JP5256919B2 - フィラメントワインディング装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィラメントワインディング装置に関する。

フープ巻装置とヘリカル巻装置とを具備し、フープ巻装置によるフープ巻きとヘリカル巻装置によるヘリカル巻きとをライナーに対して交互に繰り返し行うことにより、ライナーに繊維束を巻き付けて補強層を形成するフィラメントワインディング装置は公知である。

上記ヘリカル巻装置によるヘリカル巻きが行われるとき、ライナーが一定速度で回転されつつ軸方向に移動し、ヘリカル巻き装置からはライナーに繊維束が供給されて巻き付けられる。
上記ライナーに繊維束が巻き付けられるとき、繊維束をヘリカル巻装置に具備されるガイド部からライナーに案内する技術が公知である（例えば、特許文献１）。

しかし、ライナーの形状として中央部に比べて両端部の方が径の小さいものがある。このようなライナーに繊維束が巻き付けられるとき、両端部に巻き付けられるときと、中央部に巻き付けられるときとで、ライナーとガイド部との距離に変化が生じる。ライナーとガイド部との距離に変化が生じると、繊維束のテンションの乱れが発生して、巻き乱れ、つまり繊維束の巻き付けられる量がライナーの位置により変化してしまう問題を有する。

このため、繊維束を巻き付けられる箇所がライナーの中央部から両端部に移動するとき、ガイド部をライナーの径方向に接近させることにより、ライナーとガイド部との距離の変化量を小さくし、巻き乱れを低減しようとするものが開発されている。
特開２０００−１０８２１２号公報

しかしながら、通常、ガイド部はライナーを中心に複数設けられ、これらのガイド部をライナーの径方向に移動させ、ライナーに接近させるとき、ガイド部の先端部同士が衝突して干渉するため、ライナーとガイド部との距離の変化量を小さくするに際して限界が生じる。

本発明は以上の如き状況に鑑み、ライナーと上記複数のガイド部との距離の変化量をより小さくし、巻き乱れを低減できるフィラメントワインディング装置を提供する。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

請求項１に記載のフィラメントワインディング装置は、フープ巻装置とヘリカル巻装置とを具備し、繊維束をライナーに巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、前記ヘリカル巻装置は、基端部から先端部まで貫通した案内孔が形成された筒状の部材であり、前記先端部の厚み方向の寸法が幅方向の寸法より小さく、かつ、繊維束を前記案内孔の基端部側から先端部側に向かって通すことにより前記繊維束をライナーに案内するガイド部を複数具備し、前記ガイド部をその軸周りに回転させ、かつ、前記ライナーの径方向に移動させることにより、前記ガイド部を前記ライナーに接近させる。

請求項２に記載のフィラメントワインディング装置は、前記ガイド部をその軸周りに回転可能に支持する第一支持部材と、前記第一支持部材を前記ライナーの径方向に摺動可能に支持する第二支持部材と、前記ガイド部をその軸周りに回転させる回転機構と、前記第一支持部材を前記ライナーの径方向に摺動させる摺動機構と、を具備する。

請求項３に記載のフィラメントワインディング装置は、前記ヘリカル巻装置は、第一ガイド部材、及び第二ガイド部材を具備し、前記複数のガイド部は、前記第一ガイド部材のガイド部群と、前記第二ガイド部材のガイド部群と、に分けられ、前記第二ガイド部材のガイド部群の前記ライナーの軸周りの位相を変化させる位相変更機構を具備する。

請求項４に記載のフィラメントワインディング装置においては、前記第一支持部材は、前記ガイド部の先端部から前記ライナーまでの距離を一定に保つように前記第二支持部材に対して摺動する。

請求項１に記載のフィラメントワインディング装置によれば、前記ガイド部の先端部をそれぞれの軸周りに回転させながら前記ガイド部を前記ライナーに接近させることにより、前記ガイド部の先端部が厚み方向に重複されるまで、前記ガイド部を前記ライナーに接近させることができる。したがって、前記ライナーと前記ガイド部との距離の変化量をより小さくでき、巻き乱れを低減できる。

