KR101677407B1

KR101677407B1 - 후프 감기 장치, 필라멘트 와인딩 장치, 및 탱크의 제조 방법

Info

Publication number: KR101677407B1
Application number: KR1020157010166A
Authority: KR
Inventors: 겐 핫타; 다이고로 나카무라; 모토히로 다니가와; 다다시 우오즈미
Original assignee: 도요타 지도샤（주）; 무라다기카이가부시끼가이샤
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2016-11-17
Also published as: CN104736325B; WO2014064895A1; US20150290882A1; DE112013005120T5; US9636874B2; JP6067735B2; KR20150058451A; CN104736325A; JPWO2014064895A1

Abstract

후프 감기 장치는, 중앙에 맨드릴을 배치하기 위한 삽입 통과공이 형성되어 있는 감아 올림 테이블과, 감아 올림 테이블을 회전 구동시키는 구동부와, 섬유가 감겨져 있는 보빈을 장착하기 위한 지지부로서, 감아 올림 테이블의 둘레 가장자리를 따라 배치되어 있는 복수의 지지부와, 복수의 지지부에 각각 장착되어 있는 보빈 중, 복수의 보빈으로 이루어지는 제 1 보빈군으로부터 조출되는 섬유를 다발로 하여, 맨드릴에 공급하는 제 1 가이드부와, 제 1 보빈군에 속하지 않는 복수의 보빈으로 이루어지는 제 2 보빈군으로부터 조출되는 섬유를 다발로 하여, 맨드릴에 공급하는 제 2 가이드부를 구비한다.

Description

후프 감기 장치, 필라멘트 와인딩 장치, 및 탱크의 제조 방법{HOOP WINDING DEVICE, FILAMENT WINDING DEVICE, AND TANK PRODUCTION METHOD}

본 발명은, 후프 감기 장치에 관한 것이다.

섬유 강화 플라스틱을 사용하여 원통형의 제품을 제조하는 방법으로서, 필라멘트 와인딩법이 알려져 있다. 필라멘트 와인딩법에서는, 대략 원주상의 맨드릴을, 원의 중심을 관통하는 회전축을 중심으로 회전시키면서, 맨드릴의 외주에, 수지를 함침시킨 섬유를 감아 섬유층을 구성한다.

예를 들어, 일본 공개특허공보 2009-61721호에 기재된 필라멘트 와인딩 장치에서는, 맨드릴 외주에 섬유를 감는 방법으로서, 헬리컬 감기와 후프 감기가 구분되어 사용되고 있다. 일본 공개특허공보 2005-88536호에는, 반송 중인 강화 섬유 다발의 꼬임의 혼입을 억제하기 위해서, 1 쌍의 고정식의 가이드와, 각 가이드로부터 반송된 강화 섬유 다발을 독립적으로 유도 안내하는 독립 회전형의 가이드 롤러와, 일체 회전형의 가이드 롤러를 구비하는 섬유 강화 복합 재료의 제조 장치가 기재되어 있다. 일본 공개특허공보 2009-291981호에는, 섬유 미끄러짐을 신속하고 정확하게 검출하기 위해서, 조출 수단으로부터 감겨지는 부재에 조출되는 섬유 다발을 카메라로 촬영하고, 그 촬영된 섬유 다발의 화상에 기초하여 섬유 다발의 폭이 확장되거나 갈라지는 것을 검출하여, 섬유 다발에 섬유 미끄러짐이 발생하고 있는지 여부를 판정하는 필라멘트 와인딩 장치가 기재되어 있다.

종래의 필라멘트 와인딩 장치에서는, 완성 제품의 성능이나 미관 향상의 관점에서, 후프 감기를 실시할 때의 섬유 배향 각도는, 맨드릴의 축에 대해 90 °에 한없이 근사시키는 것이 바람직하다. 또, 필라멘트 와인딩 장치의 생산성을 향상시키기 위해서는, 가능한 한 다수의 보빈으로부터 조출되는 섬유를, 동시에 후프 감기 가능한 것이 바람직하다. 그러나, 다수의 보빈으로부터 조출되는 섬유를 동시에 후프 감기하는 경우, 섬유 개수의 증가에 수반하여 조출되는 섬유를 다발로 하는 것이 곤란해져, 후프 감기를 실시할 때의 섬유 배향 각도가 90 °로부터 멀어지는 것이 알려져 있다. 이 때문에, 완성 제품의 성능을 일정 이상 확보하기 위해서는, 동시에 후프 감기 가능한 섬유수는 4 ∼ 5 개가 한도라고 일컬어지고 있다.

이 때문에, 필라멘트 와인딩 장치 등에 탑재되는 후프 감기 장치에 있어서, 후프 감기를 실시할 때의 섬유 배향 각도를 맨드릴의 축에 대해 90 °에 근사시키면서, 다수의 보빈으로부터 조출되는 섬유를 동시에 후프 감기 가능하게 하는 기술이 요망되고 있었다.

본 발명은, 상기 서술한 과제의 적어도 일부를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 이하의 형태로서 실현하는 것이 가능하다.

(1) 본 발명의 일 형태에 의하면, 후프 감기 장치가 제공된다. 이 후프 감기 장치는；중앙에 맨드릴을 배치하기 위한 삽입 통과공이 형성되어 있는 감아 올림 테이블과；상기 감아 올림 테이블을 회전 구동시키는 구동부와；섬유가 감겨져 있는 보빈을 장착하기 위한 지지부로서, 상기 감아 올림 테이블의 둘레 가장자리를 따라 배치되어 있는 복수의 지지부와；상기 복수의 지지부에 각각 장착되어 있는 보빈 중, 복수의 상기 보빈으로 이루어지는 제 1 보빈군으로부터 조출되는 상기 섬유를 다발로 하여, 상기 맨드릴에 공급하는 제 1 가이드부와；상기 복수의 지지부에 각각 장착되어 있는 보빈 중, 상기 제 1 보빈군에 속하지 않는 복수의 상기 보빈으로 이루어지는 제 2 보빈군으로부터 조출되는 상기 섬유를 다발로 하여, 상기 맨드릴에 공급하는 제 2 가이드부를 구비한다. 이 형태의 후프 감기 장치에 의하면, 후프 감기 장치는, 제 1 보빈군으로부터 조출되는 섬유를 다발로 하여 맨드릴에 공급하는 제 1 가이드부와, 제 2 보빈군으로부터 조출되는 섬유를 다발로 하여 맨드릴에 공급하는 제 2 가이드부의 2 개의 가이드부를 구비한다. 이 때문에, 후프 감기를 실시할 때의 섬유 배향 각도를 맨드릴의 축에 대해 90 °에 근사시키면서, 다수의 보빈으로부터 조출되는 섬유를 동시에 후프 감기 가능하게 할 수 있다. 이 결과, 본 형태의 후프 감기 장치를 사용한 필라멘트 와인딩 장치에서는, 완성 제품의 성능이나 미관을 고수준으로 유지하면서, 그 생산성을 향상시킬 수 있다.

(2) 상기 형태의 후프 감기 장치에 있어서；상기 제 1 가이드부와, 상기 제 2 가이드부는, 상기 맨드릴의 축방향에 있어서의 길이가 상이해도 된다. 이 형태의 후프 감기 장치에 의하면, 제 1 가이드부와, 제 2 가이드부는, 맨드릴의 축방향에 있어서의 길이가 상이하다. 이 때문에, 제 1 가이드부와, 제 2 가이드부는, 맨드릴의 축방향 상의 상이한 영역에 대해 섬유를 공급할 수 있다.

(3) 상기 형태의 후프 감기 장치에 있어서；상기 제 1 가이드부와, 상기 제 2 가이드부 중 적어도 일방은, 상기 맨드릴의 축방향에 있어서의 길이를 변경하기 위한 조절부를 구비하고 있어도 된다. 이 형태의 후프 감기 장치에 의하면, 제 1 가이드부와, 제 2 가이드부 중 적어도 일방은, 맨드릴의 축방향에 있어서의 길이를 변경하기 위한 조절부를 구비하기 때문에, 맨드릴의 형상에 맞추어 후프 감기 방법을 변경할 수 있다.

