JPS6325210B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は繊維強化プラスチツクからなる高速回
転円筒に係るものである。

高速回転円筒を開発する際、技術的に困難を要
する項目としては、周速をできるだけ高めるこ
とと円筒の長さをできるだけ長くすることがあ
げられる。周速を高めるためには材料の適切な選
択円筒を長くするためには危険回転数をいかにし
て越すか、ということが重要なポイントとなつて
くる。

このような高速回転円筒に適用しうる材料とし
ては、高張力鋼炭素繊維強化プラスチツク（以下
CFRPと呼ぶ）、ガラス繊維強化プラスチツク、
ゲブラー繊維（米国デイポン社の商品名）強化プ
ラスチツクが考えられるが、周速をできるだけ高
めるためには比強度、比弾性率の高い材料が必要
であり、現在のところCFRPが最も適した材料と
いえる。

しかしながらCFRP回転円筒といえども無制限
に円筒長を長くすることは不可能である。即ち回
転円筒を長くすると回転円筒の危険回転数を越え
て定格回転数に達するようになり、その危険回転
数通過時に弾性曲げ振動を発生する危険がある。
そのため、危険回転数通過時に曲げ振動による振
幅をできるだけ小さくするようバランスの微調整
が必要となり、バランス調整に多くの時間を費す
ことになる。

このようなバランス調整のムダを省くため円筒
の中間部に１又は複数個のベローをもうけ、この
ベローにおいて曲げ振動を吸収させ危険回転数を
低下させる方法が従来からなされている。

第１図は、その回転円筒を示す断面図であり、
１は端板、２は円筒本体、３はベロー、４は回転
軸である。第２図はベローを拡大した図である。

この回転円筒は高周速に耐えうる材料というこ
とで前記した高張力鋼および繊維強化プラスチツ
ク材料（以下FRPと呼ぶ）が用いられておりベ
ローの製造方法として円筒本体との一体成形ある
いは複合構成による組み合せ成形等が提案されて
いる。しかしながら、より高周速化をめざす場合
高張力鋼より比強度、比弾性率のすぐれたFRP
特にCFRPが適しているが、ベローの製造方法の
困難さのために高周速に耐え得るベローの開発は
容易ではない。

たとえばCFRPで円筒本体とベローとを一体成
形する場合、第２図に示すようにベローの山、谷
およびＲ形状のため巻き付け成形中に補強繊維が
スベリを起こす。又成形用内型に密着しにくい等
の問題があり、ベローの製造方法も限定されてく
る。そのため積層構成も同時に制限され円筒本体
部も含め高周速に適した積層構成を選択すること
ができない場合が生じる。

第３図は複合構成のベローの一例を示す断面図
である。

５，６はベロー、７はこのベローを補強するた
めのFRPリングを示している。このような複合
構成のベローの場合、ベローのみを金属あるいは
FRPで製作し比強度、比弾性率の高い補強リン
グ７によりベローを補強することによりベロー単
独の場合より周速を高めることができるがベロー
の６の部分には補強リングはなくそのためおのず
と周速に制限をうけることになり高周速化を実現
できないことになる。

本発明は、上記したベローの欠点を改良しより
高速回転を可能ならしめるベロー部を有する高速
回転円筒にかかわるものである。

以下図に従がつて本発明について詳細に説明す
る。第４図は本発明によるベロー部の拡大図を示
しており３はベロー、８，８′はFRP製円筒本
体、９はFRP製補強リングを示している。

FRP製円筒本体８，８′はベロー３をかいして
接続しており、FRP製補強リング９はベロー３
とは接触しておらずFRP製円筒本体８，８′の一
方のみに接合している。FRP製補強リング９の
形状は第４図に示すごとく内径側はベロー３の外
径の形状にそつて均一な間隔を保つており外径側
はストレートな円筒形状である。

本発明は比強度、比弾性率の低い材料は遠心応
力による弾性変形が大きく、強度も低いため高周
速での回転が不可能であるのに対しFRPのよう
な比強度、比弾性率の高い材料は弾性変形も小さ
く強度も高いため、例えば比強度、比弾性率の低
いリングを一定の間隔をもつて比強度、比弾性率
の高いリングの内側に置き、同時に遠心力場でも
つて昇速を続けた場合、比弾性率の差により２つ
のリングの間隔は除々にせまくなり、ついには２
つのリングは接触するようになりその後は内側の
リングは外側のリングにささえられ弾性変形も押
えられるようになるため単独では回転不可能な高
周速回転が可能となる原理を応用したものであ
る。

即ち本発明の特徴はFRP製本体円筒８，８′に
接続している比強度、比弾性率の低いベロー３の
外径に対し一定の間隔を有する内径をもつた比強
度、比弾性率の高いFRP製補強リング９をFRP
製本体円筒の一方のみに接合することにより回転
系を構成し、系全体としては危険回転数通過のた
めにはベロー３によりその機能を発揮させ危険回
転数通過後のさらに高周速域ではベロー３は完全
にFRP製補強リング９に接触しよりかかること
により発生応力を減少させると同時に接触後から
定格回転数に到るまでには危検回転数を生じさせ
ないよう系全体を設計することにより高周速回転
を可能としたことにある。

このように設計されたベロー補強用FRP製補
強リングを有するFRP製高速回転円筒は高張力
鋼では実現不可能な高速回転を可能にすることが
できるし、さらにCFRPを用いた回転円筒では、
金属製のベローをも可能とするこができる。

即ち、本発明によるベローは本体円筒と別々に
製作した後円筒本体と接着する方法を用いれば比
強度、比弾性率の低い金属製のものでも可能であ
るし織物を用いたFRPのものでも可能とするこ
とができるため加工、成形が容易になり経済的に
も有利になる。

又FRP製補強リングはベロー外径と一定の間
隔をもつた内径を有することが必要なため、製作
は容易ではないが製作したベローを内径として
FRP製補強リングを成形すれば、樹脂の硬化に
より型とFRP製補強リングの間に一定の間隔を
生じさせることは可能であるし、ベロー表面に四
弗化性のテープのような樹脂の接着しないテープ
を貼りつけることにより間隔の調整も可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は回転円筒を示す断面図の例であり、１
は端板、２は本体円筒、３はベロー、４は軸を示
しており、第２図はベローの拡大図である。 第３図は複合構成のベローの断面図であり、５
は補強されたベロー部、６は補強されていないベ
ロー部、７はFRP製補強リングを示す。 第４図は本発明によるベロー部の拡大図であり
３はベロー８，８′は円筒本体、９はFRP製補強
リングを示している。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 繊維強化プラスチツク製円筒の中間部に１又
   は複数個の金属からなるベローを有する高速回転
   円筒においてベローの外側に位置し、円筒本体と
   は一部のみ接合しており、低速回転時にはベロー
   とは接触せず高速回転時においてのみベローと接
   触し、ベローの遠心応力による変形および発生応
   力を軽減させベローの補強リングとなり得る繊維
   強化プラスチツク製リングを有することを特徴と
   する高速回転円筒。 ２ 繊維強化プラスチツクが炭素繊維強化プラス
   チツクである特許請求の範囲第１項記載の高速回
   転円筒。