JP6375997B2 - Filament winding equipment - Google Patents
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Description
本発明は、フィラメントワインディング装置に関する。 The present invention relates to a filament winding apparatus.
従来から、高圧タンクの製造時にタンクのライナーに複数の繊維を束ねた樹脂含浸繊維束を巻き付けるフィラメントワインディング装置が知られている（特許文献１）。フィラメントワインディング装置は、ライナーの外表面に繊維束をガイドするガイドローラを備えるガイド機構を有する。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a filament winding apparatus that winds a resin-impregnated fiber bundle in which a plurality of fibers are bundled around a tank liner when a high-pressure tank is manufactured (Patent Document 1). The filament winding apparatus has a guide mechanism including a guide roller that guides the fiber bundle on the outer surface of the liner.
ライナー上に巻き付けられる繊維束の位置は、高圧タンクの強度や寸法等が所定の条件を満たすように設計上決められている。そのため、特許文献１に記載されたフィラメントワインディング装置は、ライナー上における繊維束の位置が設計値通りになるように、ガイド機構を移動させつつ繊維束を巻き付けている。ここで、ガイド機構は、ガイドローラ上の予め定めた許容範囲内で繊維束がガイドされている場合に、ライナー上における繊維束の位置が設計値通りになるように予め定められたプログラムに基づいて移動しつつ繊維束を巻き付けている。しかし、特許文献１に記載されたフィラメントワインディング装置では、ガイド機構のガイドローラ上における繊維束の位置を検出できない。そのため、ガイドローラ上における繊維束の位置が想定している許容範囲から外れている場合には、予め定められたプログラムに基づいて移動しつつ繊維束を巻き付けたとしても、繊維束の位置が設計値から外れ続けるおそれがあった。 The position of the fiber bundle wound around the liner is determined by design so that the strength and dimensions of the high-pressure tank satisfy predetermined conditions. Therefore, the filament winding apparatus described in Patent Document 1 winds the fiber bundle while moving the guide mechanism so that the position of the fiber bundle on the liner is as designed. Here, the guide mechanism is based on a predetermined program so that the position of the fiber bundle on the liner is as designed when the fiber bundle is guided within a predetermined allowable range on the guide roller. The fiber bundle is wound while moving. However, the filament winding apparatus described in Patent Document 1 cannot detect the position of the fiber bundle on the guide roller of the guide mechanism. Therefore, when the position of the fiber bundle on the guide roller is out of the assumed allowable range, the position of the fiber bundle is designed even if the fiber bundle is wound while moving based on a predetermined program. There was a risk of continuing to deviate from the value.
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。 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.
（１）本発明は、ライナーの外表面に繊維束を巻き付けて高圧タンクを製造するフィラメントワインディング装置であり、前記繊維束を供給する繊維巻出機構と；前記繊維巻出機構から供給される前記繊維束を前記ライナーの外表面にガイドするガイドローラを備えるガイド機構と；前記繊維束からの前記ガイドローラに付与される圧力を検出する検出部と；前記検出部が検出した前記繊維束からの圧力に基づいて、前記ガイドローラの軸方向の傾きを変化するように制御し、前記ガイドローラ上における前記繊維束の位置を許容範囲内部に収める制御部と、を備える。このようなフィラメントワインディング装置であれば、検出部が検出した繊維束からのガイドローラに付与される圧力に基づいてガイドローラの軸方向の傾きを変化できるので、ガイドローラ上における繊維束の位置を許容範囲内部に収めることができる。そのため、ライナーに巻き付けられる繊維束の位置が設計値から外れ続けることを抑制できる。 (1) The present invention is a filament winding apparatus for manufacturing a high-pressure tank by winding a fiber bundle around an outer surface of a liner, a fiber unwinding mechanism that supplies the fiber bundle; and the fiber unwinding mechanism that supplies the fiber bundle A guide mechanism including a guide roller for guiding a fiber bundle to the outer surface of the liner; a detection unit that detects pressure applied to the guide roller from the fiber bundle; and a detection unit that detects from the fiber bundle detected by the detection unit. And a controller that controls the inclination of the guide roller in the axial direction based on the pressure so as to keep the position of the fiber bundle on the guide roller within an allowable range. With such a filament winding apparatus, the inclination of the guide roller in the axial direction can be changed based on the pressure applied to the guide roller from the fiber bundle detected by the detection unit, so the position of the fiber bundle on the guide roller can be changed. It can be within the allowable range. Therefore, it can suppress that the position of the fiber bundle wound around a liner continues deviating from a design value.
