JP5079658B2 - 湾曲プリフォームの製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、長尺の湾曲したマンドレルに対してブレイディングを行って、管状の湾曲プリフォームを製造する装置に関する。

この種の湾曲プリフォームの製造装置は、例えば特許文献１に公知である。そこでの製造装置は、マンドレルの表面にブレイディング層を形成するブレイダー装置と、マンドレルを一定の軌跡に従って移送する移送機構とを備える。ブレイダー装置は、マンドレルが移送される断面円形の開口空間を有し、糸条の組成中心は、該開口空間の中心部に設定してある。

移送機構は、マンドレルの中心軸線が糸条の組成中心を常に通るように、マンドレルを移送操作する。具体的には、移送機構は、マンドレルの長さ方向の両端部を支持部材を介して支持する長尺の湾曲したレールと、レールを送り操作する駆動装置と、レールを移行案内するガイド構造などで構成してある。レールは、中心軸線がマンドレルと同一になるように形成してあり、マンドレルの下方に並列状に配置してある。そして、レールが移動するとき、その中心軸線が糸条の組成中心の真下位置を通るようにすることで、マンドレルの中心軸線が糸条の組成中心を通るようにしている。

特開２００７−３２１２８１号公報

ところで、プリフォームの製造装置においては、特許文献１のようにブレイダー装置の開口空間の中心部を糸条の組成中心とするのではなく、該中心部から離れた開口空間の中心軸上の位置を、糸条の組成中心に設定することがある。これによれば、マンドレルの中心軸線に対する糸条の巻き付け角度が小さくなって、１本の糸条と交差する糸条の本数が増えるので、各糸条が強固に絡み合うという利点がある。しかし、この構成を特許文献１の装置にそのまま採用すれば、マンドレルの中心軸線の直線部は糸条の組成中心を問題なく通過できるのに対し、湾曲部は組成中心を通過できず、その通過位置が湾曲形状の内側方向にずれる。組成中心上でブレイディングを行う場合と、そこからずれた位置でブレイディングを行うのとでは、糸条の組角度や密度に大きな差が生じる。つまり、長さ方向において組角度や密度が不均一なプリフォームが形成されてしまう。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、糸条の組成中心をブレイダー装置の中心部から離れた位置に設定した場合に、湾曲部を有するプリフォームの長さ方向における糸条の組角度や密度の均一化を図ることを目的とする。

本発明は、長尺のマンドレルに対してブレイディングを行って、管状の湾曲プリフォームを製造する装置を対象とする。本発明装置は、マンドレルの表面にブレイディング層を形成するブレイダー装置と、マンドレルを一定の軌跡に従って移送する移送機構とを備える。移送機構は、マンドレルの長さ方向の両端部を支持部材を介して支持する長尺のレールと、レールを送り操作する駆動装置と、レールを移行案内するガイド構造とを含む。マンドレルおよびレールの中心軸線は、水平面内においてのみ湾曲する状態で形成される。ブレイダー装置は、マンドレルが移送される断面円形の開口空間を有し、糸条の組成中心は、開口空間の中心軸上で、開口空間の中心部からマンドレルの移送方向へ離れた位置に設定される。そして、マンドレルが移送機構で移送操作される状態において、マンドレルの中心軸線が糸条の組成中心を常に通るように、レールの湾曲形状が設定してあることを特徴とする。

つまり、従来（特許文献１）の装置における移送機構のレールは、湾曲形状がマンドレルのそれと同一であったが、本発明では、レールとマンドレルの湾曲形状は基本的に同一でなく、この点で本発明装置は従来装置と大きく相違する。本発明装置におけるレールの形状は、マンドレルの形状および糸条の組成中心の位置を幾何的に勘案して定められる。

具体的には、レールの中心軸線の湾曲部が、マンドレルの中心軸線の湾曲部に比べて、湾曲半径が大きく設定される。かつ、レールの中心軸線の湾曲部が、マンドレルの中心軸線の湾曲部に対して、平面視において湾曲形状の内側方向に位置をずらしてあり、更に、マンドレルの移送方向に位置をずらしてある。そして、マンドレルの中心軸線の形状変化をレールで補償しながら、マンドレルの中心軸線が組成中心を通るように構成してある。

