JP2024003434A - filament winding device - Google Patents

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崇寛 三浦
Takahiro Miura
土居 行一
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To enable as many supply bobbins as possible to be attached to each helical winding unit while suppressing an enlargement of each helical winding unit.
SOLUTION: A filament winding device 1 includes a plurality of helical winding units 4 that helically wind a plurality of fiber bundles F around a mandrel M, respectively. Each of the plurality of helical winding units 4 has a disk member 42 that is configured to be able to support a plurality of supply bobbins 43 each containing a plurality of fiber bundles F arranged side by side in at least one of a circumferential direction of the mandrel M and a radial direction of the mandrel M. An axial direction of each of the plurality of supply bobbins 43 supported by the disk member 42 has a component in a mandrel axial direction and is inclined with respect to the mandrel axial direction. Among the plurality of supply bobbins 43, two supply bobbins 43 that are adjacent to each other in at least one of the circumferential direction of the mandrel M and the radial direction of the mandrel M are arranged so as to partially overlap when viewed from the mandrel axial direction.
SELECTED DRAWING: Figure 4
COPYRIGHT: (C)2024,JPO&INPIT

Description

本発明は、繊維束をマンドレルに巻き付ける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 device for winding a fiber bundle around a mandrel.

特許文献1に記載されたフィラメントワインディング装置は、芯材(マンドレル)の外周面に繊維束をヘリカル巻きするヘリカル巻ユニットを備える。ヘリカル巻ユニットは、マンドレルの軸方向と略垂直に配置されたベース円環板(ベース部材)を有する。ベース部材の周方向において、繊維束を各々供給するための複数のボビン(供給ボビン)が並べてベース部材に装着される。複数の供給ボビンの各々の軸方向は、マンドレルの軸方向と略平行である。 The filament winding device described in Patent Document 1 includes a helical winding unit that helically winds a fiber bundle around the outer peripheral surface of a core material (mandrel). The helical winding unit has a base annular plate (base member) arranged substantially perpendicular to the axial direction of the mandrel. In the circumferential direction of the base member, a plurality of bobbins (supply bobbins) for respectively supplying fiber bundles are arranged and mounted on the base member. The axial direction of each of the plurality of supply bobbins is substantially parallel to the axial direction of the mandrel.

特開2020-82375号公報JP2020-82375A

近年、ヘリカル巻きの効率を向上させるために、複数のヘリカル巻ユニットをマンドレルの軸方向に並べて配置し、多くの繊維束を同時にマンドレルへ供給することが検討されている。一方、このような構成において、フィラメントワインディング装置の大型化を抑制するため、各ヘリカル巻ユニットにできる限り多くの供給ボビンを装着可能にすることが求められる。ここで、上述したように複数の供給ボビンの軸方向がマンドレルの軸方向と略平行な構成においては、供給ボビン同士の干渉を回避するために、以下のいずれかの対策を行う必要がある。すなわち、(1)供給ボビンをマンドレルの径方向においてさらに外側に配置し、又は(2)繊維束が巻かれた供給ボビンを小径化する必要がある。しかし、上記(1)の対策では、ヘリカル巻ユニットがマンドレルの径方向に大型化するおそれがある。また、上記(2)の対策では、1つの供給ボビンから供給可能な繊維束の量が減ることを回避するために、各供給ボビンを供給ボビンの軸方向に大型化する必要が生じる。すると、ヘリカル巻ユニットがマンドレルの軸方向に大型化するおそれがある。 In recent years, in order to improve the efficiency of helical winding, consideration has been given to arranging a plurality of helical winding units side by side in the axial direction of the mandrel and simultaneously supplying many fiber bundles to the mandrel. On the other hand, in such a configuration, in order to suppress the increase in size of the filament winding device, it is required that as many supply bobbins as possible can be attached to each helical winding unit. Here, in a configuration where the axial direction of the plurality of supply bobbins is substantially parallel to the axial direction of the mandrel as described above, it is necessary to take one of the following measures to avoid interference between the supply bobbins. That is, it is necessary to (1) arrange the supply bobbin further outside in the radial direction of the mandrel, or (2) reduce the diameter of the supply bobbin around which the fiber bundle is wound. However, with the above measure (1), there is a possibility that the helical winding unit becomes larger in the radial direction of the mandrel. Furthermore, in the measure (2) above, in order to avoid a decrease in the amount of fiber bundles that can be supplied from one supply bobbin, it is necessary to increase the size of each supply bobbin in the axial direction of the supply bobbin. Then, there is a possibility that the helical winding unit becomes larger in the axial direction of the mandrel.

本発明の目的は、各ヘリカル巻ユニットの大型化を抑制しつつ、各ヘリカル巻ユニットにできる限り多くの供給ボビンを装着可能にすることである。 An object of the present invention is to enable as many supply bobbins as possible to be attached to each helical winding unit while suppressing the increase in size of each helical winding unit.

第1の発明のフィラメントワインディング装置は、複数のヘリカル巻ユニットを備え、前記複数のヘリカル巻ユニットの各々が複数の繊維束をマンドレルにヘリカル巻きするように構成されたフィラメントワインディング装置であって、前記複数のヘリカル巻ユニットの各々は、前記複数の繊維束をそれぞれ含む複数の供給ボビンを前記マンドレルの周方向及び前記マンドレルの径方向のうち少なくとも一方に並べて支持可能に構成された供給ボビン支持部を有し、前記供給ボビン支持部に支持された前記複数の供給ボビンの各々のボビン軸方向は、前記マンドレルの軸方向であるマンドレル軸方向の成分を有し、且つ、前記マンドレル軸方向に対して傾いており、前記複数の供給ボビンのうち前記周方向及び前記径方向のうち前記少なくとも一方において互いに隣接する2つの供給ボビンが、前記マンドレル軸方向から見たときに部分的に重なるように配置されていることを特徴とする。 A filament winding device according to a first aspect of the present invention is a filament winding device comprising a plurality of helical winding units, each of the plurality of helical winding units configured to helically wind a plurality of fiber bundles around a mandrel, the filament winding device comprising: Each of the plurality of helical winding units includes a supply bobbin support portion configured to be able to support a plurality of supply bobbins each containing the plurality of fiber bundles in a line arranged in at least one of the circumferential direction of the mandrel and the radial direction of the mandrel. and the bobbin axial direction of each of the plurality of supply bobbins supported by the supply bobbin support part has a component in the mandrel axial direction that is the axial direction of the mandrel, and and two supply bobbins adjacent to each other in at least one of the circumferential direction and the radial direction among the plurality of supply bobbins are arranged so as to partially overlap when viewed from the mandrel axial direction. It is characterized by

本発明では、マンドレルの周方向及びマンドレルの径方向のうち少なくとも一方において互いに隣接する2つの供給ボビンは、マンドレルの軸方向から見たときに重なる部分(以下、重複部分)を有する。このような重複部分が多く存在しても、複数の供給ボビンは互いに干渉しない。このため、供給ボビン支持部によって支持可能な供給ボビンの数を多くしても、重複部分の面積を可能な限り大きくすることで、ヘリカル巻ユニットがマンドレルの径方向及び軸方向において大型化することを抑制できる。したがって、各ヘリカル巻ユニットの大型化を抑制しつつ、各ヘリカル巻ユニットにできる限り多くの供給ボビンを装着できる。 In the present invention, two supply bobbins that are adjacent to each other in at least one of the circumferential direction of the mandrel and the radial direction of the mandrel have an overlapping portion (hereinafter referred to as an overlapping portion) when viewed from the axial direction of the mandrel. Even if there are many such overlapping parts, the plurality of supply bobbins do not interfere with each other. Therefore, even if the number of supply bobbins that can be supported by the supply bobbin support section is increased, the helical winding unit becomes larger in the radial and axial directions of the mandrel by making the area of the overlapping part as large as possible. can be suppressed. Therefore, as many supply bobbins as possible can be attached to each helical winding unit while suppressing the increase in size of each helical winding unit.

第2の発明のフィラメントワインディング装置は、前記第1の発明において、前記複数のヘリカル巻ユニットの各々は、前記マンドレルの径方向において、前記供給ボビン支持部に支持された前記複数の供給ボビンの内側に配置され、且つ、前記マンドレルに前記複数の繊維束をそれぞれ案内するように構成された複数の繊維束ガイドを有し、前記供給ボビン支持部及び前記複数の繊維束ガイドは、前記マンドレルの軸周りに一体的に回転可能に構成されていることを特徴とする。 In the filament winding device of a second invention, in the first invention, each of the plurality of helical winding units is arranged inside the plurality of supply bobbins supported by the supply bobbin support part in the radial direction of the mandrel. a plurality of fiber bundle guides configured to guide the plurality of fiber bundles to the mandrel, and the supply bobbin support section and the plurality of fiber bundle guides are arranged along the axis of the mandrel. It is characterized by being configured so that it can rotate integrally around the device.

本発明では、複数のヘリカル巻ユニットの各々において供給ボビン支持部及び複数の繊維束ガイドを回転させることができる。これにより、複数のヘリカル巻ユニット間で、複数の繊維束ガイドの回転速度(回転の向きを含む)を互いに異ならせることができる。このため、複数のヘリカル巻ユニット間で、マンドレルに巻き付けられる複数の繊維束の巻付角度(及び巻付位置)を互いに異ならせることができる。したがって、巻付角度(及び巻付位置)を必要に応じて柔軟に変更しつつ、複数の繊維束をマンドレルに効率的にヘリカル巻きすることができる。 In the present invention, the supply bobbin support part and the plurality of fiber bundle guides can be rotated in each of the plurality of helical winding units. Thereby, the rotational speeds (including the direction of rotation) of the plurality of fiber bundle guides can be made different between the plurality of helical winding units. Therefore, the winding angles (and winding positions) of the plurality of fiber bundles wound around the mandrel can be made different between the plurality of helical winding units. Therefore, it is possible to efficiently helically wind a plurality of fiber bundles around a mandrel while flexibly changing the winding angle (and winding position) as necessary.

第3の発明のフィラメントワインディング装置は、前記第1又は第2の発明において、前記複数の繊維束の各々は、前記複数の供給ボビンの各々においてレコード巻きされていることを特徴とする。 A filament winding device according to a third invention is characterized in that, in the first or second invention, each of the plurality of fiber bundles is wound in a record on each of the plurality of supply bobbins.

レコード巻きとは、供給ボビンを形成する際に、繊維束を綾振りせずにボビン軸方向における略同じ位置に重ねて巻く方式をいう。これにより、繊維束を綾振りしながら供給ボビンが形成された場合と比べて、繊維束が供給ボビンにおいてねじれることを効果的に抑制できる。したがって、供給ボビンから繊維束を解舒する際に、解舒不良などの問題が発生することを抑制できる。 Record winding refers to a method in which the fiber bundles are wound in an overlapping manner at substantially the same position in the axial direction of the bobbin without traversing the fiber bundles when forming the supply bobbin. As a result, twisting of the fiber bundle on the supply bobbin can be effectively suppressed compared to a case where the supply bobbin is formed while traversing the fiber bundle. Therefore, when unwinding the fiber bundle from the supply bobbin, it is possible to suppress the occurrence of problems such as poor unwinding.

