JP6975965B2 - 巻き付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、巻き付け装置に関する。さらに詳しくは、繊維強化プラスチックによって形成された異形断面を有する管状体を製造する際にプリプレグをマンドレルに巻き付ける巻き付け装置に関する

鉄やアルミニウム製の管状体に比べて、軽量かつ強度の高い管状体として繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製の管状体（ＦＲＰ管状体）が製造されている。

断面円形のＦＲＰ管状体を製造する場合には、断面円形のマンドレルの周囲にシート状のプリプレグを巻き付けた後、プリプレグを加熱硬化させてＦＲＰ管状体を形成する方法が採用されている。プリプレグは、複数本の炭素繊維を互いに平行となるように並べて形成したシートに樹脂材料を含侵させたシート材料であるので、マンドレルを回転させながらマンドレルの周囲にプリプレグを巻き付けることができる。そして、プリプレグを硬化させた管状体をマンドレルから引き抜けば、断面円形のＦＲＰ管状体を製造することができる（例えば、特許文献１）。

ところで、上記方法でＦＲＰ管状体を形成する場合、しわができないように、また、内部に発生する応力が均一になるように、プリプレグをマンドレルに巻き付ける必要がある。また、複数の層ができるようにプリプレグをマンドレルの表面に巻き付けることになるが、この際に層間に空気などが入らないようにプリプレグをマンドレルに巻き付ける必要がある。このため、特許文献１では、定盤と押圧ロールとの間に挟んだ状態のままマンドレルを回転させて、プリプレグにマンドレルを巻き付けている。

一方、ＦＲＰ管状体として、断面に角状部分や直線状部分を有する異形断面のＦＲＰ管状体も製造されている。特許文献２には、異形断面のマンドレルと補助型、熱収縮テープを使用して、異形断面のＦＲＰ管状体を製造する方法が開示されている。特許文献２では、異形断面のマンドレルの周囲にプリプレグを巻き付けた後、その周囲に外径が円形となるように補助型を配置する。ついで、補助型の周囲に熱収縮テープを巻き付けた後加熱してプリプレグを熱硬化させる。その後、熱収縮テープおよび補助型を取り外して、プリプレグを硬化させた管状体からマンドレルから引き抜けば、異形断面のＦＲＰ管状体を製造することができる。そして、特許文献２の方法で異形断面のＦＲＰ管状体を製造すれば、異形断面に直線状部分や角状の部分があっても、熱収縮テープの収縮によって直線状部分にも圧縮応力を発生させることができるし、角状部でしわなどが発生することを抑制することができる。

特開２０１１−１３１４６７号公報 特開２０００−３０１６１号公報

ところで、特許文献２の方法でも、異形断面のマンドレルにプリプレグを巻き付ける作業が実施されるが、異形断面のマンドレルにプリプレグを巻き付ける際、通常、特許文献１のような断面円形のＦＲＰ管状体にプリプレグを巻き付ける装置は使用されない。それは、かかる装置で異形断面のマンドレルにプリプレグを巻き付けた場合、角状部分でしわなどが発生しやすくなるし、異形断面の直線状部分ではプリプレグ内に十分な応力を発生させることができないからである。

