特開 2024-171473 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】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171473

(43)【公開日】2024-12-12

(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 70/32 20060101AFI20241205BHJP

   B29C 70/16 20060101ALI20241205BHJP

   B29C 70/54 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B29C70/32

B29C70/16

B29C70/54

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088497

(22)【出願日】2023-05-30

(71)【出願人】

【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】弁理士法人ＡＴＥＮ

(72)【発明者】

【氏名】谷川 元洋

(72)【発明者】

【氏名】五由出 将嗣

(72)【発明者】

【氏名】松井 利裕

(72)【発明者】

【氏名】和田 浩孝

(72)【発明者】

【氏名】木野 義浩

(72)【発明者】

【氏名】竹岡 秀弥

(72)【発明者】

【氏名】阪梨 泰弘

(72)【発明者】

【氏名】清水辺 大

(72)【発明者】

【氏名】中村 大五郎

【テーマコード（参考）】

4F205

【Ｆターム（参考）】

4F205AD16

4F205AJ08

4F205HA02

4F205HA23

4F205HA37

4F205HB01

4F205HC02

4F205HF23

4F205HK19

4F205HK22

4F205HL02

4F205HT22

(57)【要約】

【課題】繊維束が弛むことを抑制し、且つ、繊維束の保持及び解放を容易に行うことができるローラユニットを提供する。
【解決手段】フィラメントワインディング装置１は、円筒状のライナーＬの外周面に繊維束Ｆをフープ巻きするためのフープ巻ユニット４０と、制御装置５と、を備える。フープ巻ユニット４０は、本体部４１と、本体部４１に回転可能に支持された回転部４２と、回転部４２に設けられたリング状電極７４を有する回転コネクタ６８と、を含む。回転部４２には、電力によって駆動されるガイドユニット６６が取り付けられている。回転コネクタ６８は、リング状電極７４を介してガイドユニット６６に電力を供給する。そして、制御装置５と無線で接続され且つガイドユニット６６と電気的に接続された無線装置８０が、回転部４２に設けられている。制御装置５は、ガイドユニット６６の駆動を制御する制御信号を、無線装置８０を介してガイドユニット６６に送信する。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状のライナーの外周面に繊維束をフープ巻きするためのフープ巻ユニットと、
制御装置と、
を備え、
前記フープ巻ユニットは、
本体部と、
電力によって駆動される被駆動部が取り付けられ、前記本体部に回転可能に支持された回転部と、
前記回転部に設けられたリング状電極を有し、前記リング状電極を介して前記被駆動部に電力を供給する回転コネクタと、
を含み、
前記制御装置と無線で接続され、且つ、前記被駆動部と電気的に接続された無線装置が、前記回転部に設けられており、
前記制御装置は、前記被駆動部の駆動を制御する制御信号の少なくとも一部を、前記無線装置を介して前記被駆動部に送信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】

前記回転部には、前記被駆動部として、繊維束を前記ライナーに供給するための繊維束ガイドを有するガイドユニットが取り付けられており、
前記繊維束ガイドは、前記回転部の回転方向及び前記ライナーの軸方向の両方に直交する前記回転部の径方向に沿って伸びる回転軸を中心に回転可能、且つ、前記径方向に伸縮可能に構成されており、
前記制御装置は、前記繊維束ガイドを回転させるための第１制御信号、及び、前記繊維束ガイドを伸縮させるための第２制御信号のうちの少なくとも一方を、前記無線装置を介して前記ガイドユニットに送信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】

前記被駆動部の動作の異常を検知したときに異常信号を生成するセンサと、
報知部と、
を備え、
前記無線装置は、前記センサと電気的に接続されており、前記センサによって生成された前記異常信号を前記制御装置に送信するように構成され、
前記制御装置は、前記無線装置から前記異常信号を受信したとき、前記報知部に異常を報知させ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4】

前記被駆動部の動作の異常を検知したときに異常信号を生成するセンサと、
報知部と、
を備え、
前記無線装置は、前記センサと電気的に接続されており、前記センサによって生成された前記異常信号を前記制御装置に送信するように構成され、
前記制御装置は、前記無線装置から前記異常信号を受信したとき、前記報知部に異常を報知させ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5】

前記制御装置は、前記無線装置から前記異常信号を受信したとき、前記回転コネクタを介した前記被駆動部への電力の供給を停止させ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6】

前記制御装置は、前記無線装置から前記異常信号を受信したとき、前記回転コネクタを介した前記被駆動部への電力の供給を停止させることを特徴とする請求項４に記載のフィラメントワインディング装置。

【請求項7】

前記回転部は、前記リング状電極が設けられた回転基部と、前記回転基部に対して着脱可能に構成されたカートリッジと、を有し、
前記被駆動部及び前記無線装置は、前記カートリッジに取り付けられてい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8】

前記回転部は、前記リング状電極が設けられた回転基部と、前記回転基部に対して着脱可能に構成されたカートリッジと、を有し、
前記被駆動部及び前記無線装置は、前記カートリッジに取り付けられてい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9】

前記回転部は、前記リング状電極が設けられた回転基部と、前記回転基部に対して着脱可能に構成されたカートリッジと、を有し、
前記被駆動部及び前記無線装置は、前記カートリッジに取り付けられてい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10】

前記回転部は、前記リング状電極が設けられた回転基部と、前記回転基部に対して着脱可能に構成されたカートリッジと、を有し、
前記被駆動部及び前記無線装置は、前記カートリッジに取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載のフィラメントワインディング装置。

