(57)【要約】【課題】曲がっている芯材に対する繊維束の巻付けを円滑に行うことができるフィラメントワインディング装置を提供する。【解決手段】フィラメントワインディング装置１００は、前後方向に延びるレール１１と、芯材１０を支持する芯材支持装置２と、芯材１０の外周面に繊維束を巻き付ける巻付装置３と、を備える。巻付装置３は、巻付ユニット６と、メインフレーム３２と、を備える。巻付ユニット６は、芯材１０が貫通する開口部６０を有し、繊維束を案内する。メインフレーム３２には、巻付ユニット６が取り付けられる。メインフレーム３２は、芯材１０に対して前後方向に相対移動可能に設けられる。メインフレーム３２は、前後方向に直交する左右方向に移動可能に設けられる。メインフレーム３２は、前後方向及び左右方向のそれぞれに直交する上下方向に延びる回転軸Ａ１を中心として回転可能に設けられる。【選択図】図５
2020082375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１方向に延びるレールと、芯材を支持する芯材支持装置と、前記芯材の外周面に繊維束を巻き付ける巻付装置と、を備えたフィラメントワインディング装置であって、
前記巻付装置は、
前記芯材が貫通する開口が形成され、前記繊維束を案内するガイドユニットと、
前記ガイドユニットが取り付けられるメインフレームと、
を備え、
前記メインフレームは、
前記芯材に対して前記第１方向に相対移動可能に設けられ、
前記第１方向に直交する第２方向に移動可能に設けられ、かつ、
前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれに直交する第３方向に延びる第１回転軸を中心として回転可能に設けられることを特徴とするフィラメントワインディング装置。
【請求項２】
請求項１に記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記芯材支持装置及び前記巻付装置のうち少なくとも何れかを前記第１方向に移動させる第１駆動源と、
前記メインフレームを前記第２方向に移動させる第２駆動源と、
前記メインフレームを、前記第１回転軸を中心として回転させる第３駆動源と、
前記第１駆動源、前記第２駆動源、及び前記第３駆動源を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記開口の中心と前記芯材の中心とが常に一致するように、前記第１駆動源、前記第２駆動源及び前記第３駆動源の動作を制御して、前記ガイドユニットの姿勢を調整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３】
請求項１又は２に記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記メインフレームは、前記第３方向に移動可能に取り付けられるサブフレームを備え、
前記ガイドユニットは、前記サブフレームにより、前記第２方向に延びる第２回転軸を中心として回転可能に支持されてい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４】
請求項３に記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記サブフレームを前記第３方向に移動させる第４駆動源と、
前記ガイドユニットを、前記第２回転軸を中心として回転させる第５駆動源と、
前記第４駆動源及び前記第５駆動源を制御する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記開口の中心と前記芯材の中心とが常に一致するように、前記第４駆動源及び前記第５駆動源の動作を制御して、前記ガイドユニットの姿勢を調整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５】
請求項１から４までの何れか一項に記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記芯材支持装置は、前記芯材を、前記第１方向に平行な軸である第３回転軸まわりに回転可能に支持し、
前記芯材支持装置は、前記芯材を前記第３回転軸まわりに回転させる第６駆動源を備え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６】
請求項１から５までの何れか一項に記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記ガイドユニットは、
前記繊維束が巻かれたボビンを取り付けるための複数のボビン取付け部と、
複数の前記ボビン取付け部のそれぞれに取り付けられた前記ボビンからの前記繊維束を同時に前記芯材へ案内する繊維束案内部と、
を備え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７】
請求項１から５までの何れか一項に記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記ガイドユニットは、
前記開口の中心まわりに回転する巻締部と、
前記巻締部を回転可能に支持するユニットフレームと、
前記ユニットフレームに固定された固定繊維束案内部と、
を備え、
前記巻締部は、
巻締部材が巻かれた巻締部材ボビンを支持するボビン支持部と、
前記巻締部材を前記芯材へ案内する巻締部材案内部と、
を備え、
前記固定繊維束案内部は、複数の前記繊維束を同時に前記芯材へ案内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８】
請求項７に記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記固定繊維束案内部により案内される繊維束が巻かれた複数のボビンのそれぞれを支持するクリールスタンドを備え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９】
請求項１から８までの何れか一項に記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記巻付装置は、前記芯材に対して前記第１方向に相対移動可能なベースフレームを備え、
前記ベースフレームは、前記メインフレームを下側から支持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。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、フィラメントの束（繊維束）を芯材に巻き付けて、所定の形状の部材を得ることが行われている。特許文献１及び２は、この種の構成を開示する。
【０００３】
特許文献１は、繊維束を芯材の軸心に対して略平行に送り出し（０°巻を施し）、その後、芯材及びその周囲に位置する繊維束にこの繊維束とは別の繊維束を当該芯材の軸心に対して略垂直に巻き付けて巻締を施す曲げパイプ製造装置を開示する。この構成により、繊維束が芯材から離れないように、この繊維束を芯材に対して別の繊維束により巻き締めることができるようになっている。
【０００４】
特許文献１は、芯材として直線形状のものを採用し、この芯材の周囲に位置する繊維束を当該芯材に対して別の繊維束により巻き締めた後、繊維束及び別の繊維束により覆われた状態にある芯材を曲げることができる曲げパイプ製造方法を開示する。特許文献１は、これにより、芯材を覆う繊維束及び別の繊維束によって剛性を向上させた曲管を得ることができるとする。
【０００５】
特許文献２は、プリプレグを芯金の直線部及び曲げ部の各々に当該芯金の軸方向に沿って貼り付け（０°巻きを施し）、その後、プリプレグが貼り付けられた芯金に熱収縮テープを巻きめぐらせる軸状複合部材の製造方法を開示する。この方法では、芯金に貼り付けられたプリプレグの位置をゴム部材によって保持しつつ、このプリプレグを熱収縮テープにより拘束することができるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６０５１８３８号公報
【特許文献２】特許第６２５１０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記特許文献１は、当初から曲がっている芯材に対して繊維束を巻き付け、芯材及びその周囲に位置する繊維束にこの繊維束とは別の繊維束を巻き締める構成を開示していない。即ち、上記特許文献１の構成は、既に曲がっている芯材に適用することは想定されていない。また、上記特許文献２は、熱収縮テープを巻きめぐらせる前に、芯金に対してプリプレグを相対移動させて、プリプレグを曲げ部に貼り付ける具体的な構造について開示していない。
【０００８】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、曲がっている芯材に対する繊維束の巻付けを円滑に行うことが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。
【課題を解決するための手段及び効果】
【０００９】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【００１０】
本発明の観点によれば、以下の構成のフィラメントワインディング装置が提供される。即ち、このフィラメントワインディング装置は、レールと、芯材支持装置と、巻付装置と、を備える。前記レールは、第１方向に延びる。前記芯材支持装置は、芯材を支持する。前記巻付装置は、前記芯材の外周面に繊維束を巻き付ける。前記巻付装置は、ガイドユニットと、メインフレームと、を備える。前記ガイドユニットは、前記芯材が貫通する開口が形成され、前記繊維束を案内する。前記メインフレームには、前記ガイドユニットが取り付けられる。前記メインフレームは、前記芯材に対して前記第１方向に相対移動可能に設けられる。前記メインフレームは、前記第１方向に直交する第２方向に移動可能に設けられる。前記メインフレームは、前記第１方向及び前記第２方向のそれぞれに直交する第３方向に延びる第１回転軸を中心として回転可能に設けられる。
