(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
編組機（１）を作動させる方法であって、
前記編組機（１）は、補強ファイバー（３）のスプールを担持しているリング（２）であって、前記リング（２）を通過するように複数回移動する前記単一のマンドレル（１３、１７）の周りに、または前記リング（２）を通過するように次々に移動する複数のマンドレル（１３、１７）の周りに、補強ファイバー（３）の複数の層（１６；２２）を連続的に編み組むための、補強ファイバー（３）のスプールを担持しているリング（２）を含み、
各マンドレル（１３、１７）は、前記リング（２）の軸（ＡＸ）に沿って前記リング（２）を通過するように移動することができる支持体（１２）により担持されており、
前記方法では、前記マンドレル（１３、１７）を前記リング（２）に通過させた後に、前記補強ファイバー（３）は、このマンドレル（１３、１７）の下流において切断されて、前記マンドレル（１３、１７）を取り外すことを可能にする、
前記方法において、
−  前記支持体（１２）により担持されると共に前記マンドレル（１３、１７）に締結されるハブ（５、６；１８）は、前記マンドレル（１３、１７）の下流に搭載され、
−  前記補強ファイバー（３）は、これらの補強ファイバー（３）の周りにおいて結束具（１１、１４）により、前記マンドレル（１３、１７）を前記リング（２）に通過させた後に、前記ハブ（５、６；１８）の周りで締め付けられ、
−  前記補強ファイバー（３）は、前記マンドレル（１３、１７）を取り外す前に、前記マンドレル（１３、１７）と前記ハブ（５、６；１８）との間で切断される、
方法。
【請求項２】
前記補強ファイバー（３）を取り付けるための前記結束具（１１；１４）が収容される痕跡を形成する少なくとも１つの周方向溝（８、９；２３）を含んでいるハブ（５、６；１７）が使用される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
少なくとも部分的に円錐形状を有するハブ（５、６）が使用される、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
二重円錐形状を有するハブ（１８）が使用される、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記ハブ（１８）は、このハブ（１８）の上流に搭載されているマンドレル（１７）と、このハブ（１８）の下流に搭載されているマンドレル（１３）との断面に対応する互いに異なる断面の端部を有している、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記マンドレル（１３、１７）および前記ハブ（５、６；１８）の前記支持体（１２）は、前記軸（ＡＸ）に沿って延びると共に前記リング（２）の両側に位置する少なくとも２つのベアリングによって担持されている１または複数のロッド（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）により形成されている、
請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補強ファイバーのスプール（補強ファイバーを糸巻き状にしたもの）を担持しているリングを含み、補強ファイバーの複数の層を連続的に、リングを通過するように数回移動する同一のマンドレルの周りに、またはリングを通過するように次々に移動する複数のマンドレルの周りに編み組む編組機を作動させる方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
編組機は、マンドレルの周りをマンドレルの全長にわたり、１層のまたは互いに重ね合わされた複数の層を編み組むことにより、複合材料部品を製造することを可能にする。
【０００３】
種々の層が形成されると、マンドレルと、マンドレルが担持している層とにより構成されるアセンブリは金型内に置かれ、これらの層内に樹脂が注入される。その後、この樹脂は、例えば加熱により重合されて、未加工の剛性部品が構成される。
【０００４】
そのような編組機１は、図１に示されているが、本質的に、垂直面に位置しているリング２を含む。従って、このリングの回転軸ＡＸは水平である。このリング２は、リング面の前部の一点、または軸ＡＸ上に位置する領域に向けて収束している１組の補強ファイバー３のスプールを担持している。従って、これらのファイバーは一体的に、ほぼ円錐形を画定している。
【０００５】
編み組みサイクルが開始すると、マンドレル４は軸ＡＸに沿って移動し、リングを通過して、ファイバーの収束点を超える。同時に、リング２上にモータ付き可動支持体により担持されているスプールが起動されて、このマンドレル４の外部表面上に補強ファイバーの靴下状体を製造する。
