KR101485443B1

KR101485443B1 - 필라멘트 와인딩 장치

Info

Publication number: KR101485443B1
Application number: KR1020137009545A
Authority: KR
Inventors: 모토히로 타니가와; 타다시 우오즈미; 다이고로 나카무라; 켄 핫타
Original assignee: 무라다기카이가부시끼가이샤; 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2010-09-27
Filing date: 2011-09-21
Publication date: 2015-01-23
Also published as: JP5643323B2; EP2623298A1; CN103124629A; EP2623298B1; US8960586B2; US20130200199A1; JPWO2012043343A1; CN103124629B; EP2623298A8; EP2623298A4; WO2012043343A1; KR20130055686A

Abstract

섬유다발의 권취 각도가 변화된 경우이어도 상기 섬유다발을 라이너의 외주면에 등간격으로 권취하는 것이 가능해지는 기술을 제공한다. 이송되는 라이너(1)의 주위에 방사상으로 섬유다발 가이드(80)를 설치한 제 1 헬리컬 헤드(43)와, 상기 제 1 헬리컬 헤드(43)에 인접해서 설치되고 이송되는 상기 라이너(1)의 주위에 방사상으로 섬유다발 가이드(80)를 설치한 제 2 헬리컬 헤드(44)를 구비하는 필라멘트 와인딩 장치(100)에 있어서, 상기 라이너(1)에의 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)에 따라 상기 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)와 상기 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)의 위상차(PA)를 조절하는 위상 조절 수단(50)을 설치했다.

Description

필라멘트 와인딩 장치{FILAMENT WINDING DEVICE}

본 발명은 필라멘트 와인딩 장치의 기술에 관한 것이다.

종래부터 수지를 함침시킨 섬유다발을 라이너의 외주면에 권취해 가는 필라멘트 와인딩 장치가 알려져 있다. 필라멘트 와인딩 장치는 방사상으로 복수의 섬유다발 가이드를 설치한 헬리컬 헤드를 구비해서 라이너의 외주면에 복수개의 섬유다발을 동시에 권취하는 것을 가능하게 하고 있다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

그러나, 섬유다발 가이드를 지지하는 가이드 지지 장치는 섬유다발 가이드를 이동 및 회전시키는 구조를 구비하기 때문에 복잡하며, 많은 섬유다발 가이드를 모두 방사상으로 설치하는 것은 곤란하다고 되어 있었다. 그 때문에, 많은 섬유다발 가이드를 설치하기 위해서 상기 섬유다발 가이드를 라이너의 이송 방향으로 복수열 배치한 필라멘트 와인딩 장치가 제안되어 있다.

단, 섬유다발 가이드를 라이너의 이송 방향으로 복수열 배치한 필라멘트 와인딩 장치에 있어서는 섬유다발의 권취 각도가 변화되었을 때에 상기 섬유다발을 라이너의 외주면에 등간격으로 권취할 수 없다는 문제점을 갖고 있었다.

일본 특허 공개 2010-36461호 공보

본 발명은 섬유다발 가이드를 라이너의 이송 방향으로 복수열 배치한 필라멘트 와인딩 장치에 있어서 섬유다발의 권취 각도가 변화된 경우이어도 상기 섬유다발을 라이너의 외주면에 등간격으로 권취하는 것이 가능해지는 기술을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

이어서, 이 과제를 해결하기 위한 수단을 설명한다.

즉, 제 1 발명은, 이송되는 라이너의 주위에 방사상으로 섬유다발 가이드를 설치한 제 1 헬리컬 헤드와, 상기 제 1 헬리컬 헤드에 인접해서 설치되고, 이송되는 상기 라이너의 주위에 방사상으로 섬유다발 가이드를 설치한 제 2 헬리컬 헤드를 구비하고, 상기 라이너로의 섬유다발의 권취 각도에 따라, 상기 제 1 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드와 상기 제 2 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드의 위상차를 조절하는 위상 조절 수단을 설치한 필라멘트 와인딩 장치에 있어서,