（２）本発明の他の形態は、ライナーの外表面に繊維束を巻き付けるフィラメントワインディング装置であり、前記繊維束を供給する繊維巻出機構と；前記繊維巻出機構から供給される前記繊維束を前記ライナーの外表面にガイドするガイドローラを備えるガイド機構と；前記繊維束からの前記ガイドローラに付与される圧力を検出する検出部と；前記検出部が検出した前記繊維束からの圧力に基づいて、前記ライナーを回転させるライナー回転装置の回転を停止することで前記ライナーに前記繊維束を巻回することを中止する制御部と、を備える。このようなフィラメントワインディング装置であれば、検出部が検出した繊維束からのガイドローラに付与される圧力に基づいて、ライナーに繊維束を巻回することを中止することができる。そのため、ライナーに巻き付けられる繊維束の位置が設計値から外れ続けることを抑制できる。 (2) Another embodiment of the present invention is a filament winding apparatus for winding a fiber bundle around an outer surface of a liner, a fiber unwinding mechanism for supplying the fiber bundle; and the fiber bundle supplied from the fiber unwinding mechanism A guide mechanism including a guide roller that guides the outer surface of the liner; a detection unit that detects pressure applied to the guide roller from the fiber bundle; and a pressure from the fiber bundle detected by the detection unit. And a controller that stops the winding of the fiber bundle around the liner by stopping the rotation of the liner rotating device that rotates the liner. With such a filament winding apparatus, the winding of the fiber bundle around the liner can be stopped based on the pressure applied to the guide roller from the fiber bundle detected by the detection unit. Therefore, it can suppress that the position of the fiber bundle wound around a liner continues deviating from a design value.
図１に示すように、フィラメントワインディング装置１０は、繊維巻出機構２０と、樹脂含浸機構３０と、ガイド機構４０と、ライナー回転装置５０と、制御部６０と、を備える。 As shown in FIG. 1, the filament winding apparatus 10 includes a fiber unwinding mechanism 20, a resin impregnation mechanism 30, a guide mechanism 40, a liner rotating device 50, and a control unit 60.
繊維巻出機構２０は、繊維束を巻きだす機構であり、複数のボビン２０１〜２０４と、複数の搬送ローラ２１１〜２１４と、結束ローラ２２０と、を有する。ボビン２０１〜２０４は、糸を巻き付ける筒状の部材であり、カーボン繊維束７００が巻き付けられている。カーボン繊維束７００としては、例えば、ポリアクリルニトリルの原糸を約３，０００℃で焼成した糸を約２４，０００本程度撚って集め、バインダ樹脂によって軽く接着させた、厚さ約２００μｍ、幅４ｍｍから５ｍｍ程度の扁平なシートを例示することができる。搬送ローラ２１１〜２１４は、各ボビン２０１〜２０４に対応して設けられており、ボビン２０１〜２０４から巻き出されたカーボン繊維束７００を結束ローラ２２０に搬送する。結束ローラ２２０は、ボビン２０１〜２０４から巻き出された複数のカーボン繊維束７００をそろえて、樹脂含浸機構３０へ搬送する。 The fiber unwinding mechanism 20 is a mechanism for winding a fiber bundle, and includes a plurality of bobbins 201 to 204, a plurality of conveying rollers 211 to 214, and a bundling roller 220. The bobbins 201 to 204 are cylindrical members around which the yarn is wound, and the carbon fiber bundle 700 is wound around the bobbins 201 to 204. As the carbon fiber bundle 700, for example, about 24,000 yarns obtained by firing polyacrylonitrile raw yarns fired at about 3,000 ° C. are twisted and collected, and lightly bonded with a binder resin, about 200 μm in thickness, A flat sheet having a width of about 4 mm to 5 mm can be exemplified. The conveyance rollers 211 to 214 are provided corresponding to the bobbins 201 to 204, and convey the carbon fiber bundle 700 unwound from the bobbins 201 to 204 to the bundling roller 220. The bundling roller 220 aligns the plurality of carbon fiber bundles 700 unwound from the bobbins 201 to 204 and conveys them to the resin impregnation mechanism 30.
