JP3346371B2 - フィラメントワインディング装置における糸条の端部処理方法及び装置並びにフィラメントワインディング装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はフィラメントワイン
ディング装置における糸条の端部処理方法及び装置並び
にフィラメントワインディング装置に係り、詳しくはマ
ンドレルに巻き付けられる糸条の巻始め端部を巻付けに
支障のないように一時固定するとともに、巻終わり端部
を硬化処理まで弛まないようにマンドレルに固定すると
ともに所定の長さに切断するフィラメントワインディン
グ装置における糸条の端部処理方法及び装置並びにフィ
ラメントワインディング装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製のパ
イプや容器を効率よく形成する方法としてフィラメント
ワインディング法がある。フィラメントワインディング
法では一般に、マンドレルの胴部両端に突設された軸部
を把持して所定の速度でマンドレルを回転させるチャッ
ク機構と、該マンドレルの胴部に対して樹脂を含浸させ
た繊維（糸条）を巻き付ける繊維供給機構とを備えたフ
ィラメントワインディング装置が使用されている。そし
て、前記フィラメントワインディング装置では、一般に
繊維の巻始めの端部及び巻終わりの端部をマンドレルの
所定位置に固定する作業は人手によって行われている。
例えば、繊維の巻始めの端部をマンドレルの軸部や胴部
に突設されたピンに結び付けて固定したり、巻終わりの
端部をマンドレルに接着テープで固定する。

【０００３】また、特開平７−６９５３９号公報には、
線材の巻始め部及び巻終わり部をマンドレルの所定位置
に自動的に固定する装置が開示されている。この装置で
は、線材の巻始め部が線材供給機構によってマンドレル
の所定位置に搬送され、線材挟持手段によって固定さ
れ、マンドレルの胴部に対する線材の巻付けが済むと、
接着テープ張付け機構によって線材の巻終わり部が胴部
に接着テープで固定される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】特開平７−６９５３９
号公報の装置では、巻始め部の固定と、巻終わり部の固
定とが異なる機構により行われるため、装置が複雑にな
るとともに、コストも高くなる。また、巻終わり部は接
着テープを使用してマンドレルに固定される。接着テー
プが最終的に製品内に残ると異物となるため、高機能繊
維（例えば、炭素繊維）に樹脂を含浸させてマンドレル
に巻き付けて硬化したものを最終製品とするものには不
適切となる。

【０００５】また、巻始め部の挟持手段はマンドレルの
端面を利用し、マンドレルをチャックに固定する際に線
材がマンドレルの端面と押圧リングとの間に挟持される
構成となっている。従って、マンドレルに繊維を複数層
巻き付け、しかも特定の層に異なる種類の線材（繊維）
を使用する場合や、中間層のみ複数本の線材を使用して
構成したり、途中から複数本の線材を使用する構成の場
合の自動化ができないという問題がある。

【０００６】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は接着テープ等の異物が最終製品
に混入する虞がなく、巻始めと巻終わりの端部を同じ機
構でマンドレル又は被糸条巻付け部材に固定できるフィ
ラメントワインディング装置における糸条の端部処理方
法及び装置並びにフィラメントワインディング装置を提
供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、マンドレル又は被糸条
巻付け部材を支持して回転させながら、マンドレル又は
被糸条巻付け部材の表面に樹脂が含浸された糸条を該マ
ンドレル又は被糸条巻付け部材の軸方向に往復移動する
ガイド部材を介して巻き付けるフィラメントワインディ
ング装置において、マンドレル又は被糸条巻付け部材を
支持して回転する回転軸に相対回転可能に設けられた把
持部に糸条の端部を把持した状態で糸条の巻付けを開始
し、該マンドレル又は被糸条巻付け部材から前記把持部
に至る糸条を切断してもマンドレル又は被糸条巻付け部
材に巻き付けられた糸条の端部が解けないようにマンド
レル又は被糸条巻付け部材に前記糸条の巻付けを行った
後、その糸条の巻付けが終了するまでにマンドレル又は
被糸条巻付け部材から前記把持部に至る糸条を切断手段
で切断するとともに該糸条の把持部による把持を解放
し、該糸条のマンドレル又は被糸条巻付け部材への巻付
け終了時に端部巻付けを行った後、該糸条を前記把持部
で把持し、マンドレル又は被糸条巻付け部材と把持部と
の間の糸条を前記切断手段で切断する。

【０００８】従って、この発明では、マンドレル又は被
糸条巻付け部材（以下、マンドレル等と称す）が回転さ
れた状態でマンドレル等の表面に、樹脂が含浸された糸
条（繊維束）がガイド部材を介して巻き付けられる。糸
条の端部が把持部に把持された状態で、先ずマンドレル
等に、マンドレル等から把持部に連なる部分で糸条を切
断しても糸条の端部が解けない状態に糸条が巻き付けら
れる。その後、糸条の巻付けが終了するまでに、マンド
レル等から前記把持部に至る糸条が切断手段で切断され
た後、把持部による糸条の把持が解放される。また、糸
条のマンドレル等への巻付け終了時に端部巻付けが行わ
れた後、糸条の巻終わり端部が把持部に把持され、マン
ドレル等と把持部との間で糸条が切断手段で切断され
る。即ち、糸条の巻始めと巻終わりの端部がマンドレル
等に自動的に固定処理されるとともに、接着テープを使
用する従来技術と異なり、最終製品に異物が混入する虞
がない。

