JP3122918B2 - Method and apparatus for producing tapered tubular resin product - Google Patents

Method and apparatus for producing tapered tubular resin product

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JP3122918B2
JP3122918B2 JP05104289A JP10428993A JP3122918B2 JP 3122918 B2 JP3122918 B2 JP 3122918B2 JP 05104289 A JP05104289 A JP 05104289A JP 10428993 A JP10428993 A JP 10428993A JP 3122918 B2 JP3122918 B2 JP 3122918B2
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mandrel
substrate
tapered
thermosetting resin
axis
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和夫 諸橋
秀幸 大野
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日石三菱株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、テーパ付き筒状樹脂製
品の製造方法及び装置に関し、特に、ゴルフシャフトや
釣竿等のような小径で小さなテーパ角度の大略円錐面を
有する棒状成形品或いは大きなテーパ角度の棒状成形品
を得るのに好適な繊維強化複合材製筒状樹脂製品の成形
技術に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and an apparatus for producing a tapered cylindrical resin product, and more particularly to a rod-shaped molded product having a small diameter and a small taper angle, such as a golf shaft or a fishing rod, or a large conical surface. The present invention relates to a molding technique of a tubular resin product made of a fiber-reinforced composite material suitable for obtaining a rod-shaped molded product having a taper angle.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の一般的な装置としては、
例えば、以下のようなものが知られている。すなわち、
基板と押し板との間にテーパ付き棒状マンドレルを密接
して挟持させ、該基板をその平面内を直線的に平行移動
させる一方、押し板は、この基板の移動方向に延びる軸
線を中心にして、マンドレルのテーパに沿うべく回動自
由に支持されている。そして、熱硬化性樹脂をガラス等
の繊維に含浸させて形成した繊維強化複合材シート(以
下、「プリプレグシート」と言う。)を基板の上に敷
き、この上面にマンドレルを基板の移動方向に直交する
ように置き、さらに、このマンドレルを押し板で押圧し
ながら、基板を所定の方向に直線移動する。これによ
り、マンドレルは、その外周面をプリプレグシートに接
触しながら基板の上面を転動し、プリプレグシートをマ
ンドレルの外周面に圧着積層できるようになっている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a general device of this kind,
For example, the following are known. That is,
A tapered rod-shaped mandrel is tightly clamped between the substrate and the pressing plate, and the substrate is linearly translated in the plane thereof, while the pressing plate is centered on an axis extending in the moving direction of the substrate. , Are rotatably supported along the taper of the mandrel. Then, a fiber-reinforced composite sheet (hereinafter, referred to as a “prepreg sheet”) formed by impregnating fibers such as glass with a thermosetting resin is laid on a substrate, and a mandrel is placed on the upper surface in a moving direction of the substrate. The substrate is placed orthogonally, and the substrate is linearly moved in a predetermined direction while pressing the mandrel with a pressing plate. This allows the mandrel to roll on the upper surface of the substrate while contacting the outer peripheral surface of the mandrel with the prepreg sheet, so that the prepreg sheet can be pressed and laminated on the outer peripheral surface of the mandrel.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記マンドレルが図4
に示す様にテーパの無い丸棒状の場合は殊更問題は無い
が、図5に示す様な緩テーパを有する細長い円錐形の場
合には、基板を直線移動させると、マンドレルが自転す
ると共に、その円錐形の頂点を中心にして円弧状にころ
がり運動しようとする。しかし、従来の装置では、基板
と押し板は直線状にしか移動できないため、該基板及び
押し板との間にプリプレグシートの摩擦すべりが大きく
発生するおそれがあり、更にはマンドレルの径の小さい
部分の外周面からプリプレグシートが離れて浮き上がっ
て、プリプレグシートを構成する繊維が折損し、成形品
の強度の低下、延いては成形品の品質を低下させてしま
うというおそれがあった。
The above mandrel is shown in FIG.
There is no particular problem in the case of a round bar shape without a taper as shown in FIG. 5, but in the case of an elongated conical shape having a gentle taper as shown in FIG. 5, when the substrate is moved linearly, the mandrel rotates and the Attempts to roll in an arc around the apex of the cone. However, in the conventional apparatus, since the substrate and the pressing plate can move only linearly, there is a possibility that a large frictional slip of the prepreg sheet occurs between the substrate and the pressing plate, and furthermore, a portion where the diameter of the mandrel is small. The prepreg sheet is separated from the outer peripheral surface of the prepreg sheet and floats up, the fibers constituting the prepreg sheet are broken, and there is a possibility that the strength of the molded product is reduced and the quality of the molded product is reduced.

【0004】特に、内部の補強層を有する製品を得る目
的で、マンドレルの軸方向の部位によりテーパ角が2段
もしくはそれ以上に異なる形状の、例えば図6に示すマ
ンドレルを用いる場合には、マンドレルのテーパが大き
い急テーパ部分に対してプリプレグシートが緩く巻かれ
てしまい、成形品の前記品質の低下を大きく招くおそれ
があった。
[0004] In particular, in order to obtain a product having an inner reinforcing layer, when a mandrel having a taper angle different in two or more steps, for example, as shown in FIG. The prepreg sheet is loosely wound around the steeply tapered portion where the taper is large, and the quality of the molded product may be greatly deteriorated.

【0005】本発明は、上記の問題点に着目してなされ
たもので、テーパ付きマンドレルを使用して筒状樹脂製
品を成形する際に、マンドレルの周りに、プリプレグシ
ートのような熱硬化性樹脂シートを緩みなく圧着して積
層し、延いては成形品の品質を向上できるテーパ付き筒
状樹脂製品の製造方法及び装置の提供を目的とする。更
に、本発明は、緩急複数段のテーパを備えたマンドレル
に対しても熱硬化性樹脂シートを緩みなく積層出来るテ
ーパ付き筒状樹脂製品の製造方法及び装置の提供を目的
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems. When a cylindrical resin product is molded using a tapered mandrel, a thermosetting material such as a prepreg sheet is formed around the mandrel. It is an object of the present invention to provide a method and an apparatus for manufacturing a tapered cylindrical resin product which can press and stack resin sheets without loosening, thereby improving the quality of a molded product. Still another object of the present invention is to provide a method and an apparatus for manufacturing a tapered tubular resin product capable of laminating a thermosetting resin sheet on a mandrel having a plurality of gradually tapered mandrels without loosening.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明にかかるテーパ付き筒状樹脂製品の製造方法及
び装置は、テーパ付きマンドレルを、基板と押し板との
間に挟持した状態で、マンドレルの周面に、供給手段か
ら熱硬化性樹脂シートを供給する。押し板は、マンドレ
ルのテーパ面に沿わせるよう傾斜させながら、前記基板
を、所定の第1の軸線を中心に、該基板の平面内を回動
させることにより、前記マンドレルをその軸線の回りに
転動させて、マンドレル外周面に前記熱硬化性樹脂シー
トを積層し、その積層したマンドレルを基板と押し板と
の間から取り出して、加熱処理する。
According to the present invention, there is provided a method and apparatus for manufacturing a tapered tubular resin product according to the present invention, wherein a tapered mandrel is sandwiched between a substrate and a pressing plate. Then, a thermosetting resin sheet is supplied from a supply unit to the peripheral surface of the mandrel. The pressing plate is configured to rotate the substrate in a plane of the substrate around a predetermined first axis while tilting the substrate so as to follow the tapered surface of the mandrel, thereby rotating the mandrel around its axis. By rolling, the thermosetting resin sheet is laminated on the outer peripheral surface of the mandrel, and the laminated mandrel is taken out from between the substrate and the pressing plate and subjected to heat treatment.

【0007】前記所定の第1の軸線は、前記マンドレル
の軸線と基板との交点、例えば円錐状のマンドレルの場
合は円錐の頂点の近傍、とするのが良い。なお、前記所
定の第1の支軸と前記基板との相対距離を可変な構成と
して、前記所定の第1の軸線の基板に対する距離をマン
ドレルのテーパに応じ自由に設定することも出来る。
[0007] The predetermined first axis may be an intersection of the axis of the mandrel and the substrate, for example, in the case of a conical mandrel, near a vertex of the cone. Note that the relative distance between the predetermined first support shaft and the substrate may be variable, and the distance between the predetermined first axis and the substrate may be freely set according to the taper of a mandrel.