本実施形態に係るフィラメントワインディング装置の斜視図である。It is a perspective view of the filament winding device concerning this embodiment. (a)は、フィラメントワインディング装置の側面図であり、(b)は、マンドレルの側面図である。(a) is a side view of the filament winding device, and (b) is a side view of the mandrel. フィラメントワインディング装置の電気的構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing the electrical configuration of a filament winding device. ヘリカル巻ユニットの斜視図である。It is a perspective view of a helical winding unit. (a)は、ヘリカル巻ユニットの正面図であり、(b)は、1つの供給ボビン及びその周辺構成の拡大図である。(a) is a front view of a helical winding unit, and (b) is an enlarged view of one supply bobbin and its peripheral configuration. (a)は、ヘリカル巻ユニットの背面図であり、(b)は、ヘリカル巻ユニットの側面図である。(a) is a rear view of the helical winding unit, and (b) is a side view of the helical winding unit. (a)~(c)は、マンドレルの着脱又は移動を示す説明図である。(a) to (c) are explanatory diagrams showing attachment/detachment or movement of the mandrel. (a)~(c)は、マンドレルの着脱又は移動を示す説明図である。(a) to (c) are explanatory diagrams showing attachment/detachment or movement of the mandrel. (a)~(c)は、マンドレルの着脱又は移動を示す説明図である。(a) to (c) are explanatory diagrams showing attachment/detachment or movement of the mandrel. (a)~(c)は、マンドレルの着脱又は移動を示す説明図である。(a) to (c) are explanatory diagrams showing attachment/detachment or movement of the mandrel.

本発明の実施の形態について説明する。説明の便宜上、図1に示す方向を前後方向、左右方向及び上下方向と定義する。前後方向及び左右方向は、水平方向と平行である。前後方向と左右方向は互いに直交する。上下方向は、水平方向と直交する方向であり、重力が作用する方向(鉛直方向)である。前後方向を送り方向(後述)とも呼ぶ。前側を送り方向における上流側とも呼ぶ。後側を送り方向における下流側とも呼ぶ。 Embodiments of the present invention will be described. For convenience of explanation, the directions shown in FIG. 1 are defined as the front-back direction, the left-right direction, and the up-down direction. The front-back direction and the left-right direction are parallel to the horizontal direction. The front-rear direction and the left-right direction are orthogonal to each other. The vertical direction is a direction perpendicular to the horizontal direction, and is a direction in which gravity acts (vertical direction). The front-rear direction is also called the feeding direction (described later). The front side is also called the upstream side in the feeding direction. The rear side is also called the downstream side in the feeding direction.

(フィラメントワインディング装置)
本実施形態に係るフィラメントワインディング装置1の概略構成について、図1~図3を参照しつつ説明する。図1は、フィラメントワインディング装置1の斜視図である。図2(a)は、フィラメントワインディング装置1の側面図である。図2(b)は、複数の繊維束が巻き付けられる芯材(マンドレルM)の側面図である。図3は、フィラメントワインディング装置1の電気的構成を示すブロック図である。
(filament winding device)
A schematic configuration of a filament winding device 1 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is a perspective view of a filament winding device 1. FIG. FIG. 2(a) is a side view of the filament winding device 1. FIG. FIG. 2(b) is a side view of a core material (mandrel M) around which a plurality of fiber bundles are wound. FIG. 3 is a block diagram showing the electrical configuration of the filament winding device 1. As shown in FIG.

フィラメントワインディング装置1は、複数のマンドレルM(図2(a)、(b)参照)の各々に複数の繊維束を巻き付けるように構成されている。複数の繊維束は、図1~図3においては図示省略されている。複数の繊維束の各々は、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。マンドレルMは、所定のマンドレル軸方向に長く延びた、例えば筒状又は棒状の芯材である。マンドレルMは、例えば金属等の高強度の材料によって形成されている。マンドレルMに複数の繊維束が巻き付けられた後、焼成等の熱硬化工程又は冷却工程を経ることにより、複数の繊維束に含浸された樹脂が硬化させられる。複数の繊維束と硬化した樹脂とを含む繊維束含有体からマンドレルMが引き抜かれることにより、製品が完成する。或いは、繊維束含有体とマンドレルMとが一体化したものが完成品として取り扱われても良い。 The filament winding device 1 is configured to wind a plurality of fiber bundles around each of a plurality of mandrels M (see FIGS. 2(a) and 2(b)). The plurality of fiber bundles are not shown in FIGS. 1 to 3. Each of the plurality of fiber bundles is made of, for example, a fiber material such as carbon fiber impregnated with a thermosetting or thermoplastic synthetic resin material. The mandrel M is, for example, a cylindrical or rod-shaped core material that extends in a predetermined mandrel axial direction. The mandrel M is made of a high-strength material such as metal. After the plurality of fiber bundles are wound around the mandrel M, the resin impregnated into the plurality of fiber bundles is cured by going through a heat curing process such as firing or a cooling process. The product is completed by pulling out the mandrel M from the fiber bundle containing body containing a plurality of fiber bundles and hardened resin. Alternatively, a product in which the fiber bundle containing body and the mandrel M are integrated may be handled as a finished product.

図1~図3に示すように、フィラメントワインディング装置1は、一対の送りユニット2と、フープ巻ユニット3と、複数の(本実施形態の例では5つの)ヘリカル巻ユニット4と、制御装置5とを備える。フィラメントワインディング装置1は、後述するように、一対の送りユニット2によって、前後方向に並べて連結された複数のマンドレルMを前側から後側へ(送り方向における上流側から下流側へ)移動させるように構成されている。また、フィラメントワインディング装置1は、一対の送りユニット2によって移動させられている複数のマンドレルMの各々に対し、フープ巻ユニット3及び複数のヘリカル巻ユニット4から供給される複数の繊維束を巻き付けるように構成されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the filament winding device 1 includes a pair of feeding units 2, a hoop winding unit 3, a plurality of (five in this embodiment) helical winding units 4, and a control device 5. Equipped with. As will be described later, the filament winding device 1 uses a pair of feeding units 2 to move a plurality of mandrels M connected in the front-back direction from the front side to the rear side (from the upstream side to the downstream side in the feeding direction). It is configured. The filament winding device 1 also winds the plurality of fiber bundles supplied from the hoop winding unit 3 and the plurality of helical winding units 4 around each of the plurality of mandrels M being moved by the pair of feeding units 2. It is composed of

フィラメントワインディング装置1の各構成要素についてより具体的に説明する前に、マンドレルMのより具体的な構造について図2(b)を参照しつつ説明する。マンドレルMは、所定のマンドレル軸方向(図2(b)の紙面左右方向)に長く延びている。以下、マンドレルMが概ね円筒形状又は円柱状であると仮定して説明を進める。マンドレルMの径方向をマンドレル径方向と呼ぶ。図2(b)の紙面左側をマンドレル軸方向における一方側とする。図2(b)の紙面右側をマンドレル軸方向における他方側とする。マンドレルMは、例えば、小径部Maと、大径部Mbと、小径部Mcとを有する。マンドレル軸方向において、小径部Ma、大径部Mb及び小径部Mcは、この順序で並べて配置されている。なお、マンドレルMの形状は、円筒形状又は円柱状に限られない。例えば、マンドレルMのマンドレル軸方向に直交する断面が多角形状であっても良い。また、マンドレルMは、小径部Maと、大径部Mbと、小径部Mcとを有していなくても良い。例えば、マンドレルMの径は、マンドレル軸方向における全体に亘って略一定であっても良い。例えば、マンドレルMは、大径部Mbのみを有していても良い。 Before explaining each component of the filament winding device 1 in more detail, a more specific structure of the mandrel M will be explained with reference to FIG. 2(b). The mandrel M extends long in a predetermined mandrel axial direction (left-right direction in the paper of FIG. 2(b)). The following description will proceed assuming that the mandrel M has a generally cylindrical or cylindrical shape. The radial direction of the mandrel M is called the mandrel radial direction. The left side of the paper in FIG. 2(b) is defined as one side in the axial direction of the mandrel. The right side of the paper in FIG. 2(b) is the other side in the axial direction of the mandrel. The mandrel M has, for example, a small diameter part Ma, a large diameter part Mb, and a small diameter part Mc. In the mandrel axial direction, the small diameter portion Ma, the large diameter portion Mb, and the small diameter portion Mc are arranged in this order. Note that the shape of the mandrel M is not limited to a cylindrical shape or a cylindrical shape. For example, the cross section of the mandrel M perpendicular to the mandrel axial direction may be polygonal. Moreover, the mandrel M does not need to have the small diameter part Ma, the large diameter part Mb, and the small diameter part Mc. For example, the diameter of the mandrel M may be substantially constant throughout in the axial direction of the mandrel. For example, the mandrel M may have only the large diameter portion Mb.

小径部Maは、マンドレルMのマンドレル軸方向における一方の端部に形成された部分である。小径部Maは、例えば略円筒形状又は略円柱形状である。小径部Maの形状はこれに限られない。小径部Maは、例えば、チャック部Mdと、連結部Meとを有する。チャック部Mdは、小径部Maにおいてマンドレル径方向における内側へ凹んだ部分である。チャック部Mdは、後述するチャック機構25Aによって保持されるように構成されている。連結部Meは、別のマンドレルMの小径部Mcと連結されることが可能に構成されている。連結部Meは、例えば、後述する凸部Mg1が挿入されることが可能に構成された凹部Me1と、後述する複数の位置決めピンMg2がそれぞれ挿入されることが可能に構成された複数の位置決め孔Me2とを有する。 The small diameter portion Ma is a portion formed at one end of the mandrel M in the mandrel axial direction. The small diameter portion Ma has, for example, a substantially cylindrical shape or a substantially cylindrical shape. The shape of the small diameter portion Ma is not limited to this. The small diameter portion Ma includes, for example, a chuck portion Md and a connecting portion Me. The chuck portion Md is a portion of the small diameter portion Ma that is recessed inward in the radial direction of the mandrel. The chuck portion Md is configured to be held by a chuck mechanism 25A, which will be described later. The connecting portion Me is configured to be able to be connected to the small diameter portion Mc of another mandrel M. The connecting portion Me includes, for example, a recess Me1 into which a convex portion Mg1 described later can be inserted, and a plurality of positioning holes into which a plurality of positioning pins Mg2, which will be described later, can be inserted. Me2.

