(57)【要約】【課題】樹脂付着作業の高速化を実現してＦＷ成形装置の生産性を向上する。【解決手段】回転自在に軸支される塗布ローラ１２と、繊維１を塗布ローラ１２の表面に押し付けた状態で搬送案内するガイドローラ１３とを備えている。塗布ローラ１２の表面の一部は、貯留槽１１に収容した樹脂液１０に浸漬する。塗布ローラ１２をガイド構造２０で、回転自在に、しかもローラ中心軸に沿ってスライド自在に案内支持する。塗布ローラ１２をローラ中心軸に沿ってスライド操作するシフト構造を設ける。以て、塗布ローラ１２をシフト構造でスライド操作して、塗布ローラ１２と繊維１との接触位置を連続して変化させながら、塗布ローラ１２の表面の塗布層３３に係る樹脂液１０を繊維１に付着させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に軸支される塗布ローラの一部を貯留槽に収容した樹脂液に浸漬し、
繊維を前記塗布ローラの表面に押し付けた状態で一方向へ搬送し、
前記塗布ローラと前記繊維との少なくともいずれか一方を、前記塗布ローラの中心軸線に沿ってスライド移動しながら、前記塗布ローラの表面の塗布層を前記繊維に付着させることを特徴とするフィラメントワインディング成形装置における樹脂付着方法。
【請求項２】
回転自在に軸支される塗布ローラと、繊維を前記塗布ローラの表面に押し付けた状態で搬送案内するガイドローラとを備えており、
前記塗布ローラの表面の一部は、貯留槽に収容した樹脂液に浸漬されており、
前記塗布ローラと前記繊維との少なくともいずれか一方を、ローラ中心軸に沿ってスライド操作するシフト構造を備えており、
前記塗布ローラと前記繊維との接触位置をシフト構造で連続して変化させながら、前記塗布ローラの表面の塗布層を前記繊維に付着させることを特徴とする、フィラメントワインディング成形装置における樹脂付着装置。
【請求項３】
前記塗布ローラが、回転自在に、しかも前記ローラ中心軸に沿ってスライド自在に案内支持するガイド構造で支持されており、
前記塗布ローラを前記ローラ中心軸に沿ってスライド操作する前記シフト構造が設けられており、
前記塗布ローラを前記シフト構造でスライド操作して、前記接触位置を連続して変化させながら、前記塗布ローラの表面の塗布層を前記繊維に付着させる、請求項２に記載のフィラメントワインディング成形装置における樹脂付着装置。
【請求項４】
前記ガイドローラの搬送方向の上手および下手のそれぞれに、前記繊維の搬送軌跡を規定する繊維ガイドと、
前記繊維ガイドを、前記ローラ中心軸に沿ってスライド自在に案内支持するガイド構造とが設けられており、
前記繊維ガイドを前記ローラ中心軸に沿ってスライド操作する前記シフト構造が設けられており、
前記繊維ガイドを前記シフト構造でスライド操作して、前記接触位置を連続して変化させながら前記塗布ローラの表面の塗布層を前記繊維に付着させる、請求項２に記載のフィラメントワインディング成形装置における樹脂付着装置。
【請求項５】
前記繊維の張力を調整するテンション調整機構を備えており、
繊維の搬送方向の上手側に位置する前記繊維ガイドの近傍で、前記繊維ガイドより搬送方向の上手側に前記テンション調整機構が配置してある、請求項４に記載のフィラメントワインディング成形装置における樹脂付着装置。
【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成形装置において繊維に樹脂を付着させるための樹脂付着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のフィラメントワインディング成形装置（以下、単にＦＷ成形装置という。）における樹脂付着装置の構造を図８に示す。そこでは、樹脂液５１を収容する貯留槽５２と、樹脂液５１に浸漬される塗布ローラ５３と、塗布ローラ５３の表面に付着した塗布層の厚みを調整するナイフエッジ５４などで樹脂付着装置を構成している。繊維５５は一対のガイドローラ５６で搬送案内されて、塗布ローラ５３の表面に押し付けられており、これによりナイフエッジ５４で調整された塗布層５７に係る樹脂液５１を繊維５５に付着させることができる。同様の構成は例えば特許文献１、２に開示してある。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１８５８２７号公報（段落番号００３１、図１）
