JPH0524824B2 - - 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、
曲り管マンドレルの回転軸芯を含む基準面を設定
し、上記回転軸芯を中心として回転する上記曲り
管マンドレルにより形成される回転体を内含す
る、上記回転軸芯を中心とする回転対称閉曲面を
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が上記閉曲面と交わる点の上
記基準面を含む直交座標系におけるこの点の位置
（x₁，y₁，z₁）を求めて、ここにフイードアイを
位置させ、次に、上記巻線上の次の分割点におけ
る接線が上記円筒面と交わる点の座標（x₂，y₂，
z₂）を上記基準面を任意の角度（θ）回転させた
新基準面を含む直交座標系上で求め、マンドレル
を上記角度（θ）回転させるとともに、フイード
アイを上記座標（x₂，y₂，z₂）に移動させて繊維
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、フイードアイを三次元的に
移動させる操作によりFRP曲り管を成形するこ
とができる。この場合、マンドレルの回転角とフ
イードアイの動きの選び方に自由度があるので、
曲り管を巻く上で誤差の出易い腹部において精度
良く巻くことができる。

また、フイードアイの三次元方向の動き及びマ
ンドレルの回転をコンピユータ制御にし、プログ
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。

曲り管マンドレル１０の回転軸芯Ｔ−Ｔを含む
基準面１を設定する。

また、上記回転軸芯Ｔ−Ｔを中心として回転す
る上記曲り管マンドレル１０により形成される回
転体を考え、一方上記回転軸芯を中心とする閉曲
面で上記回転体を内含する回転対称閉曲面５を設
定する。この閉曲面は円筒面６の両側に半球面７
を接続して形成されている。

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）、閉曲面５と交わ
る点B′を求める。そして、この点の上記基準面
１を含む直交座標系における位置（x₁，y₁，z₁）
を求め、この点にフイードアイを移動させること
によりAB間に繊維を巻く。

次に、BCをＣの方に延長し、閉曲面５と交わ
る点C′を求める。そして、この点の座標（x₂，
y₂，z₂）を上記基準面１を任意の角度（θ）回転
させた新基準面２を含む直交座標系上で求める。
上記の角度（θ）は、巻き線をｎ分割している場
合には、例えば360゜／ｎのように選ぶ。

そして、マンドレル１０を上記の角度（θ）回
転させると共に、フイードアイを上記座標（x₂，
y₂，z₂）に移動させることにより、BC上に繊維
を巻く。

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。

なお、上記例では、閉曲面５を円筒面６に半球
面７を接続して形成しているが、円筒面６の端部
に接続する面は、第３図に示すように、平面８、
円錐面９にしてもよい。曲り管端部の折り返し部
には図に示すように半球状の突起部等を用い、こ
こで繊維を折り返し、逆方向に巻くことにより、
繊維を連続的かつ円滑に巻くことができる。しか
し、この場合、端面の形状によりフイードアイの
移動点が違つてくる。即ち、平面８ではQ′に、
半球面７ではQ″、また円錐面９ではＱにフイ
ードアイが移動する。そこで、折り返し部の形状
により適宜の端面形状を選択すればよい。なお、
閉曲面５を全体として卵形にしてもよい。

また、上記実施例では、新基準面を得るために
基準面を回転させる角度を一定にしているが、任
意の角度回転させてもよい。

［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、
フイードアイの三次元方向の移動により、曲り管
を成形することができる。そして、マンドレルの
回転角とフイードアイの動きの選び方に自由度が
あるので、曲り管を巻く上で誤差の出やすい腹部
において精度よく巻くことができる。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図は閉曲面の他の例
を示す説明図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 曲り管マンドレルの回転軸芯を含む基準面を
   設定し、 上記回転軸芯を中心として回転する上記曲り管
   マンドレルにより形成される回転体を内含する、
   上記回転軸芯を中心とする回転対称閉曲面を設定
   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
   接線が上記閉曲面と交わる点の上記基準面を含む
   直交座標系におけるこの点の位置（x₁，y₁，z₁）
   を求めて、ここにフイードアイを位置させ、 次に、上記巻線上の次の分割点における接線が
   上記円筒面と交わる点の座標（x₂，y₂，z₂）を上
   記基準面を任意の角度（θ）回転させた新基準面
   を含む直交座標系上で求め、 マンドレルを上記角度（θ）回転させるととも
   に、フイードアイを上記座標（x₂，y₂，z₂）に移
   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。