(57)【要約】  マンドレルの周りに織物を巻きつける装置と方法は、織物のドラムを配置し、そのドラムから織物の一部を取り出し、そのマンドレルの周りに織物を巻きつけるようにマンドレルを回転し、織物をマンドレルについて固化するために織物をマンドレルの周りに巻きつけるとき、織物に圧力を与える工程を備える。
2009538261.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
織物と、前記織物を収容するように構成されているマンドレルと、少なくとも１つの引き綱と、を備えているマンドレルの周りに織物を巻きつける装置において、
前記織物が前記マンドレルに固定され、
前記引き綱が、前記織物と前記マンドレルの一方に固定され、
前記織物と前記引き綱とが、前記マンドレルの周りに巻きつけられるように、前記マンドレルが回転され、そして
前記織物が前記マンドレルの周りに巻きつけられるときに、前記引き綱が、前記織物に圧力を与えるように、構成された
ことを特徴とするマンドレル周りに織物を巻きつける装置。
【請求項２】
前記引き綱が前記織物に圧力を与えるように前記引き綱に張力を与える、前記引き綱と係合する張力装置がさらに備えられたことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記引き綱がスプールに支持されており、そして、前記引き綱を前記マンドレルの周りに巻きつけるときに、前記引き綱が前記スプールから引っ張られることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項４】
前記織物がドラムで支持されており、そして、前記織物を前記マンドレルの周りに巻きつけるときに、前記織物が前記ドラムから引っ張られることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項５】
前記引き綱が、樹脂によって前記織物に固化されたことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項６】
前記引き綱が、繊維撚り糸および織物シートのうちの１つであることを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項７】
複数の前記引き綱が備えられたことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項８】
前記織物を前記マンドレルの周りに巻きつけるときに、織物の層を一体に固化するために、樹脂が前記織物に加えられたことを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項９】
織物と、前記織物を収容するように構成されたマンドレルと、少なくとも１つのバネ負荷のローラを有するローラヘッドと、を備えているマンドレルの周りに巻きつける装置において、
前記織物が前記マンドレルに固定されており、そして、前記織物を前記マンドレルの周りに巻きつけるときに、前記マンドレルが回転され、そして
前記織物を前記マンドレルの周りに巻きつけるときに、前記ローラが前記マンドレルの上の前記織物と回転可能に係合されて前記織物に圧力を与えるように、前記ローラヘッドが、前記マンドレルに関して位置決めされるように構成された
ことを特徴とするマンドレル周りに織物を巻く装置。
【請求項１０】
前記ローラが、バネに結合されたことを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１１】
前記ローラヘッドが、複数の前記ローラを備えたことを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１２】
前記織物に係合し前記織物に圧力を与えるように、前記マンドレルに関して位置付けられた複数の前記ローラヘッドが、さらに備えられたことを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１３】
前記ローラヘッドが、バネ負荷装置に取り付けられたことを特徴とする請求項９記載の装置。
【請求項１４】
織物と、前記織物を収容するよう構成されたマンドレルと、前記マンドレルを収容するよう構成されたギャップを規定し、前記ギャップに沿った少なくとも１つのローラサポートを有する、ローラ組立体と、を備えているマンドレルの周りに巻きつける装置において、
前記織物が前記マンドレルに固定され、そして、前記織物を前記マンドレルの周りに巻くように、前記マンドレルが回転され、
少なくとも１つのバネ負荷されたローラが、前記ローラサポートによって支持され、
前記マンドレルが前記ギャップ内に収容され、前記織物が前記マンドレルの周りに巻かれるときに、前記ローラが前記マンドレルの上の織物に回転可能に係合し前記織物に圧力を与えるように、前記ローラ組立体が前記マンドレルに関し位置決めされるよう構成された
