JPH0669866B2 - フィラメントワインダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フィラメント、すなわ
ち、ガラス繊維や炭素繊維、あるいは、アラミド繊維等
の長繊維の束を樹脂を含浸させながら、又は、あらかじ
め樹脂を含浸させたフィラメントをマンドレルに巻き付
けてフィラメント積層体を形成するフィラメントワイン
ダに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記のフィラメントワインダ１００は、
図２２に示すように、次のような構造を備えている。

【０００３】すなわち、フィラメントＦに樹脂を含浸さ
せて繰り出す繰出し装置本体１２０を横方向に往復移動
させつつ、その装置本体１２０の前方においてマンドレ
ル１１６を回転させる。そして、これによって、そのマ
ンドレル１１６にフィラメントＦを螺旋状にかつ複数層
にわたって巻き付けてフィラメント積層体を形成する
（特開平２−２３１１４１号、実開平２−７２２７１
号）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記構成のフィラメン
トワインダ１００において、繰出し装置本体１２０の先
端から繰り出されるフィラメントＦは、マンドレル１１
６に巻回させる場合に、フィラメントＦの進行方向とフ
ィラメントＦがマンドレル１１６に螺旋状に巻回される
マンドレル軸に対する巻回角度、すなわちヘリカル角度
とが異なるため、繰出し装置本体１２０の先端でフィラ
メントＦが屈曲する。

【０００５】ところが、ガラス繊維や炭素繊維あるいは
アラミド繊維は弾性率が高いため、この屈曲によって、
フィラメントＦが折れて毛羽立ったりする場合がある。

【０００６】

【発明の目的】そこで本発明は、上記問題点に鑑み、繰
出し装置本体の先端とマンドレルとの距離を一定に保ち
つつ繰出し装置本体の先端でフィラメントが屈曲せず、
マンドレルへ巻回できるフィラメントワインダを提供す
るものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のフィラメントワ
インダは、フィラメントの繰出し装置本体の前方におい
て、マンドレルを該マンドレル軸を中心に回転させるこ
とによって、前記マンドレルにフィラメントを螺旋状に
巻付けてフィラメント積層体を形成するフィラメントワ
インダであって、前記繰出し装置本体を前記マンドレル
に対し、フィラメントの繰出し方向であるｙ軸方向と、
そのｙ軸方向と直交するｘ軸方向にそれぞれ移動自在に
設け、前記マンドレルを前記ｘ軸と前記ｙ軸で構成され
るｘｙ平面上で旋回自在に設け、前記繰出し装置本体か
ら前記マンドレルへｙ軸方向に沿って繰出されるフィラ
メントとマンドレル軸とのなす角度を、前記マンドレル
に対するフィラメントの巻回角度であるヘリカル角度に
なるように、前記マンドレルのｘｙ平面上での旋回動作
及び前記繰出し装置本体のｘ軸方向、ｙ軸方向の移動動
作を制御する制御装置を設けたものである。

【０００８】

【作 用】上記構成のフィラメントワインダであると、
制御装置が、繰出し装置本体からマンドレルに繰出され
るフィラメントの繰出し方向（ｙ軸方向）とマンドレル
軸との角度をヘリカル角度になるように、マンドレルの
ｘｙ平面上での旋回動作及び繰出し装置本体のｘ軸方
向、ｙ軸方向の移動動作を制御している。これにより、
繰出し装置本体の先端においてフィラメントが屈曲した
りすることがない。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

【００１０】図１は、本実施例のフィラメントワインダ
１０の正面図であり、図２は平面図を示している。

【００１１】符号１２は、繰出し装置１４及びマンドレ
ル１６を旋回させる旋回装置１８を載置する載置台であ
る。

【００１２】まず、繰出し装置１４について説明する。

【００１３】符号２０は、繰出し装置本体である。この
本体２０は、板状であり、その前端部にフィラメントＦ
の繰出し口３０を有している。

【００１４】符号２２は本体２０の後部より突出した糸
巻きである。この糸巻き２２には、炭素繊維等のフィラ
メントＦが巻回されている。

【００１５】符号２４は、本体２０の中央部に設けられ
た樹脂含浸装置であって、この樹脂含浸装置２４のタン
ク内部に樹脂液が蓄積されている。

【００１６】符号２６は、糸巻き２２から樹脂含浸装置
２４までフィラメントＦを案内するローラである。

【００１７】符号２８は、樹脂含浸装置２４から、本体
２０の先端の繰出し口３０までフィラメントＦを案内す
るローラである。

【００１８】符号３２は、本体２０が載置された繰出し
台である。この繰出し台３２の横方向（以下、ｘ軸方向
という）には、レール３４が設けられ、本体２０がこの
レール３２に沿ってｘ軸方向に沿って往復動自在となっ
ている。

