(57)【要約】【課題】タンク容器に対する帯状の強化繊維の巻き付け状態を改善できる技術を提供する。【解決手段】フィラメントワインディング（ＦＷ）装置１００は、ライナー保持部２０と、繊維供給部３０と、繊維送出部４０と、繊維監視部５０と、を備える。繊維送出部４０は、給糸口部４１の開口部４２を介して、繊維供給部３０から供給される帯状の強化繊維ＲＦをライナー保持部２０に保持されているライナー１０まで送り出す。強化繊維ＲＦは、ライナー保持部２０において中心軸ＣＸを中心に回転しているライナー１０に巻き付けられる。繊維監視部５０は、給糸口部４１と、ライナー１０との間において、強化繊維ＲＦが所定の角度以上に捻れている状態を検出する。【選択図】図１
2015139890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯蔵タンクの製造方法であって、
帯状繊維を繊維供給口から送り出しつつ、前記貯蔵タンクの本体容器であるタンク容器の外表面に巻き付ける繊維巻き付け工程を備え、
前記繊維巻き付け工程は、前記繊維供給口と前記タンク容器との間において、前記帯状繊維が捻れている状態を検出する捻れ検出工程を有する、貯蔵タンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貯蔵タンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
貯蔵タンクとしては、高圧水素を貯蔵する水素タンクなどが知られている。水素タンクには、本体容器であるライナーの表面に、フィラメントワインディング法（以下、単に「ＦＷ法」とも呼ぶ）によって形成される繊維強化樹脂層を有するものがある。繊維強化樹脂層は、熱硬化性樹脂が含浸されている帯状の強化繊維（いわゆるプリプレグ）をライナーに巻き付けて熱硬化性樹脂を熱硬化させることによって形成される（下記特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２５３７８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ＦＷ法において帯状の強化繊維をライナーに巻き付ける際には、ライナー表面に対する強化繊維の密着性が確保されることが望ましく、強化繊維同士が緊密に巻き付けられることが望ましい。特許文献１では、帯状の繊維束の巻き付けの際に、既に巻き付けられている繊維束の位置を検出し、その位置に応じて繊維束の次の巻き付け位置を決定することによって、巻き付けられた繊維束の層に凹凸や空隙が生じてしまうことを抑制している。
【０００５】
このように、ＦＷ法においては、帯状の強化繊維の巻き付け状態を改善することについて絶え間ない改良が続けられている。そのほか、従来のＦＷ法においては、強化繊維の巻き付け制御の高精度化や容易化、低コスト化、強化繊維の巻き付けを実行する装置や設備の小型化、簡易化、省資源化、使い勝手の向上等が望まれていた。なお、こうした課題は、貯蔵タンクの製造技術に限らず、ＦＷ法が用いられる技術に共通する課題である。
【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、貯蔵タンクの製造方法が提供される。この製造方法は、帯状繊維を繊維供給口から送り出しつつ、前記貯蔵タンクの本体容器であるタンク容器の外表面に巻き付ける繊維巻き付け工程を備えて良い。前記繊維巻き付け工程は、前記繊維供給口と前記タンク容器との間において、前記帯状繊維が捻れている状態を検出する捻れ検出工程を有して良い。本願発明の発明者らは研究開発の末、繊維供給口とタンク容器との間において帯状繊維に生じている捻れの状態がタンク容器に対する帯状繊維の巻き付け状態に影響するとの知見を得た。この形態の製造方法によれば、強化繊維が捻れた状態にあることをタンク容器に巻き付けられる前に検出できるため、強化繊維がタンク容器に捻れた状態のまま巻き付けられてしまうことを抑制することができる。従って、タンク容器に対する帯状の強化繊維の巻き付け状態が改善される。
【０００８】
