JP3550759B2 - Method and apparatus for manufacturing FRP cylinder - Google Patents
Method and apparatus for manufacturing FRP cylinder Download PDFInfo
- Publication number
- JP3550759B2 JP3550759B2 JP27061094A JP27061094A JP3550759B2 JP 3550759 B2 JP3550759 B2 JP 3550759B2 JP 27061094 A JP27061094 A JP 27061094A JP 27061094 A JP27061094 A JP 27061094A JP 3550759 B2 JP3550759 B2 JP 3550759B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mandrel
- resin
- fiber bundle
- sleeve
- reinforcing fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Images
Landscapes
- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、FRP(繊維強化プラスチック)筒体の製造方法および製造装置に関し、とくに、フィラメントワインディング成形法によるFRP筒体の製造方法および製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
樹脂含浸バスで強化繊維束に樹脂を含浸し、樹脂含浸強化繊維束を回転中のマンドレルに所定の角度で巻きつけていく、いわゆるフィラメントワインディング成形法と呼ばれるFRP筒体の製造方法が知られている。この成形法においては、通常、樹脂含浸強化繊維束がマンドレル上に、所定の角度で所定層数層状に巻きつけられていくので、マンドレルの端部においては、巻きつけられる樹脂含浸強化繊維束は折り返されなくてはならない。
【0003】
このマンドレル端部における樹脂含浸強化繊維束の折り返しを、強化繊維のずれや巻角度のずれを防止しつつ円滑に行い、かつ、成形されたFRP筒体の端部の機械的強度を向上するために、外周面に複数のピンを植設したリング部材をマンドレルの両端に嵌着し、その上に樹脂含浸強化繊維束を巻きつけその上で該強化繊維束を折り返し、最終的に上記リング部材をFRP筒体と一体化してしまう成形方法が知られている(特公平4−15731号公報)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の成形方法においては、最終的にリング状部材がFRP筒体と一体化されるので、出来上がったFRP筒体の端部には、リング状部材の多数のピンが埋設された状態となる。これらピンは、FRP筒体にとっては異物であるから、必ずしもFRP筒体の機械的強度向上にはつながらず、場合によっては、逆に機械的強度を低下させるおそれもある。少なくとも、ピンが埋設された部位は、他の部位と比べ、物性上異なってしまう。
【0005】
また、リング状部材が一体化される結果、少なくともこの部分ではFRP筒体の肉厚が増加してしまうので、FRP筒体の端部を所望の寸法精度に仕上げることが困難になる。
【0006】
本発明の目的は、上記のような従来のフィラメントワインディング成形法における問題点を解決し、全長にわたって所望の均一な物性が得られ、かつ、所望の寸法精度に仕上げることが可能な、しかもそれを容易に行うことができる、FRP筒体の製造方法および製造装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のFRP筒体の製造方法は、マンドレルに樹脂を含浸した強化繊維束を巻きつけた後樹脂を硬化してFRP筒体を成形するに際し、マンドレルの端部軸部に、マンドレルの軸方向中央部と実質的に同一径のフランジ部を有し、該フランジ部の外周面に、先端が尖っており樹脂含浸繊維束を突き刺し貫通可能な針状体からなる樹脂含浸繊維束の係止手段が周方向に複数突設され、かつ、マンドレルの軸方向にスライド可能に構成されているとともに、前記フランジ部に隣接する反マンドレル軸方向中央部側部分が前記マンドレルの軸方向中央部よりも小さい径に形成されたスリーブを取り付け、該係止手段およびスリーブを巻き込むように樹脂含浸強化繊維束を巻き付け、前記係止手段およびスリーブを巻き込んだまま成形した後、スリーブとマンドレルの端面との間で成形体を切断し、スリーブをスライドして除去することを特徴とする方法からなる。
【0008】
