KR20130079558A - 필라멘트 와인딩 장치 - Google Patents

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모토히로 타니가와
타다시 우오즈미
다이고로 나카무라
켄 핫타
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무라다기카이가부시끼가이샤
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Abstract

라이너에 공급하는 섬유 다발이 다른 섬유 다발이나 섬유 공급 가이드와 간섭하는 것을 방지하는 필라멘트 와인딩 장치를 제공한다. 라이너(1)의 중심축(Ra)에 대하여 대략 수직방향으로 신축되는 복수의 섬유 공급 가이드(80A, 80B)를 방사 형상으로 설치한 제 1 가이드(43), 및 제 2 가이드부(44)와, 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 신축량을 변경하는 구동부(60)와, 구동부(60)를 제어하는 제어부(C)를 구비한다. 제어부(C)는 섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80B)와 라이너(1) 사이를 가로지르는 경우에는 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리를 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리보다 크게 한다. 반대의 경우에는 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리를 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리보다 크게 한다.

Description

필라멘트 와인딩 장치{FILAMENT WINDING DEVICE}
본 발명은 필라멘트 와인딩 장치에 관한 것이다.
종래 후프 와인딩 장치와 헬리컬 와인딩 장치를 구비하고, 후프 와인딩과 헬리컬 와인딩을 라이너에 대하여 교대로 반복하여 행함으로써 라이너 주위에 섬유 다발을 와인딩하여 보강층을 형성하는 필라멘트 와인딩 장치는 공지이다.
헬리컬 와인딩에서는 헬리컬 와인딩 장치의 위치를 고정하고, 라이너를 회전시키면서 회전축 방향으로 이송하여 라이너 주위에 섬유 다발을 와인딩해 간다. 섬유 다발은 헬리컬 와인딩 장치에 설치한 섬유 공급 가이드로부터 라이너에 공급된다. 복수개의 섬유 다발을 동시에 와인딩할 수 있도록 헬리컬 와인딩 장치에 복수의 섬유 공급 가이드를 방사 형상으로 설치한 제 1 가이드부 및 제 2 가이드부를 구비한 필라멘트 와인딩 장치도 공지이다(예를 들면 특허문헌 1).
일본 특허 공개 2010-36461호 공보
그런데 헬리컬 와인딩에서는 섬유 다발은 섬유 공급 가이드로부터 라이너의 이송방향에 대하여 각도를 취해 경사방향으로 인출된다. 헬리컬 와인딩에서는 섬유 다발은 회전축 방향으로 이송되는 라이너에 인출되어 와인딩되기 때문에 라이너 상에서의 섬유 다발의 와인딩 위치는 섬유 공급 가이드로부터 라이너의 이송방향에 있어서 전측이 되기 때문이다.
이 때문에 헬리컬 장치가 제 1 가이드부 및 제 2 가이드부를 구비하고 있는 경우 라이너의 이송방향에 따라 예를 들면 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드와 라이너 사이를 가로지르는 경우가 있다. 즉 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드측에 경사지게 인출되고, 이것에 의해 제 2 가이드부의 각 섬유 공급 가이드의 선단을 통해 라이너의 중심축에 대하여 수직인 가상 평면을 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 관통하는 상태가 되는 것이다.
또한 라이너의 이송방향이 스위칭되면 반대로 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드와 라이너 사이를 가로지르는 경우가 있다. 즉 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드측에 경사지게 인출되고, 이것에 의해 제 1 가이드부의 각 섬유 공급 가이드의 선단을 통해 라이너의 중심축에 대하여 수직인 가상 평면을 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 관통하는 상태가 되는 것이다.
이러한 경우에 예를 들면 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드나 제 2 가이드부로부터 공급되는 섬유 다발에 간섭하면 섬유 다발에 섬유 끊어짐 등의 손상부가 발생하여 라이너 주위에 형성되는 보강층의 강도가 저하된다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 본 발명의 목적은 섬유 다발을 라이너에 공급할 때에 섬유 다발이 다른 섬유 다발이나 섬유 공급 가이드와 간섭하는 것을 방지하는 필라멘트 와인딩 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하려고 하는 과제는 이상과 같고, 이어서 이 과제를 해결하기 위한 수단을 설명한다.
즉 제 1 발명은 섬유 다발을 라이너에 와인딩하는 필라멘트 와인딩 장치로서 제 1 가이드부 및 제 2 가이드부와, 구동부와, 제어부를 구비한다. 제 1 가이드부 및 제 2 가이드부는 상기 라이너의 회전축에 대하여 대략 수직방향으로 신축되는 복수의 섬유 공급 가이드를 방사 형상으로 설치한다. 구동부는 상기 섬유 공급 가이드의 신축량을 변경한다. 제어부는 상기 구동부를 제어함으로써 상기 섬유 공급 가이드와 상기 라이너의 중심축의 거리를 조정한다. 그리고 제어부는 상기 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드와 상기 라이너 사이를 가로지르는 경우에는 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리를 상기 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리보다 크게 한다. 또한 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 상기 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드와 상기 라이너 사이를 가로지르는 경우에는 상기 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리를 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리보다 크게 한다.
여기서 「제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드와 라이너 사이를 가로지르는 경우」란 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 제 2 가이드부의 각 섬유 공급 가이드측에 경사지게 인출되고, 이것에 의해 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드의 선단을 통해 라이너의 중심축에 대하여 수직인 가상 평면을 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 관통하는 상태가 되는 경우를 말한다.
「제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드와 라이너 사이를 가로지르는 경우」란 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드측에 경사지게 인출되고, 이것에 의해 제 1 가이드부의 각 섬유 공급 가이드의 선단을 통해 라이너의 중심축에 대하여 수직인 가상 평면을 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 관통하는 상태가 되는 경우를 말한다.
「섬유 공급 가이드로부터 라이너의 중심축까지의 거리」란 섬유 공급 가이드의 선단으로부터 라이너의 중심축까지의 거리를 말한다.
제 2 발명은 제 1 발명으로서 제어부는 상기 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리와, 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리의 차를 유지하면서 상기 제 1 가이드부, 및 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드와 상기 라이너의 중심축의 거리를 조정한다.
제 3 발명은 제 1 발명 또는 제 2 발명 중 어느 하나의 발명으로서 라이너의 중심축 방향에 대한 섬유 다발의 와인딩 방향을 스위칭한 후 상기 제어부는 상기 제 1 가이드부와 상기 제 2 가이드부 중 상기 와인딩 방향에 대하여 후측 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리가 상기 와인딩 방향에 대하여 전측 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리보다 커지도록 상기 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리와 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리의 대소를 스위칭하는 스위칭 동작을 행한다.
