JPH07290451A - 複合要素用シート状補強体の製造方法及び機械 - Google Patents

複合要素用シート状補強体の製造方法及び機械

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JPH07290451A
JPH07290451A JP7092848A JP9284895A JPH07290451A JP H07290451 A JPH07290451 A JP H07290451A JP 7092848 A JP7092848 A JP 7092848A JP 9284895 A JP9284895 A JP 9284895A JP H07290451 A JPH07290451 A JP H07290451A
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yarn
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needle
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Georges Cahuzac
ジョルジュ・カウザック
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 緯糸と結束糸を織り交ぜることにより作り出
す種類の“織物”を製造する必要がなく、補強体の機械
的健全性を確保する、複合要素用シート状補強体の製造
方法を提供する。 【構成】 複合要素用のシート状補強体は重ね合わされ
た糸層を含んでおり、各糸層について、糸の真直部が少
なくとも実質的に互いに平行に配置され、全糸層が、同
糸層を通過する糸を使うことにより強化される。糸層
（２，３）は支持体（６Ａ，６Ｂ）上に布設され、該糸
層が機械的圧力により圧密され、そして、このようにし
て得られた糸層の圧密状態を保存するため、同糸層
（２，３）を補強するための糸（Ｆ）が、該糸層を通っ
て少なくとも前記支持体（６Ａ，６Ｂ）の表面程度まで
結び目をつくることなく縫い込まれる。該糸層は、圧密
後、摩擦により糸層強化糸を保持するのに十分な密度の
糸部分を有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、硬化マトリクスに埋設
され重ね合わされた糸層（特に、カーボン、ガラス、又
はホウ素糸）を含む補強体により形成される複合要素の
ためのシート状の補強体の製造方法、該製造方法を実施
するための機械、更にこのようにして得られる補強体及
び複合要素に関するものである。
【０００２】特に、その優れた機械的及び／又は熱応力
抵抗特性を利用し、分野を限るわけではないが、航空、
宇宙分野で使用される複合要素に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】従来より、複合要素、特にその補強体の
製造において多くの方法が知られている。一般に、第１
段階で、繊維（糸）、特に少なくとも２方向に分布され
た無機繊維から補強体を製造し、その後マトリクスの材
料をその補強体に注入し、前記マトリクスを形成するた
め該材料を硬化し、これにより複合要素を製造する。
【０００４】例えば、ヨーロッパ特許ＥＰ−Ｂ−０,２
８４,４９７明細書に硬化マトリクス内に埋設され重ね
合わされた糸層を含む補強体により形成される複合要素
のための補強体の製造方法が記載されている。この方法
は次の通りである：少なくとも該糸層のいくつかが、支
持体上に、連続する糸の一部を形成する真直部を布設
し、糸の各真直部をその端部を位置固定するため２点間
でぴんと引っ張ることにより製造され、従ってその糸層
が少なくとも実質的に互いに平行に延びる糸部分からな
り、該糸層の糸の長さが補強体の他の何れかの糸層の糸
部分の方向に平行か或は横切るどちらかの方向に延び、
全糸層は、連続する糸を結び目をつくることなく糸層に
貫通して縫い込むことにより強化される。
【０００５】この場合、対応する糸層を構成する糸真直
部を布設するため、連続する糸を通すため、下端部が開
放し、上方部に開口を有する管を具備する特別な装置が
使用される。この布設ヘッドにより、各糸部分がその端
部を位置固定するため２点間でぴんと引っ張ることがで
き、これらの固定点は合成材料等のように、ピンにより
貫通可能な材料よりなる支持体内に埋設された該ピンに
より形成される。重ね合わされた糸層を形成し、該糸層
の強化後、ピンが支持体から取り除かれる。
【０００６】しかし、ヨーロッパ特許ＥＰ−Ｂ−０,２
８４,４９７明細書に記載の方法において、少なくとも
実質的に円筒形の補強体の製造が含まれ、このため支持
体が同様に円筒形のマンドレルの形態となる。従って、
糸真直部よるなる各糸層が既に該マンドレルの回りに巻
かれた連続糸長よりなる上側の糸層により圧縮され、ま
た上側の糸層により既にマンドレル上に布設された全て
の下側の糸層を所望通り圧密できる。糸層を貫通して連
続した糸を結び目をつくることなく縫い込むことによる
同糸層の強化は、従って、ヨーロッパ特許ＥＰ−Ｂ−
０,２８４,４９７の図１０ａ〜１０ｆに示すように、単
に針を使い糸層に糸を通すことにより実施できる。この
場合の糸は、その糸が通る糸層が既に構成上圧縮されて
いることからその内部にループ状に保持される。この強
化糸は、糸周辺長からなる糸層を布設する時前もって得
られた圧縮及び圧密効果を補強し、全糸層が一緒に保持
され、補強体が機械的健全性を有することを確実にす
る。
【０００７】しかし、それぞれが糸真直部からなる重ね
合わされた糸層からシート状（平面又は曲面）の補強体
