JP2021084355A - Filament winding machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の繊維束をライナーに同時に巻き付けるフィラメントワインディング装置に関する。 The present invention relates to a filament winding device in which a plurality of fiber bundles are wound around a liner at the same time.
複数の繊維束をライナーに同時に巻き付ける、いわゆる多給糸型のフィラメントワインディング装置としては、例えば特許文献1に開示されているものがある。特許文献1のフィラメントワインディング装置では、巻付装置本体の両側にクリールスタンドが配置されており、各クリールスタンドから供給される複数の繊維束がヘリカルヘッドによってライナーに同時に巻き付けられる構成となっている。 As a so-called multi-thread type filament winding device in which a plurality of fiber bundles are wound around a liner at the same time, for example, there is one disclosed in Patent Document 1. In the filament winding apparatus of Patent Document 1, creel stands are arranged on both sides of the winding apparatus main body, and a plurality of fiber bundles supplied from each creel stand are simultaneously wound around a liner by a helical head.
特許文献1に開示されているクリールスタンドの配置構成によると、クリールスタンドのボビンから引き出された繊維束は、まず、ライナーの軸方向に沿って走行する。そして、途中でヘリカルヘッドに向かって走行するように略直角に屈曲させられ、最後にヘリカルヘッドからライナーに供給される。繊維束が屈曲する箇所では、繊維束がねじれることでダメージを受けて糸切れが発生するおそれがあるため、繊維束のねじれを極力避けたいという課題があった。 According to the arrangement configuration of the creel stand disclosed in Patent Document 1, the fiber bundle drawn from the bobbin of the creel stand first runs along the axial direction of the liner. Then, it is bent at a substantially right angle so as to run toward the helical head on the way, and finally is supplied from the helical head to the liner. At the place where the fiber bundle is bent, there is a possibility that the fiber bundle is twisted and damaged to cause thread breakage. Therefore, there is a problem that the twisting of the fiber bundle should be avoided as much as possible.
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、繊維束のねじれを抑えることが可能なフィラメントワインディング装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a filament winding device capable of suppressing twisting of a fiber bundle.
本発明は、複数の繊維束をライナーに同時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、複数のボビンを回転可能に支持する複数のボビンホルダを有する複数の繊維束供給ユニットと、前記ライナーの周りに放射状に配置されており、前記複数の繊維束供給ユニットから引き出された複数の繊維束を前記ライナーに案内する複数のノズルユニットと、を備え、前記複数のボビンホルダの回転軸は、前記ライナーの軸と平行であり、上から見たときに、前記複数のボビンホルダが、前記ライナーの軸と直交し且つ前記ノズルユニットを通る仮想線上に並んで配置されていることを特徴とする。 The present invention is a filament winding device that winds a plurality of fiber bundles around a liner at the same time, and has a plurality of fiber bundle supply units having a plurality of bobbin holders that rotatably support a plurality of bobbins, and arranged radially around the liner. A plurality of nozzle units for guiding a plurality of fiber bundles drawn from the plurality of fiber bundle supply units to the liner are provided, and the rotation axes of the plurality of bobbin holders are parallel to the axes of the liner. When viewed from above, the plurality of bobbin holders are arranged side by side on a virtual line orthogonal to the axis of the liner and passing through the nozzle unit.
本発明では、複数のボビンホルダの回転軸がライナーの軸と平行で、複数のボビンホルダとノズルユニットとが上から見て仮想線上に並んで配置されている。このため、各ボビンからノズルユニットを経由してライナーに至るまでの糸道を、繊維束にねじれが生じる方向に屈曲させることなく構成することができる。したがって、本発明によれば、繊維束のねじれを抑えることができる。 In the present invention, the rotation axes of the plurality of bobbin holders are parallel to the axis of the liner, and the plurality of bobbin holders and the nozzle unit are arranged side by side on a virtual line when viewed from above. Therefore, the thread path from each bobbin to the liner via the nozzle unit can be configured without bending in the direction in which the fiber bundle is twisted. Therefore, according to the present invention, twisting of the fiber bundle can be suppressed.
本発明において、前記複数のボビンから引き出された前記複数の繊維束を前記ライナーの軸方向において寄せ集める寄せ集めガイドをさらに備え、上から見たときに、前記寄せ集めガイドが前記仮想線上に配置されているとよい。 In the present invention, the gathering guide for gathering the plurality of fiber bundles drawn from the plurality of bobbins in the axial direction of the liner is further provided, and the gathering guide is arranged on the virtual line when viewed from above. It should be done.
ライナーに複数の繊維束を同時に巻き付ける場合、繊維束同士の隙間はできるだけ少ないことが望ましい。この点、寄せ集めガイドを設けることで、繊維束同士の隙間を狭めた状態で複数の繊維束をライナーに供給しやすくなる。また、寄せ集めガイドも仮想線上に配置されていることから、糸道の屈曲を抑えることができる。 When a plurality of fiber bundles are wound around the liner at the same time, it is desirable that the gaps between the fiber bundles are as small as possible. In this respect, by providing the gathering guide, it becomes easy to supply a plurality of fiber bundles to the liner in a state where the gap between the fiber bundles is narrowed. In addition, since the gathering guides are also arranged on the virtual line, the bending of the thread path can be suppressed.
