JP2020032688A - フィラメントワインディング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ライナー径の変更に容易に対応でき、且つ、巻付効率の高いフィラメントワインディング装置を提供する。【解決手段】ヘリカル巻きユニットは、ライナーの軸を中心とする周方向に複数のノズル取付部１００が設けられたフレーム部材５２と、ライナーの径方向に移動可能且つ径方向に延びる回転軸周りに回転可能なガイド体を有し、ノズル取付部１００に着脱可能に構成されたノズルユニット５３と、１つ以上のノズル取付部１００に取り付けられた１つ以上のノズルユニット５３に、ガイド体を径方向に移動させるための動力を共通に伝達する移動用無端歯付環状体５８と、１つ以上のノズル取付部１００に取り付けられた１つ以上のノズルユニット５３に、ガイド体を回転軸周りに回転させるための動力を共通に伝達する回転用無端歯付環状体５９と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明は、ライナーに繊維束をヘリカル巻きするヘリカル巻きユニットを備えたフィラメントワインディング装置に関する。

例えば特許文献１に記載のフィラメントワインディング装置は、ライナーに繊維束をヘリカル巻きするヘリカル巻きユニット（特許文献１ではヘリカルヘッド）を備えている。ヘリカル巻きユニットには、ライナーに繊維束を案内する繊維供給ガイドが、ライナーの軸を中心とする周方向に複数配置されている。繊維供給ガイドは、ライナーの径方向に移動可能且つライナーの径方向に延びる回転軸周りに回転可能に構成されている。そして、複数の繊維供給ガイドの動作を適切に制御することで、複数の繊維供給ガイドから引き出される複数の繊維束を同時にライナーにヘリカル巻きすることが可能となっている。

ここで、繊維束の巻付態様を示すパラメータの１つとしてカバー率というものがある。単一の巻付層において、互いに隣り合う繊維束同士に重なりがなく、且つ、隙間がない状態で巻き付けられた状態がカバー率１００％である。繊維束同士の間に隙間があればカバー率は１００％よりも小さくなるし、繊維束同士に重なりが生じればカバー率は１００％よりも大きくなる。一般的には、各巻付層のカバー率が概ね１００％となるように巻き付けが行われる。

特許第５６４３３２２号公報

ヘリカル巻きの際にカバー率を１００％にするのに必要な繊維束の本数は、ライナーの周面積、すなわち、ライナー径によって変わる。例えば、あるライナー径でカバー率１００％を実現できる繊維束の本数をＮ本とする。上記ライナー径より径が大きいライナーにＮ本の繊維束を巻き付けると、繊維束同士の間に隙間が生じ、カバー率が１００％を下回る。反対に、上記ライナー径より径が小さいライナーにＮ本の繊維束を巻き付けると、繊維束同士が一部重なり、カバー率が１００％を超えてしまう。つまり、所望のカバー率を実現するためには、ライナー径に応じて繊維束の巻付本数を変える必要がある。しかしながら、特許文献１のヘリカル巻きユニットは、繊維供給ガイドの数が固定されており、繊維束の供給本数を変更することができない。このため、ライナー径の変更に対応できなかった。

一方、１本又は少数本の繊維束を繰り返し巻き付ける、いわゆる単給糸型のフィラメントワインディング装置も従来より知られている。単給糸型のフィラメントワインディング装置では、巻付態様の自由度が高く、ライナー径が変わっても所望のカバー率を実現することが可能である。しかしながら、１本又は少数本の繊維束しか巻き付けることができないため、巻付効率が著しく悪化するという課題があった。

本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、ライナー径の変更に容易に対応でき、且つ、巻付効率の高いフィラメントワインディング装置を提供することを目的とする。

本発明は、ライナーに繊維束をヘリカル巻きするヘリカル巻きユニットを備えたフィラメントワインディング装置であって、前記ヘリカル巻きユニットは、前記ライナーの軸を中心とする周方向に複数のノズル取付部が設けられたフレーム部材と、前記ライナーの径方向に移動可能且つ前記径方向に延びる回転軸周りに回転可能、且つ、前記ライナーに複数の前記繊維束を案内可能なガイド体を有し、前記ノズル取付部に着脱可能に構成されたノズルユニットと、１つ以上の前記ノズル取付部に取り付けられた１つ以上の前記ノズルユニットに、前記ガイド体を前記径方向に移動させるための動力を共通に伝達する、前記周方向に沿って環状に形成された移動用無端歯付環状体と、１つ以上の前記ノズル取付部に取り付けられた１つ以上の前記ノズルユニットに、前記ガイド体を前記回転軸周りに回転させるための動力を共通に伝達する、前記周方向に沿って環状に形成された回転用無端歯付環状体と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ノズルユニットが着脱可能な複数のノズル取付部がフレーム部材に設けられているので、ノズルユニットの個数を適宜変更することができる。しかも、各ノズルユニットは、共通の移動用無端歯付環状体及び回転用無端歯付環状体を介して動力が供給されるように構成されている。このため、ノズルユニットの個数を変更する際、すなわち、ノズルユニットをノズル取付部に着脱する際に、特に動力供給機構を追加したり取り外したりする必要はない。したがって、ノズルユニットの個数を容易に変更することができ、ひいては、繊維束の供給本数を容易に変更することができる。よって、ライナー径の変更に容易に対応することができる。さらに、本発明では、ノズルユニットのガイド体が複数の繊維束をライナーに案内できるように構成されている。このため、複数の繊維束を同時にライナーに巻き付けることができ、巻付効率を高めることができる。

