(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンドレル本体の両端に、ガイドが突設されたガイドリングを着脱可能に取り付けたフィラメントワインディング用マンドレルにおいて、ガイドリングが、マンドレル本体とガイドリングの少なくともいずれか一方に設けられた磁石によってマンドレル本体に吸着されていることを特徴とするフィラメントワインディング用マンドレル。
【請求項２】
ガイドリングが、周方向に複数の分割片に分割されており、この分割片が分離可能に一体化されていることを特徴とする請求項１に記載のフィラメントワインディング用マンドレル。
【請求項３】
分割片が、ガイドリングの中心軸方向にのみスライド可能な凸部と凹部の嵌め合わせにより一体化されていることを特徴とする請求項２に記載のフィラメントワインディング用マンドレル。
【請求項４】
分割片が、磁石により一体化されていることを特徴とする請求項２に記載のフィラメントワインディング用マンドレル。
【請求項５】
マンドレル本体の両端に、ガイドが突設されたガイドリングを着脱可能に取り付けたフィラメントワインディング用マンドレルにおいて、ガイドリングが、ガイドが突設されたガイドリング本体と、ガイドリング本体の外径より小さく、かつガイドリング本体の外端側から同軸に外方に延出した筒部とを備えていると共に、ガイドリング本体が、マンドレル本体とガイドリング本体の少なくともいずれか一方に設けられた磁石によってマンドレル本体に吸着されていることを特徴とするフィラメントワインディング用マンドレル。
【請求項６】
マンドレル本体の両端に、ガイドが突設されたガイドリングを着脱可能に取り付けたフィラメントワインディング用マンドレルにおいて、ガイドリングが、ガイドが突設されたガイドリング本体と、ガイドリング本体の内周側に、ガイドリング本体の内端側にのみ抜き出し可能に嵌め込まれた内側リングと、ガイドリング本体の外径より小さく、かつ内側リングの外端側から同軸に外方に延出した筒部とを備えており、ガイドリング本体が、マンドレル本体とガイドリング本体の少なくともいずれか一方に設けられた磁石によってマンドレル本体に吸着されていることを特徴とするフィラメントワインディング用マンドレル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィラメントワインディング装置のフィラメントワインディング用マンドレルに関する。更に詳しくは、繊維強化プラスチック製筒状製品の製造に用いられるフィラメントワインディング装置において、筒状製品を形作るために、カーボンファイバーやガラスファイバーなどの強化繊維に樹脂を含浸させたロービングを巻き付ける芯材として用いられるフィラメントワインディング用マンドレルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、繊維強化プラスチック製の円筒状のパイプや容器の製造に用いられるフィラメントワインディング用マンドレルとして、マンドレル本体の両端部と駆動軸との間に段差部を設け、該段差部にマンドレル本体の外径と同一径以下で、かつ周方向に沿って所定ピッチで規制部（ガイド）が突設された規制リング（ガイドリング）をマンドレル本体と一体回転可能かつ着脱可能に固定したものが知られている（特開２０００−１０２９８４号公報）。また、この公報には、ガイドリングをマンドレル本体と一体回転可能かつ着脱可能に固定するために、内周部にキー溝が形成されたガイドリングを、このキー溝と同様のキー溝が形成された段差部に、両キー溝の位置を合わせて嵌め込んだ後、両キー溝にキーを差し込んで固定することが開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記キー溝とキーによる固定は、ガイドリングのキー溝と段差部のキー溝の位置を合わさなければキーが差し込めないので、ガイドリングの取り付け作業性が悪い問題がある。
【０００４】
ところで、ガイドリングを備えたフィラメントワインディング用マンドレルによるロービングの巻き取りは、マンドレル本体上を通って一端のガイドリングのガイド間に導いたロービングを、このガイドリングの外側に露出している駆動軸の端部に１／２〜１回転程度巻き付けた後折り返して、再び同じ側のガイドリングのガイド間を通して他端のガイドリングのガイド間へ導き、同様に他端側の駆動軸の端部にもロービングを巻き付けることを繰り返しながら行われる。
