JPH081802A - フープワインディング装置及びフープワインディング方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ＦＲＰ中空体の引抜き成形において、マンド
レルの周囲に集積したマトリックス含浸繊維強化材上に
マトリックスを含浸していないロービングのフープワイ
ンディングを行うに際し、任意のロービング巻き密度に
よって安定したフープワインディングを行う。 【構成】 マンドレル通過口３８を有する支持体３２
と、支持体３２のマンドレル通過口３８の周囲を回転す
る回転体４０と、回転体４０に取り付けられたロービン
グクリール収納体４６と、回転体４０の駆動機構と、回
転体４０の回転速度制御機構とを備えたフープワインデ
ィング装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＦＲＰ中空体の引抜き
成形において、マンドレルの周囲に集積したマトリック
ス含浸繊維強化材上にマトリックスを含浸していないロ
ービングのフープワインディングを行うためのフープワ
インディング装置及びフープワインディング方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＦＲＰ成形法として、ハンドレイ
アップ法、プレス成形法（ＳＭＣ）、レジンインジェク
ション法（ＲＴＭ）が一般的に行われている。ハンドレ
イアップ法は、人手によってガラス繊維にマトリックス
をハケやローラーで含浸させるとともに、これを予め離
型処理された型に脱泡しながら所定の厚さまで積層し、
硬化後成形品を得る方法である。プレス成形法は、繊維
強化材にマトリックスを含浸させたシート状のものを数
枚金型にセットし、圧縮して成形する方法である。レジ
ンインジェクション法は、離型処理した型に繊維強化材
をセットし、上型で繊維強化材を密封して型内にマトリ
ックスを圧送し、硬化炉で硬化させた後、脱型して成形
品を作る方法である。

【０００３】また、最近では、ＦＲＰ成形法として引抜
き成形法も採用されてきている（特開平４−１６３１３
２号等）。引抜き成形法は、要求される成形品の性能に
合わせて繊維強化材を引き揃え、マトリックスを含浸さ
せて、金型内で硬化させつつ連続的に引き抜く方法であ
る。引抜き成形法は、ハンドレイアップ法、プレス成形
法、レジンインジェクション法と比較して生産効率が高
く、長尺物成形に適し、かつその低廉化を図ることが可
能である。

【０００４】ＦＲＰ中空体を引抜き成形法によって成形
する場合、中空部形成用マンドレルを内部に配置した金
型内にマトリックス含浸繊維強化材を導入し、これを硬
化させる。また、このような金型内にマトリックス含浸
繊維強化材を導入する場合、マンドレルの後部側（引抜
き方向上流側）でマトリックス含浸繊維強化材をマンド
レルの周囲に巻き付ける。

【０００５】この場合、上述したマンドレル上に集積し
たマトリックス含浸繊維強化材の周囲に、マトリックス
を含浸していないロービングをフープワインディングす
ること、すなわちマンドレルの周囲に集積したマトリッ
クス含浸繊維強化材上にロービングをマンドレルの外周
にほぼ沿って巻き付けることが、成形品の横方向の強度
を上げる点、マンドレル上に集積したマトリックス含浸
繊維強化材を下に落とさない点などで好ましい。

【０００６】また、フープワインディングを行うに際し
ては、マンドレル上に集積したマトリックス含浸繊維強
化材に対するフープワインディング用ロービングの巻き
密度を所定の値にして、安定したフープワインディング
を行う必要がある。

【０００７】なお、特開昭６１−２６６２３４号、特開
平３−２４６４１０号、特開平３−２８１２２８号、特
開平３−２８１２２９号、特開平３−２８１２３１号、
特開平３−２８１２３２号には、マトリックスを含浸し
たロービングやマットを湿式のロービングで巻くワイン
ディングの方法が記述されている。しかし、これら各公
報には、乾式のロービングでワインディングする方法の
記述はない。また、上記各公報はいずれもフィラメント
ワインディング法によるものであって、引抜き成形にお
いて乾式のロービングでワインディングする方法に関し
ては何ら記載されていない。さらに、特開昭５９−２２
４３３５号には、マトリックス含浸強化材に乾式のロー
ビングを被覆する方法が記載されている。しかし、上記
公報に記載された方法は、乾式のロービングを用いて縦
糸と横糸とからなる交絡組織体を形成し、この組織体を
マトリックス含浸強化材に被覆するもので、乾式のロー
ビングによるフープワインディングを行うものではな
い。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたもので、ロービングの巻き密度を任意の
値に調整しつつフープワインディングを行うことのでき
るフープワインディング装置及びフープワインディング
方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
目的を達成するため、マンドレル通過口を有する支持体
と、前記支持体のマンドレル通過口の周囲を回転する回
転体と、前記回転体に取り付けられたロービングクリー
ル収納体と、前記回転体の駆動機構と、前記回転体の回
転速度制御機構とを備え、前記ロービングクリール収納
体に収納したロービングクリールから引き出したロービ
ングを前記支持体のマンドレル通過口に挿入したＦＲＰ
中空体引抜き成形用マンドレル上に固定するとともに、
前記回転体を回転させることにより、前記ロービングを
マンドレルの周囲に集積したマトリックス含浸繊維強化
材上にフープワインディングするよう構成したことを特
徴とするフープワインディング装置を提供する（請求項
１）。

