KR101463854B1 - 필라멘트 와인딩 장치 - Google Patents

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다이고로 나카무라
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Abstract

섬유 공급 가이드에 섬유 다발을 통과시키는 작업이 용이하고 제작이 용이하며 저비용인 섬유 공급 가이드를 이용하여 저비용의 필라멘트 와인딩 장치를 제공한다. 섬유 다발(F)을 라이너(1)에 권취하는 필라멘트 와인딩 장치로서, 라이너(1)에 대하여 섬유 다발(F)을 공급하는 복수의 섬유 공급 가이드(80A, 80B)를 구비하고, 섬유 공급 가이드(80A, 80B)는 섬유 다발(F)의 광폭면을 안내하는 저부(84)와, 저부(84)의 양측을 따라 설치되는 측부(86)와, 양측부(86)의 사이에 형성되는 개방부(87)를 갖는다.

Description

필라멘트 와인딩 장치{FILAMENT WINDING APPARATUS}
본 발명은 필라멘트 와인딩 장치에 관한 것이다.
종래, 후프(hoop) 권취 장치와 나선형 권출 장치를 구비하고 후프 권취와 나선형 권취를 라이너에 대해서 교대로 반복해서 행함으로써 라이너의 주위에 섬유 다발을 권취해서 보강층을 형성하는 필라멘트 와인딩 장치가 알려져 있다.
나선형 권취에서는 나선형 권취 장치의 위치를 고정하고 라이너를 회전시키면서 회전축 방향으로 이송해서 라이너의 주위에 섬유 다발을 권취해 간다. 섬유 다발은 나선형 권취 장치에 설치된 섬유 공급 가이드로부터 라이너로 공급한다. 복수개의 섬유 다발을 동시에 권취하는 것이 가능하도록 나선형 권취 장치에 복수의 섬유 공급 가이드가 방사 형상으로 설치된 제 1 가이드부 및 제 2 가이드부를 구비한 필라멘트 와인딩 장치도 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1).
일본 특허 공개 제2010-36461호 공보
특허문헌 1의 나선형 권취 장치의 섬유 공급 가이드는 특허문헌 1의 단락 0034에 기재되어 있는 바와 같이, 기단부로부터 선단부를 향해서 끝이 점점 가늘어 지는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 섬유 공급 가이드의 내부에는 섬유 다발이 통과할 수 있도록 기단부로부터 선단부까지 편평한 안내 구멍이 관통되어 있다. 나선형 권취 장치를 구동시키기 전의 준비로서 모든 섬유 공급 가이드에 섬유 다발을 1개씩 수작업으로 통과시키고 각 섬유 다발의 선단부를 라이너의 외주면에 고정할 필요가 있다.
그러나, 가늘고 긴 편평한 안내 구멍으로 1개씩 섬유 다발을 통과시키는 작업은 용이하지 않고 수고를 필요로 하는 작업이었다. 또한, 나선형 권취 장치의 섬유 공급 가이드는 개수가 많다(예를 들면 180개). 이 때문에, 나선형 권취 장치의 모든 섬유 공급 가이드에 섬유 다발을 통과시키는 작업에는 장시간이 필요했다.
또한, 섬유 공급 가이드를 기단부로부터 선단부를 향해서 끝이 점점 가늘어 지는 테이퍼 형상으로 형성하거나 그 내부에 기단부로부터 선단부까지 관통하는 편평한 안내 구멍을 형성하는 가공은 수고가 필요하다. 이 때문에, 섬유 공급 가이드의 제조 비용이 높아지고 필라멘트 와인딩 장치의 제조 비용이 높게 되어 있었다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 본 발명의 제 1 목적은 섬유 공급 가이드에 섬유 다발을 관통시키는 작업이 용이한 필라멘트 와인딩 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 제 2 목적은 제작이 용이하고 저비용인 섬유 공급 가이드를 개발하고 이에 따라 필라멘트 와인딩 장치를 저비용으로 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하려고 하는 과제는 이상에 알려진 바와 같고 이어서 이 과제를 해결하기 위한 수단을 설명한다.
즉, 제 1 발명은 섬유 다발을 라이너에 권취하는 필라멘트 와인딩 장치로서, 라이너에 대하여 섬유 다발을 공급하는 복수의 섬유 공급 가이드를 구비한다. 섬유 공급 가이드는 섬유 다발의 광폭면을 안내하는 저부와, 상기 저부의 양측을 따라 설치되는 측부와, 상기 양측부의 사이에 형성되는 개방부를 갖는다.
제 2 발명은 제 1 발명으로서, 상기 섬유 공급 가이드를 축둘레로 회전시키는 구동부와, 상기 구동부를 제어함으로써 상기 섬유 공급 가이드의 방향을 변경하는 제어부를 구비한다. 제어부는 섬유 다발을 상기 라이너에 권취하는 권취 각도 및 권취 방향에 따라 섬유 다발이 상기 섬유 공급 가이드로부터 탈락되지 않도록 상기 섬유 공급 가이드의 방향을 변경한다.
제 3 발명은 제 1 또는 제 2 발명 중 어느 하나의 발명으로서, 상기 개방부의 일부를 덮는 탈락 방지 부재가 착탈 가능하게 설치되어 있다.