【０００９】請求項２に記載の発明では、マンドレル等
を支持する回転軸と、前記回転軸に対して相対回転可能
に支持されるとともに、マンドレル等に巻き付けられた
糸条を把持した状態ではマンドレル等と一体回転可能な
把持部を備えた把持機構と、前記把持部の糸条把持位置
よりマンドレル等側に設けられた糸条係止部と、前記把
持部の解放状態において前記糸条係止部を回転させる駆
動部とを備えた。

【００１０】この発明では、把持機構の把持部は、マン
ドレル等に巻き付けられた糸条を把持した状態ではマン
ドレル等と一体回転されるため、ガイド部材を介して糸
条が順次マンドレル等に巻き付けられる間に、把持部に
把持された糸条がマンドレル等の回転に伴って捩じれた
り過大な張力を受けることがない。また、糸条の巻終わ
り端部の処理を行う際、マンドレル等に巻き付けられた
糸条の端部が把持部の把持位置と対応する位置まで導か
れた状態で糸条係止部が駆動部により回転されると、糸
条が糸条係止部に係止されて解放状態の把持部へ導かれ
る。そして、把持部が把持状態に配置されて、糸条が把
持部に確実に把持された後、切断手段により切断され
る。従って、この発明では請求項１の発明の方法を実施
するための装置の構成が簡単になる。

【００１１】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記把持機構は、前記回転軸に軸受
を介して支持された筒状の支持体と、該支持体のマンド
レル等側に固定された固定把持部材と、前記支持体の軸
方向に摺動可能に支持されるとともに前記固定把持部材
と共同して糸条を把持する把持位置と、該把持位置から
反マンドレル等側へ移動した解放位置とに移動配置され
る可動把持部材と、該可動把持部材に固定され、前記支
持体にその軸方向に延びるように形成された溝と係合す
る状態に保持された係合部材とを備え、前記可動把持部
材が解放位置に配置された状態で前記回転軸と一体回転
可能に固定された回転伝達部を介して一体回転可能に構
成されている。

【００１２】この発明では、可動把持部材が把持位置に
配置されて、マンドレル等に連なる糸条を把持した状態
では、把持部は糸条を介してマンドレル等と一体に回転
される。可動把持部材が解放位置に配置されると、把持
部は回転伝達部を介して回転軸と一体回転される。従っ
て、可動把持部材が解放位置に配置された状態で、マン
ドレル等への巻付けが終わった糸条の端部が可動把持部
材と対応する位置までガイド部材を介して導かれると、
把持機構と一体回転する糸条係止部に係止されて、固定
把持部材と可動把持部材との間に導かれる。そして、可
動把持部材が把持位置に移動されて、糸条が確実に把持
される。即ち、この発明では、回転軸が糸条係止部を駆
動する駆動部の役割を果たし、駆動部を別に設ける必要
がなく、構成が簡単になる。

【００１３】請求項４に記載の発明では、請求項２又は
請求項３に記載の発明において、前記切断手段は回転カ
ッタを備え、前記回転軸には前記糸条係止部とマンドレ
ル等との間に、前記回転カッタによる糸条切断時に糸条
の移動を規制する切断補助部を備えている。従って、こ
の発明では、簡単な構成で糸条を確実に切断できる。

【００１４】請求項５に記載の発明では、請求項２〜請
求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記回転
軸は第１端部がフィラメントワインディング装置に装備
されたチャック部に固定可能に形成され、第２端部にマ
ンドレルの軸部を連結する連結部を備えている。この発
明では、回転軸をフィラメントワインディング装置のチ
ャック部に固定することで、既存のフィラメントワイン
ディング装置の簡単な改造で実施することができる。

【００１５】請求項６に記載の発明のフィラメントワイ
ンディング装置は、請求項２〜請求項５のいずれか一項
に記載の糸条の端部処理装置をマンドレル等の支持部の
両側に備えている。従って、この発明のフィラメントワ
インディング装置は、請求項２〜請求項５のいずれか一
項に記載の発明の効果を有する他に、糸条の本数や種類
を途中で変更することができ、異なる種類の糸条を巻き
付ける際に、糸条の層数を奇数とすることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明をマンドレルを把持して回転させながら、マンドレル
の表面に樹脂が含浸された糸条を、該マンドレルの軸方
向に往復移動するガイド部材を介して巻き付ける汎用の
フィラメントワインディング装置に具体化した第１の実
施の形態を図１〜図７に従って説明する。

【００１７】図２（ａ）に示すように、フィラメントワ
インディング装置１は左右一対のチャック部２，３と、
チャック部２，３に支持されたマンドレルＭの軸方向に
往復移動するガイド部材としての糸条ガイド４とを備え
ている。糸条ガイド４はチャック部２，３の軸方向と平
行に配設されたボールねじを備えた送り機構（図示せ
ず）により往復移動可能に構成され、図示しない糸条供
給部から送り出されるとともに樹脂槽で熱硬化性樹脂が
含浸された糸条Ｙを所定位置へ案内する。

