JP2000117845A

JP2000117845A - 長尺物成形用中子

Info

Publication number: JP2000117845A
Application number: JP10298579A
Authority: JP
Inventors: Takao Maruyama; 隆男丸山; Hideo Yamamoto; 秀夫山本; Satoshi Katahira; 聡片平; Hirofumi Shimizu; 浩文清水
Original assignee: NHK Spring Co Ltd
Current assignee: NHK Spring Co Ltd
Priority date: 1998-10-20
Filing date: 1998-10-20
Publication date: 2000-04-25
Anticipated expiration: 2018-10-20
Also published as: JP4045036B2

Abstract

(57)【要約】【課題】長尺物に長手方向に沿った空洞を形成するた
めの長尺物成型用中子を、空洞の成型精度の低下を回避
し得るように高い剛性を有し、さらに成型品からの引き
抜きが容易になるように構成する。【解決手段】複数の分割体３２・３３間の相対変位を
規制して全体を所定形状に保持するロック手段として、
分割体の内向き変位を規制するスペーサ３４を中心部の
空所３５に配置し、このロック手段の解除により複数の
分割体を順次内向き変位可能とし、これにより分割体を
成型品から引き剥がした上で長手方向に引抜可能とす
る。特に断面形状が略長方形をなす空洞を形成する場合
には、空所を挟んで対向する一対の長辺側分割体３２
と、同じく空所を挟んで対向する一対の短辺側分割体３
３とからなるものとする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長尺物に長手方向
に沿った空洞を形成するための長尺物成形用中子に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】中子により成形品を中空構造とする製造
方法は広く知られているが、この方法で中空構造の長尺
物を製造する場合、中子の引き抜き時の摺動抵抗が大き
くなるため、離型作業が困難となる。そこで、特開昭６
３−０４１１３１号公報に開示されているように、厚さ
方向に分割可能とした長尺物成形用中子が提案されてい
る。これによると、長辺側が成形品に接触していない中
間の分割体を最初に引き抜くことで、長辺側が成形品に
密着した両側の分割体の引き抜きが容易になる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来構
成のものは、中間の分割体の２側面が成形品に接触して
いるため、中子の寸法が大きくなると接触面積が増大し
て引き抜きが困難となる。中子を多数に分割すれば、接
触面積の増大を避けて引き抜きを容易にすることも可能
であるが、重量に対する分割体の剛性が不足してたわみ
が生じ、所要の精度の空洞が得られない。

【０００４】本発明は、このような従来技術の問題点を
解消するべく案出されたものであり、その主な目的は、
空洞の成形精度の低下を回避し得るように高い剛性を有
し、さらに成形品からの引き抜きが容易になるように構
成された長尺物成形用中子を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】このような目的を果たす
ために、本発明においては、長尺物成形用中子の構成
を、複数の分割体間の相対変位を規制して全体を所定形
状に保持するロック手段を有するものとした。これによ
ると、全体が所定形状に保持されるため、型への装着等
の取り扱いが容易になる上に、高い剛性を得ることが容
易で、たわみによる空洞の成形精度の低下を回避するこ
とができる。

【０００６】さらに、ロック手段の解除により複数の分
割体を順次内向き変位可能とする空所を中心部に備え、
複数の分割体を成形品から引き剥がした上で引抜可能と
すると良く、これによると、分割体の引き抜きが容易に
なる。ここで、抜き差し可能なキーやピンで分割体を相
互に結合固定する態様も可能であるが、前記のロック手
段が、空所に配置されてこの空所へ向かう分割体の内向
き変位を規制するスペーサであると良く、簡単な構成で
分割体の変位を確実に拘束することができる。

