(57)【要約】  フープ巻装置は、中央にマンドレルを配置するための挿通穴が形成されている巻掛テーブルと、巻掛テーブルを回転駆動する駆動部と、繊維が巻回されているボビンを装着するための支持部であって、巻掛テーブルの周縁に沿って配置されている複数の支持部と、複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、複数のボビンからなる第１のボビン群から繰り出される繊維を束にして、マンドレルへと供給する第１のガイド部と、第１のボビン群に属さない複数のボビンからなる第２のボビン群から繰り出される繊維を束にして、マンドレルへと供給する第２のガイド部とを備える。
2014064895.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フープ巻装置であって、
中央にマンドレルを配置するための挿通穴が形成されている巻掛テーブルと、
前記巻掛テーブルを回転駆動する駆動部と、
繊維が巻回されているボビンを装着するための支持部であって、前記巻掛テーブルの周縁に沿って配置されている複数の支持部と、
前記複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、複数の前記ボビンからなる第１のボビン群から繰り出される前記繊維を束にして、前記マンドレルへと供給する第１のガイド部と、
前記複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、前記第１のボビン群に属さない複数の前記ボビンからなる第２のボビン群から繰り出される前記繊維を束にして、前記マンドレルへと供給する第２のガイド部と、
を備える、フープ巻装置。
【請求項２】
請求項１記載のフープ巻装置であって、
前記第１のガイド部と、前記第２のガイド部とは、前記マンドレルの軸方向における長さが異なる、フープ巻装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のフープ巻装置であって、
前記第１のガイド部と、前記第２のガイド部とのうちの少なくとも一方は、前記マンドレルの軸方向における長さを変更するための調節部を備える、フープ巻装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項記載のフープ巻装置であって、
前記第１のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とが、一の前記巻掛テーブル上に配置されている、フープ巻装置。
【請求項５】
請求項４記載のフープ巻装置であって、
前記巻掛テーブルの一方の面には、前記第１のガイド部と、前記第１のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とが配置され、
前記巻掛テーブルの他方の面には、前記第２のガイド部と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とが配置されている、フープ巻装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか一項記載のフープ巻装置であって、さらに、
前記巻掛テーブルの同心円状に配置されている第２の巻掛テーブルと、
前記第２の巻掛テーブルを回転駆動する第２の駆動部と、
を備え、
前記第１のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とは、一方が前記巻掛テーブル上に配置され、他方が前記第２の巻掛テーブル上に配置されている、フープ巻装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項記載のフープ巻装置であって、
前記第１のボビン群に属する前記ボビンの数と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンの数とは、それぞれ５つ以下である、フープ巻装置。
【請求項８】
フィラメントワインディング装置であって、
請求項１から７のいずれか一項記載のフープ巻装置を備える、フィラメントワインディング装置。
【請求項９】
タンクの製造方法であって、
略円筒形状を有する胴体部と、前記胴体部の両端から連続して形成されたドーム部と、を備えるマンドレルを準備し、
中央に前記マンドレルを配置するための挿通穴が形成されている巻掛テーブルを回転駆動し、
前記巻掛テーブルの周縁に沿って配置されている複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、複数の前記ボビンからなる第１のボビン群から繰り出される熱硬化性樹脂が含浸された繊維を束にして、前記マンドレルの前記胴体部に対してフープ巻きし、
前記複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、前記第１のボビン群に属さない複数の前記ボビンからなる第２のボビン群から繰り出される前記繊維を束にして、前記マンドレルの前記胴体部に対してフープ巻きし、
前記繊維に含まれる前記熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる、タンクの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のタンクの製造方法であって、さらに、
前記加熱の前に、前記ドーム部の少なくとも一部に対して熱硬化性樹脂が含浸された繊維をヘリカル巻きする、タンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フープ巻装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化プラスチックを用いて円筒状の製品を製造する方法として、フィラメントワインディング法が知られている。フィラメントワインディング法では、略円柱状のマンドレルを、円の中心を貫く回転軸を中心に回転させながら、マンドレルの外周に、樹脂を含浸させた繊維を巻きつけて繊維層を構成する。【０００３】
例えば、特開２００９−６１７２１号公報に記載のフィラメントワインディング装置では、マンドレル外周に繊維を巻きつける方法として、ヘリカル巻きとフープ巻きとが使い分けられている。特開２００５−８８５３６公報には、搬送中の強化繊維束のヨリの混入を抑えるために、一対の固定式のガイドと、各ガイドから搬送された強化繊維束を独立して誘導案内する独立回転形のガイドローラーと、一体回転形のガイドローラーとを備える繊維強化複合材料の製造装置が記載されている。特開２００９−２９１９８１号公報には、繊維滑りを迅速且つ正確に検出するために、繰出手段から被巻付部材に繰り出される繊維束をカメラで撮影し、その撮影した繊維束の画像に基づいて繊維束の拡幅や割れを検出し、繊維束に繊維滑りが発生しているか否かを判定するフィラメントワインディング装置が記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のフィラメントワインディング装置では、完成製品の性能や美観向上の観点から、フープ巻きを行う際の繊維配向角度は、マンドレルの軸に対して９０°に限りなく近似させることが好ましい。また、フィラメントワインディング装置の生産性を向上させるためには、できるだけ多数のボビンから繰り出される繊維を、同時にフープ巻き可能であることが好ましい。しかし、多数のボビンから繰り出される繊維を同時にフープ巻きする場合、繊維本数の増加に伴って繰り出される繊維を束にすることが困難となり、フープ巻きを行う際の繊維配向角度が９０°から遠ざかってしまうことが知られている。このため、完成製品の性能を一定以上確保するためには、同時にフープ巻き可能な繊維数は、４〜５本が限度であると言われている。【０００５】
このため、フィラメントワインディング装置等に搭載されるフープ巻装置において、フープ巻きを行う際の繊維配向角度をマンドレルの軸に対して９０°に近似させつつ、多数のボビンから繰り出される繊維を同時にフープ巻き可能とする技術が望まれていた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。【０００７】