【００１８】各チャック部２，３は複数の爪部２ａ，３
ａ（図では各１個のみ図示）を有し、第１のチャック部
２はマンドレルＭの胴部Ｍａの両端に突設された一対の
軸部Ｍｓの一方を把持し、第２のチャック部３は他方の
軸部Ｍｓを支持する回転軸５を把持する。両チャック部
２，３の間隔は図示しない駆動機構により調整可能とな
っている。マンドレルＭの胴部Ｍａの両端部には、周方
向に沿って所定の等ピッチで規制部としての多数のピン
Ｐが着脱可能に突設されている。なお、図では上端及び
下端に突設されたピンＰのみ図示している。

【００１９】回転軸５は第１端部がチャック部３に固定
可能に形成され、第２端部にマンドレルＭの軸部Ｍｓを
連結する連結部６を備えている。図１及び図４等に示す
ように、回転軸５は第２端部側が大径に形成されるとと
もに、大径部５ａには軸部Ｍｓが嵌入可能な嵌合穴６ａ
が軸芯上に形成され、かつ嵌合穴６ａと直交する一対の
孔６ｂが一直線上に形成されている。そして、軸部Ｍｓ
に直交するように形成された連結孔７を貫通する連結ピ
ン８の端部が孔６ｂに嵌入された状態で、回転軸５とマ
ンドレルＭとが連結されるようになっている。嵌合穴６
ａ、孔６ｂにより連結部６が構成されている。

【００２０】回転軸５には大径部５ａ寄りに円筒状の支
持体９が一対の軸受１０を介して相対回転可能に支持さ
れ、チャック部３寄りに回転伝達部１１が一体回転可能
に固定されている。回転伝達部１１は円盤状に形成され
ている。支持体９は大径部５ａ側の端部が、大径部５ａ
の端部に対してオーバーハングするように形成されてい
る。

【００２１】支持体９にはその軸方向に延びる溝（長
孔）１２が複数（この実施の形態では２本）形成されて
いる。支持体９にはマンドレル側に固定された環状の固
定把持部材１３ａと、チャック部３側において支持体９
の軸方向に摺動可能に支持された可動把持部材１３ｂと
を備えた把持部１３が装備されている。固定把持部材１
３ａはマンドレルＭとほぼ同じ外径に形成されている。
可動把持部材１３ｂはほぼ円筒状に形成され、図２
（ａ）に示すように、回転軸５と平行に設けられたエア
シリンダ１４により、固定把持部材１３ａと共同して糸
条Ｙを把持する把持位置と、該把持位置から反マンドレ
ル側へ移動した解放位置とに移動配置される。エアシリ
ンダ１４のピストンロッド１４ａには支持ブラケット１
５が固定され、可動把持部材１３ｂはチャック部３側端
部においてスラスト軸受１６を介して支持ブラケット１
５の先端に相対回転可能に連結されている。可動把持部
材１３ｂは解放位置に配置された際、そのチャック部３
側の端面が回転伝達部１１に押圧されて、回転伝達部１
１と一体回転可能に形成されている。なお、図２（ｂ）
は、可動把持部材１３ｂが取り付けられていない状態の
支持ブラケット１５と糸条ガイドの位置関係を示す模式
図である。

【００２２】可動把持部材１３ｂのマンドレルＭ側には
溝１２と係合する状態に保持された係合部材１７が設け
られている。係合部材１７はボルトで構成され、可動把
持部材１３ｂに形成されたねじ孔に螺合されるとともに
先端が溝１２内に突出した状態に設けられている。係合
部材１７は可動把持部材１３ｂが、把持位置と解放位置
とに移動配置される際に、可動把持部材１３ｂを溝１２
に沿って移動させるようにガイドするとともに、可動把
持部材１３ｂが回転伝達部１１と一体回転される際に、
その回転力を支持体９に伝達する役割を果たす。固定把
持部材１３ａ、可動把持部材１３ｂ及びエアシリンダ１
４により把持機構１８が構成されている。

【００２３】固定把持部材１３ａには糸条係止部１９が
設けられている。糸条係止部１９は固定把持部材１３ａ
にその外周部から放射方向に突出する多数のピン１９ａ
を固定することにより構成されている。回転軸５及び回
転伝達部１１が、可動把持部材１３ｂが解放位置に配置
された状態、即ち把持部１３の解放状態において糸条係
止部１９を回転させる駆動部として機能する。

【００２４】図１等に示すように、回転軸５の大径部５
ａには、糸条係止部１９よりマンドレルＭ側に切断補助
部２０が設けられている。切断補助部２０は合成樹脂製
のリング２１と、該リング２１を挟んで両側に固定され
た糸条係止リング２２とを備えている。糸条係止リング
２２は放射状に固定された多数のピンからなる係止部２
２ａを有するとともに、ネジ２３により大径部５ａに一
体回転可能に固定されている。

【００２５】切断補助部２０の上方には切断手段２４が
設けられている。図３（ａ），（ｂ）に示すように、切
断手段２４はガイドフレーム２５に沿って移動可能に設
けられた支持体２６に装備されている。支持体２６には
エアシリンダ２７が上下方向に延びるように固定され、
そのピストンロッド２７ａの先端に支持ブラケット２８
が固定されている。支持ブラケット２８には支持体２６
を貫通する一対のガイドロッド２９が固定され、エアシ
リンダ２７の作動に伴ってガイドロッド２９に案内され
て回転軸５と直交する方向に真っ直ぐ昇降されるように
なっている。