本発明において、前記複数のノズル取付部は、前記周方向において第１角度で等間隔に設けられた複数の第１ノズル取付部と、前記周方向において前記第１角度よりも大きく且つ前記第１角度の倍数ではない第２角度で等間隔に設けられた複数の第２ノズル取付部とを少なくとも含むとよい。

このような構成によれば、ノズルユニットを少なくとも第１角度及び第２角度で等間隔に配置することができる。したがって、ノズルユニットを等間隔で配置する場合に、ノズルユニットの数を調整できる自由度を向上させることができ、様々な径のライナーに対応することが可能となる。

本発明において、前記第１ノズル取付部は前記周方向において４０度間隔で設けられており、前記第２ノズル取付部は前記周方向において４０度より大きい間隔で設けられているとよい。

このような構成によれば、ノズルユニットを等間隔で９個（＝３６０／４０）配置できるとともに、８個以下のノズルユニットを等間隔で配置することもできる。さらに、９の約数、すなわち、３個のノズルユニットも等間隔で配置できる。したがって、ノズルユニットの数を調整できる自由度が高く、より様々な径のライナーに対応することが可能となる。

本発明において、前記移動用無端歯付環状体及び前記回転用無端歯付環状体がリングギアであるとよい。

リングギアは剛性が高いので、リングギアに噛み合うノズルユニットを一部取り外したとしても、リングギアの形状を略一定に維持することができる。したがって、ノズルユニットへの動力伝達を安定的に行うことができる。

本発明において、前記移動用無端歯付環状体及び前記回転用無端歯付環状体が無端ベルトであり、前記無端ベルトが巻き掛けられるとともに、前記無端ベルトから伝達される動力を前記ノズルユニットに伝達可能な複数のプーリが配置されているとよい。

無端ベルトを用いれば、無端ベルトが摩耗等した場合でも、容易に交換することができる。

本発明において、前記フレーム部材に、前記ライナーの軸方向に貫通する貫通穴が形成されており、前記軸方向における前記フレーム部材の一方側に取り付けられた前記ノズルユニットの一部が前記貫通穴を通って他方側まで延びることによって、前記フレーム部材の前記他方側に配置された前記移動用無端歯付環状体又は前記回転用無端歯付環状体から動力を受け取ることができるように構成されており、前記貫通穴は、前記周方向に沿って２つ以上の前記ノズル取付部にわたって形成された長穴であるとよい。

このような構成であれば、長穴（貫通穴）に挿入されているノズルユニットの一部を長穴から抜き出さなくても、当該一部を長穴内で移動させれば、ノズルユニットを周方向に移動させることができる。したがって、ノズルユニットの取付位置を容易に変更することができる。

本発明において、前記フレーム部材に、前記周方向に沿って前記ノズルユニットを案内するためのガイド部が設けられているとよい。

このようなガイド部を設けることで、ノズルユニットを周方向に円滑に移動させることができるので、ノズルユニットの取付位置を一層容易に変更することができる。

本実施形態に係るフィラメントワインディング装置を示す斜視図である。 巻付装置を示す斜視図である。 巻付装置の電気的構成を示すブロック図である。 ヘリカル巻きユニットの正面図である。 ノズルユニットを図４のａ図のＶ方向から見た側面図である。 ノズルユニットを図４のａ図のＶＩ方向から見た側面図である。 ノズルユニットが取り外されたフレーム部材の正面図である。 ノズルユニットが取り付けられたフレーム部材の正面図である。 無端歯付環状体として無端ベルトを用いた場合の模式図である。

（フィラメントワインディング装置）
本発明の一実施形態に係るフィラメントワインディング装置について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るフィラメントワインディング装置を示す斜視図である。本明細書では、説明の便宜上、図１に示す方向語を適宜使用する。フィラメントワインディング装置１は、巻付装置２と、巻付装置２の後部の左右両側に配置された一対のクリールスタンド３とを備え、全体として概ね左右対称に構成されている。なお、図１では、図が煩雑になることを避けるため、巻付装置２のうち左右一対のクリールスタンド３に挟まれる部分の図示を省略している。

巻付装置２は、概ね円筒状のライナーＬに繊維束（図１では図示省略）を巻き付けるための装置である。繊維束は、例えば炭素繊維等の繊維材料に、熱硬化性又は熱可塑性の合成樹脂材が含浸されたものである。例えば、巻付装置２で圧力タンク等の圧力容器を製造する場合は、ライナーＬとして、図１に示すような、円筒状の大径部の両側にドーム状の小径部を有する形状のものが用いられる。ライナーＬは、例えば、高強度アルミニウム、金属、樹脂等によって作製されている。ライナーＬに繊維束を巻き付けた後、焼成等の熱硬化工程又は冷却工程を経ることにより、高強度の圧力容器等の最終製品を生産することができる。

クリールスタンド３は、巻付装置２の側方に配置された支持フレーム１１によって、繊維束が巻かれた複数のボビン１２が回転可能に支持された構成を有する。クリールスタンド３の各ボビン１２から供給される繊維束は、後述のヘリカル巻きユニットによってヘリカル巻きを行う際に使用される。