【００１１】
これにより、ガイドユニットの位置及び向きを芯材に対して変更することができるので、曲がっている芯材の外周面に繊維束を巻き付けることが可能になる。
【００１２】
前記のフィラメントワインディング装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このフィラメントワインディング装置は、第１駆動源と、第２駆動源と、第３駆動源と、制御装置と、を備える。前記第１駆動源は、前記芯材支持装置及び前記巻付装置のうち少なくとも何れかを前記第１方向に移動させる。前記第２駆動源は、前記メインフレームを前記第２方向に移動させる。前記第３駆動源は、前記メインフレームを、前記第１回転軸を中心として回転させる。前記制御装置は、前記第１駆動源、前記第２駆動源、及び前記第３駆動源を制御する。前記制御装置は、前記開口の中心と前記芯材の中心とが常に一致するように、前記第１駆動源、前記第２駆動源及び前記第３駆動源の動作を制御して、前記ガイドユニットの姿勢を調整する。
【００１３】
これにより、曲がっている芯材の形状に沿って、ガイドユニットの姿勢を調整しながら、芯材の外周面に繊維束を自動的に巻き付けることができる。
【００１４】
前記のフィラメントワインディング装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記メインフレームは、サブフレームを備える。前記サブフレームは、前記第３方向に移動可能に取り付けられる。前記ガイドユニットは、前記サブフレームにより、前記第２方向に延びる第２回転軸を中心として回転可能に支持されている。
【００１５】
これにより、ガイドユニットの位置及び向きを芯材に対して３次元的に変更することができる。従って、芯材が３次元的に曲がっている場合でも、当該芯材の外周面に繊維束を巻き付けることができる。
【００１６】
前記のフィラメントワインディング装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、このフィラメントワインディング装置は、第４駆動源と、第５駆動源と、制御装置と、を備える。前記第４駆動源は、前記サブフレームを前記第３方向に移動させる。前記第５駆動源は、前記ガイドユニットを、前記第２回転軸を中心として回転させる。前記制御装置は、前記第４駆動源及び前記第５駆動源を制御する。前記制御装置は、前記開口の中心と前記芯材の中心とが常に一致するように、前記第４駆動源及び前記第５駆動源の動作を制御して、前記ガイドユニットの姿勢を調整する。
【００１７】
これにより、３次元的に曲がっている芯材の形状に沿って、巻取装置の姿勢を調整しながら、芯材の外周面に繊維束を自動的に巻き付けることができる。
【００１８】
前記のフィラメントワインディング装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記芯材支持装置は、前記芯材を、前記第１方向に平行な軸である第３回転軸まわりに回転可能に支持する。前記芯材支持装置は、前記芯材を前記第３回転軸まわりに回転させる第６駆動源を備える。
【００１９】
これにより、例えば芯材が複雑に３次元的に曲がっている場合でも、芯材の形状（曲がり具合）に応じて芯材を回転させることによって、巻付装置が繊維束を巻き付け易くなるように芯材の姿勢を変化させることが可能となる。従って、フィラメントワインディング装置の適用範囲が広がり、様々な形状の芯材に繊維束を巻き付けることができる。
【００２０】
前記のフィラメントワインディング装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記ガイドユニットは、複数のボビン取付け部と、繊維束案内部と、を備える。複数の前記ボビン取付け部には、前記繊維束が巻かれたボビンが取り付けられる。前記繊維束案内部は、複数の前記ボビン取付け部のそれぞれに取り付けられた前記ボビンからの前記繊維束を同時に前記芯材へ案内する。
【００２１】
これにより、複数の繊維束を好適に案内することができるとともに、簡素な構成で、複数の繊維束を同時に巻き付けることができる。
【００２２】
前記のフィラメントワインディング装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記ガイドユニットは、巻締部と、ユニットフレームと、固定繊維束案内部と、を備える。前記巻締部は、前記開口の中心まわりに回転する。前記ユニットフレームは、前記巻締部を回転可能に支持する。前記固定繊維束案内部は、前記ユニットフレームに固定される。前記巻締部は、ボビン支持部と、巻締部材案内部と、を備える。前記ボビン支持部は、巻締部材が巻かれた巻締部材ボビンを支持する。前記巻締部材案内部は、前記巻締部材を前記芯材へ案内する。前記固定繊維束案内部は、複数の前記繊維束を同時に前記芯材へ案内する。
【００２３】
これにより、芯材の軸方向に対する繊維配向角度が０°である０°巻きを容易に行うことができる。
【００２４】
前記のフィラメントワインディング装置においては、前記固定繊維束案内部により案内される繊維束が巻かれた複数のボビンのそれぞれを支持するクリールスタンドを備える。
【００２５】
これにより、ガイドユニットにおいてボビンを支持する必要がなくなるので、巻付装置の小型化及び簡素化を実現できる。
【００２６】
前記のフィラメントワインディング装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、前記巻付装置は、前記芯材に対して前記第１方向に相対移動可能なベースフレームを備える。前記ベースフレームは、前記メインフレームを下側から支持する。
【００２７】
これにより、メインフレームの安定性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るフィラメントワインディング装置の全体的な構成を示す斜視図。
【図２】巻取ユニット（フープ巻きユニット）を備える巻付装置を後方から見た分解斜視図。
【図３】巻付装置を前方から見た分解斜視図。
【図４】巻付装置を示す正面図。
【図５】芯材に繊維束を巻き付ける過程で、芯材の形状に沿って巻付装置の姿勢が変化する様子を示す斜視図。
【図６】ヘリカル巻きユニットの構成を示す斜視図。
【図７】ヘリカル巻きユニットの構成を示す部分拡大図。
【図８】ヘリカル巻きユニットの中央案内部の構成を示す断面斜視図。
【図９】０°巻きユニットの構成を示す斜視図。
【図１０】０°巻きユニットの構成を示す斜視図。
【図１１】０°巻きユニットの繊維案内部の構成を示す斜視図。
【図１２】０°巻き巻締部の構成を示す斜視図。
【図１３】クリールスタンドを備えるフィラメントワインディング装置の構成を示す斜視図。
【図１４】第２実施形態のフィラメントワインディング装置の構成を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
次に、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００の全体的な構成を示す斜視図である。図２は、巻付ユニット６（フープ巻きユニット６ｘ）を備える巻付装置３を後方から見た分解斜視図である。図３は、巻付装置３を前方から見た分解斜視図である。
【００３０】
図１に示すフィラメントワインディング装置１００は、芯材１０の外周面に繊維束Ｆを巻き付ける装置である。フィラメントワインディング装置１００は、走行基台部１と、芯材支持装置２と、巻付装置３と、制御装置５と、を備える。
【００３１】
以下の説明において「前」というときは、走行基台部１が延びる方向において、後述の回転盤１１７が位置する側と反対側を意味する。「後」というときは、走行基台部１が延びる方向における回転盤１１７が位置する側を意味する。「左」、「右」というときは、前方に向いたときにおける左側、右側を意味する。これらの方向の定義は、各部材の位置関係等を説明するための便宜的なものであり、フィラメントワインディング装置１００が配置される向き等を限定するものではない。
【００３２】
後述するように芯材１０は曲がりを有するが、前後方向（第１方向）は、芯材１０の全体的な長手方向に概ね沿う方向である。左右方向（第２方向）は、前後方向に対して直交する。上下方向（第３方向）は、前後方向及び左右方向のそれぞれに対して直交する。
【００３３】
走行基台部１は、前後方向に細長く形成される。走行基台部１は、上下方向において、芯材支持装置２、巻付装置３等を下側から支持する。走行基台部１は、前後方向に延びるレール１１を複数備える。レール１１は、走行基台部１の上面に設けられている。レール１１には、巻付装置３が当該レール１１に沿って前後方向に往復移動可能に取り付けられている。
【００３４】
芯材支持装置２は、芯材１０を支持する。芯材支持装置２は、前後方向に所定距離をあけて２つ並べて設けられている。１対の芯材支持装置２は、互いに対向するように配置される。それぞれの芯材支持装置２は、走行基台部１に固定される。
【００３５】
２つの芯材支持装置２は、芯材１０の長手方向中間部が走行基台部１の上方に浮いた状態となるように、当該芯材１０を支持する。２つの芯材支持装置２のうち、一方の芯材支持装置２は芯材１０の前端部（長手方向一端部）を保持し、他方の芯材支持装置２は芯材１０の後端部（長手方向他端部）を保持する。
【００３６】
２つの芯材支持装置２が芯材１０を支持するとき、芯材１０は基本的に前後方向に延びた状態となる。また、２つの芯材支持装置２により支持された芯材１０と、走行基台部１の上面と、の間には、上下方向で適宜の隙間が形成される。
【００３７】
