樹脂付着装置
【課題】フィラメントワインディング成形における樹脂付着装置において、繊維割れにより繊維束に的中させることができなかった樹脂を、繊維束に付着させる。
【解決手段】複数の樹脂噴射用ノズル２９ａ・２９ｂを有する液滴噴射装置１１と、ノズル２９ａ・２９ｂと所定の対向間隔を置いて繊維束１００を走行させる走行装置１０と、を具備し、走行する繊維束１００の表面に向けて液滴噴射装置１１によって樹脂８（主剤１２及び硬化剤１５）を噴射することで、繊維束１００に樹脂８を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置５であって、繊維束１００を挟んでノズル２９ａ及びノズル２９ｂと対向する位置に繊維束１００の裏面と近接するように配置される樹脂受け部４０ａ・４０ｂを具備した。
【解決手段】複数の樹脂噴射用ノズル２９ａ・２９ｂを有する液滴噴射装置１１と、ノズル２９ａ・２９ｂと所定の対向間隔を置いて繊維束１００を走行させる走行装置１０と、を具備し、走行する繊維束１００の表面に向けて液滴噴射装置１１によって樹脂８（主剤１２及び硬化剤１５）を噴射することで、繊維束１００に樹脂８を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置５であって、繊維束１００を挟んでノズル２９ａ及びノズル２９ｂと対向する位置に繊維束１００の裏面と近接するように配置される樹脂受け部４０ａ・４０ｂを具備した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維束の表面に向けて樹脂を噴射することで、繊維束に樹脂を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰ（ＦＩＢＥＲ ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＰＬＡＳＴＩＣＳ）は、カーボン繊維等の補強繊維に液状の熱硬化性樹脂を含浸させた後、樹脂を硬化させることによって製造される素材として良く知られている。ＦＲＰは、従来からパイプや棒材等として広く利用されている。
【０００３】
ＦＲＰの成形法としては、フィラメントワインディング成形が知られている。フィラメントワインディング成形は、パイプ状や円筒状の成形体を作製するのに適している。フィラメントワインディング成形は、液状の熱硬化性樹脂を含浸したカーボンロービング等の補強材に張力を加えた状態で、当該補強材を型（マンドレル）に弛みのない状態で巻き付けてから樹脂を硬化させる方法である。
【０００４】
フィラメントワインディング成形において、繊維束に樹脂を付着（含浸）させる装置として、樹脂付着装置が知られている。例えば、特許文献１は、ローラ方式の樹脂付着装置を開示している。ローラ方式とは、樹脂槽に下部が浸ったローラの上部に繊維束を走行させ、繊維束に樹脂を付着させる方式の樹脂付着装置である。
【０００５】
樹脂付着装置は、フィラメントワインディング成形における生産性の向上の観点から、高速処理が求められる。しかし、ローラ方式において、処理速度を上げると樹脂の付着ムラが生じるおそれがあるため、処理速度に限界がある。
【０００６】
そこで、発明者らは、ローラ方式に替わる樹脂付着装置として、液滴噴射方式の樹脂付着装置を開発した。液滴噴射方式の樹脂付着装置とは、多数の樹脂の噴射用ノズルを有する液滴噴射装置と、ノズルと所定の対向間隔を置いて繊維束を走行させる走行装置とを備え、走行装置の繊維束の表面に向けて液滴噴射装置によって樹脂を噴射する樹脂付着装置である。
【特許文献１】特開２００７−１８５８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、フィラメントワインディング成形に用いられるカーボン繊維又はガラス繊維は、数μｍのフィラメントが数千から数万本に束ねられた繊維束状態である。このような繊維束は、液滴噴射装置において、「繊維割れ」を生じた状態で走行する場合がある。ここで、「繊維割れ」とは、繊維束の走行方向に沿って隙間が生じる状態をいう。繊維束が液滴の噴射目標位置において、繊維割れを生じた状態で走行すると、液滴が繊維束に的中せずに繊維束を通過してしまう。そのため、所定の量の液滴が繊維束に付着せずに、液滴の付着量が不足することによる不良品が生じる。
そこで本発明が解決しようとする課題は、フィラメントワインディング成形における樹脂付着装置において、繊維割れにより繊維束に的中させることができなかった樹脂を繊維束に付着させ、不良品の発生を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、複数の樹脂噴射用ノズルを有する液滴噴射装置と、前記ノズルと所定の対向間隔を置いて繊維束を走行させる走行装置と、を具備し、走行する繊維束の表面に向けて前記液滴噴射装置によって樹脂を噴射することで、前記繊維束に樹脂を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置であって、前記繊維束を挟んで前記樹脂噴射用ノズルと対向する位置に前記繊維束の裏面に近接する樹脂受け部を具備するものである。
【００１０】
請求項２においては、前記樹脂受け部は、前記繊維束の側部と対向する側板を具備するものである。
【００１１】
請求項３においては、前記樹脂受け部は、前記繊維束の裏面と対向する面に、前記繊維束の幅方向に亘る少なくとも一本の溝を具備するものである。
【００１２】
請求項４においては、前記溝のうち少なくとも一本は前記繊維束の走行方向に対して傾斜しているものである。
【００１３】
請求項５においては、複数の樹脂噴射用ノズルを有する液滴噴射装置と、前記ノズルと所定の対向間隔を置いて繊維束を走行させる走行装置と、を具備し、走行する繊維束の表面に向けて前記液滴噴射装置によって樹脂を噴射することで、前記繊維束に樹脂を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置であって、前記液滴噴射装置によって噴射される樹脂を帯電させる帯電装置を具備し、前記繊維束をアースさせた状態で走行させるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
請求項１の如く構成したので、繊維割れが生じた部分を通過し樹脂受け部に付着した樹脂を当該樹脂受け部で流動させ、当該樹脂受け部に近接しながら走行する繊維束に付着させることが可能となる。これにより、繊維束に付着する樹脂の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００１６】
請求項２の如く構成したので、樹脂受け部を流動する樹脂が走行する繊維束の幅方向へと流出するのを防止することが可能となる。これにより、所定の量の樹脂を逃すことなく繊維束に付着させることが可能となる。したがって、繊維束に付着する樹脂の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００１７】
請求項３の如く構成したので、樹脂受け部に付着した樹脂を溝に沿って繊維束の幅方向に流動させることが可能となる。これにより、繊維束に付着し易い位置まで樹脂を流動させることが可能となる。したがって、繊維束に付着する樹脂の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００１８】
請求項４の如く構成したので、樹脂受け部に付着した樹脂を溝に沿って繊維束の幅方向に流動させることが可能となる。また、繊維束の走行により前記樹脂の流動を促すことが可能となる。これにより、繊維束に付着し易い位置まで樹脂を流動させることが可能となる。したがって、繊維束に付着する樹脂の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００１９】
請求項５の如く構成したので、帯電した樹脂を静電引力により確実にアースされた繊維束に付着させることが可能となる。これにより、繊維束に付着する樹脂の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明に係る実施の形態を説明する。
