特許 6897780 フィラメントワインディング装置、及び、ボビン交換方法

(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】6897780

(24)【登録日】2021年6月14日

(45)【発行日】2021年7月7日

(54)【発明の名称】フィラメントワインディング装置、及び、ボビン交換方法

(51)【国際特許分類】

   B65H 51/08 20060101AFI20210628BHJP

【ＦＩ】

   B65H51/08 C

【請求項の数】9

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2019-541946(P2019-541946)

(86)(22)【出願日】2018年8月3日

(86)【国際出願番号】JP2018029286

(87)【国際公開番号】WO2019054084

(87)【国際公開日】20190321

【審査請求日】2020年2月28日

(31)【優先権主張番号】特願2017-177370(P2017-177370)

(32)【優先日】2017年9月15日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000006297

【氏名又は名称】村田機械株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001841

【氏名又は名称】特許業務法人梶・須原特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】谷川 元洋

(72)【発明者】

【氏名】魚住 忠司

(72)【発明者】

【氏名】松浦 哲也

(72)【発明者】

【氏名】和田 浩孝

(72)【発明者】

【氏名】西田 達彦

(72)【発明者】

【氏名】池▲崎▼ 秀

(72)【発明者】

【氏名】中村 大五郎

【審査官】 松林 芳輝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０６６９１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０２５０６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０２８４７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１７５７３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５２−０３７２８４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１４−２３１１４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６５Ｈ５１／００−５１／３２

Ｂ６５Ｈ６９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ライナーに繊維束を巻き付ける巻付ユニットと、
前記巻付ユニットに繊維束を供給している供給ボビンと、前記供給ボビンとは別の予備ボビンとを、前記供給ボビンに巻かれた繊維束の巻取開始端部と前記予備ボビンに巻かれた繊維束の巻取終端部とが繋がれた状態で回転可能に支持するボビン支持軸と、
繊維束の走行方向において前記ボビン支持軸と前記巻付ユニットの間に配置され、前記巻付ユニットに供給される繊維束を一時的に貯留する繊維束貯留部と、を備え、
前記繊維束貯留部は、
前記繊維束貯留部による繊維束の貯留が行われている貯留状態と、前記繊維束貯留部による繊維束の貯留が解除されており、且つ、前記繊維束貯留部から前記巻付ユニットに繊維束が供給されている貯留解除状態との間で、前記繊維束貯留部の状態を切換可能な切換部を有し、
前記ボビン支持軸は、
前記供給ボビン及び前記予備ボビンを前記ボビン支持軸の軸方向に並べて支持可能であり、且つ、前記供給ボビン及び前記予備ボビンと一体回転可能であり、
前記供給ボビン及び前記予備ボビンのうちいずれか一方と一体回転可能な第１支持軸と、
前記供給ボビン及び前記予備ボビンのうちいずれか他方と一体回転可能な第２支持軸と、
前記軸方向において前記第１支持軸と前記第２支持軸との間に設けられ、前記第１支持軸と前記第２支持軸とを一体回転可能に連結及び連結解除可能な連結部と、を有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】

前記繊維束貯留部は、
繊維束が掛けられる第１ローラと、
同じく繊維束が掛けられ、前記走行方向において前記第１ローラとの間に繊維束を貯留する第２ローラと、
前記走行方向において前記第１ローラと前記第２ローラの間に配置されており、前記第１ローラの中心と前記第２ローラの中心とを結ぶ直線に交差する交差方向において、前記第１ローラ及び前記第２ローラに対し移動可能な第３ローラと、を有し、
前記切換部は、
前記第３ローラの位置を、前記交差方向において所定の貯留位置に維持することで、前記繊維束貯留部を前記貯留状態にし、
前記貯留位置にある前記第３ローラを、前記交差方向において前記貯留位置よりも前記第１ローラ及び前記第２ローラに近い側に移動可能にすることで、前記繊維束貯留部を前記貯留解除状態に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】

前記切換部は、前記交差方向において前記第３ローラが前記第１ローラ及び前記第２ローラに接近することを禁止及び許可可能な、ストッパーを有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】

前記ストッパーは、前記交差方向において前記第３ローラを前記第１ローラ及び前記第２ローラから離間する側に押圧可能な押圧部を有し、
前記押圧部は、
前記第３ローラを押さえることで前記第３ローラを前記貯留位置に維持する第１位置と、前記交差方向において前記第１位置よりも前記第１ローラ及び前記第２ローラに近い第２位置との間で移動可能であることを特徴とする請求項３に記載のフィラメントワインディング装置。

【請求項5】

前記供給ボビン及び前記予備ボビンの回転を停止させる停止部を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のフィラメントワインディング装置。

【請求項6】

前記第１支持軸及び前記第２支持軸の、前記軸方向における前記連結部とは反対側の端部をそれぞれ回転可能に支持する支持部を備え、
前記支持部は、前記第１支持軸と前記第２支持軸とが連結解除されている状態で、前記第１支持軸と前記第２支持軸を互いに離間させることが可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のフィラメントワインディング装置。

【請求項7】

前記第１支持軸及び前記第２支持軸のうち少なくとも一方は、連結解除されている状態で、少なくとも前記軸方向に直交する方向に移動可能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。

【請求項8】

ライナーに繊維束を巻き付ける巻付ユニットと、
前記巻付ユニットに繊維束を供給している供給ボビンと、前記供給ボビンとは別の予備ボビンとを、前記供給ボビンに巻かれた繊維束の巻取開始端部と前記予備ボビンに巻かれた繊維束の巻取終端部とが繋がれた状態で回転可能に支持するボビン支持軸と、
を備えるフィラメントワインディング装置において、前記巻付ユニットによって前記ライナーに繊維束を巻き付けている最中に前記供給ボビンが空になった場合に、引き続き前記予備ボビンから繊維束を前記巻付ユニットに供給しながら、空ボビンを新ボビンに交換するボビン交換方法であって、
前記空ボビンの回転を停止させた状態で、前記空ボビンを前記ボビン支持軸から取り外し、前記新ボビンを前記ボビン支持軸に装着する交換工程と、
前記交換工程の後に、前記新ボビン及び前記予備ボビンの回転を停止させた状態で、前記新ボビンに巻かれた繊維束の巻取開始端部と前記予備ボビンに巻かれた繊維束の巻取終端部とを繋ぐ繋ぎ工程と、
前記繋ぎ工程の後に、前記新ボビン及び前記予備ボビンの回転停止状態を解除する回転再開工程と、
を備え、
前記フィラメントワインディング装置は、前記巻付ユニットに供給される繊維束を一時的に貯留する貯留状態と前記貯留状態が解除された貯留解除状態との間で状態を切換可能な繊維束貯留部をさらに備えるものであり、
少なくとも前記交換工程の前までは、前記繊維束貯留部を前記貯留状態に維持しておき、前記予備ボビンの回転を停止させる前に、前記繊維束貯留部を前記貯留状態から前記貯留解除状態に切り換え、さらに、前記回転再開工程の後に、前記繊維束貯留部を前記貯留解除状態から前記貯留状態に戻すことを特徴とするボビン交換方法。

【請求項9】

前記交換工程では、前記予備ボビンの回転は停止させず、前記繊維束貯留部を前記貯留状態に維持しておくことを特徴とする請求項８に記載のボビン交換方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、繊維束をライナーに巻き付けるフィラメントワインディング装置、及び、フィラメントワインディング装置におけるボビン交換方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、樹脂が含浸された炭素繊維をライナー等の筒状体に巻き付けるフィラメントワインディング装置が開示されている。フィラメントワインディング装置は、ライナーに対してヘリカル巻きを行うヘリカル巻ユニットと、ヘリカル巻ユニットに炭素繊維を供給する繊維供給ユニットと、を備える。より詳細には、繊維供給ユニットは、繊維供給用の２つのボビンを並べて回転自在に支持するボビンシャフトを備えており、一方のボビンに巻き付けられた炭素繊維が、ヘリカル巻ユニットに供給される。

【0003】

ここで、他方のボビンに巻き付けられた炭素繊維の繊維巻取終端部（ボビンの径方向の外側端部）は、上記一方のボビンに巻き付けられた炭素繊維の繊維巻取開始端部（ボビンの径方向の内側端部）と接着固定される。このため、一方のボビンが空になった後も、他方のボビンから炭素繊維をヘリカル巻ユニットに引き続き供給することが可能である。なお、空になったボビンは、新たな満巻きのボビンと交換され、新たなボビンに巻かれた炭素繊維の端部と、炭素繊維供給中のボビンに巻かれた炭素繊維の端部とが接着固定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１４−２３１１４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

２つのボビンに巻かれた炭素繊維の端部同士を接着固定する際には、２つのボビンの回転を停止させる必要がある。つまり、接着固定の作業の際には、ボビンからヘリカル巻ユニットへの炭素繊維の供給を一時的に止めることになる。このため、繊維束の巻き付け動作が行われている最中等、任意のタイミングで接着固定の作業を行いたい状況が生じた場合、特許文献１に記載のフィラメントワインディング装置では、それができないという問題点がある。

