KR101462979B1 - 필라멘트 와인딩 장치 - Google Patents

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KR101462979B1
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모토히로 타니가와
타다시 우오즈미
다이고로 나카무라
켄 핫타
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무라다기카이가부시끼가이샤
도요타 지도샤（주）
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Abstract

이웃하는 섬유다발 가이드의 간격을 최적화할 수 있는 기술을 제공한다. 라이너(1)의 회전축(Ra)에 대하여 대략 수직 방향으로 이동하는 섬유다발 가이드[91(92)]를 방사상으로 설치한 헬리컬 헤드[43(44)]를 복수 구비하고, 상기 라이너(1)를 회전시키면서 상기 헬리컬 헤드[43(44)]를 통과시킴으로써 상기 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유다발(F)을 권취하여 가는 필라멘트 와인딩 장치(100)에 있어서, 상기 라이너(1)의 회전축(Ra)과 직교해서 1개의 상기 헬리컬 헤드[43(44)]에 설치된 섬유다발 가이드[91(92)]의 가이드구[91a(92a)]와 교차하는 가상 평면(Pf)과, 상기 라이너(1)의 회전축(Ra)과 직교해서 다른 상기 헬리컬 헤드[44(43)]에 설치된 섬유다발 가이드[92(91)]의 가이드구[92a(91a)]와 교차하는 가상 평면(Pw)의 간격을 조절하는 간격 조절 수단(50)을 설치했다.

Description

필라멘트 와인딩 장치{FILAMENT WINDING DEVICE}
본 발명은 필라멘트 와인딩 장치의 기술에 관한 것이다.
종래로부터, 수지를 함침시킨 섬유다발을 라이너의 외주면에 권취하여 가는 필라멘트 와인딩 장치가 알려져 있다. 필라멘트 와인딩 장치는 방사상으로 복수의 섬유다발 가이드를 설치한 헬리컬 헤드를 구비하여, 회전하는 라이너의 외주면에 복수개의 섬유다발을 동시에 권췬하는 것을 가능하게 하고 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
그러나, 이러한 필라멘트 와인딩 장치는 라이너의 외경에 따른 최적의 위치에 섬유다발 가이드를 이동시킬 필요가 있고, 상기 섬유다발 가이드를 라이너의 회전축에 근접하는 방향으로 이동시켰을 경우라도 이웃하는 섬유다발 가이드끼리가 간섭하지 않는 것이 요구된다.
그 때문에, 이러한 필라멘트 와인딩 장치에 있어서는 이웃하는 섬유다발 가이드끼리가 간섭하지 않도록 섬유다발 가이드와 섬유다발 가이드의 간격을 최적화할 수 있는 기술이 요구되고 있었다. 즉, 섬유다발 가이드를 라이너의 외경에 따라서 이동시켰을 경우라도 이웃하는 섬유다발 가이드와 섬유다발 가이드의 간격을 최적화할 수 있는 기술이 요구되고 있었다.
일본 특허 공개 2010-36461호 공보
본 발명은 섬유다발 가이드를 라이너의 외경에 따라서 이동시켰을 경우라도 이웃하는 섬유다발 가이드와 섬유다발 가이드의 간격을 최적화할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.
이어서, 이 과제를 해결하기 위한 수단을 설명한다.
즉, 제 1 발명은 라이너의 회전축에 대하여 대략 수직 방향으로 이동하는 섬유다발 가이드를 방사상으로 설치한 헬리컬 헤드를 복수 구비하고,
상기 라이너를 회전시키면서 상기 헬리컬 헤드를 통과시킴으로써 상기 라이너의 외주면에 섬유다발을 권취하여 가는 필라멘트 와인딩 장치에 있어서,
상기 라이너의 회전축과 직교해서 1개의 상기 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 가이드구와 교차하는 가상 평면과, 상기 라이너의 회전축과 직교해서 다른 상기 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 가이드구와 교차하는 가상 평면의 간격을 조절하는 간격 조절 수단을 설치했다.
제 2 발명은 제 1 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치에 있어서, 상기 섬유다발 가이드를 상기 라이너의 회전축에 근접하는 방향으로 이동시켰을 경우,
상기 간격 조절 수단은 상기 라이너의 회전축과 직교해서 1개의 상기 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 가이드구와 교차하는 가상 평면으로부터, 상기 라이너의 회전축과 직교해서 다른 상기 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 가이드구와 교차하는 가상 평면을 이간시킨다.
제 3 발명은 제 1 발명에 의한 필라멘트 와인딩 장치에 있어서, 상기 섬유다발 가이드를 상기 라이너의 회전축에 이간되는 방향으로 이동시켰을 경우,
상기 간격 조절 수단은 상기 라이너의 회전축과 직교해서 1개의 상기 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 가이드구와 교차하는 가상 평면에, 상기 라이너의 회전축과 직교해서 다른 상기 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 가이드구와 교차하는 가상 평면을 근접시킨다.
(발명의 효과)
본 발명의 효과로서, 이하에 나타내는 바와 같은 효과를 갖는다.
