(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、巻付け前の前記マンドレルを巻付け位置に設置する設置装置と、巻付け後の前記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、前記マンドレルに延設されたスピンドルに対して複数の受渡リングを着脱するように構成されており、
前記受渡装置が、前記スピンドルに２つの前記受渡リングを装着し、その状態で、前記巻付け装置が、一方の前記受渡リングを前記繊維束の始点として巻付け開始し、他方の前記受渡リングを前記繊維束の終点として巻付け終了し、前記切断装置が、前記繊維束を前記巻付け後のマンドレルから切断して分離し、前記排出装置が、前記巻付け後のマンドレルを前記一方の受渡リングと共に排出し、前記設置装置が、前記巻付け前のマンドレルを設置し、前記受渡装置が、前記スピンドルに前記他方の受渡リングと共に別の前記受渡リングを装着し、前記巻付け装置が、前記他方の受渡リングを前記繊維束の始点として巻付け開始し、
前記巻付け装置は、ヘリカル巻で巻き付けるためのヘリカル巻ヘッドと、フープ巻で巻き付けるための一対のフープ巻ヘッドとを備え、
前記一対のフープ巻ヘッドは、前記各フープ巻ヘッドが前記ヘリカル巻ヘッドの両側に一つずつ配置されている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】
前記フープ巻ヘッドは、前記マンドレルの軸方向に往復移動する移動ベースと、前記マンドレルに繊維束を供給するためのボビンと、前記ボビンを前記マンドレルの周方向に旋回する旋回機構とを備え、
フープ巻を行う際、前記マンドレルが位置固定して、前記旋回機構が前記ボビンを回転しながら、前記移動ベースが前記フープ巻ヘッドを往復移動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自動化システム。
【請求項３】
前記マンドレルを周方向に回転するマンドレル回転軸と、前記マンドレルを軸方向に往復移動するマンドレル移動台とを備え、
ヘリカル巻を行う際、前記ヘリカル巻ヘッドが位置固定して、前記マンドレル回転軸が前記マンドレルを回転しながら、前記マンドレル移動台が前記マンドレルを往復移動することを特徴とする請求項１又は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。
【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。
【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）。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））。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））。
【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巻付け位置から排出する排出装置と、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受渡装置と、繊維束を切断する切断装置とを備える。
さらに、受渡装置は、マンドレルに延設されたスピンドルに対して複数の受渡リングを着脱するように構成されている。
受渡装置が、スピンドルに２つの受渡リングを装着し、その状態で、巻付け装置が、一方の受渡リングを繊維束の始点として巻付け開始し、他方の受渡リングを繊維束の終点として巻付け終了し、切断装置が、繊維束を巻付け後のマンドレルから切断して分離し、排出装置が、巻付け後のマンドレルを一方の受渡リングと共に排出し、設置装置が、巻付け前のマンドレルを設置し、受渡装置が、スピンドルに他方の受渡リングと共に別の受渡リングを装着し、巻付け装置が、他方の受渡リングを繊維束の始点として巻付け開始する。
さらに、巻付け装置は、ヘリカル巻で巻き付けるためのヘリカル巻ヘッドと、フープ巻で巻き付けるための一対のフープ巻ヘッドとを備える。
そして、一対のフープ巻ヘッドは、各フープ巻ヘッドがヘリカル巻ヘッドの両側に一つずつ配置されている。
【０００８】
好ましくは、フープ巻ヘッドは、マンドレルの軸方向に往復移動する移動ベースと、マンドレルに繊維束を供給するためのボビンと、ボビンをマンドレルの周方向に旋回する旋回機構とを備える。
さらに、フィラメントワインディング自動化システムは、フープ巻を行う際、マンドレルが位置固定して、旋回機構がボビンを回転しながら、移動ベースがフープ巻ヘッドを往復移動する。
【０００９】
好ましくは、フィラメントワインディング自動化システムは、マンドレルを周方向に回転するマンドレル回転軸と、マンドレルを軸方向に往復移動するマンドレル移動台とを備える。
さらに、フィラメントワインディング自動化システムは、ヘリカル巻を行う際、ヘリカル巻ヘッドが位置固定して、マンドレル回転軸がマンドレルを回転しながら、マンドレル移動台がマンドレルを往復移動する。
【発明の効果】
【００１０】
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、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。
【００１１】
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。切断装置は繊維束を切断する。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。
【００１２】
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、巻付け装置を備える。巻付け装置は、ヘリカル巻ヘッドとフープ巻ヘッドとを備える。フープ巻ヘッドは、ヘリカル巻ヘッドの両側に配置されている。これにより、巻付け装置の両側で、マンドレルを設置・排出でき、設置・排出動作の効率化を図ることができる。
【００１３】
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、作業者の作業数及び作業時間を大幅に削減すると共に、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】
