JPS6392441A - Manufacture of hollow structure - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、樹脂を含浸させた繊維をマンドレルに巻回し
、この巻回状態の繊維に含浸されている樹脂を硬化させ
るようにした中空構造体の製造方法に関するものである
。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention provides a hollow structure in which resin-impregnated fibers are wound around a mandrel, and the resin impregnated into the wound fibers is cured. This relates to a method of manufacturing a body.
本発明は、樹脂を含浸させた繊維をマンドレルに巻回し
、この巻回状態の繊維に含浸されている樹脂を硬化させ
るようにした中空構造体の製造方法において、マンドレ
ル本体にフィッティングが取付けられているマンドレル
を用い、硬化した樹脂により固化された巻回状態の繊維
から、マンドレルのフィンティング以外の部分を離脱さ
せて、巻回状態の繊維とこの巻回状態の繊維の開口部分
を閉塞しているフィッティングとから成る中空構造体を
製造することによって、半球面などの複雑な曲面形状を
有しかつ軽量で強度の大きい中空構造体を簡単な製造工
程で製造することができ、また製造された中空構造体を
他の機構に簡単に結合し得るようにしたものである。The present invention relates to a method for manufacturing a hollow structure in which resin-impregnated fibers are wound around a mandrel and the resin impregnated in the wound fibers is cured, in which a fitting is attached to the mandrel body. Using a mandrel, the part of the mandrel other than the finning is separated from the wound fiber solidified by the cured resin, and the wound fiber and the opening of the wound fiber are closed. By manufacturing a hollow structure consisting of a fitting and a fitting, it is possible to manufacture a hollow structure having a complex curved shape such as a hemispherical surface, and which is lightweight and strong, through a simple manufacturing process. The hollow structure can be easily connected to other mechanisms.
航空機等のタンク、ロケットのチャンバー、人工衛星の
姿勢制御用のロケットモータなどのケーシングは、それ
らの端部がは一半球面形状となっている。そしてこのよ
うなケーシングは航空機、ロケソＩ・、人工衛星等の飛
翔体に組込まれるので、軽量でありかつ耐圧強度が大き
いという互いに相反する特性を有する必要がある。従っ
て」一連のようなケーシングを構成する中空構造体は、
樹脂を含浸させた極めて長く連続している繊維をマンＦ
ルルに巻回した後にこの樹脂を硬化させ、次いで巻回状
態の繊維からマンドレルを離脱させるようにしたフィラ
メントワインディング法によって製造されている。The casings of aircraft tanks, rocket chambers, rocket motors for controlling the attitude of artificial satellites, etc. have hemispherical ends. Since such a casing is incorporated into a flying object such as an aircraft, a location shoot, or an artificial satellite, it is required to have contradictory characteristics such as being lightweight and having high pressure resistance. Therefore, the hollow structures constituting the casing, such as a series of
Man F is made of extremely long continuous fibers impregnated with resin.
It is manufactured by a filament winding method in which the resin is cured after being wound around a lulu, and then a mandrel is removed from the wound fiber.
しかしながら、上述のような中空構造体の製造方法では
、樹脂により固化された巻回状態の繊維、即ち繊維・樹
脂複合体からマンドレルを離脱させると、マンドレルの
端部が挿入されていた孔によヮて繊維・樹脂複合体の端
部に開口が形成されるので、この開口に口金等を取付け
る必要があった。However, in the method for manufacturing a hollow structure as described above, when the mandrel is removed from the wound fibers solidified by resin, that is, the fiber/resin composite, the end of the mandrel is inserted into the hole. Since an opening is formed at the end of the fiber/resin composite, it is necessary to attach a cap or the like to this opening.
本発明は、上述のような問題点を解決するために成され
たものであって、マンドレル本体にフィッティングが取
付けられているマンドレルを中備する工程と、前記フィ
ンティングが樹脂を含浸させた繊維によって部分的に覆
われるように、０；Ｉ記繊維を前記マンドレルに巻回す
る工程と、巻回状態の前記繊維に含浸されている前記樹
脂を硬化させる工程と、硬化した前記樹脂により固化さ
れた前記繊維から、前記マンドレルの前記フィンティン
グ以外の部分を離脱させる工程とをそれぞれ具備し、硬
化した前記樹脂により固化された巻回状態の繊維と、こ
の巻回状態の繊維の開口部分を閉塞するように前記繊維
に結合された前記フィッティングとから成る中空構造体
を製造するようにした中空構造体の製造方法に係るもの
である。The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and includes a step of providing a mandrel in which a fitting is attached to a mandrel body, and a step of providing a mandrel in which a fitting is attached to a mandrel body, and a step in which the fitting is attached to a fiber impregnated with a resin. a step of winding the 0; removing a portion of the mandrel other than the finning from the fibers, and closing the wound fibers solidified by the hardened resin and the openings of the wound fibers. The present invention relates to a method for manufacturing a hollow structure, which comprises manufacturing a hollow structure comprising the fitting and the fiber bonded to the fiber.
