JPS5824415A - フイラメントワインデイング方法及び装置 - 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、フィラメントワインディング法により物品を
智逸するための方法及び装置に係り、更に詳細には仕上
げられた物品の最適強度及び寸法精度を確保すべくフィ
ラメント帯の幅を一定に維持する能力が改善された方法
及び装置に係る。

強度が改善された物品を製造するためのフィラメントワ
インディング法の人気は高まる一方である。かかるフィ
ラメントワインディング法は一般に、完成した物品の所
要の形状に対応する形状を有する型又はマンドレルの周
りに結合材のマトリックス中に配冒された高゛強度フィ
ラメントを巻付け、次いでマトリックス材を乾燥させる
ことを含んでいる。

かかるフィラメントワインディング法は一般に、マンド
レル又は型を支持し且回転させる装置と、フィラメント
の連続的な帯を連続的に樹脂にて含浸させる装置と、樹
脂にて含浸されたフィラメントがマンドレルの周りに巻
付けられるときフィラメントの方向を適正に維持すべく
、マンドレルに対し横方向に運動し且枢動じつつマンド
レルの長さ方向に沿って往復動するワインディングヘッ
ドとを含んでいる。

完成した物品内に好ましからざる空所が形成されること
を防止し且その寸法精度を向上させるためには、ワイン
ディングプロセス中に於けるフィラメント帯の幅を正確
に維持することが重要であることが一般に認識されてい
る。従来技術によるフィラメントワインディング方法及
び装置に於ては、接着剤にて含浸されたフィラメント帯
をマンドレルへ案内するワインディングアイが採用され
ている。フィラメント密度（フィラメントとフィラメン
トとの接触度合）が高いことが必要とされる場合には、
曲線形のワインディングアイが必要とされることが一般
にａｓｉされている。ワインディングアイは「繰り出し
角度」即ちフィラメント帯のワインディングアイとマン
ドレルとの闇に延在する部分とフィラメント帯のワイン
ディングアイへ進入する部分の長手方向軸線とのなす角
度を確定する。シリンダの如き対称形のフィラメントワ
インディングに於ては、ワインディングアイとシリンダ
の回転軸線の相対位置が一定である限り一定である。し
かしマンドレルがエーロフオイルの断面形を有する場合
の如く、マンドレルの断面形状がワインディング軸線に
対し非対称である場合には、繰り出し角度はワインディ
ングアイ及びマンドレルの軸線が固定されている場合に
は変化してしまう。ワインディングアイに対するフィラ
メントの繰り出し角度が変化すると、湾曲したワインデ
ィングアイとフィラメントとの間の接触線の大きさも大
きく変化する。フィラメントがワインディングアイを経
て大きな力にて引張られ、またワインディングアイとの
接触線の大きさが増大すると、ワインディングアイに作
用する力も増大し、これによりフィラメント帯の中心へ
向けて作用するワインディングアイの反力の成分も増大
し、これによりフィラメント帯の幅が減小する。フィラ
メントの繰り出し角度が減小すると、ワインディングア
イとの接触線の大きさも小さくなり、フィラメント帯の
中心へ向けて作用するワインディ５− ングアイの反力も減小し、これによりフィラメント帯の
幅が増大する。最近のフィラメントワインディング装置
の中には、繰り出し角度の比較的稙やかな変化を補償す
べく、ワインディングアイの位置がワインディングプロ
セス中連続的に調節されるよう構成されたものがある。

しかしかがるフィラメントワインディング装置は一般に
、上述の如き大型風力タービンの１−〇フォイルブレー
ドの如き極端に対称性を欠く大きな物品に対しフィラメ
ントのワインディングを行なう場合に於ける如く、繰り
出し角度が非常に大きく変動することを補償するに充分
なほどのワインディングアイの位１の調節を行なう能・
力を有してはいない。

従って本発明の主要な目的は、フィラメント帯の幅の一
様性が維持されるフィラメントワインディングのための
改良された方法及び装置を提供することである。

本発明の他の一つの目的は、フィラメント帯の幅がマン
ドレルの断面形状が極端に対−ｉ性を欠く場合であって
も一様に維持されるフィラメントワ６− インディングのための方法及び装置を提供することであ
る。

本発明の更に他の一つの目的は、現在当技術分野に於て
実施されているフィラメントワインディング方法及び装
置に対し容易に適用し得るフィラメントワインディング
のための方法及び装置を提供することである。