大径部Mbは、マンドレル軸方向において小径部Maよりも他方側且つ小径部Mcよりも一方側に配置されている。言い換えれば、大径部Mbは、マンドレル軸方向において小径部Maと小径部Mcとの間に配置されている。大径部Mbは、例えば略円筒形状又は略円柱形状である。大径部Mbの形状はこれに限られない。大径部Mbの外径は、小径部Maの外径及び小径部Mcの外径よりも大きい。大径部Mbは、マンドレル軸方向においてマンドレルMの大部分に亘って延びている。大径部Mbは、例えば、一対の端部Mb1と中央部Mb2とを有する。一対の端部Mb1は、大径部Mbのマンドレル軸方向における両端部に配置されている。中央部Mb2は、マンドレル軸方向において一対の端部Mb1の間に配置されている。中央部Mb2は、大径部Mbのマンドレル軸方向における大部分を占めている。大径部Mbに巻かれた繊維束のうち、中央部Mb2に巻き付けられた繊維束を含む繊維束含有体が、製品として取り扱われる。 The large diameter portion Mb is arranged on the other side of the small diameter portion Ma and on one side of the small diameter portion Mc in the mandrel axial direction. In other words, the large diameter portion Mb is arranged between the small diameter portion Ma and the small diameter portion Mc in the mandrel axial direction. The large diameter portion Mb has, for example, a substantially cylindrical shape or a substantially cylindrical shape. The shape of the large diameter portion Mb is not limited to this. The outer diameter of the large diameter portion Mb is larger than the outer diameter of the small diameter portion Ma and the outer diameter of the small diameter portion Mc. The large diameter portion Mb extends over most of the mandrel M in the mandrel axial direction. The large diameter portion Mb has, for example, a pair of end portions Mb1 and a center portion Mb2. The pair of end portions Mb1 are arranged at both ends of the large diameter portion Mb in the mandrel axial direction. The center portion Mb2 is arranged between the pair of end portions Mb1 in the mandrel axial direction. The central portion Mb2 occupies most of the large diameter portion Mb in the mandrel axial direction. Among the fiber bundles wound around the large diameter portion Mb, a fiber bundle containing body including the fiber bundle wound around the central portion Mb2 is handled as a product.

小径部Mcは、マンドレルMのマンドレル軸方向における他方の端部に形成された部分である。小径部Mcは、例えば略円筒形状又は略円柱形状である。小径部Mcの形状はこれに限られない。小径部Mcの外径は、小径部Maの外径と略等しい。小径部Mcは、チャック部Mfと、連結部Mgとを有する。連結部Mgは、別のマンドレルMの小径部Maと連結されることが可能に構成されている。連結部Mgは、例えば、マンドレル軸方向における一方側(大径部Mbと反対側)へ突出した凸部Mg1と、同じくマンドレル軸方向における一方側へ突出した複数の位置決めピンMg2とを有する。凸部Mg1は、別のマンドレルMの凹部Me1に挿入されることが可能である。複数の位置決めピンMg2の各々は、複数の位置決め孔Me2のいずれかに挿入されることが可能である。 The small diameter portion Mc is a portion formed at the other end of the mandrel M in the mandrel axial direction. The small diameter portion Mc has, for example, a substantially cylindrical shape or a substantially cylindrical shape. The shape of the small diameter portion Mc is not limited to this. The outer diameter of the small diameter portion Mc is approximately equal to the outer diameter of the small diameter portion Ma. The small diameter portion Mc has a chuck portion Mf and a connecting portion Mg. The connecting portion Mg is configured to be connectable to the small diameter portion Ma of another mandrel M. The connecting portion Mg includes, for example, a convex portion Mg1 that protrudes to one side in the mandrel axial direction (the opposite side to the large diameter portion Mb), and a plurality of positioning pins Mg2 that similarly protrudes to one side in the mandrel axial direction. The protrusion Mg1 can be inserted into the recess Me1 of another mandrel M. Each of the plurality of positioning pins Mg2 can be inserted into any one of the plurality of positioning holes Me2.

以上の構造を有する複数のマンドレルMは、マンドレル軸方向に並べて互いに回転不能に(すなわち、相対回転不能に)連結されることが可能である。すなわち、1つのマンドレルMの連結部Meと、別の1つのマンドレルMの連結部Mgとを介して、当該2つのマンドレルMが相対回転不能に連結される。このようにして、2以上のマンドレルMがマンドレル軸方向に連結され、マンドレル軸方向に沿って長く延びるように配置されることが可能である。 A plurality of mandrels M having the above structure can be arranged in the mandrel axial direction and connected to each other non-rotatably (that is, relatively non-rotatably). That is, the two mandrels M are connected through the connecting portion Me of one mandrel M and the connecting portion Mg of another mandrel M such that they cannot rotate relative to each other. In this way, two or more mandrels M can be connected in the mandrel axial direction and arranged so as to extend long along the mandrel axial direction.

マンドレルMの上記構造を考慮に入れた上で、一対の送りユニット2の構造について説明する。一対の送りユニット2は、1以上のマンドレルMが回転不能に装着されるように構成されている。一対の送りユニット2は、1以上のマンドレルMを前側(送り方向における上流側)から後側(送り方向における下流側)へ移動させることが可能に構成されている。送り方向は、一対の送りユニット2によって移動している1以上のマンドレルMのマンドレル軸方向と略平行である。 Taking into account the above structure of the mandrel M, the structure of the pair of feeding units 2 will be explained. The pair of feeding units 2 are configured such that one or more mandrels M are non-rotatably mounted thereon. The pair of feeding units 2 are configured to be able to move one or more mandrels M from the front side (upstream side in the feeding direction) to the rear side (downstream side in the feeding direction). The feeding direction is approximately parallel to the mandrel axis direction of one or more mandrels M being moved by the pair of feeding units 2.

図1~図3に示すように、一対の送りユニット2は、上流側送りユニット2Aと下流側送りユニット2Bとを有する。上流側送りユニット2Aは、フィラメントワインディング装置1の最も前側に配置されている。下流側送りユニット2Bは、フィラメントワインディング装置1の最も後側に配置されている。言い換えると、一対の送りユニット2は、前後方向(すなわち、送り方向)においてフープ巻ユニット3及びヘリカル巻ユニット4を挟むように配置されている。 As shown in FIGS. 1 to 3, the pair of feeding units 2 includes an upstream feeding unit 2A and a downstream feeding unit 2B. The upstream feeding unit 2A is arranged at the frontmost side of the filament winding device 1. The downstream feeding unit 2B is arranged at the rearmost side of the filament winding device 1. In other words, the pair of feeding units 2 are arranged so as to sandwich the hoop winding unit 3 and the helical winding unit 4 in the front-rear direction (that is, the feeding direction).

図1及び図2(a)に示すように、上流側送りユニット2Aは、ベース部21Aと移動部22Aとを有する。ベース部21Aは、建物(不図示)の床面20に移動不能に設置されている。ベース部21Aは、フレーム23Aと、レール24Aと、チャック機構25Aとを有する。フレーム23Aは、前後方向に長く延びている。レール24Aは、移動部22Aを前後方向に案内するように構成されている。レール24Aは、フレーム23Aの上面に配置され、前後方向に長く延びている。チャック機構25Aは、フレーム23Aの後端部に配置されている。チャック機構25Aは、例えば、複数のマンドレルMの1つのチャック部Mfを把持することにより、当該マンドレルMをマンドレル軸方向に移動不能且つ回転不能に保持するように構成されている。チャック機構25Aは、例えば圧縮空気の供給及び排出によって駆動されるエアシリンダ26A(図3参照)と、エアシリンダ26Aによって駆動される上流側把持部材(不図示)とを有する。エアシリンダ26Aへの圧縮空気の供給及び排出は、例えば、圧縮空気の流路に配置された電磁弁(不図示)を制御装置5が開閉駆動することによって制御される。上流側把持部材は、エアシリンダ26Aによって、チャック部Mfを把持する把持位置と、チャック部Mfの把持を解除する解除位置との間で移動可能に構成されている。なお、上流側把持部材は、エアシリンダ26Aの代わりにモータ(不図示)等によって駆動されても良い。 As shown in FIGS. 1 and 2(a), the upstream feeding unit 2A includes a base portion 21A and a moving portion 22A. The base portion 21A is immovably installed on a floor surface 20 of a building (not shown). The base portion 21A includes a frame 23A, a rail 24A, and a chuck mechanism 25A. The frame 23A extends long in the front-rear direction. The rail 24A is configured to guide the moving section 22A in the front-back direction. The rail 24A is arranged on the upper surface of the frame 23A and extends long in the front-rear direction. The chuck mechanism 25A is arranged at the rear end of the frame 23A. The chuck mechanism 25A is configured to, for example, grip one chuck portion Mf of a plurality of mandrels M, thereby holding the mandrel M so as to be immovable and unrotatable in the mandrel axial direction. The chuck mechanism 25A includes, for example, an air cylinder 26A (see FIG. 3) that is driven by supplying and discharging compressed air, and an upstream gripping member (not shown) that is driven by the air cylinder 26A. The supply and discharge of compressed air to and from the air cylinder 26A are controlled, for example, by the control device 5 opening and closing a solenoid valve (not shown) disposed in a compressed air flow path. The upstream gripping member is configured to be movable by the air cylinder 26A between a gripping position where it grips the chuck part Mf and a release position where it releases gripping of the chuck part Mf. Note that the upstream gripping member may be driven by a motor (not shown) or the like instead of the air cylinder 26A.

移動部22Aは、ベース部21Aに対して前後方向に移動可能に構成されている。移動部22Aは、本体27Aと、トラバースモータ28Aとを有する。本体27Aは、複数のマンドレルMの1つの連結部Meを介して当該マンドレルMと連結され、当該マンドレルMを回転不能に支持するように構成されている。本体27Aは、レール24Aによって前後方向に案内されるように構成されている。本体27Aは、トラバースモータ28Aによって前後方向に移動駆動される。トラバースモータ28Aは、制御装置5と電気的に接続されており、制御装置5によって制御される。トラバースモータ28Aは、本体27Aを前方及び後方のいずれへも移動駆動可能に構成されている。 The moving part 22A is configured to be movable in the front and rear directions with respect to the base part 21A. The moving section 22A includes a main body 27A and a traverse motor 28A. The main body 27A is connected to the mandrel M through one connecting portion Me of the plurality of mandrels M, and is configured to support the mandrel M in a non-rotatable manner. The main body 27A is configured to be guided in the front-back direction by the rails 24A. The main body 27A is driven to move back and forth by a traverse motor 28A. The traverse motor 28A is electrically connected to and controlled by the control device 5. The traverse motor 28A is configured to be able to move the main body 27A both forward and backward.

