JP6730071B2 - フィラメントワインディング装置 - Google Patents

フィラメントワインディング装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6730071B2
JP6730071B2 JP2016085667A JP2016085667A JP6730071B2 JP 6730071 B2 JP6730071 B2 JP 6730071B2 JP 2016085667 A JP2016085667 A JP 2016085667A JP 2016085667 A JP2016085667 A JP 2016085667A JP 6730071 B2 JP6730071 B2 JP 6730071B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fiber bundle
roller
fluff
work
winding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016085667A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017193135A (ja
Inventor
加藤 圭
圭 加藤
隆志 松浦
隆志 松浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JTEKT Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
JTEKT Corp
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JTEKT Corp, Toyota Motor Corp filed Critical JTEKT Corp
Priority to JP2016085667A priority Critical patent/JP6730071B2/ja
Publication of JP2017193135A publication Critical patent/JP2017193135A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6730071B2 publication Critical patent/JP6730071B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Description

本発明は、フィラメントワインディング装置に関するものである。
一般に、耐圧性等の機械的特性と軽量性とが要求される耐圧容器等の製品、例えば燃料電池車両に用いられる高圧タンクは、フィラメントワインディング装置によって製造される。フィラメントワインディング装置において、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸させた繊維束がローラによって搬送され、ワークとしてのタンクライナの周囲に巻き付けられる。繊維束がローラによって搬送される際、繊維束の一部がローラの表面と摩擦して削り取られ、毛羽が発生する可能性がある。特許文献1では、繊維束を搬送するローラの表面にコーティングを施して毛羽の発生を抑制するフィラメントワインディング装置が開示されている。
特開2014−188838号公報
従来技術では、繊維束から抜け落ちた毛羽がローラの表面に付着して堆積すると、堆積した毛羽によって繊維束の絡まりや破断が発生してしまう可能性があり、ローラの清掃や破断箇所の復旧に時間がかかってしまうという問題があった。
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、フィラメントワインディング装置が提供される。このワークの周囲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は、前記繊維束をローラ表面に接触させて搬送するローラを含み、前記ワークへの前記繊維束の巻き付けを実行する巻回装置と、前記繊維束から抜け落ちて前記ローラ表面に堆積した前記繊維束の毛羽の堆積量及び堆積速度の少なくとも一方を検出する検出部と、前記巻回装置による前記ワークへの前記繊維束の巻き付けを制御する制御部と、を備える。前記検出部は、変位センサを使用して、前記ローラ表面の表面粗さ又はその増加量を前記毛羽の堆積量又は堆積速度を示す指標として検出する。前記制御部は、前記検出部によって検出された前記毛羽の堆積量及び堆積速度の少なくとも一方が予め定めた判定値を超える場合に、前記巻回装置による前記ワークへの前記繊維束の巻き付けを停止させる。
この形態のフィラメントワインディング装置によれば、毛羽の堆積量及び堆積速度の少なくとも一方が判定値を超える場合に、ワークへの繊維束の巻き付けを停止するので、繊維束の毛羽がローラ表面に付着して過度に堆積することを防止でき、過度に堆積した毛羽による繊維束の絡まりや破断が発生するのを抑制できる。