【0008】加熱処理した熱硬化性樹脂シートは、マン
ドレルと共に、そのまま製品とすることも出来るが、マ
ンドレルから抜き取って製品としても良い。押し板をマ
ンドレルのテーパ面に沿わせるには、押し板を、基板の
回動方向に対して接線方向に延びる第2の軸線の回りを
受動的に回動させても良く、更に第2の軸線及び前記基
板に対して略直角な第3の軸線の回りを受動的に回動さ
せることも出来る。
The heat-cured thermosetting resin sheet can be used as a product together with the mandrel, or may be extracted from the mandrel and used as a product. In order for the push plate to follow the tapered surface of the mandrel, the push plate may be passively rotated around a second axis extending tangentially to the direction of rotation of the substrate, A passive rotation about a third axis substantially perpendicular to the axis and the substrate is also possible.

【0009】熱硬化性樹脂シートに用いる熱硬化性樹脂
としては、通常の複合材料に使用されるものであれば、
すべて使用することができ、例えば不飽和ポリエステル
樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール
樹脂、フラン樹脂、ポリイミド樹脂、ポリシアネート樹
脂等が挙げられる。中でも、エポキシ樹脂組成物が、汎
用性が高いために好ましい。
As the thermosetting resin used for the thermosetting resin sheet, if it is used for ordinary composite materials,
All of them can be used, and examples thereof include unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, epoxy resins, phenol resins, furan resins, polyimide resins, and polycyanate resins. Among them, an epoxy resin composition is preferable because of high versatility.

【0010】特に前記熱硬化性樹脂シートは、熱硬化性
樹脂を繊維に含浸させて形成したプリプレグシートであ
るのが、その使用目的に応じて好ましい場合がある。該
プリプレグシートは、特に限定されず、従来より複合材
料に使用されているものを使用することができる。プリ
プレグシートに使用される強化繊維としては、例えばガ
ラス繊維、アラミド繊維、ポリアクリロニトリル系炭素
繊維、ピッチ系炭素繊維等の無機または有機繊維が挙げ
られる。特に、炭素繊維を用いると、軽量かつ高強度、
高弾性率の成形体が得られるので好ましい。
Particularly, the thermosetting resin sheet is preferably a prepreg sheet formed by impregnating fibers with a thermosetting resin, depending on the purpose of use. The prepreg sheet is not particularly limited, and those conventionally used for composite materials can be used. Examples of the reinforcing fibers used in the prepreg sheet include inorganic or organic fibers such as glass fibers, aramid fibers, polyacrylonitrile-based carbon fibers, and pitch-based carbon fibers. In particular, when carbon fiber is used, it is lightweight and has high strength,
This is preferable because a molded article having a high elastic modulus can be obtained.

【0011】また、強化繊維の形態としては、例えば一
方向( 通常シートのMD方向、機械方向) 材、平織、綾
織、三軸織物、組紐状繊維等の織物、不織布、あるいは
これらの積層物を挙げることができる。特に一方向材を
用いると、強化繊維の特徴を発揮しやすく、積層方向に
よる設計も行いやすいため、特に望ましい。本発明は、
繊維で強化されてなる熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂
からなるプリプレグシートの中でも、熱硬化性樹脂を繊
維に含浸してなるプリプレグシート、特に繊維の配列方
向として一方向の繊維配列に熱硬化性樹脂を含浸させて
なるプリプレグシートが最も適したものである。
Examples of the form of the reinforcing fiber include a unidirectional material (usually the MD direction of the sheet and the machine direction), a plain woven fabric, a twill woven fabric, a triaxial woven fabric, a woven fabric such as a braided fiber, a nonwoven fabric, or a laminate thereof. Can be mentioned. In particular, the use of a unidirectional material is particularly preferable because the characteristics of the reinforcing fiber are easily exhibited and the design in the lamination direction is easily performed. The present invention
Among prepreg sheets made of thermoplastic resin or thermosetting resin reinforced with fibers, prepreg sheets obtained by impregnating fibers with thermosetting resin, especially thermosetting into one-directional fiber arrangement as the fiber arrangement direction A prepreg sheet impregnated with a resin is the most suitable.

【0012】前記テーパ付きマンドレルは、単純なテー
パが付された棒状体である以外に、比較的小角度のテー
パを有する緩テーパ部と、該緩テーパ部の小径側端部に
連続し比較的大角度のテーパを有する急テーパ部と、を
有する2段或いはそれ以上の段数のテーパ付き棒状体で
も良い。後者の場合は、先に急テーパ部に熱硬化性樹脂
シートを積層してから、小及び急テーパ部外周を全体的
に熱硬化性樹脂シートで積層する。この場合、小径部よ
りも大径部の方の巻付け圧力を大とし、小径部側の積層
厚さを大径部側よりも大とするのが好ましい。
The tapered mandrel is, besides a simple tapered rod-shaped body, a gently tapered portion having a taper of a relatively small angle, and a diametrically continuous portion connected to the small diameter end of the gently tapered portion. It may be a two-stage or more-stage tapered rod-like body having a sharp taper portion having a large angle taper. In the latter case, the thermosetting resin sheet is first laminated on the sharply tapered portion, and then the outer periphery of the small and sharply tapered portions is entirely laminated with the thermosetting resin sheet. In this case, it is preferable that the winding pressure of the large-diameter portion is larger than that of the small-diameter portion, and the lamination thickness of the small-diameter portion is larger than that of the large-diameter portion.

【0013】[0013]

【作用】従って上記構成によれば、テーパ付きマンドレ
ルを、基板と押し板との間に挟持し、該マンドレルの周
面に熱硬化性樹脂シートを供給しながら、基板を所定の
第1の軸線を中心に、基板の平面内を回動させる。する
と基板と押し板との相対回動により、マンドレルがその
軸線の周りに転動し、熱硬化性樹脂シートがマンドレル
の周面に積層される。
Therefore, according to the above construction, the tapered mandrel is sandwiched between the substrate and the pressing plate, and while the thermosetting resin sheet is supplied to the peripheral surface of the mandrel, the substrate is moved to the predetermined first axis. Is rotated in the plane of the substrate. Then, the mandrel rolls around its axis due to the relative rotation between the substrate and the pressing plate, and the thermosetting resin sheet is laminated on the peripheral surface of the mandrel.

【0014】この時、マンドレルは、仮に基板が無く、
押し板の下面を単に転動するものとすれば、そのテーパ
付き周面の為に、テーパ面の延長上の収束頂点を中心
に、円弧を描いて転動しようとする。一方、上記マンド
レルは、基板の円弧状の回動運動によって上記円弧運動
を行うのであるから、マンドレルと基板との間に相対滑
りはない。望ましくは、基板の回動は、前記マンドレル
の軸線と基盤との交点近傍を通る前記第1の軸線を回動
中心とすると、マンドレルの転動に滑りが少なく、熱硬
化性樹脂シートに皺或いは折損が発生しにくい。従っ
て、基盤と前記所定の第1の支軸との距離は調整自由と
して、可能な限り前記第1の支軸をマンドレルのテーパ
面の収束頂点に求めるのが好ましくなる。
At this time, the mandrel has no substrate,
Assuming that the lower surface of the push plate simply rolls, it tries to roll in an arc around the convergent vertex on the extension of the tapered surface because of the tapered peripheral surface. On the other hand, since the mandrel performs the circular motion by the circular rotation of the substrate, there is no relative slip between the mandrel and the substrate. Preferably, the rotation of the substrate is such that when the first axis passing through the vicinity of the intersection of the axis of the mandrel and the base is the center of rotation, the rotation of the mandrel is less slippery, and the thermosetting resin sheet has wrinkles or wrinkles. Breakage is unlikely to occur. Therefore, it is preferable that the distance between the base and the predetermined first support shaft is freely adjustable, and the first support shaft is determined as much as possible at the convergent vertex of the tapered surface of the mandrel.

