JPH06170958A - 円錐形回転体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高速回転体として好適な円錐形回転体を製造
する。 【構成】 周方向に配列する経糸Ｆ1 、Ｆ1 …と半径方
向に配列する緯糸Ｆ2 、Ｆ2 …とを製織してなる螺旋状
織物を半径方向に裁断して分割片Ｓ2 とし、分割片Ｓ2
を丸めるように成形して中空円錐体を得、結合剤を介し
て固化する。経糸Ｆ1 、Ｆ1 …が周方向に連続している
から、遠心力に対し、大きな強度を実現することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、繊維強化複合材料を
利用した高速回転体、殊に、その外形が略円錐形シェル
である円錐形回転体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速回転下において高い強度を要求され
る回転体は、その材料として、従来、アルミニウム系ま
たはマグネシウム系の軽合金材料が一般的であるが、こ
れに代わる材料として、繊維強化複合材料の開発が進ん
でいる。

【０００３】繊維強化複合材料は、ベース材料に対し、
単繊維状の短い炭素繊維やアラミド繊維、ガラス繊維等
の高強度繊維を適量混入し、ベース材料の性質に従って
成形する方法の他、ベース材料間に、高強度繊維を製織
してなる織物を単層または複層に挟み込んで成形する方
法や、高強度繊維の織物を所要の形状に成形し、適当な
結合剤を介し、たとえばホットプレスにより、所定の形
状に固化する方法等が知られている。

【０００４】このような方法において、目的とする回転
体が、高強度である他に、特に軽量であることを要する
場合等には、ベース材料を用いない第３の方法が好適で
ある。なお、このときの織物は、経糸と緯糸とを直交方
向に直線的に織り込むものが普通である。そこで、最終
製品の形状に成形するに際しては、その製品の展開状態
の形状に織物を裁断し、これを所定の形状に貼り合わせ
ることが必要であるから、この方法では、円錐形の回転
体を作ることは容易ではない。ただし、ドレープ性に優
れた織物を使用し、その経糸、緯糸の配向角を変更する
ことにより、円錐形の製品形状に成形する技術も、一部
に知られている（特開昭５３−５９４１６号公報）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】かかる従来技術の前者
によるときは、最終製品の全体または一部分が中空円錐
体である場合には、前述のように、織物を円錐形に成形
することが非常に難しく、また、成形に際し、織物を構
成する経糸、緯糸のいずれをも円錐の周方向に連続させ
ることができないので、高速回転体として使用する場合
に、遠心力に対する十分な強度を達成することができな
いという問題があった。

【０００６】また、ドレープ性に優れた織物を使用する
場合は、経糸や緯糸を正しく周方向に連続させることが
できない上、遠心力による糸の伸び変形が大きいから、
高速回転体としての用途には不向きである。

【０００７】そこで、この発明の目的は、経糸が周方向
に同心円状に配列され、緯糸が半径方向に配列される螺
旋状織物を半径方向に裁断して用いることによって、高
速回転体としての用途に好適な円錐形回転体の製造方法
を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めのこの発明の構成は、周方向に同心円状に配列する経
糸と半径方向に配列する緯糸とを製織してなる高強度繊
維の螺旋状織物を半径方向に裁断して分割片を形成し、
分割片を中空円錐体に形成し、結合剤を介して固化する
ことをその要旨とする。

【０００９】なお、螺旋状織物は、緯糸の糸張力に対
し、経糸の糸張力を大きくして製織することができる。

【００１０】また、中空円錐体は、複層に形成すること
ができる。

【００１１】さらに、螺旋状織物は、内周側と外周側と
の少なくともいずれか一方側に房耳部を有するようにし
てもよい。

【００１２】

【作用】かかる発明の構成によるときは、螺旋状織物
は、その半径方向に裁断するとき、円錐を展開した形状
になるので、無理なく正確な中空円錐体に成形すること
ができる。また、このとき、螺旋状織物を構成する経糸
は、中空円錐体の周方向に連続し、遠心力に対して大き
な強度を発揮することができる。

【００１３】また、緯糸の糸張力に対し、経糸の糸張力
を相対的に大きくして製織した螺旋状織物は、経糸を直
線形状に近付けることができるので、大きな遠心力に対
しても、経糸の伸び変形を一層少なくすることができ
る。

