特開 2024-171557 ライナー交換装置

(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】P2024171557

(43)【公開日】2024-12-12

(54)【発明の名称】ライナー交換装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/54 20060101AFI20241205BHJP

   B29C 70/16 20060101ALI20241205BHJP

   B29C 70/32 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B29C70/54

B29C70/16

B29C70/32

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088627

(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）】

4F205

【Ｆターム（参考）】

4F205AD12

4F205AD16

4F205AG07

4F205AJ08

4F205AM14

4F205HA02

4F205HA23

4F205HA37

4F205HB01

4F205HB11

4F205HC02

4F205HK23

4F205HL02

4F205HT22

(57)【要約】

【課題】ライナーの交換時間を短縮する。
【解決手段】ライナー交換装置７０は、支持ユニット３０に対してライナーＬを交換するように構成されている。ライナー交換装置７０は、一対の把持治具８３を備える。一対の把持治具８３は、前後方向に並べて配置され、左右方向において支持ユニット３０に対して近接及び離隔可能に構成されている。一対の把持治具８３の各々は、繊維束が巻き付けられた巻付完了ライナーＬ１を把持するための第１クランプ９２と、繊維束がまだ巻き付けられていない新しいライナーＬ２を把持するための第２クランプ９３と、を有する。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

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において前記ライナーを支持する支持装置に対してライナーを交換するように構成されたライナー交換装置であって、
水平方向の成分を有する所定のライナー軸方向に並べて配置され、前記ライナー軸方向及び上下方向の両方と直交する所定方向において前記支持装置に対して近接及び離隔可能に構成された一対の把持治具を備え、
前記一対の把持治具の各々は、
繊維束が巻き付けられた前記ライナーである第１ライナーを把持するための第１クランプと、繊維束がまだ巻き付けられていない前記ライナーである第２ライナーを把持するための第２クランプと、を有することを特徴とするライナー交換装置。

【請求項2】

前記ライナー軸方向に延びた回動軸を中心として前記一対の把持治具を回動駆動する回動駆動部を備えることを特徴とする請求項１に記載のライナー交換装置。

【請求項3】

前記ライナー軸方向から見たときに、
前記回動軸の中心点と、前記第１ライナーが前記第１クランプに把持されていると仮定したときの前記第１ライナーの中心点と、を結ぶ第１仮想線分と、
前記回動軸の前記中心点と、前記第２ライナーが前記第２クランプに把持されていると仮定したときの前記第２ライナーの中心点と、を結ぶ第２仮想線分と、のなす角が１８０度よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のライナー交換装置。

【請求項4】

制御部を備え、
前記制御部は、前記第１ライナーを把持している前記第１クランプを、前記第２ライナーを把持している前記第２クランプよりも常に下側に位置させるように前記回動駆動部を制御することを特徴とする請求項２又は３に記載のライナー交換装置。

【請求項5】

前記一対の把持治具を前記所定方向に移動させるように構成された移動駆動部と、
制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記移動駆動部を制御して前記一対の把持治具を前記所定方向に移動させながら、前記回動駆動部を制御して前記一対の把持治具を回転させることを特徴とする請求項２に記載のライナー交換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ライナーに繊維束を巻き付けるフィラメントワインディング装置においてライナーを交換するライナー交換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に記載されたフィラメントワインディング装置には、繊維束が巻き付けられたライナー（以下、巻付完了ライナー）を新しいライナーに交換するライナー交換装置が設けられている。より具体的には、ライナー交換装置は、搬入キャリアと搬出キャリアとを有する。搬出キャリアは、ライナーを支持する支持ユニットから取り外された巻付完了ライナーを所定の載置台まで移動させる。搬入キャリアは、巻付完了ライナーが当該載置台まで移動させられた後に、別の載置台に置かれた新しいライナーを把持して支持ユニットの近傍に搬送する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６７８０７７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のライナー交換装置は、上述したように、巻付完了ライナーの移動が完了した後に、新しいライナーを移動させ始める。このため、ライナーの交換に時間がかかる。

【0005】

本発明の目的は、ライナーの交換時間を短縮することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

第１の発明のライナー交換装置は、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において前記ライナーを支持する支持装置に対してライナーを交換するように構成されたライナー交換装置であって、水平方向の成分を有する所定のライナー軸方向に並べて配置され、前記ライナー軸方向及び上下方向の両方と直交する所定方向において前記支持装置に対して近接及び離隔可能に構成された一対の把持治具を備え、前記一対の把持治具の各々は、繊維束が巻き付けられた前記ライナーである第１ライナーを把持するための第１クランプと、繊維束がまだ巻き付けられていない前記ライナーである第２ライナーを把持するための第２クランプと、を有することを特徴とする。

