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JPH0747299B2 - Method for manufacturing hollow structure - Google Patents
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JPH0747299B2 - Method for manufacturing hollow structure - Google Patents

Method for manufacturing hollow structure

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JPH0747299B2
JPH0747299B2 JP61239839A JP23983986A JPH0747299B2 JP H0747299 B2 JPH0747299 B2 JP H0747299B2 JP 61239839 A JP61239839 A JP 61239839A JP 23983986 A JP23983986 A JP 23983986A JP H0747299 B2 JPH0747299 B2 JP H0747299B2
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fitting
fiber
mandrel
resin
wound
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崇 岩渕
智久 山口
廣 上吉原
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Subaru Corp
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Fuji Jukogyo KK
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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 [Industrial application] The present invention relates to a hollow structure in which a resin-impregnated fiber is wound around a mandrel, and the resin impregnated in the wound fiber is cured. The present invention relates to a method for manufacturing a body.

(発明の概要〕 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線形状
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。
(Summary of the Invention) The present invention is a method for manufacturing a hollow structure in which a resin-impregnated fiber is wound around a mandrel, and the resin impregnated in the wound fiber is cured. Using the mandrel to which the fitting is attached, remove the parts other than the fitting of the mandrel from the fibers in the wound state that have been solidified by the hardened resin, and wind the wound fiber and the opening of this wound fiber. By manufacturing a hollow structure consisting of a fitting that closes the, it is possible to manufacture a hollow structure having a complicated curved shape such as a hemispherical surface and being lightweight and having high strength in a simple manufacturing process, In addition, the manufactured hollow structure can be easily coupled to another mechanism.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

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
らの端部がほゞ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、ロケット、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
上述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ドレル
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。
Casings such as tanks of aircrafts, rocket chambers, rocket motors for attitude control of artificial satellites, etc., have a substantially hemispherical end shape. Since such a casing is incorporated in a flying body such as an aircraft, a rocket, and an artificial satellite, it is necessary to have the contradictory characteristics of being lightweight and having high pressure resistance. Therefore, in the hollow structure constituting the casing as described above, a very long continuous fiber impregnated with a resin is wound around a mandrel, the resin is cured, and then the mandrel is separated from the wound fiber. It is manufactured by the filament winding method.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

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って繊維・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, the fibers in a wound state solidified by the resin, that is, the fibers
When the mandrel is detached from the resin composite, an opening is formed at the end of the fiber / resin composite due to the hole into which the end of the mandrel is inserted, so it is necessary to attach a die or the like to this opening.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

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それ具備し、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 is made in order to solve the above problems, a step of preparing a mandrel in which a fitting is attached to a mandrel body, and the fitting is partly made of a resin-impregnated fiber. To be covered, the step of winding the fiber around the mandrel, the step of curing the resin impregnated in the wound fiber, from the fiber solidified by the cured resin, And a step of releasing a portion of the mandrel other than the fitting, the wound fiber being solidified by the cured resin, and the fiber so as to close the opening of the wound fiber. The present invention relates to a method for manufacturing a hollow structure, which is configured to manufacture the hollow structure including the fitting bonded to the hollow structure.

〔実施例〕〔Example〕

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 with reference to 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。
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本のピン2cが互いにほゝ
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。
FIG. 1 shows a fiber winding step of helically winding a fiber around a mandrel. The mandrel 1 used in this fiber winding step is constructed as shown in FIG.
That is, the mandrel 1 is provided with a rod-shaped core material 2 made of metal or the like having a large diameter portion 2a formed at one end and a small diameter portion 2b formed at the other end. Two pins 2c are provided on the core 2 in the vicinity of the large-diameter portion 2a so as to be substantially orthogonal to each other and penetrate the core 2. The fitting 4 shown in FIG. 3 is fitted and fixed to the small diameter portion 2b.

