(57)【要約】【課題】フィラメントワインディングにおいて、繊維への樹脂含浸量の過不足を適切に判断できるようにすることである。【解決手段】フィラメントワインディング装置１０は、カーボン繊維３０をセットし巻き出しを行うクリールスタンド１４と、巻き出されたカーボン繊維３０に樹脂を含浸させ、樹脂含浸繊維３２として供給するレジンバス１６と、樹脂含浸繊維３２を揃えてライナー２０に沿って巻き付けるアイクチ案内部１８とを含んで構成される。レジンバス１６には繊維が接触したローラ上の位置でローラ上残存樹脂量を測定する接触後樹脂量測定器と、ローラに繊維が接触する前のローラ上含浸前樹脂量を測定する接触前樹脂量測定器とが配置され、これらの測定結果から繊維への樹脂含浸量の過不足が判断される。【選択図】図１
2007185930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維の巻出部と、
巻き出された繊維に樹脂を含浸させるレジンバスと、
製品の形状を形作るライナーに樹脂含浸繊維を巻き付ける巻取部と、
を備える繊維強化樹脂複合製品の成形用フィラメントワインディング装置であって、
レジンバスは、
樹脂を収容する樹脂容器と、
樹脂容器の内部に一部が進入して回転することで樹脂を外周に付着させ、巻出部から巻き出された繊維を外周に張り巻取部に送りながら繊維に樹脂を含浸させるローラと、
ローラに繊維が接触した後の位置に設けられ、繊維が接触したローラ上の位置でローラ上残存樹脂量を測定する接触後樹脂量測定器と、
接触後樹脂量測定器の配置位置に対応してローラに繊維が接触する前の位置に設けられ、ローラに繊維が接触する前のローラ上含浸前樹脂量を測定する接触前樹脂量測定器と、
接触後樹脂量測定器の測定値と、接触前樹脂量測定器の測定値とに基づき、樹脂含浸繊維の樹脂含浸量の過不足を判断する含浸量判断手段と、
を備える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】
繊維の巻出部と、
巻き出された繊維に樹脂を含浸させるレジンバスと、
製品の形状を形作るライナーに樹脂含浸繊維を巻き付ける巻取部と、
を備える繊維強化樹脂複合製品の成形用フィラメントワインディング装置であって、
レジンバスは、
樹脂を収容する樹脂容器と、
樹脂容器の内部に一部が進入して回転することで樹脂を外周に付着させ、巻出部から巻き出された繊維を外周に張り巻取部に送りながら繊維に樹脂を含浸させるローラと、
ローラに繊維が接触した後の位置に設けられ、ローラの幅方向に移動して、ローラ上の樹脂量の幅方向変化を測定する樹脂量走査測定器と、
樹脂量走査測定器の測定値に基づき、樹脂含浸繊維の樹脂含浸量の過不足を判断する含浸量判断手段と、
を備える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３】
繊維の巻出部と、
巻き出された繊維に樹脂を含浸させるレジンバスと、
製品の形状を形作るライナーに樹脂含浸繊維を巻き付ける巻取部と、
を備える繊維強化樹脂複合製品の成形用フィラメントワインディング装置であって、
レジンバスは、
樹脂を収容する樹脂容器と、
樹脂容器の内部に一部が進入して回転することで樹脂を外周に付着させ、巻出部から巻き出された繊維を外周に張り巻取部に送りながら繊維に樹脂を含浸させるローラと、
ローラ外周と一定隙間を有して配置され、ローラに付着する樹脂量を調整するスクレーパーと、
ローラの回転方向においてスクレーパーの下流側で、巻き出された繊維がローラに接触する接触位置より上流側で、ローラの幅方向において繊維が通過する位置に設けられる樹脂量測定器と、
樹脂量測定器の測定値に基づき、樹脂含浸量の過不足を判断する含浸量判断手段と、
を備える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４】
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装置において、
ローラ外周と所定隙間を有して配置され、ローラに付着する樹脂量を調整するスクレーパーと、
樹脂含浸量の過不足の判断に基づき、ローラ外周とスクレーパーとの間の所定隙間の設定を変更する隙間変更手段と、
を備える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５】
請求項１から請求項３のいずれか１に記載のフィラメントワインディング装置において、
