繊維束供給装置
【課題】繊維束が加速状態で引き出される際に繊維束とガイドローラとの滑りの発生を抑制することができる繊維束供給装置を提供する。
【解決手段】繊維束供給部１４は、ボビン回転手段により積極回転されるボビンＢから送り出される繊維束Ｆを案内するガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂを備えている。各ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂは、繊維束Ｆの引き出される方向に駆動ローラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４８ａ，４８ｂにより積極回転される。配列ヘッド３０は、ボビンＢから送り出されるとともに各ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂを経て案内される繊維束Ｆを、枠体１５と相対移動することで、枠体１５上にピンに係合させて折り返すように配列して積層繊維束群を形成する。
【解決手段】繊維束供給部１４は、ボビン回転手段により積極回転されるボビンＢから送り出される繊維束Ｆを案内するガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂを備えている。各ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂは、繊維束Ｆの引き出される方向に駆動ローラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４８ａ，４８ｂにより積極回転される。配列ヘッド３０は、ボビンＢから送り出されるとともに各ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂを経て案内される繊維束Ｆを、枠体１５と相対移動することで、枠体１５上にピンに係合させて折り返すように配列して積層繊維束群を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維束供給装置に係り、詳しくはボビンから送り出される繊維束の配列に配列ヘッドを使用し、かつ前記配列ヘッドと繊維束被配列部材とを相対移動させて前記繊維束被配列部材上にピンに係合させて折り返すように配列して積層繊維束群を形成する繊維束配列装置の繊維束供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記の繊維束供給装置として、図５に示すように、ボビンＢから引き出される繊維束Ｆを、所定位置で回転する複数のガイドローラ７１，７２，７３，７４，７５及び上下方向に移動して張力調整を行う可動ローラ７６を介して配列ヘッド７７に導き、配列ヘッド７７と繊維束被配列部材７８との相対移動により、繊維束Ｆを配列する装置がある。
【０００３】
また、三次元織機における糸張力の制御方法として、糸の張力を検出し、この検出された値と予め定められた設定値とを比較し、この比較結果に応じて糸の張力を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法は、図６に示すように、ボビン８１から引き出した糸８２を滑車８３，８４，８５を介してレピア８６に導き、レピア８６の先端に取り付けられた図示しない滑車で折り返した後、その糸８２の一端を滑車８７を介して固定する。そして、レピア８６の往動により糸８２が引き出されるとともにボビン８１がモータ８８により糸８２の送り出し方向に回転される。また、レピア８６の復動時にはボビン８１は糸８２を巻き取る方向に回転される。制御部８９は回転センサ９０の出力を回転検出変換部９１を介して滑車８５の回転方向、回転速度、回転量に対応する信号として入力し、変位センサ９２の出力を変位検出変換部９３を介して滑車８４の変位量を入力する。そして、制御部８９は糸８２の張力が所定の張力となるようにモータ制御部９４を介してモータ８８を制御する。
【特許文献１】特開昭６３−２２７８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
繊維束配列装置による繊維束の配列を効率良く（生産性良く）行うためには、繊維束に無理な張力が加わらない範囲において、繊維束の配列速度を速くする必要がある。しかし、前記の繊維束供給装置では、繊維束Ｆをピンに係合させて折り返すように配列するため、折り返しの際には相対速度が零になる。そして、再び相対移動を開始した場合、なるべく早く所定の速度に配列ヘッド７７の相対速度を高める必要がある。ところが、繊維束Ｆを急激に引き出した場合、繊維束Ｆに毛羽の発生が多くなったり、繊維束Ｆの幅が狭くなったり、繊維束Ｆが係合するピンが倒れたりするという不具合が発生する。この原因を解析したところ、繊維束Ｆを急激に引き出した場合、繊維束Ｆに加わる張力が、図４に鎖線で示すように、引き出し速度の加速領域を過ぎてもしばらく上昇し、その後、低下して一定になることが分かった。そして、図４において破線で囲んだテンションが高くなった状態において繊維束Ｆに毛羽の発生が多くなったり、繊維束Ｆの幅が狭くなったり、繊維束Ｆが係合するピンが倒れたりするという不具合が発生することがわかった。
【０００５】
特許文献１に記載の糸張力の制御方法では、制御部８９は、回転センサ９０の出力及び変位センサ９２の出力に基づいて糸８２の張力が所定の張力となるよう制御する。その際、回転センサ９０は滑車８５と糸８２との間において滑りがないことを前提としており、前記不具合を解消することはできない。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、繊維束が加速状態で引き出された後の繊維束とガイドローラとの間における滑りの発生を抑制することができる繊維束供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、ボビンから送り出される繊維束の配列に配列ヘッドを使用し、かつ前記配列ヘッドと繊維束被配列部材とを相対移動させて前記繊維束被配列部材上にピンに係合させて折り返すように配列して積層繊維束群を形成する繊維束配列装置の繊維束供給装置である。そして、前記ボビンを積極回転させるボビン回転手段と、前記ボビンから送り出される繊維束を案内するガイドローラと、前記ガイドローラを前記繊維束の引き出される方向に積極回転させる駆動手段とを備えている。
【０００８】
この発明では、配列ヘッドと繊維束被配列部材との相対移動によって繊維束が繊維束被配列部材上に配列される際、繊維束を案内するガイドローラが繊維束の引き出される方向に駆動手段によって積極回転される。従って、繊維束をピンに係合させて折り返した後、繊維束の引き出し速度を加速して繊維束を配列しても、繊維束が加速状態で引き出された後の繊維束とガイドローラとの間における滑りの発生を抑制することができ、繊維束に過大な張力が加わることが防止される。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ガイドローラは複数設けられ、前記駆動手段は全てのガイドローラを駆動する。ガイドローラが複数存在する場合、ガイドローラの配置位置によって、繊維束とガイドローラとの間の滑りの状態が異なり、滑りが繊維束の張力に悪影響を及ぼす大きさのものと、滑りが発生しないか発生しても僅かなものとがある。従って、必ずしも全てのガイドローラを積極駆動する必要はないが、全てのガイドローラを積極駆動する構成であれば、各ガイドローラでの滑りの発生状態を調べる必要がない。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記駆動手段は、前記ガイドローラを逆転駆動可能に構成されている。
