フィラメントワインディング成形における樹脂含浸量測定方法と樹脂含浸量測定装置
【課題】樹脂含浸部をフィードバック制御するフィラメントワインディング成形において、繊維に対する樹脂含浸量を精密且つ連続的に測定することが可能な樹脂含浸量測定方法とその装置を提供する。
【解決手段】樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆの静電容量を計測し、この計測結果に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定する。具体的には、静電容量センサ２１を構成する２枚の並行平板２４・２４の間を、樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆを非接触で走行させて静電容量の変化を計測することにより、繊維Ｆに含浸されている樹脂量を連続的に測定する。
【解決手段】樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆの静電容量を計測し、この計測結果に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定する。具体的には、静電容量センサ２１を構成する２枚の並行平板２４・２４の間を、樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆを非接触で走行させて静電容量の変化を計測することにより、繊維Ｆに含浸されている樹脂量を連続的に測定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメントワインディング成形において、繊維に含浸された樹脂量を測定する樹脂量測定方法と樹脂量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィラメントワインディング装置は、繊維の供給部、繊維に樹脂を含浸させる樹脂含浸部、および、繊維を被巻付部材に巻き付ける巻付部などから構成されるが、これら樹脂含浸部と巻付部との間に、繊維に対する樹脂含浸量の測定装置を設けて、測定結果を樹脂含浸部にフィードバックすることは、例えば特許文献１に記載されており公知である。そこでは、樹脂含浸部を経た繊維の所定長さの重量を計測し、その計測結果に基づいて樹脂含浸量を測定している。具体的には、樹脂含浸部から所定長さの繊維を引き出し、当該繊維の両端部を支承した状態で、その重量を計測している。
【０００３】
以上のように樹脂含浸部をフィードバック制御すると、繊維に対する樹脂含浸量を所定の一定範囲に維持して、良質なフィラメントワインディング成形品を安定的に得ることができる。繊維を被巻付部材に巻き付ける前に含浸不良を検知できることから、不良品の発生を抑えることもできる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０９９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の態様では、重量を計測するためには繊維を把持する必要があり、繊維の流れを止めることなく連続的に測定を行うことは困難であり、フィラメントワインディング成形の高速化に対応できない。また、把持部材や重量計測部の荷重計が繊維に接触するため、樹脂が把持部材等に転移して樹脂含有量が変動するおそれもある。
【０００６】
加えて、繊維の両端部を常に一定の力で支承するのは極めて困難であること、およびこの種のフィラメントワインディング成形において繊維に含浸される樹脂量は０．５ｇ／ｍ程度と極めて微量であることなどに鑑みると、支承する力における僅かな誤差が、樹脂含浸量の測定値に多大な影響を及ぼし、正確に樹脂含有量を測定することは実質上不可能であると言わざるを得ない。含浸される樹脂量が極めて微量であることから、ある程度の長さの繊維の重量を計測する必要があり、樹脂量測定装置が大型化する不利もある。
【０００７】
本発明の目的は、樹脂含浸部をフィードバック制御するフィラメントワインディング成形において、繊維に対する樹脂含浸量を精密且つ連続的に測定することが可能な樹脂含浸量測定方法とその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る樹脂含浸量測定方法は、樹脂が含浸された繊維の静電容量を計測し、この計測結果に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とする。具体的には、静電容量センサを構成する２枚の並行平板の間を、樹脂が含浸された繊維を非接触で走行させて静電容量の変化を計測することにより、繊維に含浸されている樹脂量を連続的に測定する。
【０００９】
本発明の他の樹脂含浸量測定方法は、樹脂が含浸された繊維の厚みを光電方式で計測することにより、繊維に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とする。具体的には、繊維の幅方向から、樹脂が含浸された繊維に対して光を照射する投光素子と、投光素子と繊維を挟んだ対向位置に設けられて、樹脂が含浸されている繊維の表面形状に対応する画像を撮像する受光素子とを備え、受光素子で得られた像の面積に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定する。
【００１０】
本発明の他の樹脂含浸量測定方法は、繊維の樹脂含浸面に向けて光を照射し、その反射率に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る樹脂含浸量測定装置は、２枚の並行平板を有する静電容量センサと、これら２枚の並行平板の間を、非接触で樹脂が含浸された繊維を走行させる走行装置とを備え、走行装置で繊維を走行させながら、繊維に含浸されている樹脂量を連続的に測定することを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の樹脂含浸量測定装置は、繊維の幅方向から樹脂が含浸された繊維に対して光を照射する投光素子と、投光素子と繊維を挟んだ対向位置に設けられて、樹脂が含浸されている繊維の表面形状に対応する画像を撮像する受光素子と、これら投光素子と受光素子との間を、非接触で樹脂が含浸された繊維を走行させる走行装置とを備え、走行装置で繊維を走行させながら、前記表面形状に対応する画像を撮像することにより、繊維に含浸されている樹脂量を連続的に測定することを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の樹脂含浸量測定装置は、繊維の樹脂含浸面に向けて光を照射する投光素子と、樹脂含浸面で反射した光を受ける受光素子と、樹脂が含浸された繊維を走行させる走行装置とを備え、走行装置で繊維を走行させながら、投光素子から繊維の樹脂含浸面に向けて光を照射するとともに、その反射光を受光素子で受け、受光素子で検出された受光量に基づく反射率より、樹脂に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る樹脂含浸量測定方法および樹脂含浸量測定装置においては、樹脂が含浸された繊維の静電容量を計測し、この計測結果に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定する。つまり、静電容量センサで計測される静電容量は、一対の導体間に位置する物質の種類および体積によって変化するため、この性質を利用して、繊維に対する樹脂の含浸量を測定する。具体的にはまず、繊維と樹脂の素材を特定したうえで、樹脂含浸量の異なる種々の繊維を準備し、各繊維を導体間に配置したときの静電容量を計測してデータベース化しておく。そして、実際に樹脂含浸繊維を走行させたときのセンサの計測結果と先のデータベースとを照合することで、当該繊維に対する樹脂含浸量を測定する。
