JPS5828094B2 - キヨウカゴウセイジユシマガリカンノ セイゾウホウホウオヨビ ソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガラス繊維等で補強された強化合成樹脂（Ｆ
ＲＰ）曲管の製造方法および装置に関するものである。

地上または地中に配設される各種流体の輸送管路の曲折
部においては曲管が用いられる。

曲管は直管にくらべて製造が困難である。

特に、ガラス繊維等で補強された強化合成樹脂（ＦＲＰ
）曲管の製造はこれまで非常に困難とされ、満足すべき
成果が得られていない。

そこで、本発明の目的は、比較的簡単な工程でかつ量産
に適した強化合成樹脂曲管の製造方法および装置を得る
ことにある。

次に、図面を参照して本発明の方法および装置について
説明する。

第１図のＡからＧまでは、本発明の方法の工程を概略的
に示す説明図である。

図示するように、本発明の強化合成樹脂（ＦＲＰ）曲管
の製造方法は次の工程からなっている。

（１）たわみ性および弾性を備えた所要寸法の筒状マン
ドレル１を準備すること（第１図Ａ）。

（２）マンドレルを硬直化支持すること（第１図Ｂ）。

（３）熱硬化性合成樹脂を含浸した繊維層２をマンドレ
ル１上に成形すること（第１図Ｃ）。

（４）マンドレル１の硬直化を解除すること（第１図Ｄ
）。

（５）繊維層２を有するマンドレル１を所要の曲率（半
径Ｒ１角度θに湾曲させること（第１図Ｅ））。

（６）マンドレル１を湾曲状態に維持したまま加熱硬化
させること（第１図Ｆ）。

（７）硬化形成された曲管３からマンドレル１を弓き抜
くこと（第１図Ｇ）。

以上の工程の外に必要に応じて、管端処理工程を加えて
もよい。

例えば、管端にねじ部を設けたいときには、合成樹脂の
硬化する前、好ましくは前記第（３）工程の次にダイス
によるねじ切りを施せばよく、また、管端に拡径または
縮径のソケット部を設けたいときには、予めマンドレル
の所定位置に拡径部または縮径部を設けておけばよい。

前記第（１）工程で準備しなければならない筒状マンド
レルすなわち、たわみ性および弾性を備えた所要寸法の
長尺筒状マンドレルの例としては、第２図から第９図に
示すようなものがある。

第２図に示スマンドレル１は、例えばゴム 特にシリコ
ンゴム、ネオプレーン等は離型性がよいので好ましい。

）合成樹脂、ゴム引布等の筒状本体内部にら旋状にピア
ノ線等の補強用の金属線１１を埋め込んだものからなっ
ている。

ただし、小径曲管用のものには補強用の金属線は不要で
ある。

マンドレル１の外周形状は、直円状、円錐台、多角柱、
多角錐台等の所要の形状をとることができる。

後述する第（２）工程においてマンドレル１に特殊な構
造を付与することが好ましい。

例えば、第３図に示すように、マンドレル１の両端部に
隔壁１２を設け（図面では左端のみを示す）、隔壁１２
に設けた穴１２１からマンドレル１の内部空間に空気ま
たは水等の流体を圧入してマンドレル１を硬直化させる
ことができる。

さらに、第４図および第５図に示すように筒状本体の軸
方向に間隔をあけて複数本の長穴１３を設けるかあるい
は、第６図および第７図に示すように筒状本体の円周方
向にら旋状の曲尺１４を設け、長穴１３または曲尺１４
に前述したように空気または水等の流体を圧入すること
によってマンドレル１を硬直化させることができる。

マンドレル１の端部は、後述するようにチャック等で支
持する場合もありうるので、第８図および第９図に示す
ように端部内側または内外側に金属製等の補強リング１
５または１６を接着または埋込み成形することが好まし
い。