【0006】

本発明の目的は、繊維束の巻き付け動作が行われている最中でも、複数のボビンに巻かれた繊維束の端部同士を繋ぐ作業を可能にすることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

第１の発明のフィラメントワインディング装置は、ライナーに繊維束を巻き付ける巻付ユニットと、前記巻付ユニットに繊維束を供給している供給ボビンと、前記供給ボビンとは別の予備ボビンとを、前記供給ボビンに巻かれた繊維束の巻取開始端部と前記予備ボビンに巻かれた繊維束の巻取終端部とが繋がれた状態で回転可能に支持するボビン支持軸と、繊維束の走行方向において前記ボビン支持軸と前記巻付ユニットの間に配置され、前記巻付ユニットに供給される繊維束を一時的に貯留する繊維束貯留部と、を備え、前記繊維束貯留部は、前記繊維束貯留部による繊維束の貯留が行われている貯留状態と、前記繊維束貯留部による繊維束の貯留が解除されており、且つ、前記繊維束貯留部から前記巻付ユニットに繊維束が供給されている貯留解除状態との間で、前記繊維束貯留部の状態を切換可能な切換部を有することを特徴とするものである。

【0008】

本発明では、供給ボビン及び予備ボビンが、ボビン支持軸によって回転可能に支持される。供給ボビンの繊維束の巻取開始端部（供給ボビンの径方向内側における繊維束の端部）と、予備ボビンの繊維束の巻取終端部（予備ボビンの径方向外側における繊維束の端部）とが繋がれることで、供給ボビンが空になった後でも、予備ボビンから巻付ユニットに繊維束を引き続き供給できる。

【0009】

上述したように供給ボビンが空になった場合、空になったボビンを満巻き状態の新たなボビン（新ボビン）と交換する交換作業、及び、繊維束を供給中の予備ボビンの繊維束の端部と新ボビンの繊維束の端部を繋ぐ、繋ぎ作業を行う必要がある。ここで、ボビンを回転させつつ繋ぎ作業を行うことは極めて困難なので、少なくとも繋ぎ作業の際には、予備ボビン及び新ボビンの回転を停止させる必要がある。本発明では、切換部によって、繊維束貯留部の状態が、貯留状態と貯留解除状態との間で切り換えられる。繊維束を供給中の予備ボビンの回転を停止させる必要がないときは、繊維束貯留部が貯留状態に維持されることで、繊維束を繊維束貯留部に貯留できる。一方、繋ぎ作業を行う必要が生じたときは、繊維束貯留部が貯留解除状態に切り換えられることで、予備ボビンと新ボビンの回転を停止させた状態であっても、繊維束貯留部に貯留されている繊維束を巻付ユニットに供給しつつ、繋ぎ作業を行うことができるようになる。したがって、繊維束の巻き付け動作が行われている最中でも、繋ぎ作業をすることができる。

【0010】

第２の発明のフィラメントワインディング装置は、前記第１の発明において、前記繊維束貯留部は、繊維束が掛けられる第１ローラと、同じく繊維束が掛けられ、前記走行方向において前記第１ローラとの間に繊維束を貯留する第２ローラと、前記走行方向において前記第１ローラと前記第２ローラの間に配置されており、前記第１ローラの中心と前記第２ローラの中心とを結ぶ直線に交差する交差方向において、前記第１ローラ及び前記第２ローラに対し移動可能な第３ローラと、を有し、前記切換部は、前記第３ローラの位置を、前記交差方向において所定の貯留位置に維持することで、前記繊維束貯留部を前記貯留状態にし、前記貯留位置にある前記第３ローラを、前記交差方向において前記貯留位置よりも前記第１ローラ及び前記第２ローラに近い側に移動可能にすることで、前記繊維束貯留部を前記貯留解除状態にすることを特徴とするものである。

【0011】

本発明では、切換部が、第３ローラを貯留位置に維持することで繊維束貯留部を貯留状態にし、第３ローラを貯留位置よりも第１ローラ及び第２ローラに近い側に移動可能にすることで繊維束貯留部を貯留解除状態にする。このように、単純な構成によって貯留状態と貯留解除状態を切り換えることができる。

【0012】

第３の発明のフィラメントワインディング装置は、前記第２の発明において、前記切換部は、前記交差方向において前記第３ローラが前記第１ローラ及び前記第２ローラに接近することを禁止及び許可可能な、ストッパーを有することを特徴とするものである。

【0013】

本発明では、第３ローラが上述した貯留位置にあるとき、交差方向において第３ローラが第１ローラ及び第２ローラに接近することをストッパーによって禁止することで、繊維束貯留部の貯留状態を維持することができる。また、繋ぎ作業を行うために２つのボビンの回転を停止させる場合、交差方向において第３ローラが第１ローラ及び第２ローラに接近することを許可することで、繊維束貯留部に貯留された繊維束が短くなるように第３ローラを移動可能にする（すなわち、繊維束貯留部を貯留解除状態にする）ことができる。このように、単純な構成によって、繊維束貯留部を貯留状態に維持することができ、また、繊維束貯留部を貯留状態から貯留解除状態に切り換えることができる。

【0014】

第４の発明のフィラメントワインディング装置は、前記第３の発明において、前記ストッパーは、前記交差方向において前記第３ローラを前記第１ローラ及び前記第２ローラから離間する側に押圧可能な押圧部を有し、前記押圧部は、前記第３ローラを押さえることで前記第３ローラを前記貯留位置に維持する第１位置と、前記交差方向において前記第１位置よりも前記第１ローラ及び前記第２ローラに近い第２位置との間で移動可能であることを特徴とするものである。

【0015】

本発明では、ストッパーの押圧部が第１位置にあるとき、第３ローラが貯留位置に維持され、繊維束貯留部が貯留状態に維持されている。押圧部が第１位置から第２位置に移動することで、第３ローラの移動が許可され、繊維束貯留部が貯留解除状態に切り換えられる。また、押圧部が第２位置から第１位置に移動することで、第３ローラが押圧部によって貯留位置に戻され、繊維束貯留部が貯留状態に戻る。このように、単純な構成によって、繊維束貯留部を貯留状態と貯留解除状態との間で切り換えることができる。

【0016】

第５の発明のフィラメントワインディング装置は、前記第１〜第４のいずれかの発明において、前記供給ボビン及び前記予備ボビンの回転を停止させる停止部を備えることを特徴とするものである。

【0017】

本発明では、巻付ユニットが動作している最中でも、繊維束貯留部を貯留解除状態にし、且つ、停止部によって供給ボビン及び予備ボビンの回転を強制的に止めることで、任意のタイミングで繋ぎ作業を行うことができる。また、巻付ユニットの動作中に繋ぎ作業を行っているときに、供給ボビン及び予備ボビンが意図せず回転することを停止部によって防ぐことができるので、安全に作業することができる。

【0018】

第６の発明のフィラメントワインディング装置は、前記第１〜第５のいずれかの発明において、前記ボビン支持軸は、前記供給ボビン及び前記予備ボビンを前記ボビン支持軸の軸方向に並べて支持可能であり、且つ、前記供給ボビン及び前記予備ボビンと一体回転可能であることを特徴とするものである。

【0019】

本発明では、供給ボビンと予備ボビンが軸方向に並べて（すなわち、同軸に）支持され、且つ、ボビン支持軸と一体回転可能であるため、供給ボビンの回転速度と予備ボビンの回転速度を確実に等しくすることができる。したがって、２つのボビンの繊維束の端部同士が繋がれている状態で、当該端部が捻れること等を、確実に防止できる。

【0020】

第７の発明のフィラメントワインディング装置は、前記第６の発明において、前記ボビン支持軸は、前記供給ボビン及び前記予備ボビンのうちいずれか一方と一体回転可能な第１支持軸と、前記供給ボビン及び前記予備ボビンのうちいずれか他方と一体回転可能な第２支持軸と、前記軸方向において前記第１支持軸と前記第２支持軸との間に設けられ、前記第１支持軸と前記第２支持軸とを一体回転可能に連結及び連結解除可能な連結部と、を有することを特徴とするものである。

【0021】

本発明では、第１支持軸と第２支持軸が連結部によって連結されている状態では、第１支持軸と第２支持軸が一体回転し、供給ボビンと予備ボビンが等しい回転速度で回転する。また、供給ボビンが空になって、予備ボビンから巻付ユニットに繊維束を引き続き供給している場合に、第１支持軸と第２支持軸の連結を解除することで、空のボビン（旧供給ボビン）のみ回転を止めることができる。このため、予備ボビンから巻付ユニットに繊維束を引き続き供給しつつ（すなわち、繊維束貯留部による繊維束の貯留を解除することなく）、空のボビンの交換作業を行うことができる。つまり、交換作業時には繊維束の貯留を解除する必要がなく、繋ぎ作業時にのみ、２つのボビンの回転を停止させるために繊維束の貯留を解除すれば良い。したがって、繊維束貯留部を貯留解除状態にする時間が長くなることを抑制し、繊維束貯留部に貯留された繊維束を枯渇しにくくすることができる。

