特許 7544026 タンクの製造装置および製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-26

(45)【発行日】2024-09-03

(54)【発明の名称】タンクの製造装置および製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 70/32 20060101AFI20240827BHJP

   B29C 70/16 20060101ALI20240827BHJP

   B29C 70/54 20060101ALI20240827BHJP

   B65H 51/32 20060101ALI20240827BHJP

   B65H 59/38 20060101ALI20240827BHJP

【ＦＩ】

B29C70/32

B29C70/16

B29C70/54

B65H51/32 A

B65H59/38 W

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021209007

(22)【出願日】2021-12-23

(65)【公開番号】P2023093887

(43)【公開日】2023-07-05

【審査請求日】2023-07-11

(73)【特許権者】

【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】110000028

【氏名又は名称】弁理士法人明成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】榊原 範人

(72)【発明者】

【氏名】澤邉 航

【審査官】田代 吉成

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１７－１９６８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１４２７２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－５５８３１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ７０／３２

Ｂ２９Ｃ ７０／１６

Ｂ２９Ｃ ７０／５４

Ｂ６５Ｈ ５１／３２

Ｂ６５Ｈ ５９／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

タンクの製造装置であって、
円筒状部と前記円筒状部の両端に設けられた略半球面形状のドーム部とを有する回転するライナに巻き付ける繊維を供給するボビンと、
前記ボビンと前記ライナとの間の繊維供給路に位置し、前記ライナの回転軸方向に沿って往復移動して前記繊維を前記ライナに供給するアイクチと、
前記ボビンと前記アイクチとの間の繊維供給路に位置し、回転軸が移動可能に構成されている第１ダンサーローラと、
第１調整部と算出部と第１取得部と速度制御部とを含む制御部と、を備え、
前記第１調整部は、前記第１ダンサーローラの回転軸を回転移動させて前記繊維の張力を調整し、
前記算出部は、
前記ライナの回転軸方向における前記アイクチの位置と前記ドーム部の半径とを用いて、前記ドーム部における前記繊維の巻き付け位置を算出し、
算出した前記ドーム部における前記繊維の巻き付け位置に基づいて、前記ボビンから前記繊維が供給される速度である供給速度として推定される推定供給速度を算出し、
前記第１取得部は、前記第１ダンサーローラにおける前記繊維の張力に関する第１張力情報を取得し、
前記速度制御部は、前記ボビンを回転させて、前記推定供給速度と前記第１張力情報とに基づいて、前記供給速度を制御する、製造装置。

【請求項2】

請求項１に記載の製造装置であって、
前記算出部は、次の式（１）によって前記ドーム部における前記繊維の巻き付け位置を算出し、次の式（２）によって前記推定供給速度を算出する、製造装置。

【数1】

ｒ：前記ドーム部における前記繊維の巻き付け位置
ｒ0：前記ドーム部の半径
ｘ：前記アイクチの前記ライナの回転軸方向における位置
ａ：前記円筒状部の前記ライナの回転軸方向における中央からの長さ

【数2】

Ｎ：前記ライナの単位時間あたりの回転数
ｌ：前記ボビンから前記ライナまでの前記繊維の経路の長さ
Ｌ：前記ボビンから前記アイクチまでの前記繊維の経路の長さ
ｙ：前記繊維の送出方向における前記アイクチから前記ライナまでの距離

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の製造装置であって、
前記算出部は、算出した前記推定供給速度を、前記第１ダンサーローラの移動速度に基づいて補正する、製造装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の製造装置であって、
前記制御部は、前記ライナの回転と前記アイクチの往復移動との時系列における動作データである第１動作データを記録した記憶媒体から前記第１動作データを読み込み、前記第１動作データを用いて前記ライナの回転と前記アイクチの往復移動とを制御する、製造装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の製造装置であって、
前記製造装置は、更に、前記第１ダンサーローラと前記アイクチとの間の繊維供給路に位置し、前記繊維供給路の長さを変更するアクティブダンサを備え、
前記制御部は、前記推定供給速度に基づいて決定された前記アクティブダンサの時系列における動作データである第２動作データを記録した記憶媒体から前記第２動作データを読み込み、前記第２動作データを用いて前記アクティブダンサを制御する、製造装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の製造装置であって、更に、
前記第１ダンサーローラと前記アイクチとの間の繊維供給路に位置し、回転軸が移動可能に構成されている第２ダンサーローラと、
前記第２ダンサーローラの回転軸を回転移動させて前記繊維の張力を調整する第２調整部と、
前記第１ダンサーローラが位置する第１張力区間と前記第２ダンサーローラが位置する第２張力区間とに前記繊維の張力の区間を分ける張力区切部と、
前記第２ダンサーローラにおける前記繊維の張力に関する第２張力情報を取得する第２取得部と、を備え、
前記速度制御部は、前記推定供給速度と前記第１張力情報と前記第２張力情報とに基づいて、前記供給速度を制御する、製造装置。