［２］上記形態の製造方法において、捻れ検出工程は、前記帯状繊維が所定の角度以上に捻れている状態を検出する工程であっても良い。この形態の製造方法によれば、強化繊維が所定の角度以上に捻れた状態にあることをタンク容器に巻き付けられる前に検出できる。
【０００９】
［３］上記形態の製造方法は、前記帯状繊維が所定の角度以上に捻れている状態が検出されたときに、前記帯状繊維の捻れが低減されるように、前記繊維供給口を回転させる工程を備えて良い。この形態の製造方法によれば、強化繊維が捻れた状態のままタンク容器に巻き付けられてしまうことが抑制される。
【００１０】
［４］上記形態の製造方法において、前記捻れ検出工程は、前記タンク容器の近傍位置における前記帯状繊維の捻れ角度を表す値を検出する工程を含んで良い。この形態の製造方法によれば、強化繊維の捻れ状態を適切に検出することができる。
【００１１】
［５］上記形態の製造方法は、前記タンク容器の近傍位置における前記帯状繊維の捻れ角度を表す値に応じて、前記繊維供給口を回転させる工程を備えて良い。この形態の製造方法によれば、強化繊維が捻れた状態のままタンク容器に巻き付けられてしまうことが適切に抑制される。
【００１２】
上述した本発明の各形態の有する複数の構成要素はすべてが必須のものではなく、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、適宜、前記複数の構成要素の一部の構成要素について、その変更、削除、新たな他の構成要素との差し替え、限定内容の一部削除を行うことが可能である。また、上述の課題の一部又は全部を解決するため、あるいは、本明細書に記載された効果の一部又は全部を達成するために、上述した本発明の一形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部を上述した本発明の他の形態に含まれる技術的特徴の一部又は全部と組み合わせて、本発明の独立した一形態とすることも可能である。
【００１３】
本発明は、貯蔵タンクの製造方法以外の種々の形態で実現することも可能である。例えば、強化繊維の巻き付け方法や、その巻き付け方法を実行するフィラメントワインディング装置（ＦＷ装置）、そのＦＷ装置を備える貯蔵タンクの製造装置、それらの装置の制御方法、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】
【００１４】
【図１】ＦＷ装置の構成を示す概略図。
【図２】給糸口部の回転動作を説明するための概略図。
【図３】強化繊維の捻れを説明するための説明図。
【図４】強化繊維の巻付工程の概略フローを示す説明図。
【図５】繊維監視部の撮像素子によって取得される撮像画像と強化繊維との対応を示す概略図。
【図６】撮像画像中の強化繊維の像の幅に基づく捻れ角θｔの取得方法を示す説明図。
【図７】捻れ角検出部による強化繊維の捻れ方向の特定方法を説明するための説明図。
【図８】第２実施形態としてのＦＷ装置が備える繊維監視部の構成を説明するための模式図。
【図９】強化繊維に捻れが生じているときに各反射率測定部が出力する反射率の計測結果の一例を示す説明図。
【図１０】第３実施形態としてのＦＷ装置が備える繊維監視部の構成を説明するための模式図。
【図１１】強化繊維に捻れが生じているときに各透過率測定部が出力する透過率の計測結果の一例を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
A．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施形態としての貯蔵タンクの製造方法を実現するＦＷ装置１００の構成を示す概略図である。ＦＷ装置１００は高圧水素などを貯蔵する貯蔵タンクの製造工程において、貯蔵タンクの本体容器であるライナー１０に帯状の強化繊維ＲＦを、いわゆるヘリカル巻きやフープ巻きによって巻き付ける。図１は、強化繊維ＲＦがヘリカル巻きによってライナー１０に巻き付けられているときの様子を模式的に示している。
【００１６】
