JP4045036B2

JP4045036B2 - 長尺物成形用中子

Info

Publication number: JP4045036B2
Application number: JP29857998A
Authority: JP
Inventors: 隆男丸山; 秀夫山本; 聡片平; 浩文清水
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: JP2000117845A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、長尺物に長手方向に沿った空洞を形成するための長尺物成形用中子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
中子により成形品を中空構造とする製造方法は広く知られているが、この方法で中空構造の長尺物を製造する場合、中子の引き抜き時の摺動抵抗が大きくなるため、離型作業が困難となる。そこで、特開昭６３−０４１１３１号公報に開示されているように、厚さ方向に分割可能とした長尺物成形用中子が提案されている。これによると、長辺側が成形品に接触していない中間の分割体を最初に引き抜くことで、長辺側が成形品に密着した両側の分割体の引き抜きが容易になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来構成のものは、中間の分割体の２側面が成形品に接触しているため、中子の寸法が大きくなると接触面積が増大して引き抜きが困難となる。中子を多数に分割すれば、接触面積の増大を避けて引き抜きを容易にすることも可能であるが、重量に対する分割体の剛性が不足してたわみが生じ、所要の精度の空洞が得られない。
【０００４】
本発明は、このような従来技術の問題点を解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、空洞の成形精度の低下を回避し得るように高い剛性を有し、さらに成形品からの引き抜きが容易になるように構成された長尺物成形用中子を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を果たすために、本発明においては、長尺物に長手方向に沿う向きに延在し且つ断面形状が略長方形をなす空洞を形成するものであり、複数の分割体を順次長手方向に引抜可能とした長尺物成形用中子の構成を、中心部の空所を挟んで対向する一対の長辺側分割体と、同じく空所を挟んで対向する一対の短辺側分割体と、分割体間の相対変位を規制して全体を所定形状に保持するロック手段とを有し、分割体を、空所によりロック手段を解除した際に順次内向き変位可能として、成形品から引き剥がした上で引き抜かれるようにしたものとした。これによると、全体が所定形状に保持されるため、型への装着等の取り扱いが容易になる上に、高い剛性を得ることが容易で、たわみによる空洞の成形精度の低下を回避することができる。しかも、分割体の引き抜きが容易になる。さらに、長辺並びに短辺のいずれの方向にも分割体が延在するために高い剛性を有し、例えば短辺が上下方向となる態様で成形型に水平方向に架設した際にも大きなたわみを起こさない。
【０００６】
ここで、抜き差し可能なキーやピンで分割体を相互に結合固定する態様も可能であるが、前記のロック手段が、空所に配置されてこの空所へ向かう分割体の内向き変位を規制するスペーサであると良く、簡単な構成で分割体の変位を確実に拘束することができる。
【０００７】
特に、前記のスペーサが、周方向に径が不等長なカム状断面をなすものとすると良い。これによると、ロック並びにその解除がスペーサの回動操作によりなされるようになり、操作が簡単であり、しかも比較的軽い操作力でロックが可能で、かつカムの倍力作用により分割体に対して拡開方向に高い押圧力を作用させ、簡易な構成で高い結合強度を得ることができる。このスペーサにおいては、ロック並びにその解除を円滑に行う上で、少なくとも分割体に対する係合部が弧状断面に形成されていることが望ましく、径が周方向に不等長なカム状断面の簡易な例としては長円形あるいは楕円形が挙げられる。
