JP6637477B2 - 軸状複合部材の製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の紐材を芯金に貼り付けることにより曲げ部を含む軸状複合部材を製造する軸状複合部材の製造装置および製造方法に関する。

軸状の部材、例えば、車両のステアリングホイール、タワーバー、サスペンションアーム、スタビライザーや、自転車のハンドル等の材料として、母材（マトリクス材料）と強化材料により構成される複合材料が使用される。複合材料を使用して製造される軸状の部材を軸状複合部材という。複合材料としては繊維強化樹脂材（繊維強化プラスチック：ＦＲＰ）が使用され、中でも炭素繊維強化樹脂材（炭素繊維強化プラスチック：ＣＦＲＰ）の使用頻度が増えている。繊維強化樹脂材には、繊維にマトリクス材料を含浸させたシート状のものと紐状のものがある。前者をプリプレグともいい、後者をトゥプリプレグともいう。

特許文献１には、紐状の繊維強化樹脂材を芯金の周方向に並べつつ芯金の軸線方向に沿って芯金の外周面に隙間なく貼り付けた後に熱硬化させて軸状複合部材を製造する技術が示される。特許文献２には、一対の型のキャビティに紐状の繊維強化樹脂材を貼り付けて中間成形体を製造し、一対の型を組み合わせることにより中間成形体同士を組み合わせた後に、繊維強化樹脂材を熱硬化させて軸状複合部材を製造する技術が示される。

特開２０１５−１４５１０４号公報 特開２０１６−５５５６４号公報

特許文献１の技術は、軸状複合部材の内側に芯金を残すため、軸状複合部材を軽量化しにくい。特許文献２の技術は、分割部材を組み合わせて中空の軸状複合部材を製造するため軸状複合部材を軽量化することができる。しかし、特許文献２の技術は、中間成形体を個別に製造する必要があるため、軸状複合部材の製造に時間や労力がかかる。

本発明はこのような課題を考慮してなされたものであり、軸状複合部材の軽量化および作業効率の向上を実現することができる軸状複合部材の製造装置および製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、
曲げ部を含む芯金と、複数の紐材を供給する給糸装置と、を備え、複数の前記紐材を前記芯金に貼り付けることにより曲げ部を含む軸状複合部材を製造する軸状複合部材の製造装置であって、
前記芯金は、外周に、
複数の前記紐材が貼り付けられる複数の被貼付面と、
前記芯金の軸線方向に沿うようにして形成されかつ２つの前記被貼付面に挟まれる複数の被ガイド部と、を有し、
前記給糸装置は、
複数の前記紐材を前記芯金の外周に対して供給する給糸部と、
複数の前記紐材を前記芯金の前記被貼付面に対して前記芯金の周方向に並べつつ貼り付ける貼付部と、
前記芯金の前記被ガイド部に当接して前記芯金をガイドする複数のガイド部と、を有する
ことを特徴とする。

給糸装置に設けられる複数のガイド部は、芯金に複数の紐材を貼り付ける際に、芯金に設けられる複数の被ガイド部に当接して芯金をガイドする。各ガイド部はセパレータとしても機能するため、複数の紐材は芯金の全周のうち被ガイド部を除く被貼付面に貼り付けられる。この製造装置により、軸状複合部材の第１中間成形体が製造される。第１中間成形体には、一端から他端にかけて紐材が貼り付けられない分割線が軸線方向に沿って形成され、分割線を境にして第１中間成形体を容易に分割することができる。更に、第１中間成形体から芯金を取り除いた後に、第１中間成形体を組み合わせて中空の第２中間成形体を製造することができる。このように、上記構成によれば、第１中間成形体から芯金を取り除くことができるため、最終的に製造される軸状複合部材を軽量化することができる。また、芯金に複数の紐材を貼り付ける工程を１度行うことにより複数の第１中間成形体を製造し、それらを組み合わせて中空の第２中間成形体を製造することができるため、作業効率が良い。

本発明に係る軸状複合部材の製造装置において、
前記ガイド部は、先端に向かって細くなるテーパ部を有するガイドピンであり、
前記被ガイド部は、溝であり、
前記芯金に対して前記紐材を貼り付ける際に前記溝と前記テーパ部とが当接するようにしてもよい。

上記構成によれば、ガイドピンのテーパ部が溝に入りやすく、ガイド部と被ガイド部との間に隙間ができにくい。このため、芯金の外周面に紐材が貼り付けられない部分（分割線）を形成することができる。

