JP4653335B2 - フィラメントワインディング用マンドレル - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィラメントワインディング装置のフィラメントワインディング用マンドレルに関する。更に詳しくは、繊維強化プラスチック製筒状製品の製造に用いられるフィラメントワインディング装置において、筒状製品を形作るために、カーボンファイバーやガラスファイバーなどの強化繊維に樹脂を含浸させたロービングを巻き付ける芯材として用いられるフィラメントワインディング用マンドレルに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、繊維強化プラスチック製の円筒状のパイプや容器の製造に用いられるフィラメントワインディング用マンドレルとして、マンドレル本体の両端部と駆動軸との間に段差部を設け、該段差部にマンドレル本体の外径と同一径以下で、かつ周方向に沿って所定ピッチで規制部(ガイド)が突設された規制リング(ガイドリング)をマンドレル本体と一体回転可能かつ着脱可能に固定したものが知られている(特開2000−102984号公報)。また、この公報には、ガイドリングをマンドレル本体と一体回転可能かつ着脱可能に固定するために、内周部にキー溝が形成されたガイドリングを、このキー溝と同様のキー溝が形成された段差部に、両キー溝の位置を合わせて嵌め込んだ後、両キー溝にキーを差し込んで固定することが開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記キー溝とキーによる固定は、ガイドリングのキー溝と段差部のキー溝の位置を合わさなければキーが差し込めないので、ガイドリングの取り付け作業性が悪い問題がある。
【0004】
ところで、ガイドリングを備えたフィラメントワインディング用マンドレルによるロービングの巻き取りは、マンドレル本体上を通って一端のガイドリングのガイド間に導いたロービングを、このガイドリングの外側に露出している駆動軸の端部に1/2〜1回転程度巻き付けた後折り返して、再び同じ側のガイドリングのガイド間を通して他端のガイドリングのガイド間へ導き、同様に他端側の駆動軸の端部にもロービングを巻き付けることを繰り返しながら行われる。
【0005】
上記巻き取り後は、通常、巻き取られたロービングを、マンドレル本体の端部付近で切断してガイドリングを取り外す作業が行われるが、ガイドリングの抜き取り方向に位置する駆動軸端部にロービングの切断端部が巻き付いていることから、この切断端部を除去した後でないとガイドリングを取り外すことができず、取り外し作業性が悪い問題もある。
【0006】
また、ガイドリングの取り付け及び取り外しは、手作業で行われているが、生産性を向上させるためには、これを自動化することが望まれる。
【0007】
しかしながら、従来のフィラメントワインディング用マンドレルは、上記のように、ガイドリングの取り付け及び取り外し作業性が不十分で、これを自動化する障害となっている。
【0008】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、ガイドリングの取り付け作業性に優れたフィラメントワインディング用マンドレルを提供すること、ガイドリングの取り外し作業性に優れたフィラメントワインディング用マンドレルを提供すること、更にはガイドリングの取り付け作業性及び取り外し作業性共に優れたフィラメントワインディング用マンドレルを提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第1は、マンドレル本体の両端に、ガイドが突設されたガイドリングを着脱可能に取り付けたフィラメントワインディング用マンドレルにおいて、ガイドリングが、マンドレル本体とガイドリングの少なくともいずれか一方に設けられた磁石によってマンドレル本体に吸着されていることを特徴とするフィラメントワインディング用マンドレルを提供するものである。
【0010】
上記本発明の第1は、ガイドリングが、周方向に複数の分割片に分割されており、この分割片が分離可能に一体化されていること、分割片が、ガイドリングの中心軸方向にのみスライド可能な凸部と凹部の嵌め合わせにより一体化されていること、分割片が、磁石により一体化されていることをその好ましい態様として含むものである。