を製造することが所望される時、糸層の強化は別の性質
の問題である。
【０００８】実際、この場合、連続する糸層の重ね合わ
せの可能性が無視される場合、このことは他の理由でも
好ましいことではないが、重ね合わされた糸層は構成上
圧縮されない。この問題の解決策の一つが、ヨーロッパ
特許ＥＰ−０,０５６,３５１に記載されている。ここで
は、補強体が「経糸」と「緯糸」と呼ばれる糸層からな
り、これ等からの糸層が並列面に重ね合わされ、糸層の
糸が互いに交差されず、一組の糸層の上側、下側糸層が
「緯糸」糸層からなる。「経糸」，「緯糸」糸層の強化
は、この糸層を貫通し、内側経糸、緯糸の糸層を捕捉し
共に典型的織物を形成できるよう外側糸層（上下側）の
緯糸の回りを通る結束糸により可能である。
【０００９】従って、この場合、経糸、緯糸の糸層の圧
縮は、単に結束糸を引き、設置することにより得られ
る。実際、その配置から、結束糸を布設するためにシャ
トルを必要とすることが明らかであり、よって糸層が経
糸、緯糸の「密度」が低く（即ち、糸間隔が大きい）、
また太さが細い必要があり、従って、経糸、緯糸を所定
位置に保持し圧密するため結束糸に対し緊張を付与する
必要が生じる。このような緊張は、勿論、性質上膨弱な
結束糸を切断してしまう危険性がある。更に、上記従来
技術が示す解決策は、結局、事実上経糸と同等である外
側糸層の緯糸と結束糸を交差することにより作られる典
型的織物を少なくとも一部製造してしまうことになる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような欠点を回避し、複合要素用シート状補強体の製
造方法を提供することである。本発明の提供する製造方
法により、緯糸と結束糸を交差することにより作り出す
種類の「織物」を製造する必要がなく、補強体の機械的
健全性が確保される。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記目的で本発明が提供
する製造方法は、硬化マトリクス内に埋設され、重ね合
わされた糸層を含む補強体により形成される複合要素用
シート状の前記補強体の製造に関するものであり、前記
糸層が、各糸層の糸真直部を少なくとも実質的に互いに
平行に配置することにより製造され、各糸層の糸真直部
は補強体内の他の糸層の何れかの糸真直部の方向に対し
平行又は横断のどちらか一方の方向に延び、全糸層が、
前記糸層を通る糸を使い強化され、この強化糸が少なく
とも該糸層の表面の主要部を覆えるよう該糸層の通過を
繰り返す、構成の方法であり、以下の特徴を有する：前
記糸層が支持体上に布設され；前記糸層が機械的圧力に
より圧密され；このようにして得られた前記糸層の圧密
状態を保持するため、糸層を強化する糸が、少なくとも
前記支持体の表面程度まで前記糸層を貫通して結び目を
つくることなく縫い込まれ、該糸層表面の少なくとも主
要部をこの縫い目で覆い、これ等の糸層が、圧密後、摩
擦により前記強化糸を保持するのに十分な密度の糸部分
の糸層を有する。
【００１２】従って、補強体の機械的健全性は、強化糸
に負荷を与えることなく、単に糸層を構成する糸部分に
対する強化糸の摩擦により得られ、これは糸層を構成す
る糸部分の十分な密度に達するため前もって行われる糸
層の圧密により達成できる。
【００１３】前記糸層を構成する糸部分の密度は、同糸
部分が複合要素の体積の少なくとも４０％を占め、残り
は強化糸及びマトリクスが占める程度とするのが有利で
ある。
【００１４】好適には、同糸部分が複合要素の体積の４
０〜６０％を占め、強化糸が１〜１０％を占めることが
望ましい。
【００１５】更に、各糸の真直部は、その部分の端部を
位置固定するため２点間でしっかりと引っ張られる。
【００１６】特に、各位置固定点が前記支持体の縁領域
内に埋設されたペグにより画定され、該ペグの回りを、
方向は同じであるが向きが異なる２本の真直部間の接合
点が通っている。これにより、糸の真直部は直交する２
方向に容易に布設される。
【００１７】本発明の別の特徴によれば、前記支持体は
合成材料の発泡体等の軟質材料を囲む四辺形フレームか
らなり、引っ掛け用の前記ペグが該フレームの周辺部に
埋設される。
【００１８】この場合、引っ掛け用の前記ペグが前記フ
レームの周辺部に埋設され、該フレームの各面上に破線
状のパターンで一様に分布されている。これにより、糸
の真直部は、上述した直交する２方向に関して例えば４
５°で傾斜した方向に容易に布設される。
【００１９】更に、案内用のペグが引っ掛け用の前記ペ
グの内側に設置され、前記フレームの各面上に互い違い
に数列のペグを形成している。
【００２０】糸の真直部が脱出する危険を回避するため
に、引っ掛け用の前記ペグが前記フレームから外側に傾
斜するよう埋設されることが有利である。
【００２１】また、上述の補強体から任意の形状の補強
体要素を得るために、別の案内用のペグ及び引っ掛け用
のペグを前記フレームによって囲まれる前記軟質材料内
に埋設してもよい。
【００２２】本発明は、また、副枠を備えると共に、横
棒を装着するための直立支柱を備え、前記横棒には、第
１のＸ方向に移動可能な往復搬送体が装着されていて、
該往復搬送体が、前記Ｘ方向と直交する第２のＹ方向に
延びる第１のアームを具備すると共に、前記横棒及び前
記第１のアームにより画定される平面に関して横断方向
に第３のＺ方向に移動可能な第２のアームを支持してい
る、スタンドと、前記往復搬送体並びに前記第１のアー
ム及び前記第２のアームを駆動するためのモータ手段
と、前記第２のアームの一端で支持体上に除去可能に装
