特開 2024-171556 ローラユニット

(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】P2024171556

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】ローラユニット

(51)【国際特許分類】

   B65H 57/14 20060101AFI20241205BHJP

   B29C 70/16 20060101ALI20241205BHJP

   B29C 70/32 20060101ALI20241205BHJP

   B29C 70/54 20060101ALI20241205BHJP

   B65H 63/00 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B65H57/14

B29C70/16

B29C70/32

B29C70/54

B65H63/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088625

(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

(71)【出願人】

【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】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

(72)【発明者】

【氏名】三浦 吉典

【テーマコード（参考）】

3F110

3F115

4F205

【Ｆターム（参考）】

3F110AA02

3F110BA05

3F110DA09

3F110DB01

3F110DB11

3F110DB12

3F115AA05

3F115CA05

3F115CC35

3F115CF11

3F115CF19

3F115CG01

4F205AD16

4F205AJ08

4F205HA02

4F205HA23

4F205HA37

4F205HB01

4F205HC02

4F205HF23

4F205HK23

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】ローラユニット７０は、繊維束Ｆが掛けられるガイドローラ７１と、ガイドローラ７１の軸方向における先端部に取り付けられた第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３と、を含む。第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、互いに接触及び離間可能に構成され、繊維束Ｆを挟み込むことで保持可能である。第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３はガイドローラ７１の先端部に、すなわち、ガイドローラ７１のすぐ近くに取り付けられている。このため、ガイドローラ７１と第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３との間で繊維束Ｆが張った状態を保つのが容易となる。さらに、繊維束Ｆは第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３に挟み込まれることで保持される。このため、オペレータが繊維束Ｆを結んだり解いたりする作業を行う必要がない。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

繊維束が掛けられるガイドローラと、
前記ガイドローラの軸方向における先端部に取り付けられた一対の糸保持部材と、
を備え、
前記一対の糸保持部材は、互いに接触及び離間可能に構成され、前記繊維束を挟み込むことで保持可能であることを特徴とするローラユニット。

【請求項2】

前記一対の糸保持部材は、第１糸保持部材と、前記第１糸保持部材に対して接触及び離間可能な第２糸保持部材とを有し、
前記第２糸保持部材を前記第１糸保持部材に向かって付勢する付勢部材をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のローラユニット。

【請求項3】

前記付勢部材の前記第２糸保持部材に対する付勢力を調整するための付勢力調整機構を備えることを特徴とする請求項２に記載のローラユニット。

【請求項4】

前記第２糸保持部材には、前記付勢部材によって付勢される方向と交差する方向に突出した凸部又は凹んだ凹部が形成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のローラユニット。

【請求項5】

前記一対の糸保持部材は、所定方向において互いに対向する一対の対向面を有し、
一方の糸保持部材と対向する他方の糸保持部材の対向面、又は、前記他方の糸保持部材と対向する前記一方の糸保持部材の対向面のうちの少なくとも一方の対向面は、凹凸面を有することを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のローラユニット。

【請求項6】

前記一対の糸保持部材は、自転不能に構成されていることを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のローラユニット。

【請求項7】

前記一対の糸保持部材は、所定方向において互いに対向する一対の対向面を有し、
一方の糸保持部材と対向する他方の糸保持部材の対向面、又は、前記他方の糸保持部材と対向する前記一方の糸保持部材の対向面のうちの少なくとも一方の対向面は、凹凸面を有することを特徴とする請求項４に記載のローラユニット。

【請求項8】

前記一対の糸保持部材は、自転不能に構成されていることを特徴とする請求項７に記載のローラユニット。

【請求項9】

前記一対の糸保持部材は、自転不能に構成されていることを特徴とする請求項４に記載のローラユニット。

【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に設けられたローラユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、複数のボビンから引き出された繊維束を筒状のライナーの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きユニットと、ライナーの軸方向に概ね平行な方向に繊維束を巻き付けるヘリカル巻きを施すためのヘリカル巻きユニットと、を有する。フープ巻きユニットやヘリカル巻きユニットには、ボビンから引き出された繊維束をライナーへ案内するための複数のガイドローラが配置されている。また、これらのユニット以外のユニットにも、ガイドローラが配置されうる。

