JP5977204B2 - Tank manufacturing method and fiber winding apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、タンクの製造に関する。   The present invention relates to the manufacture of tanks.

燃料電池システムでは、燃料ガスを貯蔵した高圧ガスタンクが用いられる。高圧ガスタンクは、一般に、フィラメントワインディング法により製造される。フィラメントワインディング法では、熱硬化性樹脂が含浸された繊維が、タンク容器状のマンドレルの表面に巻き付けられる。マンドレルの表面に巻き付けられた繊維は、マンドレルと、繊維をマンドレルに巻き付ける装置(以下、「繊維巻付装置」と呼ぶ)との間において切断され、マンドレルは、繊維巻付装置から取り外される(特許文献1ないし3)。   In the fuel cell system, a high-pressure gas tank that stores fuel gas is used. A high-pressure gas tank is generally manufactured by a filament winding method. In the filament winding method, a fiber impregnated with a thermosetting resin is wound around the surface of a tank container-like mandrel. The fiber wound around the surface of the mandrel is cut between the mandrel and a device for winding the fiber around the mandrel (hereinafter referred to as “fiber winding device”), and the mandrel is removed from the fiber winding device (patent) References 1 to 3).

特開2013−887号公報JP 2013-887 A 特開2012−152911号公報JP 2012-152911 A 特開2009−78495号公報JP 2009-78495 A

しかしながら、マンドレルと繊維巻付装置との間で繊維を切断すると、マンドレル側に巻き付けられていた繊維の端部が広がり、周辺に位置する設備や既にマンドレルに巻き付けられている繊維に絡んで、設備の故障やタンクの品質劣化を生じるという問題があった。また、切断後において、マンドレルに巻き付けられている繊維が緩み、マンドレルの表面と巻き付けられている繊維との間に空隙が生じて、タンク強度が低下するという問題があった。このような問題は、燃料電池システム用の高圧ガスタンクに限らず、任意の用途で用いられるタンク及び任意の流体を貯蔵するタンクにおいて共通していた。そのほか、従来のタンクの製造方法においては、タンクの製造効率の向上、低コスト化、省電力化、製造の容易化、製造装置の操作性の向上等が望まれていた。   However, when the fiber is cut between the mandrel and the fiber winding device, the end of the fiber that has been wound around the mandrel is widened, and it is entangled with the equipment located in the vicinity or the fiber already wound around the mandrel. There was a problem of causing a failure of the tank and deterioration of the quality of the tank. In addition, after cutting, the fiber wound around the mandrel is loosened, and a gap is generated between the surface of the mandrel and the wound fiber, resulting in a problem that the tank strength is lowered. Such a problem is not limited to a high-pressure gas tank for a fuel cell system, but is common to a tank used for an arbitrary use and a tank for storing an arbitrary fluid. In addition, in the conventional tank manufacturing method, it has been desired to improve the manufacturing efficiency of the tank, to reduce the cost, to save power, to facilitate the manufacturing, and to improve the operability of the manufacturing apparatus.

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
[形態1]本発明の一形態によれば、タンクの製造方法が提供される。このタンクの製造方法は、(a)繊維押さえ装置を、タンク容器状のマンドレルに接して配置する工程と;(b)繊維巻き装置を用いて、前記繊維押さえ装置の表面のうち、前記マンドレルに接する部分を含む少なくとも一部の表面と、前記マンドレルと、に繊維を巻き付ける工程と;(c)前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に向かう方向に、前記繊維押さえ装置の内部から吸引する工程と;(d)前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている部分と前記繊維巻き装置との間において切断する工程と;を備え;前記繊維押さえ装置は、内部に形成された流体の流路と、前記流路と前記繊維押さえ装置の表面とを連通する連通孔と、前記流路に前記流体を供給する流体供給部と、を有し;前記工程(c)は、前記流路に前記流体を流通させることにより、前記連通孔に負圧を発生させて、前記繊維押さえ装置に巻き付けられている前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に向かう方向に吸引する工程である。この形態のタンクの製造方法によれば、繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている繊維を、繊維押さえ装置の表面に向かう方向に繊維押さえ装置の内部から吸引するので、繊維を切断する際および切断後において、繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている繊維が緩み、繊維押さえ装置の表面から離れて広がることを抑制できる。このため、繊維の端部が、マンドレルの周辺に位置する設備や、マンドレルに巻き付かれた繊維に絡むことを抑制でき、設備の故障やタンクの品質劣化を抑制できる。加えて、流路に流体を流通させることにより、いわゆるベルヌイ効果を生じさせて、繊維を繊維押さえ装置の表面に向かう方向に吸引することができる。このため、ポンプ等により流路内部を吸引して負圧を生じさせる構成に比べて、繊維押さえ装置の気密性を高める必要がないので、繊維押さえ装置の製造コストを抑えることができる。
[形態2]本発明の一形態によれば、タンクの製造方法が提供される。このタンクの製造方法は、(a)繊維押さえ装置を、タンク容器状のマンドレルに接して配置する工程と;(b)繊維巻き装置を用いて、前記繊維押さえ装置の表面のうち、前記マンドレルに接する部分を含む少なくとも一部の表面と、前記マンドレルと、に繊維を巻き付ける工程と;(c)前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に向かう方向に、前記繊維押さえ装置の内部から吸引する工程と;(d)前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている部分と前記繊維巻き装置との間において切断する工程と;を備え;前記繊維押さえ装置は、円筒状の外観形状を有し;前記工程(d)は、前記繊維押さえ装置のうち、前記マンドレルと接する先端側とは反対の基端側において、前記繊維押さえ装置を円周方向に沿って囲むように配置されるチャック装置により、前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている部分と、前記繊維巻き装置との間において固定する工程を含む。この形態のタンクの製造方法によれば、繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている繊維を、繊維押さえ装置の表面に向かう方向に繊維押さえ装置の内部から吸引するので、繊維を切断する際および切断後において、繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている繊維が緩み、繊維押さえ装置の表面から離れて広がることを抑制できる。このため、繊維の端部が、マンドレルの周辺に位置する設備や、マンドレルに巻き付かれた繊維に絡むことを抑制でき、設備の故障やタンクの品質劣化を抑制できる。加えて、チャック装置は、繊維押さえ装置を円周方向に沿って囲んで配置されているので、繊維押さえ装置と繊維巻き装置との間に位置するすべての繊維を、確実に固定できる。
SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms.
[Mode 1] According to an aspect of the present invention, a method for manufacturing a tank is provided. The tank manufacturing method includes: (a) a step of placing a fiber pressing device in contact with a tank container-shaped mandrel; and (b) using a fiber winding device, the surface of the fiber pressing device on the mandrel. A step of winding a fiber around at least a part of the surface including a contacting portion and the mandrel; (c) the fiber wound around the surface of the fiber pressing device in a direction toward the surface of the fiber pressing device; Suctioning from the inside of the fiber pressing device; and (d) cutting the fiber between a portion wound around the surface of the fiber pressing device and the fiber winding device; The fiber pressing device includes a fluid channel formed therein, a communication hole that communicates the channel and the surface of the fiber pressing device, and a fluid supply that supplies the fluid to the channel. The step (c) causes the fluid to flow through the flow path, thereby generating a negative pressure in the communication hole, and the fiber wound around the fiber pressing device, This is a step of sucking in the direction toward the surface of the fiber pressing device. According to the manufacturing method of the tank of this embodiment, the fibers wound around the surface of the fiber pressing device are sucked from the inside of the fiber pressing device in the direction toward the surface of the fiber pressing device, so that the fiber is cut and cut Later, the fibers wound around the surface of the fiber pressing device can be prevented from loosening and spreading away from the surface of the fiber pressing device. For this reason, it can suppress that the edge part of a fiber gets entangled with the installation located in the circumference | surroundings of a mandrel, and the fiber wound around the mandrel, and can suppress the failure of an installation and the quality deterioration of a tank. In addition, by causing a fluid to flow through the flow path, a so-called Bernoulli effect can be generated and the fibers can be sucked in a direction toward the surface of the fiber pressing device. For this reason, it is not necessary to increase the air tightness of the fiber pressing device as compared with the configuration in which the inside of the flow path is sucked by a pump or the like to generate a negative pressure, and thus the manufacturing cost of the fiber pressing device can be suppressed.
[Mode 2] According to one mode of the present invention, a method for manufacturing a tank is provided. The tank manufacturing method includes: (a) a step of placing a fiber pressing device in contact with a tank container-shaped mandrel; and (b) using a fiber winding device, the surface of the fiber pressing device on the mandrel. A step of winding a fiber around at least a part of the surface including a contacting portion and the mandrel; (c) the fiber wound around the surface of the fiber pressing device in a direction toward the surface of the fiber pressing device; Suctioning from the inside of the fiber pressing device; and (d) cutting the fiber between a portion wound around the surface of the fiber pressing device and the fiber winding device; The fiber pressing device has a cylindrical outer shape; the step (d) is performed on the base end side of the fiber pressing device opposite to the distal end side in contact with the mandrel. A step of fixing the fiber between a portion wound around the surface of the fiber pressing device and the fiber winding device by a chuck device arranged so as to surround the fiber pressing device along a circumferential direction. including. According to the manufacturing method of the tank of this embodiment, the fibers wound around the surface of the fiber pressing device are sucked from the inside of the fiber pressing device in the direction toward the surface of the fiber pressing device, so that the fiber is cut and cut Later, the fibers wound around the surface of the fiber pressing device can be prevented from loosening and spreading away from the surface of the fiber pressing device. For this reason, it can suppress that the edge part of a fiber gets entangled with the installation located in the circumference | surroundings of a mandrel, and the fiber wound around the mandrel, and can suppress the failure of an installation and the quality deterioration of a tank. In addition, since the chuck device is disposed so as to surround the fiber pressing device along the circumferential direction, all the fibers positioned between the fiber pressing device and the fiber winding device can be reliably fixed.

