JP5732518B2 - 組織体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、組織体（スクリム）を製造する方法であって、バンド方向に延びる前縁とバンド方向に延びる後縁とを各々有する複数のバンドセグメントを、第１バンドセグメントの後縁と第２バンドセグメントの前縁とがバンド方向と所定角度を成す搬送方向に隣り合うように、前記搬送方向へ移動する搬送装置上へ相並べて置く方法に関する。

本発明はさらに、組織体（スクリム）を製造する装置であって、搬送方向に移動可能な搬送装置と、バンドセグメント供給装置と、誘導装置とを有し、この誘導装置がバンドセグメントをバンドセグメント供給装置から取り出して、搬送装置上に搬送方向とで所定角度を成すバンド方向へ誘導しかつ搬送装置上に搬送方向へ相並べて置くものに関する。

上記のような組織体を製造する方法と装置は、例えば、特許文献１により公知である。バンドセグメントがすべて同じ幅を有するのでなく、つまり搬送方向で同じ長さを有するのでないことが上記特許文献１で確認されている。それにもかかわらず、特許文献１では、所望する組織体構成を達成できるようにするために、各バンドセグメントの幅が検出され、バンドセグメントを搬送装置の上に案内して搬送装置上に置く誘導装置の速度が制御されている。誘導装置の速度は、次のバンドセグメントを搬送装置上の所望位置に置くことができる程度に、連続的に移動する搬送装置が既に搬送装置上に置かれたバンドセグメントを正確に搬送するように、制御される。隣接する２つのバンドセグメントは所望位置で縁と縁が当接し、または所定の如くに部分的に重なり、または相互に所定空隙を有することができる。

しかしながら、所定の組織体構成は、バンドセグメントの幅を測定しても、必ずしも所望する程度には達成できないことが判明した。

欧州特許出願公開第2 151 517号明細書

本発明の課題は、所定の組織体構成を極力正確に達成することである。

この課題は、冒頭で示した種類の組織体を製造する方法において、第1バンドセグメントの後縁形状と第2バンドセグメントの前縁形状とを検出し、前縁形状と後縁形状との間の関係に応じて第2バンドセグメントを第1バンドセグメントに対して相対的に搬送装置上に置く（供給する）ことによって解決される。

この解決において考慮される点として、バンドセグメントは全体としてその幅が異なり得ることだけでなく、その長さにわたって可変幅を有することがある。換言するなら、1つのバンドセグメントの幅はその長さにわたって必ずしも一定でない。従って、バンドセグメントの前縁と後縁は多くの場合直線として形成されているのでなく、起伏、不規則性または不具合部を有する。バンド方向と平行に延びる直線からのバンドセグメントの前縁又は後縁の偏差は前縁、後縁の縁外形を検出して考慮することができる。

本発明においてバンドセグメントはバンド方向に延びる実質平行に整列された繊維またはフィラメントから成る。これらの繊維またはフィラメントは主に、伸縮性を実質持たない炭素繊維である。それゆえに、バンドセグメントの縁での小さな応力差が既に不規則性を引き起こし、この不規則性は、当該縁の形状（外形）とバンド方向と平行な直線との間に生じる偏差に現れる。ところで、縁の形状を検出すると、当該縁の形状の不規則性を検出してこれらを考慮することができる。

前縁形状、後縁形状の考慮は、所望する組織体構成に合わせて行われる。例えば、第1バンドセグメントの後縁と第2バンドセグメントの前縁との間に何らの空隙も存在してはならないようにすることができる。その場合、隣接するバンドセグメントの特定諸領域が部分的に重なることは甘受される。別の可能性は、隣接するバンドセグメントが部分的重なりを何ら有し得ないようにすることにある。その場合、隣接するバンドセグメントの間に空隙の生じることは甘受される。第三の好ましい処理方式では、隣接するバンドセグメントの間の空隙と部分的重なり領域が最小にされる。これは、簡略化して、例えば、隣接するバンドセグメントの間の部分的重なり領域の寸法を空隙領域の寸法と一致させることによって具現することができる。

好ましくは、前縁形状及び／または後縁形状はバンド方向に延びる線との差として検出される。このことで縁形状の検出は著しく容易となる。バンドセグメントの縁の不規則性または不具合部は一般に過度に大きくはない。それらは普通、ミリメートルの範囲内であり、しばしば1 mm未満のことさえある。それゆえに、バンド方向に延びる仮想線はこの線に対して常に比較的小さな差のみが生じるように設けることができる。

