特開 2024-93038 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方法

(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】P2024093038

(43)【公開日】2024-07-09

(54)【発明の名称】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方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/54 20060101AFI20240702BHJP

   B29C 70/16 20060101ALI20240702BHJP

   B29C 70/32 20060101ALI20240702BHJP

【ＦＩ】

B29C70/54

B29C70/16

B29C70/32

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022209135

(22)【出願日】2022-12-27

(71)【出願人】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100077665

【弁理士】

【氏名又は名称】千葉 剛宏

(74)【代理人】

【識別番号】100116676

【弁理士】

【氏名又は名称】宮寺 利幸

(74)【代理人】

【識別番号】100191134

【弁理士】

【氏名又は名称】千馬 隆之

(74)【代理人】

【識別番号】100136548

【弁理士】

【氏名又は名称】仲宗根 康晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136641

【弁理士】

【氏名又は名称】坂井 志郎

(74)【代理人】

【識別番号】100180448

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 亨祐

(72)【発明者】

【氏名】藤木 弘栄

【テーマコード（参考）】

4F205

【Ｆターム（参考）】

4F205AA36

4F205AD05

4F205AD12

4F205AD16

4F205AG07

4F205AH55

4F205AJ08

4F205AR02

4F205HA02

4F205HA33

4F205HA37

4F205HA46

4F205HB01

4F205HB11

4F205HC02

4F205HF05

4F205HK04

4F205HK05

4F205HK19

4F205HK23

4F205HL02

4F205HT22

4F205HT26

(57)【要約】

【解決手段】フィラメントワインディング装置（ＦＷ装置１０）は、中空の樹脂製のライナー１２の内部を加圧した状態でライナーの外周面に繊維部材１４を巻き付ける。ＦＷ装置は、繊維部材をライナーに巻き付けることにより形成される繊維層２２の外形寸法Ｌａ、Ｌｂを示す物理量Ｌ１、Ｌ２を繊維部材の巻き付け中に取得する取得部８０と、外形寸法が繊維部材の巻き付け中に予め決定された目標値に近づくように、ライナーの内部圧力を制御する圧力制御部８４と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

中空の樹脂製のライナーの内部を加圧した状態で前記ライナーの外周面に繊維部材を巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、
前記繊維部材を前記ライナーに巻き付けることにより形成される繊維層の外形寸法を示す物理量を前記繊維部材の巻き付け中に取得する取得部と、
前記繊維部材の巻き付け中に、前記外形寸法が予め決定された目標値に近づくように、前記ライナーの内部圧力を制御する圧力制御部と、を備える、フィラメントワインディング装置。

【請求項2】

請求項１記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記ライナーは、前記ライナーの軸方向の中間に位置する円筒状のライナー中間部を有し、
前記取得部は、前記繊維部材を前記ライナー中間部に巻き付けることにより形成される繊維層中間部の外形寸法を取得する、フィラメントワインディング装置。

【請求項3】

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であって、
前記ライナーは、前記ライナーの軸方向の端部に位置する半球状のライナー端部を有し、
前記取得部は、前記繊維部材を前記ライナー端部に巻き付けることにより形成される繊維層端部の外形寸法を取得する、フィラメントワインディング装置。

【請求項4】

請求項１記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記外形寸法と前記目標値との差分を算出する差分算出部を有し、
前記圧力制御部は、前記差分が予め決められた差分閾値未満となるように、前記ライナーの前記内部圧力をフィードバック制御する、フィラメントワインディング装置。

【請求項5】

請求項１記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記目標値は、前記ライナーに対する前記繊維部材の巻付量と前記外形寸法の前記目標値との関係が規定された目標値取得マップから取得される、フィラメントワインディング装置。

【請求項6】

請求項１記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記取得部は、測距センサを用いて前記物理量を取得する、フィラメントワインディング装置。

【請求項7】

請求項６記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記測距センサは、レーザ光を用いた測距センサである、フィラメントワインディング装置。

【請求項8】

請求項１記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記繊維部材は、繊維強化プラスチックにより構成されている、フィラメントワインディング装置。

【請求項9】

中空の樹脂製のライナーの内部を加圧した状態で前記ライナーの外周面に繊維部材を巻き付けるフィラメントワインディング方法であって、
前記繊維部材を前記ライナーに巻き付けることにより形成される繊維層の外形寸法を示す物理量を前記繊維部材の巻き付け中に取得する取得ステップと、
前記外形寸法が前記繊維部材の巻き付け中に予め決定された目標値に近づくように、前記ライナーの内部圧力を制御する圧力制御ステップと、を備える、フィラメントワインディング方法。

【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及びフィラメントワインディング方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、より多くの人々が手ごろで信頼でき、持続可能且つ先進的なエネルギーへのアクセスを確保できるようにするため、エネルギーの効率化に貢献する燃料電池システムに関する研究開発が行われている。燃料電池システムは、水素ガスを充填するためのガスタンクを備える。

【0003】

この種のガスタンクは、フィラメントワインディング方法により製造される。例えば、特許文献１には、中空の樹脂製のライナーの内部を加圧した状態で当該ライナーに繊維部材を巻き付けることにより繊維層を形成するフィラメントワインディング方法が開示されている。このようなフィラメントワインディング方法によれば、繊維部材の巻付力によってライナーが内方に潰れることを抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１４８１６８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

中空の樹脂製のライナーの内部を単に加圧した状態で当該ライナーに繊維部材を巻き付けた場合には、必ずしも良好なガスタンクを製造し得ない。

【0006】

本発明は、上述した課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一態様は、中空の樹脂製のライナーの内部を加圧した状態で前記ライナーの外周面に繊維部材を巻き付けるフィラメントワインディング装置であって、前記繊維部材を前記ライナーに巻き付けることにより形成される繊維層の外形寸法を示す物理量を前記繊維部材の巻き付け中に取得する取得部と、前記繊維部材の巻き付け中に、前記外形寸法が予め決定された目標値に近づくように、前記ライナーの内部圧力を制御する圧力制御部と、を備える、フィラメントワインディング装置である。

【0008】

本発明の他の態様は、中空の樹脂製のライナーの内部を加圧した状態で前記ライナーの外周面に繊維部材を巻き付けるフィラメントワインディング方法であって、前記繊維部材を前記ライナーに巻き付けることにより形成される繊維層の外形寸法を示す物理量を前記繊維部材の巻き付け中に取得する取得ステップと、前記外形寸法が前記繊維部材の巻き付け中に予め決定された目標値に近づくように、前記ライナーの内部圧力を制御する圧力制御ステップと、を備える、フィラメントワインディング方法である。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、繊維層の外形寸法が予め決定された目標値に近づくように、ライナーの内部圧力を制御するため、簡単な制御によってライナーの内部圧力と繊維部材の巻付力とのバランスを適切に保つことができる。よって、繊維部材の巻き付け完了後にライナーの内部圧力を低下させた際に繊維層とライナーとの間に隙間が形成されることを抑制できる。よって、良好なガスタンクを製造し得る。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、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の概略構成図である。

【図2】図２Ａは、図１のフィラメントワインディング装置を用いて製造されたガスタンクの縦断面図である。図２Ｂは、図２Ａの一部拡大断面図である。

【図3】図３は、繊維層中間部の外形寸法の説明図である。

【図4】図４は、繊維層端部の外形寸法の説明図である。

【図5】図５は、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方法を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

従来のフィラメントワインディング方法では、ライナーの内部圧力と繊維部材の巻付力とのバランスを保つことが容易ではない。繊維部材の巻き付け中に内部圧力が巻付力よりも過度に大きく又は小さくなった場合には、巻き付け完了後におけるライナーの内部圧力の低下の際に、繊維層とライナーとの間に隙間が形成され得る。繊維層とライナーとの間に過度の隙間が形成された場合には、充分な耐圧を備えるガスタンクが得られない。

【0012】

本発明の一実施形態によ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方法について図面を用いて以下に説明する。図１に示すように、本実施形態に係るフィラメントワインディング装置（以下、「ＦＷ装置１０」という）は、ライナー１２の外周面に繊維部材１４を巻き付けることによりガスタンク１５（図２Ａ参照）を製造するための装置である。ＦＷ装置１０によって製造されるガスタンク１５は、例えば、燃料電池車両に搭載される。この場合、ガスタンク１５は、水素ガスが高圧で充填される高圧ガスタンクである。なお、ガスタンク１５には、水素ガス以外の燃料ガスが充填されてもよい。

【0013】

図２Ａに示すように、ガスタンク１５は、中空の樹脂製のライナー１２と、第１口金１６と、第２口金１８と、補強部２０とを備える。ライナー１２は、例えば、水素ガスの透過を抑制する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）又はナイロン樹脂（ＰＡ６）からなる。

【0014】

ライナー１２は、ライナー中間部１２ａと、第１ライナー端部１２ｂと、第２ライナー端部１２ｃとを有する。ライナー中間部１２ａは、円筒状に形成されている。第１ライナー端部１２ｂは、ライナー中間部１２ａの一端部に設けられている。第２ライナー端部１２ｃは、ライナー中間部１２ａの他端部に設けられている。第１ライナー端部１２ｂ及び第２ライナー端部１２ｃの各々は、半球状に形成されている。第１口金１６は、第１ライナー端部１２ｂに取り付けられている。第２口金１８は、第２ライナー端部１２ｃ取り付けられている。補強部２０は、ライナー１２の厚さ方向に積層された複数の繊維層２２を有する（図２Ｂ参照）。

【0015】

図１に示すように、ＦＷ装置１０は、巻付装置３０と、圧力付与装置３２と、第１測距センサ３４と、第２測距センサ３６と、制御装置３８とを備える。巻付装置３０は、ライナー１２の軸線Ａｘ（図２Ａ参照）を中心としてライナー１２を回転させながらライナー１２の外周面に繊維部材１４を巻き付ける。巻付装置３０は、ライナー支持部４０と、繊維部材送出部４２とを有する。

【0016】

ライナー支持部４０は、第１支軸４４と、第１支持台４６と、第２支軸４８と、第２支持台５０と、モータ５２とを含む。第１支軸４４は、第１口金１６に着脱可能である。第１支軸４４は、例えば、中実部材である。第１支持台４６は、第１支軸４４を回転可能に支持する。第２支軸４８は、第２口金１８に着脱可能である。第２支軸４８は、例えば、中空のパイプである。第２支持台５０は、第２支軸４８を回転可能に支持する。モータ５２は、第１支持台４６に固定されている。モータ５２は、ライナー１２の軸線Ａｘを中心として、第１支軸４４、ライナー１２及び第２支軸４８を一体的に回転させる。

【0017】

繊維部材送出部４２は、繊維部材１４をライナー１２の外周面に向けて供給する供給ヘッド５４を有する。供給ヘッド５４は、ライナー１２の軸方向に沿って移動可能（トラバース移動可能）である。繊維部材１４は、繊維強化プラスチックによって構成されている。繊維部材１４は、多数本の繊維が束ねられて形成された繊維束である。繊維束を形成する繊維としては、例えば、カーボン繊維又はガラス繊維が用いられる。繊維束には、予め樹脂が含浸されている。繊維束に含浸されている樹脂としては、例えば、熱硬化性樹脂であるエポキシ樹脂が用いられる。このような繊維束は、トウプリプレグと称される。

【0018】

巻付装置３０は、ライナー１２の軸線Ａｘを中心としてライナー１２を回転させると共に供給ヘッド５４をライナー１２の軸方向に移動させながら供給ヘッド５４から繊維部材１４を送出することにより、ライナー１２の外周面に繊維部材１４を巻き付ける。補強部２０を形成する繊維層２２は、ライナー１２の外周面に繊維部材１４を巻き付けることにより形成される。このとき、ライナー１２には、繊維部材１４から径方向内方に向かう比較的大きな巻付力が作用する。

【0019】

圧力付与装置３２は、繊維部材１４の巻付力によってライナー１２が径方向内方に変形することを抑制するために、ライナー１２の内部に圧縮空気を供給する。これにより、ライナー１２の内部は、加圧される。圧力付与装置３２は、エアポンプ５６と、供給路５８と、供給弁６０と、排気路６２と、排気弁６４とを有する。エアポンプ５６は、供給路５８に圧縮空気を供給する。供給路５８は、エアポンプ５６から供給された圧縮空気を、中空の第２支軸４８の内部を介してライナー１２の内部に導く。

【0020】

供給弁６０は、供給路５８に設けられている。供給弁６０は、供給路５８を開放及び閉塞する。供給弁６０は、制御装置３８からの出力信号によって駆動する自動弁である。供給弁６０は、例えば、電磁弁である。供給弁６０は、弁体の開度を調節可能な調節弁であってもよい。

【0021】

排気路６２は、供給弁６０の下流側で供給路５８に接続されている。排気路６２は、外気に連通している。排気弁６４は、排気路６２に設けられている。排気弁６４は、排気路６２を開放及び閉塞する。排気弁６４は、制御装置３８からの出力信号によって駆動する自動弁である。排気弁６４は、例えば、電磁弁である。排気弁６４は、弁体の開度を調節可能な調節弁であってもよい。

【0022】

図３に示すように、第１測距センサ３４は、ライナー中間部１２ａと向かい合っている。第１測距センサ３４は、第１測定点Ｐ１と第１測距センサ３４との間の直線距離である第１距離Ｌ１を測定する。第１測定点Ｐ１は、繊維部材１４をライナー中間部１２ａに巻き付けることにより形成される繊維層中間部２２ａの最外面に位置する点である。第１測距センサ３４は、非接触センサである。第１測距センサ３４は、レーザ光を用いた測距センサである。

【0023】

具体的には、第１測距センサ３４は、例えば、スポット状のレーザ光を用いたレーザ変位計である。ただし、第１測距センサ３４は、帯状（ライン状）のレーザ光を用いたレーザ変位計であってもよい。第１測距センサ３４は、レーザ変位計に限定されず、ステレオカメラ等であってもよい。第１測距センサ３４は、測定した第１距離Ｌ１（第１測定信号）を制御装置３８に供給する。

【0024】

図４に示すように、第２測距センサ３６は、第１ライナー端部１２ｂと向かい合っている。第２測距センサ３６は、第２測定点Ｐ２と第２測距センサ３６との間の直線距離である第２距離Ｌ２を測定する。第２測定点Ｐ２は、繊維部材１４を第１ライナー端部１２ｂに巻き付けることにより形成される繊維層端部２２ｂの最外面に位置する点である。第２測距センサ３６は、非接触センサである。第２測距センサ３６は、レーザ光を用いた測距センサである。

【0025】

具体的には、第２測距センサ３６は、例えば、ライン状のレーザ光を用いたレーザ変位計である。この場合、第２測距センサ３６は、ライナー１２の軸方向に沿うようにライン状のレーザ光を繊維層端部２２ｂに照射する。そのため、第２測距センサ３６は、繊維層端部２２ｂの最外面の複数の第２測定点Ｐ２の各々についての第２距離Ｌ２を測定し得る。

【0026】

なお、第２測距センサ３６が測定する第２測定点Ｐ２の数は、適宜設定可能である。繊維層端部２２ｂに照射するレーザ光の照射範囲は、適宜設定可能である。第２測距センサ３６は、スポット状のレーザ光を用いたレーザ変位計であってもよい。また、第２測距センサ３６は、レーザ変位計に限定されず、ステレオカメラ等であってもよい。第２測距センサ３６は、測定した第２距離Ｌ２（第２測定信号）を制御装置３８に供給する。

【0027】

図１において、制御装置３８は、演算部７０と、記憶部７２と、操作部７４と、表示部７６とを備える。演算部７０は、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）等のプロセッサ（ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）によって構成される。すなわち、演算部７０は、処理回路（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）によって構成される。

【0028】

演算部７０は、巻付制御部７８と、取得部８０と、差分算出部８２と、圧力制御部８４と、判定部８６と、表示制御部８８とを有する。取得部８０と、差分算出部８２と、圧力制御部８４と、判定部８６と、表示制御部８８とは、記憶部７２に記憶されているプログラムが演算部７０によって実行されることによって実現され得る。

【0029】

なお、巻付制御部７８、取得部８０、差分算出部８２、圧力制御部８４、判定部８６及び表示制御部８８の少なくとも一部が、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ－Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）等の集積回路によって実現されるようにしてもよい。また、巻付制御部７８、取得部８０、差分算出部８２、圧力制御部８４、判定部８６及び表示制御部８８の少なくとも一部が、ディスクリートデバイスを含む電子回路によって構成されるようにしてもよい。

【0030】

記憶部７２は、不図示の揮発性メモリと、不図示の不揮発性メモリとによって構成される。揮発性メモリとしては、例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等が挙げられる。揮発性メモリは、プロセッサのワーキングメモリとして使用され、処理又は演算に必要なデータ等を一時的に記憶する。不揮発性メモリとしては、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ等が挙げられる。不揮発性メモリは、保存用のメモリとして使用され、プログラム、テーブル、マップ等を記憶する。記憶部７２の少なくとも一部が、上述したようなプロセッサ、集積回路等に備えられていてもよい。

【0031】

操作部７４は、ユーザがＦＷ装置１０を操作する際に用いられる。操作部７４としては、キーボード、マウス等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

【0032】

表示部７６には、不図示の表示素子が備えられている。表示素子としては、例えば、液晶表示素子、有機エレクトロルミネッセンス表示素子等が用いられる。このような表示素子が備えられた不図示のタッチパネルによって、操作部７４と表示部７６とが構成されるようにしてもよい。

【0033】

巻付制御部７８は、巻付装置３０の制御を司る。具体的には、巻付制御部７８は、モータ５２及び供給ヘッド５４の動作を制御する。

【0034】

図３に示すように、取得部８０は、第１測距センサ３４から供給された第１距離Ｌ１（物理量）に基づいて繊維層中間部２２ａの外形寸法（以下、「中間外形寸法Ｌａ」という）を繊維部材１４の巻き付け中に取得する。中間外形寸法Ｌａは、ライナー１２の径方向に沿った寸法である。中間外形寸法Ｌａは、例えば、繊維層中間部２２ａの半径である。

【0035】

また、図４に示すように、取得部８０は、第２測距センサ３６から供給された複数の第２距離Ｌ２（物理量）に基づいて繊維層端部２２ｂの複数箇所の外形寸法（以下、「端部外形寸法Ｌｂ」という）を取得する。端部外形寸法Ｌｂは、例えば、ライナー１２の軸方向と径方向とに交差する方向に沿った寸法である。端部外形寸法Ｌｂは、ライナー１２の軸方向に沿った寸法とライナー１２の径方向に沿った寸法との少なくともいずれかが変化した場合に変化する。端部外形寸法Ｌｂは、例えば、ライナー１２の軸線Ａｘ上に位置する基準点Ｐ３と各第２測定点Ｐ２との間の直線距離である。なお、端部外形寸法Ｌｂは、ライナー１２の軸方向に沿った寸法であってもよいし、ライナー１２の径方向に沿った寸法であってもよい。

【0036】

差分算出部８２（図１参照）は、第１測定点Ｐ１に対応する予め決定された第１目標値と中間外形寸法Ｌａとの差分（以下、「第１差分」という）を算出する。差分算出部８２は、例えば、中間外形寸法Ｌａから第１目標値を減算することにより第１差分を算出する。差分算出部８２は、第１目標値から中間外形寸法Ｌａを減算することにより第１差分を算出してもよい。

【0037】

差分算出部８２は、予め決定された第１目標値取得マップに基づいて繊維部材１４の巻付量に応じた第１目標値を取得する。第１目標値取得マップは、記憶部７２に記憶されている。第１目標値取得マップには、例えば、繊維部材１４の巻付量と第１目標値との関係が示されている。ここで、巻付量は、繊維層２２毎の巻付量であってもよいし、巻き付けを開始してからの積算量であってもよい。なお、第１目標値は、ライナー１２が変形しない場合の中間外形寸法Ｌａである。また、差分算出部８２は、例えば、繊維部材１４の巻き付けが開始されからのモータ５２の回転数等に基づいて繊維部材１４の巻付量を把握できる。

【0038】

また、差分算出部８２は、複数の第２測定点Ｐ２の各々に対応する予め決定された複数の第２目標値と複数の端部外形寸法Ｌｂとのそれぞれの差分（以下、「第２差分」という）を算出する。差分算出部８２は、例えば、端部外形寸法Ｌｂから第２目標値を減算することにより第２差分を算出する。差分算出部８２は、第２目標値から端部外形寸法Ｌｂを減算することにより第２差分を算出してもよい。

【0039】

差分算出部８２は、予め決定された第２目標値取得マップに基づいて繊維部材１４の巻付量に応じた第２目標値を取得する。第２目標値取得マップは、記憶部７２に記憶されている。第２目標値取得マップには、例えば、繊維部材１４の巻付量と複数の第２目標値との関係が示されている。なお、第２目標値は、ライナー１２が変形しない場合の端部外形寸法Ｌｂである。第１目標値取得マップ及び第２目標値取得マップの設定は、繊維部材１４の巻付量を用いた例に限定されず、例えば、積層角度（巻き付け角度）又は第１ライナー端部１２ｂでの繊維部材１４の折り返し位置等を用いてもよい。

【0040】

圧力制御部８４は、圧力付与装置３２の動作を司る。具体的には、圧力制御部８４は、エアポンプ５６を駆動及び停止する。また、圧力制御部８４は、供給弁６０及び排気弁６４の各々の動作を制御する。圧力制御部８４は、取得部８０によって取得された外形寸法が目標値に近づくように、ライナー１２の内部の圧力をフィードバック制御する。なお、圧力制御部８４は、取得部８０によって取得された外形寸法が目標値に近づくように、ライナー１２の内部の圧力を制御すれば、フィードバック制御をしなくてもよい。

【0041】

具体的には、圧力制御部８４は、第１差分の絶対値が第１差分閾値未満になり且つ第２差分の絶対値が第２差分閾値未満になるように、供給弁６０及び排気弁６４の動作を制御する。第１差分閾値及び第２差分閾値は、予め決定され、記憶部７２に記憶されている。ライナー１２の内部圧力が繊維部材１４の巻付力よりも大きい場合には、第１差分及び第２差分は例えば正の値になる。圧力制御部８４は、第１差分及び第２差分の各々が正の値である場合には、ライナー１２の内部圧力が低下するように供給弁６０及び排気弁６４の動作を制御する。一方、ライナー１２の内部圧力が繊維部材１４の巻付力よりも小さい場合には、第１差分及び第２差分は例えば負の値になる。圧力制御部８４は、第１差分及び第２差分の各々が負の値である場合には、ライナー１２の内部圧力が上昇するように供給弁６０及び排気弁６４の動作を制御する。

【0042】

判定部８６は、繊維部材１４の巻き付けが完了したか否かを判定する。

【0043】

表示制御部８８は、表示部７６の表示の制御を司る。表示制御部８８は、例えば、内部圧力の制御状況、繊維部材１４の巻付状況（巻き付けの進捗率）等を、表示部７６の図示しない表示画面に表示する。

【0044】

次に、本実施形態に係るフィラメントワインディング方法について図５を参照しながら説明する。

【0045】

図５のステップＳ１において、ライナー１２を巻付装置３０に取り付ける。この後、ステップＳ２に遷移する。

【0046】

ステップＳ２において、ライナー１２の内部を加圧する。具体的には、圧力制御部８４は、供給弁６０の動作を制御して供給路５８を開放させると共に排気弁６４の動作を制御して排気路６２を閉塞させる。また、圧力制御部８４は、エアポンプ５６を駆動させる。エアポンプ５６が駆動すると、圧縮空気は、供給路５８と中空の第２支軸４８の内部とを介してライナー１２の内部に供給される。これにより、ライナー１２の内部圧力が上昇する。この後、ステップＳ３に遷移する。

【0047】

ステップＳ３において、ライナー１２に対する繊維部材１４の巻き付けを開始する。すなわち、巻付制御部７８は、モータ５２を制御してライナー１２を回転させると共に供給ヘッド５４を制御して供給ヘッド５４をライナー１２の軸方向に沿って移動させる。これにより、繊維部材１４がライナー１２に巻き付けられる。なお、ライナー１２に対する繊維部材１４の巻き方は、フープ巻き又はヘリカル巻きである。この後、ステップＳ４に遷移する。

【0048】

ステップＳ４において、取得ステップを行う。取得ステップにおいて、取得部８０は、第１測定点Ｐ１の第１距離Ｌ１を繊維部材１４の巻き付け中に取得する。取得部８０は、第１距離Ｌ１に基づいて中間外形寸法Ｌａ（図３参照）を取得する。また、取得部８０は、複数の第２測定点Ｐ２の各々の第２距離Ｌ２を繊維部材１４の巻き付け中に取得する。取得部８０は、複数の第２距離Ｌ２に基づいて複数の端部外形寸法Ｌｂ（図４参照）を取得する。この後、ステップＳ５に遷移する。

【0049】

ステップＳ５において、差分算出ステップを行う。差分算出ステップにおいて、差分算出部８２は、中間外形寸法Ｌａから第１目標値を減算することにより第１差分を算出する。また、差分算出部８２は、複数の端部外形寸法Ｌｂから複数の第２目標値をそれぞれ減算することにより複数の第２差分を算出する。第１差分及び第２差分は、ライナー１２の内部圧力が繊維部材１４の巻付力よりも大きい場合に正の値になり、ライナー１２の内部圧力が繊維部材１４の巻付力よりも小さい場合に負の値になる。この後、ステップＳ６に遷移する。

【0050】

ステップＳ６において、圧力制御ステップを行う。圧力制御ステップにおいて、圧力制御部８４は、第１差分の絶対値が第１差分閾値未満となると共に第２差分の絶対値が第２差分閾値未満となるように、ライナー１２の内部圧力をフィードバック制御する。換言すれば、圧力制御部８４は、中間外形寸法Ｌａが第１目標値に近づくと共に端部外形寸法Ｌｂが第２目標値に近づくように、ライナー１２の内部圧力をフィードバック制御する。

【0051】

具体的には、第１差分が正の値であり且つ各第２差分が正の値である場合、圧力制御部８４は、供給弁６０及び排気弁６４の動作を制御して、供給路５８を閉塞すると共に排気路６２を開放する。これにより、ライナー１２の内部の圧縮空気は、排気路６２から外部に排出されるため、ライナー１２の内部圧力が低下する。

【0052】

第１差分が負の値であり且つ各第２差分が負の値である場合、圧力制御部８４は、供給弁６０及び排気弁６４の動作を制御して、供給路５８を開放すると共に排気路６２を閉塞する。これにより、ライナー１２の内部圧力は上昇を続ける。

【0053】

第１差分が０であり且つ各第２差分が０である場合、圧力制御部８４は、供給弁６０及び排気弁６４の動作を制御して、供給路５８を開放すると共に排気路６２を閉塞する。なお、本実施形態において、第１差分及び第２差分のいずれか一方が正の値でありいずれか他方が負の値になることはない。ステップＳ６の後、ステップＳ７に遷移する。

【0054】

ステップＳ７において、判定部８６は、繊維部材１４の巻き付けが完了したか否かを判定する。繊維部材１４の巻き付けが完了していない場合（ステップＳ７においてＮＯ）、ステップＳ４に遷移する。繊維部材１４の巻き付けが完了した場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、図５に示す処理が完了する。

【0055】

上述したフィラメントワインディング方法の処理が完了した後、ライナー１２及び繊維層２２を加熱する。これにより、繊維層２２が硬化して補強部２０となる。この後、ライナー１２の内部圧力を大気圧まで低下させる。

【0056】

本実施形態は、以下の効果を奏する。

【0057】

本実施形態によれば、中間外形寸法Ｌａが第１目標値に近づくと共に複数の端部外形寸法Ｌｂが複数の第２目標値にそれぞれ近づくように、ライナー１２の内部圧力をフィードバック制御している。そのため、簡単な制御によってライナー１２の内部圧力と繊維部材１４の巻付力とのバランスを適切に保つことができる。よって、繊維部材１４の巻き付け完了後にライナー１２の内部圧力を低下させた際に繊維層２２とライナー１２との間に隙間が形成されることを抑制できる。

【0058】

［変形実施形態］
本発明は、上述した実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を取り得る。

【0059】

上記実施形態では、取得部８０が複数箇所の第２距離Ｌ２（端部外形寸法Ｌｂ）を取得する例について説明したが、取得部８０は、１箇所の第２距離Ｌ２（端部外形寸法Ｌｂ）のみを取得してもよい。また、上記実施形態では、ＦＷ装置１０が第１測距センサ３４と第２測距センサ３６を備える例について説明したが、これに限定されない。ＦＷ装置１０は、第１測距センサ３４及び第２測距センサ３６のいずれか一方のみを備えてもよい。この場合、第１測距センサ３４又は第２測距センサ３６を省略できるため、ＦＷ装置１０が簡素になる。第２測距センサ３６は、第２ライナー端部１２ｃを向くように配置されてもよい。

【0060】

［実施形態から得られる発明］
上記実施形態から把握し得る発明について、以下に記載する。

【0061】

本発明の一態様は、中空の樹脂製のライナー（１２）の内部を加圧した状態で前記ライナーの外周面に繊維部材（１４）を巻き付けるフィラメントワインディング装置（１０）であって、前記繊維部材を前記ライナーに巻き付けることにより形成される繊維層（２２）の外形寸法（Ｌａ、Ｌｂ）を示す物理量（Ｌ１、Ｌ２）を前記繊維部材の巻き付け中に取得する取得部（８０）と、前記繊維部材の巻き付け中に、前記外形寸法が予め決定された目標値に近づくように、前記ライナーの内部圧力を制御する圧力制御部（８４）と、を備える、フィラメントワインディング装置である。

【0062】

このような構成によれば、繊維層の外形寸法が予め決定された目標値に近づくように、ライナーの内部圧力を制御するため、簡単な制御によってライナーの内部圧力と繊維部材の巻付力とのバランスを適切に保つことができる。よって、繊維部材の巻き付け完了後にライナーの内部圧力を低下させた際に繊維層とライナーとの間に隙間が形成されることを抑制できる。

【0063】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記ライナーは、前記ライナーの軸方向の中間に位置する円筒状のライナー中間部（１２ａ）を有し、前記取得部は、前記繊維部材を前記ライナー中間部に巻き付けることにより形成される繊維層中間部（２２ａ）の外形寸法を取得してもよい。

【0064】

このような構成によれば、繊維部材の巻き付け完了後にライナーの内部圧力を低下させた際に繊維層中間部とライナー中間部との間に隙間が形成されることを効果的に抑制できる。

【0065】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記ライナーは、前記ライナーの軸方向の端部に位置する半球状のライナー端部（１２ｂ）を有し、前記取得部は、前記繊維部材を前記ライナー端部に巻き付けることにより形成される繊維層端部（２２ｂ）の外形寸法を取得してもよい。

【0066】

このような構成によれば、繊維部材の巻き付け完了後にライナーの内部圧力を低下させた際に繊維層端部とライナー端部との間に隙間が形成されることを効果的に抑制できる。

【0067】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記外形寸法と前記目標値との差分を算出する差分算出部（８２）を有し、前記圧力制御部は、前記差分が予め決められた差分閾値未満となるように、前記ライナーの前記内部圧力をフィードバック制御してもよい。

【0068】

このような構成によれば、ライナーの内部圧力のフィードバック制御を簡単に行うことができる。

【0069】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記目標値は、前記ライナーに対する前記繊維部材の巻付量と前記外形寸法の前記目標値との関係が予め規定された目標値取得マップから取得されてもよい。

【0070】

このような構成によれば、繊維部材の巻付量に応じた目標値を目標値取得マップより簡単に得ることができる。

【0071】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記取得部は、測距センサ（３４、３６）を用いて前記物理量を取得してもよい。

【0072】

このような構成によれば、測距センサを用いて繊維層の外形寸法を示す物理量を簡単に取得できる。

【0073】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記測距センサは、レーザ光を用いた測距センサであってもよい。

【0074】

このような構成によれば、レーザ光により繊維層の外形寸法を示す物理量を簡単に取得できる。

【0075】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記繊維部材は、繊維強化プラスチックにより構成されてもよい。

【0076】

本発明の他の態様は、中空の樹脂製のライナーの内部を加圧した状態で前記ライナーの外周面に繊維部材を巻き付けるフィラメントワインディング方法であって、前記繊維部材を前記ライナーに巻き付けることにより形成される繊維層の外形寸法を示す物理量を前記繊維部材の巻き付け中に取得する取得ステップ（Ｓ４）と、前記外形寸法が前記繊維部材の巻き付け中に予め決定された目標値に近づくように、前記ライナーの内部圧力を制御する圧力制御ステップ（Ｓ６）と、を備える、フィラメントワインディング方法である。

【符号の説明】

【0077】

１０…フィラメントワインディング装置（ＦＷ装置）
１２…ライナー
１２ａ…ライナー中間部
１２ｂ…第１ライナー端部
１２ｃ…第２ライナー端部
１４…繊維部材
２２…繊維層
２２ａ…繊維層中間部
２２ｂ…繊維層端部
３２…圧力付与装置
３４…第１測距センサ
３６…第２測距センサ
３８…制御装置
８０…取得部
８２…差分算出部
８４…圧力制御部
Ｌ１…第１距離
Ｌ２…第２距離
Ｌａ…中間外形寸法
Ｌｂ…端部外形寸法

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】