JP5687984B2

JP5687984B2 - フィラメントワインディング装置

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Publication number: JP5687984B2
Application number: JP2011203655A
Authority: JP
Inventors: 谷川　元洋; 元洋谷川; 大五郎中村; 健八田
Original assignee: Murata Machinery Ltd; Toyota Motor Corp
Current assignee: Murata Machinery Ltd; Toyota Motor Corp
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2011-09-16
Publication date: 2015-03-25
Anticipated expiration: 2031-09-16
Also published as: JP2013063591A

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、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、回転する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の如くである。

このようなフィラメントワインディング装置においては、巻き乱れを防止するためにライナーの外径に応じた最適な位置に繊維束ガイドを移動させる必要がある。従って、該繊維束ガイドをライナーの回転軸に近接する方向に移動させた場合であっても、隣り合う繊維束ガイド同士が干渉しないように、繊維束ガイドの幅が制限される。

ところで、ライナーの外周面を繊維束で効率的に覆うには、繊維束の幅は広いほうがよい。特にライナーの筒状部での円周長は、ドーム部での円周長より長いため、筒状部に巻き付ける繊維束の幅は広いほうがよい。

しかしながら、ライナーの外周面に巻き付ける繊維束の幅は、繊維束ガイドの供給口の幅で決定される。繊維束ガイドを通過する前には繊維束ガイドの幅よりも広い幅の繊維束であっても、繊維束ガイドを通過する際には繊維束ガイドの供給口の幅に狭められる。このため、繊維束ガイドの供給口の幅よりも広い幅の繊維束をライナーの外周面に巻き付けることができないという問題があった。

特開２０１０−３６４６１号公報

本発明は、上記の如き課題を鑑みてなされたものであり、第１の目的は、繊維束ガイドの供給口の幅よりも広い幅の繊維束をライナーの外周面に巻き付けることができるフィラメントワインディング装置を提供することである。第２の目的は、ライナーの部位に応じて繊維束の幅を変えて巻き付けることができるフィラメントワインディング装置を提供することである。

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、ライナーの回転軸に対して略垂直方向に伸縮する繊維束ガイドを放射状に設けたヘリカルヘッドを備え、前記ライナーを回転させながら前記ヘリカルヘッドを通過させることで前記ライナーの外周面に繊維束を巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、前記繊維束ガイドから前記ライナーの外周面に供給される繊維束の経路上で、繊維束に接触して繊維束の幅を拡げる拡張ガイドを具備し、前記拡張ガイドは、前記繊維束ガイドの伸縮動作によって、選択的に繊維束の経路上に配置される。

第２の発明は、ライナーの回転軸に対して略垂直方向に伸縮する繊維束ガイドを放射状に設けたヘリカルヘッドを備え、前記ライナーを回転させながら前記ヘリカルヘッドを通過させることで前記ライナーの外周面に繊維束を巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、前記繊維束ガイドから前記ライナーの外周面に供給される繊維束の経路上で、繊維束に接触して繊維束の幅を拡げる拡張ガイドを具備し、前記拡張ガイドは、前記繊維束ガイドの供給口が拡張ガイドよりも前記ライナーの回転軸から離間した位置にある場合、繊維束に接触して繊維束の幅を拡げ、前記繊維束ガイドの供給口が拡張ガイドよりも前記ライナーの回転軸に近接した位置にある場合、繊維束に接触しないものである。

第３の発明は、前記拡張ガイドは、前記繊維束ガイドの供給口が拡張ガイドよりも前記ライナーの回転軸から離間した位置にある場合、繊維束に接触して繊維束の幅を拡げ、前記繊維束ガイドの供給口が拡張ガイドよりも前記ライナーの回転軸に近接した位置にある場合、繊維束に接触しないものである。