また、本発明に係るFRP筒体の製造装置は、マンドレルに樹脂を含浸した強化繊維束を巻きつけた後樹脂を硬化してFRP筒体を成形する装置において、マンドレルの端部軸部に装着される、マンドレルの軸方向中央部と実質的に同一径のフランジ部を有し、該フランジ部の外周面に、先端が尖っており樹脂含浸繊維束を突き刺し貫通可能な針状体からなる樹脂含浸繊維束の係止手段が周方向に複数突設され、かつ、マンドレルの軸方向にスライド可能に構成されているとともに、前記フランジ部に隣接する反マンドレル軸方向中央部側部分が前記マンドレルの軸方向中央部よりも小さい径に形成されたスリーブを設けたことを特徴とするものからなる。
【0009】
上記装置においては、マンドレルの端部軸部とスリーブとの間に相対回転防止機構が設けられていることが好ましい。
【0011】
【作用】
上述の本発明に係るFRP筒体の製造方法および製造装置においては、マンドレル端部に取り付けられた係止手段に、マンドレルに巻きつけられていく樹脂含浸強化繊維束が係止され、係止された状態で樹脂含浸強化繊維束が折り返されていく。係止手段は、先端が尖った針状体に構成され、後述の図2にも示すように、巻きつけられた樹脂含浸強化繊維束を容易に突き刺し貫通できるので、該突き刺し貫通により樹脂含浸強化繊維束を容易に係止でき、係止された状態で樹脂含浸強化繊維束が折り返されていく。所定の層数層状に巻きつけられた後、係止手段およびスリーブを巻き込んだまま樹脂が硬化されるが、硬化時にも、巻きつけられている樹脂含浸強化繊維束はマンドレル端部で係止手段により係止された状態で折り返されているので、フィラメントワインディング時の巻きつけ張力を解放することなく樹脂が硬化される。したがって、マンドレル端部においても、繊維の乱れがなく所定の配向角を保ったまま硬化され、繊維体積含有率を高く保つことができるとともに、強度、弾性率の発現率の高い高性能のFRP筒体が得られる。
【0012】
そして、硬化後には、係止手段巻込み部が、スリーブとマンドレルの端面との間で成形体を切断することにより切り離され、スリーブのスライドにより除去されるので、製品となるべきFRP筒体としては、全長にわたって均一な物性のものが得られる。また、係止手段巻込み部の除去により、FRP筒体製品部は、容易に目標とする寸法に仕上げられる。
【0013】
上記係止手段は、たとえば、マンドレルの軸方向にスライド可能なスリーブの上に設けられるので、上記巻込み部を除去する際には、該巻込み部は係止手段およびスリーブとともに容易に除去される。また、スリーブを比較的長い筒状部分を有するものに形成しておけば、上記樹脂含浸強化繊維束の折り返し部が該筒状部分の外周上に保持されて、マンドレルの端部軸部上に巻きつくことが回避されるので、スリーブは係止手段巻込み部とともに容易に脱着される。
【0014】
また、マンドレルの端部軸部とスリーブとの間の相対回転防止機構を設けておくことにより、スリーブ上に設けられている係止手段とマンドレルとの回転方向位置関係が、マンドレル回転中にも常に一定の位置関係に保たれることになり、樹脂含浸強化繊維束は、所望の折り返し位置で安定して正確に折り返されていく。したがって、成形されるFRP筒体の端部における性能も、目標とする性能に維持される。
【0015】
【実施例】
以下に、本発明のFRP筒体の製造方法および製造装置の望ましい実施例を、図面を参照して説明する。
図1ないし図3は、本発明の一実施例に係るFRP筒体の製造装置を示している。図1において、1は、強化繊維糸(例えば炭素繊維糸)を巻いたボビン2を多数設置したクリールスタンドを示している。クリールスタンド1の各ボビン2から繰り出された強化繊維糸3は、所定本数引き揃えられて強化繊維束4とされ、セパレートロール5へと送られる。強化繊維としては、炭素繊維に限らず、たとえばガラス繊維、アラミド繊維等を使用することが可能であり、これらを併用することも可能である。
【0016】
セパレートロール5は、本実施例では、実質的に水平方向に延びる一対のフリー回転ロール6a、6bと、その下流側の、実質的に上下方向に延びる一対のフリー回転ロール7a、7bと、からなっている。このセパレートロール5により、概ね所定断面形状に引き揃えられた強化繊維束4は、フリー回転ローラからなるガイドロール8を介して樹脂含浸バス9へと導入される。
【0017】
樹脂含浸バス9内には、FRP筒体のマトリクス樹脂となる、未硬化の樹脂10が収容されている。マトリクス樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリイミド樹脂、ビニルエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等の熱硬化性樹脂を使用する。但し、他の樹脂や、たとえばポリアミド、ポリカーボネート、ポリエーテルイミド等の熱可塑性樹脂を使用することも可能である。
【0018】