【０００６】
この靴下状体は、マンドレルがリングを完全に通過すると、つまり、リングに対してオフセットしているファイバーの収束点を超えて位置すると、その全長にわたってマンドレルを覆う。
【０００７】
その後、補強ファイバーの層は、マンドレルの下流地点で切断され、マンドレルは取り外され、その後、マンドレルを再びリングに通して、第１層に半径方向に重ね合わされる補強ファイバーの第２層の形成のために、リングの後方に戻される。
【０００８】
実際は、マンドレルは、後部ロッドに固く締結されている下流端部と、前部ロッドに固く締結されている上流端部を有しており、これらの端部により、マンドレルはリングを通して引っ張られる。この目的のため、マンドレルは、その端部のそれぞれにおいてネジ山付き孔を含むこともあり、その場合、各ロッドは、このネジ山付き孔にネジ留めされる、対応するネジ山付き端部を有する。
【０００９】
作動中は、編み組まれたファイバー層が前部ロッドを囲い、マンドレルが、このロッドにより、軸ＡＸに沿って前方に引っ張られるにつれて、マンドレルの周りに編み組まれたファイバー層が形成される。
【００１０】
この層が完全に形成されると、コードが、マンドレルの下流の編み組を通過して、このコードには、軸ＡＸに平行な張力が加えられて、リングの前部の、そして、ほぼ軸ＡＸ上のファイバーの収束点が維持される。
【００１１】
その後、補強ファイバーの編み組を、マンドレルと、コードがマンドレルを通過する領域との間で切断できる。この工程の後、前部ロッドは、マンドレルの前端部からネジ留めが外され、マンドレルは、後部ロッドの前端部からネジ留めが外され、マンドレルが担持している補強ファイバーの層と共に除去される。
【００１２】
ファイバーの層を有するマンドレルは、その後、リングの背後に再び設置される。そして、リングを通過するロッドの後端部は、マンドレルの前端部にネジ留めされて、このロッド、つまり、前工程において後部ロッドであったロッドは、前部ロッドになる。
【００１３】
他のロッドが、マンドレルの後端部にネジ留めされる。マンドレルに締結されたこれらのロッドは更に、軸ＡＸに沿って互いに間隔を置いて配置されている複数のベアリングにより、軸ＡＸ上の定位置に保持される。
【００１４】
実際、ファイバーの収束点が、マンドレルの取り外しおよび再挿入の間にコードにより保持されるときは、この収束点は、軸ＡＸ上に中心が留まることを確実にするようには十分に制御されず、この収束点が、軸ＡＸに対して半径方向にオフセットされるという結果になる。
【００１５】
従って、マンドレルが再び機械の中に設置されて、その前端部が、ファイバーの収束領域に面して位置するように運ばれると、この収束領域の半径方向のオフセットは、マンドレルの端部のレベル（ｎｉｖｅａｕ）における補強ファイバーの局所的な解体を引き起こす。そして、製造された未加工部品の機械的強度は、この端部のレベルにおいて相当に不利となる。
【００１６】
この問題を防止する１つの方法は、マンドレルを再搭載する前に、カーボンファイバーの収束領域を再び中心に置くように編組機を作動させることである。しかし、この解決策は、製造時間の観点から非常に高価なものとなり、各層を編み組むために必要な補強ファイバーの長さを増大させる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、この欠点を改善する解決策を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
この目的のために、本発明は、
編組機を作動させる方法であって、
前記編組機は、補強ファイバーのスプールを担持しているリングであって、前記リングを通過するように複数回移動する前記単一のマンドレルの周りに、または前記リングを通過するように次々に移動する複数のマンドレルの周りに、補強ファイバーの複数の層を連続的に編み組むための、補強ファイバーのスプールを担持しているリングを含み、
各マンドレルは、前記リングの軸に沿って前記リングを通過するように移動することができる支持体により担持されており、
前記方法では、マンドレルを前記リングに通過させた後に、前記補強ファイバーは、このマンドレルの下流において切断されて、前記マンドレルを取り外すことを可能にする、
前記方法において、
−  前記支持体により担持されると共に前記マンドレルに締結されるハブは、前記マンドレルの下流に搭載され、
−  前記補強ファイバーは、これらの補強ファイバーの周りにおいて結束具（ｕｎ  ｌｉｅｎ）により、前記マンドレルを前記リングに通過させた後に、前記ハブの周りで締め付けられ、
−  前記補強ファイバーは、前記マンドレルを取り外す前に、前記マンドレルと前記ハブとの間で切断される、
方法から構成される。
【００１９】
