▶ フィブ・マシニング・システムズ，インコーポレーテッドの特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-08-29
(54)【発明の名称】モジュール式繊維配置ヘッド
(51)【国際特許分類】
B29C 70/38 20060101AFI20220822BHJP
D06H 7/04 20060101ALI20220822BHJP
B29C 70/54 20060101ALI20220822BHJP
【ＦＩ】
B29C70/38
D06H7/04
B29C70/54
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021571980
(86)(22)【出願日】2020-06-11
(85)【翻訳文提出日】2021-12-03
(86)【国際出願番号】 US2020037223
(87)【国際公開番号】W WO2020252158
(87)【国際公開日】2020-12-17
(31)【優先権主張番号】62/861,605
(32)【優先日】2019-06-14
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】518127543
【氏名又は名称】フィブ・マシニング・システムズ，インコーポレーテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【識別番号】100137039
【弁理士】
【氏名又は名称】田上 靖子
(72)【発明者】
【氏名】ブラシュチク，スタニスラウス・ジェイ
(72)【発明者】
【氏名】ニコルソン，クリストファー・ディー
(72)【発明者】
【氏名】ケラー，ブレント・エル
(72)【発明者】
【氏名】バウアー，マーサ・エイ
(72)【発明者】
【氏名】ロバーツ，ジェフリー・シー
【テーマコード（参考）】
3B154
4F205
【Ｆターム（参考）】
3B154AB09
3B154AB22
3B154AB27
3B154BA35
3B154BB02
3B154BB12
3B154BB32
3B154BB54
3B154BB56
3B154BB76
3B154BB77
3B154BC16
3B154BC21
3B154BC31
4F205AC03
4F205AD16
4F205HA14
4F205HA23
4F205HA35
4F205HA45
4F205HB01
4F205HF23
4F205HK23
4F205HM13
4F205HT26
(57)【要約】
複数の複合材テープを貼り付けるための繊維配置ヘッド。複数の複合材テープセグメントを型上に貼り付けるための繊維配置ヘッドであって、１つまたは複数のレーン組立体を含み、１つまたは複数のレーン組立体のそれぞれが、圧縮空気を受け入れる１つまたは複数の流体通路と、圧縮空気の受入れに応答してレーン組立体に対して選択的に移動するピストン組立体と、レーン組立体を繊維配置ヘッドの一部分に解放可能に連結するように構成された取付けサイトと、サブ組立体をレーンモジュールに解放可能に連結する固定具を受け入れるように構成されたレーン組立体における開口と、を有し、ピストン組立体からのピストンが、サブ組立体と係合し、また、繊維配置ヘッドが、型上の開口セグメントによって受け入れられる固定具により各レーンモジュールに解放可能に連結されるサブ組立体を含み、サブ組立体が、１つまたは複数のレーンモジュールを含み、１つまたは複数のレーンモジュールのそれぞれが、圧縮空気を受け入れる１つまたは複数の流体通路と、圧縮空気の受入れに応答してレーンモジュールに対して選択的に移動するピストン組立体と、レーンモジュールを繊維配置ヘッドの一部分に解放可能に連結するように構成された取付けサイトと、サブモジュールをレーンモジュールに解放可能に連結する固定具を受け入れるように構成されたレーンモジュールにおける開口と、開口によって受け入れられる固定具により各レーンモジュールに解放可能に連結されたサブモジュールと、を有する、繊維配置ヘッド。