제 1 발명에 의하면 1개의 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드와 다른 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 라이너의 회전축 방향으로의 간격을 조절할 수 있다. 이것에 의해, 이웃하는 섬유다발 가이드와 섬유다발 가이드의 간격을 최적화하는 것이 가능해진다.
제 2 발명에 의하면 섬유다발 가이드가 라이너의 회전축에 근접하는 방향으로 이동했을 경우에, 1개의 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드와 다른 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 라이너의 회전축 방향으로의 간격을 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 이웃하는 섬유다발 가이드와 섬유다발 가이드의 간격을 최적화할 수 있고, 간섭을 회피하는 것이 가능해진다.
제 3 발명에 의하면 섬유다발 가이드가 라이너의 회전축으로부터 이간되는 방향으로 이동했을 경우에, 1개의 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드와 다른 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 라이너의 회전축 방향으로의 간격을 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 이웃하는 섬유다발 가이드와 섬유다발 가이드의 라이너의 회전축 방향으로의 간격을 최소화할 수 있고, 섬유다발의 권취 형태를 양호하게 하는 것이 가능해진다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 필라멘트 와인딩 장치(100)를 나타내는 도면,
도 2는 헬리컬 권취 장치(40)를 구성하는 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)를 나타내는 도면,
도 3은 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)를 구성하는 가이드 지지 장치(45)를 나타내는 도면,
도 4는 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)에 근접하는 방향으로 이동한 상태를 나타내는 도면,
도 5는 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)으로부터 이간되는 방향으로 이동한 상태를 나타내는 도면,
도 6은 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)에 근접하는 방향으로 이동했을 때의 섬유다발(F)의 권취 형태를 나타내는 도면,
도 7은 제 1 섬유다발 가이드(91)와 제 2 섬유다발 가이드(92)의 위상차(PA)를 작게 해서 섬유다발(F)을 등간격으로 권취하는 도면,
도 8은 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)으로부터 이간되는 방향으로 이동했을 때의 섬유다발(F)의 권취 형태를 나타내는 도면.
우선, 도 1을 이용하여 본 발명의 일실시형태에 의한 필라멘트 와인딩 장치(이후 「FW 장치」)(100)의 전체 구성에 대하여 설명한다.
도 1은 FW 장치(100)를 나타낸 측면도이다. 도면 중에 나타내는 화살표 A는 라이너(1)의 이송 방향을 나타내고 있다. 또한, 라이너(1)의 이송 방향과 평행한 방향을 FW 장치(100)의 전후 방향으로 하고, 라이너(1)가 이송되는 일방향을 전방측(본 도면 좌측), 타방향을 후방측(본 도면 우측)이라 정의한다. 또한, FW 장치(100)는 라이너(1)를 전후 방향으로 왕복 운동시키기 때문에 상기 라이너(1)의 이송 방향에 따라 전방측 및 후방측이 정해진다.
FW 장치(100)는 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유다발(F)을 권취하여 가는 장치이다. FW 장치(100)는 주로 주기대(10)와, 라이너 이송 장치(20)와, 후프 권취 장치(30)와, 헬리컬 권취 장치(40)로 구성된다.
라이너(1)는, 예를 들면 고강도 알루미늄재나 폴리아미드계 수지 등에 의해 형성된 대략 원통형상의 중공 용기이다. 라이너(1)는 상기 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유다발(F)이 권취됨으로써 내압 특성의 향상이 도모된다. 즉, 라이너(1)는 내압 용기를 구성하는 기재로 된다.
주기대(10)는 FW 장치(100)의 기초를 구성하는 주된 구조체이다. 주기대(10)의 상부에는 라이너 이송 장치용 레일(11)이 설치되어 있다. 라이너 이송 장치용 레일(11)에는 라이너 이송 장치(20)가 적재되어 있다. 또한, 주기대(10)의 상부에는 라이너 이송 장치용 레일(11)에 대하여 평행하게 후프 권취 장치용 레일(12)이 설치되어 있다. 후프 권취 장치용 레일(12)에는 후프 권취 장치(30)가 적재되어 있다.
이러한 구성에 의해, 주기대(10)는 FW 장치(100)의 기초를 구성함과 아울러 FW 장치(100)의 전후 방향으로 라이너 이송 장치(20) 및 후프 권취 장치(30)를 이동시키는 것을 가능하게 하고 있다.
라이너 이송 장치(20)는 라이너(1)를 회전시키면서 이송하는 장치이다. 상세하게는, 라이너 이송 장치(20)는 FW 장치(100)의 전후 방향을 중심축으로 해서 라이너(1)를 회전시킴과 아울러 FW 장치(100)의 전후 방향으로 라이너(1)를 이송하는 장치이다. 라이너 이송 장치(20)는 주로 기대(21)와, 라이너 지지부(22)로 구성된다.
기대(21)에는 상기 기대(21)의 상부에 한쌍의 라이너 지지부(22)가 설치되어 있다. 라이너 지지부(22)는 라이너 지지 프레임(23)과 회전축(24)으로 구성되고, 라이너(1)를 회전시킨다.
