JP2011245780A - Tension control unit, filament winding system, and method for manufacturing of pressure vessel - Google Patents
Tension control unit, filament winding system, and method for manufacturing of pressure vessel Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011245780A JP2011245780A JP2010122492A JP2010122492A JP2011245780A JP 2011245780 A JP2011245780 A JP 2011245780A JP 2010122492 A JP2010122492 A JP 2010122492A JP 2010122492 A JP2010122492 A JP 2010122492A JP 2011245780 A JP2011245780 A JP 2011245780A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liner
- prepreg fiber
- tension
- prepreg
- fiber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
- Moulding By Coating Moulds (AREA)
Abstract
【課題】複数のプリプレグ繊維をそれぞれ適切な張力が保持された状態で並行してライナに巻き付けることができ、かつ、設置スペースの増大を抑制することが可能なフィラメントワインディングシステムを提供する。
【解決手段】張力制御ユニット52は、プリプレグ繊維ガイド44aから送り出されるプリプレグ繊維10の張力を制御するための張力制御機構50aを備える。張力制御機構50aは、プリプレグ繊維10に張力を付与する張力ローラ56と、張力ローラ56に張架されたプリプレグ繊維10から受ける荷重を測定するための荷重センサ60と、荷重センサ60で測定された荷重に応じて、ライナの軸に対して垂直方向に伸縮するアーム58とを有し、ライナの軸に対して垂直方向に配置されるように複数設けられてなる。
【選択図】図3Provided is a filament winding system in which a plurality of prepreg fibers can be wound around a liner in parallel while maintaining appropriate tension, and an increase in installation space can be suppressed.
A tension control unit 52 includes a tension control mechanism 50a for controlling the tension of a prepreg fiber 10 delivered from a prepreg fiber guide 44a. The tension control mechanism 50 a is measured by a tension roller 56 that applies tension to the prepreg fiber 10, a load sensor 60 for measuring a load received from the prepreg fiber 10 stretched on the tension roller 56, and the load sensor 60. The arm 58 extends and contracts in the direction perpendicular to the liner axis according to the load, and a plurality of arms 58 are provided so as to be arranged in the direction perpendicular to the liner axis.
[Selection] Figure 3
Description
本発明は、張力制御ユニット、フィラメントワインディングシステム、圧力容器の製造方法に関する。 The present invention relates to a tension control unit, a filament winding system, and a pressure vessel manufacturing method.
酸素や窒素など、常温常圧状態における容積の大きな気体を高密度、小容量にて貯蔵するための容器として、所定の圧力により圧縮させて液体または気体として貯蔵する、圧力容器が使用されている。従来、耐圧性を有する鋼鉄製その他の金属製圧力容器が使用されてきたが、近年、天然ガスや水素ガスなどを貯蔵した圧力容器を車両などの移動体に搭載し、燃料として使用する技術に適用するため、圧力容器に対して要求される性能として、高密度化可能な耐圧性、耐久性はもちろんのこと、容器の軽量化も重要な課題となっていた。 As a container for storing a large volume of gas, such as oxygen or nitrogen, at normal temperature and pressure at a high density and a small capacity, a pressure container that is compressed by a predetermined pressure and stored as a liquid or gas is used. . Traditionally, pressure-resistant steel and other metal pressure vessels have been used, but in recent years, a technology has been developed for mounting pressure vessels that store natural gas, hydrogen gas, etc. on mobile vehicles and using them as fuel. As a performance required for the pressure vessel, the weight reduction of the vessel has become an important issue as well as the pressure resistance and durability capable of increasing the density.
一方、例えば炭素繊維強化樹脂(CFRP)やガラス繊維強化樹脂(GFRP)などの繊維強化樹脂(FRP)を用いた圧力容器が知られている。FRP製の圧力容器は一般に、金属製圧力容器よりも軽量であるため、車両などの移動体への搭載には有利であり、また、水素用圧力容器として使用する場合における、従来の鋼鉄製容器の課題であった水素脆化その他の懸念も少ないため、特に注目されている。 On the other hand, pressure vessels using fiber reinforced resin (FRP) such as carbon fiber reinforced resin (CFRP) and glass fiber reinforced resin (GFRP) are known. Since the pressure vessel made of FRP is generally lighter than the metal pressure vessel, it is advantageous for mounting on a moving body such as a vehicle, and is a conventional steel vessel for use as a hydrogen pressure vessel. Since there are few concerns about hydrogen embrittlement and other concerns, it has attracted particular attention.
