特許 7603534 フィラメントワインディング方法及び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】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-12

(45)【発行日】2024-12-20

(54)【発明の名称】フィラメントワインディング方法及び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 20060101AFI20241213BHJP

   B29C 70/16 20060101ALI20241213BHJP

   B29C 70/54 20060101ALI20241213BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20241213BHJP

   B29L 22/00 20060101ALN20241213BHJP

【ＦＩ】

B29C70/32

B29C70/16

B29C70/54

B29K105:08

B29L22:00

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2021097340

(22)【出願日】2021-06-10

(65)【公開番号】P2022189016

(43)【公開日】2022-12-22

【審査請求日】2023-11-28

(73)【特許権者】

【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

(72)【発明者】

【氏名】辰島 宏亮

【審査官】家城 雅美

(56)【参考文献】

【文献】特開２００５－２５５３５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－３１２８２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１９６８０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２０９９２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１３４８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０８０９９６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００５／００６６６８８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ７０／３２

Ｂ２９Ｃ ７０／１６

Ｂ２９Ｃ ７０／５４

Ｂ２９Ｋ １０５／０８

Ｂ２９Ｌ ２２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

フィラメントワインディング装置を用いたフィラメントワインディング方法であって、
前記フィラメントワインディング装置は、
ボビンと当該ボビンに繊維束を巻回してなる繊維ロール部とを有するボビン部材を回転させるためのボビン駆動部と、
前記繊維ロール部から送り出された送出繊維部を、当該送出繊維部に張力を付与した状態でワークに巻き付ける巻付装置と、
前記ボビン駆動部から前記巻付装置までの前記送出繊維部の送り経路に設けられた張力付与装置と、を備え、
前記張力付与装置は、前記送出繊維部を押圧する押圧部を有し、
前記フィラメントワインディング方法は、
前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの途中で前記巻付装置の動作を停止する途中停止工程を含み、
前記途中停止工程では、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り出しを継続した状態で、前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら移動させることにより、前記送り経路の長さを長くし、
前記途中停止工程では、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度が速いほど前記押圧部の移動速度を速くする、フィラメントワインディング方法。

【請求項2】

請求項１記載のフィラメントワインディング方法であって、
前記途中停止工程において、前記送出繊維部への前記押圧部の押圧方向は、重力方向である、フィラメントワインディング方法。

【請求項3】

フィラメントワインディング装置を用いたフィラメントワインディング方法であって、
前記フィラメントワインディング装置は、
ボビンと当該ボビンに繊維束を巻回してなる繊維ロール部とを有するボビン部材を回転させるためのボビン駆動部と、
前記繊維ロール部から送り出された送出繊維部を、当該送出繊維部に張力を付与した状態でワークに巻き付ける巻付装置と、
前記ボビン駆動部から前記巻付装置までの前記送出繊維部の送り経路に設けられた張力付与装置と、を備え、
前記張力付与装置は、前記送出繊維部を押圧する押圧部を有し、
前記フィラメントワインディング方法は、
前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの途中で前記巻付装置の動作を停止する途中停止工程を含み、
前記途中停止工程では、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り出しを継続した状態で、前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら移動させることにより、前記送り経路の長さを長くし、
前記途中停止工程では、前記押圧部が前記送出繊維部から受ける荷重が大きいほど前記押圧部の移動速度を遅くする、フィラメントワインディング方法。

【請求項4】

フィラメントワインディング装置を用いたフィラメントワインディング方法であって、
前記フィラメントワインディング装置は、
ボビンと当該ボビンに繊維束を巻回してなる繊維ロール部とを有するボビン部材を回転させるためのボビン駆動部と、
前記繊維ロール部から送り出された送出繊維部を、当該送出繊維部に張力を付与した状態でワークに巻き付ける巻付装置と、
前記ボビン駆動部から前記巻付装置までの前記送出繊維部の送り経路に設けられた張力付与装置と、を備え、
前記張力付与装置は、前記送出繊維部を押圧する押圧部を有し、
前記フィラメントワインディング方法は、
前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの途中で前記巻付装置の動作を停止する途中停止工程を含み、
前記途中停止工程では、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り出しを継続した状態で、前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら移動させることにより、前記送り経路の長さを長くし、
前記途中停止工程における前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度は、前記途中停止工程の直前の前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度よりも遅い、フィラメントワインディング方法。

【請求項5】

フィラメントワインディング装置を用いたフィラメントワインディング方法であって、
前記フィラメントワインディング装置は、
ボビンと当該ボビンに繊維束を巻回してなる繊維ロール部とを有するボビン部材を回転させるためのボビン駆動部と、
前記繊維ロール部から送り出された送出繊維部を、当該送出繊維部に張力を付与した状態でワークに巻き付ける巻付装置と、
前記ボビン駆動部から前記巻付装置までの前記送出繊維部の送り経路に設けられた張力付与装置と、を備え、
前記張力付与装置は、前記送出繊維部を押圧する押圧部を有し、
前記フィラメントワインディング方法は、
前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの途中で前記巻付装置の動作を停止する途中停止工程を含み、
前記途中停止工程では、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り出しを継続した状態で、前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら移動させることにより、前記送り経路の長さを長くし、
前記途中停止工程の後で、前記巻付装置を作動させて前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けを再開する巻付再開工程を含み、
前記巻付再開工程では、前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら初期位置まで移動させる、フィラメントワインディング方法。

【請求項6】

請求項５記載のフィラメントワインディング方法であって、
前記巻付再開工程における前記押圧部の移動速度は、前記途中停止工程における前記押圧部の移動速度よりも速い、フィラメントワインディング方法。

【請求項7】

請求項６記載のフィラメントワインディング方法であって、
前記巻付再開工程では、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度を徐々に上昇させる、フィラメントワインディング方法。

【請求項8】

ボビンと当該ボビンに繊維束を巻回してなる繊維ロール部とを有するボビン部材を回転させるためのボビン駆動部と、
前記繊維ロール部から送り出された送出繊維部を、当該送出繊維部に張力を付与した状態でワークに巻き付ける巻付装置と、
前記ボビン駆動部から前記巻付装置までの前記送出繊維部の送り経路に設けられた張力付与装置と、を備え、
前記張力付与装置は、前記送出繊維部を押圧する押圧部を有するフィラメントワインディング装置であって、
前記ボビン駆動部を制御するボビン制御部と、
前記巻付装置を制御する巻付制御部と、
前記張力付与装置を制御する張力制御部と、を有し、
前記巻付制御部は、前記巻付装置を制御して、前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの途中で前記巻付装置の動作を停止させ、
前記巻付制御部が前記巻付装置の動作を途中停止させたときに、前記ボビン制御部は、前記ボビン駆動部を制御して前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り出しを継続させ、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら移動させることにより、前記送り経路の長さを長くし、
前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度を検出する速度センサを有し、
前記途中停止時に、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して、前記速度センサが検出した送り速度が速いほど前記押圧部の移動速度を速くさせる、フィラメントワインディング装置。

【請求項9】

請求項８記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記途中停止時の前記送出繊維部への前記押圧部の押圧方向は、重力方向である、フィラメントワインディング装置。