【請求項11】

前記回転部は、前記リング状電極が設けられた回転基部と、前記回転基部に対して着脱可能に構成されたカートリッジと、を有し、
前記被駆動部及び前記無線装置は、前記カートリッジに取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載のフィラメントワインディング装置。

【請求項12】

前記回転部は、前記リング状電極が設けられた回転基部と、前記回転基部に対して着脱可能に構成されたカートリッジと、を有し、
前記被駆動部及び前記無線装置は、前記カートリッジに取り付けられてい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13】

前記回転部には、複数の前記被駆動部が取り付けられており、
前記制御装置は、前記各被駆動部の駆動を制御する複数の制御信号のすべてを前記無線装置を介して前記各被駆動部に送信することを特徴とする請求項１～１２の何れか１項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、フープ巻ユニットを有するフィラメントワインディング装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、複数のボビン（特許文献１の繊維束ボビン）から引き出された繊維束を筒状のライナーの外周面に巻き付けるための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、ライナーの軸方向と概ね直角な方向に繊維束を巻き付けるフープ巻きを施すためのフープ巻ユニットを有する。フープ巻ユニットは、本体部と、本体部に回転可能に支持された回転部（特許文献１の回転部材）と、を有する。回転部には繊維束をライナーに供給するための繊維束ガイド（特許文献１のリングガイド）が取り付けられており、回転部がライナーの軸周りを回転することによってライナーにフープ巻きが施される。

【0003】

さらに、回転部には、電力によって駆動される被駆動部が取り付けられている。被駆動部は、例えば、繊維束ガイドからライナーに供給される繊維束に所定のテンションを付与するテンションユニット、繊維束ガイドの公転方向における位置を検出するためのセンサ、糸の送り速度や総送り量を計測するセンサなどが挙げられる。ここで、本体部に設けられた電源等と回転部上の被駆動部とを配線によって電気的に接続すると、回転部の回転に伴い配線が絡まったりねじれたりして断線を引き起こすおそれがある。このため、回転部に取り付けられた被駆動部への電力供給や制御信号の送信は、回転コネクタを介して行われる。

【0004】

回転コネクタとしてスリップリングを例に挙げて説明する。スリップリングは、本体部に設けられたブラシと、回転部に設けられたリング状電極とを有する。リング状電極は、配線によって被駆動部と接続されている。本体部のブラシと、回転部とともに回転するリング状電極とが摺動接触することによって、本体部と回転部とが電気的に接続される。このような電気的接続を利用して、本体部側からの電力や制御信号が、回転部に取り付けられた被駆動部に送られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１８－１４４４０７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述のような回転コネクタでは、１種類の電力又は１種類の制御信号につき、１つのリング状電極が必要になる。例えば、２つの被駆動部に電力を供給する場合、回転部に設けられるリング状電極は２つ必要になる。また、１つの被駆動部に２種類の制御信号を送信する場合も、回転部に設けられるリング状電極は２つ必要になる。

【0007】

リング状電極は、回転部の軸方向に並ぶように配置される。このため、回転部に設けられるリング状電極の数が増えるほど、回転部の軸方向の寸法は大きくなり、ひいてはフープ巻ユニットが大型化する。特に近年は、様々な形状のライナーに適切にフープ巻きを施すために、被駆動部に対して複雑な制御を行う必要性が高まっており、制御信号の数が増える傾向にある。そうすると、回転部に設けられる制御信号用のリング状電極の数がさらに増加し、フープ巻ユニットのさらなる大型化を招く。

【0008】

以上の課題に鑑みて、本発明は、フープ巻ユニットの大型化を抑制することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明のフィラメントワインディング装置は、円筒状のライナーの外周面に繊維束をフープ巻きするためのフープ巻ユニットと、制御装置と、を備え、前記フープ巻ユニットは、本体部と、電力によって駆動される被駆動部が取り付けられ、前記本体部に回転可能に支持された回転部と、前記回転部に設けられたリング状電極を有し、前記リング状電極を介して前記被駆動部に電力を供給する回転コネクタと、を含み、前記制御装置と無線で接続され、且つ、前記被駆動部と電気的に接続された無線装置が、前記回転部に設けられており、前記制御装置は、前記被駆動部の駆動を制御する制御信号の少なくとも一部を、前記無線装置を介して前記被駆動部に送信することを特徴とするものである。

【0010】

本発明によれば、被駆動部の駆動を制御する制御信号の少なくとも一部は、回転コネクタではなく無線装置を介して被駆動部に送信される。したがって、制御信号の数が増えたとしても、回転コネクタのリング状電極の数を増やす必要がない。これにより、回転部の大型化を抑制でき、ひいてはフープ巻ユニット全体の大型化を抑制できる。

【0011】

本発明のフィラメントワインディング装置において、前記回転部には、前記被駆動部として、繊維束を前記ライナーに供給するための繊維束ガイドを有するガイドユニットが取り付けられており、前記繊維束ガイドは、前記回転部の回転方向及び前記ライナーの軸方向の両方に直交する前記回転部の径方向に沿って延びる回転軸を中心に回転可能、且つ、前記径方向に伸縮可能に構成されており、前記制御装置は、前記繊維束ガイドを回転させるための第１制御信号、及び、前記繊維束ガイドを伸縮させるための第２制御信号のうちの少なくとも一方を、前記無線装置を介して前記ガイドユニットに送信することが好ましい。