図4は、一般的なFRP製圧力容器の構成の概略を説明するための図である。図4に示す圧力容器30は例えば、6−ナイロン(ナイロン6とも称する)、6,6−ナイロン(ナイロン66とも称する)などのナイロン樹脂やポリプロピレン樹脂などの高いガスバリア性を有する熱可塑性樹脂に、必要に応じてエラストマーを添加して構成された中空形状のライナ32と、ライナ32の外周部分を被覆する繊維強化樹脂層(FRP層)34とを備え、構成されている。圧力容器30にはまた、少なくとも一つの口金36を有する。口金36は、図示しないバルブを接続可能に構成されており、このバルブ操作により圧力容器30の内外への高圧流体の流通を調節することができる。
FIG. 4 is a diagram for explaining the outline of the configuration of a general FRP pressure vessel. The
繊維強化樹脂層34は一般に、例えばガラス繊維、炭素繊維、ケブラ繊維などからなる、長く連続した糸状の繊維を複数束ねた繊維束(フィラメント)に、例えば、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂などの熱硬化性樹脂からなる、流動性を有する樹脂を含浸させ、必要に応じて乾燥および/または半硬化させたいわゆるプリプレグ繊維をライナの外周表面に巻きつけて(フィラメントワインディング(FW)工程)、その後該樹脂を硬化させることにより形成することができる。このとき、ライナ32の材質および/または厚みの他、例えば、繊維強化樹脂層34を構成する繊維または繊維束の太さや巻き数を調整し、繊維強化樹脂層34の厚みを調整することにより、圧力容器30の耐圧性能その他の設計強度を制御することができる。
The fiber reinforced
図5は、一般的なフィラメントワインディングシステムの構成の概略を例示する図である。図5に示すフィラメントワインディングシステムは、巻出しボビン12a,12b,12c,12dからそれぞれ巻き出されるプリプレグ繊維10a,10b,10c,10dを並行するように搬送させる搬送部14と、プリプレグ繊維10a,10b,10c,10dに適切な圧力を加えて挟み込み、拡幅させる拡幅ローラ16,17と、プリプレグ繊維10a,10b,10c,10dを送り出す幅および方向を調整し、図示しないライナの適切な位置にガイドするためのプリプレグ繊維ガイド18と、を含み、構成されている。搬送部14には、テンションローラ20やアクティブダンサー22、図示しないアキュームレータなどの張力緩和機構その他の搬送補助機構が含まれ得て、必要に応じて各装置または機構を適切な箇所に配設することができる。
FIG. 5 is a diagram illustrating a schematic configuration of a general filament winding system. The filament winding system shown in FIG. 5 includes a
このように、圧力容器の性能を向上させる等のために、フィラメントワインディング(FW)工程において、搬送されるプリプレグ繊維の張力を調整させながらライナに巻きつけることにより、巻き付けムラの少ない、緊密なフィラメントワインディングを行うことが知られている(例えば、特許文献1〜3)。 In this way, in order to improve the performance of the pressure vessel, etc., in the filament winding (FW) process, by winding the prepreg fiber while adjusting the tension of the prepreg fiber, the tight filament with less winding unevenness is obtained. It is known to perform winding (for example, Patent Documents 1 to 3).
特許文献1には、フィラメントワインディング(FW)工程において、繊維束に付与される圧力を調整し、ほぼ一定に保持するために、昇降可能に配置された張力付与ローラを適用することについて開示されている。 Patent Document 1 discloses that in a filament winding (FW) process, a tension applying roller disposed so as to be movable up and down is applied in order to adjust the pressure applied to the fiber bundle and keep it substantially constant. Yes.
特許文献2には、パウダーブレーキや、渦電流により支軸に負荷を加える構成のパーマトルクを使用して樹脂含浸繊維束の張力を調整することについて開示されている。 Patent Document 2 discloses adjusting the tension of a resin-impregnated fiber bundle using a powder brake or a permanent torque configured to apply a load to a support shaft by eddy current.
特許文献3には、樹脂含浸繊維を外周に張って適当な張力を与える張力ローラと、張力ローラに張られた樹脂含浸繊維が張力ローラに与える反力を測定する荷重測定器と、を含むフィラメントワインディング装置について開示されている。 Patent Document 3 discloses a filament including a tension roller that stretches a resin-impregnated fiber on the outer periphery and applies an appropriate tension, and a load measuring device that measures a reaction force applied to the tension roller by the resin-impregnated fiber stretched on the tension roller. A winding device is disclosed.
従来のフィラメントワインディングは概ね、ライナに一度に巻きつけることができるプリプレグ繊維が一本のいわゆる単給糸設備により実施されている。これに対し、フィラメントワインディングに要する時間の短縮のために、一度に複数本のプリプレグ繊維をライナに巻きつけることができる、いわゆる多給糸設備の開発が進められている。 Conventional filament winding is generally carried out by a so-called single yarn feeder that uses a single prepreg fiber that can be wound around a liner at a time. On the other hand, in order to shorten the time required for filament winding, so-called multi-feeding equipment capable of winding a plurality of prepreg fibers around a liner at a time has been developed.
しかしながら、単給糸設備に適用されるフィラメントワインディングシステムで多給糸設備を作製しようとすると、同時に巻きつけるプリプレグ繊維に対応するように各構成について複数配置する必要があるため、設置スペースが増大する懸念があった。 However, when trying to produce a multi-feeding device with a filament winding system applied to a single-feeding device, it is necessary to arrange a plurality of components for each prepreg fiber to be wound at the same time, which increases installation space. There was concern.