繊維束を配列する際、配列ヘッドが繊維束の折り返し地点に近づいて、配列ヘッドと繊維束被配列部材との相対速度が急激に小さくなると、繊維束に弛みが生じる。この発明では、繊維束に弛みが生じた場合、ガイドローラを逆転させることにより弛みを解消して繊維束を適正な張力状態で配列することが容易になる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記駆動手段は、前記配列ヘッドが繊維束の引き出し方向に相対移動される間は正転駆動を継続する。従って、この発明では、駆動手段の制御が簡単になる。繊維束を送り出すボビンは、繊維束の張力状態によっては繊維束を巻き取る方向に回転される場合もある。その際、ガイドローラが正転を継続すると、ガイドローラの位置によってはガイドローラが繊維束の移動方向と逆方向に回転される状態となる。しかし、ボビンが繊維束を巻き取る方向に回転される場合は、繊維束の張力が弱くなる状態であり、そのような場合にガイドローラと繊維束との間に滑りが多少生じても支障はない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、繊維束が加速状態で引き出された後の繊維束とガイドローラとの間における滑りの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した繊維束供給装置の一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１（ａ）及び図２に示すように、繊維束配列装置１１は、ベース部１２、繊維束配列部１３及び繊維束供給装置としての繊維束供給部１４を備えている。ベース部１２は繊維束被配列部材としての枠体１５を支持する。枠体１５は長方形状に形成され、ピン１６が枠体１５の上面に所定ピッチ（例えば、数ｍｍピッチ）で配置されている。各ピン１６は、枠体１５の上方に向かって垂直に突出するように、枠体１５に取外し可能に固定されている。
【００１４】
繊維束配列部１３及び繊維束供給部１４は、ベース部１２に対してＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に対して相対移動可能に設けられている。この実施形態では、Ｘ方向とはベース部１２に固定された枠体１５の長手方向と平行な方向を意味し、Ｙ方向はベース部の上面と平行な面内でＸ方向と直交する方向を意味し、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向に垂直な方向を意味する。
【００１５】
ベース部１２の長手方向に沿った両側にはリニアスライダ１７がそれぞれＸ方向に延びるように設けられている。両リニアスライダ１７上には、リニアスライダ１７の移動体１７ａ間に跨る状態でリニアスライダ１８がＹ方向に延びるように設けられている。なお、リニアスライダとはリニアサーボモータ、リニアスケール及びリニアガイドが一体化されたものである。リニアスライダ１８の移動体１８ａに支持フレーム１９が固定されている。支持フレーム１９の移動体１８ａと対向する側と反対側には、支持プレート２０が昇降可能に設けられている。支持プレート２０はボールねじ機構２１及びモータ２２により移動される。
【００１６】
繊維束配列部１３は支持プレート２０に設けられている。支持プレート２０にはモータ２３が固定されている。モータ２３はその出力軸２３ａがＺ方向に延びるように設けられ、出力軸２３ａには支持ブラケット２４が一体回動可能に固定されている。支持フレーム１９の上部にはブラケット２５が固定され、ブラケット２５上には繊維束供給部１４を構成するプレート２６が、モータ２３の出力軸２３ａと同軸上に設けられた回転軸２５ａを中心に水平状態で回動可能に支持されている。プレート２６上にはボビンホルダ２７が装備されている。プレート２６には連結アーム２６ａが水平に突設されている。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、支持ブラケット２４は、連結アーム２６ａの近くまで垂直に延びる垂直部２４ａを備え、垂直部２４ａの上端から水平に突設された部分に、連結アーム２６ａと作動連結されてプレート２６を、即ちボビンホルダ２７を支持ブラケット２４と一体的に回動させる連結軸２８が設けられている。連結軸２８は連結アーム２６ａに形成された孔を貫通するように設けられ、支持プレート２０が昇降しても常に連結軸２８が連結アーム２６ａを貫通する長さに形成されている。
【００１８】
支持ブラケット２４の下部には、ブラケット２９が固定されている。ブラケット２９には、ボビンホルダ２７に支持されたボビンＢから繰り出される扁平な繊維束Ｆを扁平な状態で案内するとともに扁平な状態で出口から繰り出すガイドパイプ３０ａを備えた配列ヘッド３０が固定されている。ガイドパイプ３０ａは、最大幅がピン１６の間隔とほぼ等しく形成されている。そして、配列ヘッド３０は、モータ２３の出力軸２３ａとガイドパイプ３０ａの中心軸とが同軸となる位置においてブラケット２９に固定されている。
【００１９】
繊維束供給部１４は、ボビンホルダ２７に支持されたボビンＢを回転駆動させるため、プレート２６上にサーボモータ３１を備えており、サーボモータ３１の回転軸には歯車３２が固定されている。図２に示すように、ボビンホルダ２７には、歯車部３３がボビンＢの一端を支持した状態で一体回転可能に備えられており、歯車部３３は歯車３２と噛合している。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、連結アーム２６ａには支持プレート３４が鉛直方向に延びる状態で固定されている。プレート２６には支持ブラケット３５が、鉛直方向に延びる状態で固定されている。支持プレート３４にはボビンＢから繰り出される繊維束Ｆをガイドするガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃが、支持軸３７ａ，３７ｂ，３７ｃを介して回動可能に支持されている。ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、支持軸３７ａ，３７ｂ，３７ｃが水平に延びるほぼ一直線上に位置するように配置されている。支持軸３７ａ，３７ｂ，３７ｃはボビンＢの軸方向と平行に配置されている。
【００２１】
支持ブラケット３５には、ボビンＢから繰り出されてガイドパイプ３０ａに至る繊維束Ｆの張力調整機構３８を構成する支持アーム３９の基端が軸により回動可能に支持され、支持アーム３９の先端にはローラ４０が回転可能に支持されている。そして、ボビンＢから繰り出された繊維束Ｆがガイドローラ３６ａ、ローラ４０、ガイドローラ３６ｂ、ガイドローラ３６ｃを順に経て、下方に配置された配列ヘッド３０側へ案内されるようになっている。張力調整機構３８は、支持アーム３９及びローラ４０の自重により繊維束Ｆに張力を付与するようになっている。
【００２２】
支持プレート３４には、各ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃに接して各ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃを駆動する駆動ローラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃが設けられている。図２に示すように、各駆動ローラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃの回転軸４２ａ，４２ｂ，４２ｃは支持プレート３４を貫通する状態で支持され、回転軸４２ａ，４２ｂ，４２ｃにはそれぞれ歯付きプーリ４３ａ，４３ｂ，４３ｃが一体回転可能に固定されている。また、支持プレート３４にはモータ４４が固定されその出力軸に歯付きプーリ４４ａが一体回転可能に固定されている。歯付きプーリ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ及び歯付きプーリ４４ａに歯付きベルト４５が巻掛けられている。そして、モータ４４の駆動により、駆動ローラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃが駆動され、各ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃが繊維束Ｆの送り出し方向に積極回転されるようになっている。
