(57)【要約】【課題】本発明は、自動化された方法で被加工物に繊維構造を付着させるための付着装置に関する。【解決手段】本発明よれば、付着装置が少なくとも１つの付着ヘッドを各々に有する複数の支持部材を備え、前記少なくとも１つの付着ヘッドが被加工物に繊維構造を付着させるように設計されており、前記複数の支持部材および前記被加工物が、該被加工物の周方向および該被加工物の長手方向に互いに相対的に移動可能となるように配置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの付着ヘッドを各々に有する複数の支持部材を備え、前記少なくとも１つの付着ヘッドが被加工物に繊維構造を付着させるように設計されたものであり、前記複数の支持部材および前記被加工物が、該被加工物の周方向および該被加工物の長手方向に互いに相対的に移動可能となるように配置される、自動化された方法で前記被加工物に前記繊維構造を付着させるための付着装置。
【請求項２】
前記複数の支持部材が複数の環セグメントであることを特徴とする、請求項１に記載の付着装置。
【請求項３】
前記複数の支持部材が複数の線形ガイドを含み、特にはこれらからなることを特徴とする、請求項１又は２のいずれかに記載の付着装置。
【請求項４】
前記複数の支持部材が、少なくとも一部において、前記被加工物の長手方向および／または周方向に互いに相対的に移動可能となるように取り付けられていることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の付着装置。
【請求項５】
前記複数の支持部材の少なくともいくつかが前記被加工物の周りに環状に配置されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の付着装置。
【請求項６】
前記付着ヘッドの少なくともいくつかが、任意の角度で前記被加工物に相対的に径方向に旋回可能となるように、前記支持部材の少なくともいくつかに取り付けられていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の付着装置。
【請求項７】
少なくとも１つの付着ヘッドが、複数の繊維構造を同時に前記被加工物に付着できるように設計されていることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の付着装置。
【請求項８】
前記支持部材の少なくともいくつかが配列を形成することを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の付着装置。
【請求項９】
複数の付着ヘッドを互いに独立して作動させることが可能であることを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の付着装置。
【請求項１０】
前記付着ヘッドの少なくともいくつかが切断装置を有することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の付着装置。
【請求項１１】
前記付着ヘッドの少なくともいくつかおよび／または前記支持部材の少なくともいくつかが、繊維材料を、特には連続繊維材料を供給するための材料供給部を有することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の付着装置。
【請求項１２】
前記材料供給部が、外部材料供給部でありかつ／またはクリールからであることを特徴とする、請求項１１に記載の付着装置。
【請求項１３】
前記被加工物が、長手方向および／または周方向に移動可能となるように取り付けられることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の付着装置。
【請求項１４】
前記支持部材の少なくともいくつかが、それらを個別に取り外すことができるように取り付けられていることを特徴とする、請求項１から１３のいずれか一項に記載の付着装置。
【請求項１５】
前記支持部材の少なくともいくつかを、非動作位置に移動することができることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載の付着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動化された方法で被加工物に繊維構造を付着させるための付着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維強化された複合繊維材料の製造は、高速化を達成するために、繊維構造の付着を自動化して行うようになってきている。
【０００３】
自動化された付着方法としての編組技術により、製造速度を高めることができる。しかし、この技術では、プライドロップオフ（ｐｌｙ  ｄｒｏｐ−ｏｆｆ）（すなわち、複合繊維材でできた構成部材の内部での繊維層の終端化）として知られる厚さの変化、表面の線から逸脱する三次元的に湾曲する繊維層、個別のロービングや繊維ストランドの投入等の、より複雑な繊維構造が製造できないという点で不具合があった。
【０００４】