本発明は、複数のプリプレグ繊維をそれぞれ適切な張力が保持された状態で並行してライナに巻き付けることができ、かつ、設置スペースの増大を抑制することが可能な多給糸系のフィラメントワインディングシステムを提供することを目的とする。 The present invention is a multi-filament filament winding system in which a plurality of prepreg fibers can be wound around a liner in parallel while maintaining appropriate tension, and an increase in installation space can be suppressed. The purpose is to provide.
本発明の構成は以下のとおりである。 The configuration of the present invention is as follows.
(1)連続した糸状の繊維を複数束ねて構成される繊維束に樹脂を含浸させたプリプレグ繊維の送り出し方向を、中空形状のライナの外周表面に巻き付けるようにガイドするためのプリプレグ繊維ガイドが、前記ライナの軸に対して垂直方向に、前記ライナから間隔をあけて配置されるように複数設けられたプリプレグ繊維ガイドユニットを備えるフィラメントワインディングシステムにおいて、前記プリプレグ繊維ガイドから送り出されるプリプレグ繊維の張力を制御するための張力制御機構を備える張力制御ユニットであって、前記張力制御機構が、搬送されるプリプレグ繊維に張力を付与する張力ローラと、前記張力ローラに張架されたプリプレグ繊維から受ける荷重を測定するための荷重センサと、前記荷重センサで測定された荷重に応じて、前記ライナの軸に対して垂直方向に伸縮するアームとを有し、前記ライナの軸に対して垂直方向に配置されるように複数設けられてなる、張力制御ユニット。 (1) A prepreg fiber guide for guiding the feeding direction of a prepreg fiber impregnated with resin into a fiber bundle constituted by bundling a plurality of continuous thread-like fibers so as to be wound around the outer peripheral surface of a hollow liner, In a filament winding system comprising a plurality of prepreg fiber guide units arranged so as to be spaced apart from the liner in a direction perpendicular to the liner axis, the tension of the prepreg fiber fed from the prepreg fiber guide is increased. A tension control unit having a tension control mechanism for controlling the tension control mechanism, wherein the tension control mechanism applies a tension to the prepreg fiber to be conveyed, and a load received from the prepreg fiber stretched on the tension roller. Load sensor for measuring and load measured by the load sensor In response, an arm for stretching in a direction perpendicular to the axis of the liner, thus provided a plurality so as to be arranged in a direction perpendicular to the axis of the liner, the tension control unit.
(2)中空形状のライナの外周表面に、連続した糸状の繊維を複数束ねて構成される繊維束に樹脂を含浸させたプリプレグ繊維を巻き付けるフィラメントワインディングシステムであって、搬送されるプリプレグ繊維の送り出し方向を、前記ライナに巻き付けるようにガイドするためのプリプレグ繊維ガイドが、前記ライナの軸に対して垂直方向に、前記ライナから間隔をあけて配置されるように複数設けられたプリプレグ繊維ガイドユニットと、搬送されるプリプレグ繊維に張力を付与する張力ローラと、前記張力ローラに張架されたプリプレグ繊維から受ける荷重を測定するための荷重センサと、前記荷重センサで測定された荷重に応じて前記ライナの軸に対して垂直方向に伸縮するアームとを有し、前記プリプレグ繊維ガイドから送り出される前記プリプレグ繊維に付与される張力を制御するための張力制御機構が、前記プリプレグ繊維ガイドに対応するように、前記ライナの軸に対して垂直方向に複数設けられ、前記プリプレグ繊維ガイドユニットと同軸配置された張力制御ユニットと、を備える、フィラメントワインディングシステム。 (2) A filament winding system for winding a prepreg fiber impregnated with a resin into a fiber bundle formed by bundling a plurality of continuous thread-like fibers on the outer peripheral surface of a hollow liner, and delivering the prepreg fiber to be conveyed A plurality of prepreg fiber guide units provided so that a prepreg fiber guide for guiding the direction so as to be wound around the liner is arranged in a direction perpendicular to the liner axis and spaced from the liner; A tension roller that applies tension to the conveyed prepreg fiber, a load sensor for measuring a load received from the prepreg fiber stretched on the tension roller, and the liner according to the load measured by the load sensor Arm extending and contracting in the direction perpendicular to the axis of the prepreg fiber guide A plurality of tension control mechanisms for controlling the tension applied to the prepreg fiber are provided in a direction perpendicular to the liner axis so as to correspond to the prepreg fiber guide, and the prepreg fiber guide unit A filament winding system comprising: a tension control unit arranged coaxially;
(3)前記プリプレグ繊維ガイドユニットが、前記ライナの軸を中心に回転するように支持された前記ライナに対し、前記ライナの軸に対して傾斜させて前記プリプレグ繊維を巻き付けるための、前記ライナの軸方向に進退可能なヘリカルユニットである、上記(2)に記載のフィラメントワインディングシステム。 (3) The prepreg fiber guide unit is configured to wind the prepreg fiber while being inclined with respect to the liner axis with respect to the liner supported to rotate about the liner axis. The filament winding system according to (2), wherein the filament winding system is a helical unit capable of moving back and forth in the axial direction.
