JP6193694B2 - フィラメントワインディング装置 - Google Patents

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本発明は、フィラメントワインディング装置の技術に関する。
従来より、ライナーの外周面に補強用繊維を巻き付けていくフィラメントワインディング装置が知られている(例えば特許文献1参照)。このようなフィラメントワインディング装置は、ボビンから補強用繊維を解舒しつつ該補強用繊維をライナーの外周面に巻き付ける。なお、ボビンから解舒された補強用繊維は、複数個のガイドを介してライナーへ案内される。
ところで、補強用繊維は、炭素繊維に半硬化状態の樹脂を含浸させたものである。従って、従来のフィラメントワインディング装置は、補強用繊維の樹脂がガイドに付着して固まってしまうという問題を有していた。そのため、ガイドに付着した樹脂を除去すべく、手作業による清掃を定期的に行う必要があったのである。しかし、多給糸式のフィラメントワインディング装置においては、ガイドの数が多いことから、作業者の手間が増えて作業時間が長くなるという問題があった。
特開2010−23481号公報
本発明は、作業者の手作業によらず、ガイドに付着した樹脂を除去できるフィラメントワインディング装置を提供することを目的としている。
次に、この課題を解決するための手段を説明する。
即ち、第一の発明は、
補強用繊維が巻かれたボビンと、
前記ボビンから解舒された前記補強用繊維を案内するガイドと、を備え、
ライナーの外周面に前記補強用繊維を巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
清掃用繊維が巻かれた補助ボビンを装着でき、
前記清掃用繊維の軌道上に有機溶剤供給装置を具備し、
前記補助ボビンから解舒された前記清掃用繊維は、前記ガイドに案内された後に巻き取られ、
前記有機溶剤供給装置は、前記ガイドの上流側で前記清掃用繊維に有機溶剤を含ませる、とした。
第二の発明は、第一の発明に係るフィラメントワインディング装置において、
前記有機溶剤供給装置は、前記清掃用繊維に含ませる有機溶剤の量を該清掃用繊維の長手方向で変更できる、とした。
第三の発明は、
補強用繊維が巻かれたボビンと、
前記ボビンから解舒された前記補強用繊維を案内するガイドと、を備え、
ライナーの外周面に前記補強用繊維を巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
清掃用繊維が巻かれた補助ボビンを装着でき、
前記清掃用繊維は、予め有機溶剤を含んだ状態で前記補助ボビンに巻かれており、
前記補助ボビンから解舒された前記清掃用繊維は、前記ガイドに案内された後に巻き取られる、とした。
第四の発明は、第三の発明に係るフィラメントワインディング装置において、
前記清掃用繊維は、該清掃用繊維に含ませた有機溶剤の量が該清掃用繊維の長手方向で変化している、とした。
第五の発明は、第一から第四のいずれかの発明に係るフィラメントワインディング装置において、
前記清掃用繊維は、前記補強用繊維の末端に連結されている、とした。
第六の発明は、第一から第五のいずれかの発明に係るフィラメントワインディング装置において、
前記ボビンと前記補助ボビンは、同じボビンホルダ軸によって支持される、とした。
第七の発明は、第一から第六のいずれかの発明に係るフィラメントワインディング装置において、
前記有機溶剤は、アルコールである、とした。
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
第一の発明によれば、補助ボビンから解舒された清掃用繊維は、ガイドに案内された後に巻き取られる。これにより、本フィラメントワインディング装置は、作業者の手作業によらず、ガイドに付着した樹脂を除去できる。また、有機溶剤供給装置は、ガイドの上流側で清掃用繊維に有機溶剤を含ませる。これにより、本フィラメントワインディング装置は、ガイドに付着した樹脂を溶解させて容易に除去できる。また、補助ボビンに巻かれた状態の清掃用繊維には、有機溶剤が含まれていないので、該補助ボビンの取り扱いが容易となる。
第二の発明によれば、有機溶剤供給装置は、清掃用繊維に含ませる有機溶剤の量(含有量)を長手方向で変更できる。これにより、本フィラメントワインディング装置は、樹脂を溶解させて拭き取るのに最適な含有量分布とすることができる。また、例えば有機溶剤を含まない清掃用繊維で空拭きする区間を設けることで、溶解した樹脂をきれいに拭き取ることができる。
