JP2023527430A - トウプレグを曲げるシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

トウプレグを曲げてプリフォームを形成するための曲げ加工中に所望の量の軸方向力を生み出す方法が提供され、方法は、トウプレグを曲げダイに挿入するステップと、トウプレグに初期軸方向力を加え、カム、カムフォロア、およびグリッパーを使用し、トウプレグの把持端をインボリュート経路内で移動させるステップとを含む。グリッパーはカムフォロアに配置される。トウプレグが曲げダイの表面に接触する点から、把持端と固定端との間のトウプレグへの軸方向力は、トウプレグを曲げている間、曲げダイの表面に対して接線方向に加えられる。トウプレグを曲げてプリフォームを形成するための装置が提供され、固定位置に配置された曲げダイとフォロワとを含む。軸方向インボリュートカム機構は、駆動シャフト、カム、カムの周りのインボリュート経路をたどるカムフォロア、グリッパー、およびクランプを備える。

Description

関連出願への相互参照
本出願は、「System and Method for Bending Towpreg」と題する２０２０年５月２８日に出願された係属中の米国仮特許出願第６１／０３１，５３５号に対する優先権を主張する。

技術分野
本発明は、繊維複合部品に関する。より具体的には、本発明は、繊維複合部品の加工に関する。

繊維複合部品は、マトリックス内に分散された繊維を含む。ポリマー樹脂であるマトリックスは、繊維の相対位置を維持することで繊維を取り囲み、サポートし、繊維の摩耗や環境攻撃を防ぐ。繊維は、機械的および物理的特性を付与して、マトリックスの特性を強化する。組み合わせは相乗効果があり、複合材は、非常に高い強度対重量比など、個々の構成要素からは得られない材料特性を備える。

繊維複合部品は、異方性挙動を示す。このような部品は、予想される荷重条件に従って、部品全体のどこでも繊維が主応力の方向に整列している場合に、特定の部品形状に対して達成可能な最高の機械的特性を示す。例えば、このような部品は、繊維が一方向に並んだ部品よりも強度・剛性が高くなる。

製造中に繊維を最適に配置することは、従来技術の方法では、典型的には不可能であり、実用的ではない。具体的には、このような部品を製造するために通常使用されるテープまたはファブリック内の繊維は、一方向（テープ）またはニ方向（ファブリック）に固定されているため、このような方向の「最適化」は通常、＋／－３０°、４５°増加などの標準オフセットによってテープ／ファブリックの連続する層をオフセットすることに限定される。

出願人は、繊維複合部品を作成するための繊維束ベースのプリフォームの使用を教示した。このようなプリフォームは、トウプレグのセグメントから形成することができ、トウプレグは所望のサイズに切断され、所望の形状に曲げられる。これらの繊維束ベースのプリフォームは、繊維を部品内の予想される主応力ベクトルに整列させる比類のない能力を提供する。

しかしながら、トウプレグの長さにおいて所望の曲げ角度等を得ることは問題となり得る。

繊維複合部品を製造するためのトウプレグ予備成形プロセスにおいて、反復可能で一貫した曲げ角度を達成するためには、曲げ加工中に張力を維持することが望ましい。張力の利点は、関連するトウプレグの構成繊維が、樹脂が粘性である間（例えば、ガラス転移温度以上に持ち込まれる）保持されなければならないという事実に起因する。マトリックスが粘性である間に張力がないと、曲げプロセス中に繊維が予期せず変形する可能性があり、曲げられた領域で望ましくない繊維の整列が発生する。本出願人が所有する米国特許公開第２０１８／０３４５６０４号（Escowitz）および第２０１８／０３４５６０５号（Escowitz）、ならびに米国特許公開第２０２０／００１７１７６３号（Escowitz）は、すべてトウプレグの予備成形を教示し、これらの明細書は参照により完全に組み込まれる。

本発明は、曲げダイの周りのインボリュート経路を利用するトウプレグを曲げるための装置を利用して、トウプレグを所望の形状に予備成形することに対するものである。インボリュート経路は、予備成形エンドエフェクタ（つまり、トウプレググリッパー）を介して張力を維持するための理想的な経路であると判断される。インボリュート経路により、トウプレグが曲げダイ面と接触する場合、トウプレグは常に曲げダイ面に接する一定の力の下にあることが保証される。さらに、このような形状はまた、トウプレグと曲げダイの加熱面との間の接触を、ギアの歯のかみ合いで一般的に使用される特性の全範囲にわたって一定に維持する。

