JP6404018B2 - フィラメントワインディング方法及びフィラメントワインディング装置 - Google Patents

Description

本発明は、セラミック繊維やガラス繊維や炭素繊維等のフィラメントが巻回されているボビンからフィラメントを巻き出すフィラメントワインディング方法及びフィラメントワインディング装置に関する。

近年では、セラミック繊維やガラス繊維や炭素繊維等を樹脂等に含浸させたフィラメントが巻回されているボビンからフィラメントを一定の張力で巻き出し、巻き出したフィラメントを巻回対象物に巻回する強化繊維プリフォームの形成方法が広く用いられている。そして、ボビンからフィラメントを一定の張力で巻き出す装置として、フィラメントワインディング装置が用いられている。
例えば特許文献１には、図５に示すように、ボビン１１０とガイドローラ１４１との相対位置を変更可能なボビン移動機構１７０を備え、フィラメントの巻き出し速度が高速になった場合であっても、巻き出したフィラメントの張力を適切に一定に維持することができるフィラメントワインディング装置１００が開示されている。なお図５において符号１４１〜１４６はガイドローラである。そして制御手段１６０は、張力センサ１４０Ａ、速度センサ１４０Ｂからの検出信号に基づいて、アクティブダンサーユニット１５１やダンサー１３０を備えたアクティブダンサー装置１３０Ａを制御して巻き出したフィラメントの張力を一定に維持し、ボビン移動機構１７０を制御してボビン１１０を軸方向における適切な位置に移動させる。
また例えば特許文献２には、ボビンに糸を巻回する糸巻取装置が開示されており、糸を巻き取ったボビンの径が所定の限界径に達するまでと、当該所定の限界径に達した後で、ボビンを回転駆動するパッケージ駆動モータの回転速度を変更して、巻取開始から巻取終了まで単一のワインド数を保つことができる糸巻取装置及び糸巻取方法が開示されている。またボビンに巻回された糸の個所の径については、ボビンを保持するクレードルの揺動角度を検出する巻取ボビン径検出手段にて検出している。

特開２００５−２６２５９５号公報 特開２００７−１６１４４９号公報

フィラメントワインディング装置では、フィラメントが巻回されたボビンからフィラメントを巻き出している状態では、巻き出したフィラメントの速度やボビンの回転速度等から、ボビンに巻回されているフィラメントの個所の径であるボビン径を適宜求め、フィラメントの残量表示等を行っている。
しかし、新しいボビンをフィラメントワインディング装置に取り付けた場合では、まだフィラメントを巻き出していないので、巻き出し速度やボビンの回転速度を検出することができず、ボビン径を求めることができない。そこで、従来では、新しいボビンをフィラメントワインディング装置に取り付けた場合、作業者がノギス等を用いて、ボビンにおけるフィラメントが巻回されている個所の径であるボビン径を測定してフィラメントワインディング装置に初期ボビン径を入力している。フィラメントワインディング装置は、入力された初期ボビン径に基づいて、取り付けられたボビンのフィラメントの残量表示や、フィラメントの巻き出しの開始時におけるボビンの回転速度制御やアクティブダンサーの張力制御の初期パラメータの設定等を行っている。
特許文献１には、新しいボビンをフィラメントワインディング装置に取り付けた場合のボビン径の測定についての記載がないので、作業者がノギス等を用いてボビン径を求める必要がある。作業者の手作業でのボビン径の測定は、作業者に負担がかかるとともに、測定結果のバラツキも発生するので、好ましくない。
また特許文献２では、巻取ボビン径検出手段を備えることで、ボビン径を検出している。この巻取ボビン径検出手段をフィラメントワインディング装置に適用すれば、作業者がノギス等を用いてボビン径を測定する作業を省略することができるが、フィラメントワインディング装置における適切な位置に巻取ボビン径検出手段を取り付けなければならないため、手間と時間と費用がかかり、好ましくない。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、新たにボビン径の検出手段を追加することなく、新しいボビンを取り付けた際、フィラメントが巻回されている個所のボビンの径であるボビン径を自動的に検出することができる、フィラメントワインディング方法及びフィラメントワインディング装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明に係るフィラメントワインディング方法及びフィラメントワインディング装置は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、フィラメントが巻回されたボビンが取り付けられて当該ボビンを回転駆動するボビン回転駆動手段と、前記ボビンから巻き出されたフィラメントに一定の張力を付与するために揺動するダンサーと、前記ボビン回転駆動手段を制御する制御手段と、を用いたフィラメントワインディング方法において、新しいボビンが前記ボビン回転駆動手段に取り付けられた際に、前記ダンサーを経由させて巻き出されたフィラメントの先端が前記ダンサーの先で固定されて巻き出されたフィラメントが張られている状態を維持しながら、前記制御手段から前記ボビンを回転させて前記ダンサーを揺動させ、前記制御手段にて、前記ダンサーの長さと前記ダンサーの揺動角度と前記ボビンの回転角度とに基づいて、前記ボビン回転駆動手段に取り付けられた前記ボビンの径であるボビン径を求め、前記ボビンを回転させて前記ダンサーを揺動させる際、前記ボビン回転駆動手段を用いて前記ボビンから前記フィラメントが巻き出される順方向に前記ボビンを回転させて、巻き出された前記フィラメントに応じた揺動順方向に前記ダンサーを揺動させ、前記ボビン回転駆動手段を用いて前記ボビンが前記フィラメントを巻き取る逆方向に前記ボビンを回転させて、巻き取られた前記フィラメントに応じた揺動逆方向に前記ダンサーを揺動させ、前記ボビン径を求める際、前記ボビンの前記順方向の回転によって前記ボビンから巻き出された前記フィラメントの長さと、前記ボビンの前記逆方向の回転によって前記ボビンが巻き取った前記フィラメントの長さと、を合計したボビン側合計長さは、前記ダンサーの前記揺動順方向の揺動によって前記ダンサーが引き出した前記フィラメントの長さと、前記ダンサーの前記揺動逆方向の揺動によって前記ダンサーが戻した前記フィラメントの長さと、を合計したダンサー側合計長さと等しい関係にあることと、前記ダンサーの長さと前記ダンサーの揺動角度と前記ボビンの回転角度とに基づいて、前記ボビン回転駆動手段に取り付けられた新しい前記ボビンの前記ボビン径を求める、フィラメントワインディング方法である。

