(57)【要約】【課題】フィラメントの残量がゼロとなる直前の判定を、より正確に行うことが可能なフィラメントワインディング方法及びフィラメントワインディング装置を提供する。【解決手段】回転検出手段からの検出信号に基づいたボビンの回転速度と、巻き出し速度検出手段からの検出信号に基づいたフィラメントの巻き出し速度と、に基づいてフィラメント巻回部の径であるボビン径を求める、ボビン径算出ステップ（Ｓ１０）と、撮像手段を用いてフィラメント巻回部を撮像した画像データを取得する、撮像ステップ（Ｓ４０）と、求めたボビン径が所定径未満であると判定した場合、且つフィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であると画像データに基づいて判定した場合に、フィラメントの巻き出しを停止する、あるいは所定の巻き出し処理を行った後でフィラメントの巻き出しを停止する、巻き出し停止ステップ（Ｓ５０、Ｓ５５）と、を有する。【選択図】図２
2015024888.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメントが巻回されたボビンが取り付けられて当該ボビンを回転駆動するボビン回転駆動手段と、
前記ボビンの回転速度を検出可能な回転検出手段と、
前記ボビンから巻き出されたフィラメントの速度である巻き出し速度を検出可能な巻き出し速度検出手段と、
前記ボビンにおけるフィラメントが巻回されている個所であるフィラメント巻回部を撮像可能な撮像手段と、
前記ボビン回転駆動手段と前記撮像手段を制御する制御手段と、を用いたフィラメントワインディング方法において、
前記制御手段にて、前記回転検出手段からの検出信号に基づいた前記ボビンの回転速度と、前記巻き出し速度検出手段からの検出信号に基づいたフィラメントの巻き出し速度と、に基づいて前記フィラメント巻回部の径であるボビン径を求める、ボビン径算出ステップと、
前記制御手段にて、前記撮像手段を用いて前記フィラメント巻回部を撮像した画像データを取得する、撮像ステップと、
前記制御手段にて、求めた前記ボビン径が所定径未満であると判定した場合、且つ前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であると前記画像データに基づいて判定した場合に、フィラメントの巻き出しを停止する、あるいは所定の巻き出し処理を行った後でフィラメントの巻き出しを停止する、巻き出し停止ステップと、を有する、
フィラメントワインディング方法。
【請求項２】
請求項１に記載のフィラメントワインディング方法であって、
前記制御手段にて、前記画像データに基づいて前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定する際、前記画像データ内に複数の判定エリアを設定して当該判定エリア内において前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定し、
それぞれの前記判定エリアは、前記ボビン径が前記所定径未満となった場合に前記ボビンの周囲に設けられている照明の反射光が写り込まない位置に設定されている、
フィラメントワインディング方法。
【請求項３】
請求項１に記載のフィラメントワインディング方法であって、
前記制御手段にて、前記画像データに基づいて前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定する際、前記画像データ内に複数の判定エリアを設定して所定の判定エリア内において前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定し、
複数の前記判定エリアは、少なくとも２つのグループに分けられており、
前記グループのそれぞれでは、前記ボビンの周囲に設けられている照明の反射光が写り込むときのボビン径が異なり、
前記制御手段にて、所定のグループの判定エリアにて、当該グループの判定エリアに前記反射光が写り込むべきボビン径である場合に当該グループの判定エリアで前記反射光が判定された際、当該ボビン径では前記反射光が写り込まないはずのグループの判定エリアを用いて、前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定する、
フィラメントワインディング方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載のフィラメントワインディング方法であって、
前記制御手段にて、求めた前記ボビン径が前記所定径以上であると判定した場合は、前記ボビン径が小さくなるにつれて巻き出し速度を徐々にまたは段階的に遅くする巻き出し速度低下ステップを有する、
フィラメントワインディング方法。
【請求項５】
フィラメントが巻回されたボビンが取り付けられて当該ボビンを回転駆動するボビン回転駆動手段と、
前記ボビンの回転速度を検出可能な回転検出手段と、
前記ボビンから巻き出されたフィラメントの速度である巻き出し速度を検出可能な巻き出し速度検出手段と、
前記ボビンにおけるフィラメントが巻回されている個所であるフィラメント巻回部を撮像可能な撮像手段と、
前記ボビン回転駆動手段と前記撮像手段を制御する制御手段と、を備えたフィラメントワインディング装置において、
前記制御手段は、
前記回転検出手段からの検出信号に基づいた前記ボビンの回転速度と、前記巻き出し速度検出手段からの検出信号に基づいたフィラメントの巻き出し速度と、に基づいて前記フィラメント巻回部の径であるボビン径を算出し、
前記撮像手段を用いて前記フィラメント巻回部を撮像した画像データを取得し、
算出した前記ボビン径が所定径未満であると判定した場合、且つ前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であると前記画像データに基づいて判定した場合に、前記ボビン回転駆動手段を停止する、あるいは所定の巻き出し処理を行った後で前記ボビン回転駆動手段を停止する、
