JPH0657663A - ワイヤ又はストリップを接触配置することによって複雑な構造部品を具体化する装置及び方法 - Google Patents

ワイヤ又はストリップを接触配置することによって複雑な構造部品を具体化する装置及び方法

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JPH0657663A
JPH0657663A JP5026957A JP2695793A JPH0657663A JP H0657663 A JPH0657663 A JP H0657663A JP 5026957 A JP5026957 A JP 5026957A JP 2695793 A JP2695793 A JP 2695793A JP H0657663 A JPH0657663 A JP H0657663A
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Jean-Louis Darrieux
ジャン‐ルイ、ダリウ
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ワイヤ又はストリップを所定の形態上に接触
配置することによって複雑な構造部品を具体化する。 【構成】 本装置は、ワイヤ駆動ローラ及び配置ホイー
ルが中間歯車で相互連結された配置ヘッドを有し、前記
中間歯車はワイヤ駆動ローラ及び配置ホイールとの連結
を断つように引っ込めることができ、前記配置ヘッドは
分配機／ヘッド界面に関して並進自在であり、配置ヘッ
ドの可変の圧力を形状に及ぼす相補的手段を有する。用
途は、複雑な構造部品を形成するようにワイヤを配置す
ることである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ワイヤ又はストリップ
を所定の形態上に接触配置することによって複雑な構造
部品を具体化するための装置及び方法に関し、更に詳細
には、配置ローラを配置し、配置ヘッドのワイヤを駆動
するための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本装置は、複雑な区分を持つ大型の部
品、特に、航空機用板材圧延機で製造された軽合金、即
ち、三方向複合材料でできたリブで強化されたプレート
でできた部品と同様の、酸化環境での機械的応力及び熱
応力に抵抗する必要のある部品を具体化できる。接着剤
によって形状に保たれた繊維化された予め組み立てられ
た部品から得られ、且つ第３方向の配置中に組み立てら
れたこれらの構造は、部品の最終形状を得るように金型
内で剛性にされ、次いで、必要であれば、所望の形状及
び寸法に機械加工される。
【０００３】二次元繊維配向によって得られた、平行な
平面をなした層で形成された平らな又は膨らみを持たせ
たプレートを具体化できる多数の技術があり、これらの
技術では、連続ストリップ及び剥離層によって支持され
た予め含浸した繊維又はワイヤを使用し、前記ストリッ
プは、ワイヤを配置して配置ヘッドの背後で巻き取る場
合、取り出される必要がある。ワイヤは、連続ストリッ
プによって駆動され、更に、連続ストリップは、モータ
駆動式配置ローラによって駆動される。第３方向を具体
化するように、即ち重ねた基材を通して横断繊維を導入
するように、これらの周知の技術は横断繊維の支持を助
ける多数のピンを使用する。これらのピンは、次いで、
取り外される必要がある。
【０００４】これらの周知の技術には、幾つかの欠点が
ある。先ず第１に、ワイヤを支持ストリップ上に配置
し、次いでこれらをディスク形状のコイル上に貯蔵する
必要があり、これは、貯蔵されたワイヤの量を制限し、
これらの寸法が配置ヘッドを妨げるということである。
更に、接触ローラのモータ駆動化が、配置ヘッドの具体
化を行う上で複雑さを構成する。更に、ワイヤ予め含浸
するための作業が特定の樹脂金型の使用を妨げるという
ことが知られている。最後に、ピンを使用することは、
第３方向の配置中に邪魔になることがわかっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】可能な限り最良の機械
的特性が得られるように不織基本部品の配向繊維が所望
の方向に沿って配置された複雑な構造が更に容易に得ら
れるようにこれらの欠点を回避する目的で、本発明は、
特に、ピンを使用することなく局部的な強化を行う必要