（巻付装置）
巻付装置２の詳細について説明する。図２は、巻付装置２を示す斜視図である。図３は、巻付装置２の電気的構成を示すブロック図である。図２に示すように、巻付装置２は、基台２０と、支持ユニット３０（第１支持ユニット３１及び第２支持ユニット３２）と、フープ巻きユニット４０と、ヘリカル巻きユニット５０と、を備える。

基台２０は、支持ユニット３０、フープ巻きユニット４０、及び、ヘリカル巻きユニット５０を支持する。基台２０の上面には、前後方向に延びる複数のレール２１が配設されている。支持ユニット３０及びフープ巻きユニット４０は、レール２１上に配置され、レール２１上を前後方向に往復移動可能である。一方、ヘリカル巻きユニット５０は、基台２０に固設されている。第１支持ユニット３１、フープ巻きユニット４０、ヘリカル巻きユニット５０、及び、第２支持ユニット３２は、この順番で前側から後側に配置されている。

支持ユニット３０は、フープ巻きユニット４０よりも前側に配置される第１支持ユニット３１と、ヘリカル巻きユニット５０よりも後側に配置される第２支持ユニット３２と、を有する。支持ユニット３０は、ライナーＬの軸方向（前後方向）に延びる支持軸３３を介して、ライナーＬを軸周りに回転可能に支持する。支持ユニット３０は、移動用モータ３４及び回転用モータ３５を有する（図３参照）。移動用モータ３４は、第１支持ユニット３１及び第２支持ユニット３２をレール２１に沿って前後方向に移動させる。回転用モータ３５は、支持軸３３を回転させることでライナーＬを軸周りに回転させる。移動用モータ３４及び回転用モータ３５は、制御装置１０によって駆動制御される。

フープ巻きユニット４０は、ライナーＬの周面にフープ巻きを施す。フープ巻きとは、ライナーＬの軸方向に概ね直角な方向に繊維束を巻き付ける巻き方のことである。フープ巻きユニット４０は、本体部４１と、回転部材４２と、複数のボビン４３と、を有する。本体部４１は、レール２１上に配置されており、円盤状の回転部材４２をライナーＬの軸周りに回転可能に支持する。回転部材４２の中央部には、ライナーＬが通過可能な円形の通過穴４４が形成されている。回転部材４２は、通過穴４４の周りに周方向に等間隔で配置された複数のボビン４３を回転可能に支持する。各ボビン４３には、繊維束が巻かれている。

フープ巻きユニット４０は、移動用モータ４５及び回転用モータ４６を有する（図３参照）。移動用モータ４５は、本体部４１をレール２１に沿って前後方向に移動させる。回転用モータ４６は、回転部材４２をライナーＬの軸周りに回転させる。移動用モータ４５及び回転用モータ４６は、制御装置１０によって駆動制御される。フープ巻きの実行時には、制御装置１０は、本体部４１をレール２１に沿って往復移動させながら回転部材４２を回転させる。これによって、ライナーＬの周りで回転している各ボビン４３から繊維束が引き出され、複数の繊維束がライナーＬの周面に一斉にフープ巻きされる。

ヘリカル巻きユニット５０は、ライナーＬの周面にヘリカル巻きを施す。ヘリカル巻きとは、ライナーＬの軸方向に概ね平行な方向に繊維束を巻き付ける巻き方のことである。ヘリカル巻きユニット５０は、本体部５１と、フレーム部材５２と、複数（本実施形態では９個）のノズルユニット５３と、を有する。本体部５１は、基台２０に固設されている。フレーム部材５２は、本体部５１に取り付けられた円盤状の部材である。フレーム部材５２の中央部には、ライナーＬが通過可能な円形の通過穴５４が形成されている。複数のノズルユニット５３は、ライナーＬの軸を中心とする周方向に並べられており、全体として放射状に配置されている。各ノズルユニット５３は、フレーム部材５２に固定されている。

図４は、ヘリカル巻きユニット５０の正面図である。図４に示すように、ノズルユニット５３は、繊維束ＦをライナーＬに案内するガイド体６５を有する。ガイド体６５は、ライナーＬの径方向（以下、単に径方向と言う）に延びており、径方向に移動可能且つ径方向に延びる回転軸周りに回転可能に構成されている。ノズルユニット５３の径方向外側には、ガイドローラ５５が配置されている。クリールスタンド３の各ボビン１２から引き出された繊維束Ｆは、ガイドローラ５５を経由してガイド体６５を通り、ライナーＬに至る。

ヘリカル巻きユニット５０は、ガイド移動用モータ５６及びガイド回転用モータ５７を有する（図３参照）。ガイド移動用モータ５６は、ガイド体６５を径方向に移動させる。ガイド回転用モータ５７は、ガイド体６５を回転軸周りに回転させる。ガイド移動用モータ５６及びガイド回転用モータ５７は、制御装置１０によって駆動制御される。ヘリカル巻きの実行時には、制御装置１０は、支持ユニット３０を駆動制御することにより、ライナーＬを軸周りにゆっくり回転させながら通過穴５４を通過させる。同時に、制御装置１０は、各ノズルユニット５３のガイド体６５を、適宜径方向に移動させるとともに回転軸周りに回転させる。これによって、各ノズルユニット５３のガイド体６５から繊維束Ｆが引き出され、複数の繊維束ＦがライナーＬの周面に一斉にヘリカル巻きされる。

