JP6502527B2 - 繊維クッション体を加工するための方法及び装置 - Google Patents
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Description
本発明の一態様によれば、熱架橋された繊維から形成された繊維クッション体を加工する方法が提供される。前記方法は、繊維クッション体にレーザ放射を照射して、繊維クッション体に少なくともレーザカット部又はレーザ溶接部を形成する工程を備えている。レーザ放射が当てられる繊維クッション体は、繊維が第1の方向に沿った優先配向を有する第1の部分と、第1の部分とは異なる繊維の配向及び密度の少なくともいずれか一方を有する少なくとも第2の部分とを備えている。
繊維クッション体の第1の部分は、弾性特性を提供する部分であってよい。前記第1の部分では、繊維の少なくとも50%が、第1の方向と45°未満の角度をなすように配向されていてもよい。第1の方向は、繊維クッション体の荷重方向であってよい。
レーザ放射は、第2の部分を貫通して第1の部分内に延びるように当てられてもよい。それにより、繊維クッション体の弾性を与える第1の部分内に延びるレーザカット部及びレーザ溶接部の少なくともいずれか一方が形成され得る。
代替的又は追加的に、光学素子は、偏向装置、たとえば、鏡又は他の反射器を備えていてもよい。偏向装置は、偏向角を制御するように制御可能であってもよい。
固定領域は、繊維クッション体と締結要素との間に強靱な取付け領域を形成するために使用されてもよい。締結要素は、ねじ又は他の取付け要素であってよい。
レーザ放射を当てる工程は、レーザ放射を使用して溶接作業を行う工程を備えていてもよい。
代替的又は追加的に、トリム材は、レーザ放射によって繊維クッション体に直接溶接されていてもよい。
前記方法は、繊維から繊維クッション体を形成する工程を備えていてもよい。
前記方法は、熱を供給する前に繊維を配向する工程を備えていてもよい。それにより、繊維クッション体の少なくとも1つのゾーンにおいて、繊維クッション体の主荷重方向に対応する優先方向を繊維が有するように、繊維クッション体が形成され得る。繊維クッション体の所望の柔らかな感触及び良好な通気性が達成され得る。
繊維クッション体は、少なくとも1つのチャネルを備えていてもよい。少なくとも1つのチャネルの少なくとも側壁は、レーザカット表面であり得る。
シート又は調度品は、乗り物用シート、事務用調度品、又は住居用調度品のうちの1つを含んでいてもよい。少なくとも1つのレーザカット部又はレーザ溶接部を有する繊維クッション体が、自動車シート、航空機シート、列車シート、又は公共交通機関のシートに設置され得る。繊維クッション体は、家庭又は事務用の座席のためのシートに設置されていてもよい。
気体流は、加圧空気又は保護ガスの流れであってよい。
前記装置は、熱的に活性化されて熱架橋を生じさせるマトリックス繊維及びバインダ繊維を含み得る熱架橋された繊維にレーザカット部又はレーザ溶接部を形成するように構成されていてもよい。バインダ繊維は、マトリックス繊維の溶融温度よりも低い溶融温度を有する材料を備えていてもよい。
繊維クッション体の第1の部分は、弾性特性を提供する部分であってよい。第1の部分では、繊維の少なくとも50%が、第1の方向と45°未満の角度をなすように配向されていてもよい。第1の方向は、繊維クッション体の荷重方向であってよい。
前記装置は、第1の部分内に第2の部分が貫通するべくレーザ放射を当てるように構成されていてもよい。それにより、繊維クッション体の弾性を与える第1の部分内に延びるレーザカット部及びレーザ溶接部の少なくともいずれか一方が形成されていてもよい。
前記装置は、超音波ソノトロードを備えていてもよい。
代替的又は追加的に、光学素子は、偏向装置、たとえば、鏡又は他の反射器を含んでもよい。偏向装置は、偏向角を制御するように制御可能であってもよい。
固定領域は、繊維クッション体と締結要素との間に強靱な取付け領域を形成するために使用されてもよい。締結要素は、ねじ又は他の取付け要素であってよい。
別の本発明の態様によれば、繊維クッション体を加工するための本発明のいずれかの態様による装置の使用が提供される。
前記装置は、レーザ放射を使用して溶接作業を行うように構成されていてもよい。
トリム材は、熱可塑性材料たとえば熱可塑性繊維を含んでいてもよく、又は熱可塑性材料たとえば熱可塑性繊維から形成されていてもよい。トリム材は、繊維クッション体に直接溶接されていてもよい。
この設備は、繊維を型内に挿入するように構成された充填ステーションを備えていてもよい。