【0012】

本発明によれば、繊維束ガイドが回転及び伸縮する構成において、第１制御信号及び第２制御信号の少なくとも一方を、無線装置を介してガイドユニットに送信することによって、リング状電極の増加をより抑制でき、フープ巻ユニットの大型化を抑制できる。

【0013】

本発明のフィラメントワインディング装置において、前記被駆動部の動作の異常を検知したときに異常信号を生成するセンサと、報知部と、を備え、前記無線装置は、前記センサと電気的に接続されており、前記センサによって生成された前記異常信号を前記制御装置に送信するように構成され、前記制御装置は、前記無線装置から前記異常信号を受信したとき、前記報知部に異常を報知させることが好ましい。

【0014】

本発明によれば、被駆動部の動作が正常か異常かを、オペレータが把握することができる。そして、異常信号は無線装置を介して制御装置に送られるため、信号のやり取りのために回転コネクタのリング状電極の数を増やす必要がなく、フープ巻ユニットの大型化を抑制できる。

【0015】

本発明の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、前記無線装置から前記異常信号を受信したとき、前記回転コネクタを介した前記被駆動部への電力の供給を停止させることが好ましい。

【0016】

本発明によれば、被駆動部の動作に異常があった場合に、速やかに被駆動部の動作を停止させることができる。

【0017】

本発明のフィラメントワインディング装置において、前記回転部は、前記リング状電極が設けられた回転基部と、前記回転基部に対して着脱可能に構成されたカートリッジと、を有し、前記被駆動部及び前記無線装置は、前記カートリッジに取り付けられていることが好ましい。

【0018】

回転基部に対して着脱可能なカートリッジに被駆動部が取り付けられている構成において、本発明を適用することで、フープ巻ユニットの大型化を効果的に抑制できる。

【0019】

本発明のフィラメントワインディング装置において、前記回転部には、複数の前記被駆動部が取り付けられており、前記制御装置は、前記各被駆動部の駆動を制御する複数の制御信号のすべてを前記無線装置を介して前記各被駆動部に送信することが好ましい。

【0020】

本発明によれば、各被駆動部の駆動を制御する複数の制御信号のすべては、回転コネクタではなく無線装置を介して各被駆動部に送信される。したがって、回転コネクタのリング状電極の数をさらに削減でき、フープ巻ユニットの大型化をさらに抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【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を示す斜視図である。

【図2】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3】フープ巻ユニットをヘリカル巻ユニット側から見た正面図である。

【図4】図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。

【図5】フープ巻ユニットをヘリカル巻ユニット側と反対側から見た斜視図である。

【図6】フープ巻ユニット４０の構成部分の電気的構成を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

（フィラメントワインディング装置）
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について、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るフィラメントワインディング装置１を示す斜視図である。図２は、フィラメントワインディング装置１の電気的構成を示すブロック図である。説明の便宜上、図１に示す方向（前後方向及び左右方向）を定義する。前後方向及び左右方向は、水平方向と平行な方向である。前後方向と左右方向は互いに直交する。また、前後方向及び左右方向の両方と直交する方向を上下方向と定義する。上下方向は、重力が作用する鉛直方向である。

【0023】

フィラメントワインディング装置１は、ライナーＬに複数の繊維束（図１では図示省略）を同時に巻き付ける多給糸型のものである。フィラメントワインディング装置１は、巻付装置２と、複数のクリールスタンド３と、複数の前処理部４と、制御装置５（図２参照）と、を備える。フィラメントワインディング装置１は、全体として概ね左右対称に構成されている。巻付装置２は、円筒状のライナーＬに繊維束を巻き付けるための装置である。繊維束は、例えば、炭素繊維などの繊維材料に熱硬化性又は熱可塑性の合成樹脂材が含浸されたものである。ライナーＬの形状は、最終製品に応じて異なりうる。例えば最終製品が圧力タンクである場合、図１に示すように、円筒部の両側にドーム部を有するライナーＬが使用される。ライナーＬの材料としては、高強度アルミニウム、金属、樹脂などが用いられる。ライナーＬに繊維束を巻き付けた後、焼成などの熱硬化工程又は冷却工程を経ることにより、高強度の圧力タンクなどの最終製品を得ることができる。

【0024】

複数のクリールスタンド３は、例えば、巻付装置２の左右方向における両側に配置されている。複数のクリールスタンド３は、例えば、前後方向において巻付装置２の後端部の近傍に配置されている。各クリールスタンド３は、例えば、前後方向に延びる略直方体状のフレーム１１を有する。フレーム１１には、例えば、１以上のボビンホルダ群１２が設けられている。ボビンホルダ群１２は、例えば、後述するヘリカル巻ユニット５０の複数のノズルユニット５３の各々に対応して設けられている。各ボビンホルダ群１２は、例えば前後方向に並んだ複数の（本実施形態では５つの）ボビンホルダ１３を有する。各ボビンホルダ１３は、例えば、左右方向に延びる軸を有する。各ボビンホルダ１３は、繊維束が巻かれたボビン１４を回転可能に支持する。本実施形態では、例えば９つのボビンホルダ群１２が設けられ、その各々に５つのボビン１４が装着されている（すなわち、計４５個のボビン１４が配置されている）。各ボビンホルダ群１２に属する５つのボビン１４から、５本の繊維束がまとめて供給される。クリールスタンド３から供給される複数の繊維束は、ヘリカル巻ユニット５０によってライナーＬに巻き付けられる。なお、図１においては２つのクリールスタンド３が図示されているが、クリールスタンド３の数はこれに限られない。また、図面の煩雑化を避けるため、図１においては、複数のボビンホルダ群１２のうち１つのみが図示されている。