【0003】

ボビンから引き出された繊維束は、オペレータによって各ガイドローラに掛けられる。より具体的には、繊維束は、弛まないようにオペレータによって引っ張られながら、繊維束の走行方向における上流側のガイドローラから順に掛けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－３７７０２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、あるガイドローラに繊維束が掛けられた後、オペレータによっては、作業効率等の観点から、さらに下流側のガイドローラに繊維束を掛けるよりも前に、別の繊維束に対する作業を行う場合がある。このとき、当該作業に伴って、既にガイドローラに掛けられた繊維束が弛んでしまうと、当該ガイドローラから繊維束が外れてしまうおそれがある。或いは、上流側のガイドローラと下流側のガイドローラとが離れている場合、オペレータは、上流側のガイドローラに繊維束を掛けた後、下流側のガイドローラに繊維束を掛けやすい位置まで移動することがある。このとき、オペレータは、繊維束を弛まないように引っ張りながら移動することが難しい。

【0006】

そこで、上記のような作業中又はオペレータの移動中に繊維束が弛むことを抑制すべく、オペレータは、既にガイドローラに掛けられた繊維束の先端部を任意の箇所に一時的に保持させることがある。具体的に説明すると、例えば、繊維束を、テープや磁石などを用いて床や装置本体に固定したり、任意の部品に縛り付けたりする。その後、オペレータは、上記作業を終えた後又は移動し終えた後で、保持させた繊維束を解放し、さらに下流側のガイドローラに繊維束を掛ける。

【0007】

しかしながら、直前に繊維束を掛け終えたガイドローラと、繊維束を保持させる箇所との間の距離が大きいと、ガイドローラと繊維束を保持させている箇所との間で繊維束が張った状態を保つのが難しい。すなわち、ガイドローラと繊維束を保持させている箇所との間で繊維束が弛んでしまうおそれがあり、その結果、既に繊維束を掛け終えたガイドローラから繊維束が外れてしまう。また、ガイドローラから離れた位置に繊維束を持っていくことは、オペレータの作業の手間となる。

【0008】

繊維束をガイドローラに直接巻き付けることも考えられるが、この場合オペレータは、繊維束をガイドローラに結ぶ作業と、その後にガイドローラから繊維束を解く作業とを行う必要がある。このような作業は、オペレータにとって非常に手間となる上、繊維束を結んだり解いたりしている間に、繊維束が弛んでしまう可能性もある。

【0009】

以上の課題に鑑みて、本発明では、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ことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明のローラユニットは、繊維束が掛けられるガイドローラと、前記ガイドローラの軸方向における先端部に取り付けられた一対の糸保持部材と、を備え、前記一対の糸保持部材は、互いに接触及び離間可能に構成され、前記繊維束を挟み込むことで保持可能であることを特徴とするものである。

【0011】

本発明によれば、一対の糸保持部材はガイドローラの先端部に取り付けられている。すなわち、ガイドローラのすぐ近くに繊維束を保持させる糸保持部材が存在しているため、ガイドローラと糸保持部材との間で繊維束が張った状態を保つのが容易となる。その結果、ガイドローラと糸保持部材との間で繊維束が弛んでしまうこと抑制できる。また、オペレータがガイドローラから離れた位置にわざわざ繊維束を持っていく必要がなく、オペレータの作業の手間を軽減できる。さらに、繊維束は一対の糸保持部材に挟み込まれることで保持される。このため、オペレータが繊維束を結んだり解いたりする作業を行う必要がない。よって、オペレータの作業の手間を軽減できる。以上から、本発明では、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。

【0012】

本発明のローラユニットにおいて、前記一対の糸保持部材は、第１糸保持部材と、前記第１糸保持部材に対して接触及び離間可能な第２糸保持部材とを有し、前記第２糸保持部材を前記第１糸保持部材に向かって付勢する付勢部材をさらに備えることが好ましい。

【0013】

本発明によれば、オペレータが、付勢部材によって付勢される向きと反対向きに第２糸保持部材を引っ張ることで、第１糸保持部材と第２糸保持部材とを離間させることができる。また、引っ張った第２糸保持部材を放すことで、付勢力によって第２糸保持部材を第１糸保持部材に接近させることができる。よって、簡単な動作によって、第１糸保持部材と第２糸保持部材との間に繊維束を挟み込ませることができる。また、簡単な動作によって、第１糸保持部材と第２糸保持部材との間から繊維束を解放させることができる。

【0014】

本発明のローラユニットは、前記付勢部材の前記第２糸保持部材に対する付勢力を調整するための付勢力調整機構を備えることが好ましい。

【0015】

一対の糸保持部材によって繊維束を確実に保持させるためには、付勢部材の第２糸保持部材に対する付勢力をできるだけ強くしたい。一方で、オペレータの力具合によっては、付勢力が強すぎると第２糸保持部材を引っ張ることが難しい。本発明の構成であれば、付勢力をなるべく強くした上で、オペレータが容易に引っ張ることができる程度の付勢力に調整できる。

