CN109878104A - 丝线缠绕装置 - Google Patents
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Abstract
一种丝线缠绕装置，包括：控制器，该控制器配置成基于衬里的旋转角度、引导辊的第一位置、第二位置和摆动角度的命令值来控制旋转单元、第一移动单元、第二移动单元和摆动单元。控制器包括：关联单元，该关联单元配置成将与衬里的各个旋转角度相对应的引导辊的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值与衬里的旋转角度的测量值相关联；差值计算单元，该差值计算单元配置成计算命令值与测量值之间的差值；以及速度降低单元，该速度降低单元配置成在差值中的任一个差值超过预定阈值时降低纤维束在衬里上的缠绕速度。
Description
技术领域
本发明涉及一种丝线缠绕装置。
背景技术
丝线缠绕装置(下文中称为“FW装置”)被使用作为用于制造储存高压流体的储罐的装置(参见例如日本未审专利申请公报No.2014-233852(JP 2014-233852 A))。FW装置是用于将由浸渍有未固化的热固性树脂的增强纤维制成的纤维束以预定张力围绕构成储罐的衬里缠绕的装置。FW装置的使用可以在衬里上形成高强度纤维增强树脂层。
当在制造储罐中使用FW装置时，为了给予储罐所需的强度，需要将纤维束围绕衬里适当地缠绕。在JP2014-233852A中，为了确定纤维束的缠绕位置，在构成衬里的圆顶部分处确认纤维束的缠绕位置和转动直径。
发明内容
然而，在JP2014-233852A中公开的FW装置中，在纤维束的缠绕已经完成之后确认纤维束的缠绕位置和转动直径，并且在纤维束围绕衬里缠绕时不判定纤维束是否处于适当的位置。也就是说，在FW装置中，必须在纤维束的缠绕已经完成之后才判定纤维束的不适当缠绕位置。
本发明提供一种丝线缠绕装置，该丝线缠绕装置能够在纤维束围绕衬里缠绕时提前抑制纤维束在衬里上的不适当的位置处缠绕。
本发明的第一方面和第二方面涉及一种丝线缠绕装置。该丝线缠绕装置是将纤维束围绕衬里缠绕的装置，衬里包括筒形本体部分以及形成在本体部分的两侧处的一对圆顶形端部部分。丝线缠绕装置包括：旋转单元，该旋转单元配置成使衬里绕衬里的中心轴线旋转；引导辊，该引导辊配置成引导纤维束围绕衬里缠绕；第一移动单元，该第一移动单元配置成使引导辊沿衬里的轴向方向移动；第二移动单元，该第二移动单元配置成使引导辊沿衬里的径向方向移动；摆动单元，该摆动单元配置成使引导辊旋转，使得引导辊的中心轴线摆动；旋转角度测量单元，该旋转角度测量单元配置成测量衬里的旋转角度；第一测量单元，该第一测量单元配置成测量引导辊在轴向方向上的第一位置；第二测量单元，该第二测量单元配置成测量引导辊在径向方向上的第二位置；摆动角度测量单元，该摆动角度测量单元配置成测量引导辊的摆动角度，以及控制器，该控制器配置成基于衬里的旋转角度以及引导辊的第一位置、第二位置和摆动角度的命令值中的每个命令值来控制旋转单元、第一移动单元、第二移动单元和摆动单元。命令值是根据自纤维束开始缠绕起所经过的时间而设定的。
在根据本发明的第一方面和第二方面的丝线缠绕装置中，控制器配置成包括：关联单元，该关联单元配置成将对应于衬里的各个旋转角度的引导辊的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值与衬里的旋转角度的测量值关联；以及差值计算单元，该差值计算单元配置成基于与衬里的旋转角度关联的引导辊的测量值以及与衬里的旋转角度的各个命令值相对应的引导辊的命令值来计算与衬里的旋转角度对应的引导辊的第一位置、第二位置和摆动角度的命令值与引导辊的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值之间的差值。
在本发明的第一方面中，除了上述配置之外，控制器还配置成包括速度降低单元，该速度降低单元配置成：当差值中的任一个差值超过预定阈值时，通过利用旋转单元降低衬里的旋转速度、利用第一移动单元和第二移动单元降低引导辊的移动速度、以及利用摆动单元降低引导辊的旋转速度来降低纤维束在衬里上的缠绕速度。