【0011】
また、本発明の第2は、マンドレル本体の両端に、ガイドが突設されたガイドリングを着脱可能に取り付けたフィラメントワインディング用マンドレルにおいて、ガイドリングが、ガイドが突設されたガイドリング本体と、ガイドリング本体の外径より小さく、かつガイドリング本体の外端側から同軸に外方に延出した筒部とを備えていると共に、ガイドリング本体が、マンドレル本体とガイドリング本体の少なくともいずれか一方に設けられた磁石によってマンドレル本体に吸着されていることを特徴とするフィラメントワインディング用マンドレルを提供するものである。
【0013】
更に、本発明の第3は、マンドレル本体の両端に、ガイドが突設されたガイドリングを着脱可能に取り付けたフィラメントワインディング用マンドレルにおいて、ガイドリングが、ガイドが突設されたガイドリング本体と、ガイドリング本体の内周側に、ガイドリング本体の内端側にのみ抜き出し可能に嵌め込まれた内側リングと、ガイドリング本体の外径より小さく、かつ内側リングの外端側から同軸に外方に延出した筒部とを備えており、ガイドリング本体が、マンドレル本体とガイドリング本体の少なくともいずれか一方に設けられた磁石によってマンドレル本体に吸着されていることを特徴とするフィラメントワインディング用マンドレルを提供するものである。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を更に説明する。
【0016】
図1は、本発明に係るフィラメントワインディング用マンドレルの第1の例を示す断面図である。
【0017】
図中1は、円筒形のマンドレル本体で、ロービング(図示されていない)の巻き取り時に、両端から外方に突き出た駆動軸2を介して回転されるものである。このマンドレル本体1は、本例においては円筒形であるが、角筒形とすることもできる。
【0018】
上記マンドレル本体1の両端にはガイドリング3が取り付けられている。本例におけるガイドリング2は、外径が上記マンドレル本体1の外径と等しいかやや小さいドーナツ形をなす部材で、内周部に駆動軸2が挿入されて、マンドレル本体1の両端にそれぞれ宛われている。
【0019】
上記ガイドリング3の外周には、ガイド4が突設されている。このガイド4は、ロービングのマンドレル本体1への巻き付け位置を規制するもので、所定ピッチで突設されていて、各ガイド4間にロービングが通されるものである。
【0020】
本例におけるガイド4は、先端が尖った丸棒状のピンで構成されているが、板状のフィンで構成することもできる。また、本例のガイド4は、1列に形成されているが、ジグザグに位置をずらせて2列以上設けることもできる。
【0021】
特に本例のガイドリング3の内端側(マンドレル本体1側)の端面には、磁石5が埋設されており、ガイドリング3はこの磁石5の磁力によってマンドレル本体1に吸着されていることで、マンドレル本体1と共に回転されるものとなっている。
【0022】
通常、マンドレル本体1は鋼で構成されていることから、上記のようにガイドリング3に磁石5を設けておき、この磁力で吸着させることで、ガイドリング3をマンドレル本体1と共に回転できるように取り付けることができる。特に、ガイドリング3の取り付け状態が不安定なのは、ロービングの巻き付け初期段階のみであり、数回ロービングを巻き付けた後は、巻き付けられたロービングの張力と巻き付き力で押さえ付けられて取り付け状態が安定する。巻き付け初期段階は、通常、定常運転に入る前の比較的緩やかな運転時期であることから、大きな力がガイドリング3に加わりにくく、磁石5としてそれほど強い磁力のものを用いなくても、ガイドリング3を空回りさせることなくマンドレル本体1と共に回転させることができる。
【0023】
一方、上記のように磁石5の吸着力で取り付けを行うようにすると、少なくともマンドレル本体1の端面が磁性体で構成されていれば、ガイドリング3の内周部に駆動軸2を差し込みさえすれば、周方向の位置合わせを行うことなく、確実にガイドリング3を取り付けることができる。従って、取り付け作業性がよく、この取り付け作業の機械による自動化も容易である。また、上記のように、磁石5はそれほど磁力の強いものでなくてもよいことから、マンドレル本体1から引き外しにくくなることも防止することができる。
