(57)【要約】【課題】繊維束に対して樹脂を吹付ける方法を用いたフィラメントワインディング装置において、繊維束にムラ無く確実に樹脂を含浸させる技術を提供する。【解決手段】ライナー２を回転させながら移送するとともに、ライナー２の外周面の周囲に配置された繊維供給ガイド４４により導かれる繊維束１Ｂをライナー２の外周面２ａに巻き付けていくフィラメントワインディング装置１００において、ライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズル４５を備え、樹脂供給ノズル４５は、空気を噴出させる外管８６と樹脂を噴出させる内管８７とにより構成される二重管構造とした。【選択図】図３
2011102009.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライナーを回転させながら移送するとともに、該ライナーの外周面の周囲に配置された繊維供給ガイドにより導かれる繊維束を該ライナーの外周面に巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
前記ライナーに巻き付けられる手前の前記繊維束に対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズルを備え、
前記樹脂供給ノズルは、空気を噴出させる外管と樹脂を噴出させる内管とにより構成される二重管構造とした、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】
前記樹脂供給ノズルは、前記外管と前記内管の軸心を偏心させることにより樹脂を吹付ける方向を調節する、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】
前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーに巻き付けられる繊維束の巻き付け角度に応じて樹脂を吹付ける方向を調節する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のフィラメントワインディング装置。
【請求項４】
前記繊維供給ガイドは、前記繊維束を前記ライナーへ導くガイド部材と、
前記ガイド部材の軸心を中心軸として該ガイド部材を回転させるガイド回転機構と、を備え、
前記樹脂供給ノズルは、前記ガイド回転機構に連動して樹脂を吹付ける方向を調節する、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一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の技術に関する。より詳細には、フィラメントワインディング装置における繊維束に樹脂を含浸させる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、樹脂を含浸させた繊維束をライナーの外周面に巻き付けていくフィラメントワインディング装置が知られている。そして、繊維束に樹脂を含浸させる方法として、繊維束を樹脂槽に浸漬させる方法（例えば特許文献１参照。）や、繊維束に対して樹脂を吹付ける方法（例えば特許文献２参照。）等が公知となっている。
【０００３】
しかし、繊維束を樹脂槽に浸漬させる方法においては、浸漬後の繊維束を送り出すガイドローラ等に樹脂が付着するためにメンテナンスの頻度が増加するという問題点があった。一方、繊維束に対して樹脂を吹付ける方法においては、繊維束がライナーに巻き付けられる直前に樹脂を吹付けることによってガイドローラ等に樹脂が付着することを回避できるが、繊維束のあらゆる巻き付けの態様に応じてムラ無く樹脂を含浸させることは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１０８４８７号公報
【特許文献２】特開平９−２６２９１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、繊維束に対して樹脂を吹付ける方法を用いたフィラメントワインディング装置において、繊維束にムラ無く確実に樹脂を含浸させる技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
次に、この課題を解決するための手段を説明する。
【０００７】
即ち、第１の発明は、ライナーを回転させながら移送するとともに、該ライナーの外周面の周囲に配置された繊維供給ガイドにより導かれる繊維束を該ライナーの外周面に巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
前記ライナーに巻き付けられる手前の前記繊維束に対して樹脂を吹付ける樹脂供給ノズルを備え、
前記樹脂供給ノズルは、空気を噴出させる外管と樹脂を噴出させる内管とにより構成される二重管構造としたものである。
【０００８】
第２の発明は、第１の発明において、前記樹脂供給ノズルは、前記外管と前記内管の軸心を偏心させることにより樹脂を吹付ける方向を調節するものである。
【０００９】
第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記樹脂供給ノズルは、前記ライナーに巻き付けられる繊維束の巻き付け角度に応じて樹脂を吹付ける方向を調節するものである。
【００１０】
第４の発明は、第１から第３のいずれかに記載の発明おいて、前記繊維供給ガイドは、前記繊維束を前記ライナーへ導くガイド部材と、
