JP2010023481A - フィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】繊維束が切れそうになっているのを検知し、不良品の発生を防止することができるフィラメントワインディング装置を提供する。
【解決手段】給糸パッケージから解舒した繊維束Ｒを、所望の巻き付けテンションを付与した状態で、マンドレルＭに巻き付けるフィラメントワインディング装置ＦＷにおいて、給糸パッケージ２０とマンドレルＭ間におけるマンドレル側の直前位置で、繊維束Ｒに巻き付けテンションを付与するテンション付与装置３０と、給糸パッケージとテンション付与装置との間で、繊維束Ｒのテンションを検出するテンションセンサ４０と、テンションセンサによって測定されたテンション測定値と、予め設定したレファレンス情報とを比較することによって、繊維束のテンション異常を判定する判定手段６と、を設けた。
【選択図】図２

Description

この発明は、給糸パッケージから解舒した繊維束Ｒをマンドレルに巻き付けて中空容器などの製品を製造するフィラメントワインディング装置に係るものであり、特に、当該繊維束Ｒのテンションを管理して、繊維束切れの予知を行い、不良製品の発生を防止するようにしたフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システムに関するものである。

周知のように、フィラメントワインディング装置は、繊維束Ｒ（この発明において、繊維束Ｒとは、図１１に示すように、多数本の単繊維ｆを撚り合わせて一本のフィラメント糸として構成したものを言う）を、マンドレル（ライナー）に巻き付けて、圧力容器などの中空容器やパイプなどの諸製品を製造するための装置である。このフィラメントワインディング装置では、給糸パッケージから解舒した繊維束Ｒに対して、所望の巻き付けテンション（張力）を付与し、該繊維束Ｒをテンション付与状態で走行させつつ、マンドレルＭに巻き付けるように構成してある。

従来のフィラメントワインディング装置としては、例えば、特許文献１に記載されているように、繊維束Ｆの張力を制御する構成のものがある。

つまり、特許文献１において、図２に示されるように、従来のフィラメントワインディング装置１１では、繊維束Ｆが巻かれた複数のボビンＢ１〜Ｂ３が、クリールスタンド１２ａに連結された支軸１２ｂに支持されている。クリールスタンド１２ａは、支軸１２ｂの回転に対して負荷を加えることで、ボビンＢ１〜Ｂ３から解舒される繊維束Ｆに巻付け張力を付与する張力付与手段として機能する。繊維束Ｆの巻付け張力は、その経路途中、前記張力付与手段の下流側に配置された張力測定器２１によって測定される。制御部３０は、張力測定器２１からの出力に応じて、繊維束Ｆの巻付け張力が適切な値になるように、軸１２ｂの回転に対する負荷を制御するようになっている。

ところで、上記するような従来のフィラメントワインディング装置において、何らかの原因により、繊維束が途中で切れてしまう場合があった。従来のフィラメントワインティング装置では、例えば、特許文献２に記載されているような構成によって、この「繊維束の切れ」を検知していた。

つまり、特許文献２において、図１に示されるように、従来のフィラメントワインディング装置では、巻き付け部１と供給部１０との間における空間のやや巻き付け部１寄りに、エリアセンサ４が設けられている。この装置では、糸（繊維束）Ｆが正常な状態で張られていれば、糸Ｆはエリアセンサ４の検知領域の上空を通過する。反対に、何らかの原因で糸Ｆが切れると、糸Ｆは下方に垂れ下がり、エリアセンサ４の検知領域内に侵入する。糸Ｆの侵入を検知したエリアセンサ４は、スピーカやディスプレイ表示等を介して糸切れを作業者に知らせるとともに、フィラメントワインディング装置を停止させる。

特開２００７−２６０９７４号公報 特開２００３−２０６０７１号公報

しかしながら、特許文献２に記載のフィラメントワインディング装置では、繊維束Ｆが完全に切れてしまったことを検知できるだけで、繊維束が切れそうになっていることを検知できるものではなかった。したがって、この特許文献２に記載のような従来の技術では、繊維束の切れを検知してフィラメントワインディング装置を停止させても、そのとき製造していた製品はもはや不良品であり、廃棄せざるを得なかった。

この発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フィラメントワインディング装置において、給糸パッケージから解舒された繊維束Ｒを、マンドレル巻き付け部に供給する間、該繊維束Ｒのテンション（張力）をモニタリングし、繊維束Ｒの異常を判定して、繊維束切れを予知し、繊維束切れ以前に、当該フィラメントワインディング装置を停止するように構成し、不良製品の発生を防止するようにしたフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システムを提供することにある。

この発明者らは、まず、「繊維束の切れ」が、給糸パッケージからの解舒不良によって生じることが多いことに着目した。この解舒不良による繊維束の切れは、次のように生じる。