本発明は上記事情に鑑み、異形断面のマンドレルにシート状のプリプレグを巻き付ける際の問題を解消できる巻き付け装置を提供することを目的とする。

第１発明の巻き付け装置は、シート状のプリプレグを異形断面のマンドレルに巻き付ける巻き付け装置であって、互いに平行かつ距離を空けて配置された一対のロールと、該一対のロールが互いに接近する方向に付勢する付勢手段と、該一対のロール間に、前記一対のロールの回転軸と平行な回転軸周りに回転可能となるようにマンドレルを保持する保持手段と、を備え、前記付勢手段は、前記マンドレルがその中心軸周りに一回転する間における該マンドレルの断面径の変化に合わせて前記一対のロール間の距離を調整する機能を有していることを特徴とする。
第２発明の巻き付け装置は、第１発明において、前記付勢手段は、前記一対のロール間の距離が前記マンドレルの最大断面径よりも長くなる準備位置と、前記一対のロールのうち少なくとも一方のロールが前記準備位置よりも前記マンドレルに接近した巻き付け位置と、の間で前記一対のロールを移動させる機能を有しており、該巻き付け位置に配置された状態で前記マンドレルが回転すると、前記マンドレルまたは前記マンドレルに巻き付けられているプリプレグと前記一対のロールとが接触した状態を維持する機能を有していることを特徴とする。
第３発明の巻き付け装置は、第１または第２発明において、前記付勢手段が、エアシリンダを備えていることを特徴とする。
第４発明の巻き付け装置は、第３発明において、前記マンドレルに巻き掛けられた、該マンドレル側の表面に該マンドレルに巻き付けられるプリプレグが配置されるプリプレグ配置面を有する搬送ベルトを備えており、前記一対のロールが、前記搬送ベルトにおける反プリプレグ配置面に接触するように配設されていることを特徴とする。

第１発明によれば、付勢手段がマンドレルの回転に伴うマンドレルの断面径の変化に合わせて一対のロール間の距離を調整する機能を有しているので、異形断面のマンドレルが回転しても、一対のロールによってマンドレルに巻き付けられたプリプレグを押圧しておくことができる。
第２発明によれば、巻き付け位置に配置すれば、マンドレルにプリプレグの先端を取り付ける作業やマンドレルのメンテナンス・交換等を容易にできる。一方、巻き付け位置に配置すれば、常にマンドレルまたはマンドレルに巻き付けられているプリプレグをロールによって押圧できる。
第３発明によれば、マンドレルが回転した際に、自動的に一対のロールをマンドレルまたはマンドレルに巻き付けられているプリプレグをロールに接触した状態に維持できる。
第４発明によれば、搬送ベルトに案内されてプリプレグがマンドレルの周囲に巻き付く。しかも、搬送ベルトを介して、一対のロールによってマンドレルまたはマンドレルに巻き付けられているプリプレグを押圧できる。したがって、マンドレルをプリプレグに巻き付ける作業を安定して行うことができる。

本実施形態の巻き付け装置１０の概略説明図である。 本実施形態の巻き付け装置１０によってプリプレグＰをマンドレルＭに巻き付ける作業の概略説明図である。 本実施形態の巻き付け装置１０によってプリプレグＰをマンドレルＭに巻き付ける作業の概略説明図である。 本実施形態の巻き付け装置１０によってプリプレグＰをマンドレルＭに巻き付ける作業の概略説明図であって、マンドレルＭ近傍の拡大側面図である。 他の実施形態の巻き付け装置１０ＢによってプリプレグＰをマンドレルＭに巻き付ける作業の概略説明図である。 他の実施形態の巻き付け装置１０ＢによってプリプレグＰをマンドレルＭに巻き付ける作業の概略説明図であって、マンドレルＭ部分の拡大側面図である。 本実施形態の巻き付け装置１０によって製造される異形断面の筒状部材Ｃの概略説明図である。

本実施形態の巻き付け装置は、シート状のプリプレグをマンドレル巻き付ける装置であって、異形断面を有するマンドレルであっても張力のバラつきが少なくなるように巻き付けることができるようにしたことに特徴を有している。

＜筒状部材Ｃ＞
まず、本実施形態の巻き付け装置１０を説明する前に、本実施形態の巻き付け装置１０を使用してマンドレルＭに巻き付けられたプリプレグＰから製造される筒状部材Ｃについて説明する。

図７に示すように、筒状部材Ｃは、軸方向に延びる筒状の部材であり、その断面が異形断面となるように形成されたものである。本明細書でいう異形断面とは、円形以外の断面を意味している。例えば、図７（Ａ）、（Ｂ）に示すような四角形や六角形の断面等の多角形断面や、図７（Ｃ）に示すような楕円形断面、また、図７（Ｄ）に示すような特殊な断面が本明細書でいう異形断面に含まれる。

