JPH0671766B2 - Ｆｒｐ用強化繊維の巻付け装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、芯材に強化用繊維のシ
ートまたは糸を巻き付けて合成樹脂を含浸させ、円筒形
のＦＲＰ製品を製作するに当たり、芯材の外周に強化用
繊維の糸またはシートを巻付けるための装置に関するも
のである。

【０００１】

【従来の技術】従来、円筒形のＦＲＰ製品の製作にあた
って、芯材に強化用繊維の糸、テープ等を巻き付けるた
めの装置としては、フィラメントワインダー、テープワ
インダーと称される機械装置が用いられている。このよ
うな装置は何れも円筒形のＦＲＰ製品の円周方向には糸
（横糸）を巻き付けることができるが、その軸線方向に
は糸（縦糸）を巻き付けることができない。このため十
分な強度を得ることができないという問題点がある。ま
た、強化用繊維のプリプレグは繊維のほつれが生じやす
いためにこれらの装置で巻き付けることができず、従っ
てプリプレグの巻き付けは手作業で行われている。他に
オートクレーブと称される装置があるが、これは大がか
りで効果であり、構造の簡単な円筒状のＦＲＰ製品であ
っても安価に製作することができないという問題点があ
る。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
ＦＲＰ用強化繊維の巻付け装置における問題点を解決
し、円筒形のＦＲＰ製品を製造するために用いられる強
化用繊維の巻き付け装置であって、構造が簡単で、大き
な設備費を必要せず、しかも横糸の巻き付けはもちろん
のこと、縦糸を有する強化用繊維のプリプレグ、クロス
等を芯材の外周に確実に巻き付けることができるもの提
供することを課題としている。

【０００３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明においては、円筒状の芯材Ａの外周を支持す
るように少なくとも３つのローラ２，３，１９を設け、
これらのローラ２，３，１９は芯材Ａと平行に、かつ芯
材Ａの全長の大部分に接触するように配置し、少なくと
も１つのローラ２を駆動モータに連結して芯材Ａをロー
ラ２，３，１９と共に回転させるようにすると共に、少
なくとも１つのローラ１９を芯材Ａに向かって弾圧付勢
し、これらのローラ２，３，１９の側方にＦＲＰ用強化
繊維のシート、糸等の供給手段を設け、芯材Ａを回転さ
せながらその外周にＦＲＰ用強化繊維を巻き付け、前記
ローラ２，３，１９により押圧密着させるようにしてＦ
ＲＰ用強化繊維の巻き付け装置を構成した。また、ベー
ス１上に互いに平行に、かつ互いの間隔を調整できるよ
うに水平に２つの支持ローラ２，３を設け、これら２つ
の支持ローラ２，３の少なくとも１つに駆動モータ６を
連結し、またベース１上にはローラ支持体１０を立設
し、このローラ支持体１０上に上下動自在にローラ支持
枠１４を支持し、このローラ支持枠１４に、押さえロー
ラ１９を支持して、この押さえローラ１９を２つの支持
ローラ２，３の中間部上方にこれらと平行に配置し、押
さえローラ１９と２つの支持ローラ２，３との間で円筒
状の芯材Ａを転動できるように保持し、押さえローラ１
９とローラ支持体１０との間に空気圧シリンダ１８のよ
うな圧力装置を介設し、この圧力装置により押さえロー
ラ１９の上下位置を調整できるようにし、一方の支持ロ
ーラ２とその側方に位置するコンベア支持ローラ２１と
の間にコンベアベルト２２を掛け回わし、このコンベア
ベルト２２上に強化用繊維のプリプレグシートＳを上に
載せて搬送し、これを円筒状芯材Ａの外周に貼着させる
ようにし、このコンベアベルト２２の側方にシート供給
装置２３を配置し、このシート供給装置２３により強化
用繊維のプリプレグロールＲを保持して、コンベアベル
ト２２上へプリプレグシートＳを定量供給するように
し、また支持ローラ２の側方に強化用繊維の糸又はテー
プあるいは拘束用テープを供給する供給装置２５を配置
し、この供給装置２５に強化用繊維の糸Ｌ又はテープあ
るいは拘束用テープのリール２４を保持し、芯材Ａの外
周へ強化用繊維の糸Ｌ又はテープあるいは拘束用テープ
を供給するようにしてＦＲＰ用強化繊維の巻付け装置を
構成した。