図1及び図2(a)に示すように、下流側送りユニット2Bは、ベース部21Bと移動部22Bとを有する。下流側送りユニット2Bは、前後方向と直交する所定の仮想平面(不図示)を対称面として、上流側送りユニット2Aと概ね面対称に構成されている。すなわち、ベース部21Bは、フレーム23Bと、レール24Bと、チャック機構25Bとを有する。レール24Bは前後方向に長く延びている。チャック機構25Bは、フレーム23Bの前端部に配置されている。チャック機構25Bは、例えば、複数のマンドレルMの1つのチャック部Mdを把持することにより、当該マンドレルMをマンドレル軸方向に移動不能且つ回転不能に保持するように構成されている。チャック機構25Bは、例えばエアシリンダ26B(図3参照)と、エアシリンダ26Bによって駆動される下流側把持部材(不図示)とを有する。エアシリンダ26Bへの圧縮空気の供給及び排出は、エアシリンダ26Aへの圧縮空気の供給及び排出と同様に、制御装置5によって制御される。下流側把持部材は、エアシリンダ26Bによって、チャック部Mdを把持する把持位置と、チャック部Mdの把持を解除する解除位置との間で移動可能に構成されている。なお、下流側把持部材は、エアシリンダ26Bの代わりにモータ(不図示)等によって駆動されても良い。移動部22Bは、本体27Bと、トラバースモータ28Bとを有する。本体27Bは、複数のマンドレルMの1つの連結部Mgを介して当該マンドレルMと連結され、当該マンドレルMを回転不能に支持するように構成されている。本体27Bは、レール24Bによって前後方向に案内されるように構成されている。本体27Bは、トラバースモータ28Bによって前後方向に移動駆動される。トラバースモータ28Bは、制御装置5と電気的に接続されており、制御装置5によって制御される。トラバースモータ28Bは、本体27Bを前方及び後方のいずれへも移動駆動可能に構成されている。 As shown in FIGS. 1 and 2(a), the downstream feeding unit 2B includes a base portion 21B and a moving portion 22B. The downstream feeding unit 2B is configured to be approximately plane symmetrical to the upstream feeding unit 2A, with a predetermined virtual plane (not shown) orthogonal to the front-rear direction serving as a plane of symmetry. That is, the base portion 21B includes a frame 23B, a rail 24B, and a chuck mechanism 25B. The rail 24B extends long in the front-rear direction. The chuck mechanism 25B is arranged at the front end of the frame 23B. The chuck mechanism 25B is configured to, for example, hold one chuck portion Md of a plurality of mandrels M so as to hold the mandrel M so as to be immovable and unrotatable in the mandrel axial direction. The chuck mechanism 25B includes, for example, an air cylinder 26B (see FIG. 3) and a downstream gripping member (not shown) driven by the air cylinder 26B. The supply and discharge of compressed air to the air cylinder 26B are controlled by the control device 5 in the same way as the supply and discharge of compressed air to the air cylinder 26A. The downstream gripping member is configured to be movable by the air cylinder 26B between a gripping position where it grips the chuck part Md and a release position where it releases gripping of the chuck part Md. Note that the downstream gripping member may be driven by a motor (not shown) or the like instead of the air cylinder 26B. The moving section 22B includes a main body 27B and a traverse motor 28B. The main body 27B is connected to the mandrel M through one connecting portion Mg of the plurality of mandrels M, and is configured to support the mandrel M in a non-rotatable manner. The main body 27B is configured to be guided in the front-back direction by the rails 24B. The main body 27B is driven to move in the front-back direction by a traverse motor 28B. The traverse motor 28B is electrically connected to and controlled by the control device 5. The traverse motor 28B is configured to be able to move the main body 27B both forward and backward.

フープ巻ユニット3は、マンドレルMの外周面にフープ巻きを施すように構成されている。フープ巻きとは、マンドレル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。図1に示すように、フープ巻ユニット3は、例えば、マンドレル軸方向において下流側送りユニット2Bのすぐ上流側に配置されている。フープ巻ユニット3は、本体部31と、回転部材32と、複数の供給ボビン33とを有する。本体部31は、床面20に対して位置が固定されている。本体部31は、回転部材32をマンドレルMの軸中心周りに回転可能に支持するように構成されている。回転部材32は、例えば略円盤状の部材である。回転部材32の中央部には、マンドレルMが通過可能な略円形の通過穴34が形成されている。回転部材32は、マンドレル径方向において通過穴の外側に配置された複数の供給ボビン33を回転可能に支持する。各供給ボビン33には、繊維束(不図示)が巻かれている。 The hoop winding unit 3 is configured to perform hoop winding on the outer peripheral surface of the mandrel M. Hoop winding is a winding method in which the fiber bundle is wound in a direction generally perpendicular to the axial direction of the mandrel. As shown in FIG. 1, the hoop winding unit 3 is arranged, for example, immediately upstream of the downstream feeding unit 2B in the mandrel axial direction. The hoop winding unit 3 includes a main body 31 , a rotating member 32 , and a plurality of supply bobbins 33 . The main body portion 31 is fixed in position with respect to the floor surface 20. The main body portion 31 is configured to support the rotating member 32 rotatably around the axial center of the mandrel M. The rotating member 32 is, for example, a substantially disk-shaped member. A substantially circular passage hole 34 through which the mandrel M can pass is formed in the center of the rotating member 32. The rotating member 32 rotatably supports a plurality of supply bobbins 33 arranged outside the passage hole in the radial direction of the mandrel. A fiber bundle (not shown) is wound around each supply bobbin 33.

フープ巻ユニット3は、回転部材32を回転駆動可能に構成された回転モータ35(図3参照)を有する。回転モータ35は、制御装置5と電気的に接続されており、制御装置5によって制御される。フープ巻きの実行時には、制御装置5は、送りユニット2を制御してマンドレルMを送り方向における下流側へ移動させながら、回転モータ35を制御して回転部材32を回転させる。これによって、マンドレルMの周りで回転している各供給ボビン33から繊維束が引き出され、複数の繊維束がマンドレルMの外周面にフープ巻きされる。 The hoop winding unit 3 includes a rotary motor 35 (see FIG. 3) that is configured to drive the rotary member 32 in rotation. The rotary motor 35 is electrically connected to the control device 5 and is controlled by the control device 5. When performing hoop winding, the control device 5 controls the feed unit 2 to move the mandrel M downstream in the feed direction, and controls the rotary motor 35 to rotate the rotating member 32. As a result, fiber bundles are pulled out from each supply bobbin 33 rotating around the mandrel M, and the plurality of fiber bundles are hoop-wound around the outer peripheral surface of the mandrel M.

複数のヘリカル巻ユニット4の各々は、マンドレルMの外周面にヘリカル巻きを施すように構成されている。ヘリカル巻きとは、フープ巻きと比べて、マンドレル軸方向の成分を有する方向に繊維束を巻き付ける巻き方のことである。マンドレル軸方向に対する繊維束の傾きが45度以下である巻き方は、ヘリカル巻きと呼ばれて差し支えない。複数のヘリカル巻ユニット4は、例えば、送り方向において上流側送りユニット2Aとフープ巻ユニット3との間に配置されている。複数のヘリカル巻ユニット4は、前後方向に並べて配置されている。 Each of the plurality of helical winding units 4 is configured to helically wind the outer peripheral surface of the mandrel M. Helical winding is a winding method in which the fiber bundle is wound in a direction that has a component in the mandrel axis direction, as compared to hoop winding. A winding method in which the inclination of the fiber bundle with respect to the mandrel axis direction is 45 degrees or less may be called helical winding. The plurality of helical winding units 4 are arranged, for example, between the upstream feeding unit 2A and the hoop winding unit 3 in the feeding direction. The plurality of helical winding units 4 are arranged side by side in the front-back direction.

各ヘリカル巻ユニット4のより具体的な構成について、図4~図6(b)を参照しつつ説明する。図4は、ヘリカル巻ユニット4の斜視図である。図5(a)は、ヘリカル巻ユニット4の正面図である。図5(b)は、1つの供給ボビン及びその周辺構成の拡大図である。図6(a)は、ヘリカル巻ユニット4の背面図である。図6(b)は、ヘリカル巻ユニット4の側面図である。 A more specific configuration of each helical winding unit 4 will be explained with reference to FIGS. 4 to 6(b). FIG. 4 is a perspective view of the helical winding unit 4. FIG. 5(a) is a front view of the helical winding unit 4. FIG. FIG. 5(b) is an enlarged view of one supply bobbin and its peripheral configuration. FIG. 6(a) is a rear view of the helical winding unit 4. FIG. 6(b) is a side view of the helical winding unit 4.

図4及び図5(a)に示すように、各ヘリカル巻ユニット4は、土台部41と、円盤部材42(本発明の供給ボビン支持部)と、複数の供給ボビン43と、複数の繊維束ガイド44と、マンドレル支持部45とを有する。土台部41は、床面20(図2(a)参照)に対して位置が固定されている。土台部41は、円盤部材42をマンドレルMの軸中心周りに回転可能に支持するように構成されている。円盤部材42は、土台部41に対して回転可能に構成された略円盤状の部材である。円盤部材42の回転軸方向は、前後方向と略平行である(すなわち、マンドレル軸方向と略平行である)。マンドレル径方向において、円盤部材42の中央部には、マンドレルMが通過可能な略円形の通過穴46(図1及び図5(a)参照)が形成されている。円盤部材42は、マンドレル径方向において通過穴46の外側に配置された複数の供給ボビン43及び複数の繊維束ガイド44を支持するように構成されている。円盤部材42は、円盤回転モータ47(図3及び図6(b)参照)及び不図示の動力伝達機構によって、マンドレルMの軸中心周りに回転駆動される。円盤回転モータ47は、各ヘリカル巻ユニット4に設けられている。円盤回転モータ47は、制御装置5と電気的に接続されており(図3参照)、制御装置5によって制御される。 As shown in FIGS. 4 and 5(a), each helical winding unit 4 includes a base portion 41, a disk member 42 (supply bobbin support portion of the present invention), a plurality of supply bobbins 43, and a plurality of fiber bundles. It has a guide 44 and a mandrel support part 45. The position of the base portion 41 is fixed with respect to the floor surface 20 (see FIG. 2(a)). The base portion 41 is configured to support the disk member 42 rotatably around the axial center of the mandrel M. The disk member 42 is a substantially disk-shaped member configured to be rotatable with respect to the base portion 41 . The rotation axis direction of the disc member 42 is approximately parallel to the front-rear direction (that is, approximately parallel to the mandrel axial direction). In the radial direction of the mandrel, a substantially circular passage hole 46 (see FIGS. 1 and 5(a)) through which the mandrel M can pass is formed in the center of the disk member 42. The disk member 42 is configured to support a plurality of supply bobbins 43 and a plurality of fiber bundle guides 44 that are arranged outside the passage hole 46 in the radial direction of the mandrel. The disk member 42 is rotationally driven around the axial center of the mandrel M by a disk rotation motor 47 (see FIGS. 3 and 6(b)) and a power transmission mechanism (not shown). A disc rotation motor 47 is provided in each helical winding unit 4. The disc rotation motor 47 is electrically connected to the control device 5 (see FIG. 3) and is controlled by the control device 5.