【００１５】
このように本発明においては、樹脂の含有量に応じて大きく変化する物性値である静電容量に基づいて、樹脂含有量を測定するようにしたので、特許文献１のように荷重計を用いる場合に比べて、樹脂含浸量の精密な計測が可能である。つまり、特許文献１の従来形態では、例えば１メートル当たり０.５ｇといった微妙な重量の変動具合に基づいて樹脂含有量を測定するため、当該含有量を正確に測定することは困難であったが、本発明においては、数センチ長の静電容量センサを通過するときの繊維の物性値の変化を捉えるため、樹脂含有量を格段に正確に測定することができる。これにて、樹脂含浸部に対して精密なフィードバック制御を行って、樹脂含浸量を所定の範囲内で正確に維持することができるので、フィラメントワインディング成形品の品質向上に貢献できる。
【００１６】
樹脂含浸繊維が静電容量センサに対して非接触であると、樹脂が測定部に転移するおそれがなく、樹脂含有量の変動無く繊維を巻付部に送給できる。また、繊維を走行させながら連続的に樹脂含浸量を測定できるため、測定のために製造ラインを停止させる必要がなく、フィラメントワインディング成形の高速化への対応の容易である。さらに、測定装置の小型化が容易であり、既存のフィラメントワインディング装置に対して後付けすることも容易である。
【００１７】
繊維の厚みを光電方式で計測することで、繊維に含浸されている樹脂量を測定する方法および装置によれば、上述の静電容量式の場合と同様に、樹脂含浸繊維に対して非接触の状態で樹脂含浸量を測定できる。したがって、樹脂が測定部に転移するおそれがなく、樹脂含有量の変動無く繊維を巻付部に送給できる。また、繊維を走行させながら連続的に樹脂含浸量を測定できるため、測定のために製造ラインを停止させる必要がなく、フィラメントワインディング成形の高速化への対応の容易である。さらに、測定装置の小型化が容易であり、既存のフィラメントワインディング装置に対して後付けすることも容易である。何よりも繊維の幅方向に配された投・受光素子の間を通過するときの繊維の厚みの変化を捉えるため、樹脂含有量の正確な測定が可能である点で優れている。
【００１８】
繊維の樹脂含浸面に向けて光を照射し、その反射率に基づいて、樹脂に含浸されている樹脂量を測定する方法および装置によれば、上述の静電容量式の場合と同様に、樹脂含浸繊維に対して非接触の状態で樹脂含浸量を測定できる。したがって、樹脂が測定部に転移するおそれがなく、樹脂含有量の変動無く繊維を巻付部に送給できる。また、繊維を走行させながら連続的に樹脂含浸量を測定できるため、測定のために製造ラインを停止させる必要がなく、フィラメントワインディング成形の高速化への対応の容易である。さらに、測定装置の小型化が容易であり、既存のフィラメントワインディング装置に対して後付けすることも容易である。何よりも投光素子からの照射位置を通過するときの樹脂含有繊維の反射率の変化を捉えるため、樹脂含有量の正確な測定が可能である点で優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態） 図１ないし図３に、本発明に係る樹脂含浸量測定方法および樹脂含浸量測定装置を、マンドレル（被巻付部材）Ｍに対して繊維Ｆを巻き付けるフィラメントワインディング装置（以下、ＦＷ装置と記す）に適用した第１実施形態を示す。図２に示すように、このＦＷ装置は、カーボン繊維（以下、単に繊維と記す）Ｆの供給部１、繊維Ｆに樹脂Ｐを含浸させる樹脂含浸部２、および、樹脂Ｐが含浸された繊維ＦをマンドレルＭに巻き付ける巻付部３などから構成される。樹脂含浸部２と巻付部３との間に、繊維Ｆに含浸された樹脂量の測定装置４が設けられており、そこでの測定結果が樹脂含浸部２にフィードバックされる。
【００２０】
繊維Ｆの供給部１は、繊維Ｆが巻回されたボビン６と、ボビン６からの繊維Ｆの解舒を担う解舒装置７とを備えている。解舒された繊維Ｆは、テンション装置８で所定のテンションを付与された後、繊維Ｆを走行させるための駆動ローラ９を経て、樹脂含浸部２に送給される。繊維Ｆは、上下にフラット面を有するテープ状を呈している。
【００２１】
図３に示すように樹脂含浸部２は、樹脂Ｐが溜められる樹脂槽１１と、樹脂槽１１内の樹脂Ｐに下部が浸かった状態で配置される回転ローラ１２と、回転ローラ１２の表面に付着した樹脂Ｐの量を調整するためのナイフエッジ１３とを備えている。ナイフエッジ１３は、回転ローラ１２の表面との間に僅かなクリアランスを有する状態でケース１４内に配置されており、このクリアランスを大小に変更することで、回転ローラ１２の表面に付着した樹脂Ｐの量を調整することができる。回転ローラ１２を繊維Ｆの送給速度に応じた速度で回転させることにより、回転ローラ１２の表面に付着した樹脂Ｐを、回転ローラ１２の上部に触れる繊維Ｆの下面に付着させることができる。繊維Ｆの送給方向における回転ローラ１２の両側のローラ１５・１６は、繊維Ｆの上面に当接して、回転ローラ１２に対する繊維Ｆの接触圧を一定に維持している。
【００２２】
図２に示すように巻付部３は、繊維Ｆをトラバースさせるトラバース装置１９を備えており、樹脂含浸部２を経て樹脂Ｐが付着された繊維Ｆを、トラバース装置１９によりトラバースしながらマンドレルＭに巻き付ける。
【００２３】
本実施形態に係る樹脂量測定装置４は、静電容量センサ２１と、繊維Ｆを走行させる走行装置とを備えている。図１に示すように静電容量センサ２１は、断面が横臥Ｕ字状の基体２３と、この基体２３の上下板部に埋設された導電性の並行平板２４・２４とで構成される。図１および図３において符号２５は、上下の並行平板２４・２４間の静電容量を計測する計測部を示している。なお、両並行平板２４・２４は必ずしも埋設させる必要はなく、基体２３の内部空間に露出されていてもよい。
【００２４】
繊維Ｆの走行装置は、供給部１と樹脂含浸部２との間に配された先の駆動ローラ９と、図２に示すように繊維Ｆの送給方向における静電容量センサ２１の下流側に配された駆動ローラ２７とで構成される。繊維Ｆの送給方向における静電容量センサ２１の両側のローラ２８・２９は、繊維Ｆの上面に当接して、繊維Ｆを並行平板２４・２４に対して非接触かつ平行に走行させる。
【００２５】
並行平板２４・２４間の静電容量は、並行平板２４・２４の対向空間内に位置する物質の種類および体積によって変化する。したがって、この性質を利用して、当該空間内を走行する繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量を測定することができる。つまり、静電容量センサ２１の計測部２５は、繊維Ｆが並行平板２４・２４の対向空間を走行する間、静電容量を連続的に計測しており、その計測結果に基づき、当該繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量を測定する。詳しくは、計測部２５には、樹脂Ｐの含浸量の異なる種々の繊維Ｆを並行平板２４・２４の対向空間内に位置させたときの静電容量の測定結果で構成されるデータベースが記録されており、計測部２５は得られた静電容量の計測値を当該データベースと照合することで、当該繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量を測定する。なお、測定された樹脂Ｐの含浸量は、不図示の表示部に連続的に表示させることができる。
