JP3676400B2 - Ｆｒｐ筒体の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）筒体の製造方法および製造装置に関し、とくに、マンドレル上に成形されたＦＲＰ筒体からマンドレルを脱芯する工程を改良したＦＲＰ筒体の製造方法および製造装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マンドレル上にＦＲＰ筒体を成形する方法、たとえばフィラメントワインディング法においては、樹脂含浸強化繊維束がマンドレルに所定層数巻き付けられて筒体が形成され、樹脂を加熱、硬化させることによって所望のＦＲＰ筒体が成形される。このような方法においては、マンドレル上でＦＲＰ筒体を成形した後、ＦＲＰ筒体からマンドレルが軸方向に引き抜かれる。引き抜き手段としては、一般にシリンダ装置、とくに油圧シリンダが用いられている。
【０００３】
すなわち、マンドレル上に所望のＦＲＰ筒体が成形された後、たとえば、そのマンドレルの軸心延長線上に設けられたシリンダ装置のロッドが伸長され、ロッド先端部にマンドレルの端部が係合された後、ロッドをシリンダ装置本体側に引っ込めることによりマンドレルがＦＲＰ筒体から引き抜かれる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような脱芯装置においては、マンドレルを引き抜く際その端部に係合しているシリンダ装置のロッドにマンドレルの重量の一部が負荷されることになる。マンドレルは比較的長尺のものが多いので、このような負荷状態で、マンドレルを所定の方向に精度よく直進させて引き抜くことが困難になる場合がある。マンドレル引き抜きの直進性が確保されないと、シリンダ装置の円滑な作動を阻害するだけでなく、ＦＲＰ筒体とマンドレルとの間に望ましくない局部的な力が作用し、製品（ＦＲＰ筒体）の内面等に引っかき傷等を発生させるおそれがある。
【０００５】
また、上記マンドレルの重量は、シリンダ装置のロッドに対しては横荷重として作用するので、ロッドの他端に連結されているピストンのシール部や、ロッドが出入りするシリンダ装置の摺動軸受部に負荷が加わることになる。マンドレルの重量が大きくなると、この負荷がシリンダ装置の耐久性に悪影響を及ぼし、寿命を低下させるおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記のような問題点に着目し、成形されたＦＲＰ筒体からマンドレルを引き抜くに際し、マンドレル引き抜きの直進性を確保するとともに、シリンダ装置に係る横荷重を軽減することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的に沿う本発明のＦＲＰ筒体の製造方法は、マンドレル上でＦＲＰ筒体を成形した後該ＦＲＰ筒体からマンドレルを引き抜くに際し、引き抜かれつつあるマンドレルを複数の可倒式のＬ字形部材に設けられたロールにより下方から支えることを特徴とする方法からなる。
【０００８】
また、本発明に係るＦＲＰ筒体の製造装置は、マンドレル上でＦＲＰ筒体を成形した後シリンダ手段により前記ＦＲＰ筒体からマンドレルを引き抜くＦＲＰ筒体の製造装置において、シリンダ本体とマンドレル上のＦＲＰ筒体との間に、複数の可倒式のＬ字形部材に設けられたロールにより引き抜かれつつあるマンドレルを下方から支える支持手段を設けたことを特徴とするものからなる。
【０００９】
上記支持手段として、たとえば回転自在のロールを、好ましくはマンドレル引き抜き方向に複数配設し、各ロールで引き抜き中のマンドレルを支えるようにすればよい。このとき、マンドレルの径に応じて各ロールの上下方向の位置を調整できるようにしておけば、使用するマンドレルの種類が変わっても、マンドレルを常時最適な状態で支持できる。
【００１０】
