フィラメントワインディング装置
【課題】制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮することができる技術を提供する。
【解決手段】ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を各工程に分けて制御対象の動作を第１工程から順次指示する制御装置５２を備えたフィラメントワインディング装置１００において、前記制御装置５２は、制御対象が許容限界速度まで余裕がある工程を認識し、該当する工程の所要時間を短くする、とした。
【解決手段】ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を各工程に分けて制御対象の動作を第１工程から順次指示する制御装置５２を備えたフィラメントワインディング装置１００において、前記制御装置５２は、制御対象が許容限界速度まで余裕がある工程を認識し、該当する工程の所要時間を短くする、とした。
【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。
【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（例えば特許文献１参照）。フィラメントワインディング装置には、繊維束を巻き付ける一連の動作を各工程に分けて制御対象の動作を第１工程から順次指示する制御装置が備えられている。具体的に説明すると、フィラメントワインディング装置には、制御装置としてモーションコントローラが備えられ、該モーションコントローラが工程毎に制御信号を作成することによって、繊維束を巻き付ける一連の動作を実現している。
【０００３】
このようなフィラメントワインディング装置を用いてライナーの外周面に繊維束を巻き付けるには、例えばライナーの移送速度や周速度、繊維束ガイドの伸縮速度など、複数の制御対象と同期を図る必要が生じる。しかし、従来のフィラメントワインディング装置においては、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮する場合、第１工程から最終工程までの各工程の所要時間を一様に短くする方法がとられていたため、制御対象の一つが許容限界速度を超えると、全てのカムデータを修正又は再設計する必要が生じていた。
【０００４】
その結果、カムデータの修正又は再設計に多大な開発工数がかかるほか、最終的には繊維束の巻き付けに要する時間を短縮することができないなどの問題を生じていた。従って、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮することができる技術が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３６４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであり、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮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】
【０００７】
次に、この課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、第一の発明は、
ライナーの外周面に繊維束を巻き付ける一連の動作を各工程に分けて制御対象の動作を第１工程から順次指示する制御装置を備えたフィラメントワインディング装置において、
前記制御装置は、制御対象が許容限界速度まで余裕がある工程を認識し、該当する工程の所要時間を短くする、とした。
【０００９】
第二の発明は、第一の発明に係るフィラメントワインディング装置において、
前記制御装置は、繊維束の送り出し速度に基づいて制御対象が許容限界速度まで余裕があるか否かを判断する、とした。
【００１０】
第三の発明は、第二の発明に係るフィラメントワインディング装置において、
前記制御装置は、繊維束の送り出し速度が所定の閾値よりも低くなる工程を制御対象が許容限界速度まで余裕がある工程と判断する、とした。
【００１１】
第四の発明は、第二又は第三の発明に係るフィラメントワインディング装置において、
前記ライナーの外周面に繊維束を案内する繊維束ガイドを備え、
前記制御装置は、前記ライナーの移送速度と、前記ライナーの周速度と、前記繊維束ガイドの伸縮速度と、に基づいて前記送り出し速度を算出する、とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
第一の発明によれば、制御対象が許容限界速度まで余裕がある工程を認識し、該当する工程の所要時間を短くする。これにより、制御対象が許容限界速度を超えないと判断される工程で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００１４】
第二の発明によれば、繊維束の送り出し速度に基づいて制御対象が許容限界速度まで余裕があるか否かを判断する。これにより、制御対象が許容限界速度を超えないと判断される工程で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００１５】
第三の発明によれば、繊維束の送り出し速度が所定の閾値よりも低くなる工程を制御対象が許容限界速度まで余裕がある工程と判断する。これにより、制御対象が許容限界速度を超えないと判断される工程で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００１６】
第四の発明によれば、ライナーの移送速度と、ライナーの周速度と、繊維束ガイドの伸縮速度と、に基づいて繊維束の送り出し速度を算出できる。これにより、制御対象が許容限界速度を超えないと判断される工程で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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】（２Ａ）ヘリカル巻き装置の構成を示す正面図。（２Ｂ）ヘリカル巻き装置の構成を示す側面図。
【図３】モーションコントローラを用いた制御システムを示す図。
【図４】繊維束を巻き付ける一連の動作を表したカムデータを示す図。
【図５】（５Ａ）繊維束を巻き付ける一連の動作を表したカムデータを示す図。（５Ｂ）繊維束の巻き付けに要する時間を短縮させたカムデータを示す図。
【図６】（６Ａ）繊維束を巻き付ける一連の動作を表したカムデータを示す図。（６Ｂ）繊維束の巻き付けに要する時間を短縮させたカムデータを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、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１００（以降「ＦＷ装置１００」）について説明する。
【００１９】
図１は、ＦＷ装置１００の全体構成を示す図である。図中に示す矢印Ｘは、ライナー１の移送方向を示している。また、ライナー１の移送方向と平行な方向をＦＷ装置１００の前後方向とし、ライナー１が移送される一方向を前側（本図左側）、他方向を後側（本図右側）と定義する。なお、ＦＷ装置１００は、ライナー１を前後方向に往復動させるため、該ライナー１の移送方向に応じて前側及び後側が定まる。
【００２０】
ＦＷ装置１００は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付けていく装置である。ＦＷ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、制御装置５２（図３参照）と、で構成される。
