CN101542030A - 纤维束排列设备 - Google Patents

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Abstract

连接管(40A)嵌合在引入管(34A)中，导槽(342)在引入管(34A)的侧面上沿Z轴方向延伸。导螺杆(41)在连接管(40A)的外周面上旋入以穿透连接管(40A)的外周壁。导螺杆(41)的远端进入导槽(342)中。导螺杆(41)的远端可在导槽(342)中沿Z轴方向移动。连接管(40A)在导槽(342)的长度范围内在Z轴方向上相对于引入管(34A)可移动。连接管(40A)和导管(31A)通过气缸(43)在Z轴方向上移动。因此，当利用多个导管排列纤维束时，防止导管被从另一导管中引出的纤维束缠住。

Description

纤维束排列设备
技术领域
本发明涉及纤维束排列设备，该设备包括多个导管和用于移动导管的移动装置，每个导管具有纤维束从中穿过的导孔，其中该移动装置移动导管，以便从导管的导孔出口中导出并排列纤维束。
背景技术
通常，由于轻质结构材料广泛使用纤维增强复合材料，因此存在用作增强材料的三维织物材料(三维纤维结构)。该纤维增强复合材料具有非常高的强度并被用于形成航空器等的部分结构材料。用于形成用作纤维增强复合材料中的增强材料的三维纤维结构的方法包括这样一种方法，该方法包括层合多个纤维束层，其中纤维束排列为折叠状态以形成具有至少两个双轴取向的纤维束层；并且使该纤维束层与在厚度方向即垂直于每个纤维束层的方向上的延伸的线股相连接。专利文献1和2公开了用于排列一个或更多个纤维束的设备，其中一个或更多个纤维束从沿其排列平面移动的一个或更多个导管中引出，并且该一个或更多个纤维束以扁平状态排列在以预定间距隔开的销之间，以使折叠纤维束的扁平面沿该排列平面排列以形成纤维束层。
专利文献1公开了一个实施方案，其中使用多个导管来同时排列多个纤维束。在同时排列多个纤维束的构造中，用于形成纤维束层的时间与每次排列一个纤维束的情形相比明显减少。
然而，当改变多个导管的移动方向以将纤维束缠绕在销上时，导管可能被从另一导管中引出的纤维束干扰或缠住。这可能使导管弯曲或断裂。
专利文献1：日本特许公开专利申请2000-199151
专利文献2：日本特许公开专利申请2007-16347
发明内容
本发明的一个目的是在使用多个导管来排列纤维束时防止导管被从另一导管中引出的纤维束缠住。
为了实现上述目的，根据本发明的一个实施方案，提供了一种用于排列纤维束的设备，该设备包括多个并置的导管和用于移动该导管的移动装置。每个导管具有供纤维束从中穿过的导孔。该移动装置移动导管，以将纤维束从导管的导孔出口中引出并排列形成纤维束层。该设备包括连接到除了一个导管之外的多个导管或所有的所述多个导管的位置变更装置。该位置变更装置能够改变连接到该位置变更装置的导管在纤维束层层合方向上的位置。该位置变更装置在第一顺序限定状态和第二顺序限定状态之间转换。在第一顺序限定状态下，导管的导孔出口以从位于第一端的导管到位于第二端的导管的顺序配置在第一层合方向上。在第二顺序限定状态下，导管的导孔出口以从位于第一端的导管到位于第二端的导管的顺序配置在第二层合方向上。第二方向与第一方向相反。
附图说明
图1(a)是根据本发明第一实施方案的用于排列纤维束的设备的侧视图，图1(b)是图1(a)的圈示部分1b的放大视图，图1(c)是沿图1(b)的线1c-1c截取的截面图；
图2是图1(a)的用于排列纤维束的设备的俯视截面图；
图3(a)和(b)是排列头的放大截面图；
图4(a)是示出支承框架和排列头连接部分附近区域的局部放大截面图，图4(b)是沿图4(a)的线4b-4b截取的截面图，图4(c)是沿图4(a)的线4c-4c截取的截面图，图4(d)是沿图4(a)的线4d-4d截取的截面图；
图5(a)和(b)是示出纤维束Fa和Fb的排列的透视图，而图5(c)是导管的局部放大透视图；
