(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッジまたは曲表面（９３）によって接続された第１の実質的に平らな表面（９１）および第２の実質的に平らな表面（９２）を備えた付設表面（９０）上、または、凸型付設表面上に、複数のファイバー（７）で構成される帯（８）を付設する方法であって、
該帯の付設が、圧縮ローラ（２、１０２、２０２）を有する圧縮システムを備えたファイバー付設ヘッド（１）を用いて実施され、
該圧縮ローラを上記付設表面に接触させ、上記ファイバー付設ヘッドを移動させて、上記複数のファイバーで構成される帯を該付設表面上に付設することを含む方法であって、
該圧縮システムの圧縮部材（３、１０３、２０３）を、上記付設表面上に付設された上記複数のファイバーで構成される帯に接触させるステップであって、該圧縮部材が上記ファイバー付設ヘッドの進行方向（Ｆ１、Ｆ２）に対して圧縮ローラ（２、１０２、２０２）の下流に配置され、また、該圧縮部材が、上記帯を構成するすべてのファイバーに少なくとも１つの接触線において実質的に接触しているステップと、
該圧縮部材が、上記圧縮部材と上記付設表面との間で実質的に滑りを発生させずに帯に少なくとも１つの接触線において接触したまま上記帯を圧縮できるように、上記エッジを中心として、曲表面（９３）を中心として、または、上記凸型表面を中心として上記ファイバー付設ヘッドを回転させるステップとを含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
上記付設表面が上記エッジによって接続された第１の実質的に平らな表面および第２の実質的に平らな表面を備えている場合に、
上記圧縮ローラ（２、１０２、２０２）を上記第１の表面に少なくとも１つの接触線において接触させ、上記ファイバー付設ヘッドを移動させて、ファイバー（７）で構成される帯（８）を上記第１の表面上に、上記エッジに対して角度α１を形成する第１の方向（Ｆ１）に付設するステップと、
上記ファイバー付設ヘッドを、上記圧縮ローラが実質的に上記エッジを超えるまで、上記第１の方向に上記第１の表面の接線に沿って移動させ、上記第１の表面上に付設された帯に上記圧縮部材を接触させるステップと、
上記圧縮ローラが上記第２の表面に上記帯の幅に実質的に対応する少なくとも１つの接触線において接触するまで、上記ファイバー付設ヘッドを、上記エッジを中心として、上記圧縮部材が上記帯に少なくとも１つの接触線において接触したままでいられるように回転させるステップと、
上記圧縮部材がこれ以上、上記付設表面に接触しないように上記圧縮部材を上記付設表面から離間させ、上記ファイバー付設ヘッドを移動させて、上記帯を上記第２の表面上に、上記エッジに対して１８０−α１に実質的に等しい角度α２を形成する第２の方向（Ｆ２）に付設するステップとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
上記付設表面（９０）が上記曲表面によって接続された第１の実質的に平らな表面（９１）および第２の実質的に平らな表面（９２）を備えている場合に、
上記圧縮ローラ（２、１０２、２０２）を第１の表面（９１）に少なくとも１つの接触線において接触させ、上記ファイバー付設ヘッドを移動させて、ファイバー（７）で構成される帯（８）を上記第１の表面上に、上記第１の表面と上記曲表面との間の第１の接合線（９３ａ）に対して角度α１を形成する第１の方向（Ｆ１）に付設するステップと、
上記ファイバー付設ヘッドを、上記圧縮ローラが上記第１の接合線を超えるまで、上記第１の方向に上記第１の表面の接線に沿って移動させ、上記第１の表面上に付設された帯に上記圧縮部材を接触させるステップと、
上記圧縮ローラが上記第２の表面に少なくとも１つの接触線において接触するまで、上記ファイバー付設ヘッドを、上記曲表面を中心として、上記部材が上記帯に少なくとも１つの接触線において接触したままでいられるように回転させるステップと、
上記圧縮部材がこれ以上、上記付設表面に接触しないように上記圧縮部材を上記付設表面から離間させ、上記圧縮ローラによって上記第２の表面に少なくとも１つの接触線において接触している上記ファイバー付設ヘッドを移動させて、上記帯を上記第２の表面上に、上記曲表面と上記第２の表面との間の第２の接合線に対して１８０−α１に実質的に等しい角度α２を形成する方向（Ｆ２）に付設するステップとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
上記凸型付設表面の場合に、
上記圧縮ローラ（２、１０２、２０２）を上記凸型付設表面に少なくとも１つの接触点において接触させるステップと、
この接触点に達するまで、上記接触点を通る上記凸型表面の母線に対して角度α１を形成する方向に、上記圧縮ローラが上記母線を超えるまで、上記ファイバー付設ヘッドを上記凸型付設表面の接線方向に移動させるステップと、
上記圧縮部材によって上記凸型付設表面に押し付けられた上記ファイバー付設ヘッドを、上記凸型付設表面を中心として、上記部材が上記帯に少なくとも１つの接触線において接触したままでいられるように回転させるステップとを含むことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
上記第１の表面上に付設された上記帯に対して、上記圧縮部材を付設した後に、
上記圧縮ローラが上記付設表面に接触するまで、上記ファイバー付設ヘッドを、上記曲表面を中心として回転させ、