本発明に係る軸状複合部材の製造装置において、
前記給糸部は、前記芯金に対して個々の前記紐材を個別の速度で供給するようにしてもよい。

上記構成によれば、芯金の曲げ部に紐材を貼り付ける際に、曲げ部の外側に貼り付けられる紐材の供給速度と内側に貼り付けられる紐材の供給速度を変えることができる。このため、中間成形体の曲げ部および最終的な製造物である軸状複合部材の曲げ部に皺ができにくい。

本発明に係る軸状複合部材の製造装置において、
複数の前記紐材は 繊維のフィラメントからなる長繊維束がマトリクス材を含むことで粘着性を有する繊維強化樹脂材であってもよい。

上記構成によれば、紐材または芯金に接着剤等を塗布することなく紐材を芯金に貼り付けることができる。また、互いに隣接する紐材同士が互いに貼り付くため、芯金を取り除いた後でも中間成形体の形状を保持することができる。

本発明に係る軸状複合部材の製造装置において、
前記貼付部は、前記芯金および複数の前記紐材が通されるガイド穴を有し、
複数の前記ガイド部は、前記ガイド穴の縁から中心方向に突出するようにしてもよい。

上記構成によれば、芯金をガイド穴に通すという単純な作業により芯金の被貼付面に紐材を貼り付けることができ、また、芯金の外周面に紐材が貼り付けられない部分（分割線）を形成することができる。

本発明は、
曲げ部を含む芯金と、複数の紐材を供給する給糸装置と、を使用して、複数の前記紐材を前記芯金に貼り付けて曲げ部を含む軸状複合部材を製造する軸状複合部材の製造方法であって、
複数の前記紐材を前記芯金の周方向に並べつつ前記芯金の軸線方向に沿って前記芯金の複数の被貼付面に貼り付けると共に、互いに隣接する前記被貼付面の間に前記紐材が貼り付けられない分割線を前記芯金の前記軸線方向に沿うようにして形成して複数の第１中間成形体を製造する工程と、
前記分割線を境にして各前記第１中間成形体を前記芯金から取り外す工程と、
複数の前記第１中間成形体を組み合わせて第２中間成形体を製造する工程と、
前記第２中間成形体を加圧しつつ加熱して硬化させて軸状複合部材にする工程と、を備える
ことを特徴とする。

上記構成によれば、中間成形体から芯金を取り除くことができるため、最終的に製造される軸状複合部材を軽量化することができる。また、芯金に複数の紐材を貼り付ける工程を１度行うことにより複数の第１中間成形体を製造し、それらを組み合わせて中空の第２中間成形体を製造することができるため、作業効率が良い。

本発明によれば、軸状複合部材を軽量化することができる。また、軸状複合部材を効率よく製造することができる。

図１は本実施形態に係る軸状複合部材の製造装置を示す図である。 図２は給糸装置が有する加工部の平面図である。 図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 図４はガイド部と被ガイド部とを説明するための図である。 図５Ａおよび図５Ｂは被ガイド部の形状を説明するための図である。 図６は図４と異なるガイド部と被ガイド部とを説明するための図である。 図７は図１に示される軸状複合部材の製造装置を使用して第１中間成形体を製造する工程を説明するための図である。 図８は第１中間成形体を使用する軸状複合部材の製造方法１を説明するための図である。 図９は第１中間成形体を使用する軸状複合部材の製造方法２を説明するための図である。

以下、本発明に係る軸状複合部材の製造装置および製造方法について、好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

［１．軸状複合部材７６の製造装置１００の構成］
図１に示されるように、本実施形態に係る軸状複合部材７６（図８）の製造装置１００（以下、単に製造装置１００という。）は、曲げ部６０Ｃを含む芯金６０と、複数の紐材５８を供給する給糸装置１０と、芯金６０を移動させる芯金移動装置６６と、を備える。

給糸装置１０は、台１２と、台１２から上方に延びるように設けられる３つの支柱１４と、各支柱１４の下部、中部、上部に設けられる３つの間隔保持部材１６（１６Ｌ、１６Ｍ、１６Ｈ）と、上部の間隔保持部材１６Ｈに取り付けられる複数のアーム１８と、各支柱１４の上端に取り付けられる加工部２０と、予め紐材５８が巻かれる複数のボビン５６と、を備える。なお、図１では１つのボビン５６のみが示され、他のボビン５６は省略されている。

