JPS61267666A - 繊維巻付方式中空品製造方法およびその装置 - Google Patents
繊維巻付方式中空品製造方法およびその装置Info
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は樹脂を含ませたlI線維状複合材料(ガラスI
II、炭素繊維、ケブラ繊is<にeviar fib
er)等)を巻きつけて任意形状の中空品をvJ造する
繊維巻付方式の中空品製造方法及びその装置に関する。
II、炭素繊維、ケブラ繊is<にeviar fib
er)等)を巻きつけて任意形状の中空品をvJ造する
繊維巻付方式の中空品製造方法及びその装置に関する。
今日のフィラメント巻付け技術は、巻付けヘラ・、′・
、1 ドを用いてl1ltをずらしながら巻く方式であり、ご このmsiはリボンの形に作られ、このリボンは厚さが
約2/10m、巾が約20#Wまで作られるようになっ
た。このリボンを作る時には、繊維はプログラムに組ま
れた経路を通り、マンドレルから離れた位置まで延ばさ
れ、このマンドレルの所要の位置で張力を加えられる。
、1 ドを用いてl1ltをずらしながら巻く方式であり、ご このmsiはリボンの形に作られ、このリボンは厚さが
約2/10m、巾が約20#Wまで作られるようになっ
た。このリボンを作る時には、繊維はプログラムに組ま
れた経路を通り、マンドレルから離れた位置まで延ばさ
れ、このマンドレルの所要の位置で張力を加えられる。
この場合、前記リボンは前記ヘッドのm雑を導く移動の
作用と、前記マンドレルの回転の作用とを同時に受けて
引っ張られ、このリボンが引かれる時にまだ巻きつけら
れないIItaが供給用リールから引き出される。前記
引張力はリールの11.lJ動と前記繊維がこの繊維を
支持し案内する各種機構部材に接触する時の摩擦とによ
って生ずる。
作用と、前記マンドレルの回転の作用とを同時に受けて
引っ張られ、このリボンが引かれる時にまだ巻きつけら
れないIItaが供給用リールから引き出される。前記
引張力はリールの11.lJ動と前記繊維がこの繊維を
支持し案内する各種機構部材に接触する時の摩擦とによ
って生ずる。
このような技術は前記繊維に張力が加わるから、前記マ
ンドレルの凹部を前記繊維で覆い得ないという欠点があ
る。また前記のように繊維に張力が加わるために、前記
巻き付けられる繊維は最短距離の経路をとらざるを得な
い。
ンドレルの凹部を前記繊維で覆い得ないという欠点があ
る。また前記のように繊維に張力が加わるために、前記
巻き付けられる繊維は最短距離の経路をとらざるを得な
い。
前記従来の技術は、繊維に固い熱可塑性樹脂又は粉末の
熱可塑性樹脂を含ませる場合には、マンドレルが比較的
単純な場合でさえ、直径を変えること位しかできないと
いう欠点を有する。事実、前記従来技術を実tS する
ためには、前記樹脂に加熱溶融と接触圧力付与を連続的
に行なう必要がある。この接触圧力の強さは前記III
Iの張力のみによって決まるから、マンドレルの表面の
曲率が変わる時には前記張力の値の制御が困難になる。
熱可塑性樹脂を含ませる場合には、マンドレルが比較的
単純な場合でさえ、直径を変えること位しかできないと
いう欠点を有する。事実、前記従来技術を実tS する
ためには、前記樹脂に加熱溶融と接触圧力付与を連続的
に行なう必要がある。この接触圧力の強さは前記III
Iの張力のみによって決まるから、マンドレルの表面の
曲率が変わる時には前記張力の値の制御が困難になる。
また、前記従来技術では、前記ヘッドは繊維の経路に沿
ってのみ移動できるから、形状が複雑な場合には、熟練
者による複雑な計算又は実習指導が必要であり、これは
いわば必修コースであった。
ってのみ移動できるから、形状が複雑な場合には、熟練
者による複雑な計算又は実習指導が必要であり、これは
いわば必修コースであった。
本発明は前記従来の188巻付技術の欠点を除去し、マ
ンドレルの外部又は内部の凹面に繊維を巻いて複雑な形
状の中空品を作り得るlllfl巻付方式の中空品製造
方法及びこの方法−を実施する装置を提供することを目
的とする。本発明は、柔軟な又は固い樹脂を含ませたあ
らゆる種類のm維を、前記従来技術の場合の゛fi短距
離経路から遠く離れた経路に沿って移動させることがで
きる長所を有す−る。
ンドレルの外部又は内部の凹面に繊維を巻いて複雑な形
状の中空品を作り得るlllfl巻付方式の中空品製造
方法及びこの方法−を実施する装置を提供することを目
的とする。本発明は、柔軟な又は固い樹脂を含ませたあ
らゆる種類のm維を、前記従来技術の場合の゛fi短距
離経路から遠く離れた経路に沿って移動させることがで
きる長所を有す−る。
前記目的は、樹脂を含ませた連続した繊維を用いて作っ
た複合形リボンを巻ぎつけて任意の形状の中空品を製造
する方法において、この方法は巻付位置を用いてり、ボ
ンの形の1層以上の複合材料を成形、装置の成形面部分
に巻き、前記巻付装置は接触母面を有し、この接触母面
は前記巻付装置と前記リボンの通過面との間にあり、前
記リボンの通過面は前記巻付装置の部材に押しつけられ
、この巻付装置の部材は固定の軸線を中心として相対的
回転運動をすると共に前記固定の軸線に平行に移動し、
前記回転運動と平行移動どの組合せによって前記成形装
置上の前記リボンの経路を形成する方法によって達成さ
れる。本発明における重要な特徴は、前記リボンが前記
母面と前記成形面との門で張力を受けず、前記巻付装置
の部材がこの部材を前記成形面に押す力を前記接触点で
前記成形面とほぼ直角に保ち、かつ、前記母面を前記接
触点で前記リボンの経路の法線に対してほぼ直角に保つ