[발명의 효과]
본 발명의 효과로서, 이하에 나타내는 바와 같은 효과를 발휘한다.
제 1 발명에 의하면, 섬유 공급 가이드는 섬유 다발의 광폭면을 안내하는 저부와, 저부의 양측을 따라 설치되는 측부와, 양측부의 사이에 형성되는 개방부를 갖는다. 이 때문에, 기단부로부터 선단부까지 관통하는 안내 구멍에 섬유 다발을 통과시킬 필요가 없어 섬유 공급 가이드에 섬유 다발을 통과시키는 작업이 용이하게 된다. 또한, 기단부로부터 선단부까지 관통하는 안내 구멍이 형성된 섬유 공급 가이드와 비교해서 제작이 용이하고 저비용이기 때문에 필라멘트 와인딩 장치를 저비용으로 제공할 수 있다.
제 2 발명에 의하면, 섬유 다발을 라이너에 권취하는 권취 각도 및 권취 방향에 따라 섬유 다발이 섬유 공급 가이드로부터 탈락되지 않도록 섬유 공급 가이드의 방향을 변경한다. 이 때문에, 섬유 다발에 텐션을 걸어도 섬유 공급 가이드로부터 섬유 다발이 탈락되지 않고 섬유 다발에 충분한 텐션을 걸어서 라이너에 권취 할 수 있다.
제 3 발명에 의하면, 개방부의 일부를 덮는 탈락 방지 부재가 착탈 가능하게 설치되어 있다. 이 때문에, 필라멘트 와인딩 장치의 유지 보수 중 등 권취 작업을 정지해서 섬유 다발에 텐션이 걸려 있지 않은 상태이여도 섬유 공급 가이드로부터 섬유 다발이 탈락하는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 FW 장치(100)를 나타내는 도면이다.
도 2는 나선형 권취 장치(40)를 구성하는 제 1 나선형 헤드(43) 및 제 2 나선형 헤드(44)를 나타내는 도면이다.
도 3은 섬유 공급 가이드(80A)의 사시도이다.
도 4는 도 3의 A-A선 및 B-B선에 있어서의 단면도이다.
도 5는 제 1 나선형 헤드(43) 및 제 2 나선형 헤드(44)를 구성하는 가이드 지지 장치(45)를 나타내는 도면이다.
도 6은 제 1 통형상부(1A)의 외주면(1AS)에 섬유 다발(F)을 나선형으로 권취하는 상태를 나타내는 측면도이다.
도 7은 제 1 통형상부(1A)의 외주면(1AS)에 섬유 다발(F)을 나선형으로 권취하는 상태를 나타내는 측면도이다.
도 8은 제 2 통형상부(1C)의 외주면(1CS)에 섬유 다발(F)을 나선형으로 권취하면서 섬유 다발(F)의 권취 방향을 전환하는 상태를 나타내는 측면도이다.
도 9는 섬유 공급 가이드(80A)의 다른 예를 나타내는 사시도이다.
이어서, 발명의 실시형태에 대해서 도면을 이용해서 설명한다.
[실시예 1]
우선, 도 1을 이용하여 본 발명의 실시예 1에 의한 필라멘트 와인딩 장치(100)의 전체 구성에 대해서 설명한다. 이하에서는 필라멘트 와인딩 장치(100)를 FW 장치(100)로 생략해서 설명한다.
도 1은 FW 장치(100)를 나타낸 측면도이다. FW 장치(100)는 후프 권취와 나선형 권취를 라이너(1)에 대하여 교대로 반복해서 행함으로써 라이너(1)의 주위에 섬유 다발(F)을 권취해 가는 장치이다.
도 1에 나타내는 화살표(A, B)는 FW 장치(100)의 전후 방향과, 나선형 권취에 있어서의 라이너(1)의 이송 방향을 나타내고 있다. 나선형 권취에서는 라이너(1)를 FW 장치(100)의 전후 방향으로 왕복 운동시키기 때문에 라이너(1)는 화살표(A)의 방향으로 이송되는 경우와 화살표(B) 방향으로 이송되는 경우가 있다. 이하의 설명에서는 라이너(1)가 이송되는 방향에 있어서의 전방측을 라이너(1) 및 FW 장치(100)의 전방측으로 하고 다른 방향을 후방측으로 정의한다. 즉, 라이너(1)의 이송 방향을 따라 FW 장치(100)의 전방측 및 후방측이 전환되는 것으로 한다. 라이너(1)가 화살표(A)의 방향으로 이송되고 있을 경우에는 도 1에 있어서 좌측을 라이너(1) 및 필라멘트 와인딩 장치의 전방측으로 한다. 또한, 라이너(1)의 이송 방향이 전환되어서 라이너(1)가 화살표(B) 방향으로 이송되고 있을 경우에는 도 1에 있어서 우측을 라이너(1) 및 FW 장치(100)의 전방측으로 한다.
라이너(1)는 예를 들면 고강도 알루미늄재나 폴리아미드계 수지 등에 의해 형성된 대략 원통 형상의 중공 용기이다. 라이너(1)는 상기 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유 다발(F)이 권취됨으로써 내압 특성의 향상이 도모된다. 즉, 라이너(1)는 내압 용기를 구성하는 기재가 된다.
