JP5643323B2 - フィラメントワインディング装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィラメントワインディング装置の技術に関する。

従来より、樹脂を含浸させた繊維束をライナーの外周面に巻き付けていくフィラメントワインディング装置が知られている。フィラメントワインディング装置は、放射状に複数の繊維束ガイドを設けたヘリカルヘッドを備え、ライナーの外周面に複数本の繊維束を同時に巻き付けることを可能としている（例えば特許文献１参照）。

しかし、繊維束ガイドを支持するガイド支持装置は、繊維束ガイドを移動及び回転させる構造を備えるために複雑であり、多くの繊維束ガイドを全て放射状に設けることは困難とされていた。そのため、多くの繊維束ガイドを設けるために該繊維束ガイドをライナーの移送方向に複数列配置したフィラメントワインディング装置が提案されている。

但し、繊維束ガイドをライナーの移送方向に複数列配置したフィラメントワインディング装置においては、繊維束の巻き付け角度が変化したときに、該繊維束をライナーの外周面に等間隔に巻き付けることができないという問題点を有していた。

特開２０１０−３６４６１号公報

本発明は、繊維束ガイドをライナーの移送方向に複数列配置したフィラメントワインディング装置において、繊維束の巻き付け角度が変化した場合であっても、該繊維束をライナーの外周面に等間隔に巻き付けることが可能となる技術を提供することを目的としている。

次に、この課題を解決するための手段を説明する。

即ち、第１の発明は、移送されるライナーの周囲に放射状に繊維束ガイドを設けた第一ヘリカルヘッドと、前記第一ヘリカルヘッドに隣接して設けられ、移送される前記ライナーの周囲に放射状に繊維束ガイドを設けた第二ヘリカルヘッドと、を備え、前記ライナーへの繊維束の巻き付け角度に応じて、前記第一ヘリカルヘッドの繊維束ガイドと前記第二ヘリカルヘッドの繊維束ガイドとの位相差を調節する位相調節手段を設けたフィラメントワインディング装置において、
前記第一ヘリカルヘッドの繊維束ガイドと前記第二ヘリカルヘッドの繊維束ガイドとの位相差は、前記繊維束の巻き付け角度が所定の値であるときに、前記ライナーの外周面に巻き付けられた前記繊維束が等間隔になる場合を基準とし、
前記ライナーの移送速度若しくは前記ライナーの周速度から前記繊維束の巻き付け角度が所定の値よりも大きいと検知した場合に、前記位相調節手段は、前記第一ヘリカルヘッド又は前記第二ヘリカルヘッドを自動的に駆動することで、
前記第一ヘリカルヘッドの繊維束ガイドと前記第二ヘリカルヘッドの繊維束ガイドとの位相差を小さくして前記繊維束を等間隔に巻き付ける。

第２の発明は、移送されるライナーの周囲に放射状に繊維束ガイドを設けた第一ヘリカルヘッドと、前記第一ヘリカルヘッドに隣接して設けられ、移送される前記ライナーの周囲に放射状に繊維束ガイドを設けた第二ヘリカルヘッドと、を備え、前記ライナーへの繊維束の巻き付け角度に応じて、前記第一ヘリカルヘッドの繊維束ガイドと前記第二ヘリカルヘッドの繊維束ガイドとの位相差を調節する位相調節手段を設けたフィラメントワインディング装置において、
前記第一ヘリカルヘッドの繊維束ガイドと前記第二ヘリカルヘッドの繊維束ガイドとの位相差は、前記繊維束の巻き付け角度が所定の値であるときに、前記ライナーの外周面に巻き付けられた前記繊維束が等間隔になる場合を基準とし、
前記ライナーの移送速度若しくは前記ライナーの周速度から前記繊維束の巻き付け角度が所定の値よりも小さいと検知した場合に、前記位相調節手段は、前記第一ヘリカルヘッド又は前記第二ヘリカルヘッドを自動的に駆動することで、
前記第一ヘリカルヘッドの繊維束ガイドと前記第二ヘリカルヘッドの繊維束ガイドとの位相差を大きくして前記繊維束を等間隔に巻き付ける。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

