(57)【要約】  ボビンから引き出された繊維束をライナーに巻き付ける巻付装置２と、巻付装置２にボビン及びライナーを搬出入する搬送路５１、５２を有する搬送装置３と、を備えるフィラメントワインディング装置１において、オペレータの安全の確保と巻付作業の効率向上とを両立する。そのために、オペレータが作業を行う作業領域ＲＡと、巻付装置２が稼動する稼動領域ＲＢと、作業領域ＲＡと稼動領域ＲＢとの間のバッファ領域ＲＣと、これら以外の外部領域と、に区分けする。そして、稼動領域ＲＢ及びバッファ領域ＲＣと作業領域ＲＡとの境界と、稼動領域ＲＢ及びバッファ領域ＲＣと外部領域との境界とに、第１の固定柵７を設け、作業領域ＲＡとバッファ領域ＲＣとの境界に、第１の開閉部８４〜８７を設け、バッファ領域ＲＣにボビン及びライナーを貯留する。
2018173927.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維束が巻かれたボビンを着脱自在に支持し、前記ボビンから引き出された繊維束をライナーに巻き付ける巻付装置と、
前記巻付装置に前記ボビン及び前記ライナーを搬出入する搬送路を有する搬送装置と、
を備え、
オペレータが前記搬送路上の前記ボビン及び／又は前記ライナーに対して作業を行うことのできる作業領域と、
前記巻付装置が稼動する稼動領域と、
前記搬送路の搬送方向において、前記作業領域と前記稼動領域との間に位置するバッファ領域と、
前記作業領域、前記稼動領域及び前記バッファ領域以外の外部領域と、
が設けられており、
前記稼動領域及び前記バッファ領域と前記作業領域との境界と、前記稼動領域及び前記バッファ領域と前記外部領域との境界とに、第１の固定柵が設けられており、
前記作業領域と前記バッファ領域との境界に、第１の開閉部が設けられており、
前記バッファ領域は、前記ボビン及び前記ライナーを貯留可能な貯留部を有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】
前記作業領域と前記外部領域との境界に、第２の固定柵及び第２の開閉部が設けられてい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】
前記第２の開閉部を開錠するためにオペレータが操作する開錠操作部と、
前記第１の開閉部及び前記第２の開閉部を制御する制御部と、
をさらに備え、
前記開錠操作部が操作されると、前記制御部は、前記第２の開閉部を開錠するとともに、前記第１の開閉部を施錠す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。
【請求項４】
前記第２の開閉部を施錠するために前記外部領域からオペレータが操作する施錠操作部をさらに備え、
前記制御部は、前記開錠操作部が操作されてから前記施錠操作部が操作されるまでの間、前記第１の開閉部を施錠状態に維持することを特徴とする請求項３に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項５】
前記作業領域にいるオペレータを検知可能な人検知部をさらに備えることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項６】
前記第１の開閉部を制御する制御部を備え、
前記人検知部によって前記作業領域にオペレータがいることが検知されると、前記制御部は、前記第１の開閉部を施錠することを特徴とする請求項５に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項７】
前記巻付装置は、複数の前記ボビンが装着されたカートリッジを着脱自在に支持し、
前記搬送装置は、前記巻付装置に前記カートリッジを搬出入することを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項８】
前記第１の開閉部が開状態のときの開口は、前記カートリッジ及び前記ライナーの少なくとも何れかが通過可能なサイズであることを特徴とする請求項７に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項９】
燃料電池自動車に搭載される水素タンクとして用いられる前記ライナーに前記繊維束を巻き付けることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項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、フィラメントワインディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ライナーに繊維束を巻き付けて圧力容器等を生産するフィラメントワインディング装置が知られている。このようなフィラメントワインディング装置では、巻付作業の効率を向上させるため、種々の作業の自動化や効率化が図られている。例えば、特許文献１には、ライナーの交換作業を自動化する技術が開示されている。また、フィラメントワインディング装置には、繊維束が巻かれたボビンをライナーの周りで公転させることで、ライナーにフープ巻きを施すフープ巻ユニットを備えるものがある。特許文献２、３では、このようなフープ巻ユニット（特許文献２、３ではフープ巻き装置）に装着されたボビンの交換作業を効率化するため、複数のフープ巻ユニットが用意されており、ボビンの交換の際にはフープ巻ユニットごと交換が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第５７５６８２１号公報
【特許文献２】特許第５６８７９８１号公報
【特許文献３】特許第５７５２６２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１〜３に記載の発明では、例えば、ライナーの補充やボビンの着脱といった作業は、依然としてオペレータが行う必要がある。しかしながら、繊維束の巻付条件によってはフープ巻ユニット等が高速動作していることもあるため、オペレータが上述のような作業をフープ巻ユニット等の近くで行うことは安全性の面で好ましくない。一方、安全性を向上させるために、オペレータが上述のような作業をする度にフープ巻ユニット等を停止させるとすると、巻付作業の効率低下を招くこととなる。【０００５】
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、オペレータの安全の確保と巻付作業の効率向上とを両立可能なフィラメントワインディング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るフィラメントワインディング装置は、繊維束が巻かれたボビンを着脱自在に支持し、前記ボビンから引き出された繊維束をライナーに巻き付ける巻付装置と、前記巻付装置に前記ボビン及び前記ライナーを搬出入する搬送路を有する搬送装置と、を備え、オペレータが前記搬送路上の前記ボビン及び／又は前記ライナーに対して作業を行うことのできる作業領域と、前記巻付装置が稼動する稼動領域と、前記搬送路の搬送方向において、前記作業領域と前記稼動領域との間に位置するバッファ領域と、前記作業領域、前記稼動領域及び前記バッファ領域以外の外部領域と、が設けられており、前記稼動領域及び前記バッファ領域と前記作業領域との境界と、前記稼動領域及び前記バッファ領域と前記外部領域との境界とに、第１の固定柵が設けられており、前記作業領域と前記バッファ領域との境界に、第１の開閉部が設けられており、前記バッファ領域は、前記ボビン及び前記ライナーを貯留可能な貯留部を有することを特徴とする。【０００７】