【００２１】
ライナー１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である。ライナー１は、該ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆ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１は、耐圧容器を構成する基材とされる。
【００２２】
主基台１０は、ＦＷ装置１００の基礎を構成する主たる構造体である。主基台１０の上部には、ライナー移送装置用レール１１が設けられている。ライナー移送装置用レール１１には、ライナー移送装置２０が載置されている。また、主基台１０の上部には、ライナー移送装置用レール１１に対して平行にフープ巻き装置用レール１２が設けられている。フープ巻き装置用レール１２には、フープ巻き装置３０が載置されている。
【００２３】
このような構成により、主基台１０は、ＦＷ装置１００の基礎を構成するとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー移送装置２０ならびにフープ巻き装置３０を移動させることを可能としている。
【００２４】
ライナー移送装置２０は、ライナー１を回転させながら移送する装置である。詳細には、ライナー移送装置２０は、ＦＷ装置１００の前後方向を中心軸としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送する装置である。ライナー移送装置２０は、主に基台２１と、ライナー支持部２２と、で構成される。
【００２５】
基台２１には、該基台２１の上部に一対のライナー支持部２２が設けられている。ライナー支持部２２は、ライナー支持フレーム２３と回転軸２４で構成され、ライナー１を回転させる。具体的に説明すると、ライナー支持部２２は、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から前後方向に向けて延設された回転軸２４と、で構成される。そして、回転軸２４に取り付けられたライナー１は、図示しない動力機構によって一方向に回転されるのである。
【００２６】
このような構成により、ライナー移送装置２０は、ＦＷ装置１００の前後方向を中心軸としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送することを可能としている。
【００２７】
フープ巻き装置３０は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける装置である。詳細には、フープ巻き装置３０は、繊維束Ｆの巻き付け角度がライナー１の軸心Ｌ（図２Ｂ参照）に対して略垂直となる、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、主に基台３１と、動力機構３２と、フープ巻き掛け装置３３と、で構成される。
【００２８】
基台３１には、動力機構３２によって回転されるフープ巻き掛け装置３３が設けられている。フープ巻き掛け装置３３は、巻き掛けテーブル３４とボビン３５で構成され、ライナー１の外周面１Ｓにフープ巻きを行なう。具体的に説明すると、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Ｆを供給するボビン３５と、で構成される。そして、巻き掛けテーブル３４に設けられた繊維束ガイドによってライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが導かれ、巻き掛けテーブル３４が回転することでフープ巻きが行なわれる。
【００２９】
このような構成により、フープ巻き装置３０は、繊維束Ｆの巻き付け角度がライナー１の軸心Ｌ（図２Ｂ参照）に対して略垂直となるフープ巻きを行なうことを可能としている。
【００３０】
ヘリカル巻き装置４０は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける装置である。詳細には、ヘリカル巻き装置４０は、繊維束Ｆの巻き付け角度がライナー１の軸心Ｌ（図２Ｂ参照）に対して所定の値となる、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、主に基台４１と、ヘリカル巻き掛け装置４２と、で構成される。
【００３１】
基台４１には、ヘリカル巻き掛け装置４２が設けられている。ヘリカル巻き掛け装置４２は、固定ヘリカルヘッド４３と可動ヘリカルヘッド４４で構成され、ライナー１の外周面１Ｓにヘリカル巻きを行なう。具体的に説明すると、ヘリカル巻き掛け装置４２は、主にヘリカル巻きを行なう固定ヘリカルヘッド４３と、同じくヘリカル巻きを行なう可動ヘリカルヘッド４４と、で構成される。そして、固定ヘリカルヘッド４３に設けられた繊維束ガイド４５（図２参照）と可動ヘリカルヘッド４４に設けられた繊維束ガイド４５（図２参照）によってライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが導かれ、ライナー１が回転しながら通過することでヘリカル巻きが行なわれる。
【００３２】
このような構成により、ヘリカル巻き装置４０は、繊維束Ｆの巻き付け角度がライナー１の軸心Ｌ（図２Ｂ参照）に対して所定の値となるヘリカル巻きを行なうことを可能としている。
【００３３】
制御装置５２は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を指示する装置である。詳細には、制御装置５２は、繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を各工程に分けて制御対象の動作を第１工程から順次指示するモーションコントローラである。なお、繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作とは、例えばライナー移送装置２０がライナー１を回転させながら移送し、ヘリカル巻き装置４０が可動ヘリカルヘッド４４を回転させることで繊維束ガイド４５の位相を変更して、互いに関連しながら繊維束Ｆを巻き付ける動作をいう。
【００３４】
ここで、ＦＷ装置１００の制御システムについて詳しく説明する。
【００３５】
図３は、制御装置５２（以降「モーションコントローラ５２」）を用いた制御システムを示す図である。モーションコントローラ５２は、ＦＷ装置１００における制御システムの中核をなしている。ＦＷ装置１００の制御システムは、主にアプリケーションソフトウェア５１と、モーションコントローラ５２と、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・と、モータ５４ａ・５４ｂ・・・と、フィードバックデバイス５５ａ・５５ｂ・・・と、で構成される。
【００３６】
アプリケーションソフトウェア５１は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を設定する。詳細には、アプリケーションソフトウェア５１は、システム設計者が作成したカムデータを設定するほか、特定のイベントが発生した際にカムデータがどのように変化するかを定義する。なお、カムデータとは、モータ５４ａ・５４ｂ・・・の動作を工程毎に数値で表した動作図である（図４参照）。
【００３７】
モーションコントローラ５２は、カムデータに基づいて制御信号を作成する。詳細には、モーションコントローラ５２は、カムデータの各数値に応じた電圧信号を作成し、該電圧信号をアンプ５３ａ・５３ｂ・・・へ出力する。また、モーションコントローラ５２は、各フィードバックデバイス５５ａ・５５ｂ・・・からの検出信号に基づいてアンプ５３ａ・５３ｂ・・・へ出力する電圧信号を補正している。
