JP2015139890A - Method for manufacturing storage tank - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貯蔵タンクに関する。 The present invention relates to a storage tank.
貯蔵タンクとしては、高圧水素を貯蔵する水素タンクなどが知られている。水素タンクには、本体容器であるライナーの表面に、フィラメントワインディング法(以下、単に「FW法」とも呼ぶ)によって形成される繊維強化樹脂層を有するものがある。繊維強化樹脂層は、熱硬化性樹脂が含浸されている帯状の強化繊維(いわゆるプリプレグ)をライナーに巻き付けて熱硬化性樹脂を熱硬化させることによって形成される(下記特許文献1等)。 As a storage tank, a hydrogen tank for storing high-pressure hydrogen is known. Some hydrogen tanks have a fiber reinforced resin layer formed by a filament winding method (hereinafter also simply referred to as “FW method”) on the surface of a liner as a main body container. The fiber-reinforced resin layer is formed by winding a belt-shaped reinforcing fiber (so-called prepreg) impregnated with a thermosetting resin around a liner and thermosetting the thermosetting resin (Patent Document 1 below).
FW法において帯状の強化繊維をライナーに巻き付ける際には、ライナー表面に対する強化繊維の密着性が確保されることが望ましく、強化繊維同士が緊密に巻き付けられることが望ましい。特許文献1では、帯状の繊維束の巻き付けの際に、既に巻き付けられている繊維束の位置を検出し、その位置に応じて繊維束の次の巻き付け位置を決定することによって、巻き付けられた繊維束の層に凹凸や空隙が生じてしまうことを抑制している。 When the belt-like reinforcing fibers are wound around the liner in the FW method, it is desirable to ensure the adhesion of the reinforcing fibers to the liner surface, and it is desirable that the reinforcing fibers be tightly wound. In Patent Document 1, when winding a belt-shaped fiber bundle, the position of the fiber bundle that has already been wound is detected, and the next winding position of the fiber bundle is determined according to the position, thereby winding the wound fiber. The occurrence of unevenness and voids in the bundle layer is suppressed.
このように、FW法においては、帯状の強化繊維の巻き付け状態を改善することについて絶え間ない改良が続けられている。そのほか、従来のFW法においては、強化繊維の巻き付け制御の高精度化や容易化、低コスト化、強化繊維の巻き付けを実行する装置や設備の小型化、簡易化、省資源化、使い勝手の向上等が望まれていた。なお、こうした課題は、貯蔵タンクの製造技術に限らず、FW法が用いられる技術に共通する課題である。 As described above, in the FW method, continuous improvement is continued for improving the winding state of the belt-like reinforcing fibers. In addition, in the conventional FW method, high-precision and easy control of reinforcing fiber winding, cost reduction, downsizing, simplification, resource saving, and improved usability of equipment and equipment for winding reinforcing fiber. Etc. were desired. In addition, such a subject is a subject common not only to the manufacturing technique of a storage tank but the technique in which FW method is used.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
[1]本発明の一形態によれば、貯蔵タンクの製造方法が提供される。この製造方法は、帯状繊維を繊維供給口から送り出しつつ、前記貯蔵タンクの本体容器であるタンク容器の外表面に巻き付ける繊維巻き付け工程を備えて良い。前記繊維巻き付け工程は、前記繊維供給口と前記タンク容器との間において、前記帯状繊維が捻れている状態を検出する捻れ検出工程を有して良い。本願発明の発明者らは研究開発の末、繊維供給口とタンク容器との間において帯状繊維に生じている捻れの状態がタンク容器に対する帯状繊維の巻き付け状態に影響するとの知見を得た。この形態の製造方法によれば、強化繊維が捻れた状態にあることをタンク容器に巻き付けられる前に検出できるため、強化繊維がタンク容器に捻れた状態のまま巻き付けられてしまうことを抑制することができる。従って、タンク容器に対する帯状の強化繊維の巻き付け状態が改善される。 [1] According to one aspect of the present invention, a method for manufacturing a storage tank is provided. This manufacturing method may include a fiber winding step of winding a belt-like fiber around the outer surface of a tank container, which is a main body container of the storage tank, while feeding the fiber from a fiber supply port. The fiber winding step may include a twist detection step of detecting a state in which the belt-like fiber is twisted between the fiber supply port and the tank container. As a result of research and development, the inventors of the present invention have found that the twisted state generated in the band-like fiber between the fiber supply port and the tank container affects the winding state of the band-like fiber around the tank container. According to the manufacturing method of this embodiment, since it can be detected that the reinforcing fiber is twisted before being wound around the tank container, the reinforcing fiber is prevented from being wound while being twisted around the tank container. Can do. Therefore, the winding state of the belt-shaped reinforcing fiber around the tank container is improved.
