JP6038728B2 - 繊維供給装置およびフィラメントワインディング装置 - Google Patents

Description

本発明は、ボビンに巻かれている繊維基材を解舒して送り出す技術に関する。

従来から高圧貯蔵タンクの製造方法としてフィラメントワインディング法（以下、単に「ＦＷ法」とも呼ぶ）が採用されている。ＦＷ法では、熱硬化性樹脂などの樹脂が含浸されている強化繊維がマンドレルであるタンク容器に巻き付けられて、タンク容器の外表面に繊維強化樹脂層が形成される。通常、強化繊維を構成する繊維基材はボビンに巻き取られた状態から繰り出されて使用される。なお、本明細書では、巻き取られている状態の繊維基材を繰り出すことを「解舒」とも呼ぶ。

特許文献１には、ボビンから解舒された繊維束を補助ローラを介して固定ガイドに導く構成を有するフィラメントワインディング装置（以下、単に「ＦＷ装置」とも呼ぶ）が開示されている。特許文献２には、ボビンから解舒装置によって解舒された繊維束を張力を調整しつつトラバース装置に送り出し、ライナーに巻き付けるＦＷ装置が開示されている。特許文献３には、クリルスタンドから炭素繊維を引き出し、樹脂含浸装置であるキスロール含浸部において樹脂を含浸させた上で、ボビンに巻き取るトウプリプレグの製造装置が開示されている。

国際公開ＷＯ２０１３／０３９１５５号パンフレット 特開２０１０−００６０２５号公報 特開２０１２−１８４２７９号公報

ＦＷ法においては、繊維基材に生じる摩擦などの負荷を低減し、繊維基材の損傷や毛羽立ちなどの劣化を抑制するために、ボビンからの繊維基材の解舒が円滑に行われることが望ましい。特許文献１に記載されたＦＷ装置は、ボビンの中心軸と平行かつ並列に配置されている補助ローラーによって、繊維束の綾振に起因する捩れの発生等を抑制することができる。しかし、特許文献１の技術では、繊維束と補助ローラーとの間に生じる摩擦や繊維基材がボビンから解舒されるときの繊維基材同士の間の摩擦などによって生じる負荷については考慮されていない。

特許文献２では、走行する繊維束の張力の調整を課題としており、ボビンから繊維束を円滑に解舒することについては十分に考慮されていない。また、走行中の繊維束に生じる摩擦などの負荷を低減し、繊維束を保護することについても考慮されていない。特許文献３では、プリプレグの毛羽立ちや過擦劣化を抑制するためにプリプレグの綾角や張力が規定されている。しかし、特許文献３の技術では、プリプレグの規格やガイドの軸線角度などが制限されるため、一般的な装置等への適用が困難になる可能性があり、汎用性に欠ける。

このように、ＦＷ法では、ボビンからの繊維基材の解舒方法や送り出し方法については依然として改善の余地があった。このような課題は、ＦＷ法に限らず、ボビンに巻かれている繊維基材を解舒して利用する技術分野において広く共通する課題であった。そのほか、従来から、ボビンから繊維基材を解舒して利用する技術分野においては、繊維基材を繰り出す装置や機構の小型化や簡易化、使い勝手の向上、省資源化、繊維基材を繰り出す工程の簡易化、容易化、低コスト化等が望まれていた。

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。

［１］本発明の一形態によれば、繊維基材を送り出す繊維供給装置が提供される。この繊維供給装置は、ボビンと、ローラーと、送出部と、を備える。前記ボビンは、前記繊維基材が巻かれている。前記ローラーは、前記ボビンから解舒された前記繊維基材を送り出す。また、前記ローラーは、前記ボビンと隣り合う位置において、前記繊維基材が前記ボビンから繰り出されるときの位置に応じて前記ボビンの回転軸方向に移動する。前記送出部は、前記ローラーから送り出された前記繊維基材を所定の方向に送り出す。この形態の繊維供給装置によれば、ボビンからの強化繊維の解舒およびその送り出しを補助するローラーが、繊維基材の解舒位置に応じて移動して繊維基材を確実にガイドするため、繊維基材に生じる摩擦等の負荷が低減される。従って、繊維基材の損傷や劣化が抑制される。

［２］上記形態の繊維供給装置において、前記ローラーは、前記繊維基材を振動させる振動発生部を有していても良い。この形態の繊維供給装置によれば、ボビンからの繊維基材の解舒の際に繊維基材同士の離間を促進させる方向に働く力を、振動発生部が発生させる振動によって発生させることができる。従って、繊維基材のボビンからの解舒が円滑化される。