ライナー１０は金属または樹脂によって形成された中空容体である。ライナー１０は、略円筒状のシリンダー部１１と、シリンダー部１１の両端に設けられた略半球状のドーム部１２と、を有する。各ドーム部１２の頂部には、バルブなどを接続するための口金部１３が取り付けられている。強化繊維ＲＦは、カーボン繊維などの強化繊維が帯状に束ねられた帯状繊維である。強化繊維ＲＦの全体には熱硬化性樹脂が含浸されている。ＦＷ装置１００においてライナー１０の表面に形成された強化繊維ＲＦの巻層は、熱硬化処理において熱硬化性樹脂を熱硬化させることによって、ライナー１０の表面を被覆する繊維強化樹脂層となる。
【００１７】
ＦＷ装置１００は、制御部１０１と、ライナー保持部２０と、繊維供給部３０と、繊維送出部４０と、繊維監視部５０と、を備える。制御部１０１は、中央処理装置と、主記憶装置と、を備えるマイクロコンピューターによって構成され、中央処理装置が主記憶装置に種々のプログラムを読み込み実行することによって、種々の機能を実現する。制御部１０１は、以下に説明する各構成部２０〜５０の制御を実行する。特に、本実施形態のＦＷ装置１００では、制御部１０１は、強化繊維ＲＦの巻き付け工程において搬送中の強化繊維ＲＦにおける捻れ角を検出する捻れ角検出部１０２として機能する（詳細は後述）。
【００１８】
ライナー保持部２０は、制御部１０１の指令に応じて、ライナー１０を所定の回転速度で回転させて、ライナー１０の表面に強化繊維ＲＦを巻き付かせる。ライナー保持部２０は、２つの接続部２１と、駆動モーター２２と、を備える。接続部２１は、２つの口金部１３の開口部に接続される取付軸２１ｓを有し、ライナー１０を、中心軸ＣＸを中心に回転可能な状態で水平に保持する。駆動モーター２２は、ライナー１０を回転させるための回転駆動力を発生し、接続部２１に伝達する。
【００１９】
繊維供給部３０は、強化繊維ＲＦが巻き付けられたリール（図示は省略）を有し、当該リールから強化繊維ＲＦを繰り出して繊維送出部４０へと供給する。繊維送出部４０は、給糸口部４１と、移動軸４３と、水平移動駆動部４４と、回転駆動部４５と、を備える。給糸口部４１は、略長方形状に開口している貫通孔として設けられた開口部４２を有し、開口部４２を介して繊維供給部３０から繰り出されてきた強化繊維ＲＦをライナー保持部２０へと送りだす繊維供給部として機能する。開口部４２は、繊維供給口に相当する。
【００２０】
強化繊維ＲＦは、給糸口部４１の開口部４２の下側の長辺に沿って送り出される。ここで、開口部４２の下側の長辺には、面圧検出部４６が設けられている。面圧検出部４６は、例えば、開口部４２の下側の長辺に沿って配列された複数個の荷重センサーによって構成される。面圧検出部４６は、強化繊維ＲＦから受ける面圧を強化繊維ＲＦの幅方向における位置ごとに検出し、その検出結果を制御部１０１に出力する。面圧検出部４２ｓによって面圧を検出する理由については後述する。
【００２１】
給糸口部４１は、水平に取り付けられている移動軸４３上において摺動可能に取り付けられている。給糸口部４１は、水平移動駆動部４４から伝達される駆動力によって、ライナー保持部２０に保持されているライナー１０に対して相対的に水平方向に変位する。水平移動駆動部４４は、例えば、モーターによって構成される。
【００２２】
制御部１０１は、水平移動駆動部４４を制御して給糸口部４１を水平方向に変位させ、ライナー１０に対する強化繊維ＲＦの巻き付け角度や巻き付け位置を制御する。なお、給糸口部４１は、その水平移動距離を短くしつつ強化繊維ＲＦの巻き付け角度や巻き付け位置の制御性を確保するために、ライナー保持部１０から十分に離間された位置に設けられていることが望ましい。
【００２３】
給糸口部４１は、回転駆動部４５から伝達される回転駆動力によって開口部４２を中心に回転可能に構成されている。回転駆動部４５は例えばモーターによって構成される。制御部１０１は、回転駆動部４５を制御して、開口部４２の回転角度を制御し、開口部４２から送り出されるときの強化繊維ＲＦの幅方向の角度を制御する。
【００２４】
