ＦＲＰ製パイプ及びフィラメントワインディング装置
【課題】 ヘリカル巻層及び両端にフープ巻層を備えたＦＲＰ製パイプを生産性良く製造できるフィラメントワインディング装置（ＦＷ装置）を提供する。
【解決手段】 ＦＷ装置はヘリカル巻部を備えたヘリカル巻用ヘッド５と、フープ巻部を備えたフープ巻用ヘッド６とを備え、両ヘッド５，６が一体的な移動と、独立した状態での移動とが可能に構成されている。ヘリカル巻用ヘッド５は複数本の繊維束Ｒを同時にマンドレルＭに対してヘリカル巻で巻付け可能とするため、マンドレルＭの周方向に沿って配列された複数のガイド24ａ，24ｂを備えている。両ヘッド５，６は対向する位置に、互いに遊嵌可能なリング状の凹凸29ａ，30ｂを有するヘリカル巻用開繊部29，30を備えている。フープ巻用ヘッド６は繊維束Ｒをフープ巻に適した状態と、ヘリカル巻に適した状態とに開繊可能に構成されたフープ巻用開繊部41が上下に１個ずつ設けられている。
【解決手段】 ＦＷ装置はヘリカル巻部を備えたヘリカル巻用ヘッド５と、フープ巻部を備えたフープ巻用ヘッド６とを備え、両ヘッド５，６が一体的な移動と、独立した状態での移動とが可能に構成されている。ヘリカル巻用ヘッド５は複数本の繊維束Ｒを同時にマンドレルＭに対してヘリカル巻で巻付け可能とするため、マンドレルＭの周方向に沿って配列された複数のガイド24ａ，24ｂを備えている。両ヘッド５，６は対向する位置に、互いに遊嵌可能なリング状の凹凸29ａ，30ｂを有するヘリカル巻用開繊部29，30を備えている。フープ巻用ヘッド６は繊維束Ｒをフープ巻に適した状態と、ヘリカル巻に適した状態とに開繊可能に構成されたフープ巻用開繊部41が上下に１個ずつ設けられている。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＦＲＰ製パイプ及びフィラメントワインディング装置に係り、詳しくはヘリカル巻層及びフープ巻層を有するＦＲＰ製パイプと、そのパイプの製造に好適なフィラメントワインディング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製のパイプや容器を効率よく形成する方法としてフィラメントワインディング法がある。フィラメントワインディング法では一般に、マンドレルの胴部両端に突設された軸部を把持して所定の速度でマンドレルを回転させるチャック機構と、該マンドレルの胴部に対して樹脂を含浸させた繊維束（糸条）を巻き付ける繊維供給機構とを備えたフィラメントワインディング装置が使用されている。そして、前記フィラメントワインディング装置においては、生産性を高めるためと製品の物性を高めるために、繊維束を扁平にして拡げた状態でマンドレルに巻き付けることが望ましい。
【０００３】特開平１１−２８６０５６号公報にはマンドレルへの繊維巻付け角度を変えても繊維束を開繊した状態（幅を拡げた状態）でマンドレルに巻き付けることができる装置が提案されている。この装置は、図２３に示すように、軸方向への往復移動及び回転駆動されるマンドレル９１に対して、樹脂含浸槽９２と、樹脂含浸槽９２からマンドレル９１へと繊維束９３を、その外周面に沿わせて案内する案内ロール９４とが相対移動可能に設置されている。樹脂含浸槽９２及び案内ロール９４は支軸９５に支持された支持台９６上に配設されている。そして、マンドレル９１に巻き付ける繊維束９３の角度に対応して樹脂含浸槽９２及び案内ロール９４の位置を移動させ、樹脂含浸槽９２から案内ロール９４を経てマンドレル９１に巻き付けられる繊維束９３の糸道を真っ直ぐにすることができるように構成されている。
【０００４】また、特開平８−２７６５０４号公報には多数本の繊維束９３を同時にマンドレル９１に巻き付けることを可能にするため、図２４に示すように、多数のスリット９７ａを備えたフィードアイ９７を設けた装置が開示されている。この装置では、フィードアイ９７は台板９８上に固定され、台板９８はスリット９７ａに送られてくる繊維束９３の方向の軸線の周り及び該繊維束９３を含む面に垂直な軸心の周りにそれぞれ回動可能に構成されている。
【０００５】また、特開平６−２５４９７４号公報には、マンドレルに巻き付けられた樹脂含浸繊維束を、円弧面を有するパッドでしごいて、脱泡と過剰の樹脂の除去とを行う装置が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】特開平１１−２８６０５６号公報の装置は多数本同時に巻き付ける場合に関しては考慮がなされていない。また、特開平８−２７６５０４号公報の装置では、多数本のヘリカル巻は可能であるが、マンドレル９１に巻き付けられる繊維束９３はマンドレル９１の軸線方向に並んで配列された状態で巻き付けられる。その結果、繊維束９３をマンドレル９１の端部で折り返すように巻き付ける際に、台板９８及びその駆動部がマンドレル９１の端部よりその長手方向において大幅にはみ出す位置まで移動する状態となり、往復移動するための広いスペースを確保する必要がある。
【０００７】また、フィラメントワインディングでＦＲＰ製のパイプを製造する際、製品に要求される性能（物性）によっては、ヘリカル巻だけでなく、ヘリカル巻を行った後、その上にフープ巻を行ったり、フープ巻を行った後、さらにヘリカル巻きを行う場合がある。前記従来の装置では、このようなヘリカル巻とフープ巻の配列切替を行うことができない。そして、フープ巻を行う場合もパイプの全長に亘ってフープ巻を行うのではなく、パイプの両端寄りの部分に形成する場合がある。その場合、一端側のフープ巻を行った後、他端側のフープ巻を行う際、繊維束を切断せずに、渡り糸としてヘリカル巻の上に巻き付けた後、他端側のフープ巻を形成するのが生産性向上の観点から望ましい。そして、フープ巻を形成した後、更にその上にヘリカル巻を行う場合がある。
【０００８】特開平６−２５４９７４号公報に開示された装置では、パッドはマンドレルの周方向の一部にのみ対応して配置されているため、樹脂の除去効果が小さい。また、フィラメントワインディング法で高い繊維体積含有率（Ｖｆ）のＦＲＰ製パイプを製造する場合、繊維束に含浸された余分な樹脂を絞り出すため、樹脂が含浸された繊維束の巻付けが終了した後、最外層に樹脂の含浸されていないポリエステル繊維等の有機繊維を巻き付ける方法がある。この場合、前記渡り糸の巻付け角度を任意の角度にすると、前記有機繊維を巻き付けた状態で、渡り糸が目立ち外観上好ましくないという問題がある。
【０００９】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その第１の目的はヘリカル巻層及び両端にフープ巻層を備えていても生産性を向上することができるＦＲＰ製パイプを提供することにある。また、第２の目的は前記ＦＲＰ製パイプを製造するのに好適なフィラメントワインディング装置を提供することにある。また、第３の目的はさらに繊維束に含浸された余分な樹脂を効果的に除去できるフィラメントワインディング装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成するため請求項１に記載の発明では、複数層積層形成されたヘリカル巻層の上の両端側にパイプの軸方向に対する強化繊維の巻付け角度がほぼ９０度となるフープ巻層がそれぞれ形成されたＦＲＰ製パイプであって、前記両端側に形成されたフープ巻層を構成する強化繊維は、連続する繊維で形成されている。従って、この発明のＦＲＰパイプは、両端にフープ巻層を備えていても、製造する際に片側のフープ巻層を形成した後、繊維束を切断せずに他方の巻付け位置からフープ巻を開始できるので生産性を向上することができる。
【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記両端側に形成されたフープ巻層間に連続する渡り糸は、前記ヘリカル巻層を構成する強化繊維の巻付け角度と同じ角度で巻き付けられている。従って、この発明では、最外層に樹脂の含浸されていない有機繊維を巻き付けた場合でも、渡り糸が目立たず外観が良好になる。
【００１２】第２の目的を達成するため、請求項３に記載の発明では、マンドレル又は被糸条巻付け部材（以下、マンドレル等と称す）を支持して回転させながら、マンドレル等の表面に樹脂が含浸された繊維束を、該マンドレル等の軸方向に往復移動する巻付けヘッドを介して巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、前記巻付けヘッドは複数本の繊維束を同時に前記マンドレル等に対してヘリカル巻で巻付け可能とするため、該マンドレル等の周方向に沿って配列された複数のガイドを備えたヘリカル巻部と、繊維束を前記マンドレル等に対してフープ巻で巻付け可能とするためのガイドを備えたフープ巻部と、前記ヘリカル巻用の繊維束を開繊するヘリカル巻用開繊部と、前記フープ巻用の繊維束を開繊するフープ巻用開繊部とを備えている。なお、繊維束を開繊するとは、繊維束の幅を拡げて扁平にすることを意味する。
【００１３】この発明では、ヘリカル巻を行う場合はヘリカル巻用開繊部で開繊された繊維束がマンドレル又は被糸条巻付け部材にヘリカル巻で巻き付けられ、フープ巻を行う場合はフープ巻用開繊部で開繊された繊維束がマンドレル等にフープ巻で巻き付けられる。従って、いずれの巻付け方法においても繊維束が確実に開繊された状態で、マンドレル等に巻き付けられる。また、ヘリカル巻を行う場合、繊維束はマンドレル等の周方向に沿って配列された複数のガイドを経て供給されるため、繊維束をマンドレル等の端部で折り返すように巻き付ける際に、巻付けヘッドがマンドレル等の端部よりその長手方向において大幅にはみ出す位置まで移動することを回避できる。
【００１４】請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記巻付けヘッドとして前記ヘリカル巻部を備えたヘリカル巻用ヘッドと、前記フープ巻部を備えたフープ巻用ヘッドとを備え、該ヘリカル巻用ヘッドとフープ巻用ヘッドとが一体的な移動と、独立した状態での移動とが可能に構成されている。
【００１５】フィラメントワインディング装置ではマンドレル等に巻き付けられる繊維束（糸条）の巻始め端部を、巻付けに支障のないように一時固定するとともに、巻終わり端部を硬化処理まで弛まないようにマンドレル等に固定するとともに所定の長さに切断する端部処理が必要になる。この処理は人手で行ってもよいが、処理装置を設けて省力化することが望ましい。端部処理装置をフィラメントワインディング装置の片側にのみ設けた場合、ヘリカル巻用ヘッドとフープ巻用ヘッドとがそれぞれ単独に移動可能な構成では、ヘリカル巻を行った後にフープ巻を行う際、ヘリカル巻用ヘッドと、フープ巻用ヘッドとが干渉しないように移動させる駆動部の無駄な駆動が必要になる。しかし、この発明では、ヘリカル巻用ヘッドとフープ巻用ヘッドとが、一体的にも移動可能なため、前記駆動部の無駄な駆動をせずにヘリカル巻及びフープ巻を行うことができる。
【００１６】請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、前記ヘリカル巻用ヘッド及びフープ巻用ヘッドは、それぞれ各ヘッドが前記マンドレル等に沿って移動する際に、前記マンドレル等上の樹脂含浸繊維束に圧接可能な押圧部を有するしごき部材を備えている。この発明では、マンドレル等に巻き付けられた繊維束の余分な樹脂がしごき部材により除去される。
【００１７】第３の目的を達成するため、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の発明において、前記しごき部材は複数設けられるとともに、複数のしごき部材の押圧部により前記マンドレル等の全周を囲繞可能に構成されている。この発明では、しごき部材による余分な樹脂の除去効果が向上する。
【００１８】請求項７に記載の発明では、請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記ヘリカル巻用ヘッド及びフープ巻用ヘッドには、互いに対向する位置に前記ヘリカル巻用開繊部として互いに遊嵌可能なリング状の凹凸が設けられている。この発明では、周方向に配列されたガイドを経て案内される複数本の繊維束の開繊を簡単な構成で行うことができる。
【００１９】請求項８に記載の発明では、請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記フープ巻用ヘッドには、前記フープ巻用開繊部として、繊維束を屈曲状態で案内するように前記マンドレル等の軸方向と平行に延びる少なくとも一対の係合バーを有する開繊部を備えている。この発明では、フープ巻用の繊維束の開繊を簡単な構成で行うことができる。
【００２０】請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の発明において、前記フープ巻用開繊部は前記フープ巻用ヘッドの移動方向と直交する面内に配置されるとともにアクチュエータにより該ヘッドの移動方向において配置位置変更可能に設けられたほぼ四角環状の第１の開繊部材と、前記第１の開繊部材の内側に配置されるとともに前記ヘッドの移動方向に延びる軸を有するロータリアクチュエータにより回動可能に設けられたほぼ四角環状の第２の開繊部材とを備え、両開繊部材の配置位置を変更することにより、繊維束をフープ巻に適した状態と、ヘリカル巻に適した状態とに開繊可能に構成されている。
【００２１】この発明では、渡り糸をマンドレル等に巻き付ける場合あるいはヘリカル巻を行う際は、第１の開繊部材が作用位置に配置され、フープ巻用開繊部に供給される繊維束が、第１及び第２の開繊部材との共同作用によりヘリカル巻に適した開繊状態となる。一方、第１の開繊部材が退避位置に配置されて、第２の開繊部材がマンドレル等の軸方向と平行に延びる部分で繊維束に作用する状態では、フープ巻に適した開繊状態となる。従って、渡り糸を適正な開繊状態で巻き付けることができる。
【００２２】請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の発明において、前記フープ巻用ヘッドが前記マンドレル又は被糸条巻付け部材に渡り糸を巻き付ける際、その巻付け角度がヘリカル巻の巻付け角度と同じになるように前記フープ巻用ヘッドを移動させる制御部を備えた。この発明では、渡り糸をヘリカル巻の巻付け角度と同じ角度で巻き付けることができる。
【００２３】請求項１１に記載の発明では、請求項３〜請求項１０のいずれか一項に記載の発明において、前記フィラメントワインディング装置は、１個の含浸ローラでヘリカル巻用の繊維束と、フープ巻用の繊維束とに樹脂の含浸を行い、ヘリカル巻用の繊維束及びフープ巻用の繊維束の少なくとも一方を、前記含浸ローラと接触しない位置に一時的に退避させる退避機構を有する樹脂含浸装置を備えている。
【００２４】この発明では、繊維束が含浸ローラと接触しつつ樹脂含浸装置を通過することにより、樹脂が含浸された状態でマンドレル等に巻き付けられる。ヘリカル巻を行う場合は、フープ巻用の繊維束が含浸ローラと接触しない位置に退避させられ、フープ巻を行う場合は、ヘリカル巻用の繊維束が含浸ローラと接触しない位置に退避させられる。フープ巻用ヘッドがフープ巻とヘリカル巻との両方の巻付けが可能な場合は、ヘリカル巻用の繊維束のみが含浸ローラと接触しない位置に退避させられる。その結果、ヘリカル巻用の繊維束とフープ巻用の繊維束について、同じ樹脂含浸装置で樹脂を含浸させることができ、それぞれ専用の樹脂含浸装置を設ける場合に比較してフィラメントワインディング装置全体としてコンパクトにできる。