［３］上記形態の繊維供給装置において、前記ローラーは、前記繊維基材に接触して前記繊維基材の送り出しに応じて回転する本体部であって、前記繊維基材と接触する部位における回転軸に直交する切断面が非正円形状であることによって、自身の回転に伴って前記繊維基材に振動を発生させて前記振動発生部として機能する本体部を備えいても良い。この形態の繊維供給装置によれば、簡易な構成で、ボビンから繰り出される繊維基材に振動を付与することができる。

［４］上記形態の繊維供給装置において、前記本体部は、前記本体部の回転軸に交わる方向に突起し、前記繊維基材を回転軸に交わる方向に押し出す突起部を、前記繊維基材と接触する部位に有していても良い。この形態の繊維供給装置によれば、簡易な構成で、ボビンから繰り出される繊維基材に振動を付与することができる。

［５］上記形態の繊維供給装置において、前記本体部は、さらに、前記繊維基材と接触する部位における前記突起部と隣り合う位置に、前記本体部の回転軸に交わる方向に突起し、高さが弾性的に変化する弾性突起部を有していても良い。この形態の繊維供給装置によれば、突起部によって繊維基材に振動を発生させた後に、弾性突起部によってその振動を吸収させることができる。従って、繊維基材の過度な振動を抑制することができ、繊維基材を保護することができる。

［６］上記形態の繊維供給装置において、前記突起部と前記弾性突起部の少なくとも一方の先端には、前記繊維基材の表面を押圧する曲面板が設けられていても良い。この形態の繊維供給装置によれば、突起部または弾性突起部との接触による繊維基材の損傷・劣化を曲面板によって抑制することができる。また、曲面板による押圧によって繊維基材表面が均され、繊維基材表面の毛羽立ちが抑制される。

［７］本発明の他の形態によれば、フィラメントワインディング装置が提供される。この形態のフィラメントワインディング装置は、上記のいずれかの形態に記載の繊維供給装置と；前記繊維供給装置から送り出された前記繊維基材をマンドレルに巻き付ける巻付部と；を備える。この形態のフィラメントワインディング装置によれば、マンドレルに巻き付けられる前に繊維基材が損傷・劣化してしまうことが抑制される。

上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。

本発明は、繊維供給装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、ボビンから繊維基材を解舒を補助するローラーや、それを備える解舒装置、ボビンからの繊維基材の解舒方法、繊維基材の供給方法、ＦＷ法によるマンドレルへの繊維基材の巻き付け方法、ＦＷ法を利用する貯蔵タンクの製造装置や製造方法などの形態で実現することができる。

第１実施形態のＦＷ装置の構成を示す概略図。 繊維解舒部の構成を示す概略斜視図。 繊維解舒部の構成を示す概略正面図。 繊維解舒部の構成を示す概略断面図。 比較例としての繊維解舒部の構成を示す概略正面図。 第２実施形態の解舒ローラーの構成を示す概略斜視図。 第２実施形態の解舒ローラーの構成を示す概略断面図。 第２実施形態の解舒ローラーによる強化繊維の送り出しのメカニズムを説明するための模式図。 第３実施形態の解舒ローラーの複数の構成例を示す概略断面図。 第４実施形態の解舒ローラーの構成を示す概略斜視図。 第４実施形態の解舒ローラーの構成を示す概略断面図。 第４実施形態の解舒ローラーによる強化繊維の送り出しのメカニズムを説明するための模式図。 第５実施形態の解舒ローラーの構成を示す概略断面図。

A．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としてのＦＷ装置１の構成を示す概略図である。このＦＷ装置１は、ライナーとも呼ばれる貯蔵タンクの本体部をマンドレルとして強化繊維２の巻き付けを実行する。ＦＷ装置１は、繊維供給部１０と、繊維集束繰出部２０と、ライナー保持部３０と、を備える。繊維供給部１０は、クリルスタンドとも呼ばれ、複数の繊維解舒部１１を備えている。

各繊維解舒部１１は、ボビンに巻かれている強化繊維２を解舒して送り出す。繊維解舒部１１の構成については後述する。強化繊維２は、カーボン繊維の束に熱硬化性樹脂などの強化樹脂が予め含浸された、プリプレグとも呼ばれる繊維基材である。より具体的には、強化繊維２は、繊維径が１０μｍ以下のカーボン繊維が数万本束ねられた、幅数ｍｍ、厚み１ｍｍ以下の帯状体である。

