KR20130105681A - 필라멘트 와인딩 장치 - Google Patents

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KR20130105681A
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모토히로 타니가와
타다시 우오즈미
다이고로 나카무라
켄 핫타
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무라다기카이가부시끼가이샤
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Abstract

섬유다발의 권취 속도가 변동하는 것에 의한 섬유다발의 과잉의 해서를 방지한다. 후프 권취 장치(30)를 구비하는 필라멘트 와인딩 장치(100)이며, 후프 권취 장치(30)는 와인딩 테이블(34)과, 보빈 지지부(50)와, 제동부(51)와, 느슨함 제거부(60)와, 검지부(67)와, 제어부(90)를 구비한다. 느슨함 제거부(60)는 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)와 섬유다발(F)의 해서 속도(V2)의 속도차에 의한 느슨함을 흡수한다. 검지부(67)는 느슨함 제거부(60)에서 흡수된 느슨함이 소정량 이상인지, 소정량 미만인지를 검지한다. 제어부(90)는 느슨함이 소정량 이상인 것을 검지한 검지부(67)로부터의 검지 신호에 의거하여 보빈(70A)의 회전을 제동하는 제동부(51)의 제동력을 증대시키고, 느슨함이 소정량 미만인 것을 검지한 검지부(51)로부터의 검지 신호에 의거하여 보빈(70A)의 회전을 제동하는 제동부(51)의 제동력을 감소시킨다.

Description

필라멘트 와인딩 장치{FILAMENT WINDING APPARATUS}
본 발명은 필라멘트 와인딩 장치에 관한 것이다.
후프 권취 장치와 헬리컬 권취 장치를 구비하고, 후프 권취와 헬리컬 권취를 라이너에 대하여 교대로 반복해 행함으로써 라이너의 주위에 섬유다발을 권취해서 보강층을 형성하는 필라멘트 와인딩 장치는 공지이다(예를 들면, 특허문헌 1).
후프 권취 장치는 라이너의 중심축 둘레로 회전하는 와인딩 테이블을 갖고 있다. 와인딩 테이블에는 보빈이 회전 가능하게 장착되어 있다. 섬유다발의 단부를 라이너에 고정하고, 와인딩 테이블이 라이너의 중심축 둘레로 회전함으로써 섬유다발은 라이너의 외주면에 권취된다. 보빈은 섬유다발이 라이너를 향해서 인출됨으로써 회전한다.
일본 특허 공개 2010-36461호 공보
그런데, 후프 권취에 있어서의 와인딩 테이블의 회전 속도는 일정하지 않다. 보빈으로부터 라이너를 향해서 인출되어 라이너에 권취되는 섬유다발의 속도(권취 속도)도 일정하지 않다. 예를 들면 라이너의 단부에 있어서 후프 권취의 권취 방향을 반전시킬 경우에는 단부 부근에서 후프 권취 장치의 이동 속도를 감속시킴과 아울러 와인딩 테이블의 회전 속도를 일단 감속시킨다. 후프 권취 장치의 이동 방향을 반전시킨 후에는 와인딩 테이블의 회전 속도를 원래의 속도까지 증속시킨다. 이와 같이, 후프 권취에 있어서는 와인딩 테이블의 회전 속도가 크게 변동하거나, 변동량은 작더라도 급격히 변동하는 경우가 있다. 이것에 따라, 보빈으로부터 인출되는 섬유다발의 속도인 권취 속도도 크게 변동하거나 급격히 변동하는 경우가 있다.
한편, 보빈은 섬유다발이 인출됨으로써 회전하고 있기 때문에 권취 속도가 변동하면 보빈의 회전 속도는 권취 속도에 추종해서 변동한다. 그러나, 보빈에는 관성이 작용하기 때문에 권취 속도가 크게 변동하거나 급격히 변동했을 경우에 보빈의 회전 속도가 섬유다발의 권취 속도의 변화에 추종할 수 없는 경우가 있다. 섬유다발의 권취 속도가 갑자기 감속했을 경우에는 보빈은 관성에 의해 계속해서 회전하기 때문에 섬유다발이 보빈으로부터 과잉으로 풀려나와 섬유다발에 느슨함이 발생한다는 문제가 있다.
즉, 보빈으로부터 라이너를 향해서 인출되어 라이너에 권취되는 섬유다발의 속도(권취 속도)와, 보빈의 회전에 의해 보빈으로부터 풀려나와 해서(解舒)되는 섬유다발의 속도(해서 속도)가 일치하고 있을 경우에는 섬유다발에 느슨함은 발생하지 않고, 소정의 장력이 걸린 상태로 라이너에 섬유다발이 권취된다. 그러나, 섬유다발의 권취 속도보다 보빈으로부터 풀려나오는 섬유다발의 해서 속도 쪽이 클 경우에는 속도차에 의해 섬유다발에 느슨함이 발생하고, 그 결과 라이너의 외주면에 권취되는 섬유다발의 장력이 저하해 보강층의 강도 저하로 이어진다는 문제가 있다.
또한, 섬유다발의 과잉의 풀려나옴을 방지하기 위해서, 예를 들면 보빈의 회전을 제어하는 서보 모터를 와인딩 테이블에 설치하고, 서보 모터를 와인딩 테이블의 외부로부터 전기적으로 제어하여 보빈을 섬유다발의 권취 속도에 맞춰서 적극적으로 회전시키는 것이 고려된다. 그러나, 보빈이 장착되는 와인딩 테이블은 그것 자체가 회전하는 것이다. 와인딩 테이블의 외부로부터 서보 모터에 제어 신호를 송신하기 위한 다수의 전극을 설치하는 것이나, 모터를 구동시키는 전력을 공급하는 것은 구조가 복잡해져 용이하지 않다.