【0007】

本発明では、一対の把持治具によって第１ライナー及び第２ライナーを同時に把持できる。これにより、第１ライナー及び第２ライナーを必要に応じて同時に移動させることができる。したがって、ライナーの交換時間を短縮できる。

【0008】

第２の発明のライナー交換装置は、前記第１の発明において、前記ライナー軸方向に延びた回動軸を中心として前記一対の把持治具を回動駆動する回動駆動部を備えることを特徴とする。

【0009】

一対の把持治具が平行移動しかできない構成では、ライナーを把持して移動させる際にライナーが近傍の部材と干渉しないように、広い移動スペースを設ける必要がある。本発明では、一対の把持治具が回動できるため、比較的狭い移動スペースにおいてもライナーを移動させることができる。

【0010】

第３の発明のライナー交換装置は、前記第２の発明において、前記ライナー軸方向から見たときに、前記回動軸の中心点と、前記第１ライナーが前記第１クランプに把持されていると仮定したときの前記第１ライナーの中心点と、を結ぶ第１仮想線分と、前記回動軸の前記中心点と、前記第２ライナーが前記第２クランプに把持されていると仮定したときの前記第２ライナーの中心点と、を結ぶ第２仮想線分と、のなす角が１８０度よりも小さいことを特徴とする。

【0011】

本発明では、ライナー交換装置に一度に把持されている２つのライナー間の距離を極力短くすることができる。これにより、第１ライナーを支持ユニットから取り外して新しいライナーを支持装置に取り付ける際、第２ライナーの移動距離を極力短くすることができる。したがって、ライナーの交換時間を短縮できる。

【0012】

第４の発明のライナー交換装置は、前記第２又は第３の発明において、制御部を備え、前記制御部は、前記第１ライナーを把持している前記第１クランプを、前記第２ライナーを把持している前記第２クランプよりも常に下側に位置させるように前記回動駆動部を制御することを特徴とする。

【0013】

本発明では、繊維束が巻き付けられて重量が増加した第１ライナーを重力に逆らって高い位置に持ち上げることを極力回避できる。したがって、回動駆動部への負荷を軽減できる。

【0014】

第５の発明のライナー交換装置は、前記第２の発明において、前記一対の把持治具を前記所定方向に移動させるように構成された移動駆動部と、制御部と、を備え、前記制御部は、前記移動駆動部を制御して前記一対の把持治具を前記所定方向に移動させながら、前記回動駆動部を制御して前記一対の把持治具を回転させることを特徴とする。

【0015】

本発明では、一対の把持治具の平行移動と回動とを別々のタイミングで行う場合と比べて、ライナーの交換時間を短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【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】ライナー交換装置を含むフィラメントワインディング装置の平面図である。

【図5】ライナー昇降装置及びライナー交換装置を前側から見た図である。

【図6】フィラメントワインディング装置のより詳細な電気的構成を示すブロック図である。

【図7】ライナー交換装置の平面図である。

【図8】ライナー交換装置の平面図である。

【図9】ライナー交換装置の動作を示す図である。

【図10】ライナー交換装置の動作を示す図である。

【図11】ライナー交換装置の動作を示す図である。

【図12】ライナー交換装置の動作を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

（フィラメントワインディング装置）
本発明の実施形態について説明する。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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

（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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

（さらなる構成）
フィラメントワインディング装置１のさらなる構成について、図２及び図４を参照しつつ説明する。図４は、ライナー交換装置７０（後述）を含むフィラメントワインディング装置１の平面図である。図２及び図４に示すように、フィラメントワインディング装置１は、例えば、ライナー昇降装置６０と、ライナー交換装置７０とを備える。ライナー昇降装置６０及びライナー交換装置７０は、支持ユニット３０に支持されているライナーＬを別のライナーＬに交換するためのものである。

【0030】

ライナー昇降装置６０は、例えば１つのライナーＬを一時的に載置するためのものである。ライナー昇降装置６０は、繊維束Ｆが既に巻き付けられたライナーＬ（以下、巻付完了ライナーＬ１）及び繊維束Ｆがまだ巻き付けられていないライナーＬ（以下、新しいライナーＬ２）のいずれが載置されることも可能である。巻付完了ライナーＬ１は、本発明の第１ライナーに相当する。新しいライナーＬ２は、本発明の第２ライナーに相当する。新しいライナーＬ２は、例えば作業者によってライナー昇降装置６０に載置される。巻付完了ライナーＬ１は、ライナー交換装置７０によってライナー昇降装置６０に載置される。