【特許文献２】特開２００７−２２３１０７号公報（段落番号００２９、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この種のＦＷ成形装置においては、生産性を向上することが重要な課題となっている。具体的には、より高速度で塗布層を繊維に付着させて、付着処理を高速化することが樹脂付着装置に求められている。しかし、上記従来のローラ方式の樹脂付着装置では、繊維の搬送速度（塗布ローラの周速度）が早くなるのに伴なって、塗布ローラの繊維との接触周回面に付着する樹脂の付着量が減少し、塗布ローラの表面の塗布層が筋状に凹んでしまう。しかも、樹脂の付着量にむらがある。そのため、樹脂付着装置の処理速度に限界があり、ＦＷ成形装置の生産性を向上するうえで最大の阻害要因になっていた。
【０００５】
本発明の目的は、樹脂付着作業の高速化を実現してＦＷ成形装置の生産性を向上することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の樹脂付着方法では、回転自在に軸支される塗布ローラの一部を貯留槽に収容した樹脂液に浸漬し、繊維を前記塗布ローラの表面に押し付けた状態で一方向へ搬送する。以て、塗布ローラと繊維との少なくともいずれか一方を、塗布ローラの中心軸線に沿ってスライド移動しながら、塗布ローラの表面の塗布層を繊維に付着させることを特徴とする。なお、本発明における「付着」とは、樹脂が繊維の表面に塗布された状態に限らず、樹脂の一部が繊維間に含浸された状態をも含む概念である。
【０００７】
本発明の樹脂付着装置は、回転自在に軸支される塗布ローラと、繊維を塗布ローラの表面に押し付けた状態で搬送案内するガイドローラとを備えている。塗布ローラの表面の一部は、貯留槽に収容した樹脂液に浸漬する。塗布ローラと繊維との少なくともいずれか一方を、ローラ中心軸に沿ってスライド操作するシフト構造を備えている。以て、塗布ローラと繊維との接触位置をシフト構造で連続して変化させながら、塗布ローラの表面の塗布層を繊維に付着させることを特徴とする。
【０００８】
具体的には、塗布ローラは、回転自在に、しかもローラ中心軸に沿ってスライド自在に案内支持するガイド構造で案内支持する。塗布ローラをローラ中心軸に沿ってスライド操作するシフト構造を設ける。以て、塗布ローラをシフト構造でスライド操作して、接触位置を連続して変化させながら、塗布ローラの表面の塗布層を繊維に付着させる。
【０００９】
別の樹脂付着装置においては、ガイドローラの搬送方向の上手および下手のそれぞれに、繊維の搬送軌跡を規定する繊維ガイドと、繊維ガイドを、ローラ中心軸に沿ってスライド自在に案内支持するガイド構造とを設ける。さらに、繊維ガイドをローラ中心軸に沿ってスライド操作するシフト構造を設ける。以て、繊維ガイドをシフト構造でスライド操作して、接触位置を連続して変化させながら塗布ローラの表面の塗布層を繊維に付着させる。
【００１０】
繊維の張力を調整するテンション調整機構を備えている。繊維の搬送方向の上手側に位置する繊維ガイドの近傍で、繊維ガイドより搬送方向の上手側にテンション調整機構を配置する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の樹脂付着方法および樹脂付着装置では、塗布ローラと繊維との少なくともいずれか一方を、塗布ローラの中心軸線に沿ってスライド移動しながら、塗布ローラの表面の塗布層を繊維に付着させるようにした。このように、塗布ローラと繊維との接触位置を連続して変化させると、繊維を常に新規な塗布層と接触させることができる。また、塗布ローラから繊維へ塗布層が転移した後の接触面を、次に繊維が接触するまでの間に繰り返し樹脂液と接触させて、充分な量の樹脂液を付着させることができる。これにより、従来のローラ方式の樹脂付着装置において避けられなかった樹脂液の付着不足を解消して、塗布ローラと繊維との接触周回面に筋状の凹部が形成される現象を一掃できる。したがって、繊維の搬送速度が高速化されても、塗布層を繊維に適正に付着させて樹脂付着作業の高速化を実現し、ＦＷ装置の生産性を向上できる。
