JP2000505164A - 一体強化外板パネルの三次元自動製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 略平面のベース部（４）から外側方向に伸長する少なくとも１つの壁（６、８）を有する三次元強化材の製造方法であって、互いに直角に配された第１及び第２の糸(10、12)と、前記強化材の略平面と垂直方向に伸長する面内に配された糸（14）の第３の束とを用いて、少なくとも２つ以上の層（16、18）に織ってベース部を形成するステップからなる。前記第３の束の中の糸の前記束のそれぞれは、第１及び第２の糸を互いに直角に配した第１及び第２の前記束のうちの最上部と最下部のもの（10、12）の間で織られる。前記略平面と垂直に延在する少なくとも１つの強化壁は、前記平面部の所望の部位に沿って且つ前記強化材の前記略平面と垂直な方向に織り重ねられて形成され、故に第１及び第２の糸の前記束の１つの部位に一致する。

Description

【発明の詳細な説明】 一体強化外板パネルの三次元自動製造方法 発明の背景 本発明は、編み織り材に関し、例えば樹脂が注入されたパネルの製造に使用さ れるものである。より詳細には、このような素材及びこれに関連した方法の改良 に関する。当該方法では、互いに垂直な方向に伸長する壁を形成して、その各々 が共通の外板を介してその他方と一体となって、連続的な編み織り構造を形成し 、高強度な一体強化材である三次元構造体を形成する。 複合材の構成において、編み織り素材若しくは繊維状体からなる撚り合わせ（ ストランド）材を使用して、形成された構造体を強化できることが知られている 。これらの強化材は、多くの異なった形態をとりうる。例えば、上記のような撚 り合わせ材としては、重合体、ガラス、カーボン、セラミック若しくは他の工業 繊維などの形態を採りうる。故に、当該複合材は、高強度、軽量且つ所望の形状 に成形できるといった特徴を有している。 パネルの製造上、２つの座標軸方向に伸長する強化壁の形成が、特に有益であ ると知られてきた。さらにベース外板と強化壁を接続することで、設計上で構造 体に必要とされる総強度をさらに付与され得るのである。従来の３次元編み織り システムを用いたパネルの製造における欠点は明らかに多数ある。このような欠 点の１つは、強化パネルを 製造する際の制約であって、壁部を形成するすくい上げ糸（ピック糸）が、壁部 を通して連続していなければならないということである。 故に、本発明の目的は、実質的に平らな外板部と、強化外板パネルを形成する 外板部に接続され且つ互いに垂直に配置された複数の壁と、からなる複合材の骨 格（フレーム）部材としての用途に適した三次元編み織り材の製造方法を提供す ることである。 本発明の他の目的は、いかなる大きさの構造体であっても本方法によって組み 立て可能な前記形態の三次元編み織り材の製造方法を提供することである。 更なる本発明の目的は、どんなタイプのマルチハーネス織機を使用しても形成 可能な前記形態の三次元編み織り材の製造方法を提供することである。 更なる本発明の目的は、編み織り材の構造が、どんな形態若しくは直径の糸か らでも形成可能な前記形態の三次元編み織り材の製造方法を提供することである 。 本発明の他の目的は、糸が交差する壁を通って連続的に織り上げられるような 前記形態の三次元編み織り材の製造方法を提供することである。 発明の概要 本発明は、略平面のベース部から外側方向に伸長する少なくとも１つの壁を有 する三次元強化材の製造方法である。本発明は、前記強化材の略平面ベース部を 形成するス テップからなる。該ステップは、直角方向に配された第１及び第２の糸と、前記 強化材の略平面部と垂直方向に伸長する平面内に配された第３の束である糸とを 用いて少なくとも２つ以上の層に織るステップであって、第１と第２の糸を直角 に配した前記第１と第２の束のうちのそれぞれ１つの最上部と最下部との間で前 記第３の束の中にそれぞれの前記糸の束を織り込むステップからなるものである 。前記平面と垂直に伸長する少なくとも１つの強化壁は、前記平面部の所望の部 分に沿って且つ前記強化材の略平面と垂直に、第１及び第２の糸の前記束の前記 所望の部分と一致するように織り重ねられて形成される。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の編み織り強化材を模式的に示した斜視図である。 図２は、図１の強化材内における１つの交差部を示した斜視図である。 