（１）本発明の一形態によれば、フープ巻装置が提供される。このフープ巻装置は；中央にマンドレルを配置するための挿通穴が形成されている巻掛テーブルと；前記巻掛テーブルを回転駆動する駆動部と；繊維が巻回されているボビンを装着するための支持部であって、前記巻掛テーブルの周縁に沿って配置されている複数の支持部と；前記複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、複数の前記ボビンからなる第１のボビン群から繰り出される前記繊維を束にして、前記マンドレルへと供給する第１のガイド部と；前記複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、前記第１のボビン群に属さない複数の前記ボビンからなる第２のボビン群から繰り出される前記繊維を束にして、前記マンドレルへと供給する第２のガイド部と；を備える。この形態のフープ巻装置によれば、フープ巻装置は、第１のボビン群から繰り出される繊維を束にしてマンドレルへと供給する第１のガイド部と、第２のボビン群から繰り出される繊維を束にしてマンドレルへと供給する第２のガイド部と、の２つのガイド部を備える。このため、フープ巻きを行う際の繊維配向角度をマンドレルの軸に対して９０°に近似させつつ、多数のボビンから繰り出される繊維を同時にフープ巻き可能とすることができる。この結果、本形態のフープ巻装置を用いたフィラメントワインディング装置では、完成製品の性能や美観を高水準に維持しつつ、その生産性を向上させることができる。【０００８】
（２）上記形態のフープ巻装置において；前記第１のガイド部と、前記第２のガイド部とは、前記マンドレルの軸方向における長さが異なっていてもよい。この形態のフープ巻装置によれば、第１のガイド部と、第２のガイド部とは、マンドレルの軸方向における長さが異なる。このため、第１のガイド部と、第２のガイド部とは、マンドレルの軸方向上の異なる領域に対して繊維を供給することができる。【０００９】
（３）上記形態のフープ巻装置において；前記第１のガイド部と、前記第２のガイド部とのうちの少なくとも一方は、前記マンドレルの軸方向における長さを変更するための調節部を備えていてもよい。この形態のフープ巻装置によれば、第１のガイド部と、第２のガイド部とのうちの少なくとも一方は、マンドレルの軸方向における長さを変更するための調節部を備えるため、マンドレルの形状に合わせてフープ巻きの方法を変更することができる。【００１０】
（４）上記形態のフープ巻装置において；前記第１のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とが、一の前記巻掛テーブル上に配置されていてもよい。この形態のフープ巻装置によれば、第１のボビン群に属するボビンが装着されている支持部と、第２のボビン群に属するボビンが装着されている支持部とが、一の巻掛テーブル上に配置されている。このため、フープ巻装置には、巻掛テーブルと、巻掛テーブルを駆動する駆動部とを１つずつ設ければよい。この結果、簡易な構成で本形態のフープ巻装置を実現することができる。【００１１】
（５）上記形態のフープ巻装置であって；前記巻掛テーブルの一方の面には、前記第１のガイド部と、前記第１のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とが配置され；前記巻掛テーブルの他方の面には、前記第２のガイド部と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とが配置されている、フープ巻装置。この形態のフープ巻装置によれば、巻掛テーブルの異なる面に第１のガイド部と第２のガイド部とがそれぞれ配置されるため、第１のガイド部および第２のガイド部のマンドレルの軸方向における長さを変えることなく、マンドレルの形状に合わせてフープ巻きの方法を変更することができる。換言すれば、調節部を備えない構成であっても、マンドレルの形状に合わせてフープ巻きの方法を変更することができる。【００１２】
（６）上記形態のフープ巻装置では、さらに；前記巻掛テーブルの同心円状に配置されている第２の巻掛テーブルと；前記第２の巻掛テーブルを回転駆動する第２の駆動部と；を備え；前記第１のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とは、一方が前記巻掛テーブル上に配置され、他方が前記第２の巻掛テーブル上に配置されていてもよい。この形態のフープ巻装置によれば、第１のボビン群に属するボビンが装着されている支持部と、第２のボビン群に属するボビンが装着されている支持部とは、一方が巻掛テーブル上に配置され、他方が第２の巻掛テーブル上に配置されている。巻掛テーブルは駆動部によって、第２の巻掛テーブルは第２の駆動部によって、それぞれ独立に駆動される。この結果、第１のボビン群に属するボビンと、第２のボビン群に属するボビンとを、それぞれ独立に取り扱うことができる。【００１３】
（７）上記形態のフープ巻装置であって；前記第１のボビン群に属する前記ボビンの数と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンの数とは、それぞれ５つ以下である、フープ巻装置。この形態のフープ巻装置によれば、１つのガイド部が５本以下の繊維を案内するに留まるため、フープ巻き時の繊維配向角度を９０°に近似させることができる。【００１４】
（８）フィラメントワインディング装置において、上記形態のフープ巻装置を備えていてもよい。この形態のフィラメントワインディング装置によれば、フープ巻きを行う際の繊維配向角度をマンドレルの軸に対して９０°に近似させつつ、多数のボビンから繰り出される繊維を同時にフープ巻き可能とすることができるため、完成製品の性能や美観を高水準に維持しつつ、その生産性を向上させることができる。【００１５】
（９）本発明の一形態によれば、タンクの製造方法が提供される。このタンクの製造方法は；略円筒形状を有する胴体部と、前記胴体部の両端から連続して形成されたドーム部と、を備えるマンドレルを準備し；中央に前記マンドレルを配置するための挿通穴が形成されている巻掛テーブルを回転駆動し；前記巻掛テーブルの周縁に沿って配置されている複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、複数の前記ボビンからなる第１のボビン群から繰り出される熱硬化性樹脂が含浸された繊維を束にして、前記マンドレルの前記胴体部に対してフープ巻きし；前記複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、前記第１のボビン群に属さない複数の前記ボビンからなる第２のボビン群から繰り出される前記繊維を束にして、前記マンドレルの前記胴体部に対してフープ巻きし；前記繊維に含まれる前記熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる。この形態のタンクの製造方法によれば、フープ巻きを行う際の繊維配向角度をマンドレルの軸に対して９０°に近似させつつ、多数のボビンから繰り出される繊維を同時にフープ巻きすることができる。この結果、完成製品の性能や美観を高水準に維持しつつ、タンクの製造における生産性を向上させることができる。【００１６】
（１０）上記形態のタンクの製造方法では、さらに；前記加熱の前に、前記ドーム部の少なくとも一部に対して熱硬化性樹脂が含浸された繊維をヘリカル巻きしてもよい。この形態のタンクの製造方法によれば、さらに、ヘリカル巻きを実施することができる。【００１７】
本発明は、装置以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、フープ巻装置、フープ巻装置の機能を実現するシステム、フープ巻装置の制御方法、その制御方法を実現するコンピュータプログラム、そのコンピュータプログラムを記録した一時的でない記録媒体等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例としてのフープ巻装置を搭載したフィラメントワインディング装置の斜視図である。
【図２】フープ巻装置を拡大して示す説明図である。
【図３】第１のガイド部の拡大図である。
【図４】第２のガイド部の拡大図である。
【図５】ガイド部の長さが異なることによる効果を説明するための説明図である。
