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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Fadenwickelvorrichtung zum Bilden
von faserverstärkten
Kunststoffprodukten durch Verwendung eines Fadenwickelverfahrens.
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Technischer
Hintergrund
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Andererseits
ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift (JP-A) 8-72156
eine Fadenwickelvorrichtung mit einer Struktur offenbart, bei der
aufgrund einer Antriebkraft eines Gleichstrom-Servomotors ein Formungskörper (der
in der JP-A 8-72156 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-A 8-72156 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-A 8-72156 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.
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Beispiele über eine
Einrichtung zum Verbessern der Produktivität bei einer derartigen wie
oben beschriebenen Fadenwickelvorrichtung beinhalten hingegen einen
Ansteig 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Bei
einer wie vorstehend beschriebenen Struktur ist eine Mehrzahl von
Sätzen
aus Fadenzuführungsanordnungen
notwendig. Dadurch werden bei einer Anordnungsgestaltung von solchen
Fadenzuführungsanordnungen
Probleme verursacht.
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In
anderen Worten kann zunächst
ein Aspekt einer Anordnungsgestaltung der Fadenzuführungsanordnungen
in Betracht gezogen werden, bei dem die Fadenzuführungsanordnungen jeweils um
den Formungskörper
angeordnet werden. Wenn die Fadenzuführungsanordnungen wie vorstehend
beschrieben strukturiert sind, kommt es jedoch, wenn der Formungskörper in
Bezug auf tragende Bereichen 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 Bereich zu montieren/zu demontieren.
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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 Fadenzuführungsanordnung
zueinander verschieden, wodurch eine Möglichkeit zum Variieren der
Zugkraft oder dergleichen für
einen jeweiligen Faden bewirkt wird.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Offenbarung
der Erfindung
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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 ohne Beeinträchtigung
der Betriebsfähigkeit
während
des Montierens/Demontierens eines Kernmaterials reduziert werden
kann, und bei der größer werdende
Abmessungen vermieden werden können.
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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 eines lang gestreckten Materials, das flexibel ist
und mit einem ungehärteten,
synthetischen Harzmaterial imprägniert
worden ist, um das Kernmaterial, wobei die Fadenwickelvorrichtung
eine Mehrzahl von Zuführbereichen
zum Zuführen
einer Mehrzahl von lang gestreckten Materialien aufweist, und eine Mehrzahl
von Zuführmechanismen,
die um das Kernmaterial positioniert sind, um mit der Mehrzahl von lang
gestreckten Materialien zu korrespondieren, die von der Mehrzahl
von Zuführbereichen
gezogen werden, und durch die die entsprechenden lang gestreckten
Materialien bewegt werden, wobei zumindest entweder der tragende
Bereich oder die Mehrzahl der Führungsmechanismen
in einer axialen Drehrichtung beweglich sind, von einem Wickelbetriebsbereich,
in dem die lang gestreckten Materialien durch die Mehrzahl von Führungsmechanismen zu
Wickelpositionen, an denen die lang gestreckten Materialien um das
Kernmaterial gewickelt werden, geführt werden können, zu
einer montierbaren/demontierbaren Position, bei der die Mehrzahl
der Führungsmechanismen
von dem Kernmaterial und dem tragenden Bereich in der axialen Drehrichtung
relativ voneinander getrennt sind.
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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 aufgetragen oder diese damit imprägniert,
wobei die Materialien von einem oder mehreren Unterbringungsbe reichen
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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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Die
erfindungsgemäße Fadenwickelvorrichtung
ist derart konstruiert, dass 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.
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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.
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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.
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Bei
der vorliegenden Erfindung kann das lang gestrecktes Material aus
einem faserartigen Element (Faserelement) oder einem schnurartigen
Element gebildet sein, das durch Verdrehen von Faserelementen gebildet
wird. Ferner kann das lang gestrecktes Material aus einem lang gestreckten,
bandartigen (streifenartigen) Element oder einem lagenartigen Element
gebildet werden.