【0022】

第８の発明のフィラメントワインディング装置は、前記第７の発明において、前記第１支持軸及び前記第２支持軸の、前記軸方向における前記連結部とは反対側の端部をそれぞれ回転可能に支持する支持部を備え、前記支持部は、前記第１支持軸と前記第２支持軸とが連結解除されている状態で、前記第１支持軸と前記第２支持軸を互いに離間させることが可能であることを特徴とするものである。

【0023】

ボビンの交換作業の際には、ボビンを軸方向に移動させてボビン支持軸に着脱する必要がある。このため、例えば、ボビン支持軸が片持ち支持されている（すなわち、第１支持軸と第２支持軸のうちいずれか一方のみが回転可能に支持されている）と、以下の問題が生じる。すなわち、基端側のボビンが空になって、先端側のボビンから繊維束を巻付けユニットに供給しつつ基端側の空ボビンを新ボビンと交換する場合、空ボビンを先端側から抜き取ることは、先端側のボビンと空ボビンが干渉するため不可能である。このため、基端側のボビンを基端側において抜き取るための構成が必要となり、装置の構造が複雑化するおそれがある。本発明では、支持部が、第１支持軸及び第２支持軸の軸方向における連結部とは反対側の端部をそれぞれ回転可能に支持している。言い換えると、支持部が、ボビン支持軸の両端部を支持している。さらに、第１支持軸及び第２支持軸は、連結解除されている状態で互いに離間可能である。このため、交換作業の際に、第１支持軸と第２支持軸を互いに離間させることで、ボビンを着脱することができる。したがって、装置の構造の複雑化を抑えることができる。

【0024】

第９の発明のフィラメントワインディング装置は、前記第８の発明において、前記第１支持軸及び前記第２支持軸のうち少なくとも一方は、連結解除されている状態で、少なくとも前記軸方向に直交する方向に移動可能であることを特徴とするものである。

【0025】

上述したように、ボビンの交換作業の際には、ボビンを軸方向に移動させる必要がある。つまり、ボビンを着脱するためには、ボビン支持軸の軸方向における延長線上に、少なくともボビンの長さ分のスペースが必要である。このため、第８の発明の構成において、第１支持軸と第２支持軸が軸方向にのみ離間可能である場合、ボビンの軸方向の長さ分だけ互いを離間させる必要があり、軸方向において交換作業のためのスペースを広く確保しなければならず、装置が大型化するおそれがある。本発明では、第１支持軸と第２支持軸が、少なくとも軸方向に直交する方向に移動可能である。すなわち、第１支持軸の軸心と第２支持軸の軸心を互いにずらすことが可能である。これにより、第１支持軸に装着されたボビンは、軸方向における第２支持軸側の空間を利用して着脱できる。同様に、第２支持軸に装着されたボビンは、軸方向における第１支持軸側の空間を利用して着脱できる。したがって、装置の大型化を抑制できる。

【0026】

第１０の発明のボビン交換方法は、ライナーに繊維束を巻き付ける巻付ユニットと、前記巻付ユニットに繊維束を供給している供給ボビンと、前記供給ボビンとは別の予備ボビンとを、前記供給ボビンに巻かれた繊維束の巻取開始端部と前記予備ボビンに巻かれた繊維束の巻取終端部とが繋がれた状態で回転可能に支持するボビン支持軸と、を備えるフィラメントワインディング装置において、前記巻付ユニットによって前記ライナーに繊維束を巻き付けている最中に前記供給ボビンが空になった場合に、引き続き前記予備ボビンから繊維束を前記巻付ユニットに供給しながら、空ボビンを新ボビンに交換するボビン交換方法であって、前記空ボビンの回転を停止させた状態で、前記空ボビンを前記ボビン支持軸から取り外し、前記新ボビンを前記ボビン支持軸に装着する交換工程と、前記交換工程の後に、前記新ボビン及び前記予備ボビンの回転を停止させた状態で、前記新ボビンに巻かれた繊維束の巻取開始端部と前記予備ボビンに巻かれた繊維束の巻取終端部とを繋ぐ繋ぎ工程と、前記繋ぎ工程の後に、前記新ボビン及び前記予備ボビンの回転停止状態を解除する回転再開工程と、を備え、前記フィラメントワインディング装置は、前記巻付ユニットに供給される繊維束を一時的に貯留する貯留状態と前記貯留状態が解除された貯留解除状態との間で状態を切換可能な繊維束貯留部をさらに備えるものであり、少なくとも前記交換工程の前までは、前記繊維束貯留部を前記貯留状態に維持しておき、前記予備ボビンの回転を停止させる前に、前記繊維束貯留部を前記貯留状態から前記貯留解除状態に切り換え、さらに、前記回転再開工程の後に、前記繊維束貯留部を前記貯留解除状態から前記貯留状態に戻すことを特徴とするものである。

【0027】

本発明では、供給ボビンが空になった場合に、引き続き予備ボビンから繊維束を巻付ユニットに供給しながら、空ボビンを新ボビンに交換する。本発明では、予備ボビンの回転を停止させる前に、繊維束貯留部を貯留状態から貯留解除状態に切り換える。このため、予備ボビンの回転を停止させた後も、繊維束貯留部から巻付ユニットに繊維束を供給しつつ繋ぎ工程を実行できる。また、回転再開工程の後に繊維束貯留部を貯留解除状態から貯留状態に切り換えることで、再び繊維束を貯留することができる。以上のようにして、繊維束の巻き付け動作が行われている最中でも、繋ぎ工程を実行することができる。

【0028】

第１１の発明のボビン交換方法は、前記第１０の発明において、前記交換工程では、前記予備ボビンの回転は停止させず、前記繊維束貯留部を前記貯留状態に維持しておくことを特徴とするものである。

【0029】

本発明では、交換工程で繊維束貯留部を貯留状態に維持しておく。このため、交換工程の間も、予備ボビンから供給される繊維束を繊維束貯留部に貯留できるので、繊維束貯留部を貯留解除状態にしておく時間をさらに短縮できる。したがって、繊維束貯留部に貯留された繊維束を枯渇しにくくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本実施形態に係るフィラメントワインディング装置の斜視図である。

【図2】巻付装置の斜視図である。

【図3】フィラメントワインディング装置の電気的構成を示すブロック図である。

【図4】繊維束の走行経路を示す模式図である。

【図5】繊維束貯留部の模式図である。

【図6】ボビン支持部の斜視図である。

【図7】ボビン支持部の正面図である。

【図8】ボビン支持部の側面図である。

【図9】ボビン支持部の連結部を示す説明図である。

【図10】ボビン支持部の停止部を示す説明図である。

【図11】ボビン交換作業の一連の工程を示すフローチャートである。

【図12】ボビン交換時のボビン支持部及び繊維束貯留部の状態を示す図である。

【図13】ボビン交換時のボビン支持部及び繊維束貯留部の状態を示す図である。

【図14】ボビン交換時のボビン支持部及び繊維束貯留部の状態を示す図である。

【図15】変形例に係る繊維束貯留部の模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0031】

次に、本発明の実施の形態について、図１〜図１４を参照しながら説明する。なお、説明の便宜上、図１に示す方向を前後左右方向とする。また、前後左右方向と直交する方向を、重力が作用する上下方向（本発明の交差方向）とする。

【0032】

（フィラメントワインディング装置の概略構成）
まず、フィラメントワインディング装置１の概略構成について、図１を用いて説明する。フィラメントワインディング装置１は、巻付装置２と、クリールスタンド３と、コントロールパネル４と、を備える。

【0033】

巻付装置２は、ライナーＬに繊維束を巻き付けるためのものである。繊維束は、例えば炭素繊維等の繊維材料に、熱硬化性の合成樹脂材が含浸されたものである。ライナーＬは、例えば、圧力タンクを製造するためのものとして、高強度アルミニウム等で形成されており、円筒部と、円筒部の両側に形成されたドーム部とを有する。なお、巻付装置２の詳細については後述する。

【0034】

クリールスタンド３は、後述するヘリカル巻ユニット４０（本発明の巻付ユニット）に繊維束を供給するためのものである。クリールスタンド３は、支持フレーム１１と、支持フレーム１１に支持された複数のボビン支持部６０（本発明の支持部）とを有する。支持フレーム１１は、概ね左右対称に配置されており、支持フレーム１１の左右方向における中央部には、巻付装置２の一部が配設される配設空間１２が形成されている（なお、配設空間１２内の詳細については、図示を省略している）。複数のボビン支持部６０には、ヘリカル巻ユニット４０に供給される繊維束が巻かれているボビンＢが、それぞれ回転可能に支持されている。なお、各ボビン支持部６０は、それぞれ２つのボビンＢを支持可能である。ボビン支持部６０の詳細については、後述する。