によって必要とされる小さな曲げ半径を有する複雑な構
造を具体化することができる装置を使用することを提供
する。予め組み立てられた繊維化した部品を二方向でワ
イヤ接触配置によって関連付けるのに第３方向が使用さ
れたリブ付きプレートを得ることができる。本発明は、
複雑な部品を具体化でき、この部品では、不織基本部品
の繊維配向が、可能な限り最良の機械的特性が得られる
ように、所望の方向に沿って配置されている。更に、最
終剛化前に組み立てられた予め組み立てられた基材の取
扱いを可能にする、接着剤で組み立てられた構造を得る
ことができる。
【０００６】かくして、本発明の一つの主要な目的は、
所定の形態上にワイヤ又はストリップを接触配置し、ワ
イヤ分配機の工具形成部分上に取付けられた配置ヘッド
を使用することによって複雑な構造部品を具体化する装
置から成り、前記配置ヘッドは、少なくとも一つの駆動
ローラ及び一つの配置ホイールを含む複数のローラを備
え、本発明による装置では、ワイヤ駆動用ローラ及び配
置ホイールは中間歯車によって相互連結され、この中間
歯車はワイヤ駆動用ローラ及び配置ホイールを外すよう
に引っ込めることができ、前記配置ヘッドは分配機／ヘ
ッド界面に関して並進移動自在であり、配置ヘッドの可
変の圧力を形状に及ぼす相補的手段を有する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の一つの特定の特
徴によれば、配置ホイールは配置ヘッドの回転軸線に関
してずれている。本発明の他の特定の特徴によれば、ワ
イヤは、二つの押さえローラが配設された駆動ローラの
周りを移動し、駆動ローラ及び配置ホイールの各々は、
ジャッキの作用でランプ上を移動する前記中間歯車によ
って駆動される歯車を夫々支持する。
【０００８】更に、ジャッキによって駆動されるラック
が、ワイヤを送出するように、押さえローラの上流に設
けられ、切断ブレードは、好ましくは、中間歯車と同じ
方向に配置ホイールと駆動ローラとの間に移動する。
【０００９】本発明によれば、分配機／ヘッド界面は、
分配機の部分を形成する工具の軸線上に回転自在に取付
けられた支持プレートによって形成され、前記工具は、
ワイヤの分配コイル用の支持体として使用され、このコ
イルは工具上で自由に回転し、調節自在のブレードを備
えている。
【００１０】コイルにより放出されたワイヤは、配置ヘ
ッドに届くように中央孔を通して工具を横断する。
【００１１】有利には、相補的装置は、カバーされるべ
き部品の方向に配置ヘッドを摺動させるように支持プレ
ート及び配置ヘッド上に支持されたばねである。
【００１２】本発明の他の目的は、複合材料製の複雑な
構造を具体化するための、装置を実施する方法からな
り、この方法は、乾燥ワイヤでできた第１層を接着剤が
塗布してある所定の形態上に接触した状態で配置するこ
とによって基本部品を二方向で具体化し、基本部品の所
望の厚さが得られるまで少なくとも他のワイヤ及び接着
剤を他の方向に配置することによって、具体化された第
１層を完了する工程と、基本部品について同じ種類のワ
イヤの第３方向でのステッチングを樹脂含浸及び接着剤
の硬化前に実施する工程とを有する。
【００１３】本発明の一つの優先的な変形例によれば、
この方法は、接着剤が塗布してある所定の形態上に第１
乾燥ワイヤ層を接触状態で配置することによって少なく
とも二つの基本部品を二方向で具体化し、所望の基本部
品の厚さが得られるまで少なくとも他のワイヤ及び接着
剤を他の方向に配置することによって、具体化された第
１層を完了する工程と、得られた基本部品をフォーム支
持体上に重ねる工程と、樹脂含浸及び接着剤の硬化前に
同じ種類のワイヤを第３方向に配置することによって基
本部品を互いに関連付ける工程とを有する。
【００１４】本発明の他の特徴及び利点は、添付図面を
参照して以下の記載を読むことにより、更に容易に明ら
かになるであろう。
【００１５】
【実施例】図１は、参照番号１を附した配置ヘッドを示
す。ヘッド１は、工具５と一体の摺動体２上に摺動自在
に取付けられ、カバーされるべき形態上に力を及ぼすよ
うにばね４が矢印の方向でヘッドに作用を及ぼす。ばね
が押す表面が、配置ヘッド１とワイヤ分配機の工具形成
部分との間の界面を構成する。問題の工具は、ワイヤ１
０を分配するコイル６の支持体として使用される。コイ
ル６は、ローラベアリング７によって工具上で自由に回
転できる。調節自在のブレーキ８は、コイルの回転に作