【０００８】
また、一対の長辺側分割体の組立状態における外面間距離が短辺側分割体の幅よりも大であると好ましく、これによると、長辺側分割体を引き抜いて短辺側分割体を内側にずらした際に、成形品との間に隙間が形成されるため、短辺側分割体の引き抜きが容易になる。
【０００９】
以上のような長尺物成形用中子は、合成樹脂製まくらぎの製造に好適である。まくらぎは一般的なもので長手方向の寸法が２ｍを越え、分岐用では５ｍを越えるものもあり、本発明による長尺物成形用中子により、適切な形状の空洞を製造工程を煩雑化することなくかつ精度良く成形可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明による長尺物成形用中子が適用される合成まくらぎの好適な実施形態について添付の図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明が適用された合成まくらぎの斜視図であり、図２（ａ）はそのＩＩ−ＩＩ線について見た拡大断面図である。この合成まくらぎは母材樹脂を硬質発泡ウレタン樹脂１とし、その内部に長手方向に延在するように強化繊維の束２が分散している。この強化繊維の束２は、模式的に表した図３に示すように、ガラス長繊維からなる多数のフィラメント３をバインダ樹脂としての不飽和ポリエステル樹脂４でバインドし、直径２ｍｍ程度の円柱状にしたものである。
【００１２】
ここで、上記したように、まくらぎはその左右両端近傍に取り付けられる図示されないレールからの荷重、即ち輪重を受けるものであるからまくらぎに曲げ荷重が作用する。即ちまくらぎの上下方向中心部は、上下部分に比較して加わる曲げ応力が最も小さいため、その強度をあまり要求されない。この点を考慮して硬質発泡ウレタン樹脂１内に於ける強化繊維の束２の密度が、当該合成まくらぎの中心部に比較してその上下で高くなるように強化繊維の束２を分散させている。尚、図２（ｂ）に示すように強化繊維の束２を均一に分散させても良く、その場合、後記する空洞の位置、大きさなどが犬くぎの打ち込みによる割れやひびを防止する上で重要である。
【００１３】
また、まくらぎの上下方向中心部分には、長手方向に沿う空洞５が形成されている。在来線で一般的に使われている合成まくらぎ（長手方向と直交する方向の幅２３ｃｍ×上下方向の厚み１４ｃｍ）を想定して、この空洞５は以下の寸法及び形状になっていると良い。
１．上下方向の厚みの中心線Ｏ１が、まくらぎの上面ＭＬ１から７ｃｍ以上、下側にある。
２．その上面ＨＬ１がまくらぎの上面ＭＬ１から６ｃｍ〜９ｃｍ以内の位置にある。
３．その下面ＨＬ２がまくらぎの下面ＭＬ２から３ｃｍ以上、上側にある。
４．その最大厚みＨＨは５ｃｍ以下である。
５．その長手方向と直交する幅方向の中心線Ｏ２はまくらぎの幅方向の中心と重なる。
６．その長手方向と直交する方向の最大幅ＨＷは１８ｃｍである。
７．その長手方向と直交する断面の形状が、４角にアールがつけられた、またはＲ５ｍｍ以上の面取りがなされた四角形または略楕円形或いは長円形をなす。
【００１４】
ここで、上記項目１、２、特に項目２は、この位置よりもまくらぎの上方に空洞５があると、犬くぎまたはねじくぎと、まくらぎとの接触部分が短くなってそれらの引き抜き強度を確保し難くなり、この位置よりもまくらぎの下方に空洞５があると、この空洞により必ずしも犬くぎを打ち込むときの応力を分散できず、割れやひびの発生を抑制できなくなることを理由とする。
【００１５】
