JP2011508708A - 材料のプレースメント成形方法および装置 - Google Patents
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Abstract
Description
繊維のプレースメント成形は、プリプレグ牽引とも呼ばれ、道具表面、鋳型、主軸、または、複合的な部品を形成するために用いられるあらゆる物の表面のような物体の表面上に、樹脂が注入された複合材料を、圧密化する方法である。代表的な繊維のプレースメント成形の方法では、航空機、ミサイル、衛星、自動車などの構造物に用いるため、事前に決められた形の強、軽量部品を形成するために、複合材料の多重層を、一緒に圧密化し、および硬化させる。
本発明は、プリプレグ牽引のように、鋳型の表面、主軸の表面、または、構成部品を形成するために用いられる表面に、材料を分配し、かつ圧密化する改良されたプレースメント成形ヘッドおよび方法を提供する。本発明のプレースメント成形ヘッドは、それぞれが、表面の一部分に材料の一部分を分配し、かつ圧密化するために動作可能な複数の移動可能なローラアセンブリと、他のローラアセンブリとは独立して、各ローラアセンブリを動かす制御システムとで成る。各ローラアセンブリは、独立して、3直線および3回転までの6自由度まで、回転的、回動的、および直線的に動く。
図1は、本発明の実施形態に従って構成される材料プレースメント成形装置10を図示する。材料プレースメント成形装置10は、図2に示される鋳型、主軸、または、合成部品を形成するためのあらゆる装置の表面14上に材料12を分配し、かつ圧密化するために用いられ、特に、航空機の合成部品を構成するための繊維プレースメント成形に適用される。図1を参照すると、材料プレースメント成形装置10は、フレーム16と、フレーム16に接続されているヘッド作動装置18と、プレースメント成形ヘッド20とで成り、ヘッド作動装置18によって作動される。
従って、上述した本発明の実施形態を有し、特許証によって保護される上述および新たな特許請求の範囲は、以下である。
Claims (22)
- 外周面を具備する第1のローラと、
第1端と第2端とを有し、第1の位置と第2の位置との間を移動可能な第1のガイド部材と、
前記第1のローラの外周面の第1部分に概略続く第1のガイド表面が存在する第2のガイド部材と、
前記第1のローラの外周面の第2部分に概略続く第2のガイド表面が存在する第3のガイド部材と、を有し、
前記第1のガイド部材の第1端は、前記第1のガイド部材が前記第1の位置にあるとき、前記第2のガイド部材の最も近くにあり、前記第1のガイド部材が前記第2の位置にあるとき、前記第1のガイド部材の最も近くにあることを特徴とするローラアセンブリ。 - さらに、前記第1のガイド部材の最も近くにある切断機構を有する請求項1に記載のローラアセンブリ。
- さらに、第2のローラと、
前記第2のローラに対して偏移させられる第3のローラと、
前記第2および第3のローラの少なくとも1つを回転させる第1の作動装置と、を有する請求項1に記載のローラアセンブリ。 - 前記第2および第3のローラの少なくとも一方は、前記第1の作動装置によって、前記第2および第3のローラの他方から離れるように移動可能である請求項3に記載のローラアセンブリ。
- 前記第1のローラの外周面は、前記第1のローラの回転軸から最も離れた前記外周面の一部分が第1端と第2端との略中間となるように、前記第1端および第2端の間に実質的に被せられている請求項1に記載のローラアセンブリ。
- 前記第1のローラは、実質的に可鍛性の材料製である請求項1に記載のローラアセンブリ。
- さらに、前記第2のローラおよび前記第3のローラに隣接する切断機構を有する請求項3に記載のローラアセンブリ。
- 前記切断機構、前記第2のローラ、および前記第3のローラは、前記第1のガイド部材と前記第2のガイド部材との間に介挿される請求項7に記載のローラアセンブリ。
- 前記第1のローラは、約0.01インチから約15インチまでの範囲の幅を有し、約0.1インチから約15インチまでの範囲の直径を有する請求項1に記載のローラアセンブリ。
- 前記第1のローラは、約0.125インチから約3インチまでの範囲の幅を有し、約0.50インチから約3インチまでの直径を有する請求項1に記載のローラアセンブリ。
- 前記第2および第3のガイド部材の各々の少なくとも一部分は、前記第1のローラの周面の一部分に概略一致するように湾曲している請求項1に記載のローラアセンブリ。
- 前記第1のガイド部材は、前記第1の位置および前記第2の位置に対する回動軸を中心に回動可能である請求項1に記載のローラアセンブリ。
