特許 5984730 フィラメントワインディング装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5984730

(24)【登録日】2016年8月12日

(45)【発行日】2016年9月6日

(54)【発明の名称】フィラメントワインディング装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/16 20060101AFI20160823BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20160823BHJP

【ＦＩ】

   B29C67/14 C

   B29K105:08

【請求項の数】7

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-77686(P2013-77686)

(22)【出願日】2013年4月3日

(65)【公開番号】特開2014-200966(P2014-200966A)

(43)【公開日】2014年10月27日

【審査請求日】2015年6月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006297

【氏名又は名称】村田機械株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000003207

【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080621

【弁理士】

【氏名又は名称】矢野 寿一郎

(72)【発明者】

【氏名】下本 英生

(72)【発明者】

【氏名】八田 健

【審査官】 辰己 雅夫

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１２／１１４５７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１７１１３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５５３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２６０９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６２５９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４１９４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ７０／００−７０／８８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維束の巻き付けに関連する動作を行う複数の駆動装置に対して動作を指示できる制御装置を備え、
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、
前記制御装置は、繊維束の巻き付けに関連する動作の目標位置の変移を示す位置データから目標速度の変移を示す速度データへ変換するとともに、許容限界速度に最も近い前記速度データのみを抽出して最大速度データを作成し、予め定めた区間毎に前記最大速度データを補正して最大速度補正データを作成し、該最大速度補正データに基づいて繊維束の巻き付けに関連する動作の動作速度を調節する、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】

前記制御装置は、前記区間毎に前記最大速度データの最大値に対する前記許容限界速度の割合を算出し、該割合の乗算によって前記最大速度データを補正して前記最大速度補正データを作成する、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装置。

【請求項3】

前記制御装置は、前記区間毎に前記最大速度補正データから前記割合を把握し、該割合の乗算によって全ての繊維束の巻き付けに関連する動作の動作速度を調節する、ことを特徴とする請求項２に記載のフィラメントワインディング装置。

【請求項4】

前記制御装置は、前記区間を任意に設定できる、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のフィラメントワインディング装置。

【請求項5】

前記制御装置は、前記許容限界速度を任意に設定できる、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のフィラメントワインディング装置。

【請求項6】

前記駆動装置は、サーボモータである、ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のフィラメントワインディング装置。

【請求項7】

前記位置データは、前記サーボモータの出力軸の回転位置である、ことを特徴とする請求項６に記載の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の技術に関する。

【背景技術】

【0002】

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（例えば特許文献１参照）。このようなフィラメントワインディング装置は、ライナー移送装置やフープ巻き装置、ヘリカル巻き装置などが互いに協調しながら可動する。

【0003】

ところで、ライナー移送装置やフープ巻き装置、ヘリカル巻き装置などは、入力された位置データに基づいて可動する。但し、位置データは、最適な繊維束の巻き付けが実現できるという観点で作成されるものであって、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮させるという観点はあまり考慮されていないので、フィラメントワインディング装置にとって性能を十分に発揮できるものとなっていなかった。また、最適な繊維束の巻き付けが実現できるとともに、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮できる位置データを作成することは、非常に困難とされていた。そのため、最適な繊維束の巻き付けが実現できるとともに、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮できるフィラメントワインディング装置が求められていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９−１１９７３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであり、最適な繊維束の巻き付けが実現できるとともに、繊維束の巻き付けに要する時間を短縮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を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

次に、この課題を解決するための手段を説明する。

【0007】

即ち、第一の発明は、
繊維束の巻き付けに関連する動作を行う複数の駆動装置に対して動作を指示できる制御装置を備え、
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、
前記制御装置は、繊維束の巻き付けに関連する動作の目標位置の変移を示す位置データから目標速度の変移を示す速度データへ変換するとともに、許容限界速度に最も近い前記速度データのみを抽出して最大速度データを作成し、予め定めた区間毎に前記最大速度データを補正して最大速度補正データを作成し、該最大速度補正データに基づいて繊維束の巻き付けに関連する動作の動作速度を調節する、とした。

【0008】

第二の発明は、第一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、
前記制御装置は、前記区間毎に前記最大速度データの最大値に対する前記許容限界速度の割合を算出し、該割合の乗算によって前記最大速度補正データを作成する、とした。

【0009】

第三の発明は、第二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、
前記制御装置は、前記区間毎に前記最大速度補正データから前記割合を把握し、該割合の乗算によって全ての繊維束の巻き付けに関連する動作の動作速度を調節する、とした。

