JPH07290452A - 複合要素用補強体の製造方法及び機械 - Google Patents

複合要素用補強体の製造方法及び機械

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JPH07290452A
JPH07290452A JP7092850A JP9285095A JPH07290452A JP H07290452 A JPH07290452 A JP H07290452A JP 7092850 A JP7092850 A JP 7092850A JP 9285095 A JP9285095 A JP 9285095A JP H07290452 A JPH07290452 A JP H07290452A
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フランソワ・モンジェ
Georges Cahuzac
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 多数のペグ、ピン等の埋設はもはや必要な
く、また、糸について特定の布設ヘッドを使用すること
を不必要にする、複合要素用補強体の製造方法及び機械
を提供する。 【構成】 複合要素の補強体は糸層から構成されてい
る。各糸層の糸真直部は支持体上に布設され、また、全
糸は連続した糸を結び目をつくることなく縫い込むこと
により圧密される。糸の真直部（４，５）は、針によっ
て布設され、該真直部によって部分的に形成される連続
な糸（Ｆ）は、前記針に関して滑動可能であり、前記針
は、支持体（６）に関して可動であって、前記糸の真直
部の長さに等しい程度にわたり、支持体上の糸の真直部
をぴんと引っ張る。そして、糸の真直部は、針を使用し
て前記糸の真直部の各々の端部（４ａ，４ｂ；５ａ，５
ｂ）の少なくとも１つを支持体内に結び目を作ることな
く縫い込むことにより固定される。

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
された、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
要素のための前記補強体の製造方法、該製造方法を実施
するための機械、並びにそ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、機械的及び／又は熱応力に対する優
れた特性を利用し、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】特に補強体の製造に関しては、例えばフラ
ンス特許ＦＲ−Ａ−２,４０８,６７６号明細書に記載さ
れており、同明細書に記載の方法及び装置で使用する支
持体（マンドレル）には、“ペグ”を形成する剛なワイ
ヤ要素が埋設されていて、そのペグの周りに、糸の層が
異なる２方向に配設されている。該ペグは更にこれ等の
層を強化する。
【０００５】かかるペグを使用すると多くの欠点が生ず
る。第１に、ペグは、埋設するためには前もって硬化処
理をしなければならず、これによりペグの直径が増加す
る。また、糸層を強化するために、製造すべき複合要素
の一体部分となるように意図されている該ペグは、その
結果、多数が設けられねばならず、互いに非常に接近し
て埋め込まれることになり、これは、高精度を要する非
常に時間のかかる手の込んだ作業を意味している。
【０００６】更に、このようにペグを接近して同ペグ間
に干渉なしに埋め込むことは、表面に角度がついていた
り湾曲がある複雑な形状を有する要素の場合には、実施
が特に難しい。ペグの範囲を定める非常に狭い“通路”
は、糸を容易に布設して一様な糸層にすることを可能に
せず、糸が方向を変える領域では布設が不可能でさえあ
る。
【０００７】また、互いに接近し過ぎているペグは、特
に湾曲した部分では、十分に保持することができず、こ
れは、製品となった要素の一様性に欠陥を招来すること
になる。
【０００８】これ等の欠点を少なくとも部分的に解消す
るために、本出願人のヨーロッパ特許ＥＰ−Ｂ−０,２
８４,４９７明細書からは、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
合要素のための補強体の製造方法が知られて。この方法
によると、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。
【０００９】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、連続する糸の通過を許容すべく、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
た該ピンにより画成される。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。
【００１０】
【発明が解決しようする課題】この方法は、満足すべき