FW 장치(100)는 주로 주기대(10)와, 라이너 이송 장치(20), 후프 권취 장치(30), 나선형 권취 장치(40) 및 제어부(C)로 구성된다. 주기대(10)는 FW 장치(100)의 기초를 구성한다. 주기대(10)의 상부에는 라이너 이송 장치용 레일(11)이 설치된다. 라이너 이송 장치용 레일(11)에는 라이너 이송 장치(20)가 탑재된다. 주기대(10)의 상부에는 라이너 이송 장치용 레일(11)에 대하여 평행하게 후프 권취 장치용 레일(12)이 설치된다. 후프 권취 장치용 레일(12)에는 후프 권취 장치(30)가 탑재된다. 이러한 구성에 의해, 주기대(10)에 대하여 라이너 이송 장치(20) 및 후프 권취 장치(30)를 이동시키는 것이 가능하다. 나선형 권취 장치(40)는 주기대(10)에 고정된다.
라이너 이송 장치(20)는 FW 장치(100)의 전후 방향을 따른 방향의 회전축(Ra)(도 2 참조.)을 중심으로 해서 라이너(1)를 회전시킴과 아울러 FW 장치(100)의 전후 방향으로 라이너(1)를 이송하는 장치이다. 라이너 이송 장치(20)는 주 기대(21)와 라이너 지지부(22)로 구성된다. 라이너 이송 장치(20)의 구동은 제어부(C)에 의해 제어된다.
기대(21)는 한 쌍의 라이너 지지부(22)를 구비하고 있다. 라이너 지지부(22)는 각각 라이너 지지 프레임(23)과 지지축(24)을 구비한다. 라이너 지지 프레임(23)은 기대(21)로부터 상방을 향해서 연장되어 있다. 지지축(24)은 라이너 지지 프레임(23)으로부터 FW 장치의 전후 방향을 따라 연장되어 있다. 지지축(24)은 도시되지 않은 동력 기구에 의해 축둘레의 한 방향으로 회전된다. 지지축(24)은 라이너(1)의 양측을 지지하고 라이너(1)를 회전시킨다. 이러한 구성에 의해, 라이너 이송 장치(20)는 지지축(24)을 회전축(Ra)으로 하여 라이너(1)를 회전시킴과 아울러 FW 장치(100)의 전후 방향으로 라이너(1)를 이송한다.
후프 권취 장치(30)는 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유 다발(F)을 후프 권취하는 장치이다. 후프 권취에서는 라이너(1)의 중심축에 대한 섬유 다발(F)의 권취 각도가 대략 90도가 되도록 섬유 다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)에 권취해 간다. 후프 권취 장치(30)는 주로 기대(31)와, 동력 기구(32)와, 후프 걸어 감기 장치(33)로 구성된다. 후프 권취 장치(30)의 구동은 제어부(C)에 의해 제어된다.
기대(31)에는 동력 기구(32)와, 후프 걸어 감기 장치(33)가 설치된다. 후프 걸어 감기 장치(33)는 걸어 감기 테이블(34)과 보빈(35)을 구비하고 있다. 걸어 감기 테이블(34)에는 중앙에 라이너(1)가 삽입 통과하는 공간이 설치되어 있다. 보빈(35)은 걸어 감기 테이블(34)에 설치되어 라이너(1)의 외주면(1S)으로 섬유 다발(F)을 공급한다. 동력 기구(32)는 후프 걸어 감기 장치(33)를 라이너(1)의 중심축 둘레로 회전시킨다.
후프 권취에서는 라이너(1)의 위치는 고정되고 후프 권취 장치(30)를 라이너(1)의 중심축 방향을 따라 이동시키면서 후프 걸어 감기 장치(33)를 라이너(1)의 중심축 둘레로 회전시킨다. 이에 따라, 후프 권취가 행하여진다. 또한, 후프 권취 장치(30)의 이동 속도나 걸어 감기 테이블(34)의 회전 속도를 조절함으로써 섬유 다발(F)의 권취 형태를 자유롭게 변경가능하다.
나선형 권취 장치(40)는 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유 다발(F)을 나선형으로 권취하는 장치이다. 나선형 권취에서는 라이너(1)의 중심축에 대한 섬유 다발(F)의 권취 각도(WA)(도 2 참조.)가 소정의 값(예를 들면, 0~60도)이 되도록 섬유 다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)으로 권취해 간다. 나선형 권취 장치(40)는 주로 기대(41)와 나선형 걸어 감기 장치(42)로 구성된다. 나선형 권취 장치(40)의 구동은 제어부(C)에 의해 제어된다.
기대(41)에는 나선형 걸어 감기 장치(42)가 설치된다. 나선형 걸어 감기 장치(42)는 제 1 가이드부로서의 제 1 나선형 헤드(43)와, 제 2 가이드부로서의 제 2 나선형 헤드(44)를 구비하고 있다. 제 1 나선형 헤드(43) 및 제 2 나선형 헤드(44)에는 도시되지 않은 복수의 보빈으로부터 섬유 다발(F)이 공급되어 라이너(1)의 외주면(1S)으로 섬유 다발(F)이 인도된다(도 2 참조.).
나선형 권취에서는 나선형 권취 장치(40)는 고정되어 있고 라이너 이송 장치(20)에 의해 라이너(1)가 회전하면서 회전축(Ra) 방향으로 이송된다. 이에 따라, 나선형 권취가 행하여진다. 또한, 라이너(1)의 이송 속도나 회전 속도를 조절함으로써 섬유 다발(F)의 권취 형태를 자유롭게 변경가능하다.