本発明は、上記以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、フィラメントワインディング方法、繊維束の搬送装置、繊維束の搬送方法等の形態で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によって製造されたタンクの概略構成を示す断面図。 フィラメントワインディング装置の一例を示す説明図。 ローラ表面に毛羽が堆積したローラを示す説明図。
図1は、本発明の一実施形態のフィラメントワインディング装置(以下、「FW装置」と呼ぶ)によって製造されたタンク100の概略構成を示す断面図である。このタンク100は、例えば、燃料電池車両に搭載され、燃料ガスである水素を貯蔵する高圧タンクとして用いられる。なお、FW装置は、タンク100の製造に限らず、パイプやゴルフシャフト等の繊維強化プラスチックの成形にも利用される。
タンク100は、両端に半球状のドーム部を有する略円筒状の形状を有し、ライナ10を繊維強化樹脂層70で被覆して構成されている。ライナ10は、内部中空であり、長手方向の両端に口金21,22が配置されている。口金21,22は、略円柱状の形状を有し、例えばステンレス鋼やアルミニウムなどの金属で形成される。第1の口金21は、ライナ10の内部に導通する貫通孔23を有しており、回転棒(後述)が挿入可能である。第2の口金22は、長手方向の両端にそれぞれ有底状の凹部24,25を有しており、凹部24の内周面には雌ねじが設けられている。凹部24には、回転棒の一端部がねじ込み接続可能であり、凹部25には、支持棒(後述)が挿入可能である。
繊維強化樹脂層70は、未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させた繊維束をライナ10の周囲に巻き付けて、加熱して硬化させることによって形成される。繊維束としては、例えば炭素繊維に熱硬化型エポキシ樹脂を含浸させた炭素繊維強化プラスチック(CFRP:carbon-fiber-reinforced plastic)の束を利用することが可能である。
図2は、本発明の一実施形態のFW装置200を示す説明図である。FW装置200は、繊維巻出部20と、アイクチ案内部30と、巻付部40と、検出部500と、制御部600とを備える。繊維巻出部20と、アイクチ案内部30と、巻付部40とは、ワーク60への繊維束700の巻き付けを実行する巻回装置50を構成する。なお、図2において、FW装置200の加工対象物、すなわち、口金21,22が配置されたライナ10、をワーク60と呼ぶ。
繊維巻出部20は、繊維束700を巻き出す機能を有し、複数のボビン201〜204と、複数の搬送ローラ211〜217と、結束ローラ220と、テンションローラ230と、アクティブダンサ240とを備える。ボビン201〜204は、糸を巻き付ける筒状の部材であり、繊維束700が巻き付けられている。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から巻き出された繊維束700を揃えて、テンションローラ230に巻き出す。テンションローラ230は、所定の圧力になるように設定されたシリンダ231を備え、繊維束700に所定の張力を加える。アクティブダンサ240は、ローラ241を移動させることによって、繊維束700の張力を調整する。張力が調整された繊維束700は、搬送ローラ215〜217を経由して、アイクチ案内部30(繊維束ガイド機構)に搬送される。
アイクチ案内部30は、白抜きの矢印のようにワーク60の長手方向に沿って移動可能であり、繊維束700を揃えてワーク60に案内する。アイクチ案内部30は、揃え口300と繊維送出部320とを備える。揃え口300は、繊維束700を集めて幅方向(図面の裏表方向)に並べて揃える。繊維送出部320は、第1のアイクチローラ330と、第2のアイクチローラ340と、第3のアイクチローラ350とを備え、3つのアイクチローラ330,340,350を用いて繊維束700をワーク60に搬送する。本実施形態では、繊維束700は、第1のアイクチローラ330側から入り込み、第1のアイクチローラ330の上側外周、第2のアイクチローラ340の下側外周、及び、第3のアイクチローラ350の上側外周にそれぞれ接触してワーク60に案内される。
巻付部40は、ワーク60を回転させることによって、ワーク60に繊維束700を巻き付ける。巻付部40は、回転装置400と、回転棒410と、支持棒420とを備える。回転棒410の一端部は回転装置400に固定され、他端部はワーク60の第1の口金21の貫通孔23(図1)を通してワーク60内部に挿入し、他端部に設けられた雄ねじが第2の口金22の凹部24(図1)と螺合することによって第2の口金22に固定されている。支持棒420は、一端部が第2の口金22の凹部25(図1)に挿入して、ワーク60を支持している。回転装置400が動作すると、回転棒410が回転してワーク60を長手軸周りに回転させることにより、繊維束700に張力を掛けつつ、ワーク60に繊維束700を巻き付ける。これにより、繊維束700が、ワーク60の表面に例えばフープ巻きやヘリカル巻きを組み合わせて巻き付けられる。
