(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッド部から繰り出される繊維束をマンドレルに巻き付ける巻付け装置と、巻付け前のマンドレルを巻付け位置に設置する設置装置と、巻付け後のマンドレルを前記巻付け位置から排出する排出装置と、前記繊維束を保持して、前記巻付け後のマンドレルから前記巻付け前のマンドレルに受け渡す受渡装置と、前記繊維束を切断する切断装置とを備え、
前記受渡装置は、巻付け後のマンドレルから巻付け前のマンドレルに繊維束を受け渡す受渡リングを含むものからなり、巻付け後のマンドレルの軸方向端部に当接する先の受渡リングと、次に巻付け位置に設置される巻付け前のマンドレルのための後の受渡リングとを連結手段を介して軸方向に連結し、後の受渡リングに繊維束を巻付けた後、先の受渡リングと後の受渡リングとの間で、繊維束を切断し、巻付け後のマンドレルを排出するようにしたことを特徴とするフィラメントワインディング自動化システム。
【請求項２】
前記受渡装置は、前記受渡リングを巻付け位置に設置されたマンドレルの軸心に整合す第１の位置と、前記第１の位置から径方向に退去する第２の位置に移動するための受渡リング移動手段を備えたものからな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自動化システム。
【請求項３】
前記受渡リングは、前記マンドレルの軸方向両端から軸方向外方に向けてのびるスピンドルに対して摺動可能に挿通する挿通孔を有しており、前記挿通孔とスピンドルとの間に周方向の回転を規制されている回転規制手段を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のフィラメントワインディング自動化システム。
【請求項４】
前記先の受渡リングと後の受渡リングとを軸方向に連結する連結手段が、一方の受渡リングの軸方向側面に設けた磁石部材と、他方の受渡リングの軸方向側面に設けた磁性体部材とからなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のフィラメントワインディング自動化システム。
【請求項５】
前記先の受渡リングと後の受渡リングとを軸方向に連結する連結手段が、一方の受渡リングの軸方向側面に設けたフック爪と、他方の受渡リングの軸方向側面に設けたフック溝とからなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のフィラメントワインディング自動化システム。
【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法による製造ラインを自動化したフィラメントワインディング自動化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フィラメントワインディング装置は、フィラメントワインディング法によって、圧力タンク等の中空容器やパイプ等を製造する装置である（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。このフィラメントワインディング法は、繊維束をマンドレル（ライナ）に巻き付けて製造物（圧力タンク等）を製造する。繊維束は、例えば、ガラス繊維等の繊維材料と合成樹脂とを用いた繊維材料からなる。
【０００３】
フィラメントワインディング装置は、ヘッド部から繰り出される繊維束をマンドレルに巻き付ける。ヘッド部は、フープ巻で巻き付けるフープ巻ヘッドや、ヘリカル巻で巻き付けるヘリカル巻ヘッドからなる。フープ巻は、マンドレルの軸方向に対して略直角に繊維束を巻き付ける（図５（ａ）参照）。ヘリカル巻は、マンドレルの軸方向に対して所定の角度で繊維束を巻き付ける（図５（ｂ）・（ｃ）参照）。
【０００４】
フィラメントワインディング装置は、巻付け位置に設置されたマンドレルに対して、繊維束を巻き付ける。そのため、マンドレルを巻付け位置に設置して巻付け開始し、巻付け完了後に、マンドレルを巻付け位置から排出する。このマンドレルを設置及び排出する工程は、作業者が手作業で行う。さらに、作業者は、巻付け開始時に、繊維束の始端をマンドレルに固定し、巻付け終了時に、繊維束をマンドレルから切断する。
【０００５】