【0016】

本発明のローラユニットにおいて、前記第２糸保持部材には、前記付勢部材によって付勢される方向と交差する方向に突出した凸部又は凹んだ凹部が形成されていることが好ましい。

【0017】

本発明によれば、凸部又は凹部に指を引っ掛けることで、付勢部材によって第２糸保持部材が付勢される方向と反対方向に第２糸保持部材を引っ張り易くなる。このため、繊維束を一対の糸保持部材に保持させる作業をよりスムーズに行える。

【0018】

本発明のローラユニットにおいて、前記一対の糸保持部材は、所定方向において互いに対向する一対の対向面を有し、一方の糸保持部材と対向する他方の糸保持部材の対向面、又は、前記他方の糸保持部材と対向する前記一方の糸保持部材の対向面のうちの少なくとも一方の対向面は、凹凸面を有することが好ましい。

【0019】

一対の対向面のうちの少なくとも一方の対向面が凹凸面を有しているため、一対の対向面に挟み込まれる繊維束と対向面との間に生じる摩擦力を大きくすることができる。これにより、繊維束が一対の対向面の間からずれにくくなり、糸保持部材によって繊維束をより確実に保持させることができる。

【0020】

本発明のローラユニットにおいて、前記一対の糸保持部材は、自転不能に構成されていることが好ましい。

【0021】

本発明によれば、繊維束を糸保持部材に保持させているときに、ガイドローラが意図せずに回転してしまったとしても、糸保持部材に保持された繊維束が一緒に回転することはない。このため、繊維束が回転してしまうことに伴って繊維束が弛んでしまうことを回避できる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【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】（ａ）、（ｂ）は、ヘリカル巻ユニットの正面図である。

【図4】本実施形態に係るローラユニットの斜視図である。

【図5】本実施形態に係るローラユニットの断面図である。

【図6】一対の糸保持部材を離間させたときのローラユニットの断面図である。

【図7】変形例に係るローラユニットの断面図である。

【図8】別の変形例に係るローラユニットの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

（フィラメントワインディング装置）
本発明のローラユニットが適用されるフィラメントワインディング装置について説明する。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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

（巻付装置）
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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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、例えば、本体部４１と、回転部材４２と、複数（本実施形態では５個）のボビンホルダ４３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。回転部材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材である。回転部材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。複数のボビンホルダ４３は、周方向に等間隔で回転部材４２に取り付けられている。各ボビンホルダ４３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。

【0031】

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、回転部材４２をライナー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材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。

【0032】

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。

【0033】

図３（ａ）及び図３（ｂ）は、ヘリカル巻ユニット５０の正面図である。詳細には、図３（ａ）は、ライナーＬの円筒部に繊維束Ｆを巻き付けている状態を図示したものである。図３（ｂ）は、ライナーＬのドーム部に繊維束Ｆを巻き付けている状態を図示したものである。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５５を有する。ガイド体５５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。各ノズルユニット５３の径方向外側には、ガイドローラ５６が配置されている。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、ガイドローラ５６を経由して何れかのガイド体５５に導入され、ガイド体５５の先端からライナーＬに供給される。

【0034】

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５５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５５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５５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５５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。

【0035】

以上に述べたように、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、ヘリカル巻ユニット５０には、繊維束Ｆが巻き付けられる複数のガイドローラ５６が配置されている。また、図示はしていないが、フープ巻ユニット４０やフィラメントワインディング装置１の他の箇所にも、繊維束Ｆが巻き付けられる複数のガイドローラが配置されうる。これらの各ガイドローラには、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が掛けられる。より具体的には、繊維束Ｆは、弛まないようにオペレータによって引っ張られながら、繊維束の走行方向における上流側のガイドローラから順に掛けられる。

【0036】

ここで、あるガイドローラに繊維束Ｆが掛けられた後、オペレータによっては、作業効率等の観点から、さらに下流側のガイドローラに繊維束Ｆを掛けるよりも前に、別の繊維束Ｆに対する作業を行う場合がある。このとき、当該作業に伴って、既にガイドローラに掛けられた繊維束Ｆが弛んでしまうと、当該ガイドローラから繊維束Ｆが外れてしまうおそれがある。或いは、上流側のガイドローラと下流側のガイドローラとが離れている場合、オペレータは、上流側のガイドローラに繊維束Ｆを掛けた後、下流側のガイドローラに繊維束Ｆを掛けやすい位置まで移動することがある。なお、「繊維束Ｆを掛けやすい位置まで移動する」には、オペレータが足を動かして移動することと、オペレータが体勢を変えることの両方が含まれる。このとき、オペレータは、繊維束Ｆを弛まないように引っ張りながら移動することが難しい。