【0024】
ところで、マンドレル本体1の少なくとも端面がアルミニウムなどの非磁性体で構成されている場合、図示される例とは逆に、マンドレル本体1の端面に磁石5を埋設しておき、ガイドリング3を鋼などの磁性体で構成することで、同様にガイドリング3の取り付けを行うことができる。マンドレル本体1の少なくとも端面とガイドリング3の両者が非磁性体である場合には、両者の対向面にそれぞれ異なる磁極が向き合うように環状に磁石5を埋設しておけばよい。更に、マンドレル本体1の少なくとも端面とガイドリング3の両者が磁性体で構成されている場合、本例のようにガイドリング3に磁石5を埋設するのではなく、マンドレル本体1の端面に磁石5を埋設してもよく、またガイドリング3とマンドレル本体1の両者に磁石5を埋設してもよい。
【0025】
図2(a),(b)は、それぞれ図1に示されるガイドリング3の他の例を示す外端側端面の正面図で、いずれのガイドリング3も、周方向に2つの分割片6a,6bに分割されており、この分割片6a,6bが分離可能に一体化されている。
【0026】
図2(a)に示されるガイドリング3は、分割片6a,6bを、ガイドリング3の軸方向にのみスライド可能な凸部7と凹部8の嵌め合わせにより一体化したものとなっている。この凸部7と凹部8は、それぞれ分割面に対向して形成されている。凸部7は、ガイドリング3の中心軸に直角方向の断面形状が逆台形状をなし、分割面をガイドリング3の中心軸方向に縦断するものとなっており、凹部8はこの凸部7の断面形状に対応する断面形状をなし、やはり分割面をガイドリング3の中心軸方向に縦断するものとなっている。また、図2(b)に示されるガイドリング3は、分割片6a,6bを、分割面に埋設した磁石9の磁力による吸着で一体化したものとなっている。
【0027】
上記のように、ガイドリング3を分離可能に一体化した分割片6a,6bで構成しておくと、図1に示される駆動軸2に沿ってスライドさせることなく、ガイドリング3をその取り付け位置で分割して取り外すこともできる。また、ロービングの巻き付け後のガイドリング3の取り外し時には、「発明が解決しようとする課題」の項で説明したように、ガイドリング3上にロービングの切断端部が被さっているが、分割片6a,6bを分離して片方ずつ取り外すことで、このロービングの切断端部の取り除き作業も行いやすくなる。
【0028】
尚、図2(b)に示されるように磁石9で分割片6a,6bの接続を行う場合、この磁石8を、図1で説明したマンドレル本体1への吸着用の磁石5として兼務させることもできる。
【0029】
図3は、本発明に係るフィラメントワインディング用マンドレルの第2の例を示す断面図である。
【0030】
本例におけるガイドリング3は、外周にガイド4が突設されたガイドリング本体10と、ガイドリング本体10の外径より小さく、かつガイドリング本体10の外端側(マンドレル本体1とは反対側)から同軸に外方に延出した筒部11とを備えたものとなっている。
【0031】
ガイドリング本体10は、図1で説明したガイドリング3と同様なもので、その内端側の端面には磁石5が埋設されている。この磁石5も図1で説明した磁石5と同様なもので、本例におけるガイドリング3も、磁石5の磁力によりマンドレル本体1に吸着されている。
【0032】
本例における筒部11は、上記ガイドリング本体10と一体のもので、駆動軸2の一部を覆う筒状部材である。
【0033】
本例のように、筒部11を有するガイドリング3とすると、マンドレル本体1へのロービングの巻き付け時に、ロービングの折り返しを駆動軸2ではなく筒部11へ巻き付けて行うことができる。筒部11へ巻き付けて折り返しながらロービングの巻き付けを行った場合、ガイドリング3の取り外し時に、巻き取られたロービングをマンドレル本体1の端部付近で切断し、ガイドリング3を駆動軸2に沿って後退させれば、ロービングの切断端部ごとガイドリング3を取り外すことができる。従って、ガイドリング3の取り外しに先立ってロービングの切断端部を取り除く必要がなく、ガイドリング3の取り外し作業性が良好なものとなる。また、上記のように、切断後にガイドリング3を引き抜くだけでガイドリング3を取り外せることから、ガイドリング3の取り外し作業を機械により自動化することも容易である。