(4)連続した糸状の繊維を複数束ねて構成される繊維束に樹脂を含浸させたプリプレグ繊維を、中空形状のライナの外周表面に巻きつけるフィラメントワインディング工程と、前記樹脂を硬化させて繊維強化樹脂層を形成する硬化工程と、を含み、前記フィラメントワインディング工程には、上記(2)または(3)に記載のフィラメントワインディングシステムが適用される、圧力容器の製造方法。 (4) Filament winding step of winding a prepreg fiber impregnated with a resin into a fiber bundle formed by bundling a plurality of continuous filamentous fibers around the outer peripheral surface of a hollow liner, and reinforcing the resin by curing the resin A method of manufacturing a pressure vessel, wherein the filament winding system according to (2) or (3) is applied to the filament winding step.
設置スペースを増大させることなく、適切な張力が保持された複数のプリプレグ繊維をライナに巻き付けることができる。 A plurality of prepreg fibers having appropriate tension can be wound around the liner without increasing the installation space.
以下、図面を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, it explains in detail using a drawing.
図1は、本発明の実施の形態におけるフィラメントワインディングシステムの構成の概略を説明するための図である。図1に示すフィラメントワインディングシステム100は、ライナ32の外周部分に巻き付けられるプリプレグ繊維の巻き出し方向をガイドするためのプリプレグ繊維ガイドユニット46と、プリプレグ繊維ガイドユニット46から巻き出されるプリプレグ繊維の張力を制御する張力制御ユニット52と、を備える。なお、図5に例示するようなプリプレグ繊維を巻き出すための巻出しボビンや、必要に応じて適用することができる拡幅ローラなどは、従来と同様の構成とすることができるが、図示せずに省略している。
FIG. 1 is a diagram for explaining an outline of a configuration of a filament winding system according to an embodiment of the present invention. A
ライナ32は、断面径がほぼ均一な円筒状の直胴部38と、直胴部38の両端に接続され、その頂部に口金36,37を有するドーム部40,41と、を有する。フィラメントワインディングシステム100には、ライナ32の両端部を支持するための支持部(図示せず)が設けられている。支持部は、ライナ32の両端部、例えば、口金36,37に対して着脱可能に構成されており、ライナ32の軸70を中心に回転可能に、ライナ32を支持することができる。支持部には、モータ(図示せず)が接続されており、このモータの回転により、ライナ32を、軸70を中心に一方向に回転させることができる。
The
プリプレグ繊維ガイドユニット46は、支持部(図示せず)に支持されたライナ32の軸70に対してほぼ垂直となるように配置されている。図2Aに示すように、プリプレグ繊維ガイドユニット46は、ライナ32から間隔をあけて配置された複数のプリプレグ繊維ガイド44a,44b,44c,44d,44e,44f,44g,44h(以下44a〜44hのように示す)と、プリプレグ繊維ガイド44a〜44hを固定し、保持するための保持部材42とを備える。実施の形態において、保持部材42は、その周方向に間隔をあけて、より具体的には、ほぼ等間隔となるようにプリプレグ繊維ガイド44a〜44hを保持する環状の部材として構成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、プリプレグ繊維ガイド44a〜44hの配置箇所を頂点とする多角形状であってもよい。
The prepreg
プリプレグ繊維ガイド44a〜44hは、図示しない巻き出しボビン(図5参照)から搬送されたプリプレグ繊維10をライナ32の適切な箇所に巻きつけるためにその送り出し方向をそれぞれ独立して調整することができるよう構成されている。また、プリプレグ繊維ガイドユニット46は、プリプレグ繊維ガイド44a〜44hから送り出されたプリプレグ繊維10をそれぞれ、回転するライナ32に対し、より適切に案内し、巻き付けることができるよう、軸70に沿って進退可能に構成されている。このため、本実施の形態のプリプレグ繊維ガイドユニット46は、ライナ32の軸70に対して傾斜させた方向にプリプレグ繊維10を巻き付けるヘリカル巻きを実施することができるいわゆるヘリカルユニットとして好適に適用することができる。他の実施の形態として、軸70に対して垂直な方向にプリプレグ繊維10を巻き付けるフープ巻きを実施することができるフープユニットをヘリカルユニットに代えて適用することも可能である。
The prepreg fiber guides 44a to 44h can independently adjust their feeding directions in order to wind the
実施の形態において、プリプレグ繊維ガイド44a〜44hはそれぞれ、保持部材42の外周部分に配置されているが、その配置箇所に制限はなく、例えば、保持部材42の内周部分に配置されていてもよい。また、図2Aに例示するように8個のプリプレグ繊維ガイド44a〜44hに限定されるものではなく、7個以下または9個以上とすることも可能である。
In the embodiment, each of the prepreg fiber guides 44 a to 44 h is arranged on the outer peripheral portion of the holding