第三の発明によれば、清掃用繊維は、予め有機溶剤を含んだ状態で補助ボビンに巻かれている。これにより、本フィラメントワインディング装置は、ガイドに付着した樹脂を溶解させて容易に除去できる。また、有機溶剤供給装置が不要となるので、コストの低減や小型化を実現することができる。
第四の発明によれば、清掃用繊維は、該清掃用繊維に含ませた有機溶剤の量(含有量)が長手方向で変化している。これにより、本フィラメントワインディング装置は、樹脂を溶解させて拭き取るのに最適な含有量分布とすることができる。また、例えば有機溶剤を含まない清掃用繊維で空拭きする区間を設けることで、溶解した樹脂をきれいに拭き取ることができる。
第五の発明によれば、清掃用繊維は、補強用繊維の末端に連結されている。これにより、本フィラメントワインディング装置は、補強用繊維をライナーに巻き付けた後に連続してガイドの清掃を行うことができる。また、清掃用繊維をガイドに通してから軸体(清掃用繊維を巻き取るための回転体)に留める作業が不要となるので、作業効率を向上させることができる。
第六の発明によれば、ボビンと補助ボビンは、同じボビンホルダ軸によって支持される。これにより、本フィラメントワインディング装置は、補助ボビンのみを支持するボビンホルダ軸を備えないので、簡素な構造にすることができる。また、補助ボビンのみを支持するボビンホルダ軸を備えないので、コストの低減や小型化を実現することができる。
第七の発明によれば、有機溶剤は、アルコールである。これにより、本フィラメントワインディング装置は、樹脂を溶解させることができる。また、例えばエタノールやアセトンなどの一般的なアルコールを用いることで、コストの低減を実現することができる。
フィラメントワインディング装置の全体構成を示す図。 クリールスタンドの一部構造を示す図。 有機溶剤の含有量分布を示す図。 補強用繊維に清掃用繊維を連結した状態を示す図。 ボビンホルダ軸にボビンと補助ボビンを装着した状態を示す図。 ボビンホルダ軸にボビンと複数の補助ボビンを装着した状態を示す図。
まず、本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」とする)について簡単に説明する。
図1は、FW装置100の全体構成を示している。図中の矢印Tは、ライナー1の移送方向を示している。ここでは、ライナー1の移送方向をFW装置100の前後方向とし、ライナー1が移送される一方向を前側、他方向を後側と定義する。
FW装置100は、ライナー1の外周面に補強用繊維Frを巻き付けていく機械である。FW装置100は、主にライナー移送装置10と、ヘリカル巻き装置20と、フープ巻き装置30と、クリールスタンド40と、で構成されている。
ライナー1は、例えば高強度アルミニウム材やポリアミド系樹脂等によって形成された略円筒形状の中空容器である。ライナー1は、該ライナー1の外周面に補強用繊維Frを巻き付けられることによって耐圧特性の向上が図られる。なお、補強用繊維Frは、炭素繊維Cに半硬化状態の樹脂Rを含浸させたものである(図4参照)。
ライナー移送装置10は、ライナー1を回転させながら移送する。詳細に説明すると、ライナー移送装置10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10は、主に基台11と、ライナー支持フレーム12と、回転軸13と、で構成されている。
基台11は、FW装置100の前後方向に延設されたレール上に載置されている。基台11には、一対のライナー支持フレーム12と回転軸13が設けられている。そして、回転軸13に取り付けられたライナー1は、図示しない動力機構によって一方向に回転される。
このような構成により、ライナー移送装置10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。
ヘリカル巻き装置20は、ライナー1の外周面に補強用繊維Frを巻き付ける。詳細に説明すると、ヘリカル巻き装置20は、補強用繊維Frの巻き付け角度がFW装置100の前後方向に対して所定の値となる、いわゆるヘリカル巻きを行なう。ヘリカル巻き装置20は、主に基台21と、ヘリカル巻き掛け装置22と、で構成されている。
基台21には、ヘリカル巻き掛け装置22が設けられている。ヘリカル巻き掛け装置22には、補強用繊維Frを案内する複数のガイド23が設けられている。そして、各ガイド23によって案内された補強用繊維Frは、回転しながら通過するライナー1の外周面に巻き付けられる。
このような構成により、ヘリカル巻き装置20は、補強用繊維Frの巻き付け角度がFW装置100の前後方向に対して所定の値となる「ヘリカル巻き」を行なうことを可能としている。