曲げ加工中のインボリュート回転経路は、例えば、プログラム可能な３軸ＳＣＡＲＡ（Selective Compliance Assembly Robot Arm）の複雑な動きによって達成することができる。スカラロボットは、トウプレグを曲げる一般的な環境では、効果的であるが、法外な費用がかかる場合がある。ＳＣＡＲＡを使用する前は、トウプレグを曲げるための従来技術の装置は、インボリュート曲線に従わず、したがって曲げ品質の問題（たとえば、面外での座屈）があった。むしろ、その回転は、一定の半径の経路をたどるように構成されていた。悪影響を極力抑えるために曲げ金型の回転中心に対してその回転中心を配置したが、悪影響はまだあった。費用対効果は高いが、すべての曲げ角度で一定の張力がないため、このようなラジアル回転では曲げ品質の問題は避けられない。本発明は、曲げ工程中にトウプレグに張力を加えて位置合わせを維持するための費用対効果の高い手段である。

トウプレグ予備成形プロセスの追加の重要な特徴は、予備成形エンドエフェクタ（例えば、トウプレググリッパ）がトウの軸と整列することを確実にすることである。曲げ加工中にエンドエフェクタが把持しているトウのセグメントと位置合わせがずれると、エンドエフェクタがトウプレグのセグメントに望ましくないよじれをもたらす可能性がある。従来技術の予備成形機では、エンドエフェクタは曲げる前に位置合わせされ、エンドエフェクタが回転して曲げを作ると、形状の性質により、エンドエフェクタは、把持しているトウプレグのセグメントの軸とずれが生じてしまう。ＳＣＡＲＡを使用すると、エンドエフェクタの向きを制御して、全体の曲げ加工中にエンドエフェクタがトウと整列するようにできるが、これも法外なコストがかかる。本発明は、エンドエフェクタがインボリュート経路をたどって曲げを行う間、曲げエンドエフェクタとトウプレグ軸との間の位置合わせを維持するという課題に対処する、ＳＣＡＲＡを使用するシステムと比較して実質的にコストが削減されたシステムである。このようなメカニズムは、ＳＣＡＲＡメカニズムよりも少なくとも１桁安価でありながら、同等の曲げ品質を実現できると推定されている。

インボリュート経路を有する予備成形曲げ用の装置を作成するための、新規で効果的かつ費用効果の高い機械的方法の設計が本明細書に開示される。本発明は、デュアルフォロワ回転カムシステムに取り付けられたエンドエフェクタからなり、カムの形状は、回転中にエンドエフェクタがそれに沿って移動するインボリュート経路を提供する。エンドエフェクタが移動する間、エンドエフェクタも回転して、処理中のトウプレグの軸との位置合わせを維持する。インボリュートカムフォロア機構により並進と回転が同時に行われる。

インボリュートカム形状は、関連する曲げダイの半径、トウプレグの直径、およびトウプレグに張力をかけるために必要な並進変位を提供するフォロワの経路をもたらす追加の調整によって決定される。エンドエフェクタアセンブリが回転すると、インボリュートカム経路によって、グリップ点からダイ回転中心までの半径距離が変位する。したがって、必要に応じて軸方向の力を一定、増加または減少させ、曲げプロセス中にすべての角度でトウプレグの位置合わせを維持することができる。

プリフォームを形成するための曲げ加工中に所望の量の張力を維持するためにトウプレグを曲げる方法が提供され、トウプレグを曲げダイに挿入するステップを含み、トウプレグは、固定された固定端と、把持端を有し、トウプレグに初期軸方向力を加えるステップと、カム、カムフォロア、およびカムフォロア上に配置されたグリッパーを使用してトウプレグの把持端をインボリュート経路内で移動させるステップとを含む。トウプレグを曲げる際、トウプレグが曲げダイの面に接する点から、トウプレグの把持端と固定端との間のトウプレグに軸方向力が曲げダイの面に接するように加えられる。