(4) 상기 형태의 후프 감기 장치에 있어서；상기 제 1 보빈군에 속하는 상기 보빈이 장착되어 있는 상기 지지부와, 상기 제 2 보빈군에 속하는 상기 보빈이 장착되어 있는 상기 지지부가, 하나의 상기 감아 올림 테이블 위에 배치되어 있어도 된다. 이 형태의 후프 감기 장치에 의하면, 제 1 보빈군에 속하는 보빈이 장착되어 있는 지지부와, 제 2 보빈군에 속하는 보빈이 장착되어 있는 지지부가, 하나의 감아 올림 테이블 위에 배치되어 있다. 이 때문에, 후프 감기 장치에는, 감아 올림 테이블과, 감아 올림 테이블을 구동시키는 구동부를 1 개씩 형성하면 된다. 이 결과, 간단한 구성으로 본 형태의 후프 감기 장치를 실현할 수 있다.

(5) 상기 형태의 후프 감기 장치로서；상기 감아 올림 테이블의 일방의 면에는, 상기 제 1 가이드부와, 상기 제 1 보빈군에 속하는 상기 보빈이 장착되어 있는 상기 지지부가 배치되고；상기 감아 올림 테이블의 타방의 면에는, 상기 제 2 가이드부와, 상기 제 2 보빈군에 속하는 상기 보빈이 장착되어 있는 상기 지지부가 배치되어 있는, 후프 감기 장치. 이 형태의 후프 감기 장치에 의하면, 감아 올림 테이블의 상이한 면에 제 1 가이드부와, 제 2 가이드부가 각각 배치되기 때문에, 제 1 가이드부 및 제 2 가이드부의 맨드릴의 축방향에 있어서의 길이를 바꾸지 않고, 맨드릴의 형상에 맞추어 후프 감기 방법을 변경할 수 있다. 바꾸어 말하면, 조절부를 구비하지 않는 구성이어도, 맨드릴의 형상에 맞추어 후프 감기 방법을 변경할 수 있다.

(6) 상기 형태의 후프 감기 장치에서는, 추가로；상기 감아 올림 테이블의 동심원상으로 배치되어 있는 제 2 감아 올림 테이블과；상기 제 2 감아 올림 테이블을 회전 구동시키는 제 2 구동부를 구비하고；상기 제 1 보빈군에 속하는 상기 보빈이 장착되어 있는 상기 지지부와, 상기 제 2 보빈군에 속하는 상기 보빈이 장착되어 있는 상기 지지부는, 일방이 상기 감아 올림 테이블 위에 배치되고, 타방이 상기 제 2 감아 올림 테이블 위에 배치되어 있어도 된다. 이 형태의 후프 감기 장치에 의하면, 제 1 보빈군에 속하는 보빈이 장착되어 있는 지지부와, 제 2 보빈군에 속하는 보빈이 장착되어 있는 지지부는, 일방이 감아 올림 테이블 위에 배치되고, 타방이 제 2 감아 올림 테이블 위에 배치되어 있다. 감아 올림 테이블은 구동부에 의해, 제 2 감아 올림 테이블은 제 2 구동부에 의해, 각각 독립적으로 구동된다. 이 결과, 제 1 보빈군에 속하는 보빈과 제 2 보빈군에 속하는 보빈을, 각각 독립적으로 취급할 수 있다.

(7) 상기 형태의 후프 감기 장치로서；상기 제 1 보빈군에 속하는 상기 보빈의 수와, 상기 제 2 보빈군에 속하는 상기 보빈의 수는, 각각 5 개 이하인, 후프 감기 장치. 이 형태의 후프 감기 장치에 의하면, 1 개의 가이드부가 5 개 이하의 섬유를 안내하는 데에 그치기 때문에, 후프 감기시의 섬유 배향 각도를 90 °에 근사시킬 수 있다.

(8) 필라멘트 와인딩 장치에 있어서, 상기 형태의 후프 감기 장치를 구비하고 있어도 된다. 이 형태의 필라멘트 와인딩 장치에 의하면, 후프 감기를 실시할 때의 섬유 배향 각도를 맨드릴의 축에 대해 90 °에 근사시키면서, 다수의 보빈으로부터 조출되는 섬유를 동시에 후프 감기 가능하게 할 수 있기 때문에, 완성 제품의 성능이나 미관을 고수준으로 유지하면서, 그 생산성을 향상시킬 수 있다.

(9) 본 발명의 일 형태에 의하면, 탱크의 제조 방법이 제공된다. 이 탱크의 제조 방법은；대략 원통 형상을 갖는 동체부와, 상기 동체부의 양 단으로부터 연속하여 형성된 돔부를 구비하는 맨드릴을 준비하고；중앙에 상기 맨드릴을 배치하기 위한 삽입 통과공이 형성되어 있는 감아 올림 테이블을 회전 구동시키고；상기 감아 올림 테이블의 둘레 가장자리를 따라 배치되어 있는 복수의 지지부에 각각 장착되어 있는 보빈 중, 복수의 상기 보빈으로 이루어지는 제 1 보빈군으로부터 조출되는 열경화성 수지가 함침된 섬유를 다발로 하여, 상기 맨드릴의 상기 동체부에 대해 후프 감기하고；상기 복수의 지지부에 각각 장착되어 있는 보빈 중, 상기 제 1 보빈군에 속하지 않는 복수의 상기 보빈으로 이루어지는 제 2 보빈군으로부터 조출되는 상기 섬유를 다발로 하여, 상기 맨드릴의 상기 동체부에 대해 후프 감기하고；상기 섬유에 포함되는 상기 열경화성 수지를 가열하여 경화시킨다. 이 형태의 탱크의 제조 방법에 의하면, 후프 감기를 실시할 때의 섬유 배향 각도를 맨드릴의 축에 대해 90 °에 근사시키면서, 다수의 보빈으로부터 조출되는 섬유를 동시에 후프 감기할 수 있다. 이 결과, 완성 제품의 성능이나 미관을 고수준으로 유지하면서, 탱크의 제조에 있어서의 생산성을 향상시킬 수 있다.

(10) 상기 형태의 탱크의 제조 방법에서는, 추가로；상기 가열 전에, 상기 돔부의 적어도 일부에 대해 열경화성 수지가 함침된 섬유를 헬리컬 감기해도 된다. 이 형태의 탱크의 제조 방법에 의하면, 추가로 헬리컬 감기를 실시할 수 있다.

본 발명은, 장치 이외의 여러 가지의 형태로 실현하는 것도 가능하다. 예를 들어, 후프 감기 장치, 후프 감기 장치의 기능을 실현하는 시스템, 후프 감기 장치의 제어 방법, 그 제어 방법을 실현하는 컴퓨터 프로그램, 그 컴퓨터 프로그램을 기록한 일시적이 아닌 기록 매체 등의 형태로 실현될 수 있다.

도 1 은, 본 발명의 일 실시예로서의 후프 감기 장치를 탑재한 필라멘트 와인딩 장치의 사시도이다.
도 2 는, 후프 감기 장치를 확대하여 나타내는 설명도이다.
도 3 은, 제 1 가이드부의 확대도이다.
도 4 는, 제 2 가이드부의 확대도이다.
도 5 는, 가이드부의 길이가 상이한 것에 의한 효과를 설명하기 위한 설명도이다.
도 6 은, 제 2 실시형태에 있어서의 후프 감기 장치를 탑재한 필라멘트 와인딩 장치의 사시도이다.
도 7 은, 제 2 실시형태의 후프 감기 장치를 확대하여 나타내는 설명도이다.
도 8 은, 제 2 실시형태에 있어서의 제 2 가이드부의 확대도이다.
도 9 는, 탱크의 제조 방법의 순서를 나타내는 플로 차트이다.