上記フィッティング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の中央部分に係合用孔4bがそれぞれ形成されてい
る。そして上記径小部2bが上記嵌合用凹部4a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 fitting 4 is made of an aluminum alloy, various composite materials, etc. in a substantially hemispherical shape, and has a fitting recess 4a in the central portion of the flat surface 4c and an engaging recess in the central portion of the hemispherical surface 4d. Each hole 4b is formed. By fitting and fixing the small diameter portion 2b in the fitting recess 4a, the fitting 4 is slidably fixed to the core material 2 in the axial direction thereof.

上記芯材2は水溶性石こう(パラプラスト)3によって
被覆され、この水溶性石こう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の他端部には円筒形状部分3aが連設されてい
る。またこの長楕円体形状部分3b内には、ピン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 coated with a water-soluble gypsum (paraplast) 3, and the water-soluble gypsum 3 is hardened by drying or the like. The gypsum 3 has a cylindrical shape 3a in the vicinity of the large-diameter portion 2a of the core 2 and has a diameter substantially the same as that of the large-diameter portion 2a so as to be smoothly continuous with the large-diameter portion 2a.
Ellipsoidal shape 3b between 3a and fitting 4
Is configured. And hemisphere 4d of fitting 4
Form one end face of the oblong-shaped portion 3b by smoothly connecting with the oblong-shaped portion 3b, and a cylindrical portion 3a is continuously provided at the other end of the oblong-shaped portion 3b. There is. Further, since the pin 2c is embedded in the oblong shaped portion 3b, it is possible to prevent the gypsum 3 from being displaced in the axial direction and the circumferential direction of the core material 2 by the pin 2c.

従って、マンドレル1は、芯材2、フィッティング4及
び水溶性石こう3から構成されている。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。
Therefore, the mandrel 1 is composed of the core material 2, the fitting 4, and the water-soluble gypsum 3. And, in the mandrel 1 configured in this way, as shown in FIG.
The resin-impregnated fiber is helically wound.

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 portion 5a of the engaging member 5 is engaged with the engaging hole 4b provided in the hemispherical surface 4d of the fitting 4, and the large diameter portion 2a of the core 2 is used as a rotation driving mechanism (not shown). The mandrel 1 is supported so that the mandrel 1 can be rotationally driven 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。そして既述の回転駆動機構によ
ってマンドレル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。
Next, the carbon fiber 7 impregnated with a thermosetting resin, a thermoplastic resin, or the like is inserted into the insertion hole 6a of the guide ring 6 provided on the reciprocating carriage 10, and the tip of the carbon fiber 7 is moved to a predetermined position of the mandrel 1. Secure in place. Then, while the mandrel 1 is rotationally driven by the rotational drive mechanism described above, the reciprocating moving table 10
The carbon fiber 7 is helically wound around the mandrel 1 by reciprocating in the axial direction of the mandrel 1.

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の一側縁の新たに巻
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。
In the winding described above, 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, the one side edge of the carbon fiber 7 that has been previously wound is opposite to the one side edge that is opposite to the newly wound carbon fiber 7. Can be layered on top of 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 wound multiple carbon fibers 7 as shown in FIG.

この場合、石こう3の長楕円形状部分3bにはそのほゞ全
体に亘って炭素繊維7が幾重にも巻回され、またフィッ
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。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ほゞ滑らかに連なっ
た状態となっている。
In this case, the oblong-shaped portion 3b of the gypsum 3 is wound with the carbon fibers 7 in a number of layers over the entire portion thereof, and the hemispherical surface 4d of the fitting 4 is also covered with the carbon fibers 7 only at its outer peripheral portion.
Is wound in layers. The central portion of the hemispherical surface 4d remains exposed to the outside, and the number of windings of the carbon fiber 7 is gradually increased from the central portion to the outer peripheral portion. The thickness gradually increases from the portion to the outer peripheral portion. Therefore, the wound fiber 7 and the central portion of the hemisphere 4d of the fitting 4 exposed to the outside are almost smoothly connected to each other.