본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것이다. 본 발명의 제 1 목적은 섬유다발의 권취 속도가 변동하는 것에 의한 섬유다발의 과잉의 해서를 방지하여, 라이너의 외주면에 권취되는 섬유다발의 장력의 저하 및 보강층의 강도 저하를 방지하는 필라멘트 와인딩 장치를 제공하는 것이다. 본 발명의 제 2 목적은 보빈의 회전을 제어하기 위해서 와인딩 테이블에 다수의 전극을 설치하거나, 큰 전력을 공급할 필요가 없는 필라멘트 와인딩 장치를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하려고 하는 과제는 이상과 같으며, 이어서 이 과제를 해결하기 위한 수단을 설명한다.
즉, 제 1 발명은 후프 권취 장치로 섬유다발을 라이너 표면에 권취하는 필라멘트 와인딩 장치로서, 후프 권취 장치는 와인딩 테이블과, 보빈 지지부와, 제동부와, 느슨함 제거부와, 검지부와, 제어부를 구비한다. 와인딩 테이블은 라이너의 중심축 둘레로 회전한다. 보빈 지지부는 와인딩 테이블에 설치되어 섬유다발의 보빈을 지지한다. 제동부는 보빈 지지부에 지지되는 보빈의 회전을 제동한다. 느슨함 제거부는 보빈으로부터 인출되어 라이너 표면에 권취되는 섬유다발의 권취 속도와, 보빈의 회전에 의해 보빈으로부터 해서되는 섬유다발의 해서 속도의 속도차에 의한 느슨함을 흡수한다. 검지부는 느슨함 제거부에서 흡수된 느슨함이 소정량 이상인 것, 및 느슨함 제거부에서 흡수된 느슨함이 소정량 미만인 것을 검지한다. 제어부는 느슨함 제거부에서 흡수된 느슨함이 소정량 이상인 것을 검지한 검지부로부터의 검지 신호에 의거하여 제동부의 제동력을 증대시키고, 느슨함 제거부에서 흡수된 느슨함이 소정량 미만인 것을 검지한 검지부로부터의 검지 신호에 의거하여 제동부의 제동력을 감소시킨다.
제 2 발명은 제 1 발명에 있어서 검지부가 섬유다발의 과잉의 해서를 검지했을 경우 제어부는 제동부의 제동력을 증대시키고, 제동부는 보빈의 회전을 정지시키며, 검지부가 섬유다발의 과잉의 해서가 해소된 것을 검지했을 경우 제어부는 제동부의 제동력을 감소시키고, 제동부는 보빈의 회전 정지를 해제시킨다.
제 3 발명은 제 1 또는 제 2 중 어느 하나의 발명에 있어서 제동부는 히스테리시스 브레이크를 포함하고 있고, 제어부는 히스테리시스 브레이크에 공급하는 여자 전류를 제어함으로써 히스테리시스 브레이크의 제동력을 증대 및 감소시킨다.
(발명의 효과)
본 발명의 효과로서 이하에 나타내는 바와 같은 효과를 얻는다.
제 1 발명에 의하면, 느슨함 제거부에서 흡수된 느슨함이 소정량 이상인 것을 검지했을 경우에는 보빈의 회전을 제동하는 제동력을 증대시킨다. 느슨함 제거부에서 흡수된 느슨함이 소정량 미만인 것을 검지했을 경우에는 보빈의 회전을 제동하는 제동력을 감소시킨다. 이것에 의해, 섬유다발의 권취 속도가 변동하는 것에 의한 섬유다발의 과잉의 해서를 방지하고, 라이너의 외주면에 권취하는 섬유다발의 장력의 저하 및 보강층의 강도 저하를 방지할 수 있다.
제 2 발명에 의하면, 검지부가 섬유다발의 과잉의 해서를 검지했을 경우 제어부는 제동부의 제동력을 증대시키고, 제동부는 보빈의 회전을 정지시킨다. 검지부가 섬유다발의 과잉의 해서가 해소된 것을 검지했을 경우 제어부는 제동부의 제동력을 감소시키고, 제동부는 보빈의 회전 정지를 해제시킨다. 이것에 의해, 섬유다발의 권취 속도가 변동하는 것에 의한 섬유다발의 과잉의 해서를 확실히 방지하고, 라이너의 외주면에 권취되는 섬유다발의 장력의 저하 및 보강층의 강도 저하를 방지할 수 있다.
제 3 발명에 의하면, 제어부는 히스테리시스 브레이크에 공급하는 여자 전류를 제어함으로써 히스테리시스 브레이크의 제동력을 증대 및 감소시킨다. 여자 전류의 제어에 의해 보빈의 회전을 제어하기 때문에 와인딩 테이블에 다수의 전극을 설치하거나 큰 전력을 공급할 필요가 없다.
도 1은 실시예 1에 의한 FW 장치(100)의 측면도이다.
도 2는 후프 권취 장치(30)의 측면도이다.
도 3은 후프 권취 장치(30)의 정면도이다.
도 4는 느슨함 제거부(60)의 측면도이다.
도 5는 느슨함 제거부(60)의 측면도이다.
도 6은 느슨함 제거부(60)의 측면도이다.
도 7은 후프 권취에 있어서의 후프 권취 장치(30)의 동작의 흐름을 나타내는 도면이다.
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. 도 1은 후프 권취 장치(30)가 권취 위치에 있는 상태를 나타낸다. FW 장치(100)는 후프 권취 장치(30)에 의한 후프 권취와 헬리컬 권취 장치(40)에 의한 헬리컬 권취를 라이너(1)에 대하여 교대로 반복해 행함으로써 라이너(1)의 주위에 수지를 함침시킨 섬유다발(F)을 권취해가는 장치이다.