【００２５】請求項１２に記載の発明では、請求項３〜請求項１１のいずれか一項に記載の発明において、前記フィラメントワインディング装置は、前記ヘリカル巻用ヘッド及びフープ巻用ヘッドによるヘリカル巻及びフープ巻が形成された後、前記マンドレル等に巻き付けられた繊維層の上に、繊維層に含まれる余分な樹脂を絞り出すための糸を巻き付ける絞出し糸巻付け用ヘッドを備えている。この発明では、高い繊維体積含有率のＦＲＰ製パイプを容易に製造することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発明を両端側にフープ巻層が形成されるとともに、フープ巻層を構成する強化繊維が連続する繊維で形成されているＦＲＰ製パイプを製造するフィラメントワインディング装置（以下、ＦＷ装置と称す）に具体化した第１の実施の形態を図１〜図１９に従って説明する。
【００２７】図１（ａ）はＦＷ装置の模式正面図であり、図１（ｂ）はＦＷ装置で製造されるＦＲＰ製パイプのヘリカル巻層を示す模式正面図であり、図１（ｃ）は同じくフープ巻層と渡り糸を示す模式正面図である。
【００２８】図１（ａ）に示すように、ＦＷ装置１は左右一対のチャック部２と、チャック部２に支持されたマンドレルＭの軸方向に往復移動する巻付けヘッド３とを備えている。マンドレルＭは胴部Ｍａの両端に突設された一対の軸部Ｍｓが、チャック部２に把持された回転軸４に連結固定されるようになっている。マンドレルＭの胴部Ｍａの両端部には、周方向に沿って所定の等ピッチで規制部としての多数のピンＰが着脱可能に突設されている。なお、図では上端及び下端に突設されたピンＰのみ図示している。
【００２９】巻付けヘッド３はヘリカル巻用ヘッド５とフープ巻用ヘッド６とを備え、ヘリカル巻用ヘッド５とフープ巻用ヘッド６とが一体的な移動と、独立した状態での移動とが可能に構成されている。図示しない機台フレームには、レール７がマンドレルＭの軸方向に延設され、ヘリカル巻用ヘッド５及びフープ巻用ヘッド６は、レール７上にスライド可能に設けられたスライダ８上に固定されている。
【００３０】図２は巻付けヘッド３と巻付けヘッド３を移動させる駆動部の関係を示す模式平面図、図３は同じくその一部破断模式側面図である。図２及び図３に示すように、レール７の後方には両ヘッド５，６を移動させる駆動部が設けられている。機台フレームには、図２及び図３に示すように、レール７と平行にボールねじ機構のねじ軸９（ねじの図示略）が設けられている。ねじ軸９は図示しないサーボモータにより正逆回転駆動されるようになっている。ボールねじ機構のボールナット１０（図３にのみ図示）には、ねじ軸９と平行に設けられたガイドレール１１（図３にのみ図示）と係合して摺動可能なガイド部材１０ａ（図３にのみ図示）が装備されている。また、ボールナット１０には支持プレート１２が水平に固定されている。そして、支持プレート１２はねじ軸９の回転に伴い、その回転速度に対応した速度でレール７に沿って移動される。
【００３１】支持プレート１２上には支持ブロック１２ａ等を介して２個のシリンダ１３，１４がレール７と直交する方向に延びるように固定されている。両シリンダ１３、１４のピストンロッド１３ａ，１４ａには連結部を構成する連結ロッド１５ａ，１５ｂが、ピストンロッド１３ａ，１４ａと同軸上に延びるように固定されている。両ヘッド５，６には、ピストンロッド１３ａ，１４ａの突出状態において連結ロッド１５ａ，１５ｂと嵌合可能な係合穴５ａ，６ａ（図２にのみ図示）が形成されている。そして、連結ロッド１５ａ，１５ｂが係合穴５ａ，６ａと係合した状態でねじ軸９が回転されることにより、支持プレート１２と共に両ヘッド５，６がレール７に沿って移動される。ねじ軸９の正転時にヘッド５，６は図１及び図２の左方へ移動され、逆転時に右方へ移動される。
【００３２】図１（ａ）に示すように、回転軸４側にはマンドレルＭに巻き付けられる繊維束（糸条）の巻始め端部を、巻付けに支障のないように一時固定し、巻終わり端部を硬化処理まで弛まないようにマンドレルＭに固定するとともに所定の長さに切断する端部処理装置１６が配設されている。端部処理装置１６は回転軸４に相対回転可能に支持された円筒状の支持体に固定された固定把持部材１７ａと、該支持体に摺動可能に支持された可動把持部材１７ｂとを備えている。可動把持部材１７ｂはエアシリンダ１８により、固定把持部材１７ａと共同して繊維束を把持する把持位置（図１（ａ）の状態）と、該把持位置から反マンドレル側へ移動した解放位置（図１７（ｂ）の状態）とに移動配置されるようになっている。固定把持部材１７ａにはその外周に多数のピンが放射方向に突設されている。
【００３３】図１（ａ）等に示すように、回転軸４の大径部４ａには、切断補助部４ｂが固定されている。切断補助部４ｂは放射状に突設された多数の係止部を備えている。切断補助部４ｂの上方には回転カッタ１９が、待機位置（図１（ａ）の状態）と切断位置（図１７（ａ）の状態）との間で昇降可能に設けられている。なお、図１R>１（ａ）等において、固定把持部材１７ａ及び可動把持部材１７ｂは断面を図示しているが、ハッチングは省略している。
【００３４】図４は両ヘッド５，６が一体的に移動する際の両ヘッド５，６の位置関係を示す一部破断模式正面図であり、図５（ａ）はフープ巻用ヘッド６の、図５（ｂ）はヘリカル巻用ヘッド５のそれぞれ一部破断模式正面図である。また、図６（ａ）はヘリカル巻用ヘッド５の模式右側面図であり、図７（ａ）は同じく模式左側面図であり、図８はフープ巻用ヘッド６の模式右側面図であり、図９は同じく模式左側面図である。
【００３５】図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、ヘリカル巻用ヘッド５にはマンドレルＭに貫通される孔２０ａを有する支持板２０が設けられている。図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、支持板２０は取付けブロック２１，２２に対して、上下方向の位置調整可能にボルト２３により固定されている。図５（ｂ）及び図７（ａ）に示すように、支持板２０には複数本の繊維束を同時にマンドレルＭに対してヘリカル巻で巻付け可能とするため、フープ巻用ヘッド６と対向する側に、複数のガイド２４ａ，２４ｂがマンドレルＭの周方向に沿って配列された状態で設けられている。この実施の形態では２８本の繊維束を案内可能にそれぞれ２８個の大小２種のガイド２４ａ，２４ｂが２個の同心円上に配列されている。
【００３６】図７（ａ）に示すように、繊維束Ｒは全てヘリカル巻用ヘッド５の一方の側（連結ロッド１５ａと反対側）から供給されるため、支持板２０にはそれらの繊維束Ｒを前記各ガイド２４ａ，２４ｂに円滑に導くための補助ガイド２５，２６が設けられている。補助ガイド２５，２６は支持板２０の外側部に固定された取付けプレート２７，２８に固定されている。そして、後記する樹脂含浸装置で樹脂が含浸された繊維束Ｒの一部が補助ガイド２５を経て各ガイド２４ｂ，２４ａに案内され、他の繊維束Ｒは補助ガイド２５，２６を経て各ガイド２４ｂ，２４ａに案内される。図７（ｂ），（ｃ）に示すように、各ガイド２４ｂ，２４ａはリング状のガイド部を有する。図７（ａ）では各ガイドに２４ａ，２４ｂ及び補助ガイド２５，２６は断面を示しているが、ハッチングは省略している。
【００３７】図５（ｂ）及び図７（ａ）に示すように、支持板２０の各ガイド２４ｂ，２４ａが配列された側には、ガイド２４ａ，２４ｂより内側に円環状のヘリカル巻用開繊部２９が設けられている。ヘリカル巻用開繊部２９にはリング状の凹凸２９ａが形成されている。図４に示すように、フープ巻用ヘッド６にもヘリカル巻用開繊部２９と対向する位置にヘリカル巻用開繊部３０が配設され、ヘリカル巻用開繊部３０には前記凹凸２９ａと互いに遊嵌可能なリング状の凹凸３０ａが設けられている。図５（ｂ）に示すように、支持板２０のフープ巻用ヘッド６側の面からの突出量は、ヘリカル巻用開繊部２９＞ガイド２４ａ＞ガイド２４ｂの順に小さく設定されている。なお、図７（ａ）、図８、図１２（ｂ）及び図１３１３（ｂ）ではリング状の凹凸２９ａ，３０ａの図示を省略している。
【００３８】図５（ｂ）及び図６（ａ）に示すように、支持板２０の反フープ巻用ヘッド６側にはマンドレルＭから等間隔で、かつ周方向の間隔も同じとなる３か所にエアシリンダ３１が固定されている。エアシリンダ３１はピストンロッド３１ａがマンドレルＭの中心に向かって延びるように固定され、ピストンロッド３１ａの先端に支持ブラケット３２を介してしごき部材３３が固定されている。取付けブロック２１にはエアシリンダ３１と対応する位置に凹部２１ａが形成され、エアシリンダ３１との干渉を回避するようになっている。
【００３９】しごき部材３３はマンドレルＭ上の樹脂含浸繊維束Ｒに圧接可能な円弧面状の押圧部３３ａを有し、この実施の形態では３個のしごき部材３３の押圧部３３ａによりマンドレルＭの全周を囲繞可能に構成されている。各しごき部材３３はピストンロッド３１ａの没入状態で図６（ａ）等に示す待機位置に配置され、ピストンロッド３１ａの突出状態で押圧部３３ａがマンドレルＭ上の樹脂含浸繊維束Ｒに圧接可能な作用位置に配置される。
【００４０】各押圧部３３ａは１／３円弧より長く形成されているため、各しごき部材３３を同じ厚さの平板で形成した場合は、作用位置で互いに干渉しないようにマンドレルＭの軸方向にずらして配置する必要がある。その場合、各エアシリンダ３１の取付け位置をマンドレルＭの軸方向にずらした状態に配置する必要がある。しかし、この実施の形態では図６（ｂ）に示すように、しごき部材３３は両側にその厚さが中央部のほぼ１／２となる段差３３ｂを有し、かつ段差３３ｂの位置が互いに反対側となるように形成されている。そして、各しごき部材３３が作用位置に配置された状態で、図１５（ｂ）に示すように、隣接するしごき部材３３の一部がマンドレルＭの軸方向に重なる状態で干渉を避けるように形成されている。なお、図６（ｂ）は、しごき部材３３を押圧部３３ａと反対側から見た図である。
【００４１】図８及び図９に示すように、フープ巻用ヘッド６にはマンドレルＭに貫通される孔３４ａを有する支持板３４が設けられている。支持板３４は取付けブロック３５，３６に対して、上下方向の位置調整可能にボルト２３により固定されている（取付けブロック３６についてはボルト２３の図示略）。図５（ａ）及び図８に示すように、支持板３４にはヘリカル巻用開繊部２９と対向する位置にヘリカル巻用開繊部３０が固定されている。
【００４２】図５（ａ）に示すように、支持板３４には支持板３４のヘリカル巻用ヘッド５側の面よりヘリカル巻用ヘッド５側において、繊維束ＲをマンドレルＭに案内するガイド３７，３８が設けられている。ガイド３７，３８はマンドレルＭの軸心を含む鉛直面上に位置する対称位置に、支持板３４に固定された支持片３９，４０を介して取り付けられている。
【００４３】図５（ａ）及び図８，９に示すように、支持板３４にはガイド３８とヘリカル巻用開繊部３０との間の対称位置に、繊維束Ｒをフープ巻に適した状態と、ヘリカル巻に適した状態とに開繊可能に構成されたフープ巻用開繊部４１が１個ずつ設けられている。フープ巻用開繊部４１は、フープ巻用ヘッド６の移動方向と直交する面内に配置されたほぼ四角環状の第１の開繊部材４２と、第１の開繊部材４２の内側に配置されるとともにマンドレルＭの軸方向と平行に延びるほぼ四角環状の第２の開繊部材４３とを備えている。
【００４４】支持板３４の上部及び下部のほぼ中央に切欠き部３４ｂが形成されている。切欠き部３４ｂと対応する位置には支持ブラケット４４が固定され、支持ブラケット４４には第１の開繊部材４２をフープ巻用ヘッド６の移動方向において配置位置変更可能とするアクチュエータとしてのシリンダ４５が固定されている。第１の開繊部材４２はシリンダ４５のピストンロッドに固定された支持片４６に固着され、シリンダ４５の作動により、図５（ａ）に示す繊維束Ｒをヘリカル巻に適した状態に案内する作用位置と、図１３（ａ）に示す繊維束Ｒと係合しない位置とに配置されるようになっている。
【００４５】第２の開繊部材４３は、マンドレルＭの軸方向と平行に延びる一対の係合バー４３ａを備え、支持板３４の反ヘリカル巻用ヘッド５側に固定されたロータリアクチュエータ４７の軸４７ａに固定されている。軸４７ａは支持板３４に形成された孔を貫通し、その先端に第２の開繊部材４３が固定されている。第２の開繊部材４３は、ロータリアクチュエータ４７の作動により、係合バー４３ａが繊維束Ｒと係合しない水平な位置と、水平位置から９０度以上回動されて係合バー４３ａが繊維束Ｒと係合して繊維束Ｒを屈曲状態で案内してフープ巻に適した状態に開繊する位置とに回動可能に設けられている。そして、フープ巻用開繊部４１は両開繊部材４２，４３の配置位置を変更することにより、繊維束Ｒをフープ巻に適した状態と、ヘリカル巻に適した状態とに開繊可能に構成されている。
【００４６】図９等に示すように、支持板３４の反ヘリカル巻用ヘッド５側には、マンドレルＭから等間隔で、かつ周方向の間隔も同じとなる３か所に、エアシリンダ３１が固定されている。そして、エアシリンダ３１のピストンロッド３１ａにヘリカル巻用ヘッド５に設けられたものと同じ構成のしごき部材３３が、支持ブラケット３２を介して固定されている。マンドレルＭの軸心と対応する高さ位置に設けられたエアシリンダ３１は、取付けブロック３５に形成された凹部３５ａに収容されている。
【００４７】ＦＷ装置１には、ヘリカル巻用ヘッド５に供給される繊維束Ｒと、フープ巻用ヘッド６に供給される繊維束Ｒとに１個の含浸ローラで樹脂の含浸を行う樹脂含浸装置を備えている。図１０及び図１１に示すように、樹脂含浸装置４８は、含浸槽４９内に一部が漬かる状態で含浸ローラ５０が回転可能に配設されている。含浸槽４９の外側の繊維束Ｒの供給方向の前後両側（図１０R>０，１１の左右両側）に、繊維束ガイド部５１，５２が配設されている。繊維束ガイド部５１，５２は含浸ローラ５０と平行に延びる上下一対のロッド５１ａ，５２ａと、ロッド５１ａ，５２ａと直交する状態に取り付けられたガイドピン５３とを備えている。
【００４８】含浸槽４９の上方にはローラ５４ａ，５４ｂが含浸ローラ５０と平行に含浸ローラ５０を挟んで配設されている。ローラ５４ａ，５４ｂは、図示しない繊維束供給部から繰り出された繊維束Ｒを、含浸ローラ５０に押圧可能な位置に配置されている。なお、含浸ローラ５０及びローラ５４ａ，５４ｂの支持ブラケット等は図示を省略している。
【００４９】含浸ローラ５０に対して繊維束Ｒの供給方向上流側（図１１の左側）に配置されたローラ５４ａと、含浸ローラ５０との間には、繊維束Ｒの下方において含浸ローラ５０と平行に延びるバー５５が配設されている。含浸槽４９の外側に立設された支柱５６に基端が回動可能に支持され、先端がシリンダ５７のピストンロッド５７ａに連結された回動レバー５８に、バー５５の基端が固定されている。バー５５はヘリカル巻用ヘッド５に供給される繊維束Ｒ（この実施の形態では２８本の繊維束Ｒ）と係合可能な長さに形成され、その先端と基端寄りの２か所にセパレートプレート５９が固定されている。そして、シリンダ５７の作動により、ヘリカル巻用ヘッド５に供給される繊維束Ｒと係合しない待機位置（図１１に実線で示す位置）と、該繊維束Ｒと係合して該繊維束Ｒを含浸ローラ５０と接触しない作用位置（図１１１１に鎖線で示す位置）とに配置可能となっている。バー５５、シリンダ５７及び回動レバー５８等により、ヘリカル巻用の繊維束及びフープ巻用の繊維束の少なくとも一方を、含浸ローラ５０と接触しない位置に一時的に退避させる退避機構６０が構成されている。なお、図１０R>０にはローラ５４ａ及び含浸ローラ５０に圧接されて開繊された状態の繊維束Ｒの一部をハッチングを付して示している。また、図１０においては樹脂含浸装置４８を、図１１より縮小した状態で示している。
【００５０】次に前記のように構成されたＦＷ装置１を使用してＦＲＰチューブ（例えば、プロペラシャフトのシャフト本体）を製造する製造方法を説明する。なお、図１６〜図１９では、断面のハッチングの図示を省略している。この実施の形態では樹脂として熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）が使用され、繊維束Ｒとして炭素繊維のロービングが使用されている。
