JP2016175761A - 巻取り装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】巻取り対象物の擦過を減らし、品質及び歩留まりの低下を防ぐことができる巻取り装置を提供する。【解決手段】第一のスピンドルに所定量の炭素繊維束が巻取られた後に、ガイド部の位置が前記第一のスピンドルの幅方向に沿って移動し、切断部の動作開始位置になったことを位置検出部によって検知したタイミングT12で、ターレット部を円周方向に回動させ、前記第一のスピンドルの公転方向の後側に位置する第二のスピンドルを所定の位置に配置してから前記切断部の切断位置にきた前記糸条を前記切断部で切断する。【選択図】図6
Description
本発明は、巻取り装置に関する。
炭素繊維は、軽くて強く、耐摩耗性、耐熱性、熱伸縮性、耐酸性、電気伝導性等に優れているため、航空宇宙分野、スポーツ・レジャー分野、工業分野をはじめとする幅広い分野の機能素材として使われている。
連続的に供給される炭素繊維束をボビンに巻取る場合には、所謂ターレット式の巻取り装置によって巻取りスピンドル(以下、単に「スピンドル」ともいう)を切り替えつつ、連続的に巻取りが行われる。このターレット式の巻取り装置では、複数本のスピンドルが突設されたターレット部材がフレーム等に回転自在に設けられている。炭素繊維束の巻取り時には、通常、巻取り位置にあるスピンドルにて巻取りを行う。該スピンドルの巻取り量が所定量に達したら、ターレット部材を回動させ、巻取り位置にあるスピンドルと待機位置にあるスピンドルとの位置を入れ替える。その後、新たに巻取り位置に配置されたスピンドルにて炭素繊維束の巻取りを行う。
上記のターレット式巻取り装置と同様の機能を有し、繊維束や糸条の巻取りを行う装置が種々提案されている。
例えば、特許文献1には、ターレット部材を回転させて繊維束を巻き取る巻取りスピンドルを入れ替えるにあたり、ターレット部材の回動に応じて巻取スピンドルの回転数を制御する繊維束の巻取り装置が開示されている。
例えば、特許文献1には、ターレット部材を回転させて繊維束を巻き取る巻取りスピンドルを入れ替えるにあたり、ターレット部材の回動に応じて巻取スピンドルの回転数を制御する繊維束の巻取り装置が開示されている。
また、特許文献2には、仕切り部材の端部又は端部近傍に、切断手段による糸条の切断不良を検知する切断不良検知部を備えた糸条巻取り装置が開示されている。前記仕切り部材は、複数の回転コレットの間を仕切るように設けられている。また、前記切断手段は、巻取り位置で糸条を巻き取って退避位置に移動した巻取り後の回転コレットに供給されている糸条を切断するものである。
さらに、特許文献3には、所定の初期条件が満たされるまではターレットテーブルが固定されている糸条の切替え巻取機が開示されている。前記所定の初期条件としては、例えば、巻取りパッケージが所定の巻径等の所定の巻量になるまで、又は糸条の巻始めから所定の巻取り時間が経過するまで、等が挙げられる。
ここで、ターレット式の巻取り装置における一般的なスピンドルの切替え前後の動作について、図7から図9を参照し、説明する。
図7に示す巻取り装置101には、炭素繊維束製造部(図示略)から炭素繊維束Cが連続的に供給されている。炭素繊維束Cを巻取るスピンドル23,24は図示しないタイミングベルトにより接続され、連動して回転可能とされている。
図7に示す巻取り装置101には、炭素繊維束製造部(図示略)から炭素繊維束Cが連続的に供給されている。炭素繊維束Cを巻取るスピンドル23,24は図示しないタイミングベルトにより接続され、連動して回転可能とされている。
炭素繊維束Cはフリーロール4の周面に沿って所定の幅寸法を有して移送され、ガイド装置12に供給される。ガイド装置12に供給された炭素繊維束Cは第一ガイドロール15,16に順次掛け回される。この際、炭素繊維束Cはその軸線方向を中心に90°捻転される。
続いて、炭素繊維束Cは第二ガイドロール18,19に順次掛け回される。この際、炭素繊維束Cの幅方向に均等に張力がかけられ、炭素繊維束Cの幅寸法は略一定に制御される。ガイドスタンド13に接続されているトラバース装置(図示略)の往復動作によって、炭素繊維束Cはスピンドル23の周面の幅方向(即ち、スピンドル23の軸線方向)に均等に分配される。この際、スピンドル23に分配された炭素繊維束Cは、プレッシャーロール22によってスピンドル23に押圧された状態でスピンドル23に巻取られる(図2参照)。
ここで、スピンドル23,24の軸線方向に沿うターレット部材3側を「奥側」、その反対側を「手前側」とする。ガイド装置12の往復軌道の下方には、スピンドル23の軸線方向に沿って手前側センサ28と奥側センサ29とが設けられている。ガイド装置12の往復動作は、これらの手前側センサ28及び奥側センサ29によって検知されている。
ここで、スピンドル23,24の軸線方向に沿うターレット部材3側を「奥側」、その反対側を「手前側」とする。ガイド装置12の往復軌道の下方には、スピンドル23の軸線方向に沿って手前側センサ28と奥側センサ29とが設けられている。ガイド装置12の往復動作は、これらの手前側センサ28及び奥側センサ29によって検知されている。