이어서, 나선형 권취 장치(40)를 구성하는 제 1 나선형 헤드(43) 및 제 2 나선형 헤드(44)에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 도 2는 제 1 나선형 헤드(43) 및 제 2 나선형 헤드(44)를 나타내는 측면도이다. 도면 중에 나타내는 화살표(A)는 라이너(1)의 이송 방향을 나타내고 있다. 또한, 화살표(R)는 라이너(1)의 회전 방향을 나타내고 있다.
도 2에 나타내는 바와 같이, 제 1 나선형 헤드(43) 및 제 2 나선형 헤드(44)는 라이너(1)의 이송 방향으로 서로 인접하도록 배치되어 있다. 제 1 나선형 헤드(43) 및 제 2 나선형 헤드(44)에는 섬유 다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)으로 안내하는 섬유 공급 가이드(80A, 80B)가 설치되어 있다. 제 1 나선형 헤드(43)에는 라이너(1)의 회전축(Ra)에 대하여 대략 수직 방향이고 또한 방사 형상으로 복수의 섬유 공급 가이드(80A)가 설치되어 있다. 제 2 나선형 헤드(44)에는 라이너(1)의 회전축(Ra)에 대하여 대략 수직 방향이고 또한 방사 형상으로 복수의 섬유 공급 가이드(80B)가 설치되어 있다. 즉, 제 1 나선형 헤드(43) 및 제 2 나선형 헤드(44)에 설치되는 섬유 공급 가이드(80A, 80B)는 라이너(1)의 이송 방향으로 2열로 배치되어 있다.
제 1 나선형 헤드(43) 및 제 2 나선형 헤드(44)에는 복수의 가이드 지지 장치(45)가 설치되어 있다. 각 가이드 지지 장치(45)는 각각 섬유 공급 가이드(80A, 80B)를 지지하고 있다. 각 가이드 지지 장치(45)는 섬유 공급 가이드(80A, 80B)가 회전축(Ra)에 대하여 대략 수직 방향으로 신축 가능하고 또한 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 축둘레로 회전 가능해지도록 지지하고 있다. 제 1 나선형 헤드(43)는 모든 섬유 공급 가이드(80A)가 동시에 동일한 양만큼 신축 및 회전하도록 구성되어 있고, 제 2 나선형 헤드(44)도 모든 섬유 공급 가이드(80B)가 동시에 동일한 양만큼 신축 및 회전할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고, 제 1 나선형 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)와 제 2 나선형 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)는 서로 각각의 신축량 및 회전량으로 조정 가능하도록 구성되어 있다.
여기서, 도 3, 도 4를 이용하여 본 실시예에 있어서의 섬유 공급 가이드(80A, 80B)에 대해서 설명한다. 본 실시예에 있어서의 섬유 공급 가이드(80A, 80B)는 동일한 구성이기 때문에 섬유 공급 가이드(80A)에 대해서 설명한다.
도 3은 섬유 공급 가이드(80A)의 사시도이다. 도 4는 도 3의 A-A선 및 B-B선에 있어서의 단면도이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 섬유 공급 가이드(80A)는 섬유 공급 가이드 주체(82)와 기어(83)를 갖고 있다. 섬유 공급 가이드 주체(82)는 도시되지 않은 보빈으로부터의 섬유 다발(F)을 기단부(82A)로부터 선단부(82B)까지 안내하는 부재이다. 섬유 공급 가이드 주체(82)는 저부(84)와 측부(86)를 구비하고 있다. 도 4(A), 도 4(B)에 나타내는 바와 같이, 섬유 공급 가이드(80A)의 축방향에 직교하는 방향의 단면 형상은 대략 コ자 형상이다. 섬유 공급 가이드(80A)의 저부(84)는 평탄한 면을 갖고 있고 섬유 다발(F)의 광폭면을 안내한다. 측부(86)는 저부(84)의 양측을 따라 설치되고 안내하는 섬유 다발(F)이 탈락하는 것을 방지한다. 양측부(86)의 사이에는 개방부(87)가 형성된다.
또한, 도 3 및 도 4(B)에 나타낸 바와 같이, 특히 기단부(82A)에 있어서는 측부(86)의 높이가 높아져 내측으로 만곡하고 있다. 저부(84)의 하부는 반원 형상으로 되어 있다. 즉, 도 4(B)에 나타낸 바와 같이 기단부(82A)에서의 단면 형상은 저부(84)와 측부(86)에 의해 일부가 빠진 원형의 단면 형상으로 되어 있다. 이 기단부(82A)는 후술하는 가이드 지지 장치(45)의 가이드 지지 부재(81)에 회전 가능하게 축지지되는 부분이 된다. 이에 따라, 섬유 공급 가이드(80A)는 가이드 지지 부재(81)에 회전 가능하게 축지지된다.