姿勢であり、最終的に前記成形面又はこの成形面に巻き
つけられるリボン又はこれに引き続いて巻きつけられる
リボンが前記接触点の極く近傍に安定に固定されること
である。前記巻付部材の部材を前記面に押す力は常にほ
ぼ一定である。
た複合形リボンを巻ぎつけて任意の形状の中空品を製造
する方法において、この方法は巻付位置を用いてり、ボ
ンの形の1層以上の複合材料を成形、装置の成形面部分
に巻き、前記巻付装置は接触母面を有し、この接触母面
は前記巻付装置と前記リボンの通過面との間にあり、前
記リボンの通過面は前記巻付装置の部材に押しつけられ
、この巻付装置の部材は固定の軸線を中心として相対的
回転運動をすると共に前記固定の軸線に平行に移動し、
前記回転運動と平行移動どの組合せによって前記成形装
置上の前記リボンの経路を形成する方法によって達成さ
れる。本発明における重要な特徴は、前記リボンが前記
母面と前記成形面との門で張力を受けず、前記巻付装置
の部材がこの部材を前記成形面に押す力を前記接触点で
前記成形面とほぼ直角に保ち、かつ、前記母面を前記接
触点で前記リボンの経路の法線に対してほぼ直角に保つ
姿勢であり、最終的に前記成形面又はこの成形面に巻き
つけられるリボン又はこれに引き続いて巻きつけられる
リボンが前記接触点の極く近傍に安定に固定されること
である。前記巻付部材の部材を前記面に押す力は常にほ
ぼ一定である。
本発明の第2の目的は、前記方法を実施する装置によっ
て達成され、この装置では、前記貼付部材は円筒部より
成り、この円筒部は[l長いヘッドの端部を横断し、こ
のヘッドは保持機構に結合され、この保持機構は、前記
ヘッドを@記接触島において前記成形面に直角に保ち、
前記円筒部の軸線を前記接触点で前記リボンの経路の接
線に直角に保つ。前記保持機構はプログラムによって作
動する装置で制御され、このプログラム作動する装置は
υ制御装置で制御され、この制御装置は所定の座標面又
は既定の座標面上の各点における前記法線及び接線と上
記相対的回転軸線との関係を決定する。
て達成され、この装置では、前記貼付部材は円筒部より
成り、この円筒部は[l長いヘッドの端部を横断し、こ
のヘッドは保持機構に結合され、この保持機構は、前記
ヘッドを@記接触島において前記成形面に直角に保ち、
前記円筒部の軸線を前記接触点で前記リボンの経路の接
線に直角に保つ。前記保持機構はプログラムによって作
動する装置で制御され、このプログラム作動する装置は
υ制御装置で制御され、この制御装置は所定の座標面又
は既定の座標面上の各点における前記法線及び接線と上
記相対的回転軸線との関係を決定する。
前記細長い巻付ヘッドは前記支持機構に取り外し得るよ
うに取り付けられる。
うに取り付けられる。
前記巻付ヘッドは前記支持機構に取り付けられる第1部
材と、前記巻付部材を前記第1部材に対してこの両者を
離間させる力に抗して潜動させるように支持する第2部
材とを有する。
材と、前記巻付部材を前記第1部材に対してこの両者を
離間させる力に抗して潜動させるように支持する第2部
材とを有する。
前記第2部材はリボン安定化装置を有する。
前記樹脂が熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂である場合に
は、前記リボン安定化装置はエネルギー供給装置より成
り、このエネルギー供給装置は前記巻付Si置の円筒部
の近傍に設けられた熱ガス供給装置、赤外線放射装置、
あるいはマイクロ波発生装置又は加熱型接触小片より成
る。
は、前記リボン安定化装置はエネルギー供給装置より成
り、このエネルギー供給装置は前記巻付Si置の円筒部
の近傍に設けられた熱ガス供給装置、赤外線放射装置、
あるいはマイクロ波発生装置又は加熱型接触小片より成
る。
熱可塑性樹脂を使用する場合には、前記巻付部材及び前
記リボン安定化装置は超音波発振電極より成り、この電
極は前記面に対向する母面を有し、この母面の上を前記
リボンが通過する。
記リボン安定化装置は超音波発振電極より成り、この電
極は前記面に対向する母面を有し、この母面の上を前記
リボンが通過する。
黙しながら、前記ヘッドの姿勢制御可能型支持機構は旋
回するアームより成り、このアームの一方の端部は長手
方向の軸線を中心に回転する駆動装置を介して前記ヘッ
ドを支持し、前記アームの他方の端部は支持装置に取り
付けられ、前記支持装置は2つの直角方向に駆動され、
この一方の直角方向は前記成形装置の前記巻付装置に対
して固定された回転軸線に平行である。
回するアームより成り、このアームの一方の端部は長手
方向の軸線を中心に回転する駆動装置を介して前記ヘッ
ドを支持し、前記アームの他方の端部は支持装置に取り
付けられ、前記支持装置は2つの直角方向に駆動され、
この一方の直角方向は前記成形装置の前記巻付装置に対
して固定された回転軸線に平行である。
前記装置の変形としては、前記旋回するアームは結合さ
れる2箇以上の部分を有し、この部分は前記ヘッドの長
手方向の回転軸線に直角な軸線を中心として回転し、前
記旋回するアームは前記部分の前記軸線の周囲における
角度位置を調節できる装置を有する。
れる2箇以上の部分を有し、この部分は前記ヘッドの長
手方向の回転軸線に直角な軸線を中心として回転し、前
記旋回するアームは前記部分の前記軸線の周囲における
角度位置を調節できる装置を有する。
また前記装置の他の変形としては、前記旋回するアーム
はレバーによって前記支持装置に取り付けられ、その一
方の端部は前記支持装置に前記相対回転運動軸線に平行
な軸線を中心として旋回するように取り付けられ、前記
レバーの他方の端部は前記アームに前記巻きつけられた
リボンに平行な軸線を中心として回転するように取り付
けられ、また、前記アーム見前記レバーの前記第1部材
の軸線を中心とする前記支持装置に対する角度位置及び
前記第2部材の軸線を中心とするアームに対する角度位
置をw4節する装置を有する。
はレバーによって前記支持装置に取り付けられ、その一
方の端部は前記支持装置に前記相対回転運動軸線に平行
な軸線を中心として旋回するように取り付けられ、前記
レバーの他方の端部は前記アームに前記巻きつけられた
リボンに平行な軸線を中心として回転するように取り付
けられ、また、前記アーム見前記レバーの前記第1部材
の軸線を中心とする前記支持装置に対する角度位置及び
前記第2部材の軸線を中心とするアームに対する角度位
置をw4節する装置を有する。
また、vaMのリールの収納部を前記旋回するア−ムの
前記巻付ヘッドに最も近い位置に取り付けることもでき
る。
前記巻付ヘッドに最も近い位置に取り付けることもでき
る。
また、前記支持装置の駆動袋数、前記アームに対する前
記ヘッドの方向を調節する装置、他のアームの部分の相
互の方向及び前記軸線を中心とする前記支持装置に対す
る方向を調節する装置は前記70グラム$i1m装置で
制御されるモーターによって作動する。
記ヘッドの方向を調節する装置、他のアームの部分の相
互の方向及び前記軸線を中心とする前記支持装置に対す
る方向を調節する装置は前記70グラム$i1m装置で
制御されるモーターによって作動する。
以下、本発明の実施例を、図を用いて詳細に説明する。
この実施例は本発明を限定するものではなく、あくまで
も例示である。
も例示である。
まず、本発明の方法を、第1図及び第2図を用いて説明
する。第1図にマンドレル1の構成を示す。
する。第1図にマンドレル1の構成を示す。
このマンドレル1は外面形状が複雑である。すなわち、
より詳細には、凹面を有する部材1aとボビン形の部材
1bとを有する。このマンドレルはフレーム2に取り付
けられ、モーター4に駆動されて軸線3を中心として回
転する。
より詳細には、凹面を有する部材1aとボビン形の部材
1bとを有する。このマンドレルはフレーム2に取り付
けられ、モーター4に駆動されて軸線3を中心として回
転する。
巻付部材5は、支持機構6(11部後述)の端部にあり
、フレーム2に固定された摺動部材7に沿い、軸113
に平行に、かつマンドレル1の成形面すなわち面に押し
つけられるよう駆動される。リボンは支持機構6が支持
するリール収納部8から繰り出される連続するll繍で
作られ、前記巻付部材56に導かれ、この巻付部材5に
よって前記マンドレルの外面に巻かれる。前記巻付部材
5は前記マンドレルの面に常時接触し、前記マンドレル
の軸線3に沿う0転運動と前記支持機構の摺動部材7に
沿う移動運動との組み合せにより形成される経路に沿っ
て前記マンドレルの面上を移動する。
、フレーム2に固定された摺動部材7に沿い、軸113
に平行に、かつマンドレル1の成形面すなわち面に押し
つけられるよう駆動される。リボンは支持機構6が支持
するリール収納部8から繰り出される連続するll繍で
作られ、前記巻付部材56に導かれ、この巻付部材5に
よって前記マンドレルの外面に巻かれる。前記巻付部材
5は前記マンドレルの面に常時接触し、前記マンドレル
の軸線3に沿う0転運動と前記支持機構の摺動部材7に
沿う移動運動との組み合せにより形成される経路に沿っ
て前記マンドレルの面上を移動する。
前記巻付部材5はほぼ円筒形であり、マンドレル1の表
面に接触する接触母面を有する。本発明に基く方法では
、前記リボンを、前記接触母面とマンドレル1の面との
間で、張力を加えることなく上記マンドレルの面に巻き
付けるが、このリボンを前記マンドレルの面に維持する
力は、前記リボンとマンドレルとの接触点で、このマン
ドレルの面にほぼ直角に維持される。また、本発明に暴
く方法は、前記接触母面を前記接触点の部分で、前記リ
ボンの経路の接線に常にほぼ直角に維持する段階を有す
る。前記本発明に基く方法は、最終的には前記巻き付け
られたリボンを安定させる段階を有し、この安定化段階
で、前記リボンに含まれた樹脂が熱硬化性樹脂である場
合には、それ自体の「固着力」を利用するか、予めゲル
化により固着力を生じさせるか、放射熱又は加熱により
前記樹脂の■合を少なくとも開始させるか、又は前記方
法を組み合わせ、前記リボンの樹脂が熱可塑性樹脂であ
る場合には、固化状態でも粉末でも、この樹脂を前記と
同様にエネルギー供給装置で溶融させ、この溶融した、
熱可塑性樹脂で隣接するリボン又は下層のリボンを接着
する。前記安定化処理は、この処理を施したリボンを前
記マンドレルの面になじませるために、前記巻付位置の
ごく近傍で行なう。
面に接触する接触母面を有する。本発明に基く方法では
、前記リボンを、前記接触母面とマンドレル1の面との
間で、張力を加えることなく上記マンドレルの面に巻き
付けるが、このリボンを前記マンドレルの面に維持する
力は、前記リボンとマンドレルとの接触点で、このマン
ドレルの面にほぼ直角に維持される。また、本発明に暴
く方法は、前記接触母面を前記接触点の部分で、前記リ
ボンの経路の接線に常にほぼ直角に維持する段階を有す
る。前記本発明に基く方法は、最終的には前記巻き付け
られたリボンを安定させる段階を有し、この安定化段階
で、前記リボンに含まれた樹脂が熱硬化性樹脂である場
合には、それ自体の「固着力」を利用するか、予めゲル
化により固着力を生じさせるか、放射熱又は加熱により
前記樹脂の■合を少なくとも開始させるか、又は前記方
法を組み合わせ、前記リボンの樹脂が熱可塑性樹脂であ
る場合には、固化状態でも粉末でも、この樹脂を前記と
