JP6892270B2 - 巻回体の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、シート体を巻回した巻回体の製造装置及び製造方法に関する。

例えば、ゴルフクラブ用のシャフトとして、炭素(カーボン)繊維と樹脂との複合材料を用いた炭素繊維強化プラスチック(ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics)製の中空シャフト（いわゆるカーボンシャフト）が開発されている。

カーボンシャフトは、先端に向かって漸次径が細くなるテーパー状のマンドレル（巻芯）に、炭素繊維に未硬化のエポキシ樹脂を含浸させたシート状のプリプレグ（シート体）を巻き付けた後、加熱して硬化させたシャフト（巻回体）からマンドレルを脱芯することによって製造することができる（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００９−９０５６９号公報

ところで、上述したカーボンシャフトなどのシート体を巻回した巻回体の製造装置では、プリプレグが載置されたローリング板の上でマンドレルを転がしながら、このマンドレルにプリプレグを巻き付ける方法が採用されている。

しかしながら、このような方法では、ローリング板の上で転がるマンドレルの位置や、マンドレルに対するプリプレグの貼付角度を検出することが難しく、テーパー状のマンドレルにプリプレグを巻き付ける工程を自動化することが困難であった。

本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、テーパー状の巻芯にシート体を適切に巻き付けることができ、なお且つ、このような巻付工程を自動で行うことを可能とした巻回体の製造装置及び製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 シート体を巻回した巻回体の製造装置であって、
前記シート体が巻き付けられる巻芯と、
前記巻芯を一の方向に回転させる巻芯回転駆動機構と、
前記シート体が挿入される隙間を挟んで前記巻芯に対向して配置される巻付ロールと、
前記巻付ロールを前記巻芯の回転軸における回転方向とは反対方向に回転させるロール回転駆動機構とを備え、
前記巻芯は、基端側から先端側に向かって漸次外径が小さくなるテーパー形状を有し、
前記巻付ロールは、前記巻芯の基端側と対向する一端側から前記巻芯の先端側と対向する他端側に向かって漸次外径が小さくなるテーパー状の外周面を有し、且つ、当該外周面が前記巻芯に巻き付けられた前記シート体と軸線方向に亘って接触するように、前記巻芯に対して斜めに配置されていることを特徴とする巻回体の製造装置。
〔２〕 前記巻付ロールの外周面が弾性体からなることを特徴とする前記〔１〕に記載の巻回体の製造装置。
〔３〕 前記巻芯を挟んで前記巻付ロールとは反対側に配置される押さえ部材を備えることを特徴とする前記〔１〕又は〔２〕に記載の巻回体の製造装置。
〔４〕 前記押さえ部材は、前記巻芯の基端側と対向する一端側から前記巻芯の先端側と対向する他端側に向かって漸次外径が小さくなるテーパー状の外周面を有し、且つ、当該外周面が前記巻芯に巻き付けられた前記シート体と軸線方向に亘って接触するように、前記巻芯に対して斜めに配置された押さえロールであることを特徴とする前記〔３〕に記載の巻回体の製造装置。
〔５〕 前記シート体が載置されるステージを備え、
前記シート体は、前記ステージの上に載置された状態で前記隙間に挿入されることを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕の何れか一項に記載の巻回体の製造装置。
〔６〕 前記巻芯及び前記巻芯に巻き付けられた前記シート体を加温する加温機構を備えることを特徴とする前記〔１〕〜〔５〕の何れか一項に記載の巻回体の製造装置。
〔７〕 シート体を巻回した巻回体の製造方法であって、
基端側から先端側に向かって漸次外径が小さくなるテーパー状の巻芯を一の方向に回転させながら、前記巻芯に前記シート体を巻き付ける際に、
前記巻芯の基端側と対向する一端側から前記巻芯の先端側と対向する他端側に向かって漸次外径が小さくなるテーパー状の外周面を有し、且つ、当該外周面が前記巻芯に巻き付けられた前記シート体と軸線方向に亘って接触するように、前記巻芯に対して斜めに配置された巻付ロールを用いて、
前記巻付ロールを前記巻芯の回転軸における回転方向とは反対方向に回転させながら、前記隙間に挿入された前記シート体を前記巻芯に巻き付けることを特徴とする巻回体の製造方法。
〔８〕 前記巻付ロールとして、前記外周面が弾性体からなるものを用いることを特徴とする前記〔７〕に記載の巻回体の製造方法。
〔９〕 前記巻芯を挟んで前記巻付ロールとは反対側に配置された押さえ部材を用いて、
前記巻芯に巻き付けられた前記シート体を前記押さえ部材により押さえることを特徴とする前記〔７〕又は〔８〕に記載の巻回体の製造方法。
〔１０〕 前記シート体の先端を前記巻芯と前記巻付ロールとの間で挟み込んだ後に、前記巻芯及び前記巻付ロールの回転を開始することを特徴とする前記〔７〕〜〔９〕の何れか一項に記載の巻回体の製造方法。
〔１１〕 前記巻芯に巻き付けられる前記シート体の巻付量に応じて、前記巻芯の回転速度を下げていく又は前記巻付ロールの回転速度を上げていくことを特徴とする前記〔７〕〜〔１０〕の何れか一項に記載の巻回体の製造方法。
〔１２〕 前記巻芯に前記シート体が巻き付けられた後に、前記巻芯及び前記巻付ロールの回転を継続することを特徴とする前記〔７〕〜〔１１〕の何れか一項に記載の巻回体の製造方法。
〔１３〕 前記巻芯及び前記巻芯に巻き付けられた前記シート体を加温することを特徴とする前記〔７〕〜〔１２〕の何れか一項に記載の巻回体の製造方法。
〔１４〕 前記シート体として、繊維に未硬化の樹脂を含浸させたプリプレグを用い、
前記巻回体として、先端に向かって漸次径が細くなる繊維強化プラスチック製の中空シャフトを製造することを特徴とする前記〔７〕〜〔１３〕の何れか一項に記載の巻回体の製造方法。