図２は、給糸口部４１の回転動作を説明するための概略図である。図２の（ａ）欄には給糸口部４１の開口部４２が水平になっている基準状態が示されており、（ｂ）欄には給糸口部４１の回転によって開口部４２が基準状態から傾斜している状態が示されている。図２では、便宜上、強化繊維ＲＦが破線で図示され、繊維監視部５０の図示が省略されている。また、図２には移動軸４３の中心軸ＨＸが水平方向を示す基準として一点鎖線によって図示されている。
【００２５】
上述したように、給糸口部４１は、開口部４２を中心として回転する。これによって、開口部４２の長辺の角度が水平方向に対して変動し、開口部４２から送り出されるときの強化繊維ＲＦの幅方向の角度が水平方向に対して変動する。以後、本明細書では、水平方向に対する開口部４２の長辺の角度の変位量を「給糸口角度α」と呼ぶ。
【００２６】
給糸口角度αは、開口部４２の長辺が水平である基準状態のときには０°である（図２の（ａ）欄）。給糸口角度αは、強化繊維ＲＦの下流側から開口部４２を見たときに、左回りの方向がプラス側であり、右回りの方向がマイナス側である。ＦＷ装置１００では、給糸口部４１の給糸口角度αの制御によって強化繊維ＲＦがライナー１０に捻れた状態で巻き付けられることが抑制される（詳細は後述）。
【００２７】
繊維監視部５０（図１）は、給糸口部４１とライナー保持部２０との間において強化繊維ＲＦが送り出される状態を定点監視し、強化繊維ＲＦの捻れた状態を検出する捻れ検出部として機能する。本実施形態の繊維監視部５０は、撮像部５１と、支持アーム部５２と、照明部５３と、を備える。撮像部５１は、ＣＣＤイメージセンサーなどの個体撮像素子を有するカメラによって構成される。撮像部５１は、ライナー１０と給糸口部４１との間の中間位置ＰＢにおいて強化繊維ＲＦを所定のタイミングで周期的に撮像し、その撮像データを制御部１０１に送信する。以下では、前記の中間位置ＰＢを「撮影位置ＰＢ」とも呼ぶ。
【００２８】
撮像部５１は支持アーム部５２によって保持されており、支持アーム部５２は給糸口部４１に連結されている。これによって、給糸口角度αの変動に応じて捻れ検出部５１の撮影方向がリニアに変動する。照明部５３は、撮像部５１と一体的に支持アーム部５２に取り付けられており、撮像部５１の撮像対象領域を照射する。
【００２９】
図３は、強化繊維ＲＦの捻れを説明するための説明図である。図３の（ａ）〜（ｃ）欄にはそれぞれ、幅方向に平行な切断面における強化繊維ＲＦの概略断面が図示されている。図３の（ａ）欄には、給糸口部４１の近傍位置ＰＡ（図１）における強化繊維ＲＦが示されており、図３の（ｂ），（ｃ）欄にはそれぞれ、ライナー１０の近傍位置ＰＣにおける強化繊維ＲＦのねじれの態様が例示されている。図３の（ａ）〜（ｃ）欄には、給糸口部４１における開口部４２の長辺に平行な第１の仮想直線Ｌａを強化繊維ＲＦに重ねて図示してある。
【００３０】
ここで、本明細書においては、強化繊維ＲＦの幅方向に平行な断面において、強化繊維ＲＦに、第１の仮想直線Ｌａに対して角度を有するように傾斜している面が少なくとも一部に生じている状態が、強化繊維ＲＦに捻れが生じている状態である。以下では、強化繊維ＲＦの幅方向に平行な断面において、第１の仮想直線Ｌａと、第１の仮想直線Ｌａに対して傾斜している強化繊維ＲＦの面と、の間の角度を「強化繊維ＲＦの捻れ角θｔ」と呼ぶ。強化繊維ＲＦの捻れ角θｔは、ライナー１０近傍の位置ＰＣにおいて強化繊維ＲＦの捻れが生じている部位の給糸口角度αに対する角度のずれ量に相当する。以下の説明では、捻れ角θｔのプラス側は、強化繊維ＲＦを下流側から上流側に見たときの左回りの方向であり、マイナス側は右回りの方向であるとする。
【００３１】
上述したように、給糸口部４１の開口部４２からは、開口部４２の長辺に沿って強化繊維ＲＦが送り出される。そのため、給糸口部４１の近傍位置ＰＡにおいては、強化繊維ＲＦの幅方向は開口部４２の長辺に対してほぼ平行となり、捻れ角θｔはほぼ０°である（図３の（ａ）欄）。これに対して、ライナー１０の近傍位置ＰＣにおいては、強化繊維ＲＦの幅方向が巻き付けられるライナー１０の表面に沿って捻れて、捻れ角θｔが生じる場合がある（図３の（ｂ）欄）。また、ライナー１０の表面は曲面によって構成されているため、強化繊維ＲＦは巻き付け位置におけるライナー１０の表面の曲率によっては、幅方向の途中において曲がって捻れ角θｔが生じる場合もある（図３の（ｃ）欄）。以下では、図３の（ｂ）欄に示されたような強化繊維ＲＦの捻れ方を「第１の捻れ態様」と呼び、図３の（ｃ）欄に示されたような強化繊維ＲＦの捻れ方を「第２の捻れ態様」と呼ぶ。
