JP2000025119A - ファイバ部材の複合構造の製造装置および製造方法 - Google Patents
ファイバ部材の複合構造の製造装置および製造方法Info
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Abstract
法および製造装置を提供すること。 【解決手段】 本発明のファイバ補強構造の製造方法お
よび製造装置は、複合外殻の内側または外側のファイバ
部材1044の補強または強化を行うが、相互に重なる
関係で分離した細長いファイバ部材1044を配置し、
硬化された複合構造を形成するために分配ヘッドを使用
する。かたい部材12にファイバ部材1044の位置決
めとその制御を行うために、ファイバ部材1044の硬
化中、強化媒体14が提供される。
Description
の製造装置および製造方法に関する。さらに詳細には、
本発明は、相互に重なった関係で分離した細長いファイ
バ部材を配置する分配ヘッドを使用し、複合外殻の内側
または外側のファイバ部材に補強または硬化部材を形成
し、ファイバを硬化して硬化複合構造を形成する、複合
構造の製造方法および製造方法に関する。
用するために、種々の寸法および形状の廉価、軽量、製
造容易、寸法的に正確な部品を備えていることが望まし
い。
ンク、胴体パネル、翼外皮等のような複合した補強強化
構造、すなわち、「格子・強化型」外殻構造は、一般的
には、複合構造の圧搾的軽量、高強度および堅さにおい
て、アルミニウム、チタンまたはその組み合わせから製
造される従来の金属組立体に対して航空機の分野におい
て顕著な利点を提供する。しかしながら、部品のこのよ
うな基準に合致することは困難である。すべての複合構
造を受け入れることは、反復可能な廉価な製造方法およ
び装置の欠如によって妨げられてきた。複合構造は、複
合構造を非自動的な方法で高いコストで形成する高性能
の軍事的な航空宇宙産業において使用される。非航空宇
宙産業においては、さらに既存の機械の簡単な構造とし
て形成することができる用途に制限される。しかしなが
ら、金属構造と価格的に競合することができ、このよう
な金属構造と同じか、さらに強度のある広く応用できる
複合補強複合構造を形成することが望ましい。
ーボファンタイプのエンジンを使用して駆動される。タ
ーボファンタイプのエンジンは、ダクト付のファン、エ
ンジンによる一次スラスト源としての、大径の軸流複数
段コンプレッサを有し、エンジンのガス発生器部分は、
小さいエンジンスラストを提供する。ダクトファンの各
段は、空気を圧搾する回転ファンディスクまたはハブに
取り付けられる多数のファン羽根を含み、圧搾された空
気は、ファンから流れ、ノズルを通って広がり、航空機
を動かすスラストを提供する。ダクトファンの各段の直
径は、エンジンの寸法に依存して、直径が1メータない
し数メータまたはそれ以上であり、1分に数千回転で回
転する。ファンディスクまたはハブに取り付けられた各
ファンの羽根は、周りに流れる空気を圧搾し、エンジン
の回転中に羽根に作用する遠心力から大きな応力を受け
る構造である。
要な航空機の作動的な安全性を提供しながら、航空機の
動作基準に合致することができる軽量のエンジンを提供
することが望ましい。ターボファン型航空機の所望の1
つの動作安全性は、もしファンの羽根が、エンジンの動
作中に、突然に故障した場合に、航空機、その貨物、お
よび周囲のエンジンおよび航空機の環境に損傷を与えな
いように、羽根または羽根の破片をファンハウジング内
に閉じこめて捕らえることである。一般的には、航空機
のメーカーは、ファンハウジングがエンジンの構造の一
部であることを必要とし、それによって、ファンハウジ
ングはエンジンの最も重い部品になる。
強く、軽量で製造容易で、寸法的に正確な、広範な寸
法、形状のファンハウジングの設計が、大きな課題であ
る。例えば、ファンハウジングは、最大限の速度で故障
が生じたときに、ファンの羽根のエネルギーを含む十分
な強度でなければならず、広範なエンジン動作条件にわ
たって、寸法的に正確でなければならず、合理的なコス
トで容易に製造され、軽量でなければならない。一般的
には、ファンハウジングは、通常、金属から形成された
一連の補強グリッドを使用する金属構造である。しかし
ながら、このようなファンハウジングは、高価で、製造
が困難であり、接近した公差のために製造する高価な装
置を必要とし、しかも重い。
ジングは、壊れたファンの羽根を収容することができる
高強度で、軽量の構造を提供する試みにおいて、金属成
分および非金属または無機タイプの補強成分を含む複合
タイプの構造である。しかしながら、このような複合タ
イプの構造は、製造が困難である。なぜならば、ファン
ハウジングの非金属材料の補強構造は、製造が困難であ
り、製造において高価である。一般的には、このような
非金属補強構造は、量的な生産において困難なイソグリ
ッドタイプを使用して来た。このイソグリッドタイプ
は、ファンハウジング一部が喪失され、破壊されてもそ
の強度および完全性を維持しながら、ファンハウジング
の補強および破壊されたファンの羽根を捕捉する能力を
提供する際に有効である。複合イソグリッド構造は、ね
じれおよび曲げの抵抗に関して、外殻構造にかたさを与
えるために連続した外殻構造に隣接して、内外の補強部
材またはスチフナ、リブを必要とする。外殻構造が大き
くなればなるほど、補強が必要になる。補強部材は互い
に分離し、好ましくは、格子構造である。1つの好まし
い格子構造は、隣接する部材に対して、ほぼ60度の角
度で補強材料のイソグリッド構造である。
構造は、木、弾性材料等の柔らかい不正確なを用いて格
子パターンに樹脂(エポキシ)が含浸されたファイバ部
材を手で取り付けることによってつくられ、これは、製
造において、イソグリッド構造の反復性、寸法的な公差
の変化、構造的な完全性、コスト等に影響を与える。多
数のトウが、格子の各リブを形成するために垂直方向に
重なった関係でマンドレルまたは他のに配置される。ト
ウは、隣接した複合外殻での圧力および熱を同時に加え
硬化される。しかしながら、このような処理は、繰り返
すことができず、製品は再生産することができない。別
の例として、スチフナは、自動的に取り付けられ、すな
わち、連続的なフィラメントのファイバ部材を円筒形マ
ンドレルに巻くことによって取り付けてもよい。しかし
ながら、フィラメントの巻きは、ファイバの配置の不正
確さ、並びに、配置したファイバの圧搾問題に関する問
題を呈する。また、フィラメント巻きは、過剰なファイ
バスクラップを発生する。なぜならば、マンドレルの各
端部が到達したとき、連続的な回転通路を必要とする。
マンドレルの端部で回転するフィラメントは、最後の構
造の部分を形成せず、切りなはされて廃棄される。フィ
ラメントを巻く技術は、予めプログラムされた通路から
所望の変形例を受け入れ、凹形状の外側部分を呈するも
のを含む、複雑な形状のマンドレルにファイバを配置
し、の目標点にファイバ部材の目標点を終結し、新しい
目標点で新しいファイバ部材の取付けを再スタートする
ようにファイバ部材の「かじをとる」能力がない。フィ
ラメントを巻く技術は、ファイバ部材が2つまたはそれ
以上の方向を向くノードで堆積されたファイバ部材をな
くすか、低減することが不可能であることによって、部
材が横切るか、交差する特に厳しい制限がある。さら
に、フィラメント巻き技術は、マンドレルの回転軸線に
ゼロ度で、すなわち、平行にファイバを配置する能力に
欠ける。従って、製造の完全性、信頼性、反復性、寸法
的な制御、および構造のコストを維持するためにイソグ
リッド構造のような複合構造の製造用装置および方法が
必要になる。硬化構造を形成するために、への特定の通
路に沿って所望の長さで所望の角度で分離したファイバ
部材を配置することができ、硬化構造の上には複合構造
のブランケットが配置され、所望の構造をつくるために
硬化された所望の構造およびファイバを形成する。
構造の製造用方法および装置に関する。本発明は、およ
び配分ヘッドが複合外殻の内外のファイバ部材に補強ま
たは強化部材を形成し、ファイバの硬化を行って硬化複
合構造を形成する、複合構造の製造用方法および装置に
関する。本発明は、ファイバ配置装置および複合構造並
びに補強構造の製造の使用を含む。この装置は、それに
適用するファイバ部材の配分ヘッドおよびハードを含
む。堅い並びにファイバ部材の硬化中にファイバ部材の
位置決めおよび制御を行うために硬化媒体が提供され
る。
実施例を図面を参照して詳細に説明する。図1ないし図
6を参照すると、本発明の複合ファイバ配置装置の好ま
しい実施例1000の構造および動作が示されている。
取付アダプタ1012に取り付けられ、このアダプタ
は、ファイバトウが装置1000によって加えられる、
キャリッジ1200またはマンドレルまたは他のの近傍
の他の取付構造の(図1に破線で示した)取付フレーム
1202に固定される。直立したベース取付部分101
4は、複数のキャップネジ1016を介して取付アダプ
タ1012に装置を固定し、これは、ワッシャ1018
を貫通し、そのヘッドがベース取付部分1014の下面
に設けられたカウンタボア1020内に含まれる。もち
ろん、他の手段は、取付アダプタ1012に、または取
付フレーム1202に直接、または他の取付構造に固定
するために他の手段が使用される。
バトウが配置されるマンドレルまたは他の10に向かっ
てまたはそこから離れるように走行を制御することがで