芯材１０は、細長い形状、例えば断面が円形の棒状に形成されている。本実施形態において、芯材１０は、その長手方向が３次元的に変化するように曲がった形状を有する。
【００３８】
芯材支持装置２は、芯材１０を着脱可能に構成されている。従って、実現したい形状に合わせて、様々な形状の芯材１０を交換してフィラメントワインディング装置１００に取り付けることができる。
【００３９】
巻付装置３は、レール１１に沿って走行しながら、芯材１０の外周面に繊維束を巻き付ける装置として構成される。この繊維束は、例えば、炭素繊維等の繊維材料から構成される。繊維束に、液状の樹脂（例えば、未硬化の熱硬化性樹脂）を含浸させても良い。
【００４０】
巻付装置３は、走行基台部１上において、２つの芯材支持装置２の間に設けられている。巻付装置３は、レール１１に沿って前後方向に往復移動するとき、２つの芯材支持装置２により支持された芯材１０が巻付装置３を貫通する状態を維持する。
【００４１】
フィラメントワインディング装置１００は、図２及び図３に示すように、前後走行駆動モータ（第１駆動源）９１と、左右走行駆動モータ（第２駆動源）９２と、回転駆動モータ（第３駆動源）９３と、昇降モータ（第４駆動源）９４と、俯仰駆動モータ（第５駆動源）９５と、を備える。巻付装置３の各部は、上記の駆動モータのそれぞれによって駆動される。なお、駆動のための構成の詳細は後述する。
【００４２】
図１に示す制御装置５は、制御部５０と、表示部５１と、操作部５２と、を備え、巻付装置３の各部の動作を制御する。
【００４３】
制御部５０は、例えば制御基板として構成される。制御部５０は、巻付装置３の各部を駆動する上記の駆動モータに電気的に接続されている。制御部５０は、操作部５２の操作等に応じて、駆動モータのそれぞれを制御する。
【００４４】
表示部５１は、巻付け作業に関する様々な情報（例えば、巻き作業の進捗等）を表示することができる。
【００４５】
操作部５２は、前後走行駆動モータ９１、左右走行駆動モータ９２、回転駆動モータ９３、昇降モータ９４、俯仰駆動モータ９５及び巻付駆動モータ１１１を手動で制御するために、又は、様々な巻き情報を入力するために用いられる。
【００４６】
オペレータは、操作部５２を介して、巻付け対象の芯材１０に関する巻き情報（初期設定値及び巻き角度等）を入力する。制御装置５は、入力された巻き情報に基づいて、巻付ユニット６の回転速度、巻付装置３が前後方向に走行する走行速度、及び、前後方向におけるそれぞれの位置に対応する巻付装置３の姿勢等を制御する。
【００４７】
続いて、巻付装置３について、図２から図４までを参照して詳細に説明する。図４は、巻付装置３を示す正面図である。
【００４８】
巻付装置３は、図２及び図３に示すように、ベースフレーム３１と、メインフレーム３２と、昇降フレーム（サブフレーム）３３と、巻付ユニット（ガイドユニット）６と、を備える。
【００４９】
ベースフレーム３１は、図２に示すように、板状部材から構成され、その厚み方向を上下に向けて配置される。ベースフレーム３１は、走行基台部１の上面に設けられたレール１１に沿って前後方向に移動可能に取り付けられている。ベースフレーム３１は、前後走行駆動モータ９１及びラックアンドピニオンから構成される直動機構によって、前後方向に往復移動するように駆動される。
【００５０】
具体的には、走行基台部１の上面には、前後方向に延びる前後走行用ラック８１が配置される。前後走行用ラック８１は、走行基台部１に固定される。前後走行用ラック８１には、前後走行用ピニオン８２と噛み合うための歯が形成されている。
【００５１】
前後走行用ピニオン８２は、ベースフレーム３１の下方において、回転可能に支持されている。前後走行用ピニオン８２は、ベースフレーム３１の上面に設けられた前後走行駆動モータ９１によって回転駆動される。
【００５２】
前後走行駆動モータ９１は、前後走行用ピニオン８２を回転駆動する。回転する前後走行用ピニオン８２は、前後走行用ラック８１に対して転がるように前後方向に移動する。この結果、ベースフレーム３１（ひいては巻付装置３）が前後方向に移動する。
【００５３】
ベースフレーム３１の上面には、メインフレーム３２を支持する支持台３４が架設されている。支持台３４は、前後方向で見たとき、下側が開放された略Ｕ字状に形成されている。支持台３４の上面には、左右方向に延びる左右レール１２が設けられている。
【００５４】
メインフレーム３２は、前後方向で見たとき、上側が開放された略Ｕ字状に形成されている。メインフレーム３２は、支持台３４の上方に配置され、支持台３４に取り付けられている。メインフレーム３２は、支持台３４の上面に設けられた左右レール１２に沿って左右方向に往復移動可能である。メインフレーム３２は、支持台３４に対して、上下方向に延びる回転軸（第１回転軸）Ａ１を中心として回転可能である。
【００５５】
メインフレーム３２は、巻付ユニット６を、左右方向に延びる俯仰軸（第２回転軸）Ａ２を中心として回転可能に支持している。以下の説明においては、巻付ユニット６が俯仰軸Ａ２を中心として回転することを「俯仰」と呼ぶことがある。
【００５６】
メインフレーム３２は、図２及び図３に示すように、左右走行ベース部３５と、基台部３６と、左アーム部３７と、右アーム部３８と、を備える。
【００５７】
左右走行ベース部３５は、板状に形成され、支持台３４の上面に設けられた左右レール１２に沿って移動可能に取り付けられている。左右走行ベース部３５の下面には、左右走行用ラック８３が固定されている。左右走行用ラック８３には、左右走行用ピニオン８４と噛み合うための歯が形成されている。
【００５８】
左右走行用ピニオン８４は、ベースフレーム３１の上方であって、支持台３４の下方に設けられている。左右走行用ピニオン８４は、前後方向に延びる軸を中心として回転可能に支持されている。左右走行用ピニオン８４は、その近傍であってやや下側に配置された第１ギア８５に噛み合って、当該第１ギア８５の回転によって回転駆動される。
【００５９】
第１ギア８５は、図２及び図３に示すように、ベースフレーム３１の上面に設けられた左右走行駆動モータ９２により回転駆動される。第１ギア８５は、左右走行用ピニオン８４に噛み合って、左右走行駆動モータ９２からの回転駆動力を左右走行用ピニオン８４に伝達する。
【００６０】
左右走行駆動モータ９２は、第１ギア８５を介して、左右走行用ピニオン８４を回転させる。回転する左右走行用ピニオン８４は、左右走行用ラック８３の歯を左右に送る。この結果、左右走行ベース部３５（ひいては、メインフレーム３２）が左右方向に移動する。
【００６１】
基台部３６は、細長く形成され、左右走行ベース部３５の上に配置される。基台部３６は、左右走行ベース部３５により、上下方向に延びる回転軸（第１回転軸）Ａ１を中心として回転可能に支持されている。左右走行ベース部３５の左右方向の移動に伴い、回転軸Ａ１も左右方向に移動する。基台部３６が回転軸Ａ１を中心として回転していないとき、当該基台部３６の長手方向は左右方向と一致している。即ち、基台部３６が左右方向に延びて位置する場合、基台部３６の回転角度θＶは、０°である。以下では、基台部３６の回転角度θＶが０°である状態を基準として、各部材の位置関係を説明する。
【００６２】
基台部３６は、左右方向で見たとき、上側が開放された略Ｕ字状に形成されている。基台部３６の上面には、回転駆動モータ９３と、ウォームギア機構７と、が設けられている。ウォームギア機構７は、ウォーム８６と、ウォーム８６に噛み合うウォームホイール８７と、から構成される。
【００６３】
ウォーム８６は、基台部３６の長手方向と平行な方向に延びる軸を中心にして回転可能に支持されている。ウォーム８６は、回転駆動モータ９３により回転駆動される。ウォーム８６の外周面には、ウォームホイール８７の外周の歯と噛み合うためのネジ歯が形成されている。
【００６４】
ウォームホイール８７は、回転軸Ａ１を中心として回転するように基台部３６の上面に支持されている。ウォームホイール８７は、左右走行ベース部３５に対して相対回転不能に設けられている。
【００６５】
回転駆動モータ９３は、ウォーム８６を回転駆動する。回転するウォーム８６はウォームホイール８７の歯を送ろうとするが、ウォームホイール８７は左右走行ベース部３５に対して相対回転不能である。従って、ウォーム８６の回転に伴い、ウォームホイール８７及び左右走行ベース部３５に対して、基台部３６が回転軸Ａ１を中心として回転する。
【００６６】
本実施形態のフィラメントワインディング装置１００においては、基台部３６（メインフレーム３２）が±１００°の角度範囲内で回転することができる。即ち、基台部３６の長手方向と左右方向とのなす角度である回転角度θＶは、−１００°≦θＶ≦１００°の条件を満たす。これにより、芯材１０がほぼ左右方向となる部分を有していても、当該部分に沿うように巻付ユニット６を向けることができる。
【００６７】
左アーム部３７は、上下方向で見たとき、略Ｕ字状に形成されている。左アーム部３７は、基台部３６の左端に配置され、基台部３６から上方向に突出するように設けられる。左アーム部３７の右側の面には、左上下レール１３が上下方向に延びるように設けられている。また、左アーム部３７の右側の面には、左ネジ送り軸１４が、その軸方向を上下方向に向けて回転可能に支持されている。
【００６８】
右アーム部３８は、上下方向で見たとき、略Ｕ字状に形成されている。右アーム部３８は、基台部３６の右端に配置され、基台部３６から上方向に突出するように設けられる。右アーム部３８の内側には、右上下レール１６が上下方向に延びるように設けられている。また、右アーム部３８の内側には、右ネジ送り軸１７が、その軸方向を上下方向に向けて回転可能に支持されている。
【００６９】
図２に示すように、右ネジ送り軸１７の下部には、当該右ネジ送り軸１７を回転駆動する右回転駆動ギア１８が相対回転不能に取り付けられている。右回転駆動ギア１８は、昇降モータ９４により回転駆動される昇降駆動ギア１９（図３を参照）と噛み合っている。右回転駆動ギア１８は、昇降駆動ギア１９の回転により回転駆動される。