第１の発明によれば、繊維束の巻き付け角度が所定の値よりも大きくなる場合において、第一ヘリカルヘッドの繊維束ガイドによって案内された繊維束と繊維束の中間位置に、第二ヘリカルヘッドの繊維束ガイドによって案内された繊維束を導くことができる。これにより、繊維束をライナーの外周面に等間隔に巻き付けることが可能となる。

第２の発明によれば、繊維束の巻き付け角度が所定の値よりも小さくなる場合において、第一ヘリカルヘッドの繊維束ガイドによって案内された繊維束と繊維束の中間位置に、第二ヘリカルヘッドの繊維束ガイドによって案内された繊維束を導くことができる。これにより、繊維束をライナーの外周面に等間隔に巻き付けることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００を示す図。 ヘリカル巻き装置４０を構成する第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４を示す図。 第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４を構成するガイド支持装置４５を示す図。 ライナー１の移送速度ならびに周速度が所定の値であるときの繊維束Ｆの巻き付け角度θを示す図。 ライナー１の移送速度ならびに周速度が所定の値であるときの第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４を示す図。 ライナー１の移送速度が所定の値から変化したときの繊維束Ｆの巻き付け角度θを示す図。 ライナー１の周速度が所定の値から変化したときの繊維束Ｆの巻き付け角度θを示す図。 第一ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０と第二ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０との位相差ＰＡを大きくして繊維束Ｆを等間隔に巻き付ける図。 第一ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０と第二ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０との位相差ＰＡを小さくして繊維束Ｆを等間隔に巻き付ける図。 第一ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０と第二ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０との位相差ＰＡを算出する方法を示す図。

まず、図１を用いて、本発明の一実施形態に係るフィラメントワインディング装置（以降「ＦＷ装置」）１００の全体構成について説明する。

図１は、ＦＷ装置１００を示した側面図である。図中に示す矢印Ａは、ライナー１の移送方向を示している。また、ライナー１の移送方向と平行な方向をＦＷ装置１００の前後方向とし、ライナー１が移送される一方向を前側（本図左側）、他方向を後側（本図右側）と定義する。なお、ＦＷ装置１００は、ライナー１を前後方向に往復動させるため、該ライナー１の移送方向に応じて前側及び後側が定まる。

ＦＷ装置１００は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付けていく装置である。ＦＷ装置１００は、主に主基台１０と、ライナー移送装置２０と、フープ巻き装置３０と、ヘリカル巻き装置４０と、で構成される。

ライナー１は、例えば高強度アルミニウム材やポリアミド系樹脂等によって形成された略円筒形状の中空容器である。ライナー１は、該ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが巻き付けられることによって耐圧特性の向上が図られる。つまり、ライナー１は、耐圧容器を構成する基材とされる。

主基台１０は、ＦＷ装置１００の基礎を構成する主たる構造体である。主基台１０の上部には、ライナー移送装置用レール１１が設けられている。ライナー移送装置用レール１１には、ライナー移送装置２０が載置されている。また、主基台１０の上部には、ライナー移送装置用レール１１に対して平行にフープ巻き装置用レール１２が設けられている。フープ巻き装置用レール１２には、フープ巻き装置３０が載置されている。

このような構成により、主基台１０は、ＦＷ装置１００の基礎を構成するとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー移送装置２０ならびにフープ巻き装置３０を移動させることを可能としている。

ライナー移送装置２０は、ライナー１を回転させながら移送する装置である。詳細には、ライナー移送装置２０は、ＦＷ装置１００の前後方向を中心軸としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送する装置である。ライナー移送装置２０は、主に基台２１と、ライナー支持部２２と、で構成される。