巻取り位置P1にあるスピンドル23のR2方向の巻取り量が所定量に達したら、そのタイミングT1で図示略の制御部から満管信号S1が発せられる。
図8及び図9に示すように、満管信号S1を受けて、ターレット部材3がR3方向に回動する。それに伴い、巻取り位置P1にあったスピンドル23が第一待機位置P3に移動するとともに、第二待機位置P4にあったスピンドル24が巻取り準備位置P2に移動する。スピンドル23,24の移動が完了したタイミングT2で、ターレット部材3に設けられた定点センサ(図示略)が作動し、ON状態になる。この時点から、炭素繊維束Cはプレッシャーロール22によりスピンドル24の周面に擦過される。さらに、炭素繊維束Cは第二ガイドロール19からターレット部材3に設けられている棒状の支持部36に掛けられ、スピンドル23に巻取られる。
図8及び図9に示すように、満管信号S1を受けて、ターレット部材3がR3方向に回動する。それに伴い、巻取り位置P1にあったスピンドル23が第一待機位置P3に移動するとともに、第二待機位置P4にあったスピンドル24が巻取り準備位置P2に移動する。スピンドル23,24の移動が完了したタイミングT2で、ターレット部材3に設けられた定点センサ(図示略)が作動し、ON状態になる。この時点から、炭素繊維束Cはプレッシャーロール22によりスピンドル24の周面に擦過される。さらに、炭素繊維束Cは第二ガイドロール19からターレット部材3に設けられている棒状の支持部36に掛けられ、スピンドル23に巻取られる。
タイミングT2と同時又はタイミングT2の後の直近に手前側センサ28がガイド装置12を検知したタイミングT3で、手前側センサ28付近に設けられているキャッチ部32が開き、炭素繊維束Cの到着を待つ。この動作中であってもガイド装置12の往復動作は継続され、ガイド装置12はスピンドル24の手前側から奥側へと移動する。タイミングT3から所定の時間経過後、炭素繊維束Cが奥側センサ29に近づいたタイミングでキャッチ部32が閉じ、炭素繊維束Cがキャッチ部32の収容部(図示略)に保持される。ガイド装置12及び炭素繊維束Cがスピンドル23の奥側の端部に到達したタイミングT4で、奥側センサ29によってガイド装置12が検知される。それと同時に、スピンドル24の奥側下方に配置されているカッター34によって炭素繊維束Cが切断され、キャッチ部32から抜ける。スピンドル23には、上記のように切断されるまでの炭素繊維束Cが巻取られる。
タイミングT4の後に手前側センサ28がガイド装置12を検知したタイミングT5で、ターレット部材3がR3方向に回動する。それに伴い、図4に示すように、第一待機位置P3にあったスピンドル23が第二待機位置P4に移動するとともに、巻取り準備位置P2にあったスピンドル24が巻取り位置P1に移動する。スピンドル23,24の移動が完了したタイミングT6で、定点センサがOFF状態になる。また、スピンドル23とスピンドル24との連動状態が解除され、スピンドル23の回転のみが停止し、炭素繊維束Cが巻取られたスピンドル23がターレット部材3から取り外される。
タイミングT6から、新たに巻取り位置P1に配置されたスピンドル24にて炭素繊維束Cの巻取りが行われる。スピンドル24のR2方向の巻取り量が所定量に達したら、上記説明した動作と同様の動作が行われる。
上記説明したターレット式の巻取り装置では、装置全体を制御し易くするとともに、炭素繊維束Cが焼成炉に滞在する時間及び炭素繊維に付与される張力(伸長率、緩和率)を一定に保つために、炭素繊維束Cの走行速度は一定に保たれている。また、スピンドル23とスピンドル24との連動状態が保持されている間は、スピンドル23,24は互いに同じ回転数で回転する。さらに、スピンドル23,24の回転数は、炭素繊維束Cが巻取られた方のスピンドルの径r1に応じ、また該スピンドルでの炭素繊維束Cの周面の周速度に合わせて変化する(図7参照)。
本発明者らは、上記の炭素繊維束Cの走行速度及びスピンドル23、24の回転数の条件によれば、タイミングT1からタイミングT6までの間、炭素繊維束Cを巻取っていないスピンドル24の周面の周速度v24が炭素繊維束Cを巻取ったスピンドル23の周面の周速度v23より低くなることに着目した(図7参照)。ここで、タイミングT1でターレット部材3がR3方向に回転し始め、炭素繊維束Cを巻取っていないスピンドル24の周面が炭素繊維束Cに触れるタイミングをタイミングT7とする(図8,9参照)。本発明者らは、タイミングT7からタイミングT4の間、炭素繊維束Cの走行速度とスピンドル24の周面の周速度v24との速度差によって、炭素繊維束Cがスピンドル24の周面で擦過され、毛羽立つことを見出した。炭素繊維束Cの毛羽立ちが発生すると、品質及び歩留まりが低下するという問題がある。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、炭素繊維束等の巻取り対象物の擦過時間及び擦過長を減らし、品質及び歩留まりの低下を防ぐ巻取り装置を提供する。