米国特許出願公開第２００５／００３９８４３号明細書には、並進自由度および回転自由度を有する複数の付着ユニットが記載されている。しかし、これらは編組付着（ｂｒａｉｄｅｄ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を形成することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／００３９８４３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来技術の前記不具合を解消することであり、特に、高速でかつ柔軟な方法で、より複雑な繊維構造を有する構成部材をも製造する、自動化された繊維構造の付着のための付着装置を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的は、請求項１に記載の特徴を有する付着装置によって達成される。
【０００８】
自動化された方法で繊維構造を付着させるための本発明の付着装置は、少なくとも１つの付着ヘッドを各々に有する複数の支持部材を備える。この少なくとも１つの付着ヘッドは被加工物に繊維構造を付着させるように設計されている。この場合、前記複数の支持部材および前記被加工物は、該被加工物の周方向および該被加工物の長手方向に互いに相対的に移動可能となるように配置される。
【０００９】
本発明の文脈において、「繊維構造」には、重合体母材に埋め込まれた繊維のいかなる幾何学的形状をも包含される。この種の重合体−繊維構造には、ロービング、ヤーン、一方向複合材（ＵＤ  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ）、繊維帯（ｆｉｂｒｅ  ｂａｎｄｓ）、プリプレグ、または複合材繊維の技術において一般的な、同様の半仕上げ製品が包含される。
【００１０】
本発明の付着装置によれば、編組付着を含む付着の複数の幾何学的形状が製造可能となり、当該装置は高い自由度を有し、高速で複合繊維構造を製造でき、点検修理が簡易である。繊維スプライサを製造することができ、繊維ステアリング（ｓｔｅｅｒｉｎｇ）が可能となる。
【００１１】
一実施形態において、前記複数の支持部材は複数の環セグメントである。この幾何学的形状によれば、特に効果的かつ簡易な方法で、被加工物の周方向に前記支持部材と共に付着ヘッドを移動させることができる
【００１２】
好適には、前記複数の支持部材は、複数の線形ガイドを備えていてもよい。特に、前記複数の支持部材は、複数の線形ガイドからなってもよい。
【００１３】
本発明の一態様によれば、前記複数の支持部材が、少なくとも一部において、前記被加工物の長手方向および／または周方向に互いに相対的に移動可能となるように取り付けられている。これにより、製造の際の自由度が特に高くなり、より複雑な繊維付着構造を製造することが可能となり、それにより編組付着の反復も行われる。
【００１４】
他の実施形態によれば、前記複数の支持部材の少なくともいくつかは、前記構成部材の周りに環状に配置されている。その結果、特に支持部材が環セグメントとして形成されているときに、そしてまたそうでないときにも、特に簡易な方法でそれら支持部材を被加工物の周方向に移動することができる。
好適には、前記付着ヘッドの少なくともいくつかが、任意の角度で前記被加工物に相対的に径方向に旋回可能となるように、前記支持部材の少なくともいくつかに取り付けられていてもよい。その結果、被加工物に繊維構造が付着される角度を変えることができる。これは、特に被加工物の表面が平らでない場合に有利となり得る。
【００１５】
本発明の一態様によれば、少なくとも１つの付着ヘッドが、複数の繊維構造を同時に前記被加工物に付着できるように設計されていてもよい。これにより、付着装置の自由度と製造速度とがさらに高められる。
【００１６】
他の変形例によれば、前記支持部材の少なくともいくつかが配列（ａｒｒａｙ）を形成してもよい。これにより、付着装置が特に複雑な構造を付着させることを有利に実現できる。特に、繊維構造、とりわけ繊維ストランドまたは繊維帯は、編組システムの方法で、編組構造で、被加工物に付着させることができる。
【００１７】
好適には、複数の付着ヘッドを互いに独立して作動させてもよい。その結果、ロービング等の各繊維構造を前記構成部材に個別に置き付着させること（プライドロップオフ）ができる。
【００１８】
前記付着ヘッドの少なくともいくつかが切断装置を好ましくは有する。これにより、厚さを変化させることができる。
【００１９】
特に好ましくは、全ての付着ヘッドが切断装置を有する。これにより、可能な繊維付着構造の自由度がさらに上がる。
【００２０】
また、前記付着ヘッドの少なくともいくつかおよび／または前記支持部材の少なくともいくつかが、繊維材料、特には連続繊維材料を供給するための材料供給部を有することで有利となり得る。
【００２１】
一変形例によれば、前記材料供給部が、外部材料供給部であってもよく、かつ／またはクリールからでもよい。
【００２２】
さらに、支持部材の移動可能な取り付けに加え、かつ／またはこれに代えて、前記被加工物が、長手方向および／または周方向に移動可能となるように取り付けられていてもよい。これもまた、付着装置を用いる製造方法の自由度に寄与する。従って、支持部材は被加工物の周りを周方向に移動する必要は特になく、その結果、前記材料をクリールから、とりわけ標準クリール（ｓｔａｎｄａｒｄ  ｃｒｅｅｌ）から供給してもよい。