このように、巻付け開始及び終了の際に、作業者は、種々の作業を行う必要がある。作業者による作業時間や作業数が多くなると、全体的な生産効率が低下し、コストアップの原因となる問題がある。
【特許文献１】特願２００７−３４７２３号
【特許文献２】特開平１０−１１９１３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、上記した問題点に鑑みて、生産効率の向上及び低コスト化を可能とするフィラメントワインディング自動化システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明のフィラメントワインディング自動化システムは、ヘッド部から繰り出される繊維束をマンドレルに巻き付ける巻付け装置と、巻付け前のマンドレルを巻付け位置に設置する設置装置と、巻付け後のマンドレルを前記巻付け位置から排出する排出装置と、前記繊維束を保持して、前記巻付け後のマンドレルから前記巻付け前のマンドレルに受け渡す受渡装置と、前記繊維束を切断する切断装置とを備え、
前記受渡装置は、巻付け後のマンドレルから巻付け前のマンドレルに繊維束を受け渡す受渡リングを含むものからなり、巻付け後のマンドレルの軸方向端部に当接する先の受渡リングと、次に巻付け位置に設置される巻付け前のマンドレルのための後の受渡リングとを連結手段を介して軸方向に連結し、後の受渡リングに繊維束を巻付けた後、先の受渡リングと後の受渡リングとの間で、繊維束を切断し、巻付け後のマンドレルを排出するようにしたことを特徴とするフィラメントワインディング自動化システムを構成する。
【０００８】
さらに、本発明において請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のフィラメントワインディング自動化システムであって、前記受渡装置は、前記受渡リングを巻付け位置に設置されたマンドレルの軸心に整合す第１の位置と、前記第１の位置から径方向に退去する第２の位置に移動するための受渡リング移動手段を備えたものからなることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、本発明において請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載のフィラメントワインディング自動化システムであって、前記受渡リングは、前記マンドレルの軸方向両端から軸方向外方に向けてのびるスピンドルに対して摺動可能に挿通する挿通孔を有しており、前記挿通孔とスピンドルとの間に周方向の回転を規制されている回転規制手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１０】
さらにまた、本発明において請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のフィラメントワインディング自動化システムであって、前記先の受渡リングと後の受渡リングとを軸方向に連結する連結手段が、一方の受渡リングの軸方向側面に設けた磁石部材と、他方の受渡リングの軸方向側面に設けた磁性体部材とからなることを特徴とするものでもある。
【００１１】
さらに、本発明において請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のフィラメントワインディング自動化システムであって、前記先の受渡リングと後の受渡リングとを軸方向に連結する連結手段が、一方の受渡リングの軸方向側面に設けたフック爪と、他方の受渡リングの軸方向側面に設けたフック溝とからなることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
この発明のフィラメントワインディング自動化システムは、設置装置と排出装置とを備える。設置装置は、巻付け前のマンドレルを巻付け位置に設置する。排出装置は、巻付け後のマンドレルを巻付け位置から排出する。従って、作業者は、マンドレルを巻付け位置に設置したり、巻付け位置から排出する必要がない。
【００１３】