【図６】第２実施形態におけるフープ巻装置を搭載したフィラメントワインディング装置の斜視図である。
【図７】第２実施形態のフープ巻装置を拡大して示す説明図である。
【図８】第２実施形態における第２のガイド部の拡大図である。
【図９】タンクの製造方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．フィラメントワインディング装置の構成：
図１は、本発明の一実施例としてのフープ巻装置を搭載したフィラメントワインディング装置の斜視図である。フィラメントワインディング装置１０は、フィラメントワインディング（ＦＷ）法により、カーボン繊維を略円筒状のマンドレルＭＡに巻き付けて完成製品を製造する。カーボン繊維は、繊維径が１μｍ程度の単繊維を多数（例えば、２万本）束ねて構成されている。カーボン繊維は、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が予め含侵されたいわゆるプリプレグである。このようなカーボン繊維としては、例えば、レーヨン系カーボン繊維や、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系カーボン繊維や、ピッチ系カーボン繊維を用いることができる。完成製品が高圧ガスタンクである場合、マンドレルＭＡは、高強度のアルミニウム材や、ステンレス材等の金属材、あるいは樹脂成形品等を用いて形成される。マンドレルＭＡは、マンドレルＭＡの軸ＡＸ方向の中央部分に形成された胴体部と、胴体部の両端から連続して形成されたドーム部と、を有するいわゆるカプセル形状である。製造された高圧ガスタンクは、例えば、燃料電池車両において、燃料ガスである水素ガスの収容タンクとして用いられる。
【００２０】
フィラメントワインディング装置１０は、軸ＡＸ方向（Ｘ方向）に延伸する基台３００に配置されたフープ巻装置１００と、ヘリカル巻装置２００とを備えている。フープ巻装置１００とヘリカル巻装置２００とは、それぞれ独立に動作可能である。
【００２１】
基台３００は、第１のレール３０２と、第２のレール３０４と、支持台３１０とを備えている。第１のレール３０２は、基台３００の長手方向に延伸する一対の溝である。第１のレール３０２は、基台３００の上方向（Ｙ方向）の面に形成されている。以降では、基台３００の上方向の面を「基台３００の上面」とも呼ぶ。第２のレール３０４は、基台３００の長手方向に延伸する一対の溝である。第２のレール３０４は、基台３００の上面であって、第１のレール３０２に対して基台３００の短手方向（Ｚ方向）の外側に形成されている。
【００２２】
支持台３１０は、基台３００の上面に配置され、マンドレルＭＡを支持する。支持台３１０は、軸ＡＸを中心にマンドレルＭＡを回転させることができる。支持台３１０は、図示しない駆動機構によって、基台３００の長手方向に沿って第１のレール３０２上を往復動自在に駆動される。支持台３１０は、ベース３１２と、支持腕３１４と、チャック３１６と、取付治具３１８とを備えている。ベース３１２は、板状であり、第１のレール３０２に嵌合することで第１のレール３０２上を移動可能に構成されている。支持腕３１４は、四角柱状であり、基台３００の上方向に向かって延伸するように設けられている。チャック３１６は、支持腕３１４の上端部、換言すれば、支持腕３１４がベース３１２に固定されている側とは反対側の端部に設けられており、取付治具３１８を固定する。取付治具３１８は、略棒状の治具であり、マンドレルＭＡをチャック３１６に固定する。取付治具３１８は、一端部がマンドレルＭＡのドーム部を保持し、他端部がチャック３１６に固定される。これにより、支持台３１０に対してマンドレルＭＡを保持することができる。
【００２３】
ヘリカル巻装置２００は、基台３００の上面に固定されている。ヘリカル巻装置２００は、マンドレルＭＡに対してカーボン繊維の束（以降、単に「繊維束」と呼ぶ。）をヘリカル巻きする。具体的には、ヘリカル巻装置２００は、支持台３１０に支持された状態で軸ＡＸを中心として回転されているマンドレルＭＡに対して、繊維束を軸ＡＸに対して低角度で交差させつつ巻回する。その上で、ヘリカル巻装置２００は、繊維束をマンドレルＭＡの両端のドーム部に掛け渡すように螺旋状に繰り返し巻回する。この場合、両側のドーム部では、繊維束の往路・復路の切換に伴って繊維の巻き付け方向が折り返されると共に、軸ＡＸからの折り返し位置が調整される。このように、ドーム部における巻き付け方向の折り返しが繰り返されることにより、マンドレルＭＡの外表面には、低角度の繊維配向角度で繊維束が上下層で交差することなく網目状に張り渡された繊維巻回層が形成される。
【００２４】
Ａ−２．フープ巻装置の構成：
図２は、フープ巻装置１００を拡大して示す説明図である。フープ巻装置１００は、基台３００の上面に配置され、マンドレルＭＡに対して繊維束をフープ巻きする。フープ巻装置１００は、フレーム１０２と、巻掛テーブル１０４と、１０個のホルダー１０６Ａ〜Ｊと、１０個のボビン１０８Ａ〜Ｊと、第１のガイド給糸部１２０Ｘと、第２のガイド給糸部１２０Ｙと、第１のガイド保持部１３０Ｘと、第２のガイド保持部１３０Ｙと、を備えている。なお、以降では、第１のガイド給糸部１２０Ｘと第１のガイド保持部１３０Ｘとを総称して「第１のガイド部」と呼ぶ。同様に、第２のガイド給糸部１２０Ｙと第２のガイド保持部１３０Ｙとを総称して「第２のガイド部」と呼ぶ。また、１０個のホルダー１０６Ａ〜Ｊを総称して「ホルダー１０６」と呼ぶ。同様に、１０個のボビン１０８Ａ〜Ｊを総称して「ボビン１０８」と呼ぶ。ホルダー１０６は、「支持部」として機能する。
【００２５】
フレーム１０２は、フープ巻装置１００の各部材を収容して装置を構成する筐体である。フレーム１０２は、平板状のベース部材１０２Ｘと、平板状の収容部材１０２Ｙと、を備えている。ベース部材１０２Ｘは、基台３００の短手方向に延伸して設けられている。収容部材１０２Ｙは、ベース部材１０２Ｘの一端部から基台３００の上方向に延伸して設けられている。フレーム１０２は、駆動機構によって、第２のレール３０４の上を、基台３００の長手方向に沿って往復動自在に駆動される。巻掛テーブル１０４は、円盤状の部材であり、フレーム１０２の収容部材１０２Ｙの略中央部に支持されている。巻掛テーブル１０４の中央には、マンドレルＭＡを配置するための挿通穴ＨＯが形成されている。巻掛テーブル１０４の一方の面には、ボビン１０８等を含む繊維束の供給機構が設けられている。また、巻掛テーブル１０４の他方の面、換言すれば、供給機構が設けられている側の面とは逆側の面には、巻掛テーブル１０４を回転駆動するための駆動部が設けられている。駆動部は、巻掛テーブル１０４に固定されている固定ギヤと、モータ動力をギヤに伝える原動ギヤや中間ギヤと、モータとで構成されている。
【００２６】
繊維束の供給機構について説明する。ホルダー１０６は、繊維束が巻回されたボビン１０８を保持するための部材である。本実施形態では、１０個のホルダー１０６Ａ〜Ｊが、それぞれ、巻掛テーブル１０４の周縁に沿って均等な間隔で配置されている。ホルダー１０６は、棒状の支軸と、平板状の係止部材とで構成されている。支軸は、巻掛テーブル１０４からマンドレルＭＡの軸ＡＸと並行に突出するように設けられている。係止部材は、支軸の先端に配置されている。ホルダー１０６の支軸および係止部材は、支軸を中心として回転することができる。ボビン１０８は、芯材と、芯材に幾重にも巻回されたカーボン繊維とで構成されている。ボビン１０８は、芯材の内側にホルダー１０６の支軸を通し、芯材の先端をホルダー１０６の係止部材で固定することによって、ホルダー１０６に保持される。本実施形態では、１０個のホルダー１０６Ａ〜Ｊがそれぞれ１つのボビン１０８を保持している。このため、１０個のボビン１０８Ａ〜Ｊは、ホルダー１０６Ａ〜Ｊと同様に、巻掛テーブル１０４の周縁に沿って均等な間隔で配置される。
【００２７】
