JPS58224976A - テ−プワインデイング装置 - 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】 本発明はマンドレルの外周へテープを巻付けてシャフト
を製作するだめのテープワインディング装置に関する。

マンドレルの外周にテープを巻付けてシャフトを生産す
る装置は各種提案されている。中でもマンドレルを回転
させると共にテープをこのマンドレルの軸心に沿って往
復並進させるワインディング装置が小型で構造が簡単な
ため広く用いられている。しかしこのワインディング装
置は一方向の並進で同方向一層巻しかできないため、多
層巻する場合多数往復箪進させる必要があり、生産性に
劣る不具合を有している。

本発明は上記事実を考慮し、マンドレルの回転とテープ
往復並進機構の組合せを用い、互に逆方向の並進により
同時に交叉巻を可能にして均一、且つ強い中空シャフト
の生産を可能にするとともに生産性を向上したテープワ
インディング装置な得ることを目的としている。

本発明に係るテープワインディング装置はマントレルノ
両側をマンドレルに沿って移動可能な一対のキャリヤへ
それぞれテープ供給装置を搭載し、往復駆動装置でキャ
リヤをマンドレルに沿って互に反対方向へ往復動させる
ことによりマンドレル外周へ同時にテープを巻付けるも
のである。

上述の構成よ構成る本発明のテープワインディング装置
は、互いに反対方向に並進移動するＩＪ−ルにより、同
行程でマンドレルにテープを交互に巻付けるものである
ため、均一かつ強い中空シャに引張力を与えるため、マ
ンドレルのたわみが少なく高品質シャフトの生産を可能
にするという利点を有する。

本発明装置は、一対のキャリ、ヤの反対方向並進により
、交叉二層巻を可能にするので生産性が高いという利点
を有する。

本発明は、実施するに当たり、次の様な態様を採９得る
。

本発明の第１の態様は、テープ供給装置を必要量のテー
プを貯留したテープ貯留装置と、テープ間に介挿された
離形紙を巻き取る巻取機構とから構成したもので、予か
しめ必要量のテープを貯留しておくため、途中でテープ
の補充、交換が不要であるとともに、雛形紙の処理が楽
になるという利点を有する。

本発明の第２の態様は、テープ供給装置を、マンドレル
にテープを巻き付けるまでの間でテープを加熱する加熱
手段で構成するものであり、マンドレルにテープが巻き
付けるまでにテープを加熱し、加熱により柔らかくなっ
たテープを巻き付けるため、マンドレルへのテープのな
じみが良く均一にテープをマンドレルに巻き付けること
ができ、均−且つ強い中空シャフトを得ることができる
という利点を有する。３．。

本第２の態様は、繊維をテープの幅方向に並設　　　−
□１１して樹脂層により一体化して成形したプリプレグ
テープを巻き付ける場合で、腰の強い（剛性が高い）繊
維を使用する場合には、マンドレルへのテープのなじみ
を良くするので、均−且つ強い中空シャフトを生産する
のに最適である。

以下本発明の実施例を図面に従い説明する。

第１．２図に示される如く本実施例に係るテープワイン
ディング装置ではベッド１０上へ芯押し台１２及び主軸
台１４によりマンドレル１６が水平に軸支されている。

即ちベッド１０の長手方向一端部（第１図左端）付近に
立設された芯押し台１２には芯押し軸１８が細心を水平
として軸支されており、操作ノ・ンドル２０の回転によ
り芯押し軸１８を軸方向へ微少移動するようになってい
る。一方ベッド１０の他端部（第１図右端）：二立役さ
れる主軸台１４には主軸２２が軸心な水平として、且つ
芯押し軸１８と同軸的に軸支されている。

この主軸台１４から突出した主軸２２にはチャック機構
が設けられてマンドレル１６の右端を同軸的に固定して
おり、マンドレル１６の左端は芯押し軸１８の先鋭端部
によって芯押し軸１８と同軸的に軸支されている。

主軸台１４の他端から突出した主軸２２にはプーリ２４
が固着されている。このプーリ２４は主軸台１４の直下
に配置されるプーリ２６との間にベルト２８が巻掛けら
れている、プーリ２６は２段切換変速機３０を介してマ
ンドレル回転モータ３２の出力軸へ連結されており、こ
のマンドレル回転モータ３２は主軸台１４の下方でベッ
ド１０へ固着されている。従ってマンドレル回転モータ
３２はその出力を２段階に変速した後に主軸２２を回転
するようになっている。