【００３８】
アンプ５３ａ・５３ｂ・・・は、モーションコントローラ５２からの電圧信号を増幅させるとともに電流信号に変換する。詳細には、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・は、モーションコントローラ５２からの電圧信号を受信して増幅し、電流信号に変換してモータ５４ａ・５４ｂ・・・へ出力する。
【００３９】
モータ５４ａ・５４ｂ・・・は、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・からの電流信号を回転動力に変換する。詳細には、モータ５４ａ・５４ｂ・・・は、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・からの電流信号を受けて電磁石を励磁させ、磁力による引張力及び反発力を用いて回転動力に変換する。
【００４０】
フィードバックデバイス５５ａ・５５ｂ・・・は、モータ５４ａ・５４ｂ・・・の駆動状態や制御対象の位置などに基づいて検出信号を作成する。詳細には、フィードバックデバイス５５ａ・５５ｂ・・・は、モータ５４ａ・５４ｂ・・・の駆動状態や制御対象の位置などに応じた電圧信号を作成し、該電圧信号をモーションコントローラ５２へ出力する。
【００４１】
このような構成により、本制御システムは、アプリケーションソフトウェア５１の設定に基づいてモーションコントローラ５２が制御信号を作成し、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・を介することによってモータ５４ａ・５４ｂ・・・を駆動させる。また、モータ５４ａ・５４ｂ・・・の駆動状態や制御対象の位置などに基づいてモーションコントローラ５２が制御信号を補正するため、高い精度で制御を行なうことを可能としている。
【００４２】
次に、カムデータについて詳しく説明する。
【００４３】
図４は、繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を表したカムデータを示す図である。本図の横軸は、繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作の工程を示している。本図の縦軸は、モータ５４ａ・５４ｂ・・・の動作を数値で示している。なお、本図は、ＦＷ装置１００に用いられるカムデータの一例を示したものであり、他の制御態様を表すカムデータであっても良い。
【００４４】
カムデータＣａは、ライナー１の回転動作を表す。モーションコントローラ５２は、カムデータＣａに基づいて制御信号を作成し、ライナー移送装置２０を構成する動力機構のモータ５４ａを駆動させる。なお、ライナー１の回転方向は常に一定であるため（図２Ｂ中、矢印Ｄ１参照）、カムデータＣａは、工程毎に数値が増加する発散動作を示している。
【００４５】
カムデータＣｂは、ライナー１の移送動作を表す。モーションコントローラ５２は、カムデータＣｂに基づいて制御信号を作成し、ライナー移送装置２０を構成する動力機構のモータ５４ｂを駆動させる。なお、ライナー１の移送方向は前後方向に変更されるため（図２Ｂ中、矢印Ｄ２参照）、カムデータＣｂは、数値が増加した後に再び減少する反復動作を示している。
【００４６】
カムデータＣｃは、繊維束ガイド４５の伸縮動作を表す。モーションコントローラ５２は、カムデータＣｃに基づいて制御信号を作成し、ヘリカル巻き装置４０を構成する動力機構のモータ５４ｃを駆動させる。なお、繊維束ガイド４５の伸縮方向はライナー１の外周面１Ｓに対して近接又は離間する方向に変更されるため（図２Ｂ中、矢印Ｄ３参照）、カムデータＣｃは、数値が増加した後に再び減少する反復動作を示している。
【００４７】
カムデータＣｄは、繊維束ガイド４５の回転動作を表す。モーションコントローラ５２は、カムデータＣｄに基づいて制御信号を作成し、ヘリカル巻き装置４０を構成する動力機構のモータ５４ｄを駆動させる。なお、繊維束ガイド４５の回転方向は正回転又は逆回転方向に変更されるため（図２Ａ中、矢印Ｄ４参照）、カムデータＣｄは、数値が増加した後に再び減少する反復動作を示している。
【００４８】
カムデータＣｅは、可動ヘリカルヘッド４４の回転動作を表す。モーションコントローラ５２は、カムデータＣｅに基づいて制御信号を作成し、ヘリカル巻き装置４０を構成する動力機構のモータ５４ｅを駆動させる。なお、可動ヘリカルヘッド４４の回転方向は正回転又は逆回転方向に変更されるため（図２Ａ中、矢印Ｄ５参照）、カムデータＣｅは、数値が増加した後に再び減少する反復動作を示している。
【００４９】
ここで、従来のフィラメントワインディング装置のように、第１工程から最終工程までの各工程の所要時間を一様に短くすることで、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮させた場合の問題点について説明する。なお、各工程の所要時間は、繊維束ガイド４５からライナー１へ導かれる繊維束Ｆの送り出し速度と相関関係にあり、繊維束Ｆの送り出し速度は、ライナー１の移送速度や周速度、繊維束ガイド４５の伸縮速度と相関関係にある。ここでは、簡単のためにライナー１の移送動作を表すカムデータＣｂに着目して説明する。
【００５０】
図５Ａは、ライナー１の移送動作を表すカムデータＣｂを示す図である。図５Ｂは、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮させた場合のカムデータＣｂを示す図である。なお、図５Ａ及び図５Ｂの横軸には、第１工程からの経過時間を併記している。
【００５１】
図５Ａに示すように、カムデータＣｂは、数値が増加した後に再び減少する反復動作を示している。これは、上述したように、ヘリカル巻きを行なう際にライナー１の移送方向が前後方向に変更されるためである（図２Ｂ中、矢印Ｄ２参照）。
【００５２】
第一領域Ｒ１におけるライナー１の移送速度は、比較的に低速であることがわかる。これは、第１工程から第Ｎａ工程に至るまでの経過時間に対してライナー１の移動量に相当する数値の増加が少ないからである。なお、第一領域Ｒ１は、ライナー１の一方のドーム部に繊維束Ｆを巻き付ける際の工程群である。
【００５３】
第二領域Ｒ２におけるライナー１の移送速度は、比較的に高速であることがわかる。これは、第Ｎａ工程から第Ｎｂ工程に至るまでの経過時間に対してライナー１の移動量に相当する数値の増加が大きいからである。なお、第二領域Ｒ２は、ライナー１の筒部に繊維束Ｆを巻き付ける際の工程群である。
【００５４】
同様に、第三領域Ｒ３においてはライナー１の移送速度が遅く、第四領域Ｒ４においてはライナー１の移送速度が速いことがわかる。なお、第三領域Ｒ３は、ライナー１の他方のドーム部に繊維束Ｆを巻き付ける際の工程群である。また、第四領域Ｒ４は、ライナー１の筒部に繊維束Ｆを巻き付ける際の工程群である。
【００５５】
このような動作特性を表すカムデータＣｂにおいて、各工程の所要時間を一様に短くすると、第二領域Ｒ２及び第四領域Ｒ４におけるライナー１の移送速度が許容限界速度を超えることとなる。具体的に説明すると、図５Ｂに示すように、第Ｎａ工程から第Ｎｂ工程に至るまでの経過時間に対してライナー１の移動量に相当する数値の増加が過大となるため、ライナー１の移送速度が許容限界速度を超えるのである。また、第Ｎｃ工程から第Ｎｄ工程に至るまでの経過時間に対してライナー１の移動量に相当する数値の減少が過大となるため、ライナー１の移送速度が許容限界速度を超えるのである。
【００５６】