前記ガイド部材の軸心を中心軸として該ガイド部材を回転させるガイド回転機構と、を備え、
前記樹脂供給ノズルは、前記ガイド回転機構に連動して樹脂を吹付ける方向を調節するものである。
【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】
第１の発明によれば、外管から噴出して形成される空気噴流を用いて内管から噴出する樹脂を搬送するために、樹脂供給ノズルの樹脂吹付け特性に及ぼす重力の影響を低減させることができ、繊維束に対して常に安定して樹脂を吹付けることが可能となる。従って、ライナーに巻き付けられる手前の繊維束にムラ無く確実に樹脂を含浸させることが可能となる。
【００１３】
第２の発明によれば、簡易な構造でありながら樹脂の吹付け方向を適宜調節することができるために、繊維束に対して常に安定して樹脂を吹付けることが可能となる。従って、ライナーに巻き付けられる手前の繊維束にムラ無く確実に樹脂を含浸させることが可能となる。
【００１４】
第３の発明によれば、ライナーに巻き付けられる繊維束の巻き付け角度に応じて樹脂の吹付け方向を適宜調節するために、繊維束に対して常に安定して樹脂を吹付けることが可能となる。従って、ライナーに巻き付けられる手前の繊維束にムラ無く確実に樹脂を含浸させることが可能となる。
【００１５】
第４の発明によれば、ガイド回転機構と連動して樹脂の吹付け方向を適宜調節するために、簡易な構造でありながら繊維束に対して常に安定して樹脂を吹付けることが可能となる。従って、ライナーに巻き付けられる手前の繊維束にムラ無く確実に樹脂を含浸させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係るフィラメントワインディング装置の全体構成を示す側面断面図。
【図２】本発明に係るフィラメントワインディング装置を構成するヘリカル巻き装置を示す側面断面図。
【図３】（３Ａ）ヘリカル巻き装置を構成する繊維供給ガイドならびに樹脂供給ノズルを示す側面断面図。（３Ｂ）ヘリカル巻き装置を構成する繊維供給ガイドならびに樹脂供給ノズルを示す背面断面図。
【図４】（４Ａ）繊維供給ガイドならびに樹脂供給ノズルを移動する動作を示す一の図。（４Ｂ）繊維供給ガイドならびに樹脂供給ノズルを移動する動作を示す他の図。
【図５】（５Ａ）本発明に係るフィラメントワインディング装置の樹脂の吹付けを示す正面図。（５Ｂ）本発明に係るフィラメントワインディング装置の樹脂の吹付けを示す側面図。
【図６】（６Ａ）標準状態における樹脂供給ノズルによって形成された樹脂噴霧を示す図。（６Ｂ）外管と内管の軸心を偏心させた状態における樹脂供給ノズルによって形成された樹脂噴霧を示す図。
【図７】（７Ａ）ライナー２の移送速度が所定の標準速度である場合における繊維束の糸道と樹脂の吹付け方向とを示す上面図。（７Ｂ）ライナー２の移送速度が標準速度より増速された場合における繊維束の糸道と樹脂の吹付け方向とを示す上面図。
【図８】（８Ａ）ライナーの外径が所定の標準径である場合における繊維束の糸道と樹脂の吹付け方向とを示す上面図。（８Ｂ）ライナーの外径が標準径より小さい場合における繊維束の糸道と樹脂の吹付け方向とを示す上面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
まず、図１を用いて本発明に係るフィラメントワインディング装置１００の全体構成について説明する。
【００１８】
図１は、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００の側面図であり、図中に示す矢印Ａはライナー２の移送方向を示している。ここで、ライナー２の移送方向に平行な方向をライナー２若しくはフィラメントワインディング装置１００の前後方向とし、ライナー２が移送される方向である一側を前側（本図左側）、その他側を後側（本図右側）と定義する。なお、ライナー２は、フィラメントワインディング装置１００の前後方向に往復動するものであるため、図１に示す移送方向と反対側に移送される場合には、前後方向が反対向きとなる。
【００１９】
フィラメントワインディング装置１００は、備え付けられたライナー２の外周面２ａに樹脂を含浸させた繊維束１Ａ・１Ｂを巻き付けていく装置である。フィラメントワインディング装置１００は、主に主基台１０と、ライナー移送装置２０と、フープ巻き装置３０と、ヘリカル巻き装置４０と、から構成される。
【００２０】
ライナー２は、フィラメントワインディング装置１００によって、その外周面２ａに繊維束１Ａ・１Ｂが巻き付けられる被巻回物である。ライナー２は、例えば高強度アルミニウム材やポリアミド系樹脂等によって形成された略円筒形状の中空容器とされ、該ライナー２の外周面２ａに繊維束１Ａ・１Ｂが巻き付けられることによって耐圧特性の向上が図られる。つまり、ライナー２は、耐圧容器を構成する基材とされる。
【００２１】
主基台１０は、フィラメントワインディング装置１００の主たる構造体をなすものである。そして、主基台１０の上部に設けられたライナー移送装置用レール１１には、ライナー移送装置２０がフィラメントワインディング装置１００の前後方向に移動可能に載置されている。また、ライナー移送装置用レール１１と平行するように設けられたフープ巻き装置用レール１２には、フープ巻き装置３０がフィラメントワインディング装置１００の前後方向に移動可能に載置されている。
【００２２】