用することができる。コイルが放出したワイヤ１０は、
リターンプーリ９によって案内され、中央孔を通して工
具を横切り、配置ヘッド１に到る。
【００１６】一つの変形例を図２に示す。この図では、
同じ要素には同じ参照番号が附してある。この変形例で
は、配置ヘッド１は回転軸線に関してずれている。更
に、摺動体２は、工具５の軸線を中心に回転自在に取付
けられた支持プレート３と一体であり、該プレートは配
置ヘッドと工具との間に界面を構成する。
【００１７】配置ヘッドを図３に更に詳細に示す。ワイ
ヤ１０は、先ず最初にリターンプーリ１１に到り、この
リターンプーリはワイヤを駆動ローラ１２の方向に差し
向け、ワイヤは、二つの押さえローラ１３が押付けられ
たこのローラ１２上を廻る。次いで、ワイヤは、配置ホ
イール１５の周りをこれと接触して複雑な形状の部品に
付けられる前に案内チューブ１４を横切る。図２の変形
例では、配置ホイール１５は、工具の軸線に緩く取付け
られた配置ヘッド１の回転軸線に関してずれている。か
くして、この配置ヘッドは、工具により制御される回転
軸線を全く持っていない最も簡単な種類の機械で使用す
ることができる。
【００１８】駆動ローラ１２は歯車１６を有し、配置ホ
イール１５は同様の歯車１７を有する。これら二つの歯
車１６及び１７を中間歯車１８によって連結することが
できる。歯車１８は、ジャッキ（図示せず）の作用でラ
ンプ１９上を移動することができる。更に、押さえロー
ラの上流には、始動時にワイヤをヘッドに送出するため
のラック２１が設けられている。前記ヘッドは空気圧ジ
ャッキ２２で駆動される。最後に、配置ホイールと駆動
ローラとの間で中間歯車１８と同じ方向に移動する切断
ブレード２３を設置する。従って、上述の配置ヘッド
は、界面に関して並進移動自在であり、配置ヘッドを押
すばね４でワイヤを部品上に配設できるようにし、前記
ばねは、部品上に所望の圧力を及ぼすように多かれ少な
かれ引き延ばされている。
【００１９】第１プライ、又は第１プライ又はストリッ
プに隣接したプライを具体化するようにワイヤを接触状
態で支持体上に配置するため、第１作業は、配置ヘッド
１をキャリヤ工具５とともに配置ホイール１５が部品２
０に当接する（図４参照）まで移動することからなる。
小さなホイールを通過し、部品上に配設されていないワ
イヤ部分１０は、ヘッドが戻るときに配設され、ヘッド
が戻るときに次の隣接したプライと接触した状態に配置
される。工具の降下が中止され、ヘッドをばね４の作用
で部品に付ける。この位置では、中間歯車１８は歯車１
６及び１７の一方の側にあり、これらの歯車は連結され
ていない。接触した状態に配置されているようにするた
め、この中間歯車１８を図５に示すようにランプ１９上
に移動することによって連動させ、その結果、歯車１６
及び１７の助けで、駆動ローラ１２と配置ホイール１５
とを繋ぐ。部品２０が回転駆動されているため、配置ヘ
ッド１５はその表面上を転動し、従ってローラ１２を駆
動し、このローラがワイヤを引っ張る。部品に糊付けさ
れた所定長のワイヤの端では、ワイヤをローラ１２で引
っ張る必要がもはやない。これは、ローラ１２がローラ
１２で駆動されるように部品に十分に引っ掛かっている
ためである。かくして、中間歯車１８を外すことができ
る（図６参照）。
【００２０】従って、ワイヤを複雑な凸状又は凹状の形
態で配置することができる。図７は、ワイヤ１０の接触
配置後、切断ブレード２３がワイヤを切断するように作
用を開始し、及びかくしてブレードと配置ホイール１５
との間のワイヤの残りの部分が配置ホイール１５によっ
て部品上に配設されたことを示す。
【００２１】配置作業が終了すると、配置ヘッドを矢印
（図８参照）の方向に上方に移動し、次いで、所望であ
れば、新たなワイヤ１０を、ジャッキ２２により作動さ
れるラック２１の助けで駆動ローラ１２と押さえローラ
１３との間に送出する。その後、配置ヘッドは、前のプ
ライに隣接したプライの接触配置の準備ができる。
【００２２】ワイヤ配置の開始及び停止の可能性は、複
雑な形態に由来するパターンを持つ引抜き不能な層を具
体化できるようにする。かくして、球状支持体２８（図
９参照）上に軌跡部分２６及び強化ゾーン２７を配置す
ることができる。概して、任意の種類の配置を種々の形
態に組み合わせることができる。この技術は、支持体２
０上に任意の形状の複雑な軌跡部分を得る上で特に有利
であり、これは、例えば、図１０に示すように、孔２９