なお、以下において、図３から図６における矢印Ｆ方向を前方向、図３及び図４における矢印Ｕ方向を上方向、図４から図６における矢印Ｌ方向を左方向と定義し、当該定義に基づいて説明を行う。
【００２１】
図１に、本発明に係る実施形態である樹脂付着装置５を、マンドレル７に対して繊維束を巻き付けるフィラメントワインディング成形装置１に適用した実施形態を示す。
【００２２】
図１に示すように、このフィラメントワインディング成形装置１には、ボビン２からのカーボン繊維の束（以下、単に「繊維束」と記す）１００の解舒を担う解舒装置３、繊維束１００に所定のテンションを付与するテンション装置４、繊維束１００に対して樹脂８を付着する樹脂付着装置５、繊維束１００をトラバースさせるトラバース装置６等が具備される。樹脂付着装置５により樹脂８が付着された繊維束１００はトラバース装置６によりトラバースされながら、マンドレル７に巻き付けられる。
繊維束１００は上下にフラット面を有するテープ状を呈している。図２および図３に示すごとく、樹脂付着装置５により繊維束１００の表面（上面）に樹脂８が付着される。
【００２３】
図１から図４に示すように、樹脂付着装置５には、主として走行装置１０、液滴噴射装置１１、樹脂受け部４０ａ・４０ｂ等が具備される。
【００２４】
走行装置１０は、繊維束１００を走行させるものである。走行装置１０には、主としてローラ１０ａ・１０ｂが具備される。ローラ１０ａ・１０ｂは液滴噴射装置１１を挟むようにそれぞれ配置される。ローラ１０ａ・１０ｂは図示せぬ回動軸により回動可能に支持されている。繊維束１００はマンドレル７が回転することにより走行する。走行する繊維束１００は、ローラ１０ａ・１０ｂを介することにより、後述する第一ヘッド２０及び第二ヘッド２１にそれぞれ具備されるノズル２９ａ・２９ｂと所定の対向間隔を置いて走行する。
ただし、ローラ１０ａ・１０ｂを駆動手段（モータ等）により回転駆動させ、ローラ１０ａ・１０ｂが回転することにより繊維束１００を走行させる構成とすることも可能である。
【００２５】
液滴噴射装置１１は、液滴噴射方式により走行する繊維束１００の表面に向けて樹脂８を噴射するものである。図２に示すように、液滴噴射装置１１には、主として第一経路１４、第二経路１７、第一ヘッド２０、第二ヘッド２１、等が具備される。
【００２６】
第一経路１４は、主剤１２が充填された主剤タンク１３から第一ヘッド２０へと主剤１２を供給するものである。第一経路１４は、主剤タンク１３から伸びる送給流路２２と、送給流路２２から分岐されて第一ヘッド２０に至る分岐流路２３とで構成される。
第二経路１７は、硬化剤１５が充填された硬化剤タンク１６から第二ヘッド２１へと硬化剤１５を供給するものである。第二経路１７は、硬化剤タンク１６から伸びる送給流路２４と、送給流路２４から分岐されて第二ヘッド２１に至る分岐流路２５とで構成される。
これら流路（送給流路２２、分岐流路２３、送給流路２４及び分岐流路２５）は、金属又は樹脂製の管や、ホース等からなる。なお、これら第一経路１４および第二経路１７には、流量をコントロールするための電磁弁やポンプなどを設けることができる。
【００２７】
第一ヘッド２０は、走行する繊維束１００に主剤１２を噴射し付着させるものである。図３および図４に示すように、第一ヘッド２０は走行する繊維束１００の上方で、繊維束１００と所定の対向間隔を置いて配置される。第一ヘッド２０には、分岐流路２３から送り込まれた主剤１２を受ける一つの接続室２６と、接続室２６に連設されて主剤１２が溜められる一つの貯留室２７と、貯留室２７から分岐された圧力室２８とが具備される。
【００２８】
圧力室２８には、主剤１２の噴出し口となる複数個のノズル２９ａ・２９ａ・・・が左右方向に等間隔に開設される。第一ヘッド２０は、電圧により伸縮するピエゾ素子３０を圧力室２８に対する圧力発生源とするものである。圧力室２８の隔壁（上壁）には、ピエゾ素子３０により振動される振動板３１が設置される。ピエゾ素子３０の伸縮を受けて、図３に二点鎖線で示すごとく振動板３１が下方に膨らむ凸状に姿勢変位されると、圧力室２８内の体積が減少する。これにより第一ヘッド２０の下面に開口するノズル２９ａ・２９ａ・・・から、ピコリットルオーダーの所定量の液滴からなる主剤１２が繊維束１００の上面に向けて噴射される。この状態から図３に実線で示すごとく振動板３１がフラットに戻されると、圧力室２８内の体積が増加する。これにより貯留室２７から圧力室２８へ主剤１２が供給される。
なお、本実施形態においてノズル２９ａ・２９ａ・・・は左右方向に並んで配置される構成としたが、ノズル２９ａ・２９ａ・・・の配置パターンはこれに限るものではない。
【００２９】
接続室２６には、主剤１２を加熱して、これを所定温度に維持するための熱線（恒温手段）３３と、接続室２６内の温度を検知するための温度センサ（不図示）とが配される。温度センサによる検出結果を予め設定されているしきい値と比較し、この比較結果に基づいて熱線３３をオン・オフ制御することで、主剤１２の温度が所定温度に保たれる。
【００３０】
第二ヘッド２１は、走行する繊維束１００に硬化剤１５を噴射し付着させるものである。第二ヘッド２１の構成も第一ヘッド２０と略同一の構成であり、図３において、同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。なお、ノズル２９ｂは、硬化剤吐出用のノズルである。
【００３１】
以下では本発明に係る樹脂受け部の第一の実施形態である樹脂受け部４０ａ・４０ｂの構成について説明する。なお、樹脂受け部４０ａと樹脂受け部４０ｂとは略同一の構成である。よって、以下では樹脂受け部４０ａの構成についてのみ説明する。なお、樹脂受け部４０ｂの構成については、図４において樹脂受け部４０ａと略同一の構成の部材には同じ部材番号を付し、説明を省略する。
【００３２】
図４及び図５に示すように、樹脂受け部４０ａは、底板４１と一対の側板４２ａ・４２ｂとで構成される。樹脂受け部４０ａはポリアセタール、アクリル等の樹脂や、セラミック等の原料から形成することが可能であるが、特に限定するものではない。
【００３３】
底板４１は矩形状の部材である。側板４２ａ・４２ｂは互いに略同一形状の部材である。側板４２ａ・４２ｂは、底板４１の上面の左端及び右端に上方に向かってそれぞれ突設される。また、側板４２ａ・４２ｂは、走行する繊維束１００の幅と略同一の間隔を置いて、互いに平行になるよう配置される。つまり、樹脂受け部４０ａの前後方向に垂直な断面は略Ｕ字形状となる。
【００３４】
底板４１の上面には複数の溝４１ａ・４１ａ・・・が設けられている。溝４１ａは平面視で略長方形状であり、その長手方向は側板４２ａ・４２ｂ間に亘るように設けられている。溝４１ａ・４１ａ・・・は前後方向に一定間隔ごとに設けられている。
【００３５】
なお、本実施形態において溝４１ａは複数設けられているものとしたが、側板４２ａ・４２ｂ間に亘る溝が一つ設けられる構成としてもよい。
【００３６】
以下では図２及び図４を用いて、樹脂受け部４０ａ・４０ｂが配置される位置について説明する。
樹脂受け部４０ａは、繊維束１００を挟んで液滴噴射装置１１と対向する位置に配置される。さらに詳細には、樹脂受け部４０ａは繊維束１００を挟んで液滴噴射装置１１の第一ヘッド２０と対向する位置に配置される。
樹脂受け部４０ａは、側板４２ａ・４２ｂが走行する繊維束１００と平行となり、側板４２ａ・４２ｂ間を繊維束１００が走行するように配置される。
樹脂受け部４０ａは、底板４１の上面が繊維束１００の裏面と対向するように配置される。また、樹脂受け部４０ａは、底板４１の上面が走行する繊維束１００と「近接」するように配置される。ここで「近接」とは、後述するように底板４１の上面を流動する樹脂８が繊維束１００に付着することが可能な程度に、底板４１と繊維束１００とが十分接近した状態、又は接した状態である。
【００３７】
樹脂受け部４０ｂは、繊維束１００を挟んで液滴噴射装置１１と対向する位置に配置される。さらに詳細には、樹脂受け部４０ａは繊維束１００を挟んで液滴噴射装置１１の第二ヘッド２１と対向する位置に配置される。
樹脂受け部４０ｂは、側板４２ａ・４２ｂが走行する繊維束１００と平行となり、側板４２ａ・４２ｂ間を繊維束１００が走行するように配置される。