樹脂含浸繊維の樹脂含浸量の不足が閾値を超えるときに警報を出力する出力手段を備えることを特徴と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、フィラメントワインディング装置に係り、特に、繊維強化樹脂複合製品の成形用フィラメントワインディング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化樹脂で製品を成形する方法として、十分な強度を有する繊維、例えばカーボン繊維を用い、これに液状の樹脂を含浸させて、製品の形状を形作るライナーに巻き付け、樹脂を加熱硬化させるフィラメントワインディング方法が知られている。カーボン繊維は、植物性の糸を例えば３０００℃の高温で焼成し、極めて強度が強いものを用いることができるので、例えば高圧タンク等をフィラメントワインディング方法で製造することができる。カーボン繊維に樹脂を含浸させるには、温度制御された液体状の樹脂を満たしたレジン槽に樹脂掻い出しローラを設け、これにカーボン繊維を張り、樹脂掻い出しローラを回転させてレジン槽から樹脂をローラ外周に付着させ、これをカーボン繊維に含浸させる方法を用いることができる。
【０００３】
フィラメントワインディング方法において、樹脂は、成形の際に複数の層に巻きつけたカーボン繊維同士を接合する機能等のために用いられるので、カーボン繊維に樹脂が十分に含浸されていないと、製品成形が不十分のものとなる。そこで、フィラメントワインディング方法においては、カーボン繊維に樹脂が十分に含浸されていることが管理項目とされる。特に、樹脂掻い出しローラの外周表面に付着する樹脂層の膜厚を管理することが行なわれている。
【０００４】
塗布される樹脂量の管理法としては、フィラメントワインディングに直接関係するものではないが、例えば特許文献１には、樹脂が半硬化状態にあるいわゆるプリプレグの品質管理として、乾燥装置から連続的に繰り出されてくるプリプレグのゲル化時間とワニス塗付量を非接触状態で連続的に自動検出するプリプレグの製造装置が開示されている。ここでは、熱硬化性樹脂の近赤外線領域における透過率や反射率のスペクトルが樹脂の硬化度や含浸重量に応じて特有のパターンを有することに注目し、プリプレグの外表面へ、近赤外領域の光を放射する発光装置と、プリプレグからの反射光を受光する受光装置とを用い、反射光のスペクトルパターンから熱硬化性樹脂のゲル化時間や樹脂塗付量を演算することが述べられている。
【０００５】
また、特許文献２には、成形樹脂の搬送方向における膜厚を常に監視し、膜厚が一定であるか否かを判断できる押出成形装置の膜厚監視システムが述べられている。ここでは、成形樹脂を搬送する搬送ローラ部分に配設し、成形樹脂の表面の変位について幅方向に移動して幅方向の分布も含めて検出する検出器と、搬送ローラの外周面の変位を検出する検出器とから構成し、各検出器による検出量の差を演算することが述べられている。検出器としては、進退自在の接触子を用いており、他にレーザ光や静電容量を用いる非接触式検出装置を用いてもよいと述べられている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１９８１３９号公報
【特許文献２】特開平１１−３２０６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の従来技術に述べられている樹脂の塗布状態測定方法は、いずれも光学的方法を用いており、樹脂の塗布状態に影響を与えずに測定を行うことができる。しかしながら、フィラメントワインディングにおいては、繊維に樹脂を含浸させるのに、レジン槽に漬けた樹脂掻い出しローラを回転させてその外周に付着させた樹脂をカーボン繊維に移す方法を用いる。すなわち、カーボン繊維への樹脂含浸量の過不足を判断するには、樹脂掻い出しによって樹脂がローラに付着する量と、付着した樹脂がカーボン繊維に移る量とを考慮する必要があるが、これらの測定に対し、従来技術は必ずしも適していない。
【０００８】
本発明の目的は、レジン槽に漬けた樹脂掻い出しローラを回転させてその外周に付着させた樹脂をカーボン繊維に移す方式を用いる場合に、繊維への樹脂含浸量の過不足を適切に判断できるフィラメントワインディング装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るフィラメントワインディング装置は、繊維の巻出部と、巻き出された繊維に樹脂を含浸させるレジンバスと、製品の形状を形作るライナーに樹脂含浸繊維を巻き付ける巻取部と、を備える繊維強化樹脂複合製品の成形用フィラメントワインディング装置であって、レジンバスは、樹脂を収容する樹脂容器と、樹脂容器の内部に一部が進入して回転することで樹脂を外周に付着させ、巻出部から巻き出された繊維を外周に張り巻取部に送りながら繊維に樹脂を含浸させるローラと、ローラに繊維が接触した後の位置に設けられ、繊維が接触したローラ上の位置でローラ上残存樹脂量を測定する接触後樹脂量測