ことを特徴とする織物をマンドレルの周りに巻く装置。
【請求項１５】
前記ローラサポートが、複数の前記ローラを支持するレールであることを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１６】
前記織物が前記マンドレルの周りに巻かれるとき前記ローラが前記織物と係合するように、前記ギャップの周囲に沿って位置決めされた複数の前記ローラを支持する複数のローラサポートを、前記ローラ組立体が、備えたことを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１７】
前記ローラが、バネによって、前記ローラサポートに結合されたことを特徴とする請求項１４記載の装置。
【請求項１８】
織物のドラムを配置し、
マンドレルを配置し、
前記ドラムから前記織物の一部を取り出し、
前記マンドレルに前記織物を固定し、
前記マンドレルの周りに前記織物を巻きつけるように、前記マンドレルを回転し、
前記マンドレルに前記織物を固化するため前記織物を前記マンドレルの周りに巻きつけるとき、前記織物に圧力を与える工程を有する
ことを特徴とするマンドレルの周りに織物を巻きつける方法。
【請求項１９】
前記織物に圧力を与える工程が、
前記織物および前記マンドレルのうちの１つに引き綱を固定し、
前記マンドレルに前記引き綱を、前記織物と共に、巻きつけ、
前記織物を前記マンドレルに巻きつけるとき、前記引き綱が前記織物に圧力を与えるように、前記引き綱に張力を与える工程を有する
ことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記織物に圧力を与える工程が、
少なくとも１つのバネ負荷のローラを配置し、
前記織物を前記マンドレルの周りに巻きつけるとき、前記ローラが、前記織物を前記マンドレルに係合し、前記織物に圧力を与えるように、前記ローラを前記マンドレルに関し位置付けする工程を有する
ことを特徴とする請求項１８記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マンドレルの周りに乾いた繊維の織物を固化することによって繊維プリフォームを作るための装置および方法に関する。特に、固化の作業中に織物がたるんだり、ねじれたり、移動することを防ぐために、マンドレルの周りに乾いた織物を重ねて固化するように外部の力を加える装置および方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
合成物産業では、固化された乾いた繊維で形成された円筒形の繊維プリフォームが、飛行機の胴体、ナセル、ヘリの尾部コーン、および／またはケースのように頑丈で、中空で、一般的に円筒形の構造を必要とする多くの用途に使用されている。乾いた繊維プリフォームは、乾いた繊維のシートを、一般的には、円筒形のマンドレルの周囲にきつく巻きつけることにより形成される。それは、接着剤や樹脂を供給あるいは事前に供給することも可能であり、円筒の周りに巻かれたペーパータオルの一枚の長いシートではなく、多層が連続しているもので、巻かれた織物が繊維プリフォームの目的の用途のため必要とされる厚さ、寸法、外径を有する円筒構造を形成するまで巻かれる。樹脂は織物の束に加えられ、この織物を固化し強化して構造物とするために、加熱処理される。この織物は、炭素繊維、ガラス、あるいは、他の人工または他の天然繊維のような、多くの繊維材料で形成される。
【０００３】
この織物は、最終の繊維プリフォーム構造の全体の強度を損なうような、しわや折り目を防ぐように、マンドレルの周りにきつく巻かれる。この織物は、固化の工程の前または固化の工程中に供給される少量の樹脂を含んでいる。しかし、織物が、マンドレルの周囲に巻かれ、それ自身の周りに重ねられるので、織物が、ゆるくなり、移動し、部分的に厚くなり、一般的に、マンドレルの周りにきつく巻かれない。そのため、巻きつけの工程中で定期的に、巻かれた織物の上に固体シートを配置する固化の工程または真空固化工程を、巻かれた織物に施す必要がある。この真空は、織物をきつく引っ張り、固化するように、固体シート内に生成される。熱処理工程は、構成を結合し、変形なく保持するよう固化の結果を支えるために成される。この熱処理工程の後、固体シートは取り除かれ、巻きつけ工程が再び開始される。真空固化工程は、巻きつけ工程を通し、数回繰り返され、通常マンドレルの周りに５−７層巻かれる毎に１回成される。したがって、マンドレルの周りを４２層の繊維を巻く要求の繊維プリフォームに対して、織物を巻く工程は、６−７回中断され、巻かれた繊維が真空固化と固化の工程を施される。
【０００４】