第４の発明は、前記拡張ガイドは、前記ヘリカルヘッドの側方であって、前記ライナーの進行方向側に配置されるものである。

第５の発明は、前記拡張ガイドは、円環状に形成され、繊維束が前記拡張ガイドに接触しながら前記拡張ガイドの円環の内側を通過するように配置されるものである。

第６の発明は、前記拡張ガイドは、前記拡張ガイドに接触した繊維束の経路が略円弧状になるように形成されるものである。

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、繊維束は、拡張ガイドに接触された後にライナー外周面に巻き付けられる。これにより、繊維束ガイドの供給口の幅よりも広い幅の繊維束をライナーの外周面に巻き付けることができる。
また、第１の発明によれば、ライナーの外径に合わせて伸縮する前記供給ガイドの伸縮位置に応じて、繊維束が拡張ガイドに接触される。これにより、繊維束ガイドの供給口の幅よりも広い幅の繊維束をライナーの外周面に巻き付けることができる。また、ライナーの部位に応じて繊維束の幅を変えて巻き付けることができる。

第２の発明によれば、繊維束は、拡張ガイドに接触された後にライナー外周面に巻き付けられる。これにより、繊維束ガイドの供給口の幅よりも広い幅の繊維束をライナーの外周面に巻き付けることができる。
また、第２の発明によれば、繊維束ガイドが収縮して繊維束同士の間隔が広がった場合に繊維束の幅を繊維束ガイドの幅以上に拡げてライナーの外周面に巻き付けることができる。これにより、繊維束ガイドの供給口の幅よりも広い幅の繊維束をライナーの外周面に巻き付けることができる。また、ライナーの部位に応じて繊維束の幅を変えて巻き付けることができる。

第３の発明によれば、繊維束ガイドが収縮して繊維束同士の間隔が広がった場合に繊維束の幅を繊維束ガイドの幅以上に拡げてライナーの外周面に巻き付けることができる。これにより、繊維束ガイドの供給口の幅よりも広い幅の繊維束をライナーの外周面に巻き付けることができる。また、ライナーの部位に応じて繊維束の幅を変えて巻き付けることができる。

第４の発明によれば、ライナーがヘリカルヘッドを通過する際に繊維束を拡張ガイドに接触させて繊維束の幅を拡げることができる。これにより、繊維束ガイドの供給口の幅よりも広い幅の繊維束をライナーの外周面に巻き付けることができる。また、ライナーの部位に応じて繊維束の幅を変えて巻き付けることができる。

第５の発明によれば、繊維束の巻き付け角度の変化に伴って拡張ガイドにおける繊維束の接触位置が移動しても、繊維束は拡張ガイドに接触した状態に維持される。これにより、繊維束ガイドの供給口の幅よりも広い幅の繊維束をライナーの外周面に巻き付けることができる。また、ライナーの部位に応じて繊維束の幅を変えて巻き付けることができる。

第６の発明によれば、繊維束と拡張ガイドとの接触面積が増えるので拡張ガイドからの抗力が増大し繊維束の幅を広げる効果が強くなる。これにより、繊維束ガイドの供給口の幅よりも広い幅の繊維束をライナーの外周面に巻き付けることができる。また、ライナーの部位に応じて繊維束の幅を変えて巻き付けることができる。

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を示す図。ヘリカル巻き装置を構成する第１ヘリカルヘッドならびに第２ヘリカルヘッドを示す図。第１ヘリカルヘッドならびに第２ヘリカルヘッドを構成するガイド支持装置を示す図。第１繊維束ガイド及び第２繊維束ガイドを通過した繊維束Ｆが第１拡張ガイド及び第２拡張ガイドに接触した状態を示す斜視図。第１繊維束ガイド及び第２繊維束ガイドがライナーの回転軸に近接する方向に移動した状態を示す図。第１繊維束ガイド及び第２繊維束ガイドがライナーの回転軸から離間する方向に移動した状態を示す図。

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を矢印Ａの方向、及び矢印Ａの反対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、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１ヘリカルヘッド４３と第２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。なお、本ＦＷ装置１００のヘリカル巻き装置４０には、第１ヘリカルヘッド４３と第２ヘリカルヘッド４４の二つが備えられているが、それ以上のヘリカルヘッドを備えるとしても良い。

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１ヘリカルヘッド４３と、同じくヘリカル巻きを行なう第２ヘリカルヘッド４４と、で構成される。そして、第１ヘリカルヘッド４３に設けられた第１繊維束ガイド９１と第２ヘリカルヘッド４４に設けられた第２繊維束ガイド９２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１ヘリカルヘッド４３ならびに第２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１ヘリカルヘッド４３ならびに第２ヘリカルヘッド４４について更に詳しく説明する。