【００５１】先ず、マンドレルＭをチャック部２間に架設する。次に両ヘッド５，６を図１６（ａ）に示す基準位置（原位置）に配置する。繊維束Ｒの巻付けはヘリカル巻から行われるため、両ヘッド５，６は図４に示すように、両ヘッド５，６に設けられたヘリカル巻用開繊部２９，３０の凹凸２９ａ，３０ａが互いに遊嵌する位置関係で支持プレート１２に連結された状態に保持される。そして、図示しない繊維束供給部から繰り出された３０本の繊維束Ｒを、樹脂含浸装置４８を経て両ヘッド５，６に供給する。２８本の繊維束Ｒを図５（ｂ）及び図７（ａ）に示すように、ヘリカル巻用ヘッド５の補助ガイド２５，２６及びガイド２４ｂ，２４ａを経てヘリカル巻用開繊部２９へ案内し、孔２０ａを貫通させた後、端部処理装置１６の両把持部材１７ａ，１７ｂに把持させる。また、２本の繊維束Ｒを図５（ｂ）及び図８に示すように、フープ巻用ヘッド６のガイド３７，３８を経てフープ巻用開繊部４１へ案内し、さらにヘリカル巻用開繊部３０へ案内した後、端部処理装置１６の把持部材１７ａ，１７ｂに把持させる。これらの準備作業は作業者が手作業で行う。
【００５２】なお、樹脂含浸装置４８のバー５５は待機位置に配置され、全ての繊維束Ｒが含浸ローラ５０と接触する状態に保持されている。そして、図１０に鎖線で示すように、繊維束Ｒは開繊された状態で樹脂が含浸される。
【００５３】次にフープ巻用開繊部４１をヘリカル巻用の開繊に適した状態、即ち図１２（ａ），（ｂ）に示すように、第１の開繊部材４２を繊維束Ｒと係合する位置に、第２の開繊部材４３の係合バー４３ａを繊維束Ｒと係合しない位置に配置する。この状態では、ガイド３８からマンドレルＭに連なる繊維束Ｒは、第１の開繊部材４２で開繊されるとともに、ヘリカル巻用開繊部２９，３０によっても開繊されて、図１２（ａ），（ｂ）に示すようにヘリカル巻に適した開繊状態でマンドレルＭに巻き付けられる。なお、図１２（ａ）はフープ巻用ヘッド６が図の右側に向かって移動する際の巻付け状態を示している。
【００５４】また、各しごき部材３３は、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、押圧部３３ａがマンドレルＭ上の繊維束Ｒに圧接可能な作用位置に配置される。そして、両ヘッド５，６を基準位置より図１６（ａ）の左方の巻付け開始位置（図１６（ｃ）に示す位置と同じ位置）に移動させた後、ＦＷ装置１によるヘリカル巻層の巻付け運転が開始される。即ち、チャック部２が回転駆動されてマンドレルＭが一定方向に回転されるとともに、両ヘッド５，６が巻付け開始位置から一体的に図１６R>６（ａ）の左側へ移動される。そして、繊維束供給部から順次繰り出されて樹脂含浸装置４８で樹脂が含浸された繊維束ＲがマンドレルＭ上にヘリカル巻で巻き付けられる。図１６（ｂ）に示すように、両ヘッド５，６の対向部がマンドレルＭの左端と対応する位置まで移動した時点で１層目のヘリカル巻層６１の配列が完了する。
【００５５】ヘリカル巻が行われる際、ヘリカル巻用ヘッド５に供給される繊維束Ｒは各ガイド２４ｂ，２４ａを経て、マンドレルＭの周方向においてほぼ等間隔の状態でヘリカル巻用開繊部２９，３０の凹凸２９ａ，３０ａへ案内される。そして、フープ巻用ヘッド６に供給された繊維束Ｒと同様にヘリカル巻に適した開繊状態でマンドレルＭに巻き付けられる。
【００５６】次に両ヘッド５，６が図１６（ｂ）の右側へ移動され、図１６（ｃ）に示すように、両ヘッド５，６の対向部がマンドレルＭの右端と対応する位置まで移動した時点で２層目のヘリカル巻層６１の配列が完了する。次に再び両ヘッド５，６が図１６（ｃ）の左側へ移動され、３層目のヘリカル巻層６１の配列が開始された後、図１７（ａ）に示すように回転カッタ１９が切断位置に配置され、端部処理装置１６に連なる繊維束Ｒの切断が開始される。そして、図１７（ａ）に示すように、両ヘッド５，６の対向部がマンドレルＭの左端と対応する位置まで移動して３層目のヘリカル巻層６１の配列が完了する時点までに繊維束Ｒの切断が完了する。
【００５７】切断完了後、回転カッタ１９が待機位置に移動されるとともに、可動把持部材１７ｂが解放位置に配置され、解放された繊維束Ｒの端部が図示しない除去装置により除去される。除去装置は吸引ノズルあるいは圧縮エアを噴射する噴射ノズルと、ブラシ又はスクレーパ等の掻取り部とを備えている。そして、除去装置の除去動作が開始された後、両ヘッド５，６が図１７（ａ）の右方に移動されて４層目のヘリカル巻層６１の配列が開始され、繊維束Ｒの除去完了後に両ヘッド５，６の対向部がマンドレルＭの右端と対応する位置まで移動して、４層目のヘリカル巻層６１の配列が完了した図１７（ｂ）の状態となる。
【００５８】次に図１７（ｃ）に示すように、ヘリカル巻用ヘッド５とフープ巻用ヘッド６との分離が行われる。詳述すると、図１７（ｂ）に示す位置において、フープ巻用ヘッド６と連結ロッド１５ｂとの連結が解除されるとともに、図示しないストッパがフープ巻用ヘッド６に嵌合された状態で支持プレート１２が移動され、ヘリカル巻用ヘッド５のみが右方の基準位置まで移動される。そして、その位置でヘリカル巻用ヘッド５と連結ロッド１５ａとの連結が解除されるとともに、図示しないストッパがヘリカル巻用ヘッド５に嵌合され、図１７（ｃ）に示す状態となる。
【００５９】次に両把持部材１７ａ，１７ｂ間に繊維束Ｒが巻き付けられた後、可動把持部材１７ｂが把持位置に移動される。また、フープ巻用ヘッド６と連結ロッド１５ｂとが対向する位置まで支持プレート１２が移動された後、フープ巻用ヘッド６と連結ロッド１５ｂとが再び連結されるとともに、図示しないストッパとの嵌合が解除され、フープ巻用ヘッド６が支持プレート１２と共に移動可能となる。そして、樹脂含浸装置４８のバー５５が作用位置に配置されて、ヘリカル巻用ヘッド５に連なる繊維束Ｒが含浸ローラ５０と接触しない位置に配置される。この状態でフープ巻用ヘッド６が図１７（ｃ）の左方へ移動される。また、回転カッタ１９によりマンドレルＭから端部処理装置１６に連なる繊維束Ｒが切断される。そして、図１８（ａ）に示すように、フープ巻用ヘッド６がフープ巻開始位置に到達するまでに、繊維束の切断が完了する。
【００６０】図１８（ａ）の状態で、フープ巻用開繊部４１がフープ巻用の開繊に適した状態、即ち図１３（ａ），（ｂ）に示すように、第１の開繊部材４２が繊維束Ｒと係合しない位置に、第２の開繊部材４３の一対の係合バー４３ａが繊維束Ｒと係合する位置に配置される。第２の開繊部材４３はロータリアクチュエータ４７により水平状態からほぼ１２０°回動されて該位置に配置される。また、第１の開繊部材４２はシリンダ４５の突出作動により該位置に配置される。
【００６１】次にマンドレルＭの回転速度は同じ状態で、フープ巻用ヘッド６がヘリカル巻時の移動速度より遅い速度で所定距離移動され、図１８（ｂ）に示すように左側の所定位置にフープ巻層６２が形成される。次にフープ巻用開繊部４１が再びヘリカル巻用の開繊、即ち渡り糸６３の開繊に適した状態に配置された後、図１８（ｂ）の位置から渡り糸６３の巻付け角度がヘリカル巻の巻付け角度と同じ角度となるような速度でフープ巻用ヘッド６が右側に移動される。そして、図１８（ｃ）に示すように、渡り糸６３がヘリカル巻の巻付け角度と同じ角度で巻き付けられて、フープ巻用ヘッドが右側フープ巻開始位置まで移動される。
【００６２】次にフープ巻用開繊部４１が再びフープ巻用の開繊に適した状態に配置された後、右側のフープ巻が形成される。そして、右側のフープ巻が完了して、フープ巻用ヘッド６が図１９（ａ）に示す位置に配置される。この状態でフープ巻用ヘッド６と連結ロッド１５ｂとの連結が解除されるとともに、図示しないストッパがフープ巻用ヘッド６に嵌合された状態で支持プレート１２が移動され、連結ロッド１５ａがヘリカル巻用ヘッド５と対向する位置で停止される。その位置でヘリカル巻用ヘッド５と連結ロッド１５ａとが連結された後、ヘリカル巻用ヘッド５が図１９（ｂ）に示すフープ巻用ヘッド６との連結位置に配置される。そして、連結ロッド１５ｂがフープ巻用ヘッド６と連結され、フープ巻用開繊部４１が再びヘリカル巻用の開繊に適した状態に配置された後、前記と同様にヘリカル巻が行われる。即ち、両ヘッド５，６が前記と同様に左方向に移動されて５層目のヘリカル巻層６１が形成され、その後、再び右方向に移動されて図１９（ｃ）に示す基準位置に配置された状態で６層目のヘリカル巻層６１の巻付けが完了する。
【００６３】なお、図１７（ｃ）、図１８（ａ）〜（ｃ）、図１９（ａ），（ｂ）ではヘリカル巻層６１の図示を省略している。次に端部処理装置１６により前記と同様にして繊維束Ｒの端部の処理が行われた後、マンドレルＭがチャック部２及び回転軸４から取り外され、さらにピンＰがマンドレルＭから取り外され、繊維層とともにマンドレルＭが加熱炉に入れられ、所定温度で樹脂が硬化されてＦＲＰ製パイプが、マンドレルＭ上に形成される。冷却後、ＦＲＰ製パイプの両端がピンＰの抜き跡の列より内側において切断された後、マンドレルＭからＦＲＰ製パイプが取り外されて、所定寸法の長さのプロペラシャフトのシャフト本体が形成される。
【００６４】ヘリカル巻が行われる際、マンドレルＭに巻き付けられた繊維束Ｒが両ヘッド５，６の移動方向後側に配置されたしごき部材３３の押圧部３３ａによりしごかれるため、繊維束Ｒに含浸された余分な樹脂が除去される。フープ巻の際は、しごき部材３３によるしごき作用はほとんどないが、しごき部材３３を退避位置に配置せずにフープ巻をおこなっても支障はない。
【００６５】前記のようにして製造されたＦＲＰ製パイプ６４は、図１（ｂ）に示すようなヘリカル巻層６１と、巻き付け方向が対称なヘリカル巻層６１とが複数層積層されるとともに、図１（ｃ）に示すように、その両端側に形成されたフープ巻層６２を備えている。両側のフープ巻層６２は渡り糸６３により連結されている。なお、図１（ｂ）はヘリカル巻層６１の一例を示す模式図、図１（ｃ）はフープ巻層６２を示す模式図であり、図１（ｃ）ではヘリカル巻層６１の図示を省略している。
【００６６】この実施の形態では以下の効果を有する。
（１） ＦＲＰ製パイプ６４は、ヘリカル巻層６１の両端側に形成されたフープ巻層６２を構成する強化繊維（繊維束Ｒ）が連続する繊維で形成されている。従って、両端にフープ巻層６２を備えていても、製造する際に片側のフープ巻層６２を形成した後、繊維束Ｒを切断せずに他方の巻付け位置からフープ巻を開始できるので生産性を向上させることができる。
【００６７】（２） 両端側に形成されたフープ巻層６２間に連続する渡り糸６３は、ヘリカル巻層６１を構成する強化繊維（繊維束Ｒ）の巻付け角度と同じ角度で巻き付けられている。従って、最外層に樹脂の含浸されていない有機繊維を巻き付けた場合でも、渡り糸６３が目立たず外観が良好になる。
【００６８】（３） ＦＷ装置１は、複数本の繊維束Ｒを同時に開繊するヘリカル巻用開繊部２９を備え、マンドレルＭに対してヘリカル巻で巻付け可能とするヘリカル巻用ヘッド５と、フープ巻用開繊部４１を備え、マンドレルＭに対してフープ巻で巻付け可能とするフープ巻用ヘッド６とを備えている。従って、ヘリカル巻及びフープ巻のいずれの巻付け方法においても繊維束Ｒが確実に開繊された状態で、マンドレルＭに巻き付けられる。また、ヘリカル巻を行う場合、繊維束ＲはマンドレルＭの周方向に沿って配列された複数のガイド２４ｂ，２４ａを経て供給されるため、繊維束ＲをマンドレルＭの端部で折り返すように巻き付ける際に、巻付けヘッドがマンドレルＭの端部よりその長手方向において大幅にはみ出す位置まで移動することを回避できる。
【００６９】（４） 巻付けヘッド３としてヘリカル巻部を備えたヘリカル巻用ヘッド５と、フープ巻部を備えたフープ巻用ヘッド６とを備え、ヘリカル巻用ヘッド５とフープ巻用ヘッド６とが一体的な移動と、独立した状態での移動とが可能に構成されている。従って、マンドレルＭに巻き付けられる繊維束Ｒの巻始め端部と、巻終わり端部とを処理する端部処理装置１６をＦＷ装置１の片側にのみ設けた場合でも、駆動部の無駄な駆動をせずにヘリカル巻用ヘッド５と、フープ巻用ヘッド６とが干渉しない状態でヘリカル巻及びフープ巻を行うことができる。
【００７０】（５） ヘリカル巻用ヘッド５及びフープ巻用ヘッド６は、それぞれ各ヘッドがマンドレルＭに沿って移動する際に、マンドレルＭ上の樹脂含浸繊維束に圧接可能な押圧部３３ａを有するしごき部材３３を備えている。従って、マンドレルＭに巻き付けられた繊維束Ｒの余分な樹脂を、各ヘッド５，６の移動に伴ってしごき部材３３により自動的に除去することができるとともに、脱泡を行うこともできる。
【００７１】（６） しごき部材３３は複数設けられるとともに、複数のしごき部材３３の押圧部３３ａによりマンドレルＭの全周を囲繞可能に構成されている。従って、しごき部材３３による余分な樹脂の除去効果が向上する。
【００７２】（７） ヘリカル巻用ヘッド５及びフープ巻用ヘッド６には、互いに対向する位置にヘリカル巻用開繊部２９，３０として互いに遊嵌可能なリング状の凹凸２９ａ，３０ａが設けられている。従って、周方向に配列されたガイド２４ｂ，２４ａを経て案内される複数本の繊維束Ｒの開繊を簡単な構成で行うことができる。
【００７３】（８） フープ巻用ヘッド６には、フープ巻用開繊部４１として、繊維束Ｒを屈曲状態で案内するようにマンドレルＭの軸方向と平行に延びる少なくとも一対の係合バー４３ａを有する開繊部（第２の開繊部材４３）を備えている。従って、フープ巻用の繊維束Ｒの開繊を簡単な構成で行うことができる。
【００７４】（９） フープ巻用開繊部４１はフープ巻用ヘッド６の移動方向と直交する面内に配置された四角環状の第１の開繊部材４２と、第１の開繊部材４２の内側に配置されるとともに、該開繊部材４２と直交するほぼ四角環状の第２の開繊部材４３とを備えている。そして、両開繊部材４２，４３の配置位置を変更することにより、繊維束Ｒをフープ巻に適した状態と、ヘリカル巻に適した状態とに開繊可能に構成されている。従って、渡り糸６３を適正な開繊状態でマンドレルＭに巻き付けることができる。また、フープ巻用ヘッド６をヘリカル巻用ヘッド５と一体的に移動させて適正な開繊状態でヘリカル巻を行うこともできる。
【００７５】（１０） フープ巻用ヘッド６がマンドレルＭに渡り糸６３を巻き付ける際、その巻付け角度がヘリカル巻の巻付け角度と同じになるようにフープ巻用ヘッド６を移動させる制御部を備えている。従って、渡り糸６３を簡単にヘリカル巻の巻付け角度と同じ角度で巻き付けることができる。
【００７６】（１１） ＦＷ装置１は、１個の含浸ローラ５０でヘリカル巻用の繊維束Ｒと、フープ巻用の繊維束Ｒとに樹脂の含浸を行い、ヘリカル巻用の繊維束を含浸ローラ５０と接触しない位置に一時的に退避させる退避機構６０を有する樹脂含浸装置４８を備えている。従って、フープ巻を行う場合に、ヘリカル巻用の繊維束Ｒを含浸ローラ５０と接触しない位置に退避させて、ヘリカル巻用の繊維束Ｒに無理な力が作用しない状態に保持できる。その結果、ヘリカル巻用及びフープ巻用の繊維束Ｒについて、１個の樹脂含浸装置４８で樹脂を含浸させることができ、それぞれ専用の樹脂含浸装置を設ける場合に比較してＦＷ装置全体としてコンパクトにできる。
【００７７】（１２） 複数のしごき部材３３の押圧部３３ａによりマンドレルＭの全周を囲繞可能に構成し、各しごき部材３３は両側にその厚さが中央部のほぼ１／２となる段差３３ｂを有し、かつ段差３３ｂの位置が互いに反対側となるように形成されている。従って、各しごき部材３３が作用位置に配置された状態で、隣接するしごき部材３３の一部がマンドレルＭの軸方向に重なる状態で干渉を回避でき、しごき部材３３及びその駆動部（エアシリンダ３１）を配設するためのスペースを小さくできる。
【００７８】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形態を図２０に従って説明する。この実施の形態ではＦＷ装置１がヘリカル巻用ヘッド５及びフープ巻用ヘッド６の他に、第３の巻付けヘッドを備えている点と、マンドレルＭの両側に端部処理装置１６を備えている点とが大きく異なっている。前記実施の形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。なお、第３の巻付けヘッド側の回転カッタ１９は図示を省略している。