- 前記外周面の第1部分は、前記外周面の第2部分の概略反端側に位置する請求項1に記載のローラアセンブリ。
- 第1のローラと、
第1のガイド部材と、
前記第1のローラの第1側面の一部分に沿って材料を導くように動作可能である第2ガイド部材と、
前記第1のローラの第2側面の一部分に沿って材料を導くように動作可能である第3のガイド部材と、を有し、
前記第1のガイド部材が第1の位置にあるとき、前記第1のガイド部材は、前記第2ガイド部材中に材料を導き、前記第1ガイド部材が第2の位置にあるとき、前記第1ガイド部材は、前記第3のガイド部材中に材料を導くことを特徴とするローラアセンブリ。 - 表面に材料を分配し、かつ圧密化する方法であって、
第1の位置に第1のガイド部材を動かすステップと、
前記材料が第1のローラの第1側面の最も近くの第2のガイド部材と係合するように、前記第1のガイド部材に前記材料を供給するステップと、
前記第1のローラが前記材料を前記表面に対して押圧するように、前記第1のローラを前記表面に向かって付勢するステップと、
前記第1のローラおよび前記表面の一方を、前記第1のローラおよび前記表面の他方に対する第1の方向に動かし、これにより、前記第1の方向に沿って前記表面に材料を当接するステップと、
第2の位置に前記第1のガイド部材を動かすステップと、
前記材料が第1のローラの第2側面の最も近くの第3のガイド部材と係合するように、前記第1のガイド部材に前記材料を供給するステップと、
前記第1のローラが前記材料を前記表面に対して押圧するように、前記第1のローラを前記表面に向かって付勢するステップと、
前記第1のローラおよび前記表面の一方を、前記第1のローラおよび前記表面の他方に対する第2の方向に動かし、これにより、前記第2の方向に沿って前記表面に材料を分配し、かつ圧密化するステップと、を有することを特徴とする表面に材料を分配し、かつ圧密化する方法。 - さらに、互いの間に介挿された前記材料と共に、互いに対して偏移された第2のローラおよび第3のローラを用いて、前記第1のガイド部材に向かって前記材料を供給し、かつ前記第2のローラおよび前記第3のローラのうちの少なくとも1つを回転させるステップを有する請求項15に記載の方法。
- 前記第2のローラおよび前記第3のローラの少なくとも1つが、第1の作動装置によって回転され、かつ偏移される請求項16に記載の方法。
- さらに、前記第2のローラおよび前記第3のローラの少なくとも一方を、前記第2のローラおよび前記第3のローラの他方から離れるように動かし、それによって、それらの間に介挿されている前記材料を分配するステップを有する請求項16に記載の方法。
- 前記第2および第3のガイド部材の各々の少なくとも一部分は、前記第1のローラの周面の一部分に概略一致するように湾曲している請求項15に記載の方法。
- 前記第1のガイド部材は、前記第1の位置および前記第2の位置に対する回動軸を中心に回動可能である請求項15に記載の方法。
- さらに、前記第2の位置に前記第1のガイド部材を動かす前に、前記材料を切断するステップを有する請求項15に記載の方法。
- 第1のローラと、
第1の位置および第2の位置の間で回動可能である第1のガイド部材と、
切断機構と、
前記第1のローラの第1側面の一部分に沿って材料を導くように動作可能である第2のガイド部材と、
前記第2のガイド部材から前記第1のローラの概略反対側に位置し、前記第1のローラの第2側面の一部分に沿って材料を導くように動作可能である第3のガイド部材と、
第4のガイド部材と、
第2のローラと、
第3のローラと、を有し、
前記第2のローラおよび前記第3のローラは、互いの間に介挿された前記材料と共に、互いに対して偏移され、第2の作動装置は、前記第2のローラおよび前記第3のローラが互いに対して偏移されている間に、前記第2のローラおよび前記第3のローラの少なくとも1つを回転させ、これにより、前記第1のローラに前記材料を供給し、
第1の作動装置は、前記第2のローラおよび前記第3のローラの間に介挿された前記材料を分離するために、前記第2のローラおよび前記第3のローラの一方を、前記第2のローラおよび前記第3のローラの他方から離れるように動かし、
前記第1のガイド部材が前記第1の位置にあるとき、前記第1のガイド部材は、前記第2ガイド部材に前記材料を導き、前記第1のガイド部材が前記第2の位置にあるとき、前記第1のガイド部材は、前記第3のガイド部材に前記材料を導くことを特徴とするローラアセンブリ。
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