JPH02231141A - フィラメントワインダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、フィラメントすなわちガラス繊維や炭素繊維
あるいはアラミド繊維等の長繊維を、樹脂を含浸させな
がらマンドレルに巻き付けてフィラメント積層体を形成
するフィラメントワイングーに関するものである。

「従来の技術」 この種のフィラメントワインダーとしては、第゜３図に
示すように、単数もし《は複数のポビン１・・から繰り
出したフィラメント（長繊維）２を１本に集束するとと
もに樹脂を含浸させるように構成された装置本体３をキ
ャリッジ４によって水平横方向に移動可能に設け、装置
本体３の前方においてマンドレル５を回転させつつ装置
本体３を横方向に往復移動させることで、マンドレル５
にフィラメント２を螺旋状に巻き付けていくようにした
ものが一般的である。

上記のようなフィラメントワインダーによりフィラメン
ト２を複数層にわたってマンドレル５に積層させること
で、円筒状の製品（フィラメント積層体）を製造する場
合、第４図に示すようにフィラメント２のマンドレル５
に対する巻き付け角度（すなわちマンドレル５の軸線に
対するフィラメント２の傾斜角度）θを製品の種類等に
応じて所望の値に設定するのであるが、その場合、１層
当たりの巻き付け回数が製品の有効長しの範囲で丁度良
く割り切れるように、巻き付け角度θの値を有効長しと
マンドレル５の径との関連において微調整するようにし
ている。

ところが、その場合、フィラメント２を多層にわたって
巻き付けてい《につれて、巻き付け途中段階におけるフ
ィラメント積層体の外径寸法が漸次大きくなっていく、
すなわち巻き太りが生じるので、上記θの値が一定のま
までは次第に丁度良く割り切れなくなり、このため、積
層数に応じてθの値を微調整する必要がある。

したがって、従来一般には、積層数をカウントすること
でその時点におけるフィラメント積層体の外径寸法を想
定し、それによってθの値をその都度微調整するように
しており、そのような制御をコンピュータあるいはＮ　
Ｃ　ＩＩＩ御装置によって行うようにしている。

「発明が解決しようとする課題」 ところが、上記のようにフィラメント２の積層数からそ
の時点の外径寸法を想定する場合、特に積層数が多い場
合（製品の肉厚が大きい場合）には各層ごとの誤差が累
積されてしまうし、また、フィラメント２に含浸させた
樹脂の粘性が巻き付けの途中でも若干変化するので１層
当たりの巻き太りは必ずしも一定ではなぐ、このため、
従来においてはフィラメント積層体の外径寸法を高精度
で把握することが困難であった。

したがって、上記従来のフィラメントワインターにおい
ては、巻き付け角度θの値を最適値に設定することが困
難であり、その結果、１層当たりの巻き付け回数が製品
の有効長しの範囲でうまく割り切れず、製品の品質に悪
影響を及ぼす恐れがある、といった問題があった。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、マンドレ
ルに対するフィラメントの巻き付け角［を最適値に設定
することが可能で、良好な製品を得ることのできるフィ
ラメントワインダーを提供することを目的とするもので
ある。

「課題を解決するための手段」 本発明は、フィラメントに樹脂を含浸させて繰り出す装
置本体を横方向に往復移動させつつ、その装置本体の前
方においてマンドレルを回転させることによって、その
マ／ドレルにフィラメントを螺旋状にかつＩ！数層にわ
たって巻き付けてフィラメント積層体を形成するように
構成されたフィラメントワインダーにおいて、前記フィ
ラメント積層体の外径寸法を非接触状態で測定するため
の測定器を設けるとともに、その測定器による測定デー
タに基づいてマンドレルの軸線に対するフィラメントの
巻き付け角度を微調整するための制御装置を具備しでな
ることを特徴とするものである。

「作用」 本発明のフィラメントワインダーでは、マンドレルにフ
ィラメントを巻き付けてフィラメント積層体を形成しつ
つ、測定器によってそのフィラメント積層体の外径寸法
を測定し、その測定データに基づいて制御装置がマンド
レルに対するフィラメントの巻き付け角度を最適値に修
正する。

「実施例」 以下、本発明の一実施例を第１図および第２図を参照し
て説明する。

本実施例のフィラメントワインダーは第３図に示した従
来のフィラメントワイングーを基本構成とするものであ
って、符号３は装置本体、４はキャリッジ、５はマンド
レルである。装置本体３は、第３図に示した従来のフィ
ラメントワインダーの場合と全く同様に、フィラメント
２に樹脂を含浸させて繰り出すようにされていて、キャ
リッジ４により晴方向（第１図において上下方向）に往
復移動できるようにされている。また、マンドレル５は
両端を回転自在に支持されて所望の回転速度で回転でき
るようにされており、その表面にフィラメント２が複数
層にわたって積層されることで、製品としてのフィラメ
ント積層体６が形成されるようになっている。

上記の装置本体３の前部には、マンドレル５に形成され
たフィラメント積層体６の外径寸法を測定するための測
定器７が備えられている。その測定器７はレーザ光によ
り非接触状態でフィラメント積層体６の外径を測定する
ものであって、第２図に示されるように、ほぼ鉛直な状
態で装置本体３に対して固定された竪フレーム８、その
竪フレーム８の上部および下部からそれぞれ前方に延び
てマンドレル５の上下に位置するようにされた互いに平
行な上部アーム９、下部アーム１０、上部アーム９の下
面側および下部アーム１０の上面側においてそれぞれの
基端部と先端部に対向配置された２対のレーザ発光１ｓ
ｌｌａ，ｌｌｂおよび受光Ｑｉｌ２ａ，１２ｂとから構
成されたものである。