好ましくは、前縁形状及び／または後縁形状はそれぞれ標本点として検出される。その際、バンドセグメントの縁の不規則性または不具合部は一般に急変部として現れるのでなく円滑な移行部となって現れるとの認識が利用される。それゆえに、処理すべきデータ量が小さく留まるように、前縁及び／または後縁の形状を点の連続によって示すことができる。

好ましくは、バンドセグメントの前縁及び後縁の標本点は搬送方向と交差する1方向において対応する位置でそれぞれ検出される。そのことの利点として、前縁形状と後縁形状を後で評価するときに、搬送方向と交差する1方向の対応する位置で測定された測定値が利用可能である。それゆえに測定値の補間または換算が必要でなく、測定値は所望するバンドセグメントが置かれる位置の計算に直接利用することができる。

好ましくは、前縁形状と後縁形状との間の最小面積差が、前縁形状と後縁形状との間の関係として利用される。このことは例えば、実際の後縁と仮想後縁との間の面積がゼロに等しくなるように第1バンドセグメントの仮想後縁を設けることによって実現することができ、面積範囲は仮想後縁の片側が負、反対側が正に数えられる。これと同じ処理方式が、第2バンドセグメントの前縁に応用される。そこでは仮想前縁は実際の前縁でゼロの面積差が生じるように設けられる。その場合、隣接するバンドセグメントは仮想後縁と仮想前縁が一致するように位置決めされる。

好ましくは、前縁形状及び／または後縁形状は搬送装置へバンドセグメントを案内（誘導）するときに検出される。それゆえに、前縁形状と後縁形状とを検出するのに、多くの取付空間を必要としない比較的小さなセンサを使用することができる。その場合、前縁と後縁はセンサの上へ案内され、その際にセンサが形状を検出することができる。つまり、縁形状を検出するのに付加的時間も必要でない。

好ましくは、1つのバンドセグメントの前縁形状と後縁形状は同時に検出され、そのうち少なくとも一方の縁形状が一時的に記憶される。1つのバンドセグメントを搬送装置へ向けて移動させるときに、前縁形状と後縁形状とを同時に検出することができる。しかしながら、バンドセグメントを位置決めするためには、バンドセグメントの前縁形状のみが必要である。なぜならば、前縁形状は既に搬送装置上に置かれたバンドセグメントの後縁形状と関係付けられねばならないからである。それゆえに、バンドセグメントの後縁形状が記憶され、記憶された後縁形状は次のバンドセグメントの供給時に利用される。つまり、1つのバンドセグメントの前縁形状と後縁形状が同時に評価されることはない。

課題は、冒頭に指摘した種類の装置において、バンドセグメントの前縁形状を検出する前縁形状検出装置（前縁形状測定装置）とバンドセグメントの後縁形状を検出する後縁形状検出装置（後縁形状測定装置）が駆動制御部と接続されており、この駆動制御部が前縁形状と後縁形状との間の関係に応じて搬送装置の移動及び／または誘導装置の移動を制御することによって解決される。

上で方法に関連して述べたように、バンドセグメントの幅がこのバンドセグメントの長さにわたって十分に変動し得ることはこうして考慮することができる。この理由から、バンドセグメントまたは事前に搬送装置上に置かれたバンドセグメントの幅を検出することは、次に搬送装置へ供給すべきバンドセグメントを位置決めして所望する組織体構成を得るために十分でない。しかし、搬送装置上に置かれたバンドセグメントの後縁形状と新たに搬送装置上に置くべきバンドセグメントの前縁形状とを互いに関係付けると、組織体の構成は所望する構成または所定の構成に高い程度に適合させることができる。

主に前縁形状検出装置及び／または後縁形状検出装置はバンドセグメント供給装置と搬送装置との間に配置されている。バンドセグメント供給装置と搬送装置との間には、一般に、前縁形状検出装置及び／または後縁形状検出装置のための十分な取付空間が利用可能である。その場合、バンドセグメントをバンドセグメント供給装置から搬送装置へと誘導するときに両方の検出装置の上にバンドセグメントの両方の縁を案内することができ、バンドセグメントをバンドセグメント供給装置から搬送装置へと誘導または搬送するときに前縁形状及び／または後縁形状を自動的に検出することができる。

主に前縁形状検出装置及び／または後縁形状検出装置は、非接触式検出装置として構成されている。これにより、バンドセグメントの前縁形状及び／または後縁形状の付加的不具合を避けることができる。バンドセグメントの前縁と後縁は機械的影響を受けない。非接触式検出装置として利用できるのは、例えば、光学式検出装置、ラインカメラ、電気式検出装置または類似の装置である。