着しうる糸布施工具及び縫い込み工具とから構成され、
前記糸布施工具が可撓管により延長される剛な管を有
し、糸が前記可撓管及び前記剛な管を通る、請求項１に
記載の製造方法を実施する機械を提供している。
【００２３】この縫い込み工具は、針が押え金と連結し
て装着される下方端に回転支持体を有することが有利で
ある。を特徴とする請求項１２に記載の機械。
【００２４】針が中空であり、前記針に接続された糸案
内通路が前記回転支持体を貫通している。或いは針は、
斜めの穴目を有すると共に糸案内体と関連しており、該
糸案内体は、糸の通過のための通路が斜めに延びる本体
部を有し、該通路の下端部が朝顔状に開いている。
【００２５】前記縫い込み工具は、押え金，糸案内体及
び針の組立体を作動するための機構からなり、該機構
は、前記組立体が装着される板を作動する第１のシリン
ダ式作動装置と、前記糸案内体を支持するスピンドル
と、前記押え金を作動する第２のシリンダ式作動装置と
からなることが好ましい。
【００２６】前記針は、ナットにより締め付けられる円
錐形クランプを使用し、支持体により、前記板上の所定
位置に保持されるのが望ましい。
【００２７】更に、前記糸案内体を支持する前記スピン
ドルは、引張ばねにより応力をかけられると共にストッ
パにより保持されている。
【００２８】
【実施例】添付図面は本発明がどのように実施されるか
を明確にしている。これ等の図中、同一符号は同一要素
を示している。
【００２９】図１〜３は、連続する糸Ｆの第１，第２の
重ね合わされた糸層２，３より構成される、本発明の実
施例による補強体１の製造における３工程を示す。
【００３０】特に、以下に詳述するように、各糸層２，
３は、針（又はペグ）により貫通可能な材料６Ｂを囲む
四辺形フレーム６Ａからなる支持体上に連続糸Ｆの一部
を形成し、糸真直部（糸部分と呼ぶこともある）４，５
を布設することにより製造される。このための適当な材
料は合成材料の発泡体、特にポリウレタン発泡体であ
る。同様に、フレーム６Ａの材料は、ペグの埋設を可能
とする物でなければならない。製造される補強体１は平
面又はできれば曲面のシート状に形成されなければなら
ないことから、支持体の上部表面、特に材料６Ｂの場
合、図１〜３に示すように対応する形状を有し、特に平
面となる。
【００３１】図１〜３に示すように、各糸層２，３は、
互いに平行に延びる糸部分４，５からなる。図１，２で
はこの平行性が欠如しているが、図面の明瞭化のため糸
部分間隔を現実以上に大きくしてあるからである。更
に、第１の糸層２の糸部分４は第１のＸ方向に延び、第
２の糸層３の糸部分５は第１のＸ方向と交差し、特に図
示のように後者に対し直交する第２のＹ方向に延びる。
従って、図１〜３の実施例では、補強体１が交互に連続
する第１，第２糸層２，３及び２つの交差方向に延びる
糸真直部４，５により構成される。換言すれば、補強体
１はシート構造を有し、この場合の「シート」は、２つ
の交差方向に延びる糸（繊維）部分を有する連続した物
である。この構造の各シートは、既に記述したように、
特にカーボン、ガラス、ホウ素よりなる糸の“層”を一
つ或はそれ以上含んでいる。
【００３２】更に、布設するため、各糸部分４，５は、
その端部を位置固定するため２点間でしっかりと引っ張
られ、各位置固定点はフレーム６の周辺部に埋設された
ペグ９（金属その他の材料により製作された細い剛な
棒）により画定され、その回りを、Ｘ或はＹの同一方向
であるが向きが反対（この場合の“向き”は糸布設の向
きであり、“進行”の方向を意味する）の２本の糸真直
部間の接合点４ａ，４ｂ；５ａ，５ｂが通過する。
【００３３】全糸層２，３は、形成後、連続糸Ｆを該糸
層を通してＺ方向に結び目をつくることなく縫い込むこ
とにより強化され、発泡材料６Ｂ内に延びる開いたルー
プ８を有する縫い目７が形成される。Ｚ方向は、Ｘ，Ｙ
方向が画定する平面を横断し、またこの平面に対して傾
斜している。しかし、一般には、Ｚ方向はＸ，Ｙ平面と
直交するものである。
【００３４】図１９の（Ａ）〜（Ｄ）で詳細に示すよう
に、この強化操作には、機械的圧力による糸層２，３の
圧密が含まれ、このようにして得られた該糸層の圧密状
態を保存するため、糸層強化糸Ｆが該糸層を通し結ばれ
ることなく縫い込みられ、糸層２，３表面の少なくとも
主要部上に縫い目７が形成され、圧密後、摩擦により連
続糸Ｆを保持するのに十分な密度の糸部分４，５が得ら
れる。
【００３５】特に、糸層２，３を構成する糸部分４，５
の密度は、糸部分４，５が複合要素の体積の少なくとも
４０％、好ましくは４０〜６０％を占め、残りを強化糸
（総体積の１〜１０％）とマトリクス（硬化マトリクス
が補強体内の全ボイドを占めると仮定）が占める。
【００３６】図１〜３に示すように、引っ掛け用ペグ９
は単にフレーム６Ａの各面上に均一且つ線状に分布さ
れ、よって糸真直部４，５が２つの直交するＸ，Ｙ方向
に布設可能となる。しかし、ペグの他の配置も可能であ
る。
【００３７】図４〜６では、引っ掛け用ペグ９が、フレ
ーム６Ａの周辺部に埋設され、フレームの各面６Ａ.１
−６Ａ.４上の破線Ｌに沿う形で均一に分布されてい
る。上側糸層の糸外れの可能性を防ぐため、ペグ９はフ
レーム６Ａから外側にやや傾斜している（垂直線から数
度）。更に、このような特定のペグ９の配置により、糸
Ｆの糸層のＸ，Ｙ方向に対し対角線の布設が特に可能と
なり（図６）、同時にＸ、或はＹに沿って“方向付けら
れた”糸層用に得られたのと実質的に同等のピッチ（２
つの平行な糸部分の間隔）が得られる。このため、また
図６に示すように、４本のペグのうち３本が、例えば
Ｘ，Ｙ方向に関して糸部分を４５°に方向付け組み込ま