【００２６】
計測部２５で得られた樹脂含浸量の測定結果は、図３に示す制御部３１に送信される。制御部３１には、繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量の最適値と、許容される所定範囲の上限値および下限値とが記録されている。そして制御部３１は、樹脂Ｐの含浸量が最適値より少ない場合は、樹脂含浸部２における樹脂Ｐの付着量を増加させるべく、ナイフエッジ１３の先端を回転ローラ１２の表面から遠ざける方向に、すなわちクリアランスが大きくなる方向にフィードバック制御を行う。逆に、含浸量が最適値より多い場合は、樹脂含浸部２における樹脂Ｐの付着量を減少させるべく、ナイフエッジ１３の先端を回転ローラ１２の表面に近付ける方向に、すなわちクリアランスが小さくなる方向にフィードバック制御を行う。また、樹脂Ｐの含浸量が許容範囲から外れる場合には、繊維Ｆの送給を停止させる。
【００２７】
以上のように、本実施形態に係る樹脂量測定装置４においては、樹脂Ｐの含有量に応じて大きく変化する物性値である静電容量に基づいて、樹脂含有量を測定するようにしたので、特許文献１のように荷重計を用いる場合に比べて、樹脂含浸量の精密な計測が可能となる。これにて、樹脂含浸部に対して精密なフィードバック制御を行って、樹脂含浸量を所定の範囲内で正確に維持することができるので、ＦＷ成形品の品質向上に貢献できる。
【００２８】
非接触で樹脂含有量を測定することができるので、樹脂Ｐが測定装置４に転移するおそれが無く、樹脂含有量の変動無く繊維Ｆを巻付部３に送給できる。また、繊維Ｆを走行させながら連続的に樹脂含浸量を測定できるため、測定のために製造ラインを停止させる必要がなく、ＦＷ成形の高速化への対応の容易である。さらに、測定装置４の小型化が容易であり、既存のＦＷ装置に対して後付けすることも容易である。
【００２９】
（第２実施形態） 図４ないし図６に、本発明に係る樹脂含浸量測定方法および樹脂含浸量測定装置を、マンドレル（被巻付部材）Ｍに対して繊維Ｆを巻き付けるフィラメントワインディング装置（以下、ＦＷ装置と記す）に適用した第２実施形態を示す。図５に示すように、このＦＷ装置は、カーボン繊維（以下、単に繊維と記す）Ｆの供給部１、繊維Ｆに樹脂Ｐを含浸させる樹脂含浸部２、および、樹脂Ｐが含浸された繊維ＦをマンドレルＭに巻き付ける巻付部３などから構成される。樹脂含浸部２と巻付部３との間に、繊維Ｆに含浸された樹脂量の測定装置４が設けられており、そこでの測定結果が樹脂含浸部２にフィードバックされる。
【００３０】
繊維Ｆの供給部１は、繊維Ｆが巻回されたボビン６と、ボビン６からの繊維Ｆの解舒を担う解舒装置７とを備えている。解舒された繊維Ｆは、テンション装置８で所定のテンションを付与された後、繊維Ｆを走行させるための駆動ローラ９を経て、樹脂含浸部２に送給される。繊維Ｆは、上下にフラット面を有するテープ状を呈している。
【００３１】
図６に示すように樹脂含浸部２は、樹脂Ｐが溜められる樹脂槽１１と、樹脂槽１１内の樹脂Ｐに下部が浸かった状態で配置される回転ローラ１２と、回転ローラ１２の表面に付着した樹脂Ｐの量を調整するためのナイフエッジ１３とを備えている。ナイフエッジ１３は、回転ローラ１２の表面との間に僅かなクリアランスを有する状態でケース１４内に配置されており、このクリアランスを大小に変更することで、回転ローラ１２の表面に付着した樹脂Ｐの量を調整することができる。回転ローラ１２を繊維Ｆの送給速度に応じた速度で回転させることにより、回転ローラ１２の表面に付着した樹脂Ｐを、回転ローラ１２の上部に触れる繊維Ｆの下面に付着させることができる。繊維Ｆの送給方向における回転ローラ１２の両側のローラ１５・１６は、繊維Ｆの上面に当接して、回転ローラ１２に対する繊維Ｆの接触圧を一定に維持している。
【００３２】
図５に示すように巻付部３は、繊維Ｆをトラバースさせるトラバース装置１９を備えており、樹脂含浸部２を経て樹脂Ｐが付着された繊維Ｆを、トラバース装置１９によりトラバースしながらマンドレルＭに巻き付ける。
【００３３】
本実施形態に係る樹脂量測定装置４は、図４および図５に示すように、繊維Ｆの幅方向から樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆに対して光を照射する投光素子３５と、投光素子３５と繊維Ｆを挟んだ対向位置に設けられるＣＣＤイメージセンサである受光素子３６と、繊維Ｆを走行させる走行装置とを備えている。投光素子３５および受光素子３６は、互いに対向する投光面３７および受光面３８をそれぞれ備えており、両面３７・３８の上下寸法は、樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆより十分大きく設定されている。繊維Ｆが投光面３７と受光面３８との対向空間を走行する間、投光面３７からは連続的或いは間欠的に光が照射され、受光素子３６では投光素子３５からの投光に応じて連続的或いは間欠的に撮像が行われる。
【００３４】
繊維Ｆの走行装置は、供給部１と樹脂含浸部２との間に配された先の駆動ローラ９と、図５に示すように繊維Ｆの送給方向における投光素子３５および受光素子３６の下流側に配された駆動ローラ２７とで構成される。ローラ２８・２９は、繊維Ｆの上面に当接して、繊維Ｆを投光素子３５および受光素子３６に対して非接触に、かつ、投光面３７および受光面３８に対して垂直な状態で走行させる。
【００３５】
投光面３７からの照射光は、受光面３８に到達するまでに、樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆにより一部が遮られる。このため、受光素子３６では、投光面３７から一部がくり抜かれた形状の画像が得られる。画像の面積は、樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆの上下厚み寸法により変化する。ここで、樹脂Ｐの層と繊維Ｆとのうち、繊維Ｆの厚みは同一であることを考慮すると、受光面３８に作製される画像の面積は、樹脂Ｐの層の厚み、すなわち、繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量により変化する。つまり、本実施形態では、受光素子３６が撮像した画像の面積に基づき、樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆの厚みを計測し、その計測結果から、当該繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量を測定している。なお、測定された樹脂Ｐの含浸量は、不図示の表示部に表示させることができる。
【００３６】
得られた樹脂含浸量の測定結果は、図６に示す制御部３１に送信される。制御部３１には、繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量の最適値と、許容される所定範囲の上限値および下限値とが記録されている。そして制御部３１は、樹脂Ｐの含浸量が最適値より少ない場合は、樹脂含浸部２における樹脂Ｐの付着量を増加させるべく、ナイフエッジ１３の先端を回転ローラ１２の表面から遠ざける方向に、すなわちクリアランスが大きくなる方向にフィードバック制御を行う。逆に、含浸量が最適値より多い場合は、樹脂含浸部２における樹脂Ｐの付着量を減少させるべく、ナイフエッジ１３の先端を回転ローラ１２の表面に近付ける方向に、すなわちクリアランスが小さくなる方向にフィードバック制御を行う。また、樹脂Ｐの含浸量が許容範囲から外れる場合には、繊維Ｆの送給を停止させる。