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.
第１図は、マンドレルに繊維をヘリカル状に巻回する繊
維巻回工程を示している。なおこの繊維巻回工程に用い
るマンドレル１は第２図に示すように構成されている。FIG. 1 shows a fiber winding process in which fibers are helically wound around a mandrel. The mandrel 1 used in this fiber winding step is constructed as shown in FIG.
即ち、マンドレル１は、その一端に大径部２ａが、また
その他端に径小部２ｂがそれぞれ形成されている金属製
などのロッド状芯材２を備えている。そして芯材２には
、上記大径部２ａの近傍において、２木のビン２Ｃが互
いには一直交しかつ上記芯材２をそれぞれ貫通した状態
で突設されている。また上記径小部２ｂには、第３図に
示すフィッティング４が嵌合固定されている。That is, the mandrel 1 includes a rod-shaped core material 2 made of metal or the like and having a large diameter portion 2a at one end and a small diameter portion 2b at the other end. In the vicinity of the large diameter portion 2a, two wooden bottles 2C are protruded from the core material 2 in such a manner that they are orthogonal to each other and pass through the core material 2, respectively. Further, a fitting 4 shown in FIG. 3 is fitted and fixed in the small diameter portion 2b.
上記フィンティング４はアルミニウム合金、各種の複合
材料などからほぼ半球状に構成されたものであって、そ
の平坦面４Ｃの中央部分に嵌合用凹部４ａが、またその
半球面４ｄの中央部分に保合用孔４ｂがそれぞれ形成さ
れている。そして」−記径小部２ｂが上記嵌合用凹部４
ａに嵌合固定されることによって、フィッティング４は
芯材２に対してその軸心方向に滑合固定されている。The finting 4 is made of aluminum alloy, various composite materials, etc. and has a substantially hemispherical shape, and has a fitting recess 4a in the center of its flat surface 4C, and a fitting recess 4a in the center of its hemispherical surface 4d. A combination hole 4b is formed respectively. "-The small diameter portion 2b is the fitting recess 4
The fitting 4 is fitted and fixed to the core member 2 in the axial direction thereof.
上記芯材２は水溶性層こう（パラプラスト）３によって
被覆され、この水溶性層こう３は乾燥などによって硬化
される。なお上記石こう３は、芯材２の径大部２ａの近
傍ではこの径大部２ａとほぼ同径で上記径大部２ａと滑
らかに連なるように円筒形状３ａに構成され、この円筒
形状部分３ａとフィッティング４との間においては長楕
円体形状３ｂに構成されている。そしてフィッティング
４の半球面４ｄがこの長楕円体形状部分３ｂと滑らかに
連なってこの長楕円体形状部分３ｂの一端面を構成し、
また上記長楕円体形状部分３ｂの他端面には円筒形状部
分３ａが連設されている。またこの長楕円体形状部分３
ｂ内には、ビン２ｃが埋設されているので、石こう３が
芯材２の軸心方向及び周方向に位置ずれするのを上記ピ
ン２Ｃによって防止することができる。The core material 2 is covered with a water-soluble layer (paraplast) 3, and this water-soluble layer 3 is hardened by drying or the like. The gypsum 3 has a cylindrical shape 3a near the large-diameter portion 2a of the core material 2 so that it has approximately the same diameter as the large-diameter portion 2a and smoothly continues with the large-diameter portion 2a. and the fitting 4 is formed into an elongated ellipsoid shape 3b. The hemispherical surface 4d of the fitting 4 is smoothly connected to the ellipsoid-shaped portion 3b to form one end surface of the ellipsoid-shaped portion 3b,
Further, a cylindrical portion 3a is connected to the other end surface of the elongated ellipsoidal portion 3b. Also, this long ellipsoid shaped part 3
Since the bottle 2c is embedded in the inside b, the pin 2C can prevent the plaster 3 from shifting in the axial direction and circumferential direction of the core material 2.
従って、マンドレル１は、芯材２、フィンティング４及
び水溶性面こう３から構成されている。Therefore, the mandrel 1 is composed of a core material 2, a finting 4, and a water-soluble surface layer 3.
そしてこのように構成されたマンドレル１には、第１図
に示すように、樹脂が含浸された繊維がヘリカル状に巻
回される。As shown in FIG. 1, resin-impregnated fibers are helically wound around the mandrel 1 thus constructed.
