JP6272716B2

JP6272716B2 - 成型型枠、及び、当該成型型枠を用いた光ファイバセンサの曲面取付部の形成方法

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Publication number: JP6272716B2
Application number: JP2014071902A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　宏和; 宏和鈴木
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2018-01-31
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP2015193122A

Description

曲面を有した成形品を成型するための成型型枠等に関する。

ファイバブラッググレーティング（ＦｉｂｅｒＢｒａｇｇＧｒａｔｉｎｇ：以下ＦＢＧと略す）を利用して、温度、歪み、振動等を計測する光ファイバセンサが知られている。
即ち、光ファイバセンサは、コアと、コアの周囲を覆うように設けられたクラッドと、クラッドの周囲を覆うように設けられた樹脂コーティング等による保護層とを備えた光ファイバに、入力する光の進行方向に沿ってグレーティング（回折格子）が書き込まれて作製され、光ファイバに書き込まれたグレーティングのピッチが歪みや温度によって変化すると、その変化に応じてグレーティングから光のピーク波長（ブラッグ波長）が変化すること、あるいはグレーティングを透過する光のスペクトルが変化（ディップ光の中心波長が変化）することを利用したセンサである。
当該光ファイバセンサを測定対象物に取付ける場合、光ファイバセンサは外径が細いためハンドリング（取り扱い性）に問題がある。
そこで、光ファイバセンサの周囲に測定対象物への取付作業を容易にするための取付部を設けるようにしている（例えば特許文献１；２等参照）。

特開２００１−２９６１１０号公報特開２０１２−２１１８６８号公報

例えば前述した光ファイバセンサを取付ける対象が曲面であり、当該曲面に対応した曲面を有した曲面取付部等のような曲面成形品を成型する際、曲面の径や曲率等の曲面の特徴が異なる毎に異なる成型型枠を用意しなければならず、不経済である。
本発明は、様々な曲面に対応した曲面を持つ曲面成形品を成型することが可能な成型型枠等を提供する。

本発明に係る成型型枠は、板材の板面に当該板面を貫通する貫通孔が形成された枠板形状の複数の型枠板により構成され、各型枠板の板面が成形空間の底面となる曲面に沿って曲げられて当該曲面上に積層されたことによって、複数の型枠板の貫通孔の内面と曲面とで囲まれた成型空間を形成するように構成されたので、様々な曲面に対応した曲面を持つ曲面成形品を成型することが可能な成型型枠が得られる。
また、型枠板の湾曲する方向と直交する方向に延長して互いに対向する一対の内面を傾斜面に形成し、各型枠板の板面が成形空間の底面となる曲面に沿って曲げられて当該曲面上に積層されて成型空間が形成された場合、各型枠板の一対の傾斜面が、曲面に近い側から遠い側に向けて貫通孔の中心線に互いに近づく方向に延長する傾斜面、又は、貫通孔の中心線と平行な面となるように構成されたので、脱型しやすい成型型枠が得られる。
また、曲面に設置される型枠板に磁石が埋め込まれたので、磁性金属製の測定対象物への成型型枠の取付作業を容易に行えるようになる。
また、成型空間の開口を塞ぐ蓋として、振動体や養生用ヒータを内蔵した蓋を備えたので、形状精度に優れた曲面成形品を短時間で形成できるようになる。
また、本発明に係る成型型枠を用いた光ファイバセンサの曲面取付部の形成方法によれば、ファイバブラッググレーティングを利用した光ファイバセンサを前記成型空間内に設置し、当該成型空間内に設置された光ファイバセンサの周りを覆うように成型空間内に固化する材料を充填して当該材料を固化させることによって、光ファイバセンサの周囲に前記曲面に対応した曲面を備えた曲面取付部を形成したので、光ファイバセンサの周りを覆う曲面取付部を簡単に形成できる。
また、前記固化する材料として接着剤を用いたので、曲面取付部の成形完了と同時に曲面への光ファイバセンサの取付け作業が完了し、光ファイバセンサを曲面に取付ける作業を効率的に行えるようになる。