特に補強リング１５または１６の内径または外径にテー
パを付けておけば、後述するテーパ爪チャックによる把
持が有効になる。

前記第（２）工程におけるマンドレルの硬直化支持手段
の例としては、第１０図から第１４図に示すようなもの
がある。

これらの手段は、次工程での繊維層成形にさいして、マ
ンドレル１を硬直化支持しかつマンドレル１の外周面上
に繊維層が成形しやすい構成をとる必要がある。

製造すべき曲管が比較的小径または中径のものについて
は第１０図から第１２図に示すような手段が有効である
。

第１０図に示す手段は、筒状マンドレル１の内径とほぼ
同径の丸棒１７を２本準備し、マンドレル１の両側から
丸棒１７をそう人しく第１０図Ａ）、マンドレル１の内
部で丸棒１７の先端を接合連結する（第１０図Ｂ）構成
をとっている。

この構成によれば、第１０図Ｂに示す状態においては第
（３）工程の繊維層成形に有効であり、また、第１０図
Ａに示す状態においては第（４）工程の曲げ作業に有効
である。

第１１図に示す手段は、前述した第３図から第７図まで
に示すような構造を有するマンドレル１を用い、マンド
レル１の両端部を慣用の密封機能を有するチャック１８
で把持し、マンドレル１の内部に空気または水等の流体
を加圧注入することによってマンドレル１の硬直化を図
る構成をとっている。

この構成によれば、マンドレル１内の流体を排出または
減圧することによって第（４）工程の曲げ作業を容易に
行いうるという利点がある。

第１２図および第１３図に示す手段は、市販のエア・シ
ャフト１９を利用する構成をとっている。

周知のエア・シャフト１９はシャフト内部にゴム管１９
１を収納し、ゴム管１９１のまわりにラグ１９２を放射
状に配設支持しく第１３図）、ゴム管１９１の内部に空
気を圧入することによってゴム管１９１が膨張し、ラグ
１９２が半径方向に移動するようにつくられている。

常態時においては空気が供給されていないので、エア・
シャフト１９は縮径に維持され、マンドレル１内へ容易
ニ挿入されうる（第１２図Ａ）。

エア・シャフト１９に空気を供給するとシャフトは拡径
され、マンドレル１の内面に係合する。

このようにして、マンドレル１はエア・シャフト１９に
よって硬直化支持される。

この構成によれば、マンドレル１の硬直化・硬直解除が
容易になる。

第１４図に示す手段は、製造すべき曲管が比較的大径の
ものに有効である。

この手段は慣用の拡径機構２０を利用する構成をとって
いる。

この拡径機構２０はパイプ２１内にねじ付きシャフト２
２を挿入し、ナツト２３によってシャフト２２をパイプ
２１内で支持し、揺動リンク２４の一端をパイプ２１お
よびナツト２３に連結し、揺動リンク２４の他端に押板
２５を連結し、シャフト２２を回転させることによって
押板２５を半径方向に移動させるように構成されている
。

常態時においては拡径機構２０は縮径されており、マン
ドレル１内へ容易に挿入されうる（第１４図Ａ）。

拡径機構２０のシャフト２２を回転させることによって
拡径機構２０は拡径されて押板２５がマンドレル１の内
面に係合し、マンドレル１を硬直化支持する（第１４図
Ｂ）。

前記第（３）工程、すなわち、熱硬化性合成樹脂を含浸
した繊維層をマンドレル上に成形する工程においては、
周知のバンドレイアップ法、スプレーアップ法、フィラ
メント・ワインディング法、マット・ワインディング法
等を利用することができる。

繊維層を構成する補強材としては、周知のガラス繊維、
合成繊維、石綿、麻布等がある。

また、熱硬化性樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂
、エポキシ樹脂、フェノールホルムアルデヒド樹脂、メ
ラミンホルムアルデヒド樹脂、ポリイミド樹脂等を利用
することができる。

前記第（４）工程、すなわちマンドレルの硬直化を解除
する工程は、前記第（２）工程の逆を行えばよい。

前述した第１０図に示す手段を用いるときは、２本の丸
棒を分離・抜出（第１０図Ａ）すればよく、第１１図に
示す手段を用いるときは、流体を排出または減圧するだ
けでよく、第１２図に示す手段を用いるときは、流体の
排出または減圧後エア・シャフトをマンドレルから抜き
取ればよく、また、第１４図に示す手段を用いるときは
、拡径機構を縮径した後拡径機構をマンドレルから抜き
取ればよい。