【００３７】
（第３実施形態） 図７に、本発明に係る樹脂含浸量測定方法および樹脂含浸量測定装置の第３実施形態を示す。ここでは、繊維Ｆの樹脂含浸面に光を照射したときの反射率が、樹脂Ｐの含浸量により変化する性質を利用して、繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量を測定する。詳しくは、投光素子３５および受光素子３６を繊維Ｆの走行経路の下方に配置して、投光素子３５から繊維Ｆの下面（樹脂含浸面）に向けて斜め上方に光を照射し、その反射光を受光素子３６で受光している。樹脂含浸面における反射率は、投光素子３５からの投光量と、受光素子３６での受光量との比から求められ、この反射率に基づいて、繊維Ｆに含浸されている樹脂量を測定する。それ以外の点は、先の第２実施形態と同様であるので、同じ部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
（第４実施形態） 図８に、本発明に係る樹脂含浸量測定方法および樹脂含浸量測定装置の第４実施形態を示す。ここでは、ある地点から樹脂含浸面までの距離が、樹脂Ｐの層の厚み、つまり、繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量により変化する点に着目し、当該距離の計測結果に基づき樹脂Ｐの含浸量を測定する。具体的には、レーザ光の投光素子３５および受光素子３６を備えるレーザ光ユニット４１を、繊維Ｆの走行経路の下方に配置し、投光素子３５から繊維Ｆの下面（樹脂含浸面）に向けて斜め上方にレーザ光を照射する。そして、樹脂含浸面で反射されたレーザ光の受光素子３６における受光位置に基づき、投光素子３５から樹脂含浸面までの距離を計測し、計測された距離に基づいて樹脂量を測定する。樹脂含浸面におけるレーザ光照射部分の上方に設けられたローラ４２は、繊維Ｆの上面に当接して、レーザ光ユニット４１に対する繊維Ｆの走行位置を一定に維持している。それ以外の点は、先の第２実施形態と同様であるので、同じ部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
以上のように、第２ないし第４実施形態に係る樹脂量測定装置４によれば、樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆに対して非接触で樹脂含有量を測定することができるので、樹脂Ｐが測定装置４に転移するおそれが無く、樹脂含有量の変動無く繊維Ｆを巻付部３に送給できる。また、繊維Ｆを走行させながら連続的に樹脂含浸量を測定できるため、測定のために製造ラインを停止させる必要がなく、ＦＷ成形の高速化への対応の容易である。さらに、測定装置４の小型化が容易であり、既存のＦＷ装置に対して後付けすることも容易である。何よりも繊維Ｆの厚み変化や反射率、あるいは投光素子３５から樹脂含浸面までの距離などの変化を捉えて、これに基づいて樹脂含有量を測定するため、従来形態よりも格段に正確な測定が可能である点で優れている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る樹脂含浸量測定装置の構成図である。
【図２】第１実施形態に係るＦＷ成形を説明するための斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る樹脂含浸量測定装置および樹脂含浸部の構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る樹脂含浸量測定装置の構成図である。
【図５】第２実施形態に係るＦＷ成形を説明するための斜視図である。
【図６】第２実施形態に係る樹脂含浸量測定装置および樹脂含浸部の構成図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る樹脂含浸量測定装置の構成図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る樹脂含浸量測定装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
４ 樹脂量測定装置
２１ 静電容量センサ
２４ 並行平板
３５ 投光素子
３６ 受光素子
Ｆ 繊維
Ｐ 樹脂
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメントワインディング成形において、繊維に含浸された樹脂量を測定する樹脂量測定方法と樹脂量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィラメントワインディング装置は、繊維の供給部、繊維に樹脂を含浸させる樹脂含浸部、および、繊維を被巻付部材に巻き付ける巻付部などから構成されるが、これら樹脂含浸部と巻付部との間に、繊維に対する樹脂含浸量の測定装置を設けて、測定結果を樹脂含浸部にフィードバックすることは、例えば特許文献１に記載されており公知である。そこでは、樹脂含浸部を経た繊維の所定長さの重量を計測し、その計測結果に基づいて樹脂含浸量を測定している。具体的には、樹脂含浸部から所定長さの繊維を引き出し、当該繊維の両端部を支承した状態で、その重量を計測している。
【０００３】
以上のように樹脂含浸部をフィードバック制御すると、繊維に対する樹脂含浸量を所定の一定範囲に維持して、良質なフィラメントワインディング成形品を安定的に得ることができる。繊維を被巻付部材に巻き付ける前に含浸不良を検知できることから、不良品の発生を抑えることもできる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２０９９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１の態様では、重量を計測するためには繊維を把持する必要があり、繊維の流れを止めることなく連続的に測定を行うことは困難であり、フィラメントワインディング成形の高速化に対応できない。また、把持部材や重量計測部の荷重計が繊維に接触するため、樹脂が把持部材等に転移して樹脂含有量が変動するおそれもある。
【０００６】
加えて、繊維の両端部を常に一定の力で支承するのは極めて困難であること、およびこの種のフィラメントワインディング成形において繊維に含浸される樹脂量は０．５ｇ／ｍ程度と極めて微量であることなどに鑑みると、支承する力における僅かな誤差が、樹脂含浸量の測定値に多大な影響を及ぼし、正確に樹脂含有量を測定することは実質上不可能であると言わざるを得ない。含浸される樹脂量が極めて微量であることから、ある程度の長さの繊維の重量を計測する必要があり、樹脂量測定装置が大型化する不利もある。
【０００７】
本発明の目的は、樹脂含浸部をフィードバック制御するフィラメントワインディング成形において、繊維に対する樹脂含浸量を精密且つ連続的に測定することが可能な樹脂含浸量測定方法とその装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る樹脂含浸量測定方法は、樹脂が含浸された繊維の静電容量を計測し、この計測結果に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とする。具体的には、静電容量センサを構成する２枚の並行平板の間を、樹脂が含浸された繊維を非接触で走行させて静電容量の変化を計測することにより、繊維に含浸されている樹脂量を連続的に測定する。