樹脂含浸機構３０は、カーボン繊維束７００に対してエポキシ樹脂の含浸を行う機構であり、複数の搬送ローラ３０１〜３０５と、樹脂含浸槽３１０と、を有する。搬送ローラ３０１〜３０５は、カーボン繊維束７００をガイド機構４０へ搬送する。樹脂含浸槽３１０には、４０℃から５０℃の範囲で加熱され、粘度管理が行われている液体状の熱硬化型エポキシ樹脂が収容されている。カーボン繊維束７００は、搬送ローラ３０２の下部を搬送されることにより、樹脂含浸槽３１０の熱硬化型エポキシ樹脂に浸される。ここでは、熱硬化型エポキシ樹脂に含浸されたカーボン繊維束７００を「樹脂含浸カーボン繊維束７１０」とも呼ぶ。 The resin impregnation mechanism 30 is a mechanism for impregnating the carbon fiber bundle 700 with an epoxy resin, and includes a plurality of transport rollers 301 to 305 and a resin impregnation tank 310. The conveyance rollers 301 to 305 convey the carbon fiber bundle 700 to the guide mechanism 40. The resin impregnation tank 310 contains a liquid thermosetting epoxy resin heated in the range of 40 ° C. to 50 ° C. and subjected to viscosity management. The carbon fiber bundle 700 is immersed in the thermosetting epoxy resin in the resin impregnation tank 310 by being conveyed under the conveyance roller 302. Here, the carbon fiber bundle 700 impregnated with the thermosetting epoxy resin is also referred to as “resin-impregnated carbon fiber bundle 710”.
ガイド機構４０は、樹脂含浸カーボン繊維束７１０を揃えてライナー７０の外表面にガイドする機構である。ガイド機構４０は、第１ガイドローラ４１０と、第２ガイドローラ４２０と、第３ガイドローラ４３０と、を有しており、第１から第３ガイドローラ４３０、第２ガイドローラ４２０、第３ガイドローラ４３０を用いて樹脂含浸カーボン繊維束７１０をライナー７０に搬送する。第１ガイドローラ４１０、第２ガイドローラ４２０、第３ガイドローラ４３０は、搬送される樹脂含浸カーボン繊維束７１０との接触によって自身は回転しないように構成されている。ガイド機構４０は、第２ガイドローラ４２０、および、第３ガイドローラ４３０に掛かる圧力を検出する複数の検出部４４０と、を有する。また、ガイド機構４０は、後述する制御部６０によって予めプログラムされた動作に基づいて、移動しながらライナー７０の外表面に樹脂含浸カーボン繊維束７１０をガイドする。 The guide mechanism 40 is a mechanism for aligning and guiding the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 to the outer surface of the liner 70. The guide mechanism 40 includes a first guide roller 410, a second guide roller 420, and a third guide roller 430. The first to third guide rollers 430, the second guide roller 420, and the third guide. The resin-impregnated carbon fiber bundle 710 is conveyed to the liner 70 using the roller 430. The first guide roller 410, the second guide roller 420, and the third guide roller 430 are configured not to rotate by contact with the conveyed resin-impregnated carbon fiber bundle 710. The guide mechanism 40 includes a second guide roller 420 and a plurality of detection units 440 that detect pressure applied to the third guide roller 430. The guide mechanism 40 guides the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 to the outer surface of the liner 70 while moving based on an operation programmed in advance by the control unit 60 described later.