ベッド１０には第２図に示される如く平面的に見てマン
ドレル１６の軸心を挾んだ両側にマンドレル１６の軸心
：Ｅ沿って断面略コ字状のガイド溝３４Ａ、３４Ｂが形
成されている。これらのガイド溝３４Ａ、３４Ｂには第
３図に示される如くトラバースキャリヤ３６Ａ、３６Ｂ
がベアリング３８を介してそれぞれ支持されている。従
ってこれらのトラバースキャリヤ３６Ａ、３６Ｂはガイ
ド溝３４Ａ、３４Ｂに沿って、即ちマンドレル１６の細
心に沿って移動自在となっている。

トラバースキャリヤ３６Ａの一端にはワイヤ４０の一端
が固着されており、このワイヤ４０の他端はトラバース
キャリヤ３６Ｂの一端へ固着されている。このワイヤ４
０の中間部はガイド＠３４Ａ。

３４Ｂの右端へ軸心を垂直として軸支されたグー１Ｊ４
２Ａ、４２Ｂへ巻掛けられてそれぞれ直角に屈曲されて
いる。一方トラバースキャリャ３６Ａの他端にはワイヤ
４４の一端が、トラバースキャリヤ３６Ｂの他端にはこ
のワイヤ４４の他端が固着されており、このワイヤ４４
の中間部はプーリ４２とは反対側のガイド溝層部へ軸支
された垂直軸心のグーＩＪ４６Ａ、４６Ｂへ順次巻掛け
られて直角（二屈曲されている。

これらのワイヤ４０．４４は緩みなく張り掛けられてお
９、従ってワイヤ４０．４４とトラバースキャリヤ３６
Ａ、３６Ｂとはループ状を形成している。このためトラ
バースキャリヤ３６Ａと３６Ｂとはガイド溝３４Ａ、３
４Ｂに沿って互に反対方向へ、即ちトラバースキャリヤ
３６Ａが第２図矢印Ａ方向へ移動すればトラバースキャ
リヤ３６Ｂは矢印Ｂ方向へ移動するよう（ニなっている
。

ブーＩＪ　４２　Ｂは第１図に示される如く無段変速機
４８を介して正逆転トラバースモータ５０へ連結されて
いる。このトラバースモータ５０はベッド１０へ固着さ
れて、正逆転によりトラバースキャリヤ３６Ａ、３６Ｂ
を往復動させる構成である。

トラバースキャリヤ３６Ａ、３６Ｂ上にはテープ供給装
＆５２Ａ、５２Ｂがそれぞれ搭載されている。このテー
プ供給装置５２Ａ、５２Ｂを第４図に従って説明すると
、トラバースキャリヤ３６Ａ及び３６Ｂには架台５４が
立設されており、トラバースキャリヤ３６Ａ及び３６Ｂ
との間にベアリング５６を介して支持されることにより
垂直軸回りに回転自在となっている。

この架台５４の中間部にはテープリール５８が水平軸回
りに軸支されており、巻付テープ６０を層状に巻取って
いる。また架台５４の中間部からは水平方向にアーム６
２が突出しており、このア　　　９′−ムロ２の中間部
及び先端部付近にそれぞれ一対のガイトロ〜う６４．６
６を軸支している。これらのガイドローラ６４．６６は
その接触外周部間（＝テープ６０を挾持して案内しマン
ドレル１６方向へ正確に移動させるようになっている。

架台５４の上端部付近には離型紙リール６８が軸支され
ており、テープリール５８へ層状に巻取られた巻付テー
プ６０の間へ挿入されている離形紙７０をガイドローラ
６４で折り返した後に巻取るようになっている。

架台５４に設けられたモータ７２はテープリール５Ｂを
巻取る方向に弱い付勢力を与えて常に巻付テープ６０に
張力を付与し、モータ７４は離型紙リール６８を巻取る
方向に付勢力を与えているが、モータ７２の駆動力より
は弱くなっている。

またアーム６２にはガイドローラ６４．６６の中間部に
、通過するテープ６０の表裏面に面する面状ヒータ７６
が設置されている。これらのヒータ７６はテープ６０の
予加熱を行なって巻付直前にテープを柔軟にし、テープ
のなじみを良くして均一な巻付けを可能にしている。

