JPH0764473B2 - 繊維設置装置 - Google Patents

繊維設置装置

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JPH0764473B2
JPH0764473B2 JP61293337A JP29333786A JPH0764473B2 JP H0764473 B2 JPH0764473 B2 JP H0764473B2 JP 61293337 A JP61293337 A JP 61293337A JP 29333786 A JP29333786 A JP 29333786A JP H0764473 B2 JPH0764473 B2 JP H0764473B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、繊維設置装置に関し、特にフィラメント即ち
繊維が繊維クリール組立体から回転する成形工作物まで
延長されるフィラメント・ワインディング装置に関す
る。
〔従来の技術〕
フィラメント・ワインディング装置の典型的な使用法
は、圧力容器、ロケットのケーシング等のための補強し
た円筒状の定形物を形成することである。
ある従来技術の装置では、繊維を保持する構造体が垂直
方向に駆動される摺動台を備えていて、この摺動台は、
成形工作物の支持のため用いられる水平方向の回転する
マンドレルに対してその頭上にくる配置となっている。
またそれぞれが共通の送出し口を通される複数本の繊維
が巻かれたスプールからなる対応する繊維クリール組立
体が摺動台と共に頭上に支持される。他の形式の従来技
術の装置では、旋盤における切削工具と丁度同じ方法
で、回転するマンドレルの半径方向に送りを生じる水平
方向に運動可能な横送り台を使用している。しかしこれ
ら水平方向に運動する横送り台を用いる形式の装置にお
いても、繊維を送出し口に送るため高架式の、即ちマン
ドレルの頭上にくるクリール組立体が設けられている。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述の従来の装置においては、クリール組立体の保守
や、スプールの交換が極めて困難であるという問題が存
在している。
〔課題を解決するための手段〕
本発明による繊維設置装置は、基部と、該基部上にあっ
て実質的に水平な軸線に沿って成形工作物を支持する成
形工作物保持装置とを有する形式のものである。この装
置は、水平な軸線に対して平行に位置決めされた支持梁
であって、その両端部が基部に支持される１対の支持柱
体により支持されている長形の支持梁と、支持梁から下
垂しかつ支持梁に形成された経路に沿って水平軸線に対
し平行な第１の方向に運動自在なキャリッジと、該キャ
リッジに形成された経路により支持されかつ該経路上を
第１の方向に対して直角の第２の方向に運動自在な横送
り台と、該横送り台に対して取付けられかつこれから下
垂する繊維クリール組立体と、横送り台上に配置され、
キャリッジと横送り台が運動する間、繊維クリール組立
体から成形工作物に向けて繊維を案内する繊維送出し装
置と、を備えている。
１つの実施例では、繊維送出し装置は、繊維を空間内の
種々の方位の軸線を通るように案内することができる多
重軸線可動ロボット手首装置を含み、これにより繊維は
凸状、凹状あるいは平坦な面上に設置することができ
る。
〔実 施 例〕
第１図においては、床に取付けられた工作物保持機構20
0を備えた繊維設置装置100が示されている。床201は、
工作物保持機構200と繊維供給組立体300に対する共通の
基盤として作用する。これにおいては、構造はモジュー
ル型が選択されるが、ある事例においては工作物保持機
構200および繊維供給組立体300を単一の基部構造例えば
鋳造物または溶接体上に構成できることが判るであろ
う。工作物保持機構200については詳細な説明は尽くさ
ないが、これは複数の成形工作物11a,11bを保持して回
転させることができる動力源（単数または複数）を有す
る従来技術の複数の装置のいずれでもよいためである。
工作物が回転される場合には、繊維設置装置100は通常
「フィラメント・ワインディング装置」と呼ばれる。し
かし、当業者には、この装置100についての以降の記述
から、これが種々の面、例えば凹状、凸状および平坦な
面上に繊維の設置を行うものであることが明らかであろ
う。
成形工作物11a,11bは図面と直角に長形を呈し、その共
通の軸線12が成形工作物11a,11bの装填および取外しを
助けるため水平（Ｘ軸）方向である。
繊維供給組立体300は、二股状として断面で示された高
架の水平支持梁301を含むが、当業者にはこの梁301が中
空の箱状のものあるいは中実でもよいことが判ろう。こ
の場合でも支持装置としての機能は果せる。支持梁301
は、更に、床201上に取付けられた端部支持体304,305に
よって両端部302,303（第２図参照）で支持されてい
る。第１図の断面図は、支持梁301の前後の面306,307が
これに取付けられた平行な丸棒308を有することを示し
ている。この棒308は更に、Thompson Bearing社により
