JP5792456B2 - 円形ニードリング機械 - Google Patents

Description

本発明は、ニードリングされた織物構造を作るための円形ニードリング機械の一般的な分野に関し、さらに具体的には、そのような機械に繊維シートを自動的に供給することに関する。

複合材料から作られる環状部品の、特に飛行機のブレーキのための炭素繊維強化炭素複合材料（ｃａｒｂｏｎ／ｃａｒｂｏｎ （Ｃ／Ｃ） ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｍａｔｅｒｉａｌ）から作られるディクスなどのブレーキディスクの、繊維補強材を構成するための環状織物構造を製作するための円形タイプのニードリング機械を作ることが知られている。

そのようなニードリング機械において、ニードリング用のらせん状の繊維シートは、ニードリングテーブルの上に置かれ、通常は摩擦駆動手段である駆動手段によって回転駆動される。このタイプの機械のための供給は、ニードリング用の材料のシートであって、ニードリング機械の外部にある巻戻し装置によって供給されるシートからニードリングテーブル上において、平坦に行われることができる。

特許文献１は、ニードリング用の繊維シートが自動的に供給されるニードリング機械を開示する。
その目的のために、ニードリング機械は、
ニードリングテーブルの上に置かれニードリング用の繊維シートを含む貯蔵バスケットと、
貯蔵バスケットからシートを継続して引き出すための円錐ローラの組と、
貯蔵バスケットから巻戻されたシートを取り上げかつ摩擦駆動手段を有するニードリングテーブルに巻戻されたシートを移動させるためのらせん状シュートと
を具備する。
それにもかかわらず、このニードリング機械では、繊維シートが巻戻されている間に、繊維シートを駆動するための円錐ローラにより繊維シートが滑ってしまい、それにより、繊維シートがニードリングテーブルに到達するときに、繊維シートを変形させるという欠点が存在する。

国際公開第０２／０８８４４９号

したがって、本発明の主な目的は、繊維シートが変形することなくニードリングテーブルに自動的に供給される円形ニードリング機械を提案することによって、そのような欠点を軽減することにある。

この目的は、
らせん状繊維シートから形成される織物構造をニードリングするための円形ニードリング機械であって、
当該機械が、ニードリング用のらせん状繊維シートを供給するための供給テーブルの下に配置されるニードリングテーブルを具備し、
ここで、本発明により、
供給テーブルが、ニードリング用のらせん状繊維シートをその上に受け取るための円形ベルトコンベヤを具備し、
コンベヤが、
鉛直軸線に中心合わせされ、
コンベヤに受け取られる繊維シートを継続的に巻戻すために、円形コンベヤの下に開口する半径方向スロットを有し、
スロットが、コンベヤから巻戻されたシートを取り上げニードリングテーブルの上に当該シートを移動させるように、コンベヤとコンベヤの鉛直軸線に中心合わせされたニードリングテーブルの支持トレイとの間に、鉛直方向に延びるほぼ直線のシュートに向かってコンベヤの下に開口し、
前記支持トレイが、鉛直軸線回りに繊維シートを回転駆動するための手段を有する、
円形ニードリング機械によって達せられる。

円形コンベヤの存在は、張力を付与することなしに繊維シートを運ぶことを可能にし、次いで、当該シートは、シュートによりニードリングテーブルに向かって鉛直方向に案内される。したがって、繊維シートがニードリングされる前に、繊維シートが変形しない。加えて、ほぼ真っ直ぐなシュートの存在は、らせん状シュートと比較すると、機械の（繊維シートを係合し、繊維シートを自動的に切断するなどの）他の機能を配置するための空間を節約することを可能にする。

有利な設備において、ニードリングテーブルはさらに、
案内トレイであって、
鉛直軸線に中心合わせされ、
案内トレイが前記支持トレイに載っている低い作用位置と、
案内トレイが前記支持トレイよりも上に位置決めされる上昇した非係合位置と
の間で、支持トレイに対して鉛直方向に移動可能である
案内トレイを含む。

そのような状況下において、
シュートが、
供給テーブルに固定される一方の部分と、
ニードリングテーブルの案内トレイに固定される他方の部分と
を有し、
これらの部分は、案内トレイの鉛直方向への移動中に、一方を他方の内部に並進移動させるのに適する。

