(57)【要約】【課題】連続製造システムで使用するためのヘッドを提供する。【解決手段】ヘッドは、ハウジングと、少なくとも部分的にハウジングの内部に回転可能に配置された繊維案内部と、ハウジングの端部に配置されたダイバータとを有し得る。ダイバータは、繊維案内部を通過するマトリックス被覆繊維を半径方向外側に逸らすように構成され得る。【選択図】図３
2020078946.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続製造システム用のヘッドであって、
ハウジングと、
少なくとも部分的に前記ハウジングの内部に回転可能に配置された繊維案内部と、
前記ハウジングの端部に配置されており、且つ前記繊維案内部を通過するマトリックス被覆繊維を半径方向外側に逸らすように構成されているダイバータと
を含む、ヘッド。
【請求項２】
前記ダイバータは、少なくとも部分的に前記繊維案内部の内部に配置されている、請求項１に記載のヘッド。
【請求項３】
前記繊維案内部は、略閉端部と開端部とを有する円筒形であり、及び
前記ダイバータは、略釣鐘形であり、少なくとも部分的に前記繊維案内部の前記開端部の内部に入るドーム状端部を有する、請求項２に記載のヘッド。
【請求項４】
前記繊維案内部は、環状壁を含み、前記環状壁は、前記環状壁内に形成されており、且つ前記マトリックス被覆繊維を受け入れるように構成されている少なくとも１つの軸方向に方向付けられた通路を有する、請求項２に記載のヘッド。
【請求項５】
前記少なくとも１つの軸方向に方向付けられた通路は、前記環状壁内で互いに離間された複数の軸方向に方向付けられた通路を含む、請求項４に記載のヘッド。
【請求項６】
前記繊維案内部は、前記繊維案内部の前記略閉端部において前記環状壁の端部に結合されたドームを含み、及び
前記複数の軸方向に方向付けられた通路は、略直線であり、且つ前記ドームを通して延びる、請求項５に記載のヘッド。
【請求項７】
前記ドーム内に形成された中心シャフト開口部を更に含む、請求項６に記載のヘッド。
【請求項８】
前記繊維案内部は、第１の繊維案内部であり、及び
前記ヘッドは、同じく少なくとも部分的に前記ハウジングの内部に回転可能に配置された第２の繊維案内部を更に含む、請求項１に記載のヘッド。
【請求項９】
前記第１の繊維案内部と前記第２の繊維案内部とは、互いに対して反対方向に回転するように構成されている、請求項８に記載のヘッド。
【請求項１０】
前記第２の繊維案内部は、少なくとも部分的に前記第１の繊維案内部の内部に配置されている、請求項９に記載のヘッド。
【請求項１１】
前記第２の繊維案内部は、完全に前記第１の繊維案内部内に配置されている、請求項９に記載のヘッド。
【請求項１２】
前記ダイバータは、前記第２の繊維案内部からのマトリックス被覆繊維を前記第１の繊維案内部からのマトリックス被覆繊維に対してプレスして、中空構造物を形成するように構成されている、請求項９に記載のヘッド。
【請求項１３】
前記ダイバータは、前記中空構造物の壁厚を調整するために前記ハウジングに対して選択的に可動である、請求項１２に記載のヘッド。
【請求項１４】
前記中空構造物の内部からの前記中空構造物の硬化を容易にするように構成された硬化促進部を更に含む、請求項１２に記載のヘッド。
【請求項１５】
前記硬化促進部は、少なくとも部分的に前記ダイバータの口の内部に取り付けられた紫外線照明源及び超音波エミッタの１つである、請求項１４に記載のヘッド。
【請求項１６】
前記マトリックス被覆繊維が前記繊維案内部から出て、且つ前記ダイバータの先端部を通過する際に前記マトリックス被覆繊維の硬化を容易にするように構成された硬化促進部を更に含む、請求項１に記載のヘッド。
【請求項１７】
前記硬化促進部は、紫外線照明源及び超音波エミッタの１つである、請求項１６に記載のヘッド。
【請求項１８】
前記ダイバータに向かって選択的に移動して、前記マトリックス被覆繊維を切断するように構成された切断部を更に含む、請求項１に記載のヘッド。
【請求項１９】
前記切断部は、前記ハウジングの周りに環状に配置されており、且つ前記ハウジング及び前記ダイバータに対して軸方向に摺動可能である、請求項１８に記載のヘッド。
【請求項２０】
前記切断部は、前記ダイバータに向かって方向付けられた鋭利な刃を含む、請求項１９に記載のヘッド。
【請求項２１】
前記ハウジングは、繊維が前記繊維案内部に入る際に繊維を被覆するためのある量のマトリックスを保持するように構成された内部空洞を有する、請求項１に記載のヘッド。
【請求項２２】
複合中空構造物を連続的に製造するためのシステムであって、
複数の方向に移動することができる支持部と、
少なくとも１つの回転シャフトを有する駆動部と、
前記駆動部を介して前記支持部に結合されたヘッドであって、前記少なくとも１つの回転シャフトによって給電されて、前記支持部の移動中にマトリックス被覆繊維の連続的な流れを吐出し、
ハウジングと、
前記ハウジングの内部に配置されており、且つ前記少なくとも１つの回転シャフトに結合された第１の繊維案内部と、
前記第１の繊維案内部の内部に配置されており、且つ前記少なくとも１つの回転シャフトに結合された第２の繊維案内部と、
前記駆動部とは反対側の前記ハウジングの端部において少なくとも部分的に前記第２の繊維案内部の内部に配置されたダイバータであって、前記第１の繊維案内部及び前記第２の繊維案内部を通過するマトリックス被覆繊維を半径方向外側に逸らすように構成されているダイバータと
を含む、ヘッドと
を含む、システム。
【請求項２３】
前記第１の繊維案内部及び前記第２の繊維案内部のそれぞれは、環状壁を含み、前記環状壁は、前記環状壁の内部で互いに離間されており、且つマトリックス被覆繊維を受け入れるように構成された複数の軸方向に方向付けられた通路を有する、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記少なくとも１つの回転シャフトは、
前記第１の繊維案内部に結合されており、且つ前記第１の繊維案内部を第１の方向に駆動するように構成された第１のシャフトと、
前記第１のシャフト及び前記第１の繊維案内部を軸方向に通過して前記第２の繊維案内部に接続する第２のシャフトであって、前記第２の繊維案内部を前記第１の方向とは反対の第２の方向に駆動するように構成された第２のシャフトと
を含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２５】
前記駆動部は、前記第１のシャフトと前記第２のシャフトとを回転させるように構成された少なくとも１つのロータリーアクチュエータを含む、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記第１の繊維案内部及び前記第２の繊維案内部からの前記マトリックス被覆繊維は、前記ダイバータと前記ハウジングとの間に挟まれる、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記駆動部は、前記ダイバータを前記ハウジングに対して軸方向に移動させ、それにより前記マトリックス被覆繊維によって形成される中空構造物の壁厚を調整するように構成されたアクチュエータを含む、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記アクチュエータは、前記少なくとも１つの回転シャフトを通して前記ダイバータまで延びるロッドを含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記ダイバータの口内に配置されており、且つ前記マトリックス被覆繊維によって形成される中空構造物の、前記中空構造物の内部からの硬化を容易にするように構成された硬化促進部を更に含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項３０】
前記硬化促進部は、紫外線照明源及び超音波エミッタの１つである、請求項２９に記載のシステム。
【請求項３１】
