DE112005000964B4

DE112005000964B4 - Fadenwickelvorrichtung

Info

Publication number: DE112005000964B4
Application number: DE112005000964T
Authority: DE
Inventors: Toru Mukai; Natsuhiko Katahira; Sakae Sugishima; Makoto Tsuzuki; Hidehito Kubo
Original assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2005-04-28
Publication date: 2012-04-19
Anticipated expiration: 2025-04-29
Also published as: WO2005105414A1; CN1950193A; US7735536B2; US20070221316A1; DE112005000964T5; CN100553952C; JP4235142B2; JP2005313549A

Abstract

Fadenwickelvorrichtung zum Drehen eines Kernmaterials, das durch einen tragenden Bereich getragen wird, in einer vorbestimmten Richtung, und zum Wickeln von Fäden, die eine Flexibilität aufweisen und die mit einem ungehärteten, synthetischen Harzmaterial imprägniert sind, um das Kernmaterial, wobei die Fadenwickelvorrichtung folgende Merkmale aufweist: mehrere Zuführbereiche zum gleichzeitigen Zuführenmehrerer Fäden; und mehrere Führungsmechanismen, die um das Kernmaterial herum positioniert sind, um mit den Fäden zu korrespondieren, die von den Zuführbereichen gezogen werden, und durch die die korrespondierenden Fäden gleichzeitig bewegt werden, wobei zumindest entweder der tragende Bereich oder die Führungsmechanismen in einer axialen Richtung der Drehachse des Kernmaterials, von einem Wicklungbetriebsbereich, in dem die Fäden durch die Führungsmechanismen zu Wicklungspositionen geführt werden können, an denen die Fäden um das Kernmaterial gewickelt werden, zu einer montierbaren/demontierbaren Position beweglich sind, an der die Führungsmechanismen von dem Kernmaterial und dem tragenden Bereich in der axialen Richtung relativ getrennt sind und...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fadenwickelvorrichtung zum Bilden von faserverstärkten Kunststoffprodukten durch Verwendung eines Fadenwickelverfahrens sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials.
Technischer Hintergrund
Ein sogenannter faserverstärkter Kunststoff (der nachstehend als ein „FRP” bezeichnet wird), bei dem es sich um ein Verbundmaterial handelt, bei dem ein Fasermaterial, wie z. B. Glasfaser, als ein Verstärkungsmaterial verwendet wird und ein synthetisches Harzmaterial als ein Matrixharz verwendet wird, hat eine hohe mechanische Festigkeit pro Gewicht zu bieten. Dementsprechend wird der FRP für verschiedene Arten von Baumaterialien in Fahrzeugen und Gebäuden verwendet.
Eines der Verfahren zum Bilden des FRP ist ein Fadenwickelverfahren. Bei dem Fadenwickelverfahren handelt es sich um ein Verfahren zum Bilden des FRP durch Wickeln eines Fadens, der mit einem Harz imprägniert ist, um einen Formungskörper, und es wird eine Fadenwickelvorrichtung zum Ausführen des Fadenwickelverfahrens verwendet.
Die Fadenwickelvorrichtung weist eine Spule auf, in der lange Fasern, ein Vorgarn bzw. ein Roving, das in einem Garnzustand hergestellt wird, indem ein Bündel aus langen Fasern erstellt wird, und ein Faden beispielsweise in einem Aufwickelzustand untergebracht sind, wobei es sich bei dem Begriff „Faden” um einen Gattungsbegriff handelt, der ein lang gestrecktes Band oder dergleichen bezeichnet, das aus langen Fasern gebildet ist. Ein Faden an einer vorderen Endseite, der von der Spule gezogen wird, wird um ein Kernmaterial gewickelt, das als ein „Formungskörper” bezeichnet wird.
Eine Vorwärmeinrichtung und ein Harzimprägnierungsbehälter sind zwischen der Spule und dem Formungskörper angeordnet. Ein Faden, der von der Spule gezogen wird, wird durch die Vorwärmeinrichtung und den Harzimprägnierungsbehälter bewegt, während er zum Formungskörper weitergeleitet wird.
Der Faden wird einer Entfeuchtung unterzogen, indem er durch die Vorwärmeinrichtung bewegt wird. Ferner wird der entfeuchtete Faden durch den Harzimprägnierungsbehälter bewegt, und ein wärmehärtendes bzw. duroplatisches synthetisches Harzmaterial wird auf den Faden aufgetragen bzw. wird der Faden damit imprägniert. Somit wird der Faden, der mit dem synthetischen Harzmaterial imprägniert ist, durch eine ringförmige Fadenzuführungsöffnung bewegt und dann vom Formungskörper mitgenommen.
In diesem Zustand wird der Faden nach und nach aufgrund einer Drehung des Formungskörpers um einen feststehenden Wellendrehpunkt ab seinem vorderen Ende mit einem vorbestimmten Muster um den Formungskörper gewickelt, und eine Zugkraft wird dadurch verursacht, dass der Faden aufgrund einer Drehung des Formungskörpers um den Formungskörper gewickelt wird. Aufgrund dieser Zugkraft wird der darauf folgende Faden von der Spule gezogen und um den Formungskörper gewickelt. Ferner wird der Formungskörper, für den die Aufwicklung des Fadens abgeschlossen ist, in einen Härteofen eingebracht, und das synthetische Harzmaterial wird gehärtet.
Die Fadenwickelvorrichtung weist abgesehen davon normalerweise einen Traversiermechanismus bzw. Quertrieb auf Der Traversiermechanismus weist Führungsschienen auf, die sich entlang der Richtung einer axialen Richtung der Drehung des Formungskörpers erstrecken. Die Fadenzuführungsöffnung ist so an den Führungsschienen angebracht, dass sie in einer Längsrichtung der Führungsschienen gleitend bewegt werden kann. Ferner weisen die Führungsschienen eine Kugelumlaufspindel auf, und aufgrund einer Antriebskraft einer Antriebseinrichtung (Mechanismus), wie z. B. eines Elektromotors, ermöglicht die Kugelumlaufspindel der Fadenzuführungsöffnung, sich in Längenrichtung der Führungsschienen gleitend zu bewegen, also in anderen Worten in einer axialen Richtung der Drehung des Formungskörpers.
In einem Zustand, in dem aufgrund einer Drehung des Formungskörpers ein Faden um den Formungskörper gewickelt wird, wird die Fadenzuführungsöffnung durch die Führungsschienen bei einer vorbestimmten Steuerzeit und Geschwindigkeit geführt und in einer Richtung von einer axialen Richtung der Drehung des Formungskörpers bewegt. Dadurch wird eine Position, an der ein Faden um den Formungskörper gewickelt wird, in der axialen Richtung der Drehung des Formungskörpers geändert So wird z. B. ein Faden um einen (einen Gesamtbereich umfassenden) vorbestimmten Bereich des Formungskörpers in der axialen Richtung der Drehung des Formungskörpers gewickelt.
Andererseits ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift JP 8-72156 A eine Fadenwickelvorrichtung mit einer Struktur offenbart, bei der aufgrund einer Antriebkraft eines Gleichstrom-Servomotors ein Formungskörper (der in der JP 8-72156 A als Aufwickel-Formungskörper bezeichnet wird) gedreht und in einer axialen Richtung der Drehung des Formungskörpers vor- und zurückbewegt wird. So ist die Fadenaufwickelvorrichtung, die in der JP 8-72156 A offenbart ist, derart strukturiert, dass während einer Drehung des Formungskörpers der Formungskörper in der axialen Richtung der Drehung des Formungskörpers vor- und zurückbewegt wird und eine Position, an der ein Faden aufgewickelt wird, in der axialen Richtung der Drehung des Formungskörpers geändert wird. Dementsprechend kann ein Faden (der in der JP 8-72156 A als Faser bezeichnet wird) um den Formungskörper herum aufgewickelt werden, ohne dass der Faden nach links und nach rechts (d. h. in die axiale Richtung der Drehung des Formungskörpers) geschwenkt wird.
Beispiele über eine Einrichtung zum Verbessern der Produktivität bei einer derartigen wie oben beschriebenen Fadenwickelvorrichtung beinhalten hingegen einen Anstieg einer Umdrehungsgeschwindigkeit des Formungskörpers, also in anderen Worten einen Anstieg einer Wickelgeschwindigkeit eines Fadens. Durch einen Anstieg der Wickelgeschwindigkeit eines Fadens kann die Zeit ab Beginn eines Wickelvorgangs bis zum Ende des Vorgangs gekürzt werden, was eine Verbesserung der Produktivität ermöglicht.
Bei einer herkömmlichen Fadenwickelvorrichtung, bei der eine Fadenzuführungsöffnung in einer axialen Richtung der Drehung eines Formungskörpers bewegt wird, muss jedoch eine Geschwindigkeit, mit der eine Fadenzuführungsöffnung vor- und zurückbewegt wird, erhöht werden, indem eine Geschwindigkeit erhöht wird, mit der ein Faden um den Formungskörper gewickelt wird. Aus diesem Grund wird eine Beschleunigung/Verlangsamung der Fadenzuführungsöffnung erhöht, wodurch ein Faden in hohem Maße zwischen einer Spule, die einen Fadenversorgungs- bzw. -zuführungsbereich bildet, und der Fadenzuführungsöffnung geschwenkt wird.
Dadurch, nämlich dass ein Faden in hohem Maße geschwenkt wird, kann eine Verzerrung oder Verwindung des Fadens eintreten, die zu Abnutzungserscheinungen auf demselben führt, oder es kann eine Minderung der Ausbildungs- bzw. Gestaltungsqualität durch eine unvorhergesehene Veränderung der Spannung am Faden auftreten.
Ferner kann als eine weitere Möglichkeit zur Steigerung der Produktivität in Betracht gezogen werden, eine Mehrzahl von Anordnungen von einer Spule bis zu einer Fadenzuführungsöffnung (die nachstehend als „Fadenzuführungsanordnungen” bezeichnet werden) bereitzustellen und eine Mehrzahl von Fäden um einen Formungskörper gleichzeitig zu wickeln. Da die Fadenwickelvorrichtung derart strukturiert ist, dass eine Mehrzahl von Fäden gleichzeitig um den Formungskörper gewickelt wird, wird bei nur einer Drehung des Formungskörper einfach darauf geachtet, dass eine Mehrzahl von Fäden um den Formungskörper gleichzeitig gewickelt werden kann.
Aus diesem Grund wird in Anbetracht eines Falls, in dem ein Faden um den Formungskörper mit einer Drehung des Formungskörper gewickelt wird, die Anzahl der Umdrehungen des Formungskörpers bestimmt, indem sie durch die Anzahl von Fäden geteilt wird (wenn die Anzahl der Fäden n beträgt, 1/n mal). Dementsprechend kann die Zeit ab dem Beginn der Wicklung bis zum Ende dieses Vorgangs gekürzt werden, was eine Steigerung der Produktivität ermöglicht.
Bei einer wie vorstehend beschriebenen Struktur ist eine Mehrzahl von Sätzen aus Fadenzuführungsanordnungen notwendig. Dadurch werden bei einer Anordnungsgestaltung von solchen Fadenzuführungsanordnungen Probleme verursacht.
In anderen Worten kann zunächst ein Aspekt einer Anordnungsgestaltung der Fadenzuführungsanordnungen in Betracht gezogen werden, bei dem die Fadenzufürungsanordnungen jeweils um den Formungskörper angeordnet werden. Wenn die Fadenzuführungsanordnungen wie vorstehend beschrieben strukturiert sind, kommt es jedoch, wenn der Formungskörper in Bezug auf tragende Bereiche zum Tragen des Formungskörpers montiert/demontiert wird, bei diesen tragenden Bereichen zu einer gegenseitigen Störüberlagerung mit den Fadenzuführungsanordnungen, wodurch es sich als äußerst schwierig erweist, den Formungskörper in Bezug auf die tragenden Bereiche zu montieren/zu demontieren.