ものではあるが、支持体に多数のピンを埋設することを
依然として必要としており、これには欠陥が伴い、ま
た、ある長さの糸を布設するために特別のヘッドを使用
する必要がある。
【００１１】本発明の目的は、上述した従来技術による
装置の欠点を解消することであり、前述したような複合
要素のための補強体を製造する方法に関係している。こ
の方法においては、多数のペグ、ピン等の埋め込みはも
はや必要なく、また、糸について特定の布設ヘッドを使
用することを不必要にする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上述した目的のため、前
述したような形式の、複合要素のための補強体を製造す
るための方法は、本発明によると、糸の真直部は、針に
よって布設され、該真直部によって部分的に形成される
連続な糸は、前記針に関して滑動可能であり、前記針
は、支持体に関して可動であって、前記糸の真直部の長
さに等しい程度まで、前記支持体上の前記糸の真直部を
ぴんと引っ張り、前記糸の真直部は、前記針を使用して
前記糸の真直部の各々の端部の少なくとも１つを前記支
持体内に結び目を作ることなく縫い込むことにより固定
される、ことを特徴としている。
【００１３】従って、各層の糸の真直部は、案内されな
がら、支持体に布設されて固定され、そのようにするた
めに、ピンや特別の布設ヘッドを使用する必要はない。
更に、重ねられた糸層を強化するのに使用できる１本の
針は、２つの役割、即ち、糸の真直部を布設（及び案
内）することと、位置的に固定することとを担ってい
る。
【００１４】パネル形状を有するように、少なくとも実
質的に平らな支持体上に造られる補強体については、重
ねられた糸層は、互いに平行な態様で延びる糸の真直部
からそれぞれなる少なくとも第１糸層及び第２糸層を含
み、前記第１糸層の糸部分が延びる方向は前記第２糸層
の糸部分が延びる方向に関して交差している製造方法に
おいて、本発明は、前記第１糸層及び前記第２糸層の前
記糸の真直部を前記支持体上の所定位置に布設して、前
記針を使用して同支持体に留め、同支持体に関して移動
させ、前記糸の真直部の端部の少なくとも一つを前記支
持体に縫い込むことを特徴としている。
【００１５】また、円筒形状を有するように、少なくと
も実質的に円筒形状の支持体上に造られる補強体につい
ては、重ねられた糸層は、第１の方向に互いに平行な態
様で延びる糸の真直部からなる第１の糸層と、前記支持
体に巻回することにより造られる、ある長さの連続な糸
からなる第２の糸層とを含む製造方法において、本発明
は、前記第１の糸層の前記糸の真直部を前記支持体上の
所定位置に布設して、前記針を使用して同支持体に留
め、同支持体に関して移動させ、前記糸の真直部の端部
の少なくとも一つを前記支持体に縫い込むことを特徴と
している。
【００１６】第１の糸層及び第２の糸層は前記支持体上
に交互に布設されていることが有利である。
【００１７】本発明の別の特徴によると、糸の真直部の
層は、前記支持体の表面に関して所定角度をなして同支
持体に布設されている。この角度は、１５゜以下であっ
てよい。
【００１８】このようにして得られた傾斜した糸層は、
特に、かかる補強体を構成する複合要素が熱遮蔽として
機能する時に、糸層の融解現象を軽減することが可能で
ある。その理由は、傾斜していない糸からなる糸層の場
合のように、上述の現象を加速するピーリング（剥離）
効果が排除されるからである。
【００１９】より具体的には、糸の真直部の複数の層が
連続して形成されており、該層の糸部分は、同じ出発点
からのその長さが前記層の列の関数として増加してい
る。
【００２０】第１列の層の糸の真直部の長さはＬ１であ
り、第ｘ列の層の糸の真直部の長さはＬｘ＝ｘＬ１であ
ることが有利である。
【００２１】好ましくは、上側の層は、該層を形成する
糸の真直部の出発点が下側にある層の出発点に関してそ
れぞれ変位するように形成されている。
【００２２】また、各上側の層について、変位の量はＬ
１に等しく、また、糸部分の長さが増加する下側の層の
数をｎとする時、前記上側の層を形成する前記糸部分の
長さＬは、Ｌ＝ｎＬ１であることが有利である。
【００２３】更に、本発明は、上述した方法を実施する
ための機械に関係しており、該機械は、副枠を備えると
共に複数の直立支柱を備え、各直立支柱は横棒を装着す
るための滑動路を有しており、前記横棒には第１のＸ方
向に可動の往復搬送体が設けられており、該往復搬送体
は前記Ｘ方向に対して直交する第２のＹ方向に延びる第
１のアームを装備すると共に、前記横棒及び前記第１ア
ームに関して横断方向である第３のＺ方向に滑動可能で
ある第２のアームを支持しているスタンドと、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
装置と、前記第２のアームに装着され、一端に針を有す
る糸縫い込み工具とを備えていて、前記糸縫い込み工具