前記第（５）工程、すなわち繊維層を有するマンドレル
を所要の曲率に湾曲させる工程は、例えば第１５図から
第１９図までに示すような装置によって実施されうる。

第１５図および第１６図に示す装置は、前記第（１）工
程から前記第（５）工程までを一貫して行うことができ
る。

この装置はベッド３０上を滑動できる支持台３１に垂直
方向へ回動自在にチャック３２が装着される。

チャック３２は密封機能を備えた慣用のものでよい。

チャック３２の一方には慣用の着脱自在カップリング３
３をかいして慣用の駆動ユニット３４に連結される。

回転駆動ユニット３４は、ベッド３０上を滑動できる支
持台３５に固定される。

１組のチャック３２の中間位置でかつチャック軸心を結
ぶ水平線に垂直な面内に一組の流体シリンダ３６．３７
が対向して固定される。

上方位置の流体シリンダ３６のピストン・ロッド３６１
には押型３６２が固定され、また、下方位置の流体シリ
ンダ３７のピストン・ロッド３７１には受型３７２が固
定される。

押型３６２および受型３７２は、製造すべき曲管とほぼ
同形のものを湾曲軸線にそって２つ割りにしたもののう
ちのそれぞれ半休である。

押型３６２および受型３７２の内径は製造すべき曲管の
所要内径に等しく、また、それらの曲率半径は製造すべ
き曲管の所要曲率半径に等しい。

いま、例えば第４図に示すようなマンドレル１を第１５
図に示す装置に使用したと仮定する。

マンドレル１の両端をチャック３２によって把持し、適
当な流体をマンドレル１の長穴１３（第４図）に圧入す
れば、マンドレル１は硬直化される。

次に回転駆動ユニット３４を作動し、例えばフィラメン
ト・ワインディング法によってマンドレル１の外周上に
熱硬化性合成樹脂を含浸させたガラス繊維層２を成形す
る。

マンドレル１上にガラス繊維層２が成形された後、合成
樹脂が硬化を開始する前に、マンドレル１から流体を排
出してマンドレルの硬直化を解除し、カップリング３３
を切り離し、チャック３２の位置決めロックを解除する
。

次に流体シリンダ３６．３７を作動し、押型３６２およ
び受型３７２によってマンドレル上に成形されたガラス
繊維層２を挾み付けながらマンドレル１を押し曲げる。

この押曲げ作業中、チャック３２は互いに軸方向に接近
しつつ、垂直下方方向に回動し、マンドレル１およびそ
の上に成形されたガラス繊維層２を円滑に押型３６２お
よび受型３７２の内面形状になじませる（第１６図）。

その後、この状態を維持したまま、押型３６２および受
型３７２を加熱すれば、合成樹脂が硬化し、曲管が成形
される。

流体シリンダ３６．３７を逆作動することによって押型
３６２および受型３７２が後退し、原位置に復帰する。

第１５図に示す装置は、主として中径曲管の製造に向い
ているが、第１７図から第１９図までに示す装置は主と
して中径から大径の曲管製造に適している。

第１７図および第１８図に示すように、後述するチャッ
ク機構および拡径機構を収納したチャック・ユニット４
０ａ 、４０ｂがベッド５０上に対向して配置され、曲
げ機構６０によって相互に連結されている。