【００１４】さらに、房耳部を有する螺旋状織物を用い
るときは、房耳部を利用して、円筒状またはフランジ状
などの取付部を容易に成形することが可能である。

【００１５】

【実施例】以下、図面を以って実施例を説明する。

【００１６】円錐形回転体は、経糸Ｆ1 、Ｆ1 …と緯糸
Ｆ2 、Ｆ2 …とを製織してなる螺旋状織物Ｓを半径方向
に裁断して形成する分割片Ｓ2 を出発材料として製造す
る（図１、図２）。ただし、螺旋状織物Ｓ、分割片Ｓ2
において、経糸Ｆ1 、Ｆ1 …は、周方向に同心円状に配
列されており、緯糸Ｆ2 、Ｆ2 …は、半径方向に配列さ
れている。

【００１７】螺旋状織物Ｓは、綜絖１１、１１、筬１
２、送り装置１５、回転テーブル１６を備えてなる織機
によって連続的に製織する（図２、図３）。

【００１８】送り装置１５は、回転テーブル１６の任意
の半径方向に定めた織前Ｆの直近後方に配置され、織前
Ｆの前方には、緯入れノズル１３、カッタ１４と、筬１
２と、綜絖１１、１１とが、この順に配置されている。
緯入れノズル１３は、回転テーブル１６の外側から内側
に向けて織前Ｆと平行に緯糸Ｆ2 を射出するようになっ
ており、カッタ１４は、緯入れ動作ごとに、緯糸Ｆ2 を
切断することができる。

【００１９】筬１２と綜絖１１、１１とは、いずれも、
織前Ｆと平行に配置されている。ここで、筬１２は、そ
の筬羽間隔が外側に向って漸減するものとし、綜絖１
１、１１も、筬１２と同様に、経糸Ｆ1 、Ｆ1 …を拘束
するヘルドの相互間隔が外側に向って漸減するものとす
る。

【００２０】経糸Ｆ1 、Ｆ1 …は、図示しない給糸機構
を介し、織前Ｆに対して直交方向から供給され、綜絖１
１、１１、筬１２を経て送り装置１５に至るように仕掛
けられている。この際、最内周側の経糸Ｆ1 は、回転テ
ーブル１６の回転中心に当たる原点Ｐから半径Ｒ1 の位
置に仕掛けられ、最外周側の経糸Ｆ1 は、原点Ｐから半
径Ｒ2 の位置に仕掛けられるものとする。また、この間
における経糸Ｆ1 、Ｆ1 …は、筬羽やヘルドの間隔に従
い、内周側において疎であり、外周側において密となっ
て整列し、整列した経糸Ｆ1 、Ｆ1 …の先端は、送り装
置１５によって拘束されている。なお、ノズル１３は、
綜絖１１、１１によって形成される経糸開口Ｆ1aに対し
て緯糸Ｆ2 を緯入れし、筬１２は、緯入れされた緯糸Ｆ
2 を織前Ｆに打ち込むことができるから、織前Ｆの後方
には、経糸Ｆ1 、Ｆ1 …と緯糸Ｆ2 、Ｆ2 …とからなる
螺旋状織物Ｓを形成することができる。

【００２１】送り装置１５は、螺旋状織物Ｓを挟んで対
峙する上下一対の把持枠１５ａ、１５ａと、把持枠１５
ａ、１５ａの内側に設ける上下一対の把持板１５ｂ、１
５ｂとを有する。把持枠１５ａ、１５ａは、図示しない
駆動機構を介し、螺旋状織物Ｓを上下方向に把持し、こ
れを開放することができる。また、把持板１５ｂ、１５
ｂは、織前Ｆの直近位置において螺旋状織物Ｓを把持
し、これを回転テーブル１６の周方向に牽引し、螺旋状
織物Ｓを開放して、織前Ｆの直近位置に戻ることができ
る。ただし、把持枠１５ａ、１５ａは、把持板１５ｂ、
１５ｂが螺旋状織物Ｓを把持して牽引する際には、開放
状態となり、把持板１５ｂ、１５ｂが螺旋状織物Ｓを開
放して戻る際には、把持状態をとるものとする。

【００２２】すなわち、送り装置１５は、緯入れごと
に、把持枠１５ａ、１５ａ、把持板１５ｂ、１５ｂが交
互に螺旋状織物Ｓを把持し、開放するとともに、把持板
１５ｂ、１５ｂが螺旋状織物Ｓを牽引することにより、
螺旋状織物Ｓを連続的に回転テーブル１６の周方向に駆
動し、経糸Ｆ1 、Ｆ1 …に対して所定の糸張力を加える
ことができる。なお、回転テーブル１６は、送り装置１
５による螺旋状織物Ｓの送り量に対応して、所定の回転
速度により、図２の矢印Ｋ1 方向に回転駆動するものと
する。