即ち、先ず、フィッティング４の半球面４ｄに設けられ
ている係合用孔４ｂに係合用部材５の軸部５ａを係合さ
せると共に、芯材２の径大部２ａを図外の回転駆動機構
に支持させて、マンドレル１を上記回転駆動機構によっ
て回転駆動させ得る状態にする。That is, first, the shaft part 5a of the engagement member 5 is engaged with the engagement hole 4b provided in the hemispherical surface 4d of the fitting 4, and the large diameter part 2a of the core material 2 is connected to a rotational drive mechanism (not shown). The mandrel 1 is supported so that it can be rotated by the rotational drive mechanism.
次に、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等を含浸させた炭素
繊維７を、往復移動台１０に設けられているガイドリン
グ６の挿通孔６ａに挿通させて、その先端をマンドレル
１の所定の箇所に固定する。Next, the carbon fiber 7 impregnated with a thermosetting resin, thermoplastic resin, etc. is inserted into the insertion hole 6a of the guide ring 6 provided on the reciprocating table 10, and its tip is inserted into a predetermined position on the mandrel 1. Fix it in place.
そして既述の回転駆動機構によってマントルシル１を回
転駆動させつつ上記往復移動台１０をマンドレル１の軸
心方向に往復動させることによって、炭素繊維７をマン
ドレル１にヘリカル状に巻回する。The carbon fibers 7 are helically wound around the mandrel 1 by reciprocating the reciprocating table 10 in the axial direction of the mandrel 1 while rotating the mantle sill 1 using the rotational drive mechanism described above.
なお上述の巻回に際しては、マンドレル１上に多数の菱
形開口８を有する金網状のパターン９が形成される。従
って、炭素繊維７が巻回される位置を少しずつずらせて
いけば、先に巻回された炭素繊維７の一側縁と新たに巻
回される炭素繊維７の反対側の一側縁とを互いに少しず
つ重ね合わせることができる。そしてこのようにして炭
素繊維７を幾重にも繰返して巻回すると、第６図に示す
ように、幾重にも積層された巻回状態の炭素繊維７によ
ってマンドレル１が被覆されることになる。Note that during the above-described winding, a wire mesh pattern 9 having a large number of diamond-shaped openings 8 is formed on the mandrel 1. Therefore, if the position where the carbon fiber 7 is wound is shifted little by little, one side edge of the previously wound carbon fiber 7 and one side edge of the opposite side of the newly wound carbon fiber 7 can be changed. can be superimposed on each other little by little. When the carbon fibers 7 are repeatedly wound many times in this manner, the mandrel 1 is covered with the carbon fibers 7 in a multiple layered and wound state, as shown in FIG.
この場合、石こう３の長楕円形状部分３ｂにはそのはｙ
全体に亘って炭素繊維７が幾重にも巻回され、またフィ
ンティング４の半球面４ｄもその外周部分のみは炭素繊
維７が幾重にも巻回される。In this case, the long elliptical portion 3b of the plaster 3 has a y
The carbon fibers 7 are wound many times over the entire surface, and the carbon fibers 7 are wound many times around only the outer peripheral portion of the hemispherical surface 4d of the finting 4.
そして上記半球面４ｄの中央部分は外部に露出したまま
で、この中央部分から上記外周部分にかけて炭素繊維７
の巻回数が次第に多くなるようになっているので、積層
された繊維の層は上記中央部分から上記外周部分にかけ
て次第に厚くなっている。従って巻回状態の繊維７とフ
ィッティング４の半球面４ｄのうちの外部に露出してい
る中央部分とははｙ゛滑らかに連なった状態となってい
る。The center portion of the hemispherical surface 4d remains exposed to the outside, and the carbon fibers 7 extend from the center portion to the outer peripheral portion.
Since the number of turns of the fibers gradually increases, the layer of laminated fibers gradually becomes thicker from the central portion to the outer peripheral portion. Therefore, the wound fibers 7 and the central portion of the hemispherical surface 4d of the fitting 4 exposed to the outside are in a smooth continuous state.