[2]上記形態の製造方法において、捻れ検出工程は、前記帯状繊維が所定の角度以上に捻れている状態を検出する工程であっても良い。この形態の製造方法によれば、強化繊維が所定の角度以上に捻れた状態にあることをタンク容器に巻き付けられる前に検出できる。 [2] In the manufacturing method of the above aspect, the twist detection step may be a step of detecting a state in which the belt-like fiber is twisted more than a predetermined angle. According to the manufacturing method of this aspect, it can be detected that the reinforcing fiber is twisted more than a predetermined angle before being wound around the tank container.
[3]上記形態の製造方法は、前記帯状繊維が所定の角度以上に捻れている状態が検出されたときに、前記帯状繊維の捻れが低減されるように、前記繊維供給口を回転させる工程を備えて良い。この形態の製造方法によれば、強化繊維が捻れた状態のままタンク容器に巻き付けられてしまうことが抑制される。 [3] The manufacturing method of the above aspect includes a step of rotating the fiber supply port so that twisting of the band-like fiber is reduced when a state in which the band-like fiber is twisted at a predetermined angle or more is detected. May be equipped with. According to the manufacturing method of this form, it is suppressed that the reinforcing fiber is wound around the tank container in a twisted state.
[4]上記形態の製造方法において、前記捻れ検出工程は、前記タンク容器の近傍位置における前記帯状繊維の捻れ角度を表す値を検出する工程を含んで良い。この形態の製造方法によれば、強化繊維の捻れ状態を適切に検出することができる。 [4] In the manufacturing method of the above aspect, the twist detection step may include a step of detecting a value representing a twist angle of the belt-like fiber at a position near the tank container. According to the manufacturing method of this embodiment, the twisted state of the reinforcing fiber can be detected appropriately.
[5]上記形態の製造方法は、前記タンク容器の近傍位置における前記帯状繊維の捻れ角度を表す値に応じて、前記繊維供給口を回転させる工程を備えて良い。この形態の製造方法によれば、強化繊維が捻れた状態のままタンク容器に巻き付けられてしまうことが適切に抑制される。 [5] The manufacturing method according to the above aspect may include a step of rotating the fiber supply port according to a value representing a twist angle of the belt-like fiber at a position near the tank container. According to the manufacturing method of this embodiment, the reinforcing fiber is appropriately suppressed from being wound around the tank container in a twisted state.
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。 A plurality of constituent elements of each aspect of the present invention described above are not indispensable, and some or all of the effects described in the present specification are to be solved to solve part or all of the above-described problems. In order to achieve the above, it is possible to appropriately change, delete, replace with another new component, and partially delete the limited contents of some of the plurality of components. In order to solve part or all of the above-described problems or to achieve part or all of the effects described in this specification, technical features included in one embodiment of the present invention described above. A part or all of the technical features included in the other aspects of the present invention described above may be combined to form an independent form of the present invention.
本発明は、貯蔵タンクの製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、強化繊維の巻き付け方法や、その巻き付け方法を実行するフィラメントワインディング装置(FW装置)、そのFW装置を備える貯蔵タンクの製造装置、それらの装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。 The present invention can also be realized in various forms other than the manufacturing method of the storage tank. For example, a reinforcing fiber winding method, a filament winding device (FW device) that executes the winding method, a storage tank manufacturing device that includes the FW device, a control method for these devices, a computer program that implements the control method, The present invention can be realized in the form of a non-temporary recording medium that records the computer program.