基台２１には、該基台２１の上部に一対のライナー支持部２２が設けられている。ライナー支持部２２は、ライナー支持フレーム２３と回転軸２４で構成され、ライナー１を回転させる。

具体的に説明すると、ライナー支持部２２は、基台２１から上方に向けて延設されたライナー支持フレーム２３と、該ライナー支持フレーム２３から前後方向に向けて延設された回転軸２４と、で構成される。そして、回転軸２４に取り付けられたライナー１は、図示しない動力機構によって一方向に回転されるのである。

このような構成により、ライナー移送装置２０は、ＦＷ装置１００の前後方向を中心軸としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送することを可能としている。

フープ巻き装置３０は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける装置である。詳細には、フープ巻き装置３０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θ（図２参照）がＦＷ装置１００の前後方向に対して略垂直となる、いわゆるフープ巻きを行なう装置である。フープ巻き装置３０は、主に基台３１と、動力機構３２と、フープ巻き掛け装置３３と、で構成される。

基台３１には、動力機構３２によって回転されるフープ巻き掛け装置３３が設けられている。フープ巻き掛け装置３３は、巻き掛けテーブル３４とボビン３５で構成され、ライナー１の外周面１Ｓにフープ巻きを行なう。

具体的に説明すると、フープ巻き掛け装置３３は、主にフープ巻きを行なう巻き掛けテーブル３４と、該巻き掛けテーブル３４に繊維束Ｆを供給するボビン３５と、で構成される。そして、巻き掛けテーブル３４に設けられた繊維束ガイドによってライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが導かれ、巻き掛けテーブル３４が回転することでフープ巻きが行なわれる。

このような構成により、フープ巻き装置３０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θ（図２参照）がＦＷ装置１００の前後方向に対して略垂直となるフープ巻きを行なうことを可能としている。なお、本ＦＷ装置１００は、フープ巻き装置３０の移動速度や巻き掛けテーブル３４の回転速度を調節することによって、繊維束Ｆの巻き付け態様を自在に変更可能としている。

ヘリカル巻き装置４０は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける装置である。詳細には、ヘリカル巻き装置４０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θ（図２参照）がＦＷ装置１００の前後方向に対して所定の値となる、いわゆるヘリカル巻きを行なう装置である。ヘリカル巻き装置４０は、主に基台４１と、ヘリカル巻き掛け装置４２と、で構成される。

基台４１には、ヘリカル巻き掛け装置４２が設けられている。ヘリカル巻き掛け装置４２は、第一ヘリカルヘッド４３と第二ヘリカルヘッド４４で構成され、ライナー１の外周面１Ｓにヘリカル巻きを行なう。

具体的に説明すると、ヘリカル巻き掛け装置４２は、主にヘリカル巻きを行なう第一ヘリカルヘッド４３と、同じくヘリカル巻きを行なう第二ヘリカルヘッド４４と、で構成される。そして、第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４に設けられた繊維束ガイド８０によってライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが導かれ（図２参照）、ライナー１が回転しながら通過することでヘリカル巻きが行なわれる。なお、第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４には、図示しないボビンから繊維束Ｆが供給される。

このような構成により、ヘリカル巻き装置４０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θ（図２参照）がＦＷ装置１００の前後方向に対して所定の値となるヘリカル巻きを行なうことを可能としている。なお、本ＦＷ装置１００は、ライナー１の移送速度や回転速度を調節することによって、繊維束Ｆの巻き付け態様を自在に変更可能としている。

次に、図２を用いて、ヘリカル巻き装置４０を構成する第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４について更に詳しく説明する。

図２は、第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４を示した側面図である。図中に示す矢印Ａは、ライナー１の移送方向を示している。また、図中に示す矢印Ｂは、ライナー１の回転方向を示している。