【請求項7】

タンクの製造方法であって、
円筒状部と前記円筒状部の両端に設けられた略半球面形状のドーム部とを有するライナに巻き付ける繊維を供給するボビンと、
前記ボビンと前記ライナとの間の繊維供給路に位置し、前記ライナの回転軸方向に沿って往復移動して前記繊維を前記ライナに供給するアイクチと、
前記ボビンと前記アイクチとの間の繊維供給路に位置する第１ダンサーローラと、
前記第１ダンサーローラと前記アイクチとの間の繊維供給路に位置する第２ダンサーローラと、
前記第１ダンサーローラの回転軸を回転移動させて前記繊維の張力を調整し、前記第２ダンサーローラの回転軸を回転移動させて前記繊維の張力を調整し前記ボビンを回転させて、前記ボビンから前記繊維が供給される速度である供給速度を制御する制御部と、を備える製造装置において、
前記アイクチの前記ライナの回転軸方向における位置と前記ドーム部の半径とを用いて前記ドーム部における前記繊維の巻き付け位置を算出し、算出した前記ドーム部における前記繊維の巻き付け位置に基づいて、前記制御部が、前記供給速度として推定される推定供給速度を算出する算出工程と、
前記第１ダンサーローラにおける前記繊維の張力に関する情報と前記第２ダンサーローラにおける前記繊維の張力に関する情報とを含む張力情報を、前記制御部が、取得する取得工程と、
前記算出工程で算出した前記推定供給速度と前記取得工程で取得した前記張力情報とに基づいて、前記制御部が、前記供給速度を制御する速度制御工程と、を含む、製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、タンクの製造装置および製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

タンクの製造方法として、繊維をタンクの外郭に巻き付ける方法がある。例えば、特許文献１には、繊維を供給するボビンとタンクとの間に設けられたダンサーローラの回転軸を移動させて、繊維の張力を調整しながらタンクに巻き付ける技術が記載されている。これにより、繊維の張力変動を抑制し、タンクに対する繊維の巻きずれを抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１７－１９６８１７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ボビンから繊維を送り出す速度は、実測した速度が測定された張力に基づいて、フィードバック制御により制御されていた。そのため、所望の速度と実際の速度の差が短時間の間に大きく変動する場合、ボビンから繊維を送り出す速度の制御に、遅れが生じるおそれがある。そのため、供給速度を大きくすることができず、タンクの製造を高速化することが困難であった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
本開示の一形態によれば、タンクの製造装置が提供される。この製造装置は、円筒状部と前記円筒状部の両端に設けられた略半球面形状のドーム部とを有する回転するライナに巻き付ける繊維を供給するボビンと、前記ボビンと前記ライナとの間の繊維供給路に位置し、前記ライナの回転軸方向に沿って往復移動して前記繊維を前記ライナに供給するアイクチと、前記ボビンと前記アイクチとの間の繊維供給路に位置し、回転軸が移動可能に構成されている第１ダンサーローラと、第１調整部と算出部と第１取得部と速度制御部とを含む制御部と、を備え、前記第１調整部は、前記第１ダンサーローラの回転軸を回転移動させて前記繊維の張力を調整し、前記算出部は、前記ライナの回転軸方向における前記アイクチの位置と前記ドーム部の半径とを用いて前記ドーム部における前記繊維の巻き付け位置を算出し、算出した前記ドーム部における前記繊維の巻き付け位置に基づいて、前記ボビンから前記繊維が供給される速度である供給速度として推定される推定供給速度を算出し、前記第１取得部は、前記第１ダンサーローラにおける前記繊維の張力に関する第１張力情報を取得し、前記速度制御部は、前記ボビンを回転させて、前記推定供給速度と前記第１張力情報とに基づいて、前記供給速度を制御する