【００２６】支持ブラケット２８の下端には円盤状の回
転カッタ３０を支持する支軸３１が回転軸５と平行に延
びるように回転可能に支持され、支持ブラケット２８の
側面にはモータ３２が、その駆動軸３２ａが支軸３１と
平行に延びるように支持されている。駆動軸３２ａと支
軸３１との間にはベルト伝動機構３３が設けられ、モー
タ３２の駆動により回転カッタ３０がベルト伝動機構３
３を介して回転されるようになっている。

【００２７】なお、回転カッタ３０は切断作動時には図
２（ａ）に示す位置より下方の切断位置に配置され、待
機位置は図２（ａ）に示す位置より上方となる。また、
フィラメントワインディング装置１を使用しない状態で
は、待機位置より図２（ａ）における右側の位置に配置
される。

【００２８】次に前記のように構成されたフィラメント
ワインディング装置１を使用して円筒体（例えば、プロ
ペラシャフトのシャフト本体）を製造する製造方法を説
明する。なお、図５（ａ）〜（ｄ）、図６（ａ）〜
（ｄ）及び図７（ａ）〜（ｄ）では、断面のハッチング
の図示を省略している。

【００２９】先ず、マンドレルＭをチャック部２と回転
軸５との間に架設する。次にマンドレルＭの軸部Ｍｓを
嵌合穴６ａに挿入するとともに、連結ピン８で回転軸５
とマンドレルＭとを一体回転可能に連結する。その後、
リング２１及び糸条係止リング２２を所定位置に固定す
る。

【００３０】また、図４に示すように、糸条ガイド４を
固定把持部材１３ａの近傍に配置するとともに、可動把
持部材１３ｂを解放位置に配置し、糸条ガイド４に連な
る糸条Ｙの端部を、固定把持部材１３ａの近傍において
回転軸５に沿わせる。次にエアシリンダ１４を突出作動
させて可動把持部材１３ｂを把持位置に配置し、糸条ガ
イド４を原位置に配置すると、図５（ａ）に示す、準備
完了状態となる。これらの準備作業は作業者が手作業で
行う。

【００３１】次にフィラメントワインディング装置１が
作動され、チャック部２，３が回転駆動されてマンドレ
ルＭが一定方向に回転されるとともに、糸条ガイド４が
原位置からマンドレルＭ側へ移動される。そして、糸条
供給部から順次繰り出されて樹脂槽で樹脂が含浸された
糸条ＹがマンドレルＭ上に巻き付けられる。この実施の
形態では樹脂として熱硬化性樹脂（例えばエポキシ樹
脂）が使用され、糸条Ｙとして炭素繊維のロービングが
使用されている。

【００３２】マンドレルＭに対する糸条Ｙの巻付けは、
先ず重ね巻で端部巻付けが行われた後、マンドレルＭの
軸方向となす角度（巻付け角度）が端部巻付けの巻付け
角度より小さな所定の角度となるように巻き付けられ
る。端部巻付けが行われると、把持部１３で把持される
とともに糸条ガイド４に連なっていた糸条Ｙが、糸条係
止部１９とマンドレルＭのピンＰに係止され、図５
（ｂ）に示すように、真っ直ぐに張られた状態となる。

【００３３】次にモータ３２が駆動されて回転カッタ３
０が回転された状態で、エアシリンダ２７が突出作動さ
れ、回転カッタ３０が図５（ｃ）に示すように、その外
周部が両糸条係止リング２２の間へ進入する切断位置へ
移動される。回転カッタ３０はその外周がリング２１と
接触する位置まで下降された後、待機位置まで上昇され
る。そして、糸条Ｙが両糸条係止リング２２の間で切断
される。

【００３４】回転カッタ３０の上昇が開始された後、エ
アシリンダ１４が作動されて、可動把持部材１３ｂが図
５（ｄ）に示すように解放位置に配置される。この状態
では、可動把持部材１３ｂの端面が回転伝達部１１と当
接して回転伝達部１１とともに一体回転する。そして、
係合部材１７及び溝１２を介して支持体９とともに固定
把持部材１３ａが回転軸５と一体回転される。

【００３５】次に解放された糸条Ｙの端部が図示しない
除去装置により除去される。除去装置は吸引ノズルある
いは圧縮エアを噴射する噴射ノズルと、ブラシ又はスク
レーパ等の掻取り部とを備えている。そして、掻取り部
で固定把持部材１３ａ又は可動把持部材１３ｂ等に付着
した糸条Ｙが剥がされるとともに、吸引ノズルに吸引さ
れるか、噴射ノズルにより吹き飛ばされて除去され、図
６（ａ）の状態となる。

【００３６】糸条ガイド４はこの間も図５（ｄ）の左側
への移動（往動）を継続する。そして、図６（ｂ）に示
すように、マンドレルＭの左端で折り返し、巻付け角度
が糸条ガイド４の往動時と逆に、即ちマンドレルＭの軸
方向と直交する面に対して対称に巻き付けられる。以
下、要求物性に応じた所定の厚さの繊維層を形成するの
に必要な回数、糸条ガイド４がマンドレルＭに沿って往
復移動されて、繊維層が形成される。

