(57)【要約】【課題】ＦＷ装置のニップ式テンション機構において、上流に滞留した欠点を通過させる。【解決手段】走行する繊維束Ｒに対して張力を付与するフィラメントワインディング装置のテンション機構４０であって、前記テンション機構４０は、前記繊維束Ｒの走行方向に沿って配置され、各々繊維束Ｒのニップと開放との切り替えを行う第１ニップ機構４０ａと第２ニップ機構４０ｂとを含み、前記第１ニップ機構４０ａと前記第２ニップ機構４０ｂは、前記繊維束Ｒのニップと開放とを各々交互に切り替え、かつ、前記第１ニップ機構４０ａ及び前記第２ニップ機構４０ｂの少なくとも一方は前記繊維束Ｒをニップした状態とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する繊維束に対して張力を付与するフィラメントワインディング装置のテンション機構であって、
前記テンション機構は、前記繊維束の走行方向に沿って配置され、各々繊維束のニップと開放との切り替えを行う第１ニップ機構と第２ニップ機構とを含み、
前記第１ニップ機構と前記第２ニップ機構は、前記繊維束のニップと開放とを各々交互に切り替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のテンション機構。
【請求項２】
前記第１ニップ機構及び前記第２ニップ機構の少なくとも一方は前記繊維束をニップした状態とすることを特徴とする請求項１に記載のフィラメントワインディング装置のテンション機構。
【請求項３】
前記第１ニップ機構及び第２ニップ機構は、共通の固定側プレートと、それぞれの可動側プレートと、によって構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載のフィラメントワインディング装置のテンション機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維束をニップして張力を付与するフィラメントワインディング装置のテンション機構の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰ製のパイプや容器を効率良く成形するフィラメントワインディング装置（以下、ＦＷ装置）は公知である。ＦＷ装置は、張力を付与した繊維束に、液状の熱硬化性樹脂を含浸させ、ライナーに弛みのない状態で巻き付けてから樹脂を硬化させる装置である。
【０００３】
また、走行中の繊維束に対し張力を付与するテンション機構も公知である。例えば、特許文献１は、従来からあるテンション機構として、対向配置される板バネ製の一対のプレートよりなるテンション機構を開示している。また、特許文献２は、繊維束を二つのディスクでニップして張力を付与するテンション機構を開示している。このような繊維束をニップして張力を付与する簡易なテンション機構は、ニップ式テンション機構として良く知られている。ここで、ニップとは、挟持することで繊維束に対し摩擦を与え、繊維束に張力を付与することをいう。
【特許文献１】特開平７−１９６２４８号公報（段落番号０００２、図４（２））
【特許文献２】特開２００７−２８４８２７号公報（段落番号００３５、図４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ＦＷ装置において、走行中の繊維束に欠点が生じることがある。欠点とは、繊維束のフィラメントが切れて生じる毛羽のことをいう。ニップ式テンション機構は走行中の繊維束に対しニップして摩擦を与えることで張力を付与しているため、連続している繊維束であれば、ニップ式テンション機構を通過することができる。しかしながら、フィラメントが切れて生じた欠点（毛羽）は、ニップ式テンション機構の上流側に滞留して、ニップ式テンション機構を通過することができない場合がある。すなわち、欠点がニップ式テンション機構を通過できないと、その欠点に連続するフィラメントが次々とめくれ上がることとなり、初めは小さな毛羽に過ぎなかった欠点が次第に成長して大きな糸屑状となり、ニップ式テンション機構のプレート上流に滞留することになる。
【０００５】
ここで、大きく糸屑状に成長した欠点については、繊維束をニップした状態のニップ式テンション機構を通過させることは困難である。しかし、欠点が比較的小さいうちにニップ式テンション機構を通過させることができれば、下流において他のフィラメントと共に液状の熱硬化性樹脂を含浸され、樹脂が硬化した後は、パイプや容器の成形上、特に問題とはならない。