在本发明的第二方面中，除了上述配置之外，控制器还配置成包括：偏移时间计算单元，该偏移时间计算单元配置成：当差值中的任一个差值超过预定阈值时，基于超过阈值的差值来计算关于衬里的旋转角度、引导辊的第一位置、第二位置和摆动角度的命令值的偏移时间；以及校正单元，该校正单元配置成将自差值超过阈值的时间点起基于所经过的时间而设定的命令值校正为设定在偏移时间之后的命令值，并且控制器配置成基于在校正命令值之后的命令值进行控制。
根据本发明的第一方面和第二方面，基于根据自纤维束开始缠绕起所经过的时间而设定的命令值，控制器可以控制衬里的旋转角度、以及引导辊的第一位置、第二位置和摆动角度，从而控制纤维束在衬里上的缠绕。
在此，在本发明的第一方面和第二方面中，差值计算单元可以根据与衬里的各个旋转角度相对应的引导辊的测量值和命令值来计算引导辊的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值与命令值之间的差值。所计算的差值是用于判定引导辊的第一位置、第二位置或摆动角度相对于衬里的旋转角度是否处于适当的位置或适当的角度的参数。
因此，当引导辊的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值与命令值之间的差值中的任一个差值超过预定阈值时，可以判定与超过阈值的该差值相对应的第一位置、第二位置或摆动角度不是适当的位置或适当的角度。也就是说，可以判定不能由引导辊将纤维束连续地引导至衬里。
因此，根据本发明的第一方面，由于存在纤维束在衬里上的不适当的位置处发生不适当缠绕的可能性，因而控制器降低纤维束的缠绕速度。结果，当纤维束围绕衬里缠绕时，可以提前抑制纤维束在衬里上的不适当的位置处的缠绕。
此外，即使当针对每个命令值发生对第一位置、第二位置和摆动角度的预定的响应延迟时，对第一位置、第二位置和摆动角度的响应延迟在差值不超过阈值的情况下仍可以被视为程度基本上相同。因此，可以判定引导辊相对于衬里的旋转角度处于适当的位置和姿态，并且可以将纤维围绕衬里连续地缠绕。
同时，根据本发明的第二方面，当引导辊的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值与命令值之间的差值中的任一个差值超过预定阈值时，存在纤维束在衬里上的不适当的位置处发生不适当缠绕的可能性。因此，控制器计算关于衬里的旋转角度以及引导辊的第一位置、第二位置和摆动角度的命令值的偏移时间。然后，控制器将自差值超过预定阈值的时间点起基于所经过的时间而设定的每个命令值校正为设定在偏移时间之后的各个命令值，并且基于已校正的命令值进行控制。
因此，可以适当地调节衬里的旋转角度以及引导辊的位置和姿态，这使得可以将纤维束围绕衬里缠绕。结果，当纤维束围绕衬里缠绕时，可以提前抑制纤维束在衬里上的不适当的位置处的缠绕。
此外，类似地，在本发明的第二方面中，即使当针对每个命令值发生对第一位置、第二位置和摆动角度的预定响应延迟时，对第一位置、第二位置和摆动角度的响应延迟在差值不超过阈值的情况下仍可以被视为程度相同。在这种情况下，尽管对第一位置、第二位置和摆动角度具有预定的响应延迟，但是可以判定引导辊相对于衬里的旋转角度处于适当的位置和姿态。结果，纤维束可以围绕衬里连续地缠绕，而不需要通过控制器校正命令值。
附图说明
下面将参照附图对本发明的示例性实施方式的特征、优点和技术及工业重要性进行描述，在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，并且在附图中：
图1是由丝线缠绕装置制造的储罐的截面图；
图2是根据第一实施方式的在制造储罐的方法中使用的丝线缠绕装置的示意性概念图；
图3是丝线缠绕装置的纤维引导单元的示意性概念图；
图4A是描述衬里和引导辊(第三引导辊)的操作的示意性概念图；
图4B是描述衬里和引导辊(第三引导辊)的操作的示意性侧视图；
图5是根据第一实施方式的丝线缠绕装置的控制器的框图；
图6是示出了由图5所示的控制器执行的控制方法的流程图；
图7是示出了摆动角度和摆动角度的差值与衬里的旋转角度之间的关系的示图；
图8是根据第二实施方式的丝线缠绕装置的控制器的框图；
图9是示出了由图8所示的偏移时间计算单元和命令值校正单元分别执行的计算和校正的曲线图；以及
图10是示出了由图8所示的控制器执行的控制方法的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对作为本发明的第一方面和第二方面的各个示例的第一实施方式和第二实施方式进行描述。
1.对储罐1的描述
