(57)【要約】【課題】供給位置がライナー周面近傍を沿うようにガイド筒を往復操作してトラバースしながら繊維束を巻き付け、かつライナーに巻きつけられる直前の繊維束に樹脂を噴射するＦＷ装置において、噴射ノズルとガイド筒との接触、或いは噴射ノズルとライナーとの接触を防止する。【解決手段】繊維束Ｒをライナー４周面近傍に供給し、該供給位置Ｇが該ライナー４周面近傍を沿うように往復操作されるガイド筒２２と、を有し、前記繊維束Ｒに樹脂を噴射させる少なくとも一つの噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒを含む樹脂噴射装置５０と、前記繊維束Ｒを前記ライナー４周面にトラバースしながら巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、前記ガイド筒２２に前記噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒを設け、該噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒによって前記ガイド筒２２と前記ライナー４周面との間で前記繊維束Ｒに対して樹脂を噴射する。【選択図】図３
2010030065.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維束をライナー周面近傍に供給し、該供給位置が該ライナー周面近傍を沿うように往復操作されるガイド部と、前記繊維束に樹脂を噴射させる少なくとも一つの噴射ノズルを含む樹脂噴射装置と、を有し、前記繊維束を前記ライナー周面にトラバースしながら巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、
前記ガイド部に前記噴射ノズルを設け、該噴射ノズルによって前記ガイド部と前記ライナー周面との間で前記繊維束に対して樹脂を噴射することを特徴とするフィラメントワインディング装置。
【請求項２】
前記ガイド部は、トラバース方向において該ガイド部を挟んで複数の前記噴射ノズルを設け、前記樹脂噴射装置は、前記繊維束の供給方向に基づいて前記噴射ノズルを選択して樹脂を噴射することを特徴とする請求項１に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項３】
前記ガイド部の繊維束の供給方向と、前記噴射ノズルの樹脂の噴射方向とは略平行であって、前記噴射ノズルは、前記ガイド部の繊維束の供給位置よりライナーの半径方向において外側に設けられることを特徴とする請求項２に記載のフィラメントワインディング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維束をライナー周面近傍に供給し、該供給位置が該ライナー周面近傍を沿うように往復操作されるガイド部と、樹脂を噴射する少なくとも一つの噴射ノズルを含む樹脂噴射装置と、を有し、前記繊維束を前記ライナー周面にトラバースしながら巻き付けるフィラメントワインディング装置の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。また、ＦＷ装置は、繊維束をライナーの軸方向に対し角度をつけて、トラバースしながら巻き付けるヘリカル巻装置を備えている。さらに、ヘリカル巻装置は、繊維束をライナー周面近傍の供給位置まで導くガイド部を備えている。
【０００３】
また、ライナーとしては、中央の円筒部と、円筒部の左右両端に連続するドーム部と、によって一体的に構成されているものが知られている。このようなライナーに繊維束を適正な巻き付け軌道によって整然と巻き付けるためには、円筒部に巻き付ける場合であっても、ドーム部に巻き付ける場合であっても、ガイド部の供給位置からライナーまでの距離を略等しくする必要がある。
そこで、発明者らは、ライナー周囲に同心円状に支持されるガイドリングと、ガイドリングの周方向に沿って放射状に配置されるガイド部としての一群のガイド筒と、ガイド筒を筒軸心方向に沿って往復操作する筒操作機構を備えるヘリカル巻装置を提供した。このヘリカル巻装置は、供給位置をライナー周面近傍を沿うようにガイド筒を往復操作してトラバースしながら繊維束を巻き付けることができる。
【０００４】
ところで、ＦＷ装置は、繊維束に樹脂を含浸させる必要があり、繊維束に樹脂を噴射する樹脂噴射ノズルを備える樹脂噴射装置は公知である。また、ライナーに巻き付ける直前の繊維束に樹脂を噴射する樹脂噴射装置も公知である。このようなＦＷ装置は、ガイド部等への樹脂付着を防止でき、ライフタイム（可使時間）が短い樹脂を使用できる利点がある。
例えば、特許文献１は、ライナーの軸と平行に移動する給糸ユニットと、繊維束が巻きつけられる直前の位置に移動可能であり、繊維束を巻き付けるライナーの直前の部位に対して樹脂を噴射させる噴射ノズルと、からなる樹脂噴射装置を開示している。
