JPH06346916A - 高速回転体とその製法 - Google Patents
高速回転体とその製法Info
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- JPH06346916A JPH06346916A JP5159961A JP15996193A JPH06346916A JP H06346916 A JPH06346916 A JP H06346916A JP 5159961 A JP5159961 A JP 5159961A JP 15996193 A JP15996193 A JP 15996193A JP H06346916 A JPH06346916 A JP H06346916A
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- JP
- Japan
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- room temperature
- fiber
- reinforcing ring
- reinforcing
- core
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Rolls And Other Rotary Bodies (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 回転体の変形や破損を防止し、温度変化によ
る寸法変化を抑制した高速回転体を提供する。 【構成】 金属の芯体と炭素繊維またはアラミド繊維を
補強繊維とする繊維強化樹脂の補強環からなる高速回転
体において、室温での補強環の内部収縮応力が遠心力よ
り大きくなるように構成した高速回転体を、室温で補強
環の内径より芯体の外径が大なる関係にある芯体を冷却
して収縮させ、該芯体を補強環に挿入した後、室温下に
おくか、または室温硬化性樹脂を含浸した補強繊維を該
繊維に張力を付与しつつ芯体に巻回し、室温付近の温度
で樹脂を硬化させて得る。
る寸法変化を抑制した高速回転体を提供する。 【構成】 金属の芯体と炭素繊維またはアラミド繊維を
補強繊維とする繊維強化樹脂の補強環からなる高速回転
体において、室温での補強環の内部収縮応力が遠心力よ
り大きくなるように構成した高速回転体を、室温で補強
環の内径より芯体の外径が大なる関係にある芯体を冷却
して収縮させ、該芯体を補強環に挿入した後、室温下に
おくか、または室温硬化性樹脂を含浸した補強繊維を該
繊維に張力を付与しつつ芯体に巻回し、室温付近の温度
で樹脂を硬化させて得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速回転体とその製法
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】高速捲取機、加工機スピンドル、ロータ
ー、モーター芯等の高速回転体のより高速化が図られ、
高速化に伴い従来の金属材料や単体構造の回転体では回
転モーメントが大きすぎたり、遠心力による変形や部品
の離脱の問題が生じている。金属の回転体、特に部品を
取り付けた構造の回転体は、高速回転時に部品に働く大
きな遠心力により変形し回転バランスがくずれ、高速化
には限界がある。
ー、モーター芯等の高速回転体のより高速化が図られ、
高速化に伴い従来の金属材料や単体構造の回転体では回
転モーメントが大きすぎたり、遠心力による変形や部品
の離脱の問題が生じている。金属の回転体、特に部品を
取り付けた構造の回転体は、高速回転時に部品に働く大
きな遠心力により変形し回転バランスがくずれ、高速化
には限界がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】かかる変形を抑止する
ため、炭素繊維やアラミド繊維の複合材料の補強環を金
属芯体に被覆接着する方法も採られているが、温度変化
により金属芯体の伸縮の繰り返しにより回転体の亀裂、
破損を起こし、機器の寿命を低位にとどめるものであっ
た。本発明の目的は、回転体の変形や破損を防止し、温
度変化による寸法変化を抑制した高速回転体を提供する
ことにある。
ため、炭素繊維やアラミド繊維の複合材料の補強環を金
属芯体に被覆接着する方法も採られているが、温度変化
により金属芯体の伸縮の繰り返しにより回転体の亀裂、
破損を起こし、機器の寿命を低位にとどめるものであっ
た。本発明の目的は、回転体の変形や破損を防止し、温
度変化による寸法変化を抑制した高速回転体を提供する
ことにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属の芯体と
炭素繊維またはアラミド繊維を補強繊維とする繊維強化
樹脂の補強環からなる高速回転体において、室温での補
強環の内部収縮応力が遠心力より大きくなるように構成
した高速回転体、及び金属の芯体と炭素繊維またはアラ
ミド繊維を補強繊維とする繊維強化樹脂の補強環からな
る高速回転体を製造するに際し、室温で補強環の内径よ
り芯体の外径が大なる関係にある芯体を冷却して収縮さ
せ、該芯体を補強環に挿入した後、室温下におくか、ま
たは室温硬化性樹脂を含浸した補強繊維を該繊維に張力
を付与しつつ芯体に巻回し、室温付近の温度で樹脂を硬
化させることを特徴とする高速回転体の製法にある。
炭素繊維またはアラミド繊維を補強繊維とする繊維強化
樹脂の補強環からなる高速回転体において、室温での補
強環の内部収縮応力が遠心力より大きくなるように構成
した高速回転体、及び金属の芯体と炭素繊維またはアラ
ミド繊維を補強繊維とする繊維強化樹脂の補強環からな
る高速回転体を製造するに際し、室温で補強環の内径よ
り芯体の外径が大なる関係にある芯体を冷却して収縮さ
せ、該芯体を補強環に挿入した後、室温下におくか、ま
たは室温硬化性樹脂を含浸した補強繊維を該繊維に張力
を付与しつつ芯体に巻回し、室温付近の温度で樹脂を硬
化させることを特徴とする高速回転体の製法にある。
【０００５】本発明の高速回転体の芯体は、スチール、