この第１の発明では、新しいボビンが取り付けられてダンサーを経由させて巻き出されたフィラメントの先端がダンサーの先で固定されてフィラメントが張られている状態を維持しながら、ボビンを回転させてダンサーを揺動させ、ダンサーの長さとダンサーの揺動角度とボビンの回転角度とに基づいてボビン径を求める。
これにより、新たにボビン径の検出手段を追加することなく、新しいボビンを取り付けた際、フィラメントが巻回されている個所のボビンの径であるボビン径を自動的に検出することができる。

次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るフィラメントワインディング方法であって、前記ボビン径を求める際、前記ダンサーを、揺動可能範囲の一方端または一方端の近傍から、前記揺動可能範囲の他方端または他方端の近傍まで揺動させる。

この第２の発明では、ボビン径を求める際、ダンサーを、揺動可能範囲の一方端（または一方端の近傍）から、他方端（または他方端の近傍）まで揺動させる。
これにより、ダンサーをできるだけ大きく揺動させて、より正確にボビン径を求めることができる。

次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明または第２の発明に係るフィラメントワインディング方法であって、前記制御手段にて、求めたボビン径に基づいて、フィラメントの残量表示と、前記ボビン回転駆動手段による巻き出し開始時の初期パラメータの設定と、の少なくとも一方を自動的に行う。

この第３の発明では、新しいボビンを取り付けた際、取り付け時点のボビン径の測定から、測定したボビン径に基づいた処理を自動的に行う。
これにより、作業者の手間と時間を低減し、強化繊維プリフォームを形成する作業をより効率よく行うことができる。また作業者がノギス等を用いて測定していた従来と比較して、測定したボビン径のバラツキの低減と精度の向上が期待できるとともに、新たにボビン径の検出手段を追加することもないので、コストの上昇も抑えることができる。