(1)本発明の一形態によれば、タンクの製造方法が提供される。このタンクの製造方法は、(a)繊維押さえ装置を、タンク容器状のマンドレルに接して配置する工程と、(b)繊維巻き装置を用いて、前記繊維押さえ装置の表面のうち、前記マンドレルに接する部分を含む少なくとも一部の表面と、前記マンドレルと、に繊維を巻き付ける工程と、(c)前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に向かう方向に、前記繊維押さえ装置の内部から吸引する工程と、(d)前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている部分と前記繊維巻き装置との間において切断する工程と、を備える。この形態のタンクの製造方法によれば、繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている繊維を、繊維押さえ装置の表面に向かう方向に繊維押さえ装置の内部から吸引するので、繊維を切断する際および切断後において、繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている繊維が緩み、繊維押さえ装置の表面から離れて広がることを抑制できる。このため、繊維の端部が、マンドレルの周辺に位置する設備や、マンドレルに巻き付かれた繊維に絡むことを抑制でき、設備の故障やタンクの品質劣化を抑制できる。 (1) According to one form of this invention, the manufacturing method of a tank is provided. The tank manufacturing method includes: (a) a step of placing a fiber pressing device in contact with a tank container-shaped mandrel; and (b) using a fiber winding device, on the mandrel of the surface of the fiber pressing device. A step of winding a fiber around at least a part of the surface including a contacting portion and the mandrel; and (c) the fiber wound around the surface of the fiber pressing device in a direction toward the surface of the fiber pressing device. A step of sucking from the inside of the fiber pressing device, and (d) a step of cutting the fiber between the portion wound around the surface of the fiber pressing device and the fiber winding device. According to the manufacturing method of the tank of this embodiment, the fibers wound around the surface of the fiber pressing device are sucked from the inside of the fiber pressing device in the direction toward the surface of the fiber pressing device, so that the fiber is cut and cut Later, the fibers wound around the surface of the fiber pressing device can be prevented from loosening and spreading away from the surface of the fiber pressing device. For this reason, it can suppress that the edge part of a fiber gets entangled with the installation located in the circumference | surroundings of a mandrel, and the fiber wound around the mandrel, and can suppress the failure of an installation and the quality deterioration of a tank.

(2)上記タンクの製造方法において、前記マンドレルは、円筒形の胴体部と、前記胴体部の一端に位置し、ドーム状の外観形状を有するドーム部と、前記ドーム部の円頂部に配置された口金部と、を有し、前記工程(a)は、前記繊維押さえ装置を、前記口金部に接して配置する工程であってもよい。この形態のタンクの製造方法によれば、繊維押さえ装置は、マンドレルの中心軸に沿ってマンドレルに隣接して配置され得る。このため、繊維押さえ装置の表面のうち、マンドレルに接する部分を含む少なくとも一部の表面と、マンドレルとに繊維を巻き付ける際に、これら部分に連続して繊維を巻き付けることができる。したがって、タンクの製造時間を短縮化できる。 (2) In the tank manufacturing method, the mandrel is disposed at a cylindrical body part, a dome part positioned at one end of the body part, having a dome-like appearance, and a circular top part of the dome part. The step (a) may be a step of placing the fiber pressing device in contact with the base portion. According to the tank manufacturing method of this aspect, the fiber pressing device can be disposed adjacent to the mandrel along the central axis of the mandrel. For this reason, when a fiber is wound around at least a part of the surface of the fiber pressing device including a portion in contact with the mandrel and the mandrel, the fiber can be continuously wound around these portions. Therefore, the manufacturing time of the tank can be shortened.

(3)上記タンクの製造方法において、前記繊維押さえ装置は、内部に形成された流体の流路と、前記流路と前記繊維押さえ装置の表面とを連通する連通孔と、前記流路に前記流体を供給する流体供給部と、を有し、前記工程(c)は、前記流路に前記流体を流通させることにより、前記連通孔に負圧を発生させて、前記繊維押さえ装置に巻き付けられている前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に向かう方向に吸引する工程であってもよい。この形態のタンクの製造方法によれば、流路に流体を流通させることにより、いわゆるベルヌイ効果を生じさせて、繊維を繊維押さえ装置の表面に向かう方向に吸引することができる。このため、ポンプ等により流路内部を吸引して負圧を生じさせる構成に比べて、繊維押さえ装置の気密性を高める必要がないので、繊維押さえ装置の製造コストを抑えることができる。 (3) In the tank manufacturing method, the fiber pressing device includes a fluid channel formed therein, a communication hole that communicates the channel and the surface of the fiber pressing device, and the channel in the channel. A fluid supply section that supplies fluid, and the step (c) generates a negative pressure in the communication hole by circulating the fluid through the flow path, and is wound around the fiber pressing device. It may be a step of sucking the fibers in the direction toward the surface of the fiber pressing device. According to the tank manufacturing method of this embodiment, a so-called Bernoulli effect can be produced by flowing a fluid through the flow path, and the fibers can be sucked in the direction toward the surface of the fiber pressing device. For this reason, it is not necessary to increase the air tightness of the fiber pressing device as compared with the configuration in which the inside of the flow path is sucked by a pump or the like to generate a negative pressure, and thus the manufacturing cost of the fiber pressing device can be suppressed.

(4)上記タンクの製造方法において、前記繊維押さえ装置は、前記流路の端部と前記繊維押さえ装置の表面とを連通し、前記流路を流通する前記流体を前記マンドレルのドーム部に向けて排出する排出孔を備えてもよい。この形態のタンクの製造方法によれば、連通孔に負圧を生じさせるために繊維押さえ装置内部を通った流体を、マンドレルのドーム部に吹き当てることができるので、ドーム部の表面に巻き付けられている繊維が緩んでドーム部の表面から浮き上がることを抑制できる。このため、ドーム部の表面と巻き付けられている繊維との間に空隙が生じることが抑制でき、マンドレルの強度劣化を抑制できる。 (4) In the tank manufacturing method, the fiber pressing device communicates an end portion of the flow path and a surface of the fiber pressing device, and directs the fluid flowing through the flow path toward the dome portion of the mandrel. A discharge hole may be provided. According to the tank manufacturing method of this embodiment, the fluid that has passed through the inside of the fiber pressing device in order to generate a negative pressure in the communication hole can be sprayed on the dome portion of the mandrel, so that it is wound around the surface of the dome portion. It can suppress that the fiber which has loosened and it floats from the surface of a dome part. For this reason, it can suppress that a space | gap produces between the surface of a dome part, and the fiber currently wound, and can suppress the strength deterioration of a mandrel.

(5)上記タンクの製造方法において、前記繊維押さえ装置は、円筒状の外観形状を有し、前記工程(d)は、前記繊維押さえ装置のうち、前記マンドレルと接する先端側とは反対の基端側において、前記繊維押さえ装置を円周方向に沿って囲むように配置されるチャック装置により、前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている部分と、前記繊維巻き装置との間において固定する工程を含んでもよい。この形態のタンクの製造方法によれば、チャック装置は、繊維押さえ装置を円周方向に沿って囲んで配置されているので、繊維押さえ装置と繊維巻き装置との間に位置するすべての繊維を、確実に固定できる。 (5) In the tank manufacturing method, the fiber pressing device has a cylindrical outer shape, and the step (d) is a base opposite to a tip side in contact with the mandrel in the fiber pressing device. At the end side, the chuck is arranged so as to surround the fiber pressing device along the circumferential direction, and the fiber is placed between the portion wound around the surface of the fiber pressing device and the fiber winding device. A fixing step may be included. According to the tank manufacturing method of this embodiment, since the chuck device is disposed so as to surround the fiber pressing device along the circumferential direction, all the fibers located between the fiber pressing device and the fiber winding device are arranged. Can be fixed securely.

(6)本発明の他の形態によれば、タンク容器状のマンドレルに繊維を巻き付けるための繊維巻付装置が提供される。この繊維巻付装置は、前記マンドレルに接して配置される繊維押さえ部と;前記繊維押さえ装置の表面のうち、前記マンドレルに接する部分を含む少なくとも一部の表面と、前記マンドレルと、に繊維を巻き付ける繊維巻き部と;前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に向かう方向に、前記繊維押さえ装置の内部から吸引する吸引部と;を備える。この形態の繊維巻付装置によれば、繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている繊維を、繊維押さえ装置の表面に向かう方向に繊維押さえ装置の内部から吸引するので、繊維を切断する際および切断後において、繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている繊維が緩み、繊維押さえ装置の表面から離れて広がることを抑制できる。このため、繊維の端部が、マンドレルの周辺に位置する設備や、マンドレルに巻き付かれた繊維に絡むことを抑制でき、設備の故障やタンクの品質劣化を抑制できる。 (6) According to the other form of this invention, the fiber winding apparatus for winding a fiber around a tank container-like mandrel is provided. The fiber winding device includes: a fiber pressing portion disposed in contact with the mandrel; and at least a part of a surface of the surface of the fiber pressing device including a portion in contact with the mandrel; and the mandrel. A fiber winding section to be wound; and a suction section that sucks the fibers wound around the surface of the fiber pressing device from the inside of the fiber pressing device in a direction toward the surface of the fiber pressing device. According to the fiber winding device of this embodiment, the fiber wound around the surface of the fiber pressing device is sucked from the inside of the fiber pressing device in the direction toward the surface of the fiber pressing device, so that the fiber is cut and cut Later, the fibers wound around the surface of the fiber pressing device can be prevented from loosening and spreading away from the surface of the fiber pressing device. For this reason, it can suppress that the edge part of a fiber gets entangled with the installation located in the circumference | surroundings of a mandrel, and the fiber wound around the mandrel, and can suppress the failure of an installation and the quality deterioration of a tank.

(7)上記繊維巻付装置において、さらに、前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている部分と前記繊維巻き装置との間において切断する切断部を備えてもよい。この形態の繊維巻付装置によれば、切断装置を備えているので、繊維の吸引と繊維の切断とを連続して実行することができる。このため、タンクの製造時間を短縮化できる。加えて、繊維の切断のために、繊維押さえ装置とは別の装置として切断装置を用意する必要がないので、タンクの製造設備全体を小型化できる。 (7) The fiber winding device may further include a cutting unit that cuts the fiber between a portion of the fiber pressing device wound around the surface of the fiber pressing device and the fiber winding device. According to the fiber winding device of this embodiment, since the cutting device is provided, it is possible to continuously perform fiber suction and fiber cutting. For this reason, the manufacturing time of a tank can be shortened. In addition, since it is not necessary to prepare a cutting device as a device separate from the fiber pressing device for cutting fibers, the entire tank manufacturing facility can be downsized.

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、タンクに繊維を巻き付ける方法や、タンク製造装置等の形態で実現することができる。   In addition, this invention can be implement | achieved in various aspects, for example, can be implement | achieved with forms, such as the method of winding a fiber around a tank, and a tank manufacturing apparatus.

本発明の一実施形態としての繊維巻付装置の外観構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the external appearance structure of the fiber winding apparatus as one Embodiment of this invention. 図1に示す繊維処理ユニット400の詳細構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the detailed structure of the fiber processing unit 400 shown in FIG. 本発明の一実施形態としてのタンクの製造方法の処理手順を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process sequence of the manufacturing method of the tank as one Embodiment of this invention. 実施形態におけるタンクの製造方法の一部の処理を模式的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the one part process of the manufacturing method of the tank in embodiment. ステップS130が実行される際の繊維押さえ部410近傍における空気の流れを示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the flow of the air in the fiber pressing part 410 vicinity when step S130 is performed. ステップS140(繊維の切断)を実行した直後のマンドレル20の実際の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the actual condition of the mandrel 20 immediately after performing step S140 (cutting of a fiber). 比較例において繊維が切断された直後のマンドレル20の実際の様子を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the actual condition of the mandrel 20 immediately after a fiber is cut | disconnected in a comparative example.