請求項２に記載のフィラメントワインディング装置によれば、前記ガイド部を前記回転機構によりそれぞれの軸周りに回転させ、かつ、前記第一支持部材、つまり前記ガイド部を前記摺動機構により前記ライナーの径方向に摺動させることにより、前記ガイド部の先端部が厚み方向に重複されるまで、前記ガイド部を前記ライナーに接近させることができる。したがって、前記ライナーと前記ガイド部との距離の変化量をより小さくでき、巻き乱れを低減できる。

請求項３に記載のフィラメントワインディング装置によれば、前記ガイド部の先端部をそれぞれの軸周りに回転させながら前記ライナーに接近させ、かつ、前記位相変更機構で前記第二ガイド部材のガイド部群の前記ライナーの軸周りの位相を変化させることにより、前記ガイド部の先端部が厚み方向に重複されるまで、前記ガイド部を前記ライナーに接近させることができ、かつ、前記第一ガイド部材のガイド部群と、前記第二ガイド部材のガイド部群とから案内される前記繊維束を前記ライナーに巻き付けることができる。したがって、前記ライナーと前記ガイド部との距離の変化量をより小さくできて巻き乱れを低減できるとともに、より多くの前記繊維束を前記ライナーに巻き付けることができる。

請求項４に記載のフィラメントワインディング装置によれば、前記ガイド部の先端部から前記ライナーまでの距離が一定に保たれるので、前記繊維束のテンションを一定に保ちつつ前記繊維束を前記ライナーに巻き付けることができ、巻き乱れを低減できる。

以下では、本発明に係るフィラメントワインディング装置の実施の一形態であるフィラメントワインディング装置１について説明する。

図１に示すように、フィラメントワインディング装置１は、ライナー２に繊維束３５ａ・４５ａを巻き付けるものであり、基台１０、ライナー支持部２０、フープ巻装置３０、およびヘリカル巻装置４０を具備する。ライナー２は、径が一定の第一円筒状部２ａ、第一円筒部２ａの両端にそれぞれ形成される半球部２ｂ・２ｂ、半球部２ｂ・２ｂの端部にそれぞれ形成される第二円筒部２ｃ・２ｃを一体的に具備する。第一円筒状部２ａから半球部２ｂ・２ｂ、および第二円筒部２ｃ・２ｃに向かうにつれてライナー２の径が連続的に変化するように形成され、第一円筒部２ａの径に比べて第二円筒部２ｃ・２ｃの径の方が小さくなる。ライナー２は、高強度アルミニウム材、もしくはステンレス材等により成形された金属製容器、またはポリアミド樹脂等により成形された樹脂製容器等からなる。繊維束はガラス繊維、または炭素繊維等の束からなる。

基台１０はフィラメントワインディング装置１の主たる構造体をなし、基台１０にはライナー２を案内する第一レール１１・１１、およびフープ巻装置３０を案内する第二レール１２・１２が設けられる。第一レール１１・１１は一方向に延びて設けられ、第二レール１２・１２は第一レール１１・１１と同一方向に延びて設けられる。

ライナー支持部２０は、ライナー２を支持し、ライナー支持部２０の主たる構造体をなすベース２１、ベース２１にそれぞれ固定されるとともにライナー２を間に挟んでそれぞれ配置される支持台２２・２２、支持台２２・２２にそれぞれ取り付けられるチャック２３・２３、および一端がチャック２３・２３に他端がライナー２の端部である第二円筒部２ｃ・２ｃにそれぞれ取り付けられる軸部２４・２４を具備する。

ベース２１は、第一レール１１・１１上に配置され、モータ、空圧シリンダ、または油圧シリンダ等からなる第一駆動装置（不図示）により第一レール１１・１１上を往復して摺動され、さらにライナー２がベース２１とともに移動、つまりライナー２がライナー２の軸方向に移動される。

一方のチャック２３はモーター等からなる第二駆動装置（不図示）により回転駆動され、前記第二駆動装置で発生する回転駆動力はチャック２３および軸部２４を通じてライナー２に伝達されてライナー２がその軸周りに回転される。

フープ巻装置３０は、フープ巻きを行うものであり、フープ巻きでは、ライナー２の軸方向に対して繊維束の長手方向が略垂直となるように巻き付ける。フープ巻装置３０は、フープ巻装置３０の主たる構造体をなすフレーム３１、フレーム３１に形成される貫通孔に挿入されて取り付けられることによりフレーム３１に対して相対的に回転する筒部３２、筒部３２に取り付けられることによりフレーム３１に回転可能に支持される巻掛テーブル３３、第二レール１２・１２に沿って巻掛テーブル３３を移動する第三駆動装置（不図示）、巻掛テーブル３３を回転する第四駆動装置３４、およびライナー２に第一繊維束３５ａを供給する第一供給部を具備する。