好ましくは、前縁形状検出装置及び／または後縁形状検出装置は記憶装置と接続されている。第1バンドセグメントの後縁形状と第2バンドセグメントの前縁形状が時間的にずれて検出されてもこれら両方の形状を同時に利用できるように、記憶装置は前縁形状及び／または後縁形状を少なくとも一時的に記憶することができる。つまり、1つのバンドセグメントの前縁形状と後縁形状とを同時に評価する必要はない。

好ましくは、前縁形状検出装置及び／または後縁形状検出装置は搬送方向で変位可能である。バンドセグメントの異なる呼び幅への適合はこうして簡単に行うことができる。普通、供給されたバンドセグメントが一定の呼び寸法を有し、一方または両方の検出装置をこの呼び寸法に設定できるものと前提することができる。この呼び寸法が変化すると、一方または両方の形状検出装置は引き続き縁形状を検出できるように変位させることができる。それゆえに、比較的小さな縁形状検出装置を使用することができ、加えてこれらの検出装置は安価である。

以下、図面と合わせて好ましい実施例に基づいて本発明を説明する。

組織体製造装置の著しく簡略した図である。 前縁形状と後縁形状との著しく簡略した図である。

図1は組織体、ここでは一軸組織体を製造する装置1を著しく簡略して示す。

一軸組織体は、多数の繊維またはフィラメントが互いに実質平行に、つまり同じ方向に配向して並置されるシート材である。これらの繊維またはフィラメントの方向で組織体は引張力に対して比較的高い負荷能力を有する。別の方向でも負荷能力を希望する場合、複数のこのような組織体が上下に重ねられ、その場合繊維またはフィラメントの方向が相互に異なっている。本実施例では、1方向に配向した繊維、特に炭素繊維で組織体の単一層のみが製造される。

装置1がバンドセグメント供給装置2を有し、このバンドセグメント供給装置2からバンドセグメント3a、3bを取り出すことができる。図示されているのは2つのバンドセグメント3a、3bだけである。しかし、多数のバンドセグメント3a、3bをバンドセグメント供給装置2から取り出すことができることは専門家にとって容易に理解できる。

バンドセグメント供給装置2の形成はさまざまな仕方で実現することができる。例えば、バンドセグメント3a、3bは適宜に配向した繊維から成るバンド材料を巻き取った巻回物から繰り出して切断することができる。例えば繊維束を広げて細帯とし、所望する幅のバンドが生じるまで複数の細帯を並べて案内することによって、バンドをオンラインで製造することも可能である。バンドセグメント3a、3bは予め作製してマガジン内に準備することもできる。

バンドセグメント3a、3bはバンド方向4を有する。バンドセグメント3a、3bの繊維はバンド方向4に延びている。さらに、バンドセグメント3a、3bは前縁5a、5bと後縁6a、6bとを有する。

バンドセグメント3bを把持してバンドセグメント供給装置2から引き出し、バンドセグメント3bを搬送装置8上にバンド方向4へ誘導するために、誘導装置7が設けられている。搬送装置8はこの場合2つの平行に延びる搬送チェーン9a、9bを有し、搬送チェーン9a、9bは搬送方向10に移動可能である。搬送方向10は、バンド方向4と所定角度を成している。搬送チェーン9a、9bの移動は一定した速度または可変速度で連続的に行うことができる。搬送チェーン9a、9bは断続的に移動させることもできる。しかしいずれにしても両方の搬送チェーン9a、9bが同期することに注意すべきであろう。

搬送チェーン9a、9bは1つの駆動部11によって駆動される。駆動部11は記憶装置13を有する制御装置12と接続されている。

誘導装置7の移動動作は誘導装置駆動部14によって制御され、この誘導装置駆動部14は誘導装置7をレール15上でバンド方向4に往復動させることができる。多くの場合複数のレール15が設けられる。しかし他のレールは見易くする理由から図示されていない。誘導装置駆動部14も制御装置12と接続されている。

矢印で表した切断装置16がバンドセグメント供給装置2から引き出されるバンド17からバンドセグメント3a、3bを切断する。既に切断されたバンドセグメント3a、3bが存在する場合、バンドセグメント供給装置2は既に切断されたバンドセグメント3a、3bを収容したマガジンを備えることもできる。

制御装置12は、さらに前縁形状検出装置18と後縁形状検出装置19とに接続されている。前縁形状検出装置18はバンドセグメント3a、3bの前縁5a、5bの形状（外形）を検出する。後縁形状検出装置19はバンドセグメント3a、3bの後縁6a、6bの形状（外形）を検出する。