上述したように、ヘリカル巻き装置４０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θがＦＷ装置１００の前後方向に対して所定の値となるヘリカル巻きを行なう装置である。ヘリカル巻き装置４０を構成する第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４は、ライナー１の移送方向に互いに隣接するように配置されている。つまり、本ＦＷ装置１００に備えられたヘリカル巻き装置４０は、繊維束ガイド８０をライナー１の移送方向に二列配置した構成となっている。

第一ヘリカルヘッド４３には、ライナー１の回転軸Ｒａを中心として放射状に繊維束ガイド８０が設けられている。具体的には、第一ヘリカルヘッド４３に放射状に取り付けられた各ガイド支持装置４５によって、繊維束ガイド８０が移動及び回転可能に支持されている。

これにより、第一ヘリカルヘッド４３は、複数本の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに同時に案内することができるのである。なお、本ＦＷ装置１００の第一ヘリカルヘッド４３には、繊維束ガイド８０が９０本設けられているため、９０本の繊維束Ｆを同時に案内することを可能としている。

第二ヘリカルヘッド４４には、ライナー１の回転軸Ｒａを中心として放射状に繊維束ガイド８０が設けられている。具体的には、第二ヘリカルヘッド４４に放射状に取り付けられた各ガイド支持装置４５によって、繊維束ガイド８０が移動及び回転可能に支持されている。

これにより、第二ヘリカルヘッド４４は、複数本の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに同時に案内することができるのである。なお、本ＦＷ装置１００の第二ヘリカルヘッド４４には、繊維束ガイド８０が９０本設けられているため、９０本の繊維束Ｆを同時に案内することを可能としている。

このような構成により、第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４は、ライナー１の外周面１Ｓに複数本の繊維束Ｆ（本ＦＷ装置１００においては１８０本の繊維束Ｆ）を同時に導き、ヘリカル巻きを行なうことを可能としている。

なお、本ＦＷ装置１００には、ライナー１の周方向に第二ヘリカルヘッド４４を駆動する位相調節手段５０が設けられている。換言すると、本ＦＷ装置１００には、ライナー１の回転軸Ｒａを中心として第二ヘリカルヘッド４４を駆動する位相調節手段５０が設けられている。

位相調節手段５０である駆動装置５０は、電動モータ５１によって回転されるウォームギア５２と、第二ヘリカルヘッド４４に固設されたラックギア５３と、で構成される。駆動装置５０は、電動モータ５１の回転動力によって第二ヘリカルヘッド４４を駆動する。

このような構成により、駆動装置５０は、第二ヘリカルヘッド４４をライナー１の周方向に駆動することができ、第一ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０と第二ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０との位相差ＰＡ（図５Ａ参照）を調節することを可能としている。

なお、以下では、基台４１に固定され駆動されない第一ヘリカルヘッド４３を固定ヘリカルヘッド４３、駆動装置５０によって駆動される第二ヘリカルヘッド４４を可動ヘリカルヘッド４４と定義して説明する。

次に、図３を用いて、固定ヘリカルヘッド４３ならびに可動ヘリカルヘッド４４を構成するガイド支持装置４５について更に詳しく説明する。なお、ここでは、可動ヘリカルヘッド４４に取り付けられたガイド支持装置４５を図示して説明する。

図３は、ガイド支持装置４５を示した側面図である。図中に示す白抜きの矢印は、移動機構６０を構成する各部材の動作方向を示している。また、図中に示す黒塗りの矢印は、回転機構７０を構成する各部材の動作方向を示している。

ガイド支持装置４５は、固定ヘリカルヘッド４３ならびに可動ヘリカルヘッド４４に取り付けられ、繊維束ガイド８０を移動及び回転可能に支持する装置である。ガイド支持装置４５は、移動機構６０と、回転機構７０と、で構成される。

移動機構６０は、ライナー１の回転軸Ｒａに対して略垂直方向に繊維束ガイド８０を移動させる機構である。移動機構６０は、主に回転筒６１と、中間軸６２と、ボールネジ６３と、で構成される。