A.実施形態:
A1.装置構成:
図1は、本発明の一実施形態としての繊維巻付装置の外観構成を示す斜視図である。繊維巻付装置10は、フィラメントワインディング法によってマンドレル20に繊維を巻き付ける装置である。本実施形態では、マンドレル20に巻き付ける繊維は、直径が数マイクロメートル程度の単繊維を多数(例えば、2万本)束ねて構成され、熱硬化性樹脂が含浸されたカーボン繊維(いわゆるプリプレグ)である。本実施形態では、熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂を用いる。また、本実施形態では、カーボン繊維として、ポリアクリロニトリル(PAN)系カーボン繊維を用いる。なお、ポリアクリロニトリル(PAN)系カーボン繊維に代えて、レーヨン系カーボン繊維やピッチ系カーボン繊維など、他の任意のプリプレグを用いてもよい。
A. Embodiment:
A1. Device configuration:
FIG. 1 is a perspective view showing an external configuration of a fiber winding device as one embodiment of the present invention. The fiber winding device 10 is a device for winding fibers around the mandrel 20 by a filament winding method. In this embodiment, the fiber wound around the mandrel 20 is a carbon fiber (so-called prepreg) in which a large number (for example, 20,000) of single fibers having a diameter of about several micrometers are bundled and impregnated with a thermosetting resin. is there. In this embodiment, an epoxy resin is used as the thermosetting resin. In the present embodiment, polyacrylonitrile (PAN) carbon fiber is used as the carbon fiber. Note that any other prepreg such as rayon carbon fiber or pitch carbon fiber may be used instead of polyacrylonitrile (PAN) carbon fiber.

マンドレル20は、本実施形態では、樹脂成形品により構成されている。なお、かかる樹脂成形品に代えて、高強度のアルミニウム材やステンレス材等の金属材により構成してもよい。マンドレル20は、カプセル状の外観形状を有する。具体的には、マンドレル20は、マンドレル20の軸AX方向の中央部分に形成された胴体部と、胴体部の両端からそれぞれ連続して形成されているドーム状の外観形状を有するドーム部とを有する。マンドレル20の両端に位置する2つのドーム部のうち、少なくとも一方のドーム部の円頂部分には、図示しない口金部が形成されている。本実施形態では、カーボン繊維(以下、単に「繊維」と呼ぶ)が巻き付けられたマンドレルを利用して、高圧ガスタンクが製造される。この高圧ガスタンクは、例えば、燃料電池車両において、燃料ガスである水素ガスの収容タンクとして用いられる。前述の口金部は、タンクへの水素ガスの貯蔵およびタンクからの水素ガスの排出に用いられる。なお、図1には、X軸とY軸とZ軸とを明示している。X軸は、マンドレル20の軸AX方向と平行である。Y軸は鉛直方向と平行である。なお、−Y方向は、鉛直下方に相当する。Z軸は、水平方向と平行である。   In the present embodiment, the mandrel 20 is formed of a resin molded product. Instead of the resin molded product, a metal material such as a high-strength aluminum material or stainless material may be used. The mandrel 20 has a capsule-like appearance. Specifically, the mandrel 20 includes a body part formed in the center part of the mandrel 20 in the axis AX direction, and a dome part having a dome-like external shape formed continuously from both ends of the body part. Have. Of the two dome portions located at both ends of the mandrel 20, a cap portion (not shown) is formed at a circular top portion of at least one of the dome portions. In this embodiment, a high-pressure gas tank is manufactured using a mandrel around which carbon fibers (hereinafter simply referred to as “fibers”) are wound. This high-pressure gas tank is used, for example, as a storage tank for hydrogen gas, which is fuel gas, in fuel cell vehicles. The aforementioned base part is used for storing hydrogen gas in a tank and discharging hydrogen gas from the tank. In FIG. 1, the X axis, the Y axis, and the Z axis are clearly shown. The X axis is parallel to the axis AX direction of the mandrel 20. The Y axis is parallel to the vertical direction. The -Y direction corresponds to the vertically downward direction. The Z axis is parallel to the horizontal direction.

繊維巻付装置10は、クリール装置210と、基台300と、フープ巻き装置100と、ヘリカル巻き装置200と、繊維処理ユニット400とを備えている。   The fiber winding device 10 includes a creel device 210, a base 300, a hoop winding device 100, a helical winding device 200, and a fiber processing unit 400.

クリール装置210は、繊維が巻かれた多数のボビン211と、給糸ガイド212とを備えており、各ボビン211から給糸ガイド212を介してヘリカル巻き装置200に繊維を供給する。図1に示すように、クリール装置210は、基台300と平行して配置されている。   The creel device 210 includes a large number of bobbins 211 wound with fibers and a yarn supply guide 212, and supplies the fibers from each bobbin 211 to the helical winding device 200 via the yarn supply guide 212. As shown in FIG. 1, the creel device 210 is arranged in parallel with the base 300.

基台300は、X軸に沿って延設されており、第1のレール302と、第2のレール304と、第1の支持台310と、第2の支持台311とを備えている。第1のレール302及び第2のレール304は、いずれも基台300の上面において互いに平行となるように形成された一対の溝であり、基台300の長手方向(X軸に沿った方向)に延設されている。第2のレール304は、第1のレール302を挟むように配置されている。   The base 300 extends along the X axis, and includes a first rail 302, a second rail 304, a first support base 310, and a second support base 311. Each of the first rail 302 and the second rail 304 is a pair of grooves formed so as to be parallel to each other on the upper surface of the base 300, and the longitudinal direction of the base 300 (direction along the X axis). It is extended to. The second rail 304 is disposed so as to sandwich the first rail 302.

第1の支持台310は、繊維処理ユニット400を支持し、かつ、第2の支持台311と共にマンドレル20を支持する。第1の支持台310は、基台300の上面において、ヘリカル巻き装置200に対して+X方向側に配置されている。第1の支持台310は、図示しない駆動機構により駆動されて、第1のレール302上を往復動できる。第1の支持台310は、ベース312と、支持腕314とを備えている。ベース312は、板状の部材であり、第1のレール302に対して、スライド可能に配置されている。支持腕314は、Y軸方向を長手方向とする四角柱状の外観形状を有し、一端はベース312に接続され、他端は繊維処理ユニット400に接続されている。   The first support base 310 supports the fiber processing unit 400 and supports the mandrel 20 together with the second support base 311. The first support base 310 is disposed on the + X direction side with respect to the helical winding device 200 on the upper surface of the base 300. The first support base 310 is driven by a drive mechanism (not shown) and can reciprocate on the first rail 302. The first support base 310 includes a base 312 and support arms 314. The base 312 is a plate-like member and is slidably disposed with respect to the first rail 302. The support arm 314 has a quadrangular prism-like appearance with the Y-axis direction as the longitudinal direction, one end connected to the base 312 and the other end connected to the fiber processing unit 400.

第2の支持台311は、取り付け治具315を支持し、かつ、第1の支持台310と共にマンドレル20を支持する。第2の支持台311は、フープ巻き装置100に対して−X方向側に配置されている点と、繊維処理ユニット400に代えて取り付け治具315を支持している点とにおいて、第1の支持台310と異なり、他の構成は第1の支持台310と同じであるため、詳細な説明を省略する。取り付け治具315は、棒状の部材であって、X軸と平行に配置されている。取り付け治具315の中心軸は、マンドレル20の軸AXと一致している。取り付け治具315の一端は第2の支持台311の支持腕314(図2)に固定されており、他端はマンドレル20を支持する。取り付け治具315は、図示しない駆動機構により、軸を中心として回転される。このため、取り付け治具315により支持されるマンドレル20も、取り付け治具315と共に軸AXを中心として回転する。   The second support base 311 supports the attachment jig 315 and supports the mandrel 20 together with the first support base 310. The second support base 311 is arranged in the −X direction side with respect to the hoop winding device 100 and the first support stand 311 supports the attachment jig 315 in place of the fiber processing unit 400. Unlike the support base 310, the other configurations are the same as those of the first support base 310, and thus detailed description thereof is omitted. The attachment jig 315 is a rod-shaped member and is disposed in parallel with the X axis. The central axis of the mounting jig 315 coincides with the axis AX of the mandrel 20. One end of the mounting jig 315 is fixed to the support arm 314 (FIG. 2) of the second support base 311, and the other end supports the mandrel 20. The attachment jig 315 is rotated around an axis by a drive mechanism (not shown). For this reason, the mandrel 20 supported by the attachment jig 315 also rotates around the axis AX together with the attachment jig 315.

フープ巻き装置100は、基台300の上面に配置されており、マンドレル20に繊維をフープ巻きする。フープ巻き装置100は、フレーム102と、巻掛テーブル104と、5個のホルダー106と、5個のボビン107とを備えている。フレーム102は、フープ巻き装置100の各部材を収容する筐体である。フレーム102は、図示しない駆動機構により駆動されて、第2のレール304上を往復動できる。   The hoop winding device 100 is disposed on the upper surface of the base 300 and winds the fiber around the mandrel 20. The hoop winding device 100 includes a frame 102, a winding table 104, five holders 106, and five bobbins 107. The frame 102 is a housing that houses each member of the hoop winding device 100. The frame 102 is driven by a drive mechanism (not shown) and can reciprocate on the second rail 304.

巻掛テーブル104は、円盤状の外観形状を有し、厚さ方向がX軸と平行となるように、フレーム102に固定されている。巻掛テーブル104の中央には、厚さ方向に貫通する中央孔105が形成されている。中央孔105の中心は軸AX上に位置し、中央孔105には、取り付け治具315が貫通されている。巻掛テーブル104は、中央孔105の近傍に、第1のガイド給糸部108と、第2のガイド給糸部109とを備えている。第1のガイド給糸部108および第2のガイド給糸部109は、それぞれ巻掛テーブル104から+X方向に突出して配置されている。第1のガイド給糸部108は、マンドレル20に対して上方(+Y方向)に位置している。第2のガイド給糸部109は、マンドレル20に対して下方(−Y方向)に位置している。第1のガイド給糸部108と第2のガイド給糸部109とは、マンドレル20に向かって繊維を繰り出す。   The winding table 104 has a disk-like appearance, and is fixed to the frame 102 so that the thickness direction is parallel to the X axis. A central hole 105 that penetrates in the thickness direction is formed at the center of the winding table 104. The center of the central hole 105 is located on the axis AX, and an attachment jig 315 is passed through the central hole 105. The winding table 104 is provided with a first guide yarn supplying portion 108 and a second guide yarn supplying portion 109 in the vicinity of the central hole 105. The first guide yarn supplying unit 108 and the second guide yarn supplying unit 109 are disposed so as to protrude from the winding table 104 in the + X direction. The first guide yarn supplying unit 108 is located above (+ Y direction) with respect to the mandrel 20. The second guide yarn supplying unit 109 is located below (−Y direction) with respect to the mandrel 20. The first guide yarn supplying unit 108 and the second guide yarn supplying unit 109 feed out the fibers toward the mandrel 20.

