JP4957907B2 - Filament winding equipment - Google Patents

Filament winding equipment Download PDF

Info

Publication number
JP4957907B2
JP4957907B2 JP2007230254A JP2007230254A JP4957907B2 JP 4957907 B2 JP4957907 B2 JP 4957907B2 JP 2007230254 A JP2007230254 A JP 2007230254A JP 2007230254 A JP2007230254 A JP 2007230254A JP 4957907 B2 JP4957907 B2 JP 4957907B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mandrel
chuck
winding
mounting jig
shaft body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2007230254A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009061637A (en
Inventor
忠司 魚住
元洋 谷川
弘樹 高嶌
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Murata Machinery Ltd
Original Assignee
Murata Machinery Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Murata Machinery Ltd filed Critical Murata Machinery Ltd
Priority to JP2007230254A priority Critical patent/JP4957907B2/en
Publication of JP2009061637A publication Critical patent/JP2009061637A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4957907B2 publication Critical patent/JP4957907B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、両端が軸支されたマンドレルの表面に、フープ巻ヘッドとヘリカル巻ヘッドで繊維束を巻き掛ける形態の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 in which a fiber bundle is wound around the surface of a mandrel supported at both ends by a hoop winding head and a helical winding head.

マンドレルを両持ち支持する形態のフィラメントワインディング装置においては、マンドレルの両端に設けられる軸状の治具を一対の三爪チャックで掴んで支持している。三爪チャックは、マンドレル支持台で回転自在に軸支されており、その一方がモーターで回転駆動される。三爪チャックに換えて、継手および回転体でマンドレルの両端を軸支する形態のフィラメントワインディング装置も提案されている(特許文献1)。   In a filament winding apparatus that supports both mandrels, the shaft-shaped jigs provided at both ends of the mandrel are held and supported by a pair of three-jaw chucks. The three-jaw chuck is rotatably supported by a mandrel support, and one of them is driven to rotate by a motor. A filament winding apparatus that supports both ends of a mandrel with a joint and a rotating body instead of a three-jaw chuck has also been proposed (Patent Document 1).

そこでは、マンドレルの筒軸心方向の両端に口金が設けてあり、各口金にねじ込み装着した継手を対向配置した回転体で軸支している。マンドレルはブロー成形された内殻からなる。マンドレルを回転駆動するために、各回転体はベアリングで回転自在に支持されており、回転体の一方がモーターの出力軸に連結されている。継手と回転体の嵌合部分の断面形状は例えば四角形状に形成してあり、両者は同行回転できる。対向配置される回転体はそれぞれ支持ブロックで支持されており、支持ブロックの一方を他方の支持ブロックに対して、接近あるいは離反する向きに移動できる。支持ブロックの前記動作によって、マンドレルに固定した継手を左右の回転体でチャッキングし、あるいはワインディング処理が施されたマンドレルを左右の回転体から取り外すことができる。マンドレルの両端に設けられる軸状の治具を三爪チャックで掴み固定する場合にも、同様に一方の支持ブロックを往復スライド操作してマンドレルを着脱する。   There, caps are provided at both ends of the mandrel in the axial direction of the cylinder, and the joints screwed into the caps are pivotally supported by rotating bodies arranged opposite to each other. The mandrel consists of a blow molded inner shell. In order to rotationally drive the mandrel, each rotating body is rotatably supported by a bearing, and one of the rotating bodies is connected to the output shaft of the motor. The cross-sectional shape of the fitting portion between the joint and the rotating body is, for example, a quadrangular shape, and both can rotate together. Each of the rotating bodies arranged to face each other is supported by a support block, and one of the support blocks can be moved toward or away from the other support block. By the operation of the support block, the joint fixed to the mandrel can be chucked by the left and right rotating bodies, or the mandrel subjected to the winding process can be removed from the left and right rotating bodies. Similarly, when holding and fixing shaft-shaped jigs provided at both ends of the mandrel with a three-jaw chuck, the mandrel is attached and detached by reciprocatingly sliding one support block.

フィラメントワインディング装置において、繊維束の巻き付け処理が終了したマンドレルと、巻き付け処理前のマンドレルとを自動交換することは特許文献2に公知である。そこでは、マンドレルの両側に設けた軸状の治具を、対向配置したスピンドルで支持し、一方のスピンドルをモーターで回転駆動しながら、繊維束をトラバース装置でマンドレルの長手方向に沿って往復操作することにより、繊維束をマンドレルに巻き付ている。他方のスピンドルはウエストドラムで回転自在に軸支されている。ウエストドラムは専用のモーターで回転駆動でき、その周面に繊維束を巻き付ることにより、繊維束の巻き付け始端を保持できる。   In the filament winding apparatus, it is known in Patent Document 2 that the mandrel after the winding process of the fiber bundle and the mandrel before the winding process are automatically exchanged. There, shaft-shaped jigs provided on both sides of the mandrel are supported by oppositely arranged spindles, and one spindle is driven to rotate by a motor, while the fiber bundle is reciprocated along the longitudinal direction of the mandrel with a traverse device. By doing so, the fiber bundle is wound around the mandrel. The other spindle is rotatably supported by a waist drum. The waist drum can be rotationally driven by a dedicated motor, and the winding start end of the fiber bundle can be held by winding the fiber bundle around the circumference.