下部および上部の間隔保持部材１６Ｌ、１６Ｈは円環状の部材であり、中部の間隔保持部材１６Ｍは円環の一部が欠けた湾曲状の部材である。各間隔保持部材１６は、３つの支柱１４の水平方向の間隔を一定に保持するためにそれぞれ同位置に貫通穴が形成されており、貫通穴に各支柱１４が上下方向に貫き通される。下部の間隔保持部材１６Ｌは３つの支柱１４の下部に固定され、中部の間隔保持部材１６Ｍは３つの支柱１４の中部に固定され、上部の間隔保持部材１６Ｈは３つの支柱１４の上部に固定される。

中部の間隔保持部材１６Ｍのみが湾曲状であるのは、次の理由による。仮に、中部の間隔保持部材１６Ｍが一部の欠けもない円環状である場合、芯金６０の曲げ部６０Ｃに紐材５８を貼り付ける際に、芯金６０の下方側の端部６０Ｂが中部の間隔保持部材１６Ｍで引っかかる可能性がある。対して、中部の間隔保持部材１６Ｍが円環の一部が欠けた湾曲状であれば、芯金６０の下方側の端部６０Ｂを中部の間隔保持部材１６Ｍの両端部の間から給糸装置１０の外方向（給糸装置１０の中心軸Ｃを基点とする放射方向）に逃がすことが可能である。

複数のアーム１８は、ボビン５６から加工部２０までの紐材５８の経路位置を調整するために設けられる。アーム１８は、中部の間隔保持部材１６Ｍの円環が欠けた部分と対向する範囲を開けるように、紐材５８の経路を調整する。

ボビン５６には１本の紐材５８が巻かれている。ボビン５６は、紐材５８が引っ張られるのに応じて紐材５８を引き出すことができるように、図示しない支持装置により回転可能に軸支される。個々のボビン５６は、他のボビン５６の回転動作に影響を受けることなく、それぞれ独立して回転動作することが可能である。このため、個々の紐材５８は各ボビン５６から個別の速度で引き出される。

紐材５８は、繊維のフィラメントが複数束ねられて形成された長繊維束に樹脂等のマトリクス材料を含浸させた繊維強化樹脂材であり、粘着性を有する。例えば、紐材５８の繊維として炭素繊維が用いられる。

図２および図３に示されるように、加工部２０は、支柱１４の上端に直接取り付けられる給糸部２２と、給糸部２２の下部に取り付けられる支持部３０と、支持部３０の上部に取り付けられる貼付部４０と、貼付部４０の上部に取り付けられる複数のガイド部５０と、を有する。

給糸部２２は、複数のボビン５６から引き出される複数の紐材５８を集積して芯金６０に供給する機能を有する。図２に示されるように、給糸部２２は、円環状の第１板材２４と、第１板材２４の第１上面２４Ｆに設けられる複数の規制ピン２６と、を有する。第１板材２４は、金属や樹脂で形成されており、中央に上下方向に貫通する円形の第１穴２８を有する。第１穴２８の中心は給糸装置１０の中心軸Ｃ上に位置する。第１板材２４は、全体が平坦な形状でもよいし、第１穴２８に近くなるほど上方向に突出する凸形状でもよいし、第１穴２８に近くなるほど下方向に突出する凸形状でもよい。複数の規制ピン２６は、第１上面２４Ｆのうち内側および外側の縁に設けられ、第１板材２４の周方向に沿って１列に並べられる。内側の縁に並べられる規制ピン２６と外側の縁に並べられる規制ピン２６は同数であり、中心軸Ｃを中心にして所定角度毎に設けられる。内外の規制ピン２６は対をなしており、１対の規制ピン２６は中心軸Ｃを基点とする１つの放射方向に沿って並んでいる。

規制ピン２６は、ボビン５６側から供給される紐材５８を第１穴２８に向けて集積しつつ、紐材５８が第１板材２４上で水平方向および上下方向にずれないように移動範囲を規制する機能を有する。図３に示されるように、規制ピン２６は、第１板材２４に接続される軸部２６Ａと、軸部２６Ａよりも直径が大きい頭部２６Ｈと、を有する。軸部２６Ａは紐材５８の水平方向のずれを規制する。頭部２６Ｈは紐材５８の上下方向のずれを規制する。

