JPH02139467A - 繊維案内装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は、巻糸軸架組立体から引き出され所定の表面又
は製作品の上に配置される多数の撚糸又はトウ糸繊維を
使用できる繊維配置機の繊維案内装置に関する。このよ
うな機械は単繊維巻付機を有してよく、この巻付機は回
転形状に曲がった複数の単繊維を利用している。

（従来技術とその課題） 繊維配置機はまた、平坦な輪郭、あるいは曲かった輪郭
や複雑な輪郭上にトウ糸繊維を配置するのに使用される
。従来技術の装置は、複数の比較的平行な単繊維を回転
部材の上に展開する単繊維巻付機？有し、この巻付機で
は、単繊維が単繊維によって動かされる長手方向通路に
平行な軸の回りに回転可能な配分孔を通過し、配分され
た単繊維は巻かれる部材の回転軸を横断する時に離間し
た状態を維持し、種々の巻付角が得られるようにしてい
る。

出願人の組立体は、ａ条を含む複合材料を敷設面に供給
するための巻糸軸架組立体を使用した機械に向けられて
おり、この機械装置は少なくとも多軸操縦装置手首部（
ｗｒｉｓｔ）を有し、該手首部は、上記組立体の敷設先
端部を供給巻糸軸架組立体に関する広い範囲の種々の空
間的方向に調整側ることによって正しい方向に向けるこ
とがでるようになっている。

（発明の目的） 繊維トウ糸のために間隔を設けることが本発明の一つの
目的であり、好ましくは実質的に抵抗を生ずることなく
、またヘッドの向きに拘わらずに間隔を設けることが目
的である。

（発明の構成） 第１実施例では、本発明は繊維配置機との関連で示され
ている。この繊維配置機は、相対的に静止した機械要素
に関して通路に沿って移動するその長さと同じ方向に向
けられた繊維の帯を有し、繊維の帯は最終的に繊維適用
表面に配分される。

該繊維配置機は、 上記相対的に静止した機械要素に取り付けられると共に
複数の繊維のスプールを有し、かつ上記繊維上の張力を
維持するための手段をも有する繊維供給巻糸軸架と、 上記相対的静止機械要素に取り付けられた操縦装置手首
部と、 上記操縦装置手首部に固定され、繊維配分領域を有し、
上記ヘッドが上記操縦装置手首部によって空間的向きを
変化させることによって操縦可能であり、特に上記相対
的静止機械要素に関する少なくとも２次元の空間的向き
を変化させることによって操縦可能な繊維配置ヘッドと
、 上記操縦装置手首部の動きを制御するための手段と、 ローラベースに関するローラ軸回りに回転自在なローラ
要素を有し、それぞれの上記ローラベースは上記繊維配
置ヘッドが操縦される時にローラ軸へ横断した旋回軸回
りの上記ベースの回転動作を与えるための軸受は部材を
含む、複数の繊維群指向ローラとを有し、 少なくとも第１の再指向ローラは上記相対的静止機械要
素に取り付けられ、少なくとも第２の再指向ローラは上
記繊維配置ヘッドに取り付けられ、繊維の帯が第１及び
第２の再指向ローラに緊張力の下で巻回され、上記再指
向ローラが配置ヘッドの空間的向きに従って、及び繊維
の帯の張力に従って共働的にそれらのベース回りに旋回
し、これにより、上記繊維の帯を案内しつつ上記繊維の
帯の各側部における外側の繊維でのほぼ等しい張力を維
持するように改良された繊維案内装置を有している。

第２実施例では、本発明は更に、 上記ローラベース３９の少なくとも一つをそれぞれの旋
回軸回りに駆動するだめの動力手段を有し、 繊維の帯が緊張力の下で上記第１及び第２の再指向ロー
ラに巻回され、上記再指向ローラが上記動力手段によっ
てそれらのベース回りに配置ヘッドの空間的向きに従っ
て旋回され、それにより繊維の制御が維持されることを
特徴としている。

（実施例） 第１図はガントリー型機械ないしロボット１０を示し、
該ロボットＩＯは、キャリッジ１１及びクロスサイド１
２を床に平行な面内でＸ及びＹ方向に搬送するのに適す
る持ち上げられた通路システムを有する。クロスサイド
１２は垂直移動のｔ；めにサドル１３を支持し、サドル
１３は前腕１４の端部に支持されｔ；手首部１５を駆動
するための駆動装置（図示せず）を有する前腕１４を具
備している。前腕１４及び手首部１５は、米国特許４゜
０６８．５３６（本発明の譲受人であるシンシナチ・ミ
ラクロン社に譲渡された）中で叙述された連続ロール手
首部と実質的に同じように製造される。第１図に示され
ているガントリーロボット１０は、シンシナチ・ミラク
ロン社から型番Ｔ３−８８６のガントリーシリーズ工業
ロボットとして商業的に入手可能であり、また他の同様
な機構も満足する。前述の米国特許中に述べられている
ように、手首部１５は工作板１６を回転動作の３゜動か
す能力を有し、所望の工具組立体又は端部作動体（図示
せず）が工作板１６に取り付けられている。他の手首部
、例えばロールベンドロールの種類の操縦装置を使用可
能である。

