JP2013078959A - Filament winding apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable increase of production efficiency and cost reduction.SOLUTION: A filament winding apparatus includes: a support board 2 that supports a mandrel M, can reciprocate in the axial direction of the mandrel M and rotates the mandrel M; a hoop winding apparatus 3 that supports bobbins 17 that supply fiber bundles R to the mandrel M, can reciprocate in the axial direction, and rotates surroundings of the mandrel M; and a helical winding apparatus 4 that is fixedly set up, and supplies the plurality of fiber bundles R to the mandrel M. When performing the hoop winding, the support board 2 remains still in the axial direction and the rotating direction, and the hoop winding apparatus 3 rotates while moving in the axial direction, and wraps the fiber bundle R to the peripheral surface of the mandrel M by the hoop winding, and when performing the helical winding, the support board 2 rotates the mandrel M, while moving in the axial direction, and wraps the fiber bundle R to the peripheral surface of the mandrel M by the helical winding.

Description

この発明は、フープ巻装置及びヘリカル巻装置を備えたフィラメントワインディング装置に関するものである。   The present invention relates to a filament winding apparatus including a hoop winding apparatus and a helical winding apparatus.

フィラメントワインディング(以下、FWという)法により、圧力タンクなどの中空容器やパイプなどを製造する場合、例えば、樹脂などを含浸させた繊維束をマンドレル(ライナーともいう)の回りに、フープ巻きし、あるいはヘリカル巻きすることにより補強層を形成する、特許文献1に記載のようなFW装置が知られている。   When producing a hollow container such as a pressure tank or a pipe by the filament winding (hereinafter referred to as FW) method, for example, a fiber bundle impregnated with a resin is hoop-wrapped around a mandrel (also referred to as a liner), Or the FW apparatus as described in patent document 1 which forms a reinforcement layer by helically winding is known.

特開平10−119138号公報(段落番号0002、図3)JP-A-10-119138 (paragraph number 0002, FIG. 3)

一群の繊維束をマンドレルに対して同時にヘリカル巻すると、ワインディング処理をより短時間で行うことができ、その分だけ圧力容器などを能率よく製造できる。その限りでは、ヘリカル巻によってマンドレルに巻き付けられる繊維束の本数が多いほど、ワインディング処理に要する時間を短くすることができることになる。   When a group of fiber bundles are helically wound around a mandrel at the same time, the winding process can be performed in a shorter time, and a pressure vessel or the like can be efficiently manufactured accordingly. As long as the number of fiber bundles wound around the mandrel by helical winding increases, the time required for the winding process can be shortened.

上記するFW装置では、例えば、ヘリカル巻き装置により繊維束をマンドレルのまわりにヘリカル巻きする場合、ヘリカル巻きヘッドを構成するヘリカル巻きリングに等角度間隔に取り付けられている糸道ガイド筒内に、繊維束を通してマンドレル上の巻き付け位置に案内している。   In the above-described FW device, for example, when a fiber bundle is helically wound around a mandrel by a helical winding device, the fiber is placed in a yarn path guide cylinder attached to the helical winding ring constituting the helical winding head at equal angular intervals. It is guided to the winding position on the mandrel through the bundle.

従来、上記する糸道ガイド筒は、円筒形状のパイプ形状のものが用いられていた。これに対して、案内される繊維束Rは、扁平性を有する扁平状繊維束により構成されている場合もあり、当該扁平性のある繊維束を、従来のような円筒形状の糸道ガイド筒に通すと、図8B1および図8B2に示すように、当該繊維束Rが、糸道ガイド筒を通過する過程において、横断面円形状に型くずれしてしまい、ヘリカル巻きに適した形態の繊維束をマンドレル上に供給案内することができず、へリカル巻きによる製品の安定化を阻害するものであった。   Conventionally, the above-described yarn path guide tube has been a cylindrical pipe shape. On the other hand, the guided fiber bundle R may be constituted by a flat fiber bundle having flatness, and the flat fiber bundle is converted into a conventional cylindrical thread guide tube. 8B1 and FIG. 8B2, in the process of passing through the yarn guide tube, the fiber bundle R is deformed into a circular shape in cross section, and a fiber bundle in a form suitable for helical winding is obtained. It was impossible to guide the supply onto the mandrel, which hindered stabilization of the product by helical winding.

そこで、この発明は、ヘリカル巻き装置におけるヘリカル巻きヘッドに組み込まれている糸道ガイド筒の筒孔を、形状的に変更することによって、当該糸道ガイド筒における筒孔を通ってマンドレル上に案内される繊維束の状態を安定化させ、その結果、ヘリカル層を適正に、しかも能率よく形成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ことにある。   Therefore, the present invention guides the mandrel through the cylindrical hole in the yarn path guide cylinder by changing the shape of the cylindrical hole of the thread path guide cylinder incorporated in the helical winding head in the helical winding device. An object of the present invention is to provide a filament winding apparatus that can stabilize the state of the fiber bundles that are formed, and as a result, can form a helical layer appropriately and efficiently.

この発明は、上記する課題を解決するにあたって、具体的には、マンドレルの周面に繊維束をヘリカル巻きに巻き付けるヘリカル巻装置を備えているフィラメントワインディング装置であって、
前記ヘリカル巻装置は、基台に立設される固定フレームと、前記固定フレームで支持されるヘリカル巻ヘッドとを含み、
前記ヘリカル巻ヘッドは、前記マンドレルの軸心に沿って隣接配置されて、周方向へ相対回転自在に連結される複数個のガイドリングと、各ガイドリングの周方向に沿って等間隔おきに配置される一群の糸道ガイド筒とを含むものからなり、
前記糸道ガイド筒が、該糸道ガイド筒内を通過する平状繊維束の平状状態を維持する平状状態維持手段を有するものからなることを特徴とするフィラメントワインディング装置を構成するものである。
Specifically, in order to solve the above-described problems, the present invention is a filament winding apparatus including a helical winding device that winds a fiber bundle around a mandrel around a helical winding,
The helical winding device includes a fixed frame erected on a base, and a helical winding head supported by the fixed frame,
The helical winding heads are arranged adjacent to each other along the axis of the mandrel, and are arranged at equal intervals along the circumferential direction of each guide ring, and a plurality of guide rings connected in a circumferentially rotatable manner. Comprising a group of thread guides that are
The yarn path guide tube comprises a flat state maintaining means for maintaining a flat state of a flat fiber bundle passing through the yarn path guide tube, and constitutes a filament winding apparatus. is there.

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であって、前記平状状態維持手段が、糸道ガイド筒の筒孔により構成され、前記糸道ガイド筒の筒孔が、横断面扁平矩形状の扁平角孔であることを特徴とするものである。   Furthermore, in this invention, the invention according to claim 2 is the filament winding apparatus according to claim 1, wherein the flat state maintaining means is constituted by a cylindrical hole of a yarn path guide cylinder, and the yarn path The cylindrical hole of the guide cylinder is a flat rectangular hole having a flat rectangular cross section.

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または請求項2に記載のフィラメントワインディング装置であって、前記糸道ガイド筒の筒孔が、扁平角孔でなり、前記繊維束の巻き角度に応じて、前記糸道ガイド筒の扁平角孔の向きを制御する向き制御手段を設けたことを特徴とするものである。   Furthermore, in this invention, the invention according to claim 3 is the filament winding apparatus according to claim 1 or 2, wherein the tube hole of the yarn guide tube is a flat rectangular hole, and the fiber In accordance with the winding angle of the bundle, there is provided an orientation control means for controlling the orientation of the flat rectangular hole of the yarn guide tube.