同様にエネルギー供給装置で溶融させ、この溶融した、
熱可塑性樹脂で隣接するリボン又は下層のリボンを接着
する。前記安定化処理は、この処理を施したリボンを前
記マンドレルの面になじませるために、前記巻付位置の
ごく近傍で行なう。
前記本発明の方法の実施のためには、前記巻付部材が前
記マンドレルの面に接触する接触点の位置に関する情報
と、この各接点における前記マンドレルの面の法線に関
する情報と、前記マンドレルの面上の前配りボンの経路
に関する情報とが必要になる。この各情報は、前記巻付
部材5の支持機構6をディジタル装置で数値制御するた
めに必要なものであり、計算で求めてもよく、或いは模
型の作動を写し取り記録する方法によって表わすことも
できる。前記マンドレルの外部形状は、電子計算機支援
設計すなわちいわゆるCADによれば、より詳細に決め
ることができる。
記マンドレルの面に接触する接触点の位置に関する情報
と、この各接点における前記マンドレルの面の法線に関
する情報と、前記マンドレルの面上の前配りボンの経路
に関する情報とが必要になる。この各情報は、前記巻付
部材5の支持機構6をディジタル装置で数値制御するた
めに必要なものであり、計算で求めてもよく、或いは模
型の作動を写し取り記録する方法によって表わすことも
できる。前記マンドレルの外部形状は、電子計算機支援
設計すなわちいわゆるCADによれば、より詳細に決め
ることができる。
第2図に、本発明に基く方法によって、中空の成形型の
内面に細い線条を接触させて形を作る方法を略図的に示
す。前記型10は固定することができ、ローラー11で
代表させである。巻付部材は軸線12を中心として回転
する装置に組み合わされる。前記成形型を軸線12の周
囲で回転させてもよく、その場合には前記ローラー11
の支持機構を固定する。− この場合も、前記同様、前記支持機構は巻きつける力を
、前記接触点で矢印13で示すように巻付面に直角な方
向に加えることができる。また、前記支持機構は前記ロ
ーラー11のリボンが接触する母面を、前記条件を満足
する方向に向けることができ、また前記支持機構は巻ぎ
つけられた線条(矢印14で略示)を安定化する装置を
有する。
内面に細い線条を接触させて形を作る方法を略図的に示
す。前記型10は固定することができ、ローラー11で
代表させである。巻付部材は軸線12を中心として回転
する装置に組み合わされる。前記成形型を軸線12の周
囲で回転させてもよく、その場合には前記ローラー11
の支持機構を固定する。− この場合も、前記同様、前記支持機構は巻きつける力を
、前記接触点で矢印13で示すように巻付面に直角な方
向に加えることができる。また、前記支持機構は前記ロ
ーラー11のリボンが接触する母面を、前記条件を満足
する方向に向けることができ、また前記支持機構は巻ぎ
つけられた線条(矢印14で略示)を安定化する装置を
有する。
本発明では、前記巻付部材を駆動するために姿勢制御可
能の支持装置を用い、この支持装置は前記巻付力の方向
を決めると共にこの巻付力を任意の方向に設定すること
ができ、巻付中に前記母面の方向を変えることもできる
。
能の支持装置を用い、この支持装置は前記巻付力の方向
を決めると共にこの巻付力を任意の方向に設定すること
ができ、巻付中に前記母面の方向を変えることもできる
。
従って好ましい実施態様では前記巻付部材は2つの部分
、すなわち巻付ヘッドと旋回支持機構とから成る。この
巻付ヘッドは長手方向の軸線が前記巻付力の方向に沿い
、前記巻付部材及び安定化装置を支持し、前記旋回支持
機構は前記巻付ヘッドと前記母面の方向を決める。第3
図乃至第6図に前記巻付ヘッドを略図で示し、第7図及
び第8図に前記巻付ヘッドを取り付けた支持機構の態様
を示す。
、すなわち巻付ヘッドと旋回支持機構とから成る。この
巻付ヘッドは長手方向の軸線が前記巻付力の方向に沿い
、前記巻付部材及び安定化装置を支持し、前記旋回支持
機構は前記巻付ヘッドと前記母面の方向を決める。第3
図乃至第6図に前記巻付ヘッドを略図で示し、第7図及
び第8図に前記巻付ヘッドを取り付けた支持機構の態様
を示す。
第3図において、前記マンドレル1は自分自身で回転す
る。前記巻付部材は、この場合、ローラー20により形
成され、このローラー20は筒状小片21の端部で自由
に回転し、この筒状小片21は筒状スリーブ22に収容
されて摺動する。
る。前記巻付部材は、この場合、ローラー20により形
成され、このローラー20は筒状小片21の端部で自由
に回転し、この筒状小片21は筒状スリーブ22に収容
されて摺動する。
指形の案内部材23は前記スリーブ22に取り付けられ
、孔24と共働して前記筒状小片21及び筒状スリーブ
22の回転を止め、この筒状小片21及び筒状スリーブ
22の相対運動も止める。
、孔24と共働して前記筒状小片21及び筒状スリーブ
22の回転を止め、この筒状小片21及び筒状スリーブ
22の相対運動も止める。
この筒状小片21及び局状態スリーブ22は前記巻付ヘ
ッドを形成し、この巻付ヘッドを前記リボン25が貫く
。ばね26は前記2つの部分の間に配設され、筒状小片
21をマンドレル1の方に押し戻す。スリーブ22は軸
承27の中に回転できるように取り付けられ、この軸承
27は復述する旋回機構と一体構造であり、この軸承の
中でモーター28及びトランスミッション装置29によ
って回転され、このトランスミッション装置29はモー
ター28のシャフトを前記スリーブ22に結合させる。
ッドを形成し、この巻付ヘッドを前記リボン25が貫く
。ばね26は前記2つの部分の間に配設され、筒状小片
21をマンドレル1の方に押し戻す。スリーブ22は軸