상기 제 1 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드와 상기 제 2 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드의 위상차는, 상기 섬유다발의 권취 각도가 소정 값일 때에, 상기 라이너의 외주면에 권취된 상기 섬유다발이 등간격이 되는 경우를 기준으로 하고,

상기 라이너의 이송 속도 혹은 상기 라이너의 둘레 속도로부터 상기 섬유다발의 권취 각도가 소정 값보다 크다고 검지된 경우에, 상기 위상 조절 수단은, 상기 제 1 헬리컬 헤드 또는 상기 제 2 헬리컬 헤드를 자동적으로 구동함으로써,
상기 제 1 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드와 상기 제 2 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드의 위상차를 작게 해서 상기 섬유다발을 등간격으로 권취한다.

제 2 발명은, 이송되는 라이너의 주위에 방사상으로 섬유다발 가이드를 설치한 제 1 헬리컬 헤드와, 상기 제 1 헬리컬 헤드에 인접해서 설치되고, 이송되는 상기 라이너의 주위에 방사상으로 섬유다발 가이드를 설치한 제 2 헬리컬 헤드를 구비하고, 상기 라이너로의 섬유다발의 권취 각도에 따라, 상기 제 1 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드와 상기 제 2 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드의 위상차를 조절하는 위상 조절 수단을 설치한 필라멘트 와인딩 장치에 있어서,
상기 제 1 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드와 상기 제 2 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드의 위상차는, 상기 섬유다발의 권취 각도가 소정 값일 때에, 상기 라이너의 외주면에 권취된 상기 섬유다발이 등간격이 되는 경우를 기준으로 하고,
상기 라이너의 이송 속도 혹은 상기 라이너의 둘레 속도로부터 상기 섬유다발의 권취 각도가 소정 값보다 작다고 검지된 경우에, 상기 위상 조절 수단은, 상기 제 1 헬리컬 헤드 또는 상기 제 2 헬리컬 헤드를 자동적으로 구동함으로써,
상기 제 1 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드와 상기 제 2 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드의 위상차를 크게 해서 상기 섬유다발을 등간격으로 권취한다.

삭제

(발명의 효과)

본 발명의 효과로서 이하에 나타내는 효과를 발휘한다.

제 1 발명에 의하면, 섬유다발의 권취 각도가 소정 값보다 커지는 경우에 있어서, 제 1 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드에 의해 안내된 섬유다발과 섬유다발의 중간 위치에, 제 2 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드에 의해 안내된 섬유다발을 안내할 수 있다. 이것에 의해, 섬유다발을 라이너의 외주면에 등간격으로 권취하는 것이 가능해진다.

제 2 발명에 의하면, 섬유다발의 권취 각도가 소정 값보다 작아지는 경우에 있어서, 제 1 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드에 의해 안내된 섬유다발과 섬유다발의 중간 위치에, 제 2 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드에 의해 안내된 섬유다발을 안내할 수 있다. 이것에 의해, 섬유다발을 라이너의 외주면에 등간격으로 권취하는 것이 가능해진다.

삭제

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 라이너(1)의 이송 속도 및 둘레 속도가 소정 값일 때의 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)를 나타내는 도면.
도 5는 라이너(1)의 이송 속도 및 둘레 속도가 소정 값일 때의 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)를 나타내는 도면.
도 6은 라이너(1)의 이송 속도가 소정 값으로부터 변화되었을 때의 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)를 나타내는 도면.
도 7은 라이너(1)의 둘레 속도가 소정 값으로부터 변화되었을 때의 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)를 나타내는 도면.
도 8은 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)와 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)의 위상차(PA)를 크게 해서 섬유다발(F)을 등간격으로 권취하는 도면.
도 9는 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)와 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)의 위상차(PA)를 작게 해서 섬유다발(F)을 등간격으로 권취하는 도면.
도 10은 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)와 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)의 위상차(PA)를 산출하는 방법을 나타내는 도면.