図３は、第１のガイド部の拡大図である。第１のガイド部は、第１のガイド給糸部１２０Ｘと、第１のガイド保持部１３０Ｘとで構成される。第１のガイド保持部１３０Ｘは、巻掛テーブル１０４に対して第１のガイド給糸部１２０Ｘを固定するための部材である。第１のガイド保持部１３０Ｘは、巻掛テーブル１０４の挿通穴ＨＯの縁から、マンドレルＭＡの軸ＡＸと並行に突出して設けられている。具体的には、第１のガイド保持部１３０Ｘは、固定部５１と、延伸部５２と、アーム５３と、蓋部５４と、で構成されている。固定部５１は、巻掛テーブル１０４に沿うように裁置され固定されている。延伸部５２は、平板状であり、固定部５１から軸ＡＸ方向に延伸するように配置されている。アーム５３は、延伸部５２の長手方向の両端から基台３００の上方向に延伸するように配置されている。蓋部５４は、延伸部５２およびアーム５３の先端を覆うように配置されている。また、延伸部５２の中央には、延伸部５２の長手方向に沿って、第１のガイド給糸部１２０Ｘの給糸口１２２と同じ大きさの貫通孔が設けられている。延伸部５２の貫通孔の両脇には、延伸部５２の長手方向に沿って、一定の間隔を空けて複数の調節孔１３３が設けられている。調節孔１３３は、ネジを挿入するためのネジ穴である。なお、図３の例では、アーム５３には、軽量化のための孔が複数設けられているが、この孔は省略してもよい。
【００２８】
第１のガイド給糸部１２０Ｘは、第１のボビン群から繰り出されるカーボン繊維を束ねて繊維束とし、マンドレルＭＡへと供給するための部材である。本実施形態では、ボビン１０８Ａ〜Ｅを「第１のボビン群」とする。第１のガイド給糸部１２０Ｘは、角を丸めた平板状の部材である。第１のガイド給糸部１２０Ｘの中央には、第１のガイド給糸部１２０Ｘの長手方向に沿って、複数の給糸口１２２が設けられている。給糸口１２２は、繰り出されるカーボン繊維を束ねて繊維束とし、マンドレルＭＡへと送り出す。給糸口１２２は、角を丸めた長方形形状の貫通孔である。各給糸口１２２の両脇には、第１のガイド給糸部１２０Ｘの長手方向に沿って、一定の間隔を空けて複数の調節孔１２３が設けられている。調節孔１２３は、ネジを挿入するためのネジ穴である。
【００２９】
第１のガイド部のマンドレルＭＡの軸ＡＸ方向における長さＬ１（以降、単に「第１のガイド部の長さＬ１」とも呼ぶ。）は、図示のように、第１のガイド給糸部１２０Ｘの先端部が巻掛テーブル１０４から突出している長さとして定義することができる。上記のような構成とすれば、第１のガイド給糸部１２０Ｘを軸ＡＸ方向にスライドさせ、所望の位置で第１のガイド給糸部１２０Ｘの調節孔１２３と、第１のガイド保持部１３０Ｘの調節孔１３３とを合わせてネジ留めすることで、第１のガイド部の長さＬ１を調節することができる。なお、第１のガイド給糸部１２０Ｘの調節孔１２３と、第１のガイド保持部１３０Ｘの調節孔１３３とは、「調節部」として機能する。
【００３０】
なお、第１のガイド給糸部１２０Ｘにおいて調節孔１２３が設けられる間隔と、第１のガイド保持部１３０Ｘにおいて調節孔１３３が設けられる間隔とを同一とすれば、第１のガイド部の長さＬ１を調節する際に、複数の調節孔の位置を合わせて複数個所をネジ留めすることができる。こうすれば、第１のガイド給糸部１２０Ｘが第１のガイド保持部１３０Ｘに固定される強度を向上させることができる。
【００３１】
図４は、第２のガイド部の拡大図である。第２のガイド部は、第２のガイド給糸部１２０Ｙと、第２のガイド保持部１３０Ｙとで構成される。第２のガイド保持部１３０Ｙは、巻掛テーブル１０４に対して第２のガイド給糸部１２０Ｙを固定するための部材である。第２のガイド保持部１３０Ｙは、巻掛テーブル１０４の挿通穴ＨＯの縁であって、第１のガイド保持部１３０Ｘが設けられている側と対向する側の縁から、軸ＡＸと並行に突出して設けられている。第２のガイド保持部１３０Ｙは、固定部５１と、延伸部５２と、アーム５３と、蓋部５４とから構成されている。各部の詳細は、各部の上下が反転している点を除いて第１のガイド保持部１３０Ｘと同様である。
【００３２】
第２のガイド給糸部１２０Ｙは、第２のボビン群から繰り出されるカーボン繊維を束ねて繊維束とし、マンドレルＭＡへと供給するための部材である。本実施形態では、ボビン１０８Ｆ〜Ｊを「第２のボビン群」とする。なお、第１のボビン群と、第２のボビン群とは、（ｉ）両方の群に属するボビンが存在せず、かつ、（ｉｉ）１つのボビン群が複数のボビンを含む、という条件を満たす限りにおいて、任意に決定することができる。ただし、フープ巻装置１００を用いたフィラメントワインディング装置１０の生産性の向上を図るためには、１つのボビン群に属するボビンの数は４つ以上であることが好ましい。第２のガイド給糸部１２０Ｙは、角を丸めた２枚の平板状の部材ＰＬ、ＰＵで構成されている。各平板状部材は、第２のガイド給糸部１２０Ｙの長手方向に沿って、複数の給糸口１２２が設けられている。詳細は第１のガイド給糸部１２０Ｘの給糸口１２２と同様である。また、各給糸口１２２の両脇には、第２のガイド給糸部１２０Ｙの長手方向に沿って、複数の調節孔１２３が設けられている。詳細は第１のガイド給糸部１２０Ｘの調節孔１２３と同様である。さらに、一方の平板状部材ＰＬの先端には、他方の平板状部材ＰＵが固定されている。
【００３３】
第２のガイド部のマンドレルＭＡの軸ＡＸ方向における長さＬ２（以降、単に「第２のガイド部の長さＬ２」とも呼ぶ。）は、図示のように、第２のガイド給糸部１２０Ｙの先端部、すなわち平板状部材ＰＵの先端部が巻掛テーブル１０４から突出している長さとして定義することができる。このような構成とすれば、第２のガイド給糸部１２０Ｙを軸ＡＸ方向にスライドさせ、所望の位置で第２のガイド給糸部１２０Ｙの調節孔１２３と、第２のガイド保持部１３０Ｙの調節孔１３３とを合わせてネジ留めすることで、第２のガイド部の長さＬ２を調節することができる。また、第２のガイド給糸部１２０Ｙの平板状部材ＰＵを、平板状部材ＰＬに沿って軸ＡＸ方向にスライドさせ、所望の位置で平板状部材ＰＵの調節孔１２３と平板状部材ＰＬの調節孔１２３とを合わせてネジ留めすることで、第２のガイド部の長さＬ２をさらに調節することもできる。なお、第２のガイド給糸部１２０Ｙの調節孔１２３と、第２のガイド保持部１３０Ｙの調節孔１３３とは、「調節部」として機能する。なお、第１のガイド部が備える調節部と、第２のガイド部が備える調節部とは、いずれか一方を省略してもよい。
【００３４】
このように、本実施形態のフープ巻装置１００では、カーボン繊維を束にしてマンドレルＭＡへ案内するためのガイド部を、ボビンの数に応じて複数備える。上記実施形態の例では、１０個のボビンに対して２個のガイド部（第１のガイド部と第２のガイド部）を備えることとしたが、具体的な数はあくまで例示である。例えば、８個のボビンに対して２個のガイド部を備える構成としてもよいし、６個のボビンに対して２個のガイド部を備える構成としてもよいし、１５個のボビンに対して３個のガイド部を備える構成としてもよい。
【００３５】
上記のような構成を有するフープ巻装置１００では、支持台３１０に支持された状態で軸ＡＸを中心として回転されているマンドレルＭＡの胴体部に対して、第１のガイド部が、第１のボビン群（ボビン１０８Ａ〜Ｅ）から繰り出されるカーボン繊維を束ねて繊維束とし、胴体部に交差させつつ巻回する。同様に、第２のガイド部が、第２のボビン群（ボビン１０８Ｆ〜Ｊ）から繰り出されるカーボン繊維を束ねて繊維束とし、胴体部に交差させつつ巻回する。この巻回動作は、フープ巻装置１００が基台３００の長手方向に沿って往復動しながら行われる。
【００３６】
このように、本実施形態のフープ巻装置１００では、１つのガイド部が５本以下のカーボン繊維を案内するに留まるため、フープ巻き時の繊維配向角度を９０°に近似させることができる。また、フープ巻装置１００は、複数のガイド部（本実施形態では２個）を備えるため、多数（本実施形態では１０個）のボビンから繰り出されるカーボン繊維を同時にフープ巻きすることができる、換言すれば、フープ巻装置１００装置の全体として取扱可能なボビンの数量を増やすことができる。以上のように、本実施形態のフープ巻装置１００によれば、フープ巻きを行う際の繊維配向角度をマンドレルＭＡの軸ＡＸに対して９０°に近似させつつ、多数のカーボン繊維を同時にフープ巻き可能とすることができる。この結果、フープ巻装置１００を用いたフィラメントワインディング装置１０では、完成製品の性能や美観を高水準に維持しつつ、その生産性を向上させることができる。生産性向上の結果、フィラメントワインディング装置１０における完成製品のコストを低下させることもできる。
【００３７】