本発明の更に他の一つの目的は、コストを殆ど増大させ
ることのないフィラメントワインディングのための方法
及び＠胃を提供することである。

本発明によれば、連続的な細長いフィラメントの帯を用
意する工程と、フィラメント帯を接着剤にて処理する工
程と、フィラメント帯をマンドレルの周りに巻付けるに
先立ってフィラメント帯をワインディングアイに通す工
程とを含むフィラメントワインディングの方法は、フィ
ラメント帯がワインディングアイを通過した後であって
マンドレルの周りに巻付けるに先立って、ワインディン
グアイに対し固定されたガイドを通してフィラメント帯
を引張る工程を含んでいる。繰り出し角喰の変化はマン
ドレルとワインディングアイとの−に於ては発生せず、
ガイドとマンドレルとの間に於て発生する。従ってワイ
ンディングアイに於ける繰り出し角度はフィラメントワ
インディングプロセス全体に１って一定となり、これに
よりフィラメント帯の幅を一定に確保することができる
。

一つの好ましい実施例に於ては、ガイドはそれらの藺を
経てフィラメント帯が引張られる実質的に直線状の互い
に隔置された一対のバーを含んでおり、これによりガイ
ドより下流側の繰り出し角度の変化によってはガイドに
よりフィラメント帯に与えられる横方向の反力が変化さ
れることがなく、これによりフィラメント帯の幅が一定
に維持される。

以下に添付の図を参照しつつ、本発明を実施例について
詳細に説明する。

添付の第１図に本発明によるフィラメントワインディン
グ装置１０が示されている。フィラメントワインディン
グ装置１０はワインディングヘッド１５と、複数個のフ
ィラメントをその帯に形成するフィラメント帯形成装置
２０と、フィラメント帯を接着剤にて処理する（接着剤
はローラ５５により付着される）接着剤処理装置２５と
、ワインディングヘッド１５へ向けてフィラメント帯を
案内するガイド装置３０とよりなっている。フィラメン
ト帯形成＠ｗ２０、接着剤処理装置２５、及びガイド装
置３０はフィラメントワインディングの技術分野に於て
良く知られており、現在当技術分野に於て使用されてい
るフィラメントワインディング装置のものと同一であり
、従って本発明の一部をなすものではない。フィラメン
ト帯形成装置２０は半径方向外方へ延在するーを有する
櫛３５を含んでおり、それらの−の闇を経て複数個のス
プールよりフィラメントワインディング装置へ供給され
た複数個の報長いフィラメントが当技術分野に於て公知
の要領にて引張られるようになっている。フィラメント
はＳガラス、Ｅガラス、黒鉛、Ｋ　ｅｖｌａｒなとの如
き材料より形成されたものであってよい。

櫛３５の近傍に於てフィラメント帯の張力を適９− 正に維持するためのバー４０．４５．５０が設けられて
いる。接着剤処理装置２５は大きな接着剤供給ローラ５
５を含んでおり、ローラ５５は適当な接着剤の浴６０内
に部分的に浸漬されており、且その表面に接触するフィ
ラメントにより摩擦によって回転されるようになってい
る。ローラ５５が浴６０内にて回転することによりロー
ラの上面は常に接着剤を供給され、その接着剤はフィラ
メントがローラ５５上を移動する際に個々のフィラメン
トに付与される。フィラメント帯は接着剤を適当に付着
された後、第一のガイド装置１ｆ３０によりワインディ
ングヘッド１５へ向けて案内される。

第一のガイド装置３０は適宜に配列されたテンションバ
ー６５．７０．７５を含んでいる。型９５が任意の適宜
な要領にてその両端に於て回転可能に支持されており、
電気モータの如き適当な駆動装ｆｆ１（図示せず）によ
り回転されるようになっている。型９５にはフィラメン
ト帯の一端が取付けられ、型９５が回転されることによ
りワインディングヘッド１５が巻取り軸１１９７に平行
に型９５１０− の長さ方向に沿って（第１図の紙面に垂直な方向に）往
復動しつフィラメント帯がワインディングヘッド１５を
経て引張られ、これにより型９５上に接着剤にて処理さ
れたフィラメント帯よりなり型の周りに重ねて巻付けら
れた複数個の層が形成される。この場合の各間は複数個
の斜めの巻き口を含んでいる。所要量のフィラメントが
型９５の周りに巻取けられたとき、その物品は接着剤を
固化させるべく乾燥され、しかる後当技術分野にて良く
知られた要領にて型９５が除去される。

第２図に於て、ワインディングヘッド１５はキャリッジ
１００を含んでおり、キャリッジ１００は上述の如く型
９５が回転してフィラメント帯をワインディングヘッド
１５を経て引張り且型９５の周りに轡取る際、轡取り軸
線９７に平行に往復動する。典型的にはキャリッジ１．
００は、上方へ延在する歯（それらの閤を経て接着剤に
て処理されたフィラメントが引張られる）を有する櫛１
０５と、ワインディングアイ１１０（それを経てフィラ
メントが引張られる）とを含んでいる。ワインディング
アイ１１０はフィラメントを横方向に統合して型９５上
に巻取けられる実質的に間断のないフィラメント帯を形
成する。