本発明において、前記複数のボビンから引き出された前記複数の繊維束をそれぞれ前記寄せ集めガイドに案内する複数の案内ガイドをさらに備え、上から見たときに、前記複数の案内ガイドが前記仮想線上に並んで配置されているとよい。 In the present invention, a plurality of guide guides for guiding the plurality of fiber bundles drawn from the plurality of bobbins to the gathering guides are further provided, and when viewed from above, the plurality of guide guides are on the virtual line. It is good that they are arranged side by side.
各ボビンから引き出された繊維束が直接寄せ集めガイドに至る場合、ボビンの軸方向にトラバースしながら解舒されている繊維束同士が干渉するおそれがある。そこで、各ボビンと寄せ集めガイドとの間に案内ガイドを設けることで、各ボビンから引き出される繊維束の糸道を案内ガイドによって適切に調整でき、繊維束同士の干渉を抑えることができる。また、各案内ガイドも仮想線上に配置されていることから、糸道の屈曲を抑えることができる。 When the fiber bundles drawn from each bobbin directly reach the gathering guide, there is a possibility that the unwound fiber bundles interfere with each other while traversing in the axial direction of the bobbin. Therefore, by providing a guide guide between each bobbin and the gathering guide, the thread path of the fiber bundle drawn from each bobbin can be appropriately adjusted by the guide guide, and interference between the fiber bundles can be suppressed. Further, since each guide guide is also arranged on the virtual line, bending of the thread path can be suppressed.
本発明において、前記複数の案内ガイドのうち少なくとも1つの案内ガイドが、鉛直方向において他の案内ガイドとは異なる位置に配置されているとよい。 In the present invention, it is preferable that at least one of the plurality of guide guides is arranged at a position different from that of the other guide guides in the vertical direction.
このように、各案内ガイドの高さを異ならせることで、各ボビンが同じ高さに配置されている場合でも、各案内ガイドと寄せ集めガイドとの間で繊維束同士が干渉するのを防止することができる。 By making the heights of the guide guides different in this way, even if the bobbins are arranged at the same height, it is possible to prevent the fiber bundles from interfering with each other between the guide guides and the gathering guides. can do.
本発明において、前記寄せ集めガイドは、前記複数の繊維束がそれぞれ通される複数のガイド孔を有しており、前記複数のガイド孔は、前記軸方向において全て異なる位置に形成されているとよい。 In the present invention, the gathering guide has a plurality of guide holes through which the plurality of fiber bundles are passed, and the plurality of guide holes are all formed at different positions in the axial direction. Good.
このような構成によれば、寄せ集めガイドに寄せ集められた複数の繊維束を、軸方向に所望の間隔で並ばせることができる。 According to such a configuration, a plurality of fiber bundles gathered by the gathering guide can be arranged at desired intervals in the axial direction.
本発明において、前記複数のガイド孔は、鉛直方向において全て異なる位置に形成されているとよい。 In the present invention, it is preferable that the plurality of guide holes are all formed at different positions in the vertical direction.
このような構成によれば、寄せ集めガイドに寄せ集められる繊維束同士の干渉を防止しやすくなる。 According to such a configuration, it becomes easy to prevent the fiber bundles gathered by the gathering guide from interfering with each other.
本発明において、前記寄せ集めガイドは、前記複数のボビンホルダよりも鉛直方向の一方側に配置されており、前記複数の繊維束のうち前記寄せ集めガイドに近い前記ボビンから引き出された繊維束ほど、前記複数のガイド孔のうち鉛直方向の他方側のガイド孔に通されるとよい。 In the present invention, the gathering guide is arranged on one side in the vertical direction with respect to the plurality of bobbin holders, and among the plurality of fiber bundles, the fiber bundle pulled out from the bobbin closer to the gathering guide It is preferable that the guide holes are passed through the guide holes on the other side in the vertical direction among the plurality of guide holes.
このような構成によれば、後で詳細に説明するように、各繊維束の糸道が交錯することがなく、繊維束同士の干渉を防止することができる。 According to such a configuration, as will be described in detail later, the yarn paths of the fiber bundles do not intersect, and interference between the fiber bundles can be prevented.
本発明において、前記複数のボビンホルダは、前記軸方向の一方側から前記ボビンを着脱できるように構成されており、前記複数のガイド孔のうち前記軸方向の他方側のガイド孔ほど、鉛直方向の前記他方側に形成されているとよい。 In the present invention, the plurality of bobbin holders are configured so that the bobbin can be attached and detached from one side in the axial direction, and among the plurality of guide holes, the guide hole on the other side in the axial direction is in the vertical direction. It is preferable that it is formed on the other side.
このような構成によれば、後で詳細に説明するように、各繊維束をガイド孔に通す作業が行いやすくなる。 With such a configuration, as will be described in detail later, it becomes easy to pass each fiber bundle through the guide hole.
本発明において、前記複数のガイド孔のうち前記軸方向の真ん中にあるガイド孔が鉛直方向の最も前記他方側に形成されているとよい。 In the present invention, it is preferable that the guide hole in the center of the plurality of guide holes in the axial direction is formed on the othermost side in the vertical direction.
このような構成によれば、後で詳細に説明するように、寄せ集めガイドに最も近いボビンから解舒される繊維束がボビン表面に擦れるのを抑えることができる。 With such a configuration, as will be described in detail later, it is possible to prevent the fiber bundle unwound from the bobbin closest to the jumble guide from rubbing against the bobbin surface.