【請求項10】

ボビンと当該ボビンに繊維束を巻回してなる繊維ロール部とを有するボビン部材を回転させるためのボビン駆動部と、
前記繊維ロール部から送り出された送出繊維部を、当該送出繊維部に張力を付与した状態でワークに巻き付ける巻付装置と、
前記ボビン駆動部から前記巻付装置までの前記送出繊維部の送り経路に設けられた張力付与装置と、を備え、
前記張力付与装置は、前記送出繊維部を押圧する押圧部を有するフィラメントワインディング装置であって、
前記ボビン駆動部を制御するボビン制御部と、
前記巻付装置を制御する巻付制御部と、
前記張力付与装置を制御する張力制御部と、を有し、
前記巻付制御部は、前記巻付装置を制御して、前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの途中で前記巻付装置の動作を停止させ、
前記巻付制御部が前記巻付装置の動作を途中停止させたときに、前記ボビン制御部は、前記ボビン駆動部を制御して前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り出しを継続させ、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら移動させることにより、前記送り経路の長さを長くし、
前記押圧部が前記送出繊維部から受ける荷重を検出する荷重センサを有し、
前記途中停止時に、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して、前記荷重センサが検出した荷重が大きいほど前記押圧部の移動速度を遅くさせる、フィラメントワインディング装置。

【請求項11】

ボビンと当該ボビンに繊維束を巻回してなる繊維ロール部とを有するボビン部材を回転させるためのボビン駆動部と、
前記繊維ロール部から送り出された送出繊維部を、当該送出繊維部に張力を付与した状態でワークに巻き付ける巻付装置と、
前記ボビン駆動部から前記巻付装置までの前記送出繊維部の送り経路に設けられた張力付与装置と、を備え、
前記張力付与装置は、前記送出繊維部を押圧する押圧部を有するフィラメントワインディング装置であって、
前記ボビン駆動部を制御するボビン制御部と、
前記巻付装置を制御する巻付制御部と、
前記張力付与装置を制御する張力制御部と、を有し、
前記巻付制御部は、前記巻付装置を制御して、前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの途中で前記巻付装置の動作を停止させ、
前記巻付制御部が前記巻付装置の動作を途中停止させたときに、前記ボビン制御部は、前記ボビン駆動部を制御して前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り出しを継続させ、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら移動させることにより、前記送り経路の長さを長くし、
前記途中停止時に、前記ボビン制御部は、前記ボビン駆動部を制御して、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度を、前記途中停止させる直前の前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度よりも遅くさせる、フィラメントワインディング装置。

【請求項12】

ボビンと当該ボビンに繊維束を巻回してなる繊維ロール部とを有するボビン部材を回転させるためのボビン駆動部と、
前記繊維ロール部から送り出された送出繊維部を、当該送出繊維部に張力を付与した状態でワークに巻き付ける巻付装置と、
前記ボビン駆動部から前記巻付装置までの前記送出繊維部の送り経路に設けられた張力付与装置と、を備え、
前記張力付与装置は、前記送出繊維部を押圧する押圧部を有するフィラメントワインディング装置であって、
前記ボビン駆動部を制御するボビン制御部と、
前記巻付装置を制御する巻付制御部と、
前記張力付与装置を制御する張力制御部と、を有し、
前記巻付制御部は、前記巻付装置を制御して、前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの途中で前記巻付装置の動作を停止させ、
前記巻付制御部が前記巻付装置の動作を途中停止させたときに、前記ボビン制御部は、前記ボビン駆動部を制御して前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り出しを継続させ、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら移動させることにより、前記送り経路の長さを長くし、
前記巻付制御部は、前記巻付装置の動作を前記途中停止させた後で、前記巻付装置を制御して前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けを再開させ、
前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの再開時に、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して、前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら初期位置まで移動させる、フィラメントワインディング装置。

【請求項13】

請求項１２記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの再開時に、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して、前記押圧部の移動速度を、前記途中停止時における前記押圧部の移動速度よりも速くさせる、フィラメントワインディング装置。

【請求項14】

請求項１３記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの再開時に、前記ボビン制御部は、前記ボビン駆動部を制御して、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度を徐々に上昇させる、フィラメントワインディング装置。

【請求項15】

請求項８～１４のいずれか１項に記載のフィラメントワインディング装置であって、
前記送出繊維部を前記ボビン駆動部から前記巻付装置に送る複数の送りローラを備え、
前記押圧部は、複数設けられ、
前記送り経路上で互いに隣り合う前記押圧部の間には、前記複数の送りローラの少なくとも１つが配置されている、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、フィラメントワインディング方法及び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、フィラメントワインディング装置（以下、ＦＷ装置ということがある）が開示されている。ＦＷ装置は、ボビンモータと、巻付装置と、張力付与装置とを備える。ボビンモータは、ボビン部材を回転させる。ボビン部材は、ボビンと、当該ボビンに繊維束を巻回してなる繊維ロール部とを有する。巻付装置は、繊維ロール部から送り出された送出繊維部に張力を付与した状態で、当該送出繊維部をワークに巻き付ける。

【0003】

張力付与装置は、ボビン駆動部から巻付装置までの送出繊維部の送り経路に設けられている。張力付与装置は、送出繊維部を押圧する押圧部（ダンサーロール）を備える。ＦＷ装置の張力付与装置の押圧部は、一定の力で送出繊維部を押圧している。張力付与装置は、押圧部の位置を検出しその位置の変化により繊維ロール部からの送り出し速度を制御することで、押圧部の位置と押圧力を一定にするフィードバック制御が一般的である。また、高速運転でフィードバック制御が追い付かない場合は、巻付装置の巻付速度や巻付長さに応じて押圧部を移動させるアクティブ制御もある。これらの張力付与装置により、送出繊維部の張力を安定にさせる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－２５５３５９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、ＦＷ装置を用いたフィラメントワインディング方法では、所定の中間処理を行うために、送出繊維部のワークへの巻き付けの途中で巻付装置の動作を停止する途中停止工程を行うことがある。中間処理は、例えば、ワークへの送出繊維部の巻付精度を測定することが含まれる。また、中間処理は、例えば、ワークに対する送出繊維部の巻付角度を変更することが含まれてもよい。上述した従来技術には、途中停止工程について記載されていない。

【0006】

途中停止工程中に繊維ロール部からの送出繊維部の送り出しを停止させると、送出繊維部には比較的大きな張力が作用する。そうすると、繊維ロール部は、送出繊維部によって過度に締め付けられて変形することがある。繊維ロール部が変形した場合、繊維ロール部の修正又はボビン部材の交換が必要になる。よって、フィラメントワインディングに要する時間が長くなり、且つフィラメントワインディングのコストが高くなる。

【0007】

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】

【0008】

本発明の一態様は、フィラメントワインディング装置を用いたフィラメントワインディング方法であって、前記フィラメントワインディング装置は、ボビンと当該ボビンに繊維束を巻回してなる繊維ロール部とを有するボビン部材を回転させるためのボビン駆動部と、前記繊維ロール部から送り出された送出繊維部を、当該送出繊維部に張力を付与した状態でワークに巻き付ける巻付装置と、前記ボビン駆動部から前記巻付装置までの前記送出繊維部の送り経路に設けられた張力付与装置と、を備え、前記張力付与装置は、前記送出繊維部を押圧する押圧部を有し、前記フィラメントワインディング方法は、前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの途中で前記巻付装置の動作を停止する途中停止工程を含み、前記途中停止工程では、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り出しを継続した状態で、前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら移動させることにより、前記送り経路の長さを長くし、前記途中停止工程では、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度が速いほど前記押圧部の移動速度を速くする、フィラメントワインディング方法である。

