JPWO2012066851A1 - フィラメントワインディング装置 - Google Patents

Abstract

繊維束の巻き付け速度が変動することによる繊維束の過剰な解舒を防止する。フープ巻き装置３０を備えるフィラメントワインディング装置１００であって、フープ巻き装置３０は、巻き掛けテーブル３４と、ボビン支持部５０と、制動部５１と、弛み取り部６０と、検知部６７と、制御部９０とを備える。弛み取り部６０は、繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１と、繊維束Ｆの解舒速度Ｖ２との速度差による弛みを吸収する。検知部６７は、弛み取り部６０において吸収された弛みが所定量以上であるか、所定量未満であるかを検知する。制御部９０は、弛みが所定量以上であることを検知した検知部６７からの検知信号に基づいて、ボビン７０Ａの回転を制動する制動部５１の制動力を増大させ、弛みが所定量未満であることを検知した検知部５１からの検知信号に基づいて、ボビン７０Ａの回転を制動する制動部５１の制動力を減少させる。

Description

本発明は、フィラメントワインディング装置に関する。

フープ巻き装置とヘリカル巻き装置とを具備し、フープ巻きとヘリカル巻きとをライナーに対して交互に繰り返し行うことにより、ライナーの周囲に繊維束を巻き付けて補強層を形成するフィラメントワインディング装置は公知である（例えば、特許文献１）。

フープ巻き装置は、ライナーの中心軸回りに回転する巻き掛けテーブルを有している。巻き掛けテーブルにはボビンが回転自在に取り付けられている。繊維束の端部をライナーに固定し、巻き掛けテーブルがライナーの中心軸回りに回転することにより、繊維束はライナーの外周面に巻き付けられる。ボビンは繊維束がライナーに向けて引き出されることで回転する。

特開２０１０−３６４６１号公報

ところで、フープ巻きにおける巻き掛けテーブルの回転速度は一定ではない。ボビンからライナーに向けて引き出され、ライナーに巻き付けられる繊維束の速度（巻き付け速度）も一定ではない。例えばライナーの端部においてフープ巻きの巻き付け方向を反転させる場合には、端部付近でフープ巻き装置の移動速度を減速させるとともに巻き掛けテーブルの回転速度を一旦減速させる。フープ巻き装置の移動方向を反転させた後は、巻き掛けテーブルの回転速度を元の速度まで増速させる。このように、フープ巻きにおいては、巻き掛けテーブルの回転速度が大きく変動したり、変動量は小さくとも、急激に変動する場合がある。これに伴ない、ボビンから引き出される繊維束の速度である巻き付け速度も大きく変動したり、急激に変動する場合がある。

一方、ボビンは繊維束が引き出されることによって回転しているため、巻き付け速度が変動するとボビンの回転速度は巻き付け速度に追従して変動する。しかしながら、ボビンには慣性が作用するため、巻き付け速度が大きく変動したり、急激に変動した場合に、ボビンの回転速度が繊維束の巻き付け速度の変化に追従できない場合がある。繊維束の巻き付け速度が急に減速した場合には、ボビンは慣性で回転し続けるため、繊維束がボビンから過剰に繰り出され、繊維束に弛みが生じるという問題がある。

つまり、ボビンからライナーに向けて引き出され、ライナーに巻き付けられる繊維束の速度（巻き付け速度）と、ボビンの回転によりボビンから繰り出され、解舒される繊維束の速度（解舒速度）が一致している場合には、繊維束に弛みは生じず、所定の張力が掛けられた状態でライナーに繊維束が巻き付けられる。しかしながら、繊維束の巻き付け速度より、ボビンから繰り出される繊維束の解舒速度のほうが大きい場合には、速度差により繊維束に弛みが生じ、その結果、ライナーの外周面に巻き付ける繊維束の張力が低下し、補強層の強度低下につながるという問題がある。