도 1에 나타내는 화살표 A, B는 FW 장치(100)의 전후 방향과 헬리컬 권취에 있어서의 라이너(1)의 이송 방향을 나타내고 있다. 헬리컬 권취에서는 라이너(1)를 FW 장치(100)의 전후 방향으로 왕복동시키기 때문에 라이너(1)는 화살표 A의 방향으로 이송되는 경우와 화살표 B의 방향으로 이송되는 경우가 있다.
라이너(1)는 예를 들면 고강도 알루미늄재나 폴리아미드계 수지 등에 의해 형성된 대략 원통 형상의 중공 용기이다. 라이너(1)는 외주면(1S)에 섬유다발(F)이 권취됨으로써 내압 특성의 향상이 도모된다. 즉, 라이너(1)는 내압 용기를 구성하는 기본 재료가 된다. 또한, 이하의 설명에서는 라이너(1)는 섬유다발(F)을 권취하기 전의 상태와 섬유다발(F)을 권취하고 있는 도중의 상태 양쪽을 의미하는 것으로 한다. 예를 들면, 라이너(1)의 외주면(1S)이란 권취된 섬유다발(F)의 표면인 것도 의미한다.
FW 장치(100)는 주로 주기대(10)와, 라이너 이송 장치(20)와, 후프 권취 장치(30)와, 헬리컬 권취 장치(40)와, 제어부(90)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 평행으로 후프 권취 장치용 레일(12)이 설치된다. 후프 권취 장치용 레일(12)에는 후프 권취 장치(30)가 탑재된다. 이와 같은 구성에 의해, 주기대(10)에 대하여 라이너 이송 장치(20) 및 후프 권취 장치(30)를 이동시킬 수 있다. 헬리컬 권취 장치(40)는 주기대(10)에 고정된다.
라이너 이송 장치(20)는 FW 장치(100)의 전후 방향을 따르는 방향의 회전축을 중심으로 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. 라이너 이송 장치(20)의 구동은 제어부(90)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 장치(100)의 전후 방향을 따라 연장되어 있다. 지지축(24)은 도시하지 않는 동력 기구에 의해 축 둘레의 일방향으로 회전된다. 지지축(24)은 라이너(1)의 양단을 지지하고, 라이너(1)를 회전시킨다. 이와 같은 구성에 의해, 라이너 이송 장치(20)는 지지축(24)을 회전축으로 해서 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 섬유다발(F)을 후프 권취하는 장치이다. 후프 권취에서는 라이너(1)의 중심축에 대한 섬유다발(F)의 권취 각도가 대략 90도가 되도록 섬유다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)에 권취해간다. 후프 권취 장치(30)는 주로 기대(31)와, 동력 기구(32)와, 후프 와인딩 장치(33)로 구성된다. 후프 권취 장치(30)의 구동은 제어부(90)에 의해 제어된다.
기대(31)에는 동력 기구(32)와 후프 와인딩 장치(33)가 설치된다. 후프 와인딩 장치(33)는 와인딩 테이블(34)을 구비하고 있다. 와인딩 테이블(34)은 중앙에 라이너(1)를 삽통하는 공간이 형성되고, 그 공간의 주위에 보빈(70A, 70B, 70C, 70D)이 배치되어 있다(도 3참조). 섬유다발(F)은 보빈(70A, 70B, 70C, 70D)으로부터 라이너(1)의 외주면(1S)에 공급된다. 동력 기구(32)는 후프 와인딩 장치(33)를 라이너(1)의 중심축 둘레로 회전시킨다. 또한, 보빈(70A, 70B, 70C, 70D)으로서 종이관에 섬유다발(F)을 권취해서 저류한 것을 이용하고 있다.
후프 권취에서는 라이너(1)의 위치는 고정하고, 후프 권취 장치(30)를 라이너(1)의 중심축 방향을 따라 왕복동시키면서 후프 와인딩 장치(33)를 라이너(1)의 중심축 둘레로 회전시킨다. 이것에 의해 후프 권취가 행해진다. 또한, 후프 권취 장치(30)의 이동 속도나 와인딩 테이블(34)의 회전 속도를 조절함으로써 섬유다발(F)의 권취 모양을 자유롭게 변경할 수 있다. 후프 권취 장치(30)에 대해서는 뒤에 상세히 설명한다.
헬리컬 권취 장치(40)는 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유다발(F)을 헬리컬 권취하는 장치이다. 헬리컬 권취에서는 섬유다발(F)의 권취 각도가 소정의 값(예를 들면, 0∼60도)이 되도록 섬유다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)에 권취해간다. 헬리컬 권취 장치(40)는 주로 기대(41)와 헬리컬 와인딩 장치(42)로 구성된다. 헬리컬 권취 장치(40)의 구동은 제어부(90)에 의해 제어된다.
기대(41)에는 헬리컬 와인딩 장치(42)가 설치된다. 헬리컬 와인딩 장치(42)는 제 1 헬리컬 헤드(43)와 제 2 헬리컬 헤드(44)를 구비하고 있다. 제 1 헬리컬 헤드(43) 및 제 2 헬리컬 헤드(44)에는 도시하지 않는 복수의 보빈으로부터 섬유다발(F)이 공급되고, 라이너(1)의 외주면(1S)으로 섬유다발(F)이 인도된다.
헬리컬 권취에서는 헬리컬 권취 장치(40)는 고정되어 있고, 라이너 이송 장치(20)에 의해 라이너(1)가 회전하면서 회전축 방향으로 이송된다. 이것에 의해, 헬리컬 권취가 행해진다. 또한, 라이너(1)의 이송 속도나 회전 속도를 조절함으로써 섬유다발(F)의 권취 모양을 자유롭게 변경할 수 있다.
이어서, 본 발명의 특징 부분인 후프 권취 장치(30)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 2는 후프 권취 장치(30)의 측면도, 도 3은 후프 권취 장치(30)의 정면도를 나타내고 있다.