承27の中に回転できるように取り付けられ、この軸承
27は復述する旋回機構と一体構造であり、この軸承の
中でモーター28及びトランスミッション装置29によ
って回転され、このトランスミッション装置29はモー
ター28のシャフトを前記スリーブ22に結合させる。
このスリーブ22及びその案内部材と前記軸承27に収
納されたトランスミッション装置部との結合は容易に解
除できるようにするのが好ましい。図に示すように、前
記構造によって、前記巻付力の方向を前記筒状小片21
及び筒状スリーブ22の軸線に沿わせることも、この巻
付力をばね26の作用で生じさせることもできる。さら
に本発明の範囲内で、他の弾力を有する装置、すなわち
前記巻付力を生ずるようにI制御される装置、たとえば
前記筒形スリーブ22と筒形小片との間に取りつけられ
た円筒形部材を設けることもできる。前記モーター28
を制御し、従って前記巻付ヘッドのその長手方向の軸線
を中心とする回転を制御することにより、前記ローラー
20の接触母面を方向づけることができる。
納されたトランスミッション装置部との結合は容易に解
除できるようにするのが好ましい。図に示すように、前
記構造によって、前記巻付力の方向を前記筒状小片21
及び筒状スリーブ22の軸線に沿わせることも、この巻
付力をばね26の作用で生じさせることもできる。さら
に本発明の範囲内で、他の弾力を有する装置、すなわち
前記巻付力を生ずるようにI制御される装置、たとえば
前記筒形スリーブ22と筒形小片との間に取りつけられ
た円筒形部材を設けることもできる。前記モーター28
を制御し、従って前記巻付ヘッドのその長手方向の軸線
を中心とする回転を制御することにより、前記ローラー
20の接触母面を方向づけることができる。
第4図に示す部分構造には、第3図で説明したいくつか
の部材が含まれ、その符号は第3図と共通である。前記
筒形小片21又は筒形スリーブ22(好ましくは筒形小
片21)は加熱部材30を支持し、この加熱部材30は
マンドレル1に巻き付けられたリボンの安定化装置を形
成する。前記加熱装置は熱風取入ノズルとすることがで
き、このノズルの一方の端部で炎がともされ、この炎が
直接加熱又は放射加熱を行なう。この安定化装置を用い
て、第5図及び第6図で説明するように、固い樹脂又は
粉末状の樹脂を含ませた連続線条を前記リボンに作るこ
とができる。その優に、前記加熱により前記熱可塑性樹
脂を少なくとも部分的に溶融させ、それにより前記リボ
ンをマンドレル1の面への接触点で柔軟にする。このリ
ボンを前記マンドレルに巻き付けた侭冷却させると、こ
のリボンは所期の形状になり、下層のリボンにも接着さ
れる。
の部材が含まれ、その符号は第3図と共通である。前記
筒形小片21又は筒形スリーブ22(好ましくは筒形小
片21)は加熱部材30を支持し、この加熱部材30は
マンドレル1に巻き付けられたリボンの安定化装置を形
成する。前記加熱装置は熱風取入ノズルとすることがで
き、このノズルの一方の端部で炎がともされ、この炎が
直接加熱又は放射加熱を行なう。この安定化装置を用い
て、第5図及び第6図で説明するように、固い樹脂又は
粉末状の樹脂を含ませた連続線条を前記リボンに作るこ
とができる。その優に、前記加熱により前記熱可塑性樹
脂を少なくとも部分的に溶融させ、それにより前記リボ
ンをマンドレル1の面への接触点で柔軟にする。このリ
ボンを前記マンドレルに巻き付けた侭冷却させると、こ
のリボンは所期の形状になり、下層のリボンにも接着さ
れる。
第5図に、第3図及び第4図の部材のうちのいくつかを
示す。この符号は第3図及び第4図と共通である。第5
図の巻付部材は摺動部材21に支持された超音波発生装
置の超音波を放出する音源31より成る。リボン25は
案内ローラー装置32により前記超音波発生装置の外側
に案内され、前記音1931がマンドレル1に接触する
点で前記超音波によって溶融される。
示す。この符号は第3図及び第4図と共通である。第5
図の巻付部材は摺動部材21に支持された超音波発生装
置の超音波を放出する音源31より成る。リボン25は
案内ローラー装置32により前記超音波発生装置の外側
に案内され、前記音1931がマンドレル1に接触する
点で前記超音波によって溶融される。
第6図では、前記リボン25は、摺動@置21に支持さ
れたマイクロ波空洞装置33を通過する時に、このマイ
クロ波空洞装置によって融かされる。前記巻付部材はロ
ーラー21より成る。
れたマイクロ波空洞装置33を通過する時に、このマイ
クロ波空洞装置によって融かされる。前記巻付部材はロ
ーラー21より成る。
前記巻付ヘッドを支持し方向づけや機構6を、以下、第
7図及び第8図によって説明する。
7図及び第8図によって説明する。
ここで反復をいとわずに記述するならば、前記巻付部材
を所定の接触点及び所定の姿勢にするためには、前記フ
レームに関する6箇のパラメータの情報が必要であり、
このパラメータの値は前記接触点における法線のパラメ
ータの情報及びこの接触点におけるリボンを重ねる経路
の方向から求めることができる。前記巻付ヘッドの端部
は6つの自由度すなわち前記フレームの3軸に沿う移動
の3つの自由度と前記3軸を中心とする回転の3つの自
由度を有するものでなければならない(オイラー変数)
。
を所定の接触点及び所定の姿勢にするためには、前記フ
レームに関する6箇のパラメータの情報が必要であり、
このパラメータの値は前記接触点における法線のパラメ
ータの情報及びこの接触点におけるリボンを重ねる経路
の方向から求めることができる。前記巻付ヘッドの端部
は6つの自由度すなわち前記フレームの3軸に沿う移動
の3つの自由度と前記3軸を中心とする回転の3つの自