きるように、ベース取付部1014に水平方向に摺動可
能に取り付けられる。このような制御された走行は、装
置1000の重量を支持することによって、ベース取付
部分1014を横切るように伸びる平行な直線方向のス
ライド1028(図3参照)に、ベース取付部分101
4および取付アダプタ1012に関して、部分的に影響
を受ける。さらに、二重作動空気1032シリンダの形
が好ましいアクチュエータが、装置の後端でベース取付
部分1014に固定され、空気シリンダ1030の軸1
032は、1034でフレームのサブ組立体1026に
固定される。シリンダ1030は、空気ライン1036
を通って反対側に加えられる空気圧に応答して、プログ
ラムされた機械コントローラ1150の制御の下に、フ
レームのサブアセンブリ1026に取り付けられた装置
の部品の前後の運動を行う。一例として、フレーム組立
体1026の好ましい前後の走行距離は、ほぼ6.35
cm(2.5インチ)である。ベース取付部分1014に
接触するように残る、ばね荷重エンコーダプローブ10
40の走行に応じてフレームのサブ組立体1026の正
確な位置を検出するためにニューヨークのTroyのGurley
Precision社から市販されたモデルP 40のような測
定ゲージエンコーダ1038が、配置される。
たスプール1042は、クリール1050のベース10
48に固定された直立支柱1046から水平方向に延び
ているフレームによって支持されている。また、クリー
ル1050は、可動なフード1052を備え、このフー
ドは、スプール1042上を延びており、クランプ組立
体1054によって、クリールベース1048の各側に
着脱可能に固定される。クリール1050内のスプール
穴領域1056は、含浸されたファイバがあまりにねば
るか、あまりに可撓性を有することを防止するために、
ボルテックスクーラ1059によって送られる冷たい空
気入り口ポート1058(図2参照)を通して調整され
た空気の流れによって制御された温度になっている。空
気は、フード1052とフレームのサブ組立体1026
の部分との間の空隙を介してスプールホルダ領域105
6を出る。
32cm((1/8(0.125))インチまたは0.64cm((1/4
(0.25))の幅の1つのトウを含み、相互に平行なエポキ
シ樹脂が含浸された炭素ファイバからなり、スプール1
042の後方から下方に後方ガイドにその周りに送ら
れ、フレームのサブアセンブリ1026に取り付けられ
たローラ1060で再び方向を決め、フィアバ部材10
44の方向をほぼ90度の角度でツーリング(toolin
g)に向かう。また、フレームサブアセンブリ1026
に取り付けれるトレイリディレクトローラ1062は、
ファイバ部材1044をガイドトレイ1070に向け
る。後方のレディレクトローラ1060は、装置100
0によって使用されるトウの幅に適合する寸法である
が、トレイディレクトローラ1062は、特定のトウ、
または複数のトウバンド、幅、ファイバ1044の側方
に拘束するローラ1062のフランジ1064が伸びて
いる。ローラ1060および1062は、例えば、樹脂
が含浸したファイバ部材1044の接着を防止するため
に(テフロンポリマーとして販売されている)ポリテト
ラエチレンの適当なカバリングが提供されている。
付けられたガイドトレイ1070は、カット・アッド・
モジュール1072を通って、ガイドまたは配分シュー
ト1100に進むとき、ファイバ部材1044の正確な
制御を維持する。サーボモータ1080は、タイミング
プーリ1084とタイミングベルト1086を通って駆
動ローラ1082を駆動し、駆動ローラ1082に対し
てファイバ部材1044を押すためにアクチュエータ1
092によって空気によって選択的に駆動される。駆動
ローラ1082およびクランプローラ1088は、クラ
ンプローラ1088が駆動ローラ1082に対して作動
するとき、ファイバ部材1044を前進させるために牽
引と表面の柔軟性を提供するためにウレタンのような適
当なカバーを備えている。サーボモータ1080は、フ
ァイバ部材1044が目標場所でツーリング(tooling)
に到達することを保証する閉鎖ループ位置モードで作動
する。ガイドトレイ1070からファイバ部材1044
を受け、それに固定されるガイドまたは配分シュート1
100は、それが、圧密作用または配分ローラ1104
に隣接してスクープ1102を案内するために走行する
とき、正確に横方向に拘束する寸法であり、ファイバ部
材1044の特定のトウまたはバンドに対する側方の寸
法である。二重作動空気ナイフアクチュエータ1106
は、ガイドシュート1110は、ガイドシュート110
0を通ってファイバ部材1044の通路に横に位置決め
され、ナイフ刃1108は、ファイバ部材1044に接
触し、それをアンビルに隣接したトウまたはバンドの分
離した長さに切断するように、ガイドシュート1100
に切断空隙1110を通って明確に前進する。ナイフ・
アクチュエータ1106は、圧搾空気ライン1114を
通って、選択的に動力が加えられる。ローラアクチュエ
ータ1092またはナイフ・アクチュエータ1106、
またはそれらのいずれかは、空気よりもむしろ電気的に
駆動され、ばねの戻りを使用する単作動・ナイフアクチ
ュエータは、ダブル作動アクチュエータに関して使用す
ることが適当である。
059は、ファイバ部材1044の通路から堆積された
樹脂を低減するためにローラ1082および1088、
ナイフ刃1108およびアンビル1112およびガイド
トレイ1070を冷却するために、通路の近傍のカット
・付加モジュール1072に管または他の導管1061
によって配分された冷却空気を発生するために使用され
る。
されるファイバ部材1044に応答して回転する動力の
加えられない、自由なホイール、ローラである。ガイド
シュート1100の端部から伸びるガイドスクープ11
02は、圧搾ローラ1104の外周の曲率に従い、ファ
イバ部材1044の厚さよりわずかに大きいほぼ連続し
た半径方向の距離、間隔を置いている。圧搾ローラ11
04の外周は、マンドレルまたは他の部材1160の表
面の輪郭、すなわち、矛盾のない、均一な取付け、圧
搾、およびトウへの取付けを保証するように、前に取り
付けられたトウに適合可能なゴムのような弾性材料でカ
バーされることが好ましい。図面の図1で分かるよう
に、ローラ1104は、軸1120の中央の位置に向か
って偏倚されることが好ましく、これは、ローラ110
4のハブの両側に作用するコイルばね1122によっ
て、各端部がノーズ部分1121に取り付けられる。動
作中にローラ1104の正確な側方の位置がエンコーダ
1124によって検出され、そのプローブ1126は、
ローラ1104の一方の側に隣接して配置されている。
またエンコーダ1124は、Gurley Precision Instrum
entsから市販されているモデルP40の測定ゲージを有
する。圧搾ローラのばねへにされた、自由なフロート動
作と組み合わせて位置監視を行う結果、軸1120のロ
ーラ1104の側方位置は、機械コントローラに戻るよ
うに記録され、装置100の運動が「自己指示」モード
でファイバの配分および圧搾においてマンドレルが最適
に走行するように調整される。さらに、圧搾ローラ11
04のフローティング動作は、ローラの横方向への動き
が抑えられる場合に生じる損傷から部材を保護する作用
をする。
すると、スプール1042から圧搾ローラ1104への
ファイバ部材1044の通路は、ファイバ部材の応用に
おける従来の装置に圧搾して圧搾的簡単で複雑ではな
い。例えば、ファイバ部材1044の通路は、180度
以下、実際には(スプール1042全体がどのようであ
るかに依存して)約110度から約130度の範囲の
み、スプール1042から最初の下方の通路からそれが
圧搾ローラ1104の周囲に到達するまで作動する。そ
の結果、ファイバ部材1044の望ましくない曲げおよ
びねじれが無くされ、ファイバ部材の完全性が保持され
る。さらに、トレイディレクトローラと圧搾ローラ11
04との間のファイバ部材1044の通路が、ファイバ
部材1044の最大限の表面積が部材1160(または
前述したトウ)に提出され、樹脂に平行に配列され、均
一に配分された個々のファイバ部材にしっかりと押され
る。
して圧搾力を使用して、好ましくは、高温条件におい
て、ファイバ部材1044を部材に加える。圧搾力は、
前述したような、二重作動空気シリンダ1030によっ
て提供される。ファイバ部材1044のエポキシ樹脂に
粘性を与え、接着性を向上するか、または高温の空気ト
ーチ1130によって前述したトウに部材の圧搾領域に
熱を加え、そのファン形状のノズル1132は、圧搾ロ
ーラ1140およびガイドスクープ11102のすぐ下
にある。
44は、プログラムされた機械コントローラ1150の
制御の下で圧搾ローラ1104に送られる。ファイバ部
材1044の分離した部分または、トウの取付の開始に
おける目標スタート点が選択され、ファイバ部材104
4は、駆動ローラ1082およびクランプローラ108
8の共同によって圧搾ローラ1104に前進される。装
置1000は、その全体の長さに沿った位置で、ファイ
バ部材のトウ1162の取付を容易にするために、取付
アダプタ1012を通して長手方向の軸線に平行な方向
に、または取付アダプタ1012を通って他の部材11
60の方向に横断可能なようにキャリッジ200に取り