【0006】

（１）本開示の一形態によれば、タンクの製造装置が提供される。この製造装置は、タンクの製造装置であって、円筒状部と前記円筒状部の両端に設けられた略半球面形状のドーム部とを有する回転するライナに巻き付ける繊維を供給するボビンと、前記ボビンと前記ライナとの間の繊維供給路に位置し、前記ライナの回転軸方向に沿って往復移動して前記繊維を前記ライナに供給するアイクチと、前記ボビンと前記アイクチとの間の繊維供給路に位置し、回転軸が移動可能に構成されている第１ダンサーローラと、前記第１ダンサーローラと前記アイクチとの間の繊維供給路に位置し、回転軸が移動可能に構成されている第２ダンサーローラと、前記第１ダンサーローラの回転軸を回転移動させて前記繊維の張力を調整する第１調整部と、前記第２ダンサーローラの回転軸を回転移動させて前記繊維の張力を調整する第２調整部と、前記ボビンを回転させて、前記ボビンから前記繊維が供給される速度である供給速度を制御する速度制御部と、前記アイクチの前記ライナの回転軸方向おける位置と前記ドーム部の半径とを用いて算出した、前記ドーム部における前記繊維の巻き付け位置に基づいて、前記供給速度として推定される推定供給速度を算出する算出部と、前記第１ダンサーローラにおける前記繊維の張力に関する第１張力情報を取得する第１取得部と、前記第２ダンサーローラにおける前記繊維の張力に関する第２張力情報を取得する第２取得部と、を備える。前記速度制御部は、前記推定供給速度と前記第１張力情報と前記第２張力情報とに基づいて、前記供給速度を制御する。
この形態の製造装置によれば、算出部が、アイクチのライナの回転軸方向おける位置とドーム部の半径とを用いて算出したドーム部における繊維の巻き付け位置に基づいて、予め推定供給速度を算出するため、予め推定供給速度を算出せずに張力情報に基づいて制御する場合と比べて、供給速度の応答遅れを小さくすることができる。そのため、供給速度を大きくすることができるため、タンクの製造を高速化できる。
（２）上記形態の製造装置において、前記算出部は、次の式（１）によって前記ドーム部における前記繊維の巻き付け位置を算出し、次の式（２）によって前記推定供給速度を算出してもよい。

【数1】

ｒ：前記ドーム部における前記繊維の巻き付け位置
ｒ₀：前記ドーム部の半径
ｘ：前記アイクチの前記ライナの回転軸方向における位置
ａ：前記円筒状部の前記ライナの回転軸方向における中央からの長さ

【数2】

Ｎ：前記ライナの単位時間あたりの回転数
ｌ：前記ボビンから前記ライナまでの前記繊維の経路の長さ
Ｌ：前記ボビンから前記アイクチまでの前記繊維の経路の長さ
ｙ：前記繊維の送出方向における前記アイクチから前記ライナまでの距離
このような態様とすれば、ドーム部における繊維の巻き付け位置を精度良く算出するため、推定供給速度を精度良く算出できる。
（３）上記形態の製造装置において、前記算出部は、算出した前記推定供給速度を、前記第１ダンサーローラの移動速度に基づいて補正してもよい。
このような態様とすれば、推定供給速度をより精度よく算出できる。
（４）上記形態の製造装置において、前記制御部は、前記ライナの回転と前記アイクチの往復移動との時系列における動作データである第１動作データを記録した記憶媒体から前記第１動作データを読み込み、前記第１動作データを用いて前記ライナの回転と前記アイクチの往復移動とを制御してもよい。
このような態様とすれば、リアルタイムで動作データを演算する場合と比べて、ライナやアイクチの動作を高速化することが出来る。また、同じ第１動作データを用いて複数のタンクを製造することが出来るため、品質不良が発生した場合に要因の追及が容易である。
（５）上記形態の製造装置において、前記製造装置は、更に、前記第１ダンサーローラと前記アイクチとの間の繊維供給路に位置し、前記繊維供給路の長さを変更するアクティブダンサを備え、前記制御部は、前記推定供給速度に基づいて決定された前記アクティブダンサの時系列における動作データである第２動作データを記録した記憶媒体から前記第２動作データを読み込み、前記第２動作データを用いて前記アクティブダンサを制御してもよい。
第２動作データは、推定供給速度に基づいて決定される。そのため、このような態様とすれば、実際にタンクを製造しながらアクティブダンサの時系列における動作データを決定するという工程を省略できる。
（６）上記形態の製造装置において、前記第１ダンサーローラと前記アイクチとの間の繊維供給路に位置し、回転軸が移動可能に構成されている第２ダンサーローラと、前記第２ダンサーローラの回転軸を回転移動させて前記繊維の張力を調整する第２調整部と、前記第１ダンサーローラが位置する第１張力区間と前記第２ダンサーローラが位置する第２張力区間とに前記繊維の張力の区間を分ける張力区切部と、前記第２ダンサーローラにおける前記繊維の張力に関する第２張力情報を取得する第２取得部と、を備え、前記速度制御部は、前記推定供給速度と前記第１張力情報と前記第２張力情報とに基づいて、前記供給速度を制御してもよい。
速度制御部は、それぞれの張力区間における張力情報を用いて供給速度の制御を行うため、精度良く供給速度の制御ができる。

【0007】

なお、本開示は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、タンクの製造システムや、ボビンから繊維が供給される速度の制御方法等の態様で実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】タンクの製造装置の一例を示す説明図である。

