JP5643325B2 - フィラメントワインディング装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィラメントワインディング装置の技術に関する。

従来より、樹脂を含浸させた繊維束をライナーの外周面に巻き付けていくフィラメントワインディング装置が知られている。フィラメントワインディング装置は、放射状に複数の繊維束ガイドを設けたヘリカルヘッドを備え、回転するライナーの外周面に複数本の繊維束を同時に巻き付けることを可能としている（例えば特許文献１参照）。

しかし、このようなフィラメントワインディング装置は、ライナーの外径に応じた最適な位置に繊維束ガイドを移動させる必要があり、該繊維束ガイドをライナーの回転軸に近接する方向に移動させた場合であっても、隣り合う繊維束ガイド同士が干渉しないことが要求される。

そのため、このようなフィラメントワインディング装置においては、隣り合う繊維束ガイド同士が干渉しないように、繊維束ガイドと繊維束ガイドとの間隔を最適化できる技術が求められていた。つまり、繊維束ガイドをライナーの外径に応じて移動させた場合であっても、隣り合う繊維束ガイドと繊維束ガイドとの間隔を最適化できる技術が求められていた。

特開２０１０−３６４６１号公報

本発明は、繊維束ガイドをライナーの外径に応じて移動させた場合であっても、隣り合う繊維束ガイドと繊維束ガイドとの間隔を最適化できる技術を提供することを目的としている。

次に、この課題を解決するための手段を説明する。

即ち、第１の発明は、ライナーの回転軸に対して略垂直方向に移動する繊維束ガイドを放射状に設けたヘリカルヘッドを複数備え、
前記ライナーを回転させながら前記ヘリカルヘッドを通過させることで該ライナーの外周面に繊維束を巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
前記ライナーの回転軸と直交して一の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面と、前記ライナーの回転軸と直交して他の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面と、の間隔を調節する間隔調節手段を設けた。

第２の発明は、第１の発明に係るフィラメントワインディング装置において、前記繊維束ガイドを前記ライナーの回転軸に近接する方向に移動した場合、
前記間隔調節手段は、前記ライナーの回転軸と直交して一の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面から、前記ライナーの回転軸と直交して他の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面を自動的に離間させる。

第３の発明は、第１の発明に係るフィラメントワインディング装置において、前記繊維束ガイドを前記ライナーの回転軸に離間する方向に移動した場合、
前記間隔調節手段は、前記ライナーの回転軸と直交して一の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面に、前記ライナーの回転軸と直交して他の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面を自動的に近接させる。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

第１の発明によれば、一のヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドと他のヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのライナーの回転軸方向への間隔を調節することができる。これにより、隣り合う繊維束ガイドと繊維束ガイドとの間隔を最適化することが可能となる。

第２の発明によれば、繊維束ガイドがライナーの回転軸に近接する方向に移動した場合に、一のヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドと他のヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのライナーの回転軸方向への間隔を大きくすることができる。これにより、隣り合う繊維束ガイドと繊維束ガイドとの間隔を最適化でき、干渉を回避することが可能となる。

第３の発明によれば、繊維束ガイドがライナーの回転軸から離間する方向に移動した場合に、一のヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドと他のヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのライナーの回転軸方向への間隔を小さくすることができる。これにより、隣り合う繊維束ガイドと繊維束ガイドとのライナーの回転軸方向への間隔を最小化でき、繊維束の巻き付け態様を良好にすることが可能となる。

本発明の一実施形態に係るフィラメントワインディング装置１００を示す図。 ヘリカル巻き装置４０を構成する第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４を示す図。 第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４を構成するガイド支持装置４５を示す図。 第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動した状態を示す図。 第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動した状態を示す図。 第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動したときの繊維束Ｆの巻き付け態様を示す図。 第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２との位相差ＰＡを小さくして繊維束Ｆを等間隔に巻き付ける図。 第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動したときの繊維束Ｆの巻き付け態様を示す図。

まず、図１を用いて、本発明の一実施形態に係るフィラメントワインディング装置（以降「ＦＷ装置」）１００の全体構成について説明する。

図１は、ＦＷ装置１００を示した側面図である。図中に示す矢印Ａは、ライナー１の移送方向を示している。また、ライナー１の移送方向と平行な方向をＦＷ装置１００の前後方向とし、ライナー１が移送される一方向を前側（本図左側）、他方向を後側（本図右側）と定義する。なお、ＦＷ装置１００は、ライナー１を前後方向に往復動させるため、該ライナー１の移送方向に応じて前側及び後側が定まる。