우선, 도 1을 사용해서 본 발명의 일실시형태에 의한 필라멘트 와인딩 장치(이후 「FW 장치」) (100)의 전체구성에 대해서 설명한다.

도 1은 FW 장치(100)를 나타낸 측면도이다. 도면 중에 나타내는 화살표(A)는 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)으로 정의한다. 또한, FW 장치(100)는 라이너(1)를 전후 방향으로 왕복 이동시키기 때문에 상기 라이너(1)의 이송 방향에 따라서 전방측 및 후방측이 정해진다.

FW 장치(100)는 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유다발(F)을 권취해 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 중공용기이다. 라이너(1)는 상기 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유다발(F)이 권취됨으로써 내압특성의 향상이 꾀해진다. 즉, 라이너(1)는 내압용기를 구성하는 기재가 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 도시가 생략된 동력기구에 의해 일방향으로 회전되는 것이다.

이러한 구성에 의해, 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 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 수직이 되는 소위 후프 권취를 행하는 장치이다. 후프 권취 장치(30)는 주로 기대(31)와, 동력기구(32)와, 후프 감아걸기 장치(33)로 구성된다.

기대(31)에는 동력기구(32)에 의해 회전되는 후프 감아걸기 장치(33)가 설치되어 있다. 후프 감아걸기 장치(33)는 감아걸기 테이블(34)과 보빈(35)으로 구성되어 라이너(1)의 외주면(1S)에 후프 권취를 행한다.

구체적으로 설명하면, 후프 감아걸기 장치(33)는 주로 후프 권취를 행하는 감아걸기 테이블(34)과, 상기 감아걸기 테이블(34)에 섬유다발(F)을 공급하는 보빈(35)으로 구성된다. 그리고, 감아걸기 테이블(34)에 설치된 섬유다발 가이드에 의해 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유다발(F)이 안내되고, 감아걸기 테이블(34)이 회전함으로써 후프 권취가 행해진다.

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 수직이 되는 후프 권취를 행하는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 본 FW 장치(100)는 후프 권취 장치(30)의 이동 속도나 감아걸기 테이블(34)의 회전속도를 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 소정 값이 되는 소위 헬리컬 권취를 행하는 장치이다. 헬리컬 권취 장치(40)는 주로 기대(41)와, 헬리컬 감아걸기 장치(42)로 구성된다.

기대(41)에는 헬리컬 감아걸기 장치(42)가 설치되어 있다. 헬리컬 감아걸기 장치(42)는 제 1 헬리컬 헤드(43)와 제 2 헬리컬 헤드(44)로 구성되고, 라이너(1)의 외주면(1S)에 헬리컬 권취를 행한다.

구체적으로 설명하면, 헬리컬 감아걸기 장치(42)는 주로 헬리컬 권취를 행하는 제 1 헬리컬 헤드(43)와, 마찬가지로 헬리컬 권취를 행하는 제 2 헬리컬 헤드(44)로 구성된다. 그리고, 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)에 설치된 섬유다발 가이드(80)에 의해 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유다발(F)이 안내되고(도 2 참조), 라이너(1)가 회전하면서 통과함으로써 헬리컬 권취가 행해진다. 또한, 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)에는 도시가 생략된 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 소정 값이 되는 헬리컬 권취를 행하는 것을 가능하게 하고 있다. 또한, 본 FW 장치(100)는 라이너(1)의 이송 속도나 회전속도를 조절함으로써 섬유다발(F)의 권취 형태를 자유롭게 변경 가능하게 하고 있다.

이어서, 도 2를 사용해서 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(A)는 라이너(1)의 이송 방향을 나타내고 있다. 또한, 도면 중에 나타내는 화살표(B)는 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 소정 값이 되는 헬리컬 권취를 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. 즉, 본 FW 장치(100)에 구비된 헬리컬 권취 장치(40)는 섬유다발 가이드(80)를 라이너(1)의 이송 방향으로 2열 배치한 구성으로 되어 있다.