これらのテープ供給装置５２Ａ、５２Ｂから引出される
巻付テープ６０は、第２図に示される如く平面的に見て
マンドレル１６の軸心と角度θ又は角度−〇で巻付けら
れるようになっている。この実施例ではθ＝４５度であ
る。またこの実施例ではマンドレル１６が主軸２２方向
から見て左回転されるので、第２図のマンドレル左端か
ら右端へ至るテープ６０は左巻き（一般的な左ねじと同
じ螺旋巻状態）であり、マンドレル右端から左端へ至る
テープ６０は右巻き（同様に右ねじと同じ螺旋巻状態）
となる。

このように角度０又は−〇だけ傾斜した巻付状態でテー
プ供給装置５２Ａ、５２Ｅがマントル１６の右端又は左
端べ至った場合には、テープ６０とマンドレル１６との
交差角度を約９０度変更して逆方向へ、すなわち角度θ
から一〇へ又はその逆方向へ移動可能にするだめ、マン
ドレル１６の軸方向端部に方向変換手段が設けられてい
る。

この方向変換手段を詳しく説明すると、マンドレル１６
の軸方向端部付近には軸心を挾んで互に反対方向に向い
た２等辺３角形プレー）７８Ａ。

７８Ｂが固着されている。これらの３角形プレート７８
Ａ、７８Ｂの斜辺はテープ６ｏの幅寸法と同等以上とさ
れており、テープ６ｏがマンドレル１６の端部へ至った
後にこの３角形プレート７８Ａ、７８Ｂの斜辺で折り返
されるようになっている。

このため、テープ供給装置５２Ａの折９返し位置を検出
させるべくベッド１ｏにはリミットスイッチ８０，８２
，８４．８６が取付けられてトラバースキャリヤ３６Ａ
と接触するようになっており、トラバースキャリヤ３６
Ａがリミットスイッチ８０へ接触した場合には第１図に
示される如くテープ供給装置５２Ａからのデープロｏが
巻付けられているマンドレル１６の左端部では３角形プ
レート７８Ａが垂直上方を向き、右端部の３角形プレー
）７８Ｂは下方を向くようになっている。

また同様にトラバースキャリヤ３６Ａがリミットスイッ
チ８６に接触した場合にはこれと逆方向を向くようにな
っている。

次に本実施例によるテープワインディング動作を説明す
る。第１，２図はテープ供給装置５２Ａ。

５２Ｂがマンドレル１６の両端部へ巻付テープの先端部
を接着して始動可能状態となっている。

この状態でマンドレル回転モータ３２を高速で駆動する
と共に正逆転トラバースモータ５ｏを一方向に回転させ
てマンドレル１６を矢印Ｃ方向に回転させ、トラバース
キャリヤ３６Ａ及びテープ供給装置５２Ａを矢印入方向
−＼、トラバースキャリヤ３６Ｂとテープ供給装置５２
Ｂとを矢印Ｂ方向へ移動させる。これによってマンドレ
ル１６の外周へはテープ６０が角度θ、−θで巻付けら
れ、この巻付力でテープ６ｏには張力が生じ、テープ供
給装置５２Ａ、５２Ｂからテープ６ｏが順次引出される
。テープ供給装置５２Ａがらのテープ６゜は左巻きで、
テープ供給装置５２Ｂからのテープ６０は右巻きでマン
、、ドレル１６へ同時に巻付けられ、この場合テープ６
０の巻取り角度θとマント　　　　−レル回転数０１テ
ープ供給装置の往復速度Ｖ１マンドレル１６の直径りの
関係は、 となり、巻付テープ６０をマンドレル外周へ隙間なく巻
付けるために必要なテープ幅寸法ｄは巻付角度θとマン
ドレル１６の外径りによって決定され、 πＤ ｄ＝ｓｉｎθＸ□・・・・・・・・・（２）となる。こ
のようにテープ供給装置５２Ａ、５２Ｂがマンドレル１
６の軸心を介した反対方向へ配置されて軸心に沿って互
に反対方向へ移動するのでマンドレル１６には常に対称
のテープ引張荷重が作用すること（二なる。このためマ
ンドレル１６の撓み量は極めて少ない。またこの実施例
におけるテープ供給装置５２Ａ、５２Ｂはテープリール
５８へ必要なテープを層状に巻取っているため、引出し
たテープをガイドローラ６４．６６で正確にマンドレル
１６の近くまで案内することができ、長い距離に渡って
巻付テープを案内して移動させることによるテープの捻
れを小さくして正確な巻付けを行うことができる。