【0037】

上記のような作業中又はオペレータの移動中に繊維束Ｆが弛むことを抑制すべく、テープや磁石などを用いて、既にガイドローラに掛けられた繊維束Ｆの先端部を床や装置本体などの任意の箇所に一時的に保持させることも考えられる。しかし、直前に繊維束Ｆを掛け終えたガイドローラと繊維束Ｆを保持させる箇所との間の距離が大きいと、ガイドローラと繊維束Ｆを保持させている箇所との間で繊維束Ｆが弛んでしまい、既に繊維束Ｆを掛け終えたガイドローラから繊維束が外れてしまう。繊維束Ｆをガイドローラに直接巻き付けることも考えられる。しかし、この場合オペレータは、繊維束Ｆをガイドローラに結ぶ作業と、その後にガイドローラから繊維束Ｆを解く作業とを行う必要がある。このような作業は、オペレータにとって非常に手間となる上、繊維束Ｆを結んだり解いたりしている間に、繊維束Ｆが弛んでしまう可能性もある。

【0038】

そこで、本願発明者らは、繊維束Ｆが弛むことを抑制し、且つ、繊維束Ｆ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考案した。

【0039】

（ローラユニット）
以下、図４～図６を参照しつつ、本実施形態に係るローラユニット７０について説明する。図４は、ローラユニット７０の斜視図である。図５は、ローラユニット７０の断面図である。図６は、一対の糸保持部材を離間させたときのローラユニットの断面図である。ローラユニット７０は、例えば、ヘリカル巻ユニット５０の複数のガイドローラ５６のうちの任意の一又は複数のガイドローラ５６に替わって設置される。なお、ローラユニット７０は、ヘリカル巻ユニット５０のガイドローラ５６に限らず、本実施形態のフィラメントワインディング装置１に設けられた任意のガイドローラに替わって設置されてもよい。

【0040】

図４及び図５に示すように、ローラユニット７０は、繊維束Ｆが掛けられるガイドローラ７１と、糸保持機構８１とを有する。ガイドローラ７１は、円筒状の部材であって、ベアリング７２を介してローラ支持軸７３に回転可能に取り付けられている。ローラ支持軸７３は、例えば、フープ巻ユニット４０の本体部４１やヘリカル巻ユニット５０の本体部５１、前処理部４などに固定される。

【0041】

糸保持機構８１は、繊維束Ｆを挟み込むことで保持可能に構成されている。糸保持機構８１は、ガイドローラ７１の軸方向における先端部（図５の紙面左端部）に取り付けられている。以下、本実施形態では、軸方向において、軸方向におけるガイドローラ７１の中心を基準としたとき、ガイドローラ７１の先端部側を軸方向の一方側、ガイドローラ７１基端部側を軸方向の他方側と規定する（図５及び図６参照）。糸保持機構８１は、第１糸保持部材８２と、第２糸保持部材８３と、支持部材８４と、弾性部材８５（本発明の付勢部材）と、ねじ８６（本発明の付勢力調整機構）と、を有する。なお、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３が、本発明の一対の糸保持部材に相当する。

【0042】

第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、支持部材８４に支持されている。第１糸保持部材８２は、軸方向において第２糸保持部材８３の他方側に配置されている。第１糸保持部材８２は、支持部材８４に固定されている。第２糸保持部材８３は、軸方向に移動可能に支持部材８４に支持されている。第２糸保持部材８３は、軸方向に移動することによって、第１糸保持部材８２に対して接触及び離間可能である。糸保持機構８１は、第１糸保持部材８２と第２糸保持部材８３との間に繊維束Ｆを挟み込ませることによって、繊維束Ｆを保持可能である。

【0043】

第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、軸方向において互いに対向する一対の対向面９２及び９３を有する（図６参照）。より詳細には、図６に示すように、第１糸保持部材８２は、軸方向における一方側を向いた対向面９２を有し、第２糸保持部材８３は、軸方向における他方側を向いた対向面９３を有する。対向面９２と対向面９３のうちの少なくとも一方は、凹凸面を有する。ここでいう凹凸面とは、例えば、シボ加工によって、皮革、梨地、木目、岩目、砂目、布目、絹目、幾何学模様などの模様が付けられた表面を指す。

