フィラメントワインディング装置
【課題】繊維束に対して樹脂を吹付ける方法を用いたフィラメントワインディング装置において、樹脂が飛散することに起因した歩留りの悪化を防止することができる技術を提供する。
【解決手段】ライナー２を回転させながら移送するとともに、ライナー２の軌道上の周囲に配置された繊維供給ガイド４４により導かれる繊維束１Ｂをライナー２の外周面２ａに巻き付けていくフィラメントワインディング装置１００において、ライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズル４５を備え、樹脂供給ノズル４５は、樹脂供給ノズル４５の噴射口４５ａとライナー２の回転軸とを結んだ直線により定義される仮想線に対して、ライナー２の回転方向の下流側に向けて樹脂を吹付けるように配置した。
【解決手段】ライナー２を回転させながら移送するとともに、ライナー２の軌道上の周囲に配置された繊維供給ガイド４４により導かれる繊維束１Ｂをライナー２の外周面２ａに巻き付けていくフィラメントワインディング装置１００において、ライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズル４５を備え、樹脂供給ノズル４５は、樹脂供給ノズル４５の噴射口４５ａとライナー２の回転軸とを結んだ直線により定義される仮想線に対して、ライナー２の回転方向の下流側に向けて樹脂を吹付けるように配置した。
【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装置の技術に関する。より詳細には、フィラメントワインディング装置において、繊維束に樹脂を含浸させる際の歩留りの悪化を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、樹脂を含浸させた繊維束をライナーの外周面に巻き付けていくフィラメントワインディング装置が知られている。そして、繊維束に樹脂を含浸させる方法として、繊維束を樹脂槽に浸漬させる方法（例えば特許文献１参照。）や、繊維束に対して樹脂を吹付ける方法（例えば特許文献２参照。）等が公知となっている。
【０００３】
しかし、繊維束を樹脂槽に浸漬させる方法においては、浸漬後の繊維束を送り出すガイドローラ等に樹脂が付着するためにメンテナンスの頻度が増加するという問題点があった。一方、繊維束に対して樹脂を吹付ける方法においては、繊維束がライナーに巻き付けられる直前に樹脂を吹付けることによってガイドローラ等に樹脂が付着することを回避できるが、吹付けた樹脂が飛散することに起因した歩留りの悪化が問題とされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１０８４８７号公報
【特許文献２】特開平９−２６２９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、繊維束に対して樹脂を吹付ける方法を用いたフィラメントワインディング装置において、樹脂が飛散することに起因した歩留りの悪化を防止することができる技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
次に、この課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、第１の発明は、ライナーを回転させながら移送するとともに、該ライナーの軌道上の周囲に配置された繊維供給ガイドにより導かれる繊維束を該ライナーの外周面に巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
前記ライナーに巻き付けられる手前の前記繊維束に対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズルを備え、
前記樹脂供給ノズルは、該樹脂供給ノズルの噴射口と前記ライナーの回転軸とを結んだ直線により定義される仮想線よりも前記ライナーの回転方向の下流側に向けて樹脂を吹付けるように配置されるものである。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの移送方向と直交する平面により定義される仮想平面に対して平行に樹脂を吹付けるように配置されるものである。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明において、前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの移送方向と直交するとともに前記噴射口と交わる平面により定義される仮想平面よりも前記ライナーの前側に向けて樹脂を吹付けるように配置されるものである。
【００１０】
第４の発明は、第１から第３のいずれかに記載の発明において、前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーに巻き付けられる手前の前記繊維束の進行方向に対して平行又は略平行に樹脂を吹付けるように配置されるものである。
【００１１】
第５の発明は、第１から第４のいずれかに記載の発明において、前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの外周面に対して進退する方向に移動自在とするものである。
【００１２】
第６の発明は、第１から第５のいずれかに記載の発明において、前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの移送方向に対して前側に配置される第１の樹脂供給ノズルと前記ライナーの移送方向に対して後側に配置される第２の樹脂供給ノズルとを含み、
前記第１の樹脂供給ノズルが主として前記繊維束に対して樹脂を吹付け、前記第２の樹脂供給ノズルが補完的に前記繊維束に対して樹脂を吹付けるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
第１の発明によれば、繊維束に対して吹付けられた樹脂の飛散を抑制することができて、樹脂の歩留りの悪化を防止することが可能となる。
【００１５】
第２の発明によれば、ライナーに巻き付けられる手前の繊維束に確実に樹脂を含浸させることができるとともに、繊維束に対して吹付けられた樹脂の飛散を抑制することができて、樹脂の歩留りの悪化を防止することが可能となる。
【００１６】
第３の発明によれば、ライナーに巻き付けられる手前の繊維束に確実に樹脂を含浸させることができるとともに、繊維束に対して吹付けられた樹脂の飛散を抑制することができて、樹脂の歩留りの悪化を防止することが可能となる。また、吹付けられた樹脂がライナーの外周面を沿うようにして流れるために、ライナーに巻き付けられた後の繊維束に対して更に樹脂を含浸させることが可能となる。
【００１７】
第４の発明によれば、ライナーに巻き付けられる手前の繊維束により確実に樹脂を含浸させることができるとともに、繊維束に対して吹付けられた樹脂の飛散を抑制することができて、樹脂の歩留りの悪化を防止することが可能となる。また、吹付けられた樹脂がライナーの外周面を沿うようにして流れるために、ライナーに巻き付けられた後の繊維束に対して更に樹脂を含浸させることが可能となる。
【００１８】
第５の発明によれば、樹脂供給ノズルとライナーとの距離を適宜調整することでライナーに巻き付けられる手前の繊維束に確実に樹脂を含浸させることができるとともに、繊維束に対して吹付けられた樹脂の飛散を抑制することができて、樹脂の歩留りの悪化を防止することが可能となる。
【００１９】
第６の発明によれば、第１の樹脂供給ノズルが主として繊維束に対して樹脂を吹付け、第２の樹脂供給ノズルが補完的に繊維束に対して樹脂を吹付けることで、繊維束の巻き付け速度等の変化に対しても確実に樹脂を含浸させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るフィラメントワインディング装置の全体構成を示す図。
【図２】本発明に係るフィラメントワインディング装置を構成するヘリカル巻き装置を示す図。
【図３】ヘリカル巻き装置を構成する繊維供給ガイドならびに樹脂供給ノズルを示す図。
【図４】ライナーの外径に応じて繊維供給ガイドならびに樹脂供給ノズルを移動する動作を示す図。
【図５】（５Ａ）本発明の第一実施形態に係るフィラメントワインディング装置の樹脂の吹付けを示す正面図。（５Ｂ）本発明の第一実施形態に係るフィラメントワインディング装置の樹脂の吹付けを示す側面図。
【図６】（６Ａ）従来のフィラメントワインディング装置の樹脂噴霧を示す正面図。（６Ｂ）本発明の第一実施形態に係るフィラメントワインディング装置の樹脂噴霧を示す正面図。
【図７】（７Ａ）本発明の第二実施形態に係るフィラメントワインディング装置の樹脂の吹付けを示す正面図。（７Ｂ）本発明の第二実施形態に係るフィラメントワインディング装置の樹脂の吹付けを示す側面図。
【図８】（８Ａ）本発明の第二実施形態に係るフィラメントワインディング装置の樹脂噴霧を示す正面図。（８Ｂ）本発明の第二実施形態に係るフィラメントワインディング装置の樹脂噴霧を示す側面図。
【図９】繊維束に対して第２の樹脂供給ノズルが補完的に樹脂を吹付けることを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