前記硬化促進部は、前記駆動ユニットから前記少なくとも１つの回転シャフトを介して電力を受け取るように構成されている、請求項３０に記載のシステム。
【請求項３２】
前記ハウジングの周りに環状に配置された切断部と、
前記マトリックス被覆繊維を切断するために前記切断部を前記ダイバータに向かって軸方向に選択的に移動させるように構成されたアクチュエータと
を更に含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項３３】
前記ハウジングは、繊維が前記第１の繊維案内部及び前記第２の繊維案内部に入る前に前記繊維を被覆するためのある量のマトリックスを保持するように構成された内部空洞を有し、及び
前記駆動部は、前記マトリックスを前記ハウジングに押し込むように構成された押出機を含む、請求項２２に記載のシステム。
【請求項３４】
前記押出機は、前記少なくとも１つの回転シャフトを介して前記マトリックスを前記ハウジングに押し込む、請求項３３に記載のシステム。
【請求項３５】
前記支持部は、中空構造物が前記マトリックス被覆繊維によって形成され、且つ３次元軸を有するように、前記マトリックス被覆繊維の連続的な吐出中に前記ヘッドを移動させるように構成されている、請求項２２に記載のシステム。
【請求項３６】
前記ヘッドに接続可能なシールドを更に含み、且つ硬化中に前記マトリックス被覆繊維の制御可能な環境を提供する、請求項２２に記載のシステム。
【請求項３７】
前記シールドは、管と、前記管を前記ヘッドに接続するように構成されたたわみ継手とを含む、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
複合中空構造物を連続的に製造する方法であって、
繊維をマトリックスで連続的に被覆することと、
非繊維軸の周りでマトリックス被覆繊維を回転させることと、
前記マトリックス被覆繊維を前記非繊維軸から離れる方に半径方向外側に逸らすことと、
前記マトリックス被覆繊維を硬化させることと
を含む、方法。
【請求項３９】
マトリックス被覆繊維を回転させることは、
前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセットを第１の方向に回転させることと、
前記マトリックス被覆繊維の第２のサブセットを前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転させることと
を含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセット及び第２のサブセットを回転させることは、前記第１の方向と前記第２の方向とを同期的に振動させることを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセット及び第２のサブセットを回転させることは、前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセット及び第２のサブセットを最大で１８０°の範囲にわたって回転させることを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４２】
前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセット及び第２のサブセットを回転させることは、前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセット及び第２のサブセットを約１５°〜約３０°の範囲にわたって回転させることを含む、請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットを回転させることは、前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセットを、前記マトリックス被覆繊維の前記第２のサブセットの回転範囲と異なる範囲にわたって回転させることを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４４】
前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットを回転させることは、前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセットを前記第１の方向に連続的に回転させ、且つ前記マトリックス被覆繊維の前記第２のサブセットの回転方向を選択的に振動させることを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４５】
前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットを回転させることは、前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセットを第１の速度で回転させ、且つ前記マトリックス被覆繊維の前記第２のサブセットを第２の速度で回転させることを含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４６】
前記複合中空構造物の製造中、前記第１の速度及び前記第２の速度を動的に調整することを更に含む、請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
前記複合中空構造物の製造中、前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセット及び第２のサブセットを回転させることによって作成されるウィーブのパターンを動的に調整することを更に含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４８】
前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセットを前記マトリックス被覆繊維の前記第２のサブセットに対してプレスすることを更に含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４９】
前記プレスを変化させて、それにより前記複合中空構造物の壁厚を調整することを更に含む、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセットは、前記マトリックス被覆繊維の前記第２のサブセットと異なる直径及び異なる材料タイプの少なくとも１つを有する、請求項３９に記載の方法。
【請求項５１】
前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセットは、前記マトリックス被覆繊維の前記第２のサブセットと異なるタイプのマトリックスを有する、請求項３９に記載の方法。
【請求項５２】
前記マトリックス被覆繊維を硬化させることは、前記複合中空構造物の内部から前記マトリックス被覆繊維を硬化させることを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５３】
前記マトリックス被覆繊維を硬化させることは、紫外線及び超音波振動の少なくとも１つを前記マトリックス被覆繊維に向かって誘導することを含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５４】
前記紫外線及び前記超音波振動の前記少なくとも１つが前記マトリックス被覆繊維に向かって誘導されている間及びその後の時間にわたり、前記マトリックス被覆繊維の環境を制御することを更に含む、請求項５３に記載の方法。
【請求項５５】
前記複合中空構造物の長さを固定するために、前記マトリックス被覆繊維を硬化させる前に前記マトリックス被覆繊維を機械的に切り取ることを更に含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５６】
前記中空構造物が硬化しているときに前記複合中空構造物の内部を充填することを更に含む、請求項３８に記載の方法。