【００１９】符号３６は、本体２０をｘ軸方向に移動さ
せるモータである。

【００２０】符号３８は、載置台１２の縦方向（以下、
ｙ軸方向という）に設けられたレールである。このレー
ル３８の上に繰出し台３２が載置されており、これによ
り繰出し台３２がｙ軸方向に移動自在となっている。

【００２１】符号４０は、繰出し台３２をｙ軸方向に摺
動自在とさせるモータである。

【００２２】次に、マンドレル１６を回転させる旋回装
置１８について説明する。

【００２３】符号４２は、マンドレル１６をマンドレル
軸を中心に回動自在に、マンドレル１６の両端部におい
て支持する支持腕である。このマンドレル１６のマンド
レル軸を中心に回転する方向をθとする。

【００２４】符号４４は、マンドレル１６をθ方向に回
転させるモータである。

【００２５】符号４６は支持腕４２をその中央部で旋回
自在に支持する回転台である。そして、以下この回転台
４６を中心に支持腕４２が旋回する方向をφとする。

【００２６】符号４８は支持腕４２を旋回させるモータ
である。

【００２７】符号５０は制御装置である。この制御装置
５０は、図３に示すように繰出し装置本体２０をｘ軸方
向に動かすモータ３６及びｙ軸方向に動かすモータ４
０、マンドレル１６をθ方向に回転させるモータ４４及
びマンドレル１６をφ方向に旋回させるモータ４８とを
制御するものである。そして、この制御方法はプログラ
ムによる数値制御となる。

【００２８】上記構成のフィラメントワインダ１０のフ
ィラメントＦの巻き付け方法の一例について説明する。

【００２９】この巻き付け方法は、円筒形のマンドレル
１６にフィラメントＦを巻き付けるものとする。

【００３０】まず、使用する座標系及び記号について説
明する。

【００３１】ｘ軸は、マンドレル１６の左端部の位置を
０として、マンドレル１６の右端部の位置をＬとしてい
る。すなわち、マンドレル１６の長さをＬとする。

【００３２】ｙ軸は、マンドレル１６の左端部における
本体１２の繰出し口３０の位置を０とし、繰出し口３０
が一番突出した位置をＭとする。

【００３３】φは、マンドレル１６のｘ軸に対する旋回
角度であり、−９０°から９０°までの値をとる。

【００３４】αは、マンドレル１６のマンドレル軸とフ
ィラメントＦの巻回位置とのなす角度、すなわちヘリカ
ル角度を示す。そして、巻き始め及び巻き終り以外のフ
ィラメントＦの巻回は、ヘリカル角度αが４５°とす
る。

【００３５】θは、マンドレル１６がマンドレル軸を中
心に回転する方向とする。

【００３６】フィラメントＦの繰出し口３０から繰り出
される進行方向は、常にｙ軸と平行とする。

【００３７】フィラメントＦの巻回状態を図４から図２
１に基づいて説明する。なお、図８は、ｘ方向とｙ方向
との関係を示したグラフであり、図９は、ｘ方向とヘリ
カル角度α及びマンドレルの旋回角度φとの関係を示し
たグラフである。

【００３８】まず、フィラメントＦがマンドレル１６の
左端部から右端部まで螺旋状に巻回される状態を説明す
る。

【００３９】繰出し口３０を（ｘ，ｙ）＝（０，０）の
位置にし、マンドレル１６の旋回角度をφ＝０°とす
る。マンドレル１６の左端部にフィラメントＦの端部を
固定する。この場合のヘリカル角度αは９０°である。
そして、マンドレル１６を回転させる。繰出し口３０
は、ｘ軸，ｙ軸のプラス方向に移動させる。マンドレル
１６の旋回角度φもプラス方向に回転させる（図１０参
照）。

【００４０】繰出し口３０が、（ｘ，ｙ）＝（Ｌ／１
６，Ｍ／２）の位置においては、φ＝３０°となる。こ
の場合のヘリカル角度αは６０°である（図４及び図１
１参照）。

