JPH0153173B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は中空円筒体の成形装置に関し、さらに
詳しくは、例えばFRPプリプレグや未加硫の帯
状ゴム等柔軟性を有する帯状材料を、全自動的に
円筒マンドレルの周面にスパイラル状に巻き付け
て中空円筒体を成形する装置に関するものであ
る。

従来、例えばFRP積層シヤフトやゴムホース
の製造工程において、円筒マンドレルの周面に
FRPプリプレグや未加硫の帯状ゴムをスパイラ
ル状に巻き付ける場合、これら帯状材料を円筒マ
ンドレルの表面に直接供給して巻き付けていた。
従つて、 (1) 巻付開始時において、第２図に示すように所
要の角度で斜めに切断された帯状材料ａの先端
すなわち切断縁aoを、第１図に示すように、
円筒マンドレル１１３の端部１１３ａの周囲
に、切断縁aoと端部１１３ａの周縁とを一致
せしめて全周にわたつて貼り付けなければなら
ない。ところがこのように、帯状材料ａの切断
縁aoを、円筒マンドレル１１３の端部１１３
ａに全周にわたつて、所定の位置、角度に精度
良く貼り付けることは極めて困難である。この
結果、巻き付け角度やピツチの乱れが発生して
実製品の品質低下をまねくばかりでなく、この
巻付開始時における帯状材料の先端貼り付け作
業の自動化は極めて困難で手作業に頼らざるを
得ない状況にある。

(2) また巻付途中において、円筒マンドレル１１
３への帯状材料ａの巻付張力は、帯状材料ａの
巻出張力により左右される関係上適切な巻付張
力が得られない。

(3) 特に一方向プリプレグを帯状材料ａとして使
用し、これを多層巻きして積層する場合、下層
に位置するプリプレグのコード乱れが発生し、
しかもこの現象は巻付張力を上げると顕著にな
る。

(4) さらに上述したように多層巻きを行なう場
合、右巻き及び左巻きの交差部の径が他の部分
より大きくなり表面に凹凸部が発生してしま
う。

等の問題があつた。

そこで本発明の発明者らは、上述した問題を解
消すべく検討の結果、第３図に示すように、円筒
マンドレル１１３よりも径の大きな転写ロール１
１２に、帯状材料ａの切断縁aoをあらかじめ貼
り付け、しかる後、この転写ロール１１２を回転
し、これに圧接された円筒マンドレル１１３に、
転写ロール１１２上の帯状材料ａを転写すること
により、帯状材料ａを円筒マンドレル１１３の所
定の位置に所定の角度で正確かつ極めて容易に巻
き付けることができる柔軟性を有する帯状材料の
巻付方法を発生し、すでに出願した（特願昭57−
92432号明細書及び図面参照）。

本発明の目的は、上述した方法を利用して
FRPプリプレグや未加硫の帯状ゴム等柔軟性を
有する帯状材料を、全自動的に円筒マンドレルの
周面にスパイラル状に巻き付けて中空円筒体を高
能率に製造することができる優れた中空円筒体の
成形装置を提供することにある。

すなわち本発明は、円筒マンドレルを、この円
筒マンドレルよりも大径で回転駆動源を備えた転
写ロールの外側面に、その軸線に沿つて回転自在
にかつ当接離間可能に配置した転写装置と、この
転写装置の転写ロールの表面に帯状材料を供給す
る材料供給装置とからなり、前記転写ロールの両
端部には、その表面に、前記帯状材料を固定する
材料固定手段を設けると共に、この材料固定手段
に臨ましめて帯状材料を切断する材料切断装置を
設け、また前記材料供給装置は、前記転写ロール
の軸線と平行に移動可能とした移動ベースと、こ
の移動ベース上に方向可変に配置した左右一対の
材料供給ヘツドからなり、この材料供給ヘツドに
は、ロール状に巻き付けた帯状材料を巻き出し可
能に設けると共に、この帯状材料を前記転写ロー
ルに供給するガイドアームを起伏可能に設け、さ
らにこのガイドアームの自由端に帯状材料の端部
を保持する保持手段を設け、前述した転写装置及
び材料供給装置の作動を、 Ｙ＝XcotA ただし、Ｙ＝材料供給装置の移動距離。