图6(a)是示出导管的并置状态的侧视图，图6(b)是示出导管顺序的后视图，图6(c)是示出导管取向的俯视截面图；
图7(a)是示出导管的并置状态的侧视图，图7(b)是示出导管顺序的后视图，图7(c)是示出导管取向的俯视截面图；
图8(a)是示出导管并置状态的侧视图，图8(b)是示出导管顺序的后视图，图8(c)是示出导管取向的俯视截面图；
图9(a)是示出导管并置状态的侧视图，图9(b)是示出导管顺序的后视图，图9(c)是示出导管取向的俯视截面图；
图10(a)是示出导管并置状态的侧视图，图10(b)是示出导管顺序的后视图，图10(c)是示出导管取向的俯视截面图；
图11(a)是示出导管并置状态的侧视图，图11(b)是示出导管顺序的后视图，图11(c)是示出导管取向的俯视截面图；
图12(a)是示出导管并置状态的侧视图，图12(b)是示出导管顺序的后视图，图12(c)是示出导管取向的俯视截面图；
图13(a)是示出导管并置状态的侧视图，图13(b)是示出导管顺序的后视图，图13(c)是示出导管取向的俯视截面图；
图14(a)是示出导管并置状态的侧视图，图14(b)是示出导管顺序的后视图，图14(c)是示出导管取向的俯视截面图；
图15(a)是示出导管并置状态的侧视图，图15(b)是示出导管顺序的后视图，图15(c)是示出导管取向的俯视截面图；
图16(a)是示出导管并置状态的侧视图，图16(b)是示出导管顺序的后视图，图16(c)是示出导管取向的俯视截面图；
图17(a)是示出导管并置状态的侧视图，图17(b)是示出导管顺序的后视图，图17(c)是示出导管取向的俯视截面图；
图18(a)～(h)是示出纤维束F排列图案的示意平面图；以及
图19(a)和(b)是根据第二实施方案的排列头的局部放大截面图。
具体实施方式
下面将参照图1～18描述本发明的第一实施方案。图1(a)示出根据第一实施方案的排列纤维束的设备10的全图。
如图2所示，一对线性滑块12和13设置在矩形底座11上，并沿底座11的纵向延伸(在下文称为“X轴方向”)。线性滑块12包括具有电动机的滚珠丝杠机构(未显示)和通过操作该滚珠丝杠机构而在X轴方向上移动的可移动元件121。线性滑块13包括具有电动机的滚珠丝杠机构(未显示)和通过操作该滚珠丝杠机构而在X轴方向上移动的可移动元件131。在线性滑块12和13中，两个滚珠丝杠机构相互同步移动，并且可移动元件121和131在X轴方向上相应同步移动。
线性滑块14设置在可移动元件121和131上方以在垂直于X轴方向的方向(在下文称为“Y轴方向”)上延伸。线性滑块12和13的操作使线性滑块14在X轴方向上平移。线性滑块14包括具有电动机的滚珠丝杠机构(未显示)和通过操作滚珠丝杠机构而在Y轴方向上移动的可移动元件141。
线性滑块12、13和14的操作由控制计算机C控制。
如图1(a)所示，支承板15固定至可移动元件141，而支承框架16固定至支承板15。支轴17立于支承框架16上，并且载台18固定在支轴17顶部。电动机50安装在支承框架16的侧部。齿轮51围绕支轴17固定，而齿轮52围绕电动机50的输出轴501固定。齿轮52与齿轮51啮合以通过驱动电动机50来转动支轴17。
电动机19A和19B以及筒管架20A和20B支承在载台18上。具有纤维束Fa的筒管21A连接到筒管架20A。筒管21A通过来自电动机19A的驱动力沿放出纤维束Fa的方向(在图1(a)中的箭头Ra所指的方向)转动。具有纤维束Fb的筒管21B连接到筒管架20B。筒管21B通过来自电动机19B的驱动力沿放出纤维束Fb的方向(在图1(a)中箭头Rb所指的方向)转动。纤维束Fa和Fb是由扁平形状的无捻单纤维(在该实施方案中为碳纤维)的多个束形成的。电动机19A和19B的操作由控制计算机C控制。
扁平支柱22立于载台18上。导辊23A和24A连接到扁平支柱22顶部的一个表面上。张力辊25A设置在辊23A和24A下方以在垂直方向上可移动。导辊26A连接到柱22底部的一个表面上。从筒管21A放出的纤维束Fa经导辊23A和24A、张力辊25A和导辊26A引导至载台18下方。包括张力辊25A的张力提供机构为纤维束Fa提供合适的张力。