以上のように、本発明によれば、テーパー状の巻芯にシート体を適切に巻き付けることができ、なお且つ、このような巻付工程を自動で行うことを可能とした巻回体の製造装置及び製造方法を提供することが可能である。

テーパー状のマンドレルにプリプレグを巻き付ける工程を示す斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る巻回体の製造装置における長手方向側の側面図である。 図２に示す巻回体の製造装置における短手方向側の側面図である。 図２に示す巻回体の製造装置を上方側から見た平面図である。 図２に示す巻回体の製造装置を用いた巻付工程を順に説明するための側面図である。 図２に示す巻回体の製造装置を用いた巻付工程を順に説明するための側面図である。 図２に示す巻回体の製造装置を用いた巻付工程を順に説明するための側面図である。 図２に示す巻回体の製造装置を用いた巻付工程を順に説明するための側面図である。 図２に示す巻回体の製造装置を用いた巻付工程において、マンドレルの回転回数とマンドレルの回転速度との関係の一例を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態に係る巻回体の製造装置における長手方向側の側面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。

本実施形態では、シート体を巻回した巻回体の一例として、ゴルフクラブ用のカーボンシャフトを製造する場合を例に挙げて説明する。

カーボンシャフトは、例えば図１に示すように、先端に向かって漸次径が細くなるテーパー状のマンドレル（巻芯）Ｍに、炭素繊維に未硬化のエポキシ樹脂を含浸させたシート状のプリプレグ（シート体）Ｐを巻き付けた後、加熱して硬化させたシャフト（巻回体）からマンドレルＭを脱芯する。その後、研磨工程や塗装工程を経ることによって製造することができる。

また、カーボンシャフトでは、所定の形状に裁断した複数枚のプリプレグＰをマンドレルＭに巻き付けると共に、これらプリプレグＰの種類と繊維方向とによって、このカーボンシャフトの特性を任意に設計することができる。