【特許文献１】特開２００７−２６０９７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１等に開示される樹脂噴射装置について、ガイド筒を往復操作する上記ヘリカル巻装置に適用した場合、ライナーの円筒部からドーム部に向かって繊維束を巻き付けるときはガイド筒をライナーに近づけることになる。このとき、噴射ノズルがそのままの位置であれば、噴射ノズルとライナーに近づくガイド筒とが接触するおそれがある。また、例えばガイド筒と同様に噴射ノズルを往復操作する構成とするのであれば、噴射ノズルとライナーとが接触するおそれがある。
【０００６】
そこで、解決しようとする課題は、供給位置がライナー周面近傍を沿うようにガイド筒を往復操作してトラバースしながら繊維束を巻き付け、かつライナーに巻きつけられる直前の繊維束に樹脂を噴射するＦＷ装置において、噴射ノズルとガイド筒との接触、或いは噴射ノズルとライナーとの接触を防止することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
即ち、請求項１においては、繊維束をライナー周面近傍に供給し、該供給位置が該ライナー周面近傍を沿うように往復操作されるガイド部と、前記繊維束に樹脂を噴射させる少なくとも一つの噴射ノズルを含む樹脂噴射装置と、を有し、前記繊維束を前記ライナー周面にトラバースしながら巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、前記ガイド部に前記噴射ノズルを設け、該噴射ノズルによって前記ガイド部と前記ライナー周面との間で前記繊維束に対して樹脂を噴射するものである。
【０００９】
請求項２においては、前記ガイド部は、トラバース方向において該ガイド部を挟んで複数の前記噴射ノズルを設け、前記樹脂噴射装置は、前記繊維束の供給方向に基づいて前記噴射ノズルを選択して樹脂を噴射するものである。
【００１０】
請求項３においては、前記ガイド部の繊維束の供給方向と前記噴射ノズルの樹脂の噴射方向とは略平行であって、前記噴射ノズルは、前記ガイド部の繊維束の供給位置よりライナーの半径方向において外側に設けられるものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１２】
請求項１においては、ガイド部に噴射ノズルを設け、噴射ノズルによってガイド部と前記ライナー周面との間で前記繊維束に対して樹脂を噴射するため、噴射ノズルは、ガイド部と同期して往復操作される。また、噴射ノズルをガイド部とは別に往復操作する必要もない。つまり、噴射ノズルとガイド部との接触、或いは噴射ノズルとライナーとの接触を防止できる。
【００１３】
請求項２においては、ガイド部は、トラバース方向においてガイド部を挟んで複数の噴射ノズルを設け、樹脂噴射装置は、繊維束の供給方向に基づいて噴射ノズルを選択して樹脂を噴射する。ここで、ガイド部はライナー周面の巻き付け位置に対して遅れて追従するため、ガイド部による繊維束の供給方向はトラバース方向により決まる。
そのため、トラバース方向においてガイド部を挟んで設けられるどちらかの噴射ノズルは、それぞれが設けられた側と繊維束の供給方向が同じときには、繊維束に対して広範囲に樹脂を噴射することができる。つまり、広範囲に樹脂を噴射できる噴射ノズルを選択して、繊維束に対し確実に樹脂を付着させることができる。
【００１４】
請求項３においては、ガイド部の繊維束の供給方向と噴射ノズルの樹脂の噴射方向とは略平行であって、噴射ノズルは、前記ガイド部の繊維束の供給位置よりライナーの半径方向において外側に設けられるため、ガイド部の繊維束の供給位置をライナー表面により近づけることができるので、繊維束のライナー表面への巻き付け位置を制御しやすくできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
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装置を示す正面図、図３は同じく樹脂噴射装置の構成を示す構成図である。図４は同じく樹脂噴射装置の作用を示す構成図である。
【００１６】
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駆動するように構成されている。
【００１７】
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。
【００１８】
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おきに配置されている。
このような構成とすることで、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。
【００１９】
