JPH0524825B2 - - 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、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円筒面を設定し、
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
おける接線が上記円筒面と交わる点の上記基準面
からの角度（θ₁）及びこの点を含む面内の位置
（x₁，ｙ）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が上記円筒面と
交わ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，ｙ）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
イの移動平面内で一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方向移動）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。

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。

また、上記回転軸芯Ｔ−Ｔを中心として回転す
る曲り管マンドレル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円筒面で
上記回転体を含む半径ｒの円筒面３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）、円筒面３と交わ
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，
ｙ）及びこの平面と基準面１となす角θ₁を求め
る。ここで、座標ｙは円筒面３の半径ｒであり、
一定である。

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，ｙ）にもつてくる。

次に、BCをＣの方に延長し、円筒面３と交わ
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，ｙ）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，
ｙ）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。そして、１つの巻き線に沿つて
巻かれ、エルボの端部に達した繊維を、折り返し
て逆方向に巻くために、90゜エルボ芯金の端部に、
例えば半球状の突起部を設けておき、端部に来た
繊維をこの半球状の突起部の上に巻き付け、方向
転換しつつ、次の巻き線の起点位置にずらして、
逆方向から巻く。この操作を繰り返すことによ
り、繊維を連続的にかつ円滑に巻くことができ、
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、曲り管マンドレル１０はそ
の腹側が回転軸芯Ｔ−Ｔに面するように配設され
ているが、第３図ａに示すように、背側を向けて
配設してもよく、またｂに示すようにマンドレル
１０を回転軸芯Ｔ−Ｔと交差させて配設してもよ
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、
フイードアイの移動面内のｘ方向移動という簡単
な操作で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，ｂは回転軸芯
に対するマンドレル配設状態の他の例を示す説明
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、 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円筒面を設定し、 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
   接線が上記円筒面と交わ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，
   ｙ）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が上記円筒面と交わ
   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，ｙ）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。