色々な製作品は床上の工作板１６の範囲内に配置するこ
とができる。製作品は平坦でも曲がっていてもよく、ま
た回転又は静止していてもよい。

サーボ制御されたマンドレルユニット１７が示されてい
る。このユニットは翼形状のような模範的な製作品を位
置決めするための回転スピンドル１８を有する。マンド
レルユニット１７は、実際上、ここでは水平状態で示さ
れている参照軸２０回りの支持作用、駆動作用及び位置
決め作用のある主軸台である。

ここで、位置決め作用には種々のマンドレルユニット及
び心押し台が適することに注意すべきである。

コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）２２が工作板１６及び
選択された端部工作品の多自由度空間位置決めを制御す
るのに使用される。ＣＮ　Ｃ２２は参照軸２２回りの工
作物位置も制御する。そのような制御の一つは、シンシ
ナチ・ミラクロン社から商標ｒＡＣＲＡＭＡＴ　Ｉ　Ｃ
４で供給されている９７５−Ｃ型ＣＮＣによって商業的
に使用可能である。

第１図及び第２図を参照すると、機械１０は長い長さと
短い長さの繊維トウ糸２３を翼形状１９の上に例えば短
繊維の巻付けに似た操作（しかしこの場合はトウ糸は窪
んだ又はアンダカソトの表面に沿って伸びるかもしれな
い）で配置するために準備されている。

第２図は巻糸軸架が取り付けられた第１図の垂直前腕１
４を概略的に描いている。繊維配置ヘッド２５は手首部
工作板１６に取りイ１けられ、かつ製作品の表面２６に
接近するのが制御できるようになっている。この表面は
平坦な部分と曲がった部分とが同じくらいできるかも知
れないということ、及び表面２６は繊維配置ヘッド２５
に関して、又繊維配置ヘッド２５は表面２６に関して動
くということが当業者によって認識されている。巻糸軸
架組立体２４及び繊維配置ヘッド２５はこのように共通
の前腕１４上で可動であり、手首部１５は配置ヘッド２
５と巻糸軸架組立体２４との間の相対動作を与える。巻
糸軸架２４は繊維状トウ糸の８つのスプール２７を有す
るように概略的に描かれており、各トウ糸はスプール２
７から引き出され、そして、半径方向可動のダンサ−ロ
ーラを基本的に使用した張力装置技術の知られた方法で
、各張力維持ローラ２８に巻回されている。描かれた８
つのトウ糸２３は前腕１４に取り付けられた溝付きロー
ラ２９の回りを案内され、そしてその後巻糸軸架ブラケ
ット３１上及び配置ヘッド２５の外側支持ブラケット３
２に取り付けられた一対の向き変えローラ３０の回りを
巻回されている。

巻糸軸架ブラケット３１は操縦手首部によって動かされ
る相対的に可動な配置ヘッド２５の参照動作のために相
対的に静止の機械部材又はベースを構成する。緊張され
た繊維２３は平坦なリボン状様式に配列され、モしてロ
ーラ３０に巻回されている。平坦なベルトが機械駆動の
中の傾斜プーリに巻回される方法では多量に巻回される
。しかし、繊維２３は独立しているので、もしも急速な
ヘッド動作によって繊維が緩んだ時、繊維間の間隔を維
持すると共７：ｆｉ維がローラから飛び出すのを阻止す
ることが必要である。再指向ローラは軸受（ジに取り付
けられているので旋回可能であり、従って繊維状トウ糸
２３の張力方向に一致するように自動的に向きを変える
。トウ糸２３はクランプ、切断及び再スタートユニット
（ＣＣＲユニット）３３を通して移動され、最終的に抑
圧部材組立体３４の回りに移動され、そこで工作品表面
２６上に押される。