Ｘ＝転写ロール表面の周方向移動距
離。

Ａ＝帯状材料の転写ロールへの巻付角
度。

の関係を満足するよう制御することを特徴とした
中空円筒体の成形装置を、その要旨とするもので
ある。

以下、本発明を実施例により図面を参照して具
体的に説明する。

第４図は本発明の実施例からなる中空円筒体の
成形装置を示す平面視全体説明図、第５図は同上
転写装置を示す側面視説明図、第６図は第５図Ａ
―Ａ矢視説明図、第７図は材料供給装置を示す平
面視説明図、第８図は同上側面視説明図、第９図
は同上伝動ベルト部を示す説明図である。

図においてＥは、本発明の実施例からなる中空
円筒体の成形装置で、円筒マンドレル１１３を、
この円筒マンドレル１１３よりも大径で回転駆動
源１２１を備えた転写ロール１１２の外側面に、
その軸線に沿つて回転自在にかつ当接離間可能に
配置してなる転写装置１００と、この転写装置１
００の前記転写ロール１１２の表面に帯状材料ａ
を供給する材料供給装置２００とから構成され、
前記転写ロール１１２の両端部には、その表面に
前記帯状材料ａを固定する材料固定手段１２４を
設けると共に、この材料固定手段１２４に臨まし
めて帯状材料ａを切断する材料切断手段１１１が
設けられており、また前記材料供給装置２００
は、前記転写ロール１１２の軸線と平行に移動可
能とした移動ベース２０３と、この移動ベース２
０３上に方向可変に配置した左右一対の材料供給
ヘツド２０２から構成し、この材料供給ヘツド２
０２には、ロール状に巻き付けた帯状材料ａを巻
き出し可能に設けると共に、この帯状材料ａを前
記転写ロール１１２に供給するガイドアーム２４
０が起伏可能に設けられており、さらにこのガイ
ドアーム２４０の自由端には帯状材料ａの端部を
保持する保持手段２４１が設けられている。

さらに上述した中空円筒体の成形装置Ｅの構造
を説明する。

まず、第４図〜第６図により前述した転写装置
１００を説明すると、転写ロール１１２は左右一
対のスタンド１２０の上面に取り付けられた軸受
１１９を介して取り付けられており、回転駆動源
すなわち駆動モータ１２１により減速機１２２、
駆動ベルト１２３を介して“Ｂ”方向に回転でき
るようになつている。又、転写ロール１１２の両
端部には、その表面の所定の位置に帯状材料ａを
固定する材料固定手段すなわち、帯状材料ａを吸
着するための小穴があけられており、その内側に
は吸着ヘツド１２４が取り付けられ転写ロール１
１２と共に回転し得るようになつている。

円筒マンドレル１１３はその両端がマンドレル
保持軸１１４に軸支され、このマンドレル保持軸
１１４はＬ字形のマンドレル圧着アーム１１５の
一端に回転自在に軸支されている。このマンドレ
ル圧着アーム１１５の中央曲り部は前記左右一対
のスタンド１２０に取り付けられた軸受１１６に
回転自在に軸支された回転軸１１７に取り付けら
れている。そしてこのマンドレル圧着アーム１１
５の他端はエアーシリンダ１１８に取り付けられ
ている。このような構成になつているので、エア
ーシリンダ１１８のピストンロツドをエアー源
（図示せず）からのエアーにより上下させること
により、円筒マンドレル１１３の転写ロール１１
２への圧着、離脱を自在に行なうことができる。
又、転写ロール１１２への圧着力の調整は、エア
ー圧を変えることにより容易に行ないうる。更に
円筒マンドレル１１３は回転自在に軸支されてい
るので、転写ロール１１２に圧着されると、転写
ロール１１２との摩擦力により、転写ロール１１
２の回転が円筒マンドレル１１３に伝えられる。