(フィラメントワインディング装置)
本発明の一実施形態に係るフィラメントワインディング装置について、図面を参照しつつ説明する。図1は、本実施形態に係るフィラメントワインディング装置を示す斜視図である。図2は、本実施形態に係るフィラメントワインディング装置の電気的構成を示すブロック図である。本明細書では、説明の便宜上、図1に示す方向語を適宜使用する。
(Filament winding device)
The filament winding apparatus according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a filament winding device according to the present embodiment. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the filament winding device according to the present embodiment. In the present specification, for convenience of explanation, the directional terms shown in FIG. 1 are appropriately used.
フィラメントワインディング装置1は、ライナーLに複数の繊維束(図1では図示省略)を同時に巻き付ける多給糸型のものである。フィラメントワインディング装置1は、巻付装置2と、巻付装置2の左右両側に配置された一対のクリールスタンド3とを備え、全体として概ね左右対称に構成されている。巻付装置2は、円筒状のライナーLに繊維束を巻き付けるための装置である。繊維束は、例えば、炭素繊維などの繊維材料に熱硬化性又は熱可塑性の合成樹脂材が含浸されたものである。ライナーLの形状は最終製品に応じて異なるが、例えば最終製品が圧力タンクの場合は、図1に示すように、円筒部の両側にドーム部を有するライナーLが使用される。ライナーLの材料としては、高強度アルミニウム、金属、樹脂などが用いられる。ライナーLに繊維束を巻き付けた後、焼成などの熱硬化工程又は冷却工程を経ることにより、高強度の圧力タンクなどの最終製品を得ることができる。 The filament winding device 1 is a multi-thread type in which a plurality of fiber bundles (not shown in FIG. 1) are wound around the liner L at the same time. The filament winding device 1 includes a winding device 2 and a pair of creel stands 3 arranged on the left and right sides of the winding device 2, and is configured substantially symmetrically as a whole. The winding device 2 is a device for winding a fiber bundle around a cylindrical liner L. The fiber bundle is, for example, a fiber material such as carbon fiber impregnated with a thermosetting or thermoplastic synthetic resin material. The shape of the liner L differs depending on the final product. For example, when the final product is a pressure tank, a liner L having dome portions on both sides of the cylindrical portion is used as shown in FIG. As the material of the liner L, high-strength aluminum, metal, resin or the like is used. After winding the fiber bundle around the liner L, a final product such as a high-strength pressure tank can be obtained by undergoing a thermosetting step such as firing or a cooling step.
クリールスタンド3は、巻付装置2の前後中央部の左右両側に配置されている。各クリールスタンド3は、左右方向に延びる直方体状のフレーム11に、上下5段の繊維束供給ユニット12が配置された構成となっている。各繊維束供給ユニット12には、左右方向に並んだ5つのボビンホルダ13が設けられている。各ボビンホルダ13は、前後方向に延びる回転軸を有しており、繊維束が巻かれたボビン14を回転可能に支持する。つまり、各繊維束供給ユニット12からは5本の繊維束が供給されるように構成されている。クリールスタンド3から供給される複数の繊維束は、後述のヘリカル巻きユニットによってライナーLに巻き付けられる。
The
(巻付装置)
巻付装置2について説明する。巻付装置2は、基台20と、支持ユニット30(第1支持ユニット31及び第2支持ユニット32)と、フープ巻きユニット40と、ヘリカル巻きユニット50と、を備える。
(Wrapping device)
The winding device 2 will be described. The winding device 2 includes a
基台20は、支持ユニット30、フープ巻きユニット40、及び、ヘリカル巻きユニット50を支持する。基台20の上面には、前後方向に延びる複数のレール21が配設されている。支持ユニット30及びフープ巻きユニット40は、レール21に沿って前後方向に移動可能である。一方、ヘリカル巻きユニット50は、基台20に固設されている。第1支持ユニット31、フープ巻きユニット40、ヘリカル巻きユニット50、及び、第2支持ユニット32は、この順番で前側から後側に配置されている。
The
支持ユニット30は、第1支持ユニット31及び第2支持ユニット32を有する。第1支持ユニット31は、フープ巻きユニット40よりも前側に配置されている。第2支持ユニット32は、ヘリカル巻きユニット50よりも後側に配置されている。支持ユニット30は、ライナーLの軸方向(前後方向)に延びる支持軸33を介して、ライナーLを軸周りに回転可能に支持する。支持ユニット30は、移動用モータ34及び回転用モータ35を有する(図2参照)。移動用モータ34は、支持ユニット30(第1支持ユニット31及び第2支持ユニット32)をレール21に沿って前後方向に移動させる。回転用モータ35は、支持軸33を回転させることでライナーLを軸周りに回転させる。移動用モータ34及び回転用モータ35の動作は、制御装置4によって制御される。