ガイド体６５の径方向の移動制御は、ライナーＬの周面の近傍にガイド体６５の先端部を位置させるべく行われる。図４のａ図は、ライナーＬの大径部に繊維束Ｆを巻き付けるときを図示したものである。図４のｂ図は、ライナーＬの小径部に繊維束Ｆを巻き付けるときを図示したものである。このように、ライナーＬの小径部に繊維束Ｆを巻き付けるときは、大径部に繊維束Ｆを巻き付けるときよりもガイド体６５を径方向内側に移動させる。また、ガイド体６５の回転軸周りの回転制御は、ライナーＬに対する繊維束Ｆの巻付方向が変わったとき等に、繊維束Ｆを適切な態様で引き出すべく行われる。

（ノズルユニット）
ノズルユニット５３の詳細について説明する。図５は、ノズルユニット５３を図４のａ図のＶ方向から見た側面図である。図６は、ノズルユニット５３を図４のａ図のＶＩ方向から見た側面図である。図５及び図６は、ガイド体６５が最も径方向外側に位置している状態を図示している。

ノズルユニット５３は、フレーム部材５２の前面に不図示のボルトによって取り付けられており、フレーム部材５２に対して着脱可能に構成されている。ノズルユニット５３は、フレーム部材５２に固定される支持体６０と、支持体６０によって径方向に移動可能に支持される移動体６１と、を有して構成される。

支持体６０は、固定部６２及び支持部６３を有する。固定部６２は、フレーム部材５２に固定される部位である。支持部６３は径方向に延びている。支持部６３には、同じく径方向に延びる不図示のレールが設けられている。このレールに移動体６１が係合されており、これによって、支持部６３は移動体６１を径方向に移動可能に支持している。支持部６３は、後述する移動用リングギア５８の端面の外側、且つ、回転用リングギア５９の端面の外側に配置されている。

移動体６１は、本体６４及びガイド体６５を有する。本体６４は、筒部６６と被支持部６７とが一体的に形成された構成を有する。筒部６６は、径方向に延びる円筒状に構成されている。被支持部６７は、筒部６６から径方向外側に突出するように径方向に延びており、支持部６３に設けられたレールに係合している。

ガイド体６５は、径方向に延びており、複数の繊維束ＦをライナーＬに案内することができる。繊維束Ｆの走行方向（以下、単に走行方向と言う）におけるガイド体６５の上流側の部分は、筒部６６の内部に設けられた不図示のベアリングによって回転可能に支持されている。これによって、ガイド体６５が径方向に延びる回転軸Ａ周りに回転可能となっている。走行方向におけるガイド体６５の上流側の端部には、複数の繊維束Ｆをガイド体６５に導入するための繊維束導入ガイド６８が設けられている。繊維束導入ガイド６８を介してガイド体６５に導入された複数の繊維束Ｆは、走行方向におけるガイド体６５の下流側の端部（以下、先端部と言う）から引き出され、ライナーＬの周面に巻き付けられる。

（ノズルユニットの移動機構）
次に、ノズルユニット５３の駆動機構、すなわち、移動体６１を径方向に移動させるための移動機構７０（図５参照）及びガイド体６５を回転軸Ａ周りに回転させるための回転機構８０（図６参照）について説明する。

まず、移動機構７０について説明する。図５に示すように、移動機構７０は、フレーム部材５２の後側に配置された移動用リングギア５８から動力を受け取る。移動用リングギア５８は、ライナーＬの軸を中心とする周方向に沿って環状に形成されており、フレーム部材５２に樹脂製ブッシュを介してライナーＬの周方向に回転可能に支持されている。

移動機構７０は、動力伝達方向の上流側から順番に、従動ギア７１、駆動シャフト７２、カップリング７３、伝達シャフト７４、ピニオンギア７５、及び、ラックギア７６を有する。従動ギア７１からピニオンギア７５までは、支持体６０に取り付けられている。一方、ラックギア７６は、移動体６１に取り付けられている。

従動ギア７１は、駆動シャフト７２の後端部に固定されており、移動用リングギア５８の内周面に形成されたギアと噛み合っている。ピニオンギア７５は、伝達シャフト７４の前端部に固定されており、ラックギア７６と噛み合っている。駆動シャフト７２と伝達シャフト７４とは、カップリング７３によって連結されており、従動ギア７１とピニオンギア７５とは一体回転する。ただし、カップリング７３を省略し、駆動シャフト７２及び伝達シャフト７４を１本のシャフトで構成してもよい。ラックギア７６は、移動体６１の被支持部６７に固定されており、径方向に延びている。

ガイド移動用モータ５６によって移動用リングギア５８を回転させると、図５において矢印で示すように、従動ギア７１が回転することでピニオンギア７５が回転する。そして、ピニオンギア７５とラックギア７６とからなるラックアンドピニオン機構によって、ピニオンギア７５の回転動作が、移動体６１の径方向への移動動作に変換される。こうして、移動機構７０によって、移動体６１を径方向に移動させることができる。