【請求項５７】
複合中空構造物を連続的に製造する方法であって、
繊維をマトリックスで連続的に被覆することと、
前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセットを第１の方向に回転させることと、
前記マトリックス被覆繊維の第２のサブセットを前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転させることと、
前記マトリックス被覆繊維を非繊維軸から離れる方に半径方向外側に逸らすことと、
前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセットを前記マトリックス被覆繊維の前記第２のサブセットに対してプレスすることと、
前記マトリックス被覆繊維を硬化させることと、
前記複合中空構造物の製造中、前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットの回転を動的に調整することと、
前記複合中空構造物の長さを固定するために、前記マトリックス被覆繊維を硬化させる前に前記マトリックス被覆繊維を機械的に切り取ることと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
[0001]本開示は、概して、製造用ヘッド及びシステムに関し、特に複合中空構造物を連続的に製造するためのヘッド及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
背景
[0002]押出製造は、連続中空構造物を製造するための既知のプロセスである。押出製造中、液体マトリックス（例えば、熱硬化性樹脂又は加熱された熱可塑性プラスチック）が所望の断面形状及び寸法を有する金型に押し込まれる。材料は、金型を出るときに最終形態に硬化して固まる。一部の用途では、液体マトリックスが金型から出るときにその硬化を加速させるために紫外線及び／又は超音波振動が用いられる。押出製造プロセスによって製造される中空構造物は、任意の連続長、直線又は曲線の外形、一定の断面形状及び優れた表面仕上げを有し得る。押出製造は、中空構造物を連続的に製造するのに有効な手法であり得るものの、得られる構造物は、一部の用途に必要とされる強度が不足している場合がある。
【０００３】
[0003]引抜製造は、高強度の中空構造物を製造するための既知のプロセスである。引抜製造中、個々の繊維ストランド、編組ストランド及び／又は織物が液体マトリックス（例えば、熱硬化性樹脂又は加熱された熱可塑性プラスチック）で被覆又は他に含浸され、固定金型に引き込まれ、液体マトリックスが最終形態に硬化する。押出製造と同様に、一部の引抜用途では、液体マトリックスが金型から出るときにその硬化を加速させるために紫外線及び／又は超音波振動が用いられる。引抜製造プロセスによって製造される中空構造物は、押出構造物と同じ特性を多く有するとともに、組み込まれた繊維によって増加した強度を有する。引抜製造は、高強度の中空構造物を連続的に製造するのに有効な手法であり得るものの、得られる構造物は、一部の用途に必要とされる形状が不足している場合がある。加えて、引抜中空構造物内に組み込まれる繊維パターンの種類が限られている場合があり、それにより、得られる中空構造物の利用可能な特性が限定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
[0004]開示されるシステムは、上で説明した課題の１つ以上及び／又は従来技術の他の課題を克服することを対象とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
概要
[0005]一態様では、本開示は、連続製造システム用のヘッドを対象とする。ヘッドは、ハウジングと、少なくとも部分的にハウジングの内部に回転可能に配置された繊維案内部と、ハウジングの端部におけるダイバータとを含み得る。ダイバータは、繊維案内部を通過するマトリックス被覆繊維を半径方向外側に逸らすように構成され得る。
【０００６】
[0006]別の態様では、本開示は、中空構造物を連続的に製造するためのシステムを対象とする。システムは、複数の方向に移動することができる支持部と、少なくとも１つの回転シャフトを有する駆動部と、駆動部を介して支持部に結合されたヘッドとを含み得る。ヘッドは、少なくとも１つの回転シャフトによって給電されて、支持部の移動中にマトリックス被覆繊維の連続的な流れを吐出し得る。ヘッドは、ハウジングと、少なくとも部分的にハウジングの内部に配置されており、且つ少なくとも１つの回転シャフトに結合された第１の繊維案内部と、少なくとも部分的に第１の繊維案内部の内部に配置されており、且つ少なくとも１つの回転シャフトに結合された第２の繊維案内部とを含み得る。ヘッドは、駆動部とは反対側のハウジングの端部において少なくとも部分的に第２の繊維案内部の内部にあるダイバータを更に含み得る。ダイバータは、第１の繊維案内部及び第２の繊維案内部を通過するマトリックス被覆繊維を半径方向外側に逸らすように構成され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】[0007]開示される例示的な製造システムの概略図である。
【図２】開示される例示的な製造システムの概略図である。
【図３】[0008]図１及び図２の製造システムとともに使用され得る、開示される例示的な駆動部及びヘッドの断面図である。
【図４】[0009]図３のヘッドの分解図である。
【図５】[0010]図３及び図４のヘッドに接続され得る、開示される例示的なシールドの斜視図である。
【図６】[0011]図１及び図２のシステムによって製造され得る、開示される例示的な中空構造物の概略図である。
【図７】図１及び図２のシステムによって製造され得る、開示される例示的な中空構造物の概略図である。
【図８】図１及び図２のシステムによって製造され得る、開示される例示的な中空構造物の概略図である。
【図９】図１及び図２のシステムによって製造され得る、開示される例示的な中空構造物の概略図である。
【図１０】[0012]図６〜図９の中空構造物の壁を構成し得る、開示される例示的なウィーブパターンの概略図である。
【図１１】図６〜図９の中空構造物の壁を構成し得る、開示される例示的なウィーブパターンの概略図である。
【図１２】図６〜図９の中空構造物の壁を構成し得る、開示される例示的なウィーブパターンの概略図である。
【図１３】図６〜図９の中空構造物の壁を構成し得る、開示される例示的なウィーブパターンの概略図である。
【図１４】図６〜図９の中空構造物の壁を構成し得る、開示される例示的なウィーブパターンの概略図である。
【図１５】図６〜図９の中空構造物の壁を構成し得る、開示される例示的なウィーブパターンの概略図である。
【図１６】図６〜図９の中空構造物の壁を構成し得る、開示される例示的なウィーブパターンの概略図である。
【図１７】図６〜図９の中空構造物の壁を構成し得る、開示される例示的なウィーブパターンの概略図である。
【図１８】図６〜図９の中空構造物の壁を構成し得る、開示される例示的なウィーブパターンの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
詳細な説明
[0013]図１及び図２は、任意の所望の断面形状（例えば、円形又は多角形）を有する中空複合構造物（例えば、管、ホース、チャネル、導管、ダクト等）１４を連続的に製造するために使用され得る異なる例示的システム１０及び１２を示す。各システム１０、１２は、支持部１６と、駆動部１８と、ヘッド２０とを含んでもよい。ヘッド２０は、駆動部１８を介して支持部１６に結合されてもよい。開示される図１の実施形態では、支持部１６は、得られる構造物１４の長手方向軸２２が３次元であるように、構造物１４の製造中に駆動部１８とヘッド２０とを複数の方向に移動させることができるロボットアームである。図２の実施形態では、支持部１６は、また、構造物１４の製造中にヘッド２０と駆動部１８とを複数の方向に移動させることができるオーバーヘッドガントリーである。両方の実施形態の支持部１６は、６軸運動可能なものとして示されているが、必要に応じて、駆動部１８とヘッド２０とを同じ又は異なる手法で移動させることができる任意の他の種類の支持部１６も利用可能であると考えられる。