アルミニウム等の回転体材料としての基本特性を有する
金属材料から構成され、芯体の構造は、中実体、中空管
体、分割構造体または部品取付け構造体等いずれの構造
であってもよい。
アルミニウム等の回転体材料としての基本特性を有する
金属材料から構成され、芯体の構造は、中実体、中空管
体、分割構造体または部品取付け構造体等いずれの構造
であってもよい。
【０００６】金属芯体の補強環は、炭素繊維またはアラ
ミド繊維を補強繊維とする繊維強化樹脂から構成され、
補強繊維としては、引張強度３００Ｋｇ／ｍｍ2以上、
引張弾性率７Ｔｏｎ／ｍｍ2以上の炭素繊維、アラミド
繊維が使用される。補強環の形成は、補強繊維とエポキ
シ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の
マトリックス樹脂からなる複合材料を管体に成形する、
或いは樹脂が未硬化状態にある複合材料を直接金属芯体
に巻き付け樹脂を硬化する。
ミド繊維を補強繊維とする繊維強化樹脂から構成され、
補強繊維としては、引張強度３００Ｋｇ／ｍｍ2以上、
引張弾性率７Ｔｏｎ／ｍｍ2以上の炭素繊維、アラミド
繊維が使用される。補強環の形成は、補強繊維とエポキ
シ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂等の
マトリックス樹脂からなる複合材料を管体に成形する、
或いは樹脂が未硬化状態にある複合材料を直接金属芯体
に巻き付け樹脂を硬化する。
【０００７】補強環における補強繊維の配向構成は、金
属芯体の膨張、変形を防止する上から周方向に巻回する
構造が望ましいが、必要に応じ、環体の形態保持性、強
度の面から周方向に対して直角のまたは交差角をもたせ
た配向構成を含んでいてもよい。
属芯体の膨張、変形を防止する上から周方向に巻回する
構造が望ましいが、必要に応じ、環体の形態保持性、強
度の面から周方向に対して直角のまたは交差角をもたせ
た配向構成を含んでいてもよい。
【０００８】本発明の高速回転体は、室温での補強環の
内部収縮応力が遠心力より大きくなるように構成されて
おり、かかる構成は、室温で補強環の内径より芯体の外
径が大なる関係にある金属芯体を冷却して収縮させ、こ
の芯体を繊維強化樹脂の補強環に挿入した後、室温下に
おく方法により得られる。この方法では、炭素繊維やア
ラミド繊維は繊維方向の熱膨張係数が小さく負の値を示
すことから金属芯体を冷却収縮させて挿入した後元に復
することにより補強環の内部収縮応力が大となる。金属
芯体の冷却収縮に用いられる冷却法は、液体窒素、ドラ
イアイス、冷凍アセトン等冷却剤による冷却、冷凍庫で
の冷却等の方法がある。
内部収縮応力が遠心力より大きくなるように構成されて
おり、かかる構成は、室温で補強環の内径より芯体の外
径が大なる関係にある金属芯体を冷却して収縮させ、こ
の芯体を繊維強化樹脂の補強環に挿入した後、室温下に
おく方法により得られる。この方法では、炭素繊維やア
ラミド繊維は繊維方向の熱膨張係数が小さく負の値を示
すことから金属芯体を冷却収縮させて挿入した後元に復
することにより補強環の内部収縮応力が大となる。金属
芯体の冷却収縮に用いられる冷却法は、液体窒素、ドラ
イアイス、冷凍アセトン等冷却剤による冷却、冷凍庫で
の冷却等の方法がある。
【０００９】また、本発明の高速回転体は、室温硬化性
樹脂を含浸した補強繊維をこの繊維に張力を付与しつつ
金属芯体に巻回し、室温付近の温度で樹脂を硬化させる
方法によっても得られる。この方法では、マトリックス
樹脂として室温付近の温度で硬化しうる室温硬化性樹脂
が用いられる。マトリックス樹脂が高温での加熱硬化型
樹脂である場合には、加熱時に金属芯体の熱膨張が起こ
り、未硬化の樹脂の流動によって応力緩和が生じ目的と
する構成の高速回転体とはならない。室温硬化性樹脂と
して前記マトリックス樹脂のうちの常温硬化型または低
温硬化型のエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂が好
ましく用いられる。
樹脂を含浸した補強繊維をこの繊維に張力を付与しつつ
金属芯体に巻回し、室温付近の温度で樹脂を硬化させる
方法によっても得られる。この方法では、マトリックス
樹脂として室温付近の温度で硬化しうる室温硬化性樹脂
が用いられる。マトリックス樹脂が高温での加熱硬化型
樹脂である場合には、加熱時に金属芯体の熱膨張が起こ
り、未硬化の樹脂の流動によって応力緩和が生じ目的と
する構成の高速回転体とはならない。室温硬化性樹脂と
して前記マトリックス樹脂のうちの常温硬化型または低
温硬化型のエポキシ樹脂や不飽和ポリエステル樹脂が好
ましく用いられる。
【００１０】本発明の高速回転体は、室温での補強環の
内部収縮応力を回転体の種類に応じて適宜変えうるが、
回転体の遠心力より大きくなるように内部収縮応力を補
強環に与えることが必要である。
内部収縮応力を回転体の種類に応じて適宜変えうるが、
回転体の遠心力より大きくなるように内部収縮応力を補
強環に与えることが必要である。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。
る。
【００１２】（実施例１）９０％以上が周方向巻きの引
張弾性率２４Ｔｏｎ／ｍｍ2の炭素繊維強化エポキシ樹
脂からなる補強環を、高速回転ローターのスチール芯体
と直径方向で１／１０００の圧縮公差となるように加工
し、スチール芯体を液体窒素で冷却して収縮させて補強
環に挿入した後、室温下においた。得られたローター
は、室温で２０Ｋｇ／ｍｍ2以上の内部収縮応力を有す
る補強環で被覆された金属芯ローターであり、２万ｒｐ
ｍでも膨張変形の極めて小さい高速回転性能の向上した
高速回転ローターであった。
張弾性率２４Ｔｏｎ／ｍｍ2の炭素繊維強化エポキシ樹
脂からなる補強環を、高速回転ローターのスチール芯体
と直径方向で１／１０００の圧縮公差となるように加工
し、スチール芯体を液体窒素で冷却して収縮させて補強
環に挿入した後、室温下においた。得られたローター
は、室温で２０Ｋｇ／ｍｍ2以上の内部収縮応力を有す