【0015】一方、押し板をマンドレルのテーパ面に対
して一様に接触させる方法として、2つ例示することが
出来る。すなわち1つは、押し板を、前記基盤の回動方
向に対して接線方向に延びる第2の軸線の周りをマンド
レルのテーパ面に対して受動的に回動させることであ
り、第2は、これに加え更に、第2の軸線及び前記基盤
に略直角な第3の軸線の周りを、同様にマンドレルのテ
ーパ面に対して受動的に回動させることである。前者に
よると、マンドレルの転動においてマンドレルの軸線に
対して前記第2の軸線が略直角領域であれば、押し板の
前記第2の軸線周りの回動は、マンドレルの軸線を含む
面内となるから、略正確に押し板がマンドレルのテーパ
面に沿って傾斜することとなる。また後者によれば、マ
ンドレルの転動につれ、マンドレルのテーパ面に応じて
押し板が更に第3の軸線の周りにも受動的に回動され得
るから、第2の軸線は、常に、転動するマンドレルの軸
線に対して直角に向けられることとなり、この第2の軸
線の周りを押し板が受動的に回動出来ることにより、マ
ンドレルの転動領域の全部にわたってそのテーパ面に押
し板が正確に沿うことが出来る。
On the other hand, there are two methods for uniformly contacting the push plate with the tapered surface of the mandrel. That is, one is to passively rotate the push plate around a second axis extending tangentially to the direction of rotation of the base with respect to the tapered surface of the mandrel, In addition, passive rotation about a second axis and a third axis substantially perpendicular to the base is likewise passive with respect to the tapered surface of the mandrel. According to the former, when the second axis is substantially perpendicular to the axis of the mandrel in the rolling of the mandrel, the rotation of the push plate about the second axis is within the plane including the axis of the mandrel. As a result, the push plate is inclined almost exactly along the tapered surface of the mandrel. According to the latter, as the mandrel rolls, the push plate can be passively pivoted further around the third axis in accordance with the tapered surface of the mandrel, so that the second axis always rolls. The mandrel is oriented at right angles to the axis of the mandrel, and the push plate can be passively rotated about this second axis, so that the push plate is accurately positioned on its tapered surface over the entire rolling area of the mandrel. Can be along.

【0016】本発明による方法は、熱硬化性樹脂シート
として、プリプレグシートを用いることにより、成形時
にプリプレグシートに必要方向以上の応力がかからない
ため、高弾性率を有する炭素繊維を用いた場合であって
も無理なく成形でき、さらに軽量かつ高強度・高弾性率
を有する成形体を得ることができる。従って筒状樹脂製
品として強度が増加するから、例えばゴルフクラブのシ
ャフトのような長尺物の筒状樹脂製品に適する。
In the method according to the present invention, since a prepreg sheet is used as a thermosetting resin sheet, no stress is applied to the prepreg sheet in a required direction during molding, a carbon fiber having a high elastic modulus is used. However, a molded article having a light weight, high strength and high elastic modulus can be obtained. Therefore, since the strength of the cylindrical resin product is increased, it is suitable for a long cylindrical resin product such as a shaft of a golf club.

【0017】前記テーパ付きマンドレルが、2段或いは
それ以上の段数のテーパ付き棒状体である場合は、先に
急テーパ部に熱硬化性樹脂シートを積層積層すると、大
角度の急テーパ部に先に熱硬化性樹脂シートが積層され
て、急テーパが小角度となり、小角度の緩テーパとの段
差が小さくなりあるいは無くなるから、次には外周面を
全体的に熱硬化性樹脂シートで連続的に積層することが
出来る様になる。これにより、シートに緩みが発生する
ことなく、急テーパ部の熱硬化性樹脂シート積層が可能
となる。
When the tapered mandrel is a rod-like body having two or more steps of taper, if a thermosetting resin sheet is laminated on the steep taper portion first, a large-angle steep taper portion is formed first. Since the thermosetting resin sheet is laminated, the sharp taper becomes a small angle, and the step with the small angle gentle taper becomes small or eliminated. Next, the outer peripheral surface is entirely continuous with the thermosetting resin sheet. It becomes possible to be laminated. This makes it possible to laminate the thermosetting resin sheet at the sharply tapered portion without causing any looseness in the sheet.

【0018】この場合、小径部よりも大径部の方の巻付
け圧力を大とし、小径部側の積層厚さを大径部側よりも
大とすると、巻付け圧力の大の方が小よりも積層厚さが
薄くなるから、小径部の積層厚さが大となって、その結
果急テーパ部と緩テーパ部との段差がより小さくなり、
従って全体としてより滑らかに連続したテーパ外周面の
熱硬化性樹脂シートの積層を行うことが出来る。
In this case, if the winding pressure of the large diameter portion is larger than that of the small diameter portion and the lamination thickness of the small diameter portion is larger than that of the large diameter portion, the larger winding pressure is smaller. Since the lamination thickness is smaller than the lamination thickness, the lamination thickness of the small diameter portion becomes large, and as a result, the step between the sharp taper portion and the gentle taper portion becomes smaller,
Therefore, it is possible to laminate the thermosetting resin sheets on the outer peripheral surface of the taper more smoothly and continuously as a whole.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図1において、ベース1の上面には、該上面に立
設された支軸2に、これより半径方向に延びる連結ロッ
ド3を介して、扇形の基板4が該基板4を含む水平面内
を回動自由に軸支されていて、ベース1の上面に設けら
れたローラ5が該基板4の上記水平回動を下面から支持
する。そして前記連結ロッド3及びベース1の一部にそ
れぞれ両端が軸支されたエアシリンダ6等のアクチュエ
ータの伸縮動により、基板4を駆動し上記水平回動を行
わせる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In FIG. 1, a fan-shaped substrate 4 is rotated on a support shaft 2 erected on the upper surface of a base 1 via a connecting rod 3 extending in a radial direction from the upper surface of the base 1 in a horizontal plane including the substrate 4. The roller 5 is rotatably supported on the upper surface of the base 1 and supports the horizontal rotation of the substrate 4 from the lower surface. The board 4 is driven by the expansion and contraction movement of an actuator such as an air cylinder 6 whose both ends are supported by a part of the connecting rod 3 and a part of the base 1 to perform the horizontal rotation.

【0020】基板4の上方には押し板10が対峙してい
る。押し板10は、その上面に固定して設けられた支軸11
に、その周りを外力に応じて受動的に回動自由に軸支さ
れている。支軸11は、その軸線及び基板4に対して直角
上方に延びる軸線Lの周りを、押し板10に作用する外力
に対応して受動的に回動自由に、ベアリング12に支持さ
れている。また当該ベアリング12は、ベース1に起立す
る支持部材13に支持されると共に支軸11及びベース1上
面に対して直角上方に伸縮作動する垂直動エアシリンダ
14等のアクチュエータの出力端に連結されていて、ベー
ス1に対して接近または離間する。
A push plate 10 faces above the substrate 4. The push plate 10 has a support shaft 11 fixedly provided on the upper surface thereof.
In addition, it is rotatably supported around it passively in response to an external force. The support shaft 11 is supported by a bearing 12 so as to be passively rotatable about its axis and an axis L extending upward at right angles to the substrate 4 in response to an external force acting on the push plate 10. The bearing 12 is supported by a support member 13 standing on the base 1, and is vertically operated to extend and contract at right angles to the support shaft 11 and the upper surface of the base 1.
It is connected to the output end of an actuator such as 14 and moves toward or away from the base 1.

【0021】従って押し板10は、ベアリング12により支
軸11を介しベース1の上面に対して大略平行に回動可能
に支持されると共に、垂直動エアシリンダ14によりベー
ス1に対し接近または離間が可能となる。なおここにお
いて、支軸11は、基板4の支軸2周りの回動方向である
円弧A−A線に対し円弧A−A線上の予め設定された1
点において接線B−B方向に延びている。
Accordingly, the push plate 10 is supported by the bearing 12 so as to be rotatable substantially in parallel with the upper surface of the base 1 via the support shaft 11, and is moved closer to or away from the base 1 by the vertical moving air cylinder 14. It becomes possible. Note that, here, the support shaft 11 is a predetermined one on the arc AA line with respect to the arc AA line which is the rotation direction of the substrate 4 around the support shaft 2.
The point extends in the tangent line BB direction.