（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態として、例えば図２〜図４に示す巻回体の製造装置１について説明する。なお、図２は、巻回体の製造装置１における長手方向側の側面図である。図３は、巻回体の製造装置１における短手方向側の側面図である。図４は、巻回体の製造装置１を上方側から見た平面図である。なお、図４では、マンドレルＭよりも上方側の図示を省略するものとする。

本実施形態の製造装置１は、巻回体として、上記図１に示すカーボンシャフトを製造する際に好適に用いられる。また、本実施形態の製造装置は、テーパー状のマンドレルＭにプリプレグＰを巻き付ける工程（以下、巻付工程という。）を自動で行うものである。

具体的に、この製造装置１は、プリプレグＰが巻き付けられるマンドレルＭと、マンドレルＭを一の方向に回転させる巻芯回転駆動機構２と、プリプレグＰが挿入される隙間を挟んでマンドレルＭに対向して配置される巻付ロール３と、巻付ロール３を一の方向とは反対方向に回転させるロール回転駆動機構４と、マンドレルＭを挟んで巻付ロール３とは反対側に配置される押さえロール５と、プリプレグＰが載置されるステージ６と、設置面Ｓ上に設置された装置フレーム７とを概略備えている。

マンドレルＭは、巻芯（芯金や芯棒ともいう。）として、断面円形状の金属棒からなり、その基端側から先端側に向かって漸次外径が小さくなるテーパー状を有している。マンドレルＭは、巻芯回転駆動機構２に対して着脱自在に取り付けられる。なお、マンドレルＭの形状については、その基端側から先端側に向かって連続的に外径が小さくなるテーパー形状に限らず、その基端側から先端側に向かって段階的に外径が小さくなるテーパー形状であってもよい。また、その先端側や基端側に外径が一定となる部分を設けてもよい。

巻芯回転駆動機構２は、水平に配置されたマンドレルＭの基端側の端部及び先端側の端部を回転自在に支持しながら、基端側に設けられた駆動モータ２ａによりマンドレルＭを周方向に回転駆動する。マンドレルＭが回転する方向（一の方向）は、ステージ６側からプリプレグＰを巻き取る方向である。

巻芯回転駆動機構２は、装置フレーム７にフローティング機構８を介して取り付けられている。フローティング機構８は、巻芯回転駆動機構２の一端側及び他端側を懸架しながら、巻芯回転駆動機構２により支持された種類（例えばテーパーの角度や外径、段数など。）の異なるマンドレルＭの形状差を吸収する。

巻付ロール３は、マンドレルＭの下方側に配置されている。巻付ロール３は、マンドレルＭの基端側と対向する一端側からマンドレルＭの先端側と対向する他端側に向かって漸次外径が小さくなるテーパー状の外周面３ａを有している。巻付ロール３の外周面３ａは、例えばゴムなどの弾性体からなる。巻付ロール３は、マンドレルＭに巻き付けられたプリプレグＰと軸線方向に亘って外周面３ａが接触するように、マンドレルＭに対して斜めに配置されている。

ロール回転駆動機構４は、巻付ロール３の一端側の端部及び他端側の端部を回転自在に支持しながら、一端側に設けられた駆動モータ４ａにより巻付ロール３を周方向に回転駆動する。巻付ロール３が回転する方向は、マンドレルＭが回転する方向（一の方向）とは反対方向である。

ロール回転駆動機構４は、装置フレーム７に下側昇降機構９を介して取り付けられている。下側昇降機構９は、ロール回転駆動機構４を上下方向に移動自在に支持しながら、装置フレーム７とロール回転駆動機構４との間に配置されたアクチュエータ９ａによって、ロール回転駆動機構４を昇降させる。

これにより、本実施形態の製造装置１では、マンドレルＭと巻付ロール３との間に形成される隙間を調整することができ、マンドレルＭと巻付ロール３との間にプリプレグＰを挿入することができる。