【０００７】特に、前記のスペーサが、周方向に径が不
等長なカム状断面をなすものとすると良い。これによる
と、ロック並びにその解除がスペーサの回動操作により
なされるようになり、操作が簡単であり、しかも比較的
軽い操作力でロックが可能で、かつカムの倍力作用によ
り分割体に対して拡開方向に高い押圧力を作用させ、簡
易な構成で高い結合強度を得ることができる。このスペ
ーサにおいては、ロック並びにその解除を円滑に行う上
で、少なくとも分割体に対する係合部が弧状断面に形成
されていることが望ましく、径が周方向に不等長なカム
状断面の簡易な例としては長円形あるいは楕円形が挙げ
られる。

【０００８】また、断面形状が略長方形をなす空洞を形
成する場合には、空所を挟んで対向する一対の長辺側分
割体と、同じく空所を挟んで対向する一対の短辺側分割
体とからなるものとすると好ましい。これによると、長
辺並びに短辺のいずれの方向にも分割体が延在するため
に高い剛性を有し、例えば短辺が上下方向となる態様で
成形型に水平方向に架設した際にも大きなたわみを起こ
さない。この場合、一対の長辺側分割体の組立状態にお
ける外面間距離が短辺側分割体の幅よりも大であると好
ましく、これによると、長辺側分割体を引き抜いて短辺
側分割体を内側にずらした際に、成形品との間に隙間が
形成されるため、短辺側分割体の引き抜きが容易にな
る。

【０００９】以上のような長尺物成形用中子は、合成樹
脂製まくらぎの製造に好適である。まくらぎは一般的な
もので長手方向の寸法が２ｍを越え、分岐用では５ｍを
越えるものもあり、本発明による長尺物成形用中子によ
り、適切な形状の空洞を製造工程を煩雑化することなく
かつ精度良く成形可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明による長尺物成形
用中子が適用される合成まくらぎの好適な実施形態につ
いて添付の図面を参照して詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明が適用された合成まくらぎの
斜視図であり、図２（ａ）はそのＩＩ−ＩＩ線について
見た拡大断面図である。この合成まくらぎは母材樹脂を
硬質発泡ウレタン樹脂１とし、その内部に長手方向に延
在するように強化繊維の束２が分散している。この強化
繊維の束２は、模式的に表した図３に示すように、ガラ
ス長繊維からなる多数のフィラメント３をバインダ樹脂
としての不飽和ポリエステル樹脂４でバインドし、直径
２ｍｍ程度の円柱状にしたものである。

【００１２】ここで、上記したように、まくらぎはその
左右両端近傍に取り付けられる図示されないレールから
の荷重、即ち輪重を受けるものであるからまくらぎに曲
げ荷重が作用する。即ちまくらぎの上下方向中心部は、
上下部分に比較して加わる曲げ応力が最も小さいため、
その強度をあまり要求されない。この点を考慮して硬質
発泡ウレタン樹脂１内に於ける強化繊維の束２の密度
が、当該合成まくらぎの中心部に比較してその上下で高
くなるように強化繊維の束２を分散させている。尚、図
２（ｂ）に示すように強化繊維の束２を均一に分散させ
ても良く、その場合、後記する空洞の位置、大きさなど
が犬くぎの打ち込みによる割れやひびを防止する上で重
要である。

【００１３】また、まくらぎの上下方向中心部分には、
長手方向に沿う空洞５が形成されている。在来線で一般
的に使われている合成まくらぎ（長手方向と直交する方
向の幅２３ｃｍ×上下方向の厚み１４ｃｍ）を想定し
て、この空洞５は以下の寸法及び形状になっていると良
い。１．上下方向の厚みの中心線Ｏ１が、まくらぎの上面Ｍ
Ｌ１から７ｃｍ以上、下側にある。２．その上面ＨＬ１がまくらぎの上面ＭＬ１から６ｃｍ
〜９ｃｍ以内の位置にある。３．その下面ＨＬ２がまくらぎの下面ＭＬ２から３ｃｍ
以上、上側にある。４．その最大厚みＨＨは５ｃｍ以下である。５．その長手方向と直交する幅方向の中心線Ｏ２はまく
らぎの幅方向の中心と重なる。６．その長手方向と直交する方向の最大幅ＨＷは１８ｃ
ｍである。７．その長手方向と直交する断面の形状が、４角にアー
ルがつけられた、またはＲ５ｍｍ以上の面取りがなされ
た四角形または略楕円形或いは長円形をなす。