【0035】

コントロールパネル４は、制御装置５と、表示部６と、操作部７とを有する。制御装置５は、巻付装置２の各部の動作を制御する。表示部６は、巻付装置２によるライナーＬへの繊維束の巻付条件等を表示する。操作部７は、オペレータが巻付装置２による巻付条件等を制御装置５に入力するためのものである。

【0036】

（巻付装置の構成）
次に、巻付装置２の構成について、図２及び図３を用いて説明する。巻付装置２は、基台１５と、支持ユニット２０（第１支持ユニット２１及び第２支持ユニット２２）と、フープ巻ユニット３０と、ヘリカル巻ユニット４０と、を備える。

【0037】

基台１５は、支持ユニット２０、フープ巻ユニット３０、及び、ヘリカル巻ユニット４０（本発明の巻付ユニット）を支持するためのものである。基台１５は、前後方向に延びている。基台１５上には、前側から第１支持ユニット２１、フープ巻ユニット３０、ヘリカル巻ユニット４０、第２支持ユニット２２の順で、前後方向に並べて配置されている。また、基台１５の上面には、前後方向に延びる複数のレール１６が配設されている。支持ユニット２０及びフープ巻ユニット３０は、レール１６上に配置され、レール１６に沿って前後方向に移動可能に構成されている。ヘリカル巻ユニット４０は、クリールスタンド３の配設空間１２の前端部において、基台１５に固定されている（図１参照）。

【0038】

支持ユニット２０は、フープ巻ユニット３０よりも前側に配置される第１支持ユニット２１と、ヘリカル巻ユニット４０よりも後側に配置される第２支持ユニット２２と、を有する。支持ユニット２０は、ライナーＬの軸方向（前後方向）に延びる支持軸２３を中心として、ライナーＬを回転可能に支持する。支持ユニット２０は、支持ユニット２０をレール１６に沿って前後方向に移動させるための移動用モータ２４と、ライナーＬを回転させるための回転用モータ２５と、を有する（図３参照）。移動用モータ２４及び回転用モータ２５は、制御装置５によって駆動制御される。

【0039】

フープ巻ユニット３０は、ライナーＬに対して繊維束をフープ巻きする（ライナーＬの軸方向に対して概ね直角な方向に繊維束を巻き付ける）ためのものである。フープ巻ユニット３０は、本体部３１と、回転部材３２と、を有する。本体部３１は、レール１６上に配置されており、回転部材３２をライナーＬの軸周りに回転可能に支持する。回転部材３２は、円板形状を有する部材である。回転部材３２の径方向中央部には、ライナーＬが通過可能な円形の通過穴３４が形成されている。フープ巻ユニット３０には、それぞれ繊維束が巻かれている複数のボビン３３が取り付けられている。複数のボビン３３は、回転部材３２の周方向に等間隔で配置されている。

【0040】

フープ巻ユニット３０は、図３に示すように、フープ巻ユニット３０をレール１６に沿って前後方向に移動させるための移動用モータ３５と、回転部材３２を回転させるための回転用モータ３６と、を有する。移動用モータ３５及び回転用モータ３６は、制御装置５によって駆動制御される。制御装置５は、ライナーＬが相対的に通過穴３４を通過するようにフープ巻ユニット３０をレール１６に沿って往復移動させながら、回転部材３２を回転させる。これにより、複数のボビン３３がライナーＬの軸周りに公転し、複数の繊維束が複数のボビン３３から引き出される。引き出された複数の繊維束は、ライナーＬの表面に一斉にフープ巻きされる。

【0041】

ヘリカル巻ユニット４０は、ライナーＬに対して繊維束をヘリカル巻きする（ライナーＬの軸方向に対して概ね平行な方向に繊維束を巻き付ける）ためのものである。ヘリカル巻ユニット４０は、本体部４１と、複数のガイド４２と、複数のノズル４３と、を有する。本体部４１は、基台１５に固定的に立設配置されている。本体部４１の左右方向における中央部には、ライナーＬが前後方向に通過可能な円形の通過穴４４が形成されている。複数のガイド４２及び複数のノズル４３は、通過穴４４の周方向に沿って配置されている。クリールスタンド３に配置されている複数のボビンＢから引き出された複数の繊維束は、複数のガイド４２を経由して、複数のノズル４３に通される。ノズル４３は、ライナーＬの径方向に沿って延びており、当該径方向における外側から内側に向けて繊維束Ｆを案内する。ノズル４３は、同軸で入れ子状に配置された径の異なる複数の管状部材を有しており、径方向に伸縮可能に構成されている。

【0042】

ヘリカル巻ユニット４０は、図３に示すように、複数のノズル４３を伸縮させるためのノズル用モータ４５を有する。ノズル用モータ４５は、制御装置５によって駆動制御される。制御装置５は、ライナーＬが通過穴４４を通過するように、支持ユニット２０をレール１６に沿って往復移動させながら、複数のノズル４３をライナーＬの外形に合わせて伸縮させる。これにより、複数のノズル４３から引き出された複数の繊維束Ｆが、ライナーＬの表面に一斉にヘリカル巻きされる。

【0043】

巻付装置２でライナーＬへの繊維束の巻き付け動作を開始する際には、まず、例えば、オペレータが繊維束の糸端をテープ等でライナーＬに固定する。或いは、繊維束の糸端の固定等を自動化するための装置を設けてもよい。繊維束の糸端がライナーＬに固定された後、制御装置５が各モータ２４、２５、３５、３６、４５（図３参照）を駆動制御することで、支持ユニット２０に支持されたライナーＬに対して、フープ巻ユニット３０によってフープ巻きを施すことができるとともに、ヘリカル巻ユニット４０によってヘリカル巻きを施すことができる。

【0044】

ここで、上述したように、ヘリカル巻ユニット４０に繊維束を供給するための複数のボビン支持部６０は、それぞれが、２つのボビンＢを支持可能に構成されている（図１参照）。２つのボビンＢのうち一方に巻かれている繊維束が、ヘリカル巻ユニット４０に供給される。また、他方のボビンＢに巻かれている繊維束の巻取終端部（ボビン径方向の外側端部）は、一方のボビンＢに巻かれている繊維束の巻取開始端部（ボビン径方向の内側端部）と接着固定されている（すなわち、繋ぎ目部分Ｆｃが形成されている。図１参照）。これにより、一方のボビンＢが空になった後も、他方のボビンＢから繊維束をヘリカル巻ユニット４０に引き続き供給することが可能である。なお、一方のボビンＢが空になった後は、空ボビンを新たな満巻きのボビンと交換し、新たなボビンに巻かれている繊維束の端部と、繊維束を供給中のボビンＢに巻かれている繊維束の端部とを接着固定する必要がある。

【0045】

２つのボビンＢに巻かれた繊維束の端部同士を接着固定する際には、２つのボビンＢの回転を停止させる必要がある。つまり、接着固定の作業の際には、ボビンＢからヘリカル巻ユニット４０への繊維束の供給を一時的に止めることになる。このため、繊維束の巻き付け動作が行われている最中等、任意のタイミングで接着固定の作業を行いたい状況が生じた場合、従来の構成では、それができないという問題があった。そこで、上記の問題を解決するため、フィラメントワインディング装置１は、繊維束の走行経路上において、以下の構成を備える。

【0046】

（繊維束の走行経路上の構成）
図４は、繊維束の走行経路上におけるフィラメントワインディング装置１の構成を示す模式図である。図４に示すように、繊維束Ｆの走行方向（以下、単に走行方向とする）において、上流側から順に、ボビン支持部６０と、繊維束貯留部５０と、ヘリカル巻ユニット４０とが配置されている。以下では、まず、繊維束貯留部５０の構成について説明し、その次に、ボビン支持部６０の構成について説明する。

【0047】

（繊維束貯留部）
繊維束貯留部５０の構成について、図４及び図５を用いて説明する。なお、図５に示す方向を、上下方向とする。繊維束貯留部５０は、ボビンＢからヘリカル巻ユニット４０に供給される繊維束Ｆを一時的に貯留しておくためのものである。繊維束貯留部５０は、第１ローラ５１と、第２ローラ５２と、第３ローラ５３と、ストッパー５４（本発明の切換部）等を有する。

【0048】

繊維束Ｆの走行方向において、上流側から順に第１ローラ５１、第３ローラ５３、第２ローラ５２が配置されており、各ローラ５１、５２、５３に繊維束Ｆが掛けられている。第１ローラ５１及び第２ローラ５２の位置は、固定されている。後述するように、走行方向において、第１ローラ５１と第２ローラ５２との間に繊維束Ｆが貯留される。なお、図５に示すように、第１ローラ５１と第２ローラ５２は、略水平に並べて配置されているが、これに限られるものではない。