5個のホルダー106は、巻掛テーブル104において、中央孔105を囲むように環状に並んで配置されている。各ホルダー106は、それぞれ1つのボビン107を収容する。ボビン107には、ボビン211と同様に予め繊維が巻かれている。各ホルダー106は、図示しない駆動機構により回転駆動され、ボビン107から第1のガイド給糸部108および第2のガイド給糸部109に繊維を繰り出す。   The five holders 106 are arranged in a ring on the winding table 104 so as to surround the central hole 105. Each holder 106 accommodates one bobbin 107. As with the bobbin 211, fibers are wound around the bobbin 107 in advance. Each holder 106 is rotationally driven by a driving mechanism (not shown), and feeds the fiber from the bobbin 107 to the first guide yarn supplying unit 108 and the second guide yarn supplying unit 109.

ヘリカル巻き装置200は、基台300の上面に配置されており、マンドレル20に繊維をヘリカル巻きする。ヘリカル巻き装置200は、フレーム202と、給糸リング204とを備えている。フレーム202は、給糸リング204を収容する筐体である。マンドレル20は、図示しない駆動機構により駆動されて、給糸リング204の中を往復動できる。   The helical winding device 200 is disposed on the upper surface of the base 300 and helically winds the fiber around the mandrel 20. The helical winding device 200 includes a frame 202 and a yarn feeding ring 204. The frame 202 is a housing that houses the yarn feeding ring 204. The mandrel 20 is driven by a drive mechanism (not shown) and can reciprocate in the yarn supplying ring 204.

給糸リング204は、クリール装置210から供給される繊維を、マンドレル20に向けて繰り出す。給糸リング204は、厚み方向がX軸と平行となる略円柱状の外観形状を有する。給糸リング204の軸は、マンドレル20の軸AXと一致する。給糸リング204の中央には、厚み方向に貫通する中央孔206が形成されている。中央孔206内には、マンドレル20又は繊維処理ユニット400の先端側(支持腕314と接続された側とは反対側)が配置され得る。中央孔206を形成する給糸リング204の内壁には、繊維を排出するための図示しない繊維供給口が多数設けられており、かかる繊維供給口からマンドレル20に向かって多数の繊維(繊維束)が繰り出される。   The yarn feeding ring 204 feeds the fiber supplied from the creel device 210 toward the mandrel 20. The yarn feeding ring 204 has a substantially cylindrical appearance whose thickness direction is parallel to the X axis. The axis of the yarn feeding ring 204 coincides with the axis AX of the mandrel 20. In the center of the yarn feeding ring 204, a central hole 206 that penetrates in the thickness direction is formed. In the center hole 206, the front end side (the side opposite to the side connected to the support arm 314) of the mandrel 20 or the fiber processing unit 400 may be disposed. A large number of fiber supply ports (not shown) for discharging fibers are provided on the inner wall of the yarn feeding ring 204 forming the central hole 206, and a large number of fibers (fiber bundles) from the fiber supply port toward the mandrel 20. Is paid out.

ヘリカル巻き装置200は、軸AXを中心として回転しているマンドレル20に、繊維を軸AXに対して低角度で交差させつつ巻き付ける。また、ヘリカル巻き装置200は、繊維をマンドレル20の両端のドーム部に掛け渡すように螺旋状に繰り返し巻き付ける。   The helical winding device 200 winds the fiber around the mandrel 20 rotating about the axis AX while crossing the fiber at a low angle with respect to the axis AX. In addition, the helical winding device 200 repeatedly winds the fiber in a spiral shape so as to hang the fibers around the dome portions at both ends of the mandrel 20.

図2は、図1に示す繊維処理ユニット400の詳細構成を示す斜視図である。繊維処理ユニット400は、軸AXと一致する軸を有する略円筒形の外観形状を有する。繊維処理ユニット400は、繊維押さえ部410と、繊維固定部480とを備えている。   FIG. 2 is a perspective view showing a detailed configuration of the fiber processing unit 400 shown in FIG. The fiber processing unit 400 has a substantially cylindrical appearance having an axis that coincides with the axis AX. The fiber processing unit 400 includes a fiber pressing unit 410 and a fiber fixing unit 480.

繊維押さえ部410は、繊維処理ユニット400において最も−X方向に位置する。繊維押さえ部410は、胴体部411と、テーパ部412と、先端部413とを備えている。胴体部411は、円筒形の外観形状を有し、一端はテーパ部412に接続され、他端は繊維固定部480(後述するベース部471)に接続されている。胴体部411の表面には、胴体部411の円周方向に沿って所定の間隔で並んだ吸引孔421の列が、X軸方向に2つ並んで形成されている。各吸引孔421は、繊維押さえ部410の内部に形成された流体流路と連通している。なお、流体流路については後述する。   The fiber pressing part 410 is positioned most in the −X direction in the fiber processing unit 400. The fiber pressing portion 410 includes a body portion 411, a taper portion 412, and a tip portion 413. The body portion 411 has a cylindrical external shape, one end is connected to the taper portion 412, and the other end is connected to a fiber fixing portion 480 (a base portion 471 described later). On the surface of the body portion 411, two rows of suction holes 421 are formed side by side along the X-axis direction. The suction holes 421 are arranged at predetermined intervals along the circumferential direction of the body portion 411. Each suction hole 421 communicates with a fluid channel formed inside the fiber pressing portion 410. The fluid flow path will be described later.

テーパ部412は、胴体部411と先端部413との間に配置され、軸AXと一致する軸を有する略円錐状の外観形状を有する。具体的には、テーパ部412は、−X方向に向かうにつれて細くなる外観形状を有する。テーパ部412の表面には、テーパ部412の円周方向に沿って所定の間隔で並んだ噴射孔423の列が形成されている。噴射孔423は、繊維押さえ部410の内部に形成された流体流路と連通している。   The tapered portion 412 is disposed between the body portion 411 and the tip portion 413 and has a substantially conical appearance having an axis that coincides with the axis AX. Specifically, the tapered portion 412 has an appearance shape that becomes thinner as it goes in the −X direction. A row of injection holes 423 arranged at a predetermined interval along the circumferential direction of the tapered portion 412 is formed on the surface of the tapered portion 412. The ejection hole 423 communicates with a fluid flow path formed inside the fiber pressing portion 410.

先端部413は、繊維押さえ部410において最も−X方向に位置する。先端部413は、軸AXと一致する軸を有する円柱状(棒状)の部材である。先端部413の一端は、テーパ部412に接続され、他端はマンドレル20を保持する。   The tip portion 413 is located in the −X direction most in the fiber pressing portion 410. The tip 413 is a columnar (bar-shaped) member having an axis that coincides with the axis AX. One end of the tip portion 413 is connected to the tapered portion 412, and the other end holds the mandrel 20.

繊維固定部480は、軸AXと一致する軸を有する略円筒形の外観形状を有し、図2では、繊維押さえ部410よりも+X方向に位置する。繊維固定部480は、チャック部430と、繊維巻取部450と、支持部460と、駆動部470とを備えている。   The fiber fixing portion 480 has a substantially cylindrical appearance having an axis that coincides with the axis AX, and is positioned in the + X direction with respect to the fiber pressing portion 410 in FIG. The fiber fixing unit 480 includes a chuck unit 430, a fiber winding unit 450, a support unit 460, and a drive unit 470.

チャック部430は、繊維を把持することにより固定し、また、固定した繊維を開放することができる。チャック部430は、環状に並んだ多数のチャックピンからなる内側チャックピン列431と、環状に並んだ多数のチャックピンからなる外側チャックピン列432とを備えている。内側チャックピン列431は、外側チャックピン列432よりも内側に位置している。換言すると、内側チャックピン列431の直径は、外側チャックピン列432の直径よりも小さい。チャック部430は、繊維押さえ部410の胴体部411の一部を囲むように配置されている。チャック部430により繊維が固定される際、繊維は、内側チャックピン列431において隣り合う2つのチャックピンの間に配置されると共に、外側チャックピン列432において隣り合う2つのチャックピンの間に配置される。そして、内側チャックピン列431が円周方向に沿って若干回転する(ずれる)ことにより、繊維は固定される。なお、内側チャックピン列431に代えて、外側チャックピン列432が円周方向に沿って回転することにより繊維を固定してもよい。また、内側チャックピン列431と外側チャックピン列432とが互いに円周方向に沿って反対に回転することにより、繊維を固定してもよい。図示は省略しているが、内側チャックピン列431のさらに内側には、円周方向に回転可能な切断部が配置されている。   The chuck portion 430 can be fixed by gripping the fiber and can release the fixed fiber. The chuck portion 430 includes an inner chuck pin row 431 composed of a large number of chuck pins arranged in an annular shape, and an outer chuck pin row 432 composed of a large number of chuck pins arranged in an annular shape. The inner chuck pin row 431 is located inside the outer chuck pin row 432. In other words, the diameter of the inner chuck pin row 431 is smaller than the diameter of the outer chuck pin row 432. The chuck portion 430 is disposed so as to surround a part of the body portion 411 of the fiber pressing portion 410. When the fibers are fixed by the chuck portion 430, the fibers are arranged between two adjacent chuck pins in the inner chuck pin row 431 and between the two adjacent chuck pins in the outer chuck pin row 432. Is done. The inner chuck pin row 431 is slightly rotated (shifted) along the circumferential direction, so that the fibers are fixed. Instead of the inner chuck pin row 431, the outer chuck pin row 432 may be rotated along the circumferential direction to fix the fibers. Further, the fibers may be fixed by rotating the inner chuck pin row 431 and the outer chuck pin row 432 in the opposite directions along the circumferential direction. Although not shown, a cutting portion that is rotatable in the circumferential direction is disposed further inside the inner chuck pin row 431.

繊維巻取部450は、繊維が切断された後に、繊維を巻き取る。支持部460は、X軸方向に沿って延設された多数の柱状部材と、これら柱状部材を支持するリング状の部材とを有し、チャック部430を支持すると共に駆動部470を支持する。   The fiber winding unit 450 winds the fiber after the fiber is cut. The support portion 460 includes a large number of columnar members extending along the X-axis direction and a ring-shaped member that supports these columnar members, and supports the chuck portion 430 and the drive portion 470.

駆動部470は、繊維処理ユニット400の構成部材のうち、一部の構成部材を駆動する。例えば、駆動部470は、内側チャックピン列431を円周方向に沿って移動させる。また、駆動部470は、チャック部430および支持部460を、X軸方向に沿って移動させる。したがって、胴体部411の表面のうち、チャック部430により覆われる部分の面積は、チャック部430および支持部460の配置位置によって異なる。   The drive unit 470 drives some constituent members among the constituent members of the fiber processing unit 400. For example, the drive unit 470 moves the inner chuck pin row 431 along the circumferential direction. The drive unit 470 moves the chuck unit 430 and the support unit 460 along the X-axis direction. Therefore, the area of the portion covered by the chuck portion 430 on the surface of the body portion 411 differs depending on the positions where the chuck portion 430 and the support portion 460 are arranged.