繊維集束繰出部２０と、ライナー保持部３０とは、繊維供給部１０から供給された複数の強化繊維２をライナー５に巻き付ける繊維巻付部を構成する。繊維集束繰出部２０は、入口ローラー２１と、張力調整ローラー２２と、複数の搬送ローラー２３と、繊維繰出部２４と、を備える。入口ローラー２１は、最上流に設けられた回転ローラーであり、繊維供給部１０の各繊維解舒部１１から送り出された各強化繊維２を受け入れるとともに、各強化繊維２を並列に整列させて送り出す。

張力調整ローラー２２は、高さ方向への変位が可能な搬送ローラーであり、入口ローラー２１の後段に配置されている。繊維集束繰出部２０は、張力調整ローラー２２の高さを変位させることによって、搬送中の各強化繊維２に生じる張力を調整する。複数の搬送ローラー２３はそれぞれ、張力調整ローラー２２の後段に順次配列されており、各強化繊維２を繊維繰出部２４まで搬送する。

繊維繰出部２４は搬送ローラー２３から受け入れた複数の強化繊維２を緊密にまとめてライナー５に向かって繰り出す。繊維繰出部２４は、ヘッド部２５と、支持軸２６と、を備える。ヘッド部２５は、強化繊維２を受け入れるとともに繰り出すノズルを有する。支持軸２６は、ライナー保持部３０の回転軸３４と平行かつ並列になるように固定的に保持されている。ヘッド部２５は、支持軸２６に取り付けられており、支持軸２６の軸方向に変位する。繊維繰出部２４は、ヘッド部２５を支持軸２６上において往復移動させつつ、ヘッド部２５のノズルからライナー５に向かって強化繊維２を繰り出す。

ライナー保持部３０は、ライナー５を所定の回転速度で回転させつつ保持する。ライナー保持部３０は、第１と第２の支持部３２，３３と、回転軸３４と、回転駆動部３５と、を備える。ここで、ライナー５は、シリンダー状の本体部と、その両端に設けられたドーム部と、を有する樹脂製のタンク容器である。各ドーム部の頂部にはボス部（図示は省略）が設けられている。各ボス部は、口金を有しており、バルブなどの部品が取り付けられる接続部として機能する。

第１と第２の支持部３２，３３はそれぞれ、回転軸３４を介してライナー５の両端のボス部に接続され、ライナー５を、回転可能に支持する。回転駆動部３５は、例えばモーターによって構成される。回転駆動部３５は、第２の支持部３３側の回転軸３４を介してライナー５に回転駆動力を伝達可能なように接続されており、ライナー５を、所定の回転速度で回転させる。ライナー５の回転によって、繊維繰出部２４から繰り出された強化繊維２がライナー５の外表面に巻き付けられる。

このように、ＦＷ装置１では、繊維供給部１０から供給された複数の強化繊維２が緊密にまとめられて、所定の回転速度で回転しているライナー５に巻き付けられていく。なお、ＦＷ装置１は、繊維繰出部２４の支持軸２６上における変位速度やライナー５の回転速度を変更することによって、ライナー５に対する強化繊維２の巻き付け角度を変更し、いわゆるフープ巻きやヘリカル巻きを実行することができる。

上述したように、繊維供給部１０の各繊維解舒部１１では、強化繊維２がボビンから解舒されて供給される。本実施形態のＦＷ装置１では、各繊維解舒部１１が以下に説明する構成を有していることによって、強化繊維２がボビンから円滑に解舒されて送り出されるため、強化繊維２の損傷や劣化が抑制されている。

図２〜図４は、第１実施形態における繊維解舒部１１の構成を示す概略図である。図２は、繊維解舒部１１の概略斜視図である。図３は２つの仮想軸線ＢＸ，ＳＸによって形成される仮想平面に対して垂直な方向に見たときの繊維解舒部１１の概略正面図である。図４は、２つの仮想軸線ＢＸ，ＳＸに垂直な切断面における繊維解舒部１１の概略断面図である。なお、仮想軸線ＢＸはボビン本体部５１の中心軸（回転軸）であり、図２〜図４において一点鎖線で図示されている。また、仮想軸線ＳＸは固定軸５３の中心軸であり、図２〜図４において二点鎖線で図示されている。以下、仮想軸線ＢＸ,ＳＸをそれぞれ「中心軸ＢＸ」および「中心軸ＳＸ」と呼ぶ。