【0009】

本発明の他の態様は、ボビンと当該ボビンに繊維束を巻回してなる繊維ロール部とを有するボビン部材を回転させるためのボビン駆動部と、前記繊維ロール部から送り出された送出繊維部を、当該送出繊維部に張力を付与した状態でワークに巻き付ける巻付装置と、前記ボビン駆動部から前記巻付装置までの前記送出繊維部の送り経路に設けられた張力付与装置と、を備え、前記張力付与装置は、前記送出繊維部を押圧する押圧部を有するフィラメントワインディング装置であって、前記ボビン駆動部を制御するボビン制御部と、前記巻付装置を制御する巻付制御部と、前記張力付与装置を制御する張力制御部と、を有し、前記巻付制御部は、前記巻付装置を制御して、前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの途中で前記巻付装置の動作を停止させ、前記巻付制御部が前記巻付装置の動作を途中停止させたときに、前記ボビン制御部は、前記ボビン駆動部を制御して前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り出しを継続させ、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら移動させることにより、前記送り経路の長さを長くし、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度を検出する速度センサを有し、前記途中停止時に、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して、前記速度センサが検出した送り速度が速いほど前記押圧部の移動速度を速くさせる、フィラメントワインディング装置である。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、途中停止工程中に繊維ロール部からの送出繊維部の送り出しが継続される。これにより、途中停止工程中に繊維ロール部が送出繊維部によって過度に締め付けられることがないため、繊維ロール部の変形を抑えることができる。そのため、繊維ロール部の修正又はボビン部材の交換を不要にすることができる。よって、フィラメントワインディングに要する時間が長くなることを抑えることができ、且つフィラメントワインディングのコストが高くなることを抑えることができる。

【0011】

さらに、途中停止工程中に押圧部を移動させて送り経路の長さを長くするため、送出繊維部に適度な張力を付与し続けることができる。これにより、ワークに巻き付けられた送出繊維部が緩むことを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【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２は、高圧ガスタンクの概略縦断面図である。

【図3】図３は、図２の矢印ＩＩＩで示す部分の詳細断面図である。

【図4】図４Ａは、図１に示す第１張力保持部の平面説明図である。図４Ｂは、図４Ａに示す第１張力保持部の第１の動作説明図である。図４Ｃは、図４Ａに示す第１張力保持部の第２の動作説明図である。

【図5】図５は、図１の制御ブロック図である。

【図6】図６は、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。

【図7】図７Ａは、張力付与装置の平面説明図である。図７Ｂは、図７Ａに示す張力付与装置の第１の動作説明図である。図７Ｃは、図７Ａに示す張力付与装置の第２の動作説明図である。

【図8】図８は、図６の途中停止工程の詳細を説明するフローチャートである。

【図9】図９は、図６の巻付再開工程の詳細を説明するフローチャートである。

【図10】図１０は、第１変形例に係る張力付与装置の平面説明図である。

【図11】図１１は、第２変形例に係る張力付与装置の平面説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１に示すように、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（以下、「ＦＷ装置１０」ということがある）は、複数のボビン部材４００から送り出された複数の送出繊維部４３０をワーク５００に巻き付けることにより高圧ガスタンク５０２を製造する。ＦＷ装置１０を用いて製造される高圧ガスタンク５０２は、例えば、燃料電池車両に搭載される。この場合、高圧ガスタンク５０２には、水素ガスが高圧で充填される。なお、高圧ガスタンク５０２には、水素ガス以外の燃料ガスが充填されてもよい。

【0014】

図２において、高圧ガスタンク５０２は、ライナ５０４と、第１口金５０６と、第２口金５０８と、補強部５１０とを備える。ライナ５０４、第１口金５０６及び第２口金５０８は、ワーク５００を形成する。ライナ５０４は、例えば、水素バリア性を示す高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）樹脂又はナイロン樹脂（ＰＡ６）からなる。ライナ５０４の軸方向の一端部には、第１口金５０６が取り付けられている。ライナ５０４の軸方向の他端部には、第２口金５０８が取り付けられている。補強部５１０は、ライナ５０４の厚さ方向に積層された複数の補強層５１２を有する（図３参照）。

【0015】

ＦＷ装置１０を用いて製造される製品は、高圧ガスタンク５０２に限定されない。つまり、ＦＷ装置１０を用いて製造される製品は、例えば、中実部材等であってもよい。

【0016】

図１に示すように、ＦＷ装置１０は、複数のボビン駆動部１２と、複数の張力保持部１４と、複数の送りローラ１６と、巻付装置１８と、張力付与装置２０と、制御部２２とを備える。

【0017】

本実施形態において、複数のボビン駆動部１２の数は、４つである。複数のボビン駆動部１２の数は、適宜設定可能である。複数のボビン駆動部１２は、第１ボビン駆動部２６と、第２ボビン駆動部２８と、第３ボビン駆動部３０と、第４ボビン駆動部３２とを含む。第１ボビン駆動部２６は、ボビン支持軸３４とボビンモータ３６とを有する。ボビンモータ３６は、ボビン支持部を回転させる。第２ボビン駆動部２８、第３ボビン駆動部３０及び第４ボビン駆動部３２の各々の構成は、第１ボビン駆動部２６の構成と同じである。

【0018】

ＦＷ装置１０には、複数のボビン部材４００が着脱可能である。本実施形態において、複数のボビン部材４００の数は、４つである。複数のボビン部材４００は、第１ボビン部材４０２と、第２ボビン部材４０４と、第３ボビン部材４０６と、第４ボビン部材４０８とを含む。

【0019】

第１ボビン部材４０２は、ボビン４１０と、繊維ロール部４１２とを有する。ボビン４１０は、ボビン支持軸３４に取り付けられる。ボビン４１０には、繊維束がトラバース巻きされている。換言すれば、ボビン４１０には、ボビン４１０の幅方向（ボビン４１０の軸方向）に繊維束を移動させながら繊維束が巻かれている。

【0020】

繊維束は、多数本の繊維を束ねて形成される。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。つまり、繊維束は、いわゆるトウプリプレグである。繊維ロール部４１２は、ボビン４１０に繊維束が巻回されて形成されている。繊維束は、ボビン４１０が回転することにより繊維ロール部４１２から送り出される。

【0021】

第２ボビン部材４０４、第３ボビン部材４０６及び第４ボビン部材４０８の各々は、第１ボビン部材４０２と同様に構成されている。そのため、第２ボビン部材４０４、第３ボビン部材４０６及び第４ボビン部材４０８の各々の構成の説明については、省略する。

【0022】

以下、第１ボビン部材４０２の繊維束のうち繊維ロール部４１２から送り出された部分を「第１送出繊維部４２２」という。第２ボビン部材４０４の繊維束のうち繊維ロール部４１２から送り出された部分を「第２送出繊維部４２４」という。第３ボビン部材４０６のうち繊維ロール部４１２から送り出された部分を「第３送出繊維部４２６」という。第４ボビン部材４０８のうち繊維ロール部４１２から送り出された部分を「第４送出繊維部４２８」という。また、第１送出繊維部４２２、第２送出繊維部４２４、第３送出繊維部４２６及び第４送出繊維部４２８の各々を「送出繊維部４３０」ということもある。

【0023】

本実施形態において、複数の張力保持部１４の数は、４つである。複数の張力保持部１４の数は、複数のボビン駆動部１２の数と同じである。複数の張力保持部１４の数は、複数のボビン駆動部１２と同様に適宜設定可能である。複数の張力保持部１４は、第１張力保持部４２と、第２張力保持部４４と、第３張力保持部４６と、第４張力保持部４８とを含む。第１張力保持部４２は、第１送出繊維部４２２に作用する張力の変動を吸収する。換言すれば、第１張力保持部４２は、第１送出繊維部４２２に作用する張力を基準張力範囲内に保持する。

