JP6728889B2 - Cylinder manufacturing apparatus and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、筒体の製造装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a cylindrical body manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof.
炭素繊維はその優れた機械的特性、特に比強度、比弾性率が高いという特徴を有しているため、自動車など一般産業用途などに広く使用されており、その成形方法も様々に開発されている。この中でもフィラメントワインディング成形方法(以下FW(Filament Winding)成形方法と称す場合がある)は、その優れた成形性、および、得られる炭素繊維強化複合材料の特性から炭素繊維に広く適用されている。 Carbon fiber is widely used for general industrial applications such as automobiles because of its excellent mechanical properties, especially high specific strength and high specific elastic modulus, and various molding methods have been developed. There is. Among them, the filament winding molding method (hereinafter sometimes referred to as FW (Filament Winding) molding method) is widely applied to carbon fibers because of its excellent moldability and the characteristics of the obtained carbon fiber reinforced composite material.
特に、近年注目されている燃料電池自動車や天然ガス自動車などの燃料用容器には、軽量かつ高性能な特性を得るために、炭素繊維を補強繊維としてFW成形方法で成形した圧力容器が使用され始めている。圧力容器は、樹脂製または金属製内容器等のマンドレルの外面に単位密度当りの強度が非常に高い炭素繊維強化プラスチック材(以下CFRPと称す:Carbon Fiber Reinforce Plastic)等を巻き付けて補強している。 In particular, as a fuel container for fuel cell automobiles, natural gas automobiles, and the like, which has been attracting attention in recent years, a pressure container formed by a FW molding method using carbon fiber as a reinforcing fiber is used in order to obtain lightweight and high-performance characteristics. Have begun. The pressure vessel is reinforced by winding a carbon fiber reinforced plastic material (hereinafter referred to as CFRP: Carbon Fiber Reinforce Plastic) having a very high strength per unit density around the outer surface of a mandrel such as a resin or metal inner vessel. ..
このような圧力容器を製造する際、例えばFW成形方法のように炭素繊維等の繊維束にエポキシ樹脂等の樹脂溶液を含浸させた状態で樹脂製内容器の外面に巻き付けた後、樹脂を硬化させて補強層を形成する。 When manufacturing such a pressure vessel, for example, as in the FW molding method, after the fiber bundle of carbon fibers or the like is impregnated with a resin solution such as an epoxy resin, it is wound around the outer surface of the resin inner vessel and then the resin is cured. Then, the reinforcing layer is formed.
FW成形方法で圧力容器を製造する場合、ボビンから繊維束を解舒する際は、繊維束が対称移動しながら解舒されるので、繊維束が回転して撚れ、幅や厚みにバラツキが生じやすくなる。また、マンドレルに繊維束を巻きつける際は、デリバリーアイが広範囲に移動するので、繊維束が撚れ、幅や厚みにばらつきが生じやすくなる。繊維束が撚れると、撚れた部分は張力が均一にかからないため、強度が低下し、その部分から成形体が破壊しやすくなり、本来のコンポジット特性を十分に発現できない原因となる。 When a pressure vessel is manufactured by the FW molding method, when the fiber bundle is unwound from the bobbin, the fiber bundle is unwound while moving symmetrically, so that the fiber bundle is rotated and twisted, resulting in variations in width and thickness. It tends to occur. Further, when the fiber bundle is wound around the mandrel, the delivery eye moves over a wide range, so that the fiber bundle is twisted, and variations in width and thickness are likely to occur. When the fiber bundle is twisted, tension is not evenly applied to the twisted portion, so that the strength is lowered and the molded body is easily broken from that portion, which causes the original composite properties to not be sufficiently exhibited.
他にも、繊維束がガイドを通過する際に繊維束が擦過して損傷したり、擦過した糸くず(以下毛羽と称することがある)がガイド上に蓄積することで、毛羽取り作業が必要になったりする。 In addition, when the fiber bundle passes through the guide, the fiber bundle is scratched and damaged, or the scraped lint (hereinafter also referred to as fluff) accumulates on the guide, which requires fluff removal work. It becomes.
このように、FW成形方法では、繊維束に均一に、一定の張力を負荷しながらマンドレルに巻き付けること、そして、毛羽の発生と蓄積を抑えることが重要である。 As described above, in the FW molding method, it is important to uniformly wind the fiber bundle around the mandrel while applying a constant tension, and to suppress the generation and accumulation of fluff.
特許文献1(特開2012−154000号公報)では、「糸道ガイドがガイドロールと該ガイドロールを支持する支持部材とからなり、該支持部材は、前記ガイドロールの回転軸に対し直角にねじれた位置に回転軸を有するものであり、糸道の変動に対応して、該支持部材の回転軸を回転中心とする回転により該ガイドロールが糸道に対して傾けられる(請求項4参照)」構成が記載され、「特定のプリカーサを使用し、特定の巻き上げ方法を適用することによって、糸幅が均一な扁平形状で、解舒に際してその断面形状を矩形に保ったまま、糸幅が均一で糸束が回転することなく引き出され、樹脂含浸後、マンドレルなどに巻き上げた際に、繊維束の反転や、拡がりの斑を防ぎ、糸幅の変動を生じない」効果が開示されている。 In Patent Document 1 (JP 2012-154000A), "a yarn guide is composed of a guide roll and a support member that supports the guide roll, and the support member is twisted at right angles to the rotation axis of the guide roll. The guide roll is tilted with respect to the yarn path by the rotation around the rotation axis of the support member in response to the fluctuation of the yarn path (see claim 4). The structure is described, "By using a specific precursor and applying a specific winding method, the yarn width is uniform and the yarn width is uniform while keeping the cross-sectional shape rectangular when unwinding. The yarn bundle is pulled out without rotation, and when it is wound up on a mandrel or the like after impregnated with a resin, the yarn bundle is prevented from being reversed and spread unevenness is prevented, and the fluctuation of the yarn width does not occur.
特許文献1において、糸道を外れる動作をする繊維束を本来の糸道方向に案内する糸ガイド機構を具備することにより、糸幅が均一で糸束が回転することなく引き出されることが開示されている。しかし、最終ガイドローラ23がプレッシャーローラ16の軸およびパッケージ14の巻取り方向と平行し、トラバース装置内で繊維束が約90°にひねられる構造になっており、その際に送り出されてきた繊維束が拡幅したり、ねじれたり、折りたたまれたりし、その結果、張力変動が大きくなる懸念がある。また、糸ガイド機構が複雑になり、FW成形方法のような、複数のボビンから繊維束を給糸する成形方法では、ひねられる糸道の調整に手間がかかる課題もある。 Patent Document 1 discloses that a yarn guide mechanism that guides a fiber bundle that moves out of the yarn path in the original yarn path direction is provided so that the yarn width is uniform and the yarn bundle is pulled out without rotating. ing. However, the final guide roller 23 is parallel to the axis of the pressure roller 16 and the winding direction of the package 14, and the fiber bundle is twisted at about 90° in the traverse device. There is a concern that the bundle may be widened, twisted, or folded, resulting in large tension fluctuations. In addition, the yarn guide mechanism becomes complicated, and in a forming method such as the FW forming method in which fiber bundles are fed from a plurality of bobbins, there is also a problem that it takes time to adjust the twisted yarn path.
特許文献2(特開2005−88536号公報)では、「多数本のボビンから引き出された複数本の強化繊維束の引出し直後に案内する部位及び同部位の下流側直後に案内する部位の双方に、一対の固定式のガイドが配されていること、各ボビンから芯材への強化繊維束搬送路中に独立回転形のガイドローラが配されていること、搬送中の各強化繊維束を芯材へ送り出すトラバース部の出口部に一体回転形のガイドローラが配されている」構成が記載され、「各強化繊維束に対して張力を均等に与えることができ、強化繊維束に混入するヨリ(捩じれ)を除去することができるように構成されており、強化繊維束の強度の低下を防止できる」効果が開示されている。 In Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-88536), "for both a portion to be guided immediately after drawing out a plurality of reinforcing fiber bundles pulled out from a large number of bobbins and a portion to be guided immediately downstream of the same portion," , A pair of fixed guides are arranged, an independently rotating guide roller is arranged in the conveying path of the reinforcing fiber bundle from each bobbin to the core, and each reinforcing fiber bundle being conveyed is cored. A guide roller of integral rotation type is arranged at the outlet of the traverse that feeds to the material" is described, "Tension can be uniformly applied to each reinforcing fiber bundle, and twists mixed in the reinforcing fiber bundle (Twisting) is configured to be removed, and a decrease in strength of the reinforcing fiber bundle can be prevented.”
しかし、特許文献2の構成では、繊維束が固定ガイドを通過するときに摩擦力が大きくなり擦過されやすい。また、発生した毛羽がガイドに蓄積し、頻繁な毛羽取り作業が必要となり、作業効率が悪化したり、また、擦過で繊維束が損傷し、成形体の強度が低下する場合がある。さらに、FW成形方法では、マンドレル手前のトラバース部の移動に伴い、繊維束が回転して撚れやすい傾向にあるが、トラバース部での繊維束の反転については、対策がとられていない。 However, in the configuration of Patent Document 2, when the fiber bundle passes through the fixed guide, the frictional force becomes large and the fiber bundle is easily scraped. In addition, the generated fluff accumulates on the guide, and frequent fluff removal work is required, which may deteriorate work efficiency, and damage the fiber bundle due to rubbing, which may reduce the strength of the molded body. Further, in the FW molding method, the fiber bundle tends to rotate and twist easily as the traverse portion in front of the mandrel moves, but no countermeasure is taken for the reversal of the fiber bundle at the traverse portion.