検出部500は、繊維束700から抜け落ちて搬送ローラ217のローラ表面に堆積した繊維束700の毛羽の堆積量及び堆積速度の少なくとも一方を検出する。検出部500としては、ローラ表面の色又は色変化を検出するカラーセンサや、ローラ表面粗さ又はローラ表面粗さの変化を検出する変位センサ等が使用される。例えば、検出部500として変位センサが使用される場合は、搬送ローラ217にレーザ光LBを照射して搬送ローラ217のローラ表面粗さを検出することができる。検出部500は、これらのローラ表面の色又は色変化、もしくはローラ表面粗さ又はローラ表面粗さの変化を毛羽の堆積量及び堆積速度の少なくとも一方の指標として検出する。例えば、ローラ表面の色を毛羽の堆積量の指標として用いる場合には、ローラ表面の色と毛羽の堆積量との関係を予め求めておき、この関係を参照してローラ表面の色から毛羽の堆積量を決定することができる。ローラ表面粗さを毛羽の堆積量の指標として用いる場合も同様である。なお、検出部500が監視する対象としては、搬送ローラ217に限らず、ローラ表面が繊維束700と接触する搬送ローラ211〜216や、結束ローラ220、テンションローラ230、ローラ241及びアイクチローラ330,340,350のうちの1以上のローラも監視対象として適用できる。ただし、検出部500が監視するローラは、上記ローラのうちで、最も毛羽が堆積しやすいローラとすることが好ましい。また、監視対象とするローラのローラ表面粗さを大きくしたり、曲率を小さくしたりすることによって、毛羽が堆積し易くするようにすることが好ましい。
制御部600は、巻回装置50によるワーク60への繊維束700の巻き付けを制御する。具体的には、巻回装置50(繊維巻出部20、アイクチ案内部30及び巻付部40)の停止及び運転を制御する。他に、制御部600は、繊維送出部320の移動や、シリンダ231が加える張力に応じて回転装置400の回転速度を制御するように構成されていてもよい。また、制御部600は、検出部500によって検出された毛羽の堆積量及び堆積速度の少なくとも一方の検出値を用いて、その検出値が、予め設定された判定値を超える場合に、巻回装置50によるワーク60への繊維束700の巻き付けを停止させる。この判定値としては、ローラ表面に堆積した毛羽によって繊維束700の絡まりや破断が発生することのない上限値が経験的又は実験的に設定される。
図3は、検出部500(図2)に監視されている搬送ローラ217の様子を示す説明図である。図3(a)は繊維束700を搬送する前と繊維束700搬送開始後の搬送ローラ217の変化を示す説明図であり、図3(b)は繊維束700搬送開始後の搬送ローラ217の断面図である。図3(a)に示すように、搬送ローラ217は、支軸217bと、この支軸217bに回転自在に支持された円筒状のガイド部217aとによって構成されている。搬送ローラ217は、フリーローラであってもよく、強制駆動ローラであってもよい。FW装置200(図2)が動作し始めると、搬送ローラ217は繊維束700をガイド部217aの表面(ローラ表面)に接触させて、摩擦力によって繊維束700を搬送する。この際、繊維束700の一部が搬送ローラ217の表面と摩擦して削り取られ、毛羽Fが発生して、図3(b)のように搬送ローラ217の表面に堆積する。こうすると、搬送ローラ217のローラ表面粗さが増加する。検出部500としての変位センサは、搬送ローラ217のローラ表面粗さを、毛羽Fの堆積量を示す指標として検出することができる。また、検出部500は、一定時間毎の搬送ローラ217のローラ表面粗さの増加量を、毛羽Fの堆積速度を示す指標として検出することができる。毛羽Fの堆積量及び堆積速度の少なくとも一方の検出値が所定の判定値を超えると、制御部600は直ちに巻回装置50(図2)の動作を停止させることによって、ワーク60(図2)への繊維束700の巻き付けを停止させる。
以上のように、上記実施形態では、検出部500によって検出された毛羽Fの堆積量及び堆積速度の少なくとも一方が所定の判定値を超える場合に、制御部600はワーク60への繊維束700の巻き付けを停止させるので、毛羽Fが搬送ローラ217の表面に付着して過度に堆積することを防止でき、過度に堆積した毛羽Fによる繊維束700の絡まりや破断が発生するのを抑制できる。
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。
10…ライナ
20…繊維巻出部
21,22…口金
23…貫通孔
24,25…凹部
30…アイクチ案内部
40…巻付部
50…巻回装置
60…ワーク
70…繊維強化樹脂層
100…タンク
200…FW装置
201〜204…ボビン
211〜217…搬送ローラ
217a…ガイド部
217b…支軸
220…結束ローラ
230…テンションローラ
231…シリンダ
240…アクティブダンサ
241…ローラ
300…揃え口
320…繊維送出部
330,340,350…アイクチローラ
400…回転装置
410…回転棒
420…支持棒
500…検出部
600…制御部
700…繊維束
F…毛羽
LB…レーザ光