繊維解舒部１１は、ボビン部５０と、解舒ローラー６０と、給糸ローラー７０と、を備える。ボビン部５０は、ボビン本体部５１と、フランジ５２と、固定軸５３と、を備える。ボビン本体部５１は、中心軸ＢＸを回転軸として回転する略円筒状の回転体である。ボビン本体部５１には幅方向の全体にわたって強化繊維２が巻き付けられている。フランジ５２は、ボビン本体部５１の両端に設けられており、ボビン本体部５１からの強化繊維２の脱落を抑制する。

固定軸５３は、ボビン本体部５１と隣り合う位置において解舒ローラー６０を保持する保持軸である。固定軸５３は、連結部５４を介してフランジ５２に固定されている。固定軸５３は、その中心軸ＳＸがボビン本体部５１の中心軸ＢＸと平行かつ並列になるように配置されている。

解舒ローラー６０はボビン本体部５１から解舒されて送り出される強化繊維２をガイドする。解舒ローラー６０は、略円筒状のローラー本体部６１と、その両端に取り付けられているフランジ６３と、を備える。解舒ローラー６０は、その中心の軸孔６２にボビン部５０の固定軸５３が挿通されることによって、固定軸５３上に回転可能かつ往復摺動可能に保持されている。なお、解舒ローラー６０は、軸孔６２の内周面にベアリングが設けられていても良い。また、解舒ローラー６０は、固定軸５３上の往復摺動のための駆動力源を備えていても良い。

解舒ローラー６０は、ボビン本体部５１から送り出されてきた強化繊維２をローラー本体部６１の外周側面において支持しつつ、固定軸５３の中心軸ＳＸを回転軸として回転する（以後、中心軸ＳＸを「回転軸ＳＸ」とも呼ぶ）。解舒ローラー６０は、強化繊維２がボビン本体部５１から繰り出されるときの位置（以後、「解舒位置」とも呼ぶ）に合わせて固定軸５３上を変位する。なお、解舒ローラー６０は、フランジ６３によって強化繊維２のローラー本体部６１からの脱落が抑制されていることによって、強化繊維２の解舒位置の変位に対する追従性が確保されている。

給糸ローラー７０は、ボビン部５０および解舒ローラー６０から離間した位置に固定されており、解舒ローラー６０から送り出されてきた強化繊維２を所定の方向（繊維集束繰出部２０の入口ローラー２１の方向）へと折り返しつつ送り出す。給糸ローラー７０は、強化繊維２の走行に応じて回転する略円筒状のローラー本体部７１と、その両端において強化繊維２の脱落を抑制するフランジ７２と、を備える。給糸ローラー７０は、支持部７３によって、所定の位置において回転可能に支持されている。

ここで、繊維解舒部１１では、ボビン本体部５１における強化繊維２の解舒位置がボビン本体部５１の中心軸ＢＸ方向に往復変位する一方で、ボビン本体部５１から解舒された強化繊維２は位置が固定されている給糸ローラー７０へと送り出される。そのため、繊維解舒部１１では、ボビン本体部５１からの強化繊維２の送り出し角度αは、ボビン本体部５１における強化繊維２の解舒位置の変位に応じて変動する。「ボビン本体部５１からの強化繊維２の送り出し角度α」とは、ボビン本体部５１の中心軸ＢＸと強化繊維２の送り出し方向との間の角度を意味する。

本実施形態の繊維解舒部１１では、ボビン本体部５１に隣り合う位置に配置されている解舒ローラー６０によって、ボビン本体部５１から繰り出されてくる強化繊維２が支持されており、強化繊維２の送り出しが補助されている。そのため、強化繊維２の送り出し角度の変動によって、ボビン本体部５１および給糸ローラー７０において強化繊維２に生じる摩擦などの負荷が解舒ローラー６０の支持によって緩衝され、強化繊維２の捩れの発生や摩耗などの劣化の発生が抑制される。

また、本実施形態の繊維解舒部１１では、解舒ローラー６０が、強化繊維２の解舒位置の変動に追従して移動するため、解舒ローラー６０と強化繊維２との間において強化繊維２の送り出し角度の変動に伴って生じる摩擦が低減される。さらに、本実施形態の繊維解舒部１１では、解舒ローラー６０によって強化繊維２の送り出しが補助されていることによって、以下に説明する比較例のように、その装置構成が大型化してしまうことが抑制されている。