ＦＷ装置１００は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付けていく装置である。ＦＷ装置１００は、主に主基台１０と、ライナー移送装置２０と、フープ巻き装置３０と、ヘリカル巻き装置４０と、で構成される。

ライナー１は、例えば高強度アルミニウム材やポリアミド系樹脂等によって形成された略円筒形状の中空容器である。ライナー１は、該ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが巻き付けられることによって耐圧特性の向上が図られる。つまり、ライナー１は、耐圧容器を構成する基材とされる。

主基台１０は、ＦＷ装置１００の基礎を構成する主たる構造体である。主基台１０の上部には、ライナー移送装置用レール１１が設けられている。ライナー移送装置用レール１１には、ライナー移送装置２０が載置されている。また、主基台１０の上部には、ライナー移送装置用レール１１に対して平行にフープ巻き装置用レール１２が設けられている。フープ巻き装置用レール１２には、フープ巻き装置３０が載置されている。

このような構成により、主基台１０は、ＦＷ装置１００の基礎を構成するとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー移送装置２０ならびにフープ巻き装置３０を移動させることを可能としている。

ライナー移送装置２０は、ライナー１を回転させながら移送する装置である。詳細には、ライナー移送装置２０は、ＦＷ装置１００の前後方向を中心軸としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送する装置である。ライナー移送装置２０は、主に基台２１と、ライナー支持部２２と、で構成される。

基台２１には、該基台２１の上部に一対のライナー支持部２２が設けられている。ライナー支持部２２は、ライナー支持フレーム２３と回転軸２４で構成され、ライナー１を回転させる。

具体的に説明すると、ライナー支持部２２は、基台２１から上方に向けて延設されたライナー支持フレーム２３と、該ライナー支持フレーム２３から前後方向に向けて延設された回転軸２４と、で構成される。そして、回転軸２４に取り付けられたライナー１は、図示しない動力機構によって一方向に回転されるのである。

このような構成により、ライナー移送装置２０は、ＦＷ装置１００の前後方向を中心軸としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送することを可能としている。

フープ巻き装置３０は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける装置である。詳細には、フープ巻き装置３０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θ（図２参照）がＦＷ装置１００の前後方向に対して略垂直となる、いわゆるフープ巻きを行なう装置である。フープ巻き装置３０は、主に基台３１と、動力機構３２と、フープ巻き掛け装置３３と、で構成される。

基台３１には、動力機構３２によって回転されるフープ巻き掛け装置３３が設けられている。フープ巻き掛け装置３３は、巻き掛けテーブル３４とボビン３５で構成され、ライナー１の外周面１Ｓにフープ巻きを行なう。

具体的に説明すると、フープ巻き掛け装置３３は、主にフープ巻きを行なう巻き掛けテーブル３４と、該巻き掛けテーブル３４に繊維束Ｆを供給するボビン３５と、で構成される。そして、巻き掛けテーブル３４に設けられた繊維束ガイドによってライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが導かれ、巻き掛けテーブル３４が回転することでフープ巻きが行なわれる。

このような構成により、フープ巻き装置３０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θ（図２参照）がＦＷ装置１００の前後方向に対して略垂直となるフープ巻きを行なうことを可能としている。なお、本ＦＷ装置１００は、フープ巻き装置３０の移動速度や巻き掛けテーブル３４の回転速度を調節することによって、繊維束Ｆの巻き付け態様を自在に変更可能としている。

ヘリカル巻き装置４０は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける装置である。詳細には、ヘリカル巻き装置４０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θ（図２参照）がＦＷ装置１００の前後方向に対して所定の値となる、いわゆるヘリカル巻きを行なう装置である。ヘリカル巻き装置４０は、主に基台４１と、ヘリカル巻き掛け装置４２と、で構成される。

基台４１には、ヘリカル巻き掛け装置４２が設けられている。ヘリカル巻き掛け装置４２は、第一ヘリカルヘッド４３と第二ヘリカルヘッド４４で構成され、ライナー１の外周面１Ｓにヘリカル巻きを行なう。なお、本ＦＷ装置１００のヘリカル巻き装置４０には、第一ヘリカルヘッド４３と第二ヘリカルヘッド４４の二つが備えられているが、それ以上のヘリカルヘッドを備えるとしても良い。