【選択図】図１
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の複合材テープセグメントを型に適用するための繊維配置ヘッドであって、１つまたは複数のレーンモジュール組立体と、サブモジュールサブ組立体と、を備え、前記１つまたは複数のレーンモジュール組立体のそれぞれが、
圧縮空気を受け入れる１つまたは複数の流体通路と、
圧縮空気の受入れに応答して前記レーンモジュール組立体に対して選択的に移動するピストン組立体と、
前記レーンモジュール組立体を前記繊維配置ヘッドの一部分に解放可能に連結するように構成された取付け部位と、
前記サブモジュールサブ組立体を前記レーンモジュールに解放可能に連結する固定具を受け入れるように前記レーンモジュール組立体に設けられた開口であって、前記ピストン組立体からのピストンが前記サブ組立体と係合する、開口と、を有し、
前記サブモジュールサブ組立体が、前記開口によって受け入れられる前記固定具により各レーンモジュールに解放可能に連結される、繊維配置ヘッド。
【請求項2】
前記レーンモジュール組立体が、刃およびベースを有する切断サブ組立体モジュールをさらに備えるレーン切断組立体を備え、前記刃が、前記ピストン組立体に固定可能に付着している、請求項１に記載の繊維配置ヘッド。
【請求項3】
動力車を有する再始動レーンサブ組立体をさらに備える、請求項１に記載の繊維配置ヘッド。
【請求項4】
案内車を有する挟持レーンサブ組立体をさらに備える、請求項１に記載の繊維配置ヘッド。
【請求項5】
前記ピストン組立体への圧縮空気の供給を制御する各レーンモジュール組立体のための電気機械式弁をさらに備える、請求項１に記載の繊維配置ヘッド。
【請求項6】
前記固定具が、前記開口によって受け入れられる細長いピンである、請求項１に記載の繊維配置ヘッド。
【請求項7】
複数のレーンモジュールを支持する上部送り部分と、複数のレーンモジュール組立体を支持する下部送り部分とをさらに備え、前記上部送り部分および前記下部送り部分が、互いに対して角度により向きが決められている、請求項１に記載の繊維配置ヘッド。
【請求項8】
マニホルドと、複数のレーンモジュール組立体を支持しかつ前記マニホルドから解放可能に連結するベースとをさらに備える、請求項１に記載の繊維配置ヘッド。
【請求項9】
複数の複合材テープセグメントを型に適用するための繊維配置ヘッドであって、１つまたは複数の切断挟持再始動（ＣＣＲ）組立体を備え、前記ＣＣＲ組立体が、
１つまたは複数のレーンモジュールと、切断サブ組立体モジュールと、を備え、前記１つまたは複数のレーンモジュールのそれぞれが、
取外し可能な切断サブ組立体を有する少なくとも１つの切断レーン組立体と、
案内車を有する少なくとも１つの挟持レーン組立体と、
動力車を有する少なくとも１つの再始動レーン組立体と、
を備え、前記切断レーン組立体、前記挟持レーン組立体、および前記再始動レーン組立体のそれぞれが、
圧縮空気を受け入れる１つまたは複数の流体通路と、
圧縮空気の受入れに応答して前記レーンモジュールに対して選択的に移動するピストン組立体と、
前記レーンモジュールを前記繊維配置ヘッドの一部分に解放可能に連結するように構成された取付け部位と、
前記切断サブ組立体モジュールを前記レーンモジュールに解放可能に連結する固定具を受け入れるように前記レーンモジュールに設けられた開口と、
を含み、前記切断サブ組立体モジュールが、前記開口によって受け入れられる前記固定具により前記切断レーンモジュール組立体の各々に解放可能に連結される、繊維配置ヘッド。
【請求項10】
前記切断サブ組立体モジュールが、刃およびベースを備え、前記刃が、前記ピストン組立体に固定可能に付着している、請求項９に記載の繊維配置ヘッド。
【請求項11】
前記切断レーン組立体、前記挟持レーン組立体、または前記再始動レーン組立体に含まれた電気機械式弁をさらに備え、前記電気機械式弁が、前記ピストン組立体への圧縮空気の供給を制御する、請求項９に記載の繊維配置ヘッド。