【０００９】
[0014]図３に示すように、駆動部１８は、ヘッド２０と支持部１６との間の機械的カップリングとして機能することに加えて、協働してヘッド２０に電力も供給する構成要素を含んでもよい。これら構成要素は、とりわけ、容器２４と、容器２４内に配置された１つ以上のアクチュエータと、種々のアクチュエータをヘッド２０の異なる部分に接続する複数のリンクとを含んでもよい。開示される実施形態では、３つの異なるアクチュエータ２６、２８、３０が２つの異なるシャフト３２、３４とロッド３６とを介してヘッド２０に結合されているものとして容器２４の内部に示されている。アクチュエータ２６及び２８は、ロータリー型アクチュエータ（例えば、電気、油圧又は空気圧モータ）であってもよく、アクチュエータ３０は、リニア型アクチュエータ（例えば、ソレノイドアクチュエータ、油圧シリンダ、リードスクリュ等）であってもよい。シャフト３２は、管状（即ち円筒状及び中空）であってもよく、アクチュエータ２６によって駆動されて軸３７の周りを回転し、シャフト３４は、シャフト３２の中央を通り、アクチュエータ２８によって駆動されて、同じく軸３７の周りを回転してもよい。本開示の目的では、軸３７は、ヘッド２０の非繊維軸であると考えてもよい。開示される実施形態では、シャフト３４は、また、管状であり、ロッド３６は、シャフト３４の中央を通り、アクチュエータ３０によって駆動されてシャフト３４に対して軸方向に出入りするように構成されていてもよい。ロッド３６は、また、軸３７と概ね整列されていてもよい。異なる数のアクチュエータは、必要に応じて、異なる配置構成のシャフト及び／又はロッドによってヘッド２０と結合され得ると考えられる。例えば、必要に応じて、１つのアクチュエータを結合させて両方のシャフト３２、３４（例えば、歯車列（図示せず）によって）を回転させることができる。電気は、外部電源（例えば、確立された電力系統）３８からアクチュエータ３０〜３４に供給されてもよい。
【００１０】
[0015]上述の種々のアクチュエータの取付位置として機能することに加えて、いくつかの実施形態では、容器２４は、圧力容器としても機能してよい。例えば、容器２４は、加圧されたマトリックス材料を受け入れるか又は他に収容するように構成されていてもよい。マトリックス材料は、硬化可能な任意の種類の液体樹脂（例えば、不揮発性有機化合物樹脂）を含んでもよい。例示的な樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、カチオンエポキシ、アクリル化エポキシ、ウレタン、エステル、熱可塑性樹脂、感光性樹脂、ポリエポキシド等が挙げられる。一実施形態では、容器２４内部のマトリックス材料の圧力は、対応する導管４２を介して容器２４に流体的に接続された外部デバイス（例えば、押出機又は別の種類のポンプ）４０によって発生させてもよい。別の実施形態では、しかしながら、圧力は、類似の種類のデバイスによって容器２４の完全に内部で発生させてもよい。いくつかの場合、容器２４の内部のマトリックス材料は、早期硬化を阻止するために冷却及び／又は暗状態に維持する必要があり得る一方、他の場合、マトリックス材料は、同じ理由で加温状態に維持する必要があり得る。いずれの状況でも、容器２４は、これらのニーズに備えるために特別に構成（例えば、断熱、冷却及び／又は加温）されていてもよい。
【００１１】
[0016]容器２４の内部に保管されたマトリックス材料は、任意の数の別個の繊維を被覆するために使用されてもよく、繊維とともに複合構造物１４の壁を構成してもよい。開示される実施形態では、２つの別個の繊維供給源４４、４６は、容器２４内に保管される（例えば、別個の内部スプール（図示せず）上に）か又は他に容器２４内を通る（例えば、同じ又は別個の外部スプールから供給される）。一例では、供給源４４、４６の繊維は、同一の種類のものであり、同じ直径及び断面形状（例えば、円形、四角形、平坦等）を有する。他の例では、しかしながら、供給源４４、４６の繊維は、異なる種類のものであり、異なる直径を有し且つ／又は異なる断面形状を有する。各供給源４４、４６は、繊維の単一ストランド、いくつかの繊維ストランドの短線若しくは粗糸、又は繊維ストランドのウィーブを含んでもよい。ストランドは、例えば、炭素繊維、植物繊維、木材繊維、鉱物繊維、ガラス繊維、金属ワイヤ等を含んでもよい。
【００１２】
[0017]供給源４４、４６からの繊維は、必要に応じて、繊維が容器２４の内部にある間、繊維がヘッド２０に送られている間、及び／又は繊維がヘッド２０から吐出されている間に、容器２４内に保管されたマトリックス材料で被覆されてもよい。マトリックス材料、供給源４４、４６の１つ又は両方からの乾燥繊維及び／又は既にマトリックス材料で被覆されている繊維は、当業者に明らかな任意の手法でヘッド２０に給送されてもよい。図３の実施形態では、マトリックス材料は、両方の供給源４４、４６からの繊維と混合され、マトリックス被覆繊維は、その後、シャフト３２及び／又はシャフト３４の開口内部を通ってヘッド２０に導かれる。しかしながら、必要に応じて、この目的のための専用の導管（図示せず）を代替的に使用できると考えられる。マトリックス材料は、容器２４の圧力によってシャフト３２、３４（及び／又は専用の導管）内に押し通されてもよく、繊維は、マトリックス材料とともに移動してもよい。代替的に又は付加的に、繊維（被覆又は非被覆）は、シャフト３２及び／又はシャフト３４内に機械的に引かれてもよく、いくつかの実施形態では、マトリックス材料は、繊維とともに引かれてもよい。開示される例では、電気もシャフト３２及び／又はシャフト３４の空の内部を介してヘッド２０に供給される。
【００１３】
[0018]ヘッド２０は、駆動部１８から受け取ったマトリックス被覆繊維から、構造物１４の壁に特有のウィーブパターンを作成するように機能する、互いに内部に入れ子状になっている一連の円筒状構成要素を含んでもよい。図３及び図４に見られるように、これらの構成要素は、とりわけ、ハウジング４８と、１つ以上の繊維案内部（例えば、第１の繊維案内部５０及び第２の繊維案内部５２）と、ダイバータ５４と、１つ以上の硬化促進部（例えば、紫外線照明５６及び／又は超音波エミッタ５８）と、切断部６０とを含んでもよい。以下でより詳細に説明するように、駆動部１８からのマトリックス被覆繊維は、繊維の回転を生じさせることができる第１及び／又は第２の繊維案内部５０、５２を通過してもよい。回転するマトリックス被覆繊維は、その後、ダイバータ５４とハウジング４８との間の環状間隙６１（図３にのみ示される）及びダイバータ５４の口６２の周りを通過してもよく、そこで紫外線照明５６及び／又は超音波エミッタ５８によって樹脂を内から外に硬化させる。
【００１４】
[0019]ハウジング４８は、略管状であってもよく、開端部６４（図４にのみ示される）と、反対側のドーム状端部６８とを有してもよい。開端部６４におけるハウジング４８の内径は、繊維案内部５０、５２の外径より大きくてもよく、ハウジング４８の内部軸方向長さは、繊維案内部５０、５２の軸方向長さより大きくてもよい。この配置構成により、繊維案内部５０、５２は、ハウジング４８の内部に少なくとも部分的に嵌合してもよい。開示される実施形態では、両方の繊維案内部５０、５２は、開端部６４におけるハウジング４８の軸方向面６９が繊維案内部５０、５２の対応する端部を越えて延びるようにハウジング４８の内部に完全に入れ子になっている。開端部６４におけるハウジング４８の面６９は、ダイバータ５４の同様に湾曲した外部表面の鏡像になるように凸状に湾曲していてもよい。中心開口部７０がハウジング４８のドーム状端部６８内に形成されていてもよく、シャフト３２と、シャフト３４と、ロッド３６とがハウジング４８を軸方向に通過することを可能にする。いくつかの実施形態では、液体マトリックス材料がハウジング４８から漏れ出すのを阻止するために、シール７２（例えば、Ｏリング（図３にのみ示される））が開口部７０に且つシャフト３２の周りに配置されてもよい。