【0022】一方、基板4の上面には、プリプレグシー
トPが載置され、その上に、小さなテーパを有する細長
い裁頭円錐状棒材からなるマンドレル20が、その軸芯を
前記連結ロッド3の延びる方向に一致するように向けて
載置される。マンドレル20は、その軸線と基板4との延
長上の交点近傍位置に前記支軸2があるような予め定め
た位置に配置するのが好ましい。マンドレル20に巻かれ
るプリプレグシートPが、基板4または押し板10との間
で滑りが可及的に発生しないようにするためである。同
様な目的で、前記連結ロッド3は、その長さが可変な構
成であるようにすることも出来る。これにより、基板4
と支軸2との相対距離が可変となり、ひいては、支軸2
を中心とする放射方向の基板4上にプリプレグシートP
を載置した後に、連結ロッド3の長さを調節し、もって
マンドレル20と支軸2との位置関係を上記の要求に容易
に適合させることが可能となる。
On the other hand, a prepreg sheet P is placed on the upper surface of the substrate 4, and a mandrel 20 made of an elongated frusto-conical bar having a small taper is mounted on the prepreg sheet P. It is placed so as to match the extending direction. The mandrel 20 is preferably arranged at a predetermined position such that the support shaft 2 is located near the intersection of the axis and the substrate 4 on the extension. This is to prevent the prepreg sheet P wound on the mandrel 20 from slipping between the substrate 4 and the pressing plate 10 as much as possible. For the same purpose, the connecting rod 3 may have a variable length. Thereby, the substrate 4
And the relative distance between the support shaft 2 and the support shaft 2 are variable.
Prepreg sheet P on the substrate 4 in the radial direction centered on
After mounting, the length of the connecting rod 3 is adjusted, so that the positional relationship between the mandrel 20 and the support shaft 2 can be easily adapted to the above requirements.

【0023】プリプレグシートPは、既述したように、
ガラス繊維、アラミド繊維、炭素繊維等のシートにエポ
キシ、ポリエステル、ビニルエステル等の熱硬化性樹脂
を含浸させて形成され、30〜40゜Cで粘着性が適当
になり、80〜180゜Cで硬化する特性を有する。こ
のプリプレグシートPは別個に用意した供給ロールから
連続的に若しくは定寸定形に切断したものをその都度マ
ンドレル20の周面に供給すれば良い。
The prepreg sheet P is, as described above,
It is formed by impregnating a sheet of glass fiber, aramid fiber, carbon fiber, etc. with a thermosetting resin such as epoxy, polyester, vinyl ester, etc., the adhesiveness becomes appropriate at 30-40 ° C, and at 80-180 ° C It has the property of hardening. The prepreg sheet P may be cut continuously or in a fixed size from a separately prepared supply roll and supplied to the peripheral surface of the mandrel 20 each time.

【0024】このような構成において、小さなテーパ角
度の裁頭円錐面を有するプリプレグシート製の筒状製品
は次のようにして成形される。まず、供給ロール等の供
給手段から基板4の上面に帯状のまたは扇形のプリプレ
グシートPを敷き、この上に棒状のマンドレル20を、そ
の軸芯が支軸2の放射方向に沿うように置き、さらに、
プリプレグシートPがマンドレル20の外周面から分離し
ない程度に、プリプレグシートPをマンドレル20の外周
面に適当な中心角だけ巻き付けて仮留めする。例えばこ
の仮留め作業は、プリプレグシートPをマンドレル20の
外周面に半周ぐらい巻き付け、プリプレグシートPの端
部をアイロン等で30〜40゜Cで加熱し、マンドレル
20の外周面に融着する。プリプレグシートPの端部を接
着剤または粘着テープでマンドレル20の外周面に接着す
るようにしてもよい。
In such a configuration, a tubular product made of a prepreg sheet having a frusto-conical surface with a small taper angle is formed as follows. First, a band-shaped or fan-shaped prepreg sheet P is laid on the upper surface of the substrate 4 from a supply means such as a supply roll, and a rod-shaped mandrel 20 is placed thereon such that the axis thereof is along the radial direction of the support shaft 2. further,
The prepreg sheet P is temporarily wound around the outer peripheral surface of the mandrel 20 by winding it at an appropriate center angle so that the prepreg sheet P is not separated from the outer peripheral surface of the mandrel 20. For example, in this temporary fastening operation, the prepreg sheet P is wound around the outer peripheral surface of the mandrel 20 for about half a turn, and the end of the prepreg sheet P is heated with an iron or the like at 30 to 40 ° C.
Fused on the outer surface of 20. The end of the prepreg sheet P may be adhered to the outer peripheral surface of the mandrel 20 with an adhesive or an adhesive tape.

【0025】次に、垂直動エアシリンダ14を伸長して押
し板10を下降させると、押し板10は、その下端がマンド
レル20またはマンドレル20の外表面に巻回されたプリプ
レグシートPに当接し、支軸11の周りを受動的に回動し
て、マンドレル20のテーパに沿ってマンドレル20外表面
のプリプレグシートPを押圧する。かかる状態で、エア
シリンダ6を伸長すると、基板4が支軸2の回りに図1
矢印方向に回動され、これに伴って、マンドレル20が支
軸2の回りを円弧A−A方向に公転すると共に、基板4
上を自転し、プリプレグシートPをマンドレル20の外周
面に圧着積層する。
Next, when the vertical moving air cylinder 14 is extended and the push plate 10 is lowered, the push plate 10 comes into contact with the mandrel 20 or the prepreg sheet P wound on the outer surface of the mandrel 20. Then, the prepreg sheet P is passively rotated around the support shaft 11 and presses the prepreg sheet P on the outer surface of the mandrel 20 along the taper of the mandrel 20. In this state, when the air cylinder 6 is extended, the substrate 4 moves around the support shaft 2 as shown in FIG.
Is rotated in the arrow direction, along with this, the mandrel 20 revolves around the support shaft 2 to the arc A-A direction, the substrate 4
The prepreg sheet P is rotated on the upper side, and the prepreg sheet P is pressed and laminated on the outer peripheral surface of the mandrel 20 .

【0026】ここにおいて、基板4は、マンドレル20の
テーパ面に関連して、マンドレル20の軸線とベース1の
上面との交点近傍に位置する支軸2を中心に回動するか
ら、基板4とマンドレル20外周のプリプレグシートPと
の間に隙間及び相対すべりはない。一方、押し板10は、
マンドレル20に巻回されたプリプレグシートP層に当接
して、支軸11の周りを受動的に回動しつつ、支軸11及び
基板4に直角に上方に延びる支軸Lの周りを水平に回動
可能であるから、マンドレル20の転動によりマンドレル
20の軸線に対し支軸11が直角にならなくなろうとして
も、この場合は、マンドレル20の大径部分の方が小径部
分よりも基板4の圧接力が大きくなり、これを避けて均
一の圧接力となるべく、支軸Lの周りを基板4が受動的
に回動して旧位に復する。これにより支軸11は、常にマ
ンドレル20の軸線に略直角を向くべく姿勢制御され、そ
のため基板4は、マンドレル20の母線すなわちテーパ面
に沿うべく単に支軸11の周りを受動的に回動するだけ
で、大径部分から小径部分にわたるマンドレル20の軸線
方向全長に隙間なく基板4を沿わせてプリプレグシート
Pをマンドレル20に向け押圧し(図2参照)マンドレル
20と押し板10との間に隙間及び実質的な相対すべりは生
じない。従って、プリプレグシートPはマンドレル20の
全外周に緩みなく積層され、皺等が発生することがな
く、ひいてはプリプレグシートPにおける強化繊維の折
損等の品質劣化要因が排除され得る
Here, the substrate 4 rotates about the support shaft 2 located near the intersection of the axis of the mandrel 20 and the upper surface of the base 1 with respect to the tapered surface of the mandrel 20. There is no gap or relative slip between the mandrel 20 and the prepreg sheet P on the outer periphery. On the other hand, the pressing plate 10
While abutting on the prepreg sheet P layer wound around the mandrel 20 and passively rotating around the support shaft 11, the support member 11 horizontally extends around a support shaft L extending upward at right angles to the support shaft 11 and the substrate 4. Since it is rotatable, the mandrel 20
Even if the support shaft 11 does not become perpendicular to the axis 20, in this case, the pressing force of the substrate 4 is larger at the large diameter portion of the mandrel 20 than at the small diameter portion. The substrate 4 is passively rotated around the support axis L to return to the old position so as to be pressed. Thereby, the attitude of the support shaft 11 is always controlled so as to be substantially perpendicular to the axis of the mandrel 20, so that the substrate 4 simply passively rotates around the support shaft 11 so as to follow the generatrix or the tapered surface of the mandrel 20. The prepreg sheet P is pressed toward the mandrel 20 along the substrate 4 along the entire axial length of the mandrel 20 from the large diameter portion to the small diameter portion without any gap (see FIG. 2).
No gap and no substantial relative slip occur between 20 and the push plate 10. Accordingly, the prepreg sheet P is laminated without looseness on the entire outer periphery of the mandrel 20, and no wrinkles or the like are generated, and thus, quality deterioration factors such as breakage of the reinforcing fibers in the prepreg sheet P can be eliminated .