【図2】繊維束がアイクチを経由してライナに巻き付けられる状態を示した図である。

【図3】供給速度制御処理の一例を示すフローチャートである。

【図4】第１データ生成処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】アイクチ・タンク制御処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】第２データ生成処理の一例を示すフローチャートである。

【図7】アクティブダンサ制御処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

Ａ．第１実施形態：
図１は、本実施形態のタンクの製造装置１００の一例を示す説明図である。製造装置１００は、繊維巻出部２０と、張力区切部３０と、繊維案内部４０と、制御部５０と、を備える。繊維巻出部２０は、第１張力区間であり、繊維案内部４０は、第２張力区間である。製造装置１００は、例えば、樹脂が含浸された炭素繊維の束（以下、単に「繊維束Ｔ」という）に張力を掛けつつ、ライナ２００にフープ巻きやヘリカル巻きを組み合わせて巻き付ける。これにより、ライナ２００の外周には炭素繊維による補強層が形成され、タンクが製造される。製造装置１００のことをフィラメントワインディング装置と呼ぶこともできる。

【0010】

ライナ２００は、例えばポリエチレン、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエステル等の水素ガスに対するガスバリア性を有する樹脂によって形成されている。なお、本実施形態においては、ライナ２００は樹脂製としたが、金属製であってもよい。

【0011】

繊維束Ｔは、炭素繊維束を熱硬化型エポキシ樹脂に含浸させた、いわゆるプリプレグである。なお、このようなプリプレグとしては、例えば、ポリアクリロニトリルの原糸を約３，０００℃で焼成した糸を約２４，０００本程度撚って集め、バインダ樹脂によって軽く接着させた、厚さ約２００μｍ、幅４ｍｍから５ｍｍ程度の扁平なシートを例示することができる。

【0012】

繊維巻出部２０は、繊維束Ｔを巻き出す機構部であり、ボビン２１と、複数の搬送ローラ２２、２４～２６、２８と、第１ダンサーローラ２３と、移動ローラ２７と、アクティブダンサ２９と、測定部Ｃ１と、を含んでいる。ボビン２１は、繊維束Ｔが巻き付けられた筒状の部材であり、モータによって回転することで繊維束Ｔの供給を行う部材である。ボビン２１からライナ２００の間を繊維供給路ともいう。

【0013】

搬送ローラ２２は、ボビン２１から巻き出された繊維束Ｔを第１ダンサーローラ２３に搬送する。第１ダンサーローラ２３は、ボビン２１と後述するアイクチ４４との間の繊維供給路に位置し、モータＭ１の回転軸を中心に回転移動可能な２つのローラである。モータＭ１は、サーボモータであり、第１ダンサーローラ２３を回転移動させることによって、繊維束Ｔの張力を調整する。張力が調整された繊維束Ｔは、搬送ローラ２５、２６、２８と移動ローラ２７とを経由して、張力区切部３０に搬送される。

【0014】

アクティブダンサ２９は、繊維束Ｔのたるみや不足を補うために、移動ローラ２７を移動させることによって、繊維供給路の長さを変更する。これにより、アクティブダンサ２９は、繊維束Ｔが搬送される速度の加減速を吸収する。搬送ローラ２６、２８と移動ローラ２７、アクティブダンサ２９を併せて、速度吸収部ともいう。

【0015】

測定部Ｃ１は、第１ダンサーローラ２３によって送り出された繊維束Ｔの張力を測定する。測定部Ｃ１は、繊維束Ｔに張力を付与するように押圧しつつ繊維束Ｔの搬送に応じて回転する搬送ローラ２５を備えている。測定部Ｃ１は、搬送ローラ２５が繊維束Ｔから受ける反力に基づいて、繊維束Ｔの張力を測定する。測定部Ｃ１は、測定した張力を第１張力情報として制御部５０に出力する。

【0016】

張力区切部３０は、複数の搬送ローラ３１～３５を含んでいる。張力区切部３０は、ボビン２１側の第１張力区間とライナ２００側の第２張力区間とに張力の区間を分けている。より具体的には、搬送ローラ３１～３５が繊維束Ｔを挟むと共に、搬送ローラ３２～３４をモータによって回転させることで、繊維束Ｔを搬送しつつ、張力区切部３０よりボビン２１側の繊維束Ｔの張力が、張力区切部３０よりライナ２００側の繊維束Ｔの張力に影響を与えないようにする。複数の搬送ローラ３１～３５は、繊維束Ｔに損傷を与えないよう、繊維束Ｔに圧力を掛けることなく、繊維束Ｔを搬送する。繊維束Ｔは搬送ローラ３１～３５を経由して、繊維案内部４０に搬送される。

【0017】

繊維案内部４０は、複数の搬送ローラ４２、４３と第２ダンサーローラ４１と測定部Ｃ２とアイクチ４４とを含んでいる。第２ダンサーローラ４１は、第１ダンサーローラ２３とアイクチ４４との間の繊維供給路に位置している。第２ダンサーローラ４１は、モータＭ２の回転軸を中心に回転移動可能な２つのローラである。モータＭ２は、サーボモータであり、第２ダンサーローラ４１を回転移動させることによって、繊維束Ｔの張力を調整する。張力が調整された繊維束Ｔは、搬送ローラ４３を経由して、アイクチ４４に搬送される。

【0018】

測定部Ｃ２は、第２ダンサーローラ４１によって送り出された繊維束Ｔの張力を測定する。測定部Ｃ２は、繊維束Ｔに張力を付与するように押圧しつつ繊維束Ｔの搬送に応じて回転する搬送ローラ４３を備えている。測定部Ｃ２は、搬送ローラ４３が繊維束Ｔから受ける反力に基づいて、繊維束Ｔの張力を測定する。測定部Ｃ２は、測定した張力を第２張力情報として制御部５０に出力する。

【0019】

アイクチ４４は、ボビン２１とライナ２００との間の繊維供給路に位置している。アイクチ４４は、第１アイクチローラ４５と、第２アイクチローラ４６と、第３アイクチローラ４７と、を含んでいる。アイクチ４４は、回転式ローラである３つのアイクチローラ４５～４７を用いて繊維束Ｔをライナ２００に供給する。本実施形態では、繊維束Ｔは、第１アイクチローラ４５側から入り込み、第１アイクチローラ４５の下側外周、第２アイクチローラ４６の上側外周、および、第３アイクチローラ４７の下側外周にそれぞれ接触してライナ２００に供給される。繊維束Ｔはそれぞれアイクチローラ４５～４７に回転軸に垂直に掛けられている。なお、図１には、アイクチ４４に備えられたローラの内、一部のローラを示している。

【0020】

制御部５０は、ＣＰＵとメモリとを備えるコンピュータとして構成されている。ＣＰＵは、メモリに記憶された制御プログラムを実行することにより、第１調整部５１と、第２調整部５２と、速度制御部５３と、算出部５４と、第１取得部５５と、第２取得部５６と、の機能を実現する。ただし、これらの各部の機能の一部または全部をハードウエア回路で実現してもよい。また、制御部５０は、製造装置１００の外部ＣＰＵとメモリとを備える外部コンピュータ３００によって作成された制御プログラムを実行することにより、ライナ２００の回転やアイクチ４４の往復移動、アクティブダンサ２９を制御する。

【0021】

第１調整部５１は、第１ダンサーローラ２３の回転軸をモータＭ１のトルク制御により回転移動させて繊維の張力を調整する。第２調整部５２は、第２ダンサーローラ４１の回転軸をモータＭ２のトルク制御により回転移動させて繊維の張力を調整する。

【0022】

速度制御部５３は、ボビン２１を回転させて、ボビン２１から繊維が供給される速度である供給速度を制御する。

【0023】

算出部５４は、後述するライナ２００における、繊維の巻き付け位置に基づいて、供給速度として推定される推定供給速度を予め算出する。算出部５４は、アイクチ４４のライナ２００の回転軸方向おける位置とドーム部２０４の半径とを用いてライナ２００における繊維の巻き付け位置を算出する。推定供給速度の算出方法の詳細については後述する。

【0024】

第１取得部５５は、第１ダンサーローラ２３における繊維の張力に関する第１張力情報を測定部Ｃ１から取得する。第２取得部５６は、第２ダンサーローラ４１における繊維の張力に関する第２張力情報を測定部Ｃ２から取得する。第１張力情報および第２張力情報は、例えば、繊維束Ｔの張力や、単位時間当たりの繊維束Ｔの張力の変化量を含む情報である。以下では、第１張力情報と第２張力情報とを併せて単に「張力情報」ともいう。

【0025】

図２は、繊維束Ｔがアイクチ４４を経由してライナ２００に巻き付けられる状態を示した図である。ライナ２００は、円筒状部２０２と円筒状部２０２の両端に設けられた略半球面形状の二つのドーム部２０４とを有する。本実施形態において、ドーム部２０４は半径ｒ₀の半球面形状である。また、円筒状部２０２のライナ２００の回転軸方向における中央からの長さは距離ａである。

【0026】

アイクチ４４は、前後軸（ｘ軸）および、トラバース軸（ｙ軸）に沿って移動可能である。また、アイクチ４４は、アイクチローラ４５～４７を備える先端部が揺動軸（ｘ軸）を中心に回転可能である。例えば、揺動軸での動作では、繊維束Ｔは９０°以上捻られる。

【0027】

図３は、供給速度制御処理の一例を示すフローチャートである。供給速度制御処理は、制御部５０が、供給速度を制御する処理である。この処理は、タンクの製造において行われる処理である。