そこで、解決しようとする課題は、ＦＷ装置のニップ式テンション機構において、上流に滞留した欠点を通過させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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を説明する。
【０００７】
即ち、請求項１においては、走行する繊維束に対して張力を付与するフィラメントワインディング装置のテンション機構であって、前記テンション機構は、前記繊維束の走行方向に沿って配置され、各々繊維束のニップと開放との切り替えを行う第１ニップ機構と第２ニップ機構とを含み、前記第１ニップ機構と前記第２ニップ機構は、前記繊維束のニップと開放とを各々交互に切り替えるものである。
【０００８】
請求項２においては、前記第１ニップ機構及び前記第２ニップ機構の少なくとも一方は前記繊維束をニップした状態とするものである。
【０００９】
請求項３においては、前記第１ニップ機構及び第２ニップ機構は、共通の固定側プレートと、それぞれの可動側プレートと、によって構成されるものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１１】
請求項１においては、第１ニップ機構と第２ニップ機構は、繊維束のニップと開放とを各々交互に切り替えるため、第１ニップ機構の上流に欠点が滞留している場合には、第１ニップ機構が繊維束を開放したときに、欠点を第１ニップ機構の下流に通過させることができる。次に、欠点は第２ニップ機構の上流に滞留することとなるが、第２ニップ機構が繊維束を開放したときに、欠点を第２ニップ機構の下流に通過させることができる。このようにして、ニップ式テンション機構の上流に滞留した欠点を下流に通過させることができる。
【００１２】
請求項２においては、第１ニップ機構及び第２ニップ機構の少なくとも一方は繊維束をニップした状態とするため、第１ニップ機構が繊維束を開放したときには、第２ニップ機構は繊維束をニップした状態であり、第２ニップ機構が繊維束を開放したときには、第１ニップ機構は繊維束をニップした状態であり、繊維束に適切な張力を付与した状態を維持することができる。
【００１３】
請求項３においては、第１ニップ機構及び第２ニップ機構の固定側プレートを共通化することで、簡易な構造であり、かつ省スペースで配置されるニップ式テンション機構を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、発明の実施の形態を説明する。
図１は本発明の実施例に係るＦＷ装置の全体的な構成を示す正面図、図２は同じくヘリカル巻き装置を示す正面図、図３は同じくニップ式テンション機構の構成を示す斜視図である。図４は同じく作用を示す構成図である。
【００１５】
まず、図１及び図２を用いて、本実施例としてのＦＷ装置について簡単に説明する。
ＦＷ装置は、図示しない繊維束供給装置と、巻取装置２と、を備えて構成されている。また、巻付装置２は、フープ巻装置５と、ヘリカル巻装置６と、支持台７と、を備えて構成されている。フープ巻装置５及び支持台７は、それぞれ図示していない駆動機構で基台３の長手方向に沿って往復移動するように構成されている。一方、ヘリカル巻装置６は、基台３に固定されている。
【００１６】
支持台７は、基盤となるベース１７と、ベース１７を移行案内する前後一対のレール２３と、ベース１７の両側端に立設されチャック１９・１９を介してライナー４の端部を支持する支持腕１８・１８と、チャック１９・１９を回転駆動させる駆動部２０・２０と、を備えて構成され、ライナー４を支持している。
【００１７】
フープ巻装置５は、巻掛テーブル１１を回転駆動させながら、基台３上を往復移動することにより、ライナー４の周面にフープ巻層を形成する装置である。フープ巻装置５は、基台３上のレール９で移行案内されるフレーム１０と、フレーム１０で回転自在に支持される円盤状の巻掛テーブル１１と、巻掛テーブル１１を回転駆動する図示しない駆動機構と、を備えて構成されている。巻掛テーブル１１の一側には、フープ巻時に繊維束Ｒを供給する複数個のボビン１２・１２・・が、巻掛テーブル１１の周縁に沿って等間隔に配置されている。