【００２３】このような織機を用いることにより、回転
テーブル１６上には、内周側の半径Ｒ1 とし、外周側の
半径Ｒ2 とする螺旋状織物Ｓを連続的に製織することが
できる。ただし、緯糸Ｆ2 の長さを十分に長くすること
により、内周側、外周側には、房耳部Ｓ1a、Ｓ1bを付属
させることができる。また、螺旋状織物Ｓの緯糸Ｆ2、
Ｆ2 …は、螺旋状織物Ｓの半径方向に配列され、したが
って、緯糸間隔は、内周側において密となり、外周側に
おいて疎となっている。これに対し、経糸間隔は、内周
側において疎であり、外周側において密であるから、螺
旋状織物Ｓの目付けは、その全体について、ほぼ均一と
することができる。

【００２４】螺旋状織物Ｓは、その一部分を緯糸Ｆ2 に
沿って半径方向に裁断し、分割片Ｓ2 を作ることができ
る（図１）。また、分割片Ｓ2 の裁断部分を突き合せる
ようにして丸めることにより、原点Ｐを仮想頂点とする
中空円錐体２０に成形することができる（図４）。

【００２５】中空円錐体２０は、側面２１の他、最内周
の経糸Ｆ1 によって形成される仮想底面２２と、最外周
の経糸Ｆ1 によって形成される仮想底面２３と、側面２
１の上下に、側面２１を延長するようにして付属する房
耳部Ｓ1a、Ｓ1bとを有し、側面２１の１箇所には、母線
Ｌ方向の継ぎ目２１ａを伴っている。

【００２６】中空円錐体２０の外形は、分割片Ｓ2 によ
って定まる。すなわち、母線Ｌの長さは、Ｌ＝Ｒ2 −Ｒ
1 であり、仮想底面２２、２３の半径ｒ1 、ｒ2 は、分
割片Ｓ2 における最内周と最外周の経糸Ｆ1 、Ｆ1 が形
成する弧の長さを、それぞれＬ1 、Ｌ2 とするとき、ｒ
1 ＝Ｌ1 ／２π、ｒ2 ＝Ｌ2 ／２πである。また、その
高さｈ2 は、（ｈ2 ）² ＝Ｌ² −（ｒ2 −ｒ1 ）² で示
される。なお、螺旋状織物Ｓは、このような関係式から
逆算されて製織され、分割片Ｓ2 は、中空円錐体２０の
展開サイズに裁断されている。また、継ぎ目２１ａを重
ね合わせる場合には、重ねしろを見込んで分割片Ｓ2 を
裁断すれば足りる。

【００２７】中空円錐体２０を形成した後、房耳部Ｓ1
a、Ｓ1bは、中心線ＣＬと同軸の円筒状の取付部２１ｂ1
、２１ｂ2 に成形することができる（図５）。また、
取付部２１ｂ1 、２１ｂ2 の外周には、それぞれ、補強
糸Ｆ3 を巻き付けることができ、このときの補強糸Ｆ3
は、経糸Ｆ1 、Ｆ1 …と同種の糸を用いるのがよい。な
お、房耳部Ｓ1a、Ｓ1bは、図５に拘らず、外向き、また
は内向きのフランジ状に成形することもできる。また、
房耳部Ｓ1a、Ｓ1bの一方を円筒状とし、他方をフランジ
状に成形することもできる。さらに、房耳部Ｓ1a、Ｓ1b
は、その一方または双方を省略してもよい。

【００２８】成形が完了した中空円錐体２０は、任意の
結合剤を介して固化することにより、軽量で高強度の円
錐形回転体を作ることができる。

【００２９】固化は、中空円錐体２０に対し、結合剤と
して、フェノール、ポリイミド、ビスマレイミド、エポ
キシ、メラミン等の適当な溶融樹脂を均一に含浸させ、
適当な圧力、温度条件により、結合剤を凝固させる。な
お、結合剤の含浸は、浸漬、噴霧、塗布等によればよ
く、結合剤の固化は、型を使い、オートクレープ成形法
に準ずるのがよい。