フープ巻き装置30は、ライナー1の外周面に補強用繊維Frを巻き付ける。詳細に説明すると、フープ巻き装置30は、補強用繊維Fr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、フープ巻き掛け装置32と、で構成されている。
基台31には、フープ巻き掛け装置32が設けられている。フープ巻き掛け装置32には、補強用繊維Frが巻かれた複数のボビンBが備えられている。また、補強用繊維Frを案内する複数のガイド33が設けられている。そして、各ガイド33によって案内された補強用繊維Frは、フープ巻き掛け装置32が回転しながら移動することで、ライナー1の外周面に巻き付けられる。
このような構成により、フープ巻き装置30は、補強用繊維Frの巻き付け角度がFW装置100の前後方向に対して略垂直となる「フープ巻き」を行なうことを可能としている。
クリールスタンド40は、ヘリカル巻き装置20に補強用繊維Frを供給する。詳細に説明すると、クリールスタンド40は、ヘリカル巻き装置20を構成するヘリカル巻き掛け装置22に対して補強用繊維Frを供給する。クリールスタンド40は、主にラック41と、ボビンホルダ軸42と、ガイド43と、で構成されている。
ラック41には、複数のボビンホルダ軸42が互いに平行に取り付けられている。ボビンホルダ軸42は、補強用繊維Frが巻かれたボビンBを回転自在に支持できる。ボビンBから解舒された補強用繊維Frは、ガイド43に案内されてヘリカル巻き掛け装置22へ送られる。
このような構成により、クリールスタンド40は、ヘリカル巻き装置20を構成するヘリカル巻き掛け装置22に対して補強用繊維Frを供給することを可能としている。
以上が、本実施形態に係るFW装置100の全体構成である。以下に、作業者の手作業によらず、ガイド23・33・43に付着した樹脂Rを除去できる構造について説明する。なお、本願では、ガイド23・43に付着した樹脂Rを除去できる点に着目して説明している。しかし、同様の技術的思想によってガイド33に付着した樹脂Rも除去できる。更に、補強用繊維Frと接する他の構成部品(テンション装置などが挙げられる)についても効果を奏する。
図2は、クリールスタンド40の一部構造を示している。図中の矢印Xは、ボビンホルダ軸42に支持された補助ボビンBsの回転方向を示している。また、図中の矢印Yは、補助ボビンBsから解舒された清掃用繊維Fcの送り方向を示している。
補助ボビンBsには、清掃用繊維Fcが巻かれている。清掃用繊維Fcは、複数本の紡績糸Yで構成されている(図4参照)。但し、清掃用繊維Fcは、帯状の布地などであっても良い。なお、清掃用繊維Fcは、溶解した樹脂Rを吸収して保持する役割があるので、吸水性を有している必要がある。また、溶解した樹脂Rを拭き取るため、毛糸のように弾力性を有するものが好ましい。
まず、作業者は、ボビンホルダ軸42からボビンBを取り外し、該ボビンBの代わりに補助ボビンBsを取り付ける。次に、作業者は、ライナー移送装置10からライナー1を取り外し、該ライナー1の代わりに軸体(図示せず:清掃用繊維Fcを巻き取るための回転体)を取り付ける。そして、軸体を回転させることによって清掃用繊維Fcを巻き取るのである。こうすることで、清掃用繊維Fcは、補強用繊維Frと同じ軌道を通ることとなる。つまり、清掃用繊維Fcは、ガイド43に案内されてヘリカル巻き掛け装置22へ送られた後に、ガイド23に案内されて軸体に巻き取られるのである。
このように、補助ボビンBsから解舒された清掃用繊維Fcは、ガイド23・43に案内された後に巻き取られる。これにより、本FW装置100は、作業者の手作業によらず、ガイド23・44に付着した樹脂Rを除去できる。
更に、本FW装置100は、有機溶剤供給装置50を備えている。有機溶剤供給装置50は、清掃用繊維Fcの軌道上に設けられている。
有機溶剤供給装置50は、清掃用繊維Fcに有機溶剤Oを含ませることができる(図4参照)。詳細に説明すると、有機溶剤供給装置50は、清掃用繊維Fcに有機溶剤Oを吹き掛け、該有機溶剤Oを含ませることができる。なお、有機溶剤Oは、樹脂Rを溶解できるものであれば良い。例えばエタノールやアセトンなどの一般的なアルコールを用いることで、コストの低減を実現することができる。
本FW装置100において、有機溶剤供給装置50は、補助ボビンBsの近傍に取り付けられている。これは、補助ボビンBsから解舒されてガイド43へ送られる清掃用繊維Fcに有機溶剤Oを吹き掛けるためである。つまり、有機溶剤供給装置50は、ガイド23・43の上流側に設けられている。
このように、有機溶剤供給装置50は、ガイド23・43の上流側で清掃用繊維Fcに有機溶剤Oを含ませる。これにより、本FW装置100は、ガイド23・43に付着した樹脂Rを溶解させて容易に除去できる。また、補助ボビンBsに巻かれた状態の清掃用繊維Fcには、有機溶剤Oが含まれていないので、該補助ボビンBsの取り扱いが容易となる。