特許文献3(特開2011−148146号公報)では、「開繊用ローラを用いて強化繊維束を開繊する開繊部と、開繊した強化繊維を樹脂含浸用ローラを用いて移動させながら樹脂を含浸させて複合化させる樹脂含浸部とを有するプリプレグの製造装置において、該開繊用ローラの回転速度が該樹脂含浸用ローラの回転速度よりも小さい」構成が記載され、「強化繊維束に適度な張力を付与し、開繊用ローラ表面で適度な摩擦を強化繊維に付与することにより、傷や毛羽立ちも防ぎつつ強化繊維束を開繊させる」効果が開示されている。 In Patent Document 3 (Japanese Patent Laid-Open No. 2011-148146), “While moving an opening portion for opening a reinforcing fiber bundle using the opening roller and the opened reinforcing fiber using a resin impregnating roller, In a prepreg manufacturing apparatus having a resin impregnated portion that is impregnated with a resin to form a composite, a configuration is described in which the rotational speed of the opening roller is lower than the rotational speed of the resin impregnated roller, and "reinforced fiber bundle The effect of opening the reinforcing fiber bundle while preventing scratches and fluffs by applying an appropriate tension to the reinforcing fibers and applying an appropriate friction to the reinforcing fibers on the surface of the opening roller is disclosed.
しかし、特許文献3の構成では、開繊用ローラの回転速度よりも樹脂含浸用ローラの回転速度を早くすることにより、これらのローラ間での繊維にかかる引張張力は増大するが、反面、繊維への負荷が大きくなり、損傷につながる場合がある。また、引張張力を増大させるだけでは毛羽立ちを防ぐには不十分である。さらに、プリプレグ製造工程は、FW成形工程と比較して、低速で、かつ、デリバリーアイの広範囲な移動もないため、FW成形方法において、特許文献3の効果が実証できると考えづらい。さらに、フィラメント開繊用ローラと含浸用ローラの速度比が70:100であっても、撚れた繊維束はそのまま流されて成形体に含まれてしまう懸念が残る。 However, in the configuration of Patent Document 3, by increasing the rotation speed of the resin impregnating roller faster than the rotation speed of the fiber opening roller, the tensile tension applied to the fibers between these rollers increases, but on the other hand, the fiber May be heavy and may cause damage. Further, increasing the tensile tension is not sufficient to prevent fuzzing. Furthermore, since the prepreg manufacturing process is slower than the FW molding process and there is no wide range movement of the delivery eye, it is difficult to verify the effect of Patent Document 3 in the FW molding method. Furthermore, even if the speed ratio between the filament opening roller and the impregnating roller is 70:100, there remains a concern that the twisted fiber bundle will be flowed as it is and contained in the molded body.
特許文献4(特開2005−325191号公報)では、「強化繊維シートの搬送方向と同一方向に周速度Vrで回転する駆動ローラーに接触させ、該周速度Vrを強化繊維シートの搬送速度Vfに対して、0<Vr/Vf≦0.9の範囲内とする一方向に引き揃えられた走行する複数本の強化繊維束を開繊して得られる強化繊維シートの」構成が記載され、「開繊、拡幅における強化繊維の蛇行を解消することによって、強化繊維束を構成する単繊維の配向の乱れを改善し、ワレ欠点の発生を防止しながらワレ欠点の少ない品質、品位の良好なプリプレグを製造できる」効果が開示されている。 In Patent Document 4 (Japanese Patent Laid-Open No. 2005-325191), “a driving roller that rotates at a peripheral speed Vr in the same direction as the conveying direction of the reinforcing fiber sheet is contacted, and the peripheral speed Vr is set to the conveying speed Vf of the reinforcing fiber sheet. On the other hand, a constitution of a reinforcing fiber sheet obtained by opening a plurality of traveling reinforcing fiber bundles aligned in one direction within the range of 0<Vr/Vf≦0.9 is described. By eliminating the meandering of the reinforcing fibers during opening and widening, the disorder of the orientation of the single fibers that make up the reinforcing fiber bundle can be improved, and the occurrence of crack defects can be prevented while the quality and quality of the prepreg are low. Can be manufactured" effect is disclosed.
しかし、特許文献4の構成において、駆動ローラの配置の仕方について検討されていないので、撚り止めは難しい。また、強化繊維シートの搬送速度よりも低速で駆動ローラを駆動して強化繊維シートと接触させる構成を取っているが、強化繊維束を開繊させる開繊手段から引き出された強化繊維シートに対し、単に、低速で駆動する駆動ローラを接触させるだけでは強化繊維シートにかかる張力に乱れや変動が生じて、強化繊維束の強度の低下につながる場合がある。また、プリプレグの製造を対象としているので、繊維束の送り速度も5〜6m/minであり、一般的なFW成形方法の速度、少なくとも30m/minよりも、遥かに遅い走行速度しか想定されていない。さらに、FW成形方法では、複雑形状のモノを成形するためにデリバリーアイを使用し、繊維束を広範囲に移動させるが、プリプレグ製造はデリバリーアイの使用を想定していない。以上の理由で、FW成形において、例えば30m/min以上の早い繊維束の走行速度や、複雑形状のモノを成形するためデリバリーアイを使用し、1m以上の広範囲な繊維束の移動の際に生じやすい、繊維束の反転や張力変動の抑制についての対策は不十分であり、課題が残っている。 However, in the configuration of Patent Document 4, the method of disposing the drive roller has not been examined, and thus it is difficult to prevent twisting. In addition, the driving roller is driven at a speed lower than the conveying speed of the reinforcing fiber sheet to bring it into contact with the reinforcing fiber sheet. However, for the reinforcing fiber sheet pulled out from the opening means for opening the reinforcing fiber bundle, However, the tension applied to the reinforcing fiber sheet may be disturbed or fluctuated by simply bringing the driving roller that is driven at a low speed into contact, which may lead to a decrease in the strength of the reinforcing fiber bundle. Further, since the production of the prepreg is targeted, the feeding speed of the fiber bundle is also 5 to 6 m/min, and it is assumed that the running speed is much slower than the speed of the general FW molding method, at least 30 m/min. Absent. Further, in the FW molding method, a delivery eye is used for molding a product having a complicated shape, and the fiber bundle is moved over a wide range, but the production of the prepreg does not assume the use of the delivery eye. For the above reasons, in FW molding, for example, a high traveling speed of a fiber bundle of 30 m/min or more, or a delivery eye is used for molding a product having a complicated shape, and occurs when a wide range of fiber bundles of 1 m or more are moved. Measures for easy reversal of fiber bundles and suppression of tension fluctuations are insufficient and problems remain.
本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み、一定数のフィラメント数を有する繊維束をマンドレルなどに巻き付けるまでの工程で発生した撚れた繊維束が成形体に巻かれることを防止することを目的とする。また、撚れた繊維束に起因する張力変動を緩和することで、成形体の強度低下を抑制でき、さらに、繊維束の毛羽立ちを抑制し、毛羽取り作業を減らすことのできる筒体の製造装置およびその製造方法を提供することを目的とする。 In view of the problems of the prior art, the present invention prevents the twisted fiber bundle generated in the process of winding a fiber bundle having a certain number of filaments around a mandrel from being wound around a molded body. To aim. Further, by alleviating the tension fluctuation caused by the twisted fiber bundle, it is possible to suppress the decrease in strength of the molded body, further suppress the fluffing of the fiber bundle, and reduce the fluffing work. And a method for manufacturing the same.
上記課題を解決するために本発明は以下の手段を採用するものである。すなわち、
[1]連続繊維を複数束ねた繊維束が巻き付けられたボビンから前記繊維束を繰り出し、マンドレルに巻き付ける筒体の製造装置であって、
前記ボビンと前記マンドレルとの間に、前記繊維束を搬送するガイドロール群が設けられ、
前記ガイドロール群は、少なくとも前記繊維束と最初に接する第1のガイドロールと、前記第1のガイドロールの下流側に配置される第2のガイドロールを少なくとも有し、
前記第1のガイドローラと前記第2のガイドローラとは、前記繊維束の異なる面と接触するように配置され、
第2のガイドローラの周速度が繊維束の送り出し速度に対して遅く、
前記第2のガイドローラと接する前記繊維束の巻き付き角度θ(°)が30°≦θ≦170°であるとともに、30°≦θ<70°の場合は(1)式を満たし、70°≦θ≦170°の場合は(2)式を満たすことを特徴とする筒体の製造装置。
180/sin(θ/2)≦L≦1500 (30°≦θ<70°)・・・(1)
313≦L≦1500 (70°≦θ≦170°)・・・(2)
ここで、L(mm)は前記第1のガイドローラの中心と前記第2のガイドローラの中心との距離である。
[2]第1のガイドローラの周速度が前記繊維束の送り出し速度と等速であることを特徴とする[1]に記載の筒体の製造装置。
[3]第2のガイドローラの周速度が繊維束の送り出し速度に対して0.001〜0.5倍の速度であることを特徴とする[1]に記載の筒体の製造装置。
[4]前記繊維束の送り出し速度が30〜100m/minであることを特徴とする[1]〜[3]のいずれかに記載の筒体の製造装置。
[5]前記ガイドローラ群は、前記第2のガイドローラの下流側に第3のガイドローラを更に有し、
前記第1のガイドローラに前記繊維束の引張張力を計測するセンシング手段を具備し、前記引張張力の変動に応じて前記第3のガイドローラの周速度を制御する制御手段を具備することを特徴とする[1]〜[4]のいずれか記載の筒体の製造装置。
[6]前記ボビンと前記マンドレルとの間に、前記繊維束に溶融樹脂を含浸させる樹脂含浸部をさらに備えることを特徴とする[1]〜[5]のいずれかに記載の筒体の製造装置。
[7]前記ガイドローラ群を前記ボビンと前記樹脂含浸部との間に配置することを特徴とする[6]に記載の筒体の製造装置。
[8]前記ガイドローラ群を前記樹脂含浸部と前記マンドレルとの間に配置することを特徴とする[6]または[7]に記載の筒体の製造装置。
[9]連続繊維を複数束ねた繊維束が巻き付けられたボビンから前記繊維束を引き出す工程と、
前記ボビンから前記繊維束を搬送し、前記繊維束に樹脂含浸させる工程と、
搬送された前記繊維束をマンドレルに巻き付けて成形する工程と、
を少なくとも有する筒体の製造方法であって、
前記搬送する工程は、少なくとも前記繊維束と最初に接する第1のガイドロールと、前記第1のガイドロールの下流側に配置される第2のガイドロールを少なくとも有するガイドローラ群を有し、
前記第1のガイドローラと前記第2のガイドローラとは、前記繊維束の異なる面と接触するように該繊維束が搬送され、
第2のガイドローラの周速度が繊維束の送り出し速度に対して遅く、
前記第2のガイドローラと接する前記繊維束の巻き付き角度θ(°)が30°≦θ≦170°であるとともに、30°≦θ<70°の場合は(1)式を満たし、70°≦θ≦170°の場合は(2)式を満たすことを特徴とする筒体の製造方法。
180/sin(θ/2)≦L≦1500 (30°≦θ<70°)・・・(1)
313≦L≦1500 (70°≦θ≦170°)・・・(2)
ここで、L(mm)は前記第1のガイドローラの中心と前記第2のガイドローラの中心との距離である。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means. That is,
[1] An apparatus for manufacturing a tubular body, which unwinds the fiber bundle from a bobbin wound with a fiber bundle obtained by bundling a plurality of continuous fibers, and winds the fiber bundle around a mandrel.