上記圧縮ローラが、回転の終了時に、少なくとも１つの接触点において上記曲表面に接触している場合、上記ファイバー付設ヘッドを、上記接触点を通る上記曲表面の母線に対して角度α１を形成する方向に、上記曲表面の接線に沿って上記接触点まで移動させ、次に、上記ファイバー付設ヘッドを、上記曲表面を中心として回転させ、これらの２つの移動ステップおよび回転ステップを、上記圧縮ローラが上記第２の表面に少なくとも１つの接触線において接触するまで反復することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
上記第１の表面上に付設された上記帯に対して、上記圧縮部材を付設した後に、
上記曲表面の周りで上記ファイバー付設ヘッドを回転させ、
上記圧縮ローラを、少なくとも１つの接触点で上記曲表面と接触させる前に、上記ファイバー付設ヘッドを、上記接触点を通る上記曲表面の母線に対して角度α１を形成する方向に、上記曲表面の接線に沿って上記接触点まで移動させ、次に、上記ファイバー付設ヘッドを、上記曲表面を中心として回転させ、これらの２つの移動ステップおよび回転ステップを、上記圧縮ローラが上記第２の表面に少なくとも１つの接触線において接触するまで反復することを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項７】
上記ファイバー付設ヘッドを、上記凸型付設表面の接線に沿って上記接触点まで移動させた後に、
上記圧縮部材によって上記凸型付設表面に押し付けられた上記ファイバー付設ヘッドを、上記凸型付設表面を中心として、上記圧縮ローラが上記凸型付設表面に接触するまで回転させ、
この移動ステップおよび回転ステップを１回以上反復することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項８】
上記ファイバー付設ヘッドを、上記凸型付設表面の接線に沿って上記接触点まで移動させた後に、
上記圧縮部材によって上記凸型付設表面に押し付けられた上記ファイバー付設ヘッドを、上記凸型付設表面を中心として回転させ、
上記圧縮ローラを凸型付設表面に接触させる前に、この移動ステップおよび回転ステップを１回以上反復することを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項９】
上記角度α１が１０°〜８０°であることを特徴とする、請求項２〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法を実施するために使用可能な、複合材料で部品を製造するためのファイバー付設装置であって、
平坦な複数のファイバー（７）で構成される帯（８）を付設表面（９０）上に付設することができ、上記付設表面に接触させてこの帯を付設するための圧縮ローラ（２、１０２、２０２）を有する圧縮システムと、上記ファイバーを上記圧縮ローラ上において案内するためのファイバー案内手段とを備えたファイバー付設ヘッド（１）と、
該ファイバー付設ヘッドを移動させるための移動システム（５）とを備えたファイバー付設装置であって、
該圧縮システムが、上記圧縮ローラの下流に配置されている、実質的に平らな接触表面（３２、１３２、２３２）を有する圧縮部材（３、１０３、２０３）をさらに備え、この圧縮部材が、上記帯の幅のほぼ全体にわたって、上記接触表面によって上記付設表面に少なくとも１つの接触線において押し付けられることができることと、
該圧縮部材が、上流側戻りローラ（１３６、２０２）および下流側戻りローラ（１３７、２３７）に取り付けられた、上記圧縮部材の接触表面（１３２、２３２）を構成する下側ストランド（１３８、２３８）を有する無端バンド（１３０、２３０）を備えていることとを特徴とする、ファイバー付設装置。
【請求項１１】
上記無端バンド（１３０）が上流側戻りローラ（１３６）および下流側戻りローラ（１３７）に取り付けられ、両ローラが上記圧縮ローラの下流に上記圧縮ローラの軸と平行に取り付けられていることを特徴とする、請求項１０に記載のファイバー付設装置。
【請求項１２】
上記上流側戻りローラが圧縮ローラ（２０２）によって構成され、
上記無端バンド（２３０）が圧縮ローラ（２０２）および下流側戻りローラ（２３７）に取り付けられ、
上記下流側戻りローラが上記圧縮ローラの下流に上記圧縮ローラと平行に取り付けられていることを特徴とする、請求項１０に記載のファイバー付設装置。
【請求項１３】
上記ファイバー付設ヘッドが支持構造物（１０）を備え、
こうすることによって、上記ファイバー付設ヘッドが上記移動システムに組み込まれ、
上記圧縮部材および上記圧縮ローラが、相対的に固定された状態で上記支持構造物に取り付けられていることを特徴とする、請求項１０〜１２のいずれか一項に記載のファイバー付設装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、複合材料部品を製造するためのファイバー付設方法およびファイバー付設装置に関し、さらに具体的には、複数のファイバーで構成される帯を、凸型表面上および／またはエッジを有する表面上に付設する方法および装置に関する。
【０００２】
樹脂を含浸する平坦なリボン状の複数のファイバー（特に熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を含浸する炭素ファイバー）によって構成された幅の広い帯を、雄型のモールドまたは雌型のモールド上に付設するための公知のファイバー付設装置（いわゆるファイバー配置装置）は以前から存在する。これらの装置（例えば国際特許出願公開第２００６／０９２５１４号明細書に記載された装置）は、通常、モールド付設表面上に平坦な複数のファイバーで構成された帯を付設可能なファイバー付設ヘッドと、このファイバー付設ヘッドを移動させるための移動システムとを備えている。
【０００３】