本発明では、メンテナンス等で巻付装置が停止している際には、オペレータは、作業領域から第１の開閉部を介して稼動領域及びバッファ領域に入ることができる。一方、第１の固定柵が設けられているため、巻付装置の稼動中にオペレータが不用意に作業領域から稼動領域及びバッファ領域に入ることを防止できる。このため、オペレータが稼動中の巻付装置に接近することを防止でき、オペレータの安全を確保することができる。さらに、バッファ領域には、ボビン及びライナーを貯留可能な貯留部が設けられているので、オペレータが作業領域で作業を行っている間でも、貯留部にあるボビン及びライナーを使用して、巻付作業を継続することができる。したがって、本発明によれば、オペレータの安全の確保と巻付作業の効率向上とを両立することが可能となる。【０００８】
本発明において、前記作業領域と前記外部領域との境界に、第２の固定柵及び第２の開閉部が設けられているとよい。【０００９】
この場合、オペレータが外部領域から作業領域に入るのに、第２の開閉部を開く必要が生じる。したがって、第２の開閉部の状態に応じて第１の開閉部を適切に制御すれば、安全性をより高めることができる。【００１０】
本発明において、前記第２の開閉部を開錠するためにオペレータが操作する開錠操作部と、前記第１の開閉部及び前記第２の開閉部を制御する制御部と、をさらに備え、前記開錠操作部が操作されると、前記制御部は、前記第２の開閉部を開錠するとともに、前記第１の開閉部を施錠するとよい。【００１１】
こうすれば、オペレータが第２の開閉部を開錠して作業領域に入っているときには、第１の開閉部が施錠されており、作業領域からバッファ領域に入ることはできない。したがって、巻付装置の稼動中に、オペレータがバッファ領域に入ってしまうことを確実に防止できる。【００１２】
本発明において、前記第２の開閉部を施錠するために前記外部領域からオペレータが操作する施錠操作部をさらに備え、前記制御部は、前記開錠操作部が操作されてから前記施錠操作部が操作されるまでの間、前記第１の開閉部を施錠状態に維持するとよい。【００１３】
こうすれば、オペレータが作業領域から外部領域に出て施錠操作部を操作しない限りは、第１の開閉部が開錠されることはない。したがって、巻付装置の稼動中に、オペレータがバッファ領域に入ってしまうことをより確実に防止できる。【００１４】
本発明において、前記作業領域にいるオペレータを検知可能な人検知部をさらに備えるとよい。【００１５】
このような構成によれば、人検知部の検知状況に応じて第１の開閉部を適切に制御すれば、安全性をより高めることができる。【００１６】
本発明において、前記第１の開閉部を制御する制御部を備え、前記人検知部によって前記作業領域にオペレータがいることが検知されると、前記制御部は、前記第１の開閉部を施錠するとよい。【００１７】
こうすれば、オペレータが作業領域にいるときには、第１の開閉部が施錠されており、作業領域からバッファ領域に入ることはできない。したがって、巻付装置の稼動中に、オペレータがバッファ領域に入ってしまうことを確実に防止できる。【００１８】
本発明において、前記巻付装置は、複数の前記ボビンが装着されたカートリッジを着脱自在に支持し、前記搬送装置は、前記巻付装置に前記カートリッジを搬出入するとよい。【００１９】
このように、複数のボビンが装着されたカートリッジごと交換できる構成にすれば、ボビンの交換作業を短時間で行うことができる。【００２０】
本発明において、前記第１の開閉部が開状態のときの開口は、前記カートリッジ及び前記ライナーの少なくとも何れかが通過可能なサイズであるとよい。【００２１】
このような構成によれば、カートリッジやライナーが大型になる場合、第１の開閉部をカートリッジ及びライナーを作業領域からバッファ領域に搬送するための開閉部としてだけでなく、オペレータが出入りするための開閉部としても兼用することができる。【００２２】
本発明において、燃料電池自動車に搭載される水素タンクとして用いられる前記ライナーに前記繊維束を巻き付けるとよい。【００２３】
燃料電池自動車に搭載される水素タンクであれば、ある程度の大きさを有するライナーが必要となり、その分、巻付装置や搬送装置が大型となる。このため、安全性がより重要な要素となるので、高い安全性を実現できる本発明が特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】フィラメントワインディング装置の概要を示す平面図である。
【図２】巻付装置を示す斜視図である。
【図３】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図４】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図５】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図６】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図７】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図８】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図９】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図１０】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図１１】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図１２】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図１３】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図１４】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図１５】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図１６】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図１７】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図１８】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図１９】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図２０】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図２１】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図２２】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図２３】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図２４】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図２５】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図２６】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図２７】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図２８】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図２９】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図３０】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図３１】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図３２】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図３３】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図３４】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図３５】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図３６】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図３７】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図３８】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図３９】フィラメントワインディング装置の一状態を示す平面図である。