この発明では、マンドレルの周面に繊維束をヘリカル巻きで巻き付けるヘリカル巻装置を備えているフィラメントワインディング装置において、ヘリカル巻きヘッドに取り付けられている糸道ガイド筒に対し、平状の繊維束を平状に維持した状態でマンドレル上に案内する平状状態維持手段を設けたことにより、当該糸道ガイド筒を通ってマンドレル上に案内される繊維束の状態を安定化させた状態で巻き付け位置に供給することができ、その結果、ヘリカル巻き層を適正に、しかも能率よく形成することができるという点において、極めて有効に作用するものといえる。   According to the present invention, in a filament winding apparatus provided with a helical winding device for helically winding a fiber bundle around a mandrel, a flat fiber bundle is flattened against a yarn path guide tube attached to a helical winding head. By providing a flat state maintaining means for guiding the mandrel while maintaining the shape, the state of the fiber bundle guided on the mandrel through the yarn guide tube is stabilized in the winding position. As a result, it can be said that it works extremely effectively in that the helically wound layer can be formed appropriately and efficiently.

さらに、この発明では、平状状態維持手段が、糸道ガイド筒の筒孔により構成され、糸道ガイド筒の筒孔が、扁平角孔によって構成されるものであり、構造が簡単であり、製造が容易であるなどの点において、極めて有効に作用するものといえる。   Further, in the present invention, the flat state maintaining means is configured by a cylindrical hole of the yarn path guide cylinder, the cylindrical hole of the yarn path guide cylinder is configured by a flat rectangular hole, and the structure is simple. It can be said that it works extremely effectively in that it is easy to manufacture.

繊維束の巻き角度に応じて、糸道ガイド筒の扁平角孔の向きを制御する向き制御手段を設けたことにより、巻き角度の如何にかかわりなく、平状に維持した繊維束をマンドレル上の巻き付け位置に供給することができるという点においても極めて有効に作用するものといえる。   By providing an orientation control means for controlling the orientation of the flat rectangular hole of the yarn guide tube according to the winding angle of the fiber bundle, the fiber bundle maintained in a flat shape can be placed on the mandrel regardless of the winding angle. It can also be said that it works extremely effectively in that it can be supplied to the winding position.

図1は、この発明の適用になるフィラメントワインディング装置の全体の構成を示す概略的な斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view showing the entire configuration of a filament winding apparatus to which the present invention is applied. 図2Aは、フィラメントワインディング装置の概略的な正面図であり、図2Bは、ヘリカル巻き中の状況を示す概略的な平面図である。FIG. 2A is a schematic front view of the filament winding apparatus, and FIG. 2B is a schematic plan view showing a situation during helical winding. 図3Aは、フープ巻きの構成を説明するための概略的な側面図であり、図3Bと図3Cは、ヘリカル巻きの構成を説明するための概略的な側面図である。FIG. 3A is a schematic side view for explaining the configuration of the hoop winding, and FIGS. 3B and 3C are schematic side views for explaining the configuration of the helical winding. 図4は、図2BにおけるA−A線断面図である。4 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2B. 図5は、図4におけるB−B線断面図である。5 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 図6Aは、図7におけるC−C線断面図であるり、図6Bは、図6AにおけるD−D線断面図である。6A is a cross-sectional view taken along line CC in FIG. 7, and FIG. 6B is a cross-sectional view taken along line DD in FIG. 6A. 図7は、ガイドリングの位置をずらした状態の側面図である。FIG. 7 is a side view showing a state in which the position of the guide ring is shifted. 図8A1は、この発明になる糸道ガイドに繊維束が通過する状況を示す概略的な斜視図、図8A2は、その横断面図、図8B1は、従来の糸道ガイドに繊維束が通過する状況を示す概略的な斜視図、図8B2は、その横断面図、図8Cは、この発明になる糸道ガイドから繊維束が出て行く有効な状況を示す出口端側側面図、図8D1は、傾斜角を持って引き出される状況を示す出口側側面図、図8D2は、向き制御手段によって、糸道ガイド筒の扁平角孔の向きを回動制御した状態を示す出口端側側面図である。FIG. 8A1 is a schematic perspective view showing a state in which the fiber bundle passes through the yarn path guide according to the present invention, FIG. 8A2 is a cross-sectional view of the fiber bundle, and FIG. FIG. 8B2 is a cross-sectional view thereof, FIG. 8C is a side view of the outlet end side showing an effective situation in which the fiber bundle is extracted from the yarn path guide according to the present invention, and FIG. FIG. 8D2 is a side view on the outlet end side showing a state in which the direction of the flat rectangular hole of the yarn guide tube is rotationally controlled by the direction control means. . 図9Aは、前記向き制御手段の第1の実施例を示すものであって、各糸道ガイド筒に対して、これをそれぞれ個別単独に向き制御する構成のものであり、図9Bは、前記向き制御手段の第2の実施例を示すものであって、各糸道ガイド筒に対して、これらを一括して向き制御することができるように構成したものである。FIG. 9A shows a first embodiment of the direction control means, and is configured to individually control the direction of each yarn path guide tube, and FIG. A second embodiment of the direction control means is shown, and it is configured such that the direction of each yarn path guide tube can be collectively controlled.

以下、この発明になるFW装置について、図1〜図9に示す具体的な実施例に基づいて、詳細に説明する。   Hereinafter, the FW device according to the present invention will be described in detail based on the specific embodiments shown in FIGS.

〔全体構成〕
図1は、FW装置の全体の構成を一部省略して示す概略的な斜視図である。当該FW装置は、巻き付け装置Wと糸供給装置Sとを備えたものからなっている。
〔overall structure〕
FIG. 1 is a schematic perspective view showing the FW device with a part of the entire configuration omitted. The FW device includes a winding device W and a yarn supply device S.

巻き付け装置Wは、マンドレルMに繊維束Rを巻き付けるための装置であり、糸供給装置Sは、クリール51に複数の給糸パッケージ50を備える。複数の給糸パッケージ50は、繊維束Rを巻き取って収納している。   The winding device W is a device for winding the fiber bundle R around the mandrel M, and the yarn supply device S includes a plurality of yarn supply packages 50 on the creel 51. The plurality of yarn supply packages 50 wind up and store the fiber bundle R.

前記繊維束Rとしては、例えば、ガラス繊維等の繊維材料や合成樹脂とを用いた繊維材料からなる。前記繊維束供給装置Sは、各給糸パッケージ50から引き出された繊維束Rを巻き付け装置Wへ供給する。   As said fiber bundle R, it consists of fiber materials using fiber materials, such as glass fiber, and a synthetic resin, for example. The fiber bundle supply device S supplies the fiber bundle R drawn from each yarn supply package 50 to the winding device W.

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。その場合は、前記巻き付け装置Wと前記繊維束供給装置Sとの間に、樹脂含浸装置(図示省略)が設けられており、樹脂含浸装置が、クリール50から引き出された繊維束Rに樹脂を塗布して、巻き付け装置Wへ供給する。   The fiber bundle R is impregnated with a thermosetting synthetic resin material in advance. The fiber bundle R may not be impregnated with resin. In that case, a resin impregnation device (not shown) is provided between the winding device W and the fiber bundle supply device S, and the resin impregnation device applies resin to the fiber bundle R drawn from the creel 50. It is applied and supplied to the winding device W.

巻き付け装置Wの両側(図1において手前および奥)には、複数本のマンドレルM(巻き付け前のマンドレルをM1とし、巻き付け後のマンドレルをM2とする)が並べれらている。巻き付け装置Wの前方側(図1において手前)には、巻き付け前のマンドレルM1が、該巻き付け装置Wの後方側(図1において奥)には、巻き付け装置Wにより繊維束Rを巻き付けた後のマンドレルM2が並べられる。そして、巻き付け装置Wの一端側(図1において左)に、マンドレルM1、M2が配置される。   A plurality of mandrels M (the mandrel before winding is M1 and the mandrel after winding is M2) are arranged on both sides of the winding device W (front and back in FIG. 1). The mandrel M1 before winding is wound on the front side (front side in FIG. 1) of the winding device W, and the fiber bundle R is wound on the rear side (back side in FIG. 1) of the winding device W by the winding device W. Mandrels M2 are arranged. And the mandrels M1 and M2 are arranged on one end side (left side in FIG. 1) of the winding device W.