【００３７】所定の厚さの繊維層が形成された後、図６
（ｃ）に示すように、糸条ガイド４がマンドレルＭの右
端で折り返し、図６（ｄ）に示すように端部巻付けが行
われる。端部巻付け完了後、図７（ａ）に示すように、
糸条ガイド４が糸条係止部１９より右方の可動把持部材
１３ｂと対応する位置まで移動される。移動途中で糸条
ガイド４からマンドレルＭに連なる糸条Ｙが、糸条係止
部１９のピン１９ａに係止され、図７（ｂ）に示すよう
に、解放状態の把持部１３へ導かれるとともに、支持体
９に巻き付けられる。次に図７（ｃ）に示すように、可
動把持部材１３ｂが把持位置に配置されて、糸条Ｙが把
持部１３に確実に把持された後、糸条ガイド４が原位置
に配置される。そして、図７（ｄ）に示すように、回転
カッタ３０が切断位置に配置されて糸条Ｙが切断され
る。以上で糸条Ｙの巻付けが終了する。

【００３８】次にマンドレルＭがチャック部２及び回転
軸５から取り外され、さらにピンＰがマンドレルＭから
取り外され、繊維層とともにマンドレルＭが加熱炉に入
れられ、所定温度で樹脂が硬化されてＦＲＰ製の円筒体
（パイプ）が、マンドレルＭ上に形成される。冷却後、
ＦＲＰ製パイプの両端がピンＰの抜き跡の列より内側に
おいて切断された後、マンドレルＭからＦＲＰ製パイプ
が取り外されて、所定寸法の長さのプロペラシャフトの
シャフト本体が形成される。

【００３９】この実施の形態では以下の効果を有する。 （１） マンドレルＭに巻き付けられる糸条Ｙの巻始め
端部及び巻終わり端部処理を、回転軸５と一体回転され
る把持部１３及び把持部１３からマンドレルＭに連なる
状態の糸条Ｙを切断する切断手段２４の作用で行う。従
って、接着テープ等の異物が最終製品に混入する虞がな
く、巻始めと巻終わりの端部を同じ機構でマンドレルＭ
に固定できる。

【００４０】（２） 可動把持部材１３ｂが回転軸５に
沿って移動されて把持位置と解放位置に配置され、解放
位置において回転伝達部１１を介して回転軸５と一体に
回転され、固定把持部材１３ａに固定された糸条係止部
１９が回転される。従って、解放状態の把持部１３の把
持位置に糸条Ｙを案内するように糸条係止部１９を回転
させるための構成が簡単になる。

【００４１】（３） 切断手段２４が回転カッタ３０を
備え、回転カッタ３０が切断補助部２０の糸条係止リン
グ２２の間に配置されて、糸条Ｙの切断が行われる。従
って、糸条Ｙが滑ることなく確実に切断される。また、
回転カッタ３０は樹脂製のリング２１と接触する位置ま
で下降されるため、糸条Ｙの切断がより確実に行われ
る。

【００４２】（４） 把持部１３や切断補助部２０が装
備される回転軸５が、フィラメントワインディング装置
１のチャック部３に固定可能に構成されている。従っ
て、従来のフィラメントワインディング装置の簡単な改
造で実施できる。

【００４３】（５） マンドレルＭの胴部Ｍａの両端部
の周方向に沿ってピンＰが所定間隔で突設されている。
従って、糸条Ｙの巻付け角度が小さな場合でも糸条Ｙが
滑らずに所定の巻付け角度で巻き付けられる。

【００４４】（６） 切断手段２４が切断位置の上方の
待機位置からさらに別の位置に移動可能なため、マンド
レルＭの取り外し作業や準備作業の際に切断手段２４が
邪魔にならない。

【００４５】（第２の実施の形態）次に第２の実施の形
態を図８〜図１０に従って説明する。この実施の形態で
は糸条ガイドが複数（この実施の形態では２本）設けら
れ、１本の糸条ガイド４ａによる糸条Ｙの巻付けと、同
時に複数の糸条ガイド４ａ，４ｂを使用した糸条Ｙの巻
付けを行う状態とに切替可能に構成されている点が前記
実施の形態と異なっている。その他の構成は基本的に同
じであり、同一部分は同一符号を付して説明を省略す
る。なお、図８（ａ）〜（ｄ）、図９（ａ）〜（ｄ）及
び図１０（ａ）〜（ｄ）では、断面のハッチングの図示
を省略している。

【００４６】２本の糸条ガイド４ａ，４ｂはそれぞれ、
独立にマンドレルＭの軸方向に沿って往復移動可能に構
成されている。次に同じ種類の糸条Ｙを使用し、中間層
を構成する糸条Ｙの本数が多い構成のＦＲＰ成形体の製
造方法について説明する。

【００４７】糸条Ｙの巻付けに先だって、先ず、両糸条
ガイド４ａ，４ｂの糸条Ｙの端部を把持部１３に把持さ
せる等の準備作業が行われて、図８（ａ）に示す状態と
なる。次にフィラメントワインディング装置１が駆動さ
れ、チャック部２，３が回転されるとともに、第１の糸
条ガイド４ａの移動が開始される。そして、図８（ｂ）
に示すように、マンドレルＭの端部に糸条Ｙの端部巻付
けが行われる。その後、第１の糸条ガイド４ａが前記実
施の形態と同様に所定回数往復移動されて所定の厚さの
繊維層が形成される。また、その間に前記実施の形態と
同様にしてマンドレルＭから把持部１３に連なる糸条Ｙ
が切断される。