ライナー回転装置５０は、巻き付け対象であるライナー７０を回転させることにより、樹脂含浸カーボン繊維束７１０に張力を掛けつつ、ライナー７０に樹脂含浸カーボン繊維束７１０を巻き付ける。ライナー７０は、タンクの内径に対応する筒であり、例えば、硬質プラスチックで形成されている。ライナー７０は、長軸が回転可能に支持され、ライナー回転装置５０によって長軸周りに回転される。ガイド機構４０からガイドされた樹脂含浸カーボン繊維束７１０は、その端部がライナー７０の図示しない巻始め部に固定され、ライナー７０の回転によって、ライナー７０の外周に巻き取られる。製品の形状が形作られると、その後硬化処理が行われ、エポキシ樹脂が硬化して、繊維強化された高圧タンクが成形される。 The liner rotating device 50 winds the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 around the liner 70 while applying tension to the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 by rotating the liner 70 to be wound. The liner 70 is a cylinder corresponding to the inner diameter of the tank, and is formed of, for example, hard plastic. The liner 70 is supported so that the major axis is rotatable, and is rotated around the major axis by the liner rotating device 50. The end portion of the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 guided from the guide mechanism 40 is fixed to a winding start portion (not shown) of the liner 70 and is wound around the outer periphery of the liner 70 by the rotation of the liner 70. Once the shape of the product is formed, a curing process is then performed, the epoxy resin is cured, and a fiber reinforced high-pressure tank is formed.
制御部６０は、ＣＰＵ等を備える制御装置であり、樹脂含浸槽３１０、ガイド機構４０、ライナー回転装置５０と電気的に接続される。制御部６０は、検出部４４０によって検出された圧力のデータを受信して、樹脂含浸カーボン繊維束７１０の第２ガイドローラ４２０または第３ガイドローラ４３０上の位置を検出する。制御部６０は、樹脂含浸カーボン繊維束７１０の第２ガイドローラ４２０または第３ガイドローラ４３０上の位置が許容範囲内となるように、第２ガイドローラまたは第３ガイドローラ４３０の軸方向の傾きを変化させる制御を行う。また、制御部６０は、検出部４４０によって検出された圧力のデータを受信して、樹脂含浸カーボン繊維束７１０の張力を検出する。制御部６０は、樹脂含浸カーボン繊維束７１０の張力が目標の値となるように、第２ガイドローラ４２０を上下方向に移動させる制御を行う。また、制御部６０は、予め定めたプログラムに基づいて、ガイド機構４０を移動させつつライナー上に繊維束をガイドするように制御する。また、制御部６０は、予め定めたプログラムに基づいて、ライナー回転装置５０のライナー７０の回転速度を制御する。また、制御部６０は、樹脂含浸槽３１０の槽内に配置された図示しない加熱手段を制御して、液体状の熱硬化型エポキシ樹脂を４０℃から５０℃の範囲に加熱している。 The control unit 60 is a control device including a CPU and the like, and is electrically connected to the resin impregnation tank 310, the guide mechanism 40, and the liner rotation device 50. The control unit 60 receives the pressure data detected by the detection unit 440 and detects the position of the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 on the second guide roller 420 or the third guide roller 430. The controller 60 tilts the second guide roller or the third guide roller 430 in the axial direction so that the position of the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 on the second guide roller 420 or the third guide roller 430 is within an allowable range. Control to change. Further, the control unit 60 receives the pressure data detected by the detection unit 440 and detects the tension of the resin-impregnated carbon fiber bundle 710. The control unit 60 performs control to move the second guide roller 420 in the vertical direction so that the tension of the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 becomes a target value. The controller 60 controls the fiber bundle to be guided on the liner while moving the guide mechanism 40 based on a predetermined program. Further, the control unit 60 controls the rotational speed of the liner 70 of the liner rotating device 50 based on a predetermined program. Further, the control unit 60 controls a heating means (not shown) disposed in the resin impregnation tank 310 to heat the liquid thermosetting epoxy resin in the range of 40 ° C. to 50 ° C.