제 1 헬리컬 헤드(43)에는 라이너(1)의 회전축(Ra)을 중심으로 해서 방사상으로 섬유다발 가이드(80)가 설치되어 있다. 구체적으로는 제 1 헬리컬 헤드(43)에 방사상으로 부착된 각 가이드 지지 장치(45)에 의해 섬유다발 가이드(80)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 섬유다발 가이드(80)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 섬유다발 가이드(80)가 설치되어 있다. 구체적으로는 제 2 헬리컬 헤드(44)에 방사상으로 부착된 각 가이드 지지 장치(45)에 의해 섬유다발 가이드(80)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 섬유다발 가이드(80)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 안내하여 헬리컬 권취를 행하는 것을 가능하게 하고 있다.

또한, 본 FW 장치(100)에는 라이너(1)의 둘레 방향으로 제 2 헬리컬 헤드(44)를 구동하는 위상 조절 수단(50)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(50)이 설치되어 있다.

위상 조절 수단(50)인 구동 장치(50)는 전동 모터(51)에 의해 회전되는 웜기어(52)와, 제 2 헬리컬 헤드(44)에 고정설치된 랙기어(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 둘레 방향으로 구동할 수 있고, 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)와 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)의 위상차(PA)(도 5A 참조)를 조절하는 것을 가능하게 하고 있다.

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 사용해서 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 백색의 화살표는 이동 기구(60)를 구성하는 각 부재의 동작 방향을 나타내고 있다. 또한, 도면 중에 나타내는 흑색의 화살표는 회전 기구(70)를 구성하는 각 부재의 동작 방향을 나타내고 있다.

가이드 지지 장치(45)는 고정 헬리컬 헤드(43) 및 가동 헬리컬 헤드(44)에 부착되고, 섬유다발 가이드(80)를 이동 및 회전 가능하게 지지하는 장치이다. 가이드 지지 장치(45)는 이동 기구(60)와 회전 기구(70)로 구성된다.

이동 기구(60)는 라이너(1)의 회전축(Ra)에 대하여 대략 수직 방향으로 섬유다발 가이드(80)를 이동시키는 기구이다. 이동 기구(60)는 주로 회전통(61)과, 중간축(62)과, 볼나사(63)로 구성된다.

회전통(61)은 내주면에 인터널 기어가 형성된 환형상의 부재이다. 회전통(61)은 라이너(1)의 회전축(Ra)과 동축 상에 배치되고, 도시가 생략된 전동 모터에 의해 회전된다(도 5A 중, 백색 화살표 참조). 또한, 회전통(61)의 회전 방향은 전동 모터가 정회전 또는 역회전함으로써 변경된다.

중간축(62)은 볼나사(63)를 구성하는 스파이럴축(631)에 회전통(61)의 회전운동을 전달하는 축형상의 부재이다. 중간축(62)의 일단부에 설치된 피니언 기어는 회전통(61)의 인터널 기어와 맞물려져 있다. 또한, 중간축(62)의 타단부에 설치된 베벨 기어는 스파이럴축(631)의 베벨 기어와 맞물려져 있다.

볼나사(63)는 중간축(62)에 의해 회전되는 스파이럴축(631)의 회전운동을 가이드 지지 부재(81)의 이송 운동으로 변환하는 기구이다. 이하에, 볼나사(63)의 구조에 대해서 상세하게 설명한다. 볼나사(63)는 주로 스파이럴축(631)과, 볼너트(632)와, 강구(633)로 구성된다.

스파이럴축(631)은 중간축(62)에 의해 회전되는 축형상의 부재이다. 스파이럴축(631)의 외주면에는 단면이 원호형상인 홈이 나선상으로 형성되어 있다. 또한, 스파이럴축(631)은 단면이 C자 형상인 환상부재(46)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

볼너트(632)는 스파이럴축(631)에 외측에서 끼워지는 통형상의 부재이다. 볼너트(632)의 내주면에는 단면이 원호형상인 홈이 나선상으로 형성되어 있다. 그리고, 볼너트(632)는 가이드 지지 부재(81)에 형성된 관통 구멍에 삽입되어서 고정되어 있다. 또한, 볼너트(632)의 내주면에 형성된 홈은 스파이럴축(631)의 외주면에 형성된 홈과 대향함으로써 단면이 원형상인 나선공간을 구성한다.