The
フープ巻きユニット40は、ライナーLの周面にフープ巻きを施す。フープ巻きとは、ライナーLの軸方向に概ね直角な方向に繊維束を巻き付ける巻き方のことである。フープ巻きユニット40は、本体部41と、回転部材42と、複数(本実施形態では5個)のボビンホルダ43と、を有する。本体部41は、レール21に沿って前後方向に移動可能である。回転部材42は、ライナーLが通過可能な通過穴44が形成された円環状の部材である。回転部材42は、ライナーLの軸周りに回転可能な状態で、本体部41に支持されている。複数のボビンホルダ43は、周方向に等間隔で回転部材42に取り付けられている。各ボビンホルダ43は、前後方向に延びる回転軸を有しており、繊維束が巻かれたボビン(図示省略)を回転可能に支持する。
The
フープ巻きユニット40は、移動用モータ46及び回転用モータ47を有する(図2参照)。移動用モータ46は、本体部41をレール21に沿って前後方向に移動させる。回転用モータ47は、回転部材42をライナーLの軸周りに回転させる。移動用モータ46及び回転用モータ47の動作は、制御装置4によって制御される。フープ巻きの実行時には、制御装置4は、本体部41をレール21に沿って往復移動させながら回転部材42を回転させる。これによって、ライナーLの周りで回転している各ボビンから繊維束が引き出され、複数の繊維束がライナーLの周面に同時にフープ巻きされる。
The
ヘリカル巻きユニット50は、ライナーLの周面にヘリカル巻きを施す。ヘリカル巻きとは、ライナーLの軸方向に概ね平行な方向に繊維束を巻き付ける巻き方のことである。ヘリカル巻きユニット50は、本体部51と、フレーム部材52と、複数(本実施形態では9個)のノズルユニット53と、を有する。本体部51は、基台20に固設されている。フレーム部材52は、ライナーLが通過可能な通過穴54が形成された円環状の部材である。フレーム部材52は、本体部51に支持されている。複数のノズルユニット53は、ライナーLの軸を中心に放射状に配置されている。各ノズルユニット53は、フレーム部材52に取り付けられている。
The helical winding
図3は、ヘリカル巻きユニット50の正面図である。詳細には、図3のa図は、ライナーLの円筒部に繊維束Fを巻き付けている状態を図示したものであり、図3のb図は、ライナーLのドーム部に繊維束Fを巻き付けている状態を図示したものである。ノズルユニット53は、繊維束FをライナーLに案内するガイド体55を有する。ガイド体55は、ライナーLの径方向(以下、単に径方向と言う)に延びており、径方向に移動可能且つ径方向に延びる回転軸周りに回転可能に構成されている。各ノズルユニット53の径方向外側には、ガイドローラ56が配置されている。クリールスタンド3の各繊維束供給ユニット12から引き出された5本の繊維束Fは、ガイドローラ56を経由して何れかのガイド体55に導入され、ガイド体55の先端からライナーLに供給される。
FIG. 3 is a front view of the helical winding
ヘリカル巻きユニット50は、ガイド移動用モータ57及びガイド回転用モータ58を有する(図2参照)。ガイド移動用モータ57は、各ガイド体55を一斉に径方向に移動させる。ガイド回転用モータ58は、各ガイド体55を一斉に回転軸周りに回転させる。ガイド移動用モータ57及びガイド回転用モータ58の動作は、制御装置4によって制御される。ヘリカル巻きの実行時には、制御装置4は、ライナーLを軸周りにゆっくり回転させながら通過穴54を通過させるとともに、各ノズルユニット53のガイド体55を、適宜径方向に移動させるとともに回転軸周りに回転させる。これによって、各ノズルユニット53のガイド体55の先端から5本の繊維束Fが適切に引き出され、合計で45本の繊維束FがライナーLの周面に同時にヘリカル巻きされる。
The helical winding
本実施形態では、上述のように、ヘリカル巻きの際に45本の繊維束が使用される。このため、図1に示すように、右側のクリールスタンド3の最上段の繊維束供給ユニット12には、ボビン14が装着されていない。すなわち、この繊維束供給ユニット12を除く残り9個の繊維束供給ユニット12に装着された合計45個のボビン14から繊維束が供給される。
In this embodiment, as described above, 45 fiber bundles are used during helical winding. Therefore, as shown in FIG. 1, the
(繊維束供給ユニット)
次に、繊維束供給ユニット12について詳細に説明する。図4は、繊維束供給ユニット12を模式的に示す斜視図である。図5は、繊維束供給ユニット12を前側から見た模式図である。図4及び図5は、図1の右側のクリールスタンド3に設けられた繊維束供給ユニット12を図示したものである。図1の左側のクリールスタンド3に設けられた繊維束供給ユニット12は、図4及び図5とは左右の向きが逆になる。なお、図4では、繊維束の図示を省略している。
(Fasciculation supply unit)
Next, the fiber
繊維束供給ユニット12は、ビーム部材11a〜11d(図5では図示省略)と、5つのボビンホルダ13と、5組の引出ローラ群15と、張力調整機構16と、を有する。ビーム部材11a〜11dは、上側から見て矩形状に組まれており、クリールスタンド3のフレーム11の一部を構成している。繊維束供給ユニット12を構成する各部材は、適当なブラケットなどを介してビーム部材11a〜11dに取り付けられている。
The fiber
5つのボビンホルダ13は、左右方向に一列に並んでおり、上下方向(鉛直方向)の位置が全て同じ位置となっている。ただし、全てのボビンホルダ13の上下方向の位置が同じであることは必須ではなく、各ボビンホルダ13の上下方向の位置が多少異なっていてもよい。各ボビンホルダ13は、後側のビーム部材11cによって片持ち支持されており、前後方向に延びる回転軸を有する。ボビンホルダ13へのボビン14の着脱は、ボビンホルダ13の前側から行われる。また、ボビン14の過回転を防止するため、ボビンホルダ13にはトルクリミッタが内蔵されていてもよい。
The five
5組の引出ローラ群15は、繊維束Fの走行方向(以下、繊維束走行方向と言う)において各ボビンホルダ13の下流側に設けられている。各引出ローラ群15は、前側から見てV字状に配置された3つの引出ローラ17〜19を有する。繊維束走行方向の上流側から順番に、第1引出ローラ17、第2引出ローラ18、及び、第3引出ローラ19が配置されている。各引出ローラ17〜19は、前後のビーム部材11a、11cによって両持ち支持されており、前後方向に延びる回転軸を有する。各ボビンホルダ13に装着されたボビン14から引き出された繊維束Fは、対応する引出ローラ群15を経由して張力調整機構16に設けられた寄せ集めガイド61に至る。
The five sets of