A.第1実施形態:
図1は、本発明の第1実施形態としての貯蔵タンクの製造方法を実現するFW装置100の構成を示す概略図である。FW装置100は高圧水素などを貯蔵する貯蔵タンクの製造工程において、貯蔵タンクの本体容器であるライナー10に帯状の強化繊維RFを、いわゆるヘリカル巻きやフープ巻きによって巻き付ける。図1は、強化繊維RFがヘリカル巻きによってライナー10に巻き付けられているときの様子を模式的に示している。
A. First embodiment:
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a
ライナー10は金属または樹脂によって形成された中空容体である。ライナー10は、略円筒状のシリンダー部11と、シリンダー部11の両端に設けられた略半球状のドーム部12と、を有する。各ドーム部12の頂部には、バルブなどを接続するための口金部13が取り付けられている。強化繊維RFは、カーボン繊維などの強化繊維が帯状に束ねられた帯状繊維である。強化繊維RFの全体には熱硬化性樹脂が含浸されている。FW装置100においてライナー10の表面に形成された強化繊維RFの巻層は、熱硬化処理において熱硬化性樹脂を熱硬化させることによって、ライナー10の表面を被覆する繊維強化樹脂層となる。
The
FW装置100は、制御部101と、ライナー保持部20と、繊維供給部30と、繊維送出部40と、繊維監視部50と、を備える。制御部101は、中央処理装置と、主記憶装置と、を備えるマイクロコンピューターによって構成され、中央処理装置が主記憶装置に種々のプログラムを読み込み実行することによって、種々の機能を実現する。制御部101は、以下に説明する各構成部20〜50の制御を実行する。特に、本実施形態のFW装置100では、制御部101は、強化繊維RFの巻き付け工程において搬送中の強化繊維RFにおける捻れ角を検出する捻れ角検出部102として機能する(詳細は後述)。
The
ライナー保持部20は、制御部101の指令に応じて、ライナー10を所定の回転速度で回転させて、ライナー10の表面に強化繊維RFを巻き付かせる。ライナー保持部20は、2つの接続部21と、駆動モーター22と、を備える。接続部21は、2つの口金部13の開口部に接続される取付軸21sを有し、ライナー10を、中心軸CXを中心に回転可能な状態で水平に保持する。駆動モーター22は、ライナー10を回転させるための回転駆動力を発生し、接続部21に伝達する。
The
繊維供給部30は、強化繊維RFが巻き付けられたリール(図示は省略)を有し、当該リールから強化繊維RFを繰り出して繊維送出部40へと供給する。繊維送出部40は、給糸口部41と、移動軸43と、水平移動駆動部44と、回転駆動部45と、を備える。給糸口部41は、略長方形状に開口している貫通孔として設けられた開口部42を有し、開口部42を介して繊維供給部30から繰り出されてきた強化繊維RFをライナー保持部20へと送りだす繊維供給部として機能する。開口部42は、繊維供給口に相当する。
The
強化繊維RFは、給糸口部41の開口部42の下側の長辺に沿って送り出される。ここで、開口部42の下側の長辺には、面圧検出部46が設けられている。面圧検出部46は、例えば、開口部42の下側の長辺に沿って配列された複数個の荷重センサーによって構成される。面圧検出部46は、強化繊維RFから受ける面圧を強化繊維RFの幅方向における位置ごとに検出し、その検出結果を制御部101に出力する。面圧検出部42sによって面圧を検出する理由については後述する。
The reinforcing fiber RF is sent out along the long side below the
給糸口部41は、水平に取り付けられている移動軸43上において摺動可能に取り付けられている。給糸口部41は、水平移動駆動部44から伝達される駆動力によって、ライナー保持部20に保持されているライナー10に対して相対的に水平方向に変位する。水平移動駆動部44は、例えば、モーターによって構成される。
The
制御部101は、水平移動駆動部44を制御して給糸口部41を水平方向に変位させ、ライナー10に対する強化繊維RFの巻き付け角度や巻き付け位置を制御する。なお、給糸口部41は、その水平移動距離を短くしつつ強化繊維RFの巻き付け角度や巻き付け位置の制御性を確保するために、ライナー保持部10から十分に離間された位置に設けられていることが望ましい。
The
給糸口部41は、回転駆動部45から伝達される回転駆動力によって開口部42を中心に回転可能に構成されている。回転駆動部45は例えばモーターによって構成される。制御部101は、回転駆動部45を制御して、開口部42の回転角度を制御し、開口部42から送り出されるときの強化繊維RFの幅方向の角度を制御する。
The
図2は、給糸口部41の回転動作を説明するための概略図である。図2の(a)欄には給糸口部41の開口部42が水平になっている基準状態が示されており、(b)欄には給糸口部41の回転によって開口部42が基準状態から傾斜している状態が示されている。図2では、便宜上、強化繊維RFが破線で図示され、繊維監視部50の図示が省略されている。また、図2には移動軸43の中心軸HXが水平方向を示す基準として一点鎖線によって図示されている。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the rotation operation of the
上述したように、給糸口部41は、開口部42を中心として回転する。これによって、開口部42の長辺の角度が水平方向に対して変動し、開口部42から送り出されるときの強化繊維RFの幅方向の角度が水平方向に対して変動する。以後、本明細書では、水平方向に対する開口部42の長辺の角度の変位量を「給糸口角度α」と呼ぶ。
As described above, the
給糸口角度αは、開口部42の長辺が水平である基準状態のときには0°である(図2の(a)欄)。給糸口角度αは、強化繊維RFの下流側から開口部42を見たときに、左回りの方向がプラス側であり、右回りの方向がマイナス側である。FW装置100では、給糸口部41の給糸口角度αの制御によって強化繊維RFがライナー10に捻れた状態で巻き付けられることが抑制される(詳細は後述)。
The yarn feeder angle α is 0 ° in the reference state in which the long side of the