如图2所示，导辊23B和24B连接到扁平支柱22顶部的另一个表面上。张力辊25B设置在辊23B和24B下方以在垂直方向上可移动。导辊26B连接到柱22底部的另一个表面上。从筒管21B放出的纤维束Fb经导辊23B和24B、张力辊25B和导辊26B引导至载台18下方。包括张力辊25B的张力提供机构为纤维束Fb提供合适的张力。
如图1(a)所示，支轴17的下端从支承框架16向下伸出，电动机27固定至该下端。螺杆轴271是发动机27的输出轴，在Z轴方向上延伸，并且支承框架28经螺母29连接至螺杆轴271。螺杆轴271旋在螺母29中，从而通过来自电动机27的驱动力使支承框架28在Z轴方向上平移。电动机27的操作由控制计算机C控制。
如图1(b)和(c)所示，排列头30A和30B连接到支承框架28的下壁281。排列头30A包括用于放出纤维束Fa的线性导管31A。排列头30B包括用于放出纤维束Fb的线性导管31B。导管31A和31B并置。如图5(c)和图6～17所示，在导管31A和31B中沿其纵向延伸的导孔311A和311B具有扁平形状。导管31A将纤维束Fa以扁平状态从导孔311A的出口312A中放出。导管31B将纤维束Fb以扁平状态从导孔311B的出口312B中放出。
如图4(b)所示，导辊32A和33A及导辊32B和33B连接到支承框架28(见图4(a))。引导穿过导辊26A的纤维束Fa经导辊32A和33A导入导管31A中。引导穿过导辊26B的纤维束Fb经导辊32B和33B导入导管31B中。
如图3(a)和(b)所示，引入管34A支承在支承框架28的下壁281上，通过径向轴承35A可转动。引入管34A构成排列头30A。引入管34A沿Z轴方向穿过下壁281。引入管34A中的引入孔341在Z轴方向上延伸。引入管34A的上端从下壁281向上伸出，正时滑轮36A固定到引入管34A的上端。
引入管34B支承在下壁281上，通过径向轴承35B可转动。引入管34B构成排列头30B。引入管34B沿Z轴方向穿过下壁281。引入管34B中的引入孔341在Z轴方向上延伸。引入管34B的上端从下壁281向上伸出，正时滑轮36B固定到引入管34B的上端。
如图4(a)所示，电动机37连接到支承框架28。正时滑轮38固定到电动机37的输出轴371。如图4(b)所示，正时滑轮38和正时滑轮36A、36B缠绕有正时带39。电动机37的驱动使引入管34A和34B以相同方向转动。电动机37、正时滑轮36A、36B和38以及正时带39构成使引入管34A和34B转动的转动驱动机构。
如图3(a)和(b)所示，连接管40A嵌合在突出于下壁281下方的引入管34A的下端上。导槽342在引入管34A的侧面上沿Z轴方向延伸。导螺杆41螺旋穿过连接管40A的外周壁。导螺杆41的远端突出到导槽342中。导螺杆41的远端在导槽342中沿Z轴方向可移动，但是导螺杆41的远端的移动限制在连接管40A的周向上的导槽342中。具体地，连接管40A在导槽342的长度范围内在Z轴方向上相对于引入管34A可移动，但是连接管40A和引入管34A一般整体移动。
导管31A的近端嵌合在连接管40A中。导管31A通过用锁闭螺杆42紧固而固定至连接管40A。锁闭螺杆42从连接管40A的外周表面旋出以接触导管31A的外周表面。导管31A中的导孔311A沿Z轴方向延伸。导孔311A的中轴线La1与引入管34A中的引入孔341的中轴线La2重合。亦即，线性导管31A和引入管34A经连接管40A同轴连接。经导辊33A引导的纤维束Fa被导入引入管34A中的引入孔341和导管31A中的导孔311A中。
引入管34A的远端面343和导管31A的近端面313在连接管40A的中间被隔开。环形缝隙401沿连接管40A的外周表面延伸以在连接管40A的中间环绕连接管40A。