ライナー移送装置２０は、備え付けられたライナー２を後述する回転軸部２４を中心軸として回転させるとともに、該ライナー２をフィラメントワインディング装置１００の前後方向に移送する装置である。ライナー移送装置２０は、主に移送装置基台２１と、図示しない移送用駆動装置と、ライナー支持部２２と、から構成される。
【００２３】
移送装置基台２１は、ライナー移送装置２０の主たる構造体をなすものであり、上述したように主基台１０のライナー移送装置用レール１１に載置されて移送用駆動装置によって前後方向に移動可能とされる。そして、移送装置基台２１には前後方向に一対のライナー支持部２２が設けられており、該ライナー支持部２２によってライナー２が支持されることとなる。
【００２４】
具体的には、ライナー支持部２２は、主に移送装置基台２１から上方に向けて延設されたライナー支持フレーム２３と、該ライナー支持フレーム２３の上部から前後方向に向けて延設された回転軸部２４と、で構成される。そして、一対のライナー支持部２２を構成するそれぞれの回転軸部２４にチャック等によって取り付けられたライナー２は、回転軸部２４によって一方向に回転されることとなる。
【００２５】
このような構成により、ライナー２は、該ライナー２の回転軸がフィラメントワインディング装置１００の前後方向に対して平行となるように回転されるとともに、フィラメントワインディング装置１００の前後方向に移送されるのである。
【００２６】
フープ巻き装置３０は、フィラメントワインディング装置１００の前後方向に対して略垂直となるようにライナー２の外周面２ａに繊維束１Ａを巻き付けていく、いわゆるフープ巻きを行なう装置である。フープ巻き装置３０は、主にフープ巻き装置基台３１と、図示しない移送用駆動装置と、回転用駆動装置３２と、フープ巻き掛け装置３３と、から構成される。
【００２７】
フープ巻き装置基台３１は、フープ巻き装置３０の主たる構造体をなすものであり、上述したように主基台１０のフープ巻き装置用レール１２に載置されて移送用駆動装置によって前後方向に移動可能とされる。そして、フープ巻き装置基台３１には回転用駆動装置３２ならびにフープ巻き掛け装置３３が設けられており、回転用駆動装置３２によりフープ巻き掛け装置３３が回転されることによって繊維束１Ａの巻き付けが行なわれるものとされる。
【００２８】
具体的には、フープ巻き掛け装置３３は、主にフープ巻きを行なう巻き掛けテーブル３４と、該巻き掛けテーブル３４に繊維束１Ａの供給を行なうボビン３５・３５・・・と、で構成される。巻き掛けテーブル３４は、ライナー２の外周面２ａに繊維束１Ａを導く複数の繊維供給ガイドと、該繊維供給ガイドからライナー２へ向かう繊維束１Ａに対して樹脂を吹付ける複数の樹脂供給ノズルとが配置された部材である。
【００２９】
詳細に説明すると、巻き掛けテーブル３４には、ライナー２の外周面２ａから互いに等しい距離となるように繊維供給ガイドが放射状に配置されており、これらの繊維供給ガイドにより導かれるそれぞれの繊維束１Ａに対して樹脂供給ノズルから樹脂を吹付けるものとされる。そして、このようにして樹脂が含浸された繊維束１Ａは、フープ巻き装置３０が巻き掛けテーブル３４を回転させながら前後方向に移動することによってライナー２の外周面２ａに巻き付けられていくのである。
【００３０】
ヘリカル巻き装置４０は、フィラメントワインディング装置１００の前後方向に対して所定の角度となるようにライナー２の外周面２ａに繊維束１Ｂを巻き付けていく、いわゆるヘリカル巻きを行なう装置である。ヘリカル巻き装置４０は、主にヘリカル巻き装置基台４１と、ヘリカル巻き掛け装置４２と、から構成される。
【００３１】
ヘリカル巻き装置基台４１は、ヘリカル巻き装置４０の主たる構造体をなすものであり、主基台１０に固設されている。そして、ヘリカル巻き装置基台４１にはヘリカル巻き掛け装置４２が設けられており、ライナー移送装置２０に備え付けられたライナー２が回転されながら前後方向に移送されて、ヘリカル巻き掛け装置４２を通過することによって繊維束１Ｂの巻き付けが行なわれるものとされる。
【００３２】
具体的には、ヘリカル巻き掛け装置４２は、主にヘリカル巻きを行なうヘリカル巻きヘッド４３と、該ヘリカル巻きヘッド４３に繊維束１Ｂの供給を行なう図示しないボビンと、で構成される。ヘリカル巻きヘッド４３は、ライナー２の外周面２ａに繊維束１Ｂを導く複数の繊維供給ガイド４４と、該繊維供給ガイド４４からライナー２へ向かう繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付ける複数の樹脂供給ノズル４５とが配置された部材である（図２参照。）。
【００３３】
詳細に説明すると、ヘリカル巻きヘッド４３には、ライナー２の外周面２ａから互いに等しい距離となるように繊維供給ガイド４４が放射状に配置されており、これらの繊維供給ガイド４４により導かれるそれぞれの繊維束１Ｂに対して樹脂供給ノズル４５から樹脂を吹付けるものとされる。そして、このようにして樹脂が含浸された繊維束１Ｂは、ライナー移送装置２０に備え付けられたライナー２が回転されながら移送されることによって該ライナー２の外周面２ａに巻き付けられていくのである。
【００３４】
図２、図３を用いて本発明に係るフィラメントワインディング装置１００のヘリカル巻き装置４０と、該ヘリカル巻き装置４０を構成する繊維供給ガイド４４ならびに樹脂供給ノズル４５について説明する。
【００３５】
図２は、フィラメントワインディング装置１００のヘリカル巻き装置４０の構成を示す側面断面図である。図３Ａは、ヘリカル巻き装置４０を構成する繊維供給ガイド４４ならびに樹脂供給ノズル４５を示す側面断面図であり、図３Ｂは、その背面断面図を示している。