繊維シートを回転駆動するための手段は、
互いから角度的に離間され、
ニードリングテーブルの上に移動される繊維シートと接触するように構成される、
２対の円錐ローラを具備することができる。

円錐プレッサローラは、
ニードリングテーブルの案内トレイに固定されることができ、
シュートからの出口に置かれることができる。

供給テーブルはさらに、
コンベヤから巻戻されたシートの自由端が、取り上げられかつシュートに向かって案内されることが可能になるように、
円形コンベヤの下に置かれ、かつ、
スロットとシュートの入口との間に角度的に狭装される、
ローラを含むことができる。

ニードリングテーブルの支持体から織物構造を除去するための手段を設けてもよく、前記手段は、有利には、織物構造を保持し除去するための被蝶着指状体を設けるマニピュレータアームを具備することができる。繊維シートを切断するための切断手段がさらに設けられてもよい。

好ましくは、
供給テーブルの円形コンベヤが２つの湾曲コンベヤ部分を有し、
各湾曲コンベヤ部分が、
半分のディスクの形をしており、
互いに他方に向いて配置され、
スロットが、２つのコンベヤ部分同士の間に残された間隔によって形成される。

本発明の円形ニードリング機械の全体の斜視図。 図１のニードリング機械の供給テーブルの部分切取平面線図。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩでの断面図。 図１のニードリング機械のニードリングテーブルの平面線図。 互いに異なる２つの位置のうちの一方の位置にある、図１のニードリング機械のニードリングテーブルを示す線図。 互いに異なる２つの位置のうちの他方の位置にある、図１のニードリング機械のニードリングテーブルを示す線図。 図１のニードリング機械の除去テーブルの線図。

本発明の他の特徴及び利点は、添付する図面を参照する以下の記載から現れ、図面は特徴を制限することなく実施形態を示す。

図１は、本発明の円形ニードリング機械１０の線図である。機械は、らせん繊維シート（又はストリップ）から作られた環状織物構造又はプリフォームをニードリングするためのものである。

ニードリング機械１０は、ニードリング用の繊維シートを供給するための供給テーブル１００と、供給テーブルの下に置かれるニードリングテーブル２００と、ニードリングテーブルからニードリングされた構造を除去するための除去テーブル３００とを具備する。

ニードリング用の繊維シートを供給するための供給テーブル１００は、鉛直軸線１０４に中心合わせされた円形コンベヤ１０２を具備し、当該円形コンベヤ１０２は、ニードリング用の繊維シート１０６をその上に受け取る。繊維シートは、さらに正確には、鉛直軸線１０４に中心合わせされた中央円筒体１０８の周りに複数の層として巻かれ、円形コンベヤによって前記軸線回りに回転するように駆動される。

図１〜図３に示されるように、さらに具体的には、供給テーブルの円形コンベヤ１０２は、それぞれが半分のディスクの形をした、２つの湾曲コンベヤ部分１０２ａ，１０２ｂを具備し、各湾曲コンベヤ部分は、他方の半分のディスクに向いて配置される（これらコンベヤ部分の直線縁部が互いに平行でありかつ向き合う。）。これらの湾曲コンベヤ部分の回転方向は、繊維シート１０６に鉛直軸線１０４の周りに完全な３６０°回転を形成させるように指向される。

したがって、各湾曲コンベヤ部分１０２ａ，１０２ｂは、繊維シート１０６の１８０°半回転を行う働きをする。この目的のために、公知のやり方で、各湾曲コンベヤ部分は、輪状（又は継ぎ目なし）ベルト１１０ａ，１１０ｂを具備し、輪状ベルト１１０ａ，１１０ｂでは、各湾曲コンベヤ部分に半円軌道を進ませる水平方向軸の固定円筒バー１１２ａ，１１２ｂの周りに張力が付与される。前記輪状ベルトの湾曲縁部１１４ａ，１１４ｂは、半円軌道を進むのに適した輪状チェーン１１６ａ，１１６ｂ（又は同等物）に固定される。この輪状チェーンには、円筒バー１１２ａ，１１２ｂと同じ軸線上に位置する２つのソケット車輪１１７ａ，１１７ｂ同士の間で張力が付与され、これらソケット車輪のうちの１つが、モータ１１８ａ，１１８ｂのうちの１つによって回転される。モータ１１８ａ，１１８ｂの間では、湾曲コンベヤ部分の輪状ベルトの両方を同じ回転速度で移動させるように同期が取られる。