图1是由丝线缠绕装置100制造的储罐1的截面图，在该截面图中，储罐1被穿过中心轴线CL的假想平面切开。
如图1所示，储罐1是用于燃料电池的气体储罐(下文中称为“储罐”)，并且储罐1设置有具有一对吹嘴部分13和增强纤维层15的衬里10。衬里10例如是用于容纳待供应给燃料电池的氢气的气密密封容器，并且衬里10设置有筒形本体部分11以及从筒形本体部分11的两侧连续形成的大致半球形状(圆顶形状)的端部部分12。衬里10的材料的示例包括铝、不锈钢、树脂材料等。
吹嘴部分13中的每个吹嘴部分13由金属制成并且设置在圆顶形端部部分12的梢端处。当气体供应至衬里10时，一个吹嘴部分13用作管道。增强纤维层15是浸渍有聚合物树脂的无接痕的增强纤维束(下文中称为“纤维束”)围绕衬里10多次缠绕的层。用于制造增强纤维层15的聚合物树脂的示例包括热塑性树脂、热固性树脂等，并且在第一实施方式和第二实施方式中，使用热固性树脂。同时，构成增强纤维层15的纤维束由碳纤维或玻璃纤维制成。在下文中，将对作为用于形成增强纤维层15的装置的丝线缠绕装置100(下文中称为“FW装置100”)进行描述。
第一实施方式
2.对用于制造储罐1的装置的描述
图2是根据第一实施方式的在制造储罐1的方法中使用的FW装置100的示意性概念图。FW装置100至少包括纤维供应单元2、纤维引导单元3、缠绕单元4和控制器6。稍后描述的FW装置100是本发明的第一方面的示例，并且除了控制器6之外，该FW装置100包括与作为第二实施方式的FW装置100相同的部件。
纤维供应单元2包括多个线轴21a至21d、多个输送辊22a至22d和25a至25d、捆扎辊23和浮动装置24，并且纤维供应单元2具有使浸渍有未固化的热固性树脂的纤维束7解绕的功能。线轴21a至21d是筒形构件，纤维束7围绕这些筒形构件缠绕并且通过电动马达(未示出)的驱动件而被旋转地驱动以使纤维束7解绕。
输送辊22a至22d设置成与相应的线轴21a至21d相对应，以将从线轴21a至21d解绕的纤维束7输送至捆扎辊23。捆扎辊23使从线轴21a至21d解绕的纤维束7对齐，并将纤维束7解绕至作为张力施加装置的浮动装置24。
浮动装置24包括浮动臂24a、气缸24b和浮动辊24c，并且浮动装置24具有对要围绕衬里10缠绕的纤维束7施加张力的功能。浮动辊24c可旋转地设置至浮动臂24a的一个端部，并且纤维束7围绕浮动辊24c缠绕而被缠住。气缸24b包括连接至浮动臂24a的活塞24e。在浮动装置24中，通过利用调节装置(未示出)使活塞24e移动来使浮动臂24a旋转，调节装置调节供应至气缸24b的压力。由于旋转，可以调节纤维束7的张力。从浮动装置24递送的纤维束7经过输送辊25a至25d并且被递送至纤维引导单元3。
纤维引导单元3具有将纤维束7对齐并引导至衬里10的功能，并且纤维引导单元3包括第一引导辊31、第二引导辊32和第三引导辊33。在第一实施方式中，纤维束7从第一引导辊31侧进入并接触第一引导辊31的上外周、第二引导辊32的下外周、以及第三引导辊33的上外周而被引导至衬里10。在本发明中，“引导辊”是第三引导辊33的示例。
图3是FW装置100的纤维引导单元3和缠绕单元4的示意性概念图。图4A是描述衬里10和第三引导辊33的操作的示意性概念图，并且图4B是描述衬里10和第三引导辊33的操作的示意性侧视图。图4B示出了围绕衬里10缠绕有比图4A更多的纤维束7的状态。
在第一实施方式中，如图3所示，纤维引导单元3包括保持单元34，该保持单元34保持第一引导辊31、第二引导辊32与第三引导辊33之间的位置关系并支承第一引导辊31、第二引导辊32和第三引导辊33。纤维引导单元3还包括第一移动单元35、第二移动单元36和摆动单元37。
第一移动单元35使第一引导辊31、第二引导辊32和第三引导辊33沿衬里10的轴向方向L移动。第一移动单元35包括沿着衬里10的轴向方向L并置的一对轨道35a、以及在轨道35a上行进的第一基座35b。
保持单元34与第一引导辊31、第二引导辊32和第三引导辊33通过稍后描述的第二基座36b一起布置在第一基座35b上。第一基座35b配备有马达35d并且可以通过马达35d的旋转而在轨道35a上移动。该机构是用作公知的线性引导件的通用机构。利用该机构，第一基座35b、通过第一基座35b和第二基座36b布置的第一引导辊31、第二引导辊32和第三引导辊33可以沿衬里10的轴向方向L移动。