【0044】

また、図５及び図６に示すように、第２糸保持部材８３には、軸方向と交差する方向に突出した凸部８３ａが形成されている。より詳細には、凸部８３ａは、軸方向と直交する方向において第２糸保持部材８３の外側に向かって突出している。本実施形態において、凸部８３ａは、先端にいくほど軸方向の幅が狭くなるようにテーパー加工されている。しかしながら、凸部８３ａの形状は、これに限られない。

【0045】

支持部材８４は、ローラ支持軸７３の先端に固定的に取り付けられている。このため、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、ローラ支持軸７３に対して回転不能に支持されることとなる。言い換えれば、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、自転不能に構成されている。

【0046】

弾性部材８５は、第２糸保持部材８３を第１糸保持部材８２に向かって軸方向に付勢する部材である。別の言い方をすると、弾性部材８５は、軸方向の一方側から他方側に向かって第２糸保持部材８３を付勢する部材である。弾性部材８５は、例えばバネである。弾性部材８５は、軸方向における一方側の端部がねじ８６（後述）に取り付けられている。但し、弾性部材８５の軸方向における一方側の端部がねじ８６に物理的に取り付けられていなくてもよく、単に接触可能に配置されているだけでもよい。弾性部材８５は、ねじ８６を介して支持部材８４に取り付けられている。

【0047】

ねじ８６は、弾性部材８５の第２糸保持部材８３に対する付勢力を調整するための部材である。ねじ８６は、例えば、円筒形状の外側面に螺旋状の溝が形成されたいわゆる雄ねじである。ねじ８６は、溝が形成された部分よりも拡径した頭部を有する。ねじ８６は、軸方向におけるローラユニット７０の一方側の端部に取り付けられている。軸方向における一方側から他方側に向かってねじ８６を締めることによって弾性部材８５が圧縮され、弾性部材８５の付勢力が大きくなる。また、軸方向における他方側から一方側に向かってねじ８６を緩めることによって弾性部材８５が伸長され、弾性部材８５の付勢力が小さくなる。また、ねじ８６は、第１糸保持部材８２、第２糸保持部材８３及び支持部材８４のローラ支持軸７３への取り付けを補強する役割も有している。

【0048】

（糸保持機構に繊維束を保持及び解放させる手順）
続いて、オペレータによって、本実施形態のローラユニット７０の糸保持機構８１に繊維束Ｆを保持させ、その後、解放させるまでの手順について、図５及び図６を参照しつつ以下に説明する。

【0049】

まずオペレータは、繊維束Ｆをローラユニット７０のガイドローラ７１に掛ける。続いて、オペレータは、凸部８３ａに指を引っ掛けて、第２糸保持部材８３を軸方向の他方側から一方側に向かって引っ張る（図５の実線矢印を参照）。言い換えれば、オペレータは、弾性部材８５によって付勢される向きと反対向きに第２糸保持部材８３を引っ張る。これにより、第１糸保持部材８２から第２糸保持部材８３が離間する。

【0050】

続いて、オペレータは、第２糸保持部材８３を引っ張ったままの状態で、第１糸保持部材８２と第２糸保持部材８３との間に繊維束Ｆを持っていく。その後、オペレータは、第２糸保持部材８３を放すことで、弾性部材８５による付勢力を受けて、第２糸保持部材８３は第１糸保持部材８２に接近する。これによって、第１糸保持部材８２と第２糸保持部材８３との間に繊維束Ｆが挟み込まれることで、繊維束Ｆが糸保持機構８１に保持される。

【0051】

オペレータは、繊維束Ｆを糸保持機構８１に保持させた状態で、別の繊維束Ｆに対する作業を行ったり、下流側のガイドローラに繊維束Ｆを掛けやすい位置まで移動したりする。上記の作業や移動を終えた後、オペレータは、繊維束Ｆを糸保持機構８１から解放させる。この際、オペレータは、糸保持機構８１に繊維束Ｆを保持させるときと同様の手順をとる。

【0052】

具体的には、オペレータは、凸部８３ａに指を引っ掛けて、第２糸保持部材８３を軸方向の他方側から一方側に向かって引っ張る（図５の実線矢印を参照）。これにより、第１糸保持部材８２から第２糸保持部材８３が離間して、第１糸保持部材８２と第２糸保持部材８３との間から繊維束Ｆを解放することが可能となる。繊維束Ｆを解放させた後、オペレータは第２糸保持部材８３を放すことで、元の状態、すなわち第１糸保持部材８２と第２糸保持部材８３とが接触した状態に戻る。