さらに、本発明のフィラメントワインディング自動化システムは、受渡装置と切断装置とを備える。受渡装置は、繊維束を保持して、巻付け後のマンドレルから巻付け前のマンドレルに受け渡す。本発明では、特に、巻付け後のマンドレルと巻付け前のマンドレルとの交換の際、受渡リングを用いて、繊維束を切ることなくマンドレルの交換を自動化するものである。即ち、巻付け後のマンドレルの端部に当接する先の受渡リングと、巻付け前のマンドレル用の後の受渡リングとを連結手段を介して軸方向に連結し、後の受渡リングに繊維束を巻き付けた後、先および後の受渡リング間の繊維束を切り離して、巻付け後のマンドレル（完成品）を排出することができ、フィラメントワインディングを自動化することができる。これにより、作業者は、巻付け開始時に、繊維束の始端をマンドレルに取り付けたり、巻付け終了時に、繊維束をマンドレルから切断して分離する必要がない。
【００１４】
従って、本発明のフィラメントワインディング自動化システムは、従来のフィラメントワインディング装置に比べて、製造ラインのほぼ全てを自動化して、作業者の作業数及び作業時間を大幅に削減し、生産効率の向上、省力化・低コスト化を可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面に基づいて、本発明に係るフィラメントワインディング自動化システムについて詳細に説明する。
【００１６】
［全体構成］
図１は、この発明になるフィラメントワインディング自動化システムを示す一部省略斜視図である。フィラメントワインディング自動化システムは、巻付け装置１と供給部２とを備える。
【００１７】
巻付け装置１は、マンドレルＭに繊維束Ｒを巻き付ける。供給部２は、クリール支持部２１，２１に複数のクリール２０を備える。クリール２０は、繊維束Ｒを巻き取って収納している。
【００１８】
前記繊維束Ｒとしては、例えば、ガラス繊維等の繊維材料や合成樹脂とを用いた繊維材料からなる。前記供給部２は、各クリール２０から引き出された繊維束Ｒを巻付け装置１へ供給する。
【００１９】
繊維束Ｒは、予め熱硬化性の合成樹脂材が含浸されている。なお、繊維束Ｒは、樹脂が含浸されていない場合もある。その場合は、巻付け装置１と供給部２との間に、樹脂含浸装置（図示略）が設けられており、樹脂含浸装置が、クリール２０から引き出された繊維束Ｒに樹脂を塗布して、巻付け装置１へ供給する。
【００２０】
巻付け装置１の両側（図１及び図２において手前及び奥）には、複数のマンドレルＭ（巻付け前のマンドレルＭ１、巻付け後のマンドレルＭ２）が並べれらている。巻付け装置１の前方側（図１において手前）には、巻付け前のマンドレルＭ１が、該巻付け装置１の後方側（図１において奥）には、巻付け装置１により繊維束Ｒを巻付けた後のマンドレルＭ２が並べられる。そして、巻付け装置１の一端側（図１において左）に、マンドレルＭ１、Ｍ２が配置される。
【００２１】
［巻付け装置］
図２は、図１の巻付け装置１を示す拡大斜視図である。巻付け装置１は、機台１０を備える。機台１０は、長手方向１ａ（マンドレル軸方向Ｍｃ）に延設された一対の平行な第一ガイドレール部１０ａ、１０ａを備える。巻付け装置１は、機台１０にマンドレル移動台１１を備える。マンドレル移動台１１は、第一ガイドレール１０ａ、１０ａに沿って長手方向１ａに往復移動する。
【００２２】
前記マンドレルＭは、マンドレル軸方向Ｍｃに延設されたマンドレル用スピンドルＳを備える。マンドレル移動台１１は、両側のマンドレル回転軸１１ａ、１１ａでスピンドルＳを回転支持する。マンドレル回転軸１１ａ、１１ａは、スピンドルＳと共にマンドレルＭを中心軸周りに回転する。
【００２３】
圧力タンクを製造する場合、マンドレルＭは、高強度アルミニウム製、金属製、樹脂製等で形成され、円筒部Ｍａとその両側のドーム部Ｍｂとを有する形状である（図５）。スピンドルＳは、マンドレルＭに着脱可能に固定される。機台１０の長手方向１ａは、マンドレル軸方向Ｍｃとなる。なお、マンドレルＭは、製造物に応じて材料や形状等を変更可能である。
【００２４】
前記巻付け装置１は、１つのフープ巻ヘッド１２と、１つのヘリカル巻ヘッド１３とを備える。フープ巻ヘッド１２は、マンドレルＭに対して繊維束Ｒをフープ巻で巻き付ける。ヘリカル巻ヘッド１３は、マンドレルＭに対して繊維束Ｒをヘリカル巻で巻き付ける。
【００２５】
巻付け装置１は、制御部６によって駆動制御される。制御部６は、マンドレル移動台１１の往復移動、マンドレル回転軸１１ａ，１１ａによるマンドレルＭの回転を制御する。前記制御部６は、前記フープ巻ヘッド１２の往復移動、ボビン１２ｂの旋回等を制御する。また、制御部６は、後述するマンドレル移動台１１の側壁部１１ｂ，１１ｂの駆動を制御する。
【００２６】