充填ステーションは、熱を供給する前に繊維を配向するように構成されていてもよい。それにより、繊維クッション体の少なくとも1つのゾーンにおいて繊維クッション体を形成可能であり、繊維クッション体では、繊維は、繊維クッション体の主荷重方向に対応する優先方向を有する。繊維クッション体の所望の柔らかな感触及び良好な通気性が達成され得る。
この設備は、乗り物用シート、事務用調度品、又は住居用調度品のうちの1つに繊維クッション体を設置するように構成された組立ステーションを備えていてもよい。少なくとも1つのレーザカット部又はレーザ溶接部を有する繊維クッション体が、自動車シート、航空機シート、列車シート、又は公共交通機関のシートに設置されていてもよい。少なくとも1つのレーザカット部又はレーザ溶接部を有する繊維クッション体は、家庭又は事務用の座席のためのシートに設置されていてもよい。
詰め物における様々なトリミングチャネル幾何形状及び他の様々な幾何形状部分少なくともいずれか1つの変形形態が、レーザカット又はレーザ溶接作業によって実行され、それにより、作製工程を単純化することができる。
図1は、繊維クッション体10と、レーザ放射によって繊維クッション体を加工するための装置とを含む、システム1の概略断面図である。前記装置は、レーザヘッド21に実施され得るレーザ放射源を含んでいる。前記装置は、レーザ放射により繊維クッション体10が加工されている間に繊維クッション体10を保持する受入器21を備える。図1の断面図は、繊維クッション体10の主面と直交し繊維クッション体10の主荷重方向2に平行な面に沿って見たものである。
主面3に設けられたさらなる部分6における繊維構成が、挿入図16に概略的に示される。挿入図16に見られるように、部分6における繊維の大半は、主面3の平面に対して45°未満の角度で配向され、繊維は、弾性部分5におけるより高い充填密度を有している。他方の主面4に設けられたさらなる部分7は、繊維の配向及び繊維クッション体の密度について部分6と同様の構成を有している。
代替的又は追加的に、部品のB面にワイヤマット、トリムワイヤ、若しくは同様のサスペンション、又は固定要素を組み付けるためのチャネルを作製するために、レーザを使用してもよい。繊維クッション体の形成時には、ワイヤマット又はトリムワイヤといった要素を挿入する必要はない。そのような要素は、レーザで溶接することによりファイバ構造に固定されてもよい。
図2は、少なくとも1つの光学素子31、32がレーザ放射のレーザビーム経路に沿って設けられた一実施形態による装置を示す。少なくとも1つの光学素子31、32は、1つのレンズ又は複数のレンズを備えていてもよい。少なくとも1つの光学素子31、32は、レーザヘッド21において機械的に支持されていてもよい。
繊維クッション体10には、トリム材がチャネル35内に取り付けられていてもよい。トリム材は、チャネル35内のところで繊維クッション体10に直接溶接されてよく、かくしてレーザ溶接部は、チャネル35内に形成される。代替的又は追加的に、トリム材用の留め部材が、チャネル35において繊維クッション体に直接溶接されていてもよい。リサイクル性を改善するために、留め部材もまた、繊維材料から形成されていてもよい。
繊維クッション体10の面3は、チャネル35として形成可能な少なくとも1つの凹部を含んでいる。異なる形状を有するように、異なる複数の凹部が形成されていてもよい。凹部は、レーザカット部として形成された壁をそれぞれ有してもよい。凹部は、立方体形状、円錐形状、又は三角形の断面を有してもよい。
各実施形態による装置は、繊維クッション体10を加工するために、レーザ放射に加えて超音波エネルギを使用するように構成されていてもよい。例示として、レーザ放射29を使用して切り出された繊維クッション体10の面に超音波を当ててもよい。
チャネル35或いは他の凹部は、レーザ放射を使用して切り出されてもよい。前記装置のソノトロード38は、チャネル35の少なくとも1つのレーザカット面に超音波エネルギを当てるために使用され得る。チャネル35の底部をさらに固めるために、レーザ放射により切り出されたチャネル35の底部にソノトロード38を押圧してもよい。
少なくとも1つの光学素子41、42が、発散レーザビームを形成するためにレーザ放射のビーム経路に設けられていてもよい。少なくとも1つの光学素子41、42は、1つのレンズ又は複数のレンズを備えていてもよい。少なくとも1つの光学素子41、42は、レーザヘッド21において機械的に支持されていてもよい。
一実施の形態による方法又は装置によって、複数のレーザ溶接部46が形成される。複数のレーザ溶接部46の配置は、予め決められてもよく、又は制御装置19の記憶装置に記憶されていてもよい。前記装置の制御装置19は、レーザヘッド21及びレーザ部23のアクチュエータの少なくともいずれか一方を制御して、予め決められたパターンを有するレーザ溶接部46を形成し得る。
