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JP2001328130A - Ｆｒｐ製角パイプの連続製造装置 - Google Patents

Ｆｒｐ製角パイプの連続製造装置

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JP2001328130A
JP2001328130A JP2000150904A JP2000150904A JP2001328130A JP 2001328130 A JP2001328130 A JP 2001328130A JP 2000150904 A JP2000150904 A JP 2000150904A JP 2000150904 A JP2000150904 A JP 2000150904A JP 2001328130 A JP2001328130 A JP 2001328130A
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square pipe
prepreg
core
prepreg sheet
frp
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玲斉 菅原
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Jamco Corp
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    • B29C70/50—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of indefinite length, e.g. prepregs, sheet moulding compounds [SMC] or cross moulding compounds [XMC]
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    • B29L2023/00—Tubular articles
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 プリプレグシートを積層し、加熱、加圧し
て、ＦＲＰ製の角パイプを連続して製造する装置を提供
する。 【解決手段】 ＦＲＰ製角パイプの連続製造装置１は、
プリプレグ積層用の長尺の中子１０を有し、この中子１
０に離型フィルムを挟んでプリプレグ積層装置２０，３
０，４０，５０からプリプレグシートを供給して角パイ
プ状に積層する。この中子１０は、成形すべき角パイプ
の内径寸法より小さな外径寸法を有する。予張装置８０
は、積層されたプリプレグシートを所定の内径寸法の角
パイプに拡張し、ホットプレス装置１００で加熱、加圧
する。アフターキュアー炉１１０で追加熱し、ＦＲＰ製
角パイプを成形する。クランプ装置１２０の後方に配設
される牽引装置１３０によって、角パイプを断続的に引
き出す。図示しないカッターで所定の長さに切断し、図
示しないカッターで所定の長さに切断し、製品とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、航空機等に用いら
れる軽量、高強度なＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製
角パイプ及び建築部材用ＦＲＰ製の角パイプを連続的に
製造する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＦＲＰ製角パイプを得るため、繊維を樹
脂に含浸しながら加熱された型内に導き、硬化させるプ
ルトルージョンと言われる方法があるが、繊維含有率が
制約を受け、また繊維配向の乱れを生じやすいため、高
品位の成形品を得ることが難しい。一方、プリプレグ
（繊維に樹脂を含浸し、半硬化状態としたもの）を用い
て成形したものは、繊維含有率を高め、また配向角も均
一に保てるため、航空機部材等の高強度部品の作製に多
用されている。
【０００３】従来プリプレグを用いてＦＲＰ製角パイプ
を得る方法としては、中子となる金属角柱に離型処理を
施しプリプレグを所定枚数積層した後、オートクレーブ
で成形する方法が取られているが、特に成形品が長い場
合、オートグレーブ、硬化後金属角柱を引き抜く引き抜
き装置等大きな設備が必要となる。
【０００４】またシリコーンゴムチューブ等を心材とし