【００１４】ここで、上記項目１、２、特に項目２は、
この位置よりもまくらぎの上方に空洞５があると、犬く
ぎまたはねじくぎと、まくらぎとの接触部分が短くなっ
てそれらの引き抜き強度を確保し難くなり、この位置よ
りもまくらぎの下方に空洞５があると、この空洞により
必ずしも犬くぎを打ち込むときの応力を分散できず、割
れやひびの発生を抑制できなくなることを理由とする。

【００１５】例えば、合成まくらぎに犬くぎを打ち込む
孔は、規格で深さ６０ｍｍであり、それに対し、例え
ば、分岐器用犬くぎの首下は１３０ｍｍである。この犬
くぎをレール固定用の治具（タイプレート）を通して、
首下まで打ち込むと、その先端のくさび形の先鋭な部分
（長さ３０ｍｍ）は孔の開いていない部分に打ち込まれ
ることになる。このとき、まくらぎに割れやひびが入る
場合がある。この割れやひびがあると、取り付けに時に
は犬くぎの引き抜き強度を満足しても実際にまくらぎと
して敷設されると、ひびから水が入り、その水が凍った
り、電車通過時の荷重、振動等により、ひびが広がり犬
くぎが弛み易くなり、保線作業が生じ易くなる。このよ
うなひびは、犬くぎの先端が孔のない部分に打ち込まれ
るときに発生し易いことを考慮して、上記項目１〜３の
範囲に空洞を設けることで上記ひびや割れの発生を防止
できるようになる。例えばこの空洞５の厚みを４ｃｍと
すると、上記項目１〜３により、一般的な犬くぎ、合成
まくらぎを使った場合、空洞の上面は、まくらぎの上面
から、犬くぎの首下の長さからまくらぎに固定するタイ
プレート厚さを引いた長さの約５０％〜７５％下側にな
る。

【００１６】また、上記項目３〜７については、この条
件を満たさないと所望の曲げ強度や曲げヤング率等の強
度が得られなくなる虞がある。項目４について、一般的
なまくらぎについて表すと、「空洞の下面と合成まくら
ぎの下面との間は合成まくらぎの上下方向の厚みの２１
％以上」となる。また、項目４については、「空洞の上
下方向の厚みは合成まくらぎの上下方向の厚さの３６％
以内」となる。また、項目６については、空洞の長手方
向と直交する方向の幅はまくらぎの長手方向と直交する
方向の幅の７８％以内」となる。

【００１７】尚、項目５については、橋梁まくらぎ等で
まくらぎの上面が、レールの敷設される条件により加工
される場合はその条件により変わる。また、項目７は、
角や隅をなくして応力集中を回避し、まくらぎとして強
度を増すためと、成形時の中子を引き抜きやすくするた
め構造である。

【００１８】次に、上記まくらぎの製造工程について図
４及び図５を参照して説明する。

【００１９】まず、強化繊維の束２を製造する。ボビン
等の供給装置１１からガラス長繊維のロービングを引き
出し、ガイド部材１２に設けられた所定のガイド孔を通
して不飽和ポリエステル樹脂で満たされた合成樹脂含浸
槽１３に引き込み、不飽和ポリエステル樹脂をガラス長
繊維の各フィラメント間に含浸させる。そして、ガイド
部材１４に設けられた所定のガイド孔を通すことによ
り、ガラス長繊維に対する不飽和ポリエステル樹脂４の
配合比を５重量％〜４０重量％の所定の比、好ましくは
１０重量％〜２０重量％程度となるようにその付着量を
調整するべくしごく。次に、不飽和ポリエステル樹脂を
含浸したガラス長繊維の束を乾燥炉１５に通し、不飽和
ポリエステル樹脂を硬化させ、搬送装置１６を介して不
飽和ポリエステル樹脂が硬化して線状をなす強化繊維の
束を切断装置１７にて所定の長さに切断する。上記工程
を連続して行い、強化繊維の束２を連続成形する。