【0024】

図４Ａに示すように、第１張力保持部４２は、ベース部５０と、第１保持ローラ５２と、第２保持ローラ５４と、エアシリンダ５６とを有する。ベース部５０は、長方形状を有している。ベース部５０は、第１端部５１と第２端部５３とを含む。第１端部５１は、ベース部５０の長手方向の一端部である。第２端部５３は、ベース部５０の長手方向の他端部である。第１保持ローラ５２は、第１端部５１に回転可能に取り付けられている。第２保持ローラ５４は、第２端部５３に回転可能に取り付けられている。第１保持ローラ５２と第２保持ローラ５４とには、第１送出繊維部４２２が巻き掛けられている。

【0025】

ベース部５０は、傾動軸線５８を中心に傾動可能である。傾動軸線５８は、第１保持ローラ５２と第２保持ローラ５４との間に位置している。ベース部５０は、傾動軸線５８を中心に第１回転方向（矢印Ｘ方向）と第２回転方向（矢印Ｙ方向）とに傾動する。エアシリンダ５６は、第１回転方向に第２端部５３を付勢する。第２保持ローラ５４は、第１送出繊維部４２２に基準張力が作用している状態で図４Ａに示す基準位置にある。このとき、第１送出繊維部４２２に作用する基準張力とエアシリンダ５６の付勢力とは、互いに釣り合う。

【0026】

第１送出繊維部４２２に作用する張力が基準張力よりも小さくなると、図４Ｂに示すように、ベース部５０は、エアシリンダ５６の付勢力に押されて傾動軸線５８を中心に第１回転方向に傾動する。そうすると、第２保持ローラ５４は、基準位置から第１位置に変位する。これにより、第１送出繊維部４２２の経路長が長くなるため、第１送出繊維部４２２に作用する張力が大きくなる。つまり、第１送出繊維部４２２に作用する張力は、基準張力範囲の下限値以上に保持される。

【0027】

第１送出繊維部４２２に作用する張力が基準張力よりも大きくなると、図４Ｃに示すように、ベース部５０は、第１送出繊維部４２２の張力によりエアシリンダ５６を押圧しながら傾動軸線５８を中心に第２回転方向に傾動する。そうすると、第２保持ローラ５４は、基準位置から第２位置に変位する。これにより、第１送出繊維部４２２の経路長が短くなるため、第１送出繊維部４２２に作用する張力が小さくなる。つまり、第１送出繊維部４２２に作用する張力は、基準張力範囲の上限値以下に保持される。第１張力保持部４２は、エアシリンダ５６に代えて油圧シリンダ又はばね部材等を有してもよい。

【0028】

第２張力保持部４４は、第２延出繊維束に作用する張力を基準張力範囲内に保持する。第３張力保持部４６は、第３延出繊維束に作用する張力を基準張力範囲内に保持する。第４張力保持部４８は、第４延出繊維束に作用する張力を基準張力範囲内に保持する。第２張力保持部４４、第３張力保持部４６及び第４張力保持部４８の各々は、第１張力保持部４２と同様に構成されている。そのため、第２張力保持部４４、第３張力保持部４６及び第４張力保持部４８の各々の構成の説明については、省略する。

【0029】

各張力保持部１４は、上述した構成に限定されず、適宜の構成を採用し得る。

【0030】

図１に示すように、複数の送りローラ１６は、複数の張力保持部１４を経由した複数の送出繊維部４３０を巻付装置１８に送る。各送りローラ１６は、回転可能に図示しないローラ支持部材に取り付けられている。各送りローラ１６には、第１送出繊維部４２２、第２送出繊維部４２４、第３送出繊維部４２６及び第４送出繊維部４２８が巻き掛けられている。

【0031】

複数の送りローラ１６は、第１送りローラ６４と、第２送りローラ６６と、第３送りローラ６８と、第４送りローラ７０と、第５送りローラ７２と、第６送りローラ７４と、第７送りローラ７６とを含む。第１送りローラ６４、第２送りローラ６６、第３送りローラ６８、第４送りローラ７０、第５送りローラ７２、第６送りローラ７４及び第７送りローラ７６は、複数の送出繊維部４３０の送り方向に向かってこの順番に配置されている。複数の送りローラ１６の数は、適宜変更可能である。

【0032】

巻付装置１８は、ワーク５００の軸線Ａｘを中心にワーク５００を回転させながら複数の送出繊維部４３０をワーク５００の外面に巻き付ける。巻付装置１８は、第１支持台７８と、第１支軸８０と、第２支持台８２と、第２支軸８４と、回転モータ８６と、繊維供給ヘッド８８とを備える。

【0033】

第１支持台７８は、第１支軸８０を回転可能に支持する。第１支軸８０は、ワーク５００の第１口金５０６に着脱可能である。第２支持台８２は、第２支軸８４を回転可能に支持する。第２支軸８４は、ワーク５００の第２口金５０８に着脱可能である。回転モータ８６は、第２支軸８４を回転させる。回転モータ８６は、第２支持台８２に固定されている。回転モータ８６は、ワーク５００の軸線Ａｘを中心に第１支軸８０、ワーク５００及び第２支軸８４を一体的に回転させる。

【0034】

以下、ワーク５００の軸線Ａｘに沿った方向を、「ワーク５００の軸方向」という。繊維供給ヘッド８８は、複数の送出繊維部４３０を束ねた状態でワーク５００に供給する。繊維供給ヘッド８８は、ワーク５００の軸方向に沿って移動可能である。繊維供給ヘッド８８は、複数の送出繊維部４３０が挿通する挿通孔９０を有している。巻付装置１８は、複数の送出繊維部４３０をヘリカル巻き又はフープ巻き等によりワーク５００に複数層巻き付ける。

【0035】

張力付与装置２０は、複数のボビン駆動部１２から巻付装置１８までの複数の送出繊維部４３０の送り経路に設けられている。張力付与装置２０は、複数の送出繊維部４３０に張力を付与する。張力付与装置２０は、押圧部９２と、押圧支持部９４と、アクチュエータ９６とを有する。

【0036】

押圧部９２は、水平方向に延在したローラである。押圧部９２は、各送出繊維部４３０を下方（重力方向）に押圧する。具体的に、押圧部９２は、各送出繊維部４３０における第２送りローラ６６と第３送りローラ６８との間の部分を押圧する。各送出繊維部４３０のうち押圧部９２によって押圧される部分は、適宜変更可能である。つまり、押圧部９２は、例えば、各送出繊維部４３０における第１送りローラ６４と第２送りローラ６６との間の部分を押圧してもよい。

【0037】

押圧支持部９４は、押圧部９２を回転可能に支持する。押圧支持部９４は、上下方向に延在している。アクチュエータ９６は、押圧支持部９４を上下方向に移動させる。詳細な図示は省略するが、アクチュエータ９６は、例えば、モータとボールねじとを含む。ただし、アクチュエータ９６は、エアシリンダ等であってもよい。

【0038】

図５に示すように、ＦＷ装置１０は、速度センサ９８と、荷重センサ１００とを備える。速度センサ９８は、各送出繊維部４３０の送り速度を検出する。速度センサ９８は、検出された送り速度を制御部２２に送信する。荷重センサ１００は、各送出繊維部４３０から押圧部９２が受ける荷重の総和を検出する。荷重センサ１００は、検出された荷重を制御部２２に送信する。

【0039】

制御部２２は、演算部１０２（処理部）と、記憶部１０４とを有する。演算部１０２は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のプロセッサ（処理回路）によって構成される。

【0040】

演算部１０２は、ボビン制御部１０６と、巻付制御部１０８と、巻付位置取得部１１０と、巻付位置判定部１１２と、張力制御部１１４とを含む。演算部１０２は、記憶部１０４に記憶されているプログラムを実行することによって、ボビン制御部１０６、巻付制御部１０８、巻付位置取得部１１０、巻付位置判定部１１２及び張力制御部１１４を実現する。

【0041】

なお、演算部１０２は、集積回路によって、ボビン制御部１０６、巻付制御部１０８、巻付位置取得部１１０、巻付位置判定部１１２及び張力制御部１１４の少なくとも一部を実現してもよい。集積回路としては、例えば、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等が挙げられる。

【0042】

記憶部１０４は、揮発性メモリと不揮発性メモリとを含む。揮発性メモリとしては、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）等が挙げられる。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。データ等は、例えば、揮発性メモリに記憶される。プログラム、テーブル及びマップ等は、例えば、不揮発性メモリに記憶される。記憶部１０４の少なくとも一部は、上述したようなプロセッサ又は集積回路に組み込まれてもよい。

【0043】

ボビン制御部１０６は、ボビン駆動部１２を制御する。巻付制御部１０８は、巻付装置１８を制御する。具体的に、巻付制御部１０８は、回転モータ８６を制御してワーク５００を回転させる。巻付制御部１０８は、繊維供給ヘッド８８を制御して繊維供給ヘッド８８をワーク５００の軸方向に沿って移動させる。巻付制御部１０８は、回転モータ８６と繊維供給ヘッド８８とを同期制御する。

【0044】

巻付位置取得部１１０は、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付位置を取得する。巻付位置取得部１１０は、例えば、ワーク５００の情報と巻付装置１８の動作情報とに基づいて各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付位置を算出する。ワーク５００の情報は、ワーク５００の形状と、ワーク５００の大きさとを含む。巻付装置１８の動作情報は、回転モータ８６の回転量と、繊維供給ヘッド８８の位置情報とを含む。なお、巻付位置取得部１１０は、カメラ等を用いて各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付位置を取得してもよい。

【0045】

巻付位置判定部１１２は、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付位置が張力低下領域に位置するか否かを判定する。張力低下領域は、各送出繊維部４３０に作用する張力が基準張力範囲の下限値よりも低下する可能性のある巻付位置の領域である。

【0046】

また、巻付位置判定部１１２は、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付位置が張力上昇領域に位置するか否かを判定する。張力上昇領域は、各送出繊維部４３０に作用する張力が所定の張力範囲の上限値よりも上昇する可能性のある巻付位置の領域である。

【0047】

さらに、巻付位置判定部１１２は、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付位置が途中停止位置にあるか否かを判定する。途中停止位置は、ワーク５００の形状及び大きさ等に応じて適宜設定される。本実施形態では、途中停止位置は、１つの補強層５１２が形成された時の各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付位置に設定される。すなわち、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付位置は、１つの補強層５１２が形成されるごとに途中停止位置に位置する。

【0048】

張力低下領域、張力上昇領域及び途中停止位置の情報は、予め記憶部１０４に記憶されている。張力低下領域及び張力上昇領域は、例えば、試験等を予め行うことにより得られる。ただし、張力低下領域及び張力上昇領域は、シミュレーションにより算出してもよい。

【0049】

張力制御部１１４は、張力付与装置２０を制御する。具体的に、張力制御部１１４は、アクチュエータ９６を制御して押圧部９２を上下方向に移動させる。

【0050】

次に、ＦＷ装置１０を用いたフィラメントワインディング方法（以下、「ＦＷ方法」という）について説明する。

【0051】

図６に示すように、ＦＷ方法は、準備工程（ステップＳ１）を含む。準備工程では、複数のボビン部材４００を複数のボビン駆動部１２にそれぞれ装着する。また、各送出繊維部４３０を各送りローラ１６に巻き掛ける。さらに、各送出繊維部４３０を繊維供給ヘッド８８の挿通孔９０に通す。また、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付端部（始端部）をワーク５００の外面に固定する。なお、図７Ａに示すように、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻き付けを開始する前の初期状態において、各送出繊維部４３０は、押圧部９２に巻き掛けられている。換言すれば、初期状態において、押圧部９２は、各送出繊維部４３０を押圧する。これにより、各送出繊維部４３０には、基準張力が作用する。

【0052】

続いて、複数の送出繊維部４３０のワーク５００への巻き付けを開始する（ステップＳ２）。具体的に、ボビン制御部１０６は、各ボビン駆動部１２を制御して各ボビンモータ３６を回転させる。また、巻付制御部１０８は、回転モータ８６を制御してワーク５００を回転させる。さらに、巻付制御部１０８は、繊維供給ヘッド８８を制御して繊維供給ヘッド８８をワーク５００の軸方向に移動させる。

【0053】

これにより、各送出繊維部４３０は、複数の繊維ロール部４１２の各々から送り出される。各送出繊維部４３０は、各張力保持部１４と複数の送りローラ１６とを介して繊維供給ヘッド８８に送られる。繊維供給ヘッド８８に送られた複数の送出繊維部４３０は、１つに束ねられた状態でワーク５００の外面に巻き付けられる。このとき、各送出繊維部４３０の張力の変動は、基本的に各張力保持部１４によって吸収される。そのため、各送出繊維部４３０には、基準張力範囲内の張力が作用し続ける。

【0054】

複数の送出繊維部４３０のワーク５００への巻き付けを開始すると、巻付位置取得部１１０は、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付位置を取得する（ステップＳ３）。続いて、巻付位置判定部１１２は、取得した巻付位置が張力低下領域に位置するか否かを判定する（ステップＳ４）。巻付位置が張力低下領域に位置する場合、各送出繊維部４３０に作用する張力の低下を各張力保持部１４だけでは吸収できなくなる。すなわち、この場合、各送出繊維部４３０に作用する張力が基準張力範囲の下限値よりも低下する可能性がある。そのため、巻付位置が張力低下領域に位置する場合（ステップＳ４：ＹＥＳ）、張力制御部１１４は、張力上昇制御を行う（ステップＳ５）。

【0055】

図７Ｂに示すように、張力上昇制御では、張力制御部１１４は、アクチュエータ９６を制御して押圧部９２を下方向（重力方向）に移動させる。これにより、押圧部９２によって押圧された各送出繊維部４３０が引き延ばされるため、各送出繊維部４３０に作用する張力が上昇する。よって、各送出繊維部４３０に作用する張力は、基準張力範囲内に保持される。張力上昇制御の後、動作フローは、後述するステップＳ８（図６参照）に進む。

【0056】

図６において、巻付位置が張力低下領域に位置しない場合（ステップＳ４：ＮＯ）、巻付位置判定部１１２は、取得した巻付位置が張力上昇領域に位置するか否かを判定する（ステップＳ６）。巻付位置が張力上昇領域に位置する場合、各送出繊維部４３０に作用する張力の上昇を各張力保持部１４だけでは吸収できなくなる。すなわち、この場合、各送出繊維部４３０に作用する張力が基準張力範囲の上限値よりも上昇する可能性がある。そのため、巻付位置が張力上昇領域に位置する場合（ステップＳ６：ＹＥＳ）、張力制御部１１４は、張力低下制御を行う（ステップＳ７）。

【0057】

図７Ｃに示すように、張力低下制御では、張力制御部１１４は、アクチュエータ９６を制御して押圧部９２を上方向（重力方向とは反対方向）に移動させる。これにより、押圧部９２から各送出繊維部４３０に作用していた押圧力が低下するため、各送出繊維部４３０に作用する張力が低下する。よって、各送出繊維部４３０に作用する張力は、基準張力範囲内に保持される。張力低下制御の後、動作フローは、後述するステップＳ８（図６参照）に進む。