【0049】

第３ローラ５３は、ローラ本体５３ａと、被押圧部５３ｂとを有する。第３ローラ５３は、ばね５５（図５参照）によって下方へ付勢されている。ローラ本体５３ａの周面に、上流側の第１ローラ５１から案内されてくる繊維束Ｆが掛けられ、下流側の第２ローラ５２へ案内される。被押圧部５３ｂは、後述するストッパー５４に押圧される部分である。第３ローラ５３は、第１ローラ５１と第２ローラ５２とを結ぶ直線１０１に直交する方向、すなわち上下方向に移動可能に構成されている（図４のブロック矢印１０２参照）。

【0050】

ストッパー５４は、以下に述べる貯留状態と貯留解除状態との間で、繊維束貯留部５０の状態を切り換えるためのものである。貯留状態とは、繊維束貯留部５０による繊維束Ｆの貯留が行われている状態である。貯留解除状態とは、繊維束貯留部５０による繊維束Ｆの貯留が解除されており、且つ、繊維束貯留部５０からヘリカル巻ユニット４０に繊維束Ｆが供給されている状態である。ストッパー５４は、より具体的には、第３ローラ５３の上下移動を禁止及び許可可能にするためのものである。ストッパー５４は、可動部５４ａと、押圧部５４ｂとを有する。

【0051】

可動部５４ａは、上下方向に延びた軸５６に沿って、上下移動可能に構成されている。可動部５４ａには雌ねじ（不図示）が形成されており、軸５６には雄ねじ（不図示）が形成されている。可動部５４ａの雌ねじと軸５６の雄ねじが、互いに螺合している。軸５６は、ストッパー用モータ５７（図３、図４参照）によって回転駆動可能であり、軸５６の回転に伴って可動部５４ａが上下移動可能になっている（図４のブロック矢印１０３参照）。

【0052】

押圧部５４ｂは、第３ローラ５３の被押圧部５３ｂに上方から接触することで、被押圧部５３ｂを下方へ押圧するためのものである。押圧部５４ｂは、可動部５４ａに固定されている。押圧部５４ｂは、上下方向において、被押圧部５３ｂが移動する軌道上を可動部５４ａと一体的に移動可能である。具体的には、押圧部５４ｂは、第３ローラ５３を下方に押し切っている第１位置（図４の実線参照）と、第１位置よりも第１ローラ５１及び第２ローラ５２に近い第２位置（図４の二点鎖線参照）との間で移動可能である。

【0053】

押圧部５４ｂが被押圧部５３ｂに接触した状態で、可動部５４ａが下方へ移動すると、第３ローラ５３が押圧部５４ｂによって押されて下方へ移動する。押圧部５４ｂが第１位置に位置しており、被押圧部５３ｂを押さえている状態では、第３ローラ５３の上方への移動（すなわち、第１ローラ５１及び第２ローラ５２側への上下方向における接近）が禁止される。一方、押圧部５４ｂが第２位置に位置しており、被押圧部５３ｂと接触していない状態では、第３ローラ５３の上下移動が許可されている。

【0054】

以上の構成を有する繊維束貯留部５０において、ストッパー５４の押圧部５４ｂが第１位置に位置しているとき、第１ローラ５１と第２ローラ５２の間の繊維束Ｆの貯留量が最も多くなる。このときの第３ローラの位置が、本発明の貯留位置に相当する。ストッパー５４が第３ローラ５３を貯留位置に維持することで、繊維束貯留部５０は、貯留状態に維持される。また、ストッパー５４の押圧部５４ｂが第２位置に位置し、第３ローラ５３の上方への移動を許可しているとき、繊維束貯留部５０からヘリカル巻ユニット４０に繊維束Ｆを供給することが可能である。このとき、繊維束貯留部５０は、貯留解除状態である。このようにして、ストッパー５４は、繊維束貯留部５０を貯留状態と貯留解除状態との間で切換可能である。

【0055】

（ボビン支持部）
次に、ボビン支持部６０の構成について説明する。まず、ボビン支持部６０の概略構成について、図６〜図８を用いて説明する。図６は、ボビン支持部６０の斜視図である。図７（ａ）、（ｂ）は、ボビン支持部６０の正面図である。なお、図６及び図７に示す方向を、軸方向と称する。この軸方向とは、後述する固定軸６３、第１支持軸７１、及び第２支持軸９１の軸方向である。

【0056】

ボビン支持部６０は、２つのボビンＢを回転可能に支持するためのものである。図６〜図８に示すように、ボビン支持部６０は、第１ボビン支持部６１と、第２ボビン支持部６２と、固定軸６３と、を有する。

【0057】

第１ボビン支持部６１は、一方のボビンＢ（ボビンＢ１）を回転可能に支持するためのものである。第２ボビン支持部６２は、他方のボビンＢ（ボビンＢ２）を回転可能に支持するためのものである。第１ボビン支持部６１と第２ボビン支持部６２は、軸方向に並べて配置されており、軸方向において互いに略対称に構成されている。固定軸６３は、軸方向に延びた部材である。固定軸６３の軸方向中央部は、不図示の止着具を介して支持フレーム１１（図１参照）に取り付けられている。固定軸６３の軸方向における一方側部分（図７の紙面右側部分）には第１ボビン支持部６１が、軸方向における他方側部分（図７の紙面左側部分）には第２ボビン支持部６２が、それぞれ取り付けられている。固定軸６３は、第１ボビン支持部６１及び第２ボビン支持部６２を、それぞれ軸方向に移動可能、且つ、固定軸６３周りに回動可能に支持している。固定軸６３の軸方向両端部には、２つのばね６４（図７参照。詳細は後述）が装着されている。

【0058】

次に、第１ボビン支持部６１及び第２ボビン支持部６２の詳細構成について、図６〜図１０を用いて説明する。図８（ａ）は、図７（ａ）のボビン支持部６０を矢印ＶＩＩＩ（ａ）の方向から見た側面図である。図８（ｂ）は、図７（ｂ）のボビン支持部６０を矢印ＶＩＩＩ（ｂ）の方向から見た側面図である。図９（ａ）は、後述する連結部７４を軸方向から見た図である。図９（ｂ）は、第１ボビン支持部６１の連結部７４及び第２ボビン支持部６２の連結部９４の正面図である。図９（ｃ）は、第１支持軸７１と第２支持軸９１が連結部７４、９４によって連結されている状態を示す図である。図１０（ａ）は、後述する停止部７５がボビンＢの回転を許可している状態を示す図である。図１０（ｂ）は、停止部７５がボビンＢの回転を停止させている状態を示す図である。

【0059】

図６及び図７に示すように、第１ボビン支持部６１は、ボビンＢ（ボビンＢ１）が装着される第１支持軸７１と、アーム７２と、可動部７３と、連結部７４等を有する。第１ボビン支持部６１は、第１支持軸７１がアーム７２を介して可動部７３に連結された構成になっている。可動部７３は、固定軸６３に沿って軸方向に移動可能、且つ、固定軸６３周りに回動可能に構成されており、これにより、第１支持軸７１も軸方向に移動可能、且つ、固定軸６３周りに回動可能となっている。第２ボビン支持部６２は、ボビンＢ（ボビンＢ２）が装着される第２支持軸９１と、アーム９２と、可動部９３と、連結部９４等を有する。第２ボビン支持部６２は、第１ボビン支持部６１と同様の構成となっており、固定軸６３の軸方向中心を通る直交面に関して第１ボビン支持部６１と対称に構成されている。第１ボビン支持部６１と第２ボビン支持部６２は、連結部７４、９４を介して互いに連結及び連結解除可能に構成されている。第１支持軸７１と第２支持軸９１を合わせたものが、本発明のボビン支持軸に相当する。なお、上述したように、第１ボビン支持部６１と第２ボビン支持部６２は、軸方向において互いに略対称に構成されているため、以下では、主に第１ボビン支持部６１について説明し、必要に応じて、第２ボビン支持部６２についても説明する。

【0060】

第１支持軸７１は、軸方向に延びた複数の軸７６と、基端側円板部材７７と、先端側円板部材７８とを有する（図６参照）。基端側円板部材７７には、複数の軸７６の、軸方向における一方側の端部（軸方向における第２支持軸９１とは反対側の端部）が固定されている。先端側円板部材７８は、複数の軸７６の他方側（軸方向における第２支持軸９１側の端部）の端部に固定されている。軸７６、基端側円板部材７７及び先端側円板部材７８にボビンＢ１が嵌装されることで、第１支持軸７１とボビンＢ１とが一体回転可能になっている。第１支持軸７１は、ボビンＢ１の回転に伴い従動回転する構成になっている。先端側円板部材７８には、連結部７４が取り付けられている。第２支持軸９１も同様の構成を有しており、第２支持軸９１とボビンＢ２とが一体回転可能になっている。