具体的に説明すると、ヘリカル巻き掛け装置４２は、主にヘリカル巻きを行なう第一ヘリカルヘッド４３と、同じくヘリカル巻きを行なう第二ヘリカルヘッド４４と、で構成される。そして、第一ヘリカルヘッド４３に設けられた第一繊維束ガイド９１と第二ヘリカルヘッド４４に設けられた第二繊維束ガイド９２によってライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが導かれ（図２参照）、ライナー１が回転しながら通過することでヘリカル巻きが行なわれる。なお、第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４には、図示しないボビンから繊維束Ｆが供給される。

このような構成により、ヘリカル巻き装置４０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θ（図２参照）がＦＷ装置１００の前後方向に対して所定の値となるヘリカル巻きを行なうことを可能としている。なお、本ＦＷ装置１００は、ライナー１の移送速度や回転速度を調節することによって、繊維束Ｆの巻き付け態様を自在に変更可能としている。

次に、図２を用いて、ヘリカル巻き装置４０を構成する第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４について更に詳しく説明する。

図２は、第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４を示した側面図である。図中に示す矢印Ａは、ライナー１の移送方向を示している。また、図中に示す矢印Ｂは、ライナー１の回転方向を示している。

上述したように、ヘリカル巻き装置４０は、繊維束Ｆの巻き付け角度θがＦＷ装置１００の前後方向に対して所定の値となるヘリカル巻きを行なう装置である。ヘリカル巻き装置４０を構成する第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４は、ライナー１の移送方向に互いに隣接するように配置されている。また、第二ヘリカルヘッド４４は、該第二ヘリカルヘッド４４に設けられた第二繊維束ガイド９２が第一ヘリカルヘッド４３に設けられた第一繊維束ガイド９１の間に位置するように位相差ＰＡを設けて配置されている（図４Ａ、図５Ａ参照）。

第一ヘリカルヘッド４３には、ライナー１の回転軸Ｒａを中心として放射状に第一繊維束ガイド９１が設けられている。具体的には、第一ヘリカルヘッド４３に放射状に取り付けられた各ガイド支持装置４５によって、第一繊維束ガイド９１が移動及び回転可能に支持されている。

これにより、第一ヘリカルヘッド４３は、複数本の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに同時に案内することができるのである。なお、本ＦＷ装置１００の第一ヘリカルヘッド４３には、第一繊維束ガイド９１が９０本設けられているため、９０本の繊維束Ｆを同時に案内することを可能としている。

第二ヘリカルヘッド４４には、ライナー１の回転軸Ｒａを中心として放射状に第二繊維束ガイド９２が設けられている。具体的には、第二ヘリカルヘッド４４に放射状に取り付けられた各ガイド支持装置４５によって、第二繊維束ガイド９２が移動及び回転可能に支持されている。

これにより、第二ヘリカルヘッド４４は、複数本の繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに同時に案内することができるのである。なお、本ＦＷ装置１００の第二ヘリカルヘッド４４には、第二繊維束ガイド９２が９０本設けられているため、９０本の繊維束Ｆを同時に案内することを可能としている。

このような構成により、第一ヘリカルヘッド４３ならびに第二ヘリカルヘッド４４は、ライナー１の外周面１Ｓに複数本の繊維束Ｆ（本ＦＷ装置１００においては１８０本の繊維束Ｆ）を同時に導き、ヘリカル巻きを行なうことを可能としている。

なお、本ＦＷ装置１００には、ライナー１の回転軸Ｒａ方向（前後方向）に第二ヘリカルヘッド４４を駆動する間隔調節手段５０が設けられている。換言すると、本ＦＷ装置１００には、該ＦＷ装置１００の前後方向に第二ヘリカルヘッド４４を駆動する間隔調節手段５０が設けられている。

間隔調節手段５０である駆動装置５０は、電動モータ５１によって回転されるウォームギア５２と、第二ヘリカルヘッド４４に固設されたラックギア５３と、で構成される。駆動装置５０は、電動モータ５１の回転動力によって第二ヘリカルヘッド４４を駆動する。