繊維プリフォームを形成するため、マンドレルの周囲に乾いた織物を固化する従来の方法および装置は、いくつかの欠点を抱えている。織物を真空固化する工程は、非常に時間とコストを必要とし、１つの繊維プリフォームを形成するのに、この工程が何度も実行される。もう１つの欠点は、固体シートを取り除く前に繊維を加熱し、冷却する時間を必要とする熱処理工程の適用である。たとえば、準備と実行に必要とされる時間のため、真空固化の工程は、４２層の織物のプリフォームを仕上げるために、加熱して３０日間が加えられる。真空固化の工程を実行するための工具、労働およびエネルギーの追加コストも無視できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、織物を決まったところに保持し、織物の移動とねじれを防止し、マンドレルの周囲に巻かれた織物を熱処理する必要性を無くして、効率的に乾いた織物を固化する装置および方法の必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、マンドレルの周りに織物を巻く装置が含まれている。この装置は、織物と、その織物を受け取るよう形成されたマンドレルと、少なくとも１つの繊維および／または織物引綱とを備える。織物は、マンドレルに固定され、引き綱は、織物とマンドレルのいずれか一方に固定される。マンドレルは、織物と引き綱がマンドレルの周りに巻かれるように、回転する。織物がマンドレルの周りに巻かれるよう、所定の張力が織物に圧力を加えるように、引き綱が構成されている。
【０００７】
本発明は、織物と、織物を受け取るよう形成されたマンドレルとを備える装置であり、織物がマンドレルで固化されるよう、織物がマンドレルの周囲に巻かれるようにマンドレルが回転する装置を提供する。この装置は、少なくとも１つのバネ負荷のローラを有するローラヘッドをさらに備え、このローラはローラヘッドに取り付けられ、ローラがマンドレルの上の織物と回転可能に係合し、ローラが、織物がマンドレルの周りに巻かれるよう織物に圧力を加えるように、ローラヘッドがマンドレルに対して位置決めされるように構成されている。
【０００８】
本発明は、マンドレルを受け取るようにギャップが構成されるよう規定するローラアセンブリを備える装置を提供する。マンドレルがギャップに収容され、ローラがマンドレルの上の織物と回転可能に係合し、ローラが、織物がマンドレルの周りに巻かれるよう織物に圧力を加えるように、少なくとも１つのバネ負荷のローラが取り付けられた少なくとも１つのローラサポートが、マンドレルに対して位置決めされるよう構成されている。
【０００９】
本発明は、マンドレルの周りに織物を巻きつける方法を提供する。この方法は、織物のドラムを設け、マンドレルを設け、ドラムから織物の一部を移動し、マンドレルで織物を固定し、織物がマンドレルの周りを巻くようにマンドレルを回転し、マンドレルについて織物を固化するように、マンドレルの周りに織物が巻かれるよう、織物に圧力を加える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による実施例の繊維プリフォームを形成するために織物を固化する装置の正面の斜視図である。
【図２】本発明による他の実施例の繊維プリフォームを形成するために織物を固化する装置の正面の斜視図である。
【図３】本発明によるさらに他の実施例の繊維プリフォームを形成するために織物を固化する装置の正面の斜視図である。
【図４】本発明によるさらに他の実施例の繊維プリフォームを形成するために織物を固化する装置の正面の斜視図である。
【図５】本発明によるさらに他の実施例における図４のローラヘッドの底面図である。
【図６】本発明によるさらに他の実施例の繊維プリフォームを形成するために織物を固化する装置の正面の斜視図である。
【図７】本発明による実施例のフランジの正面の斜視図である。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明の実施例による繊維プリフォームを形成するため、乾いた繊維の織物を固化するための装置の正面の斜視図である。この装置１０は、ドラムまたはスプール２２の周りに巻かれた乾いた織物１８のロール１４を有する。ドラム２２は、ベース２４に取り付けられ、回転するよう構成されている。織物１８は、ドラム２２が矢印Ａの方向に回転するとき、連続シート２６としてドラム２２から引き出される。織物１８は、多くの材料から形成され、シート２６は、任意の幅または長さを有する。例えば、織物１８は、炭素ガラス、他の人工または自然繊維から形成され、そして／または、編まれ、組まれ、一方向で、折り目ありまたは折り目無しで、または、かぎ針編の織物であってもよい。ドラム２２は、様々な寸法と形状でよく、織物１８は、特定の用途のために必要とされる機械的特性を提供する様々な方向または構成で編まれてもよい。
【００１２】