まず、図１を用いて本発明に係るフィラメントワインディング装置１００の全体構成について説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００の側面図であり、図中に示す矢印はライナー２の移送方向を示している。ここで、ライナー２の移送方向と平行する方向をライナー２若しくはフィラメントワインディング装置１００の前後方向とし、ライナー２が移送される方向である一側を前側（本図左側）、その他側を後側（本図右側）と定義する。なお、ライナー２は、フィラメントワインディング装置１００の前後方向に往復動するものであるため、図１に示す移送方向と反対側に移送される場合には、前後方向が反対向きとなる。
【００２３】
フィラメントワインディング装置１００は、備え付けられたライナー２の外周面２ａに樹脂を含浸させた繊維束１Ａ・１Ｂを巻き付けていく装置である。フィラメントワインディング装置１００は、主に主基台１０と、ライナー移送装置２０と、フープ巻き装置３０と、ヘリカル巻き装置４０と、から構成される。
【００２４】
ライナー２は、フィラメントワインディング装置１００によって、その外周面２ａに繊維束１Ａ・１Ｂが巻き付けられる被巻回物である。ライナー２は、例えば高強度アルミニウム材やポリアミド系樹脂等によって形成された略円筒形状の中空容器とされ、該ライナー２の外周面２ａに繊維束１Ａ・１Ｂが巻き付けられることによって耐圧特性の向上が図られる。つまり、ライナー２は、耐圧容器を構成する基材とされる。
【００２５】
主基台１０は、フィラメントワインディング装置１００の主たる構造体をなすものである。そして、主基台１０の上部に設けられたライナー移送装置用レール１１には、ライナー移送装置２０がフィラメントワインディング装置１００の前後方向に移動可能に載置されている。また、ライナー移送装置用レール１１と平行するように設けられたフープ巻き装置用レール１２には、フープ巻き装置３０がフィラメントワインディング装置１００の前後方向に移動可能に載置されている。
【００２６】
ライナー移送装置２０は、備え付けられたライナー２を回転させるとともに、該ライナー２をフィラメントワインディング装置１００の前後方向に移送する装置である。ライナー移送装置２０は、主に移送装置基台２１と、図示しない移送用駆動装置と、ライナー支持部２２と、から構成される。
【００２７】
移送装置基台２１は、ライナー移送装置２０の主たる構造体をなすものであり、上述したように主基台１０のライナー移送装置用レール１１に載置されて移送用駆動装置によって前後方向に移動可能とされる。そして、移送装置基台２１には前後方向に一対のライナー支持部２２が設けられており、該ライナー支持部２２によってライナー２が支持されることとなる。
【００２８】
具体的には、ライナー支持部２２は、主に移送装置基台２１から上方に向けて延設されたライナー支持フレーム２３と、該ライナー支持フレーム２３の上部から前後方向に向けて延設された回転軸部２４と、で構成される。そして、一対のライナー支持部２２を構成するそれぞれの回転軸部２４にチャック等によって取り付けられたライナー２は、回転軸部２４によって一方向に回転されることとなる。
【００２９】
このような構成により、ライナー２は、該ライナー２の回転軸がフィラメントワインディング装置１００の前後方向に対して平行となるように回転されるとともに、フィラメントワインディング装置１００の前後方向に移送されるのである。
【００３０】
フープ巻き装置３０は、フィラメントワインディング装置１００の前後方向に対して略垂直となるようにライナー２の外周面２ａに繊維束１Ａを巻き付けていく、いわゆるフープ巻きを行なう装置である。フープ巻き装置３０は、主にフープ巻き装置基台３１と、図示しない移送用駆動装置と、回転用駆動装置３２と、フープ巻き掛け装置３３と、から構成される。
【００３１】
フープ巻き装置基台３１は、フープ巻き装置３０の主たる構造体をなすものであり、上述したように主基台１０のフープ巻き装置用レール１２に載置されて移送用駆動装置によって前後方向に移動可能とされる。そして、フープ巻き装置基台３１には回転用駆動装置３２ならびにフープ巻き掛け装置３３が設けられており、回転用駆動装置３２によりフープ巻き掛け装置３３が回転されることによって繊維束１Ａの巻き付けが行なわれるものとされる。
【００３２】
具体的には、フープ巻き掛け装置３３は、主にフープ巻きを行なう巻き掛けテーブル３４と、該巻き掛けテーブル３４に繊維束１Ａの供給を行なうボビン３５と、で構成される。巻き掛けテーブル３４は、ライナー２の外周面２ａに繊維束１Ａを導く複数の繊維供給ガイドと、該繊維供給ガイドからライナー２へ向かう繊維束１Ａに対して樹脂を吹付ける複数の樹脂供給ノズルとが配置された部材である。
【００３３】
詳細に説明すると、巻き掛けテーブル３４には、ライナー２の外周面２ａから互いに等しい距離となるように繊維供給ガイドが放射状に配置されており、これらの繊維供給ガイドにより導かれるそれぞれの繊維束１Ａに対して樹脂供給ノズルから樹脂を吹付けるものとされる。そして、このようにして樹脂が含浸された繊維束１Ａは、フープ巻き装置３０が巻き掛けテーブル３４を回転させながら前後方向に移動することによってライナー２の外周面２ａに巻き付けられていくのである。
【００３４】
ヘリカル巻き装置４０は、フィラメントワインディング装置１００の前後方向に対して所定の角度となるようにライナー２の外周面２ａに繊維束１Ｂを巻き付けていく、いわゆるヘリカル巻きを行なう装置である。ヘリカル巻き装置４０は、主にヘリカル巻き装置基台４１と、ヘリカル巻き掛け装置４２と、から構成される。
【００３５】
ヘリカル巻き装置基台４１は、ヘリカル巻き装置４０の主たる構造体をなすものであり、主基台１０に固設されている。そして、ヘリカル巻き装置基台４１にはヘリカル巻き掛け装置４２が設けられており、ライナー移送装置２０に備え付けられたライナー２が回転されながら移送されて、ヘリカル巻き掛け装置４２を通過することによって繊維束１Ｂの巻き付けが行なわれるものとされる。
【００３６】
具体的には、ヘリカル巻き掛け装置４２は、主にヘリカル巻きを行なうヘリカル巻きヘッド４３と、該ヘリカル巻きヘッド４３に繊維束１Ｂの供給を行なう図示しないボビンと、で構成される。ヘリカル巻きヘッド４３は、ライナー２の外周面２ａに繊維束１Ｂを導く複数の繊維供給ガイド４４と、該繊維供給ガイド４４からライナー２へ向かう繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付ける複数の樹脂供給ノズル４５とが配置された部材である（図２参照。）。
【００３７】
詳細に説明すると、ヘリカル巻きヘッド４３には、ライナー２の軌道上の周囲であって該ライナー２の外周面２ａから互いに等しい距離となるように繊維供給ガイド４４が放射状に配置されており、これらの繊維供給ガイド４４により導かれるそれぞれの繊維束１Ｂに対して樹脂供給ノズル４５から樹脂を吹付けるものとされる。そして、このようにして樹脂が含浸された繊維束１Ｂは、ライナー移送装置２０に備え付けられたライナー２が回転されながら移送されることによって該ライナー２の外周面２ａに巻き付けられていくのである。
【００３８】
図２、図３を用いて本発明に係るフィラメントワインディング装置１００のヘリカル巻き装置４０と、該ヘリカル巻き装置４０を構成する繊維供給ガイド４４ならびに樹脂供給ノズル４５について詳細に説明する。
【００３９】
図２は、フィラメントワインディング装置１００のヘリカル巻き装置４０の構成を示す側面図であり、図３は、ヘリカル巻き装置４０を構成する繊維供給ガイド４４ならびに樹脂供給ノズル４５を示す側面図である。
【００４０】
上述したように、ヘリカル巻き装置４０は、主たる構造体をなすヘリカル巻き装置基台４１と、ヘリカル巻きヘッド４３等からなるヘリカル巻き掛け装置４２と、から構成される。そして、ヘリカル巻きヘッド４３に設けられた繊維供給ガイド４４は、図示しないボビンから供給された繊維束１Ｂをライナー２へ導くものとされ、樹脂供給ノズル４５は、繊維供給ガイド４４からライナー２へ向かう繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付けるものとされる。
【００４１】
図２、図３を用いて繊維供給ガイド４４について詳細に説明する。繊維供給ガイド４４は、主にガイド５０と、ガイド進退機構６０と、ガイド回転機構７０と、から構成される。
【００４２】
ガイド５０は、ボビンから供給された繊維束１Ｂをライナー２の外周面２ａまで導くものである。ガイド５０は、主に繊維束１Ｂの案内通路が形成された略テーパ形状のガイド部材５１と、該ガイド部材５１が挿通される側面視Ｌ字形状のガイド支持部材５２と、で構成される。
【００４３】
ガイド部材５１は、その一側である入口部５１ａから他側である出口部５１ｂまで貫通するように案内通路が形成されており、ボビンから供給された繊維束１Ｂをライナー２の外周面２ａまで導くものである。なお、ガイド部材５１は、その出口部５１ｂの形状が略長円形状に形成されており、これによって、繊維束１Ｂを円滑に供給することを可能としている。