【0061】

アーム７２は、第１支持軸７１の径方向における外側に向かって延びた部材である。アーム７２は、第１支持軸７１を回転自在に支持している。アーム７２の径方向外側部分には開口７２ａ（図７（ａ）及び図８（ａ）参照）が形成されており、固定軸６３、及び、ばね６４（図７参照）を通過させることが可能になっている。これにより、後述する可動部７３が、軸方向に移動可能になっている。また、アーム７２の径方向外側部分には、軸７２ｂ（図７（ａ）参照）が固定されている。第２ボビン支持部６２のアーム９２も、同様の構成を有する。

【0062】

可動部７３は、回動軸７３ａと、被付勢部７３ｂと、を有する。回動軸７３ａは、軸方向に延びた部材であり、固定軸６３に遊嵌されている。これにより、可動部７３は、固定軸６３に沿って軸方向に移動可能であり（図６の実線矢印１１０参照）、且つ、固定軸６３周りに回動可能である（図７（ｂ）の実線矢印１１２及び図８（ｂ）の実線矢印１１３参照）。被付勢部７３ｂは、回動軸７３ａの軸方向における一方側の端部に固定された円板状の部材である。被付勢部７３ｂは、軸７２ｂを介してアーム７２と連結されている。被付勢部７３ｂの軸方向における一方側の端面には、ばね６４の軸方向における他方側の端部が固定されている。被付勢部７３ｂは、ばね６４によって、固定軸６３の軸方向中央側へ付勢されている。第２ボビン支持部６２の可動部９３も、同様の構成を有する。

【0063】

連結部７４は、第１支持軸７１と第２支持軸９１を連結及び連結解除可能にするためのものである。連結部７４は、上述したように、先端側円板部材７８に取り付けられている。図９（ａ）に示すように、連結部７４は、一例として、第１連結部材８１と、第２連結部材８２とを有する。

【0064】

第１連結部材８１は、図９（ｂ）に示すように、突起部８１ａと、軸部８１ｂと、底部８１ｃとを有する。第１連結部材８１は、先端側円板部材７８の径方向外側部分に配置されている。突起部８１ａは、略円錐台形状を有する。軸部８１ｂは、突起部８１ａの先端側円板部材７８側の端面に固定され、先端側円板部材７８に形成された開口７８ａに沿って移動可能である（図９（ａ）の実線矢印１１４参照）。底部８１ｃは、軸部８１ｂの突起部８１ａとは反対側の端部に固定されている。なお、底部８１ｃは、ばね８３によって、先端側円板部材７８の径方向外側に付勢されている。これにより、突起部８１ａの一部が、先端側円板部材７８よりも上記径方向外側に突出することで、先端側円板部材７８に嵌装されているボビンＢが軸方向に抜け出ることが防止される。ボビンＢの着脱の際には、第１連結部材８１を先端側円板部材７８の周面よりも径方向内側に移動させることで、突起部８１ａがボビンＢと干渉しなくなり、ボビンＢの着脱が可能になる。第２連結部材８２は、軸方向から見て、概ね凹状の部材である。第２連結部材８２は、先端側円板部材７８の径方向において、第１連結部材８１とは反対側に配置されている。第２連結部材８２には、軸方向から見て曲線状の切欠き８２ａが形成されている。第２ボビン支持部６２の連結部９４も、同様の構成を有する。

【0065】

連結部７４の第１連結部材８１は、連結部９４の第２連結部材８２と嵌合可能になっている。また、連結部７４の第２連結部材８２は、連結部９４の第１連結部材８１と嵌合可能になっている。これにより、図９（ｃ）に示すように、連結部７４と連結部９４は、軸方向に並んでおり（すなわち、ボビンＢ１、Ｂ２が並べて配置されており）、且つ、周方向において互いに１８０°ずれた状態で、互いに嵌合可能である。２つの連結部７４、９４が互いに嵌合することで、第１支持軸７１と第２支持軸９１が互いに連結され、一体回転可能になる。上述したように、第１支持軸７１とボビンＢ１が一体回転可能であり、第２支持軸９１とボビンＢ２が一体回転可能であるため、第１支持軸７１と第２支持軸９１が互いに連結されている状態では、ボビンＢ１、Ｂ２が一体回転可能である。なお、この状態で、連結部７４と連結部９４は、上述した２つのばね６４（図７参照）によって、軸方向において互いに押圧し合う方向に付勢されるので、連結は確実に維持される。また、連結部７４と連結部９４が軸方向において互いに離間している状態（図９（ｂ）参照）では、第１支持軸７１と第２支持軸９１は連結解除されている。この状態では、第１支持軸７１と第２支持軸９１は、互いに独立して回転可能且つ固定軸６３周りに回動可能である。

【0066】

また、第１ボビン支持部６１は、停止部７５を有する。停止部７５は、ボビンＢの回転を停止させるためのものである。停止部７５は、第１支持軸７１の基端側円板部材７７及びアーム７２に設けられている。図１０に示すように、停止部７５は、一例として、円板８５と、係合ピン８６とを有する。円板８５は、軸方向において基端側円板部材７７とアーム７２との間に配置されている。円板８５は、基端側円板部材７７と互いに固定されており、アーム７２に回転可能に支持されている。円板８５の、軸方向におけるアーム７２側の端面には、複数の孔８５ａが形成されている（図８及び図１０参照）。係合ピン８６は、アーム７２に取り付けられている。係合ピン８６は、軸方向に移動可能であり（図１０（ｂ）の実線矢印１１５参照）、且つ、孔８５ａと係合可能である。図１０（ａ）に示すように、係合ピン８６の先端部８６ａが孔８５ａと係合していない状態では、第１支持軸７１が回転可能である（すなわち、ボビンＢ１が回転可能である）。図１０（ｂ）に示すように、係合ピン８６が軸方向において円板８５側に押し込まれて、先端部８６ａが複数の孔８５ａのいずれかと係合している状態では、円板８５の回転が停止しており、これによって第１支持軸７１の回転が停止している。第２ボビン支持部６２も、同様の構成の停止部９５を有する。

【0067】

図７に戻って、以上の構成を有するボビン支持部６０において、第１支持軸７１にボビンＢ１が、第２支持軸９１にボビンＢ２がそれぞれ装着されている状態について説明する。図７（ａ）においては、第１支持軸７１と第２支持軸９１が互いに連結されている状態で、ボビンＢ１に巻かれている繊維束Ｆがヘリカル巻ユニット４０側に供給されている。また、ボビンＢ２に巻かれている繊維束Ｆの巻取終端部（ボビン径方向の外側端部）は、ボビンＢ１に巻かれている繊維束Ｆの巻取開始端部（ボビン径方向の内側端部）と接着固定されている。これにより、繋ぎ目部分Ｆｃが形成されている。このため、ボビンＢ１が空になった後も、ボビンＢ２からヘリカル巻ユニット４０に引き続き繊維束Ｆを供給することが可能である。

【0068】

また、上述したように、第１支持軸７１及び第２支持軸９１は、固定軸６３を中心に回動可能である。このため、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示すように、第１支持軸７１及び第２支持軸９１は、連結解除されている状態で、軸方向に直交する方向に相対移動可能であり、互いに離間可能である。これにより、ボビンＢを軸方向に移動させて着脱することができる（図７（ｂ）の実線矢印１１１参照）。

【0069】

（ボビン交換方法）
次に、以上のような構成を有するフィラメントワインディング装置１におけるボビン交換方法について、図１１〜図１４を用いて説明する。ここでのボビン交換とは、ヘリカル巻ユニット４０によってライナーＬに繊維束Ｆを巻き付けている最中に一方のボビンＢが空になった場合に、引き続き他方のボビンＢから繊維束Ｆをヘリカル巻ユニット４０に供給しつつ、空のボビンＢを新たなボビンＢと交換することである。図１１は、ボビン交換作業の一連の工程を示すフローチャートである。図１２〜図１４は、ボビン交換時のボビン支持部６０の状態（各図の（ａ）、（ｃ）、（ｅ））、及び繊維束貯留部５０の状態（各図の（ｂ）、（ｄ）、（ｆ））を順番に示す図である。なお、一連の作業は、オペレータが行う。

【0070】

まず、初期状態として、図１２（ａ）に示すように、ボビン支持部６０の第１支持軸７１にボビンＢ１が装着され、第２支持軸９１にボビンＢ２が装着されており、ヘリカル巻ユニット４０（図４参照）によってライナーＬに繊維束Ｆが巻き付けられている。繊維束Ｆは、ボビンＢ１から解舒され、繊維束貯留部５０を経由して、ヘリカル巻ユニット４０に供給されている（図１２（ａ）の実線矢印１２１及び図１２（ｂ）の実線矢印１２２参照）。この場合、ボビンＢ１が、本発明の供給ボビンに相当する。また、ボビンＢ２が、本発明の予備ボビンに相当する。ボビンＢ１に巻かれている繊維束Ｆの巻取開始端部と、ボビンＢ２に巻かれている繊維束Ｆの巻取終端部とは、互いに接着固定されている（すなわち、繋ぎ目部分Ｆｃが形成されている）。繊維束貯留部５０は貯留状態であり、第３ローラ５３は、貯留位置に位置している（図１２（ｂ）参照）。