【００４１】繰出し口３０が（ｘ，ｙ）＝（Ｌ／８，
Ｍ）の位置においては、φ＝４５°となる。この場合の
ヘリカル角度αは４５°である（図１２参照）。

【００４２】マンドレル１６の旋回角度φ＝４５°，ヘ
リカル角度α＝４５°の状態のまま繰出し口３０をｘ軸
はプラス方向に，ｙ軸はマイナス方向に移動させ、
（ｘ，ｙ）＝（Ｌ／８，Ｍ）から（ｘ，ｙ）＝（７Ｌ／
８，−Ｍ）まで移動させて、特定ヘリカル角度α０でマ
ンドレル１６にフィラメントＦを螺旋状に巻回させる
（図５、図１２及び図１３参照）。

【００４３】繰出し口３０が（ｘ，ｙ）＝（７Ｌ／８，
−Ｍ）では、φ＝４５°α＝４５°である。そして、繰
出し口３０を再びｘ軸，ｙ軸のプラス方向にそれぞれ移
動させる。また、マンドレル１６の旋回角度φはマイナ
ス方向に回転させる（図６、図１３参照）。

【００４４】繰出し口３０が、（ｘ，ｙ）＝（１５Ｌ／
１６，−Ｍ／２）の位置においては、φ＝３０°とな
る。この場合のヘリカル角度αは、６０°となっている
（図１４参照）。

【００４５】繰出し口３０が（ｘ，ｙ）＝（Ｌ，０）の
位置においては、φ＝０°となる。この場合のヘリカル
角度αは９０°である（図１５参照）。

【００４６】これにより、フィラメントＦがマンドレル
１６の左端部から右端部まで螺旋状に巻回される。そし
て、フィラメントＦの進行方向とヘリカル角度αとが一
致しているため、フィラメントＦが繰出し口３０で屈曲
することがない。

【００４７】逆にフィラメントＦがマンドレル１６の右
端部から左端部まで螺旋状に巻回される状態を説明す
る。

【００４８】繰出し口３０を（ｘ，ｙ）＝（Ｌ，０）、
φ＝０°、ヘリカル角度α＝９０°の状態からマンドレ
ル１６をθ方向に回転させる。繰出し口３０は、ｘ軸，
ｙ軸のマイナス方向に移動させる。マンドレル１６の旋
回角度φもマイナス方向に回転させる（図１６参照）。

【００４９】繰出し口３０が、（ｘ，ｙ）＝（１５Ｌ／
１６，Ｍ／２）の位置においては、φ＝−３０°とな
る。この場合のヘリカル角度αは１２０°である（図１
７参照）。

【００５０】繰出し口３０が、（ｘ，ｙ）＝（７Ｌ／
８，Ｍ）の位置においては、φ＝−４５°となる。この
場合のヘリカル角度αは、１３５°である（図７、図１
８参照）。

【００５１】マンドレル１６の旋回角度φ＝−４５°，
ヘリカル角度α＝１３５°の状態のまま繰出し口３０を
ｘ軸はマイナス方向、ｙ軸もマイナス方向に移動させ、
（ｘ，ｙ）＝（７Ｌ／８，Ｍ）から（ｘ，ｙ）＝（Ｌ／
８，−Ｍ）まで移動させて、特定ヘリカル角度α０でマ
ンドレル１６にフィラメントＦを螺旋状に巻回させる
（図１８及び図１９参照）。

【００５２】繰出し口３０が（ｘ，ｙ）＝（Ｌ／８，−
Ｍ）では、φ＝−４５°α＝１３５°である。そして、
繰出し口３０を再びｘ軸をマイナス方向，ｙ軸のプラス
方向に移動させる。また、マンドレル１６の旋回角度φ
はプラス方向に回転させる（図１９参照）。

【００５３】繰出し口３０が、（ｘ，ｙ）＝（Ｌ／１
６，−Ｍ／２）の位置においては、φ＝−３０°とな
る。この場合のヘリカル角度αは、１２０°である（図
２０参照）。

【００５４】繰出し口３０が（ｘ，ｙ）＝（０，０）の
位置においては、φ＝０°となる。この場合のヘリカル
角度αは９０°である（図２１参照）。

【００５５】これにより、フィラメントＦがマンドレル
１６の右端部から左端部まで螺旋状に巻回される。そし
て、この状態においても、本体２０の繰出し口３０とマ
ンドレル１６との距離が一定であり、かつ、ヘリカル角
度αと繰出し口３０から繰出されるフィラメントＦの進
行方向が一致しているため、フィラメントＦが繰出し口
３０の先端で屈曲することがない。

【００５６】上記により、本実施例のフィラメントワイ
ンダ１０であると、常にヘリカル角度αと繰出し口３０
から繰出されるフィラメントＦの進行方向が一致してい
るため、フィラメントＦは繰出し口３０の先端で屈曲す
ることがなく、これによりフィラメントＦが折れたりす
ることがない。