この装置１０は、コーン形状部３６とリム３８で形成された円筒体３４を有するマンドレル３０をさらに有する。このマンドレル３０は、いろいろな寸法、形状、構造を有することができる。例として、マンドレル３０が、ドラム２２よりも、非常に長く、より大きな直径と円周を有し、織物１８のシート２６の幅よりも、非常に大きくなることも有り得る。マンドレル３０は、一般的に、円筒形状で、バレル形、または最終製品の繊維プリフォームの希望の形状に対応する他の様々な形状でもよい。さらに、マンドレル３０は、円筒体３４がその端部でテーパーに形成されリム３８を有しなくてもよい。マンドレル３０は、例えば、複合材料、プラスチック、金属のような、様々な材料で形成される。マンドレル３０は、マンドレル３０が、ほぼ織物１８のロール１４に近くなり、矢印Ｂの方向に回転するように構成されるよう、ベース４２に取り付けられている。
【００１３】
この装置１０は、ベース４７に取り付けられ、通常、ロール１４の上方に位置する複数のスプール４６を備える。それぞれのスプール４６は、その上に巻かれた引き綱５０または材料の要素を備えている。スプール４６は、矢印Ｄの方向に引き綱５０がスプール４６から引き出されるように、矢印Ｃの方向に回転するよう構成されている。それぞれのスプール４６は、様々な長さと直径を有している。引き綱５０は、釣り糸が釣りのリールに巻かれているように、らせん状にスプール４６の周りに巻かれている。例えば、引き綱５０は、繊維または織物で形成されてもよいし、撚り糸またはシートでもよい。引き綱５０は、プラスチック、ガラス、炭素、または他の人工や他の天然の繊維から作られており、様々異なる厚さや幅を有することができる。それぞれのスプール４６は、円形の引き綱ガイド５８を有するプラットホーム５４に取り付けられ、この引き綱ガイド５８を通り、ひき綱５０がスプール４６から延びる。引き綱ガイド５８は、スプール４６から伸びる引き綱５０をガイドし、引き綱５０がスプール４６から引っ張られるとき、引き綱５０はスプール４６について固定する角度で引き綱ガイド５８から延びる。引き綱５０は、テンションバー６２を通り、引き綱ガイド５８から延びており、テンションバー６２は、スプール４６とマンドレル３０との間に位置づけられている。テンションバー６２を、スプール４６からマンドレル３０と織物１８へ延びる個々の引き綱５０への張力の大きさを制御するよう、調整することができる。
【００１４】
作業において、織物１８が最初にマンドレル３０の周りに巻かれる前に、マンドレル３０の露出されている円筒体３４および／またはコーン形状部３６に、樹脂が加えられる。織物１８がドラム２２から引き出され、シート２６の端部がマンドレル３０の円筒体３４およびコーン形状部３６の少なくとも一方に、接着剤の上に配置される。複数の引き綱５０はスプール４６から引き出され、この引き綱５０の端部が、マンドレル３０の上の織物１８の上の端部に配置される。引き綱５０は、接着剤および／または留め金で織物１８またはマンドレル３０に固定される。代替として、引き綱５０を、織物１８またはマンドレル３０に結び付けることもできる。引き綱５０は、織物１８と引き綱５０とがマンドレル３０の周りに巻かれるように、織物１８全体に圧力を均等に分布するよう、織物１８の表面の上に配置される。マンドレル３０は、織物１８のシート２６がドラム２２から引き出され、マンドレル３０の円筒体３４および／またはコーン形状部３６の周りに巻かれるように、矢印Ｂの方向に回転させられる。同様に、マンドレル３０が矢印Ｂの方向に回転するとき、引き綱５０は、矢印Ｄの方向にスプール４６から引き出され、織物１８がマンドレル３０の周りに巻かれるように、織物１８の周りを巻く。したがって、織物１８がマンドレル３０の周りを巻くとき、引き綱５０は、織物１８の重ねられたそれぞれの層の間に位置付けられる。織物１８のシート２６の端部に平行にならないよう、引き綱５０が織物１８の上で互いに交差し、あるいは、織物１８に沿って位置決めされるよう、引き綱５０が織物１８とマンドレル３０の周りに巻かれるように、スプール２２が横方向に移動するよう構成されている。
【００１５】
織物１８と引き綱５０とが、マンドレル３０の周りに共に巻かれるとき、マンドレル３０に対し、および互いに、きつく、織物１８の層を保持するために、巻きつけ工程の間、織物１８に対して、引き綱５０がきつく引っ張られる。それにより、織物１８が移動したりあるいは折られることを防止する。異なる素材で形成され、異なる編み方の織物は、マンドレル３０の上に保持されるために、引き綱５０からの異なる圧力の大きさを必要とする。さらに、異なる織物１８は、異なる固化が必要となる。したがって、引き綱５０がスプール４６から引き出され、マンドレル３０の上に織物１８の周りに巻かれるとき、テンションバー６２が、個々の引き綱５０の張力を増減するよう調整することができる。