JP2024530168A - 複数の巻付ヘッドを有する回転支持体を備えたフィラメント巻付マシン - Google Patents

Abstract

本発明は本体（９）をその長手方向軸（Ａ）の周りに回転駆動することができ、かつ巻付手段に対する本体の相対変位をもたらすことができる変位システム（３）を含む、特にタンクの製造のためのライナ上のフィラメント巻付のためのマシン（１）に関する。巻付手段（２）は回転軸（Ｂ）の周りを回転するように取り付けられた回転支持体（２３）を備え、その上に少なくとも２つの巻付システム（２０ａ、２０ｂ）が取り付けられ、各巻付システムは保管手段（２２ａ、２２ｂ）に関連付けられた巻付ヘッド（２１ａ、２１ｂ）を備え、その結果、回転支持体の回転によって、各巻付システムはその巻付ヘッドを介して繊維を巻き付けるためのアクティブ位置、およびオペレータが保守作業を行うことができる非アクティブ位置に変位する。

Description

発明の詳細な説明

本考案は、少なくとも１つの連続繊維を本体上に、特にタンクの製造のためのライナ上に巻き付けるためのフィラメント巻付マシン、並びに、少なくとも１つの連続繊維を本体上に、このようなマシンによって巻き付けるフィラメント巻付マシンを含む繊維強化部品の製造方法に関する。

加圧ガスを貯蔵するための公知の複合タンクがあり、一般に、円筒形の中央部分と、断面が減少し、外側に向かって丸くなっている２つの端部部分とを備え、古典的にはドームとして知られている。タイプＩＶタンクの場合、タンクは封止された貯蔵チャンバを画定する、古典的にライナと呼ばれる内側シェルと、ライナの周りに連続繊維をフィラメント巻きすることによって得られる、ライナを囲む補強シェルとによって形成され、繊維は好ましくは樹脂、一般に熱硬化性樹脂で予備含浸され、各繊維は多数の連続フィラメントから形成される。

フィラメント巻付は、典型的には繊維保管手段に関連する少なくとも１つの巻付ヘッドを備える巻付手段と、ライナをその縦軸の周りに回転させ、繊維を前記ライナに巻き付けるための巻付手段に対してライナを相対的に変位させることができる変位システムとを備えるフィラメント巻付マシンによって実行される。

特にドイツ国特許出願公開第１０ ２０１０ ０４７ ３６１号明細書には、巻付手段が横軸の周りを回転するように固定されたフレームに取り付けられた巻付ヘッドを備えていることが知られている。クリール状に配置された繊維スプールから来る繊維は、まず樹脂浴からなる含浸システムを通過した巻付ヘッドに向かってウェブの形態で案内される。変位システムは、その端部に把持装置を担持する多関節アーム型ロボットを備える。把持装置はその基部によってロボットの手首に取り付けられたＵ字形支持体を備え、ライナはＵ字形の２つのアームの間のその端部によって取り付けられ、モータによってその端部の１つによって回転駆動される。

このタイプのマシンは、ライナを担持するロボットを用いて、自動車分野で古典的に使用されている標準的なロボットを使用して、コンパクトで、設計が簡単で、低コストのフィラメント巻付マシンを提供することを可能にする。このロボットはフィラメント巻付け作業のためにライナを装填することを容易にし、巻付け後に得られた強化ライナを別の処理ステーションにたやすく移送することを容易にする。

繊維スプールを交換するには、マシンを停止する必要があり、これにより、マシンの生産速度が大幅に低下する。

本発明の目的は、高い生産速度で巻き付けることによって部品の製造を可能にする巻付マシンを提供することである。

この目的のために、本発明は、主長手方向軸を有する本体上に少なくとも１つの連続繊維を巻き付けるためのフィラメント巻付マシンを提案し、
前記マシンは、繊維保管手段に関連する少なくとも１つの巻付ヘッドを含む巻付手段と、繊維を巻き付けるための巻付手段に対して、本体をその長手方向軸の周りに回転させ、本体を相対的に変位させることができる変位システムと、を備える。

巻付手段が少なくとも２つの巻付システムが取り付けられた固定構造体上の回転軸の周りに回転可能に取り付けられた回転支持体またはカルーセルを備え、各巻付システムが保管手段に関連する巻付ヘッドを備え、その結果、回転支持体をその回転軸の周りに回転させることによって、各巻付システムが、その巻付ヘッドによって繊維を巻き付けるためのアクティブ位置と、オペレータが保守作業を行うことができる非アクティブ位置とに変位することができることを特徴とする。

本発明によれば、巻付マシンはいくつかの巻付システムを担持するカルーセルを備え、その結果、１つの巻付システムが巻付動作のために使用されているとき、保守作業、特に繊維スプールの変更を、他の巻付システム上でマスクされた時間内に実行することができる。したがって、本発明によるマシンは、高い生産速度を達成することを可能にする。本発明によるマシンは、タンクのライナを構成する本体を有する高圧タンクの製造に特に有利である。

