JP2019055831A - Filament winding apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide a filament winding apparatus capable of suppressing wear and the like of a fiber bundle caused by differences among rotational speeds of respective rollers.SOLUTION: A filament winding apparatus 10 includes: a non-driven roller 27; motor driven rollers 25, 26 located upstream of the non-driven roller 27; and a control unit 40 that detects a rotational speed of the non-driven roller 27 and controls rotational speeds of the motor driven rollers 25, 26 on the basis of the detected rotational speed of the non-driven roller 27. The control unit 40 controls the rotational speeds of the motor driven rollers 25, 26 so that the rotational speeds of the motor driven rollers 25, 26 become rotational speeds within a predetermined range with respect to the rotational speed of the non-driven roller 27.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、フィラメントワインディング装置に関する。   The present invention relates to a filament winding apparatus.

特許文献1に開示されているフィラメントワインディング装置(以下、FW装置という。)では、複数のローラを介してボビンからタンク(ライナ)へ繊維束を搬送し供給している。繊維束は、タンクの回転によって巻き取られることで搬送される。   In the filament winding apparatus (hereinafter referred to as FW apparatus) disclosed in Patent Document 1, fiber bundles are conveyed and supplied from a bobbin to a tank (liner) via a plurality of rollers. The fiber bundle is conveyed by being wound by the rotation of the tank.

特開2011−245780号公報JP 2011-245780 A

しかしながら、上記FW装置では、タンクによる繊維束の巻取り速度が変動すること等によって、搬送されている繊維束に張力変動が生じ、複数のローラ間で回転速度差が発生することが考えられる。そして、回転速度差によりローラと繊維束との摩擦が発生することで繊維束が磨耗、折損、巻付き等(以下、単に磨耗等という。)するおそれがある。   However, in the above FW device, it is conceivable that a tension fluctuation occurs in the fiber bundle being conveyed due to fluctuations in the winding speed of the fiber bundle by the tank, and a difference in rotational speed occurs between a plurality of rollers. Then, friction between the roller and the fiber bundle is generated due to the difference in the rotation speed, so that the fiber bundle may be worn, broken, wound, or the like (hereinafter simply referred to as wear).

本発明は、ローラ間での回転速度差に起因する繊維束の磨耗等が抑制されるFW装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the FW apparatus by which abrasion etc. of the fiber bundle resulting from the rotational speed difference between rollers are suppressed.

請求項1に記載のFW装置は、フリーローラと、前記フリーローラよりも上流に位置するモータ駆動ローラと、前記フリーローラの回転速度を検知し、検知した回転速度に基づいて前記モータ駆動ローラの回転速度を制御する制御部と、を備えるフィラメントワインディング装置であって、前記制御部は、前記モータ駆動ローラの回転速度が前記フリーローラの回転速度に近づくように前記モータ駆動ローラの回転速度を制御する。   The FW device according to claim 1 detects a free roller, a motor drive roller located upstream of the free roller, and a rotational speed of the free roller, and based on the detected rotational speed, And a controller for controlling the rotational speed, wherein the controller controls the rotational speed of the motor-driven roller so that the rotational speed of the motor-driven roller approaches the rotational speed of the free roller. To do.

請求項1に記載のFW装置では、フリーローラよりも上流にモータ駆動ローラが位置する。そして、制御部が、フリーローラの回転速度を検知し、検知した回転速度に基づいてモータ駆動ローラの回転速度を制御する。   In the FW device according to the first aspect, the motor drive roller is positioned upstream of the free roller. And a control part detects the rotational speed of a free roller, and controls the rotational speed of a motor drive roller based on the detected rotational speed.

ここで、制御部は、モータ駆動ローラの回転速度がフリーローラの回転速度に対して所定の範囲になるように(具体的には、モータ駆動ローラの回転速度がフリーローラの回転速度に近づくように)モータ駆動ローラの回転速度を制御する。このため、フリーローラと、フリーローラよりも上流に位置するモータ駆動ローラとの間での回転速度差が所定の範囲内に低減される。その結果、ローラ上での繊維束の磨耗等が抑制される。   Here, the control unit sets the rotation speed of the motor drive roller within a predetermined range with respect to the rotation speed of the free roller (specifically, the rotation speed of the motor drive roller approaches the rotation speed of the free roller). B) Control the rotation speed of the motor drive roller. For this reason, the rotational speed difference between the free roller and the motor drive roller located upstream of the free roller is reduced within a predetermined range. As a result, wear of the fiber bundle on the roller is suppressed.

