JP6032850B2 - フィラメントワインディング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボビンから供給される繊維束をライナーの外周面に巻き付けるフィラメントワインディング装置の技術に関する。

ライナーの外周面に繊維束を巻き付けて補強層を形成するフィラメントワインディング装置（以下、適宜「ＦＷ装置」と略す）は公知である。ＦＷ装置は、繊維束に所定の張力を付与した状態で繊維束をライナーに巻き付ける。

特許文献１は、ボビンとライナーとの間の繊維束の経路上に設ける張力制御機構の技術を開示する。特許文献１の張力制御機構は、伸縮するアームと張力ローラを備えている。アームを伸ばすことで繊維束に張力を加えることができる。

特開２０１１−２４５７８０号公報

特許文献１の張力制御機構では、アームを伸ばして繊維束に張力を付与する際には、繊維束の経路長が長くなるため、繊維束にたるみは発生しにくい。しかしながら、アームを縮めて繊維束の張力付与を解除する際には、繊維束の経路長が短くなるため、繊維束にたるみが発生するおそれがある。特に、繊維束の巻き取り速度が遅い場合に繊維束にたるみが発生する可能性が高い。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものである。本発明の目的は、繊維束の張力を変化させることができる上に、繊維束のたるみが発生しにくい張力調整部を備えた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。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、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の発明のフィラメントワインディング装置は、ボビンから供給される繊維束をライナーの外周面に巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、繊維束の張力調整部を備える。
張力調整部は、第１ガイド及び第２ガイドを少なくとも備える。
第１ガイド及び第２ガイドは、ボビンとライナーとの間で繊維束に接触して繊維束に張力を加えるとともに、繊維束の経路が変化するように移動することで繊維束に加わる張力を変化させる。
第１ガイドが繊維束の経路長を所定距離変化させた場合に生じる繊維束の張力の変化量と、第２ガイドが繊維束の経路長を所定距離変化させた場合に生じる繊維束の張力の変化量と、の間に差異が設けられている。
第１ガイドによる繊維束の経路長の増減量と、第２ガイドによる繊維束の経路長の増減量と、の和が一定となるように、第１ガイド及び第２ガイドが移動する。

第２の発明のフィラメントワインディング装置は、第１の発明のフィラメントワインディング装置であって、
張力調整部は、固定ガイドを更に備える。
固定ガイドは、ボビンとライナーとの間で繊維束を案内するとともに、位置が固定されている。
第１ガイド及び第２ガイドは、固定ガイドに対して相対的に移動することで、繊維束の経路を変化させる。

第３の発明のフィラメントワインディング装置は、第１又は第２の発明のフィラメントワインディング装置であって、
第１ガイド及び第２ガイドは、ローラである。

第４の発明のフィラメントワインディング装置は、第１から第３のいずれかの発明のフィラメントワインディング装置であって、
第１ガイド及び第２ガイドは、繊維束との接触面の摩擦係数が相互に異なる。

第５の発明のフィラメントワインディング装置は、第１から第４のいずれかの発明のフィラメントワインディング装置であって、
張力調整部は、第１ガイド及び第２ガイドを連動させる連結部材と、第１ガイド又は第２ガイドを移動させる駆動装置と、を更に備える。

第６の発明のフィラメントワインディング装置は、第１から第４のいずれかの発明のフィラメントワインディング装置であって、
張力調整部は、第１ガイド及び第２ガイドを個別に移動させる駆動装置を、更に備える。

第７の発明のフィラメントワインディング装置は、第５又は第６のいずれかの発明のフィラメントワインディング装置であって、
駆動装置は、電磁ソレノイドである。

第８の発明のフィラメントワインディング装置は、第７の発明のフィラメントワインディング装置であって、
電磁ソレノイドのオン／オフのデューティ比を変化させることで、繊維束に加わる張力を多段階に変化させる。