フィラメントワインディング装置。
【請求項６】
請求項５に記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記画像データ内には複数の判定エリアが設定されており、
前記制御手段は、前記画像データ内の前記判定エリア内において前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定し、
それぞれの前記判定エリアは、前記ボビン径が前記所定径未満となった場合に前記ボビンの周囲に設けられている照明の反射光が写り込まない位置に設定されている、
フィラメントワインディング装置。
【請求項７】
請求項５に記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記画像データ内には複数の判定エリアが設定されており、
前記制御手段は、前記画像データ内の所定の判定エリア内において前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定し、
複数の前記判定エリアは、少なくとも２つのグループに分けられており、
前記グループのそれぞれでは、前記ボビンの周囲に設けられている照明の反射光が写り込むときのボビン径が異なり、
前記制御手段は、所定のグループの判定エリアにて、当該グループの判定エリアに前記反射光が写り込むべきボビン径である場合に当該グループの判定エリアで前記反射光が判定された際、当該ボビン径では前記反射光が写り込まないはずのグループの判定エリアを用いて、前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定する、
フィラメントワインディング装置。
【請求項８】
請求項５〜７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であって、
前記制御手段は、求めた前記ボビン径が前記所定径以上であると判定した場合は、前記ボビン径が小さくなるにつれて巻き出し速度を徐々にまたは段階的に遅くするように前記ボビン回転駆動手段を制御する、
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、セラミック繊維やガラス繊維や炭素繊維等を樹脂等に含浸させたフィラメントが巻回されているボビンからフィラメントを巻き出すフィラメントワインディング方法及びフィラメントワインディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、セラミック繊維やガラス繊維や炭素繊維等を樹脂等に含浸させたフィラメントが巻回されているボビンからフィラメントを一定の張力で巻き出し、巻き出したフィラメントを巻回対象物に巻回する強化繊維プリフォームの形成方法が広く用いられている。そして、ボビンからフィラメントを一定の張力で巻き出す装置として、フィラメントワインディング装置が用いられている。
なお、ボビンからフィラメントを巻き出していくので、フィラメントの残量が徐々に少なくなっていくが、フィラメントの残量がゼロになる前にフィラメントワインディング装置を安全に停止させてボビンを交換する必要がある。
従って、フィラメントの残量がゼロとなる直前をどのように判定するか、及びフィラメントの残量がゼロとなる前にどのような制御を行った後で停止させるか、が重要である。特にフィラメントの残量がゼロとなる前には、フィラメントワインディング装置を安全に止めるために、適切なタイミングで巻き出し速度を低下させておくことが好ましい。
【０００３】
例えば特許文献１に記載のフィラメントワインディング装置では、新ボビンに巻回されている糸条（フィラメントに相当）の全長が予め判っているという前提にて、巻き出した糸条を挟んだ一対のローラの回転信号に基づいて（ローラ径は判っている）糸条の残量を把握している。
また例えば特許文献２に記載のガラス繊維巻出装置では、クリール側（巻き出し側）ボビンの軸部（フィラメントが巻回される部分）に反射テープを貼り付けておき、当該反射テープの反射光を受光する光電センサを備えている。この構成では、ボビンに巻回されているフィラメントの残量が多い場合は反射テープが露出されないので反射光は受光されず、ボビンに巻回されているフィラメントの残量が少なくなると反射テープが露出して反射光が受光され、残量が少ない場合を検出することができる。
また特許文献３に記載のボビンの線材引出完了検出装置では、ボビン胴部をカラーＴＶカメラで撮像してカラー画像を取得し、当該カラー画像と、予め登録しておいたボビン胴部の画像データと、を比較して線材の１巻分の検出をも可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−６６９１７号公報
【特許文献２】特開２００１−３４１９４０号公報
【特許文献３】実開平４−３７１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の発明を、フィラメントの残量がゼロとなる直前の判定に適用するには、新ボビンに巻回されているフィラメントの全長が判っていなければならない。従って、新ボビンに巻回されているフィラメントの全長が判っていない場合には適用できない。
また特許文献２に記載の発明を、フィラメントの残量がゼロとなる直前の判定に適用するには、以下に記載する誤検出の可能性を回避しなければならない。樹脂等が含浸された強化繊維であるフィラメントは、通常、ほぼ黒色で非常に光沢があり、反射テープと同様に光を反射してしまう。従って、フィラメントの残量が多くて反射テープが露出していない場合であってもフィラメントからの反射光を光電センサが受光して、フィラメントの残量が少なくなった、と誤検出する可能性がある。