【0053】

以上によって、糸保持機構８１に繊維束Ｆを保持させ、その後、解放させるまでの手順が完了する。なお、以上に説明した手順では、次のような順番で各作業が行われる。すなわち（１）まず、繊維束Ｆをガイドローラ７１に掛け、（２）次に、繊維束Ｆを糸保持機構８１に保持させ、（３）続いて、オペレータが別の繊維束Ｆに対する作業を行ったり、下流側のガイドローラに繊維束Ｆを掛けやすい位置まで移動したりして、（４）最後に、繊維束Ｆを糸保持機構８１から解放させる。しかしながら、このような順番に限られない。例えば次のような順番で各作業が行われてもよい。すなわち（１）まず、繊維束Ｆを糸保持機構８１に保持させ、（２）次に、オペレータが上記の作業や移動を行い、（３）続いて、繊維束Ｆを糸保持機構８１から解放させ、（４）最後に、繊維束Ｆをガイドローラ７１に掛ける。

【0054】

（効果）
本実施形態のローラユニット７０は、繊維束Ｆが掛けられるガイドローラ７１と、ガイドローラ７１の軸方向における先端部に取り付けられた第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３と、を含む。第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、互いに接触及び離間可能に構成され、繊維束Ｆを挟み込むことで保持可能である。本実施形態によれば、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３はガイドローラ７１の先端部に取り付けられている。すなわち、ガイドローラ７１のすぐ近くに繊維束Ｆを保持させる第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３が存在している。このため、ガイドローラ７１と第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３との間で繊維束Ｆが張った状態を保つのが容易となる。その結果、ガイドローラ７１と第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３との間で繊維束Ｆが弛んでしまうこと抑制できる。また、オペレータがガイドローラ７１から離れた位置にわざわざ繊維束Ｆを持っていく必要がなく、オペレータの作業の手間を軽減できる。さらに、繊維束Ｆは第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３に挟み込まれることで保持される。このため、オペレータが繊維束Ｆを結んだり解いたりする作業を行う必要がない。よって、オペレータの作業の手間を軽減できる。以上から、本実施形態では、繊維束Ｆが弛むことを抑制し、且つ、繊維束Ｆの保持及び解放を容易に行うことができる。

【0055】

また、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３が、ガイドローラ７１の先端部に取り付けられていることによって、次のような利点も得られる。繊維束Ｆはガイドローラ７１を経由してライナーＬに供給される。このため、軸方向と直交する方向から見たときに、軸方向においてガイドローラ７１と重なる位置というのは、ライナーＬに供給される繊維束Ｆの走行経路上になり得る。この点、ガイドローラ７１の先端部に取り付けられている第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、ライナーＬに供給される繊維束Ｆの走行経路上から外れた位置に配置されている。このため、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、繊維束ＦをライナーＬに供給する際の邪魔にならない。

【0056】

また、本実施形態のローラユニット７０は、第２糸保持部材８３を第１糸保持部材８２に向かって付勢する弾性部材８５をさらに含む。これによれば、オペレータが、弾性部材８５によって付勢される向きと反対向きに第２糸保持部材８３を引っ張ることで、第１糸保持部材８２と第２糸保持部材８３とを離間させることができる。また、引っ張った第２糸保持部材８３を放すことで、付勢力によって第２糸保持部材８３を第１糸保持部材８２に接近させることができる。よって、簡単な動作によって、第１糸保持部材８２と第２糸保持部材８３との間に繊維束Ｆを挟み込ませることができる。また、簡単な動作によって、第１糸保持部材８２と第２糸保持部材８３との間から繊維束Ｆを解放させることができる。

【0057】

また、本実施形態のローラユニット７０は、弾性部材８５の第２糸保持部材８３に対する付勢力を調整するためのねじ８６を含む。第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３によって繊維束Ｆを確実に保持させるためには、弾性部材８５の第２糸保持部材８３に対する付勢力をできるだけ強くしたい。一方で、オペレータの力具合によっては、付勢力が強すぎると第２糸保持部材８３を引っ張ることが難しい。本実施形態の構成であれば、付勢力をなるべく強くした上で、オペレータが容易に引っ張ることができる程度の付勢力に調整できる。