【００３６】
上述したように、ヘリカル巻き装置４０は、主たる構造体をなすヘリカル巻き装置基台４１と、ヘリカル巻きヘッド４３等からなるヘリカル巻き掛け装置４２と、から構成される。そして、ヘリカル巻きヘッド４３に設けられた繊維供給ガイド４４は、図示しないボビンから供給された繊維束１Ｂをライナー２へ導くものとされ、樹脂供給ノズル４５は、繊維供給ガイド４４からライナー２へ向かう繊維束１Ｂに対して樹脂を吹付けるものとされる。
【００３７】
図２、図３を用いて繊維供給ガイド４４について詳細に説明する。繊維供給ガイド４４は、主にガイド５０と、ガイド進退機構６０と、ガイド回転機構７０と、から構成される。
【００３８】
ガイド５０は、ボビンから供給された繊維束１Ｂをライナー２の外周面２ａまで導くものである。ガイド５０は、主に繊維束１Ｂの案内通路が形成された略テーパ形状のガイド部材５１と、該ガイド部材５１が挿通される側面視Ｌ字形状のガイド支持部材５２と、で構成される。
【００３９】
ガイド部材５１は、その一側である入口部５１ａから他側である出口部５１ｂまで貫通するように案内通路が形成されており、ボビンから供給された繊維束１Ｂをライナー２の外周面２ａまで導くものである。なお、ガイド部材５１は、その出口部５１ｂの形状が略長円形状に形成されており、これによって、扁平形状の繊維束１Ｂをライナー２の外周面２ａに円滑に供給することを可能としている。
【００４０】
ガイド支持部材５２は、ガイド部材５１が挿通される貫通穴５２ａが設けられて、該ガイド部材５１をその軸心を中心軸として回転自在に支持するものである。
【００４１】
このような構成により、ボビンから供給された繊維束１Ｂは、ガイド支持部材５２に支持されたガイド部材５１に導かれてライナー２の外周面２ａに巻き付けられていくのである。
【００４２】
ガイド進退機構６０は、ライナー２の外周面２ａに対して進退する方向にガイド５０を移動させる機構である。ガイド進退機構６０は、主にガイド支持部材５２に設けられた貫通穴５２ｂに挿通されて該ガイド支持部材５２を軸心方向に移動自在とするガイド軸６１と、ガイド支持部材５２を案内する案内溝６２ａが穿設された環状の溝カム６２と、で構成される。
【００４３】
ガイド軸６１は、その軸心がライナー２の回転軸に対して垂直となる方向に設けられており、該ガイド軸６１の両端はライナー２の回転軸と同軸となるように配置された断面視Ｃ字形状の環状部材４６に固設されている。
【００４４】
溝カム６２は、その回転軸がライナー２の回転軸と同軸となるように配置され、環状部材４６の凹部４６ａに内設されている。そして、溝カム６２の一面には回転に伴って径方向に軌道が変化する案内溝６２ａが穿設されており、該案内溝６２ａには前後方向に対して平行に突設されたガイド支持部材５２の突出部５２ｃが挿入されている。
【００４５】
このような構成により、図４（Ａ）、図４（Ｂ）に示すように、ライナー２の外周面２ａに対して進退する方向にガイド５０を移動させることが可能となる。つまり、ライナー２の外径に応じて溝カム６２を回転すると、該溝カム６２の案内溝６２ａにガイド支持部材５２を案内させることができ、ガイド５０をガイド軸６１の軸心方向に移動させることが可能となるのである。
【００４６】
これにより、図４（Ａ）から図４（Ｂ）に示す状態へ繊維束１Ｂの巻き付け位置におけるライナー２の外径が変化した場合であっても、外周面２ａとガイド部材５１との距離を略一定とすることができる。こうして、繊維束１Ｂの張力の安定化を図ることが可能となるのである。なお、図４（Ｂ）から図４（Ａ）に示す状態へ繊維束１Ｂの巻き付け位置におけるライナー２の外径が変化した場合であっても、同様に繊維束１Ｂの張力の安定化を図ることが可能となる。
【００４７】
ガイド回転機構７０は、ガイド部材５１の軸心を中心軸として該ガイド部材５１を回転させる機構である。ガイド回転機構７０は、主にガイド支持部材５２に設けられた貫通穴５２ｄに挿通されて回転自在に支持される伝達軸７１と、該伝達軸７１の一端部に形成されたスプライン軸部により挿通される略円筒形状のソケット７２と、環状のフェースギヤ７３と、で構成される。
【００４８】
伝達軸７１は、その軸心がライナー２の回転軸に対して垂直となる方向であってガイド進退機構６０を構成するガイド軸６１と平行に設けられている。そして、伝達軸７１の一端はガイド支持部材５２の貫通穴５２ｄに回転自在に挿通され、スプライン軸部が形成された他端はソケット７２に挿通されている。また、伝達軸７１の中途部にはガイド部材５１の一端部に設けられたドリブンギヤ５１ｃと噛合するようにドライブギヤ７１ａが設けられている。
【００４９】
ソケット７２は、その軸心方向にスプライン穴が形成されており、該スプライン穴には上述したように伝達軸７１のスプライン軸部が挿通される。そして、ソケット７２は、ライナー２の回転軸と同軸となるように配置された環状部材４６にその軸心を中心軸として回転自在に支持されている。
【００５０】
フェースギヤ７３は、その回転軸がライナー２の回転軸と同軸となるように配置され、環状部材４６の外周に回転自在に外嵌されている。そして、フェースギヤ７３のギヤ部はソケット７２の一端部に設けられたドリブンギヤ７２ａと噛合される。
【００５１】
このような構成により、ガイド部材５１の軸心を中心軸として該ガイド部材５１を回転させることが可能となる。つまり、フェースギヤ７３を回転すると、伝達軸７１やソケット７２を介してガイド部材５１を回転させることが可能となるのである。