複数の供給ボビン43は、マンドレルMの周方向(以下、マンドレル周方向)に例えば等間隔に並べて配置されている。各供給ボビン43には、繊維束F(図5(a)、(b)参照)が巻かれている。複数の供給ボビン43の各々は、例えば板状の支持部材48(図5(b)、図6(b)参照)に回転可能(自転可能)に支持されている。支持部材48は、円盤部材42に固定されている。つまり、複数の供給ボビン43は、複数の支持部材48を介して円盤部材42に支持されている。なお、円盤部材42及び複数の支持部材48の代わりに、複数の供給ボビン43を自転可能に支持する1つの支持部材(不図示)が設けられていても良い。 The plurality of supply bobbins 43 are arranged, for example, at equal intervals in the circumferential direction of the mandrel M (hereinafter referred to as the mandrel circumferential direction). A fiber bundle F (see FIGS. 5(a) and 5(b)) is wound around each supply bobbin 43. Each of the plurality of supply bobbins 43 is rotatably (rotatably) supported by, for example, a plate-shaped support member 48 (see FIGS. 5(b) and 6(b)). The support member 48 is fixed to the disk member 42. That is, the plurality of supply bobbins 43 are supported by the disk member 42 via the plurality of support members 48. Note that instead of the disk member 42 and the plurality of support members 48, one support member (not shown) that supports the plurality of supply bobbins 43 so as to be rotatable may be provided.

複数の繊維束ガイド44は、複数の供給ボビン43に対応してそれぞれ設けられている。複数の繊維束ガイド44の各々は、円盤部材42に取り付けられている。複数の繊維束ガイド44は、複数の供給ボビン43のマンドレル径方向における内側に配置されている。複数の繊維束ガイド44は、マンドレル周方向に並べて配置されている。複数の繊維束ガイド44の各々は、マンドレル径方向と平行な所定の方向に延びるように配置されている。複数の繊維束ガイド44の各々は、供給ボビン43から解舒された繊維束をマンドレル径方向における内側へ案内するように構成されている。複数の繊維束ガイド44の各々は、例えば、複数の繊維束ガイド44の共通の駆動源であるガイド旋回モータ49(図3及び図6(a)参照)によって、各繊維束ガイド44の延在する方向を旋回軸方向として旋回駆動されるように構成されている。ガイド旋回モータ49は、各ヘリカル巻ユニット4に設けられている。ガイド旋回モータ49は、制御装置5と電気的に接続されており(図3参照)、制御装置5によって制御される。 The plurality of fiber bundle guides 44 are provided corresponding to the plurality of supply bobbins 43, respectively. Each of the plurality of fiber bundle guides 44 is attached to the disk member 42. The plurality of fiber bundle guides 44 are arranged inside the plurality of supply bobbins 43 in the mandrel radial direction. The plurality of fiber bundle guides 44 are arranged side by side in the circumferential direction of the mandrel. Each of the plurality of fiber bundle guides 44 is arranged so as to extend in a predetermined direction parallel to the radial direction of the mandrel. Each of the plurality of fiber bundle guides 44 is configured to guide the fiber bundle unwound from the supply bobbin 43 inward in the radial direction of the mandrel. Each of the plurality of fiber bundle guides 44 is controlled, for example, by a guide turning motor 49 (see FIGS. 3 and 6(a)), which is a common driving source for the plurality of fiber bundle guides 44. It is configured to be driven to rotate with the direction of the rotation axis being the direction of the rotation axis. A guide rotation motor 49 is provided in each helical winding unit 4. The guide turning motor 49 is electrically connected to the control device 5 (see FIG. 3) and is controlled by the control device 5.

また、図5(a)に示すように、マンドレル径方向において、複数の供給ボビン43と複数の繊維束ガイド44との間には、複数のテンション付与部50が設けられている。複数のテンション付与部50は、複数の繊維束F(図5(a)、(b)参照)の各々にテンションを付与するように構成されている。複数のテンション付与部50は、複数の供給ボビン43及び複数の繊維束ガイド44に対応してそれぞれ設けられている。複数のテンション付与部50の各々は、例えば、第1ガイドローラ51と、弛み取りローラ52と、第2ガイドローラ53とを有する(図5(b)参照)。各供給ボビン43から引き出された繊維束Fは、対応するテンション付与部50に設けられた第1ガイドローラ51、弛み取りローラ52及び第2ガイドローラ53にこの順で巻き掛けられる。さらに、繊維束Fは、対応する繊維束ガイド44によってマンドレル径方向における内側へ案内される。 Further, as shown in FIG. 5A, a plurality of tension applying sections 50 are provided between the plurality of supply bobbins 43 and the plurality of fiber bundle guides 44 in the radial direction of the mandrel. The plurality of tension applying units 50 are configured to apply tension to each of the plurality of fiber bundles F (see FIGS. 5(a) and 5(b)). The plurality of tension applying sections 50 are provided corresponding to the plurality of supply bobbins 43 and the plurality of fiber bundle guides 44, respectively. Each of the plurality of tension applying sections 50 includes, for example, a first guide roller 51, a slack removing roller 52, and a second guide roller 53 (see FIG. 5(b)). The fiber bundle F pulled out from each supply bobbin 43 is wound around a first guide roller 51, a slack removing roller 52, and a second guide roller 53 provided in the corresponding tension applying section 50 in this order. Further, the fiber bundle F is guided inward in the mandrel radial direction by a corresponding fiber bundle guide 44.

マンドレル支持部45は、一対の送りユニット2によって移動しているマンドレルMを支持するように構成されている。マンドレル支持部45は、例えば円盤部材42の後側に配置されている(図2(a)及び図6(b)参照)。図6(b)に示すように、マンドレル支持部45は、例えば支持部材54と、複数の支持ローラ55~58を有する。支持部材54は、例えば土台部41に上下移動可能に取り付けられている。支持部材54は、支持部上下モータ54M(図3及び図6(a)参照)及び動力伝達機構(不図示)によって上下方向に移動駆動される。複数の支持ローラ55~58は、支持部材54に回転可能且つマンドレル径方向に移動可能に支持されている。支持ローラ55及び56は、マンドレルMの通路の下側に配置されている。支持ローラ55及び56は、左右方向において互いに隣接するように配置されている。支持ローラ57は、例えばマンドレルMの通路の左斜め上側に配置されている。支持ローラ58は、例えばマンドレルMの通路の右斜め上側に配置されている。支持ローラ55~58は、支持部開閉モータ59(図3及び図6(a)参照)及び動力伝達機構(例えば公知の複数のラックアンドピニオン機構60)によって、マンドレル径方向において一斉に移動駆動される(すなわち、開閉駆動される)。これにより、マンドレルMに複数の繊維束Fが積層されることによるマンドレルMの巻き太りに対応して、支持ローラ55~58をマンドレル径方向における適切な位置に配置できる。支持部開閉モータ59は、各ヘリカル巻ユニット4に設けられている。支持部開閉モータ59は、制御装置5と電気的に接続されており(図3参照)、制御装置5によって制御される。 The mandrel support section 45 is configured to support the mandrel M being moved by the pair of feeding units 2. The mandrel support portion 45 is arranged, for example, on the rear side of the disc member 42 (see FIGS. 2(a) and 6(b)). As shown in FIG. 6(b), the mandrel support section 45 includes, for example, a support member 54 and a plurality of support rollers 55 to 58. The support member 54 is attached to, for example, the base portion 41 so as to be movable up and down. The support member 54 is driven to move in the vertical direction by a support vertical motor 54M (see FIGS. 3 and 6(a)) and a power transmission mechanism (not shown). The plurality of support rollers 55 to 58 are supported by the support member 54 so as to be rotatable and movable in the radial direction of the mandrel. Support rollers 55 and 56 are arranged below the path of mandrel M. Support rollers 55 and 56 are arranged adjacent to each other in the left-right direction. The support roller 57 is arranged, for example, on the diagonally upper left side of the passage of the mandrel M. The support roller 58 is arranged, for example, on the diagonally upper right side of the path of the mandrel M. The support rollers 55 to 58 are driven to move simultaneously in the mandrel radial direction by a support part opening/closing motor 59 (see FIGS. 3 and 6(a)) and a power transmission mechanism (for example, a plurality of publicly known rack and pinion mechanisms 60). (i.e., driven to open and close). Thereby, the support rollers 55 to 58 can be arranged at appropriate positions in the radial direction of the mandrel M in response to the increase in winding of the mandrel M due to the stacking of a plurality of fiber bundles F on the mandrel M. The support part opening/closing motor 59 is provided in each helical winding unit 4. The support part opening/closing motor 59 is electrically connected to the control device 5 (see FIG. 3) and is controlled by the control device 5.

また、支持部上下モータ54Mが支持部材54を上下方向に移動駆動することにより、支持ローラ55~58を一斉に上下移動させることができる。これにより、以下の問題の発生を抑制できる。すなわち、マンドレルMに巻き付けられた繊維束Fは柔らかいため、マンドレルMと支持ローラ55及び56との間に挟まれた繊維束Fが、マンドレルM等に作用する重力と、支持ローラ55及び56から受ける反作用とによって変形する(つぶれる)おそれがある。これに起因し、マンドレルMが自重で撓むおそれがある。上記のような繊維束Fの変形が起こっても、支持部上下モータ54Mによって支持ローラ55~58を若干上側に移動させることにより、支持ローラ55及び56によって繊維束F及びマンドレルMを適切な高さで支持できる。したがって、マンドレルMの撓みを抑制できる。 Further, by driving the support member 54 to move in the vertical direction by the support portion vertical motor 54M, the support rollers 55 to 58 can be moved up and down simultaneously. This can prevent the following problems from occurring. That is, since the fiber bundle F wound around the mandrel M is soft, the fiber bundle F sandwiched between the mandrel M and the support rollers 55 and 56 is affected by the gravity acting on the mandrel M and the support rollers 55 and 56. There is a risk that it will be deformed (crushed) due to the reaction it receives. This may cause the mandrel M to bend under its own weight. Even if the fiber bundle F is deformed as described above, the support rollers 55 to 58 can be moved slightly upward by the support vertical motor 54M, so that the fiber bundle F and the mandrel M can be kept at an appropriate height by the support rollers 55 and 56. I can support you. Therefore, deflection of the mandrel M can be suppressed.

ヘリカル巻きの実行時には、制御装置5は、一対の送りユニット2を制御してマンドレルMを送り方向における下流側へ移動させながら、円盤回転モータ47を制御して円盤部材42を回転させる。これによって、マンドレルMの周りで回転している各供給ボビン43から繊維束Fが引き出され、複数の繊維束FがマンドレルMの外周面にヘリカル巻きされる。また、制御装置5は、必要に応じて(複数の繊維束FのマンドレルMへの巻付角度に応じて)ガイド旋回モータ49を制御して、複数の繊維束ガイド44を旋回させる。ヘリカル巻ユニット4のより詳細については後述する。 When performing helical winding, the control device 5 controls the pair of feeding units 2 to move the mandrel M downstream in the feeding direction, and controls the disk rotating motor 47 to rotate the disk member 42. As a result, the fiber bundles F are drawn out from each supply bobbin 43 rotating around the mandrel M, and the plurality of fiber bundles F are helically wound around the outer peripheral surface of the mandrel M. Further, the control device 5 controls the guide turning motor 49 as necessary (according to the winding angle of the plurality of fiber bundles F around the mandrel M) to turn the plurality of fiber bundle guides 44. More details of the helical winding unit 4 will be described later.

