JPH0716937A - Filament winding machine - Google Patents

Filament winding machine

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JPH0716937A
JPH0716937A JP5163557A JP16355793A JPH0716937A JP H0716937 A JPH0716937 A JP H0716937A JP 5163557 A JP5163557 A JP 5163557A JP 16355793 A JP16355793 A JP 16355793A JP H0716937 A JPH0716937 A JP H0716937A
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axis
roving
winding
mandrel
filament
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勝美 寺尾
Yoshio Nishioka
嘉生 西岡
Takehiko Matsuyama
武彦 松山
Katsuto Takada
勝人 高田
Kyoko Morii
京子 森井
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

PURPOSE:To obtain a filament winding (F/W) machine molding a fiber reinforced plastic product by a filament winding method and enabling the conservation of space and desired tension control. CONSTITUTION:A creel stand (roving bobbin attaching device) 5 being a roving (elongated fiber bundled yarn) supply device, a resin bath (resin tank) 7 and a winding part 8 are constituted as an integrated structure setting a roving sending-out angle to the min. angle and a lever type tension control mechanism 6 is provided to constitute a filament winding (F/W) machine.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は繊維強化プラスチック製
品をフィラメントワインディング法により成形を行うフ
ィラメントワインディングマシンに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a filament winding machine for molding a fiber reinforced plastic product by a filament winding method.

【0002】[0002]

【従来の技術】フィラメントワインディングマシン(Fi
lament Windingマシン:以下、F/Wマシンと呼ぶ)は
繊維強化プラスチック(FRP:Fiber Reinforced Pla
stics)の成形法の1つであるフィラメントワインディ
ング法(以下、F/W法と呼ぶ)を用いて製品を成形す
るためのマシンであり、熱硬化樹脂が含浸された樹脂含
浸フィラメントをマンドレルに巻き付ける装置である。
フィラメントとしてはロービング(細長い繊維を束ねた
糸)やテープが使用される。
2. Description of the Related Art Filament winding machine (Fi
lament Winding machine: Hereinafter referred to as F / W machine is fiber reinforced plastic (FRP: Fiber Reinforced Pla)
This is a machine for molding products using a filament winding method (hereinafter referred to as F / W method), which is one of the molding methods for stics), and winds a resin-impregnated filament impregnated with a thermosetting resin around a mandrel. It is a device.
As the filament, roving (thread that bundles elongated fibers) or tape is used.

【0003】F/Wマシンではフィラメントを樹脂槽で
あるレジンバスを通してマンドレルに掛け渡し、マンド
レルを回転させることにより、フィラメントはレジンバ
ス内で内部の樹脂が含浸され、この樹脂含浸された状態
でマンドレル外周に巻かれてゆく。そして、その際、長
尺のフィラメントはマンドレル上に、設定されたパター
ン通りに継続して巻き付けてゆくことになる。その結
果、マンドレル上には設定パターンの形状に巻かれて形
成された成形製品が得られることになる。
In the F / W machine, the filament is hung on the mandrel through a resin bath, which is a resin tank, and the mandrel is rotated, whereby the filament is impregnated with the resin inside the resin bath. It will be rolled up. Then, at that time, the long filament is continuously wound around the mandrel according to the set pattern. As a result, a molded product formed by being wound in the shape of the set pattern on the mandrel can be obtained.

【0004】ところで、既存のF/Wマシンでは例え
ば、フィラメントとしてロービングを用いる場合、ロー
ビング(糸)供給装置であるクリールスタンド(ロービ
ングを巻いたボビン取付装置)及びレジンバス(樹脂
槽)を含むロービング供給機構系は、F/Wマシン本体
に対して別置構成としている。
By the way, in an existing F / W machine, for example, when roving is used as a filament, a roving supply including a creel stand (a bobbin mounting device around which the roving is wound) and a resin bath (resin bath), which is a roving (thread) supply device. The mechanical system is configured separately from the F / W machine body.

【0005】すなわち、F/Wマシンはロービング供給
機構系、マンドレルを保持して回転駆動させる機構部分
であるマンドレル保持機構系および供給されるロービン
グをマンドレル外周の所望位置に導くための位置調整用
の機構であるワインデイング部よりなり、マンドレルを
回転させながらワインデイング部にてロービングのマン
ドレル巻回位置決めをすることにより、ロービングはボ
ビンより繰り出されてマンドレル外周に巻かれるので、
ワインデイング部はマンドレルに沿って位置が移動され
る構成である。
That is, the F / W machine has a roving supply mechanism system, a mandrel holding mechanism system which is a mechanism portion for holding and rotating the mandrel, and a position adjusting device for guiding the supplied roving to a desired position on the outer periphery of the mandrel. It consists of the winding part, which is a mechanism, and by positioning the mandrel winding of the roving in the winding part while rotating the mandrel, the roving is fed from the bobbin and wound around the mandrel.
The winding part is configured so that its position is moved along the mandrel.

【0006】そして、ワインデイング部に円滑にロービ
ングが供給されるようにする都合上、ロービング供給機
構系はマンドレル保持機構系およびワインデイング部よ
りなるF/Wマシン本体に対して離して配置できるよう
に別置となっている。
In order to smoothly supply the roving to the winding section, the roving supply mechanism system can be arranged separately from the F / W machine body including the mandrel holding mechanism system and the winding section. It is placed separately.

