JPH1067053A - 繊維強化樹脂成形品の成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂含浸槽に浸漬された長繊維がガイド部材
から導出されて芯型に巻回して管継手が成形される。し
かし、長繊維が弛んだり、大きな緊張状態が生じると、
管継手の品質が低下する。このため、長繊維に所定の張
力が加えられるようにした装置が開発されているが、そ
の装置は複雑であった。 【解決手段】 長繊維１０に張力を加えるローラ８を樹
脂含浸槽２の入口側に配置する。長繊維１０を下方に押
し下げるスライダー５を、樹脂含浸槽２の出口側に配置
する。スライダー５の下端部には、長繊維を挿通する貫
通孔５ａを穿設する。長繊維１０にはスライダー５の自
重によって最適な張力が加えられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂含浸槽内の液
状の樹脂に浸漬された長繊維を、芯型に巻回する繊維強
化樹脂成形品の成形装置に関し、詳しくは、簡易な設備
で長繊維に所定の張力が加えられるようにした繊維強化
樹脂成形品の成形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化樹脂製の管や管継手の成形方法
の一つとして、フィラメントワインディング（ＦＷ）法
が知られている。ＦＷ法による管継手等の成形方法は、
マンドレルと称される芯型が所望の方向に回転し、かつ
芯型から離隔してガイド部材が移動し、そのガイド部材
から導出された長繊維が芯型に巻回されるようにするも
のである。

【０００３】すなわち、ＦＷ法は図６に示すような成形
装置を使用して、長繊維１０を芯型１１に巻回する。こ
の繊維強化樹脂成形品の成形装置は１個又は数個の長繊
維のロール１（端部を引くことにより、長繊維は円滑に
解け出る）から引き出された１本又は数本の長繊維１０
に液状の樹脂を連続的に含浸させる樹脂含浸槽２と、芯
型１１の近傍にあって前記樹脂含浸槽２から引き出され
た長繊維１０を任意の位置に移動させるロボット３と、
ロボット３に取り付けられたガイド部材４とを具備した
ものである。

【０００４】樹脂含浸槽２には複数のガイドローラ２ａ
が配列され、長繊維１０が樹脂含浸槽２内の樹脂に浸漬
するようにされている。ロボット３は多関節のアーム３
ａによって、任意の姿勢に方向転換することができ、先
端側のアーム３ａに取り付けられたガイド部材４が芯型
１１と対向するようにされている。

【０００５】長繊維１０はロール１から引き出され、樹
脂含浸槽２内で樹脂に浸漬され、ガイド部材４から導出
されて、回転している芯型１１に巻回される。長繊維１
０に含浸した樹脂が硬化して、芯型１１が抜き出される
と、繊維強化樹脂製の管継手が完成する。

【０００６】管継手がＴ字管のような複雑な形状をして
いると、長繊維１０をＴ字形の芯型１１に巻回するため
に、芯型１１及びロボット３の多関節のアーム３ａ及び
ガイド部材４の動作が複雑になる。すると、長繊維１０
に一時的なたるみ、あるいは大きな緊張状態が生じ、膨
らんだ部分や強度が低下した部分のある管継手ができて
しまう。このような不具合に鑑み、長繊維１０に常に一
定の張力が加えられるようにした成形装置が特開昭６３
−３０２３４号公報に開示されている。

【０００７】この装置は図７に示すように、サーボモー
タ１０１により駆動された長繊維１０を強制的に送るロ
ーラ対１０２を樹脂含浸槽２内に沈め、長繊維１０の張
力を測定する張力測定器１０３を樹脂含浸槽２の出口側
に配設し、サーボモータ１０１の回転速度を検出する速
度検出器１０４をサーボモータ１０１に接続し、張力測
定器１０３と速度検出器１０４とからの信号に基づいて
サーボモータ１０１の回転速度を制御する制御装置１０
５を設けたことを特徴とするものである。

【０００８】上記の成形装置によれば、張力測定器１０
３が長繊維１０に発生する張力を直接に測定し、制御装
置１０５によってローラ対１０２の回転速度が制御され
るため、長繊維１０は理想的な張力で芯型１１に巻回さ
れる。しかもローラ対１０２の駆動手段であるサーボモ
ータ１０１の回転速度は、制御装置１０５によってフィ
ードバックされるため、制御性が高まり、装置の信頼性
も向上する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来技術の繊維強化樹
脂成形品の成形装置は、長繊維１０に適切な張力が付与
され、望ましい構成であるといえる。しかしながら、従
来技術の繊維強化樹脂成形品の成形装置は、サーボモー
タ１０１、張力測定器１０３、速度検出器１０４および
制御装置１０５を具備し、ローラ対１０２の回転速度を
制御するようにしているため、成形装置が複雑化し、メ
ンテナンスにも手間がかかり、結果的に製品のコストア
ップをもたらすといった不具合があった。