樹脂含浸バス9内には、本実施例では、回転駆動される、あるいは、フリー回転の、ローラ11a、11b、11cが設けられている。強化繊維束4は、これら回転ローラ11a、11b、11c上を順次案内され、バス9内で強化繊維束4に樹脂10が含浸される。
【0019】
樹脂10が含浸された強化繊維束、つまり樹脂含浸強化繊維束12は、ガイド手段13により、フィードローラ14へと案内される。ガイド手段13は、本実施例では3本のガイド13a、13b、13cからなっており、樹脂含浸強化繊維束12は、これらガイド13a、13b、13c上を順に案内される。
【0020】
複数のガイド13a、13b、13cのうち、本実施例では、上流側の2本のガイド13a、13bが、回転自在なローラに構成され、下流側(マンドレル側)のガイド13cが固定ガイドに構成されている。ただし、ガイド13a、13bも、固定ガイドに構成されていてもよい。
【0021】
ローラ13a、13b上には、たとえばゴムからなるパッド15a、15bが設けられており、パッド15a、15bは適当な押圧力で各ローラ13a、13b上に付勢されている。このローラ13a、13bの表面とパッド15a、15bにて、この間を通過する樹脂含浸強化繊維束12をしごいて、余分な樹脂を絞り取るようになっている。ただし、ローラ13a、13bのみで、十分に余分な樹脂を絞り取ることができる場合には、パッド15a、15bは必ずしも必要ではない。
【0022】
ガイド手段13からの樹脂含浸強化繊維束12は、フィードローラ14へと案内される。本実施例では、フィードローラ14は、樹脂含浸強化繊維束12の送り方向に配列された一対のローラ14a、14bからなっている。一対のローラ14a、14bは、ブラケット16に回転自在に支持されており、ブラケット16は、キャリッジスタンド17に回転自在に支持されたシリンダ18上に固定されている。樹脂含浸強化繊維束12は、シリンダ18の中空部18aを挿通された後、一対のフィードローラ14a、14bを介して、マンドレル19上へと送られるようになっている。フィードローラ14a、14bは、シリンダ18、キャリッジスタンド17とともに、マンドレル19の回転軸19aに沿う方向に移動されるようになっている。
【0023】
マンドレル19は、マンドレル回転駆動手段20により、所定の回転速度で回転駆動される。マンドレル回転駆動手段20は、たとえばモータ、あるいはモータと減速機との組合せ等からなっている。マンドレル19上に所定の角度で所定の層数巻き付けられることにより、樹脂未硬化のFRP筒体21が形成され、樹脂を硬化させることにより、FRP筒体21の成形品が得られる。
【0024】
上記のように構成された実施例装置においては、クリールスタンド1から送り出されてきた強化繊維糸3が、複数本引き揃えられて強化繊維束4が形成される。強化繊維束4は、セパレートロール5を通過した後、ガイドロール8を介して樹脂含浸バス9内に導入される。樹脂含浸バス9内にて、強化繊維束4は、ローラ11a、11b、11c上を案内されつつ、樹脂10が含浸される。
【0025】
樹脂10が含浸された強化繊維束12は、ガイド13a、13b、13c上を順に案内されるが、まず、ローラ13a、13bとパッド15a、15bとの間を通過することにより、この部分で余分な樹脂が絞り取られる。そして、固定ガイド13c上を通過することにより、この部分でしごかれて効率よく余分な樹脂が絞り取られる。絞り取られた樹脂は、下方の樹脂含浸バス9へと戻される。
【0026】
樹脂含浸強化繊維束12から余分な樹脂が絞り取られるので、樹脂含浸強化繊維束12の粘着力が適当に弱められ、下流のフィードローラ14a、14bへの巻付きが防止される。
【0027】
樹脂含浸強化繊維束12は、さらに、シリンダ18の中空部18aを通してフィードローラ14a、14bへと送られ、フィードローラ14bからマンドレル19上へと送られる。マンドレル19上への巻きつけは、図2に示すように行われる。
【0028】
図2に示す方法においては、マンドレル19の端部軸部19b(本実施例では両端軸部)に、マンドレル19の軸方向にスライド可能なスリーブ22が装着され、スリーブ22上に樹脂含浸強化繊維束12を係止可能な係止手段としての、図示の如く先端が尖った針状体23が設けられている。スリーブ22の軸方向両端には、フランジ部22a、22bが設けられており、大きい方のフランジ部22aの外径は、マンドレル19の中央部の径と実質的に同一の径に形成されている。このフランジ部22aの外周面に複数の針状体23が突設され、該針状体23は、周方向に所定のピッチで配設されている。スリーブ22の両フランジ部22a、22bの間の中央部22cは、外周横断面形状が円形の、図示の如くマンドレル19の中央部の径よりも小さい径の、樹脂含浸強化繊維束12の受け部を構成している。
【0029】