【００２３】
本発明の一態様によれば、前記支持部材の少なくともいくつかが、それらを個別に取り外すことができるように取り付けられていてもよい。これにより、例えば、支持部材をひいては付着ヘッドを点検修理し掃除することを容易にすることができる。
【００２４】
他の態様によれば、前記支持部材の少なくともいくつかを非動作（ｎｏｎ−ｏｐｅｒａｔｉｎｇ）位置に移動することができる。これは、それぞれの支持部材が他の支持部材を邪魔することはなく、従って、ある支持部材または付着ヘッドの点検修理中に、それら他の支持部材も通常動作の際に移動できる点で有利となり得る。非動作位置において支持部材を取り外すことがより容易であり、ひいては点検修理（すなわち掃除も）することがより容易であるということも好都合である。
【００２５】
本発明の他の有利な実施形態は、追加的な従属項の主題を構成する。
【００２６】
以下、本発明の追加的な実施形態および効果を、好ましい実施形態に基づき、概略的な図面を参照して、以下により詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の付着装置とともに円筒状の被加工物を示す概略斜視図である。
【図２】本発明の付着装置とともに不規則な形状の被加工物を示す概略側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
各図において、同一の構成要素には同じ参照番号を付す。
【００２９】
図１は、特に炭素繊維からなり重合体母材を備えた繊維構造２を付着させるための、本発明の付着装置を１を示している。前記母材は、熱可塑性または熱硬化性プラスチック材料のいずれかを含んでもよい。繊維構造２の材料供給部３は、図１において複数のロービングからなる繊維帯として概略的に示されているが、図１および図２のクリールから送り出される。これに代えて、材料供給部３、特に連続繊維材料からなる材料供給部については、外部材料供給部として実現されるものであってもよい。
【００３０】
ガイドシステム４によって、繊維構造は付着ヘッド５に向けて案内される。付着ヘッド５は、付着ローラー６によって繊維構造２を被加工物７に付着させる。付着ヘッド５は、被加工物７の周りを周方向に移動可能となるように、環状ウェブ（ａｎｎｕｌａｒ  ｗｅｂ）９（点線で示す）に取り付けられた支持部材８上に配置されている。本実施形態において、支持部材８は環セグメントとして形成されている。支持部材８は、特に簡易な方法で環状ウェブ９上を移動することができる。環セグメント８が取り得る角度１０は、細かい破線で示されている。角度１０が例えば６０°の場合、６個の環セグメント８が、完全な環を形成するように配置されてもよい。この閉じた環は少なくとも向きを変えられるように固定されてもよく、それにより、環セグメントが、少なくともあるときにおいては、一緒に周方向にのみ移動可能となるように配置される。６個の環セグメント８を解除することにより、これらセグメントは、再度被加工物７の長手方向に移動可能となるように配置されてもよい。環セグメント８からなる複数の閉じた環を被加工物７の周りに配置することも考えられる。
【００３１】
図１に示す支持部材８は、互いに相対的に移動可能となるように、かつ被加工物７に相対的にその周方向および長手方向の両方向に移動可能となるように配置されている。追加的にまたは代替的に、被加工物７を、回転軸１１の周りを回転可能となるように、かつ長手方向に移動可能となるように、取り付けてもよい。
【００３２】
付着ヘッド５自体も、回転軸１２に沿って移動可能となるように支持部材８に取り付けられていてもよい。これにより、繊維構造２が付着されている際の自由度が増す。付着ヘッド５は、角度１３以内で支持部材８に相対的に旋回可能となるように取り付けられている。この角度１３は、９０°の角度１４として図２に例示されている。この種の旋回性により、図２に概略的に示されるように、特に不規則な形状を有する被加工物７への付着動作が改善する。また、本実施形態において、すべての支持部材は、実質的に摩擦のない、該支持部材上の付着ヘッド５の並進が可能となる線形ガイドを備えている。
【００３３】
付着ヘッド５上の切断装置（図示略）により、厚さを変化させることができる。
【００３４】
支持部材は、直接点検修理が可能であり、かつ／または取り外して次いで点検修理することが可能となる、非動作位置に移動可能である。この場合、製造プロセスを有利に継続することができる。従って、非稼働時間を短縮することができる。
【００３５】
本実施形態の一変形例において（図示略）、例えば、編組付着が反復でき、ロービングから十字パターンを作ることができるように作動できる配列を４個の環セグメント８が形成する。
【符号の説明】
【００３６】
１    付着装置
２    繊維構造，繊維帯，ロービング
３    材料供給部，クリール
４    ガイドシステム
５    付着ヘッド
６    付着ローラー
７    被加工物
８    支持部材，環セグメント
９    環状ウェブ
１０    角度
１１    回転軸
１２    回転軸
１３    角度
１４    ９０°の角度
【図１】
2016104559.tif 000003
【図２】
2016104559.tif 000004
【外国語明細書】
2016104559000001.pdf