て用い、プリプレグを積層した後外型にセットし、空気
圧により内圧をかけながら成形する方法がある。この方
法では、引き抜き力が少なくてすむが、外型が必要とな
り、またシリコーンゴムチューブの耐久性に問題があ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】プリプレグを用い航空
機等に使用できる高品位な角パイプを連続的に成形し、
付帯設備等が軽減できる装置を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のＦＲＰ製の角パ
イプの連続製造装置は、所定の幅にスリットした離型フ
ィルム、プリプレグを成形品となる角パイプ内径より小
さい外径寸法を有するアルミ製角パイプに順次積層する
装置と、金型手前にプリプレグ等積層したものが成形品
の内径と同じ大きさになるような、周方向を引き延ばす
予張装置と、牽引機等と連動し開閉できるホットプレス
とを有し、牽引機によりホットプレスが開いたとき、一
定長さ成形品を移動する工程を有している。中子となる
アルミ製角パイプはホットプレスより牽引機側に突出し
ており、成形品加工中でもセンター出しができる装置に
より、支えられている。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は本発明のＦＲＰ製角パイプ
の連続製造装置の構成を示す説明図である。
【０００８】全体を符号１で示すＦＲＰ製角パイプの連
続製造装置は、製造すべき角パイプの内径寸法より小さ
な外径寸法を有する長尺の中子１０を備える。この中子
１０は、その外側にプリプレグシートを必要枚数積層す
るための中子であって、このプリプレグシートを積層す
るのを要する長さ寸法を備える。従って、１０ｍ程度に
及ぶ長さが必要となるので、アルミ等の軽金属でつくら
れ、その端部は、スタンドにより支持される。この中子
１０を囲んで、９０度毎にプリプレグシートの積層装置
２０，３０，４０，５０が配設される。
【０００９】図２は、このプリプレグシートの積層装置
の構造を示す斜視図、図３は中子の説明図である。
【００１０】プリプレグ積層装置２０，３０は、対角線
を垂直方向にして装備された中子１０の上下方向に配設
される。プリプレグ積層装置４０，５０は、中子１０を
中心として水平方向に配設される。中子１０の上方に配
設されるプリプレグ積層装置２０は、複数のステーショ
ン２１，２２を有する。
【００１１】各ステーションは、同じ構成を有する。第
１のステーション２１は、プリプレグシートを供給する
供給リール２１ａを２個を具備する。各々の供給リール
はタック性（粘着性）を有するプリプレグシート上に貼
られているフィルムを巻き取るフィルム巻き取りロール
を有する。供給されるプリプレグシートは、角柱状の中
子の４辺のうちの２辺に相当する幅寸法を有する。
【００１２】引き出されたプリプレグシートは、円柱状
の第１のローラ２１ｃによって、中子１０の角部上にそ
の中心を合わせて案内され、第２のロール２１ｄによっ
て、中子の角部にその中心部が押し付けられる。第３の
ロール２１ｅは、プリプレグシート全体を中子１０の表
面に積層する。
【００１３】中子１０の表面にプリプレグシートを積層
するのに先立ち、中子１０から製造されたＦＲＰ製角パ
イプを離型するための離型フィルムと称するフィルムを
中子１０の表面に供給する。中子１０のスタンド１２に
設けられた供給リール６１，６２から引き出された離型
フィルムは、案内ロール６１ａ，６２ａによって、中子
１０の表面に積層される。
【００１４】図１に示す実施例にあっては、中子１０の
上部に２セットのプリプレグシート積層装置２１，２２
が配設され、中子１０の下部に２セットのプリプレグシ
ート積層装置３１，３２が配設される。同様に、中子１
０の左右方向にも２セットのプリプレグシート積層装置
４１，４２，５１，５２が配設される。
【００１５】上述した構成により、ＦＲＰ製角パイプの
断面構造は、各辺が８層のプリプレグシートが積層され
た構造となる。プリプレグシートの積層装置により角パ
イプ状に積層されたプリプレグシートの外側には、離型
フィルムが積層される。供給リール７１，７２から引き
出された離型フィルムは、案内ロール７１ａ，７２ａに
よってプリプレグシートの表面に重ね合わされる。
【００１６】角パイプ状に積層されたプリプレグシート
は、ホットプレス装置１００へ送られるが、このホット
プレス加工に先立ち、予張装置８０を通過する。
【００１７】図４は、予張装置８０の構造を示す説明図