織物がマンドレルに巻かれるとき、引き綱５０の張力がマンドレル３０に関する位置を正確に保持するため、引き綱５０が織物１８に加える圧力の適切な大きさを供給するよう、引き綱５０の張力が、テンションバー６２を介し調整される。代替として、様々な方法で、引き綱５０に圧力を加えることができ、たとえば、スプール４６あるいはマンドレル３０を張力装置に取り付けることにより、引き綱５０の張力を増大させるため、一方を他方から引き離すよう引っ張ることができる。例えば、テンションバー６２により１０−１００ポンドの圧力を引き綱５０に、そして、マンドレル３０上の織物１８に与えることができる。マンドレル３０は、それに巻かれた織物１８に与えられた圧力に耐えるような構造である。
【００１６】
巻きつけ工程中、織物１８がマンドレル３０の周りに巻かれるように、樹脂やその他の粘着性物質が織物１８に加えられる。織物１８と樹脂は、巻きつけ工程中に加熱され、引き綱５０により与えられた圧力により、織物１８の重なり合った層が、互いにより密着し、より固化される。
【００１７】
繊維プリフォームが、与えられた用途のため適した厚さを有するように、織物１８を十分な層で、束になるようにマンドレル３０の周りに巻きつけた後、織物１８と引き綱５０とが切断され、束に結ばれる。それから、射出または注入のような、さまざまな方法により、繊維プリフォーム束に樹脂が供給される。そして、繊維プリフォームは、ほぼ、固化、硬化されるまで、オーブンまたはオートクレーブ内でさらに処理、加圧される。マンドレル３０は、そのプリフォームから取り外され、消費者が、適切な用途のための最終の繊維プリフォームとして使用することが可能となる。
【００１８】
図１のスプール４６と引き綱５０は、織物を横切る引き綱５０を配置する様々な異なる方向を有している。例として、スプール４６は、すべて同じ面に沿って位置付けられる、あるいは、引き綱が織物の上で互いに重なり、交差し、より均等に、一様に織物を横切り配置されるように、互いに関係つけられて位置付けられる。固定的に成される代わりに、引き綱５０が織物１８の上で互いに交差するように、複数のスプール４６が同期する。また、別の方法として、装置１０が、織物１８の上を横切るよう引き綱５０を分布する複数のスプール４６を備えてもよい。例えば、装置１０は、互いに交差し、あるいは、互いに平行となるよう引き綱５０を分布する１−１０のスプール４６を備えてもいい。スプール４６の数と配置は、用途の種類に対し特定の種類の織物の上に適した圧力を与え、分布させるように、選択される。
【００１９】
図２は、本発明による実施例の繊維プリフォームを形成するための、乾いた織物を固化する装置７０の正面の斜視図である。この装置７０は、ドラム２２からマンドレル３０に送られる織物１８を含む。織物１８のシート２６の表面が、不均等で円滑でないように、織物１８は、織り方とパターンを有している。このようなパターンの重なった層は、間に折り目あるいはしわを形成したものに近い。この装置７０は、ドラム２２の上方に位置付けられた単一のスプール７４を備え、そのドラムは、そこからマンドレル３０の周りの織物１８に向かって延びる多くの撚り糸または引き綱５８を備える。引き綱５８は、図１に示された装置１０の引き綱５０と同様に動作する。織物１８がマンドレル３０の周りに巻かれているとき、マンドレル３０について織物１８を固化するのに必要なように、引き綱５０が織物１８に圧力を与える。引き綱５０が、すべて同じスプール７４から延びているので、引き綱５０により与えられる圧力は、集中化され、均一でない織物の層を互いにきつく保持し、折り目を防止するよう織物１８に沿って、分布される。また、引き綱５０は、２つ以上のスプールから延びてもいいし、それぞれの引き綱５０が、自身のスプールから延びてもいい。
【００２０】
図３は、本発明による実施例の繊維プリフォームを形成するため乾いた織物を固化するための装置８０の正面の斜視図である。この装置８０は、図１、図２と同様に、ドラム２２からマンドレル３０に向かって送られる織物を含む。繰り返しになるが、織物１８のシート２６の表面が均等でなく、それほど滑らかでないように、織物が織り方、パターンを有することもできる。この装置８０は、ドラム２２の上方に位置付けされた単一スプール８４を備え、この単一スプール８４は、そこからマンドレル３０の周りの織物に向かって延びる単一幅のシートまたは引き綱５８を有している。引き綱５８は、織物１８と幅が同じであり、図１、図２に示された装置１０、７０の引き綱５０と同様に機能する。例として、引き綱５８は、どんな織物でもいい。引き綱５８と織物１８がマンドレル３０の周りに巻かれるとき、引き綱５８により与えられた圧力が、不均等な織物の層を互いにきつく保持し折り目を防止するように、織物１８全体を横切り分布される。また、引き綱５８は、単一の網やメッシュでよく、シート素材でなくてもいい。また、装置８０は、図３に示す引き綱５８よりも薄く、別のスプールから延びており、織物１８を横切って配置された複数の引き綱を備えてもよい。