Between the bobbin and the mandrel, a guide roll group that conveys the fiber bundle is provided,
The guide roll group has at least a first guide roll that first comes into contact with the fiber bundle, and a second guide roll that is arranged on the downstream side of the first guide roll,
The first guide roller and the second guide roller are arranged so as to contact different surfaces of the fiber bundle ,
The peripheral speed of the second guide roller is slower than the delivery speed of the fiber bundle,
When the winding angle θ (°) of the fiber bundle in contact with the second guide roller is 30°≦θ≦170° and 30°≦θ<70°, the formula (1) is satisfied and 70°≦ In the case of θ≦170°, the manufacturing apparatus for a cylinder, which satisfies the formula (2).
180/sin(θ/2)≦L≦1500 (30°≦θ<70°) (1)
313≦L≦1500 (70°≦θ≦170°) (2)
Here, L (mm) is the distance between the center of the first guide roller and the center of the second guide roller.
[2] The apparatus for manufacturing a cylinder according to [1], wherein the peripheral speed of the first guide roller is the same as the delivery speed of the fiber bundle.
[ 3 ] The apparatus for manufacturing a cylinder according to [ 1 ], wherein the peripheral speed of the second guide roller is 0.001 to 0.5 times the delivery speed of the fiber bundle.
[ 4 ] The apparatus for manufacturing a tubular body according to any one of [ 1 ] to [ 3 ], wherein the delivery speed of the fiber bundle is 30 to 100 m/min.
[ 5 ] The guide roller group further has a third guide roller downstream of the second guide roller,
The first guide roller is provided with a sensing means for measuring the tensile tension of the fiber bundle, and the first guide roller is provided with a control means for controlling the peripheral speed of the third guide roller according to the variation of the tensile tension. [ 1 ] to [ 4 ] The cylindrical body manufacturing apparatus according to any one of [ 1 ] to [ 4 ].
[ 6 ] A tubular body according to any one of [ 1 ] to [ 5 ], further comprising a resin impregnated portion for impregnating the fiber bundle with a molten resin, between the bobbin and the mandrel. apparatus.
[ 7 ] The apparatus for manufacturing a cylinder according to [ 6 ], wherein the guide roller group is arranged between the bobbin and the resin-impregnated portion.
[ 8 ] The apparatus for manufacturing a cylinder according to [ 6 ] or [ 7 ], wherein the guide roller group is arranged between the resin-impregnated portion and the mandrel.
[ 9 ] A step of pulling out the fiber bundle from a bobbin around which a fiber bundle obtained by bundling a plurality of continuous fibers is wound,
A step of the fiber bundle to convey the causes resin impregnated prior Symbol fiber bundle from the bobbin,
A step of winding the conveyed fiber bundle around a mandrel,
A method of manufacturing a cylinder having at least:
The conveying step includes a guide roller group having at least a first guide roll that first comes into contact with the fiber bundle and a second guide roll that is arranged on the downstream side of the first guide roll,
The first guide roller and the second guide roller convey the fiber bundle so as to come into contact with different surfaces of the fiber bundle ,
The peripheral speed of the second guide roller is slower than the delivery speed of the fiber bundle,
When the winding angle θ (°) of the fiber bundle in contact with the second guide roller is 30°≦θ≦170° and 30°≦θ<70°, the formula (1) is satisfied and 70°≦ When θ≦170°, the method for manufacturing a cylindrical body is characterized by satisfying the expression (2).
180/sin(θ/2)≦L≦1500 (30°≦θ<70°) (1)
313≦L≦1500 (70°≦θ≦170°) (2)
Here, L (mm) is the distance between the center of the first guide roller and the center of the second guide roller.
本発明によれば、一定数のフィラメント数を有する炭素繊維束が樹脂含浸後、繊維束をマンドレルに巻き付ける際に、撚れた繊維束がそのまま成形体に巻かれることを防止できる。その結果、繊維束の張力を安定化させることができるので、成形体の強度低下を抑制できる。さらに、繊維の毛羽立ちも抑制できるので、毛羽取り作業頻度が減り、作業性も向上する。 According to the present invention, when a carbon fiber bundle having a certain number of filaments is impregnated with a resin and then the fiber bundle is wound around a mandrel, it is possible to prevent the twisted fiber bundle from being wound around the molded body as it is. As a result, the tension of the fiber bundle can be stabilized, so that the strength of the molded body can be prevented from decreasing. Further, since the fluffing of fibers can be suppressed, the frequency of fluffing work is reduced and the workability is improved.
以下、実施の形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は図や実施例に何ら限定されるものではい。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. The present invention is not limited to the drawings and the embodiments.
本発明に係る筒体の製造装置は、連続繊維を複数束ねた繊維束が巻き付けられたボビンから前記繊維束を繰り出し、マンドレルに巻き付ける筒体の製造装置であって、前記ボビンと前記マンドレルとの間に、前記繊維束を搬送するガイドロール群が設けられ、前記ガイドロール群は、少なくとも前記繊維束と最初に接する第1のガイドロールと、前記第1のガイドロールの下流側に配置される第2のガイドロールを少なくとも有し、前記第1のガイドローラと前記第2のガイドローラとは、前記繊維束の異なる面と接触するように配置され、第2のガイドローラの周速度が繊維束の送り出し速度に対して遅く、前記第2のガイドローラと接する前記繊維束の巻き付き角度θ(°)が30°≦θ≦170°であるとともに、30°≦θ<70°の場合は(1)式を満たし、70°≦θ≦170°の場合は(2)式を満たす構成である。
180/sin(θ/2)≦L≦1500 (30°≦θ<70°)・・・(1)
313≦L≦1500 (70°≦θ≦170°)・・・(2)
The manufacturing apparatus of the cylindrical body according to the present invention is a manufacturing apparatus of a cylindrical body that is wound around a mandrel by feeding out the fiber bundle from a bobbin wound with a fiber bundle in which a plurality of continuous fibers are bundled, and the bobbin and the mandrel. A guide roll group that conveys the fiber bundle is provided therebetween, and the guide roll group is arranged at least on the first guide roll that first contacts the fiber bundle and on the downstream side of the first guide roll. At least a second guide roller is provided, and the first guide roller and the second guide roller are arranged so as to come into contact with different surfaces of the fiber bundle, and the peripheral speed of the second guide roller is the fiber. When the winding angle θ (°) of the fiber bundle which is slower than the bundle feeding speed and is in contact with the second guide roller is 30°≦θ≦170° and 30°≦θ<70° ( When the formula (1) is satisfied and 70°≦θ≦170°, the formula (2) is satisfied.
180/sin(θ/2)≦L≦1500 (30°≦θ<70°) (1)
313≦L≦1500 (70°≦θ≦170°) (2)
ここで、L(mm)は前記第1のガイドローラの中心と前記第2のガイドローラの中心との距離である。 Here, L (mm) is the distance between the center of the first guide roller and the center of the second guide roller.
筒体の製造装置は図1に示すように、主として、繊維束送出工程を担う繊維束送出部100、送り出された繊維束を搬送するガイドロール群200、搬送された繊維束を巻き付ける巻付工程を担う繊維束巻付部300が、この順で配置されている。 As shown in FIG. 1, the tubular body manufacturing apparatus mainly includes a fiber bundle sending unit 100 that is responsible for a fiber bundle sending step, a guide roll group 200 that carries the sent fiber bundle, and a winding step that winds the carried fiber bundle. The fiber bundle winding unit 300 that plays a role in this is arranged in this order.
繊維束送出部100では、繊維束103がボビン101から引き出された後、クリールローラ102で張力を負荷される。その後、繊維束103はガイドロール群200に送り出される。送り出された繊維束103はガイドロール群200により案内され、繊維束巻付部300に搬送される。繊維束巻付部300では、搬送された繊維束103をデリバリーアイ301で集束され、マンドレル302に巻かれる。 In the fiber bundle delivery unit 100, the fiber bundle 103 is pulled out from the bobbin 101, and then tension is applied by the creel roller 102. After that, the fiber bundle 103 is delivered to the guide roll group 200. The sent out fiber bundle 103 is guided by the guide roll group 200 and is conveyed to the fiber bundle winding section 300. In the fiber bundle winding unit 300, the conveyed fiber bundle 103 is collected by the delivery eye 301 and wound on the mandrel 302.
