(57)【要約】  含浸マンドレルに繊維織物を巻くための機械であって、繊維織物（１８）を蓄え且つ繰り出す巻取マンドレル（１４）と、巻取マンドレルから繰り出された重畳層の繊維織物を受け取る含浸マンドレル（３０）と、縦糸トレーサー織り糸（５０、５２、５４、５６、５８）及び横糸トレーサー織り糸（６４）の通行を調査するカメラ（４６）と、縦糸トレーサー織り糸と引き続く横糸トレーサー織り糸との交差点の位置を決定する画像解析モジュール（４７）であって、これらの決定された位置を、基準の縦糸及び横糸（６６）のトレーサー織り糸の交差点の対応する位置と比較して、これらの交差点の各々に関して繊維織物の偏倚値を決定する画像解析モジュール（４７）と、マンドレルを駆動する電動モータ（２２、３４）と、電動モータ制御装置（４２）とを含む機械。
2015531322.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
含浸マンドレルに繊維織物を巻くための機械（１０）であって：
繊維織物（１８）を蓄え且つ繰り出す巻取マンドレル（１４）であって、実質的に水平な回転軸線（２０）を有する巻取マンドレル（１４）と；
前記巻取マンドレルから繰り出された重畳層の繊維織物を受け取る含浸マンドレル（１６）であって、実質的に水平で且つ前記巻取マンドレルの前記回転軸線に平行な回転軸線（３２）を有する含浸マンドレル（１６）と：
前記繊維織物内に存在する縦糸トレーサー織り糸（５０、５２、５４、５６、５８）及び横糸トレーサー織り糸（６４）の通行を調査するために、前記繊維織物と前記含浸マンドレルの方に向けられたカメラ（４６）と；
縦糸トレーサー織り糸と引き続く横糸トレーサー織り糸との交差点の位置を最初に決定して、その後、これらの決定された位置を、基準の縦糸及び横糸（６６）のトレーサー織り糸（Ｃｌ、Ｃ２、Ｃ３、Ｔｌ）で印を付けられた較正マンドレル（４５）に向けられた前記カメラにより、前記繊維織物の自動巻き付け工程の前の較正段階中に検知されて該モジュールに記録された、基準の縦糸及び横糸（６６）のトレーサー織り糸の交差点の対応する理論的位置と比較する画像解析モジュール（４７）であって、最終的には、これらの交差点の各々に関して前記繊維織物の偏倚値を決定する画像解析モジュール（４７）と；
前記マンドレルのそれぞれの回転軸線周りの回転において前記マンドレルを駆動する電動モータ（２２、３４）と；
前記マンドレルの回転を駆動する前記電動モータを制御する制御装置（４２）と；を具備する機械（１０）。
【請求項２】
前記電動モータを制御する前記制御装置は、前記繊維織物の張力を監視する監視手段を具備する、請求項１に記載の機械。
【請求項３】
前記カメラは、前記含浸マンドレルの外形へ調整されるとともに前記繊維織物に出来る限り近接して配置された照明箱（４９）内に設置される、請求項１又は２に記載の機械。
【請求項４】
前記画像解析モジュールは更に、基準整列位置と、少なくとも１つの縦糸トレーサー織り糸の前記カメラにより観察された位置との間の位置誤差を測定し、及び
前記トレーサー織り糸の前記観察された位置が所定の許容誤差範囲内に留まるかどうかに応じて巻き付けの継続を選択的に可能にする、請求項１から３のいずれか一項に記載の機械。
【請求項５】
整列は、測定された前記位置誤差が２５％の前記所定の許容誤差範囲より大きい場合に、前記巻取マンドレルの位置を補正することにより、前記巻き付け工程中に補正される、請求項４に記載の機械。
【請求項６】
前記巻取マンドレルの前記位置は、この巻取マンドレルに固定された電動式ウォームねじ（２４、２６）により補正される、請求項５に記載の機械。
【請求項７】
機械の第２のマンドレル（１６）上に重畳層の状態で巻かれる、繊維織物（１８）の偏倚値を決定する方法であって、
前記機械は、前記繊維織物（１８）を蓄え且つ繰り出す第１のマンドレル（１４）を具備しており、
前記第１のマンドレルは、実質的に水平で且つ前記第２のマンドレルの回転軸線に対して平行な回転軸線（２０）を有しており、
前記第１及び第２のマンドレルは、制御装置（４２）により作動させられる電動モータ（２２、３４）により前記マンドレルのそれぞれの回転軸線の周りで駆動される、方法において、
前記繊維織物及び前記第２のマンドレルの方に向けられたカメラ（４６）は、前記繊維織物に存在する縦糸トレーサー織り糸（５０、５２、５４、５６、５８）と横糸トレーサー織り糸（６４）の通行を調査しており、
画像解析モジュール（４７）は、最初に、前記縦糸トレーサー織り糸と引き続く前記横糸トレーサー織り糸との交差点の位置を決定し、その後、これらの決定された位置を、基準の縦糸及び横糸のトレーサー織り糸（Ｃｌ、Ｃ２、Ｃ３、Ｔｌ）で印を付けられた、較正マンドレル（４５）に向けられた前記カメラにより、前記繊維織物の自動巻き付け工程の前の較正段階中に検知されて該モジュールに記録された、基準の縦糸及び横糸（６６）のトレーサー織り糸の交差点の対応する理論的位置と比較し、最終的には、これらの交差点の各々に関して前記繊維織物の偏倚値を決定する、方法。
【請求項８】