マンドレルを交換する場合には、スピンドルを支持する一対のアームを起立姿勢から横臥姿勢に傾倒し、繊維束の巻き付け処理が終了したマンドレルを台車上に載置する。この状態で両スピンドルを離れる向きに移動させて、先のマンドレルをスピンドルから分離する。これにより、台車上には巻き付け処理が終了したマンドレルと新規なマンドレルが交互に載置されることとなる。台車をアーム横臥方向へ横移動させて、新規なマンドレルをスピンドルの間に位置させ、両スピンドルを接近する向きに移動させてマンドレルを捕捉する。この後、アームを起立姿勢に戻し、ウエストドラムに巻き付られていた繊維束を巻き付け始端にして巻き付けを行う。   When exchanging the mandrel, the pair of arms supporting the spindle is tilted from the standing posture to the lying posture, and the mandrel after the fiber bundle winding process is completed is placed on the carriage. In this state, both spindles are moved away from each other to separate the previous mandrel from the spindle. Thereby, the mandrel and the new mandrel for which the winding process has been completed are alternately placed on the carriage. The carriage is moved laterally in the arm recumbency direction, a new mandrel is positioned between the spindles, and both spindles are moved in an approaching direction to capture the mandrels. Thereafter, the arm is returned to the standing posture, and the fiber bundle wound around the waist drum is wound as the winding start end.

特開2000−186799号公報(段落番号0025、図9、10)JP 2000-186799 A (paragraph number 0025, FIGS. 9, 10) 特開平5−338043号公報(段落番号0037、図7)JP-A-5-338043 (paragraph number 0037, FIG. 7)

上記のように、特許文献1の装置においては、マンドレルの両端に設けた軸状の治具を、回転体あるいはチャックで掴んで回転駆動するため、マンドレルの交換や、繊維束の巻き付け始端をマンドレルに固定するのに多くの人手を要する。その点、特許文献2のフィラメントワインディング装置では、マンドレルの交換から繊維束の巻き付け始端の固定に至る一連の作業を自動的に行うことができる。しかし、特許文献2におけるマンドレルの自動交換装置を、本発明が適用対象とするフィラメントワインディング装置に応用することは難しい。   As described above, in the apparatus of Patent Document 1, since the shaft-shaped jigs provided at both ends of the mandrel are gripped by the rotating body or the chuck and are driven to rotate, the mandrel is replaced or the winding start end of the fiber bundle is used as the mandrel. It takes a lot of manpower to fix. In that respect, the filament winding apparatus of Patent Document 2 can automatically perform a series of operations from replacement of a mandrel to fixing of a winding start end of a fiber bundle. However, it is difficult to apply the automatic mandrel changing apparatus in Patent Document 2 to the filament winding apparatus to which the present invention is applied.

本発明装置においては、マンドレルをフープ巻ヘッドおよびヘリカル巻ヘッドの中央開口と直交する状態で配置する点が、特許文献2のワインディング装置と大きく異なる。このように、各ヘッドとマンドレルが直交配置してあると、取付治具を含むマンドレルの全体を、各ヘッドの中央開口に対して軸芯方向へ出し入れしながら、マンドレルを交換する必要がある。つまり、マンドレルを交換する時の移動軌跡が極めて複雑になる。加えて、チャック(または回転体)は回転駆動できる構造とする必要がある。そのため、マンドレルを自動交換しようとすると、そのための装置が大掛かりになるのを避けられず、マンドレルの自動交換を実現するうえで大きな障壁になっている。   The apparatus according to the present invention is greatly different from the winding apparatus of Patent Document 2 in that the mandrel is arranged in a state orthogonal to the central opening of the hoop winding head and the helical winding head. Thus, when each head and the mandrel are arranged orthogonally, it is necessary to replace the mandrel while taking the whole mandrel including the mounting jig into and out of the central opening of each head in the axial direction. That is, the movement trajectory when exchanging the mandrels becomes extremely complicated. In addition, the chuck (or rotating body) needs to have a structure that can be driven to rotate. For this reason, when an attempt is made to automatically replace the mandrel, it is inevitable that the apparatus for that purpose will become large, and this is a great barrier to realizing the automatic replacement of the mandrel.

本発明の目的は、マンドレルの自動交換を実現するのに好適な取付治具と、取付治具の駆動構造を備えているフィラメントワインディング装置を提供することにある。本発明は、マンドレルがフープ巻ヘッドおよびヘリカル巻ヘッドの開口と交差する形態のフィラメントワインディング装置に好適に適用できる。   The objective of this invention is providing the filament winding apparatus provided with the attachment jig | tool suitable for implement | achieving automatic replacement | exchange of a mandrel, and the drive structure of an attachment jig | tool. The present invention can be suitably applied to a filament winding apparatus in which the mandrel intersects with the openings of the hoop winding head and the helical winding head.

本発明のフィラメントワインディング装置は、マンドレルM1の軸心方向両端のそれぞれに固定した取付治具5が、一対のチャック6で支持されており、一方の取付治具5を支持するチャック6に、マンドレルM1を回転駆動するモーター15が配置してある。取付治具5は、チャック6で挟持固定される保持体10と、保持体10で回転自在に軸支される軸体12とで構成されて、軸体12がマンドレルM1に固定されている。チャック6は、保持体10を挟み固定する一対の挟持体21・22と、両挟持体21・22の少なくとも一方を他方の挟持体に対して接離操作するアクチュエーター23とで構成する。チャック6をアクチュエーター23で装着姿勢に切り換えた状態においては、取付治具5を両挟持体21・22の対向面の間から軸体12の径方向に沿って相対的に出し入れできる。モーター15が配置される側のチャック6の挟持体21に、モーター動力を出力する原動ギヤ18を設け、チャック6で捕捉される側の取付治具5の軸体12に、原動ギヤ18と噛み合う受動ギヤ16を固定する。   In the filament winding apparatus of the present invention, mounting jigs 5 fixed to both ends of the mandrel M1 in the axial direction are supported by a pair of chucks 6, and the mandrel is supported by the chuck 6 supporting one mounting jig 5. A motor 15 that rotationally drives M1 is disposed. The mounting jig 5 includes a holding body 10 that is clamped and fixed by the chuck 6 and a shaft body 12 that is rotatably supported by the holding body 10. The shaft body 12 is fixed to the mandrel M <b> 1. The chuck 6 includes a pair of sandwiching bodies 21 and 22 for sandwiching and fixing the holding body 10 and an actuator 23 for operating at least one of the sandwiching bodies 21 and 22 with respect to the other sandwiching body. In the state where the chuck 6 is switched to the mounting posture by the actuator 23, the mounting jig 5 can be relatively put in and out along the radial direction of the shaft body 12 from between the opposing surfaces of the both sandwiching bodies 21 and 22. A driving gear 18 for outputting motor power is provided on the clamping body 21 of the chuck 6 on the side where the motor 15 is disposed, and meshes with the driving gear 18 on the shaft body 12 of the mounting jig 5 on the side captured by the chuck 6. The passive gear 16 is fixed.