A. 제 1 실시형태：

A-1. 필라멘트 와인딩 장치의 구성：

도 1 은, 본 발명의 일 실시예로서의 후프 감기 장치를 탑재한 필라멘트 와인딩 장치의 사시도이다. 필라멘트 와인딩 장치 (10) 는, 필라멘트 와인딩 (FW) 법에 의해, 카본 섬유를 대략 원통형의 맨드릴 (MA) 에 감아 완성 제품을 제조한다. 카본 섬유는, 섬유 길이가 1 ㎛ 정도인 단섬유를 다수 (예를 들어, 2 만개) 묶어 구성되어 있다. 카본 섬유는, 열경화성 수지인 에폭시 수지가 미리 함침된 이른바 프리프레그이다. 이와 같은 카본 섬유로는, 예를 들어, 레이온계 카본 섬유나, 폴리아크릴로니트릴 (PAN) 계 카본 섬유나, 피치계 카본 섬유를 사용할 수 있다. 완성 제품이 고압 가스 탱크인 경우, 맨드릴 (MA) 은, 고강도의 알루미늄재나, 스테인리스재 등의 금속재, 혹은 수지 성형품 등을 사용하여 형성된다. 맨드릴 (MA) 은, 맨드릴 (MA) 의 축 (AX) 방향의 중앙 부분에 형성된 동체부와, 동체부의 양 단으로부터 연속하여 형성된 돔부를 갖는 이른바 캡슐 형상이다. 제조된 고압 가스 탱크는, 예를 들어, 연료 전지 차량에 있어서, 연료 가스인 수소 가스의 수용 탱크로서 사용된다.

필라멘트 와인딩 장치 (10) 는, 축 (AX) 방향 (X 방향) 으로 연신하는 기대 (300) 에 배치된 후프 감기 장치 (100) 와, 헬리컬 감기 장치 (200) 를 구비하고 있다. 후프 감기 장치 (100) 와 헬리컬 감기 장치 (200) 는, 각각 독립적으로 동작 가능하다.

기대 (300) 는, 제 1 레일 (302) 과, 제 2 레일 (304) 과, 지지대 (310) 를 구비하고 있다. 제 1 레일 (302) 은, 기대 (300) 의 길이 방향으로 연신하는 1 쌍의 홈이다. 제 1 레일 (302) 은, 기대 (300) 의 상방향 (Y 방향) 의 면에 형성되어 있다. 이후에서는, 기대 (300) 의 상방향의 면을 「기대 (300) 의 상면」이라고도 한다. 제 2 레일 (304) 은, 기대 (300) 의 길이 방향으로 연신하는 1 쌍의 홈이다. 제 2 레일 (304) 은, 기대 (300) 의 상면으로서, 제 1 레일 (302) 에 대해 기대 (300) 의 폭 방향 (Z 방향) 의 외측에 형성되어 있다.

지지대 (310) 는, 기대 (300) 의 상면에 배치되어 맨드릴 (MA) 을 지지한다. 지지대 (310) 는, 축 (AX) 을 중심으로 맨드릴 (MA) 을 회전시킬 수 있다. 지지대 (310) 는, 도시되지 않은 구동 기구에 의해, 기대 (300) 의 길이 방향을 따라 제 1 레일 (302) 위를 자유롭게 왕복동할 수 있도록 구동된다. 지지대 (310) 는, 베이스 (312) 와, 지지 아암 (314) 과, 척 (316) 과, 장착 지그 (318) 를 구비하고 있다. 베이스 (312) 는 판상이고, 제 1 레일 (302) 에 끼워 맞춤으로써 제 1 레일 (302) 위를 이동 가능하게 구성되어 있다. 지지 아암 (314) 은 사각 기둥상이고, 기대 (300) 의 상방향을 향해 연신하도록 형성되어 있다. 척 (316) 은, 지지 아암 (314) 의 상단부, 바꾸어 말하면, 지지 아암 (314) 이 베이스 (312) 에 고정되어 있는 측과는 반대측의 단부에 형성되어 있고, 장착 지그 (318) 를 고정시킨다. 장착 지그 (318) 는, 대략 봉상의 지그이고, 맨드릴 (MA) 을 척 (316) 에 고정시킨다. 장착 지그 (318) 는, 일단부가 맨드릴 (MA) 의 돔부를 유지하고, 타단부가 척 (316) 에 고정된다. 이로써, 지지대 (310) 에 대해 맨드릴 (MA) 을 유지할 수 있다.

헬리컬 감기 장치 (200) 는, 기대 (300) 의 상면에 고정되어 있다. 헬리컬 감기 장치 (200) 는, 맨드릴 (MA) 에 대해 카본 섬유의 다발 (이후, 간단히 「섬유 다발」이라고 한다) 을 헬리컬 감기한다. 구체적으로는, 헬리컬 감기 장치 (200) 는, 지지대 (310) 에 지지된 상태에서 축 (AX) 을 중심으로 하여 회전되고 있는 맨드릴 (MA) 에 대하여, 섬유 다발을 축 (AX) 에 대해 저각도로 교차시키면서 감는다. 그 위에, 헬리컬 감기 장치 (200) 는, 섬유 다발을 맨드릴 (MA) 의 양 단의 돔부에 걸어 넘기도록 나선상으로 반복하여 감는다. 이 경우, 양측의 돔부에서는, 섬유 다발의 왕로·복로의 전환에 수반하여 섬유의 감기 방향이 되접어 꺾임과 함께, 축 (AX) 으로부터의 되접어 꺾인 위치가 조정된다. 이와 같이, 돔부에 있어서의 감기 방향의 되접어 꺾임이 반복됨으로써, 맨드릴 (MA) 의 외표면에는, 저각도의 섬유 배향 각도로 섬유 다발이 상하층에서 교차되지 않고 망목상으로 걸쳐진 섬유 권회층이 형성된다.

A-2. 후프 감기 장치의 구성：

도 2 는, 후프 감기 장치 (100) 를 확대하여 나타내는 설명도이다. 후프 감기 장치 (100) 는, 기대 (300) 의 상면에 배치되어 맨드릴 (MA) 에 대해 섬유 다발을 후프 감기한다. 후프 감기 장치 (100) 는, 프레임 (102) 과, 감아 올림 테이블 (104) 과, 10 개의 홀더 (106A ∼ J) 와, 10 개의 보빈 (108A ∼ J) 과, 제 1 가이드 급사부 (120X) 와, 제 2 가이드 급사부 (120Y) 와, 제 1 가이드 유지부 (130X) 와, 제 2 가이드 유지부 (130Y) 를 구비하고 있다. 또한, 이후에서는, 제 1 가이드 급사부 (120X) 와 제 1 가이드 유지부 (130X) 를 총칭하여 「제 1 가이드부」라고 한다. 마찬가지로, 제 2 가이드 급사부 (120Y) 와 제 2 가이드 유지부 (130Y) 를 총칭하여 「제 2 가이드부」라고 한다. 또, 10 개의 홀더 (106A ∼ J) 를 총칭하여 「홀더 (106)」라고 한다. 마찬가지로, 10 개의 보빈 (108A ∼ J) 을 총칭하여 「보빈 (108)」이라고 한다. 홀더 (106) 는, 「지지부」로서 기능한다.

프레임 (102) 은, 후프 감기 장치 (100) 의 각 부재를 수용하여 장치를 구성하는 케이싱이다. 프레임 (102) 은, 평판상의 베이스 부재 (102X) 와, 평판상의 수용 부재 (102Y) 를 구비하고 있다. 베이스 부재 (102X) 는, 기대 (300) 의 폭 방향으로 연신하여 형성되어 있다. 수용 부재 (102Y) 는, 베이스 부재 (102X) 의 일단부로부터 기대 (300) 의 상방향으로 연신하여 형성되어 있다. 프레임 (102) 은, 구동 기구에 의해, 제 2 레일 (304) 위를, 기대 (300) 의 길이 방향을 따라 자유롭게 왕복동하도록 구동된다. 감아 올림 테이블 (104) 은 원반상의 부재이며, 프레임 (102) 의 수용 부재 (102Y) 의 거의 중앙부에 지지되어 있다. 감아 올림 테이블 (104) 의 중앙에는, 맨드릴 (MA) 을 배치하기 위한 삽입 통과공 (HO) 이 형성되어 있다. 감아 올림 테이블 (104) 의 일방의 면에는, 보빈 (108) 등을 포함하는 섬유 다발의 공급 기구가 형성되어 있다. 또, 감아 올림 테이블 (104) 의 타방의 면, 바꾸어 말하면, 공급 기구가 형성되어 있는 측의 면과는 반대측의 면에는, 감아 올림 테이블 (104) 을 회전 구동시키기 위한 구동부가 형성되어 있다. 구동부는, 감아 올림 테이블 (104) 에 고정되어 있는 고정 기어와, 모터 동력을 기어에 전달하는 원동 기어나 중간 기어와, 모터로 구성되어 있다.