れなければならない。また１３５°の方位も可能である
ことは明らかである。
【００３８】また、引っ掛け用ペグ９内に案内用のペグ
９Ａを埋設することも可能である。即ち、これらの引っ
掛け用ペグ９と軟質材料６Ｂ間のフレーム上に布設さ
れ、図７，８に示すようにフレーム６Ａの各面上に千鳥
状に数列のペグが形成される。この場合、例えば３列の
案内ペグが垂直ペグからなり、径のより大きい線状分布
された引っ掛け用ペグ列が、布設された糸を下げ所定位
置に保持できるようフレーム６Ａから外側に傾斜してい
る。
【００３９】更に、補強体内で特定のパターンを得た
り、或は補強要素を得るため軟質材料６Ｂ内に案内用及
び引っ掛け用ペグを追加して埋設することが望ましい
（図示せず）。
【００４０】特に、図１〜３に示す補強体１を製造する
ため、糸Ｆの結び目の形成を必要としない機械１０が利
用できる。この機械は、図９に略示されており、また、
ヨーロッパ特許ＥＰ−Ｂ−０,２８４,４９７に記載され
ている。
【００４１】この機械１０は、副枠１１及び水平横材１
３により上部部分で連結された直立支柱１２を装備した
スタンドを備えている。
【００４２】各直立支柱１２は、滑動路１４を備え、横
棒１５は、その端部近くで、該滑動路１４に取り付けら
れたスライダ１６中に固定される。スライダは、滑動路
内でネジ１７によって不動に固定される。この構成によ
り、直立支柱１２上の横棒１５の高さを調節することが
可能である。
【００４３】横棒１５に装着されているは、往復搬送体
１８であり、その上に、横棒１５に関して横方向にかつ
調節可能に摺動できる水平アーム１９が具備される。
【００４４】水平アーム１９は、その端部の一つで垂直
アーム２０を支持しており、この垂直アームも摺動及び
調整可能な仕方で装着されている。
【００４５】垂直アーム２０は、その下部端２１で、縫
い込みヘッドＰを受け取るようになっている固定手段を
備える。
【００４６】機械は、また、補強体１のための支持体６
を支持する基台２２を含み、この支持体は、凸状のシー
トの形状を有している。
【００４７】図９において、糸層は、既に布設されてお
り、また、縫い込みヘッドＰは、重ね合わされた糸層の
圧密を行う過程にあることに注目されたい。
【００４８】横棒１５及びアーム１９、２０の構成によ
って、端部２１は、例えば、横棒１５に装着されると共
にアーム１９、２０の端部に取り付けられた、図示のモ
ータＭ１，Ｍ２及びＭ３により、三つの直交方向もしく
は軸線Ｘ，Ｙ及びＺに沿って、支持体６に関して任意の
所望位置に調整可能であり、また、モータＭ１，Ｍ２及
びＭ３は、ラック・ピニオン、ウォーム又は他の手段に
基づく適当な既知のシステムによって横棒１５及びアー
ム１９，２０を三つの直交軸に沿って駆動しうる。
【００４９】図１０に示すように、アーム２０の下端部
２１には、その延長部内に固定される脚部２４が設けら
れ、該脚部上には、その水平軸２６が脚部２４を通って
延びる例えばステッパモータなどの電気モータ２５が固
定されている。
【００５０】縫い込み工具Ｐは、モータ２５の作動によ
り垂直面に方向付けられる。
【００５１】垂直アーム２０の下端部２１上に装着され
る縫い込み工具Ｐには、水平軸２６に固定された支持体
２７が含まれ、該支持体上にはレール２８、レール２８
内を摺動するブロック２９、空圧シリンダ式作動装置３
０が固定され、このシリンダがレール２８の延長部３１
上に固定されて、後者に接合され、そのピストンロッド
３２がブロック３２に接続されている。
【００５２】ブロック２９は、後述するように針３３を
支持する。
【００５３】針の先端３４の反対端は、ブロック２９に
装着された既存型の空気式糸グリッパ３５の傍に固定さ
れる。
【００５４】糸グリッパ３５は、道管３６を介し圧縮空
気源（図示せず）、糸供給源３７から出る糸Ｆに接続さ
れ、前記針３３に供給する。
【００５５】戻しばね３８がブロック２９とレール２８
との間に設けられていて、管３９を介し空気を供給され
るシリンダ式作動装置３０がブロック２９を延長位置内
に押し、次に解放設定される時に、戻しばね３８がブロ
ック２９及び針を引き戻すようになっている。
【００５６】モータＭ３及び／又はシリンダ式作動装置
３０により、針３３の貫通深さを調整可能である。
【００５７】更に、支持体６に関して針３３を往復運動
させるために（一つの糸層の糸の連続部分を布設するた
めに）、図１１に示すように、機械１０に接続されたブ
ロック２９に装着された支持体４０に対して、その中
に、図示しない駆動手段により軸受４２上で回転できる
案内体４１が配設されており、糸Ｆの通過のために、こ
の案内体４１を長手方向の通路４１Ａが貫通すると共
に、該案内体４１の下端部４１Ｂが針３３を支持してい
る。加えて、この図１１にも示しているように、押え金
４３が針３３と関連付けられており、該押え金４３は、
ばね機構４４を用いて針の長手方向の延長線に平行な運
動状態に設定しうる。より特定的には、押え金４３を制
御するばね機構４４は、圧縮ばね４４Ａによって下方に
押されると共に、針が布設された糸層の外側にあるとき
に針３３の支持体４０との接触状態にストッパ４４Ｂに
よって留められる、連結棒４５を含んでいる。針３３が
下降するときに、押え金４３は、糸層によって保持さ
れ、圧縮ばね４４Ａは、糸層に圧縮力を作用させる。
【００５８】図１２に示すように、針３３は、糸の通過
のために軸方向の通路４６が貫通している中空針でよ
く、この中空針は、貫通していない穴目４７を含んでい
て、この穴目に通路４６が横方向に斜めに出会ってい
る。
【００５９】しかし、針３３は、図１３に示すように形