例えば、合成まくらぎに犬くぎを打ち込む孔は、規格で深さ６０ｍｍであり、それに対し、例えば、分岐器用犬くぎの首下は１３０ｍｍである。この犬くぎをレール固定用の治具（タイプレート）を通して、首下まで打ち込むと、その先端のくさび形の先鋭な部分（長さ３０ｍｍ）は孔の開いていない部分に打ち込まれることになる。このとき、まくらぎに割れやひびが入る場合がある。この割れやひびがあると、取り付けに時には犬くぎの引き抜き強度を満足しても実際にまくらぎとして敷設されると、ひびから水が入り、その水が凍ったり、電車通過時の荷重、振動等により、ひびが広がり犬くぎが弛み易くなり、保線作業が生じ易くなる。このようなひびは、犬くぎの先端が孔のない部分に打ち込まれるときに発生し易いことを考慮して、上記項目１〜３の範囲に空洞を設けることで上記ひびや割れの発生を防止できるようになる。例えばこの空洞５の厚みを４ｃｍとすると、上記項目１〜３により、一般的な犬くぎ、合成まくらぎを使った場合、空洞の上面は、まくらぎの上面から、犬くぎの首下の長さからまくらぎに固定するタイプレート厚さを引いた長さの約５０％〜７５％下側になる。
【００１６】
また、上記項目３〜７については、この条件を満たさないと所望の曲げ強度や曲げヤング率等の強度が得られなくなる虞がある。項目４について、一般的なまくらぎについて表すと、「空洞の下面と合成まくらぎの下面との間は合成まくらぎの上下方向の厚みの２１％以上」となる。また、項目４については、「空洞の上下方向の厚みは合成まくらぎの上下方向の厚さの３６％以内」となる。また、項目６については、空洞の長手方向と直交する方向の幅はまくらぎの長手方向と直交する方向の幅の７８％以内」となる。
【００１７】
尚、項目５については、橋梁まくらぎ等でまくらぎの上面が、レールの敷設される条件により加工される場合はその条件により変わる。また、項目７は、角や隅をなくして応力集中を回避し、まくらぎとして強度を増すためと、成形時の中子を引き抜きやすくするため構造である。
【００１８】
次に、上記まくらぎの製造工程について図４及び図５を参照して説明する。
【００１９】
まず、強化繊維の束２を製造する。ボビン等の供給装置１１からガラス長繊維のロービングを引き出し、ガイド部材１２に設けられた所定のガイド孔を通して不飽和ポリエステル樹脂で満たされた合成樹脂含浸槽１３に引き込み、不飽和ポリエステル樹脂をガラス長繊維の各フィラメント間に含浸させる。そして、ガイド部材１４に設けられた所定のガイド孔を通すことにより、ガラス長繊維に対する不飽和ポリエステル樹脂４の配合比を５重量％〜４０重量％の所定の比、好ましくは１０重量％〜２０重量％程度となるようにその付着量を調整するべくしごく。次に、不飽和ポリエステル樹脂を含浸したガラス長繊維の束を乾燥炉１５に通し、不飽和ポリエステル樹脂を硬化させ、搬送装置１６を介して不飽和ポリエステル樹脂が硬化して線状をなす強化繊維の束を切断装置１７にて所定の長さに切断する。上記工程を連続して行い、強化繊維の束２を連続成形する。
【００２０】
次に、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すように、形成された強化繊維の束２を所定量成形型の下型２１に入れ、硬質ウレタン樹脂を注入機２３により一部注入する。また強化繊維の束２を所定量成形型の下型２１に入れ、硬質ウレタン樹脂を一部注入する。この作業を数回繰り返し、ガラス長繊維の束２の密度が中心部に比較してその上下で高くなるように調整し、上型２２を閉じて硬質ウレタン樹脂を硬化させ、まくらぎを成形する。また、強化繊維の束２を下型２１に入れ、硬質ウレタン樹脂を一部注入する作業の途中、上記項目１〜６を満足する位置に後記する中子３０を下型２１に入れ、更にその周りに必要に応じて強化繊維の束２を入れ、硬質ウレタン樹脂を一部注入する作業を行う（図５（ｂ））。ここで、硬化前の硬質ウレタン樹脂の粘度が高いことから、上記したように硬質ウレタン樹脂を一部注入後にガラス長繊維の束２を入れても沈まず、かつ何回かに分けてガラス長繊維の束２と硬質ウレタン樹脂とを交互に下型２１に入れることにより、ガラス長繊維の束２の密度を調整できる。また、中子３０は金型に設けた任意に調整可能な固定治具により所定の位置に固定され、これにより空洞５が成形される。
【００２１】
上記中子３０について図６、図７を参照して詳細に説明する。この中子３０は、空洞５に対応した略長方形をなす断面形状を有し、中心部の空所３５を挟んで対向する一対の長辺側分割体３２と、同じく空所３５を挟んで対向する一対の短辺側分割体３３と、一対の長辺側分割体３２間に介装された３つのスペーサ３４とからなっている。