マンドレル19の端部軸部19bとスリーブ22との間には相対回転防止機構が設けられている。この相対回転防止機構は、本実施例では、図3にも示すように、マンドレル19の端部軸部19bの断面形状を完全な円形ではなく一部弦状に切り欠いた形状に形成し、スリーブ22の嵌合穴22dの形状を軸部19bの断面形状に対応する形状に形成して、互いに嵌合することにより構成されている。上記弦状切欠き部19cは、マンドレル19の中央部19d、すなわち、所定のFRP筒体21を形成すべき部分の軸方向端部側面から、所定の距離だけ離れた位置まで形成されている。したがって、マンドレル19の端部軸部19bに嵌合装着されたスリーブ22のフランジ部22aの外端面と、マンドレル中央部19dの外端面との間には、所定の隙間dが形成されるようになっている。
【0030】
係止手段としての針状体23が設けられたスリーブ22がマンドレル19の端部軸部19bに装着された状態で、図2に示すように、マンドレル19上およびフランジ部22a上に、樹脂含浸強化繊維束12が、所定層数巻きつけられていく。樹脂含浸強化繊維束12は、マンドレル19の端部において、図示の如く針状体24が、巻きつけられていく樹脂含浸強化繊維束12を突き刺し貫通することによって係止され、係止された状態で折り返され、次の層としてマンドレル19上に巻きつけられていく。折り返し部においては、針状体23の外側に樹脂含浸強化繊維束が溢れて溜るが、これは図2に示すようにスリーブ22の中央部受け部22c上に保持される。樹脂含浸強化繊維束12が所定層数巻きつけられると、スリーブ22および針状体23を巻き込んだ状態で、樹脂の硬化が行われる。この硬化は、マンドレル19を回転しながら行ってもよい。
【0031】
硬化後に、マンドレル19の中央部19dとスリーブ22のフランジ部22aとの間、より正確にはマンドレル19の端面とスリーブ22のフランジ部22aとの間の隙間d部で、図2のA−A線で示すように成形体が切離され、切離されたスリーブ22側部分が、スリーブ22をスライドすることにより、スリーブ22および針状体23とともにマンドレル19から抜かれ、除去される。折り返し部で溢れた樹脂含浸強化繊維束にはスリーブ22上に保持されており、スリーブ22はマンドレル19の軸部19bに対してスライドできる嵌合構造となっているから、上記除去は、樹脂硬化後であっても極めて容易に行われる。
【0032】
また、スリーブ22とマンドレル19の軸部19bとの間の相対回転防止機構により、針状体23はマンドレル19と一体的に回転され、両者間の回転方向位置関係は常に一定の関係に保たれるから、樹脂含浸強化繊維束12の所望の折り返し位置が巻きつけ中常時確保される。この相対回転防止機構は、上記の構造に限らず、たとえば、キーとキー溝機構等、公知の各種機構を用いることができる。
【0033】
上記のようなFRP筒体の製造においては、係止手段を巻き込んだ部分が樹脂硬化後に除去されるので、製品となるFRP筒体は、全長にわたって均一な物性となる。また、係止手段により係止されつつ、つまり巻きつけ張力を維持したまま、フィラメントワインディングが行われるので、硬化前において、成形されるべきFRP筒体の端部の繊維の乱れは防止され、所定の配向角に保たれ、かつその状態が硬化後にも維持される。したがって、高強度、高弾性率の均一なFRP筒体の成形が可能となる。また、FRP筒体の繊維体積含有率を高めることも可能となる。
【0034】
なお、上記のフィラメントワインディング成形においては、樹脂含浸強化繊維束12をマンドレル19に巻き付ける際に、樹脂の温度を下げてその粘度を上げることが好ましい。樹脂の粘度が低いと巻き込みボイド(気泡)を押し出しにくいが、粘度を上げて巻き付け、径方向に圧力を加えることにより、容易にボイドが外部に排出されるようになり、品質が向上する。
【0035】
すなわち、熱硬化性樹脂においては、未硬化の状態では、一般に図4に示すような特性を有する。成形のため樹脂を硬化させる場合には、温度を上げて矢印Bで示すように粘度を高めるが、上記においては、ボイド排出のため、矢印Cで示すように一旦温度を下げ、粘度を上げるのである。温度を下げるには、マンドレルへの巻き付け直前に樹脂含浸強化繊維束12に冷風を吹き付ければよい。また、注水による冷却も可能である。
【0036】
また、フィラメントワインディング成形法においては、所定径のマンドレル19上に樹脂含浸強化繊維束12を巻き付けていくので、形成されるFRP筒体21は、内径律則で成形される。FRP筒体21は、現実には、外径の仕上り径が所定の径となるように要求されることが多い。これを達成するために、図5に示すような方法が挙げられる。
【0037】