【０００４】

【作用】本発明のＦＲＰ用強化繊維の巻付け装置は、支
持ローラ２，３と押さえローラ１９との間に芯材Ａを支
持して使用する。芯材Ａは外側から３つのローラ２，
３，１９によって支持されるから、応力が集中せず、従
って、紙のような比較的脆弱な材質のものであっても破
壊されることがない。芯材Ａの径の大きさに対応して支
持ローラ２，３間の間隔を調整する。押さえローラ１９
はエアシリンダ１８のような適当な圧力装置により適当
な圧力をもって芯材Ａを押圧し、結局３つのローラが芯
材Ａに圧接される。支持ローラ２，３は、モータ６によ
り回転するので、芯材Ａはローラ２，３，１９と共に回
転する。シート供給装置２３からコンベアベルト２２上
に強化用繊維のプリプレグシートＳを供給すると、コン
ベアベルト２２がこれを搬送し、支持ローラ２，３上の
芯材Ａの外周に貼着させる。芯材Ａに貼着されたプリプ
レグシートＳは、ローラ２，３，１９によって芯材Ａの
ほぼ全長にわたって均等に圧接され密着する。プリプレ
グシートＳがローラ２，３，１９によって芯材Ａのほぼ
全長にわたって均等に圧接されるため、繊維がほつれる
おそれがない。プリプレグシートＳは、その繊維の方向
が芯材Ａの軸線に沿うように配置する。こうすればその
繊維が縦糸になる。供給装置２５から引き出した強化用
繊維の糸Ｌ又はテープあるいは拘束用テープの端部を芯
材Ａの外周に係止すれば、芯材Ａの回転に従って、順次
糸Ｌ又はテープが供給装置２５から送り出され、芯材Ａ
の外周に巻き付けられる。この糸Ｌ又はテープの繊維が
横糸となる。プリプレグシートＳの巻き付けと、強化用
繊維の糸Ｌ又はテープの巻き付けとは交互に行う。

【０００５】

【実施例】本発明の一実施例を図面について説明する。
図１は巻付け装置の側面図、図２は巻付け装置の一部の
正面図、図３は巻付け装置の一部の側面図、図４は巻付
け装置の他の一部の正面図、図５は巻付け装置の他の一
部の側面図である。

【０００６】図において、１はベースで、このベース上
１に水平に２つの支持ローラ２，３が設けられている。
２つの支持ローラ２，３は、互いに平行に、かつ互いの
間隔を調整ねじ４により調整できるように軸受５，５上
に支持され、夫々減速機付きモータ６に連結されてい
る。２つの支持ローラ２，３に連結されたモータ６は互
いに同期回転する。２つの支持ローラ２，３の下部に
は、両側においてこれを載せ支える対向一対の撓み防止
ローラ７，７が支持ローラ２，３の軸線方向に相互間隔
を置いて３対設けられている。撓み防止ローラ７，７
は、ベース１上に摺動自在に設けられた受け皿８上に、
レベリングブロック９を介して水平調整可能に設けられ
ている。従って、２つの支持ローラ２，３は夫々調整ね
じ４によって受け皿８ごと移動調整されるようになって
いる。

【０００７】ベース１上には、支持ローラ３の両端部の
側方に位置して、一対のローラ支持体１０が立設されて
いる。このローラ支持体１０は、垂直の支柱１１と、そ
の上端に俯仰角調整自在に枢着された首振りアーム１２
と、この首振りアーム１２の先端に固定されたガイド部
材１３とを備えている。ガイド部材１３は上下方向に伸
びるガイドレール１３ａと、その上部から直角方向に延
出したシリンダ受け部材１３ｂとを備えている。両側の
シリンダ受け部材１３ｂは互いに連結されている。シリ
ンダ受け部材１３ｂ上には、エアシリンダ１８が固定さ
れ、それのピストンロッド１８ａが、シリンダ受け部材
１３ｂを自在に貫通している。ピストンロッド１８ａの
下端は、ローラ支持枠１４に連結されている。ローラ支
持枠１４の両端部は、ガイドレール１３ａに上下動自在
に支持されている。ローラ支持枠１４は、両側において
縦方向に伸びる軸受杆１５と、軸受杆１５を水平に連結
する下部水平杆１６と上部水平杆１７とを有する。この
軸受杆１５の下端部間に押さえローラ１９が軸支されて
いる。押さえローラ１９は、２つの支持ローラ２，３の
中間部上方に、これらと平行に配置され、２つの支持ロ
ーラ２，３との間で円筒状の芯材Ａを転動できるように
保持することができる（図１）。従って、エアシリンダ
１８によって、押さえローラ１９の上下位置を調整する
ことができるようになっている。また、下部水平杆１６
の下部には、両側において押さえローラ１９に転接して
その撓みを防止する対向一対の撓み防止ローラ２０，２
０が、押さえローラ１９の軸線方向に相互間隔を置いて
２対設けられている。