図２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１ヘリカルヘッド４３ならびに第２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。また、第２ヘリカルヘッド４４は、該第２ヘリカルヘッド４４に設けられた第２繊維束ガイド９２が第１ヘリカルヘッド４３に設けられた第１繊維束ガイド９１の間に位置するように位相差ＰＡを設けて配置されている（図５Ａ、図６Ａ参照）。

第１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第１繊維束ガイド９１が設けられている（図５Ａ、図６Ａ参照）。具体的には、第１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、第１繊維束ガイド９１がライナー１の回転軸Ｒａに垂直な方向に移動し、第１繊維束ガイド９１の軸心を中心として回転可能に支持されている。

これにより、第１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１ヘリカルヘッド４３には、第１繊維束ガイド９１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２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第２繊維束ガイド９２が設けられている（図５Ａ、図６Ａ参照）。具体的には、第２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、第２繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに垂直な方向に移動し、第２繊維束ガイド９２の軸心を中心として回転可能に支持されている。

これにより、第２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２ヘリカルヘッド４４には、第２繊維束ガイド９２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。

また、図２における第１ヘリカルヘッド４３の後側（矢印Ａの反対方向側）であって第１繊維束ガイド９１の近傍には、第１拡張ガイド４８が配置される。同様に、第２ヘリカルヘッド４４の前側（矢印Ａ方向側）であって第２繊維束ガイド９２の近傍には、第２拡張ガイド４９が配置される。一方、ライナー１が矢印Ａの反対方向に移送される場合、第１拡張ガイド４８の位置は、第１ヘリカルヘッド４３の「前側」となる。すなわち、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９は、ライナー１の移送方向に対して第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２の「前側」に配置される。

第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９は、断面が円形の部材が円環状に形成されたガイド部４８ａ・４９ａと、取付ブラケット部４８ｂ・４８ｂと、から構成される（図５Ａ、図６Ａ参照）。ガイド部４８ａ・４９ａは、ライナー１が通過可能であって、第１繊維束ガイド９１の供給口９１ａ及び第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａがガイド部４８ａ・４９ａの内側よりもライナー１の回転軸Ｒａから離間可能な内径の円環に形成される。

第１拡張ガイド４８は、ガイド部４８ａの中心がライナー１の回転軸Ｒａと一致するように取付ブラケット部４８ｂを介して第１ヘリカルヘッド４３のフレーム４６に固定される。同様に、第２拡張ガイド４９は、ガイド部４９ａの中心がライナー１の回転軸Ｒａと一致するように取付ブラケット部４９ｂを介して第２ヘリカルヘッド４４のフレーム４７に固定される。

このような構成により、第１ヘリカルヘッド４３ならびに第２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の回転軸Ｒａ方向（前後方向）に第２ヘリカルヘッド４４を駆動する間隔調節手段が設けられている。換言すると、本ＦＷ装置１００には、該ＦＷ装置１００の前後方向に第２ヘリカルヘッド４４を駆動する間隔調節手段が設けられている。

間隔調節手段である駆動装置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２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２ヘリカルヘッド４４を駆動する。この際、第２拡張ガイド４９は、第２ヘリカルヘッド４４のフレーム４７に設けられているので、第２ヘリカルヘッド４４をＦＷ装置１００の前方向に移動させても常に第２繊維束ガイド９２の前側（矢印Ａ方向側）に配置された状態を維持する。

また、本ＦＷ装置１００には、ライナー１の周方向に第２ヘリカルヘッド４４を駆動する位相調節手段が設けられている。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２ヘリカルヘッド４４を駆動する位相調節手段が設けられている。

位相調節手段である駆動装置６０は、電動モータ６１によって回転されるウォームギア６２と、第２ヘリカルヘッド４４に固設されたラックギア６３と、で構成される。駆動装置６０は、電動モータ６１の回転動力によって第２ヘリカルヘッド４４を駆動する。この際、第２拡張ガイド４９は、第２ヘリカルヘッド４４のフレーム４７に設けられているので、第２ヘリカルヘッド４４をライナー１の回転軸Ｒａを中心として回転移動させても常に第２繊維束ガイド９２の近傍に配置された状態を維持する。