樹脂受け部４０ｂは、底板４１の上面が繊維束１００の裏面と対向するように配置される。また、樹脂受け部４０ｂは、底板４１の上面が走行する繊維束１００と「近接」するように配置される。
【００３８】
以下では図４を用いて、繊維割れを生じている繊維束１００に対してノズル２９ａから主剤１２が噴射された場合に、主剤１２が繊維束１００に付着する様子について説明する。
【００３９】
通常、繊維束１００は一対の側板４２ａ・４２ｂの間隔と略同一の幅に均一に分散された状態で走行される。しかし、繊維割れが生じた場合、図４に示すように繊維束１００の幅内に繊維が存在しない部分（以下、単に「繊維割れ部」と記す）Ｓが発生する。
【００４０】
繊維割れ部Ｓが発生している際に、繊維束１００に対してノズル２９ａ・２９ａ・・・から主剤１２が噴射されると、走行する繊維束１００に的中した主剤１２は当該繊維束１００に付着する。しかし、繊維割れ部Ｓに向けてノズル２９ａから噴射された主剤１２は、繊維束１００に的中することなく繊維割れ部Ｓを通過する。しかし、樹脂受け部４０ａがあるので、当該主剤１２は、樹脂受け部４０ａに付着する。
底板４１に付着した主剤１２は底板４１の上面に広がるように流動する。前述の如く、底板４１と繊維束１００は「近接」するよう構成されている。これにより、底板４１の上面を流動する主剤１２を走行する繊維束１００に触れさせ、当該主剤１２を当該繊維束１００に付着させることが可能となる。
【００４１】
また、繊維束１００に付着することなく底板４１の上面から溝４１ａ・４１ａ・・・に流入した主剤１２、及び直接溝４１ａ・４１ａ・・・に的中した主剤１２は、溝に沿って左右方向に流動する。つまり溝４１ａ・４１ａ・・・を設けることで、主剤１２を確実に左右方向へ流動させることが可能となる。これにより、繊維割れ部Ｓを通過して樹脂受け部４０ａに付着した主剤１２を、繊維割れ部Ｓ以外を走行する繊維束１００に触れさせ、付着させることが可能となる。
【００４２】
繊維割れを生じている繊維束１００に対して硬化剤１５が噴射された場合についても、上述した主剤１２が噴射された場合と略同様に、硬化剤１５を繊維束１００に付着させることが可能である。すなわち、繊維割れ部Ｓを通過して樹脂受け部４０ｂの底板４１に付着した硬化剤１５に、底板４１の上面及び当該底板４１に設けられた溝４１ａ・４１ａ・・・を流動させることができる。これにより、流動する硬化剤１５を走行する繊維束１００に触れさせ、当該繊維束１００に付着させることが可能となる。
【００４３】
なお、側板４２ａ・４２ｂ間の間隔は、上述の如く繊維束１００の幅と略同一の間隔に限定するものではない。また、側板４２ａ・４２ｂの配置は、上述の如く互いに平行になるような配置に限定するものではない。つまり、側板４２ａ・４２ｂは、樹脂受け部４０ａ・４０ｂを流動する樹脂８が左右方向へ流出するのを防止することができる構成であればよい。
【００４４】
以上の如く、本実施形態の樹脂付着装置５は、
複数の樹脂噴射用ノズル２９ａ・２９ｂを有する液滴噴射装置１１と、
ノズル２９ａ・２９ｂと所定の対向間隔を置いて繊維束１００を走行させる走行装置１０と、
を具備し、
走行する繊維束１００の表面に向けて液滴噴射装置１１によって樹脂８（主剤１２及び硬化剤１５）を噴射することで、繊維束１００に樹脂８を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置５であって、
繊維束１００を挟んでノズル２９ａ及びノズル２９ｂと対向する位置に繊維束１００の裏面と近接するように配置される樹脂受け部４０ａ及び樹脂受け部４０ｂを具備するものである。
このように構成することにより、繊維割れ部Ｓを通過し樹脂受け部４０ａ・４０ｂに的中した樹脂８を樹脂受け部４０ａ・４０ｂの表面で流動させ、当該表面に近接しながら走行する繊維束１００に付着させることが可能となる。これにより、繊維束１００に付着する樹脂８の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態の樹脂付着装置５の樹脂受け部４０ａ・４０ｂは、
繊維束１００の側部と対向する側板４２ａ・４２ｂを具備するものである。
このように構成することにより、樹脂受け部４０ａ・４０ｂの表面を流動する樹脂８が走行する繊維束１００の幅方向へと流出するのを防止することが可能となる。これにより、所定の量の樹脂８を逃すことなく繊維束１００に付着させることが可能となる。また、繊維束１００に付着する樹脂８の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００４６】
また、本実施形態の樹脂付着装置５の樹脂受け部４０ａ・４０ｂは、
繊維束１００の裏面と対向する面に、繊維束１００の幅方向に亘る少なくとも一本の溝４１ａを具備するものである。
このように構成することにより、樹脂受け部４０ａ・４０ｂに的中した樹脂８を溝４１ａに沿って繊維束１００の幅方向に流動させることが可能となる。これにより、繊維束１００に付着し易い位置まで樹脂８を流動させることが可能となる。また、繊維束１００に付着する樹脂８の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００４７】
なお、樹脂受け部４０ａ・４０ｂの内部に熱線等の加熱手段及び温度センサ等を設けることにより、樹脂受け部４０ａ・４０ｂの温度を調節することも可能である。このように構成することで、樹脂受け部４０ａ・４０ｂに的中した樹脂８の温度を調節することができる。これにより、樹脂８の粘度を流動させるために適した値に保つことが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態における樹脂受け部４０ａと樹脂受け部４０ｂとを、繊維束１００の走行方向に一体的に構成することも可能である。しかしその場合、主剤１２及び硬化剤１５が一体的に構成された樹脂受け部４０ａ・４０ｂ上で混合され硬化するおそれがある。そのため樹脂受け部４０ａ・４０ｂは、本実施形態の如く、噴射する材料の種類ごとに別個に設けることが望ましい。
【００４９】
なお、樹脂受け部４０ａ・４０ｂを配置する方向は本実施形態に限定されるものではない。つまり、樹脂受け部４０ａ・４０ｂの配置の方向は液滴噴射装置１１の配置の方向等に応じて変更することが可能であり、本実施形態の如く水平面に配置するものに限定されない。
【００５０】
以下では図６を用いて、本発明に係る樹脂受け部の第二の実施形態である樹脂受け部５０の構造について説明する。
【００５１】
樹脂受け部５０は、底板５１と一対の側板５２ａ・５２ｂとで構成される。底板５１及び側板５２ａ・５２ｂの構成及び樹脂付着装置５における配置は、樹脂受け部４０ａ・４０ｂの底板４１及び側板４２ａ・４２ｂと略同一である。
樹脂受け部５０が樹脂受け部４０ａ・４０ｂと異なる点は、溝４１ａとは異なるパターンの溝５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・５１ｄ・５１ｅを底板５１に設けることである。
【００５２】
底板５１の上面には、複数の溝５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・５１ｄ・５１ｅが設けられる。
溝５１ａは、側板５２ａ・５２ｂ間に亘り、その左右両端部から中央部にかけて前方に傾斜するように形成される。
溝５１ｃは、溝５１ａの前方に配され、側板５２ａ・５２ｂ間に亘り、その中央部から左右両端部にかけて前方に傾斜するように形成される。
溝５１ｂは、溝５１ａの中央部と溝５１ｃの中央部とを連通するように形成される。
溝５１ｅは、溝５１ｃの前方に配され、側板５２ａ・５２ｂ間に亘り、その左右両端部から中央部にかけて前方に傾斜するように形成される。
溝５１ｄ・５１ｄは、溝５１ｃの左右両端部と溝５１ｅの左右両端部とをそれぞれ連通するように形成される。
【００５３】
次に、上記の如く構成された樹脂受け部５０に樹脂８が的中した場合の、樹脂８の流動の態様について説明する。