このような場合、カムデータＣａ・Ｃｂ・・・の修正又は再設計に多大な開発工数がかかるほか、最終的には繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することができないなどの問題が生じていた。
【００５７】
次に、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することができる制御態様について説明する。なお、以下においても、ライナー１の移送動作を表すカムデータＣｂに着目して説明する。但し、他の制御対象であったとしても本発明の技術的範囲に属する。
【００５８】
図６Ａは、ライナー１の移送動作を表すカムデータＣｂを示す図である。図６Ｂは、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮させた場合のカムデータＣｂを示す図である。なお、図６Ａ及び図６Ｂの横軸には、第１工程からの経過時間を併記している。
【００５９】
図６Ｂに示すように、本制御態様の特徴は、第一領域Ｒ１及び第三領域Ｒ３に該当する工程の所要時間のみを短くしたことにある。詳細には、第一領域Ｒ１及び第三領域Ｒ３に該当する工程の所要時間を短くし、第二領域Ｒ２及び第四領域Ｒ４に該当する工程の所要時間を変更していない。これは、ライナー１のドーム部に繊維束Ｆを巻き付ける工程群（第一領域Ｒ１及び第三領域Ｒ３を構成する工程群）では、制御対象が許容限界速度まで余裕があるのに対し、ライナー１の筒部に繊維束Ｆを巻き付ける工程群（第二領域Ｒ２及び第四領域Ｒ４を構成する工程群）では、制御対象が許容限界速度まで余裕がないことによる。
【００６０】
このような制御態様により、制御対象（本制御態様ではライナー１の移送速度）が許容限界速度を超えないと判断される工程（本制御態様では第一領域Ｒ１及び第三領域Ｒ３に該当する工程）で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００６１】
なお、繊維束ガイド４５からライナー１へ導かれる繊維束Ｆの送り出し速度に基づいて所要時間を短くできる工程を把握することが可能である。具体的に説明すると、繊維束Ｆの送り出し速度は、ライナー１の移送速度と相関関係を有するため、この相関関係を利用することで所要時間を短くできる工程を把握することが可能となる。つまり、繊維束Ｆの送り出し速度が低いときはライナー１の移送速度も低速であるため、所要時間を短縮できる工程であると判断するのである。
【００６２】
このような制御態様により、制御対象（本制御態様ではライナー１の移送速度）が許容限界速度を超えないと判断される工程（本制御態様では第一領域Ｒ１及び第三領域Ｒ３に該当する工程）で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００６３】
更に、繊維束Ｆの送り出し速度について閾値を設定し、該閾値に対する繊維束Ｆの送り出し速度に基づいて所要時間を短くできる工程を把握することも可能である。具体的に説明すると、繊維束Ｆの送り出し速度は、ライナー１の移送速度と相関関係を有するため、この相関関係を利用することで所要時間を短くできる工程を把握することが可能となる。つまり、繊維束Ｆの送り出し速度が閾値を超えないときはライナー１の移送速度が低速であるため、所要時間を短縮できる工程であると判断するのである。
【００６４】
このような制御態様により、制御対象（本制御態様ではライナー１の移送速度）が許容限界速度を超えないと判断される工程（本制御態様では第一領域Ｒ１及び第三領域Ｒ３に該当する工程）で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００６５】
また、上記の制御態様においては、予め設定された一の閾値に対して繊維束Ｆの送り出し速度を評価するように構成しているが、例えば複数の閾値を設定して段階的に繊維束Ｆの送り出し速度を評価するように構成しても良い。
【００６６】
次に、繊維束Ｆの送り出し速度の算出方法について詳細に説明する。
【００６７】
ライナー１の移送速度をＶｔ、ライナー１の周速度をＶｃ、繊維束ガイド４５の伸縮速度をＶｅとすると、繊維束Ｆの送り出し速度は、下記の数式から算出される。なお、数式に含まれるＡ、Ｂ、Ｃは、繊維束Ｆを巻き付ける条件によって決定される定数を示す。
繊維束Ｆの送り出し速度＝Ａ×Ｖｔ＋Ｂ×Ｖｃ＋Ｃ×Ｖｅ
【００６８】
これにより、繊維束Ｆの送り出し速度は、ライナー１の移送速度と相関関係を有し、詳細には、繊維束Ｆの送り出し速度は、ライナー１の移送速度と周速度、繊維束ガイド４５の伸縮速度と相関関係を有することがわかる。
【００６９】
従って、繊維束Ｆの送り出し速度は、ライナー１の移送速度と周速度、繊維束ガイド４５の伸縮速度と相関関係を有するとして、上記の制御態様を実現することも可能である。この場合、更に高精度に繊維束Ｆの巻き付けを行なうことが可能となる。
【００７０】
このような制御態様により、制御対象（本制御態様ではライナー１の移送速度）が許容限界速度を超えないと判断される工程（本制御態様では第一領域Ｒ１及び第三領域Ｒ３に該当する工程）で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００７１】
なお、上記のいずれの制御態様においても、繊維束Ｆの送り出し速度の変動が低減されるという効果を奏する。換言すると、繊維束Ｆの送り出し速度の変動が低減されるように所定の工程で所要時間を短くすると、制御対象（本制御態様ではライナー１の移送速度）が許容限界速度を超えることなく、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００７２】
また、上記のいずれの制御態様においても、所定の工程における所要時間を調節するのみでカムデータＣａ・Ｃｂ・・・を変更していないので、繊維束Ｆの巻き付け状態は一定となる。このため、ライナー１の耐圧特性に影響を及ぼすことはない。
【符号の説明】
【００７３】
１ ライナー
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
４３ 固定ヘリカルヘッド
４４ 可動ヘリカルヘッド
４５ 繊維束ガイド
５１ アプリケーションソフトウェア
５２ モーションコントローラ（制御装置）
５３ａ アンプ
５４ａ モータ
５５ａ フィードバックデバイス
Ｃｂ カムデータ
Ｖｆ 送り出し速度
Ｆ 繊維束
【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。
【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（例えば特許文献１参照）。フィラメントワインディング装置には、繊維束を巻き付ける一連の動作を各工程に分けて制御対象の動作を第１工程から順次指示する制御装置が備えられている。具体的に説明すると、フィラメントワインディング装置には、制御装置としてモーションコントローラが備えられ、該モーションコントローラが工程毎に制御信号を作成することによって、繊維束を巻き付ける一連の動作を実現している。
【０００３】
このようなフィラメントワインディング装置を用いてライナーの外周面に繊維束を巻き付けるには、例えばライナーの移送速度や周速度、繊維束ガイドの伸縮速度など、複数の制御対象と同期を図る必要が生じる。しかし、従来のフィラメントワインディング装置においては、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮する場合、第１工程から最終工程までの各工程の所要時間を一様に短くする方法がとられていたため、制御対象の一つが許容限界速度を超えると、全てのカムデータを修正又は再設計する必要が生じていた。