【００７０】
昇降モータ９４は、図３に示すように、右アーム部３８の下部に設けられている。昇降モータ９４は、右回転駆動ギア１８に噛み合う昇降駆動ギア１９を回転駆動する。この結果、右ネジ送り軸１７が回転する。
【００７１】
左ネジ送り軸１４の下端、及び、右ネジ送り軸１７の下端には、それぞれ図略の歯付プーリが相対回転不能に取り付けられている。右ネジ送り軸１７の回転は、基台部３６の上部に設けられた伝動プーリ２１と、歯付ベルト２２と、を介して、左ネジ送り軸１４に伝達される。これにより、昇降モータ９４の駆動によって、左ネジ送り軸１４及び右ネジ送り軸１７が同時に、それぞれの軸心を中心として、同一の向きかつ等しい速度で回転する。
【００７２】
昇降フレーム３３は、左アーム部３７及び右アーム部３８に対して上下方向に移動可能に取り付けられている。昇降フレーム３３は、左昇降ベース部４１と、右昇降ベース部４２と、を備える。左昇降ベース部４１及び右昇降ベース部４２は、互いに等しい高さを常に保って昇降する。
【００７３】
左昇降ベース部４１は、図３に示すように、左アーム部３７に設けられた左上下レール１３に沿って昇降可能に取り付けられている。左昇降ベース部４１は、左ネジ結合部４３を備える。左昇降ベース部４１は、左ネジ結合部４３を介して、左ネジ送り軸１４にネジ結合する。この結果、左ネジ送り軸１４の回転に連動して、左昇降ベース部４１は上下方向に移動する。
【００７４】
左昇降ベース部４１の右側の面には、左回転アーム支持部４４が設けられている。左回転アーム支持部４４は、巻付ユニット６の左回転アーム６１を回転可能に支持する。
【００７５】
右昇降ベース部４２は、図２に示すように、右アーム部３８に設けられた右上下レール１６に沿って昇降可能に取り付けられている。右昇降ベース部４２は、図３に示すように、右ネジ結合部４５を備える。右昇降ベース部４２は、右ネジ結合部４５を介して、右ネジ送り軸１７にネジ結合する。この結果、右ネジ送り軸１７の回転に連動して、右昇降ベース部４２は上下方向に移動する。
【００７６】
右昇降ベース部４２の左側の面には、右回転アーム支持部４６が設けられている。右回転アーム支持部４６は、巻付ユニット６の右回転アーム６２を回転可能に支持する。
【００７７】
左回転アーム支持部４４及び右回転アーム支持部４６は、左右方向において対向するように設けられている。右回転アーム支持部４６及び左回転アーム支持部４４を通過するように、俯仰軸Ａ２が配置される。俯仰軸Ａ２は、左右方向で見たとき、左回転アーム支持部４４及び右回転アーム支持部４６の中心を通っている。
【００７８】
右昇降ベース部４２には、俯仰駆動モータ９５及びユニット回転用ウォーム２３が支持されている。
【００７９】
ユニット回転用ウォーム２３は、俯仰駆動モータ９５の回転軸と同軸で配置された軸により回転可能に支持される。ユニット回転用ウォーム２３は、俯仰駆動モータ９５により回転駆動される。ユニット回転用ウォーム２３の外周面には、巻付ユニット６に取り付けられたユニット回転用ウォームホイール２４の外周の歯と噛み合うためのネジ歯が形成されている。
【００８０】
巻付ユニット６は、芯材１０に対して図４の繊維束Ｆをフープ巻きするフープ巻きユニット６ｘとして構成されている。なお、フープ巻とは、芯材１０の軸方向に略直角な方向に繊維束Ｆを巻き付ける巻き方法を意味する。巻付ユニット６には、前後方向で見たとき、その中心に芯材１０を通過させる開口部（開口）６０が形成されている。この開口部６０は、巻付ユニット６を前後方向に貫通するように形成されている。
【００８１】
フープ巻きユニット６ｘは、図２から図４に示すように、巻付ユニットフレーム（ユニットフレーム）６３と、フープ巻き部６４と、フープ巻き巻締部６５と、巻き駆動部６６と、を備える。
【００８２】
巻付ユニットフレーム６３は、板状部材から構成されている。巻付ユニットフレーム６３は、上下方向で見たとき、後方が開放されたＵ字状に形成されている。巻付ユニットフレーム６３は、巻き駆動部６６が備える円環状の回転盤１１７を、前後方向に延びる巻付回転軸（巻締部回転軸）Ａ３を中心として回転可能に支持している。巻付ユニットフレーム６３には、前後方向で見たとき、その中央に略円形状の開口６３ａが形成されている。巻付回転軸Ａ３は、当該開口６３ａの中心を通っている。
【００８３】
巻付ユニットフレーム６３の左側の面には、左回転アーム６１が外側に突出するように取り付けられている。巻付ユニットフレーム６３の右側の面には、右回転アーム６２が外側に突出するように取り付けられている。
【００８４】
左回転アーム６１及び右回転アーム６２は、巻付ユニットフレーム６３の上下方向略中央部において、左右対称に設けられている。左回転アーム６１は左回転アーム支持部４４により回転可能に支持され、右回転アーム６２は右回転アーム支持部４６により回転可能に支持される。即ち、巻付ユニット６は、当該左回転アーム６１及び右回転アーム６２を介して、昇降フレーム３３に対して俯仰軸Ａ２を中心として回転可能に支持される。昇降フレーム３３の上下方向の移動に伴い、俯仰軸Ａ２も上下方向に移動する。巻付ユニットフレーム６３が直立状の姿勢である場合、巻付ユニットフレーム６３の俯仰角度θＨは、０°である。以下では、巻付ユニットフレーム６３の俯仰角度θＨが０°である状態を基準として、各部材の位置関係を説明する。
【００８５】
右回転アーム６２には、ユニット回転用ウォームホイール２４が相対回転不能に取り付けられている。巻付ユニット６が昇降フレーム３３に取り付けられている状態において、ユニット回転用ウォームホイール２４は、右昇降ベース部４２に支持されたユニット回転用ウォーム２３に噛み合っている。
【００８６】
俯仰駆動モータ９５は、ユニット回転用ウォーム２３を回転駆動する。回転するユニット回転用ウォーム２３がユニット回転用ウォームホイール２４の歯を送るので、ユニット回転用ウォームホイール２４が回転する。この結果、巻付ユニット６が俯仰軸Ａ２を中心として俯仰される。
【００８７】
本実施形態のフィラメントワインディング装置１００においては、巻付ユニット６が±１００°の角度範囲内で俯仰することができる。即ち、左右方向で見たときに巻付ユニットフレーム６３が上下方向に延びている状態における俯仰角度θＨを０°とする場合、当該俯仰角度θＨは、−１００°≦θＨ≦１００°の条件を満たす。これにより、芯材１０がほぼ上下方向となる部分を有していても、当該部分に沿うように巻付ユニット６を向けることができる。
【００８８】
フープ巻き部６４は、巻付ユニットフレーム６３を挟んで、巻き駆動部６６とは反対側に設けられている。図３に示すように、フープ巻き部６４は、巻付ユニットフレーム６３の前面に設けられている。フープ巻き部６４は、回転ベース部７１と、複数のボビン支持部７２と、複数の円周案内部７３と、巻き案内部（繊維束案内部）７４と、を備えている。
【００８９】
回転ベース部７１は、図３に示すように、前後方向に並べられた２枚の環状板から構成され、回転盤１１７に相対回転不能に取り付けられている。なお、以下の説明においては、回転盤１１７に近い側に位置する環状板を第１環状板７１ａと呼び、回転盤１１７から遠い側に位置する環状板を第２環状板７１ｂと呼ぶことがある。
【００９０】
第１環状板７１ａ及び第２環状板７１ｂは、それぞれ回転盤１１７に支持されている。後方から前方の順に、回転盤１１７、第１環状板７１ａ及び第２環状板７１ｂが並べて配置される。回転盤１１７、第１環状板７１ａ及び第２環状板７１ｂは、互いに平行である。回転盤１１７、第１環状板７１ａ及び第２環状板７１ｂのそれぞれの中心は、巻付回転軸Ａ３上に位置する。
【００９１】
ボビン支持部７２は、第１環状板７１ａに複数（本実施形態においては４つ）設けられている。それぞれのボビン支持部７２は、前後方向に延びるように、第１環状板７１ａの前面に対して垂直に配置されている。複数のボビン支持部７２は、第１環状板７１ａの円周方向で等間隔をあけて並べて設けられている。これにより、本実施形態の巻付装置３は、４本の繊維束Ｆを同時に芯材１０の外周面にフープ巻きすることができる。なお、必要に応じて、繊維束Ｆの本数は変更しても良い。
【００９２】
以下の説明においては、複数のボビン支持部７２のそれぞれを特定するために、図４の右上に描かれたボビン支持部７２を第１ボビン支持部７２ａと呼ぶことがある。また、他のボビン支持部７２のそれぞれを、第１ボビン支持部７２ａから図４の時計回りの順で、第２ボビン支持部７２ｂ、第３ボビン支持部７２ｃ、第４ボビン支持部７２ｄと呼ぶことがある。
【００９３】
円周案内部７３は、第２環状板７１ｂに複数（本実施形態においては８つ）設けられている。図３に示すように、それぞれの円周案内部７３は、前後方向に延びるように、第２環状板７１ｂの前面に対して垂直に配置されている。複数の円周案内部７３は、第２環状板７１ｂの円周方向で等間隔をあけて並べて設けられている。
【００９４】
以下の説明においては、複数の円周案内部７３のそれぞれを特定するために、図４の最も右に描かれた２つの円周案内部７３のうち下側の円周案内部７３を第１円周案内部７３ａと呼ぶことがある。また、他の円周案内部７３のそれぞれを、第１円周案内部７３ａから図４の時計回りの順で、第２円周案内部７３ｂ、第３円周案内部７３ｃ、第４円周案内部７３ｄ、第５円周案内部７３ｅ、第６円周案内部７３ｆ、第７円周案内部７３ｇ、第８円周案内部７３ｈと呼ぶことがある。
【００９５】
第１円周案内部７３ａ及び第２円周案内部７３ｂのそれぞれは、例えば、１つのローラから構成される。第１円周案内部７３ａ及び第２円周案内部７３ｂは、第１ボビン支持部７２ａに支持されたボビンからの繊維束Ｆ（図４の太い点線）を案内する。
【００９６】