강구(633)는 상술한 나선공간에 끼워지는 구형상의 부재이다. 강구(633)는 스파이럴축(631)에 형성된 홈과 볼너트(632)에 형성된 홈에 의해 끼워진다. 또한, 나선공간에는 복수의 강구(633)가 끼워지므로 볼너트(632)가 요동되는 일은 없다.

이러한 구성에 의해, 이동 기구(60)는 전동 모터의 회전 동력을 회전통(61)이나 중간축(62)을 통해 스파이럴축(631)에 전달할 수 있고, 상기 스파이럴축(631)의 회전운동을 가이드 지지 부재(81)의 이송 운동으로 변환할 수 있는 것이다. 이렇게 해서, 이동 기구(60)는 가이드 지지 부재(81)의 이송 운동을 실현하고, 상기 가이드 지지 부재(81)에 지지된 섬유다발 가이드(80)를 라이너(1)의 회전축(Ra)에 대하여 대략 수직 방향으로 이동시키는 것을 가능하게 하고 있다.

회전 기구(70)는 섬유다발 가이드(80)의 축심을 중심축으로 해서 상기 섬유다발 가이드(80)를 회전시키는 기구이다. 회전 기구(70)는 주로 회전통(71)과, 중간축(72)과, 구동축(73)으로 구성된다.

회전통(71)은 내주면에 인터널 기어가 형성된 환형상의 부재이다. 회전통(71)은 라이너(1)의 회전축(Ra)과 동축 상에 배치되고, 도시가 생략된 전동 모터에 의해 회전된다(도 5A 중, 흑색 화살표 참조). 또한, 회전통(71)의 회전 방향은 전동 모터가 정회전 또는 역회전함으로써 변경된다.

중간축(72)은 구동축(73)에 회전통(71)의 회전운동을 전달하는 축형상의 부재이다. 중간축(72)의 일단부에 설치된 피니언 기어는 회전통(71)의 인터널 기어와 맞물려져 있다. 또한, 중간축(72)의 타단부에 설치된 베벨 기어는 구동축(73)의 베벨 기어와 맞물려져 있다.

구동축(73)은 섬유다발 가이드(80)에 중간축(72)의 회전운동을 전달하는 축형상의 부재이다. 구동축(73)의 일단부에 설치된 베벨 기어는 상술한 바와 같이 중간축(72)의 베벨 기어와 맞물려져 있다. 또한, 구동축(73)에 외측에서 끼워진 드라이브 기어는 섬유다발 가이드(80)의 드리븐 기어와 맞물려져 있다. 또한, 구동축(73)은 단면이 C자 형상인 환상부재(46)에 의해 회전 가능하게 지지되어 있다.

이러한 구성에 의해, 회전 기구(70)는 전동 모터의 회전 동력을 회전통(71)이나 중간축(72)을 통해 구동축(73)에 전달할 수 있고, 섬유다발 가이드(80)의 드리븐 기어와 맞물린 드라이브 기어를 회전시킬 수 있는 것이다. 이렇게 해서, 회전 기구(70)는 가이드 지지 부재(81)에 지지된 섬유다발 가이드(80)를 상기 섬유다발 가이드(80)의 축심을 중심축으로 해서 회전시키는 것을 가능하게 하고 있다.

이상과 같은 구성의 FW 장치(100)에 있어서 섬유다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)에 등간격으로 권취할 수 있는 이유에 대해서 설명한다.

우선, 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)가 소정 값으로부터 변화되지 않는 경우에 대해서 설명한다.

도 4는 라이너(1)의 이송 속도 및 둘레 속도가 소정 값일 때의 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)를 나타낸 도면이다. 도면 중에 나타내는 화살표(A)는 라이너(1)의 이송 방향을 나타내고 있다. 또한, 도면 중에 나타내는 화살표(B)는 라이너(1)의 회전 방향을 나타내고 있다. 또한, 도 5A, 도 5B는 그 때의 고정 헬리컬 헤드(43) 및 가동 헬리컬 헤드(44)를 나타낸 정면도와 측면도이다.