次に、本発明の第４の発明は、フィラメントが巻回されたボビンが取り付けられて当該ボビンを回転駆動するボビン回転駆動手段と、前記ボビン回転駆動手段の回転角度を検出可能な回転角度検出手段と、前記ボビンから巻き出されたフィラメントに一定の張力を付与するために揺動するダンサーと、前記ダンサーの揺動角度を検出可能な揺動角度検出手段と、前記ボビン回転駆動手段を制御する制御手段と、を備えたフィラメントワインディング装置である。
前記フィラメントワインディング装置は、新しいボビンが前記ボビン回転駆動手段に取り付けられた際に、前記ダンサーを経由させて巻き出されたフィラメントの先端が前記ダンサーの先で固定されて、巻き出されたフィラメントが張られている状態を維持しながら、前記制御手段は、前記ボビンを回転させて前記ダンサーを揺動させて、前記回転角度検出手段からの検出信号に基づいた前記ボビン回転駆動手段の回転角度と、前記揺動角度検出手段からの検出信号に基づいた前記ダンサーの揺動角度と、前記ダンサーの長さと、に基づいて、前記ボビン回転駆動手段に取り付けられた前記ボビンの径であるボビン径を算出し、前記制御手段は、前記ボビンを回転させて前記ダンサーを揺動させる際、前記ボビン回転駆動手段を用いて前記ボビンから前記フィラメントが巻き出される順方向に前記ボビンを回転させて、巻き出された前記フィラメントに応じた揺動順方向に前記ダンサーを揺動させ、前記ボビン回転駆動手段を用いて前記ボビンが前記フィラメントを巻き取る逆方向に前記ボビンを回転させて、巻き取られた前記フィラメントに応じた揺動逆方向に前記ダンサーを揺動させ、前記ボビン径を算出する際、前記ボビンの前記順方向の回転によって前記ボビンから巻き出された前記フィラメントの長さと、前記ボビンの前記逆方向の回転によって前記ボビンが巻き取った前記フィラメントの長さと、を合計したボビン側合計長さは、前記ダンサーの前記揺動順方向の揺動によって前記ダンサーが引き出した前記フィラメントの長さと、前記ダンサーの前記揺動逆方向の揺動によって前記ダンサーが戻した前記フィラメントの長さと、を合計したダンサー側合計長さと等しい関係にあることと、前記ダンサーの長さと前記ダンサーの揺動角度と前記ボビンの回転角度とに基づいて、前記ボビン回転駆動手段に取り付けられた新しい前記ボビンの前記ボビン径を算出する。

この第４の発明では、第１の発明と同様、新しいボビンが取り付けられてダンサーを経由させて巻き出されたフィラメントの先端がダンサーの先で固定されてフィラメントが張られている状態を維持しながら、ボビンを回転させてダンサーを揺動させ、ダンサーの長さとダンサーの揺動角度とボビンの回転角度とに基づいてボビン径を求める。
これにより、新たにボビン径の検出手段を追加することなく、新しいボビンを取り付けた際、フィラメントが巻回されている個所のボビンの径であるボビン径を自動的に検出することができるフィラメントワインディング装置を実現することができる。

次に、本発明の第５の発明は、上記第４の発明に係るフィラメントワインディング装置であって、前記制御手段は、前記ボビン径を求める際、前記揺動角度検出手段からの検出信号を取り込みながら前記ボビン回転駆動手段を制御して、前記ダンサーを、揺動可能範囲の一方端または一方端の近傍から、前記揺動可能範囲の他方端または他方端の近傍まで揺動させる。

この第５の発明では、第２の発明と同様、ボビン径を求める際、ダンサーを、揺動可能範囲の一方端（または一方端の近傍）から、他方端（または他方端の近傍）まで揺動させる。
これにより、ダンサーをできるだけ大きく揺動させて、より正確にボビン径を求めるフィラメントワインディング装置を実現することができる。

次に、本発明の第６の発明は、上記第４の発明または第５の発明に係るフィラメントワインディング装置であって、前記制御手段は、算出したボビン径に基づいて、フィラメントの残量表示と、前記ボビン回転駆動手段による巻き出し開始時の初期パラメータの設定と、の少なくとも一方を自動的に行う。

この第６の発明では、第３の発明と同様、新しいボビンを取り付けた際、取り付け時点のボビン径の測定から、測定したボビン径に基づいた処理を自動的に行う。
これにより、作業者の手間と時間を低減し、強化繊維プリフォームを形成する作業をより効率よく行うことが可能であり、測定したボビン径のバラツキの低減と精度の向上が期待でき、コストの上昇も抑えることができるフィラメントワインディング装置を実現することができる。

本発明のフィラメントワインディング装置の全体構成の例を説明する図である。 フィラメントワインディング方法において、新しいボビンを取り付けた際のボビン径の測定の処理手順の例を説明するフローチャートである。 ボビン径を測定する際において、（Ａ）はダンサーの位置が基準位置となるようにボビンを回転させた状態を示す図であり、（Ｂ）はダンサー揺動角度が揺動可能範囲の一方端（または一方端の近傍）となるようにボビンを回転させた状態を示す図である。 ボビン径を測定する際において、（Ａ）はダンサー揺動角度が揺動可能範囲の他方端（または他方端の近傍）となるようにボビンを回転させた状態を示す図であり、（Ｂ）はダンサーの位置が基準位置となるようにボビンを回転させた状態を示す図である。 従来のフィラメントワインディング装置の例を説明する図である。