【0031】

ライナー交換装置７０は、支持ユニット３０に支持されている巻付完了ライナーＬ１を新しいライナーＬ２に交換するためのものである。ライナー交換装置７０は、例えば、土台部７１と、前後移動部７２と、一対のアーム部７３（アーム部７３Ｆ及び７３Ｒ）とを有する。土台部７１は、ライナー交換装置７０の設置位置を固定させるための部分である。前後移動部７２は、土台部７１上を例えば前後方向に移動可能に構成されている。一対のアーム部７３は、前後移動部７２に取り付けられており、ライナーＬを把持可能に構成されている。一対のアーム部７３は、ライナー昇降装置６０から新しいライナーＬ２を受け取り、支持ユニット３０（本発明の支持装置）のすぐ近傍まで移動させることが可能である。また、一対のアーム部７３は、支持ユニット３０から取り外される巻付完了ライナーＬ１を把持し、ライナー昇降装置６０に載置することが可能である。

【0032】

また、ライナーＬのさらなる詳細の例について、図４を参照しつつ説明する。ライナーＬは、軸方向における両端部に形成された一対の軸Ｌａを有する。例えば、巻付完了ライナーＬ１は一対の軸Ｌ１ａを有し、新しいライナーＬ２は一対の軸Ｌ２ａを有する。ライナーＬの軸方向が前後方向（本発明のライナー軸方向）に沿って延びるように配置されているとき、前側の軸Ｌａが第１支持ユニット３１によって支持され、後側の軸Ｌａが第２支持ユニット３２によって支持される。

【0033】

また、支持ユニット３０のさらなる詳細の例について、図４を参照しつつ説明する。第１支持ユニット３１は、例えば、前後方向に延びた支持軸３６と、支持軸３６の後端部に設けられたチャック部３７とを有する（図４参照）。チャック部３７は、ライナーＬの前端部に設けられた軸Ｌａを保持可能に構成されている。第２支持ユニット３２は、例えば、前後方向に延びた支持軸３８と、支持軸３８の前端部に設けられたチャック部３９とを有する。チャック部３９は、ライナーＬの後端部に設けられた軸Ｌａを保持可能に構成されている。チャック部３７及びチャック部３９によるライナーＬの一対の軸Ｌａの保持が解除されたとき、ライナー交換装置７０が当該ライナーＬを移動させることが可能である。また、ライナー交換装置７０によって把持されているライナーＬの一対の軸Ｌａがチャック部３７及びチャック部３９によって保持されたとき、ライナー交換装置７０は当該ライナーＬの把持を解除することが可能である。

【0034】

ここで、ライナー交換装置７０が、巻付完了ライナーＬ１の移動完了後に新しいライナーＬ２を移動させ始めるという従来の手順では、ライナーＬの交換に時間がかかる。そこで、ライナーＬの交換時間を短縮するため、フィラメントワインディング装置１は、例えば以下のように構成されている。

【0035】

（ライナー昇降装置）
ライナー昇降装置６０のさらなる詳細な構成の例について、図４～図６を参照しつつ説明する。図５は、ライナー昇降装置６０及びライナー交換装置７０を前側から見た図である。図６は、フィラメントワインディング装置１のより詳細な電気的構成を示すブロック図である。図５には、ライナー昇降装置６０及びライナー交換装置７０の他に、支持ユニット３０に支持されているライナーＬ（ここでは巻付完了ライナーＬ１）が図示されている。但し、図５において、支持ユニット３０の図示は省略されている。後述する図９～図１２においても同様である。

【0036】

ライナー昇降装置６０は、例えば土台部６１と昇降部６２とを有する（図４及び図５参照）。土台部６１は、例えば上下方向における位置が固定されている。昇降部６２は、例えば不図示のボールねじ機構によって、土台部６１に対して上下方向に移動可能（すなわち、昇降可能）に構成されている。ボールねじ機構の駆動源は、例えば昇降用モータ１０１（図６参照）である。昇降部６２を昇降させるための機構及び駆動源は、上述したものに限られない。昇降部６２には、ライナーＬの一対の軸Ｌａを支持可能に構成された一対の支持部６３が設けられている。一対の支持部６３の各々は、例えば昇降部６２の上端部に設けられた板状の部材である。各支持部６３の上端部が、例えば前後方向から見たときに略Ｙ字状に形成されている。一対の支持部６３は、例えば前後方向に並べて配置され、上下方向に延びている。これにより、一対の軸Ｌａが支持部６３に載置されることが可能である。昇降部６２は、例えば、所定の基準位置（図５参照）と、基準位置よりも上側の持上げ位置（図９、図１２参照）との間で昇降可能である。

