(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
糸を織って又は編んで形成した筒状体をその端部から軸方向に巻き上げリング状に整えた補強繊維基材を製造するために用いる筒状体保持装置であって、
前記装置は、円筒を構成するべく集合する複数個の断面円弧状部材と、断面円弧状部材を径方向に進退させる径方向移動手段を備え、
前記断面円弧状部材は外周面に滑り止めを有し、
前記径方向移動手段は、前記複数個の断面円弧状部材を集合して構成する円筒の径を拡張／縮小し、少なくとも、円筒に外挿した筒状体の内面が密着する外径とさらに筒状体の径を拡張する外径との間で、前記拡張／縮小を行なうものであることを特徴とするリング状補強繊維基材製造のための筒状体保持装置。
【請求項２】
請求項１記載の筒状体保持装置に対し、円筒に外挿した筒状体をその端部から軸方向に巻き上げる巻き上げ手段を付加したリング状補強繊維基材の製造装置。
【請求項３】
巻き上げ手段が、次の（ａ）（ｂ）の要素で構成される請求項２記載のリング状補強繊維基材の製造装置。
（ａ）隣合う断面円弧状部材間の隙間に、略Ｕ字形の一側が円筒内域にあり他側が円筒外域にあるように略Ｕ字形で位置する帯状体ないし紐状体
（ｂ）前記帯状体ないし紐状体の円筒内域にある長さと円筒外域にある長さを変化させることにより略Ｕ字形頂部を隙間に沿って移動させる帯状体ないし紐状体の操作部材
【請求項４】
糸を織って又は編んで形成した筒状体を、請求項１記載の筒状体保持装置の円筒に筒状体の内面が密着する状態で外挿し、その後、円筒外径を拡張して筒状体の内面と断面円弧状部材の外周面との密着性を高め、円筒をガイドとして、前記外挿した筒状体を一方の端部から外側へ巻き上げることを特徴とするリング状補強繊維基材の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、糸を織って又は編んで形成した筒状体から、形状をリング状に整えた補強繊維基材を製造するために用いる筒状体保持装置に関する。また、当該装置を用い、形状をリング状に整えた補強繊維基材を製造する装置ならびに方法に関する。この補強繊維基材は、樹脂を含浸し、樹脂成形体、例えば樹脂製歯車の歯部構成体を成形するのに適したものである。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂歯車の歯部を構成するための補強繊維基材として、アラミド繊維糸を織ったり編んだりした筒状体が提案されている（特開平８−１５６１２４号公報）。図４に示すように、この筒状体１１は、軸方向に巻き上げることによりリング状に整えた補強繊維基材１として歯車の製造に供する。この補強繊維基材と当該補強繊維基材の中央に配置した金属製ブッシュとを成形金型に収容し、成形金型に注入した液状樹脂を補強繊維基材に含浸して一体成形（注入成形）する。例えば、図５に示すように、リング状に整えた後リングの断面を矩形に仮成形した補強繊維基材１を成形金型３内で２段に重ね、中央に金属製ブッシュ２を配置して成形金型３を閉じる。成形金型３を閉じるときの圧力で補強繊維基材１を圧縮変形させて金属製ブッシュ２の形状になじませる。そして、成形金型内を減圧状態（１３００Ｐａ）にし、液状樹脂（架橋ポリアミノアミド、エポキシ樹脂、ポリイミドなど）を注入して補強繊維基材１に浸透させ加熱硬化させる。その後、補強繊維基材１を含む樹脂成形体部分の周囲に切削加工により歯を形成し、樹脂歯車を完成する。
この樹脂歯車は、補強繊維基材がつなぎ目のないリング状であるので、歯車周囲各部の強度が均一であり好ましいものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のリング状に整えられた補強繊維基材は、筒状体を、シワを作らずに緻密に巻き上げたものであることが望まれる。シワのない緻密な補強繊維基材は、各部の強度が均一で強度の大きな樹脂成形体の製造に好適である。