第３円周案内部７３ｃ及び第４円周案内部７３ｄのそれぞれは、２つのローラが前後方向に並べられた多連ローラとして構成される。第３円周案内部７３ｃ及び第４円周案内部７３ｄは、２本の繊維束Ｆを互いに交差することがなく、前後方向に並べて案内することができる。第３円周案内部７３ｃ及び第４円周案内部７３ｄは、第１ボビン支持部７２ａ及び第２ボビン支持部７２ｂに支持されたボビンからの繊維束Ｆ（図４の太い点線及び細い実線）を案内する。
【００９７】
第５円周案内部７３ｅ及び第６円周案内部７３ｆのそれぞれは、３つのローラが前後方向に並べられた多連ローラとして構成される。第５円周案内部７３ｅ及び第６円周案内部７３ｆは、３本の繊維束Ｆを互いに交差することがなく、前後方向に並べて案内することができる。第５円周案内部７３ｅ及び第６円周案内部７３ｆは、第１ボビン支持部７２ａ、第２ボビン支持部７２ｂ及び第３ボビン支持部７２ｃに支持されたボビンからの繊維束Ｆ（図４の太い点線、細い実線及び細い点線）を案内する。
【００９８】
第７円周案内部７３ｇ及び第８円周案内部７３ｈのそれぞれは、４つのローラが前後方向に並べられた多連ローラとして構成される。第７円周案内部７３ｇ及び第８円周案内部７３ｈは、４本の繊維束Ｆを互いに交差することがなく、前後方向に並べて案内することができる。第７円周案内部７３ｇ及び第８円周案内部７３ｈは、第１ボビン支持部７２ａ、第２ボビン支持部７２ｂ、第３ボビン支持部７２ｃ及び第４ボビン支持部７２ｄに支持されたボビンからの繊維束Ｆ（図４の太い点線、細い実線、細い点線及び細い鎖線）を案内する。
【００９９】
巻き案内部７４は、図３に示すように、回転盤１１７から前方に突出するように配置されている。巻き案内部７４は、回転盤１１７及び第１環状板７１ａにより支持されている。巻き案内部７４は、回転盤１１７及び第１環状板７１ａの径方向やや外側に設けられる。巻き案内部７４は、回転盤１１７及び第１環状板７１ａの回転に伴って、巻付回転軸Ａ３を中心として回転する。
【０１００】
巻き案内部７４は、複数（本実施形態においては３つ）のテンションバー７４ａと、リングガイド７４ｂと、から構成されている。テンションバー７４ａは、巻き掛けられた繊維束Ｆとの摩擦によって、繊維束Ｆにテンションを付与する。繊維束Ｆは、図４に示すように、それぞれのテンションバー７４ａに順に巻き掛けられ、リングガイド７４ｂを経由して芯材１０の外周面に巻き付けられる。
【０１０１】
図４に示すように、第１ボビン支持部７２ａに支持されたボビンからの繊維束Ｆ（図４の太い点線）は、第１円周案内部７３ａから第８円周案内部７３ｈまでの順に、全ての円周案内部７３に巻き掛けられ、巻き案内部７４まで案内される。
【０１０２】
第２ボビン支持部７２ｂに支持されたボビンからの繊維束Ｆ（図４の細い実線）は、第３円周案内部７３ｃから第８円周案内部７３ｈまでの順に、６つの円周案内部７３に巻き掛けられ、巻き案内部７４まで案内される。
【０１０３】
第３ボビン支持部７２ｃに支持されたボビンからの繊維束Ｆ（図４の細い点線）は、第５円周案内部７３ｅ、第６円周案内部７３ｆ、第７円周案内部７３ｇ、第８円周案内部７３ｈの順に、４つの円周案内部７３に巻き掛けられ、巻き案内部７４まで案内される。
【０１０４】
第４ボビン支持部７２ｄに支持されたボビンからの繊維束Ｆ（図４の細い鎖線）は、第７円周案内部７３ｇ、第８円周案内部７３ｈの順に、２つの円周案内部７３に巻き掛けられ、巻き案内部７４まで案内される。
【０１０５】
フープ巻き巻締部６５は、図３に示すように、フープ巻き部６４より前方に突出するように、回転盤１１７に支持されている。フープ巻き巻締部６５は、フープ巻き部６４と前後方向に並んで配置される。フープ巻き巻締部６５は、フープ巻き部６４によりフープ巻きされた芯材１０の外周面にテープＴを巻き付ける。テープＴは、例えば、熱収縮テープ、又は、液状となる未硬化の熱硬化性樹脂を含浸させたテープ等とすることが考えられる。
【０１０６】
フープ巻き巻締部６５は、前後方向で見たとき、巻付回転軸Ａ３から離れた位置（回転盤１１７の径方向やや外側）に設けられている。フープ巻き巻締部６５は、回転盤１１７の回転に伴って、巻付回転軸Ａ３を中心として回転する。フープ巻き巻締部６５は、図３に示すように、ベース板１０１と、巻締テープボビン１０２と、第１ガイドローラ１０３と、第２ガイドローラ１０４と、を備える。
【０１０７】
ベース板１０１は、板状部材から構成される。ベース板１０１は、巻締テープボビン１０２、第１ガイドローラ１０３、及び第２ガイドローラ１０４のそれぞれを、前方に突出するように支持している。
【０１０８】
巻締テープボビン１０２には、巻締用のテープＴが巻かれている。巻締テープボビン１０２から引き出されたテープＴは、第１ガイドローラ１０３及び第２ガイドローラ１０４に順に巻き掛けられた後、繊維束Ｆがフープ巻きされた芯材１０の外周面に巻き付けられる。
【０１０９】
巻き駆動部６６は、図２等に示すように、巻付駆動モータ１１１と、第１伝動プーリ１１２と、伝動ベルト１１３と、第２伝動プーリ１１４と、伝動ギア１１５と、回転ギア１１６と、回転盤１１７と、を備える。
【０１１０】
巻付駆動モータ１１１は、巻付ユニットフレーム６３の左側であって、巻付ユニットフレーム６３の上側に設けられている。巻付駆動モータ１１１の出力軸に第１伝動プーリ１１２が相対回転不能に取り付けられている。
【０１１１】
伝動ベルト１１３は、第１伝動プーリ１１２及び第２伝動プーリ１１４に巻き掛けられ、第１伝動プーリ１１２の回転を第２伝動プーリ１１４に伝達する。図２に示すように、上下方向における伝動ベルト１１３の中途部の近傍に、伝動ベルト１１３にテンションを付与するテンションローラ１１８を設けても良い。
【０１１２】
第２伝動プーリ１１４及び伝動ギア１１５は、巻付ユニットフレーム６３の左下側において、巻付ユニットフレーム６３により回転可能に支持されている。第２伝動プーリ１１４及び伝動ギア１１５は、前後方向に並べられ、互いに相対回転不能に取り付けられている。
【０１１３】
回転ギア１１６は、前後方向で見たとき、巻付ユニットフレーム６３の中央位置に設けられている。即ち、回転ギア１１６の中心は、巻付回転軸Ａ３上に位置している。回転ギア１１６は、伝動ギア１１５に噛み合っている。回転ギア１１６は、円環状に形成され、回転盤１１７に相対回転不能に支持されている。
【０１１４】
回転盤１１７は、円環状の板から構成され、回転ギア１１６と同軸で配置されている。回転盤１１７は、回転ギア１１６の前方に配置されている。回転盤１１７は、巻付ユニットフレーム６３に回転可能に支持される。
【０１１５】
巻付駆動モータ１１１の駆動力は、第１伝動プーリ１１２、伝動ベルト１１３、第２伝動プーリ１１４、及び伝動ギア１１５を介して、回転ギア１１６及び回転盤１１７に伝達される。回転盤１１７が回転することで、回転盤１１７により支持されているフープ巻き部６４及びフープ巻き巻締部６５が巻付回転軸Ａ３を中心として回転する。
【０１１６】
これにより、巻き案内部７４により案内された繊維束Ｆ及び第２ガイドローラ１０４により案内されたテープＴが芯材１０の外周面に巻き付けられる。フープ巻き巻締部６５は、フープ巻き部６４と前後方向にズレた位置に設けられている。従って、芯材１０に対して、繊維束Ｆが巻き付けられた後、更にその外周面にテープＴが巻き付けられることになる。
【０１１７】
本実施形態では、巻付装置３の走行方向においてフープ巻き部６４がフープ巻き巻締部６５に対して先行するように、巻付装置３を芯材１０に沿って走行させることで、１回の走行で繊維束Ｆ及びテープＴを芯材１０の外周面に巻き付けることができる。図５には、巻付装置３を後方へ１回走行させることで、繊維束Ｆ及びテープＴを巻き付ける例が示されている。ただし、１回目の走行で、まずフープ巻き部６４により繊維束Ｆを芯材１０の外周面に巻き付けた後で、２回目の走行で、フープ巻き巻締部６５によりテープＴをその外周面に巻き付けても良い。１回目と２回目で、巻付装置３の走行方向が逆であっても良い。
【０１１８】
巻付装置３が備える駆動モータ（具体的には、前後走行駆動モータ９１、左右走行駆動モータ９２、回転駆動モータ９３、昇降モータ９４、及び俯仰駆動モータ９５）は、図１の制御装置５により制御される。この制御にあたっては、例えば図１に示すように、左右方向の軸をＸ軸、上下方向の軸をＹ軸、前後方向の軸をＺ軸とするＸＹＺ直交座標系を定義して、巻付ユニット６の位置を表現することができる。
【０１１９】
これにより、巻付装置３は図５に示すように、巻付ユニット６の開口部６０の中心が芯材１０の中心と常に一致するように巻付ユニット６の位置及び姿勢を調整しながら、レール１１に沿って走行する。即ち、巻付ユニット６の巻付回転軸Ａ３が、芯材１０の軸方向と常に一致している。これにより、曲がっている芯材１０に対しても、その形状に沿って、その外周面に繊維束Ｆを巻き付けることができる。
【０１２０】
本実施形態では、当初から曲げられている芯材１０に対して、その曲がりに沿うように繊維束Ｆを巻き付けることができる。従って、直線状の芯材に繊維束を巻き付けてから芯材とともに曲げる構成と比較して、繊維束Ｆの巻きが乱れない点で優れている。
【０１２１】
巻付ユニット６は、図６に示すようなヘリカル巻きを行うヘリカル巻きユニット６ｙとして構成されても良い。なお、ヘリカル巻きとは、芯材１０の軸方向から所定の角度だけ傾いた方向に繊維束Ｆを巻き付ける巻き方法を意味する。
【０１２２】
図６は、ヘリカル巻きユニット６ｙの構成を示す斜視図である。図７は、ヘリカル巻きユニット６ｙの構成を示す部分拡大図である。図８は、ヘリカル巻きユニット６ｙの中央案内部１３４の構成を示す断面斜視図である。以下のヘリカル巻きユニット６ｙに対する説明においては、前述のフープ巻きユニット６ｘと同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【０１２３】