【図４０】搬入キャリアの動作を模式的に示す正面図である。
【図４１】フィラメントワインディング装置の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
［本実施形態］
（フィラメントワインディング装置）
本発明の一実施形態に係るフィラメントワインディング装置について、図面を参照しつつ説明する。図１に示すように、フィラメントワインディング装置１は、巻付装置２と、搬送装置３と、カートリッジ交換装置４と、ライナー交換装置５と、制御装置６と、を備える。巻付装置２、搬送装置３、カートリッジ交換装置４、及び、ライナー交換装置５の動作は、制御装置６によって制御される。以下では、説明の便宜上、図１に示す方向語を使用する。フィラメントワインディング装置１は、全体として概ね左右対称に構成されている。
【００２６】
（巻付装置）
巻付装置２は、ライナーＬに繊維束（図示省略）を巻き付けるための装置である。繊維束は、例えば炭素繊維等の繊維材料に、熱硬化性又は熱可塑性の合成樹脂材が含浸されたものである。巻付装置２で圧力容器（圧力タンク）を製造する場合、ライナーＬとして、図２に示すような、円筒部と、円筒部の両側のドーム部と、を有する形状のものが用いられる。ライナーＬは、高強度アルミニウム、金属、樹脂等で形成される。ライナーＬに繊維束を巻き付けた後、焼成や冷却等の硬化工程を経ることにより、高強度の圧力容器を製造することができる。本実施形態の巻付装置２は、ライナーＬに繊維束を巻き付けて、燃料電池自動車に搭載される水素タンクを製造する。この場合に用いられるライナーＬは、例えば、直径２００ｍｍ程度、長さ１ｍ程度の大きなものである。
【００２７】
図２を参照しつつ、巻付装置２の詳細について説明する。巻付装置２は、基台１０と、ライナー支持ユニット２０（第１ライナー支持ユニット２１及び第２ライナー支持ユニット２２）と、フープ巻ユニット３０と、ヘリカル巻ユニット４０と、を備える。
【００２８】
基台１０は、ライナー支持ユニット２０、フープ巻ユニット３０、及び、ヘリカル巻ユニット４０を支持する。基台１０の上面には、前後方向に延びる複数のレール１１が配設されている。ライナー支持ユニット２０及びフープ巻ユニット３０は、レール１１上に配置され、レール１１上を前後方向に往復移動可能である。一方、ヘリカル巻ユニット４０は、基台１０に固設されている。第１ライナー支持ユニット２１、フープ巻ユニット３０、ヘリカル巻ユニット４０、及び、第２ライナー支持ユニット２２は、この順番で前側から後側に配置されている。
【００２９】
ライナー支持ユニット２０は、フープ巻ユニット３０よりも前側に配置される第１ライナー支持ユニット２１と、ヘリカル巻ユニット４０よりも後側に配置される第２ライナー支持ユニット２２と、を有する。第１ライナー支持ユニット２１は、ライナーＬの軸方向（前後方向）に延びる支持軸２３を有し、第２ライナー支持ユニット２２は、ライナーＬの軸方向に延びる支持軸２４を有する。ライナー支持ユニット２０は、支持軸２３、２４を介して、ライナーＬを軸周りに自転可能に支持する。なお、ライナー支持ユニット２０は、例えば特許文献１に記載の技術を採用することにより、ライナーＬを自動で着脱できるものとされている。
【００３０】
フープ巻ユニット３０は、ライナーＬに対して繊維束をフープ巻きする。フープ巻きとは、ライナーＬに対して軸方向に略直角な方向（軸方向に直交する面から多少傾いた方向でもよい）に繊維束を巻き付ける巻き方のことである。フープ巻ユニット３０は、本体部３１と、回転部材３２と、複数のボビン３３と、を有する。本体部３１は、レール１１上に配置されており、回転部材３２をライナーＬの軸周りに回転可能に支持する。円盤状の回転部材３２の中央部には、ライナーＬが通過可能な円形の通過穴３４が形成されている。回転部材３２は、複数のボビン３３を着脱自在に支持する。複数のボビン３３は、回転部材３２の周方向に等間隔で配置されており、各ボビン３３には、繊維束が巻かれている。ライナーＬが相対的に通過穴３４を通過するように、フープ巻ユニット３０をレール１１に沿って往復移動させながら、回転部材３２を回転させることで、複数のボビン３３がライナーＬの周りを軸周りに公転し、複数のボビン３３から引き出された複数の繊維束が同時にライナーＬの表面にフープ巻きされる。
【００３１】
ヘリカル巻ユニット４０は、ライナーＬに対して繊維束をヘリカル巻きする。ヘリカル巻きとは、ライナーＬに対して軸方向に略平行な方向（軸方向に対して多少傾いた方向でもよい）に繊維束を巻き付ける巻き方のことである。ヘリカル巻ユニット４０は、本体部４１と、多数のガイド４２と、多数のノズル４３と、を有する。本体部４１は、基台１０に固設されている。本体部４１の中央部には、ライナーＬが通過可能な円形の通過穴４４が形成されている。多数のガイド４２及び多数のノズル４３は、通過穴４４の周方向に沿って配置されている。不図示のクリールスタンドに設けられた多数のボビンから引き出された多数の繊維束は、多数のガイド４２を経由して、多数のノズル４３に通される。ノズル４３は、径方向に沿って延びており、繊維束は径方向外側から径方向内側に通される。また、ノズル４３は、同軸で入れ子状に配置された径の異なる複数の管状部材を有し、径方向に伸縮可能に構成されている。ライナーＬが通過穴４４を通過するように、ライナー支持ユニット２０をレール１１に沿って往復移動させながら、多数のノズル４３をライナーＬの外形に合わせて伸縮させることで、多数のノズル４３から引き出された多数の繊維束が同時にライナーＬの表面にヘリカル巻きされる。
【００３２】
（搬送装置）
図１に戻って、搬送装置３は、巻付装置２にカートリッジＣ（図３参照）及びライナーＬ（図３参照）を搬出入する装置である。搬送装置３は、カートリッジＣを巻付装置２に搬出入するためのカートリッジ搬送路５１と、ライナーＬを巻付装置２に搬出入するためのライナー搬送路５２と、を有する。なお、図１におけるブロック矢印は、カートリッジ搬送路５１によるカートリッジＣの搬送方向、及び、ライナー搬送路５２によるライナーＬの搬送方向を示す。以下の説明では、搬送方向の上流側及び下流側を、単に上流側及び下流側と言う。
【００３３】
ここで、カートリッジＣとは、複数のボビン３３を有するユニットを指す。具体的には、カートリッジＣは、円板状の支持材の周方向に複数のボビン３３を取り付けることができるように構成されており、支持材がフープ巻ユニット３０の回転部材３２に着脱自在とされている。本実施形態では、フープ巻ユニット３０のボビン３３の交換は、カートリッジＣを交換することで行われる。ただし、カートリッジＣの具体的構成はこれに限定されないし、ボビン３３を単体で交換するようにしてもよい。