本発明が解決しようとする課題は、糸を織って又は編んで形成した筒状体を軸方向に巻き上げ、形状をリング状に整えた補強繊維基材を製造するに当たり、シワのない緻密な巻き上げを行なうことである。また、巻き上げを効率よく実施することである。本発明は、リング状補強繊維基材を製造するために用いる筒状体保持装置と当該筒状体保持装置を用いたリング状補強繊維基材の製造装置ならびに製造法を提供する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る筒状体保持装置は、円筒を構成するべく集合する複数個の断面円弧状部材と、断面円弧状部材を径方向に進退させる径方向移動手段を備える。前記断面円弧状部材は外周面に滑り止めを有している。また、前記径方向移動手段は、断面円弧状部材を集合して構成する円筒の径を拡張／縮小し、少なくとも、円筒に外挿した筒状体の内面が密着する外径とさらに筒状体の径を拡張する外径との間で、前記拡張／縮小を行なうものであることを特徴とする。
【０００５】
上記のような筒状体保持装置を用い、リング状に整えた補強繊維基材を次のように製造する。
まず、糸を織って又は編んで形成した筒状体を、上記筒状体保持装置の円筒に筒状体の内面が密着する状態で外挿する。このとき、筒状体の内面は、断面円弧状部材の外周面に密着しているので、周面にシワを作らない外挿作業を容易に実施できる。その後、円筒外径を拡張して筒状体の内面と断面円弧状部材の外周面との密着性を高める。前記密着性を高めることにより筒状体のシワは十分に伸ばされ、それ以降、シワはできにくくなる。また、筒状体の内面と断面円弧状部材の外周面の間の摩擦力も大きくなる。
次に、筒状体保持装置の円筒をガイドとして、筒状体をその一方の端部から外側へ巻き上げる。この巻き上げにより、円筒の外周に次第にリングが形成される。断面円弧状部材の外周面に密着した筒状体は、断面円弧状部材の外周面との摩擦力が大なるために動きにくく、緻密でシワのない巻き上げを円滑に行なうことができる。
このようにして、筒状体を一方の端部から他方の端部まで巻き上げ、リング状に整えた補強繊維基材を製造する。
【０００６】
上記の巻き上げは手作業でもよいが、筒状体保持装置に巻き上げ手段を付加することにより、巻き上げの自動化を図ることができる。例えば、巻き上げ手段を次の要素（ａ）（ｂ）で構成する。
要素（ａ）は、隣合う断面円弧状部材間の隙間に、略Ｕ字形で位置する帯状体ないし紐状体である。略Ｕ字形の一側は円筒内域に位置し、他側は円筒外域に位置する。
要素（ｂ）は、帯状体ないし紐状体の操作部材である。この操作部材は、前記帯状体ないし紐状体の円筒内域にある長さと円筒外域にある長さを変化させることにより、略Ｕ字形頂部を隙間に沿って移動させる。
【０００７】
上記巻き上げ手段を備えた装置で巻き上げ作業を実施するときは、円筒に外挿した筒状体の一端部を、上記帯状体ないし紐状体の略Ｕ字形頂部の内側に接触させる。円筒外域にある長さを長くするように、帯状体ないし紐状体の円筒内域にある長さと円筒外域にある長さを変化させると、略Ｕ字形頂部は隙間に沿って移動し、その移動に伴い略Ｕ字形頂部の内側には、これに接触している筒状体の一端部を外側へ巻き上げようとする力が発生する。略Ｕ字形頂部は、その内側の動きが筒状体の端部を外側へ巻き上げる作用をし、且つ、巻き上げてできたリングを略Ｕ字形頂部の内側に保持しつつ隙間に沿って移動する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、筒状体１１を筒状体保持装置の円筒４に外挿し、一方の端部から筒状体１１の巻き上げを実施しているところを示している。筒状体１１は、アラミド繊維糸や補強材として適したその他の糸を筒状に織ったり編んだりして構成したものである。