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にテンション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２１と、ガイドリング２１の周方向に沿って等間隔おきに放射配置される一群のガイド筒２２と、を備えて構成されている。
このような構成とすることで、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を一定速度でトラバース方向に移動させて、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。
【００２０】
ここで、以下の説明を分かり易くするため、トラバース方向を、ライナー４に対するヘリカル巻装置６の巻き付け方向と定義する。そのため、本実施例では、ライナー４の移動方向がトラバース方向となる。また、図１、図３及び図４における矢印の向きをトラバース方向の前進向きとする。
【００２１】
次に、図３及び図４を用いて、ガイド筒２２の構成について詳細に説明する。
図３に示すように、ガイド筒２２は、軸線Ｐとする直線状の丸筒であって、ガイドリング２１において半径方向（図３中の破線矢印の方向）に沿って移動自在に支持されている。なお、本実施例では、ガイド筒２２がガイドリング２１に対して半径方向に移動自在に支持されている構成、並びに、ガイド筒２２をガイドリング２１の半径方向に沿って移動させる機構については詳細な説明を省略する。
【００２２】
図４に示すように、ライナー４は、中央の円筒部４ａと、円筒部の左右両端に連続するドーム部４ｂと、によって一体的に構成されている。繊維束Ｒを適正な巻き付け軌道によって整然と巻き付けるためには、円筒部４ａに巻き付ける場合であっても、ドーム部４ｂに巻き付ける場合であっても、ガイド筒２２の供給位置からライナー４までの距離を略等しくする必要がある。
【００２３】
そこで、ヘリカル巻装置６は、ガイド筒２２を往復操作することにより、繊維束Ｒのライナー４に対して最終的な供給位置である供給位置Ｇを変更することができる。そのため、ヘリカル巻装置６は、供給位置Ｇを変更してライナー４周面近傍を沿うようにガイド筒２２を往復操作してトラバースしながら繊維束を巻き付けることができる。以下に、具体的な往復操作について説明する。
【００２４】
図４（ａ）に示すように、まず、ヘリカル巻装置６は、円筒部４ａに繊維束Ｒを巻き付けるときは、ガイド筒２２の供給位置Ｇとライナー４の巻き付け位置Ｌ１との距離をｄとして繊維束Ｒを巻き付ける。
一方、図４（ｂ）に示すように、ヘリカル巻装置６は、ドーム部４ｂに繊維束Ｒを巻き付けるときは、ガイド筒２２の供給位置Ｇとライナー４の巻き付け位置Ｌ２との距離を、円筒部４ａに繊維束Ｒを巻き付けるときと等しくｄとして繊維束Ｒを巻き付ける。
【００２５】
このようにして、ヘリカル巻装置６は、ガイド筒２２を往復操作することで、供給位置Ｇと巻き付け位置Ｌ１又はＬ２とまでの距離を等しくできるため、繊維束Ｒをトラバースして適正な巻き付け軌道によって整然と巻き付けることができる。
【００２６】
さらに、図３及び図４を用いて、樹脂噴射装置５０の構成について詳細に説明する。
図３に示すように、樹脂噴射装置５０は、樹脂を収容した樹脂槽５４から樹脂を汲み上げ吐出するギヤポンプ５３と、噴射ノズル５１Ｆ又は噴射ノズル５１Ｒへの樹脂の供給を切り替える切替え弁５２と、噴射ノズル部として噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒと、を接続して構成されている。
【００２７】
噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒは、ガイド筒２２の下部において、トラバース方向においてガイド筒２２を挟んで設けられている。また、噴射ノズル５１Ｆは、トラバース方向の前進側に、噴射ノズル５１Ｒはトラバース方向の後進側に設けられている。また、噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒは、それぞれの樹脂噴射方向の中心軸Ｑ・Ｑとガイド筒２２の軸線Ｐとが略平行となるように設けられている。さらに、噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒの噴射位置は、前記ガイド筒２２の繊維束Ｒの供給位置よりライナー４の半径方向において外側に設けられている。
【００２８】
図４（ａ）に示すように、ライナー４は、回転しながら一定速度でトラバース方向において後進している（図４における破線矢印の向き）。そのため、ヘリカル巻装置６は、トラバース方向において前進して繊維束Ｒを巻き付けていることになる。ここで、ガイド筒２２の供給位置からみたライナー４の巻き付け位置の方向を繊維束Ｒの供給方向と定義すると、繊維束Ｒの供給方向はトラバース方向において後進向きとなる。このとき、図示せぬコントローラは、切替え弁５２によって噴射ノズル５１Ｒに樹脂を供給し、噴射ノズル５１Ｒは繊維束Ｒに対し樹脂を噴射する。
