JP6032851B2 - 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。例えばヘリカル巻きの場合、複数本の繊維束がライナーの外周面に導かれている状態で、ライナーを回転させ、ライナーの外周面に複数本の繊維束を巻き付ける。このとき、繊維束には所定の張力が付与されている。

繊維束の張力は張力付与装置等で所定の張力に制御されているが、繊維束の巻き付けを行っている最中に、繊維束の張力が過大（張力異常）になる場合がある。このような張力異常は、例えば、繊維束の巻き付け中にボビンで解舒不良が発生し、繊維束がボビンから解舒されにくい状態になった場合に発生する。

特許文献１は、ボビンと張力付与装置との間で繊維束の張力を検出し、その検出結果と予め設定した張力値とを比較して糸切れ予測を行い、張力異常の場合に装置を停止する、フィラメントワインディング装置を開示する。

特開２０１０−２３４８１号公報

しかしながら、近年はフィラメントワインディング装置の高速化が進んでおり、繊維束の巻き付け速度も高速化している。繊維束の巻き付け速度が速いと、繊維束の張力異常を検知して装置を停止させようとしても、装置を瞬時に停止させることは困難である。例えば、ヘリカル巻きの場合、ライナーが高速回転することで繊維束を高速で巻き付けているため、張力異常を検知してライナーを急停止させようとしても、高速回転しているライナーを瞬時に停止させることはできない。ライナーが減速して完全に停止するまでには時間が掛かる。しかも、繊維束の張力異常を検知してから装置が完全停止するまでの時間は、フィラメントワインディング装置が高速化することにより長くなる傾向がある。

つまり、繊維束の張力異常を検知して装置を停止させようとしても、繊維束の巻き付け速度が高速であるため、装置が完全停止するまで時間が掛かる。その結果、装置が完全停止するまで繊維束の巻き付けが継続され、繊維束の張力は更に増大し続ける。

一方、繊維束は炭素繊維を含んでいて強度が高く、張力が過大になっても容易には破断しない。このため、張力が異常に高くなっても繊維束は破断せず、繊維束が破断するより先にＦＷ装置自体が破損する恐れがある。

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、繊維束の張力が過大になった場合に、装置自体の破損を防止す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。

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、
ボビンからライナーまでの繊維束の経路上に配置され、ボビンとライナー間の繊維束の張力を検知する張力検知部と、
ボビンに連なる繊維束を切断する切断部と、
切断部に対して繊維束の走行方向の上流側に配置され、切断部で切断された繊維束を把持する把持部と、を備え、
張力検知部で検知した繊維束の張力が過大である場合に、切断部が繊維束を切断するとともに、把持部がボビンに連なる繊維束の糸端を把持する。

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、
張力検知部で検知した繊維束の張力が過大である場合に、切断部が繊維束を切断した後に、把持部がボビンに連なる繊維束の糸端を保持する。

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、
切断部は、刃部と、刃部の刃先を受け止める台座部と、を有し、
繊維束の経路は、刃部と台座部との間に配置される。

第４の発明のフィラメントワインディング装置は、第１の発明のフィラメントワインディング装置であって、
切断部及び把持部は、一体として構成され、共通の駆動部により作動する。

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、
張力検知部は、繊維束の経路を規制するとともに、繊維束の張力に応じて移動する移動ローラと、移動ローラの位置を検知するセンサと、を有し、移動ローラが所定の位置に移動したことをセンサが検知することで、繊維束の張力異常を検知し、
切断部は、移動ローラが所定の位置に移動することで繊維束の経路と交差し、繊維束を切断する刃部を有する。

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５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、
張力検知部で検知した繊維束の張力が過大である場合に、繊維束の巻き付けを停止する。