また特許文献３に記載の発明を、フィラメントの残量がゼロとなる直前の判定に適用するには、比較的高価なカラーＴＶカメラを必要とするので、あまり好ましくない。また色彩を比較しており、登録されたボビン胴部の色彩と、現在使用されているボビン胴部の色彩とが微妙に異なる場合等、誤差が発生する可能性が考えられる。また色彩の比較では、判定に時間がかかる可能性がある。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、フィラメントの残量がゼロとなる直前の判定を、より正確に行うことが可能なフィラメントワインディング方法及びフィラメントワインディング装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明に係るフィラメントワインディング方法及びフィラメントワインディング装置は次の手段をとる。
まず、本発明の第１の発明は、フィラメントが巻回されたボビンが取り付けられて当該ボビンを回転駆動するボビン回転駆動手段と、前記ボビンの回転速度を検出可能な回転検出手段と、前記ボビンから巻き出されたフィラメントの速度である巻き出し速度を検出可能な巻き出し速度検出手段と、前記ボビンにおけるフィラメントが巻回されている個所であるフィラメント巻回部を撮像可能な撮像手段と、前記ボビン回転駆動手段と前記撮像手段を制御する制御手段と、を用いたフィラメントワインディング方法において、前記制御手段にて、前記回転検出手段からの検出信号に基づいた前記ボビンの回転速度と、前記巻き出し速度検出手段からの検出信号に基づいたフィラメントの巻き出し速度と、に基づいて前記フィラメント巻回部の径であるボビン径を求める、ボビン径算出ステップと、前記制御手段にて、前記撮像手段を用いて前記フィラメント巻回部を撮像した画像データを取得する、撮像ステップと、前記制御手段にて、求めた前記ボビン径が所定径未満であると判定した場合、且つ前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であると前記画像データに基づいて判定した場合に、フィラメントの巻き出しを停止する、あるいは所定の巻き出し処理を行った後でフィラメントの巻き出しを停止する、巻き出し停止ステップと、を有する、フィラメントワインディング方法である。
【０００７】
この第１の発明では、ボビン径が所定径未満である場合、且つフィラメント巻回部を撮像した画像データ中のフィラメントの残量が所定量以下である場合に、巻き出しを停止、あるいは所定の巻き出し処理を行った後で巻き出しを停止する。
このように、ボビンの回転速度とフィラメントの巻き出し速度から算出したボビン径と、画像データから判定した（より高精度にフィラメントの残量を判定可能）フィラメントの残量と、を用いることで、フィラメントの残量がゼロとなる直前の判定を、より正確に行うことが可能である。
【０００８】
次に、本発明の第２の発明は、上記第１の発明に係るフィラメントワインディング方法であって、前記制御手段にて、前記画像データに基づいて前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定する際、前記画像データ内に複数の判定エリアを設定して当該判定エリア内において前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定し、それぞれの前記判定エリアは、前記ボビン径が前記所定径未満となった場合に前記ボビンの周囲に設けられている照明の反射光が写り込まない位置に設定されている、フィラメントワインディング方法である。
【０００９】
この第２の発明では、画像データ中の判定エリアは、ボビン径が所定径未満となった場合において、ボビンの周囲に設けられている照明の反射光が写り込まない位置に設定されている。
これにより、ボビン径が所定径未満となった場合、画像データを用いた判定において、照明の反射光による誤差を適切に回避することが可能であり、より正確にフィラメントの残量を判定することができる。
【００１０】
次に、本発明の第３の発明は、上記第１の発明に係るフィラメントワインディング方法であって、前記制御手段にて、前記画像データに基づいて前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定する際、前記画像データ内に複数の判定エリアを設定して所定の判定エリア内において前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定する。
なお、複数の前記判定エリアは、少なくとも２つのグループに分けられており、前記グループのそれぞれでは、前記ボビンの周囲に設けられている照明の反射光が写り込むときのボビン径が異なり、前記制御手段にて、所定のグループの判定エリアにて、当該グループの判定エリアに前記反射光が写り込むべきボビン径である場合に当該グループの判定エリアで前記反射光が判定された際、当該ボビン径では前記反射光が写り込まないはずのグループの判定エリアを用いて、前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定する。
【００１１】
この第３の発明では、複数の判定エリアが、少なくとも２つのグループに分けられており、それぞれのグループにおいて、ボビンの周囲に設けられている照明の反射光が写り込むときのボビン径が異なる。
従って、反射光が写り込むはずのグループに反射光が写り込んでいることを確認できた場合、そのボビン径では反射光が写り込まないはずのグループでは、確実に反射光が写り込まれていないことになる。
これにより、画像データを用いたフィラメントの残量の判定において、反射光による誤判定をより確実に回避することができる。
【００１２】
次に、本発明の第４の発明は、上記第１の発明〜第３の発明のいずれか１つに係るフィラメントワインディング方法であって、前記制御手段にて、求めた前記ボビン径が前記所定径以上であると判定した場合は、前記ボビン径が小さくなるにつれて巻き出し速度を徐々にまたは段階的に遅くする巻き出し速度低下ステップを有する。
【００１３】
この第４の発明では、ボビン径が所定径以上である場合は、ボビン径が小さくなるにつれて巻き出し速度を徐々にまたは段階的に遅くする。