また、可倒式のＬ字形部材の一端に上記のような支持ロールを設け、他端側をバランスウエイトに構成して、Ｌ字形部材が支持ロールがマンドレルを支える位置に立ち上がったまま保持されるようにしておけば、シリンダ手段のロッド前進時にはＬ字形部材を倒して該前進の邪魔にならないようにし、ロッドがマンドレルとともに後退してくる時（マンドレル引き抜き時）には、Ｌ字形部材を立ち上げて上記支持ロールにより引き抜き中のマンドレルを支えるようにすることもできる。このような構成において、Ｌ字形部材の両端側にそれぞれロールを設けておけば、シリンダ手段のロッド前進時にロッドの重量も支えるようにすることが可能となる。
【００１１】
上記支持ロール自身の構造については、特に限定されないが、マンドレル等を傷付けないために、表面にゴム等の弾性体が被覆されたロールが好ましい。
【００１２】
【作用】
このようなＦＲＰ筒体の製造方法および製造装置においては、成形されたＦＲＰ筒体からマンドレルがシリンダ手段のロッドによって引き抜かれる際、引き抜かれつつあるマンドレルの重量が下方から支持手段によって支えられる。複数の支持手段を一列に配列しておけば、長尺のマンドレルであってもその重量が順次各支持手段に支えられることになる。マンドレルの重量が支えられる結果、引き抜き中のマンドレルおよびその端部に係合しているシリンダ手段のロッドが撓むことが防止され、マンドレル引き抜きの直進性が確保される。
【００１３】
また、マンドレルが支持手段に支えられるので、マンドレルの重量がシリンダ手段のロッドに負荷されなくなり、ロッドに大きな横荷重がかかることが防止される。したがって、ロッドに連結されているピストンのシール部やシリンダ手段のロッド摺動軸受部に大きな横荷重がかからなくなり、シリンダ手段の耐久性が向上される。
【００１４】
【実施例】
以下に、本発明の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施例に係るＦＲＰ筒体の製造装置を示している。図において、１はマンドレル２上に成形されたＦＲＰ筒体を示しており、図１は、成形されたＦＲＰ筒体１からマンドレル２を軸方向に引き抜く際の動作開始時の状態を示している。
【００１５】
このＦＲＰ筒体の成形は、織物やシートのプリプレグ形態のものが巻き付けられることにより成形されてもよく、いわゆるフィラメントワインディング法と呼ばれる成形法により、樹脂含浸強化繊維束をマンドレル２に巻き付けていく方法によって成形されてもよい。強化繊維としては、炭素繊維に限らず、たとえばガラス繊維、アラミド繊維等を使用することが可能であり、これらを併用することも可能である。ＦＲＰ筒体のマトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を使用する。但し、他の樹脂や、たとえばポリアミド、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド等の熱可塑性樹脂を使用することも可能である。
【００１６】
マンドレル２上に成形されたＦＲＰ筒体１は、製品受けローラ３上に支持されており、図示を省略した固定手段あるいは把持手段によってＦＲＰ筒体１が固定された状態で、ＦＲＰ筒体１からマンドレル２が引き抜かれるようになっている。製品受けローラ３は、高さ調整可能な基板４上に配列されており、基板４は架台５上に設けられている。
【００１７】
製品受けローラ３上に載置されたＦＲＰ筒体１の中心軸の延長線上、したがってマンドレル２の中心軸の延長線上には、シリンダ手段としての油圧シリンダ６が設けられている。本実施例では、油圧シリンダ６は二段ロッド型の油圧シリンダからなっており、第１のロッド７が引き込み方向に後退した後第２のロッド８が後退し、伸長の際にはその逆の順序で伸びるようになっている。二段ロッド型のシリンダとすることにより、シリンダ本体６ａ自身は比較的短尺であっても、大きなストロークが得られる。但し、本発明に係るシリンダ手段は二段ロッド型に限定されない。シリンダ本体６ａは、架台９上に固定されている。
【００１８】
油圧シリンダ６の第１のロッド７の先端には、マンドレル２の一端に係合可能な係合部材１０が取り付けられている。係合部材１０を介してロッド７に連結されたマンドレル２が、油圧シリンダ６の作動によってＦＲＰ筒体１から軸方向に引き抜かれる。
【００１９】