前縁形状検出装置18と後縁形状検出装置19は、バンドセグメント3a、3bの異なる呼び幅に適合できるように一定の範囲内で搬送方向10と平行に変位可能である。バンドセグメント3a、3bの幅とは、バンドセグメント3a、3bの搬送方向10と平行な長さのことである。

ちなみに、前縁形状検出装置18と後縁形状検出装置19は定位置に配置されている。これらの縁形状検出装置は、誘導装置7がバンドセグメント3a、3bをバンドセグメント供給装置2から搬送装置8へと移動させる間に前縁5a、5bの形状もしくは後縁6a、6bの形状を検出する。その際、前縁5a、5bが前縁形状検出装置18の上を通過し、後縁6a、6bが後縁形状検出装置19の上を通過する。

後縁形状検出装置19が制御装置12内の記憶装置13と接続されており、例えば既に搬送装置上へ供給された第1バンドセグメント3aの後縁6aの形状は記憶装置13内で利用可能であり、しかも後の時点に第2バンドセグメント3bの前縁5bの形状が検出されるまで利用可能である。第1バンドセグメント3aの後縁6aの形状と第2バンドセグメント3bの前縁5bの形状とを所望する如くに互いに一致させることがこうして可能となる。

図2は第1バンドセグメント3aの後縁6aの形状と第2バンドセグメント3bの前縁5bの形状とを著しく誇張して概略示す。ハッチング領域は両方のバンドセグメント3a、3bの被さり（重複部分）を表す。後縁6aと前縁5bとの間の空白領域は空隙を示す。

複数の標本点20が図示されている。望ましくは前縁5bの形状と後縁6aの形状は連続的に検出されるのでなく複数の標本点20として検出される。標本点20の数はとりわけ使用される材料と前縁5b、後縁6aの予想される不規則性とに合わせて決定される。標本点20は前縁5bもしくは後縁6aに沿って数センチメートルのオーダー、例えば1、2、3、4、5、6、7、8、9または10 cmの間隔を置いて選択すれば多くの場合十分である。

規則的間隔で標本点20を配置することは確かに望ましいのではあるが、しかし必ずしも必要ではない。

しかし有利には、後縁6a、前縁5bの標本点20は搬送方向10と交差する1方向において常に同じ箇所で検出される。すなわち、前縁5bと後縁6aとの各々に付設された標本点20は搬送方向10で前後にある。そのことで、前縁5bの形状と後縁6aの形状とを順次評価することが容易となる。個々の標本点20を互いに関係付けることに限定することができる。

この関係付けに関して、予め定めることのできるさまざまな可能性がある。

1つの可能性は、搬送方向に隣接する両方のバンドセグメント3a、3bを部分的重なりの何らないように配置することにある。その場合、搬送方向に隣接する両方のバンドセグメント3a、3bの間に空隙が生じることは甘受される。

別の可能性は、搬送方向に隣接する両方のバンドセグメント3a、3bを空隙の何らないように並べて供給することにある。その場合、搬送方向に隣接する両方のバンドセグメント3a、3bの間に一定の被さりが生じることは甘受される。

第3の可能性は、図2に略示したように空隙の面積と部分的重なりの面積とをほぼ同じ大きさとすることにある。これを実現するための簡単な可能性は、仮想前縁の使用と仮想後縁の使用である。実際の前縁5bが仮想前縁の両側を延びているように、しかも仮想前縁と実際の前縁5bとの間の面積が仮想前縁の両側で同じ大きさとなるように、仮想前縁は設けられる。後縁6aに関しても同様に処理することができる。ここでも、仮想後縁と実際の後縁6aとの間の面積が仮想後縁の両側で同じ大きさとなるように、仮想後縁は設けられる。その場合、バンドセグメント3bの仮想前縁とバンドセグメント3aの仮想後縁が一致するようにバンドセグメント3bは搬送チェーン9a、9b上に供給される。標本点20を使用する場合、仮想前縁または仮想後縁は標本点と各縁との距離の合計がゼロに等しくなるように設けることができ、一方の方向での距離は正、他方の方向での距離は負に数えられる。

仮想前縁と仮想後縁との間で一致を達成するためにさまざまな処理方式を選択することができる。

1つの可能性は、誘導装置7を移動させて第2バンドセグメント3bを接近させるときに、第1バンドセグメント3aが第2バンドセグメント3bの位置決めに必要な区間を正確に進んでいるように、搬送チェーン9a、9bを駆動することにある。別の可能性は、一定した速度で搬送装置8を作動させて第2バンドセグメント3bを正しい位置へ供給できるように、誘導装置7の速度を制御することにある。両方の処理方式を互いに組合せることもできる。