도 2, 도 3에 나타내는 바와 같이, 후프 권취 장치(30)의 와인딩 테이블(34)에는 보빈 지지부(50), 보빈(70A, 70B, 70C, 70D), 프레임(80), 가이드 롤러(71, 72, 73, 74), 느슨함 제거부(60), 및 검지부(67)가 4세트 배치되어 있다. 각 보빈(70A, 70B, 70C, 70D)마다 설치되어 있는 보빈 지지부(50), 프레임(80), 가이드 롤러(71, 72, 73, 74···)는 대략 마찬가지의 구성이다. 따라서, 각 세트에 공통되는 구성에 대해서는 주로 보빈(70A)에 대하여 설치되어 있는 보빈 지지부(50), 프레임(80), 가이드 롤러(71···)에 대해서 설명하고, 보빈(70B, 70C, 70D)에 대하여 설치되어 있는 보빈 지지부(50), 프레임(80), 가이드 롤러(71···)에 대해서는 설명을 생략한다.
와인딩 테이블(34)은 동력 기구(32)에 의해 도 3에 있어서 화살표 R 방향으로 회전한다. 동력 기구(32)는 제어부(90)에 접속되어 있고, 제어부(90)로부터의 신호에 의거하여 회전 및 정지가 제어된다. 섬유 공급 가이드(75)로부터 라이너(1)로 인도되는 섬유다발(F)은 화살표 R 방향으로 회전되면서 라이너(1)의 외주면(1S)에 권취된다. 섬유다발(F)은 와인딩 테이블(34)의 회전 방향의 하류측인 화살표 FA 방향으로 공급된다.
보빈(70A)을 지지하는 보빈 지지부(50)는 와인딩 테이블(34)에 대하여 회전 가능하게 지지되어 있고, 제동부로서의 히스테리시스 브레이크(51)에 연결되어 있다. 보빈(70A)이 보빈 지지부(50)에 지지된 상태로 섬유다발(F)이 끌려감으로써 보빈(70A)이 회전하고, 섬유다발(F)이 인출된다.
히스테리시스 브레이크(51)는 보빈 지지부(50)에 지지되는 보빈(70A)의 회전을 제동하는 것이다. 히스테리시스 브레이크(51)는 보빈 지지부(50)에 연결되어 있고, 보빈 지지부(50)의 회전을 제동함으로써 보빈(70A)의 회전을 제동한다. 히스테리시스 브레이크(51)는 전자 브레이크의 일종이며, 코일에 공급하는 여자 전류를 증감하는 제어에 의해 제동력을 증감할 수 있다. 제어부(90)는 각 히스테리시스 브레이크(51)에 접속되어 있다. 제어부(90)는 각 히스테리시스 브레이크(51)에 공급하는 여자 전류를 개별적으로 제어함으로써 히스테리시스 브레이크(51)의 제동력을 증대 및 감소시킨다. 히스테리시스 브레이크(51)에 필요한 전력은 와인딩 테이블(34)의 외부로부터 공급해도 좋고, 와인딩 테이블(34)에 배터리를 탑재하여 이 배터리로부터 공급해도 좋다.
보빈 지지부(50)에 지지된 보빈(70A, 70B, 70C, 70D)으로부터의 4개의 섬유다발(F)은 가이드 롤러(71, 72, 73, 74)에서 모여져서 섬유 공급 가이드(75)로 안내된다. 가이드 롤러(71, 72, 73, 74)는 각각 프레임(80)에 지지된다. 프레임(80)은 와인딩 테이블(34)에 대하여 세워 설치되는 제 1 프레임(81)과, 제 1 프레임(81)에 설치되는 제 2 프레임(82) 및 제 3 프레임(83)으로 구성된다.
섬유다발(F)이 안내되는 경로를 구체적으로 설명하면 도 2에 나타내는 바와 같이 보빈(70A)으로부터의 섬유다발(F)은 가이드 롤러(71B, 71C), 가이드 롤러(72A, 72C), 가이드 롤러(73A, 73C), 가이드 롤러(74A, 74C), 가이드 롤러(71A)를 통해 섬유 공급 가이드(75)에 안내된다. 보빈(70B)으로부터의 섬유다발(F)은 가이드 롤러(72B, 72C)에 안내되고, 가이드 롤러(72C)에서 상류측의 보빈(70A)으로부터의 섬유다발(F)과 합류하고, 이하 보빈(70A)으로부터의 섬유다발(F)과 함께 섬유 공급 가이드(75)에 안내된다. 보빈(70C)으로부터의 섬유다발(F)은 가이드 롤러(73B, 73C)에 안내되고, 가이드 롤러(73C)에서 상류측의 보빈(70A, 70B)으로부터의 섬유다발(F)과 합류하고, 이하 보빈(70A, 70B)으로부터의 섬유다발(F)과 함께 섬유 공급 가이드(75)에 안내된다. 보빈(70D)으로부터의 섬유다발(F)은 가이드 롤러(74B, 74C)에 안내되고, 가이드 롤러(74C)에서 상류측의 보빈(70A, 70B, 70C)으로부터의 섬유다발(F)과 합류하고, 이하 보빈(70A, 70B, 70C)으로부터의 섬유다발(F)과 함께 섬유 공급 가이드(75)에 안내된다. 섬유 공급 가이드(75)는 모인 4개의 섬유다발(F)을 라이너(1)의 외주면(1S)에 공급한다.
보빈(70A)으로부터 가이드 롤러(71B)에 이르는 섬유다발(F)의 경로의 도중에는 느슨함 제거부(60)가 설치되어 있다. 느슨함 제거부(60)는 보빈(70A)으로부터 인출되는 섬유다발(F)의 느슨함을 흡수하는 것이다. 느슨함 제거부(60)는 프레임(80)에 설치되어 있다.