前記フープ巻ヘッド１２は、本体部１２ａを備える。本体部１２ａは、中央に開口する挿通部１２ｄを備える。フープ巻ヘッド１２は、挿通部１２ｄを通じてマンドレルＭを挿通する。
【００２７】
機台１０は、長手方向１ａに延設された一対の第二ガイドレール１０ｂ，１０ｂを平行に備える。フープ巻用ヘッド１２は、移動ベース１２ｆを備え、第二ガイドレール１０ｂ，１０ｂに沿って長手方向１ａに往復移動する。これにより、フープ巻用ヘッド１２は、挿通部１２ｄにマンドレルＭを挿通した状態で往復移動する。
【００２８】
フープ巻ヘッド１２は、繊維束Ｒを巻き取り収納する複数（本実施形態では２つ）のボビン１２ｂ，１２ｂを備える。フープ巻ヘッド１２は、旋回機構を備える。旋回機構は、挿通部１２ｄの周囲にマンドレル周方向Ｍｄに沿うガイド溝１２ｃと、モータ等の駆動部１２ｅとを備える。ボビン１２ｂ，１２ｂは、駆動部１２ｅの動力によって、ガイド溝１２ｃに沿って旋回する。旋回するボビン１２ｂ，１２ｂから繰り出される繊維束Ｒは、マンドレルＭに巻き付けられる。
【００２９】
前記ヘリカル巻ヘッド１３は、本体部１３ａを備える。本体部１３ａは、中央に開口する挿通部１３ｄを備える。ヘリカル巻ヘッド１３は、挿通部１３ｄを通じてマンドレルＭを挿通する。ヘリカル巻ヘッド１３は、機台１０の長手方向１ａの中央部に位置固定されている。
【００３０】
ヘリカル巻ヘッド１３は、挿通部１３ｄにマンドレルＭを挿通した状態で、マンドレル移動台１１が往復移動する。これにより、ヘリカル巻ヘッド１３は、マンドレルＭに対して長手方向１ａに相対的に往復移動する。
【００３１】
ヘリカル巻ヘッド１３は、供給部２から引き出される繊維束ＲをマンドレルＭに巻き付ける。ヘリカル巻ヘッド１３は、挿通部１３ｄの周囲に、マンドレル周方向Ｍｄに沿って延設された環状のガイドリング部１５を備える。本体部１３ａは、ガイドリング部１５の両側にテンション部１３ｂ，１３ｂを備える。さらに、ヘリカル巻ヘッド１３は、本体部１３ａの両側にガイドローラ１３ｃ，１３ｃを備える。
【００３２】
ヘリカル巻ヘッド１３は、クリール２０から引き出された繊維束Ｒをガイドローラ１３ｃ，１３ｃでガイドして、テンション部１３ｂ，１３ｂへ導く。テンション部１３ｂ，１３ｂは、繊維束Ｒに所定の樹脂と張力を付与する。テンション部１３ｂ，１３ｂが繊維束Ｒに所定の張力を与えることにより、繊維束ＲをしっかりとマンドレルＭに巻き付けることができる。
【００３３】
［ヘリカル巻ヘッド］
図３は、ヘリカル巻ヘッド１３を示す正面図である。ヘリカル巻ヘッド１３は、リング状の複数の補助ガイド１３ｅを備えている。補助ガイド１３ｅは、ガイドリング部１５の外側に沿って配置されている。
【００３４】
クリール２０から引き出される繊維束Ｒは、ヘリカル巻ヘッド１３の両側からガイドローラ１３ｃを通じてテンション部１３ｂへ供給される。複数の繊維束Ｒは、テンション部１３ｂから各補助ガイド１３ｅを経て、ガイドリング部１５へ案内される。さらに、複数の繊維束Ｒは、ガイドリング部１５に沿って設けられた複数のガイド孔１５ａを経て、マンドレルＭに案内される。
【００３５】
［開繊ガイド］
図４は、開繊ガイドを示す斜視図である。開繊ガイド１６は、ヘリカル巻ヘッド１３のガイドリング部１５の内側に、ガイド孔１５ａ毎に設けられている。開繊ガイド１６は、一対の回転自在な開繊ローラ１６ａ，１６ａを備える。
【００３６】
開繊ローラ１６ａ，１６ａは、ガイド孔１５ａの径方向に平行に設けられる。開繊ガイド１６は、ガイド孔１５ａの中心周りに回転自在な回転ベース１６ｂを備えている。回転ベース１６ｂは、開繊ローラ１６ａ，１６ａを支持する。
【００３７】
開繊ガイド１６は、一対の開繊ローラ１６ａ，１６ａの間に繊維束Ｒが挿通する。これにより、開繊ガイド１６は、マンドレルＭへの繊維束Ｒの巻付け角度θが変わっても自在に回転して、開繊ローラ１６ａ，１６ａで繊維束Ｒを開繊状態（幅を広げた状態）にしてマンドレルＭに巻き付けることができる。
【００３８】
［フープ巻・ヘリカル巻］
図５は、フープ巻及びヘリカル巻を示す側面図である。図５（ａ）に示すように、フープ巻は、マンドレル軸方向Ｍｃに対して略直角に繊維束Ｒを巻き付ける。図５（ｂ）・（ｃ）に示すように、ヘリカル巻は、マンドレル軸方向Ｍｃに対して所定の角度θ（θ１，θ２）で繊維束Ｒを巻き付ける。前述の通り、フープ巻ヘッド１２により、フープ巻が行われ、ヘリカル巻ヘッド１３により、ヘリカル巻が行われる。