如图4(a)所示，气缸43连接到支承框架28的前壁282。气缸43经电磁三通阀44连接到未示出的压缩空气供给源。驱动轴431是气缸43的输出轴，其面朝下。闩板45固定到驱动轴431。如图4(c)所示，二叉钩451形成在闩板45中，并且钩451插入在环形缝隙401中。
当电磁三通阀44处于消磁状态时，驱动轴431位于如图4(a)中的实线所示第一位置处。当电磁三通阀44被磁化时，压缩空气从未示出的供给源经电磁三通阀44供给到气缸43，从而使驱动轴431延伸到图4(a)中虚线所示的第二位置处。当驱动轴431变更到第二位置时，钩451向下移动，由此使连接管40A和导管31A向下移动。当电磁三通阀44消磁时，气缸43中的压缩空气被排出，从而使驱动轴431回到图4(a)中实线所示的第一位置处。然后，钩451向上移动，由此使连接管40A和导管31A向上移动。电磁三通阀44的磁化由控制计算机C控制。
气缸43是线性激励器，包括在第一位置和第二位置之间线性转换的驱动轴431。导管31A经闩板45连接到驱动轴431。
如图3(a)和(b)所示，连接管40B嵌合在突出于下壁281下方的引入管34B的下端上。连接管40B通过用锁闭螺杆46紧固而固定到引入管34B。锁闭螺杆46从连接管40B的外周表面旋入以接触引入管34B的外周表面。亦即，连接管40B固定连接到引入管34B。
导管31B的近端嵌合在连接管40B内。导管31B通过用锁闭螺杆47紧固而固定到连接管40B。锁闭螺杆47从连接管40B的外周表面旋入以接触引入管31B的外周表面。导管31B中的导孔311B在Z轴方向上延伸。导管31B中的导孔311B的中轴线Lb1和引入管34B中的引入孔341的中轴线Lb2重合。亦即，线性导管31B和引入管34B经连接管40B同轴连接。经导辊33B引导的纤维束Fb被导入引入管34B中的引入孔341和导管31B中的导孔311B中。
如图1(a)和图2所示，框架48定位在底座11上。框架48是正方形的，并且在框架48的上表面上以预定间距(例如，几毫米的间距)排列有销49。导管31A和31B通过来自电动机27的驱动力定位在合适的高度上，并且通过线性滑块12和13与线性滑块14的联合驱动在X轴方向、Y轴方向或偏置方向B1或B2上移动。每个偏置方向B1和B2都与X轴方向和Y轴方向形成45度角。导管31A和31B在X轴方向、Y轴方向或偏置方向B1或B2上移动，并且在导管31A和31B中引导的纤维束Fa、Fb从导管31A、31B中引出并同时缠绕在销49上。图5(a)和(b)示出了纤维束Fa和Fb排列并同时缠绕在销49上的实例。
线性滑块12、13和14构成了使导管31A和31B在X轴方向、Y轴方向或偏置方向B1或B2上平移的移动装置。
当导管31A和31B在X轴方向上移动时，通过规定由电动机50转动的支轴17的转动位置而将导管31A和31B定位在如图4(d)中的实线所示的第一并置状态。当导管31A和31B在Y轴方向上移动时，通过规定由电动机50转动的支轴17的转动位置而将导管31A和31B定位在如图4(d)中的虚线所示的第二并置状态。当导管31A和31B在偏置方向B1或B2上移动时，导管31A和31B可以定位在第一并置状态或第二并置状态。导管31A和31B绕支轴17的转动限制在箭头Q1和Q2所示的范围内，以避免定位在导辊26A、26B和导辊32A、32B之间的纤维束Fa和Fb接触线性滑块14。
导管31A和31B的取向通过来自电动机37的驱动力调整，从而将从导管31A和31B放出的纤维束Fa和Fb的扁平面引导至导管31A和31B的线性移动方向，但是当导管31A和31B回转以将纤维束Fa和Fb缠绕在销49上时除外。在图5(a)和(b)中所示的状态下，朝Y轴方向引导从导管31A和31B放出的纤维束Fa、Fb的扁平面。在下文中，当朝Y轴方向引导纤维束Fa和Fb的扁平面时，导管31A和31B的取向被称为“Y轴方向的取向”。当朝X轴方向引导纤维束Fa和Fb的扁平面时，导管31A和31B的取向被称为“X轴方向的取向”。当朝偏置方向B1引导纤维束Fa和Fb的扁平面时，导管31A和31B的取向被称为“偏置方向B1的取向”。当朝偏置方向B2引导纤维束Fa和Fb的扁平面时，导管31A和31B的取向被称为“偏置方向B2的取向”。