【００３２】
このようなライナー１０の近傍位置ＰＣにおける強化繊維ＲＦの捻れは、強化繊維ＲＦがライナー１０のシリンダー部１１とドーム部１２とを跨いで巻き付けられるヘリカル巻きを行うときに特に生じやすい。なお、本明細書において「ヘリカル巻き」と呼ぶときは、シリンダー部１１を挟んで２つのドーム部１２に渡って巻き付けられる高角度ヘリカル巻きと、１つのドーム部とシリンダー部１１とに渡って巻き付けられる低角度ヘリカル巻きと、を含む。
【００３３】
本発明の発明者は、研究開発の末、ライナー１０の近傍位置ＰＣにおける強化繊維ＲＦの捻れの状態がライナー１０に対する強化繊維ＲＦの巻き付け状態に影響するとの知見を得た。また、本発明の発明者は、ライナー１０の近傍位置ＰＣにおける強化繊維ＲＦの捻れの状態は、ライナー１０の近傍位置ＰＣよりも上流側の撮影位置ＰＢにおいて検出できるとの知見を得た。そこで、本実施形態のＦＷ装置１００は、以下に説明する強化繊維ＲＦの巻付工程によって、ライナー１０に対するヘリカル巻きを実行する際に、強化繊維ＲＦの捻れ角θｔの絶対値が所定の値以上に著しく大きくなってしまうことを抑制する。
【００３４】
図４は、ＦＷ装置１００において制御部１０１が実行する強化繊維ＲＦの巻付工程の概略フローを示す説明図である。制御部１０１は、ライナー１０を所定の速度で回転させつつ、給糸口部４１を、予め設定されているライナー１０に対する強化繊維ＲＦの巻き付け位置や巻き付け角度に応じて移動軸４３上において水平移動させる（工程１）。制御部１０１の捻れ角検出部１０２は所定のタイミングで繊維監視部５０の撮像部５１に強化繊維ＲＦを撮像させ、その撮像画像に基づいて強化繊維ＲＦの捻れ角θｔを検出する（工程２）。以下では、工程２における捻れ角検出部１０２による強化繊維ＲＦの捻れ角θｔの検出工程の詳細を図５〜図７を用いて説明する。
【００３５】
図５は、繊維監視部５０の撮像素子５１によって取得される撮像画像ＩＭと強化繊維ＲＦとの対応を示す概略図である。図５の（ａ）欄と（ｂ）欄とはそれぞれ、撮像画像ＩＭの一例と、その撮像画像ＩＭが取得されたときの撮影位置ＰＢ（図１）における強化繊維ＲＦの概略断面の一例と、の対応を示している。図５の（ａ）欄は、強化繊維ＲＦが第１の捻れ態様（図３の（ｂ）欄）で捻れたときを示しており、図５の（ｂ）欄は、強化繊維ＲＦが第２の捻れ態様（図３の（ｃ）欄）で捻れたときを示している。図５の（ａ）欄と（ｂ）欄とにはそれぞれ、強化繊維ＲＦに捻れが生じていないときの状態が破線で図示されている。
【００３６】
上述したように、繊維監視部５０の撮像素子５１は、給糸口部４１の回転に合わせて撮影方向が変動する。そのため、強化繊維ＲＦに捻れが生じておらず、撮影位置ＰＢと給糸口部４１の近傍位置ＰＡとで強化繊維ＲＦの幅方向が一致する場合には、撮影画像ＩＭに写り込む強化繊維ＲＦの幅ＷＤは最大となる。強化繊維ＲＦに第１または第２の捻れ態様の捻れが生じると、撮影画像ＩＭ中における強化繊維ＲＦの像の幅ＷＤは、その捻れの度合いに応じて小さくなる。そこで、捻れ角検出部１０２は、撮像画像ＩＭから強化繊維ＲＦの像の幅ＷＤを撮影位置ＰＢにおける強化繊維ＲＦの捻れの度合いを示す値として取得する。
【００３７】
ここで、強化繊維ＲＦに第２の捻れ態様の捻れが生じている場合には、撮影画像ＩＭ中における強化繊維ＲＦの幅方向の端部位置が、第１の捻れ態様のときとは異なる。従って、撮影画像ＩＭに基づいて強化繊維ＲＦに生じている捻れが第１と第２の捻れ態様のいずれであるかを特定することができる。そこで、捻れ角検出部１０２は、撮影画像ＩＭにおける強化繊維ＲＦの幅方向における端部の位置に基づいて、強化繊維ＲＦに生じている捻れが第１と第２の捻れ態様のいずれであるかを特定する。