기어(83)는 후술하는 가이드 지지 장치(45)의 회전 기구(70)에 설치되는 드라이브 기어(77)에 맞물리고 섬유 공급 가이드(80A)를 축둘레로 회전시키는 부재이다. 도 3에 나타내는 바와 같이, 기어(83)에는 중심부에 삽입 통과 구멍(89)이 형성되어 있다. 삽입 통과 구멍(89)에 섬유 공급 가이드 주체(82)의 기단부(82A)가 압입되기 때문에 섬유 공급 가이드 주체(82)에 기어(83)가 고정된다. 또한, 삽입 통과 구멍(89)에는 도시되지 않은 보빈으로부터의 섬유 다발(F)이 통과하여 섬유 공급 가이드 주체(82)로 섬유 다발(F)이 안내된다.
이와 같이, 섬유 공급 가이드(80A)의 섬유 공급 가이드 주체(82)를 저부(84)와 측부(86)로 구성하고 개방부(87)를 설치했기 때문에 섬유 공급 가이드(80A)에 섬유 다발(F)을 통과시킬 때에는 우선 섬유 다발(F)을 삽입 통과 구멍(89)으로 통과시키고, 이어서 섬유 다발(F)을 개방부(87)로부터 감입하도록 하면 좋고, 기단부로부터 선단부까지 관통하는 안내 구멍에 섬유 다발(F)을 통과시킬 필요가 없기 때문에 섬유 공급 가이드(80A)에 섬유 다발을 통과시키는 작업이 용이하게 된다.
또한, 섬유 공급 가이드(80A)의 가공은 프레스 가공 수단 등을 이용해서 행할 수 있고, 기단부로부터 선단부까지 안내 구멍이 형성된 섬유 공급 가이드와 비교해서 제작이 용이하기 때문에 저렴하다.
이러한 구성의 섬유 공급 가이드(80A, 80B)를 제 1 나선형 헤드(43) 및 제 2 나선형 헤드(44)에 설치함으로써 제 1 나선형 헤드(43) 및 제 2 나선형 헤드(44)는 복수개의 섬유 다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)으로 동시에 안내할 수 있다. 본 실시예에 의한 FW 장치(100)의 제 1 나선형 헤드(43)에는 섬유 공급 가이드(80A)가 90개 설치되고, 제 2 나선형 헤드(44)에는 섬유 공급 가이드(80B)가 90개 설치되어 있다. 이 때문에, 합계 180개의 섬유 다발(F)을 동시에 라이너(1)의 외주면(1S)으로 인도하여 나선형 권취를 행하는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에 의한 FW 장치(100)에는 제 2 나선형 헤드(44)를 라이너(1)의 회전축(Ra)를 중심으로 해서 라이너(1)의 둘레 방향으로 구동하는 구동 장치(50)가 설치되어 있다. 구동 장치(50)는 전동 모터(51)에 의해 회전되는 웜 기어(52)와, 제 2 나선형 헤드(44)에 고정 설치된 랙 기어(53)로 구성된다. 구동 장치(50)는 전동 모터(51)의 회전 동력에 의해 제 2 나선형 헤드(44)를 구동한다. 이러한 구성에 의해, 구동 장치(50)는 제 2 나선형 헤드(44)를 구동할 수 있고 제 1 나선형 헤드(43)와 제 2 나선형 헤드(44)의 위상차를 조절할 수 있다.
이어서, 도 5를 이용해서 제 1 나선형 헤드(43) 및 제 2 나선형 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80A, 80B)를 지지하고 있는 가이드 지지 장치(45)에 대해서 보다 상세하게 설명한다. 제 1 나선형 헤드(43) 및 제 2 나선형 헤드(44)의 가이드 지지 장치(45)는 공통이고, 도 5에서는 제 2 나선형 헤드(44)에 설치되어 있는 가이드 지지 장치(45)를 나타내고 있다.
도 5에 나타내는 바와 같이, 가이드 지지 장치(45)는 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 개수에 대응해서 제 1 나선형 헤드(43) 및 제 2 나선형 헤드(44)에 방사 형상으로 설치되어 있고, 각 가이드 지지 장치(45)는 각각 이동 기구(60)와 회전 기구(70)를 구비하고 있다. 섬유 공급 가이드(80A, 80B)는 가이드 지지 부재(81)에 회전 가능하게 축지지된다. 도면 중에 나타내는 흰 박스의 화살표는 이동 기구(60)를 구성하는 각 부재의 동작 방향을 나타내고 있다. 또한, 도면 중에 나타내는 검은 박스의 화살표는 회전 기구(70)를 구성하는 각 부재의 동작 방향을 나타내고 있다.
이동 기구(60)는 라이너(1)의 회전축(Ra)에 대하여 대략 수직 방향으로 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 신축량을 변경하는 기구이다. 이동 기구(60)는 주로 회전통(61)과, 중간축(62)과, 볼 나사(63)로 구성된다. 제 1 나선형 헤드(43)의 이동 기구(60)는 섬유 공급 가이드(80A)의 신축량을 변경하는 구동부로서의 전동 모터(91)에 의해 구동된다. 제 2 나선형 헤드(44)의 이동 기구(60)는 섬유 공급 가이드(80B)의 신축량을 변경하는 구동부로서의 전동 모터(92)에 의해 구동된다.
회전통(61)은 내주면에 인터널 기어가 형성된 고리 형상의 부재이다. 회전통(61)은 라이너(1)의 회전축(Ra)과 동축상에 배치되어 전동 모터(91, 92)에 의해 회전된다.