本発明によれば、繊維束の張力を変化させることができる上に、繊維束のたるみが発生しにくい張力調整部を備えたフィラメントワインディング装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るＦＷ装置１００の側面図。 クリールスタンド５０の側面図。 フープ巻き装置３０に対して設けられる張力調整部１１０の概略構成を示す図。 フープ巻き装置３０の正面図。 張力調整部１１０の正面図（Ａ）電磁ソレノイド１１４をオンにした状態（Ｂ）電磁ソレノイド１１４をオフにした状態。 電磁ソレノイド１１４のオン／オフを切り替える状態を示す図。 電磁ソレノイド１１４のオン／オフを一定の周期で切り替える状態を示す図。 電磁ソレノイド１１４のオン／オフのデューティ比を変化させる状態を示す図。 ヘリカル巻き装置４０に対して設けられる張力調整部２１０の概略構成を示す図。

本発明の実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００（以降「ＦＷ装置１００」）について説明する。図１に示すように、ＦＷ装置１００は、フープ巻き装置３０によるフープ巻きと、ヘリカル巻き装置４０によるヘリカル巻きとをライナー１に対して交互に繰り返し行うことにより、ライナー１の周囲に樹脂を含浸させた複数本の繊維束Ｆを巻き付けていく装置である。図１は、フープ巻き装置３０が巻き付け位置にある状態を示している。

図１に示す矢印Ａ、Ｂは、ＦＷ装置１００の前後方向と、ヘリカル巻きにおけるライナー１の移送方向を示している。ヘリカル巻きではライナー１をＦＷ装置１００の前後方向に往復動させるため、ライナー１は矢印Ａの方向に移送される場合と、矢印Ｂの方向に移送される場合とがある。ライナー１が移送される方向を前側、前側の反対側を後側と定義する。ＦＷ装置１００は、ライナー１を前後方向に往復動させるため、ライナー１の移送方向に応じて前側及び後側が定まるものとする。

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、外周面１Ｓに複数本の繊維束Ｆが巻き付けられ、複数の繊維層が形成されることによって耐圧性能の向上が図られる。つまり、ライナー１は、耐圧容器を構成する基材とされる。尚、以下の説明では、ライナー１は、繊維束Ｆを巻き付ける前の状態と、繊維束Ｆを巻き付けている途中の状態の両方を意味するものとする。例えば、ライナー１の外周面１Ｓとは、巻き付けられた繊維束Ｆの表面であることも意味する。

図１、図２に示すように、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、クリールスタンド５０と、制御部９０と、で構成される。

主基台１０は、ＦＷ装置１００の基礎を構成する。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。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に対してライナー移送装置２０ならびにフープ巻き装置３０を移動させることが可能である。ヘリカル巻き装置４０は主基台１０に固定される。

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。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。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。ライナー移送装置２０の駆動は制御部９０により制御される。

基台２１の上部には、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で構成される。ライナー支持フレーム２３は、基台２１から上方に向けて延設される。回転軸２４は、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る。ライナー１は、回転軸２４に取り付けられ、図示しない動力機構によって一方向に回転される。

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に複数本の繊維束Ｆを同時に巻き付けて繊維層を形成する装置である。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。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。フープ巻き装置３０の駆動は制御部９０により制御される。

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、繊維束ヘッドとしての巻き掛けテーブル３４を有している。

巻き掛けテーブル３４は、中央にライナー１を挿通する空間が設けられ、その空間の周囲に複数（本実施形態では４本）のボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤが配置される（図４参照）。ボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤからは、それぞれ繊維束Ｆがライナー１の外周面１Ｓに供給される。動力機構３２はフープ巻き掛け装置３３をライナー１の中心軸回りに回転させる。

フープ巻きでは、ライナー１の位置は固定し、フープ巻き装置３０をライナー１の中心軸方向に沿って往復動させつつ、フープ巻き掛け装置３３をライナー１の中心軸回りに回転させる。これによりフープ巻きが行われる。つまり、フープ巻き装置３０は、複数のボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤから供給された複数本の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに臨ませる繊維束ヘッドとしての巻き掛けテーブル３４を有しており、ライナー１の軸を中心として巻き掛けテーブル３４とライナー１とを相対回転させることで、ライナー１上に複数本の繊維束Ｆを同時に巻き付ける構成である。

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ライナー１の外周面１Ｓに対して行なう。尚、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である。