【００４４】
ガイド支持部材５２は、テーパ形状の貫通穴５２ａが設けられており、該貫通穴５２ａにガイド部材５１を挿通させることによって、その軸心方向を中心軸として回転自在に支持するものである。
【００４５】
このような構成により、ボビンから供給された繊維束１Ｂは、ガイド支持部材５２に支持されたガイド部材５１に導かれてライナー２の外周面２ａに巻き付けられていくのである。
【００４６】
ガイド進退機構６０は、ライナー２の外周面２ａに対して進退する方向にガイド５０を移動させる機構である。ガイド進退機構６０は、主にガイド支持部材５２に設けられた貫通穴５２ｂに挿通されて該ガイド支持部材５２を軸心方向に移動自在とするガイド軸６１と、ガイド支持部材５２を案内する案内溝６２ａが穿設された環状の溝カム６２と、で構成される。
【００４７】
ガイド軸６１は、その軸心方向がライナー２の回転軸に対して垂直となる方向に設けられており、該ガイド軸６１の両端はライナー２の回転軸と同軸となるように配置された断面視Ｃ字形状の環状部材４６に固設されている。
【００４８】
溝カム６２は、その回転軸がライナー２の回転軸と同軸となるように配置され、環状部材４６の凹部４６ａに内設されている。そして、溝カム６２の一面には回転に伴って径方向に軌道が変化する案内溝６２ａが穿設されており、該案内溝６２ａには前後方向に対して平行に突設されたガイド支持部材５２の突出部５２ｃが挿入されている。
【００４９】
このような構成により、図４に示すように、ライナー２の外周面２ａに対して進退する方向にガイド５０を移動させることが可能となる。つまり、ライナー２の外径に応じて溝カム６２を回転すると、該溝カム６２の案内溝６２ａにガイド支持部材５２を案内させることができ、ガイド５０をガイド軸６１の軸心方向に移動させることが可能となるのである。
【００５０】
ガイド回転機構７０は、ガイド部材５１の軸心方向を中心軸として該ガイド部材５１を回転させる機構である。ガイド回転機構７０は、主にガイド支持部材５２に設けられた貫通穴５２ｄに挿通されて軸心方向を中心軸として回転可能に支持された伝達軸７１と、該伝達軸７１の一端部に形成されたスプライン軸部により挿通される略円筒形状のソケット７２と、環状のフェースギヤ７３と、で構成される。
【００５１】
伝達軸７１は、その軸心方向がライナー２の回転軸に対して垂直となる方向であってガイド進退機構６０を構成するガイド軸６１と平行に設けられている。そして、伝達軸７１の一端はガイド支持部材５２の貫通穴５２ｄに回転自在に挿通され、スプライン軸部が形成された他端はソケット７２に挿通されている。また、伝達軸７１の中途部にはガイド部材５１の一端部に設けられたドリブンギヤ５１ｃと噛合するようにドライブギヤ７１ａが設けられている。
【００５２】
ソケット７２は、その軸心方向にスプライン穴が形成されており、該スプライン穴には上述したように伝達軸７１のスプライン軸部が挿通される。そして、ソケット７２は、ライナー２の回転軸と同軸となるように配置された環状部材４６にその軸心方向を中心軸として回転自在に支持されている。
【００５３】
フェースギヤ７３は、その回転軸がライナー２の回転軸と同軸となるように配置され、環状部材４６の外周に回転自在に外嵌されている。そして、フェースギヤ７３のギヤ部はソケット７２の一端部に設けられたドリブンギヤ７２ａと噛合される。
【００５４】
このような構成により、ガイド部材５１の軸心方向を中心軸として該ガイド部材５１を回転させることが可能となる。つまり、フェースギヤ７３を回転すると、ソケット７２や伝達軸７１を介してガイド部材５１を回転させることができ、ガイド部材５１とライナー２とを近接させた場合であってもガイド部材５１同士の当接を回避することが可能となるのである。
【００５５】
次に、図２、図３を用いて樹脂供給ノズル４５について詳細に説明する。樹脂供給ノズル４５は、主にノズル本体部８０と、二重管ノズル部９０と、で構成される。
【００５６】
ノズル本体部８０は、樹脂供給ノズル４５の主たる構造体をなすものであり、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００においては、繊維供給ガイド４４を構成するガイド支持部材５２の側方に取り付けられている。そして、ノズル本体部８０は、図示しない空気タンクや樹脂タンクとバルブ等を介して接続される。
【００５７】
二重管ノズル部９０は、円管形状の外管９１と、該外管９１に内設された円管形状の内管９２と、から構成されて、繊維供給ガイド４４のガイド部材５１からライナー２へ向かう繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付けるものである。
【００５８】
二重管ノズル部９０を構成する外管９１は、空気タンクから供給された空気を噴出させるエアノズルとされ、内管９２は、樹脂タンクから供給された樹脂を噴出させる樹脂ノズルとされる。つまり、空気タンクから供給された空気は、外管９１と内管９２との隙間から噴出し、樹脂タンクから供給された樹脂は、内管９２から噴出するものとされる。
【００５９】
このような構成により、比較的に比重が大きく粘度が高い樹脂であっても空気噴流によって安定して噴出させることが可能となる。従って、ライナー２へ向かう繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付けることを可能とするとともに、樹脂供給ノズル４５の樹脂吹付け特性に及ぼす重力の影響を低減させることが可能となるのである。
【００６０】
なお、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００においては、ノズル本体部８０がガイド支持部材５２の側方に取り付けられるものとしているが、ガイド５０と一体となって移動可能であれば取り付け位置について、これに限定するものではない。
【００６１】
以上のような構成において、本発明の第一実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００について説明する。
【００６２】
図５Ａは、本発明の第一実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００の樹脂の吹付けを示す正面図であり、図５Ｂは、その側面図である。なお、図中に示す矢印はライナー２の移送方向ならびに回転方向を示している。
【００６３】
本実施形態において、繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズル４５は、該樹脂供給ノズル４５の噴射口４５ａとライナー２の回転軸とを結んだ直線により定義される仮想線よりもライナー２の回転方向（図示時計方向）の下流側に（図５Ａ参照。）、且つ、ライナー２の移送方向と直交する平面により定義される仮想平面に対して平行に（図５Ｂ参照。）樹脂を吹付けるものとされる。
【００６４】
また、図５Ａ、図５Ｂに示すように、繊維供給ガイド４４のガイド部材５１からライナー２へ導かれる繊維束１Ｂは、正面視にて時計方向に回転されながら側面視にてフィラメントワインディング装置１００の前側に移送されるライナー２によって、その外周面２ａに巻き付けられるために、ライナー２の回転方向の下流側、且つ、ライナー２の前側へ張架されることとなる。
【００６５】
このため、ガイド部材５１とライナー２との間で張架された繊維束１Ｂは、樹脂供給ノズル４５から噴出して形成される樹脂噴霧を通過してライナー２へ向かうこととなるために、繊維束１Ｂへの樹脂の含浸を良好に行なうことが可能となる。
【００６６】
また、図６Ａに示すように、従来の樹脂の吹付けの態様においては、樹脂噴霧がライナー２の外周面２ａと衝突することによって樹脂の飛散を生じていたが、図６Ｂに示すように、本実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００においては、ライナー２の外周面２ａに達した樹脂噴霧が、その後、外周面２ａに沿って流れるために樹脂の飛散を抑制することが可能となる。従って、樹脂の飛散に起因した歩留りの悪化を防止することが可能となるのである。
【００６７】
次に、本発明の第二実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００について説明する。
【００６８】
図７Ａは、本発明の第二実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００の樹脂の吹付けを示す正面図であり、図７Ｂは、その側面図である。なお、図中に示す矢印はライナー２の移送方向ならびに回転方向を示している。
【００６９】
本実施形態において、繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズル４５は、該樹脂供給ノズル４５の噴射口４５ａとライナー２の回転軸とを結んだ直線により定義される仮想線よりもライナー２の回転方向（図示時計方向）の下流側に（図７Ａ参照。）、且つ、ライナー２の移送方向と直交するとともに噴射口４５ａと交わる平面により定義される仮想平面よりもライナー２の前側に向けて（図７Ｂ参照。）樹脂を吹付けるものとされる。