図５は、比較例としての繊維解舒部１１ｃの構成を示す概略正面図である。図５では、図２〜図４で説明した構成部と共通する構成部に対して図２〜図４と同じ符号が付されている。比較例の繊維解舒部１１ｃは、以下の点以外は、第１実施形態の繊維解舒部１１の構成（図２〜図４）とほぼ同じである。比較例の繊維解舒部１１ｃは、ボビン部５０に換えて、固定軸５３および解舒ローラー６０が省略されたボビン部５０ｃを有している。また、比較例の繊維解舒部１１ｃは、ボビン部５０ｃと給糸ローラー７０との間の距離が大きくなっている。

比較例の繊維解舒部１１ｃでは、ボビン部５０ｃが解舒ローラー６０を有していないため、送り出し角度の変動によって強化繊維２に生じる負荷が低減されない。比較例の繊維解舒部１１ｃにおいて、強化繊維２に生じる負荷を低減するためには、強化繊維２の送り出し方向の振れ角βが小さくなるように、ボビン部５０ｃと給糸ローラー７０との間の距離を大きくする必要がある。ここで、「強化繊維２の送り出し方向の振れ角β」は、ボビン本体部５１の中心軸ＢＸに垂直な方向に対する強化繊維２の送り出し方向の変動角度の幅に相当する角度である。このように、比較例の繊維解舒部１１ｃでは、強化繊維２に生じる負荷を低減させるためには装置構成を大型化させる必要がある。

以上のように、本実施形態のＦＷ装置１によれば、繊維解舒部１１の解舒ローラー６０によって、ボビン本体部５１から解舒されるときに強化繊維２に生じる負荷が低減される。従って、繊維供給部１０における強化繊維２の解舒および送り出しが円滑化され、強化繊維２の損傷・劣化が抑制される。また、ボビン部５０ｃと給糸ローラー７０との間の距離を小さくすることができ、その装置構成を小型化することができる。

B．第２実施形態：
図６，図７は、本発明の第２実施形態としてのＦＷ装置に用いられる解舒ローラー６０Ａの構成を示す概略図である。図６は解舒ローラー６０Ａの概略斜視図であり、図７は解舒ローラー６０Ａの回転軸ＳＸに垂直な切断面における概略断面図である。なお、図６，図７では、図１〜図４で説明した構成部と共通する構成部に対して図１〜図４と同じ符号が付されている。

第２実施形態のＦＷ装置は、解舒ローラー６０に換えて解舒ローラー６０Ｂが用いられている点以外は、第１実施形態のＦＷ装置１（図１〜図４）とほぼ同じ構成である。第２実施形態の解舒ローラー６０Ａは、ローラー本体部６１に２つの突起部６４が追加されている点以外は、第１実施形態の解舒ローラー６０（図２〜図４）の構成とほぼ同じである。２つの突起部６４は、板状部材によって構成され、回転軸ＳＸを挟んで互いに反対方向に突起するようにローラー本体部６１に一端が接合されている。２つの突起部６４を有することによって、解舒ローラー６０Ｂは、回転軸ＳＸに垂直な切断面が非正円形状となっている（図７）。

図８は、第２実施形態の解舒ローラー６０Ａによる強化繊維２の送り出しのメカニズムを説明するための模式図である。図８の上段と中段には、第２実施形態の解舒ローラー６０Ａが回転しつつ強化繊維２を送り出しているときの様子が段階的に図示されている。また、図８の下段には、ボビン部５０のボビン本体部５１から強化繊維２が離間するときの様子が図示されている。

第２実施形態の解舒ローラー６０Ａは、固定軸５３において回転し、ボビン部５０のボビン本体部５１から解舒されてきた強化繊維２の送り出しを補助する。この回転の際には、２つの羽根板状の突起部６４が交互に強化繊維２を回転軸ＳＸに垂直な方向に押し出して、強化繊維２を周期的に振動させる（図８の上段および中段）。強化繊維２の振動は、ボビン部５０のボビン本体部５１まで伝達され、強化繊維２をボビン本体部５１から離間させる方向に働く力を生じさせる（図８の下段）。

ここで、ボビン本体部５１では、強化繊維２同士が互いに密着しているため、強化繊維２の解舒が困難になる可能性がある。特に、強化繊維２が樹脂が含浸されているプリプレグである場合には、強化繊維２同士の間に高い密着力が生じている可能性がある。しかし、第２実施形態の解舒ローラー６０Ａであれば、上述したように、強化繊維２に振動を生じさせ、強化繊維２のボビン本体部５１からの離間を促す力を生じさせることができる。従って、ボビン本体部５１からの強化繊維２の解舒が円滑化される。