底板５１と近接する繊維束１００が後方から前方へ走行することにより、繊維束１００に接する樹脂８は後方から前方へ流動するように促される。これにより、底板５１の上面の樹脂８全体には後方から前方へ向かう流れが生じる。この流れに伴って、溝５１ａ内の樹脂８は溝５１ａ内を左右両端部から中央部へ向かって流動する。溝５１ａの中央部に達した樹脂８は、溝５１ｂを前方へ流動し、溝５１ｃの中央部内へと流入する。溝５１ｃの中央部へ流入した樹脂８は、溝５１ｃ内を中央部から左右両端部へ向かって流動する。溝５１ｃの左右両端部に達した樹脂８は、溝５１ｄ・５１ｄを前方へ流動し、溝５１ｅの左右両端部へと流入する。溝５１ｅの左右両端部へ流入した樹脂８は、溝５１ｅ内を左右両端部から中央部へ向かって流動する。
【００５４】
以上の如く、本実施形態の樹脂付着装置５の樹脂受け部５０は、
溝５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・５１ｄ・５１ｅのうち少なくとも一本は繊維束１００の走行方向に対して傾斜しているものである。
このように構成することにより、樹脂受け部４０ａ・４０ｂに的中した樹脂８を溝４１ａに沿って繊維束１００の幅方向に流動させることが可能となる。また、繊維束１００の走行により樹脂８の流動を促すことが可能となる。これにより、繊維束１００に付着し易い位置まで樹脂８を流動させることが可能となる。また、繊維束１００に付着する樹脂８の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００５５】
上記の如く、底板５１に設けられる溝５１ａ・５１ｃ・５１ｅに前後方向の傾斜を設けることによって、樹脂８の左右方向への流動を促すことが可能となる。また、溝５１ａ・５１ｃ・５１ｅを溝５１ｂ・５１ｄにより連通することで、樹脂８が流動可能な距離を増加させることが可能となる。これにより、樹脂８が走行する繊維束１００に付着する可能性を高めることが可能となる。ひいては樹脂８の付着量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００５６】
なお、前述した樹脂付着装置５において、走行装置１０を繊維束１００の走行方向上流側から下流側にかけて下方に傾斜させる構成とすることも可能である。これに伴い、樹脂受け部５０も同様に傾斜した状態で配置される。このように構成することによって、樹脂受け部５０上を流動する樹脂８の前方への流動を重力によって促進させることが可能となる。これにより、樹脂８の左右方向への流動も促進させることができ、樹脂８が走行する繊維束１００に付着する可能性を高めることが可能となる。ひいては樹脂８の付着量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００５７】
本発明に係る樹脂受け部は上述した樹脂受け部４０ａ・４０ｂや樹脂受け部５０の如く構成したものに限らない。例えば、本発明に係る樹脂受け部の繊維束と対向する面（樹脂が流動する面）にブラスト加工やローレット加工等を施す構成としてもよい。
前記樹脂受け部の繊維束と対向する面にブラスト加工やローレット加工等が施されることにより、当該面に多数の微小な凹凸を設けられる。これにより、走行する繊維束が前記樹脂受け部に付着して走行に対する抵抗となることを防止することが可能となる。また、前記凹凸は微小であるので、樹脂８の流動を妨げない。
【００５８】
また、本発明に係る樹脂付着装置の他の実施形態として、電位差を利用して樹脂８を繊維束１００に付着させるように構成することもできる。
具体的には、図７に示すように、本発明に係る帯電装置である高圧静電発生器６０を第一ヘッド２０のノズル２９ａの噴射方向に配置する。高圧静電発生器６０は上下に貫通する孔６０ａを有するリング状に形成されている。高圧静電発生器６０は、孔６０ａの内部の空気をイオン化させる。第一ヘッド２０のノズル２９ａより噴射される主剤１２の液滴は、孔６０ａの内部を通過することにより、負の静電気を帯電する。
一方、ローラ１０ａ・１０ｂをアースすることにより、繊維束１００をアースさせた状態で走行させる。
上記の如く構成することにより、負の静電気を帯びた主剤１２の液滴を静電引力により確実にアースされた繊維束１００に付着させることが可能となる。
なお、上記の構成と同様に、第二ヘッド２１のノズル２９ｂの噴射方向に高圧静電発生器６０を配置することで、硬化剤１５を繊維束１００に付着させることが可能となる。これにより、繊維束１００に繊維割れが生じた場合においても、樹脂８の付着量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００５９】
以上の如く、本実施形態の樹脂付着装置５は、
複数の樹脂噴射用ノズル２９ａ・２９ｂを有する液滴噴射装置１１と、
ノズル２９ａ・２９ｂと所定の対向間隔を置いて繊維束１００を走行させる走行装置１０と、
を具備し、
走行する繊維束１００の表面に向けて液滴噴射装置１１によって樹脂８（主剤１２及び硬化剤１５）を噴射することで、繊維束１００に樹脂８を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置５であって、
液滴噴射装置１１によって噴射される樹脂８を帯電させる帯電装置である高圧静電発生器６０を具備し、
繊維束１００をアースさせた状態で走行させるものである。
このように構成することにより、負の静電気を帯びた樹脂８の液滴を静電引力により確実にアースされた繊維束１００に付着させることが可能となる。これにより、繊維束１００に繊維割れが生じた場合においても、樹脂８の付着量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００６０】
なお、本発明は上記の如き構成に限らず、本発明に係る帯電装置を用いて、噴射される前に予め樹脂８を帯電させておく構成とすることもできる。
また、上記の如き電位差を利用して樹脂８を繊維束１００に付着させる構成において、繊維束１００をアースする代わりに本発明における樹脂受け部をアースする構成とすることもできる。このように構成することにより、静電引力により液滴を前記樹脂受け部に向かって確実に引き寄せることが可能となる。これによって、液滴が、走行する繊維束１００の幅方向に逸れて樹脂８の付着量が不足することを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態に係るフィラメントワインディング成形における各装置を示す斜視図。
【図２】同じく樹脂付着装置を示す側面図。
【図３】同じく液滴噴射装置を示す側面図。
【図４】同じく樹脂付着装置において樹脂の噴射の様子を示す斜視図。
【図５】同じく樹脂受け部の第一形態を示す図。（ａ）平面図、（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す断面図、（ｃ）正面図。
【図６】同じく樹脂受け部の第二形態を示す図。（ａ）平面図、（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図、（ｃ）正面図。
【図７】同じく樹脂付着装置の他の実施形態を示す側面図。
【符号の説明】
【００６２】
５ 樹脂付着装置
１０ 走行装置
１１ 液滴噴射装置
４０ａ 樹脂受け部
４０ｂ 樹脂受け部
４１ 底板
４２ａ 側板
４２ｂ 側板
６０ 高圧静電発生器（帯電装置）
１００ 繊維束
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維束の表面に向けて樹脂を噴射することで、繊維束に樹脂を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰ（ＦＩＢＥＲ ＲＥＩＮＦＯＲＣＥＤ ＰＬＡＳＴＩＣＳ）は、カーボン繊維等の補強繊維に液状の熱硬化性樹脂を含浸させた後、樹脂を硬化させることによって製造される素材として良く知られている。ＦＲＰは、従来からパイプや棒材等として広く利用されている。
【０００３】
ＦＲＰの成形法としては、フィラメントワインディング成形が知られている。フィラメントワインディング成形は、パイプ状や円筒状の成形体を作製するのに適している。フィラメントワインディング成形は、液状の熱硬化性樹脂を含浸したカーボンロービング等の補強材に張力を加えた状態で、当該補強材を型（マンドレル）に弛みのない状態で巻き付けてから樹脂を硬化させる方法である。
【０００４】