【００２１】
また、図１−図３に示されたそれぞれの実施例は、様々な厚さの引き綱を備えることができる。例として、引き綱５０、５８は、織物と繊維プリフォームの用途によって、１／８インチから１インチの範囲の幅を有する。また、引き綱５０、５８は、織物、繊維プリフォームの用途および／または繊維プリフォームを固化するのに必要な力によって、０．００１インチから０．１２５インチの範囲の厚さを有する。
【００２２】
図４は、本発明による実施例の繊維プリフォームを形成するために乾いた織物を固化するための装置１００の正面の斜視図である。この装置１００は、マンドレル３０の周りに部分的に巻かれた織物１８を有するマンドレル３０と、織物１８のロール１４とを備える。また、この装置１００は、ピストン１０８の上に取り付けられたローラヘッド１０４を備え、ローラ１０４は、マンドレル３０の上方に位置付けられる。また、ローラヘッド１０４は、様々な他のバネ負荷される、または、駆動される構成に取り付けられる。ローラヘッド１０４は、ピストン１０８と結合された上面１２０と、そこから複数のローラ組立体１２８が延びる底面１２４とを有するベース１１６を備えている。それぞれのローラ組立体１２８は、バネ１３２によりベース１１６に結合されているローラフレーム１３６に回転可能に取り付けられている。ローラ組立体１２８は、ローラヘッド１０４の底面１２４から垂直に延びている。２つの端部のローラ組立体１３０は、ローラヘッド１０４の底面１２４から、垂直でない角度で延びている。またそれぞれのローラ組立体１２０、１３０は、ローラヘッドの底面１２４から、特定の用途に必要とされる様々な角度で延びている。
【００２３】
図５は、図４のローラヘッド１０４の下面図である。ローラ組立体１２８、１３０は、２つの平行な列１４４に、ローラヘッド１０４の底面１２４に沿って配置される。一方の列にあるそれぞれのローラ組立体１２８は、他方の列にある隣接するローラ組立体１２８との間のギャップ１４８を重ねている。また、ローラ組立体１２８、１３０は、特定の用途に必要とされる、様々な配置、列、行、または向きで、ローラヘッド１０４の底面１２４に沿って並べられている。また、ローラ１４０のサイズは、様々である。例えば、ローラヘッド１０４は、側面１５２から、側面１５２までの底面１２４の長さ全体を横切るよう延びている少なくとも１つのローラ１４０を備えている。このローラヘッド１０４は、異なる寸法の少なくとも２つのローラ１４０を備えてもいい。
【００２４】
図４に戻って、作業では、織物が樹脂によりマンドレル３０に取り付けられており、ローラ組立体１２８のローラ１４０が通常垂直の角度で織物を係合し、マンドレル３０に対して織物１８を加圧するように、ローラヘッド１０４がマンドレル３０の織物１８の上部で矢印Ｅの方向に下げられている。マンドレル３０は、織物１８がマンドレル３０の周りに巻かれはじめるよう、矢印Ｂの方向に回転される。織物１８がマンドレル３０とローラヘッド１０４との間を通るとき、ローラ１４０が織物１８に圧力を与えるように、ローラ１４０は、バネ１３２および／またはピストン１０８により織物１８に対し押し付けられる。端部のローラ組立体１３０のローラ１４０は、織物１８に角度をもって圧力を与える。また、織物１８がローラ１４０の下を通るとき、ローラ１４０が矢印Ｆの方向に回転する。したがって、バネ負荷されたローラ１４０が織物１８に圧縮力を与え、そして、織物１８を損傷しないように、織物１８の進行方向に逆らうことなく、マンドレル３０の周りに、織物１８が、巻かれる。ローラ１４０により与えられた圧力が、織物１８の形成において、折り目やしわを防止し、マンドレル３０の周りにきつく巻かれた織物１８を保持するように、織物１８を固化する。
【００２５】
織物１８がマンドレル３０の周りに所望の厚さに巻かれたとき、織物１８は切断され、織物１８の自由端が樹脂によって巻かれた織物１８の束に固化され、ローラ１４０により加圧される。それから、ローラヘッド１０４は、織物１８の束から離され矢印Ｇの方向に引っ張られる。織物１８の束は、繊維プリフォーム製品に完成するよう、樹脂処理をされ、加熱処理される。
【００２６】
織物１８の輪郭やテクスチャにかかわらず、織物１８に圧力を与えるように、ローラ１４０を使用することができる。例えば、図４の織物１８は、交差する織り方のため、不均等なテクスチャを有している。ローラ１４０は、特定の織物の輪郭に沿って寸法を合わせ、方向を合わせることができ、織物の表面に沿い、山と谷の両方に沿って加圧することができる。特定の輪郭を有する織物のそれぞれの種類に、様々な寸法、方向を有するいろいろなローラ１４０の組立体が、織物を適切に固化するよう、特定の織物の表面に沿って適切な大きさの圧力を与えるために使用される。さらに、バネ１３２および／またはピストン１０８を介しローラ１４０により与えられた圧力は、織物が特定の用途のためにどれくらいきつく、固化されるかによって、調整される。