トウプレグの把持端を移動させるステップは、トウプレグの把持端をエンドエフェクタによって把持するステップを含むことができる。エンドエフェクタは、グリップ軸を有し、トウプレグは長手方向軸を有し、グリップ軸とトウプレグの長手方向軸との位置合わせは曲げ加工中に維持される。トウプレグに熱を加えるステップを設けることができる。

トウプレグを曲げるための装置も提供される。この装置は、固定位置に配置された少なくとも１つの曲げダイと、インボリュートカム機構を含む。インボリュートカム機構は、駆動シャフト軸を中心に回転可能な駆動シャフト、駆動シャフト上に配置されたカム、カム面を有するカム、およびカムの周りのインボリュートカム経路をたどる少なくとも１つのカムフォロワを含む。カムフォロアは、付勢部材によりカムに対して付勢されている。カム面は、インボリュート経路におけるカムフォロアの動きを提供する。トウプレグの第１の端部を把持するグリッパーがカムフォロアに配置される。トウプレグの第１の端部に対して固定される、曲げダイに隣接するトウプレグの第２の端部を固定するためのクランプが設けられる。

フォロワはデュアルフォロワであってもよい。曲げダイを加熱することができる。付勢部材は、ばねとすることができる。軸方向力は、引張力とすることができる。軸方向力は、曲げ加工中に増加、減少、または一定のままとすることができる。軸方向力は、圧縮力の場合がある。

本発明は、同様の参照番号が同様の要素を示す以下の図面と併せて説明される。

トウプレグを曲げるための従来技術の装置の簡略化された平面図である。 本発明の例示的な実施形態によるトウプレグを曲げるための装置の簡略化された平面図である。 図２の曲げ加工装置で形成することができるプリフォームの一例である。 図２のトウプレグを曲げるための装置の等角図である。 図２のトウプレグを曲げるための装置の部分平面図である。 図２のトウプレグを曲げるための装置の別の部分等角図である。 図２のトウプレグを曲げるための装置の部分底面図である。 本発明の例示的な実施形態による、曲げ加工中に所望の量の軸方向力を生じるようにトウプレグを曲げる方法のフローチャートである。

以下の用語およびそれらの語形は、本開示および添付の特許請求の範囲で使用するために以下のように定義される。
・「インボリュート経路」とは、弦が円からほどかれる、または円の周りに巻き付けられるときに、緊張した弦上の点の軌跡によって定義される曲線経路を意味する。つまり、すべての法線が固定円に接する曲線である。もう一方の手に持ったワイヤーリールを手でほどいてなぞったカーブである。
・「プリフォーム」とは、複数の、一方向に整列した、同じ長さの、樹脂で湿らせた繊維の束を意味する。束は、多くの場合（必ずしもそうとは限らない）、長いトウプレグから供給される。つまり、束は、所望のサイズに切断されたトウプレグのセグメントであり、多くの場合、成型される特定の部品に適した特定の形状に成形（たとえば、曲げ、ねじれなど）される。プリフォームの断面、およびそれが供給される繊維束は、通常、約０．２５から約６の間のアスペクト比（幅対厚み）を有する。所定のプリフォーム内のほぼすべての繊維は、同じ長さ（つまり、プリフォームの長さ）であり、前述のように、一方向に整列している。出願人による「プリフォーム」という用語は、繊維束ベースのプリフォームを意味し、次のいずれかのサイズの成形ピースを明示的に除外する。(i) テープ (通常、約１０～約３０の間のアスペクト比（上記のような断面）を有する）、（ｉｉ）繊維のシート、および（ｉｉｉ）ラミネート。
・「トウ」とは、連続繊維の無撚一方向束をいう。「束」という用語は、本明細書ではロービングおよびトウという用語と同義に使用される。トウには、通常、１Ｋトウ（１０００本の繊維）、１２Ｋトウ（１２，０００本の繊維）、２４Ｋトウ（２４，０００本の繊維）など、１０００の倍数の繊維が含まれている。
・「トウプレグ」とは、繊維束（トウ）に樹脂を含浸させたものをいう。
・「約」または「実質的に」とは、記載された数値または公称値に対して＋／－２０％を意味する。

実施例以外、または別段の指示がある場合を除いて、例えば、明細書および特許請求の範囲で使用される成分の量を表すすべての数字は、すべての場合において「約」という用語によって修飾されていると理解されるべきである。したがって、反対に示されない限り、以下の明細書および添付の特許請求の範囲に示される数値パラメータは、当業者によって理解される方法で得られるべき所望の特性に応じて変化し得る近似値であると理解される。通常、これは少なくとも＋／－２０％の変動を意味する。