各ノズルユニット５３の従動ギア７１は、共通の移動用リングギア５８に噛み合っている。このため、移動用リングギア５８を回転させると、移動用リングギア５８から各ノズルユニット５３に動力が共通に伝達され、各ノズルユニット５３の移動体６１を一斉に径方向に移動させることができる。なお、フレーム部材５２には、ライナーＬの軸方向に貫通する貫通穴５２ａが形成されている。よって、ノズルユニット５３を取り付ける際は、従動ギア７１を貫通穴５２ａの前側から後側に通過させることで、従動ギア７１を移動用リングギア５８に噛み合わせることが可能となっている。

（ノズルユニットの回転機構）
続けて、回転機構８０について説明する。図６に示すように、回転機構８０は、フレーム部材５２の前側に配置された回転用リングギア５９から動力を受け取る。回転用リングギア５９は、ライナーＬの軸を中心とする周方向に沿って環状に形成されており、フレーム部材５２に樹脂製ブッシュを介してライナーＬの周方向に回転可能に支持されている。移動用リングギア５８と回転用リングギア５９とは同径である。

回転機構８０は、動力伝達方向の上流側から順番に、従動ギア８１、駆動シャフト８２、カップリング８３、伝達シャフト８４、第１ベベルギア８５、第２ベベルギア８６、ガイド軸８７、中間ギア８８、及び、回転用ギア８９を有する。従動ギア８１から第２ベベルギア８６までは、支持体６０に取り付けられている。一方、ガイド軸８７から回転用ギア８９までは、移動体６１に取り付けられている。

従動ギア８１は、駆動シャフト８２の後端部に固定されており、回転用リングギア５９の内周面に形成されたギアと噛み合っている。第１ベベルギア８５は、伝達シャフト８４の前端部に固定されており、第２ベベルギア８６と噛み合っている。駆動シャフト８２と伝達シャフト８４とは、カップリング８３によって連結されており、従動ギア８１と第１ベベルギア８５とは一体回転する。ただし、カップリング８３を省略し、駆動シャフト８２及び伝達シャフト８４を１本のシャフトで構成してもよい。ガイド軸８７は、径方向に延びるスプライン軸や角柱によって構成されており、トルクを伝達可能である。ガイド軸８７は、移動体６１の被支持部６７に軸周りに回転可能に取り付けられている。ガイド軸８７は、第２ベベルギア８６の中央部に形成された貫通穴に挿通されている。この貫通穴に挿通されたガイド軸８７は、第２ベベルギア８６と一体回転するが、第２ベベルギア８６に対して径方向に相対移動可能である。ガイド軸８７の径方向内側の端部には、中間ギア８８が固定されている。中間ギア８８には、ガイド体６５に固定された回転用ギア８９が噛み合っている。回転用ギア８９は、ガイド体６５の回転軸Ａと同軸のギアであり、中間ギア８８よりも歯数の多いギアとされている。

ガイド回転用モータ５７によって回転用リングギア５９を回転させると、図６において矢印で示すように、従動ギア８１が回転することで第１ベベルギア８５が回転し、さらに第２ベベルギア８６が回転する。そして、第２ベベルギア８６の回転動作は、ガイド軸８７を介して中間ギア８８に伝達され、回転用ギア８９が回転する。こうして、回転機構８０によって、ガイド体６５を回転軸Ａ周りに回転させることができる。なお、移動体６１が径方向に移動する際には、ガイド軸８７が第２ベベルギア８６の貫通穴を移動するので、移動体６１の移動が妨げられることはない。

各ノズルユニット５３の従動ギア８１は、共通の回転用リングギア５９に噛み合っている。このため、回転用リングギア５９を回転させると、回転用リングギア５９から各ノズルユニット５３に動力が共通に伝達され、各ノズルユニット５３のガイド体６５を一斉に回転軸Ａ周りに回転させることができる。

（フレーム部材の詳細）
図７は、ノズルユニット５３が取り外されたフレーム部材５２の正面図である。図８は、ノズルユニット５３が取り付けられたフレーム部材５２の正面図である。図７に示すように、フレーム部材５２には、ノズル取付部１００が周方向に複数形成されている。ノズル取付部１００は、径方向に並んだ２つの取付穴５２ｂを有する。ノズルユニット５３は、取付穴５２ｂに挿入される不図示のボルトを用いてフレーム部材５２に固定される。つまり、ノズルユニット５３は、ノズル取付部１００に着脱可能に構成されている。ノズルユニット５３は、従動ギア７１が移動用リングギア５８の内周側に形成されたギアに噛み合い、且つ、従動ギア８１が回転用リングギア５９の内周側に形成されたギアに噛み合うように、ノズル取付部１００に取り付けられる。

複数のノズル取付部１００は、ノズル取付部１００Ａ〜１００Ｃを含む。ノズル取付部１００Ａは、周方向において４０度間隔で配置されている。ノズル取付部１００Ｂは、周方向において４５度間隔で配置されている。ノズル取付部１００Ｃは、周方向において６０度間隔で配置されている。各ノズル取付部１００Ａ〜１００Ｃは、時計の１２時の位置を起点として等間隔に配置されている。各ノズル取付部１００Ａ〜１００Ｃの一部は、互いに共通している。