押さえロール５は、マンドレルＭに巻き付けられたプリプレグＰを押さえる押さえ部材として、マンドレルＭを挟んで巻付ロール３とは反対側（上方側）に配置されている。押さえロール５は、マンドレルＭの基端側と対向する一端側からマンドレルＭの先端側と対向する他端側に向かって漸次外径が小さくなるテーパー状の外周面５ａを有している。押さえロール５の外周面５ａは、例えばゴムなどの弾性体からなる。押さえロール５は、マンドレルＭに巻き付けられたプリプレグＰと軸線方向に亘って外周面５ａが接触するように、マンドレルＭに対して斜めに配置されている。

押さえロール５の一端側の端部及び他端側の端部は、ロール回転支持機構１０により回転自在に支持されている。押さえロール５は、マンドレルＭを巻付ロール３に押し付けながら、このマンドレルＭとの連れ回りによって、マンドレルＭが回転する方向（一の方向）とは反対方向に回転することになる。

なお、本実施形態の製造装置１では、マンドレルＭとの連れ回りにより押さえロール５が回転する構成となっているが、上述したロール回転駆動機構４と同様に、一端側に設けられた駆動モータにより押さえロール５を周方向に回転駆動する構成としてもよい。押さえロール５が回転する方向は、マンドレルＭが回転する方向（一の方向）とは反対方向である。

押さえロール５は、装置フレーム７に上側昇降機構１１を介して取り付けられている。上側昇降機構１１は、ロール回転支持機構１０を上下方向に移動自在に支持しながら、装置フレーム７とロール回転支持機構１０との間に配置された一対のアクチュエータ１１ａ，１１ｂによって、ロール回転支持機構１０を昇降させる。

これにより、本実施形態の製造装置１では、マンドレルＭに対する押さえロール５の押し付け力を基端側と先端側とで別々に調整することができる。また、プリプレグＰが巻き付けられたマンドレルＭの外径が大きくなるのに伴って、押さえロール５を上方へと移動させることが可能となっている。

ステージ６は、プリプレグＰが載置される載置面６ａを有して、この載置面６ａの高さを基準面となる上昇位置での巻付ロール３のマンドレルＭと対向する側の外周面３ａの高さと一致させた状態で配置されている。また、ステージ６は、装置フレーム７の前面側にスライド駆動機構１２を介して取り付けられている。スライド駆動機構１２は、ステージ６を前後方向にスライドさせることによって、載置面６ａ上に載置されたプリプレグＰの先端側をマンドレルＭと巻付ロール３との間の隙間に挿入させる。

ステージ６は、マンドレルＭと巻付ロール３との間の隙間にプリプレグＰの先端側を挿入させるため、載置面６ａ上に載置されたプリプレグＰの先端側の位置を合わせる位置合わせガイド１３を有している。位置合わせガイド１３は、載置面６ａの先端側に上下方向に移動自在に取り付けられており、プリプレグＰの挿入時にアクチュエータ１３ａによって水平位置から下方へと退避される。

また、ステージ６には、載置面６ａ上に載置されたプリプレグＰを吸着するための吸着機構１４が設けられている。これにより、本実施形態の製造装置１では、マンドレルＭと巻付ロール３との間の隙間にプリプレグＰの先端側が挿入されるまでの間、プリプレグＰを載置面６ａ上に保持することができる。なお、吸着機構１４は、必ずしも必要な構成ではなく、載置面６ａ上に安定して載置できる程度の厚みを有するプリプレグＰの場合は、上述した吸着機構１４を作動させずに、プリプレグＰを載置面６ａ上に載置することが可能である。また、ステージ６に加温機構を設けて、プリプレグＰを加温しながら、巻き付け前のプリプレグＰに可撓性を持たせることも可能である。