また、繊維束の過剰な繰り出しを防止するため、例えばボビンの回転を制御するサーボモータを巻き掛けテーブルに設け、サーボモータを巻き掛けテーブルの外部から電気的に制御し、ボビンを繊維束の巻き付け速度に合わせて積極的に回転させることが考えられる。しかしながら、ボビンが取り付けられる巻き掛けテーブルは、それ自体が回転するものである。巻き掛けテーブルの外部からサーボモータに制御信号を送信するための多数の電極を設けることや、モータを駆動させる電力を供給することは構造が複雑になり容易ではない。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものである。本発明の第１の目的は、繊維束の巻き付け速度が変動することによる繊維束の過剰な解舒を防止し、ライナーの外周面に巻き付ける繊維束の張力の低下、及び補強層の強度低下を防止するフィラメントワインディング装置を提供することである。本発明の第２の目的は、ボビンの回転を制御するために、巻き掛けテーブルに多数の電極を設けたり、大きな電力を供給する必要のないフィラメントワインディング装置を提供することである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、第１の発明は、フープ巻き装置で繊維束をライナー表面に巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、フープ巻き装置は、巻き掛けテーブルと、ボビン支持部と、制動部と、弛み取り部と、検知部と、制御部と、を備える。巻き掛けテーブルは、ライナーの中心軸回りに回転する。ボビン支持部は、巻き掛けテーブルに設けられ、繊維束のボビンを支持する。制動部は、ボビン支持部に支持されるボビンの回転を制動する。弛み取り部は、ボビンから引き出され、ライナー表面に巻き付けられる繊維束の巻き付け速度と、ボビンの回転によりボビンから解舒される繊維束の解舒速度と、の速度差による弛みを吸収する。検知部は、弛み取り部において吸収された弛みが所定量以上であること、及び、弛み取り部において吸収された弛みが所定量未満であること、を検知する。制御部は、弛み取り部において吸収された弛みが所定量以上であることを検知した検知部からの検知信号に基づいて、制動部の制動力を増大させ、弛み取り部において吸収された弛みが所定量未満であることを検知した検知部からの検知信号に基づいて、制動部の制動力を減少させる。

第２の発明は、第１の発明であって、検知部が繊維束の過剰な解舒を検知した場合、制御部は、制動部の制動力を増大させ、制動部は、ボビンの回転を停止させ、検知部が繊維束の過剰な解舒が解消したことを検知した場合、制御部は、制動部の制動力を減少させ、制動部は、ボビンの回転の停止を解除させる。

第３の発明は、第１又は第２のいずれかの発明であって、制動部は、ヒステリシスブレーキを含んでおり、制御部は、ヒステリシスブレーキに供給する励磁電流を制御することにより、ヒステリシスブレーキの制動力を増大及び減少させる。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

第１の発明によれば、弛み取り部において吸収された弛みが所定量以上であることを検知した場合には、ボビンの回転を制動する制動力を増大させる。弛み取り部において吸収された弛みが所定量未満であることを検知した場合には、ボビンの回転を制動する制動力を減少させる。これにより、繊維束の巻き付け速度が変動することによる繊維束の過剰な解舒を防止し、ライナーの外周面に巻き付ける繊維束の張力の低下、及び補強層の強度低下を防止することができる。

第２の発明によれば、検知部が繊維束の過剰な解舒を検知した場合、制御部は、制動部の制動力を増大させ、制動部は、ボビンの回転を停止させる。検知部が繊維束の過剰な解舒が解消したことを検知した場合、制御部は、制動部の制動力を減少させ、制動部は、ボビンの回転の停止を解除させる。これにより、繊維束の巻き付け速度が変動することによる繊維束の過剰な解舒を確実に防止し、ライナーの外周面に巻き付ける繊維束の張力の低下、及び補強層の強度低下を防止することができる。

第３の発明によれば、制御部は、ヒステリシスブレーキに供給する励磁電流を制御することにより、ヒステリシスブレーキの制動力を増大及び減少させる。励磁電流の制御により、ボビンの回転を制御するために、巻き掛けテーブルに多数の電極を設けたり、大きな電力を供給する必要がない。

実施例１に係るＦＷ装置１００の側面図。 フープ巻き装置３０の側面図。 フープ巻き装置３０の正面図。 弛み取り部６０の側面図。 弛み取り部６０の側面図。 弛み取り部６０の側面図。 フープ巻きにおけるフープ巻き装置３０の動作の流れを示す図。

次に、発明の実施の形態について図を用いて説明する。

まず、図１を用いて、本発明の実施例１に係るフィラメントワインディング装置１００の全体構成について説明する。以下ではフィラメントワインディング装置１００をＦＷ装置１００と省略して説明する。

図１は、ＦＷ装置１００を示した側面図である。図１はフープ巻き装置３０が巻き付け位置にある状態を示す。ＦＷ装置１００は、フープ巻き装置３０によるフープ巻きとヘリカル巻き装置４０によるヘリカル巻きとをライナー１に対して交互に繰り返し行うことにより、ライナー１の周囲に樹脂を含浸させた繊維束Ｆを巻き付けていく装置である。

図１に示す矢印Ａ、Ｂは、ＦＷ装置１００の前後方向と、ヘリカル巻きにおけるライナー１の移送方向を示している。ヘリカル巻きではライナー１をＦＷ装置１００の前後方向に往復動させるため、ライナー１は矢印Ａの方向に移送される場合と、矢印Ｂの方向に移送される場合とがある。