중간축(62)은 볼 나사(63)를 구성하는 스파이럴 축(631)에 회전통(61)의 회전을 전달하는 부재이다. 중간축(62)의 일단부에 설치된 피니언 기어는 회전통(61)의 인터널 기어와 맞물려져 있다. 또한, 중간축(62)의 타단부에 설치된 베벨 기어는 스파이럴 축(631)의 베벨 기어와 맞물려져 있다.
볼 나사(63)는 중간축(62)의 회전 운동을 가이드 지지 부재(81)의 이송 운동으로 변환하는 기구이다. 볼 나사(63)는 주로 스파이럴 축(631)과 볼 너트(632)로 구성된다.
스파이럴 축(631)은 중간축(62)에 의해 회전되는 부재이다. 스파이럴 축(631)의 외주면에는 단면으로 볼 때 원호 형상인 홈이 나선 형상으로 뚫어 형성되어 있다. 스파이럴 축(631)은 단면으로 볼 때 C자 형상의 환상 부재(64)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.
볼 너트(632)는 스파이럴 축(631)에 외감되는 통형상의 부재이다. 볼 너트(632)의 내주면에는 단면으로 볼 때 원호 형상인 홈이 나선 형상으로 뚫어 형성되어 있다. 그리고, 볼 너트(632)는 가이드 지지 부재(81)에 형성된 관통 구멍에 삽입되어서 고정 설치되어 있다. 볼 너트(632)의 내주면에 뚫어 형성된 홈은 스파이럴 축(631)의 외주면에 뚫어 형성된 홈과 대향함으로써 단면으로 볼 때 원형상의 나선 공간을 구성한다.
상술한 나선 공간에는 강철공이 끼워져 삽입된다. 강철공은 스파이럴 축(631)에 뚫어 형성된 홈과 볼 너트(632)에 뚫어 형성된 홈에 의해 협지된다. 나선 공간에는 복수의 강철공이 끼워져 삽입되기 때문에 볼 너트(632)가 덜거덕거릴 일은 없다.
이러한 구성에 의해, 이동 기구(60)는 전동 모터(91, 92)의 구동력을 회전통(61)이나 중간축(62)을 통해서 스파이럴 축(631)에 전달하고 스파이럴 축(631)의 회전 운동을 가이드 지지 부재(81)의 이송 운동으로 변환한다. 그리고, 가이드 지지 부재(81)에 지지된 복수의 섬유 공급 가이드(80A, 80B)를 라이너(1)의 회전축(Ra)에 대하여 대략 수직 방향으로 신축시키는 것이 가능해진다.
또한, 제 1 나선형 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)와 제 2 나선형 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)의 신축량 및 신축의 타이밍은 서로 각각의 신축량 및 신축의 타이밍으로 신축가능하다. 제 1 나선형 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)의 신축량, 신축의 타이밍의 제어는 제어부(C)에 의해 전동 모터(91)의 회전 방향, 회전량, 회전의 타이밍이 제어됨으로써 행하여진다. 제 2 나선형 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)의 신축량, 신축의 타이밍의 제어는 제어부(C)에 의해 전동 모터(92)의 회전 방향, 회전량, 회전의 타이밍이 제어됨으로써 행하여진다.
회전 기구(70)는 가이드 지지 부재(81)에 회전 가능하게 축지지되는 섬유 공급 가이드(80A, 80B)를 축둘레로 회전시키는 기구이다. 회전 기구(70)는 주로 회전통(71)과 중간축(72)과 구동축(73)으로 구성된다. 제 1 나선형 헤드(43)의 회전 기구(70)는 섬유 공급 가이드(80A)의 축둘레의 회전량을 변경하는 구동부로서의 전동 모터(93)에 의해 구동된다. 제 2 나선형 헤드(44)의 회전 기구(70)는 섬유 공급 가이드(80B)의 축둘레의 회전량을 변경하는 구동부로서의 전동 모터(94)에 의해 구동된다.
회전통(71)은 내주면에 인터널 기어가 형성된 고리 형상의 부재이다. 회전통(71)은 라이너(1)의 회전축(Ra)과 동축상에 배치되어 전동 모터(93, 94)에 의해 회전된다.
중간축(72)은 구동축(73)에 회전통(71)의 회전을 전달하는 부재이다. 중간축(72)의 일단부에 설치된 피니언 기어(74)는 회전통(71)의 인터널 기어와 맞물려져 있다. 또한, 중간축(72)의 타단부에 설치된 베벨 기어(75)는 구동축(73)의 베벨 기어(76)와 맞물려져 있다.
구동축(73)은 섬유 공급 가이드(80A, 80B)에 중간축(72)의 회전을 전달하는 스플라인 축이다. 구동축(73)의 일단부에 설치된 베벨 기어(76)는 상술한 바와 같이 중간축(72)의 베벨 기어(75)와 맞물려져 있다. 구동축(73)에 외감된 드라이브 기어(77)는 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 기어(83)와 맞물려져 있다. 구동축(73)은 단면으로 볼 때 C자 형상의 환상 부재(64)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.
이러한 구성에 의해, 회전 기구(70)는 전동 모터(93, 94)의 구동력을 회전통(71)이나 중간축(72)을 통해서 구동축(73)에 전달하고, 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 기어(83)를 통해서 섬유 공급 가이드(80A, 80B)를 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 축둘레로 회전시키는 것이 가능해진다.