以上説明したように、本発明は、複数のローラを備えるFW装置において、ローラ間での回転速度差に起因する繊維束の磨耗等が抑制されるという優れた効果を有する。   As described above, the present invention has an excellent effect that, in an FW device including a plurality of rollers, wear of a fiber bundle caused by a difference in rotational speed between the rollers is suppressed.

実施形態のFW装置を示す全体構成図である。It is a whole lineblock diagram showing the FW device of an embodiment.

以下、図1を用いて、本発明の実施形態に係るFW装置10について説明する。   Hereinafter, the FW device 10 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1は、本実施形態のFW装置10の全体構成を示している。本実施形態のFW装置10は、燃料電池車両に搭載される高圧水素タンクを製造するための装置であり、繊維束90を高速で供給してタンク80(ライナ)に巻き付けるために使用される。   FIG. 1 shows the overall configuration of the FW device 10 of the present embodiment. The FW device 10 of this embodiment is a device for manufacturing a high-pressure hydrogen tank mounted on a fuel cell vehicle, and is used for supplying a fiber bundle 90 at a high speed and winding it around a tank 80 (liner).

図1に示されるように、FW装置10は、巻出部20と、アイクチ部30と、制御部40と、を備えている。   As shown in FIG. 1, the FW device 10 includes an unwinding unit 20, an icing unit 30, and a control unit 40.

巻出部20は、上流側から順に配置された、複数(本実施形態では4つ)のボビン21と、各ボビン21に対応して設けられた複数の巻出ローラ22と、結束ローラ23と、アクティブダンサ24と、複数(本実施形態では3つ)の搬送ローラ25、26、27と、を含んで構成されている。   The unwinding unit 20 includes a plurality of (four in this embodiment) bobbins 21 arranged in order from the upstream side, a plurality of unwinding rollers 22 provided corresponding to each bobbin 21, and a bundling roller 23. The active dancer 24 and a plurality (three in the present embodiment) of conveying rollers 25, 26, and 27 are configured.

ボビン21は、繊維束90を巻かれた部材である。繊維束90は、一例として、炭素繊維束に熱硬化性樹脂に含浸させた所謂プリプレグであるが、樹脂を含浸させていない所謂ドライ炭素繊維束であってもよい。   The bobbin 21 is a member around which the fiber bundle 90 is wound. For example, the fiber bundle 90 is a so-called prepreg in which a carbon fiber bundle is impregnated with a thermosetting resin, but may be a so-called dry carbon fiber bundle that is not impregnated with a resin.

巻出ローラ22は、ボビン21から巻き出された繊維束90を結束ローラ23に搬送する。結束ローラ23は、ボビン21から巻き出された繊維束90を揃えて、アクティブダンサ24に巻き出す。アクティブダンサ24は、ローラ24Aを移動(図1の矢印参照)させることによって、繊維束90の張力を調整する。張力が調整された繊維束90は、複数の搬送ローラ25、26、27を経由して、アイクチ部30に搬送される。アイクチ部30は、繊維束90に適切な圧力を加えて挟み込み拡幅する。アイクチ部30で拡幅された繊維束90がタンク80(ライナ)に供給される。   The unwinding roller 22 conveys the fiber bundle 90 unwound from the bobbin 21 to the bundling roller 23. The bundling roller 23 aligns the fiber bundle 90 unwound from the bobbin 21 and unwinds it to the active dancer 24. The active dancer 24 adjusts the tension of the fiber bundle 90 by moving the roller 24A (see the arrow in FIG. 1). The fiber bundle 90 whose tension has been adjusted is conveyed to the icing unit 30 via the plurality of conveying rollers 25, 26 and 27. The ikuchi portion 30 is sandwiched and widened by applying an appropriate pressure to the fiber bundle 90. The fiber bundle 90 widened by the ikuchi unit 30 is supplied to the tank 80 (liner).

アクティブダンサ24の下流に位置する複数の搬送ローラ25、26、27は、上流側から順に配置された、2つのモータ駆動ローラ25、26と、フリーローラ27と、から構成されている。   The plurality of transport rollers 25, 26, 27 located downstream of the active dancer 24 are configured by two motor drive rollers 25, 26 and a free roller 27 arranged in order from the upstream side.

フリーローラ27には、制御部40に接続されたエンコーダ(図示省略)が設置されている。制御部40は、エンコーダによりフリーローラ27の回転速度を検知する。   The free roller 27 is provided with an encoder (not shown) connected to the control unit 40. The control unit 40 detects the rotational speed of the free roller 27 using an encoder.

