JP2014509276A - 蝋含浸ファイバを自動的に切断して配置するための機構 - Google Patents

Abstract

被巻付部品の軸線に対して縦方向および横方向に移動するキャリッジにセットされるキャリア内で蝋含浸ファイバを自動的に切断して配置するための機構であって、複数の空気圧シリンダを備え、複数の空気圧シリンダのうちの１つが、回転空気圧シリンダであり、他の空気圧シリンダが、ガイドに装着される構成要素の縦方向の動作のため、マトリクスの直線動作および連動およびその引出しのため、ナイフの開閉のため、および、加圧ローラの移動のために使用される。
【選択図】図１

Description

本発明は、処理操作の分野に関する。国際特許分類（ＩＰＣ）によれば、本発明は、プラスチック材料の加工、または、可塑状態の物質の加工のセクションに分類され得る。本発明は、分類記号Ｂ２９Ｃ ５３／００によって分類され得る、巻付けを伴う成形のグループに属する。

また、本発明は、ファイバの手作業の配置または敷設を伴う再形成の同じセクションまたはサブグループにも分類され得る。この場合の標示はＢ２９Ｃ ７０／３０である。

従来技術において、「フィラメントワインディング」による被巻付部品の表面へのファイバの巻付けおよび配置、ならびにファイバの切断は、手作業で行なわれる。この明細書に開示されて記載される機構は、この課題を解決する。この機構を適用することにより、含浸ファイバの手作業による切断が機械に取って代わられる。また、従来技術において、ファイバの巻付けおよび配置の操作は、新たな巻付けごとに繰り返される。この機構を使用すると、プロセスが完全に自動化され、それにより、巻付け前の準備時間が削減される。これは、より多くの部品に同時に巻き付けできる機械で機構が使用される場合に非常に有益である。

フィラメントワインディングは、大量の部品から成る部品の製造と、ファイバの制御された配向とを意味する。一般に、ファイバには、樹脂が含浸された後、軽いあるいは重い試薬が付与される。その後、含浸されたファイバは、部品の形状を形作るために、制御された態様でマンドレルの周囲に完全に巻き付けられる。巻付け後、通常は熱を使用して、樹脂が反応される。モールドを除去することができ、あるいは、部品の一体の構成要素としてモールドをそのまま残すことができる。このプロセスは、主として、パイプやタンクなどの中空の構成要素、主に円形または楕円形の構成要素において使用される。圧力容器、パイプ、および、駆動シャフトは、通常、フィラメントワインディングを使用して製造される。フィラメントワインディングは、手作業の配置および編組などの他のファイバ適用方法と組み合わされる。タンポン挿入法はファイバテンションを介しており、また、樹脂含有量が概ね（Ｒｏｓａｔｏ，ＤＶ）標準的である。ファイバには、巻付け前に樹脂を含浸させることができ（湿式巻付け）、事前に含浸させることができ（乾式巻付け）、あるいは、事後に含浸させることができる。湿式巻付けは、材料のコストが低く、保管寿命が長く、粘性が低いという利点を有する。事前含浸システムは、より一貫した樹脂含有量を伴う部品を製造し、しばしば、高速に巻付けできる。

どのような種類の巻付けが行なわれるのかにかかわらず、前述した全てのケースでは、巻付けが手作業で行なわれる。この特許出願は、本発明が製造プロセスに適用されれば、今までは手作業で行なわれていて人の関与が必要であり、また新たな巻付けごとにプロセスが繰り返される、被巻付部品におけるファイバの切断および再始動の自動化が本発明により可能となることを明らかにする。この発明では、機構を通じた含浸ファイバの最初の導入をオペレータが手作業で行ない、その後、任意のその後の巻付けにおける被巻付部品の表面におけるファイバの切断および配置のプロセス全体が自動で行なわれる。

この機構は、機械に装着される付加的な装置としてのみ見なされるべきであり、巻付け方法を規定する特定の発明と同一であると見なされるべきでない。本発明の本質は、手作業の切断に代えて、プロセスを自動化することである。