上記ファイバー付設ヘッドはファイバー配置ヘッドとも呼ばれ、通常、複数のファイバーで構成される帯を付設するための接触線に沿ってモールドに対して接触するように設けられた圧縮ローラと、帯状のファイバーを該圧縮ローラ上において案内するためのファイバー案内手段とを備えている。
【０００４】
上記移動システムによって、付設ヘッドは互いに垂直な少なくとも３つの方向に確実に移動する。この移動システムは、例えば、付設ヘッドが固定される端部手首型関節部を有する、床面上に配置または直線運動軸上に搭載された標準的な６軸ロボット型多関節アームによって形成されるか、または、付設ヘッドを搬送する端部手首型関節部を装備した門形フレーム式直角座標ロボットによって形成されればよい。
【０００５】
圧縮ローラによってファイバーを付設または積設する際に、圧縮ローラは、モールドの付設表面上に継続的に圧力を印加して、ファイバーで構成された積設済みの帯と帯との間に捕捉されている空気を徐々に追い出す。重畳した帯の複数の層を付設した後に、得られた部品は、オーブン（一般にはオートクレーブオーブン）に通すことによって真空硬化させる。
【０００６】
積設時にこのように圧縮することによって、硬化前の寸法が硬化後の最終的な寸法にほぼ対応する部品を得ることができる。
【０００７】
多数のファイバー（例えば、８つのファイバー）で構成された帯を付設する場合には、ファイバーを配置するための現在提案されている付設装置およびプログラミングソフトウェアでは、複数のファイバーで構成された、エッジまたは凸型表面の母線に対して約４５°または１３５°の方向を向いた帯を、すべての帯状ファイバーを圧縮しながら、エッジ上または曲率半径が小さな（例えば１０ｍｍ未満）凸型表面上に積設することができない。
【０００８】
圧縮を実施しなければ、空気の気泡は真空硬化時にしか追い出されない。したがって、最終部品は、上記エッジまたは凸型表面において余分な材料がひだを形成する。
【０００９】
従来技術において、エッジおよび／または凸型表面を有するこれらの異なる部品は、前記の種類の付設装置を用いて平面状部品を形成し、次にこの平面状部品を硬化させる前に折り畳むおよび／または曲げることによって得られる。この折り畳みまたは曲げステップは、余分かつ複雑な過程を必要とするだけではなく、内部の層においてひだが形成されることにもつながる。このようなひだが形成されると、最終部品の諸耐性が影響される。
【００１０】
その結果、従来技術において提案されている付設装置は、特に航空産業分野において、非常に重要な部品（例えば、航空機の翼のスパー、ウインドタービンのブレードのビーム、空気力学的なプロファイル形状、いわゆるＬ字型金具、補強材など）の製造に使用されない。
【００１１】
本発明の目的は、エッジおよび／または凸型表面を有する部品を、ファイバー付設装置を用いて良好な機械的特性で製造することを可能にし、前記の短所を解消することを図る解決策を提案することにある。
【００１２】
この目的を達成するために、本発明は、ほぼ隣接して配置される平坦な複数のファイバーで構成される帯を、エッジまたは曲表面（例えば円弧状表面）によって接続された第１の実質的に平らな表面および第２の実質的に平らな表面を備えた付設表面上、または、凸型付設表面（例えば円筒状表面またはテーパ状表面）上に付設する方法であって、該帯の付設が、圧縮ローラを有する圧縮システムを備えたファイバー付設ヘッドを用いて実施され、該圧縮ローラを付設表面に接触させ、圧縮ヘッドを移動させて、複数のファイバーで構成される帯を該付設表面上に付設することを含む方法であって、該圧縮システムの圧縮部材を、付設表面上に付設された複数のファイバーで構成される帯に接触させるステップであって、該圧縮部材がヘッドの進行方向に対して圧縮ローラの下流に配置され、また、該圧縮部材が、帯を構成するすべてのファイバーに少なくとも１つの接触線において実質的に接触しているステップと、該圧縮部材が、圧縮部材と付設表面との間で実質的に滑りを発生させずに帯に少なくとも１つの接触線において接触したまま帯を圧縮できるように、また、圧縮ローラが伸開線を描くように、エッジを中心として、曲表面を中心として、または、凸型表面を中心としてヘッドを回転させるステップとを含むことを特徴とする、方法を提案する。
【００１３】
本発明によれば、ヘッドはさらに圧縮部材を備えており、こうすることによって、圧縮部材が付設表面に付設された帯に少なくとも１つの接触線において接触する。次に、ヘッドは、圧縮部材と付設表面との間の相対的並進速度をほぼゼロで保持しながら（つまり、実質的に滑りを発生させずに）、圧縮部材を、少なくとも１つの接触線における帯との接触を保持するように回転する。
【００１４】
圧縮部材の接触は、ヘッドをヘッド移動システムを介して後方向に振ることによって、および／または、圧縮部材を移動システムによって移動させることによって実施される。上記回転ステップは、回転動作を実施可能にするために、圧縮ローラがエッジを超えるまで、第１の表面と曲表面との間の接合線を超えるまで、または、凸型表面の母線を超えるまで、ヘッドを接線方向に付設表面まで移動させるステップの後に実施される。なお、上記圧縮部材を押し付けるステップは、この移動ステップと同時、または、移動ステップの後に実施される。
【００１５】