すなわち、マンドレル19上に形成された樹脂未硬化状態のFRP筒体21の外表面に、複数のローラ30(図示例では3本)からなる組合せローラを、それぞれFRP筒体21の表面上に径方向に押圧しながら、FRP筒体21の回転軸に沿う方向に走行させる。このとき、マンドレル19およびFRP筒体21は矢印方向に回転しているので、FRP筒体21の周方向には、FRP筒体21の外表面と各ローラ30の表面との間に滑りが生じる。各ローラ30は、自身の回転軸を含む断面でみたとき、FRP筒体21の目標成形外径(目標仕上げ径)に相当する円弧面を有している。
【0038】
このように組合せローラ30を押しつけることにより、未硬化状態のFRP筒体21の樹脂が絞られ、押圧力およびFRP筒体21表面上の走行回数を調整することにより、外径律則の成形が可能となり、正確に目標とする外径仕上げ寸法が得られるようになる。また、ローラ30の押圧により、巻き込まれていたボイドが排出され、成形されるFRP筒体21の強度が向上し、品質が向上する。
【0039】
なお、ローラ30の表面仕上状態は、鏡面仕上および梨地仕上のいずれでもよいが、切断糸等がローラ表面にもっていかれにくい点で、梨地仕上がより好ましい。
【0040】
さらに、図6に示すように、FRP筒体21の目標仕上径に相当する内径を有するリング40を、たとえばキャリッジスタンド17と一体的に走行させることもできる。樹脂含浸強化繊維束12は、リング40に対し所定の角度を保ちながら接しつつ、マンドレル19に巻き付けられていく。樹脂含浸強化繊維束12は、リング40により樹脂が絞られながら巻き付けられていくとともに、空気の巻き込みが抑えられる。また、成形されつつある未硬化のFRP製管状体21の外径が目標径近くになると、部分的に目標径をオーバーした部分が生じたとしても、その部分はリング40によって絞られ目標径に納められるので、最終的に外径律則の成形が可能となり、目標とする仕上げ径が正確に得られる。
【0041】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、スリーブ上に設けた針状体からなる係止手段による係止によって樹脂含浸強化繊維束を、乱れを生じさせることなく所定の巻角度でマンドレルの端部まで均一に巻きつけることができ、樹脂硬化後には係止手段巻込み部をスリーブとともに除去することによって、製品となるFRP筒体は、全長にわたって均一な物性となり、かつ高強度、高弾性率のFRP筒体とすることが可能となり、しかも、端部まで所望の精度に仕上げられたFRP筒体を得ることができる。
【0042】
また、上記係止手段巻込み部の除去も、スリーブのスライドにより容易に行うことができ、生産性、作業能率の向上をはかることができる。
【0043】
このように優れた性能のFRP筒体を得ることができ、しかも、生産性、作業能率の良い、本発明に係るFRP筒体の製造方法および製造装置は、FRP製プロペラシャフトやFRP製ロールの製造に適用してきわめて有用なものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係るFRP筒体の製造装置の概略構成図である。
【図2】図1の装置のFRP筒体の成形時の様子を示すマンドレル端部の部分拡大縦断面図である。
【図3】図2のIII−III線に沿う拡大横断面図である。
【図4】未硬化状態の熱硬化性樹脂の温度と粘度との関係図である。
【図5】マンドレル上での好ましいFRP筒体成形法を示す概略縦断面図である。
【図6】マンドレル上での別の好ましいFRP筒体成形法を示す部分概略斜視図である。
【符号の説明】
1 クリールスタンド
2 ボビン
3 強化繊維糸
4 強化繊維束(樹脂含浸前)
5、6a、6b、7a、7b セパレートロール
8 ガイドロール
9 樹脂含浸バス
10 樹脂
11a、11b、11c ローラ
12 樹脂含浸強化繊維束
13 ガイド手段
13a、13b、13c ガイド
14、14a、14b フィードローラ
15a、15b パッド
16 ブラケット
17 キャリッジスタンド
18 シリンダ
18a 中空部
19 マンドレル
19a マンドレルの回転軸
19b マンドレルの端部軸部
19c マンドレルの端部軸部の弦状切欠き部
19d マンドレルの中央部
20 回転駆動手段
21 FRP筒体
22 スリーブ
22a、22b フランジ部
22c 中央部(受け部)
22d 穴
23 係止手段としての針状体
30 ローラ
40 リング[0001]
[Industrial applications]
The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing a fiber reinforced plastic (FRP) cylinder, and more particularly, to a method and an apparatus for manufacturing an FRP cylinder by a filament winding molding method.