本発明によれば、張力検知部で検知した繊維束の張力が過大である場合に、切断部が繊維束を切断するとともに、把持部がボビンに連なる繊維束の糸端を把持する。張力検知部で検知した繊維束の張力が過大である場合に、直ちに切断部が繊維束を切断することで、繊維束の巻き付けが完全に停止するまでの時間を待たずに、繊維束のライナー側の糸端をフリーにすることができる。このため、繊維束の張力が異常に高くなることによるフィラメントワインディング装置自体の破損を防止することができる。また、把持部がボビン側の糸端を把持するため、切断したボビン側の繊維束が不用意にフィラメントワインディング装置に巻き付くなどの二次的な異常の発生を防止することができる。

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、実施例１に係る張力検知部１１０、切断部１２０、及び把持部１３０の配置構成を示す図。 フープ巻き装置３０の正面図。 実施例１に係る切断部１２０及び把持部１３０の正面図（Ａ）繊維束Ｆの張力が正常の状態（Ｂ）繊維束Ｆの張力が過大となった状態。 実施例２に係る切断部２２０及び把持部２３０の正面図（Ａ）繊維束Ｆの張力が正常の状態（Ｂ）繊維束Ｆの張力が過大となった状態。 フープ巻き装置３０に対して設けられる、実施例３に係る張力検知部３１０、切断部３２０、及び把持部３３０の配置構成を示す図。 実施例３に係る張力検知部３１０、切断部３２０、及び把持部３３０の正面図（Ａ）繊維束Ｆの張力が正常の状態（Ｂ）繊維束Ｆの張力が過大となった状態。 ヘリカル巻き装置４０に対して設けられる張力検知部４１０、切断部４２０、及び把持部４３０の配置構成を示す図。

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、張力検知部１１０、切断部１２０、及び把持部１３０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検知部１１０、切断部１２０、及び把持部１３０について説明する。

図３に示すように、張力検知部１１０、切断部１２０、及び把持部１３０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に至る繊維束Ｆの経路上に配置されている。また、巻き掛けテーブル３４上には、張力調整部１５０が設けられている。

張力調整部１５０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１５０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１５０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。

張力検知部１１０は、張力調整部１５０に対して繊維束Ｆの走行方向の下流側に設けられている。張力検知部１１０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１１０は、張力調整部１５０とライナー１との間で複数本の繊維束Ｆの張力を個別に検知する。張力検知部１１０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。

切断部１２０及び把持部１３０は、本実施例では張力調整部１５０及び張力検知部１１０に対して繊維束Ｆの走行方向の下流側に設けられている。切断部１２０は、張力検知部１１０とライナー１との間で複数本の繊維束Ｆを個別に切断する。図５に示すように、切断部１２０は、刃部１２１及び台座部１２２を有する。台座部１２２は、刃部１２１の刃先を受け止める部材である。本実施例では、台座部１２２としてアンビルを用いている。刃部１２１と台座部１２２は、繊維束Ｆの経路を挟むように配置される。刃部１２１は、駆動部１２３に取り付けられている。刃部１２１は駆動部１２３により台座部１２２に対して接離する方向に作動する。駆動部１２３として例えばソレノイドを用いることができる。図５Ｂに示すように、繊維束Ｆを挟んだ状態で刃部１２１を台座部１２２に当接させることで繊維束Ｆを切断する。

制御部９０は、張力検知部１１０からの検知信号に基づいて、切断部１２０の駆動を制御する。具体的には、制御部９０は、張力検知部１１０から検知信号に基づいて繊維束Ｆの張力が正常であるか過大であるかを判定する。この判定は、正常な繊維束Ｆの張力に対応する予め設定された設定値と、張力検知部１１０からの検知信号とを比較することで行う。制御部９０は、繊維束Ｆの張力が過大であると判定した場合、切断部１２０の駆動部１２３を駆動させ、刃部１２１及び台座部１２２で張力が過大となった繊維束Ｆを切断する。