前記第１及び第２のマンドレルはそれぞれ、巻き機のための巻取マンドレル及び含浸マンドレルである、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１及び第２のマンドレルはそれぞれ、製織機械（又は、織機）のための引張マンドレル及び巻取マンドレルである、請求項７に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複合材料からガスタービンケーシングを製造する一般的な分野に係わり、より特別には、航空エンジン用のガスタービンのファン保持ケーシングに関する。
【背景技術】
【０００２】
ファン保持ケーシングは、先ず、比較的薄い壁によって製造されることが一般的な方法であり、比較的薄い壁は、航空エンジン内への空気入口通路を形成し且つファン羽根の先端が続く経路に合う摩耗性材料を支持し更にもし有れば音響処理被覆を支持している。ファン保持ケーシングは、次に、遮蔽構造として製造されることが一般的な方法であり、遮蔽構造は、ファンの周りの壁の外側に固定されて、破損したファン羽根が遠心力により外方向へ飛ばされた場合に、破損したファン羽根の吸い込み物又は断片等の破片を保持して、それらがケーシングを通過し航空機の別の部分に到達することを防止する。
【０００３】
ファン保持ケーシングを複合材料から製造するための提案が既になされている。例として、文献の欧州特許第1961923号を参照できる。その文献は、繊維織物の重畳層から繊維強化材を形成すること及び繊維強化材を基材で高密度化することにより、厚みが変化する複合材料からケーシングを製造することを記載する。より具体的には、その文献は、繊維織物の三次元織りのための巻取マンドレルを使用するための対策を実施しており、その繊維織物は、その後、製造されるべきケーシングの外形に対応する外形を有する含浸マンドレル上に重畳層として巻きつけられる。このようにして得られた繊維プリフォームは、含浸マンドレル上に保持されて、樹脂を重合する前に樹脂で含浸させられる。
【０００４】
実際には、その方法の実施では、繊維織物を巻取マンドレルから含浸マンドレルへ移動させる問題、及び巻き付け中における繊維織物の位置の制御の問題が生じる。実際には、巻取中の繊維織物の位置のドリフトが、張力、偏倚及び繊維の密度に関する許容範囲からの局部的な逸脱という結果になるであろうし、そのことはその後、繊維織物を使用不能にするであろう。
【０００５】
また、ケーシングは、プリフォームの周りに数回転（典型的には４回）巻き付けることにより製作されており、そのことは、巻き付け後に、これらの連続する回転のために縦糸トレーサー（整列を監視するために使用される）の位置を検査することができないことを意味する。従って、巻き付け中に、繊維織物の正確な位置決めを確認すること、及び繊維織物が仕様に適合することを確認することを可能にする検査報告書を巻いた後に入手することが必須であり、そのことは、繊維織物の偏倚に関して十分な制御をリアルタイムで保証することがまた必要であることを意味する。
【０００６】
結局、巻取マンドレルから含浸マンドレルへの繊維織物の移送中に、繊維織物が含浸マンドレル上に正しく配置されて正しく取り付けられること、及び繊維織物の整列がリアルタイムで制御されて多分偏倚されることの両者を保証することを可能にする巻き機を有する必要性が存在する。実際に、繊維織物の位置及び偏倚を巻き取った後に確認することは不可能であり、従って巻き付け工程を認証することは不可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許第1961923号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、本発明の主な目的は、そのような必要性を軽減することである。本発明の別の目的は、巻き付け工程の品質を監視するために、データを統計的に分析することを可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
これらの目的は、含浸マンドレルに繊維織物を巻くための機械を提供することによって達成されており、前記機械は、繊維織物を蓄え且つ繰り出す巻取マンドレルであって、実質的に水平な回転軸線を有する巻取マンドレルと；巻取マンドレルから繰り出された重畳層の繊維織物を受け取る含浸マンドレルであって、実質的に水平で且つ巻取マンドレルの回転軸線に平行な回転軸線を有する含浸マンドレルと：繊維織物内に組み込まれる、縦糸トレーサー織り糸及び横糸トレーサー織り糸の通行を調査するために、繊維織物と含浸マンドレルの方に向けられるカメラと；縦糸トレーサー織り糸と引き続く横糸トレーサー織り糸との交差点の位置を最初に決定して、その後、これらの決定された位置を、基準の縦糸及び横糸のトレーサー織り糸で印を付けられた、較正マンドレルに向けられた前記カメラにより、前記繊維織物の自動巻き付け工程の前の較正段階中に検知され更にモジュールに記録された、基準の縦糸及び横糸のトレーサー織り糸の交差点の対応する理論的位置と比較する画像解析モジュールであって、最終的には、これらの交差点の各々に関して繊維織物のための偏倚値を決定する画像解析モジュールと；マンドレルのそれぞれの回転軸線周りの回転においてマンドレルを駆動する電動モータと；マンドレルの回転を駆動する電動モータを制御する制御装置と；を具備する。
【００１０】
従って、繊維織物の画像をリアルタイムに解析することにより、プリフォームの偏倚及び整列不良を、もしそれらが有れば、監視することを可能にしており、更に巻き付け工程を無効にすることが必要かどうかを、それが実施された後に監視することを可能にする。