【０００９】
本発明の他の樹脂含浸量測定方法は、樹脂が含浸された繊維の厚みを光電方式で計測することにより、繊維に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とする。具体的には、繊維の幅方向から、樹脂が含浸された繊維に対して光を照射する投光素子と、投光素子と繊維を挟んだ対向位置に設けられて、樹脂が含浸されている繊維の表面形状に対応する画像を撮像する受光素子とを備え、受光素子で得られた像の面積に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定する。
【００１０】
本発明の他の樹脂含浸量測定方法は、繊維の樹脂含浸面に向けて光を照射し、その反射率に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とする。
【００１１】
本発明に係る樹脂含浸量測定装置は、２枚の並行平板を有する静電容量センサと、これら２枚の並行平板の間を、非接触で樹脂が含浸された繊維を走行させる走行装置とを備え、走行装置で繊維を走行させながら、繊維に含浸されている樹脂量を連続的に測定することを特徴とする。
【００１２】
本発明の他の樹脂含浸量測定装置は、繊維の幅方向から樹脂が含浸された繊維に対して光を照射する投光素子と、投光素子と繊維を挟んだ対向位置に設けられて、樹脂が含浸されている繊維の表面形状に対応する画像を撮像する受光素子と、これら投光素子と受光素子との間を、非接触で樹脂が含浸された繊維を走行させる走行装置とを備え、走行装置で繊維を走行させながら、前記表面形状に対応する画像を撮像することにより、繊維に含浸されている樹脂量を連続的に測定することを特徴とする。
【００１３】
本発明の他の樹脂含浸量測定装置は、繊維の樹脂含浸面に向けて光を照射する投光素子と、樹脂含浸面で反射した光を受ける受光素子と、樹脂が含浸された繊維を走行させる走行装置とを備え、走行装置で繊維を走行させながら、投光素子から繊維の樹脂含浸面に向けて光を照射するとともに、その反射光を受光素子で受け、受光素子で検出された受光量に基づく反射率より、樹脂に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る樹脂含浸量測定方法および樹脂含浸量測定装置においては、樹脂が含浸された繊維の静電容量を計測し、この計測結果に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定する。つまり、静電容量センサで計測される静電容量は、一対の導体間に位置する物質の種類および体積によって変化するため、この性質を利用して、繊維に対する樹脂の含浸量を測定する。具体的にはまず、繊維と樹脂の素材を特定したうえで、樹脂含浸量の異なる種々の繊維を準備し、各繊維を導体間に配置したときの静電容量を計測してデータベース化しておく。そして、実際に樹脂含浸繊維を走行させたときのセンサの計測結果と先のデータベースとを照合することで、当該繊維に対する樹脂含浸量を測定する。
【００１５】
このように本発明においては、樹脂の含有量に応じて大きく変化する物性値である静電容量に基づいて、樹脂含有量を測定するようにしたので、特許文献１のように荷重計を用いる場合に比べて、樹脂含浸量の精密な計測が可能である。つまり、特許文献１の従来形態では、例えば１メートル当たり０.５ｇといった微妙な重量の変動具合に基づいて樹脂含有量を測定するため、当該含有量を正確に測定することは困難であったが、本発明においては、数センチ長の静電容量センサを通過するときの繊維の物性値の変化を捉えるため、樹脂含有量を格段に正確に測定することができる。これにて、樹脂含浸部に対して精密なフィードバック制御を行って、樹脂含浸量を所定の範囲内で正確に維持することができるので、フィラメントワインディング成形品の品質向上に貢献できる。
【００１６】
樹脂含浸繊維が静電容量センサに対して非接触であると、樹脂が測定部に転移するおそれがなく、樹脂含有量の変動無く繊維を巻付部に送給できる。また、繊維を走行させながら連続的に樹脂含浸量を測定できるため、測定のために製造ラインを停止させる必要がなく、フィラメントワインディング成形の高速化への対応の容易である。さらに、測定装置の小型化が容易であり、既存のフィラメントワインディング装置に対して後付けすることも容易である。
【００１７】
繊維の厚みを光電方式で計測することで、繊維に含浸されている樹脂量を測定する方法および装置によれば、上述の静電容量式の場合と同様に、樹脂含浸繊維に対して非接触の状態で樹脂含浸量を測定できる。したがって、樹脂が測定部に転移するおそれがなく、樹脂含有量の変動無く繊維を巻付部に送給できる。また、繊維を走行させながら連続的に樹脂含浸量を測定できるため、測定のために製造ラインを停止させる必要がなく、フィラメントワインディング成形の高速化への対応の容易である。さらに、測定装置の小型化が容易であり、既存のフィラメントワインディング装置に対して後付けすることも容易である。何よりも繊維の幅方向に配された投・受光素子の間を通過するときの繊維の厚みの変化を捉えるため、樹脂含有量の正確な測定が可能である点で優れている。
【００１８】
繊維の樹脂含浸面に向けて光を照射し、その反射率に基づいて、樹脂に含浸されている樹脂量を測定する方法および装置によれば、上述の静電容量式の場合と同様に、樹脂含浸繊維に対して非接触の状態で樹脂含浸量を測定できる。したがって、樹脂が測定部に転移するおそれがなく、樹脂含有量の変動無く繊維を巻付部に送給できる。また、繊維を走行させながら連続的に樹脂含浸量を測定できるため、測定のために製造ラインを停止させる必要がなく、フィラメントワインディング成形の高速化への対応の容易である。さらに、測定装置の小型化が容易であり、既存のフィラメントワインディング装置に対して後付けすることも容易である。何よりも投光素子からの照射位置を通過するときの樹脂含有繊維の反射率の変化を捉えるため、樹脂含有量の正確な測定が可能である点で優れている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（第１実施形態） 図１ないし図３に、本発明に係る樹脂含浸量測定方法および樹脂含浸量測定装置を、マンドレル（被巻付部材）Ｍに対して繊維Ｆを巻き付けるフィラメントワインディング装置（以下、ＦＷ装置と記す）に適用した第１実施形態を示す。図２に示すように、このＦＷ装置は、カーボン繊維（以下、単に繊維と記す）Ｆの供給部１、繊維Ｆに樹脂Ｐを含浸させる樹脂含浸部２、および、樹脂Ｐが含浸された繊維ＦをマンドレルＭに巻き付ける巻付部３などから構成される。樹脂含浸部２と巻付部３との間に、繊維Ｆに含浸された樹脂量の測定装置４が設けられており、そこでの測定結果が樹脂含浸部２にフィードバックされる。
【００２０】
繊維Ｆの供給部１は、繊維Ｆが巻回されたボビン６と、ボビン６からの繊維Ｆの解舒を担う解舒装置７とを備えている。解舒された繊維Ｆは、テンション装置８で所定のテンションを付与された後、繊維Ｆを走行させるための駆動ローラ９を経て、樹脂含浸部２に送給される。繊維Ｆは、上下にフラット面を有するテープ状を呈している。
