JPH0441044B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は作業性、生産性に優れると共に、大型
成形品の要請にも容易に対応することのできる
FRP製曲管の成形方法に関するものである。

FRP製曲管（以下単に「曲管」という）の成
形は、これまで主として手作業によるハンドレ
イアツプ法か機械作業によるフイラメントワイ
ンデイング法（以下「FW法」と称する）によつ
て行なわれている。しかしいずれの方法において
も下記する様な問題点が指摘されていた。

即ちハンドレイアツプ法においては装置、設備
費が安価ではあるが、手作業である為生産性が極
めて悪く、又無圧成形故にロービング含有量が少
なく、成形品の機械的強度がいきおい低くなると
いう致命的な欠点がある。例えばハンドレイアツ
プ法で得られた成形品の強度はFW法で得られた
同一寸法成形品の強度の約1/5に過ぎない。勿論
ロービングの含有量を増加すれば成形品強度を増
大し得る訳であるが、その増大の割合は僅少であ
る。又、肉を厚くしても成形品強度を増大し得る
が、材料コストをいたずらに高騰させるので極め
て非経済的である。

一方FW法は上記ハンドレイアツプ法の欠点、
特に成形品強度の劣る点を解決すべく開発された
もので、引張り強さの大きいロービングを引張り
方向に応力を受けるように曲管成形用芯型表面に
連続的に巻き付け配置することにより機械的強度
の非常に高い曲管を成形することができる。即ち
FW法によつて曲管を成形する場合を、第１図
（概略側面図）及び第２図（概略平面図）に基づ
いて説明すると、１はFW成形機で回転型のロー
ビング調整・供給装置３を、非回転型の曲管成形
用芯型（以下単に「芯型」という）２のまわりに
回転できる様に配設している。即ち平板軸受４の
中央部で枢支されたターンテーブル５の略中央上
方には芯型２を配置すると共に、該芯型２の頂面
を、Ｌ形アーム６を介して駆動機７に連結するこ
とにより、支点Ｐを中心として芯型２を上下矢印
Ｘ方向に旋回させる。一方ターンテーブル５の外
周縁付近には、枢支点を中心としてほぼ対称的な
位置に、複数のロービングユニツト８をセツトし
てなるロービングユニツト支持中空台９とロービ
ングヘツド１０をセツトしてなるロービングヘツ
ド支持中空台１１が配設され、更にロービングユ
ニツト支持中空台９とロービングヘツド支持中空
台１１の間でターンテーブル５の上面には樹脂浴
槽１２が載設される。この様なFW成形機１にお
いては、各ロービングユニツト８から集束して引
出されたロービングは樹脂浴槽１２で適当な樹脂
液が含浸された後、ロービングヘツド支持中空台
１１、ロービングヘツド１０を経て該ヘツド１０
先端部の糸導出部材１３から芯型２方向へ連続的
に供給される。上記ロービングはターンテーブル
５を所定の速度で回転させながら供給されるの
で、樹脂含浸ロービングは適当な張力が付与され
た状態で芯型２に巻き付けられることになり、し
かもその巻き付けの進行に伴つて芯型２を図の上
向き矢印方向へ徐々に旋回させるので、機械的強
度の優れた曲管が比較的効率良く成形される。こ
の様に従来のFW法は成形品の機械的強度を高め
る上で大きく貢献し得たものであるが、特有の構
造から生じる下記問題点（〜）の解決が強く
望まれていた。

即ち 芯型２が回転せずほぼ定位置を保つているの
で、芯型２の表面に巻き付けられたロービング
相互間の樹脂が自重により垂れ落ちる、いわゆ
る樹脂垂れが生じる。その結果、成形品の肉厚
が不均一となり、又樹脂浴槽１２やターンテー
ブル５の上面に樹脂が落下して付着硬化し、成
形機の外観を著しく悪化する。又このように付
着硬化した樹脂を手作業で取り除かなければな
らず、その為作業性を悪くしていた。

硬化炉を使用するに当つては該硬化炉の位置
を例えば、駆動機７を挟んでターンテーブル５
とは反対方向（第２図の上側）に設置すると共
に、芯型２をロービング調整・供給装置３に当
らない様にして約半回転させなければならず、
その為硬化炉のセツト時間が長くなつて生産性
の向上はあまり期待できない。又駆動機７の構
造を複雑にしなければならないので装置コスト
の大巾な上昇につながる恐れもある。