つまり、繊維束Ｒの切れは、図１１に示すように、繊維束Ｒに含まれる複数本の単繊維ｆのうちの１本あるいは数本が、解舒の際に絡まったり引っ掛かったりして、過大なテンションを受けることにより発生する。過大なテンションを受けた単繊維ｆが切れて給糸パッケージに残り、他の繊維の解舒の邪魔をする。さらに、解舒の邪魔をされた他の繊維に過大なテンションがかかり、当該繊維がまた切れてしまう。このように、少しずつ繊維が切れていき、最終的に全ての繊維が切れることで、繊維束の切れが生じる。
なお、解舒不良によって繊維が受ける「過大なテンション」とは、『繊維』が切れてしまう程度の大きなテンションという意味であるが、多数の繊維からなる『繊維束』に付与される正規のテンション（例えば２ｋｇ）よりかは十分に低いものである。

従来のフィラメントワインディング装置では、特許文献１に記載されているように、テンション付与後の繊維束に対してテンション測定を行ない、その測定結果に応じて、付与するテンションを制御している。それゆえ、解舒のところでいくつかの『繊維』に対して過大なテンションがかかっていても、『繊維束』のテンションが正規テンションになるように調整されるだけであった。したがって、従来のフィラメントワインディング装置では、繊維束が完全に切れてしまうまで正規のテンションが維持され、繊維束が完全に切れて初めてそれを検知し得るだけであった。

本発明者らは、上記事情に鑑み、鋭意検討した結果、テンション付与装置を給糸パッケージよりも下流側に配置し、そのテンション付与装置と給糸パッケージとの間を走行する繊維束のテンションを検出することによって、解舒不良つまり繊維束の切れを事前に検知し得ることを見出した。

この発明は、上記する目的を達成するにあたって、具体的には、給糸パッケージから解舒した繊維束Ｒを、所望の巻き付けテンションを付与した状態で、マンドレルＭに巻き付けるフィラメントワインディング装置ＦＷにおいて、
給糸パッケージとマンドレル間におけるマンドレル側の直前位置で、繊維束Ｒに巻き付けテンションを付与するテンション付与装置と、
給糸パッケージと前記テンション付与装置との間で、繊維束Ｒのテンションを検出するテンションセンサと、
テンションセンサによって測定されたテンション測定値と、予め設定したレファレンス情報とを比較することによって、繊維束のテンション異常を判定する判定手段とを備え、 給糸パッケージから前記テンション付与装置間において、前記テンションセンサによって繊維束のテンション管理を行うようにしたことを特徴とするフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システムを構成するものである。

さらに、この発明において、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システムであって、前記判定手段が、予め設定したテンションしきい値を含むものからなり、前記テンションセンサによって測定されたテンション測定値が、前記テンションしきい値を超えたときにテンション異常を判定するものからなることを特徴とするものである。

さらに、この発明において、請求項３に記載の発明は、請求項１あるいは請求項２に記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システムであって、前記判定手段が、テンション異常を判定したとき、警告を発する警告手段を備えたものからなることを特徴とするものである。

さらに、この発明において、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システムであって、前記判定手段が、テンション異常を判定したとき、前記マンドレルへの繊維束の巻き付けを停止する制御手段を備えたものからなることを特徴とするものである。

さらに、この発明において、請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システムであって、前記判定手段が、各給糸パッケージ毎に各繊維束のテンションを測定して、該テンション測定値をモニタリングする表示手段を備えたものからなることを特徴とするものである。

さらに、この発明において、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システムであって、前記判定手段が、各給糸パッケージにおける繊維束のテンション測定値を前記表示手段上において相互に比較し、各給糸パッケージ毎にテンション異常を判定するものからなることを特徴とするものである。

さらに、この発明において、請求項７に記載の発明は、請求項５に記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システムであって、前記判定手段が、各給糸パッケージにおける繊維束のテンション変動を前記表示手段上において相互に比較し、各給糸パッケージ毎にテンション異常を判定するものからなることを特徴とするものである。

さらに、この発明において、請求項８に記載の発明は、請求項５に記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システムであって、前記判定手段が、過去に測定した繊維束のサンプリング平均値を記憶する記憶手段を含み、前記サンプリング平均値と、前記テンションセンサによって測定されたテンション測定値とを前記表示手段上において比較して、テンション異常を判定するものからなることを特徴とするものである。

さらに、この発明において、請求項９に記載の発明は、請求項５に記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システムであって、前記判定手段が、繊維束のテンション測定値を、時間的な変動量を示す波形情報として前記表示手段上にモニタリング表示して、テンション異常を判定するものからなることを特徴とするものである。

上記のように構成されたフィラメントワインディング装置では、給糸パッケージからテンション付与装置までの間を走行する各繊維束に対して、テンションセンサが設けられている。巻付けテンションはテンション付与装置を経た繊維束に対して付与されるため、給糸パッケージからテンション付与装置までの間の繊維束には、巻付けテンションよりも十分に小さい必要最低限のテンションしか与えられていない。それゆえ、給糸パッケージからテンション付与装置までの間に配置されたテンションセンサは、解舒不良等によって増大したテンションを容易に検出することができる。したがって、本発明のフィラメントワインディング装置によれば、繊維束の切れを事前に予知することができ、不良品の発生を防止することができる。