【００１５】
[0020]繊維案内部５０及び繊維案内部５２は、ハウジング４８と同様に略管状であってもよく、開端部７４と、開端部７４の反対側に位置するドーム状端部７６とを有してもよい。開端部７４における繊維案内部５０の内径は、ドーム状端部７６における繊維案内部５２の外径より大きくてもよく、繊維案内部５０の内部軸方向長さは、繊維案内部５２の外部軸方向長さより長くてもよい。この配置構成により、繊維案内部５２は、繊維案内部５０の内部に少なくとも部分的に嵌合してもよい。開示される実施形態では、繊維案内部５２は、開端部７４における繊維案内部５０の端面７８が繊維案内部５２の端面８０を越えて軸方向に延びるように繊維案内部５０の内部に完全に入れ子になっている。繊維案内部５０、５２の端面７８及び端面８０は、ダイバータ５４の同様に湾曲した外部表面の鏡像になるように凸状に湾曲していてもよい。
【００１６】
[0021]繊維案内部５０及び繊維案内部５２は、それぞれ開端部７４からドーム状端部７６まで延びる環状側壁８２を有してもよい。開示される例では、各側壁８２の厚さは、略同じ（例えば、公差の範囲内）であってもよい。しかしながら、必要に応じて、各側壁８２は、異なる厚さを有することができると考えられる。側壁８２の厚さは、任意の数の軸方向に方向付けられた通路８４を内部に収容するために十分なものであってもよい。通路８４は、対応する端面（即ち端面７８又は端面８０）からドーム状端部７６を完全に通過してもよい。繊維案内部５０に形成された各通路８４は、供給源４４、４６の１つから１つ以上の繊維を受け入れるように構成されていてもよく、繊維案内部５２に形成された各通路８４は、供給源４４、４６の他方から１つ以上の繊維を受け入れるように構成されていてもよい。同じ又は異なる数の通路８４は、必要に応じて各繊維案内部５０及び繊維案内部５２内に形成されてもよく、及び／又は通路８４は、同じ又は異なる直径を有してもよいと考えられる。開示される実施形態では、実質的に同一の直径を有する２４個の等間隔で配置された通路８４が各繊維案内部５０、５２に形成されている。繊維案内部５２の環状壁８２は、繊維案内部５０の環状壁８２よりも小さい直径を有してもよいことから、繊維案内部５２内の通路８４間の等間隔は、対応する繊維案内部５０内の通路８４間の等間隔と異なってもよい。いくつかの実施形態では、繊維案内部５０、５２の１つ又は両方内の通路の間隔は、非等間隔で分配することができることに留意されたい。繊維案内部５２は、繊維案内部５０の内部に完全に入れ子になっていてもよいことから、構造物１４の製造中、繊維案内部５０を通過する繊維は、繊維案内部５２を通過する繊維と概ね重なってもよい。
【００１７】
[0022]各案内部を通過する繊維がともに特有のウィーブパターン（例えば、螺旋パターン、振動パターン、直線及び平行パターン又はこれらを組み合わせたパターン）を作成するように、構造物１４の製造中、各繊維案内部５０、５２は、選択的に回転させても静止したままにしてもよい。繊維案内部５０の回転は、シャフト３２によって駆動されてもよく、繊維案内部５２の回転は、シャフト３４によって駆動されてもよい。シャフト３２は、繊維案内部５０のドーム状端部７６及び／又は内部表面に接続してもよい。シャフト３４は、繊維案内部５０のドーム状端部７６の隙間開口部８６を通過し、繊維案内部５２のドーム状端部７６及び／又は内部表面に係合してもよい。以下に更に詳細に記載されるように、繊維案内部５０、５２の相対回転は、得られる構造物１４のウィーブパターンに影響し得る。特に、所望の特性を有する特有の及び／又は動的に変化するウィーブパターンを生成するために、繊維案内部５０、５２の回転は、同じ方向であるか、互いに反対方向であるか、連続的であるか、断続的であるか、振動的であるか、より小さい若しくは大きい振動範囲を有するか、より低速若しくは高速で実施される等であり得る。加えて、繊維案内部５０、５２の回転は、支持部１６の移動、ダイバータ５４の移動、軸方向押出し距離及び／若しくは速度、並びに／又は構造物１４の周知の形状寸法（例えば、終端点、結合点、Ｔ字管、直径の変化、スプライス、曲げ、高圧及び／又は高温領域等）によって設計されてもよい。
【００１８】
[0023]開示される実施形態では、ダイバータ５４は、略釣鐘形であり、且つ口６２の反対側に位置するドーム状端部８８を有する。ドーム状端部８８は、口６２よりも小さい直径を有してもよく、少なくとも部分的に繊維案内部５２内に入れ子になるように構成されていてもよい。口６２は、ドーム状端部８８から半径方向外側に広がってもよく、繊維案内部５２の外径よりも大きい外径を有してもよい。一実施形態では、口６２の外径は、ハウジング４８の外径と略同じであってもよい。ダイバータ５４は、その外側に広がる輪郭により、両方の繊維案内部５０、５２の通路８４を出る繊維を半径方向外側に逸らすように機能してもよい。このように、得られる構造物１４の内径は、ダイバータ５４の外径によって決定されてもよい。加えて、ダイバータ５４は、繊維をハウジング４８の面６９に対して逸らしてもよく、それによって間隙６１（図３を参照されたい）内に繊維を挟む。したがって、ダイバータ５４の逸らし機能は、構造物１４の内径の確立に加えて、構造物１４の壁厚も決定してよい。必要に応じて、ダイバータ５４は、異なる形状（例えば、円錐形、角錐形等）有し得ると考えられる。
【００１９】
[0024]一実施形態では、ダイバータ５４は、構造物１４の壁厚を選択的に調整するように可動であってもよい。具体的には、ロッド３６は、繊維案内部５０、５２の隙間開口部８６を通過してダイバータ５４のドーム状端部７６に係合してもよい。この接続により、アクチュエータ３０（図３を参照されたい）により生じるロッド３６の軸方向並進によって様々な幅の間隙６１及び対応する構造物１４の壁厚をもたらしてもよい。したがって、構造物１４のより厚い壁は、ダイバータ５４をハウジング４８から離れる方に押すことによって製造されてもよく、より薄い壁は、ダイバータ５４をハウジング４８に近づく方に引くことによって製造されてもよい。
【００２０】
[0025]構造物１４の壁内の特定の特徴は、間隙６１の幅を急激に変えることによって（即ちダイバータ５４を急激に引き入れ、ダイバータ５４を急激に押し戻すことによって）作成してもよいと考えられる。例えば、ねじ山（図８を参照されたい）、フランジ（図７を参照されたい）、可撓性部分及び他の特徴は、引く動き／押す動きの速度及び継続時間を調整することによって作成されてもよい。
【００２１】
[0026]必要に応じて、構造物１４が形成されている間、充填材料（例えば、絶縁体、導体、光学素子、表面仕上げ等）を構造物１４の中空内部内に堆積させることができると考えられる。例えば、ロッド３６は、中空（例えば、シャフト３２、３４と同様に）とすることができ、任意の対応する硬化促進部の中心に延び得る。材料源（例えば、液体源、発泡体源、固体源、ガス源等）を、その後、ハウジング３４内部のロッド３６の端部に接続することができ、ロッド３６を通じて構造物１４内に材料を強制的に吐出させる。必要に応じて、構造物１４を硬化させるのに使用されるものと同一の硬化促進部を、充填材料を硬化させるためにも使用することができ、又は別の専用の硬化促進部（図示せず）をこの目的のために使用することができると考えられる。１つの特定の実施形態では、硬化促進部を越えて構造物１４の内部に延びるロッド３６の部分は、構造物１４との係合によって構造物１４を変形したり破損したりしないように可撓性であり得る。同じ又は別の実施形態では、ロッド３６は、構造物１４内に、構造物１４の硬化に対応する距離だけ延びてもよい。
【００２２】