ワインディングアイ１１０はブラケット１１２上に装着
されており、ブラケット１１２及び櫛１０５はキャリッ
ジ１００と共に往復動するレール１１５上に装着されて
いる。レール１１５は回転可能にリング１２０上に装着
されており、リング１２０は垂直トラック′１３０に沿
って垂直方向にその位置を調節し得るキャリッジ１２５
に＠看されている。またレール１１５には互いに隔置さ
れ且・互いに対向する複数個の係止溝１３３が設けられ
ており、この係止溝１３３内に櫛１０５の両端が受けら
れるようになっているき。ワインディングアイ１１０か
ら櫛１０５までの間隔によりフィラメント帯の幅がある
程度決定される。当技術分野に於て知られている如く、
ワインディングアイ１１０は、フィラメント帯がワイン
ディングアイを通過する際、フィラメント帯に作用する
張力及びフィラメント帯の角変位によりフィラメント帯
に対しその中心へ向かう反力を付与することにより、個
々のフィラメントを統合する。フィラメント帯の各フィ
ラメントとワインディングアイ１１０との間には一種の
カムの関係が存在するので、繰り出し角度が変化すると
、ワインディングアイによりフィラメント帯に及ぼされ
る横方向の反力も変化する。従来のフィラメントワイン
ディング装置に於てフィラメント帯が連続的に型９５の
周りに轡付けられている状態を示す第３図に於て、型９
５が図に於て破線にて示された位置にあるときには、型
９５はワインディングアイ１１０を経てフィラメント帯
を引張り、ワインディングアイ１１０は個々のフィラメ
ントを横方向に圧縮して実質的に連続的なフィラメント
の帯に形成する。しかし型９５が図に於て実線にて示さ
れた位置まで１８０°＠転されると、フィラメント帯は
上方へ持上げられる。このことによりフィラメント帯と
ワインディングアイとの間に於ける接触線が実質的に増
大され、これによりワインディングアイに及ぼされる垂
直方向の力が増大されて、ワインディ１３− ングアイよりフィラメント帯に対し及ぼされる横方向の
反力が増大され、これによりフィラメント帯の幅が低減
される。フィラメント帯の最適幅が型９５が第３図に於
て破線にて示された位Ｗに対応しているものと仮定すれ
ば、即ち個々のフィラメントが互いに横方向に接触した
状態にある場合の幅に対応しているものと仮定すれば、
上述の如き要領にてフィラメント帯の幅が低減されるこ
とにより、フィラメント帯が型の周りに巻付けられる際
個々のフィラメントが束ねられた状態になり、これによ
り幅の狭くなったフィラメント帯間に間隙が形成され、
その結果フィラメント帯を巻付けられた物品に空所が形
成され、所望の物品寸法より逸れてしまう。ワインディ
ングアイ１１０がキャリッジ１２５と共に垂直方向に往
復動し且リング１２０と共に回動し得ることにより、上
述の如く、ワインディングアイ’１１０に対するフィラ
メント帯の角度のずれが成る程度補正されるが、エーロ
フオイルの如く極端に対称性を欠く物品に対しフィラメ
ントを巻付ける場合には、既存の装置１４− に於ては一般にワインディングアイが垂直方向に運動す
ることができないか又はその垂直方向の運動曇が不充分
であるという欠点がある。

本発明によれば、ワインディングアイが曲線にて構成さ
れていることに関連して生じる上述の如き＠題は解決さ
れる。本発明に於ては第二のガイド装置１３５がワイン
ディングアイ１１０と型９５との間に配置され且ワイン
ディングアイ１１０に対し固定されている。第二のガイ
ド装置１３５はワインディングアイ１１０よりのフィラ
メント帯を案内し且ワインディングアイに対するフィラ
メント帯の角度を制限し、これによりフィラメント帯の
繰り出し角度（フィラメント帯のワインディングアイよ
り離れる部分とフィラメント帯、のワインディングアイ
へ引張られる部分の長手方向軸輪とのなす角度）が一定
に維持される。好ましい実施例に於ては、第二のガイド
装置ｆ１３５は互いに隔置された一対のバー１４０及び
１４５を含んでいる。これら二つのバー１４０及び１４
５の間隔は、接着剤にて処理されたフィラメント帯がそ
れらのバーの闇を自由に通過し得る範囲に於て最小の距
離に設定されている。バー１４０及び１４５はフレーム
部材１５５上装着されており、フレーム部材１５５はワ
インディングアイ１１０のブラケット１１２に固定され
たブラケット１６０上に装着されている。第２図に示さ
れている如く、第二のガイド装置！１３５とワインディ
ングアイ１１０との間にはそれらの間隔を最適の値に維
持すべくスペーサ１６５が設けられていてよい。