このような構成により、駆動装置５０は、第二ヘリカルヘッド４４をライナー１の回転軸Ｒａ方向（前後方向）に駆動することができ、第一ヘリカルヘッド４３に対して第二ヘリカルヘッド４４を近接又は離間させることを可能としている（図４Ｂ、図５Ｂ参照）。

また、本ＦＷ装置１００には、ライナー１の周方向に第二ヘリカルヘッド４４を駆動する位相調節手段６０が設けられている。換言すると、本ＦＷ装置１００には、ライナー１の回転軸Ｒａを中心として第二ヘリカルヘッド４４を駆動する位相調節手段６０が設けられている。

位相調節手段６０である駆動装置６０は、電動モータ６１によって回転されるウォームギア６２と、第二ヘリカルヘッド４４に固設されたラックギア６３と、で構成される。駆動装置６０は、電動モータ６１の回転動力によって第二ヘリカルヘッド４４を駆動する。

このような構成により、駆動装置６０は、第二ヘリカルヘッド４４をライナー１の周方向に駆動することができ、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２との位相差ＰＡを調節することを可能としている（図４Ａ、図５Ａ参照）。

なお、以下では、基台４１に固定され駆動されない第一ヘリカルヘッド４３を固定ヘリカルヘッド４３、駆動装置５０によって駆動される第二ヘリカルヘッド４４を可動ヘリカルヘッド４４と定義して説明する。

次に、図３を用いて、固定ヘリカルヘッド４３ならびに可動ヘリカルヘッド４４を構成するガイド支持装置４５について更に詳しく説明する。なお、ここでは、可動ヘリカルヘッド４４に取り付けられたガイド支持装置４５を図示して説明する。

図３は、ガイド支持装置４５を示した側面図である。図中に示す白抜きの矢印は、移動機構７０を構成する各部材の動作方向を示している。また、図中に示す黒塗りの矢印は、回転機構８０を構成する各部材の動作方向を示している。

ガイド支持装置４５は、固定ヘリカルヘッド４３ならびに可動ヘリカルヘッド４４に取り付けられ、第一繊維束ガイド９１又は第二繊維束ガイド９２を移動及び回転可能に支持する装置である。ガイド支持装置４５は、移動機構７０と、回転機構８０と、で構成される。

移動機構７０は、ライナー１の回転軸Ｒａに対して略垂直方向に第二繊維束ガイド９２を移動させる機構である。移動機構７０は、主に回転筒７１と、中間軸７２と、ボールネジ７３と、で構成される。

回転筒７１は、内周面にインターナルギアが形成された環形状の部材である。回転筒７１は、ライナー１の回転軸Ｒａと同軸上に配置され、図示しない電動モータによって回転される（図４Ａ及び図５Ａ中、白抜き矢印参照）。なお、回転筒７１の回転方向は、電動モータが正回転又は逆回転することによって変更される。

中間軸７２は、ボールネジ７３を構成するスパイラル軸７３１に回転筒７１の回転運動を伝達する軸形状の部材である。中間軸７２の一端部に設けられたピニオンギアは、回転筒７１のインターナルギアと歯合されている。また、中間軸７２の他端部に設けられたベベルギアは、スパイラル軸７３１のベベルギアと歯合されている。

ボールネジ７３は、中間軸７２によって回転されるスパイラル軸７３１の回転運動をガイド支持部材９３の送り運動に変換する機構である。以下に、ボールネジ７３の構造について詳しく説明する。ボールネジ７３は、主にスパイラル軸７３１と、ボールナット７３２と、鋼球７３３と、で構成される。

スパイラル軸７３１は、中間軸７２によって回転される軸形状の部材である。スパイラル軸７３１の外周面には、断面視円弧形状の溝が螺旋状に穿設されている。なお、スパイラル軸７３１は、断面視Ｃ字形状の環状部材４６によって回転自在に支持されている。

ボールナット７３２は、スパイラル軸７３１に外嵌される筒形状の部材である。ボールナット７３２の内周面には、断面視円弧形状の溝が螺旋状に穿設されている。そして、ボールナット７３２は、ガイド支持部材９３に設けられた貫通孔に挿入されて固設されている。なお、ボールナット７３２の内周面に穿設された溝は、スパイラル軸７３１の外周面に穿設された溝と対向することによって、断面視円形状の螺旋空間を構成する。