図１は、この発明の適用に係るフィラメントワインディング装置の一実施例を示す概略的な斜視図である。 図２は、フィラメントワインディング装置における巻付け部の詳細並びにその制御の概要を示す概略的な斜視図である。 図３は、テンションセンサの一構成を示す概略的な斜視図である。 図４Ａ〜Ｃは、フープ巻の態様およびヘリカル巻の態様を示す概略的な側面図である。 図５は、図１および図２におけるフィラメントワインディング装置のヘリカル巻ヘッドの例を示す概略的な正面図である。 図６ＡおよびＢは、テンション付与装置の一実施例を示す概略的な部分断面図である。 図７ＡおよびＢは、当該フィラメントワインディング装置によるフープ巻の巻付け動作を説明するための概略的な側面図である。 図８ＡおよびＢは、当該フィラメントワインディング装置によるヘリカル巻の巻付け動作を説明するための概略的な側面図である。 図９は、当該フィラメントワインディング装置に適用される繊維束のテンションを管理するテンション管理システムの概要を説明するためのブロック線図である。 図１０Ａ〜Ｃは、当該テンション管理システムの具体的手段を説明するための概略的なグラフである。 図１１Ａ〜Ｄは、多数本の単繊維ｆを撚り合わせて一本のフィラメント糸として構成される繊維束Ｒについて、その繊維束切れの経緯を説明するための概略的な説明図である。

以下、図面を参照して、この発明の好ましい一実施形態について詳細に説明する。
［構成］
まず、この発明に係るフィラメントワインディング装置ＦＷの構成について説明する。図１および図２に示すように、当該フィラメントワインディング装置ＦＷは、巻付け部１、給糸部２、テンション付与部３、テンション検出部４を主要な構成部として含むものからなっている。

巻付け部１は、マンドレルＭに繊維束Ｒを巻き付ける。給糸部２は、クリールスタンド２１、２１に対して、複数の給糸パッケージ２０を備えている。給糸パッケージ２０は、繊維束Ｒを巻き取って収納している。テンション検出部４は、給糸部２からの各繊維束Ｒのテンションを検出する。テンション付与部３は、走行中の繊維束Ｒにテンション（張力）を付与する。

前記繊維束Ｒは、例えば、ガラス繊維などの繊維材料と合成樹脂とを用いた繊維材料からなる。給糸部２は、各給糸パッケージ２０から解舒された繊維束Ｒを巻付け部１へ供給する。

前記繊維束Ｒは、予め熱硬化性の合成樹脂材が含浸されている。なお、繊維束Ｒは、樹脂が含浸されていない場合もある。その場合、巻付け部１と給糸部２との間に、樹脂含浸装置（図示せず）が設けられており、この樹脂含浸装置で、給糸パッケージ２０から引き出された繊維束Ｒに樹脂が塗布されて巻付け部１へ供給される。

前記テンション検出部４は、図２に示す如く、テンションセンサ４０、判定手段６および警告手段７並びに表示手段８を備えている。テンションセンサ４０は、各繊維束Ｒに対してそれぞれ設けられている。テンションセンサ４０は、図３に示す如く、繊維束Ｒを案内するガイドホイール４１およびガイドローラ４３、４３を有している。

前記ガイドホイール４１は、支持棒４２の先端に同軸に取り付けられている。ガイドホイール４１およびガイドローラ４３、４３はそれぞれ、自由回転可能である。支持棒４２およびガイドローラ４３、４３は、水平方向かつ繊維束Ｒの走行方向に直交する方向に沿ってのびている。ガイドホイール４１および支持棒４２は、間隔をあけて配置されたガイドローラ４３、４３の上方に配置されている。前記繊維束Ｒは、ガイドホイール４１およびガイドローラ４３、４３によって、屈曲せしめられつつ、案内される。

前記支持棒４２の基端には、弾性板４４が取り付けられている。前記弾性板４４は、前記支持棒４２の軸方向に直交するように配置されている。前記弾性板４４には、その弾性歪みを検出して検出信号ｅ１を出力する歪みゲージ４５が取り付けられている。

繊維束Ｒを案内している間、ガイドホイール４１には、繊維束Ｒのテンションに応じた押下げ力が作用する。この押下げ力は、支持棒４２を介して弾性板４４に弾性歪みを生じさせる。歪みゲージ４５は、この弾性板４４の弾性歪みを検出することで、繊維束Ｒのテンションを検出し、検出信号ｅ１を出力する。この検出信号ｅ１は、後述する判定手段６に送信される。