フレーム３１は、第二レール１２・１２上に配置され、モータ、空圧シリンダ、または油圧シリンダ等からなる前記第三駆動装置により第二レール１２・１２に沿って往復移動され、さらに巻掛テーブル３３がフレーム３１とともに移動される。ライナー２は前記第三駆動装置により巻掛テーブル３３が移動されるときの巻掛テーブル３３の軌跡上に配置され、巻掛テーブル３３にはライナー２が通過する貫通孔である第一孔部３３ａが形成される。

第四駆動装置３４は、巻掛テーブル３３を回転する駆動源となるモーター３４ａ、モーター３４ａに接続されるモーターギア３４ｂ、モーターギア３４ｂに接続されるとともに巻掛テーブル３３に固定されるテーブルギア３４ｃを具備し、モーター３４ａが回転されると、巻掛テーブル３３が回転される。

前記第一供給部は、巻掛テーブル３３に載置され、第一繊維束３５ａが巻回されるボビン３５ｂ、ローラー状の部材等からなりボビン３５ｂに巻回される第一繊維束３５ａをライナー２に案内する案内部材（不図示）、および第一繊維束３５ａに樹脂を噴射し含浸させる第一樹脂含浸装置（不図示）を具備する。樹脂として、熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）が用いられる。

フープ巻装置３０によるフープ巻きが行われるとき、まず、第一繊維束３５ａがボビン３５ｂから前記案内部材を介して引き出され、ライナー２に粘着テープで固定される。次に、前記第三駆動装置および第四駆動装置３４が作動、つまりフープ巻装置３０が作動され、巻掛テーブル３３が一定速度で回転されつつ、第二レール１２・１２に沿って移動される。そして、ライナー２が巻掛テーブル３３の第一孔部３３ａを通過されることにより、第一繊維束３５ａが前記案内部材に案内されてライナー２に巻き付けられる。なお、第一繊維束３５ａがライナー２に巻き付けられる直前で、前記第一樹脂含浸装置が第一繊維束３５ａに向けて樹脂を噴射し含浸させる。そして、ライナー２が第一孔部３３ａを所定回数、往復して通過されることによりライナー２に樹脂が含浸した第一繊維束３５ａの層が形成され、フープ巻きが完了する。

ヘリカル巻装置４０は、ヘリカル巻きを行うものであり、ヘリカル巻きでは、ライナー２の軸方向に対して繊維束の長手方向が略平行となるように巻き付ける。ヘリカル巻装置４０は、ヘリカル巻装置４０の主たる構造体をなす第一固定フレーム４１、第一固定フレーム４１に固定される第一支持リング４２、繊維束供給部（不図示）から供給される第二繊維束４５ａをライナー２に案内する第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０、ならびに第二繊維束４５ａに樹脂を噴射し含浸させる第二樹脂含浸装置（不図示）を具備する。第一支持リング４２は、円盤状に形成され、ライナー２（フィラメントワインディング装置１にセットされたライナー２）の軸方向に凹む凹部が形成される（図２参照）。第一支持リング４２は、前記第一駆動装置によりライナー２が移動されるときのライナー２の軌跡上に配置され、中央部にライナー２が通過する貫通孔である第二孔部が形成される。

ヘリカル巻装置４０によるヘリカル巻きが行われるとき、まず、第二繊維束４５ａがヘリカル巻装置４０の前記繊維束供給部から第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０を介して引き出され、ライナー２に粘着テープで固定される。次に、前記第一駆動装置および前記第二駆動装置が作動、つまりヘリカル巻装置４０が作動され、ライナー２が一定速度で回転されつつ第一レール１１・１１に沿って移動される。そして、ライナー２が第一支持リング４２の前記第二孔部を通過することにより、第二繊維束４５ａが第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０に案内されてライナー２に巻き付けられる。なお、第二繊維束４５ａがライナー２に巻き付けられる直前で、前記第二樹脂含浸装置が第二繊維束４５ａに向けて樹脂を噴射し含浸させる。そして、ライナー２が前記第二孔部を所定回数、往復して通過することによりライナー２に樹脂が含浸した第二繊維束４５ａの層が形成され、ヘリカル巻きが完了する。