制御装置5は、例えば一般的なコンピュータ装置である。制御装置5は、所定の入力を受け付ける入力部(不図示)と、所定の出力を行う出力部(不図示)と、様々な情報を記憶する記憶部(不図示)とを有する。制御装置5は、フィラメントワインディング装置1の各構成要素と電気的に接続されている。制御装置5は、所定のプログラムに従ってフィラメントワインディング装置1の各構成要素を制御するように構成されている。 The control device 5 is, for example, a general computer device. The control device 5 includes an input section (not shown) that receives a predetermined input, an output section (not shown) that performs a predetermined output, and a storage section (not shown) that stores various information. The control device 5 is electrically connected to each component of the filament winding device 1. The control device 5 is configured to control each component of the filament winding device 1 according to a predetermined program.

(マンドレルの移動の手順)
次に、一対の送りユニット2による複数のマンドレルMの移動の手順について、図7(a)~図10(c)を参照しつつ説明する。ここでは、例として、3本のマンドレルM(マンドレルM1、M2及びM3)を送り方向における上流側から下流側へ繰り返し送る手順について説明する。なお、マンドレルMが送り方向において上流側から下流側へ送られる途中で、フープ巻ユニット3又はヘリカル巻ユニット4から供給される複数の繊維束は、必要に応じて、例えばテープ(好ましくは養生テープ)などの不図示の固定具によって、例えばマンドレルMの後端部に固定される(糸掛け)。糸掛けは、例えばオペレータによって、移動停止しているマンドレルMに対して行われる。糸掛けの手順に関する詳細な説明は省略する。
(Procedure for moving the mandrel)
Next, the procedure for moving the plurality of mandrels M by the pair of feeding units 2 will be explained with reference to FIGS. 7(a) to 10(c). Here, as an example, a procedure for repeatedly feeding three mandrels M (mandrels M1, M2, and M3) from the upstream side to the downstream side in the feeding direction will be described. Note that while the mandrel M is being sent from the upstream side to the downstream side in the feeding direction, the plurality of fiber bundles supplied from the hoop winding unit 3 or the helical winding unit 4 may be wrapped with tape (preferably a curing tape) as necessary. ), etc., for example, to the rear end of the mandrel M (threading). Threading is performed, for example, by an operator on the mandrel M that is not moving. A detailed explanation of the threading procedure will be omitted.

初期状態では、一対の送りユニット2にマンドレルMが装着されていない。また、上流側送りユニット2Aの移動部22Aが、前後方向における可動範囲のうち、例えば前端部に位置している。下流側送りユニット2Bの移動部22Bは、前後方向における可動範囲のうち、例えば前端部に位置していても良い。一対の送りユニット2がこのような状態にあるとき、例えばオペレータが、1本目のマンドレルMであるマンドレルM1を移動部22Aに装着する(図7(a)参照)。これにより、マンドレルM1の前端部は移動部22Aによって回転不能に支持される。このとき、マンドレルM1は、送り方向における上流側の端に位置している。移動部22Aに装着されたマンドレルM1のマンドレル軸方向は、前後方向と略平行である。 In the initial state, the mandrel M is not attached to the pair of feeding units 2. Furthermore, the moving section 22A of the upstream feeding unit 2A is located at, for example, the front end within the movable range in the front-rear direction. The moving part 22B of the downstream feeding unit 2B may be located, for example, at the front end within the movable range in the front-rear direction. When the pair of feeding units 2 are in such a state, for example, an operator attaches the mandrel M1, which is the first mandrel M, to the moving part 22A (see FIG. 7(a)). Thereby, the front end portion of the mandrel M1 is supported non-rotatably by the moving portion 22A. At this time, the mandrel M1 is located at the upstream end in the feeding direction. The mandrel axial direction of the mandrel M1 attached to the moving part 22A is substantially parallel to the front-rear direction.

次に、オペレータが制御装置5に対して所定の入力操作を行ったとき、制御装置5は、トラバースモータ28Aを制御して、移動部22Aを後方に移動させる。これにより、マンドレルM1が後方(つまり、送り方向における下流側)に移動する。このときの移動部22A及びマンドレルM1の前後方向における移動距離は、例えば、マンドレルM1のマンドレル軸方向における長さと略同じ距離である(図7(b)参照)。後方へ送られたマンドレルM1のマンドレル軸方向における一部は、1又は複数のマンドレル支持部45によって支持される。マンドレルM1が後方へ送られている途中で、制御装置5は、一対の送りユニット2の動作を一時的に停止させても良い。一対の送りユニット2の動作が停止しているとき、オペレータは、例えばマンドレルM1への糸掛け等の作業を行うことが可能である。また、一対の送りユニット2の動作が停止しているとき、オペレータが制御装置5に所定の入力操作を行うことにより、制御装置5は、一対の送りユニット2の動作を再開させる。以下では、説明の簡略化のため、当該入力操作に関する説明は省略する。 Next, when the operator performs a predetermined input operation on the control device 5, the control device 5 controls the traverse motor 28A to move the moving section 22A backward. As a result, the mandrel M1 moves rearward (that is, downstream in the feeding direction). The moving distance of the moving portion 22A and the mandrel M1 in the front-rear direction at this time is, for example, approximately the same distance as the length of the mandrel M1 in the mandrel axial direction (see FIG. 7(b)). A portion of the mandrel M1 sent rearward in the mandrel axial direction is supported by one or more mandrel support parts 45. The control device 5 may temporarily stop the operation of the pair of feeding units 2 while the mandrel M1 is being fed backward. When the operation of the pair of feeding units 2 is stopped, the operator can carry out work such as threading the mandrel M1, for example. Further, when the operation of the pair of feed units 2 is stopped, when the operator performs a predetermined input operation on the control device 5, the control device 5 restarts the operation of the pair of feed units 2. Below, for the sake of brevity, a description of the input operation will be omitted.

次に、制御装置5は、エアシリンダ26Aを制御して、チャック機構25AにマンドレルM1を把持させる。これにより、マンドレルM1は、チャック機構25Aによって回転不能に保持される。次に、制御装置5は、トラバースモータ28Aを制御して、移動部22Aを前方に移動させる(図7(c)参照)。これにより、移動部22AがマンドレルM1から離隔する。 Next, the control device 5 controls the air cylinder 26A to cause the chuck mechanism 25A to grip the mandrel M1. Thereby, the mandrel M1 is held unrotatably by the chuck mechanism 25A. Next, the control device 5 controls the traverse motor 28A to move the moving section 22A forward (see FIG. 7(c)). Thereby, the moving section 22A is separated from the mandrel M1.

次に、オペレータは、2本目のマンドレルMであるマンドレルM2の後端部をマンドレルM1に相対回転不能に連結させ、且つ、マンドレルM2の前端部を移動部22Aに回転不能に装着する(図8(a)参照)。次に、制御装置5は、エアシリンダ26Aを制御して、チャック機構25AによるマンドレルM1の把持を解除する。次に、制御装置5は、トラバースモータ28Aを制御して、移動部22Aを後方に移動させる(図8(b)参照)。これにより、マンドレルM1及びM2が、送り方向における下流側へ送られる。また、これにより、マンドレルM1の後端部が、前後方向において適切な位置に配置されている移動部22Bに回転不能に装着される。或いは、マンドレルM1の後方への移動が完了した後に、制御装置5が移動部22Bを上記適切な位置へ移動させても良い。次に、制御装置5は、チャック機構25AにマンドレルM2を把持させ、且つ、移動部22Aを前方に移動させる(図8(c)参照)。これにより、移動部22AがマンドレルM2から離隔する。 Next, the operator connects the rear end of the mandrel M2, which is the second mandrel M, to the mandrel M1 in a relatively non-rotatable manner, and also attaches the front end of the mandrel M2 in a non-rotatable manner to the moving part 22A (FIG. 8 (see (a)). Next, the control device 5 controls the air cylinder 26A to release the grip of the mandrel M1 by the chuck mechanism 25A. Next, the control device 5 controls the traverse motor 28A to move the moving section 22A backward (see FIG. 8(b)). Thereby, mandrels M1 and M2 are sent downstream in the feeding direction. Moreover, as a result, the rear end portion of the mandrel M1 is non-rotatably attached to the moving portion 22B which is arranged at an appropriate position in the front-rear direction. Alternatively, the control device 5 may move the moving section 22B to the appropriate position after the rearward movement of the mandrel M1 is completed. Next, the control device 5 causes the chuck mechanism 25A to grip the mandrel M2, and moves the moving section 22A forward (see FIG. 8(c)). As a result, the moving section 22A is separated from the mandrel M2.

次に、オペレータは、3本目のマンドレルMであるマンドレルM3の後端部をマンドレルM2に相対回転不能に連結させ、且つ、マンドレルM3の前端部を移動部22Aに回転不能に装着する(図9(a)参照)。次に、制御装置5は、チャック機構25AによるマンドレルM1の把持を解除し、移動部22A、22Bを後方に移動させる(図9(b)参照)。これにより、マンドレルM1、M2及びM3が、送り方向における下流側へ送られる。このとき、マンドレルM1が、送り方向における下流側の端に到達する。また、マンドレルM2の後端部が、チャック機構25Bによって把持されることが可能な位置に配置される。 Next, the operator connects the rear end of the mandrel M3, which is the third mandrel M, to the mandrel M2 in a relatively unrotatable manner, and attaches the front end of the mandrel M3 to the moving part 22A in a non-rotatable manner (FIG. 9 (see (a)). Next, the control device 5 releases the grip of the mandrel M1 by the chuck mechanism 25A, and moves the moving parts 22A and 22B backward (see FIG. 9(b)). Thereby, mandrels M1, M2, and M3 are sent downstream in the feeding direction. At this time, the mandrel M1 reaches the downstream end in the feeding direction. Further, the rear end portion of the mandrel M2 is arranged at a position where it can be gripped by the chuck mechanism 25B.

次に、制御装置5は、エアシリンダ26Bを制御して、チャック機構25BにマンドレルM2を把持させる。これにより、マンドレルM2は、チャック機構25Bによって回転不能に保持される。この状態で、オペレータは、マンドレルM1を移動部22B及びマンドレルM2から切り離す(図9(c)参照)。オペレータは、マンドレルM1を持ち運ぶ等して前方へ戻す。また、制御装置5は、チャック機構25AにマンドレルM3を把持させる。 Next, the control device 5 controls the air cylinder 26B to cause the chuck mechanism 25B to grip the mandrel M2. Thereby, the mandrel M2 is held unrotatably by the chuck mechanism 25B. In this state, the operator separates the mandrel M1 from the moving part 22B and the mandrel M2 (see FIG. 9(c)). The operator carries the mandrel M1 and returns it to the front. Further, the control device 5 causes the chuck mechanism 25A to grip the mandrel M3.