なお、FW装置100が有機溶剤供給装置50を備えない構成であったとしても、同じ効果を得ることは可能である。即ち、補助ボビンBsに有機溶剤Oを含んだ清掃用繊維Fcを巻いておくのである。こうすることで、有機溶剤供給装置50を備えない構成であったとしても、有機溶剤Oを含んだ清掃用繊維Fcをガイド23・43が案内することとなる。
このように、清掃用繊維Fcは、予め有機溶剤Oを含んだ状態で補助ボビBsンに巻かれているとしても良い。これにより、本FW装置100は、ガイド23・43に付着した樹脂Rを溶解させて容易に除去できる。また、有機溶剤供給装置50が不要となるので、コストの低減や小型化を実現することができる。
図3は、有機溶剤Oの含有量分布を示している。図中の矢印Yは、補助ボビンBsから解舒された清掃用繊維Fcの送り方向を示している。なお、図中に示すグラフの横軸は、清掃用繊維Fcの長手方向を表し、グラフの縦軸は、清掃用繊維Fcに含ませた有機溶剤Oの量(含有量)を表している。
本FW装置100の有機溶剤供給装置50は、単位時間当たりの噴射量を調節できる。つまり、有機溶剤供給装置50は、清掃用繊維Fcに含ませる有機溶剤Oの量を長手方向で変更できる。以下に、清掃用繊維Fcに含ませる有機溶剤Oの量を長手方向で変更できるとした理由について説明する。但し、以下に説明する態様に限定するものではない。
第一区間Raでは、清掃用繊維Fcに含ませた有機溶剤Oの量が多くなっている。これは、ガイド23・44上で固まった樹脂Rを溶解させるためである。第二区間Rbでは、清掃用繊維Fcに含ませた有機溶剤Oの量が少なくなっている。これは、樹脂Rを溶解させつつ溶解した樹脂Rを拭き取るためである。第三区間Rcでは、清掃用繊維Fcに含ませた有機溶剤Oの量が多くなっている。これは、ガイド23・44上に残っている樹脂Rを完全に溶解させるためである。そして、第四区間Rdでは、清掃用繊維Fcに有機溶剤Oを含ませていない。これは、溶解した樹脂Rを完全に拭き取るためである。なお、有機溶剤供給装置50は、清掃用繊維Fcに含ませる有機溶剤Oの量を徐々に増やしたり徐々に減らしたりすることも可能である。
このように、有機溶剤供給装置50は、清掃用繊維Fcに含ませる有機溶剤Oの量(含有量)を長手方向で変更できる。これにより、本FW装置100は、樹脂Rを溶解させて拭き取るのに最適な含有量分布とすることができる。また、例えば有機溶剤Oを含まない清掃用繊維Fcで空拭きする区間(第四区間Rd)を設けることで、溶解した樹脂Rをきれいに拭き取ることができる。
なお、FW装置100が有機溶剤供給装置50を備えない構成であったとしても、同じ効果を得ることは可能である。即ち、補助ボビンBsに長手方向で含ませた有機溶剤Oの量を変化させた清掃用繊維Fcを巻いておくのである。こうすることで、有機溶剤供給装置50を備えない構成であったとしても、長手方向で含ませた有機溶剤Oの量が変化する清掃用繊維Fcをガイド23・43が案内することとなる。
このように、清掃用繊維Fcは、該清掃用繊維Fcに含ませた有機溶剤Oの量(含有量)が長手方向で変化しているとしても良い。これにより、本FW装置100は、樹脂Rを溶解させて拭き取るのに最適な含有量分布とすることができる。また、例えば有機溶剤Oを含まない清掃用繊維Fcで空拭きする区間を設けることで、溶解した樹脂Rをきれいに拭き取ることができる。
次に、本FW装置100の他の特徴点について説明する。
図4は、補強用繊維Frに清掃用繊維Fcを連結した状態を示している。図中の矢印Yは、ボビンBから解舒された補強用繊維Fr及び補助ボビンBsから解舒された清掃用繊維Fcの送り方向を示している。
補強用繊維Frの末端と清掃用繊維Fcの先端は、互いに重なり合った状態で連結されている。これは、重なり合った部分Pに熱を加えて樹脂Rを硬化させると、互いを容易に連結できるからである。但し、補強用繊維Frと清掃用繊維Fcを連結する方法について限定するものではない。
このように、清掃用繊維Fcは、補強用繊維Frの末端に連結されている。これにより、本FW装置100は、補強用繊維Frをライナー1に巻き付けた後に連続してガイド23・43の清掃を行うことができる。また、清掃用繊維Fcをガイド23・43に通してから軸体に留める作業が不要となるので、作業効率を向上させることができる。
図5は、ボビンホルダ軸42にボビンBと補助ボビンBsを装着した状態を示している。図6は、ボビンホルダ軸42にボビンBと複数の補助ボビンBsを装着した状態を示している。