【０００８】一方の支持ローラ２と、その側方に設けら
れたコンベア支持ローラ２１との間には、強化用繊維の
プリプレグシートＳを上に載せて搬送するためのコンベ
アベルト２２が掛け回わされている。コンベアベルト２
２は、支持ローラ２，３上の円筒状芯材Ａの外周にプリ
プレグシートＳを貼着させることができるようになって
いる。コンベアベルト２２の側方には、強化用繊維のプ
リプレグロールＲを保持して、コンベアベルト２２上へ
プリプレグシートＳを定量供給するためのシート供給装
置２３が配置されている。シート供給装置２３は、プリ
プレグロールＲからシートＳを所定長さ引き出して切断
し、コンベアベルト２２上へ配置することができる。ま
た、支持ローラの側方上部には、強化用繊維の糸Ｌ又は
テープを供給する供給装置２５が配置されている。供給
装置２５は、強化用繊維の糸Ｌ又はテープを巻いたリー
ル２４を保持しており、芯材Ａの外周へこれを供給す
る。供給装置２５は、芯材Ａへの糸Ｌ又はテープの巻き
付けの進行に従い巻き付け位置を芯材Ａの軸線方向に僅
かずつ移動させるように糸Ｌ又はテープをガイドするこ
とができる。

【０００９】この実施例のＦＲＰ用強化繊維の巻付け装
置は、支持ローラ２，３と押さえローラ１９との間に芯
材Ａを支持して使用する。芯材Ａは外側から３つのロー
ラ２，３，１９によって支持されるから、応力が集中せ
ず、従って、紙製のものあるいは割型形式のもののよう
な比較的脆弱な材質のものであっても破壊されることが
ない。芯材Ａの径の大きさに対応して、調整ねじ４によ
って支持ローラ２，３間の間隔を調整する。押さえロー
ラ１９はエアシリンダ１８により適当な圧力をもって芯
材Ａを下方へを押圧し、結局３つのローラ２，３，１９
が芯材Ａの外周に圧接される。支持ローラは２，３、モ
ータ６により回転するので、芯材Ａはローラ２，３，１
９と共に回転する。シート供給装置２３からコンベアベ
ルト２２上に強化用繊維のプリプレグシートＳを供給す
ると、コンベアベルト２２がこれを搬送し、支持ローラ
２，３上の芯材Ａの外周に貼着させる。芯材Ａに貼着さ
れたプリプレグシートＳは、ローラ２，３，１９によっ
て芯材Ａに圧接され密着する。プリプレグシートＳがロ
ーラ２，３，１９によって芯材Ａのほぼ全長にわたって
均等に圧接されるため、繊維がほつれるおそれがない。
プリプレグシートＳは、その繊維の方向が芯材Ａの軸線
に沿うように配置する。こうすればその繊維が縦糸にな
る。なお、プリプレグシートＳは手作業で供給すること
ができるし、プリプレグシートＳに代え、縦横の強化用
繊維を織って成るクロスであっても同様に取り扱うこと
ができる。供給装置２５から引き出した強化用繊維の糸
Ｌ又はテープの端部を芯材Ａの外周に係止すれば、芯材
Ａの回転に従って、順次糸Ｌ又はテープが供給装置から
送り出される。プリプレグシートＳの巻き付けと、糸Ｌ
又はテープの巻き付けとは交互に行い順次巻き重ねてい
く。撓み防止ローラ７，２０は、夫々ローラ２，３，１
９の延長途上にあって、その撓みを防止し、芯材Ａの外
周に巻き付けられた強化用繊維のシート、糸、テープを
ローラ２，３，１９が常時均一に押圧するようになって
いる。拘束用テープの巻き付けは、強化用繊維の巻き付
けが完了した後に行う。