フィラメントワインディング成形において、繊維束に樹脂を付着（含浸）させる装置として、樹脂付着装置が知られている。例えば、特許文献１は、ローラ方式の樹脂付着装置を開示している。ローラ方式とは、樹脂槽に下部が浸ったローラの上部に繊維束を走行させ、繊維束に樹脂を付着させる方式の樹脂付着装置である。
【０００５】
樹脂付着装置は、フィラメントワインディング成形における生産性の向上の観点から、高速処理が求められる。しかし、ローラ方式において、処理速度を上げると樹脂の付着ムラが生じるおそれがあるため、処理速度に限界がある。
【０００６】
そこで、発明者らは、ローラ方式に替わる樹脂付着装置として、液滴噴射方式の樹脂付着装置を開発した。液滴噴射方式の樹脂付着装置とは、多数の樹脂の噴射用ノズルを有する液滴噴射装置と、ノズルと所定の対向間隔を置いて繊維束を走行させる走行装置とを備え、走行装置の繊維束の表面に向けて液滴噴射装置によって樹脂を噴射する樹脂付着装置である。
【特許文献１】特開２００７−１８５８２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ここで、フィラメントワインディング成形に用いられるカーボン繊維又はガラス繊維は、数μｍのフィラメントが数千から数万本に束ねられた繊維束状態である。このような繊維束は、液滴噴射装置において、「繊維割れ」を生じた状態で走行する場合がある。ここで、「繊維割れ」とは、繊維束の走行方向に沿って隙間が生じる状態をいう。繊維束が液滴の噴射目標位置において、繊維割れを生じた状態で走行すると、液滴が繊維束に的中せずに繊維束を通過してしまう。そのため、所定の量の液滴が繊維束に付着せずに、液滴の付着量が不足することによる不良品が生じる。
そこで本発明が解決しようとする課題は、フィラメントワインディング成形における樹脂付着装置において、繊維割れにより繊維束に的中させることができなかった樹脂を繊維束に付着させ、不良品の発生を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
【０００９】
即ち、請求項１においては、複数の樹脂噴射用ノズルを有する液滴噴射装置と、前記ノズルと所定の対向間隔を置いて繊維束を走行させる走行装置と、を具備し、走行する繊維束の表面に向けて前記液滴噴射装置によって樹脂を噴射することで、前記繊維束に樹脂を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置であって、前記繊維束を挟んで前記樹脂噴射用ノズルと対向する位置に前記繊維束の裏面に近接する樹脂受け部を具備するものである。
【００１０】
請求項２においては、前記樹脂受け部は、前記繊維束の側部と対向する側板を具備するものである。
【００１１】
請求項３においては、前記樹脂受け部は、前記繊維束の裏面と対向する面に、前記繊維束の幅方向に亘る少なくとも一本の溝を具備するものである。
【００１２】
請求項４においては、前記溝のうち少なくとも一本は前記繊維束の走行方向に対して傾斜しているものである。
【００１３】
請求項５においては、複数の樹脂噴射用ノズルを有する液滴噴射装置と、前記ノズルと所定の対向間隔を置いて繊維束を走行させる走行装置と、を具備し、走行する繊維束の表面に向けて前記液滴噴射装置によって樹脂を噴射することで、前記繊維束に樹脂を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置であって、前記液滴噴射装置によって噴射される樹脂を帯電させる帯電装置を具備し、前記繊維束をアースさせた状態で走行させるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１５】
請求項１の如く構成したので、繊維割れが生じた部分を通過し樹脂受け部に付着した樹脂を当該樹脂受け部で流動させ、当該樹脂受け部に近接しながら走行する繊維束に付着させることが可能となる。これにより、繊維束に付着する樹脂の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００１６】
請求項２の如く構成したので、樹脂受け部を流動する樹脂が走行する繊維束の幅方向へと流出するのを防止することが可能となる。これにより、所定の量の樹脂を逃すことなく繊維束に付着させることが可能となる。したがって、繊維束に付着する樹脂の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００１７】
請求項３の如く構成したので、樹脂受け部に付着した樹脂を溝に沿って繊維束の幅方向に流動させることが可能となる。これにより、繊維束に付着し易い位置まで樹脂を流動させることが可能となる。したがって、繊維束に付着する樹脂の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００１８】
請求項４の如く構成したので、樹脂受け部に付着した樹脂を溝に沿って繊維束の幅方向に流動させることが可能となる。また、繊維束の走行により前記樹脂の流動を促すことが可能となる。これにより、繊維束に付着し易い位置まで樹脂を流動させることが可能となる。したがって、繊維束に付着する樹脂の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００１９】
請求項５の如く構成したので、帯電した樹脂を静電引力により確実にアースされた繊維束に付着させることが可能となる。これにより、繊維束に付着する樹脂の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明に係る実施の形態を説明する。
なお、以下において、図３から図６における矢印Ｆ方向を前方向、図３及び図４における矢印Ｕ方向を上方向、図４から図６における矢印Ｌ方向を左方向と定義し、当該定義に基づいて説明を行う。
【００２１】
図１に、本発明に係る実施形態である樹脂付着装置５を、マンドレル７に対して繊維束を巻き付けるフィラメントワインディング成形装置１に適用した実施形態を示す。
【００２２】
図１に示すように、このフィラメントワインディング成形装置１には、ボビン２からのカーボン繊維の束（以下、単に「繊維束」と記す）１００の解舒を担う解舒装置３、繊維束１００に所定のテンションを付与するテンション装置４、繊維束１００に対して樹脂８を付着する樹脂付着装置５、繊維束１００をトラバースさせるトラバース装置６等が具備される。樹脂付着装置５により樹脂８が付着された繊維束１００はトラバース装置６によりトラバースされながら、マンドレル７に巻き付けられる。
繊維束１００は上下にフラット面を有するテープ状を呈している。図２および図３に示すごとく、樹脂付着装置５により繊維束１００の表面（上面）に樹脂８が付着される。
【００２３】
図１から図４に示すように、樹脂付着装置５には、主として走行装置１０、液滴噴射装置１１、樹脂受け部４０ａ・４０ｂ等が具備される。
【００２４】
走行装置１０は、繊維束１００を走行させるものである。走行装置１０には、主としてローラ１０ａ・１０ｂが具備される。ローラ１０ａ・１０ｂは液滴噴射装置１１を挟むようにそれぞれ配置される。ローラ１０ａ・１０ｂは図示せぬ回動軸により回動可能に支持されている。繊維束１００はマンドレル７が回転することにより走行する。走行する繊維束１００は、ローラ１０ａ・１０ｂを介することにより、後述する第一ヘッド２０及び第二ヘッド２１にそれぞれ具備されるノズル２９ａ・２９ｂと所定の対向間隔を置いて走行する。
ただし、ローラ１０ａ・１０ｂを駆動手段（モータ等）により回転駆動させ、ローラ１０ａ・１０ｂが回転することにより繊維束１００を走行させる構成とすることも可能である。
【００２５】
液滴噴射装置１１は、液滴噴射方式により走行する繊維束１００の表面に向けて樹脂８を噴射するものである。図２に示すように、液滴噴射装置１１には、主として第一経路１４、第二経路１７、第一ヘッド２０、第二ヘッド２１、等が具備される。
【００２６】
第一経路１４は、主剤１２が充填された主剤タンク１３から第一ヘッド２０へと主剤１２を供給するものである。第一経路１４は、主剤タンク１３から伸びる送給流路２２と、送給流路２２から分岐されて第一ヘッド２０に至る分岐流路２３とで構成される。
第二経路１７は、硬化剤１５が充填された硬化剤タンク１６から第二ヘッド２１へと硬化剤１５を供給するものである。第二経路１７は、硬化剤タンク１６から伸びる送給流路２４と、送給流路２４から分岐されて第二ヘッド２１に至る分岐流路２５とで構成される。