【0037】

（ライナー交換装置）
ライナー交換装置７０のさらなる詳細な構成の例について、図４～図８を参照しつつ説明する。図７及び図８は、ライナー交換装置７０の平面図である。

【0038】

上述したように、ライナー交換装置７０は、例えば、土台部７１と、前後移動部７２と、一対のアーム部７３とを有する（図４及び図５参照）。土台部７１は、例えば前後方向に延びたガイドレール７１ｇを有する。前後移動部７２は、一対のアーム部７３全体の前後方向における位置を変更するためのものである。前後移動部７２は、ガイドレール７１ｇに沿って前後方向に移動可能に構成されている。前後移動部７２は、例えば不図示のボールねじ機構によって移動駆動される。ボールねじ機構の駆動源は、例えば前後移動モータ１０３（図４及び図６参照）である。前後移動モータ１０３は、例えば公知のステッピングモータである。前後移動モータ１０３は、制御装置５によって制御される。但し、前後移動部７２の駆動機構及び駆動源は、上述したものに限られない。前後移動部７２は、一対のアーム部７３を支持する支持部材７４を有する。支持部材７４は、例えば前後方向に延びたガイドレール７４ｇ（図４及び図５参照）を有する。ガイドレール７４ｇは、一対のアーム部７３を前後方向に案内可能に構成されている。

【0039】

一対のアーム部７３（アーム部７３Ｆ、７３Ｒ）は、後述するように、２つのライナーＬを把持して当該２つのライナーＬを移動させることが可能に構成されている。一対のアーム部７３の各々は、より具体的な動作として、前後方向における移動動作と、伸縮動作と、把持治具８３（後述）の回動と、複数のクランプ（後述。ここでは符号省略）の開閉動作と、を実行可能に構成されている。一対のアーム部７３の各々は、例えば左右方向（本発明の所定方向）に延びている。一対のアーム部７３は、例えば前後方向に並べて配置されている。前側にアーム部７３Ｆが配置され、後側にアーム部７３Ｒが配置されている。

【0040】

図７及び図８に示すように、一対のアーム部７３は、一対の距離調節部８１と、一対の伸縮部８２と、一対の把持治具８３とを有する。各アーム部７３が、距離調節部８１と伸縮部８２と把持治具８３とを１つずつ有している。アーム部７３Ｆとアーム部７３Ｒは、例えば前後方向において略対称に構成されている。以下、必要に応じて、アーム部７３Ｆに含まれる構成要素の符号の末尾に「Ｆ」を付する。また、必要に応じて、アーム部７３Ｒに含まれる構成要素の符号の末尾に「Ｒ」を付する。

【0041】

一対の距離調節部８１（距離調節部８１Ｆ、８１Ｒ）は、ライナーＬの前後方向における長さに応じて、一対の把持治具８３の前後方向（図７及び図８における紙面上下方向）における距離を調節可能に構成されている。一対の距離調節部８１は、ガイドレール７４ｇ上に配置され、ガイドレール７４ｇに沿って前後方向に移動可能に構成されている。各距離調節部８１の左右方向における位置は固定されている。各距離調節部８１は、伸縮部８２及び把持治具８３と一体的に前後方向に移動する（図７の実線及び二点鎖線参照）。一対の距離調節部８１は、例えば不図示のラックアンドピニオン機構によって移動駆動される。ラックアンドピニオン機構の駆動源は、例えば距離調節モータ１０４（図６参照）である。距離調節モータ１０４は、例えば公知のステッピングモータである。距離調節モータ１０４は、制御装置５によって制御される。一対の距離調節部８１は、前後方向において互いに近づき又は遠ざかるように移動駆動される（図７の実線及び二点鎖線参照）。本実施形態では、１つの距離調節モータ１０４によって距離調節部８１Ｆ及び８１Ｒの両方が同時に移動駆動されるように構成されている。しかし、これには限られない。距離調節部８１Ｆ及び８１Ｒの各々を個別に移動駆動する駆動源（不図示）が設けられていても良い。或いは、距離調節部８１Ｆ及び８１Ｒのうちいずれか一方のみが前後方向に移動可能であっても良い。なお、一対の距離調節部８１の駆動機構及び駆動源は、上述したものに限られない。

【0042】

各距離調節部８１は、例えば左右方向に延びており、伸縮部８２及び把持治具８３を左右方向に移動可能に支持している。各距離調節部８１は、例えばガイドレール８１ｇを有する。ガイドレール８１ｇは、例えば左右方向に延びており、伸縮部８２を案内可能に構成されている。

【0043】

一対の伸縮部８２（伸縮部８２Ｆ、８２Ｒ）は、一対のアーム部７３を例えば左右方向（図７及び図８の紙面左右方向）に伸縮させるためのものである。伸縮部８２Ｆは、距離調節部８１Ｆよりも前側に配置されている。伸縮部８２Ｒは、距離調節部８１Ｒよりも後側に配置されている。つまり、一対の伸縮部８２は、前後方向において一対の距離調節部８１の外側に配置されている。一対の伸縮部８２は、一対の距離調節部８１にそれぞれ移動可能に支持されている。伸縮部８２は、ガイドレール８１ｇに沿って左右方向に案内される。各伸縮部８２の先端部（本実施形態では左端部）には、例えば把持治具８３が取り付けられている。各伸縮部８２は、後述の回動駆動部９５を介して、把持治具８３を回動可能に支持している。