섬유 다발의 공급 기구에 대해 설명한다. 홀더 (106) 는, 섬유 다발이 감겨진 보빈 (108) 을 유지하기 위한 부재이다. 본 실시형태에서는, 10 개의 홀더 (106A ∼ J) 가, 각각, 감아 올림 테이블 (104) 의 둘레 가장자리를 따라 균등한 간격으로 배치되어 있다. 홀더 (106) 는, 봉상의 지지축과, 평판상의 걸림 부재로 구성되어 있다. 지지축은, 감아 올림 테이블 (104) 로부터 맨드릴 (MA) 의 축 (AX) 과 평행하게 돌출되도록 형성되어 있다. 걸림 부재는, 지지축의 선단에 배치되어 있다. 홀더 (106) 의 지지축 및 걸림 부재는, 지지축을 중심으로 하여 회전할 수 있다. 보빈 (108) 은, 심재와, 심재에 겹겹이 감겨진 카본 섬유로 구성되어 있다. 보빈 (108) 은, 심재의 내측에 홀더 (106) 의 지지축을 통과하여, 심재의 선단을 홀더 (106) 의 걸림 부재로 고정시키는 것에 의해, 홀더 (106) 에 유지된다. 본 실시형태에서는, 10 개의 홀더 (106A ∼ J) 가 각각 1 개의 보빈 (108) 을 유지하고 있다. 이 때문에, 10 개의 보빈 (108A ∼ J) 은, 홀더 (106A ∼ J) 와 마찬가지로, 감아 올림 테이블 (104) 의 둘레 가장자리를 따라 균등한 간격으로 배치된다.

도 3 은, 제 1 가이드부의 확대도이다. 제 1 가이드부는, 제 1 가이드 급사부 (120X) 와, 제 1 가이드 유지부 (130X) 로 구성된다. 제 1 가이드 유지부 (130X) 는, 감아 올림 테이블 (104) 에 대해 제 1 가이드 급사부 (120X) 를 고정시키기 위한 부재이다. 제 1 가이드 유지부 (130X) 는, 감아 올림 테이블 (104) 의 삽입 통과공 (HO) 의 가장자리로부터, 맨드릴 (MA) 의 축 (AX) 과 평행하게 돌출되어 형성되어 있다. 구체적으로는, 제 1 가이드 유지부 (130X) 는, 고정부 (51) 와, 연신부 (52) 와, 아암 (53) 과, 덮개부 (54) 로 구성되어 있다. 고정부 (51) 는, 감아 올림 테이블 (104) 을 따르도록 재치 (載置) 되어 고정되어 있다. 연신부 (52) 는 평판상이며, 고정부 (51) 로부터 축 (AX) 방향으로 연신하도록 배치되어 있다. 아암 (53) 은, 연신부 (52) 의 길이 방향의 양 단으로부터 기대 (300) 의 상방향으로 연신하도록 배치되어 있다. 덮개부 (54) 는, 연신부 (52) 및 아암 (53) 의 선단을 덮도록 배치되어 있다. 또, 연신부 (52) 의 중앙에는, 연신부 (52) 의 길이 방향을 따라, 제 1 가이드 급사부 (120X) 의 급사구 (122) 와 동일한 크기의 관통공이 형성되어 있다. 연신부 (52) 의 관통공의 양 옆에는, 연신부 (52) 의 길이 방향을 따라, 일정한 간격을 두고 복수의 조절공 (133) 이 형성되어 있다. 조절공 (133) 은, 나사를 삽입하기 위한 나사공이다. 또한, 도 3 의 예에서는, 아암 (53) 에는, 경량화를 위한 구멍이 복수 형성되어 있는데, 이 구멍은 생략해도 된다.

제 1 가이드 급사부 (120X) 는, 제 1 보빈군으로부터 조출되는 카본 섬유를 묶어 섬유 다발로 하여, 맨드릴 (MA) 로 공급하기 위한 부재이다. 본 실시형태에서는, 보빈 (108A ∼ E) 을 「제 1 보빈군」이라고 한다. 제 1 가이드 급사부 (120X) 는, 모서리를 둥글게 한 평판상의 부재이다. 제 1 가이드 급사부 (120X) 의 중앙에는, 제 1 가이드 급사부 (120X) 의 길이 방향을 따라, 복수의 급사구 (122) 가 형성되어 있다. 급사구 (122) 는, 조출되는 카본 섬유를 묶어 섬유 다발로 하여, 맨드릴 (MA) 로 보낸다. 급사구 (122) 는, 모서리를 둥글게 한 장방형 형상의 관통공이다. 각 급사구 (122) 의 양 옆에는, 제 1 가이드 급사부 (120X) 의 길이 방향을 따라, 일정한 간격을 두고 복수의 조절공 (123) 이 형성되어 있다. 조절공 (123) 은, 나사를 삽입하기 위한 나사공이다.

제 1 가이드부의 맨드릴 (MA) 의 축 (AX) 방향에 있어서의 길이 (L1) (이후, 간단히 「제 1 가이드부의 길이 (L1)」라고도 한다) 는, 도시와 같이, 제 1 가이드 급사부 (120X) 의 선단부가 감아 올림 테이블 (104) 로부터 돌출되어 있는 길이로서 정의할 수 있다. 상기와 같은 구성으로 하면, 제 1 가이드 급사부 (120X) 를 축 (AX) 방향으로 슬라이드시켜, 원하는 위치에서 제 1 가이드 급사부 (120X) 의 조절공 (123) 과, 제 1 가이드 유지부 (130X) 의 조절공 (133) 을 맞추어 나사 고정시킴으로써, 제 1 가이드부의 길이 (L1) 를 조절할 수 있다. 또한, 제 1 가이드 급사부 (120X) 의 조절공 (123) 과, 제 1 가이드 유지부 (130X) 의 조절공 (133) 은, 「조절부」로서 기능한다.

또한, 제 1 가이드 급사부 (120X) 에 있어서 조절공 (123) 이 형성되는 간격과, 제 1 가이드 유지부 (130X) 에 있어서 조절공 (133) 이 형성되는 간격을 동일하게 하면, 제 1 가이드부의 길이 (L1) 를 조절할 때에, 복수의 조절공의 위치를 맞추어 복수 개 지점을 나사 고정시킬 수 있다. 이렇게 하면, 제 1 가이드 급사부 (120X) 가 제 1 가이드 유지부 (130X) 에 고정되는 강도를 향상시킬 수 있다.

도 4 는, 제 2 가이드부의 확대도이다. 제 2 가이드부는, 제 2 가이드 급사부 (120Y) 와, 제 2 가이드 유지부 (130Y) 로 구성된다. 제 2 가이드 유지부 (130Y) 는, 감아 올림 테이블 (104) 에 대해 제 2 가이드 급사부 (120Y) 를 고정시키기 위한 부재이다. 제 2 가이드 유지부 (130Y) 는, 감아 올림 테이블 (104) 의 삽입 통과공 (HO) 의 가장자리로서, 제 1 가이드 유지부 (130X) 가 형성되어 있는 측과 대향하는 측의 가장자리로부터, 축 (AX) 과 평행하게 돌출되어 형성되어 있다. 제 2 가이드 유지부 (130Y) 는, 고정부 (51) 와, 연신부 (52) 와, 아암 (53) 과, 덮개부 (54) 로 구성되어 있다. 각 부의 상세한 내용은, 각 부의 상하가 반전하고 있는 점을 제외하고 제 1 가이드 유지부 (130X) 와 동일하다.

제 2 가이드 급사부 (120Y) 는, 제 2 보빈군으로부터 조출되는 카본 섬유를 묶어 섬유 다발로 하여, 맨드릴 (MA) 로 공급하기 위한 부재이다. 본 실시형태에서는, 보빈 (108F ∼ J) 을 「제 2 보빈군」이라고 한다. 또한, 제 1 보빈군과 제 2 보빈군은, (i) 양방의 군에 속하는 보빈이 존재하지 않고, 또한 (ii) 1 개의 보빈군이 복수의 보빈을 포함한다는 조건을 만족하는 한에서, 임의로 결정할 수 있다. 단, 후프 감기 장치 (100) 를 사용한 필라멘트 와인딩 장치 (10) 의 생산성의 향상을 도모하기 위해서는, 1 개의 보빈군에 속하는 보빈의 수는 4 개 이상인 것이 바람직하다. 제 2 가이드 급사부 (120Y) 는, 모서리를 둥글게 한 2 장의 평판상의 부재 (PL, PU) 로 구성되어 있다. 각 평판상 부재는, 제 2 가이드 급사부 (120Y) 의 길이 방향을 따라, 복수의 급사구 (122) 가 형성되어 있다. 상세한 내용은 제 1 가이드 급사부 (120X) 의 급사구 (122) 와 동일하다. 또, 각 급사구 (122) 의 양 옆에는, 제 2 가이드 급사부 (120Y) 의 길이 방향을 따라, 복수의 조절공 (123) 이 형성되어 있다. 상세한 내용은 제 1 가이드 급사부 (120X) 의 조절공 (123) 과 동일하다. 또한 일방의 평판상 부재 (PL) 의 선단에는, 타방의 평판상 부재 (PU) 가 고정되어 있다.