また、制御部40は、2つのモータ駆動ローラ25、26に接続されている。制御部40は、検知したフリーローラ27の回転速度に基づいて、2つのモータ駆動ローラ25、26の回転速度を制御する。具体的には、制御部40は、モータ駆動ローラ25、26の回転速度がフリーローラ27の回転速度に対して所定の範囲(本実施形態では80〜120%の範囲)になるようにモータ駆動ローラ25、26の回転速度を制御する。制御部40の制御方法は、特に限定されず、フィードバック制御でもよいし、フィードフォワード制御でもよい。   The control unit 40 is connected to the two motor drive rollers 25 and 26. The control unit 40 controls the rotation speeds of the two motor drive rollers 25 and 26 based on the detected rotation speed of the free roller 27. Specifically, the controller 40 drives the motor so that the rotational speeds of the motor drive rollers 25 and 26 are within a predetermined range (80 to 120% in this embodiment) with respect to the rotational speed of the free roller 27. The rotational speed of the rollers 25 and 26 is controlled. The control method of the control unit 40 is not particularly limited, and may be feedback control or feedforward control.

<作用効果>
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
<Effect>
Next, the effect of this embodiment is demonstrated.

本実施形態では、フリーローラ27よりも上流にモータ駆動ローラ25、26が位置する。そして、制御部40が、フリーローラ27の回転速度を検知し、検知した回転速度に基づいてモータ駆動ローラ25、26の回転速度を制御する。   In the present embodiment, the motor drive rollers 25 and 26 are located upstream of the free roller 27. And the control part 40 detects the rotational speed of the free roller 27, and controls the rotational speed of the motor drive rollers 25 and 26 based on the detected rotational speed.

ここで、制御部40は、モータ駆動ローラ25、26の回転速度がフリーローラ27の回転速度に対して所定の範囲になるように(つまり、モータ駆動ローラ25、26の回転速度がフリーローラ27の回転速度に近づくように)モータ駆動ローラ25、26の回転速度を制御する。このため、フリーローラ27と、フリーローラ27よりも上流に位置するモータ駆動ローラ25、26との間での回転速度差が所定の範囲内に低減される。その結果、ローラ上での繊維束90磨耗等が抑制され、以って安定した品質のタンク80を製造することができる。   Here, the control unit 40 sets the rotation speed of the motor drive rollers 25 and 26 within a predetermined range with respect to the rotation speed of the free roller 27 (that is, the rotation speed of the motor drive rollers 25 and 26 is equal to the free roller 27). The rotational speed of the motor drive rollers 25 and 26 is controlled so as to approach the rotational speed of For this reason, the rotational speed difference between the free roller 27 and the motor drive rollers 25 and 26 located upstream of the free roller 27 is reduced within a predetermined range. As a result, abrasion of the fiber bundle 90 on the roller is suppressed, and thus the tank 80 with stable quality can be manufactured.

また、本実施形態では、モータ駆動ローラ25、26の回転速度が制御される所定の範囲が、フリーローラ27の回転速度の80〜120%の範囲である。このため、ローラ間の回転速度差が大幅に低減され、その結果、ローラ上での繊維束90の磨耗等がより一層抑制される。   In the present embodiment, the predetermined range in which the rotation speeds of the motor drive rollers 25 and 26 are controlled is a range of 80 to 120% of the rotation speed of the free roller 27. For this reason, the rotational speed difference between the rollers is greatly reduced, and as a result, the wear of the fiber bundle 90 on the rollers is further suppressed.

また、本実施形態では、フリーローラ27の上流に2つのモータ駆動ローラ25、26が位置し、この2つのモータ駆動ローラ25、26の回転速度が、検知されたフリーローラ27の回転速度に基づいて制御される。このため、モータ駆動ローラが1つの態様と比較して、繊維束90の磨耗等がより一層抑制される。   In the present embodiment, two motor drive rollers 25 and 26 are positioned upstream of the free roller 27, and the rotational speeds of the two motor drive rollers 25 and 26 are based on the detected rotational speed of the free roller 27. Controlled. For this reason, the wear of the fiber bundle 90 and the like are further suppressed as compared with a mode in which the motor drive roller is one.