一実施形態によれば、回転支持体は、垂直回転軸の周りを回転できるように取り付けられる。

一実施形態によれば、回転支持体はｎ個の巻付システムを備え、ｎは２以上の整数であり、巻付システムは、３６０°／ｎに等しい規則的な角度間隔で回転支持体上に配置される。

一実施形態によれば、前記回転支持体は２つの巻付システムを担持し、各巻付システムはアクティブ位置と非アクティブ位置との間で移動可能であり、その２つの位置の間での各巻付システムの機動は２つの位置の間での回転支持体の回転軸の周りの１８０°および／または－１８０°の回転によって達成され、第１の巻付システムおよび第２の巻付システムはそれぞれアクティブ位置および非アクティブ位置にあり、第２の位置は第１の巻付システムおよび第２の巻付システムがそれぞれ非アクティブ位置およびアクティブ位置にある。

一実施形態によれば、前記回転支持体は第１、第２、および第３の巻付システムを担持し、各巻付システムはアクティブ位置と２つの非アクティブ位置との間で移動可能であり、その３つの位置の間での各巻付システムの機動は、３つの位置の間で、その回転軸の周りでの回転支持体の＋１２０°および／または－１２０°回転によって達成される。

－第１、第２、および第３の巻付システムがそれぞれアクティブ位置、第２の非アクティブ位置、および第１の非アクティブ位置にある第１の位置；
－第１、第２、および第３の巻付システムがそれぞれ第１の非アクティブ位置、アクティブ位置、および第２のアクティブ位置にある第２の位置、
－第１、第２、および第３の巻付システムがそれぞれ第２の非アクティブ位置、第１の非アクティブ位置、およびアクティブ位置にある第３の位置、
各巻付システムの２つの非アクティブ位置のうちの少なくとも１つ、好ましくは両方の非アクティブ位置は、オペレータが保守作業を行うことができる保守位置に対応する。

別の実施形態では、回転支持体が水平回転軸の周りに回転可能に取り付けられる。

一実施形態によれば、各巻付ヘッドは好ましくは回転軸、好ましくは水平回転軸の周りで前記回転支持体上に回動可能に取り付けられた、眼または１つ以上のローラまたはプーリなどのガイド部材を備え、各巻付システムはその回転軸の周りでそのガイド部材を回動させることができるモータを備える。

一実施形態によれば、各巻付システムの保管手段は支持構造体上に取り付けられたマンドレルを備え、各マンドレルは繊維スプールを担持することができ、張力調整システムに関連付けられ、各巻付システムは、マンドレルから巻付ヘッドに向かって繊維を案内して、ヘッドに繊維のウェブを形成することができる案内手段を備える。

一実施形態によれば、各巻付システムは、複数の巻付ヘッド、例えば２つ又は３つの巻付ヘッドを備え、各巻付ヘッドは例えば、同じ鉛直面内に配置された回転軸を備えて互いに上下に配置され、マシンは好ましくは複数の本体を回転駆動することができる変位システムを備え、その個数は各巻付システムの巻付ヘッドの個数に対応し、繊維を前記本体に同時に巻き付けるために、巻付手段に対する本体の相対変位を実行する。

一実施形態によれば、変位システムは、その端部によって前記本体を運ぶことができる第１の多関節ロボットと第２の多関節ロボットとを備え、その結果、本体は第１の多関節ロボット上の第１の端部によって、および第２の多関節ロボット上の第２の端部によって、その長手方向回転軸の周りに回転可能に取り付けられ、２つの多関節ロボットのうちの少なくとも１つはその長手方向軸の周りで前記本体を回転させるための駆動モータを備える。このような２ロボット変位システムは高い変位速度および加速度、したがって高い生産速度、ならびに合理的な材料および設置コストを保証しながら、大きな物体を運ぶことを可能にする。加えて、そのような変位システムは３つの寸法全てにおいて本体の正確な変位を可能にし、良好な巻付品質をもたらす。このマシンは、タンクのライナを構成する本体を有する高圧タンクの製造に特に有利である。

一実施形態によれば、各多関節ロボットは、多関節ロボットの端部手首に組み付けられ、好ましくは自動で、本体の管状端部をクランプすることができるクランプチャックを担持する支持ベースプレートを備える取付装置を備え、第１および／または第２の多関節ロボットのクランプチャックは本体をその長手方向軸の周りで回転させるための駆動モータに接続される。

一実施形態によれば、２つのチャックのうちの少なくとも１つは、本体が２つの取り付け装置に組み付けられるときに、いかなる過静的な問題も回避するために、１つまたは複数の自由度でそのベースプレートに取り付けられる。