【0044】

各伸縮部８２は、例えばボールねじ機構８４（本発明の移動駆動部。図７及び図８参照）によって移動駆動される。ボールねじ機構８４の駆動源は、例えば伸縮モータ１０５（図６参照）である。伸縮モータ１０５は、例えば公知のステッピングモータである。伸縮モータ１０５は、制御装置５によって制御される。図６には伸縮モータ１０５が１つのみ図示されているが、本実施形態では、例えば、各伸縮部８２に対応して伸縮モータ１０５が１つずつ設けられている。これにより、一対の把持治具８３が支持ユニット３０に対して左右方向に平行移動する。各伸縮部８２は、把持治具８３と一体的に左右方向に移動可能である。各伸縮部８２は、所定の待機位置と、待機位置と比べて左右方向において支持ユニット３０に近い伸長位置との間で移動可能である（図８の実線及び二点鎖線参照）。なお、伸縮部８２の駆動機構及び駆動源は、上述したものに限られない。

【0045】

一対の把持治具８３（把持治具８３Ｆ、８３Ｒ）は、２つのライナーＬを把持するためのものである。図７及び図８に示すように、把持治具８３Ｆは、伸縮部８２Ｆよりも前側に配置されている。把持治具８３Ｒは、伸縮部８２Ｒよりも後側に配置されている。つまり、一対の把持治具８３は、前後方向において一対の伸縮部８２の外側に配置されている。把持治具８３Ｆと把持治具８３Ｒは、例えば、前後方向において互いに略対称に構成されている。一対の把持治具８３は、一対の距離調節部８１及び一対の伸縮部８２によって位置調節される。一対の把持治具８３は、一対の伸縮部８２によって、支持ユニット３０に支持されているライナーＬに対して左右方向に近接及び離隔可能である。図５に示すように、各把持治具８３は、回動部材９１と、第１クランプ９２と、第２クランプ９３とを有する。なお、図５においては、前側の把持治具８３（把持治具８３Ｆ）に設けられた回動部材９１、第１クランプ９２及び第２クランプ９３のみを図示している。図示は省略するが、後側の把持治具８３（把持治具８３Ｒ）も、前側の把持治具８３と同様に回動部材９１、第１クランプ９２及び第２クランプ９３を有する。

【0046】

回動部材９１は、例えば略Ｌ字状の板部材である。言い換えると、回動部材９１は、例えば、１つの基端部と２つの先端部とを有する。回動部材９１は、回動軸９４を介して伸縮部８２の先端部（本実施形態では左端部）に回動可能に取り付けられている。回動軸９４は、例えば回動部材９１の基端部に固定されている。回動軸９４は、例えば前後方向に延びている。説明の便宜上、一対の把持治具８３を前後方向から見たときの回動軸９４の中心点を点ＰＣと呼ぶ（図５参照）。回動部材９１は、例えば回動駆動部９５によって回動駆動される。回動駆動部９５は、伸縮部８２に取り付けられている。回動駆動部９５の駆動源は、例えば回動モータ１０６である。回動モータ１０６は、例えば公知のステッピングモータである。回動モータ１０６は、制御装置５によって制御される。

【0047】

第１クランプ９２は、ライナーＬを把持可能な公知のクランプ装置である。より具体的には、第１クランプ９２は、巻付完了ライナーＬ１を把持するために設けられている。第１クランプ９２は、例えば圧縮空気によって作動する公知のエアクランプである。第１クランプ９２は、圧縮空気の供給及び排出を制御するための電磁弁（不図示）を含む。電磁弁は、制御装置５によって制御される。第１クランプ９２は、例えば回動部材９１の２つの先端部のうち一方に取り付けられている。第１クランプ９２は、回動部材９１と一体的に回動可能である。説明の便宜上、一対の把持治具８３を前後方向から見たときに、巻付完了ライナーＬ１の軸Ｌ１ａが第１クランプ９２に把持されていると仮定したときの巻付完了ライナーＬ１の中心点を点Ｐ１と呼ぶ（図５参照）。説明の便宜上、点ＰＣと点Ｐ１とを結ぶ仮想的な線分を第１仮想線分ＶＬ１と呼ぶ（図５参照）。