このように、ボビン径が所定径以上の場合は、ボビン径が小さくなるにつれて、徐々にまたは段階的に巻き出し速度を遅くすることで、フィラメントの残量がゼロとなる直前にフィラメントワインディング装置をより安全に停止させることができる。
【００１４】
次に、本発明の第５の発明は、フィラメントが巻回されたボビンが取り付けられて当該ボビンを回転駆動するボビン回転駆動手段と、前記ボビンの回転速度を検出可能な回転検出手段と、前記ボビンから巻き出されたフィラメントの速度である巻き出し速度を検出可能な巻き出し速度検出手段と、前記ボビンにおけるフィラメントが巻回されている個所であるフィラメント巻回部を撮像可能な撮像手段と、前記ボビン回転駆動手段と前記撮像手段を制御する制御手段と、を備えたフィラメントワインディング装置である。
そして前記制御手段は、前記回転検出手段からの検出信号に基づいた前記ボビンの回転速度と、前記巻き出し速度検出手段からの検出信号に基づいたフィラメントの巻き出し速度と、に基づいて前記フィラメント巻回部の径であるボビン径を算出し、前記撮像手段を用いて前記フィラメント巻回部を撮像した画像データを取得し、算出した前記ボビン径が所定径未満であると判定した場合、且つ前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であると前記画像データに基づいて判定した場合に、前記ボビン回転駆動手段を停止する、あるいは所定の巻き出し処理を行った後で前記ボビン回転駆動手段を停止する。
【００１５】
この第５の発明は、フィラメントワインディング方法である第１の発明に対してフィラメントワインディング装置の発明である。
従って第１の発明と同様、ボビンの回転速度とフィラメントの巻き出し速度から算出したボビン径と、画像データから判定した（より高精度にフィラメントの残量を判定可能）フィラメントの残量と、を用いることで、フィラメントの残量がゼロとなる直前の判定を、より正確に行うことが可能である。
【００１６】
次に、本発明の第６の発明は、上記第５の発明に係るフィラメントワインディング装置であって、前記画像データ内には複数の判定エリアが設定されており、前記制御手段は、前記画像データ内の前記判定エリア内において前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定し、それぞれの前記判定エリアは、前記ボビン径が前記所定径未満となった場合に前記ボビンの周囲に設けられている照明の反射光が写り込まない位置に設定されている。
【００１７】
この第６の発明は、フィラメントワインディング方法である第２の発明に対してフィラメントワインディング装置の発明である。
従って第２の発明と同様、ボビン径が所定径未満となった場合、画像データを用いた判定において、照明の反射光による誤差を適切に回避することが可能であり、より正確にフィラメントの残量を判定することができる。
【００１８】
次に、本発明の第７の発明は、上記第５の発明に係るフィラメントワインディング装置であって、前記画像データ内には複数の判定エリアが設定されており、前記制御手段は、前記画像データ内の所定の判定エリア内において前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定する。
なお、複数の前記判定エリアは、少なくとも２つのグループに分けられており、前記グループのそれぞれでは、前記ボビンの周囲に設けられている照明の反射光が写り込むときのボビン径が異なり、前記制御手段は、所定のグループの判定エリアにて、当該グループの判定エリアに前記反射光が写り込むべきボビン径である場合に当該グループの判定エリアで前記反射光が判定された際、当該ボビン径では前記反射光が写り込まないはずのグループの判定エリアを用いて、前記フィラメント巻回部のフィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定する。
【００１９】
この第７の発明は、フィラメントワインディング方法である第３の発明に対してフィラメントワインディング装置の発明である。
従って第３の発明と同様、反射光が写り込むはずのグループに反射光が写り込んでいることを確認できた場合、そのボビン径では反射光が写り込まないはずのグループでは、確実に反射光が写り込まれていないことになる。
これにより、画像データを用いたフィラメントの残量の判定において、反射光による誤判定をより確実に回避することができる。
【００２０】
次に、本発明の第８の発明は、上記第５の発明〜第７の発明のいずれか１つに係るフィラメントワインディング装置であって、前記制御手段は、求めた前記ボビン径が前記所定径以上であると判定した場合は、前記ボビン径が小さくなるにつれて巻き出し速度を徐々にまたは段階的に遅くするように前記ボビン回転駆動手段を制御する。
【００２１】
この第８の発明は、フィラメントワインディング方法である第４の発明に対してフィラメントワインディング装置の発明である。
従って第４の発明と同様、ボビン径が所定径以上の場合は、ボビン径が小さくなるにつれて、徐々にまたは段階的に巻き出し速度を遅くすることで、フィラメントの残量がゼロとなる直前にフィラメントワインディング装置をより安全に停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のフィラメントワインディング装置の全体構成の例を説明する図である。
【図２】フィラメントワインディング方法において、フィラメントの残量がゼロとなる直前の判定処理、及びフィラメントの残量がゼロとなる前に巻き出し速度を低下させる処理を含む処理手順の例を説明するフローチャートである。
【図３】図２に示すフローチャートの処理にて、フィラメントの残量がゼロとなる前に巻き出し速度を段階的に低下させていることを説明する図である。
【図４】フィラメント巻回部のフィラメントの残量が多い場合における照明の反射光の位置と、残量が少ない場合における照明の反射光の位置を説明する図である。
【図５】撮像した画像データの例と、画像データ内の判定エリアの位置と照明の反射光の位置を説明する図である。