【００３９】
図６〜図１３は、この発明になるフィラメントワインディング自動化システムによる製造工程を示す側面図である。この実施形態では、機台１０の一端側（図左）でのみ、マンドレルＭを設置・排出する。
【００４０】
［設置動作］
図６（ａ）に示すように、フィラメントワインディング自動化システムは、受渡装置３を備える。受渡装置３は、受渡ハンド部３０を備える。受渡ハンド部３０は、受渡スピンドル３０ｃを着脱自在に把持して保持する。受渡ハンド部３０は、垂直方向に伸縮自在な伸縮アーム３０ａを備える。この受渡装置３における受渡ハンド部３０は、受渡リング３１、３２を、巻付け位置に設置されたマンドレルＭの軸心に整合す第１の位置Ｐ１と、前記第１の位置Ｐ１から軸方向あるいは径方向に退去する第２の位置Ｐ２（図８（ａ）参照）あるいはＰ２’（図２３（ｂ）参照）に移動させるための受渡リング移動手段ＲＭを構成する。
【００４１】
さらに、受渡ハンド部３０は、例えば、天井部Ｔに設けられたガイドレール（図示略）に沿って、水平方向に移動自在な移動ベース３０ｂを備える。受渡ハンド部３０は、制御部６によって駆動制御される。
【００４２】
受渡スピンドル３０ｃは、第１受渡リング３１及び第２受渡リング３２を保持する。各受渡リング３１、３２は、受渡スピンドル３０ｃに対して摺動可能に挿通する挿通孔３５を有しており、例えば、図１４に示すようなスプライン結合等の回転規制手段３６によって、受渡スピンドル３０ｃに対して周方向に回転が規制されている。
【００４３】
各受渡リング３１、３２は、先の受渡リングと後の受渡リングとを軸方向に連結する連結手段３７を備えており、該連結手段３７を介して軸方向に着脱自在に連結されるようになっている。前記連結手段３７としては、例えば、図１５（ａ）に示すように、一方の受渡リングの軸方向側面に設けた磁石部材３８Ａと、他方の受渡リングの軸方向側面に設けた磁性体部材３８Ｂとからなっており、互いに結合し、受渡スピンドル３０ｃに位置固定される。各受渡リング３１、３２は、後述の工程で、互いに分離したり、受渡スピンドル３０ｃから離れる。
【００４４】
前記連結手段３７の他の例としては、例えば、図１５（ｂ）に示すように、一方の受渡リングの軸方向側面に設けたフック爪３９Ａと、他方の受渡リングの軸方向側面に設けたフック溝３９Ｂとからなっている。
【００４５】
マンドレル移動台１１は、両側壁部１１ｂ、１１ｂにマンドレル回転軸１１ａ、１１ａを備える。側壁部１１ｂ、１１ｂは、巻付け時には垂直方向に立設しており、マンドレルＭを設置・排出する時に、水平方向に倒すことができる。
【００４６】
マンドレル移動台１１は、両側壁部１１ｂ、１１ｂが倒れた状態で待機する。受渡ハンド部３０は、受渡スピンドル３０ｃを把持・保持して、機台１０の他端側（図右）から一端側（図左）へ移動する。
【００４７】
図６（ｂ）に示すように、前記受渡ハンド部３０は、受渡スピンドル３０ｃをフープ巻ヘッド１２及びヘリカル巻ヘッド１３の挿通部１２ｄ、１３ｄに挿通した状態で、位置決めする。
【００４８】
各受渡リング３１、３２は、ヘッド部１２、１３に設けられたチャック機構（図示略）によって、位置固定される。第１受渡リング３１に、テープ等によって、ヘッド部１２、１３から繰り出される繊維束Ｒの始端が固着される。
【００４９】
図７（ａ）に示すように、フィラメントワインディング自動化システムは、設置・排出装置５を備える。設置・排出装置５は、第１及び第２設置・排出ハンド部５１、５２を備える。第１及び第２設置・排出ハンド部５１、５２は、マンドレル用スピンドルＳを着脱自在に把持して、巻取り前のマンドレルＭ１及び巻取り後のマンドレルＭ２を保持し、移動する。
【００５０】
第１及び第２設置・排出ハンド部５１、５２は、受渡ハンド部３０と同様に、伸縮アーム５１ａ、５２ａ及び移動ベース５１ｂ、５２ｂを備える。第１及び第２設置・排出ハンド部５１、５２は、制御部６によって駆動制御される。
【００５１】
第１及び第２設置・排出ハンド部５１、５２は、巻取り前のマンドレルＭ１の両側で、そのスピンドルＳを把持して、移動する。第１及び第２設置・排出ハンド部５１、５２は、マンドレル用スピンドルＳの他端（図右）を受渡スピンドル３０ｃの一端（図左）に当接するように、配置する。
【００５２】