【請求項12】
前記固定具が、前記開口によって受け入れられる細長いピンである、請求項９に記載の繊維配置ヘッド。
【請求項13】
複数のレーンモジュールを支持する上部送り部分と、複数のレーン組立体を支持する下部送り部分とをさらに備え、前記上部送り部分および前記下部送り部分が、互いに対して角度により向きが決められている、請求項９に記載の繊維配置ヘッド。
【請求項14】
マニホルドと、複数のレーン組立体を支持しかつ前記マニホルドから解放可能に連結されるベースとをさらに備える、請求項９に記載の繊維配置ヘッド。
【請求項15】
複合材テープのスプールを支持するように構成された１つまたは複数のスピンドルを有するクリールフレームをさらに備える、請求項９に記載の繊維配置ヘッド。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001]本出願は、繊維配置機に関し、より詳細には、モジュール式繊維配置ヘッドに関する。
【背景技術】
【0002】
[0002]繊維配置機は、複合材ワークピースを作り出すために使用される。樹脂が浸透した繊維状物質の形態の複合材料が、複合材ワークピースを集団的に形成するために、正確な位置および長さで機械により型またはマンドレルに適用される。繊維配置機は、複合材ワークピースの最終的な形状に複合材テープを正確に適用するために、繊維配置ヘッドを型の上で移動させる。繊維配置ヘッドは、移動するにつれて、連続体(course)またはトウ(tow)とも呼ばれる複数の複合材テープセグメントを型に残す。複合材テープセグメントの数は、２から３２まで幅があり得る。複数の複合材テープストランドが連続体の一部として同時に適用され得るが、繊維配置ヘッドは、連続体を適用することの一環として、トウのそれぞれを個別に制御することができる。型へのこれらの複合材テープセグメントの自動適用は、複合材テープを保持し、移動させて、最終的には切断する、多様な機械群の協働を伴う。例えば、型上に複合材テープの１６のトウを適用する繊維配置ヘッドは、各トウのための個別のレーン、および、テープを保持しかつ切断する機構を含み得る。しかし、繊維配置ヘッドは繰り返して連続体を型に適用するので、ヘッド内の機械類は、摩耗し始めて、最終的には機能しなくなるかまたは点検修理から恩恵を受ける場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
複数の個別の複合材テープストランドを供給するための複数のレーンを有する繊維配置ヘッドは、点検修理を必要とするヘッドのレーンを１つか２つしか有していない場合がある。それにもかかわらず、複合材テープの多くのレーンを適用することができる繊維配置ヘッドは、複合材テープを型に適用するための全ての機械要素を集合的に含むモノリシック構造を使用する。繊維配置ヘッドの点検修理は、繊維配置ヘッドをロボットアームから取外し、それにより繊維配置機を遊休させることを必要とする。既存の繊維配置ヘッドを交換するために、余分なまたは予備の繊維配置ヘッドを有することが可能である。しかし、ほとんど遊休状態のままでいるであろう余分な繊維置換ヘッドを購入しかつ保管することは、費用がかかり得る。
【課題を解決するための手段】
【0004】
[0003]１つの実施態様では、１つまたは複数のレーン組立体モジュールを含む、複数の複合材テープセグメントを型に適用するための繊維配置ヘッドであって、１つまたは複数のレーン組立体モジュールのそれぞれが、圧縮空気を受け入れる１つまたは複数の流体通路と、圧縮空気の受入れに応答してレーンモジュール組立体に対して選択的に移動するピストン組立体と、レーンモジュール組立体を繊維配置ヘッドの一部分に解放可能に連結するように構成された取付け部位と、サブモジュールサブ組立体をレーンモジュール組立体に解放可能に連結する固定具を受け入れるようにレーンモジュール組立体に設けられた開口と、開口によって受け入れられる固定具により各レーンモジュール組立体に解放可能に連結されるサブモジュールサブ組立体と、を有する繊維配置ヘッドである。