一実施形態によれば、各クランプチャックはクランプチャックの長手方向軸が多関節ロボットの手首の最後の回転軸に対して垂直に配置されるようにベースプレート上に取り付けられ、したがって、取り付け装置は本体の長手方向軸が多関節ロボットの最後の軸に対して垂直に配置されるように本体を担持することができる。この種の取り付けは、糸巻き作業のための本体の最適化された三次元の変位を可能にし、また、本体を把持し、ロボットからの巻付手段の対向する側面に配置することを可能にする。

一実施形態によれば、第１および第２の多関節ロボットのクランプチャックはそれぞれ、本体をその長手方向軸の周りで回転させるための駆動モータに接続される。ライナの場合、各クランプチャックの電動化は、巻付作業中のライナのねじれを防止する。

別の実施形態によれば、各巻付システムが上述のように、いくつかの巻付ヘッドを備えるとき、変位システムはいくつかの本体を運ぶことができ、各多関節ロボットはいくつかのクランプチャックが上下に取り付けられた第２のパネルを備えたベースプレートを備え、各本体は、一端によって、第１の多関節ロボットのクランプチャックと、第２の多関節ロボットのクランプチャックとに接続される。

一実施形態によれば、変位システムは、それぞれが６軸型ロボットによって形成される第１の多関節ロボットおよび第２の多関節ロボットを備える。このような６軸ロボットはロボットに対する巻付手段の対向面での本体の巻付及び把持及び配置のために、本体の最適な移動を保証する。

一実施形態によれば、第１の多関節ロボットおよび第２の多関節ロボットはそれらの基部によってレール上に摺動可能に取り付けられ、その結果、２つのロボット間の中心距離、特に、それらの第１の垂直回転軸間の中心距離は、本体の長さに適合させることができる。

一実施形態によれば、巻付手段は変位システムの第１の側に配置され、マシンは巻付手段に対向する変位システムの第２の側に配置され、変位システムが本体を把持することが可能であり、好ましくは、少なくとも２つの本体を受容することが可能な積み降ろしベンチをさらに備える。

本発明の別の目的は、並んで配置されたいくつかのマシンと、レール上で移動可能に取り付けられた多関節ロボットを備え、巻付マシンの積み降ろしベンチから本体を把持し、前記積み降ろしベンチ上に本体を配置させることができる把持装置を備えた移送システムとを備え、前記移送システムは好ましくは入口ベンチおよび出口ベンチをさらに備え、前記レールは巻付マシンの変位システムとは反対側の巻付マシンの積み降ろしベンチの側に配置される。

本考案の別の目的は、少なくとも１つの連続繊維を本体上にフィラメント巻きすることを含む繊維強化部品を製造するための方法であって、フィラメント巻き付けが、上述のように、フィラメント巻付マシンまたは設備によって実行されることを特徴とする方法である。

本方法の一実施形態によれば、高圧タンクなどの繊維強化部品の製造のために、本体はライナを構成し、繊維強化部品はライナおよび繊維巻付から形成され、ライナは好ましくは実質的に円筒形の中央部分と、第１および第２のドーム形状の丸みを帯びた端部とを備え、ライナは端部に、２つの多関節ロボットの端部に取り付けるためのスピンドルを備える。

別の実施形態では、本体はマンドレルを構成し、繊維強化部品は繊維巻付から形成される。

本発明は、添付の概略図を参照して、本発明の２つの現在好ましい特定の実施形態の以下の詳細な説明の過程で、よりよく理解され、さらなる目的、詳細、特徴、および利点がより明らかになるのであろう。

－図１は、２つのロボットによって運ばれる本体上に繊維を巻き付ける動作中の、本発明によるフィラメント巻付マシンの概略斜視図である。

－図２は、図１と同様の、本体アンロード動作時の斜視図である。

－図３は、図１に示すマシンの上面図である。

－図４は、図１に示すマシンの側面図である。

－図５は、いくつかのフィラメント巻付マシンを備える設備の概略上面図である。

－図６は本発明の第２の実施の形態に係るフィラメント巻付マシンの概略斜視図であり、図７及び図８は、それぞれ図６に示す装置の上面図及び側面図である。

図１～図４を参照すると、本発明によるフィラメント巻付マシン１は、ここではタンクの生産のためのライナ９によって形成された本体上にウェブの形態のいくつかの繊維を巻き付けるために使用される。ライナは、主長手方向軸Ａを有し、円筒形の中央部分と、取り付けスピンドル９１を備えた２つの端部ドームとを備える。