付けられ、マンドレルまたは他の部材1160は、この
ような装置1000を越える側方の運動が可能なように
取り付けられる。好ましくは、キャリッジ200は、ト
ウがマンドレルまたは他の部材上のいかなる位置と角度
でも配置できるように、米国特許第4,867,834号に示さ
れているタイプの6軸ファイバ配置機械の一部を形成す
る。前述した軸は、前述した長手方向のキャリッジの動
き、並びに、マンドレルの長手方向軸線を横断する半径
方向のキャリッジの動き、キャリッジ200に関する装
置1000のマンドレル、ロール、ピッチおよびヨーの
運動、および長手方向の軸線の周りでのマンドレルまた
は他の部材1160の回転を含む。ここに使用するよう
な、装置の運動に関する「ロール」という用語は、マン
ドレルの軸に直角な水平方向の軸の周りの回転運動を意
味する。また、「ピッチ」という用語は、マンドレルの
軸に直角な水平方向の軸の周りの回転運動を意味する。
「ヨー」という用語は、垂直軸の周りの回転運動を意味
する。最も好ましくは、キャリッジ200は、前述した
軸並びに装置1000の昇降を変える能力を含むトウの
配置を含む7つの運動を提供する複数軸のファイバ配置
機械を備えている。ファイバ部材1044の自己供給を
含む、本発明の装置の自己収容装置は、部材1160に
直角な軸線の周りの装置1000の回転を容易にし、部
材の軸線に平行なトウの走行を可能にする。
04が目標ファイバ取付スタート点に隣接していると
き、装置1000は、部材10に対して空気シリンダ1
030によって前方に駆動され、ファイバ部材が適用さ
れる間、軸の周りで回転し、熱がトーチノズルによって
加えられる間、ローラ1104によって圧搾される。図
面の図5は、部材10に対する(破線で示すように)ト
ウ1162の形でファイバ部材1044の適用を概略的
に示す。もちろん、部材10の長手方向の軸線に沿った
部材10または装置1000の相対的な運動は、ファイ
バ部材1044の一部を有するトウ1162が所望の角
度方向に適用されるように同時に行われる。コントロー
ラ1150がファイバ部材1044の適当な長さgsス
プール1042から繰り出されたことを検出したとき、
目標の端点で部材160に完全にトウを取り付けるため
の正しい長さでる。この装置1000および部材は、移
動され、部材10の場合、新しいトウの目標点まで移動
され、ファイバ部材がスタートされ、新しいトウが取り
付けられ、圧搾される。積み重ねたトウ1162の複数
枚重複することによって、補強リブまたはスチフナ11
64は、図6に示すような部材またはマンドレル10に
積み重ねられる。図6に示すように、トウ1162は、
前述したようにノード1166で重複し、交差して、格
子模様を形成するように異なる方向に容易に配置され
る。装置1000の切断および付加性能は、ノードの製
造を容易にし、トウ1162を異なる方向のトウ116
2を重複させるのではなく、接触するか、コントローラ
1150をプログラムすることによって示すようにトウ
1162を接触と重複との組み合わせである。さらに、
アンビル1112を支持するナイフアクチュエータは、
コントローラ1150の制御によって破線で概略的に示
すように回転駆動ユニットRに応じてガイドシュートを
通って、ファイバ部材1044の通路を交差するか、直
角な軸Aの周りで回転するように取り付けられる。この
ような方法において、切断するファイバ部材1044よ
り大きいナイフ刃1108およびアンビル1112を使
用するとき、トウ1162の間のクロスオ−バー角度に
対するナイフ刃1108の切断角に合致させるときに変
化され、第1のトウ1162の前端面および第2のトウ
1162の後端面1172(図7参照)は、各端面が
(図7でハッキリ示すように側面1174からわずかに
間隔を示す前端1170および後端1172)に接触す
る前述したトウ1162に平行になる。
ing)12と硬化媒体14の一部を含む本発明の部材組立
体の一部が示されている。かたい部材12は、イソグリ
ッド(isogrid)構造、または所望の有利な複合補強構
造の製造において、平面状、環状、円形、円錐形、ピラ
ミッド形、矩形等所望の有利な形状または構成に形成さ
れる。この場合、かたい部材12の部分は、中に複数の
凹所のポケット18が形成された金属シート16を有
し、凹所のポケット18の間に伸びている取り付けられ
たファイバ部材(図示せず)の支持を行う複数の開口2
0および複数のリブ22を有する。凹所を備えたポケッ
ト18およびリブ22は、形成される所望の複合構造に
望ましい形状または構成である。リブ22は、隣接する
リブ22に関して所望の角度であり、部材12のリブ2
2′のように設定されるマンドレルの回転軸25の方向
に平行に伸びている。ノード23のような部材12のノ
ード23で生じるリブ22,22′の交差は、リブ2
2,22′の交差によって形成される所望の形状であ
る。各凹所ポケット18は、硬化媒体14の一部を受
け、保持するために使用される所望の数の開口20を有
する。リブ22,22′は、ファイバ部材の取付によっ
てかたい部材に形成される複合構造に依存して所望の幅
または形状に形成される。所望ならば、かたい部材12
は、中に形成された凹所18を有さないが、中に複数の
開口20を含む。硬化媒体14は、複数の個々の強化ブ
ロック24を含み、各ブロック24は、かたい部材12
の対応する凹所ポケット18内に適合する形状を有す
る。各強化ブロック24の形状は、対応する凹所ポケッ
ト18の所望の形状である。各強化ブロック24は、強
化ブロック24が対応する凹所溝ポケット18に組み立
てられるとき、かたい部材16に所望の複合構造の形成
を可能にするのに十分な厚さと高さを有する。各強化ブ
ロック24は、アルミニウム、チタン、その合金、シリ
コンエラストマー材料、高硬度のエラストマー材料、高
融点のプラスティック材料、セラミック材料等のよう
な、製造および硬化中の複合構造の形成中に、その形状
を保持することができる。強化ブロック24およびかた
い部材12は、形成する所望の複合構造の容易に機械加
工可能で、形成可能でなければならないと同時に、重い
重量のものを取り扱う目的には望ましい。
の接続、弾性ばね接続等のような適当な手段によって、
かたい部材の凹所を備えたポケット18内に配置され
る。かたい部材12を使用して形成される複合構造を正
確に制御するために、各強化ブロック24は、0.25
mm(0.010インチ)の空隙の場合、最小限の空隙で
対応する凹所ポケット18内に勘合される。この方法い
おいて、強化ブロック24およびかたい部材12を使用
して形成する複合構造は、寸法的に正確に制御される。
の底部から示されている。このブロック24は、かたい
部材12のシート16の開口20内に受けられる複数の
ピンまたはナブ30を含む(図1参照)。前述したよう
に、強化ブロック24は、強化ブロック24およびかた
い部材12ならびに凹所のポケット18にブロック24
を正確に保持するために、強化ブロック24およびかた
い部材12並びにブロック24内に含まれる所望のピン
30を使用して複合構造が形成される所望の形状であ
る。
ブロック24は、複数のピン30を備えるように側面か
ら示されており、ピン30は凹所ポケット18内にブロ
ック24を配置し保持するためにかたい部材12のシー
ト16の開口内に受けられる。ピン30はかたい部材1
2上に、強化ブロック24の正確な配置および保持を行
う所望の長さ、寸法、および適当な材料である。所望な
らば、各ピンは、かたい部材のシートの開口20にブロ
ック24の挿入の際の補助となるように環状の面取り面
を備えている。
ブロック14は、他の弾性またはバネタイプの接続部分
を備えた底部が示されている。図示したように、強化ブ
ロック24は、複数の弾性ばねタイプの接続部分30を
含み、接続部分30は、かたい部材12のシート16の
開口内に受けられる(図8参照)。上述したように、強
化ブロック24は、凹所を備えたポケット18内に強化
ブロック24、かたい部材12並びに、ブロック24を
凹所内のポケット18に正確に保持するために、ブロッ
ク内に含まれるばねタイプの所望の数の弾性接続部分3
4を使用して複合構造を形成する。弾性ばねタイプの接
続部分34は、かたい部材12のシート16に開口部2
0の弾性ばねタイプの接続部分を保持するために端部部
分36を通して挿入されるピン(図示せず)または適当
な部材を有する。
ブロックは、かたい部材12のシート16の開口20内
に受けられ、凹所ポケット18内にブロック24を位置
決めし、保持する複数の弾性ばねタイプの接続部分34
を備えた側面から示されている。弾性ばねタイプの接続
部34は、かたい部材12の強化ブロック24の正確な
位置決めおよび保持のための所望の長さ、寸法および適
当な材料である。
み合い部材42が示されており、部材12に適用される
ファイバ部材のトウおよび複合構造の硬化中に使用され
る部材42のかみ合い部品を使用して所望の複合構造の
形成した後、かたい部材12と強化ブロック24とがか
みあう。部材42のかみあい部材は、複数の凹所ポケッ
ト48を備えており、硬化媒体14の対応する強化ブロ
ック24の一部を受けるために、強化中に複合構造を保
持するために、凹所ポケット48の間の硬化部材12に
シート16のリブ22,22′に対応するように配置さ
れた凹所ポケット48の間に形成された複数のリブ4
4,44′を有する。かたい部材12上のリブ22′と
同様に、かたい部材12が設置されるマンドレルの回転