【００５２】
これにより、ガイド部材５１とライナー２とを近接させた場合であっても、該ガイド部材５１の略長円形状である出口部５１ｂを互いに干渉しない角度に位相を揃えることができ、該ガイド部材５１同士の当接を回避することが可能となるのである。
【００５３】
次に、図２、図３を用いて樹脂供給ノズル４５について詳細に説明する。樹脂供給ノズル４５は、主にノズル本体部８０と、二重管ノズル部８５と、二重管ノズル偏心機構９０と、で構成される。なお、樹脂供給ノズル４５は、繊維供給ガイド４４を構成するガイド支持部材５２の側方に取り付けられている。
【００５４】
ノズル本体部８０は、バルブ等を介して図示しない空気タンクと接続されており、該空気タンクから供給される空気を二重管ノズル部８５へ導くものである。ノズル本体部８０には、空気タンクから空気を導く配管（図示せず）が接続される空気通路８０ａと、該空気通路８０ａによって導かれた空気が流入する空気室８０ｂと、が設けられている。本実施形態において、空気室８０ｂは、ノズル本体部８０の一端面から穿設された円筒形状の空間であり、該空気室８０ｂの軸心に対して垂直に空気通路８０ａが連通されている。
【００５５】
二重管ノズル部８５は、その先端部分にある噴射口８５ａから空気ならびに樹脂を噴出させる二重管構造の噴出管である。二重管ノズル部８５は、主に円管形状の外管８６と、該外管８６に内設された円管形状の内管８７と、から構成される。
【００５６】
外管８６は、空気を噴出させるエアノズルであり、その一端部にはノズル本体部８０に設けられた空気室８０ｂの内径と略同一の外径とする拡管部８６ａが形成されている。そして、外管８６は、空気室８０ｂの開口部に拡管部８６ａが圧入されることによって取り付けられ、空気タンクから空気室８０ｂに導かれた空気を噴射口８５ａから噴出することを可能としている。
【００５７】
内管８７は、樹脂を噴出させる樹脂ノズルであり、その一端部には図示しない樹脂タンクから樹脂を導く配管（図示せず）が接続されている。そして、内管８７は、ノズル本体部８０の空気室８０ｂと同軸となるように設けられた貫通穴８０ｃに挿通されることによって、二重管ノズル部８５を構成するとともに、外管８６による空気の噴出方向と同じ方向に樹脂を噴出することを可能としている。
【００５８】
このような構成により、空気タンクから供給された空気は、外管８６と内管８７との隙間から噴出し、樹脂タンクから供給された樹脂は、内管８７から噴出させることが可能となる。
【００５９】
二重管ノズル偏心機構９０は、二重管ノズル部８５を構成する外管８６と内管８７の軸心を偏心させる機構である。二重管ノズル偏心機構９０は、主にガイド部材５１の一端部に設けられたカム部５１ｄと、該カム部５１ｄにより従動するアーム部９１と、該アーム部９１を揺動自在に支持する軸部９２と、で構成される。
【００６０】
カム部５１ｄは、そのベース円部がガイド部材５１の中心軸と同軸となるように設けられている。そして、ガイド回転機構７０の機構によりガイド部材５１が回転された際には、カム部５１ｄも共に回転するものとされる。
【００６１】
アーム部９１は、その一端部にガイド部材５１のカム部５１ｄと当接されるローラ９１ａが回転自在に設けられている。そして、アーム部９１の他端部には二重管ノズル部８５を構成する内管８７を、その軸心に対して垂直となる方向へ押動させる押動腕９１ｂが設けられている。
【００６２】
軸部９２は、アーム部９１の中途部に設けられて、該アーム部９１をガイド支持部材５２に対して揺動可能に支持する部材である。そして、ガイド部材５１のカム部５１ｄが回転された際には、軸部９２を支点としてアーム部９１が揺動するものとされる（図３Ｂ矢印参照。）。
【００６３】
これにより、アーム部９１のローラ９１ａが力点、軸部９２が支点、そして、アーム部９１の押動腕９１ｂが作用点とされて、作用点である押動腕９１ｂによって二重管ノズル部８５の内管８７が、その軸心に対して垂直となる方向へ押動されることとなる。
【００６４】
このような構成により、二重管ノズル部８５を構成する内管８７を外管８６の中心軸に対して偏心させることが可能となる。つまり、ガイド回転機構７０の機構によりガイド部材５１のカム部５１ｄを回転すると、アーム部９１を揺動させることができ、該アーム部９１の押動腕９１ｂが内管８７を押動することによって偏心させることが可能となるのである。
【００６５】
なお、ノズル本体部８０に設けられた貫通穴８０ｃと該貫通穴８０ｃに挿通された内管８７との間にはゴム等の弾性体でなるブーツ８１が環装されている。これにより、二重管ノズル偏心機構９０の機構により内管８７が押動された場合であっても貫通穴８０ｃから空気漏れを防ぐことができるとともに、内管８７が押動されていないときにはブーツ８１によって外管８６と内管８７とが同軸となるように支持される。
【００６６】
また、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００の樹脂供給ノズル４５においては、二重管ノズル部８５を構成する内管８７を外管８６の中心軸に対して偏心させる機構としているが、外管８６を内管８７の中心軸に対して偏心させる機構としても良い。
【００６７】
以上のような構成において、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００における樹脂の吹付けの態様について説明する。
【００６８】