도 4에 나타낸 바와 같이, 라이너(1)의 이송 속도 및 둘레 속도가 소정 값으로 일정 상태에 있을 때는 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)도 소정 값으로 일정하게 된다. 이 때, 고정 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)와 가동 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)의 위상차(PA)(도 5A 참조)는 라이너(1)의 외주면(1S)에 권취된 섬유다발(F)이 각각 등간격이 되도록 설정되어 있다(도 4 참조:a=b).

이러한 구성에 의해, 본 FW 장치(100)는 고정 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)에 의해 안내된 섬유다발(F)과 섬유다발(F)의 중간위치에 가동 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)에 의해 안내된 섬유다발(F)을 안내할 수 있다. 이렇게 해서, 본 FW 장치(100)는 섬유다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)에 등간격으로 권취하는 것을 가능하게 하고 있다.

이어서, 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)가 소정 값으로부터 변화되었을 경우에 대해서 설명한다.

도 6A, 도 6B는 라이너(1)의 이송 속도가 소정 값으로부터 변화되었을 때의 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)를 나타낸 도면이다. 도 7A, 도 7B는 라이너(1)의 둘레 속도가 소정 값으로부터 변화되었을 때의 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)를 나타낸 도면이다. 도면 중에 나타내는 화살표(A)는 라이너(1)의 이송 방향을 나타내고 있다. 또한, 도면 중에 나타내는 화살표(B)는 라이너(1)의 회전 방향을 나타내고 있다. 또한, 도면 중의 파선은 라이너(1)의 이송 속도 및 둘레 속도가 소정 값으로부터 변화되어 있지 않을 때의 섬유다발(F)에 대해서 나타내고 있다.

도 6A, 도 6B에 나타낸 바와 같이, 라이너(1)의 이송 속도가 변화되었을 때에는 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)도 변화되는 것이 된다. 예를 들면, 도 6A에 나타낸 바와 같이, 라이너(1)의 이송 속도가 감속되면 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)는 커진다. 또한, 도 6B에 나타낸 바와 같이, 라이너(1)의 이송 속도가 증속되면 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)는 작아진다.

그러면, 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)의 변화에 의해 상기 섬유다발(F)은 라이너(1)의 외주면(1S)에 각각 등간격으로 권취되지 않고 치우치게 된다. 즉, 고정 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)에 의해 안내된 섬유다발(F)과 섬유다발(F)의 중간위치에 가동 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)에 의해 안내된 섬유다발(F)을 안내할 수 없고 등간격으로 권취할 수 없게 되는 것이다(도 6A, 도 6B 참조:a≠b).

한편, 도 7A, 도 7B에 나타낸 바와 같이, 라이너(1)의 둘레 속도가 변화되었을 때에도 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)가 변화되게 된다. 예를 들면, 도 7A에 나타낸 바와 같이, 라이너(1)의 둘레 속도가 증속되면 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)는 커진다. 또한, 도 7B에 나타낸 바와 같이, 라이너(1)의 둘레 속도가 감속되면 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)는 작아진다.

그러면, 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)의 변화에 의해 상기 섬유다발(F)은 라이너(1)의 외주면(1S)에 각각 등간격으로 권취되지 않고 치우치게 된다. 즉, 고정 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)에 의해 안내된 섬유다발(F)과 섬유다발(F)의 중간위치에 가동 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)에 의해 안내된 섬유다발(F)을 안내할 수 없어 등간격으로 권취할 수 없게 되는 것이다(도 7A, 도 7B 참조:a≠b).

이 때문에, 본 FW 장치(100)는 고정 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)와 가동 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)의 위상차(PA)(도 5A 참조)를 조절 함으로써 섬유다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)에 등간격으로 권취하는 것을 가능하게 하고 있다.