かかる筒状部材Ｃは、以下の方法で製造することができる。
まず、異形断面を有するマンドレルＭの表面に密着するようにプリプレグＰを巻き付けて、プリプレグＰが巻き付けられたマンドレルＭを加熱してプリプレグＰを硬化させる。そして、硬化したプリプレグＰをマンドレルＭから引き抜けば、マンドレルＭの断面形状と同じ形状の貫通孔Ｃｈを有し、外形がマンドレルＭの断面形状と相似形に形成された筒状部材Ｃを製造することができる。

なお、マンドレルＭの表面にプリプレグＰを巻き付ける回数、つまり、筒状部材Ｃの層数はとくに限定されない。１層でもよいし２層以上でもよい。また、マンドレルＭの表面に巻き付けるプリプレグＰの枚数は１枚でもよいし２枚以上でもよい。マンドレルＭの表面に２枚以上のプリプレグＰを巻き付ける場合、各プリプレグＰの繊維の配向方向は異なっていてもよい。例えば、１枚目のプリプレグＰは繊維の配向方向をマンドレルＭの軸方向と平行にし、２枚目のプリプレグＰは繊維の配向方向をマンドレルＭの軸方向と直交するようにしてもよい。

上述したような異形断面の筒状部材Ｃでは、最大断面径とは貫通孔Ｃｈの最も長い断面径、最小断面径とは貫通孔Ｃｈの最も短い断面径、と定義することができる。ここでいう断面径とは、筒状部材Ｃの軸方向と直交する断面において、筒状部材Ｃの中心軸ＣＬを通る直線が筒状部材Ｃの側壁内面と交わる２点間の長さを意味している。例えば、図７（Ａ）〜（Ｄ）では、図中のＬＲが最大断面径になり、ＳＲが最小断面径になる。例えば、図７（Ａ）のように断面が正方形であれば、対向する面間の長さが最小断面径ＳＲとなり、対角線の長さが最大断面径ＬＲになる。また、図７（Ｃ）のように断面が楕円形であれば、短軸の長さが最小断面径ＳＲとなり、長軸の長さが最大断面径ＬＲになる。

一方、異形断面のマンドレルＭでも、最大断面径ＭＬおよび最小断面径ＭＳを定義することができる。異形断面のマンドレルＭの断面径とは、マンドレルＭの回転軸方向と直交する断面において、マンドレルＭの回転軸を通る直線がマンドレルＭの表面と交わる２点間の長さを意味している。

そして、筒状部材Ｃは、その貫通孔ＣｈがマンドレルＭの形状を転写したものとなるので、後述するマンドレルＭの最大断面径ＭＬおよび最小断面径ＭＳは、実質的に、製造される最大断面径ＬＲおよび最小断面径ＳＲと同じ長さになる。

＜本実施形態の巻き付け装置１０＞
図１に示すように、本実施形態の巻き付け装置１０は、マンドレルＭを保持する保持手段１２と、一対のロール１１，１１と、付勢手段２０と、搬送ベルト１４と、を備えている。

＜保持手段１２＞
図１において、符号ＭがマンドレルＭを示している。マンドレルＭはプリプレグＰが巻き付けられる本体部Ｍｂと、本体部Ｍｂの軸方向の端部に位置する軸部Ｍａとを備えている。なお、以下の説明で、マンドレルＭの本体部ＭｂにプリプレグＰを巻き付けることを説明する場合には、単に、マンドレルＭにプリプレグＰを巻き付けると説明する場合がある。

保持手段１２は、このマンドレルＭの軸部Ｍａを保持するものであり、中心軸まわりに回転できるように軸受け１２ｂに支持された回転軸１２ａを備えている。この回転軸１２ａの先端には、マンドレルＭの軸部Ｍａが着脱可能に取り付けられている。なお、回転軸１２ａとマンドレルＭとを着脱可能に保持する機構はとくに限定されない。