は、糸を布設するための布設工具をも構成すると共に、
回転支持体に装着されており、該回転支持体の下端には
前記針が配設されていることを特徴としている。
【００２４】一つの例において、針は中空であり、該針
に関連した糸案内通路が回転支持体を貫いて延びてい
る。
【００２５】別の例において、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、糸の通過を許容するた
め該糸案内体の本体部を斜めに通って延びる通路が形成
されていて、該通路の下端はラッパ状に開いている。
【００２６】好適には、布設・糸縫い込み工具は、押え
金と糸案内体と針の組立体からなる機構を備えると共
に、該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、糸案内体を支持するスピンドルと、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。
【００２７】針は、ナットにより締め付けられる円錐形
クランプを用いる支持体により、板上の所定位置に保持
されていることが有利である。
【００２８】また、糸案内体を支持するスピンドルは、
引張ばねにより応力が付与されると共に、ストッパによ
り留められている。
【００２９】
【実施例】次に、添付図面を参照して本発明を詳細に説
明するが、この添付図面は本発明がどのようにして実施
されるかについて明確にしている。また、図中の同一符
号は、同一又は対応部分を示している。
【００３０】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。
【００３１】より具体的には、各糸層２，３は、支持体
６上に、連続糸Ｆの一部を形成する糸真直部（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。この支持体６は、十分に剛であると共に、後述する
ように、針により貫通可能でなければならない。支持体
６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。更に、製造すべは補強体の形状に
応じて、従って、該補強体が一部を形成する複合要素に
依存して、支持体は対応する補強体を製造するための任
意の適当な形状を有することができる。その一例は図１
〜図３に示されており、その例の支持体６は、湾曲した
パネルの形状を有する補強体の製造に適応する凸の上側
表面を有する。別の例は図４に示されており、そこでは
支持体６は円柱形のマンドレルであって、対応する円柱
形の補強体を製造することを許容する。
【００３２】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。更に、これ
等の図に示すように、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の糸層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。
【００３３】更に、布設するため、各糸部分４，５は、
その端部４ａ，４ｂ；５ａ，５ｂを位置固定するため２
点間でしっかりと引っ張られる。本発明によると、ま
た、後から詳細に説明するように、布設は針により行わ
れる。即ち、各糸部分４，５により一部が形成されてい
る連続した糸Ｆは、針に関して滑動可能であり、また、
この針は、支持体６に対して移動可能であって、支持体
上方で、糸の真直部４，５の長さに等しい経路にわた
り、糸部分４，５をぴんと引っ張る。同糸部分４，５
は、その端部４ａ，４ｂ；５ａ，５ｂの一つを、針を使
用して、恐らく既に布設された下側の糸層を通過して支
持体６内に結び目をつくることなく縫い込むことによ
り、固定される。この手順は、図１２の（Ａ）〜
（Ｃ），図１３の（Ａ）〜（Ｃ）及び図１４の（Ａ）〜
（Ｂ）に関して後から詳細に説明する。
【００３４】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、開いたループ８を有する縫い目７が
形成される。ループは、図１２の（Ａ）〜（Ｃ）及び図
１３の（Ａ）を参照して後から詳細に説明する。
【００３５】図１及び図２において、表示上の理由のた
め（図示を明確にすべく糸部分４，５間の間隔を十分に
とってある）、端部４ａ，４ｂ；５ａ，５ｂに形成され
た糸のループはＶ形のようになっているが、実際には、
それ等は図３のループ８の一部を形成するものであるこ
とに注意されたい。
【００３６】更に、Ｘ方向が０゜、Ｙ方向が９０゜とす
るが、勿論、糸部分は特に４５゜、１３５゜のような任
意の角度で布設することが可能である。
【００３７】図４は、補強体を製造するために円筒形の
支持体６の場合を示しており、従って、複合要素は対応
する形状のものである。ここで、第１の糸層２（その糸
部分４は支持体の円筒形の母線に平行な態様で延びてい
る）は、前述したように、各糸部分４の２つの端部を支