以上のように、第２実施形態のＦＷ装置によれば、解舒ローラー６０Ａが強化繊維２の送り出しを補助しつつ、強化繊維２を振動させてボビン本体部５１からの強化繊維２の解舒を容易にする。従って、強化繊維２の解舒および送り出しが円滑化され、強化繊維２の損傷・劣化が抑制される。

C．第３実施形態：
図９は、本発明の第３実施形態としてのＦＷ装置に用いられる解舒ローラーの複数の構成例を示す概略図である。図９には、図７と同様な概略断面図によって図示された複数種類の解舒ローラー６０Ａａ〜６０Ａｄを並列に図示してある。

第３実施形態の各解舒ローラー６０Ａａ〜６０Ａｄはいずれも、第１実施形態で説明したＦＷ装置１の繊維解舒部１１において用いられる。第３実施形態の各解舒ローラー６０Ａａ〜６０Ａｄはいずれも、上記の第２実施形の解舒ローラー６０Ａのように２つの羽根板状の突起部６４を有していなくとも、送り出す強化繊維２に振動を生じさせることができる。

解舒ローラー６０Ａａでは、ローラー本体部６１ａの回転軸ＳＸに直交する切断面が略楕円形状を有している。解舒ローラー６０Ａｂでは、ローラー本体部６１ｂの回転軸ＳＸに直交する切断面は、２つの楕円形を重ね合わせた形状を有している。解舒ローラー６０Ａｃでは、ローラー本体部６１ｃの回転軸ＳＸに直交する切断面は、正円形状から一部の円弧が削除された形状を有している。解舒ローラー６０Ａｄでは、ローラー本体部６１ｄの回転軸ＳＸに直交する切断面は、多角形形状を有している。

これらの解舒ローラー６０Ａａ〜６０Ａｄはいずれも、強化繊維２と接する部位の回転軸ＳＸに直交する切断面が非正円形状を有しており、強化繊維２を送り出すときに、強化繊維２が回転軸ＳＸに垂直な方向に周期的に変位する。従って、強化繊維２の送り出しを保持しつつ、強化繊維２に振動を生じさせることができる。このように、第３実施形態の解舒ローラー６０Ａａ〜６０Ａｄによれば、第２実施形態の解舒ローラー６０Ａと同様に、ボビン本体部５１からの強化繊維２の解舒および送り出しを円滑化することができる。

D．第４実施形態：
図１０，図１１は、本発明の第４実施形態としてのＦＷ装置に用いられる解舒ローラー６０Ｂの構成を示す概略図である。図１０は第４実施形態の解舒ローラー６０Ｂの概略斜視図であり、図１１は第４実施形態の解舒ローラー６０Ｂの回転軸ＳＸに垂直な切断面における概略断面図である。なお、図１０，図１１では、図６，図７で説明した構成部と共通する構成部に対して図６，図７と同じ符号が付されている。

第４実施形態のＦＷ装置は、解舒ローラーの構成が異なる点以外は、第１実施形態のＦＷ装置１（図１〜図４）とほぼ同じ構成である。第４実施形態の解舒ローラー６０Ｂは、２つの弾性突起部６５が追加されている点以外は、第２実施形態の解舒ローラー６０Ａ（図６，図７）とほぼ同じ構成である。

２つの弾性突起部６５は、２つの突起部６４とともにローラー本体部６１の側面に設けられた突起部であり、それぞれが２つの突起部６４の間に位置している。２つの弾性突起部６５は、ローラー本体部６１において回転軸ＳＸを挟んで互いに反対方向に突起しており、送り出す強化繊維２との接触によってその高さが弾性的に伸縮する。各弾性突起部６５は、曲面板６５１と、支持板６５２と、付勢バネ６５３と、を備える。

曲面板６５１は、一方の面がなだらかな曲面で構成された板状部材である。曲面板６５１は、その曲面によって強化繊維２の表面を押圧する（後述）。支持板６５２は、一の端部がローラー本体部６１に形成された穴部６１ｈから回転軸ＳＸに垂直な方向に突出するように配置されている。支持板６５２は、ローラー本体部６１から突出している当該一の端部が、曲面板６５１の曲面とは反対側の面の中央に接合されている。付勢バネ６５３は、ローラー本体部６１に形成された穴部６１ｈに収容されており、支持板６５２を回転軸ＳＸに垂直な方向に付勢する。これによって、支持板６５２に支持されている曲面板６５１が回転軸ＳＸに垂直な方向に弾性的に変位する。