【図６】巻き出し速度を段階的に遅くする図２に示すフローチャートの処理手順に対して、巻き出し速度を徐々に遅くする処理手順の例を説明するフローチャートである。
【図７】図６に示すフローチャートの処理にて、フィラメントの残量がゼロとなる前に巻き出し速度を徐々に低下させていることを説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下に本発明を実施するための形態を図面を用いて説明する。
●［フィラメントワインディング装置１の全体構成（図１）］
まず図１を用いてフィラメントワインディング装置１の全体構成について説明する。
フィラメントワインディング装置１は、ボビン回転駆動手段２０、ガイドローラ４１〜４５、ダンサー３０、計測用ローラ４０、アクティブダンサーローラ５０、制御手段６０、入力手段６１、表示手段６２、撮像手段７０等を備えている。
なおフィラメントとは、樹脂等に含浸させたセラミック繊維、ガラス繊維、炭素繊維等の線状繊維である。
【００２４】
ボビン回転駆動手段２０は、例えば電動モータであり、フィラメントが巻回されたボビン１０が取り付けられ、制御手段６０からの制御信号にて駆動されて、取り付けられたボビン１０を回転させる。また回転速度や回転角度等の検出信号は、エンコーダ等の回転検出手段２３から制御手段６０に出力される。
ボビン１０から巻き出されたフィラメント１１は、ガイドローラ４１、ガイドローラ４２を経由してダンサー３０のダンサーローラ３２に掛けられ、ガイドローラ４３を経由して計測用ローラ４０に掛けられ、ガイドローラ４４を経由してアクティブダンサーローラ５０に掛けられ、ガイドローラ４５を経由して巻回対象物へと供給される。そして巻回対象物にフィラメント１１が巻回されて強化繊維プリフォームが形成される。
【００２５】
ダンサー３０は張力調整手段であり、ダンサーアーム３１、ダンサーローラ３２、支持部材３３、揺動角度検出手段３４、ピストン３５、エアシリンダ３６、エア配管３７等にて構成されて、ボビン１０から巻き出されたフィラメント１１に、所定の張力を付与する。なお本実施の形態では、張力を付与する構成として、ピストン３５、エアシリンダ３６、エア配管３７を有する例を示したが、他の構成で張力を付与するようにしてもよい。
支持部材３３は、揺動可能に支持されたダンサーアーム３１の支点を提供している。
ダンサーアーム３１は、支持部材に支持された個所を支点として揺動可能（図１の例では上下に揺動可能）であり、先端には回転可能に支持されたダンサーローラ３２が取り付けられている。またダンサーアーム３１にはエアシリンダ３６内に収容されるピストン３５が接続されており、エアシリンダ３６には、エア配管３７から所定圧力のエアが供給されている。この構成により、ダンサー３０は、フィラメント１１に所定の（一定の）張力を付与することができる。
また揺動角度検出手段３４（揺動角度センサ等）は、ダンサーアーム３１の角度位置に応じた検出信号を制御手段６０に出力する。
【００２６】
計測用ローラ４０には、例えば張力検出手段（張力センサ等であり図示省略）や巻き出し速度検出手段４０Ａ（エンコーダ等）が接続され、検出信号を制御手段６０に出力する。
アクティブダンサーローラ５０は、ダンサー３０の追従遅れ（揺動遅れ）を補正するように、制御手段６０からの制御信号に基づいて移動し（図１の例では上下に移動）、フィラメント１１に所定の（一定の）張力を付与することを支援する。
制御手段６０は、回転検出手段２３からの検出信号や、揺動角度検出手段３４からの検出信号や、計測用ローラ４０の張力検出手段や、巻き出し速度検出手段４０Ａからの検出信号や、入力手段６１からの入力や、撮像手段７０からの画像データを取り込み、ボビン回転駆動手段２０や、アクティブダンサーローラ５０や、表示手段６２や、エアシリンダ３６にエアを供給するコンプレッサ（図示省略）や、撮像手段７０等に制御信号を出力する。
制御手段６０及び入力手段６１及び表示手段６２には、例えばパーソナルコンピュータを用いることができる。
【００２７】
撮像手段７０は、例えば白／黒のコントラストを検出可能な程度の、比較的安価なビジョンセンサでよいが、一般的なＣＣＤカメラ等でもよい。
そして撮像手段７０は、少なくともボビン１０におけるフィラメントが巻回されている個所であるフィラメント巻回部（ボビン１０の軸部）を、ボビン１０の回転軸に直交する方向から撮像可能となる位置に配置されている。また撮像手段７０は、制御手段６０からの制御信号にて撮像し、撮像して得られた画像データを制御手段６０に出力する。
【００２８】
従来のフィラメントワインディング装置では、フィラメントが巻回されたボビンからフィラメントを巻き出している状態では、フィラメントの巻き出し速度やボビンの回転速度等から、ボビンに巻回されているフィラメントの個所の径であるボビン径を適宜求め、フィラメントの残量表示等を行っている。
そしてボビンに巻回されているフィラメントの残量が少なくなった場合はフィラメントが無くなる直前で自動的にボビンの回転を停止させているが、停止した際にボビンに残っているフィラメントがより少ないと、無駄がなく好ましい。従って、ボビンに巻回されているフィラメントが無くなる直前の残量をより正確に検出できることが好ましい。
また、自動的にボビンの回転を停止する際、より安全に停止させるためには、停止の前にボビンの回転速度（フィラメントの巻き出し速度）を低下させておくことが好ましい。
本発明のフィラメントワインディング方法及びフィラメントワインディング装置は、以下に説明する処理手順にて、ボビンに巻回されているフィラメントが無くなる直前の残量をより正確に検出可能であり、ボビンの回転の停止の前にボビンの回転速度（フィラメントの巻き出し速度）を適切に低下させる。
また、撮像手段を用いた際においてボビンの周囲に設けられている照明ＬＴの反射光の影響についても、以下の処理手順にて説明する。
【００２９】
●［フィラメントの巻き出し速度の調整と、ボビンに巻回されているフィラメントが無くなる直前のフィラメントの残量を検出する処理手順（図２〜図５）］