【００１０】また実際上、従来技術の繊維強化樹脂成形
品の成形装置は、過剰品質である場合が多い。すなわち
ＦＷ法においては、経験上、長繊維にたるみさえ発生さ
せなければ、品質上問題のない成形が行われる場合が多
い。そこで本発明は、簡易な設備によって長繊維のたる
みをとり、品質が良好な成形品を成形することができる
繊維強化樹脂成形品の成形装置を提供することを目的と
する。

【００１１】また本発明のもう一つの目的は、樹脂含浸
槽に入る長繊維に適度の張力を付与することにある。す
なわちＦＷ法においては、長繊維は、端部を引くことに
より円滑に解け出る巻物状態で配備されたロールから順
次引き出されて樹脂含浸槽に入る。ここで従来技術にお
いては、樹脂含浸槽に入る長繊維には何らの張力も与え
られていなかった。そのためロボットが急激な動作をす
ると、長繊維が勢い良く引き出され、樹脂含浸槽内や、
出口部分で絡まってしまう問題があった。そこで本発明
は、簡単な設備によって樹脂含浸槽に入る長繊維に適度
の張力を付与し、成形作業を円滑に行うことができる繊
維強化樹脂成形品の成形装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの第１の手段は、長繊維を連続的に液状の樹脂に含浸
させる樹脂含浸槽と、回転する芯型の近傍を移動するガ
イド部材を有し、前記樹脂含浸槽から引き出された長繊
維を芯型に巻回する繊維強化樹脂成形品の成形装置にお
いて、貫通孔を有すると共に上下方向に自由移動可能に
ガイドされたスライダーが前記樹脂含浸槽とガイド部材
との間に設けられ、前記樹脂含浸槽から引き出された長
繊維はスライダーの貫通孔に挿通され、スライダーの重
力による下方向への付勢力をもって長繊維のたるみをと
ることを特徴とする繊維強化樹脂成形品の成形装置であ
る。

【００１３】上記の第１の手段によれば、長繊維の張力
が弱いときはスライダーが下降し、長繊維の張力が強い
ときはスライダーが上昇するため、長繊維にたるみは発
生しない。

【００１４】上記の課題を解決するための第２の手段
は、スライダーは幅を有し、貫通孔は水平方向に長い長
孔であって長繊維は前記長孔に挿通されることを特徴と
する請求項１記載の繊維強化樹脂成形品の成形装置であ
る。

【００１５】上記の第２の手段によれば、帯状あるいは
多数の線状の長繊維のたるみとりをまとめて行うことが
できる。

【００１６】上記の課題を解決するための第３の手段
は、長繊維は線状であり、複数のスライダーが並列に配
置され、スライダーの貫通孔には長繊維の一つ一つが挿
通されている請求項１記載の繊維強化樹脂成形品の成形
装置である。

【００１７】第３の手段によると、各長繊維のたるみを
とることができるばかりでなく、各長繊維に適切な張力
を付与することができる。

【００１８】上記の課題を解決するための第４の手段
は、樹脂含浸槽の入口側に、長繊維に張力を加える軸を
具備したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに
記載の繊維強化樹脂成形品の成形装置である。

【００１９】また上記の課題を解決するための第５の手
段は、長繊維を連続的に液状の樹脂に含浸させる樹脂含
浸槽と、回転する芯型の近傍を移動するガイド部材を有
し、前記樹脂含浸槽から引き出された長繊維を芯型に巻
回する繊維強化樹脂成形品の成形装置において、前記樹
脂含浸槽の入口側で、長繊維に張力を加える軸を具備し
たことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の成形装置であ
る。

【００２０】上記した第４及び第５の手段によると、長
繊維は軸に引っ張られ、常に所定の張力が加えられた状
態で、樹脂含浸槽内に浸漬される。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下さらに、本発明の実施の形態
を図１から図５を参照して説明する。図１は、本発明の
実施形態に係る繊維強化樹脂成形品の成形装置の要部正
面図である。図２は、図１の繊維強化樹脂成形品の成形
装置の樹脂含浸槽の入口側に設けられた軸の斜視図であ
る。図３は、第１の実施の形態に係る繊維強化樹脂成形
品の成形装置を構成するスライダーの斜視図である。図
４は、図３とは異なる第１の実施の形態に係るスライダ
ーの斜視図である。図５は、図２とは異なる実施の形態
に係る軸の正面図である。なお、従来と同一部分は同一
の符号を付してその説明を省略する。