図７（ｂ）に示すように、第１及び第２設置・排出ハンド部５１、５２は、マンドレルＭ１を機台１０の他端側（図右）に移動する。それと同期して、受渡ハンド部３０は、受渡スピンドル３０ｃを機台１０の他端側（図右）に移動する。これにより、各スピンドルＳ、３０ｃは、互いに当接したままとなる。
【００５３】
前述の通り、各受渡リング３１、３２は、ヘッド部１２、１３のチャック機構（図示略）によって、位置固定されているので、受渡スピンドル３０ｃからマンドレル用スピンドルＳに嵌め込まれて（受け渡されて）、保持される。
【００５４】
なお、各受渡リング３１、３２を受渡スピンドル３０ｃに位置固定する連結手段３７の結合力は、チャック機構（図示略）のそれよりも小さいので、上記工程によって、各受渡リング３１、３２は受渡スピンドル３０ｃから離れる。
【００５５】
設置・排出装置５は、第３設置・排出ハンド部５３を備える。第３設置・排出ハンド部５３は、第１設置・排出ハンド部５１等と同一構成で、伸縮アーム５３ａ及び移動ベース５３ｂを備える。第３設置・排出ハンド部５３は、制御部６によって駆動制御される。
【００５６】
第３設置・排出ハンド部５３は、マンドレル用スピンドルＳを他端側（図右）で保持する。これにより、第２及び第３設置・排出ハンド部５２、５３が、ヘッド部１２、１３の両側でマンドレル用スピンドルＳを保持する。
【００５７】
図８（ａ）に示すように、受渡ハンド部３０は、受渡スピンドル３０ｃを退避する。第２設置・排出ハンド部５２は、マンドレル用スピンドルＳを離して、伸縮アーム５２ａで上方へ退避する。
【００５８】
そして、第１及び第３設置・排出ハンド部５１、５３が、マンドレルＭ１を機台１０の他端側（図右）へ少し移動する。これにより、受渡用リング３１が、マンドレルＭ１と接合する。
【００５９】
そして、マンドレル移動台の側壁部１１ｂ、１１ｂが起立する。マンドレル用スピンドルＳの両端は、マンドレル回転軸１１ａ、１１ａに連結し、支持される。マンドレル移動台１１はマンドレルＭ１を回転支持する。
【００６０】
これにより、巻取り前のマンドレルＭ１が、巻取り位置に設置される。第１及び第３設置・排出ハンド部５１、５３は、マンドレル用スピンドルＳを離して、伸縮アーム５１ａ、５３ａで上方へ退避する。そして、各設置・排出ハンド部５１〜５３が退避する。
【００６１】
［巻付け動作］
図８（ｂ）に示すように、フープ巻を行う際、制御部６によって、フープ巻ヘッド１２が次のように動作する。フープ巻ヘッド１２は、マンドレルＭの他端（図右）から一端（図左）へ移動しながら、ボビン１２ｂ、１２ｂが旋回する。なお、マンドレル移動台１１は停止しているので、マンドレルＭは移動及び回転しない。
【００６２】
これにより、各ボビン１２ｂ、１２ｂから繊維束Ｒが繰り出される。繊維束Ｒは、マンドレル軸方向Ｍｃ（図５）に対して略直交（若干傾斜）に、それぞれが重ならないように隙間なく平行に巻き付けられる。このように巻付くよう、フープ巻ヘッド１２の移動速度及びボビン１２ｂ、１２ｂの旋回速度が決定される。
【００６３】
フープ巻ヘッド１２が、マンドレル円筒部Ｍａ（図５）の他端（図右）から一端（図左）へ移動することにより、マンドレル円筒部Ｍａに一層の繊維束Ｒが積層される。そして、必要層の繊維束Ｒが積層されるまで、フープ巻ヘッド１２は、マンドレル円筒部Ｍａの一端（図左）と他端（図右）とを往復移動する。
【００６４】
フープ巻完了後、図９（ａ）に示すように、フープ巻ヘッド１２は、マンドレル移動台１１の一端側（図左）へ退避する。フープ巻ヘッド１２は、マンドレルＭから所定距離Ｗを置いて、マンドレル用スピンドルＳ上に配置される。
【００６５】
図９（ｂ）に示すように、ヘリカル巻を行う際、制御部６によって、マンドレル移動台１１が次のように動作する。マンドレル移動台１１は、ヘリカル巻ヘッド１３がマンドレルＭの他端（図右）から一端（図左）へ相対的に移動するよう、移動する。この移動と共に、マンドレル回転軸１１ａ、１１ａがマンドレルＭを回転する。
【００６６】
ヘリカル巻ヘッド１３から繰り出される複数の繊維束Ｒは、マンドレル平行部でマンドレル軸方向Ｍｃ（図５）に対して巻付け角度θ１に、それぞれが重ならないように隙間なく平行に巻き付けられる。このように巻付くよう、マンドレル移動台１１（ヘリカル巻ヘッド１３）の移動速度及びマンドレル回転軸１１ａ（マンドレルＭ）の回転速度が決定される。
【００６７】