巻付マシンは、巻付手段２と、ライナ９を担持する変位システム３と、積み降ろし台またはステーション４とを備える。

巻付手段２は、回転支持体または回転コンベア２３に取り付けられた第１の巻付システム２０ａおよび第２の巻付システム２０ｂを備える。カルーセル２３は、床フレーム２４上の鉛直回転軸Ｂを中心に回転可能に取り付けられており、マシン制御ユニットによって制御されるモータ２５によって回転駆動可能である。２つの巻付システム２０ａ、２０ｂは、軸Ｂを通る第１の垂直面Ｐ１（図３）の両側に配置される。各巻付システムは、繊維保管手段に関連する巻付ヘッドを備える。

カルーセルの平面Ｐ１の第１の側面上に配置された第１の巻付システム２０ａは、第１の保管手段２２ａに関連する第１の巻付ヘッド２１ａを備える。第１の巻付ヘッドはここではカルーセルに固定された第１の支持体２６ａ上の横軸Ｃの周りに回転可能に取り付けられた配置ローラによって形成されたガイド部材を備え、前記第１の支持体２６ａは平面Ｐ１から延在して巻付ヘッドを前記平面Ｐ１から離間させる。第１の保管手段２２ａは、連続繊維スプールを受け入れるための心棒を備える。マシンは８本の繊維のウェブを巻き付けるように設計されているので、第１の保管手段は８本の心棒を備える。マンドレルは、実質的に平面Ｐ１内でカルーセルに固定された支持フレーム２７上に取り付けられる。第１の巻付装置はまた、それ自体公知の第１の案内手段（図示せず）を備え、巻付糸から巻き出された繊維を、繊維が実質的に端から端まで配置されたウェブの形態で案内部材に案内する。第１の巻付システムはウェブの各繊維の表面張力を調整する表面張力調整システム２８ａを備え、第１のマンドレルに関連する第１の表面張力調整モータを備え、これらの第１のモータはカルーセルの第２の側に配置される。第１の巻付ヘッド２１ａは、ウェブの形態の繊維をガイド部材にガイドするために、第１のヘッドと平面Ｐ１との間にクリアランスを提供するために、マンドレル２２ａよりも平面Ｐ１から離れて配置される。

このマシンは、樹脂予備含浸繊維スプールと共に使用することができる。繊維スプールが支持フィルムを備えている場合、保管手段は、繊維スプールが巻き戻されるときに支持フィルムをローラ上に巻き戻すための巻き戻しマンドレルを備えてもよい。このマシンは乾燥繊維スプールと共に使用することもでき、この場合、第１の巻付システムは、巻付作業中に繊維に樹脂をインラインで塗布するための樹脂塗布システムを備えている。含浸システムは例えば、いわゆる湿潤巻付処理のために、平面Ｐ１と第１の巻付ヘッドとの間の空間に配置された樹脂含浸タンクを備える。

第２の巻付システム２０ｂは第１の巻付システム２０ａと同一であり、第２の支持体２６ｂ上の横軸Ｃの周りに回動可能に取り付けられた第２の巻付ヘッド２１ｂと、第２の張力調整モータ２８ｂに関連する第２の心棒を備える第２の保管手段２２ｂと、案内手段（図示せず）と、任意選択的に樹脂塗布システムとを備える。第２のマンドレルは同じ支持フレーム２７に取り付けられ、第２の張力調整モータ２８ｂはカルーセルの第１の側に配置される。

本実施形態では、第１の巻付ヘッドおよび第２の巻付ヘッドが、軸Ｂを通る平面Ｐ２の両側に、平面Ｐ１に垂直に配置され、ヘッドは平面Ｐ２とそれぞれの保管手段との間に配置される。

変位システム３は、ライナを運ぶための２つの多関節アームまたはロボット３０ａ、３０ｂを備え、多関節ロボットは端部に、ライナをその端部スピンドル９１によって２つの多関節ロボットに取り付けるための取り付けデバイス３３を備える。

各多関節ロボットは、それ自体公知の６軸型ロボットであり、地面に固定され、多関節ロボットの端部手首３２に組み付けられた取付装置３３を有する。図１を参照すると、各多関節ロボットは回転軸Ｄ１～Ｄ６の周りで互いに対して旋回するように取り付けられた様々なセクション３１ａ～３１ｇを備え、第１のセクションまたはベース３１ａは地面に固定され、第２のセクション３１ｂは横軸Ｄ１の周りで、ベース３１ａ上で移動可能に取り付けられ、端部セクション３１ｇは集合体軸としても知られる最後の回転軸Ｄ６に沿って取り付け装置を組み立てるための集合体ベースプレートを形成する。最後の３つのセクション３１ｅ、３１ｆ、および３１ｇは、軸Ｄ４の周りに回転可能に取り付けられたロボットの端部手首３２を形成する。