ヘリカル巻き装置４０は、ライナー１の外周面１Ｓに複数本の繊維束Ｆを同時に巻き付けて繊維層を形成する装置である。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（例えば、０〜６０度）となる、いわゆるヘリカル巻きを行なう。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。ヘリカル巻き装置４０の駆動は制御部９０により制御される。

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を備えている。第１ヘリカルヘッド４３、及び第２ヘリカルヘッド４４には、クリールスタンド５０に支持される複数（本実施形態では１８０本）のボビンＢ１、Ｂ２・・・Ｂ１８０から複数本の繊維束Ｆが供給され、ライナー１の外周面１Ｓに複数本の繊維束Ｆが導かれる。第１ヘリカルヘッド４３、及び第２ヘリカルヘッド４４には、それぞれ複数（本実施形態では各々９０本）のノズル（図示せず）がライナー１の外周面１Ｓに向けて放射状に設けられている。複数のノズルによって、ライナー１の外周面１Ｓに複数本の繊維束Ｆが導かれ、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。ヘリカル巻きでは、ヘリカル巻き装置４０は固定されており、ライナー移送装置２０によりライナー１が回転しながら回転軸方向に移送される。これにより、ヘリカル巻きが行われる。つまり、ヘリカル巻き装置４０は、複数のボビンＢ１、Ｂ２・・・Ｂ１８０から供給された複数本の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに臨ませる繊維束ヘッドとしての第１ヘリカルヘッド４３、及び第２ヘリカルヘッド４４を有しており、ライナー１の軸を中心として第１ヘリカルヘッド４３、及び第２ヘリカルヘッド４４とライナー１とを相対回転させることで、ライナー１上に複数本の繊維束Ｆを同時に巻き付ける構成である。

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ライナー１の外周面１Ｓに対して行なう。尚、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である。

図２に示すように、クリールスタンド５０は、ヘリカル巻き装置４０の第１ヘリカルヘッド４３、及び第２ヘリカルヘッド４４に設けられる複数（本実施形態では各々９０本）のノズルに対して複数本（本実施形態では１８０本）の繊維束Ｆを供給する。クリールスタンド５０は、主にラック５１と、ボビンホルダ軸５２と、ガイド５３と、で構成される。

ラック５１には、複数のボビンホルダ軸５２が互いに平行に取り付けられている。ボビンホルダ軸５２にはそれぞれボビンＢ１、Ｂ２・・・Ｂ１８０が回転自在に支持される。ボビンＢ１、Ｂ２・・・Ｂ１８０は、繊維束Ｆが引き出されることによって回転し、繊維束Ｆを解舒する。各ボビンＢ１、Ｂ２・・・Ｂ１８０からライナー１に向かう繊維束Ｆの経路上には、繊維束Ｆを案内するガイド５３が複数設けられている。各ボビンＢ１、Ｂ２・・・Ｂ１８０から解舒された複数本の繊維束Ｆは、複数のガイド５３を介して対応するヘリカル巻き装置４０の各ノズルに供給される。

このような構成により、クリールスタンド５０は、ヘリカル巻き装置４０を構成する複数のノズルに対して複数本の繊維束Ｆを供給することを可能としている。尚、本実施形態のＦＷ装置１００は、図２に示すクリールスタンド５０と同様のクリールスタンド５０を複数備えており、各クリールスタンド５０からヘリカル巻き装置４０に向けて複数本の繊維束Ｆを供給するように構成されている。

次に、本実施形態の特徴部分である、張力調整部１１０について説明する。本実施形態では、フープ巻き装置３０に対して設けられる張力調整部１１０について説明する。

図３に示すように、張力調整部１１０は、巻き掛けテーブル３４上において、複数のボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤからライナー１に至る糸道上に配置されている。張力調整部１１０は、複数のボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤから解舒された複数本の繊維束Ｆに対して一台設けられている。張力調整部１１０は、複数本の繊維束Ｆの張力を一括して調整する。張力調整部１１０は、制御部９０に電気的に接続されており、制御部９０により駆動が制御される。