である。中子１０の端部の先端部に連結される予張装置
８０は、空気袋８２と、空気袋８２の外側に配設される
ステンレススチールのベルト８４を有し、ホットプレス
用中子９０に連結される。ホットプレス用中子９０は、
プリプレグシート積層用の中子１０に対して、わずかに
大きな寸法を有し、製品となる角パイプの内径寸法を有
する。プリプレグシート積層用の中子１０で角パイプ状
に積層されたプリプレグシートの積層体は、各シート間
が十分に圧着されておらず、空気の気泡等が混入してい
る場合がある。
【００１８】予張装置８０は、このプリプレグシート積
層体に対して内側から膨張力を与えて、プリプレグシー
トの積層を完全にするためのものである。スチールベル
ト８４は、先拡がりのテーパー状に配設されており、内
部の空気袋８２は拡張、収縮を行なう。
【００１９】ワークであるプリプレグシートの角パイプ
は、後述する牽引装置によって、段階的にホットプレス
装置に引き込まれる。この段階的に送られるワークの送
り動作に連動して、空気袋８２にエア通路９２を介して
エアを供給する。エアが供給された空気袋８２は、スチ
ールベルト８４を介して角パイプを内側から外側に向け
て押圧する。この押圧力によって、角パイプの内径寸法
は強制的に拡張される。この予張によってプリプレグシ
ートの積層は、より強固となってホットプレス中子９０
へ送られる。
【００２０】図５は、ホットプレス１００と、追加熱炉
であるポストキュアー炉１１０と、ワーククランプ装置
１２０と、製品の牽引装置（プーラー）１３０のレイア
ウトを示す説明図である。ホットプレス装置１００は、
角パイプ状に積層されたプリプレグシート材を外側から
加熱された金型で一定時間、加熱、加圧してプリプレグ
シート材に含浸されている熱硬化性樹脂の硬化を促進す
る。
【００２１】ホットプレス中子９０は、ホットプレス装
置１００の金型内を貫通して、出口側へ突出する。加熱
温度、加熱時間は、プリプレグシート材の特性に応じて
適宜に選択される。ホットプレス加工が施された角パイ
プ成形品は、次に、ポストキュアー炉１１０へ送られ
る。ポストキュアー炉１１０は、炉内を通過する角パイ
プに所定温度で所定時間加熱を加えて、プリプレグシー
ト中の熱硬化性樹脂を完全に硬化させる。
【００２２】ポストキュアー炉１１０の出口側に設けら
れるクランプ装置１３０は、連結して送られる角パイプ
成形品を把持して固定する。プリプレグシート積層用中
子へ送られるプリプレグシート材には、供給リールへ戻
る方向のテンションが与えられる。そこで、積層された
プリプレグシートは、常に供給リール側は戻ろうとする
力が作用する。クランプ装置は、この力に対抗して、角
パイプ成形品を保持する。牽引装置１３０は、角パイプ
成形品を把持して矢印方向に往復動する構成を備える。
往復動の動力源には油圧が利用される。
【００２３】図６は、この牽引装置が備えるプーラー中
子の構造を示す。牽引装置１３０は、図示しないグリッ
パーを有し、製品であるＦＲＰ角パイプＰ１を外側から
把持する。この把持によってＦＲＰ製角パイプＰ１がつ
ぶれるのを防止するために、プーラー中子１５０が使用
される。
【００２４】プーラー中子１５０は、エアーにより膨
張、収縮する中子部材１５２を有し、この中子部材１５
２はローラー１５４により、製品とともに移動可能に配
設されている。中子部材１５２は、スプリング１５６で
原位置に復帰するように構成されている。
【００２５】牽引装置１３０が、グリッパによりＦＲＰ
製角パイプＰ１を把持して軸方向に引き出す際には、プ
ーラー中子１５０の中子部材１５２は、牽引装置１３０
とともに移動する。引き出しが完了して、牽引装置１３
０が戻るときに、中子部材１５２もスプリング１５６に
より原位置に引き戻される。
【００２６】図７は、本発明装置の作動のタイミングを
示すシーケンス図である。ホットプレス装置１００の金
型が閉じて、プリプレグシート材に加熱、加圧を加えて
いる間に、予張装置８０は拡張して、プリプレグシート
材を所定の角パイプ寸法まで予張する。
【００２７】ホットプレス加工中は、ワーククランプ装
置１２０は、ワークを把持している。この間は、牽引装
置のクランプは開いている。ホットプレス加工の一工程
が完了すると、ホットプレスの金型を開き、ワーククラ
ンプを開いて牽引装置を作動して、ワークを一定長さだ
け引き出す。プーラー中子もこの作動に追従する。
【００２８】上述した工程を繰り返して、ＦＲＰ製角パ
イプを連続的に製造する。連続的に製造されるＦＲＰ製
角パイプを、図示しないカッターで所定の長さに切断し