また、本実施形態の製造装置１には、マンドレルＭ及びマンドレルＭに巻き付けられたプリプレグＰを加温する加温機構１５が設けられている。加温機構１５は、マンドレルＭの周辺に位置して、マンドレルＭ及びマンドレルＭに巻き付けられたプリプレグＰに対して温風を吹き付ける構成となっている。これにより、本実施形態の製造装置１では、巻き付け時のプリプレグＰの可撓性を保つことが可能である。

なお、加温機構１５については、上述したマンドレルＭ及びマンドレルＭに巻き付けられたプリプレグＰに対して温風を吹き付ける構成に必ずしも限定されるものではなく、巻付ロール３や押さえロール５の外周面３ａ，５ａを加温する構成としてもよい。また、加温機構１５は、上述した温風を吹き付ける構成に限らず、ヒーターにより加温する構成としてもよい。

次に、本実施形態の製造装置１を用いた巻付工程について、図５〜図８を参照しながら説明する。なお、図５〜図８は、本実施形態の製造装置１を用いた巻付工程を順に説明するための側面図である。

本実施形態の製造装置１では、先ず、図５に示すように、プリプレグＰをステージ６の載置面６ａ上に、位置合わせガイド１３の先端に位置合わせした状態で載置する。そして、必要に応じて吸着機構１４によりプリプレグＰを吸着しながら、載置面６ａ上に保持する。

次に、図６に示すように、位置合わせガイド１３を下方へ退避させた後、スライド駆動機構１２によりステージ６を巻付ロール３側に向けてスライドさせることによって、プリプレグＰの先端を巻付ロール３の外周面３ａ上に位置させる。

このとき、巻付ロール３を回転させた状態で上昇させ、プリプレグＰの先端を巻付ロール３の外周面３ａに接触させることが好ましい。これにより、ステージ６の先端から垂れ下がったプリプレグＰの先端側を巻付ロール３の外周面３ａによって確実に押し上げることができる。プリプレグＰの先端を巻付ロール３の外周面３ａ上に位置させた後は、巻付ロール３の回転を停止する。

次に、図７に示すように、押さえロール５を上側昇降機構１１により下降させることによって、マンドレルＭに押さえロール５を押し付けながら、このマンドレルＭを押さえロール５と共に下降させる。これにより、マンドレルＭと巻付ロール３との間でプリプレグＰの先端を挟み込んだ状態となる。

次に、図８に示すように、マンドレルＭ及び巻付ロール３の回転を開始する。すなわち、マンドレルＭ及び巻付ロール３を互いに逆向きに回転させながら、これらマンドレルＭと巻付ロール３との間の隙間に挿入されたプリプレグＰをマンドレルＭに巻き付ける。また、マンドレルＭに巻き付けられたプリプレグＰを押さえロール５により押さえながら、マンドレルＭ及び巻付ロール３の回転を継続する。

このとき、加温機構１５によりマンドレルＭ及びマンドレルＭに巻き付けられたプリプレグＰを加温する。プリプレグＰは、例えば２５〜４０℃の範囲で加温することが好ましく、本実施形態では３０℃程度に加温している。

また、マンドレルＭにプリプレグＰが巻き付けられた後も、マンドレルＭに巻き付けられたプリプレグＰ（巻回体）の形状が安定するまで、マンドレルＭ及び巻付ロール３の回転を継続することが好ましい。

本実施形態の製造装置１を用いた巻付工程では、上述した操作を繰り返しながら、複数枚のプリプレグＰをマンドレルＭに自動で巻き付ける。その後、加熱して硬化させたシャフト（巻回体）からマンドレルＭを脱芯する。また、研磨工程や塗装工程を経ることによって、先端に向かって漸次径が細くなる繊維強化プラスチック製の中空シャフト（カーボンシャフト）を製造することができる。

以上のように、本実施形態の製造装置１では、テーパー状の巻付ロール３及び押さえロール５を用いることで、テーパー状のマンドレルＭの基端側と先端側との周長差に合わせて、マンドレルＭにプリプレグＰを適切に巻き付けることが可能である。