持体６内に縫い込むことにより布設されるが、第２の糸
層３は、連続する糸Ｆを円筒形の支持体６の周りに巻く
ことにより簡単に形成しうる。第１の糸層２及び第２の
糸層３は交互に支持体上に布設される。即ち、補強体の
どの一つの糸層も、勿論最下方の糸層（支持体に対し直
接に布設される）と最上方の糸層（補強体の上側表面を
形成する）とを除いて、他のグループの２つの糸層間に
布設される。
【００３８】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５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。
【００３９】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。
【００４０】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。
【００４１】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。
【００４２】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。
【００４３】垂直アーム２０は、その下端部２１で、縫
い込みヘッドＰを受けるようになっている固定手段を備
える。
【００４４】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、図１〜図３
に示した形状を有している。
【００４５】図５において、糸層２，３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。
【００４６】横棒１５及びアーム１９、２０の構成によ
って、下端部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。
【００４７】図６に示すように、アーム２０の下端部２
１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プモータなどの電気モータ２５が固
定されている。
【００４８】縫い込み工具Ｐは、モータ２５の作動によ
り垂直面内で方向付けられる。
【００４９】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。
【００５０】ブロック２９は、後述するように針３３を
支持する。
【００５１】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。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】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。
【００５５】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７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７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。
【００５６】図８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。
【００５７】しかし、針３３は、図９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。
【００５８】この後者の針が用いられるときに、図１０
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。
【００５９】図１１には、押え金４３，糸案内体５０及
び針３３の組立体（図１５）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。
【００６０】図１２の（Ａ）〜（Ｃ），図１３の（Ａ）
〜（Ｃ）及び図１４の（Ａ）〜（Ｂ）に示されているの
は、糸の真直部の本発明による種々の布設ステップであ
る。表示の便宜上、これ等の図において、第１の糸層２
に属する布設された糸部分はＸ方向に延びる糸部分であ
り、この糸層は補強体の最下層のものである。即ち、平
らな支持体６上に直接に布設されている。言うまでもな
く、これ等の図１２の（Ａ）〜（Ｃ），図１３の（Ａ）
〜（Ｃ）及び図１４の（Ａ）〜（Ｂ）から読み取れる布
設原理は、糸の真直部からなる、補強体のどの糸層につ
いても、また、この部分がどこにあっても、適用可能で
ある。更に、前述した種々の作業は、特に図５の機械１
０を使用して行うことができる。
【００６１】押え金４３及び糸案内体５０と共に針３３
を支持体６の一端近くにある図１２の（Ａ）に示した位
置において、組立体がＺ方向に平行に迅速に降下され、
図１２の（Ｂ）に示した位置につく。後者の位置におい
ては、糸案内体５０の下面５０Ａは支持体６の上面６Ａ