제 2 가이드부의 맨드릴 (MA) 의 축 (AX) 방향에 있어서의 길이 (L2) (이후, 간단히 「제 2 가이드부의 길이 (L2) 」라고도 한다) 는, 도시와 같이, 제 2 가이드 급사부 (120Y) 의 선단부, 즉 평판상 부재 (PU) 의 선단부가 감아 올림 테이블 (104) 로부터 돌출되어 있는 길이로서 정의할 수 있다. 이와 같은 구성으로 하면, 제 2 가이드 급사부 (120Y) 를 축 (AX) 방향으로 슬라이드시켜, 원하는 위치에서 제 2 가이드 급사부 (120Y) 의 조절공 (123) 과, 제 2 가이드 유지부 (130Y) 의 조절공 (133) 을 맞추어 나사 고정시킴으로써, 제 2 가이드부의 길이 (L2) 를 조절할 수 있다. 또, 제 2 가이드 급사부 (120Y) 의 평판상 부재 (PU) 를, 평판상 부재 (PL) 를 따라 축 (AX) 방향으로 슬라이드시켜, 원하는 위치에서 평판상 부재 (PU) 의 조절공 (123) 과 평판상 부재 (PL) 의 조절공 (123) 을 맞추어 나사 고정시킴으로써, 제 2 가이드부의 길이 (L2) 를 추가로 조절할 수도 있다. 또한, 제 2 가이드 급사부 (120Y) 의 조절공 (123) 과, 제 2 가이드 유지부 (130Y) 의 조절공 (133) 은, 「조절부」로서 기능한다. 또한, 제 1 가이드부가 구비하는 조절부와 제 2 가이드부가 구비하는 조절부는, 어느 일방을 생략해도 된다.

이와 같이, 본 실시형태의 후프 감기 장치 (100) 에서는, 카본 섬유를 다발로 하여 맨드릴 (MA) 로 안내하기 위한 가이드부를, 보빈의 수에 따라 복수 구비한다. 상기 실시형태의 예에서는, 10 개의 보빈에 대해 2 개의 가이드부 (제 1 가이드부와, 제 2 가이드부) 를 구비하는 것으로 했지만, 구체적인 수는 어디까지나 예시이다. 예를 들어, 8 개의 보빈에 대해 2 개의 가이드부를 구비하는 구성으로 해도 되고, 6 개의 보빈에 대해 2 개의 가이드부를 구비하는 구성으로 해도 되며, 15 개의 보빈에 대해 3 개의 가이드부를 구비하는 구성으로 해도 된다.

상기와 같은 구성을 갖는 후프 감기 장치 (100) 에서는, 지지대 (310) 에 지지된 상태에서 축 (AX) 을 중심으로 하여 회전되고 있는 맨드릴 (MA) 의 동체부에 대하여, 제 1 가이드부가, 제 1 보빈군 (보빈 (108A ∼ E)) 으로부터 조출되는 카본 섬유를 묶어 섬유 다발로 하여, 동체부에 교차시키면서 감는다. 마찬가지로, 제 2 가이드부가, 제 2 보빈군 (보빈 (108F ∼ J)) 으로부터 조출되는 카본 섬유를 묶어 섬유 다발로 하여, 동체부에 교차시키면서 감는다. 이 권회 동작은, 후프 감기 장치 (100) 가 기대 (300) 의 길이 방향을 따라 왕복동하면서 실시된다.

이와 같이, 본 실시형태의 후프 감기 장치 (100) 에서는, 1 개의 가이드부가 5 개 이하의 카본 섬유를 안내하는 데에 그치기 때문에, 후프 감기시의 섬유 배향 각도를 90 °에 근사시킬 수 있다. 또, 후프 감기 장치 (100) 는, 복수의 가이드부 (본 실시형태에서는 2 개) 를 구비하기 때문에, 다수 (본 실시형태에서는 10 개) 의 보빈으로부터 조출되는 카본 섬유를 동시에 후프 감기할 수 있다. 바꾸어 말하면, 후프 감기 장치 (100) 장치의 전체적으로 취급 가능한 보빈의 수량을 늘릴 수 있다. 이상과 같이, 본 실시형태의 후프 감기 장치 (100) 에 의하면, 후프 감기를 실시할 때의 섬유 배향 각도를 맨드릴 (MA) 의 축 (AX) 에 대해 90 °에 근사시키면서, 다수의 카본 섬유를 동시에 후프 감기 가능하게 할 수 있다. 이 결과, 후프 감기 장치 (100) 를 사용한 필라멘트 와인딩 장치 (10) 에서는, 완성 제품의 성능이나 미관을 고수준으로 유지하면서, 그 생산성을 향상시킬 수 있다. 생산성 향상의 결과, 필라멘트 와인딩 장치 (10) 에 있어서의 완성 제품의 비용을 저하시킬 수도 있다.

도 5 는, 가이드부의 길이가 상이한 것에 의한 효과를 설명하기 위한 설명도이다. 본 실시형태의 후프 감기 장치 (100) 에서는, 도 3 에서 설명한 제 1 가이드부의 길이 (L1) 와, 도 4 에서 설명한 제 2 가이드부의 길이 (L2) 는, 맨드릴 (MA) 의 축 (AX) 의 방향, 바꾸어 말하면, 후프 감기의 감기 방향과 직교하는 방향에 있어서의 길이가 상이하다. 구체적으로는 「제 1 가이드부의 길이 (L1) ＜제 2 가이드부의 길이 (L2)」의 관계를 만족시킨다. 따라서, 제 1 가이드부는 맨드릴 (MA) 의 동체부의 영역 (AL) 에, 제 2 가이드부는 맨드릴 (MA) 의 동체부의 영역 (AR) 에, 각각 섬유 다발을 공급할 수 있다. 이 때문에, 본 실시형태의 후프 감기 장치 (100) 에 의하면, 맨드릴 (MA) 의 축 (AX) 방향이 상이한 영역에 대하여, 동시에 후프 감기를 실시할 수 있다.

또한, 제 1 가이드부와, 제 2 가이드부는, 맨드릴 (MA) 의 축 (AX) 방향에 있어서의 길이 (L1, L2) 를 변경하기 위한 조절부 (조절공 (123), 조절공 (133)) 를 구비한다. 이 때문에, 본 실시형태의 후프 감기 장치 (100) 에서는, 맨드릴 (MA) 의 동체부의 동일한 영역에 대하여, 제 1 가이드부에 의한 후프 감기와 제 2 가이드부에 의한 후프 감기를 거듭하는 것이 가능하다. 또한, 후프 감기 장치 (100) 에서는, 맨드릴 (MA) 의 동체부의 상이한 영역에 대하여, 제 1 가이드부에 의한 후프 감기와 제 2 가이드부에 의한 후프 감기를 각각 실시하는 것도 가능하다. 이와 같이, 후프 감기 장치 (100) 는, 맨드릴 (MA) 의 형상이나 크기에 맞추어 후프 감기 방법을 변경할 수 있기 때문에, 후프 감기층의 적층 설계의 자유도를 높일 수 있다.

또한, 본 실시형태의 후프 감기 장치 (100) 에 의하면, 제 1 보빈군에 속하는 보빈 (보빈 (108A ∼ E)) 이 장착되어 있는 지지부 (홀더 (106A ∼ E)) 와, 제 2 보빈군에 속하는 보빈 (보빈 (108F ∼ J)) 이 장착되어 있는 지지부 (홀더 (106F ∼ J)) 가, 하나의 감아 올림 테이블 (104) 위에 배치되어 있다. 이 때문에, 후프 감기 장치 (100) 에는, 감아 올림 테이블과, 감아 올림 테이블을 구동시키는 구동부를 1 개씩 형성하면 된다. 이 결과, 간단한 구성으로 후프 감기 장치 (100) 를 실현할 수 있다.