次に、図３及び図４を用いて、第１ヘリカルヘッド４３ならびに第２ヘリカルヘッド４４を構成するガイド支持装置４５及び第２拡張ガイド４９（第１拡張ガイド４８）について説明する。なお、第１ヘリカルヘッド４３ならびに第２ヘリカルヘッド４４は略同一の構成であるので、ここでは第２ヘリカルヘッド４４に取り付けられたガイド支持装置４５を図示して説明し、第１ヘリカルヘッド４３に取り付けられたガイド支持装置４５の説明は省略する。

図３中に示す白抜きの矢印は、移動機構７０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８０を構成する各部材の動作方向を示している。図４中に示す白抜きの矢印は、繊維束Ｆの供給方向を示している。

図３に示すように、ガイド支持装置４５は、第２ヘリカルヘッド４４のフレーム４７に取り付けられ、第１繊維束ガイド９１又は第２繊維束ガイド９２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７０と、回転機構８０と、で構成される。

移動機構７０は、ライナー１の回転軸Ｒａに対して略垂直方向に第２繊維束ガイド９２を移動させる機構である。移動機構７０は、主に回転筒７１と、中間軸７２と、ボールネジ７３と、で構成される。

移動機構７０は、図示しない電動モータの回転動力を回転筒７１や中間軸７２を介してスパイラル軸７３１に伝達可能に構成される。さらに、スパイラル軸７３１には、ボールナット７３２が軸方向に移動可能に構成されている。よって、移動機構７０は、電動モータからの回転動力による該スパイラル軸７３１の回転運動をボールナット７３２を介してガイド支持部材９３の送り運動に変換することができるのである。すなわち、移動機構７０は、ガイド支持部材９３に支持された第２繊維束ガイド９２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８０は、第２繊維束ガイド９２の軸心を中心軸として該第２繊維束ガイド９２を回転させる機構である。回転機構８０は、主に回転筒８１と、中間軸８２と、駆動軸８３と、で構成される。回転機構８０は、図示しない電動モータの回転動力を回転筒８１や中間軸８２を介して駆動軸８３に伝達可能に構成される。さらに、駆動軸８３には、第２繊維束ガイド９２が歯合される。よって、回転機構８０は、駆動軸８３に伝達される回転動力によって第２繊維束ガイド９２が回転可能に構成される。すなわち、回転機構８０は、ガイド支持部材９３に支持された第２繊維束ガイド９２を該第２繊維束ガイド９２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。

このような構成により、移動機構７０は、第２繊維束ガイド９２をライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向及び近接する方向に移動させることができる。具体的には、移動機構７０は、第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａを第２拡張ガイド４９のガイド部４９ａの内側よりもライナー１の回転軸Ｒａから離間した位置、すなわち繊維束Ｆの経路上に第２拡張ガイド４９を配置可能なように第２繊維束ガイド９２を移動させることができる。また、移動機構７０は、第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａを第２拡張ガイド４９のガイド部４９ａの内側よりもライナー１の回転軸Ｒａに近接した位置、すなわち繊維束Ｆの経路上に第２拡張ガイド４９が配置されないように第２繊維束ガイド９２を移動させることができる。

これにより、ライナー１が前側（矢印Ａ方向）に向かって移送される場合、第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａが第２拡張ガイド４９のガイド部４９ａの内側よりもライナー１の回転軸Ｒａから離間した位置に移動されると、第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａから供給される複数本の繊維束Ｆは、ガイド部４９ａの内側に接触しながらライナー１の外周面１Ｓに案内される。

一方、図３に示すように、移動機構７０によって、第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａが第２拡張ガイド４９のガイド部４９ａの内側よりもライナー１の回転軸Ｒａから近接した位置９２ｆに移動されると、第２繊維束ガイド９２から供給される複数本の繊維束Ｆｆは、ガイド部４９ａの内側に接触することなくライナー１の外周面１Ｓｆに案内される。