に乗っており、一方、針は既に支持体６内への侵入を開
始している。次に、針３３は糸Ｆを伴って支持体６内へ
“深く”入り込み、同時に、押え金４３が降下して支持
体６に当接し、開ループ４ａ(図１２の（Ｃ）)の形成と
固定（ロッキング）とを可能にする。次のステップ(図
１３の（Ａ）)では、支持体に当接する下方位置に留ま
っている押え金４３によって糸が所定位置に保持されて
いるので、糸の材料と支持体の材料との間の摩擦により
糸のループを支持体内に留めたままにしながら、針３３
をＺ方向に上昇させる。針３３，押え金４３及び糸案内
体５０の組立体は、次いで上昇され１８０゜（図１３の
（Ｂ）における矢印Ｒ）回転される。
【００６２】その後、組立体をＸ方向に並進的に駆動し
て支持体６の他端に向かわせる(図１３の（Ｃ）)。この
ような駆動は、図５に示した機械１０の位置部を形成す
る駆動手段により行うことができる。ボビンから繰り出
されて針３３に関して滑動してくる糸は、従って、支持
体６の上方において、第１の縫い目（ループ４ａのある
端部）と支持体６の反対側の端にある縫い目（ループ４
ｂのある端部）との間でぴんと張られ、真直部４を形成
する（図１４の（Ａ）及び（Ｂ））。ループ４ｂがある
端部の縫い目は、ループ４ａがある端部の縫い目と同様
の方法で形成される。従って、糸の真直部４は、糸をそ
の真直部の両端で支持体６内に単に縫い込むことによっ
て、該支持体６上の所定位置に案内され保持されること
が明らかである。
【００６３】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１５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１５の（Ｂ））、糸グリ
ッパ（図１５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１５の（Ｃ）及び（Ｄ））。
【００６４】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。
【００６５】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１５の（Ａ））。
【００６６】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。
【００６７】勿論、次の列のループをつくるために、ル
ープの末端でモータＭ２を作動させることにより、補強
体１に関する針３３の相対的な変位を生じさせることが
できる。更に、モータ２５の作動によって、ピン２６を
中心とする針３３の傾斜、従って、各列のループ８につ
いての傾斜を所望に応じて調整することが可能である。
【００６８】特に平らに置くことができないもののよう
な複雑な形状の場合、縫い込み装置Ｐを、非常に大きな
自由度（例えば“７”）で可動のアームの端部に装着す
ることが必要になるかも知れないことを指摘しておく。
【００６９】この技術もヨーロッパ特許ＥＰ−Ｂ−０,
２８４,４９７に記載されている。しかし、この場合、
図１２の（Ａ）〜（Ｃ），図１３の（Ａ）〜（Ｃ）及び
図１４の（Ａ）〜（Ｂ）における針を（その押え金及び
糸案内体と共に積む使用するのが好ましい。
【００７０】図１１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１５の（Ａ））。
【００７１】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１５の（Ｂ))。針３３がその最下方位
置に達したときに（図１５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１５
の（Ｄ））。
【００７２】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。
【００７３】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。
【００７４】この場合、補強体の機械的強度は、重ね合
わされた糸層を構成する糸部分に対する強化糸の摩擦に
より、該強化糸に応力を付与することなく、実質的に得
られる。これは、重ね合わされた糸層を構成する糸部分
の密度を十分にするために該糸層に対して以前に行われ
た圧密により可能となっている。このように強度を得る
ことは、シート（平らでも湾曲していてもよい）、即ち
補強体に健全性を付与する周方向の巻線を備えていない
シートを製造する場合に特に有用である。重ね合わされ
た糸層を構成する糸部分の密度は、糸部分が複合要素の
体積の少なくとも４０％を占め、残りを強化糸とマトリ
クスで占めるようになっている。好適なのは、複合要素
の体積の４０〜６０％を糸部分が占め、強化糸が複合要
素の体積の１〜１０％を占めることである。
【００７５】図１６は、本発明による方法の変形実施例
を示すもので、糸層（例えば、糸層２でその糸部分４は