【0007】そして、ワインディング部の移動により生
じるロービング送り出し角度(糸送り出し角度)を限度
角以下に保つ必要があるため、F/Wマシン本体に対し
てロービング供給機構系はこのロービング送り出し角度
が限度角以下になるような位置に離して配置しなければ
ならず、特に大型のFRP成形品を制作する場合、この
離間距離は長くなるので、F/Wマシンの設置占有面積
が大きくなる。
Since the roving delivery angle (thread delivery angle) generated by the movement of the winding section needs to be kept below the limit angle, the roving feed mechanism system is limited to the roving delivery mechanism system with respect to the F / W machine body. The F / W machine has to be arranged at the following positions, and when the large FRP molded product is manufactured, the separation distance becomes long, so that the installation occupied area of the F / W machine becomes large.

【0008】また、従来のF/Wマシンではロービング
をマンドレルに巻き付ける際のロービング張力(糸張
力)の制御もバネ等を利用した簡易なものとしてあるた
めに、微妙な張力設定をすることは難しかった。
Further, in the conventional F / W machine, since the control of the roving tension (thread tension) when winding the roving around the mandrel is also simple using a spring or the like, it is difficult to set a delicate tension. It was

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のF
/Wマシンにあっては、F/Wマシン本体に対してロー
ビング供給機構系は離して配置する構成としてあり、ワ
インディング部の移動により生じるロービング送り出し
角度(糸送り出し角度)を限度角以下に保つ必要がある
ために、大型のFRP成形品を製作する装置の場合で
は、クリールスタンド及びレジンバスよりなるロービン
グ供給機構系はF/Wマシンの装置本体より十分に離し
た位置に設置する必要が生じることから、F/Wマシン
の設置占有面積は大きなものとなる。
As described above, the conventional F
In the / W machine, the roving supply mechanism system is arranged separately from the main body of the F / W machine, and it is necessary to keep the roving delivery angle (yarn delivery angle) generated by the movement of the winding section below the limit angle. Therefore, in the case of a device for manufacturing a large FRP molded product, a roving supply mechanism system including a creel stand and a resin bath needs to be installed at a position sufficiently separated from the main body of the F / W machine. , F / W machine occupies a large installation area.

【0010】そして、従来のF/Wマシンではロービン
グをマンドレルに巻き付ける際のロービング張力(糸張
力)の制御もバネ等を利用した簡易なものとしてあるた
めに、微妙な張力設定をすることは難しかった。そし
て、高付加価値FRP製品の製作には微妙な張力設定が
必要であり、従って、従来のF/Wマシンは高付加価値
FRP製品の製作に適用するには難点があった。
In the conventional F / W machine, the control of the roving tension (thread tension) when winding the roving around the mandrel is also simple using a spring or the like, so it is difficult to set the delicate tension. It was Further, the production of the high value-added FRP product requires a delicate tension setting, and thus the conventional F / W machine has a difficulty in being applied to the production of the high value added FRP product.

【0011】そこで、この発明の目的とするところは、
装置のコンパクト化を実現でき、また、微妙な張力設定
が可能で高付加価値FRP製品の製作を可能とするフィ
ラメントワインディングマシンを提供することにある。
Therefore, the object of the present invention is to
An object of the present invention is to provide a filament winding machine that can realize a compact device and can manufacture a high-value-added FRP product that enables fine tension setting.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明はつぎのように構成する。すなわち、繊維強
化プラスチック(FRP)の成形のためのフィラメント
ワインディング法に適用する装置であって、回転するマ
ンドレルにフィラメントを巻き付けることにより、製品
の成形を行う装置において、フィラメントを巻いたボビ
ンを保持する保持手段と、ボビンより繰り出されるフィ
ラメントに樹脂を含浸させる樹脂槽と、この含浸された
フィラメントをマンドレル上の所望の位置に案内する案
内手段とをマンドレルに沿って移動可能な移動手段に設
置すると共に、ボビンを保持する保持手段には繰り出す
フィラメントに所要の張力を付与するてこ式の張力制御
手段を設けて構成した。
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows. That is, a device applied to a filament winding method for molding a fiber reinforced plastic (FRP), which holds a bobbin wound with a filament in a device for molding a product by winding the filament on a rotating mandrel. A holding means, a resin tank for impregnating the filament fed from the bobbin with a resin, and a guide means for guiding the impregnated filament to a desired position on the mandrel are installed on a moving means movable along the mandrel. The holding means for holding the bobbin is provided with a lever type tension control means for applying a required tension to the filament to be fed.

