JPH01168434A - Ｆｒｐ製積層曲り管の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ＦＷ法によるＦＲＰ製積層曲り管の成形方
法に関するものである。

［従来の技術］ ＦＲＰ製の曲り管、例えばエルボの成形方法として、従
来は、 １）短繊維を用いた押出し射出成形法。

２）ＦＲＰ製直管を斜めに切断し、継ぎ合わせるえび継
ぎ法。

３）曲管芯金に手作業でＦＲＰ層を積層し成形するハン
ドレイアップ法。

４）曲管芯金を軸芯回りに回転させロービング（繊維）
を巻き付ける方法。

５）多自由度を持ったロボットの腕を、固定した曲り管
マンドレルの周りで動かし、巻く方法。

等が行なわれていた。

［解決しようとする問題点］ しかし、上記従来技術には、それぞれ次のような問題が
ある。

１）短繊維の集合であり、補強繊維の持っている引張り
強さが有効に生かされないので、充分な強度が得られな
い。

２）継ぎ目において繊維が不連続であるため、上から補
強巻をしても強度が低下する。

３）手作業であり、生産性が悪く、コストが高い。

４）直管等の軸対称形を巻く場合と違って、曲り管の管
軸が回転軸と一致しないため、機械化が困難で、手巻き
が主流である。そのため、均一に巻くことが難しく、ま
た繊維が主として周方向に入るため、フープ強度は大き
いが、軸方向強度が小さい。

５）マンドレルを固定して巻くので、マンドレルを回転
して巻く場合に比べ無駄な動きが多い等の問題がある。

この発明は、上記のような問題点を解消できるようにし
たＦＲＰ製積層曲り管の成形方法を提供することを目的
とするものである。

［問題点を解決するための手段］ この発明のＦＲＰ製積層曲り管の成形方法は、曲り管マ
ンドレルの回転軸芯を含む基準面を設定し、上記回転軸
芯を中心として回転する上記曲り管マンドレルにより形
成される回転体を内含する、上記回転軸芯を中心とする
回転対称閉曲面を設定し、曲り管マンドレルをその管軸
方向を上記基準面内の回転軸芯に平行にして配設し、上
記マンドレル上に繊維が滑ることなく張力をかけて巻け
る巻線を求めると共に、この巻き線を予め多数に分割し
ておき、巻かれる繊維の上記巻線上の１分割点における
接線が上記閉曲面と交わる点の上記基準面を含む直交座
標系におけるこの点の位置（ｘｌ、ｙｌ、ｚｌ）を求め
て、ここにフィードアイを位置させ、次に、上記巻線上
の次の分割点における接線が上記円筒面と交わる点の座
標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）を上記基準面を任意の角度（θ
）回転させた新基準面を含む直交座標系上で求め、マン
ドレルを上記角度（θ）回転させるとともに、フィード
アイを上記座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２）に移動させて繊維
を巻く操作を行ない、ついで次の分割点に付いて上記操
作を繰返すことにより、ＦＲＰ製積層曲り管を成形する
ことを特徴とするものである。

［作用］ 曲り管マンドレルを基準面内の回転軸芯の回りに回転さ
せると共に、フィードアイを三次元的に移動させる操作
によりＦＲＰ曲り管を成形することができる。この場合
、マンドレルの回転角とフィードアイの動きの選び方に
自由度があるので、曲り管を巻く上で誤差の出易い腹部
において精度良く巻くことができる。

また、フィードアイの三次元方向の動き及びマンドレル
の回転をコンピュータ制御にし、プログラムにより作動
させることにより、省力、省時間、高精度化を達成し、
ロボットを用いるより安価な設備で巻くことができる。

［実施例］ 以下、本発明方法の一実施例を第１図、第２図により説
明する。

曲り管マンドレル１０の回転軸芯Ｔ−Ｔを含む基準面１
を設定する。

また、上記回転軸芯Ｔ−Ｔを中心として回転する上記曲
り管マンドレル１０により形成される回転体を考え、一
方上記回転軸芯を中心とする閉曲面で上記回転体を内含
する回転対称閉曲面５を設定する。この閉曲面は円筒面
６の両側に半球面７を接続して形成されている。