[0002]
[Prior art]
There is known a method of manufacturing an FRP cylinder body, which is called a filament winding molding method, in which a reinforcing fiber bundle is impregnated with a resin in a resin impregnation bath, and the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is wound around a rotating mandrel at a predetermined angle. I have. In this molding method, usually, the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is wound around the mandrel in a predetermined number of layers at a predetermined angle, so that at the end of the mandrel, the resin-impregnated reinforcing fiber bundle to be wound is It has to be turned back.
[0003]
The folding of the resin-impregnated reinforcing fiber bundle at the end of the mandrel is performed smoothly while preventing the shift of the reinforcing fiber and the shift of the winding angle, and to improve the mechanical strength of the end of the molded FRP cylinder. Then, a ring member having a plurality of pins planted on the outer peripheral surface is fitted to both ends of the mandrel, a resin-impregnated reinforcing fiber bundle is wound thereon, and then the reinforcing fiber bundle is folded back. Is known (Japanese Patent Publication No. 4-15731).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional molding method, since the ring-shaped member is finally integrated with the FRP cylinder, a large number of pins of the ring-shaped member are embedded at the end of the completed FRP cylinder. It becomes. Since these pins are foreign matter to the FRP cylinder, they do not necessarily improve the mechanical strength of the FRP cylinder, and in some cases, may decrease the mechanical strength. At least, the portion where the pin is embedded is different in physical properties as compared with other portions.
[0005]
In addition, as a result of the integration of the ring-shaped member, the thickness of the FRP cylinder increases at least in this portion, so that it becomes difficult to finish the end of the FRP cylinder with desired dimensional accuracy.
[0006]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems in the conventional filament winding molding method, obtain desired uniform physical properties over the entire length, and achieve a desired dimensional accuracy. An object of the present invention is to provide a method and an apparatus for manufacturing an FRP cylinder that can be easily performed.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method of manufacturing an FRP cylinder according to the present invention comprises the steps of: winding a reinforcing fiber bundle impregnated with a resin around a mandrel; then curing the resin to form the FRP cylinder; The shaft portion has a flange portion having substantially the same diameter as the central portion in the axial direction of the mandrel, and the outer peripheral surface of the flange portion is formed of a needle-like body that has a sharp tip and can pierce and penetrate the resin-impregnated fiber bundle. A plurality of locking means for the resin-impregnated fiber bundle are provided so as to protrude in the circumferential direction and are slidable in the axial direction of the mandrel. axial central portion mounting a sleeve formed in smaller diameter than, as involving locking means and the sleeve winding a resin-impregnated reinforcing fiber bundle, winding the locking means and sleeve After Ndamama molding, cutting the molded body with the end face of the sleeve and the mandrel, made of a method which is characterized in that the removal by sliding the sleeve.
[0008]
Further, the apparatus for manufacturing an FRP cylinder according to the present invention is an apparatus for molding an FRP cylinder by winding a reinforcing fiber bundle impregnated with a resin around a mandrel, and mounting the mandrel on an end shaft of the mandrel. A resin having a flange portion having substantially the same diameter as the central portion in the axial direction of the mandrel, and an outer peripheral surface of the flange portion, which is formed of a needle-like body having a pointed tip and capable of penetrating and penetrating the resin-impregnated fiber bundle. A plurality of locking means for the impregnated fiber bundle are provided so as to protrude in the circumferential direction, and are configured to be slidable in the axial direction of the mandrel. It is characterized in that a sleeve formed with a diameter smaller than the central portion in the axial direction is provided.
[0009]
In the above apparatus preferably the relative rotation preventing mechanism is provided between the end shaft portion and the sleeve of the mandrel.