フープ巻装置３０によるフープ巻きと、ヘリカル巻装置４０によるヘリカル巻きと、が交互に所定回数行われた後、ライナー２に巻き付けられた第一繊維束３５ａおよび第二繊維束４５ａを樹脂硬化炉等で加熱することにより、第一繊維束３５ａおよび第二繊維束４５ａに含浸している樹脂が硬化されて繊維強化複合材料が成形される。このようにして、繊維強化複合材料を用いた高圧タンク等が製造される。

以下では、ヘリカル巻装置４０の第一ガイド部材５０について説明する。

図２に示すように、第一ガイド部材５０は、ガイドユニット７０、第一回転機構８０、および第一摺動機構９０を具備する。

図２および図３に示すように、ガイドユニット７０は、第一ガイド部材５０のうち第二繊維束４５ａをライナー２に案内する機能を果たす主たる部分であり、ガイド部７１、第一支持部材７２、および第二支持部材７３を具備する。

図３に示すように、ガイド部７１は、基端部７１ａから先端部７１ｂまで貫通した案内孔が形成された筒状の部材であり、基端部７１ａ側から先端部７１ｂ側に向かって先細りするテーパ状に形成され、第二繊維束４５ａを案内孔の基端部７１ａ側から先端部７１ｂ側に向かって通すことにより第二繊維束４５ａをライナー２に案内する。ガイド部７１の基端部７１ａには、かさ歯車である第一ギア７１ｃが固定される。
図６（ａ）、図６（ｂ）、および図６（ｃ）に示すように、ガイド部７１の先端部７１ｂは、扁平な長円状に形成され、厚み方向の寸法Ｔが幅方向の寸法Ｗより小さいものとする。
ヘリカル巻装置４０には、多数のガイド部７１・７１・・・が、ライナー２を中心とした放射状に設けられる。

図３に示すように、第一支持部材７２は、ガイド部７１をその軸周りに回転可能に支持する部材であり、ライナー２の軸方向に突出する突起部７２ａが形成される。
第一支持部材７２には、第一貫通孔７２ｂが形成される。第一貫通孔７２ｂは、ライナー２の径方向に対してライナー２の軸方向に傾斜した方向に貫通している。

第一貫通孔７２ｂにはガイド部７１が挿入されることにより、ガイド部７１がその軸周りに回転可能な姿勢、かつ、第一貫通孔７２ｂに沿って延びた姿勢つまりガイド部７１の軸方向がライナー２の径方向に対して傾斜した姿勢に支持される。ガイド部７１の傾斜（第一貫通孔７２ｂの傾斜）の程度は、第二繊維束４５ａの材質、厚み、ガイド部７１の長さ、ガイド部７１とライナー２との距離等を考慮して適宜決定される。

第一支持部材７２にはライナー２の径方向に貫通する第二貫通孔７２ｃが形成され、第二貫通孔７２ｃには棒状に形成される回転軸７２ｄがその軸周りに回転可能に挿入され、回転軸７２ｄはライナー２の径方向に延びて設けられる。

回転軸７２ｄには平歯車である第二ギア７２ｅが、ガイド部７１の第一ギア７１ｃと噛み合う位置に固定される。
また、回転軸７２ｄは、円筒状に形成されるソケット７２ｆに貫通して挿入されており、回転軸７２ｄとソケット７２ｆとはスプライン結合されている。そのため回転軸７２ｄは、ソケット７２ｆに対して回転軸７２ｄの軸方向つまりライナー２の径方向に相対的に摺動自在であり、かつ、ソケット７２ｆとともに回転軸７２ｄの軸周りに回転自在である。

ソケット７２ｆは第一支持リング４２に、回転軸７２ｄの軸周りに回転可能に支持されており、ソケット７２ｆが回転されるとき、その回転が回転軸７２ｄを介してガイド部７１に伝わる。
ソケット７２ｆの外周面には、第一歯７２ｇが形成される。