最後に、搬送装置8を介して第2バンドセグメント3bを移動させ、次に、第1バンドセグメント3aが十分に前進させられて第2バンドセグメント3bを所望の如くに供給できるように搬送装置8を制御することも可能である。

バンドセグメントの幅測定は何ら必要でなくまたは望ましくもない。前縁5a、5b、後縁6a、6bの形状を利用することに限定される。その際、単一のバンドセグメントの前縁形状と後縁形状が同時に利用されることはない。

前縁形状検出装置18と後縁形状検出装置19は非接触式検出器具またはセンサとして形成されており、主に光学式に、例えばラインカメラまたはスキャナの態様で作動する。

図示した一軸組織体の代わりに多軸組織体を製造する場合、その移動方向が搬送方向10とで別の角度を成す他の誘導装置7が使用される。

Claims (12)

1. バンド方向に延びる前縁と前記バンド方向に延びる後縁とを各々有する複数のバンドセグメントを、第１バンドセグメントの後縁と第２バンドセグメントの前縁とが前記バンド方向と所定角度を成す搬送方向に隣り合うように、前記搬送方向へ移動する搬送装置上へ置くことを含む、組織体の製造方法であって、
   前記第１バンドセグメントの後縁形状と前記第２バンドセグメントの前縁形状とを検出し、前記前縁形状と前記後縁形状との関係に応じて、前記第２バンドセグメントを前記第１バンドセグメントに対して相対的に前記搬送装置上に置くことを特徴とする、組織体の製造方法。
2. 前記前縁形状及び前記後縁形状の少なくとも一方が、前記バンド方向に延びる線との差として検出される、請求項１に記載の組織体の製造方法。
3. 前記前縁形状及び前記後縁形状の少なくとも一方が、少なくとも１つの標本点として検出される、請求項２に記載の組織体の製造方法。
4. 前記前縁の標本点と前記後縁の標本点とが、前記搬送方向と交差する１方向において対応する位置に設けられる、請求項３に記載の組織体の製造方法。
5. 前記前縁形状と前記後縁形状との最小面積差が、前記関係として利用される、請求項１〜４のいずれか一項に記載の組織体の製造方法。
6. 前記前縁形状及び前記後縁形状の少なくとも一方が、前記バンドセグメントを前記搬送装置へ誘導するとき又は前記搬送装置上へ置くときに検出される、請求項１〜５のいずれか一項に記載の組織体の製造方法。
7. 前記バンドセグメントの前縁形状及び後縁形状を同時に検出し、検出された前縁形状及び後縁形状が少なくとも一時的に記憶される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の組織体の製造方法。
8. 搬送方向へ移動可能な搬送装置と、
   バンドセグメント供給装置と、
   前記バンドセグメント供給装置からバンドセグメントを前記搬送装置上に前記搬送方向と所定角度を成すバンド方向へ誘導するとともに前記搬送装置上に前記搬送方向に並べて置く誘導装置と、
   前記バンドセグメントの前縁形状を検出する前縁形状検出装置と、
   前記バンドセグメントの後縁形状を検出する後縁形状検出装置と、
   前記前縁形状検出装置及び前記後縁形状検出装置と接続されており、前記前縁形状と前記後縁形状との関係に応じて、第１バンドセグメントの後縁と第２バンドセグメントの前縁とが前記搬送装置上で前記搬送方向に隣り合うように、前記搬送装置及び前記誘導装置の少なくとも一方の動作を制御する駆動制御装置とを、備えている組織体の製造装置。
9. 前記前縁形状検出装置及び前記後縁形状検出装置の少なくとも一方が、前記バンドセグメント供給装置と前記搬送装置との間に配置されている、請求項８に記載の組織体の製造装置。
10. 前記前縁形状検出装置及び前記後縁形状検出装置の少なくとも一方が、非接触式検出装置である、請求項８又は９に記載の組織体の製造装置。
11. 前記前縁形状検出装置及び前記後縁形状検出装置の少なくとも一方と接続され、検出された前記前縁形状及び前記後縁形状の少なくとも一方が記憶される記憶装置を更に備えている、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の組織体の製造装置。
12. 前記前縁形状検出装置及び前記後縁形状検出装置の少なくとも一方が前記搬送方向に変位可能である、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の組織体の製造装置。
    
    

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