続いて第４図及び第７図〜第９図により、前述
した帯状材料供給装置２００について説明する。

この材料供給装置２００は、前述したように前
記転写ロール１１２の軸線と平行に敷設したガイ
ドレール２０４上に移動自在に載置された移動ベ
ース２０３と、この移動ベース２０３上に敷設さ
れた前述した転写装置１００側を中心とした所要
曲率半径の左右一対のガイドレール２１０上にそ
れぞれ移動自在に載置された材料供給ヘツド２０
２から構成されている。

そして上記材料供給ヘツド２０２は、旋回ベー
ス２２７上に取り付けられたスタンド２２８上
に、前述したようにロール状に巻かれた帯状材料
ａが巻き出し可能に設けられている。

すなわち、ロール状に巻かれた帯状材料ａは前
記スタンド２２８上に取り付けられている軸受２
３０に回転自在に支持された取付軸２２９に装着
され、この取付軸２２９の他端は、スタンド２２
８上に取り付けられたカツプリング２３２を介し
てブレーキ装置２３１につながれている。このブ
レーキ装置２３１は帯状材料ａが引き出されるに
際し、途中でのたるみを防止するために帯状材料
ａに若干の巻き出し張力を与えるためのものであ
る。ロール状に巻かれた帯状材料ａは本実施例に
おいて材料ａ同志の密着を防止するため、紙ある
いは布またはポリエチレン等の離型シートｂと共
に巻かれている。従つて帯状材料ａが引き出され
る過程において離型シートｂは、離型シートガイ
ドロール２３９を経て巻取軸２３３に巻き取ら
れ、帯状材料ａのみが前記ガイドアーム２４０を
経て、転写装置１００に引き取られていく。

また離型シートｂを巻き取るに際しては、例え
ば巻取軸２３３をエアーモータ或いはトルクモー
タにより駆動し、帯状材料ａが転写装置１００に
引き取られた長さに見合う分、離型シートｂを巻
き取る方式も勿論考えられるが、本実施例にあつ
ては、第９図の如く、伝動ベルト方式を採用して
いる。即ち帯状材料取付軸２２９及び離型シート
巻取軸２３３に夫々プーリ２３６，２３７を固着
し、それに伝動ベルト２３５を掛けている。伝動
ベルト２３５は例えば丸ベルトを使用し、プーリ
２３６の回転をプーリ２３７に伝えると共に、所
定のトルク以上かかるとプーリ上をスリツプする
ようになつている。

このような構成になつているので、帯状材料ａ
が引き取られることによつて取付軸２２９に固着
されたプーリ２３６が回転し、これにより伝動ベ
ルト２３５を介してプーリ２３７が回され離型シ
ートｂが巻き取られる。従つて特別な駆動源を全
く必要とせずに離型シートｂの巻き取りが行なわ
れるわけである。

再たび、第７図及び第８図において、帯状材料
ａのガイドアーム２４０の自由端には帯状材料ａ
の端部を保持する保持手段２４１、本実施例にお
いては、真空吸着ヘツド２４１を備えており、か
つ他端は、スタンド２２８に取り付けられたブラ
ケツト２４４に支持された旋回用エアーシリンダ
２４３に接続されており、このエアーシリンダに
より、ガイドアーム２４０は旋回軸２４２を中心
に起伏つまり上方へ旋回可能となつている。この
ような構成となつているので、帯状材料ａの切断
端を吸着保持したまま、上方待機位置へ旋回でき
るわけである。

続いて第４図に従がつて装置Ｅ全体の動作を説
明する。

前述したように材料供給ヘツド２０２が右行
用、左行用各一対移動ベース２０３上のガイドレ
ール２１０に乗つており、材料供給角度調整駆動
装置２０９により帯状材料ａの転写ロール１１２
への供給角度Ａが変えられるようになつている。
この理由について説明する。帯状材料ａの巾Ｗ、
帯状材料ａの巻付径D₁及び材料供給角度（円筒
マンドレルへの帯状材料の巻付角度）Ａとの間に
は次の関係式が成り立つ。

Ｗ＝πD₁×CosA ……(1) 即ち Ａ＝Cos^-1（Ｗ／πD₁） ……(2) 但し、上記算出式で得られる布巾Ｗは一重バツ
トスパイラル成形の場合であり、ｎ重巻の場合は
ｎ倍の布巾が必要となるが、本発明による装置は
勿論、バツトスパイラル成形に限定されるもので
はなく多重巻の場合にも適用されるが、ここでは
バツトスパイラル成形の場合について説明する。