【００７９】前記第３の巻付けヘッドは、ヘリカル巻及びフープ巻が形成された後、マンドレルＭに巻き付けられた繊維層の上に、繊維層に含まれる余分な樹脂を絞り出すための糸を巻き付ける絞出し糸巻付け用ヘッドである。絞出し糸巻付け用ヘッド６５はフープ巻用ヘッド６と基本的に同様に構成されているが、ヘリカル巻用開繊部３０及びしごき部材３３を備えていない。また、開繊部は必ずしも必要ではないが、フープ巻用に適した開繊が可能な開繊部として、第２の開繊部材４３を備えている。絞出し糸巻付け用ヘッド６５は支持プレート１２に設けられたシリンダにより駆動される連結ロッド（図示せず）を介して、支持プレート１２と共に移動可能となっている。絞出し糸として例えばポリエステル糸等の合繊糸が使用される。
【００８０】絞出し糸巻付け用ヘッド６５は、糸供給部から繰り出されたポリエステル糸がガイド３７，３８及び第２の開繊部材４３を経て孔３４ａに導かれ、孔３４ａを貫通した後、端部処理装置１６の両把持部材１７ａ，１７ｂ間に把持された状態にセットされる。そして、両ヘッド５，６による繊維束Ｒの巻付けに支障を来さない位置に待機している。
【００８１】両ヘッド５，６によるヘリカル巻及びフープ巻の巻付けが前記実施の形態のようにして完了した後、両ヘッド５，６が原位置に待機した状態で、絞出し糸巻付け用ヘッド６５が図２０の左端側から移動して、絞出し糸が繊維層の表面全体を覆うようにフープ巻で巻き付けられる。絞出し糸の巻付けにより、マンドレルＭに巻き付けられたヘリカル巻層６１及びフープ巻層６２の繊維束Ｒから余分な樹脂が絞り出される。
【００８２】この実施の形態では第１の実施の形態の（１）〜（１２）の効果を有する他に、次の効果を有する。
（１３） ＦＷ装置１は、ヘリカル巻用ヘッド５及びフープ巻用ヘッド６によるヘリカル巻層６１及びフープ巻層６２が形成された後、マンドレルＭに巻き付けられた繊維層の上に、繊維層に含まれる余分な樹脂を絞り出すための糸を巻き付ける絞出し糸巻付け用ヘッド６５を備えている。従って、最外層に絞出し糸を巻き付けることにより、高い繊維体積含有率のＦＲＰ製パイプを容易に製造することができる。
【００８３】（１４） ヘリカル巻用ヘッド５、フープ巻用ヘッド６及び絞出し糸巻付け用ヘッド６５が１本のレール７上を移動可能に設けられるとともに、１個の支持プレート１２に対する連結及び連結解除により必要な範囲を移動できる。従って、各ヘッド５，６，６５を移動させる駆動部の構造が簡単になる。
【００８４】実施の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。
○ しごき部材３３に代えて、図２１及び図２２に示すように、繊維束Ｒを押圧する押圧部として板ばね等の弾性体製の押圧部材６６を備えたしごき部材６７を設けてもよい。しごき部材６７を駆動するエアシリンダ３１は対称位置に２個設けられ、Ｕ字状のしごき部材６７が支持ブラケット３２に固定されている。押圧部材６６は幅方向の両側が円弧面となるように加工されている。押圧部材６６はしごき部材６７の先端に支持され、図２１及び図２２（ａ）に示すように、ピストンロッド３１ａが没入位置に保持された状態では押圧部材６６は直線状に配置されている。そして、図２２（ｂ）に示すように、ピストンロッド３１ａが突出位置に配置されると、押圧部材６６がマンドレルＭに巻き付けられた繊維層（繊維束Ｒ）に対応した形状に湾曲して該繊維層を押圧する状態となる。この状態でヘッド５，６の移動に伴って余分な含浸樹脂の除去及び脱泡が行われる。この実施の形態では、しごき部材６７の構成が簡単になる。
【００８５】○ しごき部材３３の場合も、押圧部３３ａの円弧面の長さを長く形成して、２個のしごき部材３３を対称位置に配置する構成としてもよい。
○ ガイド２４ａ，２４ｂとして、リングの一部に切欠き部が設けられたものを使用してもよい。この場合、切欠き部のないリング状の場合に比較して繊維束Ｒをガイド２４ａ，２４ｂに通す作業が容易になる。
【００８６】○ ヘリカル巻用ヘッド５に供給される繊維束Ｒの本数は２８本に限らず、２８本より少なくしたりあるいは多くしてもよい。
○ 絞出し糸巻付け用ヘッド６５を装備していないＦＷ装置１の場合、ヘリカル巻用ヘッド５とフープ巻用ヘッド６とを完全に独立して駆動する構成としてもよい。この場合、フープ巻用ヘッド６にはヘリカル巻用開繊部３０は設けられず、ヘリカル巻用ヘッド５にヘリカル巻用開繊部２９，３０が装備される。ヘリカル巻用開繊部３０はアクチュエータにより、ヘリカル巻用開繊部２９との間に繊維束Ｒを挿入可能な位置と、凹凸２９ａ，３０ａが互いに遊嵌される位置とに移動可能に設けられる。また、フープ巻用ヘッド６にはしごき部材３３も不要になる。
【００８７】○ フープ巻用開繊部４１を構成する第２の開繊部材４３を水平位置から水平面と交差する平面上に位置するように回動させる構成に代えて、水平面内で回動させる構成としてもよい。
【００８８】○ 渡り糸６３の巻付け角度はヘリカル巻の巻付け角度と異なる角度であってもよい。
○ フープ巻層６２としてヘリカル巻層６１の表面全体に繊維束Ｒを巻き付けた構成のＦＲＰパイプを製造してもよい。
【００８９】○ ヘリカル巻層６１の表面の両端部にフープ巻を行う場合、渡り糸６３を設けずに、片側のフープ巻層６２を形成した後、繊維束Ｒを切断し、あらためてフープ巻を行うようにしてもよい。
【００９０】○ 回転カッタ１９に限らず、例えばはさみタイプの２枚の切断刃を備えた他の切断手段で、繊維束Ｒの切断を行うようにしてもよい。はさみタイプの切断手段の場合は切断補助部４ｂを省略してもほとんど支障がない。
【００９１】○ 車両のプロペラシャフト以外の駆動シャフト用のパイプの製造に適用してもよい。
○ パイプに限らず、円筒部の両端にドーム部を有する形状に形成されて各種の高圧ガスや加圧流体を収容するのに使用される圧力容器の製造に適用してもよい。この場合、マンドレルＭに代えて口金部材を備えた被繊維束巻付け部材としてのライナ（中空体）の口金部材を直接、又は口金部材に固定した軸部を介してチャック部２と回転軸４間に支持して、ライナの表面に繊維束Ｒを巻き付ける。この場合でも、繊維束Ｒを適正な開繊状態で巻き付けることができる。
【００９２】○ 製品に要求される性能に応じて、繊維束Ｒの種類や繊維束Ｒに含浸される樹脂の種類を炭素繊維とエポキシ樹脂の組み合わせ以外としてもよい。しかし、プロペラシャフトを形成する場合は、コストや要求性能の点から炭素繊維とエポキシ樹脂の組み合わせが好ましい。
【００９３】○ マンドレルＭの端部に突設されるピンＰのうち、端部処理装置１６と対応する側と反対側の端部のピンＰは、巻き付け角度が比較的大きな場合はなくてもよい。また、マンドレルＭの形状を両端部に半球部を有する形状とした場合は巻き付け角度が小さな場合でも省略してもよい。
【００９４】○ 支持プレート１２をボールねじ機構で駆動する構成に代えて、例えばリニアアクチュエータで駆動する構成としてもよい。前記実施の形態から把握できる発明（技術的思想）について、以下に記載する。
【００９５】（１） 請求項６に記載の発明において前記各しごき部材は両側にその厚さが中央部より薄くなる段差を有し、かつ段差の位置が互いに反対側となるように形成されている。
【００９６】（２） 請求項１２に記載の発明において、前記各ヘッドは１本のレール上を移動可能に配設されるとともに、前記レールに沿って往復移動可能に設けられた１個の支持プレート上に各ヘッドに対応して設けられた連結部と連結された状態で該支持プレートと一体的に移動される。
【００９７】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、ヘリカル巻層及び両端にフープ巻層を備えていても生産性を向上することができる。また、請求項３〜請求項１１に記載の発明によれば、前記ＦＲＰ製パイプを好適に製造することができる。また、請求項１２に記載の発明によれば、繊維束に含浸された余分な樹脂を効果的に除去でき、高い繊維体積含有率のＦＲＰ製パイプを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は第１の実施の形態のＦＷ装置の模式正面図、（ｂ）はＦＲＰ製パイプのヘリカル巻層を示す模式図、（ｃ）は同じくフープ巻層を示す模式図。
【図２】 巻付けヘッドと駆動部の関係を示す模式平面図。
【図３】 巻付けヘッドと駆動部の関係を示す一部破断模式側面図。
【図４】 両ヘッドが一体移動される際の配置を示す一部破断模式正面図。
【図５】 （ａ）はフープ巻用ヘッドの一部破断模式正面図、（ｂ）はヘリカル巻用ヘッドの一部破断模式正面図。
【図６】 （ａ）はヘリカル巻用ヘッドの要部模式右側面図、（ｂ）はしごき部材を押圧部側から見た模式図。
【図７】 （ａ）はヘリカル巻用ヘッドの要部模式左側面図、（ｂ），（ｃ）はガイドの平面図。
【図８】 フープ巻用ヘッドの要部模式右側面図。
【図９】 フープ巻用ヘッドの一部破断要部模式左側面図。
【図１０】樹脂含浸装置の一部省略平面図。
【図１１】樹脂含浸装置の側面図。
【図１２】（ａ）はフープ巻用開繊部のヘリカル巻に適した開繊作用を示す一部破断模式正面図、（ｂ）は同じく模式右側面図。
【図１３】（ａ）はフープ巻用開繊部のフープ巻に適した開繊作用を示す一部破断模式正面図、（ｂ）は同じく模式右側面図。
【図１４】（ａ）はしごき部材が待機位置に配置された状態を示すヘリカル巻用ヘッドの部分模式断面図、（ｂ）は同じく部分模式右側面図。
【図１５】（ａ）はしごき部材が作用位置に配置された状態を示すヘリカル巻用ヘッドの部分模式断面図、（ｂ）は同じく部分模式右側面図。
【図１６】巻付け運転時の作用を説明する模式図。
【図１７】巻付け運転時の作用を説明する模式図。
【図１８】巻付け運転時の作用を説明する模式図。
【図１９】巻付け運転時の作用を説明する模式図。
【図２０】第２の実施の形態のＦＷ装置の模式正面図。
【図２１】別のしごき部材が待機位置に配置された状態の模式側面図。
【図２２】（ａ）は同じく部分模式断面図、（ｂ）はしごき部材が作用位置に配置された状態の模式側面図。
【図２３】従来技術の平面図。
【図２４】別の従来技術の模式斜視図。
【符号の説明】
１…フィラメントワインディング装置（ＦＷ装置）、３…巻付けヘッド、５…ヘリカル巻用ヘッド、６…フープ巻用ヘッド、２４ａ，２４ｂ…ヘリカル巻部を構成するガイド、２９，３０…ヘリカル巻用開繊部、２９ａ，３０ａ…凹凸、３３，６７…しごき部材、３３ａ…押圧部、３７，３８…フープ巻部を構成するガイド、４１…フープ巻用開繊部、４２…第１の開繊部材、４３…第２の開繊部材、４３ａ…係合バー、４５…アクチュエータとしてのシリンダ、４７…ロータリアクチュエータ、４７ａ…軸、４８…樹脂含浸装置、５０…含浸ローラ、６０…退避機構、６１…ヘリカル巻層、６２…フープ巻層、６３…渡り糸、６４…ＦＲＰ製パイプ、６５…絞出し糸巻付け用ヘッド、６６…押圧部としての押圧部材、Ｍ…マンドレル、Ｒ…繊維束。
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＦＲＰ製パイプ及びフィラメントワインディング装置に係り、詳しくはヘリカル巻層及びフープ巻層を有するＦＲＰ製パイプと、そのパイプの製造に好適なフィラメントワインディング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製のパイプや容器を効率よく形成する方法としてフィラメントワインディング法がある。フィラメントワインディング法では一般に、マンドレルの胴部両端に突設された軸部を把持して所定の速度でマンドレルを回転させるチャック機構と、該マンドレルの胴部に対して樹脂を含浸させた繊維束（糸条）を巻き付ける繊維供給機構とを備えたフィラメントワインディング装置が使用されている。そして、前記フィラメントワインディング装置においては、生産性を高めるためと製品の物性を高めるために、繊維束を扁平にして拡げた状態でマンドレルに巻き付けることが望ましい。
【０００３】特開平１１−２８６０５６号公報にはマンドレルへの繊維巻付け角度を変えても繊維束を開繊した状態（幅を拡げた状態）でマンドレルに巻き付けることができる装置が提案されている。この装置は、図２３に示すように、軸方向への往復移動及び回転駆動されるマンドレル９１に対して、樹脂含浸槽９２と、樹脂含浸槽９２からマンドレル９１へと繊維束９３を、その外周面に沿わせて案内する案内ロール９４とが相対移動可能に設置されている。樹脂含浸槽９２及び案内ロール９４は支軸９５に支持された支持台９６上に配設されている。そして、マンドレル９１に巻き付ける繊維束９３の角度に対応して樹脂含浸槽９２及び案内ロール９４の位置を移動させ、樹脂含浸槽９２から案内ロール９４を経てマンドレル９１に巻き付けられる繊維束９３の糸道を真っ直ぐにすることができるように構成されている。
【０００４】また、特開平８−２７６５０４号公報には多数本の繊維束９３を同時にマンドレル９１に巻き付けることを可能にするため、図２４に示すように、多数のスリット９７ａを備えたフィードアイ９７を設けた装置が開示されている。この装置では、フィードアイ９７は台板９８上に固定され、台板９８はスリット９７ａに送られてくる繊維束９３の方向の軸線の周り及び該繊維束９３を含む面に垂直な軸心の周りにそれぞれ回動可能に構成されている。
【０００５】また、特開平６−２５４９７４号公報には、マンドレルに巻き付けられた樹脂含浸繊維束を、円弧面を有するパッドでしごいて、脱泡と過剰の樹脂の除去とを行う装置が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】特開平１１−２８６０５６号公報の装置は多数本同時に巻き付ける場合に関しては考慮がなされていない。また、特開平８−２７６５０４号公報の装置では、多数本のヘリカル巻は可能であるが、マンドレル９１に巻き付けられる繊維束９３はマンドレル９１の軸線方向に並んで配列された状態で巻き付けられる。その結果、繊維束９３をマンドレル９１の端部で折り返すように巻き付ける際に、台板９８及びその駆動部がマンドレル９１の端部よりその長手方向において大幅にはみ出す位置まで移動する状態となり、往復移動するための広いスペースを確保する必要がある。
【０００７】また、フィラメントワインディングでＦＲＰ製のパイプを製造する際、製品に要求される性能（物性）によっては、ヘリカル巻だけでなく、ヘリカル巻を行った後、その上にフープ巻を行ったり、フープ巻を行った後、さらにヘリカル巻きを行う場合がある。前記従来の装置では、このようなヘリカル巻とフープ巻の配列切替を行うことができない。そして、フープ巻を行う場合もパイプの全長に亘ってフープ巻を行うのではなく、パイプの両端寄りの部分に形成する場合がある。その場合、一端側のフープ巻を行った後、他端側のフープ巻を行う際、繊維束を切断せずに、渡り糸としてヘリカル巻の上に巻き付けた後、他端側のフープ巻を形成するのが生産性向上の観点から望ましい。そして、フープ巻を形成した後、更にその上にヘリカル巻を行う場合がある。
【０００８】特開平６−２５４９７４号公報に開示された装置では、パッドはマンドレルの周方向の一部にのみ対応して配置されているため、樹脂の除去効果が小さい。また、フィラメントワインディング法で高い繊維体積含有率（Ｖｆ）のＦＲＰ製パイプを製造する場合、繊維束に含浸された余分な樹脂を絞り出すため、樹脂が含浸された繊維束の巻付けが終了した後、最外層に樹脂の含浸されていないポリエステル繊維等の有機繊維を巻き付ける方法がある。この場合、前記渡り糸の巻付け角度を任意の角度にすると、前記有機繊維を巻き付けた状態で、渡り糸が目立ち外観上好ましくないという問題がある。