由度を有するものでなければならない(オイラー変数)
。
第7図に示す支持機構は、前記巻付ヘッドの位置に関す
るパラメータを、前記リボンの経路を含む面の前記接触
点における法線に関する前記既知のパラメータに合わせ
るよう調節できるように十分動的に結合される。
るパラメータを、前記リボンの経路を含む面の前記接触
点における法線に関する前記既知のパラメータに合わせ
るよう調節できるように十分動的に結合される。
実際には、前記支持機構6は旋回するアームを有し、こ
のアームの端の部分40は、その長軸方向の延長部分で
前記巻付ヘッド21.22を支持し、この巻付ヘッドに
ローラー20が設けられる。
のアームの端の部分40は、その長軸方向の延長部分で
前記巻付ヘッド21.22を支持し、この巻付ヘッドに
ローラー20が設けられる。
前記巻付ヘッド21.22は、その良手力向の軸線を中
心として、モーター28で制御された角度になるように
、軸承27(第3図)を介して前記アームに対して回転
される。前記アームの端の部分40の他方の端部は、前
記ヘッド21.22の回転軸線に直角な軸線42を中心
として回転し得るように支持機構の端部41に取り付け
られる。
心として、モーター28で制御された角度になるように
、軸承27(第3図)を介して前記アームに対して回転
される。前記アームの端の部分40の他方の端部は、前
記ヘッド21.22の回転軸線に直角な軸線42を中心
として回転し得るように支持機構の端部41に取り付け
られる。
モーター43は前記旋回運動の角度をυJtlllする
。
。
前記部分41は部分44に取り付けられて前記軸線42
に直角な軸線45を中心として旋回する。
に直角な軸線45を中心として旋回する。
前記部分41と部分44との相対的回転運度の角度の値
はモーター46により制御される。前記部分44は最終
的には支持部材47に取り付けられて前記軸線48を中
心に旋回し、この軸線48は前記軸線45に平行であり
、かつ、固定された軸1i13にも平行、であり、この
軸線3は前記マンドレルの前記貼付部材に対する相対的
回転の回転軸線である。前記旋回はモーター49により
&IIallされる。
はモーター46により制御される。前記部分44は最終
的には支持部材47に取り付けられて前記軸線48を中
心に旋回し、この軸線48は前記軸線45に平行であり
、かつ、固定された軸1i13にも平行、であり、この
軸線3は前記マンドレルの前記貼付部材に対する相対的
回転の回転軸線である。前記旋回はモーター49により
&IIallされる。
支持装置47は移動台50に取り付けられて軸線48に
直角な方向に摺動する。この摺動はモーター51によっ
て行なわれる。前記移動台50は前記フレーム(第1図
)に固定された摺動@”aV上で、モーター52に駆動
されて摺動する。
直角な方向に摺動する。この摺動はモーター51によっ
て行なわれる。前記移動台50は前記フレーム(第1図
)に固定された摺動@”aV上で、モーター52に駆動
されて摺動する。
このようにして、前記ヘッド21.22は、作動用のモ
ーター46.49,51.52によって、相互に平行に
移動する。前記ヘッドの姿勢は上記複数のモーターとモ
ーター43との組合せ作動によって前記法線に平行にな
る。最後に、前記ローラー20の接触母面は&Itw用
モータモ−ター28任意の姿勢になる。
ーター46.49,51.52によって、相互に平行に
移動する。前記ヘッドの姿勢は上記複数のモーターとモ
ーター43との組合せ作動によって前記法線に平行にな
る。最後に、前記ローラー20の接触母面は&Itw用
モータモ−ター28任意の姿勢になる。
前記各モーターによって得られる基本的な各運IJRは
前記数値制御装置によって追跡され、前記ヘッドに関す
るパラメータが前記接触点における前記リボンの而及び
経路に関するパラメータに合わされる。
前記数値制御装置によって追跡され、前記ヘッドに関す
るパラメータが前記接触点における前記リボンの而及び
経路に関するパラメータに合わされる。
実施態様として示してはいないが、前記アーム部44は
、支持装置46の構成部材をこの支持部材の移動面に直
角に摺動させれば交換可能である。
、支持装置46の構成部材をこの支持部材の移動面に直
角に摺動させれば交換可能である。
この交換された部材は前記回転軸45を支持する。
第7図には、任意形状の面への接触巻付けを、前記ヘッ
ドの運動が前記結合部の機械的性質によって妨げられな
いll!囲内で、十分に行ない得る機構を示したが、第
8図には前記巻付け面がより単純な場合に使用する簡易
化した装置を示す。
ドの運動が前記結合部の機械的性質によって妨げられな
いll!囲内で、十分に行ない得る機構を示したが、第
8図には前記巻付け面がより単純な場合に使用する簡易
化した装置を示す。
それ故、前記巻付け面が軸t!i60を中心として゛回
転する場合には、前記連続する接触点はこの接触点の法
線が前記回転軸をよぎる固定面上にあるように選定する
ことができる。前記巻イ1部材は自由度が4つだけであ
る場合、すなわち前記面内で3つ(半径方向の移動、軸
線方向の移動、及び前記面に直角な軸線を中心とする回
転)と前記経路を表わすための法線を中心とする回転運
動とである。従って前記支持機構は簡素化される。実際
には、移動台50はすでに説明したように摺動部材7上
で軸$160に平行に、モーター52で駆動されて摺動
し、前記支持装置47は移動台50上でモーター51に
駆動されて摺動する。他方、シャフト42は支持装置4
7(モーター43を有する)によって直接支持され、ア
ーム40(より短くかつより強い)は前記ヘッド21.