図５は、ガイド部の長さが異なることによる効果を説明するための説明図である。本実施形態のフープ巻装置１００では、図３で説明した第１のガイド部の長さＬ１と、図４で説明した第２のガイド部の長さＬ２とは、マンドレルＭＡの軸ＡＸの方向、換言すれば、フープ巻きの巻き方向と直交する方向における長さが異なる。具体的には「第１のガイド部の長さＬ１＜第２のガイド部の長さＬ２」の関係を満たす。従って、第１のガイド部はマンドレルＭＡの胴体部の領域ＡＬに、第２のガイド部はマンドレルＭＡの胴体部の領域ＡＲに、それぞれ繊維束を供給することができる。このため、本実施形態のフープ巻装置１００によれば、マンドレルＭＡの軸ＡＸ方向の異なる領域に対して、同時にフープ巻きを施すことができる。
【００３８】
さらに、第１のガイド部と、第２のガイド部とは、マンドレルＭＡの軸ＡＸ方向における長さ（Ｌ１、Ｌ２）を変更するための調節部（調節孔１２３、調節孔１３３）を備える。このため、本実施形態のフープ巻装置１００では、マンドレルＭＡの胴体部の同じ領域に対して、第１のガイド部によるフープ巻きと第２のガイド部によるフープ巻きを重ねることが可能である。さらに、フープ巻装置１００では、マンドレルＭＡの胴体部の異なる領域に対して、第１のガイド部によるフープ巻きと第２のガイド部によるフープ巻きをそれぞれ行うことも可能である。このように、フープ巻装置１００は、マンドレルＭＡの形状や大きさに合わせてフープ巻きの方法を変更することができるため、フープ巻き層の積層設計の自由度を高めることができる。
【００３９】
さらに、本実施形態のフープ巻装置１００によれば、第１のボビン群に属するボビン（ボビン１０８Ａ〜Ｅ）が装着されている支持部（ホルダー１０６Ａ〜Ｅ）と、第２のボビン群に属するボビン（ボビン１０８Ｆ〜Ｊ）が装着されている支持部（ホルダー１０６Ｆ〜Ｊ）とが、一の巻掛テーブル１０４上に配置されている。このため、フープ巻装置１００には、巻掛テーブルと、巻掛テーブルを駆動する駆動部とを１つずつ設ければよい。この結果、簡易な構成でフープ巻装置１００を実現することができる。
【００４０】
Ｂ．第２実施形態：
本発明の第２実施形態では、巻掛テーブルを複数有する構成について説明する。以下では、第１実施形態と異なる構成および動作を有する部分についてのみ説明する。なお、図中において第１実施形態と同様の構成部分については先に説明した第１実施形態と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００４１】
Ｂ−１．フィラメントワインディング装置の構成：
図６は、第２実施形態におけるフープ巻装置を搭載したフィラメントワインディング装置の斜視図である。図１に示した第１実施形態との違いは、フープ巻装置１００に代えてフープ巻装置１００ａを備えている点である。
【００４２】
Ｂ−２．フープ巻装置の構成：
図７は、第２実施形態のフープ巻装置１００ａを拡大して示す説明図である。図２に示した第１実施形態との違いは、巻掛テーブル１０４に代えて第１の巻掛テーブル１０３と第２の巻掛テーブル１０５とを備える点と、第１のガイド保持部１３０Ｘに代えて第１のガイド保持部１３０Ｘａを備える点と、第２のガイド保持部１３０Ｙに代えて第２のガイド保持部１３０Ｙａを備える点である。なお、以降では、第１のガイド給糸部１２０Ｘと第１のガイド保持部１３０Ｘａとを総称して「第１のガイド部」と呼ぶ。同様に、第２のガイド給糸部１２０Ｙと第２のガイド保持部１３０Ｙａとを総称して「第２のガイド部」と呼ぶ。
【００４３】
第１の巻掛テーブル１０３は、円盤状の部材であり、フレーム１０２の収容部材１０２Ｙの略中央部に支持されている。第１の巻掛テーブル１０３の中央には、マンドレルＭＡを配置するための挿通穴ＨＯが形成されている。第２の巻掛テーブル１０５は、円盤状の部材であり、第１の巻掛テーブル１０３と同様、フレーム１０２の収容部材１０２Ｙの略中央部に支持されている。第２の巻掛テーブル１０５は、第１の巻掛テーブル１０３よりも大径に形成されている。このため、第２の巻掛テーブル１０５は、第１の巻掛テーブル１０３の同心円状の外側に配置される。第２の巻掛テーブル１０５の中央には、第１の巻掛テーブル１０３と同様の挿通穴ＨＯが形成されている。
【００４４】
第１の巻掛テーブル１０３および第２の巻掛テーブル１０５の一方の面には、それぞれ、ボビン１０８等を含む繊維束の供給機構が設けられている。また、第１の巻掛テーブル１０３および第２の巻掛テーブル１０５の他方の面には、それぞれ、第１の巻掛テーブル１０３を回転駆動する第１の駆動部と、第２の巻掛テーブル１０５を回転駆動する第２の駆動部とが設けられている。このように、第１の巻掛テーブル１０３用の第１の駆動部と、第２の巻掛テーブル１０５用の第２の駆動部とが別個に設けられているため、本実施形態のフープ巻装置１００ａでは、第１の巻掛テーブル１０３と、第２の巻掛テーブル１０５とが、それぞれ独立して回転可能である。
【００４５】
第１の巻掛テーブル１０３の繊維束の供給機構について説明する。第１の巻掛テーブル１０３には、ホルダー１０６Ａ〜Ｅが、それぞれ、第１の巻掛テーブル１０３の周縁に沿って均等な間隔で配置されている。また、ホルダー１０６Ａ〜Ｅは、それぞれ１つのボビン１０８を保持している。このため、ボビン１０８Ａ〜Ｅは、ホルダー１０６Ａ〜Ｅと同様に、第１の巻掛テーブル１０３の周縁に沿って均等な間隔で配置される。本実施形態では、第１の巻掛テーブル１０３に保持されたボビン１０８Ａ〜Ｅを「第１のボビン群」とする。第２の巻掛テーブル１０５の繊維束の供給機構について説明する。第２の巻掛テーブル１０５には、ホルダー１０６Ｆ〜Ｊが、それぞれ、第２の巻掛テーブル１０５の周縁に沿って均等な間隔で配置されている。また、ホルダー１０６Ｆ〜Ｊは、それぞれ１つのボビン１０８を保持している。このため、ボビン１０８Ｆ〜Ｊは、ホルダー１０６Ｆ〜Ｊと同様に、第２の巻掛テーブル１０５の周縁に沿って均等な間隔で配置される。本実施形態では、第２の巻掛テーブル１０５に保持されたボビン１０８Ｆ〜Ｊを「第２のボビン群」とする。なお、ホルダー１０６およびボビン１０８の構成は第１実施形態と同様である。
【００４６】
第１のガイド保持部１３０Ｘａは、第１の巻掛テーブル１０３に対して第１のガイド給糸部１２０Ｘを固定するための部材である。第１のガイド保持部１３０Ｘａは、第１の巻掛テーブル１０３の挿通穴ＨＯの縁から、マンドレルＭＡの軸ＡＸと並行に突出して設けられている。第１のガイド保持部１３０Ｘａの構成は、第１実施形態の第１のガイド保持部１３０Ｘと同様である。第２のガイド保持部１３０Ｙａは、第２の巻掛テーブル１０５に対して第２のガイド給糸部１２０Ｙを固定するための部材である。第２のガイド保持部１３０Ｙａは、第２の巻掛テーブル１０５の第１の巻掛テーブル１０３との縁から、マンドレルＭＡの軸ＡＸと並行に突出して設けられている。第２のガイド保持部１３０Ｙａの構成は、例えば図８に示すように、第１実施形態の第２のガイド保持部１３０Ｙと同様である。
【００４７】
このように、第２実施形態のフープ巻装置１００ａにおいても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。具体的には、フープ巻装置１００ａは、カーボン繊維を束にしてマンドレルＭＡへ案内するためのガイド部を、ボビンの数に応じて複数備えるため、フープ巻きを行う際の繊維配向角度をマンドレルＭＡの軸ＡＸに対して９０°に近似させつつ、多数のカーボン繊維を同時にフープ巻き可能とすることができる。また、フープ巻装置１００ａでは、第１のガイド部の長さＬ１と、第２のガイド部の長さＬ２とが異なるため、マンドレルＭＡの軸ＡＸ方向上の異なる領域に対して、同時にフープ巻きを施すことができる。また、フープ巻装置１００ａは、第１のガイド部の長さＬ１と、第２のガイド部の長さＬ２とを調節可能であるため、フープ巻き層の積層設計の自由度を高めることができる。
【００４８】
さらに、第２実施形態のフープ巻装置１００ａによれば、第１のボビン群に属するボビン（ボビン１０８Ａ〜Ｅ）が装着されている支持部（ホルダー１０６Ａ〜Ｅ）と、第２のボビン群に属するボビン（ボビン１０８Ｆ〜Ｊ）が装着されている支持部（ホルダー１０６Ｆ〜Ｊ）とは、一方が第１の巻掛テーブル１０３上に配置され、他方が第２の巻掛テーブル１０５上に配置されている。第１の巻掛テーブル１０３は第１の駆動部によって、第２の巻掛テーブルは第２の駆動部によって、それぞれ独立に駆動される。従って、第１のボビン群に属するボビン（ボビン１０８Ａ〜Ｅ）と、第２のボビン群に属するボビン（ボビン１０８Ｆ〜Ｊ）とを、それぞれ独立させて取り扱うことができる。この結果、フープ巻装置１００ａでは、フープ巻き層の積層数や、繊維束として纏められるカーボン繊維の本数等、フープ巻き層の積層設計の自由度をさらに高めることができる。