成するのが有利である。即ち、針は、円弧の形状の断面
を有する長手方向の溝４９に入る斜めの貫通穴目４８を
備え、針が通ることを企図したこの溝の深さが、針の先
端部３４から遠ざかるのに従い徐々に浅くなっている。
【００６０】この後者の針が用いられるときに、図１４
に示すように、特別の糸案内体を提供するとよい。該糸
案内体は、糸Ｆの通過のための通路５１が斜めに貫通す
る、実質的にＬ形の本体部５０を有し、以下に詳述する
ように、該通路の下端部５１Ａは、実質的に垂直方向又
は実質的に水平方向のいずれかに（糸Ｆは一点破線で示
される）、糸が案内されるために外に向かって開いてい
る。ホイール５２は、通路５１の中に進むことによっ
て、糸Ｆを解放し、該通路の中に戻ることによって、糸
を捕らえる。実際に、下方に引っ張ることにより、ホイ
ール５２を回転させて、通路５１を開くのは、糸の摺動
であり、後方への動き（糸の“上昇”）は、糸を再び阻
止する。
【００６１】図１５には、押え金４３，糸案内体５０及
び針３３の組立体（図１９）を備える縫い込みヘッドが
示されている。板５５を作動する空圧シリンダ式作動装
置５４は、機械１０の工具ホルダ（又は図１７及び図１
８に関連して後述する機械の工具ホルダ）に固定されう
る環状フランジ５３にネジ留めされている。更に、フラ
ンジ５３は、スピンドル５７を案内する玉付きブッシュ
５６を保持する。板５５それ自体は、針３３と、補助シ
リンダ式作動装置５９と、スピンドル５７上を摺動する
第２の玉付きブッシュ６０とのための支持体５８を保持
する。補助シリンダ式作動装置５９は、押え金４３と、
糸Ｆのための糸グリッパ６１（糸案内体５０と類似）と
を保持し、一方、案内スピンドル５７は、伸張ばね６２
によって応力をかけられると共にストッパ６３によって
抑止される、糸案内体即ち糸グリッパ５０を保持する。
針３３は、ナット６５によって締め付けられる円錐形ク
ランプ６４を用いて支持体５８上の所定位置に保持され
る。
【００６２】更に、重ね合わされる糸層の糸部分を布設
するため、ヨーロッパ特許ＥＰ−Ｂ−０,２８４,４９７
に記載される装置を使用可能である。しかし、本発明に
よれば、埋め込みヘッド、即ち補強体の糸層を構成する
糸を布設するためのヘッドである図１６に示す工具６６
を使用することが有利である。この縫い込みヘッド６６
は、機械の工具ホルダにしっかりと装着された支持体６
７に装着され、タッチングターン（touching turns）を
有するばね状に製作される可撓性の管６９により延長さ
れ、末端部７０で終結する剛な管６８からなり、糸Ｆが
この管と末端部を通る。
【００６３】図１７，図１８に、本発明による方法を実
施するための機械の別の例を示す。この機械７１は、シ
ート状の補強体を製造するため、人間工学を改善し、床
面積を減少するため傾斜した作業面での作業が可能であ
る。この場合、図１７，図１８に示すように、補強体の
ためのフレーム６Ａ，６Ｂが水平に対して、例えば７５
°近くの角度で大きく傾斜している。従って、機械が占
めるスペースは実質的に“垂直”である。
【００６４】機械７１は、副枠７２と直立支柱７３とを
備えるスタンドを含んでおり、該直立支柱は、水平横材
７４によりその上端部で接続され、符号７３Ａで示すよ
うにフレーム６Ａ，６Ｂが固定されている。横材７４
は、第１の線状軸線Ｘを画定しており、この軸線に沿っ
て、棒７６を支持する往復搬送体７５が滑動する。棒は
横材７４に垂直であり、フレーム６Ａ，６Ｂの平面に平
行に延びるよう傾斜している。棒７６は、横材７４とは
反対側の端部において、斜めの接続棒７７により副枠７
２にしっかりと装着され、軸線Ｘと直交する第２の線状
軸線Ｙを画定する。更に、棒７６は、該棒に沿って往復
搬送体７９により滑動させることができるアーム７８を
支持しており、このアームが、フレーム６Ａ，６Ｂの平
面に垂直の第３の線状軸線ｚを画定する。フレーム６
Ａ，６Ｂ近くの端部７Ａにおいて、アーム７８は、縫い
込みヘッド（図１６の工具６６）、或は縫い込みヘッド
（図１５の針３３，押え金４３及び糸案内体５０の組立
体を含むヘッド）である工具Ｔ（図１８に鎖線で略示）
のために工具ホルダの役割を果たす回転スピンドル８０
を支持する。
【００６５】既に説明したように、０°，９０°の縫い
込みは（即ち、Ｘ，Ｙ方向での糸真直部の布設）、支持
フレーム内に埋設されたペグ間での糸の前後運動により
行われるる。
【００６６】布設された糸層の糸部分のピッチ（２本の
隣接した平行な糸真直部間の距離）は、フレーム上に配
置されたペグのピッチ（ペグ間隔）の半分に対応する。
これにより、フレーム上で比較的大きい縫い込み工具及
び剛なペグの使用が可能となる。
【００６７】縫い込みヘッド６６の可撓性の管６９は、
ペグの回りを通過する間、糸が緊張下にないため真っ直
ぐになる。これにより、ペグ上での糸布設点を下げるこ
とが可能になる。
【００６８】他方、ペグ間での縫い込みの前進運動中
に、糸は緊張下にあり、可撓性の管が曲がる。これによ
り、完全な状態での糸の保持に好適な大きい曲率を得、
また既に布設された糸層への引っ掛かりを避けるため糸
の出口点を上方に戻すことが可能となる。
【００６９】既に記載したように、４５°（又は１３５
°）の縫い込みは、図６に示すようなペグ配列について
は、４本のペグの内３本のみ組み込むことにより行われ
る。
【００７０】更に、前記の方向以外での方法で糸を配置
することも可能である。例えば、０°の糸のように１０
°の糸をフレーム内に配置される。しかし、この場合、
この角度を得るためにはフレームの相対する２側辺間で
それに対応しペグを変位しなければならない。