구체적으로 설명하면, 라이너 지지부(22)는 기대(21)로부터 상방을 향해서 이어설치된 라이너 지지 프레임(23)과, 상기 라이너 지지 프레임(23)으로부터 전후 방향을 향해서 이어설치된 회전축(24)으로 구성된다. 그리고, 회전축(24)에 부착된 라이너(1)는, 도시하지 않은 동력기구에 의해 일방향으로 회전되는 것이다.
이러한 구성에 의해, 라이너 이송 장치(20)는 FW 장치(100)의 전후 방향을 중심축으로 해서 라이너(1)를 회전시킴고 아울러 FW 장치(100)의 전후 방향으로 라이너(1)를 이송하는 것을 가능하게 하고 있다.
후프 권취 장치(30)는 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유다발(F)을 권취하는 장치이다. 상세하게는, 후프 권취 장치(30)는 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)(도 2 참조)가 FW 장치(100)의 전후 방향에 대하여 대략 수직으로 되는, 소위 후프 감기를 행하는 장치이다. 후프 권취 장치(30)는 주로 기대(31)와, 동력기구(32)와, 후프 와인딩 장치(33)로 구성된다.
기대(31)에는 동력기구(32)에 의해 회전되는 후프 와인딩 장치(33)가 설치되어 있다. 후프 와인딩 장치(33)는 와인딩 테이블(34)과 보빈(35)으로 구성되고, 라이너(1)의 외주면(1S)에 후프 감기를 행한다.
구체적으로 설명하면, 후프 와인딩 장치(33)는 주로 후프 감기를 행하는 와인딩 테이블(34)과, 상기 와인딩 테이블(34)에 섬유다발(F)을 공급하는 보빈(35)으로 구성된다. 그리고, 와인딩 테이블(34)에 설치된 섬유다발 가이드에 의해 라이너(1)의 외주면(1S)으로 섬유다발(F)이 안내되고, 와인딩 테이블(34)이 회전함으로써 후프 감기가 행하여진다.
이러한 구성에 의해, 후프 권취 장치(30)는 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)(도 2 참조)가 FW 장치(100)의 전후 방향에 대하여 대략 수직으로 되는 후프 감기를 행하는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 본 FW 장치(100)는 후프 권취 장치(30)의 이동 속도나 와인딩 테이블(34)의 회전 속도를 조절함으로써 섬유다발(F)의 권취 형태를 자유롭게 변경 가능하게 하고 있다.
헬리컬 권취 장치(40)는 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유다발(F)을 권취하는 장치이다. 상세하게는, 헬리컬 권취 장치(40)는 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)(도 2 참조)가 FW 장치(100)의 전후 방향에 대하여 소정의 값으로 되는, 소위 헬리컬 감기를 행하는 장치이다. 헬리컬 권취 장치(40)는 주로 기대(41)와, 헬리컬 와인딩 장치(42)로 구성된다.
기대(41)에는 헬리컬 와인딩 장치(42)가 설치되어 있다. 헬리컬 와인딩 장치(42)는 제 1 헬리컬 헤드(43)와 제 2 헬리컬 헤드(44)로 구성되고, 라이너(1)의 외주면(1S)에 헬리컬 감기를 행한다. 또한, 본 FW 장치(100)의 헬리컬 권취 장치(40)에는 제 1 헬리컬 헤드(43)와 제 2 헬리컬 헤드(44)의 2개가 구비되어 있지만, 그 이상의 헬리컬 헤드를 구비한다고 해도 좋다.
구체적으로 설명하면, 헬리컬 와인딩 장치(42)는 주로 헬리컬 감기를 행하는 제 1 헬리컬 헤드(43)와, 마찬가지로 헬리컬 감기를 행하는 제 2 헬리컬 헤드(44)로 구성된다. 그리고, 제 1 헬리컬 헤드(43)에 설치된 제 1 섬유다발 가이드(91)와 제 2 헬리컬 헤드(44)에 설치된 제 2 섬유다발 가이드(92)에 의해 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유다발(F)이 안내되고(도 2 참조), 라이너(1)가 회전하면서 통과함으로써 헬리컬 감기가 행하여진다. 또한, 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)에는, 도시하지 않은 보빈으로부터 섬유다발(F)이 공급된다.
이러한 구성에 의해, 헬리컬 권취 장치(40)는 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)(도 2 참조)가 FW 장치(100)의 전후 방향에 대하여 소정의 값이 되는 헬리컬 감기를 행하는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 본 FW 장치(100)는 라이너(1)의 이송 속도나 회전 속도를 조절함으로써 섬유다발(F)의 권취 형태를 자유롭게 변경 가능하게 하고 있다.
이어서, 도 2를 이용하여 헬리컬 권취 장치(40)를 구성하는 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
도 2는 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)를 나타낸 측면도이다. 도면 중에 나타내는 화살표 A는 라이너(1)의 이송 방향을 나타내고 있다. 또한, 도면 중에 나타내는 화살표 B는 라이너(1)의 회전 방향을 나타내고 있다.