【００７０】
また、前述したように、繊維供給ガイド４４のガイド部材５１からライナー２へ導かれる繊維束１Ｂは、ライナー２の回転方向の下流側、且つ、ライナー２の前側へ張架されることとなる。
【００７１】
このため、ガイド部材５１とライナー２との間で張架された繊維束１Ｂは、樹脂供給ノズル４５から噴出して形成される樹脂噴霧を通過してライナー２へ向かうこととなるために、繊維束１Ｂへの樹脂の含浸を良好に行なうことが可能となる。
【００７２】
そして、図８Ａ、図８Ｂに示すように、ライナー２の外周面２ａに達した樹脂噴霧は、その後、外周面２ａに沿って流れるために、樹脂噴霧がライナー２の外周面２ａと衝突することによる樹脂の飛散を抑制することが可能となる。従って、樹脂の飛散に起因した歩留りの悪化を防止することが可能となるのである。
【００７３】
また、ライナー２の外周面２ａを沿うようにして流れる樹脂噴霧は、ライナー２の回転によって生じる随伴気流（図８Ａ破線矢印参照。）によってライナー２の前側に向けて螺旋状に流れるために（図８Ｂ破線矢印参照。）、ライナー２に巻き付けられた後の繊維束１Ｂに対して更に樹脂を含浸させることが可能となる。
【００７４】
このとき、放射状に配置された複数の樹脂供給ノズル４５から噴出して形成されるそれぞれの樹脂噴霧は、互いの樹脂噴霧の流れを阻害することなく協調して螺旋状に流れるために、ライナー２に巻き付けられた後の繊維束１Ｂに対してムラ無く樹脂を含浸させることが可能となるのである。
【００７５】
なお、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００における樹脂の吹付けの一態様として、樹脂の吹付け方向がライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂの進行方向に対して平行又は略平行となるように、即ち、樹脂供給ノズル４５から噴出して形成される樹脂噴霧が繊維束１Ｂに沿うように樹脂供給ノズル４５を配置することが挙げられる。
【００７６】
こうすることで、繊維束１Ｂは、樹脂噴霧を沿うように通過してライナー２へ向かうこととなるために、樹脂の含浸をより良好に行なうことが可能となる。また、樹脂噴霧がライナー２の外周面２ａと衝突することによる樹脂の飛散を抑制できるために、樹脂の歩留りの悪化を防止することが可能となる。更に、樹脂噴霧がライナー２の前側に向けて螺旋状に流れるために、ライナー２に巻き付けられた後の繊維束１Ｂに対してムラ無く樹脂を含浸させることが可能となる。
【００７７】
次に、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００において、ライナー２の外径が変化する場合における樹脂の吹付けの態様について説明する。
【００７８】
前述したように、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００においては、繊維供給ガイド４４を構成するガイド進退機構６０によって、ライナー２の外周面２ａに対して進退する方向にガイド５０を移動させることが可能とされる（図４参照。）。
【００７９】
これは、ライナー２における繊維束１Ｂの巻き付け位置において、該ライナー２の外径が変化すると外周面２ａとガイド部材５１との距離が変化して繊維束１Ｂの張力に影響を与える可能性があるために、ガイド５０を移動させることによって張力の安定を図ったものである。
【００８０】
また、繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズル４５は、ガイド５０を構成するガイド支持部材５２の側方に取り付けられているために、ガイド５０と一体となって移動することとなる。
【００８１】
これにより、ライナー２の外径が変化する場合であっても、樹脂供給ノズル４５とライナー２との距離を適宜に調整することが可能となり、繊維束１Ｂへの樹脂の含浸を良好に行なうことが可能となる。
【００８２】
なお、例えば樹脂供給ノズル４５の樹脂を吹付ける方向を変化させるアクチュエータを備えて、ライナー２の外径の変化や繊維束１Ｂの巻き付け角度に応じて樹脂を吹付ける方向を適宜に調節可能とする構成としても良い。これにより、ライナー２の外径や繊維束１Ｂの巻き付け角度が変化する場合であっても、繊維束１Ｂに対して安定して樹脂を吹付けることができ、繊維束１Ｂへの樹脂の含浸を良好に行なうことが可能となる。
【００８３】
更に、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００においては、ヘリカル巻きヘッド４３がフィラメントワインディング装置１００の前後方向に並列に設けられているために（図２参照。）、それぞれに備えられる樹脂供給ノズル４５から同時に樹脂を吹付けることも可能とされる。
【００８４】
また、図９に示すように、フィラメントワインディング装置１００の前側となる第１の樹脂供給ノズル４５が主として樹脂を吹付け、フィラメントワインディング装置１００の後側となる第２の樹脂供給ノズル４５が補完的に樹脂を吹付けるものとしても良い。
【００８５】
これは、ライナー移送装置２０によって回転されるライナー２の回転速度は常に一定とされるために、ライナー２の外径やライナー２の送り速度が変化することに伴って繊維束１Ｂの巻き付け速度が変化した場合には樹脂の吹付け量を適宜に調量する必要があるためである。
【００８６】
これにより、例えば繊維束１Ｂの巻き付け速度が上昇した場合においては、第２の樹脂供給ノズル４５によって補完的に樹脂の吹付けを行ない、繊維束１Ｂの巻き付け速度が低下した場合においては、第２の樹脂供給ノズル４５による樹脂の吹付けを停止することで、繊維束１Ｂへの樹脂の含浸を良好に行なうことが可能となる。
【符号の説明】
【００８７】
１Ａ・１Ｂ 繊維束
２ ライナー
２ａ 外周面
１０ 主基台
２０ ライナー移送装置
３０ フープ巻き装置
４０ ヘリカル巻き装置
４２ ヘリカル巻き掛け装置
４３ ヘリカル巻きヘッド
４４ 繊維供給ガイド
４５ 樹脂供給ノズル
４５ａ 噴射口
５０ ガイド
５１ ガイド部材
５２ ガイド支持部材
６０ ガイド進退機構
６１ ガイド軸
６２ 溝カム
６２ａ 案内溝
７０ ガイド回転機構
７１ 伝達軸
７２ ソケット
７３ フェースギヤ
８０ ノズル本体部
９０ 二重管ノズル部
９１ 外管
９２ 内管
１００ フィラメントワインディング装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィラメントワインディング装置の技術に関する。より詳細には、フィラメントワインディング装置において、繊維束に樹脂を含浸させる際の歩留りの悪化を防止する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、樹脂を含浸させた繊維束をライナーの外周面に巻き付けていくフィラメントワインディング装置が知られている。そして、繊維束に樹脂を含浸させる方法として、繊維束を樹脂槽に浸漬させる方法（例えば特許文献１参照。）や、繊維束に対して樹脂を吹付ける方法（例えば特許文献２参照。）等が公知となっている。
【０００３】
しかし、繊維束を樹脂槽に浸漬させる方法においては、浸漬後の繊維束を送り出すガイドローラ等に樹脂が付着するためにメンテナンスの頻度が増加するという問題点があった。一方、繊維束に対して樹脂を吹付ける方法においては、繊維束がライナーに巻き付けられる直前に樹脂を吹付けることによってガイドローラ等に樹脂が付着することを回避できるが、吹付けた樹脂が飛散することに起因した歩留りの悪化が問題とされていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１０８４８７号公報
【特許文献２】特開平９−２６２９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、繊維束に対して樹脂を吹付ける方法を用いたフィラメントワインディング装置において、樹脂が飛散することに起因した歩留りの悪化を防止することができる技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
次に、この課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、第１の発明は、ライナーを回転させながら移送するとともに、該ライナーの軌道上の周囲に配置された繊維供給ガイドにより導かれる繊維束を該ライナーの外周面に巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
前記ライナーに巻き付けられる手前の前記繊維束に対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズルを備え、
前記樹脂供給ノズルは、該樹脂供給ノズルの噴射口と前記ライナーの回転軸とを結んだ直線により定義される仮想線よりも前記ライナーの回転方向の下流側に向けて樹脂を吹付けるように配置されるものである。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの移送方向と直交する平面により定義される仮想平面に対して平行に樹脂を吹付けるように配置されるものである。
