JPH08277065A - フィラメント・ワインディング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、ＦＷ装置におけるマンドレルの組
み替えが短時間にかつ低コストでできる移載載装置を具
備したＦＷ装置を提供するものである。 【構成】 マンドレルを回転自在に支持しこのマンドレ
ルに繊維（糸）を巻き取るＦＷ装置において、マンドレ
ルを回転自在に支持するヘッドストックおよびテールス
トックに、それぞれ駆動装置により旋回自在な支柱を装
着し、この支柱の上部に設けた中継アームの先端部に、
駆動装置により旋回する移載アームを旋回自在に配設す
るととも、他端側が巻上げ機に巻回され支柱と中継アー
ムと移載アームでそれぞれ支持されたワイヤー先端の吊
り具を移載アームの先端部から垂下させ、このワイヤー
を巻上げ機で巻上げ、巻き下げることにより吊り具をマ
ンドレル軸に対して着脱自在にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マンドレルの移載装置
を具備したフィラメント・ワインディング装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、例えば炭素繊維を素材とするシャ
フト、ロッド等の商品が開発され実用されている。これ
らの炭素繊維製品を製造する際には、一般にはフィラメ
ント・ワインディング装置（以下、単にＦＷ装置と略称
する）と呼ばれる繊維（糸）の巻き取り装置が用いられ
ている。

【０００３】このＦＷ装置１は、例えば、図４に示すよ
うに、一端側にモーターＭｂにより回転するチャック５
３を備えたヘッドストック３と、他端側にヘッドストッ
ク３に対してモーターＭａにより進退自在で、チャック
５４を備えたテールストック４を有しており、ヘッドス
トック３のチャック５３にマンドレル６１の一方の軸端
を掴み、テールストック４のチャック５４にマンドレル
６１の他方の軸端を掴んで、モーターＭｂによりチャッ
ク５３を介してマンドレル６１を回転させ、炭素繊維供
給装置から給糸位置可変装置７を介して供給される硬化
材を塗布した炭素繊維（糸）８を所定径まで巻き取るた
めに用いられるものである。

【０００４】炭素繊維（糸）８を巻き取ったマンドレル
６１は、ＦＷ装置１から取り外し台車等の搬送装置に移
載して硬化炉等に搬送され、ＦＷ装置１には新たなマン
ドレルが組み替えられる。

【０００５】従来、このマンドレルの組み替えには、天
井クレーンまたは同等な装置（フォークリフト等）が用
いられていたが、炭素繊維製品には、断面形状、サイズ
の種類が多く、これに伴いマンドレルの軸形状、サイズ
の種類も多い。このため、このマンドレルの種類に合わ
せて吊り治具を準備する必要があり、組み替えの作業性
が悪く、組み替えのための休止時間が長く生産性が悪い
という問題があり、また、吊り治具の費用の増大、収納
場所の確保等設備コスト増になるとの問題がある。近
年、他品種少量生産の傾向が強くなっており、このマン
ドレルの組み替え頻度が多くなる状況の中で、生産性の
確保するため、この組み替え時間の短縮化が求められて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、ＦＷ装置に
おけるマンドレルの組み替えが短時間にかつ低コストで
できる移載装置を具備したＦＷ装置を提供することを目
的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第一の発明は、
マンドレルを回転自在に支持しこのマンドレルに繊維
（糸）を巻き取るＦＷ装置において、マンドレルを回転
自在に支持するヘッドストックおよびテールストック
に、それぞれの駆動装置により旋回自在な支柱を装着
し、この支柱の上部に設けた中継アームの先端部に、駆
動装置により旋回する移載アームを旋回自在に配設する
とともに、他端側が巻上げ機に巻回され支柱と中継アー
ムと移載アームでそれぞれ支持されたワイヤー先端の吊
り具を移載アームの先端部から垂下させ、このワイヤー
を巻上げ機で巻上げ、巻き下げることにより吊り具をマ
ンドレル軸に対して着脱自在にしたことを特徴とするＦ
Ｗ装置。第二の発明は、第一の発明において、ヘッドス
トックおよびテールストックと移載位置に停止する搬送
台車間に、移載ガイドを配設したことを特徴とするＦＷ
装置である。