【0071】

ボビンＢ１に巻かれている繊維束Ｆが全て解舒され、ボビンＢ１が空になった後（図１２（ｃ）参照）、第１支持軸７１を軸方向に移動させて第２支持軸９１との連結を解除し（Ｓ２０１。図１２（ｅ）の実線矢印１３１参照）、さらに、第１支持軸７１を回動させる（図１２（ｅ）の実線矢印１３２参照）。この状態では、第１支持軸７１及び空になったボビンＢ１（本発明の空ボビン）の回転は停止している。その後、ボビンＢ１を軸方向に移動させて第１支持軸７１から取り外し、ボビンＢ３（本発明の新ボビン）を第１支持軸７１に装着する（Ｓ２０２。本発明の交換工程。図１３（ａ）参照）。なお、ボビンＢ１が空になってからボビン交換が完了するまでの間、ボビンＢ２の回転は停止させず、繊維束貯留部５０を貯留状態に維持しておく。これにより、繊維束ＦがボビンＢ２から引き続き解舒され、繊維束貯留部５０を経由してヘリカル巻ユニット４０に供給される（図１２（ｄ）、（ｆ）及び図１３（ｂ）の実線矢印１２２参照）。

【0072】

次に、ボビンＢ２が回転しており、ボビンＢ２から繊維束Ｆが解舒されている状態を維持しつつ（図１３（ｃ）参照）、軸５６を回転駆動させてストッパー５４を上方に移動させ、ストッパー５４を第３ローラ５３から離間させる（図１３（ｄ）のブロック矢印１３３参照）。これにより、繊維束貯留部５０を貯留解除状態に切り換える（Ｓ２０３）。なお、上述したように、第３ローラ５３は、ばね５５（図５参照）によって下方へ付勢されている。このため、繊維束貯留部５０を貯留解除状態にした直後は、ボビンＢ２からヘリカル巻ユニット４０への繊維束Ｆの供給を継続させつつ、第３ローラ５３が直ちに上方へ移動する（すなわち、繊維束Ｆの貯留量が減少する）ことを抑制することが可能である。

【0073】

次に、第２ボビン支持部６２の停止部９５の係合ピン８６を孔８５ａ（図１０参照）に押し込んで、繊維束Ｆを供給中のボビンＢ２の回転を強制的に停止させる（Ｓ２０４。図１３（ｅ）の実線矢印１３４参照）。すると、ヘリカル巻ユニット４０には、繊維束貯留部５０からのみ繊維束Ｆが供給されるようになる（図１３（ｆ）の実線矢印１２４参照）。このため、繊維束貯留部５０の繊維束Ｆの貯留量が減少し始め、第３ローラ５３が上方へ移動し始める（図１３（ｆ）のブロック矢印１３５参照）。なお、係合ピン８６が孔８５ａに係合しているので、ボビンＢ２が意図せず回転することが防止される。また、第１支持軸７１の回転は既に停止しているので、第１ボビン支持部６１の停止部７５の係合ピン８６を押し込む必要はない。

【0074】

次に、第１支持軸７１を回動させて、軸方向において第２支持軸９１側に移動させ（図１４（ａ）の実線矢印１３６、１３７参照）、第１支持軸７１と第２支持軸９１を再び連結させる（Ｓ２０５）。そして、ボビンＢ２の繊維束Ｆの巻取開始端部と、ボビンＢ３の繊維束Ｆの巻取終端部とを熱圧着等により接着固定させる繋ぎ作業を行い、繋ぎ目部分Ｆｃを形成する（Ｓ２０６。本発明の繋ぎ工程。図１４（ｃ）参照）。なお、これらの作業を行っている間、繊維束貯留部５０からヘリカル巻ユニット４０への繊維束Ｆの供給が継続される。このため、繊維束貯留部５０の繊維束Ｆの貯留量は減少し続け、第３ローラ５３は上方へ移動し続ける（図１４（ｂ）のブロック矢印１３８及び図１４（ｄ）のブロック矢印１３９参照）。なお、貯留されている繊維束Ｆが一連の作業の途中で枯渇しそうな場合は、オペレータは、コントロールパネル４を操作してヘリカル巻きを中断する。

【0075】

次に、第２ボビン支持部６２の係合ピン８６を孔８５ａ（図１０参照）から引き抜いて（図１４（ｅ）の実線矢印１４０参照）、第２支持軸９１の回転停止状態を解除する（Ｓ２０７。本発明の回転再開工程）。これにより、ボビンＢ２からヘリカル巻ユニット４０への繊維束Ｆの供給が再開される。なお、第１支持軸７１は第２支持軸９１と連結されているので、第２支持軸９１の回転停止状態の解除と同時に第１支持軸７１の回転停止状態も解除される。

【0076】

最後に、ストッパー５４を下方に移動させることで第３ローラ５３を下方へ移動させ（図１４（ｆ）のブロック矢印１４１、１４２参照）、繊維束貯留部５０を貯留状態に戻す（Ｓ２０８）。以上のようにして、一連のボビン交換の作業が完了する。

【0077】

以上のように、ストッパー５４によって、繊維束貯留部５０の状態が、貯留状態と貯留解除状態との間で切り換えられる。ボビンＢの回転を停止させる必要がないときは、繊維束貯留部５０が貯留状態に維持されることで、繊維束Ｆを繊維束貯留部５０に貯留できる。一方、繋ぎ作業を行う必要が生じたときは、繊維束貯留部５０が貯留解除状態に切り換えられることで、２つのボビンＢの回転を停止させた状態であっても、繊維束貯留部５０に貯留されている繊維束Ｆをヘリカル巻ユニット４０に供給しつつ、繋ぎ作業を行うことができるようになる。したがって、ヘリカル巻ユニット４０による繊維束Ｆの巻き付け動作が行われている最中でも、繋ぎ作業をすることができる。

【0078】

また、ストッパー５４が、第３ローラ５３を貯留位置に維持することで繊維束貯留部５０を貯留状態にし、第３ローラ５３を貯留位置よりも第１ローラ５１及び第２ローラ５２に近い側に移動可能にすることで繊維束貯留部５０を貯留解除状態にする。このように、単純な構成によって貯留状態と貯留解除状態を切り換えることができる。

【0079】

また、第３ローラ５３が貯留位置にあるとき、上下方向において第３ローラ５３が第１ローラ５１及び第２ローラ５２に接近することをストッパー５４によって禁止することで、繊維束貯留部５０の貯留状態を維持することができる。また、繋ぎ作業を行うために２つのボビンＢの回転を停止させる場合、上下方向において第３ローラ５３が第１ローラ５１及び第２ローラ５２に接近することを許可することで、繊維束貯留部５０に貯留された繊維束Ｆが短くなるように第３ローラ５３を移動可能にする（すなわち、繊維束貯留部５０を貯留解除状態にする）ことができる。このように、単純な構成によって、繊維束貯留部５０を貯留状態に維持することができ、また、繊維束貯留部５０を貯留状態から貯留解除状態に切り換えることができる。

【0080】

また、ストッパー５４の押圧部５４ｂが第１位置にあるとき、第３ローラ５３が貯留位置に維持され、繊維束貯留部５０が貯留状態に維持されている。押圧部５４ｂが第１位置から第２位置に移動することで、第３ローラ５３の移動が許可され、繊維束貯留部５０が貯留解除状態に切り換えられる。また、押圧部５４ｂが第２位置から第１位置に移動することで、第３ローラ５３が押圧部５４ｂによって貯留位置に戻され、繊維束貯留部５０が貯留状態に戻る。このように、単純な構成によって、繊維束貯留部５０を貯留状態と貯留解除状態との間で切り換えることができる。

【0081】

また、ヘリカル巻ユニット４０が動作している最中でも、繊維束貯留部５０を貯留解除状態にし、且つ、停止部７５又は停止部９５によってボビンＢの回転を強制的に止めることで、任意のタイミングで繋ぎ作業を行うことができる。また、ヘリカル巻ユニット４０の動作中に繋ぎ作業を行っているときに、２つのボビンＢが意図せず回転することを停止部７５又は停止部９５によって防ぐことができるので、安全に作業することができる。

【0082】

また、２つのボビンＢが軸方向に並べて支持され、且つ、第１支持軸７１及び第２支持軸９１と一体回転可能であるため、２つのボビンＢの回転速度を確実に等しくすることができる。したがって、２つのボビンＢの繊維束Ｆの端部同士が繋がれている状態で、当該端部が捻れること等を、確実に防止できる。