【０００９】
第３の発明は、第１の発明において、前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの移送方向と直交するとともに前記噴射口と交わる平面により定義される仮想平面よりも前記ライナーの前側に向けて樹脂を吹付けるように配置されるものである。
【００１０】
第４の発明は、第１から第３のいずれかに記載の発明において、前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーに巻き付けられる手前の前記繊維束の進行方向に対して平行又は略平行に樹脂を吹付けるように配置されるものである。
【００１１】
第５の発明は、第１から第４のいずれかに記載の発明において、前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの外周面に対して進退する方向に移動自在とするものである。
【００１２】
第６の発明は、第１から第５のいずれかに記載の発明において、前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの移送方向に対して前側に配置される第１の樹脂供給ノズルと前記ライナーの移送方向に対して後側に配置される第２の樹脂供給ノズルとを含み、
前記第１の樹脂供給ノズルが主として前記繊維束に対して樹脂を吹付け、前記第２の樹脂供給ノズルが補完的に前記繊維束に対して樹脂を吹付けるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１４】
第１の発明によれば、繊維束に対して吹付けられた樹脂の飛散を抑制することができて、樹脂の歩留りの悪化を防止することが可能となる。
【００１５】
第２の発明によれば、ライナーに巻き付けられる手前の繊維束に確実に樹脂を含浸させることができるとともに、繊維束に対して吹付けられた樹脂の飛散を抑制することができて、樹脂の歩留りの悪化を防止することが可能となる。
【００１６】
第３の発明によれば、ライナーに巻き付けられる手前の繊維束に確実に樹脂を含浸させることができるとともに、繊維束に対して吹付けられた樹脂の飛散を抑制することができて、樹脂の歩留りの悪化を防止することが可能となる。また、吹付けられた樹脂がライナーの外周面を沿うようにして流れるために、ライナーに巻き付けられた後の繊維束に対して更に樹脂を含浸させることが可能となる。
【００１７】
第４の発明によれば、ライナーに巻き付けられる手前の繊維束により確実に樹脂を含浸させることができるとともに、繊維束に対して吹付けられた樹脂の飛散を抑制することができて、樹脂の歩留りの悪化を防止することが可能となる。また、吹付けられた樹脂がライナーの外周面を沿うようにして流れるために、ライナーに巻き付けられた後の繊維束に対して更に樹脂を含浸させることが可能となる。
【００１８】
第５の発明によれば、樹脂供給ノズルとライナーとの距離を適宜調整することでライナーに巻き付けられる手前の繊維束に確実に樹脂を含浸させることができるとともに、繊維束に対して吹付けられた樹脂の飛散を抑制することができて、樹脂の歩留りの悪化を防止することが可能となる。
【００１９】
第６の発明によれば、第１の樹脂供給ノズルが主として繊維束に対して樹脂を吹付け、第２の樹脂供給ノズルが補完的に繊維束に対して樹脂を吹付けることで、繊維束の巻き付け速度等の変化に対しても確実に樹脂を含浸させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係るフィラメントワインディング装置の全体構成を示す図。
【図２】本発明に係るフィラメントワインディング装置を構成するヘリカル巻き装置を示す図。
【図３】ヘリカル巻き装置を構成する繊維供給ガイドならびに樹脂供給ノズルを示す図。
【図４】ライナーの外径に応じて繊維供給ガイドならびに樹脂供給ノズルを移動する動作を示す図。
【図５】（５Ａ）本発明の第一実施形態に係るフィラメントワインディング装置の樹脂の吹付けを示す正面図。（５Ｂ）本発明の第一実施形態に係るフィラメントワインディング装置の樹脂の吹付けを示す側面図。
【図６】（６Ａ）従来のフィラメントワインディング装置の樹脂噴霧を示す正面図。（６Ｂ）本発明の第一実施形態に係るフィラメントワインディング装置の樹脂噴霧を示す正面図。
【図７】（７Ａ）本発明の第二実施形態に係るフィラメントワインディング装置の樹脂の吹付けを示す正面図。（７Ｂ）本発明の第二実施形態に係るフィラメントワインディング装置の樹脂の吹付けを示す側面図。
【図８】（８Ａ）本発明の第二実施形態に係るフィラメントワインディング装置の樹脂噴霧を示す正面図。（８Ｂ）本発明の第二実施形態に係るフィラメントワインディング装置の樹脂噴霧を示す側面図。
【図９】繊維束に対して第２の樹脂供給ノズルが補完的に樹脂を吹付けることを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
まず、図１を用いて本発明に係るフィラメントワインディング装置１００の全体構成について説明する。
【００２２】
図１は、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００の側面図であり、図中に示す矢印はライナー２の移送方向を示している。ここで、ライナー２の移送方向と平行する方向をライナー２若しくはフィラメントワインディング装置１００の前後方向とし、ライナー２が移送される方向である一側を前側（本図左側）、その他側を後側（本図右側）と定義する。なお、ライナー２は、フィラメントワインディング装置１００の前後方向に往復動するものであるため、図１に示す移送方向と反対側に移送される場合には、前後方向が反対向きとなる。
【００２３】
フィラメントワインディング装置１００は、備え付けられたライナー２の外周面２ａに樹脂を含浸させた繊維束１Ａ・１Ｂを巻き付けていく装置である。フィラメントワインディング装置１００は、主に主基台１０と、ライナー移送装置２０と、フープ巻き装置３０と、ヘリカル巻き装置４０と、から構成される。
【００２４】
ライナー２は、フィラメントワインディング装置１００によって、その外周面２ａに繊維束１Ａ・１Ｂが巻き付けられる被巻回物である。ライナー２は、例えば高強度アルミニウム材やポリアミド系樹脂等によって形成された略円筒形状の中空容器とされ、該ライナー２の外周面２ａに繊維束１Ａ・１Ｂが巻き付けられることによって耐圧特性の向上が図られる。つまり、ライナー２は、耐圧容器を構成する基材とされる。
【００２５】
主基台１０は、フィラメントワインディング装置１００の主たる構造体をなすものである。そして、主基台１０の上部に設けられたライナー移送装置用レール１１には、ライナー移送装置２０がフィラメントワインディング装置１００の前後方向に移動可能に載置されている。また、ライナー移送装置用レール１１と平行するように設けられたフープ巻き装置用レール１２には、フープ巻き装置３０がフィラメントワインディング装置１００の前後方向に移動可能に載置されている。
【００２６】
ライナー移送装置２０は、備え付けられたライナー２を回転させるとともに、該ライナー２をフィラメントワインディング装置１００の前後方向に移送する装置である。ライナー移送装置２０は、主に移送装置基台２１と、図示しない移送用駆動装置と、ライナー支持部２２と、から構成される。
【００２７】
移送装置基台２１は、ライナー移送装置２０の主たる構造体をなすものであり、上述したように主基台１０のライナー移送装置用レール１１に載置されて移送用駆動装置によって前後方向に移動可能とされる。そして、移送装置基台２１には前後方向に一対のライナー支持部２２が設けられており、該ライナー支持部２２によってライナー２が支持されることとなる。
【００２８】
具体的には、ライナー支持部２２は、主に移送装置基台２１から上方に向けて延設されたライナー支持フレーム２３と、該ライナー支持フレーム２３の上部から前後方向に向けて延設された回転軸部２４と、で構成される。そして、一対のライナー支持部２２を構成するそれぞれの回転軸部２４にチャック等によって取り付けられたライナー２は、回転軸部２４によって一方向に回転されることとなる。
【００２９】
このような構成により、ライナー２は、該ライナー２の回転軸がフィラメントワインディング装置１００の前後方向に対して平行となるように回転されるとともに、フィラメントワインディング装置１００の前後方向に移送されるのである。
【００３０】
フープ巻き装置３０は、フィラメントワインディング装置１００の前後方向に対して略垂直となるようにライナー２の外周面２ａに繊維束１Ａを巻き付けていく、いわゆるフープ巻きを行なう装置である。フープ巻き装置３０は、主にフープ巻き装置基台３１と、図示しない移送用駆動装置と、回転用駆動装置３２と、フープ巻き掛け装置３３と、から構成される。
【００３１】
フープ巻き装置基台３１は、フープ巻き装置３０の主たる構造体をなすものであり、上述したように主基台１０のフープ巻き装置用レール１２に載置されて移送用駆動装置によって前後方向に移動可能とされる。そして、フープ巻き装置基台３１には回転用駆動装置３２ならびにフープ巻き掛け装置３３が設けられており、回転用駆動装置３２によりフープ巻き掛け装置３３が回転されることによって繊維束１Ａの巻き付けが行なわれるものとされる。