筒状に形成した保持体10の内部に、軸体12と、軸体12を軸支する回転軸受体11と、受動ギヤ16を配置し、受動ギヤ16と対向する保持体10の筒壁に、原動ギヤ18の出入りを許すギヤ開口17を形成する。   A shaft body 12, a rotary bearing body 11 that pivotally supports the shaft body 12, and a passive gear 16 are arranged inside the cylindrically-shaped holding body 10, and the cylindrical wall of the holding body 10 that faces the passive gear 16 is arranged. A gear opening 17 that allows the driving gear 18 to enter and exit is formed.

本発明においては、マンドレルM1の両端に固定される取付治具5を、チャック6で挟持固定される保持体10と、保持体10で回転自在に軸支される軸体12とで構成して、一対の取付治具5でマンドレルM1を回転自在に軸支した。さらに、一方の取付治具5の軸体12をモーター15の動力で駆動することにより、マンドレルM1を回転駆動できるようにした。このように、取付治具5の側でマンドレルM1を回転自在に支持すると、チャック6の側に軸受構造を設ける必要がなく、チャック6およびその周辺部構造を簡素化できる。また、チャック6をアクチュエーター23で装着姿勢に切り換えた状態では、取付治具5を両挟持体21・22の対向面の間から軸体12の径方向に沿って相対的に出し入れするだけで、取付治具5をチャック6で挟持し、あるいは取付治具5をチャック6から分離できる。したがって、本発明装置によれば、マンドレルM1をフープ巻ヘッド31およびヘリカル巻ヘッド32と交差配置した状態でワインディングを行うにもかかわらず、マンドレルM1の自動交換を実現して、圧力容器などのワインディング製品を能率よく製造できる。   In the present invention, the mounting jig 5 fixed to both ends of the mandrel M1 is composed of a holding body 10 that is clamped and fixed by a chuck 6 and a shaft body 12 that is rotatably supported by the holding body 10. The mandrel M1 was rotatably supported by a pair of mounting jigs 5. Furthermore, the mandrel M1 can be driven to rotate by driving the shaft body 12 of one mounting jig 5 with the power of the motor 15. Thus, if the mandrel M1 is rotatably supported on the mounting jig 5 side, it is not necessary to provide a bearing structure on the chuck 6 side, and the chuck 6 and its peripheral structure can be simplified. Further, in the state where the chuck 6 is switched to the mounting posture by the actuator 23, the mounting jig 5 is simply taken in and out along the radial direction of the shaft body 12 from between the opposing surfaces of the both sandwiching bodies 21 and 22. The mounting jig 5 can be clamped by the chuck 6 or the mounting jig 5 can be separated from the chuck 6. Therefore, according to the apparatus of the present invention, the winding of the pressure vessel or the like is realized by realizing the automatic replacement of the mandrel M1 even though the winding is performed in a state where the mandrel M1 is crossed with the hoop winding head 31 and the helical winding head 32. Product can be manufactured efficiently.

筒状に形成した保持体10の内部に、軸体12、回転軸受体11、および受動ギヤ16を配置すると、受動ギヤ16を保持体10で保護することができる。したがって、新規なマンドレルM1や、繊維束Rが巻き付けられたマンドレルM2を取り扱う際に、受動ギヤ16が他物と接当して破損するのを確実に防止できる。また、繊維束Rの切断屑が受動ギヤ16の歯面に付着するのをよく防止できる。   When the shaft body 12, the rotary bearing body 11, and the passive gear 16 are disposed inside the cylindrically formed holding body 10, the passive gear 16 can be protected by the holding body 10. Therefore, when handling the new mandrel M1 or the mandrel M2 around which the fiber bundle R is wound, it is possible to reliably prevent the passive gear 16 from coming into contact with other objects and being damaged. Further, it is possible to well prevent the cutting waste of the fiber bundle R from adhering to the tooth surface of the passive gear 16.

(実施例) 図1ないし図13は本発明に係るフィラメントワインディング装置の実施例を示す。フィラメントワインディング装置は、一群のクリールを支持する供給部と、供給部から送給される繊維束RをマンドレルM1に巻き付ける巻付装置を備えている。巻付装置には、巻き付け処理が終了したマンドレルM2を巻付装置から取り外し、あるいは新たなマンドレルM1を巻付装置に装填するための着脱装置が設けてある。 (Example) FIG. 1 thru | or FIG. 13 shows the Example of the filament winding apparatus based on this invention. The filament winding apparatus includes a supply unit that supports a group of creels and a winding device that winds the fiber bundle R fed from the supply unit around the mandrel M1. The winding device is provided with an attaching / detaching device for removing the mandrel M2 after the winding process from the winding device or loading a new mandrel M1 into the winding device.