また、巻付ロール３及び押さえロール５の外周面３ａ，５ａが弾性体からなることで、種類（例えばテーパーの角度や外径、段数など。）の異なるマンドレルＭの形状差を吸収することができる。これにより、プリプレグＰが巻き付けられたマンドレルＭに対する巻付ロール３及び押さえロール５の滑りを抑制することが可能である。

また、本実施形態の製造装置１を用いた巻付工程では、上述したプリプレグＰの先端をマンドレルＭと巻付ロール３との間で挟み込んだ後に、一定の時間を経てからマンドレルＭ及び巻付ロール３の回転を開始することが好ましい。

この場合、プリプレグＰの先端側を確実にマンドレルＭに巻き付けることが可能である。一方、マンドレルＭ及び巻付ロール３を回転させながら、マンドレルＭと巻付ロール３との間の隙間にプリプレグＰの先端を挿入した場合、マンドレルＭと巻付ロール３との間をプリプレグＰが通過してしまう虞れがある。

また、本実施形態の製造装置１を用いた巻付工程では、マンドレルＭに巻き付けられるプリプレグＰの巻付量に応じて、マンドレルＭの回転速度を下げていく又は巻付ロール３の回転速度を上げていくことが好ましい。

ここで、マンドレルＭの回転回数（回転）とマンドレルＭの回転速度（ｒｐｍ）との関係の一例を図９のグラフに示す。なお、図９中に示す丸数字はプリプレグＰの枚数を表し、図９中に示す数値は、プリプレグＰが巻き付けられたマンドレルＭの外径の増分（ｍｍ）を表す。図９中に示す破線は、プリプレグＰの枚数毎にマンドレルＭの回転速度を下げていった場合を示す。一方、図９中に示す実線は、プリプレグＰの枚数毎及び各プリプレグＰの巻き付け時にマンドレルＭの回転速度を下げていった場合を示す。

なお、図９中に示す実線のうち、各プリプレグＰの巻き付け時にマンドレルＭの回転速度が低下する区間は、プリプレグＰの巻き付け中の期間であり、各プリプレグＰの巻き付け時にマンドレルＭの回転速度が一定となる区間は、プリプレグＰの巻き付け後にマンドレルＭ及び巻付ロール３の回転を継続した期間である。

上述したマンドレルＭに対するプリプレグＰの巻付工程では、マンドレルＭに巻き付けられるプリプレグＰの巻付量に応じて、プリプレグＰが巻き付けられたマンドレルＭの外径が大きくなる。

これに合わせて、マンドレルＭの回転速度を下げていく（又は巻付ロール３の回転速度を上げていく）。これにより、マンドレルＭにプリプレグＰを巻き付ける際に、マンドレルＭと巻付ロール３との間で滑りを少なくし、プリプレグＰに加わる圧力を適正化することによって、皺や巻き緩み等の発生を防ぐことが可能である。

以上のように、本実施形態によれば、テーパー状のマンドレルＭにプリプレグＰを適切に巻き付けることができ、なお且つ、このような巻付工程を自動で行うことを可能とした巻回体の製造装置１及び製造方法を提供することが可能である。

（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態として、例えば図１０に示す巻回体の製造装置１Ａについて説明する。なお、図１０は、巻回体の製造装置１Ａにおける長手方向側の側面図である。 なお、以下の説明では、上記製造装置１と同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。

本実施形態の製造装置１Ａは、上記製造装置１が備える押さえロール５の代わりに、マンドレルＭに巻き付けられたプリプレグＰを押さえる押さえ部材として、複数の押さえローラ１６をマンドレルＭの軸線方向に並べて配置した構成である。

複数の押さえローラ１６は、それぞれのアクチュエータ１６ａによって、昇降自在に支持されている。これにより、マンドレルＭに対する各押さえローラ１６の押し付け力を調整することができる。また、プリプレグＰが巻き付けられたマンドレルＭの外径が大きくなるのに伴って、各押さえローラ１６を上方へと移動させることが可能となっている。