【００３２】
具体的には、フープ巻き掛け装置３３は、主にフープ巻きを行なう巻き掛けテーブル３４と、該巻き掛けテーブル３４に繊維束１Ａの供給を行なうボビン３５と、で構成される。巻き掛けテーブル３４は、ライナー２の外周面２ａに繊維束１Ａを導く複数の繊維供給ガイドと、該繊維供給ガイドからライナー２へ向かう繊維束１Ａに対して樹脂を吹付ける複数の樹脂供給ノズルとが配置された部材である。
【００３３】
詳細に説明すると、巻き掛けテーブル３４には、ライナー２の外周面２ａから互いに等しい距離となるように繊維供給ガイドが放射状に配置されており、これらの繊維供給ガイドにより導かれるそれぞれの繊維束１Ａに対して樹脂供給ノズルから樹脂を吹付けるものとされる。そして、このようにして樹脂が含浸された繊維束１Ａは、フープ巻き装置３０が巻き掛けテーブル３４を回転させながら前後方向に移動することによってライナー２の外周面２ａに巻き付けられていくのである。
【００３４】
ヘリカル巻き装置４０は、フィラメントワインディング装置１００の前後方向に対して所定の角度となるようにライナー２の外周面２ａに繊維束１Ｂを巻き付けていく、いわゆるヘリカル巻きを行なう装置である。ヘリカル巻き装置４０は、主にヘリカル巻き装置基台４１と、ヘリカル巻き掛け装置４２と、から構成される。
【００３５】
ヘリカル巻き装置基台４１は、ヘリカル巻き装置４０の主たる構造体をなすものであり、主基台１０に固設されている。そして、ヘリカル巻き装置基台４１にはヘリカル巻き掛け装置４２が設けられており、ライナー移送装置２０に備え付けられたライナー２が回転されながら移送されて、ヘリカル巻き掛け装置４２を通過することによって繊維束１Ｂの巻き付けが行なわれるものとされる。
【００３６】
具体的には、ヘリカル巻き掛け装置４２は、主にヘリカル巻きを行なうヘリカル巻きヘッド４３と、該ヘリカル巻きヘッド４３に繊維束１Ｂの供給を行なう図示しないボビンと、で構成される。ヘリカル巻きヘッド４３は、ライナー２の外周面２ａに繊維束１Ｂを導く複数の繊維供給ガイド４４と、該繊維供給ガイド４４からライナー２へ向かう繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付ける複数の樹脂供給ノズル４５とが配置された部材である（図２参照。）。
【００３７】
詳細に説明すると、ヘリカル巻きヘッド４３には、ライナー２の軌道上の周囲であって該ライナー２の外周面２ａから互いに等しい距離となるように繊維供給ガイド４４が放射状に配置されており、これらの繊維供給ガイド４４により導かれるそれぞれの繊維束１Ｂに対して樹脂供給ノズル４５から樹脂を吹付けるものとされる。そして、このようにして樹脂が含浸された繊維束１Ｂは、ライナー移送装置２０に備え付けられたライナー２が回転されながら移送されることによって該ライナー２の外周面２ａに巻き付けられていくのである。
【００３８】
図２、図３を用いて本発明に係るフィラメントワインディング装置１００のヘリカル巻き装置４０と、該ヘリカル巻き装置４０を構成する繊維供給ガイド４４ならびに樹脂供給ノズル４５について詳細に説明する。
【００３９】
図２は、フィラメントワインディング装置１００のヘリカル巻き装置４０の構成を示す側面図であり、図３は、ヘリカル巻き装置４０を構成する繊維供給ガイド４４ならびに樹脂供給ノズル４５を示す側面図である。
【００４０】
上述したように、ヘリカル巻き装置４０は、主たる構造体をなすヘリカル巻き装置基台４１と、ヘリカル巻きヘッド４３等からなるヘリカル巻き掛け装置４２と、から構成される。そして、ヘリカル巻きヘッド４３に設けられた繊維供給ガイド４４は、図示しないボビンから供給された繊維束１Ｂをライナー２へ導くものとされ、樹脂供給ノズル４５は、繊維供給ガイド４４からライナー２へ向かう繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付けるものとされる。
【００４１】
図２、図３を用いて繊維供給ガイド４４について詳細に説明する。繊維供給ガイド４４は、主にガイド５０と、ガイド進退機構６０と、ガイド回転機構７０と、から構成される。
【００４２】
ガイド５０は、ボビンから供給された繊維束１Ｂをライナー２の外周面２ａまで導くものである。ガイド５０は、主に繊維束１Ｂの案内通路が形成された略テーパ形状のガイド部材５１と、該ガイド部材５１が挿通される側面視Ｌ字形状のガイド支持部材５２と、で構成される。
【００４３】
ガイド部材５１は、その一側である入口部５１ａから他側である出口部５１ｂまで貫通するように案内通路が形成されており、ボビンから供給された繊維束１Ｂをライナー２の外周面２ａまで導くものである。なお、ガイド部材５１は、その出口部５１ｂの形状が略長円形状に形成されており、これによって、繊維束１Ｂを円滑に供給することを可能としている。
【００４４】
ガイド支持部材５２は、テーパ形状の貫通穴５２ａが設けられており、該貫通穴５２ａにガイド部材５１を挿通させることによって、その軸心方向を中心軸として回転自在に支持するものである。
【００４５】
このような構成により、ボビンから供給された繊維束１Ｂは、ガイド支持部材５２に支持されたガイド部材５１に導かれてライナー２の外周面２ａに巻き付けられていくのである。
【００４６】
ガイド進退機構６０は、ライナー２の外周面２ａに対して進退する方向にガイド５０を移動させる機構である。ガイド進退機構６０は、主にガイド支持部材５２に設けられた貫通穴５２ｂに挿通されて該ガイド支持部材５２を軸心方向に移動自在とするガイド軸６１と、ガイド支持部材５２を案内する案内溝６２ａが穿設された環状の溝カム６２と、で構成される。
【００４７】
ガイド軸６１は、その軸心方向がライナー２の回転軸に対して垂直となる方向に設けられており、該ガイド軸６１の両端はライナー２の回転軸と同軸となるように配置された断面視Ｃ字形状の環状部材４６に固設されている。
【００４８】
溝カム６２は、その回転軸がライナー２の回転軸と同軸となるように配置され、環状部材４６の凹部４６ａに内設されている。そして、溝カム６２の一面には回転に伴って径方向に軌道が変化する案内溝６２ａが穿設されており、該案内溝６２ａには前後方向に対して平行に突設されたガイド支持部材５２の突出部５２ｃが挿入されている。
【００４９】
このような構成により、図４に示すように、ライナー２の外周面２ａに対して進退する方向にガイド５０を移動させることが可能となる。つまり、ライナー２の外径に応じて溝カム６２を回転すると、該溝カム６２の案内溝６２ａにガイド支持部材５２を案内させることができ、ガイド５０をガイド軸６１の軸心方向に移動させることが可能となるのである。
【００５０】
ガイド回転機構７０は、ガイド部材５１の軸心方向を中心軸として該ガイド部材５１を回転させる機構である。ガイド回転機構７０は、主にガイド支持部材５２に設けられた貫通穴５２ｄに挿通されて軸心方向を中心軸として回転可能に支持された伝達軸７１と、該伝達軸７１の一端部に形成されたスプライン軸部により挿通される略円筒形状のソケット７２と、環状のフェースギヤ７３と、で構成される。
【００５１】
伝達軸７１は、その軸心方向がライナー２の回転軸に対して垂直となる方向であってガイド進退機構６０を構成するガイド軸６１と平行に設けられている。そして、伝達軸７１の一端はガイド支持部材５２の貫通穴５２ｄに回転自在に挿通され、スプライン軸部が形成された他端はソケット７２に挿通されている。また、伝達軸７１の中途部にはガイド部材５１の一端部に設けられたドリブンギヤ５１ｃと噛合するようにドライブギヤ７１ａが設けられている。
【００５２】
ソケット７２は、その軸心方向にスプライン穴が形成されており、該スプライン穴には上述したように伝達軸７１のスプライン軸部が挿通される。そして、ソケット７２は、ライナー２の回転軸と同軸となるように配置された環状部材４６にその軸心方向を中心軸として回転自在に支持されている。
【００５３】
フェースギヤ７３は、その回転軸がライナー２の回転軸と同軸となるように配置され、環状部材４６の外周に回転自在に外嵌されている。そして、フェースギヤ７３のギヤ部はソケット７２の一端部に設けられたドリブンギヤ７２ａと噛合される。
【００５４】
このような構成により、ガイド部材５１の軸心方向を中心軸として該ガイド部材５１を回転させることが可能となる。つまり、フェースギヤ７３を回転すると、ソケット７２や伝達軸７１を介してガイド部材５１を回転させることができ、ガイド部材５１とライナー２とを近接させた場合であってもガイド部材５１同士の当接を回避することが可能となるのである。
【００５５】
次に、図２、図３を用いて樹脂供給ノズル４５について詳細に説明する。樹脂供給ノズル４５は、主にノズル本体部８０と、二重管ノズル部９０と、で構成される。
【００５６】
ノズル本体部８０は、樹脂供給ノズル４５の主たる構造体をなすものであり、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００においては、繊維供給ガイド４４を構成するガイド支持部材５２の側方に取り付けられている。そして、ノズル本体部８０は、図示しない空気タンクや樹脂タンクとバルブ等を介して接続される。