図2Aおよび図2BにおいてFW装置における巻き付け装置Wは、左右に長い基台1と、該基台1の上部に配置されていて、マンドレルMを支持する支持台2と、フープ巻き装置3と、ヘリカル巻き装置4と、マンドレル交換装置5などで構成する。支持台2およびフープ巻き装置3は、それぞれ図示していない駆動機構で基台1の長手方向に沿って往復駆動できる。ヘリカル巻き装置4は、基台1の中央位置に固定してあり、前記繊維束供給装置Sで支持された一群の給糸パッケージ50から送給される繊維束RをマンドレルMに送給案内する。   2A and 2B, the winding device W in the FW device includes a base 1 that is long to the left and right, a support base 2 that is disposed on the base 1 and supports the mandrel M, a hoop winding device 3, It comprises a helical winding device 4 and a mandrel exchange device 5. The support base 2 and the hoop winding device 3 can be driven to reciprocate along the longitudinal direction of the base 1 by drive mechanisms (not shown). The helical winding device 4 is fixed at the center position of the base 1 and feeds and guides the fiber bundle R fed from the group of yarn feeding packages 50 supported by the fiber bundle feeding device S to the mandrel M. .

最終製品が圧力容器である場合のマンドレルMは、高強度アルミニウム材、ステンレス材などの金属製容器からなる。必要があれば、プラスチック製の容器でマンドレルMを構成することもある。この実施例ではマンドレルMが、図3に示すように中央の円筒部Maと、円筒部Maの左右両端に連続するドーム部Mbと、ドーム部Mbの頂部に突設される口部Mdとを一体に備えている場合について説明する。繊維束Rは、例えばガラス繊維や炭素繊維の束からなり、先の給糸パッケージ50に巻き込まれた状態の繊維束Rには、予め熱硬化性樹脂が含浸させてある。なお、給糸パッケージから繰り出された繊維束Rに樹脂を含浸させたのち、ヘリカル巻き装置4に送給してもよい。   When the final product is a pressure vessel, the mandrel M is made of a metal vessel such as a high-strength aluminum material or a stainless material. If necessary, the mandrel M may be made of a plastic container. In this embodiment, as shown in FIG. 3, the mandrel M includes a central cylindrical portion Ma, a dome portion Mb continuous to the left and right ends of the cylindrical portion Ma, and a mouth portion Md protruding from the top of the dome portion Mb. The case where it is provided integrally will be described. The fiber bundle R is made of, for example, a bundle of glass fibers or carbon fibers, and the fiber bundle R in a state of being wound in the previous yarn supply package 50 is impregnated with a thermosetting resin in advance. In addition, after impregnating resin to the fiber bundle R drawn | fed out from the yarn supply package, you may send to the helical winding apparatus 4. FIG.

前記支持台2は、基台1上の前後一対のレール7で移行案内されるベース8と、ベース8の両側端に立設される支持腕9、9と、両支持腕9、9の上端対向面に設けられるチャック10などで構成する。マンドレルMの左右両側には一対の取付治具11が固定してあり、これらの取付治具11を先のチャック10で掴み固定することにより、マンドレルMが左右の支持腕9、9の間に支持される。片方のチャック10は、図示していない駆動構造で回転駆動されてマンドレルMを同行回転させる。両支持腕9、9は、マンドレルMの交換を容易化するために、ベース8に対して起立姿勢から横臥姿勢へ倒伏できるように組み付けてある。   The support base 2 includes a base 8 that is transferred and guided by a pair of front and rear rails 7 on the base 1, support arms 9 and 9 that are erected on both side ends of the base 8, and upper ends of both support arms 9 and 9. The chuck 10 is provided on the opposite surface. A pair of mounting jigs 11 are fixed on both the left and right sides of the mandrel M, and the mandrel M is fixed between the left and right support arms 9 and 9 by holding and fixing these mounting jigs 11 with the previous chuck 10. Supported. One chuck 10 is rotationally driven by a drive structure (not shown) to rotate the mandrel M along with it. In order to facilitate the exchange of the mandrel M, the two support arms 9 and 9 are assembled so that they can fall from the standing posture to the lying posture with respect to the base 8.

フープ巻き装置3は、基台1上のレール14で移行案内されるフレーム15と、フレーム15で回転自在に支持される円盤状の巻掛テーブル16と、巻掛テーブル16を回転駆動する駆動機構(図示していない)などで構成する。巻掛テーブル16の一側には、フープ巻き時に繊維束を供給する複数個のボビン17が、テーブル周縁に沿って等間隔おきに配置してある。巻掛テーブル16の板面中央には、マンドレルMの往復移動を許す円形の開口が形成してある。この開口の開口面とマンドレルMとが直交する状態で、巻掛テーブル16を回転駆動しながらフープ巻き装置3の全体を往復移動させることにより、マンドレルMの周面にフープ巻き層を形成することができる。   The hoop winding device 3 includes a frame 15 that is guided by a rail 14 on a base 1, a disk-shaped winding table 16 that is rotatably supported by the frame 15, and a drive mechanism that rotationally drives the winding table 16. (Not shown). On one side of the winding table 16, a plurality of bobbins 17 for supplying fiber bundles at the time of hoop winding are arranged at equal intervals along the table periphery. In the center of the plate surface of the winding table 16, a circular opening that allows the mandrel M to reciprocate is formed. The hoop winding layer is formed on the peripheral surface of the mandrel M by reciprocating the entire hoop winding device 3 while rotationally driving the winding table 16 in a state where the opening surface of the opening and the mandrel M are orthogonal to each other. Can do.

図2Aないし図4においてヘリカル巻き装置4は、基台1に立設される固定フレーム20と、固定フレーム20で支持されるヘリカル巻きヘッド21と、繊維束の一群をヘリカル巻ヘッド21へ向かって変向案内するガイドローラー(ガイド構造)22などで構成する。固定フレーム20の板面中央には、マンドレルMの往復移動を許す円形の開口20aが形成され(図5参照)、開ロ20aの周囲の板面に先のガイドローラー22が配置してある。繊維束供給構造から供給される繊維束Rは、固定フレーム20の前後両側に配置した変向ローラー23で案内されたのち、張力調整構造24を通過してヘリカル巻ヘッド21へと送給される。張力調整構造24は、後述する左右のガイドリング27、28に対応して、固定フレーム20の前後両側に一対ずつ配置してある(図2B参照)。   2A to 4, the helical winding device 4 includes a fixed frame 20 erected on the base 1, a helical winding head 21 supported by the fixed frame 20, and a group of fiber bundles toward the helical winding head 21. It comprises a guide roller (guide structure) 22 that guides the direction of change. In the center of the plate surface of the fixed frame 20, a circular opening 20a that allows the mandrel M to reciprocate is formed (see FIG. 5), and the previous guide roller 22 is disposed on the plate surface around the opening 20a. The fiber bundle R supplied from the fiber bundle supply structure is guided by turning rollers 23 arranged on both the front and rear sides of the fixed frame 20, and then passed through the tension adjustment structure 24 and fed to the helical winding head 21. . A pair of tension adjusting structures 24 are arranged on both the front and rear sides of the fixed frame 20 corresponding to the left and right guide rings 27 and 28 (see FIG. 2B).