马达35d配备有第一测量单元35f，第一测量单元35f包括诸如编码器之类的传感器。控制器6可以通过从第一测量单元35f输出的信号来测量第三引导辊33相对于衬里10在衬里10的轴向方向L上的位置(第一位置)。
第二移动单元36使第一引导辊31、第二引导辊32和第三引导辊33沿衬里10的径向方向(前后方向)F移动。第二移动单元36包括第二基座36b，第一引导辊31、第二引导辊32和第三引导辊33与保持单元34一起布置在第二基座36b上，并且第二基座36b通过公知的旋转-线性运动转换机构(未示出)附接至第一基座35b。旋转-线性运动转换机构包括马达36d，并且第二基座36b可以通过马达36d的旋转而沿衬里10的径向方向F移动。
马达36d配备有第二测量单元36f，第二测量单元36f包括诸如编码器之类的传感器。控制器6可以通过从第二测量单元36f输出的信号来测量第三引导辊33相对于衬里10在衬里10的径向方向F上的位置(第二位置)。
摆动单元37使第三引导辊33沿旋转方向R旋转，使得第三引导辊33的中心轴线c1摆动。具体地，摆动单元37配备有附接至保持单元34的马达37d。在第一实施方式中，由于第一引导辊31、第二引导辊32和第三引导辊33由保持单元34保持，因而第一引导辊31、第二引导辊32和第三引导辊33通过马达37d的旋转而一体地摆动。
马达37d附接有包括诸如编码器之类的传感器的摆动角度测量单元37f，并且控制器6通过从摆动角度测量单元37f输出的信号来测量第三引导辊33的摆动角度。
如图1至图3所示，缠绕单元4具有通过使衬里10旋转而将纤维束7围绕衬里10缠绕的功能。缠绕单元4包括用于使衬里10旋转的诸如马达之类的旋转单元41、以及旋转杆42和支承杆43。
旋转杆42的一个端部固定至旋转单元41并且另一端部固定至一个吹嘴部分13。支承杆43借助于另一个吹嘴部分13来支承衬里10。当旋转单元41操作时，旋转杆42旋转，由此衬里10围绕衬里10的纵向中心轴线CL沿一个方向(旋转方向S)旋转，这使得可以将纤维束7围绕衬里缠绕。因此，无接痕的纤维束7例如结合环向缠绕或螺旋缠绕而围绕衬里10的外周表面缠绕。
旋转单元41附接有包括诸如编码器之类的传感器的旋转角度测量单元44。控制器6通过从旋转角度测量单元44输出的信号来测量衬里10的旋转角度。
在第一实施方式中，由于第一引导辊31、第二引导辊32和第三引导辊33由保持单元34一体地保持，因而第一引导辊31、第二引导辊32和第三引导辊33通过第一移动单元35、第二移动单元36和摆动单元37旋转和移动。然而，可以实施使仅一个辊、即第三引导辊33移动和旋转的构型，使得第三引导辊33引导纤维束7围绕衬里10缠绕。
控制器6通过旋转单元41控制衬里10的旋转，通过第一移动单元35和第二移动单元36控制第三引导辊33的移动，并且通过摆动单元37控制第三引导辊33的旋转。具体地，控制器6输出用以控制旋转单元41、第一移动单元35、第二移动单元36和摆动单元37中的每一者的控制信号以控制上述单元，这使得可以例如通过如图4A和图4B所示的螺旋缠绕而将纤维束7围绕衬里10缠绕。
控制器6至少包括作为硬件的存储装置6A和计算装置6B。存储装置6A由ROM、RAM等构成以用于存储缠绕条件、稍后描述的阈值等。计算装置6B包括CPU等，CPU根据存储装置6A的缠绕条件、衬里10的旋转角度、以及第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值而输出控制信号。
存储装置6A存储有根据自纤维束7开始缠绕至纤维束7结束缠绕所经过的时间而设定的针对衬里10的旋转角度、第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的各个命令值。
图5是根据第一实施方式的丝线缠绕装置100的控制器6的框图。如图5所示，控制器6包括作为软件的命令值设定单元61、关联单元62、差值计算单元63、判定单元64、控制执行单元65和速度降低单元66。命令值设定单元61是存储在存储装置6A中的部分，并且其他单元是由计算装置6B计算的程序。