【００５７】
二重管ノズル部９０は、円管形状の外管９１と、該外管９１に内設された円管形状の内管９２と、から構成されて、繊維供給ガイド４４のガイド部材５１からライナー２へ向かう繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付けるものである。
【００５８】
二重管ノズル部９０を構成する外管９１は、空気タンクから供給された空気を噴出させるエアノズルとされ、内管９２は、樹脂タンクから供給された樹脂を噴出させる樹脂ノズルとされる。つまり、空気タンクから供給された空気は、外管９１と内管９２との隙間から噴出し、樹脂タンクから供給された樹脂は、内管９２から噴出するものとされる。
【００５９】
このような構成により、比較的に比重が大きく粘度が高い樹脂であっても空気噴流によって安定して噴出させることが可能となる。従って、ライナー２へ向かう繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付けることを可能とするとともに、樹脂供給ノズル４５の樹脂吹付け特性に及ぼす重力の影響を低減させることが可能となるのである。
【００６０】
なお、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００においては、ノズル本体部８０がガイド支持部材５２の側方に取り付けられるものとしているが、ガイド５０と一体となって移動可能であれば取り付け位置について、これに限定するものではない。
【００６１】
以上のような構成において、本発明の第一実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００について説明する。
【００６２】
図５Ａは、本発明の第一実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００の樹脂の吹付けを示す正面図であり、図５Ｂは、その側面図である。なお、図中に示す矢印はライナー２の移送方向ならびに回転方向を示している。
【００６３】
本実施形態において、繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズル４５は、該樹脂供給ノズル４５の噴射口４５ａとライナー２の回転軸とを結んだ直線により定義される仮想線よりもライナー２の回転方向（図示時計方向）の下流側に（図５Ａ参照。）、且つ、ライナー２の移送方向と直交する平面により定義される仮想平面に対して平行に（図５Ｂ参照。）樹脂を吹付けるものとされる。
【００６４】
また、図５Ａ、図５Ｂに示すように、繊維供給ガイド４４のガイド部材５１からライナー２へ導かれる繊維束１Ｂは、正面視にて時計方向に回転されながら側面視にてフィラメントワインディング装置１００の前側に移送されるライナー２によって、その外周面２ａに巻き付けられるために、ライナー２の回転方向の下流側、且つ、ライナー２の前側へ張架されることとなる。
【００６５】
このため、ガイド部材５１とライナー２との間で張架された繊維束１Ｂは、樹脂供給ノズル４５から噴出して形成される樹脂噴霧を通過してライナー２へ向かうこととなるために、繊維束１Ｂへの樹脂の含浸を良好に行なうことが可能となる。
【００６６】
また、図６Ａに示すように、従来の樹脂の吹付けの態様においては、樹脂噴霧がライナー２の外周面２ａと衝突することによって樹脂の飛散を生じていたが、図６Ｂに示すように、本実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００においては、ライナー２の外周面２ａに達した樹脂噴霧が、その後、外周面２ａに沿って流れるために樹脂の飛散を抑制することが可能となる。従って、樹脂の飛散に起因した歩留りの悪化を防止することが可能となるのである。
【００６７】
次に、本発明の第二実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００について説明する。
【００６８】
図７Ａは、本発明の第二実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００の樹脂の吹付けを示す正面図であり、図７Ｂは、その側面図である。なお、図中に示す矢印はライナー２の移送方向ならびに回転方向を示している。
【００６９】
本実施形態において、繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズル４５は、該樹脂供給ノズル４５の噴射口４５ａとライナー２の回転軸とを結んだ直線により定義される仮想線よりもライナー２の回転方向（図示時計方向）の下流側に（図７Ａ参照。）、且つ、ライナー２の移送方向と直交するとともに噴射口４５ａと交わる平面により定義される仮想平面よりもライナー２の前側に向けて（図７Ｂ参照。）樹脂を吹付けるものとされる。
【００７０】
また、前述したように、繊維供給ガイド４４のガイド部材５１からライナー２へ導かれる繊維束１Ｂは、ライナー２の回転方向の下流側、且つ、ライナー２の前側へ張架されることとなる。
【００７１】
このため、ガイド部材５１とライナー２との間で張架された繊維束１Ｂは、樹脂供給ノズル４５から噴出して形成される樹脂噴霧を通過してライナー２へ向かうこととなるために、繊維束１Ｂへの樹脂の含浸を良好に行なうことが可能となる。
【００７２】
そして、図８Ａ、図８Ｂに示すように、ライナー２の外周面２ａに達した樹脂噴霧は、その後、外周面２ａに沿って流れるために、樹脂噴霧がライナー２の外周面２ａと衝突することによる樹脂の飛散を抑制することが可能となる。従って、樹脂の飛散に起因した歩留りの悪化を防止することが可能となるのである。
【００７３】
また、ライナー２の外周面２ａを沿うようにして流れる樹脂噴霧は、ライナー２の回転によって生じる随伴気流（図８Ａ破線矢印参照。）によってライナー２の前側に向けて螺旋状に流れるために（図８Ｂ破線矢印参照。）、ライナー２に巻き付けられた後の繊維束１Ｂに対して更に樹脂を含浸させることが可能となる。
【００７４】
このとき、放射状に配置された複数の樹脂供給ノズル４５から噴出して形成されるそれぞれの樹脂噴霧は、互いの樹脂噴霧の流れを阻害することなく協調して螺旋状に流れるために、ライナー２に巻き付けられた後の繊維束１Ｂに対してムラ無く樹脂を含浸させることが可能となるのである。
【００７５】
なお、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００における樹脂の吹付けの一態様として、樹脂の吹付け方向がライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂの進行方向に対して平行又は略平行となるように、即ち、樹脂供給ノズル４５から噴出して形成される樹脂噴霧が繊維束１Ｂに沿うように樹脂供給ノズル４５を配置することが挙げられる。
【００７６】
こうすることで、繊維束１Ｂは、樹脂噴霧を沿うように通過してライナー２へ向かうこととなるために、樹脂の含浸をより良好に行なうことが可能となる。また、樹脂噴霧がライナー２の外周面２ａと衝突することによる樹脂の飛散を抑制できるために、樹脂の歩留りの悪化を防止することが可能となる。更に、樹脂噴霧がライナー２の前側に向けて螺旋状に流れるために、ライナー２に巻き付けられた後の繊維束１Ｂに対してムラ無く樹脂を含浸させることが可能となる。
【００７７】
次に、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００において、ライナー２の外径が変化する場合における樹脂の吹付けの態様について説明する。
【００７８】
前述したように、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００においては、繊維供給ガイド４４を構成するガイド進退機構６０によって、ライナー２の外周面２ａに対して進退する方向にガイド５０を移動させることが可能とされる（図４参照。）。
【００７９】
これは、ライナー２における繊維束１Ｂの巻き付け位置において、該ライナー２の外径が変化すると外周面２ａとガイド部材５１との距離が変化して繊維束１Ｂの張力に影響を与える可能性があるために、ガイド５０を移動させることによって張力の安定を図ったものである。
【００８０】
また、繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズル４５は、ガイド５０を構成するガイド支持部材５２の側方に取り付けられているために、ガイド５０と一体となって移動することとなる。
【００８１】
これにより、ライナー２の外径が変化する場合であっても、樹脂供給ノズル４５とライナー２との距離を適宜に調整することが可能となり、繊維束１Ｂへの樹脂の含浸を良好に行なうことが可能となる。
【００８２】
なお、例えば樹脂供給ノズル４５の樹脂を吹付ける方向を変化させるアクチュエータを備えて、ライナー２の外径の変化や繊維束１Ｂの巻き付け角度に応じて樹脂を吹付ける方向を適宜に調節可能とする構成としても良い。これにより、ライナー２の外径や繊維束１Ｂの巻き付け角度が変化する場合であっても、繊維束１Ｂに対して安定して樹脂を吹付けることができ、繊維束１Ｂへの樹脂の含浸を良好に行なうことが可能となる。