次に図２に示すフローチャートを用いて、フィラメントの巻き出し速度の調整と、ボビンに巻回されているフィラメントが無くなる直前のフィラメントの残量を検出する処理手順の例について説明する。
【００３０】
ステップＳ１０にて制御手段６０は、（現在の）ボビン径を算出してステップＳ１５に進む。なお、ボビン径とは、ボビンにおけるフィラメントが巻回されている個所（フィラメント巻回部）の径であり、フィラメントの残量に応じて変化する。制御手段６０は、回転検出手段２３からの検出信号に基づいたボビンの回転速度と、計測用ローラ４０の巻き出し速度検出手段４０Ａからの検出信号と当該計測用ローラの径（予め判っている径）と、に基づいて、現在のボビン径を算出する。なお、このボビン径の算出方法は従来と同様であるので、詳細については説明を省略する。
またステップＳ１０は、ボビン径算出ステップに相当する。
ステップＳ１５にて制御手段６０は、算出したボビン径が第３所定径未満であるか否かを判定する。なお図３に示すように、第３所定径＜第２所定径＜第１所定径であり、第３所定径は、ボビンに巻回されているフィラメントの残量が非常に少ない状態であり、今すぐボビンの回転を停止させる必要はないが、近いうちにボビンを停止させなければならない状態である。ボビン径が第３所定径未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４０に進み、ボビン径が第３所定径以上である場合（Ｎｏ）はステップＳ２０に進む。
【００３１】
ステップＳ２０に進んだ場合、制御手段６０は、算出したボビン径が第２所定径未満であるか否かを判定する。ボビン径が第２所定径未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３０Ｃに進み、ボビン径が第２所定径以上である場合（Ｎｏ）はステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５に進んだ場合、制御手段６０は、算出したボビン径が第１所定径未満であるか否かを判定する。ボビン径が第１所定径未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ３０Ｂに進み、ボビン径が第１所定径以上である場合（Ｎｏ）はステップＳ３０Ａに進む。
そしてステップＳ３０Ａに進んだ場合、制御手段６０は、（巻き出し）速度を、例えば、設定されている最大速度（図３のＶｍａｘ）の１００％に設定して当該巻き出し速度となるようにボビン回転駆動手段に制御信号を出力してステップＳ１０に戻る。
またステップＳ３０Ｂに進んだ場合、制御手段６０は、（巻き出し）速度を、例えば、設定されている最大速度の８０％に設定して当該巻き出し速度となるようにボビン回転駆動手段に制御信号を出力してステップＳ１０に戻る。
またステップＳ３０Ｃに進んだ場合、制御手段６０は、（巻き出し）速度を、例えば、設定されている最大速度の６０％に設定して当該巻き出し速度となるようにボビン回転駆動手段に制御信号を出力してステップＳ１０に戻る。
以上のステップＳ１５、Ｓ２０、Ｓ２５、Ｓ３０Ａ〜Ｓ３０Ｃは、巻き出し速度低下ステップに相当する。
【００３２】
ステップＳ４０に進んだ場合、制御手段６０は、撮像手段７０に制御信号を出力してボビンのフィラメント巻回部を撮像し、撮像にて得られた画像データを撮像手段から取得してステップＳ４５に進む。なお、ステップＳ４０に進んだ場合、（巻き出し）速度は、ステップＳ３０Ｃにて設定された速度が維持されている。
またステップＳ４０は、フィラメント巻回部を撮像した画像データを取得する撮像ステップに相当する。
ステップＳ４５にて制御手段６０は、フィラメント巻回部を撮像した画像データ中のフィラメントの残量が、所定量以下であるか否かを判定する。フィラメントの残量が所定量以下であると判定した場合（Ｙｅｓ）はステップＳ５０に進み、フィラメントの残量が所定量より多いと判定した場合（Ｎｏ）はステップＳ４０に戻る。
【００３３】
ここで、図４、図５を用いて、撮像手段７０の配置位置と画像データ中のフィラメントの残量の判定方法について説明する。
図４は、ボビン１０、撮像手段７０、照明ＬＴ（ボビンの周囲に設けられている照明）の配置状態の例を示している。ボビン１０において、符号１０Ａはボビン１０の両端のフランジ部を示しており、符号１０Ｂはボビン１０の軸部（フィラメントが巻回されている個所）を示し、符号１０Ｚはボビン１０の回転軸を示している。
また図５は、撮像手段７０にて撮像した画像データＤＧの例を示している。
また図４、図５においてボビン１０における一点鎖線は、フィラメントの残量が多い状態（例えばボビン径が第１所定径以上の状態）のボビン径（半径＝Ｒ１）を示しており、ボビン１０における二点鎖線は、フィラメントの残量が少ない状態（例えばボビン径が第３所定径未満の状態）のボビン径（半径＝Ｒ２）を示している。
図４に示すように、フィラメントの残量が多い場合（半径＝Ｒ１の場合）と、フィラメントの残量が少ない場合（半径＝Ｒ２の場合）とでは、照明ＬＴからの光が反射する位置が異なる。フィラメントは、ほぼ黒色で、非常に光沢が有るので、照明ＬＴからの反射光が撮像手段の画像データに写り込む。図４及び図５の例では、フィラメントの残量が多い場合（半径＝Ｒ１の場合）では位置Ｕ１（回転軸１０Ｚから高さＨ１となる位置）に照明ＬＴからの反射光Ｕ１Ｋが写り込み、フィラメントの残量が少ない場合（半径＝Ｒ２の場合）では位置Ｕ２（回転軸１０Ｚから高さＨ２となる位置）に照明ＬＴからの反射光Ｕ２Ｋが写り込んでいることを示している。
【００３４】
そして図５に示す画像データＤＧにおいて、符号Ａ１１〜Ａ１７のそれぞれは、予め設定された複数の判定エリアであり、制御手段６０は、各判定エリアにてフィラメントの残量を判定する。なお、隣り合う判定エリアは縁部（図５の例では左右の縁部）が重なるように設定されている。また、符号Ａ２１〜Ａ２７のそれぞれの判定エリアについては、説明を後述する。