繊維監視部50(図1)は、給糸口部41とライナー保持部20との間において強化繊維RFが送り出される状態を定点監視し、強化繊維RFの捻れた状態を検出する捻れ検出部として機能する。本実施形態の繊維監視部50は、撮像部51と、支持アーム部52と、照明部53と、を備える。撮像部51は、CCDイメージセンサーなどの個体撮像素子を有するカメラによって構成される。撮像部51は、ライナー10と給糸口部41との間の中間位置PBにおいて強化繊維RFを所定のタイミングで周期的に撮像し、その撮像データを制御部101に送信する。以下では、前記の中間位置PBを「撮影位置PB」とも呼ぶ。
The fiber monitoring unit 50 (FIG. 1) functions as a twist detection unit that monitors the state in which the reinforcing fiber RF is sent out between the
撮像部51は支持アーム部52によって保持されており、支持アーム部52は給糸口部41に連結されている。これによって、給糸口角度αの変動に応じて捻れ検出部51の撮影方向がリニアに変動する。照明部53は、撮像部51と一体的に支持アーム部52に取り付けられており、撮像部51の撮像対象領域を照射する。
The
図3は、強化繊維RFの捻れを説明するための説明図である。図3の(a)〜(c)欄にはそれぞれ、幅方向に平行な切断面における強化繊維RFの概略断面が図示されている。図3の(a)欄には、給糸口部41の近傍位置PA(図1)における強化繊維RFが示されており、図3の(b),(c)欄にはそれぞれ、ライナー10の近傍位置PCにおける強化繊維RFのねじれの態様が例示されている。図3の(a)〜(c)欄には、給糸口部41における開口部42の長辺に平行な第1の仮想直線Laを強化繊維RFに重ねて図示してある。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining twisting of the reinforcing fiber RF. Each of the columns (a) to (c) in FIG. 3 shows a schematic cross section of the reinforcing fiber RF at a cut surface parallel to the width direction. The (a) column of FIG. 3 shows the reinforcing fiber RF in the vicinity position PA (FIG. 1) of the
ここで、本明細書においては、強化繊維RFの幅方向に平行な断面において、強化繊維RFに、第1の仮想直線Laに対して角度を有するように傾斜している面が少なくとも一部に生じている状態が、強化繊維RFに捻れが生じている状態である。以下では、強化繊維RFの幅方向に平行な断面において、第1の仮想直線Laと、第1の仮想直線Laに対して傾斜している強化繊維RFの面と、の間の角度を「強化繊維RFの捻れ角θt」と呼ぶ。強化繊維RFの捻れ角θtは、ライナー10近傍の位置PCにおいて強化繊維RFの捻れが生じている部位の給糸口角度αに対する角度のずれ量に相当する。以下の説明では、捻れ角θtのプラス側は、強化繊維RFを下流側から上流側に見たときの左回りの方向であり、マイナス側は右回りの方向であるとする。
Here, in the present specification, in the cross section parallel to the width direction of the reinforcing fiber RF, at least a part of the reinforcing fiber RF is inclined so as to have an angle with respect to the first virtual straight line La. The resulting state is a state in which the reinforcing fiber RF is twisted. Below, in the cross section parallel to the width direction of the reinforcing fiber RF, the angle between the first virtual straight line La and the surface of the reinforcing fiber RF inclined with respect to the first virtual straight line La is “reinforced”. This is called the twist angle θt of the fiber RF. The twist angle θt of the reinforcing fiber RF corresponds to an angle shift amount with respect to the yarn feeder angle α at a portion where the twist of the reinforcing fiber RF occurs at the position PC in the vicinity of the
上述したように、給糸口部41の開口部42からは、開口部42の長辺に沿って強化繊維RFが送り出される。そのため、給糸口部41の近傍位置PAにおいては、強化繊維RFの幅方向は開口部42の長辺に対してほぼ平行となり、捻れ角θtはほぼ0°である(図3の(a)欄)。これに対して、ライナー10の近傍位置PCにおいては、強化繊維RFの幅方向が巻き付けられるライナー10の表面に沿って捻れて、捻れ角θtが生じる場合がある(図3の(b)欄)。また、ライナー10の表面は曲面によって構成されているため、強化繊維RFは巻き付け位置におけるライナー10の表面の曲率によっては、幅方向の途中において曲がって捻れ角θtが生じる場合もある(図3の(c)欄)。以下では、図3の(b)欄に示されたような強化繊維RFの捻れ方を「第1の捻れ態様」と呼び、図3の(c)欄に示されたような強化繊維RFの捻れ方を「第2の捻れ態様」と呼ぶ。
As described above, the reinforcing fiber RF is sent out from the