B. 제 2 실시형태：

본 발명의 제 2 실시형태에서는, 감아 올림 테이블을 복수 갖는 구성에 대해 설명한다. 이하에서는, 제 1 실시형태와 상이한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서만 설명한다. 또한, 도면 중에서 제 1 실시형태와 동일한 구성 부분에 대해서는 앞서 설명한 제 1 실시형태와 동일한 부호를 부여하고, 그 상세한 설명을 생략한다.

B-1. 필라멘트 와인딩 장치의 구성：

도 6 은, 제 2 실시형태에 있어서의 후프 감기 장치를 탑재한 필라멘트 와인딩 장치의 사시도이다. 도 1 에 나타낸 제 1 실시형태와의 차이는, 후프 감기 장치 (100) 대신에 후프 감기 장치 (100a) 를 구비하고 있는 점이다.

B-2. 후프 감기 장치의 구성：

도 7 은, 제 2 실시형태의 후프 감기 장치 (100a) 를 확대하여 나타내는 설명도이다. 도 2 에 나타낸 제 1 실시형태와의 차이는, 감아 올림 테이블 (104) 대신에 제 1 감아 올림 테이블 (103) 과 제 2 감아 올림 테이블 (105) 을 구비하는 점과, 제 1 가이드 유지부 (130X) 대신에 제 1 가이드 유지부 (130Xa) 를 구비하는 점과, 제 2 가이드 유지부 (130Y) 대신에 제 2 가이드 유지부 (130Ya) 를 구비하는 점이다. 또한, 이후에서는, 제 1 가이드 급사부 (120X) 와 제 1 가이드 유지부 (130Xa) 를 총칭하여 「제 1 가이드부」라고 한다. 마찬가지로, 제 2 가이드 급사부 (120Y) 와 제 2 가이드 유지부 (130Ya) 를 총칭하여 「제 2 가이드부」라고 한다.

제 1 감아 올림 테이블 (103) 은 원반상의 부재이며, 프레임 (102) 의 수용 부재 (102Y) 의 거의 중앙부에 지지되어 있다. 제 1 감아 올림 테이블 (103) 의 중앙에는, 맨드릴 (MA) 을 배치하기 위한 삽입 통과공 (HO) 이 형성되어 있다. 제 2 감아 올림 테이블 (105) 은 원반상의 부재이며, 제 1 감아 올림 테이블 (103) 과 마찬가지로, 프레임 (102) 의 수용 부재 (102Y) 의 거의 중앙부에 지지되어 있다. 제 2 감아 올림 테이블 (105) 은, 제 1 감아 올림 테이블 (103) 보다 대경으로 형성되어 있다. 이 때문에, 제 2 감아 올림 테이블 (105) 은, 제 1 감아 올림 테이블 (103) 의 동심원상의 외측에 배치된다. 제 2 감아 올림 테이블 (105) 의 중앙에는, 제 1 감아 올림 테이블 (103) 과 동일한 삽입 통과공 (HO) 이 형성되어 있다.

제 1 감아 올림 테이블 (103) 및 제 2 감아 올림 테이블 (105) 의 일방의 면에는, 각각, 보빈 (108) 등을 포함하는 섬유 다발의 공급 기구가 형성되어 있다. 또, 제 1 감아 올림 테이블 (103) 및 제 2 감아 올림 테이블 (105) 의 타방의 면에는, 각각, 제 1 감아 올림 테이블 (103) 을 회전 구동시키는 제 1 구동부와, 제 2 감아 올림 테이블 (105) 을 회전 구동시키는 제 2 구동부가 형성되어 있다. 이와 같이, 제 1 감아 올림 테이블 (103) 용의 제 1 구동부와, 제 2 감아 올림 테이블 (105) 용의 제 2 구동부가 별개로 형성되어 있기 때문에, 본 실시형태의 후프 감기 장치 (100a) 에서는, 제 1 감아 올림 테이블 (103) 과 제 2 감아 올림 테이블 (105) 이, 각각 독립적으로 회전 가능하다.

제 1 감아 올림 테이블 (103) 의 섬유 다발의 공급 기구에 대해 설명한다. 제 1 감아 올림 테이블 (103) 에는, 홀더 (106A ∼ E) 가, 각각, 제 1 감아 올림 테이블 (103) 의 둘레 가장자리를 따라 균등한 간격으로 배치되어 있다. 또, 홀더 (106A ∼ E) 는, 각각 1 개의 보빈 (108) 을 유지하고 있다. 이 때문에, 보빈 (108A ∼ E) 은, 홀더 (106A ∼ E) 와 마찬가지로, 제 1 감아 올림 테이블 (103) 의 둘레 가장자리를 따라 균등한 간격으로 배치된다. 본 실시형태에서는, 제 1 감아 올림 테이블 (103) 에 유지된 보빈 (108A ∼ E) 을 「제 1 보빈군」이라고 한다. 제 2 감아 올림 테이블 (105) 의 섬유 다발의 공급 기구에 대해 설명한다. 제 2 감아 올림 테이블 (105) 에는, 홀더 (106F ∼ J) 가, 각각, 제 2 감아 올림 테이블 (105) 의 둘레 가장자리를 따라 균등한 간격으로 배치되어 있다. 또, 홀더 (106F ∼ J) 는, 각각 1 개의 보빈 (108) 을 유지하고 있다. 이 때문에, 보빈 (108F ∼ J) 은, 홀더 (106F ∼ J) 와 마찬가지로, 제 2 감아 올림 테이블 (105) 의 둘레 가장자리를 따라 균등한 간격으로 배치된다. 본 실시형태에서는, 제 2 감아 올림 테이블 (105) 에 유지된 보빈 (108F ∼ J) 을 「제 2 보빈군」이라고 한다. 또한, 홀더 (106) 및 보빈 (108) 의 구성은 제 1 실시형태와 동일하다.

제 1 가이드 유지부 (130Xa) 는, 제 1 감아 올림 테이블 (103) 에 대해 제 1 가이드 급사부 (120X) 를 고정시키기 위한 부재이다. 제 1 가이드 유지부 (130Xa) 는, 제 1 감아 올림 테이블 (103) 의 삽입 통과공 (HO) 의 가장자리로부터, 맨드릴 (MA) 의 축 (AX) 과 평행하게 돌출되어 형성되어 있다. 제 1 가이드 유지부 (130Xa) 의 구성은, 제 1 실시형태의 제 1 가이드 유지부 (130X) 와 동일하다. 제 2 가이드 유지부 (130Ya) 는, 제 2 감아 올림 테이블 (105) 에 대해 제 2 가이드 급사부 (120Y) 를 고정시키기 위한 부재이다. 제 2 가이드 유지부 (130Ya) 는, 제 2 감아 올림 테이블 (105) 의 제 1 감아 올림 테이블 (103) 과의 가장자리로부터, 맨드릴 (MA) 의 축 (AX) 과 평행하게 돌출되어 형성되어 있다. 제 2 가이드 유지부 (130Ya) 의 구성은, 예를 들어 도 8 에 나타내는 바와 같이, 제 1 실시형태의 제 2 가이드 유지부 (130Y) 와 동일하다.

이와 같이, 제 2 실시형태의 후프 감기 장치 (100a) 에 있어서도, 제 1 실시형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 구체적으로는, 후프 감기 장치 (100a) 는, 카본 섬유를 다발로 하여 맨드릴 (MA) 로 안내하기 위한 가이드부를, 보빈의 수에 따라 복수 구비하기 때문에, 후프 감기를 실시할 때의 섬유 배향 각도를 맨드릴 (MA) 의 축 (AX) 에 대해 90 °에 근사시키면서, 다수의 카본 섬유를 동시에 후프 감기 가능하게 할 수 있다. 또, 후프 감기 장치 (100a) 에서는, 제 1 가이드부의 길이 (L1) 와 제 2 가이드부의 길이 (L2) 가 상이하기 때문에, 맨드릴 (MA) 의 축 (AX) 방향 상의 상이한 영역에 대하여, 동시에 후프 감기를 실시할 수 있다. 또, 후프 감기 장치 (100a) 는, 제 1 가이드부의 길이 (L1) 와 제 2 가이드부의 길이 (L2) 를 조절 가능하기 때문에, 후프 감기층의 적층 설계의 자유도를 높일 수 있다.