装着装置３３は、装置が手首３２に装着される第１のプレート３４ａと、第１のプレートに直交する第２のプレート３４ｂとからなるＬ字型の基盤プレートを備え、クランプチャック３５、例えば、それ自体公知の旋盤チャックを有し、例えば空気圧式の３つの自動クランプジョーを備え、ライナの主軸を自動的にクランプしてアンクランプすることができる。第２のプレートに取り付けられたクランプチャックは、ロボットの最後の軸Ｄ６に垂直なチャック軸を有する。クランプチャック３５は、ベースプレートの第１のプレート３４ａの下に位置し、マシン制御ユニットによって制御される駆動モータ３６ａ、３６ｂに接続され、ライナをその軸Ａの周りに回転させる。好ましくは第１のロボット３０ａが制御ユニットによって制御される第１のマスタ駆動モータを備え、第２のロボット３０ｂはマスタ駆動モータと同期する第２のスレーブ駆動モータを備える。

２つの多関節ロボットは、互いに隣り合って床に固定される。図３を参照すると、２つの巻付システムを担持するカルーセル２３は、ロボットの第１の軸Ｄ１を通る平面Ｐ３の第１の側に配置される。この実施形態では、軸Ｂが軸Ｄ１から等距離にあり、平面Ｐ３に垂直な中央垂直平面Ｐ４に位置する。

積み降ろしベンチ４は、平面Ｐ３の第２の側で、２つの多関節ロボットに対してカルーセルの反対側に配置される。ベンチは、床上に置かれるか、または床に固定される支持構造を備え、２つのライナを受容することができ、ライナの軸線Ｂは平面Ｐ３に平行に配置され、支持構造は、ライナごとに２つの受容システム４１ａ、４１ｂを備え、その上にライナをその端部スピンドルによって配置することができる。

カルーセルはその軸Ｂの周りで＋１８０°または－１８０°の回転によって２つの位置の間で変位させることができる。図１、３、および４に示されるカルーセルの第１の位置では第１の巻付システム２０ａがアクティブ位置にあり、そのヘッドは２つの多関節ロボットによって担持されるライナ上でのフィラメント巻き付け作業に使用することができる。第２の巻付システム２０ｂは、保守位置に対応する非アクティブ位置にある。カルーセルのこの位置では、平面Ｐ１は平面Ｐ３に平行であり、平面Ｐ２およびＰ４は一致する。

巻付動作は、巻付ヘッド２０ａに対してライナを変位させるようにプログラムされた経路に沿って２つの多関節ロボットを駆動するマシン制御ユニット、ならびに、ライナをその軸Ａの周りに回転させるための駆動モータ３６ａ、３６ｂ、および、ヘッド２０ａをその回転軸の周りに回転させるためのモータによって実行される。

第１の巻付システムを用いた巻付動作中、オペレータは、保守位置にある第２の巻付システムに対して完全な安全性で保守作業を実行することができる。特に、オペレータは第２の巻付装置のスプールを交換し、新しいスプールの繊維を、ガイド手段を通してガイド部材に通すことができる。オペレータはまた、第２のヘッドおよび／またはガイド手段のロールおよび／またはローラ上の洗浄および／または交換操作、および／または樹脂塗布システム上の操作を行うことができる。

第１の巻付システムのスプールを変更する必要がある場合、回転台は、マシン制御ユニットを介してモータ２５を駆動することによって、その軸Ｃを中心に１８０°にわたって回転させることによって、その第２の位置に移動される。この第２の位置では第２の巻付システム２０ｂが、巻付動作がその巻付ヘッド２１ｂを介して実行されることを可能にするアクティブ位置にあり、一方、第１の巻付システムは保守作業、特にスプールの交換のための保守位置にある。

ライナフィラメント巻付作業の終わりに、ライナは巻付システムとは反対側の平面Ｐ３の側の２つの多関節ロボットによって変位され、図２に示されるように、台の受容システム上にライナを配置させる。次いで、取り付け装置の自動クランプチャック３５はスピンドルを解放するように制御され、多関節ロボットは、クランプチャックを、ライナの軸Ａに平行な外向き並進運動で移動させ、したがって、クランプチャック３５からスピンドルを解放するように制御される。次に、多関節ロボットを制御して、ベンチから新しいライナを把持し、新しい巻付動作のために巻付システムの前でそれを傾斜させることができる。

図３に示すように、マシンは、多関節ロボット３０ａ、３０ｂおよび巻付手段２を囲む障壁５１を備え、ロボットおよび巻付システムがアクティブ位置に配置される第１の区域５３にアクセスするための第１の扉５２と、巻付システムが保守位置に配置される第２の区域５５にアクセスするための第２の扉５４とを備える安全エンクロージャ５を有利に備える。障壁はカルーセルが回転することを可能にしながら、第２の扉を介して第１の区域内の保守位置で巻付システムにアクセスするオペレータが第１の区域内のアクティブ位置で巻付システムにアクセスすることができないように、巻付手段を支持フレームにできるだけ近く包囲する。ロボットとベンチ４との間のバリア部分５１ａはベンチからのライナのローディングおよびロボットによるベンチ上へのライナのアンローディングを可能にするために、低減された高さを有する。