【００４８】第１の糸条ガイド４ａによる糸条Ｙの巻付
けが終了すると、図８（ｃ）に示すように、第１の糸条
ガイド４ａがマンドレルＭの右端で待機する。次に第２
の糸条ガイド４ｂの移動が開始され、図８（ｄ）に示す
ように、第２の糸条ガイド４ｂが第１の糸条ガイド４ａ
と近接するとともに、マンドレルＭのピンＰより左側に
位置する状態となる。この状態で図９（ａ）に示すよう
に端部巻付けが行われた後、図９（ｂ）に示すように、
第１及び第２の糸条ガイド４ａ，４ｂによる糸条Ｙの巻
付けが開始されるとともに、マンドレルＭから把持部１
３に連なる糸条Ｙが切断される。

【００４９】そして、両糸条ガイド４ａ，４ｂによる糸
条Ｙの巻付けが継続されるとともに、可動把持部材１３
ｂが解放位置に配置される。所定量の糸条Ｙの巻付けが
完了すると、マンドレルＭの右端において端部巻付けが
行われた後、図９（ｃ）に示すように、第２の糸条ガイ
ド４ｂが可動把持部材１３ｂの上方へ移動される。そし
て、マンドレルＭから第２の糸条ガイド４ｂに連なる糸
条Ｙが前記実施の形態と同様にして、固定把持部材１３
ａと可動把持部材１３ｂとの間に導かれて支持体９上に
巻き付けられた後、図９（ｄ）に示すように、可動把持
部材１３ｂが把持位置に配置され、第２の糸条ガイド４
ｂが原位置に配置される。そして、回転カッタ３０によ
り糸条Ｙが切断される。

【００５０】次に第１の糸条ガイド４ａのみによる糸条
Ｙの巻付けが再び開始される。そして、所定量の糸条Ｙ
の巻付け完了後、第１の糸条ガイド４ａによるマンドレ
ルＭの右端における端部巻付けが行われる。その後、図
１０（ａ）に示すように、可動把持部材１３ｂが解放位
置に配置されるとともに、第１の糸条ガイド４ａも可動
把持部材１３ｂの上方に移動される。そして、第１の糸
条ガイド４ａに連なる糸条Ｙが両把持部材１３ａ，１３
ｂ間に導かれて支持体９上に巻き付けられた後、可動把
持部材１３ｂが把持位置へ移動され、図１０（ｂ）に示
すように、マンドレルＭに連なる糸条Ｙが回転カッタ３
０により切断され、一連の巻付け作業が完了する。

【００５１】この実施の形態では第１の実施の形態の
（１）〜（６）の効果を有する他に、次の効果を有す
る。 （７） 独立に往復移動可能な複数の糸条ガイド４ａ，
４ｂを備えているため、一方の糸条ガイド４ａのみによ
る糸条Ｙの巻付けと、両糸条ガイド４ａ，４ｂによる糸
条Ｙの同時巻付けとを組み合わせることにより、特定の
層を構成する糸条Ｙの本数を増やしたＦＲＰパイプを簡
単に形成できる。

【００５２】（８） 複数の糸条ガイド４ａ，４ｂから
繰り出される糸条Ｙの種類を変えることにより、物性の
異なるＦＲＰパイプを簡単に製造できる。 （９） 糸条ガイド４の数を３本以上にすれば、３種類
以上の糸条Ｙを使用したＦＲＰパイプを製造できる。

【００５３】（第３の実施の形態）次に第３の実施の形
態を図１２に従って説明する。この実施の形態では端部
処理装置がマンドレル支持部の両側に備えられている点
と、糸条ガイドが各端部処理装置に対応して備えられて
いる点とが前記両実施の形態と大きく異なっている。そ
の他の構成は第１の実施の形態と同じである。

【００５４】この 実施の形態の装置では、第１の糸条
ガイド４ａのみを使用して糸条Ｙの巻付けを行えば、第
１の実施の形態の（１）〜（６）と同様の効果が得られ
る。また、第１の糸条ガイド４ａのみによる巻付けと、
両糸条ガイド４ａ，４ｂを使用した巻付けとを組み合わ
せれば、さらに第２の実施の形態の（７），（８）と同
様の効果が得られ、糸条ガイドを３本以上設ければ
（９）と同じ効果が得られる。また、この実施の形態で
は次の効果を有する。

【００５５】（１０） 端部処理装置がマンドレルＭの
両側に配置されているため、糸条Ｙの端部処理をマンド
レルＭの左右どちらの端部でも実施できるので、前記両
実施の形態と異なり、糸条Ｙを巻付けて構成される繊維
層を奇数層にすることができる。従って、例えば、最外
層に別の種類の糸条Ｙで形成した層を１層形成したいと
き等に都合がよい。

【００５６】なお、実施の形態は前記に限定されるもの
ではなく、例えば、次のように具体化してもよい。 ○ 糸条係止リング２２を図１１（ａ）に示すように、
リングと多数の係止部２２ａとが一体に形成されたもの
としてもよい。また、図１１（ｂ）に示すように、糸条
係止部１９をリングと多数の係止部１９ｂとが一体に形
成されたものとしてもよい。これらの場合、多数のピン
を必要とする前記実施の形態のものに比較して構成部品
点数を削減でき、製造コストを低減できる。