（ａ）は曲げていない状態の成型型枠、（ｂ）は光ファイバセンサを取り付ける曲面に設置された成型型枠及び成型型枠に設置された光ファイバセンサを示す。（ａ）曲面に設置され、かつ、光ファイバセンサが設置された成型型枠の成型空間内に固化する材料を充填した状態を示し、（ｂ）は光ファイバセンサを覆うように形成された曲面取付部が曲面に接着された状態を示す。光ファイバセンサを取付ける曲面と成型型枠とを示す斜視図。光ファイバセンサの曲面取付部が曲面に接着された状態を示す斜視図。（ａ）は曲げていない状態の成型型枠、（ｂ）は光ファイバセンサを取り付ける曲面に設置された成型型枠及び光ファイバセンサを示す（実施形態２）。曲面に設置された成型型枠及び光ファイバセンサを示す（実施形態３）。曲面に設置された成型型枠及び光ファイバセンサを示す（実施形態４）。

実施形態１
図１乃至図４に示すように、実施形態１の成型型枠１は、光ファイバセンサ２を測定対象物３Ａの曲面３に取付けるための曲面成形品としての曲面取付部５０を成形するための型枠である。
光ファイバセンサ２は、上述したＦＢＧを備え、ＦＢＧを利用して、温度、歪み、振動等を計測するセンサである。

成型型枠１は、図１（ａ）に示すように、複数の型枠板１０；１０…により構成される。図３に示すように、型枠板１０は、例えば板厚０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度の四角形の板材の板面の中央部に当該板面を貫通する貫通孔１１が形成された枠板であり、板面を撓ませることが可能な可撓性を有した材料により形成される。

図１（ｂ）に示すように、各型枠板１０；１０…の板面が成形空間１５の底面となる曲面３に沿って曲げられてこれら複数の型枠板１０；１０…が曲面３上に積層され、積層された複数の型枠板１０；１０…の貫通孔１１；１１…の内面１３と測定対象物３Ａの曲面３とで囲まれた空間により成型空間１５が構成される。

尚、図１（ｂ）に示すように、曲面３に一番近い位置、即ち、板面（図の下面）が曲面３に接触するように設置される型枠板１０の板面（図の上面）及び貫通孔１１の上部を通過して曲面３に沿って曲がって延長するように、当該型枠板１０の板面（図の上面）に光ファイバセンサ２を設置した後、当該型枠板１０の上に曲面３から二番目に近い位置に設置されることになる型枠板１０を載せ、その後、同様にして、必要な数だけ、型枠板１０を積層していくことにより、成形空間１５の下部側に光ファイバセンサ２が横切るように設置される。
また、この場合、曲面３と当該曲面３に一番近い型枠板１０の板面（図の下面）との接着、及び、型枠板１０の板面同士の接着は、曲面取付部５０の成形後に成型型枠１を脱型しやすいように、例えば、剥離可能な接着剤や両面接着テープ等を用いる。

そして、曲面３に設置された成型型枠１の成型空間１５内に、図２（ａ）に示すように、固化する材料４９としての例えば高温耐久性を有したセラミックス系接着剤を充填する。成型空間１５内に充填したセラミックス系接着剤が固化した後、成型型枠１を脱型することによって、図２（ｂ）に示すように、光ファイバセンサ２の周りを覆うセラミックス製の曲面取付部５０が構成される。
即ち、成型型枠１の成型空間１５に充填されて固化されたセラミックス系接着剤により形成された曲面取付部５０は、曲面取付部５０の曲面５１と測定対象物３Ａの曲面３とが互いに接着された状態となる。