そして、スタート時の条件として、曲り管マンドレル１
０をその管軸方向を上記回転軸芯に平行にして、基準面
１に対して垂直な位置に配設する。

フィードアイの動く平面を一応基準面１上に考える。

マンドレル１０上に繊維が滑ることなく張力をかけて巻
ける巻線１１を求め、この巻き線を等分割して、分割点
Ａ、Ｂ、・・・の座標を求める。ここで、上記巻き線に
沿って繊維をできるだけ正しく巻くように、分割数はで
きるだけ多くする。

まず、ＡＢをＢの方に延長しくＡ、Ｂが近接しており、
実質的に接線となる）、閉曲面５と交わる点Ｂ′を求め
る。そして、この点の上記基準面１を含む直交座標系に
おける位置（ｘ７、ｙｌ、ｚｌ）を求め、この点にフィ
ードアイを移動させることによりＡＢ間に繊維を巻く。

次に、ＢＣをＣの方に延長し、閉曲面５と交わる点Ｃ′
を求める。そして、この点の座標（ｘ　２、ｙ２、ｚ２
）を上記基準面１を任意の角度（θ）回転させた新基準
面２を含む直交座標系上で求める。」１記の角度（θ）
は、巻き線をｎ分割している場合には、例えば３６０°
／ｎのように選ぶ。

そして、マンドレル１０を上記の角度（θ）回転させる
と共に、フィードアイを上記座標（ｘ２、）／２、Ｚ２
）に移動させることにより、ＢＣ上に繊維を巻く。

以下、ＣＤに対するＤ′点を求め、上記と同様の操作を
繰り返すことにより、ＦＲＰ製積層曲り管を成形するこ
とができる。

なお、上記例では、閉曲面５を円筒面６に半球面７を接
続して形成しているが、円筒面６の端部に接続する面は
、第３図に示すように、平面８、円錐面９にしてもよい
。曲り管端部の折り返し部には図に示すようにレジュー
サ等を用いるが、端面の形状によりフィードアイの移動
点が違ってくる。即ち、平面８ではＱ′に、半球面７で
はＱ′、また円錐面９ではＱ′にフィードアイが移動す
る。

そこで、折り返し部の形状により適宜の端面形状を選択
すればよい。なお、閉曲面５を全体として・卵形にして
もよい。

また、上記実施例では、新基準面を得るために基準面を
回転させる角度を一定にしているが、任意の角度回転さ
せてもよい。

［発明の効果］ この発明のＦＲＰ製積層曲り管の成形方法は上記のよう
なもので、曲り管マンドレルの回転と、フィードアイの
三次元方向の移動により、曲り管を成形することができ
る。そして、マンドレルの回転角とフィードアイの動き
の選び方に自由度があるので、曲り管を巻く上で誤差の
出やすい腹部において精度よく巻くことができる。また
、上記操作をプログラム化し、マンドレルの回転及びフ
ィードアイの動きをコンピュータ制御することにより省
力、省時間、高精度化を達成し、ロボットを用いるより
安価な設備で巻くことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、本発明方法を実施する手順の一例
を示す説明図、第３図は閉曲面の他の例を示す説明図で
ある。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 曲り管マンドレルの回転軸芯を含む基準面を設定し、 上記回転軸芯を中心として回転する上記曲り管マンドレ
   ルにより形成される回転体を内含する、上記回転軸芯を
   中心とする回転対称閉曲面を設定し、 曲り管マンドレルをその管軸方向を上記基準面内の回転
   軸芯に平行にして配設し、 上記マンドレル上に繊維が滑ることなく張力をかけて巻
   ける巻線を求めると共に、この巻き線を予め多数に分割
   しておき、 巻かれる繊維の上記巻線上の１分割点における接線が上
   記閉曲面と交わる点の上記基準面を含む直交座標系にお
   けるこの点の位置（ｘ＿１、ｙ＿１、ｚ＿１）を求めて
   、ここにフィードアイを位置させ、次に、上記巻線上の
   次の分割点における接線が上記円筒面と交わる点の座標
   （ｘ＿２、ｙ＿２、ｚ＿２）を上記基準面を任意の角度
   （θ）回転させた新基準面を含む直交座標系上で求め、 マンドレルを上記角度（θ）回転させるとともに、フィ
   ードアイを上記座標（ｘ＿２、ｙ＿２、ｚ＿２）に移動
   させて繊維を巻く操作を行ない、 ついで次の分割点に付いて上記操作を繰返すことにより
   、 ＦＲＰ製積層曲り管を成形することを特徴とする ＦＲＰ製積層曲り管の成形方法。