巻き掛けテーブル３４上には、更に、解舒不良検知部１３０及び張力検知部１５０が設けられている。解舒不良検知部１３０は、張力調整部１１０と複数のボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤとの間に設けられている。解舒不良検知部１３０は、複数のボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤでの繊維束Ｆの解舒不良をボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤ毎に個別に検知する。解舒不良検知部１３０は、繊維束Ｆの解舒に不良が生じたことを検知した場合、制御部９０にその旨の検知信号を送信する。解舒不良検知部１３０の詳細な説明については省略する。

張力検知部１５０は、張力調整部１１０とライナー１との間に設けられている。張力検知部１５０は、複数本の繊維束Ｆに対して個別に配置されている。張力検知部１５０は、複数本の繊維束Ｆの張力を個別に検知する。張力検知部１５０は、各繊維束Ｆの張力を検知し、制御部９０に検知信号を送信する。制御部９０は、張力検知部１５０からの検知信号に基づいて、張力調整部１１０の駆動を制御する。張力調整部１１０は、張力検知部１５０の検知結果に応じて複数本の繊維束Ｆの張力を一括して調整する。

次に、張力調整部１１０の具体的な構成について説明する。図４に示すように、フープ巻き装置３０の巻き掛けテーブル３４には、ボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤに対応して、ボビン支持部５０が４箇所に配置されている。各ボビン支持部５０の近傍には、フレーム８０Ａ、・・・８０Ｄが設けられている。ボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤに対応して設けられているボビン支持部５０、フレーム８０Ａ、・・・８０Ｄは、略同様の構成である。

巻き掛けテーブル３４は動力機構３２により、図４において矢印Ｒ方向に回転する。動力機構３２は、制御部９０に接続されており、制御部９０からの信号に基づいて、回転及び停止が制御される。繊維供給ガイド７５からライナー１へ導かれる繊維束Ｆは、矢印Ｒ方向に回転されながら、ライナー１の外周面１Ｓに巻き付けられる。繊維束Ｆは巻き掛けテーブル３４の回転によって矢印ＦＡ方向に供給される。

ボビン支持部５０は、巻き掛けテーブル３４に対して回転自在に支持されており、制動部としてのヒステリシスブレーキ（図示せず）に連結されている。ヒステリシスブレーキは、各ボビン支持部５０に支持されるボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤの回転を制動するものである。ボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤが各ボビン支持部５０に支持された状態で繊維束Ｆが引かれることにより、ボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤが回転し、繊維束Ｆが引き出される。

フレーム８０Ａ、・・・８０Ｄは、それぞれガイドローラ７１（７１Ａ、７１Ｂ、７１Ｃ）、・・・７４（７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ）を支持している。ボビン支持部５０に支持されたボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤからの４本の繊維束Ｆは、ガイドローラ７１（７１Ｂ、７１Ｃ）・・・７４（７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ）に案内されながら、ガイドローラ７４Ｃでまとめられ、ガイドローラ７１Ａを経由して繊維供給ガイド７５に案内される。繊維供給ガイド７５は、まとめられた４本の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに供給する。

張力調整部１１０は、ガイドローラ７１Ａから繊維供給ガイド７５に至る繊維束Ｆの経路の途中に設けられている。張力検知部１５０は、張力調整部１１０から繊維供給ガイド７５に至る繊維束Ｆの経路の途中に設けられている。

図５に示すように、張力調整部１１０は、第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２と、固定ガイド１１５、１１６、１１７、及び１１８を備える。第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２は、ボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤとライナー１との間で繊維束Ｆに接触して繊維束Ｆに張力を加える。本実施形態の第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２は、回転しない軸状の部材であり、繊維束Ｆと接触して摩擦力を発生させる。固定ガイド１１５、１１６、１１７、及び１１８は、ボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤとライナー１との間で繊維束Ｆを案内する。本実施形態の固定ガイド１１５、１１６、１１７、及び１１８は、位置が固定されているローラである。繊維束Ｆは、固定ガイド１１５、第１ガイド１１１、固定ガイド１１６、固定ガイド１１７、第２ガイド１１２、固定ガイド１１８の順に掛け回される。