商標「ROUNDWAY」の下で製造されるベアリングの如き開
放型ボール・ブッシングの形式のベアリング309を支持
している。このベアリング309は、吊下げられた即ち支
持梁301の下方に延びてこれによりこの梁から下垂する
キャリッジ400に対してボルト止めされたブラケット310
に支持されている。このキャリッジ400には後部に伝達
箱401、駆動モータ402およびピニオン（図示せず）が設
けられ、キャリッジ400を支持梁301の長手方向下方で
「Ｘ軸方向」に推進する。
キャリッジ400は、長い中空のハウジング501を有しかつ
これまたThompson社から入手可能の循環型転がりローラ
・ベアリング503に支持された矩形状の走行路装置502上
に支持された横送り台500を支持している。この横送り
台500は、工作物保持機構200の水平なＸ方向軸に対して
90゜の角度で運動するよう指向されている。支持梁301
に対して直角に横送り台500を推進させるため駆動モー
タ504およびボールねじ505が設けられている。横送り台
ハウジング501は繊維クリール組立体600をその最も下の
面上に支持して、繊維の配置の完全な状態の維持および
（または）繊維クリール組立体600の再装填の目的のた
め、繊維スプール即ちクリール601が機械の保守要員に
より容易に接近できるようにする。繊維クリール組立体
600の個々のクリール601は、支持梁301に対して平行に
繊維クリール組立体600の両側から外方へ延長する水平
なクリール軸602の周囲で回転可能である。動力を与え
られるクリール軸602はベアリング603で保持され、ある
予め定めた量の繊維の張力で繊維13即ちフィラメントを
クリール601から引張ることができるようにトルクモー
タ604によって駆動され、また弛みが生じると、一般の
複合テープ設置装置において使用されるものと同じ方法
で前記トルクモータ604はこの弛みを吸収するため反転
される。第１図の望ましい実施態様においては、ロボッ
ト手首装置700が横送り台ハウジング501の前面506上に
支持されており、構造の詳細は省略したがこの手首装置
は本発明の譲受人であるCincinnati Milacron社から購
入することができる。この手首装置は米国特許第4,068,
536号に示されたものと略々同じであり、読者は構造の
詳細についてはこの米国特許を参照されたい。本発明の
理解のためには、端部作動板701即ち工具保持板が手首
装置700から横送り台ハウジング501の後面507まで延長
する内部駆動装置および同心状チューブに従って３方向
軸線を中心に運動し得、前記チューブは伝達箱702を介
して複数の駆動モータ703に対して結合されることは知
れば充分である。この駆動モータは、端部作動板の操作
のため同時に１つ、または２つ、また３つの交叉軸線を
中心とする駆動（「転動」）を行なう能力を有する。
端部作動板701は、繊維送出し装置800を含む工作パッケ
ージを支持し、これにおいては複数本の繊維13がクリー
ル組立体600から案内ローラ組立体801を経て最後に繊維
送出し口802を通るように引張られる。更に、繊維送出
し装置800は、繊維13を成形工作物11a,11bに対して押圧
することを助けるように予め定めた回数必要に応じ使用
することができる締固めローラ803を有する。繊維送出
し装置の作用については、第６図乃至第11図に関して更
に記述する。
第３図および第４図は、成形工作物11cに対して垂直状
態に繊維送出し口802を運動させるため垂直即ち「Ｙ
軸」が決定される本発明の第２の変更例を示す。支持梁
301は再び二股状として示され、倒置した「Ｔ」字と似
たキャリッジ403がその間で最上部の面311まで延長する
中央部のキャリッジ・ステム部分404を有する。このキ
ャリッジ・ステム部分は上部と下部が開放した形式のボ
ール・ブッシング405を有し、また丸棒406がボールねじ
駆動部407によってキャリッジ403に対して推進される垂
直方向に延長するサドル装置900に対して固定されてい
る。サドル装置900の底部901は、第１図に示される方法
で横送り台500を支持するように作用する。
第５図の底面図は、繊維の側方に延長するクリール601
を備えたクリール組立体を示し、個々の繊維13が案内ロ
ーラ組立体801を通り、最後にコーム装置804を経て繊維
送出し口802まで引張られる。
（繊維送出し装置） 第６図乃至第11図は、繊維送出し装置800に関し、また
第６図の部分断面図においては、この装置800が手首装
置の端部作動板に対して取付けられた状態で示されてい
る。この端部作動板701は横送り台500の中心の長手方向
のＺ軸と交叉する第１の傾斜回転軸線702の周囲で回転
可能である。手首装置700はまた横送り台のＺ軸の周囲
で回転可能であり、端部作動板701と繊維送出し装置800
との組合わせはまた水平のＺ軸に対する第１の軸線702
の収束点704を通る第２の斜め軸線703の周囲で回転可能
である。繊維送出し装置800の側壁面805は、１対のスプ
ロケット807,808を介して回転可能な扇形歯車810と噛合
うピニオン809を駆動するトルクモータ806を支持してい