本発明に係る巻取り装置は、一定の走行速度及び張力を保持した状態で連続的に供給される糸条を複数のスピンドルに順次巻取るための巻取り装置であって、前記複数のスピンドルの回転中心を円周上に配置し、前記複数のスピンドルを互いに同じ回転数で自転させるとともに前記円周上を公転させるターレット部と、前記ターレット部に配置された前記複数のスピンドルのうち巻取り位置にある第一のスピンドルの幅方向に往復させながら前記糸条を前記第一のスピンドルに巻取らせるガイド部と、前記ガイド部から前記第一のスピンドルに導かれた前記糸条を切断する切断部と、前記第一のスピンドルの幅方向に沿った前記ガイド部の位置を検知する位置検出部と、前記ターレット部、前記ガイド部、前記切断部及び前記位置検出部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第一のスピンドルに所定量の前記糸条が巻取られた後に、前記ガイド部の位置が前記第一のスピンドルの幅方向に沿って移動し、前記切断部の動作開始位置になったことを前記位置検出部によって検知したタイミングで、前記ターレット部を円周方向に回動させ、前記第一のスピンドルの公転方向の後側に位置する第二のスピンドルを所定の位置に配置してから前記切断部の切断位置にきた前記糸条を前記切断部で切断するように制御することを特徴とする。
上記の巻取り装置によれば、ガイド部の位置が第一スピンドルの幅方向に沿って移動し、位置検出部によって、切断部の動作開始位置になったことを検知したタイミングで、ターレット部が回動する。そのため、炭素繊維束等の糸条の擦過時間を短縮し、且つ第一のスピンドルに所定量の前記糸条が巻取られたことを示す満管信号が発せられた際の、幅方向に沿うガイド部の位置によらず、炭素繊維束等の糸条の擦過時間を略一定にすることができる。そのため、糸条の毛羽立ちが抑えられる。
本発明に係る巻取り装置において、前記位置検出部は、往復する前記ガイド部の往復方向の始点を検出する第一の検出部、及び終点を検出する第二の検出部を備えていることが好ましい。
上記の巻取り装置によれば、ガイド部の往復方法の始点及び終点を基準として第一のスピンドルの幅方向に沿ったガイド部の位置を第一及び第二の検出部で検知することができる。
上記の巻取り装置によれば、ガイド部の往復方法の始点及び終点を基準として第一のスピンドルの幅方向に沿ったガイド部の位置を第一及び第二の検出部で検知することができる。
本発明に係る巻取り装置では、前記切断部の切断位置は、前記第一のスピンドルの幅方向に沿って、前記第一の検出部と前記第二の検出部のうち一方の検出部の位置と重なり、前記切断部の動作開始位置は、前記第一のスピンドルの幅方向に沿って、前記第一の検出部と前記第二の検出部のうち他方の検出部の位置と重なっていることが好ましい。
上記の巻取り装置によれば、往復するガイド部の第一のスピンドルの幅方向に沿った位置が他方の検出部で検出されたら、切断部の動作を開始する。また、ガイド部の第一のスピンドルの幅方向に沿った位置が一方の検出部で検出されたら、切断部によって糸条を切断する。これにより、ガイド部が第一のスピンドルの幅方向を片道で移動する際に、糸条の切断が効率よく行われる。
上記の巻取り装置によれば、往復するガイド部の第一のスピンドルの幅方向に沿った位置が他方の検出部で検出されたら、切断部の動作を開始する。また、ガイド部の第一のスピンドルの幅方向に沿った位置が一方の検出部で検出されたら、切断部によって糸条を切断する。これにより、ガイド部が第一のスピンドルの幅方向を片道で移動する際に、糸条の切断が効率よく行われる。
本発明によれば、巻取り対象物の擦過時間及び擦過長を減らし、品質及び歩留まりの低下を防ぐことができる巻取り装置が提供される。
以下、本発明を適用した一実施形態(以下、「本実施形態」と記載する)である巻取り装置について、図面を参照して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は模式的なものであり、長さ、幅、及び厚みの比率等は実際のものと同一とは限らず、適宜変更することができる。
[巻取り装置の構成]
図1は本実施形態の巻取り装置1を示す側面図である。図2は本実施形態の巻取り装置1を示す図であって、図1に示すD1方向から見た背面図である。
図1及び図2に示すように、巻取り装置1は、ターレット部材(ターレット部)3と、ガイド装置(ガイド部)12と、カッター(切断部)34と、位置検出部40と、図示しない制御部と、を備えている。
巻取り装置1は、炭素繊維束製造部(図示略)から連続的に供給される炭素繊維束(糸条)Cを複数のスピンドルに順次巻取るための装置である。
図1は本実施形態の巻取り装置1を示す側面図である。図2は本実施形態の巻取り装置1を示す図であって、図1に示すD1方向から見た背面図である。
図1及び図2に示すように、巻取り装置1は、ターレット部材(ターレット部)3と、ガイド装置(ガイド部)12と、カッター(切断部)34と、位置検出部40と、図示しない制御部と、を備えている。
巻取り装置1は、炭素繊維束製造部(図示略)から連続的に供給される炭素繊維束(糸条)Cを複数のスピンドルに順次巻取るための装置である。
ターレット部材3は側面視略円形の板状部材である。ターレット部材3は中心軸C3を中心としてR3方向に自転可能とされている。