Claims (1)

  1. ワークの周囲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って、
    前記繊維束をローラ表面に接触させて搬送するローラを含み、前記ワークへの前記繊維束の巻き付けを実行する巻回装置と、
    前記繊維束から抜け落ちて前記ローラ表面に堆積した前記繊維束の毛羽の堆積量及び堆積速度の少なくとも一方を検出する検出部と、
    前記巻回装置による前記ワークへの前記繊維束の巻き付けを制御する制御部と、
    を備え、
    前記検出部は、変位センサを使用して、前記ローラ表面の表面粗さ又はその増加量を前記毛羽の堆積量又は堆積速度を示す指標として検出し、
    前記制御部は、前記検出部によって検出された前記毛羽の堆積量及び堆積速度の少なくとも一方が予め定めた判定値を超える場合に、前記巻回装置による前記ワークへの前記繊維束の巻き付けを停止させる、
    フィラメントワインディング装置。
JP2016085667A 2016-04-22 2016-04-22 フィラメントワインディング装置 Active JP6730071B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016085667A JP6730071B2 (ja) 2016-04-22 2016-04-22 フィラメントワインディング装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016085667A JP6730071B2 (ja) 2016-04-22 2016-04-22 フィラメントワインディング装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017193135A JP2017193135A (ja) 2017-10-26
JP6730071B2 true JP6730071B2 (ja) 2020-07-29

Family

ID=60155805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016085667A Active JP6730071B2 (ja) 2016-04-22 2016-04-22 フィラメントワインディング装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6730071B2 (ja)

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06299486A (ja) * 1993-04-09 1994-10-25 Toyoda Gosei Co Ltd 糸切れ検出方法
JP2004316055A (ja) * 2003-03-31 2004-11-11 Toray Ind Inc 毛羽検出装置
JP4805666B2 (ja) * 2005-12-12 2011-11-02 帝人テクノプロダクツ株式会社 毛羽検出装置及び毛羽検出方法
JP2012161960A (ja) * 2011-02-04 2012-08-30 Nippon Electric Glass Co Ltd ガラス繊維強化プラスチックの製造方法、及びガラス繊維強化プラスチック
JP2014188838A (ja) * 2013-03-27 2014-10-06 Jx Nippon Oil & Energy Corp 熱硬化性樹脂含浸炭素繊維束の案内装置、熱硬化性樹脂含浸炭素繊維束捲回装置、熱硬化性樹脂含浸炭素繊維束捲回製品の製造方法、熱硬化性樹脂含浸炭素繊維束の製造装置及び製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017193135A (ja) 2017-10-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5915219B2 (ja) 糸巻取装置
JP6210088B2 (ja) タンクの製造方法、および、タンクの製造装置
JP6191654B2 (ja) タンクの製造方法、および、タンクの製造装置
JP6198342B2 (ja) 繊維強化熱可塑性樹脂テープの製造方法、および製造装置
CN109878104B (zh) 丝线缠绕装置
JP6032851B2 (ja) フィラメントワインディング装置
JP4706974B2 (ja) フィラメントワインディング装置
JP2011093276A (ja) フィラメントワインディングシステム、圧力容器の製造システム、圧力容器の製造方法
JP7421944B2 (ja) トウプリプレグの製造装置及び製造方法
US10591111B2 (en) Method for producing high-pressure tank
JP2020112254A (ja) 高圧タンクの製造方法
JP6969343B2 (ja) フィラメントワインディング装置
JP6586921B2 (ja) タンクの製造方法
JP2016166617A (ja) 高圧タンク、および、高圧タンクの製造方法
JP7432403B2 (ja) フィラメントワインディング装置及びフィラメントワインディング方法
JP6038728B2 (ja) 繊維供給装置およびフィラメントワインディング装置
JP6730071B2 (ja) フィラメントワインディング装置
JP5195350B2 (ja) 繊維巻取装置
JP6375997B2 (ja) フィラメントワインディング装置
JP6728889B2 (ja) 筒体の製造装置およびその製造方法
JP2007210182A (ja) 繊維強化複合材料成形装置
JP2020139581A (ja) 繊維巻き付け装置
JP2012045826A (ja) 圧力容器の製造方法
JP2005035703A (ja) 繊維束巻取装置および繊維束パッケージの製造方法
JP2007260975A (ja) フィラメントワインディング装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20181213

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20191113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20191119

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20200225

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20200403

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20200414

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20200609

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20200702

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 6730071

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250