第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２は、繊維束Ｆの経路が変化するように移動することで繊維束Ｆに加わる張力を変化させる。本実施形態では、第１ガイド１１１は、固定ガイド１１５及び１１６に対して相対的に移動することで、繊維束Ｆの経路を変化させる。第２ガイド１１２は、固定ガイド１１７及び１１８に対して相対的に移動することで、繊維束Ｆの経路を変化させる。

第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２は、繊維束Ｆにたるみが生じないように、第１ガイド１１１による繊維束Ｆの経路長の増減量と、第２ガイド１１２による繊維束Ｆの経路長の増減量と、の和が一定となるように移動する。具体的には、図５において、第１ガイド１１１のＤ１１方向及びＤ１２方向の移動距離と、第２ガイド１１２のＤ２１方向及びＤ２２方向の移動距離とを同一としている。固定ガイド１１５、１１６の間隔、及び固定ガイド１１７、１１８の間隔も同一としている。また、第１ガイド１１１と第２ガイド１１２の移動距離を同一にするため、本実施形態では、第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２を連結部材１１３で連結し、連結部材１１３を駆動装置としての電磁ソレノイド１１４で移動させる構成としている。この構成により、電磁ソレノイド１１４のオン（図５Ａ）、オフ（図５Ｂ）を切り替えることで、繊維束Ｆの経路長の増減量の和を一定に保ちながら、第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２の位置を切り替えることができる。電磁ソレノイド１１４のオン／オフは制御部９０により切り替えられる。

繊維束Ｆの経路長の増減について具体的に説明する。電磁ソレノイド１１４をオン（図５Ａ）からオフ（図５Ｂ）にした場合には、第１ガイド１１１により繊維束Ｆの経路長は増加し（例えば、＋Ｌ）、第２ガイド１１２により繊維束Ｆの経路長は減少するため（例えば、−Ｌ）、経路長の増減量の和は０である。また、電磁ソレノイド１１４をオフ（図５Ｂ）からオン（図５Ａ）にした場合には、第１ガイド１１１により繊維束Ｆの経路長は減少し（−Ｌ）、第２ガイド１１２により繊維束Ｆの経路長は増加するため（＋Ｌ）、経路長の増減量の和は０である。また、図５Ａから図５Ｂの状態、又は図５Ｂから図５Ａの状態に変化する途中の状態においても、第１ガイド１１１による繊維束Ｆの経路長の増減量（例えば、＋ｄ）と、第２ガイド１１２による繊維束Ｆの経路長の増減量（例えば、−ｄ）との和は常に０である。このように、第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２の位置を切り替えることによる繊維束Ｆの経路長の増減量の和は一定であるため、第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２の位置を切り替えることで繊維束Ｆにたるみは生じない。

また、第１ガイド１１１が繊維束Ｆの経路長を所定距離変化させた場合に生じる繊維束Ｆの張力の変化量と、第２ガイド１１２が繊維束Ｆの経路長を所定距離変化させた場合に生じる繊維束Ｆの張力の変化量と、の間には差異が設けられている。本実施形態では、繊維束Ｆの張力の変化量に差異を設けるため、繊維束Ｆに接触する第１ガイド１１１の接触面の摩擦係数μ１と、第２ガイド１１２の接触面の摩擦係数μ２との間に差異が設けられている。具体的には、例えば、第１ガイド１１１の摩擦係数μ１が第２ガイド１１２の摩擦係数μ２より大きく（μ１＞μ２）なるように設定されている。このため、電磁ソレノイド１１４をオン（図５Ａ）からオフ（図５Ｂ）にした場合の第１ガイド１１１による繊維束Ｆの張力の変化量（例えば、＋Ｔ１）は、電磁ソレノイド１１４をオフ（図５Ｂ）からオン（図５Ａ）にした場合の第２ガイド１１２による繊維束Ｆの張力の変化量（例えば、＋Ｔ２）より大きくなる（Ｔ１＞Ｔ２）。よって、電磁ソレノイド１１４のオン／オフを切り替えることで繊維束Ｆに加える張力を変更することができる。