第二支持部材７３は、第一支持部材７２をライナー２の径方向に摺動可能に支持することにより、ガイド部７１をライナー２の径方向に摺動可能に支持する棒状の部材である。第二支持部材７３は、ライナー２の径方向に沿って第一支持リング４２に固定される。第一支持部材７２にはライナー２の径方向に貫通する第三貫通孔７２ｈが形成され、第三貫通孔７２ｈに第二支持部材７３が挿入されている。したがって、第一支持部材７２は、第二支持部材７３の軸方向、つまりライナー２の径方向に摺動自在であり、このため、ガイド部７１も摺動自在である。

ヘリカル巻装置４０には、多数のガイドユニット７０・７０・・・が、ライナー２を中心とした放射状に設けられており、図２に示すように、第一回転機構８０は、ガイドユニット７０・７０・・・のガイド部７１・７１・・・をそれぞれの軸周りに回転する部材であり、フェースギア８１、および第五駆動装置８２を具備する。

フェースギア８１は、円盤状に形成され、中央部にはヘリカル巻きが行われるときにライナー２が通過する貫通孔が形成される。フェースギア８１は、第一支持リング４２に外嵌され、ライナー２の軸周りに回転可能に支持される。
図３に示すように、フェースギア８１には、その盤面の周縁部に沿って第二歯８１ａ・８１ａ・・・が形成される。フェースギア８１は、第二歯８１ａ・８１ａ・・・と、各ガイドユニット７０・７０・・・に設けられたソケット７２ｆ・７２ｆ・・・の第一歯７２ｇ・７２ｇ・・・と、が噛み合う位置に設けられる。

図２に示すように、第五駆動装置８２は、ガイド部７１をその軸周りに回転する駆動源となる部材であり、モーター等からなる。第五駆動装置８２はフェースギア８１に接続され、第五駆動装置８２の作動によりフェースギア８１が所定角度回転する。フェースギア８１が所定角度回転すると、フェースギア８１の回転が、ソケット７２ｆ・７２ｆ・・・、および回転軸７２ｄ・７２ｄ・・・を介してガイド部７１・７１・・・に伝達され、ガイド部７１・７１・・・が一斉にそれぞれの軸周りに回転する。

第一摺動機構９０は、ガイド部７１・７１・・・をライナー２の径方向に摺動する部材であり、溝カム９１、および第六駆動装置９２を具備する。

図２、および図３に示すように、溝カム９１は、円盤状に形成され、中央部にはヘリカル巻きが行われるときにライナー２が通過する貫通孔が形成される。溝カム９１は、第一支持リング４２の凹部に設けられ、ライナー２の軸周りに回転可能に支持される。溝カム９１には、一方の盤面にその径方向に対して傾斜する複数の溝９１ａ・９１ａ・・・が形成される。溝カム９１は、溝９１ａ・９１ａ・・・に、第一支持部材７２・７２・・・の突起部７２ａ・７２ａ・・・が、挿入される位置に設けられる。溝カム９１の他方の盤面には平歯車である第三ギア９１ｂが固定される。

図２に示すように、第六駆動装置９２は、ガイド部７１・７１・・・をライナー２の径方向に摺動する駆動源となる部材であり、モーター等からなる。第六駆動装置９２は溝カム９１に、複数のギア（第三ギア９１ｂ、第四ギア９１ｃ、および第五ギア９１ｄ）を介して接続され、第六駆動装置９２の作動により溝カム９１が所定角度回転する。
図３に示すように、溝カム９１が所定角度回転すると、溝９１ａ・９１ａ・・・に挿入される突起部７２ａ・７２ａ・・・、つまり第一支持部材７２・７２・・・がそれぞれ摺動する。このとき、第一支持部材７２・７２・・・は、第二支持部材７３・７３・・・によりライナー２の径方向に摺動可能に支持されるので、ライナー２の径方向にそれぞれ摺動する。
そして、第一支持部材７２・７２・・・とともにガイド部７１・７１・・・が一斉にライナー２の径方向に摺動する。

以下では、ヘリカル巻装置４０の第二ガイド部材６０について説明する。

図２に示すように、第二ガイド部材６０は、第二回転機構６１、第二摺動機構６２、および位相変更機構６３を具備する。

第二ガイド部材６０は、第一ガイド部材５０より、ライナー２の軸方向に僅かにずれた位置に設けられる。

第二ガイド部材６０のガイドユニット７０・７０・・・は、第二支持リング６４に取り付けられる。第二支持リング６４は、円盤状に形成され、中央部にはヘリカル巻きが行われるときにライナー２が通過する貫通孔が形成される。第二支持リング６４は、第二固定フレーム６５によりライナー２の軸周りに回転可能に支持される。