図5に示すように、第2引出ローラ18は上下方向に延びるロッド71によって支持されており、ロッド71がガイド部材72によって上下方向に案内されることで、第2引出ローラ18は上下方向に移動可能となっている。また、第2引出ローラ18は、それ自体の重さによって下側に付勢されている。このため、ボビン14から解舒される繊維束Fに張力の変動や弛みが生じた場合には、繊維束Fの張力と第2引出ローラ18による重力とが釣り合うように、第2引出ローラ18が上下方向に移動することで、張力の変動や弛みを抑えることができる。なお、ガイド部材72には、第2引出ローラ18が上限位置まで移動したことを検出する近接センサが内蔵されている。ボビン14で繊維束Fの解舒不良が生じ、繊維束Fの張力が上昇して第2引出ローラ18が上限位置まで移動すると、それが近接センサによって検出される。こうして、繊維束Fの解舒不良を検出することができる。
As shown in FIG. 5, the
繊維束Fはボビン14の軸方向(前後方向)にトラバースしながら解舒されているため、繊維束FをライナーLに巻き付けている間、各繊維束Fは前後方向に振れる。このため、特に対策を施さなければ、各ボビン14と張力調整機構16との間で繊維束F同士が干渉するおそれがある。そこで、本実施形態では、右側2つの第3引出ローラ19の上下方向の位置を、左側3つの第3引出ローラ19と比べて高くしている。より詳細には、右から2番目の第3引出ローラ19を左側3つの第3引出ローラ19よりも少し高くし、最も右側の第3引出ローラ19をさらに高くしている。こうすることで、繊維束F同士が干渉することを抑えている。なお、どの第3引出ローラ19をどの程度高くするかは、後述する寄せ集めガイド61の配置や構成に応じて適宜調整される。
Since the fiber bundle F is unwound while traversing in the axial direction (front-back direction) of the
図6は、第1引出ローラ17を示す斜視図である。第2引出ローラ18及び第3引出ローラ19も、第1引出ローラ17と同様の構成を有する。第1引出ローラ17は、前後方向に対向して配置された一対の支持部材75と、一対の支持部材75の間にわたって配置された複数の軸部材76とを有して構成される。各支持部材75は、円板形状を有しており、不図示のブラケットを介してビーム部材11a、11cに、支軸75a周りに回転可能に取り付けられている。複数の軸部材76は、支持部材75の周方向に等間隔に配置されている。各軸部材76の両端部は、支持部材75によって回転可能に支持されている。このように、各軸部材76は、支持部材75の支軸75aを中心に公転可能であるとともに、自身の中心軸周りに自転可能に構成されている。
FIG. 6 is a perspective view showing the
周面が円筒形の一般的なローラでは、繊維束とローラとの接触面積が大きいことから、繊維束の一部がほつれると、それをきっかけに繊維束がローラに巻き付きやすいという問題があった。そこで、本実施形態の引出ローラ17〜19のように、周方向に離間配置された複数の軸部材76に繊維束を接触させるようにすることで、繊維束と軸部材76との接触面積を小さくすることができ、繊維束が軸部材76に巻き付くことを抑えられる。なお、各軸部材76を公転及び自転の両方が可能に構成することで、繊維束の巻き付きをより効果的に防止できると考えられるが、各軸部材76は公転及び自転の少なくとも何れかが可能であればよい。
In a general roller having a cylindrical peripheral surface, the contact area between the fiber bundle and the roller is large, so if a part of the fiber bundle frays, there is a problem that the fiber bundle easily winds around the roller. It was. Therefore, the contact area between the fiber bundle and the
張力調整機構16は、図4及び図5に示すように、繊維束供給ユニット12の左端部(ヘリカル巻きユニット50に近い側の端部)に配置されており、繊維束Fの張力を調整する機能を有する。張力調整機構16の詳細な説明については省略するが、張力調整機構16の繊維束走行方向の最も上流側には寄せ集めガイド61が配置されている。1つの繊維束供給ユニット12において各ボビン14から引き出された5本の繊維束Fは、寄せ集めガイド61を介して張力調整機構16に導入され、張力調整機構16を経由してヘリカル巻きユニット50へと供給される。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
(寄せ集めガイド)
図7は、寄せ集めガイド61を右側から見た図である。以下、図5及び図7を参照しつつ、寄せ集めガイド61の詳細について説明する。寄せ集めガイド61は、5つのボビンホルダ13及び5つの引出ローラ群15よりも左側且つ上側に配置されている。寄せ集めガイド61には、前後方向に5つのガイド孔61a〜61eが形成されている。ガイド孔61a〜61eは、後下側から前上側へと斜めに並んでいる。つまり、ガイド孔61a〜61eは、前後方向においても上下方向においても全て異なる位置に形成されている。
(Gathering guide)
FIG. 7 is a view of the
各ボビン14から引き出された5本の繊維束Fのそれぞれは、寄せ集めガイド61のガイド孔61a〜61eのそれぞれに通される。具体的には、寄せ集めガイド61に近いボビン14から引き出された繊維束Fほど下側のガイド孔に通される。すなわち、最も左側のボビン14から引き出された繊維束Fは最も下側のガイド孔61aに、左から2番目のボビン14から引き出された繊維束Fは下から2番目のガイド孔61bに、左から3番目のボビン14から引き出された繊維束Fは下から3番目のガイド孔61cに、左から4番目のボビン14から引き出された繊維束Fは下から4番目のガイド孔61dに、そして、最も右側のボビン14から引き出された繊維束Fは最も上側のガイド孔61eに通される。こうすることで、図5に示すように、各繊維束Fの糸道が互いに交錯しなくなり、繊維束F同士の干渉を防止できる。
Each of the five fiber bundles F drawn from each
次に、寄せ集めガイド61に5本の繊維束Fを掛ける手順について、図5を参照しつつ説明する。寄せ集めガイド61のガイド孔61a〜61eに各繊維束Fを通していく作業の際には、既にガイド孔に通し終わった繊維束Fが次の作業の邪魔にならないよう、寄せ集めガイド61に近いボビン14の繊維束Fから順番にガイド孔61a〜61eに通していくのが好ましい。そして、この作業は、ボビンホルダ13に対して作業者がボビン14を着脱する側、すなわち、繊維束供給ユニット12の前側から行われる。
Next, a procedure for hanging the five fiber bundles F on the