【００２１】
図３に示すように樹脂含浸部２は、樹脂Ｐが溜められる樹脂槽１１と、樹脂槽１１内の樹脂Ｐに下部が浸かった状態で配置される回転ローラ１２と、回転ローラ１２の表面に付着した樹脂Ｐの量を調整するためのナイフエッジ１３とを備えている。ナイフエッジ１３は、回転ローラ１２の表面との間に僅かなクリアランスを有する状態でケース１４内に配置されており、このクリアランスを大小に変更することで、回転ローラ１２の表面に付着した樹脂Ｐの量を調整することができる。回転ローラ１２を繊維Ｆの送給速度に応じた速度で回転させることにより、回転ローラ１２の表面に付着した樹脂Ｐを、回転ローラ１２の上部に触れる繊維Ｆの下面に付着させることができる。繊維Ｆの送給方向における回転ローラ１２の両側のローラ１５・１６は、繊維Ｆの上面に当接して、回転ローラ１２に対する繊維Ｆの接触圧を一定に維持している。
【００２２】
図２に示すように巻付部３は、繊維Ｆをトラバースさせるトラバース装置１９を備えており、樹脂含浸部２を経て樹脂Ｐが付着された繊維Ｆを、トラバース装置１９によりトラバースしながらマンドレルＭに巻き付ける。
【００２３】
本実施形態に係る樹脂量測定装置４は、静電容量センサ２１と、繊維Ｆを走行させる走行装置とを備えている。図１に示すように静電容量センサ２１は、断面が横臥Ｕ字状の基体２３と、この基体２３の上下板部に埋設された導電性の並行平板２４・２４とで構成される。図１および図３において符号２５は、上下の並行平板２４・２４間の静電容量を計測する計測部を示している。なお、両並行平板２４・２４は必ずしも埋設させる必要はなく、基体２３の内部空間に露出されていてもよい。
【００２４】
繊維Ｆの走行装置は、供給部１と樹脂含浸部２との間に配された先の駆動ローラ９と、図２に示すように繊維Ｆの送給方向における静電容量センサ２１の下流側に配された駆動ローラ２７とで構成される。繊維Ｆの送給方向における静電容量センサ２１の両側のローラ２８・２９は、繊維Ｆの上面に当接して、繊維Ｆを並行平板２４・２４に対して非接触かつ平行に走行させる。
【００２５】
並行平板２４・２４間の静電容量は、並行平板２４・２４の対向空間内に位置する物質の種類および体積によって変化する。したがって、この性質を利用して、当該空間内を走行する繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量を測定することができる。つまり、静電容量センサ２１の計測部２５は、繊維Ｆが並行平板２４・２４の対向空間を走行する間、静電容量を連続的に計測しており、その計測結果に基づき、当該繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量を測定する。詳しくは、計測部２５には、樹脂Ｐの含浸量の異なる種々の繊維Ｆを並行平板２４・２４の対向空間内に位置させたときの静電容量の測定結果で構成されるデータベースが記録されており、計測部２５は得られた静電容量の計測値を当該データベースと照合することで、当該繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量を測定する。なお、測定された樹脂Ｐの含浸量は、不図示の表示部に連続的に表示させることができる。
【００２６】
計測部２５で得られた樹脂含浸量の測定結果は、図３に示す制御部３１に送信される。制御部３１には、繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量の最適値と、許容される所定範囲の上限値および下限値とが記録されている。そして制御部３１は、樹脂Ｐの含浸量が最適値より少ない場合は、樹脂含浸部２における樹脂Ｐの付着量を増加させるべく、ナイフエッジ１３の先端を回転ローラ１２の表面から遠ざける方向に、すなわちクリアランスが大きくなる方向にフィードバック制御を行う。逆に、含浸量が最適値より多い場合は、樹脂含浸部２における樹脂Ｐの付着量を減少させるべく、ナイフエッジ１３の先端を回転ローラ１２の表面に近付ける方向に、すなわちクリアランスが小さくなる方向にフィードバック制御を行う。また、樹脂Ｐの含浸量が許容範囲から外れる場合には、繊維Ｆの送給を停止させる。
【００２７】
以上のように、本実施形態に係る樹脂量測定装置４においては、樹脂Ｐの含有量に応じて大きく変化する物性値である静電容量に基づいて、樹脂含有量を測定するようにしたので、特許文献１のように荷重計を用いる場合に比べて、樹脂含浸量の精密な計測が可能となる。これにて、樹脂含浸部に対して精密なフィードバック制御を行って、樹脂含浸量を所定の範囲内で正確に維持することができるので、ＦＷ成形品の品質向上に貢献できる。
【００２８】
非接触で樹脂含有量を測定することができるので、樹脂Ｐが測定装置４に転移するおそれが無く、樹脂含有量の変動無く繊維Ｆを巻付部３に送給できる。また、繊維Ｆを走行させながら連続的に樹脂含浸量を測定できるため、測定のために製造ラインを停止させる必要がなく、ＦＷ成形の高速化への対応の容易である。さらに、測定装置４の小型化が容易であり、既存のＦＷ装置に対して後付けすることも容易である。
【００２９】
（第２実施形態） 図４ないし図６に、本発明に係る樹脂含浸量測定方法および樹脂含浸量測定装置を、マンドレル（被巻付部材）Ｍに対して繊維Ｆを巻き付けるフィラメントワインディング装置（以下、ＦＷ装置と記す）に適用した第２実施形態を示す。図５に示すように、このＦＷ装置は、カーボン繊維（以下、単に繊維と記す）Ｆの供給部１、繊維Ｆに樹脂Ｐを含浸させる樹脂含浸部２、および、樹脂Ｐが含浸された繊維ＦをマンドレルＭに巻き付ける巻付部３などから構成される。樹脂含浸部２と巻付部３との間に、繊維Ｆに含浸された樹脂量の測定装置４が設けられており、そこでの測定結果が樹脂含浸部２にフィードバックされる。
【００３０】
繊維Ｆの供給部１は、繊維Ｆが巻回されたボビン６と、ボビン６からの繊維Ｆの解舒を担う解舒装置７とを備えている。解舒された繊維Ｆは、テンション装置８で所定のテンションを付与された後、繊維Ｆを走行させるための駆動ローラ９を経て、樹脂含浸部２に送給される。繊維Ｆは、上下にフラット面を有するテープ状を呈している。
【００３１】
図６に示すように樹脂含浸部２は、樹脂Ｐが溜められる樹脂槽１１と、樹脂槽１１内の樹脂Ｐに下部が浸かった状態で配置される回転ローラ１２と、回転ローラ１２の表面に付着した樹脂Ｐの量を調整するためのナイフエッジ１３とを備えている。ナイフエッジ１３は、回転ローラ１２の表面との間に僅かなクリアランスを有する状態でケース１４内に配置されており、このクリアランスを大小に変更することで、回転ローラ１２の表面に付着した樹脂Ｐの量を調整することができる。回転ローラ１２を繊維Ｆの送給速度に応じた速度で回転させることにより、回転ローラ１２の表面に付着した樹脂Ｐを、回転ローラ１２の上部に触れる繊維Ｆの下面に付着させることができる。繊維Ｆの送給方向における回転ローラ１２の両側のローラ１５・１６は、繊維Ｆの上面に当接して、回転ローラ１２に対する繊維Ｆの接触圧を一定に維持している。
【００３２】
図５に示すように巻付部３は、繊維Ｆをトラバースさせるトラバース装置１９を備えており、樹脂含浸部２を経て樹脂Ｐが付着された繊維Ｆを、トラバース装置１９によりトラバースしながらマンドレルＭに巻き付ける。
【００３３】