別の実施形態によれば、カルーセルおよび多関節ロボットは平面Ｐ４から軸Ｂがオフセットされた状態で床上に配置され、その結果、アクティブ位置にある巻付システムのヘッドは平面Ｐ４に配置され、その回転軸Ｃは平面Ｐ４に配置される。

別の実施形態によれば、２つの巻付システムは、平面Ｐ１の両側のカルーセル上に対称的に配置され、２つの巻付システムの回転軸Ｃは一致する。

一実施形態によれば、２つの多関節ロボットは、ライナの長さに従ってロボットの軸Ｄ１間の中心間距離を適合させることができるように、レール上のそれらの基部によって摺動可能に取り付けられ、中心間距離は、好ましくはロボット基部をレール上の所定の位置にロックすることによって、巻付動作中に固定される。

有利には、第１の巻付システムおよび第２の巻付システムはそれぞれ、フィラメント巻付の開始時に手動の介入なしに繊維または繊維のウェブを自動的に本体に取り付けることを可能にする自動取り付け装置と、巻き付けの終了時に繊維または繊維のウェブを自動的に切断することを可能にする自動切断装置とを備える。

図５は上述のような２つの巻付マシン１ａ、１ｂを備える巻付設備を示し、各々は、２つのロボットを備える移動システム３ａ、３ｂと、２つの巻付システムを担持するカルーセルを備える巻付手段２ａ、２ｂと、積み降ろしベンチ４ａ、４ｂとを備える。２つのマシン１ａ、１ｂは並んで配置され、マシンの平面Ｐ３は一致している。この設備はまた、６軸ロボットタイプの移送ロボット６１と呼ばれる多関節ロボットを含む移送システム６を含み、この多関節ロボットは、平面Ｐ３に平行に配置されたリニアレール６２上で、巻付マシンの多関節ロボットとは反対側のベンチ４ａ、４ｂの側に取り付けられる。移送ロボットはその手首に、その端部スピンドルによってライナを自動的に把持することができるグリップ装置６３を取り付けられる。この設備はまた、ライナを受け入れるように設計されたレールの第１の端部にある第１の入口ベンチ６４と、フィラメント巻付作業後に得られた強化ライナを受け入れるように設計された第２の出口ベンチ６５とを備える。入力ベンチおよび出力ベンチは例えば、巻付マシンのベンチ４ａ、４ｂと同一であり、２つのライナを受け入れることができる。移送ロボットは入力ベンチからライナを把持して巻付マシン上に配置し、巻付マシンベンチから補強ライナを把持して出力ベンチ上に配置するために使用される。このシステムはライナおよび補強ライナの流れを効率的に管理し、高い生産速度を達成することを可能にする。

図６～図８は、巻付手段１０２と、ライナ９を担持する移動装置１０３と、積み降ろしベンチ１０４とを備える第２のタイプのフィラメント巻付マシン１０１を示している。

巻付手段１０２は、回転支持体またはカルーセル１２３上に取り付けられた３つの巻付システム、すなわち、それぞれ１２０ａ、１２０ｂ、および１２０ｃと称される第１、第２、および第３の巻付システムを備える。カルーセル１２３は、床面に固定されたフレーム１２４上の鉛直回転軸Ｂ´を中心に回転可能に取り付けられており、マシンの制御部によって制御されるモータ（図示せず）によって回転駆動可能である。カルーセルは、互いに１２０°で配置された３つの側面を定義する三角形の支持構造１２７を備え、各面に巻付システムが取り付けられている。それぞれの巻付装置は、繊維保管手段１２２ａ～ｃに関連する巻付ヘッド１２１ａ～ｃを備える。各巻付ヘッドは、ここでは全てアームに取り付けられた、幾つかの組のプーリ、中間ローラ、及び最終配置ローラによって形成されたガイド部材を備え、前記アームはカルーセルに固定された支持体１２６上の横軸Ｃ´の周りに回転可能に取り付けられ、前記支持体は１つの面から外側に延び、軸Ｃ´は互いに１２０°で配置される。各繊維は、各アセンブリの１つのプーリを通過し、次いで、中間ローラおよび最終配置ローラを通過する。図示の形態では、巻付ヘッドは、面上の中心にあり、軸Ｃ´が軸Ｂ´を通るように半径方向外向きに延在する。別の実施形態では、ヘッドが支持構造の側面の側にオフセットされる。巻付システムごとに、保管手段は、連続繊維の巻付枠を受け入れるための心棒を備える。マンドレルは、片側に組み立てられた支持板上に取り付けられる。各マンドレルは、張力制御モータ１２８に関連付けられる。ローラ１７１、１７２によって形成されるガイド手段はスプールから巻き出された繊維をガイド部材に向かってガイドすることを可能にし、繊維は、最終配置ローラのレベルで、繊維が実質的に端から端まで配置されるウェブの形態である。各巻付システムは、平面Ｐ１と巻付ヘッドとの間の空間に配置された樹脂含浸タンクによって形成された樹脂塗布システム１７３を備える。