仮に、最初に繊維束Fが通される最も下側のガイド孔が最も前側に形成されているとすると、作業者から見て最も手前側(前側)のガイド孔に最初に繊維束Fが通されることになる。そうすると、残りの繊維束Fをガイド孔に通す作業を、手前に掛けられた繊維束Fをよけながら行う必要があり、作業が行いづらい。この点、図7に示すように、下側のガイド孔ほど後側に配置される構成だと、作業者から見て奥側から順番に繊維束Fをガイド孔に通すことになるので、作業が円滑に行えるという点で有利である。 Assuming that the lowermost guide hole through which the fiber bundle F is first passed is formed on the front side, the fiber bundle F is first passed through the guide hole on the front side (front side) when viewed from the operator. Will be done. Then, it is necessary to pass the remaining fiber bundle F through the guide hole while avoiding the fiber bundle F hung in front, which makes the work difficult. In this regard, as shown in FIG. 7, if the lower guide hole is arranged on the rear side, the fiber bundle F is passed through the guide hole in order from the back side when viewed from the operator. It is advantageous in that it can be performed smoothly.
(クリールスタンドの配置)
図8は、ヘリカル巻きユニット50及びクリールスタンド3を上側から見た図である。図8では、図1の右側のクリールスタンド3の一部を図示している。また、各繊維束Fは、実際には、各ボビン14と寄せ集めガイド61との間で寄せ集めガイド61を支点にして前後方向に振れているし、引出ローラ群15や張力調整機構16では上下方向にも走行しているが、図8では簡易的に図示している。
(Arrangement of creel stand)
FIG. 8 is a view of the helical winding
図8に示すように、上から見て、ライナーLの軸Aに直交し且つヘリカル巻きユニット50のノズルユニット53を通る仮想線Bを定義する。繊維束供給ユニット12に含まれる5つのボビンホルダ13(ボビン14)、5つの引出ローラ群15(引出ローラ17〜19)、及び、寄せ集めガイド61は、上から見て仮想線B上に一列に並んで配置されている。また、各ボビンホルダ13及び各引出ローラ17〜19の回転軸は、ライナーLの軸Aと平行である。
As shown in FIG. 8, a virtual line B that is orthogonal to the axis A of the liner L and passes through the
クリールスタンド3のこのような配置構成によれば、各ボビン14から引き出された繊維束Fがノズルユニット53に至るまでの糸道は、上から見て概ね仮想線Bに沿って直線状となる。換言すると、各ボビン14からノズルユニット53までの糸道は、例えば特許文献1のように途中で略直角に屈曲するような糸道とはならない。したがって、各ボビン14から引き出された繊維束Fが途中でねじれることを抑え、繊維束Fをねじれのない状態でヘリカル巻きユニット50によってライナーLに巻き付けることができる。
According to such an arrangement configuration of the
(効果)
本実施形態では、複数のボビンホルダ13の回転軸がライナーLの軸Aと平行で、複数のボビンホルダ13とノズルユニット53とが上から見て仮想線B上に並んで配置されている。このため、各ボビン14からノズルユニット53を経由してライナーLに至るまでの糸道を、繊維束Fにねじれが生じる方向に屈曲させることなく構成することができる。したがって、繊維束Fのねじれを抑えることができる。
(effect)
In this embodiment, the rotation axes of the plurality of
本実施形態では、複数のボビン14から引き出された複数の繊維束FをライナーLの軸方向において寄せ集める寄せ集めガイド61をさらに備え、上から見たときに、寄せ集めガイド61が仮想線B上に配置されている。ライナーLに複数の繊維束Fを同時に巻き付ける場合、繊維束F同士の隙間はできるだけ少ないことが望ましい。この点、寄せ集めガイド61を設けることで、繊維束F同士の隙間を狭めた状態で複数の繊維束FをライナーLに供給しやすくなる。また、寄せ集めガイド61も仮想線B上に配置されていることから、糸道の屈曲を抑えることができる。
In the present embodiment, a
本実施形態では、複数のボビン14から引き出された複数の繊維束Fをそれぞれ寄せ集めガイド61に案内する複数の第3引出ローラ19(本発明の案内ガイドに相当)をさらに備え、上から見たときに、複数の第3引出ローラ19が仮想線B上に並んで配置されている。各ボビン14から引き出された繊維束Fが直接寄せ集めガイド61に至る場合、ボビン14の軸方向にトラバースしながら解舒されている繊維束F同士が干渉するおそれがある。そこで、各ボビン14と寄せ集めガイド61との間に第3引出ローラ19を設けることで、各ボビン14から引き出される繊維束Fの糸道を第3引出ローラ19によって適切に調整でき、繊維束F同士の干渉を抑えることができる。また、各第3引出ローラ19も仮想線B上に配置されていることから、糸道の屈曲を抑えることができる。
In the present embodiment, a plurality of third drawer rollers 19 (corresponding to the guide guides of the present invention) for guiding the plurality of fiber bundles F drawn from the plurality of
本実施形態では、複数の第3引出ローラ19のうち少なくとも1つの第3引出ローラ19が、上下方向において他の第3引出ローラ19とは異なる位置に配置されている。このように、各第3引出ローラ19の高さを異ならせることで、各ボビン14が同じ高さに配置されている場合でも、各第3引出ローラ19と寄せ集めガイド61との間で繊維束F同士が干渉するのを防止することができる。
In the present embodiment, at least one of the plurality of