【0034】
本例におけるガイドリング3は、図1で説明したものと同様に、磁石5の吸着力で取り付けられているため、取り付け作業性が良好なものであることは図1のものと同様である。従って、本例は、ガイドリング3の取り付け作業性と取り外し作業性の両者に優れたものである。また、本例における磁石5の配置は、図1の説明と同様である。
【0035】
ところで、特にガイドリング3の取り外し作業性のみに着目すれば、本例のガイドリング3の取り付けを、図4に示されるように、キー12とキー溝13とで行うこともできる。
【0036】
図4の例においては、駆動軸2の中心軸方向に沿ってキー12が設けられており、ガイドリング本体10の内周面に、このキー12と嵌まり合うキー溝13が、ガイドリング本体10の中心軸に沿って設けられている。キー溝13は、ガイドリング本体1の内端側の端面に開口しており、この開口部からキー12と嵌め合わせることができるようになっている。このキー12とキー溝13の嵌め合わせによって、ガイドリング3が空転することなくマンドレル本体1と共に回転するものとなっている。
【0037】
尚、図4におけるキー溝13は、ガイドリング本体10の内周面にだけ設けられているが、筒部11の肉厚を調整して、筒部11をも中心軸方向に縦断して形成することもできる。この場合、キー12を更に長く形成してもよい。
【0038】
このようにすると、図3の例に比して取り付け作業性は劣るが、ガイドリング3の空転防止構造を比較的低コストで得ることができる。また、このキー12及びキー溝13と、図3に示される磁石5とを併用することもできる。
【0039】
上記のようにキー12とキー溝13を用いてガイドリング3の取り付けを行う場合、図5に示されるように、ガイドリング本体10のキー溝13をスプライン状に多数設け、図4に示される駆動軸2側のキー12との位置合わせを容易に行うことができるようにしておくことが好ましい。また、図4に示されるようなキー12とキー溝13に代えて、マンドレル本体1の端面とガイドリング本体10の内端側の端面との一方にピン(図示されていない)を立て、他方にこのピンが嵌まり合う孔(図示されていない)を設けておき、両者を嵌め合わせることで、ガイドリング3の空転を防止することもできる。
【0040】
図6は、本発明に係るフィラメントワインディング用マンドレルの第3の例を示す断面図である。
【0041】
本例におけるガイドリング3は、ガイド4が突設されたガイドリング本体10と、ガイドリング本体10の内周側に、ガイドリング本体10の内端側にのみ抜き出し可能に嵌め込まれた内側リング14と、ガイドリング本体10の外径より小さく、かつ内側リング14の外端側から同軸に外方に延出した筒部11とを備えたものとなっている。また、ガイドリング本体10の内端側の端面には、図1及び図3で説明したものと同様の磁石5が設けられている。内側リング14は、この磁石5の磁力でガイドリング本体10がマンドレル本体1に吸着されることによって、マンドレル本体1へ押し付けられて保持されている。
【0042】
ガイドリング本体10の内周面は、マンドレル本体1方向に拡径するテーパ面となっていると共に、内側リング14の外周面は、このガイドリング本体10のテーパ面に対応するテーパ面となっており、両テーパ面同志が嵌め合わされていることで、内側リング14は、ガイドリング本体10の内端側にのみ抜き出し可能なものとなっている。また、本例における筒部11は、内側リング14から一体に延出している点を除いて、図3で説明したものと同様である。
【0043】
上記第3の例の場合、筒部11を引いて、ガイドリング3を駆動軸2に沿って後退させれば、図3の第2の例と同様に、ロービングの切断端部ごとガイドリング3を取り外すことができる。また、特に本例においては、このようにしてガイドリング3を取り外した後、内側リング14を筒部11ごとガイドリング本体10から抜き出すことによって、ガイドリング本体10及び筒部11上に巻き付いているロービングの切断端部の除去作業が行いやすくなる。更に、本例のガイドリング3は、図1及び図3の例と同様に磁石5で取り付けが行われるので、取り付け作業性に優れていることはこれらと同様である。
【0044】