一実施形態によれば、上記付設表面がエッジによって接続された第１の実質的に平らな表面および第２の実質的に平らな表面を備えている場合に、上記方法は、上記圧縮ローラを第１の表面に少なくとも１つの接触線において接触させ、付設ヘッドを移動させて、ファイバーで構成される帯を第１の表面上に、上記エッジに対して角度α１を形成する第１の方向に付設するステップと、上記エッジが近づくと、上記ヘッドを、圧縮ローラが実質的にエッジを超えるまで、第１の方向に第１の表面の接線に沿って移動させ、この移動と同時に、または、移動に続いて、第１の表面上に付設された帯に圧縮部材を接触させるステップと、上記圧縮ローラが第２の表面に帯の幅に実質的に対応する少なくとも１つの接触線において接触するまで、上記ヘッドを、エッジを中心として、圧縮部材が帯に少なくとも１つの接触線において接触したままでいられるように回転させるステップと、上記圧縮部材がこれ以上付設表面に接触しないように圧縮部材を付設表面から離間させ、この離間と同時に、または、離間に続いてヘッドを移動させて、上記帯を第２の表面上に、上記エッジに対して１８０−α１に実質的に等しい角度α２を形成する第２の方向に付設するステップとを含む。
【００１６】
別の一実施形態によれば、上記付設表面が曲表面によって接続された第１の実質的に平らな表面および第２の実質的に平らな表面を備えている場合に、上記方法は、上記圧縮ローラを第１の表面に少なくとも１つの接触線において接触させ、付設ヘッドを移動させて、ファイバーで構成される帯を第１の表面上に、上記第１の表面と曲表面との間のほぼ直線状である第１の接合線に対して角度α１を形成する第１の方向に付設するステップと、上記第１の接合線が近づくと、上記ヘッドを、圧縮ローラが第１の接合線を超えるまで、第１の方向に第１の表面の接線に沿って移動させ、この移動と同時に、または、移動に続いて、第１の表面上に付設された帯に圧縮部材を接触させるステップと、１つまたは複数の回転ステップにおいて、上記圧縮ローラが第２の表面に少なくとも１つの接触線において接触するまで、上記ヘッドを、曲表面を中心として、上記部材が帯に少なくとも１つの接触線において接触したままでいられるように回転させるステップと、上記圧縮部材がこれ以上付設表面に接触しないように圧縮部材を付設表面から離間させ、この離間と同時に、または、離間に続いて、圧縮ローラによって第２の表面に少なくとも１つの接触線において接触している付設ヘッドを移動させて、上記帯を第２の表面上に、上記曲表面と第２の表面との間の第２の接合線に対して１８０−α１に実質的に等しい角度α２を形成する方向に付設するステップとを含む。
【００１７】
本実施形態では、圧縮部材を第１の表面上に付設された帯に接触させた後に、圧縮ローラが付設表面に接触するまで、上記ヘッドを曲表面を中心として回転させ、上記圧縮ローラが、回転の終了時に、少なくとも１つの接触点において曲表面に接触しているのであれば、圧縮部材を曲表面に接触させて、または、接触させないで（好ましくは、上記部材を曲表面から離間させることによって接触させないで）、ヘッドを接触点を通る曲表面の母線に対して角度α１を形成する方向に曲表面の接線に沿って接触点まで移動させ、次に、上記ヘッドを曲表面を中心として回転させ、これらの２つの移動ステップおよび回転ステップを、圧縮ローラが第２の表面に少なくとも１つの接触線において接触するまで反復することが可能である。
【００１８】
別の構成としては、回転ステップに先行するヘッドの移動が、ローラを曲表面に接触させる前に実施される。
【００１９】
上記曲表面は、中心角が１８０°より大きい扇形を形成するように延びてもよい。
【００２０】
別の一実施形態によれば、凸型付設表面（例えば円筒状表面またはテーパ状表面）の場合に、上記方法は、上記圧縮ローラを凸型付設表面に少なくとも１つの接触点において接触させるステップと、この接触点に達するまで、圧縮部材を凸型付設表面に接触させて、または、接触させないで、上記ヘッドを接触点を通る凸型表面の母線に対して角度α１を形成する方向に凸型付設表面の接線に沿って移動させるステップと、１つ以上の回転ステップにおいて、上記圧縮部材によって凸型付設表面に押し付けられた付設ヘッドを、凸型付設表面を中心として、上記部材が帯に少なくとも１つの接触線において接触したままでいられるように回転させるステップとを含む。
【００２１】
本実施形態では、圧縮部材を凸型付設表面に接触させて、または、接触させないで（好ましくは、上記部材を凸型付設表面から離間させることによって接触させないで）、上記ヘッドを接触点を通る凸型表面の母線に対して角度α１を形成する方向に凸型付設表面の接線に沿って接触点まで移動させた後に、上記圧縮部材によって凸型付設表面に押し付けられた付設ヘッドを、凸型付設表面を中心として、圧縮ローラが凸型付設表面に接触するまで回転させ、この移動ステップおよび回転ステップを１回以上反復することが可能である。
【００２２】
別の構成としては、回転ステップに先行するヘッドの移動が、ローラを凸型付設表面に接触させる前に実施される。
【００２３】
本方法は、好適には、９０°ではない角度α１に対して使用される。好ましくは、角度αは１０°〜８０°、好ましくは２０°〜７０°、より好ましくは３０°〜６０°、例えば約４５°である。
【００２４】
本発明のもう１つの目的は、上記において規定した方法を実施するために使用可能な、複合材料で部品を製造するためのファイバー付設装置であって、前述の方法を実施することができ、付設表面に接触させて帯を付設するための圧縮ローラを有する圧縮システムと、ファイバーを帯の形態で圧縮ローラ上において案内するためのファイバー案内手段とを備え、複数の平坦なファイバーで構成された帯を付設表面に付設することができるファイバー付設ヘッドと、上記圧縮システムが、圧縮ローラの下流に配置されている、実質的に平らな接触表面を有する圧縮部材をさらに備え、上記圧縮部材が、帯の幅のほぼ全体にわたって、接触表面によって付設表面に少なくとも１つの接触線において押し付けられることができることを特徴とする、上記ファイバー付設ヘッドを移動させるための移動システムとを備えたファイバー付設装置である。
【００２５】
該圧縮部材は、好適にはエラストマー系素材で形成され、好ましくは付着防止膜（例えばテフロン（登録商標）膜）でコーティングされる。圧縮部材の接触表面は、好適には圧縮ローラにもっとも近い場所に配置される。