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Ferner
kann bei der erfindungsgemäßen Fadenwickelvorrichtung
die Mehrzahl der Führungsmechanismen
in der axialen Drehrichtung individuell beweglich sein.
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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.
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Ferner
kann bei der Fadenwickelvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
wenn das lang gestrecktes Material um das Kernmaterial gewickelt ist,
der tragende Bereich in der axialen Drehrichtung innerhalb des Wickelbetriebsbereichs
beweglich sein.
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Gemäß der die
vorstehende Struktur aufweisenden Fadenwickelvorrichtung, wird,
wenn das Kernmaterial gedreht wird, um das lang gestrecktes 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.
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Wenn
daher das lang gestrecktes 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.
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Außerdem treten
die Nachteile umso leichter auf, je höher die Geschwindigkeit ist,
mit der das lang gestrecktes 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.
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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.
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Entsprechend
der Fadenwickelvorrichtung mit der vorstehend beschriebenen Struktur
wird, wenn der 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.
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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.
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Wenn
hingegen der Bewegungshub in einem Fall, in dem nur die Mehrzahl
der Führungsmechanismen
bewegt wird, durch die erfindungsgemäße Fadenwickelvorrich tung 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 gestrecktes Materials zwischen dem Zuführbereich
des lang gestrecktes Materials und dem Kernmaterial minimiert werden.
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Aus
diesem Grund kann, wenn das lang gestrecktes 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.
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Die
Nachteile treten übrigens
umso leichter auf, je höher
die Geschwindigkeit ist, mit der die lang gestrecktes 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 Zuführgeschwindigkeit erhöht wird.
Dadurch kann die Fertigungsgeschwindigkeit (Produktivität) verbessert werden,
selbst wenn die Zuführgeschwindigkeit
erhöht
werden kann.
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Bei
der erfindungsgemäßen Fadenwickelvorrichtung
kann außerdem
die Mehrzahl der Führungsmechanismen
auf einem im Wesentlichen konzentrischen Umfang zur Drehachse als
Mittelpunkt bereitgestellt werden.
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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.
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Um
die vorstehend angeführte
Aufgabenstellung zu lösen,
sieht die vorliegende Erfindung 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, und zum Wickeln eines
lang gestreckten Materials um das Kernmaterial herum vor, wobei
das lang gestreckte Material eine Flexibilität aufweist und mit einem ungehärteten,
synthetischen Harzmaterial imprägniert
wird, wobei das Verfahren ein Zuführen einer Mehrzahl von lang
gestreckten Materialien aus einer Mehrzahl von Zuführbereichen, ein
Bewegen des Mehrzahl von lang gestreckten Materialien, die von der
Mehrzahl der Zuführbereiche gezogen
werden, durch eine Mehrzahl von entsprechenden Führungsmechanismen, ein Positionieren der
Mehrzahl von Führungsmechanismen
um das Kernmaterial herum und ein Bewegen von zumindest entweder
dem tragenden Bereich oder der Mehrzahl von Führungsmechanismen in einer
axialen Drehrichtung von einem Wickelbetriebsbereich, in dem die
lang gestreckten Materialien durch die Führungsmechanismen zu den Wicklungspositionen
geführt werden
können,
an denen die lang gestreckten Materialien um das Kernmaterial gewickelt
werden, zu einer montierbaren/demontierbaren Position, an der die
Mehrzahl der Führungsmechanismen
von dem Kernmaterial und dem tragenden Bereich in der axialen Drehrichtung
relativ voneinander getrennt sind.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnung
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1 ist
eine perspektivische Ansicht einer Fadenwickelvorrichtung gemäß einer
ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
Draufsicht auf die Fadenwickelvorrichtung in 1;
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3 ist
eine Vorderansicht der Fadenwickelvorrichtung in 3;
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4 ist
ein Querschnittsdiagramm, das eine schematische Struktur der Innenseite
einer Traversierbasis der Fadenwickelvorrichtung in 1 darstellt;
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5 ist
ein schematisches Steuerdiagramm eines Antriebssystems der Fadenwickelvorrichtung
in 1;
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6 ist
ein schematisches Steuerblockdiagramm eines Antriebssystems eines
Führungsmechanismus
einer Fadenwickelvorrichtung in 1;
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7 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;