以上のような構成のＦＷ装置１００において、図４、図５及び図６を用いて、第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２の動作態様について説明する。

まず、図４及び図５を用いて、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、すなわち第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動した場合を説明する。

図４は、第２繊維束ガイド９２の内部を通過する繊維束Ｆを示している。図中にある矢印は繊維束Ｆの供給方向を示している。図５Ａ、図５Ｂは、第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動した状態、すなわち第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９のガイド部４８ａ・４９ａの内側に移動された状態を示している。図５Ａと図５Ｂは、そのときの正面図と側面図である。図中に示す矢印Ｃは、各繊維束ガイド９１・９２の移動方向を示している。また、図中に示す矢印Ｄは、第２ヘリカルヘッド４４の移動方向を示している。

図４に示すように、第２繊維束ガイド９２を介して供給される繊維束Ｆは、第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａの幅Ｗｇが繊維束Ｆの幅Ｗｆよりも狭い場合、供給口９２ａの幅Ｗｇに狭められた状態でライナー１に案内される。

図５Ａ、図５Ｂに示すように、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、第１繊維束ガイド９１の供給口９１ａ及び第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａは、ライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向、すなわち第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９のガイド部４８ａ・４９ａの内側に移動される（矢印Ｃ参照）。

第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２は、ライナー１の回転軸Ｒａに近接するに従って互いの間隔が徐々に小さくなっていく。この結果、第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２から供給される複数の繊維束Ｆは、互いに近接した状態でライナー１の外周面１Ｓに巻き付けられる。従って、繊維束Ｆによってライナー１の外周面１Ｓを容易に覆うことができる。この際、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９は、第１繊維束ガイド９１の供給口９１ａ及び第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａよりもライナー１の回転軸Ｒａから離間している。従って、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９が繊維束Ｆの経路上に配置されないので、繊維束Ｆの幅Ｗｆは、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９によって拡げられることがない。

次に、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、すなわち第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動した場合を説明する。

図６Ａ、図６Ｂは、第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動した状態、すなわち第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９のガイド部４８ａ・４９ａの外側に移動された状態を示している。図６Ａと図６Ｂは、そのときの正面図と側面図である。図中に示す矢印Ｃは、各繊維束ガイド９１・９２の移動方向を示している。また、図中に示す矢印Ｄは、第２ヘリカルヘッド４４の移動方向を示している。

図４に示すように、繊維束Ｆは、第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａの幅Ｗｇに狭められた状態で供給口９２ａから供給される。

図６Ａ、図６Ｂに示すように、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、第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２は、ライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向、すなわち第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９のガイド部４８ａ・４９ａの外側に移動される（矢印Ｃ参照）。

このとき、第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２は、ライナー１の回転軸Ｒａから離間するに従って互いの間隔が徐々に大きくなっていく。この結果、第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２から供給される複数の繊維束Ｆは、隣り合う繊維束Ｆとの間隔が徐々に大きくなりながらライナー１の外周面１Ｓに巻き付けられる。従って、隣り合う繊維束Ｆとの間隔が大きくなるにつれて、繊維束Ｆによってライナー１の外周面１Ｓを覆うことが容易ではなくなる。

ここで、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９は、第１繊維束ガイド９１の供給口９１ａ及び第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａよりもライナー１の回転軸Ｒａに近接している。つまり、繊維束Ｆの経路上に第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９が配置される。従って、図４に示すように、第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２から供給される繊維束Ｆは、ガイド部４８ａ・４９ａに接触し、その幅Ｗｆをガイド部４８ａ・４９ａからの抗力によって本来の繊維束Ｆの幅Ｗｆまで押し拡げられた後にライナー１の外周面１Ｓに巻き付けられる。

この際、繊維束Ｆは、円環状に形成されたガイド部４８ａ・４９ａに接触しているので、ライナー１の外周面１Ｓに巻き付けられる繊維束Ｆの巻き付け角度が変化しても第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９から外れることがない。つまり、繊維束Ｆは、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９に接触した状態に維持される。