ターレット部材3の円周X上には、複数のスピンドルが配置されている。ターレット部材3が自転すると、これらの複数のスピンドルは中心軸C3を中心としてR3方向に公転する。また、複数のスピンドルはR2方向に自転可能とされている。本実施形態では、ターレット部材3の円周X上に二つのスピンドル(第一のスピンドル)23とスピンドル(第二のスピンドル)24が配置されている。スピンドル23,24の各々には、筒芯43,44の各々を装着可能とされている。これらのスピンドル23,24の回転中心C23,C24は円周X上に、ターレット部材3の回転中心C3を挟んで略対向する位置に配置されている。スピンドル23,24はターレット部材3に突設され、スピンドル23,24の軸線はターレット部材3の板面方向に対して鉛直な方向に延びている。
ターレット部材3の円周X上には、複数のスピンドルが配置されている。ターレット部材3が自転すると、これらの複数のスピンドルは中心軸C3を中心としてR3方向に公転する。また、複数のスピンドルはR2方向に自転可能とされている。本実施形態では、ターレット部材3の円周X上に二つのスピンドル(第一のスピンドル)23とスピンドル(第二のスピンドル)24が配置されている。スピンドル23,24の各々には、筒芯43,44の各々を装着可能とされている。これらのスピンドル23,24の回転中心C23,C24は円周X上に、ターレット部材3の回転中心C3を挟んで略対向する位置に配置されている。スピンドル23,24はターレット部材3に突設され、スピンドル23,24の軸線はターレット部材3の板面方向に対して鉛直な方向に延びている。
ターレット部材3の円周X上には、複数のスピンドルの各々の間に棒状の支持部36が配置されている。支持部36の軸線は、スピンドル23,24の軸線と同様に、ターレット部材3の板面方向に対して鉛直な方向に延びている。本実施形態では、円周X上のスピンドル23,24の回転中心C23,C24の相対位置をそれぞれ0°、180°とすると、その相対位置に対して二つの支持部36の軸中心の相対位置は概ね90°、270°となっている。
図示していないが、スピンドル23,24はターレット部材3を貫通し、ターレット部材3の奥側でタイミングベルト(図示略)により接続されている。ターレット部材3の奥側には、スピンドル23,24の連動状態を操作するクラッチ(図示略)が設けられている。クラッチがつながっている場合は、スピンドル23,24が連結された状態になり、互いに同じ回転数で自転する。一方、クラッチがつながらない場合は、スピンドル23,24が連結されていない状態になり、互いに異なる回転数で自転可能となる。
ターレット部材3には、R3方向におけるターレット部材3の回転量を検知する定点センサ(図示略)が設けられている。定点センサの形態及び設置数は、前記のようにターレット部材3の回転量を検知する目的が達せられれば、特に限定されない。
ガイド装置12は、ガイドスタンド13と、第一ガイドロール対14と、第二ガイドロール対17と、を備えている。
ガイド装置12は、図1に示すように、炭素繊維束Cをスピンドル23,24のうち巻取り位置P1にあるスピンドル23のD2方向(幅方向)に往復させ、スピンドル23に巻取らせるための構成である。
ガイド装置12は、図1に示すように、炭素繊維束Cをスピンドル23,24のうち巻取り位置P1にあるスピンドル23のD2方向(幅方向)に往復させ、スピンドル23に巻取らせるための構成である。
ガイドスタンド13は、ガイド装置12の筐体となる部材である。
第一ガイドロール対14は、ガイドスタンド13の炭素繊維束Cの進行方向の上流側に配設されている。第一ガイドロール対14は、同一の軸線方向で設置された第一ガイドロール15,16を備えている。第一ガイドロール15,16の軸線方向は、D2方向に直交する方向である。
第二ガイドロール対17は、ガイドスタンド13の炭素繊維束Cの進行方向の下流側に配設されている。第一ガイドロール対14は、同一の軸線方向で設置された第二ガイドロール18,19を備えている。第二ガイドロール18,19の軸線方向は、D2方向に平行な方向である。
第一ガイドロール対14は、ガイドスタンド13の炭素繊維束Cの進行方向の上流側に配設されている。第一ガイドロール対14は、同一の軸線方向で設置された第一ガイドロール15,16を備えている。第一ガイドロール15,16の軸線方向は、D2方向に直交する方向である。
第二ガイドロール対17は、ガイドスタンド13の炭素繊維束Cの進行方向の下流側に配設されている。第一ガイドロール対14は、同一の軸線方向で設置された第二ガイドロール18,19を備えている。第二ガイドロール18,19の軸線方向は、D2方向に平行な方向である。
炭素繊維束Cの進行方向に沿う第一ガイドロール対14と第二ガイドロール対17との中間には、トラバースガイド20が設置されている。同進行方向に沿う第二ガイドロール18と第二ガイドロール19との中間には、炭素繊維束Cを係合可能なフック状ガイド21が設置されている。
第二ガイドロール19の下方であって、ガイドスタンド13の炭素繊維束Cの進行方向の下流側には、反射板26が設置されている。さらに下流側には、炭素繊維束Cを巻取り位置P1にあるスピンドル23に押圧して巻取らせるためのプレッシャーロール22が設置されている。
第二ガイドロール19の下方であって、ガイドスタンド13の炭素繊維束Cの進行方向の下流側には、反射板26が設置されている。さらに下流側には、炭素繊維束Cを巻取り位置P1にあるスピンドル23に押圧して巻取らせるためのプレッシャーロール22が設置されている。