図２はガイド機構４０を側面視した断面図である。図２に示すように、樹脂含浸カーボン繊維束７１０は、第１ガイドローラ４１０側から入り込み、第１ガイドローラ４１０の上面外周、第２ガイドローラ４２０の下側外周、および、第３ガイドローラ４３０の上側外周にそれぞれ接触してライナー７０にガイドされる。このように、樹脂含浸カーボン繊維束７１０は、第１ガイドローラ４１０、第２ガイドローラ４２０、第３ガイドローラ４３０の外周を上下交互に接触してガイドされて、ライナー７０によって巻き取られる。そのため、第１ガイドローラ４１０、第２ガイドローラ４２０、第３ガイドローラ４３０との間や第３ガイドローラ４３０とライナー７０との間において、樹脂含浸カーボン繊維束７１０には適当な張力が生じている。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the guide mechanism 40 as viewed from the side. As shown in FIG. 2, the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 enters from the first guide roller 410 side, the upper surface outer periphery of the first guide roller 410, the lower outer periphery of the second guide roller 420, and the third guide roller 430. Are respectively guided by the liner 70 in contact with the outer periphery of the upper side. As described above, the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 is guided by the outer periphery of the first guide roller 410, the second guide roller 420, and the third guide roller 430 being alternately brought into contact with each other and wound around the liner 70. Therefore, appropriate tension is generated in the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 between the first guide roller 410, the second guide roller 420, the third guide roller 430, and between the third guide roller 430 and the liner 70. Yes.
図３は、ガイド機構４０の構成を示す上面図である。本実施例では、第１ガイドローラ４１０および第２ガイドローラ４２０は、軸方向の中央部の直径が端部の直径よりも大きい太鼓型ローラである。第３ガイドローラ４３０は、軸方向の中央部の直径が端部の直径よりも小さい鼓型ローラである。第３ガイドローラ４３０の表面上には、圧力を検出できる複数の検出部４４０である複数の圧力検出シートがローラの軸方向に沿って設置されている。第３ガイドローラ４３０の軸方向の中央部に第１圧力検出シート４４１が、その両側に第２圧力検出シート４４２、第３圧力検出シート４４３が配置されている。また、第２ガイドローラ４２０の表面上にも同様に、ローラの軸方向の中央部に第４圧力検出シート４４４が、その両側に第５圧力検出シート４４５、第６圧力検出シート４４６が配置されている。本実施形態では、ガイドローラ上の予め定めた許容範囲とは、第１圧力検出シート４４１、および、第４圧力検出シート４４４が占める範囲である。樹脂含浸カーボン繊維束７１０が予め定めた許容範囲内に位置する場合、樹脂含浸カーボン繊維束７１０は、第１圧力検出シート４４１上、および、第４圧力検出シート４４４上を通過し、第１圧力検出シート４４１および第４圧力検出シート４４４に圧力を与える。 FIG. 3 is a top view showing the configuration of the guide mechanism 40. In this embodiment, the first guide roller 410 and the second guide roller 420 are drum-type rollers in which the diameter of the central portion in the axial direction is larger than the diameter of the end portion. The third guide roller 430 is a drum type roller in which the diameter of the central portion in the axial direction is smaller than the diameter of the end portion. On the surface of the third guide roller 430, a plurality of pressure detection sheets, which are a plurality of detection units 440 capable of detecting pressure, are installed along the axial direction of the roller. A first pressure detection sheet 441 is disposed at the axial center of the third guide roller 430, and a second pressure detection sheet 442 and a third pressure detection sheet 443 are disposed on both sides thereof. Similarly, on the surface of the second guide roller 420, a fourth pressure detection sheet 444 is disposed at the central portion in the axial direction of the roller, and a fifth pressure detection sheet 445 and a sixth pressure detection sheet 446 are disposed on both sides thereof. ing. In the present embodiment, the predetermined allowable range on the guide roller is a range occupied by the first pressure detection sheet 441 and the fourth pressure detection sheet 444. When the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 is located within a predetermined allowable range, the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 passes over the first pressure detection sheet 441 and the fourth pressure detection sheet 444, and the first pressure Pressure is applied to the detection sheet 441 and the fourth pressure detection sheet 444.