상술한 바와 같이, 헬리컬 권취 장치(40)는 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)가 FW 장치(100)의 전후 방향에 대하여 소정의 값이 되는 헬리컬 감기를 행하는 장치이다. 헬리컬 권취 장치(40)를 구성하는 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)는 라이너(1)의 이송 방향으로 서로 인접하도록 배치되어 있다. 또한, 제 2 헬리컬 헤드(44)는 상기 제 2 헬리컬 헤드(44)에 설치된 제 2 섬유다발 가이드(92)가 제 1 헬리컬 헤드(43)에 설치된 제 1 섬유다발 가이드(91)의 사이에 위치하도록 위상차(PA)를 설치해서 배치되어 있다(도 4A, 도 5A 참조).
제 1 헬리컬 헤드(43)에는 라이너(1)의 회전축(Ra)을 중심으로 해서 방사상으로 제 1 섬유다발 가이드(91)가 설치되어 있다. 구체적으로는, 제 1 헬리컬 헤드(43)에 방사상으로 부착된 각 가이드 지지 장치(45)에 의해 제 1 섬유다발 가이드(91)가 이동 및 회전 가능하게 지지되어 있다.
이것에 의해, 제 1 헬리컬 헤드(43)는 복수개의 섬유다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)에 동시에 안내할 수 있는 것이다. 또한, 본 FW 장치(100)의 제 1 헬리컬 헤드(43)에는 제 1 섬유다발 가이드(91)가 90개 설치되어 있기 때문에 90개의 섬유다발(F)을 동시에 안내하는 것을 가능하게 하고 있다.
제 2 헬리컬 헤드(44)에는 라이너(1)의 회전축(Ra)을 중심으로 해서 방사상으로 제 2 섬유다발 가이드(92)가 설치되어 있다. 구체적으로는, 제 2 헬리컬 헤드(44)에 방사상으로 부착된 각 가이드 지지 장치(45)에 의해 제 2 섬유다발 가이드(92)가 이동 및 회전 가능하게 지지되어 있다.
이것에 의해, 제 2 헬리컬 헤드(44)는 복수개의 섬유다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)에 동시에 안내할 수 있는 것이다. 또한, 본 FW 장치(100)의 제 2 헬리컬 헤드(44)에는 제 2 섬유다발 가이드(92)가 90개 설치되어 있기 때문에 90개의 섬유다발(F)을 동시에 안내하는 것을 가능하게 하고 있다.
이러한 구성에 의해, 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)는 라이너(1)의 외주면(1S)에 복수개의 섬유다발(F)[본 FW 장치(100)에 있어서는 180개의 섬유다발(F)]을 동시에 안내하고, 헬리컬 감기를 행하는 것을 가능하게 하고 있다.
또한, 본 FW 장치(100)에는 라이너(1)의 회전축(Ra) 방향(전후 방향)으로 제 2 헬리컬 헤드(44)를 구동하는 간격 조절 수단(50)이 설치되어 있다. 환언하면, 본 FW 장치(100)에는 상기 FW 장치(100)의 전후 방향으로 제 2 헬리컬 헤드(44)를 구동하는 간격 조절 수단(50)이 설치되어 있다.
간격 조절 수단(50)인 구동 장치(50)는 전동 모터(51)에 의해 회전되는 웜 기어(52)와, 제 2 헬리컬 헤드(44)에 고정 설치된 랙 기어(53)로 구성된다. 구동 장치(50)는 전동 모터(51)의 회전 동력에 의해 제 2 헬리컬 헤드(44)를 구동한다.
이러한 구성에 의해, 구동 장치(50)는 제 2 헬리컬 헤드(44)를 라이너(1)의 회전축(Ra) 방향(전후 방향)으로 구동할 수 있고, 제 1 헬리컬 헤드(43)에 대하여 제 2 헬리컬 헤드(44)를 근접 또는 이간시키는 것을 가능하게 하고 있다(도 4B, 도 5B 참조).
또한, 본 FW 장치(100)에는 라이너(1)의 둘레 방향으로 제 2 헬리컬 헤드(44)를 구동하는 위상 조절 수단(60)이 설치되어 있다. 환언하면, 본 FW 장치(100)에는 라이너(1)의 회전축(Ra)을 중심으로 해서 제 2 헬리컬 헤드(44)를 구동하는 위상 조절 수단(60)이 설치되어 있다.
위상 조절 수단(60)인 구동 장치(60)는 전동 모터(61)에 의해 회전되는 웜 기어(62)와, 제 2 헬리컬 헤드(44)에 고정 설치된 랙 기어(63)로 구성된다. 구동 장치(60)는 전동 모터(61)의 회전 동력에 의해 제 2 헬리컬 헤드(44)를 구동한다.
이러한 구성에 의해, 구동 장치(60)는 제 2 헬리컬 헤드(44)를 라이너(1)의 둘레 방향으로 구동할 수 있고, 제 1 섬유다발 가이드(91)와 제 2 섬유다발 가이드(92)의 위상차(PA)를 조절하는 것을 가능하게 하고 있다(도 4A, 도 5A 참조).
또한, 이하에서는 기대(41)에 고정되어 구동되지 않는 제 1 헬리컬 헤드(43)를 고정 헬리컬 헤드(43), 구동 장치(50)에 의해 구동되는 제 2 헬리컬 헤드(44)를 가동 헬리컬 헤드(44)로 정의해서 설명한다.