前記判定手段６は、テンション検出部４が検出した繊維束Ｒのテンションに応じて、繊維束Ｒが正常に解舒されているか（繊維束Ｒが切れそうになっていないか）を判定するものである。判定手段６は、一例において、テンション基準値（しきい値）を予め格納している。テンション基準値は、例えば、繊維束Ｒが給糸パッケージ２０から正常に解舒されているときの繊維束Ｒのテンションとされている。なお、給糸パッケージ２０からテンション検出部４に向かう繊維束Ｒには、解舒された繊維束Ｒが垂れ下がらない程度の低いテンション（例えば１００ｇ）が与えられている。この発明において、判定手段の詳細については、後述する。

前記判定手段６は、テンション検出部４によって検出された繊維束Ｒのテンション値（検出信号ｅ１）とテンション基準値ｅ０とを比較する。この判定手段６では、検出されたテンション値（検出信号ｅ１）がテンション基準値ｅ０よりも高ければ、繊維束Ｒに過大なテンションが作用しており、繊維束Ｒが切れそうになっていると判定する。このとき、判定手段６は、後述する制御部１４に対して停止信号ｅ２を送信し、該制御部１４を介して巻付け部１に停止信号ｅ６を送信し、巻付け部１による繊維束Ｒの巻付け作業を停止させる。これと同時に、判定手段６は、警告手段７に警告信号ｅ３を送信する。警告信号ｅ３を受信した警告手段７は、例えば、警告音を発生させて、オペレータに繊維束Ｒが切れそうになっていることを警告する。

巻付け部１は、図２に示すように、機台１０を備えている。機台１０は、長手方向１ａに延設された一対の平行な第一ガイドレール部１０ａ、１０ａを備えている。巻付け部１は、機台１０にマンドレル支持台１１を備えている。マンドレル支持台１１は、第一ガイドレール１０ａ、１０ａに沿って長手方向１ａに往復移動可能に構成されている。

マンドレル支持台１１は、長手方向１ａに延設されたスピンドルＳを備えている。マンドレル支持台１１は、両側のスピンドル回転軸１１ａ、１１ａでスピンドルＳを支持している。スピンドル回転軸１１ａ、１１ａは、スピンドルＳを中心軸周りに回転するように構成されている。

圧力容器を製造する場合、マンドレルＭは、高強度アルミニウム製、金属製、樹脂製などで形成され、円筒部Ｍａとその両側のドーム部Ｍｂとを有する形状とされる（図４参照）。前記スピンドルＳは、前記マンドレルＭを着脱可能に固定する。前記マンドレルＭは、中心軸に沿ってスピンドルＳに固定される。したがって、機台１０の長手方向１ａは、マンドレルＭの軸方向Ｍ１となる。なお、マンドレルＭは、製造物に応じて材料や形状などを変更する。

巻付け部１は、フープ巻ヘッド１２とヘリカル巻ヘッド１３とを備えている。フープ巻ヘッド１２は、マンドレルＭに対して繊維束Ｒをフープ巻で巻き付ける（図４Ａ参照）。ヘリカル巻ヘッド１３は、マンドレルＭに対して繊維束Ｒをヘリカル巻で巻き付ける（図４Ｂおよび図４Ｃ参照）。

図４は、フープ巻およびヘリカル巻を示す側面図である。図４Ａに示すように、フープ巻は、マンドレルＭの軸方向Ｍ１に対して略直角に繊維束Ｒを巻き付ける。図４Ｂ及び図４Ｃに示すように、ヘリカル巻は、マンドレルＭの軸方向Ｍ１に対して所定の角度で繊維束Ｒを巻き付ける。

図２に示すように、巻付け部１は、制御部１４を備えている。制御部１４は、マンドレル支持台１１の往復移動の起動、停止および速度、スピンドル回転軸１１ａ，１１ａによるマンドレルＭの回転の起動、停止および回転数を制御する。また、制御部１４は、フープ巻ヘッド１２の往復移動の起動、停止および速度、ボビン１２ｂの旋回起動、停止および速度を制御する。さらに、制御部１４は、後述するテンション付与装置３０が繊維束Ｒに対して信号ｅ５により付与するテンションを制御する。

図２に示すように、フープ巻ヘッド１２は、フープ巻ヘッド本体１２ａを備えている。フープ巻ヘッド本体１２ａは、中央に開口する挿通部１２ｄを備えている。フープ巻ヘッド１２は、挿通部１２ｄを通じてマンドレルＭを挿通できるようになっている。

機台１０は、長手方向１ａに延設された一対の第二ガイドレール１０ｂ、１０ｂを平行に備えている。フープ巻ヘッド本体１２ａは、第二ガイドレール１０ｂ、１０ｂに沿って長手方向１ａに往復移動可能に構成されている。これにより、フープ巻ヘッド１２は、挿通部１２ｄにマンドレルＭを挿通した状態で、機台１０の長手方向１ａに往復移動可能になっている。

フープ巻ヘッド１２は、繊維束Ｒを巻き取り収納する複数（本実施形態では２つ）のボビン１２ｂ、１２ｂを備えている。フープ巻ヘッド本体１２ａは、挿通部１２ｄの周囲に、マンドレルＭの周方向Ｍ２に沿うガイド溝１２ｃが設けられている。ボビン１２ｂ、１２ｂは、ガイド溝１２ｃに沿って旋回するようになっている。そして、旋回するボビン１２ｂ、１２ｂから繰り出される繊維束ＲがマンドレルＭに巻き付けられる。