成形すべき曲管の寸法が大きくなれば、それ
に比例して成形機も大型にしなければならず、
装置経済性が極めて悪くなり、製品コストにも
大きく影響する。

本発明者等は上記の事情を憂慮し、作業性及び
生産性が共に優れ、しかも装置経済性を高めて大
型成形品の要請にも容易に対応し得る曲管の成形
方法を提供すべく鋭意研究して本発明の完成に到
達したものであり、その様な本発明の成形方法と
は、芯型をその両端面中心を結ぶ仮想軸線を中心
として回転させると共に、ロービングの供給長さ
を上下移動自在なテンシヨンローラによつて変更
調整可能とし、さらに糸導出部材を、前記仮想軸
線と平行な軸線に沿つてトラバース移動させて、
ロービングの供給方向と前記回転芯型の曲がり軸
心とがなす角度を絶えず一定角度となる様にし
て、ロービングを芯型上に巻き付ける点に要旨を
有するものである。

以下実施例図面に基づき本発明の構成及び作用
効果を説明するが、下記は一代表例を示すもので
あつて本発明を限定する性質のものではなく、
前・後記の趣旨に沿う範囲内で適宜変更して実施
することも勿論可能である。

第３図は本発明方法を適用した実施装置の一例
を示す概略斜視説明図であり、この図において成
形機３１は、回転型の芯型３２とロービング調
整・供給装置３３を並設すると共に、芯型３２の
下方には硬化炉３４を配置して構成される。尚硬
化炉は別の位置に設けてもよい。即ち芯型３２は
その両端面略中心を軸３５ａ，３５ｂで把握する
と共に、これらの軸３５ａ，３５ｂを夫々軸受３
６ａ，３６ｂで支持し、更に軸３５ａの端部を延
長して、無段変速モータ（以下モータという）３
７の出力軸と連結している。又モータ３７、軸受
３６ａ及び３６ｂは油圧式昇降装置３８ａ，３８
ｂにより一体的に昇降可能に配設し、機高調節が
できる様にしている。３９は油圧ユニツトであ
る。尚４０は軸３５ａの角速度検出部を示し、後
述のロービングヘツドコントローラ４５ａの制御
回路部４５ｄと電気的に連結している。

又ロービング調整・供給装置３３は同一長さの
レール４１と梁部材４２を並行に配置してこれら
の両端を把持部材４３ａ，４３ｂで矩形に固定す
ると共に、把持部材４３ａ，４３ｂは４基の油圧
式昇降装置４４ａ，４４ｂ，４４ｃ，４４ｄによ
り一体的に昇降可能に配設し、機高調節ができる
様にしている。更にレール４１と梁部材４２に
は、これらをまたがるようにしてロービングヘツ
ド４５を設けている。即ち梁部材４２にはロービ
ングヘツドコントローラ（以下単に「ヘツドコン
トローラ」という）４５ａを固定的に取付けると
共に糸導出部材ベース４５ｂがレール４１に対し
て摺動可能に保持され、糸導出部材ベース４５ｂ
は後記する伸縮自在な可能アーム４５ｃを介して
ヘツドコントローラ４５ａと接続される。即ちヘ
ツドコントローラ４５ａは芯型３２の中心位置と
の関係で梁部材４２に位置決め調節して固定され
ると共に、ヘツドコントローラ４５ａに内蔵され
図に現われない駆動機によつて可動アーム４５ｃ
を伸縮させながら揺動し、可能アーム４５ｃ先端
に固定された糸導出部材ベース４５ｂをレール４
１上で摺動自在としている。例えば第９図はその
一例を示すものであり、可動アーム４５ｃは上下
に屈曲する２本の棒材４５ｃ１，４５ｃ２を軸支
することによつて構成され、該棒材４５c2の根元
側でピン４５ｓに枢支されたブラケツト４５ｒを
揺動駆動機４５ｔによつてｂ図の如く水平方向へ
揺動し、可動アーム４５ｃの長さを棒材４５c1，
４５c2の屈曲角度を変更して伸縮しながら、糸導
出部材ベース４５ｂをレール４１に沿つて摺動さ
せる。尚ヘツドコントローラ４５ａは床面上に直
接設置することも可能であり、特に成形機３１が
比較的大きい場合や、後述する様に糸導出部材４
５ｅの多軸制御を行なう場合にはむしろ床面設置
型の構成が好ましい。符号４５ｄはヘツドコント
ローラ４５ａの制御回路部である。また可動アー
ム４５ｃを介して糸導出部材ベース４５ｂには糸
導出部材４５ｅを首振り自在に載設している。尚
この部分は例えば第８図に要部を示す如く構成
し、糸導出部材４５ｅをリング状としておけば、
該糸導出部材４５ｅを首振り自在としなくとも、
ロービングは該リングの内面を周方向に摺り、互
いに平行状態を維持したままで任意の方向に繰り
出されていく。