把持部１３０は、切断部１２０で切断された繊維束Ｆのうち、ボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤ側に連なる繊維束Ｆの糸端Ｆ１を把持する。把持部１３０は、切断部１２０に対して繊維束Ｆの走行方向の上流側に配置される。本実施例では、把持部１３０は、張力検知部１１０と切断部１２０の間に設けられている（図３参照）。図５に示すように、把持部１３０は、第１把持部材１３１及び第２把持部材１３２を有する。第１把持部材１３１及び第２把持部材１３２は、繊維束Ｆを把持する部材である。第１把持部材１３１及び第２把持部材１３２は、繊維束Ｆの経路を挟むように配置される。第１把持部材１３１は、駆動部１３３に取り付けられている。第１把持部材１３１は駆動部１３３により第２把持部材１３２に対して接離する方向に作動する。駆動部１３３として例えばソレノイドを用いることができる。図５Ｂに示すように、繊維束Ｆを挟んだ状態で第１把持部材１３１を第２把持部材１３２に当接させることで繊維束Ｆを把持する。

制御部９０は、張力検知部１１０からの検知信号に基づいて、把持部１３０の駆動を制御する。具体的には、制御部９０は、張力検知部１１０からの検知信号に基づいて、切断部１２０が繊維束Ｆを切断した後に、把持部１３０の駆動部１３３を駆動させ、第１把持部材１３１及び第２把持部材１３２でボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤ側に連なる繊維束Ｆの糸端Ｆ１を保持する。

ここで、フープ巻き装置３０の巻き掛けテーブル３４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。

張力検知部１１０、切断部１２０、把持部１３０、及び張力調整部１５０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。

次に、繊維束Ｆの張力が過大である場合の張力検知部１１０、切断部１２０、及び把持部１３０の動作について説明する。

例えば、フープ巻き装置３０でフープ巻きを行っている最中に、ボビンＢＡから解舒される繊維束Ｆの張力が過大になったとする。張力検知部１１０は、ボビンＢＡから解舒される繊維束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１１０からの検知信号に基づいて、ボビンＢＡから解舒される繊維束Ｆの張力が過大であると判定する。制御部９０は、ボビンＢＡから解舒される繊維束Ｆの張力が過大であると判定すると、切断部１２０の駆動部１２３を駆動させ、刃部１２１及び台座部１２２で張力が過大となったボビンＢＡから解舒される繊維束Ｆを切断する（図５Ｂ参照）。

制御部９０は、また、張力検知部１１０からの検知信号に基づいて、把持部１３０の駆動を制御する。具体的には、制御部９０は、張力検知部１１０からの検知信号に基づいて、切断部１２０がボビンＢＡから解舒される繊維束Ｆを切断した後に、把持部１３０の駆動部１３３を駆動させ、第１把持部材１３１及び第２把持部材１３２でボビンＢＡ側に連なる繊維束Ｆの糸端Ｆ１を保持する（図５Ｂ参照）。ライナー１側の繊維束Ｆの糸端Ｆ２はフリーとなり、ライナー１に巻き付けられる。

本実施例では、制御部９０は、張力検知部１１０からの検知信号に基づいて、ボビンＢＡから解舒される繊維束Ｆの張力が過大であると判定した場合、ボビンＢＢ、ＢＣ、及びＢＤから解舒される繊維束Ｆの張力が正常であっても、ＦＷ装置１００の運転を停止させてフープ巻きを停止する。

以上説明した本実施例に係るＦＷ装置１００によれば、次のような効果を有する。

ＦＷ装置１００によれば、張力検知部１１０で検知した繊維束Ｆの張力が過大である場合に、切断部１２０が繊維束Ｆを切断するとともに、把持部１３０がボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤ側に連なる繊維束Ｆの糸端Ｆ１を把持する。繊維束Ｆの張力が過大である場合に、直ちに切断部１２０が繊維束Ｆを切断することで、繊維束Ｆの巻き付けが完全に停止するまでの時間を待たずに、繊維束Ｆのライナー１側の糸端Ｆ２をフリーにすることができる。このため、繊維束Ｆの張力が異常に高くなることによるＦＷ装置１００自体の破損を防止することができる。また、把持部１３０がボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤ側の糸端Ｆ１を把持するため、切断したボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤ側の繊維束Ｆが不用意にＦＷ装置１００に巻き付くなどの二次的な異常の発生を防止することができる。