【0025】

複数の前処理部４は、複数の繊維束に所定の前処理（例えば張力付与等）を施すように構成されている。複数の前処理部４は、例えば、繊維束の走行方向において、対応するクリールスタンド３と、ヘリカル巻ユニット５０（後述）との間に配置されている。

【0026】

（巻付装置）
次に、巻付装置２のより具体的な構成について説明する。巻付装置２は、基台２０と、支持ユニット３０（第１支持ユニット３１及び第２支持ユニット３２）と、フープ巻ユニット４０と、ヘリカル巻ユニット５０と、を備える。

【0027】

基台２０は、支持ユニット３０、フープ巻ユニット４０、及び、ヘリカル巻ユニット５０を支持する。基台２０の上面には、前後方向に延びる複数のレール２１が設置されている。支持ユニット３０及びフープ巻ユニット４０は、レール２１に沿って前後方向に移動可能である。一方、ヘリカル巻ユニット５０は、例えば、基台２０に対する位置が固定されている。第１支持ユニット３１、フープ巻ユニット４０、ヘリカル巻ユニット５０、及び、第２支持ユニット３２は、この順番で前側から後側に配置されている。

【0028】

支持ユニット３０は、第１支持ユニット３１及び第２支持ユニット３２を有する。第１支持ユニット３１は、フープ巻ユニット４０よりも前側に配置されている。第２支持ユニット３２は、ヘリカル巻ユニット５０よりも後側に配置されている。支持ユニット３０は、ライナーＬの軸方向（前後方向）に延びる支持軸３３を介して、ライナーＬを軸周りに回転可能に支持する。支持ユニット３０は、移動用モータ３４及び回転用モータ３５を有する（図２参照）。移動用モータ３４は、支持ユニット３０（第１支持ユニット３１及び第２支持ユニット３２）をレール２１に沿って前後方向に移動させる。回転用モータ３５は、支持軸３３を回転させることでライナーＬを軸周りに回転させる。移動用モータ３４及び回転用モータ３５の動作は、制御装置５によって制御される。

【0029】

フープ巻ユニット４０は、ライナーＬの周面にフープ巻きを施す。フープ巻きとは、ライナーＬの軸方向に概ね直角な方向に繊維束を巻き付ける巻き方のことである。フープ巻ユニット４０は後述にて詳しく説明する。

【0030】

ヘリカル巻ユニット５０は、ライナーＬの周面にヘリカル巻きを施す。ヘリカル巻きとは、ライナーＬの軸方向に概ね平行な方向に繊維束を巻き付ける巻き方のことである。ヘリカル巻ユニット５０は、例えば、本体部５１と、フレーム部材５２と、複数（本実施形態では９個）のノズルユニット５３と、を有する。本体部５１は、例えば基台２０に固設されている。フレーム部材５２は、ライナーＬが通過可能な通過穴５４が形成された円環状の部材である。フレーム部材５２は、本体部５１に支持されている。複数のノズルユニット５３は、ライナーＬの軸を中心に放射状に配置されている。各ノズルユニット５３は、フレーム部材５２に取り付けられている。各ノズルユニット５３は、繊維束ＦをライナーＬに案内するガイド体（不図示）を有する。ガイド体は、ライナーＬの径方向（以下、単に径方向と言う）に延びており、径方向に移動可能且つ径方向に延びる回転軸周りに回転可能に構成されている。クリールスタンド３の各ボビンホルダ群１２から引き出された５本の繊維束Ｆは、いずれかのノズルユニット５３のガイド体に導入され、ガイド体の先端からライナーＬに供給される。

【0031】

ヘリカル巻ユニット５０は、ガイド移動用モータ５７及びガイド回転用モータ５８を有する（図２参照）。ガイド移動用モータ５７は、各ガイド体を一斉に径方向に移動させる。ガイド回転用モータ５８は、各ガイド体を一斉に回転軸周りに回転させる。ガイド移動用モータ５７及びガイド回転用モータ５８の動作は、制御装置５によって制御される。ヘリカル巻きの実行時には、制御装置５は、ライナーＬを軸周りにゆっくり回転させながら通過穴５４を通過させる。これとともに、制御装置５は、各ノズルユニット５３のガイド体を、径方向に適宜移動させつつ回転軸周りに適宜回転させる。これによって、各ノズルユニット５３のガイド体の先端から５本の繊維束Ｆが適切に引き出され、合計で４５本の繊維束ＦがライナーＬの周面に同時にヘリカル巻きされる。

【0032】

制御装置５は、各駆動部に制御信号を送信すること、及び、各駆動部に駆動用の電力を供給することが可能である。制御装置５は、回転部４２（後述）の外部であれば、フィラメントワインディング装置１のいずれの場所に設置されてもよい。制御装置５は、例えば、支持ユニット３０の各モータ、フープ巻ユニット４０の各モータ、ヘリカル巻ユニット５０の各モータ（後述）、センサ６７（後述）、報知部７８（後述）と電気的に接続されている。