図５Ａは、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００の樹脂の吹付けを示す正面図であり、図５Ｂは、その側面図である。なお、簡単のために繊維供給ガイド４４ならびに樹脂供給ノズル４５については各１個を記載して説明する。また、図中に示す矢印Ａはライナー２の移送方向、矢印Ｂはその回転方向を示している。
【００６９】
本発明に係るフィラメントワインディング装置１００において、樹脂供給ノズル４５は、該樹脂供給ノズル４５の噴射口８５ａとライナー２の回転軸Ｃとを結ぶ仮想線Ｄ（図示二点鎖線）よりもライナー２の回転方向（図示時計方向）の下流側に向けて（図５Ａ参照。）、且つ、ライナー２の移送方向に対して垂直となる仮想線Ｅ（図示二点鎖線）よりもライナー２の前側に向けて（図５Ｂ参照。）樹脂を吹付けるものとされる。
【００７０】
また、図５Ａ、図５Ｂに示すように、繊維供給ガイド４４のガイド部材５１からライナー２へ導かれる繊維束１Ｂは、正面視にて時計方向に回転されながら、側面視にてフィラメントワインディング装置１００の前側に移送されるライナー２によってその外周面２ａに巻き付けられていくために、ライナー２の回転方向の下流側、且つ、ライナー２の前側へ張架されることとなる。
【００７１】
このため、ガイド部材５１とライナー２との間で張架された繊維束１Ｂは、樹脂供給ノズル４５から噴出して形成される樹脂噴霧に沿うようにしてライナー２へ向かうこととなるために、該ライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂに樹脂を含浸させることが可能となる。また、ライナー２の外周面２ａに達した樹脂噴霧は、その後、外周面２ａに沿って流れることとなるために、樹脂の飛散に起因した歩留りの悪化を防止することが可能となる。
【００７２】
ここで、樹脂供給ノズル４５から樹脂を噴出することによって形成される樹脂噴霧について詳細に説明する。
【００７３】
図６Ａは、標準状態における樹脂供給ノズル４５によって形成された樹脂噴霧を示す図であり、図６Ｂは、外管８６と内管８７の軸心を偏心させた状態における樹脂供給ノズル４５によって形成された樹脂噴霧を示す図である。なお、図中に示す矢印Ｆは樹脂の吹付け方向を示している。
【００７４】
二重管ノズル部８５の内管８７から噴出された樹脂は、比較的に粘度が高い場合であっても外管８６から噴出されて周囲に形成される空気噴流によって適度に微粒化される。そして、微粒化された樹脂は、比較的に比重が大きい場合であっても空気噴流に乗じることによって搬送されることとなる。
【００７５】
これにより、図６Ａに示すように、二重管ノズル部８５の内管８７と外管８６とが同軸である、即ち、標準状態である樹脂供給ノズル４５から噴出された樹脂は、その周囲に均一に形成された空気噴流に乗じて搬送されるために直進することとなる。
【００７６】
一方、図６Ｂに示すように、二重管ノズル部８５の外管８６と内管８７の軸心を偏心させた状態である樹脂供給ノズル４５から噴出された樹脂は、その周囲に形成された空気噴流が不均一であるために直進することができない。つまり、外管８６と内管８７との隙間が広い部分から噴出された空気噴流に対して隙間が狭い部分から噴出された空気噴流は急速に消散するため、空気噴流が消散した下流側において樹脂噴霧が広がることによって樹脂の吹付け方向が変化するのである。
【００７７】
従って、外管８６と内管８７との偏心量を制御することによって簡易な構造でありながら最適な樹脂の吹付け方向に調節することができ、ライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂにムラ無く確実に樹脂を含浸させることが可能となるのである。
【００７８】
なお、本発明に係るフィラメントワインディング装置１００の樹脂供給ノズル４５は、二重管ノズル偏心機構９０の機構上、フィラメントワインディング装置１００の前後方向に対して垂直、換言すると、ライナー２の移送方向に対して垂直となる方向に樹脂の吹付け方向を調節することが可能とされる。
【００７９】
また、外管８６に対する内管８７の偏心量は、カム部５１ｄのカム形状とその回転角によって決定される。そのため、ガイド回転機構７０と連動して樹脂の吹付け方向が所望の方向となるようにカム部５１ｄのカム形状ならびに回転角が設計されている。
【００８０】
次に、ライナー２に巻き付けられる繊維束１Ｂの巻き付け角度に応じて樹脂の吹付け方向を調節する一実施形態について説明する。
【００８１】
ここで、本実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００においては、ライナー移送装置２０によるライナー２の移送速度を調節することによって、ライナー２に巻き付けられる繊維束１Ｂの巻き付け角度を変更するものとしている。
【００８２】
図７Ａは、ライナー２の移送速度が所定の標準速度である場合における繊維束１Ｂの糸道と樹脂の吹付け方向とを示す上面図であり、図７Ｂは、ライナー２の移送速度が標準速度より増速された場合における繊維束１Ｂの糸道と樹脂の吹付け方向とを示す上面図である。なお、図中に示す矢印Ａはライナー２の移送方向、矢印Ｂはその回転方向、矢印Ｇは繊維束１Ｂの巻き付け角度を示している。
【００８３】
本実施形態においても前述したように、樹脂供給ノズル４５は、該樹脂供給ノズル４５の噴射口８５ａとライナー２の回転軸とを結ぶ仮想線Ｄよりもライナー２の回転方向の下流側に向けて（図５Ａ参照。）、且つ、ライナー２の移送方向に対して垂直となる仮想線Ｅよりもライナー２の前側に向けて（図５Ｂ参照。）樹脂を吹付けるものとされる。