【００３８】
図６は、撮像画像ＩＭ中の強化繊維ＲＦの像の幅ＷＤに基づく捻れ角θｔの取得方法を示す説明図である。図６には、以下に説明するマップの一例を示すグラフが図示されている。捻れ角検出部１０２は、予め準備されている強化繊維ＲＦの像の幅ＷＤと撮影位置ＰＢにおける強化繊維ＲＦの捻れ角θｔとの対応関係を示すマップＭＰを読み込む。
【００３９】
ライナー１０の近傍位置ＰＣにおいて強化繊維ＲＦの捻れが生じている場合には、撮影位置ＰＢにおいても、ライナー１０の近傍位置ＰＣにおける捻れ角θｔに応じた捻れが生じる。すなわち、取得撮影位置ＣＢにおける捻れの度合いを示す幅ＷＤと、ライナー１０の近傍位置ＰＣにおける捻れ角θｔの絶対値との間には相関関係があり、マップＭＰには、その相関関係が設定されている。
【００４０】
捻れ角検出部１０２は、当該マップＭＰと、取得撮影位置ＣＢにおける捻れの度合いを示す幅ＷＤと、に基づいてライナー１０の近傍位置ＰＣにおける強化繊維ＲＦの捻れ角θｔを取得する。なお、マップＭＰは、第１と第２の捻れ態様のそれぞれに対応するものが予め準備されており、捻れ角検出部１０２は、撮影画像ＩＭに基づいて特定された捻れ態様に対応するマップＭＰを読み込んで用いる。
【００４１】
図７は、捻れ角検出部１０２による強化繊維ＲＦの捻れ方向の特定方法を説明するための説明図である。図７には、捻れ角検出部１０２の検出結果を示す棒グラフの一例と、その検出結果が得られたときのライナー１０の近傍位置ＰＣにおける強化繊維ＲＦの状態とが示されている。
【００４２】
上述したように、給糸口部４１の開口部４２には、強化繊維ＲＦが送り出されるときに強化繊維ＲＦから受ける面圧を検出できる面圧検出部４６が設けられている（図１，図２）。ライナー１０の近傍位置ＰＣにおいて強化繊維ＲＦに捻れが生じている場合には、面圧検出部４６が受ける面圧の大きさは強化繊維ＲＦに生じている捻れの方向に応じて、強化繊維ＲＦの幅方向に偏りが生じる。具体的には、捻れ角θｔがマイナスであるときには、面圧検出部４６が受ける面圧は、給糸口部４１を強化繊維ＲＦの下流側からみたときに、左側が小さく、右側が大きくなる。逆に、捻れ角θｔがプラスであるときには、面圧検出部４６が受ける面圧は、左側が大きく、右側が小さくなる。
【００４３】
工程３（図４）では、制御部１０１は工程２で検出した捻れ角θｔの絶対値が、所定の許容範囲から外れているか否かを判定する。捻れ角θｔの絶対値が所定の閾値より小さい場合には、制御部１０１は給糸口部４１の回転角度を維持したまま強化繊維ＲＦの巻き付けを継続する。捻れ角θｔの絶対値が所定の閾値以上である場合には、制御部１０１は、給糸口部４１の回転角度を以下のように制御する（工程４）。
【００４４】
工程４では、制御部１０１は、工程２において検出された捻れ角θｔを、給糸口部４１の回転角度の位相のずれ量Δαとする（Δα＝θｔ）。制御部１０１は、現在の給糸口角度αにずれ量Δαを加算した値を給糸口部４１の目標回転角度αｔとして設定し（αｔ＝α＋Δα）、給糸口角度αが目標回転角度αｔと一致するように、給糸口部４１を回転させる。これによって、捻れ角θｔが低減され、強化繊維ＲＦが捻れた状態のままライナー１０に巻き付けられてしまうことが抑制される。制御部１０１は、以上の工程１〜４を、ヘリカル巻きによる強化繊維ＲＦの巻き付けが終了するまで繰り返す（工程５）。
【００４５】
以上のように、本実施形態のＦＷ装置１００によれば、繊維監視部５０によって強化繊維ＲＦの著しい捻れが検出された場合には、その捻れの状態が解消されるように、給糸口部４１の回転角度が制御される。従って、ライナー１０に捻れた状態のまま強化繊維ＲＦが巻き付けられてしまうことが抑制され、ライナー１０に巻き付けられる強化繊維ＲＦの密着性や緊密性が確保される。
【００４６】
B．第２実施形態：
図８は、本発明の第２実施形態としてのＦＷ装置１００Ａが備える繊維監視部５０Ａの構成を説明するための模式図である。図８には、第２実施形態の繊維監視部５０Ａが備える２つの反射率測定部５１Ａａ，５１Ａｂと、繊維監視部５０Ａの定点監視位置において捻れている状態の強化繊維ＲＦの一部と、が模式的に図示されている。