命令值设定单元61设定从输入装置(未示出)输入的命令值。具体地，衬里10的旋转角度、以及第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的命令值根据自开始缠绕纤维束起所经过的时间来设定。由于衬里10的旋转角度、以及第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的命令值是根据所经过的时间设定的，因而由稍后描述的控制执行单元65通过将命令值作为目标值来控制旋转单元41、第一移动单元35和第二移动单元36、以及摆动单元37。因此，可以通过使纤维束7以期望的缠绕状态围绕衬里10缠绕而形成增强纤维层15。
关联单元62将与衬里10的各个旋转角度相对应的第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值与衬里10的旋转角度的测量值关联。具体地，输入由旋转角度测量单元44测量的衬里10的旋转角度、由第一测量单元35f和第二测量单元36f测量的第三引导辊33的第一位置和第二位置、以及由摆动角度测量单元37f测量的第三引导辊33的摆动角度。然后，将第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值与衬里10的旋转角度的测量值相关联。
以此方式，可以获得衬里10的旋转角度的测量值与第三引导辊33的第一位置和第二位置的测量值之间的关系，并且可以获得衬里10的旋转角度的测量值与第三引导辊33的摆动角度的测量值之间的关系(参见图7的上侧示图中的测量值的曲线图)。由于将衬里10在纤维束7开始缠绕时的旋转角度设定为零度，因而衬里10的旋转角度随着旋转连续地增大。
当衬里10旋转时，将与衬里10的各个旋转角度相对应的第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的命令值与衬里10的各个旋转角度的命令值关联。具体地，关联单元62接收由命令值设定单元61设定的命令值并且基于输入的命令值而执行上述关联。
以此方式，可以获得衬里10的旋转角度的命令值与第三引导辊33的第一位置和第二位置的命令值之间的关系，并且可以获得衬里10的旋转角度的命令值与第三引导辊33的摆动角度的命令值之间的关系(参见图7的上侧示图中的命令值的曲线图)。在此，命令值的关联可以不由关联单元62执行，而是可以从输入装置(未示出)输入预先关联的命令值并将其存储在控制器6中。
差值计算单元63根据与衬里10的各个旋转角度相对应并由关联单元62关联的第三引导辊33的测量值和命令值来计算与衬里10的各个旋转角度相对应的第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值与命令值之间的差值。具体地，在第一实施方式中，将命令值减去测量值。结果，可以获得对应于衬里10的旋转角度的第三引导辊33的第一位置和第二位置的差值、以及对应于衬里10的旋转角度的第三引导辊33的摆动角度的差值(参见图7的上侧示图中的曲线图)。
例如，当在衬里10的预定旋转角度处的第三引导辊33的第一位置、第二位置或摆动角度的测量值与命令值之间的差值较大时，可以认为：由于衬里10的旋转角度的响应延迟，第三引导辊33相对于衬里10的预定旋转角度没有到达适当的第一位置、适当的第二位置、或适当的摆动角度。
另一方面，即使对衬里10的旋转角度、以及第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度存在均匀的响应延迟，第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度相对于衬里10的旋转角度仍是适当的。在这种情况下，上述差值是较小的值。因此，下面描述的判定单元64判定第三引导辊33是否相对于衬里10的旋转角度设置在适当的位置和适当的摆动角度处。
判定单元64对由差值计算单元63计算的第三引导辊33的适当位置和摆动角度的测量值与命令值之间的差值中的任一个差值是否超过预定的阈值进行判定。在此，第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的阈值被设定为在上述差值中的任一个差值超过该阈值时纤维束7发生缠绕偏离的值。
当判定单元64判定差值中的任意差值都未超过预定阈值时，控制执行单元65通过将设定的命令值作为目标值而将控制信号输出至旋转单元41、第一移动单元35和第二移动单元36、以及摆动单元37，并且对上述单元进行控制。因此，可以基于命令值来控制纤维束7在衬里10上的缠绕。