また、複数の複合材テープセグメントを型に適用するための繊維配置ヘッドであって、繊維配置ヘッドが、１つまたは複数のレーン組立体を含み、１つまたは複数のレーン組立体のそれぞれが、圧縮空気を受け入れる１つまたは複数の流体通路と、圧縮空気の受入れに応答してレーン組立体に対して選択的に移動するピストン組立体と、レーン組立体を繊維配置ヘッドの一部分に解放可能に連結するように構成された取付け部位と、サブ組立体をレーンモジュールに解放可能に連結する固定具を受け入れるようにレーン組立体に設けられた開口であって、ピストン組立体からのピストンがサブ組立体に係合する、開口と、開口によって受け入れられる固定具により各レーンモジュールに解放可能に連結されるサブ組立体と、を有する、繊維配置ヘッドである。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【図1】[0004]繊維配置機の一実施態様を示す斜視図である。
【図2】[0005]繊維配置ヘッドの一実施態様を示す別の斜視図である。
【図3】[0006]繊維配置ヘッドの一部分の一実施態様を示す斜視図である。
【図4】[0007]繊維配置ヘッドの一部分の一実施態様を示す別の斜視図である。
【図5】[0008]繊維配置ヘッドの一部分の一実施態様を示す別の斜視図である。
【図6】[0009]繊維配置ヘッドの一部分の一実施態様を示す別の斜視図である。
【図8】[0012]繊維配置ヘッドの一部分の一実施態様を示す断面図である。
【図9】[0013]繊維配置ヘッドの一部分の一実施態様を示す断面図である。
【図10】[0014]繊維配置ヘッドの一部分の一実施態様を示す別の斜視図である。
【図11】[0015]繊維配置ヘッドの一部分の一実施態様を示す別の斜視図である。
【図12】[0016]繊維配置ヘッドの一部分の一実施態様を示す別の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0006】
[0017]繊維配置機が、モジュール式切断挟持および再始動（ＣＣＲ：ｃｕｔ，ｃｌａｍｐ，ａｎｄ ｒｅｓｔａｒｔ）組立体を有する繊維配置ヘッドを担持するロボットアームを使用し得る。ＣＣＲ組立体は、複数の切断レーンモジュール組立体、挟持レーン組立体モジュール、および再始動レーン組立体モジュールを含み、そのそれぞれが繊維配置ヘッドに取外し可能に連結される。各レーン組立体モジュールは、それを通過する複合材テープの１つまたは複数のストランドを処理するように設計され得る。また、組立体モジュールのうちのいずれか１つまたは複数は、まだヘッドに取り付けられている他のレーン組立体モジュールの性能に影響を及ぼすことなく、繊維配置ヘッドから取り外され得る。つまり、１６レーンの繊維テープを適用する繊維配置ヘッドは、２レーンの繊維テープを個別に制御するレーン組立体モジュールを含むことができる。そのような実施態様では、ＣＣＲ組立体は、２４個のレーン組立体モジュール（それぞれが２レーンの繊維を制御する、８つの切断レーン組立体モジュール、８つの挟持レーン組立体モジュール、および８つの再始動レーン組立体モジュール）を含み得る。２レーンの共通の複合材テープを集団的に制御するＣＣＲ組立体から１つの切断レーン組立体モジュール、１つの挟持レーン組立体モジュール、および１つの再始動レーン組立体モジュールを取り外すことは、繊維配置ヘッドを１４本の繊維トウを適用されるままにしておく。次いで、取り外されたレーン組立体モジュールは、繊維置換ヘッドが機能的であるままで、点検修理されるかまたは清掃され得る。または、レーン組立体モジュールは、保管され続けている予備のレーン組立体モジュールと交換され得る。繊維配置ヘッド全体ではなくレーン組立体モジュールの購入および保管は、費用および保管スペースをあまり必要としない可能性がある。
【0007】