【００４９】
Ｄ．第３実施形態：
本発明の第３実施形態では、上記実施形態で説明したフィラメントワインディング装置を用いたタンクの製造方法について説明する。以降では、第１実施形態と異なる構成および動作を有する部分についてのみ説明する。
【００５０】
図９は、タンクの製造方法の手順を示すフローチャートである。ステップＳ１０において、略円筒形状の胴体部と、胴体部の両端から連続して形成されたドーム部と、を備えるマンドレルＭＡを準備し、フィラメントワインディング装置１０にセットする（図１）。
【００５１】
ステップＳ１２において、マンドレルＭＡに対してカーボン繊維をフープ巻きする。具体的には、フープ巻装置１００の中央にマンドレルを配置するための挿通穴ＨＯが形成されている巻掛テーブル１０４（図２）を回転駆動し、巻掛テーブル１０４の周縁に沿って配置されている複数の支持部（ホルダー１０６Ａ〜Ｊ）にそれぞれ装着されているボビン（ボビン１０８Ａ〜Ｊ）のうちの、複数のボビンからなる第１のボビン群（ボビン１０８Ａ〜Ｅ）から繰り出されるカーボン繊維を束にして、マンドレルＭＡの胴体部に対してフープ巻きし、複数の支持部（ホルダー１０６Ａ〜Ｊ）にそれぞれ装着されているボビン（ボビン１０８Ａ〜Ｊ）のうちの、第１のボビン群に属さない複数のボビンからなる第２のボビン群（ボビン１０８Ｆ〜Ｊ）から繰り出されるカーボン繊維を束にして、マンドレルＭＡの胴体部に対してフープ巻きする。
【００５２】
ステップＳ１４において、マンドレルＭＡに対してカーボン繊維をヘリカル巻きする。具体的には、ヘリカル巻装置２００を用いて、マンドレルＭＡのドーム部の少なくとも一部に対し、カーボン繊維を束にしてヘリカル巻きする。ステップＳ１６において、カーボン繊維の巻回（フープ巻きおよびヘリカル巻き）が終了したマンドレルＭＡを、加熱炉を用いて加熱し、カーボン繊維に含まれる熱硬化性樹脂を硬化させる。なお、ステップＳ１４は省略してもよい。ステップＳ１２とステップＳ１４との実行順序は、逆でもよい。ステップＳ１２とステップＳ１４とは並列に実行されてもよい。
【００５３】
以上のようにして、タンクを製造することができる。第３実施形態で説明したタンクの製造方法によれば、フープ巻きを行う際の繊維配向角度をマンドレルの軸に対して９０°に近似させつつ、多数のボビン（ボビン１０８Ａ〜Ｊ）から繰り出される繊維（カーボン繊維）を、マンドレルＭＡに対して同時にフープ巻きすることができる。この結果、完成製品の性能や美観を高水準に維持しつつ、タンクの製造における生産性を向上させることができる。
【００５４】
Ｃ．変形例：
なお、上記各実施形態における構成要素の中の、独立クレームでクレームされた要素以外の要素は、付加的な要素であり、適宜省略可能である。また、この発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５５】
・変形例１：
上記実施形態では、フィラメントワインディング装置の構成の一例を挙げて説明した。しかし、上記実施形態における構成はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。例えば、一部の構成要素の削除、新たな構成要素の追加、構成要素の変更等を行うことができる。
【００５６】
・変形例２：
上記実施形態では、フープ巻装置の構成の一例を挙げて説明した。しかし、上記実施形態における構成はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。例えば、一部の構成要素の削除、新たな構成要素の追加、構成要素の変更等を行うことができる。
【００５７】
例えば、ボビンに対して、ボビンがカーボン繊維の繰り出し方向へ過回転することを抑制する繊維解除機構を設けてもよい。繊維解除機構を設けると、ボビンから繰り出されるカーボン繊維の張力の増加に伴って、ボビンからカーボン繊維を引き剥がす方向への力を加えることができる。繊維解除機構としては、例えば、ラチェット機構を用いることができる。
【００５８】
例えば、巻掛テーブル上におけるボビンやホルダー（支持部）やガイド部の配置を変更してもよい。具体的には、上記実施形態の例では、巻掛テーブルの一方の面に駆動機構を、他方の面にボビンやガイド部等を含む繊維束の供給機構を備える構成とした。しかし、巻掛テーブルの一方の面に第１のボビン群が装着されている支持部および第１のガイド部を備え、巻掛テーブルの他方の面に第２のボビン群が装着されている支持部および第２のガイド部を備える構成としてもよい。この場合、巻掛テーブルの駆動機構は、任意の場所に配置することができる。このようにすれば、第１のガイド部および第２のガイド部のマンドレルＭＡの軸方向における長さＬ１、Ｌ２を変えることなく、マンドレルＭＡの形状に合わせてフープ巻きの方法を変更することができる。換言すれば、調節部を備えない構成であっても、マンドレルＭＡの形状に合わせてフープ巻きの方法を変更することができる。
【００５９】
例えば、ボビンそのもの、またはボビンとガイド部との間の繊維搬送経路に、繊維束の張力を調整するための張力調整部や、繊維束の捩れを調整するための捩れ調整部を備えてもよい。
【００６０】
・変形例３：
上記実施形態では、ガイド部の構成の一例を挙げて説明した。しかし、上記実施形態における構成はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形が可能である。例えば、一部の構成要素の削除、新たな構成要素の追加、構成要素の変更等を行うことができる。
【００６１】
例えば、ガイド部は、ガイド給糸部とガイド保持部とから構成されることとしたが、両者を一体とした１つの部材として構成されてもよい。
【００６２】
例えば、ガイド部に、繊維束の張力を調整するための張力調整部や、繊維束の捩れを調整するための捩れ調整部を備えてもよい。
【００６３】
例えば、ガイド部において、ガイド給糸部の形状や給糸口の形状は任意に変更することができる。
【００６４】
・変形例４：
上記実施形態では、フープ巻装置は、フィラメントワインディング装置の一部の機能部として構成されていたが、これに代えて、独立した装置として構成することもできる。また、本発明のフープ巻装置を、フィラメントワインディング装置に限らず、繊維を巻きつける任意の装置に適用することもできる。例えば、車両や航空機等で用いられるプロペラシャフトやドアフレーム等に繊維を巻きつける装置に適用することもできる。
【００６５】
本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００６６】
１０…フィラメントワインディング装置
５１…固定部
５２…延伸部
５３…アーム
５４…蓋部
１００、１００ａ…フープ巻装置
１０２…フレーム
１０２Ｘ…ベース部材
１０２Ｙ…収容部材
１０３…第１の巻掛テーブル
１０４…巻掛テーブル
１０５…第２の巻掛テーブル
１０６、１０６Ａ〜Ｆ…ホルダー
１０８、１０８Ａ〜Ｆ…ボビン
１２０Ｘ…第１のガイド給糸部
１２０Ｙ…第２のガイド給糸部
１２２…給糸口
１２３…調節孔
１３０Ｘ、１３０Ｘａ…第１のガイド保持部
１３０Ｙ、１３０Ｙａ…第２のガイド保持部
１３３…調節孔
２００…ヘリカル巻装置
３００…基台
３０２…第１のレール
３０４…第２のレール
３１０…支持台
３１２…ベース
３１４…支持腕
３１６…チャック
３１８…取付治具
ＭＡ…マンドレル
ＰＬ…平板状部材
ＨＯ…挿通穴
ＰＵ…平板状部材
ＡＸ…軸
【図１】
2014064895.tif 000003
【図２】
2014064895.tif 000004
【図３】
2014064895.tif 000005
【図４】
2014064895.tif 000006
【図５】
2014064895.tif 000007
【図６】
2014064895.tif 000008
【図７】
2014064895.tif 000009
【図８】
2014064895.tif 000010