また、繊維束Ｆは、断面が円形状の部材から形成されている第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９のガイド部４８ａ・４９ａの曲面に接することで略円弧状の経路を構成する。このため、第２拡張ガイド４９における繊維束Ｆの接触面積は、接触面を平面とする場合に比べて大きくすることができる。このように、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９と繊維束Ｆとの接触面積を大きくすることで、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９が繊維束Ｆを拡げる効果を増大させることができる。なお、本実施形態において、ガイド部４８ａ・４９ａは断面が円形状の部材から形成されるがこれに限定されず、繊維束Ｆが接触する部分が曲面に形成されていればよい。

上述の構成により、本ＦＷ装置１００は、各繊維束ガイド９１・９２の伸縮動作によって、選択的に第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９を繊維束Ｆの経路上に配置することができる。すなわち、本ＦＷ装置１００は、各繊維束ガイド９１・９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動した場合に、繊維束Ｆを第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９に接触させて繊維束Ｆの幅Ｗｆを押し拡げ、各繊維束ガイド９１・９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動した場合に、繊維束Ｆの幅Ｗｆを押し拡げずに、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに巻きつけることができる。

以上のごとく、ライナー１の回転軸Ｒａに対して略垂直方向に伸縮する第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２を放射状に設けた第１ヘリカルヘッド４３及び第２ヘリカルヘッド４４を備え、ライナー１を回転させながら第１ヘリカルヘッド４３及び第２ヘリカルヘッド４４を通過させることでライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付けていくフィラメントワインディング装置１００において、第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２からライナー１の外周面１Ｓに供給される繊維束Ｆの経路上で、繊維束Ｆに接触して繊維束Ｆの幅Ｗｆを拡げる第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９を具備するものである。
このように構成することにより、繊維束Ｆは、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９に接触された後にライナー１の外周面１Ｓに巻き付けられる。これにより、第１繊維束ガイド９１の供給口９１ａ及び第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａの幅Ｗｇよりも広い幅の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに巻き付けることができる。また、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９は、第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２の伸縮に応じて繊維束Ｆの経路上に配置される。これにより、ライナー１の部位に応じて繊維束Ｆの幅Ｗｆを変えて巻き付けることができる。

また、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９は、第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２の伸縮動作によって、選択的に繊維束Ｆの経路上に配置されるものである。
このように構成することにより、ライナー１の外径に合わせて伸縮する第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２の伸縮位置に応じて、繊維束Ｆが第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９に接触される。これにより、第１繊維束ガイド９１の供給口９１ａ及び第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａの幅Ｗｇよりも広い幅の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに巻き付けることができる。また、ライナー１の部位に応じて繊維束Ｆの幅Ｗｆを変えて巻き付けることができる。

また、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９は、第１繊維束ガイド９１の供給口９１ａ及び第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａが第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９よりもライナー１の回転軸Ｒａから離間した位置に伸縮する場合、繊維束Ｆに接触して繊維束Ｆの幅Ｗｆを拡げ、第１繊維束ガイド９１の供給口９１ａ及び第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａが第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９よりもライナー１の回転軸Ｒａに近接した位置に伸縮する場合、繊維束Ｆに接触しないものである。
このように構成することにより、第１繊維束ガイド９１及び第２繊維束ガイド９２が収縮して繊維束Ｆ同士の間隔が広がった場合に繊維束Ｆの幅Ｗｆを第１繊維束ガイド９１の供給口９１ａ及び第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａの幅Ｗｇ以上に拡げてライナー１の外周面１Ｓに巻き付けることができる。これにより、供給口９１ａ及び供給口９２ａの幅Ｗｇよりも広い幅の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに巻き付けることができる。また、ライナー１の部位に応じて繊維束Ｆの幅Ｗｆを変えて巻き付けることができる。

また、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９は、第１ヘリカルヘッド４３及び第２ヘリカルヘッド４４の側方であって、ライナー１の進行方向側に配置されるものである。
このように構成することにより、ライナー１が第１ヘリカルヘッド４３及び第２ヘリカルヘッド４４を通過する際に繊維束Ｆを第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９に接触させて繊維束Ｆの幅Ｗｆを拡げることができる。これにより、第１繊維束ガイド９１の供給口９１ａ及び第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａの幅Ｗｇよりも広い幅の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに巻き付けることができる。また、ライナー１の部位に応じて繊維束Ｆの幅Ｗｆを変えて巻き付けることができる。