【００１０】また、本発明は、請求項１記載のフープワ
インディング装置において、支持体の水平位置及び高さ
調節機構を設けたフープワインディング装置を提供する
（請求項２）。

【００１１】さらに、本発明は、請求項１記載のフープ
ワインディング装置をマンドレルに２台設置するととも
に、これら２台のフープワインディング装置の回転体の
回転方向を互いに逆方向にしてフープワインディングを
行うことを特徴とするフープワインディング方法を提供
する（請求項３）。

【００１２】請求項１のフープワインディング装置は、
支持体にマンドレル通過口を形成してあるので、マンド
レル通過口にマンドレルを挿入した状態でフープワイン
ディングを行いつつ引抜き成形を行うことができる。ま
た、本発明のフープワインディング装置では回転体を回
転させてフープワインディングを行うものであるが、回
転体の回転速度制御機構を設けてあるので、ロービング
の巻き密度を任意の値に調節することができる。

【００１３】請求項２のフープワインディング装置は、
支持体の水平位置及び高さ調節機構を設けてあるので、
支持体の水平位置及び高さを調節することにより、強化
材を通すスペースであるマンドレルの外周面とマンドレ
ル通過口の内周面との間隔を均一にすることができ、そ
のため良好なフープワインディングを行うことができ
る。

【００１４】請求項３のフープワインディング方法で
は、２台のフープワインディング装置の回転体の回転方
向を逆方向にしてフープワインディングを行うので、ロ
ービングの巻き方向が逆になり、ロービングが一方方向
に引っ張られることなく安定した巻き方になるととも
に、フープワインディングしたロービングが互いに交差
した状態になって、成形品の強度が増加する。

【００１５】

【実施例】次に、実施例により本発明を具体的に示す
が、本発明は下記実施例に限定されるものではない。

【００１６】図１は本発明のフープワインディング装置
を用いたＦＲＰ中空体成形用の引抜き成形装置を示す。
この引抜き成形装置において、２はマンドレル支持装
置、４はマンドレル支持装置２に後端部が支持された片
持ち構造のマンドレルを示す。マンドレル４は、後部側
の円柱部６と、先部側の四角柱部８と、円柱部６と四角
柱部８との間の円柱状から徐々に四角柱状になる中間部
１０とを有する。

【００１７】図中１２及び１４はそれぞれマンドレル４
の円柱部６に所定間隔離間して配設されたフォーミング
装置、１６及び１８はそれぞれフォーミング装置１２及
び１４の下流に設置された２台の本発明フープワインデ
ィング装置を示す。

【００１８】フォーミング装置１２及び１４は、下部ガ
イド２０とマンドレル４の周囲に配設されたフォーミン
グガイド２２とから構成されている。上流側のフォーミ
ング装置１２ではマンドレル４上にマトリックス含浸繊
維強化材２６を集積し、下流側のフォーミング装置１４
ではさらにその上にマトリックス含浸繊維強化材２８を
集積する。

【００１９】図中３０は内部にマンドレル４の四角柱部
８が挿入された硬化金型を示す。なお、図示していない
が、マンドレル支持装置２の引抜き方向上流側にはロー
ビングラック、マットラック、マトリックス含浸槽等が
設けられ、金型３０の引抜き方向下流側には引抜き装
置、カッター等が設けられている。

【００２０】フープワインディング装置１６、１８は、
マンドレル４の周囲に集積したマトリックス含浸繊維強
化材上にマトリックスを含浸していないロービングを繊
維強化材引き抜き方向Ｘに対してほぼ直角となる方向に
巻き付けるもので、上流側のフープワインディング装置
１６は図２〜４に示す構成を有する。図２は概略正面図
（引抜き方向下流側から見た図）、図３は概略背面図、
図４は概略側面断面図である。