【0010】

第四の発明は、第一から第三のいずれか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、
前記制御装置は、前記区間を任意に設定できる、とした。

【0011】

第五の発明は、第一から第四のいずれか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、
前記制御装置は、前記許容限界速度を任意に設定できる、とした。

【0012】

第六の発明は、第一から第五のいずれか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、
前記駆動装置は、サーボモータである、とした。

【0013】

第七の発明は、第六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、
前記位置データは、前記サーボモータの出力軸の回転位置である、とした。

【発明の効果】

【0014】

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

【0015】

第一の発明によれば、制御装置は、制御対象の目標位置の変移を示す位置データから目標速度の変移を示す速度データへ変換するとともに、許容限界速度に最も近い速度データのみを抽出して最大速度データを作成する。そして、制御装置は、予め定めた区間毎に最大速度データを補正して最大速度補正データを作成する。その後、制御装置は、最大速度補正データに基づいて制御対象の動作速度を調節する。これにより、本フィラメントワインディング装置は、区間毎に制御対象の動作速度を最適化できるので、確実に繊維束の巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。

【0016】

第二の発明によれば、制御装置は、区間毎に最大速度データの最大値に対する許容限界速度の割合を算出する。そして、制御装置は、この割合の乗算によって最大速度補正データを作成する。これにより、本フィラメントワインディング装置は、制御対象の動作速度を調節するために指標となる最大速度補正データを作成できる。

【0017】

第三の発明によれば、制御装置は、区間毎に最大速度補正データから上述した割合を把握する。そして、制御装置は、この割合の乗算によって全ての制御対象の動作速度を調節する。これにより、本フィラメントワインディング装置は、全ての制御対象の動作速度を最適化できる。

【0018】

第四の発明によれば、制御装置は、上述した区間を任意に設定できる。これにより、本フィラメントワインディング装置は、ライナーの形状などに応じて最適な制御態様を実現できる。

【0019】

第五の発明によれば、制御装置は、上述した許容限界速度を任意に設定できる。これにより、本フィラメントワインディング装置は、ライナーの形状などに応じて最適な制御態様を実現できる。

【0020】

第六の発明によれば、制御対象は、サーボモータである。これにより、本フィラメントワインディング装置は、単純な制御システムを構成できる。

【0021】

第七の発明によれば、位置データは、サーボモータの出力軸の回転位置である。これにより、本フィラメントワインディング装置は、従来どおり位置データを入力すれば稼動できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】フィラメントワインディング装置の全体構成を示す図。

【図2】（２Ａ）ヘリカル巻き装置の構成を示す正面図。（２Ｂ）ヘリカル巻き装置の構成を示す側面図。

【図3】モーションコントローラを用いた制御システムを示す図。

【図4】繊維束を巻き付ける一連の動作を表した位置データを示す図。

【図5】（５Ａ）位置データを速度データに変換した図。（５Ｂ）速度データから最大速度データを作成した図。（５Ｃ）最大速度データから最大速度補正データを作成した図。

【発明を実施するための形態】

【0023】

まず、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（以降「ＦＷ装置１００」とする）について説明する。

【0024】

図１は、ＦＷ装置１００の全体構成を示す図である。図中に示す矢印Ｔ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。

【0025】

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、制御装置５２（図３参照）と、で構成されている。

【0026】

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などによって形成された中空容器である。ライナー１は、円筒形状の筒部と半球形状のドーム部によって形成されている。ライナー１は、筒部及びドーム部に繊維束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。

【0027】

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。ライナー移送装置２０は、サーボモータがボールネジ機構を動かすことで、ライナー移送装置用レール１１上を移動する。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。フープ巻き装置３０は、サーボモータがボールネジ機構を動かすことで、フープ巻き装置用レール１２上を移動する。

【0028】

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。

【0029】

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、で構成されている。

【0030】

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、で構成されている。そして、回転軸２４に取り付けられたライナー１は、サーボモータを備えた動力機構によって一方向に回転されるのである。

【0031】

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。

【0032】

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、で構成されている。

【0033】

基台３１には、サーボモータを備えた動力機構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、で構成されている。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が導かれる。フープ巻き装置３０は、フープ巻き掛け装置３３を回転させながら移動することでフープ巻きを行なう。

【0034】

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。

【0035】

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の巻き付け角度がＦＷ装置１００の前後方向に対して略斜め方向となる、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、で構成されている。