最終製品が圧力容器である場合のマンドレルM1は、高強度アルミニウム材、ステンレス材などの金属材、あるいは樹脂成形品などで容器状に構成する。この実施例では図1および図2に示すように、マンドレルM1が、中央の円筒部1と、円筒部1の両端に連続するドーム部2と、ドーム部2の頂部に突設される口部3とを一体に備えている場合について説明する。繊維束Rは、例えばガラス繊維や炭素繊維の束からなる。先のクリールに巻き込まれた繊維束Rには、予め熱硬化性のプラスチック材が含浸させてある。なお、クリールから繰り出した繊維束Rに溶融したプラスチック材を含浸させた後、巻付装置に送給してもよい。   When the final product is a pressure vessel, the mandrel M1 is configured in a container shape using a metal material such as a high-strength aluminum material or stainless steel, or a resin molded product. In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the mandrel M <b> 1 has a central cylindrical portion 1, a dome portion 2 continuous at both ends of the cylindrical portion 1, and a mouth portion protruding from the top of the dome portion 2. 3 will be described. The fiber bundle R is made of, for example, a bundle of glass fibers or carbon fibers. The fiber bundle R wound on the previous creel is impregnated with a thermosetting plastic material in advance. The fiber bundle R fed from the creel may be impregnated with a molten plastic material and then fed to the winding device.

図2に示すように、マンドレルM1は、口部3に取付治具5を装着した状態で巻付装置に装填される。図1に示すように取付治具5は、巻付装置のチャック6で挟持固定される丸筒状の保持体10と、保持体10の内部に固定される一対のベアリング(回転軸受体)11と、両ベアリング11で回転自在に軸支される軸体12などで構成する。軸体12の一端は、先の口部3に取り外し可能に固定され、軸体12の他端の小径の軸部分12aが両ベアリング11で軸支してある。口部3の直径寸法は、保持体10の直径寸法より大きく設定してある。   As shown in FIG. 2, the mandrel M <b> 1 is loaded into the winding device in a state where the mounting jig 5 is mounted on the mouth portion 3. As shown in FIG. 1, the mounting jig 5 includes a round cylindrical holder 10 that is clamped and fixed by a chuck 6 of a winding device, and a pair of bearings (rotary bearing bodies) 11 that are fixed inside the holder 10. And a shaft body 12 that is rotatably supported by both bearings 11. One end of the shaft body 12 is detachably fixed to the previous opening 3, and a small-diameter shaft portion 12 a at the other end of the shaft body 12 is pivotally supported by both bearings 11. The diameter dimension of the mouth 3 is set larger than the diameter dimension of the holding body 10.

両取付治具5のうち、一方の取付治具5の軸体12はチャック6に設けたモーター15で回転駆動される。そのために、図1に向かって左側の取付治具5の軸部分12aに受動ギヤ16を固定し、受動ギヤ16と対向する保持体10の筒壁にギヤ開口17を形成している。先のモーター15の回転動力は、チャック6の側に設けた原動ギヤ18を介して受動ギヤ16に伝動される。   Of the two mounting jigs 5, the shaft body 12 of one mounting jig 5 is rotationally driven by a motor 15 provided on the chuck 6. For this purpose, the passive gear 16 is fixed to the shaft portion 12 a of the left mounting jig 5 as viewed in FIG. 1, and the gear opening 17 is formed in the cylindrical wall of the holding body 10 facing the passive gear 16. The rotational power of the previous motor 15 is transmitted to the passive gear 16 via a driving gear 18 provided on the chuck 6 side.

図3ないし図5に示すようにチャック6は、基本的に上下に対向する一対の挟持体21・22と、下方の挟持体22を上方の挟持体21に対して接離操作するエアーシリンダー(アクチュエーター)23と、これらの部材を支持するチャック台24などで構成する。各挟持体22の対向面には、先の保持体10を受け入れる凹部25がそれぞれ形成してある。一対のチャック6のうち、片方のチャック6の挟持体21に先の原動ギヤ18が組み込んである。   As shown in FIGS. 3 to 5, the chuck 6 basically includes a pair of sandwiching bodies 21, 22 that are vertically opposed to each other, and an air cylinder (a cylinder that moves the lower sandwiching body 22 toward and away from the upper sandwiching body 21). Actuator) 23 and a chuck base 24 for supporting these members. Recesses 25 for receiving the previous holding body 10 are respectively formed on the opposing surfaces of the holding bodies 22. Of the pair of chucks 6, the previous driving gear 18 is incorporated in the holding body 21 of one chuck 6.

図2において、巻付装置は、主として円筒部1に対して繊維束Rをフープ巻きするための2組のフープ巻ヘッド31と、円筒部1およびドーム部2に対して繊維束Rをヘリカル巻きするためのヘリカル巻ヘッド32とを備えている。図7に示すようにフープ巻ヘッド31は、中央に円形の開口33を有するフレーム34と、先の開口33に沿って旋回駆動される複数個のボビン35と、ボビン35を移行案内するガイド溝36と、図示していないボビン35の駆動機構などで構成してある。マンドレルM1はフレーム34と直交する状態で開口33の中央部分に支持される。したがって、ボビン35を旋回駆動することにより、ボビン35から繰り出される繊維束RをマンドレルM1に巻き付けることができる。また、フレーム34をベース30の長手方向に沿って往復駆動することにより、繊維束RのマンドレルM1に対する巻き付け位置を変更できる。   In FIG. 2, the winding device mainly includes two sets of hoop winding heads 31 for hoop winding the fiber bundle R around the cylindrical portion 1, and helical winding of the fiber bundle R around the cylindrical portion 1 and the dome portion 2. And a helical winding head 32. As shown in FIG. 7, the hoop winding head 31 includes a frame 34 having a circular opening 33 in the center, a plurality of bobbins 35 that are pivotally driven along the previous opening 33, and guide grooves that guide the transition of the bobbin 35. 36 and a drive mechanism of a bobbin 35 (not shown). The mandrel M1 is supported by the central portion of the opening 33 in a state orthogonal to the frame 34. Therefore, by rotating the bobbin 35, the fiber bundle R fed out from the bobbin 35 can be wound around the mandrel M1. Moreover, the winding position with respect to the mandrel M1 of the fiber bundle R can be changed by reciprocatingly driving the frame 34 along the longitudinal direction of the base 30.