[0027]紫外線照明５６は、構造物１４の形成中、構造物１４の内部表面を電磁放射に連続的に曝露させるように構成されていてもよい。電磁放射は、間隙６１を通って吐出されるマトリックス材料内で起こる化学反応の速度を高めることができ、それによってマトリックス材料が硬化するのに必要な時間を減少させる。開示される実施形態では、紫外線照明５６は、ダイバータ５４の口６２内に軸３７と概ね整列して取り付けられていてもよく、放射をダイバータ５４から離れる方に誘導するように方向付けられていてもよい。紫外線照明５６は、軸３７の周りに均等に分配された複数のＬＥＤ（例えば、異なる６つのＬＥＤ）を含んでもよい。しかしながら、代替的に、任意の数のＬＥＤ又は他の電磁放射源を、開示される目的のために用いることができると考えられる。紫外線照明５６は、電源３８（図３を参照されたい）からシャフト３２、３４及びロッド３６を通って延びる導線９０を介して給電されてもよい。いくつかの実施形態では、ロッド３６自体が導線９０として機能してもよい。電磁放射の量は、構造物１４が口６２から一定の長さを超えて軸方向に押し出される前にマトリックス材料を硬化させるのに十分なものであってもよい。一実施形態では、構造物１４は、軸方向押出し長さが構造物１４の外径に等しくなる前に完全に硬化される。
【００２３】
[0028]紫外線照明５６の代わりに又はこれに加えて超音波エミッタ５８を使用し、構造物１４中のマトリックス材料の硬化速度を増加してもよい。例えば、超音波エミッタ５８は、ダイバータ５４の口６２の内部に直接取り付けることができ、又は代替的に紫外線照明５６の先端部（例えば、その対応する凹部内）に取り付けることができる。超音波エミッタ５８を使用してマトリックス材料中の分子に対して超音波エネルギーを放出し、分子を振動させてもよい。振動は、マトリックス材料中に泡を発生させてもよく、泡は、高温及び高圧で空洞を生じ、泡のない場合に可能な速度よりも速くマトリックス材料を硬化させる。超音波エミッタ５８は、紫外線照明５６と同様に給電されてもよく、また構造物１４を内から外に硬化させるように機能してもよい。紫外線照明５６及び／又は超音波エミッタ５８に加えて又はその代わりに、必要に応じて、外から内への構造物１４の硬化速度を加速させるために１つ以上の付加的な硬化促進部（図示せず）を配置することができると考えられる。
【００２４】
[0029]構造物１４の製造中、切断部６０を使用して、構造物１４の長さを選択的に終端又は他に固定してもよい。図３及び図４に示すように、切断部６０は、略リング状であってもよく、ハウジング４８の外部表面に可動自在に取り付けられていてもよい。切断部６０は、間隙６１から吐出されているマトリックス被覆繊維に係合するまで軸３７に沿って摺動するように構成された鋭利な刃９２を有してもよい。その後、同じ方向への更なる摺動が口６２に対して繊維をせん断するように機能してもよく、それにより構造物１４の長さを固定する。このせん断動作は、刃９２を構造物１４の繊維内に押すのに必要な力を小さくすることができ、得られる切断面がより良好な仕上げを有し得るように、マトリックス材料が依然として硬化されていないときにのみ行うことができることに留意されたい。
【００２５】
[0030]切断部６０の軸方向の移動は、専用のアクチュエータ９３（図３を参照されたい）によって発生させてもよい。アクチュエータ９３は、ハウジング４８に取り付けられていてもよく、リニアアクチュエータ（例えば、油圧式ピストン又はソレノイド）又はロータリーアクチュエータ（例えば、ハウジング４８上の雄ねじに係合するモータ）を必要に応じて組み込んでもよい。アクチュエータ９３は、電源３８から外部配線を介して電力を受け取ってもよい。
【００２６】
[0031]いくつかの実施形態では、構造物１４の繊維のせん断中、切断部６０の動きは、ダイバータ５４の動きと協調させてもよい。例えば、構造物１４の繊維に向かう切刃９２の軸方向の移動の直前又はその間に、ダイバータ５４は、ロッド３６及びアクチュエータ３０によってハウジング４８に向かって内側に引かれてもよい。ダイバータ５４を内側に引くことにより、構造物１４の壁厚を低減してもよく、それによってせん断をより容易にしてもよい。加えて、ダイバータ５４を内側に引くことにより、より大きい締付力が繊維にかかってもよく、それによって必要なせん断力及び／又は切刃９２の移動が減少する。
【００２７】
[0032]構造物１４のマトリックス被覆繊維は、間隙６１から吐出後に迅速に硬化され得るものの、この硬化の速度は、いくつかの用途では不十分な場合がある。例えば、水中、宇宙空間又は理想的でない（例えば、厳しい若しくは極端な）温度、理想的でない圧力及び／若しくは高汚染の別の不適な環境で構造物１４を製造する場合、所望の構造特性を確保するためにマトリックス被覆繊維は、硬化が完了するまで環境から保護されるべきである。このために、シールド９４が設けられてもよく、ヘッド２０の先端部に選択的に結合されてもよい。例示的なシールド９４がたわみ継手を含むものとして図５に示されている。この実施形態では、シールド９４は、ヘッド２０の先端部を内部に受け入れ、これを密閉するほど十分に大きい直径を有する第１端部９６と、構造物１４を内部に受け入れ、その周囲を密閉するほど十分に大きい直径を有する第２端部９８とを有してもよい。シールド９４の長さは、第２端部９８によって係合される構造物１４の部分が十分に硬化され、係合によって変形されないように、構造物１４の所望の硬化時間を提供するのに十分なものであってもよい。シールド９４は、構造物１４にとってより制御された環境を提供してもよく、構造物１４が不適な環境に曝される前に構造物１４中のマトリックスを所望の量だけ硬化させることができる。いくつかの実施形態では、製造中、シールド９４は、不活性ガスで加圧されてもよく、マトリックスの硬化速度を増加するガスで加圧されてもよく、及び／又は構造物１４の周囲環境をより完全に制御するために減圧されてもよい。シールド９４は、可撓性であり、構造物１４がヘッド２０から押し出される際に構造物１４が軸３７（図３を参照されたい）に対して曲がり、湾曲することを可能にしてもよい。
【００２８】
[0033]システム１０は、構造物１４の壁内に多くの異なるウィーブパターンを作成することができてもよい。図６〜図９は、システム１０で製造が可能であってもよい例示的な構造物１４を示す。図１０〜図１８は、構造物１４の作製に使用してもよいウィーブパターンの例を示す。開示される概念を更に示すために、図６〜図１８について以下の段落でより詳細に記載する。
【００２９】
産業上の利用可能性
[0034]開示されるシステムは、任意の所望の断面形状及び長さを有する複合構造物を連続的に製造するために使用されてもよい。複合構造物は、同じ又は異なる種類及び同じ又は異なる直径の任意の数の異なる繊維を含んでもよい。加えて、複合構造物の作製に使用されるウィーブパターンは、構造物の製造中、動的に変化させてもよい（例えば、構造物１４の押出しを中断することなく）。システム１０の動作についてここで詳細に記載する。
【００３０】
[0035]製造イベントの開始時、所望の中空構造物１４に関する情報をシステム１０に（例えば、支持部１６、アクチュエータ２６〜２８及び／又は押出機４０の動作の調整を担うコントローラに）ロードしてもよい。この情報は、とりわけ、寸法（例えば、直径、壁厚、長さ等）、輪郭（例えば、軸２２の軌道）、表面特徴（例えば、ねじ山寸法、位置、厚さ、長さ、フランジ寸法、位置、厚さ、長さ等）、接続部の形状寸法（例えば、継手、Ｔ字管、スプライス等の位置及び寸法）、所望のウィーブパターン及びウィーブ変化位置を含んでもよい。この情報は、必要に応じて、代替的に又は付加的に、製造イベント中の異なるときに及び／又は連続的にシステム１０にロードしてもよいことに留意されたい。構成要素の情報に基づき、１種以上の異なる繊維及び／又は樹脂がシステム１０に選択的に導入されてもよい。繊維の導入は、繊維をシャフト３２、３４、案内部５０、５２内の通路８４及び間隙６１に通すことを含んでもよい。いくつかの実施形態では、繊維はまた、引張機（図示せず）及び／又は取付具（図示せず）に接続される必要があり得る。マトリックス材料の導入は、容器２４の充填及び／又は容器２４への押出機４０の結合を含んでもよい。いくつかの実施形態では、収集された構成要素の情報に応じて、より大きい又はより小さい直径を有するダイバータと、任意の数の異なる構成の繊維案内部とがヘッド２０とともに選択的に使用されてもよい。