第５図は、マンドレル１を上述のようにして形成された
巻回状態の繊維７と共に軸部５ａ及び既述の回転駆動機
構から取外し、この巻回状態の繊維７を種々の部材で被
覆してから、真空ハング法を用いて巻回状態の繊維７を
固化させるようにした真空バッグ工程を示している。即
ち、巻回状態の繊維７を、剥離層１１、有孔の弗素化エ
チレンプロピレン層１２、ガラスクロス層１３、無孔の
弗素化エチレンプロピレン層１４及びガラスクロス層１
５によって順次被覆する。更に真空状態を保持するため
のシール材層１６を芯材２の径大部２ａと巻回状態の繊
維７との間において芯材２に形成し、これらの層１１〜
１６の外側から巻回状態の繊維７をバックパック１７で
空気漏れのないように袋状に覆う。FIG. 5 shows that the mandrel 1 and the wound fibers 7 formed as described above are removed from the shaft portion 5a and the rotational drive mechanism described above, and the wound fibers 7 are covered with various members. A vacuum bag process is shown in which the wound fibers 7 are then solidified using a vacuum hang method. That is, the wound fibers 7 are separated by a release layer 11, a porous fluorinated ethylene propylene layer 12, a glass cloth layer 13, a nonporous fluorinated ethylene propylene layer 14, and a glass cloth layer 1.
5 in sequence. Further, a sealing material layer 16 for maintaining a vacuum state is formed on the core material 2 between the large diameter portion 2a of the core material 2 and the wound fibers 7, and these layers 11 to
The wound fiber 7 is covered from the outside of the bag 16 with a backpack 17 in a bag-like manner so as to prevent air leakage.
なお層１１〜１５を形成する部材は、それぞれ全体とし
てほぼ矩形のシート状に形成され、またそのフィンティ
ング４の表面を被覆する部分には長手力向く軸方向）に
延びる切込みが多数並列して形成されている。そして剥
離層１１は炭素繊維７に含浸された樹脂のうちの余分な
樹脂を吸収して巻回状態の繊維７の表面の粗さを整える
ためのものである。また有孔の弗素化エチレンプロピレ
ン層１２はその上側に被覆されるガラスクロス層１３を
剥離層１１に接着させないためのものである。またガラ
スクロス層１３は有孔の弗素化エチレンプロピレン層１
２を通して前述の余分な樹脂を吸収するためのものであ
る。従ってこのガラスクロス層１３の厚みを変えること
によって、巻回状態の繊維７の樹脂含有率（Ｖｒ ）及
び厚みをコントロールすることができる。また無孔の弗
素化エチレンプロピレン層１４はガラスクロス層１３と
ガラスクロス層１５とを遮断するためのものである。そ
してこの無孔の弗素化エチレンプロビレン層１４によっ
て、巻回状態の繊維７の樹脂含有率（Ｖｆ ）＆び厚み
のコントロールをガラスクロス層１３のみに行なわせる
ことができる。またガラスクロス層１５はマンドレル１
とハ・ノクパ・ツク１７との間の真空状態をガラスクロ
ス層１５のほぼ全周囲にわたって均一にするのを助長す
るためのものである。従ってこのガラスクロス層１５ば
、パックバック１７内を図外の真空装置でもって真空に
する際に、このガラスクロス層１５の全周囲の空気が１
−記真空装置に容易に導かれる状態で、」１記真空装置
に連なっている。またこのガラスクロス層１５の内側に
は、既述のように、無孔の弗素化エチレンプロピレン層
１４が存在するので、このガラスクロス層１５による樹
脂の吸収が上記弗素化エチレンプロピレン層１４によっ
て防止される。The members forming the layers 11 to 15 are each formed into a substantially rectangular sheet shape as a whole, and a large number of notches extending in the axial direction (direction of the longitudinal force) are arranged in parallel in the part that covers the surface of the finting 4. It is formed. The peeling layer 11 is for absorbing excess resin of the resin impregnated into the carbon fibers 7 and smoothing the surface roughness of the wound fibers 7. Further, the perforated fluorinated ethylene propylene layer 12 is used to prevent the glass cloth layer 13 coated thereon from adhering to the release layer 11. The glass cloth layer 13 is a perforated fluorinated ethylene propylene layer 1.
This is for absorbing the above-mentioned excess resin through 2. Therefore, by changing the thickness of the glass cloth layer 13, the resin content (Vr) and thickness of the wound fiber 7 can be controlled. Further, the non-porous fluorinated ethylene propylene layer 14 is for blocking the glass cloth layer 13 and the glass cloth layer 15. The non-porous fluorinated ethylene propylene layer 14 allows the glass cloth layer 13 alone to control the resin content (Vf) and thickness of the wound fibers 7. Moreover, the glass cloth layer 15 is made of mandrel 1
This is to help make the vacuum condition between the glass cloth layer 15 uniform over almost the entire circumference of the glass cloth layer 15. Therefore, when the inside of the pack bag 17 is evacuated using a vacuum device (not shown), the air around the entire glass cloth layer 15 is reduced to 1.
- connected to the vacuum device described in 1. in a state where it can be easily guided to the vacuum device described in 1. Furthermore, as described above, the non-porous fluorinated ethylene propylene layer 14 is present inside the glass cloth layer 15, so the absorption of resin by the glass cloth layer 15 is prevented by the fluorinated ethylene propylene layer 14. be done.