【０００４】
その結果、カムデータの修正又は再設計に多大な開発工数がかかるほか、最終的には繊維束の巻き付けに要する時間を短縮することができないなどの問題を生じていた。従って、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮することができる技術が求められていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−３６４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであり、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮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】
【０００７】
次に、この課題を解決するための手段を説明する。
【０００８】
即ち、第一の発明は、
ライナーの外周面に繊維束を巻き付ける一連の動作を各工程に分けて制御対象の動作を第１工程から順次指示する制御装置を備えたフィラメントワインディング装置において、
前記制御装置は、制御対象が許容限界速度まで余裕がある工程を認識し、該当する工程の所要時間を短くする、とした。
【０００９】
第二の発明は、第一の発明に係るフィラメントワインディング装置において、
前記制御装置は、繊維束の送り出し速度に基づいて制御対象が許容限界速度まで余裕があるか否かを判断する、とした。
【００１０】
第三の発明は、第二の発明に係るフィラメントワインディング装置において、
前記制御装置は、繊維束の送り出し速度が所定の閾値よりも低くなる工程を制御対象が許容限界速度まで余裕がある工程と判断する、とした。
【００１１】
第四の発明は、第二又は第三の発明に係るフィラメントワインディング装置において、
前記ライナーの外周面に繊維束を案内する繊維束ガイドを備え、
前記制御装置は、前記ライナーの移送速度と、前記ライナーの周速度と、前記繊維束ガイドの伸縮速度と、に基づいて前記送り出し速度を算出する、とした。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１３】
第一の発明によれば、制御対象が許容限界速度まで余裕がある工程を認識し、該当する工程の所要時間を短くする。これにより、制御対象が許容限界速度を超えないと判断される工程で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００１４】
第二の発明によれば、繊維束の送り出し速度に基づいて制御対象が許容限界速度まで余裕があるか否かを判断する。これにより、制御対象が許容限界速度を超えないと判断される工程で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００１５】
第三の発明によれば、繊維束の送り出し速度が所定の閾値よりも低くなる工程を制御対象が許容限界速度まで余裕がある工程と判断する。これにより、制御対象が許容限界速度を超えないと判断される工程で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００１６】
第四の発明によれば、ライナーの移送速度と、ライナーの周速度と、繊維束ガイドの伸縮速度と、に基づいて繊維束の送り出し速度を算出できる。これにより、制御対象が許容限界速度を超えないと判断される工程で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】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】（２Ａ）ヘリカル巻き装置の構成を示す正面図。（２Ｂ）ヘリカル巻き装置の構成を示す側面図。
【図３】モーションコントローラを用いた制御システムを示す図。
【図４】繊維束を巻き付ける一連の動作を表したカムデータを示す図。
【図５】（５Ａ）繊維束を巻き付ける一連の動作を表したカムデータを示す図。（５Ｂ）繊維束の巻き付けに要する時間を短縮させたカムデータを示す図。
【図６】（６Ａ）繊維束を巻き付ける一連の動作を表したカムデータを示す図。（６Ｂ）繊維束の巻き付けに要する時間を短縮させたカムデータを示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
まず、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１００（以降「ＦＷ装置１００」）について説明する。
【００１９】
図１は、ＦＷ装置１００の全体構成を示す図である。図中に示す矢印Ｘは、ライナー１の移送方向を示している。また、ライナー１の移送方向と平行な方向をＦＷ装置１００の前後方向とし、ライナー１が移送される一方向を前側（本図左側）、他方向を後側（本図右側）と定義する。なお、ＦＷ装置１００は、ライナー１を前後方向に往復動させるため、該ライナー１の移送方向に応じて前側及び後側が定まる。
【００２０】
ＦＷ装置１００は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付けていく装置である。ＦＷ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、制御装置５２（図３参照）と、で構成される。
【００２１】
ライナー１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である。ライナー１は、該ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆ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１は、耐圧容器を構成する基材とされる。
【００２２】
主基台１０は、ＦＷ装置１００の基礎を構成する主たる構造体である。主基台１０の上部には、ライナー移送装置用レール１１が設けられている。ライナー移送装置用レール１１には、ライナー移送装置２０が載置されている。また、主基台１０の上部には、ライナー移送装置用レール１１に対して平行にフープ巻き装置用レール１２が設けられている。フープ巻き装置用レール１２には、フープ巻き装置３０が載置されている。
【００２３】
このような構成により、主基台１０は、ＦＷ装置１００の基礎を構成するとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー移送装置２０ならびにフープ巻き装置３０を移動させることを可能としている。
【００２４】
ライナー移送装置２０は、ライナー１を回転させながら移送する装置である。詳細には、ライナー移送装置２０は、ＦＷ装置１００の前後方向を中心軸としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送する装置である。ライナー移送装置２０は、主に基台２１と、ライナー支持部２２と、で構成される。
【００２５】
基台２１には、該基台２１の上部に一対のライナー支持部２２が設けられている。ライナー支持部２２は、ライナー支持フレーム２３と回転軸２４で構成され、ライナー１を回転させる。具体的に説明すると、ライナー支持部２２は、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から前後方向に向けて延設された回転軸２４と、で構成される。そして、回転軸２４に取り付けられたライナー１は、図示しない動力機構によって一方向に回転されるのである。
【００２６】