【発明の効果】
本発明は、以上説明した通りのものであり、次の効果を奏するものである。
【0045】
(1)磁石5を用いてガイドリング3の取り付けを行えるようにした本発明のフィラメントワインディング用マンドレルにおいては、ガイドリング3の周方向の位置合わせを不要とすることができ、取り付け作業性が良好で、ガイドリング3の取り付け作業の自動化も容易となる。
【0046】
(2)筒部11を有するガイドリング3を備えた本発明のフィラメントワインディング用マンドレルにおいては、ガイドリング3の取り外し時に、ロービングの切断端部を取り除くことなく、ロービングの切断端部ごとガイドリング3を取り外すことができ、取り外し作業性が良好で、ガイドリング3の取り外し作業の自動化も容易となる。
【0047】
(3)上記磁石5と筒部11の両者を有するガイドリング3を備えた本発明のフィラメントワインディング用マンドレルにおいては、取り付け作業性及び取り外し作業性ともに良好で、両作業を共に自動化することも容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の例に係るフィラメントワインディング用マンドレルの主に両端部の断面図である。
【図2】図1に示されるガイドリングの他の例を示す外端側の端面の正面図である。
【図3】本発明の第2の例に係るフィラメントワインディング用マンドレルの一方の端部の断面図である。
【図4】本発明の第2の例に係るフィラメントワインディング用マンドレルの変形例を示す一方の端部の断面図である。
【図5】図4に示されるキー溝を設ける場合の他の例を示すガイドリング本体の内端側端面の正面図である。
【図6】本発明の第3の例に係るフィラメントワインディング用マンドレルの一方の端部の断面図である。
【符号の説明】
1 マンドレル本体
2 駆動軸
3 ガイドリング
4 ガイド
5 磁石
6a 分割片
6b 分割片
7 凸部
8 凹部
9 磁石
10 ガイドリング本体
11 筒部
12 キー
13 キー溝
14 内側リング
Claims (6)
- マンドレル本体の両端に、ガイドが突設されたガイドリングを着脱可能に取り付けたフィラメントワインディング用マンドレルにおいて、ガイドリングが、マンドレル本体とガイドリングの少なくともいずれか一方に設けられた磁石によってマンドレル本体に吸着されていることを特徴とするフィラメントワインディング用マンドレル。
- ガイドリングが、周方向に複数の分割片に分割されており、この分割片が分離可能に一体化されていることを特徴とする請求項1に記載のフィラメントワインディング用マンドレル。
- 分割片が、ガイドリングの中心軸方向にのみスライド可能な凸部と凹部の嵌め合わせにより一体化されていることを特徴とする請求項2に記載のフィラメントワインディング用マンドレル。
- 分割片が、磁石により一体化されていることを特徴とする請求項2に記載のフィラメントワインディング用マンドレル。
- マンドレル本体の両端に、ガイドが突設されたガイドリングを着脱可能に取り付けたフィラメントワインディング用マンドレルにおいて、ガイドリングが、ガイドが突設されたガイドリング本体と、ガイドリング本体の外径より小さく、かつガイドリング本体の外端側から同軸に外方に延出した筒部とを備えていると共に、ガイドリング本体が、マンドレル本体とガイドリング本体の少なくともいずれか一方に設けられた磁石によってマンドレル本体に吸着されていることを特徴とするフィラメントワインディング用マンドレル。
- マンドレル本体の両端に、ガイドが突設されたガイドリングを着脱可能に取り付けたフィラメントワインディング用マンドレルにおいて、ガイドリングが、ガイドが突設されたガイドリング本体と、ガイドリング本体の内周側に、ガイドリング本体の内端側にのみ抜き出し可能に嵌め込まれた内側リングと、ガイドリング本体の外径より小さく、かつ内側リングの外端側から同軸に外方に延出した筒部とを備えており、ガイドリング本体が、マンドレル本体とガイドリング本体の少なくともいずれか一方に設けられた磁石によってマンドレル本体に吸着されていることを特徴とするフィラメントワインディング用マンドレル。
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