【００２３】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、支持プレート３４の下方に設けられたブラケット２９には、繊維束Ｆを案内するガイドローラ４６ａ，４６ｂが支持軸４７ａ，４７ｂを介して回動可能に支持されている。ガイドローラ４６ａ，４６ｂは、上方のガイドローラ３６ｃから導かれる繊維束Ｆの走行経路を水平に変えた後、ガイドパイプ３０ａの入口に垂直に向かうように変更する位置に設けられている。支持軸４７ａ，４７ｂはボビンＢの軸方向と平行に配置されている。
【００２４】
ブラケット２９には、各ガイドローラ４６ａ，４６ｂに接して各ガイドローラ４６ａ，４６ｂを駆動する駆動ローラ４８ａ，４８ｂが設けられている。図１（ｂ）に示すように、各駆動ローラ４８ａ，４８ｂの回転軸４９ａ，４９ｂはブラケット２９を貫通する状態で支持され、回転軸４９ａには歯付きプーリ５０ａが一体回転可能に固定され、回転軸４９ｂには歯車５０ｂが一体回転可能に固定されている。また、ブラケット２９にはモータ５１が固定されその出力軸に歯付きプーリ５１ａが一体回転可能に固定されている。ブラケット２９には回転軸５２が支持され、回転軸５２には歯付きプーリ５２ａ及び歯車５０ｂと歯噛する歯車５２ｂが一体回転可能に固定されている。歯付きプーリ５０ａ，５１ａ及び歯付きプーリ５２ａに歯付きベルト５３が巻掛けられている。そして、モータ５１の駆動により、駆動ローラ４８ａ，４８ｂが駆動され、各ガイドローラ４６ａ，４６ｂが繊維束Ｆの送り出し方向に積極回転されるようになっている。
【００２５】
ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂは、例えば、セラミック製又は金属製である。
駆動ローラ４１ａ〜４１ｃ，４８ａ，４８ｂ、回転軸４２ａ〜４２ｃ，４９ａ，４９ｂ、歯付きプーリ４３ａ〜４３ｃ，４４ａ，５０ａ〜５２ａ、歯付きベルト４５，５３、モータ４４，５１及び歯車５０ｂ，５２ｂによりガイドローラ３６ａ〜３６ｃ，４６ａ，４６ｂを繊維束Ｆの引き出される方向に積極回転させる駆動手段が構成されている。
【００２６】
リニアスライダ１７，１８のリニアモータ（図示せず）、モータ２２，２３、サーボモータ３１、モータ４４，５１は、制御装置Ｃにより制御される。制御装置Ｃは、配列ヘッド３０から繰り出される繊維束Ｆの扁平な部分の向きが繊維束Ｆの配列方向と対応する状態にモータ２３を制御する。制御装置Ｃは、配列ヘッド３０を枠体１５に対して繊維束Ｆの配列方向に相対移動させるように、リニアスライダ１７，１８のリニアモータ（図示せず）を制御する。制御装置Ｃは、繊維束Ｆを所定の張力で送り出すように３１を制御し、配列ヘッド３０の移動に伴う繊維束の引き出し速度に合わせて各ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を積極回転させるようにモータ４４，５１を制御する。
【００２７】
次に前記のように構成された繊維束配列装置１１及び繊維束供給部１４の作用を説明する。なお、図３は作用を説明するためのガイドローラ３６ａ，４６ａ等、駆動ローラ４１ａ，４８ａ等の模式図である。なお、ガイドローラ３６ａ，４６ａ等、駆動ローラ４１ａ，４８ａ等の配置間隔は便宜上、図１（ａ）の場合と異なっている。
【００２８】
繊維束Ｆの配列に先立ってガイドパイプ３０ａを配列開始位置に配置するように、リニアスライダ１７，１８及びモータ２２が駆動される。そして、ガイドパイプ３０ａはベース部１２に支持された枠体１５のＸ方向の一端側における一つのコーナー部の外側に位置する状態となる。次に、ボビンＢから送り出された繊維束Ｆをガイドローラ３６ａ、ローラ４０、ガイドローラ３６ｂ、３６ｃ、ガイドローラ４６ａ，４６ｂを経てガイドパイプ３０ａへ導き、ガイドパイプ３０ａに挿通して、繊維束Ｆの端部をガイドパイプ３０ａの出口（先端）から引き出す。そして、繊維束Ｆの先端を枠体１５の外側の所定位置に固定する。繊維束Ｆの固定は、例えば、図示しない接着テープを使用して行う。
【００２９】
その状態から繊維束配列装置１１の作動が開始される。リニアスライダ１７が駆動されて、リニアスライダ１８が繊維束配列部１３及び繊維束供給部１４とともにＸ方向に移動される。繊維束配列部１３の移動に伴ってサーボモータ３１が駆動され、ボビンＢが繊維束配列部１３の移動速度、即ち配列ヘッド３０の移動速度とほぼ同じ速度で繊維束Ｆを送り出すように回転される。そして、ボビンＢから偏平な状態で送り出された繊維束Ｆは、張力調整機構３８で適正な張力が付与された状態でガイドパイプ３０ａから引き出されて枠体１５上のピン１６で囲まれた範囲に、ピン１６に係合して折り返す状態で配列される。
【００３０】
繊維束配列装置１１による繊維束Ｆの配列を効率良く（生産性良く）行うため、繊維束Ｆに無理な張力が加わらない状態において、繊維束の配列速度を速くする必要がある。しかし、繊維束配列装置１１では、繊維束Ｆをピン１６に係合させて折り返すように配列するため、折り返しの際には相対速度が零になる。そして、再び相対移動を開始した場合、なるべく早く所定の速度に配列ヘッド３０の相対速度を高める必要がある。
【００３１】
図４に繊維束Ｆを急激に引き出した場合の時間と繊維束Ｆに加わる張力との関係を示す。配列ヘッド３０は、図４において、時間Ｔ０から時間Ｔ１までの間に加速された後、時間Ｔ１からは一定速度で移動される。ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂを積極回転させない従来装置では、繊維束Ｆに加わる張力が、図４に鎖線で示すように、引き出し速度の加速領域を過ぎてもしばらく上昇し、その後、低下して一定になる。そして、図４において破線で囲んだテンションが高くなった状態において繊維束Ｆに毛羽の発生が多くなったり、繊維束Ｆの幅が狭くなったり、繊維束Ｆが係合するピンが倒れたりするという不具合が発生する。張力が一端高くなった後、時間経過とともに再び低くなるのは、張力が大きくなることによりガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂが回転を開始するためである。なお、加速開始から張力がピークに達するまでの時間は、条件にもよるが１秒未満であり、１秒程度で一定張力になる。
【００３２】
この実施形態の繊維束供給部１４は、各ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂがそれぞれ駆動ローラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４８ａ，４８ｂにより繊維束Ｆの引き出される方向に積極回転される。そのため、配列ヘッド３０が急激な加速状態で移動して繊維束Ｆが急激な加速状態で引き出されても、繊維束Ｆとガイドローラ３６ａ等との間における滑りの発生が抑制される。張力の時間変化を調べた結果、図４に実線で示す状態となった。図４から明らかなように、各ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂを積極回転させない従来装置と異なり、加速終了後に繊維束Ｆの張力増加が殆ど見られずに、一定の張力に低下している。各ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を積極回転させるこの構成では、張力の大きさは積極回転させない場合の１／２程度に低下した。また、繊維束Ｆに過大な張力が加わることによる不具合、即ち繊維束Ｆに毛羽の発生が多くなったり、繊維束Ｆの幅が狭くなったり、繊維束Ｆが係合するピンが倒れたりするという事態の発生は見られなかった。
【００３３】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）繊維束供給部１４は、繊維束Ｆを送り出すボビンＢを積極回転させるボビン回転手段（サーボモータ３１等）と、ボビンＢから送り出される繊維束Ｆを案内するガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂと、ガイドローラ３６ａ等を繊維束Ｆの引き出される方向に積極回転させる駆動手段（モータ４４，５１等）とを備えている。従って、繊維束Ｆをピン１６に係合させて折り返した後、繊維束Ｆの引き出し速度を加速して繊維束Ｆを配列しても、繊維束Ｆが加速状態で引き出された後の繊維束Ｆとガイドローラ３６ａ，４６ａ等との間における滑りの発生を抑制することができ、繊維束Ｆに過大な張力が加わることが防止される。そのため、繊維束Ｆに過大な張力が加わることによる不具合の発生を防止することができる。