ヘリカル巻きヘッド21は、隣接配置される2個のガイドリング27、28と、各ガイドリング27、28の周方向に沿って等間隔おきに配置される一群の糸道ガイド筒31と、可動側のガイドリング28を回転操作する位相切換構造32などで構成する。この実施例では、図面を簡略化するために各ガイドリング27、28に装着される糸道ガイド筒31の数を12個に限っているが、実際には数十個から百数十個もの一群の糸道ガイド筒31をガイドリング27、28に装着する。なお、ヘリカル巻を行う場合の繊維束Rの適正本数は、マンドレルMの直径寸法と、繊維束Rの巻付幅および巻付角度(図3に符号θで示す角度)を変数にして算出することができる。   The helical winding head 21 includes two guide rings 27, 28 arranged adjacent to each other, a group of yarn path guide cylinders 31 arranged at equal intervals along the circumferential direction of each guide ring 27, 28, and a movable side The guide ring 28 is composed of a phase switching structure 32 for rotating the guide ring 28 and the like. In this embodiment, in order to simplify the drawing, the number of yarn path guide cylinders 31 mounted on the guide rings 27 and 28 is limited to twelve, but in practice, several tens to hundreds tens. A group of yarn path guide cylinders 31 are attached to the guide rings 27 and 28. Note that the appropriate number of fiber bundles R when performing helical winding is calculated using the diameter dimension of the mandrel M, the winding width and the winding angle of the fiber bundle R (an angle indicated by θ in FIG. 3) as variables. be able to.

〔フープ巻き・ヘリカル巻き〕
図3は、フープ巻きおよびヘリカル巻きを示す側面図である。図3Aに示すように、フープ巻きは、マンドレル軸方向Mcに対して略直角に繊維束Rを巻き付ける。図3Bおよび図3Cに示すように、ヘリカル巻きは、マンドレル軸方向Mcに対して所定の角度θ(θ1,θ2)で繊維束Rを巻き付ける。前述の通り、フープ巻きヘッド3により、フープ巻きが行われ、ヘリカル巻きヘッド4により、ヘリカル巻きが行われる。
[Hoop winding / helical winding]
FIG. 3 is a side view showing hoop winding and helical winding. As shown in FIG. 3A, the hoop winding winds the fiber bundle R substantially perpendicular to the mandrel axial direction Mc. As shown in FIGS. 3B and 3C, the helical winding winds the fiber bundle R at a predetermined angle θ (θ1, θ2) with respect to the mandrel axial direction Mc. As described above, hoop winding is performed by the hoop winding head 3, and helical winding is performed by the helical winding head 4.

上記のガイドリング27、28のうち、一方のガイドリング27は固定フレーム20に設けた開口20aの周縁壁に固定し、他方のガイドリング28は、固定されたガイドリング27に対して回転自在に連結する。可動側のガイドリング28の側端には補助フレーム30が固定してある。補助フレーム30の板面中央には、マンドレルMの往復移動を許す円形の開口30aが形成され、開口30aの周囲の板面にガイドローラー22が配置してある(図5参照)。   Of the guide rings 27, 28, one guide ring 27 is fixed to the peripheral wall of the opening 20 a provided in the fixed frame 20, and the other guide ring 28 is rotatable with respect to the fixed guide ring 27. Link. An auxiliary frame 30 is fixed to the side end of the movable guide ring 28. A circular opening 30a that allows the mandrel M to reciprocate is formed at the center of the plate surface of the auxiliary frame 30, and a guide roller 22 is disposed on the plate surface around the opening 30a (see FIG. 5).

前記糸道ガイド筒31は、各ガイドリング27、28に取り付けてある。詳しくは、固定側のガイドリング27においては、糸道ガイド筒31を、その筒出口31aが可動側のガイドリング28の内面内方を指向する状態に傾斜させている。また、可動側のガイドリング28においては、糸道ガイド筒31を、その筒出口31aが固定側のガイドリング27の内面内方を指向する状態に傾斜させている。このように、各ガイドリング27、28における糸道ガイド筒31の傾斜角度を同じにし、傾斜する向きを逆向きとすることにより、各糸道ガイド筒31の筒出口31aを可能な限り接近する状態で配置することができる。これにより、両筒出口31a、31aは、後述する第1状態において各ガイドリング27、28の隣接方向の中央部分で隣接する。   The yarn path guide tube 31 is attached to the guide rings 27 and 28. Specifically, in the guide ring 27 on the fixed side, the yarn path guide cylinder 31 is inclined so that the cylinder outlet 31a faces the inner side of the inner surface of the guide ring 28 on the movable side. Moreover, in the guide ring 28 on the movable side, the yarn path guide cylinder 31 is inclined so that the cylinder outlet 31a is directed toward the inner surface of the guide ring 27 on the fixed side. In this way, by making the inclination angles of the yarn path guide cylinders 31 in the guide rings 27 and 28 the same and making the inclination directions reverse, the cylinder outlets 31a of the yarn path guide cylinders 31 are as close as possible. Can be placed in a state. Thereby, both the cylinder exits 31a and 31a adjoin in the center part of the adjacent direction of each guide ring 27 and 28 in the 1st state mentioned later.

この発明において、前記糸道ガイド筒31は、該糸道ガイド筒31内を通過する平状繊維束Rの平状状態を維持する平状状態維持手段Cmを有するものからなっている。この発明において、前記平状状態維持手段Cmは、糸道ガイド筒31の筒孔により構成され、前記糸道ガイド筒31の筒孔が、横断面でみた場合、扁平矩形状の扁平角孔31cにより構成されている。   In the present invention, the yarn path guide tube 31 includes a flat state maintaining means Cm for maintaining a flat state of the flat fiber bundle R passing through the yarn path guide tube 31. In the present invention, the flat state maintaining means Cm is constituted by a cylindrical hole of the yarn path guide cylinder 31, and the cylindrical hole of the yarn path guide cylinder 31 is a flat rectangular hole 31c having a flat rectangular shape when viewed in cross section. It is comprised by.

さらに、前記糸道ガイド筒31の詳細について、図8に基づいて説明する。従来の糸道ガイド筒31は、図8B1および図8B2に示すように、円形の孔31dを持つ直線状の円筒体によって構成されていた。この従来の糸道ガイド筒31では、平状の繊維束Rが、糸道ガイド筒31の入口側31bから出口側31aに向けて通過する際、その通過の過程において、図8B2に示すように平状状態から丸状状態に型くずれしてしまい、適正なヘリカル巻きができなかった。   Further, details of the yarn path guide tube 31 will be described with reference to FIG. As shown in FIGS. 8B1 and 8B2, the conventional yarn path guide cylinder 31 is formed of a linear cylinder having a circular hole 31d. In this conventional yarn path guide cylinder 31, when the flat fiber bundle R passes from the inlet side 31b to the outlet side 31a of the yarn path guide cylinder 31, in the process of passing, as shown in FIG. The flat state changed to a round state, and proper helical winding was not possible.

この発明では、従来の上記する問題点を解決するべく、当該糸道ガイド筒31を、図8A1および図8A2に示すように、当該筒孔を扁平角孔31cにより形成する。このように、糸道ガイド筒31の筒孔を扁平角孔31cにより形成することにより、平状の繊維束Rが、糸道ガイド筒31の入口側31bから出口側31aに向けて通過する際、その通過の過程において、図8A1および図8A2に示すように平状状態を維持したままの状態で案内することができ、適正なヘリカル巻きを行うことができる。   In the present invention, in order to solve the conventional problems described above, as shown in FIGS. 8A1 and 8A2, the thread hole guide tube 31 is formed by a flat rectangular hole 31c. In this way, when the cylindrical hole of the yarn path guide cylinder 31 is formed by the flat rectangular hole 31c, the flat fiber bundle R passes from the inlet side 31b of the yarn path guide cylinder 31 toward the outlet side 31a. In the process of passing, as shown in FIG. 8A1 and FIG. 8A2, guidance can be performed while maintaining the flat state, and appropriate helical winding can be performed.