Ｘ方向に沿って延びている）は、支持体６の表面６Ａに
関して１５゜以下の角度αをなして、支持体６上に布設
されている。円筒形の支持体の場合、この角度αは、円
筒体の母線に関する角度である。
【００７６】この変形実施例について更に具体的に説明
すると、同じ出発点をもつ糸部分からなる“楔”形状の
糸層７１が最初に形成される。出発点は、図示のように
ピン７０で表されており、糸部分はこのピンに巻回され
ている（前の実施例のように、ピンの代わりに縫い目を
用いることも可能である。）。該糸部分は、第１列の最
下方の糸層２（支持体に当接）からｎ列の最上方の糸層
まで増加する長さを有しているので、最下方の糸層の糸
部分の長さはＬ１で、“勾配を構成するピッチ”と呼ば
れ、次の糸層の糸部分の長さは、好ましくはＬｘ＝ｘＬ
１（ｘは当該糸層の列を表す整数である。）。このよう
にして形成された２つの連続する糸層間に配設されてい
るのは、Ｘ方向に関して交差する方向、特にＸ方向に直
交するＹ方向に糸部分が延びる糸層３であり、このよう
に糸部分を延ばすことは、支持体の形状寸法に応じて、
例えば巻き付けることにより、或いは、前述したような
別の方法により行うことができる。これにより、以前に
造られた糸層を少なくとも部分的に圧密することができ
る。
【００７７】この方法を実施するために、図１６に示す
ように針３３，押え金４３及び糸案内体５０の組立体を
備える図５の機械１０を使用することができる。
【００７８】次の糸層７２，７３等を形成するために、
糸部分４の出発点が１ピッチ（長さＬ１）変位され、そ
して前の最上方の糸層の糸部分の長さに等しい長さＬ
（Ｌ＝ｎＬ１）の糸が布設される。このようにして各糸
層が形成される（図１６参照）。前述したように、交差
した方向に沿って糸部分が延びる糸層が２つの糸層間に
設けられるる。
【００７９】重ね合わされた糸層２，３の強化は、前述
したように、Ｚ方向に沿って縫い込むことにより得られ
る（図３及び図１５の（Ａ）〜（Ｄ）参照）。
【００８０】傾斜した糸層からなるこの構造は、糸層の
融解を加速する“剥離（ピーリング）”効果を解消する
ことにより、その融解現象に抗することを可能にする。
実際に、熱遮蔽体として供用する場合、かかる補強体か
ら構成される複合要素においては、該補強体の糸層の一
部のみが熱フラックスに曝され、そのため、熱遮蔽体の
融解抵抗を増すことになる。更に、糸層が傾斜している
ので、熱遮蔽体の外側から内側への熱の拡散はより緩慢
になる。
【００８１】図１７〜２１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１０
０を含む種々の複合要素が示されている。従って、図１
７は平らなパネル１０１、図１８は凸面パネル１０２
（図１〜図３の補強体から構成される）、図１９は両凸
パネル１０３、図２０はロケットモータのノズル１０
４、図２１は宇宙飛翔体の円錐形頭部１０５をそれぞれ
示している。
【図面の簡単な説明】
【図１】 凸の上面を有する支持体上に複合要素のため
の補強体を形成する本発明による方法の一例の一ステッ
プを示す図である。
【図２】 凸の上面を有する支持体上に複合要素のため
の補強体を形成する本発明による方法の一例の次のステ
ップを示す図である。
【図３】 凸の上面を有する支持体上に複合要素のため
の補強体を形成する本発明による方法の一例の更に次の
ステップを示す図である。
【図４】 円筒形の支持体上への本発明による補強体の
形成を示す図である。
【図５】 図１〜図３の補強体を形成するための機械を
概略的に示す斜視図である。
【図６】 図５の機械のための縫い込み装置を概略的に
示す斜視図である。
【図７】 縫い込み針の本発明による配設例を概略的に
示す断面図である。
【図８】 本発明の方法において使用される針の一実施
例を示す縦断面図である。
【図９】 本発明の方法において使用される針の別の実
施例を示す縦断面図である。
【図１０】 図９の針の糸案内体を示す断面図である。
【図１１】 針と、図１０の糸案内体とを備えた縫い込
みヘッドを概略的に示す図である。
【図１２】 （Ａ）〜（Ｃ）は糸の真直部の本発明によ
る種々の布設ステップを示す図である。
【図１３】 （Ａ）〜（Ｃ）は図１２の布設ステップ
（Ａ）〜（Ｃ）の続きを示す図である。
【図１４】 （Ａ）及び（Ｂ）は図１３の布設ステップ
（Ａ）〜（Ｃ）の続きを示す図である。
【図１５】 （Ａ）〜（Ｄ）は本発明に従って形成され
た補強体の重ね合わされた糸層を強化するための手順を
概略的に示す図である。
【図１６】 本発明による補強体の変形実施例となる傾
斜した糸層の形成について概略的に示す図である。
【図１７】 本発明に従って製造された補強体を備える
複合要素の一例を示す斜視図である。
【図１８】 本発明に従って製造された補強体を備える
複合要素の別の例を示す斜視図である。
【図１９】 本発明に従って製造された補強体を備える
複合要素の更に別の例を示す斜視図である。