【００１２】
上記の樹脂付着装置において、塗布ローラをシフト構造でローラ中心軸に沿ってスライド操作して、塗布ローラと繊維との接触位置を連続して変化させると、上記と同様の効果を発揮しながら、繊維の搬送経路を一定位置に固定化できる。したがって、繊維を高速で搬送する場合でも、塗布ローラの周面の塗布層を常に安定した状態で繊維に確実に付着させることができ、結果としてＦＷ装置のＦＷ装置の生産性をさらに向上できる。
【００１３】
上記の樹脂付着装置において、繊維ガイドをシフト構造でローラ中心軸に沿ってスライド操作して、塗布ローラと繊維との接触位置を連続して変化させると、上記と同様の効果を発揮しながら、より小さな動力でシフト構造を駆動できる。塗布ローラに比べて重量が小さな繊維ガイドをシフト構造でスライド操作すればよく、その分だけシフト構造の駆動に必要な動力を小さくできるからである。また、繊維を塗布ローラの側端において反転スライドするときの運動慣性力が小さくて済むので、繊維の往復スライド操作を円滑に行なえる。
【００１４】
繊維の張力を調整するテンション調整機構を設けた樹脂付着装置によれば、繊維ガイドがスライド変位するときの繊維の張力変化をテンション調整機構で吸収して、繊維を塗布ローラに一定の圧力で押し付けることができる。したがって、塗布ローラの表面の塗布層をむらのない状態で繊維に均一に付着させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１実施例）  図１ないし図４に、本発明に係るフィラメントワインディング装置（ＦＷ装置と表記する。）の第１実施例を示す。図２においてＦＷ装置は、繊維１を供給する解舒装置２と、テンション装置３と、繊維１に樹脂液を付着する樹脂付着装置４と、トラバース装置５などで構成する。
【００１６】
繊維１はカーボン繊維からなり、上下にフラット面を有するテープ状に形成してある。ボビン６に巻き込まれた繊維１を解舒装置２で解舒し、テンション装置３で繊維１に所定のテンションを付与した状態で樹脂付着装置４へ送給する。樹脂付着装置４によって樹脂液が付着された繊維１は、トラバース装置５でトラバースしながらマンドレル７に巻き付けられる。繊維１の巻き付けが終了したマンドレル７は、加熱処理されて前記樹脂を硬化させることにより圧力容器として使用される。
【００１７】
樹脂付着装置４の詳細構造を図１および図３に示している。樹脂付着装置４は、繊維１に対して樹脂液１０を付着処理する塗布構造と、塗布ローラ１２と繊維１との接触位置を変更する構造とで構成する。塗布構造は、樹脂液１０を収容する貯留槽１１と、下部周面が樹脂液１０に浸漬される塗布ローラ１２と、繊維１を塗布ローラ１２の表面に押し付けた状態で搬送案内する一対のガイドローラ１３と、塗布層の厚みを調整するナイフエッジ１４などで構成する。塗布ローラ１２は、ローラ本体１５と、ローラ本体１５を支持する左右一対のローラ軸１６とで構成する。ガイドローラ１３は、貯留槽１１と一体に設けた左右一対の縦壁１７で回転自在に軸支してある。
【００１８】
接触位置を変更する構造は、ガイド構造２０と、塗布構造の一側に配置されるシフト構造２１とで構成する。図１においてガイド構造２０は、貯留槽１１の左右側壁の外面に配置される前後一対の軸受輪（ガイド体）２２と、軸受輪２２でスライド自在に案内支持されるローラー軸（スライド体）１６とで構成する。軸受輪２２は回転自在に軸支されており、その周面は半円状に丸めてある。これにより塗布ローラ１２は軸受輪２２で回転自在に支持され、さらに、塗布ローラ１２のローラ中心軸に沿ってスライド自在に支持される。塗布ローラ１２の往復スライドを許すためにローラ軸１６の左右長さを大きく設定している。塗布ローラ１２は繊維の搬送方向と同じ向きに、繊維の搬送速度と同じ周速度で回転でき、塗布ローラ１２が繊維１と同行回転するときの回転方向を図３に矢印で示している。
【００１９】