[0011]
[Action]
In the above-described method and apparatus for manufacturing an FRP cylinder according to the present invention, the resin impregnated reinforcing fiber bundle wound around the mandrel is locked and locked by the locking means attached to the end of the mandrel. In this state, the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is folded back. The locking means is constituted by a needle-like body having a sharp tip, and as shown in FIG. 2 to be described later, can easily pierce and penetrate the wound resin-impregnated reinforcing fiber bundle. The fiber bundle can be easily locked, and the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is folded back in the locked state. After being wound in a predetermined number of layers, the resin is cured while the locking means and the sleeve are rolled in. Even at the time of curing, the wound resin-impregnated reinforcing fiber bundle is locked at the end of the mandrel. The resin is hardened without releasing the winding tension at the time of filament winding since the resin is folded in the locked state. Therefore, even at the end of the mandrel, the fiber is hardened without disturbing the fiber and maintaining a predetermined orientation angle, the fiber volume content can be kept high, and the strength and the high-performance FRP cylinder having a high expression rate of elasticity can be obtained. The body is obtained.
[0012]
Then, after curing, the engaging means winding portion is separated by cutting the molded body between the sleeve and the end face of the mandrel, and is removed by sliding the sleeve, so that the FRP cylinder to be a product is formed. Has uniform properties over the entire length. In addition, by removing the engaging portion winding portion, the FRP cylindrical product portion can be easily finished to the target size.
[0013]
Since the locking means is provided on a sleeve slidable in the axial direction of the mandrel, for example, when removing the winding part, the winding part is easily removed together with the locking means and the sleeve. You. In addition, if the sleeve is formed to have a relatively long tubular portion, the folded portion of the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is held on the outer periphery of the tubular portion, and is placed on the end shaft of the mandrel. The wrapping is avoided, so that the sleeve is easily detached together with the locking means wrap.
[0014]
In addition, by providing a relative rotation preventing mechanism between the end shaft portion of the mandrel and the sleeve, the rotational direction positional relationship between the locking means provided on the sleeve and the mandrel can be maintained even during rotation of the mandrel. The fixed positional relationship is always maintained, and the resin-impregnated reinforcing fiber bundle is stably and accurately folded at a desired folding position. Therefore, the performance at the end of the molded FRP cylinder is also maintained at the target performance.
[0015]
【Example】
Hereinafter, preferred embodiments of a method and an apparatus for manufacturing an FRP cylinder according to the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 3 show an apparatus for manufacturing an FRP cylinder according to one embodiment of the present invention. In FIG. 1,
[0016]
In the present embodiment, the
[0017]
An
[0018]
In the present embodiment, rollers 11a, 11b, and 11c that are driven to rotate or rotate freely are provided in the resin impregnation bath 9. The reinforcing
[0019]
The reinforcing fiber bundle impregnated with the
[0020]
In the present embodiment, among the plurality of
[0021]
[0022]
The resin-impregnated reinforcing
[0023]
The
[0024]
In the embodiment apparatus configured as described above, a plurality of reinforcing
[0025]
The reinforcing
[0026]
Since excess resin is squeezed out of the resin-impregnated reinforcing
[0027]
The resin-impregnated reinforcing
[0028]
In the method shown in FIG. 2, a
[0029]
A relative rotation preventing mechanism is provided between the
[0030]
In a state where the
[0031]
After curing, a gap d between the
[0032]
Further, the needle-
[0033]
In the manufacture of the FRP cylinder as described above, the portion involving the locking means is removed after the resin is cured, so that the FRP cylinder as a product has uniform physical properties over the entire length. Also, since the filament winding is performed while being locked by the locking means, that is, while maintaining the winding tension, before the curing, the fiber at the end of the FRP cylinder to be formed is prevented from being disturbed, and And the state is maintained even after curing. Therefore, it is possible to form a uniform FRP cylinder having high strength and high elastic modulus. In addition, the fiber volume content of the FRP cylinder can be increased.
[0034]
In the above-described filament winding molding, when the resin-impregnated reinforcing
[0035]
That is, the thermosetting resin generally has characteristics as shown in FIG. 4 in an uncured state. When the resin is cured for molding, the temperature is increased to increase the viscosity as indicated by arrow B. However, in the above, the temperature is temporarily decreased and the viscosity is increased as indicated by arrow C for void discharge. is there. In order to lower the temperature, cold air may be blown onto the resin-impregnated reinforcing
[0036]
In the filament winding molding method, the resin-impregnated reinforcing
[0037]
That is, a combination roller composed of a plurality of rollers 30 (three in the illustrated example) is provided on the outer surface of the
[0038]
By pressing the
[0039]
The surface finish of the
[0040]
Further, as shown in FIG. 6, a
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a mandrel at a predetermined winding angle without locking the thus resin-impregnated reinforcing fiber bundle with the locking means comprising a needle body provided on the sleeve, disturbing After the resin is cured, the locking means wrapped portion is removed together with the sleeve, so that the FRP cylinder as a product has uniform physical properties over the entire length, and has high strength and high strength. It is possible to obtain an FRP cylinder having an elastic modulus, and it is possible to obtain an FRP cylinder whose end is finished to a desired accuracy.