22及びモーター28を支持する。
転する場合には、前記連続する接触点はこの接触点の法
線が前記回転軸をよぎる固定面上にあるように選定する
ことができる。前記巻イ1部材は自由度が4つだけであ
る場合、すなわち前記面内で3つ(半径方向の移動、軸
線方向の移動、及び前記面に直角な軸線を中心とする回
転)と前記経路を表わすための法線を中心とする回転運
動とである。従って前記支持機構は簡素化される。実際
には、移動台50はすでに説明したように摺動部材7上
で軸$160に平行に、モーター52で駆動されて摺動
し、前記支持装置47は移動台50上でモーター51に
駆動されて摺動する。他方、シャフト42は支持装置4
7(モーター43を有する)によって直接支持され、ア
ーム40(より短くかつより強い)は前記ヘッド21.
22及びモーター28を支持する。
第7図及び第8図において、リボン25のリールのマガ
ジン8又はリール自体8aは、前記リボンの経路に制御
不可能の摩擦や変形が生ずるのを防ぎ、このリボンの経
路を極力短くするために、前記貼付ヘッドに極り接近し
た位置に設けられる。
ジン8又はリール自体8aは、前記リボンの経路に制御
不可能の摩擦や変形が生ずるのを防ぎ、このリボンの経
路を極力短くするために、前記貼付ヘッドに極り接近し
た位置に設けられる。
(効果)
本発明は複合材料の分野に有用である。
第1図は本発明を実施するための装置の全体内、第2図
は成形型の中に本発明の方法を実施する装置の略図、第
3図は本発明の巻付ヘッドの断面線図、第4図は第3図
の巻付ヘッドの細部線図、第5図は@記巻付ヘッドの構
造の変形の線図、第6図は前記巻付ヘッドの他の変形構
造のね図、第7図は前記巻付ヘッドを支持する姿勢制御
可能の機構の斜視図、第8図は前記巻付ヘッドの支持機
構の簡素化型の部分斜視図である。 1・・・マンドレル、2・・・フレーム、3.12・・
・軸線、4.28・・・モーター、5・・・巻付部材、
6゜47・・・支持機構、7・・・摺動部材、8・・・
リール収納部、10・・・成形型、20・・・ローラー
、21・・・筒状小片、22・・・筒状スリーブ、25
・・・リボン、29・・・トランスミッション、31・
・・超音波音源、33・・・マイクロ波空洞装置、40
・・・アームの端の部分、41・・・支持機構の端部、
42.45.48・・・軸線、46.49.51.52
・・・モーター、50・・・移動台。 出願人代理人 佐 藤 −雄 手続有I正書(方式) 昭和61年6月79日 1庁長官 宇 賀 道 部 殿 事件の表示 昭和61年 特許願 第6701、 発明の名称 繊Il1巻付方式中空品!J造方法およびその装置補正
をする者 事件との関係 特許出願人 アエロスバシアル、ソシエテ、ナショナール、アンデュ
ストリエール 代 理 人 (郵便番号100) 昭和61年5月7日 (発送日 昭和61年5月27日) 補正の対染
は成形型の中に本発明の方法を実施する装置の略図、第
3図は本発明の巻付ヘッドの断面線図、第4図は第3図
の巻付ヘッドの細部線図、第5図は@記巻付ヘッドの構
造の変形の線図、第6図は前記巻付ヘッドの他の変形構
造のね図、第7図は前記巻付ヘッドを支持する姿勢制御
可能の機構の斜視図、第8図は前記巻付ヘッドの支持機
構の簡素化型の部分斜視図である。 1・・・マンドレル、2・・・フレーム、3.12・・
・軸線、4.28・・・モーター、5・・・巻付部材、
6゜47・・・支持機構、7・・・摺動部材、8・・・
リール収納部、10・・・成形型、20・・・ローラー
、21・・・筒状小片、22・・・筒状スリーブ、25
・・・リボン、29・・・トランスミッション、31・
・・超音波音源、33・・・マイクロ波空洞装置、40
・・・アームの端の部分、41・・・支持機構の端部、
42.45.48・・・軸線、46.49.51.52
・・・モーター、50・・・移動台。 出願人代理人 佐 藤 −雄 手続有I正書(方式) 昭和61年6月79日 1庁長官 宇 賀 道 部 殿 事件の表示 昭和61年 特許願 第6701、 発明の名称 繊Il1巻付方式中空品!J造方法およびその装置補正
をする者 事件との関係 特許出願人 アエロスバシアル、ソシエテ、ナショナール、アンデュ
ストリエール 代 理 人 (郵便番号100) 昭和61年5月7日 (発送日 昭和61年5月27日) 補正の対染
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、樹脂を含ませた連続する繊維より成る複合材料を巻
きつけて任意の形状の中空品を形成する繊維巻付方式の
中空品製造方法において、前記繊維巻付方式の中空品製
造方法は、リボンの形にされた前記複合材料が1層以上
、巻付装置によって成形装置の面に巻かれ、前記巻付装
置は接触母面を有し、この接触母面と前記面との間を前
記複合材料が通り、前記面は前記巻付装置に対して駆動
され、この駆動は固定軸線を中心とする前記相対的回転
運動と、この固定軸線に平行な横断方向移動とを行なう
ように行なわれ、この回転運動と横断方向移動との組合
せによって前記リボンの経路が前記成形装置に形成され
、前記リボンは前記母面と前記面との間に入れられ、前
記巻付部材は、前記巻付部材の前記面に加えられる力が
前記接触点で前記面に対して常にほぼ直角になり、前記
母面が前記接触点で前記リボンの経路の接線に対して直
角になるように保持され、この構造により前記リボンは
前記面又はこの面に巻かれたリボンの上に巻かれ、前記
接触点のごく近傍で安定化されることを特徴とする繊維
巻付方式の中空品製造方法。 2、前記巻付力はほぼ一定の強さであることを特徴とす
る特許請求の範囲第1項に記載の繊維巻付方式中空品製
造方法。 3、樹脂を含ませた連続する繊維より成る複合材料を巻
きつけて任意の形状の中空品を形成する繊維巻付方式の