【００８４】
図７Ａに示すように、ライナー移送装置２０によるライナー２の移送速度が所定の標準速度である場合、ライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂの糸道は、ライナー２の回転方向の下流側、且つ、ライナー２の前側へ張架されることとなる。そして、フィラメントワインディング装置１００の前後方向とライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂとでなる繊維束１Ｂの巻き付け角度は所定の角度Ｒ１となる。
【００８５】
一方、図７Ｂに示すように、ライナー移送装置２０によるライナー２の移送速度が標準速度より増速された場合、ライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂの糸道は、更にライナー２の前側へ移動することとなる。これにより、フィラメントワインディング装置１００の前後方向とライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂとでなる繊維束１Ｂの巻き付け角度は、角度Ｒ１より小さい角度Ｒ２となる。
【００８６】
このように、ライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂは、ライナー２の移送速度によって糸道が変化するために、繊維束１Ｂに対してムラ無く確実に樹脂を含浸させるには樹脂の吹付け方向を適宜に調節することが必要とされるのである。
【００８７】
具体的には、ライナー２の移送速度が標準速度より増速された場合、上面視にてライナー２の移送速度が標準速度のときよりもライナー２の回転軸に近接した位置にある繊維束１Ｂの糸道に向けて樹脂を吹付けるように調節される（図７Ｂ参照。）。
【００８８】
これは、二重管ノズル偏心機構９０は、その機構上、ライナー２の移送方向に対して垂直に樹脂の吹付け方向を調節することが可能とされるためであり、例えば、ライナー２の移送方向に対して垂直となる方向のみならずライナー２の移送方向にも調節可能とする機構を設けても良い。
【００８９】
なお、本実施形態においては、ライナー２の移送速度を増速するのみによって繊維束１Ｂの巻き付け角度を変更するものとしているが、例えばライナー２の移送速度を減速することによって繊維束１Ｂの巻き付け角度を変更する構成も考えられる。
【００９０】
この場合においては、フィラメントワインディング装置１００の前後方向とライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂとでなる繊維束１Ｂの巻き付け角度が、角度Ｒ１より大きい角度となるために、上面視にてライナー２の回転軸から離間した位置にある繊維束１Ｂの糸道に向けて樹脂を吹付けるように調節される。
【００９１】
このように、ライナー２に巻き付けられる繊維束１Ｂの巻き付け角度に応じて樹脂の吹付け方向を適宜に調節することで、繊維束１Ｂに対して安定して樹脂を吹付けることが可能となる。従って、ライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂにムラ無く確実に樹脂を含浸させることが可能となるのである。
【００９２】
更に、本実施形態においては、ライナー移送装置２０によるライナー２の移送速度を調節することによって繊維束１Ｂの巻き付け角度を変更するものとしているが、ライナー２の回転速度を調節することによって繊維束１Ｂの巻き付け角度を変更する構成も考えられる。
【００９３】
この場合においても、ライナー２に巻き付けられる繊維束１Ｂの巻き付け角度に応じて樹脂の吹付け方向を適宜に調節することで、繊維束１Ｂに対して安定して樹脂を吹付けることが可能となる。従って、ライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂにムラ無く確実に樹脂を含浸させることが可能となる。
【００９４】
なお、繊維束１Ｂの巻き付け角度を変更する構成がいずれの場合であったとしても、ガイド部材５１は、繊維束１Ｂを円滑に送り出すべくガイド回転機構７０によって回転されて、その略長円形状の出口部５１ｂの位相を変更される。そして、樹脂供給ノズル４５による樹脂の吹付け方向もこれに連動して最適な方向に調節されるのである。
【００９５】
次に、ライナー２の外径に応じて樹脂の吹付け方向を調節する一実施形態について説明する。
【００９６】
図８Ａは、ライナー２の外径が所定の標準径である場合における繊維束１Ｂの糸道と樹脂の吹付け方向とを示す上面図であり、図８Ｂは、ライナー２の外径が標準径より小さい場合における繊維束１Ｂの糸道と樹脂の吹付け方向とを示す上面図である。なお、図中に示す矢印Ａはライナー２の移送方向、矢印Ｂはその回転方向、矢印Ｇは繊維束１Ｂの巻き付け角度を示している。
【００９７】
本実施形態においても前述したように、樹脂供給ノズル４５は、該樹脂供給ノズル４５の噴射口８５ａとライナー２の回転軸とを結ぶ仮想線Ｄよりもライナー２の回転方向の下流側に向けて（図５Ａ参照。）、且つ、ライナー２の移送方向に対して垂直となる仮想線Ｅよりもライナー２の前側に向けて（図５Ｂ参照。）樹脂を吹付けるものとされる。
【００９８】