支持部３０は、貼付部４０を支持する機能を有する。図３に示されるように、支持部３０は、下方向に凸形状とされる第２板材３２を有する。第２板材３２は、金属や樹脂で形成されており、中央に上下方向に貫通する円形の第２穴３４を有する。第２穴３４の中心は給糸装置１０の中心軸Ｃ上に位置する。第２穴３４の直径は第１穴２８の直径よりも小さい。第２板材３２は、第２穴３４が形成される中央部３６と、中央部３６の両端からそれぞれ第１板材２４の第１下面２４Ｂに向かって外方向かつ上方向に延びる２つの中間部３８と、各中間部３８の一端から第１板材２４の第１下面２４Ｂに沿って外方向に延びる２つの固定部３９と、を有する。一方の固定部３９と他方の固定部３９は、第１板材２４の第１下面２４Ｂのうち、第１穴２８を介して対向する位置に固定される。

貼付部４０は、複数の紐材５８を芯金６０に貼り付ける機能を有する。図２および図３に示されるように、貼付部４０は、円環状のガイド板４２を有する。ガイド板４２は、樹脂やゴムで形成されており、中央に上下方向に貫通する円形のガイド穴４４を有する。樹脂やゴムが可撓性を有していてもよい。ガイド穴４４の中心は給糸装置１０の中心軸Ｃ上に位置する。ガイド穴４４の直径は第１穴２８の直径および第２穴３４の直径よりも小さい。また、ガイド穴４４の直径は、後述する芯金６０の被貼付面６２に紐材５８が圧着されるように、芯金６０の直径と２本分の紐材５８の直径との合算値よりも小さくされている。また、ガイド穴４４の直径は、紐材５８の本数（疎密）や圧着後の紐材５８の厚さ（第１中間成形体７０や軸状複合部材７６の外形）に応じて変更してもよい。ガイド板４２は、第２板材３２の中央部３６の第２上面３２Ｆにボルトおよびナットで固定される。

ガイド部５０は、加工部２０内で芯金６０を下方に移動させる際に芯金６０をガイドする機能を有し、また、芯金６０に紐材５８を貼り付けない箇所を設ける機能を有する。ガイド部５０は、樹脂やゴムで形成されており、先端に向かって細くなるテーパ部５２（図４）を有するガイドピンである。ガイド部５０は、先端がガイド穴４４の縁から中心軸Ｃに向かって突出するように、かつ、長手方向がガイド板４２の放射方向と平行するように、ガイド板上面４２Ｆに固定される。複数のガイド部５０は、貼付部４０の周方向に沿って並べられる。互いに隣接する２つのガイド部５０の間には１８０度以内の間隔が開けられる。本実施形態では、２つのガイド部５０が１８０度の間隔を開けて設けられる。

図１、図４、図５Ａ、図５Ｂを用いて芯金６０の説明をする。図１に示されるように、芯金６０は、曲げ部６０Ｃを有する軸状の金属部材であり、軸状複合部材７６（および軸状複合部材７６´）の型である。芯金６０は、外周に複数の被貼付面６２と複数の被ガイド部６４とを有する。被貼付面６２は芯金６０の外周面に相当し、貼付部４０のガイド穴４４を通過する際に複数の紐材５８が貼り付けられる。被ガイド部６４は、芯金６０の外周面に芯金６０の軸線方向に沿うようにして形成されており、被貼付面６２に挟まれる。図４に示されるように、芯金６０を軸と直交する断面で見ると、互いに隣接する２つの被ガイド部６４の間には１８０度以内の間隔が設けられる。複数の被ガイド部６４の配置は、貼付部４０に固定される複数のガイド部５０の配置に対応する。

本実施形態において、被ガイド部６４は、ガイド部５０の一部（テーパ部５２）が入れられる溝である。溝の断面形状はテーパ部５２の形状と同じでもよいし、図５Ａ、図５Ｂに示されるように多角形状でもよい。また、図示しない湾曲形状でもよい。溝の一部または全部は、芯金６０が貼付部４０のガイド穴４４を通過する際に、ガイド部５０のテーパ部５２に当接する。

なお、ここでは、芯金６０の被ガイド部６４として凹部が形成され、給糸装置１０のガイド部５０に凸部が形成される実施形態を説明するが、図６に示されるように、芯金６０の被ガイド部６４として凸部が形成され、給糸装置１０のガイド部５０に凹部が形成されてもよい。

図１に示される芯金移動装置６６は、芯金６０の一方の端部６０Ａを把持しつつ芯金６０を貼付部４０のガイド穴４４に通す産業用ロボットである。芯金移動装置６６は、ティーチングにより芯金６０を移動させる動作を記憶し、芯金６０に紐材５８を貼り付ける際に記憶した動作を再生する。