次いで、このハックバック１７内を図外の真空装置でも
って真空にして−様な外圧をかけることによって、炭素
繊維７内から空気や余分な樹脂を除去することができ、
また繊維７の巻回状態を良好にすることができる。そし
て第５図に示す構造物全体を図外の熱風循環式オーブン
などによって所定の条件で加熱すると、樹脂が硬化して
巻回状態の炭素繊維７が固化するので、この巻回状態の
繊維とこれに含浸されている樹脂とによって繊維・樹脂
複合体１Ｂが得られる。この場合、フィッティング４ば
、既述のようにその半球面４ｄに繊維７が巻回されてい
るので、硬化した樹脂を介して上記繊維・樹脂複合体１
８に強固に結合される。Next, air and excess resin can be removed from the carbon fibers 7 by evacuating the inside of the hackback 17 with a vacuum device (not shown) and applying a similar external pressure.
Moreover, the winding condition of the fiber 7 can be improved. When the entire structure shown in FIG. 5 is heated under predetermined conditions using a hot air circulation oven (not shown), the resin hardens and the wound carbon fibers 7 solidify. A fiber/resin composite 1B is obtained by combining this with the resin impregnated. In this case, since the fiber 7 is wound around the hemispherical surface 4d of the fitting 4 as described above, the fiber/resin composite 1 is wound through the hardened resin.
8 is firmly connected.
次いで、バンクパック１７を除去してから、剥離層１１
を繊維・樹脂複合体１８からはがずことによって、それ
ぞれの層１２〜１５をマンドレル１及び繊維・樹脂複合
体１８から除去する。Next, after removing the bank pack 17, the release layer 11 is removed.
The respective layers 12 to 15 are removed from the mandrel 1 and the fiber/resin composite 18 by peeling them from the fiber/resin composite 18.
第６図は、上述のようにして形成された繊維・樹脂複合
体１８から芯材２を引抜く工程を示している。即ち、マ
ンドレル１は第２図に示すように構成されているので２
．ピン２Ｃの近傍の石こう３を破壊して石こう３が芯材
２に対して軸方向に移動できるようにしてから、図外の
マンドレル引抜き装置によって芯材２を繊維・樹脂複合
体１８に対して第６図における左方向に引張ると、芯＋
Ａ’ ２を繊維・樹脂複合体１８から容易に引抜くこと
ができる。この場合、フィッティング４は既述のように
繊維・樹脂複合体１８に強固に結合されているので、芯
材２の径小部２ｂはフィッティング４の嵌合用凹部４ａ
から容易に抜き出される。FIG. 6 shows the process of pulling out the core material 2 from the fiber/resin composite 18 formed as described above. That is, since the mandrel 1 is constructed as shown in FIG.
．． After destroying the plaster 3 near the pin 2C so that the plaster 3 can move in the axial direction with respect to the core material 2, the core material 2 is moved against the fiber/resin composite 18 using a mandrel drawing device (not shown). When pulled to the left in Figure 6, the core +
A'2 can be easily pulled out from the fiber/resin composite 18. In this case, since the fitting 4 is firmly connected to the fiber/resin composite 18 as described above, the small diameter portion 2b of the core material 2 is connected to the fitting recess 4a of the fitting 4.
easily extracted from.
次いで、ｔ＠維・樹脂複合体１８内に残存する水溶性層
こう３を水によって洗い流すと、繊維・樹脂複合体１８
とその先端部分に結合されたフィッティング４とから成
る中空構造体が得られる。Next, when the water-soluble layer 3 remaining in the fiber/resin composite 18 is washed away with water, the fiber/resin composite 18
A hollow structure is obtained consisting of a fitting 4 and a fitting 4 connected to its tip.
なおこの中空構造体においては、第６図に示すように、
フィッティング４の半球面４ｄの中央部分に形成されて
いる係止用孔４ｂの近傍には炭素繊維７を巻回していな
いので、上記係止用孔４ｂは中空構造体の外部に露出し
ている。従って上記中空構造体を他の装置に結合する場
合に、この係止用孔４ｂをその結合手段として用いるこ
とができる。なお中空構造体を製造した後に、フィッテ
ィング４の半球面４ｄを加工して上記結合手段を所望の
形状に変更してもよい。In addition, in this hollow structure, as shown in FIG.
Since the carbon fiber 7 is not wound around the locking hole 4b formed in the center of the hemispherical surface 4d of the fitting 4, the locking hole 4b is exposed to the outside of the hollow structure. . Therefore, when the hollow structure is coupled to another device, the locking hole 4b can be used as a coupling means. Note that after manufacturing the hollow structure, the hemispherical surface 4d of the fitting 4 may be processed to change the coupling means into a desired shape.