また、本実施形態では、回転速度が検知されるフリーローラ27と検知された回転速度に基づいて回転速度が制御されるモータ駆動ローラ25、26とが、アクティブダンサ24とアイクチ部30との間に位置している。つまり、回転速度が検知されるフリーローラ27と検知された回転速度に基づいて回転速度が制御されるモータ駆動ローラ25、26とが、張力が縁切りされた区間に配置されている。このため、FW装置10で発生しやすい繊維束90の磨耗等が効果的に抑制される。   In this embodiment, the free roller 27 for detecting the rotation speed and the motor drive rollers 25 and 26 for which the rotation speed is controlled based on the detected rotation speed are provided between the active dancer 24 and the icing unit 30. Is located. That is, the free roller 27 whose rotation speed is detected and the motor drive rollers 25 and 26 whose rotation speed is controlled based on the detected rotation speed are arranged in a section where the tension is cut off. For this reason, the wear of the fiber bundle 90 that is likely to occur in the FW device 10 is effectively suppressed.

ところで、搬送される繊維束90の種類、例えばプリプレグであるかドライ炭素繊維であるかに応じて、ローラ上で繊維束90に作用する摩擦力は異なる。そこで、繊維束90の種類に応じ、制御部40に対して事前に補正データを入力しておくことで、より安定した品質を得ることもできる。   By the way, the frictional force acting on the fiber bundle 90 on the roller varies depending on the type of the fiber bundle 90 to be conveyed, for example, whether it is a prepreg or dry carbon fiber. Therefore, more stable quality can be obtained by inputting correction data in advance to the control unit 40 according to the type of the fiber bundle 90.

〔上記実施形態の補足説明〕
なお、上記実施形態では、制御部40が2つのモータ駆動ローラ25、26の回転速度を制御する例を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、上記実施形態の2つのモータ駆動ローラ25、26のうち1つをモータ駆動されないローラに変更してもよい。
[Supplementary explanation of the above embodiment]
In the above embodiment, the example in which the control unit 40 controls the rotational speeds of the two motor drive rollers 25 and 26 has been described, but the present invention is not limited to this. For example, one of the two motor drive rollers 25 and 26 in the above embodiment may be changed to a roller that is not motor driven.

また、上記実施形態では、4つのボビン21から巻き出された繊維束90が共通に巻きかけられたモータ駆動ローラ25、26及びフリーローラ27を説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、モータ駆動ローラ25、26とフリーローラ27が、4つ(複数)のボビン21から巻き出された4本(複数)の繊維束90それぞれに対して別々に設けられていてもよい。そして、ぞれぞれの繊維束90が巻きかけられた4つのフリーローラ毎に回転速度を検知し、検知された回転速度に基づいて対応する繊維束90が巻きかけられたモータ駆動ローラの回転速度を制御する構成としてもよい。   In the above embodiment, the motor drive rollers 25 and 26 and the free roller 27 around which the fiber bundle 90 unwound from the four bobbins 21 is wound in common have been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the motor drive rollers 25, 26 and the free roller 27 may be provided separately for each of the four (plurality) of fiber bundles 90 unwound from the four (plurality) bobbins 21. Then, the rotation speed is detected for each of the four free rollers on which the respective fiber bundles 90 are wound, and the rotation of the motor driving roller on which the corresponding fiber bundle 90 is wound based on the detected rotation speed. It is good also as a structure which controls speed.

また、上記実施形態では、タンクを製造するためのFW装置を説明したが、本発明のFW装置により製造する物はタンクに限定されない。   Moreover, although the FW apparatus for manufacturing a tank was demonstrated in the said embodiment, the thing manufactured with the FW apparatus of this invention is not limited to a tank.

10 FW装置(フィラメントワインディング装置)
25 モータ駆動ローラ
27 フリーローラ
40 制御部
10 FW device (filament winding device)
25 Motor drive roller 27 Free roller 40 Control unit

Claims (1)

フリーローラと、
前記フリーローラよりも上流に位置するモータ駆動ローラと、
前記フリーローラの回転速度を検知し、検知した回転速度に基づいて前記モータ駆動ローラの回転速度を制御する制御部と、
を備えるフィラメントワインディング装置であって、
前記制御部は、前記モータ駆動ローラの回転速度が前記フリーローラの回転速度に近づくように前記モータ駆動ローラの回転速度を制御する、
フィラメントワインディング装置。
With free rollers,
A motor-driven roller located upstream of the free roller;
A controller that detects the rotational speed of the free roller and controls the rotational speed of the motor-driven roller based on the detected rotational speed;
A filament winding apparatus comprising:
The controller controls the rotation speed of the motor drive roller so that the rotation speed of the motor drive roller approaches the rotation speed of the free roller;
Filament winding device.
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