ガイド構造が、複数組の縦ガイドローラ対と、複数組の横ガイドローラ対とで構成される。各縦ガイドローラ対は、レールの湾曲内側面を受け止める固定ローラと、レールの湾曲外側面を受け止める可動ローラと、可動ローラを湾曲外側面に向かって押し付け付勢する付勢手段とを含んで構成してある。

本発明装置においては、糸条の組成中心を、ブレイダー装置の開口空間の中心軸上で、開口空間の中心部からマンドレルの移送方向へ離れた位置に設定したうえで、この組成中心をマンドレルの中心軸線が常に通るように、移送機構のレールの湾曲形状を定めた。これによれば、糸条の組成中心がブレイダー装置の中心部から離れていても、マンドレルの全長にわたって、設定した糸条の組成中心でブレイディングを行うことができる。これにより、プリフォームの長さ方向における糸条の組角度や密度を均一に近づけて、機械的強度などの点で良好なプリフォームを得ることができる。

更に本発明では、レールの形状を改良することにより、従来（特許文献１）はブレイダー装置の中心部を通っていたマンドレルの中心軸線が、該中心部から離れた糸条の組成中心を通るようにした。これによれば、レールを除く移送機構の各構成要素は、従来と同じものを引き続いて使用できるので、本発明装置の導入コストを最小限化できる。

具体的には、レールの中心軸線の湾曲部が、マンドレルの中心軸線の湾曲部に比べて、湾曲半径が大きく設定される。かつ、レールの中心軸線の湾曲部が、マンドレルの中心軸線の湾曲部に対して、平面視において湾曲形状の内側方向に位置をずらしてあり、更に、マンドレルの移送方向に位置をずらしてある。以上の構成によれば、レールの湾曲形状をマンドレルの湾曲形状に比べて緩やかで単純なものとして、レールの作製コストを削減できる。更に、湾曲半径が小さな湾曲部を備えているマンドレルであっても的確に送り操作して、ブレイディング可能な範囲を拡大できる。

ガイド構造を構成する縦ガイドローラ対が、レールの湾曲内側面を受け止める固定ローラと、レールの湾曲外側面を受け止める可動ローラと、可動ローラを湾曲外側面に向かって押し付け付勢する付勢手段とからなる形態を採ることができる。この場合の可動ローラは、レールに押されることにより、付勢手段の付勢力に抗して、固定ローラから離れる方向に変位する。これによれば、レールの湾曲部がガイド構造を通過する際に、縦ガイドローラ対の間に引っ掛かるのを防止でき、レールをスムーズに送り操作できる。また、幅寸法が均一でないレールであっても問題なく適用することができる。更に本発明によれば、付勢手段の付勢力によりレールの内側面と固定ローラとが常に密着するので、レールは常に同一の移動軌跡を描く。これは、レールを常に意図したとおりに送り操作できることを意味する。これによれば、マンドレルの中心軸線が糸条の組成中心をより確実に通るようになる。

図１から図５は、本発明に係る湾曲プリフォームの製造装置の実施形態を示す。図１および図２において、湾曲プリフォームの製造装置は、湾曲形成された長尺のマンドレル１と、マンドレル１の表面にブレイディング層を形成するブレイダー装置２と、マンドレル１を一定の軌跡に従って移送する移送機構などで構成される。マンドレル１は断面円形の中空管からなり、図２の正面図に示すように上下方向には湾曲せずに、図１の平面図に示すように水平面内においてのみ湾曲したものとなっている。

図２および図３においてブレイダー装置２は、断面円形の軌道プレート３と、軌道プレート３の内面に放射配置される一群のボビンキャリア４と、ボビンキャリア４を軌道プレート３の軌道に沿って走行させる不図示の駆動機構と、ガイドリング５などで、公知のブレイダー装置と同様に構成してある。図２において符号６は、中間糸となる糸条を繰り出すためのボビンキャリアである。ボビンキャリア４・６から繰り出された糸条は、マンドレル１の表面に交差する状態で巻き付けられて、網目状のブレイディング層を形成する。