제 4 발명은 제 3 발명으로서 제어부는 상기 라이너에 와인딩되는 섬유 다발의 와인딩 위치가 섬유 다발의 와인딩 방향에 대하여 상기 제 1 가이드부 및 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 전측에서 후측으로 변화된 후에 상기 스위칭 동작을 행한다.
제 5 발명은 제 3 발명 또는 제 4 발명 중 어느 하나의 발명으로서 상기 라이너는 반경이 일정한 통 형상부와 상기 통 형상부의 단부에 설치되는 돔부를 구비하고 있는 것으로 하고, 제어부는 상기 통 형상부에의 섬유 다발의 와인딩을 개시할 때까지 상기 스위칭 동작을 행한다.
제 6 발명은 제 5 발명으로서 상기 스위칭 동작을 상기 돔부에의 섬유 다발의 와인딩 중에 행하는 경우 제어부는 상기 돔부에의 섬유 다발의 와인딩이 절반 이상 종료되고 나서 상기 스위칭 동작을 행한다.
(발명의 효과)
본 발명의 효과로서 이하에 나타낸 바와 같은 효과를 발휘한다.
제 1 발명에 의하면 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드와 라이너 사이를 가로지르는 경우에는 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 라이너의 중심축까지의 거리를 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 라이너의 중심축까지의 거리보다 크게 하고, 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드와 라이너 사이를 가로지르는 경우에는 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 라이너의 중심축까지의 거리를 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 라이너의 중심축까지의 거리보다 크게 하기 때문에 섬유 다발을 라이너에 공급할 때에 섬유 다발이 다른 섬유 다발이나 섬유 공급 가이드와 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
제 2 발명에 의하면 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 라이너의 중심축까지의 거리와 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 라이너의 중심축까지의 거리의 차를 유지하면서 제 1 가이드부, 및 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드와 라이너의 중심축의 거리를 조정하기 때문에 라이너의 지름이 중앙부와 양단부로 다른 경우에 예를 들면 제 1 가이드부, 및 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드를 라이너의 외주면을 따르게 하면서 섬유 다발을 와인딩할 수 있다. 이것에 의해 섬유 다발의 간섭을 방지하면서 라이너 전체에 균일하게 섬유 다발을 와인딩할 수 있다.
제 3 발명에 의하면 라이너의 중심축 방향에 대한 섬유 다발의 와인딩 방향을 스위칭한 후 제어부는 제 1 가이드부와 제 2 가이드부 중 와인딩 방향에 대하여 후측 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 라이너의 중심축까지의 거리가 와인딩 방향에 대하여 전측 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 라이너의 중심축까지의 거리보다 커지도록 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 라이너의 중심축까지의 거리와 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 라이너의 중심축까지의 거리의 대소를 스위칭하는 스위칭 동작을 행하기 때문에 라이너의 중심축 방향에 대한 섬유 다발의 와인딩 방향을 스위칭한 경우에 섬유 다발이 다른 섬유 다발이나 섬유 공급 가이드와 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
제 4 발명에 의하면 제어부는 라이너에 와인딩되는 섬유 다발의 와인딩 위치가 섬유 다발의 와인딩 방향에 대하여 제 1 가이드부 및 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 전측에서 후측으로 변화된 후에 스위칭 동작을 행하기 때문에 적절한 타이밍에 스위칭 동작을 행할 수 있어 섬유 다발이 다른 섬유 다발이나 섬유 공급 가이드와 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
제 5 발명에 의하면 제어부는 통 형상부에의 섬유 다발의 와인딩을 개시할 때까지 스위칭 동작을 행하기 때문에 통 형상부에 있어서 섬유 다발을 동일한 피치로 와인딩되는 제어를 용이하게 행할 수 있다.
제 6 발명에 의하며 스위칭 동작을 돔부에의 섬유 다발의 와인딩 중에 행하는 경우 제어부는 돔부에의 섬유 다발의 와인딩이 절반 이상 종료되고 나서 스위칭 동작을 행하기 때문에 돔부에 있어서의 섬유 다발의 와인딩 위치를 섬유 공급 가이드의 신축량으로 제어하는 것이 용이해진다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 FW장치(100)를 나타내는 도면이다.
도 2는 헬리컬 와인딩 장치(40)를 구성하는 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)를 나타내는 도면이다.
도 3은 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)를 구성하는 가이드 지지 장치(45)를 나타내는 도면이다.
도 4는 제 1 통 형상부(1A)의 외주면(1AS)에 섬유 다발(F)을 헬리컬 와인딩하는 상태를 나타내는 측면도이다.
도 5는 제 1 통 형상부(1A)의 외주면(1AS)에 섬유 다발(F)을 헬리컬 와인딩하는 상태를 나타내는 측면도이다.
도 6은 돔부(1B)의 외주면(1BS)에 섬유 다발(F)을 헬리컬 와인딩하는 상태를 나타내는 측면도이다.
도 7은 제 2 통 형상부(1C)의 외주면(1CS)에 섬유 다발(F)을 헬리컬 와인딩하면서 섬유 다발(F)의 와인딩 방향을 스위칭하는 상태를 나타내는 측면도이다.
도 8은 섬유 공급 가이드(80A, 80B)로부터 라이너(1)의 중심축까지의 거리의 대소를 스위칭하는 스위칭 동작을 돔부(1B)의 와인딩 시에 행하는 상태를 나타내는 측면도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 FW장치의 섬유 공급 가이드(180A, 180B, 180C, 180D) 부근의 확대도이다.
이어서 발명의 실시형태에 대하여 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 FW장치(100)로 생략해서 설명한다.
도 1은 FW장치(100)를 나타낸 측면도이다. FW장치(100)는 후프 와인딩과 헬리컬 와인딩을 라이너(1)에 대하여 교대로 반복하여 행함으로써 라이너(1) 주위에 섬유 다발(F)을 와인딩해가는 장치이다.
도 1에 나타내는 화살표 A, B는 FW장치(100)의 전후 방향과 헬리컬 와인딩에 있어서의 라이너(1)의 이송방향을 나타내고 있다. 헬리컬 와인딩에서는 라이너(1)를 FW장치(100)의 전후 방향으로 왕복동시키기 때문에 라이너(1)는 화살표 A 방향으로 이송되는 경우와 화살표 B 방향으로 이송되는 경우가 있다. 이하의 설명에서는 라이너(1)가 이송되는 방향에 있어서의 전측을 라이너(1) 및 필라멘트 와인딩 장치 전측으로 하고, 타방향을 후측으로 정의한다. 즉 라이너(1)의 이송방향에 따라 FW장치(100) 전측 및 후측이 스위칭되는 것으로 한다. 라이너(1)가 화살표 A 방향으로 이송되고 있는 경우에는 도 1에 있어서 좌측을 라이너(1) 및 필라멘트 와인딩 장치의 전측으로 한다. 또한 라이너(1)의 이송방향이 스위칭되어 라이너(1)가 화살표 B 방향으로 이송되고 있는 경우에는 도 1에 있어서 우측을 라이너(1) 및 필라멘트 와인딩 장치의 전측으로 한다.