ＣＣＲユニット３３及び押圧部材組立体の詳細は本発明
の部分を形成するものではない。

第３図を参照すると、手首部１５の工作板１６に取り付
けられた繊維配置ヘッド２５が更に詳細に示されている
。配置ヘッド２５の外側支持ブラケフト３２の最上端部
は貫通した間隙孔３６を有する板３５の組立体であり、
板３５は再指向ローラ組立体３８を支持する耐摩擦軸受
け３７を支持している。組立体３８は板３９から組み立
てられ、貫通した間隙孔４０及び溶接された平行な側板
４１を有する。平行な板４１は再指向ローラ３０を保持
し、該ローラは側板４１を貫通した管状の支持軸４２に
支持され旋回自在とされている。繊維トウ糸２３は互い
に平行で、ローラ３０の溝３０ａの回りに伸び、そして
開いた外側ブラケット３２を通してＯＣＲユニット３３
へと下方に通過しているように描かれている。再指向ロ
ーラ３０の詳細は第４図との関連で以下説明される。

配置ヘッド２５（第３図参照）の主ブラケット４３は、
水平な上板４４ａと角付けされた上角板４４ｂと垂直な
背板４５とを持ち補強側板４６ａｂと溶接された組立体
でできている。案内孔４７が手首部工作板１６上の位置
決めのｔ；めに上角板４４ｂを貫通して形成されている
。２対の垂直向きのボール入れ子４８が垂直なスライド
４９を案内するために主ブラケット４３の垂直板４５に
取り付けられている。スライド４９はポール入れ子の中
で自由に動けるようにされている一対の積密棒５０を有
する。スライド４９はＶ字溝付きの均一厚さの板のよう
な形状とされ、最下端部のスライド縁５２が押圧部材組
立体３４を保持し、この組立体３４は従動ローラを根本
的に有し、工作品表面の種々の輪郭に適合可能とされて
いる。

再指向ローラ 第４図を参照すると、溝付きの再指向ガイドローラ３０
が管状ビン５３に軸支されている。ローラ３０は、単一
の溝のあるリング５４が複数個間隔をあけて成る組立体
である。即ち、各リングは薄い環状７ランジ５５をその
側部に有し、リング５４は管状ビン５３上のポール軸受
け５６によって保持されている。このためトウ糸２３に
は実質的に抵抗が生じない。管状ビン５３はその一端に
ヘッド５７を有し、他端に圧縮ばね５９を押える横断ビ
ン５８を有している。横断ビン５８は分解を容易にする
ためにリング６０を備えてもよい。

ローラ３０の各側部のスペーサ６１はローラ組立体に保
持して側板４１との摩擦を防止している。

溝付きリング５４の別々の反摩擦支持によって繊維トウ
糸２３が抵抗を生じることなく別々の速度でローラ３０
を通過することができる。

第２図に示された両方のローラ組立体３８は全く同じで
あり、それぞれの組立体は旋回軸６２゜６３ををし、組
立体３８が緊張された繊維トウ糸２３の力成分に従って
旋回するのを可能にする。

第３図を参照すると、ローラの軸６４及びローラ組立体
３８の旋回軸６３は、脚輪のような動作を可能にするた
め好ましくは交差しないようにする。

第６図は、繊維２３が巻回され、かつ外側の繊維２３ａ
、ｂが（中間の繊維と同じように）等しい緊張力Ｔｌ−
７２で維持されている時の共働状態と脚軸の様な動作を
示す再指向ローラ３０の概略図である 変形実施例 強制駆動ローラローラ 第７図を参照すると、第２図の受動ローラ組立体３８が
モータ駆動型とされたローラ組立体３８ａ、ｂに置き換
えられている。両方のローラ組立体３８ａ、ｂは実質的
に同一で旋回軸６２．６３を有し、組立体３８ａ、ｂが
ＣＮＣ２２（第１図参照）からの所定の軸制御力に従っ
て旋回するのを可能にしている。

第８及び９図を参照すると、組立体３８ａにはバランス
釣り合い重り４０１及び従動プーリ４０２が装備されて
いる。サーボモータ４０３は外側支持ブラケット３２に
よって保持され、該モータは駆動プーリ４０４及びベル
ト４０５を有し、積極的に制御された動作をローラ組立
体３８ａに与えている。ローラ組立体３８ｂは同じ駆動
エレメント（第７図参照）を有する。釣り合い重り４０
１は第２図から第６図との関連で説明された受動システ
ムに使用してもよい。

第７図の概略図は再指向ローラ３０間での繊維２３の制
御を維持するための共働関係を示す。

繊維２３がローラ３０の縁から飛び出さないようにして
通路をごく接近させるために、ヘッドか動く時にローラ
組立体３８ａ、ｂが別々の位置に荒く回動されてもよく
、またこれと選択的に、ヘッドが動く時に各組立体が互
いに共働するようにローラ組立体３８ａ、ｂが完全サー
ボ制御の下で連続的に動かされるようにしてもよい。こ
のことは当業者によって認められよう。