【００１４】
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。
【００１５】
［全体構成］
図１は、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。
【００１６】
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。
【００１７】
繊維束Ｒ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。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。
【００１８】
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。
【００１９】
巻付け装置１の両側（図手前及び奥）には、複数のマンドレルＭ（Ｍ１，Ｍ２）が並べれらている。巻付け装置１の前方側（図手前）には、巻付け前のマンドレルＭ１が、後方側（図奥）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（図左）及び他端側（図右）に、マンドレルＭ（Ｍ１，Ｍ２）が配置される。
【００２０】
［巻付け装置］
図２は、図１の巻付け装置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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
巻付け装置１は、２つのフープ巻ヘッド１２，１２’と、１つのヘリカル巻ヘッド１３とを備える。ヘリカル巻ヘッド１３の一端側（図左）に第１フープ巻ヘッド１２が、他端側（図右）に第２フープ巻ヘッド１２’が配置される。フープ巻ヘッド１２，１２’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。
【００２４】
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。制御部６は、フープ巻ヘッド１２，１２’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。
【００２５】
フープ巻ヘッド１２，１２’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１２，１２’は、挿通部１２ｄを通じてマンドレルＭを挿通する。
【００２６】
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１２，１２’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１２，１２’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。
【００２７】
フープ巻ヘッド１２，１２’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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
［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。
【００３３】
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。
【００３４】
［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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
［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。
【００３８】
図６〜図２０は、フィラメントワインディング自動化システムの製造工程を示す側面図である。
【００３９】
［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、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保持する。
【００４０】
第１及び第２設置・排出ハンド部５１，５２は、垂直方向に伸縮自在な伸縮アーム５１ａ，５２ａを備える。第１及び第２設置・排出ハンド部５１，５２は、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５１ｂ，５２ｂを備える。
【００４１】
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。第１及び第２設置・排出ハンド部５１，５２が、制御部６によって、機台１０の一端側（図左）の巻取り前のマンドレルＭ１を把持・保持して、マンドレル移動台１１のほうへ移動する。
【００４２】
マンドレルＭ１は、そのスピンドルＳの他端側（図右）に第１及び第２受渡リング３１，３２を保持している。なお、各受渡リング３１，３２は、スプライン結合等によって、マンドレル用スピンドルＳに対して軸方向に移動可能で周方向に回転規制されている。
【００４３】
各受渡リング３１，３２は、永久磁石の磁力等を利用した着脱機構（図示略）によって、互いに結合し、マンドレル用スピンドルＳ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Ｓ１から離れる。
【００４４】
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。
【００４５】
マンドレル移動台１１は、マンドレルＭ１を巻付け位置に移動可能なよう、両側壁部１１ｂ，１１ｂを倒した状態で待機する。
【００４６】
図６（ｂ）に示すように、第１及び第２設置・排出ハンド部５１，５２は、マンドレル用スピンドルＳ（マンドレルＭ１の一部）をフープ巻ヘッド１２，１２’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。
【００４７】