ヘリカル巻ヘッド１３が、マンドレルＭの他端（図右）から一端（図左）へ移動することにより、マンドレルＭに、一層の繊維束Ｒが積層される。そして、必要層の繊維束Ｒが積層されるまで、ヘリカル巻ヘッド１３は、マンドレルＭの一端（図左）と他端（図右）とを往復移動する。
【００６８】
さらに、フープ巻ヘッド１２は、マンドレルＭからの所定距離Ｗを保つように、マンドレル移動台１１と同期して移動する。また、マンドレルＭの回転により、ボビン１２ｂ、１２ｂから余分な繊維束Ｒが繰り出されてスピンドルＳに巻き付かないように、ボビン１２ｂ、１２ｂは、マンドレルＭの回転と同期してマンドレルと同方向に回転する。
【００６９】
図１０（ａ）に示すように、巻付け角度θ２（＞θ１）のヘリカル巻を行う際や、図１０（ｂ）に示すように、その後、再度巻付け角度θ１のヘリカル巻を行う際、上記と同様に、マンドレル移動台１１及びフープ巻ヘッド１２が動作する。
【００７０】
図１１（ａ）に示すように、必要層のヘリカル巻を行った後、マンドレル移動台１１が機台１０の一端側（図左）へ移動して、ヘリカル巻ヘッド１３がマンドレル移動台１１の他端側（図右）に配置される。これにより、ヘリカル巻ヘッド１３から繰り出される繊維束Ｒが、各受渡リング３１、３２に巻き付く。
【００７１】
図１１（ｂ）に示すように、必要層のフープ巻を行った後、フープ巻ヘッド１２が、マンドレルＭ２の他端側（図右）に移動する。これにより、ボビン１２ｂから繰り出される繊維束Ｒが、各受渡リング３１、３２に巻き付く。
【００７２】
従って、ヘッド部１２、１３から繰り出される繊維束Ｒは、各受渡リング３１、３２に巻き付き、保持される。
【００７３】
なお、上記の通り、マンドレルＭ２に巻き付いた繊維束Ｒは、第１受渡リング（マンドレルＭ側の受渡リング）３１が始端となって、第２受渡リング（マンドレルＭと反対側の受渡リング）３２が終端となっている。
【００７４】
［切断動作］
図１２（ａ）に示すように、フィラメントワインディング自動化システムは、切断装置４を備える。前記切断装置４は、カッター部４０を備える。カッター部４０は、伸縮アーム４０ａ及び移動ベース４０ｂを備える。カッター部４０は、制御部６によって駆動制御される。
【００７５】
カッター部４０は、その刃先を各受渡リング３１、３２の間に配置する。そして、マンドレル回転軸１１ａ、１１ａによって、マンドレルＭ２と共に各受渡リング３１、３２を回転する。これにより、各受渡リング３１、３２に巻き付けられた繊維束Ｒは、各受渡リング３１、３２の間で切断されて分離する。
【００７６】
［排出動作］
図１２（ｂ）に示すように、第１及び第３設置・排出ハンド部５１、５３が、マンドレル用スピンドルＳの両側を把持してマンドレルＭ２を保持する。その状態で、巻付け後のマンドレルＭ２を巻付け位置から排出したり、巻付け前のマンドレルＭ１を巻付け位置から設置可能なよう、マンドレル移動台の側壁部１１ｂ、１１ｂが倒れる。
【００７７】
そして、受渡ハンド部３０が、受渡スピンドル３０ｃを移動する。受渡スピンドル３０ｃは、第３受渡リング３３を保持する。受渡ハンド部３０は、受渡スピンドル３０ｃの一端（図左）をマンドレル用スピンドルＳの他端（図右）に当接する。
【００７８】
図１３（ａ）に示すように、各スピンドルＳ、３０ｃを当接した状態で、第１及び第３設置・排出ハンド部５１、５３並びに受渡ハンド部３０が、マンドレルＭ２（スピンドルＳ）及び受渡スピンドル３０ｃを機台１０の一端側（図左）へ若干移動する。
【００７９】
このとき、ヘッド部１２、１３に設けられたチャック機構（図示略）は、第１受渡リング３１を離している（第２受渡リング３２は位置固定する）。従って、第１受渡リング３１は、マンドレルＭ２と共に第２受渡リング３２から離れる。
【００８０】
そして、第２設置・排出ハンド部５２が、各受渡リング３１、３２の間でマンドレル用スピンドルＳを把持して保持する。これにより、第１及び第２設置・排出ハンド部５１、５２が、マンドレルＭ２の両側を保持する。そして、第３設置・排出ハンド部５３は退避する。
【００８１】
さらに、各スピンドルＳ、３０ｃを当接した状態で、第１及び第２設置・排出ハンド部５１、５２並びに受渡ハンド部３０が、マンドレル用スピンドルＳ及び受渡スピンドル３０ｃを機台１０の一端側（図左）へ移動する。
【００８２】
図１３（ｂ）に示すように、第２受渡リング３２は、マンドレル用スピンドルＳから受渡スピンドル３０ｃに嵌め込まれて（受け渡されて）、保持される。そして、第３受渡リング３３は、着脱機構（図示略）によって、第２受渡リング３２に結合する。受渡スピンドル３０ｃは、第２及び第３受渡リング３２、３３を保持する。