【0033】

（フープ巻ユニット）
次に、図１～図６を参照しつつ、フープ巻ユニット４０の具体的な構成について説明する。図３は、フープ巻ユニット４０をヘリカル巻ユニット５０側から見た正面図である。図４は、図３のＩＶ－ＩＶ断面図である。図５は、フープ巻ユニット４０をヘリカル巻ユニット５０側とは反対側から見た斜視図である。図６は、フープ巻ユニット４０の構成部分の電気的構成を示すブロック図である。図１に示すように、フープ巻ユニット４０は、例えば、本体部４１と、回転部４２と、を有する。本体部４１は、レール２１に沿って前後方向に移動可能である。回転部４２は、ライナーＬが通過可能な通過穴４４が形成された円環状の部分である。回転部４２は、ライナーＬの軸周りに回転可能な状態で、本体部４１に支持されている。なお、図１では、後述する回転コネクタ６８の図示は省略している。

【0034】

図４に示すように、回転部４２は、回転基部６１と、カートリッジ６２と、を有する。回転基部６１及びカートリッジ６２は、何れも通過穴４４が形成された円環状の部材である。回転基部６１は、本体部４１に回転可能に支持されている。カートリッジ６２は、回転基部６１に対して着脱可能に構成されている。具体的に説明すると、回転基部６１の後面には前後方向に延びる複数の突起（不図示）が形成されており、カートリッジ６２の前面には突起が挿入可能な複数の挿入孔（不図示）が形成されている。回転基部６１の突起がカートリッジ６２の挿入口に挿し込まれることで、カートリッジ６２が回転基部６１の後面に対して位置決めされた状態で装着される。また、カートリッジ６２を回転基部６１から外す際には、回転基部６１の突起がカートリッジ６２の挿入口から抜かれる。

【0035】

図３に示すように、フープ巻ユニット４０は、複数（本実施形態では５つ）のボビンホルダ６３と、複数（本実施形態では７つ）のローラ６４と、複数（本実施形態では３つ）のテンションローラ６５と、ガイドユニット６６と、センサ６７と、を有する。複数のボビンホルダ６３、複数のローラ６４、複数のテンションローラ６５、ガイドユニット６６及びセンサ６７は、カートリッジ６２の後面（すなわちヘリカル巻ユニット５０側）に取り付けられている。カートリッジ６２に取り付けられた各構成部分は、カートリッジ６２の回転とともに、ライナーＬの軸周りを回転する。

【0036】

複数のボビンホルダ６３は、カートリッジ６２の周方向にほぼ等間隔で配置されている。各ボビンホルダ６３は、前後方向に延びる回転軸を有しており、繊維束が巻かれたボビン（図示省略）を回転可能に支持する。複数のローラ６４は、複数のボビンホルダ６３よりもカートリッジ６２の径方向外側に配置されている。複数のローラ６４は、カートリッジ６２の周方向にほぼ等間隔で配置されている。各ローラ６４は、前後方向に延びる回転軸を有している。各ボビンホルダ６３に装着されたボビンから引き出された繊維束Ｆは、図３において時計回りにローラ６４に順番に掛けられる。その結果、図３においてクロスハッチングを付したローラ６４には、５本の繊維束Ｆが集約して掛けられることになる。ローラ６４は、複数の繊維束Ｆを掛けることが可能な多連ローラとして構成されている。クロスハッチングを付したローラ６４に掛けられた５本の繊維束Ｆは、繊維束ガイド７１を経由してライナーＬに供給される。

【0037】

ガイドユニット６６は、繊維束ガイド７１と、ガイド用モータ７２（図６参照）とを有する。繊維束ガイド７１は、繊維束ＦをライナーＬに供給するためのものである。繊維束ガイド７１は、カートリッジ６２の径方向（すなわち回転部４２の径方向）に沿って延びる回転軸７１ａ（図３参照）を中心に回転可能、且つ、カートリッジ６２の径方向に伸縮可能に構成されている。ガイド用モータ７２は、繊維束ガイド７１を回転及び伸縮させる。ガイド用モータ７２の動作は制御装置５によって制御される。以上に説明したように、ガイドユニット６６は、電力によって駆動されるものであり、本発明の被駆動部に相当する。

【0038】

複数のテンションローラ６５は、５本の繊維束Ｆが集約して掛けられるローラ６４（クロスハッチングを付したもの）とガイドユニット６６の間に配置される。ローラ６４に集約された５本の繊維束Ｆは、各テンションローラ６５に順番に巻き掛けられる。複数のテンションローラ６５の少なくとも１つにトルクリミッタ（図示省略）が取り付けられている。これにより、繊維束ガイド７１からライナーＬに供給される繊維束Ｆは、一定以上の巻き付け力が維持された状態でライナーＬに巻き付けられる。

【0039】

センサ６７は、ガイドユニット６６に取り付けられている。センサ６７は、ガイドユニット６６の動作の異常を検知したときに異常信号を生成する。センサ６７は、生成した異常信号を無線装置８０（後述）に送信するように構成されている。センサ６７の動作は、制御装置５によって制御される。センサ６７は、電力によって駆動されるものであり、本発明の被駆動部に相当する。

【0040】

フープ巻ユニット４０は、移動用モータ４６及び回転用モータ４７を有する（図２参照）。移動用モータ４６は、本体部４１をレール２１に沿って前後方向に移動させる。回転用モータ４７は、回転部４２をライナーＬの軸周りに回転させる。より具体的には、回転用モータ４７は、回転基部６１とカートリッジ６２とを一体的に、ライナーＬの軸周りに回転させる。移動用モータ４６及び回転用モータ４７の動作は、制御装置５によって制御される。フープ巻きの実行時には、制御装置５は、本体部４１をレール２１に沿って往復移動させながら回転部４２を回転させる。これによって、ライナーＬの周りで回転している各ボビンから繊維束が引き出され、複数の繊維束がライナーＬの周面に同時にフープ巻きされる。