図４は検出部４４０である圧力検出シートを側面視した断面図を示す。図４に示すように、圧力検出シートは、２枚の印刷されたパッキングシート８００の印刷面が対面するように重ねて形成される。印刷されたパッキングシート８００は、ポリエチレンテレフタレートからなるパッキングシート８００上に、導電性のシルバーペーストからなる電極８１０と、圧力の増加に伴い抵抗値が低下する感圧抵抗性物質８２０と、が下から順に印刷されて形成されている。印刷された電極８１０および感圧抵抗性物質８２０はパッキングシート８００上に所定の間隔を有して平行に形成されている。上面から見て電極８１０および感圧抵抗性物質８２０が直角に交わる向きとなるように重ねて、圧力検出シートは形成されている。 FIG. 4 is a cross-sectional view of the pressure detection sheet that is the detection unit 440 as viewed from the side. As shown in FIG. 4, the pressure detection sheet is formed so that the printing surfaces of the two printed packing sheets 800 face each other. The printed packing sheet 800 includes an electrode 810 made of conductive silver paste and a pressure-sensitive resistive material 820 whose resistance value decreases with increasing pressure on the packing sheet 800 made of polyethylene terephthalate. They are printed in order. The printed electrodes 810 and the pressure-sensitive resistive material 820 are formed on the packing sheet 800 in parallel with a predetermined interval. The pressure detection sheet is formed so that the electrodes 810 and the pressure-sensitive resistance substance 820 are stacked so as to intersect at right angles when viewed from above.
２枚の印刷されたパッキングシート８００のそれぞれの感圧抵抗性物質８２０が交わる部分が感圧部分である。感圧部分に圧力が加わると、感圧抵抗性物質８２０の抵抗値が低下する。抵抗値は電極８１０を通してセンサーコネクタに伝えられ、抵抗値から圧力検出シート全体に加わる圧力が検出される。 A portion where the pressure sensitive material 820 of each of the two printed packing sheets 800 intersects is a pressure sensitive portion. When pressure is applied to the pressure-sensitive portion, the resistance value of the pressure-sensitive resistive material 820 decreases. The resistance value is transmitted to the sensor connector through the electrode 810, and the pressure applied to the entire pressure detection sheet is detected from the resistance value.
ここで、第３ガイドローラ４３０上における樹脂含浸カーボン繊維束７１０の位置の検出および第３ガイドローラ４３０の制御について説明する。制御部６０は、第２圧力検出シート４４２および第３圧力検出シート４４３からの信号を受信する。ここで、第２圧力検出シート４４２および第３圧力検出シート４４３は、予め定めた許容範囲の範囲外に配置されている。そのため、制御部６０は、第２圧力検出シート４４２または第３圧力検出シート４４３から圧力を検出した場合に、樹脂含浸カーボン繊維束７１０が許容範囲の範囲外に位置し、圧力を検出した圧力検出シートの方向に存在することを検出する。同様に、制御部６０は、第２ガイドローラ４２０上の第５圧力検出シート４４５または第６圧力検出シート４４６からの信号によって、樹脂含浸カーボン繊維束７１０が許容範囲の範囲外に位置し、圧力を検出した圧力検出シートの方向に存在することを検出する。また、制御部６０は、第１圧力検出シート４４１および第４圧力検出シート４４４が検出した圧力によって樹脂含浸カーボン繊維束７１０に生じている張力を算出する。 Here, detection of the position of the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 on the third guide roller 430 and control of the third guide roller 430 will be described. The controller 60 receives signals from the second pressure detection sheet 442 and the third pressure detection sheet 443. Here, the second pressure detection sheet 442 and the third pressure detection sheet 443 are disposed outside a predetermined allowable range. Therefore, when the pressure is detected from the second pressure detection sheet 442 or the third pressure detection sheet 443, the control unit 60 detects the pressure because the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 is positioned outside the allowable range. Detect the presence in the direction of the sheet. Similarly, the control unit 60 determines that the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 is positioned outside the allowable range by the signal from the fifth pressure detection sheet 445 or the sixth pressure detection sheet 446 on the second guide roller 420, and the pressure Is detected in the direction of the pressure detection sheet. Further, the control unit 60 calculates the tension generated in the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 by the pressure detected by the first pressure detection sheet 441 and the fourth pressure detection sheet 444.