しかも、回転軸１２ａは、その中心軸がマンドレルＭの中心軸と同軸となるようにマンドレルＭを保持している。この回転軸１２ａの基端はモータ等の駆動源１２ｃに連結されており、この駆動源１２ｃが作動すると回転軸１２ａが中心軸まわりに回転するようになっている。

したがって、駆動源が作動すると、マンドレルＭをその中心軸まわりに回転させることができるように、保持手段１２はマンドレルＭを保持している。

なお、図１では、保持手段１２はマンドレルＭの一方の軸部Ｍａ（左側の軸部Ｍａ）のみを保持しているが、保持手段１２はマンドレルＭの他方の軸部Ｍａ（右側の軸部Ｍａ）も保持することが望ましい。この場合、他方の軸部Ｍａを軸受け１２ｂに支持された回転軸１２ａに連結するようにしてもよいし、マンドレルＭの他方の軸部Ｍａを直接軸受け１２ｂによって保持するようにしてもよい。

＜一対のロール１１，１１＞
図１に示すように、一対のロール１１，１１は、互いに距離を空けて配置されている。具体的には、回転軸１２ａにマンドレルＭを取り付けた状態において、一対のロール１１，１１間にマンドレルＭを挟むように、一対のロール１１，１１は設けられている。

しかも、一対のロール１１，１１は、その中心軸が、互いに平行かつマンドレルＭの回転軸と平行となるように配置されている。より詳しくいえば、一対のロール１１，１１の中心軸を通る面を基準面ＳＦとすると（図４（Ａ）参照）、この基準面ＳＦ上にマンドレルＭの回転軸が位置するように、一対のロール１１，１１は配設されている。

なお、一対のロール１１，１１は、基準面ＳＦが若干マンドレルＭの回転軸からズレた状態となるように配設されていてもよい。しかし、後述するように、一対のロール１１，１１とマンドレルＭの表面との間にプリプレグＰをしっかりと挟んだ状態とする上では、マンドレルＭの回転軸が基準面ＳＦ上に位置する方が好ましい。

＜付勢手段２０＞
図１に示すように、各ロール１１の端部は、それぞれ付勢手段２０の軸受け２２によって回転可能に保持されている。この軸受け２２は、それぞれエアシリンダ２１のロッドに取り付けられている。つまり、各ロール１１は、それぞれ２本のエアシリンダ２１によって支持されており、一対のロール１１，１１を４本のエアシリンダ２１が支持している。

なお、４本のエアシリンダ２１は全て同じエアシリンダであることが望ましいが、後述するように作動させることができるのであれば、異なるエアシリンダ２１を使用してもよい。

付勢手段２０は、４本のエアシリンダ２１の作動を制御する制御部２５を備えている。この制御部２５は、４本のエアシリンダ２１に対する空気を供給するタイミングや空気の流量、供給する空気圧等を制御する機能を有している。

例えば、制御部２５は、空気を供給するタイミングを制御することによってエアシリンダ２１が伸張するタイミングを制御している。また、制御部２５は、エアシリンダ２１に供給する空気の流量を制御することによってエアシリンダ２１の伸縮速度および伸縮量を制御している。さらに、制御部２５は、エアシリンダ２１に供給する空気の圧力を制御することによって、エアシリンダ２１を収縮させる方向に力が加わった際に、どの程度の力が加わった際に収縮するかを制御している。

この制御部２５は、エアシリンダ２１に対する空気を供給するタイミングと流量を制御して、一つのロール１１を支持する一対のエアシリンダ２１，２１が同じタイミングで同じ量だけ伸縮するように、エアシリンダ２１の作動を制御している。つまり、各ロール１１の中心軸がマンドレルＭの回転軸と平行な状態を維持したままロール１１がマンドレルＭに接近離間するように、制御部２５は４本のエアシリンダ２１の作動を制御している。