軸線25に平行に、リブ44′が伸びている。部材42
のかみあい部分は、かたい部材12と強化ブロック24
の鏡像として形成される。部材42のかみあい部分は、
複合構造の硬化過程の間の高温中に、十分な強度を有す
る複合構造の硬化過程中に使用される望ましい材料で形
成される。
を備えた環状構造は、環状の複合構造を形成するように
示されている。かたい部材112は、適当な材料のかた
いシート116を含み、この適当な材料は、複合構造が
形成されるリブ122,122′を有する凹所ポケット
118で保持された複数の強化ブロック124を有す
る。かたい部材112は、かたい部材112の支持のた
めに適当な装置に使用する環状の複合構造を形成する適
当な便利な形状である。硬化ブロック124は、凹所ポ
ケット118に強化ブロック124を保持するために、
かたい部材11に適当な所望な接続部分を使用して所望
の形状に形成される。かたい部材112は、環状のかた
い部材112を形成するように適当な所望数および形状
に形成され、このセグメントは、硬化複合構造の内側か
ら部材の除去を可能にする。かたい部材112は、部材
112は、かたい部材112に形成された複合構造の形
成および硬化中に使用するフランジ126を含む。かた
い部材112は、複合構造の形成用に回転軸25を有す
る。
112のカバー130を有するかたい部材112が示さ
れており、カバー130は、かたい部材112に形成さ
れた複合構造の硬化中に使用される凹所ポケット118
および強化ブロック124(図14参照)を含む部材1
12上の範囲に示されている。カバー130は、アルミ
ニウム、チタン、スチール等のような高温での複合構造
の硬化中に、使用される適当な材料である。カバー13
0およびかたい部材112は、取り扱いを目的として軽
量で、硬化過程中に複合構造を入れる十分に強い構造で
なければならない。このカバー130は、クランプおよ
びネジ溝132の使用のような適当な固定具の構成によ
って、かたい部材112に固定される。
24、または124の結合点においてカバー130のな
いかたい部材12または112の一部が示されている。
所望ならば、強化ブロック24は、成形中および複合構
造の硬化中、かたい部材12または112にファイバ材
料を保持するために輪郭縁部を含む。輪郭縁部26は、
堅い部材12または112上にファイバ材料およびコー
ティングを保持し、収容する。
よびカバー130を備えたかたい部材12、または11
2に形成される複合構造の一部が、図16の線9−9に
沿って描かれている。図示するように、強化ブック24
は、縁部26を有し、この縁部26は、部材12のリブ
(リブ22′)に形成された複合構造に隣接した適当な
垂直方向の輪郭を有する。この縁部26は、適当な形状
であり、図示したように隣接した強化ブロック24から
変化する。強化ブロック24の輪郭縁部26の目的は、
前述したファイバ部材のトウ1162からなるファイバ
材料200を閉じこめ、保持し、これは、ガラス、黒
鉛、ボロンまたはポリアミド(Kevlar)のような硬化可
能な結合材料で含浸され、かたい部材12のリブ22の
個々のストランドまたは複数のストランドとしてコート
される炭素ファイバを含む。トウは、ファイバ材料の積
み重ね中、ファイバ202およびそれらのコーティング
204を含むファイバ材料200の硬化中、「縦糸」の
スレッドを横切ることによって、所定の位置に維持され
るか、結合剤によって積み重ねることによって、相互に
側方に接着される。硬化ブロックの輪郭縁部26は、コ
ーティングが流れて硬化ブロック24とかたいブロック
12との間に存在する面積の形状をとるように流れると
き、特に、その硬化中に、ファイバ材料200の配置お
よび動きを制御するように作用する。さらに、図示した
ように、ファイバ材料200の硬化中に、複合構造を形
成するカバー130と、硬化部材12にのリブ22に形
成されたがファイバ材料が使用される。弾性部材136
は、強化媒体14の強化ブロック24とかたい部材12
のリブ22との間の領域にその硬化中にファイバ材料2
00を閉じこめ、付加するために使用される。弾性部材
132は、合成ゴム、ネオプレン等のような複合構造を
形成するような高温でファイバ材料の硬化に使用される
適当な弾性材料である。同様に、弾性部材132は、形
成されている複合構造に依存してこのような使用に関し
て適当な厚さを有する。図示したように、コーティング
204は、硬化処理中に、強化ブロック24、かたい部
材12のリブ22、およびカバー130によってバック
アップされた弾性材料136の間に形成された領域の形
状をとるようにファイバ材料200のファイバ202の
周りから流れる。この方法において、強化ブロック24
の輪郭を有する縁部26は、形成された複合構造の正確
な寸法的な制御を提供するために複合構造の形成および
硬化の間、ファイバ202の配置を制御するように作用
する。この方法において、寸法は、複合構造に関して正
確に制御され、さらに詳細には、強化媒体14のかたい
部材12および強化ブロック24を使用して追加的な複
合構造を形成するために繰り返される。所望ならば、弾
性部材136は、部材136がそのたわみおよび動きを
することなく、このような使用のために十分な強度を有
するならば、複合構造の硬化中にカバー130がないよ
うに使用することができる。
成された複合構造の一部の他の構成は、図16の線9−
9に沿って示されるように示されている。図示するよう
に、強化ブロック24は、かたい部材12のリブ22に
形成された複合構造に隣接した適当な垂直方向の輪郭を
有する縁部26を有する。縁部26は、適当な形状であ
り、図示したように、強化ブロック24に隣接するよう
に強化ブロック24から変化する。強化ブロック24の
輪郭縁部26の目的は、ファイバ材料の配置およびファ
イバ202およびそれらのコーティング204を含むフ
ァイバ材料200の硬化中に、かたい部材12に、個々
のストランドまたは複数にストランドのトウ1162と
してファイバ202およびコーティング材料204を含
むファイバ材料200を閉じこめ保持することである。
強化ブロックの輪郭を有する縁部26は、強化ブロック
24とかたいハウジング12のリブ22との間に存在す
る領域の形状をとるようにコーティングが流れるとき
に、特に硬化中に、ファイバ材料200とそのコーティ
ングの配置および動きを制御するように作用する。さら
に、ファイバ材料200の硬化中に、複合構造を形成す
るために、カバー130が配置され、適当な弾性材料
が、カバー130とかたい部材12のリブ22に形成さ
れたファイバ材料200との間に適当な弾性材料が形成
されている。弾性カバー140と膨張可能なキャビティ
142を備えた膨張可能なタイプの部材である弾性部材
は、ブロック24とかたい部材12のリブ22との間の
領域にその硬化中にファイバ材料200を閉じこめ、付
加するように使用される。弾性部材138は、高温で合
成ゴム、ネオプレン等のような複合構造を形成するため
にファイバ材料を硬化するために使用される適当な弾性
材料である。これらの合成ゴム、ネオプレン等は、硬化
中にファイバ材料のローディングのために使用される膨
張圧力に耐えることができなければならない。この膨張
部材138は、所望なように空気、窒素等のような所望
のガスを使用して膨張される。キャビティ142の膨張
圧は、所望ならば、硬化中ファイバ材料200に確実に
適当な圧力を加えるために硬化中にリアルタイムで遠隔
的に監視される。同様に弾性部材138は、形成されて
いる複合構造に依存して、このような使用の適当な厚さ
を有する。図示したように、コーティング204は、強
化ブロック24、かたい部材12のリブ22と、カバー
130によってバックアップされた弾性部材138との
間に形成された領域の形状をとるように硬化中にファイ
バ材料200のファイバ202の周りに流れる。この方
法において、強化ブロック24の輪郭縁部26は、形成
される複合構造の正確な寸法の制御を提供するように複
合構造の形成、硬化の間、ファイバ202の配置を制御
するように作用する。この方法において、寸法は複合構
造を正確に制御するために、また、かたい部材12およ
び硬化ブロック24を使用して追加の複合構造を形成す
るために繰り返される。
12または112(図示せず)と強化ブロック24との
間で(トウ1162の)ファイバ材料200によって形
成される硬化した複合構造の図面である。図示するよう
に、ファイバ200は、その交差点で互いに重なり、強
化ブロック24の所望の輪郭形状をとることによって保
持される。この方法において、強化ブロック24を使用
するかたい部材12または112に形成された複合構造
の形状および寸法の正確な制御は、同じかたい部材12
または112および強化ブロック24を使用して複数の
複合構造を形成するために繰り返し可能な基礎となる。
たはカバー130を備えたかたい部材12、または11
2(図示せず)に形成された複合構造の一部が示されて
いる。強化ブロック24は、かたい部材12に形成され
た複合構造に隣接した適当あ垂直方向の輪郭を備えた縁
部26を有する。縁部26は、適当な形状であり、図示
したような強化ブロック24から隣接した強化ブロック
24に変化する。強化ブロック24の輪郭縁部26の目
的は、ファイバ材料200(トウ1162)を閉じこ
め、保持することであり、これはファイバ材料200の
積み重ね中、ファイバ202およびそれらのコーティン