【０００９】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その第１の目的はヘリカル巻層及び両端にフープ巻層を備えていても生産性を向上することができるＦＲＰ製パイプを提供することにある。また、第２の目的は前記ＦＲＰ製パイプを製造するのに好適なフィラメントワインディング装置を提供することにある。また、第３の目的はさらに繊維束に含浸された余分な樹脂を効果的に除去できるフィラメントワインディング装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記第１の目的を達成するため請求項１に記載の発明では、複数層積層形成されたヘリカル巻層の上の両端側にパイプの軸方向に対する強化繊維の巻付け角度がほぼ９０度となるフープ巻層がそれぞれ形成されたＦＲＰ製パイプであって、前記両端側に形成されたフープ巻層を構成する強化繊維は、連続する繊維で形成されている。従って、この発明のＦＲＰパイプは、両端にフープ巻層を備えていても、製造する際に片側のフープ巻層を形成した後、繊維束を切断せずに他方の巻付け位置からフープ巻を開始できるので生産性を向上することができる。
【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記両端側に形成されたフープ巻層間に連続する渡り糸は、前記ヘリカル巻層を構成する強化繊維の巻付け角度と同じ角度で巻き付けられている。従って、この発明では、最外層に樹脂の含浸されていない有機繊維を巻き付けた場合でも、渡り糸が目立たず外観が良好になる。
【００１２】第２の目的を達成するため、請求項３に記載の発明では、マンドレル又は被糸条巻付け部材（以下、マンドレル等と称す）を支持して回転させながら、マンドレル等の表面に樹脂が含浸された繊維束を、該マンドレル等の軸方向に往復移動する巻付けヘッドを介して巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、前記巻付けヘッドは複数本の繊維束を同時に前記マンドレル等に対してヘリカル巻で巻付け可能とするため、該マンドレル等の周方向に沿って配列された複数のガイドを備えたヘリカル巻部と、繊維束を前記マンドレル等に対してフープ巻で巻付け可能とするためのガイドを備えたフープ巻部と、前記ヘリカル巻用の繊維束を開繊するヘリカル巻用開繊部と、前記フープ巻用の繊維束を開繊するフープ巻用開繊部とを備えている。なお、繊維束を開繊するとは、繊維束の幅を拡げて扁平にすることを意味する。
【００１３】この発明では、ヘリカル巻を行う場合はヘリカル巻用開繊部で開繊された繊維束がマンドレル又は被糸条巻付け部材にヘリカル巻で巻き付けられ、フープ巻を行う場合はフープ巻用開繊部で開繊された繊維束がマンドレル等にフープ巻で巻き付けられる。従って、いずれの巻付け方法においても繊維束が確実に開繊された状態で、マンドレル等に巻き付けられる。また、ヘリカル巻を行う場合、繊維束はマンドレル等の周方向に沿って配列された複数のガイドを経て供給されるため、繊維束をマンドレル等の端部で折り返すように巻き付ける際に、巻付けヘッドがマンドレル等の端部よりその長手方向において大幅にはみ出す位置まで移動することを回避できる。
【００１４】請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、前記巻付けヘッドとして前記ヘリカル巻部を備えたヘリカル巻用ヘッドと、前記フープ巻部を備えたフープ巻用ヘッドとを備え、該ヘリカル巻用ヘッドとフープ巻用ヘッドとが一体的な移動と、独立した状態での移動とが可能に構成されている。
【００１５】フィラメントワインディング装置ではマンドレル等に巻き付けられる繊維束（糸条）の巻始め端部を、巻付けに支障のないように一時固定するとともに、巻終わり端部を硬化処理まで弛まないようにマンドレル等に固定するとともに所定の長さに切断する端部処理が必要になる。この処理は人手で行ってもよいが、処理装置を設けて省力化することが望ましい。端部処理装置をフィラメントワインディング装置の片側にのみ設けた場合、ヘリカル巻用ヘッドとフープ巻用ヘッドとがそれぞれ単独に移動可能な構成では、ヘリカル巻を行った後にフープ巻を行う際、ヘリカル巻用ヘッドと、フープ巻用ヘッドとが干渉しないように移動させる駆動部の無駄な駆動が必要になる。しかし、この発明では、ヘリカル巻用ヘッドとフープ巻用ヘッドとが、一体的にも移動可能なため、前記駆動部の無駄な駆動をせずにヘリカル巻及びフープ巻を行うことができる。
【００１６】請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、前記ヘリカル巻用ヘッド及びフープ巻用ヘッドは、それぞれ各ヘッドが前記マンドレル等に沿って移動する際に、前記マンドレル等上の樹脂含浸繊維束に圧接可能な押圧部を有するしごき部材を備えている。この発明では、マンドレル等に巻き付けられた繊維束の余分な樹脂がしごき部材により除去される。
【００１７】第３の目的を達成するため、請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の発明において、前記しごき部材は複数設けられるとともに、複数のしごき部材の押圧部により前記マンドレル等の全周を囲繞可能に構成されている。この発明では、しごき部材による余分な樹脂の除去効果が向上する。
【００１８】請求項７に記載の発明では、請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記ヘリカル巻用ヘッド及びフープ巻用ヘッドには、互いに対向する位置に前記ヘリカル巻用開繊部として互いに遊嵌可能なリング状の凹凸が設けられている。この発明では、周方向に配列されたガイドを経て案内される複数本の繊維束の開繊を簡単な構成で行うことができる。
【００１９】請求項８に記載の発明では、請求項４〜請求項６のいずれか一項に記載の発明において、前記フープ巻用ヘッドには、前記フープ巻用開繊部として、繊維束を屈曲状態で案内するように前記マンドレル等の軸方向と平行に延びる少なくとも一対の係合バーを有する開繊部を備えている。この発明では、フープ巻用の繊維束の開繊を簡単な構成で行うことができる。
【００２０】請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の発明において、前記フープ巻用開繊部は前記フープ巻用ヘッドの移動方向と直交する面内に配置されるとともにアクチュエータにより該ヘッドの移動方向において配置位置変更可能に設けられたほぼ四角環状の第１の開繊部材と、前記第１の開繊部材の内側に配置されるとともに前記ヘッドの移動方向に延びる軸を有するロータリアクチュエータにより回動可能に設けられたほぼ四角環状の第２の開繊部材とを備え、両開繊部材の配置位置を変更することにより、繊維束をフープ巻に適した状態と、ヘリカル巻に適した状態とに開繊可能に構成されている。
【００２１】この発明では、渡り糸をマンドレル等に巻き付ける場合あるいはヘリカル巻を行う際は、第１の開繊部材が作用位置に配置され、フープ巻用開繊部に供給される繊維束が、第１及び第２の開繊部材との共同作用によりヘリカル巻に適した開繊状態となる。一方、第１の開繊部材が退避位置に配置されて、第２の開繊部材がマンドレル等の軸方向と平行に延びる部分で繊維束に作用する状態では、フープ巻に適した開繊状態となる。従って、渡り糸を適正な開繊状態で巻き付けることができる。
【００２２】請求項１０に記載の発明では、請求項９に記載の発明において、前記フープ巻用ヘッドが前記マンドレル又は被糸条巻付け部材に渡り糸を巻き付ける際、その巻付け角度がヘリカル巻の巻付け角度と同じになるように前記フープ巻用ヘッドを移動させる制御部を備えた。この発明では、渡り糸をヘリカル巻の巻付け角度と同じ角度で巻き付けることができる。
【００２３】請求項１１に記載の発明では、請求項３〜請求項１０のいずれか一項に記載の発明において、前記フィラメントワインディング装置は、１個の含浸ローラでヘリカル巻用の繊維束と、フープ巻用の繊維束とに樹脂の含浸を行い、ヘリカル巻用の繊維束及びフープ巻用の繊維束の少なくとも一方を、前記含浸ローラと接触しない位置に一時的に退避させる退避機構を有する樹脂含浸装置を備えている。
【００２４】この発明では、繊維束が含浸ローラと接触しつつ樹脂含浸装置を通過することにより、樹脂が含浸された状態でマンドレル等に巻き付けられる。ヘリカル巻を行う場合は、フープ巻用の繊維束が含浸ローラと接触しない位置に退避させられ、フープ巻を行う場合は、ヘリカル巻用の繊維束が含浸ローラと接触しない位置に退避させられる。フープ巻用ヘッドがフープ巻とヘリカル巻との両方の巻付けが可能な場合は、ヘリカル巻用の繊維束のみが含浸ローラと接触しない位置に退避させられる。その結果、ヘリカル巻用の繊維束とフープ巻用の繊維束について、同じ樹脂含浸装置で樹脂を含浸させることができ、それぞれ専用の樹脂含浸装置を設ける場合に比較してフィラメントワインディング装置全体としてコンパクトにできる。
【００２５】請求項１２に記載の発明では、請求項３〜請求項１１のいずれか一項に記載の発明において、前記フィラメントワインディング装置は、前記ヘリカル巻用ヘッド及びフープ巻用ヘッドによるヘリカル巻及びフープ巻が形成された後、前記マンドレル等に巻き付けられた繊維層の上に、繊維層に含まれる余分な樹脂を絞り出すための糸を巻き付ける絞出し糸巻付け用ヘッドを備えている。この発明では、高い繊維体積含有率のＦＲＰ製パイプを容易に製造することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発明を両端側にフープ巻層が形成されるとともに、フープ巻層を構成する強化繊維が連続する繊維で形成されているＦＲＰ製パイプを製造するフィラメントワインディング装置（以下、ＦＷ装置と称す）に具体化した第１の実施の形態を図１〜図１９に従って説明する。
【００２７】図１（ａ）はＦＷ装置の模式正面図であり、図１（ｂ）はＦＷ装置で製造されるＦＲＰ製パイプのヘリカル巻層を示す模式正面図であり、図１（ｃ）は同じくフープ巻層と渡り糸を示す模式正面図である。
【００２８】図１（ａ）に示すように、ＦＷ装置１は左右一対のチャック部２と、チャック部２に支持されたマンドレルＭの軸方向に往復移動する巻付けヘッド３とを備えている。マンドレルＭは胴部Ｍａの両端に突設された一対の軸部Ｍｓが、チャック部２に把持された回転軸４に連結固定されるようになっている。マンドレルＭの胴部Ｍａの両端部には、周方向に沿って所定の等ピッチで規制部としての多数のピンＰが着脱可能に突設されている。なお、図では上端及び下端に突設されたピンＰのみ図示している。
【００２９】巻付けヘッド３はヘリカル巻用ヘッド５とフープ巻用ヘッド６とを備え、ヘリカル巻用ヘッド５とフープ巻用ヘッド６とが一体的な移動と、独立した状態での移動とが可能に構成されている。図示しない機台フレームには、レール７がマンドレルＭの軸方向に延設され、ヘリカル巻用ヘッド５及びフープ巻用ヘッド６は、レール７上にスライド可能に設けられたスライダ８上に固定されている。
【００３０】図２は巻付けヘッド３と巻付けヘッド３を移動させる駆動部の関係を示す模式平面図、図３は同じくその一部破断模式側面図である。図２及び図３に示すように、レール７の後方には両ヘッド５，６を移動させる駆動部が設けられている。機台フレームには、図２及び図３に示すように、レール７と平行にボールねじ機構のねじ軸９（ねじの図示略）が設けられている。ねじ軸９は図示しないサーボモータにより正逆回転駆動されるようになっている。ボールねじ機構のボールナット１０（図３にのみ図示）には、ねじ軸９と平行に設けられたガイドレール１１（図３にのみ図示）と係合して摺動可能なガイド部材１０ａ（図３にのみ図示）が装備されている。また、ボールナット１０には支持プレート１２が水平に固定されている。そして、支持プレート１２はねじ軸９の回転に伴い、その回転速度に対応した速度でレール７に沿って移動される。
【００３１】支持プレート１２上には支持ブロック１２ａ等を介して２個のシリンダ１３，１４がレール７と直交する方向に延びるように固定されている。両シリンダ１３、１４のピストンロッド１３ａ，１４ａには連結部を構成する連結ロッド１５ａ，１５ｂが、ピストンロッド１３ａ，１４ａと同軸上に延びるように固定されている。両ヘッド５，６には、ピストンロッド１３ａ，１４ａの突出状態において連結ロッド１５ａ，１５ｂと嵌合可能な係合穴５ａ，６ａ（図２にのみ図示）が形成されている。そして、連結ロッド１５ａ，１５ｂが係合穴５ａ，６ａと係合した状態でねじ軸９が回転されることにより、支持プレート１２と共に両ヘッド５，６がレール７に沿って移動される。ねじ軸９の正転時にヘッド５，６は図１及び図２の左方へ移動され、逆転時に右方へ移動される。
【００３２】図１（ａ）に示すように、回転軸４側にはマンドレルＭに巻き付けられる繊維束（糸条）の巻始め端部を、巻付けに支障のないように一時固定し、巻終わり端部を硬化処理まで弛まないようにマンドレルＭに固定するとともに所定の長さに切断する端部処理装置１６が配設されている。端部処理装置１６は回転軸４に相対回転可能に支持された円筒状の支持体に固定された固定把持部材１７ａと、該支持体に摺動可能に支持された可動把持部材１７ｂとを備えている。可動把持部材１７ｂはエアシリンダ１８により、固定把持部材１７ａと共同して繊維束を把持する把持位置（図１（ａ）の状態）と、該把持位置から反マンドレル側へ移動した解放位置（図１７（ｂ）の状態）とに移動配置されるようになっている。固定把持部材１７ａにはその外周に多数のピンが放射方向に突設されている。
【００３３】図１（ａ）等に示すように、回転軸４の大径部４ａには、切断補助部４ｂが固定されている。切断補助部４ｂは放射状に突設された多数の係止部を備えている。切断補助部４ｂの上方には回転カッタ１９が、待機位置（図１（ａ）の状態）と切断位置（図１７（ａ）の状態）との間で昇降可能に設けられている。なお、図１R>１（ａ）等において、固定把持部材１７ａ及び可動把持部材１７ｂは断面を図示しているが、ハッチングは省略している。
【００３４】図４は両ヘッド５，６が一体的に移動する際の両ヘッド５，６の位置関係を示す一部破断模式正面図であり、図５（ａ）はフープ巻用ヘッド６の、図５（ｂ）はヘリカル巻用ヘッド５のそれぞれ一部破断模式正面図である。また、図６（ａ）はヘリカル巻用ヘッド５の模式右側面図であり、図７（ａ）は同じく模式左側面図であり、図８はフープ巻用ヘッド６の模式右側面図であり、図９は同じく模式左側面図である。
【００３５】図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、ヘリカル巻用ヘッド５にはマンドレルＭに貫通される孔２０ａを有する支持板２０が設けられている。図６（ａ）及び図７（ａ）に示すように、支持板２０は取付けブロック２１，２２に対して、上下方向の位置調整可能にボルト２３により固定されている。図５（ｂ）及び図７（ａ）に示すように、支持板２０には複数本の繊維束を同時にマンドレルＭに対してヘリカル巻で巻付け可能とするため、フープ巻用ヘッド６と対向する側に、複数のガイド２４ａ，２４ｂがマンドレルＭの周方向に沿って配列された状態で設けられている。この実施の形態では２８本の繊維束を案内可能にそれぞれ２８個の大小２種のガイド２４ａ，２４ｂが２個の同心円上に配列されている。
【００３６】図７（ａ）に示すように、繊維束Ｒは全てヘリカル巻用ヘッド５の一方の側（連結ロッド１５ａと反対側）から供給されるため、支持板２０にはそれらの繊維束Ｒを前記各ガイド２４ａ，２４ｂに円滑に導くための補助ガイド２５，２６が設けられている。補助ガイド２５，２６は支持板２０の外側部に固定された取付けプレート２７，２８に固定されている。そして、後記する樹脂含浸装置で樹脂が含浸された繊維束Ｒの一部が補助ガイド２５を経て各ガイド２４ｂ，２４ａに案内され、他の繊維束Ｒは補助ガイド２５，２６を経て各ガイド２４ｂ，２４ａに案内される。図７（ｂ），（ｃ）に示すように、各ガイド２４ｂ，２４ａはリング状のガイド部を有する。図７（ａ）では各ガイドに２４ａ，２４ｂ及び補助ガイド２５，２６は断面を示しているが、ハッチングは省略している。