図5及び図6に示すように、ボビンホルダ軸42は、ボビンBと補助ボビンBsを同時に支持することができる。但し、補助ボビンBsは、ガイド23・43の清掃を行う場合にのみ装着すれば良い。つまり、ガイド23・43の清掃を行う必要が生じたときにのみ、補助ボビンBsを装着すれば良いのである。なお、清掃用繊維Fcを補強用繊維Frの末端に連結させておくことで、上述の効果を得られる。
このように、ボビンBと補助ボビンBsは、同じボビンホルダ軸42によって支持される。これにより、本FW装置100は、補助ボビンBsのみを支持するボビンホルダ軸42を備えないので、簡素な構造にすることができる。また、補助ボビンBsのみを支持するボビンホルダ軸42を備えないので、コストの低減や小型化を実現することができる。
なお、図6に示すように、複数の補助ボビンBsを装着する場合は、補助ボビンBs毎に清掃用繊維Fcに含ませた有機溶剤Oの量(含有量)を変えることができる。こうすることで、容易に樹脂Rを溶解させて拭き取るのに最適な含有量分布とすることができる。以下に、第一の補助ボビンBsをBs1、第二の補助ボビンBsをBs2として具体的に説明する。但し、以下に説明する態様に限定するものではない。
補助ボビンBs1では、清掃用繊維Fcに含ませた有機溶剤Oの量が多くなっている。これは、ガイド23・44上の樹脂Rを溶解させるためである。一方、補助ボビンBs2では、清掃用繊維Fcに有機溶剤Oを含ませていない。これは、溶解した樹脂Rを完全に拭き取るためである。
このように、複数の補助ボビンBsを装着する場合は、容易に樹脂Rを溶解させて拭き取るのに最適な含有量分布とすることができる。また、例えば有機溶剤Oを含まない清掃用繊維Fcで空拭きする区間を設けることで、溶解した樹脂Rをきれいに拭き取ることができる。
100 フィラメントワインディング装置(FW装置)
1 ライナー
10 ライナー移送装置
20 ヘリカル巻き装置
23 ガイド
30 フープ巻き装置
33 ガイド
40 クリールスタンド
42 ボビンホルダ軸
43 ガイド
50 有機溶剤供給装置
B ボビン
Fr 補強用繊維
C 炭素繊維
R 樹脂
Bs 補助ボビン
Fc 清掃用繊維
Y 紡績糸
O 有機溶剤

Claims (7)

  1. 補強用繊維が巻かれたボビンと、
    前記ボビンから解舒された前記補強用繊維を案内するガイドと、を備え、
    ライナーの外周面に前記補強用繊維を巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
    清掃用繊維が巻かれた補助ボビンを装着でき、
    前記清掃用繊維の軌道上に有機溶剤供給装置を具備し、
    前記補助ボビンから解舒された前記清掃用繊維は、前記ガイドに案内された後に巻き取られ、
    前記有機溶剤供給装置は、前記ガイドの上流側で前記清掃用繊維に有機溶剤を含ませる、ことを特徴とするフィラメントワインディング装置。
  2. 前記有機溶剤供給装置は、前記清掃用繊維に含ませる有機溶剤の量を該清掃用繊維の長手方向で変更できる、ことを特徴とする請求項1に記載のフィラメントワインディング装置。
  3. 補強用繊維が巻かれたボビンと、
    前記ボビンから解舒された前記補強用繊維を案内するガイドと、を備え、
    ライナーの外周面に前記補強用繊維を巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
    清掃用繊維が巻かれた補助ボビンを装着でき、
    前記清掃用繊維は、予め有機溶剤を含んだ状態で前記補助ボビンに巻かれており、
    前記補助ボビンから解舒された前記清掃用繊維は、前記ガイドに案内された後に巻き取られる、ことを特徴とするフィラメントワインディング装置。
  4. 前記清掃用繊維は、該清掃用繊維に含ませた有機溶剤の量が該清掃用繊維の長手方向で変化している、ことを特徴とする請求項3に記載のフィラメントワインディング装置。
  5. 前記清掃用繊維は、前記補強用繊維の末端に連結されている、ことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のフィラメントワインディング装置。
  6. 前記ボビンと前記補助ボビンは、同じボビンホルダ軸によって支持される、ことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のフィラメントワインディング装置。
  7. 前記有機溶剤は、アルコールである、ことを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載のフィラメントワインディング装置。
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