鋼球７３３は、上述した螺旋空間に介挿される球形状の部材である。鋼球７３３は、スパイラル軸７３１に穿設された溝とボールナット７３２に穿設された溝によって挟持される。なお、螺旋空間には、複数の鋼球７３３が介挿されるため、ボールナット７３２がガタつくことはない。

このような構成により、移動機構７０は、電動モータの回転動力を回転筒７１や中間軸７２を介してスパイラル軸７３１に伝達することができ、該スパイラル軸７３１の回転運動をガイド支持部材９３の送り運動に変換することができるのである。こうして、移動機構７０は、ガイド支持部材９３の送り運動を実現し、該ガイド支持部材９３に支持された第二繊維束ガイド９２をライナー１の回転軸Ｒａに対して略垂直方向に移動させることを可能としている。

回転機構８０は、第二繊維束ガイド９２の軸心を中心軸として該第二繊維束ガイド９２を回転させる機構である。回転機構８０は、主に回転筒８１と、中間軸８２と、駆動軸８３と、で構成される。

回転筒８１は、内周面にインターナルギアが形成された環形状の部材である。回転筒８１は、ライナー１の回転軸Ｒａと同軸上に配置され、図示しない電動モータによって回転される（図４Ａ及び図５Ａ中、黒塗り矢印参照）。なお、回転筒８１の回転方向は、電動モータが正回転又は逆回転することによって変更される。

中間軸８２は、駆動軸８３に回転筒８１の回転運動を伝達する軸形状の部材である。中間軸８２の一端部に設けられたピニオンギアは、回転筒８１のインターナルギアと歯合されている。また、中間軸８２の他端部に設けられたベベルギアは、駆動軸８３のベベルギアと歯合されている。

駆動軸８３は、第二繊維束ガイド９２に中間軸８２の回転運動を伝達する軸形状の部材である。駆動軸８３の一端部に設けられたベベルギアは、上述したように中間軸８２のベベルギアと歯合されている。また、駆動軸８３に外嵌されたドライブギアは、第二繊維束ガイド９２のドリブンギアと歯合されている。なお、駆動軸８３は、断面視Ｃ字形状の環状部材４６によって、回転自在に支持されている。

このような構成により、回転機構８０は、電動モータの回転動力を回転筒８１や中間軸８２を介して駆動軸８３に伝達することができ、第二繊維束ガイド９２のドリブンギアと歯合されたドライブギアを回転させることができるのである。こうして、回転機構８０は、ガイド支持部材９３に支持された第二繊維束ガイド９２を該第二繊維束ガイド９２の軸心を中心軸として回転させることを可能としている。

以上のような構成のＦＷ装置１００において、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２の間隔を最適化できる理由について説明する。

まず、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動した場合を説明する。

図４Ａ、図４Ｂは、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動した状態を示している。図４Ａと図４Ｂは、そのときの正面図と側面図である。図中に示す矢印Ｃは、各繊維束ガイド９１・９２の移動方向を示している。また、図中に示す矢印Ｄは、可動ヘリカルヘッド４４の移動方向を示している。

図４Ａ、図４Ｂに示すように、ライナー１の外径が小さい部分に繊維束Ｆを巻き付ける場合、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２は、ライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動される（矢印Ｃ参照）。

このとき、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２は、ライナー１の回転軸Ｒａに近接するに従って互いの間隔が徐々に小さくなっていくため、隣り合う各繊維束ガイド９１・９２同士の干渉を回避する必要が生じる。

このため、本ＦＷ装置１００においては、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動する場合（矢印Ｃ参照）、可動ヘリカルヘッド４４が固定ヘリカルヘッド４３から離間するように駆動される（矢印Ｄ参照）。

つまり、ライナー１の回転軸Ｒａと直交するとともに第一繊維束ガイド９１のガイド口９１ａと交わる平面を仮想平面Ｐｆと定義し、ライナー１の回転軸Ｒａと直交するとともに第二繊維束ガイド９２のガイド口９２ａと交わる平面を仮想平面Ｐｗと定義した場合、本ＦＷ装置１００は、仮想平面Ｐｆから仮想平面Ｐｗが離間するように可動ヘリカルヘッド４４を駆動させるのである。