そして各判定エリア（この場合、符号Ａ１１〜Ａ１７の判定エリア）は、フィラメントの残量が少なく、ボビン径が第３所定径未満の場合にフィラメントが存在している領域（図５の例では回転軸１０Ｚから半径Ｒ２までの領域）であって、且つ照明ＬＴの反射光（図５の例では、反射光Ｕ２Ｋ）が写り込まない位置に設定されている。なお、図５に示すように、各判定エリア（この場合、符号Ａ１１〜Ａ１７の判定エリア）は、ボビン径が半径Ｒ１の場合、反射光Ｕ１Ｋが写り込む位置であるが、ボビン径が第３所定径未満の場合に画像データＤＧを取得して判定するので、反射光Ｕ１Ｋの影響を受けることは無い。
なお、フィラメントの色彩は黒色で光沢があり、ボビン１０の地色は例えば白色で、フィラメントの色彩に対して識別可能な色彩に設定されている。
そして撮像手段７０として例えばビジョンセンサを用いた場合、制御手段６０は、判定エリア内においてフィラメントの色彩とボビンの地色とで所定の「まだら模様」が検出された場合に、ステップＳ４５にて、フィラメントの残量が所定量以下であると判定する。
例えば制御手段６０は、画像データ中の各判定エリア内の「まだら模様」の白／黒のコントラストを検出し、白がＮ％、黒がＭ％（１００％−Ｎ％）であると判定し、ボビン１０の軸部の全体の白／黒の割合を求めたり、白／黒の割合の平均値を求めたりすることで、所定の「まだら模様」が検出されたか否かを判定する。従って、白／黒の割合を求めることで、フィラメント巻回部におけるフィラメントの残量を知ることができる。
【００３５】
そしてステップＳ５０にて制御手段６０は、ボビンの巻き出しを停止する直前の遅延処理（所定の巻き出し処理に相当）を行い、ステップＳ５５に進む。なお、遅延処理は、ボビンの回転を停止する直前に、例えば、フィラメントを指定した長さ（３［ｍ］、０［ｍ］等）、あるいは指定した回転（３［回転］、０［回転］等）だけ巻き出す処理であり、フィラメントの無駄をより低減する処理である。なおステップＳ５０の遅延処理は、省略してもよい。
そしてステップＳ５５にて制御手段６０は、ボビン回転駆動手段を停止させる制御信号をボビン回転駆動手段に出力して、ボビンの回転（巻き出し）を停止させて処理を終了する。
またステップＳ５０、Ｓ５５は、巻き出し停止ステップに相当する。
【００３６】
以上に説明した処理手順にて、ボビンからフィラメントを巻き出す巻き出し速度を、図３に示すように、ボビン径が小さくなるにつれて段階的に（図３の例では３段階に）遅くしており、より適切な速度で巻き出すことができる。なお図３において横軸はボビン径を示しており、縦軸はフィラメントの巻き出し速度を示している。
またボビンの径が小さくなるにつれてフィラメントの巻き出し速度を段階的に遅くしているので、ボビンの巻き出しを停止するべきタイミングでは適切な速度に減速されており、より安全に停止させることができる。
また本実施の形態にて説明したフィラメントワインディング方法は、撮像手段からの画像データを用いてフィラメントの残量が所定量以下であることを判定するので、フィラメントの残量がゼロとなる直前の判定を、より正確に行うことが可能である。また照明の反射光の影響を受けないように、ボビン径が第３所定径未満の場合、且つ画像データ中において照明の反射光と重ならない判定エリア内でフィラメントの残量を判定することで、誤差を低減してより正確にフィラメントの残量の判定を行うことが可能である。
また撮像手段として、白／黒のコントラストが判定できる程度の比較的安価なビジョンセンサを用いることができるので、フィラメントワインディング装置のコスト上昇分を抑えることができる。
以上に説明した処理手順では、ステップＳ４０にて撮像手段を用いて画像データを取得する処理（撮像ステップ）を、ボビン径が所定径（この場合、第３所定径）未満の場合に行う例を説明したが、撮像手段を用いて画像データを取得するタイミングは、ボビン径が所定径未満の場合に限定されず、（ステップＳ１０のボビン径の算出と同様に）常に画像データを取得するようにしてもよい。つまり、図２に示すステップＳ４０を、ステップＳ１０の直下に配置してもよい。
ただし、上述した処理手順のように、ボビン径が所定径未満の場合に撮像して画像データを取得するほうが、常に撮像して画像データを取得するよりも、無駄な撮像が無く、処理負荷が軽減されるので、より好ましい。
【００３７】
以上に説明した処理手順では、ボビン径が所定径（第３所定径）未満の場合に照明の反射光が写り込まない判定エリア（図５中の符号Ａ１１〜Ａ１７）を予め設定しておき、ボビン径が所定径未満の場合にその判定エリアを用いてフィラメントの残量を判定したが、ステップＳ４５の処理を、以下のように変更してもよい。
まず、複数の判定エリアを設定し、各判定エリアを少なくとも２つのグループに分けておく。なお各グループは、ボビンの周囲に設けられている照明の反射光が写り込むときのボビンの径がそれぞれ異なるように分けられている。
例えば図５の例は、各判定エリアを、符号Ａ１１〜Ａ１７の第１グループと、符号Ａ２１〜Ａ２７の第２グループに分けた例を示している。例えば、図５において、第１グループの判定エリア（符号Ａ１１〜Ａ１７）では反射光Ｕ１Ｋが写り込むときのボビン径はＲ１であり、第２グループの判定エリア（符号Ａ２１〜Ａ２７）では反射光Ｕ２Ｋが写り込むときのボビン径はＲ２である。
そして図２に示すステップＳ４５にて、ボビン径が第３所定径未満の場合において第２グループの判定エリア（符号Ａ２１〜Ａ２７）には、図５に示すように反射光Ｕ２Ｋが写り込んでいるはずであるので、制御手段は、まず第２グループの判定エリア（符号Ａ２１〜Ａ２７）に反射光Ｕ２Ｋが写り込んでいるか否かを判定する。白／黒のコントラストの割合を判定することで、制御手段は、反射光Ｕ２Ｋが写り込んでいるか否かを判定することができる。
そして制御手段は、第２グループの判定エリアに反射光Ｕ２Ｋが写り込んでいないと判定した場合は、ステップＳ４０に戻る。
また制御手段は、第２グループの判定エリアに反射光Ｕ２Ｋが写り込んでいると判定した場合は、第１グループの判定エリア（符号Ａ１１〜Ａ１７）には反射光Ｕ１Ｋが写り込んでいないことが明らかであるので、第１グループの判定エリア（符号Ａ１１〜Ａ１７）を用いて、フィラメントの残量が所定量以下であるか否かを判定する。