第一ガイド部材５０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・と第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・とは、互い違いに配置、つまりライナー２の軸周りの位相を第一ガイド部材５０のガイド部７１・７１・・・と第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・とで異ならせることにより第一ガイド部材５０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・のそれぞれの間に、第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・がそれぞれ配置される（図６参照）。

第二回転機構６１は、第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・をそれぞれの軸周りに回転する部材であり、第七駆動装置６６を具備する。
第七駆動装置６６は、第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・を回転する駆動源となる部材であり、モーター等からなる。第七駆動装置６６の作動により、第七駆動装置６６のモーターの回転が第二ガイド部材６０のフェースギア８１を介してガイド部７１・７１・・・に伝達され、第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・が一斉にそれぞれの軸周りに回転する。

第二摺動機構６２は、第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・をライナー２の径方向に摺動する部材であり、第八駆動装置６７を具備する。
第八駆動装置６７は、第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・をライナー２の径方向に摺動する駆動源となる部材であり、モーター等からなる。第八駆動装置６７の作動により、第八駆動装置６７のモーターの回転が第二ガイド部材６０の溝カム９１等を介してガイド部７１・７１・・・に伝達され、第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・が一斉にライナー２の径方向に摺動する。

位相変更機構６３は、第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・の、ライナー２の軸周りの位相を変化させる部材であり、ウォームギア６８、および第九駆動装置（不図示）を具備する。

ウォームギア６８は、複数のギア（第六ギア６８ａおよび第七ギア６８ｂ）を介して第二支持リング６４に接続される。
前記第九駆動装置は、第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・のライナー２の軸周りの位相を変化する駆動源となる部材であり、モーター等からなる。前記第九駆動装置はウォームギア６８に接続され、前記第九駆動装置の作動により第二支持リング６４がライナー２の軸周りに所定角度回転する。
そして、第二支持リング６４とともに第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・がライナー２の軸周りに回転する。これにより、第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・のライナー２の軸周りの位相が変化する。

第五駆動装置８２、第六駆動装置９２、第七駆動装置６６、第八駆動装置６７、および前記第九駆動装置は制御装置（不図示）に接続され、前記制御装置から信号を送信されることにより作動および停止をそれぞれ制御される。前記制御装置は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで相互に接続される構成等からなり、前記制御装置には、種々の制御プログラムが格納され、これらのプログラムを展開することができ、これらのプログラムに従って所定の演算を行うことができる。

以下では、ヘリカル巻装置４０によるヘリカル巻きが行われているときのガイド部７１・７１・・・の変位について説明する。
なお、第二繊維束４５ａ・４５ａ・・・は、ライナー２の第一円筒部２ａ→半球部２ｂ→第二円筒部２ｃの順で巻き付けられるものとする。
また、図６（ａ）は、図５（ａ）において、ガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・を矢印Ａの方向から見た図を示す。
また、図６（ｃ）は、図５（ｂ）において、ガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・を矢印Ａの方向から見た図を示す。
また、図６（ａ）、図６（ｂ）、および図６（ｃ）に示す矢印は、ライナー２の軸方向を示す。

図４（ａ）、および図５（ａ）に示すように、第二繊維束４５ａ・４５ａ・・・がライナー２の第一円筒部２ａにそれぞれ巻き付けられるとき、第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・は、先端部７１ｂ・７１ｂ・・・の幅方向とライナー２の軸とが略垂直になる位置にそれぞれ配置される。
図６（ａ）に示すように、第一ガイド部材５０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・と第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・とは、互い違いに配置される。
第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・から第一円筒部２ａの外周面までの距離はそれぞれＸに保持される（図５（ａ）参照）。距離Ｘは、第二繊維束４５ａ・４５ａ・・・をライナー２に巻き付けるとき、第二繊維束４５ａ・４５ａ・・・のテンションの乱れが発生し難く、第二繊維束４５ａ・４５ａ・・・をライナー２に均一に巻き付けることができる、最適なガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・から第一円筒部２ａの外周面までのそれぞれの距離であり、実験等により予め設定される。