テープ供給装置５２Ａ、５２Ｂが第２図矢印Ａ。

Ｂ方向に互に反対方向に移動し、トラバースキャリヤ３
６Ａがリミットスイッチ８６に接触すると一対の巻付テ
ープ６０はそれぞれマンドレル１６の両端部へ至ったこ
とになり、テープの巻付方向を変更する必要がある。こ
のためリミットスイッチ８６によってマンドレル回転モ
ータ３２及びトラバースモータ５０が停止する。この停
止状態では第１図と異なり３角形プレー）７８Ａは下方
に、７８Ｂは上方へ向いている。

その後、正逆転トラバースモータ５ｏは逆方向に回転し
、トラバースキャリヤ３６Ａを第２図に２点鎖線で示さ
れる如くリミットスイッチ８４を作動させる位置まで矢
印Ｂ方向に移動する。同時にトラバースキャリヤ３６Ｂ
も同じ量だけ矢印入方向に移動する。この間にマンドレ
ル回転モータ３２は低速でマンドレル１６を半回転させ
て３角形プレー）７８Ｂを垂直下方へ、３角形プレート
７８Ａを垂直上方へ向ける。

これによってマンドレル１６の右端へ巻世けられていた
テープ６０は３角形プレー１−７８Ｂの斜辺で折り返さ
れて左巻から右巻状態へと変更されることになり、同様
にマンドレル１６の左端ではテープ供給装置５２Ｂから
のテープが３角形プレー１７８Ａの斜辺で折シ返されて
布巻の状態から左巻へと変換される。

ここで再び２段切換変速機３０によってマンドレル１６
を高速回転させればトラバースモータ５０の回転によっ
て矢印Ｂ方向へ移動するテープ供給装置５２Ａは巻付テ
ープを右巻状態で、テープ供給装置５２Ｂは巻付テープ
６０を左巻状態で供給する。

この逆方向移動時には既にマンドレル１６の外周へ２層
にテープが巻付けられマンドレル１６の外径が実質的に
拡大されているので、テープをこれらの外周へ更に隙間
なく巻付けるためにはトラバースキャリヤ３６Ａ、３６
Ｂの移動速度をわずかに減少させる必要があり、この調
整は無段変速機４８を用いて行う。

マンドレル１６の左端及び右端へ至ったテープ供給装置
５２Ａ、５２Ｂは再びマンドレル１６の回転と連動して
巻付角度を９０度変更し矢印Ａ。

Ｂ方向へと移動する。

第５図にはマンドレル回転数及びドラパルスキャリヤの
移動速度がリミットスイッチ８０から８６の取付位置及
び時間経過に対応して示されている。

図中Ｖはマンドレル１６の外径変化１′″一対応したト
ラバースキャリヤの減速量である。

上述の構成作用を奏する第１実施例装置は、本発明およ
び本発明の第１及び第２態様の効果を奏するほかテープ
供給装置５２Ａ、５２Ｂの往復とマンドレル１６の回転
とが繰返され、テープ６０がマンドレル外周へ順次巻掛
けられて製品となるが、−往復で２層のテープが巻付け
られるので、作業能率は従来の倍となる。

このような本実施例の装置は、従来の巻付装置のマンド
レル１６両側へテープ供給装置を設ける脚”・ と共に駆動機構を若干変更するのみで作成でき、従来装
置の簡単な改良で構成することができる。

次に第６．７図にはトラバースキャリヤ３６Ａ、３６Ｂ
の他の駆動手段が示されており、前記実施例（＝おける
ワイヤ駆動による緩みを解消している。

この第２実施例では前記第１実施例のガイド溝３４Ａ、
３４Ｂ内へこれらのガイド溝の長手方向に沿った送りシ
ャツ）８８．９０が配置されて軸心が互（二平行となっ
ている。

これらの送りシャフト８８．９０の外周（二は同方向の
雄ねじが刻設されており、トラノ（−スキャリャ３６Ａ
、３６Ｂと螺合している。またこれらの送り７ヤフ）８
８，９０の端部には傘歯車９２゜９４がそれぞれ同軸的
に固着されており、それぞれ傘歯車９６．９８と噛合っ
ている。これらの傘歯車９６．９８は連結シャフト１０
０で同軸的に固着されており、送りシャフト９０の他端
には一対の駆動用傘歯車１０２を介して正逆転トラノ（
−スモーク５０が連結されている。

従ってモータ５０で回転される送りシャツ）９０はその
回転力を送りシャフト８８へ伝達し、送りシャツ）８８
．９０が互に反対方向（二回転するようになっている。

このためガイド溝３４Ａ、３４Ｂによって回転が阻止さ
れているトラノく−スキャリャ３６Ａ、３６Ｂは送りシ
ャツ）８８．９０の長手方向に沿って互に反対方向へ往
復動する。