【００２２】本実施形態の繊維強化樹脂成形品の成形装
置は、図１に示すように、長繊維１０に張力を加えるた
めの軸８を樹脂含浸槽２の入口側に配置したことを特徴
とするものである。また本実施形態のもう一つの特徴
は、樹脂含浸槽２の出口と、ロボット３に取り付けられ
たガイド部材４との間にスライダー５，６を設けた点で
も特徴的である。

【００２３】すなわち本実施形態の繊維強化樹脂成形品
の成形装置では、図２のように樹脂含浸槽２の入口側に
２本の軸８が段違いで平行に設けられている。軸８は側
板２０に固定されて回転しないようにした固定ロッドの
ようなものである。ただし、軸８は、軸受けを介して回
転することができるようにすることも可能である。ロー
ル１から引き出された長繊維１０は、こ二つの軸８を経
由して樹脂含浸槽２に入る。長繊維１０は、二つの軸８
によってジグザク経路を経るため、および軸８の摩擦力
のため、僅かに張力が与えられた状態で、樹脂含浸槽２
に入ることとなる。

【００２４】また本実施形態では、図１，３，４に示す
ように、長繊維１０の張力に応じて昇降動するスライダ
ー５，６を樹脂含浸槽２の出口側、すなわち樹脂含浸槽
２とガイド部材４の間に配置している。スライダー５
は、長繊維１０が１本のときは図３に示すように幅の狭
い板状の下端部に丸い貫通孔５ａを穿設したものとす
る。この貫通孔５ａに長繊維１０が挿通され、スライダ
ー５の自重によって長繊維１０が下方へ押し下げられて
たるみがとられる。ただし、図３の仮想線に示すよう
に、複数のスライダー５，５…を直列に配置することに
より、複数本の長繊維１０にそれぞれの最適な大きさの
張力を加え、たるみをとる構成とすることもできる。

【００２５】また、図４に示すような幅の広いスライダ
ー６を使用することにより、複数本の長繊維１０に張力
を加えることもできる。この幅の広いスライダー６は軽
量化を図り、長繊維１０に過度の張力を与えないよう
に、内側を必要な重量分だけ切除した枠形状とし、下端
部に複数本の長繊維１０を挿通するための長細い貫通孔
６ａを穿設する。図４に示すスライダー６は、帯状の長
繊維のたるみをとる場合にも好適である。

【００２６】このようなスライダー５，６はその両側部
がガイドレール７に摺動自在に保持されて上下方向に自
由に昇降動する。またスライダー５，６は樹脂含浸槽２
の出口部分に設けられた二つの固定ガイド１１，１２の
間に設けられている。固定ガイド１１，１２の高さは、
樹脂含浸槽２の高さに略等しく、床面との間には相当の
距離がある。スライダー５，６は、最も上端に位置した
場合の貫通孔５ａ，６ａの高さが前記した固定ガイド１
１，１２の高さに等しく、従ってスライダー５，６は、
上下方向に相当の自由度を持つ。長繊維１０は、樹脂含
浸槽２を出た後、固定ガイド１１を経てスライダー５，
６の貫通孔５ａ，６ａに挿通され、さらに固定ガイド１
２を経てロボット３に取り付けられたガイド部材４に挿
通される。

【００２７】そしてスライダー５，６の下端部に穿設し
た貫通孔５ａ，６ａに挿通されている長繊維１０に、強
い張力が加えられているときは、スライダー５，６は固
定ガイド１１，１２の間で上昇し、長繊維１０がたるん
でいるときはスライダー５，６は下降する。したがっ
て、スライダー５，６の自重によって長繊維１０のたる
みをとることができる。スライダー５，６の自重は長さ
や内側を切除する大きさによって調整することができ
る。

【００２８】本実施形態の繊維強化樹脂成形品の成形装
置では、長繊維１０はロール１から引き出され、軸８を
介して樹脂含浸槽２内で樹脂に浸漬され、さらに固定ガ
イド１１、スライダー５，６の貫通孔５ａ，６ａ及び固
定ガイド１２を経てロボット３に取り付けられたガイド
部材４に導かれ、ガイド部材４から導出されて、回転し
ている芯型１１に巻回される。そして本実施形態の繊維
強化樹脂成形品の成形装置では、ロール１から引き出さ
れて樹脂含浸槽２内の樹脂に浸漬される間の長繊維１０
は、軸８によって最適な大きさの張力が加えられている
ため、たるんだり、塊状となることはない。また樹脂含
浸槽２の出口側にスライダー５，６を配置したことによ
り、スライダー５，６の貫通孔５ａ，６ａを挿通した長
繊維１０が、下方に押し下げられ、樹脂含浸槽２を出た
長繊維１０のたるみがとられる。したがって、ガイド部
材４が複雑な動きをしても、長繊維１０はたるんだ状態
や大きな緊張状態が生じることなく、ガイド部材４から
導出されて芯型１１に巻回される。