【００２０】次に、図５（ａ）〜図５（ｃ）に示すよう
に、形成された強化繊維の束２を所定量成形型の下型２
１に入れ、硬質ウレタン樹脂を注入機２３により一部注
入する。また強化繊維の束２を所定量成形型の下型２１
に入れ、硬質ウレタン樹脂を一部注入する。この作業を
数回繰り返し、ガラス長繊維の束２の密度が中心部に比
較してその上下で高くなるように調整し、上型２２を閉
じて硬質ウレタン樹脂を硬化させ、まくらぎを成形す
る。また、強化繊維の束２を下型２１に入れ、硬質ウレ
タン樹脂を一部注入する作業の途中、上記項目１〜６を
満足する位置に後記する中子３０を下型２１に入れ、更
にその周りに必要に応じて強化繊維の束２を入れ、硬質
ウレタン樹脂を一部注入する作業を行う（図５
（ｂ））。ここで、硬化前の硬質ウレタン樹脂の粘度が
高いことから、上記したように硬質ウレタン樹脂を一部
注入後にガラス長繊維の束２を入れても沈まず、かつ何
回かに分けてガラス長繊維の束２と硬質ウレタン樹脂と
を交互に下型２１に入れることにより、ガラス長繊維の
束２の密度を調整できる。また、中子３０は金型に設け
た任意に調整可能な固定治具により所定の位置に固定さ
れ、これにより空洞５が成形される。

【００２１】上記中子３０について図６、図７を参照し
て詳細に説明する。この中子３０は、空洞５に対応した
略長方形をなす断面形状を有し、中心部の空所３５を挟
んで対向する一対の長辺側分割体３２と、同じく空所３
５を挟んで対向する一対の短辺側分割体３３と、一対の
長辺側分割体３２間に介装された３つのスペーサ３４と
からなっている。

【００２２】長辺側分割体３２は、長手方向に沿った突
片３２ａ・３２ｂを互いに相反する側縁に一対備えた凸
形断面形状をなしている。短辺側分割体３３は、上下一
対の長辺側分割体３２の突片３２ａ・３２ｂの一方がそ
れぞれ係合する長手方向に沿った溝３３ａを内側に備え
た凹形断面形状をなしている。短辺側分割体３３の一対
の角部には、Ｒ５mm以上の面取りが施されており、これ
により空洞５の４つの隅部への応力集中が緩和されて合
成まくらぎの強度が高められる。

【００２３】スペーサ３４は、断面形状が長円形をな
し、その最大径が上下一対の長辺側分割体３２の内面間
距離より僅かに長尺になるように形成され、円弧状部分
の中点において長辺側分割体３２の内面３２ｃに圧接し
ている。これにより、長辺側分割体３２の空所３５に向
かう内向き変位が規制され、同時に長辺側分割体３２の
突片３２ａ・３２ｂが短辺側分割体３３の溝３３ａの側
面に圧接し、長辺側分割体３２に対する短辺側分割体の
相対変位が規制され、中子全体が所定形状に保持され
る。

【００２４】図６に示すロック位置にあるスペーサ３４
を、図６中に矢印で示すように回動させることにより、
スペーサ３４によるロックが解除され、中子全体が分割
可能となる（図７参照）。成形品からの離型の際には、
ロック解除の後にスペーサ３４を取り出し、これにより
内向き変位が可能となった長辺側分割体３２に対して内
向きに外力を加えて、密着した成形品から長辺側分割体
３２を引き剥がす。これにより、長辺側分割体３２を容
易に引き抜くことができ、さらに短辺側分割体３３の内
向き変位が可能となり、この短辺側分割体３３を成形品
から引き剥がすことにより、短辺側分割体３３を簡単に
取り外すことができる。