Ferner kann außerdem zunächst ein anderer Aspekt einer Anordnungsgestaltung der Fadenzuführungsanordnungen in Betracht gezogen werden, bei dem die Fadenzuführungsanordnungen entlang einer Umdrehungsradiusrichtung oder einer axialen Richtung der Drehung des Formungskörpers angeordnet werden. Bei einer solchen Struktur erlangt die Vorrichtung jedoch insgesamt größere Abmessungen. Außerdem sind bei der Struktur, bei der die Fadenzuführungsanordnungen entlang einer axialen Richtung der Drehung des Formungskörpers angeordnet sind, die Längen der Fäden von der Spule zur Fadenzuführungsöffnung oder diejenigen der Fäden von der Fadenzuführungsöffnung zur Aufwickelposition an dem Formungskörper für jede Fadenzuführungsanordnungen zueinander verschieden, wodurch eine Möglichkeit zum Variieren der Zugkraft oder dergleichen für einen jeweiligen Faden bewirkt wird.
Als noch eine weitere Möglichkeit zur Produktivitätssteigerung kann eine Struktur in Betracht gezogen werden, bei der eine Mehrzahl von Sätzen von tragenden Bereichen zum Tragen des Formungskörpers bereitgestellt sind, und die Fadenzuführungsanordnungen, die den jeweiligen tragenden Bereichen entsprechen, bereitgestellt sein können.
In dem Fall einer solchen Struktur kann ein Faden während einer Wicklung eines Fadens von Beginn bis Endes des Vorgangs um eine Mehrzahl von Sätzen von Formungskörpern gewickelt werden. Dementsprechend kann eine Wickelzeit, die durch Dividieren der Aufwickelzeit des Fadens um eine Mehrzahl von Sätzen von Formungskörpern durch die Anzahl der Formungskörper bestimmt wird, gekürzt werden, wodurch die Produktivität gesteigert werden kann.
Ferner ist nur ein Satz von Fadenzuführungsanordnungen für einen Formungskörpersatz vorgesehen. Aus diesem Grund kann eine Verschlechterung der Montierbarkeit/Demontierbarkeit des Formungskörpers dadurch, dass der Formungskörper einer gegenseitigen Störüberlagerung mit der Fadenzuführungsanordnung ausgesetzt ist, was eines der Probleme ist, wenn eine Mehrzahl von Sätzen von Fadenzuführungsanordnungen für einen Formungskörpersatz vorgesehen ist, nur schwerlich eintreten.
Außerdem kann die Produktivität verbessert werden, ohne die Drehzahl bzw. Umdrehungsgeschwindigkeit des Formungskörper zu erhöhen. Aus diesem Grund kann ein mit einer Erhöhung der Drehzahl des Formungskörpers in Verbindung stehendes Problem nur schwer auftreten.
Da eine Mehrzahl von Sätzen von tragenden Bereichen zum Tragen des Formungskörpers oder die Mehrzahl von Sätzen der Fadenzuführungsanordnungen bereitgestellt sind und zueinander ausgerichtet sind, erhält die Vorrichtung dadurch jedoch größere Abmessungen. Da darüber hinaus die tragenden Bereiche zum Tragen des Formungskörpers oder eine Mehrzahl von Sätzen von Fadenzuführungsanordnungen zueinander ausgerichtet sind, werden die Abmessungen einer Vorrichtung, die in der Lage ist, einen großen Formungskörper zu verwenden, viel größer, was sich als unpraktisch erweist.
DE 38 21 054 C2 offenbart eine Einrichtung zum Längenausgleich von Fasersträngen in einer Anlage zum Wickeln von Hohlkörpern aus faserarmiertem Kunstharz. Zum Umwickeln des Hohlkörpers mit Fasern sind zwei unabhängig voneinander arbeitende Führungseinrichtungen vorhanden. Jede der beiden Führungseinrichtungen umwickelt den Körper mit einem vorbestimmten Wicklungswinkel. Während Fäden mit einer der Führungseinrichtungen gewickelt werden, befindet sich die andere Führungseinrichtung in einer Pausenposition, die sich außerhalb des Wickelbereichs befindet. Es wird zu jedem Zeitpunkt immer nur ein Faden gewickelt und nur eine Führungseinrichtung ist aktiv.
EP 00 36 447 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Herstellen von Wickelkörpern aus harzgetränkten Fasersträngen. Dabei umgreift den Wickeldorn eine ringförmige Wickelstation mit mehreren Zuführstellen. Dabei ist die Wickelstation ortsfest und die Zuführstellen ringförmig in einer Ebene um den Wickelkörper angeordnet. Eine Bewegung der Zuführstellen untereinander, d. h. eine unabhängige Bewegung einzelner Zuführstellen ist nicht möglich.
Offenbarung der Erfindung
Angesichts der vorstehend angeführten Tatsachen ist es eine Aufgabe der Erfindung, eine Fadenwickelvorrichtung zu schaffen, bei der die Zeit zum Wickeln eines lang gestreckten Materials, d. h. eines Fadens, ohne Beeinträchtigung der Betriebsfähigkeit während des Montierens/Demontierens eines Kernmaterials reduziert werden kann, und bei der größer werdende Abmessungen vermieden werden können.
Die Aufgabe wird durch eine Fadenwickelvorrichtung gemäß Anspruch 1 und durch ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials gemäß Anspruch 8 gelöst.
Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um einen Fadenwickelvorrichtung zum Drehen eines Kernmaterials, das durch einen tragenden Bereich getragen wird, in einer vorbestimmten Richtung, und zum Wickeln von Fäden, die eine Flexibilität aufweisen und die mit einem ungehärteten, synthetischen Harzmaterial imprägniert sind, um das Kernmaterial, wobei die Fadenwickelvorrichtung folgende Merkmale aufweist: mehrere Zuführbereiche zum gleichzeitigen Zuführen mehrerer Fäden; und mehrere Führungsmechanismen, die um das Kernmaterial herum positioniert sind, um mit den Fäden zu korrespondieren, die von den Zuführbereichen gezogen werden, und durch die die korrespondierenden Fäden gleichzeitig bewegt werden, wobei zumindest entweder der tragende Bereich oder die Führungsmechanismen in einer axialen Richtung der Drehachse des Kernmaterials, von einem Wicklungbetriebsbereich, in dem die Fäden durch die Führungsmechanismen zu Wicklungspositionen geführt werden können, an denen die Fäden um das Kernmaterial gewickelt werden, zu einer montierbaren/demontierbaren Position beweglich sind, an der die Führungsmechanismen von dem Kernmaterial und dem tragenden Bereich in der axialen Richtung relativ getrennt sind und wobei jeder einzelne der Führungsmechanismen unabhängig von den anderen Führungsmechanismen in der axialen Richtung bewegt werden kann.
Gemäß der Fadenwickelvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Struktur wird ein ungehärtetes (in anderen Worten verflüssigtes oder geliertes), synthetisches Harzmaterial auf eine Mehrzahl von lang gestreckten Materialien (d. h. Fäden) aufgetragen oder diese damit imprägniert, wobei die Materialien von einem oder mehreren Unterbringungsbereichen wie Spulenständern zum Unterbringen von lang gestreckten Materialien gezogen werden, wobei sie von ihren vorderen Enden aus gezogen zu werden. Ferner wird die Mehrzahl. der lang gestreckten Materialien zu Wickelpositionen durch die Führungsmechanismen (-einrichtungen) geführt, die um das Kernmaterial bereitgestellt sind, um mit den jeweiligen lang gestreckten Materialien zu korrespondieren, und um den Kernmaterial gewickelt. Wenn in diesem Zustand das Kernmaterial aufgrund einer Antriebskraft eines Elektromotors oder dergleichen um eine vorbestimmte Welle gedreht wird, wird ein jeweiliges lang gestrecktes Material um das Kernmaterial gewickelt.
Aufgrund einer Drehung des Kernmaterials wird ein jeweiliges lang gestrecktes Material von dessen vorderem Ende aus um das Kernmaterial gewickelt, wodurch eine Zugkraft auf das längliche Material ausgeübt wird und an dessen vorderer Endseite gezogen wird. Der sich daran anschließende Bereich (d. h. eine Seite am proximalen Endbereich des lang gestreckten Materials) des lang gestreckten Materials wird somit nacheinander von dem vorstehend erwähnten Unterbringungsbereich abgezogen, wobei ein synthetisches Harzmaterial darauf aufgetragen wird, und um das Kernmaterial gewickelt.
Ferner wird in der Fadenwickelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zumindest entweder der tragende Bereich oder die Mehrzahl der Führungsmechanismen entsprechend innerhalb eines Wickelbetriebsbereichs entlang der axialen Richtung der Drehung des Kernmaterials (nachstehend wird diese Richtung einfach als „axiale Drehrichtung” bezeichnet) verschoben. Aufgrund der Veränderung der Position wird eine Wickelposition eines jeden Lang gestreckten Materials in Bezug auf das Kernmaterial geändert. Folglich wird ein jedes lang gestrecktes Material um das Kernmaterial mit einer gewünschten Konfiguration gewickelt und geformt.
Wie hingegen vorstehend beschrieben wurde, wird während eines Wickelvorgangs eines jeweiligen lang gestreckten Materials in Bezug auf das Kernmaterial zumindest entweder der Tragende Bereich oder die Mehrzahl der Führungsmechanismen innerhalb des Wickelbetriebsbereichs verschoben. Wenn jedoch ein Wickelvorgang eines jeweiligen lang gestreckten Materials um das Kernmaterial abgeschlossen ist, wird zumindest entweder der tragende Bereich oder eine Mehrzahl von Führungsmechanismen von dem Wickelbetriebsbereich zu einer Position verschoben, an der das Kernmaterial montierbar/demontierbar ist, und die Mehrzahl von Führungsmechanismen von dem Kernmaterial und dem tragende Bereich relativ getrennt ist.
In diesem Zustand wird das Kernmaterial von dem tragenden Bereich abgenommen, und das Kernmaterial, um das das lang gestreckte Material gewickelt worden ist, erhält eine Aushärtungsbehandlung für ein synthetisches Harzmaterial. Aufgrund dessen wird eine faserverstärkte Harzform gebildet (wenn es sich bei dem lang gestreckten Material um Glasfaser handelt, entsteht ein glasfaserverstärkter Kunststoff).
Dabei wird in der Fadenwickelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl von lang gestreckten Materialien durch eine Mehrzahl von Führungsmechanismen geführt, die um das Kernmaterial herum positioniert sind, so dass sie mit einem jeweiligen von der Mehrzahl von lang gestreckten Materialien korrespondieren, und ein jeweiliges lang gestrecktes Material wird um das Kernmaterial gewickelt ist. Aus diesem Grund kann im Vergleich zu einer Struktur, bei der nur ein lang gestrecktes Material um das Kernmaterial gewickelt wird, um eine Form auszubilden, ein erheblicher für das Wickeln aufgebrachter Betriebszeitaufwand reduziert und eine extrem hohe Produktivität erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Fadenwickelvorrichtung ist derart konstruiert, das eine Mehrzahl von Führungsmechanismen um das Kernmaterial herum angeordnet ist. Wenn jedoch ein Wickelvorgang für jedes lang gestrecktes Element abgeschlossen ist, wird die Mehrzahl der Führungsmechanismen in der axialen Drehrichtung von dem Kernmaterial und dem tragenden Bereich relativ getrennt. Wenn dementsprechend das Kernmaterial mit den lang gestreckten Materialien, die um dasselbe gewickelt sind, von dem tragenden Bereich demontiert wird, ist der Demontagevorgang keiner gegenseitigen Störüberlagerung mit Geräten oder Elementen ausgesetzt, die in Verbindung mit einer Mehrzahl von Führungsmechanismen oder Führungsmechanismen bereitgestellt sind. Folglich kann die Betriebsfähigkeit der Montage-/Demontagevorgänge des Kernmaterials in Bezug auf den tragenden Bereich deutlich verbessert werden.