回転筒６１は、内周面にインターナルギアが形成された環形状の部材である。回転筒６１は、ライナー１の回転軸Ｒａと同軸上に配置され、図示しない電動モータによって回転される（図５Ａ中、白抜き矢印参照）。なお、回転筒６１の回転方向は、電動モータが正回転又は逆回転することによって変更される。

中間軸６２は、ボールネジ６３を構成するスパイラル軸６３１に回転筒６１の回転運動を伝達する軸形状の部材である。中間軸６２の一端部に設けられたピニオンギアは、回転筒６１のインターナルギアと歯合されている。また、中間軸６２の他端部に設けられたベベルギアは、スパイラル軸６３１のベベルギアと歯合されている。

ボールネジ６３は、中間軸６２によって回転されるスパイラル軸６３１の回転運動をガイド支持部材８１の送り運動に変換する機構である。以下に、ボールネジ６３の構造について詳しく説明する。ボールネジ６３は、主にスパイラル軸６３１と、ボールナット６３２と、鋼球６３３と、で構成される。

スパイラル軸６３１は、中間軸６２によって回転される軸形状の部材である。スパイラル軸６３１の外周面には、断面視円弧形状の溝が螺旋状に穿設されている。なお、スパイラル軸６３１は、断面視Ｃ字形状の環状部材４６によって回転自在に支持されている。

ボールナット６３２は、スパイラル軸６３１に外嵌される筒形状の部材である。ボールナット６３２の内周面には、断面視円弧形状の溝が螺旋状に穿設されている。そして、ボールナット６３２は、ガイド支持部材８１に設けられた貫通孔に挿入されて固設されている。なお、ボールナット６３２の内周面に穿設された溝は、スパイラル軸６３１の外周面に穿設された溝と対向することによって、断面視円形状の螺旋空間を構成する。

鋼球６３３は、上述した螺旋空間に介挿される球形状の部材である。鋼球６３３は、スパイラル軸６３１に穿設された溝とボールナット６３２に穿設された溝によって挟持される。なお、螺旋空間には、複数の鋼球６３３が介挿されるため、ボールナット６３２がガタつくことはない。

このような構成により、移動機構６０は、電動モータの回転動力を回転筒６１や中間軸６２を介してスパイラル軸６３１に伝達することができ、該スパイラル軸６３１の回転運動をガイド支持部材８１の送り運動に変換することができるのである。こうして、移動機構６０は、ガイド支持部材８１の送り運動を実現し、該ガイド支持部材８１に支持された繊維束ガイド８０をライナー１の回転軸Ｒａに対して略垂直方向に移動させることを可能としている。

回転機構７０は、繊維束ガイド８０の軸心を中心軸として該繊維束ガイド８０を回転させる機構である。回転機構７０は、主に回転筒７１と、中間軸７２と、駆動軸７３と、で構成される。

回転筒７１は、内周面にインターナルギアが形成された環形状の部材である。回転筒７１は、ライナー１の回転軸Ｒａと同軸上に配置され、図示しない電動モータによって回転される（図５Ａ中、黒塗り矢印参照）。なお、回転筒７１の回転方向は、電動モータが正回転又は逆回転することによって変更される。

中間軸７２は、駆動軸７３に回転筒７１の回転運動を伝達する軸形状の部材である。中間軸７２の一端部に設けられたピニオンギアは、回転筒７１のインターナルギアと歯合されている。また、中間軸７２の他端部に設けられたベベルギアは、駆動軸７３のベベルギアと歯合されている。

駆動軸７３は、繊維束ガイド８０に中間軸７２の回転運動を伝達する軸形状の部材である。駆動軸７３の一端部に設けられたベベルギアは、上述したように中間軸７２のベベルギアと歯合されている。また、駆動軸７３に外嵌されたドライブギアは、繊維束ガイド８０のドリブンギアと歯合されている。なお、駆動軸７３は、断面視Ｃ字形状の環状部材４６によって、回転自在に支持されている。