以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
●［フィラメントワインディング装置１の全体構成（図１）］
まず図１を用いてフィラメントワインディング装置１の全体構成について説明する。
フィラメントワインディング装置１は、ボビン回転駆動手段２０、ガイドローラ４１〜４５、ダンサー３０、計測用ローラ４０、アクティブダンサーローラ５０、制御手段６０、入力手段６１、表示手段６２等を備えている。
なおフィラメントとは、樹脂等に含浸させたセラミック繊維、ガラス繊維、炭素繊維等の線状繊維である。

ボビン回転駆動手段２０は、例えば電動モータであり、フィラメントが巻回されたボビン１０が取り付けられ、制御手段６０からの制御信号にて駆動されて、取り付けられたボビン１０を回転させる。また回転速度や回転角度等は、エンコーダ等の回転検出手段２３（回転角度検出手段に相当）から制御手段６０に出力される。
ボビン１０から巻き出されたフィラメント１１は、ガイドローラ４１、ガイドローラ４２を経由してダンサー３０のダンサーローラ３２に掛けられ、ガイドローラ４３を経由して計測用ローラ４０に掛けられ、ガイドローラ４４を経由してアクティブダンサーローラ５０に掛けられ、ガイドローラ４５を経由して巻回対象物へと供給される。そして巻回対象物にフィラメント１１が巻回されて強化繊維プリフォームが形成される。

ダンサー３０は張力調整手段であり、ダンサーアーム３１、ダンサーローラ３２、支持部材３３、揺動角度検出手段３４、ピストン３５、エアシリンダ３６、エア配管３７等にて構成されて、ボビン１０から巻き出されたフィラメント１１に、所定の張力を付与する。なお本実施の形態では、張力を付与する構成として、ピストン３５、エアシリンダ３６、エア配管３７を有する例を示したが、他の構成で張力を付与するようにしてもよい。
支持部材３３は、揺動可能に支持されたダンサーアーム３１の支点を提供している。
ダンサーアーム３１は、支持部材に支持された個所を支点として揺動可能（図１の例では上下に揺動可能）であり、先端には回転可能に支持されたダンサーローラ３２が取り付けられている。またダンサーアーム３１にはエアシリンダ３６内に収容されるピストン３５が接続されており、エアシリンダ３６には、エア配管３７から所定圧力のエアが供給されている。この構成により、ダンサー３０は、フィラメント１１に所定の（一定の）張力を付与することができる。
また揺動角度検出手段３４（揺動角度センサ等）は、ダンサーアーム３１の角度位置に応じた検出信号を制御手段６０に出力する。

計測用ローラ４０には、例えば張力検出手段（張力センサ等）や速度検出手段（エンコーダ等）が接続され（図示省略）、検出信号を制御手段６０に出力する。
アクティブダンサーローラ５０は、ダンサー３０の追従遅れ（揺動遅れ）を補正するように、制御手段６０からの制御信号に基づいて移動し（図１の例では上下に移動）、フィラメント１１に所定の（一定の）張力を付与することを支援する。
制御手段６０は、回転検出手段２３からの検出信号や、揺動角度検出手段３４からの検出信号や、計測用ローラ４０の張力検出手段や速度検出手段からの検出信号や、入力手段６１からの入力を取り込み、ボビン回転駆動手段２０や、アクティブダンサーローラ５０や、表示手段６２や、エアシリンダ３６にエアを供給するコンプレッサ（図示省略）等に制御信号を出力する。
制御手段６０及び入力手段６１及び表示手段６２には、例えばパーソナルコンピュータを用いることができる。

従来のフィラメントワインディング装置では、フィラメントが巻回されたボビンからフィラメントを巻き出している状態では、巻き出したフィラメントの速度やボビンの回転速度等から、ボビンに巻回されているフィラメントの個所の径であるボビン径を適宜求め、フィラメントの残量表示等を行っている。
しかし、新しいボビン１０をボビン回転駆動手段に取り付けた状態では、まだ巻き出し速度もボビン回転速度も検出できないので、巻き出し速度とボビン回転速度からボビン径を求めることができない。従って従来では、取り付けたボビン１０におけるフィラメントが巻回されている個所の径であるボビン径を作業者が測定して、入力手段からボビン径を入力する必要があった。
そして制御手段は、入力されたボビン径に基づいて表示手段にフィラメントの残量表示を行ったり、入力されたボビン径と、設定された巻き出し速度と、に基づいた適切な回転速度にてボビン回転駆動手段の回転速度を制御するための初期パラメータの設定等を行ったりしていた。
また、新しいボビンを取り付けた際に測定するボビン径は、作業者がノギス等を用いて測定していたので、手間と時間がかかり、測定結果の精度もバラツキが発生していた。
本発明のフィラメントワインディング方法及びフィラメントワインディング装置は、ボビンを取り付ける位置にボビン径測定手段を新たに設けることなく、新しいボビンを取り付けた際に自動的にボビン径を求めることが可能であり、作業者の手間と時間を低減し、測定したボビン径のバラツキの低減と精度の向上を期待できるものである。