【００５７】○ 切断補助部２０を構成する一対の糸条
係止リング２２とリング２１とを樹脂で一体形成しても
よい。この場合、部品点数がより減少し組み付け工数も
少なくなる。

【００５８】○ 可動把持部材１３ｂを解放位置に配置
した状態において、可動把持部材１３ｂが常に回転伝達
部１１に当接されて一体回転される構成に代えて、通常
の解放状態では可動把持部材１３ｂを回転伝達部１１と
係合しない位置に保持し、糸条Ｙの巻終わりの端部巻付
けを行うときに回転伝達部１１に当接する位置に配置す
る構成とする。この構成の場合、例えば第１の実施の形
態において、糸条ガイド４による糸条Ｙの巻付けが開始
された後、すぐに把持部１３からマンドレルＭに連なる
糸条Ｙを切断すれば、糸条Ｙの巻付けの間、把持部１３
を無駄に回転するエネルギーを節約できる。

【００５９】○ 切断手段２４は回転カッタ３０を備え
たものに限らず、はさみタイプの２枚の切断刃を備えた
構成としてもよい。 ○ 切断補助部２０は必須ではなく、省略してもよい。
前記はさみタイプの切断手段の場合は切断補助部２０を
省略してもほとんど支障がない。

【００６０】○ 最初から端部処理装置を備えたフィラ
メントワインディング装置を製造する場合は、端部処理
装置の回転軸５をフィラメントワインディング装置１の
チャック部２，３に固定する後付用の構成に代えて、チ
ャック部が設けられた回転軸に把持部１３及び切断補助
部２０等を設ける構成とする。

【００６１】○ 車両のプロペラシャフト以外の駆動シ
ャフト用のパイプの製造に適用してもよい。 ○ マンドレル等から把持部に連なる部分で糸条を切断
しても糸条の端部が解けない状態にする巻付けは、端部
に重ね巻を行う端部巻付けに限らない。例えば、端部巻
付けを省略して、糸条ＹをマンドレルＭの胴部Ｍａに対
して一端側から所定の巻付け角度で巻付けを開始し、他
端側で折り返して巻付けを継続することにより、巻付け
開始側の胴部Ｍａの端部に巻き付けられた糸条Ｙの上側
に巻付け角度が異なる状態で上層の糸条Ｙが巻き付けら
れた後は、マンドレルＭから把持部１３に連なる部分で
糸条Ｙを切断しても糸条Ｙの端部は解けずにマンドレル
Ｍに固定された状態に保持される。このように、巻始め
時の端部巻付けを行わずに、糸条Ｙの巻付けを行った場
合、形成されるパイプの端部と中央部の肉厚の差を少な
くすることができる。端部の肉厚が大きなパイプを形成
する場合は、端部巻付けを行うのが好ましい。

【００６２】○ また、パイプに限らず、円筒部の両端
にドーム部を有する形状に形成されて各種の高圧ガスや
加圧流体を収容するのに使用される圧力容器に適用して
もよい。この場合、マンドレルに代えて口金部材を備え
た被糸条巻付け部材としてのライナ（中空体）の口金部
材を直接、又は口金部材に固定した軸部を介してチャッ
ク部２と回転軸５間に支持して、ライナの表面に糸条Ｙ
を巻き付ける。この場合でも、接着テープ等の異物が最
終製品に混入する虞がなく、巻始めと巻終わりの端部を
同じ機構でライナに固定でき、しかも糸条の本数や種類
を途中で変更することが可能となる。

【００６３】○ 製品に要求される性能に応じて、糸条
Ｙの種類や糸条に含浸される樹脂の種類を炭素繊維とエ
ポキシ樹脂の組み合わせ以外としてもよい。しかし、プ
ロペラシャフトを形成する場合は、コストや要求性能の
点から炭素繊維とエポキシ樹脂の組み合わせが好まし
い。

【００６４】○ マンドレルＭの端部に突設されるピン
Ｐのうち、端部処理装置と対応する側と反対側の端部の
ピンＰは、巻き付け角度が比較的大きな場合はなくても
よい。また、マンドレルの形状を両端部に半球部を有す
る形状とした場合は巻き付け角度が小さな場合でも省略
してもよい。

【００６５】前記実施の形態から把握できる請求項記載
以外の発明（技術思想）について、以下にその効果とと
もに記載する。 （１） 請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載の発
明において、独立して移動可能な前記ガイド部材が複数
設けられている。この場合、糸条の本数や種類を途中で
変更することができ、物性の異なる繊維層が積層された
ＦＲＰ成形体の製造が容易になる。

【００６６】（２） 請求項４に記載の発明において、
前記切断補助部は多数の係止部が放射状に突設された一
対のリングを備え、両リング間に前記回転カッタが進入
することにより糸条の切断が行われる。この場合、糸条
の規制作用がより確実になる。

【００６７】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項
６に記載の発明によれば、接着テープ等の異物が最終製
品に混入する虞がなく、巻始めと巻終わりの端部を同じ
機構でマンドレル等に固定できる。

【００６８】請求項６に記載の発明によれば、糸条の本
数や種類を途中で変更することができ、異なる種類の糸
条を巻き付ける際に、糸条の層数を奇数とすることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の実施の形態の要部断面図。