図３は、ベース部に接続する第１の壁の一実施例であって、図２に示した線３ −３に沿った断面図である。 図４は、図３に示した接続部の他の位相の一実施例である。 図５は、一点鎖線で重ねて示した第１の壁と、ベース部に接続する第２の壁と を示した図２の線５−５に沿った断面図である。 好適な実施例の詳細な説明 図１は、本発明による編み織り強化材を示しており、全体を符号２として示し た。強化材は、外板すなわちパネル部４と、第１の壁部６と、第２の壁部８とか らなり、本発明の一実施例として、各々の壁部は外板部に固着している。本願に おいて、第１の壁部６は、横糸方向すなわち図示したＸ座標方向に伸長しており 、一方で第２の壁部８は、縦糸方向すなわち図示したＹ座標方向に伸長している 。さらに、外板すなわちパネル部４は、横糸方向Ｘ及び縦糸方向Ｙによる平面Ｐ 内に展開していることを理解すべきである。また、第１の壁部６及び第２の壁部 ８のそれぞれは、図示したＺ座標方向へ平面Ｐから垂直に伸長している。これら を以下において編み織り強化材と称する。ここで、「編み織り材」の語は、構造 体の糸によって構成される強化材のすべての部位を意味するものとする。「糸」 の語は、強化材に使用され得るすべての可撓性を有する細長い材料として定義さ れるが、以下に限定されるものではないが、例えば、様々な大きさ及び形態を有 する糸及び／若しくは各種編み織り材（テキスチャ）及び工業繊維、ポリマーに よって形成されるもの、ガラス、カーボン、セラミック若しくは工業的に知られ る他の材料であってもよい。 最初に、編み織り強化材２の一般的な構造において、本発明の方法は、外板す なわちパネル部を形成してから強化材を組み上げていることを理解しなければな らない。つまり、これは、第１及び第２の強化材壁部６及び８を含む編 み織り材の部分Ａと、壁部を含まない編み織り材の部分Ｂとの２つの基本的な構 成要素からなり得る。第１及び第２の壁部６及び８は、パネルの他の部分に関し てパネル部の織り込み領域にあって、そして第１及び第２の壁部６及び８は、Ｘ 軸及びＹ軸のどちらかに沿って且つ図のＺ軸方向へ外側に伸長しているのである 。 図３から５に示した実施例において、パネルすなわちベース部４は、図示した Ｘ方向すなわち横糸方向に伸長するように織られた第１の糸10の束と、これと直 角に縦糸方向すなわちＹ方向に伸長する第２の糸12の束とを交差させて、そして これらＸ及びＹ方向の糸10及び12が、互いに平行な面内において伸長しており、 強化材２を結束するパネルすなわちベース部４の略平面Ｐと垂直に配された第三 の束の糸14によって結束されて形成されている。すなわち、第３の束14によって 形成される各々の糸14は、パネル部４内に束の層16、18及び20を形成するように 、第１及び第２の束の糸10及び12の最上部及び最下部の間を周期的に結束してい る。強化材のベースとなるパネル部４は、第１及び第２の強化材壁部６および８ を形成するのに必要とされる10、12及び14の全ての糸からなる。図３から５に図 示した３層からなる実施例のように、本発明の方法によれば、強化材２の平面ベ ースパネル部４は２つの層以上から形成され得ることを理解されるだろう。 図３から５に図示したように、第１及び第２の壁部を形 成するベースすなわちパネル部４上の領域である部分Ａは、コンピュータ若しく はデータ記憶装置等のメモリに記録される。そして図３及び４に示すように、該 部分Ａは、第１の壁部６の位置を画定する。そして、横糸方向すなわちＸ軸方向 に真っ直ぐな糸10'をＺ座標軸に沿って供給して、強化材のベースすなわちパネ ル部４によって形成される平面Ｐの外側方向へ高さHTを、そしてＹ座標軸に沿っ て計測される厚さTHを画定する。 図３及び４に図示したように、結合糸14は、パネル部４内に位置する糸の最上 部と最下部の間を周期的に織り込まれる。結合糸14は、他の蛇行経路から出発す るように糸10の１つの縦列22を飛ばし且つ糸10と10'の最も近接して並んだ一組 の経路24を通って外側に再び向けられる（図３）。結束糸は、糸10'と10'の間で 連続して蛇行しており、第１の壁部６内において図示されたＺ軸方向に平行に配 された平面に沿って配されている。結合糸14は、糸10の最上部の一本から離れる と、向きを変えて、パネル部４の方向へ再び進む。このようにして、位置26に示 された糸10'は、飛ばされるのである。 さらに、以下のことを理解すべきである。連続的に並んだ結合糸14と14の列間 において、図３に示された結束は、図４に図示された実施例と位相を異にしてい る。このような第１の壁部６における結束は、図のＸ軸方向に１つおきに行われ る。図３及び図４に示される如き同位相及び異な る位相による結束技法において、最上部の糸10'であって飛ばされた10'は、連続 する横列において次の連続した結束糸によって結束されるのである。Ｚ軸結束糸 は、図示された編み織り材構造に関して、取り得る多くの経路がある。図３及び 図４に示した２つの形態は、第１の強化壁部６を構成するのに用いられ得る可能 なＺ軸糸の経路の１つのみを例示したものであることを理解すべきである。また 、１つ飛びの方法による配列について述べれば、図３及び４の例示的なＺ軸糸経 路は、互いに隣接して配され、縦糸すなわちＹ軸糸方向に互いに連続して離間し て対向しているのである。 上述した編み織り方法によれば、立ち上げられた壁構造をなすためにどんなマ ルチハーネスタイプの織機であってもこれを達成し得る。加えて、ジャカード、 ドビー、カム、手織機または持ち上げ動作をなす他の型のものが使用可能である 。縦糸巻き若しくは巻糸軸架が、糸供給のために使用可能である。また、大小の 織機が、本方法で使用できる。したがって、本発明の自動化された方法は、編み 織り強化壁６及び８を一体に製造する織機を使用して、縦糸及び横糸の方向の両 方に回転して、Ｚ軸糸の束の中間を通ってベースパネル部４に接続されるのであ る。 図５を参照し、さらに第２の強化壁部８の組立のために、第２の壁部８によっ て画定される部分Ａに、横糸すなわちＸ方向に真っ直ぐな糸10"をさらに供給し 、このＺ軸方向 の10"は、強化材のベースすなわちパネル部４によって画定される平面Ｐの外側 方向に高さHT'を画定し、さらにＸ座標軸（すなわち紙面内）に沿って計測され る厚さTH'を画定する。厚さTH'は、すべての先端を切りつめた第１の糸10"の束 及び第１の強化壁部６をなす第１の糸の束によって画定される。 図５に図示するように、結束糸14は、最上部の10"及び10'とパネル部４内に位 置する糸10の一本である最下部10の間を周期的に織られ、壁部６及び８の双方を 形成する。図５は、本実施例における第１及び第２の強化壁６及び８の交差部で あって、ここで一点鎖線の輪郭は、第１の強化壁６の輪郭を示す。このように、 第１及び第２の強化壁部６及び８の間の交差部において、第２の強化壁部８は、 ベースすなわちパネル部４を構成する10で示される糸と、第１の壁部６を構成す る糸10'と、ベース及び第１の壁部を形成しない所望の壁形状の残り部分を構成 する糸10"とによって形成される。図２に示すように、第１及び第２の壁部６及 び８が交差するとき、縦糸と横糸が制限されることなく互いに横切って、第１及 び第２の強化壁６及び８の交差部を通って横糸及び縦糸の双方の方向にまっすぐ に糸が通過していく。 通常、要素14'として図５に図示したような結合糸は、非立ち上げ編み織り領 域Ｂにおいては、ベースすなわちパネル部４を通って蛇行経路をたどる。そして 第１の壁部を 形成する場合においては、平面Ｐの外に引き出されるのである。一方で、第２の 壁部８が形成される場合においては、結合糸14'は、第２の強化壁部８の総高さH T'を通って伸長し、糸10、10'、10"からなる壁の奥行きを通って織り編まれる。 また、上記したように、結合糸14'のたどる経路は、異なった経路をとり得る。 図５に図示したように、経路30は、結合糸14'の１つの経路のみを示し、この場 合に糸の上部端及び下部端間の糸の周期は、もっとも密になっている。経路32は 、結合糸14'が選択的に取り得る経路を示している。この場合、糸の上部端及び 下部端の間の結合糸の周期14'は、非常に疎となる。加えて上記したように、第 ２の強化壁部８を通った結合糸14'の１つは、この結合糸14'の両側に連続して並 ぶ他の結合糸とは異なった位相を有し、横糸すなわちＸ軸方向に伸長するすべて の糸を効果的に押さえ込むのである。 ここまで述べてきたように、上記製造方法は、従来の織機を使用することが出 来る。しかしながら、係る構造の形成を助けるために、特別に改良された縦糸ガ イドが、編み織り初期段階の位置で、縦糸12及び結束Ｚ軸糸14と14'を保持する ように働く。結束糸を正確な位置に運ぶように支持棒が織機に付加し得る。そし て、この支持棒は、横糸の連続した配置の間にあって（適宜）上にも下にもＺ方 向の糸を保持する。このような支持棒の目的は、ハーネスの昇降（下降）によっ てもたらされるのと同様の動作を与え、 編み織り材の下降においてさらなる間隙を付与する。