ライナー１は、例えば高強度アルミニウム材やポリアミド系樹脂等によって形成された略円筒形状の中空容器である。ライナー１は、外周面１Ｓに繊維束Ｆが巻き付けられることによって耐圧特性の向上が図られる。つまり、ライナー１は、耐圧容器を構成する基材とされる。尚、以下の説明では、ライナー１は、繊維束Ｆを巻き付ける前の状態と、繊維束Ｆを巻き付けている途中の状態の両方を意味するものとする。例えば、ライナー１の外周面１Ｓとは、巻き付けられた繊維束Ｆの表面であることも意味する。

ＦＷ装置１００は、主に主基台１０と、ライナー移送装置２０と、フープ巻き装置３０と、ヘリカル巻き装置４０と、制御部９０で構成される。主基台１０は、ＦＷ装置１００の基礎を構成する。主基台１０の上部には、ライナー移送装置用レール１１が設けられる。ライナー移送装置用レール１１には、ライナー移送装置２０が載置される。主基台１０の上部には、ライナー移送装置用レール１１に対して平行にフープ巻き装置用レール１２が設けられる。フープ巻き装置用レール１２には、フープ巻き装置３０が載置される。このような構成により、主基台１０に対してライナー移送装置２０ならびにフープ巻き装置３０を移動させることが可能である。ヘリカル巻き装置４０は主基台１０に固定される。

ライナー移送装置２０は、ＦＷ装置１００の前後方向に沿う方向の回転軸を中心としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送する装置である。ライナー移送装置２０は、主に基台２１と、ライナー支持部２２とで構成される。ライナー移送装置２０の駆動は制御部９０により制御される。

基台２１は、一対のライナー支持部２２を備えている。ライナー支持部２２は、それぞれライナー支持フレーム２３と支持軸２４を備える。ライナー支持フレーム２３は基台２１から上方に向けて延設されている。支持軸２４はライナー支持フレーム２３からＦＷ装置１００の前後方向に沿って延設されている。支持軸２４は図示しない動力機構によって軸回りの一方向に回転される。支持軸２４はライナー１の両端を支持し、ライナー１を回転させる。このような構成により、ライナー移送装置２０は、支持軸２４を回転軸としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送する。

フープ巻き装置３０は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆをフープ巻きする装置である。フープ巻きでは、ライナー１の中心軸に対する繊維束Ｆの巻き付け角度が略９０度となるように繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに巻き付けていく。フープ巻き装置３０は、主に基台３１と、動力機構３２と、フープ巻き掛け装置３３とで構成される。フープ巻き装置３０の駆動は制御部９０により制御される。

基台３１には、動力機構３２と、フープ巻き掛け装置３３が設けられる。フープ巻き掛け装置３３は、巻き掛けテーブル３４を備えている。巻き掛けテーブル３４は、中央にライナー１を挿通する空間が設けられ、その空間の周囲にボビン７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄが配置されている（図３参照。）。繊維束Ｆはボビン７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄからライナー１の外周面１Ｓに供給される。動力機構３２はフープ巻き掛け装置３３をライナー１の中心軸回りに回転させる。尚、ボビン７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄとして、紙管に繊維束Ｆを巻き付けて貯溜したものを用いている。

フープ巻きでは、ライナー１の位置は固定し、フープ巻き装置３０をライナー１の中心軸方向に沿って往復動させつつ、フープ巻き掛け装置３３をライナー１の中心軸回りに回転させる。これによりフープ巻きが行われる。尚、フープ巻き装置３０の移動速度や巻き掛けテーブル３４の回転速度を調節することによって、繊維束Ｆの巻き付け態様を自在に変更可能である。フープ巻き装置３０については後に詳細に説明する。

ヘリカル巻き装置４０は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆをヘリカル巻きする装置である。ヘリカル巻きでは、繊維束Ｆの巻き付け角度が所定の値（例えば、０〜６０度）となるように繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに巻き付けていく。ヘリカル巻き装置４０は、主に基台４１と、ヘリカル巻き掛け装置４２とで構成される。ヘリカル巻き装置４０の駆動は制御部９０により制御される。

基台４１には、ヘリカル巻き掛け装置４２が設けられる。ヘリカル巻き掛け装置４２は、第１ヘリカルヘッド４３と、第２ヘリカルヘッド４４を備えている。第１ヘリカルヘッド４３及び第２ヘリカルヘッド４４には、図示しない複数のボビンから繊維束Ｆが供給され、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが導かれる。

ヘリカル巻きでは、ヘリカル巻き装置４０は固定されており、ライナー移送装置２０によりライナー１が回転しながら回転軸方向に移送される。これにより、ヘリカル巻きが行われる。尚、ライナー１の移送速度や回転速度を調節することによって、繊維束Ｆの巻き付け態様を自在に変更可能である。