[0042]
In addition, the removal of the above-mentioned engaging means winding portion can be easily performed by sliding the sleeve, so that productivity and work efficiency can be improved.
[0043]
The method and apparatus for producing an FRP cylinder according to the present invention, which can provide an FRP cylinder having such excellent performance, and have high productivity and high work efficiency, are capable of producing a FRP propeller shaft or an FRP roll. It is very useful when applied to manufacturing.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an apparatus for manufacturing an FRP cylinder according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged longitudinal sectional view of a mandrel end showing a state of forming an FRP cylinder of the apparatus of FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2;
FIG. 4 is a diagram illustrating the relationship between the temperature and the viscosity of an uncured thermosetting resin.
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view showing a preferred method of forming an FRP cylinder on a mandrel.
FIG. 6 is a partial schematic perspective view showing another preferred method of forming a FRP cylinder on a mandrel.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
5, 6a, 6b, 7a, 7b Separate roll 8 Guide roll 9 Resin impregnated
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27061094A JP3550759B2 (en) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Method and apparatus for manufacturing FRP cylinder |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27061094A JP3550759B2 (en) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Method and apparatus for manufacturing FRP cylinder |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08108488A JPH08108488A (en) | 1996-04-30 |
| JP3550759B2 true JP3550759B2 (en) | 2004-08-04 |
Family
ID=17488492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27061094A Expired - Lifetime JP3550759B2 (en) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | Method and apparatus for manufacturing FRP cylinder |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3550759B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4653335B2 (en) * | 2001-04-17 | 2011-03-16 | 旭化成エンジニアリング株式会社 | Mandrel for filament winding |
-
1994
- 1994-10-07 JP JP27061094A patent/JP3550759B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08108488A (en) | 1996-04-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5811051A (en) | Method and apparatus for continuously draw-molding fiber reinforced plastic rod formed with spiral groove | |
| US5503928A (en) | Fibre reinforced composites | |
| JP4235142B2 (en) | Filament winding equipment | |
| US20100083815A1 (en) | Fiber reinforced resin member and method of manufacturing the same, and apparatus manufacturing fiber fabric | |
| JP3732953B2 (en) | Pull-out molding method and pull-out molding machine for resin reinforced fiber | |
| KR20130127514A (en) | Production method and production device for long fiber-reinforced resin strand | |
| JP2001278543A (en) | Method and device for processing tip of yarn in filament winding device and the filament winding device | |
| JP3635773B2 (en) | Yarn prepreg manufacturing method and apparatus | |
| JPH08290487A (en) | FRP cylinder manufacturing method | |
| JP3550759B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing FRP cylinder | |
| JP2004188869A (en) | Fiber bundle pull-out device in filament winding device | |
| JP3698268B2 (en) | FRP cylinder manufacturing method and manufacturing apparatus | |
| JP3475808B2 (en) | Method of manufacturing fiber reinforced plastic pipe | |
| JPH06278216A (en) | Production of tubular member such as golf shaft of fishing rod | |
| JPH09314687A (en) | FRP cylinder | |
| JP2005035703A (en) | Fiber bundle winding device and method for producing fiber bundle package | |
| JP3339161B2 (en) | Apparatus and method for manufacturing FRP tubular body | |
| JPH07205315A (en) | FRP tubular body manufacturing method and manufacturing apparatus | |
| JP3268105B2 (en) | Apparatus and method for producing FRP tubular body | |
| JP3216855B2 (en) | Apparatus and method for manufacturing FRP tubular body | |
| JP2000108212A (en) | Fiber supply head and fiber supply head unit | |
| JP2006248758A (en) | Winding device for twisted continuous fiber bundle package for producing long fiber reinforced resin structure, twisted continuous fiber bundle package, and method for producing long fiber reinforced resin structure | |
| JPH07205312A (en) | FRP tubular body manufacturing method and manufacturing apparatus | |
| JP2003001716A (en) | Method of manufacturing fiber reinforced plastic pipe | |
| JP3781323B2 (en) | Method and apparatus for manufacturing fiber reinforced resin composite spiral rod |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20040330 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20040412 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080514 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090514 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100514 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110514 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120514 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514 Year of fee payment: 9 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |