特開 2024-171604 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】P2024171604

(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 70/54 20060101ALI20241205BHJP

【ＦＩ】

B29C70/32

B29C70/54

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088700

(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】木野 義浩

(72)【発明者】

【氏名】和田 浩孝

(72)【発明者】

【氏名】阪梨 泰弘

(72)【発明者】

【氏名】竹岡 秀弥

(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）】

4F205AD16

4F205AJ08

4F205AM29

4F205AQ03

4F205HA02

4F205HA23

4F205HA37

4F205HB01

4F205HC02

4F205HF23

4F205HK22

4F205HL02

4F205HT22

(57)【要約】

【課題】ボビンホルダを搬送可能なクリールスタンドにおいて、芯合わせをスムーズに行う。
【解決手段】フィラメントワインディング装置１のクリールスタンド３は、フレーム１１と、複数のボビンホルダ１３と、搬送部６０と、抵抗付与部７０とを有する。搬送部６０は、複数のボビンホルダ１３を所定方向に搬送可能に構成されている。抵抗付与部７０は、複数のボビンホルダ１３に回転抵抗をそれぞれ付与するように構成されている。複数の抵抗付与部７０の各々は、電磁クラッチ７１と、回転軸７２と、第１磁石７４と、第２磁石７５と、距離変更部８０とを備える。距離変更部８０は、ボビン軸方向において第１磁石７４と第２磁石７５との間の距離を変更可能に構成されている。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のボビンの各々から繊維束を供給可能に構成されたクリールスタンドを備えるフィラメントワインディング装置であって、
前記クリールスタンドは、
基台と、
前記基台に移動可能に設けられ、前記複数のボビンの各々を回転可能に支持するボビン軸を有する複数のボビンホルダと、
前記基台に支持され、前記ボビン軸の延びる軸方向と直交する所定方向に前記複数のボビンホルダを搬送可能に構成された搬送部と、
前記複数のボビンホルダに回転抵抗をそれぞれ付与するように構成された複数の抵抗付与部と、を有し、
前記複数の抵抗付与部の各々は、
前記基台に支持され、前記回転抵抗の大きさを調節可能に構成された可変抵抗付与装置と、
前記可変抵抗付与装置に取り付けられ、前記回転抵抗を受けつつ回転可能に構成された回転軸と、
前記回転軸と一体的に回転可能に設けられた第１磁石と、
前記ボビン軸と一体的に回転可能に設けられ、前記軸方向において前記第１磁石と対向しているときに前記第１磁石と接触せずに前記第１磁石との間でトルクを伝達可能に構成された第２磁石と、
前記軸方向において前記第１磁石と前記第２磁石との間の距離を変更可能に構成された距離変更部と、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】

各抵抗付与部は、前記第１磁石と前記第２磁石との前記軸方向における距離を規定する距離ガイド部を有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】

各抵抗付与部は、前記回転軸と前記ボビン軸との前記所定方向における相対位置を規定する芯合わせガイド部を有することを特徴とする請求項１又は２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、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関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、複数の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、ライナーにヘリカル巻きを施すヘリカル巻ユニットと、ヘリカル巻ユニットに複数の繊維束を供給するためのクリールスタンドとを備える。クリールスタンドは、繊維束が巻かれたボビンを各々回転可能に支持する複数のボビンホルダを有する。複数のボビンから解舒された複数の繊維束が、ヘリカル巻ユニットへ供給される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－８４３５５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

クリールスタンドにおいてボビンから解舒されている繊維束が弛まないように、当該繊維束にある程度のテンションを付与する必要がある。そのための手段として、各ボビンに回転抵抗（トルク）が付与される。より具体的には、ボビンに巻かれた繊維束の残量（すなわち、繊維束の最外層の径）に応じて当該トルクを調節可能な可変抵抗付与装置がクリールスタンドに設けられる。可変抵抗付与装置とボビンホルダの回転軸は、カップリングによって連結される。

【0005】

ここで、本願発明者は、複数のボビンホルダを、所定の供給位置と、供給位置とは別の交換位置との間で搬送可能なクリールスタンドの開発を進めている。供給位置において繊維束が解舒され終わったボビンが交換位置において新しいボビンと交換されている間、繊維束が巻かれた別のボビンを供給位置に配置することで、繊維束をヘリカル巻ユニットに引き続き供給できる。このようなクリールスタンドにおいてボビンホルダをスムーズに移動させるため、上述したカップリングとしてマグネットカップリングの適用が検討されている。マグネットカップリングは、一対の磁石が強い磁気吸引力で引き合うことにより、非接触でトルクを伝達可能に構成されている。これにより、ボビンホルダを可変抵抗付与装置に脱着する手間を省略できる。一方で、複数のボビンホルダを供給位置に搬送する際に、上述した強い磁気吸引力に起因して、複数の可変抵抗付与装置の軸中心と複数のボビンホルダの軸中心とを合わせる作業（いわゆる芯合わせ）が難しいという課題が生じている。

【0006】

本発明の目的は、ボビンホルダを搬送可能なクリールスタンドにおいて、芯合わせをスムーズに行うことである。

【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、複数のボビンの各々から繊維束を供給可能に構成されたクリールスタンドを備えるフィラメントワインディング装置であって、前記クリールスタンドは、基台と、前記基台に移動可能に設けられ、前記複数のボビンの各々を回転可能に支持するボビン軸を有する複数のボビンホルダと、前記基台に支持され、前記ボビン軸の延びる軸方向と直交する所定方向に前記複数のボビンホルダを搬送可能に構成された搬送部と、前記複数のボビンホルダに回転抵抗をそれぞれ付与するように構成された複数の抵抗付与部と、を有し、前記複数の抵抗付与部の各々は、前記基台に支持され、前記回転抵抗の大きさを調節可能に構成された可変抵抗付与装置と、前記可変抵抗付与装置に取り付けられ、前記回転抵抗を受けつつ回転可能に構成された回転軸と、前記回転軸と一体的に回転可能に設けられた第１磁石と、前記ボビン軸と一体的に回転可能に設けられ、前記軸方向において前記第１磁石と対向しているときに前記第１磁石と接触せずに前記第１磁石との間でトルクを伝達可能に構成された第２磁石と、前記軸方向において前記第１磁石と前記第２磁石との間の距離を変更可能に構成された距離変更部と、を有することを特徴とする。

【0008】

本発明では、第１磁石と第２磁石が非接触でトルクを伝達可能に構成されているため、ボビンホルダを可変抵抗付与装置に脱着する手間を省略できる。さらに、本発明では、距離変更部によって第１磁石と第２磁石との軸方向における距離を長くすることにより、第１磁石と第２磁石との間に作用する磁気吸引力を弱めることができる。これにより、第１磁石と第２磁石とを軸方向において対向させるようにボビンホルダを搬送する際、磁気吸引力に起因してボビンホルダが意図しない位置で停止してしまうことを抑制できる。したがって、第１磁石の回転軸中心と第２磁石の回転軸中心とを容易に合わせることができる。以上より、ボビンホルダを搬送可能なクリールスタンドにおいて、芯合わせをスムーズに行うことができる。

【0009】

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、各抵抗付与部は、前記第１磁石と前記第２磁石との前記軸方向における距離を規定する距離ガイド部を有することを特徴とする。

【0010】

繊維束がボビンから引き出されているときに、第１磁石と第２磁石との軸方向における距離（クリアランス）が変化すると、第１磁石と第２磁石との間で伝達されるトルクが変動し、繊維束に付与される張力が変動してしまうおそれがある。本発明では、距離ガイド部によってクリアランスの調整（クリアランス合わせ）を精確に行うことができる。

【0011】

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１又は第２の発明において、各抵抗付与部は、前記回転軸と前記ボビン軸との前記所定方向における相対位置を規定する芯合わせガイド部を有することを特徴とする。

【0012】

本発明では、芯合わせガイド部によって、芯合わせをさらに精確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【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】複数のクリールスタンドの１つを右側からみた図である。

【図5】図４に示すクリールスタンドを左側から見た図である。

【図6】ボビンホルダ及び電磁クラッチをチェーンの延在方向から見た図である。

【図7】（ａ）、（ｂ）は、距離変更部の動作を示す説明図である。

【図8】（ａ）、（ｂ）は、ガイド部を示す説明図である。

【図9】（ａ）、（ｂ）は、ガイド部の動作を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（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。

【0015】

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。

【0016】

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、例えば少なくとも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、少なくとも計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。

【0017】

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。

【0018】

（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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

（クリールスタンド）
次に、クリールスタンド３のより具体的な構成について、図４～図６を参照しつつ説明する。図４は、複数のクリールスタンド３の１つ（図１のクリールスタンド３Ａを参照）を右側からみた図である。図４の紙面手前側（図５の紙面奥側）を、説明の便宜上、表側と呼ぶ。すなわち、図４は、クリールスタンド３Ａを表側から見た図である。また、図４の紙面奥側（図５の紙面手前側）を、説明の便宜上、裏側と呼ぶ。図５は、クリールスタンド３Ａを左側（裏側）から見た図である。図６は、上述したボビンホルダ１３及び後述する電磁クラッチ７１（本発明の可変抵抗付与装置）を後述のチェーン６３の延在方向から見た図である。他のクリールスタンド３は、方向を除いてクリールスタンド３Ａと実質的に同じ構成を有する。このため、他のクリールスタンド３に関する説明は省略する。

【0027】

本実施形態において、複数のクリールスタンド３は、ヘリカル巻ユニット５０の複数のノズルユニット５３に１対１で対応するように構成されている。図４及び図５に示すように、クリールスタンド３は、上述したフレーム１１（本発明の基台）と、２つのボビンホルダ群１２（図４参照）と、搬送部６０と、複数の抵抗付与部７０（図５参照）とを有する。フレーム１１は、上述したように略直方体状の部材である。２つのボビンホルダ群１２については後述する。搬送部６０は、２つのボビンホルダ群１２の位置を互いに入れ替えるためのものである。複数の抵抗付与部７０は、ヘリカル巻ユニット５０へ供給されている複数の繊維束Ｆに適切なテンションをそれぞれ付与するためのものである。

【0028】

２つのボビンホルダ群１２は、所定のノズルユニット５３へ複数の繊維束Ｆをスムーズに供給するために設けられている。すなわち、各クリールスタンド３に設けられた２つのボビンホルダ群１２は、同一のノズルユニット５３に対応している。これにより、２つのボビンホルダ群１２のうち一方に装着された複数のボビン１４が空になった後、もう一方のボビンホルダ群１２に装着された複数のボビン１４から複数の繊維束Ｆを同じノズルユニット５３に供給することが可能である。説明の便宜上、図４の紙面下側に示されたボビンホルダ群１２をボビンホルダ群１２Ａと呼ぶ。図４の紙面上側に示されたボビンホルダ群１２をボビンホルダ群１２Ｂと呼ぶ。ボビンホルダ群１２Ａ、１２Ｂの各々に含まれる複数のボビンホルダ１３を、それぞれ複数のボビンホルダ１３Ａ、１３Ｂと呼ぶ。図６に示すように、各ボビンホルダ１３は、ボビン１４を回転可能に支持するボビン軸１５を有する。

【0029】

各ボビンホルダ１３Ａ、１３Ｂに装着されるボビン１４を、それぞれボビン１４Ａ、１４Ｂと呼ぶ。ボビンホルダ群１２Ａ、１２Ｂは、搬送部６０によって互いの位置を入替可能に構成されている（具体的な構成については後述する）。例えば複数のボビン１４Ａから複数の繊維束Ｆがそれぞれ供給されている間、繊維束Ｆがそれぞれ巻かれた新しい複数のボビン１４Ｂを複数のボビンホルダ１３Ｂにそれぞれ装着できる。例えば複数のボビン１４Ａが空になった後、搬送部６０によってボビンホルダ群１２Ａの位置とボビンホルダ群１２Ｂの位置とを入れ替えることにより、新しい複数のボビン１４Ｂから複数の繊維束Ｆをそれぞれ供給できる。複数のボビン１４Ｂから複数の繊維束Ｆが供給されている間、複数のボビン１４Ａの交換作業を行うことができる。繊維束Ｆをそれぞれ供給している複数のボビン１４が属するボビンホルダ群１２の位置を供給位置と呼ぶ。もう一方のボビンホルダ群１２の位置を交換位置と呼ぶ。本実施形態では、下側のボビンホルダ群１２（図４のボビンホルダ群１２Ａを参照）が配置されている位置が供給位置である。上側のボビンホルダ群１２（図４のボビンホルダ群１２Ｂを参照）が配置されている位置が交換位置である。

【0030】

搬送部６０の構成について、主に図４を参照しつつ説明する。搬送部６０は、例えば搬送用モータ６１と、複数のスプロケット６２と、チェーン６３と、複数のホルダ取付部材６４と、複数のローラ６５と、ガイドレール６６とを有する。搬送用モータ６１は、例えば複数のスプロケット６２の１つを回転駆動する。チェーン６３は、複数のスプロケット６２に巻き掛けられている。複数のホルダ取付部材６４及び複数のローラ６５の各々は、複数のボビンホルダ１３の各々に含まれている。複数のホルダ取付部材６４は、チェーン６３に取り付けられている（固定されている）。複数のローラ６５は、ガイドレール６６と接触可能（当接可能）に構成されている。ガイドレール６６は、例えば複数のローラ６５の外周面と当接し、複数のホルダ取付部材６４が搬送される搬送方向（本発明の所定方向）に沿って複数のホルダ取付部材６４を案内する。

【0031】

搬送用モータ６１（図２、図４及び図５参照）は、例えば公知のステッピングモータである。搬送用モータ６１は、例えば複数のスプロケット６２の１つ（図４に示すスプロケット６２Ａを参照）を回転駆動可能に構成されている。搬送用モータ６１のハウジングは、例えばフレーム１１の裏側の面に固定されている（図５参照）。

【0032】

複数のスプロケット６２は、搬送用モータ６１の動力によりチェーン６３を動かすための回転体である。本実施形態では、例として４つのスプロケット６２が設けられている。図４に示すように、複数のスプロケット６２の回転軸中心は、例えば長方形の頂点となるように配置されている。なお、スプロケット６２の数及び配置はこれに限られない。複数のスプロケット６２の回転軸方向は、左右方向（図４及び図５の紙面垂直方向）と略平行である。複数のスプロケット６２は、例えばフレーム１１の表側の面に回転可能に支持されている。複数のスプロケット６２にはチェーン６３が巻き掛けられている。複数のスプロケット６２の１つであるスプロケット６２Ａは、搬送用モータ６１によって回転駆動される。これにより、スプロケット６２Ａは、搬送用モータ６１の動力をチェーン６３に伝達する。他のスプロケット６２は、チェーン６３の動作により従動回転する。

【0033】

チェーン６３は、搬送用モータ６１の動力で駆動されることにより、複数のボビンホルダ１３を搬送方向に移動させるように構成されている。チェーン６３は、例えば端を有さない（すなわち、無端の）チェーンである。チェーン６３は、複数のスプロケット６２に巻き掛けられている。チェーン６３の延在方向を、以下、周方向とも呼ぶ。周方向は、上述した搬送方向と略等しい。周方向及び搬送方向は、例えばボビン軸１５の延びる方向（以下、ボビン軸方向。本発明の軸方向）と略直交している。本実施形態において、ボビン軸方向は、例えば左右方向と略平行である。チェーン６３の各部は、スプロケット６２Ａを介して、搬送用モータ６１の動力により周方向に移動する（例えば図４の複数の矢印参照）。

【0034】

複数のホルダ取付部材６４は、上述したように、例えば複数のボビンホルダ１３にそれぞれ含まれた部分である。複数のボビンホルダ１３Ａに含まれる複数のホルダ取付部材６４は、例えば搬送方向において略等間隔で並べて配置されている。複数のボビンホルダ１３Ｂに含まれる複数のホルダ取付部材６４についても同様である。各ホルダ取付部材６４は、チェーン６３に固定され、チェーン６３と一体的に搬送方向に移動する部分である。

【0035】

ローラ６５は、ガイドレール６６と接触可能な外周面を有する回転可能な部材である。ローラ６５は、ボビンホルダ１３に回転自在に支持されている。

【0036】

ガイドレール６６は、複数のホルダ取付部材６４を案内可能に構成された部材である。ガイドレール６６は、例えばチェーン６３を囲うように、概ね周方向（搬送方向）に沿って配置されている。ガイドレール６６の配置はこれに限られない。例えば、ガイドレール６６はチェーン６３に囲われるように設けられていても良い。

【0037】

以上の構成を有する搬送部６０によって、２つのボビンホルダ群１２の位置が互いに入れ替えられることが可能である。より具体的には、複数のボビンホルダ１３は、ガイドレール６６に沿ってチェーン６３と一体的に周方向（搬送方向）に移動する。供給位置に位置しているボビンホルダ群１２は、周方向に略半周移動させられることにより、交換位置に移動する。交換位置に位置しているボビンホルダ群１２は、周方向に略半周移動させられることにより、供給位置に移動する。搬送部６０は、図４に示すように、ボビンホルダ群１２を例えば反時計回りに移動させることが可能であっても良い。或いは、搬送部６０は、ボビンホルダ群１２を時計回りに移動させることが可能であっても良い。

【0038】

複数の抵抗付与部７０の構成について、図５及び図６を参照しつつ説明する。複数の抵抗付与部７０は、供給位置に位置している複数のボビン１４から引き出される複数の繊維束Ｆにそれぞれ適切なテンションを付与するためのものである。抵抗付与部７０の数は、例えば、１つのボビンホルダ群１２に属する複数のボビンホルダ１３の数と同じである（本実施形態では５つ。図５参照）。図５に示すように、複数の抵抗付与部７０は、搬送方向に並べて配置されている。図６に示すように、各抵抗付与部７０は、電磁クラッチ７１と、回転軸７２と、マグネットカップリング７３とを有する。

【0039】

電磁クラッチ７１は、回転軸７２に可変トルク（すなわち、強さを調節可能な回転抵抗）を付与可能に構成された公知の装置である。電磁クラッチ７１は、フレーム１１に支持されている。電磁クラッチ７１は、対応するボビンホルダ１３とボビン軸方向において対向可能な位置に配置されている。電磁クラッチ７１は、制御装置５と電気的に接続されている（図２参照）。電磁クラッチ７１は、例えばトルクリミッタとして利用されるものであっても良い。電磁クラッチ７１におけるトルク発生方式は、トルクを変更可能なものであれば、例えば公知の摩擦式、カミアイ式、空隙式など、どのような方式であっても良い。回転軸７２は、電磁クラッチ７１に回転可能に取り付けられた軸部材である。回転軸７２の軸方向は、例えばボビン軸方向と略平行である。回転軸７２は、電磁クラッチ７１によって付与されるトルク（回転抵抗）を受けつつ、外力によって回転可能に構成されている。

【0040】

マグネットカップリング７３は、電磁クラッチ７１のトルクをボビンホルダ１３（より厳密には、ボビン軸１５）に伝達するためのカップリング装置である。図６に示すように、マグネットカップリング７３は、第１磁石７４と、第２磁石７５とを有する。

【0041】

第１磁石７４は、略円板形状の部材である。第１磁石７４は、永久磁石を有する。第１磁石７４は、回転軸７２のボビン軸方向におけるボビンホルダ１３側の端部に固定されている。つまり、第１磁石７４は、回転軸７２と一体的に回転可能である。第１磁石７４のボビン軸方向におけるボビンホルダ１３側の端には、端面７４ａが形成されている（図６参照）。

【0042】

第２磁石７５は、略円板形状の部材である。第２磁石７５は、永久磁石を有する。第２磁石７５は、第１磁石７４とボビン軸方向において対向可能に構成されている。より具体的には、第２磁石７５のボビン軸方向における電磁クラッチ７１側の端には、端面７５ａが形成されている。ボビン軸方向において、第１磁石７４の端面７４ａと、第２磁石７５の端面７５ａとが互いに対向可能である。第２磁石７５は、第１磁石７４とボビン軸方向において適切に対向しているとき、磁気吸引力によって、第１磁石７４と接触せずに第１磁石７４との間でトルクを伝達可能に構成されている。第２磁石７５は、ボビン軸１５に固定されている。つまり、第２磁石７５は、ボビン軸１５と一体的に回転可能に設けられている。

【0043】

以上の構成を有する抵抗付与部７０は、回転軸７２、マグネットカップリング７３及びボビン軸１５を介して、電磁クラッチ７１によって発生するトルクを繊維束Ｆに付与する。これにより、ボビン１４から解舒されてヘリカル巻ユニット５０へ向かって引き出される繊維束Ｆにテンションが付与される。したがって、繊維束Ｆの弛みが抑制される。

【0044】

なお、ボビン１４から解舒されている繊維束Ｆには、概ね一定のテンションが安定的に付与されることが求められる。ボビン１４に残っている繊維束Ｆが多いとき（すなわち、繊維束Ｆの層の外径が大きいとき）には、上記トルクによって繊維束Ｆに付与される抵抗力（すなわち、テンション）が比較的小さい。したがって、十分なテンションを繊維束Ｆに付与するために、上記トルクを大きくする必要がある。逆に、ボビン１４に残っている繊維束Ｆが少ないとき（すなわち、繊維束Ｆの層の外径が小さいとき）には、上記トルクによって繊維束Ｆに付与される抵抗力が比較的大きい。したがって、上記トルクを小さくする必要がある。このように、ボビン１４における繊維束Ｆの残量に応じて、上記トルクが制御される必要がある。当該制御は、例えば制御装置５によって行われる。

【0045】

ところで、上述したマグネットカップリング７３は、一対の磁石（第１磁石７４及び第２磁石７５）が強い磁気吸引力で引き合うことにより、非接触でトルクを伝達可能に構成されている。これにより、ボビンホルダ１３を電磁クラッチ７１に脱着する手間を省略できる。一方で、複数のボビンホルダ１３を交換位置から供給位置に搬送する際に、上述した強い磁気吸引力に起因して、複数の電磁クラッチ７１の軸中心と複数のボビンホルダ１３の軸中心とを合わせる作業（いわゆる芯合わせ）が難しくなりうる。そこで、芯合わせをスムーズに行うため、クリールスタンド３は以下のように構成されている。

【0046】

（クリールスタンドのさらなる詳細構成）
クリールスタンド３のさらなる詳細構成について、図６～図８（ｂ）を参照しつつ説明する。図６は、ボビンホルダ１３及び電磁クラッチ７１をチェーン６３の延在方向（周方向）から見た図である。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、後述する距離変更部８０の動作を示す説明図である。図８（ａ）及び図８（ｂ）は、後述するガイド部９０を示す説明図である。図８（ａ）は、ガイド部９０及びその近傍の斜視図である。図８（ｂ）は、ガイド部９０を上側から見た図である。

【0047】

クリールスタンド３の抵抗付与部７０は、距離変更部８０（図６～図７（ｂ）参照）と、ガイド部９０（本発明の距離ガイド部及び芯合わせガイド部。図６～図８（ｂ）参照）とを有する。距離変更部８０は、上述した磁気吸引力を弱めることにより、複数のボビンホルダ１３を搬送方向に移動させやすくするためのものである。ガイド部９０は、芯合わせを容易にし、且つ、第１磁石７４の端面７４ａと第２磁石７５の端面７５ａとのボビン軸方向における隙間の大きさの規定（クリアランス合わせ）を容易にするためのものである。

【0048】

距離変更部８０は、第１磁石７４と第２磁石７５とのボビン軸方向における距離を変更可能に構成されている。図６～図７（ｂ）に示すように、距離変更部８０は、例えばエアシリンダ８１を有する。エアシリンダ８１は、例えば圧縮空気の供給及び排出に応じて作動する。エアシリンダ８１は、例えばシリンダ本体８１ａと、ピストンロッド８１ｂ（図７（ａ）参照）とを有する。シリンダ本体８１ａは、例えばフレーム１１（図６～図７（ｂ）のハッチング部分参照）に固定されている。ピストンロッド８１ｂは、例えばボビン軸方向に沿って移動可能に構成されている。ピストンロッド８１ｂには、例えば電磁クラッチ７１が固定されている。なお、ピストンロッド８１ｂの代わりに、ボビン軸方向に沿って移動可能な不図示のスライダが設けられていても良い。つまり、エアシリンダ８１は、例えば公知のロッドレスシリンダであっても良い。

【0049】

エアシリンダ８１は、例えば電磁弁８２（図２参照）を介して、圧縮空気の供給ポート及び排出ポート（いずれも不図示）に接続されている。電磁弁８２は、制御装置５と電気的に接続されている。これにより、電磁クラッチ７１（及び回転軸７２、第１磁石７４）は、電磁弁８２の開閉に伴うエアシリンダ８１の動作に応じて、ボビン軸方向に移動可能である。より具体的には、第１磁石７４の端面７４ａは、所定の第１位置（図６及び図７（ｂ）参照）と、第１位置と比べて第２磁石７５の端面７５ａとの距離が大きい第２位置（図７（ａ）参照）との間で移動可能である。

【0050】

ガイド部９０は、回転軸７２とボビン軸１５との搬送方向における相対位置を規定し、且つ、第１磁石７４と第２磁石７５とのボビン軸方向における距離（クリアランス）を規定可能に構成されている。図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、ガイド部９０は、例えば、第１ガイド部材９１と、第２ガイド部材９２とを有する。第１ガイド部材９１は、第１磁石７４に対する位置が固定されている。第２ガイド部材９２は、第２磁石７５に対する位置が固定されている。第１ガイド部材９１と第２ガイド部材９２は、例えばボビン軸方向に並べて配置されることが可能に構成されている。

【0051】

第１ガイド部材９１は、例えばボビン軸方向に延びる平板状の部材である。第１ガイド部材９１のボビン軸方向におけるボビンホルダ１３側の端部には、例えばボビン軸方向において電磁クラッチ７１側に凹んだ凹部９１ａが形成されている。凹部９１ａは、例えば、第２ガイド部材９２の凸部９２ａ（後述）と概ね係合可能な形状を有している。第１ガイド部材９１は、凹部９１ａを形成する面として、例えば第１規制面９３と第２規制面９４とを有する。第１規制面９３及び第２規制面９４は、凸部９２ａと接触可能に構成されている。上下方向から見たときに、第１規制面９３及び第２規制面９４は、例えば回転軸７２の軸中心（図８（ｂ）の仮想直線Ｌ１を参照）について略対称に配置されている。第１規制面９３及び第２規制面９４は、例えば回転軸７２の軸方向に対して互いに反対側に傾いている。

【0052】

第２ガイド部材９２は、例えばボビン軸方向に延びる平板状の部材である。第２ガイド部材９２のボビン軸方向における電磁クラッチ７１側の端部には、例えばボビン軸方向において電磁クラッチ７１側に突出した凸部９２ａが形成されている。凸部９２ａは、凹部９１ａと概ね係合可能な形状を有している。上下方向から見たときに、凸部９２ａは、例えばボビン軸１５の軸中心（図８（ｂ）の仮想直線Ｌ２を参照）について略対称に配置されている。凸部９２ａは、例えば略半円状である。凸部の形状はこれに限られない。

【0053】

（芯合わせ及びクリアランス合わせ）
以上の構成を有するクリールスタンド３における芯合わせ及びクリアランス合わせについて、図７（ａ）～図９（ｂ）を参照しつつ説明する。図９（ａ）及び図９（ｂ）は、ガイド部９０の動作を示す説明図である。

【0054】

まず、供給位置に配置されている複数のボビンホルダ１３と、交換位置に配置されている複数のボビンホルダ１３との入れ替えの処理について説明する。制御装置５は、搬送部６０を作動させる前に、電磁弁８２（図２参照）を制御してエアシリンダ８１を作動させ、第１磁石７４の端面７４ａを第１位置から第２位置へ移動させる（図７（ａ）参照）。これにより、端面７４ａと端面７５ａとのボビン軸方向における距離が長くなるため、第１磁石７４と第２磁石７５との間に作用する磁気吸引力が弱まる。このため、第１磁石７４と第２磁石７５との連結が実質的に解除される。したがって、供給位置に配置されている複数のボビンホルダ１３を供給位置からスムーズに遠ざけることが可能になる。次に、制御装置５は、搬送用モータ６１（図２参照）を制御して、供給位置に配置されている複数のボビンホルダ１３を供給位置から遠ざけるとともに、交換位置に配置されている複数のボビンホルダ１３を供給位置に移動させる。このとき、第１磁石７４と第２磁石７５との間に作用する磁気吸引力は弱いため、複数のボビンホルダ１３を供給位置にスムーズに移動させることができる。この段階で、第１磁石７４と、当該第１磁石に対応する第２磁石７５とがボビン軸方向において対向しており、芯合わせは概ね完了している。

【0055】

次に、制御装置５は、電磁弁８２（図２参照）を制御してエアシリンダ８１を作動させ、第１磁石７４の端面７４ａを第２位置から第１位置へ移動させる（図７（ｂ）参照）。これにより、第１磁石７４と第２磁石７５とが連結される。それと略同時に、ガイド部９０によって、さらに精密な芯合わせがなされるとともに、第１磁石７４と第２磁石７５とのクリアランス合わせがなされる。より具体的には、第１磁石７４がボビン軸方向において第２磁石７５に近づけられる際に、ガイド部９０が以下のように動作する。

【0056】

芯合わせがまだ不完全である場合、第１ガイド部材９１の第１規制面９３及び第２規制面９４のいずれか一方が、凸部９２ａに早く接触する。第１規制面９３が第２規制面９４よりも早く凸部９２ａに接触した場合（図９（ａ）参照）、第１規制面９３は、凸部９２ａによってボビン軸方向において第２磁石７５側へ案内される。それとともに、第１規制面９３は、搬送方向において、凸部９２ａの対称軸（仮想直線Ｌ２）を仮想直線Ｌ１に近づけるように凸部９２ａを案内する。その後、凸部９２ａが第２規制面９４にも接触することにより、第１ガイド部材９１のボビン軸方向における移動及び凸部９２ａの搬送方向における移動が規制される。これにより、芯合わせ及びクリアランス合わせが完了する。

【0057】

逆に、第２規制面９４が第１規制面９３よりも早く凸部９２ａに接触した場合（図９（ｂ）参照）、凸部９２ａによる第２規制面９４のボビン軸方向における案内と、第２規制面９４による凸部９２ａの搬送方向における案内が行われる。その後、凸部９２ａが第１規制面９３にも接触することにより、芯合わせ及びクリアランス合わせが完了する。

【0058】

以上より、第１磁石７４と第２磁石７５が非接触でトルクを伝達可能に構成されているため、ボビンホルダ１３を電磁クラッチ７１に脱着する手間を省略できる。さらに、距離変更部８０によって第１磁石７４と第２磁石７５とのボビン軸方向における距離を長くすることにより、第１磁石７４と第２磁石７５との間に作用する磁気吸引力を弱めることができる。これにより、第１磁石７４と第２磁石７５とをボビン軸方向において対向させるようにボビンホルダ１３を搬送する際、磁気吸引力に起因してボビンホルダ１３が意図しない位置で停止してしまうことを抑制できる。したがって、第１磁石７４の回転軸中心と第２磁石７５の回転軸中心とを容易に合わせることができる。以上より、ボビンホルダ１３を搬送可能なクリールスタンド３において、芯合わせをスムーズに行うことができる。

【0059】

また、ガイド部９０によってクリアランス合わせを精確に行うことができる。

【0060】

また、ガイド部９０によって芯合わせをさらに精確に行うことができる。

【0061】

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。

【0062】

（１）前記実施形態において、電磁クラッチ７１によってボビンホルダ１３にトルクが付与されるものとした。しかしながら、これには限られない。電磁クラッチ７１の代わりに、例えばトルクを変更可能なモータ（不図示）が本発明の可変抵抗付与装置として適用されても良い。当該モータは、繊維束Ｆが解舒される向きとは逆向きにトルクをボビンホルダ１３に付与するように制御される。

【0063】

（２）前記までの実施形態において、ガイド部９０によって芯合わせ及びクリアランス合わせが行われるものとした。しかしながら、これには限られない。ガイド部９０の代わりに、芯合わせのみを行うための芯合わせガイド部（不図示）と、クリアランス合わせのみを行うための距離ガイド部（不図示）とが別々に設けられていても良い。或いは、芯合わせガイド部及び距離ガイド部の一方が設けられておらず、又はいずれも設けられていなくても良い。

【0064】

（３）前記までの実施形態において、距離変更部８０がエアシリンダ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。エアシリンダ８１の代わりに、例えば油圧シリンダなどの流体圧シリンダが設けられていても良い。或いは、エアシリンダ８１の代わりに、例えば不図示のモータを有するリニアアクチュエータが設けられていても良い。

【0065】

（４）前記までの実施形態において、複数のボビンホルダ１３が搬送される搬送方向と、複数の抵抗付与部７０が並べられる方向とが等しいものとした。しかしながら、これには限られない。搬送方向は、例えば、複数の抵抗付与部７０が並べられる方向と交差していても良い。

【符号の説明】

【0066】

１ フィラメントワインディング装置
３ クリールスタンド
１１ フレーム（基台）
１３ ボビンホルダ
１４ ボビン
１５ ボビン軸
６０ 搬送部
７０ 抵抗付与部
７１ 電磁クラッチ（可変抵抗付与装置）
７２ 回転軸
７４ 第１磁石
７５ 第２磁石
８０ 距離変更部
９０ ガイド部（距離ガイド部、芯合わせガイド部）
Ｆ 繊維束

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】