[0018]レーン組立体モジュールは、取外し可能なサブ組立体モジュールを含むことにより、さらにモジュール化され得る。例えば、切断レーンモジュール組立体は、組立体モジュールに取外し可能に取り付けられる切断サブ組立体を含み得る。複合材ワークピースを作り出すために使用される複合材テープは、樹脂が含浸された繊維状物質で構成されることが多く、樹脂は、熱で活性化された後に複合材ワークピースに強度を与える。複合材の１つの例は、炭素繊維である。これは、「プリプレグ」複合材と呼ばれることが多い。複合材テープに含まれた樹脂は、かなり粘着性があり、テープが接触する機械類に付着することができる。複合材テープが切断レーン組立体モジュールを通過し続けるにつれて、テープによって運ばれる樹脂は、ますます後に残され、サブ組立体内の切断機械類を邪魔する可能性がある。切断レーン組立体モジュールからの切断サブ組立体の取外しおよび交換は、切断機械類が点検修理され得る速度および頻度を増大させ得る。切断サブ組立体は、切刃と、複合材テープが通過する１つまたは複数のレーン経路とを含み、レーン経路は、ブレードシューおよび／またはベース内に形成されてよく、切刃は、複合材テープを選択的に切断するために、ブレードシューおよび／またはベースに対して相反的に移動され得る。接続要素接続具が、取外しおよび点検修理後の再取付けのために、切断サブ組立体と切断レーンモジュール組立体とを係合または係脱させ得る。
【0008】
[0019]繊維配置（換言すれば、プレースメント）機１０の一実施態様が、図１に示されている。繊維配置機１０は、繊維配置ヘッド１４と分離可能に連結されたロボットアーム１２を含む。ロボットアームは、ベース１６によって支持されてよく、ロボットアームは、ベース１６上で軸（ｘ）の周りで直線的に移動する。例えば枢動、回転、または伸縮によって移動することができる複数の可動セグメント１８が、ベース１６から外方に延在し得る。ロボットアーム１２は、ベース１６に対して複数の軸の周りで移動することができる。例えば、第１のセグメント１８ａが、ロボットアーム１２がベース１６を中心として回転することができるように、一方の端部においてベース１６に回転可能に連結してよい。第２のセグメント１８ｂが、第１のセグメント１８ａと枢動可能に連結してよく、第３のセグメント１８ｃが、第２のセグメントと枢動可能に連結してよい。第４のセグメント１８ｄが、第３のセグメント１８ｃに連結されて、第３のセグメントから離れるようにまた第３のセグメントに向かうように伸縮自在に移動してよい。セグメント１８は、ワークピースを作り出すために使用される型２０またはマンドレルに対してロボットアーム１２の遠位端部を移動させるために、流体ラム（ｆｌｕｉｄｉｃ ｒａｍ）、電気モータ、もしくはそれらの組合せ、または他の駆動要素を使用して、互いに対して移動され得る。実行可能命令を有するコンピュータ可読記憶媒体と通信しているマイクロプロセッサ（図示せず）が、流体ラム、電気モータ、または他の駆動要素の動きを制御し、それによりロボットアーム１２の可動セグメント１８の動作および位置を制御し得る。マイクロプロセッサは、マイクロコントローラ、ホストプロセッサ、コントローラ、および特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を含む、電子命令を処理することができる任意のタイプのデバイスであってよい。マイクロプロセッサは、ロボットアーム１２の制御を行うためだけに使用される専用プロセッサであってよく、または、他の機械機能と共有されてもよい。マイクロプロセッサは、メモリに格納されたソフトウェアまたはファームウェアプログラムなどの、様々なタイプのデジタル記録された命令を実行する。ロボットアームを動かす流体ラムまたは電気モータなどの機構とマイクロプロセッサとの間の通信は、通信バスを介して行われ得る。ロボットアーム１２は、点検修理のためにヘッド１４を位置決めするために、または複合材テープを型２０に適用するために、繊維配置ヘッド１４を３つの軸に沿って移動させることができる。これは、繊維配置ヘッドとともに使用され得るロボットアーム１２の１つの実施態様であるが、複合材テープを適用するロボットアームまたは機械的デバイスの他の実施態様も、同様に使用され得る。