る補強環で被覆された金属芯ローターであり、２万ｒｐ
ｍでも膨張変形の極めて小さい高速回転性能の向上した
高速回転ローターであった。
【００１３】（実施例２）高速中ぐり盤用スピンドル軸
のスチール芯体の外周に、室温硬化型のエポキシ樹脂を
含浸させた引張弾性率４０Ｔｏｎ／ｍｍ2の炭素繊維を
１０Ｋｇ／ｍｍ2以上の張力をかけつつ巻回した後、室
温で樹脂を硬化させ、研磨仕上げを行った。得られたス
ピンドル軸は、高速回転を行っても回転ぶれがなく精度
の向上したものであった。
のスチール芯体の外周に、室温硬化型のエポキシ樹脂を
含浸させた引張弾性率４０Ｔｏｎ／ｍｍ2の炭素繊維を
１０Ｋｇ／ｍｍ2以上の張力をかけつつ巻回した後、室
温で樹脂を硬化させ、研磨仕上げを行った。得られたス
ピンドル軸は、高速回転を行っても回転ぶれがなく精度
の向上したものであった。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、回転体の遠心力より大
きくなるように内部収縮応力を補強環に与えたことによ
り、回転体の変形や破損を防止し、温度変化による寸法
変化を抑制した高速回転体を得ることができ、また高速
化が要求される各種回転体を得る上で有用なるものであ
る。
きくなるように内部収縮応力を補強環に与えたことによ
り、回転体の変形や破損を防止し、温度変化による寸法
変化を抑制した高速回転体を得ることができ、また高速
化が要求される各種回転体を得る上で有用なるものであ
る。
Claims (3)
- 【請求項１】 金属の芯体と炭素繊維またはアラミド繊
維を補強繊維とする繊維強化樹脂の補強環からなる高速
回転体において、室温での補強環の内部収縮応力が遠心
力より大きくなるように構成した高速回転体。 - 【請求項２】 金属の芯体と炭素繊維またはアラミド繊
維を補強繊維とする繊維強化樹脂の補強環からなる高速
回転体を製造するに際し、室温で補強環の内径より芯体
の外径が大なる関係にある芯体を冷却して収縮させ、該
芯体を補強環に挿入した後、室温下におくことを特徴と
する高速回転体の製法。 - 【請求項３】 金属の芯体と炭素繊維またはアラミド繊
維を補強繊維とする繊維強化樹脂の補強環からなる高速
回転体を製造するに際し、室温硬化性樹脂を含浸した補
強繊維を該繊維に張力を付与しつつ芯体に巻回し、室温
付近の温度で樹脂を硬化させることを特徴とする高速回
転体の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5159961A JPH06346916A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 高速回転体とその製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5159961A JPH06346916A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 高速回転体とその製法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06346916A true JPH06346916A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=15704956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5159961A Pending JPH06346916A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 高速回転体とその製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06346916A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014046411A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Nsk Ltd | スピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガー |
| JP2014047854A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Nsk Ltd | スピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガー |
| JP2014046410A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Nsk Ltd | スピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガー |
-
1993
- 1993-06-07 JP JP5159961A patent/JPH06346916A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014046411A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Nsk Ltd | スピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガー |
| JP2014047854A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Nsk Ltd | スピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガー |
| JP2014046410A (ja) * | 2012-08-31 | 2014-03-17 | Nsk Ltd | スピンドル装置及びスピンドル装置用フリンガー |
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