グ204を含むファイバ材料200が硬化して複合構造
を形成中、個々のストランドまたは複数のストランド中
のいずれかに、ファイバ202およびコーティング材料
204を含む。硬化ブロック24の輪郭縁部26は、強
化ブロック24とかたい部材12のリブとの間に存在す
る面積の形状をとるようにコーィングが流れるとき、フ
ァイバ材料200の配置および動きを制御するように作
用する。さらに図示したように、コーティング208を
有するファイバ202の複数層206が示され、コーテ
ィング206は強化ブロック24の外側に配置され、フ
ァイバ202の上方の範囲は、複合構造のリブ210を
形成し、ファイバ202の層206は、複合構造のシェ
ルまたはカバー212を形成する。層206は、かたい
部材12のリブ22に、かたい部材12の強化ブロック
24上のリブ210上に配置される。弾性部材132
は、合成ゴム、ネオプレン等のような、複合構造を形成
するために高温でファイバ材料の硬化中に使用される適
当な弾性材料である。同様に、弾性部材132は、形成
される複合構造に依存して使用するような適当な厚さを
有する。図示したように、ファイバ202上のコーティ
ング204は、強化ブロック24、かたい部材12、お
よびカバー130によってバックアップされた弾性部材
136の間に形成された領域の面積をとるように硬化中
にファイバ材料200のファイバ202の周りに流れ
た。この方法において、強化ブロック24の輪郭を有す
る縁部26は、形成される複合構造の正確な寸法上の制
御を提供するように複合構造の形成および硬化中にファ
イバ202の配置を制御するように作用する。この方法
において、リブ210がブロック24の間に形成される
間、複合構造のシェルまたはカバー212を形成する層
206の強化と関連してかたい部材12および強化媒体
14の強化ブロック24を使用して追加の複合構造を形
成するように繰り返される。所望ならば、弾性部材13
6は、部材136がたわみ、またはその運動を生じるこ
となく、このような使用のために十分な強度を有する倍
には、複合構造の強化中にカバー130を必要とせずに
使用される。
カバー130の強化ブロック24を備えたかたい部材1
2または112(図示せず)に形成された複合構造の一
部が示されている。図示したように、かたい部材12
は、強化ブロック24が部材12に配置される前に、1
つまたはそれ以上の複数層206のファイバ材料200
を有する。所望ならば、ファイバ材料200の層206
は、カバーまたはシェルを形成し、ファイバ材料200
を配置してカバーまたはシェル212にリブ210を形
成するためにかたい部材12に配置される。1つの例に
よれば、リブ210は、強化ブロック24を使用する前
にかたい部材12に個々のストランドまたは複数のスト
ランドのトウ1162から構成される。別の例として、
層が取り付けられた後、かたい部材12上に強化ブロッ
ク24が配置され後、ブロックが位置決めされた領域の
かたい部材12上の層206の上に個々のストランドま
たは複数のストランドのトウ1162からリブを形成し
てもよい。前述したように、強化ブロック24の各々
は、強化ブロック24の間に形成された複合構造に隣接
した適当な垂直方向の輪郭を有する。輪郭を備えた縁部
26の目的は、ファイバ材料200の堆積中、およびフ
ァイバ材料200の切断中、ファイバ202およびコー
ティング材料204を含むファイバ材料200を閉じこ
め、制御し、保持して複合構造を形成することである。
ファイバ材料200の切断中に、複合構造を形成するた
めにカバー130が使用される。適当な弾性材料が、硬
化中にファイバ材料200を閉じこめ、付加するために
カバー130とファイバ材料200との間に、強化ブロ
ックの間およびその下に適当な弾性材料が配置される。
弾性部材132は、ファイバ材料200の硬化中に使用
される適当な材料および厚さを有する。図示したよう
に、コーティング204は、強化過程中に、ファイバ材
料200のファイバ202の周りに流れる。
ブロックおよびカバー130を備えたかたい部材12ま
たは112に形成された複合構造の一部が示されてい
る。図示するように、かたい部材12は、シェルまたは
カバー212を形成するようにファイバ材料200の1
つまたは複数の層を有し、ファイバ材料200の層は、
強化ブロック24がシェルまたはカバー212に配置さ
れ、リブ210の間に配置される前に、リブ210を形
成するように配置される。ファイバ材料200は、カバ
ーまたはシェル212を形成し、カバーまたはシェル2
12上にファイバ材料200,トウ1162を配置して
複合構造のリブ210を形成するためにファイバ材料2
00をかたい部材12上に配置する。次に、それに取り
付けられた強化ブロック24および強化媒体を備えた可
撓性および弾性シート140は、ファイバ材料200の
硬化前に、リブ210の間に強化ブロック24を挿入し
配置するために使用される。強化ブロックは、接着剤1
62またはシート160の開口162にかみあう強化ブ
ロック24のピンまたはナブ30によって、可撓性弾性
シート160に適当な手段によって固定される。可撓性
弾性部材は、かたい部材12のファイバ材料200に形
成されたリブ210の間の領域に強化ブロック24の位
置決めを可能にするように十分な可撓性の弾性を有す
る。リブ210のような、複合構造に隣接した垂直方向
の輪郭26を有する強化ブロック24は、その硬化中
に、ファイバ材料を制御するために強化ブロック24の
間に形成されている。複合構造を形成するためにファイ
バ材料200の硬化中にカバー130が使用され、硬化
中のファイバ材料200を閉じこめ、付加するために適
当な弾性部材136が強化ブロック24を保持する可撓
性弾性シート160と、カバー130との間に配置され
る。弾性部材132は、ファイバ材料200の硬化中に
使用する適当な材料および厚さを有する。図示したよう
に、ファイバ材料200のコーティング材料204は、
ファイバ材料200の硬化中に使用する適当な材料また
は厚さを有する。図示したように、ファイバ材料200
のコーティング材料204は、硬化過程中にファイバ2
02の周りから流れる。
カバー130の強化ブロック24を備えたかたい部材1
2または112(図示せず)の一部が示されている。図
示するように、かたい部材12は、シェルまたはカバー
2112を形成するためにファイバ材料200の1つま
たは複数の層206を有し、ファイバ材料200、トウ
1162の層は、カバーまたはシェル212を形成する
ためにかたい部材12に強化ブロック24が配置される
前に、リブ210を形成するためにファイバ材料200
の層が配置される。ファイバ材料200は、カバーまた
はシェル212を形成し、カバーまたはシェル212上
にファイバ材料200,トウ1162を配置して複合構
造のリブ210を形成するためにファイバ材料200を
かたい部材12上に配置する。次に、室176および開
口174を備え、それに取り付けられた強化ブロック2
4および強化媒体を備えた可撓性および弾性シート14
0は、ファイバ材料200の硬化前に、リブ210の間
に強化ブロック24を挿入し配置するために使用され
る。強化ブロック24は、接着剤172またはシート1
70の開口164にかみあう強化ブロック24のピンま
たはナブ30によって、可撓性弾性シート170に適当
な手段によって固定される。部材170は、ファイバ材
料200の硬化過程中に、リブ210の間に強化ブロッ
ク24の挿入を容易にするように圧力を加えるために、
液圧を加えることができるようにカバー130内の開口
に接続されている室176を有する。適当な液体は、圧
搾空気、不活性ガス等のようなキャビティ176に使用
される。可撓性弾性部材170は、かたい部材12にシ
ェルまたはカバー210を形成するファイバ材料200
に形成されたリブ210の間の領域に強化ブロック24
の位置決めを可能にするように十分な可撓性の弾性を有
する。リブ210のような、複合構造に隣接した垂直方
向の輪郭26を有する強化ブロック24は、その硬化中
に、ファイバ材料を制御するために強化ブロック24の
間に形成されている。複合構造を形成するためにファイ
バ材料200の硬化中にカバー130が使用される。弾
性部材170は、ファイバ材料200の硬化中に使用す
る適当な材料および厚さを有する。図示したように、フ
ァイバ材料200のコーティング材料204は、ファイ
バ材料200の硬化中に使用する適当な材料または厚さ
を有する。図示したように、ファイバ材料200のコー
ティング材料204は、硬化過程中にファイバ202の
周りから流れる。
性弾性成形部材180を備えたかたい部材12または1
12(図示せず)に形成された複合構造の一部が示され
ている。図示するように、コーティング204を有する
ファイバ202のファイバ材料200のかたい部材12
にトウ1162のリブ210が形成される。部材18
0、強化媒体が、かたい部材12に配置されたファイバ
材料200の硬化中に所望の所定の形状または構成を有
する可撓性弾性材料で形成されている。部材180は、
ファイバ材料の硬化中に使用される適当な材料であり、
このような材料は、硬化過程中にその形状を保持し、硬
化中に複合材料のリブ210またはトウを形成するため
にファイバ材料200を閉じこめるために十分な強度並
びにかたい部材12に形成されたリブ210の間の領域
に部材180の挿入を可能にする十分な弾性を有する。