シリンダ本体６ａとマンドレル２上に成形されたＦＲＰ筒体１との間で、ロッド７、８のストローク部の下方には、ヒンジ機構１１により回動（揺動）自在に支持された、可倒式のＬ字形部材１２が、ストローク方向に複数（本実施例では４個）一列に配設されている。
【００２０】
各Ｌ字形部材１２には、図２にも示すように、その一方の先端部に、支持手段としてのロール１３が回転自在に設けられており、他端側はバランスウエイト１４に構成されている。第１のロッド７の先端には、マンドレル２への係合部材１０とともに、下方に垂下する係合板１５が取り付けられている。係合板１５は、ロッド７の伸縮動作に伴って、Ｌ字形部材１２のロール１３あるいはバランスウエイト１４部分に係合し、Ｌ字形部材１２をいずれか一方向に倒すことができるようになっている。すなわち、ロッド７が図１の左方に移動するとき（つまり、伸びるとき）には、係合板１５のロール１３に当接してＬ字形部材を図１の実線位置に倒立させ、図１の右方に移動するとき（つまり、縮むとき）には、係合板１５はバランスウエイト１４部分に当接して図１の二点鎖線位置にロール１３側を立ち上がらせることができるようになっている。立ち上がった後には、Ｌ字形部材１２は、バランスウエイト１４の重量によってその姿勢に保たれるようになっている。
【００２１】
ロール１３の構造は、特に限定されないが、本実施例では金属製ロール環の表面にゴムを被覆したゴムロールに構成されている。
【００２２】
各ヒンジ機構１１は、上下方向に位置調整可能な基板１６上に設けられており、基板１６は、架台１７上に設けられている。基板１６の上下方向位置調整は、左右一対のハンドル−ねじ機構１８によって行われる。
【００２３】
上記のように構成された実施例装置を用いて、本発明方法は次のように実施される。
油圧シリンダ６から第１、第２のロッド７、８が伸長（前進）され、第１のロッド７の先端に取り付けられた係合板１５が各Ｌ字形部材１２のロール１３に当接して、各Ｌ字形部材１２を順次倒立させていく。倒立された部位に順次後続のロッド部分が伸長してくるが、Ｌ字形部材１２のバランスウエイト１４側の腕の長さはロール１３側の腕の長さよりも短いので、後続のロッド部分とバランスウエイト１４部分とが干渉することはない。
【００２４】
第１、第２のロッド７、８が所定長伸長した状態で、第１のロッド７の先端に取り付けられた係合部材１０とマンドレル２の端部とが連結される。しかる後、油圧シリンダ６の作動によりロッド７、８が縮められる（後退される）が、この後退に伴って、マンドレル２がＦＲＰ筒体１から引き抜かれる。
【００２５】
このとき、第１のロッド７の後退動作に伴って、ロッド７の先端に取り付けられた係合板１５が、各Ｌ字形部材１２のバランスウエイト１４に順次当接してＬ字形部材１２を順に立ち上げる。Ｌ字形部材１２の立ち上がりにより、ロール１３がＬ字形部材１２の上端に位置し、バランスウエイト１４の働きによってその姿勢に保持される。引き抜かれてきたマンドレル２は、このロール１３上を通過し、各ロール１３にマンドレル２の重量が順次支えられていく。
【００２６】
マンドレル２の重量が各ロール１３に支えられることにより、マンドレル２が下方に変位したり、マンドレル２およびそれに連結されているロッド７、８が下方に撓むことが防止され、マンドレル２およびロッド７、８の位置が所定の一直線上に保たれる。したがって、マンドレル２の引き抜きの直進性が確保され、マンドレル２とＦＲＰ筒体１との間のこじれ等が防止されて、マンドレル２は極めて円滑に引き抜かれる。
【００２７】
各ロール１３は一列に複数配列されているので、マンドレル２の重量は、引き抜きの最終段階に至るまで良好に支えられる。
【００２８】
また、マンドレル２の重量が各ロール１３に支えられる結果、実質的に、マンドレル２の重量に起因するロッド７、８への横荷重はかからなくなる。さらに、ロッド７がマンドレル２に連結されているので、ロッド７、８の重量の一部もマンドレル２を介して間接的に各ロール１３に支えられることになり、ロッド７、８の重量に起因する横荷重成分も軽減される。その結果、ロッド７、８にかかる横荷重が大幅に軽減され、ロッドに連結されているピストン（図示略）のシール部（たとえばシールリング配設部）やシリンダ本体６ａの一端部に位置するロッド摺動軸受部に大きな横荷重が負荷されることが防止され、油圧シリンダ６の耐久性、寿命が向上される。