カッター34は、ガイド装置12から巻取り位置P1にあるスピンドル23に導かれた炭素繊維束Cを切断するための部材である。カッター34の形態や炭素繊維束Cの切断方法は、炭素繊維束Cを円滑に切断できれば特に限定されない。例えば、カッター34として、一般に知られている超音波カッターやダイヤモンドカッターを適用することができる。
カッター34には、炭素繊維束Cを把持するとともに、より円滑に切断する目的で、キャッチ部32が付設されている。キャッチ部32は、開閉可能な一対の部材(図示略)を備え、該部材の間に炭素繊維束Cを把持可能とする。炭素繊維束Cが切断される際には、先ずキャッチ部32が開き、炭素繊維束Cが把持され、キャッチ部32と支持部36との間で炭素繊維束Cがカッター34によって切断される(図3参照)。
本実施形態では、カッター34及びキャッチ部32がスピンドル23のD2方向に沿う奥側の端部(幅方向端部)と重なる位置に配置されている。そして、カッター34及びキャッチ部32はガイド装置12の往復方向、即ちD2方向の始点P10に配置されている。
本実施形態では、カッター34及びキャッチ部32がスピンドル23のD2方向に沿う奥側の端部(幅方向端部)と重なる位置に配置されている。そして、カッター34及びキャッチ部32はガイド装置12の往復方向、即ちD2方向の始点P10に配置されている。
位置検出部40は、巻取り位置P1にあるスピンドル23の幅方向に沿ったガイド装置12の位置を検知するセンサである。前記のようにガイド装置12の位置を検知する目的が達成されれば、位置検出部40の形態や設置数は特に限定されない。
本実施形態の位置検出部40は、手前側センサ(第一の検出部)28と、奥側センサ(第二の検出部)29と、を備えている。手前側センサ28は、D2方向に沿う手前側の端部に、且つガイド装置12の反射板26の下方に配置されている。これに対し、奥側センサ29は、D2方向に沿う奥側の端部に、且つガイド装置12の反射板26の下方に配置されている。
手前側センサ28及び奥側センサ29はそれぞれ、図示しない発光部と受光部とを備えている。手前側センサ28及び奥側センサ29の発光部からはレーザ光Lが出射され、D2方向に沿って各センサの位置とガイド装置12の位置とが重なれば、レーザ光Lが反射板26によって反射され、各センサの受光部に当たる。従って、手前側センサ28は、ガイド装置12の往復方向の終点P12を検出することができる。奥側センサ29は、ガイド装置12の往復方向の始点P10を検出することができる。
手前側センサ28及び奥側センサ29はそれぞれ、図示しない発光部と受光部とを備えている。手前側センサ28及び奥側センサ29の発光部からはレーザ光Lが出射され、D2方向に沿って各センサの位置とガイド装置12の位置とが重なれば、レーザ光Lが反射板26によって反射され、各センサの受光部に当たる。従って、手前側センサ28は、ガイド装置12の往復方向の終点P12を検出することができる。奥側センサ29は、ガイド装置12の往復方向の始点P10を検出することができる。
上記のようにカッター34にキャッチ部32が付設されていることで、D2方向に沿うカッター34の動作開始位置は、キャッチ部32が開く位置である。また、D2方向に沿うカッター34の切断位置は、キャッチ部32の設置されている位置である。本実施形態の巻取り装置1では、カッター34の動作開始位置は、スピンドル23の手前側端部、即ち終点P12とされている。また、カッター34の切断位置は、スピンドル23の手前側端部、即ち始点P10とされている。
制御部は、少なくともターレット部材3と、ガイド装置12と、カッター34と、位置検出部40とを制御するための構成であり、巻取り装置1の全体的な制御を担っている。このような制御部を構成する装置としては、例えばコンピュータが挙げられるが、特に限定されない。本実施形態の制御部は、制御プログラム等が内蔵されたコンピュータで構成されている。該制御プログラムは、先ず、スピンドル23に所定量の炭素繊維束Cが巻取られた情報を得る。次に、ガイド装置12の位置がスピンドル23の幅方向に沿って移動し、終点P12(切断部の動作開始位置)になったことを手前側センサ28によって検知する。検知したタイミングで、ターレット部材3をR3方向(円周方向)に回動させ、スピンドル23のR3方向(公転方向)の後側に位置するスピンドル24を巻取り準備位置(所定の位置)P2に配置する。そして、始点P10(切断部の切断位置)にきた炭素繊維束Cをカッター34で切断するように制御するという前記手順を実行させるように構成されている。
本実施形態の制御部は、上述した巻取り装置1の全体的な制御の一つとして、炭素繊維束Cの走行速度と張力を一定に保持している。スピンドル23への炭素繊維束Cの巻取り量が増えると、巻取り時の炭素繊維束Cにかかる張力が増大する。そのため、制御部はこの張力を巻取り開始時から一定とするために、スピンドル23の径r1が大きくなるに従って、スピンドル23,24の回転数を減じる。
[巻取り装置における炭素繊維束の巻取り動作]
次いで、本実施形態の巻取り装置1における炭素繊維束Cの巻取り動作について、図1から図6を参照し、説明する。