【００２７】
繰り返しであるが、巻きつけ工程中、織物１８がマンドレル３０の周りに巻かれるとき、樹脂やその他の粘着性物質を、織物１８に加えることができる。ローラ１４０により与えられた圧力は、樹脂が織物の隣接する層をきつく一体に保持するよう助ける。また、織物１８の重なった層が互いにより良く接着し、ローラ１４０により与えられた圧力により固化されるよう、織物１８と樹脂は加熱される。例として、ローラヘッド１０４は、織物１８がローラ１４０の下を通るとき織物１８に熱を与える加熱装置を備えることができる。
【００２８】
また、図４の装置１００は、巻かれた織物１８に、マンドレル３０に沿ったいろいろな位置で、圧力を与えるよう、マンドレル３０の周りに位置付けされた１つ以上のローラヘッド１０４を備えることもできる。複数のローラヘッド１０４を使用することにより、織物をさらに固化するためマンドレル３０の周りに織物１８が巻かれるとき、織物１８に、より大きな圧力をより長い期間、与えることができる。
【００２９】
図６は、本発明による実施例の繊維プリフォームを形成するために、乾いた織物を固化するための装置２００の正面の斜視図である。この装置２００は、織物１８のロール１４と、マンドレル３０の周りに部分的に巻かれた織物１８を有するマンドレル３０とを含む。この装置２００は、ローラ組立体２０４を備える。このローラ組立体２０４は、複数の湾曲した側壁２１５に沿って外周あるいは内周形状２１４を規定する半円のギャップ２１２を有する主ローラハウジング２０８を備える。このギャップ２１２は、一般的に、主ローラハウジング２０８内にマンドレル３０の部分が収容できる寸法に形成されている。主ローラハウジング２０８がスライドできるように、主ローラハウジング２０８は、マンドレル３０に接近したレール２２０に取り付けられるか、あるいは、マンドレル３０がギャップ２１２内で位置決めされるように、マンドレル３０に対し移動できるようになっている。また、主ローラハウジング２０８をマンドレル３０に対し移動することができる他の様々な機構に、主ローラハウジング２０８を取り付けることもできる。
【００３０】
ローラ組立体２０４の主ローラハウジング２０８は、側壁２１６の内側の輪郭に沿って取り付けられた一連のローラサポートまたはローラレール２２２を備えている。それぞれのローラレール２２２は、バネ２３２によってローラレール２２２に結合されたローラフレーム２２８に回転自在に取り付けられている複数の円筒形のローラ２２４の列を備えている。ローラ２２４は、側壁２１６の内側の輪郭２１４に沿って、主ローラハウジング２０８内に配置され、側壁２１６を通りギャップ２１２内に延びている。主ローラハウジング２０８は、ギャップ２１２の内側の輪郭２１４に沿って、主ローラハウジング２０８の上端部２３６から下端部２４０に向かう複数のローラレール２２２を備えてもよい。ローラレール２２２は、そこから延び、側壁２１６の内側の輪郭２１４に沿って位置決めされた様々な寸法と形状の複数のローラ２２４を備えてもよい。ローラ２２４は、通常垂直に、ローラレール２２２から延びている。また、それぞれのローラ２２４は、特定の用途の必要に応じて、様々な角度でローラレール２２２から延びてもよい。また、いくつかのローラ２２４は、特定の用途の必要に応じて、それぞれ異なる配置、列、あるいは、方向で、ローラレール２２２に沿って配置されてもよい。また、ローラ２２４の寸法は、変更してもよい。例えば、ローラレール２２２は、そのローラレール２２２の全体の長さに亘って延びる少なくとも１つのローラ２２４を備えてもよい。また、ローラレール２２２は、異なる寸法の少なくとも２つのローラ２２４を備えてもよい。
【００３１】
作業において、織物１８は、接着剤によってマンドレル３０に取り付けられ、それから、ローラ組立体２０４は、マンドレル３０がギャップ２１２内に収容され、ローラ２２４がマンドレル３０と織物１８とを通常垂直の角度で係合するまで、矢印Ｈの方向にレール２２０に沿ってスライドされる。そして、マンドレル３０は、織物１８が、マンドレル３０の周りに層になるよう巻かれ始めるように、矢印Ｂの方向に回転させられる。織物１８が一連のローラレール２２２の上のマンドレル３０とローラ２２４との間を通るとき、ローラ２２４が織物１８に圧力を与えるように、ローラ２２４は、バネ２３２によって、織物に対して押される。また、織物１８がローラ２２４の下を通るとき、ローラ２２４は、矢印Ｆの方向に回転する。このように、織物１８に損傷を与えないように織物１８の進行に抵抗しないよう、織物１８がマンドレル３０の周りに巻かれるとき、バネ負荷のローラ２２４が、織物１８に圧縮力を与える。主ローラハウジング２０８の上端部２３６から下端部２４０に、ギャップ２１２に沿ってローラ２２４の複数のレール２２２を使用することにより、そのローラ組立体２０４を通し、マンドレルの上に織物１８が通るとき、その織物が繰り返し加圧される。このように繰り返し加圧をすることで、織物をマンドレル３０の周りにきつく固化することができる。
