JPH0446741B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、FW法によるFRP製積層曲り管の
成形方法に関するものである。

［従来の技術］ FRP製の曲り管、例えばエルボの成形方法と
して、従来は、 １ 短繊維を用いた押出し射出成形法。

２ FRP製直管を斜めに切断し、継ぎ合わせる
えび継ぎ法。

３ 曲管芯金に手作業でFRP層を積層し成形す
るハンドレイアツプ法。

４ 曲管芯金を軸芯回りに回転させロービング
（繊維）を巻き付ける方法。

５ 多自由度を持つたロボツトの腕を、固定した
曲り管マンドレルの周りで動かし、巻く方法。

等が行なわれていた。

［解決しようとする問題点］ しかし、上記従来技術には、それぞれ次のよう
な問題がある。

１ 短繊維の集合であり、補強繊維の持つている
引張り強さが有効に生かされないので、充分な
強度が得られない。

２ 継ぎ目において繊維が不連続であるため、上
から補強巻をしても強度が低下する。

３ 手作業であり、生産性が悪く、コストが高
い。

４ 直管等の軸対称形を巻く場合と違つて、曲り
管の管軸が回転軸と一致しないため、機械化が
困難で、手巻きが主流である。そのため、均一
に巻くことが難しく、また繊維が主として周方
向に入るため、フープ強度は大きいが、軸方向
強度が小さい。

５ マンドレルを固定して巻くので、マンドレル
を回転して巻く場合に比べ無駄な動きが多い等
の問題がある。

この発明は、上記のような問題点を解消できる
ようにしたFRP製積層曲り管の成形方法を提供
することを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明のFRP製積層曲り管の成形方法は、
基準面内に曲り管マンドレルの回転軸芯を設定
し、曲り管マンドレルをその管軸方向を上記基準
面内の回転軸芯に平行にして配設し、上記マンド
レル上に繊維が滑ることなく張力をかけて巻ける
巻線を求めると共に、この巻き線を予め多数に分
割しておき、巻かれる繊維の上記巻線上の１分割
点における接線上の長さが一定となる点の上記基
準面からの角度（θ₁）及びこの点を含む面内の位
置（x₁，y₁）を求めて、ここにフイードアイを位
置させ、次に、フイードアイを移動さすべき、上
記巻線上の次の分割点における接線上の長さが一
定となる点の上記基準面からの角度（θ₂）及びこ
の点を含む面内の位置（x₂，y₂）を求め、この面
にフイードアイの位置する面を一致させるべく、
マンドレルを上記角度の差（θ₂−θ₁）回転させる
とともに、フイードアイを移動させて繊維を巻く
操作を行ない、ついで次の分割点に付いて上記操
作を繰返すことにより、FRP製積層曲り管を成
形することを特徴とするものである。

［作用］ 曲り管マンドレルを基準面内の回転軸芯の回り
に回転させると共に、フイードアイをフイードア
イの移動平面内で二次元的に移動させる操作によ
りFRP製積層曲り管を成形することができる。

従つて、従来のFW装置のフイードアイの動き
（ｘ，ｙ方向２自由度）及びマンドレルの回転を
コンピユータ制御にし、プロクラムにより作動さ
せることにより、省力、省時間、高精度化を達成
し、ロボツトを用いるより安価な設備で巻くこと
ができる。

［実施例］ 以下、本発明方法の一実施例を第１図、第２図
により説明する。

基準面１上に、曲り管マンドレル１０を回転さ
せる軸芯Ｔ−Ｔを設定する。

そして、スタート時の条件として、曲り管マン
ドレル１０をその管軸方向を上記回転軸芯に平行
にして、基準面１に対して垂直な位置に配設す
る。フイードアイの動く平面を一応基準面１上に
考える。

マンドレル１０上に繊維が滑ることなく張力を
かけて巻ける巻線１１を求め、この巻き線を等分
割して、分割点Ａ，Ｂ，…の座標を求める。ここ
で、上記巻き線に沿つて繊維をできるだけ正しく
巻くように、分割数はできるだけ多くする。

まず、ABをＢの方に延長し（Ａ，Ｂが近接し
ており、実質的に接線となる）、BB′の長さ（接
線の長さ）が設定した一定の長さとなる点B′を
求める。そして、回転軸芯Ｔ−Ｔと点B′を通る
平面を求め、この平面上での座標（x₁，y₁）及び
この平面と基準面１となす角θ₁を求める。

繊維を巻くには、実際の装置では、フイードア
イの動く平面は固定で、マンドレルを回転するの
であるが、ここではマンドレルを固定し、フイー
ドアイ面を回転させると考え、AB上に繊維を巻
くのにフイードアイ面をθ₁回転させ、フイードア
イを（x₁，y₁）にもつてくる。

次に、BCをＣの方に延長し、CC′の長さが一
定となる点C′を求める。そして、この点とＴ−Ｔ
を通る平面を求め、この点C′のこの平面上での座
標（x₂，y₂）及びこの平面と基準面１となす角θ₂
を求める。

BC上に繊維を巻くには、フイードアイ面を
（θ₂−θ₁）回転させつつ、フイードアイを（x₂，
y₂）に移動する。

以下、CDに対するD′点を求め、上記と同様の
操作を繰り返すことにより、FRP製積層曲り管
を成形することができる。

次に、上記操作をプログラムに組み、演算させ
た結果の一例を第３図により説明する。

ａは繊維が滑らないで巻ける巻き線を示す。

ｂは巻き線上の各分割点から一定の長さの接線
を引いた投影図である。

ｃはフイードアイのフイードアイ面（Ｘ−Ｙ）
上の軌跡を、ｄはフイードアイのｘ方向座標とマ
ンドレルの回転角θの関係を示す。

［発明の効果］ この発明のFRP製積層曲り管の成形方法は上
記のようなもので、曲り管マンドレルの回転と、
フイードアイの二次元面内の移動という簡単な操
作で積層曲り管を成形することができる。また、
上記操作をプログラム化し、マンドレルの回転及
びフイードアイの動きをコンピユータ制御するこ
とにより省力、省時間、高精度化を達成し、ロボ
ツトを用いるより安価な設備で巻くことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明方法を実施する手
順の一例を示す説明図、第３図ａ〜ｄは手順をプ
ログラム化し、演算した結果の一例を示す説明図
である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基準面内に曲り管マンドレルの回転軸芯を設
   定し、 曲り管マンドレルをその管軸方向を上記基準面
   内の回転軸芯に平行にして配設し、 上記マンドレル上に繊維が滑ることなく張力を
   かけて巻ける巻線を求めると共に、この巻き線を
   予め多数に分割しておき、 巻かれる繊維の上記巻線上の１分割点における
   接線上の長さが一定となる点の上記基準面からの
   角度（θ₁）及びこの点を含む面内の位置（x₁，
   y₁）を求めて、ここにフイードアイを位置させ、 次に、フイードアイを移動さすべき、上記巻線
   上の次の分割点における接線上の長さが一定とな
   る点の上記基準面からの角度（θ₂）及びこの点を
   含む面内の位置（x₂，y₂）を求め、 この面にフイードアイの位置する面を一致させ
   るべく、マンドレルを上記角度の差（θ₂−θ₁）回
   転させるとともに、フイードアイを移動させて繊
   維を巻く操作を行ない、 ついで次の分割点に付いて上記操作を繰返すこ
   とにより、 FRP製積層曲り管を成形することを特徴とす
   る FRP製積層曲り管の成形方法。