次に、図2に示すように、円筒状のボビン101から繊維束103が引き出される際、繊維束103がボビンの手前104から連続して奥側に向かって引き出されていき、一番奥側105から引き出された後、反転の経路106のようにターンして、今度は奥側から手前側に向かって繊維束103が引き出される。繊維束103が一番奥側105から引き出された後、手前側に向うようにターンする際に、繊維束103が反転して撚れが発生しやすい。同様に、繊維束103が手前側104から引き出された後、奥側に向うようにターンする際に、繊維束103が反転して撚れが発生しやすい場合もある。 Next, as shown in FIG. 2, when the fiber bundle 103 is pulled out from the cylindrical bobbin 101, the fiber bundle 103 is continuously pulled out from the front side 104 of the bobbin toward the back side, and the farthest side. After being pulled out from 105, the fiber bundle 103 is turned like a reversal path 106, and this time the fiber bundle 103 is pulled out from the back side to the front side. After the fiber bundle 103 is pulled out from the innermost side 105, when the fiber bundle 103 is turned toward the front side, the fiber bundle 103 is easily inverted and twisted. Similarly, when the fiber bundle 103 is pulled out from the front side 104 and then turned toward the back side, the fiber bundle 103 may be inverted and twisted easily.
この場合、図3に示すように、繊維束103が撚れて反転した状態では、繊維束103の撚れた部分107には張力が均一に付加されておらず、その部分の強度が低下する。そのままマンドレル302に巻き付けられると、撚れた部分107が破壊の起点となり、例えば圧力容器に使用した場合、強度低下を招く場合がある。また、撚れた部分107が搬送方向108に搬送され、ガイドローラ202を通過すると、繊維束103の幅が変化するため、ガイドローラ202との摩擦力が変動し、張力が変動する原因となる。 In this case, as shown in FIG. 3, when the fiber bundle 103 is twisted and inverted, tension is not uniformly applied to the twisted portion 107 of the fiber bundle 103, and the strength of that portion decreases. .. If it is wound around the mandrel 302 as it is, the twisted portion 107 becomes a starting point of breakage, and if it is used for a pressure vessel, for example, the strength may be lowered. Further, when the twisted portion 107 is conveyed in the conveying direction 108 and passes through the guide roller 202, the width of the fiber bundle 103 changes, so that the frictional force with the guide roller 202 fluctuates, which causes a fluctuation in tension. ..
ここで、ガイドローラ群200の構成について説明する。 Here, the configuration of the guide roller group 200 will be described.
図4に示すように、ガイドロール群200は、繊維束103と最初に接する第1のガイドロール201と、第1のガイドロール201の下流側に配置される第2のガイドロール202を少なくとも具備し、その第1のガイドローラ201と第2のガイドローラ202とは、繊維束103の異なる面と接触するように配置する装置構成としている。つまり、第1のガイドローラ201は繊維束103の搬送方向108に対して同方向205に回転し、第2のガイドローラ202は繊維束103の搬送方向108に対して同方向206に回転するとともに、第1のガイドローラ201と第2のガイドローラ202が互いに逆回転の構成となる。これにより、繊維束103の両面を第1のガイドローラ201、第2のガイドローラ202との十分な接触を保つことができ、張力を均一に与えることができる。また第2のガイドローラ202への繊維束103の巻きつき角度を一定量確保することができる。 As shown in FIG. 4, the guide roll group 200 includes at least a first guide roll 201 that first comes into contact with the fiber bundle 103, and a second guide roll 202 that is arranged downstream of the first guide roll 201. The first guide roller 201 and the second guide roller 202 are arranged so as to come into contact with different surfaces of the fiber bundle 103. That is, the first guide roller 201 rotates in the same direction 205 with respect to the conveying direction 108 of the fiber bundle 103, and the second guide roller 202 rotates in the same direction 206 with respect to the conveying direction 108 of the fiber bundle 103. The first guide roller 201 and the second guide roller 202 are configured to rotate in opposite directions. Thereby, both surfaces of the fiber bundle 103 can be kept in sufficient contact with the first guide roller 201 and the second guide roller 202, and the tension can be uniformly applied. Further, it is possible to secure a certain amount of wrapping angle of the fiber bundle 103 around the second guide roller 202.
次に、第2のガイドローラ202への繊維束103の巻きつき角度θ(°)と、第1のガイドローラ201の中心と第2のガイドローラ202の中心との距離L(mm)の関係について説明する。 Next, the relationship between the winding angle θ (°) of the fiber bundle 103 around the second guide roller 202 and the distance L (mm) between the center of the first guide roller 201 and the center of the second guide roller 202. Will be described.
図5に示すように、巻きつき角度θは第2のガイドローラ202に繊維束103が接し始める点と離れ始める点とをそれぞれ第2のガイドローラ202の中心点とを結んだ線間の角度207であり、距離Lは第1のガイドローラ201の中心と第2のガイドローラ202の中心との距離208である。 As shown in FIG. 5, the winding angle θ is the angle between the lines connecting the point where the fiber bundle 103 starts to contact the second guide roller 202 and the point where the fiber bundle 103 starts to separate from the second guide roller 202, respectively. 207, and the distance L is the distance 208 between the center of the first guide roller 201 and the center of the second guide roller 202.
図6に、巻きつき角度θ(207)と距離L(208)との関係図を示す。横軸は巻きつき角度θ(207)、縦軸は距離L(208)である。曲線に囲まれた領域に含まれるように第1のガイドローラ201と第2のガイドローラ202を配置することで、第1のガイドローラ201と第2のガイドローラ202の間に繊維束103の撚れた部分107を留め置くことができる。 FIG. 6 shows a relationship diagram between the winding angle θ (207) and the distance L (208). The horizontal axis represents the winding angle θ (207), and the vertical axis represents the distance L (208). By disposing the first guide roller 201 and the second guide roller 202 so as to be included in the area surrounded by the curved line, the fiber bundle 103 is disposed between the first guide roller 201 and the second guide roller 202. The twisted portion 107 can be retained.
ここで、繊維束103がガイドローラに押し付けられる力をTs(N)、繊維束103に負荷する張力をTf(N)とすると、巻きつき角度θとは、(3)式の関係があることが知られている。
Ts=2・Tf・sin(θ/2)・・・(3)
Here, assuming that the force with which the fiber bundle 103 is pressed against the guide roller is Ts(N) and the tension applied to the fiber bundle 103 is Tf(N), the wrapping angle θ has a relationship of equation (3). It has been known.
Ts=2·Tf·sin(θ/2) (3)
繊維束103の束幅はTsの大きさに応じて開繊する。Tf一定でFW成形をする場合、Tsは巻きつき角度θ(207)によって変動する。従って繊維束103の束幅は巻きつき角度θ(207)に応じて変化することになる。 The bundle width of the fiber bundle 103 is opened according to the size of Ts. When FW molding is performed at a constant Tf, Ts varies depending on the winding angle θ (207). Therefore, the bundle width of the fiber bundle 103 changes according to the winding angle θ (207).
図4に示すように、第2のガイドローラ202の手前で繊維束103の撚れた部分107を留め置くためには、繊維束103が一定以上の束幅109を有する開繊された領域を持つことが必要である。 As shown in FIG. 4, in order to retain the twisted portion 107 of the fiber bundle 103 in front of the second guide roller 202, the fiber bundle 103 is provided with an opened region having a bundle width 109 of a certain value or more. It is necessary to have.
θが30°未満では、第2のガイドローラ202上で繊維束103が開繊するために十分な力を付与できず、繊維束103を十分に開繊できず、撚れた部分107を留め置くことが困難となる場合がある。 If θ is less than 30°, sufficient force cannot be applied to the fiber bundle 103 to open the fiber bundle 103 on the second guide roller 202, the fiber bundle 103 cannot be opened sufficiently, and the twisted portion 107 is retained. It may be difficult to place.
また、30°≦θ≦70°の範囲では、Tsがやや弱くなるため、距離L(208)を一定以上確保する必要が生じる。つまり、巻きつき角度θ(207)に連動して、距離L(208)を180/Sin(θ/2)mm以上とすることで、巻きつき角度θ(207)が小さくなるとともに、距離L(207)が増加することにより、撚れた繊維束を開繊できる距離L(208)を確保することができ、撚れた部分107が第2のガイドローラ202の手前で留めおくことができる。 Further, in the range of 30°≦θ≦70°, Ts is slightly weakened, so that it is necessary to secure the distance L (208) above a certain level. That is, by setting the distance L(208) to be 180/Sin(θ/2) mm or more in conjunction with the winding angle θ(207), the winding angle θ(207) becomes smaller and the distance L( By increasing 207), the distance L (208) at which the twisted fiber bundle can be opened can be secured, and the twisted portion 107 can be retained in front of the second guide roller 202.
これに対し、図7に示すように、距離L(208)が180/sin(θ/2)mm未満では、繊維束103を十分に開繊できず、狭い束幅110のように一定幅以上に開繊された領域を確保することが困難となるため、撚れた部分107を留め置くことが困難となる場合がある。また、繊維束103を開繊するためにTfを大きくすると、繊維束が損傷しやすくなる。 On the other hand, as shown in FIG. 7, if the distance L (208) is less than 180/sin (θ/2) mm, the fiber bundle 103 cannot be sufficiently opened, and a certain width or more such as a narrow bundle width 110 is not reached. Since it is difficult to secure the opened area, it may be difficult to retain the twisted portion 107. If Tf is increased to open the fiber bundle 103, the fiber bundle is likely to be damaged.
また、70°<θ≦170°の範囲では、距離L(208)を313mm以上とすることで、繊維束103を十分に開繊できる距離を確保することができ、撚れた部分107を留め置くことができる。 Further, in the range of 70°<θ≦170°, by setting the distance L (208) to 313 mm or more, it is possible to secure a distance at which the fiber bundle 103 can be sufficiently opened, and the twisted portion 107 is fastened. Can be placed.
これに対し、313mm未満では繊維束103を十分に開繊できる距離L(208)を確保することができず、図7に示す開繊領域110のように、繊維束103を十分に開繊できず、撚れた部分107を留め置くことが困難となる場合がある。 On the other hand, if the length is less than 313 mm, the distance L (208) for sufficiently opening the fiber bundle 103 cannot be secured, and the fiber bundle 103 can be sufficiently opened like the opening area 110 shown in FIG. 7. Therefore, it may be difficult to retain the twisted portion 107.