라이너(1)는 예를 들면 고강도 알루미늄재나 폴리아미드계 수지 등에 의해 형성된 대략 원통 형상의 중공용기이다. 라이너(1)는 상기 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유 다발(F)이 와인딩됨으로써 내압 특성의 향상이 도모된다. 즉 라이너(1)는 내압 용기를 구성하는 기재가 된다.
FW장치(100)는 주로 주기대(10)와, 라이너 이송 장치(20)와, 후프 와인딩 장치(30)와, 헬리컬 와인딩 장치(40)와, 제어부(C)로 구성된다. 주기대(10)는 FW장치(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 재치된다. 주기대(10)의 상부에는 라이너 이송 장치용 레일(11)에 대하여 평행하게 후프 와인딩 장치용 레일(12)이 설치된다. 후프 와인딩 장치용 레일(12)에는 후프 와인딩 장치(30)가 재치된다. 이러한 구성에 의해 주기대(10)에 대하여 라이너 이송 장치(20) 및 후프 와인딩 장치(30)를 이동시키는 것이 가능하다. 헬리컬 와인딩 장치(40)는 주기대(10)에 고정된다.
라이너 이송 장치(20)는 FW장치(100)의 전후 방향에 따른 방향의 회전축을 라이너(1)의 중심축(Ra)(도 2 참조)과 일치시켜 라이너(1)를 회전시킴과 아울러 FW장치(100)의 전후 방향에 라이너(1)를 이송하는 장치이다. 라이너 이송 장치(20)는 주로 주기대(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(211)로부터 윗쪽을 향해 연장 설치되어 있다. 지지축(24)은 라이너 지지 프레임(23)으로부터 FW장치의 전후 방향을 따라 연장 설치되어 있다. 지지축(24)은 도시하지 않은 동력기구에 의해 축 둘레의 한 쪽 방향으로 회전된다. 지지축(24)은 라이너(1)의 양단을 지지하고, 라이너(1)를 회전시킨다. 이러한 구성에 의해 라이너 이송 장치(20)는 지지축(24)을 회전축으로 하여 라이너(1)를 회전시킴과 아울러 FW장치(100)의 전후 방향으로 라이너(1)를 이송한다.
후프 와인딩 장치(30)는 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유 다발(F)을 후프 와인딩하는 장치이다. 후프 와인딩에서는 라이너(1)의 중심축에 대한 섬유 다발(F)의 와인딩 각도(WA)(이하 단지 와인딩 각도(WA)라고 한다. 도 2 참조)가 대략 90도가 되도록 섬유 다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)에 와인딩해 간다. 후프 와인딩 장치(30)는 주로 기대(31)와, 동력기구(32)와, 후프 감아 걸기 장치(33)로 구성된다. 후프 와인딩 장치(30)의 구동은 제어부(C)에 의해 제어된다.
기대(31)에는 동력기구(32)와 후프 감아 걸기 장치(33)가 설치된다. 후프 감아 걸기 장치(33)는 감아 걸기 테이블(34)과 보빈(35)을 구비하고 있다. 감아 걸기 테이블(34)에는 중앙에 라이너(1)를 삽통(揷通)하는 공간이 형성된다. 보빈(35)은 감아 걸기 테이블(34)에 설치되어 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유 다발(F)을 공급한다. 동력기구(32)는 후프 감아 걸기 장치(33)를 라이너(1)의 중심축 주위에 회전시킨다.
후프 와인딩에서는 라이너(1)의 위치는 고정하고, 후프 와인딩 장치(30)를 라이너(1)의 중심축 방향을 따라 이동시키면서 후프 감아 걸기 장치(33)를 라이너(1)의 중심축 주위에 회전시킨다. 이것에 의해 후프 와인딩이 행해진다. 또한 후프 와인딩 장치(30)의 이동 속도나 감아 걸기 테이블(34)의 회전 속도를 조절함으로써 섬유 다발(F)의 와인딩 형태를 자유롭게 변경가능하다.
헬리컬 와인딩 장치(40)는 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유 다발(F)을 헬리컬 와인딩하는 장치이다. 헬리컬 와인딩에서는 섬유 다발(F)의 와인딩 각도(WA)(도 2 참조)가 소정의 값(예를 들면 0~60도)이 되도록 섬유 다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)에 와인딩해 간다. 헬리컬 와인딩 장치(40)는 주로 기대(41)와 헬리컬 감아 걸기 장치(42)로 구성된다. 헬리컬 와인딩 장치(40)의 구동은 제어부(C)에 의해 제어된다.
기대(41)에는 헬리컬 감아 걸기 장치(42)가 설치된다. 헬리컬 감아 걸기 장치(42)는 제 1 가이드부로서의 제 1 헬리컬 헤드(43)와 제 2 가이드부로서의 제 2 헬리컬 헤드(44)를 구비하고 있다. 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)에는 도시하지 않은 복수의 보빈으로부터 섬유 다발(F)이 공급되어 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유 다발(F)이 안내된다(도 2 참조).
헬리컬 와인딩에서는 헬리컬 와인딩 장치(40)는 고정되어 있고, 라이너 이송 장치(20)에 의해 라이너(1)가 회전하면서 중심축(Ra) 방향으로 이송된다. 이것에 의해 헬리컬 와인딩이 행해진다. 또한 라이너(1)의 이송 속도나 회전 속도를 조절 함으로써 섬유 다발(F)의 와인딩 형태를 자유롭게 변경가능하다.
이어서 헬리컬 와인딩 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 이송방향을 나타내고 있다. 또한 화살표 R은 라이너(1)의 회전방향을 나타내고 있다.
도 2에 나타낸 바와 같이 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)는 라이너(1)의 이송방향으로 서로 인접하도록 배치되어 있다. 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)에는 섬유 다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)으로 안내하는 섬유 공급 가이드(80A, 80B)가 설치되어 있다. 제 1 헬리컬 헤드(43)에는 라이너(1)의 중심축(Ra)에 대하여 대략 수직방향이며 방사 형상으로 복수의 섬유 공급 가이드(80A)가 설치되어 있다. 제 2 헬리컬 헤드(44)에는 라이너(1)의 중심축(Ra)에 대하여 대략 수직방향이며 방사 형상으로 복수의 섬유 공급 가이드(80B)가 설치되어 있다. 즉 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)에 설치되는 섬유 공급 가이드(80A, 80B)는 라이너(1)의 이송방향으로 2열로 배치되어 있다.