이어서, 도 3을 이용하여 고정 헬리컬 헤드(43) 및 가동 헬리컬 헤드(44)를 구성하는 가이드 지지 장치(45)에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 여기에서는 가동 헬리컬 헤드(44)에 부착된 가이드 지지 장치(45)를 도시해서 설명한다.
도 3은 가이드 지지 장치(45)를 나타낸 측면도이다. 도면 중에 나타내는 흰색 화살표는 이동기구(70)를 구성하는 각 부재의 동작 방향을 나타내고 있다. 또한, 도면 중에 나타내는 검은색 화살표는 회전기구(80)를 구성하는 각 부재의 동작 방향을 나타내고 있다.
가이드 지지 장치(45)는 고정 헬리컬 헤드(43) 및 가동 헬리컬 헤드(44)에 부착되고, 제 1 섬유다발 가이드(91) 또는 제 2 섬유다발 가이드(92)를 이동 및 회전 가능하게 지지하는 장치이다. 가이드 지지 장치(45)는 이동기구(70)와 회전기구(80)로 구성된다.
이동기구(70)는 라이너(1)의 회전축(Ra)에 대하여 대략 수직 방향으로 제 2 섬유다발 가이드(92)를 이동시키는 기구이다. 이동기구(70)는 주로 회전통(71)과, 중간축(72)과, 볼 나사(73)로 구성된다.
회전통(71)은 내주면에 인터널 기어가 형성된 환형상의 부재이다. 회전통(71)은 라이너(1)의 회전축(Ra)과 동축 상에 배치되고, 도시하지 않은 전동 모터에 의해 회전된다(도 4A 및 도 5A 중, 흰색 화살표 참조). 또한, 회전통(71)의 회전 방향은 전동 모터가 정회전 또는 역회전함으로써 변경된다.
중간축(72)은 볼 나사(73)를 구성하는 스파이럴축(731)에 회전통(71)의 회전 운동을 전달하는 축형상의 부재이다. 중간축(72)의 일단부에 설치된 피니언 기어는 회전통(71)의 인터널 기어와 맞물려 있다. 또한, 중간축(72)의 타단부에 설치된 베벨 기어는 스파이럴축(731)의 베벨 기어와 맞물려 있다.
볼 나사(73)는 중간축(72)에 의해 회전되는 스파이럴축(731)의 회전 운동을 가이드 지지 부재(93)의 이송 운동으로 변환하는 기구이다. 이하에, 볼 나사(73)의 구조에 대해서 상세하게 설명한다. 볼 나사(73)는 주로 스파이럴축(731)과, 볼 너트(732)와, 강구(733)로 구성된다.
스파이럴축(731)은 중간축(72)에 의해 회전되는 축형상의 부재이다. 스파이럴축(731)의 외주면에는 단면으로 볼 때 원호형상의 홈이 나선 형상으로 형성되어 있다. 또한, 스파이럴축(731)은 단면으로 볼 때 C자 형상의 환상 부재(46)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.
볼 너트(732)는 스파이럴축(731)에 밖으로 끼워지는 통형상의 부재이다. 볼 너트(732)의 내주면에는 단면으로 볼 때 원호형상의 홈이 나선 형상으로 형성되어 있다. 그리고, 볼 너트(732)는 가이드 지지 부재(93)에 형성된 관통 구멍에 삽입되어서 고정 설치되어 있다. 또한, 볼 너트(732)의 내주면에 형성된 홈은 스파이럴축(731)의 외주면에 형성된 홈과 대향함으로써 단면으로 볼 때 원형상의 나선 공간을 구성한다.
강구(733)는 상술한 나선 공간에 끼워지는 구형상의 부재이다. 강구(733)는 스파이럴축(731)에 형성된 홈과 볼 너트(732)에 형성된 홈에 의해 협지된다. 또한, 나선 공간에는 복수의 강구(733)가 끼워지기 때문에 볼 너트(732)가 덜컹거릴 일은 없다.
이러한 구성에 의해, 이동기구(70)는 전동 모터의 회전 동력을 회전통(71)이나 중간축(72)을 통해서 스파이럴축(731)에 전달할 수 있고, 상기 스파이럴축(731)의 회전 운동을 가이드 지지 부재(93)의 이송 운동으로 변환할 수 있는 것이다. 이렇게 해서, 이동기구(70)는 가이드 지지 부재(93)의 이송 운동을 실현하고, 상기 가이드 지지 부재(93)에 지지된 제 2 섬유다발 가이드(92)를 라이너(1)의 회전축(Ra)에 대하여 대략 수직 방향으로 이동시키는 것을 가능하게 하고 있다.
회전기구(80)는 제 2 섬유다발 가이드(92)의 축심을 중심축으로 해서 상기 제 2 섬유다발 가이드(92)를 회전시키는 기구이다. 회전기구(80)는 주로 회전통(81)과, 중간축(82)과, 구동축(83)으로 구성된다.
회전통(81)은 내주면에 인터널 기어가 형성된 환형상의 부재이다. 회전통(81)은 라이너(1)의 회전축(Ra)과 동축 상에 배치되고, 도시하지 않은 전동 모터에 의해 회전된다(도 4A 및 도 5A 중, 검은색 화살표 참조). 또한, 회전통(81)의 회전 방향은 전동 모터가 정회전 또는 역회전함으로써 변경된다.