次に、制御装置5は、移動部22A、22Bを前方へ移動させる(図10(a)参照)。これにより、移動部22AがマンドレルM3から離隔する。また、マンドレルM2が移動部22Bに装着される。この状態で、オペレータは、前方へ戻されたマンドレルM1の後端部をマンドレルM3に連結させ、且つ、マンドレルM1の前端部を移動部22Aに装着する(図10(b)参照)。次に、制御装置5は、チャック機構25AによるマンドレルM3の把持を解除し、且つ、チャック機構25BによるマンドレルM2の把持を解除する。次に、制御装置5は、移動部22A、22Bを後方へ移動させる(図10(c)参照)。これにより、マンドレルM1~M3が、送り方向における下流側へ送られる。マンドレルM2が、送り方向における下流側の端に到達する。 Next, the control device 5 moves the moving parts 22A and 22B forward (see FIG. 10(a)). Thereby, the moving part 22A is separated from the mandrel M3. Further, the mandrel M2 is attached to the moving section 22B. In this state, the operator connects the rear end of the mandrel M1 returned to the front to the mandrel M3, and attaches the front end of the mandrel M1 to the moving part 22A (see FIG. 10(b)). Next, the control device 5 releases the grip of the mandrel M3 by the chuck mechanism 25A, and releases the grip of the mandrel M2 by the chuck mechanism 25B. Next, the control device 5 moves the moving parts 22A and 22B backward (see FIG. 10(c)). As a result, the mandrels M1 to M3 are sent downstream in the feeding direction. Mandrel M2 reaches the downstream end in the feeding direction.

以上のようなオペレータの作業及び一対の送りユニット2の動作によって、マンドレルM1~M3が、送り方向における下流側へ順次送られる。マンドレルM1~M3の各々は、一対の送りユニット2から切り離された後にオペレータによって前方へ運ばれることにより、送り方向における上流側の端へ戻される。これを繰り返すことにより、マンドレルM1~M3を送り方向において上流側の端から下流側へ何度も送ることができる。すなわち、マンドレルM1~M3をフープ巻ユニット3及び複数のヘリカル巻ユニット4に向けて何度も搬入することができる。移動部22A、22Bの移動速度を調節することにより、搬入の速度を調節できる。なお、ここではマンドレルM1~M3の移動の手順について説明したが、同様の手順により、4本以上のマンドレルMを送り方向に順次移動させることもできる。 By the operator's work and the operation of the pair of feeding units 2 as described above, the mandrels M1 to M3 are sequentially fed downstream in the feeding direction. Each of the mandrels M1 to M3 is separated from the pair of feeding units 2 and then carried forward by an operator, thereby returning to the upstream end in the feeding direction. By repeating this, the mandrels M1 to M3 can be sent from the upstream end to the downstream side many times in the feeding direction. That is, the mandrels M1 to M3 can be carried toward the hoop winding unit 3 and the plurality of helical winding units 4 many times. By adjusting the moving speeds of the moving parts 22A and 22B, the loading speed can be adjusted. Although the procedure for moving the mandrels M1 to M3 has been described here, it is also possible to sequentially move four or more mandrels M in the feeding direction using the same procedure.

このようにして複数のマンドレルMを送り方向における下流側へ送りつつ、フープ巻ユニット3及び複数のヘリカル巻ユニット4のうち少なくとも1つのユニットから複数の繊維束を適宜供給することができる。これにより、複数のマンドレルMに複数の繊維束を所望の巻付角度で巻き付けることができる。これを繰り返すことにより、繊維束の複数の層を各マンドレルMに積層させることができる。また、上記少なくとも1つのユニットから複数の繊維束を途切れさせずに供給することにより、複数のマンドレルMに複数の繊維束を連続的に巻き付けることができる。なお、マンドレルMを下流側送りユニット2Bから取り外す際、オペレータは、小径部Ma及びMcに巻き付けられた繊維束を、例えば不図示のカッタによって切除する。つまり、マンドレルMに巻き付けられた繊維束のうち大径部Mbに巻き付けられた部分のみが積層される。 In this way, a plurality of fiber bundles can be appropriately supplied from at least one of the hoop winding unit 3 and the plurality of helical winding units 4 while sending the plurality of mandrels M downstream in the feeding direction. Thereby, a plurality of fiber bundles can be wound around a plurality of mandrels M at a desired winding angle. By repeating this process, multiple layers of fiber bundles can be laminated onto each mandrel M. Further, by supplying the plurality of fiber bundles without interruption from the at least one unit, the plurality of fiber bundles can be continuously wound around the plurality of mandrels M. Note that when removing the mandrel M from the downstream feeding unit 2B, the operator cuts the fiber bundles wound around the small diameter portions Ma and Mc using, for example, a cutter not shown. That is, of the fiber bundles wound around the mandrel M, only the portions wound around the large diameter portion Mb are laminated.

ここで、複数のヘリカル巻ユニット4がマンドレル軸方向に並べて配置される上記構成においては、各ヘリカル巻ユニット4の大型化を抑制しつつ、各ヘリカル巻ユニット4にできる限り多くの供給ボビン43を装着可能にすることが求められる。そこで、本実施形態のヘリカル巻ユニット4は、以下のように構成されている。 Here, in the above configuration in which a plurality of helical winding units 4 are arranged side by side in the mandrel axial direction, as many supply bobbins 43 as possible are attached to each helical winding unit 4 while suppressing the increase in size of each helical winding unit 4. It is required to make it wearable. Therefore, the helical winding unit 4 of this embodiment is configured as follows.

(ヘリカル巻ユニットの詳細構成)
ヘリカル巻ユニット4の詳細構成について、図4~図6(b)を参照しつつ説明する。図4及び図6(b)に示すように、ヘリカル巻ユニット4は、複数の供給ボビン43として、例えば、マンドレル周方向に並べて配置された12個の供給ボビン43を有する。複数の供給ボビン43の各々は、例えばオープン方式のリール状の部材を含む。すなわち、各供給ボビン43は、供給ボビン43の軸方向(以下、ボビン軸方向)において向かい合う一対のフランジ61を有する。繊維束Fは、一対のフランジ61の間に形成された空間にレコード巻きされている。つまり、繊維束Fは、いわゆるトラバース巻きとは異なり、綾振りされずにボビン軸方向における略同じ位置に重ね巻きされている。一対のフランジ61は、支持部材48に自転可能に支持されている。一対のフランジ61は、例えば円板状の押え板62によって、支持部材48から脱落しないように押さえられている。
(Detailed configuration of helical winding unit)
The detailed configuration of the helical winding unit 4 will be explained with reference to FIGS. 4 to 6(b). As shown in FIGS. 4 and 6(b), the helical winding unit 4 includes a plurality of supply bobbins 43, for example, 12 supply bobbins 43 arranged side by side in the circumferential direction of the mandrel. Each of the plurality of supply bobbins 43 includes, for example, an open-type reel-shaped member. That is, each supply bobbin 43 has a pair of flanges 61 that face each other in the axial direction of the supply bobbin 43 (hereinafter referred to as the bobbin axial direction). The fiber bundle F is wound around a space formed between a pair of flanges 61. In other words, unlike so-called traverse winding, the fiber bundle F is not traversed but is wound overlappingly at substantially the same position in the bobbin axial direction. The pair of flanges 61 are rotatably supported by the support member 48 . The pair of flanges 61 are held down by, for example, a disk-shaped holding plate 62 so as not to fall off from the support member 48 .

複数の供給ボビン43の各々のボビン軸方向は、前後方向(マンドレル軸方向)の成分を有する。図6(b)に示すように、複数の供給ボビン43の各々のボビン軸方向は、マンドレル軸方向に対して傾いている。ボビン軸方向のマンドレル軸方向に対する傾き角度は、例えば約10度である。これにより、複数の供給ボビン43のうちマンドレル周方向において互いに隣接する2つの供給ボビン43の一方が配置される空間が、他方が配置される空間に対してずらされている。図5(a)に示すように、マンドレル周方向において互いに隣接する2つの供給ボビン43は、互いに干渉することなく、マンドレル軸方向から見たときに部分的に重なっている。このようにすることで、複数の供給ボビン43の数が多い場合でも、複数の供給ボビン43の配置空間をマンドレル径方向における外側へずらす必要がなく、且つ、各供給ボビン43をマンドレル軸方向において長尺化する必要もない。すなわち、ヘリカル巻ユニット4のマンドレル径方向及びマンドレル軸方向における大型化を抑制しつつ、多くの供給ボビン43を周方向に並べて配置できる。なお、ボビン軸方向のマンドレル軸方向に対する傾き角度は、約10度に限られない。 The bobbin axial direction of each of the plurality of supply bobbins 43 has a component in the front-rear direction (mandrel axial direction). As shown in FIG. 6(b), the axial direction of each of the plurality of supply bobbins 43 is inclined with respect to the axial direction of the mandrel. The inclination angle of the bobbin axial direction with respect to the mandrel axial direction is, for example, about 10 degrees. As a result, the space in which one of the two supply bobbins 43 adjacent to each other in the mandrel circumferential direction among the plurality of supply bobbins 43 is arranged is shifted from the space in which the other one is arranged. As shown in FIG. 5A, two supply bobbins 43 that are adjacent to each other in the circumferential direction of the mandrel partially overlap when viewed from the axial direction of the mandrel without interfering with each other. By doing this, even when the number of the plurality of supply bobbins 43 is large, there is no need to shift the arrangement space of the plurality of supply bobbins 43 outward in the mandrel radial direction, and each supply bobbin 43 can be arranged in the mandrel axial direction. There is no need to make it long. That is, many supply bobbins 43 can be arranged side by side in the circumferential direction while suppressing the increase in size of the helical winding unit 4 in the mandrel radial direction and mandrel axial direction. Note that the inclination angle of the bobbin axial direction with respect to the mandrel axial direction is not limited to about 10 degrees.

以上のように、マンドレル周方向において互いに隣接する2つの供給ボビン43は、マンドレル軸方向から見たときに重なる部分(重複部分)を有する。このような重複部分が多く存在しても、複数の供給ボビン43は互いに干渉しない。このため、円盤部材42によって支持可能な供給ボビン43の数を多くしても、重複部分の面積を可能な限り大きくすることで、ヘリカル巻ユニット4がマンドレル径方向及びマンドレル軸方向において大型化することを抑制できる。したがって、各ヘリカル巻ユニット4の大型化を抑制しつつ、各ヘリカル巻ユニット4にできる限り多くの供給ボビン43を装着できる。 As described above, the two supply bobbins 43 that are adjacent to each other in the mandrel circumferential direction have an overlapping portion (overlapping portion) when viewed from the mandrel axial direction. Even if there are many such overlapping parts, the plurality of supply bobbins 43 do not interfere with each other. Therefore, even if the number of supply bobbins 43 that can be supported by the disk member 42 is increased, the helical winding unit 4 becomes larger in the mandrel radial direction and the mandrel axial direction by increasing the area of the overlapping portion as much as possible. can be suppressed. Therefore, as many supply bobbins 43 as possible can be attached to each helical winding unit 4 while suppressing the increase in size of each helical winding unit 4.