図6においてヘリカル巻ヘッド32は、中央に円形の開口40を有する門形のフレーム41と、開口40の周縁に配置されるガイドリング42と、ガイドリング42の両側に配置される張力調整部43などで構成してある。図示していないが、ガイドリング42の周囲には一群の補助ガイドが配置され、ガイドリング42の内面にはガイドリング42に貫通される一群のガイド穴に対応して開繊ガイドが設けてある。マンドレルM1はフレーム41と直交する状態で開口40の中央部分に支持される。   In FIG. 6, the helical winding head 32 includes a gate-shaped frame 41 having a circular opening 40 in the center, a guide ring 42 disposed on the periphery of the opening 40, and a tension adjusting unit 43 disposed on both sides of the guide ring 42. Etc. Although not shown, a group of auxiliary guides are arranged around the guide ring 42, and an opening guide is provided on the inner surface of the guide ring 42 corresponding to the group of guide holes penetrating the guide ring 42. . The mandrel M <b> 1 is supported by the central portion of the opening 40 in a state orthogonal to the frame 41.

供給部から送給される繊維束Rは、フレーム41の外側方に配置したガイドローラーで変向案内され、張力調整部43で所定の張力を付与されたのち、ガイドリング42のガイド穴へと案内される。フレーム41はベース30の長手方向の中央部分に固定してある。したがって、マンドレルM1を往復操作しながら所定角度だけ回転操作することにより、ガイドリング42で案内された繊維束RをマンドレルM1の周面の長手方向に沿って巻き付けることができる。   The fiber bundle R fed from the supply unit is deflected and guided by a guide roller disposed on the outer side of the frame 41, and given a predetermined tension by the tension adjusting unit 43, and then into the guide hole of the guide ring 42. Guided. The frame 41 is fixed to the central portion of the base 30 in the longitudinal direction. Therefore, the fiber bundle R guided by the guide ring 42 can be wound along the longitudinal direction of the peripheral surface of the mandrel M1 by rotating the mandrel M1 by a predetermined angle while reciprocating the mandrel M1.

着脱装置は、先に説明した一対のチャックと、マンドレルM1を持ち換えるためのチャックを一組にして構成してある。図8から図13に示すフィラメントワインディング装置においては、2群のマンドレルM1を交互に巻付装置に装填し、あるいは巻き付け処理が終了したマンドレルM2を巻付装置から交互に取り外すので、2組の着脱装置を巻き付け装置に設けている。   The attachment / detachment device is configured by combining the pair of chucks described above and a chuck for changing the mandrel M1. In the filament winding apparatus shown in FIGS. 8 to 13, two groups of mandrels M1 are alternately loaded into the winding apparatus, or the mandrel M2 after the winding process is alternately removed from the winding apparatus, so that two sets of attachment / detachment are performed. The device is provided in a winding device.

2組の着脱装置のうち、図8に向かって右側のマンドレルM1を支持するチャックを、図8から図13において符号6R・6R・46Rで示す。同様に、図8に向かって左側のマンドレルM1を支持するチャックを、図8から図13において符号6L・6L・46Lで示している。なお、持ち換え用のチャック46R・46Lの構造は、モーター15を備えていない側のチャック6R・6Lと同じ構造に構成してある。上記の各チャックは、ベース30の長手方向はもちろん、ベース30に対して接近あるいは離反する向きに移動できるように構成してある。ベース30には、ヘリカル巻ヘッド32を間に挟んで2組のフープ巻ヘッド31が設けてある。2組のフープ巻ヘッド31は、右側のマンドレル群と、左側のマンドレル群に対応して1個ずつ設けてある。   Of the two sets of attachment / detachment devices, chucks that support the right mandrel M1 as viewed in FIG. 8 are denoted by reference numerals 6R, 6R, and 46R in FIGS. Similarly, chucks that support the left mandrel M1 as viewed in FIG. 8 are denoted by reference numerals 6L, 6L, and 46L in FIGS. The holding chucks 46R and 46L have the same structure as the chucks 6R and 6L on the side where the motor 15 is not provided. Each of the chucks described above is configured so that it can move not only in the longitudinal direction of the base 30 but also in a direction toward or away from the base 30. The base 30 is provided with two sets of hoop winding heads 31 with a helical winding head 32 interposed therebetween. Two sets of hoop winding heads 31 are provided, one for each of the right mandrel group and the left mandrel group.

図8は、巻き付けが終了した状態のマンドレルM2を示している。この状態では、各フープ巻ヘッド31から繰り出された繊維束Rの終端部分と、ヘリカル巻ヘッド32から繰り出された繊維束Rの終端部分とが、それぞれ受渡しリング51に巻き付けてある。両受渡しリング50・51の間の繊維束Rをカッター52で切断することにより、巻き付け始端となる側の受渡しリング51がマンドレルM2から切り離される。マンドレルM2は、取付治具5の両端の保持体10がチャック6R・6Rで掴み保持してある。   FIG. 8 shows the mandrel M2 in a state where the winding is finished. In this state, the end portion of the fiber bundle R drawn out from each hoop winding head 31 and the end portion of the fiber bundle R drawn out from the helical winding head 32 are respectively wound around the delivery ring 51. By cutting the fiber bundle R between the delivery rings 50 and 51 with the cutter 52, the delivery ring 51 on the side that becomes the winding start end is separated from the mandrel M2. In the mandrel M2, the holding bodies 10 at both ends of the mounting jig 5 are held and held by the chucks 6R and 6R.