また、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９は、ガイド部４８ａ・４９ａが円環状に形成され、繊維束Ｆが第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９に接触しながら第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９のガイド部４８ａ・４９ａの内側を通過するように配置されるものである。
このように構成することにより、繊維束Ｆの巻き付け角度の変化に伴って第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９における繊維束Ｆの接触位置が移動しても、繊維束Ｆは第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９に接触した状態に維持される。これにより、第１繊維束ガイド９１の供給口９１ａ及び第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａの幅Ｗｇよりも広い幅の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに巻き付けることができる。また、ライナー１の部位に応じて繊維束Ｆの幅Ｗｆを変えて巻き付けることができる。

また、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９は、第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９に接触した繊維束Ｆの経路が略円弧状になるように形成されるものである。
このように構成することにより、繊維束Ｆと第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９との接触面積が増えるので第１拡張ガイド４８及び第２拡張ガイド４９からの抗力が増大し繊維束Ｆの幅Ｗｆを広げる効果が強くなる。これにより、第１繊維束ガイド９１の供給口９１ａ及び第２繊維束ガイド９２の供給口９２ａの幅Ｗｇよりも広い幅の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに巻き付けることができる。また、ライナー１の部位に応じて繊維束Ｆの幅Ｗｆを変えて巻き付けることができる。

１ライナー
１Ｓ外周面
４３第１ヘリカルヘッド
４４第１ヘリカルヘッド
４８第１拡張ガイド
４９第２拡張ガイド
９１第１繊維束ガイド
９２第２繊維束ガイド
１００フィラメントワインディング装置

Claims

ライナーの回転軸に対して略垂直方向に伸縮する繊維束ガイドを放射状に設けたヘリカルヘッドを備え、
前記ライナーを回転させながら前記ヘリカルヘッドを通過させることで前記ライナーの外周面に繊維束を巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
前記繊維束ガイドから前記ライナーの外周面に供給される繊維束の経路上で、繊維束に接触して繊維束の幅を拡げる拡張ガイドを具備し、
前記拡張ガイドは、
前記繊維束ガイドの伸縮動作によって、選択的に繊維束の経路上に配置されるフィラメントワインディング装置。
ライナーの回転軸に対して略垂直方向に伸縮する繊維束ガイドを放射状に設けたヘリカルヘッドを備え、
前記ライナーを回転させながら前記ヘリカルヘッドを通過させることで前記ライナーの外周面に繊維束を巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
前記繊維束ガイドから前記ライナーの外周面に供給される繊維束の経路上で、繊維束に接触して繊維束の幅を拡げる拡張ガイドを具備し、
前記拡張ガイドは、
前記繊維束ガイドの供給口が拡張ガイドよりも前記ライナーの回転軸から離間した位置にある場合、繊維束に接触して繊維束の幅を拡げ、
前記繊維束ガイドの供給口が拡張ガイドよりも前記ライナーの回転軸に近接した位置にある場合、繊維束に接触しないフィラメントワインディング装置。
前記拡張ガイドは、
前記繊維束ガイドの供給口が拡張ガイドよりも前記ライナーの回転軸から離間した位置にある場合、繊維束に接触して繊維束の幅を拡げ、
前記繊維束ガイドの供給口が拡張ガイドよりも前記ライナーの回転軸に近接した位置にある場合、繊維束に接触しない請求項１に記載のフィラメントワインディング装置。
前記拡張ガイドは、
前記ヘリカルヘッドの側方であって、前記ライナーの進行方向側に配置される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のフィラメントワインディング装置。
前記拡張ガイドは、
円環状に形成され、繊維束が前記拡張ガイドに接触しながら前記拡張ガイドの円環の内側を通過するように配置される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のフィラメントワインディング装置。
前記拡張ガイドは、
前記拡張ガイドに接触した繊維束の経路が略円弧状になるように形成される請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のフィラメントワインディング装置。