【0027】なお、テーパ角が小さい場合、あるいはプ
リプレグシートPの積層数が少なくてマンドレルの転動
角度がさほど大きくない場合には、必ずしも支軸11が軸
線Lの周りに回動自由に支持される必要はない。支軸11
の周りを回動自由に基板4を支持するだけで、実質的に
基板4をマンドレル20のテーパに沿わせることが可能で
ある。
When the taper angle is small, or when the number of stacked prepreg sheets P is small and the rolling angle of the mandrel is not so large, the support shaft 11 is not necessarily rotatably supported around the axis L. Need not be. Support shaft 11
The substrate 4 can be substantially made to follow the taper of the mandrel 20 only by supporting the substrate 4 rotatably around the substrate 4.

【0028】マンドレル20にプリプレグシートPを必要
数だけ巻付け積層した後は、垂直動エアシリンダ14を作
動させて押し板10を上昇させ、プリプレグシートPが圧
着し積層されたマンドレル20に、必要に応じ熱収縮テー
プ等でテーピングをした後、マンドレル20と共に筒状体
となったプリプレグシートPを取り出し、これを図示し
ない公知の加熱装置により中間温度30〜40°を経由
して80〜180゜Cで加熱する。すると、中間温度領
域でプリプレグシートPの各層相互間が加熱融着されて
一体的に結合し、次に高温度領域において熱硬化する。
この硬化された筒状のプリプレグシートPを図示しない
分離装置によりマンドレル20から分離し、筒状の繊維強
化複合材を得る。
After winding and laminating the required number of prepreg sheets P around the mandrel 20, the vertical motion air cylinder 14 is operated to raise the push plate 10, and the prepreg sheet P is crimped onto the mandrel 20 which is laminated. After taping with a heat shrink tape or the like, the prepreg sheet P which has become a cylindrical body together with the mandrel 20 is taken out, and this is heated to 80 to 180 ° by a known heating device (not shown) via an intermediate temperature of 30 to 40 °. Heat with C. Then, the respective layers of the prepreg sheet P are heated and fused together in the intermediate temperature region to be integrally bonded, and then thermally cured in the high temperature region.
The cured tubular prepreg sheet P is separated from the mandrel 20 by a separating device (not shown) to obtain a tubular fiber-reinforced composite material.

【0029】成形品をマンドレル20と一体にして使用に
供する場合は、マンドレルを製品の一部としてそのまま
製品とするが、そうでない場合は、適当な保持装置によ
りプリプレグシートPの筒状体を固定保持した状態で、
図示しない分離装置を用いてマンドレル20から筒状のプ
リプレグシートPのみを分離し、マンドレルを除去した
筒状樹脂製品を得る。
When the molded article is used integrally with the mandrel 20, the mandrel is used as it is as a part of the product, otherwise, the cylindrical body of the prepreg sheet P is fixed by an appropriate holding device. While holding it,
Using a separator (not shown), only the tubular prepreg sheet P is separated from the mandrel 20 to obtain a tubular resin product from which the mandrel has been removed.

【0030】上記において、マンドレル20は、使用目的
に合わせて金属、木、紙、コンクリート、樹脂等の種々
の材料で製作可能であるが、形状保持の為に適当な剛性
が必要である。なお、垂直動エアシリンダ14は、マンド
レル20周りのプリプレグシートPの積層数に対応して押
し板10の基板4に対する押圧力を制御できるようになっ
ている。
In the above description, the mandrel 20 can be made of various materials such as metal, wood, paper, concrete, resin and the like according to the purpose of use, but appropriate rigidity is required to maintain the shape. The vertical moving air cylinder 14 can control the pressing force of the pressing plate 10 against the substrate 4 according to the number of prepreg sheets P around the mandrel 20.

【0031】このように、本実施例では、プリプレグシ
ートPをマンドレル20に切れ目なく連続して短時間に圧
着し積層できる。また押し板10を垂直動エアシリンダ14
により上下動させてマンドレル20を着脱作業するから、
繊維強化複合材を成形する際の作業性を著しく向上する
ことができる。また、前記実施例において、必要に応じ
基板4あるいは押し板10を加熱する装置を設け、マンド
レル20に巻回されるプリプレグシートPの粘性を下げ、
積層されるプリプレグシートPの各層間及びプリプレグ
シートPとマンドレルとの加熱融着を促すように構成し
ても良い。
As described above, in this embodiment, the prepreg sheet P can be continuously pressed and laminated on the mandrel 20 without breaks in a short time. Push plate 10 is moved vertically by air cylinder 14
To move the mandrel 20 up and down.
Workability when molding the fiber reinforced composite material can be significantly improved. Further, in the above-described embodiment, a device for heating the substrate 4 or the pressing plate 10 is provided as necessary to reduce the viscosity of the prepreg sheet P wound around the mandrel 20,
Each layer of the prepreg sheet P to be laminated and the prepreg sheet P and the mandrel may be heated and fused.

【0032】次に、図6に示すように、上記裁頭円錐形
の細長い棒状のマンドレル30が、比較的小角度のテーパ
を有する緩テーパ部31と、該緩テーパ部31の小径側端部
に連続し比較的大角度のテーパを有する急テーパ部32
と、の複数段のテーパを有するような2段またはそれ以
上の段数のテーパ部を有する場合には、先の実施例と同
様な装置またはこれよりも小型の装置を用いて、プリプ
レグシートPを急テーパ部32外周面に圧着積層すること
ができる。
Next, as shown in FIG. 6, an elongated rod-shaped mandrel 30 having a frusto-conical shape is provided with a gently tapered portion 31 having a taper of a relatively small angle and a small-diameter end portion of the gently tapered portion 31. Steep taper portion 32 with a relatively large angle taper
In the case where the prepreg sheet P has two or more tapered portions having a plurality of tapered portions, a prepreg sheet P is formed by using a device similar to the previous embodiment or a smaller device. It can be laminated by pressure bonding on the outer peripheral surface of the steep taper portion 32.

【0033】特に、急テーパ部32及び緩テーパ部31を含
むマンドレル30全体にプリプレグシートPを積層して、
略単一の緩テーパを有する様に形成する場合には、図7
に示すように、先に急テーパ部32にプリプレグシートP
1 を積層してから、緩及び急の複数段のテーパ部外周を
全体的にプリプレグシートP2 で積層する。この場合、
急テーパ部32の小径部よりも大径部の方の巻付け圧力を
大とし、小径部側の積層厚さを大径部側よりも大とする
と、巻付け圧力の大の方が小よりも積層厚さが薄くなる
から、小径部の積層厚さが大となり、更にはプリプレグ
シートP1 終端の形状を鋭角にして小径部側程プリプレ
グシートP1 の積層数を多くすることにより、急テーパ
部32のテーパが小角度となり、小角度の緩テーパとの段
差が小さくなりあるいは無くなるから、次には緩急両テ
ーパ部31、32の外周面を全体的にプリプレグシートP2
で連続的に積層することが出来るようになる。これによ
り、シートに緩みが発生することなく、全体としてより
滑らかに連続したテーパ外周面のプリプレグシートP2
の積層を行うことが可能になる。
In particular, the prepreg sheet P is laminated on the entire mandrel 30 including the sharp taper portion 32 and the gentle taper portion 31,
In the case of forming a substantially single gentle taper, FIG.
First, as shown in FIG.
1 after stacking, the tapered outer periphery of the plurality of stages of slow and fast entirely laminated with prepreg sheets P 2. in this case,
If the winding pressure of the large diameter portion is larger than that of the small diameter portion of the steep taper portion 32, and the lamination thickness of the small diameter portion is larger than that of the large diameter portion, the larger winding pressure is smaller than the smaller thickness. also because stacking thickness is thin, lamination thickness becomes large diameter portion, by further to increase the number of stacked prepreg sheets P 1 about the small diameter portion side in the shape of a prepreg sheet P 1 end at an acute angle, rapid The taper of the tapered portion 32 has a small angle, and the step with the small angle of the gentle taper becomes small or eliminated. Next, the outer peripheral surfaces of the tapered portions 31 and 32 are entirely covered with the prepreg sheet P 2.
Can be continuously laminated. As a result, the prepreg sheet P 2 having a tapered outer peripheral surface that is more smoothly continuous as a whole without loosening of the sheet is generated.
Can be stacked.