중간축(82)은 구동축(83)에 회전통(81)의 회전 운동을 전달하는 축형상의 부재이다. 중간축(82)의 일단부에 설치된 피니언 기어는 회전통(81)의 인터널 기어와 맞물려 있다. 또한, 중간축(82)의 타단부에 설치된 베벨 기어는 구동축(83)의 베벨 기어와 맞물려 있다.
구동축(83)은 제 2 섬유다발 가이드(92)에 중간축(82)의 회전 운동을 전달하는 축형상의 부재이다. 구동축(83)의 일단부에 설치된 베벨 기어는 상술한 바와 같이 중간축(82)의 베벨 기어와 맞물려 있다. 또한, 구동축(83)에 밖으로 끼워진 드라이브 기어는 제 2 섬유다발 가이드(92)의 드리븐 기어와 맞물려 있다. 또한, 구동축(83)은 단면으로 볼 때 C자 형상의 환상 부재(46)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.
이러한 구성에 의해, 회전기구(80)는 전동 모터의 회전 동력을 회전통(81)이나 중간축(82)을 통해서 구동축(83)에 전달할 수 있고, 제 2 섬유다발 가이드(92)의 드리븐 기어와 맞물린 드라이브 기어를 회전시킬 수 있는 것이다. 이와 같이 해서, 회전기구(80)는 가이드 지지 부재(93)에 지지된 제 2 섬유다발 가이드(92)를 상기 제 2 섬유다발 가이드(92)의 축심을 중심축으로 해서 회전시키는 것을 가능하게 하고 있다.
이상과 같은 구성의 FW 장치(100)에 있어서, 제 1 섬유다발 가이드(91)와 제 2 섬유다발 가이드(92)의 간격을 최적화할 수 있는 이유에 대하여 설명한다.
우선, 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)에 근접하는 방향으로 이동했을 경우를 설명한다.
도 4A, 도 4B는 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)에 근접하는 방향으로 이동한 상태를 나타내고 있다. 도 4A와 도 4B는 그 때의 정면도와 측면도이다. 도면 중에 나타내는 화살표 C는 각 섬유다발 가이드(91·92)의 이동 방향을 나타내고 있다. 또한, 도면 중에 나타내는 화살표 D는 가동 헬리컬 헤드(44)의 이동 방향을 나타내고 있다.
도 4A, 도 4B에 나타내는 바와 같이, 라이너(1)의 외경이 작은 부분에 섬유다발(F)을 귄취할 경우, 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)는 라이너(1)의 회전축(Ra)에 근접하는 방향으로 이동된다(화살표 C 참조).
이 때, 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)는 라이너(1)의 회전축(Ra)에 근접함에 따라서 서로의 간격이 서서히 작아져 가기 때문에 이웃하는 각 섬유다발 가이드(91·92)끼리의 간섭을 회피할 필요가 생긴다.
이 때문에, 본 FW 장치(100)에 있어서는 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)에 근접하는 방향으로 이동할 경우(화살표 C 참조), 가동 헬리컬 헤드(44)가 고정 헬리컬 헤드(43)로부터 이간되도록 구동된다(화살표 D 참조).
즉, 라이너(1)의 회전축(Ra)과 직교함과 아울러 제 1 섬유다발 가이드(91)의 가이드구(91a)와 교차하는 평면을 가상 평면(Pf)이라 정의하고, 라이너(1)의 회전축(Ra)과 직교함과 아울러 제 2 섬유다발 가이드(92)의 가이드구(92a)와 교차하는 평면을 가상 평면(Pw)이라 정의했을 경우, 본 FW 장치(100)는 가상 평면(Pf)으로부터 가상 평면(Pw)이 이간되도록 가동 헬리컬 헤드(44)를 구동시키는 것이다.
이러한 구성에 의해, 본 FW 장치(100)는 각 섬유다발 가이드(91·92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)에 근접하는 방향으로 이동했을 경우에 제 1 섬유다발 가이드(91)와 제 2 섬유다발 가이드(92)의 라이너(1)의 회전축(Ra) 방향(전후 방향)으로의 간격을 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 본 FW 장치(100)는 이웃하는 제 1 섬유다발 가이드(91)와 제 2 섬유다발 가이드(92)의 간격을 최적화할 수 있고, 간섭을 회피하는 것을 가능하게 하고 있다.
이어서, 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)으로부터 이간되는 방향으로 이동했을 경우를 설명한다.
도 5A, 도 5B는 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)으로부터 이간되는 방향으로 이동한 상태를 나타내고 있다. 도 5A와 도 5B는 그 때의 정면도와 측면도이다. 도면 중에 나타내는 화살표 C는 각 섬유다발 가이드(91·92)의 이동 방향을 나타내고 있다. 또한, 도면 중에 나타내는 화살표 D는 가동 헬리컬 헤드(44)의 이동 방향을 나타내고 있다.
도 5A, 도 5B에 나타내는 바와 같이, 라이너(1)의 외경이 큰 부분에 섬유다발(F)을 권취할 경우 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)는 라이너(1)의 회전축(Ra)으로부터 이간되는 방향으로 이동된다(화살표 C 참조).