図６は、電磁ソレノイド１１４のオン／オフを切り替えることで張力調整部１１０が繊維束Ｆに加える張力を変更できることを示している。例えば、電磁ソレノイド１１４をオン状態にすることで、張力調整部１１０が繊維束Ｆに加える張力はＴ１となる。電磁ソレノイド１１４をオフ状態にすることで、張力調整部１１０が繊維束Ｆに加える張力はＴ２に切り替わる。このように、電磁ソレノイド１１４のオン／オフを切り替えることで張力調整部１１０が繊維束Ｆに加える張力を２段階に変更することができる。

図７は、電磁ソレノイド１１４のオン／オフを一定の周期で切り替えることで張力調整部１１０が繊維束Ｆに加える張力を３段階に変更できることを示している。例えば、電磁ソレノイド１１４がオン状態のときの繊維束Ｆの張力がＴ１で、電磁ソレノイド１１４がオフ状態のときの繊維束Ｆの張力がＴ２であるとする。更に、電磁ソレノイド１１４のオン／オフを一定の周期で切り替えることで、張力調整部１１０が繊維束Ｆに加える張力を、Ｔ１とＴ２の平均張力（（Ｔ１＋Ｔ２）／２）とすることができる。このようにすることで、張力調整部１１０が繊維束Ｆに加える張力をＴ１、Ｔ２、（Ｔ１＋Ｔ２）／２の３段階に変更することができる。

図８は、電磁ソレノイド１１４のオン／オフを切り替えるだけでなく、電磁ソレノイド１１４のオン／オフのデューティ比を変化させることで、繊維束Ｆに加える張力を更に多段階に変更できることを示している。ここで電磁ソレノイド１１４のオン／オフのデューティ比は、オン状態とオフ状態の時間の比である。

以上説明した本実施形態に係るＦＷ装置１００によれば、次のような効果を有する。

張力調整部１１０の第１ガイド１１１が繊維束Ｆの経路長を所定距離変化させた場合に生じる繊維束Ｆの張力の変化量と、第２ガイド１１２が繊維束Ｆの経路長を所定距離変化させた場合に生じる繊維束Ｆの張力の変化量と、の間に差異が設けられている。このため、第１ガイド１１１によって繊維束Ｆの経路長を変化させた場合と、第２ガイド１１２によって繊維束Ｆの経路長を変化させた場合とで、繊維束Ｆの張力を変化させることができる。また、第１ガイド１１１による繊維束Ｆの経路長の増減量と、第２ガイド１１２による繊維束Ｆの経路長の増減量と、の和が一定となるように、第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２が移動する。このため、繊維束Ｆの経路長が一定に維持されるため、たるみが発生しにくい。

張力調整部１１０の第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２は、繊維束Ｆとの接触面の摩擦係数が相互に異なる。このため、第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２の摩擦係数を異ならせることで、第１ガイド１１１が繊維束Ｆの経路長を所定距離変化させた場合に生じる繊維束Ｆの張力の変化量と、第２ガイド１１２が繊維束Ｆの経路長を所定距離変化させた場合に生じる繊維束Ｆの張力の変化量と、の間に差異を設けることができる。

張力調整部１１０は、第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２を連動させる連結部材１１３と、連結部材１１３を移動させる電磁ソレノイド１１４と、を更に備える。このため、電磁ソレノイド１１４を少なくすることができ、制御対象を少なくすることができる。

張力調整部１１０は、電磁ソレノイド１１４のオン／オフのデューティ比を変化させることで、繊維束Ｆに加わる張力を多段階に変化させる。このため、制御の容易なオン／オフ制御で、繊維束Ｆの張力を適切に調整することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、張力調整部１１０をフープ巻き装置３０に対して設けたが、ヘリカル巻き装置４０に対して設けてもよい。図９に示すように、張力調整部２１０は、複数のボビンＢ１、Ｂ２・・・から第１ヘリカルヘッド４３、及び第２ヘリカルヘッド４４に至る糸道上に配置されている。この例では、１８０本のボビンＢ１、Ｂ２・・・Ｂ１８０を１５のボビン群Ｇ１、Ｇ２・・・Ｇ１５に分け、各ボビン群Ｇ１、Ｇ２・・・Ｇ１５の１２本毎のボビンＢ１、Ｂ２・・・に対して張力調整部２１０を設けている。張力調整部２１０を配置する位置は、例えば、図９に示すようにクリールスタンド５０上としてもよいが、これに限定されない。