なお、この発明になる扁平角孔31cを有する糸道ガイド筒31では、繊維束Rの巻き角度θ(図2および図3参照)に応じて、当該糸道ガイド筒31の出口端31a側から、繊維束Rが引き出される方向X1と、糸道ガイド筒31の扁平角孔31cの長辺軸線Ax2とが略直交する関係、すなわち、繊維束Rが引き出される方向X1と、糸道ガイド筒31の扁平角孔31cの短辺軸線Ax1とが略一致する関係(図8C参照)にあると、平状の繊維束Rをそのままの平状状態で、マンドレルMの巻き付け部に供給でき、適正なヘリカル巻きを行うことができる。   Note that, in the yarn path guide tube 31 having the flat rectangular hole 31c according to the present invention, from the outlet end 31a side of the yarn path guide tube 31 according to the winding angle θ of the fiber bundle R (see FIGS. 2 and 3). The relationship between the direction X1 in which the fiber bundle R is drawn and the long side axis Ax2 of the flat rectangular hole 31c of the yarn path guide tube 31 is substantially orthogonal, that is, the direction X1 in which the fiber bundle R is pulled out, and the yarn path guide tube 31. The flat fiber bundle R can be supplied to the winding portion of the mandrel M in the flat state as it is, when the short side axis Ax1 of the flat rectangular hole 31c is substantially coincident (see FIG. 8C). Helical winding can be performed.

一方、これに対して、巻き角度θを変えてヘリカル巻きを行う際、前記糸道ガイド筒31の出口端31a側から、繊維束Rが引き出される方向X1が、糸道ガイド筒31における扁平角孔31cの短辺軸線Ax1に対して角度α傾いた場合には、糸道ガイド筒31の筒孔、扁平角孔31cで形成したものであっても、図8D1に示すように、平状の繊維束Rが型くずれしてしまう。   On the other hand, when helical winding is performed by changing the winding angle θ, the direction X1 in which the fiber bundle R is drawn from the exit end 31a side of the yarn path guide tube 31 is a flat angle in the yarn path guide tube 31. When the angle α is inclined with respect to the short-side axis Ax1 of the hole 31c, even if it is formed by the cylindrical hole of the yarn guide tube 31 and the flat rectangular hole 31c, as shown in FIG. The fiber bundle R will be out of shape.

そこで、この発明では、さらに、上記図8D1に示すような平状の繊維束Rの型くずれを防止するため、前記繊維束Rの巻き角度θに応じて変位する繊維束Rの引き出し方向X1に対して、前記糸道ガイド筒31における扁平角孔31cの向き、すなわち、前記引き出し方向X1と、該引き出し方向X1に対する糸道ガイド筒31における扁平角孔31cの長辺軸線Ax2とが略直交する関係(前記引き出し方向X1と、糸道ガイド筒31における扁平角孔31cの短辺軸線Ax1とが略一致する関係)に向きを制御する向き制御手段60が設けられている。   Therefore, in the present invention, in order to prevent the deformation of the flat fiber bundle R as shown in FIG. 8D1, the fiber bundle R that is displaced in accordance with the winding angle θ of the fiber bundle R is drawn with respect to the drawing direction X1. Thus, the direction of the flat rectangular hole 31c in the yarn path guide tube 31, that is, the relation in which the pulling direction X1 is substantially orthogonal to the long-side axis Ax2 of the flat rectangular hole 31c in the yarn path guide tube 31 with respect to the pulling direction X1. An orientation control means 60 for controlling the orientation is provided (a relationship in which the drawing direction X1 and the short-side axis Ax1 of the flat rectangular hole 31c in the yarn guide tube 31 substantially coincide).

前記向き制御手段60について、図9に示す具体的な実施例に基づいて説明する。図9Aは、前記向き制御手段60の第1の実施例を示すものであり、各糸道ガイド筒31に対して、これをそれぞれ個別単独に向き制御することができるように構成したものである。この実施例では、前記向き制御手段60は、各糸道ガイド筒31の入口端31b側に設けた平ギヤ61と、モータ63により回転駆動する平ギヤ62とを噛合させて構成したものである。この場合、各モータ63は、例えば、パルスモータなどにより構成され、図示しないモータ駆動制御手段により、同期駆動するようにも構成することができる。   The orientation control means 60 will be described based on a specific embodiment shown in FIG. FIG. 9A shows a first embodiment of the direction control means 60, and is configured so that the direction of each yarn path guide tube 31 can be individually controlled individually. . In this embodiment, the direction control means 60 is configured by meshing a flat gear 61 provided on the inlet end 31 b side of each yarn path guide tube 31 and a flat gear 62 that is rotationally driven by a motor 63. . In this case, each motor 63 is composed of, for example, a pulse motor, and can be configured to be driven synchronously by a motor drive control means (not shown).

図9Bは、前記向き制御手段60の第2の実施例を示すものであり、各糸道ガイド筒31に対して、これらを一括して向き制御することができるように構成したものである。この実施例では、前記向き制御手段60は、各糸道ガイド筒31の入口端31b側に設けたベベルギヤ64と、軸66の一端にベベルギヤ65を備え、他端に平ギヤ67を備え、前記ベベルギヤ65を前記ベベルギヤ64に噛合させ、前記平ギヤ67を大径平ギヤ68に噛合させ、前記大径平ギヤ68の回転により、平ギヤ67、軸66、ベベルギヤ65、およびベベルギヤ64を介して、前記各糸道ガイド筒31を一斉に回動させるようにしたものである。   FIG. 9B shows a second embodiment of the direction control means 60, which is configured to be able to collectively control the direction of each yarn path guide tube 31. FIG. In this embodiment, the direction control means 60 includes a bevel gear 64 provided on the inlet end 31b side of each yarn path guide tube 31, a bevel gear 65 at one end of a shaft 66, and a flat gear 67 at the other end. The bevel gear 65 is engaged with the bevel gear 64, the flat gear 67 is engaged with the large diameter flat gear 68, and the large diameter flat gear 68 is rotated through the flat gear 67, the shaft 66, the bevel gear 65, and the bevel gear 64. The yarn guide tube 31 is rotated all at once.

マンドレルMの軸心に沿って隣接配置した両ガイドリング27、28は、図6Aに示すように連結する。固定側リング27の接合部にリング周面より小径の連結軸34を形成し、可動側リング28の接合部の内面に連結軸34に外嵌する連結穴35を形成する。さらに、可動側リング28の接合部分の周囲4箇所に、連結穴35で開口する位置決め溝36を形成する(図6B参照)。両リング27、28を接合して連結穴35と連結軸34を嵌合し、さらに位置決め溝36に挿通した六角穴付ボルト37を連結軸34にねじ込むことにより、両リング27、28が相対回転可能に連結される。これにより、可動側のガイドリング28が、固定側のガイドリング27に対して分離不能に、しかも位置決め溝36と六角穴付ボルト37によって規定される範囲内で往復回転変位可能に連結される。   Both guide rings 27 and 28 arranged adjacent to each other along the axis of the mandrel M are connected as shown in FIG. 6A. A connecting shaft 34 having a diameter smaller than that of the ring peripheral surface is formed at the joint portion of the fixed ring 27, and a connecting hole 35 is formed on the inner surface of the joint portion of the movable ring 28 so as to fit around the connecting shaft 34. Furthermore, positioning grooves 36 that are opened by connecting holes 35 are formed at four locations around the joint portion of the movable ring 28 (see FIG. 6B). The rings 27 and 28 are joined together, the connecting hole 35 and the connecting shaft 34 are fitted, and a hexagon socket head bolt 37 inserted into the positioning groove 36 is screwed into the connecting shaft 34, whereby the rings 27 and 28 are relatively rotated. Connected as possible. As a result, the movable guide ring 28 is connected to the fixed guide ring 27 so as not to be separable and to be reciprocally rotatable within a range defined by the positioning groove 36 and the hexagon socket head bolt 37.