제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)에는 복수의 가이드 지지 장치(45)가 설치되어 있다. 각 가이드 지지 장치(45)는 각각 섬유 공급 가이드(80A) 또는 섬유 공급 가이드(80B)를 지지하고 있다. 각 가이드 지지 장치(45)는 섬유 공급 가이드(80A, 80B)가 중심축(Ra)에 대하여 대략 수직방향으로 신축가능하고, 또한 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 축 주위에 회전가능해지도록 지지하고 있다. 제 1 헬리컬 헤드(43)는 모든 섬유 공급 가이드(80A)가 동시에 동일한 양만큼 신축 및 회전하도록 구성되어 있고, 제 2 헬리컬 헤드(44)도 모든 섬유 공급 가이드(80B)가 동시에 동일한 양만큼 신축 및 회전할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)와 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)는 서로 다른 신축량 및 회전량으로 조정할 수 있도록 구성되어 있다.
이것에 의해 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)는 복수개의 섬유 다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)으로 동시에 안내할 수 있다. 본 FW장치(100)의 제 1 헬리컬 헤드(43)에는 섬유 공급 가이드(80A)가 90개 설치되고, 제 2 헬리컬 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 안내하여 헬리컬 와인딩을 행하는 것이 가능하다.
또한 본 FW장치(100)에는 제 2 헬리컬 헤드(44)를 라이너(1)의 중심축(Ra)을 중심으로 하여 라이너(1)의 둘레방향으로 구동하는 구동 장치(50)가 설치되어 있다. 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 구동할 수 있고, 제 1 헬리컬 헤드(43)와 제 2 헬리컬 헤드(44)의 위상차를 조절할 수 있다.
이어서 도 2, 도 3을 이용하여 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80A, 80B)를 지지하고 있는 가이드 지지 장치(45)에 대해서 더욱 상세하게 설명한다.
도 3은 가이드 지지 장치(45)를 나타낸 측면도이다. 가이드 지지 장치(45)는 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 개수에 대응해서 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)에 방사 형상으로 설치되어 있고, 각 가이드 지지 장치(45)는 각각 이동 기구(60)와 회전 기구(70)를 구비하고 있다. 도면 중에 나타내는 흰색 화살표는 이동 기구(60)를 구성하는 각 부재의 동작 방향을 나타내고 있다. 또한 도면 중에 나타내는 검게 칠한 화살표는 회전 기구(70)를 구성하는 각 부재의 동작 방향을 나타내고 있다.
이동 기구(60)는 라이너(1)의 중심축(Ra)에 대하여 대략 수직방향으로 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 헬리컬 헤드(43)의 이동 기구(60)는 섬유 공급 가이드(80A)의 신축량을 변경하는 구동부로서의 전동 모터(91)에 의해 구동된다. 제 2 헬리컬 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 환 형상의 부재이다. 회전통(61)은 라이너(1)의 중심축(Ra)과 동축 상에 배치되어 전동 모터(91, 92)에 의해 회전된다.
중간축(62)은 볼 나사(63)를 구성하는 스파이럴축(631)에 회전통(61)의 회전을 전달하는 부재이다. 중간축(62)의 일단부에 설치된 피니언 기어는 회전통(61)의 인터널 기어와 맞물려 있다. 또한 중간축(62)의 타단부에 설치된 베벨 기어는 스파이럴축(631)의 베벨 기어와 맞물려 있다.
볼 나사(63)는 중간축(62)의 회전운동을 가이드 지지 부재(81)의 이송 운동으로 변환하는 기구이다. 볼 나사(63)는 주로 스파이럴축(631)과 볼 너트(632)로 구성된다.
스파이럴축(631)은 중간축(62)에 의해 회전되는 부재이다. 스파이럴축(631)의 외주면에는 단면시 원호 형상의 홈이 나선 형상으로 드릴링되어 있다. 스파이럴축(631)은 단면시 C자 형상의 환상 부재(64)에 의해 회전가능하게 지지되어 있다.
볼 너트(632)는 스파이럴축(631)에 외측에서 끼워지는 통 형상의 부재이다. 볼 너트(632)의 내주면에는 단면시 원호 형상의 홈이 나선 형상으로 드릴링되어 있다. 그리고 볼 너트(632)는 가이드 지지 부재(81)에 형성된 관통공에 삽입되어 고정 설치되어 있다. 볼 너트(632)의 내주면에 드릴링된 홈은 스파이럴축(631)의 외주면에 드릴링된 홈과 대향함으로써 단면시 원 형상의 나선 공간을 구성한다.
상술한 나선 공간에는 강구가 끼워진다. 강구는 스파이럴축(631)에 드릴링된 홈과 볼 너트(632)에 드릴링된 홈에 의해 샌드위칭된다. 나선 공간에는 복수의 강구가 끼워지기 때문에 볼 너트(632)가 요동칠 일은 없다.
이러한 구성에 의해 이동 기구(60)는 전동 모터(91, 92)의 구동력을 회전통(61)이나 중간축(62)을 통해 스파이럴축(631)에 전달하고, 스파이럴축(631)의 회전운동을 가이드 지지 부재(81)의 이송운동으로 변환한다. 그리고 가이드 지지 부재(81)에 지지된 복수의 섬유 공급 가이드(80A, 80B)를 라이너(1)의 중심축(Ra)에 대하여 대략 수직방향으로 신축시키는 것이 가능해진다.
또한 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)와 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)의 신축량 및 신축 타이밍은 서로 각각의 신축량 및 신축 타이밍으로 신축가능하다. 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)의 신축량, 신축 타이밍의 제어는 제어부(C)에 의해 전동 모터(91)의 회전방향, 회전량, 회전 타이밍이 제어됨으로써 행해진다. 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)의 신축량, 신축 타이밍의 제어는 제어부(C)에 의해 전동 모터(92)의 회전방향, 회전량, 회전 타이밍이 제어됨으로써 행해진다.
회전 기구(70)는 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 축 주위에 섬유 공급 가이드(80A, 80B)를 회전시키는 기구이다. 회전 기구(70)는 주로 회전통(71)과, 중간축(72)과, 구동축(73)으로 구성된다. 제 1 헬리컬 헤드(43)의 회전 기구(70)는 섬유 공급 가이드(80A)의 회전량을 변경하는 구동부로서의 전동 모터(93)에 의해 구동된다. 제 2 헬리컬 헤드(44)의 회전 기구(70)는 섬유 공급 가이드(80B)의 회전량을 변경하는 구동부로서의 전동 모터(94)에 의해 구동된다.