图18(a)～(h)示出了由纤维束F形成的每个纤维束层Gx、Gy、Gb1和Gb2中的纤维束F的排列图案的实例。对于纤维束F，只示意性示出了纤维束Fa和Fb中的一个。
当电磁三通阀44消磁时，导管31A中的导孔311A的出口312A的位置高于导管31B中的导孔311B的出口312B。亦即，导管31A中的导孔311A的出口312A和导管31B中的导孔311B的出口312B以该顺序在从导管31A和31B至纤维束层(从上至下)的纤维束层方向(即图1(a)中的箭头Z-所示方向)的第一层合方向上定位。当电磁三通阀44被磁化时，导孔311A的出口312A的位置低于导孔311B的出口312B。亦即，导管31A中的导孔311A的出口312A和导管31B中的导孔311B的出口312B以该顺序在从下至上的纤维束层方向(即图1(a)中与第一方向Z-相反的Z+方向)的第二层合方向上定位。
气缸43和电磁三通阀44构成在第一顺序限定状态和第二顺序限定状态之间转换导管31A的出口312A和导管31B的出口312B的位置变更装置。第一顺序限定状态限定了导管31A的出口312A和导管31B的出口312B以降序(从上到下)定位的第一顺序。第二顺序限定状态限定了导管31A的出口312A和导管31B的出口312B以升序(从下到上)定位的第二顺序。阀44的消磁使导管31A和31B以一定方式定位，使得位于第一端(图1(c)中的右端)的导管31A中的导孔311A的出口312A和位于第一端相反侧的第二端(图1(c)中的左端)的导管31B中的导孔311B的出口312B以第一顺序定位，其中出口312A和出口312B以该顺序在第一层合方向Z-上定位。阀44的磁化使导管31A和31B以一定方式定位，使得位于图1(c)中右端的出口312A和位于图1(c)中左端的出口312B以第二顺序定位，其中出口312A和出口312B以该顺序在第二层合方向Z+上定位。
图6～17示出了导管31A和31B的并置状态、顺序和取向的组合。图6(a)～17(a)是从与图1(a)相同的方向上的侧视图。图6(b)～17(b)是从与图1(c)相同的方向上的正视图。图6(c)～17(c)是俯视截面图。
在图6(a)、(b)和(c)中，导管31A和31B处于第一并置状态、第一顺序并位于X轴方向上。在图7(a)、(b)和(c)中，导管31A和31B处于第一并置状态、第一顺序并位于偏置方向B1上。在图8(a)、(b)和(c)中，导管31A和31B处于第一并置状态、第一顺序并位于偏置方向B2上。在图9(a)、(b)和(c)中，导管31A和31B处于第一并置状态、第二顺序并位于X轴方向上。在图10(a)、(b)和(c)中，导管31A和31B处于第一并置状态、第二顺序并位于偏置方向B1上。在图11(a)、(b)和(c)中，导管31A和31B处于第一并置状态、第二顺序并位于偏置方向B2上。
在图12(a)、(b)和(c)中，导管31A和31B处于第二并置状态、第一顺序并位于Y轴方向上。在图13(a)、(b)和(c)中，导管31A和31B处于第二并置状态、第一顺序并位于偏置方向B1上。在图14(a)、(b)和(c)中，导管31A和31B处于第二并置状态、第一顺序并位于偏置方向B2上。在图15(a)、(b)和(c)中，导管31A和31B处于第二并置状态、第二顺序并位于Y轴方向上。在图16(a)、(b)和(c)中，导管31A和31B处于第二并置状态、第二顺序并位于偏置方向B1上。在图17(a)、(b)和(c)中，导管31A和31B处于第二并置状态、第二顺序并位于偏置方向B2上。
图18(a)中示出的纤维束层Gx形成如下：当导管31A和31B从作为起点的点S1移动时，导管31A和31B设定在第一并置状态、第一顺序和X轴方向上，如图6(a)、(b)和(c)所示。当导管31A和31B从作为起点的点S9移动时，导管31A和31B设定在第一并置状态、第二顺序和X轴方向上，如图9(a)、(b)和(c)所示。