【００２５】中子３０を組み立てるには、長辺側並びに
短辺側の分割体３２・３３を相互に組み付けた上で、一
対の長辺側分割体３２間に挿設されたスペーサ３４を、
図６中の矢印と逆向きに回動させる。これにより、各部
材が相互に固定される。このとき、スペーサ３４のカム
の倍力作用により比較的軽い操作力で４つの分割体３２
・３３を相互に強固に結合させることができ、容易には
分解されず、しかも短辺側分割体３３が上下方向に厚み
を有するために高い剛性を有し、長手方向の両端を支持
した態様で成形型にセットしても大きな撓みを生じな
い。

【００２６】長辺側分割体３２の外面３２ｄは、外側に
僅かに弓形に膨出した断面形状に形成されているため、
長辺側分割体３２を引き抜いて短辺側分割体３３を内側
にずらした際に成形品との間に隙間が形成されるので、
短辺側分割体３３の引き抜きが容易になる。なお、図８
に示すように、短辺側分割体３３の外面３３ｂと長辺側
分割体４１の外面４１ａとの間に段差を設け、一対の長
辺側分割体４１の外面間距離Ｌ₁が短辺側分割体３３の
幅Ｌ₂よりも大とした形態としても、同様に短辺側分割
体３３の引き抜きを容易にすることができる。例えばＬ
₂が３８ｍｍであればＬ₁を４０〜５０ｍｍ程度とすれば
良い。

【００２７】これらの中子３０を構成する各部材の材質
は、鉄やアルミ等の金属材でも良いし、あるいはセラミ
ック材や熱硬化性の樹脂材でも良い。熱硬化性の樹脂材
を用いる場合は必要に応じて補強材を使用しても良い。
さらに上記の各材料を適宜に組み合わせた態様も可能で
ある。またこれらの構成部材は、必要に応じて表面加工
を行う。また、部材相互の接触面には潤滑剤を、樹脂と
の接触面には離型剤をそれぞれ塗布する等の表面処理を
行うことにより接触抵抗を減らす工夫をしても良い。

【００２８】なお、本実施形態においては、スペーサ３
４を３つ設けたが、所要のロック作用を実現可能であれ
ばその配設数は限定されない。またスペーサ３４の断面
形状を長円形としたが、円形でも可能である。この場
合、スペーサの引き抜き自体がロック解除操作となる
が、分割体に対する接触面積が小さいために引き抜きに
さほど力を要さないで済む。

【００２９】また、一対の長辺側分割体３２間を押し開
く向きに押圧することで長辺側分割体３２と短辺側分割
体３３とを圧接させて分割体３２・３３を相互に結合さ
せるため、スペーサ３４の代わりに、例えばてこやねじ
機構あるいは流体圧シリンダ、さらに膨張・収縮可能な
材料からなるパイプや袋体に流体を出し入れする構成の
アクチュエータを備えたジャッキ装置を設けることも可
能である。

【００３０】さらに、本実施形態では、上記したように
まくらぎの上下方向中心部分の強度があまり要求されな
いことから硬質発泡ウレタン樹脂１内に於ける強化繊維
の束２の密度が、当該合成まくらぎの中心部に比較して
その上下で高くなるように強化繊維の束２を分散させ、
かつまくらぎの成形時に中子を入れてその中心部を空洞
化してまくらぎの軽量化を図ったが、上記成形後、この
空洞に高発泡のウレタン樹脂または他の軽量かつ安価な
材料を充填しても良い。