ヘリカル巻きユニット６ｙは、図６に示すように、フープ巻き部６４及びフープ巻き巻締部６５の代わりに、ヘリカル巻き部１３０を備える。ヘリカル巻き部１３０は、ベース円環板１３１と、複数のボビン取付け部１３２と、複数のヘリカル巻き円周案内部１３３と、中央案内部１３４と、から構成される。ヘリカル巻き円周案内部１３３及び中央案内部１３４により、複数の繊維束Ｆを同時に案内する繊維束案内部が構成される。
【０１２４】
ベース円環板１３１は、円環状に形成され、その中心位置がヘリカル巻きユニット６ｙの開口部６０の中心と一致するように設けられている。ベース円環板１３１は、前後方向において、巻付ユニットフレーム６３を挟んで巻き駆動部６６とは反対側に設けられている。ベース円環板１３１は、巻き駆動部６６の回転盤１１７に取り付けられ、回転盤１１７の回転に連動して回転する。
【０１２５】
ボビン取付け部１３２は、ベース円環板１３１から前方に突出するように、当該ベース円環板１３１の前面に対して垂直に設けられている。ボビン取付け部１３２には、繊維束Ｆが巻かれているボビン１３８が取り付けられている。
【０１２６】
複数のボビン取付け部１３２は、ベース円環板１３１の円周方向に等間隔で並べて設けられている。それぞれのボビン取付け部１３２に対応するように、ボビン取付け部１３２の近傍にヘリカル巻き円周案内部１３３が設けられている。ヘリカル巻き円周案内部１３３は、ベース円環板１３１の円周方向において、等間隔で並べて配置されている。
【０１２７】
それぞれのヘリカル巻き円周案内部１３３は、前後方向に並べられた第１中間ローラ１３５と、第２中間ローラ１３６と、を備える。図７に示すように、第１中間ローラ１３５は、第２中間ローラ１３６よりベース円環板１３１に近い位置に設けられている。言い換えれば、第１中間ローラ１３５は、第２中間ローラ１３６より前方に設けられている。
【０１２８】
第２中間ローラ１３６は、ベース円環板１３１の径方向にスライド可能に取り付けられている。第２中間ローラ１３６は、適宜の付勢部材（具体的には、バネ）により、ベース円環板１３１の径方向外側に移動する向きに付勢される。
【０１２９】
ボビン取付け部１３２に取り付けられたボビン１３８からの繊維束Ｆは、図６及び図７に示すように、第１中間ローラ１３５、第２中間ローラ１３６の順に巻き掛けられ、中央案内部１３４に案内される。付勢部材が第２中間ローラ１３６に作用させるバネ力により、繊維束Ｆに掛かる張力が適切に調整される。このように、第２中間ローラ１３６は、テンションローラとして機能する。
【０１３０】
中央案内部１３４は、略円筒状に形成され、その軸方向が巻付回転軸Ａ３と一致するように、ヘリカル巻き部１３０の中心位置に設けられている。環状案内部１４３は、第１中間ローラ１３５及び第２中間ローラ１３６が並べて配置される環状の領域より小さく形成されている。
【０１３１】
言い換えれば、環状案内部１４３は、前後方向で見たとき、第１中間ローラ１３５及び第２中間ローラ１３６より中心側に設けられている。第２中間ローラ１３６によって案内されてきた繊維束Ｆは、図６及び図７に示すように、中央案内部１３４の径方向外側から、中央案内部１３４の内部を通る芯材１０へ案内される。
【０１３２】
中央案内部１３４は、図８に示すように、第１環状板１４１と、第２環状板１４２と、環状案内部１４３と、補助案内部１４４と、から構成される。第１環状板１４１、第２環状板１４２、環状案内部１４３、及び補助案内部１４４は、何れも円環状に形成され、中心軸を互いに一致させるように配置される。
【０１３３】
第１環状板１４１には、径方向に延びるように設けられた取付け部１４５が形成される。図８にはベース円環板１３１を示していないが、第１環状板１４１は、取付け部１４５を介してベース円環板１３１に取り付けられている。これにより、第１環状板１４１は、ベース円環板１３１の回転に連動して回転する。第１環状板１４１は、前後方向の一側で環状案内部１４３に接続されている。
【０１３４】
第２環状板１４２は、第１環状板１４１と同様に円環状に形成されている。第２環状板１４２は、前後方向において第１環状板１４１とは反対側で、環状案内部１４３に接続されている。
【０１３５】
環状案内部１４３は、円環状に形成され、軸方向において所定の厚みを有する。環状案内部１４３の外径は、第１環状板１４１及び第２環状板１４２の外径より小さく、環状案内部１４３の内径は、第１環状板１４１及び第２環状板１４２の内径より大きい。環状案内部１４３は、第１環状板１４１及び第２環状板１４２の径方向におけるやや外側の部分に対面するように設けられている。
【０１３６】
環状案内部１４３には、径方向で当該環状案内部１４３を貫通する繊維束案内孔１４６が形成されている。繊維束案内孔１４６は、ボビン取付け部１３２の数（言い換えれば、ヘリカル巻き円周案内部１３３の数）に対応して、環状案内部１４３の円周方向において等間隔で複数並べて形成されている。それぞれの繊維束案内孔１４６は、それぞれの第２中間ローラ１３６から案内されてきた繊維束Ｆを中央案内部１３４の中心側へ案内する。
【０１３７】
補助案内部１４４は、円環形状を有する２枚の板から構成されている。図８に示すように、補助案内部１４４の外径は、第１環状板１４１及び第２環状板１４２の内径より大きく、かつ、環状案内部１４３の内径より小さい。補助案内部１４４の内径は、第１環状板１４１及び第２環状板１４２の内径より小さい。
【０１３８】
補助案内部１４４の２枚の板は、第１環状板１４１の前面及び第２環状板１４２の後面のそれぞれに接続されている。補助案内部１４４は第１環状板１４１及び第２環状板１４２と同軸で設けられている。
【０１３９】
この構成により、補助案内部１４４の内周面は、図８に示すように、第１環状板１４１及び第２環状板１４２の内周面より中央案内部１３４の軸に近くなっている。即ち、補助案内部１４４を介して、補助案内部１４４により案内されてきた繊維束Ｆを、中央案内部１３４の中心を通る芯材１０に対してより近い位置まで案内することができる。これにより、芯材１０に巻き付けられる繊維束Ｆの挙動を一層安定させることができる。
【０１４０】
上記のように構成されたヘリカル巻き部１３０は、複数の繊維束Ｆを放射状に芯材１０へ案内することができる。また、回転盤１１７の回転に伴ってヘリカル巻き部１３０が回転することにより、当該複数の繊維束Ｆを同時に芯材１０に巻き付けることができる。
【０１４１】
また、巻付ユニット６は、図９に示すような０°巻きを行う０°巻きユニット６ｚとして構成されても良い。なお、０°巻きとは、芯材１０に対して軸方向に平行に配置された繊維束Ｆを芯材１０の外周面に付ける配置方法を意味する。繊維束Ｆは芯材１０を周回しないが、このような繊維束Ｆの配置も「巻付け」に含まれると考えることができる。
【０１４２】
以下、０°巻きユニット６ｚについて詳細に説明する。図９及び図１０は、０°巻きユニット６ｚの構成を示す斜視図である。図１１は、０°巻きユニット６ｚの繊維案内部の構成を示す斜視図である。図１２は、０°巻き巻締部１６０の構成を示す斜視図である。図１３は、クリールスタンド４を備えるフィラメントワインディング装置１００の構成を示す斜視図である。以下の０°巻きユニット６ｚに対する説明においては、前述のフープ巻きユニット６ｘと同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【０１４３】
０°巻きユニット６ｚは、図９及び図１０に示すように、フープ巻き部６４及びフープ巻き巻締部６５の代わりに、固定繊維束案内部１５０と、０°巻き巻締部（巻締部）１６０と、を備える。固定繊維束案内部１５０及び０°巻き巻締部１６０は、前後方向に並べて配置されている。
【０１４４】
固定繊維束案内部１５０は、巻付ユニットフレーム６３に固定される。固定繊維束案内部１５０は、複数の繊維束Ｆを、芯材１０の円周方向に適宜の間隔で並ぶように芯材１０の外周面に案内する。前述のフープ巻きユニット６ｘのフープ巻き部６４等とは異なり、図１０の回転盤１１７が回転しても、固定繊維束案内部１５０は回転しない。複数の繊維束Ｆのそれぞれは、芯材１０の軸方向と平行な向きで、芯材１０の外周面に配置される。
【０１４５】
固定繊維束案内部１５０は、図９及び図１０に示すように、取付けフレーム１５１と、第１円環案内部１５２と、第２円環案内部１５３と、第３円環案内部１５４と、を備える。
【０１４６】
取付けフレーム１５１は、板状部材から構成される。取付けフレーム１５１は、その厚み方向を前後方向に向けて、巻付ユニットフレーム６３の前方に取り付けられている。取付けフレーム１５１の中心に第１円環案内部１５２が固定されている。なお、取付けフレーム１５１と、第１円環案内部１５２と、が一体的に形成されても良い。
【０１４７】
第１円環案内部１５２は、芯材１０が通過可能な円状開口部を有する略円環状に形成されている。第１円環案内部１５２は、取付けフレーム１５１よりも前側（言い換えれば、繊維束Ｆの走行方向において上流側）に配置されている。第１円環案内部１５２は、軸方向が前後方向となるように取付けフレーム１５１に設けられている。
【０１４８】
第１円環案内部１５２には、前後方向（厚み方向）で当該第１円環案内部１５２を貫通する前側案内孔１５５が複数形成されている。前側案内孔１５５は、第１円環案内部１５２の円周方向で等間隔をあけて並べて配置されている。繊維束Ｆは、それぞれの前側案内孔１５５を通過する。
【０１４９】
第２円環案内部１５３は、軸方向において所定の厚みを有する円環状の板から構成される。第２円環案内部１５３は、第１円環案内部１５２に対して前後方向に所定距離をあけて、第１円環案内部１５２の後方に配置されている。第２円環案内部１５３は、第１円環案内部１５２と同軸で設けられている。
【０１５０】
第２円環案内部１５３の外径は、第１円環案内部１５２の内径より小さい。第２円環案内部１５３は、第３円環案内部１５４の前面に固定されている。
【０１５１】