ノズル取付部１００Ａにノズルユニット５３を取り付ければ、９個のノズルユニット５３を周方向に等間隔に配置することができる（図８参照）。図示は省略するが、ノズル取付部１００Ｂにノズルユニット５３を取り付ければ、８個のノズルユニット５３を周方向に等間隔に配置することができる。また、ノズル取付部１００Ｃにノズルユニット５３を取り付ければ、６個のノズルユニット５３を周方向に等間隔に配置することができる。さらには、ノズルユニット５３を取り付けるノズル取付部１００を適切に選択することで、６、８、９の約数である２、３、４個のノズルユニット５３を周方向に等間隔に配置することも可能である。

次に、ノズルユニット５３の取付位置を容易に変更可能とするための構成について説明する。既に説明したように、フレーム部材５２には、ノズルユニット５３の従動ギア７１をフレーム部材５２の後側に通すための貫通穴５２ａが形成されている（図５及び図６参照）。本実施形態では、この貫通穴５２ａが、図７に示すように、周方向に沿って２つ以上のノズル取付部１００にわたって形成された長穴となっている。なお、本実施形態では、長穴５２ａの数を２つとしているが、長穴５２ａの数は変更可能である。貫通穴５２ａを周方向に延びる長穴とすることで、従動ギア７１を貫通穴５２ａから抜き出すことなく、ノズルユニット５３を周方向に移動させることができる。このため、ノズルユニット５３の取付位置を容易に変更することができる。

さらに、フレーム部材５２の前面、すなわち、ノズルユニット５３の取付面には、周方向に沿った環状のガイド部１０１が凸状に形成されている。一方、ノズルユニット５３（詳細には支持体６０の固定部６２）には、図８に示すように、ガイド部１０１に係合する被ガイド部６９が設けられている。被ガイド部６９がガイド部１０１に係合した状態のノズルユニット５３は、ガイド部１０１によって周方向に案内される。このため、従動ギア７１を貫通穴５２ａから抜き出すことなく、ノズルユニット５３を周方向に移動させる場合に、ノズルユニット５３を円滑に移動させることができる。

（効果）
本実施形態によれば、ノズルユニット５３が着脱可能な複数のノズル取付部１００がフレーム部材５２に設けられているので、ノズルユニット５３の個数を適宜変更することができる。しかも、各ノズルユニット５３は、共通の移動用リングギア５８（本発明の移動用無端歯付環状体に相当）及び回転用リングギア５９（本発明の回転用無端歯付環状体に相当）を介して動力が供給されるように構成されている。このため、ノズルユニット５３の個数を変更する際、すなわち、ノズルユニット５３をノズル取付部１００に着脱する際に、特に動力供給機構を追加したり取り外したりする必要はない。したがって、ノズルユニット５３の個数を容易に変更することができ、ひいては、繊維束Ｆの供給本数を容易に変更することができる。よって、ライナー径の変更に容易に対応することができる。さらに、本発明では、ノズルユニット５３のガイド体６５が複数の繊維束ＦをライナーＬに案内できるように構成されている。このため、複数の繊維束Ｆを同時にライナーＬに巻き付けることができ、巻付効率を高めることができる。また、副次的な効果として、複数の繊維束Ｆを案内するガイド体６５は、繊維束を１本のみ案内する従来のガイド体と比べて太くなる。このため、ガイド体６５の剛性を向上させることができ、繊維束Ｆの張力によってガイド体６５が変形する（しなる）ことを防止できる。

本実施形態では、複数のノズル取付部１００は、周方向において４０度（本発明の第１角度に相当）で等間隔に設けられた複数のノズル取付部１００Ａ（本発明の第１ノズル取付部に相当）と、周方向において４０度よりも大きく且つ４０度の倍数ではない４５度（本発明の第２角度に相当）で等間隔に設けられた複数のノズル取付部１００Ｂ（本発明の第２ノズル取付部に相当）とを少なくとも含む。このような構成によれば、ノズルユニット５３を少なくとも４０度及び４５度で等間隔に配置することができる。したがって、ノズルユニット５３を等間隔で配置する場合に、ノズルユニット５３の数を調整できる自由度を向上させることができ、様々な径のライナーＬに対応することが可能となる。

なお、ノズル取付部１００Ａを本発明の第１ノズル取付部、ノズル取付部１００Ｃを本発明の第２ノズル取付部と読み替えることも可能である。この場合、本発明の第１角度は４０度、本発明の第２角度は６０度となる。あるいは、ノズル取付部１００Ｂを本発明の第１ノズル取付部、ノズル取付部１００Ｃを本発明の第２ノズル取付部と読み替えることも可能である。この場合、本発明の第１角度は４５度、本発明の第２角度は６０度となる。

本実施形態では、ノズル取付部１００Ａ（本発明の第１ノズル取付部に相当）は周方向において４０度間隔で設けられており、ノズル取付部１００Ｂ（本発明の第２ノズル取付部に相当）は周方向において４０度より大きい４５度間隔で設けられている。このような構成によれば、ノズルユニット５３を等間隔で９個（＝３６０／４０）配置できるとともに、等間隔で８個（＝３６０／４５）配置できる。さらに、９と８の約数、すなわち、２、３、４個のノズルユニット５３も等間隔で配置できる。したがって、ノズルユニット５３の数を調整できる自由度が高く、より様々な径のライナーＬに対応することが可能となる。