シフト構造２１は、左右一対の軸受２４で回転自在に軸支される送りねじ軸２５と、送りねじ軸２５に噛み合う雌ねじ体２６と、送りねじ軸２５を回転駆動する正逆転モータ２７と、雌ねじ体２６をスライド案内するガイド軸２８とで構成する。ガイド軸２８は、雌ねじ体２６が送りねじ軸２５に同行して回転するのを規制するために設けてあり、その両端は左右一対の軸受２４で支持してある。
【００２０】
雌ねじ体２６の上部には、塗布ローラ１２をスライド操作する連結体２９が一体に設けてある。図４に示すように連結体２９の上端には、Ｕ字状の連結枠３０が形成してある。この連結枠３０に、ローラ軸１６の端部に設けた係合溝３１を係合することにより、塗布ローラ１２が雌ねじ体２６に対して、ローラ軸１６と連結腕２９とを介して同行できるように連結される。
【００２１】
以上のように構成した樹脂付着装置４においては、繊維１を所定速度で搬送するとき、シフト構造２１を作動させて、塗布ローラ１２と繊維１との接触位置をローラ中心軸に沿って連続して変化させながら、付着処理を行なう。例えば、図１に実線で示す位置と想像線で示す位置との間で塗布ローラ１２を往復スライドさせながら、塗布ローラ１２に形成される塗布層３３に係る樹脂液１０を繊維１に付着させる。
【００２２】
上記のように、塗布ローラ１２と繊維１との接触位置を連続して変化させると、繊維１を常に新規な塗布層３３と接触させることができる。また、塗布ローラ１２から繊維１へ塗布層３３が転移した後の接触面は、塗布ローラ１２が回転することで、次に繊維１が接触するまでの間に繰り返し樹脂液１０と接触する。これにより、塗布ローラの繊維との接触周回面が常に一定位置に固定されている場合に避けられなかった、樹脂液の付着不足を解消して、塗布ローラと繊維との接触周回面に筋状の凹部が形成される現象を一掃できる。
【００２３】
したがって、繊維１の搬送速度が高速化されても、塗布層３３を繊維１に適正に付着させて樹脂付着作業の高速化を実現し、ＦＷ装置の生産性を向上できる。因みに、塗布ローラ１２と繊維１との接触位置の軌跡は螺旋状になる。そのため、塗布ローラ１２のスライドストロークの端部において、塗布ローラ１２と繊維１の接触位置が重複するおそれはなく、適正な厚みの塗布層３３を繊維１に付着させることができる。
【００２４】
（第２実施例）  図５から図７は本発明に係る樹脂付着装置４の第２実施例を示す。そこでは、繊維１をローラ中心軸に沿ってスライド操作して、塗布ローラ１２と繊維１との接触位置を連続して変化させる点が第１実施例と異なる。そのために、ガイドローラ１３の搬送方向の上手および下手のそれぞれに、繊維１の搬送軌跡を規定する繊維ガイド３５と、繊維ガイド３５をローラ中心軸に沿ってスライド自在に案内支持するガイド構造２０とを設ける。さらに繊維ガイド３５をローラ中心軸に沿ってスライド操作するシフト構造２１を設ける。
【００２５】
繊維ガイド３５は、繊維１の幅方向の両端縁を移行案内する一対の縦長の規制ローラ３６で構成する。ガイド構造２０は、台枠３８の上面にローラ中心軸と平行に固定されるガイドレール（ガイド体）３９と、ガイドレール３９でスライド自在に案内支持されるスライドブロック（スライド体）４０とで構成する。シフト構造２１は、前後一対の軸受２４で軸支される送りねじ軸２５と、送りねじ軸２５に噛み合う雌ねじ体２６と、送りねじ軸２５を回転駆動する正逆転モータ２７と、タイミングベルト機構とで構成する。
【００２６】
この実施例における雌ねじ体２６は、先のスライドブロック４０が兼ねており、スライドブロック４０の下面には、ガイドレール３９でスライド案内されるスライド溝４２が凹み形成され、スライド溝４２の上方に送りねじ軸２５と噛み合うねじ穴４３が形成してある。タイミングベルト機構は、搬送方向の上手側および下手側の送りねじ軸２５・２５を同行回転するために設けてあり、各送りねじ軸２５・２５に固定されるタイミングプーリ４４と、これら両プーリ４４に巻き掛けたタイミングベルト４５とで構成する。
【００２７】
搬送方向の上手側に位置する繊維ガイド３５の近傍で、繊維ガイド３５より搬送方向の上手側にテンション調整機構４７を配置する。図７に示すように、テンション調整機構４７は、繊維１の上下面を挟持する上下一対のローラ４８と、両ローラ４８を回転自在に軸支するローラフレーム４９を含む。ローラフレーム４９は前後一対のガイド軸５０で上下スライド自在に案内支持してあり、テンションばね５０ａで上向きに押し上げ付勢してある。テンション調整機構４７を繊維ガイド３５に同行して移動させるために、ガイド軸５０の下端を支持する台板は、先の雌ねじ体２６に固定してある。