【０００８】

【作用】本発明においては、ＦＷ装置のヘッドストッ
ク、テールストックに、それぞれマンドレルを移載可能
な移載装置を組み込んでいるため、吊り治具間のスパン
をマンドレルの長さに合わせる必要もなく、天井クレー
ン使用の場合のように、マンドレルの長さにあった吊り
治具を用意する必要はないので、設備コストを低減する
ことができる。

【０００９】また、組み替えの作業性が向上するので、
組み替え時間を短縮し、ＦＷ装置の生産性を向上するこ
とができ、製品コストの低減を図ることができる。更
に、移載ガイドを用いれば、中継アーム、移載アームを
短くすることができ、移載装置の構造をより簡易にする
ことができる。

【００１０】本発明においては、 ＦＷ装置のヘッドストックとテールストックの上部
に、それぞれ、直接的に移載装置を組み込む。ヘッドス
トックとテールストックの移載装置は組み替え作業の円
滑化の観点から連動動作させることが好ましい。 巻上げ機に巻回されたワイヤー先端の吊り具をマンド
レルの軸部に簡易に係合できるようにする。マンドレル
の軸はマンドレルの断面形状に殆ど影響されない部分で
あり吊り具は一定形状でよいので、吊り具は一種類でよ
い。 テールストックがマンドレル（製品）の長さに合わせ
て移動させるため、吊り具はマンドレルの長さに関係な
くマンドレル軸に係合できる。 移載装置の支柱および移載アームは旋回可能な構造に
し折り畳み式構造にしているので、長さを調節でき、ヘ
ッドストックおよびテールストックの移載装置を連動的
に動作させることが容易である（マンドレルを平行移動
させることができる）。

【００１１】また、中継アームおよび移載アームを短く
して、移載可能距離を拡大し、移載作業を円滑かつ安定
化するために、ＦＷ装置とその横に配置される搬送台車
のマンドレル受け台間に移載ガイドを配設してもよい。

【００１２】マンドレルの組み替え時間の短縮のために
は、搬送台車には、繊維（糸）を巻き取ったマンドレル
を移載する受け台と、新たなマンドレルを載置する受け
台を配設し、ＦＷ装置からの繊維（糸）を巻き取ったマ
ンドレルを搬送台車に移載した後、引き続き搬送台車か
ら新たなマンドレルをＦＷ装置まで搬入し組み込むよう
にすることが有利である。

【００１３】

【実施例】本発明を図１〜図３に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。この実施例は、炭素繊維製のシャフト
を製造する場合に、硬化剤を塗布した炭素繊維（糸）を
巻き取り対象とするＦＷ装置に適用した場合のものであ
り、図１はマンドレルへの炭素繊維（糸）巻き取りが終
了した状態を示している。

【００１４】図１において、１は本発明のＦＷ装置であ
り、その基台２の一端にはヘッドストック３が配設され
ており、他端にはテールストック４が配設されている。
このテールストック４は、駆動モーターＭａにより矢印
Ａの方向に移動自在でヘッドストック３に対して位置を
調整自在である。

【００１５】ヘッドストック３には、駆動モーターＭｂ
により回転するチャック５３が配設されており、このチ
ャックは、マンドレル６１の一端側の軸端を掴んでい
る。また、テールストック４には回転自在なチャック５
４が配設されており、このチャックは、マンドレル６１
の他端側の軸端を掴んでいる。

【００１６】この状態で、炭素繊維供給装置（図示省
略）から、給糸位置可変装置７を介して供給される硬化
材を塗布した炭素繊維（糸）８をマンドレル６１の外周
に巻き付け、駆動モーターＭｂを駆動しマンドレルを回
転させて炭素繊維（糸）８を巻き取り、所定の巻き径
（厚）に達した時、この炭素繊維（糸）８を巻き取った
マンドレル６1 をＦＷ装置１から取り外し台車等の搬送
台車（図示省略）に移載して硬化炉（図示省略）に搬送
し、ＦＷ装置１には新たなマンドレル（図示省略）との
組み替えを行うように構成されている。