섬유다발(F)의 느슨함은 보빈(70A)으로부터 인출되어 라이너(1)의 외주면(1S)에 권취되는 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)가 크게 변동하거나 급격히 변동했을 경우에 있어서, 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)의 변화에 보빈(70A)의 회전 속도가 추종할 수 없을 경우에 발생한다. 예를 들면, 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)가 갑자기 감속했을 경우에는 보빈(70A)은 관성에 의해 계속해서 회전하기 때문에 섬유다발(F)이 보빈(70A)으로부터 과잉으로 풀려나가고, 해서되는 섬유다발(F)의 해서 속도(V2)는 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)보다 커져서 섬유다발(F)에 느슨함이 발생한다. 이와 같이, 섬유다발(F)의 느슨함은 보빈(70A)으로부터 인출되어 라이너(1)의 외주면(1S)에 권취되는 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)와, 보빈(70A)의 회전에 의해 보빈(70A)으로부터 해서되는 섬유다발(F)의 해서 속도(V2)의 속도차에 의해 발생한다.
느슨함 제거부(60)에 대해서 상세하게 설명한다. 도 4는 느슨함 제거부(60)의 측면도이다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 느슨함 제거부(60)는 제 1 롤러(61), 제 2 롤러(62), 제 3 롤러(63), 제 4 롤러(64), 및 암(65)을 구비하고 있다. 섬유다발(F)은 제 1 롤러(61), 제 2 롤러(62), 제 3 롤러(63), 및 제 4 롤러(64)의 순으로 걸려서 돌아간다. 제 1 롤러(61)는 보빈(70A)으로부터 해서되는 섬유다발(F)의 지점이 되는 롤러이며, 제 1 프레임(81)에 대하여 회전 가능하게 설치되어 있다. 제 4 롤러(64)는 섬유다발(F)을 가이드 롤러(71B)에 안내하는 롤러이며, 제 1 프레임(81)에 대하여 회전 가능하게 설치되어 있다. 제 2 롤러(62)는 제 1 롤러(61)와 제 4 롤러(64) 사이에서 섬유다발(F)을 안내하는 롤러이며, 제 1 프레임(81)에 대하여 회전 가능하게 설치되어 있다.
제 3 롤러(63)는 제 2 롤러(62) 및 제 4 롤러(64) 사이에서 섬유다발(F)의 경로 길이를 증감시키기 위한 롤러이며, 암(65)에 대하여 회전 가능하게 설치되어 있다. 암(65)은 지축(66)을 중심으로 D1 방향과 D2 방향으로 요동 가능해지도록 제1 프레임(81)에 설치되어 있다. 지축(66)에는 토션 스프링(도시하지 않음)이 설치되어 있고, 암(65)에 설치한 제 3 롤러(63)가 제 2 롤러(62) 및 제 4 롤러(64)로부터 멀어지는 방향으로 바이어싱되고 있다. 또한, 암(65)이 요동하는 가상 평면은 와인딩 테이블(34)의 회전축에 평행해지도록 하고 있다. 이것에 의해, 암(65)에 영향을 주는 와인딩 테이블(34)의 회전에 의한 원심력의 영향을 작게 하고 있다.
섬유다발(F)에 소정의 장력이 가해지고 있을 경우, 즉 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)와 해서되는 섬유다발(F)의 해서 속도(V2)가 동일하거나, 또는 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)가 해서되는 섬유다발(F)의 해서 속도(V2)보다 클 경우에는 제 3 롤러(63)는 제 2 롤러(62) 및 제 4 롤러(64)에 접근하는 방향으로 끌어 당겨진다. 이 때문에, 암(65)은 토션 스프링의 바이어싱 포오스에 대항해서 D1 방향으로 회동하고, 제 3 롤러(63)는 제 2 롤러(62) 및 제 4 롤러(64)에 접근한다. 제 3 롤러(63)가 제 2 롤러(62) 및 제 4 롤러(64)에 소정 거리까지 근접한 위치에서 암(65)은 제 1 롤러(61)를 지지하는 부재에 접촉하고, 그 이상의 접근이 저지된다.
한편, 섬유다발(F)의 장력이 저하하고 있을 경우, 즉 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)가 해서되는 섬유다발(F)의 해서 속도(V2)보다 작을 경우에는 제 3 롤러(63)는 암(65)의 지축(66)에 설치된 토션 스프링의 바이어싱 포오스에 의해 암(65)이 D2 방향으로 회동하고, 제 2 롤러(62) 및 제 4 롤러(64)에 대하여 이격되는 방향으로 이동한다.
이와 같이, 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)가 해서되는 섬유다발(F)의 해서 속도(V2)보다 작아져 섬유다발(F)의 장력이 저하하면, 느슨함이 발생하기 전에 암(65)이 D2 방향으로 회동해서 느슨함을 흡수하여 장력이 저하하는 것을 방지한다. 또한, 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)가 해서되는 섬유다발(F)의 해서 속도(V2)보다 커져 섬유다발(F)의 장력이 상승하면, 암(65)이 D1 방향으로 회동하여 장력이 상승하는 것을 방지한다. 즉, 느슨함 제거부(60)는 섬유다발(F)에 발생하는 느슨함을 암(65)의 요동 범위 내에서 흡수할 수 있다.
검지부(67)는 암(65)이 소정 위치까지 회동하고 있는 것, 및 암(65)이 소정 위치까지 회동하고 있지 않은 것을 검지하는 것이다. 즉, 검지부(67)는 느슨함 제거부(60)에서 흡수된 느슨함이 소정량 이상인 것, 및 느슨함 제거부(60)에서 흡수된 느슨함이 소정량 미만인 것을 검지하는 것이다.