이 때, 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)는 라이너(1)의 회전축(Ra)으로부터 이간됨에 따라서 서로의 간격이 서서히 커져 가기 때문에 섬유다발(F)의 권취 형태를 양호하게 하는 최적의 위치에 제 2 섬유다발 가이드(92)를 이동시키는 것이 가능해진다.
이 때문에, 본 FW 장치(100)에 있어서는 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)으로부터 이간되는 방향으로 이동할 경우(화살표 C 참조), 가동 헬리컬 헤드(44)가 고정 헬리컬 헤드(43)에 근접하도록 구동된다(화살표 D 참조).
즉, 라이너(1)의 회전축(Ra)과 직교함과 아울러 제 1 섬유다발 가이드(91)의 가이드구(91a)와 교차하는 평면을 가상 평면(Pf)이라 정의하고, 라이너(1)의 회전축(Ra)과 직교함과 아울러 제 2 섬유다발 가이드(92)의 가이드구(92a)와 교차하는 평면을 가상 평면(Pw)이라 정의했을 경우, 본 FW 장치(100)는 가상 평면(Pf)에 가상 평면(Pw)이 근접하도록 가동 헬리컬 헤드(44)를 구동시키는 것이다.
이러한 구성에 의해, 본 FW 장치(100)는 각 섬유다발 가이드(91·92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)으로부터 이간되는 방향으로 이동했을 경우에, 제 1 섬유다발 가이드(91)와 제 2 섬유다발 가이드(92)의 라이너(1)의 회전축(Ra) 방향(전후 방향)으로의 간격을 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 본 FW 장치(100)는 이웃하는 제 1 섬유다발 가이드(91)와 제 2 섬유다발 가이드(92)의 라이너(1)의 회전축(Ra) 방향(전후 방향)으로의 간격을 최소화할 수 있고, 섬유다발(F)의 권취 형태를 양호하게 하는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 섬유다발(F)의 권취 형태가 양호하게 되는 이유에 대해서는 후술한다.
이하에 라이너(1)의 외주면(1S)에 권취된 섬유다발(F)의 권취 형태에 대하여 설명한다.
우선, 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)에 근접하는 방향으로 이동했을 때의 섬유다발(F)의 권취 형태를 설명한다.
도 6은 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)에 근접하는 방향으로 이동했을 때의 섬유다발(F)의 권취 형태를 나타내고 있다. 도면 중에 나타내는 화살표 A는 라이너(1)의 이송 방향을 나타내고 있다. 또한, 도면 중에 나타내는 화살표 B는 라이너(1)의 회전 방향을 나타내고 있다. 또한, 도 6은 간단히 하기 위해 외경이 일정한 부분에 섬유다발(F)을 권취한 모습에 대해서 나타내고 있다.
상술한 바와 같이, 본 FW 장치(100)는 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)에 근접하는 방향으로 이동했을 경우에, 제 1 섬유다발 가이드(91)와 제 2 섬유다발 가이드(92)의 라이너(1)의 회전축(Ra) 방향(전후 방향)으로의 간격을 크게 한다.
그러면, 도 6에 나타내는 바와 같이 각 섬유다발 가이드(91·92)에 의해 안내된 섬유다발(F)은 라이너(1)의 외주면(1S)에 각각 등간격으로 권취되지 않고 치우치게 된다. 즉, 제 1 섬유다발 가이드(91)에 의해 안내된 섬유다발(F)과 섬유다발(F)의 중간위치에 제 2 섬유다발 가이드(92)에 의해 안내된 섬유다발(F)을 안내할 수 없어 등간격으로 권취할 수 없어지는 것이다.(도 6 참조: a≠b).
이 때문에, 본 FW 장치(100)는 제 1 섬유다발 가이드(91)와 제 2 섬유다발 가이드(92)의 위상차(PA)(도 4A, 도 5A 참조)를 조절함으로써 섬유다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)에 등간격으로 권취하는 것을 가능하게 하고 있다.
구체적으로 설명하면, FW 장치(100)는 구동 장치(60)을 사용해서 가동 헬리컬 헤드(44)를 구동함으로써 제 1 섬유다발 가이드(91)와 제 2 섬유다발 가이드(92)의 위상차(PA)를 작게 한다. 이와 같이 함으로써, 도 7에 나타내는 바와 같이 제 2 섬유다발 가이드(92)에 의해 안내된 섬유다발(F)을 라이너(1)의 둘레 방향으로 어긋나게 하는 것이 가능해진다. 또한, 도 7중의 검은색 화살표는 구동 장치(60)에 의한 가동 헬리컬 헤드(44)의 구동 방향을 나타내고 있다.
이러한 구성에 의해, 본 FW 장치(100)는 제 1 섬유다발 가이드(91)에 의해 안내된 섬유다발(F)과 섬유다발(F)의 중간위치에 제 2 섬유다발 가이드(92)에 의해 안내된 섬유다발(F)을 안내할 수 있다(도 7 참조: a=b). 이렇게 해서, 본 FW 장치(100)는 섬유다발(F)의 권취 형태를 양호하게 하는 것을 가능하게 하고 있다.