一方、可動アーム４５ｃの巾方向両端からは第
４図に示す様に溝レール４６ａ，４６ｂを真下方
向に延設すると共に、テンシヨンロール４７の各
ロール軸４７ａ，４７ｂを溝ロール４６ａ，４６
ｂの各溝内から夫々突出させて各おもり４８ａ，
４８ｂを取り付けることにより、いわゆるダンサ
ーとしての機能を与えている。従つて芯型３２の
矢印Ａ方向の回転によつて芯型３２と糸導出部材
４５ｅ間の距離が変動してもそれらの間を走行す
るロービング４９には常に所定の張力を負荷せし
めることができる。尚第８図の如き構成を採用し
た場合にはリング上の糸導出部材４５ｅの下方へ
吊設する様に設計することもできる。更に４９は
図に現われない樹脂浴槽内で樹脂液が含浸されて
なるローヒングで、ヘツドコントローラ４５ａ内
或は他の適当な案内ロールを経た後、テンシヨン
ロール４７の下側を通り、更に糸導出部材４５ｅ
を経て芯型３２に供給できる様にしている。

ロービング４９の供給に当つては制御回路部４
５ｄからの指令により、可動アーム４５ｃを介し
て糸導出部材ベース４５ｂをレール４１に沿う様
に変速トラバース運動させると共に、糸導出部材
４５ｅの首振り運動（リング状のときは前述の如
く首振り運動をしなくともよい）を行ない、芯型
３２に対するロービング４９の供給方向と芯型３
２の曲がり軸心がなす角度をそのロービング４９
の巻き始めから巻き終りまで常に一定（略直交）
にすることができ、ロービング４９を芯型３２上
にスパイラル状に巻くことができる。尚制御回路
部４５ｄの構成としては種々考えられるが、例え
ば角速度検出部４０からの角速度信号を受信する
ための入力部と経時的角速度変化を１軸線速度変
化に変更するための演算部と、演算された線速度
信号を可動アーム４５ｃを揺動するための駆動機
へ発信するための出力部とから構成される。

この様に構成された成形機３１によつてロービ
ング４９が芯型３２に巻き付けられる様子は第５
図（第３図の要部側面模式図）及び第６図（第３
図の要部平面模式図）に示した通りであるが、以
下これらを参照しつつ説明する。尚第３図中５０
は糸導出部材４５ｅに内蔵された先端ロールであ
り、又５１はヘツドコントローラ４５ａに内蔵さ
れた中間ロールを示す。第３図で芯型３２を矢印
Ａ方向に回転させれば、芯型３２を略中心横断面
の軌跡は第５図に示す破線円軌跡(イ)→(ロ)→(ハ)→(
ニ)
となる。ところで芯型３２が(イ)から(ハ)の位置へ移
動するにつれて、芯型３２と先端ロール５０間の
距離が短かくなるから、もし何の対策も溝じなけ
ればこの間のロービング４９に弛みが生じ、張力
が消える恐れがある。しかるに本発明では上記の
構成から明らかな様に弛み分はテンシヨンロール
４７の下降によつて吸収し、且つ同時に所定の張
力を常時ロービング４９に作用せしめ、成形品の
機械的強度が低下しないように配慮している。

又芯型３２の回転によつてその平面形状は第６
図に示す様に実線形状と破線形状の間で一定周期
をおいて変更するので、もし可動アーム４５ｃ及
び先端ロール５０が芯型３２に対して固定したも
のであれば芯型３２全体への巻き付けが不可能に
なるが、上記した様に先端ロール５０は可動アー
ム４５ｃを介してレール４１に沿つて不等速に往
復作動でき、しかも先端ロール５０は首振り自在
に構成されており、ロービング４９の供給方向
（矢印Ｒ方向）を芯型３２の曲がり軸心方向に対
して常に直交する様にロービング４９をトラバー
ス運動させながら供給することができるので、芯
型３２への連続巻き付けが可能となる。

尚ロービング４９のトラバース運動は第７図に
示す様にその巻き付けが芯型端３２ａから矢印Ｂ
方向へ向かうときには矢印Ｄ，D′方向の間の不
等速往復運動を行ないつつ芯型３２の中心点に対
応するレール位置Ｅに向かつて近づき、巻き付け
が芯型３２の中央部から矢印Ｃ方向へ向かうとき
には矢印Ｆ，F′方向の間の不等速往復運動を行な
いつつＥから図面右方向に離れるようにして行な
われる。