このような構成により、回転機構７０は、電動モータの回転動力を回転筒７１や中間軸７２を介して駆動軸７３に伝達することができ、繊維束ガイド８０のドリブンギアと歯合されたドライブギアを回転させることができるのである。こうして、回転機構７０は、ガイド支持部材８１に支持された繊維束ガイド８０を該繊維束ガイド８０の軸心を中心軸として回転させることを可能としている。

以上のような構成のＦＷ装置１００において、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに等間隔に巻き付けることができる理由について説明する。

まず、繊維束Ｆの巻き付け角度θが所定の値から変化しない場合について説明する。

図４は、ライナー１の移送速度ならびに周速度が所定の値であるときの繊維束Ｆの巻き付け角度θを示した図である。図中に示す矢印Ａは、ライナー１の移送方向を示している。また、図中に示す矢印Ｂは、ライナー１の回転方向を示している。更に、図５Ａ、図５Ｂは、そのときの固定ヘリカルヘッド４３ならびに可動ヘリカルヘッド４４を示した正面図と側面図である。

図４に示すように、ライナー１の移送速度ならびに周速度が所定の値で一定状態にあるときは、繊維束Ｆの巻き付け角度θも所定の値で一定となる。このとき、固定ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０と可動ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０との位相差ＰＡ（図５Ａ参照）は、ライナー１の外周面１Ｓに巻き付けられた繊維束Ｆがそれぞれ等間隔となるように設定されている（図４参照：ａ＝ｂ）。

このような構成により、本ＦＷ装置１００は、固定ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０によって案内された繊維束Ｆと繊維束Ｆの中間位置に、可動ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０によって案内された繊維束Ｆを導くことができる。こうして、本ＦＷ装置１００は、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに等間隔に巻き付けることを可能としている。

次に、繊維束Ｆの巻き付け角度θが所定の値から変化した場合について説明する。

図６Ａ、図６Ｂは、ライナー１の移送速度が所定の値から変化したときの繊維束Ｆの巻き付け角度θを示した図である。図７Ａ、図７Ｂは、ライナー１の周速度が所定の値から変化したときの繊維束Ｆの巻き付け角度θを示した図である。図中に示す矢印Ａは、ライナー１の移送方向を示している。また、図中に示す矢印Ｂは、ライナー１の回転方向を示している。なお、図中の破線は、ライナー１の移送速度ならびに周速度が所定の値から変化していないときの繊維束Ｆについて示している。

図６Ａ、図６Ｂに示すように、ライナー１の移送速度が変化したときには、繊維束Ｆの巻き付け角度θも変化することとなる。例えば、図６Ａに示すように、ライナー１の移送速度が減速すると、繊維束Ｆの巻き付け角度θは大きくなる。また、図６Ｂに示すように、ライナー１の移送速度が増速すると、繊維束Ｆの巻き付け角度θは小さくなる。

すると、繊維束Ｆの巻き付け角度θの変化によって、該繊維束Ｆは、ライナー１の外周面１Ｓにそれぞれ等間隔に巻き付けられずに偏ることとなる。つまり、固定ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０によって案内された繊維束Ｆと繊維束Ｆの中間位置に、可動ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０によって案内された繊維束Ｆを導くことができず、等間隔に巻き付けることができなくなるのである（図６Ａ、図６Ｂ参照：ａ≠ｂ）。

一方、図７Ａ、図７Ｂに示すように、ライナー１の周速度が変化したときにも、繊維束Ｆの巻き付け角度θが変化することとなる。例えば、図７Ａに示すように、ライナー１の周速度が増速すると、繊維束Ｆの巻き付け角度θは大きくなる。また、図７Ｂに示すように、ライナー１の周速度が減速すると、繊維束Ｆの巻き付け角度θは小さくなる。