또한, 제 2 실시형태의 후프 감기 장치 (100a) 에 의하면, 제 1 보빈군에 속하는 보빈 (보빈 (108A ∼ E)) 이 장착되어 있는 지지부 (홀더 (106A ∼ E)) 와, 제 2 보빈군에 속하는 보빈 (보빈 (108F ∼ J)) 이 장착되어 있는 지지부 (홀더 (106F ∼ J)) 는, 일방이 제 1 감아 올림 테이블 (103) 위에 배치되고, 타방이 제 2 감아 올림 테이블 (105) 위에 배치되어 있다. 제 1 감아 올림 테이블 (103) 은 제 1 구동부에 의해, 제 2 감아 올림 테이블은 제 2 구동부에 의해, 각각 독립적으로 구동된다. 따라서, 제 1 보빈군에 속하는 보빈 (보빈 (108A ∼ E)) 과, 제 2 보빈군에 속하는 보빈 (보빈 (108F ∼ J)) 을, 각각 독립시켜 취급할 수 있다. 이 결과, 후프 감기 장치 (100a) 에서는, 후프 감기층의 적층수나, 섬유 다발로서 모이는 카본 섬유의 개수 등, 후프 감기층의 적층 설계의 자유도를 더욱 높일 수 있다.

D. 제 3 실시형태：

본 발명의 제 3 실시형태에서는, 상기 실시형태에서 설명한 필라멘트 와인딩 장치를 사용한 탱크의 제조 방법에 대해 설명한다. 이후에서는, 제 1 실시형태와 상이한 구성 및 동작을 갖는 부분에 대해서만 설명한다.

도 9 는, 탱크의 제조 방법의 순서를 나타내는 플로 차트이다. 스텝 S10 에 있어서, 대략 원통 형상의 동체부와, 동체부의 양 단으로부터 연속하여 형성된 돔부를 구비하는 맨드릴 (MA) 을 준비하고, 필라멘트 와인딩 장치 (10) 에 세트한다 (도 1).

스텝 S12 에 있어서, 맨드릴 (MA) 에 대해 카본 섬유를 후프 감기한다. 구체적으로는, 후프 감기 장치 (100) 의 중앙에 맨드릴을 배치하기 위한 삽입 통과공 (HO) 이 형성되어 있는 감아 올림 테이블 (104) (도 2) 을 회전 구동시키고, 감아 올림 테이블 (104) 의 둘레 가장자리를 따라 배치되어 있는 복수의 지지부 (홀더 (106A ∼ J)) 에 각각 장착되어 있는 보빈 (보빈 (108A ∼ J)) 중, 복수의 보빈으로 이루어지는 제 1 보빈군 (보빈 (108A ∼ E)) 으로부터 조출되는 카본 섬유를 다발로 하여, 맨드릴 (MA) 의 동체부에 대해 후프 감기하고, 복수의 지지부 (홀더 (106A ∼ J)) 에 각각 장착되어 있는 보빈 (보빈 (108A ∼ J)) 중, 제 1 보빈군에 속하지 않는 복수의 보빈으로 이루어지는 제 2 보빈군 (보빈 (108F ∼ J)) 으로부터 조출되는 카본 섬유를 다발로 하여, 맨드릴 (MA) 의 동체부에 대해 후프 감기한다.

스텝 S14 에 있어서, 맨드릴 (MA) 에 대해 카본 섬유를 헬리컬 감기한다. 구체적으로는, 헬리컬 감기 장치 (200) 를 사용하여, 맨드릴 (MA) 의 돔부의 적어도 일부에 대하여, 카본 섬유를 다발로 하여 헬리컬 감기한다. 스텝 S16 에 있어서, 카본 섬유의 권회 (후프 감기 및 헬리컬 감기) 가 종료된 맨드릴 (MA) 을, 가열로를 사용하여 가열하고, 카본 섬유에 포함되는 열경화성 수지를 경화시킨다. 또한, 스텝 S14 는 생략해도 된다. 스텝 S12 와 스텝 S14 의 실행 순서는, 반대여도 된다. 스텝 S12 와 스텝 S14 는 병렬로 실행되어도 된다.

이상과 같이 하여, 탱크를 제조할 수 있다. 제 3 실시형태에서 설명한 탱크의 제조 방법에 의하면, 후프 감기를 실시할 때의 섬유 배향 각도를 맨드릴의 축에 대해 90 °에 근사시키면서, 다수의 보빈 (보빈 (108A ∼ J)) 으로부터 조출되는 섬유 (카본 섬유) 를, 맨드릴 (MA) 에 대해 동시에 후프 감기할 수 있다. 이 결과, 완성 제품의 성능이나 미관을 고수준으로 유지하면서, 탱크의 제조에 있어서의 생산성을 향상시킬 수 있다.

C. 변형예：

또한, 상기 각 실시형태에 있어서의 구성 요소 중의, 독립 클레임으로 클레임된 요소 이외의 요소는 부가적인 요소이며, 적절히 생략 가능하다. 또, 이 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 양태에 있어서 실시하는 것이 가능하고, 예를 들어 다음과 같은 변형도 가능하다.

·변형예 1：

상기 실시형태에서는, 필라멘트 와인딩 장치의 구성의 일례를 들어 설명하였다. 그러나, 상기 실시형태에 있어서의 구성은 어디까지나 일례이며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들어, 일부의 구성 요소의 삭제, 새로운 구성 요소의 추가, 구성 요소의 변경 등을 실시할 수 있다.

·변형예 2：

상기 실시형태에서는, 후프 감기 장치의 구성의 일례를 들어 설명하였다. 그러나, 상기 실시형태에 있어서의 구성은 어디까지나 일례이며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들어, 일부의 구성 요소의 삭제, 새로운 구성 요소의 추가, 구성 요소의 변경 등을 실시할 수 있다.

예를 들어, 보빈에 대하여, 보빈이 카본 섬유의 조출 방향으로 과회전하는 것을 억제하는 섬유 해제 기구를 설치해도 된다. 섬유 해제 기구를 설치하면, 보빈으로부터 조출되는 카본 섬유의 장력의 증가에 수반하여, 보빈으로부터 카본 섬유를 박리하는 방향으로의 힘을 가할 수 있다. 섬유 해제 기구로는, 예를 들어, 라쳇 기구를 사용할 수 있다.

예를 들어, 감아 올림 테이블 위에 있어서의 보빈이나 홀더 (지지부) 나 가이드부의 배치를 변경해도 된다. 구체적으로는, 상기 실시형태의 예에서는, 감아 올림 테이블의 일방의 면에 구동 기구를, 타방의 면에 보빈이나 가이드부 등을 포함하는 섬유 다발의 공급 기구를 구비하는 구성으로 하였다. 그러나, 감아 올림 테이블의 일방의 면에 제 1 보빈군이 장착되어 있는 지지부 및 제 1 가이드부를 구비하고, 감아 올림 테이블 타방의 면에 제 2 보빈군이 장착되어 있는 지지부 및 제 2 가이드부를 구비하는 구성으로 해도 된다. 이 경우, 감아 올림 테이블의 구동 기구는, 임의의 장소에 배치할 수 있다. 이와 같이 하면, 제 1 가이드부 및 제 2 가이드부의 맨드릴 (MA) 의 축방향에 있어서의 길이 (L1, L2) 를 바꾸지 않고, 맨드릴 (MA) 의 형상에 맞추어 후프 감기 방법을 변경할 수 있다. 바꾸어 말하면, 조절부를 구비하지 않은 구성이어도, 맨드릴 (MA) 의 형상에 맞추어 후프 감기 방법을 변경할 수 있다.

예를 들어, 보빈 자체, 또는 보빈과 가이드부 사이의 섬유 반송 경로에, 섬유 다발의 장력을 조정하기 위한 장력 조정부나, 섬유 다발의 비틀림을 조정하기 위한 비틀림 조정부를 구비해도 된다.