ヘリカル巻ヘッド１３は、ヘリカル巻ヘッド本体１３ａを備えている。ヘリカル巻ヘッド本体１３ａは、中央に開口する挿通部１３ｄを備えている。ヘリカル巻ヘッド１３は、挿通部１３ｄを通じてマンドレルＭを挿通できるようになっている。

ヘリカル巻ヘッド本体１３ａは機台１０に固定されている。ヘリカル巻ヘッド１３は、挿通部１３ｄにマンドレルＭを挿通した状態で、マンドレル支持台１１が往復移動することにより、長手方向１ａに相対的に往復移動可能になっている。

ヘリカル巻ヘッド１３は、図５に示すように、給糸部２（図１参照）における給糸パッケージ２０から引き出される繊維束ＲをマンドレルＭに巻き付ける。ヘリカル巻ヘッド本体１３ａは、挿通部１３ｄの周囲に、マンドレルＭの周方向Ｍ２（図２参照）に沿って延設された環状のガイドリング部（直前ガイド部材）１５を備えている。ヘリカル巻ヘッド１３は、ガイドリング部１５の周囲に、リング状の複数の補助ガイド１３ｅを備えている。ヘリカル巻ヘッド１３は、ヘリカル巻ヘッド本体１３ａの両側に、ガイドローラ１３ｃ、１３ｃを備えている。さらに、ヘリカル巻ヘッド本体１３ａは、ガイドリング部１５と補助ガイド１３ｅとの間に、テンション付与装置３０を備えている。

ヘリカル巻ヘッド１３は、給糸パッケージ２０（図１参照）から引き出された繊維束Ｒをガイドローラ１３ｃ，１３ｃでガイドして、補助ガイド１３ｅへ導く。繊維束Ｒは、補助ガイド１３ｅを経てテンション付与装置３０に供給される。そして、繊維束Ｒは、ガイドリング部１５によって案内され、マンドレルＭに導かれる。

テンション付与装置３０は、図５に示すように、テンション付与機構３１と、テンション測定器３８とを含むものからなっている。前記テンション付与機構３１は、図６ＡおよびＢに示すように、フレーム３２と、フレーム３２の内側スペース３２ｄに配置された押圧ローラ３３とを備えている。テンション付与機構３１は、押圧ローラ３３をその軸まわりに自由回転可能なように支持する支持部材３４と、支持部材３４に連結された進退ロッド３５を有するエアシリンダ３６とを備えている。テンション付与装置３０は、さらに、テンション付与作動機構３９を備えている。前記テンション付与作動機構３９は、エアシリンダ３６に供給するエア圧を調整するエア圧調整手段３７と、フレーム３２の出口側（下流側）に配置されたテンション測定器３８とを備えている。

フレーム３２は、正面側（図６では紙面手前側）に開いた断面コの字状に形成されており、側壁３２ａと、側壁３２ｂ（第１の挟み込み部材）とを有している。フレーム３２の側壁３２ａ、３２ｂ間には、内側スペース３２ｄが形成される。内側スペース３２ｄ内の側壁３２ｂ側には、マンドレルＭに向かって（図６では下方に向かって）走行する繊維束Ｒが配置される。内側スペース３２ｄ内の側壁３２ａ側には、押圧ローラ３３（第２の挟み込み部材）が配置される。

押圧ローラ３３は、水平方向（図６では紙面に直交する方向）にのびる軸３３ａを有している。押圧ローラ３３は、軸３３ａを介して支持部材３４に自由回転可能に支持されている。支持部材３４は、エアシリンダ３６の進退ロッド３５の先端に連結されている。

エアシリンダ３６は、フランジ３６ａを介して、フレーム３２の側壁３２ａの外側面に取り付けられている。エアシリンダ３６の進退ロッド３５は、フレーム３２の側壁３２ａに設けられた孔３２ｅを通過して、内側スペース３２ｄ内までのびている。進退ロッド３５は、その先端に支持部材３４を介して取り付けられた押圧ローラ３３とともに、フレーム３２の側壁３２ｂに向かって前後進可能になっている。進退ロッド３５は、エアシリンダ３６に供給されるエア圧調整手段３７によって、駆動せしめられる。

エア圧調整手段３７は、巻付け部１（図１および図２参照）における制御部１４と信号伝達可能に接続されている。エア圧調整手段３７は、制御部１４からのエア圧制御信号ｅ５に応じ、エアシリンダ３６に供給するエア圧を調整する。供給されるエア圧に応じ、エアシリンダ３６は進退ロッド３５を前後進させる。エア圧調整手段３７によって進退ロッド３５が前進せしめられると、図６Ｂに示す如く、押圧ローラ３３と側壁３２ｂとの間に繊維束Ｒが挟みこまれて押圧される。押圧された繊維束Ｒは、開繊されるとともに、その押圧力に応じた巻付けテンションが付与される。