［２．軸状複合部材７６の製造方法］
［２．１．製造方法１］
図７、図８を用いて、製造装置１００を使用した軸状複合部材７６の製造方法を説明する。

図７に示されるステップＳ１において、芯金移動装置６６で芯金６０の一方の端部６０Ａを把持し、芯金６０の他方の端部６０Ｂをガイド穴４４に挿入した後に、芯金６０を矢線Ｄの方向（下方）に移動させる。このとき、芯金移動装置６６は、ガイド穴４４の位置で芯金６０の軸心が給糸装置１０の中心軸Ｃと略一致するように芯金６０の姿勢を調整する。

給糸部２２は、複数のボビン５６から引き出される複数の紐材５８を集積してガイド穴４４に供給する。集積された複数の紐材５８は貼付部４０の内周側に並べられてガイド穴４４に通される。芯金６０がガイド穴４４を通過する際に、貼付部４０は、複数の紐材５８を芯金６０の周方向に並べつつ芯金６０の軸線方向に沿って複数の被貼付面６２に圧着する。芯金６０が矢線Ｄの方向に移動すると各紐材５８が各ボビン５６から引き出される。芯金６０が移動する際には、図４に示されるように、ガイド部５０が芯金６０の被ガイド部６４に当接しつつ、芯金６０を下方にガイドする。その結果として、互いに隣接する被貼付面６２の間には、紐材５８が貼り付けられない分割線７２（ステップＳ２参照）が芯金６０の軸線方向に沿うようにして形成される。

芯金６０の曲げ部６０Ｃがガイド穴４４を通過する際に、曲げ部６０Ｃの外側の通過速度は、曲げ部６０Ｃの内側の通過速度よりも速い。このため、曲げ部６０Ｃの外側に紐材５８を供給するボビン５６の回転速度Ｒ２は、曲げ部６０Ｃの内側に紐材５８を供給するボビン５６の回転速度Ｒ１よりも速い。給糸部２２は、芯金６０に対して、内側の紐材５８と外側の紐材５８を個別の速度で供給する。すると、芯金６０の内側に圧着される紐材５８に皺が発生しなくなるため、紐材５８により成形される第１中間成形体７０の曲げ部７０Ｃにも皺が発生しなくなる。

ステップＳ１が終了すると、各被貼付面６２には第１中間成形体７０が製造される。互いに隣接する第１中間成形体７０の間には、被ガイド部６４の位置に分割線７２が形成される。ステップＳ２において、分割線７２を境にして各第１中間成形体７０を芯金６０から取り外す。本実施形態では、２つの第１中間成形体７０Ａ、７０Ｂを芯金６０から取り外す。

ステップＳ２の後、図８に示されるステップＳ３において、一対の金型８０Ａ、８０Ｂを用意する。一方の金型８０Ａには一方の第１中間成形体７０Ａと同じ形状のキャビティが形成され、他方の金型８０Ｂには他方の第１中間成形体７０Ｂと同じ形状のキャビティが形成される。ここで、一方の第１中間成形体７０Ａを金型８０Ａのキャビティに嵌め込み、他方の第１中間成形体７０Ｂを金型８０Ｂのキャビティに嵌め込む。

ステップＳ３の後、ステップＳ４において、金型８０Ｂに嵌め込まれた第１中間成形体７０Ｂ（第１中間成形体７０Ａでもよい。）の内周側に、ナイロン製またはゴム製のチューブ状バッグ８２を嵌める。

ステップＳ４の後、ステップＳ５において、金型８０Ａと金型８０Ｂを型閉じする。金型８０Ａには位置決め用の複数の孔８４Ａが形成されており、金型８０Ｂには位置決め用の複数のピン８６Ｂが形成されている。金型８０Ａ、８０Ｂの型閉じの際に、金型８０Ａの孔８４Ａに、金型８０Ｂのピン８６Ｂを挿入する。金型８０Ａ、８０Ｂの型閉じによって、金型８０Ａ、８０Ｂの間で２つの第１中間成形体７０Ａ、７０Ｂが組み合わされて、第２中間成形体７４が形成される。

ステップＳ５の後、ステップＳ６において、チューブ状バッグ８２の両端に第１栓８８Ａ、第２栓８８Ｂを取り付ける。第１栓８８Ａをエアポンプ９０に接続し、エアポンプ９０からチューブ状バッグ８２の内部に０．６ＭＰａのエアを供給する。