【0034】なお本発明では、プリプレグシートに限ら
ず、繊維強化のなされていない熱硬化性樹脂シート一般
を用いて筒状樹脂製品を成形することが出来るものであ
ることは言うまでもない。本出願人は、本発明に係る筒
状樹脂製品の成形装置を用いて実験を行い、以下のよう
な好ましい結果を得た。
In the present invention, it is needless to say that the tubular resin product can be formed using not only the prepreg sheet but also a thermosetting resin sheet which is not reinforced in general. The present applicant conducted an experiment using the apparatus for molding a tubular resin product according to the present invention, and obtained the following favorable results.

【0035】実験例1 使用したマンドレルは、先端径3.4 mm、元径13mm、長さ
1500mmの金属製の剛性あるマンドレルであり、使用した
プリプレグシートは、エポキシ樹脂を含浸させた石油ピ
ッチ系炭素繊維からなる炭素繊維一方向プリプレグシー
ト(商品名 グラノックプリプレグ E4025;日本
石油株式会社製)および石油ピッチ系炭素繊維織物にエ
ポキシ樹脂を含浸させてなる炭素繊維織物プリプレグシ
ート(日本石油株式会社製)である。
Experimental Example 1 The mandrel used had a tip diameter of 3.4 mm, an original diameter of 13 mm, and a length.
It is a 1500 mm metal rigid mandrel, and the prepreg sheet used is a carbon fiber unidirectional prepreg sheet made of petroleum pitch-based carbon fiber impregnated with epoxy resin (trade name: Granock prepreg E4025; manufactured by Nippon Oil Co., Ltd.) And a carbon fiber fabric prepreg sheet (manufactured by Nippon Oil Co., Ltd.) obtained by impregnating a petroleum pitch-based carbon fiber fabric with an epoxy resin.

【0036】まず、炭素繊維一方向プリプレグシート
を、その繊維方向をマンドレルの軸方向に対し±45°に
てマンドレルに8層巻き付け、次に、その上に炭素繊維
一方向プリプレグシートを、その繊維方向をマンドレル
の軸方向と平行にしてマンドレルに4層巻き付け、さら
に、その上に炭素繊維織物プリプレグシートを2層巻き
付けた後、ポリプロテープとポリエステルテープで最外
層周面をテーピングし、熱硬化炉で130゜Cで1時
間、加熱硬化させた。
First, a carbon fiber unidirectional prepreg sheet is wound eight layers around the mandrel at a fiber direction of ± 45 ° with respect to the axial direction of the mandrel, and then a carbon fiber unidirectional prepreg sheet is placed on the mandrel. After winding four layers around the mandrel with the direction parallel to the axial direction of the mandrel, and further winding two layers of prepreg sheet of carbon fiber woven thereon, taping the outermost layer with a polypro tape and a polyester tape, a thermosetting oven At 130 ° C. for 1 hour.

【0037】その結果、先端部内径3.8 mm、厚さ1.6 m
m、長さ1120mmの炭素繊維複合材製のパイプが得られ、
このパイプを切断し、断面を観察したところ、ボイドな
どの欠陥が認められず、炭素繊維複合材製のパイプの品
質の向上を図ることができた。 実験例2 使用したマンドレルは、図7において、先端径D1 が2.
0 mm、緩テーパ部31の小径部D2 が5.3m、元径D3 が13
mm、軸方向長さが、緩テーパ部31で1200mm、急テーパ部
32で300mm の剛性ある金属製マンドレルであり、使用し
たプリプレグシートは、実験例1と同様である。
As a result, the inner diameter of the tip was 3.8 mm, and the thickness was 1.6 m.
m, a pipe made of carbon fiber composite material with a length of 1120 mm is obtained,
When this pipe was cut and its cross section was observed, no defects such as voids were found, and the quality of the carbon fiber composite pipe could be improved. Experimental Example 2 mandrels used were 7, tip diameter D 1 is 2.
0 mm, the small diameter portion D 2 of the gently tapered portion 31 is 5.3 m, Moto径D 3 is 13
mm, axial length is 1200mm at gentle taper part 31, sharp taper part
It is a metal mandrel having a rigidity of 32 and 300 mm, and the prepreg sheet used is the same as that in Experimental Example 1.

【0038】まず、図7に示す様に、先端鋭角形状の炭
素繊維一方向プリプレグシートP1を、図3に示した装
置を用い、その繊維方向をマンドレル30の軸方向に対し
て±0°にて、マンドレルの急テーパ部32に、その先端
の小径部側よりも大径の元部側の巻付け力を強くして5
層巻き付けた。急テーパ部32への巻き付けが終了した時
点では、巻付け力の相違により急テーパ部32の先端部分
の積層厚さが元部側よりも厚く、かつ巻付け数も多くな
るために、急テーパ部32のプリプレグシートP 1 外周面
のテーパが小角度となり、緩テーパ部31との段差がほぼ
解消された。
First, as shown in FIG.
Elementary fiber unidirectional prepreg sheet P1With the device shown in FIG.
The fiber direction with respect to the axial direction of the mandrel 30
At ± 0 °, the tip of the sharply tapered portion 32 of the mandrel
The winding force on the base part side of the larger diameter is stronger than that on the smaller diameter part side of
Layer wrapped. When winding around the sharp taper portion 32 is completed
In the point, the tip part of the steep taper part 32 is
Is thicker than the base side and the number of windings is larger.
Prepreg sheet P of steep taper part 32 1Outer surface
Has a small angle, and the step with the gentle taper portion 31 is almost
It has been eliminated.

【0039】次いで、図2に示した装置を用い、マンド
レル30全体に炭素繊維一方向プリプレグシートP2 を、
その線方向をマンドレルの軸方向に対して±45°にて軸
方向に等圧力で8層巻き付けた。次に、その上に炭素繊
維一方向プリプレグシートP 2 を、その繊維方向をマン
ドレルの軸方向に対して±0°(平行)にて4層巻き付
け、更にその上に炭素繊維織物プリプレグシートP2
2層巻き付けた後、ポリプロテープとポリエステルテー
プで最外層周面をテーピングし、熱硬化炉において 130
°Cで1時間、加熱硬化させた。
Next, using the apparatus shown in FIG.
Carbon fiber unidirectional prepreg sheet P for entire barrel 30TwoTo
Align the line at ± 45 ° with respect to the mandrel axis.
Eight layers were wound in the direction with equal pressure. Next, the carbon fiber
Wei-directional prepreg sheet P TwoThe man direction of the fiber
Wrap four layers at ± 0 ° (parallel) to the axial direction of the drain
And carbon fiber prepreg sheet PTwoTo
After winding two layers, poly tape and polyester tape
Tap the outer surface of the outermost layer with a heat
Cured by heating at ° C for 1 hour.

【0040】その結果、先端部内径2.7mm 、元部内径1
1.0mm、先端部厚さ2.2m、元部厚さ1.6mm 、全長1120mm
の炭素繊維複合材料製の、全体にわたりほぼ均一なテー
パ角度のパイプが得られた。このパイプを截断し、断面
を観察したところ、ボイドなどの欠陥が認められず、炭
素繊維強化複合材料製のパイプの品質の向上を図ること
が出来た。
As a result, the inner diameter of the tip was 2.7 mm and the inner diameter of the base was 1 mm.
1.0mm, tip thickness 2.2m, base thickness 1.6mm, total length 1120mm
Of the carbon fiber composite material having a substantially uniform taper angle throughout. When this pipe was cut and its cross section was observed, no defects such as voids were recognized, and the quality of the carbon fiber reinforced composite material pipe could be improved.