次に、本発明の特徴部分であるフープ巻き装置３０について、詳しく説明する。図２は、フープ巻き装置３０の側面図、図３はフープ巻き装置３０の正面図を示している。

図２、図３に示すように、フープ巻き装置３０の巻き掛けテーブル３４には、ボビン支持部５０、ボビン７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ、フレーム８０、ガイドローラ７１、７２、７３、７４、弛み取り部６０、及び検知部６７が４組配置されている。各ボビン７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄ毎に設けられているボビン支持部５０、フレーム８０、ガイドローラ７１、７２、７３、７４・・・は略同様の構成である。従って、各組に共通する構成については、主にボビン７０Ａに対して設けられているボビン支持部５０、フレーム８０、ガイドローラ７１・・・について説明し、ボビン７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄに対して設けられているボビン支持部５０、フレーム８０、ガイドローラ７１・・・については説明を省略する。

巻き掛けテーブル３４は動力機構３２により、図３において矢印Ｒ方向に回転する。動力機構３２は、制御部９０に接続されており、制御部９０からの信号に基づいて、回転及び停止が制御される。繊維供給ガイド７５からライナー１へ導かれる繊維束Ｆは、矢印Ｒ方向に回転されながら、ライナー１の外周面１Ｓに巻き付けられる。繊維束Ｆは巻き掛けテーブル３４の回転方向の下流側である矢印ＦＡ方向に供給される。

ボビン７０Ａを支持するボビン支持部５０は、巻き掛けテーブル３４に対して回転自在に支持されており、制動部としてのヒステリシスブレーキ５１に連結されている。ボビン７０Ａがボビン支持部５０に支持された状態で繊維束Ｆが引かれることにより、ボビン７０Ａが回転し、繊維束Ｆが引き出される。

ヒステリシスブレーキ５１は、ボビン支持部５０に支持されるボビン７０Ａの回転を制動するものである。ヒステリシスブレーキ５１はボビン支持部５０に連結されており、ボビン支持部５０の回転を制動することによりボビン７０Ａの回転を制動する。ヒステリシスブレーキ５１は、電磁ブレーキの一種であり、コイルに供給する励磁電流を増減する制御によって制動力を増減することができる。制御部９０は、各ヒステリシスブレーキ５１に接続されている。制御部９０は、各ヒステリシスブレーキ５１に供給する励磁電流を個別に制御することにより、ヒステリシスブレーキ５１の制動力を増大及び減少させる。ヒステリシスブレーキ５１に必要な電力は、巻き掛けテーブル３４の外部から供給してもよく、巻き掛けテーブル３４にバッテリーを搭載し、このバッテリーから供給してもよい。

ボビン支持部５０に支持されたボビン７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃ、７０Ｄからの４本の繊維束Ｆは、ガイドローラ７１、７２、７３、７４でまとめられて繊維供給ガイド７５に案内される。ガイドローラ７１、７２、７３、７４はそれぞれ、フレーム８０に支持される。フレーム８０は、巻き掛けテーブル３４に対して立設される第１フレーム８１と、第１フレーム８１に設けられる第２フレーム８２、及び第３フレーム８３から構成される。

繊維束Ｆが案内される経路を具体的に説明すると、図２に示すように、ボビン７０Ａからの繊維束Ｆは、ガイドローラ７１Ｂ、７１Ｃ、ガイドローラ７２Ａ、７２Ｃ、ガイドローラ７３Ａ、７３Ｃ、ガイドローラ７４Ａ、７４Ｃ、ガイドローラ７１Ａを介して繊維供給ガイド７５に案内される。ボビン７０Ｂからの繊維束Ｆは、ガイドローラ７２Ｂ、７２Ｃに案内され、ガイドローラ７２Ｃで上流側のボビン７０Ａからの繊維束Ｆと合流し、以下ボビン７０Ａからの繊維束Ｆと共に繊維供給ガイド７５に案内される。ボビン７０Ｃからの繊維束Ｆは、ガイドローラ７３Ｂ、７３Ｃに案内され、ガイドローラ７３Ｃで上流側のボビン７０Ａ、７０Ｂからの繊維束Ｆと合流し、以下ボビン７０Ａ、７０Ｂからの繊維束Ｆと共に繊維供給ガイド７５に案内される。ボビン７０Ｄからの繊維束Ｆは、ガイドローラ７４Ｂ、７４Ｃに案内され、ガイドローラ７４Ｃで上流側のボビン７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃからの繊維束Ｆと合流し、以下ボビン７０Ａ、７０Ｂ、７０Ｃからの繊維束Ｆと共に繊維供給ガイド７５に案内される。繊維供給ガイド７５は、まとめられた４本の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに供給する。

ボビン７０Ａからガイドローラ７１Ｂに至る繊維束Ｆの経路の途中には、弛み取り部６０が設けられている。弛み取り部６０は、ボビン７０Ａから引き出される繊維束Ｆの弛みを吸収するものである。弛み取り部６０は、フレーム８０に設けられている。