【００１１】
これは、航空エンジン用の複合材料からファン保持ケーシングを製作することに十分に適合する巻き機を提供する。具体的には、本機の運転は、完全に自動化可能であり、それにより、その様なケーシングの製造サイクル時間を短縮するのに役立つ。
【００１２】
電動モータを制御する制御装置は、繊維織物の張力を監視する監視手段を具備することが好ましい。実際には、この張力は、センサ又は電気消費量の計測により計測可能である。この張力の監視により、及び繊維織物の性質の関数として、結果として生じるプリフォームの繊維の密度を決定して制御することが従って可能である。
【００１３】
やはり好適には、カメラは、前記含浸マンドレルの外形へ調整され且つ前記繊維織物に出来る限り近接して配置された照明箱内に設置されており、画像解析モジュールは更に、基準整列位置と、少なくとも１つの縦糸トレーサー織り糸のカメラにより観察された位置との間の位置誤差を測定し、及びトレーサー織り糸の観察された位置が所定の許容誤差範囲内に留まるかどうかに応じて、巻き付けの継続を選択的に可能にする。好都合には、整列は、測定された位置誤差が２５％の所定の許容誤差範囲より大きい場合に、巻取マンドレルの位置を補正することにより巻き付け工程中に補正され、巻取マンドレルの位置は、この巻取マンドレルに固定された電動式ウォームねじにより補正される。
【００１４】
想定される実施形態に応じて、本発明の機械の最初の整列（較正）は、較正装置又はレーザ投射装置の何れかにより実施されてよい。較正装置は、前記繊維織物の自動巻き付けの前に、較正段階において、前記カメラにより検出されるように設計された基準縦糸及び横糸のトレ−サー織り糸により印をつけられる。レーザ投射装置は、少なくとも１つの基準縦糸トレ−サー織り糸を繊維織物に投射する。従って操作者は、最初に繊維織物を含浸マンドレル上に巻き取る前に巻取マンドレルを含浸マンドレルに整列させ、次に巻き付け工程において、巻取マンドレルの含浸マンドレルに対する整列不良を監視することを可能にする。
【００１５】
レーザ投射装置は、巻取マンドレルのほぼ垂直上方に配置され、本機械の支持構造により支持される交差梁に設置されてよく、反射目標は、含浸マンドレルに配置されて、三次元における配置を可能にし、更に巻き付け工程前および工程中に、投射されるべき少なくとも１つの基準縦糸トレ−サー織り糸への投射を有利に可能にする。少なくとも６つの反射目標が設けられることが好ましく、それらは、含浸マンドレルの２つのチーク板の厚みの中に分布していることが好ましい。
【００１６】
本発明はまた、機械の第２のマンドレル上に重畳層の状態で巻かれる、繊維織物の偏倚値を決定する方法を提供しており、機械は、前記繊維織物を蓄え且つ繰り出す第１のマンドレルを具備しており、第１のマンドレルは、実質的に水平で且つ第２のマンドレルの回転軸線に対して平行な回転軸線を有しており、第１及び第２のマンドレルは、制御装置により作動させられる電動モータにより前記マンドレルのそれぞれの回転軸線の周りで駆動され、本方法において、繊維織物及び第２のマンドレルの方に向けられたカメラは、繊維織物に存在する縦糸トレーサー織り糸と横糸トレーサー織り糸の通行を調査しており、画像解析モジュールは、最初に、縦糸トレーサー織り糸と引き続く横糸トレーサー織り糸との交差点の位置を決定し、その後、これらの決定された位置を、基準の縦糸及び横糸のトレーサー織り糸で印を付けられた、較正マンドレルに向けられた前記カメラにより、前記繊維織物の自動巻き付け工程の前の較正段階中に検知され更にモジュールに記録された、基準の縦糸及び横糸のトレーサー織り糸の交差点の対応する理論的位置と比較し、最終的には、これらの交差点の各々に関して繊維織物のための偏倚値を決定する。
【００１７】
想定される実施形態に応じて、前記第１及び第２のマンドレルはそれぞれ、巻き機のための巻取マンドレル及び含浸マンドレルであるか、又は製織機械（又は織機）のための引張マンドレル及び巻取マンドレルである。
本発明の別の特徴及び利点は、限定的な特徴を有しない実施形態を示す添付図面を参照して以下に提供される説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態を構成する巻き機の斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態を構成する巻き機の斜視図である。
【図３】図３は、その制御装置のない状態の図１及び図２の巻き機の側面図である。
【図４】図４は、その種々のトレ−サー織り糸を示す繊維織物の外観図である。
【図５】図５は、繊維織物の整列の検査を説明する図を示す。
【図６】図６は、繊維織物の偏倚の制御を説明する図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、ガスタービン航空エンジン用のファン保持ケーシングの製造への適用に関連して以下に記述されており、その実施形態は欧州特許第1961923号に記載されており、前記文献への参照がなされてよい。
【００２０】
ケーシングは、基材により高密度化された繊維補強材を具備する複合材料から製造される。例として、繊維補強材は、炭素、ガラス、アラミド又はセラミック繊維から製造されており、基材は、例えば、エポキシ、ビスマレイミド、ポリイミド樹脂等のポリマーから製造される。