【０００５】
上記巻き取り後は、通常、巻き取られたロービングを、マンドレル本体の端部付近で切断してガイドリングを取り外す作業が行われるが、ガイドリングの抜き取り方向に位置する駆動軸端部にロービングの切断端部が巻き付いていることから、この切断端部を除去した後でないとガイドリングを取り外すことができず、取り外し作業性が悪い問題もある。
【０００６】
また、ガイドリングの取り付け及び取り外しは、手作業で行われているが、生産性を向上させるためには、これを自動化することが望まれる。
【０００７】
しかしながら、従来のフィラメントワインディング用マンドレルは、上記のように、ガイドリングの取り付け及び取り外し作業性が不十分で、これを自動化する障害となっている。
【０００８】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたもので、ガイドリングの取り付け作業性に優れたフィラメントワインディング用マンドレルを提供すること、ガイドリングの取り外し作業性に優れたフィラメントワインディング用マンドレルを提供すること、更にはガイドリングの取り付け作業性及び取り外し作業性共に優れたフィラメントワインディング用マンドレルを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明の第１は、マンドレル本体の両端に、ガイドが突設されたガイドリングを着脱可能に取り付けたフィラメントワインディング用マンドレルにおいて、ガイドリングが、マンドレル本体とガイドリングの少なくともいずれか一方に設けられた磁石によってマンドレル本体に吸着されていることを特徴とするフィラメントワインディング用マンドレルを提供するものである。
【００１０】
上記本発明の第１は、ガイドリングが、周方向に複数の分割片に分割されており、この分割片が分離可能に一体化されていること、分割片が、ガイドリングの中心軸方向にのみスライド可能な凸部と凹部の嵌め合わせにより一体化されていること、分割片が、磁石により一体化されていることをその好ましい態様として含むものである。
【００１１】
また、本発明の第２は、マンドレル本体の両端に、ガイドが突設されたガイドリングを着脱可能に取り付けたフィラメントワインディング用マンドレルにおいて、ガイドリングが、ガイドが突設されたガイドリング本体と、ガイドリング本体の外径より小さく、かつガイドリング本体の外端側から同軸に外方に延出した筒部とを備えていると共に、ガイドリング本体が、マンドレル本体とガイドリング本体の少なくともいずれか一方に設けられた磁石によってマンドレル本体に吸着されていることを特徴とするフィラメントワインディング用マンドレルを提供するものである。
【００１３】
更に、本発明の第３は、マンドレル本体の両端に、ガイドが突設されたガイドリングを着脱可能に取り付けたフィラメントワインディング用マンドレルにおいて、ガイドリングが、ガイドが突設されたガイドリング本体と、ガイドリング本体の内周側に、ガイドリング本体の内端側にのみ抜き出し可能に嵌め込まれた内側リングと、ガイドリング本体の外径より小さく、かつ内側リングの外端側から同軸に外方に延出した筒部とを備えており、ガイドリング本体が、マンドレル本体とガイドリング本体の少なくともいずれか一方に設けられた磁石によってマンドレル本体に吸着されていることを特徴とするフィラメントワインディング用マンドレルを提供するものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を更に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係るフィラメントワインディング用マンドレルの第１の例を示す断面図である。
【００１７】
図中１は、円筒形のマンドレル本体で、ロービング（図示されていない）の巻き取り時に、両端から外方に突き出た駆動軸２を介して回転されるものである。このマンドレル本体１は、本例においては円筒形であるが、角筒形とすることもできる。
【００１８】
上記マンドレル本体１の両端にはガイドリング３が取り付けられている。本例におけるガイドリング２は、外径が上記マンドレル本体１の外径と等しいかやや小さいドーナツ形をなす部材で、内周部に駆動軸２が挿入されて、マンドレル本体１の両端にそれぞれ宛われている。