회전통(71)은 내주면에 인터널 기어가 형성된 환 형상의 부재이다. 회전통(71)은 라이너(1)의 중심축(Ra)과 동축 상에 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 기어는 회전통(71)의 인터널 기어와 맞물려 있다. 또한 중간축(72)의 타단부에 설치된 베벨 기어는 구동축(73)의 베벨 기어와 맞물려 있다.
구동축(73)은 섬유 공급 가이드(80A, 80B)에 중간축(72)의 회전을 전달하는 부재이다. 구동축(73)의 일단부에 설치된 베벨 기어는 상술한 바와 같이 중간축(72)의 베벨 기어와 맞물려 있다. 또한 구동축(73)에 외측에서 끼워진 드라이브 기어는 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 드리븐 기어와 맞물려 있다. 구동축(73)은 단면시 C자 형상의 환상 부재(64)에 의해 회전가능하게 지지되어 있다.
이러한 구성에 의해 회전 기구(70)는 전동 모터(93, 94)의 구동력을 회전통(71)이나 중간축(72)을 통해 구동축(73)에 전달하고, 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 드리븐 기어를 통해 섬유 공급 가이드(80A, 80B)를 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 축 주위에 회전시키는 것이 가능해진다.
또한 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)와 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)의 회전방향, 회전량 및 회전 타이밍은 서로 각각의 회전방향, 회전량 및 회전 타이밍으로 회전가능하다. 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)의 회전방향, 회전량 및 회전 타이밍의 제어는 제어부(C)에 의해 전동 모터(93)의 회전방향, 회전량 및 회전 타이밍이 제어됨으로써 행해진다. 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)의 회전방향, 회전량 및 회전 타이밍의 제어는 제어부(C)에 의해 전동 모터(94)의 회전방향, 회전량, 회전 타이밍이 제어됨으로써 행해진다.
이어서 상기 구성의 FW장치(100)의 헬리컬 와인딩에 있어서의 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 동작에 대해서 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 라이너(1)는 반경이 일정한 제 1 통 형상부(1A)와, 통 형상부(1A)의 양단부에 설치되는 돔부(1B)와, 돔부(1B)의 단부에 설치되는 제 2 통 형상부(1C)를 구비하고 있는 것으로 한다(도 4 참조). 그리고 라이너(1)는 라이너 이송 장치(20)에 장착되고, 제어부(C)에는 라이너(1)의 이송 속도, 회전속도, 라이너(1)를 왕복해서 이송하는 횟수, 이송거리 등의 와인딩 조건이 미리 작업자에 의해 입력되어 있는 것으로 한다. 제어부(C)는 입력된 와인딩 조건에 의거하여 전동 모터(91, 92)의 구동을 제어하고, 섬유 공급 가이드(80A, 80B)를 이하와 같이 제어한다. 또한 이하의 설명에서는 라이너(1)의 도시 우단부에서의 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 동작에 대해서 설명하지만 라이너(1)의 도시 좌단부에 있어서도 제어부(C)는 섬유 공급 가이드(80A, 80B)와 마찬가지로 제어된다.
도 4(A), 도 5(A)는 제 1 통 형상부(1A)의 외주면(1AS)에 섬유 다발(F)을 헬리컬 와인딩하는 상태를 나타내는 측면도이다. 도 4(B), 도 5(B)는 각각 도 4(A), 도 5(A)에 있어서의 섬유 공급 가이드(80A, 80B) 부근의 확대도이다. 도 4에 나타내는 화살표 A는 라이너(1)의 이송방향을 나타내고, 도 5에 나타내는 화살표 B는 라이너(1)를 도 4의 이송방향과는 반대방향으로 이송하고 있는 것을 나타내고 있다. 도 4(A), 도 5(A)의 화살표 R은 라이너(1)의 회전방향을 나타내고 있다. 헬리컬 와인딩은 라이너(1)를 이송시키면서 섬유 다발(F)을 와인딩해가기 때문에 라이너(1)의 중심축 방향에 대한 섬유 다발(F)의 와인딩 방향(이하 단지 와인딩 방향이라고 한다)은 라이너(1)의 이송방향과는 반대방향이 된다. 따라서 도 4에 있어서는 섬유 다발(F)의 와인딩 방향은 화살표 A와는 반대의 도시 우방향이 되고, 도 5에 있어서는 섬유 다발(F)의 와인딩 방향은 화살표 B와는 반대의 도시 좌방향이 된다.
도 4에 나타내는 와인딩 방향의 경우에는 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)은 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)와 라이너(1) 사이를 가로지르는 상태가 된다. 여기서 「섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80B)와 라이너(1) 사이를 가로지르는 상태」에 대해서 설명한다. 도 4(B)에 나타낸 바와 같이 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)의 선단을 통해 라이너(1)의 중심축(Ra)에 대하여 수직인 가상 평면(PB)을 고려한다. 섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80B)측에 경사지게 인출되고, 이것에 의해 섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 가상 평면(PB)을 관통하는 상태를 「섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80B)와 라이너(1) 사이를 가로지르는 상태」라고 한다. 「섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80B)와 라이너(1) 사이를 가로지르는 상태」의 의미는 이하의 설명에 있어서도 마찬가지로 한다.
도 4에 나타내는 와인딩 방향의 경우에는 제어부(C)는 전동 모터(91, 92)의 구동을 제어함으로써 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 신축량을 제어하고, 도 4(B)에 나타낸 바와 같이 섬유 공급 가이드(80B)의 선단으로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리(DB)를 섬유 공급 가이드(80A)의 선단으로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리(DA)보다 크게 한다(거리의 차(D)).
즉 와인딩 방향(화살표 A와 반대방향)에 대하여 후측의 가이드부인 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)까지의 거리(DB)가 와인딩 방향에 대하여 전측의 가이드부인 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)까지의 거리(DA)보다 거리의 차(D)만큼 커지도록 하고 있다.
도 5에 나타내는 와인딩 방향의 경우에는 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)로부터 공급되는 섬유 다발(F)은 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)와 라이너(1) 사이를 가로지르는 상태가 된다. 여기서 「섬유 공급 가이드(80B)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80A)와 라이너(1) 사이를 가로지르는 상태」에 대해서 설명한다. 도 5(B)에 나타낸 바와 같이 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)의 선단을 통해 라이너(1)의 중심축(Ra)에 대하여 수직인 가상 평면(PA)을 고려한다. 섬유 공급 가이드(80B)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80A) 측에 경사지게 인출되고, 이것에 의해 섬유 공급 가이드(80B)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 가상 평면(PA)을 관통하는 상태를 「섬유 공급 가이드(80B)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80A)와 라이너(1) 사이를 가로지르는 상태」라고 한다. 「섬유 공급 가이드(80B)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80A)와 라이너(1) 사이를 가로지르는 상태」의 의미는 이하의 설명에 있어서도 마찬가지로 한다.