を持つゾーンを回避するが強化できるようにする。
【００２３】図１１に示す部品は、連続したワイヤをフ
ォーム支持体２０上に重ねることによって具体化した半
強化体３０である。工具５上に取付けられた上述の配置
ヘッド１によって得られる。小さなホイール１５によっ
て配置されたワイヤ１０は、０°、９０°、±４５°の
ような各層で異なる方向に沿って配設されるのがよい。
同様に、フォーム支持体の反対側の縁部上の前の半強化
体に対称な半強化体を具体化することができる。
【００２４】このようにして得られた二つの半強化体を
図１２に示すように相互連結するのがよい。これを行う
ため、第３方向を構成するワイヤステッチングが剛性の
フォームにプラッシュループ３１を形成し、一方の半強
化体にカップリングを構成する。例示の部品の二つの側
上にこれらのステッチングを得るように、部品を戻すこ
とによって同じ作業を行うのがよい。かくして、コアが
既に三方向の強化体を構成するＴ字形部品が具体化され
る。強化体３０でできた翼が他の部品に繋がっていない
場合には、これらの部品は第３方向を具体化するように
縫い合わせられる。
【００２５】半強化体の実施例に関し、ワイヤを接触配
置することによって、これら二つの関連付けられた半強
化体３０上に各層毎に方向の異なる（０°、９０°、±
４５°）隣接したワイヤでできた幾つかの層を重ねるこ
とによってスキン３３を具体化することもできる。更
に、図１３に示すように、プラッシュループ３１及びカ
ップリング３２を備えたワイヤのステッチングで第３方
向が構成される。ステッチングは、前記スキン３３の面
Ａ上で行われ、次いで、構造体を図１４に示すように引
っ繰り返したとき、面Ｂによって行われる。この第３方
向ステッチングは、ケーシングのスキンの通常の厚さ又
は強化体の重畳体に対応する厚さに匹敵する深さで行わ
れる。極めて明らかに、強化体部品が具体化された方法
で「スキン」部分を先ず最初に具体化することができ
る。接着剤の性質に従った種々の材料でできた工具によ
り、形状を較正し保証することができ、複合体部品に良
好な表面仕上げを提供することができる。接着剤は、部
品を剛性にするように重合化されるのがよい。剛性化し
た後、部品をその工具から取り外す。
【００２６】ワイヤの接触配置により複雑な部品を製造
できる機械は、好ましくは、図１５に示す三方向での三
つの線形移動を可能にするポーチコ機械である。工具を
支持するアームの端部では、アーム３４が、三つの回転
軸線Ａ、Ｂ、及びＣでの三つの他の運動を可能にする。
【００２７】この機械は、航空機又はスペースシャトル
の部品、詳細には、大きな熱応力及び機械的応力が加わ
る前記部品の前縁を具体化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】配置ヘッド及び工具の垂直断面図である。
【図２】図１にる配置ヘッドの変形例の垂直断面図であ
る。
【図３】配置ヘッドの細部の概略正面図である。
【図４】連続作動相中の図２による配置ヘッドの概略図
である。
【図５】連続作動相中の図２による配置ヘッドの概略図
である。
【図６】連続作動相中の図２による配置ヘッドの概略図
である。
【図７】連続作動相中の図２による配置ヘッドの概略図
である。
【図８】連続作動相中の図２による配置ヘッドの概略図
である。
【図９】実施した配置の例である。
【図１０】実施した配置の例である。
【図１１】ワイヤを半強化体上に配置するためのヘッド
の斜視図である。
【図１２】基本部品を組み立てるための実施例である。
【図１３】基本部品を組み立てるための実施例である。
【図１４】基本部品を組み立てるための実施例である。
【図１５】配置機械の概略図である。
【符号の説明】
１ 配置ヘッド ２ 摺動体 ３ 支持プレート ４ ばね ５ 工具 ６ コイル ７ ローラベアリング ８ ブレーキ ９ リターンプーリ １０ ワイヤ １１ リターンプーリ １２ 駆動ローラ １３ 押さえローラ １４ 案内チューブ １５ 配置ホイール １６、１７ 歯車 １８ 中間歯車 １９ ランプ ２０ 部品 ２１ ラック ２２ 空気圧ジャッキ ２３ 切断ブレード

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ワイヤ分配機の工具形成部分に取付けられ
    た一つの配置ヘッドを使用してワイヤ又はストリップを
    所定の形態上に接触配置することによって複雑な構造部