【００３４】
（２）ガイドローラ３６ａ，４６ａ等は複数設けられ、駆動手段（モータ４４，５１等）は全てのガイドローラ３６ａ，４６ａ等を積極回転させる。従って、繊維束Ｆとガイドローラ３６ａ，４６ａ等との間の滑りの発生が確実に抑制される。
【００３５】
（３）駆動手段（モータ４４，５１等）は、配列ヘッド３０が繊維束Ｆの引き出し方向に相対移動される間は正転駆動を継続する。従って、ボビンＢから繊維束が送り出される状態と、ボビンＢが繊維束Ｆを巻き取る状態の回転方向に合わせてガイドローラ３６ａ，４６ａ等の回転方向を変更する構成に比較して、制御が簡単になる。ボビンＢは、繊維束Ｆの張力状態によっては繊維束Ｆを巻き取る方向に回転される場合もあり、その際、ガイドローラ３６ａ，４６ａ等が正転を継続すると、ガイドローラの位置によってはガイドローラが繊維束Ｆの移動方向と逆方向に回転される状態となる。しかし、ボビンＢが繊維束Ｆを巻き取る方向に回転される場合は、繊維束Ｆの張力が弱くなる状態であり、そのような場合にガイドローラ３６ａ，４６ａ等と繊維束Ｆとの間に滑りが多少生じても支障はない。
【００３６】
（４）ガイドローラ３６ａ，４６ａ等は、繊維束Ｆの引き出し速度に合わせた回転速度で回転される。従って、繊維束Ｆとガイドローラ３６ａ，４６ａ等との間における滑りが確実に防止される。
【００３７】
（５）ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を駆動する駆動手段は、各ガイドローラ３６ａ，４６ａ等の周面に接触して各ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を回転させる駆動ローラ４１ａ，４８ａ等を備えている。従って、既設の繊維束供給部１４を構成するガイドローラ３６ａ，４６ａ等の配置や支持軸３７ａ，４７ａ等を変更せずに駆動手段を後付けで設けることが容易になる。
【００３８】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 前記実施形態では繊維束Ｆが引き戻される際もガイドローラ３６ａ，４６ａ等の繊維束Ｆの引き出し方向への積極回転が継続する構成であったが、繊維束Ｆが引き戻される際はガイドローラ３６ａ，４６ａ等の回転を停止させる構成としてもよい。
【００３９】
○ ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を回転させる駆動手段としての駆動ローラ４１ａ，４８ａ等は、繊維束Ｆの引き出し方向へのみ積極回転可能な構成に限らず、ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を逆転駆動可能に構成されていてもよい。繊維束Ｆを配列する際、配列ヘッド３０が繊維束Ｆの折り返し地点に近づいて、配列ヘッド３０と繊維束被配列部材（枠体１５）との相対速度が急激に小さくなると、繊維束Ｆに弛みが生じる。ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を逆転駆動可能であれば、繊維束Ｆに弛みが生じた場合、ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を逆転させることにより弛みを解消して繊維束Ｆを適正な張力状態で配列することが容易になる。
【００４０】
○ ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を回転させる際の速度は、必ずしも繊維束Ｆの引き出し速度に合わせた速度に限らない。回転速度が繊維束Ｆの引き出し速度に合ってなくとも、ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を繊維束Ｆの引き出し方向に回転させることにより、滑りの発生が抑制される。
【００４１】
○ ガイドローラ３６ａ，４６ａ等は必ずしも全てが積極回転される構成でなくてもよい。例えば、予めガイドローラ３６ａ，４６ａ等のうち滑りが発生し易いガイドローラを調べ、滑りが発生し易いガイドローラを積極回転駆動する構成としてもよい。
【００４２】
○ ガイドローラ３６ａ，４６ａ等の数は前記実施形態の数に限らず、ボビンホルダ２７と配列ヘッド３０との配置関係に対応して適宜増減してもよい。また、ガイドローラの数は複数に限らず１個であってもよい。
【００４３】
○ 駆動ローラ４１ａ，４８ａを駆動する構成は、ベルトやチェーンを利用した巻き掛け伝動機構に限らず、歯車伝動機構のみで構成してもよい。
○ ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を積極回転させる駆動手段は、ガイドローラ３６ａ，４６ａ等に接触する駆動ローラ４１ａ，４８ａを備えた構成に限らず、モータの回転を巻き掛け伝動機構や歯車機構を介してガイドローラ３６ａ，４６ａ等の支持軸を回転させる構成としてもよい。
【００４４】
○ １個のモータ４４，５１で複数のガイドローラ３６ａ，４６ａ等を駆動する構成に限らず、ガイドローラ３６ａ，４６ａ等毎にモータを設けてもよい。
○ 張力調整機構３８は支持アーム３９とローラ４０の組み合わせに限らない。例えば、ローラ４０を一定荷重ばねで下方に付勢する構成としてもよい。
【００４５】
○ 張力調整機構３８を省略してもよい。
○ 繊維束Ｆは扁平な状態でボビンＢに巻かれたものに限らない。
○ 繊維束Ｆは炭素繊維に限らず、例えば、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、ガラス繊維等の無機繊維やポリアラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等の有機繊維を使用してもよい。
【００４６】
○ 繊維束被配列部材（枠体１５）を固定して、繊維束配列部１３及び繊維束供給部１４を移動させて配列ヘッド３０と繊維束被配列部材（枠体１５）とを相対移動させる構成として、スカラーロボットを使用してもよい。
【００４７】
○ 繊維束被配列部材（枠体１５）を固定して、繊維束配列部１３及び繊維束供給部１４を移動させて配列ヘッド３０と繊維束被配列部材（枠体１５）とを相対移動させる構成に代えて、繊維束配列部１３及び繊維束供給部１４を固定して繊維束被配列部材（枠体１５）を移動する構成としてもよい。
【００４８】
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記駆動手段は前記ガイドローラを繊維束の引き出し速度に合わせて回転させる。
【００４９】
（２）請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記駆動手段は、前記各ガイドローラの周面に接触して各ガイドローラを回転させる駆動ローラを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】（ａ）は繊維束配列装置の模式側面図、（ｂ）は繊維束供給部の下側部分の模式平面図。
【図２】繊維束配列装置の模式平面図。
【図３】繊維束供給部の模式図。
【図４】繊維束の引き出し開始からの張力の変化を示すグラフ。
【図５】従来技術を示す模式図。
【図６】別の従来技術を示す構成図。
【符号の説明】
【００５１】
Ｂ…ボビン、Ｆ…繊維束、１１…繊維束配列装置、１４…繊維束供給装置としての繊維束供給部、１５…繊維束被配列部材としての枠体、１６…ピン、３０…配列ヘッド、３１…ボビン回転手段を構成するサーボモータ、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂ…ガイドローラ、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４８ａ，４８ｂ…駆動手段を構成する駆動ローラ、４４，５１…駆動手段を構成するモータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維束供給装置に係り、詳しくはボビンから送り出される繊維束の配列に配列ヘッドを使用し、かつ前記配列ヘッドと繊維束被配列部材とを相対移動させて前記繊維束被配列部材上にピンに係合させて折り返すように配列して積層繊維束群を形成する繊維束配列装置の繊維束供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