112を形成するためにファイバ材料200の1つまた
は複数の層206を有し、ファイバ材料200、トウ1
162の層は、カバーまたはシェル212を形成するた
めにかたい部材12に強化ブロック24が配置される前
に、リブ210を形成するためにファイバ材料200の
層が配置される。ファイバ材料200は、カバーまたは
シェル212を形成し、カバーまたはシェル212上に
ファイバ材料200,トウ1162を配置して複合構造
のリブ210を形成するためにファイバ材料200をか
たい部材12上に配置する。次に、室176および開口
174を備え、それに取り付けられた強化ブロック24
および強化媒体を備えた可撓性および弾性シート140
は、ファイバ材料200の硬化前に、リブ210の間に
強化ブロック24を挿入し配置するために使用される。
強化ブロック24は、接着剤172またはシート170
の開口164にかみあう強化ブロック24のピンまたは
ナブ30によって、可撓性弾性シート170に適当な手
段によって固定される。部材170は、ファイバ材料2
00の硬化過程中に、リブ210の間に強化ブロック2
4の挿入を容易にするように圧力を加えるために、液圧
を加えることができるようにカバー130内の開口に接
続されている室176を有する。適当な液体は、圧搾空
気、不活性ガス等のようなキャビティ176に使用され
る。可撓性弾性部材170は、かたい部材12にシェル
またはカバー210を形成するファイバ材料200に形
成されたリブ210の間の領域に強化ブロック24の位
置決めを可能にするように十分な可撓性の弾性を有す
る。リブ210のような、複合構造に隣接した垂直方向
の輪郭26を有する強化ブロック24は、その硬化中
に、ファイバ材料を制御するために強化ブロック24の
間に形成されている。複合構造を形成するためにファイ
バ材料200の硬化中にカバー130が使用される。弾
性部材170は、ファイバ材料200の硬化中に使用す
る適当な材料および厚さを有する。図示したように、フ
ァイバ材料200のコーティング材料204は、ファイ
バ材料200の硬化中に使用する適当な材料または厚さ
を有する。図示したように、ファイバ材料200のコー
ティング材料204は、硬化過程中にファイバ202の
周りから流れる。部材180は、ナイロン、KevlarTM
適当なファイバ材料で補強されたゴム、ネオプレン等の
ようなシリコン・エラストマー材料、ゴム、合成ゴムで
ある。部材180は、圧搾成形のような所望の形状に形
成される。部材180は、硬化の後に所望のリブ構造2
10をつくるために所望ならば、垂直方向または横方向
のいずれかに所望の輪郭を有する複合構造のリブ210
を形成するためにファイバ材料200を閉じこめるため
に使用される。部材180は、かたい部材12に硬化さ
れないリブ210を形成するためにファイバ材料200
を加えた後、かたい部材12に加えられるか、設置され
る。部材180は、リブ210上に加えられる部材の部
分182およびかたい部材12に接触する部材180の
残りの部分を備えたファイバ材料200のリブ210上
のかたい部材に加えられる。ファイバ材料200の切断
過程中に、部材180は、カバー12および部材180
の間の領域142にカバー130の開口300を通って
圧搾ガスまたは不活性ガスのような適当な量の圧力を加
え、硬化中リブ210の周りでかたい部材12に対して
部材180を押し、硬化中のリブ210の形状と硬化過
程中のファイバ202のコーティング材料204の流れ
を制御することによって、ファイバ材料を押すように付
加し、部分182の輪郭186がリブ210の断面形状
を提供する。前述したように、ファイバ材料200は、
かたい部材12にリブ210を形成するために個々のス
トランドまたはストランドのトウのようなファイバ材料
200が適用される。図示するように、部材180の部
分の輪郭186は、硬化過程中に、強化「ブロック24
が使用されるときと同様な断面形状を有するリブ210
を形成する。
性弾性成形部材180を備えたかたい部材12または1
12(図示せず)に形成された複合構造の一部が示され
ている。図示するように、コーティング204を有する
ファイバ202のファイバ材料200のかたい部材12
のリブ22上にトウ1162のリブ210が形成され
る。部材180、強化媒体が、かたい部材12に配置さ
れたファイバ材料200の硬化中に所望の所定の形状ま
たは構成を有する可撓性弾性材料で形成されている。部
材180は、ファイバ材料の硬化中に使用される適当な
材料であり、このような材料は、硬化過程中にその形状
を保持し、硬化中に複合材料のリブ210またはトウを
形成するためにファイバ材料200を閉じこめるために
十分な強度並びにかたい部材12に形成されたリブ21
0の間の領域に部材180の挿入を可能にする十分な弾
性を有する。部材180は、ナイロン、KevlarTM 適当
なファイバ材料で補強されたゴム、ネオプレン等のよう
なシリコン・エラストマー材料、ゴム、合成ゴムであ
る。部材180は、圧搾成形のような所望の形状に形成
される。部材180は、輪郭186を有する部分182
を有し、部分182は、硬化の後に所望のリブ構造21
0をつくるために所望ならば、垂直方向または横方向の
いずれかに所望の輪郭を有する複合構造のリブ210を
形成するためにファイバ材料200を閉じこめるために
使用される。部材180は、かたい部材12に硬化され
ないリブ210を形成するためにファイバ材料200を
加えた後、かたい部材12に加えられるか、配置され
る。部材180は、リブ210上に加えられる部材の部
分182に、また残りの部分は、かたい部材12に接触
するようにファイバ材料200のリブ210上に加えら
れる。ファイバ材料200の硬化過程中に、部材180
は、カバー12および部材180の間の領域142にカ
バー130の開口300を通って圧搾ガスまたは不活性
ガスのような適当な量の圧力を加え、硬化中リブ210
の周りでかたい部材12に対して部材180を押し、硬
化中のリブ210の形状と硬化過程中のファイバ202
のコーティング材料204の流れを制御することによっ
て、ファイバ材料を押すように付加し、部分182の輪
郭186がリブ210の断面形状を提供する。前述した
ように、ファイバ材料200は、かたい部材12にリブ
210を形成するために個々のストランドまたはストラ
ンドのトウのようなファイバ材料200が適用される。
図示するように、部材180の部分の輪郭186は、硬
化過程中に、強化ブロック24が使用されるときと同様
な断面形状を有するリブ210を形成する。
性弾性成形部材180を備えたかたい部材12または1
12(図示せず)に形成された複合構造の一部が示され
ている。図示するように、ファイバ材料200,トウ1
162のリブ210がかたい部材12上に形成される前
に、ファイバ材料200のカバーまたはシェル212が
かたい部材12上に形成される。ファイバ材料200の
カバーまたはシェル212およびリブ210が形成され
た後に、ファイバ材料200の硬化前に、リブ210お
よびカバーまたはシェル212上に輪郭186を有する
部分182を有する弾性部材180が設置される。部
材、硬化媒体は、カバー130および部材180の間の
領域142にカバー130内の開口を通して空気圧また
は不活性ガスのような適当な圧力がかけられ、硬化中に
かたい部材12に関してカバーまたはシェル212に対
してリブ210の周りで部材180を圧搾し、複合構造
のカバー212およびリブ210の形状を制御する。前
述したように、ファイバ材料200は、カバーまたはシ
ェル212のシートに個々のストランドまたはストラン
ドのトウとして加えられ、かたい部材12にリブ210
を形成する。
性弾性部材180の一部が示されている。部材180
は、(かたい部材12/112の回転軸に平行に配置さ
れている)輪郭182,182′を有する部分182を
備え、その上にカバーが配置され、カバーは硬化中にお
よび凹所部分182の間のリブ210をカバーし、その
一部として、リブ210の間に伸びる側壁を有し、その
部分182は、ファイバ材料200の硬化過程中に、か
たい部材12上のファイバ材料200、トウ1162に
接触する。部材180は、円筒形、環状、円錐形等によ
うなほぼ平坦なシートまたは所望の形状に形成すること
ができる。
ブロック24およびカバー130を備えた堅い部材12
または112に形成された複合構造の一部が示されてい
る。強化ブロック24は、かたい部材12で間に形成さ
れている複合構造に隣接した適当な輪郭を有する縁部2
6を有する。縁部26は適当な形状であり、図示したよ
うに、強化ブロック24から隣接する強化ブロック24
に変化する。強化ブロック24の輪郭を備えた縁部26
の目的は、ファイバ材料200,トウ1162を閉じこ
めて保持することであり、これは、ファイバ材料20
0,トウ1162の堆積中、または硬化中、複合構造を
を形成するために、かたい部材12上に個々のストラン
ド中、または複数のストランドトウとしてのいずれかと
してファイバ202およびコーティング材料204を含
む。さらに、図示したように、層202がリブを形成す
る前に、外側カバーまたはシェル212を形成した後、
複数層206を有するシェルまたはカバー212を形成
するようにかたい部材12上に最初に配置されたコーテ
ィングを備えた複数のファイバ層202が示されてい
る。強化ブロック24は、リブ210の形成前、リブ2