張力制御ユニット52は、ライナ32の軸70に対してほぼ垂直となるように、つまりプリプレグ繊維ガイドユニット46に対してほぼ平行となるように配置されている。図1、図2Bに示すように、張力制御ユニット52は、ライナ32の軸70から間隔をあけて配置された複数の張力制御機構50a,50b,50c,50d,50e,50f,50g,50h(以下50a〜50hのように示す)と、張力制御機構50a〜50hを固定し、保持するための保持部材48とを備える。実施の形態において、保持部材48は、その周方向に間隔をあけて、より具体的には、ほぼ等間隔となるように張力制御機構50a〜50hを保持する環状の部材として構成されているが、これに限定されるものではなく、例えば、張力制御機構50a〜50hの配置箇所を頂点とする多角形状であってもよい。
The
張力制御ユニット52の保持部材48は、プリプレグ繊維ガイドユニット46の保持部材42と同軸に配置されている。また、張力制御機構50a〜50hは、プリプレグ繊維ガイド44a〜44hとそれぞれ対応するように、同数だけ設けられている。
The holding
張力制御機構50a〜50hは、巻き出しボビン(図示せず)とプリプレグ繊維ガイド44a〜44hとの間に配置されており、プリプレグ繊維ガイド44a〜44hから巻き出されるプリプレグ繊維10の張力を適切に制御することができるように構成されている。実施の形態において、張力制御ユニット52の保持部材48は、巻き出しボビン(図示せず)とライナ32との間の所定の位置に固定させることが可能であるが、他の実施の形態として、プリプレグ繊維ガイドユニット46の移動に連動して、軸70に沿って移動する可動部材とすることもできる。
The
次に、張力制御機構によるプリプレグ繊維の張力制御の一例について説明する。図3は、図2Aに示すプリプレグ繊維ガイド44a〜44hのうち、特にプリプレグ繊維ガイド44aから送り出されるプリプレグ繊維10を、プリプレグ繊維ガイド44aに対応する張力制御機構50aを用いて張力制御する様子について例示したものである。図3に示す張力制御機構50aは、張力ローラ56と、アーム58と、荷重センサ60と、を備える。
Next, an example of tension control of the prepreg fiber by the tension control mechanism will be described. FIG. 3 illustrates a state in which the
張力ローラ56は、搬送されるプリプレグ繊維10に対し、張力を付与するとともに、プリプレグ繊維10から受ける荷重を反力として受け取ることができるように構成されている。また、荷重センサ60は、張力ローラ56に張架されたプリプレグ繊維10から受ける反力に基づいてプリプレグ繊維10が受ける張力を測定することができるように構成されている。このような構成を有する荷重センサ60として、例えば、ロードセルを適用することができる。
The
アーム58は、荷重センサ60により測定された、プリプレグ繊維10が受ける張力に応じて、ライナ32の軸70(図1参照)に対して垂直方向に伸縮し、プリプレグ繊維ガイド44aから送り出されるプリプレグ繊維10を制御することができるように構成されている。プリプレグ繊維10が受ける張力が所定値よりも増大した時には、図3(a)に示すようにアーム収容部54にアーム58の一部または全部を収容してプリプレグ繊維ガイド44aと張力ローラ56との距離を短くし、プリプレグ繊維10が受ける張力を緩和することができる。一方、プリプレグ繊維10が受ける張力が所定値よりも低減した時には、図3(b)に示すように、適切な長さとなるようにアーム58を延伸させることによりプリプレグ繊維ガイド44aと張力ローラ56との距離を長くし、プリプレグ繊維10に張力を付加することができる。
The
このようなアーム58を含む張力制御機構50aとして、例えば、油圧式またはエア式などの周知の方法により伸縮可能な伸縮シリンダを適用することができる。アーム58の構造としては、荷重センサ60からの出力信号に応じて速やかに伸縮することができる高い応答性を有するものであればいかなるものであってもよいが、例えば、エアシリンダーなどが好適である。
As the
図3では、プリプレグ繊維ガイド44aから送り出されるプリプレグ繊維10の張力を張力制御機構50aにより制御する態様について説明したが、別の張力制御機構50b〜50hによっても同様に、ライナ32の軸70に対して垂直方向に伸縮可能なアームを調整し、張力ローラを移動させることで、プリプレグ繊維ガイド44b〜44hからそれぞれ送り出されるプリプレグ繊維10の張力を適切に制御することができる。
In FIG. 3, although the aspect which controls the tension | tensile_strength of the
このように、本発明の実施の形態によれば、プリプレグ繊維10が受ける張力に応じて、プリプレグ繊維ガイドと張力制御機構との位置関係を変化させることにより、プリプレグ繊維ガイドから送り出されるプリプレグ繊維10の張力を適切に調整し、ライナ32の適切な箇所に巻き付けることができる。
Thus, according to the embodiment of the present invention, the
また、本発明の実施の形態によれば、複数の張力制御機構を備える張力制御ユニットを適用することにより、設置スペースを増大させることなく、複数のプリプレグ繊維を並行して張力制御しつつ、ライナに巻き付けることができる。 Further, according to the embodiment of the present invention, by applying a tension control unit including a plurality of tension control mechanisms, the liner is controlled in parallel while controlling the tension of the plurality of prepreg fibers without increasing the installation space. Can be wrapped around.
本発明は、プリプレグ繊維を巻き付けるFW工程を含むFRP製の圧力容器の作製に利用することが可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used for manufacturing a pressure vessel made of FRP including a FW process for winding a prepreg fiber.