【００３７】図５（ｂ）及び図７（ａ）に示すように、支持板２０の各ガイド２４ｂ，２４ａが配列された側には、ガイド２４ａ，２４ｂより内側に円環状のヘリカル巻用開繊部２９が設けられている。ヘリカル巻用開繊部２９にはリング状の凹凸２９ａが形成されている。図４に示すように、フープ巻用ヘッド６にもヘリカル巻用開繊部２９と対向する位置にヘリカル巻用開繊部３０が配設され、ヘリカル巻用開繊部３０には前記凹凸２９ａと互いに遊嵌可能なリング状の凹凸３０ａが設けられている。図５（ｂ）に示すように、支持板２０のフープ巻用ヘッド６側の面からの突出量は、ヘリカル巻用開繊部２９＞ガイド２４ａ＞ガイド２４ｂの順に小さく設定されている。なお、図７（ａ）、図８、図１２（ｂ）及び図１３１３（ｂ）ではリング状の凹凸２９ａ，３０ａの図示を省略している。
【００３８】図５（ｂ）及び図６（ａ）に示すように、支持板２０の反フープ巻用ヘッド６側にはマンドレルＭから等間隔で、かつ周方向の間隔も同じとなる３か所にエアシリンダ３１が固定されている。エアシリンダ３１はピストンロッド３１ａがマンドレルＭの中心に向かって延びるように固定され、ピストンロッド３１ａの先端に支持ブラケット３２を介してしごき部材３３が固定されている。取付けブロック２１にはエアシリンダ３１と対応する位置に凹部２１ａが形成され、エアシリンダ３１との干渉を回避するようになっている。
【００３９】しごき部材３３はマンドレルＭ上の樹脂含浸繊維束Ｒに圧接可能な円弧面状の押圧部３３ａを有し、この実施の形態では３個のしごき部材３３の押圧部３３ａによりマンドレルＭの全周を囲繞可能に構成されている。各しごき部材３３はピストンロッド３１ａの没入状態で図６（ａ）等に示す待機位置に配置され、ピストンロッド３１ａの突出状態で押圧部３３ａがマンドレルＭ上の樹脂含浸繊維束Ｒに圧接可能な作用位置に配置される。
【００４０】各押圧部３３ａは１／３円弧より長く形成されているため、各しごき部材３３を同じ厚さの平板で形成した場合は、作用位置で互いに干渉しないようにマンドレルＭの軸方向にずらして配置する必要がある。その場合、各エアシリンダ３１の取付け位置をマンドレルＭの軸方向にずらした状態に配置する必要がある。しかし、この実施の形態では図６（ｂ）に示すように、しごき部材３３は両側にその厚さが中央部のほぼ１／２となる段差３３ｂを有し、かつ段差３３ｂの位置が互いに反対側となるように形成されている。そして、各しごき部材３３が作用位置に配置された状態で、図１５（ｂ）に示すように、隣接するしごき部材３３の一部がマンドレルＭの軸方向に重なる状態で干渉を避けるように形成されている。なお、図６（ｂ）は、しごき部材３３を押圧部３３ａと反対側から見た図である。
【００４１】図８及び図９に示すように、フープ巻用ヘッド６にはマンドレルＭに貫通される孔３４ａを有する支持板３４が設けられている。支持板３４は取付けブロック３５，３６に対して、上下方向の位置調整可能にボルト２３により固定されている（取付けブロック３６についてはボルト２３の図示略）。図５（ａ）及び図８に示すように、支持板３４にはヘリカル巻用開繊部２９と対向する位置にヘリカル巻用開繊部３０が固定されている。
【００４２】図５（ａ）に示すように、支持板３４には支持板３４のヘリカル巻用ヘッド５側の面よりヘリカル巻用ヘッド５側において、繊維束ＲをマンドレルＭに案内するガイド３７，３８が設けられている。ガイド３７，３８はマンドレルＭの軸心を含む鉛直面上に位置する対称位置に、支持板３４に固定された支持片３９，４０を介して取り付けられている。
【００４３】図５（ａ）及び図８，９に示すように、支持板３４にはガイド３８とヘリカル巻用開繊部３０との間の対称位置に、繊維束Ｒをフープ巻に適した状態と、ヘリカル巻に適した状態とに開繊可能に構成されたフープ巻用開繊部４１が１個ずつ設けられている。フープ巻用開繊部４１は、フープ巻用ヘッド６の移動方向と直交する面内に配置されたほぼ四角環状の第１の開繊部材４２と、第１の開繊部材４２の内側に配置されるとともにマンドレルＭの軸方向と平行に延びるほぼ四角環状の第２の開繊部材４３とを備えている。
【００４４】支持板３４の上部及び下部のほぼ中央に切欠き部３４ｂが形成されている。切欠き部３４ｂと対応する位置には支持ブラケット４４が固定され、支持ブラケット４４には第１の開繊部材４２をフープ巻用ヘッド６の移動方向において配置位置変更可能とするアクチュエータとしてのシリンダ４５が固定されている。第１の開繊部材４２はシリンダ４５のピストンロッドに固定された支持片４６に固着され、シリンダ４５の作動により、図５（ａ）に示す繊維束Ｒをヘリカル巻に適した状態に案内する作用位置と、図１３（ａ）に示す繊維束Ｒと係合しない位置とに配置されるようになっている。
【００４５】第２の開繊部材４３は、マンドレルＭの軸方向と平行に延びる一対の係合バー４３ａを備え、支持板３４の反ヘリカル巻用ヘッド５側に固定されたロータリアクチュエータ４７の軸４７ａに固定されている。軸４７ａは支持板３４に形成された孔を貫通し、その先端に第２の開繊部材４３が固定されている。第２の開繊部材４３は、ロータリアクチュエータ４７の作動により、係合バー４３ａが繊維束Ｒと係合しない水平な位置と、水平位置から９０度以上回動されて係合バー４３ａが繊維束Ｒと係合して繊維束Ｒを屈曲状態で案内してフープ巻に適した状態に開繊する位置とに回動可能に設けられている。そして、フープ巻用開繊部４１は両開繊部材４２，４３の配置位置を変更することにより、繊維束Ｒをフープ巻に適した状態と、ヘリカル巻に適した状態とに開繊可能に構成されている。
【００４６】図９等に示すように、支持板３４の反ヘリカル巻用ヘッド５側には、マンドレルＭから等間隔で、かつ周方向の間隔も同じとなる３か所に、エアシリンダ３１が固定されている。そして、エアシリンダ３１のピストンロッド３１ａにヘリカル巻用ヘッド５に設けられたものと同じ構成のしごき部材３３が、支持ブラケット３２を介して固定されている。マンドレルＭの軸心と対応する高さ位置に設けられたエアシリンダ３１は、取付けブロック３５に形成された凹部３５ａに収容されている。
【００４７】ＦＷ装置１には、ヘリカル巻用ヘッド５に供給される繊維束Ｒと、フープ巻用ヘッド６に供給される繊維束Ｒとに１個の含浸ローラで樹脂の含浸を行う樹脂含浸装置を備えている。図１０及び図１１に示すように、樹脂含浸装置４８は、含浸槽４９内に一部が漬かる状態で含浸ローラ５０が回転可能に配設されている。含浸槽４９の外側の繊維束Ｒの供給方向の前後両側（図１０R>０，１１の左右両側）に、繊維束ガイド部５１，５２が配設されている。繊維束ガイド部５１，５２は含浸ローラ５０と平行に延びる上下一対のロッド５１ａ，５２ａと、ロッド５１ａ，５２ａと直交する状態に取り付けられたガイドピン５３とを備えている。
【００４８】含浸槽４９の上方にはローラ５４ａ，５４ｂが含浸ローラ５０と平行に含浸ローラ５０を挟んで配設されている。ローラ５４ａ，５４ｂは、図示しない繊維束供給部から繰り出された繊維束Ｒを、含浸ローラ５０に押圧可能な位置に配置されている。なお、含浸ローラ５０及びローラ５４ａ，５４ｂの支持ブラケット等は図示を省略している。
【００４９】含浸ローラ５０に対して繊維束Ｒの供給方向上流側（図１１の左側）に配置されたローラ５４ａと、含浸ローラ５０との間には、繊維束Ｒの下方において含浸ローラ５０と平行に延びるバー５５が配設されている。含浸槽４９の外側に立設された支柱５６に基端が回動可能に支持され、先端がシリンダ５７のピストンロッド５７ａに連結された回動レバー５８に、バー５５の基端が固定されている。バー５５はヘリカル巻用ヘッド５に供給される繊維束Ｒ（この実施の形態では２８本の繊維束Ｒ）と係合可能な長さに形成され、その先端と基端寄りの２か所にセパレートプレート５９が固定されている。そして、シリンダ５７の作動により、ヘリカル巻用ヘッド５に供給される繊維束Ｒと係合しない待機位置（図１１に実線で示す位置）と、該繊維束Ｒと係合して該繊維束Ｒを含浸ローラ５０と接触しない作用位置（図１１１１に鎖線で示す位置）とに配置可能となっている。バー５５、シリンダ５７及び回動レバー５８等により、ヘリカル巻用の繊維束及びフープ巻用の繊維束の少なくとも一方を、含浸ローラ５０と接触しない位置に一時的に退避させる退避機構６０が構成されている。なお、図１０R>０にはローラ５４ａ及び含浸ローラ５０に圧接されて開繊された状態の繊維束Ｒの一部をハッチングを付して示している。また、図１０においては樹脂含浸装置４８を、図１１より縮小した状態で示している。
【００５０】次に前記のように構成されたＦＷ装置１を使用してＦＲＰチューブ（例えば、プロペラシャフトのシャフト本体）を製造する製造方法を説明する。なお、図１６〜図１９では、断面のハッチングの図示を省略している。この実施の形態では樹脂として熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹脂）が使用され、繊維束Ｒとして炭素繊維のロービングが使用されている。
【００５１】先ず、マンドレルＭをチャック部２間に架設する。次に両ヘッド５，６を図１６（ａ）に示す基準位置（原位置）に配置する。繊維束Ｒの巻付けはヘリカル巻から行われるため、両ヘッド５，６は図４に示すように、両ヘッド５，６に設けられたヘリカル巻用開繊部２９，３０の凹凸２９ａ，３０ａが互いに遊嵌する位置関係で支持プレート１２に連結された状態に保持される。そして、図示しない繊維束供給部から繰り出された３０本の繊維束Ｒを、樹脂含浸装置４８を経て両ヘッド５，６に供給する。２８本の繊維束Ｒを図５（ｂ）及び図７（ａ）に示すように、ヘリカル巻用ヘッド５の補助ガイド２５，２６及びガイド２４ｂ，２４ａを経てヘリカル巻用開繊部２９へ案内し、孔２０ａを貫通させた後、端部処理装置１６の両把持部材１７ａ，１７ｂに把持させる。また、２本の繊維束Ｒを図５（ｂ）及び図８に示すように、フープ巻用ヘッド６のガイド３７，３８を経てフープ巻用開繊部４１へ案内し、さらにヘリカル巻用開繊部３０へ案内した後、端部処理装置１６の把持部材１７ａ，１７ｂに把持させる。これらの準備作業は作業者が手作業で行う。
【００５２】なお、樹脂含浸装置４８のバー５５は待機位置に配置され、全ての繊維束Ｒが含浸ローラ５０と接触する状態に保持されている。そして、図１０に鎖線で示すように、繊維束Ｒは開繊された状態で樹脂が含浸される。
【００５３】次にフープ巻用開繊部４１をヘリカル巻用の開繊に適した状態、即ち図１２（ａ），（ｂ）に示すように、第１の開繊部材４２を繊維束Ｒと係合する位置に、第２の開繊部材４３の係合バー４３ａを繊維束Ｒと係合しない位置に配置する。この状態では、ガイド３８からマンドレルＭに連なる繊維束Ｒは、第１の開繊部材４２で開繊されるとともに、ヘリカル巻用開繊部２９，３０によっても開繊されて、図１２（ａ），（ｂ）に示すようにヘリカル巻に適した開繊状態でマンドレルＭに巻き付けられる。なお、図１２（ａ）はフープ巻用ヘッド６が図の右側に向かって移動する際の巻付け状態を示している。
【００５４】また、各しごき部材３３は、図１５（ａ），（ｂ）に示すように、押圧部３３ａがマンドレルＭ上の繊維束Ｒに圧接可能な作用位置に配置される。そして、両ヘッド５，６を基準位置より図１６（ａ）の左方の巻付け開始位置（図１６（ｃ）に示す位置と同じ位置）に移動させた後、ＦＷ装置１によるヘリカル巻層の巻付け運転が開始される。即ち、チャック部２が回転駆動されてマンドレルＭが一定方向に回転されるとともに、両ヘッド５，６が巻付け開始位置から一体的に図１６R>６（ａ）の左側へ移動される。そして、繊維束供給部から順次繰り出されて樹脂含浸装置４８で樹脂が含浸された繊維束ＲがマンドレルＭ上にヘリカル巻で巻き付けられる。図１６（ｂ）に示すように、両ヘッド５，６の対向部がマンドレルＭの左端と対応する位置まで移動した時点で１層目のヘリカル巻層６１の配列が完了する。
【００５５】ヘリカル巻が行われる際、ヘリカル巻用ヘッド５に供給される繊維束Ｒは各ガイド２４ｂ，２４ａを経て、マンドレルＭの周方向においてほぼ等間隔の状態でヘリカル巻用開繊部２９，３０の凹凸２９ａ，３０ａへ案内される。そして、フープ巻用ヘッド６に供給された繊維束Ｒと同様にヘリカル巻に適した開繊状態でマンドレルＭに巻き付けられる。
【００５６】次に両ヘッド５，６が図１６（ｂ）の右側へ移動され、図１６（ｃ）に示すように、両ヘッド５，６の対向部がマンドレルＭの右端と対応する位置まで移動した時点で２層目のヘリカル巻層６１の配列が完了する。次に再び両ヘッド５，６が図１６（ｃ）の左側へ移動され、３層目のヘリカル巻層６１の配列が開始された後、図１７（ａ）に示すように回転カッタ１９が切断位置に配置され、端部処理装置１６に連なる繊維束Ｒの切断が開始される。そして、図１７（ａ）に示すように、両ヘッド５，６の対向部がマンドレルＭの左端と対応する位置まで移動して３層目のヘリカル巻層６１の配列が完了する時点までに繊維束Ｒの切断が完了する。
【００５７】切断完了後、回転カッタ１９が待機位置に移動されるとともに、可動把持部材１７ｂが解放位置に配置され、解放された繊維束Ｒの端部が図示しない除去装置により除去される。除去装置は吸引ノズルあるいは圧縮エアを噴射する噴射ノズルと、ブラシ又はスクレーパ等の掻取り部とを備えている。そして、除去装置の除去動作が開始された後、両ヘッド５，６が図１７（ａ）の右方に移動されて４層目のヘリカル巻層６１の配列が開始され、繊維束Ｒの除去完了後に両ヘッド５，６の対向部がマンドレルＭの右端と対応する位置まで移動して、４層目のヘリカル巻層６１の配列が完了した図１７（ｂ）の状態となる。
【００５８】次に図１７（ｃ）に示すように、ヘリカル巻用ヘッド５とフープ巻用ヘッド６との分離が行われる。詳述すると、図１７（ｂ）に示す位置において、フープ巻用ヘッド６と連結ロッド１５ｂとの連結が解除されるとともに、図示しないストッパがフープ巻用ヘッド６に嵌合された状態で支持プレート１２が移動され、ヘリカル巻用ヘッド５のみが右方の基準位置まで移動される。そして、その位置でヘリカル巻用ヘッド５と連結ロッド１５ａとの連結が解除されるとともに、図示しないストッパがヘリカル巻用ヘッド５に嵌合され、図１７（ｃ）に示す状態となる。
【００５９】次に両把持部材１７ａ，１７ｂ間に繊維束Ｒが巻き付けられた後、可動把持部材１７ｂが把持位置に移動される。また、フープ巻用ヘッド６と連結ロッド１５ｂとが対向する位置まで支持プレート１２が移動された後、フープ巻用ヘッド６と連結ロッド１５ｂとが再び連結されるとともに、図示しないストッパとの嵌合が解除され、フープ巻用ヘッド６が支持プレート１２と共に移動可能となる。そして、樹脂含浸装置４８のバー５５が作用位置に配置されて、ヘリカル巻用ヘッド５に連なる繊維束Ｒが含浸ローラ５０と接触しない位置に配置される。この状態でフープ巻用ヘッド６が図１７（ｃ）の左方へ移動される。また、回転カッタ１９によりマンドレルＭから端部処理装置１６に連なる繊維束Ｒが切断される。そして、図１８（ａ）に示すように、フープ巻用ヘッド６がフープ巻開始位置に到達するまでに、繊維束の切断が完了する。
【００６０】図１８（ａ）の状態で、フープ巻用開繊部４１がフープ巻用の開繊に適した状態、即ち図１３（ａ），（ｂ）に示すように、第１の開繊部材４２が繊維束Ｒと係合しない位置に、第２の開繊部材４３の一対の係合バー４３ａが繊維束Ｒと係合する位置に配置される。第２の開繊部材４３はロータリアクチュエータ４７により水平状態からほぼ１２０°回動されて該位置に配置される。また、第１の開繊部材４２はシリンダ４５の突出作動により該位置に配置される。
【００６１】次にマンドレルＭの回転速度は同じ状態で、フープ巻用ヘッド６がヘリカル巻時の移動速度より遅い速度で所定距離移動され、図１８（ｂ）に示すように左側の所定位置にフープ巻層６２が形成される。次にフープ巻用開繊部４１が再びヘリカル巻用の開繊、即ち渡り糸６３の開繊に適した状態に配置された後、図１８（ｂ）の位置から渡り糸６３の巻付け角度がヘリカル巻の巻付け角度と同じ角度となるような速度でフープ巻用ヘッド６が右側に移動される。そして、図１８（ｃ）に示すように、渡り糸６３がヘリカル巻の巻付け角度と同じ角度で巻き付けられて、フープ巻用ヘッドが右側フープ巻開始位置まで移動される。