【００２１】図２〜４に示すフープワインディング装置
１６において、３２は支持体を示す。支持体３２は、枠
状の基台３４と、基台３４の上部中央に固着されたカバ
ー３６とからなる。カバー３６にはマンドレル通過口３
８が形成され、このマンドレル通過口３８にマンドレル
４が挿入されている。

【００２２】図中４０はマンドレル通過口３８を囲むよ
うにカバー３６に取り付けられた円筒状の回転体で、こ
の回転体４０は可変減速機（回転速度制御機構）付きの
モータ（駆動機構）４２にベルト４４を介して連結さ
れ、モータ４２の作動によりマンドレル通過口３８の周
囲を時計回りあるいは逆時計回りの回転方向で回転する
ようになっている。また、回転体４０の回転速度は可変
減速機による手動制御によってコントロールできるよう
になっている。なお、図示していないが、フープワイン
ディング装置１６にはモータ４２の緊急停止スイッチが
左右に設けられている。

【００２３】図中４６は回転体４０の外周部に連結体４
８を介して固定されたロービングクリール収納体を示
す。ロービングクリール収納体４６は９０゜間隔毎に４
個設けられている。ロービングクリール収納体４６は、
図５に示すように、内部にロービングクリール５０が収
納された円筒容器５２と、円筒容器５２の開口部を閉塞
する蓋体５４とからなる。蓋体５４の中央部にはロービ
ング取り出し孔５６が穿設されている。また、蓋体５４
の中央部外面にはテンションアジャスター５８が固定さ
れている。

【００２４】テンションアジャスター５８は、中空部が
前記ロービング取り出し孔５６と連通するように蓋体５
４に固定された管体６０と、管体６０の先端部に取り付
けられたテンション調整体６２とからなる。テンション
調整体６２は、合成樹脂等からなる角柱体６４の一端部
近傍に管体固定穴６６が形成され、この管体固定穴６６
に管体６０が挿入、固定されているとともに、４個のロ
ービング挿入溝６８が所定間隔毎に形成されているもの
である。ロービング挿入溝６８は、角柱体６４の一側面
及びその反対側側面から交互に形成されている。

【００２５】支持体３２の基台３４の下端部には、前後
左右の４箇所にそれぞれ図６に示す構造を有する水平位
置及び高さ調節機構７２が設けられている。図６におい
て７４は調節台を示す。調節台７４は、下壁部７６、上
壁部７８、中間壁部８０及び側壁部８２、８４からな
る。また、図中８６は調節台７４の下壁部７６と中間壁
部８０との間に設置されたキャスター、８８はキャスタ
ー８６の基端部に固定されたキャスター８６の高さ調節
ボルトを示す。下壁部７６及び中間壁部８０にはキャス
ター挿入用開口部９０及び９２が形成され、これにより
キャスター８６が回転できるようになっている。また、
高さ調節ボルト８８は調節台７４の上壁部７８に形成さ
れたボルト挿入孔９３に挿入され、さらに上壁部７８の
上下に設けられたナット９４、９６によって締め付けら
れて上壁部７８に固定されている。そして、ナット９６
をゆるめることにより高さ調節ボルト８８を回転させて
キャスター８６の高さを調節できるようになっている。

【００２６】下壁部７６の一側部は一方の側壁部８２の
外方に延出しており、この延出部９８に形成された孔１
００にジャッキナット１０２が固定されている。また、
ジャッキナット１０２にはジャッキボルト１０４が螺合
され、このジャッキボルト１０４はナット１０６により
締め付けられて固定されている。したがって、ナット１
０６をゆるめることによりジャッキボルト１０４を回転
させて上下動させることができるようになっている。

【００２７】上記水平位置及び高さ調節機構７２によっ
て支持体３２の水平位置及び高さを調節する場合、下記
の手順で行う。 ナット９６をゆるめ、高さ調節ボルト８８を回してキ
ャスター８６の車輪１０８を床１１０につける。次いで
ナット１０６をゆるめ、ジャッキナット１０４を床１１
０から浮かす。この状態で支持体３２を設置位置に移動
させる。 支持体３２を水平に動かしてその水平位置を調節する
とともに、高さ調節ボルト８８を回して支持体３２の高
さを調節する。これにより、支持体３２を水平にし、か
つマンドレル４の外周面とマンドレル通過口３８の内周
面との間隔が均一になるようにする。 ジャッキナット１０４を回してその下端を床１１０に
つけ、ナット１０６を締めてジャッキナット１０４を固
定する。次いで、ナット９６をゆるめて高さ調節ボルト
８８を回し、キャスター８６の車輪１０８を床１１０か
ら浮かせる。 支持体３２が水平になっているか否か、マンドレル４
の外周面とマンドレル通過口３８の内周面との間隔が均
一になっているか否かを調べ、なっていない場合はナッ
ト１０６をゆるめ、ジャッキナット１０４を回して支持
体３２の高さを微調整する。