第４図は、フィッティング４の別の例を示している。な
おこのフィッティング４は中ぐり部】９を有し、この中
ぐり部１９によってフィッティング４は半球殻状に構成
されている。そして半球面４ｄの中央部分から外周部分
にかＬＪでその厚みが次第に薄くなっている。従って繊
維・樹脂複合体ＩＢに組込まれた状態においては、この
複合体１８及びフィッティング４の厚みが全体としてほ
ぼ均一になるようになっている。また中ぐり部１９には
、嵌合用凹部４ａを構成するための筒状部２０が突設さ
れている。FIG. 4 shows another example of the fitting 4. Note that this fitting 4 has a boring portion 9, and this boring portion 19 forms the fitting 4 into a hemispherical shell shape. The thickness of the hemispherical surface 4d gradually decreases from the center to the outer periphery at LJ. Therefore, when incorporated into the fiber/resin composite IB, the composite 18 and the fitting 4 have substantially uniform thicknesses as a whole. Further, a cylindrical portion 20 for forming a fitting recess 4a is provided in a protruding manner in the boring portion 19.
従って第４図に示すフィッティング４を用いて中空構造
体を構成すると、中ぐり部１９に相当する重量骨だけ更
に軽量化することができる。Therefore, when a hollow structure is constructed using the fitting 4 shown in FIG. 4, only the weight of the weight bone corresponding to the boring portion 19 can be further reduced in weight.
なお上述の実施例においては、マンドレル１の最大外径
（即ち石こう３の長楕円形状部分３ｂの第１図の上下方
向における最大外径）を１００ｍ＋＋、その最小外径（
即ち径大部２ａ及び石こう３の円筒形状部分３ａの径）
を５０ｍｍ、フィンティング４の外径（即ち平坦面４Ｃ
の外径）を７５ｍｍ、その厚み（即ち半球面４ｄの中央
部分と平坦面４Ｃとの間隔）を３Ｑｍｍにそれぞれ設定
した。また炭素繊維７としてカーボンロービング（商品
名−Ｔａ２Ｏ−６０００）を、また含浸させる樹脂とし
てエポキシ系の樹脂をそれぞれ用いた。なおこのエポキ
シ系樹脂の主剤はエピコート８０７ （商品名）、硬化
剤はＹＨ３０７（商品名）、硬化促進剤は８ＭＩ２４（
商品名）であった。また前記樹脂の硬化は前期と後期に
分けて行われ、前期は８０°Ｃ１２時間の条件で行なわ
れ、後期は１２０°Ｃ１６時間の条件で行なわれた。In the above embodiment, the maximum outer diameter of the mandrel 1 (that is, the maximum outer diameter of the oblong elliptical portion 3b of the plaster 3 in the vertical direction in FIG. 1) is 100 m++, and the minimum outer diameter (
That is, the diameter of the large diameter portion 2a and the cylindrical portion 3a of the plaster 3)
50mm, the outer diameter of the finning 4 (i.e. the flat surface 4C)
The outer diameter of the hemispherical surface 4d was set to 75 mm, and the thickness (that is, the distance between the center portion of the hemispherical surface 4d and the flat surface 4C) was set to 3Q mm. Further, carbon roving (trade name - Ta2O-6000) was used as the carbon fiber 7, and epoxy resin was used as the impregnating resin. The main ingredient of this epoxy resin is Epicoat 807 (trade name), the curing agent is YH307 (trade name), and the curing accelerator is 8MI24 (trade name).
Product name). Further, the curing of the resin was carried out in two stages: the first half was carried out at 80°C for 12 hours, and the second half was carried out at 120°C for 16 hours.
以上、本発明の一実施例について説明したが、本発明の
技術思想から逸脱しない限り、上述の実施例において種
々の変更や修正が可能である。Although one embodiment of the present invention has been described above, various changes and modifications can be made to the above-described embodiment without departing from the technical idea of the present invention.
例えば、上述の実施例においては、樹脂を含浸させた繊
維として炭素繊維７を用いたが、ガラス繊維や、樹脂を
あらかじめ含浸させて半硬化状態にした繊維（プリプレ
グ・ロービング）を用いることも可能である。For example, in the above example, carbon fiber 7 was used as the fiber impregnated with resin, but it is also possible to use glass fiber or fiber pre-impregnated with resin to a semi-hardened state (prepreg roving). It is.