ステップＳ６の後、ステップＳ７において、第１栓８８Ａを閉じて、炉等の加熱装置９２で金型８０Ａ、８０Ｂごと第２中間成形体７４を熱する。このとき、第２中間成形体７４の内周は、チューブ状バッグ８２によって加圧される。所定時間、所定温度（所定温度変化）の熱処理を行うと、第２中間成形体７４は硬化する。

ステップＳ７の後、ステップＳ８において、第２中間成形体７４が硬化した軸状複合部材７６を金型８０Ａ、８０Ｂから取り出す。ステップＳ１において曲げ部７０Ｃに皺がない第１中間成形体７０を製造するため、軸状複合部材７６の曲げ部７６Ｃにも皺がない。軸状複合部材７６は、単一の繊維強化樹脂材層、すなわち紐材５８（繊維）が一方向（軸線方向）に沿って並べられる層すなわち０°層からなる。

［２．２．製造方法２］
製造方法１によって製造されるのは、単一の繊維強化樹脂材層からなる軸状複合部材７６である。しかし、曲げや捻りを同時に受ける場合に破損しにくくするためには、繊維強化樹脂材を異なる方向に繊維が並ぶ複数の層にすることが好ましい。図９を用いて、複数の繊維強化樹脂材層を有する軸状複合部材７６´の製造方法を説明する。

なお、図９に示されるステップＳ１３〜ステップＳ１９のうち、ステップＳ１３およびステップＳ１５〜ステップＳ１９は、図８に示されるステップＳ３〜ステップＳ８と実質的に同一である。このため、その詳細な説明を省略する。図９に示される一連の工程で特異なのは、ステップＳ１４である。

図７に示されるステップＳ１とステップＳ２が順次行われた後に、ステップＳ１３において、一方の第１中間成形体７０Ａを金型８０Ａのキャビティに嵌め、他方の第１中間成形体７０Ｂを金型８０Ｂのキャビティに嵌め込む。

ステップＳ１３の後、ステップＳ１４において、樹脂芯金９４にナイロン製またはゴム製のチューブ状バッグ８２を被せ、チューブ状バッグ８２の表面に、４５°層とするシート状のプリプレグ９６をシートワインディング（ＳＷ）法で巻きつける。このとき、チューブ状バッグ８２が被せられた樹脂芯金９４を３つのロール９８で挟み、ロール９８を回転させることによって、樹脂芯金９４を回転させて、チューブ状バッグ８２の表面にプリプレグ９６を巻きつける。

チューブ状バッグ８２の表面にシートワインディング（ＳＷ）法でシート状のプリプレグ９６を巻きつけるのではなく、フィラメントワインディング（ＦＷ）法で紐材５８を巻きつけてもよい。

ステップＳ１４の後、ステップＳ１５において、金型８０Ｂに嵌め込まれた第１中間成形体７０Ｂ（第１中間成形体７０Ａでもよい。）の内周側に樹脂芯金９４を嵌め、ステップＳ１６において、型閉じする。このとき、金型８０Ａ、８０Ｂの間で２つの第１中間成形体７０Ａ、７０Ｂが組み合わされて、第２中間成形体７４が形成される。ステップＳ１７において、樹脂芯金９４を引き抜き、チューブ状バッグ８２の両端に第１栓８８Ａ、第２栓８８Ｂを取り付けて、チューブ状バッグ８２の内部に０．６ＭＰａのエアを供給する。ステップＳ１８において、所定時間、所定温度（所定温度変化）の熱処理を行い、ステップＳ１９において、軸状複合部材７６´を金型８０Ａ、８０Ｂから取り出す。

軸状複合部材７６´は、内側に位置するプリプレグ９６の層すなわち４５°層と、外側に位置する紐材５８の層すなわち０°層とで構成される。このため、軸状複合部材７６´は、図８に示される軸状複合部材７６の機能に加えて、プリプレグ９６の機能を有する。例えば、自転車のハンドルには、曲げ荷重や捻り荷重が作用する。軸状複合部材７６´は、捻り荷重に対して４５°層の剛性を有し、曲げ荷重に対しては０°層の剛性を有する。