本実施形態では、本発明の移動用無端歯付環状体（移動用リングギア５８）及び回転用無端歯付環状体（回転用リングギア５９）がリングギアとされている。リングギア５８、５９は剛性が高いので、リングギア５８、５９に噛み合うノズルユニット５３を一部取り外したとしても、リングギア５８、５９の形状を略一定に維持することができる。したがって、ノズルユニット５３への動力伝達を安定的に行うことができる。

本実施形態では、フレーム部材５２に、ライナーＬの軸方向に貫通する貫通穴５２ａが形成されており、軸方向におけるフレーム部材５２の一方側に取り付けられたノズルユニット５３の一部が貫通穴５２ａを通って他方側まで延びることによって、フレーム部材５２の他方側に配置された移動用リングギア５８から動力を受け取ることができるように構成されており、貫通穴５２ａは、周方向に沿って２つ以上のノズル取付部１００にわたって形成された長穴とされている。このような構成であれば、長穴５２ａ（貫通穴）に挿入されているノズルユニット５３の一部を長穴５２ａから抜き出さなくても、当該一部を長穴５２ａ内で移動させれば、ノズルユニット５３を周方向に移動させることができる。したがって、ノズルユニット５３の取付位置を容易に変更することができる。なお、長穴５２ａの数は自在に変更できる。長穴５２ａの数が多いと、その分、周方向において互いに隣り合う長穴５２ａの間の接続部分が増えるため、フレーム部材５２の剛性が高くなる。一方、長穴５２ａの数が少ないと、ノズルユニット５３を取り外す頻度を減らすことができる。

本実施形態では、フレーム部材５２に、周方向に沿ってノズルユニット５３を案内するためのガイド部１０１が設けられている。このようなガイド部１０１を設けることで、ノズルユニット５３を周方向に円滑に移動させることができるので、ノズルユニット５３の取付位置を一層容易に変更することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。

上記実施形態では、移動用リングギア５８がフレーム部材５２の後側、回転用リングギア５９がフレーム部材５２の前側に配置されるものとしたが、逆でもよい。

上記実施形態では、移動用リングギア５８及び回転用リングギア５９を同径としたが、移動用リングギア５８の径と回転用リングギア５９の径が異なってもよい。

上記実施形態では、移動用リングギア５８を１つのガイド移動用モータ５６で回転駆動するものとしたが、複数のモータで移動用リングギア５８を回転駆動するようにしてもよい。同様に、上記実施形態では、回転用リングギア５９を１つのガイド回転用モータ５７で回転駆動するものとしたが、複数のモータで回転用リングギア５９を回転駆動するようにしてもよい。

上記実施形態では、ノズル取付部１００が、ノズルユニット５３を固定するためのボルトが挿入される取付穴５２ｂによって構成されているものとした。しかしながら、ノズル取付部１００の具体的な構成はこれに限定されず、例えば適当な係合機構等によってノズル取付部１００を構成してもよい。また、周方向におけるノズル取付部１００の形成位置は、適宜変更が可能である。

上記実施形態では、周方向において４０度間隔で配置されたノズル取付部１００Ａ、４５度間隔で配置されたノズル取付部１００Ｂ、及び、６０度間隔で配置されたノズル取付部１００Ｃを設けた。しかしながら、ノズル取付部１００の具体的な配置はこれに限定されるものでない。例えば、周方向において７２度間隔でノズル取付部１００を設けてもよい。４０度、４５度、６０度間隔に加えて７２度間隔のノズル取付部１００を設けた場合には、２、３、４、５、６、８、９個のノズルユニット５３を周方向に等間隔で配置することができるようになる。また、ノズル取付部１００を４０度よりも小さい間隔で設けてもよい。例えば、３０度間隔のノズル取付部１００を設ければ、１２個のノズルユニット５３を周方向に等間隔で配置できる。さらに、２４度間隔のノズル取付部１００を設ければ、１５個のノズルユニット５３を周方向に等間隔で配置できる。

上記実施形態では、ノズルユニット５３を周方向に等間隔に配置する場合について説明したが、ノズルユニット５３を等間隔に配置することは必須ではない。例えば、複数のノズルユニット５３を非等間隔で配置してもよい。あるいは、フレーム部材５２に取り付けるノズルユニット５３を１つのみとしてもよい。

上記実施形態では、フレーム部材５２に形成された貫通穴５２ａが周方向に延びる長穴であるものとした。しかしながら、貫通穴５２ａを長穴とすることは必須ではない。例えば、ノズルユニット５３の従動ギア７１より一回り大きい貫通穴５２ａが、各ノズル取付部１００に対応して形成されていてもよい。この場合、ノズルユニット５３の取付位置を変更する際には、従動ギア７１を貫通穴５２ａから一旦抜き出す必要が生じる。しかしながら、フレーム部材５２の剛性を高めることができるという点においては有利である。

上記実施形態では、フレーム部材５２に環状のガイド部１０１を設けるものとした。しかしながら、ガイド部１０１は環状に限定されず、円弧状であってもよい。また、ガイド部１０１を設けることは必須ではない。