【0058】

また、本実施形態のローラユニット７０では、第２糸保持部材８３には、弾性部材８５によって付勢される方向と交差する方向に突出した凸部８３ａが形成されている。これによれば、凸部８３ａに指を引っ掛けることで、弾性部材８５によって第２糸保持部材８３が付勢される方向と反対方向に第２糸保持部材８３を引っ張り易くなる。このため、繊維束Ｆを第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３に保持させる作業をよりスムーズに行える。

【0059】

さらに、本実施形態のローラユニット７０では、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、軸方向において互いに対向する一対の対向面９２及び９３を有する。対向面９２と対向面９３のうちの少なくとも一方の対向面は、凹凸面を有する。一対の対向面９２及び９３のうちの少なくとも一方の対向面が凹凸面を有しているため、一対の対向面９２及び９３に挟み込まれる繊維束Ｆと対向面９２又は繊維束Ｆと対向面９３との間に生じる摩擦力を大きくすることができる。これにより、繊維束Ｆが一対の対向面９２及び９３の間からずれにくくなり、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３によって繊維束Ｆをより確実に保持させることができる。

【0060】

また、本実施形態のローラユニット７０では、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、自転不能に構成されている。これによれば、繊維束Ｆを第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３に保持させているときに、ガイドローラ７１が意図せずに回転してしまったとしても、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３に保持された繊維束Ｆが一緒に回転することはない。このため、繊維束Ｆが回転してしまうことに伴って繊維束Ｆが弛んでしまうことを回避できる。

【0061】

（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。

【0062】

上記実施形態では、第２糸保持部材８３が軸方向に移動することによって、第１糸保持部材８２と第２糸保持部材８３とが接触および離間可能となっている。しかしながら、第１糸保持部材８２が軸方向に移動することによって、第１糸保持部材８２と第２糸保持部材８３とが接触および離間可能となっていてもよい。または、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３の両方が軸方向に移動することによって、第１糸保持部材８２と第２糸保持部材８３とが接触および離間可能となっていてもよい。

【0063】

上記実施形態では、弾性部材８５が第２糸保持部材８３を付勢する方向は、軸方向である。しかしながら、弾性部材８５が第２糸保持部材８３を付勢する方向は、軸方向と交差する方向であってもよい。

【0064】

上記実施形態では、弾性部材８５として、例えばバネが挙げられている。しかしながら、弾性部材８５は、例えば、弾性を有する樹脂などの部材であってもよい。また、上記実施形態では、第２糸保持部材８３を第１糸保持部材８２に向かって付勢する付勢部材として、弾性部材８５が採用されている。しかしながら、付勢部材はこれに限られない。例えば、付勢部材として、磁石を用いてもよい。具体的には、第１糸保持部材８２を鉄製の部材とし、第２糸保持部材８３を磁石部材とする。これにより、第２糸保持部材８３は、自身の磁力によって、第１糸保持部材８２に向かって付勢される。すなわち、第２糸保持部材８３が付勢部材としての役割を有する。なお、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３の両方を磁石としてもよい。この場合、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、磁力によって互いに引き合うように配置される。

【0065】

上記実施形態では、ねじ８６が本発明の付勢力調整機構に相当し、ねじ８６を締めたり緩めたりすることによって、弾性部材８５の第２糸保持部材８３に対する付勢力を調整している。しかしながら、本発明の付勢力調整機構はこれに限られない。例えば、上述のように付勢部材として磁石を用いる場合、付勢力調整機構は、磁石の磁力を調整する機構であってもよい。また、付勢力調整機構は設けられていなくてもよい。

【0066】

上記実施形態では、ローラユニット７０は、第２糸保持部材８３を第１糸保持部材８２に向かって付勢する付勢部材（弾性部材８５）を有する。しかしながら、ローラユニット７０は、付勢部材を有していなくてもよい。この場合、例えば、以下のような構成が考えられる。第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３が、互いに噛み合うように構成された２つの爪部材である。このような第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３に繊維束Ｆを保持させる際は、第１糸保持部材８２と第２糸保持部材８３との間に繊維束Ｆを挟み込ませた状態で、第１糸保持部材８２の爪と第２糸保持部材８３の爪とを噛み合わせる。そして、このような第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３から繊維束Ｆを解放する際は、第１糸保持部材８２の爪と第２糸保持部材８３の爪の噛み合いを解除させる。