도 5에 나타내는 와인딩 방향의 경우에는 제어부(C)는 전동 모터(91, 92)의 구동을 제어함으로써 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 신축량을 제어하고, 도 5(B)에 나타낸 바와 같이 섬유 공급 가이드(80A)의 선단으로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리(DA)를 섬유 공급 가이드(80B)의 선단으로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리(DB)보다 크게 한다(거리의 차(D)).
즉 와인딩 방향(화살표 B와 반대방향)에 대하여 후측의 가이드부인 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)까지의 거리(DA)가 와인딩 방향에 대하여 전측의 가이드부인 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)까지의 거리(DB)보다 커지도록 하고 있다.
가령 도 4에 있어서 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)까지의 거리(DB)와 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)까지의 거리(DA)를 동일하게 했다로 한다. 그 경우 섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80B)나 섬유 공급 가이드(80B)로부터 공급되는 섬유 다발(F)에 간섭하는 경우가 있고, 섬유 다발(F)에 섬유 끊어짐 등의 손상부가 발생하여 라이너(1) 주위에 형성되는 보강층의 강도가 저하되는 경우가 있다. 도 4, 도 5에 나타낸 바와 같이 섬유 다발(F)의 와인딩 방향 후측(라이너(1)의 이송방향에 대하여 전측)의 섬유 공급 가이드(80B)(섬유 공급 가이드(80A))로부터 라이너(1)까지의 거리(DB)(라이너(1)까지의 거리(DA))를 섬유 다발(F)의 와인딩 방향 전측(라이너(1)의 이송방향에 대하여 후측)의 섬유 공급 가이드(80A)(섬유 공급 가이드(80B))로부터 라이너(1)까지의 거리(DA)(라이너(1)까지의 거리(DB))보다 크게 함으로써 섬유 다발(F)을 라이너(1)에 공급할 때에 섬유 다발(F)이 다른 섬유 다발(F)이나 섬유 공급 가이드와 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
도 6(A)는 돔부(1B)의 외주면(1BS)에 섬유 다발(F)을 헬리컬 와인딩하는 상태를 나타내는 측면도이다. 도 6(B)는 도 6(A)에 있어서의 섬유 공급 가이드(80A, 80B) 부근의 확대도이다. 도 6에 나타내는 화살표 A는 라이너(1)의 이송방향을 나타내고, 화살표 R은 라이너(1)의 회전방향을 나타내고 있다. 도 6(A)에 나타낸 바와 같이 돔부(1B)의 외주면(1BS)은 단부로 감에 따라 반경이 작아지기 때문에 예를 들면 섬유 공급 가이드(80A, 80B)가 돔부(1B)의 외주면(1BS)을 따르도록 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 신축량을 조정한다. 이 경우 제어부(C)는 전동 모터(91, 92)의 구동을 제어함으로써 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 신축량을 제어하고, 섬유 공급 가이드(80A, 80B)가 돔부(1B)의 외주면(1BS)의 형상을 따르도록 섬유 공급 가이드(80A, 80B)로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리(DA, DB)를 조정한다.
또한 이 때 제어부(C)는 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리(DA)와 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리(DB)의 차(D)를 유지하도록 한다. 이것에 의해 돔부(1B)의 외주면(1BS)에 섬유 다발(F)을 헬리컬 와인딩하는 경우에 섬유 다발(F)의 간섭을 방지하면서 라이너(1) 전체에 균일하게 섬유 다발(F)을 와인딩할 수 있다.
이어서 도 7은 제 2 통 형상부(1C)의 외주면(1CS)에 섬유 다발(F)을 헬리컬 와인딩하면서 섬유 다발(F)의 와인딩 방향을 스위칭하는 상태를 나타내는 측면도이다. 도 7(A)에서는 라이너(1)의 이송방향은 화살표 A 방향이며, 섬유 다발(F)의 와인딩 방향은 화살표 A와는 반대의 도시 우방향이다. 이 상태에서는 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)은 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)와 라이너(1) 사이를 가로지르는 상태가 된다. 제어부(C)는 전동 모터(91, 92)의 구동을 제어함으로써 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 신축량을 제어하고, 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리를 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리보다 크게 하고 있다.
즉 도 7(A)의 상태에서는 와인딩 방향(화살표 A와 반대방향)에 대하여 후측의 가이드부인 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)까지의 거리가 와인딩 방향에 대하여 전측의 가이드부인 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)까지의 거리보다 커지도록 하고 있다.
도 7(B)에서는 도 7(A)에 대하여 라이너(1)의 이송방향은 화살표 B 방향으로 스위칭되어 있고, 섬유 다발(F)의 와인딩 방향은 화살표 B와는 반대의 도시 좌방향으로 스위칭되어 있다. 섬유 다발(F)의 와인딩 방향을 스위칭한 후 제어부(C)는 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)까지의 거리와 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)까지의 거리의 대소를 스위칭하는 스위칭 동작을 행한다(도 7(D) 참조). 그러나 도 7(B)에 나타내는 상태에서는 아직 스위칭 동작은 행하고 있지 않다.
이것은 도 7(B)에 나타내는 상태에서는 섬유 다발(F)의 와인딩 방향을 스위칭한 직후의 상태이며, 라이너(1)에 와인딩되는 섬유 다발(F)의 와인딩 위치가 섬유 다발(F)의 와인딩 방향(화살표 B와는 반대방향)에 대하여 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)보다 전측에 위치되기 때문이다. 즉 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)은 도 7(A)의 상태와 마찬가지로 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)와 라이너(1) 사이를 가로지르는 상태이다.
도 7(B)의 상태에서 스위칭 동작을 행하면 섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 섬유 공급 가이드(80B)나 섬유 공급 가이드(80B)로부터 공급되는 섬유 다발(F)에 간섭하는 경우가 있다. 이 때문에 섬유 다발(F)의 와인딩 방향을 스위칭한 직후의 도 7(B)의 상태에서는 아직 스위칭 동작을 행하고 있지 않는 것이다. 이것에 의해 섬유 다발(F)의 와인딩 방향을 스위칭한 직후의 상태에 있어서 섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 다른 섬유 다발(F)이나 섬유 공급 가이드(80B)와 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
도 7(C)에서는 도 7(B)에 대하여 섬유 다발(F)의 와인딩이 더 진행되고 있다. 라이너(1)에 와인딩되는 섬유 다발(F)의 와인딩 위치는 섬유 다발(F)의 와인딩 방향(화살표 B와는 반대방향)에 대하여 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)로부터 후측으로 변화되고 있다.