巻きつき角度θ(207)が170°を超えると、ガイドローラ201、202と繊維束103との接触面積が増大するため、トルクの乱れや、毛羽が出るなど、繊維束103が損傷しやすくなる。 When the wrapping angle θ (207) exceeds 170°, the contact area between the guide rollers 201 and 202 and the fiber bundle 103 increases, so that the fiber bundle 103 is easily damaged such as torque disturbance and fluffing. ..
距離L(208)が1500mmよりも長くすると、繊維束103の搬送中に振動しやすくなり、張力変動が生じてしまう場合がある。また、生産装置自体が大きくなり、生産設備のコンパクト化に反することになってしまう。 If the distance L (208) is longer than 1500 mm, the fiber bundle 103 is likely to vibrate during conveyance, and tension fluctuation may occur. In addition, the production apparatus itself becomes large, which is against the downsizing of production equipment.
好ましくは、巻きつき角度θ(207)は40°≦θ≦150°であり、40°≦θ≦70°の場合、距離L(208)とは(4) 式を、70°<θ≦150°の場合は(5)式を満たすことが好ましい。
180/sin(θ/2)≦L≦1300 (40°≦θ≦70°)・・・(4)
313≦L≦1300(70°<θ≦150°)・・・(5)
Preferably, the winding angle θ(207) is 40°≦θ≦150°, and in the case of 40°≦θ≦70°, the distance L(208) is expressed by equation (4) as 70°<θ≦150. In the case of °, it is preferable to satisfy the expression (5).
180/sin(θ/2)≦L≦1300 (40°≦θ≦70°) (4)
313≦L≦1300 (70°<θ≦150°) (5)
さらに、より好ましくは巻きつき角度θ(207)は50°≦θ≦130°であり、50°≦θ≦70°の場合、距離L(208)とは(6) 式を、70°<θ≦130°の場合は(7)式の関係を満たすことが好ましい。
180/sin(θ/2)≦L≦1000 (50°≦θ≦70°)・・・(6)
313≦L≦1000(70°<θ≦130°)・・・(7)
Furthermore, more preferably, the winding angle θ(207) is 50°≦θ≦130°, and in the case of 50°≦θ≦70°, the distance L(208) is expressed by equation (6) as 70°<θ. In the case of ≦130°, it is preferable to satisfy the relation of the expression (7).
180/sin(θ/2)≦L≦1000 (50°≦θ≦70°) (6)
313≦L≦1000 (70°<θ≦130°) (7)
ガイドローラ201、202の形状は円柱で、全長はデリバリーアイの移動に連動して繊維束103が動いた場合でも、繊維束103がローラから脱落しない程度の幅が必要である。また、ガイドローラ201、202は、ボビン101から引き出された繊維束103の1束につき、1つの独立したローラを使用することが好ましい。 The guide rollers 201 and 202 have a cylindrical shape, and the entire length needs to be wide enough to prevent the fiber bundle 103 from falling off the rollers even when the fiber bundle 103 moves in association with the movement of the delivery eye. Further, as the guide rollers 201 and 202, it is preferable to use one independent roller for each bundle of the fiber bundle 103 pulled out from the bobbin 101.
ガイドローラ201、202を構成する材料としては、例えば鉄などの金属で、表面処理は、例えばハードクロムメッキや、梨地表面処理が施されているとよい。ガイドローラ上を通過する繊維束から受ける荷重は、フィラメント数が12,000では15〜40N程度、フィラメント数が24,000では、30〜80N程度が好ましい。 The material forming the guide rollers 201 and 202 is, for example, a metal such as iron, and the surface treatment may be, for example, hard chrome plating or satin surface treatment. The load received from the fiber bundle passing on the guide roller is preferably about 15 to 40 N when the number of filaments is 12,000, and about 30 to 80 N when the number of filaments is 24,000.
また、第2のガイドローラ202の周速度は、繊維束103の送り出し速度に対して遅い装置構成とすることが重要である。 It is important that the peripheral speed of the second guide roller 202 is slower than the delivery speed of the fiber bundle 103.
第2のガイドローラ202の周速度を繊維束103の送り出し速度に対して相対的に遅くさせる構成とすることにより、第2のガイドローラ202上で繊維束103に摩擦力を付与できるので、繊維束103は開繊しやすくなるため、撚れた部分107を第2のガイドローラ202の手前に留めておくことが可能になる。また、第2のガイドローラ202を低速で回転させることで、固定のバーガイドと比較して、接触部の摩擦を軽減でき、これにより繊維束103に損傷等を与えることなく、毛羽が生じにくい。また、第2のガイドローラ202上に発生した毛羽も、第2のガイドローラ202を通過する繊維束103に運ばれやすく、第2のガイドローラ202上に蓄積されにくくなる。 By making the peripheral speed of the second guide roller 202 relatively slower than the delivery speed of the fiber bundle 103, a frictional force can be applied to the fiber bundle 103 on the second guide roller 202. Since the bundle 103 can be easily opened, the twisted portion 107 can be retained in front of the second guide roller 202. Further, by rotating the second guide roller 202 at a low speed, the friction of the contact portion can be reduced as compared with a fixed bar guide, and thus the fiber bundle 103 is not damaged or fluff is less likely to occur. .. Further, the fluff generated on the second guide roller 202 is easily carried to the fiber bundle 103 passing through the second guide roller 202, and is less likely to be accumulated on the second guide roller 202.
また、第1のガイドローラ201の周速度は、繊維束103の送り出し速度と等速とする装置構成が好ましい。 Further, it is preferable that the peripheral speed of the first guide roller 201 is the same as the feeding speed of the fiber bundle 103.
送り出される繊維束103を、繊維束103の送り出し速度と等速の周速度で回転する第1のガイドローラ201に接触された後、繊維束103の送り出し速度に対して相対的に遅い周速度で回転する第2のガイドローラ202に接触させる構成とすることにより、直ちに繊維束103の送り出し速度に対して低速で回転するガイドローラを接触させる場合と比べて、繊維束103にかかる張力に乱れや変動を抑えることができ、繊維束103の強度の低下を抑制することができる。特に、高速度で繊維束103が送り出される場合に有効である。ここで、繊維束103の送り出し速度と等速とは、完全一致の速度が望ましいが、±5%の速度差は許容可能である。 After the fiber bundle 103 sent out is brought into contact with the first guide roller 201 rotating at a peripheral speed equal to the delivery speed of the fiber bundle 103, at a peripheral speed relatively slower than the delivery speed of the fiber bundle 103. By making it contact with the rotating second guide roller 202, the tension applied to the fiber bundle 103 is disturbed as compared with the case where the guide roller rotating at a low speed with respect to the delivery speed of the fiber bundle 103 is contacted immediately. The fluctuation can be suppressed, and the decrease in the strength of the fiber bundle 103 can be suppressed. In particular, it is effective when the fiber bundle 103 is sent out at a high speed. Here, it is desirable that the feeding speed of the fiber bundle 103 and the constant speed are perfectly matched, but a speed difference of ±5% is acceptable.
また、第2のガイドローラ202の周速度は、繊維束103の送り出し速度に対して遅いことが好ましく、さらには0.001〜0.5倍の速度であることが好ましい。 The peripheral speed of the second guide roller 202 is preferably lower than the delivery speed of the fiber bundle 103, and more preferably 0.001 to 0.5 times the peripheral speed.
0.001倍以上の速度で回転させることにより、撚れた部分107が第2のガイドローラ202の手前で留められることができるとともに、発生した毛羽も繊維束103に運ばれやすく、第2のガイドローラ202に毛羽がたまりにくい。0.001倍未満であると、第2のガイドローラ202と繊維束103との擦過が大きくなり、繊維束103に損傷が生じる場合がある。0.5倍を超えて繊維束103の送り出し速度に近づくと、撚れた部分107が第2のガイドローラ202の手前で留め置くことができず、そのまま送り出される場合がある。好ましくは0.002〜0.2倍、より好ましくは0.005〜0.1倍である。 By rotating at a speed of 0.001 times or more, the twisted portion 107 can be retained in front of the second guide roller 202, and the generated fluff is easily carried to the fiber bundle 103, and It is difficult for fluff to collect on the guide roller 202. If it is less than 0.001 times, the friction between the second guide roller 202 and the fiber bundle 103 becomes large, and the fiber bundle 103 may be damaged. When it exceeds the delivery speed of the fiber bundle 103 over 0.5 times, the twisted portion 107 may not be retained in front of the second guide roller 202 and may be delivered as it is. It is preferably 0.002-0.2 times, more preferably 0.005-0.1 times.
また、繊維束103の送り出し速度は30〜100m/minとすることが好ましい。 Further, it is preferable that the delivery speed of the fiber bundle 103 is 30 to 100 m/min.
送り出し速度は30m/min以上とすることにより、生産性を高めることができ、生産コストを下げることができる。しかし、高速度においては繊維束103の反転による撚れの発生や、繊維束103にかかる張力の乱れや変動が生じやすくなる傾向にあるため、100m/min以下とすることが好ましい。本発明の構成である低速とする第2のガイドローラ202の構成、一定の関係の巻きつき角度θ(207)と距離L(208)、又は等速の周速度で回転する第1のガイドローラ201を介する構成により、撚れの発生や、張力の変動を抑えることができる。また、複雑形状のモノを成形するためデリバリーアイ301を使用して、1m以上の広範囲な繊維束103の左右への移動させる際にも、張力変動の抑制に対し効果的である。 By setting the delivery speed to 30 m/min or more, the productivity can be increased and the production cost can be reduced. However, at a high speed, twisting due to the reversal of the fiber bundle 103 and turbulence or fluctuation of the tension applied to the fiber bundle 103 tend to occur easily, so it is preferably 100 m/min or less. The structure of the second guide roller 202 at a low speed, which is the structure of the present invention, the first guide roller rotating at a constant winding angle θ (207) and distance L (208), or at a constant peripheral speed. With the configuration including 201, the occurrence of twisting and the fluctuation of tension can be suppressed. Further, when the delivery eye 301 is used for molding a product having a complicated shape and the fiber bundle 103 in a wide range of 1 m or more is moved to the left and right, it is also effective for suppressing the tension fluctuation.