変位システム１０３はライナ９を運ぶための多関節ロボット１３０を備え、多関節ロボットの手首はその端部スピンドルによってライナを運ぶためのグリップ装置１３３を端部に備えている。この場合、多関節ロボットは、その基部によって床に固定された６軸ロボットである。グリップ装置１３３は、手首に接続され、手首の反対側に２つのＬ字形ベースプレート１３４を担持する梁１３７を備える。各ベースプレートは、梁上に取り付けられる第１のプレートと、第１のプレートに垂直な第２のプレートとを備え、第１のプレートは、ライナのスピンドルを自動的にクランプおよびアンクランプするための上述のものと同様に、クランプチャック１３５を担持し、チャック軸は、ロボットの最後の軸Ｄ６に垂直に、梁に平行に配置される。２つのベースプレートは、梁に沿って間隔を空けて配置される。有利には、ベースプレートのうちの少なくとも１つ、好ましくは両方のベースプレートは、それらの間隔をライナの長さに適合させることができ、かつライナの自動把持および配置を可能にするために、それらの第１のプレートによって梁上に摺動可能に取り付けられる。梁上の各ベースプレートの並進運動は、マシン制御ユニットによって制御されるモータによって保証される。２つのチャック１３５のうちの１つは、マシン制御ユニットによって制御される駆動モータ１３６に接続され、ライナをその軸Ａの周りに回転させる。あるいは各チャックが駆動モータに接続される。

多関節ロボットに対してカルーセルの反対側に配置されたベンチ１０４は、２つのライナを受容することができ、各ライナに対して、ここではフォークから形成された２つの受容システム４１ａ、４１ｂを備え、ベンチ上の位置決めは、図６に示されるように、ライナの長さに適合させることができる。

カルーセルは、各変位システムをアクティブ位置と２つの非アクティブ位置との間で変位させるために、その軸Ｂ´を中心に＋１２０°または－１２０°の回転によって３つの位置の間で移動させることができる。図６～図８に示されるカルーセルの第１の位置では第１の巻付システム１２０ａがアクティブ位置にあり、そのヘッドは多関節ロボットによって担持されるライナ上でのフィラメント巻付作業に使用することができる。第２の巻付システム１２０ｂおよび第３の巻付システム１２０ｃはそれぞれ、第２の非アクティブ位置にあり、第１の非アクティブ位置では、上述のように、保守作業を実行することができる。

＋１２０°（時計回り）の回転により、カルーセルは、第１、第２、および第３の巻付システムが、それぞれ第１の非アクティブ位置、アクティブ位置、および第２の非アクティブ位置にある第２の位置になる。

＋１２０°のさらなる回転は、カルーセルを、第１、第２、および第３の巻付システムが、それぞれ第２の非アクティブ位置、第１の非アクティブ位置、およびアクティブ位置にある第３の位置にする。

巻付システムは、１２０°の連続的な回転によって、次々に巻付動作のために使用することができ、巻付システムは、第１の非アクティブ位置および／または第２の非アクティブ位置に配置されたときに、新しいスプールを再装填することができる。

別の使用形態によれば、マシンは、炭素繊維をライナ上に巻き付け、続いてガラス繊維を最終的に巻き付けるために使用される。第１の巻付システムおよび第２の巻付システムは例えば、炭素繊維の巻付作業を実行するために使用され、一方、第３のシステムは、ガラス繊維の巻き付け作業のために使用される。

本発明は様々な特定の実施形態に関連して記載されているが、それに限定される手段はなく、記載された本手段の全ての技術的等価物ならびにそれらの組合せを含むことはそれらが本発明の範囲内にある場合に明白である。

図１は、２つのロボットによって運ばれる本体上に繊維を巻き付ける動作中の、本発明によるフィラメント巻付マシンの概略斜視図である。 図２は、図１と同様の、本体アンロード動作時の斜視図である。 図３は、図１に示すマシンの上面図である。 図４は、図１に示すマシンの側面図である。 図５は、いくつかのフィラメント巻付マシンを備える設備の概略上面図である。 図６は本発明の第２の実施の形態に係るフィラメント巻付マシンの概略斜視図である。 図７は、図６に示す装置の上面図及び側面図である。 図８は、図６に示す装置の上面図及び側面図である。