当差值中的任一个差值超过预定阈值时，速度降低单元66执行由控制执行单元65执行的降低纤维束7的缠绕速度的控制。具体地，速度降低单元66通过旋转单元41致使衬里10的旋转速度降低，通过第一移动单元35和第二移动单元36致使第三引导辊33的移动速度降低，并且通过摆动单元37致使第三引导辊33的旋转速度降低。在第一实施方式中，可以降低纤维束7的缠绕速度，直到纤维束7的缠绕完全停止为止。然而，在差值不超过预定阈值的时间点处，可以在控制执行单元65的控制下恢复纤维束7的缠绕。
在下文中，控制方法由根据第一实施方式的控制器6执行。图6是示出了由图5所示的控制器执行的控制方法的流程图。图7是示出了摆动角度和摆动角度的差值与衬里的旋转角度之间的关系的示图。
首先，如图6所示，在步骤S61中，由控制执行单元65基于命令值设定单元61设定的命令值来使衬里10旋转并且使第三引导辊33移动和旋转。也就是说，在该时间点处，判定单元64可以进行判定。
然后，在步骤S62中，测量已旋转的衬里10的旋转角度、以及正在移动和旋转的第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度。测量值被输入到关联单元62中，并且方法进行至步骤S63。该方法可以通过执行步骤S61和S62进行至步骤S63，直到测量到可以关联的测量值为止，稍后将对此进行描述。
然后，在步骤S63中，关联单元62将与衬里10的各个旋转角度相对应的第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值与衬里10的旋转角度的测量值关联。同时，将与衬里10的各个旋转角度相对应的第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的命令值与衬里10的各个旋转角度的命令值关联。
结果，如上所述，还可以获得第三引导辊33的第一位置和第二位置的命令值和测量值与衬里10的旋转角度之间的关系、以及第三引导辊33的摆动角度的命令值和测量值与衬里10的旋转角度之间的关系(参见图7的上侧部分的命令值的曲线图)。
然后，在步骤S64中，差值计算单元63根据与衬里10的各个旋转角度相对应的第三引导辊33的测量值和命令值来计算与衬里10的各个旋转角度相对应的第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值与命令值之间的差值。
然后，在步骤S65中，判定单元64判定由差值计算单元63计算的第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值与命令值之间的差值中的任一个差值是否超过预定阈值。在此，当差值中的任意差值都不超过预定阈值时，方法进行至步骤S66，并且判定是否存在结束缠绕的指令。当没有结束缠绕的指令时，方法返回至步骤S61。另一方面，在步骤S66中，当存在结束缠绕的指令时，结束缠绕。
在步骤S65中，当第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值与命令值之间的差值中的任一个差值超过阈值时，方法进行至步骤S67。例如，在图7的下部部分中，衬里10的旋转角度是θ1，并且摆动角度的差值超过预定值。在步骤S67中，速度降低单元66通过旋转单元41致使衬里10的旋转速度降低，通过第一移动单元35和第二移动单元36致使第三引导辊33的移动速度降低，并且通过摆动单元37致使第三引导辊33的旋转速度降低，直到纤维束7的缠绕完全停止为止。
根据第一实施方式，当差值中的任一个差值超过预定阈值时，可以判定与超过阈值的差值相对应的第一位置和第二位置或摆动角度没有处于适当的位置或适当的角度。也就是说，判定纤维束不能由第三引导辊33连续地引导至衬里。
因此，由于纤维束7可能在衬里10的不适当的位置处发生不适当的缠绕，因而控制器6降低纤维束的缠绕速度。结果，可以在纤维束7围绕衬里10缠绕时抑制将纤维束7在衬里10上的不适当的位置处发生不适当缠绕。
即使当针对每个命令值发生对第一位置、第二位置和摆动角度的预定响应延迟时，对第一位置、第二位置和摆动角度的响应延迟在差值没有超过阈值的情况下仍可以被视为基本上程度相同。因此，判定第三引导辊33相对于衬里10的旋转角度处于适当的位置和姿态，并且因此可以将纤维围绕衬里连续地缠绕。
第二实施方式