このような構成により、本ＦＷ装置１００は、各繊維束ガイド９１・９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動した場合に、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２のライナー１の回転軸Ｒａ方向（前後方向）への間隔を大きくすることができる。これにより、本ＦＷ装置１００は、隣り合う第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２との間隔を最適化でき、干渉を回避することを可能としている。

次に、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動した場合を説明する。

図５Ａ、図５Ｂは、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動した状態を示している。図５Ａと図５Ｂは、そのときの正面図と側面図である。図中に示す矢印Ｃは、各繊維束ガイド９１・９２の移動方向を示している。また、図中に示す矢印Ｄは、可動ヘリカルヘッド４４の移動方向を示している。

図５Ａ、図５Ｂに示すように、ライナー１の外径が大きい部分に繊維束Ｆを巻き付ける場合、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２は、ライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動される（矢印Ｃ参照）。

このとき、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２は、ライナー１の回転軸Ｒａから離間するに従って互いの間隔が徐々に大きくなっていくため、繊維束Ｆの巻き付け態様を良好にする最適な位置に第二繊維束ガイド９２を移動させることが可能となる。

このため、本ＦＷ装置１００においては、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動する場合（矢印Ｃ参照）、可動ヘリカルヘッド４４が固定ヘリカルヘッド４３に近接するように駆動される（矢印Ｄ参照）。

つまり、ライナー１の回転軸Ｒａと直交するとともに第一繊維束ガイド９１のガイド口９１ａと交わる平面を仮想平面Ｐｆと定義し、ライナー１の回転軸Ｒａと直交するとともに第二繊維束ガイド９２のガイド口９２ａと交わる平面を仮想平面Ｐｗと定義した場合、本ＦＷ装置１００は、仮想平面Ｐｆに仮想平面Ｐｗが近接するように可動ヘリカルヘッド４４を駆動させるのである。

このような構成により、本ＦＷ装置１００は、各繊維束ガイド９１・９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動した場合に、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２のライナー１の回転軸Ｒａ方向（前後方向）への間隔を小さくすることができる。これにより、本ＦＷ装置１００は、隣り合う第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２とのライナー１の回転軸Ｒａ方向（前後方向）への間隔を最小化でき、繊維束Ｆの巻き付け態様を良好にすることを可能としている。なお、繊維束Ｆの巻き付け態様が良好となる理由については後述する。

以下にライナー１の外周面１Ｓに巻き付けられた繊維束Ｆの巻き付け態様について説明する。

まず、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動したときの繊維束Ｆの巻き付け態様を説明する。

図６は、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動したときの繊維束Ｆの巻き付け態様を示している。図中に示す矢印Ａは、ライナー１の移送方向を示している。また、図中に示す矢印Ｂは、ライナー１の回転方向を示している。なお、図６は、簡単のために外径が一定である部分に繊維束Ｆを巻き付けた様子について示している。

上述したように、本ＦＷ装置１００は、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａに近接する方向に移動した場合に、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２のライナー１の回転軸Ｒａ方向（前後方向）への間隔を大きくする。

すると、図６に示すように、各繊維束ガイド９１・９２によって案内された繊維束Ｆは、ライナー１の外周面１Ｓにそれぞれ等間隔に巻き付けられずに偏ることとなる。つまり、第一繊維束ガイド９１によって案内された繊維束Ｆと繊維束Ｆの中間位置に、第二繊維束ガイド９２によって案内された繊維束Ｆを導くことができず、等間隔に巻き付けることができなくなるのである（図６参照：ａ≠ｂ）。

このため、本ＦＷ装置１００は、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２との位相差ＰＡ（図４Ａ、図５Ａ参照）を調節することによって、繊維束Ｆをライナー１の外周面１Ｓに等間隔に巻き付けることを可能としている。

具体的に説明すると、ＦＷ装置１００は、駆動装置６０を用いて可動ヘリカルヘッド４４を駆動することで、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２との位相差ＰＡを小さくする。こうすることで、図７に示すように、第二繊維束ガイド９２によって案内された繊維束Ｆをライナー１の周方向にズラすことが可能となる。なお、図７中の黒塗りの矢印は、駆動装置６０による可動ヘリカルヘッド４４の駆動方向を示している。