前記の繊維束供給装置として、図５に示すように、ボビンＢから引き出される繊維束Ｆを、所定位置で回転する複数のガイドローラ７１，７２，７３，７４，７５及び上下方向に移動して張力調整を行う可動ローラ７６を介して配列ヘッド７７に導き、配列ヘッド７７と繊維束被配列部材７８との相対移動により、繊維束Ｆを配列する装置がある。
【０００３】
また、三次元織機における糸張力の制御方法として、糸の張力を検出し、この検出された値と予め定められた設定値とを比較し、この比較結果に応じて糸の張力を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この方法は、図６に示すように、ボビン８１から引き出した糸８２を滑車８３，８４，８５を介してレピア８６に導き、レピア８６の先端に取り付けられた図示しない滑車で折り返した後、その糸８２の一端を滑車８７を介して固定する。そして、レピア８６の往動により糸８２が引き出されるとともにボビン８１がモータ８８により糸８２の送り出し方向に回転される。また、レピア８６の復動時にはボビン８１は糸８２を巻き取る方向に回転される。制御部８９は回転センサ９０の出力を回転検出変換部９１を介して滑車８５の回転方向、回転速度、回転量に対応する信号として入力し、変位センサ９２の出力を変位検出変換部９３を介して滑車８４の変位量を入力する。そして、制御部８９は糸８２の張力が所定の張力となるようにモータ制御部９４を介してモータ８８を制御する。
【特許文献１】特開昭６３−２２７８３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
繊維束配列装置による繊維束の配列を効率良く（生産性良く）行うためには、繊維束に無理な張力が加わらない範囲において、繊維束の配列速度を速くする必要がある。しかし、前記の繊維束供給装置では、繊維束Ｆをピンに係合させて折り返すように配列するため、折り返しの際には相対速度が零になる。そして、再び相対移動を開始した場合、なるべく早く所定の速度に配列ヘッド７７の相対速度を高める必要がある。ところが、繊維束Ｆを急激に引き出した場合、繊維束Ｆに毛羽の発生が多くなったり、繊維束Ｆの幅が狭くなったり、繊維束Ｆが係合するピンが倒れたりするという不具合が発生する。この原因を解析したところ、繊維束Ｆを急激に引き出した場合、繊維束Ｆに加わる張力が、図４に鎖線で示すように、引き出し速度の加速領域を過ぎてもしばらく上昇し、その後、低下して一定になることが分かった。そして、図４において破線で囲んだテンションが高くなった状態において繊維束Ｆに毛羽の発生が多くなったり、繊維束Ｆの幅が狭くなったり、繊維束Ｆが係合するピンが倒れたりするという不具合が発生することがわかった。
【０００５】
特許文献１に記載の糸張力の制御方法では、制御部８９は、回転センサ９０の出力及び変位センサ９２の出力に基づいて糸８２の張力が所定の張力となるよう制御する。その際、回転センサ９０は滑車８５と糸８２との間において滑りがないことを前提としており、前記不具合を解消することはできない。
【０００６】
本発明は、前記従来の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、繊維束が加速状態で引き出された後の繊維束とガイドローラとの間における滑りの発生を抑制することができる繊維束供給装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、ボビンから送り出される繊維束の配列に配列ヘッドを使用し、かつ前記配列ヘッドと繊維束被配列部材とを相対移動させて前記繊維束被配列部材上にピンに係合させて折り返すように配列して積層繊維束群を形成する繊維束配列装置の繊維束供給装置である。そして、前記ボビンを積極回転させるボビン回転手段と、前記ボビンから送り出される繊維束を案内するガイドローラと、前記ガイドローラを前記繊維束の引き出される方向に積極回転させる駆動手段とを備えている。
【０００８】
この発明では、配列ヘッドと繊維束被配列部材との相対移動によって繊維束が繊維束被配列部材上に配列される際、繊維束を案内するガイドローラが繊維束の引き出される方向に駆動手段によって積極回転される。従って、繊維束をピンに係合させて折り返した後、繊維束の引き出し速度を加速して繊維束を配列しても、繊維束が加速状態で引き出された後の繊維束とガイドローラとの間における滑りの発生を抑制することができ、繊維束に過大な張力が加わることが防止される。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ガイドローラは複数設けられ、前記駆動手段は全てのガイドローラを駆動する。ガイドローラが複数存在する場合、ガイドローラの配置位置によって、繊維束とガイドローラとの間の滑りの状態が異なり、滑りが繊維束の張力に悪影響を及ぼす大きさのものと、滑りが発生しないか発生しても僅かなものとがある。従って、必ずしも全てのガイドローラを積極駆動する必要はないが、全てのガイドローラを積極駆動する構成であれば、各ガイドローラでの滑りの発生状態を調べる必要がない。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記駆動手段は、前記ガイドローラを逆転駆動可能に構成されている。
繊維束を配列する際、配列ヘッドが繊維束の折り返し地点に近づいて、配列ヘッドと繊維束被配列部材との相対速度が急激に小さくなると、繊維束に弛みが生じる。この発明では、繊維束に弛みが生じた場合、ガイドローラを逆転させることにより弛みを解消して繊維束を適正な張力状態で配列することが容易になる。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記駆動手段は、前記配列ヘッドが繊維束の引き出し方向に相対移動される間は正転駆動を継続する。従って、この発明では、駆動手段の制御が簡単になる。繊維束を送り出すボビンは、繊維束の張力状態によっては繊維束を巻き取る方向に回転される場合もある。その際、ガイドローラが正転を継続すると、ガイドローラの位置によってはガイドローラが繊維束の移動方向と逆方向に回転される状態となる。しかし、ボビンが繊維束を巻き取る方向に回転される場合は、繊維束の張力が弱くなる状態であり、そのような場合にガイドローラと繊維束との間に滑りが多少生じても支障はない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、繊維束が加速状態で引き出された後の繊維束とガイドローラとの間における滑りの発生を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体化した繊維束供給装置の一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１（ａ）及び図２に示すように、繊維束配列装置１１は、ベース部１２、繊維束配列部１３及び繊維束供給装置としての繊維束供給部１４を備えている。ベース部１２は繊維束被配列部材としての枠体１５を支持する。枠体１５は長方形状に形成され、ピン１６が枠体１５の上面に所定ピッチ（例えば、数ｍｍピッチ）で配置されている。各ピン１６は、枠体１５の上方に向かって垂直に突出するように、枠体１５に取外し可能に固定されている。
【００１４】
繊維束配列部１３及び繊維束供給部１４は、ベース部１２に対してＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向に対して相対移動可能に設けられている。この実施形態では、Ｘ方向とはベース部１２に固定された枠体１５の長手方向と平行な方向を意味し、Ｙ方向はベース部の上面と平行な面内でＸ方向と直交する方向を意味し、Ｚ方向はＸ方向及びＹ方向に垂直な方向を意味する。
【００１５】