图18(b)中示出的纤维束层Gx形成如下：当导管31A和31B从作为起点的点S2移动时，导管31A和31B设定在第一并置状态、第一顺序和X轴方向上，如图6(a)、(b)和(c)所示。当导管31A和31B从作为起点的点S10移动时，导管31A和31B设定在第一并置状态、第二顺序和X轴方向上，如图9(a)、(b)和(c)所示。
图18(c)中示出的纤维束层Gy形成如下：当导管31A和31B从作为起点的点S3移动时，导管31A和31B设定在第二并置状态、第二顺序和Y轴方向上，如图15(a)、(b)和(c)所示。当导管31A和31B从作为起点的点S11移动时，导管31A和31B设定在第二并置状态、第一顺序和Y轴方向上，如图12(a)、(b)和(c)所示。
图18(d)中示出的纤维束层Gy形成如下：当导管31A和31B从作为起点的点S4移动时，导管31A和31B设定在第二并置状态、第二顺序和Y轴方向上，如图15(a)、(b)和(c)所示。当导管31A和31B从作为起点的点S12移动时，导管31A和31B设定在第二并置状态、第一顺序和Y轴方向上，如图12(a)、(b)和(c)所示。
图18(e)中示出的纤维束层Gb1形成如下：当导管31A和31B从作为起点的点S5移动时，导管31A和31B设定在如图8(a)、(b)和(c)所示的第一并置状态、第一顺序和偏置方向B2上或设定在如图17(a)、(b)和(c)所示的第二并置状态、第二顺序和偏置方向B2上。当导管31A和31B从作为起点的点S13移动时，导管31A和31B设定在如图11(a)、(b)和(c)所示的第一并置状态、第二顺序和偏置方向B2上或设定在如图14(a)、(b)和(c)所示的第二并置状态、第一顺序和偏置方向B2上。
图18(f)中示出的纤维束层Gb1形成如下：当导管31A和31B从作为起点的点S6移动时，导管31A和31B设定在如图8(a)、(b)和(c)所示的第一并置状态、第一顺序和偏置方向B2上或设定在如图17(a)、(b)和(c)所示的第二并置状态、第二顺序和偏置方向B2上。当导管31A和31B从作为起点的点S14移动时，导管31A和31B设定在如图11(a)、(b)和(c)所示的第一并置状态、第二顺序和偏置方向B2上或设定在如图14(a)、(b)和(c)所示的第二并置状态、第一顺序和偏置方向B2上。
图18(g)中示出的纤维束层Gb2形成如下：当导管31A和31B从作为起点的点S7移动时，导管31A和31B设定在如图13(a)、(b)和(c)所示的第二并置状态、第一顺序和偏置方向B1上或设定在如图7(a)、(b)和(c)所示的第一并置状态、第一顺序和偏置方向B1上。当导管31A和31B从作为起点的点S15移动时，导管31A和31B设定在如图16(a)、(b)和(c)所示的第二并置状态、第二顺序和偏置方向B1上或设定在如图10(a)、(b)和(c)所示的第一并置状态、第二顺序和偏置方向B1上。
图18(h)中示出的纤维束层Gb2形成如下：当导管31A和31B从作为起点的点S8移动时，导管31A和31B设定在如图13(a)、(b)和(c)所示的第二并置状态、第一顺序和偏置方向B1上或设定在如图7(a)、(b)和(c)所示的第一并置状态、第一顺序和偏置方向B1上。当导管31A和31B从作为起点的点S16移动时，导管31A和31B设定在如图16(a)、(b)和(c)所示的第二并置状态、第二顺序和偏置方向B1上或设定在如图10(a)、(b)和(c)所示的第一并置状态、第二顺序和偏置方向B1上。
当如从Z轴方向(或者层合纤维束的方向)观察到两个导管31A和31B之一的移动路径横过从另一导管中引出的纤维束时，将位置变更装置保持在第一顺序限定状态，其是从一个导管中引出的纤维束穿过引出纤维束的另一导管的近侧的位置。亦即，每一层中的位置变更装置的顺序限定状态确定为使得在所述头前进或所述头在销49处回转后朝下一条线移动的方向上，前导管的位置低于后导管的位置(或更靠近框架48)。