【0048】

第２クランプ９３は、ライナーＬを把持可能な公知のクランプ装置である。より具体的には、第２クランプ９３は、新しいライナーＬ２を把持するために設けられている。第２クランプ９３は、例えば圧縮空気によって作動する公知のエアクランプである。第２クランプ９３は、圧縮空気の供給及び排出を制御するための電磁弁（不図示）を含む。電磁弁は、制御装置５によって制御される。第２クランプ９３は、例えば回動部材９１の２つの先端部のうち他方に取り付けられている。第２クランプ９３は、回動部材９１と一体的に回動可能である。説明の便宜上、一対の把持治具８３を前後方向から見たときに、新しいライナーＬ２の軸Ｌ２ａが第２クランプ９３に把持されていると仮定したときの新しいライナーＬ２の中心点を点Ｐ２と呼ぶ（図５参照）。説明の便宜上、点ＰＣと点Ｐ２とを結ぶ仮想的な線分を第２仮想線分ＶＬ２と呼ぶ（図５参照）。第１仮想線分ＶＬ１の長さと第２仮想線分ＶＬ２の長さは、例えば略等しい。第１仮想線分ＶＬ１と第２仮想線分ＶＬ２とのなす角度を角度θ１としたとき、角度θ１は例えば１８０°よりも小さい。

【0049】

第１クランプ９２と第２クランプ９３とのより具体的な位置関係について、図５を参照しつつ説明する。説明の便宜上、前側から見たときに、支持ユニット３０にライナーＬが支持されていると仮定したときの当該ライナーＬの中心点を点Ｐ３と呼ぶ。説明の便宜上、点ＰＣと点Ｐ３とを結ぶ仮想的な線分を第３仮想線分ＶＬ３と呼ぶ。説明の便宜上、前後方向から見たときに、ライナー昇降装置６０にライナーＬが支持されていると仮定したときの当該ライナーＬの中心点を点Ｐ４と呼ぶ。説明の便宜上、点ＰＣと点Ｐ４とを結ぶ仮想的な線分を第４仮想線分ＶＬ４と呼ぶ。本実施形態では、前側から見たときに、点ＰＣを中心として第４仮想線分ＶＬ４を時計回りに１８０°未満の所定角度θ２回転させることにより、第４仮想線分ＶＬ４が第３仮想線分ＶＬ３と重なる。このとき、本実施形態では、前側から見たときに、点ＰＣを中心として第１仮想線分ＶＬ１を時計回りに角度θ１回転させることにより、第１仮想線分ＶＬ１が第２仮想線分ＶＬ２と重なる。第１クランプ９２と第２クランプ９３との位置関係は、以上のようになっている。

【0050】

（ライナー交換装置の動作制御）
次に、ライナー交換装置７０がライナーＬを交換する手順について、図５、図９～図１２を参照しつつ説明する。図９～図１２は、ライナー交換装置７０の動作を示す図である。図９～図１２は、図５と同様に、ライナー昇降装置６０及びライナー交換装置７０を前側から見た図である。制御装置５（本発明の制御部）がライナー昇降装置６０及びライナー交換装置７０を制御する。説明の簡略化のため、ライナー交換装置７０の前後移動部７２の前後方向における位置は、ライナー昇降装置６０の昇降部６２の前後方向における位置と略等しい位置に移動させられたものとする。また、一対の距離調節部８１の前後方向における位置は、ライナーＬの前後方向における位置に対応して適切に調整されたものとする。以下では、前後移動部７２及び一対の距離調節部８１の前後方向における移動に関する説明は省略し、ライナー交換装置７０等を前側から見たときの動作についてのみ説明する。また、一対のアーム部７３（アーム部７３Ｆ、７３Ｒ）は、制御装置５によって略同時に制御されるものとして説明を進める。また、図５、図９～図１２において巻付完了ライナーＬ１と新しいライナーＬ２とを容易に見分けられるようにするため、図５、図９～図１２に示された巻付完了ライナーＬ１にハッチングが施されている。

【0051】

ライナー昇降装置６０及びライナー交換装置７０の初期状態は、例えば図５に示すとおりである。初期状態において、第１クランプ９２は、例えば回動軸９４よりも上側に位置している。第２クランプ９３は、例えば回動軸９４よりも右側に位置している。このような回動部材９１の位置を初期位置と呼ぶ。また、初期状態において、巻付完了ライナーＬ１が支持ユニット３０に支持されている。新しいライナーＬ２がライナー昇降装置６０の支持部６３に支持されている。ライナー昇降装置６０の昇降部６２は、基準位置に位置している。ライナー交換装置７０の伸縮部８２は、待機位置に位置している。

【0052】

制御装置５は、まず、回動モータ１０６（図６参照）を制御して、初期位置に位置している回動部材９１を回転させる。これにより、制御装置５は、第２クランプ９３を新しいライナーＬ２の軸Ｌ２ａの真上に移動させる（図９参照）。すなわち、制御装置５は、第２クランプ９３を上下方向において軸Ｌ２ａと対向させる。本実施形態では、制御装置５は、前側から見たときに回動部材９１を例えば時計回りに回転させる（図９の矢印Ａ１を参照）。次に、制御装置５は、昇降用モータ１０１（図６参照）を制御して、昇降部６２を基準位置から持上げ位置に移動させる（図９の矢印Ａ２を参照）。次に、制御装置５は、第２クランプ９３に軸Ｌ２ａを把持させる。