【図２】 （ａ）は全体を示す一部破断模式正面図、
（ｂ）は糸条ガイドと支持ブラケットの関係を示す模式
側面図。

【図３】 （ａ）は切断手段の正面図、（ｂ）は同じく
側面図。

【図４】 可動把持部材が解放位置に配置された状態の
要部断面図。

【図５】 作用を説明する模式図。

【図６】 作用を説明する模式図。

【図７】 作用を説明する模式図。

【図８】 第２の実施の形態の作用を説明する模式図。

【図９】 同じく作用を説明する模式図。

【図１０】 同じく作用を説明する模式図。

【図１１】 （ａ）は別の実施の形態の糸条係止リング
の側面図、（ｂ）は糸条係止部の側面図。

【図１２】 第３の実施の形態の模式断面図。

【符号の説明】

１…フィラメントワインディング装置、２，３…チャッ
ク部、４…ガイド部材としての糸条ガイド、５…回転
軸、６…連結部、９…支持体、１０…軸受、１１…回転
伝達部、１２…溝、１３…把持部、１３ａ…固定把持部
材、１３ｂ…可動把持部材、１７…係合部材、１８…把
持機構、１９…糸条係止部、２０…切断補助部、２４…
切断手段、３０…回転カッタ、Ｍ…マンドレル、Ｍｓ…
軸部、Ｙ…糸条。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−288928（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−256250（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−106134（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B65H 55/04 B65H 54/28

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マンドレル又は被糸条巻付け部材を支持
   して回転させながら、マンドレル又は被糸条巻付け部材
   の表面に樹脂が含浸された糸条を該マンドレル又は被糸
   条巻付け部材の軸方向に往復移動するガイド部材を介し
   て巻き付けるフィラメントワインディング装置におい
   て、 前記マンドレル又は被糸条巻付け部材を支持して回転す
   る回転軸に相対回転可能に設けられた把持部に糸条の端
   部を把持した状態で糸条の巻付けを開始し、該マンドレ
   ル又は被糸条巻付け部材から前記把持部に至る糸条を切
   断してもマンドレル又は被糸条巻付け部材に巻き付けら
   れた糸条の端部が解けないようにマンドレル又は被糸条
   巻付け部材に前記糸条の巻付けを行った後、その糸条の
   巻付けが終了するまでにマンドレル又は被糸条巻付け部
   材から前記把持部に至る糸条を切断手段で切断するとと
   もに該糸条の把持部による把持を解放し、該糸条のマン
   ドレル又は被糸条巻付け部材への巻付け終了時に端部巻
   付けを行った後、該糸条を前記把持部で把持し、マンド
   レル又は被糸条巻付け部材と把持部との間の糸条を前記
   切断手段で切断するフィラメントワインディング装置に
   おける糸条の端部処理方法。
2. 【請求項２】 マンドレル又は被糸条巻付け部材を支持
   する回転軸と、 前記回転軸に対して相対回転可能に支持されるととも
   に、マンドレル又は被糸条巻付け部材に巻き付けられた
   糸条を把持した状態ではマンドレル又は被糸条巻付け部
   材と一体回転可能な把持部を備えた把持機構と、 前記把持部の糸条把持位置よりマンドレル又は被糸条巻
   付け部材側に設けられた糸条係止部と、 前記把持部の解放状態において前記糸条係止部を回転さ
   せる駆動部とを備えたフィラメントワインディング装置
   における糸条の端部処理装置。
3. 【請求項３】 前記把持機構は、 前記回転軸に軸受を介して支持された筒状の支持体と、 該支持体のマンドレル又は被糸条巻付け部材側に固定さ
   れた固定把持部材と、 前記支持体の軸方向に摺動可能に支持されるとともに前
   記固定把持部材と共同して糸条を把持する把持位置と、
   該把持位置から反マンドレル又は被糸条巻付け部材側へ
   移動した解放位置とに移動配置される可動把持部材と、 該可動把持部材に固定され、前記支持体にその軸方向に
   延びるように形成された溝と係合する状態に保持された
   係合部材とを備え、前記可動把持部材が解放位置に配置
   された状態で前記回転軸と一体回転可能に固定された回
   転伝達部を介して一体回転可能に構成されている請求項
   ２に記載のフィラメントワインディング装置における糸
   条の端部処理装置。
4. 【請求項４】 前記切断手段は回転カッタを備え、前記
   回転軸は前記糸条係止部とマンドレル又は被糸条巻付け
   部材との間に、前記回転カッタによる糸条切断時に糸条
   の移動を規制する切断補助部を備えている請求項２又は
   請求項３に記載のフィラメントワインディング装置にお
   ける糸条の端部処理装置。
5. 【請求項５】 前記回転軸は第１端部がフィラメントワ
   インディング装置に装備されたチャック部に固定可能に
   形成され、第２端部にマンドレル又は被糸条巻付け部材
   の軸部を連結する連結部を備えている請求項２〜請求項
   ４のいずれか一項に記載のフィラメントワインディング
   装置における糸条の端部処理装置。
6. 【請求項６】 請求項２〜請求項５のいずれか一項に記
   載の糸条の端部処理装置をマンドレル又は被糸条巻付け
   部材の支持部の両側に備えたフィラメントワインディン
   グ装置。