【0028】

算出部５４は、ステップＳ１００において、推定供給速度を算出する。この工程を「算出工程」ともいう。算出部５４は、まず、次の式（１）によってライナ２００における繊維の巻き付け位置を算出する。

【0029】

【数1】

【0030】

ここで、ｒは、ライナ２００における回転方向についての繊維の巻き付け位置であり、ライナ２００の回転軸から繊維束Ｔまでの径方向の長さである。ｘは、ライナ２００の回転軸方向におけるアイクチ４４の位置である。より具体的には、ｘは、アイクチ４４の、ライナ２００の回転軸方向における中央からの、ライナ２００の回転軸方向に沿った距離である。例えば、図２において破線で示す場所にアイクチ４４が位置する場合、ドーム部２０４における繊維束Ｔのライナ２００の径方向における回転軸からの長さはｒである。

【0031】

次に、算出部５４は、式（１）で算出したライナ２００における繊維の巻き付け位置を用いて、次の式（２）によって推定供給速度を算出する。

【0032】

【数2】

【0033】

ここで、Ｖ１は、ライナ２００における繊維の巻き取り速度であり、Ｖ２は、アイクチ４４移動による繊維の移動速度である。Ｎはライナ２００の単位時間あたりの回転数であり、ｌはボビン２１からライナ２００までの繊維の経路の長さである。Ｌはボビン２１からアイクチ４４までの繊維の経路の長さであり、ｙは繊維の送出方向におけるアイクチ４４からタンクまでの距離である。なお、ｒおよびｘは、上記式（１）における変数ｒおよび変数ｘと同じである。

【0034】

制御部５０は、ステップＳ１１０（図３参照）において、張力情報を取得する。より具体的には、速度制御部５３が、第１張力情報を取得し、第１取得部５５が第２張力情報を取得する。この工程を「取得工程」ともいう。なお、ステップＳ１００とステップＳ１１０とはこの順に限らず、任意の順序で行うことができ、並行して行ってもよい。

【0035】

速度制御部５３は、ステップＳ１２０において、ステップＳ１００で算出した推定供給速度とステップＳ１１０で取得した張力情報に基づいて、供給速度を制御し、供給速度制御処理を終了する。より具体的には、速度制御部５３は、第１ダンサーローラ２３における繊維の張力があらかじめ定められた第１の範囲内となり、第２ダンサーローラ４１における繊維の張力があらかじめ定められた第２の範囲内となるよう供給速度を制御し、繊維束Ｔの張力が高くなった場合には、供給速度が速くなるように制御し、繊維束Ｔの張力が低くなった場合には、供給速度が遅くなるように制御する。この工程を「速度制御工程」ともいう。

【0036】

図４は、第１データ生成処理の一例を示すフローチャートである。第１データ生成処理は、外部コンピュータ３００が、タンクの製造におけるライナ２００の回転やアイクチ４４の往復移動の動作データを作成する処理である。この処理は、製造装置１００によるタンクの製造を行う前に実行される。

【0037】

外部コンピュータ３００は、ステップＳ２００において、ＣＡＤＷＩＮＤデータを作成する。ＣＡＤＷＩＮＤデータとは、ライナ２００の回転とアイクチ４４の往復移動とがどのように連動するかを含むデータである。ＣＡＤＷＩＮＤデータは、例えば、ある時点においてアイクチ４４がライナ２００の軸方向においてどこに位置するかを示す不連続な時系列データである。

【0038】

外部コンピュータ３００は、ステップＳ２１０において、ステップＳ２００で作成したＣＡＤＷＩＮＤデータから第１動作データを作成する。第１動作データとは、ＣＡＤＷＩＮＤデータの時系列のデータである。

【0039】

外部コンピュータ３００は、ステップＳ２２０において、ステップＳ２１０で作成した第１動作データを記録し、第１データ生成処理を終了する。本実施形態において、外部コンピュータ３００は、外部コンピュータ３００の内部記憶領域に第１動作データを記録する。なお、外部コンピュータ３００は、制御部５０の記憶領域や、外部記憶媒体に第１データを記録してもよい。

【0040】

図５は、アイクチ・タンク制御処理の一例を示すフローチャートである。アイクチ・タンク制御処理は、制御部５０が、タンクの製造においてライナ２００の回転やアイクチ４４の往復移動を制御する処理である。制御部５０は、タンクの製造においてこの処理を繰り返し行う。

【0041】

制御部５０は、ステップＳ３００において、第１データ生成処理（図４参照）で作成した第１動作データを読み込む。本実施形態において、制御部５０は、ライナ２００における繊維束Ｔの２層分の第１動作データを読み込む。