上記の状態で、図9に示すように左側のマンドレル群から新たなマンドレルM1をチャック6L・46Lで挟み保持して、巻付装置の巻き付け中心に装填する。図9に向かって左側のチャック6Lは、取付治具5の保持体10を挟持し、右側のチャック46Lは軸体12の口部3寄りを挟持する。この状態で、マンドレルM1を巻き付け中心に位置させて、保持体10の側端どうしを接当させ、両マンドレルM1・M2を同時に図9に向かって右方へ僅かに移動させる。次に図10に示すように、矢印aで示すように、巻き付けが終了した状態のマンドレルM2の一方の取付治具5を持ち換え用のチャック46Rでつかみ、それまで取付治具5を保持していたチャック6Rを矢印bで示すように分離する。   In the above state, as shown in FIG. 9, a new mandrel M1 from the left mandrel group is sandwiched and held by the chucks 6L and 46L, and loaded into the winding center of the winding device. As shown in FIG. 9, the left chuck 6 </ b> L sandwiches the holder 10 of the mounting jig 5, and the right chuck 46 </ b> L sandwiches the shaft body 12 near the mouth 3. In this state, the mandrel M1 is positioned at the winding center, the side ends of the holding body 10 are brought into contact with each other, and both mandrels M1 and M2 are simultaneously moved slightly to the right as viewed in FIG. Next, as shown in FIG. 10, as shown by an arrow a, one of the mounting jigs 5 of the mandrel M2 in a state where the winding is finished is held by the holding chuck 46R, and the mounting jig 5 is held until then. The chuck 6R that has been separated is separated as indicated by the arrow b.

さらに、両マンドレルM1・M2を矢印c方向へ移動操作して、巻き付けが終了した状態のマンドレルM2を取り外し位置へ移動させる。同時に、新規なマンドレルM1の一方の取付治具5がフープ巻ヘッド31とヘリカル巻ヘッド32の開口33・40をくぐり抜ける。このとき、図示していない保持具で受渡しリング51を移動不能に位置保持しておくことにより、受渡しリング51を新規なマンドレルM1の側の取付治具5に移し変えることができる。つまり、各ヘッド31・32から繰り出される繊維束Rの巻き付け始端を、新規なマンドレルM1側に渡すことができる。   Further, the mandrels M1 and M2 are moved in the direction of the arrow c to move the mandrel M2 in the state where the winding is completed to the removal position. At the same time, one attachment jig 5 of the new mandrel M1 passes through the openings 33 and 40 of the hoop winding head 31 and the helical winding head 32. At this time, the delivery ring 51 can be transferred to the attachment jig 5 on the side of the new mandrel M1 by holding the delivery ring 51 in a non-movable position with a holder (not shown). That is, the winding start end of the fiber bundle R fed out from the heads 31 and 32 can be passed to the new mandrel M1 side.

上記の状態で、巻き付けが終了した状態のマンドレルM2が巻付装置の外へ取り出されて、次の加熱工程へと送給され、繊維束Rに含浸させたプラスチック材が硬化処理される。並行して図11に示すように、各ヘッド31・32の開口33・40をくぐり抜けた取付治具5の側端に新たな受渡しリング50が外嵌される。さらに取付治具5の側端を矢印dのようにチャック6Lで掴んだのち、持ち換え用のチャック46Lを矢印eのように取付治具5から分離し、再びマンドレルM2を矢印f方向へ移動させて、受渡しリング50・51を口部3に隣接させる。   In the above state, the mandrel M2 in a state where the winding has been completed is taken out of the winding device and fed to the next heating step, and the plastic material impregnated in the fiber bundle R is cured. In parallel, as shown in FIG. 11, a new delivery ring 50 is externally fitted to the side end of the mounting jig 5 that has passed through the openings 33 and 40 of the heads 31 and 32. Further, after gripping the side end of the mounting jig 5 with the chuck 6L as shown by the arrow d, the chuck 46L for replacement is separated from the mounting jig 5 as shown by the arrow e, and the mandrel M2 is moved again in the direction of the arrow f. Then, the delivery rings 50 and 51 are made adjacent to the mouth portion 3.

以上により、新規なマンドレルM1の巻き付け準備が完了するので、以後は、図12に示すようにマンドレルM1に対して左側のフープ巻ヘッド31とヘリカル巻ヘッド32とで繊維束Rを巻き付けて、マンドレルM1の周囲に補強層を形成する。補強層が完成したら、繊維束Rを受渡しリング50に巻き付けて、巻き付け作業を終了する。こののち、図13に示すように、両受渡しリング50・51の間の繊維束Rをカッター53で切断することにより、次の新規なマンドレルM1の巻き付け始端となる側の受渡しリング50がマンドレルM2から切り離される。以後、右側のマンドレル群から新規なマンドレルM1を巻付装置に供給して、上記の手順を繰り返し行うことにより、圧力容器のブランク体を連続して製造することができる。   Thus, the preparation for winding the new mandrel M1 is completed. Thereafter, as shown in FIG. 12, the fiber bundle R is wound around the mandrel M1 with the hoop winding head 31 and the helical winding head 32 on the left side. A reinforcing layer is formed around M1. When the reinforcing layer is completed, the fiber bundle R is wound around the delivery ring 50, and the winding operation is completed. After that, as shown in FIG. 13, the fiber bundle R between the delivery rings 50 and 51 is cut with a cutter 53, so that the delivery ring 50 on the side that becomes the winding start end of the next new mandrel M1 becomes the mandrel M2. Detached from. Thereafter, by supplying the new mandrel M1 from the right mandrel group to the winding device and repeating the above procedure, a blank body of the pressure vessel can be continuously produced.