チャック・ユニット４０ａ 、４０ｂは、第１９図に詳
細に示すように、チャック機構４１ａ。

４１ｂを備えている。

チャック機構４１ ａ、４１ ｂはマンドレル１の端部
内径または外径を爪等で押える機能を備えているもので
あればよい。

本実施例においては、流体シリンダ４２ａ 、４２ｂを
作動することによって、テーパ付き爪４１１ａ。

４１１ｂが軸方向に後退され、マンドレル端部の内径を
持持する構成をとっている。

チャック機構４１ｂはモータ４３ｂに連結されている。

チャック機構４１ａ、４１ｂは、後述するチャック・ユ
ニットの本体に対して回転自在に装着される。

拡径機構４４は、第１４図に関連して述べた拡径機構２
０と同様なものである。

ねじ付きシャフト４４１はモータ４３ａに連結されてい
て、モータ４３ａの起動により押板４４２がマンドレル
１内でその半径方向に移動される。

モータ４３ａは支持枠４５ａに固定される。

支持枠４５ａはチャック・ユニット４０ａの本体４６ａ
内を軸方向に滑動自在に装着される。

本体４６ａ内に固定された流体シリンダ４７ａは、支持
枠４５ａに連結されていて、支持枠４５ａを軸方向に移
動させる。

拡径機構４４のパイプ４４３は、その中間部４４４にお
いて軸方向に着脱自在に連結され、パイプ４４３の最右
端は支持枠４５ａに軸方向移動を拘束された状態で回転
自在に装着され、また、最左端は支持枠４５ｂに同様に
装着される。

支持枠４５ｂは、支持枠４５ａと同様な構成になってい
て、流体シリンダ４２ｂに連結され、モータ４３ｂおよ
びチャック機構４１ｂを固定支持する。

第１９図に示すように、チャック・ユニット４０ｂには
、挾み機構４８が取り付けられていて、後述する脱型の
ときの成形曲管保持の働きをする。

図示されてはいないが、後述する脱型のさいに、成形曲
管とマンドレルとの分離を容易にさせるために、成形曲
管とマンドレルとの隙間に液状または粉末状の脱型用潤
滑剤を噴射するノズルをチャック機構４１ｂに設けるこ
ともできる。

チャック・ユニット４０ａ 、４０ｂは、第１５図と関
連して述べたチャック３２と同様に、軸方向移動および
垂直方向回動自在にベッド５０に装着され、曲げ機構６
０によって相互に連結されている。

第１７図に最もよく示すように、チャック・ユニット４
０ａ、４０ｂはスライダ５１によってベッド５０上を軸
方向に滑動することができ、また、スライダ５１上の枢
支点５１１を支点として垂直方向に回動することができ
る。

チャック・ユニット４０ａ、４０ｂを枢支点５１１を支
点として垂直方向に回動させるために、流体シリンダ６
１ａ、６１ｂがそれぞれのユニット４０ａ。

４０ｂに連結されている。

すなわち、図示するように、流体シリンダ６１ａ、６１
ｂのピストンロッドの先端がチャック・ユニット４０ａ
、４０ｂに回動自在に連結され、また、流体シリンダ
６１ａ。

６１ｂの底部がスライダ５１の枢支点５１２に回動自在
に連結される。

チャック・ユニット４０ａ 、４０ｂの滑動および回動
をそれぞれ等しく保つために、連結杆６２が設けられて
いる。

連結杆６２は、ねじ棒６３ａ。６３ｂをかいしてチャッ
ク・ユニット４０ａ 。

４０ｂにそれぞれ連結される。

連結杆６２はベッド５０に設けた縦溝５２にそって上下
に移動できるようになっている。

第１７図から第１９図までに示す装置は、次のようにし
て作動される。

まず、マンドレル１の両端部をチャック機構４１ａ、４
１ｂによって把持し、拡径機構４４を作動して、マンド
レルを硬直化させる。

ついで、モータ４３ｂを起動させてマンドレル１を回転
させる。

フィラメント・ワインディン法等によるマンドレル上へ
の繊維層成形後に、拡径機構４４の作動を解除するとと
もに、流体シリンダ４７ａによって拡径機構４４をマン
ドレル１から抜き出す。

拡径機構４４はチャック・ユニット４０ａ内に収納され
る。

このとき、マンドレル１は硬直化が解除されているので
、曲げ機構６０が作動して繊維層を有するマンドレルを
所要の曲率に曲げる。

合成樹脂の加熱硬化後、一方のチャック機構４１ａが解
除されてマンドレル１の右端を放し、挾み機構４８が作
動されて成形曲管の左端を把持し、流体シリンダ４２ｂ
が作動されてマンドレル１のみを成形曲管から引き抜く
。