【0041】

また、フープ巻ユニット４０は、回転コネクタ６８を有する。回転コネクタ６８は、例えばスリップリングである。回転コネクタ６８は、本体部４１に設けられたブラシ７３と、回転部４２に設けられたリング状電極７４と、を有する。具体的には、ブラシ７３は、本体部４１の前面（すなわち、本体部４１のカートリッジ６２が取り付けられる側と反対側）に取り付けられている。リング状電極７４は、円環状の回転基部６１の周方向に沿って取り付けられているリング状の電極線である。リング状電極７４は、カートリッジ６２に取り付けられた被駆動部（例えばガイドユニット６６やセンサ６７など）の数に対応して設けられる。ただし、リング状電極７４の数はこの限りではない。複数のリング状電極７４は、回転部４２の軸方向（すなわち前後方向）に並ぶように配置される。ブラシ７３は、リング状電極７４の数と同数が設けられる。各ブラシ７３は、複数のリング状電極７４の各々に対応して１つずつ設けられる。各ブラシ７３は、対応するリング状電極７４と接触可能に構成されている。回転基部６１とともに回転するリング状電極７４とブラシ７３とが摺動接触することで、静止体である本体部４１と、回転体である回転部４２とが電気的に接続される。

【0042】

ブラシ７３は、配線によって制御装置５と電気的に接続されている。また、リング状電極７４は、ガイド用モータ７２やセンサ６７と電気的に接続されている（図６参照）。より具体的には、制御装置５は、ブラシ７３ａと配線によって接続されている。ブラシ７３ａはリング状電極７４ａと摺動接触可能に構成されている。リング状電極７４ａは、配線によってガイド用モータ７２と接続されている。また、制御装置５は、ブラシ７３ｂと配線によって接続されている。ブラシ７３ｂはリング状電極７４ｂと摺動接触可能に構成されている。リング状電極７４ｂは、配線によってセンサ６７と接続されている。

【0043】

以下、リング状電極７４とガイド用モータ７２との接続、及び、リング状電極７４とセンサ６７との接続について詳しく説明する。回転基部６１及びカートリッジ６２にはそれぞれコネクタ（不図示）が取り付けられている。回転基部６１側のコネクタはリング状電極７４と配線によって接続されており、カートリッジ６２側のコネクタはガイド用モータ７２及びセンサ６７と接続されている。そして、カートリッジ６２を回転基部６１に装着したとき、回転基部６１側のコネクタとカートリッジ６２側のコネクタとが接続されるように構成されている。これにより、リング状電極７４とガイド用モータ７２との電気的接続、及び、リング状電極７４とセンサ６７との電気的接続が行われる。

【0044】

以上まとめると、制御装置５は、ブラシ７３とリング状電極７４との摺動接触、及び、回転基部６１側のコネクタとカートリッジ６２側のコネクタとのコネクタ接続、を介してガイド用モータ７２及びセンサ６７と電気的に接続される。

【0045】

さらに、フープ巻ユニット４０は、無線装置８０を有する（図３及び図６を参照）。図３に示すように、無線装置８０は、カートリッジ６２に取り付けられている。図６に示すように、無線装置８０は、制御装置５と無線で接続されている。また、無線装置８０は、配線によってガイド用モータ７２及びセンサ６７と電気的に接続されている。無線装置８０は、制御装置５から送られる制御信号を受信し、ガイド用モータ７２やセンサ６７に送信するように構成されている。また、無線装置８０は、センサ６７によって生成された異常信号を受信し、制御装置５に送信するように構成されている。無線装置８０は、例えば、バッテリーが内蔵されている。

【0046】

また、フープ巻ユニット４０は、報知部７８を有する（図６を参照）。本実施形態において、報知部７８は、本体部４１に設けられている。報知部７８は、制御装置５と電気的に接続されている。制御装置５は、無線装置８０から異常信号を受信したとき、報知部７８に異常を報知させる。報知部７８は、例えば、ディスプレイを有するものであって、ディスプレイに異常を知らせる表示させることで、異常を報知する。ただし、報知部７８はこれに限られない。報知部７８は、例えば、ランプの点灯や音声によって異常を報知するものでもよい。

【0047】

（ガイドユニット及びセンサの駆動）
次に、本実施形態において、制御装置５が、フープ巻ユニット４０のカートリッジ６２に取り付けられたガイドユニット６６及びセンサ６７を駆動させる際の仕組みについて説明する。

【0048】

制御装置５は、ガイドユニット６６を駆動させるための電力を、回転コネクタ６８のブラシ７３ａ及びリング状電極７４ａを介してガイド用モータ７２に供給する。また、制御装置５は、ガイドユニット６６の駆動を制御する制御信号を、無線装置８０を介してガイド用モータ７２に送信する。より具体的には、制御装置５は、繊維束ガイド７１を回転させるための第１制御信号、及び、繊維束ガイド７１を伸縮させるための第２制御信号の両方を、無線装置８０を介してガイド用モータ７２に送信する。ガイド用モータ７２は、制御装置５から供給された電力によって駆動され、制御装置５から送信された制御信号に基づいて繊維束ガイド７１を回転及び伸縮させる。

【0049】

さらに、制御装置５は、センサ６７を駆動させるための電力を、回転コネクタ６８のブラシ７３ｂ及びリング状電極７４ｂを介してセンサ６７に供給する。制御装置５は、センサ６７の駆動を制御する制御信号を、無線装置８０を介してセンサ６７に送信する。センサ６７は、制御装置５から供給された電力によって駆動され、制御装置５から送信された制御信号に基づいてガイドユニット６６の動作の異常の有無を検知する検知動作を実行する。