【００２８】下流側のフープワインディング装置１８
は、図７の概略背面図に示すように、カバー３６に対す
る基台３４の固着位置を上流側のフープワインディング
装置１６に比べて引抜き方向側方にずらしたものであ
る。また、下流側のフープワインディング装置１８の回
転体は、上流側のフープワインディング装置１６の回転
体の回転方向に対して反対の回転方向で回転するように
なっている。その他の点については、両フープワインデ
ィング装置１６、１８は同一であるため、図面及び説明
を省略する。

【００２９】本例のフープワインディング装置１６、１
８を用いてマンドレル４の周囲に集積したマトリックス
含浸繊維強化材上にロービングのフープワインディング
を行う場合、ロービングクリール収納体４６内のロービ
ングクリール５０からロービング取り出し孔５６を通し
て引き出したロービング７０をテンションアジャスター
５８に通し、その先端をマンドレル４の周囲に集積した
マトリックス含浸繊維強化材に固定して、モータ４２の
作動によって回転体４０を回転させる。これにより、ロ
ービング７０がロービングクリール５０から連続的に引
き出されてマンドレル４の繊維強化材上にフープワイン
ディングされる。

【００３０】この場合、各フープワインディング装置１
６、１８にはロービングクリール収納体４６が４個ずつ
設けられているが、ロービングクリール５０は４個全部
の収納体４６に収納してもよく、一部の収納体４６のみ
に収納してもよい。なお、ロービングの種類に何等限定
はなく、目的に応じて任意に選択することができる。

【００３１】本実施例のフープワインディング装置１
６、１８を用いたフープワインディングにおいて、ロー
ビングの巻き密度（引抜き速度／回転体４０の回転速
度）は、引抜き速度、回転体４０の回転速度、ロービン
グクリール収納体４６の使用個数などによって調節する
ことができる。ロービングの巻き密度は、通常、引抜き
速度５ｃｍ／分〜５０ｃｍ／分、回転体４０の回転速度
１０ｒｐｍ／分〜５０ｒｐｍ／分の範囲で任意に決定す
る。

【００３２】本実施例のフープワインディング装置１
６、１８によれば、マンドレル上に集積したマトリック
ス含浸繊維強化材に対するフープワインディングを任意
の巻き密度で安定して行うことができる。

【００３３】本実施例のフープワインディング装置１
６、１８は、水平位置及び高さ調節機構７２を設けたの
で、支持体３２を水平に設置できるとともに、強化材を
通すスペースであるマンドレル４の外周面とマンドレル
通過口３８の内周面との間隔を均一にすることができ、
そのため良好なフープワインディングを行うことが可能
である。特に、高さ調節ボルト８８による高さ調節及び
ジャッキボルト１０４による高さの微調節の２段階で支
持体３２の高さを調節できるので、支持体３２の高さを
精密に調節することができる。

【００３４】また、上流側のフープワインディング装置
１６の回転体４０と、下流側のフープワインディング装
置１８の回転体４０とを互いに逆方向に回転させるよう
にしたので、ロービング７０の巻き方向が逆になり、ロ
ービング７０が一方方向に引っ張られることなく安定し
た巻き方になるとともに、フープワインディングしたロ
ービング７０が互いに交差した状態になって、成形品の
強度が増加する。

【００３５】本実施例のフープワインディング装置１
６、１８では、ロービング７０をテンション調整体６２
の複数のロービング挿入溝６８に順次通してあるので、
ロービング７０とロービング挿入溝６８の周壁部との間
の摩擦力によって、マンドレル４上のマトリックス含浸
繊維強化材に固定されたロービング７０の先端とテンシ
ョン調整体６２との間でロービング７０に一定の張力が
生じ、このため一定の巻き付け張力、巻き密度によって
フープワインディングを行うことができる。

【００３６】また、ロービング７０を挿入するロービン
グ挿入溝６８の数を変えることによって、回転体４０の
回転速度に依存することなく巻き付け張力を簡便に調整
することができる。さらに、ロービング７０を管体６０
の内部を通過させてマンドレル４の周囲に近接して導く
ことができるので、ロービング７０の巻き付け位置を一
定にすることができる。