このようなライナー10の近傍位置PCにおける強化繊維RFの捻れは、強化繊維RFがライナー10のシリンダー部11とドーム部12とを跨いで巻き付けられるヘリカル巻きを行うときに特に生じやすい。なお、本明細書において「ヘリカル巻き」と呼ぶときは、シリンダー部11を挟んで2つのドーム部12に渡って巻き付けられる高角度ヘリカル巻きと、1つのドーム部とシリンダー部11とに渡って巻き付けられる低角度ヘリカル巻きと、を含む。
Such twisting of the reinforcing fiber RF at the position PC in the vicinity of the
本発明の発明者は、研究開発の末、ライナー10の近傍位置PCにおける強化繊維RFの捻れの状態がライナー10に対する強化繊維RFの巻き付け状態に影響するとの知見を得た。また、本発明の発明者は、ライナー10の近傍位置PCにおける強化繊維RFの捻れの状態は、ライナー10の近傍位置PCよりも上流側の撮影位置PBにおいて検出できるとの知見を得た。そこで、本実施形態のFW装置100は、以下に説明する強化繊維RFの巻付工程によって、ライナー10に対するヘリカル巻きを実行する際に、強化繊維RFの捻れ角θtの絶対値が所定の値以上に著しく大きくなってしまうことを抑制する。
As a result of research and development, the inventor of the present invention has obtained knowledge that the twisted state of the reinforcing fiber RF at the position PC near the
図4は、FW装置100において制御部101が実行する強化繊維RFの巻付工程の概略フローを示す説明図である。制御部101は、ライナー10を所定の速度で回転させつつ、給糸口部41を、予め設定されているライナー10に対する強化繊維RFの巻き付け位置や巻き付け角度に応じて移動軸43上において水平移動させる(工程1)。制御部101の捻れ角検出部102は所定のタイミングで繊維監視部50の撮像部51に強化繊維RFを撮像させ、その撮像画像に基づいて強化繊維RFの捻れ角θtを検出する(工程2)。以下では、工程2における捻れ角検出部102による強化繊維RFの捻れ角θtの検出工程の詳細を図5〜図7を用いて説明する。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a schematic flow of a winding process of the reinforcing fiber RF executed by the
図5は、繊維監視部50の撮像素子51によって取得される撮像画像IMと強化繊維RFとの対応を示す概略図である。図5の(a)欄と(b)欄とはそれぞれ、撮像画像IMの一例と、その撮像画像IMが取得されたときの撮影位置PB(図1)における強化繊維RFの概略断面の一例と、の対応を示している。図5の(a)欄は、強化繊維RFが第1の捻れ態様(図3の(b)欄)で捻れたときを示しており、図5の(b)欄は、強化繊維RFが第2の捻れ態様(図3の(c)欄)で捻れたときを示している。図5の(a)欄と(b)欄とにはそれぞれ、強化繊維RFに捻れが生じていないときの状態が破線で図示されている。
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating the correspondence between the captured image IM acquired by the
上述したように、繊維監視部50の撮像素子51は、給糸口部41の回転に合わせて撮影方向が変動する。そのため、強化繊維RFに捻れが生じておらず、撮影位置PBと給糸口部41の近傍位置PAとで強化繊維RFの幅方向が一致する場合には、撮影画像IMに写り込む強化繊維RFの幅WDは最大となる。強化繊維RFに第1または第2の捻れ態様の捻れが生じると、撮影画像IM中における強化繊維RFの像の幅WDは、その捻れの度合いに応じて小さくなる。そこで、捻れ角検出部102は、撮像画像IMから強化繊維RFの像の幅WDを撮影位置PBにおける強化繊維RFの捻れの度合いを示す値として取得する。
As described above, the imaging direction of the
ここで、強化繊維RFに第2の捻れ態様の捻れが生じている場合には、撮影画像IM中における強化繊維RFの幅方向の端部位置が、第1の捻れ態様のときとは異なる。従って、撮影画像IMに基づいて強化繊維RFに生じている捻れが第1と第2の捻れ態様のいずれであるかを特定することができる。そこで、捻れ角検出部102は、撮影画像IMにおける強化繊維RFの幅方向における端部の位置に基づいて、強化繊維RFに生じている捻れが第1と第2の捻れ態様のいずれであるかを特定する。
Here, when the reinforcing fiber RF is twisted in the second twisted form, the end position in the width direction of the reinforcing fiber RF in the captured image IM is different from that in the first twisted form. Therefore, it is possible to specify whether the twist generated in the reinforcing fiber RF is the first twist mode or the second twist mode based on the captured image IM. Therefore, the twist
図6は、撮像画像IM中の強化繊維RFの像の幅WDに基づく捻れ角θtの取得方法を示す説明図である。図6には、以下に説明するマップの一例を示すグラフが図示されている。捻れ角検出部102は、予め準備されている強化繊維RFの像の幅WDと撮影位置PBにおける強化繊維RFの捻れ角θtとの対応関係を示すマップMPを読み込む。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a method for obtaining the twist angle θt based on the width WD of the reinforcing fiber RF image in the captured image IM. FIG. 6 is a graph showing an example of a map described below. The twist