テンション測定器３８は、例えば歪みゲージを備えた接触式のテンション測定器からなり、巻付け部１における制御部１４と信号伝達可能に接続されている。テンション測定器３８は、巻付けテンションが付与された後の繊維束Ｒに接触し、そのテンションを測定する。テンション測定器３８は、測定したテンションに応じた測定信号ｅ７を生成し、制御部１４に送信する。制御部１４は、テンション測定器３８からの測定信号ｅ７に応じたエア圧制御信号を生成する。制御部１４は、このエア圧制御信号ｅ５に基づいて、エアシリンダ３６を駆動し、押圧ローラ３３の押圧力つまり繊維束Ｒに付与される巻付けテンションを制御する。

［動作］
次に、フィラメントワインディング装置ＦＷによるフープ巻の巻付け動作について説明する。フープ巻を行う際、図７に示すように、制御部１４がフープ巻ヘッド１２を次のように動作させる。

まず、フープ巻ヘッド１２を、マンドレルＭの円筒部Ｍａの一端（図左側）に配置する（図７Ａ）。そして、２つのボビン１２ｂ、１２ｂから引き出された繊維束Ｒ、Ｒの先端を、粘着テープ等でマンドレルＭの円筒部Ｍａの一端に固着させる。その際、繊維束Ｒ、Ｒの各先端は、マンドレルＭの軸方向Ｍ１に平行に隙間なく並ぶように配置される。

そして、フープ巻ヘッド１２をマンドレルＭの他端側（図右側）に移動しながら、ボビン１２ｂ、１２ｂを旋回させる。これにより、各ボビン１２ｂ、１２ｂからそれぞれ繊維束Ｒが繰り出される。２本の繊維束Ｒ，Ｒは、マンドレルＭの軸方向Ｍ１に対して略直交（若干傾斜）して、それぞれが重ならないように隙間なく平行に配置される。このように配置できるよう、フープ巻ヘッド１２の移動速度およびボビン１２ｂ、１２ｂの旋回速度が決定される。

フープ巻ヘッド１２を、マンドレルＭの円筒部Ｍａの一端（図左側）から（図７Ａ）、マンドレルＭの円筒部Ｍａの他端（図右側）へ移動する（図７Ｂ）。これにより、マンドレルＭの円筒部Ｍａに、一層の繊維束Ｒが積層される。続けて、フープ巻ヘッド１２を、マンドレルＭの円筒部Ｍａの他端（図右側）から（図７Ｂ）、マンドレルＭの円筒部Ｍａの一端（図左側）へ移動する（図７Ａ）。

フープ巻ヘッド１２が一往復することにより、マンドレルＭの円筒部Ｍａに、二層の繊維束Ｒが積層される。さらに巻き付ける場合には、上記した動作を所定回数だけ繰り返す。その後、各繊維束Ｒをカッタ手段（図示略）で切断することによりフープ巻が終了する。

次に、フィラメントワインディング装置ＦＷによるヘリカル巻の巻付け動作について説明する。ヘリカル巻を行う際、図８に示すように、制御部１４がマンドレル支持台１１を次のように動作させる。

まず、ヘリカル巻ヘッド１３を、マンドレルＭの他端（ドーム部Ｍｂの端）（図右側）に配置する（図８Ａ）。

次いで、ガイドリング部１５から引き出された各繊維束Ｒを、粘着テープなどでマンドレルＭの一端に固着させる。そして、マンドレル支持台１１を移動させて、相対的に、ヘリカル巻ヘッド１３を、マンドレルＭの他端（図右側）から（図８Ａ）、マンドレルＭの一端（図左側）へ移動させる（図８Ｂ）。この移動と同時に、スピンドル回転軸１１ａ、１１ａによりマンドレルＭを回転させる。

各繊維束Ｒは、マンドレルＭの軸方向Ｍ１に対して所定の巻付け角度となり、それぞれが重ならないように隙間なく平行に配置される。このように配置されるよう、ヘリカル巻ヘッド１３（マンドレル支持台１１）の移動速度およびマンドレルＭ（スピンドル回転軸１１ａ）の回転速度が決定される。

続けて、ヘリカル巻ヘッド１３を、マンドレルＭの一端（図左側）から（図８Ｂ）、マンドレルＭの他端（図右側）へ移動させる（図８Ａ）。ヘリカル巻ヘッド１３が一往復することにより、マンドレルＭに、二層の繊維束Ｒが積層される。さらに巻付ける場合には、上記した動作を所定回数だけ繰り返す。

その後、各繊維束Ｒをカッタ手段（図示略）で切断することによりヘリカル巻が終了する。

各繊維束Ｒを粘着テープ等でマンドレルＭの一端に固着させた後からヘリカル巻が終了するまでの間、テンション付与装置３０は、制御部１４によって次のように動作せしめられる。