ＦＷ装置１００によれば、張力検知部１１０で検知した繊維束Ｆの張力が過大である場合に、切断部１２０が繊維束Ｆを切断した後に、把持部１３０がボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤに連なる繊維束Ｆの糸端Ｆ１を保持する。繊維束Ｆを切断する前に把持部１３０が繊維束Ｆを把持すると、繊維束Ｆがライナー１側に走行できなくなり、繊維束Ｆの張力が却って増大する場合がある。切断部１２０が繊維束Ｆを切断した後に、把持部１３０がボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤに連なる繊維束Ｆの糸端Ｆ１を保持することで、繊維束Ｆの張力が増大することを抑えることができる。

ＦＷ装置１００によれば、切断部１２０は、刃部１２１と、刃部１２１の刃先を受け止める台座部１２２と、を有する。繊維束Ｆの経路は、刃部１２１と台座部１２２との間に配置される。このため、繊維束Ｆを刃部１２１と台座部１２２とで押さえながら確実に切断することができる。

ＦＷ装置１００によれば、張力検知部１１０で検知した繊維束Ｆの張力が過大である場合に、ＦＷ装置１００の運転を停止して繊維束Ｆの巻き付けを停止する。このため、繊維束Ｆの張力が過大になったことによって生じる製造中の製品への影響を最小限にすることができる。

次に、本発明の実施例２について説明する。本実施例では、切断部２２０及び把持部２３０は、一体として構成され、共通の駆動部２２３により作動する点が実施例１と異なっている。その他の構成は実施例１と同様であるため、詳細な説明は省略する。

図６に示すように、切断部２２０及び把持部２３０は、一体として構成されている。把持部２３０は、切断部２２０に対して繊維束Ｆの走行方向の上流側に配置される。

図６に示すように、切断部２２０は、刃部２２１を有する。把持部２３０は、第１把持部材２３１及び第２把持部材２３２を有する。刃部２２１は、把持部２３０の第１把持部材２３１に固定されている。第１把持部材２３１と第２把持部材２３２は、繊維束Ｆの経路を挟むように対向して配置される。刃部２２１及び第１把持部材２３１は、共通の駆動部２２３に取り付けられている。刃部２２１及び第１把持部材２３１は、駆動部２２３により第２把持部材２３２に対して接離する方向に作動する。図６Ｂに示すように、第１把持部材２３１と第２把持部材２３２とで繊維束Ｆを挟むことで、繊維束Ｆが固定される。刃部２２１は、第１把持部材２３１と第２把持部材２３２とで繊維束Ｆが固定されるため、台座部がなくても繊維束Ｆを切断することができる。

制御部９０は、張力検知部１１０からの検知信号に基づいて、切断部２２０及び把持部２３０の駆動を制御する。具体的には、制御部９０は、張力検知部１１０から検知信号に基づいて繊維束Ｆの張力が正常であるか過大であるかを判定する。制御部９０は、繊維束Ｆの張力が過大であると判定した場合、駆動部２２３を駆動させ、第１把持部材２３１と第２把持部材２３２とで繊維束Ｆを挟むとともに、刃部２２１で繊維束Ｆを切断する。第１把持部材２３１と第２把持部材２３２は、繊維束Ｆの切断後も、ボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤ側に連なる繊維束Ｆの糸端Ｆ１を把持する。