また、本明細書に列挙された任意の数値範囲は、そこに含まれるすべての下位範囲を含むことを意図していることを理解されたい。たとえば、「１～１０」の範囲は、言及された最小値約１と言及された最大値約１０の間（およびそれを含む）のすべての小範囲、すなわち、約１以上の最小値と約１０以下の最大値を有することを意図している。

図面を参照すると、いくつかの図を通して同様の参照番号は同様の要素を指す。図１には、処理中のトウプレグ１２のセグメントを示す従来技術の曲げ加工装置１０が示されている。トウプレグ１２は、曲げ加工装置１０の曲げダイ（左曲げダイ１４ａおよび右曲げダイ１４ｂを含む）に取り付けられて示されている。従来技術の曲げ加工装置１０は、グリップ点１８を有するエンドエフェクタ１６を含む。エンドエフェクタのグリップ点１８、グリップ点１８の回転経路２０、エンドエフェクタの回転中心２２、およびダイ１４ａ、１４ｂの回転中心２４ａ、２４ｂの相対位置も示されている。トウプレグ１２の供給軸Ｙ－－Ｙは、０度の曲げ角度と見なすことができ、＋／－９０度の曲げは、軸－Ｘ－－＋Ｘで表される。エンドエフェクタの回転中心２２は、左曲げダイ１４ａまたは右曲げダイ１４ｂの回転中心２４ａ、２４ｂのいずれとも一致しないことに留意されたい。グリップ点１８の回転経路２０の半径Ｒは、一定のままである。

関連するすべての形状を予備成形するために、トウプレグ１２用の曲げ加工装置１０は、図１に示されるように、角度の正および負の範囲の両方で曲げなければならない。この必要性は、エンドエフェクタの回転中心２２が固定されている（すなわち、ダイの回転中心２４ａ、２４ｂと一致するように並進しない）と仮定した場合、エンドエフェクタの回転中心２２とダイの回転中心２４ａ、２４ｂとの間の一致の欠如をもたらす。両曲げ方向（－Ｘ，＋Ｘ）の機械的精度および曲げ精度の理由から、エンドエフェクタの回転中心２２を曲げダイ１４ａ，１４ｂに対する固定点としておくことが有利である。

回転中心２２、２４ａ、２４ｂが一致していない場合、トウプレグ１２は、曲げ加工中に張力がかからない。このような曲げ加工装置１０では、グリップ点１８からダイの回転中心までの半径方向距離がそれに応じて変化するため（長さＤ_１と長さＤ_２を比較）、この悪影響は曲げ角度が増加するにつれて悪化する。このグリップ点とダイ中心間の動的な半径方向の変化により、トウプレグ１２の粘性曲げ領域では、張力不足による座屈が発生する。
したがって、張力を加えるために、グリップ点１８とダイ１４ａの回転中心２４ａおよびグリップ点１８とダイ１４ｂの回転中心２４ｂの間の必要な距離および位置合わせを同時に維持しながら、正確に配置されたエンドエフェクタの回転中心２２を維持することは、一定半径の回転では実現できない。

図２および図３～図６を参照すると、本発明の例示的な実施形態による曲げ加工装置１１０が示されている。曲げ加工装置１１０で作られたプリフォームの一例が図２Ａに示されている。曲げ加工装置１１０は、駆動シャフト１３２（駆動シャフト軸Ａを中心に回転可能）および駆動シャフト１３２上に配置されたカム１３４を含むインボリュートカム機構１３０（図３～図６参照）を含む。カム１３４は、カム面１３６を有し、その上で１つ以上のカムフォロワ１３８がインボリュート経路１２０をたどる。グリッパー１４０（グリップ軸１１８を有する）は、グリッパー１４０がカムフォロア１３８のインボリュート経路１２０内を移動するように、カムフォロア１３８上に配置される。カムフォロア１３８は、カム１３４のカム面１３６に対して付勢されている。一対の曲げダイ１１４ａ、１１４ｂは、好ましくは従来技術で知られているように加熱され、カム機構１３０に隣接して配置される。トウプレグ１１２は、トウプレグ１１２の第１の端部１４６でクランプ１４８によって、トウプレグ１１２の第２の端部１５０で曲げダイ１１４ａ、１１４ｂに隣接するグリッパー１４０によって、曲げ加工装置１１０に固定される。曲げダイ１１４ａ、１１４ｂは、曲げダイ面１１５ａ、１１５ｂを有する。