【００１９】
上記ガイドリング３の外周には、ガイド４が突設されている。このガイド４は、ロービングのマンドレル本体１への巻き付け位置を規制するもので、所定ピッチで突設されていて、各ガイド４間にロービングが通されるものである。
【００２０】
本例におけるガイド４は、先端が尖った丸棒状のピンで構成されているが、板状のフィンで構成することもできる。また、本例のガイド４は、１列に形成されているが、ジグザグに位置をずらせて２列以上設けることもできる。
【００２１】
特に本例のガイドリング３の内端側（マンドレル本体１側）の端面には、磁石５が埋設されており、ガイドリング３はこの磁石５の磁力によってマンドレル本体１に吸着されていることで、マンドレル本体１と共に回転されるものとなっている。
【００２２】
通常、マンドレル本体１は鋼で構成されていることから、上記のようにガイドリング３に磁石５を設けておき、この磁力で吸着させることで、ガイドリング３をマンドレル本体１と共に回転できるように取り付けることができる。特に、ガイドリング３の取り付け状態が不安定なのは、ロービングの巻き付け初期段階のみであり、数回ロービングを巻き付けた後は、巻き付けられたロービングの張力と巻き付き力で押さえ付けられて取り付け状態が安定する。巻き付け初期段階は、通常、定常運転に入る前の比較的緩やかな運転時期であることから、大きな力がガイドリング３に加わりにくく、磁石５としてそれほど強い磁力のものを用いなくても、ガイドリング３を空回りさせることなくマンドレル本体１と共に回転させることができる。
【００２３】
一方、上記のように磁石５の吸着力で取り付けを行うようにすると、少なくともマンドレル本体１の端面が磁性体で構成されていれば、ガイドリング３の内周部に駆動軸２を差し込みさえすれば、周方向の位置合わせを行うことなく、確実にガイドリング３を取り付けることができる。従って、取り付け作業性がよく、この取り付け作業の機械による自動化も容易である。また、上記のように、磁石５はそれほど磁力の強いものでなくてもよいことから、マンドレル本体１から引き外しにくくなることも防止することができる。
【００２４】
ところで、マンドレル本体１の少なくとも端面がアルミニウムなどの非磁性体で構成されている場合、図示される例とは逆に、マンドレル本体１の端面に磁石５を埋設しておき、ガイドリング３を鋼などの磁性体で構成することで、同様にガイドリング３の取り付けを行うことができる。マンドレル本体１の少なくとも端面とガイドリング３の両者が非磁性体である場合には、両者の対向面にそれぞれ異なる磁極が向き合うように環状に磁石５を埋設しておけばよい。更に、マンドレル本体１の少なくとも端面とガイドリング３の両者が磁性体で構成されている場合、本例のようにガイドリング３に磁石５を埋設するのではなく、マンドレル本体１の端面に磁石５を埋設してもよく、またガイドリング３とマンドレル本体１の両者に磁石５を埋設してもよい。
【００２５】
図２（ａ），（ｂ）は、それぞれ図１に示されるガイドリング３の他の例を示す外端側端面の正面図で、いずれのガイドリング３も、周方向に２つの分割片６ａ，６ｂに分割されており、この分割片６ａ，６ｂが分離可能に一体化されている。
【００２６】
図２（ａ）に示されるガイドリング３は、分割片６ａ，６ｂを、ガイドリング３の軸方向にのみスライド可能な凸部７と凹部８の嵌め合わせにより一体化したものとなっている。この凸部７と凹部８は、それぞれ分割面に対向して形成されている。凸部７は、ガイドリング３の中心軸に直角方向の断面形状が逆台形状をなし、分割面をガイドリング３の中心軸方向に縦断するものとなっており、凹部８はこの凸部７の断面形状に対応する断面形状をなし、やはり分割面をガイドリング３の中心軸方向に縦断するものとなっている。また、図２（ｂ）に示されるガイドリング３は、分割片６ａ，６ｂを、分割面に埋設した磁石９の磁力による吸着で一体化したものとなっている。
【００２７】
上記のように、ガイドリング３を分離可能に一体化した分割片６ａ，６ｂで構成しておくと、図１に示される駆動軸２に沿ってスライドさせることなく、ガイドリング３をその取り付け位置で分割して取り外すこともできる。また、ロービングの巻き付け後のガイドリング３の取り外し時には、「発明が解決しようとする課題」の項で説明したように、ガイドリング３上にロービングの切断端部が被さっているが、分割片６ａ，６ｂを分離して片方ずつ取り外すことで、このロービングの切断端部の取り除き作業も行いやすくなる。