Ferner kann in anderen Worten, wenn das Kernmaterial von den tragenden Bereichen demontiert wird, da die tragenden Bereiche und das Kernmaterial zu einer Position bewegt werden, wo sie keiner gegenseitigen Störüberlagerung mit den Führungsmechanismen ausgesetzt sind, die Mehrzahl der Führungsmechanismen in der Nähe der Position des tragenden Bereichs und der Wickelpositionen des Kernmaterials positioniert sein, wenn ein jeweiliges lang gestrecktes Material um das Kernmaterial gewickelt wird. Folglich kann die Vorrichtung als Ganzes kompakt ausgelegt werden, und Platz zur Bereitstellung der Vorrichtung kann somit eingespart werden.
Bei der vorliegenden Erfindung kann es, wie vorstehend beschrieben, für die Struktur ausreichend sein, wenn entweder der tragende Bereich oder die Mehrzahl der Führungsmechanismen in der axialen Drehrichtung beweglich sind. In anderen Worten kann sich entweder der tragende Bereich oder die Mehrzahl der Führungsmechanismen in der axialen Drehrichtung aufgrund einer Antriebskraft oder dergleichen bewegen. Alternativ sind sowohl der tragende Bereich als auch die Mehrzahl der Führungsmechanismen in der axialen Drehrichtung beweglich.
Bei der vorliegenden Erfindung kann das lang gestreckte Material aus einem faserartigen Element (Faserelement) oder einem schnurartigen Element gebildet sein, das durch Verdrehen von Faserelementen gebildet wird. Ferner kann das lang gestreckte Material aus einem lang gestreckten, bandartigen (streifenartigen) Element oder einem lagenartigen Element gebildet werden.
Ferner sind bei der erfindungsgemäßen Fadenwickelvorrichtung die Führungsmechanismen in der axialen Drehrichtung individuell beweglich.
Ferner können bei der Fadenwickelvorrichtung mit der vorstehend erläuterten Struktur, da die Mehrzahl der Führungsmechanismen in der axialen Drehrichtung individuell beweglich ist, vor dem Wicklungsvorgang oder während des Wicklungsvorgangs, die Wicklungspositionen, an denen die lang gestreckten Materialien um das Kernmaterial entlang der axialen Drehrichtung gewickelt werden, für jedes lang gestrecktes Material variiert oder identisch gemacht werden. Dementsprechend kann, obwohl die Fadenwickelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung derart strukturiert ist, dass eine Mehrzahl von lang gestrecktes Materialien um das Kernmaterial im Wesentlichen koaxial gewickelt und ausgebildet wird, die vorliegende Erfindung auf verschiedene Arten von Wicklungsmustern des lang gestreckten Materials um das Kernmaterial herum angewendet werden.
Ferner kann bei der Fadenwickelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wenn das lang gestreckte Material um das Kernmaterial gewickelt ist, der tragende Bereich in der axialen Drehrichtung innerhalb des Wickelbetriebsbereichs beweglich sein.
Gemäß der die vorstehende Struktur aufweisenden Fadenwickelvorrichtung, wird, wenn das Kernmaterial gedreht wird, um das lang gestreckte Material um dasselbe herum zu wickeln, der tragende Bereich in der axialen Drehrichtung innerhalb des Wickelbetriebsbereichs bewegt. Dementsprechend wird in diesem Zustand, wenn die Mehrzahl der Führungsmechanismen nicht in der axialen Drehrichtung bewegt wird, die Bewegungsspur des lang gestrecktes Materials zwischen dem Zuführbereich des lang gestrecktes Materials und dem Kernmaterials nicht grundlegend verändert.
Wenn daher das lang gestreckte Material um das Kernmaterial gewickelt wird, treten keine Nachteile wie Verwinden oder Verzerren und Abnutzung und eine unvorhergesehene Veränderung der Zugkraft des lang gestreckten Materials zwischen dem Zuführbereich und dem Kernmaterial auf (bzw. treten kaum auf). Dementsprechend kann eine effektive Verbesserung bezüglich der Ausbildungs- bzw. Gestaltungsqualität erreicht werden.
Außerdem treten die Nachteile umso leichter auf je hoher die Geschwindigkeit ist, mit der das lang gestreckte Material dem Kernmaterial zugeführt wird (in anderen Worten die Drehgeschwindigkeit des Kernmaterials). Bei der Fadenwickelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung treten jedoch die wie oben beschriebenen Nachteile erst mal nicht (oder kaum) auf Aus diesem Grund kann die Gestaltungs- bzw. Ausbildungsqualität beibehalten werden, wenn die Zuführgeschwindigkeit erhöht wird. Auf diese Weise kann die Fertigungsgeschwindigkeit (Produktivität) verbessert werden, selbst wenn die Zuführgeschwindigkeit erhöht werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Fadenwickelvorrichtung kann die Mehrzahl der Führungsmechanismen in einer Richtung entgegengesetzt zu der des tragenden Bereichs gemäß der axialen Drehrichtungsbewegung des tragenden Bereichs bewegt werden.
Entsprechend der Fadenwickelvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Struktur wird, wenn das Kernmaterial gedreht wird und das lang gestreckte Element um dasselbe gewickelt wird, wenn der tragende Bereich zu der einen Seite der axialen Drehrichtung innerhalb des Wickelbetriebbereichs bewegt wird, gemäß der Bewegung des tragenden Bereichs, jeder Führungsmechanismus zu der anderen Seite der axialen Drehrichtung bewegt, die sich entgegengesetzt zur Bewegungsrichtung des tragenden Bereichs befindet.
Um daher einen Bewegungshub zu erhalten, wenn lediglich der tragende Bereich durch Verwendung der erfindungsgemäßen Fadenwickelvorrichtung bewegt wird, kann der Bewegungshub des tragenden Bereichs um den gleichen Betrag gekürzt werden, der gleich dem Bewegungshub der Mehrzahl der Führungsmechanismen ist. Wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des tragenden Bereichs die gleiche ist, kann die Bewegungszeit reduziert werden. Dementsprechend kann eine für einen Wickelvorgang aufgewendete Zeit gekürzt und die Betriebseffizienz deutlich verbessert werden.
Wenn hingegen der Bewegungshub in einem Fall, in dem nur die Mehrzahl der Führungsmechanismen bewegt wird, durch die erfindungsgemäße Fadenwickelvorrichtung erhalten wird, kann der Bewegungshub von der Mehrzahl der Führungsmechanismen durch den Bewegungshub des tragenden Bereichs gekürzt werden. Dementsprechend kann eine Veränderung der Bewegungsspur des lang gestreckte Materials zwischen dem Zuführbereich des lang gestreckte Materials und dem Kernmaterial minimiert werden.
Aus diesem Grund kann, wenn das lang gestreckte Material um das Kernmaterial gewickelt wird, das Auftreten von Nachteilen wie Verwindung, Verzerrung, Abnutzung und eine unvorhergesehene Veränderung einer Zugkraft des lang gestreckten Materials zwischen dem Zuführbereich und dem Kernmaterial reduziert werden, wodurch eine effektive Verbesserung der Gestaltungsqualität erreicht werden kann.
Die Nachteile treten übrigens umso leichter auf, je höher die Geschwindigkeit ist, mit der die lang gestreckte Materialien dem Kernmaterial zugeführt werden (in anderen Worten, die Drehgeschwindigkeit des Kernmaterials). Bei der erfindungsgemäßen Fadenwickelvorrichtung können jedoch derartige Nachteile gemildert werden. Aus diesem Grund kann die Gestaltungsqualität erhalten bleiben, selbst wenn die Zuhürgeschwindigkeit erhöht wird. Dadurch kann die Fertigungsgeschwindigkeit (Produktivität) verbessert werden, selbst wenn die Zuführgeschwindigkeit erhöht werden kann.
Bei der erfindungsgemäßen Fadenwickelvorrichtung kann außerdem die Mehrzahl der Führungsmechanismen auf einem im Wesentlichen konzentrischen Umfang zur Drehachse als Mittelpunkt bereitgestellt werden.
Gemäß der die vorstehende Struktur aufweisenden Fadenwickelvorrichtung ist ein Abstand vom Kernmaterial zu einem jeweiligen Führungsmechanismus verhältnismäßig gleich, da die Mehrzahl von Führungsmechanismen auf einem im Wesentlichen konzentrischen Umfang zur Drehachse des Kernmaterials als Mittelpunkt vorgesehen ist. Folglich kann, wenn das Kernmaterial gedreht wird, eine Schwankung der Zugkraft, die auf ein jeweiliges lang gestrecktes Material ausgeübt wird, minimiert werden, wodurch Formbarkeitseigenschaften oder dergleichen verbessert werden können.
Um die vorstehend angeführte Aufgabenstellung zu lösen, sieht die vorliegende Erfindung ferner ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials durch Verwendung eines Fadenwickelverfahrens zum Drehen eines Kernmaterials in einer vorbestimmten Richtung, das durch einen tragenden Bereich getragen wird, in einer vorbestimmten Richtung und zum Wickeln von Fäden, die eine Flexibilität aufweisen und die mit einem ungehärteten, synthetischen Harzmaterial imprägniert sind, um das Kernmaterial, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Gleichzeitiges Zuführen mehrerer Fäden von mehreren Zuführbereichen; Gleichzeitiges Bewegen der Fäden, die von den Zuführbereichen durch mehrere korrespondierende Führungsmechanismen gezogen werden; Positionieren der Führungsmechanismen um das Kernmaterial; Bewegen von zumindest entweder dem tragenden Bereich oder der Führungsmechanismen in einer axialen Richtung der Drehachse des Kernmaterials von einem Wicklungsbetriebsbereich, in dem die Fäden durch die Führungsmechanismen an Wicklungspositionen geführt werden können, an denen die Fäden um das Kernmaterial gewickelt werden, an eine montierbare/demontierbare Position, an der der die Führungsmechanismen von dem Kernmaterial und dem tragenden Bereich in der axialen Richtung relativ getrennt sind, und wobei jeder Führungsmechanismus in der axialen Richtung unabhängig von den anderen Führungsmechanismen bewegt wird.
Kurzbeschreibung der Zeichnung
1 ist eine perspektivische Ansicht einer Fadenwickelvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine Draufsicht auf die Fadenwickelvorrichtung in 1;
3 ist eine Vorderansicht der Fadenwickelvorrichtung in 1;
4 ist ein Querschnittsdiagramm, das eine schematische Struktur der Innenseite einer Traversierbasis der Fadenwickelvorrichtung in 1 darstellt;
5 ist ein schematisches Steuerdiagramm eines Antriebssystems der Fadenwickelvorrichtung in 1;
6 ist ein schematisches Steuerblockdiagramm eines Antriebssystems eines Führungsmechanismus einer Fadenwickelvorrichtung in 1;
7A ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand der Fadenwickelvorrichtung in 1 darstellt, wenn ein erstes Muster (Ringwicklung) für ein Wicklungsmuster eines Fadens verwendet wird, und stellt einen Zustand der Vorrichtung zu Beginn eines Wicklungsvorgangs des Fadens dar;
7B stellt einen Zustand der Vorrichtung in der Mitte der Wicklung eines Fadens in 7A dar;
7C stellt einen Zustand der Vorrichtung am Ende der Wicklung des Fadens in 7A dar;
8 ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand der Fadenwicklungsvorrichtung in 1 darstellt, wenn ein Kernmaterials von der Vorrichtung entfernt wird;
9A ist eine schematische Ansicht, die einen Zustand der Fadenwickelvorrichtung in 1A darstellt, wenn ein zweites Muster und ein drittes Muster (wobei beide schraubenlinienförmige Wicklungen sind) für ein Wicklungsmuster eines Fadens verwendet werden, und stellt einen Zustand der Vorrichtung zu Beginn der Wicklung des Fadens dar;
9B stellt einen Zustand der Vorrichtung dar, wenn der Faden in 9A im zweiten Muster gewickelt ist;
9C stellt einen Zustand der Vorrichtung dar, wenn der Faden in 9A im dritten Muster gewickelt ist;
10 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Fadenwickelvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt; und
11 ist eine Draufsicht, die die Fadenwickelvorrichtung in 10 darstellt.