曲げ加工装置１１０では、グリッパー１４０のインボリュート経路１２０は、所与のレベルの複雑さ（つまり、正と負の曲げ角度を有する）を有するトウプレグ１１２に高品質の曲げを生成するために、図１の従来技術の曲げ加工装置１０の一定半径方向経路２０よりも優れているとされる。

カム１３４の巻き込みは、曲げトウプレグ１１２を適切に引っ張るのに必要な変位を伴いながら、カム１３４の回転中にグリッパー１４０と曲げダイ１１４ａまたは１１４ｂの回転中心１２４ａまたは１２４ｂとの間の適切な距離を維持するように指定される。巻き込みが小さすぎると、トウプレグ１１２のマトリックスが粘性である間に、トウプレグ１１２が適切に引っ張られない。逆に、巻き込みが大きすぎると、過度の張力がかかり、粘性トウプレグ１１２がダイ面１１５ａ、１１５ｂに対して誤った成形をしたり、トウプレグ１１２とグリッパー１４０との間で滑りが発生したりする危険性がある。

インボリュート経路１２０から生じるグリップ点変位量（図２参照）は、トウプレグ１１２の直径に加えて、関連するダイ１１４ａまたは１１４ｂに存在する曲げ半径１４２ａまたは１４２ｂの関数である。たとえば、より大きな半径１４２ａ、１４２ｂでは、より大きな半径から派生したインボリュート経路により、より多くの変位が必要になる。したがって、曲げダイ１１４ａまたは１１４ｂの半径１４２ａまたは１４２ｂを変化させることは、インボリュートカム１３４の付随する変化を必要とする。

図１の従来技術の曲げ加工装置１０の基本的な一定の曲げ半径装置に伴う別の課題は、エンドエフェクタ１６とそのグリップ軸１１８および把持されているトウセグメントのトウプレグ１２軸Ｙ－－Ｙとの間のずれによってトウプレグ１２に導入される可能性があるよじれである。エンドエフェクタ１６が回転すると、常にエンドエフェクタ回転中心２２に面する。しかし、トウプレグ１２の曲げ部分の軸は、曲げダイ半径４２ａ、４２ｂに接する経路に沿っている。したがって、曲げ加工中、エンドエフェクタ１６は、曲げられたトウプレグの軸Ｃと、エンドエフェクタとエンドエフェクタの回転中心との間の半径ラインＢとの間の角度に等しい角度だけ、曲げられたトウプレグセグメントの長軸からずれる。このズレ角度がトウプレグ１２のよじれの原因となる。

本発明の曲げ加工装置１１０は、エンドエフェクタ１１６とトウプレグ軸との間のこのずれに対処する。インボリュート曲線に、インボリュート曲線の法線がインボリュート曲線の元となった円に接するという固有の性質がある。カム１３４のインボリュートカム面１３６は、曲げダイ半径１４２ａ、１４２ｂから導き出されるので、インボリュート曲線に垂直な線は必ず曲げダイ面１１５ａ、１１５ｂに接する。したがって、これらの法線は、トウが曲げられているときに曲げられたトウプレグの軸と一致する。図２参照。本発明は、位置合わせを可能にするために回転できるキャリッジ１３８ａ上の２つのカムフォロワ１３８を使用することによって、エンドエフェクタ１１６をトウプレグ軸Ｅ（図６参照）と位置合わせする。２つのカムフォロア１３８がインボリュート経路１２０をたどると、キャリッジ１３８ａは、フォロワ１３８の中心間の線Ｌ－Ｌ（図４および図６参照）がフォロワ１３８間の中間のインボリュート曲線の接線にほぼ平行であるように自然に回転する。次にグリップ軸１１８を駆動シャフト軸Ａに垂直に移行することにより、エンドエフェクタ１１６のグリップ軸１１８は、曲げ全体の間、常にトウプレグ軸とほぼ同軸となる。グリッパー１４０は、単一の自由度で移動し（図６の線Ｆ－－Ｆを参照）、トウプレグ軸Ｅに最初は垂直な面で動作することに留意されたい。