繊維束Ｆの弛みは、ボビン７０Ａから引き出され、ライナー１の外周面１Ｓに巻き付けられる繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１が大きく変動したり、急激に変動した場合において、繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１の変化にボビン７０Ａの回転速度が追従できない場合に生じる。例えば、繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１が急に減速した場合には、ボビン７０Ａは慣性で回転し続けるため、繊維束Ｆがボビン７０Ａから過剰に繰り出され、解舒される繊維束Ｆの解舒速度Ｖ２は、繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１より大きくなり、繊維束Ｆに弛みが発生する。このように、繊維束Ｆの弛みは、ボビン７０Ａから引き出され、ライナー１の外周面１Ｓに巻き付けられる繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１と、ボビン７０Ａの回転によりボビン７０Ａから解舒される繊維束Ｆの解舒速度Ｖ２との速度差により生じる。

弛み取り部６０について詳しく説明する。図４は弛み取り部６０の側面図である。図４に示すように、弛み取り部６０は、第１ローラ６１、第２ローラ６２、第３ローラ６３、第４ローラ６４、及びアーム６５、を備えている。繊維束Ｆは、第１ローラ６１、第２ローラ６２、第３ローラ６３、及び第４ローラ６４の順に掛け回される。第１ローラ６１は、ボビン７０Ａから解舒される繊維束Ｆの支点となるローラであり、第１フレーム８１に対して回転自在に設けられている。第４ローラ６４は、繊維束Ｆをガイドローラ７１Ｂに案内するローラであり、第１フレーム８１に対して回転自在に設けられている。第２ローラ６２は、第１ローラ６１と第４ローラ６４の間で繊維束Ｆを案内するローラであり、第１フレーム８１に対して回転自在に設けられている。

第３ローラ６３は、第２ローラ６２及び第４ローラ６４の間で繊維束Ｆの経路長を増減させるためのローラであり、アーム６５に対して回転自在に設けられている。アーム６５は支軸６６を中心にＤ１方向とＤ２方向に揺動自在となるように第１フレーム８１に設けられている。支軸６６にはトーションバネ（図示せず）が設けられており、アーム６５に設けた第３ローラ６３が、第２ローラ６２及び第４ローラ６４から離れる方向に付勢されている。尚、アーム６５が揺動する仮想平面は、巻き掛けテーブル３４の回転軸に平行になるようにしている。これにより、アーム６５に及ぼす巻き掛けテーブル３４の回転による遠心力の影響を小さくしている。

繊維束Ｆに所定の張力が加わっている場合、つまり、繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１と解舒される繊維束Ｆの解舒速度Ｖ２とが同一、あるいは繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１が解舒される繊維束Ｆの解舒速度Ｖ２より大きい場合には、第３ローラ６３は、第２ローラ６２及び第４ローラ６４に接近する方向に引っ張られる。このため、アーム６５はトーションバネの付勢力に抗してＤ１方向に回動し、第３ローラ６３は、第２ローラ６２及び第４ローラ６４に接近する。第３ローラ６３が第２ローラ６２及び第４ローラ６４に所定の距離まで近づいた位置で、アーム６５は第１ローラ６１を支持する部材に当接し、それ以上の接近が阻止される。

一方、繊維束Ｆの張力が低下している場合、つまり、繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１が解舒される繊維束Ｆの解舒速度Ｖ２より小さい場合には、第３ローラ６３は、アーム６５の支軸６６に設けられたトーションバネの付勢力により、アーム６５がＤ２方向に回動し、第２ローラ６２及び第４ローラ６４に対して離隔する方向に移動する。

このように、繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１が解舒される繊維束Ｆの解舒速度Ｖ２より小さくなり、繊維束Ｆの張力が低下してくると、弛みが生じる前にアーム６５がＤ２方向に回動して弛みを吸収し、張力が低下するのを防止する。また、繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１が解舒される繊維束Ｆの解舒速度Ｖ２より大きくなり、繊維束Ｆの張力が上昇してくると、アーム６５がＤ１方向に回動して、張力が上昇するのを防止する。つまり、弛み取り部６０は、繊維束Ｆに発生する弛みをアーム６５の揺動範囲内で吸収することができる。

検知部６７は、アーム６５が所定の位置まで回動していること、及び、アーム６５が所定の位置まで回動していないことを検知するものである。つまり、検知部６７は、弛み取り部６０において吸収された弛みが所定量以上であること、及び、弛み取り部６０において吸収された弛みが所定量未満であること、を検知するものである。