图8是根据第二实施方式的FW装置100的控制器6的框图。图9是示出了由图8所示的偏移时间计算单元67和命令值校正单元68分别执行的计算和校正的曲线图。第二实施方式的FW装置100是本发明的第二方面的示例，并且除了控制器6之外具有与第一实施方式的FW装置100相同的配置。因此，将不再对相同的部件进行重复描述，下面将仅对差异进行描述。
根据第二实施方式的FW装置100包括偏移时间计算单元67和命令值校正单元68来代替速度降低单元66。当判定单元64判定差值中的任一个差值超过预定阈值时，偏移时间计算单元67基于超过阈值的差值中的任一个差值来计算关于衬里10的旋转角度和第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的命令值的偏移时间。
更具体地，偏移时间计算单元67计算偏移时间，使得与自缠绕的预定开始起所经过的时间相对应的命令值以前馈控制方式(feedforward)被控制。例如，如图9所示，在第三引导辊33的摆动角度的差值超过预定阈值的时间点T1处，基于在时间点T1处的摆动角度的差值(由差值计算单元63计算的差值)来计算偏移时间。偏移时间为如下的时间：其中，当输入设定在该偏移时间之后的命令值时，理论上差值会处于预定的范围内。例如，可以根据在稍后描述的校正前后衬里的旋转角度与差值的大小之间的关系而通过实验获得上述时间。
命令值校正单元68将从超过预定阈值的时间点起基于所经过的时间而设定的第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的命令值校正为设定在偏移时间之后的各个命令值，并且在执行校正之后利用这些命令值更新命令值。例如，如图9所示，当第三引导辊33的摆动角度的差值超过预定阈值时，将时间点T1处的摆动角度的命令值校正为设定在偏移时间之后的各个命令值。此外，第三引导辊33的第一位置和第二位置的命令值也被校正为设定在偏移时间之后的命令值。
在下文中，将对由根据第二实施方式的控制器6执行的控制方法进行描述。图10是示出了由图8所示的控制器6执行的控制方法的流程图。在图10所示的流程图中，步骤S91至S96分别与图6所示的步骤S61至S66相同。因此，将省略对步骤S91至S96的描述，并且将对后续步骤进行描述。
更具体地，在步骤S95中，当在步骤S94中计算的差值中的任一个差值超过预定阈值时，在步骤S97中由偏移时间计算单元67计算偏移时间，并且方法进行至步骤S98。在步骤S98中，第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的命令值也由命令值校正单元68校正为设定在偏移时间之后的命令值，并且利用校正的命令值执行对命令值的更新。
在步骤S98中，当第三引导辊33的第一位置、第二位置和摆动角度的命令值被更新时，方法进行至步骤S91，并且基于更新的命令值对纤维束7的缠绕进行控制。
当由差值计算单元63计算的差值中的任一个差值超过预定阈值时，存在纤维束7在衬里10上的不适当的位置处发生不适当缠绕的可能性。因此，在第二实施方式中，控制器6执行如上所述的前馈控制，这使得可以将衬里10的旋转角度和第三引导辊33的位置和姿态相对于衬里10的旋转角度调节为适当的状态，并且使得可以将纤维束7缠绕在适当的位置处。结果，当纤维束7围绕衬里10缠绕时，可以抑制纤维束7在衬里10上的不适当的位置处发生不适当缠绕。
即使当针对每个命令值发生对第一位置、第二位置和摆动角度的预定的响应延迟时，对第一位置、第二位置和摆动角度的响应延迟在差值不超过阈值的情况下仍可以被视为基本上程度相同。因此，即使当对第一位置、第二位置和摆动角度存在预定的响应延迟时，仍判定第三引导辊33相对于衬里10的旋转角度处于适当的位置和姿态，并且因此可以将纤维围绕衬里10连续地缠绕。结果，纤维束7可以围绕衬里10连续地缠绕，而不需要通过控制器6校正命令值。
尽管上面已经详细描述了本发明的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式，并且可以在不背离权利要求所描述的本发明要旨的情况下进行各种设计改变。
Claims (2)
1.一种丝线缠绕装置，所述丝线缠绕装置将纤维束围绕衬里缠绕，所述衬里包括筒形的本体部分以及形成在所述本体部分的两侧处的一对圆顶形端部部分，所述丝线缠绕装置的特征在于包括：
旋转单元，所述旋转单元配置成使所述衬里绕所述衬里的中心轴线旋转；
引导辊，所述引导辊配置成引导所述纤维束围绕所述衬里缠绕；