そして、制御部２５は、エアシリンダ２１に対する空気を供給するタイミングと流量を制御して、一対のロール１１，１１を準備位置と巻き付け位置との間で移動させる機能を有している。

準備位置とは、一対のロール１１，１１間の距離がマンドレルＭの最大断面径ＭＬよりも長くなる位置である。

また、巻き付け位置とは、一対のロール１１，１１のうち少なくとも一方のロール１１が準備位置よりもマンドレルＭに接近した位置である。例えば、一対のロール１１，１１間の距離（つまり一対のロール１１，１１の表面間の最短距離）がマンドレルＭの最小断面径ＭＳよりも短くなる位置や、一対のロール１１，１１間の距離はマンドレルＭの最小断面径ＭＳよりも長いがマンドレルＭの表面から各ロール１１，１１の表面までの最短距離がいずれもプリプレグＰの厚さと後述する搬送ベルト１４の厚さを加えた長さよりも短くなる位置が、巻き付け位置に相当する。

なお、一対のロール１１，１１を準備位置と巻き付け位置との間で移動させる場合において、一対のロール１１，１１を両方とも移動させてもよいし、一方のロール１１のみを移動させて他方のロール１１を移動させなくてもよい。

また、一対のロール１１，１１を同時に移動させる場合には、４本のエアシリンダ２１，２１が同じタイミングで伸縮するように、制御部２５はエアシリンダ２１の作動を制御する。一方、一対のロール１１，１１を同時に移動させる必要がない場合には、一つのロール１１を支持する２つのエアシリンダ２１，２１が同じタイミングで伸縮するように、制御部２５はエアシリンダ２１の作動を制御する。

＜搬送ベルト１４＞
搬送ベルト１４は、マンドレルＭを巻き付けるプリプレグＰをマンドレルＭに案内するものである。図１に示すように、搬送ベルト１４は、一対のロール１１，１１とマンドレルＭとの間を通過するように巻き掛けられている。具体的には、搬送ベルト１４の表面（プリプレグ配置面１４ａ）がマンドレルＭの表面に接触し、その裏面（反プリプレグ配置面１４ｂ）が一対のロール１１，１１の表面に接触するように配設されている。この搬送ベルト１４は無端ベルトであり、図１に示すように複数のローラーｒによって支持されており、マンドレルＭが回転すると、その回転によって走行するようになっている。

なお、搬送ベルト１４の素材やその表面処理はとくに限定されない。プリプレグ配置面１４ａにプリプレグＰを配置してプリプレグＰをマンドレルＭに巻き付けた際に、プリプレグＰがスムースにプリプレグ配置面１４ａから剥がれてマンドレルＭに巻きつくものであればよい。

＜プリプレグＰの巻き付け作業＞
次に、図２〜図４を参照して、本実施形態の巻き付け装置１０によってプリプレグＰをマンドレルＭに巻き付ける作業を説明する。

まず、エアシリンダ２１を伸長させて、一対のロール１１，１１を巻き付け位置に配置する（図２（Ａ）、図４（Ａ））。すると、一対のロール１１，１１とマンドレルＭの間に搬送ベルト１４を挟んだ状態とすることができる。

ついで、搬送ベルト１４のプリプレグ配置面１４ａにプリプレグＰを配置して（図２（Ａ）、図４（Ａ））、マンドレルＭを回転させれば、マンドレルＭの回転にともなって搬送ベルト１４が移動する。すると、搬送ベルト１４のプリプレグ配置面１４ａに配置されているプリプレグＰがマンドレルＭに向かって移動し、やがて、プリプレグＰはマンドレルＭと搬送ベルト１４に挟まれた状態となる（図２（Ｂ）、図４（Ｂ））。

ここで、搬送ベルト１４はマンドレルＭに巻き掛けられているので、さらにマンドレルＭが回転すると、搬送ベルト１４に案内されてプリプレグＰはマンドレルＭに巻きつくことになる（図２（Ｂ）、図３、図４（Ｂ）、（Ｃ））。