【００３１】
[0036]構成要素の情報は、その後、システム１０の動作を制御するために使用されてもよい。例えば、繊維は、駆動部１８が繊維案内部５０、５２を回転させるのと同時にヘッド２０から所望の速度でマトリックス材料とともに引かれてもよく、且つ／又は押されてもよい。この回転中、ダイバータ５４を出入りさせてもよく、任意の利用可能な硬化促進部（例えば、紫外線照明５６及び／又は超音波エミッタ５８）を作動させてマトリックス材料を硬化させてもよい。支持部１６はまた、得られる中空構造物１４の軸２２が所望の軌道を取るように、ヘッド２０を所望の手法で選択的に移動させてもよい。構造物１４が所望の長さに伸長すると、切断部６０を使用して上述の手法で構造物１４をシステム１０から切断してもよい。
【００３２】
[0037]図６は、システム１０によって作製されてもよい構造物１４の一例を示す。この図からわかるように、構造物１４の軸２２は、構造物１４の長手方向の伸長中、複雑な形状を生成するために任意の方向に並進させてもよく、且つ／又は回転させてもよい（例えば、ヘッド２０の対応する移動により）。加えて、構造物１４のウィーブパターンは、変化する形状によって設計されてもよい。図６の例では、コーナ部分１００の周りで変化する複数のウィーブパターンを有するエルボが作成されている。具体的には、案内部５０又は案内部５２の１つを通過する繊維は、コーナ部分１００の反対側の端部では振動するが、コーナ部分１００の内部では直線になる（即ち軸２２と整列する）。同時に、案内部５０又は案内部５２の他方を通過する繊維は、構造物１４の長さの全体を通して直線のままである。加えて、振動する繊維の振動数は、変化してもよい。特に、振動する繊維は、部分１０２ではより低い振動数で、その後、部分１０４ではより高い振動数で振動してもよい。一部の用途では、この振動数変化パターンは、反復的であってもよい。
【００３３】
[0038]構造物１４の長さに沿った任意の特定の箇所で使用されるウィーブパターンは、対応する箇所に所望の特性を与えるように選択してもよいと考えられる。例えば、振動パターンは、構造物１４のわずかな移動及び／又は曲げが短い距離及び長い距離にわたって所望される及び／又は予想される場合に効果的に使用されてもよい。振動パターンが有用となり得る用途の１つとしては、極地ツンドラで何マイルも連続するガスパイプラインの製造を挙げることができる。この用途では、ツンドラの凍結及び融解がパイプラインの望ましくない移動を引き起こす可能性があり、パイプラインのひび割れを避けるためにこれに対処しなければならない。この移動を振動ウィーブパターンによって対処してもよい。振動ウィーブパターンはまた、構造物１４に靭性及び又は耐摩耗性を付加してもよい。部分１００内の全ての繊維は、構造物１４内に異なる特性を生じさせるために平行であってもよい。例えば、平行繊維は、曲げがほとんど又は全く所望されない又は予想されない場合に高い静的強度を与えてもよい。
【００３４】
[0039]図７は、システム１０によって作製されてもよい構造物１４の別の例を示す。この図からわかるように、構造物１４の末端に、構造物１４を別のデバイス（図示せず）に接続するか又は他に構造物１４の端部を塞ぐための継手１０６が用いられている。継手１０６を使用することで、構造物１４の壁に異なる特性（例えば、より高い強度又は剛性）が必要となる場合があるため、継手の位置において構造物１４のウィーブパターン及び／又は厚さを対応するように変更してもよい。例えば、ウィーブパターンはこの位置において密度が高くなってもよく、及び／又は壁厚が増加してもよい。ウィーブパターンは、特定の軸方向伸長速度の（即ち特定の押出し速度の）振動周波数を増加することによって及び／又は振動範囲を増加することによって密度が高くなってもよい。この位置の壁厚は、間隙６１が大きくなるようにダイバータ５４をハウジング４８から更に押し離すことによって増加させてもよい。
【００３５】
[0040]図８は、システム１０によって作製されてもよい構造物１４の別の例を示す。この図からわかるように、構造物１４の形状寸法は、移行位置１０８と末端位置１１０とにおいて変化している（例えば、くびれている）。これら形状寸法の変化は、構造物１４のウィーブパターン及び／又は外形の対応する変化を伴ってもよい。例えば、移行位置１０８のウィーブパターンは、振動繊維及び平行繊維から平行繊維のみに（又は代替的に振動繊維のみに）変化してもよい。加えて、ダイバータ５４の迅速な出入りの移動により末端位置１１０にねじ山１１２が形成されてもよい。平行繊維は、移行位置１０８の剛性を高めてもよく、ねじ山１１２は、別の構造物との接続を容易にしてもよい。
【００３６】
[0041]図９は、システム１０によって作製されてもよい構造物１４の最終例を示す。この図からわかるように、構造物１４の形状寸法は、必ずしも変化する必要はない。しかしながら、構造物１４のウィーブパターンの変化は、特定用途に合わせてなお変更してもよい。特に全ての部分が同じ全体形状寸法を有していても、構造物１４の特定部分１１４は、同一構造物の他の部分１１６と異なる特性を有してもよい。例えば、部分１１４内では外部温度及び／又は圧力に対するより高い耐性が必要であってもよく、より高い耐摩耗性が必要であってもよく、及び／又はより高い可撓性及び／若しくは剛性が必要であってもよい。これら特性は、ウィーブパターンを変化させることによってもたらされてもよい。開示される例では、部分１１４内のウィーブパターンは、１つの区域（例えば、半分）のみに平行繊維を含み、残りの区域に部分１１６内の繊維密度と異なるある密度の振動繊維を含む。
【００３７】
[0042]図１０〜図１８は、構造物１４が変化する形状寸法又は特性要件を有することを問わず、任意の構造物１４の任意の位置で使用されてもよい例示的なウィーブパターンを示す。図１０では、パターン１１８は、案内部５０からの螺旋状繊維１２０と案内部５２からの螺旋状繊維１２２とを使用する。繊維の螺旋状パターンは、内圧に対する耐性を増加することが知られている。パターン１１８の上部において、繊維１２０は、繊維１２２と等しくインターリーブさせてもよく、必要に応じて、同一繊維であっても、異なる直径、形状及び／又は寸法の繊維であってもよい。しかし、繊維は、パターン１１８の略中間まで、繊維１２２の２つが互いに直接隣接する異なるウィーブに移行してもよい。この新たなパターンは、例えば、案内部５２の回転速度が案内部５０の回転速度の２倍になるように増加することによって達成されてもよい。
【００３８】
[0043]図１１では、両方の繊維１２０、１２２が第１の方向に螺旋状であるものから、繊維１２０、１２２の１つが異なる方向に螺旋状であるものに移行するパターン１２４が作成される。図１２に類似のパターン１２６を示すが、繊維１２０、１２２の１つが異なる方向に移行する代わりに両方の繊維１２０、１２２が異なる方向に移行する。図１３に別の類似のパターン１２８を示すが、繊維１２０、１２２の１つのみが異なる方向の螺旋に移行する代わりに繊維１２０、１２２の１つが螺旋よりもむしろ振動に移行する。
【００３９】
[0044]図１４では、繊維１２０及び繊維１２２の両方が相対的に同期した状態で振動しているものを含むパターン１３０が作成される。この同期性は、両方の繊維１２０、１２２が略同一振動数で、互いに同相で、同一範囲で振動することを伴ってもよい。図１５は、繊維１２０と繊維１２２とが本質的に同一の振動数及び範囲を使用して互いに位相がずれた状態で振動しているパターン１３２を示す。しかしながら、繊維１２０、１２２の１つは、パターン１３２の長さに沿った略半分のところで異なる振動数及び／又は異なる範囲での振動に移行する。図１６では、本質的に同一の振動数及び範囲を使用して位相がずれた状態で振動している繊維１２０及び繊維１２２を有するパターン１３４が示される。しかしながら、繊維１２０、１２２の１つ又は両方は、重なった状態から互いに隣接する状態に移行するように、パターン１３４の長さに沿った略半分のところで半径方向位置を移動してもよい。