10,10a,10b,10c,10d プリプレグ繊維、12a,12b,12c,12d 巻き出しボビン、14 搬送部、16,17 拡幅ローラ、18,44a,44b,44c,44d,44e,44f,44g,44h プリプレグ繊維ガイド、20 テンションローラ、22 アクティブダンサー、30 圧力容器、32 ライナ、34 繊維強化樹脂層、36,37 口金、38 直胴部、40,41 ドーム部、42,48 保持部材、46 プリプレグ繊維ガイドユニット、50a,50b,50c,50d,50e,50f,50g,50h 張力制御機構、52 張力制御ユニット、54 アーム収容部、56 張力ローラ、58 アーム、60 荷重センサ、70 軸、100 フィラメントワインディングシステム。 10, 10a, 10b, 10c, 10d Prepreg fiber, 12a, 12b, 12c, 12d Unwinding bobbin, 14 Conveying section, 16, 17 Widening roller, 18, 44a, 44b, 44c, 44d, 44e, 44f, 44g, 44h Pre-preg fiber guide, 20 tension roller, 22 active dancer, 30 pressure vessel, 32 liner, 34 fiber reinforced resin layer, 36, 37 base, 38 straight body part, 40, 41 dome part, 42, 48 holding member, 46 prepreg fiber Guide unit, 50a, 50b, 50c, 50d, 50e, 50f, 50g, 50h Tension control mechanism, 52 Tension control unit, 54 Arm housing part, 56 Tension roller, 58 arm, 60 Load sensor, 70 axis, 100 Filament winding system .
Claims (4)
前記張力制御機構が、搬送されるプリプレグ繊維に張力を付与する張力ローラと、前記張力ローラに張架されたプリプレグ繊維から受ける荷重を測定するための荷重センサと、前記荷重センサで測定された荷重に応じて、前記ライナの軸に対して垂直方向に伸縮するアームとを有し、前記ライナの軸に対して垂直方向に配置されるように複数設けられてなることを特徴とする張力制御ユニット。 A prepreg fiber guide for guiding the feeding direction of a prepreg fiber impregnated with a resin into a fiber bundle formed by bundling a plurality of continuous thread-like fibers so as to be wound around the outer peripheral surface of a hollow liner, In a filament winding system comprising a plurality of prepreg fiber guide units arranged to be spaced apart from the liner in a direction perpendicular to an axis, for controlling the tension of the prepreg fiber delivered from the prepreg fiber guide A tension control unit comprising a tension control mechanism of
The tension control mechanism applies tension to the prepreg fiber to be conveyed, a load sensor for measuring a load received from the prepreg fiber stretched on the tension roller, and a load measured by the load sensor And a tension control unit comprising a plurality of arms that extend and contract in a direction perpendicular to the liner axis, and are arranged in a direction perpendicular to the liner axis. .
搬送されるプリプレグ繊維の送り出し方向を、前記ライナに巻き付けるようにガイドするためのプリプレグ繊維ガイドが、前記ライナの軸に対して垂直方向に、前記ライナから間隔をあけて配置されるように複数設けられたプリプレグ繊維ガイドユニットと、
搬送されるプリプレグ繊維に張力を付与する張力ローラと、前記張力ローラに張架されたプリプレグ繊維から受ける荷重を測定するための荷重センサと、前記荷重センサで測定された荷重に応じて前記ライナの軸に対して垂直方向に伸縮するアームとを有し、前記プリプレグ繊維ガイドから送り出される前記プリプレグ繊維に付与される張力を制御するための張力制御機構が、前記プリプレグ繊維ガイドに対応するように、前記ライナの軸に対して垂直方向に複数設けられ、前記プリプレグ繊維ガイドユニットと同軸配置された張力制御ユニットと、
を備えることを特徴とするフィラメントワインディングシステム。 A filament winding system for winding a prepreg fiber impregnated with a resin into a fiber bundle formed by bundling a plurality of continuous thread-like fibers on the outer peripheral surface of a hollow liner,
A plurality of prepreg fiber guides for guiding the feeding direction of the prepreg fiber to be conveyed so as to be wound around the liner are provided in a direction perpendicular to the liner axis and spaced from the liner. Prepreg fiber guide unit,
A tension roller that applies tension to the conveyed prepreg fiber, a load sensor for measuring a load received from the prepreg fiber stretched on the tension roller, and the liner according to the load measured by the load sensor An arm that expands and contracts in a direction perpendicular to the axis, and a tension control mechanism for controlling the tension applied to the prepreg fiber fed from the prepreg fiber guide corresponds to the prepreg fiber guide, A plurality of tension control units provided in a direction perpendicular to the liner axis and arranged coaxially with the prepreg fiber guide unit;
A filament winding system characterized by comprising:
前記樹脂を硬化させて繊維強化樹脂層を形成する硬化工程と、
を含み、
前記フィラメントワインディング工程には、請求項2または3に記載のフィラメントワインディングシステムが適用されることを特徴とする圧力容器の製造方法。
A filament winding step of winding a prepreg fiber impregnated with a resin into a fiber bundle formed by bundling a plurality of continuous thread-like fibers around the outer peripheral surface of a hollow liner;
A curing step of curing the resin to form a fiber-reinforced resin layer;
Including
The method for manufacturing a pressure vessel, wherein the filament winding system according to claim 2 or 3 is applied to the filament winding step.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010122492A JP2011245780A (en) | 2010-05-28 | 2010-05-28 | Tension control unit, filament winding system, and method for manufacturing of pressure vessel |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010122492A JP2011245780A (en) | 2010-05-28 | 2010-05-28 | Tension control unit, filament winding system, and method for manufacturing of pressure vessel |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011245780A true JP2011245780A (en) | 2011-12-08 |