このような構成により、ライナー移送装置２０は、ＦＷ装置１００の前後方向を中心軸としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送することを可能としている。
【００２７】
フープ巻き装置３０は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける装置である。詳細には、フープ巻き装置３０は、繊維束Ｆの巻き付け角度がライナー１の軸心Ｌ（図２Ｂ参照）に対して略垂直となる、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、主に基台３１と、動力機構３２と、フープ巻き掛け装置３３と、で構成される。
【００２８】
基台３１には、動力機構３２によって回転されるフープ巻き掛け装置３３が設けられている。フープ巻き掛け装置３３は、巻き掛けテーブル３４とボビン３５で構成され、ライナー１の外周面１Ｓにフープ巻きを行なう。具体的に説明すると、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Ｆを供給するボビン３５と、で構成される。そして、巻き掛けテーブル３４に設けられた繊維束ガイドによってライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが導かれ、巻き掛けテーブル３４が回転することでフープ巻きが行なわれる。
【００２９】
このような構成により、フープ巻き装置３０は、繊維束Ｆの巻き付け角度がライナー１の軸心Ｌ（図２Ｂ参照）に対して略垂直となるフープ巻きを行なうことを可能としている。
【００３０】
ヘリカル巻き装置４０は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける装置である。詳細には、ヘリカル巻き装置４０は、繊維束Ｆの巻き付け角度がライナー１の軸心Ｌ（図２Ｂ参照）に対して所定の値となる、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、主に基台４１と、ヘリカル巻き掛け装置４２と、で構成される。
【００３１】
基台４１には、ヘリカル巻き掛け装置４２が設けられている。ヘリカル巻き掛け装置４２は、固定ヘリカルヘッド４３と可動ヘリカルヘッド４４で構成され、ライナー１の外周面１Ｓにヘリカル巻きを行なう。具体的に説明すると、ヘリカル巻き掛け装置４２は、主にヘリカル巻きを行なう固定ヘリカルヘッド４３と、同じくヘリカル巻きを行なう可動ヘリカルヘッド４４と、で構成される。そして、固定ヘリカルヘッド４３に設けられた繊維束ガイド４５（図２参照）と可動ヘリカルヘッド４４に設けられた繊維束ガイド４５（図２参照）によってライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが導かれ、ライナー１が回転しながら通過することでヘリカル巻きが行なわれる。
【００３２】
このような構成により、ヘリカル巻き装置４０は、繊維束Ｆの巻き付け角度がライナー１の軸心Ｌ（図２Ｂ参照）に対して所定の値となるヘリカル巻きを行なうことを可能としている。
【００３３】
制御装置５２は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を指示する装置である。詳細には、制御装置５２は、繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を各工程に分けて制御対象の動作を第１工程から順次指示するモーションコントローラである。なお、繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作とは、例えばライナー移送装置２０がライナー１を回転させながら移送し、ヘリカル巻き装置４０が可動ヘリカルヘッド４４を回転させることで繊維束ガイド４５の位相を変更して、互いに関連しながら繊維束Ｆを巻き付ける動作をいう。
【００３４】
ここで、ＦＷ装置１００の制御システムについて詳しく説明する。
【００３５】
図３は、制御装置５２（以降「モーションコントローラ５２」）を用いた制御システムを示す図である。モーションコントローラ５２は、ＦＷ装置１００における制御システムの中核をなしている。ＦＷ装置１００の制御システムは、主にアプリケーションソフトウェア５１と、モーションコントローラ５２と、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・と、モータ５４ａ・５４ｂ・・・と、フィードバックデバイス５５ａ・５５ｂ・・・と、で構成される。
【００３６】
アプリケーションソフトウェア５１は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を設定する。詳細には、アプリケーションソフトウェア５１は、システム設計者が作成したカムデータを設定するほか、特定のイベントが発生した際にカムデータがどのように変化するかを定義する。なお、カムデータとは、モータ５４ａ・５４ｂ・・・の動作を工程毎に数値で表した動作図である（図４参照）。
【００３７】
モーションコントローラ５２は、カムデータに基づいて制御信号を作成する。詳細には、モーションコントローラ５２は、カムデータの各数値に応じた電圧信号を作成し、該電圧信号をアンプ５３ａ・５３ｂ・・・へ出力する。また、モーションコントローラ５２は、各フィードバックデバイス５５ａ・５５ｂ・・・からの検出信号に基づいてアンプ５３ａ・５３ｂ・・・へ出力する電圧信号を補正している。
【００３８】
アンプ５３ａ・５３ｂ・・・は、モーションコントローラ５２からの電圧信号を増幅させるとともに電流信号に変換する。詳細には、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・は、モーションコントローラ５２からの電圧信号を受信して増幅し、電流信号に変換してモータ５４ａ・５４ｂ・・・へ出力する。
【００３９】
モータ５４ａ・５４ｂ・・・は、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・からの電流信号を回転動力に変換する。詳細には、モータ５４ａ・５４ｂ・・・は、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・からの電流信号を受けて電磁石を励磁させ、磁力による引張力及び反発力を用いて回転動力に変換する。
【００４０】
フィードバックデバイス５５ａ・５５ｂ・・・は、モータ５４ａ・５４ｂ・・・の駆動状態や制御対象の位置などに基づいて検出信号を作成する。詳細には、フィードバックデバイス５５ａ・５５ｂ・・・は、モータ５４ａ・５４ｂ・・・の駆動状態や制御対象の位置などに応じた電圧信号を作成し、該電圧信号をモーションコントローラ５２へ出力する。
【００４１】
このような構成により、本制御システムは、アプリケーションソフトウェア５１の設定に基づいてモーションコントローラ５２が制御信号を作成し、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・を介することによってモータ５４ａ・５４ｂ・・・を駆動させる。また、モータ５４ａ・５４ｂ・・・の駆動状態や制御対象の位置などに基づいてモーションコントローラ５２が制御信号を補正するため、高い精度で制御を行なうことを可能としている。
【００４２】
次に、カムデータについて詳しく説明する。
【００４３】