【0036】

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、固定ヘリカルヘッド４３と可動ヘリカルヘッド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。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固定ヘリカルヘッド４３と、同じくヘリカル巻きを行なう可動ヘリカルヘッド４４と、で構成されている。そして、固定ヘリカルヘッド４３に設けられた複数の繊維束ガイド４５（図２Ａ、図２Ｂ参照）と可動ヘリカルヘッド４４に設けられた複数の繊維束ガイド４５（図２Ａ、図２Ｂ参照）によってライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆが導かれる。ヘリカル巻き装置４０は、回転しながら通過するライナー１に対して繊維束Ｆを送り出すことでヘリカル巻きを行なう。なお、ヘリカル巻き装置４０は、ライナー１の外周面１Ｓに対して近接又は離間する方向に繊維束ガイド４５を伸縮できるため、該ライナー１の形状に応じて適切に繊維束Ｆを案内できる。

【0037】

このような構成により、ヘリカル巻き装置４０は、繊維束Ｆの巻き付け角度がＦＷ装置１００の前後方向に対して略斜め方向となるヘリカル巻きを行なうことを可能としている。

【0038】

制御装置５２は、複数の制御対象に対して動作を指示できるモーションコントローラである。詳細には、制御装置５２は、複数の制御対象に対してライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を指示できるモーションコントローラである。ここで、「繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作」とは、例えばライナー移送装置２０がライナー１を移送させるとともに、該ライナー１の移送に応じてヘリカル巻き装置４０が繊維束ガイド４５を伸縮させるなど、互いに関連しながら繊維束Ｆを巻き付ける動作をいう。

【0039】

ここで、ＦＷ装置１００の制御システムについて詳しく説明する。

【0040】

図３は、制御装置５２（以降「モーションコントローラ５２」とする）を用いた制御システムを示す図である。モーションコントローラ５２は、ＦＷ装置１００における制御システムの中核をなしている。ＦＷ装置１００の制御システムは、主にアプリケーションソフトウェア５１と、モーションコントローラ５２と、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・と、サーボモータ５４ａ・５４ｂ・・・と、フィードバックデバイス５５ａ・５５ｂ・・・と、で構成されている。

【0041】

アプリケーションソフトウェア５１は、ライナー１の外周面１Ｓに繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を設定する。詳細には、アプリケーションソフトウェア５１は、システム設計者が作成した位置データを設定するほか、特定のイベントが発生した際に位置データがどのように変化するかを定義する。なお、「位置データ」とは、制御対象の目標位置の変移を示す情報である（図４参照）。また、「制御対象の目標位置」とは、制御対象であるサーボモータ５４ａ・５４ｂ・・・の出力軸の目標回転位置である。

【0042】

モーションコントローラ５２は、位置データに基づいて制御信号を作成する。詳細には、モーションコントローラ５２は、位置データを微分して得られる速度データの各数値に応じた電圧信号を作成し、該電圧信号をアンプ５３ａ・５３ｂ・・・へ出力する。また、モーションコントローラ５２は、各フィードバックデバイス５５ａ・５５ｂ・・・からの検出信号に基づいてアンプ５３ａ・５３ｂ・・・へ出力する電圧信号を補正している。

【0043】

アンプ５３ａ・５３ｂ・・・は、モーションコントローラ５２からの電圧信号を増幅させるとともに電流信号に変換する。詳細には、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・は、モーションコントローラ５２からの電圧信号を受信して増幅し、電流信号に変換してサーボモータ５４ａ・５４ｂ・・・へ出力する。

【0044】

サーボモータ５４ａ・５４ｂ・・・は、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・からの電流信号を回転動力に変換する。詳細には、サーボモータ５４ａ・５４ｂ・・・は、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・からの電流信号を受けて電磁石を励磁させ、磁力による引張力及び反発力を用いて回転動力に変換する。

【0045】

フィードバックデバイス５５ａ・５５ｂ・・・は、サーボモータ５４ａ・５４ｂ・・・の駆動状態に基づいて検出信号を作成する。詳細には、フィードバックデバイス５５ａ・５５ｂ・・・は、サーボモータ５４ａ・５４ｂ・・・の出力軸の回転位置に応じた電圧信号を作成し、該電圧信号をモーションコントローラ５２へ出力する。