【0058】

図６において、巻付位置が張力上昇領域に位置しない場合（ステップＳ６：ＮＯ）、制御部２２は、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻き付けが完了したか否かを判定する（ステップＳ８）。各送出繊維部４３０のワーク５００への巻き付けが完了していない場合（ステップＳ８：ＮＯ）、巻付位置判定部１１２は、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付位置が途中停止位置にあるか否かを判定する（ステップＳ９）。

【0059】

本実施形態では、複数の送出繊維部４３０によって１つの補強層５１２が形成されたときに、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付位置が途中停止位置に位置する。つまり、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付位置は、各補強層５１２が形成されるごとに途中停止位置に位置する。各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付位置が途中停止位置にある場合（ステップＳ９：ＹＥＳ）、途中停止工程が行われる（ステップＳ１０）。

【0060】

図８に示すように、途中停止工程では、巻付制御部１０８は、巻付装置１８を制御して巻付装置１８の動作を停止させる（ステップＳ１１）。具体的に、巻付制御部１０８は、回転モータ８６を制御してワーク５００の回転を停止させる。また、巻付制御部１０８は、繊維供給ヘッド８８を制御して繊維供給ヘッド８８の移動を停止させる。

【0061】

このとき、中間処理が実施される（ステップＳ１２）。中間処理では、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻き精度が測定される。換言すれば、中間処理では、各補強層５１２の積層精度が測定される。なお、中間処理では、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻き角度が設定されてもよい。

【0062】

また、ボビン制御部１０６は、各ボビンモータ３６を制御して各送出繊維部４３０の送り速度を低下させる（ステップＳ１３）。換言すれば、ボビン制御部１０６は、各ボビンモータ３６を制御して、各送出繊維部４３０の送り速度を、途中停止工程の直前の各送出繊維部４３０の送り速度よりも遅くする。さらに、張力制御部１１４は、アクチュエータ９６を制御して押圧部９２を第１移動速度で下方向（重力方向）に移動させる（ステップＳ１４）。

【0063】

具体的に、張力制御部１１４は、速度センサ９８によって検出された各送出繊維部４３０の送り速度に基づいて第１移動速度を制御して、各送出繊維部４３０の張力を基準張力範囲内に保持させる。換言すれば、張力制御部１１４は、速度センサ９８によって検出された各送出繊維部４３０の送り速度が速いほど第１移動速度を速くして、各送出繊維部４３０の張力を基準張力範囲内に保持させる。このような制御を行う場合、荷重センサ１００は、省略されてもよい。

【0064】

張力制御部１１４は、荷重センサ１００によって検出された荷重に基づいて第１移動速度を制御して、各送出繊維部４３０の張力を基準張力範囲内に保持させてもよい。換言すれば、張力制御部１１４は、荷重センサ１００によって検出された荷重が大きいほど第１移動速度を遅くして、各送出繊維部４３０の張力を基準張力範囲内に保持させてもよい。このような制御を行う場合、速度センサ９８は、省略されてもよい。

【0065】

押圧部９２を第１移動速度で下方向に移動させると、図７Ｂに示すように、各送出繊維部４３０の送り経路の長さは、各送出繊維部４３０に適度な張力が作用した状態で長くなる。

【0066】

このような途中停止工程では、各繊維ロール部４１２からの各送出繊維部４３０の送り出しが継続される。換言すれば、各繊維ロール部４１２からの各送出繊維部４３０の送り出しが停止されない。そのため、各繊維ロール部４１２が各送出繊維部４３０によって過度に締め付けられることがない。

【0067】

また、各繊維ロール部４１２が回転するため、各繊維ロール部４１２を形成する繊維束に含浸されている樹脂が重力方向に垂れる（偏在する）ことが抑制される。よって、繊維束に含浸されている樹脂の分布が不均一になることを抑制できる。従って、ワーク５００に巻き付けられた各送出繊維部４３０に強度不足の部分が発生することを抑制できる。

【0068】

さらに、途中停止工程では、各送出繊維部４３０に適度な張力が付与され続ける。換言すれば、途中停止工程では、各送出繊維部４３０の張力が基準張力範囲内に保持される。従って、ワーク５００に巻き付けられた各送出繊維部４３０が緩むこと（撓むこと）が防止される。

【0069】

その後、図８において、中間処理が終了すると（ステップＳ１５）、途中停止工程が終了する。途中停止工程の後、図６に示すように、巻付再開工程が行われる（ステップＳ１６）。

【0070】

図９に示すように、巻付再開工程では、巻付制御部１０８は、巻付装置１８を制御して巻付装置１８の動作を再開させる（ステップＳ１７）。すなわち、巻付制御部１０８は、回転モータ８６を制御してワーク５００を回転させる。また、巻付制御部１０８は、繊維供給ヘッド８８を制御して繊維供給ヘッド８８をワーク５００の軸方向に移動させる。巻付再開工程の各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付加速度は、初期状態から巻付開始を行ったときの各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付加速度よりも大きい。

【0071】

また、張力制御部１１４は、アクチュエータ９６を制御して押圧部９２を第２移動速度で初期位置に復帰させる（ステップＳ１８）。このとき、張力制御部１１４は、巻付再開工程中の各送出繊維部４３０のワーク５００への巻付速度に基づいて第２移動速度を制御する。第２移動速度は、第１移動速度よりも速い。

【0072】

さらに、ボビン制御部１０６は、各ボビンモータ３６を制御して各送出繊維部４３０の送り速度を徐々に上昇させる（ステップＳ１９）。このとき、ボビン制御部１０６は、第２移動速度に基づいて各送出繊維部４３０の送り速度を制御して、各送出繊維部４３０の張力を基準張力範囲内に保持させる。これにより、図７Ｃに示すように、各送出繊維部４３０の送り経路の長さは、各送出繊維部４３０に適度な張力が作用した状態で短くなる。押圧部９２が初期位置に復帰すると、巻付再開工程が終了する。巻付再開工程の後、図６のステップＳ３以降の処理が実施される。

【0073】

図６において、各送出繊維部４３０のワーク５００への巻き付けが完了した場合（ステップＳ８：ＹＥＳ）、制御部２２は、ＦＷ装置１０の動作を停止させる（ステップＳ２０）。具体的に、巻付制御部１０８は、回転モータ８６を制御してワーク５００の回転を停止させる。また、巻付制御部１０８は、繊維供給ヘッド８８を制御して繊維供給ヘッド８８の動作を停止させる。さらに、ボビン制御部１０６は、各ボビンモータ３６を制御して各送出繊維部４３０の送出を停止させる。これにより、ＦＷ方法の動作フローは、終了する。

【0074】

上述したＦＷ方法により繊維束が巻き付けられたワーク５００（半製品）は、巻付装置１８から取り外されて加熱される。これにより、繊維束に含浸している樹脂が硬化して補強層５１２が形成される。すなわち、補強部５１０を備えた高圧ガスタンク５０２が製造される。

【0075】

本実施形態は、以下の効果を奏する。

【0076】

ＦＷ方法は、ワーク５００への各送出繊維部４３０の巻き付けの途中で巻付装置１８の動作を停止する途中停止工程を含む。途中停止工程では、各繊維ロール部４１２からの各送出繊維部４３０の送り出しを継続した状態で、押圧部９２を各送出繊維部４３０に押圧しながら移動させることにより、送り経路の長さを長くする。

【0077】

また、ＦＷ装置１０は、ボビン制御部１０６と、巻付制御部１０８と、張力制御部１１４とを有する。巻付制御部１０８は、巻付装置１８を制御して、ワーク５００への各送出繊維部４３０の巻き付けの途中で前記巻付装置１８の動作を停止させる。巻付制御部１０８が巻付装置１８の動作を途中停止させたときに、ボビン制御部１０６は、ボビン駆動部１２を制御して各繊維ロール部４１２からの各送出繊維部４３０の送り出しを継続させる。また、途中停止時に、張力制御部１１４は、張力付与装置２０を制御して押圧部９２を各送出繊維部４３０に押圧しながら移動させることにより、送り経路の長さを長くする。