【００２２】
長辺側分割体３２は、長手方向に沿った突片３２ａ・３２ｂを互いに相反する側縁に一対備えた凸形断面形状をなしている。短辺側分割体３３は、上下一対の長辺側分割体３２の突片３２ａ・３２ｂの一方がそれぞれ係合する長手方向に沿った溝３３ａを内側に備えた凹形断面形状をなしている。短辺側分割体３３の一対の角部には、Ｒ５mm以上の面取りが施されており、これにより空洞５の４つの隅部への応力集中が緩和されて合成まくらぎの強度が高められる。
【００２３】
スペーサ３４は、断面形状が長円形をなし、その最大径が上下一対の長辺側分割体３２の内面間距離より僅かに長尺になるように形成され、円弧状部分の中点において長辺側分割体３２の内面３２ｃに圧接している。これにより、長辺側分割体３２の空所３５に向かう内向き変位が規制され、同時に長辺側分割体３２の突片３２ａ・３２ｂが短辺側分割体３３の溝３３ａの側面に圧接し、長辺側分割体３２に対する短辺側分割体の相対変位が規制され、中子全体が所定形状に保持される。
【００２４】
図６に示すロック位置にあるスペーサ３４を、図６中に矢印で示すように回動させることにより、スペーサ３４によるロックが解除され、中子全体が分割可能となる（図７参照）。成形品からの離型の際には、ロック解除の後にスペーサ３４を取り出し、これにより内向き変位が可能となった長辺側分割体３２に対して内向きに外力を加えて、密着した成形品から長辺側分割体３２を引き剥がす。これにより、長辺側分割体３２を容易に引き抜くことができ、さらに短辺側分割体３３の内向き変位が可能となり、この短辺側分割体３３を成形品から引き剥がすことにより、短辺側分割体３３を簡単に取り外すことができる。
【００２５】
中子３０を組み立てるには、長辺側並びに短辺側の分割体３２・３３を相互に組み付けた上で、一対の長辺側分割体３２間に挿設されたスペーサ３４を、図６中の矢印と逆向きに回動させる。これにより、各部材が相互に固定される。このとき、スペーサ３４のカムの倍力作用により比較的軽い操作力で４つの分割体３２・３３を相互に強固に結合させることができ、容易には分解されず、しかも短辺側分割体３３が上下方向に厚みを有するために高い剛性を有し、長手方向の両端を支持した態様で成形型にセットしても大きな撓みを生じない。
【００２６】
長辺側分割体３２の外面３２ｄは、外側に僅かに弓形に膨出した断面形状に形成されているため、長辺側分割体３２を引き抜いて短辺側分割体３３を内側にずらした際に成形品との間に隙間が形成されるので、短辺側分割体３３の引き抜きが容易になる。なお、図８に示すように、短辺側分割体３３の外面３３ｂと長辺側分割体４１の外面４１ａとの間に段差を設け、一対の長辺側分割体４１の外面間距離Ｌ₁が短辺側分割体３３の幅Ｌ₂よりも大とした形態としても、同様に短辺側分割体３３の引き抜きを容易にすることができる。例えばＬ₂が３８ｍｍであればＬ₁を４０〜５０ｍｍ程度とすれば良い。
【００２７】
これらの中子３０を構成する各部材の材質は、鉄やアルミ等の金属材でも良いし、あるいはセラミック材や熱硬化性の樹脂材でも良い。熱硬化性の樹脂材を用いる場合は必要に応じて補強材を使用しても良い。さらに上記の各材料を適宜に組み合わせた態様も可能である。またこれらの構成部材は、必要に応じて表面加工を行う。また、部材相互の接触面には潤滑剤を、樹脂との接触面には離型剤をそれぞれ塗布する等の表面処理を行うことにより接触抵抗を減らす工夫をしても良い。
【００２８】
なお、本実施形態においては、スペーサ３４を３つ設けたが、所要のロック作用を実現可能であればその配設数は限定されない。またスペーサ３４の断面形状を長円形としたが、円形でも可能である。この場合、スペーサの引き抜き自体がロック解除操作となるが、分割体に対する接触面積が小さいために引き抜きにさほど力を要さないで済む。
【００２９】