以上説明した本実施例に係るＦＷ装置１００によれば、次のような効果を有する。

ＦＷ装置１００によれば、切断部２２０及び把持部２３０は、一体として構成され、共通の駆動部２２３により作動する。このため、部品点数の増加を抑えることができる。

次に、本発明の実施例３について説明する。本実施例では、張力検知部３１０に高価な張力センサを用いずに位置センサ３５７を用いている点が実施例１、２と異なっている。

図７及び図８に示すように、張力検知部３１０、及び切断部３２０は、把持部３３０に対して繊維束Ｆの走行方向の下流側に設けられている。

張力検知部３１０は、第１移動ローラ３１１及び第２移動ローラ３１２、固定ローラ３１３及び固定ローラ３１４、アーム３１５、支持部３１６、及び位置センサ３１７を備える。第１移動ローラ３１１及び第２移動ローラ３１２は、繊維束Ｆの経路を規制するとともに、繊維束Ｆの張力に応じて移動するローラである。第１移動ローラ３１１及び第２移動ローラ３１２は、繊維束Ｆの走行方向に間隔を開けてアーム３１５に取り付けられる。固定ローラ３１３は、第１移動ローラ３１１及び第２移動ローラ３１２に対して繊維束Ｆの走行方向の上流側に配置され、固定ローラ３１４は、第１移動ローラ３１１及び第２移動ローラ３１２に対して繊維束Ｆの走行方向の下流側に配置される。繊維束Ｆは、固定ローラ３１３、第１移動ローラ３１１、第２移動ローラ３１２、固定ローラ３１４の順に掛け回される。

アーム３１５は支持部３１６に固定されている。支持部３１６はバネ３１８で付勢されており、第１移動ローラ３１１及び第２移動ローラ３１２によって繊維束Ｆの経路を凸状に突出させている。バネ３１８のバネ係数は、凸状の突出量が繊維束Ｆの張力の変化によって増減し、アーム３１５の位置が変化するように設定されている。アーム３１５の近傍には、アーム３１５の位置を検知する位置センサ３１７が配置されている。位置センサ３１７は、繊維束Ｆの張力が過大になった状態でのアーム３１５の位置、すなわち第１移動ローラ３１１及び第２移動ローラ３１２の位置を検知し、制御部９０に検知信号を送信する。

切断部３２０は、刃部３２１を備えている。刃部３２１は、第１移動ローラ３１１及び第２移動ローラ３１２が所定の位置に移動することで繊維束Ｆの経路と交差し、繊維束Ｆを切断する。刃部３２１は、第１移動ローラ３１１及び第２移動ローラ３１２の間に配置されている。繊維束Ｆの張力の変化によりアーム３１５の位置が変化することで、第１移動ローラ３１１及び第２移動ローラ３１２に掛け回された繊維束Ｆは、刃部３２１に対して接近したり離れたりする。刃部３２１の位置は、繊維束Ｆの張力が過大になった状態で、第１移動ローラ３１１及び第２移動ローラ３１２に掛け回された繊維束Ｆに当接して繊維束Ｆを切断する位置に設定される。

把持部３３０は、張力検知部３１０及び切断部３２０に対して繊維束Ｆの走行方向の上流側に配置される。把持部３３０の構成は、実施例１の把持部１３０と同様である。把持部３３０は、第１把持部材３３１、第２把持部材３３２及び駆動部３３３を備える。制御部９０は、張力検知部３１０からの検知信号に基づいて、把持部３３０の駆動を制御する。具体的には、制御部９０は、張力検知部３１０からの検知信号に基づいて、把持部３３０の駆動部３３３を駆動させ、第１把持部材３３１及び第２把持部材３３２でボビンＢＡ、ＢＢ、ＢＣ、及びＢＤ側に連なる繊維束Ｆの糸端Ｆ１を保持する。

次に、繊維束Ｆの張力が過大である場合の張力検知部３１０、切断部３２０、及び把持部３３０の動作について説明する。

例えば、フープ巻き装置３０でフープ巻きを行っている最中に、ボビンＢＡから解舒される繊維束Ｆの張力が過大になったとする。図８Ｂに示すように、アーム３１５の位置は繊維束Ｆの張力により変化している。位置センサ３１７は、繊維束Ｆの張力が過大になった状態でのアーム３１５の位置を検知し、制御部９０に検知信号を送信する。

このとき、第１移動ローラ３１１及び第２移動ローラ３１２に掛け回された繊維束Ｆは、刃部３２１に当接するため、繊維束Ｆは切断される。

制御部９０は、張力検知部３１０からの検知信号に基づいて、把持部３３０の駆動を制御する。具体的には、制御部９０は、張力検知部３１０からの検知信号に基づいて、把持部３３０の駆動部３３３を駆動させ、第１把持部材３３１及び第２把持部材３３２でボビンＢＡ側に連なる繊維束Ｆの糸端Ｆ１を保持する。ライナー１側の繊維束Ｆの糸端Ｆ２はフリーとなり、ライナー１に巻き付けられる。