【図２０】 本発明に従って製造された補強体を備える
複合要素の他の例を示す斜視図である。
【図２１】 本発明に従って製造された補強体を備える
複合要素の更に他の例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１…複合要素、２…第１の糸層、３…第２の糸層、４，
５…糸の真直部、４ａ，４ｂ；５ａ，５ｂ…糸の端部、
６…支持体、１０…機械、１１…副枠、１２…直立支
柱、１４…滑動路、１５…横棒、１８…往復搬送体、１
９…第１のアーム、２０…第２のアーム、３３…針、４
１…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…下端部、５３…環状フランジ（回転
支持体）、５４…第１のシリンダ式作動装置、５５…
板、５７…スピンドル、５８…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、６５…ナット、７１，７２，７
３…糸真直部の層、Ｐ…糸縫い込み工具、Ｍ１，Ｍ２，
Ｍ３…モータ手段、Ｆ…糸。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョルジュ・カウザック フランス国、33110 ル・ブスカ、アブニ ュー・オソン 14

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 補強体を硬化マトリックス中に埋め込む
    ことにより形成される、重ねられた複数の糸層を含む複
    合要素のための前記補強体を製造するための方法であっ
    て、 前記糸層のうちの少なくともあるものは、連続する糸の
    一部を形成する真直部を支持体上に布設し、２点間で糸
    の各部分をぴんと張って該部分の端部を位置的に固定
    し、このようにして前記糸層を、互いに少なくとも実質
    的に平行な態様で延びる糸部分から構成すると共に、前
    記糸層の前記糸部分を、前記補強体における他の糸層の
    糸部分の方向に関して平行又は交差する方向に延在さ
    せ、 重ねられた前記糸層の全てを、該糸層を通過する連続な
    糸で結び目を作ることなく縫い込むことによって強化す
    る、複合要素のための補強体の製造方法において、 糸の前記真直部（４，５）は、針（３３）によって布設
    され、該真直部によって部分的に形成される前記連続な
    糸（Ｆ）は、前記針に関して滑動可能であり、前記針
    は、前記支持体（６）に関して可動であって、前記糸の
    真直部の長さに等しい程度まで、前記支持体上の前記糸
    の真直部（４，５）をぴんと引っ張り、 前記糸の真直部（４，５）は、前記針（３３）を使用し
    て前記糸の真直部の各々の端部（４ａ，４ｂ；５ａ，５
    ｂ）の少なくとも１つを前記支持体（６）内に結び目を
    作ることなく縫い込むことにより、固定される、 複合要素のための補強体の製造方法。
  2. 【請求項２】 パネル形状を有するように、少なくとも
    実質的に平らな支持体上に造られる補強体のための請求
    項１に記載の製造方法であって、前記重ねられた糸層
    は、互いに平行な態様で延びる糸の真直部からそれぞれ
    なる少なくとも第１の糸層及び第２の糸層を含み、前記
    第１の糸層の糸部分が延びる方向は前記第２の糸層の糸
    部分が延びる方向に関して交差している製造方法におい
    て、前記第１の糸層（２）及び前記第２の糸層（３）の
    前記糸の真直部（４，５）を前記支持体（６）上の所定
    位置に布設して、前記針（３３）を使用して同支持体に
    留め、同支持体に関して移動させ、前記糸の真直部
    （４，５）の端部（４ａ，４ｂ；５ａ，５ｂ）の少なく
    とも一つを前記支持体（６）に縫い込む、複合要素のた
    めの補強体の製造方法。
  3. 【請求項３】 円筒形状を有するように、少なくとも実
    質的に円筒形状の支持体上に造られる補強体のための請
    求項１に記載の製造方法であって、前記重ねられた糸層
    は、第１の方向に互いに平行な態様で延びる糸の真直部
    からなる第１の糸層と、前記支持体に巻回することによ
    り造られる、ある長さの連続な糸からなる第２の糸層と
    を含む製造方法において、前記第１の糸層（２）の前記
    糸の真直部（４）を前記支持体（６）上の所定位置に布
    設して、前記針（３３）を使用して同支持体に留め、同
    支持体に関して移動させ、前記糸の真直部（４）の端部
    （４ａ，４ｂ）の少なくとも一つを前記支持体（６）に
    縫い込む、複合要素のための補強体の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記第１の糸層（２）及び前記第２の糸
    層（３）は前記支持体（６）上に交互に布設されている
    請求項１に記載の製造方法。