【００１８】
ヘリカル巻装置６は、ライナー４を回転駆動させながら、支持台７を一定速度で移動させて、例えば先のフープ巻装置５によって形成されたフープ層の外面にヘリカル巻き層を形成する装置である。ヘリカル巻装置６は、基台３に立設される固定フレーム１３と、固定フレーム１３で支持されるヘリカル巻ヘッド１４と、繊維束供給装置によって供給されるそれぞれの繊維束Ｒに張力を付与するニップ式テンション機構４０と、それぞれの繊維束Ｒの一群をヘリカル巻ヘッド１４へ向かって変向案内するガイドローラ１５と、を備えて構成されている。また、ヘリカル巻ヘッド１４は、ガイドリングと、ガイドリングの周方向に沿って等間隔おきに放射状に配置される一群のガイド筒と、を備えて構成されている。
【００１９】
このような構成とすることで、ヘリカル巻装置６において、繊維束供給装置によって供給された繊維束Ｒは、ニップ式テンション機構４０によってニップされることで張力を付与され、ガイドローラ１５によってヘリカル巻ヘッド１４へ向かって導かれ、ガイド筒によってライナー４周面まで導かれる。
【００２０】
ここで、図３を用いて、ニップ式テンション機構４０の構成について詳細に説明する。なお、図３において、矢印の方向を繊維束Ｒの走行方向とする。
ニップ式テンション機構４０は、繊維束Ｒの走行方向に沿って配置される第１ニップ機構４０ａと、第２ニップ機構４０ｂと、を備えて構成されている。
第１ニップ機構４０ａは、繊維束Ｒの上面に配置される固定側プレート４１と、固定側プレート４１の下側に固設されるベース４２ａと、繊維束Ｒの上面に配置されベース４２ａに支持される可動側プレート４３ａと、ベース４２ａと可動側プレート４３ａとの間に介される収縮部材４４ａと、を備えて構成されている。
第２ニップ機構４０ｂは、固定側プレート４１を第１ニップ機構４０ａと共通として、第１ニップ機構４０ａと同様に構成されている。
【００２１】
収縮部材４４ａ・４４ｂは、図示しないコンプレッサー、空圧弁等から構成される空圧回路によって膨張又は収縮されるものとする。このとき、収縮部材４４ａ・４４ｂは、それぞれ独立して膨張又は収縮されるものとする。また、ヘリカル巻装置６には、複数のニップ式テンション機構４０・・・・・４０の収縮部材４４ａ・４４ｂ・・・・・・が備えられるが、共通のコンプレッサー及び空圧弁を接続して構成されているため、同時に膨張又は収縮されるものとする。このようにして、コンプレッサー及び空圧弁を最小限とすることができる。
【００２２】
このような構成とすることで、第１ニップ機構４０ａは、収縮部材４４ａが膨張することによって、可動側プレート４３ａが固定側プレート４１に押接して繊維束Ｒをニップしてテンションを付与することができる。また、収縮部材４４ａが収縮することによって、可動側プレート４３ａの固定側プレート４１への押接が解除されて繊維束Ｒを開放することができる。第２ニップ機構４０ｂの作用についても、第１ニップ機構４０ａと同様である。
なお、本発明は、本実施例の第１ニップ機構４０ａ及び第２ニップ機構４０ｂの構成に限定されることなく、ニップ式テンション機構であれば、以下の作用及び効果を奏することができる。
【００２３】
ここで、ニップ式テンション機構４０は、第１ニップ機構４０ａ及び第２ニップ機構４０ｂの少なくとも一方で繊維束Ｒをニップして、繊維束Ｒに張力を付与しているものとする。また、第１ニップ機構４０ａが繊維束Ｒを開放するときは、第２ニップ機構４０ｂが繊維束Ｒをニップした状態であり、第２ニップ機構４０ｂが繊維束Ｒを開放するときは、第１ニップ機構４０ａが繊維束Ｒをニップした状態であるものとする。言い換えれば、ニップ式テンション機構４０は、常時、繊維束Ｒにテンションを付与した状態を維持している。
ここで、第１ニップ機構４０ａ及び第２ニップ機構４０ｂの開放のタイミング、期間等は特に限定しない。ただし、開放の期間は、第１ニップ機構４０ａ又は第２ニップ機構４０ｂの上流に位置していた繊維束Ｒの箇所が第１ニップ機構４０ａ又は第２ニップ機構４０ｂを十分に通過できる期間より長い期間とする。
【００２４】
また、図４を用いて、ニップ式テンション機構４０の作用について詳細に説明する。