【００２９】
なお、マンドレル２の種類、とくにその径が変更になった場合には、ハンドル−ねじ機構１８を調整し、ロール１３の上下方向位置が調整される。
【００３０】
図３は、本発明の第２実施例に係るＦＲＰ筒体の製造装置のＬ字形部材を示している。他の部分の構成については、前記第１実施例の構成に準じる。本実施例においては、Ｌ字形部材２１の両腕部２１ａ、２１ｂの先端部に、それぞれ回転自在のロール２２ａ、２２ｂが設けられている。ロール２２ａは引き抜かれてきたマンドレル２を支えるためのロールであり、ロール２２ｂは、ロッド７またはロッド８を支えるためのロールである。
【００３１】
このようにＬ字形部材２１の両腕にそれぞれロール２２ａ、２２ｂを配設しておけば、ロッド７、８前進の際にはロッド７、８の重量をロール２２ｂで支えることができ、マンドレル２引き抜きの際には、ロール２２ａで引き抜き中のマンドレル２の重量を支えることができる。したがって、ロッド７、８の伸長、縮小両行程でロッド７、８にかかる横荷重が軽減される。その他の作用は第１実施例に準じる。
【００３２】
なお、本実施例においては、マンドレル２の径の変更に対応できるようにするために、Ｌ字形部材２１上で、少なくともロール２２ａ、２２ｂのいずれか一方の上下方向位置を調整できるようにしておき、基板１６およびその上下方向位置調整機構を加えた機構全体として、ロール２２ａ、２２ｂをそれぞれ独立に位置調整できるようにしておくことが好ましい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のＦＲＰ筒体の製造方法および製造装置によるときは、マンドレル引き抜きの際マンドレルの重量を、複数の可倒式のＬ字形部材に設けられたロールにより引き抜かれつつあるマンドレルを下方から支える支持手段により支えるようにしたので、シリンダ手段にかかる横荷重を大幅に軽減してマンドレル引き抜きの直進性を確保し、極めて円滑な引き抜き動作を実現できる。
【００３４】
また、シリンダ手段に係る横荷重の軽減により、シリンダ手段の耐久性を向上し、寿命延長をはかることができる。
【００３５】
このようにマンドレル引き抜きの直進性を確保し、極めて円滑な引き抜き動作を実現でき、かつ、シリンダ手段の耐久性を向上できる、本発明に係るＦＲＰ筒体の製造方法および製造装置は、ＦＲＰ製プロペラシャフトや長尺ＦＲＰ製ロール等の長尺のＦＲＰ筒体の製造に適用してきわめて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例に係るＦＲＰ筒体の製造装置の正面図である。
【図２】図１の装置のＬ字形部材の拡大正面図である。
【図３】本発明の第２実施例に係るＦＲＰ筒体の製造装置のＬ字形部材の正面図である。
【符号の説明】
１ ＦＲＰ筒体
２ マンドレル
３ 製品受けローラ
６ 油圧シリンダ
６ａ シリンダ本体
７、８ ロッド
１０ 係合部材
１１ ヒンジ機構
１２、２１ Ｌ字形部材
１３、２２ａ、２２ｂ ロール
１４ バランスウエイト
１５ 係合板
１６ 基板
１７ 架台
１８ ハンドル−ねじ機構
２１ａ、２１ｂ Ｌ字形部材の腕

Claims (2)

1. マンドレル上でＦＲＰ筒体を成形した後該ＦＲＰ筒体からマンドレルを引き抜くに際し、引き抜かれつつあるマンドレルを複数の可倒式のＬ字形部材に設けられたロールにより下方から支えることを特徴とする、ＦＲＰ筒体の製造方法。
2. マンドレル上でＦＲＰ筒体を成形した後シリンダ手段により前記ＦＲＰ筒体からマンドレルを引き抜くＦＲＰ筒体の製造装置において、シリンダ本体とマンドレル上のＦＲＰ筒体との間に、複数の可倒式のＬ字形部材に設けられたロールにより引き抜かれつつあるマンドレルを下方から支える支持手段を設けたことを特徴とするＦＲＰ筒体の製造装置。

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