【００４７】
第２実施形態のＦＷ装置１００Ａは、繊維監視部５０Ａが撮像素子５１に代えて第１と第２の反射率測定部５１Ａａ，５１Ａｂを有している点以外は、第１実施形態のＦＷ装置１００（図１）とほぼ同じ構成を有している。なお、第２実施形態の繊維監視部５０Ａは、特に、強化繊維ＲＦの円滑な巻き付けが阻害される可能性が高い第２の捻れ態様の強化繊維ＲＦの捻れ（図３の（ｃ）欄）の発生を検出する。
【００４８】
繊維監視部５０Ａが備える第１と第２の反射率測定部５１Ａａ，５１Ａｂはそれぞれ、１組の発光素子５４と受光素子５５とを備えている。第１と第２の反射率測定部５１Ａａ，５１Ａｂは、強化繊維ＲＦの幅方向における端部にそれぞれ配置されている。各反射率測定部５１Ａａ，５１Ａｂにおいて、発光素子５４は強化繊維ＲＦの表面に向かって検査光を照射し、受光素子５５はその反射光を受光する。各反射率測定部５１Ａａ，５１Ａｂはそれぞれ、発光素子５４の発光量に対する受光素子５５の受光量の割合である反射率を制御部１０１に出力する。
【００４９】
図９は、強化繊維ＲＦに捻れが生じているときに各反射率測定部５１Ａａ，５１Ａｂが出力する反射率の計測結果の一例を棒グラフによって示す説明図である。図８に図示されているように、強化繊維ＲＦに捻れが生じている場合には、その捻れが生じている端部において、発光素子５４が出力する検査光の反射方向が受光素子５５の受光方向からずれてしまう。そのため、図９に示されているように、捻れが生じている端部側の反射率が低下する。
【００５０】
第２実施形態のＦＷ装置１００Ａでは、第１と第２の反射率測定部５１Ａａ，５１Ａｂのうちのいずれか一方が出力する反射率が所定の閾値ＲＬより低下したときに、他方が出力している反射率に対する低下量に応じた角度で給糸口部４１を回転させる。これによって、強化繊維ＲＦにおける捻れ状態が緩和され、ライナー１０に捻れた状態のまま強化繊維ＲＦが巻き付けられてしまうことが抑制される。
【００５１】
C．第３実施形態：
図１０は、本発明の第３実施形態としてのＦＷ装置１００Ｂが備える繊維監視部５０Ｂの構成を説明するための模式図である。図１０には、第３実施形態の繊維監視部５０Ｂが備える２つの透過率測定部５１Ｂａ，５１Ｂｂと、繊維監視部５０Ｂの定点監視位置において捻れている状態の強化繊維ＲＦの一部と、が模式的に図示されている。第３実施形態のＦＷ装置１００Ｂの構成は、繊維監視部５０Ｂが２つの透過率測定部５１Ｂａ，５１Ｂｂを有している点以外は、第２実施形態のＦＷ装置１００Ａとほぼ同じである。
【００５２】
第１と第２の透過率測定部５１Ｂａ，５１Ｂｂはそれぞれ、１組の発光素子５４と受光素子５５とを備えている。各透過率測定部５１Ｂａ，５１Ｂｂの発光素子５４と受光素子５５とは、強化繊維ＲＦの幅方向の各端部において、強化繊維ＲＦを挟んで対向し合うように配置されている。各反射率測定部５１Ｂａ，５１Ｂｂにおいて、発光素子５４は強化繊維ＲＦに向かって検査光を照射し、受光素子５５は強化繊維ＲＦの端部の横を通過して漏れてくる光を受光する。各反射率測定部５１Ｂａ，５１Ｂｂはそれぞれ、発光素子５４の発光量に対する受光素子５５の受光量の割合を透過率として制御部１０１に出力する。
【００５３】
図１１は、強化繊維ＲＦに捻れが生じているときに各透過率測定部５１Ｂａ，５１Ｂｂが出力する透過率の計測結果の一例を棒グラフによって示す説明図である。図１０に図示されているように、強化繊維ＲＦに捻れが生じている場合には、強化繊維ＲＦに捻れが生じてめくれている一方の端部側において、受光素子５５が受光する受光量が増大する。そのため、図１１に示されているように、強化繊維ＲＦの面の角度が給糸口角度αからずれている端部側の透過率が増加する。
【００５４】
第３実施形態のＦＷ装置１００Ｂでは、第１と第２の透過率測定部５１Ｂａ，５１Ｂｂのうちのいずれか一方が出力する透過率が所定の閾値ＴＬより増加したときに、他方が出力している透過率に対する増加量に応じた角度で給糸口部４１を回転させる。これによって、強化繊維ＲＦにおける捻れ状態が緩和され、ライナー１０に捻れた状態のまま強化繊維ＲＦが巻き付けられてしまうことが抑制される。