本発明の実施形態に係る機構を示す図である。 ファイバを自動的に切断するナイフを使用する機構を示す図である。

この発明の技術的解決手段の本質をより良く説明するため、我々は、蝋含浸ファイバを自動的に切断して配置するための、以下の構成要素を備える機構を示す図１を使用する。
１．キャリア機構
２．回転空気圧シリンダ
３．直線動作用のベアリング
４．ガイド
５．直線動作用の空気圧シリンダ
６．ファイバ保持ベッド
７．ファイバ切断ベッド
８．ファイバ保持ベッドおよびファイバ切断ベッドのハウジング
９．ファイバ保持ベッドを移動させるための空気圧シリンダ
１０．ファイバ切断ベッドを移動させるための空気圧シリンダ
１１．ファイバホルダ
１２．ナイフ
１３．ファイバホルダを移動させるための空気圧シリンダ
１４．ナイフを移動させるための空気圧シリンダ
１５．加圧ローラ
１６．ローラを移動させるための空気圧シリンダ
機構の前述した構成要素は、以下の機能を有する。

キャリア（１）は、被巻付部品の軸線に対して縦方向および横方向に移動できるキャリッジに機構をセットするべく使用される。回転空気圧シリンダ（２）は、全ての構成要素の回転を可能にする。空気圧シリンダ（５）は、全ての構成要素の直線動作を行なう。空気圧シリンダ（９）は、空気圧シリンダ（１０）がファイバ切断ベッド（７）の連動（ｉｍｐｌｉｃａｔｉｏｎ）およびその引出し（ｐｕｌｌ ｏｕｔ）を可能にするまで、ファイバ保持ベッド（６）の直線動作または連動およびその引出しを可能にする。ファイバホルダの開閉は空気圧シリンダ（１３）によって可能にされ、一方、ナイフの開閉は空気圧シリンダ（１４）によって可能にされる。加圧ローラ（１５）の動作は、空気圧シリンダ（１６）によって行なわれる。

機構を通じた含浸ファイバの導入はオペレータによって行なわれなければならず、オペレータは手作業で導入を行ない、その後、それぞれの一連の巻付けのために被巻付部品（１７）の表面でのファイバの切断および再始動の全体のプロセスが自動的に行なわれる。

以下で述べる説明は、樹脂が含浸されたファイバを伴う被巻付部分（１７）におけるこの機構の動作原理を記載している。図２は、機構が適切な機械に装着されて機構が操作位置にあるときの、記載される本発明の本質である、ファイバを自動的に切断するナイフ（１２）を使用する機構の理解を与えるはずである。

前述したように、機構を通じた含浸ファイバの最初の導入はオペレータによって行なわれなければならず、オペレータは手作業で導入を行なう。したがって、ガイド（４）にセットされる構成要素を下方へ移動させる空気圧シリンダ（５）は、ファイバを下方へ押圧して、それらのファイバを被巻付部品（１７）の中心軸線へ至らせる。その後、ファイバの下におけるファイバ保持ベッドおよびファイバ切断ベッドの引出し（ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）がシリンダ（９）およびシリンダ（１０）によって行なわれる。ファイバホルダ（１１）がファイバをマトリクス（６）に押し付け、一方、ナイフ（１２）が下方へ移動してファイバを切断する。ファイバはファイバホルダ（１２）とマトリクス（７）との間に捕捉されたままである。このとき、ガイド（４）に装着される全ての構成要素は、ファイバの捕捉端部と共に、シリンダ（５）により上方へ移動され、回転シリンダ（２）により反時計回りに９０°回転される。その後、同時に二つが被巻付部品（１７）の軸線へ向けて前進する。最初のステップでは、機構が装着されるキャリッジと共に機構全体が移動され、その後、ガイド（４）に装着される構成要素が、水平位置にあって一緒に前進するシリンダ（５）によって移動される。したがって、捕捉されたファイバは、被巻付部品（１７）の上方を運ばれて被巻付部品の対称軸線を通り、一方、加圧ローラ（１５）が、被巻付部品の中心軸線上に配置される。加圧ローラ（１５）は、シリンダ（１６）により、ファイバホルダ（１１）が上方へ移動する間にファイバを部品（１７）の表面に押し付ける。ファイバは、機構から送出されて（自由にする）、加圧ローラ（１５）と被巻付部品（１７）の表面との間にとどまる。その後、巻付けプロセスが行なわれ、このプロセスは、被巻付部品の時計回りの回転を含み、含浸ファイバの端部が順々に被巻付部品に落下して加圧ローラの下に入り、その後、被巻付部品の回転が行なわれるが、反対方向で行なわれる。その後、含浸ファイバが重なり合うときに、加圧ローラ（１５）が上昇し、機構全体が開始位置へ至る。巻付けプロセス中、加圧ローラはキャリッジと共に側方へ待避される。巻付けプロセスが終了されると、プロセス全体が初めから始まる。