ガイドリング５は、軌道プレート３の内周面により区画される開口空間８内に、軌道プレート３と同心状に配置してあり、ボビンキャリア４・６より繰り出された糸条を、開口空間８の外側の組成中心９に向けて案内している。この組成中心９は、開口空間８の中心軸上で、開口空間８の中心部からマンドレル１の移送方向へ離れた位置に設定してある。マンドレル１は、開口空間８およびガイドリング５の内側を移動するようになっており、組成中心９を通るときに糸条が巻き付けられる。

マンドレル１の移送機構は、図２および図４に示すように、マンドレル１の長さ方向の両端部のそれぞれを支持部材１１を介して支持する長尺のレール１２と、レール１２を長さ方向に送り操作する駆動装置１３と、レール１２を移行案内するガイド構造とを備えている。レール１２が駆動装置１３から駆動力を受けると、マンドレル１がレール１２および支持部材１１と一体に移動する。支持部材１１は、図１および図２に示すように、一端がマンドレル１に繋がった水平部と、該水平部の他端から下方に伸びる鉛直部とをそれぞれ有しており、各鉛直部の下端部が、レール１２の長さ方向の端部に、連結構造１８を介してそれぞれ着脱自在に連結固定される。

レール１２は、マンドレル１の下方において、ブレイダー装置２の下方空間１４を貫通するように配置されており、マンドレル１と同様に、水平面内においてのみ湾曲した形状を呈している。具体的には、レール１２は、図２および図３に示すように、並列対向状に配置された上下一対の長尺の帯板１６・１６と、両帯板１６・１６の対向面間に設けられた複数個の連結ピン１７とを備える。帯板１６は、長さ方向の全長にわたる幅寸法が等しくなるように形成してあり、その断面は幅方向に長い略長方形状を呈している。連結ピン１７は、帯板１６の長さ方向の所定間隔おきに設けられる。レール１２は、支持部材１１を取り外した後に、下方空間１４から引き抜くようにして分離することができ、マンドレル１の形状あるいは組成中心９の位置に応じて、その都度適したものに取り換えるようになっている。

駆動装置１３は、図４に示すように、駆動源２０からの回転駆動力を受けて回転する原動プーリ２１と、従動プーリ２２と、原動プーリ２１および従動プーリ２２に巻き掛けられた無端ベルト２３とを含んで構成される。従動プーリ２２には、これと同一の回転軸を有して一体に回転する駆動ローラ（固定ローラ）２４が固定される。原動プーリ２１の回転駆動力が無端ベルト２３および従動プーリ２２を介して駆動ローラ２４に伝動し、駆動ローラ２４がレール１２の帯板１６・１６の幅方向の一面に接触しながら回転することで、レール１２が水平方向に移動操作される。この駆動装置１３は、ブレイダー装置２と同様に、マンドレル１あるいはレール１２の形状に関係なく共通して使用される。

レール１２のガイド構造は、図２から図４に示すように、レール１２を幅方向から内外に挟むように配置される２組の縦ガイドローラ対２５・２６と、レール１２を上下方向から内外に挟むように配置される２組の横ガイドローラ対２７・２７とで構成される。２組の縦ガイドローラ対２５・２６および横ガイドローラ対２７・２７はそれぞれ、開口空間８の中心軸方向に沿って所定間隔おきに配置される。図４において符号２９は、ブレイダー装置２の下方空間１４を区画する一対の垂直壁であり、その対向空間において横ガイドローラ対２７を軸支している。

一方の縦ガイドローラ対２５は、上記した駆動ローラ（固定ローラ）２４と、可動ローラ３１とで構成される。可動ローラ３１は、一方の垂直壁２９の対向面に固定されたシリンダ（付勢手段）３２により、レール１２の側面に向かって押し付け付勢される。他方の縦ガイドローラ対２６も、固定ローラ３３と、先と同様の可動ローラ３４とで構成される。固定ローラ２４・３３どうし、および可動ローラ３１・３４どうしは、それぞれ隣接して配置されており、固定ローラ２４・３３がレール１２の湾曲内側面を、可動ローラ３１・３４がレール１２の湾曲外側面を、それぞれ受け止める。