そして制御手段は、第１グループの判定エリア（そのボビン径では反射光が写り込まないはずのグループの判定エリア）を用いて判定した結果、フィラメントの残量が所定量以下でないと判定した場合はステップＳ４０に戻り、フィラメントの残量が所定量以下であると判定した場合はステップＳ５０に進む。
これにより、反射光によるフィラメントの残量の誤判定を、より確実に回避することができる。
なお、巻き出し速度を段階的に遅くするのでなく、徐々に遅くすることも可能であり、その例を以下にて説明する。
【００３８】
●［巻き出し速度を段階的でなく徐々に遅くする処理手順の例（図６、図７）］
次に図６に示すフローチャートを用いて、巻き出し速度を段階的に遅くするのではなく、徐々に遅くする処理手順の例について説明する。
なお図６に示すフローチャートは、図２に示すフローチャートにおけるステップＳ２０、Ｓ２５、Ｓ３０Ａ〜Ｓ３０Ｃの処理を、ステップＳ７０、Ｓ７５、Ｓ８０Ａ、Ｓ８０Ｂに変更している点が異なり、他のステップについては同じである。
以下、図２に示すフローチャートとの相違点について主に説明する。
ステップＳ１０の処理は、図２のステップＳ１０と同じであるので説明を省略する。
またステップＳ１５にて制御手段６０は、算出したボビン径が第３所定径未満であるか否かを判定し、ボビン径が第３所定径未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ４０に進み、ボビン径が第３所定径以上である場合（Ｎｏ）はステップＳ７０に進む。
【００３９】
ステップＳ７０にて制御手段６０は、算出したボビン径が第１所定径未満であるか否かを判定する。ボビン径が第１所定径未満である場合（Ｙｅｓ）はステップＳ７５に進み、ボビン径が第１所定径以上である場合（Ｎｏ）はステップＳ８０Ａに進む。
ステップＳ８０Ａに進んだ場合、制御手段６０は、（巻き出し）速度を、例えば、設定されている最大速度（図７のＶｍａｘ）の１００％に設定して当該巻き出し速度となるようにボビン回転駆動手段に制御信号を出力してステップＳ１０に戻る。
ステップＳ７５に進んだ場合、制御手段６０は、現在のボビン径に基づいて減速係数Ｇを算出する。例えば現在のボビン径が第１所定径の場合ではＧ＝１００％、現在のボビン径が第３ボビン径の場合はＧ＝６０％となるように、Ｇ＝６０［％］＋４０［％］＊［（現在のボビン径−第３所定径）／（第１所定径−第３所定径）］より、減速係数Ｇを求める。
そしてステップＳ８０Ｂにて制御手段６０は、（巻き出し）速度を、設定されている最大速度に減速係数Ｇを乗じた値に設定して当該巻き出し速度となるようにボビン回転駆動手段に制御信号を出力してステップＳ１０に戻る。
これにより、図７に示すように、ボビン径が小さくなるにつれて徐々に速度を遅くすることができる（図７の例ではボビン径が第１所定径から第３所定径までの間で、徐々に速度を遅くさせている）。なお図７において横軸はボビン径を示しており、縦軸はフィラメントの巻き出し速度を示しており、Ｖｍａｘ、Ｖ２、第１所定径、第３所定径は図３と同じ値である。
以上のステップＳ７０、Ｓ７５、Ｓ８０Ａ、Ｓ８０Ｂは、巻き出し速度低下ステップに相当する。
なお、ステップＳ４０、Ｓ４５、Ｓ５０、Ｓ５５の処理は、図２のステップＳ４０、Ｓ４５、Ｓ５０、Ｓ５５の処理と同じであるので説明を省略する。
【００４０】
以上に説明した処理手順にて、ボビンからフィラメントを巻き出す速度を、図７に示すように、ボビン径が小さくなるにつれて（図７の例では第１所定径から第３所定径までの間にて）徐々に遅くしており、より適切な速度で巻き出すことができる。
また、図２または図６のフローチャートを用いて説明したフィラメントワインディング方法を実施するためのフィラメントワインディング装置を、図１に示した構成にて実現することが可能である。
【００４１】
本発明のフィラメントワインディング方法及びフィラメントワインディング装置１の処理、構成、構造、形状等は、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。
また本実施の形態の説明では、巻き出し速度検出手段を計測用ローラ４０に備えた例を説明したが、巻き出し速度検出手段は、他の位置に、他の構成にて実現されていてもよい。
また、以上（≧）、以下（≦）、より大きい（＞）、未満（＜）等は、等号を含んでも含まなくてもよい。
また、本実施の形態の説明に用いた数値は一例であり、この数値に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００４２】
１          フィラメントワインディング装置
１０        ボビン
２０        ボビン回転駆動手段
２３        回転検出手段
３０        ダンサー
３１        ダンサーアーム
３２        ダンサーローラ
３４        揺動角度検出手段
４０        計測用ローラ
４０Ａ      巻き出し速度検出手段
４１〜４５  ガイドローラ
５０        アクティブダンサーローラ
６０        制御手段
６１        入力手段
６２        表示手段
７０        撮像手段
Ａ１１〜Ａ１７、Ａ２１〜Ａ２７    判定エリア
ＬＴ        照明
Ｕ１Ｋ、Ｕ２Ｋ    反射光
【図１】
2015024888.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015024888.tif 000006
【図５】
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【図６】
2015024888.tif 000008
【図７】
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