定器と、接触後樹脂量測定器の配置位置に対応してローラに繊維が接触する前の位置に設けられ、ローラに繊維が接触する前のローラ上含浸前樹脂量を測定する接触前樹脂量測定器と、接触後樹脂量測定器の測定値と、接触前樹脂量測定器の測定値とに基づき、樹脂含浸繊維の樹脂含浸量の過不足を判断する含浸量判断手段と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係るフィラメントワインディング装置は、繊維の巻出部と、巻き出された繊維に樹脂を含浸させるレジンバスと、製品の形状を形作るライナーに樹脂含浸繊維を巻き付ける巻取部と、を備える繊維強化樹脂複合製品の成形用フィラメントワインディング装置であって、レジンバスは、樹脂を収容する樹脂容器と、樹脂容器の内部に一部が進入して回転することで樹脂を外周に付着させ、巻出部から巻き出された繊維を外周に張り巻取部に送りながら繊維に樹脂を含浸させるローラと、ローラに繊維が接触した後の位置に設けられ、ローラの幅方向に移動して、ローラ上の樹脂量の幅方向変化を測定する樹脂量走査測定器と、樹脂量走査測定器の測定値に基づき、樹脂含浸繊維の樹脂含浸量の過不足を判断する含浸量判断手段と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係るフィラメントワインディング装置は、繊維の巻出部と、巻き出された繊維に樹脂を含浸させるレジンバスと、製品の形状を形作るライナーに樹脂含浸繊維を巻き付ける巻取部と、を備える繊維強化樹脂複合製品の成形用フィラメントワインディング装置であって、レジンバスは、樹脂を収容する樹脂容器と、樹脂容器の内部に一部が進入して回転することで樹脂を外周に付着させ、巻出部から巻き出された繊維を外周に張り巻取部に送りながら繊維に樹脂を含浸させるローラと、ローラ外周と一定隙間を有して配置され、ローラに付着する樹脂量を調整するスクレーパーと、ローラの回転方向においてスクレーパーの下流側で、巻き出された繊維がローラに接触する接触位置より上流側で、ローラの幅方向において繊維が通過する位置に設けられる樹脂量測定器と、樹脂量測定器の測定値に基づき、樹脂含浸量の過不足を判断する含浸量判断手段と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明に係るフィラメントワインディング装置において、ローラ外周と所定隙間を有して配置され、ローラに付着する樹脂量を調整するスクレーパーと、樹脂含浸量の過不足の判断に基づき、ローラ外周とスクレーパーとの間の所定隙間の設定を変更する隙間変更手段と、を備えることが好ましい。
【００１３】
また、本発明に係るフィラメントワインディング装置において、樹脂含浸繊維の樹脂含浸量の不足が閾値を超えるときに警報を出力する出力手段を備えることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成の少なくとも１つにより、繊維に樹脂を含浸させるローラに繊維が接触した後の位置に設けられ、繊維が接触したローラ上の位置でローラ上残存樹脂量を測定する接触後樹脂量測定器と、接触後樹脂量測定器の配置位置に対応してローラに繊維が接触する前の位置に設けられ、ローラに繊維が接触する前のローラ上含浸前樹脂量を測定する接触前樹脂量測定器とを備える。そして、これら接触後樹脂量測定器の測定値と、接触前樹脂量測定器の測定値とに基づき、樹脂含浸繊維の樹脂含浸量の過不足を判断する。繊維が接触前のローラ上の樹脂量と、繊維が接触後のローラ上の樹脂量との差は、樹脂含浸繊維の樹脂含浸量に対応するので、上記構成により、繊維への樹脂含浸量の過不足を適切に判断できる。従来の装置では、含浸装置より下流で樹脂量を検知していたため、含浸不足が生じてから検出するまでにタイムラグがあり、不要に装置を動かす場合があった。本発明に係る構成を採用すると、含浸装置内で検出するため、含浸不足の判断を即座に行うことができる。
【００１５】
また、上記構成の少なくとも１つにより、繊維に樹脂を含浸させるローラに繊維が接触した後の位置に設けられ、ローラの幅方向に移動して、ローラ上の樹脂量の幅方向変化を測定する樹脂量走査測定器が備えられる。そして、樹脂量走査測定器の測定値に基づき、樹脂含浸繊維の樹脂含浸量の過不足を判断する。ローラに繊維が接触した後のローラ上には、繊維が接触した部分と、繊維が接触していない部分とがあるので、これをローラの幅方向で走査して測定することで、繊維が接触前のローラ上の樹脂量と、繊維が接触後のローラ上の樹脂量とを得ることができる。そしてこれらの差が樹脂含浸繊維の樹脂含浸量に対応するので、上記構成により、繊維への樹脂含浸量の過不足を適切に判断できる。
【００１６】