●［新しいボビンを取り付けた際のボビン径の測定の処理手順（図２〜図４）］
次に図２に示すフローチャートを用いて、新しいボビンを取り付けた際のボビン径の測定の処理手順について説明する。なお、このボビン径の測定の処理を行う場合、アクティブダンサーローラ５０の動作は停止させておく。
ステップＳ１０にて、作業者は、フィラメントワインディング装置に取り付けられたボビンに巻回されているフィラメントが無くなった場合（あるいは無くなる直前にて）、装置を一時的に停止してフィラメントが無くなった（あるいは無くなる直前の）ボビンを取り外し、新しいボビンを取り付ける。
そしてステップＳ１５にて、作業者は、フィラメントワインディング装置（ボビン回転駆動手段）に取り付けたボビンから引き出したフィラメントを、図３（Ａ）に示すように、ガイドローラ４１、ガイドローラ４２、ダンサーローラ３２、ガイドローラ４３、計測用ローラ４０、ガイドローラ４４、アクティブダンサーローラ５０、ガイドローラ４５を経由させて、フィラメント１１の先端を接続個所１１Ｔ（巻回対象物等）に接続して固定する。そして作業者が、ボビンの交換完了の指示を入力手段から入力すると、制御手段６０は、ステップＳ２０以降の処理を自動的に行う。
なお、以上のステップＳ１０、Ｓ１５の処理は、作業者が行う例として説明したが、自動的に行われるように構成されていてもよい。

ステップＳ２０にて制御手段６０は、図３（Ａ）に示すように、ダンサー３０のエアシリンダ３６に、ボビン径計測用の圧力（強化繊維プリフォームの形成時に設定する圧力よりも低い圧力）に設定したエアを供給してダンサー３０を動作させてフィラメント１１に張力を付与して、フィラメント１１が弛むことなく張られた状態にしてステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５にて制御手段６０は、ダンサーアーム３１の揺動位置が、図３（Ａ）に示すようにダンサーアーム基準位置（ＳＴＤ）となるように（この場合、水平位置となるように）、ボビン回転駆動手段２０を制御してボビン１０を回転させる。そして制御手段６０は、図３（Ａ）に示す揺動角度検出手段３４からの検出信号を取り込んでダンサーアーム基準位置（ＳＴＤ）の揺動角度を検出して記憶し、回転検出手段２３からの検出信号を取り込んでボビン基準位置（ＳＴＢ）の回転角度を検出して記憶し、ステップＳ３０に進む。

ステップＳ３０にて制御手段６０は、揺動角度検出手段３４からの検出信号を取り込んでダンサーアーム３１の揺動角度を検出しながら、ボビン回転駆動手段２０に制御信号を出力してボビン１０を順方向（フィラメントを巻き出す方向であり、図３（Ｂ）の例では時計回り方向）に徐々に回転させてフィラメント１１を少しずつ巻き出してダンサーアーム３１を上方に揺動させてステップＳ３５に進む。
ステップＳ３５にて制御手段６０は、ダンサーアームの揺動角度が（順方向において）第１所定角度以上に達したか否かを判定する。揺動角度が（順方向において）第１所定角度以上に達している場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４０に進み、揺動角度が（順方向において）第１所定角度に達していない場合（Ｎｏ）はステップＳ３０に戻る。
なお第１所定角度は、ダンサーアーム３１の揺動可能範囲における一方端または一方端の近傍に相当する角度である。
ステップＳ４０に進んだ場合、ダンサー３０の状態及びボビン１０の状態は、図３（Ｂ）に示した状態である。ステップＳ４０にて制御手段６０は、ボビン回転駆動手段２０の動作を停止させ、揺動角度検出手段３４からの検出信号に基づいてダンサーアーム３１の揺動角度を検出し、回転検出手段２３からの検出信号に基づいてボビンの回転角度を検出する。
そして制御手段６０は、ステップＳ４０にて検出したダンサーアーム３１の揺動角度からステップＳ２５にて検出したダンサーアーム基準位置（ＳＴＤ）の揺動角度の差分である揺動角度θ１（図３（Ｂ）参照）を算出して記憶する。また制御手段６０は、ステップＳ４０にて検出したボビンの回転角度からステップＳ２５にて検出したボビン基準位置（ＳＴＢ）の回転角度の差分である回転角度θａ（図３（Ｂ）参照）を算出して記憶し、ステップＳ４５に進む。