気体流は、レーザ放射によりレーザカット部が形成されるときに使用されていてもよい。追加的又は代替的に、気体流は、レーザ放射によりレーザ溶接部が形成されるときに使用されてもよい。
気体流がレーザ加工と同時に適用されるとき、レーザ放射29により加工された繊維クッション体10に関して良好な特性が達成され得る。レーザカット部又はレーザ溶接部における粗粒の粒状構造の形成が減少され得る。
ステップ72において、型内の繊維材料の少なくとも一部が、繊維クッション体を形成するために熱的に活性化される。例示として、マトリックス繊維及びバインダ繊維を含む繊維材料については、バインダ繊維の少なくとも一部分が、熱架橋を達成するように熱的に活性化される。低溶融成分及び高溶融成分を有するBiCo繊維であるバインダ繊維については、高溶融成分は低溶融成分よりも高い溶融温度を有し、BiCo繊維の少なくとも低溶融成分が、熱的に活性化される。
設備120は、ツール102を備えていてもよい。ツール102は、繊維が受け入れられるキャビティ106が形成されている型103を備えていてもよい。型103は、ホルダ100上で支持されていてもよい。ホルダ100は、連結部材107を介して型103に機械的に結合されていてもよい。連結部材107は、型103とホルダ100との間の熱流を減らす熱抵抗を有していてもよい。
充填ステーション80は、型103に結合する充填ステーションアダプタ81を備えていてもよい。充填ステーションアダプタ81は、型103と少なくとも1つの気体ダクトとの間で気体流を方向付けるように構成されていてもよい。充填ステーションアダプタ81は、型102のホルダ100に気体流が衝突するのを防止するように構成されていてもよい。充填ステーションアダプタ81は、ツール102が充填ステーション80内に設けられ、充填ステーションアダプタ81が型103に係合するとき、ホルダ100と型103との間に延びるバッフルを備えていてもよい。
繊維クッション製品をツール102から除去される前に冷却するために、冷却ステーションが設けられてもよい。
充填ステーション80は、様々な構成のいずれか1つを有していてもよい。いくつかの実装形態では、充填ステーション80は、繊維材料のフロックを原材料としてよく、繊維を型内に充填するためにフロックをフィラメントに分離していてもよい。他の実装形態では、充填ステーション80は、1本以上のヤーンを原材料としてよく、繊維材料を型内に充填するためにヤーンをセグメントに切断してもよい。
Claims (20)
- 熱架橋された繊維から形成された繊維クッション体(10)を加工する方法であって、
前記繊維クッション体(10)に少なくともレーザカット部又はレーザ溶接部を形成するために、前記繊維クッション体(10)にレーザ放射(29)を当てる工程を備え、前記レーザ放射(29)が当てられる前記繊維クッション体(10)は、繊維が第1の方向(2)に沿った優先配向を有する第1の部分(5)と、前記第1の部分(5)とは異なる繊維の配向及び密度の少なくとも一方を有する少なくとも第2の部分(6、7)とを備え、
前記レーザ放射(29)を当てる工程は、
前記レーザ放射(29)を使用して少なくとも1つのチャネル(35;45)を前記繊維クッション体(10)に形成する工程を備えている方法。 - 前記レーザ放射(29)を当てる工程は、
前記レーザ放射(29)を使用して溶接作業を行う工程を備えている請求項1に記載の方法。 - トリム材(47)のための固定要素が、前記レーザ放射(29)によって前記繊維クッション体(10)に溶接される請求項2に記載の方法。
- 熱架橋された繊維から形成された繊維クッション体(10)を加工する方法であって、
前記繊維クッション体(10)に少なくともレーザカット部又はレーザ溶接部を形成するために、前記繊維クッション体(10)にレーザ放射(29)を当てる工程を備え、前記レーザ放射(29)が当てられる前記繊維クッション体(10)は、繊維が第1の方向(2)に沿った優先配向を有する第1の部分(5)と、前記第1の部分(5)とは異なる繊維の配向及び密度の少なくとも一方を有する少なくとも第2の部分(6、7)とを備え、
前記レーザ放射(29)を当てる工程は、前記レーザ放射(29)を使用して溶接作業を行う工程を備え、
トリム材(47)のための固定要素が、前記レーザ放射(29)によって前記繊維クッション体(10)に溶接される方法。 - 熱架橋された繊維から形成された繊維クッション体(10)を加工する方法であって、