【００４０】
[0045]図１７のパターン１３６では、繊維１２０、１２２の１つは、直線であり、軸２２（図１及び図２を参照されたい）と略整列した状態で示されている一方、繊維１２０、１２２の他方は、最初にパターン１３６の上半分において螺旋状になっている。螺旋状繊維１２０又は１２２は、その後、パターン１３６の下半分で振動に移行する。図１８のパターン１３８では、繊維１２０、１２２の全てが直線で軸２２と整列しており、互いに等しくインターリーブされている。
【００４１】
[0046]開示されるシステム、構造物及びウィーブパターンに対して種々の修正形態及び変形形態がなされ得ることは当業者に明らかであろう。他の実施形態は、本明細書の考察及び開示されるシステムの実施から当業者に明らかであろう。本明細書及び例は、単なる例示とみなされ、実際の範囲は、以下の特許請求の範囲及びそれらの均等物によって示されるものとする。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2020078946.tif 000019
【図１８】
2020078946.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月5日(2020.3.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合中空構造物を連続的に製造する方法であって、
マトリックス被覆繊維を形成するように、繊維をマトリックスで連続的に被覆することと、
非繊維軸の周りで前記マトリックス被覆繊維を回転させることと、
前記マトリックス被覆繊維を前記非繊維軸から離れる方に半径方向外側に逸らすことと、
前記複合中空構造の前記非繊維軸の軌道を動的に調整することと、
調整した前記複合中空構造の軌道を維持するように、前記マトリックス被覆繊維を硬化させることと
を含む、方法。
【請求項２】
マトリックス被覆繊維を回転させることは、
前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセットを第１の方向に回転させることと、
前記マトリックス被覆繊維の第２のサブセットを前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転させることと
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセット及び第２のサブセットを回転させることは、前記第１の方向と前記第２の方向とを同期的に振動させることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセット及び第２のサブセットを回転させることは、前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセット及び第２のサブセットを最大で１８０°の範囲にわたって回転させることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセット及び第２のサブセットを回転させることは、前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセット及び第２のサブセットを約１５°〜約３０°の範囲にわたって回転させることを含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットを回転させることは、前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセットを、前記マトリックス被覆繊維の前記第２のサブセットの回転範囲と異なる範囲にわたって回転させることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットを回転させることは、前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセットを前記第１の方向に連続的に回転させ、且つ前記マトリックス被覆繊維の前記第２のサブセットを前記第１の方向に選択的に回転させることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項８】
前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットを回転させることは、前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセットを第１の速度で回転させ、且つ前記マトリックス被覆繊維の前記第２のサブセットを第２の速度で回転させることを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
前記複合中空構造物の製造中、前記第１の速度及び前記第２の速度を動的に調整することを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセットを前記マトリックス被覆繊維の前記第２のサブセットに対してプレスすることを更に含む、請求項２に記載の方法。
【請求項１１】
前記プレスを変化させて、それにより前記複合中空構造物の壁厚を調整することを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセットは、前記マトリックス被覆繊維の前記第２のサブセットと異なるタイプのマトリックスを有する、請求項２に記載の方法。
【請求項１３】
前記マトリックス被覆繊維を硬化させることは、前記複合中空構造物の内部から前記マトリックス被覆繊維を硬化させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記紫外線照明及び前記超音波振動の少なくとも１つが前記マトリックス被覆繊維に向かって誘導されている間及びその後の時間にわたり、前記マトリックス被覆繊維の環境を制御することを更に含み、
前記複合中空構造物の長さを固定するために、前記マトリックス被覆繊維を硬化させる前に前記マトリックス被覆繊維を機械的に切り取ることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
複合中空構造物を連続的に製造する方法であって、
マトリックス被覆繊維を形成するように、繊維をマトリックスで連続的に被覆することと、
前記マトリックス被覆繊維の第１のサブセットを第１の方向に回転させることと、
前記マトリックス被覆繊維の第２のサブセットを前記第１の方向とは反対の第２の方向に回転させることと、
前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセットと前記第２のサブセットを非繊維軸から離れる方に半径方向外側に逸らすことと、
前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセットを前記マトリックス被覆繊維の前記第２のサブセットに対してプレスすることと、
前記複合中空構造物の製造中、前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットの回転を動的に調整することと、
調整した前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットを保持するように、前記マトリックス被覆繊維を硬化させることと、
前記複合中空構造物の長さを固定するために、前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットを硬化させる前に前記マトリックス被覆繊維の前記第１のサブセット及び前記第２のサブセットを機械的に切り取ることと
を含む、方法。
【外国語明細書】
2020078946000001.pdf