【0013】[0013]

【作用】このような構成において、保持手段と樹脂槽と
案内手段とはマンドレルに沿って移動可能な移動手段に
設置している。従って、移動手段上のボビンより繰り出
されるフィラメントは同じ移動手段上の樹脂槽にて樹脂
が含浸され、同じ移動手段上の案内手段により案内され
てマンドレルに巻回される。そして、これらは同じ移動
手段上にあるので、送り出し角度を最小角度で送り出せ
ると共に、纏まっているので省スペース構造となる。ま
た、てこ式の張力制御手段を用いたことにより、フィラ
メントへの張力設定制御にも優れ、フィラメント張力微
妙な制御が必要な高付加価値のFRP製品の形成にも利
用できる。
In this structure, the holding means, the resin tank, and the guide means are installed on the moving means that can move along the mandrel. Therefore, the filament fed from the bobbin on the moving means is impregnated with resin in the resin tank on the same moving means, guided by the guiding means on the same moving means, and wound around the mandrel. Since these are on the same moving means, the sending angle can be sent at the minimum angle, and since they are integrated, a space-saving structure is provided. Further, by using the lever type tension control means, the tension setting control on the filament is excellent, and it can be used for forming a high value-added FRP product which requires delicate filament tension control.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図1は本発明による装置の全体的な構成を
示す斜視図であり、図2は張力調整機構を含むロービン
グ供給装置部分の拡大図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of the device according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a roving supply device portion including a tension adjusting mechanism.

【0015】図1において、1はS軸ベッド、2はマン
ドレル、3はX軸ベッド、4はY軸ベッド、5はクリー
ルスタンド、6は張力調整機構、7はレジンバス(樹脂
槽)、8はワインディング部、9はZ軸移動台、10は
ロービング(糸)である。
In FIG. 1, 1 is an S-axis bed, 2 is a mandrel, 3 is an X-axis bed, 4 is a Y-axis bed, 5 is a creel stand, 6 is a tension adjusting mechanism, 7 is a resin bath (resin tank), and 8 is A winding unit, 9 is a Z-axis moving base, and 10 is a roving (thread).

【0016】S軸ベッド1はマンドレル2を保持すると
共に、このマンドレル2をS軸ベッド1上の回転駆動機
構により回転させるものであり、マンドレル2の回転軸
回りの方向をここではS軸方向と呼ぶことにする。X軸
ベッド3はS軸ベッド1に近接して並行配置され、上面
にはガイド3aが設けられている。このガイド3aの案
内方向をX軸方向と呼ぶことにする。X軸はマンドレル
2の回転軸線に平行である。
The S-axis bed 1 holds the mandrel 2 and rotates the mandrel 2 by a rotation drive mechanism on the S-axis bed 1. The direction around the rotation axis of the mandrel 2 is herein referred to as the S-axis direction. I will call it. The X-axis bed 3 is arranged close to and parallel to the S-axis bed 1, and a guide 3a is provided on the upper surface. The guide direction of the guide 3a will be referred to as the X-axis direction. The X axis is parallel to the rotation axis of the mandrel 2.

【0017】X軸ベッド3上にはY軸ベッド4が配置さ
れている。そして、Y軸ベッド4はガイド3aに案内さ
れてX軸ベッド3上をX軸方向に移動可能である。ま
た、Y軸ベッド4は移動台4aがあり、この移動台4a
はマンドレル2に対して進退方向に移動できるように構
成されている。この移動台4aの移動方向をY軸方向と
呼ぶことにする。
A Y-axis bed 4 is arranged on the X-axis bed 3. The Y-axis bed 4 is guided by the guide 3a and can move on the X-axis bed 3 in the X-axis direction. Further, the Y-axis bed 4 has a moving table 4a, and this moving table 4a
Is configured to be movable in the advancing / retreating direction with respect to the mandrel 2. The moving direction of the moving table 4a will be referred to as the Y-axis direction.

【0018】移動台4aの側面(X軸ベッド3の端部か
ら見た1側面)には上下方向に伸びるガイドがあり、こ
のガイドに案内されて上下方向(Z軸方向と呼ぶ)に移
動可能にZ軸移動台9が設けられている。Z軸移動台9
は移動台4aに設けられたリードスクリュー等の駆動移
動機構によりZ軸方向に移動操作できる。また、Z軸移
動台9にはレジンバス7が取り付けられており、また、
Y軸方向に伸びるワインディング部8が取り付けてあ
る。ワインディング部8は第1ワインディングアーム8
aと第2ワインディングアーム8bからなり、第1ワイ
ンディングアーム8aはその軸線を回転軸として回転可
能であり、また、第2ワインディングアーム8bは第1
ワインディングアーム8aの先端側に取り付けてあり、
第1ワインディングアーム8aに対して首振り可能であ
る。
A guide extending in the vertical direction is provided on the side surface of the movable table 4a (one side surface seen from the end of the X-axis bed 3), and the guide can be moved in the vertical direction (called the Z-axis direction). Is provided with a Z-axis moving base 9. Z-axis moving table 9
Can be moved in the Z-axis direction by a drive moving mechanism such as a lead screw provided on the moving table 4a. Further, the resin bath 7 is attached to the Z-axis moving base 9, and
A winding part 8 extending in the Y-axis direction is attached. The winding part 8 is the first winding arm 8
a and the second winding arm 8b, the first winding arm 8a is rotatable about its axis, and the second winding arm 8b is the first winding arm 8b.
It is attached to the tip side of the winding arm 8a,
It can be swung with respect to the first winding arm 8a.