上記構成を備える繊維巻付装置10を用いて、後述するタンクの製造方法が実行されると、マンドレル20に繊維を巻き付けた後において繊維を切断した場合に、マンドレル20に巻き付けられた繊維の緩みを抑制できると共に、巻き付けられている繊維の端部の広がりを抑制できる。   When a method for manufacturing a tank, which will be described later, is executed using the fiber winding device 10 having the above-described configuration, loosening of the fibers wound around the mandrel 20 when the fibers are cut after the fibers are wound around the mandrel 20 Can be suppressed, and the spread of the end of the wound fiber can be suppressed.

上述した繊維押さえ部410は、請求項における繊維押さえ装置および繊維押さえ部に相当する。また、ヘリカル巻き装置200は、請求項における繊維巻き装置に相当する。   The fiber pressing portion 410 described above corresponds to the fiber pressing device and the fiber pressing portion in the claims. The helical winding device 200 corresponds to the fiber winding device in the claims.

A2.タンクの製造:
図3は、本発明の一実施形態としてのタンクの製造方法の処理手順を示すフローチャートである。
A2. Tank manufacturing:
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure of a tank manufacturing method according to an embodiment of the present invention.

マンドレル20が繊維巻付装置10に取り付けられる(ステップS105)。このステップS105の処理では、マンドレル20が、繊維処理ユニット400(先端部413)と取り付け治具315とにより支持される。このとき、マンドレル20の口金部には、繊維処理ユニット400の先端部413が挿入される。   The mandrel 20 is attached to the fiber winding device 10 (step S105). In the process of step S105, the mandrel 20 is supported by the fiber processing unit 400 (tip portion 413) and the attachment jig 315. At this time, the tip portion 413 of the fiber processing unit 400 is inserted into the base portion of the mandrel 20.

フープ巻き装置100およびヘリカル巻き装置200により、マンドレル20と繊維押さえ部410とに繊維が巻き付けられる(ステップS110)。本実施形態では、先ずフープ巻き装置100によりマンドレル20に繊維がフープ巻きされ、次に、マンドレル20にフープ巻きされた繊維の上に、ヘリカル巻き装置200により繊維がヘリカル巻きされ、その後、ヘリカル巻き装置200により繊維押さえ部410に繊維が巻き付けられる。ここで、ヘリカル巻き装置200によるマンドレル20への繊維の巻き付けと、繊維押さえ部410への繊維の巻き付けとは連続的に行われる。   The fiber is wound around the mandrel 20 and the fiber pressing portion 410 by the hoop winding device 100 and the helical winding device 200 (step S110). In the present embodiment, first, the fiber is hoop-wound around the mandrel 20 by the hoop winding device 100, and then the fiber is helically wound by the helical winding device 200 on the fiber hoop-wound around the mandrel 20, and then the helical winding. The device 200 winds the fiber around the fiber pressing portion 410. Here, the winding of the fiber around the mandrel 20 by the helical winding device 200 and the winding of the fiber around the fiber pressing portion 410 are continuously performed.

図4は、実施形態におけるタンクの製造方法の一部の処理を模式的に示す説明図である。図4において最上段は、ステップS110の処理を模式的に示している。図4において、上から2段目は後述するステップS115およびS120の処理を、上から3段目は後述するステップS125およびS130の処理を、最下段は後述するステップS135およびS140の処理を、それぞれ模式的に示している。なお、図4では、図示の便宜上、マンドレル20が有する2つのドーム部のうち、一方のドーム部22のみ明示し、他方のドーム部は省略している。   FIG. 4 is an explanatory view schematically showing a part of the processing of the tank manufacturing method in the embodiment. In FIG. 4, the uppermost row schematically shows the process of step S110. In FIG. 4, the second step from the top is the processing of steps S115 and S120 described later, the third step from the top is the processing of steps S125 and S130 described later, and the bottom is the processing of steps S135 and S140 described later. This is shown schematically. In FIG. 4, for convenience of illustration, only one dome portion 22 is clearly shown out of the two dome portions of the mandrel 20, and the other dome portion is omitted.

図4の最上段に示すように、ステップS110が実行された後には、マンドレル20と繊維押さえ部410の一部に繊維が巻き付けられている。前述の「繊維押さえ部410の一部」とは、先端部413と、テーパ部412と、胴体部411のうちの先端側(−X方向側)の一部とを意味する。図4の最上段に示すように、ステップS110実行後において、繊維処理ユニット400のチャック部430は、ヘリカル巻き装置200に対して+X方向に位置している。   As shown in the uppermost stage of FIG. 4, after step S <b> 110 is executed, fibers are wound around the mandrel 20 and the fiber pressing portion 410. The above-mentioned “part of the fiber pressing portion 410” means the tip portion 413, the taper portion 412 and a portion of the body portion 411 on the tip side (−X direction side). As shown in the uppermost stage in FIG. 4, after the execution of step S <b> 110, the chuck portion 430 of the fiber processing unit 400 is positioned in the + X direction with respect to the helical winding device 200.

図3に示すように、チャック部430は、−X方向に移動(前進)する(ステップS115)。このとき、ヘリカル巻き装置200から繰り出された各繊維は、内側チャックピン列431における隣り合う2つのチャックピンの間に入り込むと共に、外側チャックピン列432における隣り合う2つのチャックピンの間に入り込む。   As shown in FIG. 3, the chuck portion 430 moves (advances) in the −X direction (step S115). At this time, each fiber fed from the helical winding device 200 enters between two adjacent chuck pins in the inner chuck pin row 431 and enters between two adjacent chuck pins in the outer chuck pin row 432.

図3に示すように、駆動部470により内側チャックピン列431が所定の角度だけ回転移動され、内側チャックピン列431と外側チャックピン列432とにより、繊維が、胴体部411に巻き付けられた部分と装置200との間において固定される(ステップS120)。図4の上から2段目に示すように、前述のステップS115およびS120が実行されると、チャック部430は、最上段の状態に比べて−X方向に移動し、繊維処理ユニット400により繊維が固定される。なお、チャック部430の移動と共に、繊維巻取部450および支持部460も併せて−X方向に移動している。   As shown in FIG. 3, the inner chuck pin row 431 is rotated and moved by a predetermined angle by the driving unit 470, and the fiber is wound around the body portion 411 by the inner chuck pin row 431 and the outer chuck pin row 432. And the apparatus 200 (step S120). As shown in the second stage from the top in FIG. 4, when the above-described steps S115 and S120 are executed, the chuck portion 430 moves in the −X direction compared to the uppermost stage, and the fiber processing unit 400 causes the fibers to move. Is fixed. Note that, along with the movement of the chuck portion 430, the fiber winding portion 450 and the support portion 460 are also moved in the −X direction.

図3に示すように、ヘリカル巻き装置200により、繊維固定部480に繊維が巻き付けられる(ステップS125)。図4において上から3段目に示すように、ヘリカル巻き装置200は、図4の最上段および上から2段目の状態よりも+X方向に移動し、繊維処理ユニット400(支持部460)には、繊維が巻かれている。なお、図4において上から3段目では、繊維処理ユニット400(支持部460)への繊維の巻き付き量は、およそ7周であるが、2〜3周にすることもできる。   As shown in FIG. 3, the fiber is wound around the fiber fixing portion 480 by the helical winding device 200 (step S125). As shown in the third stage from the top in FIG. 4, the helical winding device 200 moves in the + X direction from the uppermost stage and the second stage from the top in FIG. 4, and moves to the fiber processing unit 400 (support 460). The fiber is wound. In FIG. 4, in the third stage from the top, the amount of the fiber wound around the fiber processing unit 400 (supporting part 460) is approximately 7 laps, but may be 2 to 3 laps.

図3に示すように、繊維押さえ部410の内部に空気を供給する(ステップS130)。図5は、ステップS130が実行される際の繊維押さえ部410近傍における空気の流れを示す概略断面図である。図5に示すように、繊維押さえ部410の内部には、流体が流れる複数の流体流路424が形成されている。本実施形態では、流体は空気である。複数の流体流路424は、いずれも繊維押さえ部410内部においてX軸と平行に延設されており、互いに円周方向に沿って所定の間隔で並んで配置されている。なお、図5では、複数の流体流路424のうち、2つの流体流路424のみ表している。各流体流路424は、2つの吸引孔421および1つの噴射孔423と連通している。   As shown in FIG. 3, air is supplied to the inside of the fiber pressing portion 410 (step S130). FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the air flow in the vicinity of the fiber pressing portion 410 when step S130 is executed. As shown in FIG. 5, a plurality of fluid flow paths 424 through which a fluid flows are formed inside the fiber pressing portion 410. In this embodiment, the fluid is air. The plurality of fluid flow paths 424 all extend in parallel to the X axis inside the fiber pressing portion 410 and are arranged side by side at a predetermined interval along the circumferential direction. In FIG. 5, only two fluid channels 424 among the plurality of fluid channels 424 are shown. Each fluid flow path 424 communicates with two suction holes 421 and one injection hole 423.

繊維押さえ部410の基端部(+X方向側の端部)は、ベース部471に接続されている。ベース部471は、分配流路472と、押当駆動部494と、支持部492と、押当部490とを備えている。分配流路472は、ベース部471の内部に設けられた流体(空気)の流路である。分配流路472の一端は、弁473を介してエアコンプレッサー474に接続され、他端は各流体流路424に接続されている。分配流路472は、エアコンプレッサー474から供給される圧縮空気を、各流体流路424に分配する。なお、弁473の開度およびエアコンプレッサー474の供給空気量は、図示しない制御部により制御される。   A base end portion (end portion on the + X direction side) of the fiber pressing portion 410 is connected to the base portion 471. The base portion 471 includes a distribution flow path 472, a pressing drive portion 494, a support portion 492, and a pressing portion 490. The distribution channel 472 is a fluid (air) channel provided in the base portion 471. One end of the distribution channel 472 is connected to the air compressor 474 via the valve 473, and the other end is connected to each fluid channel 424. The distribution channel 472 distributes the compressed air supplied from the air compressor 474 to each fluid channel 424. The opening degree of the valve 473 and the amount of air supplied to the air compressor 474 are controlled by a control unit (not shown).

押当駆動部494は、支持部492をX軸に沿って移動させる。支持部492は、一端が押当駆動部494に接続され、他端が押当部490に接続されている。押当部490は、繊維押さえ部410の表面を覆うリング状の部材であり、支持部492の移動に合わせて、X軸に沿って移動する。なお、ベース部471、弁473およびエアコンプレッサー474は、前述の駆動部470の一部に該当する。   The pressing drive unit 494 moves the support unit 492 along the X axis. The support portion 492 has one end connected to the pressing drive portion 494 and the other end connected to the pressing portion 490. The pressing unit 490 is a ring-shaped member that covers the surface of the fiber pressing unit 410, and moves along the X axis in accordance with the movement of the support unit 492. The base portion 471, the valve 473, and the air compressor 474 correspond to a part of the drive unit 470 described above.