또한, 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 회전 방향, 회전량 및 회전의 타이밍은 서로 각각의 회전 방향, 회전량 및 회전의 타이밍으로 회전가능하다. 섬유 공급 가이드(80A)의 회전 방향 및 회전량[섬유 공급 가이드(80A)의 방향], 회전의 타이밍의 제어는 제어부(C)에 의해 전동 모터(93)의 회전 방향 및 회전량, 회전의 타이밍이 제어됨으로써 행하여진다. 섬유 공급 가이드(80B)의 회전 방향 및 회전량[섬유 공급 가이드(80B)의 방향], 회전의 타이밍의 제어는 제어부(C)에 의해 전동 모터(94)의 회전 방향 및 회전량, 회전의 타이밍이 제어됨으로써 행하여진다.
이어서, 상기 구성의 FW 장치(100)의 나선형 권취에 있어서의 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 동작에 대해서 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 라이너(1)는 반경이 일정한 제 1 통형상부(1A)와, 제 1 통형상부(1A)의 양측부에 설치되는 돔부(1B)와, 돔부(1B)의 단부에 설치되는 제 2 통형상부(1C)를 구비하는 것으로 한다. 그리고, 라이너(1)는 라이너 이송 장치(20)에 장착되고, 제어부(C)에는 라이너(1)의 이송 속도, 회전 속도, 라이너(1)를 왕복해서 이송하는 횟수, 이송 거리 등의 권취 조건이 미리 작업자에 의해 입력되어 있는 것으로 한다. 제어부(C)는 입력된 권취 조건에 의거해서 전동 모터(93, 94)의 구동을 제어하고, 섬유 다발(F)을 라이너(1)에 권취하는 권취 각도 및 권취 방향에 따라서 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80A, 80B)로부터 탈락되지 않도록 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 방향을 이하와 같이 변경하는 제어를 행한다.
도 6(A), 도 6(B)는 제 1 통형상부(1A)의 외주면(1AS)에 섬유 다발(F)을 나선형으로 권취하는 상태를 나타내는 측면도이다. 도 7(A)는 제 1 통형상부(1A)의 외주면(1AS)에 섬유 다발(F)을 나선형으로 권취하는 상태를 나타내는 측면도이다. 도 7(B)는 이 상태에 있어서의 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 방향과 섬유 다발(F)의 방향의 관계를 나타내는 도면이고, 도 7(A)에 있어서의 C-C선에 있어서의 단면도이다.
도 6(A)에 나타내는 화살표(A)는 라이너(1)의 이송 방향을 나타내고, 도 6(B)에 나타내는 화살표(B)는 라이너(1)를 도 6(A)의 이송 방향과는 반대인 방향으로 이송하고 있는 것을 나타내고 있다. 도 6(A), 도 6(B)의 화살표(R)는 라이너(1)의 회전 방향을 나타내고 있다. 나선형 권취는 라이너(1)를 이송시키면서 섬유 다발(F)을 권취해 가기 때문에 라이너(1)의 중심축 방향에 대한 섬유 다발(F)의 권취 방향(이하, 단지 권취 방향이라고 함)은 라이너(1)의 이송 방향과는 반대의 방향이 된다. 따라서, 도 6(A)에 있어서는 섬유 다발(F)의 권취 방향은 화살표(A)와는 반대인 도면에서 우측 방향이 되고, 도 6(B)에 있어서는 섬유 다발(F)의 권취 방향은 화살표(B)와는 반대인 도면에서 좌측 방향이 된다.
도 6(A)에 나타내는 권취 방향은 화살표(A)와는 반대인 도면에서 우측 방향이다. 이 경우, 제어부(C)는 전동 모터(93, 94)의 구동을 제어함으로써 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 회전 방향 및 회전량을 제어하고, 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80A, 80B)로부터 탈락되지 않도록 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 방향을 제어한다.
구체적으로는 도 7(A)에 나타내는 권취 각도, 권취 방향의 경우에는 도 7(B)에 나타내는 바와 같이 개방부(87)의 방향과 섬유 다발(F)이 송출되는 방향(FA)이 반대의 방향이 되도록 하고, 또한 도 7(B)의 단면도에 있어서 섬유 다발(F)이 송출되는 방향(FA)과 저부(84)가 대략 직교하도록 한다.
한편, 도 6(B)에 나타내는 권취 방향은 화살표(B)와는 반대인 도면에서 좌측 방향이다. 이 경우, 제어부(C)는 전동 모터(93, 94)의 구동을 제어함으로써 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 회전 방향 및 회전량을 제어하고, 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80A, 80B)로부터 탈락되지 않도록 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 방향을 제어한다.
구체적으로는 도 6(A)의 경우와 마찬가지로 개방부(87)의 방향과 섬유 다발(F)이 송출되는 방향(FA)이 반대의 방향이 되도록 하고, 또한 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 단면에 있어서 섬유 다발(F)이 송출되는 방향(FA)과 저부(84)가 대략 직교하도록 한다[도 7(A), 도 7(B) 참조].
이어서, 도 8(A), 도 8(B), 도 8(C)는 제 2 통형상부(1C)의 외주면(1CS)으로 섬유 다발(F)을 나선형으로 권취하면서 섬유 다발(F)의 권취 방향을 전환하는 상태를 나타내는 측면도와, 각 상태에 있어서 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 방향과 섬유 다발(F)의 방향의 관계를 나타내는 단면도이다.