また、ガイドローラ群200は、第2のガイドローラ202の下流側に第3のガイドローラ203を更に有し、第1のガイドローラ201に繊維束103の引張張力を計測するセンシング手段210を具備し、引張張力の変動に応じて第3のガイドローラ203の周速度を制御する制御手段を具備する装置構成とすることが好ましい。 In addition, the guide roller group 200 further includes a third guide roller 203 downstream of the second guide roller 202, and the first guide roller 201 includes a sensing unit 210 that measures the tensile tension of the fiber bundle 103. However, it is preferable that the device configuration includes a control unit that controls the peripheral speed of the third guide roller 203 according to the fluctuation of the tensile tension.
図8に示すように、第1のガイドローラ201の張力をセンシングする張力測定装置210を具備し、張力測定装置210からの値を制御装置211で解析し、その結果に応じて、第3のガイドローラ回転制御装置212に指令信号を送り、第3のガイドローラ203の回転速度を制御する装置構成とすることが好ましい。 As shown in FIG. 8, the tension measuring device 210 that senses the tension of the first guide roller 201 is provided, and the value from the tension measuring device 210 is analyzed by the control device 211. It is preferable to have a device configuration that sends a command signal to the guide roller rotation control device 212 to control the rotation speed of the third guide roller 203.
これにより、センシングされた引張張力の変動に応じて、第3のガイドローラ203の周速度を制御し、繊維束103と第3のガイドローラ203との摩擦力を変化させることで張力変動を緩和させることができる。また、図9に第1のガイドローラ201において計測される張力の変動を示す概略図を示す。横軸に経過時間、縦軸に第1のガイドローラ201に具備した張力測定装置210からの張力を示す。張力測定装置210を具備した第1のガイドローラ201を撚れた部分107が通過すると、撚れた部分107の繊維束103の幅が小さいので、第1のガイドローラ201との摩擦力が小さくなるため、張力が一時的に低下する。213に張力が低下した状態を示す。その張力低下213を感知すると第3のガイドローラ203に回転を低下させるように指令を出し、摩擦力を増大させることで、張力低下213を緩和でき繊維束103の安定した搬送性を確保することができる。点線214に張力が緩和した状態を示す。張力変動に対する第3のガイドローラ203の回転速度変化による張力の緩和の状態は、予めその関係を測定しておき、その関係値を制御装置212に記憶させておくことでセンシング計測に応じて第3のガイドローラ203の回転速度を設定することができる。 Thereby, the peripheral speed of the third guide roller 203 is controlled according to the fluctuation of the sensed tensile tension, and the frictional force between the fiber bundle 103 and the third guide roller 203 is changed, so that the fluctuation of the tension is alleviated. Can be made. Further, FIG. 9 shows a schematic diagram showing the fluctuation of the tension measured in the first guide roller 201. The abscissa indicates the elapsed time, and the ordinate indicates the tension from the tension measuring device 210 provided on the first guide roller 201. When the twisted portion 107 passes through the first guide roller 201 provided with the tension measuring device 210, the width of the fiber bundle 103 of the twisted portion 107 is small, and thus the frictional force with the first guide roller 201 is small. Therefore, the tension is temporarily reduced. 213 shows a state where the tension is lowered. When the tension decrease 213 is detected, a command is issued to the third guide roller 203 to decrease the rotation, and the frictional force is increased, so that the tension decrease 213 can be alleviated and stable conveyance of the fiber bundle 103 can be ensured. You can The dotted line 214 shows the state where the tension is relaxed. As for the state of tension relaxation due to the change in the rotation speed of the third guide roller 203 with respect to the tension fluctuation, the relationship is measured in advance, and the relationship value is stored in the control device 212 so as to be measured in accordance with the sensing measurement. The rotation speed of the third guide roller 203 can be set.
また、繊維束103の送り出し速度に対する第3のガイドローラ203の周速度を、引張張力の変動に応じて0〜1倍の範囲で調節することが好ましい。 Further, it is preferable to adjust the peripheral speed of the third guide roller 203 with respect to the feeding speed of the fiber bundle 103 within a range of 0 to 1 times according to the fluctuation of the tensile tension.
相対周速度を1倍以下とすることにより、一時的に低下した張力に対し、第3のガイドローラ203の相対周速度を低下させることで摩擦力を増大させ、張力低下を緩和することができる。相対周速度が1倍を越えると、繊維束にたるみが生じる恐れがある。相対周速度が0倍未満、つまり逆方向に回転をかけることは、繊維への負荷が増大しすぎる傾向にあり、損傷等が生じる場合がある。 By setting the relative peripheral velocity to be 1 time or less, the relative peripheral velocity of the third guide roller 203 is reduced with respect to the tension that is temporarily reduced, so that the frictional force can be increased and the tension reduction can be mitigated. .. If the relative peripheral speed exceeds 1, the slack of the fiber bundle may occur. If the relative peripheral speed is less than 0 times, that is, if the resin is rotated in the opposite direction, the load on the fiber tends to increase too much, and damage or the like may occur.
また、ガイドローラ群200は第1のガイドローラ201と、第1のガイドローラの直下流側に位置する第2のガイドローラ202とから構成されることを示したが、第2のガイドローラ202を複数配する構成とすることも好ましい。 Further, the guide roller group 200 is shown to be composed of the first guide roller 201 and the second guide roller 202 located immediately downstream of the first guide roller, but the second guide roller 202 is shown. It is also preferable to arrange a plurality of the above.
図10に示すように、第1のガイドローラ201の下流に第1のガイドローラ201の回転方向と逆方向に回転する第2のガイドローラ202とその下流に第2のガイドローラ202の回転方向と逆方向に回転する2つ目の第2のガイドローラ204、その下流に第2のガイドローラ204の回転方向と逆方向に回転する第3のガイドローラ203を配する構成を例示する。いずれのガイドローラも繊維束103の送り出し方向108と同方向に回転する。繊維束103の送り出し速度に対し相対的に周速度を遅くした第2のガイドローラ202,204を複数配することにより、繊維束103の撚れた部分107の留め置きの確度が向上するだけでなく、繊維束103がガイドローラ上を横移動することを抑える効果もある。 As shown in FIG. 10, a second guide roller 202 that rotates in a direction opposite to the rotation direction of the first guide roller 201 is provided downstream of the first guide roller 201, and a rotation direction of the second guide roller 202 is provided downstream thereof. The second guide roller 204 that rotates in the opposite direction to the second guide roller 204 and the third guide roller 203 that rotates in the opposite direction to the rotation direction of the second guide roller 204 are arranged downstream thereof. Both guide rollers rotate in the same direction as the feeding direction 108 of the fiber bundle 103. By arranging a plurality of second guide rollers 202 and 204 whose peripheral speed is relatively slower than the delivery speed of the fiber bundle 103, not only the accuracy of retaining the twisted portion 107 of the fiber bundle 103 is improved, Also, there is an effect of suppressing the lateral movement of the fiber bundle 103 on the guide roller.
また、ボビン101とマンドレル302との間に、繊維束103に溶融樹脂を含浸させる樹脂含浸部400をさらに備え、ガイドローラ群200をボビン101と樹脂含浸部400との間に配置する装置構成とすることが好ましい。 Further, between the bobbin 101 and the mandrel 302, a resin impregnation unit 400 for impregnating the fiber bundle 103 with the molten resin is further provided, and the guide roller group 200 is arranged between the bobbin 101 and the resin impregnation unit 400. Preferably.
繊維束送出部100では、図2に示すようにボビン101から送り出される繊維束103が106に示すようにターンする際に、繊維束103が反転して撚れが発生しやすいため、図11に示すように、ガイドローラ群200をボビン101と樹脂含浸部400との間に配置することで、繊維束103の撚れた部分107を留め置くことができ、張力の安定を図ることができる。 In the fiber bundle sending unit 100, as shown in FIG. 2, when the fiber bundle 103 sent out from the bobbin 101 turns as shown by 106, the fiber bundle 103 is likely to be inverted and twisted. As shown, by disposing the guide roller group 200 between the bobbin 101 and the resin-impregnated portion 400, the twisted portion 107 of the fiber bundle 103 can be retained and the tension can be stabilized.
また、ボビン102とマンドレル302との間に、繊維束103に溶融樹脂を含浸させる樹脂含浸部400をさらに備え、ガイドローラ群200を樹脂含浸部400とマンドレル302との間に配置する装置構成とすることが好ましい。 Further, between the bobbin 102 and the mandrel 302, a resin impregnation section 400 for impregnating the fiber bundle 103 with the molten resin is further provided, and the guide roller group 200 is arranged between the resin impregnation section 400 and the mandrel 302. Preferably.
繊維束巻付部300では、ライナ302に繊維束103を巻き付けるため、デリバリーアイ301をライナ302の軸方向と平行な方向に左右に往復移動させるため、その手前の工程で繊維束103が反転して撚れが発生しやすい。そのため、図12に示すように、ガイドローラ群200を樹脂含浸部400とデリバリーアイ301にて繊維束103が集束されるマンドレル302との間に配置することで、繊維束103の撚れた部分107を留め置くことができ、張力の安定を図ることができる。 In the fiber bundle winding section 300, since the fiber bundle 103 is wound around the liner 302, the delivery eye 301 is reciprocated left and right in the direction parallel to the axial direction of the liner 302. Therefore, the fiber bundle 103 is reversed in the process before this. And twisting easily occurs. Therefore, as shown in FIG. 12, by disposing the guide roller group 200 between the resin-impregnated portion 400 and the mandrel 302 on which the fiber bundle 103 is focused by the delivery eye 301, the twisted portion of the fiber bundle 103 107 can be retained, and tension can be stabilized.
また、図13に示すように、ボビン101と樹脂含浸部400との間にガイドローラ群200A及び樹脂含浸部400とマンドレル302との間にガイドローラ群200Bをそれぞれ配置する装置構成とすることも好ましい。 Further, as shown in FIG. 13, a device configuration may be adopted in which a guide roller group 200A is arranged between the bobbin 101 and the resin impregnated portion 400, and a guide roller group 200B is arranged between the resin impregnated portion 400 and the mandrel 302. preferable.