当导管31A和31B的取向在偏置方向B1或B2上时，可以根据导管31A和31B穿过销49之间时导管31A和31B的移动方向，控制通过电动机37转动的导管31A和31B的并置状态和导管31A和31B的取向。
第一实施方案具有以下优点。
(1)在形成图18(a)～(h)的纤维束层时，从Z轴方向(或层合纤维束的方向)观察，当导管31B的移动路径横过从导管31A中引出的纤维束Fa时，导管31B的出口312B的位置高于导管31A的出口312A。同时，从Z轴方向(或层合纤维束的方向)观察，当导管31A的移动路径横过从导管31B中引出的纤维束Fb时，导管31A的出口312A的位置高于导管31B的出口312B。因此，如果选定S1～S16中的任一个作为导管31A和31B的起点，则导管31A不会被纤维束Fb缠住并且导管31B也不会被纤维束Fa缠住。
如果在形成图18(a)～(h)的纤维束层时导管31A和31B的顺序仅限于第一顺序，则在导管31A和31B的起点为S9、S10、S3或S4的情况下导管31B被纤维束Fa缠住。如果在形成图18(a)～(h)的纤维束层时导管31A和31B的顺序仅限于第二顺序，则在导管31A和31B的起点为S1、S2、S11或S12的情况下导管31A被纤维束Fb缠住。
然而，在第一实施方案中，导管31A和31B在第一顺序和第二顺序之间转换，从而防止纤维束Fb缠住导管31A和纤维束Fa缠住导管31B。
(2)在第一实施方案中，只有两个导管31A和31B，并且只有一个导管31A的位置可通过气缸43的操作沿方向Z-变化。当导管是两个并且只有一个导管的位置可沿Z-变化时，位置变更装置可由单个线性激励器(即，气缸43)和电磁三通阀44组成。亦即，导管是两个并且只有一个导管的位置可沿Z-变化的配置有利于简化位置变更装置。
(3)气缸43是适用于位置变更装置的简单线性激励器。
(4)考虑到三维织物结构的物理性质，期望纤维束Fa和Fb以扁平状态排列。为此，纤维束Fa和Fb的扁平面需要面向导管31A和31B的移动方向。在引入管34A和34B转动的配置中，纤维束Fa和Fb的扁平表面可被导向导管31A和31B的移动方向。此外，经连接管40A连接到引入管34A的导管31A的位置可以沿导管31A的方向Z-变化。因此，防止了另一导管31A被从该导管引出的纤维束缠住。
在下文中将描述图19(a)和(b)中根据第二实施方案的排列头。在第二实施方案中，与第一实施方案中相同的要素具有相同的附图标记。
连接管40B嵌合在突出于下壁281下方的引入管34B的下端。导槽344在引入管34B的侧面上沿Z轴方向延伸。导螺杆53螺旋穿过连接管40B的周壁。导螺杆53的远端突入导槽344中。导螺杆53的远端在导槽344中沿Z轴方向可移动，但是导螺杆53的远端的移动限制在连接管40B周向上的导槽344中。具体地，连接管40B在导槽344的长度范围内在Z轴方向上相对于引入管34B可移动。
齿杆54和55分别形成在连接管40A和40B的外周表面上以沿Z轴方向延伸。齿杆54和55互相面对并且与齿轮56咬合。齿杆54和55的齿541和551是弓形突出物，在连接管40A和40B的周向上和在连接管40A和40B的外周表面上延伸。因此，即使当齿杆54和55与齿轮56咬合时，连接管40A和40B以及导管31A和31B也可绕中轴线Lb1和Lb2转动。
齿轮56固定到电动机57的输出轴571。电动机57的正向转动使连接管40A向下移动并且连接管40B向上移动。电动机57的反向转动使连接管40A向上移动并且连接管40B向下移动。
图19(a)示出了导管31A的出口312A的位置高于导管31B的出口312B的位置的第一顺序。图19(b)示出了导管31A的出口312A的位置低于导管31B的出口312B的位置的第二顺序。