以上説明した本実施例に係るＦＷ装置１００によれば、次のような効果を有する。

ＦＷ装置１００によれば、繊維束Ｆの張力が過大となることにより、第１移動ローラ３１１及び第２移動ローラ３１２が移動して繊維束Ｆの張力が過大であることを検知するため、高価な張力センサが不要である。また、張力が過大となることにより、第１移動ローラ３１１及び第２移動ローラ３１２が移動して刃部３２１が繊維束Ｆの経路と交差し、繊維束Ｆを切断する。このため、繊維束Ｆの張力が過大となった場合、速やかにＦＷ装置１００の破損を防止することができる。

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、上記実施例では、本発明をフープ巻き装置３０に適用したが、ヘリカル巻き装置４０に適用してもよい。図９に示すように、張力検知部４１０、切断部４２０、把持部４３０、及び張力調整部４５０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・・・に対して張力検知部４１０、切断部４２０、把持部４３０、及び張力調整部４５０を設けている。張力検知部４１０、切断部４２０、把持部４３０、及び張力調整部４５０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。

また、例えば実施例１において、切断部１２０、把持部１３０は、張力調整部１５０に対して繊維束Ｆの走行方向の下流側に配置したが、配置する位置は限定されず、例えば張力調整部１５０に対して繊維束Ｆの走行方向の上流側に配置してもよい。

また、例えば実施例１において、把持部１３０は、切断部１２０が繊維束Ｆを切断した後に繊維束Ｆを保持するようにしたが、これに限定されない。例えば、把持部１３０は、切断部１２０が繊維束Ｆを切断するのと同時に繊維束Ｆを保持す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
１１０ 張力検知部
１２０ 切断部
１３０ 把持部
１５０ 張力調整部
１２１ 刃部
１２２ 台座部
２２３ 駆動部
２２３ 第１移動ローラ
２２３ 第２移動ローラ
３１７ 位置センサ
１ ライナー
Ｂ ボビン
Ｆ 繊維束

Claims (6)

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、
   前記ボビンから前記ライナーまでの繊維束の経路上に配置され、前記ボビンと前記ライナー間の繊維束の張力を検知する張力検知部と、
   前記ボビンに連なる繊維束を切断する切断部と、
   前記切断部に対して繊維束の走行方向の上流側に配置され、前記切断部で切断された繊維束を把持する把持部と、を備え、
   前記張力検知部で検知した繊維束の張力が過大である場合に、前記切断部が繊維束を切断するとともに、前記把持部が前記ボビンに連なる繊維束の糸端を把持する、
   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、
   前記張力検知部で検知した繊維束の張力が過大である場合に、前記切断部が繊維束を切断した後に、前記把持部が前記ボビンに連なる繊維束の糸端を保持する、
   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、
   前記切断部は、刃部と、前記刃部の刃先を受け止める台座部と、を有し、
   繊維束の経路は、前記刃部と前記台座部との間に配置される、
   フィラメントワインディング装置。
4. 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、
   前記切断部及び前記把持部は、一体として構成され、共通の駆動部により作動する、
   フィラメントワインディング装置。
5. 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、
   前記張力検知部は、繊維束の経路を規制するとともに、繊維束の張力に応じて移動する移動ローラと、前記移動ローラの位置を検知するセンサと、を有し、前記移動ローラが所定の位置に移動したことを前記センサが検知することで、繊維束の張力異常を検知し、
   前記切断部は、前記移動ローラが所定の位置に移動することで繊維束の経路と交差し、繊維束を切断する刃部を有する、
   フィラメントワインディング装置。
6. 請求項１から５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、
   前記張力検知部で検知した繊維束の張力が過大である場合に、繊維束の巻き付けを停止する、
   フィラメントワインディング装置。

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