【００２１】
簡単に述べると、その文献中に記載の製造方法は、製造されるべきケーシングの外形の関数として決定される外形を有するドラム（以下、巻取マンドレルと言う）上に巻き取られた縦糸を有する三次元の製織により繊維織物を製造することにある。一旦織られると、この繊維織物又はプリフォームは、乾燥したマットに類似する。
【００２２】
このようにして製造された繊維織物は、その後移送されるべき巻取マンドレルから繰り出されて、製造されるケーシングの内側外形に一致する外側外形を有する樹脂射出成形金型のマンドレル（以下、含浸マンドレルと言う）上に数回転（一般的には、４回転プラス1/4回転未満の回転の一部）で巻きつけられる。
【００２３】
含浸マンドレルに保持された繊維織物と共に、含浸はその後、樹脂を使用して実施される。この目的のために、複数の部品を共に接合することにより形成された覆いが、繊維織物に被せられて、樹脂がこのように構成された金型内に射出される。含浸は、繊維織物を含む金型の内部と外部との間の圧力差を確立することにより支援されてよい。含浸後、樹脂重合の工程が実施される。
【００２４】
図１及び２に示され且つ本発明の主題を構成する、巻き機は、巻取マンドレルに蓄えられた繊維織物の、樹脂射出成形金型の含浸マンドレルへの自動移送を実施するように働くと共に、同時に、前記繊維織物の整列及び起こり得る偏倚のリアルタイムでの制御を保証する。
【００２５】
本巻き機が、以下に説明されるような三次元製織によりもっぱら得られる繊維織物のみに適用されるだけではないことが認識されるべきである。
【００２６】
本発明の巻き機１０は、特に巻取マンドレル１４及び含浸マンドレル１６を支持する支持構造１２を具備する。これらのマンドレルは、取り外し可能、即ち、支持構造から分離され得る。巻取マンドレル１４は、三次元織りにより得られた繊維織物１８を受容する。それは、軸線２０の水平シャフトにより支持されており、軸線２０の水平シャフトは、巻き機の支持構造１２に回転可能に取り付けられた一方の端部を有し、更に、例えば交流（ＡＣ）電動歯車モータ等の電動モータ２２の出力軸に連結された他方の端部を有する。
【００２７】
巻取マンドレル１４とその軸線２０のシャフトとその電動モータ２２とにより構成される組立体は、巻取マンドレルの回転軸線に沿って、支持構造に対して並進移動することが可能である。これを行うために、ウォームねじ型のロッド２４が、例えば、ＡＣ電動歯車モータ等の電動モータ２６の出力軸に連結されており、巻き機の支持構造１２に固定された一方の端部を有し、その他方の端部は巻取マンドレル１４に固定される。巻取マンドレルが並進移動するためのこの自由度は、繊維織物を含浸マンドレルに巻き付ける前及び巻き付け中に、含浸マンドレルと整列するように巻取マンドレルを動かすことを可能にする。
【００２８】
本発明の巻き機の含浸マンドレル１６は、巻取マンドレルから繰り出された繊維織物の重畳層を受け取るものである。それは、製作されるケーシングの内面の外形に対応する外形の外面２８、及び２つの側板３０を提供する。
【００２９】
含浸マンドレルは、軸線３２の水平シャフトにより支持されており、軸線３２の水平シャフトは、巻取マンドレルの回転軸線２０に平行であり、巻き機の支持構造１２に回転可能に取り付けられた一方の端部と、例えばＡＣ電動歯車モータ等の電動モータ３４の出力軸に連結されたその他方の端部とを有する。
【００３０】
各マンドレルの回転速度及び巻取マンドレルの並進移動を制御し且つ監視するために、制御装置４２は、２つのマンドレル１４、１６の電動モータ２２、３４及びウォームねじ２４の電動モータ２６に接続される。以下に説明するように、より一般的には、制御装置は、繊維織物を所定位置に設置する時（較正段階）、及びその後の巻き付け中（自動制御段階）の両方において、巻き機の全ての運転パラメータを管理することを可能にする。
【００３１】
構想された実施形態において、巻き機は、図１に示されるようなレーザ投射装置により、又は図２に示すような較正装置により較正され得る。
【００３２】
第１の実施形態において、巻き機１０の支持構造１２は交差梁３６を支持可能であり、前記交差梁３６には、レーザ投射装置３８が巻取マンドレルのほぼ垂直上方に静止状態で設置されている。しかし、この装置はまた、その装置が前記巻き機上に配置されるなら、巻き機を収容する作業場の天井にも、同様に設置可能であることに留意するべきである。反射目標４０は、レーザ投射装置と協働するように、含浸マンドレル１６の２つの側板３０の厚み内に固定される。三次元での位置決めを可能にするために、６つ存在しており、更にこれらの目標と協働して、このレーザ投射装置は、含浸マンドレル上に繊維織物を巻き取る前に、巻取マンドレルが含浸にマンドレルと自動的に整列することを保証することを可能にしており、更にそれはまた、操作者が巻き付け中に整列を監視することを可能にする。
【００３３】