【００６２】次にフープ巻用開繊部４１が再びフープ巻用の開繊に適した状態に配置された後、右側のフープ巻が形成される。そして、右側のフープ巻が完了して、フープ巻用ヘッド６が図１９（ａ）に示す位置に配置される。この状態でフープ巻用ヘッド６と連結ロッド１５ｂとの連結が解除されるとともに、図示しないストッパがフープ巻用ヘッド６に嵌合された状態で支持プレート１２が移動され、連結ロッド１５ａがヘリカル巻用ヘッド５と対向する位置で停止される。その位置でヘリカル巻用ヘッド５と連結ロッド１５ａとが連結された後、ヘリカル巻用ヘッド５が図１９（ｂ）に示すフープ巻用ヘッド６との連結位置に配置される。そして、連結ロッド１５ｂがフープ巻用ヘッド６と連結され、フープ巻用開繊部４１が再びヘリカル巻用の開繊に適した状態に配置された後、前記と同様にヘリカル巻が行われる。即ち、両ヘッド５，６が前記と同様に左方向に移動されて５層目のヘリカル巻層６１が形成され、その後、再び右方向に移動されて図１９（ｃ）に示す基準位置に配置された状態で６層目のヘリカル巻層６１の巻付けが完了する。
【００６３】なお、図１７（ｃ）、図１８（ａ）〜（ｃ）、図１９（ａ），（ｂ）ではヘリカル巻層６１の図示を省略している。次に端部処理装置１６により前記と同様にして繊維束Ｒの端部の処理が行われた後、マンドレルＭがチャック部２及び回転軸４から取り外され、さらにピンＰがマンドレルＭから取り外され、繊維層とともにマンドレルＭが加熱炉に入れられ、所定温度で樹脂が硬化されてＦＲＰ製パイプが、マンドレルＭ上に形成される。冷却後、ＦＲＰ製パイプの両端がピンＰの抜き跡の列より内側において切断された後、マンドレルＭからＦＲＰ製パイプが取り外されて、所定寸法の長さのプロペラシャフトのシャフト本体が形成される。
【００６４】ヘリカル巻が行われる際、マンドレルＭに巻き付けられた繊維束Ｒが両ヘッド５，６の移動方向後側に配置されたしごき部材３３の押圧部３３ａによりしごかれるため、繊維束Ｒに含浸された余分な樹脂が除去される。フープ巻の際は、しごき部材３３によるしごき作用はほとんどないが、しごき部材３３を退避位置に配置せずにフープ巻をおこなっても支障はない。
【００６５】前記のようにして製造されたＦＲＰ製パイプ６４は、図１（ｂ）に示すようなヘリカル巻層６１と、巻き付け方向が対称なヘリカル巻層６１とが複数層積層されるとともに、図１（ｃ）に示すように、その両端側に形成されたフープ巻層６２を備えている。両側のフープ巻層６２は渡り糸６３により連結されている。なお、図１（ｂ）はヘリカル巻層６１の一例を示す模式図、図１（ｃ）はフープ巻層６２を示す模式図であり、図１（ｃ）ではヘリカル巻層６１の図示を省略している。
【００６６】この実施の形態では以下の効果を有する。
（１） ＦＲＰ製パイプ６４は、ヘリカル巻層６１の両端側に形成されたフープ巻層６２を構成する強化繊維（繊維束Ｒ）が連続する繊維で形成されている。従って、両端にフープ巻層６２を備えていても、製造する際に片側のフープ巻層６２を形成した後、繊維束Ｒを切断せずに他方の巻付け位置からフープ巻を開始できるので生産性を向上させることができる。
【００６７】（２） 両端側に形成されたフープ巻層６２間に連続する渡り糸６３は、ヘリカル巻層６１を構成する強化繊維（繊維束Ｒ）の巻付け角度と同じ角度で巻き付けられている。従って、最外層に樹脂の含浸されていない有機繊維を巻き付けた場合でも、渡り糸６３が目立たず外観が良好になる。
【００６８】（３） ＦＷ装置１は、複数本の繊維束Ｒを同時に開繊するヘリカル巻用開繊部２９を備え、マンドレルＭに対してヘリカル巻で巻付け可能とするヘリカル巻用ヘッド５と、フープ巻用開繊部４１を備え、マンドレルＭに対してフープ巻で巻付け可能とするフープ巻用ヘッド６とを備えている。従って、ヘリカル巻及びフープ巻のいずれの巻付け方法においても繊維束Ｒが確実に開繊された状態で、マンドレルＭに巻き付けられる。また、ヘリカル巻を行う場合、繊維束ＲはマンドレルＭの周方向に沿って配列された複数のガイド２４ｂ，２４ａを経て供給されるため、繊維束ＲをマンドレルＭの端部で折り返すように巻き付ける際に、巻付けヘッドがマンドレルＭの端部よりその長手方向において大幅にはみ出す位置まで移動することを回避できる。
【００６９】（４） 巻付けヘッド３としてヘリカル巻部を備えたヘリカル巻用ヘッド５と、フープ巻部を備えたフープ巻用ヘッド６とを備え、ヘリカル巻用ヘッド５とフープ巻用ヘッド６とが一体的な移動と、独立した状態での移動とが可能に構成されている。従って、マンドレルＭに巻き付けられる繊維束Ｒの巻始め端部と、巻終わり端部とを処理する端部処理装置１６をＦＷ装置１の片側にのみ設けた場合でも、駆動部の無駄な駆動をせずにヘリカル巻用ヘッド５と、フープ巻用ヘッド６とが干渉しない状態でヘリカル巻及びフープ巻を行うことができる。
【００７０】（５） ヘリカル巻用ヘッド５及びフープ巻用ヘッド６は、それぞれ各ヘッドがマンドレルＭに沿って移動する際に、マンドレルＭ上の樹脂含浸繊維束に圧接可能な押圧部３３ａを有するしごき部材３３を備えている。従って、マンドレルＭに巻き付けられた繊維束Ｒの余分な樹脂を、各ヘッド５，６の移動に伴ってしごき部材３３により自動的に除去することができるとともに、脱泡を行うこともできる。
【００７１】（６） しごき部材３３は複数設けられるとともに、複数のしごき部材３３の押圧部３３ａによりマンドレルＭの全周を囲繞可能に構成されている。従って、しごき部材３３による余分な樹脂の除去効果が向上する。
【００７２】（７） ヘリカル巻用ヘッド５及びフープ巻用ヘッド６には、互いに対向する位置にヘリカル巻用開繊部２９，３０として互いに遊嵌可能なリング状の凹凸２９ａ，３０ａが設けられている。従って、周方向に配列されたガイド２４ｂ，２４ａを経て案内される複数本の繊維束Ｒの開繊を簡単な構成で行うことができる。
【００７３】（８） フープ巻用ヘッド６には、フープ巻用開繊部４１として、繊維束Ｒを屈曲状態で案内するようにマンドレルＭの軸方向と平行に延びる少なくとも一対の係合バー４３ａを有する開繊部（第２の開繊部材４３）を備えている。従って、フープ巻用の繊維束Ｒの開繊を簡単な構成で行うことができる。
【００７４】（９） フープ巻用開繊部４１はフープ巻用ヘッド６の移動方向と直交する面内に配置された四角環状の第１の開繊部材４２と、第１の開繊部材４２の内側に配置されるとともに、該開繊部材４２と直交するほぼ四角環状の第２の開繊部材４３とを備えている。そして、両開繊部材４２，４３の配置位置を変更することにより、繊維束Ｒをフープ巻に適した状態と、ヘリカル巻に適した状態とに開繊可能に構成されている。従って、渡り糸６３を適正な開繊状態でマンドレルＭに巻き付けることができる。また、フープ巻用ヘッド６をヘリカル巻用ヘッド５と一体的に移動させて適正な開繊状態でヘリカル巻を行うこともできる。
【００７５】（１０） フープ巻用ヘッド６がマンドレルＭに渡り糸６３を巻き付ける際、その巻付け角度がヘリカル巻の巻付け角度と同じになるようにフープ巻用ヘッド６を移動させる制御部を備えている。従って、渡り糸６３を簡単にヘリカル巻の巻付け角度と同じ角度で巻き付けることができる。
【００７６】（１１） ＦＷ装置１は、１個の含浸ローラ５０でヘリカル巻用の繊維束Ｒと、フープ巻用の繊維束Ｒとに樹脂の含浸を行い、ヘリカル巻用の繊維束を含浸ローラ５０と接触しない位置に一時的に退避させる退避機構６０を有する樹脂含浸装置４８を備えている。従って、フープ巻を行う場合に、ヘリカル巻用の繊維束Ｒを含浸ローラ５０と接触しない位置に退避させて、ヘリカル巻用の繊維束Ｒに無理な力が作用しない状態に保持できる。その結果、ヘリカル巻用及びフープ巻用の繊維束Ｒについて、１個の樹脂含浸装置４８で樹脂を含浸させることができ、それぞれ専用の樹脂含浸装置を設ける場合に比較してＦＷ装置全体としてコンパクトにできる。
【００７７】（１２） 複数のしごき部材３３の押圧部３３ａによりマンドレルＭの全周を囲繞可能に構成し、各しごき部材３３は両側にその厚さが中央部のほぼ１／２となる段差３３ｂを有し、かつ段差３３ｂの位置が互いに反対側となるように形成されている。従って、各しごき部材３３が作用位置に配置された状態で、隣接するしごき部材３３の一部がマンドレルＭの軸方向に重なる状態で干渉を回避でき、しごき部材３３及びその駆動部（エアシリンダ３１）を配設するためのスペースを小さくできる。
【００７８】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形態を図２０に従って説明する。この実施の形態ではＦＷ装置１がヘリカル巻用ヘッド５及びフープ巻用ヘッド６の他に、第３の巻付けヘッドを備えている点と、マンドレルＭの両側に端部処理装置１６を備えている点とが大きく異なっている。前記実施の形態と同一部分は同一符号を付して詳しい説明を省略する。なお、第３の巻付けヘッド側の回転カッタ１９は図示を省略している。
【００７９】前記第３の巻付けヘッドは、ヘリカル巻及びフープ巻が形成された後、マンドレルＭに巻き付けられた繊維層の上に、繊維層に含まれる余分な樹脂を絞り出すための糸を巻き付ける絞出し糸巻付け用ヘッドである。絞出し糸巻付け用ヘッド６５はフープ巻用ヘッド６と基本的に同様に構成されているが、ヘリカル巻用開繊部３０及びしごき部材３３を備えていない。また、開繊部は必ずしも必要ではないが、フープ巻用に適した開繊が可能な開繊部として、第２の開繊部材４３を備えている。絞出し糸巻付け用ヘッド６５は支持プレート１２に設けられたシリンダにより駆動される連結ロッド（図示せず）を介して、支持プレート１２と共に移動可能となっている。絞出し糸として例えばポリエステル糸等の合繊糸が使用される。
【００８０】絞出し糸巻付け用ヘッド６５は、糸供給部から繰り出されたポリエステル糸がガイド３７，３８及び第２の開繊部材４３を経て孔３４ａに導かれ、孔３４ａを貫通した後、端部処理装置１６の両把持部材１７ａ，１７ｂ間に把持された状態にセットされる。そして、両ヘッド５，６による繊維束Ｒの巻付けに支障を来さない位置に待機している。
【００８１】両ヘッド５，６によるヘリカル巻及びフープ巻の巻付けが前記実施の形態のようにして完了した後、両ヘッド５，６が原位置に待機した状態で、絞出し糸巻付け用ヘッド６５が図２０の左端側から移動して、絞出し糸が繊維層の表面全体を覆うようにフープ巻で巻き付けられる。絞出し糸の巻付けにより、マンドレルＭに巻き付けられたヘリカル巻層６１及びフープ巻層６２の繊維束Ｒから余分な樹脂が絞り出される。
【００８２】この実施の形態では第１の実施の形態の（１）〜（１２）の効果を有する他に、次の効果を有する。
（１３） ＦＷ装置１は、ヘリカル巻用ヘッド５及びフープ巻用ヘッド６によるヘリカル巻層６１及びフープ巻層６２が形成された後、マンドレルＭに巻き付けられた繊維層の上に、繊維層に含まれる余分な樹脂を絞り出すための糸を巻き付ける絞出し糸巻付け用ヘッド６５を備えている。従って、最外層に絞出し糸を巻き付けることにより、高い繊維体積含有率のＦＲＰ製パイプを容易に製造することができる。
【００８３】（１４） ヘリカル巻用ヘッド５、フープ巻用ヘッド６及び絞出し糸巻付け用ヘッド６５が１本のレール７上を移動可能に設けられるとともに、１個の支持プレート１２に対する連結及び連結解除により必要な範囲を移動できる。従って、各ヘッド５，６，６５を移動させる駆動部の構造が簡単になる。
【００８４】実施の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。
○ しごき部材３３に代えて、図２１及び図２２に示すように、繊維束Ｒを押圧する押圧部として板ばね等の弾性体製の押圧部材６６を備えたしごき部材６７を設けてもよい。しごき部材６７を駆動するエアシリンダ３１は対称位置に２個設けられ、Ｕ字状のしごき部材６７が支持ブラケット３２に固定されている。押圧部材６６は幅方向の両側が円弧面となるように加工されている。押圧部材６６はしごき部材６７の先端に支持され、図２１及び図２２（ａ）に示すように、ピストンロッド３１ａが没入位置に保持された状態では押圧部材６６は直線状に配置されている。そして、図２２（ｂ）に示すように、ピストンロッド３１ａが突出位置に配置されると、押圧部材６６がマンドレルＭに巻き付けられた繊維層（繊維束Ｒ）に対応した形状に湾曲して該繊維層を押圧する状態となる。この状態でヘッド５，６の移動に伴って余分な含浸樹脂の除去及び脱泡が行われる。この実施の形態では、しごき部材６７の構成が簡単になる。
【００８５】○ しごき部材３３の場合も、押圧部３３ａの円弧面の長さを長く形成して、２個のしごき部材３３を対称位置に配置する構成としてもよい。
○ ガイド２４ａ，２４ｂとして、リングの一部に切欠き部が設けられたものを使用してもよい。この場合、切欠き部のないリング状の場合に比較して繊維束Ｒをガイド２４ａ，２４ｂに通す作業が容易になる。
【００８６】○ ヘリカル巻用ヘッド５に供給される繊維束Ｒの本数は２８本に限らず、２８本より少なくしたりあるいは多くしてもよい。
○ 絞出し糸巻付け用ヘッド６５を装備していないＦＷ装置１の場合、ヘリカル巻用ヘッド５とフープ巻用ヘッド６とを完全に独立して駆動する構成としてもよい。この場合、フープ巻用ヘッド６にはヘリカル巻用開繊部３０は設けられず、ヘリカル巻用ヘッド５にヘリカル巻用開繊部２９，３０が装備される。ヘリカル巻用開繊部３０はアクチュエータにより、ヘリカル巻用開繊部２９との間に繊維束Ｒを挿入可能な位置と、凹凸２９ａ，３０ａが互いに遊嵌される位置とに移動可能に設けられる。また、フープ巻用ヘッド６にはしごき部材３３も不要になる。
【００８７】○ フープ巻用開繊部４１を構成する第２の開繊部材４３を水平位置から水平面と交差する平面上に位置するように回動させる構成に代えて、水平面内で回動させる構成としてもよい。
【００８８】○ 渡り糸６３の巻付け角度はヘリカル巻の巻付け角度と異なる角度であってもよい。
○ フープ巻層６２としてヘリカル巻層６１の表面全体に繊維束Ｒを巻き付けた構成のＦＲＰパイプを製造してもよい。
【００８９】○ ヘリカル巻層６１の表面の両端部にフープ巻を行う場合、渡り糸６３を設けずに、片側のフープ巻層６２を形成した後、繊維束Ｒを切断し、あらためてフープ巻を行うようにしてもよい。
【００９０】○ 回転カッタ１９に限らず、例えばはさみタイプの２枚の切断刃を備えた他の切断手段で、繊維束Ｒの切断を行うようにしてもよい。はさみタイプの切断手段の場合は切断補助部４ｂを省略してもほとんど支障がない。
【００９１】○ 車両のプロペラシャフト以外の駆動シャフト用のパイプの製造に適用してもよい。
○ パイプに限らず、円筒部の両端にドーム部を有する形状に形成されて各種の高圧ガスや加圧流体を収容するのに使用される圧力容器の製造に適用してもよい。この場合、マンドレルＭに代えて口金部材を備えた被繊維束巻付け部材としてのライナ（中空体）の口金部材を直接、又は口金部材に固定した軸部を介してチャック部２と回転軸４間に支持して、ライナの表面に繊維束Ｒを巻き付ける。この場合でも、繊維束Ｒを適正な開繊状態で巻き付けることができる。
【００９２】○ 製品に要求される性能に応じて、繊維束Ｒの種類や繊維束Ｒに含浸される樹脂の種類を炭素繊維とエポキシ樹脂の組み合わせ以外としてもよい。しかし、プロペラシャフトを形成する場合は、コストや要求性能の点から炭素繊維とエポキシ樹脂の組み合わせが好ましい。
【００９３】○ マンドレルＭの端部に突設されるピンＰのうち、端部処理装置１６と対応する側と反対側の端部のピンＰは、巻き付け角度が比較的大きな場合はなくてもよい。また、マンドレルＭの形状を両端部に半球部を有する形状とした場合は巻き付け角度が小さな場合でも省略してもよい。
【００９４】○ 支持プレート１２をボールねじ機構で駆動する構成に代えて、例えばリニアアクチュエータで駆動する構成としてもよい。前記実施の形態から把握できる発明（技術的思想）について、以下に記載する。