【図９】
2014064895.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年1月27日(2015.1.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フープ巻装置であって、
中央にマンドレルを配置するための挿通穴が形成されている１つまたは複数の巻掛テーブルと、
前記１つまたは複数の巻掛テーブルを回転駆動する駆動部と、
繊維が巻回されているボビンを装着するための支持部であって、前記１つまたは複数の巻掛テーブルの周縁に沿って配置されている複数の支持部と、
前記複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、複数の前記ボビンからなる第１のボビン群から繰り出される前記繊維を束にして、前記マンドレルへと供給する第１のガイド部と、
前記複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、前記第１のボビン群に属さない複数の前記ボビンからなる第２のボビン群から繰り出される前記繊維を束にして、前記マンドレルへと供給する第２のガイド部と、
前記１つまたは複数の巻掛テーブルと、前記第１のガイド部と、前記第２のガイド部と、を支持するフレームと、を備える、フープ巻装置。
【請求項２】
請求項１記載のフープ巻装置であって、
前記第１のガイド部と、前記第２のガイド部とは、前記マンドレルの軸方向における長さが異なる、フープ巻装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のフープ巻装置であって、
前記第１のガイド部と、前記第２のガイド部とのうちの少なくとも一方は、前記マンドレルの軸方向における長さを変更するための調節部を備える、フープ巻装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項記載のフープ巻装置であって、
前記第１のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とが、一の前記巻掛テーブル上に配置されている、フープ巻装置。
【請求項５】
請求項４記載のフープ巻装置であって、
前記巻掛テーブルの一方の面には、前記第１のガイド部と、前記第１のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とが配置され、
前記巻掛テーブルの他方の面には、前記第２のガイド部と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とが配置されている、フープ巻装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか一項記載のフープ巻装置であって、
前記１つまたは複数の巻掛テーブルは、
第１の巻掛テーブルと、
前記第１の巻掛テーブルの同心円状に配置されている第２の巻掛テーブルと、
を備え、
前記駆動部は、
前記第１の巻掛テーブルを回転駆動する第１の駆動部と、
前記第２の巻掛テーブルを回転駆動する第２の駆動部と、
を備え、
前記第１のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とは、一方が前記第１の巻掛テーブル上に配置され、他方が前記第２の巻掛テーブル上に配置されている、フープ巻装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項記載のフープ巻装置であって、
前記第１のボビン群に属する前記ボビンの数と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンの数とは、それぞれ５つ以下である、フープ巻装置。
【請求項８】
フィラメントワインディング装置であって、
請求項１から７のいずれか一項記載のフープ巻装置を備える、フィラメントワインディング装置。
【請求項９】
タンクの製造方法であって、
略円筒形状を有する胴体部と、前記胴体部の両端から連続して形成されたドーム部と、を備えるマンドレルを準備し、
中央に前記マンドレルを配置するための挿通穴が形成されている１つまたは複数の巻掛テーブルを回転駆動し、
前記１つまたは複数の巻掛テーブルの周縁に沿って配置されている複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、複数の前記ボビンからなる第１のボビン群から繰り出される熱硬化性樹脂が含浸された繊維を第１のガイド部によって束にして、前記マンドレルの前記胴体部に対してフープ巻きし、
前記複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、前記第１のボビン群に属さない複数の前記ボビンからなる第２のボビン群から繰り出される前記繊維を前記第１のガイド部と共にフレームにより支持されている第２のガイド部によって束にして、前記マンドレルの前記胴体部に対してフープ巻きし、
前記繊維に含まれる前記熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる、タンクの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のタンクの製造方法であって、さらに、
前記加熱の前に、前記ドーム部の少なくとも一部に対して熱硬化性樹脂が含浸された繊維をヘリカル巻きする、タンクの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、例えば、以下の形態として実現可能である。フープ巻装置であって、中央にマンドレルを配置するための挿通穴が形成されている１つまたは複数の巻掛テーブルと、前記１つまたは複数の巻掛テーブルを回転駆動する駆動部と、繊維が巻回されているボビンを装着するための支持部であって、前記１つまたは複数の巻掛テーブルの周縁に沿って配置されている複数の支持部と、前記複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、複数の前記ボビンからなる第１のボビン群から繰り出される前記繊維を束にして、前記マンドレルへと供給する第１のガイド部と、前記複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、前記第１のボビン群に属さない複数の前記ボビンからなる第２のボビン群から繰り出される前記繊維を束にして、前記マンドレルへと供給する第２のガイド部と、を備える、フープ巻装置。そのほか、本発明は、以下の形態として実現することが可能である。
【手続補正書】
【提出日】平成27年6月9日(2015.6.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
繊維束の供給機構について説明する。ホルダー１０６は、繊維束が巻回されたボビン１０８を保持するための部材である。本実施形態では、１０個のホルダー１０６Ａ〜Ｊが、それぞれ、巻掛テーブル１０４の周縁に沿って均等な間隔で配置されている。ホルダー１０６は、棒状の支軸と、平板状の係止部材とで構成されている。支軸は、巻掛テーブル１０４からマンドレルＭＡの軸ＡＸと平行に突出するように設けられている。係止部材は、支軸の先端に配置されている。ホルダー１０６の支軸および係止部材は、支軸を中心として回転することができる。ボビン１０８は、芯材と、芯材に幾重にも巻回されたカーボン繊維とで構成されている。ボビン１０８は、芯材の内側にホルダー１０６の支軸を通し、芯材の先端をホルダー１０６の係止部材で固定することによって、ホルダー１０６に保持される。本実施形態では、１０個のホルダー１０６Ａ〜Ｊがそれぞれ１つのボビン１０８を保持している。このため、１０個のボビン１０８Ａ〜Ｊは、ホルダー１０６Ａ〜Ｊと同様に、巻掛テーブル１０４の周縁に沿って均等な間隔で配置される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