【0019】第1ワインディングアーム8aの回転方向
をφ軸回りの回転と呼び、また、第2ワインディングア
ーム8bの首振り方向はθ方向と呼ぶことにする。第2
ワインディングアーム8bの先端部にはロービング10
の引き出し部があり、この引き出し部がマンドレル2の
側面に対向してこの引き出し部位置によりマンドレル2
に巻回されるロービング10の位置決めがなされる構成
である。
The rotation direction of the first winding arm 8a is called rotation about the φ axis, and the swinging direction of the second winding arm 8b is called θ direction. Second
The roving 10 is attached to the tip of the winding arm 8b.
Of the mandrel 2. The drawer part of the mandrel 2 faces the side surface of the mandrel 2 depending on the position of the drawer part.
The roving 10 wound around is positioned.

【0020】また、Y軸ベッド4にはクリールスタンド
5が取り付けられる。クリールスタンド5はロービング
10を巻いたボビン取付装置であり、図2のような構成
となっている。
A creel stand 5 is attached to the Y-axis bed 4. The creel stand 5 is a bobbin mounting device around which the roving 10 is wound, and has a structure as shown in FIG.

【0021】すなわち、アーム状の部材で構成され、そ
の先端にボビン5aを取り付けることができる構成とし
てあり、この取り付けられたボビン5aに巻回されたロ
ービング10はアーム上に間隔を存して配置された複数
のプーリ5bに掛け渡されてZ軸移動台9へと導かれ、
レジンバス7を介してワインディング部8よりその先端
側の第2ワインディングアーム8bの引き出し部よりマ
ンドレル2へと引き出される構成となっている。
That is, it is constituted by an arm-shaped member, and the bobbin 5a can be attached to the tip thereof, and the rovings 10 wound on the attached bobbin 5a are arranged on the arm with a space. The plurality of pulleys 5b are hung and guided to the Z-axis moving base 9,
It is configured to be pulled out from the winding portion 8 to the mandrel 2 through the lead-out portion of the second winding arm 8b via the resin bath 7.

【0022】クリールスタンド5には張力調整機構6が
取り付けられる。張力調整機構6はロービング(糸)1
0の張力を調整する機構であり、てこ式張力自動制御方
式を採用している。張力調整機構6は、てこの先端にプ
ーリ6aを設けてプーリ5bに掛け渡されたロービング
10を当該プーリ6aに引っ掛けておき、てこを回動操
作することで張力調整する構成となっている。
A tension adjusting mechanism 6 is attached to the creel stand 5. The tension adjusting mechanism 6 is a roving (thread) 1.
It is a mechanism to adjust the tension of 0 and adopts a lever type automatic tension control system. The tension adjusting mechanism 6 has a structure in which a pulley 6a is provided at the tip of a lever, the roving 10 hung on the pulley 5b is hooked on the pulley 6a, and the tension is adjusted by rotating the lever.

【0023】なお、上記各構成要素の回転あるいは回動
操作あるいは移動操作される部分は、それぞれ図示しな
い駆動操作系により必要量の回転あるいは回動操作ある
いは移動操作が行える構成としてあるものとする。
The portions of the above-mentioned components that are rotated, rotated, or moved are configured so that a required amount of rotation, rotation, or movement can be performed by a driving operation system (not shown).

【0024】図5は本発明の一実施例に係るF/Wマシ
ンのシステム構成を示すブロック図である。同図におけ
るF/Wマシン55は、図1および図2で説明した構造
のものであり、マニピュレータ部(F/Wマシンにおけ
る可動要素部分、すなわち、回転部分や移動部分)の5
軸(上述のX軸,Y軸,Z軸,φ軸,θ軸)およびマン
ドル回転軸(S)を持つ。
FIG. 5 is a block diagram showing the system configuration of an F / W machine according to an embodiment of the present invention. The F / W machine 55 in the figure has the structure described in FIGS. 1 and 2, and is a manipulator unit (movable element part in the F / W machine, that is, a rotating part and a moving part).
It has an axis (X-axis, Y-axis, Z-axis, φ-axis, θ-axis described above) and a mandrel rotation axis (S).

【0025】図3はフィラメント軌跡データ(ロービン
グ軌跡データ)を含むF/Wマシンの軸要素のマンドレ
ルとの対応関係をわかり易く示した図である。また、図
4はフィラメント軌跡データとマシンパラメータを示し
た図であり、マンドレル2の側面から見た関係を示して
いる。
FIG. 3 is a diagram showing the correspondence relationship between the mandrel of the shaft element of the F / W machine including the filament locus data (roving locus data) in an easy-to-understand manner. Further, FIG. 4 is a diagram showing filament locus data and machine parameters, and shows the relationship seen from the side surface of the mandrel 2.