Claims (7)

1. 蝋含浸ファイバを自動的に切断して配置するための機構であって、被巻付部品の軸線に対して縦方向および横方向に移動できるキャリッジに前記機構をセットするのに役立つ少なくとも１つのキャリア（１）と、複数の空気圧シリンダとを備え、前記複数の空気圧シリンダのうちの１つが、空気圧シリンダ（５）が全ての構成要素の直線動作を行なうまで、全ての構成要素の回転を可能にする回転空気圧シリンダ（２）であり、空気圧シリンダ（９）が、ファイバ保持ベッド（６）の直線動作または連動およびその引出しを可能にし、空気圧シリンダ（１４）が、ファイバホルダの開閉を可能にし、空気圧シリンダ（１４）が、ナイフの開閉を可能にし、空気圧シリンダ（１６）が、加圧ローラ（１５）の動作を可能にする、機構。
2. 蝋含浸ファイバを自動的に切断して配置するための機構であって、空気圧シリンダ（５）が、ガイド（４）に取り付けられる全ての構成要素を下方へ移動させると同時に、被巻付部品の中心軸線に配置される前記蝋含浸ファイバを押圧する、機構。
3. 前記蝋含浸ファイバの下におけるファイバ保持ベッドおよびファイバ切断ベッドの引出しが、空気圧シリンダ（９）および空気圧シリンダ（１０）によって行なわれる一方で、ファイバホルダ（１１）が、前記蝋含浸ファイバをマトリクス（６）に押し付け、ナイフ（１２）が、下方へ移動して前記蝋含浸ファイバを切断する、請求項２に記載の方法。
4. 前記構成要素が、前記蝋含浸ファイバの捕捉端部と共にガイド（４）に装着され、前記空気圧シリンダ（５）により上方へ移動され、回転空気圧シリンダ（２）により反時計回りに９０°回転される、請求項２および３に記載の方法。
5. 前記機構が装着されるキャリッジと共に前記機構全体を移動させることを含み、その後、ガイド（４）に装着される前記構成要素が、水平位置にあって前進する前記空気圧シリンダ（５）によって移動され、したがって、捕捉された前記蝋含浸ファイバが、前記被巻付部品の上方を運ばれて前記被巻付部品の対称軸線を通り、一方、加圧ローラ（１５）が、前記被巻付部品の中心軸線の上方に配置される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
6. 加圧ローラ（１５）が、空気圧シリンダ（１６）により、ファイバホルダ（１１）が上方へ移動する間に前記蝋含浸ファイバを前記被巻付部品の表面に押し付ける、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 巻付けプロセスを伴い、前記巻付けプロセスが、前記被巻付部品（１７）の時計回りの回転を含み、前記蝋含浸ファイバの端部が順々に前記被巻付部品に落下して加圧ローラの下に入り、その後、前記被巻付部品の回転が行なわれるが、反対方向で行なわれ、回転が行なわれた後、前記蝋含浸ファイバが重なり合うときに、前記加圧ローラ（１５）が上昇し、前記機構全体が開始位置へ至る、請求項１〜４のいずれか一項に記載の手続き。
   

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