【００２８】
尚、図２（ｂ）に示されるように磁石９で分割片６ａ，６ｂの接続を行う場合、この磁石８を、図１で説明したマンドレル本体１への吸着用の磁石５として兼務させることもできる。
【００２９】
図３は、本発明に係るフィラメントワインディング用マンドレルの第２の例を示す断面図である。
【００３０】
本例におけるガイドリング３は、外周にガイド４が突設されたガイドリング本体１０と、ガイドリング本体１０の外径より小さく、かつガイドリング本体１０の外端側（マンドレル本体１とは反対側）から同軸に外方に延出した筒部１１とを備えたものとなっている。
【００３１】
ガイドリング本体１０は、図１で説明したガイドリング３と同様なもので、その内端側の端面には磁石５が埋設されている。この磁石５も図１で説明した磁石５と同様なもので、本例におけるガイドリング３も、磁石５の磁力によりマンドレル本体１に吸着されている。
【００３２】
本例における筒部１１は、上記ガイドリング本体１０と一体のもので、駆動軸２の一部を覆う筒状部材である。
【００３３】
本例のように、筒部１１を有するガイドリング３とすると、マンドレル本体１へのロービングの巻き付け時に、ロービングの折り返しを駆動軸２ではなく筒部１１へ巻き付けて行うことができる。筒部１１へ巻き付けて折り返しながらロービングの巻き付けを行った場合、ガイドリング３の取り外し時に、巻き取られたロービングをマンドレル本体１の端部付近で切断し、ガイドリング３を駆動軸２に沿って後退させれば、ロービングの切断端部ごとガイドリング３を取り外すことができる。従って、ガイドリング３の取り外しに先立ってロービングの切断端部を取り除く必要がなく、ガイドリング３の取り外し作業性が良好なものとなる。また、上記のように、切断後にガイドリング３を引き抜くだけでガイドリング３を取り外せることから、ガイドリング３の取り外し作業を機械により自動化することも容易である。
【００３４】
本例におけるガイドリング３は、図１で説明したものと同様に、磁石５の吸着力で取り付けられているため、取り付け作業性が良好なものであることは図１のものと同様である。従って、本例は、ガイドリング３の取り付け作業性と取り外し作業性の両者に優れたものである。また、本例における磁石５の配置は、図１の説明と同様である。
【００３５】
ところで、特にガイドリング３の取り外し作業性のみに着目すれば、本例のガイドリング３の取り付けを、図４に示されるように、キー１２とキー溝１３とで行うこともできる。
【００３６】
図４の例においては、駆動軸２の中心軸方向に沿ってキー１２が設けられており、ガイドリング本体１０の内周面に、このキー１２と嵌まり合うキー溝１３が、ガイドリング本体１０の中心軸に沿って設けられている。キー溝１３は、ガイドリング本体１の内端側の端面に開口しており、この開口部からキー１２と嵌め合わせることができるようになっている。このキー１２とキー溝１３の嵌め合わせによって、ガイドリング３が空転することなくマンドレル本体１と共に回転するものとなっている。
【００３７】
尚、図４におけるキー溝１３は、ガイドリング本体１０の内周面にだけ設けられているが、筒部１１の肉厚を調整して、筒部１１をも中心軸方向に縦断して形成することもできる。この場合、キー１２を更に長く形成してもよい。
【００３８】
このようにすると、図３の例に比して取り付け作業性は劣るが、ガイドリング３の空転防止構造を比較的低コストで得ることができる。また、このキー１２及びキー溝１３と、図３に示される磁石５とを併用することもできる。
【００３９】
上記のようにキー１２とキー溝１３を用いてガイドリング３の取り付けを行う場合、図５に示されるように、ガイドリング本体１０のキー溝１３をスプライン状に多数設け、図４に示される駆動軸２側のキー１２との位置合わせを容易に行うことができるようにしておくことが好ましい。また、図４に示されるようなキー１２とキー溝１３に代えて、マンドレル本体１の端面とガイドリング本体１０の内端側の端面との一方にピン（図示されていない）を立て、他方にこのピンが嵌まり合う孔（図示されていない）を設けておき、両者を嵌め合わせることで、ガイドリング３の空転を防止することもできる。
【００４０】
図６は、本発明に係るフィラメントワインディング用マンドレルの第３の例を示す断面図である。