Claims (10)

1. 主縦軸（Ａ）を有する本体（９）上に少なくとも１つの連続繊維を巻き付けるためのフィラメント巻付マシン（１、１０１）であって、
   繊維保管手段に関連する少なくとも１つの巻付ヘッドを備える巻付手段（２、１０２）と、
   本体（９）をその長手方向軸（Ａ）の周りに回転させることができ、かつ、繊維を前記本体に巻き付けるための前記巻付手段に対する前記本体の相対変位を行うことができる変位システム（３、１０３）と、を備え、
   前記巻付手段（２、１０２）が、少なくとも２つの巻付システム（２０ａ、２０ｂ、１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）が取り付けられた回転軸（Ｂ、Ｂ´）の周りに回転可能に取り付けられた回転支持体（２３、１２３）を含み、
   前記巻付システムが、保管手段（２２ａ、２２ｂ、１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃ）に関連する巻付ヘッド（２１ａ、２１ｂ、１２１ａ、１２ｂ、１２１ｃ）を含み、
   前記回転支持体をその回転軸（Ｂ、Ｂ´）の周りに回転させることによって、各巻付システムを、その巻付ヘッドを介する繊維巻付のためのアクティブ位置と、オペレータが保守作業を行うことができる非アクティブ位置とに移動させることができる、ことを特徴とするフィラメント巻付マシン。
2. 前記回転支持体（２３、１２３）は、垂直回転軸（Ｂ、Ｂ´）の周りに回転可能に取り付けら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巻付マシン。
3. 前記回転支持体（２３）は２つの巻付システム（２０ａ、２０ｂ）を担持し、
   各巻付システムはアクティブ位置と非アクティブ位置との間を移動可能であり、
   その２つの位置の間の各巻付システムの機動は、２つの位置の間の回転軸（２３）の周りの回転支持体の１８０°および／または－１８０°の回転によって達成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のマシン。
4. 前記回転支持体が第１、第２、および第３の巻付システム（１２０ａ、１２０ｂ、１２０ｃ）を担持し、
   それぞれが、アクティブ位置と２つの非アクティブ位置との間で移動可能であり、
   その３つの位置の間での各巻付システムの機動が、３つの位置の間で、その回転軸（Ｂ´）の周りでの前記回転支持体の＋１２０°および／または－１２０°回転によって達成されることを特徴とする、請求項１または２に記載のマシン。
5. 各巻付ヘッド（２１ａ、２１ｂ、１２１ａ、１２ｂ、１２１ｃ）が、水平回転軸（Ｃ、Ｃ´）の周りで前記回転支持体（２３、１２３）上に回動可能に取り付けられたガイド部材を備え、
   各巻付システムが、そのガイド部材をその回転軸の周りで回動させることができるモータを含むことを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のマシン。
6. 前記変位システム（３）が、その端部によって前記本体を運ぶことができる第１の多関節ロボット（３０ａ）及び第２の多関節ロボット（３０ｂ）を含み、
   その結果、前記本体が、第１の端部によって前記第１の多関節ロボット（３０ａ）に、および第２の端部によって前記第２の多関節ロボットに回転可能に取り付けられ、前記２つの多関節ロボットのうちの少なくとも１つが、前記本体をその長手方向軸の周りに回転させるための駆動モータ（３６ａ、３６ｂ）を備えることを特徴とする、請求項１～５のいずれか一項に記載のマシン。
7. 前記巻付手段（２、１０２）は、前記変位システム（３、１０３）の第１の側に配置され、前記マシンは、前記変位システムが本体を把持することができ、前記変位システムが本体を置くことができ、前記巻付手段に対向して前記変位システムの前記第２の側に配置された積み降ろしベンチ（４、１０４）をさらに備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のマシン。
8. 横に並べて配置された請求項７に記載のいくつかのマシンと、
   レール（６２）上で移動可能に取り付けられた多関節ロボットを含み、前記巻付マシンの前記積み降ろしベンチから本体を把持し、前記積み降ろしベンチ上に本体を配置させることができる把持装置（６３）が設けられた移送システム（６）と、を備えることを特徴とするフィラメント巻付設備。
9. 少なくとも１つの連続繊維の本体上へのフィラメント巻き付けを含む繊維強化部品の製造法であって、
   前記フィラメント巻き付けが、請求項１～７のいずれか一項に記載のフィラメント巻付マシンまたは請求項８に記載の設備によって行われることを特徴とする、繊維強化部品の製造法。
10. 高圧容器のような繊維強化部品を製造するための、請求項９に記載の方法であって、前記本体がライナを構成し、前記繊維強化部品が、前記ライナと前記繊維巻付とによって形成されることを特徴とする方法。

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