【００５７】なお、上記実施例で示したフィラメントＦ
の巻回方法は、その一例であり、マンドレル１６の長さ
や太さ、形状によって数値制御する数値を変更させるこ
とにより、ヘリカル角度αと繰出し口３０からのフィラ
メントＦの進行方向を常に一致させるようにすればよ
い。

【００５８】

【発明の効果】上記により、本発明のフィラメントワイ
ンダであると、ヘリカル角度と繰出し装置本体から繰出
されるフィラメントの繰出し方向が一致しているため、
繰出し装置本体の先端でフィラメントが屈曲することが
なく、これによりフィラメントが折れたりすることがな
い。また、巻き付け時にフィラメントの繰出し方向の角
度変化がないため、テンションの変化がなく一定のテン
ションでマンドレルにフィラメントを巻き付けることが
できるので、強度的にも安定した成形品が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例のフィラメントワインダの正面図であ
る。

【図２】フィラメントワインダの平面図である。

【図３】フィラメントワインダのブロック図である。

【図４】マンドレルにフィラメントを巻き始めようとし
ている状態の平面図である。

【図５】マンドレルの中央部までフィラメントを巻き付
けた状態の平面図である。

【図６】フィラメントをマンドレルの右端部まで巻き付
けた状態の平面図である。

【図７】フィラメントをマンドレルの右端部から左端部
まで巻き付けようとしている状態の平面図である。

【図８】ｘ方向とｙ方向との関係を示したグラフであ
る。

【図９】ｘ方向とヘリカル角度α及びマンドレルの旋回
角度φとの関係を示したグラフである。

【図１０】α＝９０°、φ＝０°の時のマンドレルの模
式図である。

【図１１】α＝６０°、φ＝３０°の状態のマンドレル
の模式図である。

【図１２】α＝４５°、φ＝４５°の状態のマンドレル
の模式図であって、フィラメントが左端部に位置する状
態である。

【図１３】α＝４５°、φ＝４５°の状態のマンドレル
の模式図であって、フィラメントが右端部まで巻き付け
られた状態である。

【図１４】α＝６０°、φ＝３０°のマンドレルの模式
図である。

【図１５】α＝９０°、φ＝０°の状態のマンドレルの
模式図である。

【図１６】α＝９０°、φ＝０°の状態のマンドレルの
模式図である。

【図１７】α＝１２０°、φ＝−３０°の状態のマンド
レルの模式図である。

【図１８】α＝１３５°、φ＝−４５°の状態のマンド
レルの模式図であって、フィラメントが右端部に位置し
ている状態である。

【図１９】α＝１３５°、φ＝−４５°のマンドレルの
模式図であって、フィラメントが左端部に位置する状態
である。

【図２０】α＝１２０°、φ＝−３０°のマンドレルの
模式図である。

【図２１】α＝９０°、φ＝０°の状態のマンドレルの
模式図である。

【図２２】従来のフィラメントワインダの平面図であ
る。

【符号の説明】

１０……フィラメントワインダ １２……載置台 １４……繰出し装置 １６……マンドレル １８……旋回装置 ２０……本体 ２２……糸巻き ２４……樹脂含浸装置 ２６……ローラ ２８……ローラ ３０……繰出し口 ３２……繰出し台 ３４……レール ３６……モータ ３８……レール ４０……モータ ４２……支持腕 ４４……モータ ４６……回転台 ４８……モータ ５０……制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】フィラメントの繰出し装置本体の前方にお
   いて、マンドレルを該マンドレル軸を中心に回転させる
   ことによって、前記マンドレルにフィラメントを螺旋状
   に巻付けてフィラメント積層体を形成するフィラメント
   ワインダであって、 前記繰出し装置本体を前記マンドレルに対し、フィラメ
   ントの繰出し方向であるｙ軸方向と、そのｙ軸方向と直
   交するｘ軸方向にそれぞれ移動自在に設け、 前記マンドレルを前記ｘ軸と前記ｙ軸で構成されるｘｙ
   平面上で旋回自在に設け、 前記繰出し装置本体から前記マンドレルへｙ軸方向に沿
   って繰出されるフィラメントとマンドレル軸とのなす角
   度を、前記マンドレルに対するフィラメントの巻回角度
   であるヘリカル角度になるように、前記マンドレルのｘ
   ｙ平面上での旋回動作及び前記繰出し装置本体のｘ軸方
   向、ｙ軸方向の移動動作を 制御する制御装置を設けた ことを特徴とするフィラメントワインダ。