【0053】

次に、制御装置５は、昇降用モータ１０１（図６参照）を制御して、昇降部６２を持上げ位置から基準位置に移動させる（図１０の矢印Ａ３を参照）。このとき、第２クランプ９３に軸Ｌ２ａが把持された状態が維持される。次に、制御装置５は、伸縮モータ１０５（図６参照）を制御して伸縮部８２を左側へ移動させつつ（図１０の矢印Ａ４を参照）、回動モータ１０６（図６参照）を制御して回動部材９１を時計回りに約１８０°回転させる（図１０の矢印Ａ５を参照）。より具体的には、制御装置５は、新しいライナーＬ２が距離調節部８１、伸縮部８２及び巻付完了ライナーＬ１のいずれとも干渉せずに巻付完了ライナーＬ１よりも上側に移動するように、伸縮モータ１０５及び回動モータ１０６を同時に制御する。制御装置５は、新しいライナーＬ２を巻付完了ライナーＬ１よりも上側に移動させ、且つ、第１クランプ９２を巻付完了ライナーＬ１の軸Ｌ１ａの真横に移動させる。さらに、制御装置５は、伸縮モータ１０５を制御して、第１クランプ９２が軸Ｌ１ａを把持可能な位置（上述した伸長位置）に移動させる。次に、制御装置５は、第１クランプ９２に軸Ｌ１ａを把持させる。

【0054】

次に、制御装置５は、支持ユニット３０（図４参照）を制御して、巻付完了ライナーＬ１の一対の軸Ｌ１ａをチャック部３７及びチャック部３９から解放させる。そして、制御装置５は、支持ユニット３０を前後方向において一対の軸Ｌ１ａから離隔させる。このとき、第１クランプ９２に軸Ｌ１ａが把持された状態が維持される。また、第２クランプ９３に軸Ｌ２ａが把持された状態も維持される。このように、一対の把持治具８３によって巻付完了ライナーＬ１及び新しいライナーＬ２が同時に把持される。

【0055】

次に、制御装置５は、回動モータ１０６（図６参照）を制御して、回動部材９１を反時計回りに回転させる（図１１の矢印Ａ６を参照）。回転角度は、例えば上述した角度θ１（図５参照）である。これにより、巻付完了ライナーＬ１が支持ユニット３０から遠ざかるとともに、新しいライナーＬ２が支持ユニット３０に近接する。つまり、巻付完了ライナーＬ１及び新しいライナーＬ２が同時に移動させられる。この間、制御装置５は、巻付完了ライナーＬ１を新しいライナーＬ２よりも下側に常に位置させるように回動モータ１０６を制御する。つまり、繊維束Ｆが巻き付けられて重量が増加した巻付完了ライナーＬ１を重力に逆らって高い位置に持ち上げる必要はない。次に、制御装置５は、支持ユニット３０（図４参照）に新しいライナーＬ２の一対の軸Ｌ２ａを支持させる。これにより、第２クランプ９３が軸Ｌ２ａを解放可能になる。制御装置５は、第２クランプ９３に軸Ｌ２ａを解放させる。

【0056】

次に、制御装置５は、伸縮モータ１０５（図６参照）を制御して伸縮部８２を伸長位置から待機位置へ移動させる（図１２の矢印Ａ７参照）。伸縮部８２が移動しているときに、巻付装置２によって新しいライナーＬ２への繊維束の巻き付けが開始されても良い。次に、制御装置５は、昇降用モータ１０１（図６参照）を制御して、昇降部６２を基準位置から持上げ位置に移動させる（図１２の矢印Ａ８を参照）。次に、制御装置５は、第１クランプ９２に軸Ｌ１ａを解放させる。最後に、制御装置５は、回動部材９１を初期位置に戻し、且つ、昇降部６２を持上げ位置から基準位置に戻す。以上の動作により、巻付完了ライナーＬ１と新しいライナーＬ２との交換が完了する。

【0057】

以上より、一対の把持治具８３によって巻付完了ライナーＬ１及び新しいライナーＬ２を同時に把持できる。これにより、巻付完了ライナーＬ１及び新しいライナーＬ２を必要に応じて同時に移動させることができる。したがって、ライナーＬの交換時間を短縮できる。

【0058】

また、ライナー交換装置７０は回動駆動部９５を備える。これにより、一対の把持治具８３が平行移動しかできない構成と比べて、狭い移動スペースにおいてもライナーＬを移動させることができる。

【0059】

また、第１仮想線分ＶＬ１と第２仮想線分ＶＬ２とのなす角（角度θ１）は、１８０°よりも小さい。このため、ライナー交換装置７０に一度に把持されている２つのライナーＬ間の距離を極力短くすることができる。これにより、巻付完了ライナーＬ１を支持ユニット３０から取り外して新しいライナーＬ２を支持ユニット３０に取り付ける際、新しいライナーＬ２の移動距離を極力短くすることができる。したがって、ライナーＬの交換時間を短縮できる。