より具体的には、このレーザ投射装置は、制御された強度のレーザ光源を具備する細長い装置の公知の形態で存在しており、前記レーザ光源は、一方が光線の軸線に沿い更にもう一方がそれに垂直に配置される２つのミラースキャナ装置（デジタルマイクロミラー装置：DMD）に到達するために光学的コリメーター手段を通過する光線を有する。その装置は、光点を形成するために、光線を、出口３８Ａを通して繊維織物の方に向け直し、前記光点は、装置の各鏡に関係する制御装置４２により与えられる順番に従って決定されて、装置の光学センサにより計測される。従って、装置は、任意の瞬間において、光点の一点のみを投射するにもかかわらず、鏡の高速の動き（通常は、１００マイクロ秒毎に１度）により、繊維織物上に連続線の様なものを表し、それに基づいて、求められる当初の自動整列が従って実施されるか、又はこれとは別に、操作者が巻き付け中にこの整列を監視することを可能にする複数の線の様なものを表すかの何れかであってよい。例として、そのような投射装置は、カナダの供給業者VIRTEKから入手可能である。
【００３４】
繊維織物の自動巻き付けの前に、含浸マンドレル１６に対する巻取マンドレル１４の初期の整列は、以下のように行われる。
【００３５】
第一に、レーザ投射装置３８が装置の始動時に含浸マンドレルの三次元における位置を自動的に検出することを可能にするために、６つの反射目標４０を含浸マンドレル１６、より正確には、側板３０の所定位置に設置することが必要である。そのレーザ光線が各目標に連続的に整列してそれらの位置を確認するまで、前記始動は、レーザ投射装置のミラー装置を移動させる。目標の位置が正確に突き止められると、含浸マンドレルの三次元位置は、レーザ投射装置に完全に認識され、前記レーザ投射装置は繊維織物上に整列基準線４３をその後投射可能である。前記繊維織物は特定の縦糸織り糸４４（「トレーサー」織り糸と呼ばれる）を含んでおり、前記縦糸織り糸は、プリフォームの炭素繊維と共に織られており、また含浸マンドレル上への繊維織物の初期の設置時に投射された基準線に、操作者によって一致させられる。必要に応じて、巻取マンドレル１４は、電動モータ２６を作動させるか、又は存在すれば、ハンドルを作動させることにより、その回転軸線に沿って並進移動される。巻取マンドレルが含浸マンドレルに正しく整列されると、巻取マンドレルの繊維織物の自由端は、操作者により含浸マンドレルに固定されるので、その後、自動制御巻き付け段階を開始することが可能になる。
【００３６】
図２の第２の実施形態においては、較正は、レーザ投射により実施されず、トレーサー織り糸を模擬することにより実施される。これを行うために、含浸マンドレルと同一の形状であるがしかしトレーサー織り糸の求められる理論的な位置を代表する、基準線Ｃｌ、Ｃ２、Ｃ３、Ｔ１をその表面上に有する較正装置が含浸マンドレルの所定の場所に配置されており、また前記較正装置（又は較正マンドレル４５）の方に向けられたカメラ４６であって、支持構造１２の基部から延びる柱４８に有利に配置されるカメラ４６が、制御装置４２の監視画面に表示を提供するために、較正マンドレルの画像を記録する役割及び画像内の基準線を検知する役割を有している。一旦この較正段階が終了すると、含浸マンドレルが、較正マンドレルと交換可能であり、巻取マンドレルから引き出された繊維織物の自由端は、含浸マンドレルに操作者により固定される。
【００３７】
較正のタイプがどのように選択されたとしても、巻取マンドレル及び含浸マンドレルを回転するための電動モータは、その後始動させられて、制御装置４２により管理されて、含浸マンドレル上の繊維織物の重畳層における自動巻取り工程を始動する一方で、繊維織物に対して十分な巻き付け張力を作用させる。
【００３８】
この目的のために、設定値張力が、特に繊維織物の性質の関数として予め設定されており、前記設定値張力は、巻き付けに対抗するトルクを提供する、マンドレルの内の１つ、即ち、通常は巻取マンドレルに加えられる。より正確には、設定値張力は、適切な計算アルゴリズムを使用して、巻取マンドレルの電動モータの誘導電流の設定値にそれを変換する制御装置に入力される。実際に作用する張力は、例えば、巻取マンドレルと含浸マンドレルとの間に配置された従動ローラに取り付けられたローラセンサ等の既知のタイプのセンサにより、又は巻取マンドレルの電動モータの誘導電流の制御により測定可能である。
【００３９】
計算アルゴリズムは、設定電圧値を、巻取マンドレル（抵抗に対抗するものが、巻取マンドレルである場合に）の電動モータの誘導電流の値に関連付けるように働き、その電流値は、特にマンドレルの平均半径を考慮することにより事前に得られる。巻取マンドレル及び含浸マンドレルにベルトにより接続された張力計の支援により、保守運転中に測定された実際の張力と設定値張力との間に誤差が表われた時に、前記アルゴリズムは、必要に応じて再評価されてよい。
【００４０】
設定値張力は、特に含浸マンドレル上に巻き取られる繊維織物を構成する繊維の性質の関数として、及びそれの製織時に使用されるパラメータにより変化することに留意すべきである。
【００４１】
例として、中間弾性率の炭素繊維から製作されたインターロック型三次元多層織物により構成された繊維織物に関して、200ミリメータ／分（mm／分）から400 mm／分までの間の範囲にある巻取速度で移動する織物では6000ニュートン（Ｎ）のオーダーの設定値張力が適用されるべきである。この特定の繊維織物に関して、このような値は、含浸マンドレルへの繊維織物の重畳層の圧密化の適切な程度を獲得することを可能にする。これは、その後の樹脂含浸手順の最後において得られる、最終プリフォームのための、良好に制御された繊維密度を結果として生じる。
【００４２】
本発明において、繊維織物を含浸マンドレルに巻き付ける工程中に発生し得る巻取マンドレルと含浸マンドレルとの間の整列の欠如を自動的に修正する構成が実現される。