ベース部１２の長手方向に沿った両側にはリニアスライダ１７がそれぞれＸ方向に延びるように設けられている。両リニアスライダ１７上には、リニアスライダ１７の移動体１７ａ間に跨る状態でリニアスライダ１８がＹ方向に延びるように設けられている。なお、リニアスライダとはリニアサーボモータ、リニアスケール及びリニアガイドが一体化されたものである。リニアスライダ１８の移動体１８ａに支持フレーム１９が固定されている。支持フレーム１９の移動体１８ａと対向する側と反対側には、支持プレート２０が昇降可能に設けられている。支持プレート２０はボールねじ機構２１及びモータ２２により移動される。
【００１６】
繊維束配列部１３は支持プレート２０に設けられている。支持プレート２０にはモータ２３が固定されている。モータ２３はその出力軸２３ａがＺ方向に延びるように設けられ、出力軸２３ａには支持ブラケット２４が一体回動可能に固定されている。支持フレーム１９の上部にはブラケット２５が固定され、ブラケット２５上には繊維束供給部１４を構成するプレート２６が、モータ２３の出力軸２３ａと同軸上に設けられた回転軸２５ａを中心に水平状態で回動可能に支持されている。プレート２６上にはボビンホルダ２７が装備されている。プレート２６には連結アーム２６ａが水平に突設されている。
【００１７】
図１（ａ）に示すように、支持ブラケット２４は、連結アーム２６ａの近くまで垂直に延びる垂直部２４ａを備え、垂直部２４ａの上端から水平に突設された部分に、連結アーム２６ａと作動連結されてプレート２６を、即ちボビンホルダ２７を支持ブラケット２４と一体的に回動させる連結軸２８が設けられている。連結軸２８は連結アーム２６ａに形成された孔を貫通するように設けられ、支持プレート２０が昇降しても常に連結軸２８が連結アーム２６ａを貫通する長さに形成されている。
【００１８】
支持ブラケット２４の下部には、ブラケット２９が固定されている。ブラケット２９には、ボビンホルダ２７に支持されたボビンＢから繰り出される扁平な繊維束Ｆを扁平な状態で案内するとともに扁平な状態で出口から繰り出すガイドパイプ３０ａを備えた配列ヘッド３０が固定されている。ガイドパイプ３０ａは、最大幅がピン１６の間隔とほぼ等しく形成されている。そして、配列ヘッド３０は、モータ２３の出力軸２３ａとガイドパイプ３０ａの中心軸とが同軸となる位置においてブラケット２９に固定されている。
【００１９】
繊維束供給部１４は、ボビンホルダ２７に支持されたボビンＢを回転駆動させるため、プレート２６上にサーボモータ３１を備えており、サーボモータ３１の回転軸には歯車３２が固定されている。図２に示すように、ボビンホルダ２７には、歯車部３３がボビンＢの一端を支持した状態で一体回転可能に備えられており、歯車部３３は歯車３２と噛合している。
【００２０】
図１（ａ）に示すように、連結アーム２６ａには支持プレート３４が鉛直方向に延びる状態で固定されている。プレート２６には支持ブラケット３５が、鉛直方向に延びる状態で固定されている。支持プレート３４にはボビンＢから繰り出される繊維束Ｆをガイドするガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃが、支持軸３７ａ，３７ｂ，３７ｃを介して回動可能に支持されている。ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃは、支持軸３７ａ，３７ｂ，３７ｃが水平に延びるほぼ一直線上に位置するように配置されている。支持軸３７ａ，３７ｂ，３７ｃはボビンＢの軸方向と平行に配置されている。
【００２１】
支持ブラケット３５には、ボビンＢから繰り出されてガイドパイプ３０ａに至る繊維束Ｆの張力調整機構３８を構成する支持アーム３９の基端が軸により回動可能に支持され、支持アーム３９の先端にはローラ４０が回転可能に支持されている。そして、ボビンＢから繰り出された繊維束Ｆがガイドローラ３６ａ、ローラ４０、ガイドローラ３６ｂ、ガイドローラ３６ｃを順に経て、下方に配置された配列ヘッド３０側へ案内されるようになっている。張力調整機構３８は、支持アーム３９及びローラ４０の自重により繊維束Ｆに張力を付与するようになっている。
【００２２】
支持プレート３４には、各ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃに接して各ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃを駆動する駆動ローラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃが設けられている。図２に示すように、各駆動ローラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃの回転軸４２ａ，４２ｂ，４２ｃは支持プレート３４を貫通する状態で支持され、回転軸４２ａ，４２ｂ，４２ｃにはそれぞれ歯付きプーリ４３ａ，４３ｂ，４３ｃが一体回転可能に固定されている。また、支持プレート３４にはモータ４４が固定されその出力軸に歯付きプーリ４４ａが一体回転可能に固定されている。歯付きプーリ４３ａ，４３ｂ，４３ｃ及び歯付きプーリ４４ａに歯付きベルト４５が巻掛けられている。そして、モータ４４の駆動により、駆動ローラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃが駆動され、各ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃが繊維束Ｆの送り出し方向に積極回転されるようになっている。
【００２３】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、支持プレート３４の下方に設けられたブラケット２９には、繊維束Ｆを案内するガイドローラ４６ａ，４６ｂが支持軸４７ａ，４７ｂを介して回動可能に支持されている。ガイドローラ４６ａ，４６ｂは、上方のガイドローラ３６ｃから導かれる繊維束Ｆの走行経路を水平に変えた後、ガイドパイプ３０ａの入口に垂直に向かうように変更する位置に設けられている。支持軸４７ａ，４７ｂはボビンＢの軸方向と平行に配置されている。
【００２４】
ブラケット２９には、各ガイドローラ４６ａ，４６ｂに接して各ガイドローラ４６ａ，４６ｂを駆動する駆動ローラ４８ａ，４８ｂが設けられている。図１（ｂ）に示すように、各駆動ローラ４８ａ，４８ｂの回転軸４９ａ，４９ｂはブラケット２９を貫通する状態で支持され、回転軸４９ａには歯付きプーリ５０ａが一体回転可能に固定され、回転軸４９ｂには歯車５０ｂが一体回転可能に固定されている。また、ブラケット２９にはモータ５１が固定されその出力軸に歯付きプーリ５１ａが一体回転可能に固定されている。ブラケット２９には回転軸５２が支持され、回転軸５２には歯付きプーリ５２ａ及び歯車５０ｂと歯噛する歯車５２ｂが一体回転可能に固定されている。歯付きプーリ５０ａ，５１ａ及び歯付きプーリ５２ａに歯付きベルト５３が巻掛けられている。そして、モータ５１の駆動により、駆動ローラ４８ａ，４８ｂが駆動され、各ガイドローラ４６ａ，４６ｂが繊維束Ｆの送り出し方向に積極回転されるようになっている。
【００２５】
ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂは、例えば、セラミック製又は金属製である。
駆動ローラ４１ａ〜４１ｃ，４８ａ，４８ｂ、回転軸４２ａ〜４２ｃ，４９ａ，４９ｂ、歯付きプーリ４３ａ〜４３ｃ，４４ａ，５０ａ〜５２ａ、歯付きベルト４５，５３、モータ４４，５１及び歯車５０ｂ，５２ｂによりガイドローラ３６ａ〜３６ｃ，４６ａ，４６ｂを繊維束Ｆの引き出される方向に積極回転させる駆動手段が構成されている。
【００２６】
リニアスライダ１７，１８のリニアモータ（図示せず）、モータ２２，２３、サーボモータ３１、モータ４４，５１は、制御装置Ｃにより制御される。制御装置Ｃは、配列ヘッド３０から繰り出される繊維束Ｆの扁平な部分の向きが繊維束Ｆの配列方向と対応する状態にモータ２３を制御する。制御装置Ｃは、配列ヘッド３０を枠体１５に対して繊維束Ｆの配列方向に相対移動させるように、リニアスライダ１７，１８のリニアモータ（図示せず）を制御する。制御装置Ｃは、繊維束Ｆを所定の張力で送り出すように３１を制御し、配列ヘッド３０の移動に伴う繊維束の引き出し速度に合わせて各ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を積極回転させるようにモータ４４，５１を制御する。