フィラメントの巻付は工程に於ては、フィラメント帯は
ワインディングアイ１１０を通過した後、第二のガイド
＠ｆｆ１３５を通過する。第二のガイド装置１３５はワ
インディングアイ１１０を軽で引張られるフィラメント
帯の繰り出し角度を一定に維持し、これによりフィラメ
ント帯の型９５とバー１４０及び１４５との間に延在す
る部分の角度の変化に拘らず、フィラメント帯の幅を一
定の値に維持する。バー１４０及び１４５は直線状であ
り且フィラメント帯に対し何らの横方向の反力を及ぼさ
ないので、バー１４０及び１４５より下流側の繰り出し
角度が変化してもフィラメント帯の幅は変化しない。

以上に於ては本発明を特定の実施例について詳細に説明
したが、本発明はかかる実施例に限定されるものではな
く、本発明の範囲内にて種々の実施例が可能であること
は当業者にとって明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるフィラメントワインディング装置
を示す解図である。 第２図は本発明によるフィラメントワインディング＠−
の要部を示す解図的斜視図である。 第３図は従来技術によるフィラメントワインディング＠
胃の要部を示す解図的部分斜視図である。 １０・・・フィラメントワインディング装置、１５・・
・ワインディングヘッド、２０・・・フィラメント帯形
成装置、２５・・・接着剤処理装置、３０・・・ガイド
装置、３５・・・櫛、４０．４５．５０・・・バー、５
５・・・接着剤供給ローラ、６０・・・浴、６５．７０
，７５・・・バー、９５・・・型、９７・・・巻付は軸
線、１００１７− ・・・キャリッジ、１０５・・・櫛、１１０・・・ワイ
ンディングアイ、１１２・・・ブラケット、１１５・・
・レール。 １２０・・・リング、１２５・・・キャリッジ、１３０
・・・トラック、１３５・・・第二のガイド装置、１４
０゜１４５・・・バー、１５５・・・フレーム部材、１
６０・・・ブラケット、１６５・・・スペーサ 特許出願人　　ユナイテッド・チクノロシーズ・コーポ
レイション 代　　理　　人　　　弁　　理　　士　　　明　　石　
　昌　　毅１８−

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）フィラメントを巻付けることにより物品を形成す
   るフィラメントワインディング方法にして、複数個の連
   続的な輻長いフィラメントを用意する工程と、前記フィ
   ラメントを互いに平行に隔置された関係にて並置するこ
   とにより前記フィラメントの帯を形成する工程と、接着
   剤が前記フィラメントに付着するよう前記フィラメント
   帯を接着剤にて処理する工程と、前記フィラメント帯を
   ワインディングアイに通す工程と、前記フィラメントを
   マンドレルの周りに轡付けることにより前記物品を形成
   する工程とを含み、更に前記フィラメント帯を前記ワイ
   ンディングアイに通した後前記ワインディングアイに対
   し固定されたガイドを通して前記フィラメント帯を引張
   る工程を含み、前記ガイドは前記マンドレルの形状が非
   対称であるにも拘らず前記フィラメント帯の幅を一定に
   維持し得るよう前記ワインディングアイと共働して前記
   フィラメント帯に一定の角変位を与えるよう構成されて
   いることを特徴とする方法。
2. （２）型の周りに複数個のフィラメントを巻付けること
   により物品を形成する装置にして、複数個のフィラメン
   トをフィラメント帯に形成する装置と、前記型に対する
   前記フィラメント帯の角度を適正に維持するワインディ
   ングアイと、前記フィラメント帯を前記ワインディング
   アイへ案内する第一のガイド装置とを含み、更に前記ワ
   インディングアイと前記型との闇に配習され且前記ワイ
   ンディングアイに対し固定された第二のガイド装置であ
   って、前記ワインディングアイよりの前記フィラメント
   帯を案内し且前記ワインディングアイに対する前記フィ
   ラメント帯の角度を制限し、これにより前記、フィラメ
   ント帯が前記型の周りに巻付けられるとき前記ワインデ
   ィングアイよりの前記フィラメント帯の繰り出し角度を
   一定に維持するよう構成された第二のガイド＠胃を含ん
   でいることを特徴とする特許