【００３４】
カートリッジ搬送路５１は、巻付装置２にカートリッジＣを搬入するカートリッジ搬入コンベア５１ａ、５１ｂと、巻付装置２からカートリッジＣを搬出するカートリッジ搬出コンベア５１ｃ、５１ｄと、カートリッジ搬出コンベア５１ｄとカートリッジ搬入コンベア５１ａとを接続する接続コンベア５１ｅと、を有する。接続コンベア５１ｅにカートリッジＣが供給されると、供給されたカートリッジＣは、カートリッジ搬入コンベア５１ａ、５１ｂを経由して、カートリッジ交換装置４の近傍まで搬送され、カートリッジ交換装置４によってフープ巻ユニット３０に装着される。一方、カートリッジ交換装置４によってフープ巻ユニット３０から取り外されたカートリッジＣは、カートリッジ交換装置４によってカートリッジ搬出コンベア５１ｃに移動させられ、カートリッジ搬出コンベア５１ｄを経由して、接続コンベア５１ｅまで搬送される。
【００３５】
接続コンベア５１ｅの途中部には、ストッパー５３が設けられている。ストッパー５３は、接続コンベア５１ｅを遮断する遮断状態（図６等の状態）と開放する開放状態（図１等の状態）との間で切換可能である。ストッパー５３によって接続コンベア５１ｅが遮断されることで、巻付装置２から搬出されたカートリッジＣが、接続コンベア５１ｅのストッパー５３よりも上流側の部分に貯留される。
【００３６】
ライナー搬送路５２は、巻付装置２にライナーＬを搬入するライナー搬入コンベア５２ａ、５２ｂと、巻付装置２からライナーＬを搬出するライナー搬出コンベア５２ｃ、５２ｄと、を有する。ライナー搬入コンベア５２ａにライナーＬが供給されると、供給されたライナーＬは、ライナー搬入コンベア５２ｂを経由してライナー交換装置５の近傍まで搬送され、ライナー交換装置５によってライナー支持ユニット２０の支持軸２３、２４と連結可能な位置に移動させられ、ライナー支持ユニット２０に装着される。一方、ライナー支持ユニット２０の支持軸２３、２４から取り外されたライナーＬは、ライナー交換装置５によってライナー搬出コンベア５２ｃに移動させられ、ライナー搬出コンベア５２ｄまで搬送される。
【００３７】
（カートリッジ交換装置）
カートリッジ交換装置４は、フープ巻ユニット３０に装着されたカートリッジＣの交換を行う。カートリッジ交換装置４は、支軸６１と、スライダ６２、６３と、搬入用保持部材６４と、搬出用保持部材６５と、を有する。支軸６１は、第１ライナー支持ユニット２１の移動を阻害しない高さにおいて、左右方向に延設されている。支軸６１には、スライダ６２、６３が支軸６１に沿って左右方向に移動可能に取り付けられている。右側のスライダ６２には、搬入用保持部材６４がスライダ６２に対して前後方向に移動可能に取り付けられている。左側のスライダ６３には、搬出用保持部材６５がスライダ６３に対して前後方向に移動可能に取り付けられている。
【００３８】
図７に示すように、スライダ６２がカートリッジ搬入コンベア５１ｂの下流側端部に対向する位置（以下、「搬入位置」と称する）にある状態で、搬入用保持部材６４を後方に移動させることで、カートリッジ搬入コンベア５１ｂの下流側端部にあるカートリッジＣを、搬入用保持部材６４で保持することができる。続いて、図８に示すように、スライダ６２をフープ巻ユニット３０に対向する位置（以下、「着脱位置」と称する）に移動させてから、図９に示すように、カートリッジＣを保持している搬入用保持部材６４をフープ巻ユニット３０に向かってさらに後方に移動させることで、カートリッジＣをフープ巻ユニット３０に装着することができる。
【００３９】
なお、フープ巻ユニット３０に装着されているカートリッジＣは、実際にはフープ巻ユニット３０に隠れてほとんど見えないが、各図では、説明を分かりやすくするため、カートリッジＣの全体を図示している。また、各図では、巻き付けに使用される前のカートリッジＣ（ボビン３３の交換作業及び糸掛け作業が済んだもの）を黒塗りで示し、使用済みのカートリッジＣを白塗りで表示している。また、各図では、繊維束が巻き付けられる前のライナーＬを白塗りで表示し、繊維束が巻き付けられた後のライナーＬを黒塗りで表示している。
【００４０】
一方、図１８に示すように、スライダ６３がフープ巻ユニット３０に対向する位置（以下、「着脱位置」と称する）にある状態で、搬出用保持部材６５をフープ巻ユニット３０に向かって後方に移動させることで、フープ巻ユニット３０に装着されているカートリッジＣを、搬出用保持部材６５によって取り外して保持することができる。続いて、図１９に示すように、カートリッジＣを保持している搬出用保持部材６５を前方に少しだけ戻してから、図２０に示すように、スライダ６３をカートリッジ搬出コンベア５１ｃの上流側端部に対向する位置（以下、「搬出位置」と称する）に移動させることで、カートリッジＣを搬出することができる。
【００４１】
（ライナー交換装置）
ライナー交換装置５は、ライナー支持ユニット２０に装着されたライナーＬの交換を行う。ライナー交換装置５は、ライナー搬入コンベア５２ｂに隣接して配置された搬入キャリア７１と、ライナー搬出コンベア５２ｃに隣接して配置された搬出キャリア７２と、を有する。
【００４２】
搬入キャリア７１は、支持台７３と、載置台７４と、一対のアーム７５と、を有する。支持台７３は、ライナー搬入コンベア５２ｂと巻付装置２との間の床面に固定されている。載置台７４は、不図示のリンク機構等を介して、支持台７３の上部に取り付けられている。これにより、載置台７４は、図１に示すように、支持台７３の直上の位置（以下、「待機位置」と称する）と、図９に示すように、ライナー支持ユニット２０の支持軸２３、２４の延長線上の位置（以下、「受渡位置」と称する）との間で移動可能である。一対のアーム７５は、支持台７３の前後両側に、左右方向に伸縮可能に取り付けられている。
【００４３】
図７に示すように、一対のアーム７５をライナー搬入コンベア５２ｂに向かって伸ばすことで、一対のアーム７５によってライナー搬入コンベア５２ｂの下流側端部にあるライナーＬを把持することができる。続いて、図８に示すように、ライナーＬを把持している一対のアーム７５を戻すことで、ライナーＬを待機位置にある載置台７４に載置することができる。さらに、図９に示すように、ライナーＬが載置されている載置台７４を受渡位置に移動させることで、ライナー支持ユニット２０の支持軸２３、２４にライナーＬを連結させることができる。
【００４４】
搬出キャリア７２は、支持台７６と、載置台７７と、一対のアーム７８と、を有する。支持台７６は、ライナー搬出コンベア５２ｃと巻付装置２との間の床面に固定されている。載置台７７は、不図示のリンク機構等を介して、支持台７６の上部に取り付けられている。これにより、載置台７７は、図１に示すように、支持台７６の直上の位置（以下、「待機位置」と称する）と、図１５に示すように、ライナー支持ユニット２０の支持軸２３、２４の延長線上の位置（以下、「受渡位置」と称する）との間で移動可能である。一対のアーム７８は、支持台７６の前後両側に、左右方向に伸縮可能に取り付けられている。
【００４５】
図１５に示すように、載置台７７を受渡位置に移動させることで、図１６に示すように、ライナー支持ユニット２０の支持軸２３、２４から取り外されたライナーＬを、載置台７７に載置することができる。続いて、図１７に示すように、ライナーＬが載置された載置台７７を待機位置に戻してから、図１８に示すように、一対のアーム７８によりライナーＬを載置台７７からライナー搬出コンベア５２ｃの上流側端部に移動させることで、ライナーＬを巻付装置２から搬出することができる。
【００４６】
ここで、ライナーＬを載置台７４に載置してからの搬入キャリア７１の一連の動作について、図４０を参照しつつ詳しく説明する。載置台７４の前後両端部には、ライナーＬの軸端部Ｌａを支持する一対の支持部７４ａが配置されている。また、搬入キャリア７１は、載置台７４を左右方向に移動させる水平駆動部７１ａと、載置台７４を昇降させる昇降駆動部７１ｂと、を有する。なお、搬出キャリア７２も、搬入キャリア７１と同様の構成を有しており、以下の説明とは逆の手順で、ライナー支持ユニット２０から取り外されたライナーＬを搬出する。