ステップＳ４５にて制御手段６０は、揺動角度検出手段３４からの検出信号を取り込んでダンサーアーム３１の揺動角度を検出しながら、ボビン回転駆動手段２０に制御信号を出力してボビン１０を逆方向（フィラメントを巻き取る方向であり、図４（Ａ）の例では反時計回り方向）に徐々に回転させてフィラメント１１を少しずつ巻き取ってダンサーアーム３１を下方に揺動させてステップＳ５０に進む。
ステップＳ５０にて制御手段６０は、ダンサーアームの揺動角度が（逆方向において）第２所定角度以上に達したか否かを判定する。揺動角度が（逆方向において）第２所定角度以上に達している場合（Ｙｅｓ）はステップＳ５５に進み、揺動角度が（逆方向において）第２所定角度に達していない場合（Ｎｏ）はステップＳ４５に戻る。
なお第２所定角度は、ダンサーアーム３１の揺動可能範囲における他方端または他方端の近傍に相当する角度である。
ステップＳ５５に進んだ場合、ダンサー３０の状態及びボビン１０の状態は、図４（Ａ）に示した状態である。ステップＳ５５にて制御手段６０は、ボビン回転駆動手段２０の動作を停止させ、揺動角度検出手段３４からの検出信号に基づいてダンサーアーム３１の揺動角度を検出し、回転検出手段２３からの検出信号に基づいてボビンの回転角度を検出する。
そして制御手段６０は、ステップＳ５５にて検出したダンサーアーム３１の揺動角度からステップＳ２５にて検出したダンサーアーム基準位置（ＳＴＤ）の揺動角度の差分である揺動角度θ２（図４（Ａ）参照）を算出して記憶する。また制御手段６０は、ステップＳ５５にて検出したボビンの回転角度からステップＳ２５にて検出したボビン基準位置（ＳＴＢ）の回転角度の差分である回転角度θｂ（図４（Ａ）参照）を算出して記憶し、ステップＳ６０に進む。

ステップＳ６０にて制御手段６０は、ダンサーアーム３１の揺動角度θ１、θ２と、ボビンの回転角度θａ、θｂと、ダンサーアーム長さＬＤ（図３（Ｂ）、図４（Ａ）参照）と、に基づいて、ボビン１０におけるフィラメントが巻回されている個所の径であるボビン径を、以下の（式１）を用いて算出してステップＳ６５に進む。
ここで、ボビンの半径をＲｘ、ボビンの回転角度である（θａ＋θｂ）＝θｃとすると、以下の式を得ることができる。
ボビンの回転によって巻き出されたフィラメントの長さ（ＬＸ）＝ダンサーアームの揺動によって巻き出されたフィラメントの長さ（ＬＹ）
ＬＸ＝２πＲｘ＊θｃ／３６０
ＬＹ＝２＊ＬＤ＊［ｓｉｎ（θ１）＋ｓｉｎ（θ２）］
ＬＸ＝ＬＹであるので、
２πＲｘ＊θｃ／３６０＝２＊ＬＤ＊［ｓｉｎ（θ１）＋ｓｉｎ（θ２）］
従って、ボビン径（半径）＝Ｒｘ＝３６０＊ＬＤ＊［ｓｉｎ（θ１）＋ｓｉｎ（θ２）］／（π＊θｃ） （式１）
また、上記の（式１）にてボビン径（半径）を算出する方法の他の方法としては、予め、ボビンの回転角度とダンサーアームの揺動角度とダンサーアームの長さに基づいたボビン径のマップ等を制御手段に接続された記憶手段に記憶しておき、予め判っているダンサーアームの長さと、求めたボビンの回転角度とダンサーアームの揺動角度と、マップ等に基づいて、ボビン径を求めるように構成することも可能である。