Beste Art und Weise zum Ausführen der Erfindung
<Erste Ausführungsform>
1 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Fadenwickelvorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ferner zeigt 2 eine schematische Draufsicht auf die Fadenwickelvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung. Außerdem zeigt 3 eine schematische Vorderansicht der Fadenwickelvorrichtung 10 der vorliegenden Erfindung.
Struktur eines Formungskörper-Antriebsmechanismus 12
Wie in 1 gezeigt ist, weist die Fadenwickelvorrichtung 10 eine Formungskörper-Antriebsmechanismus 12 als einen Kernmaterial-Gleitmechanismus und einen Kernmaterial-Drehmechanismus auf. Der Formungskörper-Antriebsmechanismus 12 weist eine Traversierbasis 14 auf, die den Kernmaterial-Gleitmechanismus strukturiert.
Die Traversierbasis 14 ist vollständig in Form einer rechteckigen Platte ausgebildet. Ein im Wesentlichen rechteckiger Öffnungsbereich 16 ist an einem sich in die Breitenrichtung erstreckenden Zwischenbereich auf einer Oberseite der Traversierbasis 14 ausgebildet. Der Öffnungsbereich 16 ist im Wesentlichen in Form eines Schlitzes ausgebildet, der entlang einer Längenrichtung der Traversierbasis 14 lang ist und mit einem inneren Bereich und einem äußeren Bereich der Traversierbasis 14 in Verbindung steht.
Wie in 4 gezeigt ist, ist eine Kugelumlaufspindel 18, die die Kernmaterial-Gleit-/Antriebseinrichtung(-mechanismus) des Kernmaterial-Gleitmechanismus strukturiert, an einer Innenseite der Traversierbasis 14 angeordnet. Die Kugelumlaufspindel 18 ist entlang der Längenrichtung der Traversierbasis 14 lang ausgebildet, und ist an der Traversierbasis 14 in einer solchen Weise vorgesehen, dass beide Enden in einer Längenrichtung der Kugelumlaufspindel 18 an den tragenden Körpern 20 drehbar gelagert sind, damit sie um einen Wellenmittelpunkt der Kugelumlaufspindel 18 frei drehbar sind. Ein Verlangsamungsmechanismus 22 ist an einer Endseite der Kugelumlaufspindel 18 in einer Längenrichtung (axialen Richtung) bereitgestellt, um, zusammen mit der Kugelumlaufspindel 18 die Kernmaterial-Gleit-/Antriebseinrichtung zu strukturieren.
Der Verlangsamungsmechanismus 22 weist ein Zahnrad 24 auf, das mit der Kugelumlaufspindel 18 koaxial und einstückig verbunden ist. Das Zahnrad 24 nimmt mit dem Zahnrad 26 Eingriff. Ferner ist eine Abgabewelle 30 eines Elektromotors 28 als eine Antriebsquelle mechanisch mit dem Zahnrad 26 verbunden, um die Kernmaterial-Gleit-/Antriebseinrichtung zusammen mit der Kugelumlaufspindel 18 und dem Verlangsamungsmechanismus 22 zu strukturieren. Aufgrund einer Antriebskraft, die entsteht, wenn der Elektromotor 28 normalerweise angetrieben und gedreht wird, wird die Drehkraft, wenn die Abgabewelle 30 gedreht wird, an die Kugelumlaufspindel 18 übertragen, wobei die Kugelumlaufspindel 18 an sich normalerweise um ihren Wellenmittelpunkt gedreht wird. Wenn der Elektromotor 28 angetrieben wird, um sich in der umgekehrten Richtung zu drehen, wird die Kugelumlaufspindel 18 im Gegensatz zur Normaldrehung in der umgekehrten Richtung gedreht.
Wie im Blockdiagramm von 5 gezeigt, ist hingegen der E-Motor 28 durch eine Antriebseinrichtung 32 mit einem Steuerbereich 36 und einer Leistungsversorgung 38 in einem Controller 34 als Steuereinrichtung(-mechanismus) verbunden. Der Steuerbereich 36 ist mit einem Bedienfeld 40 zum Steuern von sowohl der Antriebseinrichtung 32 auf Basis eines Betriebssignals, das von dem Bedienfeld 40 übertragen wird, als auch eines Stroms, der von der Leistungsversorgung 38 in den Elektromotor 28 fließt, verbunden.
Ferner wird darüber hinaus als Nächstes eine Struktur der vorstehend beschriebenen Kernmaterial-Gleit-/Antriebseinrichtung beschrieben.
Die vorliegende Ausführungsform ist derart strukturiert, dass die Antriebskraft des Elektromotors 28 durch den Verlangsamungsmechanismus 22 verlangsamt wird und an die Kugelumlaufspindel 18 übertragen wird. Der Elektromotor 28 kann jedoch direkt mit der Kugelumlaufspindel 18 ohne den Verlangsamungsmechanismus 22 verbunden sein. Ferner ist zur Vereinfachung der Beschreibung in der vorliegenden Ausführungsform der Verlangsamungsmechanismus 22 durch die Zahnräder 24 und 26 strukturiert. Natürlich kann jedoch der Verlangsamungsmechanismus 22 durch eine Zahnradreihe strukturiert sein, in der eine Menge Zahnräder miteinander in Eingriff stehen, und sie kann nicht nur durch ein Stirnradgetriebe, sondern auch durch verschiedene Arten von Zahnradgetrieben strukturiert sein, wie z. B. ein Schneckenradgetriebe und ein Schneckenrad oder ein Kegelradgetriebe.
Ferner wird der Verlangsamungsmechanismus 22 als eine Antriebskraft-Übertragungseinrichtung(-mechanismus) zum Übertragen einer Antriebskraft des Elektromotors 28 an die Kugelumlaufspindel 18 verstanden. Die Antriebskraft-Übertragungseinrichtung ist jedoch nicht auf eine Zahnradreihe, die die Zahnräder 24 und 26 aufweist, beschränkt, und kann stattdessen auch derart strukturiert sein, dass die Antriebskraft des Elektromotors 28 an die Kugelumlaufspindel 18 durch Riemenübertragung, Kettenübertragung oder dergleichen übertragen wird. Darüber hinaus wird nachstehend die vorstehend beschriebene Zusatzerörterung als „Zusatzerörterung 1” bezeichnet.
Außerdem ist, wie in 1 gezeigt ist, ein Paar von Führungsschienen 42 als Kernmaterial-Gleit-/-Führungseinrichtung(-mechanismus) auf der Oberseite der Traversierbasis 14 vorgesehen, um den Kernmaterial-Gleitmechanismus zu strukturieren. Die Führungsschienen 42 sind in der Längenrichtung der Traversierbasis 14 lang und verlaufen parallel zu einander, um einander in einer Breitenrichtung der Traversierbasis 14 gegenüberzuliegen.
Ferner ist eine Gleitbasis 44, um den Kernmaterial-Gleitmechanismus zu strukturieren, auf der Traversierbasis 14 bereitgestellt. Die Gleitbasis 44 ist im Wesentlichen in Form einer Platte oder im Wesentlichen in Form eines Blocks ausgebildet.
Ein Paar von Führungsrillen 46, die die Kernmaterial-Gleit-/Führungseinrichtung in Kombination mit den Führungsschienen 42 strukturieren soll, ist an der unteren Fläche der Gleitbasis 44 ausgebildet, um mit dem Führungsschienenpaar 42 zu korrespondieren. Eine Öffnung einer jeweiligen der Führungsrillen 46 an der unteren Endfläche der Gleitbasis 44 weist eine Breite auf, die etwas größer ist als die einer jeden Führungsschiene 42.
Ferner sind die Führungsrillen 46 jeweils an beiden in Längsrichtung befindlichen Endflächen der Gleitbasis 44 (beiden Endflächen der Gleitbasis 44 entlang der Längenrichtung der Traversierbasis 14) offen, und die Gleitbasis 44 ist auf der Traversierbasis 14 in einem Zustand befestigt, in dem entsprechende Führungsschienen 42 in die jeweiligen Führungsrillen 46 eingepasst sind. Aus diesem Grund ist zumindest eine Bewegung der Gleitbasis 44 in der Breitenrichtung der Traversierbasis 14 eingeschränkt, so dass eine Bewegungsrichtung der Gleitbasis in Bezug auf die Längenrichtung der Traversierbasis 14 grundsätzlich eingeschränkt ist.
Ferner wird außerdem als nächstes eine Struktur der vorstehend beschriebenen Kernmaterial-Gleit-/Führungseinrichtung erörtert.
Indem man die vorliegende Ausführungsform auf derart einfache Weise strukturiert, dass die Führungsschienen 42 in die Führungsrillen 46 eingepasst werden, kann sie so strukturiert werden, dass die Bewegungsrichtung der Gleitbasis 44 gesteuert wird. Darüber hinaus kann die vorliegende Ausführungsform dadurch, dass eine Walze als ein Walzkörper an einer der jeweils inneren Wände der Führungsschiene 42 und der Führungsrille 46 vorgesehen wird, derart strukturiert sein, dass, wenn die Gleitbasis 44 durch die Führungsschienen 42 geführt und bewegt wird, die Walze in Bezug auf die jeweils andere Innenwand der Führungsschiene 42 und der Führungsrille 46 in einem Zustand gerollt wird, in dem ein äußerer Umfangsbereich der Walze mit der anderen Innenwand in Kontakt gebracht wird. Ferner wird nachstehend die vorstehend beschriebene zusätzliche Erörterung als „Zusatzerörterung 2” bezeichnet.
Wie in 4 gezeigt, ist ferner ein Paar von Schiebern 47 an der unteren Fläche der Gleitbasis 44 vorgesehen. Das Paar von Schiebern 47 ist zur Form einer Platte oder eines Blocks ausgebildet und liegt einander in der Längenrichtung der Traversierbasis 14 gegenüber. Ferner sind Innengewinde an den Schiebern 47 ausgebildet, die in der Längenrichtung der Traversierbasis 14 durch sie hindurch verlaufen und in einem Durchdringungszustand angeordnet sind, in dem die Kugelumlaufspindel 18 in die Innengewinde eingedreht wird.
Wenn die Kugelumlaufspindel 18 um ihren Wellenmittelpunkt gedreht wird, gleiten dadurch die Schieber 47 und die Gleitbasis 44 in einer axialen Richtung der Kugelumlaufspindel 18 gemäß einem Betrag, um den die Kugelumlaufspindel 18 gedreht wird.
Wie in 1 gezeigt, ist hingegen ein Paar von tragenden Wänden 48 als ein tragender Bereich an der Gleitbasis 44 bereitgestellt. Die tragenden Wände 48 sind in Längenrichtung an beiden Enden der Gleitbasis 44 angeordnet, so dass sie einander entlang der Längenrichtung der Gleitbasis 44 gegenüberliegen. Wellenaufnahmelöcher 52 sind jeweils an den tragenden Wänden 48 ausgebildet, um zueinander koaxial zu sein.
Ein Formungskörper 50 als ein Kernmaterial ist zwischen den tragenden Wänden 48 angeordnet. Wellenabschnitte 54 sind an Abschnitten des Formungskörpers 50 ausgebildet, der den Wellenaufnahmelöchern 52 gegenüberliegt. Ein jeweiliger Wellenabschnitt 54 steht in Richtung einer jeweiligen Tragwand 48 ab, die in die jeweiligen Wellenaufnahmelöcher 52 eingefügt ist, und wird durch das Wellenaufnahmeloch 52 so gelagert, dass es frei drehbar ist.