湾曲コンベヤ部分１０２ａ，１０２ｂは、円形コンベヤに配置された繊維シート１０６が巻戻されることを可能にするための半径方向スロット１２０を湾曲コンベヤ部分１０２ａ，１０２ｂ同士の間に残すように、互いから離間される。プレート１２２は、湾曲コンベヤ部分同士の間のこの間隙の約半分を覆う。

半径方向スロット１２０は、供給テーブルの円形コンベヤ１０２の下方に、及び円形コンベヤとニードリングテーブル２００との間で鉛直方向に延びるほぼ真っ直ぐなシュート４００の中に、開口する。このシュートの機能は、コンベヤから巻戻されたシート１０６を取り上げ、ニードリングテーブル上に鉛直方向にシート１０６を案内することにある。

この目的のために、図２に示されるように、シュート４００への入口４０２は、スロット１２０に対して少し（円形コンベヤ１０２の回転方向に）角度的にオフセットしている。有利には、円錐ローラ１２４は、シュート４００が接続される円形コンベヤ１０２に置かれ、スロット１０２とシュート４００の入口４０２との間に角度的に狭装される。したがって、このローラにより、コンベヤから巻戻された繊維シート１０６の自由端が取り上げられかつシュートの入口に向かって案内されることが可能になる。

真っ直ぐなシュート４００は、その入口４０２から鉛直方向に延びるチューブ状の中空ダクトの形であり、入口４０２は、円形コンベヤ１０２の下方に、ニードリングテーブルの支持トレイ２０２の曲線をなす外形（図４参照）に適合する形状のシュート４００の湾曲した出口４０４に通じている。このトレイは、鉛直軸線１０４に中心合わせされ、供給テーブルからシュートによって移動された繊維シートを受け取る。

支持トレイ２０４上にこのようにして移動された繊維シートは、以下に説明されるように、ニードリングヘッドの下を通過するように円形コンベヤと同じ回転方向に鉛直軸線１０４回りに回転駆動される。この目的から、繊維シートのための回転駆動手段は、互いから角度的に離間された円錐ローラの２つの（又はそれ以上の）対を具備する。ローラ２０４の各対は、繊維シートと継続的に接触してプレッサローラを形成する円錐ローラ２０４ａと、プレッサローラ２０４ａに面する支持トレイにある開口内に置かれる円錐裏当てローラ２０４ｂとを具備し、それにより、繊維シートが円錐ローラ２０４ａと円錐裏当てローラ２０４ｂとの間に挟まれる。さらに正確には、裏当てローラ２０４ｂがトレイ上に置かれた繊維シートに直接接触するように、支持トレイには孔が開けられる。

プレッサローラ２０４ａは回転駆動され、例えば、各プレッサローラ２０４ａは、制御手段（図示されず）により制御されるそれぞれの独立した歯車モータユニット２０６によって、回転駆動される。裏当てローラ２０４ｂは、自由に回転することができ、又は選択任意には駆動されることができる。制御手段は特に、様々なローラの回転の速度の同期を取る働きをする。当然に、ローラのための他の従来の回転駆動手段及び同期化手段が想定され得る。

ニードリングテーブルはさらに、鉛直軸線１０４に中心合わせされ、かつ支持トレイ２０２から鉛直方向に延びる、２つの環状壁２１０の形の案内トレイ２０８を有する。これらの鉛直方向の壁は、横方向補強体２１２によって共に接続され、当該壁は、繊維シートが鉛直軸線回りに回転する間に、繊維シートの横方向の案内を提供する働きをする。

有利な構成において、案内トレイは、案内トレイが繊維シート１０６のための横方向の案内を提供するために支持トレイ２０２上に載っている、低い作用位置（図５Ａ）と、案内トレイが前記支持トレイよりも上に位置決めされる、上昇した非係合位置（図５Ｂ）との間で、前記支持トレイ２０２に対して鉛直方向に移動可能である。案内トレイ２０８の上昇した位置にある際に、ニードリングされた繊維シートから形成される織物構造２１４を、以下にさらに詳細に説明される除去手段によって除去テーブル３００上に容易に取り除くことができる。