구체적으로 설명하면, 도 6A, 도 7A에 나타낸 바와 같이, 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)가 소정 값보다 커지는 경우에 있어서는 가동 헬리컬 헤드(44)를 구동함으로써 고정 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)와 가동 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)의 위상차(PA)(도 5A 참조)를 작게 한다. 이렇게 함으로써 도 9에 나타낸 바와 같이, 가동 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)에 의해 안내된 섬유다발(F)을 라이너(1)의 둘레방향으로 어긋나게 하는 것이 가능해진다. 또한, 도 9 중의 흑색의 화살표는 가동 헬리컬 헤드(44)의 구동 방향을 나타내고 있다. 또한, 도 9 중의 파선은 가동 헬리컬 헤드(44)를 구동하기 전의 섬유다발(F)을 나타내고 있다.

또, 도 6B, 도 7B에 나타낸 바와 같이, 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)가 소정 값보다 작아지는 경우에 있어서는 가동 헬리컬 헤드(44)를 구동함으로써 고정 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)와 가동 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)의 위상차(PA)(도 5A 참조)를 크게 한다. 이렇게 함으로써 도 8에 나타낸 바와 같이, 가동 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)에 의해 안내된 섬유다발(F)을 라이너(1)의 둘레방향으로 어긋나게 하는 것이 가능해진다. 또한, 도 8 중의 흑색의 화살표는 가동 헬리컬 헤드(44)의 구동 방향을 나타내고 있다. 또한, 도 8 중의 파선은 가동 헬리컬 헤드(44)를 구동하기 전의 섬유다발(F)을 나타내고 있다.

이러한 구성에 의해, 본 FW 장치(100)는 고정 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)에 의해 안내된 섬유다발(F)과 섬유다발(F)의 중간위치에 가동 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)에 의해 안내된 섬유다발(F)을 안내할 수 있다. 이렇게 해서, 본 FW 장치(100)는 섬유다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)에 등간격으로 권취하는 것을 가능하게 하고 있다(도 8, 도 9 참조:a=b).

이상으로부터 본 FW 장치(100)는 라이너(1)의 이송 속도나 둘레 속도가 변화되는 경우이어도 섬유다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)에 등간격으로 권취하는 것이 가능해진다. 예를 들면, 라이너(1)의 외경이 작은 부분에 섬유다발(F)을 권취하는 경우와 라이너(1)의 외경이 큰 부분에 섬유다발(F)을 권취하는 경우에 둘레 속도가 달랐다 해도 섬유다발(F)을 등간격으로 권취하는 것이 가능해진다. 또한, 라이너(1)의 이송 방향이 변경되어서 전후 방향이 역방향으로 되었다 해도 섬유다발(F)을 등간격으로 권취하는 것이 가능해진다.

이하에 섬유다발(F)을 등간격으로 권취할 때의 고정 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)와 가동 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)의 위상차(PA)를 산출하는 방법에 대해서 설명한다.

상술한 바와 같이, 고정 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)와 가동 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)의 위상차(PA)는 섬유다발(F)의 권취 각도(θ)에 의거해서 결정된다.

여기서, 도 10에 나타낸 바와 같이, 라이너(1)의 외경을 D, 고정 헬리컬 헤드(43)(가동 헬리컬 헤드(44))에 설치된 섬유다발 가이드(80)의 개수를 N으로 정의한다. 또한, 고정 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)와 가동 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)의 전후 방향으로의 거리를 L로 정의한다.

그러면, 고정 헬리컬 헤드(43)(가동 헬리컬 헤드(44))의 섬유다발 가이드(80)에 의해 안내된 섬유다발(F)과 섬유다발(F)의 거리(P)는 이하의 수식으로 나타내어진다.

P=π×D/(tanθ×N)

또, 구동 장치(50)에 의한 가동 헬리컬 헤드(44)의 구동량(X)은 이하의 수식으로 나타내어진다.