Außerdem ragt ein Wellenabschnitt 54 durch das Wellenaufnahmeloch 52 hindurch und ragt zur anderen Seite des Formungskörpers 50 durch die tragende Wand 48 hindurch. Ein Elektromotor 56 als Kernmaterial-Dreheinrichtung(-mechanismus), der den Kernmaterial-Drehmechanismus strukturieren soll, ist an einem vorderen Ende des einen Wellenabschnitts 54 bereitgestellt. Der eine Wellenabschnitt 54 ist mit einer Abgabewelle des Elektromotors 56 direkt oder indirekt durch die Verlangsamungseinrichtung(-mechanismus), wie z. B. den Verlangsamungsmechanismus 22 oder die Antriebskraft-Übertragungseinrichtung(-mechanismus), verbunden („direkte Verbindung” in der vorliegenden Ausführungsform).
Der Elektromotor 56 ist mit dem Steuerbereich 36 und der Leistungsversorgung 38 durch eine Antriebseinrichtung 58 verbunden, und genauso wie beim Elektromotor 28 wird eine Erregung des Elektromotors 56 durch den Steuerbereich 36 gesteuert.
Struktur eines Fadenzuführungsmechanismus 60
Wie in 1 gezeigt, ist wiederum eine Mehrzahl von Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 als Zuführbereiche (vier Sätze bei der vorliegenden Ausführungsform) an beiden Seiten in einer Breitenrichtung der Traversierbasis 14 vorgesehen. Obwohl ferner die Anordnungsgestaltung der Fadenzuführmechanismen 60, 62, 64 und 66 verschieden ist, weisen sie den gleichen Grundaufbau auf. Aus diesem Grund erfolgt ausschließlich von der Struktur eines Fadenzuführungsmechanismus 60 eine ausführliche Beschreibung. Auf eine ausführliche Beschreibung der Strukturen der verbleibenden Fadenzuführmechanismen 62, 64, und 66 wird jedoch verzichtet.
Der Fadenzuführungsmechanismus 60 weist einen Spulenständer 68 auf. Der Spulenständer 68 weist eine Spulenständerbasis 72 mit einer Mehrzahl von Aufwickelwellen 70 (vier in der vorliegenden Ausführungsform) auf, die daran angeordnet sind. Ein Faden 74, als Stoffmaterial oder Material im Schnurzustand, wobei es sich bei diesem Zustand um einen Aspekt des lang gestrecktes Materials handelt, ist an einem äußeren Umfangsbereich einer jeden Aufwickelwelle 70 in einem Aufwickelzustand untergebracht.
Der Faden 74 ist aus einer sogenannten Glasfaser gebildet, bei der Glas verschmolzen und zu einer Faser in einem Langfaserzustand ausgebildet wird (die Glasfaser kann ferner zu einem Faserbündel gebündelt werden, um so eine Schnur auszubilden). Der Faden 74 wird um die Aufwickelwelle 70 herum von seinem in Längenrichtung proximalen Ende mitgenommen, und ein in Längenrichtung distales Ende des Fadens 74 wird von der Aufwickelwelle 70 in eine Richtung gezogen, in der der Faden 74 der Traversierbasis 14 im Wesentlichen in der Breitenrichtung der Traversierbasis 14 genähert wird.
Ein Beschichtungsbereich 76 ist an dem Spulenständer 68 bereitgestellt, und der Faden 74, der von der Aufwickelwelle 70 gezogen wird, wird durch den Beschichtungsbereich 76 bewegt. Im Inneren des Beschichtungsbereichs 76 sind ein Beschichtungsbehälter zum Bereithalten eines ungehärteten (in anderen Worten verflüssigten), wärmehärtenden bzw. duroplastischen, synthetischen Harzmaterials, eine Beschichtungswalze, die frei drehbar ist und deren äußerer Umfangsbereich teilweise im Beschichtungsbehälter imprägniert wird, und dergleichen vorgesehen. Wenn er durch den Beschichtungsbereich 76 hindurch bewegt wird, wird der Faden 74 durch den Beschichtungsbehälter bewegt oder gleitend weiterbewegt und mit dem äußeren Umfangsbereich der Beschichtungswalze in Kontakt gehalten, und dementsprechend wird ein synthetisches Harzmaterial auf den Faden aufgetragen und dieser damit imprägniert.
Eine Vorwärmeinrichtung und eine Spannungssteuerungseinrichtung sind in dem Beschichtungsbereich 76 vorgesehen. Die Vorwärmeinrichtung ist näher an dem in Längsrichtung proximalen Ende des Fadens 76 (in anderen Worten näher an einem Einlass des Beschichtungsbereichs 76) angeordnet als der Beschichtungsbehälter. Der Vorwärmbereich weist eine Heizeinrichtung auf und führt dem Faden 74, der zum Beschichtungsbehälter oder zur Beschichtungswalze vorwärts bewegt wird, im Voraus eine entsprechende Wärmemenge zu.
Die Spannungssteuerungseinrichtung ist hingegen näher an dem in Längsrichtung proximalen Ende oder distalen Ende des Fadens 74 angeordnet (d. h. näher am Auslass des Beschichtungsbereichs 76) als der Beschichtungsbehälter. Die Spannungssteuerungseinrichtung ist mit einer Antriebswalze oder dergleichen versehen, die in der Vorwärts- und der Rückwärtsrichtung aufgrund einer Antriebskraft einer Antriebsseinriechtung(-mechanismus), wie z. B. einem Elektromotor, drehbar ist.
Wenn die Spannungssteuerungseinrichtung eine Struktur mit einer derartigen Antriebswalze aufweist, wird der Faden 74 um die Antriebswalze herum mitgenommen, und aufgrund einer Drehkraft der Antriebswalze, die von einer Drehung des Formungskörpers 50 unabhängig ist und die auf den Faden 74 ausgeübt wird, kann eine Zugkraft des Fadens 74 zwischen dem Formungskörper 50 und der Antriebswalze frei gesteuert werden.
Der Fadenzuführungsmechanismus 60 weist hingegen einen Traversiermechanismus 80 auf. Der Traversiermechanismus 80 weist eine Traversierbasis 82, eine Kugelumlaufspindel 84, einen Elektromotor 86, eine Gleitbasis 88 und dergleichen auf, die jeweils mit der Traversierbasis 14, der Kugelumlaufspindel 18, dem Elektromotor 28, der Gleitbasis 44 und dergleichen in dem Kernmaterial-Gleitmechanismus des Formungskörper-Antriebsmechanismus 12 korrespondieren. In anderen Worten weist der Traversiermechanismus 80 eine Struktur auf, die im Wesentlichen mit der des Kernmaterial-Gleitmechanismus in dem vorstehend beschriebenen Formungskörper-Antriebsmechanismus 12 identisch ist. Aufgrund einer Antriebskraft des Elektromotors 86 wird die Gleitbasis 88 in einer Gleitbewegung in einer Längenrichtung der Traversierbasis 82 bewegt (wobei sich die Traversierbasis 82 parallel zur Traversierbasis 14 befindet, und folglich die Längenrichtung der Traversierbasis 82 mit der Längenrichtung der Traversierbasis 14 korrespondiert).
Da der Traversiermechanismus 80 grundsätzlich genauso wie der Kernmaterial-Gleitmechanismus in dem Formungskörper-Antriebsmechanismus 12 strukturiert ist, wird somit auf eine ausführliche Beschreibung der Struktur des Traversiermechanismus 80 verzichtet. Ferner erübrigt sich die Feststellung, dass die vorstehend angeführten, Zusatzerläuterungen 1 und 2 für den Traversiermechanismus 80 gelten können, da der Traversiermechanismus 80 grundsätzlich genauso wie der Kernmaterial-Gleitmechanismus in dem Formungskörper-Antriebsmechanismus 12 strukturiert ist.
Ferner erstreckt sich ein Verbindungsstück 90 von der Gleitbasis 88 in dem Traversiermechanismus 80. Ein in Längenrichtung befindlicher Zwischenbereich des Verbindungsstücks 90 ist derart gebogen, dass er im Wesentlichen eine L-Form ausbildet. Ein in Längenrichtung liegender Bereich auf der vorderen Endseite des Verbindungsstücks 90 entspricht anders als der gebogene Bereich einer tangentialen Richtung bezogen auf einen Kreis, der den Wellen-Drehpunkt des Formungskörpers 50 als Mittelpunkt aufweist.
Ein Führungsmechanismus 92 als Führungseinrichtung ist an einem vorderen Endbereich des Verbindungsstücks 90 vorgesehen. Wie in 6 gezeigt ist, weist der Führungsmechanismus 92 einen Führungsring 94 auf. Der Führungsring 94 ist zu einer vorbestimmten, ringförmigen Konfiguration (bei der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen einer rechtwinkeligen Form) ausgebildet, und ein vorderes Ende des Verbindungsstücks 90 mit einer Seite des Führungsrings 94 verbunden, so dass es mit ihm einstückig ausgebildet ist.
Ein Stab 96 wird durch den Führungsring 94 bewegt, so dass er darin frei gleitbar bewegt werden kann, und ist an dem Führungsring 94 durch in einen nicht dargestellten Anschlag befestigt. Ein Getriebe 98 ist an einem vorderen Ende des Stabs 96 vorgesehen, so dass es mit demselben einstückig ausgebildet ist.
Wie in 6 gezeigt, ist im Inneren des Getriebegehäuses 98 ein Elektromotor 100 vorgesehen, der einen Führungsdrehungs-/-antriebsmechanismus als Führungsdrehungs-/-antriebseinrichtung strukturieren soll. Ein Zahnrad 104, als die Antriebskraft-Übertragungseinrichtung(-mechanismus) oder die Verlangsamungseinrichtung(-mechanismus), die eine Reihe von Zahnrädern in dem Führungsdrehungs-/-antriebsmechanismus strukturieren soll, ist koaxial mit einem vorderen Ende einer Abgabewelle 102 des Elektromotors 100 verbunden, so dass es mit ihm einstückig ausgebildet ist.
Ein Zahnrad 106, dessen Durchmesser größer ist als der des Zahnrads 104 steht mit dem Zahnrad 104 in Eingriff Eine drehende Welle 108 erstreckt sich aus einem Wellendrehpunkt des Zahnrads 106 und verläuft durch das Getriebegehäuse 98. Eine Fadenzuführungsöffnung 110 als ein Führungsbereich der drehenden Welle 108 ist mit der drehenden Welle 108 einstückig verbunden.
Die Fadenzuführungsöffnung 110 ist im Wesentlichen zur Form eines Rings ausgebildet, und eine Öffnungsrichtung der Fadenzuführungsöffnung 110 korrespondiert mit einer radialen Richtung mit einer imaginären Linie, die sich von dem Wellendrehpunkt der drehenden Welle 108 erstreckt und durch den Mittelpunkt der Fadenzuführungsöffnung 110 als eine Achse verläuft. Da die Fadenzuführungsöffnung 110 in einer axialen Richtung des Formungskörpers 50 betrachtet wird, korrespondiert die Öffnungsrichtung der Fadenzuführungsöffnung 110 im Wesentlichen mit einer tangentialen Richtung bezogen auf einen Kreis des Formungskörpers 50, der den Wellen-Drehpunkt als Mittelpunkt aufweist. Wie vorstehend beschrieben, wird die Fadenzuführungsöffnung 110 in einem Stück mit der drehenden Welle 108 gerollt und die Öffnungsrichtung der Fadenzuführungsöffnung 110 wird geändert, wenn die drehende Welle 108 aufgrund einer Antriebskraft des Elektromotors 100 gerollt wird, da die drehende Welle 108 mit dem Elektromotor 100 durch die Zahnräder 104 und 106 mechanisch verbunden ist,.