【0026】図3および図4において、xはX軸,yは
Y軸,zはZ軸,φはφ軸,θはθ軸、sはマンドル回
転軸であるS軸である。また、Pn′はn番目の巻付座
標(飛ばし角度分回転後)(Pnx,Pny,Pnz)、v
n′はPn における巻付方向接線ベクトル(飛ばし角度
分回転後)(vnx,vny,vnz)つまり、vnをマンド
レル回転角分回転させたベクトル、WPは巻付角度位
置、sはマンドレル回転角、xはX軸方向の移動量、y
はY軸方向の移動量、zはZ軸方向の移動量、φはY軸
回りの回転角、θはZ軸回りの回転角、Lφはφ軸の長
さ、Lθはθ軸の長さ、L Roving はマニピュレータ先
端と巻付点との距離、L Offset はマンドレル2の右端
とマンドレル2の原点とのオフセット、Oはマニピユレ
ータ原点(=基準座標系原点)、O′はマンドレル2の
原点、WPは巻付角度位置、Pnはn番目の巻付座標
(飛ばし角度分回転後)(Pnx,Pny,Pnz)、Vnは
Pn における巻付方向接線ベクトル(飛ばし角度分回転
後)(vnx,vny,vnz)、L Roving はマニピュレー
タ先端と巻付点との距離、aは先端軸姿勢を表わすベク
トルである。
In FIGS. 3 and 4, x is the X axis, y is the Y axis, z is the Z axis, φ is the φ axis, θ is the θ axis, and s is the S axis which is the mandrel rotation axis. Pn 'is the nth winding coordinate (after rotation by the skipping angle) (Pnx, Pny, Pnz), v
n'is a tangential vector in the winding direction at Pn (after rotation by the skipping angle) (vnx, vny, vnz), that is, a vector obtained by rotating vn by the mandrel rotation angle, WP is the winding angle position, s is the mandrel rotation angle, x is the amount of movement in the X-axis direction, y
Is the amount of movement in the Y axis direction, z is the amount of movement in the Z axis direction, φ is the rotation angle around the Y axis, θ is the rotation angle around the Z axis, Lφ is the length of the φ axis, and Lθ is the length of the θ axis. , L Roving is the distance between the tip of the manipulator and the winding point, L Offset is the offset between the right end of the mandrel 2 and the origin of the mandrel 2, O is the origin of the manipulator (= reference coordinate system origin), O ′ is the origin of the mandrel 2, WP is the winding angle position, Pn is the nth winding coordinate (after rotation by the skip angle) (Pnx, Pny, Pnz), Vn is the winding direction tangent vector at Pn (after rotation by the skip angle) (vnx, vny) , Vnz), L Roving is the distance between the manipulator tip and the winding point, and a is a vector representing the tip axis posture.

【0027】但し、上記Pn,vnは静止マンドレル上
での座標およびベクトルであり、Pn´,vn´は巻付
時(回転中)のマンドレル上での座標およびベクトルで
ある。
However, Pn and vn are coordinates and vectors on the stationary mandrel, and Pn 'and vn' are coordinates and vectors on the mandrel during winding (while rotating).

【0028】これらデータ及びパラメータによってマシ
ン軸値の計算が可能となる。図5に示す本発明のシステ
ムにおいて、F/Wマシン55はオンラインコントロー
ラ53、ローカルコントローラ54、オフラインコント
ローラ51によるF/Wマシン制御装置によって上記5
軸およびS軸の駆動制御が成される。
These data and parameters enable the calculation of machine axis values. In the system of the present invention shown in FIG. 5, the F / W machine 55 is controlled by the F / W machine controller including the online controller 53, the local controller 54 and the offline controller 51.
Drive control of the axis and the S axis is performed.

【0029】図5における制御装置は、このような3台
のコンピュータにより構成されているが、その各々の機
能はつぎのようなものである。オフラインコントローラ
51は事務所側に設置されるものであり、フィラメント
軌跡データの生成及び3次元グラフィクスによるマンド
レル2上の巻付シミュレーションを行う装置である。
The control device in FIG. 5 is composed of such three computers, and the function of each is as follows. The off-line controller 51 is installed on the office side, and is an apparatus that performs filament locus data generation and winding simulation on the mandrel 2 by three-dimensional graphics.

【0030】このオフラインコントローラ51はフロッ
ピドライブや通信インタフェースを有しており、上記シ
ミュレーションにより生成したデータはフロッピディス
ク52(またはは通信インタフェース)を介してオンラ
インコントローラ53に渡すことができる。
The offline controller 51 has a floppy drive and a communication interface, and the data generated by the above simulation can be transferred to the online controller 53 via the floppy disk 52 (or communication interface).

【0031】オンラインコントローラ53は工場側に設
置されていて制御周期内に軸値を計算し、ローカルコン
トローラ54にそのデータを送信する機能を有する。ま
た、オンラインにおける機能とは別に三角投影図を用い
た軸動作のシミュレーション機能(図6参照)を持つ。
The online controller 53 is installed on the factory side and has a function of calculating an axis value within a control cycle and transmitting the data to the local controller 54. In addition to the online function, it also has a function of simulating axis movement using a triangular projection (see FIG. 6).

【0032】オンラインコントローラ53はまた教示デ
ータ(CP,PTP)を採取するための教示データ採取
ボタンを有しており、この教示データ採取ボタンを押下
することにより、その時点における軸値の保存を行うこ
とができる。また、教示プレイバックを行うことができ
る。
The online controller 53 also has a teaching data collection button for collecting teaching data (CP, PTP), and by pressing this teaching data collection button, the axis value at that time is saved. be able to. Moreover, teaching playback can be performed.