また、上記構成の少なくとも１つにより、ローラの回転方向において、繊維に樹脂を含浸させるローラに繊維が接触する接触位置より上流側であって、ローラに付着する樹脂量を調整するスクレーパーの下流側の位置で、さらに、ローラの幅方向において繊維が通過する位置に樹脂量測定器が設けられる。
【００１７】
繊維が通過するこの位置においては、ローラ上の樹脂が繊維に移されて少なくなるが、ローラが回転して樹脂容器に漬かることで再びローラ上に樹脂が付着する。したがって、樹脂容器に液体状の樹脂が十分ある場合には、樹脂量測定器は、スクレーパーによって設定される樹脂量を検出する。これに対し、樹脂容器に液体状の樹脂が欠乏する等の原因でローラが樹脂容器に入ったにもかかわらずローラ上に十分な樹脂が付着しない場合には、樹脂量測定器は、スクレーパーによって設定される量より少ない樹脂量を検出することになる。仮に樹脂容器に樹脂がなければ、樹脂量測定器は、樹脂が繊維に移されて少なくなった状態の樹脂量を検出することになる。このようにして、上記構成の位置に配置された樹脂量測定器は、ローラ上に付着する樹脂量の過不足を検出することができ、したがって、繊維への樹脂含浸量の過不足を適切に判断できる。
【００１８】
また、樹脂含浸量の過不足の判断に基づき、ローラ外周とスクレーパーとの間の所定隙間の設定を変更するので、フィラメントワインディングの工程を適切に維持できる。
【００１９】
また、樹脂含浸繊維の樹脂含浸量の不足が閾値を超えるときに警報を出力するので、迅速な対策を促すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下において図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下において述べる材料、成形条件等は、説明のための１例であり、製品の仕様等に合わせ、適当な他の材料、成形条件を採用することができる。例えば、繊維として、カーボン繊維を説明するが、これ以外の適当な強度を有する繊維で、フィラメントワインディングに適したものであってもよい。また、樹脂として、熱硬化型エポキシ樹脂を説明するが、これ以外の適当な接合強度を有する材料で、フィラメントワインディングに適したものであってもよい。
【００２１】
図１は、フィラメントワインディング装置１０の構成図である。フィラメントワインディング装置１０は、大別して、成形部１２と、成形部１２における各種測定器からの工程データを収集するデータロガー３８と、各要素の動作を全体として制御する制御部４０を含んで構成される。なお、図１には、フィラメントワインディング装置１０の構成要素ではないが、成形製品の形状を形作るライナー２０も図示されている。
【００２２】
成形部１２は、原材料であるカーボン繊維３０をセットし巻き出しを行う巻出部であるクリールスタンド１４と、巻き出されたカーボン繊維３０に液体状の樹脂を含浸させ、樹脂含浸繊維３２として供給するレジンバス１６と、樹脂含浸繊維３２を揃えてライナー２０に沿って巻き付けるアイクチ案内部１８とを含んで構成される。
【００２３】
このようにカーボン繊維は、クリールスタンド１４からいくつものローラ等を経由し、アイクチ案内部１８を通り、ライナー２０に巻きつけられ、ライナー２０は、その長手軸周りに回転駆動される。ここで、アイクチ案内部１８とライナー２０の回転機構とが繊維巻取部の機能を有することになる。したがって、カーボン繊維は、ライナー２０の回転駆動によって張力が与えられ、その張力の下で、樹脂含浸繊維３２がライナー２０に緊密に巻きつけられることになる。
【００２４】
また、工程管理のために、レジンバス１６には後述のように樹脂含浸量の過不足を測定するための樹脂量測定器が配置される。また、カーボン繊維３０の張力を測定する張力測定器２２、レジンバス１６の樹脂温度を管理する樹脂温度計２４等が配置される。
【００２５】
原材料であるカーボン繊維３０は、植物性の糸を約３，０００℃で焼成したものからなる。これを約２４，０００本程度撚って集め、バインダ樹脂で軽く接着し、厚さ約２００μｍ、幅４ｍｍから５ｍｍ程度の扁平なシート状としたものを用いることができる。
【００２６】
クリールスタンド１４は、シート状のカーボン繊維を紙の筒に巻きつけたボビンをセットし、固定滑車等を用いて位置を揃えて巻き出す機能を有する巻出スタンドである。ライナー２０には、３ないし４のカーボン繊維を幅方向に並べるパラレル巻きで巻き付けるので、クリールスタンド１４も複数個のボビン取り付け部を有する。図１では、３つのボビンが示されている。
【００２７】