これら流路（送給流路２２、分岐流路２３、送給流路２４及び分岐流路２５）は、金属又は樹脂製の管や、ホース等からなる。なお、これら第一経路１４および第二経路１７には、流量をコントロールするための電磁弁やポンプなどを設けることができる。
【００２７】
第一ヘッド２０は、走行する繊維束１００に主剤１２を噴射し付着させるものである。図３および図４に示すように、第一ヘッド２０は走行する繊維束１００の上方で、繊維束１００と所定の対向間隔を置いて配置される。第一ヘッド２０には、分岐流路２３から送り込まれた主剤１２を受ける一つの接続室２６と、接続室２６に連設されて主剤１２が溜められる一つの貯留室２７と、貯留室２７から分岐された圧力室２８とが具備される。
【００２８】
圧力室２８には、主剤１２の噴出し口となる複数個のノズル２９ａ・２９ａ・・・が左右方向に等間隔に開設される。第一ヘッド２０は、電圧により伸縮するピエゾ素子３０を圧力室２８に対する圧力発生源とするものである。圧力室２８の隔壁（上壁）には、ピエゾ素子３０により振動される振動板３１が設置される。ピエゾ素子３０の伸縮を受けて、図３に二点鎖線で示すごとく振動板３１が下方に膨らむ凸状に姿勢変位されると、圧力室２８内の体積が減少する。これにより第一ヘッド２０の下面に開口するノズル２９ａ・２９ａ・・・から、ピコリットルオーダーの所定量の液滴からなる主剤１２が繊維束１００の上面に向けて噴射される。この状態から図３に実線で示すごとく振動板３１がフラットに戻されると、圧力室２８内の体積が増加する。これにより貯留室２７から圧力室２８へ主剤１２が供給される。
なお、本実施形態においてノズル２９ａ・２９ａ・・・は左右方向に並んで配置される構成としたが、ノズル２９ａ・２９ａ・・・の配置パターンはこれに限るものではない。
【００２９】
接続室２６には、主剤１２を加熱して、これを所定温度に維持するための熱線（恒温手段）３３と、接続室２６内の温度を検知するための温度センサ（不図示）とが配される。温度センサによる検出結果を予め設定されているしきい値と比較し、この比較結果に基づいて熱線３３をオン・オフ制御することで、主剤１２の温度が所定温度に保たれる。
【００３０】
第二ヘッド２１は、走行する繊維束１００に硬化剤１５を噴射し付着させるものである。第二ヘッド２１の構成も第一ヘッド２０と略同一の構成であり、図３において、同一の部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。なお、ノズル２９ｂは、硬化剤吐出用のノズルである。
【００３１】
以下では本発明に係る樹脂受け部の第一の実施形態である樹脂受け部４０ａ・４０ｂの構成について説明する。なお、樹脂受け部４０ａと樹脂受け部４０ｂとは略同一の構成である。よって、以下では樹脂受け部４０ａの構成についてのみ説明する。なお、樹脂受け部４０ｂの構成については、図４において樹脂受け部４０ａと略同一の構成の部材には同じ部材番号を付し、説明を省略する。
【００３２】
図４及び図５に示すように、樹脂受け部４０ａは、底板４１と一対の側板４２ａ・４２ｂとで構成される。樹脂受け部４０ａはポリアセタール、アクリル等の樹脂や、セラミック等の原料から形成することが可能であるが、特に限定するものではない。
【００３３】
底板４１は矩形状の部材である。側板４２ａ・４２ｂは互いに略同一形状の部材である。側板４２ａ・４２ｂは、底板４１の上面の左端及び右端に上方に向かってそれぞれ突設される。また、側板４２ａ・４２ｂは、走行する繊維束１００の幅と略同一の間隔を置いて、互いに平行になるよう配置される。つまり、樹脂受け部４０ａの前後方向に垂直な断面は略Ｕ字形状となる。
【００３４】
底板４１の上面には複数の溝４１ａ・４１ａ・・・が設けられている。溝４１ａは平面視で略長方形状であり、その長手方向は側板４２ａ・４２ｂ間に亘るように設けられている。溝４１ａ・４１ａ・・・は前後方向に一定間隔ごとに設けられている。
【００３５】
なお、本実施形態において溝４１ａは複数設けられているものとしたが、側板４２ａ・４２ｂ間に亘る溝が一つ設けられる構成としてもよい。
【００３６】
以下では図２及び図４を用いて、樹脂受け部４０ａ・４０ｂが配置される位置について説明する。
樹脂受け部４０ａは、繊維束１００を挟んで液滴噴射装置１１と対向する位置に配置される。さらに詳細には、樹脂受け部４０ａは繊維束１００を挟んで液滴噴射装置１１の第一ヘッド２０と対向する位置に配置される。
樹脂受け部４０ａは、側板４２ａ・４２ｂが走行する繊維束１００と平行となり、側板４２ａ・４２ｂ間を繊維束１００が走行するように配置される。
樹脂受け部４０ａは、底板４１の上面が繊維束１００の裏面と対向するように配置される。また、樹脂受け部４０ａは、底板４１の上面が走行する繊維束１００と「近接」するように配置される。ここで「近接」とは、後述するように底板４１の上面を流動する樹脂８が繊維束１００に付着することが可能な程度に、底板４１と繊維束１００とが十分接近した状態、又は接した状態である。
【００３７】
樹脂受け部４０ｂは、繊維束１００を挟んで液滴噴射装置１１と対向する位置に配置される。さらに詳細には、樹脂受け部４０ａは繊維束１００を挟んで液滴噴射装置１１の第二ヘッド２１と対向する位置に配置される。
樹脂受け部４０ｂは、側板４２ａ・４２ｂが走行する繊維束１００と平行となり、側板４２ａ・４２ｂ間を繊維束１００が走行するように配置される。
樹脂受け部４０ｂは、底板４１の上面が繊維束１００の裏面と対向するように配置される。また、樹脂受け部４０ｂは、底板４１の上面が走行する繊維束１００と「近接」するように配置される。
【００３８】
以下では図４を用いて、繊維割れを生じている繊維束１００に対してノズル２９ａから主剤１２が噴射された場合に、主剤１２が繊維束１００に付着する様子について説明する。
【００３９】
通常、繊維束１００は一対の側板４２ａ・４２ｂの間隔と略同一の幅に均一に分散された状態で走行される。しかし、繊維割れが生じた場合、図４に示すように繊維束１００の幅内に繊維が存在しない部分（以下、単に「繊維割れ部」と記す）Ｓが発生する。
【００４０】
繊維割れ部Ｓが発生している際に、繊維束１００に対してノズル２９ａ・２９ａ・・・から主剤１２が噴射されると、走行する繊維束１００に的中した主剤１２は当該繊維束１００に付着する。しかし、繊維割れ部Ｓに向けてノズル２９ａから噴射された主剤１２は、繊維束１００に的中することなく繊維割れ部Ｓを通過する。しかし、樹脂受け部４０ａがあるので、当該主剤１２は、樹脂受け部４０ａに付着する。
底板４１に付着した主剤１２は底板４１の上面に広がるように流動する。前述の如く、底板４１と繊維束１００は「近接」するよう構成されている。これにより、底板４１の上面を流動する主剤１２を走行する繊維束１００に触れさせ、当該主剤１２を当該繊維束１００に付着させることが可能となる。
【００４１】
また、繊維束１００に付着することなく底板４１の上面から溝４１ａ・４１ａ・・・に流入した主剤１２、及び直接溝４１ａ・４１ａ・・・に的中した主剤１２は、溝に沿って左右方向に流動する。つまり溝４１ａ・４１ａ・・・を設けることで、主剤１２を確実に左右方向へ流動させることが可能となる。これにより、繊維割れ部Ｓを通過して樹脂受け部４０ａに付着した主剤１２を、繊維割れ部Ｓ以外を走行する繊維束１００に触れさせ、付着させることが可能となる。
【００４２】
繊維割れを生じている繊維束１００に対して硬化剤１５が噴射された場合についても、上述した主剤１２が噴射された場合と略同様に、硬化剤１５を繊維束１００に付着させることが可能である。すなわち、繊維割れ部Ｓを通過して樹脂受け部４０ｂの底板４１に付着した硬化剤１５に、底板４１の上面及び当該底板４１に設けられた溝４１ａ・４１ａ・・・を流動させることができる。これにより、流動する硬化剤１５を走行する繊維束１００に触れさせ、当該繊維束１００に付着させることが可能となる。
【００４３】
なお、側板４２ａ・４２ｂ間の間隔は、上述の如く繊維束１００の幅と略同一の間隔に限定するものではない。また、側板４２ａ・４２ｂの配置は、上述の如く互いに平行になるような配置に限定するものではない。つまり、側板４２ａ・４２ｂは、樹脂受け部４０ａ・４０ｂを流動する樹脂８が左右方向へ流出するのを防止することができる構成であればよい。