第一移动单元，所述第一移动单元配置成使所述引导辊沿所述衬里的轴向方向移动；
第二移动单元，所述第二移动单元配置成使所述引导辊沿所述衬里的径向方向移动；
摆动单元，所述摆动单元配置成使所述引导辊旋转，使得所述引导辊的中心轴线摆动；
旋转角度测量单元，所述旋转角度测量单元配置成测量所述衬里的旋转角度；
第一测量单元，所述第一测量单元配置成测量所述引导辊在所述轴向方向上的第一位置；
第二测量单元，所述第二测量单元配置成测量所述引导辊在所述径向方向上的第二位置；
摆动角度测量单元，所述摆动角度测量单元配置成测量所述引导辊的摆动角度；以及
控制器，所述控制器配置成基于所述衬里的所述旋转角度以及所述引导辊的所述第一位置、所述第二位置和所述摆动角度的命令值中的各个命令值来控制所述旋转单元、所述第一移动单元、所述第二移动单元和所述摆动单元，所述命令值是根据自所述纤维束开始缠绕起所经过的时间而设定的，
其中，所述控制器配置成包括：
关联单元，所述关联单元配置成将与所述衬里的各个旋转角度相对应的所述引导辊的第一位置、第二位置和摆动角度的测量值与所述衬里的旋转角度的测量值相关联，
差值计算单元，所述差值计算单元配置成基于与所述衬里的旋转角度关联的所述引导辊的所述测量值以及与所述衬里的旋转角度的每个命令值相对应的所述引导辊的所述命令值来计算与所述衬里的旋转角度相对应的所述引导辊的所述第一位置、所述第二位置和所述摆动角度的所述命令值与所述引导辊的所述第一位置、所述第二位置和所述摆动角度的所述测量值之间的差值，以及
速度降低单元，所述速度降低单元配置成：当所述差值中的任一个差值超过预定的阈值时，通过利用所述旋转单元降低所述衬里的旋转速度、利用所述第一移动单元和所述第二移动单元降低所述引导辊的移动速度、并且利用所述摆动单元降低所述引导辊的旋转速度来降低所述纤维束在所述衬里上的缠绕速度。
2.一种丝线缠绕装置，所述丝线缠绕装置将纤维束围绕衬里缠绕，所述衬里包括筒形的本体部分以及形成在所述本体部分的两侧处的一对圆顶形端部部分，所述丝线缠绕装置的特征在于包括：
旋转单元，所述旋转单元配置成使所述衬里绕所述衬里的中心轴线旋转；
引导辊，所述引导辊配置成引导所述纤维束围绕所述衬里缠绕；
第一移动单元，所述第一移动单元配置成使所述引导辊沿所述衬里的轴向方向移动；
第二移动单元，所述第二移动单元配置成使所述引导辊沿所述衬里的径向方向移动；
摆动单元，所述摆动单元配置成使所述引导辊旋转，使得所述引导辊的中心轴线摆动；
旋转角度测量单元，所述旋转角度测量单元配置成测量所述衬里的旋转角度；
第一测量单元，所述第一测量单元配置成测量所述引导辊在所述轴向方向上的第一位置；
第二测量单元，所述第二测量单元配置成测量所述引导辊在所述径向方向上的第二位置；
摆动角度测量单元，所述摆动角度测量单元配置成测量所述引导辊的摆动角度；以及
控制器，所述控制器配置成基于所述衬里的所述旋转角度以及所述引导辊的所述第一位置、所述第二位置和所述摆动角度的命令值中的每个命令值来控制所述旋转单元、所述第一移动单元、所述第二移动单元和所述摆动单元，所述命令值是根据自所述纤维束开始缠绕起所经过的时间而设定的，其中：
所述控制器配置成包括：
关联单元，所述关联单元配置成将与所述衬里的各个旋转角度相对应的所述引导辊的所述第一位置、所述第二位置和所述摆动角度的测量值与所述衬里的旋转角度的测量值相关联，
差值计算单元，所述差值计算单元配置成基于与所述衬里的旋转角度关联的所述引导辊的所述测量值以及与所述衬里的旋转角度的各个命令值相对应的所述引导辊的所述命令值来计算与所述衬里的旋转角度相对应的所述引导辊的所述第一位置、所述第二位置和所述摆动角度的所述命令值与所述引导辊的所述第一位置、所述第二位置和所述摆动角度的所述测量值之间的差值，
偏移时间计算单元，所述偏移时间计算单元配置成：当所述差值中的任一个差值超过预定的阈值时，基于超过所述阈值的所述差值来计算关于所述衬里的旋转角度、所述引导辊的所述第一位置、所述第二位置和所述摆动角度的命令值的偏移时间，以及
校正单元，所述校正单元配置成将自所述差值超过所述阈值的时间点起基于所经过的时间而设定的所述命令值校正为设定在所述偏移时间之后的命令值；并且
所述控制器配置成基于对命令值进行校正之后的所述命令值进行控制。
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