【００７１】この目的のため、工具の変位が特別の軸管
理カードを搭載したコンピュータからなるＮＣ装置によ
り制御されるため、同コンピュータに所望の軌道プログ
ラムを入力するだけで十分である。これは、特に案内用
及び引っ掛け用ペグが追加され、任意に選択されたパタ
ーンで補強体を改善可能な場合に適用できる。
【００７２】更に、安全策として、綿毛又は過度の張力
の存在を検知する検知器（図示せず）を各縫い込み糸上
に配置できる。
【００７３】補強体１の重ね合わされた糸層２、３を圧
密するために、図１９の（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、
Ｚ方向に縫い込みが行われる。これを行うために、針３
３を糸層２，３に挿入すると同時に、糸Ｆが針により糸
層２、３を通って進められ（図１９の（Ｂ））、糸グリ
ッパ（図１９の（Ａ）〜（Ｄ）に示していない）は締め
付けられて、針の進行は支持体６に貫入するように調整
される。針３３が糸層２，３から引き抜かれるときに
は、糸グリッパは緩められ、また、針は外に出て、糸層
２，３を通る糸Ｆを漸進的に解放し、かくして、支持体
を形成している発泡体と糸の摩擦とによって糸層２，３
中に専ら保持される閉じていないループ８を形成する
（図１９の（Ｃ）及び（Ｄ））。
【００７４】従って、針が引き抜かれてしまったとき
に、この引き抜き中に針を自由に貫通する糸Ｆが、開い
たループ８を形成するために保持されるのは、一方で
は、針が引き抜かれた後のループ上を閉鎖している発泡
体の弾性圧力であり、他方では、糸層２，３における摩
擦及び把持によるものである。
【００７５】針は、糸層２，３から取り除かれた後、縫
い込まれるべき厚みに縫い目７を加えたものに等しい距
離、即ち二つの縫い目間での望ましい間隔だけ該糸層の
表面より上方に上昇される（図１９の（Ａ））。
【００７６】次に、針に糸を留めるために糸グリッパが
作動され、縫い込みヘッドが一ピッチだけ移動され、そ
して同じ糸Ｆで多数のループを連続的に形成するように
サイクルを再び開始するために、即ち一列のループもし
くは縫い目８を形成するために、装置が再び始動され
る。次のループの列は、補強体１に関する針３３の相対
変位の後に形成される。
【００７７】より特定的には、図１９の（Ａ）〜（Ｄ）
に示されているように、押え金４３が上昇されたばかり
の図１９の（Ａ）に示す最初（及び最後）の位置から出
発して、縫い込みヘッドは、重ね合わされた糸層２，３
を通る針３３の降下中に糸のループ８を形成するために
（図１５に関して以下に記述される方法で）降下され
る。このときに、糸案内体５０は、最上方の糸層と接触
して停止されることを指摘しておく（図１９の
（Ｂ））。針３３がその最下方位置にある（図１９
（Ｃ））ので、押え金４３は、次に、重ね合わされた糸
層２，３の最上方の糸層に当接して、ループ８を捕捉す
る。それは、糸案内体５０と、特に、重ね合わされた糸
層の圧密を確実にする押え金４３の圧縮との組合せ作用
であり、糸層は、摩擦により糸層強化糸を保持するため
に十分な密度の糸部分を有する。押え金４３は、針３３
が上昇するときに最上方の糸層と接触したままなので
（図１９の（Ｄ））、糸は、所定位置に留まっている針
の穴目に滑って入る。
【００７８】図１５に関して更に、針３３は、降下して
板５５と該板に固定された全構成要素とを駆動するシリ
ンダ式作動装置５４によって下げられる。この降下開始
時、即ち針３３が重ね合わされた糸層２，３内に進入す
る前に、糸Ｆは、糸グリッパ６１と、糸グリッパとして
も作用する糸案内体５０とによって所定位置に保持さ
れ、そしてループを形成する（図１９の（Ａ））。
【００７９】針３３が糸層２，３内に進入するときは、
糸案内体５０は、これら糸層と接触するようになり、ス
ピンドル５７を不動とし、そして糸Ｆは、糸案内体５０
を通って摺動し、先に形成された糸のループは、糸層に
押し込まれる（図１９の（Ｂ))。針３３がその最下方位
置に達したときに（図１９の（Ｃ））、押え金４３は、
シリンダ式作動装置５９の作動によって最上方の糸層に
接触させられて、この糸層を下げ、これが重ね合わされ
た糸層の圧密を確実にし、その後、シリンダ式作動装置
５４の上昇、従って針３３の上昇が開始される（図１９
の（Ｄ））。
【００８０】針３３が糸層２，３を通って上昇している
間、押え金４３は、関連するシリンダ式作動装置５９の
スラスト下で該糸層に当接した状態に留まっている。次
いで、糸は、糸グリッパにより把持される。ストッパ６
３がブッシュ６０との接触状態に戻ると、糸案内体５０
は針３３と共に上昇し、糸が前者に滑入する。針３３の
上昇の終わりは、押え金４３の上昇を開始する。糸は、
糸グリッパによって把持され、また、上方の糸案内体６
１を通って摺動する。
【００８１】各縫い込み作業の間に使われる糸の長さ
は、エンコーダ（図示せず）の回転により測定され、プ
ログラムされた値と比較される。
【００８２】図２０に示すように、補強体１を重畳する
ことにより構成される厚いブロックを製造するため、平
らな基本シートが形成され、場合に応じて２枚或は３枚
づつＺ方向に縫い込み、該シートを一緒にする。図２０
は、最終製品は示されていないが、第１，第２，第３の
シートに関して連続縫い込み作業の“重畳”を図解して
いる。各場合、縫い込みはは、前述した通りに行われ
る。
【００８３】図２１〜２３には、例として、本発明に従
い製造され、硬化マトリクス内に埋設された補強体を含
む種々の複合要素が示されている。従って、図２１は平
らなパネル１０１、図２２は凸面パネル１０２、図２３
は両凸パネル１０３をそれぞれ示している。