脱型後、挾み機構４８が解除されて成形曲管を解放する
。

前記第（６）工程、すなわちマンドレルを湾曲状態に維
持したまま加熱硬化させる工程は、熱風吹付け、赤外線
照射、型加熱等の慣用の手段によって行われる。

最後に、前記第（７）工程、すなわち硬化成形された曲
管からマンドレルを引き抜く工程は手作業または機械的
操作によって行われる。

小径の曲管は手作業によっても十分に脱型することもで
きるが、中径または大径の曲管については機械力を利用
する必要がある。

例えば、第１７〜１９図に関連して説明したような機械
的脱型手段や、マンドレル両端を支持する各チャックを
わずかに後退させてマンドレルを引っ張り、マンドレル
自体をわずかに縮径させるか、あるいは各チャックを互
いに反対方向にわずかに回動させて、マンドレル自体を
わずかにねじる手段等が有効である。

このさい、脱型をさらに容易にさせるために液状または
粉末状の脱型用潤滑剤をマンドレルと成形曲管との間に
できる隙間に注入することが好ましい。

脱型を容易にさせるために、予め離型剤を使用すること
が好ましい。

離型剤としては、周知のシリコンワックス、ホリビニル
アルコール（ＰＶＡ’）、塩化ビニル等が利用できる。

なお、前述したような自動機械において、フィラメント
・ワインディング法を利用する場合に、ガラス繊維層の
端面をそろえるためにつば部材をマンドレル端部に着脱
自在に装着することが好ましい。