いくつかの実施例では、一つだけの強制駆動ローラ、例
えばヘッド２５上の組立体３８ａを使用したシステムを
操作するのが好ましい。そのような場合には、巻糸軸架
取付組立体３８ｂは反摩擦軸受け３７の中に単に取り付
けられ、緊張された繊維２３上の引く方向に対応して脚
軸のように旋回することになる。

本発明は受動及び強制駆動された実施例との関連で説明
されてき！二が、これは本発明がそのような実施例に限
定されることを意図したものではなく、むしろ本発明は
請求の範囲内に含まれる全ての設計及び変形に拡大され
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は繊維配置機の斜視図５．第２図は第１図の繊維
配ｌｔ機の繊維配置ヘッドを支持する垂直な面腕を示す
正面図、第３図は第２図の繊維配置ヘッドの拡大正面図
、第４図は再指向ローラを通る断面図、第５図は繊維配
置ヘッドの平面図、第６ｒＩ！Ｊは再指向ローラの組の
概略図、第７図は第１図の繊維配置機の垂直な前腕であ
って繊維配置ヘッドを支持し、再指向ローラサーボ駆動
装置を具備した状態の前腕の正面図、第８図は第７図の
８−８線に沿った再指向ローラサーボ駆動装置を示す図
、第９図は第８図の９−９線に沿った再指向ローラサー
ボ駆動装置を示ｒ図である。 ０・・・繊維配置機、１４・・・機械要素５・・・操縦
装置手首部、２３・・・繊維４・・・繊維供給巻糸軸架
、２５・・・ヘッド６・・・繊維適用表面、２７・・・
スプール８・・・繊維再指向ローラ組立体 ９・・・ローラベース、６２．６３・・・旋回軸４・・
・ローラ軸、４０３・・・動力手段ＦＩＧ、　４

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．相対的に静止した機械要素１４に関して通路に沿っ
   て移動するその長さと同じ方向に向けられた繊維の帯を
   有し、繊維２３の帯は最終的に繊維適用表面２６に配分
   される繊維配置機１０において、 上記相対的に静止した機械要素１４に取り付けられると
   共に複数の繊維のスプール２７を有し、かつ上記繊維２
   ３上の張力を維持するための手段を有する繊維供給巻糸
   軸架２４と、 上記相対的静止機械要素１４に取り付けられた操縦装置
   手首部１５と、 上記操縦装置手首部１５に固定され、繊維配分領域を有
   し、上記ヘッド２５が上記操縦装置手首部１５によって
   空間的向きを変化させることによって操縦可能であり、
   特に上記相対的静止機械要素１４に関する少なくとも２
   次元の空間的向きを変化させることによって操縦可能な
   繊維配置ヘッド２５と、 上記操縦装置手首部１５の動きを制御するための手段と
   、 ローラベース３９に関するローラ軸６４回りに回転自在
   なローラ要素を有し、それぞれの上記ローラベース３９
   は上記繊維配置ヘッド２５が操縦される時にローラ軸６
   ４へ横断した旋回軸６２，６３回りの上記ベース３９の
   回転動作を与えるための軸受け部材３７を含む、複数の
   繊維再指向ローラ組立体３８と、 少なくとも第１の再指向ローラ組立体３８は上記相対的
   静止機械要素１４に取り付けられ、少なくとも第２の再
   指向ローラ組立体３８は上記繊維配置ヘッド２５に取り
   付けられ、 繊維２３の帯が第１及び第２の再指向ローラ組立体３８
   に緊張力の下で巻回され、上記再指向ローラ組立体３８
   が配置ヘッド２５の空間的向きに従って、及び繊維の帯
   の張力に従って共働的にそれらのベース回りに旋回し、
   これにより、上記繊維の帯を案内しつつ上記繊維の帯の
   各側部における外側の繊維２３でのほぼ等しい張力を維
   持するようにした改良された繊維案内装置。
2. ２．請求項１記載の繊維配置機において、上記ローラベ
   ース３９の少なくとも一つをそれぞれの旋回軸６２，６
   ３回りに駆動するための動力手段４０３と、 繊維の帯が緊張力の下で上記第１及び第２の再指向ロー
   ラ組立体３８に巻回され、上記再指向ローラ組立体３８
   が上記動力手段４０３によってそれらのベース３９回り
   に配置ヘッド２５の空間的向きに従って旋回され、それ
   により繊維２３の制御が維持される繊維案内装置。