制御部６０は、樹脂含浸カーボン繊維束７１０が許容範囲の範囲外にあることを検出した場合に、樹脂含浸カーボン繊維束７１０が存在する方向が重力方向上になるように第２ガイドローラ４２０または第３ガイドローラ４３０の中心軸の傾きを変化させる。これにより、樹脂含浸カーボン繊維束７１０がガイドローラの軸方向の端側から許容範囲内である中央部へ移動してくるので、ガイドローラ上における樹脂含浸カーボン繊維束７１０の位置を許容範囲内に修正することができる。そのため、ライナー７０に巻き付けられる樹脂含浸カーボン繊維束７１０の位置が設計値から外れ続けることを抑制できる。 When the control unit 60 detects that the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 is out of the allowable range, the control unit 60 causes the second guide roller 420 or the The inclination of the central axis of the third guide roller 430 is changed. As a result, the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 moves from the end of the guide roller in the axial direction to the center portion that is within the allowable range, so the position of the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 on the guide roller is within the allowable range. It can be corrected. Therefore, it can suppress that the position of the resin impregnated carbon fiber bundle 710 wound around the liner 70 continues to deviate from the design value.
＜変形例１>
制御部６０は、樹脂含浸カーボン繊維束７１０が許容範囲の範囲外にあることを検出した場合に、ライナー回転装置５０によるライナー７０の回転を停止させて、ライナー７０に樹脂含浸カーボン繊維束７１０を巻回することを中止してもよい。このような形態であれば、ガイドローラ上の樹脂含浸カーボン繊維束７１０が許容範囲の範囲外にあることを検出した時点でライナー７０に繊維束を巻回することを中止することができる。そのため、ライナー７０に巻き付けられる繊維束の位置が設計値から外れ続けることを抑制できる
<Modification 1>
When the controller 60 detects that the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 is out of the allowable range, the controller 60 stops the rotation of the liner 70 by the liner rotating device 50, and places the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 on the liner 70. You may stop winding. With such a configuration, winding of the fiber bundle around the liner 70 can be stopped when it is detected that the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 on the guide roller is outside the allowable range. Therefore, it can suppress that the position of the fiber bundle wound around the liner 70 continues deviating from the design value.
＜変形例２＞
上記実施形態では、圧力検出シートは第２ガイドローラ４２０上および第３ガイドローラ４３０上に配置されたが、圧力検出シートの配置はこれに限られない。例えば、第２ガイドローラ４２０上または第３ガイドローラ４３０上のみに圧力検出シートを配置してもよいし、第１ガイドローラ４１０上にも圧力検出シートを配置しても良い。また、第１圧力検出シート４４１、および、第４圧力検出シート４４４はなくてもよい。
<Modification 2>
In the above embodiment, the pressure detection sheets are arranged on the second guide roller 420 and the third guide roller 430, but the arrangement of the pressure detection sheets is not limited to this. For example, the pressure detection sheet may be disposed only on the second guide roller 420 or the third guide roller 430, or the pressure detection sheet may be disposed on the first guide roller 410. Further, the first pressure detection sheet 441 and the fourth pressure detection sheet 444 may be omitted.
＜変形例３＞
上記実施形態では、制御部６０は、第３ガイドローラ４３０上の許容範囲の範囲外にある第２圧力検出シート４４２または第３圧力検出シート４４３が圧力を検出した場合に、樹脂含浸カーボン繊維束７１０が許容範囲の範囲外にあることを検出していたが、これに限られない。制御部６０は、第３ガイドローラ４３０上の第１圧力検出シート４４１が検出する圧力が所定値を下回った場合に、樹脂含浸カーボン繊維束７１０が許容範囲の範囲外にあると検出してもよい。第２ガイドローラ４２０上の第４圧力検出シート４４４についても同様に検出する圧力が所定値を下回った場合に、制御部６０は、樹脂含浸カーボン繊維束７１０が許容範囲の範囲外にあると検出してもよい。
<Modification 3>
In the above embodiment, the control unit 60 detects the pressure of the resin-impregnated carbon fiber bundle when the second pressure detection sheet 442 or the third pressure detection sheet 443 outside the allowable range on the third guide roller 430 detects the pressure. Although it has been detected that 710 is outside the allowable range, the present invention is not limited to this. Even if the control unit 60 detects that the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 is out of the allowable range when the pressure detected by the first pressure detection sheet 441 on the third guide roller 430 falls below a predetermined value, Good. Similarly, when the detected pressure of the fourth pressure detection sheet 444 on the second guide roller 420 falls below a predetermined value, the control unit 60 detects that the resin-impregnated carbon fiber bundle 710 is out of the allowable range. May be.