また、一対の長辺側分割体３２間を押し開く向きに押圧することで長辺側分割体３２と短辺側分割体３３とを圧接させて分割体３２・３３を相互に結合させるため、スペーサ３４の代わりに、例えばてこやねじ機構あるいは流体圧シリンダ、さらに膨張・収縮可能な材料からなるパイプや袋体に流体を出し入れする構成のアクチュエータを備えたジャッキ装置を設けることも可能である。
【００３０】
さらに、本実施形態では、上記したようにまくらぎの上下方向中心部分の強度があまり要求されないことから硬質発泡ウレタン樹脂１内に於ける強化繊維の束２の密度が、当該合成まくらぎの中心部に比較してその上下で高くなるように強化繊維の束２を分散させ、かつまくらぎの成形時に中子を入れてその中心部を空洞化してまくらぎの軽量化を図ったが、上記成形後、この空洞に高発泡のウレタン樹脂または他の軽量かつ安価な材料を充填しても良い。
【００３１】
【発明の効果】
このように本発明によれば、複数の分割体間の相対変位を規制して全体を所定形状に保持するロック手段を有するため、型への装着等の取り扱いが容易になる上に、高い剛性を得ることが可能で、たわみによる空洞の成形精度の低下を回避することができる。そして、ロック手段の解除により複数の分割体を順次内向き変位可能とする空所を中心部に備え、複数の分割体を成形品から引き剥がした上で引抜可能としたため、分割体の引き抜きが容易になり、離型作業を簡易化する上で大きな効果が得られる。特に、断面形状が略長方形をなす空洞を形成する場合には、空所を挟んで対向する一対の長辺側分割体と、同じく空所を挟んで対向する一対の短辺側分割体とからなるものとすると、長辺並びに短辺のいずれの方向にも分割体が延在するために高い剛性を有し、例えば短辺が上下方向となる態様で成形型に水平方向に架設した際にも大きなたわみを起こさないで済む。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された合成まくらぎの斜視図。
【図２】（ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ線について見た拡大断面図、（ｂ）は本発明の別の実施形態を示す（ａ）と同様な図。
【図３】図２の拡大図。
【図４】強化繊維の束の製造工程を示す図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明が適用されたまくらぎの製造工程を示す図。
【図６】合成まくらぎの空洞を形成するための中子の構造を示す断面図。
【図７】図６に示した中子の分解斜視図。
【図８】合成まくらぎの空洞を形成するための中子の別の構造を示す図６と同様な断面図。
【符号の説明】
１硬質発泡ウレタン樹脂（母材樹脂）
２強化繊維の束
３ガラス長繊維（強化繊維）
４不飽和ポリエステル樹脂（バインダ樹脂）
５空洞
１１繊維供給装置
１２ガイド部材
１３合成樹脂含浸槽
１４ガイド部材
１５乾燥炉
１６搬送装置
１７切断装置
２１下型
２２上型
２３注入機
３０中子
３２長辺側分割体
３３短辺側分割体
３４スペーサ
３５空所
４１長辺側分割体

Claims

長尺物に長手方向に沿う向きに延在し且つ断面形状が略長方形をなす空洞を形成するものであり、複数の分割体を順次長手方向に引抜可能とした長尺物成形用中子であって、
中心部の空所を挟んで対向する一対の長辺側分割体と、同じく前記空所を挟んで対向する一対の短辺側分割体と、前記分割体間の相対変位を規制して全体を所定形状に保持するロック手段とを有し、
前記分割体を、前記空所により前記ロック手段を解除した際に順次内向き変位可能として、成形品から引き剥がした上で引き抜かれるようにしたことを特徴とする長尺物成形用中子。
前記ロック手段が、前記空所に配置されて前記分割体の内向き変位を規制するスペーサであることを特徴とする請求項１に記載の長尺物成形用中子。
前記スペーサが、周方向に径が不等長なカム状断面をなすことを特徴とする請求項２に記載の長尺物成形用中子。
前記一対の長辺側分割体の組立状態における外面間距離が前記短辺側分割体の幅よりも大であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の長尺物成形用中子。