図7に示すように、位相切換構造32は、可動側のガイドリング28を切り換え操作するエアーシリンダー(操作器)40と、隣接する両ガイドリング27、28の間に設けられる位置決め構造とで構成する。前記エアーシリンダー40のピストンロッドの端部は、補助フレーム30の下部に設けたブラケット42にピン43で連結され、前記エアーシリンダー40のシリンダー側の端部はブラケット44にピン45で連結する。後者のブラケット44は、固定フレーム20、あるいは基台1に固定する。これにより、図7に実線で示す状態から仮想線で示すようにピストンロッドを伸長変位させると、補助フレーム30および可動側のガイドリング28を反時計回転方向へ回転操作することができる。また、ピストンロッドをシリンダー内へ退入移動させると、補助フレーム30および可動側のガイドリング28を時計回転方向へ回転操作することができる。位置決め構造は、先に説明した位置決め溝36と六角穴付ボルト37とが兼ねている。   As shown in FIG. 7, the phase switching structure 32 includes an air cylinder (operator) 40 for switching the movable guide ring 28 and a positioning structure provided between the adjacent guide rings 27 and 28. To do. The end of the piston rod of the air cylinder 40 is connected to a bracket 42 provided at the lower portion of the auxiliary frame 30 with a pin 43, and the end of the air cylinder 40 on the cylinder side is connected to a bracket 44 with a pin 45. The latter bracket 44 is fixed to the fixed frame 20 or the base 1. Accordingly, when the piston rod is extended and displaced from the state indicated by the solid line in FIG. 7 as indicated by the phantom line, the auxiliary frame 30 and the movable guide ring 28 can be rotated counterclockwise. When the piston rod is moved back and forth into the cylinder, the auxiliary frame 30 and the movable guide ring 28 can be rotated in the clockwise direction. In the positioning structure, the positioning groove 36 and the hexagon socket head bolt 37 described above also serve as the positioning structure.

上記のように、両ガイドリング27、28を相対回転可能に連結し、さらに位相切換構造32で可動側のガイドリング28を回転操作することにより、両ガイドリング27、28に設けた糸道ガイド筒31の位相を、二つの状態に切り換えることができる。そのひとつは、図4に示すように、各ガイドリング27、28における糸道ガイド筒31の位相位置が一致する第1状態である。二つめは、各ガイドリング27、28における糸道ガイド筒31の位相位置が周方向へ均等にずれる第2状態(図7に実線と想像線で示す状態)である。第1状態から第2状態に切り換えたときの糸道ガイド筒31のずれ量は、各ガイドリング27、28における糸道ガイド筒31の周方向の隣接ピッチの半分となる。この第2状態においては、固定フレーム20と正対するときに視認される糸道ガイド筒31の個数は24個となる。   As described above, both guide rings 27 and 28 are connected so as to be relatively rotatable, and the guide ring 28 on the movable side is rotated by the phase switching structure 32, whereby the yarn guides provided on the both guide rings 27 and 28 are operated. The phase of the cylinder 31 can be switched between two states. One of them is a first state in which the phase positions of the yarn path guide cylinders 31 in the guide rings 27 and 28 coincide as shown in FIG. The second is a second state (state indicated by a solid line and an imaginary line in FIG. 7) in which the phase position of the yarn guide tube 31 in each guide ring 27, 28 is evenly shifted in the circumferential direction. The shift amount of the yarn path guide tube 31 when the first state is switched to the second state is half of the adjacent pitch in the circumferential direction of the yarn path guide tube 31 in each guide ring 27 and 28. In this second state, the number of yarn path guide tubes 31 visually recognized when facing the fixed frame 20 is 24.

第1状態においては、同じ位相位置にある糸道ガイド筒31から繊維束Rが供給されるので、繊維束Rの供給本数は擬似的に12本となる。また、第2状態においては、各ガイドリング27、28の糸道ガイド筒31の位相がずれるため、第1状態のときの繊維束Rの数の2倍の供給本数でヘリカル巻が行われる。   In the first state, since the fiber bundle R is supplied from the yarn path guide tube 31 at the same phase position, the number of supplied fiber bundles R is twelve. In the second state, the yarn path guide cylinders 31 of the guide rings 27 and 28 are out of phase, so that helical winding is performed with the number of fibers supplied twice as many as the number of fiber bundles R in the first state.

因みに、繊維束Rの巻付角度が小さい場合には、多数本の繊維束を互いに重なることもなく同時に巻き付けることができる。しかし、巻付角度が大きくなるに従い、隣接する繊維束Rが互いに重ならない状態で同時に巻き付けられる本数は減少する。したがって、繊維束RのマンドレルMに対する巻付角度を変更する場合には、可動側のガイドリング28を位相切換構造32で操作して、繊維束Rの供給状態を第1状態と第2状態とに切り換えることにより、マンドレルMに供給される繊維束Rの本数を変更できる。このように、繊維束Rの供給状態を変更することにより、巻付角度が二つに異なるヘリカル巻き処理を、段取り変更の手間を省いて連続して行えることになる。なお、繊維束Rの巻付角度は、マンドレルMの駆動回転数と支持台2の送り速度を選定することで変更でき、マンドレルMの形状と、繊維束Rの大きさおよび供給本数によって決定される。   Incidentally, when the winding angle of the fiber bundle R is small, a large number of fiber bundles can be wound simultaneously without overlapping each other. However, as the winding angle increases, the number of fibers that are simultaneously wound while adjacent fiber bundles R do not overlap each other decreases. Therefore, when the winding angle of the fiber bundle R with respect to the mandrel M is changed, the guide ring 28 on the movable side is operated by the phase switching structure 32 to change the supply state of the fiber bundle R between the first state and the second state. By switching to, the number of fiber bundles R supplied to the mandrel M can be changed. Thus, by changing the supply state of the fiber bundle R, the helical winding process with two winding angles can be continuously performed without the trouble of changing the setup. The winding angle of the fiber bundle R can be changed by selecting the driving rotation number of the mandrel M and the feed speed of the support base 2, and is determined by the shape of the mandrel M, the size of the fiber bundle R, and the number of supply. The

先に説明したように、第1状態における各ガイドリング27、28の糸道ガイド筒31の位相位置は一致している。しかし、各ガイドリング27、28をマンドレルMの軸心に沿って隣接配置する関係で、各ガイドリング27、28における糸道ガイド筒31の軸心方向の位置にずれが生じてしまう。とくに、図5に仮想線で示すように、糸道ガイド筒31が各ガイドリング27、28の直径線に沿って放射状に装着してある場合には、各糸道ガイド筒31の筒中心軸の位置が、マンドレルMの軸心方向に大きく位置ずれする。   As described above, the phase positions of the yarn path guide cylinders 31 of the guide rings 27 and 28 in the first state coincide with each other. However, because the guide rings 27 and 28 are adjacently disposed along the axis of the mandrel M, the guide rings 27 and 28 are displaced in the axial direction of the yarn path guide tube 31. In particular, as shown by phantom lines in FIG. 5, when the yarn path guide cylinders 31 are mounted radially along the diameter lines of the guide rings 27 and 28, the cylinder center axis of each yarn path guide cylinder 31. Is greatly displaced in the axial direction of the mandrel M.

この位置ずれは、各糸道ガイド筒31から送給される繊維束Rの巻付角度に影響を及ぼす。具体的には、固定側ガイドリング27の糸道ガイド筒31で送給案内される繊維束Rの巻付角度が、可動側ガイドリング28の糸道ガイド筒31で送給案内される繊維束Rの巻付角度より大きくなる。繊維束RがマンドレルMに外接する位置と、各糸道ガイド筒31の筒出口31aとの間の距離が、先のずれ寸法分だけ異なるためである。   This misalignment affects the winding angle of the fiber bundle R fed from each yarn path guide tube 31. Specifically, the winding angle of the fiber bundle R fed and guided by the yarn path guide cylinder 31 of the fixed side guide ring 27 is equal to the fiber bundle fed and guided by the yarn path guide cylinder 31 of the movable side guide ring 28. It becomes larger than the winding angle of R. This is because the distance between the position where the fiber bundle R circumscribes the mandrel M and the tube outlet 31a of each yarn path guide tube 31 differ by the amount of the previous deviation.