【００４７】
搬入キャリア７１の一対のアーム７５（図４０では図示省略）は、図４０のａ図に示すように、ライナーＬの軸端部Ｌａが一対の支持部７４ａによって支持されるように、ライナーＬを待機位置の載置台７４に載置する。続いて、図４０のｂ図に示すように、搬入キャリア７１は、水平駆動部７１ａを駆動して、載置台７４を待機位置から受渡位置に移動する。このとき、ライナーＬの軸端部Ｌａは、ライナー支持ユニット２０の支持軸２３、２４の延長線上に位置する。そして、支持軸２３、２４をライナーＬの軸端部Ｌａに連結することで、ライナーＬがライナー支持ユニット２０によって回転可能に支持される。なお、支持軸２３、２４をライナーＬの軸端部Ｌａに着脱するための具体的構成については、例えば特開２０１４−１７７０１１を参照されたい。
【００４８】
ライナーＬがライナー支持ユニット２０によって支持されると、図４０のｃ図に示すように、搬入キャリア７１は、昇降駆動部７１ｂを駆動して、載置台７４を受渡位置から少し下方へと移動させる。これによって、載置台７４を待機位置に戻すときに、載置台７４（特に支持部７４ａ）がライナーＬと干渉することを防止できる。続けて、図４０のｄ図に示すように、搬入キャリア７１は、水平駆動部７１ａを駆動して、載置台７４を待機位置の直下まで戻した後、昇降駆動部７１ｂを駆動して、載置台７４を上方へと移動させることにより、載置台７４を待機位置に戻す。
【００４９】
（作業領域、稼動領域及びバッファ領域）
以上のように構成されたフィラメントワインディング装置１には、作業領域ＲＡ、稼動領域ＲＢ及びバッファ領域ＲＣが設けられている。このように、フィラメントワインディング装置１を、作業領域ＲＡ、稼動領域ＲＢ及びバッファ領域ＲＣに区分けすることで、オペレータの安全の確保と巻付作業の効率向上との両立を図っている。なお、以下では、作業領域ＲＡ、稼動領域ＲＢ及びバッファ領域ＲＣ以外の領域を「外部領域」と言う。
【００５０】
図１に示すように、稼動領域ＲＢ及びバッファ領域ＲＣと作業領域ＲＡとの境界、並びに、稼動領域ＲＢ及びバッファ領域ＲＣと外部領域との境界に、太線で図示した第１安全柵７が設けられている。換言すると、第１安全柵７は、稼動領域ＲＢ及びバッファ領域ＲＣを取り囲むように配置されている。また、作業領域ＲＡと外部領域との境界には、太線で図示した第２安全柵８が設けられている。換言すると、第２安全柵８は、作業領域ＲＡを取り囲むように配置されている。ただし、第１安全柵７と第２安全柵８が重複する部分については、１つの安全柵を第１安全柵７及び第２安全柵８として兼用するようにしてもよい。なお、図３〜３９では、第１安全柵７及び第２安全柵８の図示は省略している。
【００５１】
作業領域ＲＡは、オペレータが中に入って各種の作業を行うことのできる領域である。作業領域ＲＡは、カートリッジ搬送路５１上のカートリッジＣに対して作業を行うことのできる第１作業領域ＲＡ１と、ライナー搬送路５２上のライナーＬに対して作業を行うことのできる第２作業領域ＲＡ２及び第３作業領域ＲＡ３と、を有する。
【００５２】
第１作業領域ＲＡ１は、接続コンベア５１ｅを内部に包含している。オペレータは、第１作業領域ＲＡ１において、接続コンベア５１ｅに搬送されてきた使用済みのカートリッジＣに対するボビン３３の交換作業、及び、カートリッジＣに設けられた不図示の糸掛けローラ等に繊維束を掛ける糸掛け作業等を行うことができる。第１作業領域ＲＡ１と外部領域との境界に配置された第２安全柵８には、開閉部８１が設けられている。オペレータは、開閉部８１を介して第１作業領域ＲＡ１に入ることができる。
【００５３】
第２作業領域ＲＡ２は、ライナー搬入コンベア５２ａを内部に包含している。オペレータは、第２作業領域ＲＡ２において、ライナー搬入コンベア５２ａへのライナーＬの搬入作業等を行うことができる。第２作業領域ＲＡ２と外部領域との境界に配置された第２安全柵８には、開閉部８２が設けられている。オペレータは、開閉部８２を介して第２作業領域ＲＡ２に入ることができる。
【００５４】
第３作業領域ＲＡ３は、ライナー搬出コンベア５２ｄを内部に包含している。オペレータは、第３作業領域ＲＡ３において、ライナー搬出コンベア５２ｄからのライナーＬの搬出作業等を行うことができる。第３作業領域ＲＡ３と外部領域との境界に配置された第２安全柵８には、開閉部８３が設けられている。オペレータは、開閉部８３を介して第３作業領域ＲＡ３に入ることができる。
【００５５】
稼動領域ＲＢは、巻付装置２、カートリッジ交換装置４、及び、ライナー交換装置５が稼動する領域である。稼動領域ＲＢでは、巻付装置２、カートリッジ交換装置４、及び、ライナー交換装置５は、高速で動作することもあり得る。また、後述のバッファ領域ＲＣでは、重量のあるカートリッジＣ及びライナーＬが搬送される。このため、上述のように、稼動領域ＲＢ及びバッファ領域ＲＣを第１安全柵７によって囲むことで、オペレータの安全を確保している。基本的に、巻付装置２、搬送装置３、カートリッジ交換装置４、及び、ライナー交換装置５の動作を停止させないと、オペレータが第１安全柵７の中に入れないように構成されている。
【００５６】
バッファ領域ＲＣは、カートリッジＣ及びライナーＬの搬送方向において、作業領域ＲＡと稼動領域ＲＢとの間に位置する領域であり、カートリッジＣ及びライナーＬを貯留することができる。バッファ領域ＲＣは、搬入側バッファ領域ＲＣ１と、搬出側バッファ領域ＲＣ２と、を有する。
【００５７】
搬入側バッファ領域ＲＣ１は、搬送方向において第１作業領域ＲＡ１と稼動領域ＲＢとの間、及び、第２作業領域ＲＡ２と稼動領域ＲＢとの間に位置する。搬入側バッファ領域ＲＣ１は、カートリッジ搬入コンベア５１ａの下流側部分と、カートリッジ搬入コンベア５１ｂと、ライナー搬入コンベア５２ｂの下流側部分と、を包含する。
【００５８】
搬入側バッファ領域ＲＣ１と第１作業領域ＲＡ１との境界に配置された第１安全柵７には、開閉部８４が設けられている。開閉部８４は、開状態のときの開口がカートリッジＣを通過させることが可能なサイズとされている。オペレータは、開閉部８４を介して第１作業領域ＲＡ１から搬入側バッファ領域ＲＣ１に入ることができる。開閉部８４は、カートリッジ搬入コンベア５１ａを遮断する役割も有しており、開閉部８４が閉じられると、カートリッジ搬入コンベア５１ｂによるカートリッジＣの搬送が遮断される。カートリッジ搬送路５１のうち搬入側バッファ領域ＲＣ１に包含される部分、すなわち、カートリッジ搬入コンベア５１ａの開閉部８４よりも下流側の部分と、カートリッジ搬入コンベア５１ｂとは、カートリッジＣを貯留することができる。
【００５９】
搬入側バッファ領域ＲＣ１と第２作業領域ＲＡ２との境界に配置された第１安全柵７には、開閉部８５が設けられている。開閉部８５は、開状態のときの開口がライナーＬを通過させることが可能なサイズとされている。オペレータは、開閉部８５を介して第２作業領域ＲＡ２から搬入側バッファ領域ＲＣ１に入ることができる。開閉部８５は、ライナー搬入コンベア５２ｂを遮断する役割も有しており、開閉部８５が閉じられると、ライナー搬入コンベア５２ｂによるライナーＬの搬送が遮断される。ライナー搬送路５２のうち搬入側バッファ領域ＲＣ１に包含される部分、すなわち、ライナー搬入コンベア５２ｂの開閉部８５よりも下流側の部分は、ライナーＬを貯留することができる。
【００６０】
搬出側バッファ領域ＲＣ２は、搬送方向において稼動領域ＲＢと第１作業領域ＲＡ１との間、及び、稼動領域ＲＢと第３作業領域ＲＡ３との間に位置する。搬出側バッファ領域ＲＣ２は、カートリッジ搬出コンベア５１ｃと、カートリッジ搬出コンベア５１ｄの上流側部分と、ライナー搬出コンベア５２ｃの上流側部分と、を包含する。