【0042】

制御部５０は、ステップＳ３１０において、ステップＳ３００で読み込んだ第１動作データを用いて、ライナ２００の回転やアイクチ４４の往復移動を制御する。

【0043】

図６は、第２データ生成処理の一例を示すフローチャートである。第２データ生成処理は、外部コンピュータ３００が、アクティブダンサ２９の動作データを作成する処理である。この処理は、製造装置１００によるタンクの製造を行う前に実行される。

【0044】

外部コンピュータ３００は、ステップＳ２００において、ＣＡＤＷＩＮＤデータを作成する。この処理は、第１データ生成処理（図４参照）におけるステップＳ２００と同一の処理である。

【0045】

外部コンピュータ３００は、ステップＳ２１５において、ステップＳ２００で作成したＣＡＤＷＩＮＤデータから第２動作データを作成する。第２動作データとは、ライナ２００の回転やアイクチ４４の往復運動に連動して、アクティブダンサ２９をどのように制御するかを示すデータである。本実施形態において、外部コンピュータ３００は、ＣＡＤＷＩＮＤデータと算出部５４が算出した推定供給速度とに基づいて、第２データを作成する。なお、外部コンピュータ３００は、ＣＡＤＷＩＮＤデータから作成した第１データと推定供給速度とに基づいて第２データを作成してもよい。

【0046】

外部コンピュータ３００は、ステップＳ２２５において、ステップＳ２１５で作成した第２動作データを記録し、第２データ生成処理を終了する。本実施形態において、外部コンピュータ３００は、外部コンピュータ３００の内部記憶領域に第１動作データを記録する。なお、外部コンピュータ３００は、制御部５０の記憶領域や、外部記憶媒体に第１データを記録してもよい。

【0047】

図７は、アクティブダンサ制御処理の一例を示すフローチャートである。アクティブダンサ制御処理は、制御部５０が、タンクの製造においてアクティブダンサ２９を制御する処理である。制御部５０は、タンクの製造においてこの処理を繰り返し行う。

【0048】

制御部５０は、ステップＳ４００において、第２データ生成処理（図６参照）で作成した第２動作データを読み込む。本実施形態において、制御部５０は、ライナ２００における繊維束Ｔの２層分の第２動作データを読み込む。

【0049】

制御部５０は、ステップＳ４１０において、ステップＳ４００で読み込んだ第２動作データを用いて、アクティブダンサ２９を制御する。例えば、制御部５０は、推定供給速度が加速する場合に、アクティブダンサ２９を制御して繊維供給路が短くなるように移動ローラ２７を移動させ、繊維束Ｔが不足することを回避する。また、制御部５０は、推定供給速度が減速する場合に、アクティブダンサ２９を制御して繊維供給路が長くなるように移動ローラ２７を移動させ、繊維束Ｔがたるむことを回避する。

【0050】

以上で説明した本実施形態のタンクの製造装置１００によれば、算出部５４が、アイクチ４４のライナ２００の回転軸方向おける位置とドーム部２０４の半径ｒ₀とを用いて算出したライナ２００における繊維の巻き付け位置に基づいて、予め推定供給速度を算出する。そのため、例えば、ドーム部２０４の円筒状部２０２と反対側の端部においてアイクチ４４が折り返して繊維束Ｔの張力が大きく変動する場合において、予め推定供給速度を算出せずに張力情報に基づいて制御する場合と比べて、供給速度の応答遅れを小さくすることができる。そのため、供給速度を大きくすることができるため、タンクの製造を高速化できる。

【0051】

また、算出部５４は、式（１）を用いて、ライナ２００における繊維の巻き付け位置を算出するため、ドーム部２０４における繊維の巻き付け位置を精度良く算出できるため、推定供給速度を精度良く算出できる。

【0052】

また、制御部５０は、予め作成された動作データを読み込んで、ライナ２００の回転やアイクチ４４の往復移動を制御する。そのため、リアルタイムで動作データを演算する場合と比べて、ライナ２００やアイクチ４４の動作を高速化することができる。また、同じ第１動作データを用いて複数のタンクを製造することができるため、品質不良が発生した場合に要因の追及が容易である。

【0053】

また、第２動作データは、推定供給速度に基づいて決定される。そのため、実際にタンクを製造しながらアクティブダンサ２９の時系列における動作データを決定するという工程を省略できる。

【0054】

また、製造装置１００は張力区切部３０を備えており、第１ダンサーローラ２３が位置する第１張力区間と、第２ダンサーローラ４１が位置する第２張力区間とに張力の区間を分けている。そのため、第１張力区間に位置するボビン２１における繊維束Ｔの張力を高くしすぎることなく、第２張力区間に位置するライナ２００における繊維束Ｔの張力を高くすることができる。また、速度制御部５３は、それぞれの張力区間における張力情報を用いて供給速度の制御を行うため、精度良く供給速度の制御ができる。