上記２対のレーザ発光器１１ａ，ｌｌｂおよび受光器１
２ａ，１２ｂは、発光器１１ａ，ｌｌｂから発光させた
レーザ光を受光ｈｌ２ａ，１２ｂによりそれぞれ受光し
、それらの受光量（換言すれば、フィラメント積層体６
による遮光量）からフィラメント積層体６の外径を高精
度で測定するようにされたものである。

そして、上記の測定器７による測定値は、図示しない制
御装置に対して入力され、その制御装置は入力されたｉ
ｌｔｌ１定データに基ついてフィラメント２のマンドレ
ル５に対する巻き付け角度０を最適値に設定するように
構成されている。

上記構成のフィラメントワイングーによってフィラメン
ト２の巻き付けを行うには、まず、従来の場合と全く同
様に、製造するべき製品の有効長しと要求される巻き付
け角度、およひマンドレル５の径とから、最初の１層分
の巻き付けが製品の有効長しの範囲でちょうど割り切れ
るように巻き付け角度θを設定し、その巻き付け角度θ
で巻き付けを開始する。数層にわたって巻き付けを行っ
て巻き太りが生じ、そのままでは１層当たりの巻き付け
回数が有効長しの範囲で割り切れなくなってきたら、巻
き付けを行いつつ測定器７によってマンドレル５の全長
にわたってフィラメント積層体６の外径を連続的にある
いは所定間隔ごとに間欠的に測定する。

すると、その測定値が制御装置（図示せず）に人力され
、制御装置はそれらのデータからその時点におけるフィ
ラメント積層体６の外径寸法の平均値を演算し、それに
基づき、以降の巻き付けにおいては、１層当たりの巻き
付け回数が製品の有効長しの範囲で丁度良く割り切れる
ように巻き付け角度θか微調整される。

このように、本実施例のフィラメントウイングーにおい
ては、マンドレル５に巻き付けられたフィラメント積層
体６の外径寸法を測定器７によって直接的に測定するの
で、巻き付けの途中段階におけるフィラメント積層体６
の外径寸法を、単に積層数から想定する従来の場合に比
して正確に把握できることは勿論のこと、巻き太りが生
じるにつれて巻き付け角度θが制御装置により自動的に
修正されてその都度最適値に設定され、したがって、良
好な製品を効率良く得ることができるものである。

また、フィラメント積層体６の外径寸法を接触状態で測
定する場合にあっては、巻き付け直後のフィラメント２
や未硬化状態の樹脂に悪影響を及ぼす恐れがあるが、上
記のフィラメントワインダ一ではレーザ光を利用した６
１リ定器７を用いて非接触状態で測定するようにしたの
で、そのような恐れは全くない。

なお、上記実施例においてはレーザ光を利用した測定器
を用いたか、非接触状態でフィラメント積層体の外径寸
法を測定できれば、池の測定器たとえば可視光線や超音
波を利用する測定器を用いることも可能である。

また、上記実施例では、測定器を装置本体に搭載し、そ
の測定器を装置本体とともに移動させることでマンドレ
ルの全長にわたってフィラメント積層体６の外径を測定
するようにしたが、必ずしもそうすることはなく、マン
ドレルの長さ方向の任意の点においてのみ外径するを測
定すれば十分な場合には、測定器を装置本体とは別体と
して所定位置に固定的に設けることでも良い。

さらに、上記実施例における測定器は、２対のレーザ発
光器およびレーザ受光器を備えてマンドレルの上部およ
び下部でそれぞれ外径を測定するようにしたか、１対の
レーザ発光器およびレーザ受光器のみによってマンドレ
ルの上部または下部で外径を測定することでも良い。

「発明の効果」 以上で詳細に説明したように、本発明のフィラメントワ
インダーは、フィラメントを，マンドレルに巻き付けて
形成したフィラメント積層体の外径寸法を測定器により
測定するとともに、その測定器による測定データに基づ
いてマンドレルの軸線に対するフィラメントの巻き付け
角度を制御装置により微調整するように構成したから、
巻き付けの途中段階におけるフィラメント積層体の外径
寸法を正確に把握できることは勿論のこと、巻き太りが
生じるにつれて巻き付け角度が自動的に修正されてその
都度最適値に設定され、したがって、良好な製品を効率
良く得ることができる、という効果を奏する。また、測
定器は外径寸法の測定を非接触状態で行うものとしたの
で、測定に際して巻き付け直後のフィラメントや未硬化
状態の樹脂に悪影響を及ぼす恐れもない、という効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示すもので、
第１図は平面図、第２図は側面図である。 第３図は従来一般のフィラメントワインダーの概略構成
を示す斜視図、第４図はマンドレルに対するフィラメン
トの巻き付け状態を示す図である。 ２・・・・・・フィラメント、３・・・・・・装置本体
、４・・・・・・キャリノジ、５・・・・・・マンドレ
ル、６・・・・・・フィラメント積層体、７・・・・・
・測定装置、１１ａ，ｌｌｂ・・・・・・発光器、１２
ａ，１２ｂ・・・・・・受光器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　フィラメントに樹脂を含浸させて繰り出す装置本体を
   横方向に往復移動させつつ、その装置本体の前方におい
   てマンドレルを回転させることによって、そのマンドレ
   ルにフィラメントを螺旋状にかつ複数層にわたって巻き
   付けてフィラメント積層体を形成するように構成された
   フィラメントワインダーにおいて、前記フィラメント積
   層体の外径寸法を非接触状態で測定するための測定器を
   設けるとともに、その測定器による測定データに基づい
   てマンドレルの軸線に対するフィラメントの巻き付け角
   度を微調整するための制御装置を具備してなることを特
   徴とするフィラメントワインダー。