Family
ID=45411641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010122492A Pending JP2011245780A (en) | 2010-05-28 | 2010-05-28 | Tension control unit, filament winding system, and method for manufacturing of pressure vessel |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2011245780A (en) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103322404A (en) * | 2013-07-11 | 2013-09-25 | 张家港保税区长江新能源装备有限公司 | Automatic winding device of low-temperature insulation gas cylinder liner heat-preservation film |
| WO2014054266A1 (en) * | 2012-10-01 | 2014-04-10 | トヨタ自動車株式会社 | Fiber holding device, high-pressure gas tank manufacturing device, and method for manufacturing tank |
| WO2014061673A1 (en) * | 2012-10-16 | 2014-04-24 | 村田機械株式会社 | Filament winding device |
| JP2014148161A (en) * | 2013-01-09 | 2014-08-21 | Toyota Motor Corp | Fiber tension measurement method |
| JP2014227288A (en) * | 2013-05-27 | 2014-12-08 | トヨタ自動車株式会社 | Fiber feeding device, and filament winding device |
| JP2015030249A (en) * | 2013-08-06 | 2015-02-16 | 村田機械株式会社 | Filament winding equipment |
| JP2015039853A (en) * | 2013-08-22 | 2015-03-02 | 村田機械株式会社 | Filament winding apparatus |
| CN105782705A (en) * | 2014-12-18 | 2016-07-20 | 湖北三江航天红阳机电有限公司 | Winding machine for liquefied natural gas cylinders |
| CN106484025A (en) * | 2016-09-10 | 2017-03-08 | 杭州电子科技大学 | A kind of batch (-type) quantitation telemetry circuit of linear winding article |
| DE102017207156A1 (en) * | 2017-04-27 | 2018-10-31 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for producing a pressure vessel |
| KR20200035101A (en) * | 2017-11-10 | 2020-04-01 | 무라다기카이가부시끼가이샤 | Filament winding device |
| CN113492540A (en) * | 2020-03-18 | 2021-10-12 | 美津浓科技股份有限公司 | Filament winding device, system for manufacturing molded body, and method for manufacturing molded body |
| US20220396452A1 (en) * | 2021-06-10 | 2022-12-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Filament winding method and filament winding apparatus |
| CN115753268A (en) * | 2022-10-12 | 2023-03-07 | 中车工业研究院有限公司 | Preparation device of carbon fiber multifilament sample |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010023481A (en) * | 2008-06-20 | 2010-02-04 | Murata Machinery Ltd | Tension control system of fiber bundle in filament winding apparatus |
-
2010
- 2010-05-28 JP JP2010122492A patent/JP2011245780A/en active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010023481A (en) * | 2008-06-20 | 2010-02-04 | Murata Machinery Ltd | Tension control system of fiber bundle in filament winding apparatus |
Cited By (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9393742B2 (en) | 2012-10-01 | 2016-07-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fiber holding device, high pressure gas tank manufacturing apparatus and manufacturing method of tank |
| DE112013004826B4 (en) | 2012-10-01 | 2019-08-22 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Fiber holding device, high pressure gas tank manufacturing plant and tank manufacturing process |
| JP2014069949A (en) * | 2012-10-01 | 2014-04-21 | Toyota Motor Corp | Fiber retainer, high-pressure gas tank manufacturing device and tank manufacturing method |
| WO2014054266A1 (en) * | 2012-10-01 | 2014-04-10 | トヨタ自動車株式会社 | Fiber holding device, high-pressure gas tank manufacturing device, and method for manufacturing tank |
| CN104684829A (en) * | 2012-10-01 | 2015-06-03 | 丰田自动车株式会社 | Fiber holding device, high-pressure gas tank manufacturing device, and method for manufacturing tank |
| KR20150048803A (en) * | 2012-10-01 | 2015-05-07 | 도요타 지도샤(주) | Fiber holding device, high-pressure gas tank manufacturing device, and method for manufacturing tank |
| KR101634915B1 (en) | 2012-10-01 | 2016-06-29 | 도요타 지도샤(주) | Fiber holding device, high-pressure gas tank manufacturing device, and method for manufacturing tank |
| WO2014061673A1 (en) * | 2012-10-16 | 2014-04-24 | 村田機械株式会社 | Filament winding device |
| CN104684712A (en) * | 2012-10-16 | 2015-06-03 | 村田机械株式会社 | Filament winding device |
| US9796128B2 (en) | 2012-10-16 | 2017-10-24 | Murata Machinery, Ltd. | Filament winding device |
| CN104684712B (en) * | 2012-10-16 | 2017-05-17 | 村田机械株式会社 | filament winding device |
| JP2014148161A (en) * | 2013-01-09 | 2014-08-21 | Toyota Motor Corp | Fiber tension measurement method |
| JP2014227288A (en) * | 2013-05-27 | 2014-12-08 | トヨタ自動車株式会社 | Fiber feeding device, and filament winding device |