る。この扇形歯車810は、駆動軸811を介して案内ローラ
組立体801を回転させるように作用する。繊維は長短の
交叉するローラ812,813を横切る方向に案内され、内部
のコーム装置804、再始動機構830を介し、繊維裁断装置
832を通って繊維送出し口802に至る。この繊維送出し口
802は通常繊維送出し装置800における最後の要素である
が、第６図に示されるように、この例では、ある複合テ
ープ設置装置において用いられる方法と同様に、締固め
ローラ803が繊維13を設置面上に押圧するように作動さ
せられる。この締固めローラ803は、繊維送出し装置800
の壁面805,816間に延長する枢着ピン815上に支持される
枢動板814上に支持されている。この枢動板814は、繊維
送出し装置800の側壁面805,816内に配置されたベアリン
グ819における側方の短軸818上にＵリンクで支持された
シリンダ817によって引込み位置と前進位置（実線で示
す）との間に運動させられる。第９図は、新たな繊維の
設置が繊維の滑りが最小限度となるように面に対する繊
維の自由端部の固定の確保を開始する時、締固めローラ
803を回転させるモータ824に対しタイミング・プリー／
ベルト装置823を介して結合された出力軸822に対し歯車
で噛合うローラ軸821を備えた締固めローラ803に対する
ベアリング支持装置820を示している。
繊維裁断装置832および再始動機構830は、繊維中の途切
れた繊維の設置を自動的に制御するための手段を提供す
る。第６図に引込み位置で示され裁断ナイフ834は、繊
維をアンビル836に押付けて裁断して最初の自由端部を
繊維送出し装置800に更に前進させることにより面上に
設置した状態のままにし、２番目の自由端部に関して新
たな繊維の設置を開始する。２番目の自由端部から始め
る繊維の設置は、再始動機構830の使用によって開始す
る。繊維は、その２番目の自由端部の上方でシリンダ84
2と844により生じるベルト・ローラ・ハウジング838,84
0の前進運動によって把持ベルト825と826間で把持され
る。把持ベルト825,826は、第11図においてベルト・ロ
ーラ・ハウジング838,840内で端面が見えている。把持
ベルト825,826は、モータ846によりその各ローラ上を第
６図に示されるプリーとベルトの駆動系を通って前送さ
れる。このように、繊維の２番目の端部は締固めローラ
803と設置面との間の噛合い点まで繊維送出し口802を通
って前送される。一旦新たな繊維の設置が開始され、２
番目の自由端部がこの面に対して固定されると、シリン
ダ842,844がベルト・ローラ・ハウジング838,840を引込
めて、繊維を把持ベルト825,826の把持状態から解除し
て繊維の設置の継続を許容する。
第12図および第13図の繊維供給組立体の別の実施態様に
おいては、横送り台312は２つの部材、即ち枢動可能な
ハウジング312bを支持する直線運動が可能な小滑子312a
からなっている。このハウジング312bは、その最後部の
端部付近で１対の短軸313を有し、これは小滑子312a内
の側方ベアリング314で支持される。小滑子312aの前部
は、端部において小滑子のブラケット316および枢動ハ
ウジング312bに対してＵリンクで支持された直線作動装
置315（例えば、図示したボールねじおよびナット装
置）を有する。この作動装置315を付勢することによ
り、垂直方向の摺動路装置を設ける必要もなく、繊維送
出し口802の略々垂直方向の運動を達成することができ
る。
当業者には、枢動ハウジング312bが運動中繊維送出し口
802に生じる小さな水平方向の運動が装置の制御部（図
示せず）によって生じる小滑子の小さな運動により補償
し得ることが判るであろう。
また、当業者は、第３図および第４図に示されたＹ軸方
向の構成がない場合には、繊維送出し口802における運
動の垂直成分が繊維13を平坦な垂直面に供給するため有
効であることも判るであろう。
望ましい実施態様では３軸の転動運動を有するロボット
手首装置700を用いたが、他の更に簡単なロボット手首
装置において種々の小さな運動を利用しあるいは見出す
ことができる。例えば、繊維送出し口802は、垂直方向
の小さな運動しかしない手首装置によって操作すること
もできる。ロボット手首装置はまた、小さな不要な運動
成分、例えば枢動ハウジング312bの枢動運動から生じる
Ｚ軸の運動を補償するためにも利用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は繊維設置装置を示す断面側面図、第２図は第１
図の繊維設置装置における繊維供給組立体の正面図、第
３図は垂直方向の滑子を備えた繊維設置装置を示す断面
側面図、第４図は繊維供給組立体の支持装置を示す正面
図、第５図は第１図の矢印５の方向に関するクリールお
よび横送り台を示す底面図、第６図は繊維送出し装置を
示す拡大側面図、第７図は繊維送出し装置を示す正面
図、第８図は第７図の線８−８に関する案内ローラ組立
体を示す平面図、第９図は第６図の線９−９に関する繊
維送出し装置の締固めローラの断面図、第10図は第６図
の線10−10に関する締固めローラの枢動シリンダの断面