この位置合わせにより、図１の従来技術の曲げ加工装置を使用することによるよじれがなくなる。

デュアルカムフォロワ１３８がインボリュートカム面１３６に沿って移動すると、エンドエフェクタ１１６は、図示の軸Ｅに沿って移動する（図６参照）。１つまたは複数のばね（１つまたは複数の付勢部材１４４）のばねコンプライアンスは、カムフォロワ１３８をインボリュートカム面１３６に対して押す力を加え、エンドエフェクタ１１６がインボリュート経路をたどることを可能にする。付勢部材１４４は、変位下で加えられる力が、回転を妨害しないほど十分に小さいが、曲げ加工中に発生する力がばね力に打ち勝って、フォロワ１３８が表面１３６から離れる結果、適切なインボリュート経路および方向からの発散を引き起こさないように十分に大きく規定されている。

上述した本発明の曲げ加工装置１１０を利用する本発明の方法２００について説明する。図７に示されるように、トウプレグを曲げる間に所望の量の張力を維持する、トウプレグを曲げる方法は、トウプレグ１１２を、曲げダイ面１１５ａ、１１５ｂを有する曲げダイ１１４ａ、１１４ｂに挿入し（ステップ２１０）、続いてトウプレグ１１２に熱を加えるステップを含む。トウプレグ１１２を拘束することで、トウプレグが高温である間の望ましくない変形を防ぐことができる。トウプレグ１１２は、固定された固定端１４６およびグリップ端１５０を有する。グリップ端１５０においてトウプレグ１１２にゼロ張力（つまり軸方向力）が加えられる（ステップ２１２）。トウプレグ１１２のグリップ端１５０は、インボリュート経路１２０で動かされ（ステップ２１４）、それによって、インボリュートカム面１３６に沿ったグリップ端１５０の変位によって達成される力をトウプレグに加える。トウプレグ１１２を曲げている間、トウプレグのグリップ端と固定端との間の軸方向力は、曲げダイ面に接するように維持される。巻き込み量を変えることで、曲げながら軸方向力を自在に増減することができる。いくつかの側面では、少量の軸方向圧縮により、許容範囲内の曲がりが生じる場合がある。

図２に見られるように、トウプレグ１１２のグリップ端１５０は、エンドエフェクタ１１６によって把持され得る。エンドエフェクタ１１６は、グリップ軸を有し、トウプレグは、グリップ端に長手方向軸を有する（曲げ加工中に効果的に移動する）。グリップ軸およびトウプレグ１１２の長手方向軸の位置合わせは、曲げの間維持される。

比較の文脈のために、３つの機構（本発明、ＳＣＡＲＡ、および一定半径）はすべて、共通の基準フレームで動作する。曲げは、トウプレグフィードの長軸がゼロ度を定義するＸＹ平面で発生する（図１および図２のＹ－－Ｙ軸）。定義がすべてのメカニズムで一貫している場合、左または右の曲がりを正または負として定義することは任意である。

ダイおよびエンドエフェクタの回転軸はすべて、ＸＹ曲げ平面に対して垂直であり、これらの中心とグリップ点との間の距離はＸＹ平面内にある。ダイは静的で、どちらかの回転中心を中心にトウプレグを成形する。一方、エンドエフェクタは動的で、トウプレグを把持しながら駆動シャフト軸Ａを中心に回転する。

さらに、３つすべてがエンドエフェクタの設計を共有しており、エンドエフェクタの中心の周りで回転が起こるとグリッパーがトウプレグを保持するように作動する。グリッパーの自由度は１つで、最初はトウプレグの供給軸に垂直な平面内で動作する。

曲げ加工中、グリッパー作動（図６の線Ｆ－－Ｆ）は、トウプレグの出側に対して垂直のままであるが、入ってくるトウプレグに対して鋭角に移行する。把持作動線とトウプレグ軸との間に形成される角度は、曲げダイ１１４ａ、１１４ｂの上流側の初期面の変位角度と相補的である．

本開示は、例示的な実施形態の一例に過ぎず、この開示を読んだ当業者は、本発明の多くの変形を容易に考案することができ、本発明の範囲は、以下の請求項によって決定されることが理解されよう。