【００３２】
ローラ２２４により織物１８に与えられた力は、レール２２０に沿って、主ローラハウジング２０８をマンドレル３０に近づけたり、離したり移動させることにより、調整することができる。また、主ローラハウジング２０８は、ローラ２２４により織物１８へ与えられる圧力を調整するように、他の方法でも調整することができる。さらに、特定の織物１８の必要のため固化するように、ローラ２２４を通し織物１８への、様々に異なる大きさの圧力を与えるために、様々なバネ２３２を使用することができる。
【００３３】
ローラ２２４により与えられた圧力は、織物１８を形成するのに折り目またはしわを防ぎ、マンドレル３０の周りに織物１８をきつく巻かれたまま保持して、織物１８を固化する。織物１８がマンドレル３０の周りに所望の厚さで巻かれるとき、織物１８は切断され、織物１８のその自由端は、接着剤により巻かれた織物の束に固化され、ローラ２２４により加圧される。ローラ組立体２０４は、織物１８の束から離れるようにレール２２０の上をスライドする。それから、織物１８の束は、繊維プリフォーム製品に完成するために、樹脂で処理をされ、オーブンで処理される。
【００３４】
別の実施例では、ローラ組立体２０４は、ローラレール２２２で形成されたギャップの中に、マンドレル３０の大部分が収容される。例えば、一般的にマンドレル３０のほぼ４分の３（一般に円筒形のマンドレルの２７０度）を収容するように構成されている。ギャップ内に収容されるマンドレル３０をさらに増やすならば、より多くのローラ２２４が織物１８と係合し、マンドレル３０の周りに巻かれた織物１８を固化することができる。
【００３５】
図７は、本発明による実施例のフランジ２５０の正面の斜視図である。図１を参照し、いくつかの用途において、織物１８が特定のマンドレル３０の周りに巻くために事前の形状成形されるように、しわや輪郭が織物１８に加えられる。例えば、マンドレル３０が円筒体３４から延びるリム３８を有し、織物１８が円筒体３４の幅より広いとき、織物１８は、円筒体３４の周りを、マンドレル３０の内側リム３８の側面に沿って巻くように形成される。図７に戻って、フランジ２５０は、そこから延びる側壁２５８で形成された平坦ベース２５４を有している。それぞれの側壁２５８は、平坦ベース２５４から上方に角度を持って延びている。作業において、フランジ２５０は、マンドレル３０の上に送られた織物１８に前もって織物１８を形成するように、図１−図７のいずれかの装置１０、１００、２００に使用することができる。すなわち、織物１８がドラム２２からマンドレル３０に送られるとき、織物１８が、フランジ２５０を越えて引っ張られるように、フランジ２５０が、マンドレル３０とロール１４の間に位置付けられる。織物１８がマンドレル３０の周りに巻かれるとき、織物１８が円筒体３４とマンドレル３０のリム３８に沿って形成されるように、織物１８に沿って折り目を形成するよう、側壁２５８が、織物１８を係合する。
【００３６】
本発明による実施例は、繊維プリフォームを製造するため、マンドレルの周りに乾いた織物を巻きつける従来の方法と装置を超える多くの利点を備える。これらの実施例は、マンドレルの周りに織物を巻きつけるとき、織物の束を真空固化するために巻きつけ工程を停止する必要なく、織物に圧力を与え、織物を固化する。したがって、これらの実施例は、円筒形の繊維プリフォームを準備する間の、非常に大きな時間、費用、材料、エネルギー、および、繊維、労働を節約する。例えば、本発明による実施例を使用すると、真空固化方法を使用すると準備に通常３０日は要する繊維プリフォームが、約２−３日のみで出来上がる。
【００３７】
本発明を、実施例を参照し、説明してきたが、当業者にとって、さまざまな変更ができ、発明の範囲から逸脱しないよう同等のものに置き換えられることは理解できるであろう。さらに、発明の範囲から逸脱することなく、特定の状況や材料を、発明の教えに適応し、多くの変更ができる。したがって、本発明は、記述された特定の実施例に限定されず、添付の特許請求の範囲内で得られる全ての実施例を含むことを意図している。
【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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【国際調査報告】
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