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7B stellt
einen Zustand der Vorrichtung in der Mitte der Wicklung eines Fadens
in 7A dar;
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7C stellt
einen Zustand der Vorrichtung am Ende der Wicklung des Fadens in 7A dar;
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8 ist
eine schematische Ansicht, die einen Zustand der Fadenwicklungsvorrichtung
in 1 darstellt, wenn ein Kernmaterials von der Vorrichtung
entfernt wird;
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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;
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9B stellt
einen Zustand der Vorrichtung dar, wenn der Faden in 9A im
zweiten Muster gewickelt ist;
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9C stellt
einen Zustand der Vorrichtung dar, wenn der Faden in 9A im
dritten Muster gewickelt ist;
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10 ist
eine perspektivische Ansicht, die eine Fadenwickelvorrichtung gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung darstellt; und
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11 ist
eine Draufsicht, die die Fadenwickelvorrichtung in 10 darstellt.
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Beste Art
und Weise zum Ausführen
der Erfindung
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<Erste Ausführungsform>
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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.
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(Struktur eines Formungskörper-Antriebsmechanismus 12)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ferner
wird darüber
hinaus als Nächstes eine
Struktur der vorstehend beschriebenen Kernmaterial-Gleit-/Antriebseinrichtung
beschrieben.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Ferner
sind die Führungsschienen 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.
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Ferner
wird außerdem
als nächstes
eine Struktur der vorstehend beschriebenen Kernmaterial-Gleit-/Führungseinrichtung
erörtert.
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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 äußere Umfangsbereich der Walze
mit der anderen Innenwand in Kontakt gebracht wird. Ferner wird nachstehend
die vorstehend beschriebene zusätzliche
Erörterung
als „Zusatzerörterung 2" bezeichnet.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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(Struktur eines Fadenzuführungsmechanismus 60)
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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.
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Der
Fadenzuführungsmechanismus 60 weist einen
Spulenständer 68 auf.
Der Spulenständer 68 weist
eine Spulenständerbasis 72 mit
einer Mehrzahl von Aufwickelwel len 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.
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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.
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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.
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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 Vor wärmbereich
weist eine Heizeinrichtung auf und führt dem Faden 74,
der zum Beschichtungsbehälter
oder zur Beschichtungswalze vorwärts
bewegt wird, im Voraus eine entsprechende Wärmemenge zu.
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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 einem Antriebswalze oder
dergleichen versehen, die in der Vorwärts- und der Rückwärtsrichtung
aufgrund einer Antriebskraft einer Antriebsseinrichtung (-mechanismus),
wie z. B. einem Elektromotor, drehbar ist.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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,.
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Eine
Walze 112 ist an einer dem Formungskörper 50 gegenüberliegenden
Seite, in Bezug auf die Fadenzuführungsöffnung 110 entlang
einer durch die Fadenzuführungs öffnung 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.
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Ferner
sind die Fadenzuführungsöffnungen 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.
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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 86 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).
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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.
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Ferner
sind die Elektromotoren 100 der Fadenzuführmechanismen 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 Fadenzuführmechanismen 60, 62, 64 und 66 individuell
gerollt, und die Öffnungsrichtungen
der Fadenzuführungsöffnungen 110 werden
geändert.
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<Die Betriebsabläufe und -effekte der ersten
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung>
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Anschließend erfolgt
eine Erläuterung
der Betriebsabläufe
und -ffekte der vorliegenden Ausführungsform für ein jeweiliges
Wicklungsmuster des Fadens 74 um den Formungskörper 50.