【００１０】

【発明の効果】以上のように、本発明においては、円筒
状の芯材Ａの外周を支持するように少なくとも３つのロ
ーラ２，３，１９を設け、これらのローラ２，３，１９
は芯材Ａと平行に、かつ芯材Ａの全長の大部分に接触す
るように配置し、少なくとも１つのローラ２を駆動モー
タに連結して芯材Ａをローラ２，３，１９と共に回転さ
せるようにすると共に、少なくとも１つのローラ１９を
芯材Ａに向かって弾圧付勢し、これらのローラ２，３，
１９の側方にＦＲＰ用強化繊維のシート、糸等の供給手
段を設け、芯材Ａを回転させながらその外周にＦＲＰ用
強化繊維を巻き付け、前記ローラ２，３，１９により押
圧密着させるようにしてＦＲＰ用強化繊維の巻き付け装
置を構成したため、構造が簡単で、大きな設備費を必要
せず、しかも、芯材Ａのほぼ全長にわたってローラ２，
３，１９が圧接されているので、プリプレグシートのよ
うな、縦糸（縦方向繊維）を有するシート、クロスを、
ほつれることなく確実に芯材Ａの外周に巻き付けること
ができる。また、芯材Ａに過剰な荷重がかからないの
で、芯材Ａとして比較的強度の低い紙製のものや割型形
式のものを用いた場合にも適用することができる等の効
果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】巻付け装置の側面図である。

【図２】巻付け装置の一部の正面図である。

【図３】巻付け装置の一部の側面図である。

【図４】巻付け装置の他の一部の正面図である。

【図５】巻付け装置の他の一部の側面図である。

【符号の説明】

１ ベース ２ 支持ローラ ３ 支持ローラ ６ 駆動モータ １０ ローラ支持体 １４ ローラ支持枠 １８ エアシリンダ １９ 押さえローラ ２１ コンベア支持ローラ ２２ コンベアベルト ２３ シート供給装置 ２４ リール ２５ 糸、テープ供給装置 Ａ 芯材 Ｌ 強化用繊維の糸 Ｒ プリプレグロール Ｓ プリプレグシート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円筒状の芯材の外周を支持するように少
   なくとも３つのローラを設け、これらのローラは芯材と
   平行に、かつ芯材の全長の大部分に接触するように配置
   し、少なくとも１つのローラを駆動モータに連結して芯
   材をローラと共に回転させるようにすると共に、少なく
   とも１つのローラを芯材に向かって弾圧付勢し、これら
   のローラの側方にＦＲＰ用強化繊維のシート、糸等の供
   給手段を設け、芯材を回転させながらその外周にＦＲＰ
   用強化繊維を巻き付け、前記ローラにより押圧密着させ
   るようにしたことを特徴とするＦＲＰ用強化繊維の巻き
   付け装置。
2. 【請求項２】 ベース上に互いに平行に、かつ互いの間
   隔を調整できるように水平に設けられた２つの支持ロー
   ラと、 これら２つの支持ローラの少なくとも１つに連結された
   駆動モータと、 前記ベース上に立設されたローラ支持体と、 このローラ支持体上に上下動自在に支持されたローラ支
   持枠と、 前記２つの支持ローラの中間部上方に、これらと平行に
   位置して前記ローラ支持枠に支持され、前記２つの支持
   ローラとの間で円筒状の芯材を転動できるように保持可
   能な押さえローラと、 この押さえローラの上下位置を調整するために、押さえ
   ローラと前記ローラ支持体との間に介設された圧力装置
   と、 前記一方の支持ローラとその側方に位置するコンベア支
   持ローラとの間に掛け回わされ、強化用繊維のプリプレ
   グシートを上に載せて搬送し、前記支持ローラ上の円筒
   状芯材の外周に貼着させるコンベアベルトと、 このコンベアベルトの側方に配置され、強化用繊維のプ
   リプレグロールを保持して、前記コンベアベルト上へプ
   リプレグシートを定量供給可能なシート供給装置と、 前記支持ローラの側方に配置され、強化用繊維の糸又は
   テープ、あるいは拘束用テープを巻いたリールを保持し
   て、前記円筒状の芯材の外周へ強化用繊維の糸又はテー
   プあるいは拘束用テープを供給する供給装置とを具備し
   たことを特徴とするＦＲＰ用強化繊維の巻き付け装置。