すると、繊維束Ｆの巻き付け角度θの変化によって、該繊維束Ｆは、ライナー１の外周面１Ｓにそれぞれ等間隔に巻き付けられずに偏ることとなる。つまり、固定ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０によって案内された繊維束Ｆと繊維束Ｆの中間位置に、可動ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０によって案内された繊維束Ｆを導くことができず、等間隔に巻き付けることができなくなるのである（図７Ａ、図７Ｂ参照：ａ≠ｂ）。

このため、本ＦＷ装置１００は、固定ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０と可動ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０との位相差ＰＡ（図５Ａ参照）を調節することによって、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに等間隔に巻き付けることを可能としている。

具体的に説明すると、図６Ａ、図７Ａに示すように、繊維束Ｆの巻き付け角度θが所定の値よりも大きくなる場合においては、可動ヘリカルヘッド４４を駆動することで、固定ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０と可動ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０との位相差ＰＡ（図５Ａ参照）を小さくする。こうすることで、図９に示すように、可動ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０によって案内された繊維束Ｆをライナー１の周方向にズラすことが可能となる。なお、図９中の黒塗りの矢印は、可動ヘリカルヘッド４４の駆動方向を示している。また、図９中の破線は、可動ヘリカルヘッド４４を駆動する前の繊維束Ｆを示している。

また、図６Ｂ、図７Ｂに示すように、繊維束Ｆの巻き付け角度θが所定の値よりも小さくなる場合においては、可動ヘリカルヘッド４４を駆動することで、固定ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０と可動ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０との位相差ＰＡ（図５Ａ参照）を大きくする。こうすることで、図８に示すように、可動ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０によって案内された繊維束Ｆをライナー１の周方向にズラすことが可能となる。なお、図８中の黒塗りの矢印は、可動ヘリカルヘッド４４の駆動方向を示している。また、図８中の破線は、可動ヘリカルヘッド４４を駆動する前の繊維束Ｆを示している。

このような構成により、本ＦＷ装置１００は、固定ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０によって案内された繊維束Ｆと繊維束Ｆの中間位置に、可動ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０によって案内された繊維束Ｆを導くことができる。こうして、本ＦＷ装置１００は、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに等間隔に巻き付けることを可能としている（図８、図９参照：ａ＝ｂ）。

以上より、本ＦＷ装置１００は、ライナー１の移送速度や周速度が変化する場合であっても、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに等間隔に巻き付けることが可能となる。例えば、ライナー１の外径が小さい部分に繊維束Ｆを巻き付ける場合とライナー１の外径が大きい部分に繊維束Ｆを巻き付ける場合で、周速度が異なったとしても繊維束Ｆを等間隔に巻き付けることが可能となる。また、ライナー１の移送方向が変更されて前後方向が逆向きになったとしても繊維束Ｆを等間隔に巻き付けることが可能となる。

以下に繊維束Ｆを等間隔に巻き付ける際の固定ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０と可動ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０との位相差ＰＡを算出する方法について説明する。

上述したように、固定ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０と可動ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０との位相差ＰＡは、繊維束Ｆの巻き付け角度θに基づいて決定される。

ここで、図１０に示すように、ライナー１の外径をＤ、固定ヘリカルヘッド４３（可動ヘリカルヘッド４４）に設けられた繊維束ガイド８０の本数をＮと定義する。また、固定ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０と可動ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０との前後方向への距離をＬと定義する。

すると、固定ヘリカルヘッド４３（可動ヘリカルヘッド４４）の繊維束ガイド８０によって導かれた繊維束Ｆと繊維束Ｆの距離Ｐは、以下の数式で表される。
Ｐ＝π×Ｄ／（ｔａｎθ×Ｎ）

また、駆動装置５０による可動ヘリカルヘッド４４の駆動量Ｘは、以下の数式で表される。
Ｘ＝Ｐ／２−（Ｌ／Ｐの剰余）

従って、固定ヘリカルヘッド４３の繊維束ガイド８０と可動ヘリカルヘッド４４の繊維束ガイド８０との位相差ＰＡは、以下の数式で表すことができる。
ＰＡ＝Ｘ／Ｐ×３６０度／Ｎ