図１２は、第４実施形態の解舒ローラー６０Ｂによる強化繊維２の送り出しのメカニズムを説明するための模式図である。図１２の上段と下段には、第４実施形態の解舒ローラー６０Ｂが回転しつつ強化繊維２を送り出しているときの様子を段階的に図示してある。第４実施形態の解舒ローラー６０Ｂでは、強化繊維２を送り出すときに、突起部６４は強化繊維２を回転軸ＳＸに垂直な方向に押して強化繊維２を変位させる（図１２の上段）。

弾性突起部６５は、突起部６４に押された後に強化繊維２が回転軸ＳＸに向かって戻ってくるのを受け止める（図１２の下段）。このとき、付勢バネ６５３の弾性作用によって、強化繊維２の振動が緩衝され、強化繊維２が無駄に振動してしまうことが抑制される。また、弾性突起部６５は、曲面板６５１によって、強化繊維２を送り出すときに強化繊維２の表面を押圧する面積が確保されている。第４実施形態の解舒ローラー６０Ｂでは、この曲面板６５１の押圧によって強化繊維２の表面の毛羽立ちが均される。

以上のように、第４実施形態のＦＷ装置であれば、解舒ローラー６０Ｂによって、強化繊維２の解舒および送り出しが補助される。また、解舒ローラー６０Ｂの弾性突起部６５によって、強化繊維２の過剰な振動が抑制されるとともに、強化繊維２の毛羽立ちが均される。従って、強化繊維２の損傷や劣化がさらに抑制される。

E．第５実施形態：
図１３は、本発明の第５実施形態としてのＦＷ装置に用いられる解舒ローラー６０Ｃの構成を示す概略断面図である。第５実施形態のＦＷ装置は、解舒ローラーの構成が異なる点以外は、第１実施形態のＦＷ装置１（図１〜図４）とほぼ同じ構成である。第５実施形態の解舒ローラー６０Ｃは、２つの突起部６４の先端に曲面板６４１が追加されている点以外は、第４実施形態の解舒ローラー６０Ｂ（図１０，図１１）の構成とほぼ同じである。

曲面板６４１は、突起部６４が強化繊維２を送り出すときに、弾性突起部６５の曲面板６５１と同様に、その曲面によって強化繊維２の表面を押圧する。このように、第５実施形態の解舒ローラー６０Ｃであれば、弾性突起部６５の曲面板６５１に加えて、突起部６４の曲面板６４１によって、強化繊維２の表面の毛羽立ちが均される。従って、強化繊維２の損傷や劣化がさらに抑制される。

F．変形例：
F1．変形例１：
上記の各実施形態では、ＦＷ装置１は、ライナー５をマンドレルとして強化繊維２を巻き付けていた。もとより、ＦＷ装置１は、ライナー５をマンドレルとしていなくても良く、ライナー５以外の部品や基材をマンドレルとして強化繊維２を巻き付けても良い。例えば、ＦＷ装置１は、板状部材や管状部材をマンドレルとしてそれらの外表面に強化繊維層を形成しても良い。

F2．変形例２：
上記の各実施形態では、強化繊維２には熱硬化性樹脂が予め含浸されていたが、強化繊維２には熱硬化性樹脂などの樹脂が予め含浸されていなくても良い。例えば、強化繊維２には、繊維供給部１０から送り出された後に熱硬化性樹脂などの樹脂が含浸されても良い。

F3．変形例３：
上記の各実施形態では、繊維供給部１０は複数の繊維解舒部１１を備えていたが、繊維供給部１０は繊維解舒部１１を１つのみ備えていても良い。また、上記の各実施形態では、繊維供給部１０はＦＷ装置１に搭載されていたが、繊維供給部１０はＦＷ装置１に搭載されていなくても良く、ＦＷ装置１以外の繊維基材を利用する他の装置に搭載されていても良い。繊維供給部１０は例えば、織機装置に搭載されていても良い。

F4．変形例４：
上記の各実施形態の繊維供給部１０では、各繊維解舒部１１において、ボビン部５０と給糸ローラー７０との間に解舒ローラー６０が１つだけ設けられていた。これに対して、ボビン部５０と給糸ローラー７０との間には、複数の解舒ローラー６０が設けられ、強化繊維２が多段階的に支持されても良い。