【００４３】
この目的のために、図３に示すように、繊維織物１８と含浸マンドレル１６の両者の近くで、巻き付け工程中に繊維織物の下面に好適に向けられたカメラ４６が、この繊維織物のトレーサー織り糸の移動を連続的に記録する。カメラは、マンドレルの外形へ調整されて繊維織物に可能な限り近接して配置された照明箱４９内に組み込まれることが好ましい。この構成は、実際には、機械の上の作業場からの周辺照明又は寄生性照明を回避することにより、ガラス繊維又はガラス−炭素アセンブリの紐状体から形成されるトレーサー織り糸と、炭素繊維のみで構成される繊維織物との間の対比を最適化することが可能である。カメラ４６は、繊維織物の巻き付け動作中にカメラからのデジタル画像を処理するために画像解析ソフトウェア４７を具備する巻き機の制御装置４２に接続される。
【００４４】
基準位置（又は、理論的な整列位置）と、繊維織物上に存在する縦糸トレーサー４４の実際の位置との間の位置誤差を計測するために、ソフトウェアは、巻き付け中に連続的に且つリアルタイムに繊維織物の画像を解析する。制御基準点は、画像解析ソフトウェアを使用して設定可能である。それは、監視されるトレーサーの選択と、許可された位置許容範囲とを組み合わせる。この許容値は、ミリメートルで定義されることが好ましい。
【００４５】
図４は、理論的な位置Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３、Ｘ４、Ｘ５を有する５本のトレーサー縦糸織り糸５０、５２、５４、５６、５８を具備する繊維織物１８を示しており、前記理論的な位置は、含浸マンドレルに刻まれるか又は機械加工されるか、あるいは側板３０（参照番号Ｘ０）の内縁等のマンドレルの幾何学的特徴部により好適に構成された目標に対して規定されており、画像解析ソフトウェアはそれらを容易に認識可能である。
【００４６】
例えば、もし、整列を監視するために第３の縦糸トレーサー５４の理論的な位置Ｘ３を使用することが決定された場合には、この理論位置の両側（±ｘｙmm）に許可された位置誤差を設定することが望ましいであろう。従って、トレーサー織り糸が位置誤差範囲（Ｘ３−ｘmm）及び（Ｘ３＋ｙmm）内に留まる限り、システムは、位置補正なしで巻き付けを継続することを許容する。ここで、ｘとｙは多分等しい。位置誤差は、設定可能なサンプル抽出比（例えば、直線移動のｚmm毎に１／４回転に対して１／３０）で計測される。
【００４７】
図２の実施形態の文脈範囲内において、整列基準は、もはやマンドレルの特徴により構成されるのではなく、上記の較正段階中に記録されたような、基準Ｃｌ、Ｃ２、Ｃ３及びＴ１を有する、縦糸と横糸のトレーサー織り糸の理論的な位置により構成されることが留意されるべきである。唯一のトレーサー織り糸が整列のために使用される（別のトレーサー織り糸の位置が、たとえ整列目的について考慮されないとしても、当然に記録される）場合には、それは、例えば、保持領域等の、繊維織物の特定の領域に位置することが好ましい。
【００４８】
位置補正の要求において、比例積分微分（PID）関数を組み込むことにより理論的な位置に対して測定された誤差の比率（％）の関数として中間補正を可能にするために、巻き付けを継続するための条件はしかしながら、より細かく設定可能である。例として、位置誤差が許容誤差範囲の２５％未満である（即ち、例えば、４mmに等しい位置誤差について１mm）限り軌道の修正は必要ではない。２５％の誤差を越えると、軌道修正は、巻取マンドレル１４の位置を補正することにより実施される。目標値に対して正又は負の不均衡な位置を維持することを避けるように、巻取マンドレルの位置の調整を継続する（又は、継続しない）ために、PID関数は、補正のシステムの応答時間を考慮する必要がある。
【００４９】
補正値を算出するために、この位置調整感度は、例えば、秒単位で設定可能であり、即ち、画像解析ソフトウェアは、ｋ秒毎に計測される値を考慮する。この時間計測に関する調整値は、例えば、機械が半回転を巻くのに必要な時間をそれでも超えることなく、０から３０秒の範囲内に収まるように設定される。
【００５０】
巻取マンドレルの位置は、電動ウォームねじ２４により、その支持フレームを並進移動させることにより補正される。位置補正に必要なデータは、画像解析ソフトウェアから直接的に送られていて、ウォームねじを駆動する電動モータ２６を制御することを可能にする信号に変換される。このソフトウェアはまた、巻き付け工程の全体に関する巻取マンドレルの位置に適用された補正値の詳細を与える検査報告書を公開可能にもする。
【００５１】
図５に示す例示的な検査報告書において、図は、例えばトレーサー織り糸５４の巻き付け工程中における0.5メートル毎の整列位置を示す。大きな点（この例では２つ）は、補正システムにより一時的に補正されることができなかった整列不良を明らかにする許容範囲外の計測値を示す。従って、これらの計測点は、完成したプリフォームの品質をチェックする検査員が巻き付け工程の容認可能性に関する結論に到達することを可能にするように、検査報告書において明確に識別される。
【００５２】
しかし、巻き付け時の繊維織物の整列のこの確認は、完成したプリフォームが必要な仕様に適合することを保証するのに十分ではない。巻き付け時の横糸の織り糸の直線度の変化を調査することにより繊維織物の偏倚を連続的に測定することも必要である。