【0046】

このような構成により、本制御システムは、アプリケーションソフトウェア５１の設定に基づいてモーションコントローラ５２が制御信号を作成し、アンプ５３ａ・５３ｂ・・・を介してサーボモータ５４ａ・５４ｂ・・・を駆動させる。また、サーボモータ５４ａ・５４ｂ・・・の駆動状態や制御対象の位置などに基づいてモーションコントローラ５２が制御信号を補正するので、高い精度で制御を行なうことを可能としている。

【0047】

次に、位置データについて詳しく説明する。

【0048】

図４は、繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を表した位置データを示す図である。本図の横軸は、繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を所定時間毎に区切ったステップを示している。本図の縦軸は、サーボモータ５４ａ・５４ｂ・・・の出力軸の目標回転位置を示している。なお、本図は、ＦＷ装置１００に用いられる位置データの一例を示したものであり、他の制御態様を表す位置データであっても良い。

【0049】

位置データＰａは、ライナー１の回転動作を表している。詳細には、位置データＰａは、サーボモータ５４ａの回転位置の変移を示している。モーションコントローラ５２は、位置データＰａを微分して得られる速度データＶａ（図５Ａ参照）に基づいて制御信号を作成し、ライナー移送装置２０を構成する動力機構のサーボモータ５４ａを駆動させる。なお、ライナー１の回転方向は常に一定であるため（図２Ｂ中、矢印Ｄ１参照）、位置データＰａは、ステップ毎に数値が増加する発散動作を示している。

【0050】

位置データＰｂは、ライナー１の移送動作を表している。詳細には、位置データＰｂは、サーボモータ５４ｂの回転位置の変移を示している。モーションコントローラ５２は、位置データＰｂを微分して得られる速度データＶｂ（図５Ａ参照）に基づいて制御信号を作成し、ライナー移送装置２０を構成する動力機構のサーボモータ５４ｂを駆動させる。なお、ライナー１の移送方向は前後方向に変更されるため（図２Ｂ中、矢印Ｄ２参照）、位置データＰｂは、数値が増加した後に再び減少する反復動作を示している。

【0051】

位置データＰｃは、繊維束ガイド４５の伸縮動作を表している。詳細には、位置データＰｃは、サーボモータ５４ｃの回転位置の変移を示している。モーションコントローラ５２は、位置データＰｃを微分して得られる速度データＶｃ（図５Ａ参照）に基づいて制御信号を作成し、ヘリカル巻き装置４０を構成する動力機構のサーボモータ５４ｃを駆動させる。なお、繊維束ガイド４５の伸縮方向はライナー１の外周面１Ｓに対して近接又は離間する方向に変更されるため（図２Ｂ中、矢印Ｄ３参照）、位置データＰｃは、数値が増加した後に再び減少する反復動作を示している。

【0052】

位置データＰｄは、繊維束ガイド４５の回転動作を表している。詳細には、位置データＰｄは、サーボモータ５４ｄの回転位置の変移を示している。モーションコントローラ５２は、位置データＰｄを微分して得られる速度データＶｄ（図５Ａ参照）に基づいて制御信号を作成し、ヘリカル巻き装置４０を構成する動力機構のサーボモータ５４ｄを駆動させる。なお、繊維束ガイド４５の回転方向は正回転又は逆回転方向に変更されるため（図２Ａ中、矢印Ｄ４参照）、位置データＰｄは、数値が増加した後に再び減少する反復動作を示している。

【0053】

位置データＰｅは、可動ヘリカルヘッド４４の回転動作を表している。詳細には、位置データＰｅは、サーボモータ５４ｅの回転位置の変移を示している。モーションコントローラ５２は、位置データＰｅを微分して得られる速度データＶｅ（図５Ａ参照）に基づいて制御信号を作成し、ヘリカル巻き装置４０を構成する動力機構のサーボモータ５４ｅを駆動させる。なお、可動ヘリカルヘッド４４の回転方向は正回転又は逆回転方向に変更されるため（図２Ａ中、矢印Ｄ５参照）、位置データＰｅは、数値が増加した後に再び減少する反復動作を示している。

【0054】

以下に、本ＦＷ装置１００の制御方法について説明する。

【0055】

図５Ａは、位置データＰａ・Ｐｂ・・・を速度データＶａ・Ｖｂ・・・に変換した図である。図５Ｂは、速度データＶａ・Ｖｂ・・・から最大速度データＶｍを作成した図である。そして、図５Ｃは、最大速度データＶｍから最大速度補正データＶｒを作成した図である。各図の横軸は、繊維束Ｆを巻き付ける一連の動作を所定時間毎に区切ったステップを示している。各図の縦軸は、サーボモータ５４ａ・５４ｂ・・・の出力軸の目標回転速度を示している。