この解決策によれば、マンドレルの取り外しの間、ファイバーは完全にリングの軸上に中心が置かれる。従って、新しいマンドレルの設置する前に、編み組を再び中心に置くために編組機を起動させる必要がなくなるので、製造コストは削減される。
【００２０】
本発明はさらに、前記補強ファイバーを取り付けるための前記結束具が収容される痕跡（ｕｎｅ  ｅｍｐｒｅｉｎｔｅ）を形成する少なくとも１つの周方向溝を含んでいるハブが使用される、上で画定された方法に関する。
【００２１】
本発明はさらに、少なくとも部分的に円錐形状を有するハブが使用される、上で画定された方法に関する。
【００２２】
本発明はさらに、二重円錐形状を有するハブが使用される、上で画定された方法に関する。
【００２３】
本発明はさらに、前記ハブは、このハブの上流に搭載されているマンドレルと、このハブの下流に搭載されているマンドレルとの断面に対応する互いに異なる断面の端部を有している、上で画定された方法に関する。
【００２４】
本発明はさらに、前記マンドレルおよび前記ハブの前記支持体は、前記軸に沿って延びると共に前記リングの両側に位置する少なくとも２つのベアリングによって担持されている１または複数のロッドにより形成されている、上で画定された方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】編組機による、マンドレルの周りのカーボンファイバーの層の編み組みを示している斜視図である。
【図２】本発明の方法のハブの斜視図である。
【図３】補強ファイバーが組み上げられ、ハブの周りに固く締め付けられる本発明の方法の工程を概略的に示している図である。
【図４】マンドレルの周りの補強ファイバーの第１層の製造の工程を示している図である。
【図５】ファイバーが、マンドレルの下流に搭載されているハブの周りに固く締め付けられ、編み組まれたファイバーが、マンドレルの上流と下流とで切断される方法の工程を示している図である。
【図６】マンドレルが担持している編み組まれた層を有するマンドレルの取り外しに対応する、本発明の方法の工程を示している図である。
【図７】マンドレルとハブとの断面を示している側面図である。
【図８】他のマンドレルと、そのマンドレルに関連する別のハブとの断面を示している側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の基本的思想は、マンドレルの下流の軸ＡＸ上にハブを搭載して、マンドレルを取り外すときに、補強ファイバーの収束領域が軸ＡＸ上に中心が置かれるように保つためにこのハブを使用することである。具体的には、マンドレルの全長にわたってファイバーの層が編み組まれた後、結束具またはカラーが置かれてファイバーの周りに固く締め付けられ、これらのファイバーの収束領域が軸ＡＸ上に中心が置かれるように保つために、ファイバーをハブに対して押しつける。
【００２７】
ハブ５は、図２にそれ自体が示されているが、全体的に軸ＡＸの周りの回転形状を有している。ここで、ハブ５の外部表面は、全体的に円錐形であり、軸ＡＸに沿って互いに間隔を置いて配置されている周方向の溝８、９を含んでいる。
【００２８】
各溝８、９は、ハブを取り囲んでいるファイバーをハブの周りに固く取り付ける結束具を収容するように設計されているハウジングを構成し、それにより、この結束具は、ファイバーの収束領域を定位置に保持するように十分に固く締め付けられたときは、外部表面７に沿って摺動できない。
【００２９】
実際、そして図３において分かるように、補強ファイバー３は一体的に、円錐形に延びており、円錐形の頂点は、その収束領域に対応する軸ＡＸ上に位置している。ハブ５が、軸ＡＸに沿うこの領域のレベルまたは階層に位置すると、ハブ５は、補強ファイバーに取り囲まれ、そして、補強ファイバーはハブ５の外部表面上を覆う。
【００３０】
この状況において、ファイバーに押しつけられることにより、ハブ５上の溝８または９の１つと整列している、これらのファイバーの周りの結束具またはカラー１１は、これらの補強ファイバーが定位置に保持されることを可能にし、それにより、補強ファイバーの収束領域は、半径方向のオフセットがなく、軸ＡＸ上に保持される。
【００３１】
図３は、編み組み作用の開始時における編組装置１をより具体的に示している。この装置は、一連の補強ファイバー３のスプールを担持しているリング２と、マンドレル１３を担持する支持体１２と、第１ハブ５および第２ハブ６とを含み、これら支持体１２と第１ハブ５および第２ハブ６とが、軸ＡＸに沿って延びるアセンブリを形成する。
【００３２】
第１ハブ５は、マンドレル１３の前端部を超えて、つまり、リング２から最も遠いマンドレルの端部、図では右側に向けて位置している。第２ハブ６の方は、マンドレル１３の後端部に整列して位置している。
【００３３】