１１０ 曲げ加工装置
１１２ トウプレグ
１１４ａ、１１４ｂ 曲げダイ
１１５ａ、１１５ｂ 曲げダイ面
１１６ エンドエフェクタ
１１８ グリップ軸
１２０ インボリュート経路
１２４ 回転中心
１３０ インボリュートカム機構
１３２ 駆動シャフト
１３４ カム
１３６ カム面
１３８ カムフォロワ
１３８ａ キャリッジ
１４０ グリッパー
１４４ 付勢部材
１４６ トウプレグの第１の端部、固定端
１４８ クランプ
１５０ トウプレグの第２の端部、グリップ端
Ａ 駆動シャフト軸

Claims (13)

1. プリフォームを形成するために曲げ加工中に所望の量の軸方向力を生じさせてトウプレグを曲げる方法であって、前記方法は、
   （ａ）トウプレグを曲げダイに挿入するステップであって、前記トウプレグは、固定された固定端および把持端を有し、前記曲げダイは、曲げダイ面を有する、ステップと、
   （ｂ）初期の軸方向力を前記トウプレグに加えるステップと、
   （ｃ）カム、カムフォロアおよびグリッパーを使用して前記トウプレグの前記把持端をインボリュート経路で移動させるステップであって、前記グリッパーは、前記カムフォロアに配置されている、ステップと、
   を備え、
   それによって、前記トウプレグを曲げている間、前記トウプレグが前記曲げダイの表面と接触する点から、前記把持端および前記固定端の間の前記トウプレグへの前記軸方向力が前記曲げダイの前記表面の接戦方向に加えられる、トウプレグを曲げる方法。
2. 前記トウプレグの前記把持端を移動させるステップが、エンドエフェクタによって、前記トウプレグの前記把持端を把持するステップを含む、請求項１に記載のトウプレグを曲げる方法。
3. 前記エンドエフェクタは、グリップ軸を有し、かつ前記トウプレグは、長手方向軸を有し、前記グリップ軸および前記トウプレグの前記長手方向軸の位置合わせが曲げ加工中に維持される、請求項２に記載のトウプレグを曲げる方法。
4. 前記トウプレグに熱を加えるステップを含む、請求項１に記載のトウプレグを曲げる方法。
5. プリフォームを形成するためにトウプレグを曲げるための装置であって、
   （ａ）固定位置に配置された少なくとも１つの曲げダイと、
   （ｂ）インボリュートカム機構であって、
   （ｉ）駆動シャフト軸周りに回転可能な駆動シャフト、
   （ｉｉ）前記駆動シャフトに配置されたカムであって、カム面を有するカム、
   （ｉｉｉ）少なくとも１つのカムフォロアであって、前記少なくとも１つのカムフォロアは、前記カムの周りのインボリュートカム経路をたどり、前記カムフォロアは、付勢部材によって前記カムに対して付勢されている、少なくとも１つのカムフォロア、および
   （ｉｖ）インボリュート経路の前記カムフォロアの移動を提供する前記カム面、
   を備える、インボリュートカム機構と、
   （ｃ）前記カムフォロアに配置されたグリッパーであって、前記トウプレグの第１の端部を把持するグリッパーと、
   （ｄ）前記曲げダイに隣接する、前記トウプレグの第２の端部を固定するクランプであって、前記トウプレグの前記第１の端部に対して固定される、クランプと、
   を備える、トウプレグを曲げるための装置。
6. 前記少なくとも１つのフォロアがデュアルフォロアである、請求項５に記載のトウプレグを曲げるための装置。
7. 前記少なくとも１つの曲げダイは、加熱される、請求項５に記載のトウプレグを曲げるための装置。
8. 前記付勢部材がバネである、請求項５に記載のトウプレグを曲げるための装置。
9. 軸方向力が引っ張り力である、請求項５に記載のトウプレグを曲げるための装置。
10. 軸方向力が圧縮力である、請求項４に記載のトウプレグを曲げるための装置。
11. 曲げ加工中に軸方向力が増加する、請求項５に記載のトウプレグを曲げるための装置。
12. 曲げ加工中に軸方向力が減少する、請求項４に記載のトウプレグを曲げるための装置。
13. 曲げ加工中に軸方向力が一定のままである、請求項４に記載のトウプレグを曲げるための装置。

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