【００８３】
第１及び第２設置・排出ハンド部５１，５２は、巻取り後のマンドレルＭ２を巻取り位置から排出する。これまでの製造工程によって、１本の巻取りマンドレルＭ２（製造物）が完成する。
【００８４】
なお、ヘッド部１２、１３から繰り出される繊維束Ｒは、第２受渡リング３２に巻き付き、保持されている。図１３（ｂ）は、上記図６（ｂ）に対応した状態となる。
【００８５】
［受渡し動作］
その後、上述した［設置動作］（図７（ａ）〜図８（ａ））及び［巻付け動作］（図８（ｂ）〜図１１（ｂ））を行う。ヘッド部１２、１３から繰り出される繊維束Ｒは、第２受渡リング３２から次のマンドレルＭ１へと巻き付けられる。従って、第２受渡リング３２が、繊維束Ｒを巻取り後のマンドレルＭ２からその次の巻取り前のマンドレルＭ１に受け渡す。
【００８６】
そして、巻付け動作終了後、マンドレルＭ２に巻き付けられた繊維束Ｒは、第３受渡リング３３に巻き付けられる。その後、［切断動作］（図１２（ａ））及び［排出動作］（図１２（ａ）〜図１３（ｂ））を行う。そして、第３受渡リング３３が、繊維束Ｒを巻取り後のマンドレルＭ２からその次の巻取り前のマンドレルＭ１に受け渡す。
【００８７】
［繰り返し動作］
上記の通り、［設置動作］、［巻付け動作］、［切断動作］、［排出動作］及び［受渡し動作］（図７〜図１３）を繰り返し行うことにより、作業者は殆ど作業することなく、製造ラインを自動化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】この発明になるフィラメントワインディング自動化システムを示す一部省略斜視図である。
【図２】図１の巻付け装置を示す拡大斜視図である。
【図３】ヘリカル巻ヘッド１３を示す正面図である。
【図４】開繊ガイドを示す斜視図である。
【図５】フープ巻及びヘリカル巻を示す側面図である。
【図６】この発明になるフィラメントワインディング自動化システムによる製造工程を示す側面図である。
【図７】図６に続く側面図である。
【図８】図７に続く側面図である。
【図９】図８に続く側面図である。
【図１０】図９に続く側面図である。
【図１１】図１０に続く側面図である。
【図１２】図１１に続く側面図である。
【図１３】図１２に続く側面図である。
【図１４】受渡リングの回転規制手段の一例を示す概略的な斜視図である。
【図１５】受渡リングの連結手段の例を示すものであって、図１５（ａ）は、磁石式の例を示す概略的な斜視図であり、図１５（ｂ）は、フック式の例を示す概略的な斜視図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  巻付け装置
１０  機台
１１  マンドレル移動台
１２、１３  ヘッド部 
１２  フープ巻ヘッド
１３  ヘリカル巻ヘッド
３  受渡装置
３０  受渡ハンド部
３０ｃ  受渡スピンドル
３１、３２、３３、３４  第１〜第４受渡リング
３５  受渡リングの挿通孔
ＲＭ  受渡リング移動手段
３６  受渡リング回転規制手段
３７  連結手段
３８Ａ  磁石部材
３８Ｂ  磁性体部材
３９Ａ  フック爪
３９Ｂ  フック溝
４  切断装置
４０  カッター部
５  設置・排出装置
５１、５２、５３、５４、５５  第１〜第５設置・排出ハンド部
６  制御部
Ｍ  マンドレル
Ｍ１  巻付け前のマンドレル
Ｍ２  巻付け後のマンドレル
Ｓ  マンドレル用スピンドル
Ｒ  繊維束
【図１】
0004735858.tif 000002
【図２】
0004735858.tif 000003
【図３】
0004735858.tif 000004
【図４】
0004735858.tif 000005
【図５】
0004735858.tif 000006
【図６】
0004735858.tif 000007
【図７】
0004735858.tif 000008
【図８】
0004735858.tif 000009
【図９】
0004735858.tif 000010
【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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