ステップＳ６５にて制御手段６０は、図４（Ｂ）に示すように、ダンサーアーム３１の揺動位置がダンサーアーム基準位置（ＳＴＤ）となるように、ボビン回転駆動手段２０を制御してボビン１０を回転させる。そしてエアシリンダ３６に、強化繊維プリフォームの形成用の張力を付与するための所定圧力のエアを供給してステップＳ７０に進む。
ステップＳ７０にて制御手段６０は、初期設定等を実行し、ステップＳ７５に進む。例えば制御手段６０は、求めたボビン径に基づいたフィラメントの残量を表示手段に表示（残量表示）させたり、設定された巻き出し速度と求めたボビン径とに基づいたボビン回転駆動手段等を制御するための初期パラメータの設定等を行ったりする。なお、残量表示と初期パラメータ設定の少なくとも一方を、制御手段６０にて自動的に行うようにしてもよい。
ステップＳ７５にて制御手段６０は、ステップＳ７０にて設定した初期パラメータに基づいて、ボビン回転駆動手段の制御を開始してフィラメントの巻き出し制御を開始する。
なお、以降の処理は、ボビン径を自動的に算出しない既存の制御と同様であるので、詳細な説明を省略する。

以上、本実施の形態にて説明したフィラメントワインディング方法を実施することで、新しいボビンを取り付けた際、自動的にボビン径を算出させることができる。また、新たにボビン径の検出手段を追加する必要もない。
これにより、作業者の手間と時間を低減し、強化繊維プリフォームを形成する作業を、より効率よく行うことができる。また作業者がノギス等を用いて測定していた従来と比較して、測定したボビン径のバラツキの低減と精度の向上が期待できるとともに、新たにボビン径の検出手段を追加することもないので、コストの上昇も抑えることができる。
また、ダンサーアームを、揺動可能範囲内でより大きな角度範囲で揺動させることで、より正確なボビン径を求めることができる。
また、ボビン径を自動的に求めた後、求めたボビン径を用いて、フィラメントの残量表示と初期パラメータの設定の少なくとも一方を自動的に行うことで、作業者の手間と時間を低減するとともに、作業者の入力ミスを回避し、強化繊維プリフォームを形成する作業を、より効率よく行うことができる。
また、図２のフローチャートを用いて説明したフィラメントワインディング方法を実施するためのフィラメントワインディング装置を、図１に示した構成にて実現することが可能である。

本発明のフィラメントワインディング方法及びフィラメントワインディング装置１の処理、構成、構造、形状等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。

１ フィラメントワインディング装置
１０ ボビン
２０ ボビン回転駆動手段
２３ 回転検出手段（回転角度検出手段）
３０ ダンサー
３１ ダンサーアーム
３２ ダンサーローラ
３４ 揺動角度検出手段
４０ 計測用ローラ
４１〜４５ ガイドローラ
５０ アクティブダンサーローラ
６０ 制御手段
６１ 入力手段
６２ 表示手段
ＬＤ サンサーアーム長さ
ＳＴＢ ボビン基準位置
ＳＴＤ ダンサーアーム基準位置
θ１、θ２ 揺動角度
θａ、θｂ 回転角度

Claims (6)