【００５５】
D．変形例：
D1．変形例１：
上記各実施形態のＦＷ装置１００，１００Ａ，１００Ｂでは、制御部１０１は、強化繊維ＲＦの捻れ角θｔを表す値を検出し、給糸口部４１を強化繊維ＲＦの捻れ角θｔに応じて回転させている。これに対して、制御部１０１は、強化繊維ＲＦの捻れ角θｔを表す値を検出することなく、強化繊維ＲＦの捻れの発生を検出したときに、その捻れ方向に所定の角度だけ給糸口部４１を回転させるだけでも良い。
【００５６】
D2．変形例２：
上記各実施形態のＦＷ装置１００，１００Ａ，１００Ｂでは、制御部１０１は、強化繊維ＲＦの捻れ角θｔに応じて給糸口部４１を回転させている。これに対して、制御部１０１は、強化繊維ＲＦの捻れの発生を検出したときに強化繊維ＲＦの捻れ角θｔに応じて給糸口部４１を回転させなくても良い。制御部１０１は、強化繊維ＲＦの捻れの発生を検出したときに捻れの発生を報知・警告しても良い。
【００５７】
D3．変形例３：
上記第１実施形態のＦＷ装置１００では、制御部１０１は、強化繊維ＲＦの捻れについて第１と第２の捻れ態様（図３の（ｂ）欄，（ｃ）欄）を区別して、捻れ角θｔを表す値を検出している。これに対して、制御部１０１は、第１と第２の捻れ態様を区別することなく、捻れ角θｔを表す値を検出しても良い。
【００５８】
D4．変形例４：
上記第１実施形態のＦＷ装置１００では、制御部１０１は、面圧検出部４６の検出結果に基づいて強化繊維ＲＦの捻れ方向を特定している。これに対して、制御部１０１は、撮影画像ＩＭに写っている強化繊維ＲＦの像に基づいて、強化繊維ＲＦの捻れ方向を特定しても良い。例えば、制御部１０１は、撮影画像ＩＭ中の強化繊維ＲＦの陰影の態様から強化繊維ＲＦの捻れ方向を特定しても良い。
【００５９】
D5．変形例５：
上記各実施形態のＦＷ装置１００，１００Ａ，１００Ｂでは、強化繊維ＲＦの捻れ状態が、撮像素子５１の撮像画像ＩＭや、反射率測定部５１Ａａ，５１Ａｂの計測結果、透過率測定部５１Ｂａ，５１Ｂｂの計測結果に基づいて検出されている。これに対して、強化繊維ＲＦの捻れ状態は、他の手段によって検出されても良い。例えば、強化繊維ＲＦの捻れ状態は、強化繊維ＲＦの幅方向における各端部に配置された距離センサーによって、距離センサーに対する強化繊維ＲＦの端部位置の距離の変化に基づいて検出されても良い。
【００６０】
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、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又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】
【００６１】
１０…ライナー
１１…シリンダー部
１２…ドーム部
２０…ライナー保持部
２１…接続部
２１ｓ…取付軸
２２…駆動モーター
３０…繊維供給部
４０…繊維送出部
４１…給糸口部
４２…開口部
４３…移動軸
４４…水平移動駆動部
４５…回転駆動部
５０，５０Ａ，５０Ｂ…繊維監視部
５１…撮像素子
５１Ａａ，５１Ａｂ…反射率測定部
５１Ｂａ，５１Ｂｂ…透過率測定部
５２…支持アーム部
５３…照明部
１００，１００Ａ，１００Ｂ…ＦＷ装置
１０１…制御部
１０２…捻れ角検出部
ＲＦ…強化繊維
【図１】
2015139890.tif 000003
【図２】
2015139890.tif 000004
【図３】
2015139890.tif 000005
【図４】
2015139890.tif 000006
【図５】
2015139890.tif 000007
【図６】
2015139890.tif 000008
【図７】
2015139890.tif 000009
【図８】
2015139890.tif 000010
【図９】
2015139890.tif 000011
【図１０】
2015139890.tif 000012
【図１１】
2015139890.tif 000013