マンドレル移動台１１は、両側壁部１１ｂ，１１ｂを起立する。そして、マンドレル用スピンドルＳの両端が、マンドレル回転軸１１ａ，１１ａに連結する。これにより、マンドレルＭ１は、機台１０の一端側（図左）の巻取り位置に設置される。
【００４８】
第１及び第２設置・排出ハンド部５１，５２は、マンドレルＭ１を離して退避する。ヘッド部１２，１２’，１３から繰り出された繊維束Ｒの始端を、第１受渡リング（マンドレルＭ１側の受渡リング）３１に固着する。
【００４９】
各受渡リング３１，３２は、ヘッド部１２，１２’，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は、フック等の結合機構（図示略）によって、マンドレルＭ１に結合する。
【００５０】
［巻付け動作］
図７（ａ）に示すように、フープ巻を行う際、制御部６によって、第１フープ巻ヘッド１２が動作する。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。また、第２フープ巻ヘッド１２’は停止している。
【００５１】
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。
【００５２】
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、第１フープ巻ヘッド１２は、マンドレル円筒部Ｍａ（図５）の一端（図左）と他端（図右）とを往復移動する。
【００５３】
フープ巻完了後、図７（ｂ）に示すように、第１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。第１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。
【００５４】
図８（ａ）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。
【００５５】
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、マンドレル平行部において、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。
【００５６】
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（巻付け角度θ１）、マンドレル移動台１１は、ヘリカル巻ヘッド１３が、相対的に、マンドレルＭの一端（図左）と他端（図右）とを往復移動するように移動する。
【００５７】
第１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、第２フープ巻ヘッド１２’は、マンドレルＭの他端（図右）の位置を保つように、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の回転と同期して同方向に回転する。
【００５８】
図８（ｂ）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９（ａ）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及び第１・第２フープ巻ヘッド１２，１２’が動作する。
【００５９】
図９（ｂ）に示すように、第２フープ巻ヘッド１２’が、機台１０の他端側（図右）へ移動する。これにより、フープ巻ヘッド１２’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。
【００６０】
図１０（ａ）に示すように、必要数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。
【００６１】
図１０（ｂ）に示すように、必要層のフープ巻を行った後、第１フープ巻ヘッド１２が、マンドレル移動台１１の他端側（図右）に移動する。これにより、第１フープ巻ヘッド１２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。
【００６２】
従って、ヘッド部１２，１２’，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。
【００６３】
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。
【００６４】
［切断動作］
図１１（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。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。
【００６５】
カッター部４０が、その刃先を各受渡リング３１，３２の間に配置する。マンドレル回転軸１１ａ，１１ａによって、マンドレルＭ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。
【００６６】
［設置・排出動作］
図１１（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Ｍ２を把持・保持する。設置・排出装置５は、第４及び第５設置・排出ハンド部５４，５５を備える。第４及び第５設置・排出ハンド部５４，５５は、第１ハンド部３０等と同一構成で、制御部６によって駆動制御される。
【００６７】
マンドレル移動台１１は、マンドレルＭ２を巻付け位置から排出し、マンドレルＭ１を巻付け位置に移動可能なよう、両側壁部１１ｂ，１１ｂを倒す。制御部６によって、第４及び第５設置・排出ハンド部５４，５５が、機台１０の他端側（図右）の巻取り前のマンドレルＭ１を把持・保持して移動する。マンドレルＭ１（図右）のスピンドルＳの一端（図左）が、マンドレルＭ２（図左）のスピンドルＳの他端（図右）に当接する。
【００６８】
図１２（ａ）に示すように、各スピンドルＳ，Ｓを当接した状態で、第１，第３，第４及び第５設置・排出ハンド部５１，５３，５４，５５が、マンドレルＭ２（スピンドルＳ）及びマンドレルＭ１（スピンドルＳ）を機台１０の一端側（図左）へ若干移動する。
【００６９】
このとき、ヘッド部１２，１２’，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。