검지부(67)는 암(65)을 검지함으로써 느슨함 제거부(60)에서 흡수된 느슨함이 소정량 이상인 것을 검지했을 경우, 제어부(90)에 그 취지의 검지 신호를 송신한다. 또한, 검지부(67)는 암(65)을 검지하지 않음으로써 느슨함 제거부(60)에서 흡수된 느슨함이 소정량 미만인 것을 검지했을 경우, 제어부(90)에 그 취지의 검지 신호를 송신한다. 검지부(67)로서는 광전 센서 등의 공지의 센서를 이용할 수 있다. 검지부(67)에 필요한 전력은 와인딩 테이블(34)의 외부로부터 공급해도 좋고, 와인딩 테이블(34)에 배터리를 탑재해 이 배터리로부터 공급해도 좋다.
제어부(90)는 검지부(67)가 느슨함 제거부(60)에서 흡수된 느슨함이 소정량 이상인 것을 검지했을 경우, 검지부(67)로부터의 검지 신호에 의거하여 히스테리시스 브레이크(51)의 제동력을 증대시킨다.
구체적으로는, 섬유다발(F)의 장력이 저하하고, 암(65)이 검지부(67)에 의해 검지되는 위치까지 회동하고 있을 경우, 검지부(67)는 이것을 검지하고, 제어부(90)에 그 취지의 검지 신호를 송신한다. 제어부(90)는 이 검지 신호를 수신하면 히스테리시스 브레이크(51)의 제동력을 증대시키는 제어를 행한다. 제동력은 보빈(70A)의 회전을 정지시키는 정도의 제동력으로 한다. 또한, 제동력은 보빈(70A)의 회전수를 저하시키지만 정지시키는데 까지는 이르지 않는 정도의 제동력이어도 좋다.
한편, 제어부(90)는 검지부(67)가 느슨함 제거부(60)에서 흡수된 느슨함이 소정량 미만인 것을 검지했을 경우, 검지부(67)로부터의 검지 신호에 의거하여 히스테리시스 브레이크(51)의 제동력을 감소시킨다.
구체적으로는, 섬유다발(F)의 장력이 상승하고, 암(65)이 검지부(67)에 의해 검지되지 않게 되는 위치까지 회동하고 있을 경우 검지부(67)는 이것을 검지하여 제어부(90)에 그 취지의 검지 신호를 송신한다. 제어부(90)는 이 검지 신호를 수신하면 히스테리시스 브레이크(51)의 제동력을 감소시키는 제어를 행한다. 이 상태에서의 제동력은 0으로 한다. 또한, 제동력을 0으로 하지 않고 어느 정도의 제동력을 건 상태로 해도 좋다.
이어서, 상기 구성의 FW 장치(100)의 후프 권취에 있어서의 후프 권취 장치(30)의 동작의 흐름에 대해서 도 4부터 도 7에 따라서 설명한다. 본 실시예에서 사용하는 라이너(1)는 반경이 일정한 통 형상부와 통 형상부의 양 단부에 설치되는 돔부를 구비하고 있는 것으로 한다(도 1 참조). 그리고, 라이너(1)는 라이너 이송 장치(20)에 장착되어 후프 권취가 행해지는 것으로 한다. 제어부(90)에는 후프 권취의 권취 조건, 즉 라이너(1)의 각 부에 있어서의 후프 권취 장치(30)의 이동 속도, 라이너(1)의 각 부에 있어서의 와인딩 테이블(34)의 회전 속도, 후프 권취 장치(30)를 왕복하는 횟수, 후프 권취 장치(30)의 이동 거리 등의 권취 조건이 미리 작업자에 의해 입력되어 있는 것으로 한다. 제어부(90)는 입력된 권취 조건에 의거해서 후프 권취 장치(30)의 구동을 이하와 같이 제어한다. 또한, 이하에서는 느슨함 제거부(60)는 각각 독립해서 동작하지만 동작의 내용은 공통이기 때문에 보빈(70A)에 대하여 설치되어 있는 느슨함 제거부(60)의 동작에 대해서 설명한다.
우선, 후프 권취 장치(30)에 의한 섬유다발(F)의 권취를 개시하기 직전의 상태를 설명한다. 이 상태에서는 섬유다발(F)에는 장력이 걸려 있지 않은 상태이다. 암(65)은 지축(66)에 설치된 토션 스프링의 바이어싱 포오스에 의해 D2 방향으로 회동한 상태이다(도 6 참조).
후프 권취 장치(30)에 의한 섬유다발(F)의 권취를 개시하면(스텝 S101) 검지부(67)는 검지를 개시한다(스텝 S102). 후프 권취 장치(30)에 의한 섬유다발(F)의 권취는 와인딩 테이블(34)을 회전시키면서 도면 좌우 방향으로 이동함으로써 라이너(1)의 외주면(1S)에 섬유다발(F)을 후프 권취해 간다.
후프 권취 장치(30)에 의한 섬유다발(F)의 권취를 개시한 직후의 상태에서는 섬유다발(F)에는 아직 장력이 걸려 있지 않은 상태이다. 암(65)은 지축(66)에 설치된 토션 스프링의 바이어싱 포오스에 의해 D2 방향으로 회동한 상태이다(도 6 참조). 따라서, 검지부(67)는 암(65)을 검지한다(스텝 S103에 있어서 Yes).
검지부(67)가 암(65)을 검지할 경우는(스텝 S103에 있어서 Yes) 섬유다발(F)의 장력이 저하하고 있고, 암(65)은 검지부(67)에 의해 검지되는 위치까지 회동하고 있다. 이 경우, 검지부(67)는 느슨함 제거부(60)에서 흡수되고 있는 느슨함이 소정량 이상인 것을 검지하게 되고, 그 취지의 검지 신호를 제어부(90)에 송신한다. 제어부(90)는 검지부(67)로부터의 검지 신호에 의거하여 히스테리시스 브레이크(51)의 제동력을 최대까지 증대시킨다(스텝 S104).