【００１７】本発明では、このマンドレルの組み替えを
短時間にかつ低コストで行うために、ヘッドストック３
とテールストック４に、それぞれ、同様な構造を有する
移載装置１０ａ、１０ｂを配設されており、同時的に連
動動作させるようになっている。ここでは、便宜的にヘ
ッドストック３に配設された移載装置１０ａについて代
表説明する。

【００１８】移載装置１０ａは、ヘッドストック３に旋
回自在に支持されモーターＭｃの駆動により旋回する支
柱１１ａと、この支柱の上部にもけた中継アーム１２ａ
と、この連結アームに回動自在に配設され、駆動モータ
ーＭｅにより回動する移載アーム１３ａと、他端側が支
柱１１ａに配設した巻上げ機１４ａと、この巻上げ機に
巻回され支柱１１ａの支持ローラー１５ａと連結アーム
１２ａの水平支持ローラー１６ａと移載アーム１３ａの
一対の水平支持ローラー１７ａおよび支持ローラー１８
ａで支持され、先端に吊り具１９ａを取り付けたワイヤ
ー２０ａとを備えている。

【００１９】また、図２に示すように、軌道２１上を移
動しＦＷ装置１の横に停止している搬送台車９間に、移
載ガイド２２が配設されている。この移載ガイド２２
は、移載装置１０ａによりＦＷ装置１から取り外された
マンドレル６1 を移載装置１０ａで吊り上げ、吊り下げ
て搬送台車９に移載する場合に、吊り下げている状態の
マンドレル６１の軸を支持し搬送台車９の受け台２３ａ
までガイドする。

【００２０】この移載ガイドは油圧機構２４ａによりピ
ン２５ａを中心に上下方向に回動自在で、その先端を搬
送台車９の受け台２３ａと２６ａの支持端のレベルに位
置合わせ可能になっている。

【００２１】このように構成された本発明の移載装置１
０ａ（便宜的にヘッドストック３側の移載装置で代表説
明する）よる移載作業について説明する。炭素繊維
（糸）８を巻き取ったマンドレルを搬送台車９に移載
し、搬送台車９により搬入された新しいマンドレル６２
をＦＷ装置に組み込む場合について説明する。

【００２２】まず、図１に示すように、マンドレル６１
に炭素繊維（糸）８を巻き取り終了して、マンドレル６
１の回転を停止する前に、予めヘッドストック３とテー
ルストック４の駆動モーターＭｃ、Ｍｄを駆動して支柱
１１ａを旋回させるとともに、駆動モーターＭｅを駆動
して移載アーム１３ａを旋回させ、この移載アームの先
端の位置をＦＷ装置１に支持されたマンドレル６１の軸
部の上方に位置させ、巻上げ機１４ａのモーターＭｅを
駆動して吊り具１９ａをマンドレル６１の軸部の近傍に
待機させ置く。

【００２３】マンドレル６１の回転を停止させると同時
にこの吊り具１９ａをマンドレル６１の軸部に係合し、
吊り上げ状態にしてヘッドストック３とテールストック
４のチャック５３、５４からマンドレル６１を外す。

【００２４】そして、さらに巻上げ機１４ａにより一定
距離に吊り上げてから、支柱１１ａと中継アーム１２ａ
を旋回させ、図２に示すように、移載アーム１３ａの先
端をマンドレル６１の軸部が移載ガイド２２ａの上端部
の上方に位置するように位置決め後、ワイヤー２０ａを
巻き下げていく。このとき、移載ガイド２２ａの先端
は、油圧機構２４ａにより搬送台車９の受け台２３ａの
支持端に位置合わせされている。

【００２５】ワイヤーの巻き下げを続けると、マンドレ
ル６１の軸が移載ガイド２２ａの上面（傾斜面）に沿っ
て下方に移動し、図３に示すように、搬送台車９の受け
台２３ａ上に載置される。ここで、ワイヤーの巻き下げ
を停止して、吊り具１９ａをマンドレル６１の軸から外
すことによってＦＷ装置１から搬送台車９へのマンドレ
ル６１の移載作業が完了する。