第２円環案内部１５３には、当該第２円環案内部１５３を径方向で貫通する後側案内孔１５６が複数形成されている。後側案内孔１５６は、前側案内孔１５５の数に対応して、第２円環案内部１５３の円周方向で等間隔をあけて並べて配置されている。繊維束Ｆは、それぞれの後側案内孔１５６を通過する。それぞれの後側案内孔１５６は、各前側案内孔１５５から案内されてきた繊維束Ｆを第２円環案内部１５３の中心側へ案内する。
【０１５２】
第３円環案内部１５４は、図１１に示すように、円環状の板から構成される。第３円環案内部１５４には、複数（本実施形態において４つ）の支持板１５７が固定されている。それぞれの支持板１５７は、第３円環案内部１５４の径方向外側に延びている。第３円環案内部１５４は、支持板１５７を介して、取付けフレーム１５１に取り付けられている。第３円環案内部１５４は、第２円環案内部１５３の後面に接続される。第３円環案内部１５４は、第２円環案内部１５３を、第１円環案内部１５２と同軸で配置されるように支持する。
【０１５３】
第３円環案内部１５４は、第２円環案内部１５３とほぼ同じ大きさに形成されている。第３円環案内部１５４の内径は、第２円環案内部１５３の内径より小さく、芯材１０の外径より若干大きく形成されている。これにより、第３円環案内部１５４の内周面と、第３円環案内部１５４を貫通する芯材１０と、の間に、繊維束Ｆが通る円環状の隙間が形成される。
【０１５４】
以上のように構成された固定繊維束案内部１５０においては、図１３に示す後述のクリールスタンド４からの複数の繊維束Ｆが、図９及び図１０に示すように、第１円環案内部１５２に形成されたそれぞれの前側案内孔１５５を通る。これにより、繊維束Ｆが、第１円環案内部１５２の円周方向に並ぶように整列される。
【０１５５】
その後、それぞれの繊維束Ｆは、前側案内孔１５５に対応して形成された、第２円環案内部１５３の後側案内孔１５６を通過する。これにより、繊維束Ｆは、環状に並べられた状態を維持しながら、芯材１０の外周に近づくように案内される。即ち、第２円環案内部１５３を通った複数の繊維束Ｆは、小さい環状に並べられている。
【０１５６】
その後、複数の繊維束Ｆが、第３円環案内部１５４と芯材１０との間の円環状の隙間を通る。この結果、繊維束Ｆが、芯材１０の軸方向に沿って好適に整列される。
【０１５７】
０°巻き巻締部１６０は、固定繊維束案内部１５０よりも後方に設けられている。０°巻き巻締部１６０は、固定繊維束案内部１５０と前後方向に並べて配置される。０°巻き巻締部１６０は、固定繊維束案内部１５０により案内されて芯材１０の外周面に並べられた繊維束Ｆを、巻締用繊維束（巻締部材）Ｆ１により巻き締める。
【０１５８】
０°巻き巻締部１６０は、巻付ユニットフレーム６３の前方（巻付ユニットフレーム６３を挟んで巻き駆動部６６とは反対側）に配置されている。０°巻き巻締部１６０は、図１２に示すように、回転板１６１と、巻締め繊維ボビン支持部（ボビン支持部）１６２と、巻締め繊維案内部（巻締部材案内部）１７０と、を備える。
【０１５９】
回転板１６１は、円環状板から構成され、第３円環案内部１５４よりも後方に設けられている。回転板１６１は、回転盤１１７、第３円環案内部１５４、第２円環案内部１５３、及び第１円環案内部１５２と同軸で設けられている。
【０１６０】
回転板１６１は、巻付ユニットフレーム６３を挟んで回転盤１１７とは反対側に配置される。回転板１６１は、回転盤１１７に相対回転不能に取り付けられる。回転板１６１は、回転盤１１７の回転に伴って、図１２の巻付回転軸Ａ３を中心として回転する。
【０１６１】
巻締め繊維ボビン支持部１６２は、図１２に示すように、回転板１６１の周方向で適宜の位置に設けられている。巻締め繊維ボビン支持部１６２は、回転板１６１の前面から前方に延びるように、回転板１６１の前面に垂直に設けられている。巻締め繊維ボビン支持部１６２には、巻締め繊維ボビン（巻締部材ボビン）１６９を支持している。巻締め繊維ボビン１６９には、巻締用繊維束Ｆ１が巻かれている。
【０１６２】
巻締め繊維案内部１７０は、回転板１６１の前方に配置されている。巻締め繊維案内部１７０は、当該回転板１６１により支持されている。巻締め繊維案内部１７０は、巻付回転軸Ａ３から離れた位置に設けられている。巻締め繊維案内部１７０は、回転板１６１の回転に伴って、巻付回転軸Ａ３を中心として回転する。
【０１６３】
巻締め繊維案内部１７０は、巻締め繊維ボビン１６９から引き出された巻締用繊維束Ｆ１を芯材１０の外周面に向けて案内する。巻締め繊維案内部１７０は、第１繊維案内部１６３と、第２繊維案内部１６４と、を備える。
【０１６４】
第１繊維案内部１６３は、複数（本実施形態においては３つ）のテンションバーから構成されている。テンションバーは、巻き掛けられた巻締用繊維束Ｆ１との摩擦によって、巻締用繊維束Ｆ１にテンションを付与する。巻締用繊維束Ｆ１は、それぞれのテンションバーに順に巻き掛けられた後、第２繊維案内部１６４へ案内される。
【０１６５】
第２繊維案内部１６４は、例えば、細長い板状部材から構成されている。第２繊維案内部１６４は、図１２に示すように、回転板１６１から径方向内側に延びるように、一端が回転板１６１の前面に固定され、他端が回転板１６１の中心（芯材１０）に近い位置に設けられている。
【０１６６】
第２繊維案内部１６４において、回転板１６１の中心に近い側の端部には、貫通状の巻締用繊維束案内孔１６５が形成されている。巻締用繊維束案内孔１６５は、回転板１６１の軸線と垂直、かつ、回転板１６１の径方向と垂直な向きで、第２繊維案内部１６４を貫通する。巻締用繊維束Ｆ１は、当該巻締用繊維束案内孔１６５を通って、芯材１０の外周面に近い位置まで案内される。
【０１６７】
回転板１６１が回転することによって、巻締め繊維ボビン支持部１６２（ひいては巻締め繊維ボビン１６９）、第１繊維案内部１６３及び第２繊維案内部１６４は、巻付回転軸Ａ３（即ち芯材１０）を中心として回転することで、巻締用繊維束Ｆ１を、芯材１０の軸方向に対して所定の角度だけ傾いた方向に巻き付ける。この巻締用繊維束Ｆ１によって、芯材１０の軸方向に沿って外周面に整列された複数の繊維束Ｆを、図１０のように芯材１０の外周面に固定する。
【０１６８】
０°巻きユニット６ｚを用いるフィラメントワインディング装置１００は、図１３に示すように、クリールスタンド４を備える。クリールスタンド４は、複数のボビンを支持することができる。
【０１６９】
クリールスタンド４は、複数の繊維束Ｆを巻付装置３の０°巻きユニット６ｚに供給するために用いられる。クリールスタンド４は、支持フレーム１２１と、複数のボビン支持部１２２と、整列ガイド１２３と、を備える。なお、図が煩雑になることを避けるため、図１３においてはクリールスタンド４が簡略的に描かれている。
【０１７０】
支持フレーム１２１は、枠状の構造体である。２つの芯材支持装置２のうち一方は、クリールスタンド４の内部であって、支持フレーム１２１の左右方向における中央部に配置されている。
【０１７１】
ボビン支持部１２２は、支持フレーム１２１に多数配置されている。それぞれのボビン支持部１２２には、図略のボビンをセットすることができる。ボビンには、巻付ユニット６に供給する繊維束Ｆが巻かれている。
【０１７２】
整列ガイド１２３は、支持フレーム１２１において、巻付装置３に近い側の面に取り付けられている。整列ガイド１２３には、芯材１０を通過させることが可能な開口１２３ａが形成されている。この開口１２３ａの周囲において、整列ガイド１２３には、繊維束Ｆを案内する各種の案内部材が取り付けられている。この案内部材としては、例えば、ローラとすることが考えられる。
【０１７３】
この構成で、クリールスタンド４において複数のボビンから繊維束Ｆをそれぞれ引き出して、整列ガイド１２３で整列させた後、巻付装置３の０°巻きユニット６ｚに供給することができる。
【０１７４】
以上に説明したように、本実施形態のフィラメントワインディング装置１００は、レール１１と、芯材支持装置２と、巻付装置３と、を備える。レール１１は、前後方向に延びる。芯材支持装置２は、芯材１０を支持する。巻付装置３は、芯材１０の外周面に繊維束Ｆを巻き付ける。巻付装置３は、巻付ユニット６と、メインフレーム３２と、を備える。巻付ユニット６は、芯材１０が貫通する開口部６０を有し、繊維束Ｆを案内する。メインフレーム３２には、巻付ユニット６が取り付けられる。メインフレーム３２は、芯材１０に対して前後方向に相対移動可能に設けられる。メインフレーム３２は、前後方向に直交する左右方向に移動可能に設けられる。メインフレーム３２は、前後方向及び左右方向のそれぞれに直交する上下方向に延びる回転軸Ａ１を中心として回転可能に設けられる。
【０１７５】
これにより、巻付ユニット６の位置及び向きを芯材１０に対して変更することができるので、曲がっている芯材１０の外周面に繊維束Ｆを巻き付けることが可能になる。
【０１７６】
また、本実施形態のフィラメントワインディング装置１００は、前後走行駆動モータ９１と、左右走行駆動モータ９２と、回転駆動モータ９３と、制御装置５と、を備える。前後走行駆動モータ９１は、巻付装置３を前後方向に移動させる。左右走行駆動モータ９２は、メインフレーム３２を左右方向に移動させる。回転駆動モータ９３は、メインフレーム３２を、回転軸Ａ１を中心として回転させる。制御装置５は、前後走行駆動モータ９１、左右走行駆動モータ９２及び回転駆動モータ９３を制御する。制御装置５は、開口部６０の中心と芯材１０の中心とが常に一致するように、前後走行駆動モータ９１、左右走行駆動モータ９２及び回転駆動モータ９３の動作を制御し、巻付ユニット６の姿勢を調整する。
【０１７７】
これにより、曲がっている芯材１０の形状に沿って、巻付ユニット６の姿勢を調整しながら、芯材１０の外周面に繊維束Ｆを自動的に巻き付けることができる。
【０１７８】
また、本実施形態のフィラメントワインディング装置１００において、メインフレーム３２は、昇降フレーム３３を備える。昇降フレーム３３は、上下方向に移動可能に取り付けられる。巻付ユニット６は、昇降フレーム３３により左右方向に延びる俯仰軸Ａ２を中心として回転可能に支持されている。