本実施形態では、寄せ集めガイド61は、複数の繊維束Fがそれぞれ通される複数のガイド孔61a〜61eを有しており、複数のガイド孔61a〜61eは、ライナーLの軸方向において全て異なる位置に形成されている。このような構成によれば、寄せ集めガイド61に寄せ集められた複数の繊維束Fを、ライナーLの軸方向に所望の間隔で並ばせることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、複数のガイド孔61a〜61eは、上下方向(鉛直方向)において全て異なる位置に形成されている。このような構成によれば、寄せ集めガイド61に寄せ集められる繊維束F同士の干渉を防止しやすくなる。
In the present embodiment, the plurality of
本実施形態では、寄せ集めガイド61は、複数のボビンホルダ13よりも上側(鉛直方向の一方側)に配置されており、複数の繊維束Fのうち寄せ集めガイド61に近いボビン14から引き出された繊維束Fほど、複数のガイド孔61a〜61eのうち下側(鉛直方向の他方側)のガイド孔に通される。このような構成によれば、上で詳細に説明したように、各繊維束Fの糸道が交錯することがなく、繊維束F同士の干渉を防止することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態では、複数のボビンホルダ13は、前側(ライナーLの軸方向の一方側)からボビン14を着脱できるように構成されており、複数のガイド孔61a〜61eのうち後側(ライナーLの軸方向の他方側)のガイド孔ほど、下側に形成されている。このような構成によれば、上で詳細に説明したように、各繊維束Fをガイド孔61a〜61eに通す作業が行いやすくなる。
In the present embodiment, the plurality of
本実施形態では、複数(5つ)のボビンホルダ13及び1つのノズルユニット53を含むセットが複数(9つ)設けられており、複数のノズルユニット53は、ライナーLの周りに放射状に配置されている。このような構成によれば、各ノズルユニット53から複数本(5本)ずつ供給される繊維束Fを同時にライナーLに巻き付けることができ、巻付効率を向上させることができる。
In the present embodiment, a plurality (9) sets including a plurality (5)
(他の実施形態)
上記実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。
(Other embodiments)
A modified example in which various changes are made to the above embodiment will be described.
上記実施形態では、繊維束走行方向において各ボビン14とヘリカル巻きユニット50のノズルユニット53との間に、引出ローラ群15及び寄せ集めガイド61が設けられるものとした。しかしながら、引出ローラ群15及び寄せ集めガイド61を設けることは必須ではなく、省略することも可能である。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、図7に示すように、寄せ集めガイド61に形成されたガイド孔61a〜61eを後下側から前上側へと斜めに並べ、これによってガイド孔61a〜61eに繊維束Fを通す作業の効率化を図った。しかしながら、ガイド孔61a〜61eを後下側から前上側へと斜めに形成することは必須ではない。以下、寄せ集めガイドの変形例の1つについて説明する。
In the above embodiment, as shown in FIG. 7, the guide holes 61a to 61e formed in the
図9は、変形例に係る寄せ集めガイド62を右側から見た図である。寄せ集めガイド62に形成されたガイド孔62a〜62eは、前後方向においても上下方向においても全て異なる位置に形成されている。前後方向において真ん中のガイド孔62cが最も下側に形成されており、全体としてガイド孔62a〜62eはV字状に配置されている。すなわち、ガイド孔62cから斜め上後側に向かってガイド孔62b、62aが配置されており、ガイド孔62cから斜め上前側に向かって62d、62eが配置されている。このようにガイド孔62a〜62eを配置することのメリットについて説明する。
FIG. 9 is a view of the
図10は、寄せ集めガイド61、62及び寄せ集めガイド61、62に最も近いボビン14を上から見た模式図であり、引出ローラ群15の図示は省略している。図10のa図は、本変形例の寄せ集めガイド62を用いた場合を図示しており、図10のb図は、上記実施形態の寄せ集めガイド61を用いた場合を図示している。
FIG. 10 is a schematic view of the gathering guides 61 and 62 and the
上記実施形態で説明したように、寄せ集めガイド61、62に最も近いボビン14から引き出された繊維束Fは、最も下側のガイド孔に通される。すなわち、本変形例では、図10のa図に示すように、真ん中のガイド孔62cに通され、上記実施形態では、図10のb図に示すように、最も後側のガイド孔61aに通される。寄せ集めガイド61、62に最も近いボビン14から解舒される繊維束Fがトラバース領域の端で折り返す際にボビン14の軸に対してなす折返し角度α、β、γは、他のボビン14における折返し角度と比べて小さくなる。その結果、寄せ集めガイド61、62に最も近いボビン14から解舒される繊維束Fは、トラバース領域の端で折り返す際にボビン14の表面に擦れ易く、繊維束Fがダメージを受けやすくなる。特に、上記実施形態の場合の折返し角度β、γは前後で異なり、前側での折返し角度γが後側での折返し角度βよりも小さくなるため、前側での折返し時に繊維束Fの擦れが一層生じやすくなっている。
As described in the above embodiment, the fiber bundle F drawn from the
この点、本変形例のように、寄せ集めガイド62に最も近いボビン14から解舒される繊維束Fが真ん中のガイド孔62cに通される場合、この繊維束Fの折返し角度は前後で同じ角度αとなる。この折返し角度αは、上記実施形態の折返し角度γよりも大きいため、寄せ集めガイド62に最も近いボビン14から解舒される繊維束Fの折返し角度が極端に小さくなることを回避でき、繊維束Fがボビン14の表面に擦れるのを抑えることができる。なお、本発明における「真ん中にあるガイド孔」とは、ガイド孔の数が偶数個の場合は真ん中に近い2つのガイド孔のうち何れかのガイド孔を指すものとする。
In this respect, when the fiber bundle F unwound from the
1:フィラメントワインディング装置
12:繊維束供給ユニット
13:ボビンホルダ
14:ボビン
19:第3引出ローラ(案内ガイド)
53:ノズルユニット
61、62:寄せ集めガイド
61a〜61e、62a〜62e:ガイド孔
L:ライナー
F:繊維束
A:ライナーの軸
B:仮想線
1: Filament winding device 12: Fiber bundle supply unit 13: Bobbin holder 14: Bobbin 19: Third drawer roller (guide guide)