F5．変形例５：
上記の第２から第５実施形態の繊維供給部１０では、解舒ローラー６０Ａ，６０Ａａ〜６０Ａｄ，６０Ｂ，６０Ｃのローラー本体部６１，６１ａ〜６１ｄが、回転軸ＳＸに直交する切断面が非正円形状に構成されていることによって、強化繊維２に振動を発生させる振動発生部として機能していたが、解舒ローラー６０Ａ，６０Ａａ〜６０Ａｄ，６０Ｂ，６０Ｃのローラー本体部６１，６１ａ〜６１ｄは振動発生部として機能していなくても良い。繊維供給部１０は、例えば、外部から解舒ローラーに振動を付与する振動発生部を備えていても良い。この場合には、解舒ローラーのローラー本体部は回転軸ＳＸに直交する切断面が非正円形状でなくても良い。

F6．変形例６：
上記の各実施形態では強化繊維２は帯状体として構成されていたが、強化繊維２は帯状体として構成されていなくても良い。強化繊維２は断面が略円形状であっても良い。

F7．変形例７：
上記の各実施形態では、強化繊維２は熱硬化性樹脂が含浸されたカーボン繊維によって構成されていたが、強化繊維２を構成する繊維基材としては、カーボン繊維以外の他の繊維基材が用いられても良い。例えば、ガラス繊維やアラミド繊維等が用いられても良い。また、強化繊維２に含浸されている樹脂は熱硬化性樹脂でなくても良く、他の樹脂部材であっても良い。強化繊維２に含浸されている樹脂は、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であっても良い。

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、実施例、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。

１…ＦＷ装置
２…強化繊維
５…ライナー
１０…繊維供給部
１１,１１ｃ…繊維解舒部
２０…繊維集束繰出部
２１…入口ローラー
２２…張力調整ローラー
２３…搬送ローラー
２４…繊維繰出部
２５…ヘッド部
２６…支持軸
３０…ライナー保持部
３２，３３…支持部
３４…回転軸
３５…回転駆動部
５０，５０ｃ…ボビン部
５１…ボビン本体部
５２…フランジ
５３…固定軸
５４…連結部
６０，６０Ａ，６０Ａａ〜６０Ａｄ，６０Ｂ，６０Ｃ…解舒ローラー
６１，６１ａ〜６１ｄ…ローラー本体部
６１ｈ…穴部
６２…軸孔
６３…フランジ
６４…突起部
６４１…曲面板
６５…弾性突起部
６５１…曲面板
６５２…支持板
６５３…付勢バネ
７０…給糸ローラー
７１…ローラー本体部
７２…フランジ
７３…支持部
ＢＸ…中心軸（回転軸）
ＳＸ…中心軸（回転軸）

Claims (5)

1. 繊維基材を送り出す繊維供給装置であって、
   前記繊維基材が巻かれているボビンと、
   前記ボビンから繰り出された前記繊維基材を送り出すローラーであって、前記ボビンと隣り合う位置において、前記繊維基材が前記ボビンから繰り出されるときの位置に応じて、前記ボビンの回転軸方向に移動するローラーと、
   前記ローラーから送り出された前記繊維基材を所定の方向に送り出す送出部と、
   を備え、
   前記ローラーは、前記繊維基材に接触して前記繊維基材の送り出しに応じて回転する本体部であって、前記繊維基材と接触する部位における回転軸に直交する切断面が非正円形状であることによって、自身の回転に伴って前記繊維基材に振動を発生させて振動発生部として機能する本体部を備える、繊維供給装置。
2. 請求項１記載の繊維供給装置であって、
   前記本体部は、前記本体部の回転軸に交わる方向に突起し、前記繊維基材を回転軸に交わる方向に押し出す突起部を、前記繊維基材と接触する部位に有している、繊維供給装置。
3. 請求項２記載の繊維供給装置であって、
   前記本体部は、さらに、前記繊維基材と接触する部位における前記突起部と隣り合う位置に、前記本体部の回転軸に交わる方向に突起し、高さが弾性的に変化する弾性突起部を有している、繊維供給装置。
4. 請求項３記載の繊維供給装置であって、
   前記突起部と前記弾性突起部の少なくとも一方の先端には、前記繊維基材の表面を押圧する曲面板が設けられている、繊維供給装置。
5. フィラメントワインディング装置であって、
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の繊維供給装置と、
   前記繊維供給装置から送り出された前記繊維基材をマンドレルに巻き付ける巻付部と、
   を備える、フィラメントワインディング装置。

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