上述のステップS130では、弁473が開放され、エアコンプレッサー474から供給される圧縮空気が分配流路472に流れ込む。分配流路472に流れ込んだ空気は、各流体流路424に分配される。噴射孔423は、流体流路424の−X方向の端に設けられているので、流体流路424を−X方向に流れる空気は、噴射孔423から−X方向に噴出する。なお、噴射孔423の上にも繊維は巻かれているが、繊維と繊維との間の空隙から、空気は噴出し得る。   In step S130 described above, the valve 473 is opened, and the compressed air supplied from the air compressor 474 flows into the distribution flow path 472. The air flowing into the distribution flow path 472 is distributed to each fluid flow path 424. Since the injection hole 423 is provided at the end of the fluid channel 424 in the −X direction, the air flowing in the −X direction through the fluid channel 424 is ejected from the injection hole 423 in the −X direction. In addition, although the fiber is wound also on the injection hole 423, air can be ejected from the space | gap between fibers.

ここで、流体流路424の延長上には、ドーム部22が配置されているので、噴射孔423から噴出した空気は、ドーム部22の表面に巻き付けられている繊維に吹き付けられる。このため、ドーム部22の表面に巻き付けられている繊維は、ドーム部22の表面に向かって押し付けられる。したがって、ドーム部22の表面に巻き付けられている繊維が緩んで、ドーム部22(マンドレル20)の表面から浮き上がることが抑制される。   Here, since the dome portion 22 is disposed on the extension of the fluid flow path 424, the air ejected from the ejection holes 423 is blown onto the fibers wound around the surface of the dome portion 22. For this reason, the fiber wound around the surface of the dome portion 22 is pressed toward the surface of the dome portion 22. Therefore, the fiber wound around the surface of the dome portion 22 is prevented from loosening and floating from the surface of the dome portion 22 (mandrel 20).

これに対して、吸引孔421は、流体流路424に対して垂直に形成されている。このため、流体流路424を流れる空気は、吸引孔421からほとんど噴出しない。流体流路424内を空気が高速で流れることにより、いわゆるベルヌイ効果によって吸引孔421に負圧が発生する。このため、繊維押さえ部410に巻き付けられている繊維は、繊維押さえ部410の表面に向かって吸引される。   On the other hand, the suction hole 421 is formed perpendicular to the fluid flow path 424. For this reason, the air flowing through the fluid flow path 424 is hardly ejected from the suction hole 421. When air flows in the fluid flow path 424 at a high speed, a negative pressure is generated in the suction hole 421 by a so-called Bernoulli effect. For this reason, the fiber wound around the fiber pressing part 410 is sucked toward the surface of the fiber pressing part 410.

なお、上述した吸引孔421は、請求項における連通孔に相当する。また、流体流路424および分配流路472は請求項における流路に、弁473およびエアコンプレッサー474は請求項における流体供給部に、流体流路424と分配流路472と弁473とエアコンプレッサー474とは請求項における吸引部に、それぞれ相当する。   The suction hole 421 described above corresponds to the communication hole in the claims. Further, the fluid flow path 424 and the distribution flow path 472 are the flow paths in the claims, the valve 473 and the air compressor 474 are the fluid supply section in the claims, the fluid flow paths 424, the distribution flow paths 472, the valves 473, and the air compressor 474. Corresponds to the suction part in the claims.

図3に示すように、ステップS130が実行された後、押当部490により、繊維押さえ部410(胴体部411)に巻き付いた繊維が押さえられる(ステップS135)。ステップS135では、図5に示す押当部490が−X方向に移動する。そして、繊維押さえ部410(胴体部411)に巻き付けられ、繊維押さえ部410の表面に向かって吸引された繊維は、押当部490により、繊維押さえ部410(胴体部411)の表面に向かって押さえられる。   As shown in FIG. 3, after step S130 is executed, the fiber wound around the fiber pressing portion 410 (body portion 411) is pressed by the pressing portion 490 (step S135). In step S135, the pressing unit 490 shown in FIG. 5 moves in the −X direction. Then, the fibers wound around the fiber pressing portion 410 (body portion 411) and sucked toward the surface of the fiber pressing portion 410 are moved toward the surface of the fiber pressing portion 410 (body portion 411) by the pressing portion 490. Pressed.

図3に示すように、繊維押さえ部410(胴体部411)とチャック部430との間において、図示しない切断部により繊維が切断される(ステップS140)。上述したように、繊維押さえ部410(胴体部411)に巻き付いた繊維は、繊維押さえ部410の表面に向かって吸引されると共に、押当部490により繊維押さえ部410の表面に向かって押さえられる。したがって、ステップS140により繊維が切断された後において、マンドレル20および繊維押さえ部410に巻き付いた繊維の端部が広がることが抑制される。   As shown in FIG. 3, the fiber is cut by a cutting portion (not shown) between the fiber pressing portion 410 (body portion 411) and the chuck portion 430 (step S140). As described above, the fiber wound around the fiber pressing portion 410 (the trunk portion 411) is sucked toward the surface of the fiber pressing portion 410 and is pressed toward the surface of the fiber pressing portion 410 by the pressing portion 490. . Therefore, after the fibers are cut in step S140, the end portions of the fibers wound around the mandrel 20 and the fiber pressing portion 410 are suppressed from spreading.

図3に示すように、繊維が切断された後(ステップS140の後)、弁473が閉じられ、繊維押さえ部410内部への空気の供給が停止される(ステップS145)。押当部490がマンドレル20から離れる方向(+X方向)に戻され、マンドレル20が繊維巻付装置10から取り外される(ステップS150)。内側チャックピン列431が回転駆動され、チャック部430により固定されていた繊維が開放される(ステップS155)。繊維巻取部450により、チャック部430とヘリカル巻き装置200との間に巻き付いていた繊維が巻き取られる(ステップS160)。   As shown in FIG. 3, after the fibers are cut (after step S140), the valve 473 is closed, and the supply of air into the fiber pressing portion 410 is stopped (step S145). The pressing unit 490 is returned in the direction away from the mandrel 20 (+ X direction), and the mandrel 20 is removed from the fiber winding device 10 (step S150). The inner chuck pin row 431 is driven to rotate, and the fibers fixed by the chuck portion 430 are released (step S155). The fiber winding unit 450 winds the fiber wound between the chuck unit 430 and the helical winding device 200 (step S160).

繊維巻付装置10から取り外されたマンドレル20が加熱される(ステップS165)。この加熱により、繊維に含浸されていた熱硬化性樹脂が硬化し、タンクが完成する。なお、ステップS155とステップS165との間において、口金部21より先(+X方向)に存在する余分な繊維を切断してもよい。   The mandrel 20 removed from the fiber winding device 10 is heated (step S165). By this heating, the thermosetting resin impregnated in the fiber is cured, and the tank is completed. In addition, you may cut | disconnect the excess fiber which exists ahead of the nozzle | cap | die part 21 (+ X direction) between step S155 and step S165.

図6は、上述したステップS140(繊維の切断)を実行した直後のマンドレル20の実際の様子を示す説明図である。図6に示すように、繊維押さえ部410(胴体部411)に巻き付けられている繊維W1は、繊維押さえ部410(胴体部411)の表面に向かって吸引されており、かつ、繊維の端部W2は広がっていない。このため、繊維の端部W2が周辺に存在する設備やマンドレル20のドーム部22等に絡むことを抑制できる。   FIG. 6 is an explanatory diagram showing an actual state of the mandrel 20 immediately after executing the above-described step S140 (fiber cutting). As shown in FIG. 6, the fiber W1 wound around the fiber pressing portion 410 (body portion 411) is sucked toward the surface of the fiber pressing portion 410 (body portion 411), and ends of the fibers. W2 has not spread. For this reason, it can suppress that the edge part W2 of a fiber is entangled with the installation | existence which exists in the periphery, the dome part 22 of the mandrel 20, etc.

図7は、比較例において繊維が切断された直後のマンドレル20の実際の様子を示す説明図である。比較例では、図3に示す各処理のうち、ステップS130およびS135が省略される。したがって、比較例では、ステップS125(繊維押さえ部410への繊維の巻き付け)が実行された後にステップS140(繊維の切断)が実行される。そして、図7は、比較例において、ステップS140が実行された直後のマンドレル20の実際の様子を示している。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing an actual state of the mandrel 20 immediately after the fibers are cut in the comparative example. In the comparative example, steps S130 and S135 are omitted from the processes shown in FIG. Accordingly, in the comparative example, step S140 (fiber cutting) is executed after step S125 (fiber winding around the fiber pressing portion 410) is executed. FIG. 7 shows an actual state of the mandrel 20 immediately after step S140 is executed in the comparative example.

図7に示すように、比較例では、繊維押さえ部410(胴体部411)に巻き付けられた繊維は繊維押さえ部410(胴体部411)から離れ、繊維の端部W3は、径方向(繊維押さえ部410軸と垂直な方向)に広がっている。したがって、繊維の端部W3が周辺に存在する設備やマンドレル20のドーム部22に絡むおそれがある。   As shown in FIG. 7, in the comparative example, the fiber wound around the fiber pressing portion 410 (body portion 411) is separated from the fiber pressing portion 410 (body portion 411), and the end W3 of the fiber is in the radial direction (fiber holding portion). (Direction perpendicular to the axis of the portion 410). Therefore, there exists a possibility that the edge part W3 of a fiber may get entangled with the installation which exists in the periphery, and the dome part 22 of the mandrel 20. FIG.

以上説明したように、実施形態のタンクの製造方法によると、繊維押さえ部410の吸引孔421に負圧を発生させ、胴体部411に巻き付いた繊維を繊維押さえ部410(胴体部411)の表面に向かって吸引するので、繊維押さえ部410(胴体部411)に巻き付けられていた繊維が繊維押さえ部410から離れてしまい、繊維の端部が広がることを抑制できる。したがって、繊維の端部が、周辺の設備やマンドレル20(ドーム部22等)に巻き付けられている繊維に絡んでしまうことを抑制できるので、設備の故障やマンドレル20の劣化を抑制できる。   As described above, according to the tank manufacturing method of the embodiment, a negative pressure is generated in the suction hole 421 of the fiber pressing portion 410, and the fibers wound around the trunk portion 411 are caused to adhere to the surface of the fiber pressing portion 410 (trunk portion 411). Since the fiber wound around the fiber pressing portion 410 (body portion 411) is separated from the fiber pressing portion 410 and the fiber ends are prevented from spreading. Therefore, since it can suppress that the edge part of a fiber gets entangled with the surrounding equipment and the fiber wound around the mandrel 20 (dome part 22 grade | etc.,), The failure of an equipment and the deterioration of the mandrel 20 can be suppressed.