【００２９】
図４（ｂ）に示すように、ライナー４は、回転しながら一定速度でトラバース方向において前進している（図４における破線矢印の向き）。そのため、ヘリカル巻装置６は、トラバース方向において後進して繊維束Ｒを巻き付けていることになる。すなわち、繊維束Ｒの供給方向は、前進向きとなる。このとき、図示せぬコントローラは、切替え弁５２によって噴射ノズル５１Ｆに樹脂を供給し、噴射ノズル５１Ｆは繊維束Ｒに対し樹脂を噴射する。
【００３０】
このようにして、トラバース方向において、ガイド筒２２を挟んで設けられる噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒは、それぞれが設けられた側と繊維束Ｒの供給方向が同じときには、繊維束Ｒに対して広範囲に樹脂を噴射することができる。つまり、広範囲に樹脂を噴射できる噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒを選択して、繊維束Ｒに対し確実に樹脂を付着させることができる。
また、噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒは、それぞれの樹脂噴射方向の中心軸Ｑ・Ｑとガイド筒２２の軸線Ｐとが略平行となるように設けられ、かつ、噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒの噴射位置は、前記ガイド筒２２の繊維束Ｒの供給位置よりライナー４の半径方向において外側に設けられているため、ガイド筒２２の繊維束Ｒの供給位置をライナー４表面に、より近づけることができるので、繊維束Ｒのライナー４表面への巻き付け位置を制御しやすくできる。
【００３１】
なお、樹脂噴射装置５０は、切替え弁５２によって、噴射ノズル５１Ｆ又は噴射ノズル５１Ｆを切り替える構成とされているが、軸線Ｐとガイド筒２２の供給方向の角度が小さい場合には、噴射ノズル５１Ｆ及び噴射ノズル５１Ｆを繊維束Ｒに対し噴射するようにしてもよい。
【００３２】
従来、ＦＷ装置において、樹脂噴射装置の噴射ノズルは、ガイド筒２２とは別に構成されていた。このような構成では、円筒部４ａからドーム部４ｂに向かって繊維束Ｒを巻き付けるときガイド筒２２をライナー４に近づけることになる。そのため、噴射ノズルとガイド筒２２とが接触するおそれがあった。また、例えばガイド筒２２と同様に噴射ノズルを往復操作する構成とするのであれば、噴射ノズルとライナー４とが接触するおそれがあった。
【００３３】
本発明の構成とすることで、樹脂噴射装置５０は、ガイド筒２２とライナー４の周面との間において、繊維束Ｒに樹脂を噴射することができる。このようにして、噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒは、ガイド筒２２と同期して往復操作される。また、噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒをガイド筒２２とは別に往復操作する必要もない。つまり、噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒとガイド筒２２との接触、或いは噴射ノズル５１Ｆ・５１Ｒとライナー４との接触を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【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】同じくヘリカル巻装置を示す正面図。
【図３】同じく樹脂噴射装置の構成を示す構成図。
【図４】同じく樹脂噴射装置の作用を示す構成図。
【符号の説明】
【００３５】
２        巻取装置
４        ライナー
４ａ      円筒部
４ｂ      ドーム部
５        フープ巻装置
６        ヘリカル巻装置
２２      ガイド筒
４０      ニップ式テンション機構
５０      樹脂噴射装置
５１Ｆ    噴射ノズル（前進側）
５１Ｒ    噴射ノズル（後進側）
Ｇ        供給位置
Ｌ１      巻き付け位置
Ｌ２      巻き付け位置
Ｒ        繊維束
【図１】
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【図２】
2010030065.tif 000004
【図３】
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【図４】
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