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、真空バック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ク工程を示している。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15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 is removed together with the wound fiber 7 formed as described above from the shaft portion 5a and the rotary drive mechanism described above, and the wound fiber 7 is covered with various members. After that, a vacuum bag step is shown in which the wound fiber 7 is solidified by using the vacuum bag method. That is, the wound fiber 7 is sequentially covered with the release layer 11, the perforated fluorinated ethylene propylene layer 12, the glass cloth layer 13, the non-perforated fluorinated ethylene propylene layer 14 and the glass cloth layer 15. 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 fiber 7 and wound from the outside of these layers 11 to 16. The fiber 7 in the state is covered with a backpack 17 in a bag shape 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、またそのフィッティング
4の表面を被覆する部分には長手方向(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12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(Vf)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のを遮断す
るためのものである。そしてこの無孔の弗素化エチレン
プロピレン層14によって、巻回状態の繊維7の樹脂含有
率(Vf)及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とバックパック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
は、バックパック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の全周囲の空気が上記
真空装置に容易に導かれる状態で、上記真空装置に連な
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 cuts extending in the longitudinal direction (axial direction) are formed in parallel in the portion covering the surface of the fitting 4. Has been done. And release layer
Reference numeral 11 is for absorbing excess resin of the resin impregnated in the carbon fiber 7 and adjusting the roughness of the surface of the wound fiber 7. In addition, the perforated fluorinated ethylene propylene layer 12
Is for not adhering the glass cloth layer 13 coated on the upper side to the peeling layer 11. Also glass cloth layer 13
Is for absorbing the above-mentioned extra resin through the perforated fluorinated ethylene propylene layer 12. Therefore, by changing the thickness of the glass cloth layer 13, the resin content (V f ) and the thickness of the wound fiber 7 can be controlled. The non-porous fluorinated ethylene propylene layer 14 is for blocking the glass cloth layer 13 from the glass cloth layer 15. The non-perforated fluorinated ethylene propylene layer 14 can control the resin content (V f ) and the thickness of the wound fiber 7 only in the glass cloth layer 13. Further, the glass cloth layer 15 is for helping to make the vacuum state between the mandrel 1 and the backpack 17 uniform over almost the entire circumference of the glass cloth layer 15. Therefore, this glass cloth layer 15
Is connected to the vacuum device in a state where the air around the entire glass cloth layer 15 is easily introduced to the vacuum device when the backpack 17 is evacuated by a vacuum device (not shown). Further, as mentioned above, the non-porous fluorinated ethylene propylene layer 14 exists inside the glass cloth layer 15, so that the absorption of the resin by the glass cloth layer 15 is prevented by the fluorinated ethylene propylene layer 14. To be done.

次いで、このバックパック17内を図外の真空装置でもっ
て真空にして一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
維とこれを含浸されている樹脂とによって繊維・樹脂複
合体18が得られる。この場合、フィッティング4は、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18に強
固に結合される。
Then, the inside of the backpack 17 is evacuated by a vacuum device (not shown) and uniform external pressure is applied to remove air and excess resin from the inside of the carbon fiber 7. The condition can be improved. When the entire structure shown in FIG. 5 is heated under a predetermined condition by a hot air circulation type oven (not shown) or the like, the resin is cured and the wound carbon fiber 7 is solidified. A fiber / resin composite 18 is obtained by the resin impregnated with this. In this case, since the fiber 7 is wound around the hemispherical surface 4d of the fitting 4 as described above, the fitting 4 is firmly bonded to the fiber / resin composite 18 through the cured resin.