【００８４】マトリクスへの埋設前に、本発明により製
造されるシート状の補強体は、フレームの外側を切断
し、発泡体から引き離す（裂く）ことにより切り出すこ
とが可能である。周辺部がなくなり、基本シートに対応
する中央部のみ回収される。
【００８５】本発明により、大きな複合要素を簡単に且
つ工業的方法で製造可能であり、この複合要素からは、
供用中に受け易い特定の力を吸収するための補強部材を
内部に有する基本要素を切り出し可能である。また、縫
い合わせにより接合された個別のシートを組み合わせる
ことにより複雑及び／又は厚い組立体を製造可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明により、平らな上部表面を有する支持
体上に複合要素のための補強体を製造する方法の一例で
の一工程を示す図である。
【図２】 本発明により、平らな上部表面を有する支持
体上に複合要素のための補強体を製造する方法の一例で
の次の工程を示す図である。
【図３】 本発明により、平らな上部表面を有する支持
体上に複合要素のための補強体を製造する方法の一例で
の更に次の工程を示す図である。
【図４】 支持体上に引っ掛け用ペグを埋設するパター
ンの例を示す図解である。
【図５】 図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】 図４のペグ埋設パターンによる糸真直部の布
設方法の一例を示す図である。
【図７】 支持体への追加の案内用ペグの埋設を示す図
である。
【図８】 図７のVIII−VIII線に沿った断面図である。
【図９】 図１〜図３の補強体を製造する機械の一例を
示す斜視図である。
【図１０】 図９の機械のための縫い込みヘッドを示す
斜視図である。
【図１１】 本発明による縫い込み針の配置の一例を示
す断面図である。
【図１２】 本発明の方法で使われる針の一実施例を示
す縦面図である。
【図１３】 本発明の方法で使われる針の別の実施例を
示す縦面図である。
【図１４】 図１３の針用糸案内体を示す断面図であ
る。
【図１５】 図１４の針及び糸案内体を有する縫い込み
ヘッドを示す図である。
【図１６】 本発明による糸、特に糸真直部の布設用工
具を示す断面図である。
【図１７】 図１〜図３の補強体を製造する機械の別例
を示す側面図である。
【図１８】 図１７のXVIII−XVIII線に沿った断面図で
ある。
【図１９】 （Ａ）〜（Ｄ）は本発明により製造された
補強体の重ね合わされた糸層の強化手順を示す図であ
る。
【図２０】 本発明により製造された数種の補強体の重
畳及び補強を示す図である。
【図２１】 本発明により製造された補強体を含む複合
要素の変形例を示す斜視図である。
【図２２】 本発明により製造された補強体を含む複合
要素の別の変形例を示す斜視図である。
【図２３】 本発明により製造された補強体を含む複合
要素の更に別の変形例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…補強体、Ｆ…糸、Ｐ…縫い込み工具もしくはヘッ
ド、２，３…重ね合わされた糸層、４，５…糸の真直部
もしくは糸部分、６Ａ…フレーム（縁領域もしくは支持
体）、６Ｂ…フレーム（軟質材料もしくは支持体）、７
…縫い目、９…ペグ（固定点）、９Ａ…案内用のペグ、
１０…機械、１１…副枠、１２…直立支柱、１５…横
棒、１９…第１のアーム、２０…第２のアーム、Ｍ１，
Ｍ２，Ｍ３…モータ手段、１８…往復搬送体、３３…
針、４１…回転支持体、４１Ａ…糸案内通路、４３…押
え金、４８…斜めの穴目、５０…糸案内体、５１…糸通
過のための通路、５１Ａ…通路の下端部、５４…第１の
シリンダ式作動装置、５５…板、５７…スピンドル、５
８…支持体、５９…第２のシリンダ式作動装置、６２…
引張ばね、６３…ストッパ、６４…円錐形クランプ、６
５…ナット、６６…糸布設工具もしくはヘッド、６８…
剛な管、６９…可撓性の管、７１…機械、７２…副枠、
７３…直立支柱、７４…水平横材、７６…棒、７９…往
復搬送体。

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複合要素が硬化マトリクスに埋設された
    前記補強体により形成され、前記補強体が重ね合わされ
    た糸層を含む、複合要素用シート状補強体の製造方法で
    あって、 前記糸層が、各糸層の糸の真直部を少なくとも実質的に
    互いに平行に配置することにより製造され、各糸層の糸
    の前記真直部が、前記補強体内の他の糸層の糸の真直部
    の方向に平行か交差する方向に延び、 重ね合わされた全糸層が、前記糸層を通過する糸を使用
    することにより強化され、強化糸は、前記糸層の表面の
    少なくとも主要部を覆うよう前記糸層の通過を繰り返
    す、製造方法において、 前記重ね合わされた糸層（２，３）を支持体（６Ａ，６
    Ｂ）上に布設し、 前記糸層（２，３）を機械的圧力により圧密し、 このようにして得られた前記糸層（２，３）の圧密状態
    を保持するため、前記糸層（２，３）の強化糸（Ｆ）
    を、結び目をつくることなく、少なくとも前記支持体
    （６Ａ，６Ｂ）の表面程度まで前記糸層を通して縫い込
    み、該糸層（２，３）の表面の少なくとも主要部上に縫
    い目（７）を形成し、該糸層が、圧密後、摩擦手段によ
    り前記強化糸（Ｆ）を保持するために十分な密度の糸部
    分（４，５）を有する、 複合要素用シート状補強体の製造方法。
  2. 【請求項２】 前記糸層（２，３）を構成する糸部分
    （４，５）の密度を、前記糸部分が前記複合要素の体積