【0033】ローカルコントローラ54も工場側に設置
されていてオンラインコントローラ53より与えられた
制御軸値のデータを元に、目標値補間計算及びソフトサ
ーボ計算を行い、F/Wマシン55のマシン制御を行う
ものである。また、ローカルコントローラ54は単体で
も位置表示及び操作パネル面の押ボタン入力を読み込む
ことによるインチング動作を行うことができる。
The local controller 54 is also installed on the factory side, and based on the control axis value data given from the online controller 53, the target value interpolation calculation and the soft servo calculation are performed to control the machine of the F / W machine 55. It is something to do. Further, the local controller 54 alone can perform position display and inching operation by reading a push button input on the operation panel surface.

【0034】このように、F/Wマシン制御装置は3次
元座標データ及び3次元ベクトルデータで構成されるフ
ィラメント軌跡生成機能と、軌跡より生成されるマシン
軸値計算機能と、フィードバック制御による軸値制御機
能と、教示機能とを具備している。
As described above, the F / W machine control device has a filament locus generation function composed of three-dimensional coordinate data and three-dimensional vector data, a machine axis value calculation function generated from the locus, and an axis value by feedback control. It has a control function and a teaching function.

【0035】そして、マンドレル形状情報及びフィラメ
ントの情報、巻付情報を入力することによりマンドレル
2上の点列(3次元座標)及びベクトル列(3次元ベク
トル)、飛ばし角度と呼ばれる角度データで構成される
フィラメント軌跡を生成する。
By inputting mandrel shape information, filament information, and winding information, a point sequence (three-dimensional coordinates) and a vector sequence (three-dimensional vector) on the mandrel 2 and angle data called a flying angle are formed. To generate a filament locus.

【0036】フィラメント軌跡データは、以下のような
形式となっている。 巻付座標POn=(POnx,POny,POnz) 巻付方向ベクトルvOn=(vOnx,vOny,vO
nz) n=0〜(往復回数−1) 飛ばし角度 Jfm(往路),Jbn(復路) m=0〜(往復回数−1) 上記POnは静止マンドレル上での座標である。
The filament locus data has the following format. Winding coordinates POn = (POnx, POny, POnz) Winding direction vector vOn = (vOnx, vOny, vO
nz) n = 0 to (reciprocating frequency-1) Flying angle Jfm (forward), Jbn (returning) m = 0 to (reciprocating frequency-1) The POn is a coordinate on the stationary mandrel.

【0037】すなわち、オフラインコントローラ53に
より、このようなフィラメント軌跡を生成し、この生成
した軌跡と種々のマシンパラメータをオンラインコント
ローラ53に入力することにより、オンラインコントロ
ーラ53は制御軸値を制御周期内で計算する。ローカル
コントローラ54はオンラインコントローラ53で計算
されたこの制御軸値をもとに目標値補間、ソフトサーボ
計算を行う。
That is, by generating such a filament locus by the offline controller 53 and inputting the generated locus and various machine parameters to the online controller 53, the online controller 53 sets the control axis value within the control cycle. calculate. The local controller 54 performs target value interpolation and soft servo calculation based on this control axis value calculated by the online controller 53.

【0038】生成されたフィラメント軌跡及びマシン制
御パラメータ(巻き付けを行う角度、巻付位置とマシン
先端(ワインディングアーム8bの先端)との距離、マ
シン先端(ワインディングアーム8bの先端)軸角度:
以上全て可変とする)を入力することによりマシン軸値
を従来のロボット制御手法を用いて制御周期内で計算す
る。そして、制御軸値により目標値補間計算及びソフト
サーボ計算を行い、マシン制御を行う。
Generated filament locus and machine control parameters (angle of winding, distance between winding position and machine tip (tip of winding arm 8b), machine tip (tip of winding arm 8b) axis angle:
The machine axis value is calculated within the control cycle by using the conventional robot control method by inputting (all variable above). Then, the target value interpolation calculation and the soft servo calculation are performed by the control axis value, and the machine control is performed.

【0039】教示データ(CP;Continuous Patb 、P
TP;Point To Point)採取ボタン押下によりその時点
における軸値の保存を行う。F/Wマシン制御において
は、連続したフィラメントをマンドレル上に設定された
パターン通りに継続して巻き付けていかなければならな
いという性質上、切削や溶接等の作業を行う周知のロボ
ット制御技術に加えて、上記性質を考慮した上での制御
パラメータを必要とする。また、巻付パターンの指定を
いかに少ないデータ量でしかも計算時に効率の良いかた
ちで行うかと云うことも必要である。
Teaching data (CP; Continuous Patb, P
TP; Point To Point) The axis value at that point is saved by pressing the collection button. In F / W machine control, in addition to the well-known robot control technology that performs work such as cutting and welding, due to the nature that continuous filaments must be continuously wound according to the set pattern on the mandrel. , A control parameter in consideration of the above properties is required. It is also necessary to specify the winding pattern with a small amount of data and efficiently in calculation.

【0040】本制御装置は上記性質を踏まえ、F/Wマ
シン制御に最も適切な制御が可能となる。つぎにこのよ
うな構成の本装置の作用を説明する。
In view of the above properties, this control device can perform the most suitable control for F / W machine control. Next, the operation of the present apparatus having such a configuration will be described.