この結果この実施例でも、一対のテープ供給装置５２Ａ
、５２Ｂを互に反対方向へ往復動させてマンドレル１６
の外周へ一往復で４層のテープを巻付けることができ、
効率のよいテープ巻付作業が可能となる。

次に第８図には本発明の第３実施例が示されている。こ
の実施例では単一のモータな用いてマンドレルの回転と
ヂープ供給装置の往復動を行うようになっている。

即ちモータ１０４の出力軸１０６には一対のフ。

−１７１０８，１１０が固着されておφ、それぞれブー
９１１２，１１４との間にベルト１１６゜１１８が巻掛
けられてモータ１０４の回転を伝達させるようになって
いる。

プーリ１１２は逆転用ギヤボックス１２０、無段変速機
１２２を介してプーリ１２４を回転させ、このプーリ１
２４が第１図（′−示されるプーリ２４等のトラバース
キャリヤ駆動機構へと伝達されるようになっている。一
方ブーリ１１４は２段変速機１２６を介してプーリ１２
８を回転させ、このプーリ１２８がマンドレルを回転さ
せるようになっている。

従ってこの実施例では単一のモータ１０４を用いてこの
駆動力を逆転用ギヤボックス１２０の正転、逆転及び無
段変速機１２２の変速でトラバースキャリヤをマンドレ
ルに沿って往復動させると共に、２段変速機１２６を介
してマンドレル１６をテープ巻付操作中は高速回転で巻
付方向変換時は低速回転で回転させることができる。

この結果この実施例でも一対のテープ送り装置を互に反
対方向へ駆動して一対のテープを同時に１ マンドレルの外周へ巻付け、効率よくテープ巻付作業を
行うことができる。

なお上記各実施例のマンドレル及びテープ供給装置の駆
動手段は一例であり、上記以外にも各種の駆動手段が考
えられる。

以上説明した如く本発明に係るテープワインディング装
置はマンドレルの両側へ往復動装置によってテープ供給
装置を互に反対方向へ移動させて同時にマンドレル外周
へテープを巻付けるので極めで効率のよいテープ巻付作
業を行うことができる優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明：二係るテープワインディング装置の第
１実施例を示す正面図、第２図は第１図の平面図、第３
図は第１図の右側面図、第４図はテープ供給装置を示す
正面図、第５図はマンドレル回転数とキャリヤ移動速度
の関係を時間変化に伴って示した線図、第６図は本発明
の第２実施例を示す平面図、第７図は第６図■−■線断
面図、第８図は本発明の第３実施例を示す系統図である
。 １０・・・ベッド、１′６・・・マンドレル、３０・・
・２＆切　　　？換変速機、３２・・・マンドレル回転
セータ、３４Ａ。 ３４Ｂ・・・ガイド溝、３６Ａ、３６Ｂ・・・トラバー
スキャリヤ、４０．４４・・ワイヤ、４２．４６．１０
８．１１０．１１２゜１１４・・・プーリ、４８・・・
無段変速機、５０・・・正逆転トラバースモータ、５２
Ａ、　５２Ｂ・・・テープ供給装置、６０・・・巻付テ
ープ、８０．８２．８４．８６・・・リミットスイッチ
、８８．９０・・・送りシャフト、９２．９４．９６゜
９８・・・傘歯車、１００・・・連結シャフト、１０２
・・・駆動用傘歯車、１０４・・・モータ、１２０・・
・逆転用ギヤボックス。 代理人　弁理士　　中　島　　　淳 ４１

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　テープ巻付用のマンドレルと、このマンドレ
   ルを回転させるマンドレル回転装置と、前記マンドレル
   の両側をマンドレルの軸心に沿って移動可能な一対のキ
   ャリヤと、これらのキャリヤをマンドレルに沿って互に
   反対方向へ往復動させる往復駆動装置と、前記キャリヤ
   へそれぞれ搭載され巻付テープをマンドレルへ供給する
   テープ供給装置と、を有するテープワインディング装置
   。
2. （２）前記テープ供給装置は必要量のテープが貯留した
   テープ貯留装置と、テープ間に介挿された離形紙を巻取
   る巻取機構とから成ることを特徴とした前記特許請求の
   範囲第１項に記載のテープワインディング装置。
3. （３）前記テープ供給装置はマンドレルにテープを巻付
   けるまでの間でテープを加熱する加熱手段を有すること
   を特徴とした前記特許請求の範囲第１項または第２項に
   記載のテープワインディング装置。