1. フィラメントが巻回されたボビンが取り付けられて当該ボビンを回転駆動するボビン回転駆動手段と、
   前記ボビンから巻き出されたフィラメントに一定の張力を付与するために揺動するダンサーと、
   前記ボビン回転駆動手段を制御する制御手段と、を用いたフィラメントワインディング方法において、
   新しいボビンが前記ボビン回転駆動手段に取り付けられた際に、前記ダンサーを経由させて巻き出されたフィラメントの先端が前記ダンサーの先で固定されて巻き出されたフィラメントが張られている状態を維持しながら、前記制御手段から前記ボビンを回転させて前記ダンサーを揺動させ、
   前記制御手段にて、前記ダンサーの長さと前記ダンサーの揺動角度と前記ボビンの回転角度とに基づいて、前記ボビン回転駆動手段に取り付けられた前記ボビンの径であるボビン径を求め、
   前記ボビンを回転させて前記ダンサーを揺動させる際、
   前記ボビン回転駆動手段を用いて前記ボビンから前記フィラメントが巻き出される順方向に前記ボビンを回転させて、巻き出された前記フィラメントに応じた揺動順方向に前記ダンサーを揺動させ、
   前記ボビン回転駆動手段を用いて前記ボビンが前記フィラメントを巻き取る逆方向に前記ボビンを回転させて、巻き取られた前記フィラメントに応じた揺動逆方向に前記ダンサーを揺動させ、
   前記ボビン径を求める際、
   前記ボビンの前記順方向の回転によって前記ボビンから巻き出された前記フィラメントの長さと、前記ボビンの前記逆方向の回転によって前記ボビンが巻き取った前記フィラメントの長さと、を合計したボビン側合計長さは、前記ダンサーの前記揺動順方向の揺動によって前記ダンサーが引き出した前記フィラメントの長さと、前記ダンサーの前記揺動逆方向の揺動によって前記ダンサーが戻した前記フィラメントの長さと、を合計したダンサー側合計長さと等しい関係にあることと、前記ダンサーの長さと前記ダンサーの揺動角度と前記ボビンの回転角度とに基づいて、前記ボビン回転駆動手段に取り付けられた新しい前記ボビンの前記ボビン径を求める、
   フィラメントワインディング方法。
2. 請求項１に記載のフィラメントワインディング方法であって、
   前記ボビン径を求める際、前記ダンサーを、揺動可能範囲の一方端または一方端の近傍から、前記揺動可能範囲の他方端または他方端の近傍まで揺動させる、
   フィラメントワインディング方法。
3. 請求項１または２に記載のフィラメントワインディング方法であって、
   前記制御手段にて、求めたボビン径に基づいて、フィラメントの残量表示と、前記ボビン回転駆動手段による巻き出し開始時の初期パラメータの設定と、の少なくとも一方を自動的に行う、
   フィラメントワインディング方法。
4. フィラメントが巻回されたボビンが取り付けられて当該ボビンを回転駆動するボビン回転駆動手段と、
   前記ボビン回転駆動手段の回転角度を検出可能な回転角度検出手段と、
   前記ボビンから巻き出されたフィラメントに一定の張力を付与するために揺動するダンサーと、
   前記ダンサーの揺動角度を検出可能な揺動角度検出手段と、
   前記ボビン回転駆動手段を制御する制御手段と、を備えたフィラメントワインディング装置において、
   前記フィラメントワインディング装置は、新しいボビンが前記ボビン回転駆動手段に取り付けられた際に、前記ダンサーを経由させて巻き出されたフィラメントの先端が前記ダンサーの先で固定されて、巻き出されたフィラメントが張られている状態を維持しながら、
   前記制御手段は、前記ボビンを回転させて前記ダンサーを揺動させて、前記回転角度検出手段からの検出信号に基づいた前記ボビン回転駆動手段の回転角度と、前記揺動角度検出手段からの検出信号に基づいた前記ダンサーの揺動角度と、前記ダンサーの長さと、に基づいて、前記ボビン回転駆動手段に取り付けられた前記ボビンの径であるボビン径を算出し、
   前記制御手段は、
   前記ボビンを回転させて前記ダンサーを揺動させる際、
   前記ボビン回転駆動手段を用いて前記ボビンから前記フィラメントが巻き出される順方向に前記ボビンを回転させて、巻き出された前記フィラメントに応じた揺動順方向に前記ダンサーを揺動させ、
   前記ボビン回転駆動手段を用いて前記ボビンが前記フィラメントを巻き取る逆方向に前記ボビンを回転させて、巻き取られた前記フィラメントに応じた揺動逆方向に前記ダンサーを揺動させ、
   前記ボビン径を算出する際、
   前記ボビンの前記順方向の回転によって前記ボビンから巻き出された前記フィラメントの長さと、前記ボビンの前記逆方向の回転によって前記ボビンが巻き取った前記フィラメントの長さと、を合計したボビン側合計長さは、前記ダンサーの前記揺動順方向の揺動によって前記ダンサーが引き出した前記フィラメントの長さと、前記ダンサーの前記揺動逆方向の揺動によって前記ダンサーが戻した前記フィラメントの長さと、を合計したダンサー側合計長さと等しい関係にあることと、前記ダンサーの長さと前記ダンサーの揺動角度と前記ボビンの回転角度とに基づいて、前記ボビン回転駆動手段に取り付けられた新しい前記ボビンの前記ボビン径を算出する、
   フィラメントワインディング装置。
5. 請求項４に記載のフィラメントワインディング装置であって、
   前記制御手段は、前記ボビン径を求める際、前記揺動角度検出手段からの検出信号を取り込みながら前記ボビン回転駆動手段を制御して、前記ダンサーを、揺動可能範囲の一方端または一方端の近傍から、前記揺動可能範囲の他方端または他方端の近傍まで揺動させる、
   フィラメントワインディング装置。
6. 請求項４または５に記載のフィラメントワインディング装置であって、
   前記制御手段は、算出したボビン径に基づいて、フィラメントの残量表示と、前記ボビン回転駆動手段による巻き出し開始時の初期パラメータの設定と、の少なくとも一方を自動的に行う、
   フィラメントワインディング装置。

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