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(Erstes Muster)
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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.
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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 Gleitbewegung 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 Bezug auf
den Führungsmechanismus 92 des
Fadenzuführungsmechanismus 60 positioniert.
Auf die gleiche Weis 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.
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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.
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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.
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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 Fa dens 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 For mungskörper 50 näher an die
andere Endseite der Traversierbasis 14 als die Traversierbasis 82 eines
jeweiligen Fadenzuführungsmechanismus 60, 62, 64 und 66 heranbewegt.
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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.
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(Zweites Muster)
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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.
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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 ein 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 Fadenzuführmechanismen 60, 62, 64 oder 66 angetrieben wird,
wird eine jede Kugelumlaufspindel 84 gedreht, und dementsprechend
gleitet der Führungsmechanismus 92 auf
der Traversierbasis 82.
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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 Fadenzuführmechanismen 64 und 66 verzichtet
wurde).
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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.
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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 Formungskörpers 50 gewickelt,
der den Bereich zwischen dem in axialer Richtung einen Ende und
dem in axialer Richtung anderen Ende des Formungskörpers 50 umspannt.
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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.
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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.
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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.
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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 um
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.
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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 Formungskörper 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.
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(Drittes Muster)
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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.
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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.
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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.
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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.
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Anders
als beim zweiten Muster, bewegt sich beim dritten Muster der Führungsmechanismus 92 auf
der Traversierbasis 92 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.
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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.
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<Zweite Ausführungsform>
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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 verzichtet.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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Ferner
ist die vorliegende Erfindung in der Lage, verschiedene Aspekte
eines lang gestreckten Materials um ein Kernmaterial bewältigen.
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Zudem
kann eine effektive Verbesserung der Gestaltungseigenschaften und
eine Verbesserung der Produktivität realisiert werden.
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Ferner
kann die Produktivität
noch mehr verbessert werden.
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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.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
vorliegende Erfindung kann eine Fadenwickelvorrichtung bereitstellen,
bei der ein zum Aufwickeln eines lang gestrecktes Materials benötigter Zeitaufwand
reduziert werden kann, ohne sich schädlich auf die Betriebsfähigkeit
während
des Montierens/Demontierens eines Kernmaterials auszuwirken, und
die verhindert, dass die Vorrichtung in ihrem Abmessungen größer wird.
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Zusammenfassung
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Fadenwickelvorrichtung
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Eine
Fadenwickelvorrichtung zum Drehen eines Kernmaterials, das durch
einen tragenden Bereich getragen wird, in einer vorbestimmten Richtung und
zum Wickeln eines lang gestreckten Materials, das eine Flexibilität aufweist
und das mit einem ungehärteten,
synthetischen Harzmaterial imprägniert
ist, um das Kernmaterial, wobei die Fadenwickelvorrichtung eine
Mehrzahl von Zuführbereichen
zum Zuführen
einer Mehrzahl von lang gestreckten Materialien und eine Mehrzahl
von Führungsmechanismen
aufweist, die um das Kernmaterial herum positioniert sind, um mit
der Mehrzahl von lang gestreckten Materialien zu korrespondieren,
die von der Mehrzahl von Zuführbereichen
gezogen werden, durch die die entsprechenden lang gestreckten Materialien
bewegt werden, wobei zumindest entweder der tragende Bereich oder
die Mehrzahl von Führungsmechanismen in
einer axialen Drehrichtung, von einem Wicklungsbetriebsbereich,
in dem die lang gestreckten Materialien durch die Führungsmechanismen
zu Wicklungspositionen geführt
werden können,
an denen die lang gestreckten Materialien um das Kernmaterial gewickelt
werden, zu einer montierbaren/demontierbaren Position beweglich
sind, an der die Mehrzahl von Führungsmechanismen
von dem Kernmaterial und dem tragenden Bereich relativ getrennt
ist.