図、第11図は第６図の線11−11に関する再始動機構の断
面図、第12図は垂直方向の運動を生じるため枢動運動を
用いる繊維設置装置の断面側面図、および第13図は第12
図の滑子および枢動可能なハウジングの正面断面図であ
る。 11a,11b……成形工作物、13……繊維、100……繊維設置
装置、200……工作物保持機構、201……床、300……繊
維供給組立体、301……水平支持梁、308,406……丸棒、
309……ベアリング、310……ブラケット、400,403……
キャリッジ、404……キャリッジ・ステム部、405……ボ
ール・ブッシング、407……ボールねじ駆動部、500……
横送り台、502……走行路装置、503……ローラ・ベアリ
ング、504……駆動モータ、505……ボールねじ、600…
…繊維クリール組立体、601……クリール、700……ロボ
ット手首装置、701……端部作動板、800……繊維送出し
装置、802……繊維送出口、803……締固めローラ。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】基部と、該基部上にあって実質的に水平な
    軸線に沿って成形工作物を支持する成形工作物保持装置
    とを有する繊維設置装置において、 前記水平な軸線に対して平行に位置決めされた支持梁で
    あって、その両端部が前記基部に支持される１対の支持
    柱体により支持されている長形の支持梁と、 前記支持梁から下垂しかつ支持梁に形成された経路に沿
    って前記水平軸線に対し平行な第１の方向に運動自在な
    キャリッジと、 該キャリッジに形成された経路により支持されかつ該経
    路上を前記第１の方向に対して直角の第２の方向に運動
    自在な横送り台と、 該横送り台に対して取付けられかつこれから下垂する繊
    維クリール組立体と、 前記横送り台上に配置され、前記キャリッジと前記横送
    り台が運動する間、前記繊維クリール組立体から前記成
    形工作物に向けて繊維を案内する繊維送出し装置とから
    なる繊維供給組立体を設けることを特徴とする繊維設置
    装置。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載の繊維設置装置
    において、前記繊維送出し装置が、工具支持板を備えた
    関節付きロボット手首装置と、前記工具支持板を前記第
    １と第２の方向に対し相互に直角をなす第３の方向に運
    動させる装置とを含むことを特徴とする繊維設置装置。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載の繊維設置装置
    において、前記成形工作物保持装置が、前記水平軸線を
    中心として前記成形工作物を回転させる装置を含むこと
    を特徴とする繊維設置装置。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第２項記載の繊維設置装置
    において、前記成形工作物保持装置が、前記水平軸線を
    中心として前記成形工作物を回転させる装置を含むこと
    を特徴とする繊維設置装置。
  5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項記載の繊維設置装置
    において、前記横送り台が、前記繊維送出し装置を支持
    する前記成形工作物保持装置に接近した方の第１の端部
    と、繊維送出し装置を駆動するための機構を支持する前
    記成形工作物保持装置から遠い方の第２の端部とを有す
    ることを特徴とする繊維設置装置。
  6. 【請求項６】特許請求の範囲第２項記載の繊維設置装置
    において、前記横送り台が、前記繊維送出し装置を支持
    する前記成形工作物保持装置に接近した方の第１の端部
    と、繊維送出し装置を駆動するための機構を支持する前
    記成形工作物保持装置から遠い方の第２の端部とを有す
    ることを特徴とする繊維設置装置。
  7. 【請求項７】特許請求の範囲第１項記載の繊維設置装置
    において、前記横送り台が水平な軸線を中心に枢動する
    ように支持された枢動可能なハウジングを有する小滑子
    からなり、前記繊維送出し装置が第３の垂直方向に運動
    するように前記枢動可能なハウジング上に配置され、さ
    らに前記枢動可能なハウジングを枢動させる作動装置が
    設けられることを特徴とする繊維設置装置。
  8. 【請求項８】特許請求の範囲第２項記載の繊維設置装置
    において、前記横送り台が水平な軸線を中心に枢動する
    ように支持された枢動可能なハウジングを有する小滑子
    からなり、前記繊維送出し装置が第３の垂直方向に運動
    するように前記枢動可能なハウジング上に配置され、さ
    らに前記枢動可能なハウジングを枢動させる作動装置が
    設けられることを特徴とする繊維設置装置。
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