X=P/2-(L/P의 잉여)

따라서, 고정 헬리컬 헤드(43)의 섬유다발 가이드(80)와 가동 헬리컬 헤드(44)의 섬유다발 가이드(80)의 위상차(PA)는 이하의 수식으로 나타낼 수 있다.

PA=X/P×360도/N

(산업상의 이용 가능성)

본 발명의 필라멘트 와인딩 장치는 섬유다발의 권취 형태를 자유롭게 변경할 수 있고, 섬유다발을 라이너의 외주면에 등간격으로 권취하는 것이 가능해지므로 산업상 유용하다.

1: 라이너 1S: 외주면
10: 주기대 20: 라이너 이송 장치
30: 후프 권취 장치 40: 헬리컬 권취 장치
43: 제 1 헬리컬 헤드(고정 헬리컬 헤드)
44: 제 2 헬리컬 헤드(가동 헬리컬 헤드)
45: 가이드 지지 장치 50: 위상 조절 수단(구동 장치)
51: 전동 모터 52: 웜기어
53: 랙기어 60: 이동 기구
61: 회전통 62: 중간축
63: 볼나사 70: 회전 기구
71: 회전통 72: 중간축
73: 구동축 80: 섬유다발 가이드
81: 가이드 지지 부재 100:필라멘트 와인딩 장치(FW 장치)
F: 섬유다발 PA: 위상차
θ: 권취 각도

Claims

이송되는 라이너의 주위에 방사상으로 섬유다발 가이드를 설치한 제 1 헬리컬 헤드와, 상기 제 1 헬리컬 헤드에 인접해서 설치되고, 이송되는 상기 라이너의 주위에 방사상으로 섬유다발 가이드를 설치한 제 2 헬리컬 헤드를 구비하고, 상기 라이너로의 섬유다발의 권취 각도에 따라, 상기 제 1 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드와 상기 제 2 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드의 위상차를 조절하는 위상 조절 수단을 설치한 필라멘트 와인딩 장치에 있어서,
상기 제 1 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드와 상기 제 2 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드의 위상차는, 상기 섬유다발의 권취 각도가 소정 값일 때에, 상기 라이너의 외주면에 권취된 상기 섬유다발이 등간격이 되는 경우를 기준으로 하고,
상기 라이너의 이송 속도 혹은 상기 라이너의 둘레 속도로부터 상기 섬유다발의 권취 각도가 소정 값보다 크다고 검지된 경우에, 상기 위상 조절 수단은, 상기 제 1 헬리컬 헤드 또는 상기 제 2 헬리컬 헤드를 자동적으로 구동함으로써,
상기 제 1 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드와 상기 제 2 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드의 위상차를 작게 해서 상기 섬유다발을 등간격으로 권취하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
이송되는 라이너의 주위에 방사상으로 섬유다발 가이드를 설치한 제 1 헬리컬 헤드와, 상기 제 1 헬리컬 헤드에 인접해서 설치되고, 이송되는 상기 라이너의 주위에 방사상으로 섬유다발 가이드를 설치한 제 2 헬리컬 헤드를 구비하고, 상기 라이너로의 섬유다발의 권취 각도에 따라, 상기 제 1 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드와 상기 제 2 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드의 위상차를 조절하는 위상 조절 수단을 설치한 필라멘트 와인딩 장치에 있어서,
상기 제 1 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드와 상기 제 2 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드의 위상차는, 상기 섬유다발의 권취 각도가 소정 값일 때에, 상기 라이너의 외주면에 권취된 상기 섬유다발이 등간격이 되는 경우를 기준으로 하고,
상기 라이너의 이송 속도 혹은 상기 라이너의 둘레 속도로부터 상기 섬유다발의 권취 각도가 소정 값보다 작다고 검지된 경우에, 상기 위상 조절 수단은, 상기 제 1 헬리컬 헤드 또는 상기 제 2 헬리컬 헤드를 자동적으로 구동함으로써,
상기 제 1 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드와 상기 제 2 헬리컬 헤드의 섬유다발 가이드의 위상차를 크게 해서 상기 섬유다발을 등간격으로 권취하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.