【００４１】
本例におけるガイドリング３は、ガイド４が突設されたガイドリング本体１０と、ガイドリング本体１０の内周側に、ガイドリング本体１０の内端側にのみ抜き出し可能に嵌め込まれた内側リング１４と、ガイドリング本体１０の外径より小さく、かつ内側リング１４の外端側から同軸に外方に延出した筒部１１とを備えたものとなっている。また、ガイドリング本体１０の内端側の端面には、図１及び図３で説明したものと同様の磁石５が設けられている。内側リング１４は、この磁石５の磁力でガイドリング本体１０がマンドレル本体１に吸着されることによって、マンドレル本体１へ押し付けられて保持されている。
【００４２】
ガイドリング本体１０の内周面は、マンドレル本体１方向に拡径するテーパ面となっていると共に、内側リング１４の外周面は、このガイドリング本体１０のテーパ面に対応するテーパ面となっており、両テーパ面同志が嵌め合わされていることで、内側リング１４は、ガイドリング本体１０の内端側にのみ抜き出し可能なものとなっている。また、本例における筒部１１は、内側リング１４から一体に延出している点を除いて、図３で説明したものと同様である。
【００４３】
上記第３の例の場合、筒部１１を引いて、ガイドリング３を駆動軸２に沿って後退させれば、図３の第２の例と同様に、ロービングの切断端部ごとガイドリング３を取り外すことができる。また、特に本例においては、このようにしてガイドリング３を取り外した後、内側リング１４を筒部１１ごとガイドリング本体１０から抜き出すことによって、ガイドリング本体１０及び筒部１１上に巻き付いているロービングの切断端部の除去作業が行いやすくなる。更に、本例のガイドリング３は、図１及び図３の例と同様に磁石５で取り付けが行われるので、取り付け作業性に優れていることはこれらと同様である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明した通りのものであり、次の効果を奏するものである。
【００４５】
（１）磁石５を用いてガイドリング３の取り付けを行えるようにした本発明のフィラメントワインディング用マンドレルにおいては、ガイドリング３の周方向の位置合わせを不要とすることができ、取り付け作業性が良好で、ガイドリング３の取り付け作業の自動化も容易となる。
【００４６】
（２）筒部１１を有するガイドリング３を備えた本発明のフィラメントワインディング用マンドレルにおいては、ガイドリング３の取り外し時に、ロービングの切断端部を取り除くことなく、ロービングの切断端部ごとガイドリング３を取り外すことができ、取り外し作業性が良好で、ガイドリング３の取り外し作業の自動化も容易となる。
【００４７】
（３）上記磁石５と筒部１１の両者を有するガイドリング３を備えた本発明のフィラメントワインディング用マンドレルにおいては、取り付け作業性及び取り外し作業性ともに良好で、両作業を共に自動化することも容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の例に係るフィラメントワインディング用マンドレルの主に両端部の断面図である。
【図２】図１に示されるガイドリングの他の例を示す外端側の端面の正面図である。
【図３】本発明の第２の例に係るフィラメントワインディング用マンドレルの一方の端部の断面図である。
【図４】本発明の第２の例に係るフィラメントワインディング用マンドレルの変形例を示す一方の端部の断面図である。
【図５】図４に示されるキー溝を設ける場合の他の例を示すガイドリング本体の内端側端面の正面図である。
【図６】本発明の第３の例に係るフィラメントワインディング用マンドレルの一方の端部の断面図である。
【符号の説明】
１    マンドレル本体
２    駆動軸
３    ガイドリング
４    ガイド
５    磁石
６ａ  分割片
６ｂ  分割片
７    凸部
８    凹部
９    磁石
１０  ガイドリング本体
１１  筒部
１２  キー
１３  キー溝
１４  内側リング
【図１】
0004653335.tif 000002
【図２】
0004653335.tif 000003
【図３】
0004653335.tif 000004
【図４】
0004653335.tif 000005
【図５】
0004653335.tif 000006
【図６】
0004653335.tif 000007