制御部１４からのエア圧制御信号ｅ５により、テンション付与装置３０のエア圧調整手段３７が駆動せしめられる。エア圧調整手段３７により、エアシリンダ３６に供給されるエア圧が調整される。それにより、進退ロッド３５がフレーム３２の側壁３２ｂに向かって前進せしめられる。

進退ロッド３５が側壁３２ｂに向かって前進することにより、その先端に取り付けられた押圧ローラ３３とフレーム３２の側壁３２ｂとによって、マンドレルＭに向かう繊維束Ｒが挟み込まれて押圧される。押圧された繊維束Ｒは、開繊されるとともに、その押圧力に応じた巻付けテンションが付与される。

テンション測定器３８が、巻付けテンションを付与された繊維束Ｒのテンションを測定し、その測定信号ｅ７を制御部１４に送信する。測定信号ｅ７を受信した制御部１４は、その測定信号ｅ７に応じて、エア圧調整手段３７を駆動する。エア圧調整手段３７によってエア圧が調整され、押圧ローラ３３による繊維束Ｒへの押圧力が調整される。これにより、繊維束Ｒに付与される巻付けテンションが所定テンションになるように制御される。所定テンションを付与された繊維束Ｒは、適正にマンドレルＭに巻き付けられる。

このヘリカル巻が実行されている間、テンションセンサ４０は、給糸パッケージ２０から解舒されてテンション付与装置３０に向かう繊維束Ｒのテンションを検出する。テンションセンサ４０は、検出した繊維束Ｒのテンションに応じた検出信号を出力し、判定手段６に送信する。判定手段６は、テンションセンサ４０によって検出されたテンション値がテンション基準値よりも高ければ、繊維束Ｒが切れそうになっていると判定する。このように判定した判定手段６は、制御部１４に対して停止信号を送信する。停止信号を受信した制御部１４は、ヘリカル巻ヘッド１３による繊維束Ｒの巻付け作業を停止させる。これと同時に、判定手段６は、警告手段７に警告信号を送信する。警告信号を受信した警告手段７は、警告音を発生させて、オペレータに繊維束Ｒが切れそうになっていることを警告する。

警告を受けたオペレータは、解舒不良の原因を取り除き、ヘリカル巻ヘッド１３による繊維束Ｒの巻付け作業を再開する。

次いで、この発明になる繊維束のテンション管理システムについて、図９および図１０にもとづいて詳細に説明する。

この発明において、判定手段６は、基本的には、テンションセンサ４０によって測定された繊維束Ｒのテンション測定値にもとづいて、該テンション測定値と予め設定したレファレンス情報とを比較して、当該繊維束のテンションを管理して、繊維束Ｒが切れる以前に、その状況をテンション異常であるか否かを判定するものである。

この判定手段の一例としては、予め設定したテンションしきい値と、テンションセンサ４０によって測定したテンション測定値とを比較して、該テンション測定値が前記テンションしきい値を超えたときにテンション異常を判定するという基本的な構成を含むものである。

一方、この発明において、他の判定手段は、各給糸パッケージ毎に各繊維束のテンションを測定して、該テンション測定値をモニタリングする表示手段８を備えておき、
（１）各給糸パッケージにおける繊維束Ｒのテンション測定値を前記表示手段８上において相互に比較し、各給糸パッケージ毎にテンション異常を判定する方式（図１０Ａ参照、図１０Ａ中、給糸パッケージＮｏ．６とＮｏ．１１のものが異常）。
（２）各給糸パッケージにおける繊維束Ｒのテンション変動を前記表示手段８上において相互に比較し、各給糸パッケージ毎にテンション異常を判定する方式（図１０Ｂ参照、図１０Ｂ中、給糸パッケージＮｏ．２０のものが異常）。
（３）過去に測定した繊維束のサンプリング平均値を記憶する記憶手段を含み、前記サンプリング平均値と、前記テンションセンサによって測定されたテンション測定値とを前記表示手段８上において比較して、テンション異常を判定する方式。この方式では、単純に他の給糸パッケージと比較する方式のものにくらべ、糸道経路などでの給糸パッケージ特有の現象を加味してテンション管理をすることができる点において、有利である。
（４）繊維束のテンション測定値を、時間的な変動量を示す波形情報として前記表示手段上にモニタリング表示して、テンション異常を判定する方式（図１０Ｃ参照）。この方式によれば、繊維束Ｒのテンションの標準偏差をモニターして予測することができ、単繊維ｆ切れなどの初期不良を監視することができ、繊維束Ｒ切れ以前に異常を確実に判定することができる点において、有利である。
をｒＮＯものからなることを特徴とする請求項５に記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システム。

［作用・効果］
上記のように構成されたフィラメントワインディング装置ＦＷでは、繊維束Ｒに巻付けテンションを付与するテンション付与装置３０が、マンドレルＭの直近に配置されている。つまり、繊維束Ｒには、マンドレルＭに巻き付けられる直前で巻付けテンションが付与される。