て、製品を得る。
【００２９】
【発明の効果】本発明は以上のように、プリプレグシー
トを角パイプ状に積層し、ホットプレス、アフターキュ
アー等の工程を経て、ＦＲＰ製の角パイプを連続的に製
造することができる。プリプレグシートの積層工程も自
動化されており、高品質のＦＲＰ製角パイプを効率良く
製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＦＲＰ製角パイプの連続製造装置の構
成を示す説明図。
【図２】プリプレグシートの積層装置の斜視図。
【図３】プリプレグシートの積層装置の中子の説明図。
【図４】予張装置の説明図。
【図５】ホットプレス装置、アウターキュアー炉、クラ
ンプ装置、牽引装置のレイアウトを示す説明図。
【図６】牽引装置の中子の説明図。
【図７】作動のタイミングを示す図。
【符号の説明】
１ ＦＲＰ製角パイプの連続製造装置 １０ プリプレグ積層用中子 ２０ プリプレグ中子の上部に記載されるプリプレグ積
層装置 ３０ プリプレグ中子の下部に記載されるプリプレグ積
層装置 ４０，５０ プリプレグ中子の左右に記載されるプリプ
レグ積層装置 ８０ 予張装置 １００ ホットプレス装置 １１０ アフターキュアー炉 １２０ クランプ装置 １３０ 牽引装置
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｂ２９Ｋ 105:20 Ｂ２９Ｋ 105:20 Ｂ２９Ｌ 23:00 Ｂ２９Ｌ 23:00 (72)発明者 岡本 真 東京都三鷹市大沢６丁目11番25号 株式会 社ジャムコ内 Ｆターム(参考） 4F202 AA36 AB25 AC03 AD05 AD08 AD35 AG03 AG09 AH31 AM32 CA09 CB01 CB13 CB20 CB26 CK81 CN01 4F204 AA36 AB25 AC03 AD05 AD08 AD35 AG03 AG09 AH31 AM32 FA01 FA16 FB01 FB15 FB24 FF01 FF05 FF06 FF36 FG01 FG09 FN07 FN08 FN11 FN15 FN21 FQ01 FQ15 FQ31 FQ37 FQ38 FW06 FW50

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 炭素繊維やガラス繊維に熱硬化性樹脂を
    含浸し半硬化状態にしたプリプレグ材を成形してＦＲＰ
    製角パイプを連続的に製造する装置において、成形すべ
    き角パイプの内径寸法より小さな外径寸法を有する角柱
    形状の中子に離型フィルムを沿わせた後、順次必要な枚
    数のプリプレグシートを積層する装置と、プリプレグシ
    ートを積層した後、離型フィルムを外層に沿わせる装置
    と、成形すべき角パイプ内径寸法までプリプレグシート
    を周方向に延伸する装置と、プリプレグシートに熱と圧
    力を加えるホットプレス装置と、ホットプレスされたプ
    リプレグシートを追加熱させる加熱炉と、成形されたプ
    リプレグ製の角パイプを牽引、固定する装置を備えるＦ
    ＲＰ製角パイプの連続製造装置。
  2. 【請求項２】 角柱形状の中子に対して積層されるプリ
    プレグシートは、角柱の隣接する２つの外表面を覆う幅
    寸法を有する請求項１記載のＦＲＰ製角パイプの連続製
    造装置。
  3. 【請求項３】 角柱形状の中子に対してプリプレグシー
    トを積層する装置は、中子の各角部の外側に配設され、
    プリプレグシートの供給リールと、プリプレグシートを
    折り曲げて中子の表面に積層するローラを備える請求項
    １記載のＦＲＰ製角パイプの連続製造装置。
  4. 【請求項４】 成形されたプリプレグ製の角パイプを牽
    引、固定する装置は、成形品内側に、製品のつぶれを防
    止するための角状のゴムチューブを具備し、成形品の押
    えと合わせてチューブが膨張、収縮する機構を有する請
    求項１記載のＦＲＰ製角パイプの連続製造装置。
  5. 【請求項５】 成形すべき角パイプの内径寸法を周方向
    に延伸させる予張装置と、ホットプレスと、牽引、固定
    する装置と、牽引固定する装置内のチューブの膨張、収
    縮はお互いに連動して制御される請求項１記載のＦＲＰ
    製角パイプの連続製造装置。
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