中空品製造方法に基き、前記繊維巻付方式の中空品製造
方法は、リボンの形にされた前記複合材料が1層以上、
巻付装置によって成形装置の面に巻かれ、前記巻き付け
装置は接触母面を有し、この接触母面と前記面との間を
前記複合材料が通り、前記面は前記巻き付け装置に対し
て駆動され、この駆動は固定軸線を中心とする前記相対
的回転運動と、この固定軸線に平行な横断方向移動とを
行なうように行なわれ、この回転運動と横断方向移動と
の組合せによって前記リボンの経路が前記成形装置に形
成され、前記リボンは前記母面と前記面との間に入れら
れ、前記巻付部材は、前記巻付部材の前記面に加えられ
る力が前記接触点で前記面に対して常にほぼ直角になり
、前記母面が前記接触点で前記リボンの経路の接線に対
して直角になるように保持され、この構造により前記リ
ボンは前記面又はこの面に巻かれたリボンの上に巻かれ
、前記接触点のごく近傍で安定化される繊維巻付方式の
中空品製造装置において、前記巻付部材は円筒形部分よ
り成り、この円筒形部分は細長いヘッドの端部に横断方
向に取り付けられ、このヘッドは方向制御可能の支持機
構に結合され、この支持機構は前記ヘッドを前記接触点
において前記面に直角にすると共に前記円筒部の軸線を
前記接触点で前記リボンの経路の接線に直角にし、前記
支持機構はプログラム制御装置により制御され、この制
御装置は前記相対回転運動の中心軸線に関する座標面上
の前記法線及び接線の位置を決め、この座標面又は既定
の基準枠に前記各点を表わすことを特徴とする繊維巻付
方式の中空品製造装置。 4、前記細長い巻付ヘッドは前記支持機構に着脱できる
ことを特徴とする特許請求の範囲第3項に記載の繊維巻
付方式の中空品製造装置。 5、前記巻付ヘッドは第1部材及び第2部材を有し、こ
の第1部材は前記支持機構に取り付けられ、前記第2部
材は前記巻付ヘッドを支持すると共に前記第1部材に対
して前記第1部材と第2部材とを離間させる力に抗して
摺動するように取り付けられることを特徴とする特許請
求の範囲第3項又は第4項に記載の繊維巻付方式の中空
品製造装置。 6、前記第1部材又は第2部材は前記リボンを安定させ
る装置を有することを特徴とする特許請求の範囲第5項
に記載の繊維巻付方式の中空品製造装置。 7、前記リボンが熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を有す
る場合に、前記安定化装置はエネルギー供給装置により
形成されることを特徴とする特許請求の範囲第6項に記
載の繊維巻付方式の中空品製造装置。 8、前記エネルギー供給装置は前記巻付ヘッドの近傍に
設けられた高温気体供給装置もしくはエネルギー放射装
置より成り、又は前記巻付ヘッドの部材それ自体が加熱
される構造であることを特徴とする特許請求の範囲第7
項に記載の繊維巻付方式の中空品製造装置。 9、前記エネルギー供給装置はマイクロ波空洞によって
形成され、このマイクロ波空洞は前記第2部材に、前記
巻付ヘッドのすぐ上流側に取り付けられることを特徴と
する特許請求の範囲第7項に記載の繊維巻付方式の中空
品製造装置。 10、前記リボンが熱可塑性樹脂を有する場合に、前記
巻付部材及び安定化装置は超音波を発生させる超音波音
源より成り、この音源は前記面に対面する母面を有し、
この母面を前記リボンが通過することを特徴とする特許
請求の範囲第5項に記載の繊維巻付方式の中空品製造装
置。 11、前記ヘッドを支持する姿勢制御可能の支持機構は
旋回するアームより成り、このアームの一方の端部はそ
の長手方向の軸線を中心として駆動される部材を介して
前記巻付ヘッドを支持し、前記アームの他方の端部は直
角な二方向に駆動できるように支持装置に取り付けられ
、前記直角な1つの方向は前記巻付装置の前記巻付部材
に対する相対的回転運動の固定された軸線に平行である
ことを特徴とする特許請求の範囲第3項乃至第10項の
いづれかに記載の繊維巻付方式の中空品製造装置。 12、前記旋回するアームは2つ以上の部分を有し、こ
の部分は前記巻付ヘッドの長手方向の回転軸線に直角な
軸線を中心として旋回するように合わせて取り付けられ
、前記アームは前記2つの部分の前記軸線の周囲におけ
る位置の角度を調節する装置を有することを特徴とする
特許請求の範囲第11項に記載の繊維巻付方式の中空品
製造装置。 13、前記旋回するアームはレバーによって前記支持装
置に取り付けられ、このレバーの一方の端部は前記支持
装置に取り付けられ、前記相対的回転運動の中心軸線に
平行な軸線を中心として回転し、前記レバーの他方の端
部は前記アームに取り付けられ前記軸線に平行な軸線を
中心として旋回し、前記アームは前記レバーの前記第1
軸線を中心とする前記支持装置に対する位置の角度を調
節する装置及び前記第2軸線を中心とする前記レバーの
前記アームに対する位置を調節する装置を有することを
特徴とする特許請求の範囲第10項又は第11項に記載
の繊維巻付方式の中空品製造装置。 14、前記旋回するアームの前記巻付ヘッドに隣接する
部材は、繊維を貯蔵するためのリールの収容部に取り付
けられることを特徴とする特許請求の範囲10項乃至第
13項のいずれかに記載の繊維巻付方式の中空品製造装
置。 15、前記支持装置の駆動装置、前記巻付ヘッドの前記
アームに対する方向の調節装置、及び前記アームの他の
部分の相互の方向及び前記アームの他の部分の前記支持
装置の前記軸線を中心とする位置に対する方向を調節す
る装置はモーターより成り、このモーターは前記プログ
ラムを組み込んだ装置によって制御されることを特徴と
する特許請求の範囲第3項乃至第14項の何れかに記載
の繊維巻付方式の中空品製造装置。
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