また、フィラメントワインディング装置ＦＷでは、給糸パッケージ２０からテンション付与装置３０までの間を走行する各繊維束Ｒに対して、テンションセンサ４０が設けられている。給糸パッケージ２０からテンション付与装置３０までの間の繊維束Ｒには、巻付けテンションよりも十分に小さい必要最低限のテンションしか与えられていない。それゆえ、テンションセンサ４０は、解舒不良等によって増大したテンションを容易に検出することができる。

したがって、フィラメントワインディング装置ＦＷによれば、繊維束Ｒの切れを事前に予知することができ、不良品の発生を防止することができる。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について具体的に説明したが、本発明は次のように変形して実
施することができる。

フィラメントワインディング装置ＦＷでは、繊維束Ｒを挟み込んで巻付けテンションを付与するテンション付与装置３０を用いたが、これに限定されない。例えば、ダンサーロールのウェイトを調整することで巻付けテンションを調整するアクティブダンサー式のテンション付与装置を用いてもよい。

また、フィラメントワインディング装置ＦＷでは、歪みゲージ４５を用いたテンションセンサ４０を用いたが、ダンサーロール式のテンションセンサ等の公知のテンションセンサを用いることができる。

ＦＷ フィラメントワインディング装置
Ｒ 繊維束
ｆ 単繊維
Ｍ マンドレル
Ｓ スピンドル
１ 巻付け部
２ 給糸部
３ テンション付与部
４ テンション検出部
６ 判定手段
７ 警告手段
８ 表示手段
１０ 機台
１１ マンドレル支持台
１１ａ スピンドル回転軸
１２ フープ巻ヘッド
１２ａ フープ巻ヘッド本体
１２ｂ ボビン
１２ｃ ガイド溝
１２ｄ 挿通部
１３ ヘリカル巻ヘッド
１３ａ ヘリカル巻ヘッド本体
１３ｃ ガイドローラ
１３ｄ 挿通部
１３ｅ 補助ガイド
１４ 制御部
１５ ガイドリング部
２０ 給糸パッケージ
２１ クリールスタンド
３０ テンション付与装置
３１ テンション付与機構
３７ エア圧調整手段
３８ テンション測定器
３９ テンション付与作動機構
４０ テンションセンサ
４１ ガイドホイール
４２ 支持棒
４３ ガイドローラ
４４ 弾性板
４５ 歪みゲージ

Claims (9)

1. 給糸パッケージから解舒した繊維束Ｒを、所望の巻き付けテンションを付与した状態で、マンドレルＭに巻き付けるフィラメントワインディング装置ＦＷにおいて、
   前記給糸パッケージと前記マンドレル間におけるマンドレル側の直前位置で、前記繊維束Ｒに巻き付けテンションを付与するテンション付与装置と、
   前記給糸パッケージと前記テンション付与装置との間で、前記繊維束Ｒのテンションを検出するテンションセンサと、
   前記テンションセンサによって測定されたテンション測定値と、予め設定したレファレンス情報とを比較することによって、前記繊維束のテンション異常を判定する判定手段を備えてなり、
   前記給糸パッケージから前記テンション付与装置間において、前記テンションセンサによって繊維束のテンション管理を行うようにしたことを特徴とするフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システム。
2. 前記判定手段が、予め設定したテンションしきい値を含むものからなり、前記テンションセンサによって測定されたテンション測定値が、前記テンションしきい値を超えたときにテンション異常を判定するものからなることを特徴とする請求項１に記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システム。
3. 前記判定手段が、テンション異常を判定したとき、警告を発する警告手段を備えたものからなることを特徴とする請求項１あるいは請求項２に記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システム。
4. 前記判定手段が、テンション異常を判定したとき、前記マンドレルへの繊維束の巻き付けを停止する制御手段を備えたものからなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システム。
5. 前記判定手段が、各給糸パッケージ毎に各繊維束のテンションを測定して、該テンション測定値をモニタリングする表示手段を備えたものからなることを特徴とする請求項１〜請求項４に記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システム。
6. 前記判定手段が、各給糸パッケージにおける繊維束のテンション測定値を前記表示手段上において相互に比較し、各給糸パッケージ毎にテンション異常を判定するものからなることを特徴とする請求項５に記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システム。
7. 前記判定手段が、各給糸パッケージにおける繊維束のテンション変動を前記表示手段上において相互に比較し、各給糸パッケージ毎にテンション異常を判定するものからなることを特徴とする請求項５に記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システム。
8. 前記判定手段が、過去に測定した繊維束のサンプリング平均値を記憶する記憶手段を含み、前記サンプリング平均値と、前記テンションセンサによって測定されたテンション測定値とを前記表示手段上において比較して、テンション異常を判定するものからなることを特徴とする請求項５に記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システム。
9. 前記判定手段が、繊維束のテンション測定値を、時間的な変動量を示す波形情報として前記表示手段上にモニタリング表示して、テンション異常を判定するものからなることを特徴とする請求項５に記載のフィラメントワインディング装置における繊維束のテンション管理システム。

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