【００５３】
本発明によれば、この機能は、繊維織物の整列の補正に使用されるものと同じカメラ４６及び同じ画像解析ソフトウェアモジュールにより最終的に提供される。
【００５４】
偏倚値は、横糸トレーサーの理論的整列（軸方向）に対して角度で表されることが、留意されるべきである。偏倚値を特徴づけるために、画像解析ソフトウェアは、横糸トレーサーと縦糸トレーサーの交差点の位置を測定することを可能にする。交差点の理論的位置は、座標（Ｘn、Ｙn）により定義されており、原点Ｘ0及びＹ0は、図１の実施形態に関しては、含浸マンドレル１６の基準点に設定されており（原点Ｘ0に関して上記された側板３０の内側縁部及び基準Ｙ0のために側板に刻まれた線６０）、更に図２の実施形態に関しては、較正マンドレル４５の横糸トレーサーＴ1の水平基準線に沿って設定される。基準Ｙ0は、巻き付けの開始時に位置を定められる第１の横糸トレーサーの位置決めに対応する。次の横糸トレーサーの位置は、開始位置Ｙ0に対して直線的距離で表されるか、又は巻き付けの開始と４回転後の前記巻き付けの終わりとの間の角度位置として表されることができる。
【００５５】
画像解析ソフトウェアは、横糸トレーサー６２がカメラ４６の調査窓に到達すると、巻き付け中に各横糸トレーサー６２を識別することを可能にしており、各横糸／縦糸トレーサー交差点に関して、基準横糸トレーサー６４の理論的位置に対して計測される誤差及び偏倚値を識別可能にする。さらに、ソフトウェアは、操作者が巻き付け工程の、発生し得るドリフトを識別することを可能にするために、偏倚値をリアルタイムに操作者に知らせることを可能にする。必要に応じて、操作者は、最大偏倚位置の関数として、プリフォームにおける張力設定値を変化させる（＋又は−）ことにより、多分この偏倚を補正し得る。例として、もし偏倚領域がプリフォームにおける張力の最大値に起因するものであると観測された場合には、操作者は、張力設定値が例えば±１０％の所望の製造許容誤差範囲内に維持される条件で偏倚を減少させるために、張力設定値を減少できる。視覚的又は可聴な警報は、巻取りにおける任意のその様なドリフトを素早く操作者に信号で送ることを有利に可能にする。
【００５６】
図４に戻ると、第１の縦糸トレーサーと第１の横糸トレーサーとの間の交差点６６の実際の地点における偏倚値は、第１の横糸トレーサーの理論的方向に対して角度（Θ1）で与えられる。第２の縦糸トレーサーと第１の横糸トレーサーとの間の交差点６８の実際の地点における偏倚値は、常に横糸トレーサーの理論的方向との比較において、実際の地点６６と実際の地点６８との間の横糸織り糸の方向誤差に対応する角度（Θ2）で、同じ方法で与えられる。
【００５７】
整列の監視と同じ方法において、画像解析ソフトウェアはまた、検査報告書を作成することを可能にしており、検査報告書は、交差点の実際の位置と偏倚角度に関して各横糸トレーサーについての詳細を与えており、従って、偏倚が巻き付け工程全体の間にどの程度変化するかを示しており、巻き付け工程の後のプリフォームの最終的品質を決定するために、この計測は絶対に必要である。このようにして実施された記録は、ケーシングの製造工程を継続するためのプリフォームの容認可能性（又は、非容認可能性）についての結論に到達することを可能にする。
【００５８】
図６に示す例示的な検査報告書において、図は、画像解析ソフトウェアがリアルタイムに生成可能な偏倚を示す。上限及び下限は、偏倚していない繊維織物の横糸トレーサーの理論的な位置に対する最大及び最小の許可された誤差を示しており、つまり、例えば±４０mmである。上及び下の平均値は、単一の軸方向位置において設定される、トレーサーの平均の位置付近でのトレーサーの全集合のばらつきに関して許可された限界を与えており、つまり、例えば±２０mmである。当然に、これらの限界値及び上下の平均値は、設定可能である。
【００５９】
上記の説明は、唯一の巻取マンドレルを示しているが、しかし本発明の巻き機はまた、補強用繊維状織物を蓄える追加のマンドレルも具備できることが明らかであり、前記補強用繊維状織物は、繊維織物と同期して巻き取るために、巻取及び含浸マンドレルのそれぞれの回転軸線に平行な水平軸により支持されることが認識されるべきである。例として、補強用繊維状織物は、中間弾性率の炭素繊維又は任意の別の織物の、編組の又は単一方向の繊維状強化材から製作された、インターロック型三次元多層織物であってよい。
【００６０】
含浸マンドレルにおける成形及び圧縮を容易にするために、巻き機はまた、加熱装置（例えば、放射又は熱風吹き付け加熱器）と、含浸マンドレル上に繊維織物を設置する前に繊維織物に噴霧するための手段とを具備してよい。
【００６１】
最後に、本説明は、巻き機に主に注目するが、しかし繊維織物上のトレーサーの整列及び偏倚を制御する本発明の方法が、カメラ及びその関連する画像解析モジュールを使って、例えば、その巻取マンドレル等の、その別のマンドレルの内の１つにおいて、単純に織機を設置することにより、製織機又はその引張マンドレルから下流の織機において織物を織る前の監視に対する用途を発見することが明らかであることが、認識されるべきである。