도 7(C)에 나타내는 상태가 된 결과 도 7(D)에 나타낸 바와 같이 제어부(C)는 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44) 중 와인딩 방향에 대하여 후측의 가이드부인 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)까지의 거리가 와인딩 방향에 대하여 전측의 가이드부인 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)까지의 거리보다 커지도록 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)까지의 거리와 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)까지의 거리의 대소를 스위칭하는 스위칭 동작을 행한다.
이와 같이 적절한 타이밍에 스위칭 동작을 행함으로써 섬유 다발(F)의 와인딩 방향을 스위칭한 직후의 상태에 있어서 섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 다른 섬유 다발(F)이나 섬유 공급 가이드(80B)와 간섭하는 것을 방지할 수 있다. 또한 섬유 다발(F)의 와인딩 방향을 스위칭하고 나서 섬유 다발(F)의 와인딩이 더 진행된 상태에 있어서도 섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)이 다른 섬유 다발(F)이나 섬유 공급 가이드(80B)와 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
또한 도 4~도 7에 나타낸 바와 같이 본 실시예에서 사용하는 라이너(1)는 반경이 일정한 제 1 통 형상부(1A)와, 통 형상부(1A)의 양단부에 설치되는 돔부(1B)와, 돔부(1B)의 단부에 설치되는 제 2 통 형상부(1C)를 구비하고 있다. 라이너(1)의 외주면에 섬유 다발(F)을 동일한 피치로 와인딩하는 제어는 반경이 일정한 제 1 통 형상부(1A) 또는 제 2 통 형상부(1C)에서 행하는 편이 반경이 변화되는 돔부(1B)에서 행하는 것보다 용이하다. 특히 스위칭 동작을 행하면서 라이너(1)의 외주면에 섬유 다발(F)을 동일한 피치로 와인딩하는 제어는 반경이 일정한 제 1 통 형상부(1A) 또는 제 2 통 형상부(1C)에서 행하는 편이 반경이 변화되는 돔부(1B)에서 행하는 것보다 용이하다.
도 7에 나타낸 바와 같이 제 2 통 형상부(1C)의 와인딩 시에 있어서 스위칭 동작을 행함으로써 스위칭 동작을 행하면서 라이너(1)의 외주면에 섬유 다발(F)을 동일한 피치로 와인딩하는 제어가 용이해진다. 또한 제 1 통 형상부(1A) 및 돔부(1B)에의 섬유 다발(F)의 와인딩을 개시할 때까지 스위칭 동작을 행하기 때문에 제 1 통 형상부(1A) 및 돔부(1B)에 있어서 섬유 다발(F)을 동일한 피치로 와인딩하는 제어를 용이하게 행할 수 있다.
이어서 도 8은 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리와 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리의 대소를 스위칭하는 스위칭 동작을 돔부(1B)의 와인딩 시에 행하는 상태를 나타내는 측면도이다. 돔부(1B)의 와인딩 시에 스위칭 동작을 행하는 것은 예를 들면 제 2 통 형상부(1C)의 와인딩 시에 섬유 다발(F)의 와인딩 방향을 스위칭하지만 제 2 통 형상부(1C)의 길이가 짧아 스위칭 동작을 행하기 전에 제 2 통 형상부(1C)의 와인딩을 종료하고 돔부(1B)의 와인딩이 개시되어버리는 경우이다
도 8(A)에서는 라이너(1)의 이송방향은 화살표 A 방향이며, 섬유 다발(F)의 와인딩 방향은 화살표 A와는 반대의 도시 우방향이다. 이 상태에서는 제 2 통 형상부(1C)에 대하여 섬유 다발(F)의 와인딩을 행하고 있고, 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)로부터 공급되는 섬유 다발(F)은 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)와 라이너(1) 사이를 가로지르는 상태가 된다. 제어부(C)는 전동 모터(91, 92)의 구동을 제어함으로써 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 신축량을 제어하고, 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)까지의 거리를 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)까지의 거리보다 크게 하고 있다.
도 8(B)에서는 도 8(A)에 대하여 라이너(1)의 이송방향은 화살표 B 방향으로 스위칭되어 있고, 다발(F)의 와인딩 방향은 화살표 B와는 반대의 도시 좌방향으로 스위칭되어 있다. 도 7에서는 섬유 다발(F)의 와인딩 방향을 스위칭한 후 제 2 통 형상부(1C)의 와인딩 시에 제어부(C)는 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)까지의 거리와 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)까지의 거리의 대소를 스위칭하는 스위칭 동작을 행다(도 7(D) 참조). 그러나 도 8(B)에서는 제 2 통 형상부(1C)의 와인딩을 종료하여 돔부(1B)의 와인딩에 접어들고 있지만 아직 스위칭 동작은 행하고 있지 않다.
이것은 제 2 통 형상부(1C)의 길이가 짧아 스위칭 동작을 행하는 전에 제 2 통 형상부(1C)의 와인딩을 종료하고 돔부(1B)의 와인딩을 개시했기 때문이다.
또한 도 8(B)의 상태에서 스위칭 동작을 행하면 돔부(1B)에서 스위칭 동작을 행하면서 외주면에 섬유 다발(F)을 동일한 피치로 와인딩하는 제어를 행하지 않으면 안된다. 돔부(1B)에 섬유 다발(F)을 동일한 피치로 와인딩하는 제어에 있어서는 돔부(1B)의 외주면(1BS)과 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 거리의 제어가 매우 중요해진다. 특히 반경이 급격하게 변화되는 영역, 즉 돔부(1B) 중 제 2 통 형상부(1C)에 가까운 영역은 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 거리의 제어가 매우 어려운 영역이다. 이 영역에서 섬유 다발(F)을 동일한 피치로 와인딩하면서 섬유 공급 가이드(80A, 80B)와 돔부(1B)의 거리의 대소를 스위칭하는 스위칭 동작을 행하는 것은 제어가 매우 곤란해진다. 이 때문에 도 8(B)에서는 돔부(1B)의 와인딩에 접어들고 있지만 아직 스위칭 동작은 행하고 있지 않는 것이다.