【００３１】

【発明の効果】このように本発明によれば、複数の分割
体間の相対変位を規制して全体を所定形状に保持するロ
ック手段を有するため、型への装着等の取り扱いが容易
になる上に、高い剛性を得ることが可能で、たわみによ
る空洞の成形精度の低下を回避することができる。そし
て、ロック手段の解除により複数の分割体を順次内向き
変位可能とする空所を中心部に備え、複数の分割体を成
形品から引き剥がした上で引抜可能としたため、分割体
の引き抜きが容易になり、離型作業を簡易化する上で大
きな効果が得られる。特に、断面形状が略長方形をなす
空洞を形成する場合には、空所を挟んで対向する一対の
長辺側分割体と、同じく空所を挟んで対向する一対の短
辺側分割体とからなるものとすると、長辺並びに短辺の
いずれの方向にも分割体が延在するために高い剛性を有
し、例えば短辺が上下方向となる態様で成形型に水平方
向に架設した際にも大きなたわみを起こさないで済む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用された合成まくらぎの斜視図。

【図２】（ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ線について見た拡大
断面図、（ｂ）は本発明の別の実施形態を示す（ａ）と
同様な図。

【図３】図２の拡大図。

【図４】強化繊維の束の製造工程を示す図。

【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明が適用されたまくら
ぎの製造工程を示す図。

【図６】合成まくらぎの空洞を形成するための中子の構
造を示す断面図。

【図７】図６に示した中子の分解斜視図。

【図８】合成まくらぎの空洞を形成するための中子の別
の構造を示す図６と同様な断面図。

【符号の説明】

１硬質発泡ウレタン樹脂（母材樹脂）２強化繊維の束３ガラス長繊維（強化繊維）４不飽和ポリエステル樹脂（バインダ樹脂）５空洞１１繊維供給装置１２ガイド部材１３合成樹脂含浸槽１４ガイド部材１５乾燥炉１６搬送装置１７切断装置２１下型２２上型２３注入機３０中子３２長辺側分割体３３短辺側分割体３４スペーサ３５空所４１長辺側分割体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｌ 22:00 (72)発明者片平聡神奈川県横浜市金沢区福浦３丁目10番地日本発条株式会社内 (72)発明者清水浩文神奈川県横浜市金沢区福浦３丁目10番地日本発条株式会社内Ｆターム(参考） 4F202 AA41 AA42 AD04 AD16 AG07 AG20 AH30 CA01 CB01 CB11 CK43 CK53 CK81 CL46 4F205 AA41 AA42 AD04 AD16 AG07 AG20 AH30 HA14 HA25 HA33 HA37 HA46 HB01 HC16 HE16 HF01 HF23 HG03 HK04 HK05 HK32 HK37 HL17 HM03 HW02 HW21

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長尺物に長手方向に沿う空洞を形成す
るものであり、複数の分割体を順次長手方向に引抜可能
とした長尺物成形用中子であって、複数の前記分割体間の相対変位を規制して全体を所定形
状に保持するロック手段を有することを特徴とする長尺
物成形用中子。
【請求項２】前記ロック手段の解除により複数の前
記分割体を順次内向き変位可能とする空所を中心部に備
え、前記分割体を成形品から引き剥がした上で引抜可能
としたことを特徴とする請求項１に記載の長尺物成形用
中子。
【請求項３】前記ロック手段が、前記空所に配置さ
れて前記分割体の内向き変位を規制するスペーサである
ことを特徴とする請求項２に記載の長尺物成形用中子。
【請求項４】前記スペーサが、周方向に径が不等長
なカム状断面をなすことを特徴とする請求項３に記載の
長尺物成形用中子。
【請求項５】断面形状が略長方形をなす空洞を形成
するものであり、前記空所を挟んで対向する一対の長辺
側分割体と、同じく前記空所を挟んで対向する一対の短
辺側分割体とからなることを特徴とする請求項２乃至請
求項４のいずれかに記載の長尺物成形用中子。
【請求項６】前記一対の長辺側分割体の組立状態に
おける外面間距離が前記短辺側分割体の幅よりも大であ
ることを特徴とする請求項５に記載の長尺物成形用中
子。
【請求項７】前記長尺物が合成樹脂製まくらぎであ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに
記載の長尺物成形用中子。