【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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【手続補正書】
【提出日】平成27年5月20日(2015.5.20)
【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】
含浸マンドレルに繊維織物を巻くための機械（１０）であって：
繊維織物（１８）を蓄え且つ繰り出す巻取マンドレル（１４）であって、実質的に水平な回転軸線（２０）を有する巻取マンドレル（１４）と；
前記巻取マンドレルから繰り出された重畳層の繊維織物を受け取る含浸マンドレル（１６）であって、実質的に水平で且つ前記巻取マンドレルの前記回転軸線に平行な回転軸線（３２）を有する含浸マンドレル（１６）と：
前記含浸マンドレルの外形へ調整されるとともに前記繊維織物に出来る限り近接して配置された照明箱（４９）内に設置されたカメラ（４６）であって、前記繊維織物内に存在する縦糸トレーサー織り糸（５０、５２、５４、５６、５８）及び横糸トレーサー織り糸（６４）の通行を調査するために、前記繊維織物と前記含浸マンドレルの方に向けられたカメラ（４６）と；
縦糸トレーサー織り糸と引き続く横糸トレーサー織り糸との交差点の位置を最初に決定して、その後、これらの決定された位置を、基準の縦糸及び横糸（６６）のトレーサー織り糸の交差点の対応する理論的位置と比較する画像解析モジュール（４７）であって、最終的には、これらの交差点の各々に関して前記繊維織物の偏倚値を決定する画像解析モジュール（４７）と；
前記マンドレルのそれぞれの回転軸線周りの回転において前記マンドレルを駆動する電動モータ（２２、３４）と；
前記マンドレルの回転を駆動する前記電動モータを制御する制御装置（４２）と；を具備する機械（１０）。
【請求項２】
前記電動モータを制御する前記制御装置は、前記繊維織物の張力を監視する監視手段を具備する、請求項１に記載の機械。
【請求項３】
前記画像解析モジュールは、基準の縦糸及び横糸のトレーサー織り糸（Ｃｌ、Ｃ２、Ｃ３、Ｔｌ）で印を付けられた較正マンドレル（４５）に向けられた前記カメラにより、前記繊維織物の自動巻き付け工程の前の較正段階中に検知された基準の縦糸及び横糸の交差点の前記理論的位置を記録する、請求項１又は２に記載の機械。
【請求項４】
前記画像解析モジュールは更に、基準整列位置と、少なくとも１つの縦糸トレーサー織り糸の前記カメラにより観察された位置との間の位置誤差を測定し、及び
前記トレーサー織り糸の前記観察された位置が所定の許容誤差範囲内に留まるかどうかに応じて巻き付けの継続を選択的に可能にする、請求項１から３のいずれか一項に記載の機械。
【請求項５】
前記制御装置は、測定された前記位置誤差が２５％の前記所定の許容誤差範囲より大きい場合に、前記巻取マンドレルの位置を補正することにより、前記巻き付け工程中に、整列を補正する、請求項４に記載の機械。
【請求項６】
前記巻取マンドレルの前記位置は、この巻取マンドレルに固定された電動式ウォームねじ（２４、２６）により補正される、請求項５に記載の機械。
【請求項７】
機械の第２のマンドレル（１６）上に重畳層の状態で巻かれる、繊維織物（１８）の偏倚値を決定する方法であって、
前記機械は、前記繊維織物（１８）を蓄え且つ繰り出す第１のマンドレル（１４）を具備しており、
前記第１のマンドレルは、実質的に水平で且つ前記第２のマンドレルの回転軸線に対して平行な回転軸線（２０）を有しており、
前記第１及び第２のマンドレルは、制御装置（４２）により作動させられる電動モータ（２２、３４）により前記マンドレルのそれぞれの回転軸線の周りで駆動される、方法において、
カメラ（４６）が前記含浸マンドレルの外形へ調整されるとともに前記繊維織物に出来る限り近接して配置された照明箱（４９）内に設置されるとともに、前記繊維織物及び前記第２のマンドレルの方に向けられて、前記繊維織物に存在する、縦糸トレーサー織り糸（５０、５２、５４、５６、５８）と横糸トレーサー織り糸（６４）の通行を調査しており、
画像解析モジュール（４７）は、最初に、前記縦糸トレーサー織り糸と引き続く前記横糸トレーサー織り糸との交差点の位置を決定し、その後、これらの決定された位置を、基準の縦糸及び横糸（６６）のトレーサー織り糸の交差点の対応する理論的位置と比較し、最終的には、これらの交差点の各々に関して前記繊維織物の偏倚値を決定する、方法。
【請求項８】
前記基準の縦糸及び横糸のトレーサー織り糸の交差点の理論的位置は、基準の縦糸及び横糸のトレーサー織り糸（Ｃｌ、Ｃ２、Ｃ３、Ｔｌ）で印を付けられた較正マンドレル（４５）に向けられた前記カメラにより、前記繊維織物の自動巻き付け工程の前の較正段階中に検知されて前記画像解析モジュールに記録される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１及び第２のマンドレルはそれぞれ、巻き機のための巻取マンドレル及び含浸マンドレルである、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１及び第２のマンドレルはそれぞれ、製織機械（又は、織機）のための引張マンドレル及び巻取マンドレルである、請求項７に記載の方法。
【国際調査報告】
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