【0050】

また、センサ６７は、ガイドユニット６６の動作の異常を検知すると異常信号を生成し、無線装置８０に送信する。無線装置８０は、センサ６７から受信した異常信号を制御装置５に送信する。制御装置５は、無線装置８０から異常信号を受信したとき、報知部７８に異常を報知させるとともに、回転コネクタ６８を介したガイド用モータ７２への電力供給を停止させる。これにより、ガイドユニット６６の動作に異常があったとき、速やかにガイドユニット６６の動作を停止させることができる。なお、制御装置５は、無線装置８０から異常信号を受信したとき、移動用モータ４６及び回転用モータ４７への電力供給も同時停止させることが好ましい。これにより、異常がある状態で繊維束Ｆが無駄にライナーＬに巻かれてしまうことを抑制できる。

【0051】

（効果）
本実施形態のフィラメントワインディング装置１は、円筒状のライナーＬの外周面に繊維束Ｆをフープ巻きするためのフープ巻ユニット４０と、制御装置５と、を備える。フープ巻ユニット４０は、本体部４１と、本体部４１に回転可能に支持された回転部４２と、回転部４２に設けられたリング状電極７４を有する回転コネクタ６８と、を含む。回転部４２には、電力によって駆動される被駆動部（本実施形態ではガイドユニット６６及びセンサ６７、以下単に被駆動部とも称する）が取り付けられている。回転コネクタ６８は、リング状電極７４を介して被駆動部に電力を供給する。そして、制御装置５と無線で接続され且つ被駆動部と電気的に接続された無線装置８０が、回転部４２に設けられている。制御装置５は、被駆動部の駆動を制御する制御信号の少なくとも一部を、無線装置８０を介して被駆動部に送信する。本実施形態によれば、被駆動部の駆動を制御する制御信号の少なくとも一部は、回転コネクタ６８ではなく無線装置８０を介して被駆動部に送信される。したがって、制御信号の数が増えたとしても、回転コネクタ６８のリング状電極７４の数を増やす必要がない。これにより、回転部４２の大型化を抑制でき、ひいてはフープ巻ユニット４０全体の大型化を抑制できる。

【0052】

また、本実施形態のフィラメントワインディング装置１において、回転部４２には、被駆動部として、繊維束ＦをライナーＬに供給するための繊維束ガイド７１を有するガイドユニット６６が取り付けられている。繊維束ガイド７１は、回転部４２の回転方向及びライナーＬの軸方向の両方に直交する回転部４２の径方向に沿って延びる回転軸７１ａを中心に回転可能、且つ、径方向に伸縮可能に構成されている。制御装置５は、繊維束ガイド７１を回転させるための第１制御信号、及び、繊維束ガイド７１を伸縮させるための第２制御信号を、無線装置８０を介してガイドユニット６６に送信する。これによれば、繊維束ガイド７１が回転及び伸縮する構成において、第１制御信号及び第２制御信号を、無線装置８０を介してガイドユニット６６に送信することによって、リング状電極７４の増加をより抑制でき、フープ巻ユニット４０の大型化を抑制できる。

【0053】

また、本実施形態のフィラメントワインディング装置１は、ガイドユニット６６の動作の異常を検知したときに異常信号を生成するセンサ６７と、報知部７８と、を備える。無線装置８０は、センサ６７と電気的に接続されており、センサ６７によって生成された異常信号を制御装置５に送信するように構成されている。制御装置５は、無線装置８０から異常信号を受信したとき、報知部７８に異常を報知させる。これによれば、ガイドユニット６６の動作が正常か異常かを、オペレータが把握することができる。そして、異常信号は無線装置８０を介して制御装置５に送られるため、信号のやり取りのために回転コネクタ６８のリング状電極７４の数を増やす必要がなく、フープ巻ユニット４０の大型化を抑制できる。

【0054】

さらに、本実施形態のフィラメントワインディング装置１において、制御装置５は、無線装置８０から異常信号を受信したとき、回転コネクタ６８を介したガイドユニット６６への電力の供給を停止させる。これによれば、ガイドユニット６６の動作に異常があった場合に、速やかにガイドユニット６６の動作を停止させることができる。

【0055】

また、本実施形態のフィラメントワインディング装置１において、回転部４２は、リング状電極７４が設けられた回転基部６１と、回転基部６１に対して着脱可能に構成されたカートリッジ６２と、を有する。被駆動部及び無線装置８０は、カートリッジ６２に取り付けられている。これによれば、回転基部６１に対して着脱可能なカートリッジ６２に被駆動部が取り付けられている構成において、フープ巻ユニットの大型化を効果的に抑制できる。

【0056】

また、本実施形態のフィラメントワインディング装置１において、回転部４２には、複数の被駆動部（本実施形態ではガイドユニット６６及びセンサ６７の２つ）が取り付けられている。制御装置５は、各被駆動部の駆動を制御する複数の制御信号のすべてを無線装置８０を介して各被駆動部に送信する。これによれば、各被駆動部の駆動を制御する複数の制御信号のすべては、回転コネクタ６８ではなく無線装置８０を介して各被駆動部に送信される。したがって、回転コネクタ６８のリング状電極７４の数をさらに削減でき、フープ巻ユニット４０の大型化をさらに抑制できる。