張力測定器２２は、クリールスタンド１４から巻き出された３本のカーボン繊維３０が張られる張力を測定する機能を有する。張力測定は、３本のカーボン繊維３０を幅方向に並べ揃えて１つの張力測定用ローラに張り、張力測定用ローラが３本のカーボン繊維の張力のために受ける反力をロードセル等の荷重測定器で測定することで行うことができる。張力は、ライナー２０に巻き付けるときの状態が製品仕様からいえば重要であるが、ライナー２０に巻き付けるときは、樹脂含浸繊維となっていて、べたつきがあり、そのままでは張力測定に問題がある。そのために、樹脂含浸前の状態で張力測定が行われる。
【００２８】
レジンバス１６は、３本のカーボン繊維３０にそれぞれ液体状の樹脂を含浸させる機能を有し、後に詳述するように、液体状のエポキシ樹脂を満たしたレジン槽と、レジン槽に一部漬かっている樹脂掻い出しローラと、その前後に配置される前後ローラと、樹脂掻い出しローラに付着する樹脂量を調整するスクレーパー等を含んで構成される。張力測定器２２のところで幅方向に３本並べ揃えられた各カーボン繊維３０は、レジンバス１６に導入される際に、開繊器によってほぐされ、前ローラの下側外周と、樹脂掻い出しローラの上側外周と、後ローラの下側外周とに沿って張られ、レジンバス１６から引き出される。樹脂掻い出しローラは、回転することで、レジン槽から液体状の樹脂硬化型エポキシ樹脂を外周に付着させ、その上側外周に沿って３本のカーボン繊維３０が並べ揃えられて張られることで、それぞれの繊維に樹脂が付着し、含浸する。
【００２９】
レジン槽には、ヒータが備えられ、熱硬化型エポキシ樹脂は、例えば４０℃から５０℃の範囲で加熱されて液体状となる。液体状の樹脂は、その温度を制御することで粘度管理が行われる。樹脂温度計２４は、この樹脂温度を測定するためのものである。樹脂温度計２４は、液体状の樹脂に漬けられてその温度を直接検出することが好ましい。
【００３０】
このレジンバス１６のところ、すなわちカーボン繊維３０に液体状の樹脂を含浸させて樹脂含浸繊維３２とする工程において、樹脂含浸繊維の樹脂含浸量の過不足を判断するための樹脂量の測定が行われる。その詳細については後述する。
【００３１】
レジンバス１６から引き出された３本の樹脂含浸繊維３２は、アイクチ案内部１８に引き出される。アイクチ案内部１８は、複数本の樹脂含浸繊維３２をライナー２０に巻き付け易いように案内する機能を有し、複数本の樹脂含浸繊維３２をライナー２０に向けて幅方向に並べて揃える揃え口と、揃え口自体をライナー２０の外形に沿って移動させる移動機構等を有する。揃え口の移動は、ライナー２０の長手軸方向の移動と、ライナー２０の幅方向への移動と、幅方向の移動軸周りの回転とによって行われる。
【００３２】
ライナー２０は、成形製品の形状を形作る芯材となるもので、例えば高圧タンクを成形する場合は、タンクの内径に対応する筒である。筒の材質は例えば硬質プラスチックを用いることができる。筒の直径は、例えば３０ｃｍ程度で、その肉厚は数ｍｍ程度のものを用いることができる。ライナー２０は、長手軸が回転可能に支持され、回転駆動機構によって長手軸周りに回転される。アイクチ案内部１８によって幅方向に並べて揃えられた３本の樹脂含浸繊維３２は、その端部がライナー２０の巻き始め部に固定され、ライナー２０が回転駆動されることで、３本の樹脂含浸繊維３２がライナー２０の長手軸方向に並んでその外周に巻き取られる。ライナー２０に巻き取られる量は、ライナー２０の外周上の厚さにして数ｍｍから１０数ｍｍ程度である。所定の巻き数で樹脂含浸繊維３２がライナー２０に巻き付けられ、製品の形状が形作られると、その後硬化処理が行われ、エポキシ樹脂が硬化して、繊維強化樹脂複合製品が成形される。樹脂含浸繊維３２のライナー２０への巻き付け工程等において、必要に応じ、ライナー２０の内部に加圧気体２１を供給してもよい。
【００３３】
レジンバス１６のところで測定された樹脂量の過不足のデータは、張力測定器２２、樹脂温度計２４の測定結果と共にデータロガー３８によって集められ、制御部４０に工程管理データとして入力される。制御部４０は、これらの工程管理データに基づき、レジンバス１６における樹脂掻い出しローラとスクレーパーとの間の隙間、ライナー２０の回転速度、アイクチ案内部１８の移動速度、レジンバス１６の樹脂温度等を制御し、成形製品が仕様の範囲に入るようにすることができる。
【００３４】
次に、レジンバス１６において行われる樹脂含浸繊維の樹脂含浸量の過不足を判断するための樹脂量の測定について説明する。
【００３５】