本発明のフィラメントワインディング装置においては、先に説明したように保持体10と、保持体10で回転自在に支持される軸体12とで取付治具5を構成し、一対の取付治具5でマンドレルM1を回転自在に軸支した。さらに、一方の取付治具5の軸体12をモーター15の動力で駆動することにより、マンドレルM1を回転駆動できるようにした。このように、取付治具5の側でマンドレルM1を回転自在に支持すると、チャック6の側に軸受構造を設ける必要がなく、チャック6およびその周辺部構造を簡素化できる。   In the filament winding apparatus of the present invention, as described above, the mounting jig 5 is configured by the holding body 10 and the shaft body 12 rotatably supported by the holding body 10. The mandrel M1 was rotatably supported. Furthermore, the mandrel M1 can be driven to rotate by driving the shaft body 12 of one mounting jig 5 with the power of the motor 15. Thus, if the mandrel M1 is rotatably supported on the mounting jig 5 side, it is not necessary to provide a bearing structure on the chuck 6 side, and the chuck 6 and its peripheral structure can be simplified.

チャック6でマンドレルM1を保持する場合は、図3に示すように、エアーシリンダー23でチャック6を装着姿勢に切り換え、一対の挟持体21・22の間に取付治具5位置させた状態でチャック6を挟持姿勢に切り換えることで簡便に行える。つまり、取付治具5を両挟持体21・22の対向面の間から軸体12の径方向に沿って相対的に出し入れすることにより、図5に示すように取付治具5をチャック6で挟持し、あるいはチャック6から簡単に分離できる。また、図4に示すように、軸体12に固定した受動ギヤ16を、チャック6側の原動ギヤ18と噛み合せることができる。これにより、マンドレルM1の自動交換を実現して、圧力容器などのワインディング製品を効率よく製造できることとなる。   When holding the mandrel M1 with the chuck 6, as shown in FIG. 3, the chuck 6 is switched to the mounting posture by the air cylinder 23, and the chuck 5 is positioned between the pair of sandwiching bodies 21 and 22. This can be done simply by switching 6 to the holding posture. In other words, the mounting jig 5 is moved in and out of the opposing surfaces of the sandwiching bodies 21 and 22 along the radial direction of the shaft body 12, so that the mounting jig 5 is held by the chuck 6 as shown in FIG. It can be clamped or easily separated from the chuck 6. Further, as shown in FIG. 4, the passive gear 16 fixed to the shaft body 12 can be engaged with the driving gear 18 on the chuck 6 side. As a result, automatic replacement of the mandrel M1 is realized, and a winding product such as a pressure vessel can be efficiently manufactured.

上記の実施例では、ヘリカル巻ヘッド32と2組のフープ巻ヘッド31とを用いて、2群のマンドレルM1を交互に巻付装置に装填して繊維束Rを巻き付けるようにしたが、その必要はない。例えば1群のマンドレルRを巻付装置に順に装填して繊維束Rを巻き付けることができる。また、保持体10は円筒状に構成する必要はなく、断面外形が多角形状に形成してあってもよい。受動ギヤ16は軸部分12aの軸端や、軸部分12aの大径の軸部分との隣接部分に配置することができる。受動ギヤ16は、平歯車以外の傘歯車や、はすば歯車であってもよい。アクチュエーター23は、油圧シリンダーやモーターシリンダー、あるいはソレノイドなどを適用することができる。   In the above embodiment, the helical winding head 32 and the two sets of hoop winding heads 31 are used to alternately load the two bundles of mandrels M1 into the winding device and wind the fiber bundle R. There is no. For example, a group of mandrels R can be sequentially loaded into a winding device to wind the fiber bundle R. Moreover, the holding body 10 does not need to be configured in a cylindrical shape, and the cross-sectional outer shape may be formed in a polygonal shape. The passive gear 16 can be disposed at the shaft end of the shaft portion 12a or at a portion adjacent to the large-diameter shaft portion of the shaft portion 12a. The passive gear 16 may be a bevel gear other than a spur gear or a helical gear. As the actuator 23, a hydraulic cylinder, a motor cylinder, a solenoid, or the like can be applied.

マンドレルの正面図と、要部の拡大図である。It is the front view of a mandrel, and the enlarged view of the principal part. マンドレルと巻付装置の概略関係を示す正面図である。It is a front view which shows the schematic relationship between a mandrel and a winding apparatus. チャックの側面図である。It is a side view of a chuck | zipper. 図2におけるA−A線断面図である。It is the sectional view on the AA line in FIG. 図2におけるB−B線断面図である。It is the BB sectional view taken on the line in FIG. ヘリカル巻ヘッドを示す側面図である。It is a side view which shows a helical winding head. フープ巻ヘッドを示す側面図である。It is a side view which shows a hoop winding head. ワインディング製品の製造過程の第1過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 1st process of the manufacturing process of a winding product. ワインディング製品の製造過程の第2過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 2nd process of the manufacturing process of a winding product. ワインディング製品の製造過程の第3過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 3rd process of the manufacturing process of a winding product. ワインディング製品の製造過程の第4過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 4th process of the manufacturing process of a winding product. ワインディング製品の製造過程の第5過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the 5th process of the manufacturing process of a winding product. ワインディング製品の製造過程の終段過程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the last stage process of the manufacturing process of a winding product.