  5. 【請求項５】 糸の真直部の層（７１，７２，７３）
    は、前記支持体（６）の表面に関して所定角度（α）を
    なして同支持体（６）に布設されている請求項１に記載
    の製造方法。
  6. 【請求項６】 前記所定角度（α）は１５゜以下である
    請求項５に記載の製造方法。
  7. 【請求項７】 糸の真直部の複数の層（７１）が連続し
    て形成されており、該層の糸部分（４）は、同じ出発点
    からのその長さが前記層の列の関数として増加している
    請求項５に記載の製造方法。
  8. 【請求項８】 第１列の前記層（７１）の糸の真直部の
    長さはＬ１であり、第ｘ列の層の糸の真直部（４）の長
    さはＬｘ＝ｘＬ１である請求項７に記載の製造方法。
  9. 【請求項９】 上側の層（７２，７３）は、該層を形成
    する糸の真直部の出発点が下側にある層（７１）の出発
    点に関してそれぞれ変位するように形成されている請求
    項７に記載の製造方法。
  10. 【請求項１０】 各上側の層（７２，７３）について、
    前記変位の量はＬ１に等しく、また、前記糸部分の長さ
    が増加する下側の層（７１）の数をｎとする時、前記上
    側の層を形成する前記糸部分の長さＬは、Ｌ＝ｎＬ１で
    ある請求項８に記載の製造方法。
  11. 【請求項１１】 副枠を備えると共に複数の直立支柱を
    備え、各直立支柱は横棒を装着するための滑動路を有し
    ており、前記横棒には第１のＸ方向に可動の往復搬送体
    が設けられており、該往復搬送体は前記Ｘ方向に対して
    直交する第２のＹ方向に延びる第１のアームを装備する
    と共に、前記横棒及び前記第１のアームに関して横断方
    向である第３のＺ方向に滑動可能である第２のアームを
    支持しているスタンドと、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装置と、前記第２の
    アームに装着され、一端に針を有する糸縫い込み工具と
    を備える機械であって、前記糸縫い込み工具は糸を布設
    するための布設工具をも構成すると共に、回転支持体
    （４１，５３）に装着されており、該回転支持体（４
    １，５３）の下端には前記針（３３）が配設されてい
    る、請求項１に記載の製造方法を実施するための機械。
  12. 【請求項１２】 前記針（３３）は中空であり、該針に
    関連した糸案内通路（４１Ａ）が前記回転支持体（４
    １）を貫いて延びている請求項１１に記載の機械。
  13. 【請求項１３】 前記針（３３）は斜めの穴目（４８）
    を有すると共に糸案内体（５０）と関連しており、糸の
    通過を許容するため該糸案内体の本体部を斜めに通って
    延びる通路（５１）が形成されていて、該通路の下端
    （５１Ａ）はラッパ状に開いている請求項１１に記載の
    機械。
  14. 【請求項１４】 前記布設・糸縫い込み工具は、押え金
    （４３）と糸案内体（５０）と針（３３）の組立体から
    なる機構を備えると共に、該組立体が装着される板（５
    ５）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（５
    ９）とからなる請求項１１に記載の機械。
  15. 【請求項１５】 前記針（３３）は、ナット（６５）に
    より締め付けられる円錐形クランプ（６４）を用いる支
    持体（５８）により、前記板（５５）上の所定位置に保
    持されている請求項１４に記載の機械。
  16. 【請求項１６】 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）により応力が
    付与されると共に、ストッパ（６３）により留められて
    いる請求項１４に記載の機械。
  17. 【請求項１７】 補強体を硬化マトリックス中に埋め込
    むことにより形成される複合要素のための補強体であっ
    て、請求項１乃至１０のいずれかに記載の製造方法に従
    って製造される補強体。
  18. 【請求項１８】 補強体を硬化マトリックス中に埋め込
    むことにより形成される複合要素のための補強体であっ
    て、請求項１１に記載の機械を使用して製造される補強
    体。
  19. 【請求項１９】 補強体を硬化マトリックス中に埋め込
    むことにより形成される複合要素であって、請求項１乃
    至１０のいずれかに記載の製造方法に従って製造される
    複合要素。
  20. 【請求項２０】 補強体を硬化マトリックス中に埋め込
    むことにより形成される複合要素であって、請求項１１
    に記載の機械を使用して製造される複合要素。
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