이어서, 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)으로부터 이간되는 방향으로 이동했을 때의 섬유다발(F)의 권취 형태를 설명한다.
도 8은 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)으로부터 이간되는 방향으로 이동했을 때의 섬유다발(F)의 권취 형태를 나타내고 있다. 도면 중에 나타내는 화살표 A는 라이너(1)의 이송 방향을 나타내고 있다. 또한, 도면 중에 나타내는 화살표 B는 라이너(1)의 회전 방향을 나타내고 있다. 또한, 도 8은 간단히 하기 위해서 외경이 일정한 부분에 섬유다발(F)을 권취하는 모습에 대해서 나타내고 있다.
상술한 바와 같이, 본 FW 장치(100)는 제 1 섬유다발 가이드(91) 및 제 2 섬유다발 가이드(92)가 라이너(1)의 회전축(Ra)으로부터 이간되는 방향으로 이동했을 경우에, 제 1 섬유다발 가이드(91)와 제 2 섬유다발 가이드(92)의 라이너(1)의 회전축(Ra) 방향(전후 방향)으로의 간격을 작게 한다.
그러면, 도 8에 나타내는 바와 같이 각 섬유다발 가이드(91·92)에 의해 안내된 섬유다발(F)은 라이너(1)의 외주면(1S)에 각각 등간격으로 권취되게 된다. 즉, 제 1 섬유다발 가이드(91)에 의해 안내된 섬유다발(F)과 섬유다발(F)의 중간위치에 제 2 섬유다발 가이드(92)에 의해 안내된 섬유다발(F)을 안내할 수 있고, 등간격으로 권취하른 것이 가능한 것이다(도 8 참조: a=b).
이러한 구성에 의해, 본 FW 장치(100)는 제 1 섬유다발 가이드(91)에 의해 안내된 섬유다발(F)과 섬유다발(F)의 중간위치에 제 2 섬유다발 가이드(92)에 의해 안내된 섬유다발(F)을 안내할 수 있다(도 8 참조: a=b). 이렇게 해서, 본 FW 장치(100)는 섬유다발(F)의 권취 형태를 양호하게 하는 것을 가능하게 하고 있다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명의 필라멘트 와인딩 장치는 이웃하는 섬유다발 가이드와 섬유다발 가이드의 간격을 최적화하는 것이 가능하게 되기 때문에 산업상 유용하다.
1 : 라이너 1S : 외주면
10 : 주기대 20 : 라이너 이송 장치
30 : 후프 권취 장치 40 : 헬리컬 권취 장치
43 : 헬리컬 헤드(제 1 헬리컬 헤드, 고정 헬리컬 헤드)
44 : 헬리컬 헤드(제 2 헬리컬 헤드, 가동 헬리컬 헤드)
45 : 가이드 지지 장치 50 : 간격 조절 수단(구동 장치)
51 : 전동 모터 52 : 웜 기어
53 : 랙 기어 60 : 위상 조절 수단(구동 장치)
61 : 전동 모터 62 : 웜 기어
63 : 랙 기어 70 : 이동기구
71 : 회전통 72 : 중간축
73 : 볼 나사 80 : 회전기구
81 : 회전통 82 : 중간축
83 : 구동축
91 : 섬유다발 가이드(제 1 섬유다발 가이드)
92 : 섬유다발 가이드(제 2 섬유다발 가이드)
93 : 가이드 지지 부재 100 : 필라멘트 와인딩 장치(FW 장치)
F : 섬유다발 Pf : 가상 평면
Pw : 가상 평면 θ : 귄취 각도

Claims (3)

  1. 라이너의 회전축에 대해서 수직 방향으로 이동하는 섬유다발 가이드를 방사상으로 설치한 헬리컬 헤드를 복수 구비하고,
    상기 라이너를 회전시키면서 상기 헬리컬 헤드를 통과시킴으로써 상기 라이너의 외주면에 섬유다발을 권취하여 가는 필라멘트 와인딩 장치에 있어서,
    상기 라이너의 회전축과 직교해서 1개의 상기 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 가이드구와 교차하는 가상 평면과, 상기 라이너의 회전축과 직교해서 다른 상기 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 가이드구와 교차하는 가상 평면의 간격을 조절하는 간격 조절 수단을 설치한 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유다발 가이드를 상기 라이너의 회전축에 근접하는 방향으로 이동시켰을 경우,
    상기 간격 조절 수단은 상기 라이너의 회전축과 직교해서 1개의 상기 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 가이드구와 교차하는 가상 평면으로부터, 상기 라이너의 회전축과 직교해서 다른 상기 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 가이드구와 교차하는 가상 평면을 이간시킨다라고 한 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유다발 가이드를 상기 라이너의 회전축에 이간되는 방향으로 이동시켰을 경우,
    상기 간격 조절 수단은 상기 라이너의 회전축과 직교해서 1개의 상기 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 가이드구와 교차하는 가상 평면에, 상기 라이너의 회전축과 직교해서 다른 상기 헬리컬 헤드에 설치된 섬유다발 가이드의 가이드구와 교차하는 가상 평면을 근접시킨다라고 한 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
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