しかも、一対のロール１１，１１は上述した巻き付け位置に配置されているので、搬送ベルト１４を介して、プリプレグＰは一対のロール１１，１１によってマンドレルＭに押圧される。つまり、マンドレルＭの表面にある程度の張力が発生した状態で、プリプレグＰはマンドレルＭに巻き付けられる。

ここで、マンドレルＭが異形断面になっているので、一対のロール１１，１１の表面からマンドレルＭの表面（プリプレグＰが巻き付いている場合にはその表面）までの距離はマンドレルＭの回転にともなって変化する（図４（Ｂ）、（Ｃ）参照）。言い換えれば、巻き付け位置に配置された一対のロール１１，１１間の距離よりも、上述した基準面ＳＦの位置におけるマンドレルＭの断面径（プリプレグＰが巻き付いている場合にはプリプレグＰの厚さも含めた径）が大きくなる状態が生じる（（図４（Ｂ）参照）。

しかし、一対のロール１１，１１はエアシリンダ２１によってマンドレルＭに対して付勢された状態になっている。エアシリンダ２１に供給する空気の圧力を調整して、マンドレルＭから一対のロール１１，１１を離す方向に力が加われば、エアシリンダ２１が収縮できるようにしておく。すると、マンドレルＭが回転しても、一対のロール１１，１１とマンドレルＭによってプリプレグＰが挟まれた状態を自動的に維持することができる。つまり、エアシリンダ２１によって一対のロール１１，１１間の距離を、マンドレルＭの回転に合わせて自動で調整することができる。

上記例では、プリプレグＰを巻き付ける前作業として、一対のロール１１，１１を準備位置から巻き付け位置に移動させる場合を説明した。つまり、巻き付け作業を実施しないときには、一対のロール１１，１１が準備位置に配置されていることを前提として説明した。しかし、一対のロール１１，１１は、常時巻き付け位置に配置しておくようにしてもよいし、状況に応じて準備位置と巻き付け位置のいずれかに配置してもよい。

また、上記例では、付勢手段２０が一対のロール１１，１１を巻き付け位置と準備位置との間で移動させる機能を有している場合を説明したが、付勢手段２０は、一対のロール１１，１１を準備位置に移動させる機能を有していなくてもよい。しかし、付勢手段２０が一対のロール１１，１１が巻き付け位置と準備位置との間で移動させる機能を有していれば、マンドレルＭにプリプレグＰの端部を取り付ける作業や、マンドレルＭやロール１１、搬送ベルト１４等のメンテナンス・交換等を容易にできるという利点が得られる。

また、上記例では、搬送ベルト１４によってプリプレグＰが搬送されると、プリプレグＰが自動でマンドレルＭに巻きつく場合を説明した。しかし、プリプレグＰの端部をマンドレルＭに固定してから、搬送ベルト１４によってプリプレグＰを搬送するようにしてもよい。具体的には、プリプレグＰを配置する際に、エアシリンダ２１を収縮させて、一対のロール１１，１１をマンドレルＭから離間させて準備位置に配置する。すると、マンドレルＭと搬送ベルト１４との間に隙間が形成されるので、プリプレグＰをマンドレルＭに容易に固定できる。その後、一対のロール１１，１１を巻きつけ位置に配置すれば、マンドレルＭと搬送ベルト１４の間（言い換えれば、マンドレルＭと一対のロール１１，１１との間）にプリプレグＰが挟まれた状態となる。この状態からマンドレルＭを回転させれば、搬送ベルト１４によってプリプレグＰがマンドレルＭに搬送された際に、確実にプリプレグＰをマンドレルＭに巻き付けることができる。

なお、一対のロール１１，１１をマンドレルＭから離間させて準備位置に配置した際に、マンドレルＭにプリプレグＰに固定せずに、マンドレルＭと搬送ベルト１４との間に隙間に単にプリプレグＰの端部を配置してもよい。この場合でも、一対のロール１１，１１を巻き付け位置に配置すれば、搬送ベルト１４を介してプリプレグＰがマンドレルＭに押し付け得られる。すると、マンドレルＭにプリプレグＰに固定することができる。