加えて、繊維押さえ部410の内部を流通した空気を、マンドレル20のドーム部22に向かって吹き付けるので、ドーム部22に巻き付けられている繊維を、ドーム部22の表面に向かって押し付けることができる。このため、ドーム部22表面に巻き付けられている繊維が緩んで、ドーム部22の表面から浮き上がることを抑制できる。したがって、ドーム部22の表面と巻き付いた繊維との間に空隙が生じることを抑制できるので、マンドレル20の強度劣化を抑制できる。また、吸引孔421に負圧を発生させるために、繊維押さえ部410の内部に空気を供給するので、例えば、ポンプ等により、繊維押さえ部410の内部を吸引して負圧を発生させる構成に比べて、繊維押さえ部410の気密性を高める必要がない。このため、繊維押さえ部410の製造コストを抑えることができる。   In addition, since the air that has circulated through the inside of the fiber pressing portion 410 is blown toward the dome portion 22 of the mandrel 20, the fibers wound around the dome portion 22 can be pressed toward the surface of the dome portion 22. . For this reason, it is possible to suppress the fibers wound around the surface of the dome portion 22 from being loosened and floating from the surface of the dome portion 22. Therefore, since it can suppress that a space | gap arises between the surface of the dome part 22 and the wound fiber, the strength deterioration of the mandrel 20 can be suppressed. Further, in order to generate a negative pressure in the suction hole 421, air is supplied to the inside of the fiber pressing unit 410. For example, the inside of the fiber pressing unit 410 is sucked by a pump or the like to generate a negative pressure. In comparison, it is not necessary to increase the air tightness of the fiber pressing portion 410. For this reason, the manufacturing cost of the fiber pressing part 410 can be held down.

また、マンドレル20を繊維巻付装置10に取り付ける際に、繊維処理ユニット400の先端部413がマンドレル20の口金部21に挿入するようにマンドレル20が配置される。このため、繊維押さえ部410は、マンドレル20に対して軸AX方向に沿って隣接して配置されるので、マンドレル20と繊維押さえ部410(胴体部411)とに繊維を巻き付ける際に、これら部位に連続して繊維を巻き付けることができる。したがって、タンクの製造時間を短縮できる。   Further, when the mandrel 20 is attached to the fiber winding device 10, the mandrel 20 is arranged so that the tip portion 413 of the fiber processing unit 400 is inserted into the base portion 21 of the mandrel 20. For this reason, since the fiber holding | suppressing part 410 is arrange | positioned adjacent to the mandrel 20 along the axis AX direction, when winding a fiber around the mandrel 20 and the fiber holding | suppressing part 410 (body part 411), these parts The fiber can be wound continuously. Therefore, the manufacturing time of the tank can be shortened.

また、チャック部430は、繊維押さえ部410を円周方向に沿って囲んで配置されているので、繊維押さえ部410(胴体部411)に巻き付けられているすべての繊維を、確実に固定できる。   Moreover, since the chuck | zipper part 430 is arrange | positioned so that the fiber pressing part 410 may be enclosed along the circumferential direction, all the fibers currently wound around the fiber pressing part 410 (body | body part 411) can be fixed reliably.

また、繊維処理ユニット400は、切断部を備えているので、繊維押さえ部410(胴体部411)に巻き付けられている繊維を押さえる処理(ステップS130およびS135)と、繊維を切断する処理(ステップS140)とを連続して実行することができる。このため、タンクの製造時間を短縮化できる。加えて、繊維を切断するために、繊維処理ユニット400とは別の装置として切断装置を用意する必要がないので、タンクの製造設備全体を小型化できる。   In addition, since the fiber processing unit 400 includes a cutting unit, a process of pressing the fiber wound around the fiber pressing unit 410 (the body unit 411) (steps S130 and S135) and a process of cutting the fiber (step S140). ) Can be executed continuously. For this reason, the manufacturing time of a tank can be shortened. In addition, since it is not necessary to prepare a cutting device as a separate device from the fiber processing unit 400 in order to cut the fibers, the entire tank manufacturing facility can be reduced in size.

B.変形例:
B1.変形例1:
上述した実施形態では、繊維に含浸される樹脂は、エポキシ樹脂であったが、エポキシ樹脂に限らず任意の樹脂を採用してもよい。例えば、フェノール樹脂や、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などを用いてもよい。また、上述した実施形態では、マンドレル20に巻き付けられる繊維は、熱硬化性樹脂が含浸されたカーボン繊維であったが、かかるカーボン繊維に代えて、または、カーボン繊維に加えて、ガラス繊維やアラミド繊維などの任意の繊維を用いてもよい。このような構成においても、マンドレル20に巻き付けられている繊維の切断後において、繊維の端部の広がりを抑制し、かつ、マンドレル20に巻き付いた繊維の緩みを抑制できる。
B. Variations:
B1. Modification 1:
In the embodiment described above, the resin impregnated in the fiber is an epoxy resin, but it is not limited to an epoxy resin, and any resin may be adopted. For example, a phenol resin, a urea resin, a melamine resin, an unsaturated polyester resin, or the like may be used. In the above-described embodiment, the fiber wound around the mandrel 20 is a carbon fiber impregnated with a thermosetting resin, but instead of or in addition to the carbon fiber, glass fiber or aramid. Arbitrary fibers such as fibers may be used. Even in such a configuration, after the fiber wound around the mandrel 20 is cut, the spread of the end of the fiber can be suppressed, and the looseness of the fiber wound around the mandrel 20 can be suppressed.

B2.変形例2:
上述した実施形態では、繊維押さえ部410の内部(流体流路424)を流通する流体は、空気であったが、空気に代えて、窒素ガスや炭酸ガスなど任意の流体を用いてもよい。また、上述した実施形態では、流体流路424に空気を流通させることにより吸引孔421に負圧を発生させていたが、他の任意の方法により負圧を発生させてもよい。例えば、エアコンプレッサー474の代わりにポンプを配置し、かかるポンプによって分配流路472内の空気を吸引することにより、吸引孔421に負圧を発生させてもよい。かかる構成によっても、胴体部411および先端部413に巻き付いた繊維を、胴体部411の表面および先端部413の表面に押し付けることができる。
B2. Modification 2:
In the embodiment described above, the fluid flowing through the inside of the fiber pressing portion 410 (fluid flow path 424) is air, but any fluid such as nitrogen gas or carbon dioxide gas may be used instead of air. In the above-described embodiment, the negative pressure is generated in the suction hole 421 by causing air to flow through the fluid flow path 424. However, the negative pressure may be generated by any other method. For example, a negative pressure may be generated in the suction hole 421 by arranging a pump instead of the air compressor 474 and sucking the air in the distribution flow path 472 by such a pump. Also with this configuration, the fibers wound around the body part 411 and the tip part 413 can be pressed against the surface of the body part 411 and the surface of the tip part 413.

B3.変形例3:
上述した実施形態では、ステップS140において、繊維巻付装置10(繊維処理ユニット400)が備える切断部により繊維が切断されていたが、かかる切断部とは異なる切断手段により、繊維を切断してもよい。具体的には、例えば、繊維巻付装置10とは別体として用意された切断装置(カッター)を用いて、繊維押さえ部410とチャック部430との間において繊維を切断する構成を採用してもよい。この構成によれば、繊維巻付装置10(繊維処理ユニット400)は切断部を備えなくてもよい。
B3. Modification 3:
In the above-described embodiment, the fiber is cut by the cutting unit included in the fiber winding device 10 (fiber processing unit 400) in step S140. However, even if the fiber is cut by a cutting means different from the cutting unit, Good. Specifically, for example, by using a cutting device (cutter) prepared as a separate body from the fiber winding device 10, a configuration in which fibers are cut between the fiber pressing unit 410 and the chuck unit 430 is adopted. Also good. According to this configuration, the fiber winding apparatus 10 (fiber processing unit 400) may not include a cutting unit.

B4.変形例4:
上述した実施形態では、チャック部430は、内側チャックピン列431と外側チャックピン列432とにより構成されていたが、かかる構成に代えて、繊維を固定可能な任意の構成を採用してもよい。
B4. Modification 4:
In the embodiment described above, the chuck portion 430 is configured by the inner chuck pin row 431 and the outer chuck pin row 432. However, instead of such a configuration, any configuration capable of fixing the fibers may be employed. .

B5.変形例5:
上述した実施形態では、繊維処理ユニット400の先端部413は、マンドレル20の口金部21に挿入されていたが、口金部21に挿入させることに代えて、口金部21の端部に接して配置されていてもよい。また、口金部21に代えて、マンドレル20の任意の位置に接して配置してもよい。例えば、口金部21が設けられているドーム部とは反対側のドーム部の円頂部に、先端部413を接して配置してもよい。この構成では、取り付け治具315は、口金部21に接して配置される。すなわち、一般には、繊維押さえ部410を口金部21に接して配置する工程を、本発明に採用してもよい。
B5. Modification 5:
In the embodiment described above, the distal end portion 413 of the fiber processing unit 400 is inserted into the base portion 21 of the mandrel 20, but instead of being inserted into the base portion 21, it is disposed in contact with the end portion of the base portion 21. May be. Moreover, it may replace with the nozzle | cap | die part 21 and you may arrange | position in contact with the arbitrary positions of the mandrel 20. FIG. For example, the tip 413 may be disposed in contact with the top of the dome on the side opposite to the dome where the base 21 is provided. In this configuration, the attachment jig 315 is disposed in contact with the base portion 21. That is, generally, a step of arranging the fiber pressing portion 410 in contact with the base portion 21 may be employed in the present invention.

B6.変形例6:
上述した実施形態では、燃料電池システムで用いられる高圧ガスタンクが製造されたが、かかる高圧ガスタンクに代えて、他の任意の用途で用いられる高圧ガスタンクを製造してもよい。また、高圧ガスタンクに限らず、液体等の他の任意の流体を貯蔵可能なタンクを製造してもよい。
B6. Modification 6:
In the above-described embodiment, the high-pressure gas tank used in the fuel cell system is manufactured. However, instead of the high-pressure gas tank, a high-pressure gas tank used for any other application may be manufactured. Moreover, you may manufacture the tank which can store other arbitrary fluids, such as a liquid, not only a high pressure gas tank.