【００２６】ついで、この状態からワイヤー２０ａを僅
かに巻き下げてから、吊り具１９ａを、搬送台車９の受
け台２６ａに載置されている新しいマンドレル６２の軸
部に係合する。このとき、油圧機構２４ａを作動させて
移載ガイド２２ａを上方に回動させ、その先端の位置
を、受け台２６ａの支持端のレベルに位置合わせされて
いる。

【００２７】この状態からワイヤー２０ａを巻き上げて
いくと、マンドレル６２は受け台２６ａの中心から受け
台の支持アームに沿って移動し、移載ガイド２２ａに移
載され、この移載ガイド上面に沿って移載アーム１３ａ
の先端部直下まで移動する。ここから、ワイヤー２０ａ
を巻き上げるとともに支柱１１ａと中継アーム１２ａ旋
回させ、移載アーム１３ａの先端をＦＷ装置１の上方に
位置させ、ここからワイヤー２０ａを巻き下げ、マンド
レル６２の軸端をヘッドストック３のチャック５３とテ
ールストック４のチャック５４に位置合わせするととも
に、テールストック４の位置を微調整しながら、マンド
レル６２の一方の軸端をヘッドストック側のチャック５
３で掴み、他方の軸端をテールストック側のチャック５
４により掴み、このマンドレル６２への炭素繊維の巻き
取り作業が開始される。

【００２８】このようにして移載装置１０ａにより、Ｆ
Ｗ装置１から炭素繊維（糸）８を巻き取ったマンドレル
６１を取り外して搬送台車９に移載し、引き続き搬送台
車から新しいマンドレル６２をＦＷ装置１まで搬入し、
取り付けることができる。マンドレル６２が移載ガイド
に移載されたところで、炭素繊維（糸）８を巻き取った
マンドレル６１を積んだ搬送台車は硬化炉に移動させ
る、上記移載装置１０ａ、１０ｂにおける支柱１１ａ、
１１ｂ、中継アーム１２ａ１２ｂ、巻上げ機１４ａ、１
４ｂ、移載ガイド２２ａ、２２ｂの動作については、予
め動作パターンを設定して置き自動的に連動制御できる
ようにし、その都度ボタン操作により動作させた。

【００２９】この実施例においては、ＦＷ装置のヘッド
ストック、テールストックに、それぞれマンドレルを移
載可能な移載装置を組み込んでいるため、吊り治具のス
パンをマンドレルの長さに合わせる必要もなく、天井ク
レーン使用の場合のように、マンドレルの長さにあった
吊り治具を用意する必要はないので、設備コストを低減
することができた。

【００３０】また、マンドレルの組み替え時間を短縮で
き、ＦＷ装置の生産性を向上することができ、製品コス
トの低減を図ることができた。更に、移載ガイドを用い
たので、中継アーム、移載アームを短くすることがで
き、移載装置の構造を比較的簡易なものにすることがで
きた。

【００３１】なお、この実施例では、移載装置、移載ガ
イド、搬送台車の構造（機構）、およびこれらの作動に
よる移載作業は、便宜的にヘッドストック側について代
表説明したが、これらの構造（機構）は対称に配置さ
れ、これらは同時的に連動動作されるようになってお
り、これらの動作による移載作業はヘッドストック側と
テールストック側で同時的に行われる。ただし、この実
施例では、マンドレルの軸部に対する吊り具の着脱、位
置合わせ等は、人間の手で行った。

【００３２】また、この実施例は、マンドレルは一本単
位で組み替える場合について説明したが、例えば二本同
時巻き取りの場合には、二本を１セットとして組み替え
るようにすることもできる。この場合は搬送台車の受け
台構造の変更を要する。

【００３３】また、この実施例では、搬送台車は新たな
マンドレルをＦＷ装置まで搬入し、ＦＷ装置で炭素繊維
（糸）を巻き取ったマンドレルを硬化炉に搬送するよう
にしているが、搬入用と搬送用を独立させて配置しても
よい。

【００３４】従って、本発明は、この実施例に限定され
るものではなく、例えば移載装置の構造、旋回機構、巻
上げ・巻き下げ機構、搬送台車の受け台の構造、移載ガ
イドの構造、機構等、請求項１、請求項２を満足する範
囲内で、公知の手段で代替することがある。