도 8(C)에서는 도 8(B)에 대하여 섬유 다발(F)의 와인딩이 더 진행되고 있고, 돔부(1B)에의 섬유 다발(F)의 와인딩이 제 2 통 형상부(1C)측으로부터 볼 때 절반 이상 종료하고 있다. 이 영역에서는 제 2 통 형상부(1C)에 가까운 영역과 비교하여 반경의 변화가 완만하게 되어 있다. 이 영역에서는 섬유 다발(F)을 동일한 피치로 와인딩하면서 섬유 공급 가이드(80A, 80B)와 돔부(1B)의 거리의 대소를 스위칭는 스위칭 동작을 행하는 것은 제어가 비교적 용이하다.
그래서 도 8(C)에 나타내는 상태가 된 결과 도 8(D)에 나타낸 바와 같이 제어부(C)는 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44) 중 와인딩 방향에 대하여 후측의 가이드부인 제 1 헬리컬 헤드(43)의 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)까지의 거리가 와인딩 방향에 대하여 전측의 가이드부인 제 2 헬리컬 헤드(44)의 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)까지의 거리보다 커지도록 섬유 공급 가이드(80A)로부터 라이너(1)까지의 거리와 섬유 공급 가이드(80B)로부터 라이너(1)까지의 거리의 대소를 스위칭하는 스위칭 동작을 행한다.
이와 같이 스위칭 동작을 돔부(1B)에의 섬유 다발(F)의 와인딩 중에 행하는 경우 제어부(C)는 돔부(1B)에의 섬유 다발(F)의 와인딩이 절반 이상 종료되고 나서 스위칭 동작을 행한다. 이 때문에 섬유 다발(F)을 동일한 피치로 와인딩하면서 섬유 공급 가이드(80A, 80B)와 돔부(1B)의 거리의 대소를 스위칭하는 스위칭 동작을 행하는 것은 제어가 비교적 용이하다. 따라서 돔부(1B)에 있어서의 섬유 다발(F)의 와인딩 위치를 섬유 공급 가이드(80A, 80B)의 신축량으로 제어하는 것이 용이해진다.
이상 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고, 여러가지 변경이 가능하다. 예를 들면 헬리컬 감아 걸기 장치(42)는 제 1 헬리컬 헤드(43)와 제 2 헬리컬 헤드(44)의 2개의 헬리컬 헤드를 구비하고 있지만 이것에 한정되지 않는다. 섬유 다발(F)의 개수가 많아지면 헬리컬 감아 걸기 장치(42)에 3개 이상의 헬리컬 헤드를 설치하여 섬유 공급 가이드를 라이너(1)의 중심축(Ra) 방향을 따라 분산시킬 필요가 있다. 본 발명은 이러한 3개 이상의 헬리컬 헤드를 구비한 FW장치에도 적용할 수 있다. 도 9는 4개의 헬리컬 헤드를 구비하고, 섬유 공급 가이드(180A, 180B, 180C, 180D)를 구비한 경우를 나타내고 있다. 도 9에 나타낸 바와 같이 섬유 다발(F)의 와인딩 방향 후측(라이너(1)의 이송방향(A)에 대하여 전측)의 섬유 공급 가이드(예를 들면 헬리컬 헤드(180D))로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리(예를 들면 DD)를 섬유 다발(F)의 와인딩 방향 전측(라이너(1)의 이송방향(A)에 대하여 후측)의 섬유 공급 가이드(예를 들면 헬리컬 헤드(180C))로부터 라이너(1)의 중심축(Ra)까지의 거리(예를 들면 DC)보다 크게 함으로써 섬유 다발(F)을 라이너(1)에 공급할 때에 섬유 다발(F)이 다른 섬유 다발(F)이나 섬유 공급 가이드와 간섭하는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 필라멘트 와인딩 장치는 섬유 다발을 라이너에 공급할 때에 섬유 다발이 다른 섬유 다발이나 섬유 공급 가이드와 간섭하는 것을 방지할 수 있기 때문에 산업상 유용하다.
1 라이너 1S 외주면
10 주기대 20 라이너 이송 장치
30 후프 와인딩 장치 40 헬리컬 와인딩 장치
42 헬리컬 감아 걸기 장치 43 제 1 헬리컬 헤드
44 제 2 헬리컬 헤드 45 가이드 지지 장치
50 구동장치 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
100 필라멘트 와인딩 장치 F 섬유 다발
WA 와인딩 각도

Claims (6)

  1. 섬유 다발을 라이너에 와인딩하는 필라멘트 와인딩 장치로서:
    상기 라이너의 회전축에 대하여 대략 수직방향으로 신축되는 복수의 섬유 공급 가이드를 방사 형상으로 설치한 제 1 가이드부 및 제 2 가이드부와,
    상기 섬유 공급 가이드의 신축량을 변경하는 구동부와,
    상기 구동부를 제어함으로써 상기 섬유 공급 가이드와 상기 라이너의 중심축의 거리를 조정하는 제어부를 구비하고,
    상기 제어부는 상기 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드와 상기 라이너 사이를 가로지르는 경우에는 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리를 상기 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리보다 크게 하고,
    상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 공급되는 섬유 다발이 상기 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드와 상기 라이너 사이를 가로지르는 경우에는 상기 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리를 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리보다 크게 하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리와 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리의 차를 유지하면서 상기 제 1 가이드부 및 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드와 상기 라이너의 중심축의 거리를 조정하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 라이너의 중심축 방향에 대한 섬유 다발의 와인딩 방향을 스위칭한 후 상기 제어부는 상기 제 1 가이드부와 상기 제 2 가이드부 중 상기 와인딩 방향에 대하여 후측의 가이드부인 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리가 상기 와인딩 방향에 대하여 전측의 가이드부인 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리보다 커지도록 상기 제 1 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리와 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 상기 라이너의 중심축까지의 거리의 대소를 스위칭하는 스위칭 동작을 행하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 라이너에 와인딩되는 섬유 다발의 와인딩 위치가 섬유 다발의 와인딩 방향에 대하여 상기 제 1 가이드부 및 상기 제 2 가이드부의 섬유 공급 가이드로부터 전측에서 후측으로 변화된 후에 상기 스위칭 동작을 행하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    상기 라이너는 반경이 일정한 통 형상부와 상기 통 형상부의 단부에 설치되는 돔부를 구비하고 있는 것으로 하고,
    상기 제어부는 상기 통 형상부에의 섬유 다발의 와인딩을 개시할 때까지 상기 스위칭 동작을 행하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 스위칭 동작을 상기 돔부에의 섬유 다발의 와인딩 중에 행하는 경우 상기 제어부는 상기 돔부에의 섬유 다발의 와인딩이 절반 이상 종료되고 나서 상기 스위칭 동작을 행하는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.

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