本実施形態の製造装置１Ａを用いた巻付工程では、上述した製造装置１と同じ操作を繰り返しながら、複数枚のプリプレグＰをマンドレルＭに自動で巻き付けることが可能である。その後、加熱して硬化させたシャフト（巻回体）からマンドレルＭを脱芯する。また、研磨工程や塗装工程を経ることによって、先端に向かって漸次径が細くなる繊維強化プラスチック製の中空シャフト（カーボンシャフト）を製造することができる。

以上のように、本実施形態の製造装置１Ａでは、上述した製造装置１と同様に、テーパー状のマンドレルＭの基端側と先端側との周長差に合わせて、マンドレルＭにプリプレグＰを適切に巻き付けることが可能である。

以上のように、本実施形態によれば、テーパー状のマンドレルＭにプリプレグＰを適切に巻き付けることができ、なお且つ、このような巻付工程を自動で行うことを可能とした巻回体の製造装置１及び製造方法を提供することが可能である。

また、本実施形態の製造装置１Ａを用いた巻付工程においても、上述したプリプレグＰの先端をマンドレルＭと巻付ロール３との間で挟み込んだ後に、マンドレルＭの回転を開始することが好ましい。これにより、プリプレグＰの先端側を確実にマンドレルＭに巻き付けることが可能である。

また、本実施形態の製造装置１Ａを用いた巻付工程においても、上述したマンドレルＭに巻き付けられるプリプレグＰの巻付量に応じて、マンドレルＭの回転速度を下げていく又は巻付ロール３の回転速度を上げていくことが好ましい。これにより、マンドレルＭにプリプレグＰを巻き付ける際に、マンドレルＭと巻付ロール３との間で滑りを少なくし、プリプレグＰに加わる圧力を適正化することによって、皺や巻き緩み等の発生を防ぐことが可能である。

以上のように、本実施形態によれば、テーパー状のマンドレルＭにプリプレグＰを適切に巻き付けることができ、なお且つ、このような巻付工程を自動で行うことを可能とした巻回体の製造装置１Ａ及び製造方法を提供することが可能である。

なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記製造装置１，１Ａでは、マンドレルＭを挟んだ下方側に巻付ロール３を配置し、マンドレルＭを挟んだ上方側に押さえロール５又は複数の押さえローラ１６（押さえ部材）を配置した構成となっているが、それとは逆に配置した構成としてもよい。すなわち、マンドレルＭを挟んだ上方側に巻付ロール３を配置し、マンドレルＭを挟んだ下方側に押さえロール５又は複数の押さえローラ１６（押さえ部材）を配置した構成とすることも可能である。

なお、上記実施形態では、シート体を巻回した巻回体の一例として、ゴルフクラブ用のカーボンシャフトを製造する場合を例に挙げて説明したが、上述したマンドレルＭにプリプレグＰを巻き付ける場合に必ずしも限定されるものではない。すなわち、本発明は、テーパー状の巻芯にシート体を巻き付ける巻回体の製造装置及び製造方法に対して幅広く適用することが可能である。

１，１Ａ…巻回体の製造装置 ２…巻芯回転駆動機構 ３…巻付ロール ３ａ…外周面 ４…ロール回転駆動機構 ５…押さえロール（押さえ部材） ５ａ…外周面 ６…ステージ ７…装置フレーム ８…フローティング機構 ９…下側昇降機構 １０…ロール回転支持機構 １１…上側昇降機構 １２…スライド駆動機構 １３…位置合わせガイド １４…吸着機構 １５…加温機構 １６…押さえローラ（押さえ部材） Ｍ…マンドレル（巻芯） Ｐ…プリプレグ（シート）

Claims (14)