도 8(A)에서는 라이너(1)의 이송 방향은 화살표(A)의 방향이고, 섬유 다발(F)의 권취 방향은 화살표(A)와는 반대인 도면에서 우측 방향이다. 도 8(B)에서는 도 8(A)에 대하여 라이너(1)의 이송 방향은 화살표(B) 방향으로 전환되어 있고, 섬유 다발(F)의 권취 방향은 화살표(B)와는 반대인 도면에서 좌측 방향으로 전환되어 있다. 도 8(B)는 섬유 다발(F)의 권취 방향이 전환된 직후의 상태를 나타내고 있다. 도 8(C)에서는 도 8(B)에 대하여 섬유 다발(F)의 권취가 더욱 진행되어 있다. 라이너(1)에 권취되는 섬유 다발(F)의 권취 위치는 섬유 다발(F)의 권취 방향[화살표(B)와는 반대인 방향]에 대하여 섬유 공급 가이드(80A, 80B)보다 후방측으로 변화되어 있다.
도 8(A), 도 8(B), 도 8(C)에 나타내는 바와 같이, 섬유 다발(F)의 권취 방향을 전환할 경우 섬유 다발(F)이 송출되는 방향(FA)이 조금씩 변화되어 간다. 이러한 경우에 있어서도 제어부(C)는 이것에 맞추어 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 개방부(87)의 방향과 섬유 다발(F)이 송출되는 방향(FA)이 반대의 방향이 되도록 하고, 또한 섬유 다발(F)이 송출되는 방향(FA)과 저부(84)가 대략 직교하도록 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 방향을 제어한다.
이와 같이, 제어부(C)는 섬유 다발(F)을 라이너(1)에 권취하는 권취 각도 및 권취 방향에 따라서 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80A, 80B)로부터 탈락되지 않도록 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 방향을 제어한다. 이 때문에, 섬유 다발(F)에 텐션을 가해도 섬유 공급 가이드(80A, 80B)로부터 섬유 다발(F)이 탈락되지 않고 섬유 다발(F)에 충분한 텐션을 가해서 라이너(1)에 권취할 수 있다.
도 9는 섬유 공급 가이드(80A)의 다른 예를 나타내는 사시도이다. 섬유 공급 가이드 주체(82)에 개방부(87)의 일부를 덮는 탈락 방지 부재(88)가 설치되어 있다. 탈락 방지 부재(88)에 의해 FW 장치(100)의 유지 보수 중 등 권취 작업을 정지해서 섬유 다발(F)에 텐션이 걸려 있지 않은 상태이여도 섬유 공급 가이드(80A)로부터 섬유 다발(F)이 탈락되는 것을 방지할 수 있다. 탈락 방지 부재(88)는 착탈 가능하게 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 탈락 방지 부재(88)로서 예를 들면 수지제의 튜브나 테이프를 이용해도 좋다.
본 발명의 필라멘트 와인딩 장치는 섬유 공급 가이드에 섬유 다발을 통과시키는 작업이 용이하게 되고 또한 필라멘트 와인딩 장치를 저비용으로 제공할 수 있기 때문에 산업상 유용하다.
1 : 라이너 1S : 외주면
10 : 주기대 20 : 라이너 이송 장치
30 : 후프 권취 장치 40 : 나선형 권취 장치
42 : 나선형 걸어 감기 장치 43 : 제 1 나선형 헤드
44 : 제 2 나선형 헤드 45 : 가이드 지지 장치
50 : 구동 장치 51 : 전동 모터
52 : 웜 기어 53 : 랙 기어
60 : 이동 기구 61 : 회전통
62 : 중간축 62 : 볼 나사
70 : 회전 기구 71 : 회전통
72 : 중간축 73 : 구동축
80A, 80B : 섬유 공급 가이드 81 : 가이드 지지 부재
82 : 섬유 공급 가이드 주체 83 : 기어
84 : 저부 86 : 측부
87 : 개방부 88 : 탈락 방지 부재
89 : 삽입 통과 구멍 100 : 필라멘트 와인딩 장치
F : 섬유 다발 WA : 권취 각도

Claims (3)

  1. 섬유 다발을 라이너에 권취하는 필라멘트 와인딩 장치로서,
    상기 라이너에 대하여 섬유 다발을 공급하는 복수의 섬유 공급 가이드를 구하고,
    상기 섬유 공급 가이드는 섬유 다발의 광폭면을 안내하는 저부와, 상기 저부의 양측을 따라 설치되는 측부와, 상기 저부의 양측에 있는 각각의 상기 측부의 사이에 형성되고, 섬유 다발을 끼워 넣을 수 있는 개방부를 갖는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 섬유 공급 가이드를 축둘레로 회전시키는 구동부와
    상기 구동부를 제어함으로써 상기 섬유 공급 가이드의 방향을 변경하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는 섬유 다발을 상기 라이너에 권취하는 권취 각도 및 권취 방향에 대하여 섬유 다발이 상기 섬유 공급 가이드로부터 탈락되지 않도록 상기 섬유 공급 가이드의 방향을 변경하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 개방부의 일부를 덮는 탈락 방지 부재가 착탈 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
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