【００８３】
更に、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００においては、ヘリカル巻きヘッド４３がフィラメントワインディング装置１００の前後方向に並列に設けられているために（図２参照。）、それぞれに備えられる樹脂供給ノズル４５から同時に樹脂を吹付けることも可能とされる。
【００８４】
また、図９に示すように、フィラメントワインディング装置１００の前側となる第１の樹脂供給ノズル４５が主として樹脂を吹付け、フィラメントワインディング装置１００の後側となる第２の樹脂供給ノズル４５が補完的に樹脂を吹付けるものとしても良い。
【００８５】
これは、ライナー移送装置２０によって回転されるライナー２の回転速度は常に一定とされるために、ライナー２の外径やライナー２の送り速度が変化することに伴って繊維束１Ｂの巻き付け速度が変化した場合には樹脂の吹付け量を適宜に調量する必要があるためである。
【００８６】
これにより、例えば繊維束１Ｂの巻き付け速度が上昇した場合においては、第２の樹脂供給ノズル４５によって補完的に樹脂の吹付けを行ない、繊維束１Ｂの巻き付け速度が低下した場合においては、第２の樹脂供給ノズル４５による樹脂の吹付けを停止することで、繊維束１Ｂへの樹脂の含浸を良好に行なうことが可能となる。
【符号の説明】
【００８７】
１Ａ・１Ｂ 繊維束
２ ライナー
２ａ 外周面
１０ 主基台
２０ ライナー移送装置
３０ フープ巻き装置
４０ ヘリカル巻き装置
４２ ヘリカル巻き掛け装置
４３ ヘリカル巻きヘッド
４４ 繊維供給ガイド
４５ 樹脂供給ノズル
４５ａ 噴射口
５０ ガイド
５１ ガイド部材
５２ ガイド支持部材
６０ ガイド進退機構
６１ ガイド軸
６２ 溝カム
６２ａ 案内溝
７０ ガイド回転機構
７１ 伝達軸
７２ ソケット
７３ フェースギヤ
８０ ノズル本体部
９０ 二重管ノズル部
９１ 外管
９２ 内管
１００ フィラメントワインディング装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライナーを回転させながら移送するとともに、該ライナーの軌道上の周囲に配置された繊維供給ガイドにより導かれる繊維束を該ライナーの外周面に巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
前記ライナーに巻き付けられる手前の前記繊維束に対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズルを備え、
前記樹脂供給ノズルは、該樹脂供給ノズルの噴射口と前記ライナーの回転軸とを結んだ直線により定義される仮想線よりも前記ライナーの回転方向の下流側に向けて樹脂を吹付けるように配置される、ことを特徴とするフィラメントワインディング装置。
【請求項２】
前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの移送方向と直交する平面により定義される仮想平面に対して平行に樹脂を吹付けるように配置される、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。
【請求項３】
前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの移送方向と直交するとともに前記噴射口と交わる平面により定義される仮想平面よりも前記ライナーの前側に向けて樹脂を吹付けるように配置される、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。
【請求項４】
前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーに巻き付けられる手前の前記繊維束の進行方向に対して平行又は略平行に樹脂を吹付けるように配置される、ことを特徴とする請求項１から請求項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。
【請求項５】
前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの外周面に対して進退する方向に移動自在とする、ことを特徴とする請求項１から請求項４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。
【請求項６】
前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの移送方向に対して前側に配置される第１の樹脂供給ノズルと前記ライナーの移送方向に対して後側に配置される第２の樹脂供給ノズルとを含み、
前記第１の樹脂供給ノズルが主として前記繊維束に対して樹脂を吹付け、前記第２の樹脂供給ノズルが補完的に前記繊維束に対して樹脂を吹付ける、ことを特徴とする請求項１から請求項５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。
【請求項１】
ライナーを回転させながら移送するとともに、該ライナーの軌道上の周囲に配置された繊維供給ガイドにより導かれる繊維束を該ライナーの外周面に巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
前記ライナーに巻き付けられる手前の前記繊維束に対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズルを備え、
前記樹脂供給ノズルは、該樹脂供給ノズルの噴射口と前記ライナーの回転軸とを結んだ直線により定義される仮想線よりも前記ライナーの回転方向の下流側に向けて樹脂を吹付けるように配置される、ことを特徴とするフィラメントワインディング装置。
【請求項２】
前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの移送方向と直交する平面により定義される仮想平面に対して平行に樹脂を吹付けるように配置される、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。
【請求項３】
前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの移送方向と直交するとともに前記噴射口と交わる平面により定義される仮想平面よりも前記ライナーの前側に向けて樹脂を吹付けるように配置される、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。
【請求項４】
前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーに巻き付けられる手前の前記繊維束の進行方向に対して平行又は略平行に樹脂を吹付けるように配置される、ことを特徴とする請求項１から請求項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。
【請求項５】
前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの外周面に対して進退する方向に移動自在とする、ことを特徴とする請求項１から請求項４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。
【請求項６】
前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーの移送方向に対して前側に配置される第１の樹脂供給ノズルと前記ライナーの移送方向に対して後側に配置される第２の樹脂供給ノズルとを含み、
前記第１の樹脂供給ノズルが主として前記繊維束に対して樹脂を吹付け、前記第２の樹脂供給ノズルが補完的に前記繊維束に対して樹脂を吹付ける、ことを特徴とする請求項１から請求項５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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−５６７９９（Ｐ２０１１−５６７９９Ａ）
【公開日】平成２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２０９２５３（Ｐ２００９−２０９２５３）
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【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２３年３月２４日（２０１１．３．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１０日（２００９．９．１０）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
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