| CN103322404A (en) * | 2013-07-11 | 2013-09-25 | 张家港保税区长江新能源装备有限公司 | Automatic winding device of low-temperature insulation gas cylinder liner heat-preservation film |
| JP2015030249A (en) * | 2013-08-06 | 2015-02-16 | 村田機械株式会社 | Filament winding equipment |
| JP2015039853A (en) * | 2013-08-22 | 2015-03-02 | 村田機械株式会社 | Filament winding apparatus |
| CN105782705A (en) * | 2014-12-18 | 2016-07-20 | 湖北三江航天红阳机电有限公司 | Winding machine for liquefied natural gas cylinders |
| CN106484025A (en) * | 2016-09-10 | 2017-03-08 | 杭州电子科技大学 | A kind of batch (-type) quantitation telemetry circuit of linear winding article |
| CN106484025B (en) * | 2016-09-10 | 2017-12-22 | 杭州电子科技大学 | A kind of quantitative telemetry circuit of batch (-type) of linear winding article |
| DE102017207156A1 (en) * | 2017-04-27 | 2018-10-31 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Method for producing a pressure vessel |
| KR20200035101A (en) * | 2017-11-10 | 2020-04-01 | 무라다기카이가부시끼가이샤 | Filament winding device |
| CN111212725A (en) * | 2017-11-10 | 2020-05-29 | 村田机械株式会社 | Filament winding device |
| KR102252716B1 (en) * | 2017-11-10 | 2021-05-17 | 무라다기카이가부시끼가이샤 | Filament winding device |
| CN111212725B (en) * | 2017-11-10 | 2022-03-01 | 村田机械株式会社 | Single fiber winding device |
| US11383425B2 (en) | 2017-11-10 | 2022-07-12 | Murata Machinery, Ltd. | Filament winding device |
| CN113492540A (en) * | 2020-03-18 | 2021-10-12 | 美津浓科技股份有限公司 | Filament winding device, system for manufacturing molded body, and method for manufacturing molded body |
| US20220396452A1 (en) * | 2021-06-10 | 2022-12-15 | Honda Motor Co., Ltd. | Filament winding method and filament winding apparatus |
| US12466692B2 (en) * | 2021-06-10 | 2025-11-11 | Honda Motor Co., Ltd. | Filament winding method and filament winding apparatus |
| CN115753268A (en) * | 2022-10-12 | 2023-03-07 | 中车工业研究院有限公司 | Preparation device of carbon fiber multifilament sample |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2011245780A (en) | Tension control unit, filament winding system, and method for manufacturing of pressure vessel | |
| EP2532507B1 (en) | Filament winding method | |
| KR101489331B1 (en) | High-pressure gas tank production method | |
| JP2011093276A (en) | Filament winding system, system of manufacturing pressure vessel, and method of manufacturing pressure vessel | |
| JP6834900B2 (en) | How to manufacture high pressure tank | |
| US20180236735A1 (en) | Filament winding apparatus | |
| US11384902B2 (en) | Pressure vessel and method for winding filament | |
| JP2006132746A (en) | Pressure vessel, hydrogen storage tank, and pressure vessel manufacturing method | |
| US11597166B2 (en) | Method of manufacturing high-pressure tank | |
| CN109878104B (en) | Filament winding device | |
| CN102414011A (en) | Filament winding device and filament winding method | |
| CN104736325A (en) | Hoop winding device, wire winding device and manufacturing method of tank | |
| EP3691878B1 (en) | Pressure vessel and method for forming an outer layer of a pressure vessel | |
| WO2017167858A2 (en) | Pressure vessel and method for forming an outer layer of a pressure vessel | |
| US20160339650A1 (en) | Manufacturing method of tank and tank manufacturing apparatus | |
| CN105849021B (en) | Spool | |
| KR20230090780A (en) | Multifunctional composite winding device and pressure vessel winding molding method using the same | |
| US11390484B2 (en) | Systems and methods of manufacturing flexible spring members for gas spring assemblies | |
| JP2016166617A (en) | High-pressure tank and manufacturing method of high-pressure tank | |
| JP4085780B2 (en) | Pressure vessel manufacturing method and fiber bundle array device | |
| JP2012045826A (en) | Method for manufacturing pressure container | |
| KR102331709B1 (en) | Multi axial winding method and multi axial winding equipment for winding filament materials | |
| JP7673141B2 (en) | Manufacturing method of high pressure tank | |
| CN223239460U (en) | Device for controlling swing balance tension and hydrogen storage winding system | |
| JP2020146948A (en) | Filament winding device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20120208 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20120208 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20120208 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20120208 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130212 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20140425 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20140430 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140930 |