次いで、本実施形態の巻取り装置1における炭素繊維束Cの巻取り動作について、図1から図6を参照し、説明する。
巻取り装置1には、炭素繊維束製造部(図示略)から、制御部によって一定の走行速度及び張力を保持した状態で炭素繊維束Cが連続的に供給されている。この時点では、スピンドル23とスピンドル24はクラッチが外れた状態にある。即ち、スピンドル23とスピンドル24との連動状態は解除されており、スピンドル24は停止している。
炭素繊維束Cはガイド装置12の炭素繊維束Cの進行方向の上流側に設置されたフリーロール4の周面に沿って所定の幅寸法を有して移送され、ガイド装置12に供給される。ガイド装置12に供給された炭素繊維束Cは第一ガイドロール15,16に順次掛け回される。この際、炭素繊維束Cはその軸線方向を中心に90°捻転される。
続いて、炭素繊維束Cは第二ガイドロール18,19に順次掛け回される。この際、炭素繊維束Cの幅方向に均等に張力がかけられ、炭素繊維束Cの幅寸法は略一定に制御される。ガイドスタンド13に接続されているトラバース装置(図示略)の往復動作によって、図2に示すように、炭素繊維束Cはスピンドル23の周面の幅方向(即ち、スピンドル23の軸線方向)に均等に分配される。この際、スピンドル23に分配された炭素繊維束Cは、プレッシャーロール22によってスピンドル23に押圧された状態でスピンドル23に巻取られる。
巻取り位置P1にあるスピンドル23のR2方向の巻取り量が所定量に達したら、そのタイミングT1で図示略の制御部から満管信号S1が発せられる。
本実施形態の巻取り装置1では、図5及び図6に示すように、満管信号S1を受けても、その直後、無条件にターレット部材3がR3方向に回動することはない。図5に示すように、制御部は、満管信号S1を受けたタイミングT11と同時又はタイミングT11の後の直近に手前側センサ28がガイド装置12を検知するタイミングT12まで、ターレット部材3を動作させずに待機する。即ち、タイミングT12は、ガイド装置12の位置がスピンドル23の幅方向に沿って移動し、終点P12になったことを手前側センサ28によって検知したタイミングである。
本実施形態の巻取り装置1では、図5及び図6に示すように、満管信号S1を受けても、その直後、無条件にターレット部材3がR3方向に回動することはない。図5に示すように、制御部は、満管信号S1を受けたタイミングT11と同時又はタイミングT11の後の直近に手前側センサ28がガイド装置12を検知するタイミングT12まで、ターレット部材3を動作させずに待機する。即ち、タイミングT12は、ガイド装置12の位置がスピンドル23の幅方向に沿って移動し、終点P12になったことを手前側センサ28によって検知したタイミングである。
タイミングT12になると、制御部によって、巻取り位置P1にあったスピンドル23が第一待機位置P3に移動するとともに、第二待機位置P4にあったスピンドル24が巻取り準備位置P2に移動する。このようにスピンドル23,24が移動する途中で、炭素繊維束Cを巻取るスピンドル23とスピンドル24とのクラッチが連結される。これにより、スピンドル23とスピンドル24とが連動状態となり、スピンドル23と同じ回転数でスピンドル24も自転する。
スピンドル23,24の移動が完了したタイミングT13で、定点センサが作動し、ON状態になる。この時点から、炭素繊維束Cはプレッシャーロール22によりスピンドル24の周面に擦過される。さらに、炭素繊維束Cは第二ガイドロール19からターレット部材3に設けられている棒状の支持部36に掛けられ、スピンドル23に巻取られる。
スピンドル23,24の移動が完了したタイミングT13で、定点センサが作動し、ON状態になる。この時点から、炭素繊維束Cはプレッシャーロール22によりスピンドル24の周面に擦過される。さらに、炭素繊維束Cは第二ガイドロール19からターレット部材3に設けられている棒状の支持部36に掛けられ、スピンドル23に巻取られる。
また、タイミングT13では、制御部によって、キャッチ部32が開かれ、炭素繊維束Cの到着を待つ。引き続きガイド装置12の往復動作は継続され、ガイド装置12はスピンドル24の手前側から奥側へと移動する。炭素繊維束Cが奥側センサ29に近づいたタイミングでキャッチ部32が閉じ、炭素繊維束Cがキャッチ部32の収容部に保持される。ガイド装置12及び炭素繊維束Cがスピンドル23の奥側の端部に到達したタイミングT14で、奥側センサ29によってガイド装置12が検知される。それと同時に、スピンドル24の奥側下方に配置されているカッター34によって炭素繊維束Cが切断され、キャッチ部32から抜ける。スピンドル23には、上記のように切断されるまでの炭素繊維束Cが巻取られる。
タイミングT14の後に手前側センサ28がガイド装置12を検知したタイミングT15で、ターレット部材3がR3方向に回動する。それに伴い、図4に示すように、第一待機位置P3にあったスピンドル23が第二待機位置P4に移動するとともに、巻取り準備位置P2にあったスピンドル24が巻取り位置P1に移動する。スピンドル23,24の移動が完了したタイミングT16で、定点センサがOFF状態になる。また、スピンドル23とスピンドル24との連動状態が解除され、スピンドル23の回転のみが停止し、炭素繊維束Cが巻取られたスピンドル23がターレット部材3から取り外される。