本実施形態に係る樹脂量測定装置４は、図４および図５に示すように、繊維Ｆの幅方向から樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆに対して光を照射する投光素子３５と、投光素子３５と繊維Ｆを挟んだ対向位置に設けられるＣＣＤイメージセンサである受光素子３６と、繊維Ｆを走行させる走行装置とを備えている。投光素子３５および受光素子３６は、互いに対向する投光面３７および受光面３８をそれぞれ備えており、両面３７・３８の上下寸法は、樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆより十分大きく設定されている。繊維Ｆが投光面３７と受光面３８との対向空間を走行する間、投光面３７からは連続的或いは間欠的に光が照射され、受光素子３６では投光素子３５からの投光に応じて連続的或いは間欠的に撮像が行われる。
【００３４】
繊維Ｆの走行装置は、供給部１と樹脂含浸部２との間に配された先の駆動ローラ９と、図５に示すように繊維Ｆの送給方向における投光素子３５および受光素子３６の下流側に配された駆動ローラ２７とで構成される。ローラ２８・２９は、繊維Ｆの上面に当接して、繊維Ｆを投光素子３５および受光素子３６に対して非接触に、かつ、投光面３７および受光面３８に対して垂直な状態で走行させる。
【００３５】
投光面３７からの照射光は、受光面３８に到達するまでに、樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆにより一部が遮られる。このため、受光素子３６では、投光面３７から一部がくり抜かれた形状の画像が得られる。画像の面積は、樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆの上下厚み寸法により変化する。ここで、樹脂Ｐの層と繊維Ｆとのうち、繊維Ｆの厚みは同一であることを考慮すると、受光面３８に作製される画像の面積は、樹脂Ｐの層の厚み、すなわち、繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量により変化する。つまり、本実施形態では、受光素子３６が撮像した画像の面積に基づき、樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆの厚みを計測し、その計測結果から、当該繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量を測定している。なお、測定された樹脂Ｐの含浸量は、不図示の表示部に表示させることができる。
【００３６】
得られた樹脂含浸量の測定結果は、図６に示す制御部３１に送信される。制御部３１には、繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量の最適値と、許容される所定範囲の上限値および下限値とが記録されている。そして制御部３１は、樹脂Ｐの含浸量が最適値より少ない場合は、樹脂含浸部２における樹脂Ｐの付着量を増加させるべく、ナイフエッジ１３の先端を回転ローラ１２の表面から遠ざける方向に、すなわちクリアランスが大きくなる方向にフィードバック制御を行う。逆に、含浸量が最適値より多い場合は、樹脂含浸部２における樹脂Ｐの付着量を減少させるべく、ナイフエッジ１３の先端を回転ローラ１２の表面に近付ける方向に、すなわちクリアランスが小さくなる方向にフィードバック制御を行う。また、樹脂Ｐの含浸量が許容範囲から外れる場合には、繊維Ｆの送給を停止させる。
【００３７】
（第３実施形態） 図７に、本発明に係る樹脂含浸量測定方法および樹脂含浸量測定装置の第３実施形態を示す。ここでは、繊維Ｆの樹脂含浸面に光を照射したときの反射率が、樹脂Ｐの含浸量により変化する性質を利用して、繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量を測定する。詳しくは、投光素子３５および受光素子３６を繊維Ｆの走行経路の下方に配置して、投光素子３５から繊維Ｆの下面（樹脂含浸面）に向けて斜め上方に光を照射し、その反射光を受光素子３６で受光している。樹脂含浸面における反射率は、投光素子３５からの投光量と、受光素子３６での受光量との比から求められ、この反射率に基づいて、繊維Ｆに含浸されている樹脂量を測定する。それ以外の点は、先の第２実施形態と同様であるので、同じ部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３８】
（第４実施形態） 図８に、本発明に係る樹脂含浸量測定方法および樹脂含浸量測定装置の第４実施形態を示す。ここでは、ある地点から樹脂含浸面までの距離が、樹脂Ｐの層の厚み、つまり、繊維Ｆに対する樹脂Ｐの含浸量により変化する点に着目し、当該距離の計測結果に基づき樹脂Ｐの含浸量を測定する。具体的には、レーザ光の投光素子３５および受光素子３６を備えるレーザ光ユニット４１を、繊維Ｆの走行経路の下方に配置し、投光素子３５から繊維Ｆの下面（樹脂含浸面）に向けて斜め上方にレーザ光を照射する。そして、樹脂含浸面で反射されたレーザ光の受光素子３６における受光位置に基づき、投光素子３５から樹脂含浸面までの距離を計測し、計測された距離に基づいて樹脂量を測定する。樹脂含浸面におけるレーザ光照射部分の上方に設けられたローラ４２は、繊維Ｆの上面に当接して、レーザ光ユニット４１に対する繊維Ｆの走行位置を一定に維持している。それ以外の点は、先の第２実施形態と同様であるので、同じ部材には同じ符号を付してその説明を省略する。
【００３９】
以上のように、第２ないし第４実施形態に係る樹脂量測定装置４によれば、樹脂Ｐが含浸された繊維Ｆに対して非接触で樹脂含有量を測定することができるので、樹脂Ｐが測定装置４に転移するおそれが無く、樹脂含有量の変動無く繊維Ｆを巻付部３に送給できる。また、繊維Ｆを走行させながら連続的に樹脂含浸量を測定できるため、測定のために製造ラインを停止させる必要がなく、ＦＷ成形の高速化への対応の容易である。さらに、測定装置４の小型化が容易であり、既存のＦＷ装置に対して後付けすることも容易である。何よりも繊維Ｆの厚み変化や反射率、あるいは投光素子３５から樹脂含浸面までの距離などの変化を捉えて、これに基づいて樹脂含有量を測定するため、従来形態よりも格段に正確な測定が可能である点で優れている。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る樹脂含浸量測定装置の構成図である。
【図２】第１実施形態に係るＦＷ成形を説明するための斜視図である。
【図３】第１実施形態に係る樹脂含浸量測定装置および樹脂含浸部の構成図である。
【図４】本発明の第２実施形態に係る樹脂含浸量測定装置の構成図である。
【図５】第２実施形態に係るＦＷ成形を説明するための斜視図である。
【図６】第２実施形態に係る樹脂含浸量測定装置および樹脂含浸部の構成図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る樹脂含浸量測定装置の構成図である。
【図８】本発明の第４実施形態に係る樹脂含浸量測定装置の構成図である。
【符号の説明】
【００４１】
４ 樹脂量測定装置
２１ 静電容量センサ
２４ 並行平板
３５ 投光素子
３６ 受光素子
Ｆ 繊維
Ｐ 樹脂
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂が含浸された繊維の静電容量を計測し、この計測結果に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とするフィラメントワインディング成形における樹脂含浸量測定方法。