Eine Walze 112 ist an einer dem Formungskörper 50 gegenüberliegenden Seite, in Bezug auf die Fadenzuführungsöffnung 110 entlang einer durch die Fadenzuführungsööffnung 110 hindurchgelangenden Tangente eines imaginären Kreises angeordnet, der die Drehachse des Formungskörpers 50 als Mittelpunkt aufweist. Der Faden 74, der durch den Beschichtungsbereich 76 bewegt wird, wird von der Walze 112 mitgenommen, und der Faden 74, der von der Walze 112 mitgenommen wird, gelangt durch die Fadenzuführungsöffnung 110 und wird um den Formungskörper 50 herum mitgenommen.
Ferner sind die Fadenzuführungsöffnung 110 der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 so vorgesehen, dass sie im Wesentlichen auf dem gleichen imaginären Umfang positioniert sind, der der Wellen-Drehpunkt des Formungskörpers 50 als Mittelpunkt aufweist.
Wie in 5 gezeigt ist, sind außerdem die Elektromotoren 86 der Fadenzuführmechanismen 60, 62, 64 und 66 mit dem Steuerbereich 36 und der Leistungsversorgung 38 durch Antriebseinrichtungen 114 verbunden, die so bereitgestellt sind, dass sie mit den jeweiligen Elektromotoren $6 korrespondieren, und auf der Basis eines Steuersignals von dem Steuerbereich 36 steuern die Antriebseinrichtungen 114 Ströme, die in die entsprechenden Elektromotoren 86 geflossen sind. Aus diesem Grund gleiten die Gleitbasen 88 der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 einzeln in den Längenrichtungen der Traversierbasen 82 (in anderen Worten der Längenrichtung der Traversierbasis 14 und der axialen Drehrichtung des Formungskörpers 50).
Die Längen der Traversierbasis 14 und der Führungsschienen 42 oder jene der Traversierbasen 82 und Positionen der Traversierbasis 82 entlang der Längenrichtung der Traversierbasis 14 werden derart bestimmt, dass in einem Zustand, in dem die Gleitbasis 44 in einer Gleitbewegung am nächsten zu dem in Längenrichtung einen Ende der Traversierbasis 14 bewegt wird und jede Gleitbasis 88 in einer Gleitbewegung am nächsten zu dem in Längenrichtung anderen Ende einer Traversierbasis 82 bewegt wird (d. h. dem in Längenrichtung anderen Ende der Traversierbasis 14), zumindest ein Endbereich des Formungskörpers 50 an dem in Längenrichtung anderen Ende der Traversierbasis 14 (d. h. in diesem Zustand, einem Endbereich des Formungskörpers 50, der sich am nächsten zu einer jeweiligen Gleitbasis 88 befindet) noch näher zu dem in Längsrichtung einen Ende der Traversierbasis 14 als eine jeweilige Gleitbasis 88 positioniert wird.
Ferner sind die Elektromotoren 100 der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 mit dem Steuerbereich 36 und der Leistungsversorgung 38 durch Antriebseinrichtungen 116 verbunden, die derart bereitgestellt sind, dass sie mit den jeweiligen Elektromotoren 100 korrespondieren. Die Antriebseinrichtungen 116 steuern die in die entsprechenden Elektromotoren 100 fließenden Ströme auf der Basis von Steuersignalen, die von dem Steuerbereich 36 übertragen werden. Aus diesem Grund werden die Fadenzuführungsöffnungen 110 der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 individuell gerollt, und die Öffnungsrichtungen der Fadenzuführungsöffnungen 110 werden geändert.
Die Betriebsabläufe und -effekte der ersten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung
Anschließend erfolgt eine Erläuterung der Betriebsabläufe und -effekte der vorliegenden Ausführungsform für ein jeweiliges Wicklungsmuster des Fadens 74 um den Formungskörper 50.
Erstes Muster
Bei einem ersten Muster handelt es sich um ein Wicklungsmuster, das als eine „Ringwicklung” bezeichnet wird. Der Formungskörper 50 ist an den Wellenabschnitten 54 zwischen den beiden tragenden Bereichen 48 befestigt. Wenn das erste Muster ausgewählt und durch das Bedienfeld 40 oder dergleichen betrieben wird, beispielsweise auf Basis eines Betriebssignals von dem Bedienfeld 40, steuert in diesem Zustand der Steuerbereich 36 die jeweiligen Antriebseinrichtungen 114 der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66. Jede Antriebseinrichtung 114, die durch den Steuerbereich 36 gesteuert wird, ermöglicht, dass ein Strom in die jeweiligen Elektromotoren 86 für eine vorbestimmte Zeitdauer fließen kann und treibt die Elektromotoren 86 an.
Aufgrund dessen, dass ein jeder Elektromotor 86 des Fadenzuführungsmechanismus 60, 62, 64 oder 66 angetrieben wird, wird eine jeweilige Kugelumlaufspindel 84 gedreht. Dadurch wird jeder Führungsmechanismus 92 in einer Traversierbasis 82 bewegt. Wie in 7A gezeigt, ist dementsprechend der Führungsmechanismus 92 des Fadenzuführungsmechanismus 60 an einem Ende eines Wicklungsbereichs des Fadens um den Formungskörper 50 entlang der axialen Drehrichtung des Formungskörpers 50 positioniert.
Ferner ist der Führungsmechanismus 92 des Fadenzuführungsmechanismus 66, der direkt unterhalb des Führungsmechanismus 92 des Fadenzuführungsmechanismus 60 positioniert ist, an dem in axialer Richtung anderen Ende des Formungskörper 50 um etwa ¼ Hub des Wicklungsbereichs entlang der vorstehend erwähnten axialen Richtung in Berg auf den Führungsmechanismus 92 des Fadenzuführungsmechanismus 60 positioniert. Auf die gleiche Weise ist der Führungsmechanismus 92 des Fadenzuführungsmechanismus 62 an dem in axialer Richtung anderen Ende des Formungskörpers 50 um etwa ¼ Hub des Wicklungsbereichs entlang der vorstehend erwähnten, in Bezug auf den Führungsmechanismus 92 des Fadenzuführungsmechanismus 66 axialen Richtung positioniert. Außerdem ist der Führungsmechanismus 92 des Fadenzuführungsmechanismus 64, der direkt unterhalb des Führungsmechanismus 92 des Fadenzuführungsmechanismus 62 positioniert ist, an dem in axialer Richtung anderen Endes des Formungskörpers 50 um etwa ¼ Hub des Wicklungsbereichs entlang der vorstehend erwähnten, in Bezug auf den Führungsmechanismus 92 des Fadenzuführungsmechanismus 62 axialen Richtung positioniert.
Somit wird in einem Zustand, in dem der Führungsmechanismus 92 von einem jeweiligen der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 eingestellt wird, ein vorderes Ende des Fadens 74, der von der Aufnahmewelle 70 des Spulenständers 68 eines jeweiligen Fadenzuführungsmechanismus 60, 62, 64 und 66 gezogen wird, um den äußeren Umfangsbereich des Formungskörpers 50 herum mitgenommen. In diesem Zustand wird die Antriebseinrichtung 58 durch den Steuerbereich 36 gesteuert und der Elektromotor 56 mit Energie versorgt.
Wenn daher der Elektromotor 56 angesteuert wird, werden die Wellenabschnitte 54 gedreht, und der Formungskörper 50 wird dann um die Wellenabschnitte 54 gedreht. Wenn der Formungskörper 50 um die Wellenabschnitte 54 gedreht wird, wird jeder Faden 74 aufeinander folgend um den äußeren Umfangsbereich des Formungskörpers 50 von dessen vorderem Ende gewickelt.
Ferner wird auf diese Weise der Formungskörper 50 um die Wellenabschnitte 54 gedreht, und ein jeweiliger Faden 74 wird um den äußeren Umfangsbereich des Formungskörpers 50 gewickelt, während dessen die Antriebseinrichtung 32 durch den Steuerbereich 36 gesteuert und der Elektromotor 28 mit Energie versorgt wird. Wenn der Elektromotor 28 mit Energie versorgt und angetrieben wird, wird die Kugelumlaufspindel 18 gedreht, und der Formungskörper 50 wird in einer Gleitbewegung entlang der Traversierbasis 14 in Richtung des in axialer Richtung einen Endes des Formungskörpers 50 bewegt.
Aufgrund dessen, dass der Formungskörper 50 in einer Gleitbewegung auf der Traversierbasis 14 in einem Zustand bewegt wird, in dem der Formungskörper 50 gedreht wird, wie in 7B gezeigt ist, wird auf diese Weise eine Position, in der der Faden 74 um den Umfangsbereich des Formungskörpers 50 an einem jeweiligen der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 gewickelt wird, in das in axialer Richtung andere Ende des Formungskörpers 50 umgeändert. Folglich wird der Faden 74 um den äußerlichen Umfangsbereich des Formungskörpers 50 zwischen einer Wickelposition des Fadens 74 zu Beginn einer Drehung des Formungskörpers 50 und einer aktuellen Wickelposition des Fadens 74 gewickelt.
Wenn der Formungskörper 50 in einer Gleitbewegung zu dem in axialer Richtung einen Ende des Formungskörper 50 um etwa ¼ Hub des Wicklungsbereichs des Fadens 74 entlang der axialen Drehrichtung des Formungskörper 50 bewegt wird, wird ferner, wie in 7C gezeigt ist, eine Wicklungsposition, an der der Faden 74 um den Formungskörper 50 am Fadenzuführungsmechanismus 60 gewickelt wird, erreicht in Bezug auf die Wicklungsposition des Fadens 74 am Fadenzuführungsmechanismus 66 zu Beginn einer Drehung des Formungskörper 50. Desgleichen wird in diesem Zustand die Wicklungsposition des Fadens 74 am Fadenzuführungsmechanismus 66 in Bezug auf die Wicklungsposition des Fadens 74 am Fadenzuführungsmechanismus 62 zu Beginn einer Drehung des Formungskörpers 50 erreicht, während die Wicklungsposition des Fadens 74 am Fadenzuführungsmechanismus 62 in Bezug auf die Wicklungsposition des Fadens 74 am Fadenzuführungsmechanismus 64 zu Beginn der Drehung des Formungskörpers 50 erreicht wird.
Durch eine Position des Führungsmechanismus 92 am Fadenzuführungsmechanismus 64, die um im Wesentlichen ¼ Hub des Wicklungsbereichs des Fadens 74 um den Formungskörper 50 in Bezug auf den Formungskörper 50 in der axialen Drehrichtung des Formungskörper 50 relativ geändert wird, wenn eine Drehung des Formungskörpers 50 gestartet wird, werden die Führungsmechanismen 92 am Fadenzuführungsmechanismus 64 in Bezug auf das in axialer Richtung andere Ende des Wicklungsbereichs des Fadens 74 um den Formungskörper 50 erreicht. Folglich wird der Faden 74 um den gesamten Bereich des Wicklungsbereichs des Fadens 74 um den Formungskörper 50 gewickelt.
Wenn hier in der Fadenwickelvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform eine Ringwicklung als das erste Muster ausgeführt wird, wird eine Wicklungsposition des Fadens 74 durch gleitendes Bewegen des Formungskörpers 50 in der axialen Drehrichtung des Formungskörper geändert. Aus diesem Grund wird zu dem Zeitpunkt, wenn die Wicklungsposition des Fadens 74 um den Formungskörper 50 geändert wird, der Faden nicht in der axialen Richtung des Formungskörper 50 an eine Position bewegt, die näher zum in Längenrichtung proximalen Ende der Umwicklungsposition des Fadens 74 ist (d. h., dass der Faden nicht in der axialen Richtung des Formungskörper 50 geschwenkt wird).
Dadurch kann das Auftreten von Verwindungen oder Verzerrungen sowie Abnutzungen am Faden 74 aufgrund dessen, dass der Faden 74 geschwenkt wird, äußerst wirksam verhindert oder minimiert werden. Dabei kann eine Verschlechterung der Gestaltungs- bzw. Ausformungsqualität eines Kernmaterials während einer Aushärtung eines synthetischen Harzmaterials, mit dem der Faden beschichtet ist, unterdrückt werden.