10の間に配置される前に、かたい部材12に層206
が形成された後であるが、ファイバ材料の硬化前に層2
06に配置されている。強化ブロック24は、剛性と強
度を提供するために並びに、カバーまたはシェル212
の硬化の制御並びにファイバ材料200の硬化中にリブ
212を提供するために硬化した複合構造内に残る。弾
性部材132は、高温でファイバ材料を硬化し、合成ゴ
ム、ネオプレン等のような複合構造を形成する際に使用
される適当な弾性材料からつくられている。図示するよ
うに、ファイバ202のコーティング204は、硬化ブ
ロック24と、かたい部材12と、カバー130によっ
てバックアップされる弾性部材134の間に形成された
領域の形状をとるように硬化中にファイバ材料200の
ファイバ202の周りに流れた。この方法において、硬
化ブロックの輪郭を備えた縁部26は、複合材料の形成
中、硬化中、ファイバの配置および・または移動を制御
し、複合構造の寸法を正確に制御するようにさようす
る。
合構造を形成するために、中に所望の凹所が形成された
ポケット18、中に形成された開口20、および凹所が
形成されたポケット18または118の間に形成された
リブ22または122を有するかたい部材12または1
12が形成される。その上に所望の輪郭を有する縁部2
6を備えた硬化媒体14の所望の形状の硬化ブロック2
4は、かたい部材12または112の対応する凹所を備
えたポケット18または188とかみあい、所望の複合
構造を形成する。硬化ブロック24は、この明細書で説
明したように適当な装置によって開口20内に保持され
る。部材42のかみあい部分には、中に凹所を備えたポ
ケット48と、強化ブロック24とかたい部材12とか
みあうリブ44が備えられている。別の例として、かた
い部材112並びに弾性部材136または138とかみ
あうようにカバー130が形成されている。もし、ファ
イバ材料の硬化中に硬化ブロック24が使用されない場
合には、ファイバ材料を硬化するために、硬化ブロック
24を有する可撓性弾性部材170または180または
可撓性弾性シート160を使用してもよい。
材12または112を組み立てた後、リブ22または1
22またはかたい部材12または112の間に、または
隣接する硬化ブロック24の間に形成された領域にファ
イバ材料200が配置され、加えられ、複合構造を形成
する。ファイバ材料は、連続した、または長いセグメン
トを配置することによって所望なように産業界で公知の
適当な設備、装置および方法を使用してこのような領域
に配置することができる。
ック24の間のかたい部材12または112に適用され
るとき、かたい部材12および硬化ブロック24は、部
材42でカバーされる。別の例として、リブ210およ
びカバーまたはシェル212を形成するファイバ材料2
00は、複合構造を形成するために弾性材料136また
は138で、所望ならば、高温でファイバ材料200の
硬化中にカバー130でカバーされる。複合構造を形成
するために、ファイバ材料を硬化させた後、カバー13
0および弾性部材136または138は、かたい部材1
2または112および硬化ブロック24から取り外され
る。必要ならば、硬化ブロック24の輪郭を備えた縁部
26の形状によって、ブロック24が取り外され、取り
外しによってかたい部材12または112上に複合構造
を残す。もし、複合構造が図7および図8に示すような
環状の形態である場合には、カバー130が除去され、
かたい部材112が構造から取り外すためにかたい部材
を分解することによって環状の複合構造の内側から取り
外される。別の例としては、カバーまたはシェル212
がシート形状のファイバ材料からかたい部材12または
112に形成され、リブ210は、ファイバ材料から形
成される。ファイバ材料200は、硬化中のファイバ材
料を制御するために可撓性の弾性部材160または18
0を使用して硬化される。
用によって、強化ブロック24,弾性部材136または
138,可撓性弾性部材160,170,180,所望
ならば、カバー130によって所望の寸法を有する所望
の複合構造を繰り返し製造することができ、それによっ
て、最小限の改造によって複合構造を製造することがで
きる。
たポケット18または188内に正確に保持された強化
ブロック24、または可撓性弾性部材160または17
0、所望の複合構造の形状に成形された弾性部材180
は、最小限の改造によって形成された複合構造の形状を
正確に制御する。かたい部材12または112、硬化ブ
ロック24、可撓性弾性部材160,可撓性弾性部材1
70または180は、平面状、環状、円筒形等のような
所望の形状を有する所望の複合構造を形成するために所
望の形状に形成される。
材、強化ブロック、弾性部材の変化、変更、追加、およ
び削除を認識するが、本発明の範囲内にあり、本発明の
中にあるものをカバーする。このようなものは、本発明
の範囲内にある。
拡大斜視図である。
斜視図である。
み重なったトウの交差グループの部分断面図である。
トウの平面図である。
の斜視図である。
る。
の側面図である。
図である。
クの側面図である。
うに本発明の第1の実施例に使用される部材の部分図面
である。
1の実施例の部材の一部を示す図面である。
状で本発明の第1の実施例の部材の一部の図面である。
材の一部の平面図である。
成された格子構造の一部の断面図である。
成された格子構造の一部の断面図である。
た格子構造の一部の平面図である。
である。
る。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
面図である。
部材の一部を示す断面図である。
面図である。
Claims (76)
- 【請求項1】 ファイバ部材装置を備え、前記ファイバ
部材装置は、前記装置を支持する構造に固定可能なベー
ス取付部分と、 前記ベース取付部分に対して固定され、選択的に可動な
フレーム部材であって、スプールホルダと、 前記スプールホルダによって支持されたスプールから受
けられたファイバ部材を案内する第1のローラおよび第
2のローラと、 第2のローラからファイバ部材を受け、動組立体を通っ
て移動した後に、ファイバ部材およびナイフ組立体を選
択的に移動させ、ファイバ部材を選択的に切断するよう
に駆動組立体と関連するガイド組立体と、 前記ガイド組立体からファイバ部材を受け、前記ファイ
バ部材を作業面に押す圧搾部材とを有する、フレーム部
材と、 少なくとも2つの凹所を有するとともに前記ファイバ部
材の2つのポケットの一部の間に伸びる少なくとも1つ
のリブを備えたかたい部材と、 前記かたい部材の少なくとも2つの凹所を備えたポケッ
トの一部に係合する一部を備えた強化媒体と、を有する
作業面のファイバ部材の複合構造を形成する製造装置。 - 【請求項2】 前記かたい部材および前記強化媒体のカ
バー部分の弾性部材を含む請求項1に記載の装置。 - 【請求項3】 前記かたい部材と前記強化媒体の部分を
カバーするカバーを有する請求項1に記載の装置。 - 【請求項4】 前記弾性部材の一部をカバーするカバー
を有する請求項2に記載の装置。 - 【請求項5】 各強化媒体が前記かたい部材の凹所を備
えた少なくとも2つのポケットの凹所を備えたポケット
の少なくとも一部に保持された少なくとも2つの強化ブ
ロックを有する請求項1に記載の装置。 - 【請求項6】 前記2つの凹所を有するポケットの各凹
所を有するポケットが中に少なくとも1つの開口を備え
ている請求項1に記載の装置。 - 【請求項7】 各硬化ブロックが、前記かたい部材の少
なくとも2つの凹所を有するポケットの凹所を有するポ
ケットの少なくとも一部に保持されており、前記かたい
部材の少なくとも2つの凹所を備えた各凹所を有するポ
ケットの開口にかみあう保持装置を備えた少なくとも2
つの強化ブロックを有する請求項6に記載の装置。 - 【請求項8】 前記保持装置はピンである請求項7に記
載の装置。 - 【請求項9】 前記保持装置は、弾性部材を含む請求項
7に記載の装置。 - 【請求項10】 前記カバーは、中に少なくとも2つの
凹所を有するポケットと前記少なくとも2つのポケット
の一部の間に伸びる少なくとも1つのリブとを有し、前
記少なくとも2つの凹所を有するポケットは前記強化媒
体の一部を受ける請求項3に記載の装置。 - 【請求項11】 前記かたい部材はほぼ平坦である請求
項1に記載の装置。 - 【請求項12】 前記かたい部材は、形状が環状である
請求項1に記載の装置。 - 【請求項13】 形状がほぼ環状であるカバーを有する
請求項12に記載の装置。 - 【請求項14】 前記かたい部材は、所望の形状である
請求項1に記載の装置。 - 【請求項15】 前記カバーは所望の形状である請求項
14に記載の装置。 - 【請求項16】 前記強化媒体は、所望の形状である請
求項1に記載の装置。 - 【請求項17】 前記弾性部材は、ほぼ中実である請求
項2に記載の装置。 - 【請求項18】 前記弾性部材は、膨張可能である請求
項2に記載の装置。 - 【請求項19】 前記強化媒体は、少なくとも1つの強
化ブロックを有する弾性部材を含む請求項1に記載の装
置。 - 【請求項20】 前記強化媒体は、少なくとも1つの強
化ブロックを備えた可撓性弾性部材を有する請求項1に
記載の装置。 - 【請求項21】 前記可撓性弾性部材は室を含む請求項
20に記載の装置。 - 【請求項22】 前記可撓性弾性部材は、膨張可能な部
材を有する請求項21に記載の装置。 - 【請求項23】 前記少なくとも1つの強化ブロック