また、複数のヘリカル巻ユニット4の各々において円盤部材42及び複数の繊維束ガイド44をマンドレルMの軸周りに回転させることができる。これにより、複数のヘリカル巻ユニット4間で、複数の繊維束ガイド44の回転速度(回転の向きを含む)を互いに異ならせることができる。このため、マンドレルMに巻き付けられる複数の繊維束Fの巻付角度(及び巻付位置)を複数のヘリカル巻ユニット4間で互いに異ならせることができる。したがって、巻付角度(及び巻付位置)を必要に応じて柔軟に変更しつつ複数の繊維束FをマンドレルMに効率的にヘリカル巻きすることができる。 Moreover, the disk member 42 and the plurality of fiber bundle guides 44 can be rotated around the axis of the mandrel M in each of the plurality of helical winding units 4. Thereby, the rotational speed (including the direction of rotation) of the plurality of fiber bundle guides 44 can be made different between the plurality of helical winding units 4. Therefore, the winding angles (and winding positions) of the plurality of fiber bundles F wound around the mandrel M can be made different between the plurality of helical winding units 4. Therefore, a plurality of fiber bundles F can be efficiently helically wound around the mandrel M while flexibly changing the winding angle (and winding position) as necessary.

また、複数の繊維束Fの各々は、複数の供給ボビン43の各々においてレコード巻きされている。これにより、繊維束Fを綾振りしながら供給ボビン43が形成された場合と比べて、繊維束Fが供給ボビン43においてねじれることを効果的に抑制できる。したがって、供給ボビン43から繊維束を解舒する際に、解舒不良などの問題が発生することを抑制できる。 Further, each of the plurality of fiber bundles F is wound in a record manner on each of the plurality of supply bobbins 43. Thereby, twisting of the fiber bundle F on the supply bobbin 43 can be effectively suppressed compared to the case where the supply bobbin 43 is formed while traversing the fiber bundle F. Therefore, when unwinding the fiber bundle from the supply bobbin 43, it is possible to suppress the occurrence of problems such as poor unwinding.

次に、前記実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。 Next, a modification of the above embodiment will be described. However, components having the same configuration as those in the embodiment described above will be designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted as appropriate.

(1)前記実施形態において、複数の供給ボビン43がマンドレル周方向において互いに並べて配置されているものとした。しかしながら、これには限られない。複数の供給ボビン43のうち一部は、マンドレル径方向に並べて配置されていても良い。また、これに限られず、複数の供給ボビン43は、マンドレル軸方向と直交する任意の方向(つまり、マンドレル周方向及びマンドレル径方向のうち少なくとも一方)に並べて配置されていても良い。言い換えると、複数の供給ボビン43は、マンドレル軸方向と直交する所定の平面P(図6(b)参照)と交わるように配置されている。また、複数の供給ボビン43のうち一部の供給ボビン43は、マンドレル軸方向と直交する、平面Pとは別の平面(不図示)と交わるように配置されていても良い。つまり、複数の供給ボビン43のうち一部の供給ボビン43が、当該一部の供給ボビン43とは別の供給ボビン43に対して、マンドレル軸方向において多少ずれた位置に配置されていても良い。 (1) In the embodiment, the plurality of supply bobbins 43 are arranged side by side in the circumferential direction of the mandrel. However, it is not limited to this. Some of the plurality of supply bobbins 43 may be arranged side by side in the radial direction of the mandrel. Furthermore, the present invention is not limited thereto, and the plurality of supply bobbins 43 may be arranged side by side in any direction orthogonal to the mandrel axial direction (that is, at least one of the mandrel circumferential direction and the mandrel radial direction). In other words, the plurality of supply bobbins 43 are arranged so as to intersect with a predetermined plane P (see FIG. 6(b)) that is orthogonal to the mandrel axial direction. Further, some of the plurality of supply bobbins 43 may be arranged so as to intersect with a plane (not shown) different from the plane P, which is orthogonal to the mandrel axial direction. In other words, some of the supply bobbins 43 among the plurality of supply bobbins 43 may be arranged at a position slightly shifted in the mandrel axial direction with respect to another supply bobbin 43 from the part of the supply bobbins 43. .

(2)前記までの実施形態において、供給ボビン43において繊維束Fがレコード巻きされているものとした。しかしながら、これには限られない。繊維束Fは、例えば、ボビン軸方向に長く延びた供給ボビン(不図示)において、トラバース巻きされていても良い。 (2) In the embodiments described above, it is assumed that the fiber bundle F is wound around the supply bobbin 43. However, it is not limited to this. The fiber bundle F may be traverse-wound, for example, on a supply bobbin (not shown) that extends in the axial direction of the bobbin.

(3)前記までの実施形態において、円盤部材42及び繊維束ガイド44がマンドレル軸周りに一体的に回転可能に構成されているものとした。しかしながら、これには限られない。円盤部材42及び繊維束ガイド44は、マンドレル軸周りに回転可能に構成されていなくても良い。この場合、一対の送りユニット2が、複数のマンドレルMをマンドレル軸周りに回転させつつ送り方向に移動させるように構成されていても良い。 (3) In the embodiments described above, the disk member 42 and the fiber bundle guide 44 are configured to be integrally rotatable around the mandrel axis. However, it is not limited to this. The disk member 42 and the fiber bundle guide 44 do not need to be configured to be rotatable around the mandrel axis. In this case, the pair of feeding units 2 may be configured to move the plurality of mandrels M in the feeding direction while rotating them around the mandrel axis.

(4)前記までの実施形態において、フィラメントワインディング装置1が5つのヘリカル巻ユニット4を備えるものとした。しかしながら、複数のヘリカル巻ユニット4の数は、これには限られない。フィラメントワインディング装置1は、5つよりも少なく又は5つよりも多い複数のヘリカル巻ユニット4を備えていても良い。また、フィラメントワインディング装置1は、複数のフープ巻ユニット3を備えていても良い。 (4) In the embodiments described above, the filament winding device 1 includes five helical winding units 4. However, the number of helical winding units 4 is not limited to this. The filament winding device 1 may include a plurality of helical winding units 4, less than five or more than five. Further, the filament winding device 1 may include a plurality of hoop winding units 3.

(5)フープ巻ユニット3と複数のヘリカル巻ユニット4とのマンドレル軸方向における位置関係は、上述したものに限られない。例えば、フープ巻ユニット3が複数のヘリカル巻ユニット4よりも前側に配置されていても良い。 (5) The positional relationship between the hoop winding unit 3 and the plurality of helical winding units 4 in the mandrel axial direction is not limited to that described above. For example, the hoop winding unit 3 may be arranged in front of the plurality of helical winding units 4.

(6)前記までの実施形態において、一対の送りユニット2によって複数のマンドレルMが送り方向における下流側へ順次送られるものとした。しかしながら、これには限られない。一対の送りユニット2によって複数のマンドレルMをマンドレル軸方向において往復移動させつつ、繊維束Fを複数のマンドレルMに巻き付ける方法が適用されても良い。 (6) In the embodiments described above, the plurality of mandrels M are sequentially sent downstream in the feeding direction by the pair of feeding units 2. However, it is not limited to this. A method of winding the fiber bundle F around the plurality of mandrels M while reciprocating the plurality of mandrels M in the mandrel axial direction by a pair of feeding units 2 may be applied.

(7)前記までの実施形態において、マンドレルMに巻き付けられる前の繊維束に樹脂が含浸されているものとした。しかしながら、これには限られない。例えば、樹脂が含浸されていない繊維束がマンドレルMに巻き付けられた後で、マンドレルMに巻き付けられた繊維束に樹脂が含浸されても良い。 (7) In the embodiments described above, the fiber bundle before being wound around the mandrel M is impregnated with resin. However, it is not limited to this. For example, after a fiber bundle not impregnated with resin is wound around the mandrel M, the fiber bundle wound around the mandrel M may be impregnated with a resin.

1 フィラメントワインディング装置
4 ヘリカル巻ユニット
42 円盤部材(供給ボビン支持部)
43 供給ボビン
44 繊維束ガイド
F 繊維束
M マンドレル
1 Filament winding device 4 Helical winding unit 42 Disc member (supply bobbin support part)
43 Supply bobbin 44 Fiber bundle guide F Fiber bundle M Mandrel

Claims (3)

複数のヘリカル巻ユニットを備え、前記複数のヘリカル巻ユニットの各々が複数の繊維束をマンドレルにヘリカル巻きするように構成されたフィラメントワインディング装置であって、
前記複数のヘリカル巻ユニットの各々は、
前記複数の繊維束をそれぞれ含む複数の供給ボビンを前記マンドレルの周方向及び前記マンドレルの径方向のうち少なくとも一方に並べて支持可能に構成された供給ボビン支持部を有し、
前記供給ボビン支持部に支持された前記複数の供給ボビンの各々のボビン軸方向は、前記マンドレルの軸方向であるマンドレル軸方向の成分を有し、且つ、前記マンドレル軸方向に対して傾いており、
前記複数の供給ボビンのうち前記周方向及び前記径方向のうち前記少なくとも一方において互いに隣接する2つの供給ボビンが、前記マンドレル軸方向から見たときに部分的に重なるように配置されていることを特徴とするフィラメントワインディング装置。
A filament winding device comprising a plurality of helical winding units, each of the plurality of helical winding units configured to helically wind a plurality of fiber bundles around a mandrel,
Each of the plurality of helical winding units is
a supply bobbin support portion configured to be able to support a plurality of supply bobbins, each including the plurality of fiber bundles, arranged side by side in at least one of the circumferential direction of the mandrel and the radial direction of the mandrel;
The bobbin axial direction of each of the plurality of supply bobbins supported by the supply bobbin support part has a component in the mandrel axial direction, which is the axial direction of the mandrel, and is inclined with respect to the mandrel axial direction. ,
Two supply bobbins adjacent to each other in at least one of the circumferential direction and the radial direction among the plurality of supply bobbins are arranged so as to partially overlap when viewed from the mandrel axial direction. Characteristic filament winding device.
前記複数のヘリカル巻ユニットの各々は、
前記マンドレルの径方向において、前記供給ボビン支持部に支持された前記複数の供給ボビンの内側に配置され、且つ、前記マンドレルに前記複数の繊維束をそれぞれ案内するように構成された複数の繊維束ガイドを有し、
前記供給ボビン支持部及び前記複数の繊維束ガイドは、前記マンドレルの軸周りに一体的に回転可能に構成されてい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。
Each of the plurality of helical winding units is
A plurality of fiber bundles arranged inside the plurality of supply bobbins supported by the supply bobbin supporting part in the radial direction of the mandrel, and configured to guide each of the plurality of fiber bundles to the mandrel. has a guide,
The filament winding device according to claim 1, wherein the supply bobbin support portion and the plurality of fiber bundle guides are configured to be integrally rotatable around the axis of the mandrel.
前記複数の繊維束の各々は、前記複数の供給ボビンの各々においてレコード巻きされていることを特徴とする請求項1又は2に記載のフィラメントワインディング装置。 3. The filament winding device according to claim 1, wherein each of the plurality of fiber bundles is wound in a record manner on each of the plurality of supply bobbins.
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