【0078】

このような方法及び構成によれば、途中停止工程中に各繊維ロール部４１２からの各送出繊維部４３０の送り出しが継続される。これにより、途中停止工程中に各繊維ロール部４１２が各送出繊維部４３０によって過度に締め付けられることがないため、各繊維ロール部４１２の変形を抑えることができる。そのため、複数の繊維ロール部４１２の修正又は複数のボビン部材４００の交換を不要にすることができる。よって、フィラメントワインディングに要する時間が長くなることを抑えることができ、且つフィラメントワインディングのコストが高くなることを抑えることができる。

【0079】

さらに、途中停止工程中に押圧部９２を移動させて送り経路の長さを長くするため、各送出繊維部４３０に適度な張力を付与し続けることができる。これにより、ワーク５００に巻き付けられた各送出繊維部４３０が緩むことを防止することができる。

【0080】

途中停止工程において、各送出繊維部４３０への押圧部９２の押圧方向は、重力方向である。この場合、押圧部９２に作用する負荷を効果的に低減することができる。

【0081】

途中停止工程では、各繊維ロール部４１２からの各送出繊維部４３０の送り速度が速いほど押圧部９２の移動速度を速くする。換言すれば、ＦＷ装置１０は、各繊維ロール部４１２からの各送出繊維部４３０の送り速度を検出する速度センサ９８を有する。途中停止時に、張力制御部１１４は、張力付与装置２０を制御して、速度センサ９８が検出した送り速度が速いほど押圧部９２の移動速度を速くさせる。

【0082】

このような方法又は構成によれば、途中停止工程中の各送出繊維部４３０に作用する張力の変動を効果的に抑えることができる。

【0083】

途中停止工程では、押圧部９２が各送出繊維部４３０から受ける荷重が大きいほど押圧部９２の移動速度を遅くする。換言すれば、ＦＷ装置１０は、押圧部９２が各送出繊維部４３０から受ける荷重を検出する荷重センサ１００を有する。途中停止時に、張力制御部１１４は、張力付与装置２０を制御して、荷重センサ１００が検出した荷重が大きいほど押圧部９２の移動速度を遅くさせる。

【0084】

このような方法又は構成によれば、途中停止工程中の各送出繊維部４３０に作用する張力の変動を効果的に抑えることができる。

【0085】

途中停止工程における各送出繊維部４３０の送り速度は、途中停止工程の直前の各送出繊維部４３０の送り速度よりも遅い。換言すれば、途中停止時に、ボビン制御部１０６は、各ボビン駆動部１２を制御して、各送出繊維部４３０の送り速度を、途中停止させる直前の各送出繊維部４３０の送り速度よりも遅くさせる。

【0086】

このような方法又は構成によれば、途中停止工程中に送出繊維部４３０の送り経路が長くなり過ぎることを抑えることができる。

【0087】

ＦＷ方法は、途中停止工程の後で、巻付装置１８を作動させてワーク５００への各送出繊維部４３０の巻き付けを再開する巻付再開工程を含む。巻付再開工程では、押圧部９２を各送出繊維部４３０に押圧しながら初期位置まで移動させる。換言すれば、巻付制御部１０８は、巻付装置１８の動作を途中停止させた後で、巻付装置１８を制御してワーク５００への各送出繊維部４３０の巻き付けを再開させる。ワーク５００への各送出繊維部４３０の巻き付けの再開時に、張力制御部１１４は、張力付与装置２０を制御して、押圧部９２を各送出繊維部４３０に押圧しながら初期位置まで移動させる。

【0088】

このような方法又は構成によれば、各送出繊維部４３０に適度な張力を付与しながら押圧部９２を初期位置に復帰させることができる。

【0089】

巻付再開工程における押圧部９２の移動速度は、途中停止工程における押圧部９２の移動速度よりも速い。換言すれば、ワーク５００への各送出繊維部４３０の巻き付けの再開時に、張力制御部１１４は、張力付与装置２０を制御して、押圧部９２の移動速度を、途中停止時における押圧部９２の移動速度よりも速くさせる。

【0090】

このような方法又は構成によれば、巻付再開工程のときに各送出繊維部４３０をワーク５００に効率的に巻き付けることができる。

【0091】

巻付再開工程では、各送出繊維部４３０の送り速度を、徐々に上昇させる。換言すれば、ワーク５００への各送出繊維部４３０の巻き付けの再開時に、ボビン制御部１０６は、ボビン駆動部１２を制御して、各送出繊維部４３０の送り速度を徐々に上昇させる。

【0092】

このような方法又は構成によれば、巻付再開工程において、各送出繊維部４３０の送り速度を急激に速くする場合と比較して、各送出繊維部４３０から各繊維ロール部４１２に作用する負荷を抑えることができる。

【0093】

ＦＷ装置１０は、上述した張力付与装置２０に代えて、図１０に示す第１変形例に係る張力付与装置１５０を備えてもよい。第１変形例において、上述した実施形態と同一の参照符号は同一の構成を示す。また、第１変形例において、上述した実施形態と同一の構成についての説明は省略する。

【0094】

張力付与装置１５０を採用する場合、図１０に示すように、複数の送りローラ１６は、第１中間ローラ１５２と、第２中間ローラ１５４とをさらに含む。第１中間ローラ１５２は、第２送りローラ６６と第３送りローラ６８との間に位置する。第２中間ローラ１５４は、第１中間ローラ１５２と第３送りローラ６８との間に位置する。第２送りローラ６６、第１中間ローラ１５２、第２中間ローラ１５４及び第３送りローラ６８は、複数の送出繊維部４３０の送り方向に向かってこの順番に配置される。第２送りローラ６６、第１中間ローラ１５２、第２中間ローラ１５４及び第３送りローラ６８は、水平方向に一列に配置されている。

【0095】

張力付与装置１５０は、複数の押圧部１６０と、押圧支持部９４と、アクチュエータ９６とを有する。複数の押圧部１６０の数は、３つである。ただし、複数の押圧部１６０の数は、２つ又は４つ以上であってもよい。各押圧部１６０は、押圧支持部９４に回転可能に支持されている。各押圧部１６０は、上述した押圧部９２と同様に構成されている。

【0096】

複数の押圧部１６０は、第１押圧部１６２と、第２押圧部１６４と、第３押圧部１６６とを含む。第１押圧部１６２は、各送出繊維部４３０における第２送りローラ６６と第１中間ローラ１５２との間の部分を下方に押圧する。第２押圧部１６４は、各送出繊維部４３０における第１中間ローラ１５２と第２中間ローラ１５４との間の部分を下方に押圧する。第３押圧部１６６は、各送出繊維部４３０における第２中間ローラ１５４と第３送りローラ６８との間の部分を下方に押圧する。

【0097】

第１変形例に係る張力付与装置１５０は、上述した張力付与装置２０と同様の効果を奏する。また、張力付与装置１５０を備えたＦＷ装置１０は、以下の効果を奏する。

【0098】

ＦＷ装置１０は、各送出繊維部４３０をボビン駆動部１２から巻付装置１８に送る複数の送りローラ１６を備える。押圧部１６０は、複数設けられている。送り経路上で互いに隣り合う押圧部１６０の間には、複数の送りローラ１６の少なくとも１つが配置されている。