［３．本実施形態のまとめ］
本実施形態に係る軸状複合部材７６（および軸状複合部材７６´、以下省略。）の製造装置１００は、曲げ部６０Ｃを含む芯金６０と、複数の紐材５８を供給する給糸装置１０と、を備え、複数の紐材５８を芯金６０に貼り付けることにより曲げ部７６Ｃ（および曲げ部７６´Ｃ、以下省略。）を含む軸状複合部材７６（第１中間成形体７０）を製造する。芯金６０は、外周に、複数の紐材５８が貼り付けられる複数の被貼付面６２と、芯金６０の軸線方向に沿うようにして形成されかつ２つの被貼付面６２に挟まれる複数の被ガイド部６４と、を有する。給糸装置１０は、複数の紐材５８を芯金６０の外周に対して供給する給糸部２２と、複数の紐材５８を芯金６０の被貼付面６２に対して芯金６０の周方向に並べつつ貼り付ける貼付部４０と、芯金６０の被ガイド部６４に当接して芯金６０をガイドする複数のガイド部５０と、を有する。

給糸装置１０に設けられる複数のガイド部５０は、芯金６０に複数の紐材５８を貼り付ける際に、芯金６０に設けられる複数の被ガイド部６４に当接して芯金６０をガイドする。各ガイド部５０はセパレータとしても機能するため、複数の紐材５８は芯金６０の全周のうち被ガイド部６４を除く被貼付面６２に貼り付けられる。この製造装置１００により、軸状複合部材７６の第１中間成形体７０が製造される。第１中間成形体７０には、一方の端部６０Ａから他方の端部６０Ｂにかけて紐材５８が貼り付けられない分割線７２が軸線方向に沿って形成され、分割線７２を境にして第１中間成形体７０を容易に分割することができる。更に、第１中間成形体７０から芯金６０を取り除いた後に、第１中間成形体７０を組み合わせて中空の第２中間成形体７４を製造することができる。このように、上記構成によれば、第１中間成形体７０から芯金６０を取り除くことができるため、最終的に製造される軸状複合部材７６を軽量化することができる。また、芯金６０に複数の紐材５８を貼り付ける工程を１度行うことにより複数の第１中間成形体７０を製造し、それらを組み合わせて中空の第２中間成形体７４を製造することができるため、作業効率が良い。

本実施形態において、ガイド部５０は、先端に向かって細くなるテーパ部５２を有するガイドピンである。被ガイド部６４は、溝であり、芯金６０に対して紐材５８を貼り付ける際に溝とテーパ部５２とが当接する。上記構成によれば、ガイドピンのテーパ部５２が溝に入りやすく、ガイド部５０と被ガイド部６４との間に隙間ができにくい。このため、芯金６０の外周面に紐材５８が貼り付けられない部分（分割線７２）を形成することができる。

本実施形態において、給糸部２２は、芯金６０に対して個々の紐材５８を個別の速度で供給する。上記構成によれば、芯金６０の曲げ部６０Ｃに紐材５８を貼り付ける際に、曲げ部６０Ｃの外側に貼り付けられる紐材５８の供給速度と内側に貼り付けられる紐材５８の供給速度を変えることができる。このため、第１中間成形体７０の曲げ部７０Ｃおよび最終的な製造物である軸状複合部材７６の曲げ部７６Ｃに皺ができにくい。

本実施形態において、複数の紐材５８は 繊維のフィラメントからなる長繊維束がマトリクス材を含むことで粘着性を有する繊維強化樹脂材である。上記構成によれば、紐材５８または芯金６０に接着剤等を塗布することなく紐材５８を芯金６０に貼り付けることができる。また、互いに隣接する紐材５８同士が互いに貼り付くため、芯金６０を取り除いた後でも第１中間成形体７０の形状を保持することができる。

本実施形態において、貼付部４０は、芯金６０および複数の紐材５８が通されるガイド穴４４を有する。複数のガイド部５０は、ガイド穴４４の縁から中心方向に突出する。上記構成によれば、芯金６０をガイド穴４４に通すという単純な作業により芯金６０の被貼付面６２に紐材５８を貼り付けることができ、また、芯金６０の外周面に紐材５８が貼り付けられない部分（分割線７２）を形成することができる。

本実施形態に係る軸状複合部材７６の製造方法は、複数の紐材５８を芯金６０の周方向に並べつつ芯金６０の軸線方向に沿って芯金６０の複数の被貼付面６２に貼り付けると共に、互いに隣接する被貼付面６２の間に紐材５８が貼り付けられない分割線７２を芯金６０の軸線方向に沿うようにして形成して複数の第１中間成形体７０を製造する工程（図７のステップＳ１）と、分割線７２を境にして各第１中間成形体７０を芯金６０から取り外す工程（図７のステップＳ２）と、複数の第１中間成形体７０を組み合わせて第２中間成形体７４を製造する工程（図８のステップＳ５、図９のステップＳ１６）と、第２中間成形体７４を加圧しつつ加熱して硬化させて軸状複合部材７６にする工程（図８のステップＳ７、図９のステップＳ１８）と、備える。