補強ファイバー３は結束具１１により、ハブ５の周りにその全部が押しつけられており、マンドレル１３は、補強ファイバーの靴下状体をこのマンドレルの周り、およびその全長にわたって編み組む目的のため、補強ファイバー３が形成する円錐表面によって境界を区切られている内部空間に位置している。
【００３４】
支持体１２は、４つのロッド１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、および１２ｄから構成できる。この場合、各ロッドは、両方のネジ山付き端部を有しており、マンドレル１３とハブ５、６のそれぞれの端部は、ロッド端部がネジで留められるネジ山付き孔を含んでいる。
【００３５】
ロッドを、マンドレル１３とハブ５、６に組み付けることは、ロッド１２ａの一方の端部を、ハブ５の前端部にネジで留めることと、ロッド１２ｂの前端部を、ハブ５の後端部にネジで留めることと、およびロッド１２ｂの後端部を、マンドレル１３の前端部にネジで留めることから構成されている。同様に、ロッド１２ｃの前端部は、マンドレル１３の後端部にネジで留められ、ロッド１２ｃの後端部は、ハブ６の前端部にネジで留められ、最後に、ロッド１２ｄの前端部は、ハブ１３の後端部にネジで留められる。
【００３６】
マンドレル１３と、２つのハブ５、６と、ロッド１２ａ〜１２ｃとにより構成されているアセンブリは、軸ＡＸ上の定位置に保持されている剛体を構成し、剛体は、一方では、図示されていない後部、つまりリングの後部、つまり、図ではリングの左側に位置している第１ベアリングにより、他方では、ロッド１２ａの前端部が締結されている、図示されていない牽引手段により保持されている。
【００３７】
このベアリングは固定フレームを含み、この固定フレームは選択任意には可動であり、その上部においてロッドを収容し、ロッドを軸ＡＸ上の定位置の保持するように構成されている部材を備え、ロッドを、少なくとも回転方向に、可能であれば並進方向に対して不動にする。牽引手段は同様に、このロッドを軸ＡＸに沿って引っ張るための並進方向および回転方向固定部材を備える、ロッドを収容すると共にロッドを軸ＡＸ上の定位置において保持する部材を含む。
【００３８】
編み組み作用は、図示されていない牽引手段の起動により、マンドレル１３とハブ５、６を含む支持体１２により構成される固いアセンブリを前方に、つまり、図３では右側に向けて移動させることによって開始される。
【００３９】
そして、図４に図示されているように、マンドレルが移動されるにつれて、ファイバーの収束点に整列しているマンドレルの周りに靴下状体が編み組まれていく。図４においては、約半分の靴下状体が編み組まれ、補強ファイバーの収束点は、マンドレルに沿ってほぼ半分の所に位置している。
【００４０】
この動きが続くと、ハブ６がファイバーの収束領域に整列するまで、マンドレル１３の全長にわたって補強ファイバーの層が形成される。このことは図５の状況に対応する。
【００４１】
その後、装置は停止され、結束具またはカラー１４が、補強ファイバーの収束領域のレベルにおいて補強ファイバーを定位置に保持するために、第２マンドレル６の周りを通過する。この作用が行われた後に、補強ファイバーの編み組まれた層１６は、一方では、マンドレル１３の前端部と第１ハブ５の間で、他方では、マンドレル１３の後端部と第２ハブ６の間で切断される。この切断は、鋏、または類似のタイプの切断工具により行われる。
【００４２】
補強ファイバーの層が、マンドレル１３の上流と下流とで切断されると、マンドレルは取り外される。具体的には、第２または後部ベアリングが、有利なようにリング２の後部に一時的に設置されて第１後部ベアリングを補完し、軸ＡＸに沿って第１後部ベアリングから間隔を置いて、ロッド１２ｄを軸ＡＸ上の完全な定位置に保持する。このロッド１２ｄは、第２ハブ６を担持しているものの１つなので、この２つの後部ベアリングによる保持は、ファイバー３の収束領域を、半径方向のオフセットがないように軸ＡＸの上定位置に保持するためには十分である。
【００４３】
この段階において、ロッド１２ａは、図示されていない牽引手段との結合を解除され、それにより、ロッド１２ｃと、担持している層を有するマンドレル１３と、ロッド１２ｂ、１２ａにより形成されているアセンブリは、第２ハブ６の前端部にネジで留められているロッド１２ｃの後端部のネジ留めを外すことにより、この第２ハブ６との締結を解除できる。
【００４４】
そしてロッド１２ａは、第１ハブ５の前端部からネジ留めを外すことにより取り外すことができる。この後、このロッド１２ａは、一方では、第２ハブ６の前端部にネジで留められ、他方では、示されていない牽引手段に再び結合される。補完的な方法においては、１つまたは２つの追加的前部ベアリングが、有利なように、このロッド１２ａを、軸ＡＸと同軸に保持するために一時的に設置される。