タイミングT16から、新たに巻取り位置P1に配置されたスピンドル24にて炭素繊維束Cの巻取りが行われる。スピンドル24のR2方向の巻取り量が所定量に達したら、上記説明した動作と同様の動作が行われる。
[巻取り装置の作用効果]
上記説明した本実施形態の巻取り装置1では、スピンドル23,24の回転数は、炭素繊維束Cが巻取られたスピンドル23の径r1に応じ、またスピンドル23での炭素繊維束Cの周面の周速度v23に合わせて変化する。しかしながら、制御部が満管信号S1を受けても、その直後、無条件にターレット部材3がR3方向に回動することはない。即ち、ガイド装置12の位置がスピンドル23のD2方向に沿って移動し、手前側センサ28によって、終点P12になったことを検知したタイミングで、ターレット部材3をR3方向に回動させる。
ここで、タイミングT12でターレット部材3がR3方向に回転し始め、炭素繊維束Cを巻取っていないスピンドル24の周面が炭素繊維束Cに触れるタイミングをタイミングT17とする。
上記説明した本実施形態の巻取り装置1では、スピンドル23,24の回転数は、炭素繊維束Cが巻取られたスピンドル23の径r1に応じ、またスピンドル23での炭素繊維束Cの周面の周速度v23に合わせて変化する。しかしながら、制御部が満管信号S1を受けても、その直後、無条件にターレット部材3がR3方向に回動することはない。即ち、ガイド装置12の位置がスピンドル23のD2方向に沿って移動し、手前側センサ28によって、終点P12になったことを検知したタイミングで、ターレット部材3をR3方向に回動させる。
ここで、タイミングT12でターレット部材3がR3方向に回転し始め、炭素繊維束Cを巻取っていないスピンドル24の周面が炭素繊維束Cに触れるタイミングをタイミングT17とする。
本実施形態の巻取り装置1によれば、炭素繊維束Cの擦過時間を短縮し、且つ満管信号S1が発せられた際のD2方向に沿うガイド装置12の位置によらず略一定にすることができる。そのため、炭素繊維束Cの毛羽立ちが抑えられる。また、従来は炭素繊維束Cの走行速度とスピンドル24の周面の周速度との速度差によって、炭素繊維束Cの幅寸法が増大していたが、このような幅寸法の増大も抑えられる。そして、炭素繊維束Cの品質及び歩留まりの低下を抑えることができる。また、従来のようにスピンドルの表層から炭素繊維束Cのクリーニングを行う必要がなく、製造工程が簡易になる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、巻取り装置1で巻取る対象を炭素繊維束Cとして説明したが、巻取る対象は糸条であれば、炭素繊維束Cに限定されない。即ち、巻取り装置1は、炭素繊維束C以外の糸条に対しても有用である。
例えば、上記実施形態では、巻取り装置1で巻取る対象を炭素繊維束Cとして説明したが、巻取る対象は糸条であれば、炭素繊維束Cに限定されない。即ち、巻取り装置1は、炭素繊維束C以外の糸条に対しても有用である。
次いで、上述した本発明の実施形態の巻取り装置1の効果を裏付けるために行った実施例及び比較例について説明する。なお、本発明は以下の実施例にのみ限定されるものではない。
(実施例)
先ず、図1から図4に示す巻取り装置1を用いて、上記実施形態で説明した手順で炭素繊維束Cの巻取りを行った。表1に本実施例における巻取り時の炭素繊維束の速度を5m/minの「低速」、10m/minの「中速」、15m/minの「高速」の三段階で変化させたときの、擦過時間合計[s]、擦過長[m]、擦過長平均[m]の結果を示す。
先ず、図1から図4に示す巻取り装置1を用いて、上記実施形態で説明した手順で炭素繊維束Cの巻取りを行った。表1に本実施例における巻取り時の炭素繊維束の速度を5m/minの「低速」、10m/minの「中速」、15m/minの「高速」の三段階で変化させたときの、擦過時間合計[s]、擦過長[m]、擦過長平均[m]の結果を示す。
(比較例)
次いで、図7に示す従来の巻取り装置101を用いて、上述した手順で炭素繊維束Cの巻取りを行った。表1に本比較例における巻取り時の炭素繊維束の速度を5m/minの「低速」、10m/minの「中速」、15m/minの「高速」の三段階で変化させたときの、擦過時間合計[s]、擦過長[m]、擦過長平均[m]の結果を合わせて示す。
次いで、図7に示す従来の巻取り装置101を用いて、上述した手順で炭素繊維束Cの巻取りを行った。表1に本比較例における巻取り時の炭素繊維束の速度を5m/minの「低速」、10m/minの「中速」、15m/minの「高速」の三段階で変化させたときの、擦過時間合計[s]、擦過長[m]、擦過長平均[m]の結果を合わせて示す。
(実施例及び比較例の考察)
表1に示すように、実施例では、巻取り時の炭素繊維束の速度を「低速」、「中速」、「高速」の三段階で変化させても、各速度で擦過時間の最短と最長が同じに時間になった。また、擦過長については上記三段階で同一の長さとなった。
上記に対し、比較例では、巻取り時の炭素繊維束の速度を「低速」、「中速」、「高速」の三段階で変化させると、擦過時間がかかり、擦過長の平均値も実施例の擦過長の平均値の二倍以上となった。