案内トレイ２０８の鉛直方向の移動は、例としてアクチュエータ２１６によって提供され、当該アクチュエータは、供給テーブル１００に固定された当該アクチュエータの筒状体２１６ａと案内トレイに留められた当該アクチュエータのロッド２６１ｂとを有する。アクチュエータは、制御手段（図示しない）によって作動される。案内トレイは、鉛直軸線１０４に中心合わせされかつ供給テーブルに留められたバー２１８の周りを並進移動で上昇させられる。

さらに、シュート４００には、供給テーブル１００に固定された一方の部分４００ａと、ニードリングテーブルの案内トレイ２０８に固定された他方の部分４００ｂとが存在し、案内トレイの移動中に、これら２つの部分４００ａ，４００ｂが一方を他方の内部に並進移動させるのに適しているという理由で、この鉛直方向への移動が可能になる（図５Ａ及び図５Ｂの例においては、案内トレイに固定される部分４００ｂが、案内トレイの移動中に供給テーブルに固定される部分４００ａ内部に並進移動する。）。

案内トレイ２０８がニードリングヘッド（以下に説明される）の形状に対応する角度切欠き２１９を有し、それにより、案内トレイが鉛直方向に移動するときに、案内トレイが通過することを可能にすることが、認識されるべきである。

他の有利な構成において、案内トレイ２０８は、シュート４００からの出口に置かれる円錐プレッサローラ２２０も有する。このプレッサローラは、繊維シートがシュートから離れるときに、繊維シートがニードリングヘッドの下を通過する前に正確に繊維シートを平坦にするように、繊維シートのすぐ上にさらに精密に位置決めされる。好ましくは、繊維シート及びプレッサローラ２２０に回転駆動を伝達するための２対のローラ２０４は、約１２０°だけ互いから角度的に離間される（図４）。さらに、プレッサローラは案内トレイに固定されるので、案内トレイと共に鉛直に移動するのに適する。

いくつかの決められた数の返し付き針（ｂａｒｂｅｄ ｎｅｅｄｌｅ）又は鉤針を有し、シートに回転駆動を伝達するための２対の円錐ローラ２０４同士の間で支持トレイの上に鉛直に置かれるニードリングヘッド２２２によって、支持トレイ上に移動された繊維シートはニードリングされる。公知のやり方で、互いに重ね合わされた様々な繊維シートの層が互いにニードリングされることを可能にするために、ニードリングヘッドは、従来の駆動手段２２４による鉛直往復移動によって駆動される。加えて、ニードリングテーブルの支持トレイ２０２は、ニードリング作用が進行するときに、駆動手段２２６からの駆動により鉛直方向に移動可能である。

事前に決められた最終的な厚さが織物構造について得られた後シートを切断するために、ニードリングヘッドから上流に置かれる切断手段がさらに提供される（図示されないセンサは、様々な層同士が互いに重ねられるときに、精密にこの厚さを監視する働きをする。）。図４に示されるように、これらの切断手段は、案内トレイ２０８により支持されるガントリ２３０に沿って半径方向に移動可能である円形ナイフ２２８を具備し、ガントリを、繊維シートの回転方向において、プレッサローラ２２０の角度的に後に置くことができる。当然に、他の切断手段が想定され得る。

シートが切断され、構造がニードリングされると、図６に示される除去手段により、織物構造が、熱処理場などの生産ラインにおける他の場所に移送するための除去テーブル３００上に移送されることが可能になる。この目的のために、除去手段は、半径方向に延びるマニピュレータアーム３０２であって、繊維構造２１４を保持し繊維構造２１４を除去テーブルのトレイ３０６に除去するための被蝶着指状体３０４が設けられるマニミュレータアーム３０２を具備する。この除去作用は、図５Ｂに示されるように、ニードリングテーブルの案内トレイがその上昇した位置にあることを必要とする。