こうして芯型３２を回転させながらも、ロービ
ング４９に適当な張力を付与した状態で芯型３２
に連続して巻き付けを行なうことが可能となつ
た。従つて従来の非回転式芯型故に問題とされて
いた樹脂垂れは生じなくなり、付着硬化した樹脂
の除去作業が不要となる。又ロービング巻き付け
の終了した成形品の硬化に当つては、該成形品を
第３図に示す様にロービング調整・供給装置３３
に何ら影響されることなく、単に昇降装置３８の
作動のみにより芯型３２の下方に設置した硬化炉
３４内に簡単に収納することができるので特別な
収納装置は必要でなく、又作業時間が短かくなつ
て生産性の向上を期待できる。更に同図からも明
らかな様に芯型３２が大きくなつても、即ち成形
すべき曲管が大きくなつてもロービング調整・供
給装置３３そのものは特に大型化する必要がな
く、軸３５ａ，３５ｂとの間隔および高さを調節
するだけで対応できるので装置経済性が非常に良
好となり、製品コストの低減化にも寄与し得る。

ところで糸導出部材４５ｅ即ち先端ロール５０
は第７図に示す様に芯型３２に対して夫々水平方
向（Ｘ−Ｘ軸方向）、前後方向（Ｙ−Ｙ軸方向）
及び上下方向（Ｚ−Ｚ軸方向）に動くものであ
り、上記実施例ではＸ−Ｘ軸方向の動きガイドコ
ントローラ４５ａによる自動トラバース制御で行
ない、Ｙ−Ｙ軸方向の動きをテンシヨンロール４
７による自動式張力負荷作用で行ない。更に必要
であればＺ−Ｚ軸方向の動きを先端ロール５０に
よる自在首振り作用で行なうことができるが、Ｘ
−Ｘ軸運動に加えてＹ−Ｙ軸運動又は／及びＺ−
Ｚ軸運動をヘツドコトンローラ４５ａで行なう様
に構成することも可能である。但し、この場合の
制御回路部４５ｄにおける演算部は経時的角速度
変化を２軸線速度変化又は／及び３軸線速度変化
に変換できる回路、いわゆる多軸制御回路で構成
する必要があることは勿論である。この様な多軸
運動制御方式によれば上述した様に１軸のみをヘ
ツドコントローラ４５ａで制御する方式に比べて
迅速性と正確性の面で成形作業をより優れたもの
とすることができるので、生産性と品質の面での
一層の効果が期待できる。

尚上記実施例では主として横筋の形成手順につ
いて説明したが、縦筋の形成については従来の一
般的手段によつて行なえばよく、例えば第３図に
おいてヘツドコントローラ４５ａに導入する手前
側のロービング４９にマツトを該ロービング４９
と交叉するように連続又は断続的に配置した後、
巻き付けを行なえばよい。

本発明は以上の様に構成されるので、作業性、
生産性共に優れ、しかも装置経済性を高めて大型
成形品の要請にも容易に対応し得るFRP製曲管
の成形方法とすることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のFM成形機の概略側面図、第２
図は同概略平面図、第３図は本発明方法を実施す
るためのFW成形機の概略斜視説明図、第４図は
第３図のテンシヨンロール取付部の詳細説明図、
第５図は第３図の要部側面模式図、第６図は第３
図の要部平面図模式、第７図はロービングヘツド
の運動状態説明図、第８図は糸導出部材の変形例
を示す説明図、第９図のａは可動アーム４５ｃの
一例を示す側面図、ｂはａの平面図である。 ３１……成形機、３２……芯型、３３……ロー
ビング調整・供給装置、３４……硬化炉、３７…
…モータ、３８，４４ａ〜４４ｄ……昇降装置、
４５……ロービングへツド、４５ａ……ロービン
グヘツドコントローラ、４５ｃ……アーム、４５
ｄ……制御回路部、４５ｅ……糸導出部材、４７
……テンシヨンロール、４９……ロービング、５
０……先端ロール、５１……中間ロール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ロービングヘツド先端部の糸導出部材を通し
   て供給されるロービングを、曲管成形用芯型に連
   続的に巻き付けてFRP製曲管を成形する方法に
   おいて、前記芯型をその両端面略中心を結ぶ仮想
   軸線を中心として回転させると共に、ロービング
   の供給長さを上下移動自在なテンシヨンローラに
   よつて変更調整可能とし、さらに前記糸導出部材
   を、前記仮想軸線と平行な軸線に沿つてトラバー
   ス移動させて、ロービングの供給方向と前記回転
   芯型の曲がり軸心とがなす角度を絶えず一定角度
   となる様にして、ロービングを芯型上に巻き付け
   ることを特徴とするFRP製曲管の成形方法。