【００９５】（１） 請求項６に記載の発明において前記各しごき部材は両側にその厚さが中央部より薄くなる段差を有し、かつ段差の位置が互いに反対側となるように形成されている。
【００９６】（２） 請求項１２に記載の発明において、前記各ヘッドは１本のレール上を移動可能に配設されるとともに、前記レールに沿って往復移動可能に設けられた１個の支持プレート上に各ヘッドに対応して設けられた連結部と連結された状態で該支持プレートと一体的に移動される。
【００９７】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１及び請求項２に記載の発明によれば、ヘリカル巻層及び両端にフープ巻層を備えていても生産性を向上することができる。また、請求項３〜請求項１１に記載の発明によれば、前記ＦＲＰ製パイプを好適に製造することができる。また、請求項１２に記載の発明によれば、繊維束に含浸された余分な樹脂を効果的に除去でき、高い繊維体積含有率のＦＲＰ製パイプを容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ａ）は第１の実施の形態のＦＷ装置の模式正面図、（ｂ）はＦＲＰ製パイプのヘリカル巻層を示す模式図、（ｃ）は同じくフープ巻層を示す模式図。
【図２】 巻付けヘッドと駆動部の関係を示す模式平面図。
【図３】 巻付けヘッドと駆動部の関係を示す一部破断模式側面図。
【図４】 両ヘッドが一体移動される際の配置を示す一部破断模式正面図。
【図５】 （ａ）はフープ巻用ヘッドの一部破断模式正面図、（ｂ）はヘリカル巻用ヘッドの一部破断模式正面図。
【図６】 （ａ）はヘリカル巻用ヘッドの要部模式右側面図、（ｂ）はしごき部材を押圧部側から見た模式図。
【図７】 （ａ）はヘリカル巻用ヘッドの要部模式左側面図、（ｂ），（ｃ）はガイドの平面図。
【図８】 フープ巻用ヘッドの要部模式右側面図。
【図９】 フープ巻用ヘッドの一部破断要部模式左側面図。
【図１０】樹脂含浸装置の一部省略平面図。
【図１１】樹脂含浸装置の側面図。
【図１２】（ａ）はフープ巻用開繊部のヘリカル巻に適した開繊作用を示す一部破断模式正面図、（ｂ）は同じく模式右側面図。
【図１３】（ａ）はフープ巻用開繊部のフープ巻に適した開繊作用を示す一部破断模式正面図、（ｂ）は同じく模式右側面図。
【図１４】（ａ）はしごき部材が待機位置に配置された状態を示すヘリカル巻用ヘッドの部分模式断面図、（ｂ）は同じく部分模式右側面図。
【図１５】（ａ）はしごき部材が作用位置に配置された状態を示すヘリカル巻用ヘッドの部分模式断面図、（ｂ）は同じく部分模式右側面図。
【図１６】巻付け運転時の作用を説明する模式図。
【図１７】巻付け運転時の作用を説明する模式図。
【図１８】巻付け運転時の作用を説明する模式図。
【図１９】巻付け運転時の作用を説明する模式図。
【図２０】第２の実施の形態のＦＷ装置の模式正面図。
【図２１】別のしごき部材が待機位置に配置された状態の模式側面図。
【図２２】（ａ）は同じく部分模式断面図、（ｂ）はしごき部材が作用位置に配置された状態の模式側面図。
【図２３】従来技術の平面図。
【図２４】別の従来技術の模式斜視図。
【符号の説明】
１…フィラメントワインディング装置（ＦＷ装置）、３…巻付けヘッド、５…ヘリカル巻用ヘッド、６…フープ巻用ヘッド、２４ａ，２４ｂ…ヘリカル巻部を構成するガイド、２９，３０…ヘリカル巻用開繊部、２９ａ，３０ａ…凹凸、３３，６７…しごき部材、３３ａ…押圧部、３７，３８…フープ巻部を構成するガイド、４１…フープ巻用開繊部、４２…第１の開繊部材、４３…第２の開繊部材、４３ａ…係合バー、４５…アクチュエータとしてのシリンダ、４７…ロータリアクチュエータ、４７ａ…軸、４８…樹脂含浸装置、５０…含浸ローラ、６０…退避機構、６１…ヘリカル巻層、６２…フープ巻層、６３…渡り糸、６４…ＦＲＰ製パイプ、６５…絞出し糸巻付け用ヘッド、６６…押圧部としての押圧部材、Ｍ…マンドレル、Ｒ…繊維束。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 複数層積層形成されたヘリカル巻層の上の両端側にパイプの軸方向に対する強化繊維の巻付け角度がほぼ９０度となるフープ巻層がそれぞれ形成されたＦＲＰ製パイプであって、前記両端側に形成されたフープ巻層を構成する強化繊維は、連続する繊維で形成されているＦＲＰ製パイプ。
【請求項２】 前記両端側に形成されたフープ巻層間に連続する渡り糸は、前記ヘリカル巻層を構成する強化繊維の巻付け角度と同じ角度で巻き付けられている請求項１に記載のＦＲＰ製パイプ。
【請求項３】 マンドレル又は被糸条巻付け部材を支持して回転させながら、マンドレル又は被糸条巻付け部材の表面に樹脂が含浸された繊維束を、該マンドレル又は被糸条巻付け部材の軸方向に往復移動する巻付けヘッドを介して巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、前記巻付けヘッドは複数本の繊維束を同時に前記マンドレル又は被糸条巻付け部材に対してヘリカル巻で巻付け可能とするため、該マンドレル又は被糸条巻付け部材の周方向に沿って配列された複数のガイドを備えたヘリカル巻部と、繊維束を前記マンドレル又は被糸条巻付け部材に対してフープ巻で巻付け可能とするためのガイドを備えたフープ巻部と、前記ヘリカル巻用の繊維束を開繊するヘリカル巻用開繊部と、前記フープ巻用の繊維束を開繊するフープ巻用開繊部とを備えているフィラメントワインディング装置。
【請求項４】 前記巻付けヘッドとして前記ヘリカル巻部を備えたヘリカル巻用ヘッドと、前記フープ巻部を備えたフープ巻用ヘッドとを備え、該ヘリカル巻用ヘッドとフープ巻用ヘッドとが一体的な移動と、独立した状態での移動とが可能に構成されている請求項３に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項５】 前記ヘリカル巻用ヘッド及びフープ巻用ヘッドは、それぞれ各ヘッドが前記マンドレル又は被糸条巻付け部材に沿って移動する際に、前記マンドレル又は被糸条巻付け部材上の樹脂含浸繊維束に圧接可能な押圧部を有するしごき部材を備えている請求項４に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項６】 前記しごき部材は複数設けられるとともに、複数のしごき部材の押圧部により前記マンドレル又は被糸条巻付け部材の全周を囲繞可能に構成されている請求項５に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項７】 前記ヘリカル巻用ヘッド及びフープ巻用ヘッドには、互いに対向する位置に前記ヘリカル巻用開繊部として互いに遊嵌可能なリング状の凹凸が設けられている請求項４〜請求項６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８】 前記フープ巻用ヘッドは、前記フープ巻用開繊部として、繊維束を屈曲状態で案内するように前記マンドレル又は被糸条巻付け部材の軸方向と平行に延びる少なくとも一対の係合バーを有する開繊部を備えている請求項４〜請求項７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９】 前記フープ巻用開繊部は前記フープ巻用ヘッドの移動方向と直交する面内に配置されるとともにアクチュエータにより該ヘッドの移動方向において配置位置変更可能に設けられたほぼ四角環状の第１の開繊部材と、前記第１の開繊部材の内側に配置されるとともに前記ヘッドの移動方向に延びる軸を有するロータリアクチュエータにより回動可能に設けられたほぼ四角環状の第２の開繊部材とを備え、両開繊部材の配置位置を変更することにより、繊維束をフープ巻に適した状態と、ヘリカル巻に適した状態とに開繊可能に構成されている請求項８に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項１０】 前記フープ巻用ヘッドが前記マンドレル又は被糸条巻付け部材に渡り糸を巻き付ける際、その巻付け角度がヘリカル巻の巻付け角度と同じになるように前記フープ巻用ヘッドを移動させる制御部を備えた請求項９に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項１１】 前記フィラメントワインディング装置は、１個の含浸ローラでヘリカル巻用の繊維束と、フープ巻用の繊維束とに樹脂の含浸を行い、ヘリカル巻用の繊維束及びフープ巻用の繊維束の少なくとも一方を、前記含浸ローラと接触しない位置に一時的に退避させる退避機構を有する樹脂含浸装置を備えている請求項３〜請求項１０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１２】 前記フィラメントワインディング装置は、前記ヘリカル巻用ヘッド及びフープ巻用ヘッドによるヘリカル巻及びフープ巻が形成された後、前記マンドレル又は被糸条巻付け部材に巻き付けられた繊維層の上に、繊維層に含まれる余分な樹脂を絞り出すための糸を巻き付ける絞出し糸巻付け用ヘッドを備えている請求項３〜請求項１１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】 複数層積層形成されたヘリカル巻層の上の両端側にパイプの軸方向に対する強化繊維の巻付け角度がほぼ９０度となるフープ巻層がそれぞれ形成されたＦＲＰ製パイプであって、前記両端側に形成されたフープ巻層を構成する強化繊維は、連続する繊維で形成されているＦＲＰ製パイプ。
【請求項２】 前記両端側に形成されたフープ巻層間に連続する渡り糸は、前記ヘリカル巻層を構成する強化繊維の巻付け角度と同じ角度で巻き付けられている請求項１に記載のＦＲＰ製パイプ。
【請求項３】 マンドレル又は被糸条巻付け部材を支持して回転させながら、マンドレル又は被糸条巻付け部材の表面に樹脂が含浸された繊維束を、該マンドレル又は被糸条巻付け部材の軸方向に往復移動する巻付けヘッドを介して巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、前記巻付けヘッドは複数本の繊維束を同時に前記マンドレル又は被糸条巻付け部材に対してヘリカル巻で巻付け可能とするため、該マンドレル又は被糸条巻付け部材の周方向に沿って配列された複数のガイドを備えたヘリカル巻部と、繊維束を前記マンドレル又は被糸条巻付け部材に対してフープ巻で巻付け可能とするためのガイドを備えたフープ巻部と、前記ヘリカル巻用の繊維束を開繊するヘリカル巻用開繊部と、前記フープ巻用の繊維束を開繊するフープ巻用開繊部とを備えているフィラメントワインディング装置。
【請求項４】 前記巻付けヘッドとして前記ヘリカル巻部を備えたヘリカル巻用ヘッドと、前記フープ巻部を備えたフープ巻用ヘッドとを備え、該ヘリカル巻用ヘッドとフープ巻用ヘッドとが一体的な移動と、独立した状態での移動とが可能に構成されている請求項３に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項５】 前記ヘリカル巻用ヘッド及びフープ巻用ヘッドは、それぞれ各ヘッドが前記マンドレル又は被糸条巻付け部材に沿って移動する際に、前記マンドレル又は被糸条巻付け部材上の樹脂含浸繊維束に圧接可能な押圧部を有するしごき部材を備えている請求項４に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項６】 前記しごき部材は複数設けられるとともに、複数のしごき部材の押圧部により前記マンドレル又は被糸条巻付け部材の全周を囲繞可能に構成されている請求項５に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項７】 前記ヘリカル巻用ヘッド及びフープ巻用ヘッドには、互いに対向する位置に前記ヘリカル巻用開繊部として互いに遊嵌可能なリング状の凹凸が設けられている請求項４〜請求項６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８】 前記フープ巻用ヘッドは、前記フープ巻用開繊部として、繊維束を屈曲状態で案内するように前記マンドレル又は被糸条巻付け部材の軸方向と平行に延びる少なくとも一対の係合バーを有する開繊部を備えている請求項４〜請求項７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９】 前記フープ巻用開繊部は前記フープ巻用ヘッドの移動方向と直交する面内に配置されるとともにアクチュエータにより該ヘッドの移動方向において配置位置変更可能に設けられたほぼ四角環状の第１の開繊部材と、前記第１の開繊部材の内側に配置されるとともに前記ヘッドの移動方向に延びる軸を有するロータリアクチュエータにより回動可能に設けられたほぼ四角環状の第２の開繊部材とを備え、両開繊部材の配置位置を変更することにより、繊維束をフープ巻に適した状態と、ヘリカル巻に適した状態とに開繊可能に構成されている請求項８に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項１０】 前記フープ巻用ヘッドが前記マンドレル又は被糸条巻付け部材に渡り糸を巻き付ける際、その巻付け角度がヘリカル巻の巻付け角度と同じになるように前記フープ巻用ヘッドを移動させる制御部を備えた請求項９に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項１１】 前記フィラメントワインディング装置は、１個の含浸ローラでヘリカル巻用の繊維束と、フープ巻用の繊維束とに樹脂の含浸を行い、ヘリカル巻用の繊維束及びフープ巻用の繊維束の少なくとも一方を、前記含浸ローラと接触しない位置に一時的に退避させる退避機構を有する樹脂含浸装置を備えている請求項３〜請求項１０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１２】 前記フィラメントワインディング装置は、前記ヘリカル巻用ヘッド及びフープ巻用ヘッドによるヘリカル巻及びフープ巻が形成された後、前記マンドレル又は被糸条巻付け部材に巻き付けられた繊維層の上に、繊維層に含まれる余分な樹脂を絞り出すための糸を巻き付ける絞出し糸巻付け用ヘッドを備えている請求項３〜請求項１１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２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１０】
【図２１】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２３】
【図２４】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２２】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１０】
【図２１】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２３】
【図２４】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２２】
【公開番号】特開２００２−２８３４６７（Ｐ２００２−２８３４６７Ａ）
【公開日】平成１４年１０月３日（２００２．１０．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００１−９０２６０（Ｐ２００１−９０２６０）
【出願日】平成１３年３月２７日（２００１．３．２７）
【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１４年１０月３日（２００２．１０．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１３年３月２７日（２００１．３．２７）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]