【0056】

まず、モーションコントローラ５２は、位置データＰａ・Ｐｂ・・・を速度データＶａ・Ｖｂ・・・に変換する（図５Ａ参照）。速度データＶａ・Ｖｂ・・・は、各ステップ当たりの所要時間と制御対象の変移量に基づいて作成される。従って、「速度データ」とは、制御対象の目標速度の変移を示す情報といえる。また、「制御対象の目標速度」とは、制御対象であるサーボモータ５４ａ・５４ｂ・・・の出力軸の目標回転速度である。

【0057】

次に、モーションコントローラ５２は、速度データＶａ・Ｖｂ・・・から最大速度データＶｍを作成する（図５Ｂ参照）。最大速度データＶｍは、各ステップで許容限界速度Ｌｖに最も近い速度データＶａ・Ｖｂ・・・を繋ぎ合わせて作成される。例えば図５Ｂの領域Ｘに示すように、最大速度データＶｍは、許容限界速度Ｌｖに最も近い速度データＶｄと速度データＶｂを繋ぎ合わせて作成されている。このとき、モーションコントローラ５２は、予め定められた区間（本ＦＷ装置１００では、八つの区間Ｓ１・Ｓ２・・・）を把握する。

【0058】

次に、モーションコントローラ５２は、最大速度データＶｍから最大速度補正データＶｒを作成する（図５Ｃ参照）。最大速度補正データＶｒは、区間Ｓ１・Ｓ２・・・毎に最大速度データＶｍを補正して作成される。例えば図５Ｃの区間Ｓ７に示すように、最大速度補正データＶｒは、該最大速度補正データＶｒの最大値Ｖｒｐが許容限界速度Ｌｖとなるように作成される。但し、最大速度補正データＶｒの最大値Ｖｒｐについて限定するものではなく、許容限界速度Ｌｖを超えなければ良い。

【0059】

このように、モーションコントローラ５２は、制御対象の目標位置の変移を示す位置データＰａ・Ｐｂ・・・から目標速度の変移を示す速度データＶａ・Ｖｂ・・・へ変換するとともに（図５Ａ参照）、許容限界速度Ｌｖに最も近い速度データＶａ・Ｖｂ・・・のみを抽出して最大速度データＶｍを作成する（図５Ｂ参照）。そして、モーションコントローラ５２は、予め定めた区間Ｓ１・Ｓ２・・・毎に最大速度データＶｍを補正して最大速度補正データＶｒを作成する（図５Ｃ参照）。その後、モーションコントローラ５２は、最大速度補正データＶｒに基づいて制御対象の動作速度を調節するのである。これにより、本ＦＷ装置１００は、区間Ｓ１・Ｓ２・・・毎に制御対象の動作速度を最適化できるので、確実に繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮することが可能となる。

【0060】

次に、本ＦＷ装置１００のより具体的な制御方法について説明する。

【0061】

上述したように、最大速度補正データＶｒは、該最大速度補正データＶｒの最大値（区間Ｓ７においては最大値Ｖｒｐ）が許容限界速度Ｌｖとなるように作成されている。具体的な制御方法は、以下の通りである。

【0062】

まず、モーションコントローラ５２は、区間Ｓ１・Ｓ２・・・毎に最大速度データＶｍの最大値（区間Ｓ７においては最大値Ｖｍｐ）と許容限界速度Ｌｖの差異を把握する。具体的に説明すると、モーションコントローラ５２は、区間Ｓ１・Ｓ２・・・毎に最大速度データＶｍの最大値と許容限界速度Ｌｖの割合Ｒを算出して、これらの差異を把握する。例えば区間Ｓ７において、このときの数式Ｍ１は、下記のように表すことができる。
数式Ｍ１：Ｒ＝Ｌｖ／Ｖｍｐ

【0063】

次に、モーションコントローラ５２は、算出された割合Ｒを補正係数として最大速度データＶｍから最大速度補正データＶｒを作成する（図５Ｃ参照）。例えば区間Ｓ７において、このときの数式Ｍ２は、下記のように表すことができる。すると、最大速度補正データＶｒの最大値Ｖｒｐも下記の数式Ｍ３のように表すことができる。
数式Ｍ２：Ｖｒ＝Ｖｍ×Ｒ
数式Ｍ３：Ｖｒｐ＝Ｖｍｐ×Ｒ＝Ｌｖ