＜他の実施形態＞
上記例では、本実施形態の巻き付け装置１０が搬送ベルト１４を有している場合を説明したが、図５に示すように搬送ベルト１４は必ずしも設けなくてもよい。この場合は、図５に示すように、プリプレグＰを直接マンドレルＭに供給すればよい。

具体的には、エアシリンダ２１を収縮させて、一対のロール１１，１１をマンドレルＭから離間させて準備位置に配置する。すると、マンドレルＭと一対のロール１１，１１との間に隙間が形成される（図５（Ａ）、図６（Ａ））。

なお、一対のロール１１，１１のうち、下方のロール１１だけを準備位置に配置してもよい。その状態で、ロール１１（図５（Ａ）、図６（Ａ）では下方のロール１１）とマンドレルＭとの間にプリプレグＰの端部を配置する（図５（Ａ）、図６（Ａ））。また、上方のロール１１だけを準備位置に配置して上方のロール１１とマンドレルＭとの間にプリプレグＰの端部を配置してもよい。この場合、他方のロール１１は巻き付け位置に配置した状態になる。

ついで、エアシリンダ２１を伸長させて、一対のロール１１，１１を準備位置から巻き付け位置に配置する。つまり、下方のロール１１とマンドレルＭとの間にプリプレグＰが挟まれた状態となるように、一対のロール１１，１１を配置する。

なお、巻き付け位置に配置された状態において、上方のロール１１はマンドレルＭの表面に接触していてもよいし、マンドレルＭの表面との間に若干の隙間ができる程度としてもよい。若干の隙間とは、隙間の幅がプリプレグＰの厚さよりも小さい隙間である。

上記状態からマンドレルＭを回転させると、マンドレルＭの表面にプリプレグＰが巻きついていく（図５（Ｂ）、（Ｃ）、図６（Ｂ）、（Ｃ））。このとき、一対のロール１１，１１とマンドレルＭによってプリプレグＰが挟まれているので、マンドレルＭの表面にある程度の張力が発生した状態で、プリプレグＰはマンドレルＭに巻き付けられる。

ここで、マンドレルＭが異形断面になっているので、上述した基準面ＳＦの位置における一対のロール１１，１１の表面からマンドレルＭの表面（プリプレグＰが巻き付いている場合にはその表面）までの距離はマンドレルＭの回転にともなって変化する。言い換えれば、巻き付け位置に配置された一対のロール１１，１１間の距離よりも、上述した基準面ＳＦの位置におけるマンドレルＭの断面径（プリプレグＰが巻き付いている場合にはプリプレグＰの厚さも含めた径）が大きくなる場合がある。

しかし、一対のロール１１，１１はエアシリンダ２１によってマンドレルＭに対して付勢された状態になっている。エアシリンダ２１の空気圧を調整して、マンドレルＭから一対のロール１１，１１に対して離間する方向に力が加わればエアシリンダ２１が収縮できるようにしておく。すると、マンドレルＭが回転して基準面ＳＦの位置におけるマンドレルＭの断面径が変化しても、一対のロール１１，１１とマンドレルＭによってプリプレグＰを挟まれた状態を自動で維持することができる。