前記繊維クッション体(10)に少なくともレーザカット部又はレーザ溶接部を形成するために、前記繊維クッション体(10)にレーザ放射(29)を当てる工程を備え、前記レーザ放射(29)が当てられる前記繊維クッション体(10)は、繊維が第1の方向(2)に沿った優先配向を有する第1の部分(5)と、前記第1の部分(5)とは異なる繊維の配向及び密度の少なくとも一方を有する少なくとも第2の部分(6、7)とを備え、
前記レーザ放射(29)を当てる工程は、前記レーザ放射(29)を使用して溶接作業を行う工程を備え、
トリム材(47)が、前記レーザ放射(29)によって前記繊維クッション体(10)に溶接される方法。 - 前記レーザ放射(29)は、少なくとも前記繊維クッション体(10)の前記第2の部分(6、7)に当てられる請求項1乃至5のいずれか一項に記載の方法。
- 前記レーザ放射(29)は、前記第2の部分(6、7)を貫通して前記第1の部分(5)内に延びるように当てられる請求項6に記載の方法。
- 前記少なくとも1つのチャネル(35)の側壁は、前記レーザ放射(29)によって切り出されるものであり、前記方法は、
前記チャネルの底部に超音波を当てる工程をさらに備えている請求項1乃至7のいずれか1項に記載の方法。 - トリム材(47)を前記少なくとも1つのチャネル(35;45)に固定する工程をさらに備えている請求項1乃至8のいずれか1項に記載の方法。
- 前記レーザ放射(29)を当てる工程は、
発散レーザビームを形成し、前記少なくとも1つのチャネル(45)にフレア形状を与えるために、ビーム経路内に光学素子(31、32;41、42)を挿入する工程を備えている請求項1乃至9のいずれか1項に記載の方法。 - 前記レーザ放射(29)を当てる工程は、
前記繊維クッション体(10)から突出する繊維の自由端を切断する工程を備えている請求項1乃至10のいずれか1項に記載の方法。 - 前記レーザ放射(29)を当てる工程は、
前記繊維クッション体(10)に前記第1の部分(5)の密度よりも高い密度を有する固定領域(36;62,66)を前記レーザ放射(29)によって形成する工程を備えている請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法。 - 前記レーザ放射(29)を当てる工程は、
前記レーザ放射(29)を使用して前記繊維クッション体(10)の表面をシールする工程を備えている請求項1乃至12のいずれか1項に記載の方法。 - 前記繊維クッション体(10)に前記レーザ放射(29)が当てられる位置に向けて、気体流(50)を送る工程をさらに備えている請求項1乃至13のいずれか1項に記載の方法。
- 前記気体流(50)は、加圧空気又は保護ガスの流れである請求項14に記載の方法。
- 繊維クッション体(10)であって、
繊維が第1の方向(2)に沿った優先配向を有する第1の部分(5)と、
繊維の配向及び密度のうちの少なくとも一方が第1の部分(5)とは異なる少なくとも第2の部分(6、7)と
を備え、
前記第1の部分(5)及び前記第2の部分(6、7)は、一体的に形成され、
レーザカット部及びレーザ溶接部の少なくともいずれか一方が、前記繊維クッション体(10)の少なくとも1つの表面に形成されるとともに、
本繊維クッション体(10)は、熱架橋された繊維材料から形成され、かつ、前記第1の部分(5)の繊維の大半が、本繊維クッション体(10)の主面(3)と直交する方向に対し45°未満の角度で配向される繊維クッション体(10)。 - 請求項1乃至15のいずれか1項に記載の方法を用いて作製される請求項16に記載の繊維クッション体(10)。
- 架橋された繊維材料から形成された繊維クッション体(10)を加工するための装置であって、
前記繊維クッション体(10)を受け入れるように構成された受入器(20)であって、前記繊維クッション体(10)は、繊維が第1の方向(2)に沿って配向された第1の部分(5)と、前記第1の部分(5)とは異なる繊維の配向及び密度のうちの少なくとも一方を有する少なくとも第2の部分(6、7)とを備えている前記受入器(20)と、
前記受入器(20)に対して相対可動に取り付けられ、前記繊維クッション体(10)にレーザ放射(29)を当てるように構成されたレーザヘッド(21)と
を備えている装置。 - 前記繊維クッション体(10)に前記レーザ放射(29)が当てられる位置に向けて、気体流(50)を送るように構成された気体流発生装置(51)をさらに備える請求項18に記載の装置。
- 請求項1乃至15のいずれか1項に記載の方法を実施するように構成される請求項18又は19に記載の装置。
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