【００４４】
以上の如く、本実施形態の樹脂付着装置５は、
複数の樹脂噴射用ノズル２９ａ・２９ｂを有する液滴噴射装置１１と、
ノズル２９ａ・２９ｂと所定の対向間隔を置いて繊維束１００を走行させる走行装置１０と、
を具備し、
走行する繊維束１００の表面に向けて液滴噴射装置１１によって樹脂８（主剤１２及び硬化剤１５）を噴射することで、繊維束１００に樹脂８を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置５であって、
繊維束１００を挟んでノズル２９ａ及びノズル２９ｂと対向する位置に繊維束１００の裏面と近接するように配置される樹脂受け部４０ａ及び樹脂受け部４０ｂを具備するものである。
このように構成することにより、繊維割れ部Ｓを通過し樹脂受け部４０ａ・４０ｂに的中した樹脂８を樹脂受け部４０ａ・４０ｂの表面で流動させ、当該表面に近接しながら走行する繊維束１００に付着させることが可能となる。これにより、繊維束１００に付着する樹脂８の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００４５】
また、本実施形態の樹脂付着装置５の樹脂受け部４０ａ・４０ｂは、
繊維束１００の側部と対向する側板４２ａ・４２ｂを具備するものである。
このように構成することにより、樹脂受け部４０ａ・４０ｂの表面を流動する樹脂８が走行する繊維束１００の幅方向へと流出するのを防止することが可能となる。これにより、所定の量の樹脂８を逃すことなく繊維束１００に付着させることが可能となる。また、繊維束１００に付着する樹脂８の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００４６】
また、本実施形態の樹脂付着装置５の樹脂受け部４０ａ・４０ｂは、
繊維束１００の裏面と対向する面に、繊維束１００の幅方向に亘る少なくとも一本の溝４１ａを具備するものである。
このように構成することにより、樹脂受け部４０ａ・４０ｂに的中した樹脂８を溝４１ａに沿って繊維束１００の幅方向に流動させることが可能となる。これにより、繊維束１００に付着し易い位置まで樹脂８を流動させることが可能となる。また、繊維束１００に付着する樹脂８の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００４７】
なお、樹脂受け部４０ａ・４０ｂの内部に熱線等の加熱手段及び温度センサ等を設けることにより、樹脂受け部４０ａ・４０ｂの温度を調節することも可能である。このように構成することで、樹脂受け部４０ａ・４０ｂに的中した樹脂８の温度を調節することができる。これにより、樹脂８の粘度を流動させるために適した値に保つことが可能となる。
【００４８】
また、本実施形態における樹脂受け部４０ａと樹脂受け部４０ｂとを、繊維束１００の走行方向に一体的に構成することも可能である。しかしその場合、主剤１２及び硬化剤１５が一体的に構成された樹脂受け部４０ａ・４０ｂ上で混合され硬化するおそれがある。そのため樹脂受け部４０ａ・４０ｂは、本実施形態の如く、噴射する材料の種類ごとに別個に設けることが望ましい。
【００４９】
なお、樹脂受け部４０ａ・４０ｂを配置する方向は本実施形態に限定されるものではない。つまり、樹脂受け部４０ａ・４０ｂの配置の方向は液滴噴射装置１１の配置の方向等に応じて変更することが可能であり、本実施形態の如く水平面に配置するものに限定されない。
【００５０】
以下では図６を用いて、本発明に係る樹脂受け部の第二の実施形態である樹脂受け部５０の構造について説明する。
【００５１】
樹脂受け部５０は、底板５１と一対の側板５２ａ・５２ｂとで構成される。底板５１及び側板５２ａ・５２ｂの構成及び樹脂付着装置５における配置は、樹脂受け部４０ａ・４０ｂの底板４１及び側板４２ａ・４２ｂと略同一である。
樹脂受け部５０が樹脂受け部４０ａ・４０ｂと異なる点は、溝４１ａとは異なるパターンの溝５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・５１ｄ・５１ｅを底板５１に設けることである。
【００５２】
底板５１の上面には、複数の溝５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・５１ｄ・５１ｅが設けられる。
溝５１ａは、側板５２ａ・５２ｂ間に亘り、その左右両端部から中央部にかけて前方に傾斜するように形成される。
溝５１ｃは、溝５１ａの前方に配され、側板５２ａ・５２ｂ間に亘り、その中央部から左右両端部にかけて前方に傾斜するように形成される。
溝５１ｂは、溝５１ａの中央部と溝５１ｃの中央部とを連通するように形成される。
溝５１ｅは、溝５１ｃの前方に配され、側板５２ａ・５２ｂ間に亘り、その左右両端部から中央部にかけて前方に傾斜するように形成される。
溝５１ｄ・５１ｄは、溝５１ｃの左右両端部と溝５１ｅの左右両端部とをそれぞれ連通するように形成される。
【００５３】
次に、上記の如く構成された樹脂受け部５０に樹脂８が的中した場合の、樹脂８の流動の態様について説明する。
底板５１と近接する繊維束１００が後方から前方へ走行することにより、繊維束１００に接する樹脂８は後方から前方へ流動するように促される。これにより、底板５１の上面の樹脂８全体には後方から前方へ向かう流れが生じる。この流れに伴って、溝５１ａ内の樹脂８は溝５１ａ内を左右両端部から中央部へ向かって流動する。溝５１ａの中央部に達した樹脂８は、溝５１ｂを前方へ流動し、溝５１ｃの中央部内へと流入する。溝５１ｃの中央部へ流入した樹脂８は、溝５１ｃ内を中央部から左右両端部へ向かって流動する。溝５１ｃの左右両端部に達した樹脂８は、溝５１ｄ・５１ｄを前方へ流動し、溝５１ｅの左右両端部へと流入する。溝５１ｅの左右両端部へ流入した樹脂８は、溝５１ｅ内を左右両端部から中央部へ向かって流動する。
【００５４】
以上の如く、本実施形態の樹脂付着装置５の樹脂受け部５０は、
溝５１ａ・５１ｂ・５１ｃ・５１ｄ・５１ｅのうち少なくとも一本は繊維束１００の走行方向に対して傾斜しているものである。
このように構成することにより、樹脂受け部４０ａ・４０ｂに的中した樹脂８を溝４１ａに沿って繊維束１００の幅方向に流動させることが可能となる。また、繊維束１００の走行により樹脂８の流動を促すことが可能となる。これにより、繊維束１００に付着し易い位置まで樹脂８を流動させることが可能となる。また、繊維束１００に付着する樹脂８の量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００５５】
上記の如く、底板５１に設けられる溝５１ａ・５１ｃ・５１ｅに前後方向の傾斜を設けることによって、樹脂８の左右方向への流動を促すことが可能となる。また、溝５１ａ・５１ｃ・５１ｅを溝５１ｂ・５１ｄにより連通することで、樹脂８が流動可能な距離を増加させることが可能となる。これにより、樹脂８が走行する繊維束１００に付着する可能性を高めることが可能となる。ひいては樹脂８の付着量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００５６】
なお、前述した樹脂付着装置５において、走行装置１０を繊維束１００の走行方向上流側から下流側にかけて下方に傾斜させる構成とすることも可能である。これに伴い、樹脂受け部５０も同様に傾斜した状態で配置される。このように構成することによって、樹脂受け部５０上を流動する樹脂８の前方への流動を重力によって促進させることが可能となる。これにより、樹脂８の左右方向への流動も促進させることができ、樹脂８が走行する繊維束１００に付着する可能性を高めることが可能となる。ひいては樹脂８の付着量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００５７】
本発明に係る樹脂受け部は上述した樹脂受け部４０ａ・４０ｂや樹脂受け部５０の如く構成したものに限らない。例えば、本発明に係る樹脂受け部の繊維束と対向する面（樹脂が流動する面）にブラスト加工やローレット加工等を施す構成としてもよい。