図３は、第１のガイド部の拡大図である。第１のガイド部は、第１のガイド給糸部１２０Ｘと、第１のガイド保持部１３０Ｘとで構成される。第１のガイド保持部１３０Ｘは、巻掛テーブル１０４に対して第１のガイド給糸部１２０Ｘを固定するための部材である。第１のガイド保持部１３０Ｘは、巻掛テーブル１０４の挿通穴ＨＯの縁から、マンドレルＭＡの軸ＡＸと平行に突出して設けられている。具体的には、第１のガイド保持部１３０Ｘは、固定部５１と、延伸部５２と、アーム５３と、蓋部５４と、で構成されている。固定部５１は、巻掛テーブル１０４に沿うように裁置され固定されている。延伸部５２は、平板状であり、固定部５１から軸ＡＸ方向に延伸するように配置されている。アーム５３は、延伸部５２の長手方向の両端から基台３００の上方向に延伸するように配置されている。蓋部５４は、延伸部５２およびアーム５３の先端を覆うように配置されている。また、延伸部５２の中央には、延伸部５２の長手方向に沿って、第１のガイド給糸部１２０Ｘの給糸口１２２と同じ大きさの貫通孔が設けられている。延伸部５２の貫通孔の両脇には、延伸部５２の長手方向に沿って、一定の間隔を空けて複数の調節孔１３３が設けられている。調節孔１３３は、ネジを挿入するためのネジ穴である。なお、図３の例では、アーム５３には、軽量化のための孔が複数設けられているが、この孔は省略してもよい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図４は、第２のガイド部の拡大図である。第２のガイド部は、第２のガイド給糸部１２０Ｙと、第２のガイド保持部１３０Ｙとで構成される。第２のガイド保持部１３０Ｙは、巻掛テーブル１０４に対して第２のガイド給糸部１２０Ｙを固定するための部材である。第２のガイド保持部１３０Ｙは、巻掛テーブル１０４の挿通穴ＨＯの縁であって、第１のガイド保持部１３０Ｘが設けられている側と対向する側の縁から、軸ＡＸと平行に突出して設けられている。第２のガイド保持部１３０Ｙは、固定部５１と、延伸部５２と、アーム５３と、蓋部５４とから構成されている。各部の詳細は、各部の上下が反転している点を除いて第１のガイド保持部１３０Ｘと同様である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
第１のガイド保持部１３０Ｘａは、第１の巻掛テーブル１０３に対して第１のガイド給糸部１２０Ｘを固定するための部材である。第１のガイド保持部１３０Ｘａは、第１の巻掛テーブル１０３の挿通穴ＨＯの縁から、マンドレルＭＡの軸ＡＸと平行に突出して設けられている。第１のガイド保持部１３０Ｘａの構成は、第１実施形態の第１のガイド保持部１３０Ｘと同様である。第２のガイド保持部１３０Ｙａは、第２の巻掛テーブル１０５に対して第２のガイド給糸部１２０Ｙを固定するための部材である。第２のガイド保持部１３０Ｙａは、第２の巻掛テーブル１０５の第１の巻掛テーブル１０３との縁から、マンドレルＭＡの軸ＡＸと平行に突出して設けられている。第２のガイド保持部１３０Ｙａの構成は、例えば図８に示すように、第１実施形態の第２のガイド保持部１３０Ｙと同様である。
【手続補正書】
【提出日】平成28年3月24日(2016.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フープ巻装置であって、
中央にマンドレルを配置するための挿通穴が形成されている１つまたは複数の巻掛テーブルと、
前記１つまたは複数の巻掛テーブルを回転駆動する駆動部と、
繊維が巻回されているボビンを装着するための支持部であって、前記１つまたは複数の巻掛テーブルの周縁に沿って配置されている複数の支持部と、
前記複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、複数の前記ボビンからなる第１のボビン群から繰り出される前記繊維を束にして、前記マンドレルへと供給する第１のガイド部と、
前記複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、前記第１のボビン群に属さない複数の前記ボビンからなる第２のボビン群から繰り出される前記繊維を束にして、前記マンドレルへと供給する第２のガイド部と、
前記１つまたは複数の巻掛テーブルと、前記第１のガイド部と、前記第２のガイド部と、を支持するフレームと、を備える、フープ巻装置。
【請求項２】
請求項１記載のフープ巻装置であって、
前記第１のガイド部と、前記第２のガイド部とは、前記マンドレルの軸方向における長さが異なる、フープ巻装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のフープ巻装置であって、
前記第１のガイド部と、前記第２のガイド部とのうちの少なくとも一方は、前記マンドレルの軸方向における長さを変更するための調節部を備える、フープ巻装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項記載のフープ巻装置であって、
前記第１のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とが、一の前記巻掛テーブル上に配置されている、フープ巻装置。
【請求項５】
請求項４記載のフープ巻装置であって、
前記巻掛テーブルの一方の面には、前記第１のガイド部と、前記第１のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とが配置され、
前記巻掛テーブルの他方の面には、前記第２のガイド部と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とが配置されている、フープ巻装置。
【請求項６】
請求項１から３のいずれか一項記載のフープ巻装置であって、
複数の前記巻掛テーブルを備え、前記複数の巻掛テーブルは、
第１の巻掛テーブルと、
前記第１の巻掛テーブルの同心円状に配置されている第２の巻掛テーブルと、
を備え、
前記駆動部は、
前記第１の巻掛テーブルを回転駆動する第１の駆動部と、
前記第２の巻掛テーブルを回転駆動する第２の駆動部と、
を備え、
前記第１のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンが装着されている前記支持部とは、一方が前記第１の巻掛テーブル上に配置され、他方が前記第２の巻掛テーブル上に配置されている、フープ巻装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか一項記載のフープ巻装置であって、
前記第１のボビン群に属する前記ボビンの数と、前記第２のボビン群に属する前記ボビンの数とは、それぞれ５つ以下である、フープ巻装置。
【請求項８】
フィラメントワインディング装置であって、
請求項１から７のいずれか一項記載のフープ巻装置を備える、フィラメントワインディング装置。
【請求項９】
タンクの製造方法であって、
略円筒形状を有する胴体部と、前記胴体部の両端から連続して形成されたドーム部と、を備えるマンドレルを準備し、
中央に前記マンドレルを配置するための挿通穴が形成されている１つまたは複数の巻掛テーブルを回転駆動し、
前記１つまたは複数の巻掛テーブルの周縁に沿って配置されている複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、複数の前記ボビンからなる第１のボビン群から繰り出される熱硬化性樹脂が含浸された繊維を第１のガイド部によって束にして、前記マンドレルの前記胴体部に対してフープ巻きし、
前記複数の支持部にそれぞれ装着されているボビンのうちの、前記第１のボビン群に属さない複数の前記ボビンからなる第２のボビン群から繰り出される前記繊維を前記第１のガイド部と共にフレームにより支持されている第２のガイド部によって束にして、前記マンドレルの前記胴体部に対してフープ巻きし、
前記繊維に含まれる前記熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる、タンクの製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のタンクの製造方法であって、さらに、
前記加熱の前に、前記ドーム部の少なくとも一部に対して熱硬化性樹脂が含浸された繊維をヘリカル巻きする、タンクの製造方法。
【国際調査報告】
2014064895.tif 000012
2014064895.tif 000013
2014064895.tif 000014
2014064895.tif 000015