張力調整部１１０の第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２は、回転しない軸状の部材を用いたが、第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２はローラであってもよい。ローラを用いる場合、繊維束Ｆに張力を加えるため、ローラに回転抵抗を付与してもよい。

張力調整部１１０は、第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２を連結部材１１３で連結し、連結部材１１３を電磁ソレノイド１１４で移動させる構成としたが、これに限定されない。例えば、第１ガイド１１１及び第２ガイド１１２をそれぞれ個別の電磁ソレノイドで移動させるようにしてもよい。

１００ フィラメントワインディング装置
１０ 主基台
２０ ライナー移送装置
３０ フープ巻き装置
３４ 巻き掛けテーブル
４０ ヘリカル巻き装置
４３ 第１ヘリカルヘッド
４４ 第２ヘリカルヘッド
５０ クリールスタンド
１ ライナー
Ｂ ボビン
Ｆ 繊維束
１１０ 張力調整部
１３０ 解舒不良検知部
１５０ 張力検知部
１１１ 第１ガイド
１１２ 第２ガイド
１１３ 連結部材
１１４ 電磁ソレノイド

Claims (8)

1. ボビンから供給される繊維束をライナーの外周面に巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、
   繊維束の張力調整部を備え、
   前記張力調整部は、前記ボビンと前記ライナーとの間で繊維束に接触して繊維束に張力を加えるとともに、繊維束の経路が変化するように移動することで繊維束に加わる張力を変化させる第１ガイド及び第２ガイドを少なくとも備え、
   前記第１ガイドが繊維束の経路長を所定距離変化させた場合に生じる繊維束の張力の変化量と、前記第２ガイドが繊維束の経路長を前記所定距離変化させた場合に生じる繊維束の張力の変化量と、の間に差異が設けられており、
   前記第１ガイドによる繊維束の経路長の増減量と、前記第２ガイドによる繊維束の経路長の増減量と、の和が一定となるように、前記第１ガイド及び前記第２ガイドが移動する、
   フィラメントワインディング装置。
2. 請求項１に記載のフィラメントワインディング装置であって、
   前記張力調整部は、前記ボビンと前記ライナーとの間で繊維束を案内するとともに、位置が固定されている固定ガイドを更に備え、
   前記第１ガイド及び前記第２ガイドは、前記固定ガイドに対して相対的に移動することで、繊維束の経路を変化させる、
   フィラメントワインディング装置。
3. 請求項１又は２のいずれか１項に記載のフィラメントワインディング装置であって、
   前記第１ガイド及び前記第２ガイドは、ローラである、
   フィラメントワインディング装置。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のフィラメントワインディング装置であって、
   前記第１ガイド及び前記第２ガイドは、繊維束との接触面の摩擦係数が相互に異なる、
   フィラメントワインディング装置。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載のフィラメントワインディング装置であって、
   前記張力調整部は、前記第１ガイド及び前記第２ガイドを連動させる連結部材と、前記第１ガイド又は前記第２ガイドを移動させる駆動装置と、を更に備える、
   フィラメントワインディング装置。
6. 請求項１から４のいずれか１項に記載のフィラメントワインディング装置であって、
   前記張力調整部は、前記第１ガイド及び前記第２ガイドを個別に移動させる駆動装置を、更に備える、
   フィラメントワインディング装置。
7. 請求項５又は６のいずれか１項に記載のフィラメントワインディング装置であって、
   前記駆動装置は、電磁ソレノイドである、
   フィラメントワインディング装置。
8. 請求項７に記載のフィラメントワインディング装置であって、
   前記電磁ソレノイドのオン／オフのデューティ比を変化させることで、繊維束に加わる張力を多段階に変化させる、
   フィラメントワインディング装置。
   

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