図２は、レジンバス１６における樹脂掻い出しローラ５２の周囲の詳細図で、図２（ａ）が側面図、（ｂ）が平面図である。ここでは、樹脂掻い出しローラ５２の下側外周の一部が液体状樹脂５０に漬かっており、上側外周に３本の繊維が張られて、樹脂掻い出しローラ５２が回転し、液体状の樹脂５０が掻い出されてゆく様子が示されている。各図において紙面の左側の繊維は、樹脂が含浸される前のカーボン繊維３０である。これらの繊維は、樹脂掻い出しローラ５２の上側外周に並べて揃えられて張られ、樹脂掻い出しローラ５２がその下側外周において液体状樹脂５０に漬かり、その部分が回転によって上側に回ってくることで、液体状樹脂５０が各繊維に含浸する。これにより、各図において紙面の右側の繊維は、樹脂含浸繊維３２となる。樹脂掻い出しローラ５２の外周に付着し、各繊維に含浸した樹脂は、図２（ｂ）において、紙面上で右上から左下に向かう斜線で示されている。
【００３６】
カーボン繊維３０が樹脂掻い出しローラ５２に張られる前に設けられるガイド８８は、カーボン繊維３０が樹脂掻い出しローラ５２の幅方向にずれることを防止するための部材である。ガイド８８は、３本のカーボン繊維３０を適当な間隔をおいて樹脂掻い出しローラ５２の幅方向に並ぶように、複数の仕切り窓を有している。
【００３７】
スクレーパー５４は、樹脂掻い出しローラ５２の外周との間に所定の間隔の隙間ができるように配置されるブレード状の樹脂量調整板である。その配置位置は、樹脂５０の液面の上方で、各繊維が樹脂掻い出しローラ５２の上側外周に張られる位置より下方である。スクレーパー５４は、ブレード部分を樹脂掻い出しローラ５２の外周に向けて、隙間が樹脂掻い出しローラ５２の幅方向に一様となるように設定され、その隙間は、制御部４０の制御の下で図示されていない移動機構によって調整できる。
【００３８】
樹脂掻い出しローラ５２の周辺に、２つの樹脂量測定器が配置される。１つは、樹脂掻い出しローラ５２にカーボン繊維３０が接触した後の位置に設けられ、カーボン繊維３０が接触した樹脂掻い出しローラ５２上の位置でローラ上残存樹脂量を測定する接触後樹脂量測定器９２である。他の１つは、接触後樹脂量測定器９２の配置位置に対応して樹脂掻い出しローラ５２にカーボン繊維３０が接触する前の位置に設けられ、樹脂掻い出しローラ５２にカーボン繊維３０が接触する前のローラ上含浸前樹脂量を測定する接触前樹脂量測定器９０である。接触前樹脂量測定器９０と接触後樹脂量測定器９２は、非接触型の膜厚計で、例えば赤外膜厚計を用いることができる。
【００３９】
図３は、接触前樹脂量測定器９０と接触後樹脂量測定器９２が測定する対象を説明する図である。ここでは、樹脂掻い出しローラ５２と、掻い出されて付着した樹脂Ｒとの区別をわかりやすくするため、掻い出し付着樹脂Ｒの厚みを誇張して示してある。そして、樹脂掻い出しローラ５２上でカーボン繊維３０が接触し、樹脂掻い出しローラ５２上の樹脂がカーボン繊維３０に移されて樹脂量が少なくなっている部分を、繊維が通過した跡の意味でＦとして示してある。樹脂掻い出しローラ５２上の樹脂膜厚は、掻い出し付着樹脂Ｒの部分で厚く、繊維通過跡Ｆの部分で薄くなっている。
【００４０】
接触前樹脂量測定器９０が測定するのは、カーボン繊維３０が接触する前の樹脂掻い出しローラ５２上の樹脂膜厚である。すなわち掻い出し付着樹脂Ｒの膜厚を測定する。接触後樹脂量測定器９２が測定するのは、カーボン繊維３０が接触し、樹脂がカーボン繊維３０に移された後の樹脂掻い出しローラ５２上の樹脂膜厚である。すなわち繊維通過跡Ｆの膜厚を測定する。したがって、接触前樹脂量測定器９０の測定値と、接触後樹脂量測定器９２の測定値から、カーボン繊維３０に移され、樹脂含浸繊維３２に含浸された樹脂量を求めることができ、予め設定された閾値との比較から、含浸樹脂量の過不足を判断することができる。
【００４１】
このように、樹脂掻い出しローラ５２のカーボン繊維３０が接触する位置の上流側と下流側にそれぞれ膜厚計を配置して、それぞれの位置で樹脂掻い出しローラ５２上の樹脂膜厚を測定することで、樹脂含浸繊維３２に含浸された樹脂量の過不足を判断することができる。さらに、樹脂掻い出しローラとカーボン繊維の接触部位の上流と下流の両方を測定して比較することにより、レジン槽から樹脂掻い出しローラへの樹脂付着量が不足しているのか、または樹脂掻い出しローラからカーボン繊維への樹脂付着時に不具合があるのかの区別を判別することができる。
【００４２】
図４は、１台の膜厚計で含浸樹脂量の過不足を判断できる構成を示す図である。図４は図２と同様に、レジンバス１６における樹脂掻い出しローラ５２の周囲の詳細図で、図４（ａ）が側面図、（ｂ）が平面図である。図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。ここでは、樹脂掻い出しローラ５２にカーボン繊維３０が接触した後の位置に樹脂量走査測定器９４が設けられる。樹脂量走査測定器９４は、樹脂掻い出しローラ５２の幅方向に移動して、ローラ上の樹脂量の幅方向変化を測定する膜厚計である。樹脂掻い出しローラ５２の幅方向に移動可能に設置されることを除けば、図２における接触前樹脂量測定器９０および接触後樹脂量測定器９２と同様な膜厚測定性能を有している。