【0009】
[0020]ベース１６に対して遠位のロボットアーム１２の端部は、繊維配置ヘッド１４と解放可能に係合するチャック２２を含み得る。チャック２２および繊維配置ヘッド１４の一部分は、チャック２２が繊維配置ヘッド１４を解放可能に掴むことができるように、対応する特徴を有し得る。１つの実施態様では、繊維配置ヘッド１４は、ヘッド１４の表面に対して直角に延在する円筒形シャンクを含む。ロボットアーム１２は、チャック２２がシャンクと係合しまた繊維配置ヘッド１４がアーム１２に弾性的に連結されるように、チャック２２を位置決めすることができる。
【0010】
[0021]図２～４に示されるように、繊維配置ヘッド１４は、クリール２４と、ヘッド１４のための複合材テープの供給源として複合材テープを担持する複数のスプール２６と、切断挟持再始動（ＣＣＲ）組立体３２（図５～８により詳細に示される）とを含み得る。ＣＣＲ組立体３２は、スプール２６から複合材テープを受け取って型２０に適用して複合材部品を作り出すことができる圧縮ローラ３４（あるいは、圧縮ローラ）を含み得る。クリールフレーム２４は、複数の外側表面３６と、外側表面３６に対して直角に取り付けられたスピンドル３８とを含む。スピンドル３８は、空気圧的に、機械的に、または流体的に制御されるダンサ要素を使用してテープ張力を生成するように移動されることが可能であり、ダンサ要素は、テープが型２０に適用されるときに複合材テープにかかる張力を維持するのに役立つ。複合材テープは、型２０への最終的な適用のために、スプール２６から繰り出されて、圧縮ローラ３４内へ移動し得る。
【0011】
[0022]繊維配置ヘッド１４は、繊維配置ヘッド１４の構成要素と、ＣＣＲ組立体３２と、最終的に複合材テープの連続体を型２０に押し付ける圧縮ローラ３４とを支持するための、ＣＣＲフレーム４０を含み得る。圧縮ローラ３４に到達する前に、複合材テープの一部分は、上部送り部分４２を通過することができ、複合材テープの別の部分は、下部送り部分４４を通過することができる。上部送り部分４２は、偶数番目の複合材テープを処理することができ、下部送り部分４４は、圧縮ローラ３４において出会う奇数番目の複合材テープを処理することができる。例として、８つの繊維経路またはレーンを有する繊維配置ヘッド１４の場合、上部送り部分４２は、番号２、４、６、および８によって識別される複合材テープを処理することができ、一方で、下部送り部分４４は、番号１、３、５、および７によって識別される複合材テープを処理することができる。上部送り部分４２および下部送り部分４４は、角度（α）だけ離隔され得る。上部送りローラ４６および下部送りローラ４８が、スプール２６から上部送り部分４２および下部送り部分４４のそれぞれまで複合材テープを送ることができる。複数のレーンモジュール組立体５４が、上部送り部分４２および下部送り部分４４に含まれ得る。上部送り部分４２および下部送り部分４４のそれぞれは、複数の取付けベース５２を受け入れるためのマニホルド６４を含むことができ、取付けベース５２は、複数のレーンモジュール組立体５４を解放可能に受け入れることができる。取付けベース５２は、弁取付け要素６８を含むことができ、弁取付け要素６８は、ベース５２をマニホルド６４に対して位置合わせし、かつ、複数のレーンモジュール組立体５４を繊維配置ヘッド１４に対して解放可能に連結する。ボールロックなどの弁取付け特徴６８は、取付けベース５２からマニホルド６４まで流体通路６６を位置合わせし、かつ、後部空気ブロック５３とベース５２との間に流体密シールを形成するのに役立つ。ベース５２は、レーンモジュール組立体５４が最終的にベース５２に連結する場所である、複数の取付け部位５８（図７ｂ）を含む。ベース５２は、複数の電磁弁６２およびレーンモジュール組立体５４が同時に取外しまたは設置され得る、マニホルド６４に連結する個別の要素であってよい。