ライナー10の近傍位置PCにおいて強化繊維RFの捻れが生じている場合には、撮影位置PBにおいても、ライナー10の近傍位置PCにおける捻れ角θtに応じた捻れが生じる。すなわち、取得撮影位置CBにおける捻れの度合いを示す幅WDと、ライナー10の近傍位置PCにおける捻れ角θtの絶対値との間には相関関係があり、マップMPには、その相関関係が設定されている。
When the reinforcing fiber RF is twisted at the position PC near the
捻れ角検出部102は、当該マップMPと、取得撮影位置CBにおける捻れの度合いを示す幅WDと、に基づいてライナー10の近傍位置PCにおける強化繊維RFの捻れ角θtを取得する。なお、マップMPは、第1と第2の捻れ態様のそれぞれに対応するものが予め準備されており、捻れ角検出部102は、撮影画像IMに基づいて特定された捻れ態様に対応するマップMPを読み込んで用いる。
The twist
図7は、捻れ角検出部102による強化繊維RFの捻れ方向の特定方法を説明するための説明図である。図7には、捻れ角検出部102の検出結果を示す棒グラフの一例と、その検出結果が得られたときのライナー10の近傍位置PCにおける強化繊維RFの状態とが示されている。
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining a method of specifying the twist direction of the reinforcing fiber RF by the twist
上述したように、給糸口部41の開口部42には、強化繊維RFが送り出されるときに強化繊維RFから受ける面圧を検出できる面圧検出部46が設けられている(図1,図2)。ライナー10の近傍位置PCにおいて強化繊維RFに捻れが生じている場合には、面圧検出部46が受ける面圧の大きさは強化繊維RFに生じている捻れの方向に応じて、強化繊維RFの幅方向に偏りが生じる。具体的には、捻れ角θtがマイナスであるときには、面圧検出部46が受ける面圧は、給糸口部41を強化繊維RFの下流側からみたときに、左側が小さく、右側が大きくなる。逆に、捻れ角θtがプラスであるときには、面圧検出部46が受ける面圧は、左側が大きく、右側が小さくなる。
As described above, the
工程3(図4)では、制御部101は工程2で検出した捻れ角θtの絶対値が、所定の許容範囲から外れているか否かを判定する。捻れ角θtの絶対値が所定の閾値より小さい場合には、制御部101は給糸口部41の回転角度を維持したまま強化繊維RFの巻き付けを継続する。捻れ角θtの絶対値が所定の閾値以上である場合には、制御部101は、給糸口部41の回転角度を以下のように制御する(工程4)。
In step 3 (FIG. 4), the
工程4では、制御部101は、工程2において検出された捻れ角θtを、給糸口部41の回転角度の位相のずれ量Δαとする(Δα=θt)。制御部101は、現在の給糸口角度αにずれ量Δαを加算した値を給糸口部41の目標回転角度αtとして設定し(αt=α+Δα)、給糸口角度αが目標回転角度αtと一致するように、給糸口部41を回転させる。これによって、捻れ角θtが低減され、強化繊維RFが捻れた状態のままライナー10に巻き付けられてしまうことが抑制される。制御部101は、以上の工程1〜4を、ヘリカル巻きによる強化繊維RFの巻き付けが終了するまで繰り返す(工程5)。
In step 4, the
以上のように、本実施形態のFW装置100によれば、繊維監視部50によって強化繊維RFの著しい捻れが検出された場合には、その捻れの状態が解消されるように、給糸口部41の回転角度が制御される。従って、ライナー10に捻れた状態のまま強化繊維RFが巻き付けられてしまうことが抑制され、ライナー10に巻き付けられる強化繊維RFの密着性や緊密性が確保される。
As described above, according to the
B.第2実施形態:
図8は、本発明の第2実施形態としてのFW装置100Aが備える繊維監視部50Aの構成を説明するための模式図である。図8には、第2実施形態の繊維監視部50Aが備える2つの反射率測定部51Aa,51Abと、繊維監視部50Aの定点監視位置において捻れている状態の強化繊維RFの一部と、が模式的に図示されている。
B. Second embodiment:
FIG. 8 is a schematic diagram for explaining a configuration of a
第2実施形態のFW装置100Aは、繊維監視部50Aが撮像素子51に代えて第1と第2の反射率測定部51Aa,51Abを有している点以外は、第1実施形態のFW装置100(図1)とほぼ同じ構成を有している。なお、第2実施形態の繊維監視部50Aは、特に、強化繊維RFの円滑な巻き付けが阻害される可能性が高い第2の捻れ態様の強化繊維RFの捻れ(図3の(c)欄)の発生を検出する。
The
繊維監視部50Aが備える第1と第2の反射率測定部51Aa,51Abはそれぞれ、1組の発光素子54と受光素子55とを備えている。第1と第2の反射率測定部51Aa,51Abは、強化繊維RFの幅方向における端部にそれぞれ配置されている。各反射率測定部51Aa,51Abにおいて、発光素子54は強化繊維RFの表面に向かって検査光を照射し、受光素子55はその反射光を受光する。各反射率測定部51Aa,51Abはそれぞれ、発光素子54の発光量に対する受光素子55の受光量の割合である反射率を制御部101に出力する。
Each of the first and second reflectance measuring units 51Aa and 51Ab included in the