【００３５】なお、移載アームの先端が搬送台車の受け
台の上方まで到達できる場合には、移載ガイドを配設す
ることは不可欠ではない。また、移載ガイドを配設する
場合には、上記実施例のように回動型に限定されるもの
ではなく固定型であってもよい。

【００３６】また、本発明は、炭素繊維（糸）を巻き取
り対象とするＦＷ装置にのみ適用されるものではなく、
その他の一般繊維（糸）を巻き取り対象とするＦＷ装置
にも適用されるものである。

【００３７】

【発明の効果】本発明においては、ＦＷ装置のヘッドス
トック、テールストックに、それぞれマンドレルを移載
可能な移載装置を組み込んでいるため、吊り治具のスパ
ンをマンドレルの長さに合わせる必要もなく、天井クレ
ーン使用の場合のように、マンドレルの長さにあった吊
り治具を用意する必要はないので、設備コストを低減す
ることができる。また、マンドレルの組み替え時間を短
縮でき、ＦＷ装置の生産性を向上することができ、製品
コストの低減を図ることができる。また、移載ガイドを
用いれば、移載アームを短くすることができ、移載装置
の構造をより簡易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の移載装置を備えたＦＷ装置の実施例を示
す一部切り欠き断面正面概要説明図（中間部を省略）。

【図２】図１の側面概要説明図。

【図３】図２の平面概要説明図（中間部省略）。

【図４】公知のＦＷ装置例を示す正面概要説明図（中間
部省略）。

【符号の説明】

１ ＦＷ装置 ２ 基台 ３ ヘッドストック ４ テールストック ５３、５４ チャック ６１ 巻き取り後のマンドレル ６２ 新たなマンドレル ７ 繊維位置可変装置 ８ 炭素繊維（糸） ９ 搬送台車 １０ａ、１０ｂ 移載装置 １１ａ、１１ｂ 支柱 １２ａ、１２ｂ 中継アーム １３ａ、１３ｂ 移載アーム １４ａ、１４ｂ 巻上げ機 １５ａ、１５ｂ 支持ローラー １６ａ、１６ｂ 水平支持ローラー １７ａ、１７ｂ 一対の水平支持ローラー １８ａ、１８ｂ 支持ローラー １９ａ、１９ｂ 吊り具 ２０ａ、２０ｂ ワイヤー ２１ 軌道 ２２ａ、２２ｂ 移載ガイド ２３ａ、２３ｂ 受け台（マンドレル６１用） ２４ａ、２４ｂ 油圧機構 ２５ａ、２５ｂ （移載ガイド）回動ピン ２６ａ、２６ｂ 受け台（マンドレル６２用） Ｍａ〜Ｍｆ 駆動モーター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森田 新一 福岡県北九州市戸畑区大字中原46−59 日 鐵プラント設計株式会社内 (72)発明者 深町 邦男 千葉県富津市新富20−１ 新日本製鐵株式 会社技術開発本部内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マンドレルを回転自在に支持しこのマン
   ドレルに繊維（糸）を巻き取るフィラメント・ワインデ
   ィング装置において、マンドレルを回転自在に支持する
   ヘッドストックおよびテールストックに、それぞれの駆
   動装置により旋回自在な支柱を装着し、この支柱の上部
   に設けた中継アームの先端部に、駆動装置により旋回す
   る移載アームを旋回自在に配設するとともに、他端側が
   巻上げ機に巻回され支柱と中継アームと移載アームでそ
   れぞれ支持されたワイヤー先端の吊り具を移載アームの
   先端部から垂下させ、このワイヤーを巻上げ機で巻上
   げ、巻き下げることにより吊り具をマンドレル軸に対し
   て着脱自在にしたことを特徴とするフィラメント・ワイ
   ンディング装置。
2. 【請求項２】 ヘッドストックおよびテールストックと
   移載位置に停止する搬送台車間に、移載ガイドを配設し
   たことを特徴とする請求項１記載のフィラメント・ワイ
   ンディング装置。