実施形態１の成型型枠１によれば、光ファイバセンサ２が取付けられる測定対象物３Ａの曲面３に、当該曲面３に沿って板面が湾曲するように、薄厚板材（例えば板厚０．５ｍｍ〜２ｍｍ程度）の板面の中央部に板面を貫通する貫通孔１１が形成された枠板形状の複数の型枠板１０；１０…が積層されて、積層された複数の型枠板１０；１０…の貫通孔１１；１１…の内面１３と曲面３とで囲まれた空間により成型空間１５が形成されるように構成されたので、曲面３に対応した曲面５１を有した曲面成型品としての曲面取付部５０を成形する際、測定対象物３Ａの曲面３の直径が様々に異なる場合でも、同じ成型型枠１を再利用して様々な曲面に対応した曲面を持つ曲面取付部５０を容易に成形することが可能となる。このため、曲面３の径や曲率等の曲面３の特徴が異なる毎に異なる構成の成型型枠を多数用意する必要がなくなり、経済的である。
また、複数の型枠板１０；１０…を用いたことによって、１つ１つの型枠板１０の板厚を薄くできるため、型枠板１０を撓みやすくでき、曲面３に成型型枠１を設置する作業が容易となる。
また、複数の型枠板１０；１０…を用いたことによって、型枠板１０と型枠板１０との間に光ファイバセンサ２を通して光ファイバセンサ２を成形空間１５中に位置させることができるので、光ファイバセンサ２の周囲を覆った曲面取付部５０を成形することができる。従って、光ファイバセンサ２が曲面取付部５０の曲面５１に露出しないようにできるため、曲面取付部５０の曲面５１と測定対象物３Ａの曲面３との接着が良好な取付構造を実現できるようになる。
さらに、曲面取付部５０を形成する材料としてセラミックス系接着剤を用いたことにより、曲面取付部５０の成形完了と同時に曲面３への光ファイバセンサ２の取付け作業が完了するので、光ファイバセンサ２を曲面３に取付ける作業を効率的に行えるようになる。
また、曲面取付部５０を形成する材料として高温耐久性を有したセラミックス系接着剤を用いたので、高温耐久性に優れた曲面取付部５０を形成できる。

実施形態２
実施形態１の成型型枠１において、型枠板１０の四角形状の貫通孔１１の内面１３と型枠板１０の板面とが例えば互いに直交する面に形成されている場合、脱型時に、各型枠板１０；１０…の脱型方向において、型枠板１０の湾曲する方向と直交する方向に延長して互いに対向する一対の内面（言い換えれば、型枠板１０の湾曲する方向に沿って延長して互いに対向する一方の一対の内面とは別の他方の一対の内面）と成型された曲面取付部５０とが衝突して脱型しにくくなる虞がある。
そこで、型枠板の湾曲する方向と直交する方向に延長して互いに対向する一対の内面を傾斜面に形成することによって、脱型の際に、成型型枠が脱型しやすくなるような構成の各型枠板１０Ａ；１０Ａ…により形成された成型型枠１Ａとした（図５参照）。
なお、一対の傾斜面は、曲面３に近い側から遠い側に向けて貫通孔１１の中心線１１ｃに互いに近づく方向に延長する傾斜面である。
また、一対の傾斜面間の距離は、曲面に近い型枠板１０Ａほど長くなるように形成される。例えば、図５に示すように、成型型枠１Ａが４枚の型枠板１０Ａ；１０Ａ…で構成される場合において、一対の傾斜面間の距離の関係は、曲面３に一番近い型枠板１０Ａの一対の傾斜面１３ｄ；１３ｄ間の距離＞曲面３に二番目に近い型枠板１０Ａの一対の傾斜面１３ｃ；１３ｃ間の距離＞曲面３に三番目に近い型枠板１０Ａの一対の傾斜面１３ｂ；１３ｂ間の距離＞曲面３から一番遠い型枠板１０Ａの一対の傾斜面１３ａ；１３ａ間の距離となる。
そして、成型型枠１Ａが曲面３に設置されて成型空間１５が形成された場合、図５（ｂ）に示すように、各型枠板１０Ａ；１０Ａ…の一対の傾斜面が、曲面３に近い側から遠い側に向けて貫通孔１１の中心線１１ｃに互いに近づく方向に延長する傾斜面、又は、貫通孔１１の中心線１１ｃと平行な面となるように構成される。
当該実施形態２の成型型枠１Ａを用いれば、脱型時に、各型枠板１０Ａ；１０Ａ…の脱型方向において、型枠板１０Ａの湾曲する方向と直交する方向に延長して互いに対向する一対の内面と成型された曲面取付部５０とが衝突することがなくなるので、成型型枠１Ａを脱型しやすくなる。