53:
Claims (9)
複数のボビンを回転可能に支持する複数のボビンホルダを有する複数の繊維束供給ユニットと、
前記ライナーの周りに放射状に配置されており、前記複数の繊維束供給ユニットから引き出された複数の繊維束を前記ライナーに案内する複数のノズルユニットと、
を備え、
前記複数のボビンホルダの回転軸は、前記ライナーの軸と平行であり、
上から見たときに、前記複数のボビンホルダが、前記ライナーの軸と直交し且つ前記ノズルユニットを通る仮想線上に並んで配置されていることを特徴とするフィラメントワインディング装置。 A filament winding device that winds multiple fiber bundles around a liner at the same time.
A plurality of fiber bundle supply units having a plurality of bobbin holders that rotatably support a plurality of bobbins, and a plurality of fiber bundle supply units.
A plurality of nozzle units arranged radially around the liner and guiding a plurality of fiber bundles drawn from the plurality of fiber bundle supply units to the liner, and a plurality of nozzle units.
With
The rotation axes of the plurality of bobbin holders are parallel to the axis of the liner.
A filament winding device, wherein when viewed from above, the plurality of bobbin holders are arranged side by side on a virtual line that is orthogonal to the axis of the liner and passes through the nozzle unit.
上から見たときに、前記寄せ集めガイドが前記仮想線上に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のフィラメントワインディング装置。 Further provided with a gathering guide for gathering the plurality of fiber bundles drawn from the plurality of bobbins in the axial direction of the liner.
The filament winding apparatus according to claim 1, wherein the gathering guide is arranged on the virtual line when viewed from above.
上から見たときに、前記複数の案内ガイドが前記仮想線上に並んで配置されていることを特徴とする請求項2に記載のフィラメントワインディング装置。 A plurality of guide guides for guiding the plurality of fiber bundles drawn from the plurality of bobbins to the gathering guides are further provided.
The filament winding apparatus according to claim 2, wherein the plurality of guide guides are arranged side by side on the virtual line when viewed from above.
前記複数のガイド孔は、前記軸方向において全て異なる位置に形成されていることを特徴とする請求項2〜4の何れか1項に記載のフィラメントワインディング装置。 The gathering guide has a plurality of guide holes through which the plurality of fiber bundles are passed.
The filament winding apparatus according to any one of claims 2 to 4, wherein the plurality of guide holes are all formed at different positions in the axial direction.
前記複数の繊維束のうち前記寄せ集めガイドに近い前記ボビンから引き出された繊維束ほど、前記複数のガイド孔のうち鉛直方向の他方側のガイド孔に通されることを特徴とする請求項6に記載のフィラメントワインディング装置。 The gathering guide is arranged on one side in the vertical direction with respect to the plurality of bobbin holders.
6. The fiber bundle drawn from the bobbin closer to the gathering guide among the plurality of fiber bundles is passed through the guide hole on the other side in the vertical direction of the plurality of guide holes. The filament winding apparatus according to.
前記複数のガイド孔のうち前記軸方向の他方側のガイド孔ほど、鉛直方向の前記他方側に形成されていることを特徴とする請求項7に記載のフィラメントワインディング装置。 The plurality of bobbin holders are configured so that the bobbin can be attached / detached from one side in the axial direction.
The filament winding apparatus according to claim 7, wherein the guide hole on the other side in the axial direction is formed on the other side in the vertical direction among the plurality of guide holes.
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