検知部６７は、アーム６５を検知することで弛み取り部６０において吸収された弛みが所定量以上であることを検知した場合、制御部９０にその旨の検知信号を送信する。また、検知部６７は、アーム６５を検知しないことで弛み取り部６０において吸収された弛みが所定量未満であることを検知した場合、制御部９０にその旨の検知信号を送信する。検知部６７としては、光電センサー等の公知のセンサーを用いることができる。検知部６７に必要な電力は、巻き掛けテーブル３４の外部から供給してもよく、巻き掛けテーブル３４にバッテリーを搭載し、このバッテリーから供給してもよい。

制御部９０は、検知部６７が弛み取り部６０において吸収された弛みが所定量以上であることを検知した場合、検知部６７からの検知信号に基づいて、ヒステリシスブレーキ５１の制動力を増大させる。

具体的には、繊維束Ｆの張力が低下し、アーム６５が検知部６７によって検知される位置まで回動している場合、検知部６７はこれを検知し、制御部９０にその旨の検知信号を送信する。制御部９０はこの検知信号を受信すると、ヒステリシスブレーキ５１の制動力を増大させる制御を行う。制動力は、ボビン７０Ａの回転を停止させる程度の制動力とする。尚、制動力は、ボビン７０Ａの回転数を低下させるが停止させるまでには至らない程度の制動力であってもよい。

一方、制御部９０は、検知部６７が弛み取り部６０において吸収された弛みが所定量未満であることを検知した場合、検知部６７からの検知信号に基づいて、ヒステリシスブレーキ５１の制動力を減少させる。

具体的には、繊維束Ｆの張力が上昇し、アーム６５が検知部６７によって検知されなくなる位置まで回動している場合、検知部６７はこれを検知し、制御部９０にその旨の検知信号を送信する。制御部９０はこの検知信号を受信すると、ヒステリシスブレーキ５１の制動力を減少させる制御を行う。この状態での制動力は０とする。尚、制動力を０とせず、ある程度の制動力を掛けた状態としてもよい。

次に、上記構成のＦＷ装置１００のフープ巻きにおけるフープ巻き装置３０の動作の流れについて、図４から図７に従って説明する。本実施例で使用するライナー１は、半径が一定の筒状部と、筒状部の両端部に設けられるドーム部を備えているものとする（図１参照。）。そして、ライナー１はライナー移送装置２０に装着され、フープ巻きが行われるものとする。制御部９０には、フープ巻きの巻き付け条件、すなわち、ライナー１の各部におけるフープ巻き装置３０の移動速度、ライナー１の各部における巻き掛けテーブル３４の回転速度、フープ巻き装置３０を往復する回数、フープ巻き装置３０の移動距離等の巻き付け条件が予め作業者により入力されているものとする。制御部９０は、入力された巻き付け条件に基づいてフープ巻き装置３０の駆動を以下のように制御する。尚、以下では、弛み取り部６０はそれぞれ独立して動作するが、動作の内容は共通であるため、ボビン７０Ａに対して設けられている弛み取り部６０の動作について説明する。

まず、フープ巻き装置３０による繊維束Ｆの巻き付けを開始する直前の状態を説明する。この状態では、繊維束Ｆには張力が掛かっていない状態である。アーム６５は、支軸６６に設けられたトーションバネの付勢力によりＤ２方向に回動した状態である（図６参照。）。

フープ巻き装置３０による繊維束Ｆの巻き付けを開始すると（ステップＳ１０１）、検知部６７は検知を開始する（ステップＳ１０２）。フープ巻き装置３０による繊維束Ｆの巻き付けは、巻き掛けテーブル３４を回転させながら図示左右方向に移動することによって、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆをフープ巻きしていく。

フープ巻き装置３０による繊維束Ｆの巻き付けを開始した直後の状態では、繊維束Ｆにはまだ張力が掛かっていない状態である。アーム６５は、支軸６６に設けられたトーションバネの付勢力によりＤ２方向に回動した状態である（図６参照。）。従って、検知部６７はアーム６５を検知する（ステップＳ１０３においてＹｅｓ）。

検知部６７がアーム６５を検知する場合は（ステップＳ１０３においてＹｅｓ）、繊維束Ｆの張力が低下しており、アーム６５は検知部６７によって検知される位置まで回動している。この場合、検知部６７は、弛み取り部６０において吸収されている弛みが所定量以上であることを検知していることとなり、その旨の検知信号を制御部９０に送信する。制御部９０は、検知部６７からの検知信号に基づいて、ヒステリシスブレーキ５１の制動力を最大まで増大させる（ステップＳ１０４）。

ヒステリシスブレーキ５１の制動力を最大まで増大させると、ボビン７０Ａの回動は停止した状態となる。この状態では、繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１は、解舒される繊維束Ｆの解舒速度Ｖ２（＝０）より大きいため、第３ローラ６３は、第２ローラ６２及び第４ローラ６４に接近する方向に引っ張られる。このため、アーム６５はトーションバネの付勢力に抗してＤ１方向に回動し始め、第３ローラ６３は、第２ローラ６２及び第４ローラ６４に接近していく。ボビン７０Ａの回動が停止した状態であっても、アーム６５が回動することによって繊維束Ｆはライナー１に供給されるため、繊維束Ｆのフープ巻きは可能である。