【００６１】
搬出側バッファ領域ＲＣ２と第１作業領域ＲＡ１との境界に配置された第１安全柵７には、開閉部８６が設けられている。開閉部８６は、開状態のときの開口がカートリッジＣを通過させることが可能なサイズとされている。オペレータは、開閉部８６を介して第１作業領域ＲＡ１から搬出側バッファ領域ＲＣ２に入ることができる。開閉部８６は、カートリッジ搬出コンベア５１ｄを遮断する役割も有しており、開閉部８６が閉じられると、カートリッジ搬出コンベア５１ｄによるカートリッジＣの搬送が遮断される。カートリッジ搬送路５１のうち搬出側バッファ領域ＲＣ２に包含される部分、すなわち、カートリッジ搬出コンベア５１ｃと、カートリッジ搬出コンベア５１ｄの開閉部８６よりも上流側とは、使用済みのカートリッジＣを貯留することができる。
【００６２】
搬出側バッファ領域ＲＣ２と第３作業領域ＲＡ３との境界に配置された第１安全柵７には、開閉部８７が設けられている。開閉部８７は、開状態のときの開口がライナーＬを通過させることが可能なサイズとされている。オペレータは、開閉部８７を介して第３作業領域ＲＡ３から搬出側バッファ領域ＲＣ２に入ることができる。開閉部８７は、ライナー搬出コンベア５２ｃを遮断する役割も有しており、開閉部８７が閉じられると、ライナー搬出コンベア５２ｃによるライナーＬの搬送が遮断される。ライナー搬送路５２のうち搬出側バッファ領域ＲＣ２に包含される部分、すなわち、ライナー搬出コンベア５２ｃの開閉部８７よりも上流側の部分は、ライナーＬを貯留することができる。
【００６３】
（開閉部の制御）
オペレータが開閉部８１〜８３の開錠及び施錠を行うための操作部９が、外部領域に設けられている。操作部９は、例えばタッチパネルで構成されており、制御装置６と接続されている。巻付装置２の稼動中には、開閉部８１〜８３は施錠されており、開閉部８４〜８７は開かれている。これにより、カートリッジ搬送路５１によるカートリッジＣの搬送及びライナー搬送路５２によるライナーＬの搬送が行われ、巻付装置２によって自動で巻付作業を連続的に行うことができる。
【００６４】
巻付装置２の稼動中にオペレータが作業領域ＲＡ１（又はＲＡ２、ＲＡ３）に入る際には、操作部９で開閉部８１（又は８２、８３）を開錠操作する。すると、制御装置６は、開閉部８１（又は８２、８３）を開錠するとともに、開閉部８４〜８７を施錠する。これにより、オペレータが作業領域ＲＡにいるときは、作業領域ＲＡにカートリッジＣ又はライナーＬが搬送されてくることはなく、オペレータが開閉部８４〜８７を介してバッファ領域ＲＣに入ることが禁止される。また、巻付装置２は、バッファ領域ＲＣ１に貯留されているカートリッジＣ又はライナーＬを用いて、巻付作業を継続することができる。
【００６５】
開閉部８４〜８７の施錠状態は、オペレータが作業領域ＲＡから外部領域に出て、操作部９で開錠状態の開閉部８１（又は８２、８３）の施錠操作を行うまで維持される。オペレータが施錠操作を行うと、制御装置６は、開閉部８１（又は８２、８３）を施錠するとともに、開閉部８４〜８７を開錠して開状態とする。これにより、カートリッジＣ又はライナーＬの搬送が再開される。なお、巻付装置２の停止時には、制御装置６によって開閉部８１〜８７の全てが開錠され、オペレータは各領域ＲＡ〜ＲＣに入ってメンテナンス等を行うことができる。
【００６６】
（巻付作業の流れ）
以上のように構成されたフィラメントワインディング装置１では、ライナーＬに繊維束を巻き付ける巻付作業を連続的に行うことができる。図３〜２４を参照しつつ、巻き付け作業の一連の流れについて説明する。なお、本実施形態では、ボビン３３に巻かれている繊維束の量は、１回のフープ巻きで使用される量よりも若干多い程度とされており、１回のフープ巻きが終わると、カートリッジＣの交換が行われるものとする。また、各図には、各部の主な動きを矢印で示している。
【００６７】
巻付作業の開始に際して、図３に示すように、オペレータは、開閉部８１を開けて第１作業領域ＲＡ１に入り、接続コンベア５１ｅに複数のカートリッジＣを供給する。このとき、開閉部８４は閉じられているので、カートリッジＣは巻付装置２にはまだ搬送されない。なお、ここで供給されるカートリッジＣは、新しいボビン３３が装着されているが、まだ糸掛け作業が行われていないものとする。ただし、糸掛け作業が完了したカートリッジＣを供給するようにしてもよいし、空のボビン３３が装着されたままのカートリッジＣを供給するようにしてもよい。また、オペレータは、開閉部８２を開けて第２作業領域ＲＡ２に入り、ライナー搬入コンベア５２ａに複数のライナーＬを搬入する。このとき、開閉部８５は閉じられているので、ライナーＬは巻付装置２にはまだ搬送されない。
【００６８】
続いて、図４に示すように、オペレータは第１作業領域ＲＡ１において、カートリッジＣの糸掛け作業を行う。なお、糸掛け作業が完了したカートリッジＣが供給されている場合には、この糸掛け作業は不要であるし、空のボビン３３が装着されたままのカートリッジＣが供給されている場合には、ボビン３３の交換作業及び糸掛け作業が必要となる。以上の準備が終わると、図５に示すように、オペレータは第１作業領域ＲＡ１から外に出て、開閉部８１を閉じて施錠する。
【００６９】
開閉部８１が施錠されると、図６に示すように、開閉部８４〜８７が開き、カートリッジＣ及びライナーＬの搬送が開始される。その結果、カートリッジＣは、カートリッジ搬入コンベア５１ｂの下流側から順番に溜まっていく。また、ライナーＬは、ライナー搬入コンベア５２ｂの下流側から順番に溜まっていく。オペレータは、全てのカートリッジＣがストッパー５３よりも下流側に搬送されたタイミングを見計らって、ストッパー５３を遮断状態とする。なお、このストッパー５３の動作を、カートリッジＣを検出するセンサ等を用いて自動で行うようにしてもよい。
【００７０】
次に、カートリッジＣのフープ巻ユニット３０への装着と、ライナーＬのライナー支持ユニット２０への装着とが、並行して行われる。ただし、カートリッジＣのフープ巻ユニット３０への装着と、ライナーＬのライナー支持ユニット２０への装着とを、前後して行うようにしてもよい。
【００７１】
まず、カートリッジＣの装着について説明する。図７に示すように、カートリッジ交換装置４は、スライダ６２が搬入位置にある状態で、搬入用保持部材６４を後方に移動させることで、搬入用保持部材６４によってカートリッジ搬入コンベア５１ｂ上のカートリッジＣを保持する。続いて、図８に示すように、スライダ６２を着脱位置に移動させた後、図９に示すように、搬入用保持部材６４をさらに後方に移動させることで、カートリッジＣをフープ巻ユニット３０に装着することができる。カートリッジＣの装着を終えると、図１０に示すように、搬入用保持部材６４を前方へと戻してから、図１１に示すように、スライダ６２を搬入位置へと戻す。
【００７２】
次に、ライナーＬの装着について説明する。図７に示すように、ライナー交換装置５の搬入キャリア７１は、一対のアーム７５をライナー搬入コンベア５２ｂに向かって伸ばして、ライナー搬入コンベア５２ｂ上のライナーＬを把持する。続いて、図８に示すように、ライナーＬを把持している一対のアーム７５を戻し、待機位置にある載置台７４にライナーＬを載置する。続いて、図９に示すように、ライナーＬが載置された載置台７４を受渡位置に移動させた後、図１０に示すように、第１ライナー支持ユニット２１及び第２ライナー支持ユニット２２をライナーＬに近づくように移動させることで、ライナーＬが支持軸２３、２４に連結され、ライナーＬをライナー支持ユニット２０に装着することができる。ライナーＬの装着を終えると、載置台７４を待機位置へと戻す。
【００７３】