1. シート体を巻回した巻回体の製造装置であって、
   前記シート体が巻き付けられる巻芯と、
   前記巻芯を一の方向に回転させる巻芯回転駆動機構と、
   前記シート体が挿入される隙間を挟んで前記巻芯に対向して配置される巻付ロールと、
   前記巻付ロールを前記巻芯の回転軸における回転方向とは反対方向に回転させるロール回転駆動機構とを備え、
   前記巻芯は、基端側から先端側に向かって漸次外径が小さくなるテーパー形状を有し、
   前記巻付ロールは、前記巻芯の基端側と対向する一端側から前記巻芯の先端側と対向する他端側に向かって漸次外径が小さくなるテーパー状の外周面を有し、且つ、当該外周面が前記巻芯に巻き付けられた前記シート体と軸線方向に亘って接触するように、前記巻芯に対して斜めに配置されていることを特徴とする巻回体の製造装置。
2. 前記巻付ロールの外周面が弾性体からなることを特徴とする請求項１に記載の巻回体の製造装置。
3. 前記巻芯を挟んで前記巻付ロールとは反対側に配置される押さえ部材を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の巻回体の製造装置。
4. 前記押さえ部材は、前記巻芯の基端側と対向する一端側から前記巻芯の先端側と対向する他端側に向かって漸次外径が小さくなるテーパー状の外周面を有し、且つ、当該外周面が前記巻芯に巻き付けられた前記シート体と軸線方向に亘って接触するように、前記巻芯に対して斜めに配置された押さえロールであることを特徴とする請求項３に記載の巻回体の製造装置。
5. 前記シート体が載置されるステージを備え、
   前記シート体は、前記ステージの上に載置された状態で前記隙間に挿入されることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の巻回体の製造装置。
6. 前記巻芯及び前記巻芯に巻き付けられた前記シート体を加温する加温機構を備えることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の巻回体の製造装置。
7. シート体を巻回した巻回体の製造方法であって、
   基端側から先端側に向かって漸次外径が小さくなるテーパー状の巻芯を一の方向に回転させながら、前記巻芯に前記シート体を巻き付ける際に、
   前記巻芯の基端側と対向する一端側から前記巻芯の先端側と対向する他端側に向かって漸次外径が小さくなるテーパー状の外周面を有し、且つ、当該外周面が前記巻芯に巻き付けられた前記シート体と軸線方向に亘って接触するように、前記巻芯に対して斜めに配置された巻付ロールを用いて、
   前記巻付ロールを前記巻芯の回転軸における回転方向とは反対方向に回転させながら、前記隙間に挿入された前記シート体を前記巻芯に巻き付けることを特徴とする巻回体の製造方法。
8. 前記巻付ロールとして、前記外周面が弾性体からなるものを用いることを特徴とする請求項７に記載の巻回体の製造方法。
9. 前記巻芯を挟んで前記巻付ロールとは反対側に配置された押さえ部材を用いて、
   前記巻芯に巻き付けられた前記シート体を前記押さえ部材により押さえることを特徴とする請求項７又は８に記載の巻回体の製造方法。
10. 前記シート体の先端を前記巻芯と前記巻付ロールとの間で挟み込んだ後に、前記巻芯及び前記巻付ロールの回転を開始することを特徴とする請求項７〜９の何れか一項に記載の巻回体の製造方法。
11. 前記巻芯に巻き付けられる前記シート体の巻付量に応じて、前記巻芯の回転速度を下げていく又は前記巻付ロールの回転速度を上げていくことを特徴とする請求項７〜１０の何れか一項に記載の巻回体の製造方法。
12. 前記巻芯に前記シート体が巻き付けられた後に、前記巻芯及び前記巻付ロールの回転を継続することを特徴とする請求項７〜１１の何れか一項に記載の巻回体の製造方法。
13. 前記巻芯及び前記巻芯に巻き付けられた前記シート体を加温することを特徴とする請求項７〜１２の何れか一項に記載の巻回体の製造方法。
14. 前記シート体として、繊維に未硬化の樹脂を含浸させたプリプレグを用い、
    前記巻回体として、先端に向かって漸次径が細くなる繊維強化プラスチック製の中空シャフトを製造することを特徴とする請求項７〜１３の何れか一項に記載の巻回体の製造方法。

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