本発明のフィラメントワインディング装置は、繊維束の巻き付け態様を自在に変更することができ、繊維束をライナーの外周面に等間隔に巻き付けることが可能となるため、産業上有用である。

１ ライナー
１Ｓ 外周面
１０ 主基台
２０ ライナー移送装置
３０ フープ巻き装置
４０ ヘリカル巻き装置
４３ 第一ヘリカルヘッド（固定ヘリカルヘッド）
４４ 第二ヘリカルヘッド（可動ヘリカルヘッド）
４５ ガイド支持装置
５０ 位相調節手段（駆動装置）
５１ 電動モータ
５２ ウォームギア
５３ ラックギア
６０ 移動機構
６１ 回転筒
６２ 中間軸
６３ ボールネジ
７０ 回転機構
７１ 回転筒
７２ 中間軸
７３ 駆動軸
８０ 繊維束ガイド
８１ ガイド支持部材
１００ フィラメントワインディング装置（ＦＷ装置）
Ｆ 繊維束
ＰＡ 位相差
θ 巻き付け角度

Claims (2)

1. 移送されるライナーの周囲に放射状に繊維束ガイドを設けた第一ヘリカルヘッドと、前記第一ヘリカルヘッドに隣接して設けられ、移送される前記ライナーの周囲に放射状に繊維束ガイドを設けた第二ヘリカルヘッドと、を備え、前記ライナーへの繊維束の巻き付け角度に応じて、前記第一ヘリカルヘッドの繊維束ガイドと前記第二ヘリカルヘッドの繊維束ガイドとの位相差を調節する位相調節手段を設けたフィラメントワインディング装置において、
   前記第一ヘリカルヘッドの繊維束ガイドと前記第二ヘリカルヘッドの繊維束ガイドとの位相差は、前記繊維束の巻き付け角度が所定の値であるときに、前記ライナーの外周面に巻き付けられた前記繊維束が等間隔になる場合を基準とし、
   前記ライナーの移送速度若しくは前記ライナーの周速度から前記繊維束の巻き付け角度が所定の値よりも大きいと検知した場合に、前記位相調節手段は、前記第一ヘリカルヘッド又は前記第二ヘリカルヘッドを自動的に駆動することで、
   前記第一ヘリカルヘッドの繊維束ガイドと前記第二ヘリカルヘッドの繊維束ガイドとの位相差を小さくして前記繊維束を等間隔に巻き付ける、ことを特徴とするフィラメントワインディング装置。
2. 移送されるライナーの周囲に放射状に繊維束ガイドを設けた第一ヘリカルヘッドと、前記第一ヘリカルヘッドに隣接して設けられ、移送される前記ライナーの周囲に放射状に繊維束ガイドを設けた第二ヘリカルヘッドと、を備え、前記ライナーへの繊維束の巻き付け角度に応じて、前記第一ヘリカルヘッドの繊維束ガイドと前記第二ヘリカルヘッドの繊維束ガイドとの位相差を調節する位相調節手段を設けたフィラメントワインディング装置において、
   前記第一ヘリカルヘッドの繊維束ガイドと前記第二ヘリカルヘッドの繊維束ガイドとの位相差は、前記繊維束の巻き付け角度が所定の値であるときに、前記ライナーの外周面に巻き付けられた前記繊維束が等間隔になる場合を基準とし、
   前記ライナーの移送速度若しくは前記ライナーの周速度から前記繊維束の巻き付け角度が所定の値よりも小さいと検知した場合に、前記位相調節手段は、前記第一ヘリカルヘッド又は前記第二ヘリカルヘッドを自動的に駆動することで、
   前記第一ヘリカルヘッドの繊維束ガイドと前記第二ヘリカルヘッドの繊維束ガイドとの位相差を大きくして前記繊維束を等間隔に巻き付ける、ことを特徴とするフィラメントワインディング装置。

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