    の少なくとも４０％を占め、残りが強化糸及びマトリク
    スによって占められるような程度とする請求項１に記載
    の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記糸部分（４，５）が前記複合要素の
    体積の４０〜６０％を占める請求項２に記載の製造方
    法。
  4. 【請求項４】 前記強化糸（Ｆ）が前記複合要素の体積
    の１〜１０％を占める請求項２に記載の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記真直部（４，５）のそれぞれが前記
    糸部分の端部（４ａ，４ｂ； ５ａ，５ｂ）を位置固定
    するため２点（９）間でしっかりと引っ張られる請求項
    １に記載の製造方法。
  6. 【請求項６】 各位置固定点が前記支持体の縁領域（６
    Ａ）内に埋設されたペグ（９）により画定され、該ペグ
    （９）の回りを、方向は同じであるが向きが異なる２本
    の真直部（４，５）間の接合点が通る請求項５に記載の
    製造方法。
  7. 【請求項７】 前記支持体が、合成材料の発泡体等の軟
    質材料（６Ｂ）を囲む四辺形フレーム（６Ａ）からな
    り、また、前記ペグ（９）が前記フレーム（６Ａ）の周
    辺部に埋設される請求項１に記載の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記ペグ（９）が前記フレーム（６Ａ）
    の周辺部に埋設され、該フレームの各面上に破線（Ｌ）
    状のパターンで一様に分布されている請求項７に記載の
    製造方法。
  9. 【請求項９】 案内用のペグ（９Ａ）が引っ掛け用の前
    記ペグ（９）の内側に設置され、前記フレームの各面上
    に互い違いに数列のペグを形成する請求項７に記載の製
    造方法。
  10. 【請求項１０】 引っ掛け用の前記ペグ（９）が前記フ
    レーム（６Ａ）から外側に傾斜するよう埋設される請求
    項７に記載の製造方法。
  11. 【請求項１１】 案内用のペグ（９Ａ）及び引っ掛け用
    のペグ（９）が前記フレーム（６Ａ）によって囲まれる
    前記軟質材料（６Ｂ）内に埋設される請求項７に記載の
    製造方法。
  12. 【請求項１２】 副枠を備えると共に、横棒を装着する
    ための直立支柱を備え、前記横棒には、第１のＸ方向に
    移動可能な往復搬送体が装着されていて、該往復搬送体
    が、前記Ｘ方向と直交する第２のＹ方向に延びる第１の
    アームを具備すると共に、前記横棒及び前記第１のアー
    ムにより画定される平面に関して横断方向に第３のＺ方
    向に移動可能な第２のアームを支持している、スタンド
    と、前記往復搬送体並びに前記第１のアーム及び前記第
    ２のアームを駆動するためのモータ手段と、前記第２の
    アームの一端で支持体上に除去可能に装着しうる糸布施
    工具及び縫い込み工具とから構成され、前記糸布施工具
    （６６）が可撓管により延長される剛な管（６８）を有
    し、糸（Ｆ）が前記可撓管及び前記剛な管を通る、請求
    項１に記載の製造方法を実施する機械。
  13. 【請求項１３】 前記縫い込み工具（Ｐ）が針（３３）
    が押え金（４３）と連結して装着される下方端に回転支
    持体（４１）を有することを特徴とする請求項１２に記
    載の機械。
  14. 【請求項１４】 前記針（３３）が中空であり、前記針
    に接続された糸案内通路（４１Ａ）が前記回転支持体
    （４１）を貫通する請求項１３に記載の機械。
  15. 【請求項１５】 前記針（３３）は、斜めの穴目（４
    ８）を有すると共に糸案内体（５０）と関連しており、
    該糸案内体は、糸の通過のための通路（５１）が斜めに
    延びる本体部を有し、該通路（５１）の下端部（５１
    Ａ）が朝顔状に開いている請求項１３に記載の機械。
  16. 【請求項１６】 前記縫い込み工具は、押え金（４
    ３），糸案内体（５０）及び針（３３）の組立体を作動
    するための機構からなり、該機構は、前記組立体が装着
    される板（５５）を作動する第１のシリンダ式作動装置
    （５４）と、前記糸案内体（５０）を支持するスピンド
    ル（５７）と、前記押え金（４３）を作動する第２のシ
    リンダ式作動装置（５９）とからなる請求項１５に記載
    の機械。
  17. 【請求項１７】 前記針（３３）が、ナット（６５）に
    より締め付けられる円錐形クランプ（６４）を使用し、
    支持体（５８）により、前記板（５５）上の所定位置に
    保持される請求項１６に記載の機械。
  18. 【請求項１８】 前記糸案内体（５０）を支持する前記
    スピンドル（５７）は、引張ばね（６２）により応力を
    かけられると共にストッパ（６３）により保持される請
    求項１６に記載の機械。
  19. 【請求項１９】 硬化マトリクス内に埋設される補強体
    から形成される複合要素のための前記補強体であって、
    請求項１に記載の製造方法に従って製造される補強体。
  20. 【請求項２０】 硬化マトリクス内に埋設される補強体
    により形成される複合要素であって、前記補強体が請求
    項１に記載の製造方法に従って製造されている複合要
    素。
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