【0057】

（変形例）
以下に、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。

【0058】

上記実施形態では、カートリッジ６２には、被駆動部としてガイドユニット６６及びセンサ６７が取り付けられている。しかしながら、カートリッジ６２に取り付けられた被駆動部は、これに限られない。例えば、被駆動部として、繊維束ガイド７１からライナーに供給される繊維束Ｆに所定のテンションを付与するためのテンションユニット、繊維束ガイド７１の公転方向における位置を検知するためのセンサ、糸の送り速度や総送り量を計測するセンサなどがカートリッジ６２に取り付けられていてもよい。

【0059】

本発明において、回転部４２に複数の被駆動部が取り付けられる構成の場合に、制御装置５は、各被駆動部の駆動を制御するための制御信号のすべてを無線装置８０を介して各被駆動部に送信してもよい。これによれば、各被駆動部の駆動を制御する複数の制御信号のすべては、回転コネクタ６８ではなく無線装置８０を介して各被駆動部に送信される。したがって、回転コネクタ６８のリング状電極７４の数をさらに削減でき、フープ巻ユニット４０の大型化をさらに抑制できる。

【0060】

上記実施形態では、回転部４２は、回転基部６１に着脱可能に構成されたカートリッジ６２を有する。しかしながら、回転部４２は、カートリッジ６２を有さない構成でもよい。この場合、ガイドユニット６６などの被駆動部は、回転部４２に直接取り付けられる。

【0061】

上記実施形態では、報知部７８は、フープ巻ユニット４０の本体部４１に設けられている。しかしながら、報知部７８の設けられる場所はこれに限られない。報知部７８は、フープ巻ユニット４０の外部に設けられていてもよい。ただし、報知部７８は、回転部４２の外部に設けられていることが好ましい。

【0062】

上記実施形態において、制御装置５は、回転部４２を除き、どこに設けられていてもよい。

【0063】

上記実施形態では、制御装置５は、繊維束ガイド７１を回転させるための第１制御信号、及び、繊維束ガイド７１を伸縮させるための第２制御信号の両方を、無線装置８０を介してガイド用モータ７２に送信している。しかしながら、制御装置５は、繊維束ガイド７１を回転させるための第１制御信号、及び、繊維束ガイド７１を伸縮させるための第２制御信号のいずれか一方を、無線装置８０を介してガイド用モータ７２に送信してもよい。

【0064】

上記実施形態では、ガイドユニット６６及びセンサ６７への制御信号の送信は無線装置８０を介して行われている。しかしながら、ガイドユニット６６及びセンサ６７の何れか一方への制御信号の送信は回転コネクタ６８を介して行われてもよい。複数の被駆動部が設けられている場合も同様である。すなわち、制御装置５は、複数の被駆動部の駆動を制御する制御信号の少なくとも一部を無線装置８０を介して被駆動部に送信するように構成されていてもよい。

【0065】

上記実施形態では、ガイドユニット６６の動作の異常を検知したときに異常信号を生成するセンサ６７がガイドユニット６６に取り付けられている。しかしながら、ガイドユニット６６以外の被駆動部の動作の異常を検知したときに異常信号を生成する別のセンサが配置されていてもよい。

【0066】

上記実施形態では、センサ６７はガイドユニット６６に取り付けられているが、これに限られない。

【0067】

上記実施形態では無線装置８０が１つ配置されている。しかしながら、２以上の無線装置８０が配置されていてもよい。この場合、制御装置５は第１の無線装置８０に制御信号を送信する。そして、第１の無線装置８０は、第２の無線装置８０に制御信号を送信する。第２の無線装置８０は、配線によって被駆動部（上記実施形態の場合、ガイド用モータ７２及びセンサ６７）と接続されており、第１の無線装置８０から受信した制御信号を被駆動部に送信する。この場合、第１の無線装置８０は、カートリッジ６２に取り付けられていなくてもよく、どこに設置されていてもよい。ここでいう第１の無線装置８０とは、被駆動部と配線によって接続されていない１又は複数の無線装置８０のことを指す。例えば、第１の無線装置８０は、天井に設置されていてもよい。この場合において、第１の無線装置８０と第２の無線装置８０との間の距離はできるだけ近い方が良い。これにより、第１の無線装置８０と第２の無線装置８０との間でノイズが入りにくく、通信精度が向上する。

【0068】

上記実施形態では、制御装置５は、無線装置８０から異常信号を受信したとき、回転コネクタ６８を介したガイド用モータ７２への電力供給を停止させる。しかしながら、制御装置５は、無線装置８０から異常信号を受信したとき、無線装置８０を介したガイド用モータ７２への制御信号の送信を停止させてもよい。

【0069】

上記実施形態では、回転コネクタ６８は、ブラシ７３とリング状電極７４とを有するスリップリングである。しかしながら、回転コネクタ６８は、例えば、液体金属ロータリーコネクタであってもよい。この場合、回転コネクタ６８は、回転部４２に設けられたリング状電極７４と、本体部４１と回転部４２との間に充填された液体金属（水銀やガリウム合金など）とを有し、液体金属を介して、本体部４１とリング状電極７４とが電気的に接続される。

【符号の説明】

【0070】

１ フィラメントワインディング装置
５ 制御装置
４０ フープ巻ユニット
４１ 本体部
４２ 回転部
６１ 回転基部
６２ カートリッジ
６６ ガイドユニット
６７ センサ
６８ 回転コネクタ
７１ 繊維束ガイド
７１ａ 回転軸
７４ リング状電極
７８ 報知部
８０ 無線装置
Ｆ 繊維束
Ｌ ライナー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】