本発明は、上述の実施形態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あるいは変形例１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 embodiment, and can be realized with various configurations without departing from the spirit of the present invention. For example, the technical features in the embodiment or the modified example 1 corresponding to the technical features in each embodiment described in the column of the summary of the invention are to solve part or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the above effects, replacement or combination can be appropriately performed. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.
１０…フィラメントワインディング装置
２０…繊維巻出機構
３０…樹脂含浸機構
４０…ガイド機構
５０…ライナー回転装置
６０…制御部
７０…ライナー
２０１、２０２、２０３、２０４…ボビン
２１１、２１２、２１３、２１４…搬送ローラ
２２０…結束ローラ
３０１、３０２…搬送ローラ
３１０…樹脂含浸槽
４１０…第１ガイドローラ
４２０…第２ガイドローラ
４３０…第３ガイドローラ
４４０…検出部
４４１…第１圧力検出シート
４４２…第２圧力検出シート
４４３…第３圧力検出シート
４４４…第４圧力検出シート
４４５…第５圧力検出シート
４４６…第６圧力検出シート
７００…カーボン繊維束
７１０…樹脂含浸カーボン繊維束
８００…パッキングシート
８１０…電極
８２０…感圧抵抗性物質
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Filament winding apparatus 20 ... Fiber unwinding mechanism 30 ... Resin impregnation mechanism 40 ... Guide mechanism 50 ... Liner rotation apparatus 60 ... Control part 70 ... Liner 201, 202, 203, 204 ... Bobbin 211, 212, 213, 214 ... Conveyance Roller 220 ... Bundling roller 301, 302 ... Conveying roller 310 ... Resin impregnation tank 410 ... First guide roller 420 ... Second guide roller 430 ... Third guide roller 440 ... Detector 441 ... First pressure detection sheet 442 ... Second pressure Detection sheet 443 ... Third pressure detection sheet 444 ... Fourth pressure detection sheet 445 ... Fifth pressure detection sheet 446 ... Sixth pressure detection sheet 700 ... Carbon fiber bundle 710 ... Resin impregnated carbon fiber bundle 800 ... Packing sheet 810 ... Electrode 820 ... Pressure sensitive materials
Claims (1)
前記繊維束を供給する繊維巻出機構と、
前記繊維巻出機構から供給される前記繊維束を前記ライナーの外表面にガイドするガイドローラであって、中心軸が直線状であるガイドローラを備えるガイド機構と、
前記繊維束からの前記ガイドローラに付与される圧力を検出する検出部であって、前記ガイドローラの軸方向の中央部で、前記繊維束の位置の許容範囲に対応する前記ガイドローラの表面上の位置に配置された第一の検出部、および、前記中央部の外側で、前記許容範囲の範囲外に対応する前記ガイドローラの表面上の位置に配置された第二の検出部と、
前記第一の検出部および前記第二の検出部が検出した前記繊維束からの圧力に基づいて、前記繊維束が存在する方向が重力方向上となるように前記ガイドローラの軸方向の傾きを変化するように制御し、前記ガイドローラ上における前記繊維束の位置を許容範囲内部に収める制御部と、を備えるフィラメントワインディング装置。 In a filament winding apparatus for manufacturing a high-pressure tank by winding a fiber bundle around an outer surface of a liner,
A fiber unwinding mechanism for supplying the fiber bundle;
A guide roller that guides the fiber bundle supplied from the fiber unwinding mechanism to the outer surface of the liner, the guide mechanism including a guide roller having a linear center axis ;
A detection unit that detects a pressure applied to the guide roller from the fiber bundle, on a surface of the guide roller corresponding to an allowable range of the position of the fiber bundle at a central portion in the axial direction of the guide roller. A first detector disposed at a position of the first roller, and a second detector disposed at a position on the surface of the guide roller corresponding to the outside of the allowable range outside the center portion, and
Based on the pressure from the fiber bundle detected by the first detection unit and the second detection unit , the inclination of the guide roller in the axial direction is set so that the direction in which the fiber bundle exists is in the direction of gravity. A filament winding apparatus comprising: a control unit that controls the position of the fiber bundle on the guide roller to be within an allowable range.
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