円筒４は、アルミ合金製の６個の断面円弧状部材４１を集合することによりなっており、断面円弧状部材４１の外周面にはローレット加工による滑り止め４２を施してある。円筒４を構成している隣合う断面円弧状部材４１間には隙間４３があり、各断面円弧状部材４１の下端には、断面円弧状部材４１を径方向に進退させる径方向移動手段５を備えている。径方向移動手段５は、例えば、シリンダ−ピストン機構やサーボ機構である。径方向移動手段５は、断面円弧状部材４１を径方向に進退させて、円筒４の径を拡張／縮小する。この拡張／縮小は、少なくとも、円筒４に外挿した筒状体１１の内面が密着する外径とさらに筒状体１１の径を拡張する外径との間で行なわれる。
【０００９】
上記の筒状体保持装置を用い、筒状体１１を一方の端部から巻き上げて、これをリング状に整えた補強繊維基材を製造する過程を次に説明する。
円筒４の外径を筒状体１１の内面が密着する状態に調整し、この円筒４にその上方から筒状体１１を外挿する。そして、円筒４の径を拡張し断面円弧状部材４１の外周面に筒状体１１の内面を強く密着させ、密着性を高める。筒状体１１は、表面のシワを伸ばされ、円筒４にしっかりと保持される。この状態で、円筒４をガイドとしてその外周側にリング１２ができるように、筒状体１１をその下端から上方へ巻き上げる。このとき、筒状体１１には、上方へずれようとする力が働く。しかし、筒状体１１の内面と断面円弧状部材４１の外周面との摩擦力が大きいので、筒状体１は位置ずれすることなく円筒４にしっかり保持される。筒状体１１の下端に加えた力は、筒状体１１を巻き上げる方向に作用するしかなく、これによって、筒状体１１の巻き上げを、リング１２にシワを巻き込むことなく緻密に行なうことができる。
【００１０】
最後まで巻き上げたら、円筒４の径を縮小して、リング状に整えた補強繊維基材を取り出す。或いは、円筒４の径を縮小せずそのままにして、巻き上げ終了後も巻き上げと同様の操作を継続し、リング状に整えた補強繊維基材を円筒４の上端から抜き取る。図１に示したように、円筒４の上端外周面にテーパ４４を付して先細りにしておけば、前記抜き取りが容易になるし、円筒４にその上方から筒状体１１を外挿する作業も容易になる。
【００１１】
図２（ａ）（ｂ）は、図１を参照して説明した装置に筒状体の巻き上げ手段を付加した製造装置を示している。
巻き上げ手段は、隣合う断面円弧状部材４１間の隙間４３のそれぞれに、略Ｕ字形で配置した帯状体ないし紐状体６１と、帯状体ないし紐状体６１の操作部材６３からなっている。帯状体ないし紐状体６１は、略Ｕ字形の一側が円筒内域に固定され、他側が円筒外域にある操作部材６３に取り付けられている。操作部材６３は、円筒外域にある帯状体ないし紐状体６１を円筒４に沿って引き上げ、降ろす手段である。この手段によって、帯状体ないし紐状体６１の円筒内域と円筒外域にある長さが変化し、帯状体ないし紐状体６１の略Ｕ字形頂部６２が隙間４３に沿って移動する。
図２（ａ）（ｂ）に示した態様は、操作部材６３として、円筒４に沿って上下動する滑車を採用している。円筒外域にある帯状体ないし紐状体６１の端部を固定し、帯状体ないし紐状体６１を滑車にかけて操作することにより、略Ｕ字形頂部６２の移動量を滑車の移動量の２倍にすることができる。滑車の移動量が少なくて済み装置の小型化を図る上で都合がよい。図３には、滑車を採用した操作部材６３の詳細を示した。この操作部材６３は、支持部材６４に放射状突起を設け当該放射状突起に滑車６５を取付けたものである。支持部材６４は、その本体が円筒４内にあるが、前記放射状突起が、隣合う断面円弧状部材４１間の隙間４３のそれぞれから円筒４の外側へ突出している。支持部材６４の中心をボールネジ６６が貫通しており、ボールネジ６６を駆動させることにより支持部材６４が隙間４３をガイドとして円筒４に沿って上下動し、滑車６５にかけた帯状体ないし紐状体６１を操作するようになっている。
【００１２】
上記筒状体の巻き上げ手段を付加した製造装置を用いて、筒状体１１から、これをリング状に整えた補強繊維基材を製造する過程を以下に説明する。