히스테리시스 브레이크(51)의 제동력을 최대까지 증대시키면 보빈(70A)의 회동은 정지한 상태로 된다. 이 상태에서는 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)는 해서되는 섬유다발(F)의 해서 속도(V2)(=0)보다 크기 때문에 제 3 롤러(63)는 제 2 롤러(62) 및 제 4 롤러(64)에 접근하는 방향으로 끌어 당겨진다. 이 때문에, 암(65)은 토션 스프링의 바이어싱 포오스에 대항해서 D1 방향으로 회동하기 시작하고, 제 3 롤러(63)는 제 2 롤러(62) 및 제 4 롤러(64)에 접근해간다. 보빈(70A)의 회동이 정지한 상태여도 암(65)이 회동함으로써 섬유다발(F)은 라이너(1)에 공급되기 때문에 섬유다발(F)의 후프 권취는 가능하다.
검지부(67)는 암(65)의 검지를 계속하고, 검지부(67)가 암(65)을 검지하는 경우는(스텝 S105에 있어서 Yes) 계속 섬유다발(F)의 장력이 저하하고 있어 암(65)이 검지부(67)에 의해 검지되는 위치에 있는 상태이다(도 6 참조). 이 경우, 검지부(67)는 느슨함 제거부(60)에서 흡수되고 있는 느슨함이 소정량 이상인 것을 검지하게 되고, 그 취지의 검지 신호를 제어부(90)에 송신한다. 제어부(90)는 검지부(67)로부터의 검지 신호에 의거하여 계속해서 히스테리시스 브레이크(51)의 제동력을 최대까지 증대시킨 상태로 한다(스텝 S104).
검지부(67)는 암(65)의 검지를 계속하고, 검지부(67)가 암(65)을 검지하지 않게 된 경우는(스텝 S105에 있어서 No) 섬유다발(F)에 소정의 장력이 걸려 있고, 암(65)이 검지부(67)에 의해 검지되지 않는 위치에 존재하고 있는 상태이다(도 5참조). 이 경우, 검지부(67)는 느슨함 제거부(60)에서 흡수된 느슨함이 소정량 미만인 것을 검지하게 되고, 그 취지의 검지 신호를 제어부(90)에 송신한다. 제어부(90)는 검지부(67)로부터의 검지 신호에 의거하여 히스테리시스 브레이크(51)의 제동력을 감소시킨다(스텝 S106). 보빈(70A)의 회동이 개시되고, 섬유다발(F)은 라이너(1)에 공급된다.
스텝 S107에 있어서, 후프 권취 장치(30)에 의한 섬유다발(F)의 권취가 종료된 것인지의 여부가 판단되고, 섬유다발(F)의 권취가 종료되어 있지 않다고 판정되면(스텝 S107에 있어서 No) 스텝 103이 반복된다.
스텝 103에 있어서, 검지부(67)는 암(65)의 검지를 계속하고, 검지부(67)가 암(65)을 검지하지 않게 된 경우(스텝 S103에 있어서 No)는 섬유다발(F)에 소정의 장력이 걸려 있고, 암(65)이 검지부(67)에 의해 검지되지 않는 위치에 존재하고 있는 상태이다(도 5 참조). 이 경우, 검지부(67)는 느슨함 제거부(60)에서 흡수된 느슨함이 소정량 미만인 것을 검지하게 되고, 그 취지의 검지 신호를 제어부(90)에 송신한다. 제어부(90)는 검지부(67)로부터의 검지 신호에 의거하여 히스테리시스 브레이크(51)의 제동력을 감소시킨 상태로 한다. 이하, 스텝 107에 있어서 후프 권취 장치(30)에 의한 섬유다발(F)의 권취가 종료됐다고 판정될 때까지(스텝 S107에 있어서 Yes) 스텝 103~스텝 107이 반복된다.
이와 같이, 느슨함 제거부(60)의 암(65)은 도 4, 도 5, 도 6의 상태를 반복한다. 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)가 해서되는 섬유다발(F)의 해서 속도(V2)보다 작아져 섬유다발(F)의 장력이 저하하면 느슨함이 발생하기 전에 암(65)이 D2 방향으로 회동해서 느슨함을 흡수해 장력이 저하하는 것을 방지한다. 암(65)이 검지부(67)에 의해 검지되는 위치까지 회동하면 히스테리시스 브레이크(51)의 제동력을 최대까지 증대시켜 보빈(70A)의 회동을 정지시킨다. 보빈(70A)의 회동이 정지한 상태에서는 암(65)이 D1 방향으로 회동함으로써 섬유다발(F)은 라이너(1)에 공급되기 때문에 섬유다발(F)의 후프 권취는 속행된다. 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)가 해서되는 섬유다발(F)의 해서 속도(V2)보다 커지고, 섬유다발(F)의 장력이 상승하면 암(65)이 D1 방향으로 회동한다. 암(65)이 검지부(67)에 의해 검지되지 않는 위치까지 회동하면 히스테리시스 브레이크(51)의 제동력을 감소시켜 보빈(70A)의 회동이 개시되고, 섬유다발(F)은 라이너(1)에 공급된다.
스텝 107에 있어서, 후프 권취 장치(30)에 의한 섬유다발(F)의 권취가 종료됐다고 판정되면(스텝 S107에 있어서 Yes) 검지부(67)는 검지를 종료한다(스텝 S108).
이상 설명한 본 실시예에 의한 FW 장치(100)에 의하면 다음과 같은 효과를 갖는다.