中央制御手段（図示されない）が、供給テーブルの湾曲コンベヤ部分のモータ１１８ａ，１１８ｂと、ニードリングテーブルの支持トレイ２０２の駆動手段２２６と、繊維シートを回転駆動するための円錐ローラ２０４の対の歯車モータユニット２０６と、ニードリングヘッド２２２を駆動するための駆動手段２２４と、繊維シートを切断するための切断手段２２８，２３０と、織物構造を除去するための除去手段３０２，３０４とに、接続されることが認識されるべきである。これらの中央制御手段は、継続的なニードリング工程を得るために必要とされる同期化及び制御を提供する。

Claims (10)

1. らせん状繊維シートから形成される織物構造をニードリングするための円形ニードリング機械（１０）であって、
   当該機械が、ニードリング用のらせん状繊維シートを供給するための供給テーブル（１００）の下に配置されるニードリングテーブル（２００）を具備する、
   機械において、
   供給テーブルが、ニードリング用のらせん状繊維シート（１０６）をその上に受け取るための円形ベルトコンベヤ（１０２）を具備し、
   コンベヤが、
   鉛直軸線（１０４）に中心合わせされ、
   コンベヤに受け取られる繊維シートを継続的に巻戻すために、円形コンベヤの下に開口する半径方向スロット（１２０）を有し、
   スロットが、コンベヤから巻戻されたシートを取り上げニードリングテーブルの上に当該シートを移動させるように、コンベヤとコンベヤの鉛直軸線に中心合わせされたニードリングテーブルの支持トレイ（２０２）との間に、鉛直方向に延びる直線のシュート（４００）に向かってコンベヤの下に開口し、
   前記支持トレイが、鉛直軸線回りに繊維シートを回転駆動するための手段（２０４，２０６）を有する、
   機械。
2. さらに、ニードリングテーブル（２００）が、
   案内トレイ（２０８）であって、
   鉛直軸線に中心合わせされ、
   案内トレイが前記支持トレイに載っている低い作用位置と、
   案内トレイが前記支持トレイよりも上に位置決めされる上昇した非係合位置と
   の間で、支持トレイ（２０２）に対して鉛直方向に移動可能である
   案内トレイを含む、
   請求項１に記載の機械。
3. シュート（４００）が、
   供給テーブル（１００）に固定される一方の部分（４００ａ）と、
   ニードリングテーブルの案内トレイ（２０８）に固定される他方の部分（４００ｂ）と
   を有し、
   これらの部分は、案内トレイの鉛直方向への移動中に、一方を他方の内部に並進移動させるのに適する、
   請求項２に記載の機械。
4. 繊維シートを回転駆動するための手段が、
   互いから角度的に離間され、
   ニードリングテーブルの上に移動される繊維シートと接触するように構成される、
   ２対の円錐ローラ（２０４）を具備する、
   請求項１〜３のいずれか１項に記載の機械。
5. ニードリングテーブルの案内トレイ（２０８）に固定され、
   シュート（４００）からの出口に置かれる、
   円錐プレッサローラ（２２０）をさらに具備する、
   請求項１〜４のいずれか１項に記載の機械。
6. 供給テーブル（１００）がさらに、
   コンベヤから巻戻されたシートの自由端が、取り上げられかつシュートに向かって案内されることが可能になるように、
   円形コンベヤ（１０２）の下に置かれ、かつ、
   スロット（１２０）とシュートの入口（４０２）との間に角度的に狭装される、
   ローラ（１２４）を含む、
   請求項１〜５のいずれか１項に記載の機械。
7. さらに、ニードリングテーブルの支持トレイ（２０２）から織物構造（２１４）を除去するための手段を含む、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の機械。
8. 織物構造を除去するための手段が、織物構造（２１４）を保持し除去するための被蝶着指状体（３０４）が設けられたマニピュレータアーム（３０２）を具備する、
   請求項７に記載の機械。
9. さらに、ニードリングテーブル（２００）が繊維シートを切断するための切断手段（２２８，２３０）を具備する、
   請求項１〜８のいずれか１項に記載の機械。
10. 供給テーブル（１００）の円形コンベヤが２つの湾曲コンベヤ部分（１０２ａ，１０２ｂ）を有し、
    各湾曲コンベヤ部分が、
    半分のディスクの形をしており、
    互いに他方に向いて配置され、
    スロットが、２つのコンベヤ部分同士の間に残された間隔によって形成される、
    請求項１〜９のいずれか１項に記載の機械。

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