·변형예 3：

상기 실시형태에서는, 가이드부의 구성의 일례를 들어 설명하였다. 그러나, 상기 실시형태에 있어서의 구성은 어디까지나 일례이며, 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서, 여러 가지의 변형이 가능하다. 예를 들어, 일부의 구성 요소의 삭제, 새로운 구성 요소의 추가, 구성 요소의 변경 등을 실시할 수 있다.

예를 들어, 가이드부는, 가이드 급사부와 가이드 유지부로 구성되는 것으로 했지만, 양자를 일체로 한 1 개의 부재로서 구성되어도 된다.

예를 들어, 가이드부에, 섬유 다발의 장력을 조정하기 위한 장력 조정부나, 섬유 다발의 비틀림을 조정하기 위한 비틀림 조정부를 구비해도 된다.

예를 들어, 가이드부에 있어서, 가이드 급사부의 형상이나 급사구의 형상은 임의로 변경할 수 있다.

·변형예 4：

상기 실시형태에서는, 후프 감기 장치는, 필라멘트 와인딩 장치의 일부의 기능부로서 구성되어 있었지만, 이 대신, 독립된 장치로서 구성할 수도 있다. 또, 본 발명의 후프 감기 장치를, 필라멘트 와인딩 장치에 한정하지 않고, 섬유를 감는 임의의 장치에 적용할 수도 있다. 예를 들어, 차량이나 항공기 등에서 사용되는 프로펠러 샤프트나 도어 프레임 등에 섬유를 감는 장치에 적용할 수도 있다.

본 발명은, 상기 서술한 실시형태나 실시예, 변형예에 한정되는 것이 아니고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러 가지의 구성으로 실현될 수 있다. 예를 들어, 발명의 개요의 란에 기재한 각 형태 중의 기술적 특징에 대응하는 실시형태, 실시예, 변형예 중의 기술적 특징은, 상기 서술한 과제의 일부 또는 전부를 해결하기 위해서, 혹은, 상기 서술한 효과의 일부 또는 전부를 달성하기 위해서, 적절히, 교환이나 조합을 실시하는 것이 가능하다. 또, 그 기술적 특징이 본 명세서 중에 필수적인 것으로서 설명되어 있지 않으면, 적절히, 삭제하는 것이 가능하다.

10 : 필라멘트 와인딩 장치
51 : 고정부
52 : 연신부
53 : 아암
54 : 덮개부
100, 100a : 후프 감기 장치
102 : 프레임
102X : 베이스 부재
102Y : 수용 부재
103 : 제 1 감아 올림 테이블
104 : 감아 올림 테이블
105 : 제 2 감아 올림 테이블
106, 106A ∼ F : 홀더
108, 108A ∼ F : 보빈
120X : 제 1 가이드 급사부
120Y : 제 2 가이드 급사부
122 : 급사구
123 : 조절공
130X, 130Xa : 제 1 가이드 유지부
130Y, 130Ya : 제 2 가이드 유지부
133 : 조절공
200 : 헬리컬 감기 장치
300 : 기대
302 : 제 1 레일
304 : 제 2 레일
310 : 지지대
312 : 베이스
314 : 지지 아암
316 : 척
318 : 장착 지그
MA : 맨드릴
PL : 평판상 부재
HO : 삽입 통과공
PU : 평판상 부재
AX : 축

Claims

후프 감기 장치로서,
중앙에 맨드릴을 배치하기 위한 삽입 통과공이 형성되어 있는 1 개 또는 복수의 감아 올림 테이블과,
상기 1 개 또는 복수의 감아 올림 테이블을 회전 구동시키는 구동부와,
섬유가 감겨져 있는 보빈을 장착하기 위한 지지부로서, 상기 1 개 또는 복수의 감아 올림 테이블의 둘레 가장자리를 따라 배치되어 있는 복수의 지지부와,
상기 복수의 지지부에 각각 장착되어 있는 보빈 중, 복수의 상기 보빈으로 이루어지는 제 1 보빈군으로부터 조출되는 상기 섬유를 다발로 하여, 상기 맨드릴에 공급하는 제 1 가이드부와,
상기 복수의 지지부에 각각 장착되어 있는 보빈 중, 상기 제 1 보빈군에 속하지 않는 복수의 상기 보빈으로 이루어지는 제 2 보빈군으로부터 조출되는 상기 섬유를 다발로 하여, 상기 맨드릴에 공급하는 제 2 가이드부와,
상기 1 개 또는 복수의 감아 올림 테이블과, 상기 제 1 가이드부와, 상기 제 2 가이드부를 지지하는 프레임을 구비하는 후프 감기 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 가이드부와, 상기 제 2 가이드부는, 상기 맨드릴의 축방향에 있어서의 길이가 상이한 후프 감기 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 가이드부와, 상기 제 2 가이드부 중 적어도 일방은, 상기 맨드릴의 축방향에 있어서의 길이를 변경하기 위한 조절부를 구비하는 후프 감기 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 보빈군에 속하는 상기 보빈이 장착되어 있는 상기 지지부와, 상기 제 2 보빈군에 속하는 상기 보빈이 장착되어 있는 상기 지지부가, 하나의 상기 감아 올림 테이블 위에 배치되어 있는 후프 감기 장치.
제 4 항에 있어서,
상기 감아 올림 테이블의 일방의 면에는, 상기 제 1 가이드부와, 상기 제 1 보빈군에 속하는 상기 보빈이 장착되어 있는 상기 지지부가 배치되고,
상기 감아 올림 테이블의 타방의 면에는, 상기 제 2 가이드부와, 상기 제 2 보빈군에 속하는 상기 보빈이 장착되어 있는 상기 지지부가 배치되어 있는 후프 감기 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 1 개 또는 복수의 감아 올림 테이블은,
제 1 감아 올림 테이블과,
상기 제 1 감아 올림 테이블의 동심원상으로 배치되어 있는 제 2 감아 올림 테이블을 구비하고,
상기 구동부는,
상기 제 1 감아 올림 테이블을 회전 구동시키는 제 1 구동부와,
상기 제 2 감아 올림 테이블을 회전 구동시키는 제 2 구동부를 구비하고,
상기 제 1 보빈군에 속하는 상기 보빈이 장착되어 있는 상기 지지부와, 상기 제 2 보빈군에 속하는 상기 보빈이 장착되어 있는 상기 지지부는, 일방이 상기 제 1 감아 올림 테이블 위에 배치되고, 타방이 상기 제 2 감아 올림 테이블 위에 배치되어 있는 후프 감기 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 보빈군에 속하는 상기 보빈의 수와, 상기 제 2 보빈군에 속하는 상기 보빈의 수는, 각각 5 개 이하인 후프 감기 장치.
필라멘트 와인딩 장치로서,
제 1 항에 기재된 후프 감기 장치를 구비하는 필라멘트 와인딩 장치.
탱크의 제조 방법으로서,
원통 형상을 갖는 동체부와, 상기 동체부의 양단으로부터 연속하여 형성된 돔부를 구비하는 맨드릴을 준비하고,
중앙에 상기 맨드릴을 배치하기 위한 삽입 통과공이 형성되어 있는 1 개 또는 복수의 감아 올림 테이블을 회전 구동시키고,
상기 1 개 또는 복수의 감아 올림 테이블의 둘레 가장자리를 따라 배치되어 있는 복수의 지지부에 각각 장착되어 있는 보빈 중, 복수의 상기 보빈으로 이루어지는 제 1 보빈군으로부터 조출되는 열경화성 수지가 함침된 섬유를 제 1 가이드부에 의해 다발로 하여, 상기 맨드릴의 상기 동체부에 대해 후프 감기하고,
상기 복수의 지지부에 각각 장착되어 있는 보빈 중, 상기 제 1 보빈군에 속하지 않는 복수의 상기 보빈으로 이루어지는 제 2 보빈군으로부터 조출되는 상기 섬유를 상기 제 1 가이드부와 함께 프레임에 의해 지지되어 있는 제 2 가이드부에 의해 다발로 하여, 상기 맨드릴의 상기 동체부에 대해 후프 감기하고,
상기 섬유에 포함되는 상기 열경화성 수지를 가열하여 경화시키는 탱크의 제조 방법.
제 9 항에 있어서,
추가로,
상기 가열 전에, 상기 돔부의 적어도 일부에 대해 열경화성 수지가 함침된 섬유를 헬리컬 감기하는 탱크의 제조 방법.