ここで帯状材料の巻付径D₁と円筒マンドレル
１１３の径Ｄとの関係式は次式となる。

D₁＝Ｄ＋２・ｔ・ｎ ……(3) ｔ：帯状材料の厚さ ｎ：巻付層数 式(3)に見られる如く、一層成形する毎にD₁は
大きくなり、従つて全層にわたつて式(1)を成立さ
せ、均一な精度の良いスパイラル成形を行なうに
あたつては、一層毎に布巾Ｗ又は巻付角度Ａの少
なくともいずれか一方を変える必要がある。しか
し一層毎に布巾Ｗを変えていては作業性が極端に
悪くなつてしまう。

そのために本実施例においては、一層毎に角度
Ａが容易に変えられる構造にしてある。このよう
な構造となつているために、演算装置（図示せ
ず）の利用により、一層毎に自動的に角度補正を
行なうことも容易に可能である。

移動ベース２０３は駆動用チエーンスプロケツ
ト２０７にチエーン２０８を介して接続されてお
り、駆動モータ２０５の回転により、一対のガイ
ドレール２０４上を転写ロール１１２に対し平行
に移動する。駆動モータ２０５は正逆運転が可能
であり、即ち移動ベース２０３は、往復移動する
ことができる。

これにより移動ベース２０３上の各材料供給ヘ
ツド２０２は所定の材料供給角度Ａを保つたまま
転写ロール１１２に対し平行移動される。また転
写ロール１１２の回転距離Ｘと移動ベース２０３
（即ち材料供給装置２００）の横行距離Ｙの間に、
常に次式の関係が成り立つようモータ２０５が制
御されている（制御装置は図示せず）。

Ｙ＝XcotA 第４図に従がつて、右行スパイラル成形動作を
説明する。

まず、材料ガイドアーム２４０の先端にある保
持手段すなわち真空吸着ヘツド２４１まで材料ａ
を引き出し、転写ロール１１２左端部の材料固定
手段１２４を構成する小穴があいている箇所にセ
ツトする。

なお、ガイドアーム２４０を倒しその先端の材
料保持手段すなわち真空吸着ヘツド２４１を、転
写ロール１１２の小穴があいている箇所にセツト
する際は、真空吸着ヘツド２４１の下面と転写ロ
ール１１２の表面との間に少許の間隙が設けられ
ている。

これは、以下に説明する帯状材料ａの転写ロー
ル１１２への巻き付けに際し、真空吸着ヘツド２
４１と転写ロール１１２とが接触していると、こ
れにより帯状材料ａが損傷を受けたり巻き付け不
能になる恐れがあるからである。

次いで吸着ヘツド２４１の真空引きを停止し、
転写ロール１１２内側に装着された材料固定手段
すなわち吸着ヘツド１２４により、帯状材料ａを
転写ロール１１２に真空吸着して固定する。

次いでモータ１２１及び２０５を起動し成形を
開始する。帯状材料ａは転写ロール１１２と共に
回転する吸着ヘツド１２４に吸引固定され滑るこ
となく引き出される。そして転写ロール１１２上
を滑ることなく引き出された帯状材料ａの先端が
転写ロール１１２とそれに圧着されている円筒マ
ンドレル１１３の接線上に来たところで吸着ヘツ
ド１２４の真空吸着を停止し、逆に転写ロール１
１２内側から円筒マンドレル１１３に向かつてエ
アーを吹きつけることにより、帯状材料ａの円筒
マンドレル１１３への巻き付を容易ならしめてい
る。ここでエアーの吹きつけは必らずしも必要で
はなく、転写ロール１１２と円筒マンドレル１１
３の表面離型性に差をつける方法も考えられる。
一層目の成形終了を、例えばリミツトスイツチ
（図示せず）で検出し、モータ１２１及び２０５
を停止し、次いで吸着ヘツド２４１により帯状材
料ａを吸着し、続いて切断装置１１１により転写
ロール１１２の端縁に沿つて切断する。切断後モ
ータ１２１を起動し、切断端部まで円筒マンドレ
ル１１３に巻きつける。これで一層目の成形が完
了となる。二層目（左行スパイラル成形）の成形
に際しては、一層目に使用した材料供給ヘツド２
０２のガイドアーム２４０を材料を吸着したま
ま、上方に旋回させ、次いで左行用材料供給ヘツ
ド２０２のガイドアーム２４０を旋回させ降ろし
転写ロール１１２の右端部にセツトする。後は一
層目と同様の動作をくり返し成形を行なうことが
できる。