第二繊維束４５ａ・４５ａ・・・がライナー２の半球部２ｂにそれぞれ巻き付けられるとき、前記制御装置は、第六駆動装置９２および第八駆動装置６７に信号を送信することにより、第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・を、ライナー２に接近する方向に摺動させ、第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・から第一円筒部２ａの外周面までの距離をそれぞれＸに保持する。
図６（ｂ）に示すように、前記制御装置は、第五駆動装置８２および第七駆動装置６６に信号を送信することにより、第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・をそれぞれの軸周りに回転させる。なお、このときの回転方向については特に限定されるものではなく、ガイド部７１・７１・・・のそれぞれ軸周りの位相が図６（ａ）に示す状態のまま、ガイド部７１・７１・・・がライナー２に接近することが防止できればよい。
前記制御装置は、第九駆動装置に信号を送信することにより、第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・をライナー２の軸周りに回転させ、第一ガイド部材５０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・と第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・とが互い違いに配置される姿勢を保持する。これにより、先端部７１ｂ・７１ｂ・・・同士が衝突することが回避される。

図４（ｂ）、図５（ｂ）、および図６（ｃ）に示すように、第二繊維束４５ａ・４５ａ・・・がライナー２の第二円筒部２ｃにそれぞれ巻き付けられるとき、第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・は、厚み方向に重複する位置にそれぞれ配置される。厚み方向に重複は、ガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・の厚み方向とライナー２の軸とが略垂直にそれぞれなるとともに、隣り合う先端部７１ｂ・７１ｂ・・・同士が接触することである。
第一ガイド部材５０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・と第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・とは、互い違いに配置される。
つまり、前記制御装置は、第二繊維束４５ａ・４５ａ・・・の案内される箇所がライナー２の半球部２ｂから第二円筒部２ｃに変わるまでの間に、以下の（１）〜（３）の制御を適宜行い、第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・を厚み方向に重複する位置に配置させる。
（１）第九駆動装置に信号を送信することにより、第一ガイド部材５０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・と第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・とが互い違いに配置される姿勢を保持させる。
（２）第五駆動装置８２および第七駆動装置６６に信号を送信することにより、第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・の厚み方向とライナー２の軸とが略垂直にそれぞれなる位置まで、ガイド部７１・７１・・・をそれぞれ回転させる。
（３）第六駆動装置９２および第八駆動装置６７に信号を送信することにより、隣り合う第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・同士が接触する位置まで、ガイド部７１・７１・・・をライナー２にそれぞれ接近させる。

このように構成すると、第二繊維束４５ａ・４５ａ・・・がライナー２の第一円筒部２ａに巻き付けられている状態から（図６（ａ）参照）、ガイド部７１・７１・・・をそれぞれの軸周りに回転させずにライナー２に接近させるときに比べ、ガイド部７１・７１・・・をライナー２により接近させることができ、ガイド部７１・７１・・・の可動範囲が広がる。したがって、ガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・とライナー２の第二円筒部２ｃの外周面との距離をＸに保持することが容易になる。

以上のように、フィラメントワインディング装置１は、基端部７１ａから先端部７１ｂまで貫通した案内孔が形成された筒状の部材であり、先端部７１ｂの厚み方向の寸法Ｔが幅方向の寸法Ｗより小さく、かつ、第二繊維束４５ａを案内孔の基端部７１ａ側から先端部７１ｂ側に向かって通すことにより第二繊維束４５ａをライナー２に案内するガイド部７１を複数具備し、ガイド部７１・７１・・・をそれぞれの軸周りに回転させ、かつ、ライナー２の径方向にそれぞれ摺動させることにより、ガイド部７１・７１・・・をライナー２に接近させる。
このように構成すると、ガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・が厚み方向に重複されるまで、ガイド部７１・７１・・・をライナー２に接近させることができる。したがって、ライナー２とガイド部７１・７１・・・との距離の変化量をより小さくでき、巻き乱れを低減できる。