【００４５】
この段階において、ロッド１２ｄは、第２ハブ６の後端部からネジ留めを外すことにより取り外され、この第２ハブ６は、牽引手段と、一時的に設置されている前部ベアリングにより担持されている前部ハブ１２ａにより保持されている。
【００４６】
そして、第１ハブ５は、ロッド１２ｂの前端部からネジ留めを外され、ロッド１２ｃの後端部にネジで留められる。第１ハブ５と、ロッド１２ｃと、マンドレル１３と、ロッド１２ｂが連続して形成されているアセンブリは、ロッド１２ｂの前端部を、第２ハブ６の後端部にネジで留め、ロッド１２ｄの前端部を、第１ハブ５の後端部にネジで留めることにより設置される。
【００４７】
この段階においては、第１ハブ５と第２ハブ６の位置が、図３で占めている位置とは反対になっていることを除いて、装置の配置は、再び、図３の配置に対応している。
【００４８】
そして、必要であれば、一時的に設置されていた前部および後部ベアリングを取り外した後に、第１層に重なるようにして、補強ファイバーの新しい層の編み組みを開始できる。そして、異なる層が、所定の厚さになるまで、マンドレル上に編み組まれる。
【００４９】
図に示されている例においては、ハブ５、６は、相対的に大きな距離だけマンドレル１３から離されているが、この距離は有利には、より小さくてもよく、それにより、各層に必要な補強ファイバーの長さを、従って、製造コストを削減できる。
【００５０】
従って、図７に示されているように、各ハブをマンドレルから離している距離は、工具が、補強ファイバーの層を切断するために必要な最小のスペースに実質的に相当する最小値ｄまで削減できる。
【００５１】
図に示されている例においては、ハブ５は、２つの対応する結束具またはカラーにおいて補強ファイバーを押しつけるための２つの溝を含んでいるが、１つの溝のみを含む解決策もまた満足できるものであり、溝と、カラーまたは結束具の数の選択は、製造条件により基本的に決定される。
【００５２】
同様に、ハブ５の外形もまた、製造条件の相関的要素として選択される。図８の例においては、ハブ１８は、２つの連続するマンドレル１３と１７の間に配置されており、マンドレル１３、１７は直径が互いに異なり、支持体上に順番に搭載される。
【００５３】
これらの条件において、ハブ１８は、二重円錐の形状を有しており、マンドレル１３に最も近い端部１９における、マンドレル１３の断面に対応する断面と、マンドレル１７に最も近い端部２１における、マンドレル１７の断面に対応する断面を特徴としている。ハブ１８の外部表面は、これら２つの断面の輪郭を接続し、一方、その中心領域においては、編み組まれた層２２の補強ファイバーを取り付ける結束具を収容するように設計されている溝を構成する狭搾部２３を画定している。
【００５４】
有利には、端部１９の直径がマンドレル１３の直径よりも相当に小さく、逆に、端部２１の直径がマンドレル１７の直径よりも相当に大きく、それにより、編み組を拡げて、２つの編み組み作用同士の間におけるマンドレル１７の搭載を容易にする。
【００５５】
このハブにより、第１マンドレル１３と第２マンドレル１７との間の編み組まれた層２２の連続性を確実にすることが可能になり、それにより、ファイバーの向きが、１つのマンドレルから他のマンドレルへの移行により乱されない。
【００５６】
図７の例と同様に、ハブ１８は、工具が補強ファイバーの層を切断するための最小スペースに相当する距離ｄだけ、マンドレル１３、１７のそれぞれから離されている。
【００５７】
更に、図７の例においては、ハブは非対称な二重円錐形状を有していることに注意されたい。しかし、中心に関して対称の二重円錐形状を有しているハブは、一部の製造状況に対しては適切であり、特に、補強ファイバーの層が、同じ直径を有する、異なるマンドレルの周りに編み組まれるときは適切である。
【００５８】
図において示された種々の例において、マンドレルは、ハブと同様に、単純な回転形状を有しているが、本発明は、マンドレルまたは、複数のマンドレルが、他の任意の断面、例えば、矩形の断面を有している状況に対しても適用され、その場合は、使用されるハブまたは複数のハブもまた、マンドレルの断面に対応する他の断面を有する。
【００５９】
マンドレルとハブが、回転形状でない形状を有していると、これらの要素が、有利には、補強ファイバーの層の形成中に、軸ＡＸの周りを回転できないことを確実にする。そして、各支持ロッドと、各マンドレルまたはハブの間を結合して、関連する要素の端部を通過する横方向のキーと、ロッドに対して各要素の回転を防止するロッドを組み込むことができる。
【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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