前述した説明は、湾曲部が１箇所の単純な曲管について
のみなされてきたが、当業者ならばこれらの説明をもと
にして型または治具等を適当に選ぶことによって、Ｓ字
形、０字形、０字形、Ｕ字形等の様々な曲管をつくるこ
とは容易であろう。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、強化
合成樹脂曲管を容易にかつ多量に製造することができる
ので、従来の強化合成樹脂管の用途を広げ、需要を増大
させうる等、産業上詰するところは犬である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法を工程順に概略的に示す説明
図。 第２図は本発明の方法に用いられうるマンドレルの一部
破断側面図。 第３図は別のマンドレルの一部破断側面図。 第４図はさらに別のマンドレルの一部破断側面図。 第５図は第４図の■−■線からみた横断面図。 第６図はさらに別のマンドレルの一部破断側面図。 第７図は第６図の■−■線からみた横断面図。 第８図および第９図はマンドレル端部の補強構造を示す
一部破断側面図。 第１０図および第１１図はマンドレルの硬直化支持手段
を示す説明図。 第１２図はマンドレルの硬直化支持手段に用いられるエ
ア・シャフトの一部破断側面図。 第１３図は第１２図Ｂの■−■線からみた横断面図。 第１４図はマンドレルの硬直化支持手段に用いられる拡
径機構の一部破断側面図。 第１５図および第１６図は本発明の方法を実施する装置
の概略正面図。 第１７図は本発明の装置の別の実施例を示す正面図。 第１８図は第１７図の装置の平面図。 第１９図は第１７図の装置のチャック・ユニット部の縦
断面図。 １：マンドレル、２：繊維層、３：成形曲管、１１：金
属線、１９：エア・シャフト、２０：拡径機構、３０：
ベッド、３１：支持台、３２：チャック、３４：回転１
駆動ユニツト、４０ ａ、４０ ｂ：チャック・ユニッ
ト、４１ａ、４１ｂ：チャック機構、４４：拡径機構、
４８：挾み機構、５０：ベッド、６０：曲げ機構、３６
２：押型、３７２：受型。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 次の工程からなる強化合成樹脂曲管の製造方法。 １、たわみ性および弾性を備えかつ円周方向にそってら
   旋状に補強用金属線を埋設しかつ流体通路を設けた所要
   寸法の筒状マンドレルを準備すること １１、前記マンドレルの流体通路内に加圧流体を供給し
   て該マンドレルを硬直化支持すること１１１、熱硬化性
   合成樹脂を含浸した繊維層を前記マンドレル上に成形す
   ること ＩＶ、前記マンドレルの流体通路内の流体を減圧するこ
   とによって該マンドレルの硬直化を解除すること ■、前記繊維層を有するマンドレルを所要の曲率に湾曲
   させること Ｖｌ、前記マンドレルを湾曲状態に維持したまま加熱硬
   化させること ■１１．硬化形威された曲管から前記マンドレルを引き
   抜くこと。 ２ 次の工程からなる強化合成樹脂曲管の製造方法。 １、たわみ性および弾性を備えかつ円周方向にそってら
   旋状に補強用金属線を埋設した所要寸法の筒状マンドレ
   ルを準備すること １１、前記マンドレル内に拡径機構を挿入し、該機構を
   拡径することによって該マンドレルを硬直化支持するこ
   と １１１、熱硬化性合成樹脂を含浸した繊維層を前記マン
   ドレル上に成形すること １■、前記拡径機構を縮径し前記マンドレルから引き抜
   くことによって該マンドレルの硬直化を解除すること ■、前記繊維層を有するマンドレルを所要の曲率に湾曲
   させること ■１．前記マンドレルを湾曲状態に維持したまま加熱硬
   化させること ｖ１ト 硬化成形された曲管から前記マンドレルを引
   き抜くこと。 ３ 次のものからなる強化合成樹脂曲管の製造装置。 １、マンドレル 該マンドレルは弾性材料からなる筒状体に成形され、円
   周方向にそってら旋状に補強用金属線が埋設され、かつ
   流体通路が設けられる。 １１．１組のチャック機構 各チャック機構は前記マンドレルの両端を流体密封状に
   把持しつるとともに、軸方向への滑動および軸方向と垂
   直な方向への回動ができるようにベッド上に装着される
   。 １１１、回転駆動ユニット 該ユニットは前記チャック機構のうちの一方に着脱自在
   に連結されていて、該チャック機構を回転駆動する。 ＩＶ、流体供給源 該流体供給源は前記チャック機構をかいして前記マンド
   レルの流体通路に加圧流体を供給する。 ■、マンドレル押曲げ機構 該機構は前記マンドレルの軸線および該軸線に垂直な直
   線を含む内面でかつ該軸線を挾んで対向する押型および
   受型を備えている。 該押型および受型は成形曲管の外形形状と同形のものを
   ２分割したものであって、該押型および受型の間に前記
   マンドレルを挾み込んで押し曲げる。 ４ 次のものからなる強化合成樹脂曲管の製造装置。 １、マンドレル 該マンドレルは弾性材料からなる筒状体に成形されかつ
   円周方向にそってら旋状に補強用金属線が埋設される。 ｎ、 １ａのチャック・ユニット 各ユニットは前記マンドレルの両端を把持するとともに
   、軸方向への滑動および軸方向と垂直な方向への回動が
   できるようにベッド上に装着される。 １１１ 拡径機構 該拡径機構は前記チャック・ユニット内で軸方向に移動
   自在に連結されていて、前記マンドレル内に挿入されて
   該マンドレル内面を押圧支持する。 該拡径機構はパイプ内にねじ付きシャフトを挿入し、ナ
   ツトによって該シャフトを該パイプ内で支持し、揺動リ
   ンクの一端を該パイプおよびナツトに連結し、該揺動リ
   ンクの他端に押板を連結し、該シャフトを回転させるこ
   とによって該押板を半径方向に移動させるように構成さ
   れている。 １■０回転駆動ユニット 該ユニットは前記チャック・ユニットのうちの一方のマ
   ンドレル把持部に連結されていて前記マンドレルを回転
   駆動する。 ■１曲げ機構 該機構は前記１組のチャック・ユニットを相互に連結し
   、該ユニットを軸方向へ互いに逆向きに同量だけ滑動さ
   せるとともに、垂直方向へ互いに逆向きに同量だけ回動
   させる。