【００４３】
図５は、樹脂量走査測定器９４が測定する対象を説明する図で、図３と同様に、掻い出し付着樹脂Ｒの厚みを誇張して示してある。樹脂量走査測定器９４は樹脂掻い出しローラ５２の幅方向に移動しながら樹脂掻い出しローラ５２上の樹脂膜厚を測定するので、図５に示すように、掻い出し付着樹脂Ｒの膜厚と、繊維通過跡Ｆの膜厚とを交互に測定することができる。このようにして逐時的に測定された掻い出し付着樹脂Ｒの膜厚と繊維通過跡Ｆの膜厚とから、カーボン繊維３０に移され、樹脂含浸繊維３２に含浸された樹脂量を求めることができ、予め設定された閾値との比較から、含浸樹脂量の過不足を判断することができる。
【００４４】
図６は、樹脂掻い出しローラ５２に掻い出し付着する樹脂Ｒの量の過不足を迅速に測定できる構成を示す図である。図６は、図２及び図４と同様に、レジンバス１６における樹脂掻い出しローラ５２の周囲の詳細図で、図４（ａ）が側面図、（ｂ）が平面図である。図２と同様の要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。ここでは、樹脂掻い出しローラ５２の回転方向においてスクレーパー５４の下流側であり、かつ、カーボン繊維３０が樹脂掻い出しローラ５２に接触する接触位置より上流側であり、さらに、樹脂掻い出しローラ５２の幅方向においてカーボン繊維３０が通過する位置に、樹脂量測定器９６が設けられる。樹脂量測定器９６は、その設置位置条件が上記のように制限されることを除けば、図２における接触前樹脂量測定器９０および接触後樹脂量測定器９２と同様な膜厚測定性能を有している。
【００４５】
図７は、樹脂量測定器９６が測定する対象を説明する図で、図３、図５と同様に、掻い出し付着樹脂Ｒの厚みを誇張して示してある。図７（ａ）は、樹脂掻い出しローラ５２に十分な樹脂が掻い出されて付着している場合、（ｂ）は、何かの原因で樹脂掻い出しローラ５２に樹脂が掻い出されて付着しなかった場合を示している。これらの図において、カーボン繊維３０が通過する樹脂掻い出しローラ５２上の位置に対応する掻い出し付着樹脂は、Ｒ（Ｆ）として示されている。
【００４６】
樹脂量測定器９６は、カーボン繊維３０が通過する位置の樹脂掻い出しローラ５２上の樹脂膜厚を、樹脂掻い出しローラ５２の外周に沿って測定する。樹脂掻い出しローラ５２のこの位置においては、樹脂掻い出しローラ５２上の樹脂がカーボン繊維３０に移されて少なくなるが、樹脂掻い出しローラ５２が回転して樹脂容器中の樹脂５０に漬かることで再び樹脂掻い出しローラ５２上に樹脂が付着する。
【００４７】
したがって、樹脂容器に液体状の樹脂５０が十分ある場合には、図７（ａ）に示されるように、掻い出し付着樹脂Ｒは、カーボン繊維３０が通過する位置であっても、カーボン繊維３０が通過しない位置であっても同じ膜厚となる。つまり、Ｒ（Ｆ）は、他のＲと膜厚に差がない。この膜厚は、スクレーパー５４によって設定される樹脂膜厚となる。
【００４８】
これに対し、樹脂容器に液体状の樹脂５０が欠乏する等の原因で、樹脂掻い出しローラ５２が樹脂容器に入ったにもかかわらず樹脂掻い出しローラ５２上に十分な樹脂が付着しない場合には、図７（ｂ）に示されるように、カーボン繊維３０が通過する位置における掻い出し付着樹脂Ｒ（Ｆ）の膜厚は、カーボン繊維３０が通過しない位置における掻い出し付着樹脂Ｒの膜厚と異なり、薄い膜厚となる。この薄い膜厚は、スクレーパー５４によって設定される膜厚よりも薄い。
【００４９】
樹脂量測定器９６をスクレーパー５４の下流側におくことで、スクレーパー５４によって正常な場合にカーボン繊維３０が通過した位置としない位置とで膜厚が同じになることが保障され、スクレーパー５４によってもカーボン繊維３０が通過した位置としない位置とで膜厚が同じにできない異常な場合を検出することができる。
【００５０】
また、樹脂量測定器９６をカーボン繊維３０が樹脂掻い出しローラ５２に接触する位置より上流側におくことで、カーボン繊維３０に含浸される樹脂量の多少によって膜厚が変動する影響を排除することができる。
【００５１】
このように、カーボン繊維３０が通過する位置で、スクレーパー５４の下流側でカーボン繊維３０が接触する位置より上流側に樹脂量測定器９６を配置し、樹脂掻い出しローラ５２の回転に伴う掻い出し付着樹脂の膜厚の変化を監視することで、樹脂掻い出しローラ５２に掻い出し付着する樹脂Ｒの量の過不足を迅速に測定できる。
【００５２】