本発明は上述のように構成したから、下記のよ
うな効果を奏する。すなわち、 (1) 帯状材料先端のセツトは、円筒マンドレルよ
りも大径の転写ロール上で行なうことができる
ので、従来のように円筒マンドレル上に直接帯
状材料を貼り付けてセツトするのでは困難であ
つた機械化が可能となり、作業性が大巾に向上
すると共に、所定の位置、角度に精度良く確実
にしかも自動的にセツトできる。

(2) 転写ロールへの円筒マンドレルの圧着力を変
えることにより巻き付け張力をコントロールす
ることができ、又帯状材料の巻出張力と巻き付
け張力とを分離できるので、巻き付けに際し巻
出張力の影響を受けない。

(3) 転写ロールと円筒マンドレルとの圧着による
自動巻き付けのため一方向プリプレグの如き糸
乱れが発生しやすい帯状材料を多層巻きする場
合でも、下層糸の乱れが発生しにくく、良好な
成形品を得ることができる。

(4) 円筒マンドレル自身がステイツチヤーの役目
も果たすことになり、多層巻時の右巻、左巻交
差部の凹凸を消すことができ層間の密着巻が可
能となり、品質、外観共良好な成形品を得るこ
とができる。

以上の如く本発明の装置によれば、数多くの利
点があり有効な装置であるといえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の方法により円筒マンドレルに帯
状材料を巻き付ける状態を示す斜視説明図、第２
図は帯状材料の先端の切断例を示す平面図、第３
図は本発明の原理を説明する斜視説明図、第４図
は本発明の実施例からなる中空円筒体の成形装置
を示す平面視全体説明図、第５図は同上転写装置
を示す側面視説明図、第６図は第５図Ａ―Ａ矢視
説明図、第７図は材料供給装置を示す平面視説明
図、第８図は同上側面視説明図、第９図は同上伝
動ベルト部を示す説明図である。 １００…転写装置、１１１…材料切断手段、１
１２…転写ロール、１１３…円筒マンドレル、１
２４…材料固定手段、２００…材料供給装置、２
０２…材料供給ヘツド、２０３…移動ベース、２
４０…材料ガイドアーム、２４１…材料保持手
段、ａ…帯状材料。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒マンドレルを、この円筒マンドレルより
   も大径で回転駆動源を備えた転写ロールの外側面
   に、その軸線に沿つて回転自在にかつ当接離間可
   能に配置した転写装置と、この転写装置の転写ロ
   ールの表面に帯状材料を供給する材料供給装置と
   からなり、前記転写ロールの両端部には、その表
   面に、前記帯状材料を固定する材料固定手段を設
   けると共に、この材料固定手段に臨ましめて帯状
   材料を切断する材料切断装置を設け、また前記材
   料供給装置は、前記転写ロールの軸線と平行に移
   動可能とした移動ベースと、この移動ベース上に
   方向可変に配置した左右一対の材料供給ヘツドか
   らなり、この材料供給ヘツドには、ロール状に巻
   き付けた帯状材料を巻き出し可能に設けると共
   に、この帯状材料を前記転写ロールに供給するガ
   イドアームを起伏可能に設け、さらにこのガイド
   アームの自由端に帯状材料の端部を保持する保持
   手段を設け、前述した転写装置及び材料供給装置
   の作動を、 Ｙ＝XcotA ただし、Ｙ＝材料供給装置の移動距離。 Ｘ＝転写ロール表面の周方向移動距
   離。 Ａ＝帯状材料の転写ロールへの巻付角
   度。 の関係を満足するよう制御することを特徴とした
   中空円筒体の成形装置。