느슨함 제거부(60)에서 흡수된 느슨함이 소정량 이상인 것을 검지부(67)가 검지했을 경우에는, 히스테리시스 브레이크(51)는 보빈(70A)의 회전을 제동하는 제동력을 증대시켜 보빈(70A)의 회전을 정지한다. 느슨함 제거부(60)에서 흡수된 느슨함이 소정량 미만인 것을 검지부(67)가 검지했을 경우에는, 히스테리시스 브레이크(51)는 보빈(70A)의 회전을 제동하는 제동력을 감소시켜 보빈(70A)의 정지를 해제한다. 이것에 의해, 섬유다발(F)의 권취 속도(V1)가 변동하는 것에 의한 보빈(70A)으로부터의 섬유다발(F)의 과잉의 해서를 방지하고, 라이너(1)의 외주면(1S)에 권취되는 섬유다발(F)의 장력의 저하 및 보강층의 강도 저하를 확실히 방지할 수 있다.
제어부(90)는 히스테리시스 브레이크(51)에 공급하는 여자 전류를 제어함으로써 히스테리시스 브레이크(51)의 제동력을 증대 및 감소시킨다. 여자 전류의 제어에 의해 보빈(70A)의 회전을 제어하기 때문에 와인딩 테이블(34)에 다수의 전극을 설치하거나 큰 전력을 공급할 필요가 없다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명했지만 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니고 다양한 변경이 가능하다. 본 실시예에서는 제동부로서 히스테리시스 브레이크(51)를 이용했지만 이것에 한정되지 않는다. 제어부(90)로부터의 제어로 의해 제동력을 증대 및 감소시킬 수 있는 브레이크라면 이용할 수 있다. 예를 들면, 다른 공지의 전자 브레이크 등의 비접촉 브레이크나 디스크 브레이크 등의 접촉 브레이크를 이용할 수 있다.
느슨함 제거부(60)는 암(65)이 요동함으로써 제 2 롤러(62) 및 제 4 롤러(64)에 대하여 제 3 롤러(63)가 이동하여 섬유다발(F)의 느슨함을 흡수하는 구성으로 했지만 느슨함 제거부(60)의 구성은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 3 롤러(63)가 직선적으로 이동하는 구성으로 해도 좋다.
본 실시예에서는 후프 권취 장치(30)와 헬리컬 권취 장치(40)를 구비한 FW 장치(100)에 대해서 설명했지만 후프 권취 전용의 FW 장치에 본 발명을 적용해도 좋다.
(산업상의 이용 가능성)
본 발명의 필라멘트 와인딩 장치는 섬유다발의 권취 속도가 변동하는 것에 의한 섬유다발의 과잉의 해서를 방지하고, 라이너의 외주면에 권취되는 섬유다발의 장력의 저하 및 보강층의 강도 저하를 방지할 수 있기 때문에 산업상 유용하다.
1 : 라이너 1S : 외주면
10 : 주기대 11 : 라이너 이송 장치용 레일
12 : 후프 권취 장치용 레일 20 : 라이너 이송 장치
21 : 기대 22 : 라이너 지지부
23 : 라이너 지지 프레임 24 : 지지축
30 : 후프 권취 장치 31 : 기대
32 : 동력 기구 33 : 후프 와인딩 장치
34 : 와인딩 테이블 40 : 헬리컬 권취 장치
41 : 기대 42 : 헬리컬 와인딩 장치
43 : 제 1 헬리컬 헤드 44 : 제 2 헬리컬 헤드
50 : 보빈 지지부 51 : 히스테리시스 브레이크
60 : 느슨함 제거부 61 : 제 1 롤러
62 : 제 2 롤러 63 : 제 3 롤러
64 : 제 4 롤러 65 : 암
66 : 지축 67 : 검지부
70A : 보빈 71 : 가이드 롤러
75 : 섬유 공급 가이드 80 : 프레임
81 : 제 1 프레임 82 : 제 2 프레임
83 : 제 3 프레임 90 : 제어부
100 : FW 장치

Claims (3)

  1. 후프 권취 장치로 섬유다발을 라이너 표면에 권취하는 필라멘트 와인딩 장치로서:
    상기 후프 권취 장치는,
    상기 라이너의 중심축 둘레로 회전하는 와인딩 테이블과,
    상기 와인딩 테이블에 설치되어 섬유다발의 보빈을 지지하는 보빈 지지부와,
    상기 보빈 지지부에 지지되는 상기 보빈의 회전을 제동하는 제동부와,
    상기 보빈으로부터 인출되어 상기 라이너 표면에 권취되는 섬유다발의 권취 속도와, 상기 보빈의 회전에 의해 상기 보빈으로부터 해서되는 섬유다발의 해서 속도의 속도차에 의한 느슨함을 흡수하는 느슨함 제거부와,
    상기 느슨함 제거부에서 흡수된 느슨함이 소정량 이상인 것, 및 상기 느슨함 제거부에서 흡수된 느슨함이 소정량 미만인 것을 검지하는 검지부와,
    상기 느슨함 제거부에서 흡수된 느슨함이 소정량 이상인 것을 검지한 상기 검지부로부터의 검지 신호에 의거하여 상기 제동부의 제동력을 증대시키고, 상기 느슨함 제거부에서 흡수된 느슨함이 소정량 미만인 것을 검지한 상기 검지부로부터의 검지 신호에 의거하여 상기 제동부의 제동력을 감소시키는 제어부를 구비한 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 검지부가 상기 섬유다발의 과잉의 해서를 검지했을 경우 상기 제어부는 상기 제동부의 제동력을 증대시키고, 상기 제동부는 상기 보빈의 회전을 정지시키며,
    상기 검지부가 상기 섬유다발의 과잉의 해서가 해소된 것을 검지했을 경우 상기 제어부는 상기 제동부의 제동력을 감소시키고, 상기 제동부는 상기 보빈의 회전 정지를 해제시키는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제동부는 히스테리시스 브레이크를 포함하고 있고,
    상기 제어부는 상기 히스테리시스 브레이크에 공급하는 여자 전류를 제어함으로써 상기 히스테리시스 브레이크의 제동력을 증대 및 감소시키는 것을 특징으로 하는 필라멘트 와인딩 장치.
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