同様の効果が、ハーネス及 び／若しくはフックによっても十分に持ち上げ動作を達成され得る。 本発明は、好適な実施例において記載されると共に、多数の置換および変更の 態様が本発明の精神から逸脱することなく、使用できることを理解しなければな らない。例えば、強化壁部の形状は、位置の関数として、強化壁の長さによって 変化し得る。全パネルを横糸方向または縦糸方向若しくはこの双方に亘って湾曲 するように編み織り材の設計を行うことで、湾曲形状を一体的に編み織り材パネ ルに採り入れることができる。ここで、参照される該パネルによって構成される 平面は、通常、パネルの上面に沿って伸長する平面を意味する。また、パネル若 しくはベース部の厚みは、縦糸方向及び／若しくは横糸方向においても変化し得 る。選択的に糸の太さを置換でき（横糸方向にテーパー）若しくはピック糸太さ 及びピック糸の周期（縦糸方向のテーパー）を変えることも可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 パストア クリストファー ミシェル アメリカ合衆国 ペンシルバニア州 19002 メイプルグレン テラスドライブ 1640

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 略平面のベース部から外側方向に伸長する少なくとも１つの壁を有する３ 次元強化材の製造方法であって、 前記強化材の略平面部を形成するステップであって、互いに直角に配され た第１及び第２の糸の束と、前記強化材の略平面部と垂直方向に伸長する面内に 配された糸の第３の束とを用いて少なくとも２つ以上の層に織り、糸の前記第３ の束が、第１及び第２の糸を互いに直角に配した第１及び第２の前記束のうちの 最上部と最下部のものの間に延在するように第１及び第２の糸のそれぞれを織る ステップと、 高さ方向の一端に自由端を有し且つ前記ベース部の前記略平面と垂直な面 内に延在する少なくとも１つの強化壁を形成するステップであって、前記平面ベ ース部の所望の部位に沿って且つ前記少なくとも１つの強化壁の高さ方向に前記 第１及び第２の糸を織り重ねて、故に前記強化壁は織り重ねられた前記第１及び 第２の糸の前記所望の部位に一致するステップと、からなる製造方法。 ２． 第１および第２の直角に配した第１及び第２の前記束のうちの最上部と最 下部のものの間において、前記第３の束の糸を織って前記束のそれぞれを周期的 に織り込むステップを特徴とする請求項１記載の方法。 ３． 前記束のうちの最上部と最下部のものの間において、周期的に織り込むス テップは、前記第３の束の中の連続し た１本の糸を用いて、前記直角に配した第１及び第２の糸の前記束の前記最上部 と最下部のものを結束することを特徴とする請求項２記載の方法。 ４． 第１及び第２の前記束のうちの前記最上部と最下部のものは、第１の糸の 前記束によって形成されることを特徴とする請求項３記載の方法。 ５． 前記第３の束の前記糸の束は結束糸であって、前記結束糸は、第１の糸の 前記束のうちの１つの縦列を飛ばして、他の蛇行経路から出発して、前記ベース 部の前記略平面の垂直外側に再び向かうことを特徴とする請求項４記載の方法。 ６． 前記結合糸は、第１の糸の前記束の間の蛇行経路において連続で、互いに 平行且つ略平面ベース部に垂直な面に沿って配され、前記結合糸は、第１の糸の 最上部のものに達すると、略平面ベース部に向かって方向を変えて再び戻ること を特徴とする請求項５記載の方法。 ７． 結合糸の連続して並んだ縦列の間において、周期的な蛇行による結束は、 位相をずらしてなることを特徴とする請求項６記載の方法。 ８． 少なくとも１つの強化壁に垂直に交差する少なくとも１つの他の強化壁を 形成し、前記少なくとも他の１つの強化壁は、第１の糸の前記束を切りつめた長 さのもの及び第１の糸の前記束の総長さのものによって形成されることを特徴と する請求項７記載の方法。 ９． 前記ベース部の基礎部を形成するステップを有する少なくとも１つの強化 壁を形成するステップからなることを特徴とする請求項８記載の方法。 10. 前記ベース部の基礎部を形成する少なくとも他の強化壁を形成するステッ プからなることを特徴とする請求項８記載の方法。 11. 前記少なくとも１つの強化壁の一部分と前記ベース部の基礎部とを形成す るステップを有する少なくとも他の１つの強化壁を形成するステップからなるこ とを特徴とする請求項10記載の方法。