【００２８】
両ローラ４８はテンションばね５０ａの張力によって常に上向きに押し上げられており、塗布ローラ１２の周面における繊維１の張力が緩むと、両ローラ４８が上昇して繊維１の張力を増加させる。また、塗布ローラ１２の周面の張力が増加すると、両ローラ４８が下降して繊維１の張力を減少させる。他は先の実施例と同じであるので、同じ部材に同じ符号を付してその説明を省略する。以下の実施例においても同様に扱うこととする。
【００２９】
上記のように、繊維１をローラ中心軸に沿ってスライド操作して、塗布ローラ１２と繊維１との接触位置を連続して変化させながら付着処理を行なうと、第１実施例の樹脂付着装置４と同様に、繊維１を常に新規な塗布層３３と接触させることができる。また、塗布ローラ１２から繊維１へ塗布層３３が転移した後の接触面は、塗布ローラ１２が回転することで、次に繊維１が接触するまでの間に繰り返し樹脂液１０と接触する。したがって、繊維１の搬送速度が高速化されても、塗布層３３を繊維１に適正に付着させて樹脂付着作業の高速化を実現し、ＦＷ装置の生産性を向上できる。
【００３０】
上記のＦＷ装置においては、以下の樹脂付着方法に従って樹脂液１０を繊維１に付着させることができる。
回転自在に軸支される塗布ローラ１２の一部を貯留槽１１に収容した樹脂液１０に浸漬する。繊維１をガイドローラ１３で塗布ローラ１２の表面に押し付けた状態で一方向へ搬送する。以て、塗布ローラ１２と繊維１との少なくともいずれか一方を、シフト構造２１で塗布ローラ１２の中心軸線に沿ってスライド移動しながら、塗布ローラ１２の表面の塗布層３３を繊維１に付着させる。
【００３１】
第１実施例では、塗布ローラ１２をスライド操作し、第２実施例では繊維１をスライド操作したが、塗布ローラ１２と繊維１を同時にスライド操作して、塗布ローラ１２と繊維１との接触位置を連続して変化させながら付着処理を行なうことができる。
【００３２】
ガイド構造２０は、上記の実施例で説明した構造以外の構造であってもよい。シフト構造２１は、ピニオン−ラック機構や、ウォーム−ラック機構などの回転運動を直線運動に変換する機構で構成することができる。必要があれば、流体圧シリンダや、ロッドレスシリンダなどを駆動源にしてシフト構造２１を構成することができる。塗布ローラ１２は貯留槽１１の内部に複数個配置することができる。その場合には、隣接する塗布ローラ１２の間にもガイドローラ１３を配置するとよい。ＦＷ装置は、実施例で説明した構成に限るものではなく、要は樹脂付着装置を備えている全てのＦＷ装置に本発明を広く適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の第１実施例に係る樹脂付着装置の概略構造図である。
【図２】ＦＷ成形装置を説明するための斜視図である。
【図３】図１におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】図１におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の第２実施例に係る樹脂付着装置の概略構造図である。
【図６】第２実施例に係る樹脂付着装置の平面図である。
【図７】図５におけるＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】従来の樹脂付着装置の概略構造図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  繊維
４  樹脂付着装置
１０  樹脂液
１１  貯留槽
１２  塗布ローラ
１３  ガイドローラ
１４  ナイフエッジ
２０  ガイド構造
２１  シフト構造
３３  塗布層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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