検知部６７はアーム６５の検知を継続し、検知部６７がアーム６５を検知する場合は（ステップＳ１０５においてＹｅｓ）、まだ繊維束Ｆの張力が低下しており、アーム６５が検知部６７によって検知される位置にある状態である（図６参照。）。この場合、検知部６７は、弛み取り部６０において吸収されている弛みが所定量以上であることを検知していることとなり、その旨の検知信号を制御部９０に送信する。制御部９０は、検知部６７からの検知信号に基づいて、引き続きヒステリシスブレーキ５１の制動力を最大まで増大させた状態とする（ステップＳ１０４）。

検知部６７は、アーム６５の検知を継続し、検知部６７がアーム６５を検知しなくなった場合は（ステップＳ１０５においてＮｏ）、繊維束Ｆに所定の張力が掛かっており、アーム６５が検知部６７によって検知されない位置に存在している状態である（図５参照。）。この場合、検知部６７は、弛み取り部６０において吸収された弛みが所定量未満であることを検知していることとなり、その旨の検知信号を制御部９０に送信する。制御部９０は、検知部６７からの検知信号に基づいて、ヒステリシスブレーキ５１の制動力を減少させる（ステップＳ１０６）。ボビン７０Ａの回動が開始され、繊維束Ｆはライナー１に供給される。

ステップＳ１０７において、フープ巻き装置３０による繊維束Ｆの巻き付けが終了したかどうかが判断され、繊維束Ｆの巻き付けが終了していないと判定されると（ステップＳ１０７においてＮｏ）、ステップ１０３が繰り返される。

ステップ１０３において、検知部６７はアーム６５の検知を継続し、検知部６７がアーム６５を検知しなくなった場合（ステップＳ１０３においてＮｏ）は、繊維束Ｆに所定の張力が掛かっており、アーム６５が検知部６７によって検知されない位置に存在している状態である（図５参照。）。この場合、検知部６７は、弛み取り部６０において吸収された弛みが所定量未満であることを検知していることとなり、その旨の検知信号を制御部９０に送信する。制御部９０は、検知部６７からの検知信号に基づいて、ヒステリシスブレーキ５１の制動力を減少させた状態とする。以下、ステップ１０７において、フープ巻き装置３０による繊維束Ｆの巻き付けが終了したと判定されるまで（ステップＳ１０７においてＹｅｓ）、ステップ１０３からステップ１０７が繰り返される。

このように、弛み取り部６０のアーム６５は、図４、図５、図６の状態を繰り返す。繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１が解舒される繊維束Ｆの解舒速度Ｖ２より小さくなり、繊維束Ｆの張力が低下してくると、弛みが生じる前にアーム６５がＤ２方向に回動して弛みを吸収し、張力が低下するのを防止する。アーム６５が検知部６７によって検知される位置まで回動すると、ヒステリシスブレーキ５１の制動力を最大まで増大させ、ボビン７０Ａの回動を停止させる。ボビン７０Ａの回動が停止した状態では、アーム６５がＤ１方向に回動することによって繊維束Ｆはライナー１に供給されるため、繊維束Ｆのフープ巻きは続行される。繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１が解舒される繊維束Ｆの解舒速度Ｖ２より大きくなり、繊維束Ｆの張力が上昇してくると、アーム６５がＤ１方向に回動する。アーム６５が検知部６７によって検知されない位置まで回動すると、ヒステリシスブレーキ５１の制動力を減少させ、ボビン７０Ａの回動が開始され、繊維束Ｆはライナー１に供給される。

ステップ１０７において、フープ巻き装置３０による繊維束Ｆの巻き付けが終了したと判定されると（ステップＳ１０７においてＹｅｓ）、検知部６７は検知を終了する（ステップＳ１０８）。

以上説明した本実施例に係るＦＷ装置１００によれば、次のような効果を有する。

弛み取り部６０において吸収された弛みが所定量以上であることを検知部６７が検知した場合には、ヒステリシスブレーキ５１は、ボビン７０Ａの回転を制動する制動力を増大させ、ボビン７０Ａの回転を停止する。弛み取り部６０において吸収された弛みが所定量未満であることを検知部６７が検知した場合には、ヒステリシスブレーキ５１は、ボビン７０Ａの回転を制動する制動力を減少させ、ボビン７０Ａの停止を解除する。これにより、繊維束Ｆの巻き付け速度Ｖ１が変動することによる、ボビン７０Ａからの繊維束Ｆの過剰な解舒を防止し、ライナー１の外周面１Ｓに巻き付ける繊維束Ｆの張力の低下、及び補強層の強度低下を確実に防止することができる。