図４は、繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を表したカムデータを示す図である。本図の横軸は、繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作の工程を示している。本図の縦軸は、モータ５４ａ・５４ｂ・・・の動作を数値で示している。なお、本図は、ＦＷ装置１００に用いられるカムデータの一例を示したものであり、他の制御態様を表すカムデータであっても良い。
【００４４】
カムデータＣａは、ライナー１の回転動作を表す。モーションコントローラ５２は、カムデータＣａに基づいて制御信号を作成し、ライナー移送装置２０を構成する動力機構のモータ５４ａを駆動させる。なお、ライナー１の回転方向は常に一定であるため（図２Ｂ中、矢印Ｄ１参照）、カムデータＣａは、工程毎に数値が増加する発散動作を示している。
【００４５】
カムデータＣｂは、ライナー１の移送動作を表す。モーションコントローラ５２は、カムデータＣｂに基づいて制御信号を作成し、ライナー移送装置２０を構成する動力機構のモータ５４ｂを駆動させる。なお、ライナー１の移送方向は前後方向に変更されるため（図２Ｂ中、矢印Ｄ２参照）、カムデータＣｂは、数値が増加した後に再び減少する反復動作を示している。
【００４６】
カムデータＣｃは、繊維束ガイド４５の伸縮動作を表す。モーションコントローラ５２は、カムデータＣｃに基づいて制御信号を作成し、ヘリカル巻き装置４０を構成する動力機構のモータ５４ｃを駆動させる。なお、繊維束ガイド４５の伸縮方向はライナー１の外周面１Ｓに対して近接又は離間する方向に変更されるため（図２Ｂ中、矢印Ｄ３参照）、カムデータＣｃは、数値が増加した後に再び減少する反復動作を示している。
【００４７】
カムデータＣｄは、繊維束ガイド４５の回転動作を表す。モーションコントローラ５２は、カムデータＣｄに基づいて制御信号を作成し、ヘリカル巻き装置４０を構成する動力機構のモータ５４ｄを駆動させる。なお、繊維束ガイド４５の回転方向は正回転又は逆回転方向に変更されるため（図２Ａ中、矢印Ｄ４参照）、カムデータＣｄは、数値が増加した後に再び減少する反復動作を示している。
【００４８】
カムデータＣｅは、可動ヘリカルヘッド４４の回転動作を表す。モーションコントローラ５２は、カムデータＣｅに基づいて制御信号を作成し、ヘリカル巻き装置４０を構成する動力機構のモータ５４ｅを駆動させる。なお、可動ヘリカルヘッド４４の回転方向は正回転又は逆回転方向に変更されるため（図２Ａ中、矢印Ｄ５参照）、カムデータＣｅは、数値が増加した後に再び減少する反復動作を示している。
【００４９】
ここで、従来のフィラメントワインディング装置のように、第１工程から最終工程までの各工程の所要時間を一様に短くすることで、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮させた場合の問題点について説明する。なお、各工程の所要時間は、繊維束ガイド４５からライナー１へ導かれる繊維束Ｆの送り出し速度と相関関係にあり、繊維束Ｆの送り出し速度は、ライナー１の移送速度や周速度、繊維束ガイド４５の伸縮速度と相関関係にある。ここでは、簡単のためにライナー１の移送動作を表すカムデータＣｂに着目して説明する。
【００５０】
図５Ａは、ライナー１の移送動作を表すカムデータＣｂを示す図である。図５Ｂは、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮させた場合のカムデータＣｂを示す図である。なお、図５Ａ及び図５Ｂの横軸には、第１工程からの経過時間を併記している。
【００５１】
図５Ａに示すように、カムデータＣｂは、数値が増加した後に再び減少する反復動作を示している。これは、上述したように、ヘリカル巻きを行なう際にライナー１の移送方向が前後方向に変更されるためである（図２Ｂ中、矢印Ｄ２参照）。
【００５２】
第一領域Ｒ１におけるライナー１の移送速度は、比較的に低速であることがわかる。これは、第１工程から第Ｎａ工程に至るまでの経過時間に対してライナー１の移動量に相当する数値の増加が少ないからである。なお、第一領域Ｒ１は、ライナー１の一方のドーム部に繊維束Ｆを巻き付ける際の工程群である。
【００５３】
第二領域Ｒ２におけるライナー１の移送速度は、比較的に高速であることがわかる。これは、第Ｎａ工程から第Ｎｂ工程に至るまでの経過時間に対してライナー１の移動量に相当する数値の増加が大きいからである。なお、第二領域Ｒ２は、ライナー１の筒部に繊維束Ｆを巻き付ける際の工程群である。
【００５４】
同様に、第三領域Ｒ３においてはライナー１の移送速度が遅く、第四領域Ｒ４においてはライナー１の移送速度が速いことがわかる。なお、第三領域Ｒ３は、ライナー１の他方のドーム部に繊維束Ｆを巻き付ける際の工程群である。また、第四領域Ｒ４は、ライナー１の筒部に繊維束Ｆを巻き付ける際の工程群である。
【００５５】
このような動作特性を表すカムデータＣｂにおいて、各工程の所要時間を一様に短くすると、第二領域Ｒ２及び第四領域Ｒ４におけるライナー１の移送速度が許容限界速度を超えることとなる。具体的に説明すると、図５Ｂに示すように、第Ｎａ工程から第Ｎｂ工程に至るまでの経過時間に対してライナー１の移動量に相当する数値の増加が過大となるため、ライナー１の移送速度が許容限界速度を超えるのである。また、第Ｎｃ工程から第Ｎｄ工程に至るまでの経過時間に対してライナー１の移動量に相当する数値の減少が過大となるため、ライナー１の移送速度が許容限界速度を超えるのである。
【００５６】
このような場合、カムデータＣａ・Ｃｂ・・・の修正又は再設計に多大な開発工数がかかるほか、最終的には繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することができないなどの問題が生じていた。
【００５７】
次に、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することができる制御態様について説明する。なお、以下においても、ライナー１の移送動作を表すカムデータＣｂに着目して説明する。但し、他の制御対象であったとしても本発明の技術的範囲に属する。
【００５８】
図６Ａは、ライナー１の移送動作を表すカムデータＣｂを示す図である。図６Ｂは、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮させた場合のカムデータＣｂを示す図である。なお、図６Ａ及び図６Ｂの横軸には、第１工程からの経過時間を併記している。
【００５９】
図６Ｂに示すように、本制御態様の特徴は、第一領域Ｒ１及び第三領域Ｒ３に該当する工程の所要時間のみを短くしたことにある。詳細には、第一領域Ｒ１及び第三領域Ｒ３に該当する工程の所要時間を短くし、第二領域Ｒ２及び第四領域Ｒ４に該当する工程の所要時間を変更していない。これは、ライナー１のドーム部に繊維束Ｆを巻き付ける工程群（第一領域Ｒ１及び第三領域Ｒ３を構成する工程群）では、制御対象が許容限界速度まで余裕があるのに対し、ライナー１の筒部に繊維束Ｆを巻き付ける工程群（第二領域Ｒ２及び第四領域Ｒ４を構成する工程群）では、制御対象が許容限界速度まで余裕がないことによる。
【００６０】
このような制御態様により、制御対象（本制御態様ではライナー１の移送速度）が許容限界速度を超えないと判断される工程（本制御態様では第一領域Ｒ１及び第三領域Ｒ３に該当する工程）で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００６１】
なお、繊維束ガイド４５からライナー１へ導かれる繊維束Ｆの送り出し速度に基づいて所要時間を短くできる工程を把握することが可能である。具体的に説明すると、繊維束Ｆの送り出し速度は、ライナー１の移送速度と相関関係を有するため、この相関関係を利用することで所要時間を短くできる工程を把握することが可能となる。つまり、繊維束Ｆの送り出し速度が低いときはライナー１の移送速度も低速であるため、所要時間を短縮できる工程であると判断するのである。