このように、マンドレルMの軸心方向に隣接する糸道ガイド筒31から供給される繊維束Rの巻付角度が僅かに異なると、繊維束Rの巻付角度が大きな第1状態において問題を生じる。各糸道ガイド筒31から供給される繊維束Rの巻付角度が少しずつ違う状態でヘリカル巻を行うので、繊維束Rが内外に重ならず、周方向へずれた状態でマンドレルMに巻き付けられるからである。その結果、巻層の表面に凹凸が生じる。因みに、巻付角度が小さな第2状態においては、糸道ガイド筒31の軸心方向の位置ずれの影響が殆ど現われないので、実用上問題のない状態のヘリカル巻層を形成できる。   Thus, if the winding angle of the fiber bundle R supplied from the yarn path guide tube 31 adjacent in the axial direction of the mandrel M is slightly different, there is a problem in the first state where the winding angle of the fiber bundle R is large. Arise. Since the helical winding is performed with the winding angle of the fiber bundle R supplied from each yarn path guide cylinder 31 being slightly different, the fiber bundle R is wound around the mandrel M in a state of being displaced in the circumferential direction without overlapping inside and outside. Because it is. As a result, irregularities occur on the surface of the wound layer. Incidentally, in the second state where the winding angle is small, the influence of the positional deviation in the axial direction of the yarn guide tube 31 hardly appears, so that a helical winding layer having no practical problem can be formed.

上記の第1状態における繊維束Rのずれを解消するために、先に説明したように各ガイドリング27、28に設けられる各糸道ガイド筒31の筒出ロ31a、31aを、両リング27、28の隣接方向の中央部分において接近配置させている。両筒出口31aの隣接間隔は小さければ小さいほどよいが、可動側のガイドリング28の回動変位を円滑に行える余裕隙間を備えている必要がある。   In order to eliminate the deviation of the fiber bundle R in the first state, the threading guides 31a and 31a of the yarn path guide tubes 31 provided on the guide rings 27 and 28 as described above are connected to the rings 27. , 28 are arranged close to each other in the central portion in the adjacent direction. The smaller the adjacent interval between the two tube outlets 31a, the better. However, it is necessary to provide an allowance gap that can smoothly rotate and displace the guide ring 28 on the movable side.

以下、ワインディング装置の巻き付け動作を説明する。フープ巻を行う場合には、巻掛テーブル16をマンドレルMの円筒部の一側端に位置させ、各ボビン17から繰り出された繊維束Rを、粘着テープでマンドレルMの表面に固定する。このとき、複数本の繊維束Rを、マンドレルMの周面に沿って隙間なく平行に配置する。この状態で、巻掛テーブル16を回転駆動しながら、フレーム15をマンドレルMの円筒部の他側端へ向かって移動させて、一層めのフープ巻層H1を形成する。引き続き、フレーム15をマンドレルMの円筒部の一側端(巻付始端側)へ反転移動させることにより、二層めのフープ巻層H1を形成できる。さらにフープ巻層H1を形成する場合には、先と同様にして巻付処理を必要回数行う。   Hereinafter, the winding operation of the winding apparatus will be described. When performing the hoop winding, the winding table 16 is positioned at one end of the cylindrical portion of the mandrel M, and the fiber bundle R fed from each bobbin 17 is fixed to the surface of the mandrel M with an adhesive tape. At this time, a plurality of fiber bundles R are arranged in parallel along the peripheral surface of the mandrel M without a gap. In this state, while rotating the winding table 16, the frame 15 is moved toward the other end of the cylindrical portion of the mandrel M to form a first hoop winding layer H1. Subsequently, the second hoop winding layer H1 can be formed by moving the frame 15 in the reverse direction to one side end (winding start end side) of the cylindrical portion of the mandrel M. Further, when forming the hoop winding layer H1, the winding process is performed as many times as necessary in the same manner as described above.

フープ巻層H1の外面にヘリカル巻層H2を形成する場合には、図2Aに示すようにフープ巻装置3を基台1の一側端に退避させる。ヘリカル巻装置4は、可動側のガイドリング28をエアーシリンダー40で回転操作して第1状態に保持し、各ガイドリング27、28における糸道ガイド筒31の位相位置を一致させておく。並行して支持台2を移動操作し、マンドレルMの口部の基端をヘリカル巻装置4のガイドリング27、28の内面に臨ませ、各糸道ガイド筒31から引き出された繊維束Rを粘着テープで口部の周面に固定する。このとき、各ガイドリング27、28において位相が一致する糸道ガイド筒31から引き出された繊維束Rを、内外に重なる状態で口部の周面に固定する。   When forming the helical winding layer H2 on the outer surface of the hoop winding layer H1, the hoop winding device 3 is retracted to one end of the base 1 as shown in FIG. 2A. In the helical winding device 4, the movable guide ring 28 is rotated by the air cylinder 40 and held in the first state, and the phase positions of the yarn path guide cylinders 31 in the guide rings 27 and 28 are matched. In parallel, the support base 2 is moved and operated, the base end of the mouth of the mandrel M is made to face the inner surfaces of the guide rings 27 and 28 of the helical winding device 4, and the fiber bundle R drawn from each yarn path guide tube 31 is moved. Secure to the peripheral surface of the mouth with adhesive tape. At this time, the fiber bundle R drawn out from the yarn guide tube 31 having the same phase in each of the guide rings 27 and 28 is fixed to the peripheral surface of the mouth portion so as to overlap inside and outside.

上記の準備作業が終了したのち、チャック10およびマンドレルMを回転駆動しながら支持台2を一定速度で移動させて、先のフープ巻層H1の外面にヘリカル巻層H2を形成する。このときの繊維束Rの供給状態は第1状態であるので、繊維束Rの巻付角度が大きな状態でヘリカル巻が行われる。本発明においては、位相が一致する糸道ガイド筒31の筒出口31aを可能な限り近接させている。したがって、巻付角度が大きい状態でヘリカル巻を行っても、位相が一致する糸道ガイド筒31から送給される繊維束Rを、内外に重ねた状態で巻装でき、各繊維束Rが周方向へずれることはなく、適正にヘリカル巻層H2を形成できる。図2Bに、ヘリカル巻装置4より右側のマンドレルMの表面にフープ巻層H1が形成され、ヘリカル巻装置4より左側のフープ巻層H1の外面にヘリカル巻層H2が形成された状態を示している。   After the above preparatory work is completed, the support base 2 is moved at a constant speed while the chuck 10 and the mandrel M are rotationally driven to form the helical winding layer H2 on the outer surface of the previous hoop winding layer H1. Since the supply state of the fiber bundle R at this time is the first state, the helical winding is performed in a state where the winding angle of the fiber bundle R is large. In the present invention, the tube outlet 31a of the yarn path guide tube 31 having the same phase is made as close as possible. Therefore, even if helical winding is performed in a state where the winding angle is large, the fiber bundle R fed from the yarn path guide tube 31 having the same phase can be wound in a state of being overlapped inside and outside, and each fiber bundle R can be wound. The helical winding layer H2 can be appropriately formed without being displaced in the circumferential direction. FIG. 2B shows a state in which a hoop winding layer H1 is formed on the surface of the mandrel M on the right side of the helical winding device 4, and a helical winding layer H2 is formed on the outer surface of the hoop winding layer H1 on the left side of the helical winding device 4. Yes.

マンドレルMの全体が、図2Bに示す状態から、ヘリカル巻ベッド21を一方向にくぐり抜け、さらに逆方向にくぐり抜けた状態では、内外に二層のヘリカル巻層H2が形成されている。同様にして、支持台2をそれまでとは逆向きに移動させながらヘリカル巻を行うことにより、先のヘリカル巻層H2の外面に、二層のヘリカル巻層H2が形成される。さらにヘリカル巻層H2を形成する場合には、先と同様にして巻付処理を必要回数行う。   In the state where the entire mandrel M passes through the helical winding bed 21 in one direction from the state shown in FIG. 2B and further passes through in the opposite direction, two helical winding layers H2 are formed inside and outside. Similarly, by carrying out helical winding while moving the support base 2 in the opposite direction, two helical winding layers H2 are formed on the outer surface of the preceding helical winding layer H2. Further, when forming the helical winding layer H2, the winding process is performed as many times as necessary in the same manner as described above.