上記実施形態では、本発明の移動用無端歯付環状体及び回転用無端歯付環状体（以下、まとめて無端歯付環状体と言う）をリングギアで構成するものとした。しかしながら、無端歯付環状体をリングギアでなく、例えば、無端ベルトで構成することも可能である。

図９は、無端歯付環状体として無端ベルトを用いた場合の模式図である。図９では、フレーム部材５２やノズルユニット５３の図示は省略している。無端ベルト１１０は、複数の従動プーリ１１１と１つの駆動プーリ１１２とに巻き掛けられている。従動プーリ１１１は、ノズル取付部１００（ここではノズル取付部１００Ａ）に対応する位置に配置されている。従動プーリ１１１には、段付きギア１１１ａが一体的に形成されている。ノズルユニット５３は、従動ギア７１（又は従動ギア８１）が段付きギア１１１ａに噛み合うようにフレーム部材５２に取り付けられる。駆動プーリ１１２は、不図示の駆動モータによって回転駆動されることで、無端ベルト１１０を周方向に回転させる。

駆動プーリ１１２によって無端ベルト１１０を回転させると、各従動プーリ１１１の段付きギア１１１ａが回転する。そして、段付きギア１１１ａから従動ギア７１（又は従動ギア８１）に動力が伝達され、ガイド体６５を径方向に移動（又は回転軸Ａ周りに回転）させることができる。無端ベルト１１０を用いれば、無端ベルト１１０が摩耗等した場合でも、容易に交換することができる。なお、無端ベルト１１０の形状は、無端ベルト１１０の内周側に配置された複数の従動プーリ１１１によって一定に維持されている。このため、ノズルユニット５３を着脱しても、無端ベルト１１０が弛むことはなく、動力を適切に伝達することができる。

１：フィラメントワインディング装置
５０：ヘリカル巻きユニット
５２：フレーム部材
５２ａ：貫通穴（長穴）
５３：ノズルユニット
５８：移動用リングギア（移動用無端歯付環状体）
５９：回転用リングギア（回転用無端歯付環状体）
６５：ガイド体
１００：ノズル取付部
１００Ａ：ノズル取付部（第１ノズル取付部）
１００Ｂ：ノズル取付部（第２ノズル取付部）
１０１：ガイド部
１１０：無端ベルト（無端歯付環状体）
１１１：従動プーリ（プーリ）
Ｌ：ライナー
Ｆ：繊維束
Ａ：回転軸

Claims (7)

1. ライナーに繊維束をヘリカル巻きするヘリカル巻きユニットを備えたフィラメントワインディング装置であって、
   前記ヘリカル巻きユニットは、
   前記ライナーの軸を中心とする周方向に複数のノズル取付部が設けられたフレーム部材と、
   前記ライナーの径方向に移動可能且つ前記径方向に延びる回転軸周りに回転可能、且つ、前記ライナーに複数の前記繊維束を案内可能なガイド体を有し、前記ノズル取付部に着脱可能に構成されたノズルユニットと、
   １つ以上の前記ノズル取付部に取り付けられた１つ以上の前記ノズルユニットに、前記ガイド体を前記径方向に移動させるための動力を共通に伝達する、前記周方向に沿って環状に形成された移動用無端歯付環状体と、
   １つ以上の前記ノズル取付部に取り付けられた１つ以上の前記ノズルユニットに、前記ガイド体を前記回転軸周りに回転させるための動力を共通に伝達する、前記周方向に沿って環状に形成された回転用無端歯付環状体と、
   を備えることを特徴とするフィラメントワインディング装置。
2. 前記複数のノズル取付部は、前記周方向において第１角度で等間隔に設けられた複数の第１ノズル取付部と、前記周方向において前記第１角度よりも大きく且つ前記第１角度の倍数ではない第２角度で等間隔に設けられた複数の第２ノズル取付部とを少なくとも含む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。
3. 前記第１ノズル取付部は前記周方向において４０度間隔で設けられており、前記第２ノズル取付部は前記周方向において４０度より大きい間隔で設けられていることを特徴とする請求項２に記載のフィラメントワインディング装置。
4. 前記移動用無端歯付環状体及び前記回転用無端歯付環状体がリングギアであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のフィラメントワインディング装置。
5. 前記移動用無端歯付環状体及び前記回転用無端歯付環状体が無端ベルトであり、
   前記無端ベルトが巻き掛けられるとともに、前記無端ベルトから伝達される動力を前記ノズルユニットに伝達可能な複数のプーリが配置されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のフィラメントワインディング装置。
6. 前記フレーム部材に、前記ライナーの軸方向に貫通する貫通穴が形成されており、
   前記軸方向における前記フレーム部材の一方側に取り付けられた前記ノズルユニットの一部が前記貫通穴を通って他方側まで延びることによって、前記フレーム部材の前記他方側に配置された前記移動用無端歯付環状体又は前記回転用無端歯付環状体から動力を受け取ることができるように構成されており、
   前記貫通穴は、前記周方向に沿って２つ以上の前記ノズル取付部にわたって形成された長穴であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のフィラメントワインディング装置。
7. 前記フレーム部材に、前記周方向に沿って前記ノズルユニットを案内するためのガイド部が設けられていることを特徴とする請求項６に記載のフィラメントワインディング装置。

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