以上のように構成したガイド構造は、２組の縦ガイドローラ対２５・２６が、レール１２の帯板１６・１６の幅方向の両側面に接触作用し、同時に、２組の横ガイドローラ対２７・２７が、上側の帯板１６の上面および下側の帯板１６の下面に接触作用することで、レール１２をスライド案内する。可動ローラ３１・３４は、レール１２に押されることにより、シリンダ３２の付勢力に抗して、固定ローラ２４・３３から離れる方向に変位することができる。これにて、レール１２の湾曲部が、縦ガイドローラ対２５・２６の間を通過することができる。

所定間隔を置いて配置された２組の縦ガイドローラ対２５・２６および横ガイドローラ２７・２７で構成されたガイド構造は、レール１２の湾曲形状に多少の違いがあっても共通して使用できる。各縦ガイドローラ対２５・２６が可動ローラ３１・３４をそれぞれ含んでいると、許容できる湾曲形状の範囲が更に大きくなる。ガイド構造が共通であると、湾曲形状が異なる各レール１２は、レール１２自身の湾曲形状の違いのみに基づき、それぞれ異なる移動軌跡を描くことになる。また、本実施形態のガイド構造によれば、レール１２を固定ローラ２４に接触させるだけで、駆動源２０からの駆動力をレール１２に伝動することができる。そのため、レール１２と固定ローラ２４を特別な伝動機構などで接続する必要がなく、レール１２の装着作業と取り外し作業をともに容易に行うことができる利点がある。

そして本実施形態では、マンドレル１の中心軸線が糸条の組成中心９を常に通りながら移動するように、レール１２の湾曲形状が設定してある。このとき、図１に示すように、マンドレル１とレール１２の湾曲形状は互いに異なり、両者１・１２の中心軸線が平面視において互いにずれている。具体的には、レール１２の中心軸線の湾曲部が、マンドレル１の中心軸線の湾曲部に比べて、湾曲半径が大きく設定される。かつ、レール１２の中心軸線の湾曲部が、マンドレル１の中心軸線の湾曲部に対して、平面視において湾曲形状の内側方向に位置をずらしてあり、更に、マンドレル１の移送方向に位置をずらしてある。つまり、マンドレル１の中心軸線の形状変化をレール１２で補償しながら、マンドレル１の中心軸線が組成中心を通るように構成してある。

図５は、マンドレル１およびレール１２が移動する態様を示しており、両者１・１２はこの図において、左方から右方へ一体となって移動している。図５の各図は、（ａ）から（ｄ）の順に時系列になっている。また各図において、水平な１本の想像線は、ブレイダー装置２の開口空間８の中心軸を示している。

図５（ａ）は、マンドレル１の糸条の巻付範囲３５の移動始端が糸条の組成中心９に至った時点を示す。ブレイダー装置２は、巻付範囲３５が組成中心９に至ると同時に、マンドレル１に対する糸条の巻き付けを開始する。図５（ｂ）は、マンドレル１の湾曲部が組成中心９を通過する様子を示しており、このときレール１２の湾曲部は、ガイド構造を構成する２組の縦ガイドローラ対２５・２６の間を通過している。この間、マンドレル１の移送機構は、マンドレル１の移動速度を減少させることにより、糸条の巻き付けピッチを小さくすることができる。この作用効果は、ブレイダー装置２のボビンキャリア４の走行速度を大きくすることによっても得ることができる。

図５（ｃ）は、マンドレル１の湾曲部が組成中心９を通過し終える直前の様子を示しており、このときレール１２の湾曲部も、レール１２の送り方向側の縦ガイドローラ対２５の間を通過し終えている直前の状態になっている。図５（ｄ）は、マンドレル１の湾曲部が組成中心９を通過し終えて、その直線部が組成中心９に至った時点を示しており、このときレール１２においても、直線部が縦ガイドローラ対２５・２６の間に至っている。この図から明らかなように、マンドレル１とレール１２の中心軸線は、直線部においては平面視で一致する。