図８は、樹脂掻い出しローラ５２上の樹脂膜厚の測定がフィラメントワインディングの工程管理に反映される様子を説明するフローチャートである。図８のフローチャートは、樹脂掻い出しローラ５２上の樹脂膜厚が予め定めた閾値の範囲内に入るように、制御部４０が実行する各手順を示すものである。フィラメントワインディングによる成形が開始する（Ｓ１０）と、樹脂掻い出しローラ５２上の樹脂量が測定される（Ｓ１２）。具体的には、図２から図７で説明したように、樹脂掻い出しローラ５２の所定位置における樹脂膜厚が測定される。図２の場合では接触前樹脂量測定器９０及び接触後樹脂量測定器９２によって、図４の場合は樹脂量走査測定器９４によって、図６の場合には樹脂量測定器９６によって、それぞれ所定の方法で樹脂掻い出しローラ５２上の樹脂膜厚が測定される。
【００５３】
そして、測定された膜厚から樹脂含浸繊維の樹脂含浸量の過不足が判断され、過不足が閾値の範囲以内か否かが判断される（Ｓ１４）。図２の場合では接触前樹脂量測定器９０の測定値と接触後樹脂量測定器９２の測定値とから樹脂含浸量の過不足が判断される。図４の場合は、樹脂量走査測定器９４によって逐時的に測定された掻い出し付着樹脂Ｒの膜厚と繊維通過跡Ｆの膜厚とから樹脂含浸量の過不足が判断される。図６の場合は、樹脂量走査測定器９４によって測定される樹脂掻い出しローラ５２の回転に伴う掻い出し付着樹脂の膜厚の変化から樹脂含浸量の過不足が判断される。閾値は、それぞれの方式に応じ、予め実験等によって定めることができる。
【００５４】
そして、樹脂含浸量の過不足についてそれが閾値の範囲内であるときはフィラメントワインディングを続行する。閾値の範囲内でないときは、警報を出力する（Ｓ２２）。例えば、レジンバス１６に樹脂が欠乏しているような場合には、制御部４０の制御範囲を越えているので、ランプ点灯あるいは点滅、ブザー等の音声出力等によって知らせ、迅速な対応を促す。
【００５５】
原因が樹脂の欠乏でなく、樹脂掻い出し量の不適切であることもあるので、そのような場合に備え、樹脂掻い出しローラ５２とスクレーパー５４との間の隙間を変更して掻い出し樹脂量を調整する（Ｓ１６）。隙間調整は、Ｓ１２における測定値に応じて制御部４０がスクレーパー移動機構に指示して行うことができる。その後再び樹脂掻い出しローラ５２上の樹脂量を測定し（Ｓ１８）、樹脂含浸量の過不足についてそれが閾値の範囲内か否かが判断される（Ｓ２０）。Ｓ１８，Ｓ２０の工程の内容はＳ１２，Ｓ１４の内容と同様である。樹脂含浸量の過不足についてそれが閾値の範囲内であるときはフィラメントワインディングを続行し、閾値の範囲内でないときは、警報を出力する（Ｓ２２）。樹脂掻い出しローラ５２上の樹脂膜厚の測定がフィラメントワインディングの工程管理に反映される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明に係る実施の形態のフィラメントワインディング装置の構成図である。
【図２】本発明に係る実施の形態において、レジンバスにおける樹脂掻い出しローラの周囲の詳細図である。
【図３】本発明に係る実施の形態において、接触前樹脂量測定器と接触後樹脂量測定器が測定する対象を説明する図である。
【図４】本発明に係る実施の形態において、１台の膜厚計で含浸樹脂量の過不足を判断できる構成を示す図である。
【図５】本発明に係る実施の形態において、樹脂量走査測定器が測定する対象を説明する図である。
【図６】本発明に係る実施の形態において、樹脂掻い出しローラに掻い出し付着する樹脂Ｒの量の過不足を迅速に測定できる構成を示す図である
【図７】図６の樹脂量測定器が測定する対象を説明する図である。
【図８】本発明に係る実施の形態において、樹脂掻い出しローラ上の樹脂膜厚が予め定めた閾値の範囲内に入るように実行される手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００５７】
１０  フィラメントワインディング装置、１２  成形部、１４  クリールスタンド、１６  レジンバス、１８  アイクチ案内部、２０  ライナー、２１  加圧気体、２２  張力測定器、２４  樹脂温度計、３０  カーボン繊維、３２  樹脂含浸繊維、３８  データロガー、４０  制御部、５０  樹脂、５２  樹脂掻い出しローラ、５４  スクレーパー、８８  ガイド、９０  接触前樹脂量測定器、９２  接触後樹脂量測定器、９４  樹脂量走査測定器、９６  樹脂量測定器。
【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】
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【図７】
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【図８】
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