したがって、マンドレルＭを回転させれば、マンドレルＭの表面にある程度の張力が発生した状態で、プリプレグＰをマンドレルＭに巻き付けることができる。

なお、プリプレグＰの端部を最初にマンドレルＭに巻き付ける際には、プリプレグＰの端部がマンドレルＭから離れないようにする。例えば、ドライヤー等（図６（Ｂ）の符号ＤＲ参照）によって熱風を吹き付けてプリプレグＰの端部をマンドレルＭに付着させるようにしてもよい。また、別途設けた加熱した部材（例えば板材や棒材）等によってプリプレグＰの端部をマンドレルＭに押し付けて固定してもよい。なお、単なる風（冷風や常温の風）等を吹き付けたり加熱していない部材によってプリプレグＰの端部をマンドレルＭに押し付けたりしてもよい。しかし、プリプレグＰの樹脂が硬化しないがある程度粘着性を発揮する温度となるような温度の熱風や加熱した部材を使用すれば、プリプレグＰの端部がマンドレルＭに固定された状態となるので、望ましい。もちろん、成形された筒状部材Ｃの性質に影響を与えないのであれば、接着剤やテープ等を使用してプリプレグＰの端部をマンドレルＭに固定してもよい。

＜付勢手段２０について＞
上記例では、付勢手段２０がエアシリンダ２１によって一対のロール１１，１１をマンドレルＭに付勢する場合を説明したが、エアシリンダ２１に代えて、バネやゴムなどの弾性変形する部材を使用してもよい。この場合も、弾性変形する部材が弾性変形してマンドレルＭの回転に伴って自動で一対のロール１１，１１間の距離（つまり一対のロール１１，１１とマンドレルＭとの距離）を調整することができる。

なお、エアシリンダ２１に代えて弾性変形する部材を使用した場合には、一対のロール１１，１１を移動させる移動機構を別途設ける必要がある。例えば、ネジ機構や油圧シリンダ機構、ラックピニオン機構等の移動機構を設けて、これらの機構と軸受２２との間に弾性変形する部材を配置する。すると、移動機構によって一対のロール１１，１１を準備位置と巻き付け位置との間で移動させることができるし、巻き付け位置に配置した際に、マンドレルＭの回転に伴って自動で一対のロール１１，１１間の距離を調整することができる。

本発明の巻き付け装置は、種々の断面を有するマンドレルにシート状のプリプレグを巻き付ける装置として適している。

１０ 巻き付け装置
１１ ロール
１２ 保持手段
１４ 搬送ベルト
１４ａ プリプレグ配置面
１４ｂ 反プリプレグ配置面
２０ 付勢手段
２１ エアシリンダ
２２ ロール保持部
２３ 軸受
２５ 制御部
Ｐ プリプレグ
Ｍ マンドレル

Claims (4)

1. シート状のプリプレグを異形断面のマンドレルに巻き付ける巻き付け装置であって、
   互いに平行かつ距離を空けて配置された一対のロールと、
   該一対のロールが互いに接近する方向に付勢する付勢手段と、
   該一対のロール間に、前記一対のロールの回転軸と平行な回転軸周りに回転可能となるようにマンドレルを保持する保持手段と、を備え、
   前記付勢手段は、
   前記マンドレルがその中心軸周りに一回転する間における該マンドレルの断面径の変化に合わせて前記一対のロール間の距離を調整する機能を有している
   ことを特徴とする巻き付け装置。
2. 前記付勢手段は、
   前記一対のロール間の距離が前記マンドレルの最大断面径よりも長くなる準備位置と、
   前記一対のロールのうち少なくとも一方のロールが前記準備位置よりも前記マンドレルに接近した巻き付け位置と、の間で前記一対のロールを移動させる機能を有しており、
   該巻き付け位置に配置された状態で前記マンドレルが回転すると、前記マンドレルまたは前記マンドレルに巻き付けられているプリプレグと前記一対のロールとが接触した状態を維持する機能を有している
   ことを特徴とする請求項１記載の巻き付け装置。
3. 前記付勢手段が、エアシリンダを備えている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の巻き付け装置。
4. 前記マンドレルに巻き掛けられた、該マンドレル側の表面に該マンドレルに巻き付けられるプリプレグが配置されるプリプレグ配置面を有する搬送ベルトを備えており、
   前記一対のロールが、
   前記搬送ベルトにおける反プリプレグ配置面に接触するように配設されている
   ことを特徴とする請求項３記載の巻き付け装置。

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