Wenn der Faden 74 lediglich durch den Fadenzuführungsmechanismus 60 um den Formungskörper 50 gewickelt wird, muss der Formungskörper 50 in einer Gleitbewegung zu dem in axialer Richtung einen Ende durch einen Hub bewegt werden, der dem gesamten Bereich des Wicklungsbereichs des Fadens 74 entlang der axialen Richtung des Formungskörpers 50 entspricht.
Andererseits kann bei der Fadenwickelvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform der Aufwickelvorgang des Fadens 74 abgeschlossen werden, indem der Formungskörper 50 zu dem in axialer Richtung einen Ende um etwa ¼ eines Hubs entsprechend dem gesamten Bereich im Wicklungsbereich bewegt wird. Daher kann die ab dem Start des Wickelvorgangs bis zum Ende des Wickelvorgangs des Fadens 74 erforderliche Zeit im Vergleich zu einem Fall, wenn nur der Fadenzuführungsmechanismus 60 verwendet wird, auf etwa ¼ der Zeit verkürzt werden. Dementsprechend kann anhand einer einfachen Berechnung die Produktivität um etwa das Vierfache gesteigert werden.
Anschließend wird auf diese Weise, nachdem das Aufwickeln des Fadens 74 beendet worden ist, die Antriebseinrichtung 32 durch den Steuerbereich 36 gesteuert und der Elektromotor 28 mit Energie versorgt. Wenn der Elektromotor 28 mit Energie versorgt und angesteuert wird, wird die Kugelumlaufspindel 18 gedreht, und der Formungskörper 50 wird in einer Gleitbewegung zu dem in axialer Richtung anderen Ende des Formungskörper 50 auf der Traversierbasis 14 bewegt. Dadurch wird, wie in 8 gezeigt ist, die tragende Wand 48 an der in axialer Richtung einen Endseite des Formungskörper 50 näher an die andere Endseite der Traversierbasis 14 als die Traversierbasis 82 eines jeweiligen Fadenzuführungsmechanismus 60, 62, 64 und 66 heranbewegt.
In diesem Zustand sind die Traversierbasis 82 und der Führungsmechanismus 2 an einem jeweiligen der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 nicht an einer radialen Drehbewegungsseite des Formungskörpers 50 positioniert. Daher können beim Demontieren des Formungskörper 50 von den Wellenabschnitten 54 weder die Traversierbasis 82 noch der Führungsmechanismus 92 beim Demontieren im Wege stehen, wodurch die Demontage des Formungskörpers 50 von den Wellenabschnitten 54 erleichtert wird. Gleiches kann in Bezug auf den Montagevorgang des Formungskörpers 50 an die Wellenabschnitte 54 gesagt werden.
Zweites Muster
Bei dem zweiten Muster handelt es sich um ein Wicklungsmuster, das als „schraubenlinienförmige Wicklung” bezeichnet wird. Zudem kann bei dem zweiten Muster der Formungskörper 50 an den Wellenabschnitten 54 zwischen beiden tragenden Wänden 48 angebracht werden.
Wenn in diesem Zustand das zweite Muster ausgewählt und durch das Bedienfeld 40 oder dergleichen beispielsweise auf der Basis eines Betriebssignals von dem Bedienfeld 40 betrieben wird, wird eine jede der Antriebseinrichtungen 114 der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 durch den Steuerbereich 36 gesteuert. Jede Antriebseinrichtung 114, die durch den Steuerbereich 36 gesteuert wird, ermöglicht, dass ein Strom in den jeweiligen Elektromotor 86 für eine vorbestimmte Zeitdauer fließen kann, und steuert den Elektromotor 86 an. Aufgrund dessen, dass jeder Elektromotor 86 der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 oder 66 angetrieben wird, wird eine jede Kugelumlaufspindel 84 gedreht, und dementsprechend gleitet der Führungsmechanismus 92 auf der Traversierbasis 82.
Wie in 9A gezeigt, ist der Führungsmechanismus 92 eines jeden der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 an dem anderen Ende des Wicklungsbereichs des Fadens 74 um den Formungskörper in einer axialen Drehrichtung des Formungskörpers 50 positioniert (gemäß den in 9A bis 9C gezeigten Strukturen sind die Fadenzuführungsmechanismen 64 und 66 direkt unterhalb der Fadenzuführungsmechanismen 60 und 62 positioniert, wobei dabei auf Darstellungen der Fadenzuführungsmechanismen 64 und 66 verzichtet wurde).
Wenn der Führungsmechanismus 92 an einem jeweiligen Fadenzuführungsmechanismus 60, 62, 64 und 66 eingestellt wird, werden somit die vorderen Enden des Fadens, die von den Abnahmewellen 70 des Spulenständers 68 an den Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 gezogen werden, um den äußeren Umfangsbereich des Formungskörper 50 herum in einem Zustand mitgenommen, in dem die vorderen Enden des Fadens 74 in Bezug auf die Achse des Formungskörpers 50 um 90° (ein Viertel von 360°) voneinander außer Phase sind. In diesem Zustand werden die Antriebseinrichtungen 32 und 58 durch den Steuerbereich 36 gesteuert und die Elektromotoren 28 und 56 mit Energie versorgt.
Wenn die Elektromotoren 28 und 56 angetrieben werden, werden die Wellenabschnitte 54 gedreht, um dadurch den Formungskörper 50 um die Wellenabschnitte 54 zu drehen, und aufgrund einer Antriebskraft des Elektromotors 28 wird die Kugelumlaufspindel 18 gedreht, und der Formungskörper 50 wird in einer Gleitbewegung auf der Traversierbasis 14 zu deren in axialer Richtung anderem Ende bewegt. Da die Drehung des Formungskörpers 50 und seine Gleitbewegung auf der Traversierbasis 14 auf diese Weise zusammen durchgeführt werden, wie in 9B gezeigt ist, wird der Faden 74 diagonal um den äußeren Umfangsbereich des Formungsköpers 50 gewickelt, der den Bereich zwischen dem in axialer Richtung einen Ende und dem in axialer Richtung anderen Ende des Formungskörpers 50 umspannt.
Ferner wird der Formungskörper 50 während einer Vor- und Zurückbewegung des Formungskörpers 50 auf der Traversierbasis 14 gedreht, wodurch der Faden 74 um den gesamten Bereich innerhalb des Wicklungsbereichs des Fadens 74 um den äußeren Umfangsbereich des Formungskörpers 50 gewickelt wird.
Hier wird bei der Fadenwickelvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform beim Ausführen einer schraubenlinieförmigen Wicklung als das zweite Muster durch eine gleitende Bewegung des Formungskörpers 50 in der axialen Drehrichtung eine Wicklungsposition des Fadens 74 geändert. Wenn die Wicklungsposition des Fadens 74 geändert wird, wird aus diesem Grund der Faden 74 nicht in der axialen Richtung des Formungskörpers 50 an eine Position bewegt, die noch näher am in Längenrichtung proximalen Ende des Fadens 74 ist als die Wicklungsposition des Fadens 74 (d. h. der Faden 74 wird nicht in der axialen Richtung des Formungskörper 50 geschwenkt).
Dadurch, dass der Faden 74 geschwenkt wird, kann das Auftreten von Verzerrungen oder Verwindungen sowie Abnutzungen an dem Faden 74 verhindert oder äußerst wirksam minimiert werden. Folglich kann eine Verschlechterung der Ausbildungs- bzw. Gestaltungsqualität eines Kernmaterials während einer Aushärtung eines synthetischen Harzmaterials, mit dem der Faden 74 beschichtet wird, unterdrückt werden.
Wenn der Faden 74 lediglich durch den Fadenzuführungsmechanismus 60 um den Formungskörper 50 gewickelt wird, muss der Formungskörper 50 ferner kontinuierlich gedreht werden, damit er sich vor- und zurückbewegt, bis eine Wicklung des Fadens 74 um den gesamten Bereich innerhalb des Wicklungsbereichs des Fadens 74 um den äußeren Umfangsbereich des Formungskörpers 50 erreicht ist.
Bei der Fadenwickelvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform werden hingegen die vorderen Enden der Fäden 74, die jeweils von den Aufwickelwellen 70 der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 gezogen werden, um die Achse des Formungskörpers 50 herum in einem Zustand mitgenommen, in dem sich die vorderen Enden der Fäden 74 um 90° außer Phase zueinander befinden. Aus diesem Grund kann bei Anstellen einer simplen Berechnung ein Wicklungsbetrag von Fäden 74, mit dem die Fäden 74 um den Formungskörper 50 gewickelt werden, im Vergleich zu einem Fall, in dem die Fäden 74 durch lediglich den Fadenzuführungsmechanismus 60 um den Formungskörper 50 gewickelt werden, um das Vierfache (4) pro Stunde erhöht werden.
Wenn dementsprechend der Formungskörper 50 vor- und zurückbewegt wird, während er mit der gleichen Drehzahl vor- und zurückbewegt wird wie in einem Fall, in dem der Faden 74 lediglich durch den Fadenzuführungsmechanismus 60 um den Formungskörper 50 gewickelt wird, kann die Umdrehungszahl oder die Anzahl der Vor- und Zurückbewegungen des Formungskörper 50 auf etwa ¼ davon verringert werden. Folglich kann die vom Start der Wicklung bis zum Ende der Wicklung des Fadens 74 benötigte Zeit im Vergleich zu einem Fall, in dem nur der Fadenzuführungsmechanismus 60 verwendet wird, auf etwa ¼ der Zeit verkürzt werden, und durch eine einfache Berechnung kann die Produktivität verglichen mit einem Fall, in dem nur der Fadenzuführungsmechanismus 60 verwendet wird, um das etwa Vierfache erhöht werden.
Nachdem der Wicklungsvorgang des Fadens 74 abgeschlossen worden ist, wird somit anschließend in der gleichen Weise wie beim ersten Muster die tragende Wand 48 an dem in axialer Richtung einen Ende des Formungskörpers 50 näher an das andere Ende der Traversierbasis 14, weiter als die Traversierbasis 82 eines jeweiligen der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 bewegt. Dementsprechend kann während der Demontage des Formungskörpers 50 von den Wellenabschnitten 54 weder die Traversierbasis 82 noch der Führungsmechanismus 92 beim Demontieren hinderlich sein, wodurch es einfacher wird, den Formungskörper 50 von den Wellenabschnitten 54 zu demontieren.
Drittes Muster
Das dritte Muster ist ein Wicklungsmuster, das als eine schraubenlinienförmige Wicklung bezeichnet wird, die im Wesentlichen in der gleichen Weise wie das zweite Muster gewickelt wird. Wie in 9C gezeigt ist, unterscheidet sich jedoch das dritte Muster von dem zweiten Muster dahingehend, dass ein Vor- und Zurückbewegungshub D1 des Formungskörpers 50 auf der Traversierbasis 14 aufgrund einer Antriebskraft des Elektromotors 56 etwa ein halber Vor- und Zurückbewegungshub D2 im zweiten Muster ist.
Ferner wird im dritten Muster, wie in 9 gezeigt ist, eine jede Antriebseinrichtung 114 durch den Steuerbereich 36 gesteuert, und aufgrund einer Antriebskraft eines jeden der Elektromotoren 86 werden die jeweiligen Kugelumlaufspindeln 84 gedreht. Die Drehung der Kugelumlaufspindel 84 wird entsprechend der Drehung der Kugelumlaufspindel 18 aufgrund einer Antriebskraft des Elektromotors 28 ausgeführt. Dementsprechend bewegt sich der Führungsmechanismus 92 eines jeweiligen Zuführmechanismus 60, 62, 64 und 66 auf der Traversierbasis 82 durch den Hub D1 mit der gleichen Drehzahl vor- und zurück wie der Formungskörper 50 in einer Richtung entgegengesetzt zu einer Bewegungsrichtung der Vor- und Zurückbewegung des Formungskörpers 50.