电动机57、齿轮56和齿杆54、55构成了位置变更装置，该位置变更装置在将导管31A和31B限定为第一顺序的第一顺序限定状态和将导管31A和31B限定为第二顺序的第二顺序限定状态之间转换。该位置变更装置可以沿方向Z-同时改变导管31A和31B的位置或以彼此相反的方向改变导管31A和31B的位置。
可以修改本发明以形成以下替代实施方案。
在第一实施方案中，可以使用线性螺线管代替气缸43。
在第二实施方案中，可以使用旋转螺线管代替电动机57。
本发明可适用于具有三个或更多个导管的纤维束排列设备。在该情况下，三个或更多个导管排列在平行于图1(a)状态中Y轴和Z轴方向的平面内。
本发明可适用于其中引入管34A和34B不转动的纤维束排列设备中。在该情况下，当导管31A和31B移动时偏置方向B1和B2的取向不改变。如果将并置状态控制在第一并置状态和第二并置状态之间的中间状态，则可以使偏置方向B1与纤维束Fa和Fb的扁平面的方向匹配。如果控制并置状态而使纤维束Fa和Fb不与线性滑块14接触，则可以使偏置方向B2与纤维束Fa和Fb的扁平面的方向匹配。

Claims (6)

1.一种用于排列纤维束的设备，所述设备包括：
多个并置导管和用于移动所述导管的移动装置，其中每个所述导管具有纤维束从中穿过的导孔，其中所述移动装置移动所述导管，使得从所述导管的所述导孔的出口中引出所述纤维束并排列所述纤维束以形成纤维束层；
位置变更装置，其中除了一个管以外的所述多个导管或全部所述多个导管都连接到所述位置变更装置，其中所述位置变更装置能够改变连接到所述位置变更装置的所述导管在所述纤维束层的层合方向上的位置，
其中所述位置变更装置在第一顺序限定状态和第二顺序限定状态之间转换，其中在所述第一顺序限定状态下，所述导管的所述导孔的出口以从位于第一端的所述导管到位于第二端的所述导管的顺序配置在第一层合方向上，其中在所述第二顺序限定状态下，所述导管的所述导孔的出口以从位于第一端的所述导管到位于第二端的所述导管的顺序配置在第二层合方向上，其中所述第二方向与所述第一方向相反。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述导管是由第一导管和第二导管组成的两个导管，其中所述位置变更装置能够只改变所述第一导管在所述层合方向上的位置。
3.根据权利要求2所述的设备，其中当从所述层合方向观察，所述第一导管的移动路径横过从所述第二导管中引出的所述纤维束时，所述位置变更装置保持在第一顺序限定状态，其中所述第一顺序限定状态是从所述第一导管中引出的所述纤维束穿过引出所述纤维束的所述第二导管的近侧的位置。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的设备，其中所述位置变更装置包括线性激励器，所述线性激励器包括在第一位置和第二位置之间位置线性变化的输出部，其中位置可在所述层合方向上改变的所述导管连接到所述输出部。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的设备，其中所述多个导管的所述导孔具有扁平的截面形状，其中所述用于排列纤维束的设备还包括：
转动驱动机构；
引入管，所述引入管可转动地连接到所述转动驱动机构以绕所述引入管的轴线转动；和
连接管，所述连接管用于连接位置可在所述层合方向上改变的所述导管和所述引入管以同轴对准，其中所述连接管固定到位置可在所述层合方向上改变的所述导管，并且其中所述连接管连接到所述引入管，使得所述连接管的所述位置可以在所述层合方向上改变。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述导管是两个导管，其中所述位置变更装置能够在所述层合方向上改变所述两个导管的所述位置，其中所述位置变更装置能够在所述层合方向上同时改变所述两个导管的所述位置和能够在彼此相反的方向上改变所述两个导管的所述位置。
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