図４（ａ）に示すように、矢印の方向に走行中の繊維束Ｒには、欠点が生じることがある。欠点とは、繊維束Ｒのフィラメントが切れて生じる毛羽のことをいう。ここで、ニップ式テンション機構４０は、走行中の繊維束Ｒに対しニップして摩擦を与えることで張力を付与しているため、連続している繊維束Ｒであれば、ニップ式テンション機構４０を通過することができる。しかしながら、フィラメントが切れて生じた欠点（毛羽）については、ニップ式テンション機構４０の上流側に滞留して、ニップ式テンション機構４０を通過することができない場合がある。すなわち、欠点Ｋがニップ式テンション機構４０を通過できないと、その欠点Ｋに連続するフィラメントが次々とめくれ上がることとなり、初めは小さな毛羽に過ぎなかった欠点Ｋが次第に成長して大きな糸屑状となり、ニップ式テンション機構４０のプレート上流に滞留する。
【００２５】
図４（ｂ）に示すように、第１ニップ機構４０ａが一時的に開放されれば、第１ニップ機構４０ａの上流に滞留した欠点Ｋを通過させることができる。このとき、第１ニップ機構４０ａが開放となっている間は、第２ニップ機構４０ｂによって繊維束Ｒがニップされた状態であり、繊維束Ｒへ適切な張力を付与した状態を維持できる。
【００２６】
図４（ｃ）に示すように、欠点Ｋは、第１ニップ機構４０ａを通過したものの、第２ニップ機構４０ｂの上流に滞留することになる。
【００２７】
図４（ｄ）に示すように、第２ニップ機構４０ｂが、一時的に開放されれば、第２ニップ機構４０ｂの上流に滞留した欠点Ｋを通過させることができる。このとき、第１ニップ機構４０ａが開放となっている間は、第１ニップ機構４０ａによって繊維束Ｒがニップされ状態であり、繊維束Ｒへ適切な張力を付与した状態を維持できる。
【００２８】
図４（ｅ）に示すように、ニップ式テンション機構４０は、欠点Ｋを通過させた後には、第１ニップ機構４０ａ及び第２ニップ機構４０ｂの双方によって再度繊維束Ｒがニップされた状態であり、繊維束Ｒへ適切な張力を付与した状態を維持できる。
張力を付与する。
【００２９】
このようにして、ニップ式テンション機構４０は、上流に滞留した欠点Ｋを通過させることができる。
ここで、大きく糸屑状に成長した欠点Ｋは、繊維束Ｒをニップした状態のニップ式テンション機構４０を通過させることは困難である。しかし、欠点Ｋが比較的小さいうちにニップ式テンション機構４０を通過させることができれば、下流において他のフィラメントと共に液状の熱硬化性樹脂を含浸され、樹脂が硬化した後は、パイプや容器の成形上、特に問題とはならない。
また、第１ニップ機構４０ａ及び第２ニップ機構４０ｂの固定側プレート４１を共通化することで、簡易な構造であり、かつ省スペースで配置されるニップ機構を実現できる。
【００３０】
なお、ニップ式テンション機構４０は、第１ニップ機構４０ａと第２ニップ機構４０ｂの二つのニップ機構から構成されているが、これに限定されず、３以上のニップ機構で構成してもよい。また、第１ニップ機構４０ａと第２ニップ機構４０ｂのいずれか一方で繊維束Ｒをニップしている状態と、第１ニップ機構４０ａと第２ニップ機構４０ｂの両方で繊維束Ｒをニップしている状態とで、繊維束Ｒに付与する張力の変動を少なくするため、第１ニップ機構４０ａと第２ニップ機構４０ｂのいずれか一方で繊維束Ｒをニップしている状態と、第１ニップ機構４０ａと第２ニップ機構４０ｂの両方で繊維束Ｒをニップしている状態とで、第１ニップ機構４０ａと第２ニップ機構４０ｂがそれぞれ繊維束Ｒに付与する張力を増減させるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例に係るＦＷ装置の全体的な構成を示す正面図。
【図２】同じくヘリカル巻き装置を示す正面図。
【図３】同じくニップ式テンション機構の構成を示す斜視図。
【図４】同じく作用を示す構成図。
【符号の説明】
【００３２】
２        巻取装置
４        ライナー
５        フープ巻き装置
６        ヘリカル巻き装置
４０      ニップ式テンション機構
４０ａ    第１ニップ機構
４０ｂ    第２ニップ機構
４１      固定側プレート
４３ａ    可動側プレート
４３ｂ    可動側プレート
４４ａ    収縮部材
４４ｂ    収縮部材
Ｒ        繊維束
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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