Ferner werden die Antriebseinrichtungen 116 durch den Steuerbereich 36 gesteuert. Entsprechend einer Vor- und Zurückbewegung eines jeden der Führungsmechanismen 92 wird ein jeder Elektromotor 100 entsprechend angetrieben. Aufgrund einer Antriebskraft des Elektromotors 100 wird die Fadenzuführungsöffnung 110 eines jeden der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 individuell gedreht, wodurch eine Richtung einer jeweiligen Fadenzuführungsöffnung 110 gemäß einer Position der Fadenzuführungsöffnung 110 eines jeweiligen Fadenzuführungsmechanismus 60, 62, 64 und 66 in Bezug auf den Formungskörper 50 in der axialen Richtung des Formungskörpers 50 geändert wird.
Wenn sich an dieser Stelle der Formungskörper 50 in dem Muster mit der gleichen Drehzahl wie im zweiten Muster vor- und zurückbewegt, wird ein jeder Führungsmechanismus 92 mit der gleichen Drehzahl durch den gleichen Hub in einer Richtung entgegengesetzt zum Formungskörper 50 bewegt. Dementsprechend wird eine relative Geschwindigkeit eines jeweiligen Führungsmechanismus 92 und des Formungskörper 50 in dem dritten Muster etwa zweimal so hoch wie in dem zweiten Muster. Aus diesem Grund kann eine Wicklung des Fadens 74 im dritten Muster mit einer Drehzahl erreicht werden, die etwa zweimal so hoch ist, wie beim zweiten Muster, wenn die Drehzahl des Formungskörpers 50 beim dritten Muster auf eine Geschwindigkeit beschleunigt wird, die zweimal so hoch ist wie beim zweiten Muster.
Anders als beim zweiten Muster, bewegt sich beim dritten Muster der Führungsmechanismus 92 auf der Traversierbasis 82 vor- und zurück. Im Vergleich zu einer Struktur, bei der der Führungsmechanismus 92 einfach vor – und zurückbewegt wird, um die schraubenlinienförmige Wicklung des Fadens 74 auszuführen, bewegt sich bei der Fadenwickelvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform der Formungskörper 50 vor – und zurück, wenn das dritte Muster ausgeführt wird.
Aus diesem Grund kann ein Hub entlang einer Vor- und Zurückbewegung des Führungsmechanismus 92 etwa ½ Hub betragen, wenn die schraubenlinienförmige Wicklung ausgeführt wird, indem dem Führungsmechanismus 92 einfach ermöglicht wird, sich vor- und zurückzubewegen. Somit kann gemäß der Fadenwickelvorrichtung 10 der vorliegenden Ausführungsform im Vergleich zu einer Struktur, bei der die schraubenlinienförmige Wicklung ausgeführt wird, indem dem Führungsmechanismus 92 einfach erlaubt wird, sich vor- und zurückzubewegen, der Hub entlang der Vor- und Zurückbewegung des Führungsmechanismus 92 zum Ausführen des drittes Musters reduziert werden. Dementsprechend kann das Auftreten von Verwindungen, Verzerrungen und Abnutzungen am Faden 74 durch Schwenken des Fadens 74 äußerst wirksam minimiert werden. Folglich kann eine Verschlechterung der Ausbildungs- bzw. Gestaltungsqualität des Kernmaterials während einer Aushärtung eines synthetischen Harzmaterials, mit dem der Faden 74 beschichtet ist, unterdrückt werden.
Zweite Ausführungsform
Anschließend erfolgt eine Beschreibung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Ferner sind bei der Beschreibung der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung Abschnitte, die im Wesentlichen mit denen von der ersten Ausführungsform identisch sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen, und auf eine Beschreibung derselben wird verzichtet.
10 zeigt eine schematische perspektivisch Ansicht einer Struktur einer Fadewickelvorrichtung 130 gemäß der zweiten Ausführungsform. Ferner zeigt 11 eine schematische Draufsicht auf die Struktur der Fadenwickelvorrichtung 130 gemäß der vorliegenden Ausführungsform.
Wie in 10 und 11 gezeigt ist, ist bei der vorliegenden Fadenwickelvorrichtung 130 der vorliegenden Ausführungsform eine Ablenkrolle 132 als Ablenkeinrichtung(-mechanismus) zwischen der Fadenzuführungsöffnung 110 eines jeweiligen Fadenzuführungsmechanismus 60, 62, 64 und 66 und dem Spulenständer 68 eines jeweiligen Fadenzuführungsmechanismus 60, 62, 64 und 66, der mit den Fadenzuführungsöffnungen 110 der Fadenzuführungsmechanismen 60, 62, 64 und 66 korrespondiert, angeordnet.
Bei der vorliegenden Ausführungsform entspricht eine Längenrichtung des Fadens 74 zwischen der Fadenzuführungsöffnung 110 und der Ablenkrolle 132 genauso wie bei der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dem Drehungsradius des Formungskörpers 50. Dadurch jedoch, dass der Faden 74 um die Ablenkrolle 132 herum zwischen der Fadenzuführungsöffnung 110 und dem Spulenständer 68 mitgenommen wird, erstreckt sich ein Abschnitt des Fadens 74 näher zu dem proximalen Endbereich als die Ablenkrolle 132, d. h. ein in Längenrichtung befindlicher Abschnitt des Fadens 74 von dem Spulenständer 68 zu der Ablenkrolle 132 erstreckt sich im Wesentlichen in der gleichen Richtung wie der der Traversierbasis 14 (d. h. der axialen Drehrichtung des Formungskörper 50).
Auf diese Weise kann bei der Fadenwickelvorrichtung 130 der vorliegenden Ausführungsform, da ein Abschnitt des Fadens 74, der noch näher am proximalen Endabschnitt als die Ablenkrolle 132 ist, der Längenrichtung von dem der Traversierbasis 14 entspricht, eine Breite oder eine Höhe der Vorrichtung als Ganzes (d. h. die Größe der Vorrichtung als ein Ganzes entlang der Drehradiusrichtung des Formungskörpers 50) reduziert werden, und die gesamte Vorrichtung kann kompakt ausgelegt werden.
Wie vorstehend beschrieben kann entsprechend der Fadenwickelvorrichtung gemäß den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung die Betriebsfähigkeit in Bezug auf sowohl einen Demontiervorgang eines Kernmaterials von einem tragenden Bereich als auch einen Montiervorgangs des Kernmaterials an den tragenden Bereich deutlich verbessert werden, während verhindert wird, dass die Vorrichtung größere Abmessungen benötigt.
Ferner ist die vorliegende Erfindung in der Lage, verschiedene Aspekte eines lang gestreckten Materials um ein Kernmaterial bewältigen.
Zudem kann eine effektive Verbesserung der Gestaltungseigenschaften und eine Verbesserung der Produktivität realisiert werden.
Ferner kann die Produktivität noch mehr verbessert werden.
Außerdem kann während eine Drehung des Kernmaterials, eine Schwankung der Zugkraft, die auf ein jeweiliges lang gestrecktes Material angelegt wird, minimiert werden, wodurch ermöglicht wird, die Formbarkeit oder dergleichen zu verbessern.
Industrielle Anwendbarkeit
Die vorliegende Erfindung kann eine Fadenwickelvorrichtung bereitstellen, bei der ein zum Aufwickeln eines lang gestreckten Materials benötigter Zeitaufwand reduziert werden kann, ohne sich schädlich auf die Betriebsfähigkeit während des Montierens/Demontieren eines Kernmaterials auszuwirken, und die verhindert, dass die Vorrichtung in ihrem Abmessungen größer wird.

Claims

Fadenwickelvorrichtung zum Drehen eines Kernmaterials, das durch einen tragenden Bereich getragen wird, in einer vorbestimmten Richtung, und zum Wickeln von Fäden, die eine Flexibilität aufweisen und die mit einem ungehärteten, synthetischen Harzmaterial imprägniert sind, um das Kernmaterial, wobei die Fadenwickelvorrichtung folgende Merkmale aufweist: mehrere Zuführbereiche zum gleichzeitigen Zuführenmehrerer Fäden; und mehrere Führungsmechanismen, die um das Kernmaterial herum positioniert sind, um mit den Fäden zu korrespondieren, die von den Zuführbereichen gezogen werden, und durch die die korrespondierenden Fäden gleichzeitig bewegt werden, wobei zumindest entweder der tragende Bereich oder die Führungsmechanismen in einer axialen Richtung der Drehachse des Kernmaterials, von einem Wicklungbetriebsbereich, in dem die Fäden durch die Führungsmechanismen zu Wicklungspositionen geführt werden können, an denen die Fäden um das Kernmaterial gewickelt werden, zu einer montierbaren/demontierbaren Position beweglich sind, an der die Führungsmechanismen von dem Kernmaterial und dem tragenden Bereich in der axialen Richtung relativ getrennt sind und wobei jeder einzelne der Führungsmechanismen unabhängig von den anderen Führungsmechanismen in der axialen Richtung bewegt werden kann.
Fadenwickelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei, während der Wicklung Fäden um das Kernmaterial, der tragende Bereich in der axialen Richtung im Wicklungsbetriebsbereich bewegt wird.
Fadenwickelvorrichtung nach Anspruch 2, wobei, gemäß der Bewegung des tragenden Bereichs in der axialen Richtung, die Führungsmechanismen in einer Richtung entgegengesetzt zu der Richtung bewegt werden, in der der tragende Bereich bewegt wird.
Fadenwickelvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Führungsmechanismen konzentrisch um die Drehachse des Kernmaterials bereitgestellt sind.
Fadenwickelvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Führungsmechanismen punktsymmetrisch zur Drehachse des Kernmaterials angeordnet sind.
Fadenwickelvorrichtung nach Anspruch 4, wobei zumindest zwei der Führungsmechanismen vertikal übereinander angeordnet sind.
Fadenwickelvorrichtung nach Anspruch 1, die ferner einen Ablenkmechanismus aufweist zum Verändern einer Route der Fäden, die von den Zuführbereichen in eine Richtung gezogen werden, die im Wesentlichen parallel zum Wellendrehpunkt des Kernmaterials ist.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials durch Verwenden eines Fadenwickelverfahrens zum Drehen eines Kernmaterials, das durch einen tragenden Bereich getragen wird, in einer vorbestimmten Richtung und zum Wickeln von Fäden, die eine Flexibilität aufweisen und die mit einem ungehärteten, synthetischen Harzmaterial imprägniert sind, um das Kernmaterial, wobei das Verfahren folgende Schritte umfasst: Gleichzeitiges Zuführen mehrerer Fäden von mehereren Zuführbereichen; Gleichzeitiges Bewegen der Fäden, die von den Zuführbereichen durch mehrere korrespondierende Führungsmechanismen gezogen werden; Positionieren der Führungsmechanismen um das Kernmaterial; Bewegen von zumindest entweder dem tragenden Bereich oder der Führungsmechanismen in einer axialen Richtung der Drehachse des Kernmaterials von einem Wicklungsbetriebsbereich, in dem die Fäden durch die Führungsmechanismen an Wicklungspositionen geführt werden können, an denen die Fäden um das Kernmaterial gewickelt werden, an eine montierbare/demontierbare Position, an der der die Führungsmechanismen von dem Kernmaterial und dem tragenden Bereich in der axialen Richtung relativ getrennt sind, und wobei jeder Führungsmechanismus in der axialen Richtung unabhängig von den anderen Führungsmechanismen bewegt wird.
Verfahren zur Herstellung eines Verbundmaterials unter Verwendung des Fadenwickelverfahrens nach Anspruch 8, wobei das Positionieren der Führungsmechanismen um das Kernmaterial ein Bereitstellen der Führungsmechanismen konzentrisch um die Drehachse des Kernmaterials umfasst.