巻付角度が大きなヘリカル巻処理に連続して、巻付角度が小さなヘリカル巻処理を連続して行うことができる。その場合には、可動側のガイドリング28をエアーシリンダー40で時計回転方向へ変位操作して第2状態に保持し、各ガイドリング27、28における糸道ガイド筒31の位相位置を異ならせておく。各糸道ガイド筒31の位相位置を周方向へ均等にずらすことにより、全ての繊維束Rは、先のヘリカル巻層H2の周面に沿って隙間なく平行に配置される。この状態で、チャック10およびマンドレルMを回転駆動しながら支持台2を一方向へ一定速度で移動させることにより、巻付角度が小さなヘリカル巻層H2を形成することができる。   The helical winding process with a small winding angle can be performed continuously with the helical winding process with a large winding angle. In that case, the movable guide ring 28 is displaced in the clockwise direction by the air cylinder 40 and held in the second state, and the phase position of the yarn path guide cylinder 31 in each of the guide rings 27 and 28 is varied. deep. By evenly shifting the phase position of each yarn path guide tube 31 in the circumferential direction, all the fiber bundles R are arranged in parallel along the circumferential surface of the helical winding layer H2 without a gap. In this state, the helical winding layer H2 having a small winding angle can be formed by moving the support base 2 in one direction at a constant speed while rotationally driving the chuck 10 and the mandrel M.

また、支持台2をそれまでとは逆向きに移動させながらヘリカル巻を行うことにより、巻付角度が小さなヘリカル巻層H2を同様に形成することができる。ヘリカル巻処理が終了したら、繊維束Rを切断したのち、切断端を口部に粘着テープで固定する。以上のようにして、フープ巻とヘリカル巻とを交互に行ったのち、マンドレルMを支持台2から取り外して加熱処理し、繊維束Rに含浸させた樹脂を硬化させることにより、補強層とマンドレルMとからなる圧力容器が得られる。   Further, by performing helical winding while moving the support base 2 in the opposite direction, the helical winding layer H2 having a small winding angle can be formed in the same manner. When the helical winding process is completed, the fiber bundle R is cut, and then the cut end is fixed to the mouth with an adhesive tape. As described above, after alternately performing the hoop winding and the helical winding, the mandrel M is removed from the support base 2 and heat-treated, and the resin impregnated in the fiber bundle R is cured, whereby the reinforcing layer and the mandrel are cured. A pressure vessel consisting of M is obtained.

上記の実施例以外に、糸道ガイド筒31は直線筒状に形成する必要はなく、その筒出口31aの側が、隣接する糸道ガイド筒31の側へ向かって曲げてあってもよい。位相切換構造32は、隣接するガイドリング27、28の間に設けることができる。可動側のガイドリング28を回転操作する操作器40は、エアーシリンダー以外にソレノイドや電動シリンダーなどを適用することができる。位置決め構造は、各ガイドリングの連結構造とは別の専用の構造として形成することができる。   Other than the above embodiment, the yarn path guide cylinder 31 does not need to be formed in a straight cylinder shape, and the cylinder outlet 31a side may be bent toward the adjacent yarn path guide cylinder 31 side. The phase switching structure 32 can be provided between the adjacent guide rings 27 and 28. As the operating device 40 for rotating the movable guide ring 28, a solenoid, an electric cylinder, or the like can be applied in addition to the air cylinder. The positioning structure can be formed as a dedicated structure different from the connection structure of each guide ring.

W 巻き付け装置
S 繊維束供給装置
M マンドレル
R 繊維束
Cm 平状状態維持手段
60 向き制御手段
20 固定フレーム
21 ヘリカル巻ヘッド
27 ガイドリング
28 ガイドリング
31 糸道ガイド筒
31a 筒出口
31b 筒入口
31c 扁平角孔
32 位相切換機構
W Winding device S Fiber bundle supply device M Mandrel R Fiber bundle Cm Flat state maintaining means 60 Direction control means 20 Fixed frame 21 Helical winding head 27 Guide ring 28 Guide ring 31 Yarn guide tube 31a Tube outlet 31b Tube inlet 31c Flat angle Hole 32 phase switching mechanism

Claims (5)

マンドレルの周面に繊維束をフープ巻及びヘリカル巻で巻き付けるフィラメントワインディング装置において、
前記マンドレルを支持し、前記マンドレルの軸方向に往復移動でき、前記マンドレルを回転させる支持台と、
前記マンドレルに前記繊維束を供給するボビンを支持し、前記軸方向に往復移動でき、前記マンドレルの周囲を回転するフープ巻装置と、
固定的に設置され、前記マンドレルに複数の前記繊維束を供給するヘリカル巻装置と、を備え、
フープ巻を行うときには、前記支持台は、前記軸方向及び回転方向に静止しており、前記フープ巻装置が、前記軸方向に移動しながら回転して、前記マンドレルの周面に前記繊維束をフープ巻で巻き付け、
ヘリカル巻を行うときには、前記支持台が、前記軸方向に移動しながら前記マンドレルを回転させて、前記マンドレルの周面に前記繊維束をヘリカル巻で巻き付けることを特徴とするフィラメントワインディング装置。
In the filament winding apparatus for winding the fiber bundle around the mandrel by hoop winding and helical winding,
Supporting the mandrel, reciprocating in the axial direction of the mandrel, and a support base for rotating the mandrel;
A hoop winding device that supports a bobbin that supplies the fiber bundle to the mandrel, can reciprocate in the axial direction, and rotates around the mandrel;
A helical winding device that is fixedly installed and supplies the plurality of fiber bundles to the mandrel,
When the hoop winding is performed, the support base is stationary in the axial direction and the rotation direction, and the hoop winding device rotates while moving in the axial direction so that the fiber bundle is wound on the peripheral surface of the mandrel. Wound with hoop,
When performing helical winding, the support base rotates the mandrel while moving in the axial direction and winds the fiber bundle around the mandrel by helical winding.
前記フープ巻装置は、前記軸方向に往復移動可能なフレームと、前記フレームに支持され、前記マンドレルの周囲を回転する巻掛テーブルと、を備え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。   2. The filament winding according to claim 1, wherein the hoop winding device includes a frame that is reciprocally movable in the axial direction, and a winding table that is supported by the frame and rotates around the mandrel. apparatus. 前記ヘリカル巻装置は、基台に立設される固定フレームと、前記固定フレームに支持されるヘリカル巻ヘッドと、を備え、
前記ヘリカル巻ヘッドは、前記マンドレルの周囲に配置され、周方向に相対回転可能に前記軸方向に連結される複数のガイドリングを備えることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のフィラメントワインディング装置。
The helical winding device includes a fixed frame erected on a base, and a helical winding head supported by the fixed frame,
3. The filament according to claim 1, wherein the helical winding head includes a plurality of guide rings arranged around the mandrel and coupled in the axial direction so as to be relatively rotatable in a circumferential direction. Winding device.
前記複数のガイドリングは、前記固定フレームに固定される固定側のガイドリングと、前記固定側のガイドリングに対して相対回転可能に連結される可動側のガイドリングと、からなり、
前記可動側のガイドリングが相対的に回転することで、前記繊維束の前記マンドレルへの供給状態が切り換えられることを特徴とする請求項3に記載のフィラメントワインディング装置。
The plurality of guide rings includes a fixed-side guide ring fixed to the fixed frame, and a movable-side guide ring connected to the fixed-side guide ring so as to be relatively rotatable.
The filament winding apparatus according to claim 3, wherein a supply state of the fiber bundle to the mandrel is switched by relatively rotating the movable guide ring.
前記ヘリカル巻ヘッドは、前記各ガイドリングに取り付けられ、前記各ガイドリングの周方向に沿って等間隔おきに配置される複数の糸道ガイド筒を備えることを特徴とする請求項3または請求項4に記載のフィラメントワインディング装置。   The said helical winding head is provided with each said guide ring, and is provided with the some yarn path guide cylinder arrange | positioned at equal intervals along the circumferential direction of each said guide ring. 4. The filament winding apparatus according to 4.
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