【００７０】
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Ｍ２（図左）のスピンドル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。
【００７１】
さらに、各スピンドルＳ，Ｓを当接した状態で、第１，第２，第４及び第５設置・排出ハンド部５１，５２，５４，５５が、マンドレルＭ２（スピンドルＳ）及びマンドレルＭ１（スピンドルＳ）を機台１０の一端側（図左）へ移動する。
【００７２】
これにより、第２受渡リング３２は、マンドレルＭ２（図左）のスピンドルＳからマンドレルＭ１（図右）のスピンドルＳに嵌め込まれて（受け渡されて）、保持される。
【００７３】
図１２（ｂ）に示すように、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。なお、ヘッド部１２，１２’，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。
【００７４】
図１３（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、制御部６によって、第３受渡リング３３を把持・保持して、機台１０の一端側（図左）からマンドレルＭ１（図右）へ移動する。なお、受渡ハンド部３０は、第１設置・排出ハンド部５１等と略同一構成である。
【００７５】
図１３（ｂ）に示すように、受渡ハンド部３０は、第３受渡リング３３をマンドレルＭ１のスピンドルＳに嵌めこむ。第２及び第３受渡リング３２，３３は、永久磁石の磁力等を利用した着脱機構（図示略）により、互いに結合する。そして、受渡ハンド部３０が退避する。
【００７６】
図１４（ａ）に示すように、マンドレル移動台１１は、両側壁部１１ｂ，１１ｂを起立する。そして、マンドレル用スピンドルＳの両端が、マンドレル回転軸１１ａ，１１ａに連結する。これにより、マンドレルＭ１は、機台１０の他端側（図右）の巻取り位置に設置される。
【００７７】
第４及び第５設置・排出ハンド部５４，５５は退避する。各受渡リング３２，３３は、ヘッド部１２，１２’，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２受渡リング３２は、結合機構（図示略）によってマンドレルＭ１に結合する。
【００７８】
［受渡し・巻付け動作］
図１４（ｂ）に示すように、フープ巻を行う際、制御部６によって、第２フープ巻ヘッド１２’が動作する。必要層の繊維束Ｒが積層されるまで、前述した第１フープ巻ヘッド１２と同様の動作で、第２フープ巻ヘッド１２’が、マンドレル円筒部Ｍａ（図５）の一端（図左）と他端（図右）とを往復移動する。なお、マンドレル移動台１１及び第１フープ巻ヘッド１２は停止している。
【００７９】
第２フープ巻ヘッド１２’から繰り出される繊維束Ｒは、第２受渡リング３２からマンドレル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から巻取り前のマンドレルＭ１に受け渡す。
【００８０】
フープ巻完了後、図１５（ａ）に示すように、第２フープ巻ヘッド１２’は、マンドレル移動台１１の他端側（図右）へ退避する。第２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。
【００８１】
図１５（ｂ）に示すように、ヘリカル巻（巻付け角度θ１）を行う際、制御部６によって、マンドレル移動台１１が動作する。必要層の繊維束Ｒが積層されるまで、マンドレル移動台１１は、ヘリカル巻ヘッド１３が、相対的に、マンドレルＭの一端（図左）と他端（図右）とを往復移動するように往復移動する。
【００８２】
なお、第２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、第１フープ巻ヘッド１２は、マンドレルＭの一端（図左）の位置を保つように、マンドレル移動台１１と同期して移動する。
【００８３】
図１６（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１５（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及び第１・第２フープ巻ヘッド１２，１２’が動作する。
【００８４】
その後、図１６（ｂ）に示すように、第１フープ巻ヘッド１２が、マンドレル移動台１１の一端側（図左）へ移動する。これにより、フープ巻ヘッド１２から繰り出される繊維束Ｒが、各受渡リング３２，３３に巻き付く。
【００８５】
図１７（ａ）に示すように、マンドレル移動台１１が機台１０の他端側（図右）へ移動して、ヘリカル巻ヘッド１３がマンドレル移動台１１の一端側（図左）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３２，３３に巻き付く。
【００８６】
図１７（ｂ）に示すように、第２フープ巻ヘッド１２’が、マンドレル移動台１１の一端側（図左）に移動する。これにより、第２フープ巻ヘッド１２’から繰り出される繊維束Ｒが、各受渡リング３２，３３に巻き付く。
【００８７】
従って、ヘッド部１２，１２’，１３から繰り出される繊維束Ｒは、各受渡リング３２，３３に巻き付き、保持される。
【００８８】
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２受渡リング（マンドレルＭ側の受渡リング）３２が始端となって、第３受渡リング（マンドレルＭと反対側の受渡リング）３３が終端となっている。
【００８９】
［切断動作］
図１８（ａ）に示すように、カッター部４０が、その刃先を各受渡リング３２，３３の間に配置する。マンドレル回転軸１１ａ，１１ａによって、マンドレルＭと共に各受渡リング３２，３３を回転する。これにより、各受渡リング３２，３３に巻き付けられた繊維束Ｒは、各受渡リング３２，３３の間で切断されて分離する。
【００９０】
［設置・排出動作］
図１８（ｂ）に示すように、第３及び第５設置・排出ハンド部５３，５５が、マンドレルＭ２を保持・保持する。マンドレル移動台１１は、両側壁部１１ｂ，１１ｂを倒す。
【００９１】