図５に示したように、マンドレル１の中心軸線は、図５（ａ）の位置から（ｂ）・（ｃ）の位置を経由して（ｄ）の位置に至るまでの間、常に組成中心９を通る。また、図５（ｄ）の位置から、マンドレル１の巻付範囲３５の移動終端が組成中心９に至るまでの間も、マンドレル１の中心軸線は常に組成中心９を通る。

以上のように、本実施形態では、糸条の組成中心９を、ブレイダー装置２の開口空間８の中心部から離れた該開口空間８の中心軸上の所定位置に設定したうえで、この組成中心９をマンドレル１の中心軸線が常に通るように、移送機構のレール１２の湾曲形状を定めた。これによれば、糸条の組成中心９がブレイダー装置２の中心部から離れていても、マンドレル１の全長にわたって、設定した糸条の組成中心９でブレイディングを行うことができる。これにより、プリフォームの長さ方向における糸条の組角度や密度を均一に近づけることができる。

上記以外に、レール１２の幅方向寸法は均一である必要はない。例えば、固定ローラ２４・３３に接触するレール１２の内側面に緩やかな凹凸を形成することで、マンドレル１の移動軌跡を複雑化できる。これを利用すれば、マンドレル１を更に精密に移送制御できる。レール１２のガイド構造は、上記実施形態で示したものに限られず、例えば、可動ローラ３１・３４の個数を１つあるいは３つ以上とすることができる。縦ガイドローラ対２５・２６が水平面内において揺動する形態などであってもよい。

湾曲プリフォームの製造装置の概略平面図である。 湾曲プリフォームの製造装置の正面図である。 ブレイダー装置の側面図である。 レールの駆動装置およびガイド構造を示す横断平面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、マンドレルとレールが移動する態様を説明するための平面図である。

符号の説明

１ マンドレル
２ ブレイダー装置
８ ブレイダー装置の開口空間
９ 糸条の組成中心
１１ 支持部材
１２ レール
１３ 駆動装置
２５・２６ 縦ガイドローラ対

Claims (3)

1. 長尺のマンドレルに対してブレイディングを行って、管状の湾曲プリフォームを製造する装置であって、
   前記マンドレルの表面にブレイディング層を形成するブレイダー装置と、前記マンドレルを一定の軌跡に従って移送する移送機構とを備えており、
   前記移送機構は、前記マンドレルの長さ方向の両端部を支持部材を介して支持する長尺のレールと、該レールを送り操作する駆動装置と、該レールを移行案内するガイド構造とを含み、
   前記マンドレルおよび前記レールの中心軸線は、水平面内においてのみ湾曲する状態で形成されており、
   前記ブレイダー装置は、前記マンドレルが移送される断面円形の開口空間を有し、糸条の組成中心は、該開口空間の中心軸上で、該開口空間の中心部から前記マンドレルの移送方向へ離れた位置に設定されており、
   前記マンドレルが前記移送機構で移送操作される状態において、前記マンドレルの中心軸線が前記組成中心を常に通るように、前記レールの湾曲形状が設定してあることを特徴とする湾曲プリフォームの製造装置。
2. 前記レールの中心軸線の湾曲部が、前記マンドレルの中心軸線の湾曲部に比べて、湾曲半径が大きく設定されており、
   かつ、前記レールの中心軸線の湾曲部が、前記マンドレルの中心軸線の湾曲部に対して、平面視において湾曲形状の内側方向に位置をずらしてあり、更に、前記マンドレルの移送方向に位置をずらしてあり、
   前記マンドレルの中心軸線の形状変化を前記レールで補償しながら、前記マンドレルの中心軸線が前記組成中心を通るように構成してある請求項１記載の湾曲プリフォームの製造装置。
3. 前記ガイド構造が、複数組の縦ガイドローラ対と、複数組の横ガイドローラ対とで構成されており、
   前記各縦ガイドローラ対が、前記レールの湾曲内側面を受け止める固定ローラと、前記レールの湾曲外側面を受け止める可動ローラと、前記可動ローラを前記湾曲外側面に向かって押し付け付勢する付勢手段とで構成してある請求項１または２記載の湾曲プリフォームの製造装置。

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