【0055】

Ｂ．第２実施形態：
第２実施形態において、算出部５４は、第１ダンサーローラ２３および第２ダンサーローラ４１の移動速度とアクティブダンサ２９の速度に基づいて、推定供給速度を補正する点が、第１実施形態と異なる。第２実施形態における製造装置１００の構成は、第１実施形態と同じであるため、製造装置１００の構成の説明は省略する。

【0056】

算出部５４は、次の式（３）によって、推定供給速度を算出する。

【0057】

【数3】

【0058】

ここで、αは第１ダンサーローラ２３による補正の値であり、βは第２ダンサーローラ４１による補正の値である。Ｖａはアクティブダンサ２９の速度である。

【0059】

以上で説明した第２実施形態の製造装置１００によれば、算出部５４は、第１ダンサーローラ２３および第２ダンサーローラ４１の移動速度とアクティブダンサ２９の速度に基づいて、推定供給速度を補正するため、推定供給速度をより精度よく算出できる。

【0060】

Ｃ．他の実施形態：
（Ｃ１）上述した実施形態において、ローラの位置や数は任意であり、上記実施形態には限定されない。また、例えば、アクティブダンサ２９と張力区切部３０と第２ダンサーローラ４１との内の少なくとも一部または全部を省略することも可能である。

【0061】

（Ｃ２）上述した実施形態において、算出部５４は、式（１）を用いてライナ２００における繊維の巻き付け位置を算出している。この代わりに、次の式（４）を用いて、ライナ２００における繊維の巻き付け位置を算出してもよい。

【0062】

【数4】

【0063】

この場合、ドーム部２０４における繊維の巻き付け位置を簡易に算出できる。

【0064】

（Ｃ３）上述した実施形態において、算出部５４は、ライナ２００に形成された繊維束Ｔの層の厚みを考慮して、ライナ２００における繊維の巻き付け位置を算出してもよい。これにより、より精度良くライナ２００における繊維の巻き付け位置を算出できる。そのため、より精度良く推定供給速度を算出できる。

【0065】

（Ｃ４）上述した実施形態において、速度制御部５３は、速度制御工程（図３、ステップＳ１２０参照）において、ステップＳ１００で算出した推定供給速度とステップＳ１１０で取得した張力情報に基づいて、供給速度を制御している。これに限らず、速度制御部５３は、速度制御工程において、ステップＳ１００で算出した推定供給速度とステップＳ１１０で取得した張力情報と、アイクチ４４における繊維束Ｔの張力に関する情報とに基づいて、供給速度を制御してもよい。

【0066】

（Ｃ５）上述した実施形態において、外部コンピュータ３００が第１データおよび第２データを作成している。この代わりに、制御部５０が第１データおよび第２データを作成してもよい。

【0067】

（Ｃ６）上述した実施形態において、制御部５０は、予め外部コンピュータ３００によって作成された第１データおよび第２データを読み込んで、タンクの製造における各制御を行っている。これに限らず、制御部５０は、タンクの製造と並行して作成された第１データや第２データを読み込んで、タンクの製造における各制御を行ってもよい。例えば、制御部５０は、外部コンピュータ３００からＣＡＤＷＩＮＤデータを読み込み、第１データや第２データを作成し、各制御を行ってもよい。

【0068】

（Ｃ７）上述した第２実施形態において、算出部５４は、第１ダンサーローラ２３および第２ダンサーローラ４１の移動速度とアクティブダンサ２９の速度に基づいて、推定供給速度を補正している。これに限らず、速度制御部５３は、第１ダンサーローラ２３および第２ダンサーローラ４１の移動速度にのみ基づいて、推定供給速度を補正してもよい。すなわち、算出部５４は、アクティブダンサ２９の速度に基づいて推定供給速度を補正しなくてもよい。この場合上述した式（３）におけるＶａは０である。

【0069】

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述した課題を解決するために、あるいは上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜削除することが可能である。

【符号の説明】

【0070】

２０…繊維巻出部、２１…ボビン、２２、２４、２５、２６、２８、３１、３２、３３、３４、３５、４２、４３…搬送ローラ、２３…第１ダンサーローラ、２７…移動ローラ、２９…アクティブダンサ、３０…張力区切部、４０…繊維案内部、４１…第２ダンサーローラ、４４…アイクチ、４５…第１アイクチローラ、４６…第２アイクチローラ、４７…第３アイクチローラ、５０…制御部、５１…第１調整部、５２…第２調整部、５３…速度制御部、５４…算出部、５５…第１取得部、５６…第２取得部、１００…製造装置、２００…ライナ、２０２…円筒状部、２０４…ドーム部、３００…外部コンピュータ、Ｃ１、Ｃ２…測定部、Ｍ１、Ｍ２…モータ、Ｔ…繊維束

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】