【0099】

このような構成によれば、ＦＷ装置１０が大型になることを抑えつつ各送出繊維部４３０の経路の最大延長量を増加させることができる。

【0100】

ＦＷ装置１０は、上述した張力付与装置２０に代えて、図１１に示す第２変形例に係る張力付与装置１７０を備えてもよい。第２変形例において、第１変形例と同一の参照符号は同一の構成を示す。また、第２変形例において、上述した第１変形例と同一の構成についての説明は省略する。

【0101】

図１１に示すように、張力付与装置１７０は、複数の押圧部１６０と、複数の押圧支持部１７２と、アクチュエータ９６とを有する。複数の押圧支持部１７２の数は、複数の押圧部１６０の数と同じである。すなわち、複数の押圧支持部１７２の数は、３つである。複数の押圧部１６０の数は、３つである。複数の押圧支持部１７２と複数の押圧部１６０の数との各々は、２つ又は４つ以上であってもよい。

【0102】

複数の押圧支持部１７２は、第１押圧支持部１７４と、第２押圧支持部１７６と、第３押圧支持部１７８とを含む。第１押圧支持部１７４には、第１押圧部１６２が回転可能に支持されている。第２押圧支持部１７６には、第２押圧部１６４が回転可能に支持されている。第３押圧支持部１７８には、第３押圧部１６６が回転可能に支持されている。アクチュエータ９６は、第１押圧支持部１７４、第２押圧支持部１７６及び第３押圧支持部１７８を個別に上下方向に沿って変位させる。

【0103】

第２変形例に係る張力付与装置１７０は、上述した張力付与装置２０と同様の効果を奏する。また、第２変形例に係る張力付与装置１７０は、第１変形例に係る張力付与装置１５０と同様の効果を奏する。さらに、張力付与装置１７０によれば、張力付与装置１５０に比べて、途中停止工程での各送出繊維部４３０の経路の長さを微調整することができる。

【0104】

上述したＦＷ装置１０を用いたＦＷ方法では、繊維束に樹脂が予め含浸されていなくてもよい。この場合、ＦＷ装置１０は、送出繊維部４３０の経路上に繊維束に樹脂を含浸させるための含浸装置を備えてもよい。

【0105】

なお、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。

【0106】

以上の実施形態をまとめると、以下のようになる。

【0107】

上記実施形態は、フィラメントワインディング装置（１０）を用いたフィラメントワインディング方法であって、前記フィラメントワインディング装置は、ボビン（４１０）と当該ボビンに繊維束を巻回してなる繊維ロール部（４１２）とを有するボビン部材（４００）を回転させるためのボビン駆動部（１２）と、前記繊維ロール部から送り出された送出繊維部（４３０）を、当該送出繊維部に張力を付与した状態でワーク（５００）に巻き付ける巻付装置（１８）と、前記ボビン駆動部から前記巻付装置までの前記送出繊維部の送り経路に設けられた張力付与装置（２０）と、を備え、前記張力付与装置は、前記送出繊維部を押圧する押圧部（９２、１６０）を有し、フィラメントワインディング方法は、前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの途中で前記巻付装置の動作を停止する途中停止工程を含み、前記途中停止工程では、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り出しを継続した状態で、前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら移動させることにより、前記送り経路の長さを長くする、フィラメントワインディング方法を開示している。

【0108】

上記のフィラメントワインディング方法において、前記途中停止工程において、前記送出繊維部への前記押圧部の押圧方向は、重力方向であってもよい。

【0109】

上記のフィラメントワインディング方法において、前記途中停止工程では、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度が速いほど前記押圧部の移動速度を速くしてもよい。

【0110】

上記のフィラメントワインディング方法において、前記途中停止工程では、前記押圧部が前記送出繊維部から受ける荷重が大きいほど前記押圧部の移動速度を遅くしてもよい。

【0111】

上記のフィラメントワインディング方法において、前記途中停止工程における前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度は、前記途中停止工程の直前の前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度よりも遅くてもよい。

【0112】

上記のフィラメントワインディング方法において、前記途中停止工程の後で、前記巻付装置を作動させて前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けを再開する巻付再開工程を含み、前記巻付再開工程では、前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら初期位置まで移動させてもよい。

【0113】

上記のフィラメントワインディング方法において、前記巻付再開工程における前記押圧部の移動速度は、前記途中停止工程における前記押圧部の移動速度よりも速くてもよい。

【0114】

上記のフィラメントワインディング方法において、前記巻付再開工程では、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度を徐々に上昇させてもよい。

【0115】

上記実施形態は、ボビンと当該ボビンに繊維束を巻回してなる繊維ロール部とを有するボビン部材を回転させるためのボビン駆動部と、前記繊維ロール部から送り出された送出繊維部を、当該送出繊維部に張力を付与した状態でワークに巻き付ける巻付装置と、前記ボビン駆動部から前記巻付装置までの前記送出繊維部の送り経路に設けられた張力付与装置と、を備え、前記張力付与装置は、前記送出繊維部を押圧する押圧部を有するフィラメントワインディング装置であって、前記ボビン駆動部を制御するボビン制御部（１０６）と、前記巻付装置を制御する巻付制御部（１０８）と、前記張力付与装置を制御する張力制御部（１１４）と、を有し、前記巻付制御部は、前記巻付装置を制御して、前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの途中で前記巻付装置の動作を停止させ、前記巻付制御部が前記巻付装置の動作を途中停止させたときに、前記ボビン制御部は、前記ボビン駆動部を制御して前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り出しを継続させ、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら移動させることにより、前記送り経路の長さを長くする、フィラメントワインディング装置を開示している。

【0116】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記途中停止時の前記送出繊維部への前記押圧部の押圧方向は、重力方向であってもよい。

【0117】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度を検出する速度センサ（９８）を有し、前記途中停止時に、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して、前記速度センサが検出した送り速度が速いほど前記押圧部の移動速度を速くさせてもよい。

【0118】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記押圧部が前記送出繊維部から受ける荷重を検出する荷重センサ（１００）を有し、前記途中停止時に、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して、前記荷重センサが検出した荷重が大きいほど前記押圧部の移動速度を遅くさせてもよい。

【0119】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記途中停止時に、前記ボビン制御部は、前記ボビン駆動部を制御して、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度を、前記途中停止させる直前の前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度よりも遅くさせてもよい。

【0120】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記巻付制御部は、前記巻付装置の動作を前記途中停止させた後で、前記巻付装置を制御して前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けを再開させ、前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの再開時に、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して、前記押圧部を前記送出繊維部に押圧しながら初期位置まで移動させてもよい。

【0121】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの再開時に、前記張力制御部は、前記張力付与装置を制御して、前記押圧部の移動速度を、前記途中停止時における前記押圧部の移動速度よりも速くさせてもよい。

【0122】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記ワークへの前記送出繊維部の巻き付けの再開時に、前記ボビン制御部は、前記ボビン駆動部を制御して、前記繊維ロール部からの前記送出繊維部の送り速度を徐々に上昇させてもよい。

【0123】

上記のフィラメントワインディング装置において、前記送出繊維部を前記ボビン駆動部から前記巻付装置に送る複数の送りローラ（１６）を備え、前記押圧部は、複数設けられ、前記送り経路上で互いに隣り合う前記押圧部の間には、前記複数の送りローラの少なくとも１つが配置されてもよい。

【符号の説明】

【0124】

１０…ＦＷ装置（フィラメントワインディング装置）
１２…ボビン駆動部 １８…巻付装置
２０…張力付与装置 ９２、１６０…押圧部
９８…速度センサ １００…荷重センサ
１０６…ボビン制御部 １０８…巻付制御部
１１４…張力制御部 ４００…ボビン部材
４１０…ボビン ４１２…繊維ロール部
４３０…送出繊維部 ５００…ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】