【0041】[0041]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板を所定の第1の軸線を中心に基板の平面内を回動さ
せ、かつ押し板を基板回動方向に対して接線方向に延び
る第2の軸線の周りを受動的に回動自由に支持したの
で、マンドレルに積層される熱硬化性樹脂シートと基板
及び押し板との間に相対すべりが生じない。
As described above, according to the present invention, the substrate is rotated in a plane of the substrate about a predetermined first axis, and the push plate is tangentially rotated with respect to the substrate rotation direction. Since it is passively and freely rotatably supported around the extending second axis, relative slip does not occur between the thermosetting resin sheet laminated on the mandrel, the substrate and the pressing plate.

【0042】また上記に加え、押し板が更に第3の軸線
の周りにも回動することを可能とすると、第2の軸線
は、転動するマンドレルの軸線に対して常に直角に向け
られるから、マンドレルの転動領域の全部にわたってそ
のテーパ面に押し板が更に正確に沿うことが出来る。こ
れにより、マンドレルの周りに熱硬化性樹脂シートを圧
着積層する工程で、熱硬化性樹脂シートと基板及び押し
板との間で、両者間の隙間の発生が無くかつ相対すべり
が生じないから、熱硬化性樹脂シートに浮き上がり、皺
或いは折損が発生しにくく、製品の強度低下が防止さ
れ、品質向上が図られる。
[0042] In addition to the above, if the push plate is allowed to rotate further around the third axis, the second axis is always oriented at right angles to the axis of the rolling mandrel. The push plate can more precisely follow the tapered surface over the entire rolling region of the mandrel. Thereby, in the step of pressing and laminating the thermosetting resin sheet around the mandrel, between the thermosetting resin sheet and the substrate and the pressing plate, since there is no gap between them and no relative slip occurs, Floating, wrinkling or breakage hardly occurs on the thermosetting resin sheet, the strength of the product is prevented from lowering, and the quality is improved.

【0043】基板の回動中心を、前記マンドレルの軸線
と基盤との交点近傍を通る前記第1の軸線とすると、マ
ンドレルの転動に滑りがより少なくなり、上記効果がよ
り促進される。従って、基盤と前記所定の第1の支軸と
の距離を調整自由とすれば、可能な限り前記第1の支軸
をマンドレルのテーパ面の収束頂点に求めることが容易
となる。
When the center of rotation of the substrate is the first axis passing near the intersection between the axis of the mandrel and the base, slipping is reduced in the rolling of the mandrel, and the above effect is further promoted. Therefore, if the distance between the base and the predetermined first support shaft can be freely adjusted, it becomes easy to find the first support shaft at the convergent vertex of the tapered surface of the mandrel as much as possible.

【0044】熱硬化性樹脂シートとして、プリプレグシ
ートを用いても、成形時にプリプレグシートに必要方向
以上の応力がかからないため、高弾性率を有する炭素繊
維を用いた場合であっても無理なく成形でき、さらに軽
量かつ高強度・高弾性率を有する成形体を得ることがで
きる。従って筒状樹脂製品として強度が増加するから、
本発明による方法及び装置は例えばゴルフクラブのシャ
フトのような長尺物の筒状樹脂製品に適する。
Even if a prepreg sheet is used as the thermosetting resin sheet, no stress is applied to the prepreg sheet in a required direction at the time of molding. Therefore, even if carbon fibers having a high elastic modulus are used, molding can be performed without difficulty. In addition, it is possible to obtain a lighter molded article having high strength and high elastic modulus. Therefore, since the strength increases as a cylindrical resin product,
The method and apparatus according to the present invention are suitable for elongate tubular resin products such as golf club shafts.

【0045】また、マンドレルは、本発明にかかる装置
に対して自由に着脱出来るから、マンドレルの着脱作業
が容易となり、作業性を著しく向上することができる。
更に、緩急のテーパ面を複数有する、複数段のテーパ付
きマンドレルに対しても、それぞれのテーパ面に沿って
熱硬化性樹脂シートを積層することが出来るから、急テ
ーパ部における熱硬化性樹脂シートの浮き上がり、皺の
発生あるいは折損を防止することが出来る。
Further, since the mandrel can be freely attached to and detached from the apparatus according to the present invention, the work of attaching and detaching the mandrel becomes easy and the workability can be remarkably improved.
Further, even for a plurality of tapered mandrels having a plurality of gradually tapered surfaces, the thermosetting resin sheet can be laminated along each tapered surface, so that the thermosetting resin sheet in the sharply tapered portion Can be prevented from being raised, wrinkled or broken.

【0046】この場合、急テーパ部に巻回積層する熱硬
化性樹脂シートの巻付け圧力を、急テーパ部の大径部程
強くすることにより、熱硬化性樹脂シートの積層厚さを
薄くすることが出来るから、急テーパ部に積層された熱
硬化性樹脂シートの外周は、緩テーパ部のテーパ角度に
接近し、もって、その後マンドレル全体外周に熱硬化性
樹脂シートを滑らかに積層することが可能となる。
In this case, the laminating thickness of the thermosetting resin sheet is reduced by increasing the winding pressure of the thermosetting resin sheet wound and laminated on the sharply tapered portion toward the large diameter portion of the sharply tapered portion. Therefore, the outer periphery of the thermosetting resin sheet laminated on the steep taper portion approaches the taper angle of the gentle taper portion, and thereafter, the thermosetting resin sheet can be smoothly laminated on the entire outer periphery of the mandrel. It becomes possible.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る筒状樹脂製品の成形装置の一実施
例を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of an apparatus for molding a cylindrical resin product according to the present invention.

【図2】棒状のマンドレルを基板と押し板の間に挟持し
た状態にある図1の筒状樹脂製品の成形装置の正面図で
ある。
FIG. 2 is a front view of the cylindrical resin product molding apparatus of FIG. 1 in a state where a rod-shaped mandrel is sandwiched between a substrate and a pressing plate.

【図3】本発明の第2の実施例を示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing a second embodiment of the present invention.

【図4】テーパの無い棒状マンドレルの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a bar-shaped mandrel without a taper.

【図5】本発明が適用される単一のテーパ外周面を有す
る棒状マンドレルの斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view of a rod-shaped mandrel having a single tapered outer peripheral surface to which the present invention is applied.

【図6】本発明が適用される複数段のテーパ外周面を有
する棒状マンドレルの斜視図である。
FIG. 6 is a perspective view of a rod-shaped mandrel having a plurality of tapered outer peripheral surfaces to which the present invention is applied.

【図7】図6に示すマンドレルにプリプレグシートを積
層する、本発明の実施例を説明する縦断面図である。
FIG. 7 is a longitudinal sectional view for explaining an embodiment of the present invention, in which a prepreg sheet is laminated on the mandrel shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベース 2 支軸(第1の軸線) 3 連結ロッド 4 基板 6 エアシリンダ(第1のアクチュエータ) 10 押し板 11 支軸(第2の軸線) 12 ベアリング 14 垂直動エアシリンダ(第2のアクチュエータ)
(第3の軸線) 20 マンドレル 30 マンドレル(複数段テーパ付き) 31 緩テーパ部 32 急テーパー部 P、P1 、P2 プリプレグシート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base 2 Support shaft (1st axis) 3 Connecting rod 4 Substrate 6 Air cylinder (1st actuator) 10 Push plate 11 Support shaft (2nd axis) 12 Bearing 14 Vertically moving air cylinder (2nd actuator)
(Third axis) 20 Mandrel 30 Mandrel (with multiple steps taper) 31 Slow taper 32 Sharp taper P, P 1 , P 2 Pre-preg sheet

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 70/06 B29C 53/56 B29D 23/00 B32B 1/08 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) B29C 70/06 B29C 53/56 B29D 23/00 B32B 1/08