【0067】

ローラユニット７０が付勢部材を有していない場合に考えられる別の構成として、例えば、以下のような構成も考えられる。第１糸保持部材８２には軸方向に延びた突起部分が形成され、第２糸保持部材８３には突起部分が挿入可能な孔部分が形成されている。第１糸保持部材８２の突起部分を第２糸保持部材８３の孔部分に嵌り込ませることで、第１糸保持部材８２と第２糸保持部材８３との接触状態が固定される。このような第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３に繊維束Ｆを保持させる際は、第１糸保持部材８２と第２糸保持部材８３との間に繊維束Ｆを挟み込ませた状態で、第１糸保持部材８２の突起部分を第２糸保持部材８３の孔部分に嵌り込ませる。そして、このような第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３から繊維束Ｆを解放する際は、第１糸保持部材８２の突起部分を第２糸保持部材８３の孔部分から抜き取る。

【0068】

上記実施形態では、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、軸方向において互いに対向する一対の対向面９２及び９３を有する。しかしながら、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、軸方向と交差する方向において互いに対向する一対の対向面９２及び９３を有していてもよい。また、上記実施形態では、対向面９２と対向面９３のうちの少なくとも一方の対向面は、凹凸面を有する。しかしながら、対向面９２と対向面９３の両方が、凹凸面を有していなくてもよい。

【0069】

上記実施形態では、第２糸保持部材８３には、軸方向と交差する方向に突出した凸部８３ａが形成されている。しかしながら、第２糸保持部材８３には、軸方向と交差する方向に凹んだ凹部が形成されていてもよい。例えば、図７に示すように、第２糸保持部材８３には、軸方向と直交する方向において第２糸保持部材８３の内側に向かって凹んだ凹部１８３ａが形成されている。凹部１８３ａが形成されていることによって、オペレータが凹部１８３ａに指を引っ掛けることで、弾性部材８５によって第２糸保持部材８３が付勢される方向と反対方向に第２糸保持部材８３を引っ張り易くなる。このため、繊維束Ｆを第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３に保持させる作業をよりスムーズに行える。なお、凹部１８３ａの形状は図７に示した形状に限られない。

【0070】

上記実施形態では、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、自転不能に構成されている。しかしながら、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３は、自転可能に構成されていてもよい。具体的には、第１糸保持部材８２及び第２糸保持部材８３を支持する支持部材８４が、ローラ支持軸７３の先端に回転可能に取り付けられていてもよい。或いは、支持部材８４が、ガイドローラ７１の先端に直接取り付けられていてもよい。

【0071】

上記実施形態では、付勢力調整機構としてのねじ８６が、軸方向におけるローラユニット７０の一方側の端部に取り付けられている。しかしながら、ねじ８６と支持部材８４との間に、ナットが配置されていてもよい。例えば、図８に示すように、軸方向におけるローラユニット７０の一方側の端部に、ねじ８６ａとナット８６ｂとが取り付けられている。ナット８６ｂは、軸方向においてねじ８６ａの頭部と支持部材８４との間に配置されている。ねじ８６ａを締めることに加えて、軸方向における一方側から他方側に向かってナット８６ｂを締めることによって、弾性部材８５がさらに圧縮されて、弾性部材８５の第２糸保持部材８３に対する付勢力がより大きくすることができる。また、弾性部材８５の付勢力を小さくしたい場合は、軸方向における他方側から一方側に向かってナット８６ｂを緩める。

【0072】

ナット８６ｂを配置する構成を採用することによって、次のような効果が得られる。例えば、上記実施形態のようにねじ８６のみを配置する構成では、ローラユニット７０の連続的な使用によって、ねじ８６が緩んできてしまう可能性がある。そうすると、第１糸保持部材８２、第２糸保持部材８３及び支持部材８４のローラ支持軸７３への取り付けを補強するねじ８６の力が弱くなるおそれがある。この点、ナット８６ｂを配置することによって、ねじ８６ａの緩みが抑制される。このため、ローラユニット７０を連続的に使用したとしても、ねじ８６ａが緩みにくくなる。よって、第１糸保持部材８２、第２糸保持部材８３及び支持部材８４のローラ支持軸７３への取り付けを補強するねじ８６の力が弱くなることを抑制できる。

【符号の説明】

【0073】

１ フィラメントワインディング装置
７０ ローラユニット
７１ ガイドローラ
７３ ローラ支持軸
８１ 糸保持機構
８２ 第１糸保持部材
８３ 第２糸保持部材
８３ａ 凸部
８５ 弾性部材
９２ 対向面
９３ 対向面
１８３ａ 凹部
Ｆ 繊維束

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】