【００２６】
一実施形態によれば、上記圧縮部材は、圧縮ローラとは離れた圧縮用楔形部材を有する。
【００２７】
別の一実施形態によれば、上記圧縮部材が上流側戻りローラおよび下流側戻りローラに取り付けられた無端バンドを備え、両ローラが圧縮ローラの下流に圧縮ローラの軸と平行に取り付けられ（好ましくは回転可能に取り付けられ）、上記無端バンドの下側ストランドが圧縮部材の接触表面を構成する。
【００２８】
別の一実施形態によれば、上記圧縮部材が圧縮ローラおよび下流側戻りローラに取り付けられた無端バンドを備え、上記下流側戻りローラが圧縮ローラの下流に圧縮ローラと平行に取り付けられ、上記無端バンドの下側ストランドが接触部材の接触表面を構成する。
【００２９】
一実施形態によれば、上記付設ヘッドが支持構造物を備え、こうすることによって、上記ヘッドが移動システムに組み込まれ、上記圧縮部材および圧縮ローラが、圧縮ローラの軸に対する圧縮部材の接触表面の相対運動を発生させずに、相対的に固定された状態で支持構造物に取り付けられ、したがって、上記圧縮部材は、装置移動システムによって付設ヘッドが移動することによって付設表面に押し付けられる。別の構成としては、上記圧縮部材は取り外し可能な様態で支持構造物に取り付けられ、移動手段は、回転運動および／または並進運動によって圧縮部材を退避位置と１つのまたは複数の動作位置との間で移動させて、圧縮部材を付設表面に接触させることができる。
【００３０】
添付の概略的な図面を参照すれば、本発明の現在好ましい特定の実施形態に関する以下の詳細な説明において、本発明はより良好に理解され、他の目的、詳細、特性、および、効果が明らかになるであろう。
【００３１】
図１は、複数のファイバーで構成される帯をモールドの付設表面上に付設する、第１の実施形態に係る付設装置の概略的な斜視図である。
【００３２】
図２は、複数のファイバーで構成される帯をモールド上に付設する、図１の装置の付設ヘッドの概略的な拡大斜視図である。
【００３３】
図３および図４Ａは、複数のファイバーで構成される帯をモールドの付設表面上に付設する、図２のヘッドの圧縮システムの２つの概略的な斜視図である。なお、このモールドは、互いに対してほぼ９０°に配置され、円形円弧状を有する表面によって接続される、第１の実質的に平らな表面と第２の実質的に平らな表面とを備えている。また、付設ヘッドは上記帯を上記第１の表面上に付設する過程にある。
【００３４】
図４Ｂ〜図４Ｇは、図４Ａの斜視図に相応する概略的な斜視図であって、複数のファイバーで構成される帯を、第１の表面上、曲表面上、および、第２の表面上において付設する際の、約４５°の方向を向いた付設ヘッドの異なる位置を示している。
【００３５】
図５は、図３の付設表面の概略的な拡大側面図であって、複数のファイバーで構成される帯を曲表面上に付設するためのヘッド移動時の、ローラの点の軌跡を鉛直方向に投影して示している。
【００３６】
図６は、図３の付設表面の第１の表面上に付設された複数のファイバーで構成される帯の平面図である。
【００３７】
図７Ａおよび図７Ｂは、それぞれ、本発明の第２の実施形態に係る付設ヘッドの圧縮システムの斜視図および側面図である。
【００３８】
図８Ａおよび図８Ｂは、それぞれ、本発明の第３の実施形態に係る付設ヘッドの圧縮システムの斜視図および側面図である。
【００３９】
図１を参照すると、ファイバー付設装置はファイバー付設ヘッド１および移動システム５を備えており、こうすることによって、ファイバー付設ヘッドをどの方向にも移動させることができる。ここで、移動システムは、直線運動軸５２上に移動可能に取り付けられた６軸ロボット型多関節アーム部５１（自体公知）を備えている。また、この６軸ロボット型多関節アーム部５１の端部手首型関節部５１１には、付設ヘッド１が設けられている。上記多関節アーム部は、サブプレート５２ｂによって台車５３上に固定されている。また、この台車５３は直線運動軸５２上に滑ることができるように取り付けられている。上記直線運動軸は、床面に固定された平行な２つのレールで構成されている。台車には、コントローラによってサーボ制御される駆動手段（例えばモータ駆動ロール式の駆動手段）が設けられており、上記レールに沿って付設ヘッドを移動させることができる。ファイバー付設装置は、ファイバー収納手段と、ファイバーを収納手段から付設ヘッドに向かって搬送する搬送手段（図示せず）とをさらに備えている。各ファイバーは、好適には、例えば軸５２に載せたスライド式従動台車に取り付けられたクリールのボビンに巻きつけて収納されて、例えば国際特許出願公開第２００６／０９２５１４号明細書に記載されている屈曲性を有する搬送チューブを介して付設ヘッドまで個別に搬送される。
【００４０】
図２および図３を参照すると、ファイバー付設ヘッドは支持構造物１０を備え、こうすることによって、ヘッドは、ロボットの手首型関節部の端部に取り付けられる。なお、上記支持構造物に、ファイバー案内手段と、圧縮ローラ２を有する圧縮システムとが取り付けられている。この案内手段は、ヘッドに入るファイバーを、樹脂を事前に含浸させた複数のファイバーの帯の形態で圧縮ローラの方向に案内する。帯を形成する各ファイバーは、横に並べてほぼ隣接して配置されている。上記ヘッドをロボットによって移動させることによって、圧縮ローラ（自体公知）をモールド９の付設表面に接触させて、複数のファイバーで構成される帯を付設することができる。このヘッドは、例えば仏国公開特許第２  ９１３  ３６５号明細書に記載されたタイプのヘッドである。上記圧縮ローラ２は、側面支持部２１を介して支持構造物１０に回転可能に取り外し可能な様態で取り付けられる。該ローラは、付着防止材（例えばテフロン）でコーティングしたエラストマー系素材で構成されている。ローラの幅は、図示した実施形態では、８つのファイバーで構成された帯の幅よりわずかに大きい。