【請求項２】
静電容量センサを構成する２枚の並行平板の間を、樹脂が含浸された繊維を非接触で走行させて静電容量の変化を計測することにより、繊維に含浸されている樹脂量を連続的に測定する請求項１記載のフィラメントワインディング成形における樹脂含浸量測定方法。
【請求項３】
樹脂が含浸された繊維の厚みを光電方式で計測することにより、繊維に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とするフィラメントワインディング成形における樹脂含浸量測定方法。
【請求項４】
繊維の幅方向から、樹脂が含浸された繊維に対して光を照射する投光素子と、
前記投光素子と繊維を挟んだ対向位置に設けられて、樹脂が含浸されている繊維の表面形状に対応する画像を撮像する受光素子とを備え、
前記受光素子で得られた像の面積に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定する請求項３記載のフィラメントワインディング成形における樹脂含浸量測定方法。
【請求項５】
繊維の樹脂含浸面に向けて光を照射し、その反射率に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とするフィラメントワインディング成形における樹脂含浸量測定方法。
【請求項６】
フィラメントワインディング成形において、繊維に含浸されている樹脂量を測定する樹脂含浸量測定装置であって、
２枚の並行平板を有する静電容量センサと、
これら２枚の並行平板の間を、非接触で樹脂が含浸された繊維を走行させる走行装置とを備え、
前記走行装置で繊維を走行させながら、繊維に含浸されている樹脂量を連続的に測定することを特徴とする樹脂含浸量測定装置。
【請求項７】
フィラメントワインディング成形において、繊維に含浸されている樹脂量を測定する樹脂含浸量測定装置であって、
繊維の幅方向から、樹脂が含浸された繊維に対して光を照射する投光素子と、
前記投光素子と繊維を挟んだ対向位置に設けられて、樹脂が含浸されている繊維の表面形状に対応する画像を撮像する受光素子と、
これら投光素子と受光素子との間を、非接触で樹脂が含浸された繊維を走行させる走行装置とを備え、
前記走行装置で繊維を走行させながら、前記表面形状に対応する画像を撮像することにより、繊維に含浸されている樹脂量を連続的に測定することを特徴とする樹脂含浸量測定装置。
【請求項８】
フィラメントワインディング成形において、繊維に含浸されている樹脂量を測定する樹脂含浸量測定装置であって、
繊維の樹脂含浸面に向けて光を照射する投光素子と、
前記樹脂含浸面で反射した光を受ける受光素子と、
樹脂が含浸された繊維を走行させる走行装置とを備え、
前記走行装置で繊維を走行させながら、前記投光素子から繊維の樹脂含浸面に向けて光を照射するとともに、その反射光を前記受光素子で受け、
前記受光素子で検出された受光量に基づく反射率より、繊維に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とするフィラメントワインディング成形における樹脂含浸量測定装置。
【請求項１】
樹脂が含浸された繊維の静電容量を計測し、この計測結果に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とするフィラメントワインディング成形における樹脂含浸量測定方法。
【請求項２】
静電容量センサを構成する２枚の並行平板の間を、樹脂が含浸された繊維を非接触で走行させて静電容量の変化を計測することにより、繊維に含浸されている樹脂量を連続的に測定する請求項１記載のフィラメントワインディング成形における樹脂含浸量測定方法。
【請求項３】
樹脂が含浸された繊維の厚みを光電方式で計測することにより、繊維に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とするフィラメントワインディング成形における樹脂含浸量測定方法。
【請求項４】
繊維の幅方向から、樹脂が含浸された繊維に対して光を照射する投光素子と、
前記投光素子と繊維を挟んだ対向位置に設けられて、樹脂が含浸されている繊維の表面形状に対応する画像を撮像する受光素子とを備え、
前記受光素子で得られた像の面積に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定する請求項３記載のフィラメントワインディング成形における樹脂含浸量測定方法。
【請求項５】
繊維の樹脂含浸面に向けて光を照射し、その反射率に基づいて、繊維に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とするフィラメントワインディング成形における樹脂含浸量測定方法。
【請求項６】
フィラメントワインディング成形において、繊維に含浸されている樹脂量を測定する樹脂含浸量測定装置であって、
２枚の並行平板を有する静電容量センサと、
これら２枚の並行平板の間を、非接触で樹脂が含浸された繊維を走行させる走行装置とを備え、
前記走行装置で繊維を走行させながら、繊維に含浸されている樹脂量を連続的に測定することを特徴とする樹脂含浸量測定装置。
【請求項７】
フィラメントワインディング成形において、繊維に含浸されている樹脂量を測定する樹脂含浸量測定装置であって、
繊維の幅方向から、樹脂が含浸された繊維に対して光を照射する投光素子と、
前記投光素子と繊維を挟んだ対向位置に設けられて、樹脂が含浸されている繊維の表面形状に対応する画像を撮像する受光素子と、
これら投光素子と受光素子との間を、非接触で樹脂が含浸された繊維を走行させる走行装置とを備え、
前記走行装置で繊維を走行させながら、前記表面形状に対応する画像を撮像することにより、繊維に含浸されている樹脂量を連続的に測定することを特徴とする樹脂含浸量測定装置。
【請求項８】
フィラメントワインディング成形において、繊維に含浸されている樹脂量を測定する樹脂含浸量測定装置であって、
繊維の樹脂含浸面に向けて光を照射する投光素子と、
前記樹脂含浸面で反射した光を受ける受光素子と、
樹脂が含浸された繊維を走行させる走行装置とを備え、
前記走行装置で繊維を走行させながら、前記投光素子から繊維の樹脂含浸面に向けて光を照射するとともに、その反射光を前記受光素子で受け、
前記受光素子で検出された受光量に基づく反射率より、繊維に含浸されている樹脂量を測定することを特徴とするフィラメントワインディング成形における樹脂含浸量測定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１１９７１７（Ｐ２００９−１１９７１７Ａ）
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２９６１４３（Ｐ２００７−２９６１４３）
【出願日】平成１９年１１月１４日（２００７．１１．１４）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年６月４日（２００９．６．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月１４日（２００７．１１．１４）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
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