【００６２】
このような制御態様により、制御対象（本制御態様ではライナー１の移送速度）が許容限界速度を超えないと判断される工程（本制御態様では第一領域Ｒ１及び第三領域Ｒ３に該当する工程）で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００６３】
更に、繊維束Ｆの送り出し速度について閾値を設定し、該閾値に対する繊維束Ｆの送り出し速度に基づいて所要時間を短くできる工程を把握することも可能である。具体的に説明すると、繊維束Ｆの送り出し速度は、ライナー１の移送速度と相関関係を有するため、この相関関係を利用することで所要時間を短くできる工程を把握することが可能となる。つまり、繊維束Ｆの送り出し速度が閾値を超えないときはライナー１の移送速度が低速であるため、所要時間を短縮できる工程であると判断するのである。
【００６４】
このような制御態様により、制御対象（本制御態様ではライナー１の移送速度）が許容限界速度を超えないと判断される工程（本制御態様では第一領域Ｒ１及び第三領域Ｒ３に該当する工程）で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００６５】
また、上記の制御態様においては、予め設定された一の閾値に対して繊維束Ｆの送り出し速度を評価するように構成しているが、例えば複数の閾値を設定して段階的に繊維束Ｆの送り出し速度を評価するように構成しても良い。
【００６６】
次に、繊維束Ｆの送り出し速度の算出方法について詳細に説明する。
【００６７】
ライナー１の移送速度をＶｔ、ライナー１の周速度をＶｃ、繊維束ガイド４５の伸縮速度をＶｅとすると、繊維束Ｆの送り出し速度は、下記の数式から算出される。なお、数式に含まれるＡ、Ｂ、Ｃは、繊維束Ｆを巻き付ける条件によって決定される定数を示す。
繊維束Ｆの送り出し速度＝Ａ×Ｖｔ＋Ｂ×Ｖｃ＋Ｃ×Ｖｅ
【００６８】
これにより、繊維束Ｆの送り出し速度は、ライナー１の移送速度と相関関係を有し、詳細には、繊維束Ｆの送り出し速度は、ライナー１の移送速度と周速度、繊維束ガイド４５の伸縮速度と相関関係を有することがわかる。
【００６９】
従って、繊維束Ｆの送り出し速度は、ライナー１の移送速度と周速度、繊維束ガイド４５の伸縮速度と相関関係を有するとして、上記の制御態様を実現することも可能である。この場合、更に高精度に繊維束Ｆの巻き付けを行なうことが可能となる。
【００７０】
このような制御態様により、制御対象（本制御態様ではライナー１の移送速度）が許容限界速度を超えないと判断される工程（本制御態様では第一領域Ｒ１及び第三領域Ｒ３に該当する工程）で所要時間を短くすることができるため、制御対象が許容限界速度を超えることがなく、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００７１】
なお、上記のいずれの制御態様においても、繊維束Ｆの送り出し速度の変動が低減されるという効果を奏する。換言すると、繊維束Ｆの送り出し速度の変動が低減されるように所定の工程で所要時間を短くすると、制御対象（本制御態様ではライナー１の移送速度）が許容限界速度を超えることなく、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。
【００７２】
また、上記のいずれの制御態様においても、所定の工程における所要時間を調節するのみでカムデータＣａ・Ｃｂ・・・を変更していないので、繊維束Ｆの巻き付け状態は一定となる。このため、ライナー１の耐圧特性に影響を及ぼすことはない。
【符号の説明】
【００７３】
１ ライナー
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
４３ 固定ヘリカルヘッド
４４ 可動ヘリカルヘッド
４５ 繊維束ガイド
５１ アプリケーションソフトウェア
５２ モーションコントローラ（制御装置）
５３ａ アンプ
５４ａ モータ
５５ａ フィードバックデバイス
Ｃｂ カムデータ
Ｖｆ 送り出し速度
Ｆ 繊維束
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライナーの外周面に繊維束を巻き付ける一連の動作を各工程に分けて制御対象の動作を第１工程から順次指示する制御装置を備えたフィラメントワインディング装置において、
前記制御装置は、制御対象が許容限界速度まで余裕がある工程を認識し、該当する工程の所要時間を短くする、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】
前記制御装置は、繊維束の送り出し速度に基づいて制御対象が許容限界速度まで余裕があるか否かを判断する、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】
前記制御装置は、繊維束の送り出し速度が所定の閾値よりも低くなる工程を制御対象が許容限界速度まで余裕がある工程と判断する、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。
【請求項４】
前記ライナーの外周面に繊維束を案内する繊維束ガイドを備え、
前記制御装置は、前記ライナーの移送速度と、前記ライナーの周速度と、前記繊維束ガイドの伸縮速度と、に基づいて前記送り出し速度を算出する、ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項１】
ライナーの外周面に繊維束を巻き付ける一連の動作を各工程に分けて制御対象の動作を第１工程から順次指示する制御装置を備えたフィラメントワインディング装置において、
前記制御装置は、制御対象が許容限界速度まで余裕がある工程を認識し、該当する工程の所要時間を短くする、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】
前記制御装置は、繊維束の送り出し速度に基づいて制御対象が許容限界速度まで余裕があるか否かを判断する、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】
前記制御装置は、繊維束の送り出し速度が所定の閾値よりも低くなる工程を制御対象が許容限界速度まで余裕がある工程と判断する、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。
【請求項４】
前記ライナーの外周面に繊維束を案内する繊維束ガイドを備え、
前記制御装置は、前記ライナーの移送速度と、前記ライナーの周速度と、前記繊維束ガイドの伸縮速度と、に基づいて前記送り出し速度を算出する、ことを特徴とする請求項２又は請求項３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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６３５８５（Ｐ２０１３−６３５８５Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０３６２６（Ｐ２０１１−２０３６２６）
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１６日（２０１１．９．１６）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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