まず、筒状体１１を円筒４に外挿するが、この工程は図１を参照して説明したとおりである。このとき、帯状体ないし紐状体６１の略Ｕ字形頂部６２は、図２（ａ）に示すように、筒状体１１の下端より下方にある。次に、円筒外域にある帯状体ないし紐状体６１を引き上げると、略Ｕ字形頂部６２の内側に筒状体１１の下端が接触する。この引き上げ操作は、図３を参照して説明したように、帯状体ないし紐状体６１を滑車６５にかけ、支持部材６４を上昇させることにより行なう。
さらに、帯状体ないし紐状体６１を引き上げることにより、その円筒外域にある長さが長くなっていく。これに伴い、円筒４をガイドとして、筒状体１１をその下端から外側へ巻き上げる作業が開始される。このとき、筒状体１１は、その内面が断面円弧状部材４１の外周面に密着して摩擦力によりしっかりと保持されている。従って、筒状体１１全体が円筒４に沿ってずれることはなく、また、帯状体ないし紐状体６１の略Ｕ字形頂部６２内側の動きが巻き上げを誘導するので、前記巻き上げは自然と始まる。筒状体１の巻き上げが少し進むと、図２（ｂ）に示すように、円筒４の外周には巻き上げたリング１２が生成する。帯状体ないし紐状体６１の略Ｕ字形頂部６２内側はこのリング１２を保持し、帯状体ないし紐状体６１を引き上げることによって生じる略Ｕ字形頂部６２内側の動きが前記リング１２を芯にした巻き上げを促進して、円滑にシワのない緻密な巻き上げ作業を進めることができる。
【００１３】
略Ｕ字形で配置した帯状体ないし紐状体６１の内側は摩擦力を大きくしておくことが好ましい。リング１２を保持した略Ｕ字形頂部６２内側が、リング１２をしっかりと捕捉しリング１２を芯にした巻き上げを効率よく進められるからである。帯状体の場合はその表面を粗面にし、紐状体の場合は組み紐にして表面に凹凸が出るようにするとよい。
【００１４】
図２（ａ）（ｂ）に示したように、円筒内域で、帯状体ないし紐状体６１を錘６７に通し、錘６７が帯状体ないし紐状体６１を自由移動できるようにしておくと、錘６７は常に略Ｕ字形頂部６２の付近に留まる。錘６７により、帯状体ないし紐状体６１に張力がかかり、略Ｕ字形頂部６２の形成に都合がよい。錘６７は円筒内域に一つ配置し、これに各帯状体ないし紐状体６１を通す。略Ｕ字形頂部６２のそれぞれを同じ高さに位置揃えする上で好都合である。
【００１５】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、筒状体から、これをリング状に整えた補強繊維基材を効率よく円滑に製造することができる。
このリング状に整えた補強繊維基材は、シワを巻き込んでおらず緻密であるので、全周に亘って均一で大強度の樹脂成形品を構成するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る筒状体保持装置の発明の実施の形態を示す説明図である。
【図２】筒状体保持装置に筒状体の巻き上げ手段を付加した本発明に係る製造装置の発明の実施の形態を示す説明図である。
【図３】本発明に係る製造装置の発明の実施の形態において、製造装置に備えた筒状体の巻き上げ手段を示す説明図であり、（ａ）は上面説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿う断面から見た説明図である。
【図４】筒状体を端部から巻き上げて、リング状に整えた補強繊維基材を製造する過程を示す説明図である。
【図５】リング状に整えた補強繊維基材を用いて樹脂製歯車を成形する様子を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１は補強繊維基材
１１は筒状体
１２はリング
２は金属製ブッシュ
３は成形金型
４は円筒
４１は断面円弧状部材
４２は滑り止め
４３は隙間
４４はテーパ
５は径方向移動手段
６１は帯状態ないし紐状体
６２は略Ｕ字形頂部
６３は操作手段
６４は支持部材
６５は滑車
６６はボールネジ
６７は錘
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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