制御部６によって、第１及び第２設置・排出ハンド部５１，５２が、機台１０の一端側（図左）の巻取り前のマンドレルＭ１を把持・保持して移動する。マンドレルＭ１（図左）のスピンドルＳの他端（図右）が、マンドレルＭ２（図右）のスピンドルＳの一端（図左）に当接する。
【００９２】
図１９（ａ）に示すように、各スピンドルＳ，Ｓを当接した状態で、第１，第２，第３及び第５設置・排出ハンド部５１，５２，５３，５５が、マンドレルＭ２（スピンドルＳ）及びマンドレルＭ１（スピンドルＳ）を機台１０の他端側（図右）へ若干移動する。
【００９３】
このとき、ヘッド部１２，１２’，１３に設けられたチャック機構（図示略）は、第２受渡リング３２を離している（第３受渡リング３３は位置固定する）。従って、第２受渡リング３２は、マンドレルＭ２と共に第３受渡リング３３から離れる。
【００９４】
そして、第４設置・排出ハンド部５４が、各受渡リング３２，３３の間でマンドレルＭ２（図右）のスピンドルＳを把持して保持する。これにより、第４及び第５設置・排出ハンド部５４，５５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。
【００９５】
さらに、各スピンドルＳ，Ｓを当接した状態で、第１，第２，第４及び第５設置・排出ハンド部５１，５２，５４，５５が、マンドレルＭ２（スピンドルＳ）及びマンドレルＭ１（スピンドルＳ）を機台１０の他端側（図右）へ移動する。
【００９６】
これにより、第３受渡リング３３は、マンドレルＭ２（図右）のスピンドルＳからマンドレルＭ１（図左）のスピンドルＳに嵌め込まれて（受け渡されて）、保持される。
【００９７】
図１９（ｂ）に示すように、第４及び第５設置・排出ハンド部５４，５５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、さらに１本の巻取りマンドレルＭ２（製造物）が完成する。なお、ヘッド部１２，１２’，１３から繰り出される繊維束Ｒは、第３受渡リング３３に巻き付き、保持されている。
【００９８】
図２０（ａ）に示すように、制御部６によって、受渡ハンド部３０は、第４受渡リング３４を把持・保持して、機台１０の他端側（図右）からマンドレルＭ１（図左）へ移動する。
【００９９】
図２０（ｂ）に示すように、受渡ハンド部３０は、第４受渡リング３４をマンドレルＭ１のスピンドルＳに嵌めこむ。受渡ハンド部３０が退避する。図２０（ｂ）は、図６（ａ）に対応した状態となる。
【０１００】
［受渡し動作］
その後、上述した［設置動作］（図６（ｂ））及び［巻付け動作］（図７〜図９（ａ））を行う。ヘッド部１２，１２’，１３から繰り出される繊維束Ｒは、第３受渡リング３３からマンドレルＭ１へと巻き付けられる。従って、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から巻取り前のマンドレルＭ１に受け渡す。
【０１０１】
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４受渡リング３４に巻き付けられる（図９（ｂ）〜図１０）。その後、［切断動作］、［設置・排出動作］等（図１１〜図２０）を行う。そして、第４受渡リング３４が、繊維束Ｒを巻取り後のマンドレルＭ２から巻取り前のマンドレルＭ１に受け渡す。
【０１０２】
［繰り返し動作］
その後、［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６（ｂ）〜図２０）を繰り返し行うことにより、製造ラインを自動化することができる。
【０１０３】
このフィラメントワインディング自動化システムは、機台１０の一端側（図左）及び他端側（図右）において、巻取り前のマンドレルＭ１の設置動作、巻取り後のマンドレルＭ２の排出動作を行うことができ、設置・排出動作の効率化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】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】フィラメントワインディング自動化システムの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】図１３に続く側面図である。
【図１５】図１４に続く側面図である。
【図１６】図１５に続く側面図である。
【図１７】図１６に続く側面図である。
【図１８】図１７に続く側面図である。
【図１９】図１８に続く側面図である。
【図２０】図１９に続く側面図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  巻付け装置
１０  機台
１１  マンドレル移動台
１２，１２’，１３  ヘッド部 
１２  第１フープ巻ヘッド
１２’  第２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
３１，３２，３３，３４  第１〜第４受渡リング
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】
0004404226.tif 000002
【図２】
0004404226.tif 000003
【図３】
0004404226.tif 000004
【図４】
0004404226.tif 000005
【図５】
0004404226.tif 000006
【図６】
0004404226.tif 000007
【図７】
0004404226.tif 000008
【図８】
0004404226.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0004404226.tif 000011
【図１１】
0004404226.tif 000012
【図１２】
0004404226.tif 000013
【図１３】
0004404226.tif 000014
【図１４】
0004404226.tif 000015
【図１５】
0004404226.tif 000016
【図１６】
0004404226.tif 000017
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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