【0041】まず、F/Wマシン55におけるS軸ベッ
ド1(図1参照)にマンドレル2を取付ける。そして、
X軸ベッド3上を移動するY軸ベッド4に取り付けられ
て当該Y軸ベッド4に一体構造としたクリールスタンド
5より複数本のロービング10をてこ式張力自動制御方
式の張力調整機構6を介してZ軸移動台9に導き、Z軸
移動台9上のレジンバス7を介してワインディング部8
のワインディングアーム8b先端より引き出し、ロービ
ング10先端をマンドレル2に接続する。
First, the mandrel 2 is attached to the S-axis bed 1 (see FIG. 1) of the F / W machine 55. And
A plurality of rovings 10 are attached to a Y-axis bed 4 that moves on the X-axis bed 3 and are integrated with the Y-axis bed 4, and a plurality of rovings 10 are provided through a tension adjusting mechanism 6 of a lever type automatic tension control system. The winding unit 8 is guided to the Z-axis moving base 9 and the resin bath 7 on the Z-axis moving base 9 is used to wind the winding unit 8.
Of the roving 10 is connected to the mandrel 2.

【0042】そして、上記図5の制御装置との組合せに
より、6軸(X軸,Y軸,Z軸,φ軸,θ軸,S軸)の
同時制御を行い、最適巻付け条件にてマンドレル2にロ
ービング10を巻き付けて製品を作る。
Then, by the combination with the control device shown in FIG. 5, simultaneous control of 6 axes (X axis, Y axis, Z axis, φ axis, θ axis, S axis) is performed, and the mandrel is operated under optimum winding conditions. The roving 10 is wrapped around the 2 to make the product.

【0043】本実施例の装置ではY軸ベッド4に、一体
構造としたクリールスタンド5及び、Y軸ベッド4上に
装備されるZ軸移動台9に装備されたレジンバス7及び
ワインディング部8が同時にマンドレル2の巻付け位置
へ移動するため、ロービング(糸)10の送り出し角度
を最小角度とすることが可能となる。
In the apparatus of this embodiment, the Y-axis bed 4 is provided with the creel stand 5 having an integral structure, and the resin bath 7 and the winding section 8 provided on the Z-axis moving table 9 mounted on the Y-axis bed 4 at the same time. Since the mandrel 2 is moved to the winding position, it is possible to set the feeding angle of the roving (thread) 10 to the minimum angle.

【0044】また、ロービング10の巻付け時に発生す
るロービング10の緩み、張りに対して、てこ式張力自
動制御方式による張力調整機構6により一定の張力を保
つことができ、マンドレル2にロービング10を均一に
巻付けることが可能である。
Further, a constant tension can be maintained by the tension adjusting mechanism 6 by the lever type automatic tension control system against the looseness or tension of the roving 10 which occurs when the roving 10 is wound, and the roving 10 is attached to the mandrel 2. It is possible to wind it evenly.

【0045】以上、詳述したように、本発明はロービン
グ(糸)供給装置の構成部分であるワインディング部、
クリールスタンド、レジンバスを一体構造とし、ロービ
ング(糸)への張力制御に、てこ式張力自動制御方式を
採用した。そして、ロービング(糸)供給装置の構成部
分であるワインディング部、クリールスタンド、レジン
バスを一体構造としたため、ロービング(糸)送り出し
限度角以下に保つための距離が不用となり設置場所の省
スペース化ができる。
As described above in detail, the present invention is a winding part which is a constituent part of a roving (thread) supply device,
The creel stand and resin bath have been integrated into one structure, and the lever type automatic tension control system has been adopted to control the tension on the roving (thread). Since the winding part, which is a constituent part of the roving (thread) supply device, the creel stand, and the resin bath are integrally structured, the distance for keeping the roving (thread) feed-out limit angle or less is unnecessary, and the installation space can be saved. .