    品を具体化する装置において、前記配置ヘッドは、少な
    くとも一つの駆動ローラ及び一つの配置ホイールを含む
    複数のローラを備え、ワイヤの駆動ローラ及び配置ホイ
    ールは、中間歯車によって相互連結され、中間歯車は前
    記駆動ローラ及び配置ホイールとの連結を断つように引
    っ込めることができ、前記配置ヘッドは、分配機／ヘッ
    ド界面に関して並進移動自在であり、配置ヘッドが形態
    上に及ぼす可変の圧力を提供する相補的手段である、装
    置。
  2. 【請求項２】配置ホイールが配置ヘッドの回転軸線に関
    してずれている、請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】ワイヤが駆動ローラの周りを通り、この駆
    動ローラには二つの押さえローラが配設されている、請
    求項１に記載の装置。
  4. 【請求項４】駆動ローラ及び配置ホイールの各々は、中
    間歯車によって駆動される一つの歯車及び他の歯車を夫
    々支持する、請求項１に記載の装置。
  5. 【請求項５】中間歯車はジャッキの作用でランプ上を移
    動する、請求項１及び４に記載の装置。
  6. 【請求項６】ジャッキにより駆動されるラックが、ワイ
    ヤを送出するように押さえローラの上流に設けられてい
    る、請求項１に記載の装置。
  7. 【請求項７】切断ブレードが、好ましくは、配置ホイー
    ルと駆動ローラとの間で中間歯車と同じ方向に移動す
    る、請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】分配機／ヘッド界面は、分配機の工具形成
    部分の軸線を中心に自由に回転するように取付けられた
    支持プレートで構成されている、請求項１に記載の装
    置。
  9. 【請求項９】工具は、工具上で自由に回転するワイヤ分
    配コイル用の支持体として使用され、この工具には且つ
    調節自在のブレーキが設けられている、請求項８に記載
    の装置。
  10. 【請求項１０】コイルが放出するワイヤは、配置ヘッド
    に到るように、中央孔を通って工具を横断する、請求項
    １、８、及び９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】相補的装置は、カバーされるべき部品の
    方向に配置ヘッドを摺動させるように支持プレート及び
    配置ヘッド上で支持されたばねである、請求項１及び８
    に記載の装置。
  12. 【請求項１２】複合材料製の複雑な構造を具体化するた
    めの、請求項１乃至１２による装置を実施する方法にお
    いて、 接着剤が塗布してある所定の形態上に乾燥ワイヤででき
    た第１層を接触配置することによって基本部品を二方向
    で具体化し、所望の基本部品の厚さが得られるまで少な
    くとも他のワイヤ及び接着剤を他の方向に配置すること
    によって、具体化された第１層を完了する工程と、 基本部品について同じ種類のワイヤの第３方向でのステ
    ッチングを樹脂含浸及び接着剤の硬化前に実施する工程
    とを有する、方法。
  13. 【請求項１３】複合材料製の複雑な構造を具体化するた
    めの、請求項１乃至１２による装置を実施する方法にお
    いて、 接着剤が塗布してある所定の形態上に乾燥ワイヤででき
    た第１層を接触状態で配置することによって少なくとも
    二つの部品を二方向で具体化し、所望の基本部品の厚さ
    が得られるまで少なくとも他のワイヤ及び接着剤を他の
    方向に配置することによって、具体化された第１層を完
    了する工程と、 得られた基本部品をフォーム支持体上に重ねる工程と、 樹脂含浸及び接着剤の硬化前に同じ種類のワイヤを第３
    方向に配置することによって基本部品を互いに関連付け
    る工程とを有する、方法。
  14. 【請求項１４】プラッシュループを形成するワイヤを構
    造上でフォーム支持体及びカップリングにステッチング
    することによってワイヤが確実に第３方向に配置される
    ようにする、請求項１２及び１３に記載の方法。
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