は、前記可撓性弾性部材に接着剤によって固定される請
求項20に記載の装置。 - 【請求項24】 前記少なくとも1つの強化ブロック
は、前記可撓性弾性部材に機械的に固定される請求項2
0に記載の装置。 - 【請求項25】 前記強化媒体は、膨張可能である強化
媒体を含む請求項1に記載の装置。 - 【請求項26】 前記強化媒体は、少なくとも一部、輪
郭を有する膨張可能な補強された強化媒体を含む請求項
1に記載の装置。 - 【請求項27】 前記フレーム部材は、直線スライドを
通ってベース取付部によって支持され、ベース取付部に
向かっておよびそこから離れるように移動するアクチュ
エータと、ベース取付部に対してフレーム部材の位置を
決定するエンコーダとを有する請求項1に記載の装置。 - 【請求項28】 前記アクチュエータはダブル作動空気
シリンダを有する請求項27に記載の装置。 - 【請求項29】 前記第1のローラは、前記スプールか
ら下方に向かう方向に移動するファイバ部材を受けるよ
うに配置されその向きを有し、前記ファイバ部材を前記
第2のローラに向けて前方に向かわせる請求項28に記
載の装置。 - 【請求項30】 前記第2のローラは、前記第1のロー
ラから前方に移動するファイバ部材を受けるように配置
されその向きを有し、前記ファイバ部材をガイド組立体
に向けて前方に移動させる請求項29に記載の装置。 - 【請求項31】 前記駆動組立体は、駆動する所定の長
さのファイバを測定する閉鎖ループ位置のモードにおい
て機械コントローラによって制御可能なサーボモータを
含む請求項30に記載の装置。 - 【請求項32】 前記駆動組立体は、タイミングプー
リ、タイミングベルトおよびを通してサーボモータによ
って駆動された駆動ローラと、前記ファイバ部材を前記
駆動ローラと係合させるためにファイバ部材によって前
記駆動ローラに向かって選択的に可動なクランプローラ
と、を有する請求項31に記載の装置。 - 【請求項33】 前記クランプローラを前記駆動ローラ
に向けて移動するアクチュエータを含む請求項32に記
載の装置。 - 【請求項34】 前記アクチュエータは、空気作動アク
チュエータである請求項33に記載の装置。 - 【請求項35】 前記ナイフ組立体は、前記ガイド組立
体を貫通するファイバ部材の通路を横断するように、前
記通路にわたって選択的に可動な刃と、前記ファイバ部
材にわたって刃を移動させ、前記刃を後退させるアクチ
ュエータとを有する請求項34に記載の装置。 - 【請求項36】 前記アクチュエータは、ダブル作動空
気アクチュエータを有する請求項35に記載の装置。 - 【請求項37】 前記ガイド組立体は、ファイバ部材通
路を横切って移動するとき、ナイフ刃を受ける切断ギャ
ップを形成するガイドシュートを有する請求項36に記
載の装置。 - 【請求項38】 前記ナイフ組立体は、ファイバ部材通
路に直角な軸の周りに回転可能に取り付けられる請求項
37に記載の装置。 - 【請求項39】 前記圧搾部材は、前記ガイド組立体か
ら受けたファイバ部材の通路を横断するように取り付け
られた軸の周りで回転可能な圧搾ローラを有する請求項
38に記載の装置。 - 【請求項40】 前記圧搾ローラは、軸上のフリーホイ
ールである請求項39に記載の装置。 - 【請求項41】 前記圧搾ローラは、前記軸に沿った位
置に向かって横方向に偏倚されている請求項40に記載
の装置。 - 【請求項42】 前記圧搾ローラは前記軸に平行な両側
から偏倚される請求項41に記載の装置。 - 【請求項43】 前記偏倚は、圧搾ローラの各側に1つ
づつ、軸に支持されたコイルばねによって行われる請求
項42に記載の装置。 - 【請求項44】 前記軸に沿って圧搾ローラの位置を検
出するエンコーダを有する請求項43に記載の装置。 - 【請求項45】 前記圧搾部材に隣接した出口を備えた
調整可能な熱源を含む請求項44に記載の装置。 - 【請求項46】 前記熱源は高温空気トーチを有し、前
記出口はノズルを有する請求項45に記載の装置。 - 【請求項47】 前記スプールホルダ上に伸び、包囲さ
れたスプールホルダ領域を形成するフードを有する請求
項46に記載の装置。 - 【請求項48】 前記調整された空気をスプールホルダ
領域に提供するダクトを有する請求項47に記載の装
置。 - 【請求項49】 前記調整空気をダクトに送る調整空気
源を有する請求項48に記載の装置。 - 【請求項50】 前記スプールホルダは、フレーム部材
の運動方向を横断する方向に向いているスピンドルを有
する請求項49に記載の装置。 - 【請求項51】 前記第1および第2のローラおよびガ
イド組立体は、圧搾部材に到達する前に、わずか2倍の
スプールから受けたときファイバ部材の方向付けを行う
ように位置決めし、向きが決定される請求項50に記載
の装置。 - 【請求項52】 前記第2のローラ、ガイド部材および
圧搾部材は、第2のローラの周囲と圧搾部材の周縁との
間のほぼ直線的なファイバ部材を形成するために配置さ
れている請求項51に記載の装置。 - 【請求項53】 前記第2のローラ、前記ガイド組立体
の少なくとも一部および圧搾部材は、特定の幅のファイ
バ部材を受ける寸法である請求項52に記載の装置。 - 【請求項54】 前記ガイド組立体の近傍に調整空気を
送るダクトを有する請求項53に記載の装置。 - 【請求項55】 前記調整空気を前記ダクトに送る調整
空気源を有する請求項54に記載の装置。 - 【請求項56】 前記作業面に前記ファイバ部材を置く
装置を準備することと、 前記作業面を形成する面を有するように形成されたかた
い部材を準備することと、 強化媒体を準備することと、 前記かたい部材の表面の一部に第1の通路に沿って相互
に平行な2つの側面を有する第1のファイバ部材を配置
することと、 前記かたい部材の表面の一部に第1のファイバ部材の第
1の通路と交差する前記かたい部材の表面の一部の第2
の通路に沿って相互に平行な側面を有する第2のファイ
バ部材を配置することと、 前記第1のファイバ部材の第1の側に平行な角度で配置
された前記第2のファイバ部材の終端面を備えた前記第
1のファイバ部材の第1の側にすぐに隣接した第2のフ
ァイバ部材を終結することと、 前記第1のファイバ部材の第2の側に平行な角度で配置
された前記第3のファイバ部材の始端面を備え、前記第
1のファイバ部材の第2の側面にすぐに隣接して開始し
た場所から前記かたい部材の表面の一部に第2の通路に
沿って第3のファイバ部材を配置することと、 前記強化媒体の一部と前記第1のファイバ部材の一部を
接触させることと、からなる、ファイバ部材を作業面に
配置することによって複合構造を形成する方法。 - 【請求項57】 前記強化媒体の一部と前記第2のファ
イバ部材の一部を接触させることと、からなる請求項5
6に記載の方法。 - 【請求項58】 前記強化媒体の一部と前記第3のファ
イバ部材の一部を接触させることと、からなる請求項5
7に記載の方法。 - 【請求項59】 前記かたい部材と前記強化媒体の部材
カバー部分を提供する請求項56に記載の方法。 - 【請求項60】 前記かたい部材と前記強化媒体の弾性
部材カバー部分を提供する請求項56に記載の方法。 - 【請求項61】 前記かたい部材と前記強化媒体のカバ
ー部分のカバーを提供する請求項56に記載の方法。 - 【請求項62】 ファイバ部材材料を前記第1のファイ
バ材料に加えることを有する請求項56に記載の方法。 - 【請求項63】 前記第1のファイバ部材を取り付ける
前に、前記かたい部材にファイバ部材材料を加えること
を有する請求項56に記載の方法。 - 【請求項64】 前記第1のファイバ部材上にファイバ
材料を取付け、ファイバ材料のシェルを形成する請求項
63に記載の方法。 - 【請求項65】 前記強化媒体は、少なくとも2つの強
化ブロックを有する請求項56に記載の方法。 - 【請求項66】 前記少なくとも2つの強化ブロック
は、弾性部材に固定される請求項65に記載の方法。 - 【請求項67】 前記強化媒体は、前記第1のファイバ
部材の一部と接触する表面を有する可撓性部材を有する
請求項56に記載の方法。 - 【請求項68】 前記かたい部材は、少なくとも2つの
凹所を有するポケットと、前記少なくとも2つのポケッ
トの一部の間に伸びる少なくとも1つのリブとを有する
ように形成される請求項56に記載の方法。 - 【請求項69】 前記かたい部材および前記強化媒体の
弾性部材カバー部分を準備することを有する請求項68
に記載の方法。 - 【請求項70】 前記かたい部材および前記強化媒体の
カバー部分のカバーを準備することを有する請求項69
に記載の方法。 - 【請求項71】 前記弾性部材の一部をカバーする請求
項69に記載の方法。 - 【請求項72】 前記強化媒体は、を有する請求項56
に記載の方法。 - 【請求項73】 前記弾性部材は、膨張可能である請求
項56に記載の方法。 - 【請求項74】 前記第2のファイバ部材端子端面およ
び前記第3のファイバ部材ファイバ開始端面を同時に形
成する請求項56に記載の方法。 - 【請求項75】 前記形成は、第3のファイバ部材を連
続的に切断する長い連続的なファイバ部材から第2のフ
ァイバ部材を同時に切断することを含む請求項74に記
載の方法。 - 【請求項76】 前記ファイバ部材を硬化させることを
含む請求項56に記載の方法。
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