このように、繊維束103に撚り部分107が生じやすい箇所に適宜配することで、適切な箇所で繊維束103の撚れた部分107を留め置くことができ、張力の安定を図ることができる。 As described above, by appropriately disposing the twisted portion 107 in the fiber bundle 103 at a place where the twisted portion 107 is likely to occur, the twisted portion 107 of the fiber bundle 103 can be retained at an appropriate place and the tension can be stabilized. ..
次に、本発明に係る筒体の製造方法について説明する。 Next, a method for manufacturing the cylindrical body according to the present invention will be described.
連続繊維を複数束ねた繊維束103が巻き付けられたボビン101から繊維束103を引き出す工程と、ボビン101から繊維束103を搬送し、繊維束103に樹脂含浸させる工程と、搬送された繊維束103をマンドレル302に巻き付けて成形する工程と、を少なくとも有する筒体の製造方法であって、繊維束103を搬送する工程は、少なくとも繊維束103と最初に接する第1のガイドロール201と、第1のガイドロール201の下流側に配置される第2のガイドロール202を少なくとも有するガイドローラ群200を有し、第1のガイドローラ201と第2のガイドローラ202とは、繊維束103の異なる面と接触するように繊維束103が搬送され、第2のガイドローラの周速度が繊維束の送り出し速度に対して遅く、第2のガイドローラ202と接する繊維束103の巻き付き角度θ(207)(°)が30°≦θ≦170°であるとともに、
30°≦θ<70°の場合は(1)式を満たし、70°≦θ≦170°の場合は(2)式を満たすことを特徴とする。
180/sin(θ/2)≦L≦1500 (30°≦θ<70°)・・・(1)
313≦L≦1500 (70°≦θ≦170°)・・・(2)
A step of pulling out the fiber bundle 103 from the bobbin 101 around which the fiber bundle 103 in which a plurality of continuous fibers are bundled is wound, a step of conveying the fiber bundle 103 from the bobbin 101 and impregnating the fiber bundle 103 with resin, and a conveyed fiber bundle 103 And a step of winding the mandrel 302 around the mandrel 302 to form the tubular body, and the step of conveying the fiber bundle 103 includes at least a first guide roll 201 that first contacts the fiber bundle 103 and a first guide roll 201. Has a guide roller group 200 having at least a second guide roll 202 arranged on the downstream side of the guide roll 201, and the first guide roller 201 and the second guide roller 202 have different surfaces of the fiber bundle 103. The fiber bundle 103 is conveyed so as to come into contact with the fiber bundle 103 , the peripheral speed of the second guide roller is slower than the delivery speed of the fiber bundle, and the winding angle θ (207) (of the fiber bundle 103 in contact with the second guide roller 202 ( Is 30°≦θ≦170°, and
When 30°≦θ<70°, the formula (1) is satisfied, and when 70°≦θ≦170°, the formula (2) is satisfied.
180/sin(θ/2)≦L≦1500 (30°≦θ<70°) (1)
313≦L≦1500 (70°≦θ≦170°) (2)
ここで、距離L(208)(mm)は第1のガイドローラ201の中心と第2のガイドローラ202の中心との距離である。 Here, the distance L (208) (mm) is the distance between the center of the first guide roller 201 and the center of the second guide roller 202.
図11に示すように、まず、繊維束103をボビン101から引き出した後、クリールローラ102で張力を負荷する。その後、繊維束103はガイドロール群200に送り出す。ガイドロール群200では、図5に示す巻き付き角度θ(207)と距離L(208)が上記した関係式を満たすように配置する。送り出された繊維束103はガイドロール群200により樹脂含浸部400に案内され、キスローラ401と接して、繊維束103に樹脂を含浸する。その後、繊維束103を繊維束巻付部300に搬送し、繊維束103をデリバリーアイ301で集束して、マンドレル302に巻きつける構成である。 As shown in FIG. 11, first, the fiber bundle 103 is pulled out from the bobbin 101, and then tension is applied by the creel roller 102. Then, the fiber bundle 103 is sent out to the guide roll group 200. The guide roll group 200 is arranged so that the winding angle θ (207) and the distance L (208) shown in FIG. 5 satisfy the above relational expression. The sent out fiber bundle 103 is guided to the resin impregnation section 400 by the guide roll group 200, contacts the kiss roller 401, and impregnates the fiber bundle 103 with the resin. After that, the fiber bundle 103 is conveyed to the fiber bundle winding unit 300, the fiber bundle 103 is collected by the delivery eye 301, and is wound around the mandrel 302.
また、図12に示すように、ガイドローラ群200は樹脂含浸部400とマンドレル302との間に配置することや、図13に示すように、ボビン101と樹脂含浸部400との間にガイドローラ群200A及び樹脂含浸部400とマンドレル302との間にガイドローラ群200Bをそれぞれ配置する構成とすることも好ましい。 Further, as shown in FIG. 12, the guide roller group 200 is disposed between the resin impregnated portion 400 and the mandrel 302, and as shown in FIG. 13, the guide roller group 200 is disposed between the bobbin 101 and the resin impregnated portion 400. It is also preferable that the guide roller group 200B is arranged between the group 200A, the resin impregnated portion 400, and the mandrel 302.
以下、実施例によって、本発明の一体化成形体およびその製造方法について具体的に説明するが、下記の実施例は本発明を何ら制限するものではない。 Hereinafter, the integrated molded article of the present invention and the method for producing the same will be specifically described by way of examples, but the following examples do not limit the present invention.
(実施例1から9)
図11又は図12に示す筒体の製造装置1で、圧力容器の胴部を模擬した円筒を成形した。成形した円筒から、所定の幅をもつCFRPをリング状に切り出し、そのCFRPリングを東レ(株)製のリングバースト試験機にセットし、リングの内側から水圧を昇圧速度1.4MPa/s)で負荷してリングを破壊させ、そのときの圧力値を記録した。ガイドローラ群200は第1のガイドローラ201、第2のガイドローラ202及び第3のガイドローラ203を具備し、第1のガイドローラ201と第3のガイドローラ203は繊維束103の送り速度と等速の周速度で回転させ、第2のガイドローラ202は(表1)に示した速度して回転させた。
(Examples 1 to 9)
A cylinder imitating the body of the pressure vessel was molded by the apparatus 1 for manufacturing a cylinder shown in FIG. 11 or 12. A CFRP having a predetermined width is cut into a ring shape from the formed cylinder, and the CFRP ring is set in a ring burst tester manufactured by Toray Industries, Inc., and the water pressure is increased from the inside of the ring at a pressure increasing rate of 1.4 MPa/s). The ring was broken by loading, and the pressure value at that time was recorded. The guide roller group 200 includes a first guide roller 201, a second guide roller 202, and a third guide roller 203. The first guide roller 201 and the third guide roller 203 correspond to the feeding speed of the fiber bundle 103. The second guide roller 202 was rotated at a constant peripheral speed, and the second guide roller 202 was rotated at the speed shown in (Table 1).
実施例1から5では、図11に示すように、ガイドローラ群200をボビン101やクリール102を具備する繊維束送出部100直後に配した。また、実施例6から9では、図12に示すように、ガイドローラ群200をデリバリーアイ301やライナ302を具備する繊維束巻付部300の手前に配した。繊維束送り出し速度は40m/minとし、強化繊維は東レ(株)製の炭素繊維T700SC−12K(フィラメント数12,000、比重1.8、繊度0.8g/m)と、T700SC−24K(フィラメント数24,000、繊度1.65g/m)を用い、マトリックス樹脂に汎用のエポキシ樹脂を用いた。 In Examples 1 to 5, as shown in FIG. 11, the guide roller group 200 was arranged immediately after the fiber bundle delivery section 100 including the bobbin 101 and the creel 102. Further, in Examples 6 to 9, as shown in FIG. 12, the guide roller group 200 was arranged in front of the fiber bundle winding section 300 including the delivery eye 301 and the liner 302. The fiber bundle feeding speed was 40 m/min, and the reinforcing fibers were carbon fibers T700SC-12K (filament number 12,000, specific gravity 1.8, fineness 0.8 g/m) and T700SC-24K (filament) manufactured by Toray Industries, Inc. A number of 24,000 and a fineness of 1.65 g/m) were used, and a general-purpose epoxy resin was used as the matrix resin.
(実施例10)
図8に示すセンシング計測機能及び第3のガイドローラ203の周速度を制御する機構を付加し、他の構成は実施例1と同様にして行った。
(Example 10)
A sensing measurement function shown in FIG. 8 and a mechanism for controlling the peripheral speed of the third guide roller 203 were added, and other configurations were performed in the same manner as in Example 1.