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, examples, and modifications, and can be realized with various configurations without departing from the spirit thereof. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

10…繊維巻付装置
20…マンドレル
21…口金部
22…ドーム部
100…フープ巻き装置
102…フレーム
104…巻掛テーブル
105…中央孔
106…ホルダー
107…ボビン
108…第1のガイド給糸部
109…第2のガイド給糸部
200…ヘリカル巻き装置
202…フレーム
204…給糸リング
206…中央孔
210…クリール装置
211…ボビン
300…基台
302…第1のレール
304…第2のレール
310…第1の支持台
311…第2の支持台
312…ベース
314…支持腕
315…取り付け治具
400…繊維処理ユニット
410…繊維押さえ部
411…胴体部
412…テーパ部
413…先端部
421…吸引孔
423…噴射孔
424…流体流路
430…チャック部
431…内側チャックピン列
432…外側チャックピン列
450…繊維巻取部
460…支持部
470…駆動部
471…ベース部
472…分配流路
473…弁
474…エアコンプレッサー
480…繊維固定部
490…押当部
492…支持部
494…押当駆動部
AX…軸
W1…繊維
W2,W3…繊維の端部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Fiber winding apparatus 20 ... Mandrel 21 ... Base part 22 ... Dome part 100 ... Hoop winding apparatus 102 ... Frame 104 ... Winding table 105 ... Center hole 106 ... Holder 107 ... Bobbin 108 ... First guide yarn feeding part 109 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2nd guide yarn supplying part 200 ... Helical winding device 202 ... Frame 204 ... Yarn supplying ring 206 ... Center hole 210 ... Creel device 211 ... Bobbin 300 ... Base 302 ... 1st rail 304 ... 2nd rail 310 ... 1st support stand 311 ... 2nd support stand 312 ... Base 314 ... Support arm 315 ... Mounting jig 400 ... Fiber processing unit 410 ... Fiber pressing part 411 ... Body part 412 ... Tapered part 413 ... Tip part 421 ... Suction hole 423 ... Injection hole 424 ... Fluid flow path 430 ... Chuck part 431 ... Inner chuck pin row 432 Outer chuck pin row 450 ... Fiber winding part 460 ... Support part 470 ... Drive part 471 ... Base part 472 ... Distribution flow path 473 ... Valve 474 ... Air compressor 480 ... Fiber fixing part 490 ... Pushing part 492 ... Support part 494 ... Pushing drive part AX ... Shaft W1 ... Fiber W2, W3 ... Fiber end

Claims (7)

タンクの製造方法であって、
(a)繊維押さえ装置を、タンク容器状のマンドレルに接して配置する工程と、
(b)繊維巻き装置を用いて、前記繊維押さえ装置の表面のうち、前記マンドレルに接する部分を含む少なくとも一部の表面と、前記マンドレルと、に繊維を巻き付ける工程と、
(c)前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に向かう方向に、前記繊維押さえ装置の内部から吸引する工程と、
(d)前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている部分と前記繊維巻き装置との間において切断する工程と、
を備え
前記繊維押さえ装置は、内部に形成された流体の流路と、前記流路と前記繊維押さえ装置の表面とを連通する連通孔と、前記流路に前記流体を供給する流体供給部と、を有し、
前記工程(c)は、前記流路に前記流体を流通させることにより、前記連通孔に負圧を発生させて、前記繊維押さえ装置に巻き付けられている前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に向かう方向に吸引する工程である、タンクの製造方法。
A tank manufacturing method comprising:
(A) a step of placing the fiber pressing device in contact with a tank container-like mandrel;
(B) winding a fiber around at least a part of the surface of the fiber pressing device including a portion in contact with the mandrel using the fiber winding device; and the mandrel;
(C) sucking the fiber wound around the surface of the fiber pressing device from the inside of the fiber pressing device in a direction toward the surface of the fiber pressing device;
(D) cutting the fiber between a portion wound around the surface of the fiber pressing device and the fiber winding device;
Equipped with a,
The fiber pressing device includes a fluid flow path formed therein, a communication hole that communicates the flow path and the surface of the fiber pressing device, and a fluid supply unit that supplies the fluid to the flow path. Have
In the step (c), by causing the fluid to flow through the flow path, a negative pressure is generated in the communication hole, and the fibers wound around the fiber pressing device are placed on the surface of the fiber pressing device. A method for manufacturing a tank, which is a step of sucking in a direction toward the head .
請求項に記載のタンクの製造方法において、
前記マンドレルは、円筒形の胴体部と、前記胴体部の一端に位置し、ドーム状の外観形状を有するドーム部と、を有し、
前記繊維押さえ装置は、前記流路の端部と前記繊維押さえ装置の表面とを連通し、前記流路を流通する前記流体を前記マンドレルの前記ドーム部に向けて排出する排出孔を備える、タンクの製造方法。
In the manufacturing method of the tank according to claim 1 ,
The mandrel has a cylindrical body part, and a dome part located at one end of the body part and having a dome-like appearance shape,
The fiber holding device, communicates the surface of the end portion of the channel the fibers hold-down device comprises a discharge hole for discharging toward the fluid flowing through the flow path to said dome portion of said mandrel, tank Manufacturing method.
タンクの製造方法であって、A tank manufacturing method comprising:
(a)繊維押さえ装置を、タンク容器状のマンドレルに接して配置する工程と、  (A) a step of placing the fiber pressing device in contact with a tank container-like mandrel;
(b)繊維巻き装置を用いて、前記繊維押さえ装置の表面のうち、前記マンドレルに接する部分を含む少なくとも一部の表面と、前記マンドレルと、に繊維を巻き付ける工程と、  (B) winding a fiber around at least a part of the surface of the fiber pressing device including a portion in contact with the mandrel using the fiber winding device; and the mandrel;
(c)前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に向かう方向に、前記繊維押さえ装置の内部から吸引する工程と、  (C) sucking the fiber wound around the surface of the fiber pressing device from the inside of the fiber pressing device in a direction toward the surface of the fiber pressing device;
(d)前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている部分と前記繊維巻き装置との間において切断する工程と、  (D) cutting the fiber between a portion wound around the surface of the fiber pressing device and the fiber winding device;
を備え、  With
前記繊維押さえ装置は、円筒状の外観形状を有し、  The fiber pressing device has a cylindrical outer shape,
前記工程(d)は、前記繊維押さえ装置のうち、前記マンドレルと接する先端側とは反対の基端側において、前記繊維押さえ装置を円周方向に沿って囲むように配置されるチャック装置により、前記繊維を、前記繊維押さえ装置の表面に巻き付けられている部分と、前記繊維巻き装置との間において固定する工程を含む、タンクの製造方法。  The step (d) includes a chuck device disposed so as to surround the fiber pressing device in a circumferential direction on a base end side opposite to a distal end side in contact with the mandrel in the fiber pressing device. The tank manufacturing method including the process of fixing the said fiber between the part currently wound around the surface of the said fiber holding | suppressing apparatus, and the said fiber winding apparatus.
請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載のタンクの製造方法において、
前記マンドレルは、円筒形の胴体部と、前記胴体部の一端に位置し、ドーム状の外観形状を有するドーム部と、前記ドーム部の円頂部に配置された口金部と、を有し、
前記工程(a)は、前記繊維押さえ装置を、前記口金部に接して配置する工程である、タンクの製造方法。
In the manufacturing method of the tank according to any one of claims 1 to 3 ,
The mandrel has a cylindrical body part, a dome part located at one end of the body part and having a dome-like appearance, and a base part arranged at the top of the dome part,
The said process (a) is a manufacturing method of a tank which is the process of arrange | positioning the said fiber pressing apparatus in contact with the said nozzle | cap | die part.
タンク容器状のマンドレルに繊維を巻き付けるための繊維巻付装置であって、
前記マンドレルに接して配置される繊維押さえ部と、
前記繊維押さえの表面のうち、前記マンドレルに接する部分を含む少なくとも一部の表面と、前記マンドレルと、に繊維を巻き付ける繊維巻き部と、
前記繊維押さえの表面に巻き付けられている前記繊維を、前記繊維押さえの表面に向かう方向に、前記繊維押さえ装置の内部から吸引する吸引部と、
を備え
前記繊維押さえ部は、内部に形成された流体の流路と、前記流路と前記繊維押さえ装置の表面とを連通する連通孔と、前記流路に前記流体を供給する流体供給部と、を有し、
前記吸引部は、前記流路に前記流体を流通させることにより、前記連通孔に負圧を発生させて、前記繊維押さえ部に巻き付けられている前記繊維を、前記繊維押さえ部の表面に向かう方向に吸引する、繊維巻付装置。
A fiber winding device for winding a fiber around a tank container-like mandrel,
A fiber pressing portion disposed in contact with the mandrel;
Of the surface of the fiber pressing part , at least a part of the surface including a part in contact with the mandrel, and a fiber winding part for winding the fiber around the mandrel,
Said fibers are wound around the surface of the fiber holding portion, in a direction toward the surface of the fiber holding portion, a suction portion for sucking from the interior of the fiber hold-down device,
Equipped with a,
The fiber pressing part includes a fluid flow path formed therein, a communication hole that communicates the flow path and the surface of the fiber pressing device, and a fluid supply part that supplies the fluid to the flow path. Have
The suction portion causes the fluid to flow through the flow path, thereby generating a negative pressure in the communication hole, and causing the fibers wound around the fiber pressing portion to move toward the surface of the fiber pressing portion. Fiber winding device that sucks in
タンク容器状のマンドレルに繊維を巻き付けるための繊維巻付装置であって、A fiber winding device for winding a fiber around a tank container-like mandrel,
前記マンドレルに接して配置される繊維押さえ部と、  A fiber pressing portion disposed in contact with the mandrel;
前記繊維押さえ部の表面のうち、前記マンドレルに接する部分を含む少なくとも一部の表面と、前記マンドレルと、に繊維を巻き付ける繊維巻き部と、  Of the surface of the fiber pressing part, at least a part of the surface including a part in contact with the mandrel, and a fiber winding part for winding the fiber around the mandrel,
前記繊維押さえ部の表面に巻き付けられている前記繊維を、前記繊維押さえ部の表面に向かう方向に、前記繊維押さえ装置の内部から吸引する吸引部と、  A suction unit that sucks the fibers wound around the surface of the fiber pressing unit in a direction toward the surface of the fiber pressing unit from the inside of the fiber pressing unit;
チャック装置と、  A chuck device;
を備え、  With
前記繊維押さえ部は、円筒状の外観形状を有し、  The fiber pressing portion has a cylindrical outer shape,
前記チャック装置は、前記繊維押さえ部のうち、前記マンドレルと接する先端側とは反対の基端側において、前記繊維押さえ部を円周方向に沿って囲むように配置され、前記繊維を、前記繊維押さえ部の表面に巻き付けられている部分と、前記繊維巻き部との間において固定する、繊維巻付装置。  The chuck device is disposed so as to surround the fiber pressing portion along a circumferential direction on a base end side opposite to a distal end side in contact with the mandrel in the fiber pressing portion, and A fiber winding device for fixing between a portion wound around the surface of the pressing portion and the fiber winding portion.
請求項5または請求項6に記載の繊維巻付装置において、さらに、
前記繊維を、前記繊維押さえの表面に巻き付けられている部分と前記繊維巻きとの間において切断する切断部を備える、繊維巻付装置。
The fiber winding device according to claim 5 or 6, further comprising:
A fiber winding apparatus provided with the cutting part which cut | disconnects the said fiber between the part currently wound around the surface of the said fiber holding | suppressing part , and the said fiber winding part .
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