以上の結果から、本実施形態の巻取り装置1を用いることにより、炭素繊維束の擦過時間及び擦過長が短縮されることを確認した。
表1に示すように、実施例では、巻取り時の炭素繊維束の速度を「低速」、「中速」、「高速」の三段階で変化させても、各速度で擦過時間の最短と最長が同じに時間になった。また、擦過長については上記三段階で同一の長さとなった。
上記に対し、比較例では、巻取り時の炭素繊維束の速度を「低速」、「中速」、「高速」の三段階で変化させると、擦過時間がかかり、擦過長の平均値も実施例の擦過長の平均値の二倍以上となった。
以上の結果から、本実施形態の巻取り装置1を用いることにより、炭素繊維束の擦過時間及び擦過長が短縮されることを確認した。
1…巻取り装置、3…ターレット部材(ターレット部)、12…ガイド装置(ガイド部)、34…カッター(切断部)、23…スピンドル(第一のスピンドル)、24…スピンドル(第二のスピンドル)、28…手前側センサ(第一のセンサ)、29…奥側センサ(第二のセンサ)、40…位置検出部、B…炭素繊維束(糸条)、C23,C24…回転中心、D2…方向(幅方向)、X…円周
Claims (3)
- 一定の走行速度及び張力を保持した状態で連続的に供給される糸条を複数のスピンドルに順次巻取るための巻取り装置であって、
前記複数のスピンドルの回転中心を円周上に配置し、前記複数のスピンドルを互いに同じ回転数で自転させるとともに前記円周上を公転させるターレット部と、
前記ターレット部に配置された前記複数のスピンドルのうち巻取り位置にある第一のスピンドルの幅方向に往復させながら前記糸条を前記第一のスピンドルに巻取らせるガイド部と、
前記ガイド部から前記第一のスピンドルに導かれた前記糸条を切断する切断部と、
前記第一のスピンドルの幅方向に沿った前記ガイド部の位置を検知する位置検出部と、
前記ターレット部、前記ガイド部、前記切断部及び前記位置検出部を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第一のスピンドルに所定量の前記糸条が巻取られた後に、前記ガイド部の位置が前記第一のスピンドルの幅方向に沿って移動し、前記切断部の動作開始位置になったことを前記位置検出部によって検知したタイミングで、前記ターレット部を円周方向に回動させ、前記第一のスピンドルの公転方向の後側に位置する第二のスピンドルを所定の位置に配置してから前記切断部の切断位置にきた前記糸条を前記切断部で切断するように制御することを特徴とする巻取り装置。 - 前記位置検出部は、往復する前記ガイド部の往復方向の始点を検出する第一の検出部、及び終点を検出する第二の検出部を備えていることを特徴とする請求項1に記載の巻取り装置。
- 前記切断部の切断位置は、前記第一のスピンドルの幅方向に沿って、前記第一の検出部と前記第二の検出部のうち一方の検出部の位置と重なり、
前記切断部の動作開始位置は、前記第一のスピンドルの幅方向に沿って、前記第一の検出部と前記第二の検出部のうち他方の検出部の位置と重なっていることを特徴とする請求項2に記載の巻取り装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015058352A JP2016175761A (ja) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | 巻取り装置 |
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JP2015058352A JP2016175761A (ja) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | 巻取り装置 |
Publications (1)
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ID=57070858
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JP2015058352A Withdrawn JP2016175761A (ja) | 2015-03-20 | 2015-03-20 | 巻取り装置 |
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2022500331A (ja) * | 2018-09-15 | 2022-01-04 | エーリコン テクスティル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング ウント コンパニー コマンディートゲゼルシャフトOerlikon Textile GmbH & Co. KG | 少なくとも1つの糸パッケージを押し出すための方法および装置 |
CN115518425A (zh) * | 2022-10-10 | 2022-12-27 | 鲁西工业装备有限公司 | 一种纤维束过滤内芯制作用装置及其使用方法 |
-
2015
- 2015-03-20 JP JP2015058352A patent/JP2016175761A/ja not_active Withdrawn
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