次いで、バックパック17を除去してから、剥離層11を繊
維・樹脂複合体18からはがすことによって、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, the backpack 17 is removed, and then the release layer 11 is peeled off from the fiber / resin composite 18 to remove the respective layers 12 to 15 from the mandrel 1 and 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、ピ
ンcの近傍の石こう3を破壊しれ石こう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、芯材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 a step of pulling out the core material 2 from the fiber / resin composite body 18 formed as described above. That is, since the mandrel 1 is constructed as shown in FIG. 2, the gypsum 3 near the pin c is destroyed and the gypsum 3 is allowed to move in the axial direction with respect to the core material 2. When the core 2 is pulled to the left in FIG. 6 with respect to the fiber / resin composite 18 by the mandrel pulling device, the core 2 can be easily pulled out from the fiber / resin composite 18. In this case, the fitting 4 is a fiber / resin composite as described above.
Since the small diameter portion 2b of the core material 2 is firmly coupled to the fitting 18, the fitting portion 4 is easily pulled out from the fitting recess 4a.

次いで、繊維・樹脂複合体18内に残存する水溶性石こう
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。
Then, the water-soluble gypsum 3 remaining in the fiber / resin composite 18 is washed away with water to obtain a hollow structure composed of the fiber / resin composite 18 and the fitting 4 bonded to the tip portion thereof.

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の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 this hollow structure, as shown in FIG.
Since the carbon fiber 7 is not wound in the vicinity of the locking hole 4b formed in the central portion 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 connected to another device, the locking hole 4b can be used as the connecting means. After manufacturing the hollow structure, the hemispherical surface 4d of the fitting 4 may be processed to change the connecting 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19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け
て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18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上部20が突設されている 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に相当する重量分だけ更に
軽量化することができる。
FIG. 4 shows another example of the fitting 4. The fitting 4 has a boring portion 19, and the boring portion 19 forms the fitting 4 into a hemispherical shell shape. The thickness of the hemispherical surface 4d gradually decreases from the central portion to the outer peripheral portion. Therefore, in the state of being incorporated into the fiber / resin composite body 18, the thickness of the composite body 18 and the fitting 4 becomes substantially uniform as a whole. Further, the boring portion 19 has a fitting recess 4a.
Therefore, if the hollow structure is constructed by using the fitting 4 shown in FIG. 4, the weight can be further reduced by the weight corresponding to the boring portion 19.

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図の上方方向
における最大外径)を110mm、その最大外径(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
ッティング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30mm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:T300−6000)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ポコート807(商品
名)、硬化剤はYH30(商品名)、硬化促進剤はEM124
(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℃、2時間の条件で行なわ
れ、後期は120℃、6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 shaped portion 3b of the plaster 3 in the upward direction in FIG. 1) is 110 mm, and the maximum outer diameter (that is, the large diameter portion 2a and The diameter of the cylindrical portion 3a of the gypsum 3 is 50 mm, the outer diameter of the fitting 4 (that is, the outer diameter of the flat surface 4c) is 75 mm, and its thickness (that is, the distance between the central portion of the hemispherical surface 4d and the flat surface 4c).
Was set to 30 mm. Further, carbon roving (trade name: T300-6000) was used as the carbon fiber 7, and an epoxy resin was used as the resin for impregnation. The main component of this epoxy resin is Epocoat 807 (trade name), the curing agent is YH30 (trade name), and the curing accelerator is EM124.
(Product name). The curing of the resin was carried out in the first half and the second half, and the first half was performed at 80 ° C. for 2 hours and the second half was cured at 120 ° C. for 6 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 in the above embodiment without departing from the technical idea of the technology 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(プロプレ
グ・ロービング)を用いることも可能である。
For example, although the carbon fiber 7 is used as the resin-impregnated fiber in the above-described embodiments, it is also possible to use glass fiber or fiber that has been pre-impregnated with the resin to be in a semi-cured state (propreg roving). Is.

またフィッティング4を芯材2に嵌合固定させるための
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の軸心方向の一致
しているのが好ましいのは云う迄もない。
Further, as a concave-convex fitting means for fitting and fixing the fitting 4 to the core material 2, the fitting recess 4a is provided in the fitting 4.
Further, the core material 2 is provided with a fitting projection composed of the small diameter portion 2b. However, conversely, the fitting 4 may be provided with a fitting projection, the core material 2 may be provided with a fitting recess, and both may be provided with both a recess and a projection. Considering the ease of pulling out the core material from the hollow structure, it is preferable that the direction of the concave and convex fitting of the concave and convex fitting means coincide with the axial direction of the core material 2. Not even.