また、フィラメントワインディング装置１は、ガイド部７１をその軸周りに回転可能に支持する第一支持部材７２と、第一支持部材７２をライナー２の径方向に摺動可能に支持する第二支持部材７３と、を有するガイドユニット７０を複数具備し、かつ、ガイド部７１・７１・・・をそれぞれの軸周りに回転させる第一回転機構８０（第二回転機構６１）、および第一支持部材７２・７２・・・をライナー２の径方向に摺動させる第一摺動機構９０（第二摺動機構６２）を具備する。
このように構成すると、ガイド部７１・７１・・・を第一回転機構８０によりそれぞれの軸周りに回転させ、かつ、第一支持部材７２・７２・・・、つまりガイド部７１・７１・・・を第一摺動機構９０によりライナー２の径方向に摺動させることにより、ガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・が厚み方向に重複されるまで、ガイド部７１・７１・・・をライナー２に接近させることができる。したがって、ライナー２とガイド部７１・７１・・・との距離の変化量をより小さくでき、巻き乱れを低減できる。

また、フィラメントワインディング装置１は、ガイド部７１・７１・・・を複数の群に分け、つまり第一ガイド部材５０のガイド部７１・７１・・・と第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・とに分け、第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・のライナー２の軸周りの位相を変化させる位相変更機構６３を具備する。
このように構成すると、ガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・を厚み方向に重複させながらライナー２に接近させ、かつ、位相変更機構６３で第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・のライナー２の軸周りの位相を変化させることにより、第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・が厚み方向に重複されるまで、第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・をライナー２に接近させることができ、かつ、第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・から案内される第二繊維束４５ａ・４５ａ・・・をライナー２に巻き付けることができる。したがって、ライナー２と第一ガイド部材５０および第二ガイド部材６０のガイド部７１・７１・・・との距離の変化量をより小さくできて巻き乱れを低減できるとともに、より多くの第二繊維束４５ａ・４５ａ・・・をライナー２に巻き付けることができる。

また、第一支持部材７２・７２・・・は、ガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・からライナー２までの距離を一定に保つように第二支持部材７３・７３・・・に対して摺動する。
このように構成すると、ガイド部７１・７１・・・の先端部７１ｂ・７１ｂ・・・からライナー２までの距離が一定に保たれるので、第二繊維束４５ａ・４５ａ・・・のテンションを一定に保ちつつ第二繊維束４５ａ・４５ａ・・・をライナー２に巻き付けることができ、巻き乱れを低減できる。

本発明に係るフィラメントワインディング装置の実施の一形態の正面図。 第一ガイド部材および第二ガイド部材の正面図。 第一ガイド部材のガイドユニットの正面図。 第一ガイド部材および第二ガイド部材の正面図。 第一ガイド部材および第二ガイド部材のガイド部ならびにライナーの側面図。 第一ガイド部材および第二ガイド部材のガイド部の先端部の拡大図。

符号の説明

１ フィラメントワインディング装置
２ ライナー
４５ａ 第二繊維束
７０ ガイドユニット
７１ ガイド部
７１ａ 基端部
７１ｂ 先端部
７２ 第一支持部材
７３ 第二支持部材

Claims (4)

1. フープ巻装置とヘリカル巻装置とを具備し、繊維束をライナーに巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、
   前記ヘリカル巻装置は、基端部から先端部まで貫通した案内孔が形成された筒状の部材であり、前記先端部の厚み方向の寸法が幅方向の寸法より小さく、かつ、繊維束を前記案内孔の基端部側から先端部側に向かって通すことにより前記繊維束をライナーに案内するガイド部を複数具備し、
   前記ガイド部をその軸周りに回転させ、かつ、前記ライナーの径方向に移動させることにより、前記ガイド部を前記ライナーに接近させることを特徴とするフィラメントワインディング装置。
2. 前記ガイド部をその軸周りに回転可能に支持する第一支持部材と、
   前記第一支持部材を前記ライナーの径方向に摺動可能に支持する第二支持部材と、
   前記ガイド部をその軸周りに回転させる回転機構と、
   前記第一支持部材を前記ライナーの径方向に摺動させる摺動機構と、
   を具備する請求項１に記載のフィラメントワインディング装置。
3. 前記ヘリカル巻装置は、第一ガイド部材、及び第二ガイド部材を具備し、
   前記複数のガイド部は、前記第一ガイド部材のガイド部群と、前記第二ガイド部材のガイド部群と、に分けられ、
   前記第二ガイド部材のガイド部群の前記ライナーの軸周りの位相を変化させる位相変更機構を具備する請求項１または請求項２に記載のフィラメントワインディング装置。
4. 前記第一支持部材は、前記ガイド部の先端部から前記ライナーまでの距離を一定に保つように前記第二支持部材に対して摺動する請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のフィラメントワインディング装置。

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