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】テーパ付きマンドレルを、基板と押し板と
の間に挟持し、 前記マンドレルの周面一部に熱硬化性樹脂シートを供給
し、 前記押し板を、マンドレルのテーパ面に沿わせて傾斜さ
せながら、前記基板を、所定の第1の軸線を中心に、該
基板を含む平面内を回動させることにより、前記マンド
レルをその軸線の回りに転動させて、マンドレル外周面
に前記熱硬化性樹脂シートを積層し、 該熱硬化性樹脂シートを積層したマンドレルを基板と押
し板との間から取り出して、加熱処理することを特徴と
するテーパ付き筒状樹脂製品の製造方法
1. A mandrel with a taper is sandwiched between a substrate and a pressing plate, a thermosetting resin sheet is supplied to a part of a peripheral surface of the mandrel, and the pressing plate is arranged along the tapered surface of the mandrel. While tilting the substrate, the mandrel is rolled around its axis by rotating the substrate in a plane including the substrate around a predetermined first axis, and the mandrel is moved to the outer peripheral surface of the mandrel. A method of manufacturing a tapered tubular resin product, comprising laminating a thermosetting resin sheet, taking out a mandrel on which the thermosetting resin sheet is laminated from between a substrate and a pressing plate, and performing heat treatment.
【請求項2】前記所定の第1の軸線は、前記マンドレル
の軸線と基板との交点近傍である請求項1記載のテーパ
付き筒状樹脂製品の製造方法
2. The method for manufacturing a tapered tubular resin product according to claim 1, wherein the predetermined first axis is near an intersection between the axis of the mandrel and the substrate.
【請求項3】前記加熱処理した熱硬化性樹脂シートを、
前記マンドレルから抜き取る請求項1又は請求項2記載
のテーパ付き筒状樹脂製品の製造方法
3. The thermosetting resin sheet subjected to the heat treatment,
The method for producing a tapered tubular resin product according to claim 1 or 2, wherein the product is extracted from the mandrel.
【請求項4】前記押し板を、前記基板の回動方向に対し
て接線方向に延びる第2の軸線の回りを受動的に回動自
由に支持することにより、前記押し板をマンドレルのテ
ーパ面に沿わせる請求項1〜請求項3のいずれか1つに
記載のテーパ付き筒状樹脂製品の製造方法
4. The tapered surface of a mandrel by passively supporting the push plate freely around a second axis extending tangentially to the direction of rotation of the substrate. The method for producing a tapered tubular resin product according to any one of claims 1 to 3, wherein
【請求項5】前記押し板を、前記基板の回動方向に対し
て接線方向に延びる第2の軸線の回りを受動的に回動自
由に支持すると共に、該第2の軸線並びに前記基板に略
直角な第3の軸線の回りを受動的に回動自由に支持する
ことにより、前記押し板をマンドレルのテーパ面に沿わ
せる請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載のテーパ
付き筒状樹脂製品の製造方法
5. The push plate is passively and freely rotatable around a second axis extending tangentially to the direction of rotation of the substrate, and is supported by the second axis and the substrate. The tapered member according to any one of claims 1 to 4, wherein the push plate is made to follow the tapered surface of the mandrel by passively and freely rotatable around a third axis that is substantially perpendicular. Manufacturing method of tubular resin products
【請求項6】前記熱硬化性樹脂シートは、熱硬化性樹脂
を繊維に含浸させて形成した繊維強化複合材シートであ
る請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載のテーパ付
き筒状樹脂製品の製造方法
6. The tapered cylinder according to claim 1, wherein the thermosetting resin sheet is a fiber-reinforced composite material sheet formed by impregnating fibers with a thermosetting resin. For manufacturing resin products
【請求項7】前記テーパ付きマンドレルは、比較的小角
度のテーパを有する緩テーパ部と、該緩テーパ部の小径
側端部に連続し比較的大角度のテーパを有する急テーパ
部と、の複数段のテーパを有し、先に急テーパ部に熱硬
化性樹脂シートを積層してから、緩及び急の複数段のテ
ーパ部外周を全体的に熱硬化性樹脂シートで積層する請
求項1〜請求項6のいずれか1つに記載のテーパ付き筒
状樹脂製品の製造方法
7. A tapered mandrel comprising: a gently tapered portion having a relatively small angle taper; and a sharply tapered portion having a relatively large angle taper continuous with the small diameter end of the gently tapered portion. 2. A thermosetting resin sheet having a plurality of steps of taper, and firstly laminating a thermosetting resin sheet on a steeply tapered portion, and then laminating the outer periphery of the gradually and steeply tapered portions entirely with a thermosetting resin sheet. A method for producing a tapered tubular resin product according to any one of claims 1 to 6.
【請求項8】急テーパ部に熱硬化性樹脂シートを積層す
るにあたり、小径部よりも大径部の方の巻付け圧力を大
とし、小径部側の積層厚さを大径部側よりも大とする請
求項7に記載のテーパ付き筒状樹脂製品の製造方法
8. When laminating a thermosetting resin sheet on a steeply tapered portion, the winding pressure of the large diameter portion is made larger than that of the small diameter portion, and the lamination thickness of the small diameter portion is made larger than that of the large diameter portion. A method for producing a tapered tubular resin product according to claim 7,
【請求項9】平面内に延び、かつ所定の第1の支軸の回
りを前記平面内で回動可能な基板と、 該基板を前記第1の支軸の周りに所定量回動させる第1
のアクチュエータと、 前記基板の一側の面に対向して配置され、かつ前記基板
の回動方向に対して接線方向に延びる第2の支軸の回り
を受動的に回動可能に支持された押し板と、 前記基板に向け往復動可能でありかつ前記押し板を押圧
する第2のアクチュエータと、 前記基板の略回動半径方向に延び、かつ前記基板と押し
板との間に転動自由に挟持されるテーパ付きマンドレル
と、 熱硬化性樹脂シートを前記マンドレルの周面に供給する
供給手段と、 を含んで構成され、前記基板と前記押し板とを相対移動
させることにより前記マンドレルの周面に熱硬化性樹脂
シートを積層することを特徴とするテーパ付き筒状樹脂
製品の製造装置
9. A substrate extending in a plane and rotatable about a predetermined first support shaft in the plane, and a substrate for rotating the substrate by a predetermined amount about the first support shaft. 1
And an actuator, which is disposed so as to face one surface of the substrate and is passively rotatably supported around a second support shaft extending in a tangential direction to a rotation direction of the substrate. A push plate; a second actuator that is reciprocally movable toward the substrate and presses the push plate; and extends substantially in a radial direction of the substrate and freely rolls between the substrate and the push plate. And a supply means for supplying a thermosetting resin sheet to the peripheral surface of the mandrel. The relative movement of the substrate and the push plate causes the periphery of the mandrel to move. Device for manufacturing tapered tubular resin product characterized by laminating thermosetting resin sheet on surface
【請求項10】前記第2の支軸は、前記マンドレル並びに
前記基板に対して直角な軸線の回りに受動的に回動可能
に構成された請求項9に記載のテーパ付き筒状樹脂製品
の製造装置
10. The tapered cylindrical resin product according to claim 9, wherein the second support shaft is passively rotatable around an axis perpendicular to the mandrel and the substrate. manufacturing device
【請求項11】前記熱硬化性樹脂シートは、熱硬化性樹脂
を繊維に含浸させて形成した繊維強化複合材シートであ
る請求項9または請求項10に記載のテーパ付き筒状樹脂
製品の製造装置
11. The production of a tapered tubular resin product according to claim 9, wherein the thermosetting resin sheet is a fiber-reinforced composite material sheet formed by impregnating fibers with a thermosetting resin. apparatus
【請求項12】前記所定の第1の支軸は、前記マンドレル
の軸線と基板との交点近傍に位置する請求項9〜請求項
11のいずれか1つに記載のテーパ付き筒状樹脂製品の製
造装置
12. The method according to claim 9, wherein the predetermined first support shaft is located near an intersection between the axis of the mandrel and the substrate.
An apparatus for manufacturing a tapered tubular resin product according to any one of items 11 to 11
【請求項13】前記所定の第1の支軸と前記基板との相対
距離が可変な構成である請求項9〜請求項12のいずれか
1つに記載のテーパ付き筒状樹脂製品の製造装置
13. The apparatus for manufacturing a tapered tubular resin product according to claim 9, wherein a relative distance between the predetermined first support shaft and the substrate is variable.
【請求項14】前記テーパ付きマンドレルは、比較的小角
度のテーパを有する緩テーパ部と、該緩テーパ部の小径
側端部に連続し比較的大角度のテーパを有する急テーパ
部と、の複数段のテーパを有する請求項9〜請求項13の
いずれか1つに記載のテーパ付き筒状樹脂製品の製造装
14. A tapered mandrel comprising: a gently tapered portion having a relatively small angle taper; and a sharply tapered portion having a relatively large angle taper connected to a small diameter end of the gently tapered portion. 14. The apparatus for producing a tapered tubular resin product according to claim 9, having a plurality of stages of taper.
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