またフィッティング４を芯材２に嵌合固定させ１ 弓
るだめの凹凸嵌合手段として、フィッティング４に嵌合
用凹部４ａを、また芯材２に径小部２ｂから成る嵌合用
突起を設けた。しかし、これとは逆にフィッティング４
に嵌合用突起を、また芯材２に嵌合用凹部を設けてもよ
く、また両者に凹部と突起の両方を設けてもよい。なお
中空構造体から芯材を引抜く際の引抜き易さを考慮すれ
ば、上記凹凸嵌合手段の凹凸嵌合の方向が芯材２の軸心
方向と一致しているのが好ましいのは云う迄もない。In addition, the fitting 4 was fitted and fixed to the core material 2.As a fitting means for fitting the projections and recesses of the bow, the fitting 4 was provided with a fitting recess 4a, and the core material 2 was provided with a fitting protrusion consisting of a small diameter portion 2b. However, on the contrary, fitting 4
A fitting protrusion may be provided on the core member 2, and a fitting recess may be provided on the core material 2, or both may be provided with both a recess and a protrusion. In addition, considering the ease of pulling out the core material from the hollow structure, it is preferable that the direction of the concave-convex fitting of the concave-convex fitting means corresponds to the axial direction of the core material 2. Not until now.
またマンドレル１を係止用部材５に回転自在に係止させ
るための係止手段として、フィッティング４に係止用孔
４ｂを設けたが、この係止用孔４ｂに代えて係止用軸部
を突設させると共に係止用部材５にこの係止用軸部を回
転自在に軸支するための軸受部を設けてもよい。なおこ
の場合、中空構造体を他の装置に結合するのに、この係
止用軸部をその保合手段として用いればよい。Further, as a locking means for rotatably locking the mandrel 1 to the locking member 5, a locking hole 4b is provided in the fitting 4, but instead of this locking hole 4b, a locking shaft portion is provided. The locking member 5 may be provided with a bearing portion for rotatably supporting the locking shaft portion. In this case, the locking shaft may be used as a retaining means to connect the hollow structure to another device.
またマンドレル１を芯材２、水溶性石こう３及びフィン
ティング４から構成したが、水溶性石こう３に代えて水
又は他の液体に可溶性の他の固形 Ｃ
物を用いてもよく、また製造すべき中空構造体の形状に
よっては上述のような可溶性固形物を省略して、マンド
レル１を芯材２に相当する所定形状のマンドレル本体と
フィッティング４とから構成するようにしてもよい。Further, although the mandrel 1 is composed of the core material 2, water-soluble gypsum 3, and finning 4, other solid substances soluble in water or other liquids may be used in place of the water-soluble gypsum 3, and the manufacturing process Depending on the shape of the hollow structure to be used, the above-mentioned soluble solids may be omitted, and the mandrel 1 may be composed of a mandrel body having a predetermined shape corresponding to the core material 2 and the fitting 4.
また中空構造体の外部に露出するフィッティング４の外
側面を半球面４ｄとしたが、他の複雑な曲面とし得るの
は云う迄もない。Further, although the outer surface of the fitting 4 exposed to the outside of the hollow structure is made into a hemispherical surface 4d, it goes without saying that it may be made into another complicated curved surface.
本発明は、上述のように、マンドレル本体にフィッティ
ングが取付けられているマンドレルに樹脂を含浸させた
繊維を巻回し、この巻回状態の繊維に含浸されている樹
脂を硬化させ、この硬化した樹脂により固化された巻回
状態の繊維から、マンドレルのフィッティング以外の部
分を離脱させて、巻回状態の繊維とこの巻回状態の繊維
の開口部分を閉塞しているフィンティングとから成る中
空構造体を製造するようにしたので、半球面などの複雑
な曲面形状を有しかつ軽量で強度の大きい１り
中空構造体を簡単な製造工程で製造することができる。As described above, the present invention involves winding resin-impregnated fibers around a mandrel having a fitting attached to the mandrel body, curing the resin impregnated in the wound fibers, and curing the cured resin. The part of the mandrel other than the fitting of the mandrel is separated from the wound fiber solidified by the method to create a hollow structure consisting of the wound fiber and a finting that closes the opening of the wound fiber. As a result, a single hollow structure having a complex curved shape such as a hemispherical surface, lightweight and strong can be manufactured through a simple manufacturing process.
また本発明による中空構造体はその外部に露出している
フィッティングを備えているので、このフィンティング
を前辺って所定の形状に加工しておくか或いはその後に
所定の形状に加工することによって、上記中空構造体を
他の装置に結合する際に、上記フィッティングをその結
合手段として用いることができ、このために他の装置へ
の結合を簡単に行うことができる。Furthermore, since the hollow structure according to the present invention is equipped with a fitting that is exposed to the outside, the fitting can be processed into a predetermined shape at the front or by being processed into a predetermined shape afterwards. When the hollow structure is coupled to another device, the fitting can be used as a coupling means, and thus the coupling to the other device can be easily performed.