なお、本発明に係る軸状複合部材の製造装置および製造方法は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。

１０…給糸装置 ２２…給糸部
４０…貼付部 ４４…ガイド穴
５０…ガイド部 ５２…テーパ部
５８…紐材 ６０…芯金
６０Ｃ、７６Ｃ、７６´Ｃ…曲げ部 ６２…被貼付面
６４…被ガイド部 ７０…第１中間成形体
７４…第２中間成形体 ７６、７６´…軸状複合部材
１００…製造装置

Claims (7)

1. 曲げ部を含む芯金と、複数の紐材を供給する給糸装置と、を備え、複数の前記紐材を前記芯金に貼り付けることにより曲げ部を含む軸状複合部材を製造する軸状複合部材の製造装置であって、
   前記芯金は、外周に、
   複数の前記紐材が貼り付けられる複数の被貼付面と、
   前記芯金の軸線方向に沿うようにして形成されかつ２つの前記被貼付面に挟まれる複数の被ガイド部と、を有し、
   前記給糸装置は、
   複数の前記紐材を前記芯金の外周に対して供給する給糸部と、
   複数の前記紐材を前記芯金の前記被貼付面に対して前記芯金の周方向に並べつつ貼り付ける貼付部と、
   前記芯金の前記被ガイド部に当接して前記芯金をガイドする複数のガイド部と、を有する
   ことを特徴とする軸状複合部材の製造装置。
2. 曲げ部を含む芯金と、複数の紐材を供給する給糸装置と、を備え、複数の前記紐材を前記芯金に貼り付けることにより曲げ部を含む軸状複合部材を製造する軸状複合部材の製造装置であって、
   前記芯金は、外周に、
   複数の前記紐材が貼り付けられる複数の被貼付面と、
   前記芯金の軸線方向に沿うようにして形成されかつ２つの前記被貼付面に挟まれる複数の被ガイド部と、を有し、
   前記給糸装置は、
   複数の前記紐材を前記芯金の外周に対して供給する給糸部と、
   複数の前記紐材を前記芯金の前記被貼付面に対して前記芯金の周方向に並べつつ貼り付ける貼付部と、
   前記芯金の前記被ガイド部に当接して前記芯金をガイドする複数のガイド部と、を有し、
   前記ガイド部と前記被ガイド部の一方は凹部であり他方は凸部である
   ことを特徴とする軸状複合部材の製造装置。
3. 請求項１または２に記載の軸状複合部材の製造装置において、
   前記ガイド部は、先端に向かって細くなるテーパ部を有するガイドピンであり、
   前記被ガイド部は、溝であり、
   前記芯金に対して前記紐材を貼り付ける際に前記溝と前記テーパ部とが当接する
   ことを特徴とする軸状複合部材の製造装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の軸状複合部材の製造装置において、
   前記給糸部は、前記芯金に対して個々の前記紐材を個別の速度で供給する
   ことを特徴とする軸状複合部材の製造装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の軸状複合部材の製造装置において、
   複数の前記紐材は 繊維のフィラメントからなる長繊維束がマトリクス材を含むことで粘着性を有する繊維強化樹脂材である
   ことを特徴とする軸状複合部材の製造装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の軸状複合部材の製造装置において、
   前記貼付部は、前記芯金および複数の前記紐材が通されるガイド穴を有し、
   複数の前記ガイド部は、前記ガイド穴の縁から中心方向に突出する
   ことを特徴とする軸状複合部材の製造装置。
7. 曲げ部を含む芯金と、複数の紐材を供給する給糸装置と、を使用して、複数の前記紐材を前記芯金に貼り付けて曲げ部を含む軸状複合部材を製造する軸状複合部材の製造方法であって、
   複数の前記紐材を前記芯金の周方向に並べつつ前記芯金の軸線方向に沿って前記芯金の複数の被貼付面に貼り付けると共に、互いに隣接する前記被貼付面の間に前記紐材が貼り付けられない分割線を前記芯金の前記軸線方向に沿うようにして形成して複数の第１中間成形体を製造する工程と、
   前記分割線を境にして各前記第１中間成形体を前記芯金から取り外す工程と、
   複数の前記第１中間成形体を組み合わせて第２中間成形体を製造する工程と、
   前記第２中間成形体を加圧しつつ加熱して硬化させて軸状複合部材にする工程と、を備える
   ことを特徴とする軸状複合部材の製造方法。

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