このような構成により、本ＦＷ装置１００は、第一繊維束ガイド９１によって案内された繊維束Ｆと繊維束Ｆの中間位置に、第二繊維束ガイド９２によって案内された繊維束Ｆを導くことができる（図７参照：ａ＝ｂ）。こうして、本ＦＷ装置１００は、繊維束Ｆの巻き付け態様を良好にすることを可能としている。

次に、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動したときの繊維束Ｆの巻き付け態様を説明する。

図８は、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動したときの繊維束Ｆの巻き付け態様を示している。図中に示す矢印Ａは、ライナー１の移送方向を示している。また、図中に示す矢印Ｂは、ライナー１の回転方向を示している。なお、図８は、簡単のために外径が一定である部分に繊維束Ｆを巻き付けた様子について示している。

上述したように、本ＦＷ装置１００は、第一繊維束ガイド９１及び第二繊維束ガイド９２がライナー１の回転軸Ｒａから離間する方向に移動した場合に、第一繊維束ガイド９１と第二繊維束ガイド９２のライナー１の回転軸Ｒａ方向（前後方向）への間隔を小さくする。

すると、図８に示すように、各繊維束ガイド９１・９２によって案内された繊維束Ｆは、ライナー１の外周面１Ｓにそれぞれ等間隔に巻き付けられることとなる。つまり、第一繊維束ガイド９１によって案内された繊維束Ｆと繊維束Ｆの中間位置に、第二繊維束ガイド９２によって案内された繊維束Ｆを導くことができ、等間隔に巻き付けることができるのである（図８参照：ａ＝ｂ）。

このような構成により、本ＦＷ装置１００は、第一繊維束ガイド９１によって案内された繊維束Ｆと繊維束Ｆの中間位置に、第二繊維束ガイド９２によって案内された繊維束Ｆを導くことができる（図８参照：ａ＝ｂ）。こうして、本ＦＷ装置１００は、繊維束Ｆの巻き付け態様を良好にすることを可能としている。

本発明のフィラメントワインディング装置は、隣り合う繊維束ガイドと繊維束ガイドとの間隔を最適化することが可能となるため、産業上有用である。

１ ライナー
１Ｓ 外周面
１０ 主基台
２０ ライナー移送装置
３０ フープ巻き装置
４０ ヘリカル巻き装置
４３ ヘリカルヘッド（第一ヘリカルヘッド、固定ヘリカルヘッド）
４４ ヘリカルヘッド（第二ヘリカルヘッド、可動ヘリカルヘッド）
４５ ガイド支持装置
５０ 間隔調節手段（駆動装置）
５１ 電動モータ
５２ ウォームギア
５３ ラックギア
６０ 位相調節手段（駆動装置）
６１ 電動モータ
６２ ウォームギア
６３ ラックギア
７０ 移動機構
７１ 回転筒
７２ 中間軸
７３ ボールネジ
８０ 回転機構
８１ 回転筒
８２ 中間軸
８３ 駆動軸
９１ 繊維束ガイド（第一繊維束ガイド）
９２ 繊維束ガイド（第二繊維束ガイド）
９３ ガイド支持部材
１００ フィラメントワインディング装置（ＦＷ装置）
Ｆ 繊維束
Ｐｆ 仮想平面
Ｐｗ 仮想平面
θ 巻き付け角度

Claims (3)

1. ライナーの回転軸に対して略垂直方向に移動する繊維束ガイドを放射状に設けたヘリカルヘッドを複数備え、
   前記ライナーを回転させながら前記ヘリカルヘッドを通過させることで該ライナーの外周面に繊維束を巻き付けていくフィラメントワインディング装置において、
   前記ライナーの回転軸と直交して一の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面と、前記ライナーの回転軸と直交して他の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面と、の間隔を調節する間隔調節手段を設けた、ことを特徴とするフィラメントワインディング装置。
2. 前記繊維束ガイドを前記ライナーの回転軸に近接する方向に移動した場合、
   前記間隔調節手段は、前記ライナーの回転軸と直交して一の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面から、前記ライナーの回転軸と直交して他の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面を自動的に離間させる、とした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装置。
3. 前記繊維束ガイドを前記ライナーの回転軸に離間する方向に移動した場合、
   前記間隔調節手段は、前記ライナーの回転軸と直交して一の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面に、前記ライナーの回転軸と直交して他の前記ヘリカルヘッドに設けられた繊維束ガイドのガイド口と交わる仮想平面を自動的に近接させる、とした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装置。

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