【0083】

また、第１支持軸７１と第２支持軸９１が連結部７４、９４によって連結されている状態では、第１支持軸７１と第２支持軸９１が一体回転し、２つのボビンＢが等しい回転速度で回転する。また、一方のボビンＢが空になって、他方のボビンＢからヘリカル巻ユニット４０に繊維束Ｆを引き続き供給している場合に、第１支持軸７１と第２支持軸９１の連結を解除することで、一方のボビンＢのみ回転を止めることができる。このため、他方のボビンＢからヘリカル巻ユニット４０に繊維束Ｆを引き続き供給しつつ（すなわち、繊維束貯留部５０による繊維束Ｆの貯留を解除することなく）、空のボビンの交換作業を行うことができる。つまり、交換作業時には繊維束Ｆの貯留を解除する必要がなく、繋ぎ作業時にのみ、２つのボビンＢの回転を停止させるために繊維束Ｆの貯留を解除すれば良い。したがって、繊維束貯留部５０を貯留解除状態にする時間が長くなることを抑制し、繊維束貯留部５０に貯留された繊維束Ｆを枯渇しにくくすることができる。

【0084】

また、ボビン支持部６０が、第１支持軸７１及び第２支持軸９１の、軸方向における連結部７４、９４とは反対側の端部をそれぞれ回転可能に支持している。さらに、第１支持軸７１及び第２支持軸９１は、連結解除されている状態で互いに離間可能である。このため、交換作業の際に、第１支持軸７１と第２支持軸９１を互いに離間させることで、ボビンを着脱することができる。したがって、装置の構造の複雑化を抑えることができる。

【0085】

また、第１支持軸７１と第２支持軸９１が、少なくとも軸方向に直交する方向に移動可能である。すなわち、第１支持軸７１の軸心と第２支持軸９１の軸心を互いにずらすことが可能である。これにより、第１支持軸７１に装着されたボビンＢ（ボビンＢ１、Ｂ３）は、軸方向における第２支持軸９１側の空間を利用して着脱できる。同様に、第２支持軸９１に装着されたボビンＢ（ボビンＢ２）は、軸方向における第１支持軸７１側の空間を利用して着脱できる。したがって、装置の大型化を抑制できる。

【0086】

また、ボビンＢ２の回転を停止させる前に、繊維束貯留部５０を貯留状態から貯留解除状態に切り換える。このため、ボビンＢ２の回転を停止させた後も、繊維束貯留部５０からヘリカル巻ユニット４０に繊維束Ｆを供給しつつ繋ぎ工程を実行できる。また、回転再開工程の後に繊維束貯留部５０を貯留解除状態から貯留状態に切り換えることで、再び繊維束Ｆを貯留することができる。以上のようにして、繊維束Ｆの巻き付け動作が行われている最中でも、繋ぎ工程を実行することができる。

【0087】

また、交換工程で繊維束貯留部５０を貯留状態に維持しておくため、交換工程の間も、ボビンＢから供給される繊維束Ｆを繊維束貯留部５０に貯留できるので、繊維束貯留部５０を貯留解除状態にしておく時間を短縮できる。したがって、繊維束貯留部５０に貯留された繊維束Ｆを枯渇しにくくすることができる。

【0088】

次に、前記実施形態に変更を加えた変形例について説明する。但し、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

【0089】

（１）前記実施形態において、第１支持軸７１と第２支持軸９１の連結解除（Ｓ２０１）や交換工程（Ｓ２０２）の際にボビンＢ２の回転を停止させないものとしたが、これには限られない。すなわち、これらの作業を行う前にボビンＢ２の回転を停止させても良い。

【0090】

（２）前記までの実施形態において、繋ぎ工程（Ｓ２０６）でボビンＢ２の繊維束Ｆの巻取開始端部とボビンＢ３の繊維束Ｆの巻取終端部とを熱圧着等により接着固定させるものとしたが、これには限られない。例えば、樹脂が含浸されていない繊維束をライナーＬに巻き付ける場合に、繊維束の端部同士を繋ぐ際に、スプライサーやノッター等の糸継装置を用いて繋ぎ工程を行っても良い。

【0091】

（３）前記までの実施形態において、繊維束貯留部５０の第３ローラ５３は、直線１０１に垂直な方向に移動可能であるものとしたが、これには限られない。すなわち、第３ローラ５３は、直線１０１に交差する方向に移動可能であれば良い。

【0092】

（４）前記までの実施形態において、繊維束貯留部５０の第３ローラ５３は、ばね５５によって下方に付勢されているものとしたが、これには限られない。例えば、第３ローラ５３は、下方以外の方向に付勢されていても良い。或いは、第３ローラ５３は、重力のみによって付勢されていても良い。

【0093】

（５）ストッパー５４が上下移動するための構成は、上述したものに限られない。例えば、ストッパー５４は、いわゆるラックアンドピニオンの構成を有していても良い。或いは、ストッパー５４は、エアシリンダ等によって上下駆動されても良い。或いは、ストッパー５４は、手動で移動可能に構成されていても良い。

【0094】

（６）前記までの実施形態において、ストッパー５４が上下移動可能であるものとしたが、これには限られない。例えば、図１５に示すように、繊維束貯留部５０ａにおいて、ストッパー５４が、単に軸５６ａを中心に回転可能に構成されていても良い（二点鎖線の押圧部５４ｂ参照）。この場合、押圧部５４ｂは、貯留位置にある第３ローラ５３の被押圧部５３ｂを押さえることで第３ローラ５３の上下移動を禁止し（貯留状態）、回転して被押圧部５３ｂから離間することで第３ローラ５３の上下移動を許可する（貯留解除状態）。つまり、ストッパー５４は、繊維束貯留部５０ａを貯留状態に維持する機能と、貯留状態にある繊維束貯留部５０ａを貯留解除状態に切り換える機能とを有する。なお、この変形例において、移動を許可されて上方に移動した第３ローラ５３を再び下方に戻すためには、例えばエアシリンダ９９等の駆動源で第３ローラ５３を押し下げても良く、或いは、オペレータが手動で第３ローラ５３を移動させても良い。

【0095】

（７）前記までの実施形態において、ストッパー５４が第３ローラ５３の移動を禁止及び許可可能であるものとしたが、これには限られない。例えば、第３ローラ５３は、不図示のモータ等の駆動源によって移動可能な構成になっていても良い。この場合、モータによって、繊維束貯留部５０を貯留状態と貯留解除状態との間で切り換えることが可能である。

【0096】

（８）前記までの実施形態において、第１支持軸７１及び第２支持軸９１は、共に固定軸６３を中心に回動可能であるものとしたが、これには限られない。すなわち、いずれか一方が回動可能であっても良い。少なくとも一方が回動可能であることで、第１支持軸７１と第２支持軸９１を互いに離間させることができる。

【0097】

（９）ボビンＢを着脱するための構成として、第１支持軸７１及び第２支持軸９１は、回動可能になっていなくても良く、軸方向にのみ移動可能であっても良い。つまり、ボビンＢを軸方向に移動させて着脱させるためのスペースが確保できれば良い。

【0098】

（１０）第１支持軸７１及び第２支持軸９１は、必ずしもボビンＢと一体回転可能に構成されていなくても良い。また、ボビン支持部６０は、互いに連結及び連結解除可能な第１支持軸７１及び第２支持軸９１を有していなくても良い。例えば、特開２０１４−２３１１４５号公報に記載されているようなボビンシャフトが２つのボビンＢを支持していても良い。

【0099】

（１１）前記までの実施形態において、ボビン支持部６０は、停止部７５、９５を有するものとしたが、これには限られない。例えば、ボビン支持部が停止部を有しておらず、ボビンＢの回転を止めるための装置等が別に設けられていても良い。

【0100】

（１２）前記までの実施形態において、ヘリカル巻ユニット４０が本発明の巻付ユニットであるものとしたが、これには限られない。フープ巻ユニット３０に本発明を適用することも可能である。

【符号の説明】

【0101】

１ フィラメントワインディング装置
４０ ヘリカル巻ユニット（巻付ユニット）
５０ 繊維束貯留部
５１ 第１ローラ
５２ 第２ローラ
５３ 第３ローラ
５３ｂ 被押圧部
５４ ストッパー（切換部）
５４ｂ 押圧部
６０ ボビン支持部（支持部）
７１ 第１支持軸（ボビン支持軸）
７４ 連結部
７５ 停止部
９１ 第２支持軸（ボビン支持軸）
９４ 連結部
９５ 停止部
Ｂ１ ボビン（供給ボビン、空ボビン）
Ｂ２ ボビン（予備ボビン）
Ｂ３ ボビン（新ボビン）
Ｆ 繊維束
Ｌ ライナー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】