【００４１】
上記圧縮システムは圧縮部材をさらに備えている。この圧縮部材は、本実施形態では、複数のファイバーで構成される帯を付設表面上に付設できるように、図３に矢印Ｆ１で示すヘッドの進行方向に対して圧縮ローラの下流に配置された圧縮用楔形部材３で形成されている。図３に示すように、圧縮用楔形部材はブロック３０で構成されている。このブロック３０は例えばほぼ平行六面体であって、その幅はブロックの２つの側面３１の間の距離によって規定されており、圧縮ローラ２の幅に実質的に等しい。ブロックの下面は実質的に平らな接触表面３２と称する面を形成している。こうすることによって、上記圧縮用楔形部材は、圧縮ローラによって積設済みの帯の幅全体にわたって少なくとも１つの接触線において当接するように構成されている。
【００４２】
本実施形態において、圧縮用楔形部材は、その接触表面３２が圧縮ローラの接線方向に配置され、その結果、ヘッドを多関節アーム部５１を介して後方向に振ることによって、直前に付設された複数のファイバーで構成される帯にヘッドが接触するように、圧縮ローラの後ろ側にある中央の組み立てアーム部３５によって支持構造物１０に固定されている。
【００４３】
ブロックの前面はローラに近い側に配置され、好適には、楔形部材が取り付けられるように、ローラの曲率半径に合わせた曲率半径を有する凹表面３３を形成し、特にローラにもっとも近い接触表面３２をローラの曲率半径に合わせた曲率半径を有するように形成する。好適には、凹表面３３と接触表面３２との間に規定された前方エッジ３４は、できるだけ高さが抑制され、また、ほぼ直線状である。上記案内手段はファイバーを圧縮ローラに接触させ、ファイバーは、圧縮用楔形部材と実質的に接触せずに、ローラと圧縮用楔形部材との間を通過する。上記ブロックは、好適にはローラと類似のエラストマー系素材で形成され、その下面は、好適には付着防止膜（例えばテフロン膜）でコーティングされ、接触表面３２を構成する。
【００４４】
好適には、この圧縮システムを装備したヘッドを使用して、複数のファイバーで構成される帯が、エッジを有する付設表面上、または、凸型表面上に積設される。こうすることによって、帯は、エッジまたは凸型表面において、特に、付設された帯がエッジまたは凸型表面に対して例えば４５°または１３５°の角度を形成する場合に、確実に良好に圧縮される。
【００４５】
次に、図３、図４Ａ〜上記４Ｇ、図５、および、図６を参照しながら、付設表面９０が、円弧状の曲表面９３によって接続された第１の実質的に平らな表面９１および第２の実質的に平らな表面９２を備えている場合において、本発明に係るファイバー付設装置を用いてモールドの付設表面上に帯を付設する方法について記載する。
【００４６】
上記２つの表面９１および９２は、互いに対して９０°に配置され、曲表面９３は、中心角が９０°の扇形の円弧状に延びている。部材番号９３ａおよび９３ｂは、それぞれ、第１の表面９１と曲表面９３との間に位置するほぼ直線状の第１の接合線および第２の表面と曲表面との間に位置するほぼ直線状の第２の接合線を示している。
【００４７】
第１の表面および第２の表面は実質的に平らであると言ってよい。ここでは、「実質的に平らな表面」とは平らな表面を意味しているだけではなく、凹型表面または凸型表面をも意味している。ただし、後者の場合には、その凸状態または凹状態は、幅全体にわたって、ローラを表面に押し付けて帯を構成するすべてのファイバーを圧縮することができる程度に十分に低い。また、必要な場合には、エラストマー系素材製の上記ローラはわずかに変形することができ、この押し付け作業が確実に実施される。
【００４８】
図３、図４Ａ、および、図６に示すように、上記付設ヘッドは、ファイバー７で構成される帯８を第１の表面９１上に積設する。この付設ヘッドは、通常、圧縮ローラ２によって第１の表面９１に少なくとも１つの接触線において押し付けられる。実際には、変形可能な素材で作製された該ローラが幅の狭い線状領域において押し付けられる。ヘッドは、方向Ｆ１に移動して、第１の接合線９３ａに対して角度α１（図６）を形成する帯を付設する。
【００４９】
例えば図４Ｂに示すように、ヘッドは同方向Ｆ１に移動して、第１の接合線９３ａに達する。付設ヘッドの軌跡をパラメータで表わすために、例えば、表面に接触しているローラの母線Ｇの中点に対応する、ヘッドの原点Ｐ０を定義する。付設ヘッドは、原点Ｐ０がほぼ第１の接合線上に位置するまで移動する。
【００５０】
図５および図６に示すように、第１の表面上に付設された帯を構成する外側のファイバー７１のエッジが第１の接合線に到達するように、付設ヘッドは、同方向Ｆ１に第１の表面９１の接線に沿って距離Ｌ１を移動する。帯の幅が２ｄに等しい場合には、この距離Ｌ１はｄ／ｔａｎα１に等しい。
【００５１】
上記ヘッドは、方向Ｆ１に第１の表面の接線に沿って距離Ｌ２を移動する。この距離Ｌ２は、少なくとも、上記２つの接合線間の曲表面上にファイバーを巻きつけるために必要なファイバーの長さと、ローラの母線Ｇから圧縮用楔形部材までの距離とを足し算したものに等しい。
【００５２】
次に、例えば図４Ｃに示すように、付設ヘッドは後方向に傾斜して、圧縮用楔形部材３を第１の表面に押し付け、楔形部材の接触表面３２を第１の表面上に付設された複数のファイバーで構成される帯に押し付ける。圧縮用楔形部材を押し付けるために、ヘッドは、距離Ｌ１＋Ｌ２または距離Ｌ２の移動の終了時またはその距離を移動中に、後方向に振られる。好ましくは、各ファイバーに対する楔形部材の滑りを一切発生させないように、移動の終了時に振られる。