図9は、強化繊維RFに捻れが生じているときに各反射率測定部51Aa,51Abが出力する反射率の計測結果の一例を棒グラフによって示す説明図である。図8に図示されているように、強化繊維RFに捻れが生じている場合には、その捻れが生じている端部において、発光素子54が出力する検査光の反射方向が受光素子55の受光方向からずれてしまう。そのため、図9に示されているように、捻れが生じている端部側の反射率が低下する。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing an example of a reflectance measurement result output by each reflectance measurement unit 51Aa, 51Ab when the reinforcing fiber RF is twisted by a bar graph. As shown in FIG. 8, when the reinforcing fiber RF is twisted, the reflection direction of the inspection light output from the
第2実施形態のFW装置100Aでは、第1と第2の反射率測定部51Aa,51Abのうちのいずれか一方が出力する反射率が所定の閾値RLより低下したときに、他方が出力している反射率に対する低下量に応じた角度で給糸口部41を回転させる。これによって、強化繊維RFにおける捻れ状態が緩和され、ライナー10に捻れた状態のまま強化繊維RFが巻き付けられてしまうことが抑制される。
In the
C.第3実施形態:
図10は、本発明の第3実施形態としてのFW装置100Bが備える繊維監視部50Bの構成を説明するための模式図である。図10には、第3実施形態の繊維監視部50Bが備える2つの透過率測定部51Ba,51Bbと、繊維監視部50Bの定点監視位置において捻れている状態の強化繊維RFの一部と、が模式的に図示されている。第3実施形態のFW装置100Bの構成は、繊維監視部50Bが2つの透過率測定部51Ba,51Bbを有している点以外は、第2実施形態のFW装置100Aとほぼ同じである。
C. Third embodiment:
FIG. 10 is a schematic diagram for explaining a configuration of a
第1と第2の透過率測定部51Ba,51Bbはそれぞれ、1組の発光素子54と受光素子55とを備えている。各透過率測定部51Ba,51Bbの発光素子54と受光素子55とは、強化繊維RFの幅方向の各端部において、強化繊維RFを挟んで対向し合うように配置されている。各反射率測定部51Ba,51Bbにおいて、発光素子54は強化繊維RFに向かって検査光を照射し、受光素子55は強化繊維RFの端部の横を通過して漏れてくる光を受光する。各反射率測定部51Ba,51Bbはそれぞれ、発光素子54の発光量に対する受光素子55の受光量の割合を透過率として制御部101に出力する。
Each of the first and second transmittance measuring units 51Ba and 51Bb includes a pair of a
図11は、強化繊維RFに捻れが生じているときに各透過率測定部51Ba,51Bbが出力する透過率の計測結果の一例を棒グラフによって示す説明図である。図10に図示されているように、強化繊維RFに捻れが生じている場合には、強化繊維RFに捻れが生じてめくれている一方の端部側において、受光素子55が受光する受光量が増大する。そのため、図11に示されているように、強化繊維RFの面の角度が給糸口角度αからずれている端部側の透過率が増加する。
FIG. 11 is an explanatory diagram showing an example of a transmittance measurement result output by each transmittance measuring unit 51Ba and 51Bb when the reinforcing fiber RF is twisted, using a bar graph. As shown in FIG. 10, when the reinforcing fiber RF is twisted, the amount of light received by the
第3実施形態のFW装置100Bでは、第1と第2の透過率測定部51Ba,51Bbのうちのいずれか一方が出力する透過率が所定の閾値TLより増加したときに、他方が出力している透過率に対する増加量に応じた角度で給糸口部41を回転させる。これによって、強化繊維RFにおける捻れ状態が緩和され、ライナー10に捻れた状態のまま強化繊維RFが巻き付けられてしまうことが抑制される。
In the
D.変形例:
D1.変形例1:
上記各実施形態のFW装置100,100A,100Bでは、制御部101は、強化繊維RFの捻れ角θtを表す値を検出し、給糸口部41を強化繊維RFの捻れ角θtに応じて回転させている。これに対して、制御部101は、強化繊維RFの捻れ角θtを表す値を検出することなく、強化繊維RFの捻れの発生を検出したときに、その捻れ方向に所定の角度だけ給糸口部41を回転させるだけでも良い。
D. Variation:
D1. Modification 1:
In the
D2.変形例2:
上記各実施形態のFW装置100,100A,100Bでは、制御部101は、強化繊維RFの捻れ角θtに応じて給糸口部41を回転させている。これに対して、制御部101は、強化繊維RFの捻れの発生を検出したときに強化繊維RFの捻れ角θtに応じて給糸口部41を回転させなくても良い。制御部101は、強化繊維RFの捻れの発生を検出したときに捻れの発生を報知・警告しても良い。
D2. Modification 2:
In the
D3.変形例3:
上記第1実施形態のFW装置100では、制御部101は、強化繊維RFの捻れについて第1と第2の捻れ態様(図3の(b)欄,(c)欄)を区別して、捻れ角θtを表す値を検出している。これに対して、制御部101は、第1と第2の捻れ態様を区別することなく、捻れ角θtを表す値を検出しても良い。
D3. Modification 3:
In the
D4.変形例4:
上記第1実施形態のFW装置100では、制御部101は、面圧検出部46の検出結果に基づいて強化繊維RFの捻れ方向を特定している。これに対して、制御部101は、撮影画像IMに写っている強化繊維RFの像に基づいて、強化繊維RFの捻れ方向を特定しても良い。例えば、制御部101は、撮影画像IM中の強化繊維RFの陰影の態様から強化繊維RFの捻れ方向を特定しても良い。
D4. Modification 4:
In the
D5.変形例5:
上記各実施形態のFW装置100,100A,100Bでは、強化繊維RFの捻れ状態が、撮像素子51の撮像画像IMや、反射率測定部51Aa,51Abの計測結果、透過率測定部51Ba,51Bbの計測結果に基づいて検出されている。これに対して、強化繊維RFの捻れ状態は、他の手段によって検出されても良い。例えば、強化繊維RFの捻れ状態は、強化繊維RFの幅方向における各端部に配置された距離センサーによって、距離センサーに対する強化繊維RFの端部位置の距離の変化に基づいて検出されても良い。
D5. Modification 5:
In the
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments, examples, and modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
10…ライナー
11…シリンダー部
12…ドーム部
20…ライナー保持部
21…接続部
21s…取付軸
22…駆動モーター
30…繊維供給部
40…繊維送出部
41…給糸口部
42…開口部
43…移動軸
44…水平移動駆動部
45…回転駆動部
50,50A,50B…繊維監視部
51…撮像素子
51Aa,51Ab…反射率測定部
51Ba,51Bb…透過率測定部
52…支持アーム部
53…照明部
100,100A,100B…FW装置
101…制御部
102…捻れ角検出部
RF…強化繊維
DESCRIPTION OF
Claims (1)
帯状繊維を繊維供給口から送り出しつつ、前記貯蔵タンクの本体容器であるタンク容器の外表面に巻き付ける繊維巻き付け工程を備え、
前記繊維巻き付け工程は、前記繊維供給口と前記タンク容器との間において、前記帯状繊維が捻れている状態を検出する捻れ検出工程を有する、貯蔵タンクの製造方法。 A storage tank manufacturing method comprising:
A fiber winding step of winding a belt-like fiber around the outer surface of a tank container that is a main body container of the storage tank while sending out the fiber from the fiber supply port,
The said fiber winding process is a manufacturing method of a storage tank which has a twist detection process which detects the state which the said strip | belt-shaped fiber is twisted between the said fiber supply port and the said tank container.
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---|---|---|---|---|
JP2019098679A (en) * | 2017-12-06 | 2019-06-24 | トヨタ自動車株式会社 | Filament winding device |
JP2022122448A (en) * | 2021-02-10 | 2022-08-23 | 本田技研工業株式会社 | Inspection method and inspection device for high-pressure container |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005088536A (en) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Production apparatus and method for fiber-reinforced composite material and pressure vessel |
JP2007268817A (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Toyota Motor Corp | Method and apparatus for winding of filament |
JP2009291981A (en) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Toyota Motor Corp | Filament winding device |
-
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005088536A (en) * | 2003-09-19 | 2005-04-07 | Mitsubishi Rayon Co Ltd | Production apparatus and method for fiber-reinforced composite material and pressure vessel |
JP2007268817A (en) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Toyota Motor Corp | Method and apparatus for winding of filament |
JP2009291981A (en) * | 2008-06-03 | 2009-12-17 | Toyota Motor Corp | Filament winding device |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019098679A (en) * | 2017-12-06 | 2019-06-24 | トヨタ自動車株式会社 | Filament winding device |
JP2022122448A (en) * | 2021-02-10 | 2022-08-23 | 本田技研工業株式会社 | Inspection method and inspection device for high-pressure container |
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