カートリッジＣのフープ巻ユニット３０への装着と、ライナーＬのライナー支持ユニット２０への装着とが終わると、図１１に示すように、フープ巻ユニット３０をライナーＬの位置まで移動させ、図１２に示すように、フープ巻ユニット３０によるフープ巻きを開始する。フープ巻きを行っている間に、搬入側のカートリッジＣ及びライナーＬが搬送され、下流側に詰められる。なお、ヘリカル巻ユニット４０によるヘリカル巻きについては、ここでの説明は省略する。
【００７４】
図１３は、フープ巻ユニット３０によるフープ巻きが終わった状態を示す。フープ巻きを終えると、フープ巻ユニット３０に装着されているカートリッジＣの交換と、ライナー支持ユニット２０に装着されているライナーＬの交換とが、並行して行われる。ただし、フープ巻ユニット３０に装着されているカートリッジＣの交換と、ライナー支持ユニット２０に装着されているライナーＬの交換とを、前後して行うようにしてもよい。
【００７５】
まず、ライナーＬの交換について説明する。図１４に示すように、フープ巻きを終えたフープ巻ユニット３０を、ライナーＬの位置から前方に移動させた後、図１５に示すように、ライナー交換装置５の搬出キャリア７２は、載置台７７を受渡位置に移動させる。続いて、図１６に示すように、第１ライナー支持ユニット２１及び第２ライナー支持ユニット２２をライナーＬから遠ざかるように移動させることで、ライナー支持ユニット２０からライナーＬが取り外され、ライナーＬが載置台７７に載置される。続いて、図１７に示すように、ライナーＬが載置された載置台７７を待機位置に戻し、図１８に示すように、一対のアーム７８によってライナーＬをライナー搬出コンベア５２ｃに移動させ、図１９に示すように、一対のアーム７８を戻すことで、繊維束が巻き付けられたライナーＬを、巻付装置２からライナー搬出コンベア５２ｃに搬出することができる。繊維束が巻き付けられたライナーＬの搬出を終えると、続いて、図１９〜２２に示すように、搬入キャリア７１による新しいライナーＬの装着が行われるが、これについては、既に図７〜１０を参照しつつ説明したので、ここでの説明は省略する。
【００７６】
次に、カートリッジＣの交換について説明する。図１４に示すように、フープ巻きを終えたフープ巻ユニット３０を、ライナーＬの位置から前方に移動させるとともに、図１６に示すように、第１ライナー支持ユニット２１及び第２ライナー支持ユニット２２をライナーＬから遠ざかるように移動させた後、図１７に示すように、カートリッジ交換装置４は、スライダ６３を着脱位置に移動させる。続いて、図１８に示すように、搬出用保持部材６５を後方に移動させることで、搬出用保持部材６５によってカートリッジＣをフープ巻ユニット３０から取り外して保持する。続いて、図１９に示すように、カートリッジＣを保持している搬出用保持部材６５を少しだけ前方に戻し、図２０に示すように、スライダ６３を搬出位置に移動させ、図２１に示すように、搬出用保持部材６５をさらに前方に戻すことで、使用済みのカートリッジＣを、巻付装置２からカートリッジ搬出コンベア５１ｃに搬出することができる。使用済みのカートリッジＣの搬出と一部並行して、図１９〜２３に示すように、新しいカートリッジＣの装着が行われるが、これについては、既に図７〜１１を参照しつつ説明したので、ここでの説明は省略する。
【００７７】
図２２に示すように、カートリッジ搬出コンベア５１ｃに搬出されたカートリッジＣは、カートリッジ搬出コンベア５１ｄを経由して接続コンベア５１ｅまで搬送され、ストッパー５３の上流側に溜められる。また、ライナー搬出コンベア５２ｃに搬出されたライナーＬは、ライナー搬出コンベア５２ｄまで搬送され、ライナー搬出コンベア５２ｄに溜められる。
【００７８】
フープ巻ユニット３０に装着されているカートリッジＣの交換と、ライナー支持ユニット２０に装着されているライナーＬの交換とが終わると、図２３に示すように、フープ巻ユニット３０をライナーＬの位置まで移動させ、図２４に示すように、フープ巻ユニット３０によるフープ巻きを開始する。フープ巻きを行っている間に、搬入側のカートリッジＣ及びライナーＬが搬送され、下流側に詰められる。
【００７９】
以上のように、フィラメントワインディング装置１では、カートリッジＣ及びライナーＬの交換が自動で行うことができ、巻付作業を連続的に行うことができる。巻付作業が進行すると、図２５に示すように、ストッパー５３の上流側に使用済みのカートリッジＣが溜まってくる。このとき、図２５〜２９に示すように、適宜のタイミングで、オペレータは、開閉部８１を開けて第１作業領域ＲＡ１に入り、使用済みのカートリッジＣに対するボビン３３の交換作業及び糸掛け作業を行う。このときの流れを、図２５〜３２を参照しつつ説明する。
【００８０】
オペレータが作業を行っている間、開閉部８４、８５は閉じられているため、巻付装置２に新たなカートリッジＣ及びライナーＬは搬送されない。しかしながら、搬入側バッファ領域ＲＣ１には、カートリッジＣ及びライナーＬが貯留されているので、カートリッジＣ及びライナーＬの供給がしばらく途絶えたとしても、図２５〜２９に示すように、巻付動作を継続することができる。また、オペレータが作業を行っている間、開閉部８４、８６が閉じられていることで、オペレータが開閉部８４、８６を介してバッファ領域ＲＣに入れない状況となっており、安全性を向上させることができる。
【００８１】
図２９に示すように、使用済みのカートリッジＣに対するボビン３３の交換作業及び糸掛け作業を終え、図３０に示すように、オペレータが第１作業領域ＲＡ１から外に出て開閉部８１を施錠すると、開閉部８４〜８７が開く。そうすると、図３１に示すように、カートリッジＣ及びライナーＬの搬送が再開される。このとき、オペレータがストッパー５３を適宜のタイミングで開放状態に切り換えることで、ボビン３３の交換作業及び糸掛け作業が行われたカートリッジＣも搬送される。ただし、ボビン３３の交換作業及び糸掛け作業が行われたカートリッジＣが搬送されると、ストッパー５３は遮断状態に戻される。なお、このストッパー５３の動作を、カートリッジＣを検出するセンサ等を用いて自動で行うようにしてもよい。
【００８２】
また、巻付作業が進行すると、図３３に示すように、ライナー搬入コンベア５２ａ上のライナーＬが減少する。このとき、図３３〜３６に示すように、適宜のタイミングで、オペレータは、開閉部８２を開けて第２作業領域ＲＡ２に入り、ライナー搬入コンベア５２ａへのライナーＬの搬入作業を行う。このときの流れを、図３３〜３９を参照しつつ説明する。
【００８３】
オペレータが作業を行っている間、開閉部８４、８５は閉じられているため、巻付装置２に新たなカートリッジＣ及びライナーＬは搬送されない。しかしながら、搬入側バッファ領域ＲＣ１には、カートリッジＣ及びライナーＬが貯留されているので、カートリッジＣ及びライナーＬの供給がしばらく途絶えたとしても、図３３〜３６に示すように、巻付動作を継続することができる。また、オペレータが作業を行っている間、開閉部８５が閉じられていることで、オペレータが開閉部８５を介してバッファ領域ＲＣに入れない状況となっており、安全性を向上させることができる。
【００８４】
新しいライナーＬの搬入作業を終え、オペレータが、図３７に示すように、第２作業領域ＲＡ２から外に出て開閉部８２を施錠すると、開閉部８４〜８７が開く。そうすると、図３８に示すように、カートリッジＣ及びライナーＬの搬送が再開される。
【００８５】
ここでの詳細な説明は省略するが、オペレータがライナー搬出コンベア５２ｄから繊維束が巻き付けられたライナーＬの搬出作業を行う際も、上述の新しいライナーＬの搬入作業と概ね同様である。すなわち、オペレータが第３作業領域ＲＡ３に入って作業を行っている間も、搬入側バッファ領域ＲＣ１にカートリッジＣ及びライナーＬが貯留されていることで巻付動作を継続することができるとともに、開閉部８７が閉じられていることで安全性を向上させることができる。
【００８６】
（効果）