【0060】

また、制御装置５は、巻付完了ライナーＬ１を把持している第１クランプ９２を、新しいライナーＬ２を把持している第２クランプ９３よりも常に下側に位置させるように回動駆動部９５を制御する。これにより、繊維束Ｆが巻き付けられて重量が増加した巻付完了ライナーＬ１を重力に逆らって高い位置に持ち上げることを極力回避できる。したがって、回動駆動部９５への負荷を軽減できる。

【0061】

また、制御装置５は、ボールねじ機構８４を制御して一対の把持治具８３を移動させながら、回動駆動部９５を制御して一対の把持治具８３を回動させる。したがって、一対の把持治具８３の平行移動と回動とを別々のタイミングで行う場合と比べて、ライナーＬの交換時間を短縮できる。

【0062】

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。

【0063】

（１）前記実施形態において、制御装置５は、ボールねじ機構８４を制御して一対の把持治具８３を移動させながら、回動駆動部９５を制御して一対の把持治具８３を回動させるものとした。しかしながら、これには限られない。制御装置５は、ボールねじ機構８４及び回動駆動部９５を別々のタイミングで制御しても良い。

【0064】

（２）前記までの実施形態において、制御装置５は、巻付完了ライナーＬ１を把持している第１クランプ９２を、新しいライナーＬ２を把持している第２クランプ９３よりも常に下側に位置させるように回動駆動部９５を制御するものとした。しかしながら、これには限られない。制御装置５は、巻付完了ライナーＬ１を把持している第１クランプ９２を、新しいライナーＬ２を把持している第２クランプ９３よりも上側に移動させても良い。

【0065】

（３）前記までの実施形態において、第１仮想線分ＶＬ１と第２仮想線分ＶＬ２とのなす角は、１８０°よりも小さいものとした。しかしながら、これには限られない。当該角度は１８０°であっても良い。但し、この場合、ライナーＬが一対のアーム部７３と干渉しないように、制御等を工夫することが求められる。

【0066】

（４）前記までの実施形態において、把持治具８３の回動部材９１は略Ｌ字形であるものとした。しかしながら、回動部材９１の形状はこれには限られない。回動部材９１は、例えば略棒状又は略円板状等の形状を有していても良い。

【0067】

（５）前記までの実施形態において、ライナー交換装置７０は回動駆動部９５を備えるものとした。しかしながら、これには限られない。ライナー交換装置７０は、一対の把持治具８３を平行移動のみさせるように構成されていても良い。

【0068】

（６）前記までの実施形態において、一対の把持治具８３は、前後方向において一対の伸縮部８２及び一対の距離調節部８１よりも外側に配置されているものとした。しかしながら、これには限られない。一対の把持治具８３は、前後方向において一対の伸縮部８２及び一対の距離調節部８１よりも内側に配置されていても良い。

【0069】

（７）前記までの実施形態において、一対のアーム部７３は、前後方向に相対移動可能な一対の距離調節部８１を有するものとした。しかしながら、これには限られない。前後方向において、一対のアーム部７３間の距離は固定されていても良い。

【0070】

（８）前記までの実施形態において、ライナー交換装置７０は、左右方向に伸縮可能な一対のアーム部７３を有するものとした。しかしながら、これには限られない。ライナー交換装置７０全体が、例えば、左右方向に走行可能に構成されていても良い。この場合でも、一対の把持治具８３を左右方向に移動させることが可能である。

【0071】

（９）前記までの実施形態において、ライナー昇降装置６０がライナーＬを昇降させるものとした。しかし、これには限られない。ライナー昇降装置６０の代わりに、単にライナーＬが載置される載置部（不図示）が設けられていても良い。この場合、例えば、ライナー交換装置７０が一対の把持治具８３を載置部に対して昇降させるように構成されていても良い。

【0072】

（１０）前記までの実施形態において、前後方向が本発明のライナー軸方向に相当するものとした。しかしながら、これには限られない。ライナー軸方向は、水平方向の成分を有していれば、前後方向に対して傾きを有していても良い。

【符号の説明】

【0073】

１ フィラメントワインディング装置
５ 制御装置（制御部）
３０ 支持ユニット（支持装置）
８３ 把持治具
８４ ボールねじ機構（移動駆動部）
９２ 第１クランプ
９３ 第２クランプ
９４ 回動軸
９５ 回動駆動部
Ｆ 繊維束
Ｌ ライナー
Ｌ１ 巻付完了ライナー（第１ライナー）
Ｌ２ 新しいライナー（第２ライナー）
ＰＣ 点
Ｐ１ 点
Ｐ２ 点
ＶＬ１ 第１仮想線分
ＶＬ２ 第２仮想線分
θ１ 角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】