(比較例1から8)
比較として、図1に示す筒体の製造装置で、繊維束103の第2のガイドローラ202への巻きつけ角度θ(207)及び第1のガイドローラ201の中心と第2のガイドローラ202の中心との距離L(208)を表1に示した範囲内で変更して圧力容器を作成した。なお、比較例1,3,5及び7図11に示す筒体の製造装置、比較例2,4,6及び8は図12に示す筒体の製造装置を用いて行った。他の条件は実施例1と同様の構成にて行った。これらの結果を表1に示す。
(Comparative Examples 1 to 8)
For comparison, in the apparatus for manufacturing a tubular body shown in FIG. 1, the winding angle θ (207) of the fiber bundle 103 around the second guide roller 202, the center of the first guide roller 201, and the second guide roller 202. A pressure vessel was prepared by changing the distance L (208) from the center within the range shown in Table 1. Comparative Examples 1, 3, 5 and 7 were carried out using the tubular body manufacturing apparatus shown in FIG. 11, and Comparative Examples 2, 4, 6 and 8 were carried out using the tubular body manufacturing apparatus shown in FIG. Other conditions were the same as in Example 1. The results are shown in Table 1.
u:繊維束103の送り出し速度に対する第2のガイドローラ202の相対周速度
θ:繊維束103の第2のガイドローラ202への巻きつき角度
L:第1のガイドローラ201と第2のガイドローラ202との中心間距離
評価判断、◎:実使用上問題なく優レベル、○:実使用上問題なく良レベル、×:実使用上問題あり
以上の結果を比較すると、本願発明の機構を具備する実施例1から10では、繊維束の撚られた部分を第2のガイドローラの手前で留め置くことが可能となり、その結果、成形体の破裂強度の低下が抑えられることを実証できた。しかし比較例の構成では、繊維束の撚られた部分を第2のガイドローラの手前で留め置くことが困難であり、そのままライナーに巻かれてしまい、成形体の破裂強度の低下が生じた。
u: Relative peripheral speed of the second guide roller 202 with respect to the delivery speed of the fiber bundle 103: Angle of wrapping the fiber bundle 103 around the second guide roller 202 L: First guide roller 201 and second guide roller Evaluation of center-to-center distance with 202, ⊚: Excellent level without any problems in actual use, ◯: Good level without problems in actual use, ×: Problems with actual use Comparing the above results, the mechanism of the present invention is provided. In Examples 1 to 10, it was possible to prove that the twisted portion of the fiber bundle could be retained in front of the second guide roller, and as a result, the decrease in burst strength of the molded body could be suppressed. However, in the structure of the comparative example, it was difficult to hold the twisted portion of the fiber bundle in front of the second guide roller, and the fiber bundle was wound around the liner as it was, resulting in a decrease in burst strength of the molded body.
本発明に係る筒体の製造装置およびその製造方法は、フィラメントワインディング成形法や引き抜き成形法などの樹脂を含浸させた連続した繊維を引きそろえて使用する成形方法に適している。例えば、二輪の車両、バスや乗用車等の四輪以上の自動車等の移動体に搭載され、内部に高圧ガスを貯蔵する圧力容器や自動車に用いられるプロペラシャフトに好適に用いることができる。また、圧力容器は、据え置き型の圧力容器であってもよい。高圧ガスとしては、水素ガスや圧縮天然ガスなどが挙げられる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The tubular body manufacturing apparatus and the manufacturing method thereof according to the present invention are suitable for a molding method such as a filament winding molding method or a pultrusion molding method in which continuous fibers impregnated with a resin are gathered and used. For example, it can be suitably used for a propeller shaft used in a pressure vessel for storing high-pressure gas therein and a propeller shaft that is mounted in a moving body such as a two-wheeled vehicle, an automobile having four or more wheels such as a bus and a passenger car, and the like. Moreover, the pressure vessel may be a stationary pressure vessel. Examples of the high pressure gas include hydrogen gas and compressed natural gas.
1 筒体の製造装置の全体構成
100 繊維束送出部
101(1a〜1b) ボビン
102(2a〜2b) クリールローラ
103(3a〜3b) 繊維束
104、105 繊維束を引き出す方向
106 繊維束が引き出される際の繊維束の軌跡
107 反転して撚れた繊維束
108 繊維束の進行方向
109、110 繊維束の開繊領域
200(200A〜200B) ガイドローラ群
201(201a〜201b) 第1のガイドローラ
202(202a〜202b) 第2のガイドローラ
203(203a〜203b) 第3のガイドローラ
203、204 ガイドローラの回転方向
207 繊維束の巻きつき角度θ
208 第1のガイドローラと第2のガイドローラとの中心間距離L
209 第3のガイドローラの回転方向
210 張力センシング機構
211、212 張力制御機構
213 張力が減少した模式図
214 張力変動が緩和された模式図
300 繊維束巻付部
301 デリバリーアイ
302 マンドレル(ライナ)
400 樹脂含浸部
401 キスローラ
402 樹脂槽
1 Overall Configuration of Manufacturing Device for Cylindrical Body 100 Fiber Bundle Delivery Unit 101 (1a to 1b) Bobbin 102 (2a to 2b) Creel Roller 103 (3a to 3b) Fiber Bundles 104, 105 Fiber Bundle Extraction Direction 106 Fiber Bundle Extracted Trajectory 107 of the fiber bundle at the time of reversing Fiber bundle 108 twisted by inversion Fiber bundle traveling direction 109, 110 Fiber spreading area 200 (200A to 200B) Guide roller group 201 (201a to 201b) First guide Roller 202 (202a to 202b) Second guide roller 203 (203a to 203b) Third guide roller 203, 204 Guide roller rotation direction 207 Fiber bundle winding angle θ
208 Center distance L between the first guide roller and the second guide roller
209 Direction of rotation of third guide roller 210 Tension sensing mechanism 211, 212 Tension control mechanism 213 Schematic diagram in which tension is reduced 214 Schematic diagram in which tension fluctuation is alleviated 300 Fiber bundle winding section 301 Delivery eye 302 Mandrel (liner)
400 Resin Impregnation Section 401 Kiss Roller 402 Resin Tank
Claims (9)
前記ボビンと前記マンドレルとの間に、前記繊維束を搬送するガイドロール群が設けられ、
前記ガイドロール群は、少なくとも前記繊維束と最初に接する第1のガイドロールと、前記第1のガイドロールの下流側に配置される第2のガイドロールを少なくとも有し、
前記第1のガイドローラと前記第2のガイドローラとは、前記繊維束の異なる面と接触するように配置され、
第2のガイドローラの周速度が繊維束の送り出し速度に対して遅く、
前記第2のガイドローラと接する前記繊維束の巻き付き角度θ(°)が30°≦θ≦170°であるとともに、30°≦θ<70°の場合は(1)式を満たし、70°≦θ≦170°の場合は(2)式を満たすことを特徴とする筒体の製造装置。
180/sin(θ/2)≦L≦1500 (30°≦θ<70°)・・・(1)
313≦L≦1500 (70°≦θ≦170°)・・・(2)
ここで、L(mm)は前記第1のガイドローラの中心と前記第2のガイドローラの中心との距離である。 A device for manufacturing a cylindrical body, wherein the fiber bundle is wound from a bobbin wound with a fiber bundle obtained by bundling a plurality of continuous fibers, and wound around a mandrel,
Between the bobbin and the mandrel, a guide roll group that conveys the fiber bundle is provided,
The guide roll group has at least a first guide roll that first comes into contact with the fiber bundle, and a second guide roll that is arranged on the downstream side of the first guide roll,
The first guide roller and the second guide roller are arranged so as to contact different surfaces of the fiber bundle ,
The peripheral speed of the second guide roller is slower than the delivery speed of the fiber bundle,
When the winding angle θ (°) of the fiber bundle in contact with the second guide roller is 30°≦θ≦170° and 30°≦θ<70°, the formula (1) is satisfied and 70°≦ In the case of θ≦170°, the manufacturing apparatus for a cylinder, which satisfies the formula (2).
180/sin(θ/2)≦L≦1500 (30°≦θ<70°) (1)
313≦L≦1500 (70°≦θ≦170°) (2)
Here, L (mm) is the distance between the center of the first guide roller and the center of the second guide roller.
前記第1のガイドローラに前記繊維束の引張張力を計測するセンシング手段を具備し、前記引張張力の変動に応じて前記第3のガイドローラの周速度を制御する制御手段を具備することを特徴とする請求項1〜4のいずれか記載の筒体の製造装置。 The guide roller group further includes a third guide roller downstream of the second guide roller,
The first guide roller is provided with a sensing means for measuring the tensile tension of the fiber bundle, and the first guide roller is provided with a control means for controlling the peripheral speed of the third guide roller according to the variation of the tensile tension. The manufacturing apparatus of the cylindrical body according to any one of claims 1 to 5 .
前記ボビンから前記繊維束を搬送し、前記繊維束に樹脂含浸させる工程と、
搬送された前記繊維束をマンドレルに巻き付けて成形する工程と、
を少なくとも有する筒体の製造方法であって、
前記搬送する工程は、少なくとも前記繊維束と最初に接する第1のガイドロールと、前記第1のガイドロールの下流側に配置される第2のガイドロールを少なくとも有するガイドローラ群を有し、
前記第1のガイドローラと前記第2のガイドローラとは、前記繊維束の異なる面と接触するように該繊維束が搬送され、
第2のガイドローラの周速度が繊維束の送り出し速度に対して遅く、
前記第2のガイドローラと接する前記繊維束の巻き付き角度θ(°)が30°≦θ≦170°であるとともに、30°≦θ<70°の場合は(1)式を満たし、70°≦θ≦170°の場合は(2)式を満たすことを特徴とする筒体の製造方法。
180/sin(θ/2)≦L≦1500 (30°≦θ<70°)・・・(1)
313≦L≦1500 (70°≦θ≦170°)・・・(2)
ここで、L(mm)は前記第1のガイドローラの中心と前記第2のガイドローラの中心との距離である。 A step of pulling out the fiber bundle from a bobbin wound with a fiber bundle in which a plurality of continuous fibers are bundled;
A step of the fiber bundle to convey the causes resin impregnated prior Symbol fiber bundle from the bobbin,
A step of winding the conveyed fiber bundle around a mandrel,
A method of manufacturing a cylinder having at least:
The conveying step includes a guide roller group having at least a first guide roll that first comes into contact with the fiber bundle and a second guide roll that is arranged on the downstream side of the first guide roll,
The first guide roller and the second guide roller convey the fiber bundle so as to come into contact with different surfaces of the fiber bundle ,
The peripheral speed of the second guide roller is slower than the delivery speed of the fiber bundle,
When the winding angle θ (°) of the fiber bundle in contact with the second guide roller is 30°≦θ≦170° and 30°≦θ<70°, the formula (1) is satisfied and 70°≦ When θ≦170°, the method for manufacturing a cylindrical body is characterized by satisfying the expression (2).
180/sin(θ/2)≦L≦1500 (30°≦θ<70°) (1)
313≦L≦1500 (70°≦θ≦170°) (2)
Here, L (mm) is the distance between the center of the first guide roller and the center of the second guide roller.
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