【００５３】
次に、例えば図４Ｄに示すように、ヘッドは、楔形部材とモールドとの間の相対的速度をゼロで保持しながら、圧縮用楔形部材をモールドに実質的に少なくとも１つの接触線において接触させた状態を保持できる軌跡に沿って、曲表面９３を中心として回転する。この回転は、ローラが第２の接合線を超えて、接触線に沿って第２の表面９２に当接するまで実施される。図５は、ローラの接触母線Ｇの点Ｐ１の軌跡を鉛直方向に投影して示している。この点Ｐ１は、帯を構成する外側のファイバー７１のエッジに位置する母線の点である。ローラの各点は、２つの接合線間の曲表面によって示す円弧を中心とする、長さＬ２のファイバーの巻きつけに対応する伸開線を描く。回転の終了時に、点Ｐ１は第２の表面９２上に達し、その結果、圧縮用楔形部材の前方エッジ３４が第２の接合線を超える。また、点Ｐ１の右に位置するこの前方エッジ３４の端部は、実質的に第２の接合線９３ｂに沿って位置している可能性がある。
【００５４】
曲表面を中心としたヘッドの回転が終了すると、例えば図４Ｅに示すように、圧縮ローラが接触線に沿って押し付けられ、ヘッドが前方向に傾斜して、圧縮用楔形部材を持ち上げる。この結果、例えば図４Ｆに示すように、圧縮用楔形部材はこれ以上モールドに接触しない。
【００５５】
圧縮用楔形部材が接触しなくなると、ヘッドは、接触している圧縮ローラだけを使って、第２の接合線に対して角度α２を形成する方向Ｆ２にドレープ形成を再開する。この角度α２は実質的に１８０°−α１に等しい。
【００５６】
ローラおよび圧縮用楔形部材が変形可能な素材で作製されている場合、両者の変形能力によって、Ｌ２の移動にある程度のずれの発生が許容されるようになり、したがって、回転の前後で接触母線Ｇの位置にある程度のずれが許容されるようになるが、一方で、曲表面上におけるすべてのファイバーの圧縮は保証される。
【００５７】
本実施形態では、ヘッドが距離Ｌ２を移動することによって、ファイバーがほどけて、楔形部材が第１の接合線に対して十分な長さだけシフトすることができるようになり、回転動作中に曲表面全体にわたって楔形部材によって帯を圧縮することが可能になる。
【００５８】
あるいは、上述のような曲表面上への帯の付設を、特に上記２つの接合線間の各ファイバーの巻きつけ円弧部が大きい場合、および／または、楔形部材の長さが巻きつけ円弧部未満である場合は、複数の移動動作および回転動作に分けて実施してもよい。この場合、ヘッドは上述のように接線方向に第１の表面まで距離Ｌ１を移動して、次に、巻きつけ円弧部未満の距離Ｌ’２を移動する。ヘッドを振って楔形部材を押し付けた後に、ヘッドはローラが曲表面に接触するまで回転する。次に、ヘッドは、接触点において接線方向に距離Ｌ”２を移動する。なお、距離Ｌ”２は距離Ｌ’２に等しくてもよい。この移動の間、楔形部材は、曲表面と接触した状態で保持されてもよいが、好ましくは、ヘッドが前方向に振られて曲表面から離れる方向に移動し、こうすることによって一切の滑りの発生を防止する。楔形部材が離れる方向に移動したのであれば、距離Ｌ２の移動の終了時に、ヘッドを後方向に振ることによって、楔形部材は接触線において曲表面に接触するようになる。次に、ヘッドは、例えば上述のように回転する。この回転の終了時にローラが第２の表面に接触していれば、次に、ヘッドは後方向に振られて、第２の表面上に帯を典型的な態様で付設する。そうでなければ、上記の移動動作および回転動作がローラが第２の表面に接触するまで繰り返される。
【００５９】
本発明に係る方法は、言うまでもなく、エッジを形成する、または、曲表面によって接続された２つの表面、特に１８０°または１８０°を超える円弧状の曲表面によって接続された２つの実質的に平行な表面を備えた各種の付設表面に適用されてもよい。さらに、例えば小さな直径を有する円筒上にドレープをかける際には、前記の接線方向の移動動作および回転動作を連続的に実施してもかまわない。
【００６０】
２つの表面が急峻なエッジによって接続されている、または、圧縮用楔形部材の弾性変形によって曲表面の圧縮を可能にするために十分に小さな曲率半径を有する曲表面によって接続されている単純な場合であれば、ヘッドは、少なくとも前記の距離Ｌ１に等しい距離を移動し、好ましくはこの距離に加えて、母線を圧縮用楔形部材の前方エッジから隔てている距離を移動し、次に、ヘッドは後方向に振られて楔形部材を押し付けて、そして回転してローラを第２の表面に押し付ける。
【００６１】
図７Ａおよび図７Ｂは、ヘッドの支持構造物上に取り付け可能な圧縮システムの第２の実施形態を示している。圧縮システムは、上述のように圧縮ローラ１０２を備え、さらに、上流側戻りローラ１３６および下流側戻りローラ１３７に取り付けられた無端バンド（つまりベルト）１３０を有する圧縮部材１０３を備えている。どちらの戻りローラも、ヘッドの支持構造物上において、圧縮ローラの下流に、圧縮ローラの軸と平行に回転可能に取り付けられる。なお、無端バンドの下側ストランド１３８は上記接触表面１３２を構成し、こうすることによって、圧縮部材がモールドに押し付けられる。
【００６２】
無端バンド（ベルト）によって形成されるこの接触表面１３２によって、回転動作中に接触表面がモールドに対して滑ることができるようになり、また、原点Ｐ０が第１の接合線上に位置する場合、および／または、ヘッドの距離Ｌ１および／または前記の距離Ｌ２、Ｌ’２、および、Ｌ”２の移動中に、回転動作前にヘッドが振られて、上記表面（例えばモールド）に対する滑りを発生させずに、この接触表面を押し付けることができるようになる。
【００６３】
好適には、戻りローラ１３６、１３７は、圧縮ローラの側面支持部１２１上の複数の側面アーム部１３５のシステムを介して取り付けられ、こうすることによって、圧縮システムはヘッドの支持構造物上に運動可能に取り付けられる。