【００２９】以上の実施形態では、樹脂含浸槽２に入る
長繊維１０に張力を付与するために、樹脂含浸槽２の手
前部分に二本の固定された軸８を設けた構成を開示し
た。このように張力付与部材として、固定された軸８を
採用したのは、前記したように、長繊維１０が巻物状で
あることが多く、無張力状態で引き出される場合が多い
ためである。また長繊維１０にある程度の張力がある場
合には、他に図５に示すような張力付与構造を樹脂含浸
槽２の手前部分に設けることも可能である。図５に示す
構成は、軸８をもって一定の位置で長繊維１０を下方に
引っ張る構成である。図５の構成では、軸８に引っ張り
バネ９が取り付けられ、長繊維１０は軸８に引っ張られ
ることによって所定の張力が加えられる。

【００３０】

【実施例】実際に上記の機能を実現するためには、長繊
維の経路の摩擦の大きさや、スライダーの重さと昇降動
する範囲とを適切に決定する必要がある。一例として、
スライダーに対して含浸槽側の摩擦力を約6kgf、長繊維
の送り側の摩擦力を約0.5kgf、スライダーの重さを約20
0gf 、スライダーの昇降動する範囲を約800mm とすれ
ば、良好に弛みを取ることができる。

【００３１】

【発明の効果】本発明の繊維強化樹脂成形品の成形装置
は、きわめて簡単な構造であるにもかかわらず、確実に
長繊維のたるみをとることができる効果があり、品質が
良好な成形品を成形することができる。また本発明の繊
維強化樹脂成形品の成形装置では、装置が極めて簡素化
されるので、故障が生じにくく、メンテナンスも容易に
なるため、製品のコストダウンを図ることができる。

【００３２】また本発明の繊維強化樹脂成形品の成形装
置は、樹脂含浸槽に入る長繊維に適度の張力を付与する
ことが可能であり、樹脂含浸槽内やその周辺で長繊維が
滞ることがなく、成形作業を円滑に行うことができる効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る繊維強化樹脂成形品の
成形装置の要部正面図である。

【図２】図１の繊維強化樹脂成形品の成形装置の樹脂含
浸槽の入口側に設けられた軸の斜視図である。

【図３】第１の実施の形態に係る繊維強化樹脂成形品の
成形装置を構成するスライダーの斜視図である。

【図４】図３とは異なる第１の実施の形態に係るスライ
ダーの斜視図である。

【図５】図２とは異なる実施の形態に係る軸の正面図で
ある。

【図６】従来の繊維強化樹脂成形品の成形装置の構成図
である。

【図７】従来の繊維強化樹脂成形品の成形装置の系統図
である。

【符号の説明】

２ 樹脂含浸槽 ５ スライダー ６ スライダー ８ 軸 １０ 長繊維

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長繊維を連続的に液状の樹脂に含浸させ
   る樹脂含浸槽と、回転する芯型の近傍を移動するガイド
   部材を有し、前記樹脂含浸槽から引き出された長繊維を
   芯型に巻回する繊維強化樹脂成形品の成形装置におい
   て、貫通孔を有すると共に上下方向に自由移動可能にガ
   イドされたスライダーが前記樹脂含浸槽とガイド部材と
   の間に設けられ、前記樹脂含浸槽から引き出された長繊
   維はスライダーの貫通孔に挿通され、スライダーの重力
   による下方向への付勢力をもって長繊維のたるみをとる
   ことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の成形装置。
2. 【請求項２】 スライダーは幅を有し、貫通孔は水平方
   向に長い長孔であって長繊維は前記長孔に挿通されるこ
   とを特徴とする請求項１記載の繊維強化樹脂成形品の成
   形装置。
3. 【請求項３】 長繊維は線状であり、複数のスライダー
   が並列に配置され、スライダーの貫通孔には長繊維の一
   つ一つが挿通されている請求項１記載の繊維強化樹脂成
   形品の成形装置。
4. 【請求項４】 樹脂含浸槽の入口側に、長繊維に張力を
   加える軸を具備したことを特徴とする請求項１乃至３の
   いずれかに記載の繊維強化樹脂成形品の成形装置。
5. 【請求項５】 長繊維を連続的に液状の樹脂に含浸させ
   る樹脂含浸槽と、回転する芯型の近傍を移動するガイド
   部材を有し、前記樹脂含浸槽から引き出された長繊維を
   芯型に巻回する繊維強化樹脂成形品の成形装置におい
   て、前記樹脂含浸槽の入口側で、長繊維に張力を加える
   軸を具備したことを特徴とする繊維強化樹脂成形品の成
   形装置。