【0064】

このように、モーションコントローラ５２は、区間Ｓ１・Ｓ２・・・毎に最大速度データＶｍの最大値に対する許容限界速度Ｌｖの割合Ｒを算出する。そして、モーションコントローラ５２は、この割合Ｒの乗算によって最大速度補正データＶｒを作成する。これにより、本ＦＷ装置１００は、制御対象の動作速度を調節するために指標となる最大速度補正データＶｒを作成できる。

【0065】

その後、モーションコントローラ５２は、区間Ｓ１・Ｓ２・・・毎に最大速度補正データＶｒから割合Ｒを把握する。つまり、モーションコントローラ５２は、区間Ｓ１・Ｓ２・・・毎に最大速度補正データＶｒの作成に用いた割合Ｒを把握する。

【0066】

その後、モーションコントローラ５２は、割合Ｒの乗算によって全ての制御対象の動作速度を調節する。例えば速度データＶａ・Ｖｂ・・・は、割合Ｒの乗算によって速度データＶａ´・Ｖｂ´・・・とされる。このときの数式Ｍａ・Ｍｂ・・・は、下記のように表すことができる。
数式Ｍａ：Ｖａ´＝Ｖａ×Ｒ
数式Ｍｂ：Ｖｂ´＝Ｖｂ×Ｒ
数式Ｍｃ：Ｖｃ´＝Ｖｃ×Ｒ
数式Ｍｄ：Ｖｄ´＝Ｖｄ×Ｒ
数式Ｍｅ：Ｖｅ´＝Ｖｅ×Ｒ

【0067】

このように、モーションコントローラ５２は、区間Ｓ１・Ｓ２・・・毎に最大速度補正データＶｒから上述した割合Ｒを把握する。そして、モーションコントローラ５２は、この割合Ｒの乗算によって全ての制御対象の動作速度を調節する。これにより、本ＦＷ装置１００は、全ての制御対象の動作速度を最適化できる。

【0068】

次に、本ＦＷ装置１００の他の特徴点について説明する。

【0069】

本ＦＷ装置１００のモーションコントローラ５２は、上述した区間Ｓ１・Ｓ２・・・を任意に設定できるとしている。このため、本ＦＷ装置１００は、ライナー１の形状などに応じて区間Ｓ１・Ｓ２・・・を設定できる。即ち、本ＦＷ装置１００は、ライナー１の形状などに応じて最適な制御態様を実現できる。

【0070】

更に、本ＦＷ装置１００のモーションコントローラ５２は、上述した許容限界速度Ｌｖを任意に設定できるとしている。このため、本ＦＷ装置１００は、ライナー１の形状などに応じて許容限界速度Ｌｖを設定できる。即ち、本ＦＷ装置１００は、ライナー１の形状などに応じて最適な制御態様を実現できる。

【0071】

加えて、制御対象は、サーボモータ５４ａ・５４ｂ・・・であるとした。このため、本ＦＷ装置１００は、単純な制御システムを構成できる。また、位置データＰａ・Ｐｂ・・・は、サーボモータ５４ａ・５４ｂ・・・の出力軸の回転位置であるとした。このため、本ＦＷ装置１００は、従来どおり位置データＰａ・Ｐｂ・・・を入力すれば稼動できる。

【0072】

本実施形態に係るＦＷ装置１００は、以上の如くである。本ＦＷ装置１００は、最適な繊維束Ｆの巻き付けが実現できるとともに、繊維束Ｆの巻き付けに要する時間を短縮できる。

【符号の説明】

【0073】

１ ライナー
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
５２ 制御装置（モーションコントローラ）
１００ フィラメントワインディング装置（ＦＷ装置）
Ｆ 繊維束
Ｓ１ 区間
Ｓ２ 区間
Ｓ３ 区間
Ｓ４ 区間
Ｓ５ 区間
Ｓ６ 区間
Ｓ７ 区間
Ｓ８ 区間
Ｐａ 位置データ
Ｐｂ 位置データ
Ｐｃ 位置データ
Ｐｄ 位置データ
Ｐｅ 位置データ
Ｖａ 速度データ
Ｖｂ 速度データ
Ｖｃ 速度データ
Ｖｄ 速度データ
Ｖｅ 速度データ
Ｖｍ 最大速度データ
Ｖｒ 最大速度補正データ
Ｌｖ 許容限界速度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】