図８Ａに示すように、ライナー２の外径が所定の標準径である場合、ライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂの糸道は、ライナー２の回転方向の下流側、且つ、ライナー２の前側へ張架されることとなる。そして、フィラメントワインディング装置１００の前後方向とライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂとでなる繊維束１Ｂの巻き付け角度も所定の角度ｒ１となる。
【００９９】
一方、図８Ｂに示すように、ライナー２の外径が標準径より小さい場合、ライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂの糸道は、更にライナー２の前側へ移動することとなる。これは、ライナー２の回転速度が標準径であるときの回転速度と同じであったとしても、ライナー２の回転によって繊維束１Ｂを巻き付ける速度が遅くなるためである。これにより、フィラメントワインディング装置１００の前後方向とライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂとでなる繊維束１Ｂの巻き付け角度は、角度ｒ１より小さい角度ｒ２となる。
【０１００】
このように、ライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂは、ライナー２の外径によって糸道が変化するために、繊維束１Ｂに対してムラ無く確実に樹脂を含浸させるには樹脂の吹付け方向を適宜に調節することが必要とされるのである。
【０１０１】
具体的には、ライナー２の外径が標準径より小さい場合、上面視にてライナー２の外径が標準径のときよりもライナー２の回転軸に近接した位置にある繊維束１Ｂの糸道に向けて樹脂を吹付けるように調節される（図８Ｂ参照。）。
【０１０２】
これは、二重管ノズル偏心機構９０は、その機構上、ライナー２の移送方向に対して垂直に樹脂の吹付け方向を調節することが可能とされるためであり、例えば、ライナー２の移送方向に対して垂直となる方向のみならずライナー２の移送方向にも調節可能とする機構を設けても良い。
【０１０３】
また、例えばライナー２の外径が標準径より大きい場合では、フィラメントワインディング装置１００の前後方向とライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂとでなる繊維束１Ｂの巻き付け角度が、角度ｒ１より大きい角度となるために、上面視にてライナー２の回転軸から離間した位置にある繊維束１Ｂの糸道に向けて樹脂を吹付けるように調節される。
【０１０４】
このように、ライナー２の外径に応じて樹脂の吹付け方向を適宜に調節することで、繊維束１Ｂに対して安定して樹脂を吹付けることが可能となる。従って、ライナー２に巻き付けられる手前の繊維束１Ｂにムラ無く確実に樹脂を含浸させることが可能となるのである。
【０１０５】
また、当然のことながら、ライナー２に繊維束１Ａ・１Ｂを巻き付けていくと、既に巻かれた繊維束１Ａ・１Ｂの層の厚さが徐々に増していくことになり、巻き付け部の外径は次第に大きくなる。従って、繊維束１Ａ・１Ｂの巻き付け量に応じて樹脂の吹付け方向も徐々に変えていく必要がある。更に、ライナー２の前側若しくは後側端部に巻き付け位置が移っていくと、巻き付け部の外径は徐々に小さくなり巻き付け角度も変化する。樹脂の吹き付け方向もこれに連動させる必要がある。本発明によれば、このような調節も適宜に行なうことが可能となる。
【符号の説明】
【０１０６】
１Ａ・１Ｂ        繊維束
２                ライナー
２ａ              外周面
１０              主基台
２０              ライナー移送装置
３０              フープ巻き装置
４０              ヘリカル巻き装置
４２              ヘリカル巻き掛け装置
４３              ヘリカル巻きヘッド
４４              繊維供給ガイド
４５              樹脂供給ノズル
５０              ガイド
５１              ガイド部材
５１ｄ            カム部
５２              ガイド支持部材
６０              ガイド進退機構
６１              ガイド軸
６２              溝カム
６２ａ            案内溝
７０              ガイド回転機構
７１              伝達軸
７２              ソケット
７３              フェースギヤ
８０              ノズル本体部
８５              二重管ノズル部
８５ａ            噴射口
８６              外管
８７              内管
９０              二重管ノズル偏心機構
９１              アーム部
９１ａ            ローラ
９１ｂ            押動腕
９２              軸部
１００            フィラメントワインディング装置
Ｄ                仮想線
Ｅ                仮想線
【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】
2011102009.tif 000008
【図７】
2011102009.tif 000009
【図８】
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