実施形態３
図６に示すように、測定対象物３Ａの曲面３が磁性金属で構成されている場合、曲面３に一番近い型枠板１０Ａ、即ち、曲面３に設置される型枠板１０Ａとして、磁石５５が埋め込まれた型枠板１０Ａを備えた成型型枠１Ｂを用いるようにした。
実施形態３の成型型枠１Ｂを用いれば、磁性金属製の測定対象物３Ａへの成型型枠１Ｂの取付作業を容易に行えるようになる。

実施形態４
図７に示すように、成型空間１５の開口１６を塞ぐ蓋として、図外の振動体や図外の養生用ヒータを内蔵した蓋１０Ｘを備えた成型型枠１Ｃを用いる。
実施形態４の成型型枠１Ｃを用いれば、成型型枠１Ｃの成型空間に充填される曲面取付部５０を形成するための材料の充填性が振動体の振動によって向上し、かつ、養生用ヒータを駆動することによって成型型枠１Ｃの成型空間１５に充填された材料の固化時間を早めることができるので、光ファイバセンサ２との密着性及び形状精度に優れた曲面取付部５０を短時間で形成できるようになる。

尚、各実施形態では、光ファイバセンサ２の曲面取付部５０を成型する場合を例にしたが、本発明の成型型枠は、光ファイバセンサ２の曲面取付部５０以外の局面成型品を成形する際にも使用可能であることはいうまでもない。

１成型型枠、２光ファイバセンサ、３曲面、１０型枠板、１０Ｘ蓋、
１１貫通孔、１３貫通孔の内面、１３ａ〜１３ｄ傾斜面、１５成形空間、
１６成型空間の開口、４９固化する材料、５０曲面取付部、５５磁石。

Claims

板材の板面に当該板面を貫通する貫通孔が形成された枠板形状の複数の型枠板により構成され、
各型枠板の板面が成形空間の底面となる曲面に沿って曲げられて当該曲面上に積層されたことによって、複数の型枠板の貫通孔の内面と曲面とで囲まれた成型空間を形成するように構成されたことを特徴とする成型型枠。
型枠板の湾曲する方向と直交する方向に延長して互いに対向する一対の内面を傾斜面に形成し、各型枠板の板面が成形空間の底面となる曲面に沿って曲げられて当該曲面上に積層されて成型空間が形成された場合、各型枠板の一対の傾斜面が、曲面に近い側から遠い側に向けて貫通孔の中心線に互いに近づく方向に延長する傾斜面、又は、貫通孔の中心線と平行な面となるように構成されたことを特徴とする請求項１に記載の成型型枠。
曲面に設置される型枠板に磁石が埋め込まれたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成型型枠。
成型空間の開口を塞ぐ蓋として、振動体や養生用ヒータを内蔵した蓋を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の成型型枠。
請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の成型型枠を用いた光ファイバセンサの曲面取付部の形成方法であって、
ファイバブラッググレーティングを利用した光ファイバセンサを前記成型空間内に設置し、当該成型空間内に設置された光ファイバセンサの周りを覆うように成型空間内に固化する材料を充填して当該材料を固化させることによって、光ファイバセンサの周囲に前記曲面に対応した曲面を備えた曲面取付部を形成したことを特徴とする光ファイバセンサの曲面取付部の形成方法。
前記固化する材料として接着剤を用いたことを特徴とする請求項５に記載の光ファイバセンサの曲面取付部の形成方法。