制御部９０は、ヒステリシスブレーキ５１に供給する励磁電流を制御することにより、ヒステリシスブレーキ５１の制動力を増大及び減少させる。励磁電流の制御により、ボビン７０Ａの回転を制御するために、巻き掛けテーブル３４に多数の電極を設けたり、大きな電力を供給する必要がない。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。本実施例では制動部としてヒステリシスブレーキ５１を用いたが、これに限定されない。制御部９０からの制御により、制動力を増大及び減少させることができるブレーキであれば用いることができる。例えば、他の公知の電磁ブレーキ等の非接触ブレーキや、ディスクブレーキ等の接触ブレーキを用いることができる。

弛み取り部６０は、アーム６５が揺動することにより第２ローラ６２及び第４ローラ６４に対して第３ローラ６３が移動し、繊維束Ｆの弛みを吸収する構成としたが、弛み取り部６０の構成はこれに限定されない。例えば、第３ローラ６３が直線的に移動する構成としてもよい。

本実施例では、フープ巻き装置３０とヘリカル巻き装置４０とを備えたＦＷ装置１００について説明したが、フープ巻き専用のＦＷ装置に本発明を適用してもよい。

本発明のフィラメントワインディング装置は、繊維束の巻き付け速度が変動することによる繊維束の過剰な解舒を防止し、ライナーの外周面に巻き付ける繊維束の張力の低下、及び補強層の強度低下を防止することができるため、産業上有用である。

１ ライナー
１Ｓ 外周面
１０ 主基台
１１ ライナー移送装置用レール
１２ フープ巻き装置用レール
２０ ライナー移送装置
２１ 基台
２２ ライナー支持部
２３ ライナー支持フレーム
２４ 支持軸
３０ フープ巻き装置
３１ 基台
３２ 動力機構
３３ フープ巻き掛け装置
３４ 巻き掛けテーブル
４０ ヘリカル巻き装置
４１ 基台
４２ ヘリカル巻き掛け装置
４３ 第１ヘリカルヘッド
４４ 第２ヘリカルヘッド
５０ ボビン支持部
５１ ヒステリシスブレーキ
６０ 弛み取り部
６１ 第１ローラ
６２ 第２ローラ
６３ 第３ローラ
６４ 第４ローラ
６５ アーム
６６ 支軸
６７ 検知部
７０Ａ ボビン
７１ ガイドローラ
７５ 繊維供給ガイド
８０ フレーム
８１ 第１フレーム
８２ 第２フレーム
８３ 第３フレーム
９０ 制御部
１００ ＦＷ装置

Claims (3)

1. フープ巻き装置で繊維束をライナー表面に巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、
   前記フープ巻き装置は、
   前記ライナーの中心軸回りに回転する巻き掛けテーブルと、
   前記巻き掛けテーブルに設けられ、繊維束のボビンを支持するボビン支持部と、
   前記ボビン支持部に支持される前記ボビンの回転を制動する制動部と、
   前記ボビンから引き出され、前記ライナー表面に巻き付けられる繊維束の巻き付け速度と、前記ボビンの回転により前記ボビンから解舒される繊維束の解舒速度と、の速度差による弛みを吸収する弛み取り部と、
   前記弛み取り部において吸収された弛みが所定量以上であること、及び、前記弛み取り部において吸収された弛みが所定量未満であること、を検知する検知部と、
   前記弛み取り部において吸収された弛みが所定量以上であることを検知した前記検知部からの検知信号に基づいて、前記制動部の制動力を増大させ、前記弛み取り部において吸収された弛みが所定量未満であることを検知した前記検知部からの検知信号に基づいて、前記制動部の制動力を減少させる制御部と、
   を備えたことを特徴とするフィラメントワインディング装置。
2. 請求項１に記載のフィラメントワインディング装置であって、
   前記検知部が前記繊維束の過剰な解舒を検知した場合、前記制御部は、前記制動部の制動力を増大させ、前記制動部は、前記ボビンの回転を停止させ、
   前記検知部が前記繊維束の過剰な解舒が解消したことを検知した場合、前記制御部は、前記制動部の制動力を減少させ、前記制動部は、前記ボビンの回転の停止を解除させる、
   ことを特徴とするフィラメントワインディング装置。
3. 請求項１又は２のいずれか１項に記載のフィラメントワインディング装置であって、
   前記制動部は、ヒステリシスブレーキを含んでおり、
   前記制御部は、前記ヒステリシスブレーキに供給する励磁電流を制御することにより、前記ヒステリシスブレーキの制動力を増大及び減少させる、
   ことを特徴とするフィラメントワインディング装置。

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