【００２７】
次に前記のように構成された繊維束配列装置１１及び繊維束供給部１４の作用を説明する。なお、図３は作用を説明するためのガイドローラ３６ａ，４６ａ等、駆動ローラ４１ａ，４８ａ等の模式図である。なお、ガイドローラ３６ａ，４６ａ等、駆動ローラ４１ａ，４８ａ等の配置間隔は便宜上、図１（ａ）の場合と異なっている。
【００２８】
繊維束Ｆの配列に先立ってガイドパイプ３０ａを配列開始位置に配置するように、リニアスライダ１７，１８及びモータ２２が駆動される。そして、ガイドパイプ３０ａはベース部１２に支持された枠体１５のＸ方向の一端側における一つのコーナー部の外側に位置する状態となる。次に、ボビンＢから送り出された繊維束Ｆをガイドローラ３６ａ、ローラ４０、ガイドローラ３６ｂ、３６ｃ、ガイドローラ４６ａ，４６ｂを経てガイドパイプ３０ａへ導き、ガイドパイプ３０ａに挿通して、繊維束Ｆの端部をガイドパイプ３０ａの出口（先端）から引き出す。そして、繊維束Ｆの先端を枠体１５の外側の所定位置に固定する。繊維束Ｆの固定は、例えば、図示しない接着テープを使用して行う。
【００２９】
その状態から繊維束配列装置１１の作動が開始される。リニアスライダ１７が駆動されて、リニアスライダ１８が繊維束配列部１３及び繊維束供給部１４とともにＸ方向に移動される。繊維束配列部１３の移動に伴ってサーボモータ３１が駆動され、ボビンＢが繊維束配列部１３の移動速度、即ち配列ヘッド３０の移動速度とほぼ同じ速度で繊維束Ｆを送り出すように回転される。そして、ボビンＢから偏平な状態で送り出された繊維束Ｆは、張力調整機構３８で適正な張力が付与された状態でガイドパイプ３０ａから引き出されて枠体１５上のピン１６で囲まれた範囲に、ピン１６に係合して折り返す状態で配列される。
【００３０】
繊維束配列装置１１による繊維束Ｆの配列を効率良く（生産性良く）行うため、繊維束Ｆに無理な張力が加わらない状態において、繊維束の配列速度を速くする必要がある。しかし、繊維束配列装置１１では、繊維束Ｆをピン１６に係合させて折り返すように配列するため、折り返しの際には相対速度が零になる。そして、再び相対移動を開始した場合、なるべく早く所定の速度に配列ヘッド３０の相対速度を高める必要がある。
【００３１】
図４に繊維束Ｆを急激に引き出した場合の時間と繊維束Ｆに加わる張力との関係を示す。配列ヘッド３０は、図４において、時間Ｔ０から時間Ｔ１までの間に加速された後、時間Ｔ１からは一定速度で移動される。ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂを積極回転させない従来装置では、繊維束Ｆに加わる張力が、図４に鎖線で示すように、引き出し速度の加速領域を過ぎてもしばらく上昇し、その後、低下して一定になる。そして、図４において破線で囲んだテンションが高くなった状態において繊維束Ｆに毛羽の発生が多くなったり、繊維束Ｆの幅が狭くなったり、繊維束Ｆが係合するピンが倒れたりするという不具合が発生する。張力が一端高くなった後、時間経過とともに再び低くなるのは、張力が大きくなることによりガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂが回転を開始するためである。なお、加速開始から張力がピークに達するまでの時間は、条件にもよるが１秒未満であり、１秒程度で一定張力になる。
【００３２】
この実施形態の繊維束供給部１４は、各ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂがそれぞれ駆動ローラ４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４８ａ，４８ｂにより繊維束Ｆの引き出される方向に積極回転される。そのため、配列ヘッド３０が急激な加速状態で移動して繊維束Ｆが急激な加速状態で引き出されても、繊維束Ｆとガイドローラ３６ａ等との間における滑りの発生が抑制される。張力の時間変化を調べた結果、図４に実線で示す状態となった。図４から明らかなように、各ガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂを積極回転させない従来装置と異なり、加速終了後に繊維束Ｆの張力増加が殆ど見られずに、一定の張力に低下している。各ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を積極回転させるこの構成では、張力の大きさは積極回転させない場合の１／２程度に低下した。また、繊維束Ｆに過大な張力が加わることによる不具合、即ち繊維束Ｆに毛羽の発生が多くなったり、繊維束Ｆの幅が狭くなったり、繊維束Ｆが係合するピンが倒れたりするという事態の発生は見られなかった。
【００３３】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）繊維束供給部１４は、繊維束Ｆを送り出すボビンＢを積極回転させるボビン回転手段（サーボモータ３１等）と、ボビンＢから送り出される繊維束Ｆを案内するガイドローラ３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂと、ガイドローラ３６ａ等を繊維束Ｆの引き出される方向に積極回転させる駆動手段（モータ４４，５１等）とを備えている。従って、繊維束Ｆをピン１６に係合させて折り返した後、繊維束Ｆの引き出し速度を加速して繊維束Ｆを配列しても、繊維束Ｆが加速状態で引き出された後の繊維束Ｆとガイドローラ３６ａ，４６ａ等との間における滑りの発生を抑制することができ、繊維束Ｆに過大な張力が加わることが防止される。そのため、繊維束Ｆに過大な張力が加わることによる不具合の発生を防止することができる。
【００３４】
（２）ガイドローラ３６ａ，４６ａ等は複数設けられ、駆動手段（モータ４４，５１等）は全てのガイドローラ３６ａ，４６ａ等を積極回転させる。従って、繊維束Ｆとガイドローラ３６ａ，４６ａ等との間の滑りの発生が確実に抑制される。
【００３５】
（３）駆動手段（モータ４４，５１等）は、配列ヘッド３０が繊維束Ｆの引き出し方向に相対移動される間は正転駆動を継続する。従って、ボビンＢから繊維束が送り出される状態と、ボビンＢが繊維束Ｆを巻き取る状態の回転方向に合わせてガイドローラ３６ａ，４６ａ等の回転方向を変更する構成に比較して、制御が簡単になる。ボビンＢは、繊維束Ｆの張力状態によっては繊維束Ｆを巻き取る方向に回転される場合もあり、その際、ガイドローラ３６ａ，４６ａ等が正転を継続すると、ガイドローラの位置によってはガイドローラが繊維束Ｆの移動方向と逆方向に回転される状態となる。しかし、ボビンＢが繊維束Ｆを巻き取る方向に回転される場合は、繊維束Ｆの張力が弱くなる状態であり、そのような場合にガイドローラ３６ａ，４６ａ等と繊維束Ｆとの間に滑りが多少生じても支障はない。
【００３６】
（４）ガイドローラ３６ａ，４６ａ等は、繊維束Ｆの引き出し速度に合わせた回転速度で回転される。従って、繊維束Ｆとガイドローラ３６ａ，４６ａ等との間における滑りが確実に防止される。
【００３７】
（５）ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を駆動する駆動手段は、各ガイドローラ３６ａ，４６ａ等の周面に接触して各ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を回転させる駆動ローラ４１ａ，４８ａ等を備えている。従って、既設の繊維束供給部１４を構成するガイドローラ３６ａ，４６ａ等の配置や支持軸３７ａ，４７ａ等を変更せずに駆動手段を後付けで設けることが容易になる。
【００３８】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 前記実施形態では繊維束Ｆが引き戻される際もガイドローラ３６ａ，４６ａ等の繊維束Ｆの引き出し方向への積極回転が継続する構成であったが、繊維束Ｆが引き戻される際はガイドローラ３６ａ，４６ａ等の回転を停止させる構成としてもよい。
【００３９】
○ ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を回転させる駆動手段としての駆動ローラ４１ａ，４８ａ等は、繊維束Ｆの引き出し方向へのみ積極回転可能な構成に限らず、ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を逆転駆動可能に構成されていてもよい。繊維束Ｆを配列する際、配列ヘッド３０が繊維束Ｆの折り返し地点に近づいて、配列ヘッド３０と繊維束被配列部材（枠体１５）との相対速度が急激に小さくなると、繊維束Ｆに弛みが生じる。ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を逆転駆動可能であれば、繊維束Ｆに弛みが生じた場合、ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を逆転させることにより弛みを解消して繊維束Ｆを適正な張力状態で配列することが容易になる。
【００４０】
○ ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を回転させる際の速度は、必ずしも繊維束Ｆの引き出し速度に合わせた速度に限らない。回転速度が繊維束Ｆの引き出し速度に合ってなくとも、ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を繊維束Ｆの引き出し方向に回転させることにより、滑りの発生が抑制される。
【００４１】
○ ガイドローラ３６ａ，４６ａ等は必ずしも全てが積極回転される構成でなくてもよい。例えば、予めガイドローラ３６ａ，４６ａ等のうち滑りが発生し易いガイドローラを調べ、滑りが発生し易いガイドローラを積極回転駆動する構成としてもよい。
【００４２】
○ ガイドローラ３６ａ，４６ａ等の数は前記実施形態の数に限らず、ボビンホルダ２７と配列ヘッド３０との配置関係に対応して適宜増減してもよい。また、ガイドローラの数は複数に限らず１個であってもよい。
【００４３】
○ 駆動ローラ４１ａ，４８ａを駆動する構成は、ベルトやチェーンを利用した巻き掛け伝動機構に限らず、歯車伝動機構のみで構成してもよい。
○ ガイドローラ３６ａ，４６ａ等を積極回転させる駆動手段は、ガイドローラ３６ａ，４６ａ等に接触する駆動ローラ４１ａ，４８ａを備えた構成に限らず、モータの回転を巻き掛け伝動機構や歯車機構を介してガイドローラ３６ａ，４６ａ等の支持軸を回転させる構成としてもよい。
【００４４】
○ １個のモータ４４，５１で複数のガイドローラ３６ａ，４６ａ等を駆動する構成に限らず、ガイドローラ３６ａ，４６ａ等毎にモータを設けてもよい。
○ 張力調整機構３８は支持アーム３９とローラ４０の組み合わせに限らない。例えば、ローラ４０を一定荷重ばねで下方に付勢する構成としてもよい。
【００４５】
○ 張力調整機構３８を省略してもよい。
○ 繊維束Ｆは扁平な状態でボビンＢに巻かれたものに限らない。
○ 繊維束Ｆは炭素繊維に限らず、例えば、ボロン繊維、炭化ケイ素繊維、ガラス繊維等の無機繊維やポリアラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維等の有機繊維を使用してもよい。
【００４６】
○ 繊維束被配列部材（枠体１５）を固定して、繊維束配列部１３及び繊維束供給部１４を移動させて配列ヘッド３０と繊維束被配列部材（枠体１５）とを相対移動させる構成として、スカラーロボットを使用してもよい。
【００４７】
○ 繊維束被配列部材（枠体１５）を固定して、繊維束配列部１３及び繊維束供給部１４を移動させて配列ヘッド３０と繊維束被配列部材（枠体１５）とを相対移動させる構成に代えて、繊維束配列部１３及び繊維束供給部１４を固定して繊維束被配列部材（枠体１５）を移動する構成としてもよい。
【００４８】
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記駆動手段は前記ガイドローラを繊維束の引き出し速度に合わせて回転させる。
【００４９】
（２）請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記駆動手段は、前記各ガイドローラの周面に接触して各ガイドローラを回転させる駆動ローラを備えている。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】（ａ）は繊維束配列装置の模式側面図、（ｂ）は繊維束供給部の下側部分の模式平面図。
【図２】繊維束配列装置の模式平面図。
【図３】繊維束供給部の模式図。
【図４】繊維束の引き出し開始からの張力の変化を示すグラフ。
【図５】従来技術を示す模式図。
【図６】別の従来技術を示す構成図。
【符号の説明】
【００５１】
Ｂ…ボビン、Ｆ…繊維束、１１…繊維束配列装置、１４…繊維束供給装置としての繊維束供給部、１５…繊維束被配列部材としての枠体、１６…ピン、３０…配列ヘッド、３１…ボビン回転手段を構成するサーボモータ、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，４６ａ，４６ｂ…ガイドローラ、４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，４８ａ，４８ｂ…駆動手段を構成する駆動ローラ、４４，５１…駆動手段を構成するモータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボビンから送り出される繊維束の配列に配列ヘッドを使用し、かつ前記配列ヘッドと繊維束被配列部材とを相対移動させて前記繊維束被配列部材上にピンに係合させて折り返すように配列して積層繊維束群を形成する繊維束配列装置の繊維束供給装置であって、
前記ボビンを積極回転させるボビン回転手段と、
前記ボビンから送り出される繊維束を案内するガイドローラと、
前記ガイドローラを前記繊維束の引き出される方向に積極回転させる駆動手段と
を備えた繊維束供給装置。
【請求項２】
前記ガイドローラは複数設けられ、前記駆動手段は全てのガイドローラを駆動する請求項１に記載の繊維束供給装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記ガイドローラを逆転駆動可能に構成されている請求項１又は請求項２に記載の繊維束供給装置。
【請求項４】
前記駆動手段は、前記配列ヘッドが繊維束の引き出し方向に相対移動される間は正転駆動を継続する請求項１又は請求項２に記載の繊維束供給装置。
【請求項１】
ボビンから送り出される繊維束の配列に配列ヘッドを使用し、かつ前記配列ヘッドと繊維束被配列部材とを相対移動させて前記繊維束被配列部材上にピンに係合させて折り返すように配列して積層繊維束群を形成する繊維束配列装置の繊維束供給装置であって、
前記ボビンを積極回転させるボビン回転手段と、
前記ボビンから送り出される繊維束を案内するガイドローラと、
前記ガイドローラを前記繊維束の引き出される方向に積極回転させる駆動手段と
を備えた繊維束供給装置。
【請求項２】
前記ガイドローラは複数設けられ、前記駆動手段は全てのガイドローラを駆動する請求項１に記載の繊維束供給装置。
【請求項３】
前記駆動手段は、前記ガイドローラを逆転駆動可能に構成されている請求項１又は請求項２に記載の繊維束供給装置。
【請求項４】
前記駆動手段は、前記配列ヘッドが繊維束の引き出し方向に相対移動される間は正転駆動を継続する請求項１又は請求項２に記載の繊維束供給装置。
【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２００７−３３２５０２（Ｐ２００７−３３２５０２Ａ）
【公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１６６３２０（Ｐ２００６−１６６３２０）
【出願日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月２７日（２００７．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月１５日（２００６．６．１５）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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