前記樹脂受け部の繊維束と対向する面にブラスト加工やローレット加工等が施されることにより、当該面に多数の微小な凹凸を設けられる。これにより、走行する繊維束が前記樹脂受け部に付着して走行に対する抵抗となることを防止することが可能となる。また、前記凹凸は微小であるので、樹脂８の流動を妨げない。
【００５８】
また、本発明に係る樹脂付着装置の他の実施形態として、電位差を利用して樹脂８を繊維束１００に付着させるように構成することもできる。
具体的には、図７に示すように、本発明に係る帯電装置である高圧静電発生器６０を第一ヘッド２０のノズル２９ａの噴射方向に配置する。高圧静電発生器６０は上下に貫通する孔６０ａを有するリング状に形成されている。高圧静電発生器６０は、孔６０ａの内部の空気をイオン化させる。第一ヘッド２０のノズル２９ａより噴射される主剤１２の液滴は、孔６０ａの内部を通過することにより、負の静電気を帯電する。
一方、ローラ１０ａ・１０ｂをアースすることにより、繊維束１００をアースさせた状態で走行させる。
上記の如く構成することにより、負の静電気を帯びた主剤１２の液滴を静電引力により確実にアースされた繊維束１００に付着させることが可能となる。
なお、上記の構成と同様に、第二ヘッド２１のノズル２９ｂの噴射方向に高圧静電発生器６０を配置することで、硬化剤１５を繊維束１００に付着させることが可能となる。これにより、繊維束１００に繊維割れが生じた場合においても、樹脂８の付着量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００５９】
以上の如く、本実施形態の樹脂付着装置５は、
複数の樹脂噴射用ノズル２９ａ・２９ｂを有する液滴噴射装置１１と、
ノズル２９ａ・２９ｂと所定の対向間隔を置いて繊維束１００を走行させる走行装置１０と、
を具備し、
走行する繊維束１００の表面に向けて液滴噴射装置１１によって樹脂８（主剤１２及び硬化剤１５）を噴射することで、繊維束１００に樹脂８を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置５であって、
液滴噴射装置１１によって噴射される樹脂８を帯電させる帯電装置である高圧静電発生器６０を具備し、
繊維束１００をアースさせた状態で走行させるものである。
このように構成することにより、負の静電気を帯びた樹脂８の液滴を静電引力により確実にアースされた繊維束１００に付着させることが可能となる。これにより、繊維束１００に繊維割れが生じた場合においても、樹脂８の付着量が不足することによる不良品の発生を防止することが可能となる。
【００６０】
なお、本発明は上記の如き構成に限らず、本発明に係る帯電装置を用いて、噴射される前に予め樹脂８を帯電させておく構成とすることもできる。
また、上記の如き電位差を利用して樹脂８を繊維束１００に付着させる構成において、繊維束１００をアースする代わりに本発明における樹脂受け部をアースする構成とすることもできる。このように構成することにより、静電引力により液滴を前記樹脂受け部に向かって確実に引き寄せることが可能となる。これによって、液滴が、走行する繊維束１００の幅方向に逸れて樹脂８の付着量が不足することを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の実施形態に係るフィラメントワインディング成形における各装置を示す斜視図。
【図２】同じく樹脂付着装置を示す側面図。
【図３】同じく液滴噴射装置を示す側面図。
【図４】同じく樹脂付着装置において樹脂の噴射の様子を示す斜視図。
【図５】同じく樹脂受け部の第一形態を示す図。（ａ）平面図、（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ断面を示す断面図、（ｃ）正面図。
【図６】同じく樹脂受け部の第二形態を示す図。（ａ）平面図、（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ断面を示す断面図、（ｃ）正面図。
【図７】同じく樹脂付着装置の他の実施形態を示す側面図。
【符号の説明】
【００６２】
５ 樹脂付着装置
１０ 走行装置
１１ 液滴噴射装置
４０ａ 樹脂受け部
４０ｂ 樹脂受け部
４１ 底板
４２ａ 側板
４２ｂ 側板
６０ 高圧静電発生器（帯電装置）
１００ 繊維束
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の樹脂噴射用ノズルを有する液滴噴射装置と、
前記ノズルと所定の対向間隔を置いて繊維束を走行させる走行装置と、
を具備し、
走行する繊維束の表面に向けて前記液滴噴射装置によって樹脂を噴射することで、前記繊維束に樹脂を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置であって、
前記繊維束を挟んで前記樹脂噴射用ノズルと対向する位置に前記繊維束の裏面に近接する樹脂受け部を具備する樹脂付着装置。
【請求項２】
前記樹脂受け部は、
前記繊維束の側部と対向する側板を具備する請求項１に記載の樹脂付着装置。
【請求項３】
前記樹脂受け部は、
前記繊維束の裏面と対向する面に、前記繊維束の幅方向に亘る少なくとも一本の溝を具備する請求項１又は請求項２に記載の樹脂付着装置。
【請求項４】
前記溝のうち少なくとも一本は前記繊維束の走行方向に対して傾斜している請求項３に記載の樹脂付着装置。
【請求項５】
複数の樹脂噴射用ノズルを有する液滴噴射装置と、
前記ノズルと所定の対向間隔を置いて繊維束を走行させる走行装置と、
を具備し、
走行する繊維束の表面に向けて前記液滴噴射装置によって樹脂を噴射することで、前記繊維束に樹脂を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置であって、
前記液滴噴射装置によって噴射される樹脂を帯電させる帯電装置を具備し、
前記繊維束をアースさせた状態で走行させる樹脂付着装置。
【請求項１】
複数の樹脂噴射用ノズルを有する液滴噴射装置と、
前記ノズルと所定の対向間隔を置いて繊維束を走行させる走行装置と、
を具備し、
走行する繊維束の表面に向けて前記液滴噴射装置によって樹脂を噴射することで、前記繊維束に樹脂を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置であって、
前記繊維束を挟んで前記樹脂噴射用ノズルと対向する位置に前記繊維束の裏面に近接する樹脂受け部を具備する樹脂付着装置。
【請求項２】
前記樹脂受け部は、
前記繊維束の側部と対向する側板を具備する請求項１に記載の樹脂付着装置。
【請求項３】
前記樹脂受け部は、
前記繊維束の裏面と対向する面に、前記繊維束の幅方向に亘る少なくとも一本の溝を具備する請求項１又は請求項２に記載の樹脂付着装置。
【請求項４】
前記溝のうち少なくとも一本は前記繊維束の走行方向に対して傾斜している請求項３に記載の樹脂付着装置。
【請求項５】
複数の樹脂噴射用ノズルを有する液滴噴射装置と、
前記ノズルと所定の対向間隔を置いて繊維束を走行させる走行装置と、
を具備し、
走行する繊維束の表面に向けて前記液滴噴射装置によって樹脂を噴射することで、前記繊維束に樹脂を付着させるフィラメントワインディング成形における樹脂付着装置であって、
前記液滴噴射装置によって噴射される樹脂を帯電させる帯電装置を具備し、
前記繊維束をアースさせた状態で走行させる樹脂付着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１２６０５２（Ｐ２００９−１２６０５２Ａ）
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３０３３３４（Ｐ２００７−３０３３３４）
【出願日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月１１日（２００９．６．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２２日（２００７．１１．２２）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
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