【００３７】なお、上記実施例では２台の本発明フープ
ワインディング装置を用いて引抜き成形装置を構成した
が、フープワインディング装置は１台としてもよく、３
台以上を用いてもよい。また、上記実施例では駆動機構
及び回転速度制御機構として可変減速機付きのモータを
用いたが、他の機構を用いてもよい。さらに、上記実施
例ではフープワインディング装置のロービングクリール
収納体を４個としたが、３個以下あるいは５個以上とし
てもよく、その他の構成、例えば支持体の構造等につい
ても本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更して差し
支えない。

【００３８】

【発明の効果】請求項１のフープワインディング装置に
よれば、ＦＲＰ中空体の引抜き成形において、マンドレ
ルの周囲に集積したマトリックス含浸繊維強化材上にマ
トリックスを含浸していないロービングのフープワイン
ディングを行うに際し、引抜き速度と回転体の回転速度
とを調節することにより任意のロービング巻き密度によ
って安定したフープワインディングを行うことができ
る。

【００３９】請求項２のフープワインディング装置によ
れば、強化材を通すスペースであるマンドレル外周面と
マンドレル通過口内周面との間隔を均一にして良好なフ
ープワインディングを行うことができる。

【００４０】請求項３のフープワインディング方法によ
れば、ロービングを安定してフープワインディングする
ことができるとともに、フープワインディングしたロー
ビングを交差させることができるため、強度の高い成形
品を得ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明フープワインディング装置を用
いた引抜き成形装置の一部を示す概略構成図である。

【図２】図２は、図１の引抜き成形装置の上流側のフー
プワインディング装置を示す概略正面図である。

【図３】図３は、同フープワインディング装置の概略背
面図である。

【図４】図４は、同フープワインディング装置の概略側
面断面図である。

【図５】図５は、同フープワインディング装置のマット
クリール収納体及びテンションアジャスターを示す断面
図である。

【図６】図６は、同フープワインディング装置の水平位
置及び高さ調節機構を示す一部断面図である。

【図７】図７は、図１の引抜き成形装置の下流側のフー
プワインディング装置を示す概略背面図である。

【符号の説明】

２ マンドレル支持装置 ４ マンドレル ６ 円柱部 ８ 四角柱部 １０ 中間部 １２ フォーミング装置 １４ フォーミング装置 １６ フープワインディング装置 １８ フープワインディング装置 ２０ 下部ガイド ２２ フォーミングガイド ２６ マトリックス含浸繊維強化材 ２８ マトリックス含浸繊維強化材 ３０ 硬化金型 ３２ 支持体 ３４ 基台 ３６ カバー ３８ マンドレル通過口 ４０ 回転体 ４２ 可変減速機付きモータ ４４ ベルト ４６ ロービングクリール収納体 ４８ 連結体 ５０ ロービングクリール ５２ 円筒容器 ５４ 蓋体 ５６ ロービング取り出し孔 ５８ テンションアジャスター ６０ 管体 ６２ テンション調整体 ６４ 角柱体 ６６ 管体固定穴 ６８ ロービング挿入溝 ７０ ロービング ７２ 水平位置及び高さ調節機構 ７４ 調節台 ７６ 下壁部 ７８ 上壁部 ８０ 中間壁部 ８２ 側壁部 ８４ 側壁部 ８６ キャスター ８８ 高さ調節ボルト ９０ キャスター挿入用開口部 ９２ キャスター挿入用開口部 ９３ ボルト挿入孔 ９４ ナット ９６ ナット ９８ 延出部 １００ 孔 １０２ ジャッキナット １０４ ジャッキボルト １０６ ナット １０８ 車輪 １１０ 床

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 9:00 22:00

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マンドレル通過口を有する支持体と、前
   記支持体のマンドレル通過口の周囲を回転する回転体
   と、前記回転体に取り付けられたロービングクリール収
   納体と、前記回転体の駆動機構と、前記回転体の回転速
   度制御機構とを備え、 前記ロービングクリール収納体に収納したロービングク
   リールから引き出したロービングを前記支持体のマンド
   レル通過口に挿入したＦＲＰ中空体引抜き成形用マンド
   レル上に固定するとともに、前記回転体を回転させるこ
   とにより、前記ロービングをマンドレルの周囲に集積し
   たマトリックス含浸繊維強化材上にフープワインディン
   グするよう構成したことを特徴とするフープワインディ
   ング装置。
2. 【請求項２】 支持体の水平位置及び高さ調節機構を設
   けた請求項１記載のフープワインディング装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のフープワインディング装
   置をマンドレルに２台設置するとともに、これら２台の
   フープワインディング装置の回転体の回転方向を互いに
   逆方向にしてフープワインディングを行うことを特徴と
   するフープワインディング方法。