【0046】また、ロービング(糸)への張力制御に、
てこ式張力自動制御方式を採用したことによりロービン
グの微妙な張力設定が可能となった。従来のF/Wマシ
ンであっては、ロービング(糸)供給装置であるクリー
ルスタンド及びレジンバスが装置本体に対して別置きの
ため、装置全体として占有面積が大きくなり、広範囲な
設置場所を必要とする他、ロービング張力機構も簡易な
ため、微妙な張力設定ができず、微妙な張力設定が必要
な高付加価値FRP製品の製作に適用できないと云った
問題があったが、本発明によりこれが解消される。な
お、本発明は上述した実施例に限定されるものでは無
く、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施し
得るものである。
For controlling the tension on the roving (thread),
By adopting the lever type automatic tension control system, it is possible to set the fine tension for roving. In the conventional F / W machine, since the creel stand and the resin bath, which are roving (thread) supplying devices, are separately placed from the main body of the device, the occupying area of the entire device becomes large, and a wide installation place is required. In addition, since the roving tension mechanism is simple, there is a problem that it cannot be applied to the production of high value-added FRP products that require delicate tension setting because it cannot be delicately set. However, the present invention solves this problem. To be done. It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, but can be carried out by being modified appropriately within the scope of the invention.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上、詳述したように本発明によれば、
クリールスタンド及びレジンバスをワインディング部へ
配置し、一体構造とすることにより、ロービング(糸)
送り出し角度を最小角度にすることができると共に装置
のコンパクト化ができる。また、ロービング(糸)張力
機構に、てこ式張力自動制御方式を採用したことにより
微妙な張力設定が可能になり、より高付加価値FRP製
品の製作を可能とする。
As described above in detail, according to the present invention,
By placing the creel stand and resin bath in the winding part and making it an integrated structure, roving (thread)
The delivery angle can be minimized and the device can be made compact. Also, by adopting the lever type automatic tension control system for the roving (thread) tension mechanism, it becomes possible to set the delicate tension, and it is possible to manufacture higher value-added FRP products.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施例に係るF/Wマシンの外観図。FIG. 1 is an external view of an F / W machine according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例を説明するための図であって、
図1におけるF/Wマシンのクリールスタンド及びてこ
式張力自動制御方式の張力調整機構部の拡大図。
FIG. 2 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is an enlarged view of a creel stand of the F / W machine in FIG. 1 and a tension adjusting mechanism portion of a lever type automatic tension control system.

【図3】本発明の実施例を説明するための図であって、
フィラメント軌跡データ(ロービング軌跡データ)を含
むF/Wマシンの軸要素のマンドレルとの対応関係をわ
かり易く示した図。
FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention,
The figure which showed easily the correspondence with the mandrel of the axis element of the F / W machine containing filament locus data (roving locus data).

【図4】本発明の実施例を説明するための図であって、
フィラメント軌跡データとマシンパラメータを示した
図。
FIG. 4 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention,
The figure showing filament locus data and machine parameters.

【図5】本発明の実施例を説明するための図であって、
F/Wマシンのシステム構成を示すブロック図。
FIG. 5 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention,
The block diagram which shows the system configuration of a F / W machine.

【図6】本発明の実施例を説明するための図であって、
オンラインコントローラ53の持つ三角投影図を用いた
軸動作のシミュレーション機能によるシミュレーション
結果を示した図。
FIG. 6 is a diagram for explaining an embodiment of the present invention,
The figure which showed the simulation result by the simulation function of the axis operation | movement using the triangular projection which the online controller 53 has.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…S軸ベッド 2…マンドレル 3…X軸ベッド 4…Y軸ベッド 4a…移動台 5…クリールスタンド 5a…ボビン 5b,6a…プーリ 6…てこ式張力自動制御方式の張力調整機構 7…レジンバス 8…ワインディング部 8a…第1ワインディングアーム 8b…第2ワインディングアーム 9…Z軸移動台 10…ロービング(糸) 51…オフラインコントローラ 52…フロッピディスク 53…オンラインコントローラ 54…ローカルコントローラ 55…F/Wマシン。 1 ... S-axis bed 2 ... Mandrel 3 ... X-axis bed 4 ... Y-axis bed 4a ... Moving stand 5 ... Creel stand 5a ... Bobbin 5b, 6a ... Pulley 6 ... Lever type automatic tension control mechanism 7 ... Resin bath 8 ... winding part 8a ... first winding arm 8b ... second winding arm 9 ... Z-axis moving base 10 ... roving (thread) 51 ... offline controller 52 ... floppy disk 53 ... online controller 54 ... local controller 55 ... F / W machine.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高田 勝人 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 (72)発明者 森井 京子 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目1番1 号 三菱重工業株式会社神戸造船所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Katsuto Takada 1-1-1, Wadasaki-cho, Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Kobe Shipyard (72) Inventor Kyoko Morii Hyogo-ku, Kobe-shi, Hyogo 1-1-1 Wadazakicho Mitsubishi Heavy Industries Ltd. Kobe Shipyard

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 繊維強化プラスチック(FRP)の成形
のためのフィラメントワインディング法に適用する装置
であって、回転するマンドレルにフィラメントを巻き付
けることにより、製品の成形を行う装置において、 フィラメントを巻いたボビンを保持する保持手段と、ボ
ビンより繰り出されるフィラメントに樹脂を含浸させる
樹脂槽と、この含浸されたフィラメントをマンドレル上
の所望の位置に案内する案内手段とをマンドレルに沿っ
て移動可能な移動手段に設置すると共に、ボビンを保持
する保持手段には繰り出すフィラメントに所要の張力を
付与するてこ式の張力制御手段を設けて構成したことを
特徴とするフィラメントワインディングマシン。
1. A device applied to a filament winding method for molding a fiber reinforced plastic (FRP), which is a device for molding a product by winding a filament on a rotating mandrel. Holding means for holding, a resin tank for impregnating the filament fed from the bobbin with a resin, and a guide means for guiding the impregnated filament to a desired position on the mandrel are provided as moving means movable along the mandrel. A filament winding machine, characterized in that the holding means for holding the bobbin is provided with a lever-type tension control means for applying a required tension to the filament to be fed out.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH1067053A (en) * 1996-08-29 1998-03-10 Sekisui Chem Co Ltd Molding equipment for fiber-reinforced resin molded products
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