【００６４】
図８Ａおよび図８Ｂは、圧縮システムの第３の実施形態を示している。本実施形態において、圧縮部材２０３は、圧縮ローラ２０２および下流側戻りローラ２３７に取り付けられた無端バンド２３０を備えている。下流側戻りローラは圧縮ローラの下流側に、圧縮ローラと平行に取り付けられている。したがって、無端バンドは圧縮ローラの接触表面を構成し、下側ストランド２３８は圧縮部材の接触表面２３２を構成する。下流側戻りローラは、側面アーム部２３５を介して圧縮ローラの側面支持部２２１に取り付けられている。
【００６５】
上記無端バンド１３０および２３０は、好適にはエラストマー系素材で構成され、外側が付着防止膜（例えばテフロン系膜）によってコーティングされる。
【００６６】
本発明について各種の特定の実施形態との関連において記載してきたが、本発明は決してこれらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的範囲を逸脱しない限り、記載した手段のすべての技術的な等価物およびその組み合わせを含むものであることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】複数のファイバーで構成される帯をモールドの付設表面上に付設する、第１の実施形態に係る付設装置の概略的な斜視図である。
【図２】複数のファイバーで構成される帯をモールド上に付設する、図１の装置の付設ヘッドの概略的な拡大斜視図である。
【図３】複数のファイバーで構成される帯をモールドの付設表面上に付設する、図２のヘッドの圧縮システムの２つの概略的な斜視図である。なお、このモールドは、互いに対してほぼ９０°に配置され、円形円弧状を有する表面によって接続される、第１の実質的に平らな表面と第２の実質的に平らな表面とを備えている。また、付設ヘッドは上記帯を上記第１の表面上に付設する過程にある。
【図４Ａ】複数のファイバーで構成される帯をモールドの付設表面上に付設する、図２のヘッドの圧縮システムの２つの概略的な斜視図である。なお、このモールドは、互いに対してほぼ９０°に配置され、円形円弧状を有する表面によって接続される、第１の実質的に平らな表面と第２の実質的に平らな表面とを備えている。また、付設ヘッドは上記帯を上記第１の表面上に付設する過程にある。
【図４Ｂ】図４Ａの斜視図に相応する概略的な斜視図であって、複数のファイバーで構成される帯を、第１の表面上、曲表面上、および、第２の表面上において付設する際の、約４５°の方向を向いた付設ヘッドの異なる位置を示している。
【図４Ｃ】図４Ａの斜視図に相応する概略的な斜視図であって、複数のファイバーで構成される帯を、第１の表面上、曲表面上、および、第２の表面上において付設する際の、約４５°の方向を向いた付設ヘッドの異なる位置を示している。
【図４Ｄ】図４Ａの斜視図に相応する概略的な斜視図であって、複数のファイバーで構成される帯を、第１の表面上、曲表面上、および、第２の表面上において付設する際の、約４５°の方向を向いた付設ヘッドの異なる位置を示している。
【図４Ｅ】図４Ａの斜視図に相応する概略的な斜視図であって、複数のファイバーで構成される帯を、第１の表面上、曲表面上、および、第２の表面上において付設する際の、約４５°の方向を向いた付設ヘッドの異なる位置を示している。
【図４Ｆ】図４Ａの斜視図に相応する概略的な斜視図であって、複数のファイバーで構成される帯を、第１の表面上、曲表面上、および、第２の表面上において付設する際の、約４５°の方向を向いた付設ヘッドの異なる位置を示している。
【図４Ｇ】図４Ａの斜視図に相応する概略的な斜視図であって、複数のファイバーで構成される帯を、第１の表面上、曲表面上、および、第２の表面上において付設する際の、約４５°の方向を向いた付設ヘッドの異なる位置を示している。
【図５】図３の付設表面の概略的な拡大側面図であって、複数のファイバーで構成される帯を曲表面上に付設するためのヘッド移動時の、ローラの点の軌跡を鉛直方向に投影して示している。
【図６】図３の付設表面の第１の表面上に付設された複数のファイバーで構成される帯の平面図である。
【図７Ａ】本発明の第２の実施形態に係る付設ヘッドの圧縮システムの斜視図および側面図である。
【図７Ｂ】本発明の第２の実施形態に係る付設ヘッドの圧縮システムの斜視図および側面図である。
【図８Ａ】本発明の第３の実施形態に係る付設ヘッドの圧縮システムの斜視図および側面図である。
【図８Ｂ】本発明の第３の実施形態に係る付設ヘッドの圧縮システムの斜視図および側面図である。
【図１】
0005466755.tif 000002
【図２】
0005466755.tif 000003
【図３】
0005466755.tif 000004
【図４Ａ】
0005466755.tif 000005
【図４Ｂ】
0005466755.tif 000006
【図４Ｃ】
0005466755.tif 000007
【図４Ｄ】
0005466755.tif 000008
【図４Ｅ】
0005466755.tif 000009
【図４Ｆ】
0005466755.tif 000010
【図４Ｇ】
0005466755.tif 000011
【図５】
0005466755.tif 000012
【図６】
0005466755.tif 000013
【図７Ａ】
0005466755.tif 000014
【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
0005466755.tif 000016
【図８Ｂ】
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