【０１７９】
これにより、巻付ユニット６の位置及び向きを芯材１０に対して３次元的に変更することができる。従って、芯材１０が３次元的に曲がっている場合にも、当該芯材１０の外周面に繊維束Ｆを巻き付けることができる。
【０１８０】
また、本実施形態のフィラメントワインディング装置１００は、昇降モータ９４と、俯仰駆動モータ９５と、制御装置５と、を備える。昇降モータ９４は、昇降フレーム３３を上下方向に移動させる。制御装置５は、昇降モータ９４及び俯仰駆動モータ９５を制御する。制御装置５は、開口部６０の中心と芯材１０の中心とが常に一致するように、昇降モータ９４及び俯仰駆動モータ９５の動作を制御して、巻付ユニット６の姿勢を調整する。
【０１８１】
これにより、３次元的に曲がっている芯材１０の形状に沿って、巻付装置３の姿勢を調整しながら、芯材１０の外周面に繊維束Ｆを自動的に巻き付けることができる。
【０１８２】
また、本実施形態のフィラメントワインディング装置１００において、巻付ユニット６の一種であるヘリカル巻きユニット６ｙは、複数のボビン取付け部１３２と、ヘリカル巻き円周案内部１３３及び中央案内部１３４と、を備える。複数のボビン取付け部１３２には、繊維束Ｆが巻かれたボビンが取り付けられる。ヘリカル巻き円周案内部１３３及び中央案内部１３４は、複数のボビン取付け部１３２のそれぞれに取り付けられたボビンから繊維束Ｆを同時に芯材１０へ案内する。
【０１８３】
これにより、複数の繊維束Ｆを好適に案内することができるとともに、簡素な構成で、複数の繊維束Ｆを同時に巻き付けることができる。
【０１８４】
また、本実施形態のフィラメントワインディング装置１００において、巻付ユニット６の一種である０°巻きユニット６ｚは、０°巻き巻締部１６０と、巻付ユニットフレーム６３と、固定繊維束案内部１５０と、を備える。０°巻き巻締部１６０は、開口部６０の中心まわりに回転する。巻付ユニットフレーム６３は、０°巻き巻締部１６０を回転可能に支持する。固定繊維束案内部１５０は、巻付ユニットフレーム６３に固定される。０°巻き巻締部１６０は、巻締め繊維ボビン支持部１６２と、巻締め繊維案内部１７０と、を備える。巻締め繊維ボビン支持部１６２は、巻締部材が巻かれた巻締め繊維ボビン１６９を支持する。巻締め繊維案内部１７０は、巻締部材を芯材１０へ案内する。固定繊維束案内部１５０は、複数の繊維束Ｆを同時に芯材１０へ案内する。
【０１８５】
これにより、芯材１０の軸方向に対する繊維配向角度が０°である０°巻きを容易に行うことができる。
【０１８６】
また、本実施形態のフィラメントワインディング装置１００においては、固定繊維束案内部１５０により案内される繊維束Ｆが巻かれた複数のボビンのそれぞれを支持するクリールスタンド４を備える。
【０１８７】
これにより、０°巻きユニット６ｚにおいてボビンを支持する必要がなくなるので、巻付装置３の小型化及び簡素化を実現できる。
【０１８８】
また、本実施形態のフィラメントワインディング装置１００において、巻付装置３は、ベースフレーム３１を備える。ベースフレーム３１は、走行基台部１の上面に、前後方向に移動可能に取り付けられている。ベースフレーム３１は、上下方向において、メインフレーム３２を下側から支持する。
【０１８９】
これにより、メインフレーム３２の安定性を向上することができる。
【０１９０】
次に、第２実施形態を説明する。図１４は、第２実施形態のフィラメントワインディング装置１００ｘを示す斜視図である。なお、本実施形態の説明においては、前述の実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【０１９１】
本実施形態のフィラメントワインディング装置１００ｘにおいては、巻付装置３が備えるベースフレーム３１は、走行基台部１の上面に、移動不能に固定される。一方で、１対の芯材支持装置２ｘは、レール１１に沿って前後方向に移動可能に取り付けられている。前後走行駆動モータ９１及び前後走行用ピニオン８２は、巻付装置３の代わりに、芯材支持装置２に取り付けられている。
【０１９２】
本実施形態では、芯材１０は、巻付装置３に対して前後方向に移動可能に支持される。従って、巻付装置３が前後方向に移動しなくても、巻付装置３を芯材１０に対して相対的に前後方向に移動させ、実質的に第１実施形態と同じ動作を実現することができる。
【０１９３】
本実施形態の芯材支持装置２ｘは、芯材１０を、その両端部が支持された部分の軸心まわりに回転可能に支持する。芯材支持装置２ｘは、芯材１０を支持している部分を通過する前後方向の軸である支持軸Ａ４を中心として芯材１０を回転させることができる。
【０１９４】
芯材支持装置２ｘには、芯材回転駆動モータ（第６駆動源）９６が設けられている。芯材回転駆動モータ９６は、芯材１０を、前後方向を向く支持軸（第３回転軸）Ａ４まわりに回転させる。芯材回転駆動モータ９６は、制御装置５によって制御される。
【０１９５】
この構成により、芯材１０を回転させることで、巻付装置３に対する芯材１０の位置及び向きを変化させることが可能となる。よって、芯材１０の形状に従って芯材１０を適宜回転させることで、例えば芯材１０が複雑に３次元的に曲がっている場合でも、当該芯材１０の形状に沿って、その外周面に繊維束Ｆを巻き付けることができる。
【０１９６】
以上に説明したように、本実施形態のフィラメントワインディング装置１００ｘにおいて、芯材支持装置２ｘは、芯材１０を、前後方向を向く支持軸Ａ４まわりに回転可能に支持する。芯材支持装置２ｘは、芯材回転駆動モータ９６を備える。芯材回転駆動モータ９６は、芯材１０を支持軸Ａ４回りに回転させる。
【０１９７】
これにより、例えば芯材１０が複雑に３次元的に曲がっている場合でも、芯材１０の形状（曲がり具合）に応じて芯材１０を回転させることによって、巻付装置３が繊維束Ｆを巻き付け易くなるように芯材１０の姿勢を変化させることが可能となる。従って、フィラメントワインディング装置１００ｘの適用範囲が広がり、様々な形状の芯材１０に繊維束Ｆを巻き付けることができる。
【０１９８】
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【０１９９】
フィラメントワインディング装置１００において、２つの芯材支持装置２のうち少なくとも１つが、芯材１０の支持位置を上下方向に移動可能に構成されても良い。また、２つの芯材支持装置２のうち少なくとも１つが、芯材１０の支持位置を左右方向に移動可能に構成されても良い。これにより、前後方向における両端が直線上に位置しない芯材１０を支持することができる。
【０２００】
芯材支持装置２ｘにおいて、支持した芯材１０を、支持軸Ａ４と異なる軸回りに回転可能に構成しても良い。
【０２０１】
芯材支持装置２ｘにおいて芯材１０を回転駆動する構成は、第１実施形態のフィラメントワインディング装置１００に適用されても良い。
【０２０２】
芯材１０が、巻付装置３に対して前後方向に移動可能に支持される構成は、第１実施形態のフィラメントワインディング装置１００に適用されても良い。
【０２０３】
昇降フレーム３３を省略して、巻付ユニット６をメインフレーム３２に対して相対回転不能に取り付けても良い。この場合、巻付ユニット６の上下移動及び俯仰ができなくなるが、芯材１０の曲がりが２次元的であれば、当該芯材１０に繊維束Ｆを問題なく巻き付けることができる。
【０２０４】
メインフレーム３２が、左右移動、かつ回転軸Ａ１まわりでの回転が何れも不能となるように構成されても良い。この場合、巻付ユニット６の上下移動及び俯仰だけで、芯材１０に繊維束Ｆを巻き付けることになる。この変形例では、上下方向を第２方向と捉え、俯仰軸を第１回転軸と捉えることができる。この構成でも、芯材１０の曲がりが２次元的であれば繊維束Ｆの巻付けが可能である。
【０２０５】
前後走行駆動モータ９１は、巻付装置３及び芯材支持装置２のそれぞれに取り付けられても良い。
【０２０６】
上述の実施形態では、巻付ユニット６の姿勢を３次元的に変更するために、ベースフレーム３１に、左右移動及び回転軸Ａ１を中心とした回転を実現する機構を設け、この機構に対して更に、上下移動及び俯仰軸Ａ２を中心とした回転を実現する機構を設けている。しかしながら、ベースフレーム３１に、上下移動及び俯仰軸Ａ２を中心とした回転を実現する機構を設け、この機構に対して更に、左右移動及び回転軸Ａ１を中心とした回転を実現する機構を設けても良い。
【０２０７】
０°巻きユニット６ｚにおいて、繊維束の代わりに、例えば熱収縮テープによって巻き締める構成としても良い。
【０２０８】
上述のフープ巻きユニット６ｘ、ヘリカル巻きユニット６ｙ、及び０°巻きユニット６ｚは一例であり、他の構成の巻付ユニットに変更しても良い。
【符号の説明】
【０２０９】
２  芯材支持装置
３  巻付装置
６  巻付ユニット（ガイドユニット）
１０  芯材
１１  レール
３２  メインフレーム
１００  フィラメントワインディング装置
Ａ２  回転軸（第１回転軸）
Ｆ  繊維束
【図１】
2020082375.tif 000003
【図２】
2020082375.tif 000004
【図３】
2020082375.tif 000005
【図４】
2020082375.tif 000006
【図５】
2020082375.tif 000007
【図６】
2020082375.tif 000008
【図７】
2020082375.tif 000009
【図８】
2020082375.tif 000010
【図９】
2020082375.tif 000011
【図１０】
2020082375.tif 000012
【図１１】
2020082375.tif 000013
【図１２】
2020082375.tif 000014
【図１３】
2020082375.tif 000015
【図１４】
2020082375.tif 000016