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
軸部をその係合手段として用いればよい。
The fitting 4 has locking holes as locking means for locking the mandrel 1 to the locking member 5 in a rotatable manner.
4b is provided, but instead of the locking hole 4b, a locking shaft portion is provided in a protruding manner, and the locking member 5 is provided with a bearing portion for rotatably supporting the locking shaft portion. May be. In this case, in order to connect the hollow structure to another device, this locking shaft portion may be used as its engaging means.

またマンドレル1を芯材2、水溶性石こう3及びフィッ
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, the mandrel 1 is composed of the core material 2, the water-soluble gypsum 3 and the fitting 4. However, instead of the water-soluble gypsum 3, another solid substance soluble in water or another liquid may be used, or a hollow to be manufactured. Depending on the shape of the structure, the soluble solid matter described above may be omitted, and the mandrel 1 may be composed of a mandrel body of 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、他の複数な曲面とし得るのは
云う迄もない。
Further, the outer surface of the fitting 4 exposed to the outside of the hollow structure is the hemispherical surface 4d, but it goes without saying that it may be a plurality of other curved surfaces.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

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ので、半球面などの複数
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る。
The present invention is, as described above, winding a resin-impregnated fiber around a mandrel having a fitting attached to the mandrel body, curing the resin impregnated into the wound fiber, and the cured resin. From the fiber in the wound state solidified by, the part other than the fitting of the mandrel is released, and a hollow structure consisting of the fiber in the wound state and the fitting that closes the opening of the wound fiber is formed. Since it is manufactured, it is possible to manufacture a hollow structure having a plurality of curved surfaces such as hemispherical surfaces and being lightweight and having high strength by 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、このフィッティング
を前以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。
Further, since the hollow structure according to the present invention is provided with a fitting exposed to the outside thereof, by processing this fitting into a predetermined shape in advance, or by subsequently processing it into a predetermined shape, When coupling the hollow structure to another device, the fitting can be used as the coupling means, and thus coupling to another device can be easily performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

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ック工程
を示す要部の拡大断面図、第6図は第5図に示す真空バ
ッ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……マンドレル 2……芯材 3……水溶性石こう 4……フィッティング 7……炭素繊維 18……繊維・樹脂複合体 である。
The drawings show an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a perspective view showing a fiber winding step, FIG. 2 is a perspective view of a mandrel shown in FIG. 1, and FIG. 3 is shown in FIG. FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of the fitting, FIG. 4 is a view similar to FIG. 3 showing another example of fitting, and FIG. 5 is a vacuum bag for the wound fiber formed by the fiber winding step shown in FIG. FIG. 6 is an enlarged cross-sectional view of a main part showing a process, and FIG. 6 is a perspective view showing a mandrel drawing process with respect to the hollow structure body subjected to the vacuum bag process shown in FIG. In the reference numerals used in the drawings, 1 ... Mandrel 2 ... Core material 3 ... Water-soluble gypsum 4 ... Fitting 7 ... Carbon fiber 18 ... Fiber / resin composite.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 // B29K 105:08 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI technical display location // B29K 105: 08

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】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の製造方法。
1. A mandrel having a fitting attached to a mandrel body; and winding the fiber around the mandrel so that the fitting is partially covered by resin-impregnated fibers. A step of curing the resin impregnated in the wound fiber, and a step of releasing the portion of the mandrel other than the fitting from the fiber solidified by the cured resin, A wound fiber solidified by the cured resin,
A method for producing a hollow structure, comprising: producing a hollow structure comprising the fitting bonded to the fiber so as to close the opening of the wound fiber.
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