符号の説明Explanation of symbols

5 取付治具
6 チャック
10 保持体
12 軸体
16 受動ギヤ
18 原動ギヤ
21 (上方の)挟持体
22 (下方の)挟持体
31 フープ巻ヘッド
32 ヘリカル巻ヘッド
M1 マンドレル
R 繊維束
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Mounting jig 6 Chuck 10 Holding body 12 Shaft body 16 Passive gear 18 Driving gear 21 (Upper) Holding body 22 (Lower) Holding body 31 Hoop winding head 32 Helical winding head M1 Mandrel R Fiber bundle

Claims (2)

マンドレルの軸心方向両端のそれぞれに固定した取付治具が、一対のチャックで支持されており、前記一方の取付治具を支持するチャックに、マンドレルを回転駆動するモーターが配置してあるフィラメントワインディング装置であって、
前記取付治具は、前記チャックで挟持固定される保持体と、前記保持体で回転自在に軸支される軸体とで構成されて、前記軸体が前記マンドレルに固定されており、
前記チャックは、前記保持体を挟み固定する一対の挟持体と、両挟持体の少なくとも一方を他方の挟持体に対して接離操作するアクチュエーターとで構成されており、
前記チャックをアクチュエーターで装着姿勢に切り換えた状態において、前記取付治具を両挟持体の対向面の間から軸体の径方向に沿って相対的に出し入れでき、
前記モーターが配置される側の前記チャックの前記挟持体に、モーター動力を出力する原動ギヤが設けられ、前記チャックで捕捉される側の前記取付治具の前記軸体に、前記原動ギヤと噛み合う受動ギヤが固定してあるフィラメントワインディング装置。
Filament winding in which mounting jigs fixed to both ends in the axial direction of the mandrel are supported by a pair of chucks, and a motor for rotating the mandrel is arranged on the chuck supporting the one mounting jig. A device,
The mounting jig is composed of a holding body sandwiched and fixed by the chuck and a shaft body rotatably supported by the holding body, and the shaft body is fixed to the mandrel,
The chuck is composed of a pair of sandwiching bodies that sandwich and fix the holding body, and an actuator that performs an operation of contacting and separating at least one of the sandwiching bodies with respect to the other sandwiching body,
In the state where the chuck is switched to the mounting posture by an actuator, the mounting jig can be relatively taken in and out along the radial direction of the shaft body from between the opposing surfaces of both sandwiching bodies,
A driving gear for outputting motor power is provided on the clamping body of the chuck on the side where the motor is disposed, and meshes with the driving gear on the shaft body of the mounting jig on the side captured by the chuck. Filament winding device with passive gear fixed.
筒状に形成した前記保持体の内部に、前記軸体と、前記軸体を軸支する回転軸受体と、前記受動ギヤが配置されており、
前記受動ギヤと対向する前記保持体の筒壁に、前記原動ギヤの出入りを許すギヤ開口が形成してある請求項1記載のフィラメントワインディング装置。
Inside the holding body formed in a cylindrical shape, the shaft body, a rotary bearing body that supports the shaft body, and the passive gear are arranged,
The filament winding apparatus according to claim 1, wherein a gear opening that allows the driving gear to enter and exit is formed in a cylindrical wall of the holding body facing the passive gear.
JP2007230254A 2007-09-05 2007-09-05 Filament winding equipment Active JP4957907B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007230254A JP4957907B2 (en) 2007-09-05 2007-09-05 Filament winding equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007230254A JP4957907B2 (en) 2007-09-05 2007-09-05 Filament winding equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009061637A JP2009061637A (en) 2009-03-26
JP4957907B2 true JP4957907B2 (en) 2012-06-20

Family

ID=40556702

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007230254A Active JP4957907B2 (en) 2007-09-05 2007-09-05 Filament winding equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4957907B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5578305B2 (en) * 2009-03-30 2014-08-27 村田機械株式会社 Filament winding equipment
JP5752627B2 (en) * 2012-03-19 2015-07-22 村田機械株式会社 Filament winding equipment
CN112722378A (en) * 2020-11-27 2021-04-30 广西电网有限责任公司贵港供电局 Annular gap wheel winding and wrapping tool capable of being sealed

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01257012A (en) * 1988-04-06 1989-10-13 Mazda Motor Corp Rotational heating and curing device for frp formed object
DE69221132T2 (en) * 1992-05-27 1998-01-15 Toray Industries Fiber winding device
JP2000186799A (en) * 1998-12-22 2000-07-04 Mitsubishi Chemicals Corp Manufacture of pressure vessel
JP4380885B2 (en) * 2000-04-17 2009-12-09 日機装株式会社 Machine tools used for the production of long fiber reinforced plastic products
JP3671852B2 (en) * 2001-03-27 2005-07-13 株式会社豊田自動織機 Filament winding equipment
JP2004314550A (en) * 2003-04-18 2004-11-11 Toyota Industries Corp Frp pipe and filament winding apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009061637A (en) 2009-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8105454B2 (en) Filament winding apparatus and method thereof
JP4420250B2 (en) Filament winding equipment
JP4403521B2 (en) Filament winding equipment
JP4403522B2 (en) Filament winding equipment
EP2036698B1 (en) Filament winding apparatus
JP5278662B2 (en) Filament winding equipment
US20100113172A1 (en) Threading machine for the connection of deformed reinforcing bars
JP4957907B2 (en) Filament winding equipment
WO2001017760A1 (en) Method and device for producing body ply material for pneumatic tires
CN113334748B (en) Fiber winding device
CN110626882B (en) Wire spool clamping jaw and using method thereof
JP5578305B2 (en) Filament winding equipment
CN110668260B (en) Guiding fusing device, automatic winding system and automatic winding method thereof
JPH05326312A (en) Automatic coil winding machine
JP2013078959A (en) Filament winding apparatus
JP5339022B2 (en) Filament winding equipment
CN105562673B (en) A kind of intelligent automation conic net net making machine
JP2009066818A (en) Conveying device of mandrel
JP6830022B2 (en) Bobbin handling device
CN114283998B (en) Wire mesh production device, solar cell interconnection system and method thereof
JP2014024169A (en) Method and apparatus for grinding inner surface
JPH10338425A (en) Method and device for transferring bobbin winding body, and interposing pallet for transfering bobbin winding body
JP6637477B2 (en) Apparatus and method for manufacturing shaft-shaped composite member
JP2018511542A (en) Apparatus and method for handling wound yarn strands
KR20240037242A (en) Filament winder equipped with a rotating support having multiple winding heads

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100617

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20120126

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120222

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120306

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150330

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4957907

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250