【００３０】以上の説明において、螺旋状織物Ｓは、経
糸Ｆ1 、緯糸Ｆ2 として、炭素繊維、ガラス繊維、アラ
ミド繊維、ホウ素繊維、炭化ケイ素繊維、アルミナ繊
維、チラノ繊維等の高強度繊維を使用するものとする。
また、経糸Ｆ1 、緯糸Ｆ2 は、同一繊維のみならず、異
種繊維としてもよい。

【００３１】また、経糸Ｆ1 、緯糸Ｆ2 の糸張力は、前
者を後者より大きくすることができる。経糸Ｆ1 は、そ
の糸張力を大きくすることにより、中空円錐体２０の周
方向に配列されたとき、遠心力による伸び変形を小さく
することができる。

【００３２】なお、螺旋状織物Ｓは、平織りの他、綾織
り、朱子織りを含む任意の織組織としてよいものとす
る。

【００３３】

【他の実施例】中空円錐体２０は、螺旋状織物Ｓを裁断
した分割片Ｓ2 、Ｓ2 を２層に重ね合わせて形成するこ
とができる（図６）。このとき、分割片Ｓ2 、Ｓ2 は、
継ぎ目２１ａ、２１ａが異なる位置になるように重ね合
わせるのがよく、また、外側の分割片Ｓ2 を内側の分割
片Ｓ2 より僅かに大きくすることにより、いずれの分割
片Ｓ2 、Ｓ2 についても、それぞれの継ぎ目２１ａが閉
じた状態の中空円錐体２０を得ることができる。なお、
同様にして、３層以上の複層の中空円錐体２０を作るこ
とができる。

【００３４】中空円錐体２０は、１周分を２以上に分割
した分割片Ｓ2 、Ｓ2 …により、多層に重ねて形成する
ことができる（図７）。たとえば、ここでは、中空円錐
体２０は、１周分を４等分に分割した分割片Ｓ2 、Ｓ2
…を組み合わせてなる。したがって、各層には、４箇所
に継ぎ目２１ａ、２１ａ…が生じているが、各層の継ぎ
目２１ａ、２１ａ…は、交互に９０度位置をずらして位
置決めされている。なお、分割片Ｓ2 、Ｓ2 …の分割数
や、重ね合わせる数は、任意に選定することができる。

【００３５】中空円錐体２０は、数周分の長さの連続し
た分割片Ｓ2 により、多層に形成することができる（図
８）。ただし、分割片Ｓ2 の始端と終端とは、同一位置
となるようにし、中空円錐体２０の全周において、分割
片Ｓ2 の層数が均一となるようにするのがよい。経糸Ｆ
1 、Ｆ1 …が周方向に完全に連続していることにより、
遠心力に対し、一層大きな強度を実現することができ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、経糸が周方向に同心円状に配列し、緯糸が半径方向
に配列した高強度繊維の螺旋状織物を作り、それを半径
方向に裁断した分割片を用いることによって、精度の高
い中空円錐体を成形することができ、この際、経糸は、
中空円錐体の全体について周方向に連続するので、中空
円錐体を固化することによって得られる円錐形回転体
は、遠心力に対して高い強度を発揮することができ、高
速回転体としての用途に好適に使用できるという優れた
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 分割片の平面説明図

【図２】 螺旋状織物の製織方法説明図

【図３】 図２のＸ−Ｘ線矢視相当断面図

【図４】 中空円錐体の斜視説明図（１）

【図５】 中空円錐体の斜視説明図（２）

【図６】 他の実施例を示す斜視説明図

【図７】 他の実施例を示す図６相当図

【図８】 他の実施例を示す図６相当図

【符号の説明】

Ｆ1 …経糸 Ｆ2 …緯糸 Ｓ…螺旋状織物 Ｓ1a、Ｓ1b…房耳部 Ｓ2 …分割片 ２０…中空円錐体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周方向に同心円状に配列する経糸と半径
   方向に配列する緯糸とを製織してなる高強度繊維の螺旋
   状織物を半径方向に裁断して分割片を形成し、該分割片
   を中空円錐体に形成し、結合剤を介して固化することを
   特徴とする円錐形回転体の製造方法。
2. 【請求項２】 前記螺旋状織物は、緯糸の糸張力に対
   し、経糸の糸張力を大きくして製織することを特徴とす
   る請求項１記載の円錐形回転体の製造方法。
3. 【請求項３】 前記中空円錐体は、複層に形成すること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載の円錐形回転
   体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記螺旋状織物は、内周側と外周側との
   少なくともいずれか一方側に房耳部を有することを特徴
   とする請求項１ないし請求項３のいずれか記載の円錐形
   回転体の製造方法。