以上のように、本実施形態のフィラメントワインディング装置１では、メンテナンス等で巻付装置２が停止している際には、オペレータは、作業領域ＲＡから開閉部８４〜８７（第１の開閉部）を介して稼動領域ＲＢ及びバッファ領域ＲＣに入ることができる。一方、第１安全柵７（第１の固定柵）が設けられているため、巻付装置２の稼動中にオペレータが不用意に作業領域ＲＡから稼動領域ＲＢ及びバッファ領域ＲＣに入ることを防止できる。このため、オペレータが稼動中の巻付装置２に接近することを防止でき、オペレータの安全を確保することができる。さらに、バッファ領域ＲＣには、カートリッジＣ（ボビン３３）及びライナーＬを貯留可能な貯留部（カートリッジ搬送路５１のうちバッファ領域ＲＣの内側の部分及びライナー搬送路５２のうちバッファ領域ＲＣの内側の部分）が設けられているので、オペレータが作業領域ＲＡで作業を行っている間でも、上記貯留部にあるカートリッジＣ及びライナーＬを使用して、巻付作業を継続することができる。したがって、オペレータの安全の確保と巻付作業の効率向上とを両立することが可能となる。
【００８７】
本実施形態では、作業領域ＲＡと外部領域との境界に、第２安全柵８（第２の固定柵）及び開閉部８１〜８３（第２の開閉部）が設けられている。この場合、オペレータが外部領域から作業領域ＲＡに入るのに、開閉部８１〜８３を開く必要が生じる。したがって、開閉部８１〜８３の状態に応じて開閉部８４〜８７を適切に制御すれば、安全性をより高めることができる。
【００８８】
本実施形態では、開閉部８１〜８３を開錠するためにオペレータが操作する操作部９（開錠操作部）と、開閉部８４〜８７及び開閉部８１〜８３を制御する制御装置６（制御部）と、をさらに備え、操作部９が開錠操作されると、制御装置６は、開閉部８１〜８３を開錠するとともに、開閉部８４〜８７を施錠する。こうすれば、オペレータが開閉部８１〜８３を開錠して作業領域ＲＡに入っているときには、開閉部８４〜８７が施錠されており、作業領域ＲＡからバッファ領域ＲＣに入ることはできない。したがって、巻付装置２の稼動中に、オペレータがバッファ領域ＲＣに入ってしまうことを確実に防止できる。
【００８９】
本実施形態では、開閉部８１〜８３を施錠するために外部領域からオペレータが操作する操作部９（施錠操作部）をさらに備え、制御装置６は、操作部９が開錠操作されてから施錠操作されるまでの間、開閉部８４〜８７を施錠状態に維持する。こうすれば、オペレータが作業領域ＲＡから外部領域に出て操作部９を施錠操作しない限りは、開閉部８４〜８７が開錠されることはない。したがって、巻付装置２の稼動中に、オペレータがバッファ領域ＲＣに入ってしまうことをより確実に防止できる。
【００９０】
本実施形態では、巻付装置２は、複数のボビン３３が装着されたカートリッジＣを着脱自在に支持し、搬送装置３は、巻付装置２にカートリッジＣを搬出入する。このように、複数のボビン３３が装着されたカートリッジＣごと交換できる構成にすれば、ボビン３３の交換作業を短時間で行うことができる。
【００９１】
本実施形態では、開閉部８４〜８７が開状態のときの開口は、カートリッジＣ及びライナーＬの少なくとも何れかが通過可能なサイズである。このような構成によれば、カートリッジＣやライナーＬが大型になる場合、開閉部８４〜８７をカートリッジＣ及びライナーＬを作業領域ＲＡからバッファ領域ＲＣに搬送するための開閉部としてだけでなく、オペレータが出入りするための開閉部としても兼用することができる。
【００９２】
本実施形態では、燃料電池自動車に搭載される水素タンクとして用いられるライナーＬに繊維束を巻き付けている。燃料電池自動車に搭載される水素タンクであれば、ある程度の大きさを有するライナーＬが必要となり、その分、巻付装置２や搬送装置３が大型となる。このため、安全性がより重要な要素となるので、高い安全性を実現できる本発明が特に有効である。
【００９３】
［他の実施形態］
上記実施形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。
【００９４】
上記実施形態では、接続コンベア５１ｅにストッパー５３を設けるものとした。しかしながら、カートリッジ搬送路５１を適切に制御すること等により、使用済みのカートリッジＣが巻付装置２に搬送されないようにすれば、ストッパー５３を省略してもよい。
【００９５】
上記実施形態では、開閉部８１〜８３の何れかを開錠したときに、開閉部８４〜８７の全てを施錠するものとしたが、このように構成することは必須ではない。例えば、開閉部８１を開いたときには、第１作業領域ＲＡ１に面している開閉部８４、８６のみが施錠され、開閉部８２を開いたときには、第２作業領域ＲＡ２に面している開閉部８５のみが施錠され、開閉部８３を開いたときには、第３作業領域ＲＡ３に面している開閉部８７のみが施錠されるようにしてもよい。
【００９６】
また、安全性をより向上させるため、例えば、開閉部８１を開いたときには接続コンベア５１ｅを停止させ、開閉部８２を開いたときにはライナー搬入コンベア５２ａを停止させ、開閉部８３を開いたときにはライナー搬出コンベア５２ｄを停止させるようにしてもよい。
【００９７】
上記実施形態では、タッチパネルからなる操作部９によって、開閉部８１〜８３の開錠操作及び施錠操作を行うものとした。しかしながら、操作部９の具体的構成はこれに限定されない。例えば、開閉部８１〜８３の開錠操作を行うための開錠用スイッチと、開閉部８１〜８３の施錠操作を行うための施錠用スイッチとを、それぞれ個別に設けるようにしてもよい。
【００９８】
上記実施形態では、作業領域ＲＡと外部領域との境界に第２安全柵８及び開閉部８１〜８３を設け、開閉部８１〜８３の開閉状態に応じて開閉部８４〜８７の開閉制御を行うものとした。しかしながら、図４１に示すように、第２安全柵８及び開閉部８１〜８３を省略し、代わりに作業領域ＲＡにいるオペレータを検知可能な人検知センサ８９（人検知部）を設けるようにしてもよい。図４１に示す例では、各作業領域ＲＡ１〜ＲＡ３に、エリアセンサからなる人検知センサ８９をそれぞれ設けている。なお、人検知センサ８９の具体的構成は、エリアセンサに限定されず、オペレータを検知できるものであれば、人感センサや温熱センサ等、どのようなものでも構わない。
【００９９】
制御装置６は、人検知センサ８９によって作業領域ＲＡにオペレータがいることが検知された場合に、開閉部８４〜８７を施錠する。ただし、開閉部８４〜８７の全てを施錠することは必須ではない。例えば、第１作業領域ＲＡ１にオペレータがいることが検知された場合は、第１作業領域ＲＡ１に面している開閉部８４、８６のみを施錠するようにしてもよい。このように人検知センサ８９を利用することで、巻付装置２の稼動中に、オペレータが作業領域ＲＡからバッファ領域ＲＣに入ってしまうことを確実に防止できる。なお、上記実施形態のように第２安全柵８及び開閉部８１〜８３を設けたうえで、さらに、人検知センサ８９を設けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【０１００】
１：フィラメントワインディング装置
２：巻付装置
３：搬送装置
６：制御装置（制御部）
７：第１安全柵（第１の固定柵）
８：第２安全柵（第２の固定柵）
９：操作部（開錠操作部、施錠操作部）
３３：ボビン
５１：カートリッジ搬送路（搬送路）
５２：ライナー搬送路（搬送路）
８１〜８３：開閉部（第２の開閉部）
８４〜８７：開閉部（第１の開閉部）
８９：人検知センサ（人検知部）
Ｃ：カートリッジ
Ｌ：ライナー
ＲＡ（ＲＡ１、ＲＡ２、ＲＡ３）：作業領域
ＲＢ：稼動領域
ＲＣ（ＲＣ１、ＲＣ２）：バッファ領域
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【国際調査報告】
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