図面は本発明の実施例を示すものであって、第１図は繊
維巻回工程を示す斜視図、第２図は第１図に示すマンド
レルの斜視図、第３図は第２図に示すフィッティングの
拡大断面図、第４図はフィッティングの別の例を示す第
３図と同様の図、第５図は第１図に示す繊維巻回工程に
より形成された巻回状態の繊維に対する真空バソグ工程
を示す要部の拡大断面図、第６図は第５図に示す真空バ
ソグ工程を施された中空構造体に対するマンドレルの引
抜き工程を示す斜視図である。
なお、図面に用いた符号において、
１−−一一一−−−−−−−−マンドレル２−一−−〜
＝−−−−−−−芯材
３−−−−−一一−−−−−−−水溶性石こう４−−−
一−−＝−−−−フィッティング７−−−−−−−−−
−−−−−炭素繊維１Ｂ−−−−一−−−−−−−−繊
維・樹脂複合体である。The drawings show embodiments of the present invention, in which FIG. 1 is a perspective view showing the fiber winding process, FIG. 2 is a perspective view of the mandrel shown in FIG. 1, and FIG. 3 is shown in FIG. FIG. 4 is an enlarged sectional view of the fitting; FIG. 4 is a diagram similar to FIG. 3 showing another example of the fitting; FIG. 5 is a vacuum bathog FIG. 6 is an enlarged sectional view of the main part showing the process, and FIG. 6 is a perspective view showing the process of drawing out the mandrel from the hollow structure which has been subjected to the vacuum bathog process shown in FIG. In addition, in the codes used in the drawings, 1--111-----mandrel 2-1--
=−−−−−−−Core material 3−−−−−1−−−−−−−Water-soluble gypsum 4−−−
1--=----Fitting 7--------
-----Carbon fiber 1B----1-----Fiber/resin composite.
Claims (1)
ンドレルを準備する工程と、 前記フィッティングが樹脂を含浸させた繊維によって部
分的に覆われるように、前記繊維を前記マンドレルに巻
回する工程と、 巻回状態の前記繊維に含浸されている前記樹脂を硬化さ
せる工程と、 硬化した前記樹脂により固化された前記繊維から、前記
マンドレルの前記フィッティング以外の部分を離脱させ
る工程とをそれぞれ具備し、硬化した前記樹脂により固
化された巻回状態の繊維と、この巻回状態の繊維の開口
部分を閉塞するように前記繊維に結合された前記フィッ
ティングとから成る中空構造体を製造するようにした中
空構造体の製造方法。Claims: Providing a mandrel with a fitting attached to the mandrel body; and winding the fiber around the mandrel so that the fitting is partially covered by the resin-impregnated fiber. and curing the resin impregnated into the wound fiber, and separating a portion of the mandrel other than the fitting from the fiber solidified by the cured resin. A hollow structure is manufactured which includes a wound fiber solidified by the cured resin and the fitting bonded to the fiber so as to close an opening of the wound fiber. A method for manufacturing a hollow structure.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61239839A JPH0747299B2 (en) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | Method for manufacturing hollow structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61239839A JPH0747299B2 (en) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | Method for manufacturing hollow structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6392441A true JPS6392441A (en) | 1988-04-22 |
| JPH0747299B2 JPH0747299B2 (en) | 1995-05-24 |
Family
ID=17050630
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61239839A Expired - Lifetime JPH0747299B2 (en) | 1986-10-08 | 1986-10-08 | Method for manufacturing hollow structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0747299B2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5215615A (en) * | 1990-12-21 | 1993-06-01 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for multiple yarn winding in ordered fashion and resulting product |
| CN103331910A (en) * | 2013-06-17 | 2013-10-02 | 湖北三江航天江北机械工程有限公司 | Water soluble mandrel moulding method of dipulse engine shell |
| JP2016138622A (en) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | トヨタ自動車株式会社 | tank |
-
1986
- 1986-10-08 JP JP61239839A patent/JPH0747299B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5215615A (en) * | 1990-12-21 | 1993-06-01 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Process for multiple yarn winding in ordered fashion and resulting product |
| CN103331910A (en) * | 2013-06-17 | 2013-10-02 | 湖北三江航天江北机械工程有限公司 | Water soluble mandrel moulding method of dipulse engine shell |
| JP2016138622A (en) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | トヨタ自動車株式会社 | tank |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0747299B2 (en) | 1995-05-24 |
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