１つの実施態様では、取付けサイト５８は、レーンモジュール組立体５４の要素または後部空気ブロック５３に含まれる対応する雄ダブテールを受け入れる、雌ダブテールであり得る。レーンモジュール組立体５４は、繊維配置ヘッド１４に対するモジュール組立体５４の設置または取外し中に、ダブテール接続を介して取付けベース５２に対して摺動することができる。しかし、複数のレーンモジュール組立体５４は、クロスピン６０を用いて最終的に取付けベース５２に固定されてよく、クロスピン６０は、モジュール組立体５４がダブテールに対して摺動して取付けベース５２の一部分と係合する方向に対して横向きに通過して、取付けベース５２に対するレーンモジュール組立体５４の移動を防ぐ。
【0012】
[0023]電気機械式弁６２は、レーンモジュール組立体５４に当接し、かつ、後部空気ブロック５３を介して取付けベース５２に連結され得る。各レーンモジュール組立体５４は、弁６２が作動のためにモジュール組立体５４に選択的に圧縮空気を供給するように、電磁弁６２に当接し得る。取付けベース５２は、マニホルド６４と連結することができ、流体通路６６は、供給源（図示せず）から後部空気ブロック５３および電気機械式弁６２を通って最終的にはベース５２に連結されたレーン組立体５４レーンモジュール５４に到達する圧縮空気を送る。後部空気ブロック５３、電磁弁６２、およびレーンモジュール組立体５４の組立体は、クロスピン６０を使用して取付けベース５２に取外し可能に固着され得る。圧縮空気は、マニホルド６４および後部空気ブロック５３からの空気を送る電磁弁６２により、レーン組立体モジュール５４に選択的に供給され得る。１つの実施態様では、電磁弁６２は、レーン組立体モジュール５４の作動を制御するためにマイクロプロセッサが開閉するスイッチによって制御される電圧を受け取るソレノイドを含む。
【0013】
[0024]図９～１２に目を向けると、レーンモジュール５４は、それぞれ、繊維配置ヘッド１４の機能を行うサブ組立体７０と、複合材テープが通過する１つまたは複数のレーン経路７２とを含み得る。各サブ組立体７０のための空気圧シリンダ７４が、繊維配置ヘッド１４の機能を制御し得る。サブ組立体７０の一要素が空気圧シリンダ７４と連結されてよく、マニホルド６４から空気圧シリンダ７４内への圧縮空気の流れは、レーン経路を通過している複合材テープへの影響を有し得る。１つの実施形態では、流体通路６６は、電気機械式弁６２からピストンを含む空気圧ピストン組立体８０へ圧縮空気を送ることができる。空気圧ピストン組立体８０は、シリンダ７４に対して摺動し、それにより、レーン組立体モジュール５４に取り付けられたサブ組立体７０に応じて複合材テープへの何らかの作用を行うことができる。
【0014】
[0025]切断レーンモジュール組立体５４ａは、切断サブ組立体７０ａを含み得る。切断サブ組立体７０ａは、切断レーンモジュール組立体５４ａに取外し可能に取り付けられ、かつ、切刃８２、アンビル板８４、ばね懸架式ブレードシュー８６、およびベース８８を含み得る。切断サブ組立体７０ａは、複合材テープが通過するレーン経路７２の一部分を含み得る。例えば、切刃８２は、空気圧ピストン組立体８０が空気圧シリンダ７４に対して移動するときにはさみ切断部（ｓｃｉｓｓｏｒｉｎｇ ｃｕｔ）を作り出すようにばね懸架式ブレードシュー８６によりアンビル板８４に向かって付勢されて、複合材テープが切断サブ組立体７０ａのレーン経路７２を通過するときに複合材テープを切断することができる。切刃８２およびアンビル板８４は、互いに対して第１の位置に位置決めされたときに、複合材テープがレーン経路７２を通過できるようにすることができ、切刃８２がアンビル板８４に対して移動されると、テープが切断され得る。第１の位置にあるときに、切刃８２における開口部、ならびにアンビル板８４およびベース８８における開口部が、レーン経路７２を少なくとも部分的に画定し得る。細長い部材、ピン、だぼ、またはねじなどの固定具９２が、切断サブ組立体７０ａを切断レーン組立体モジュール５４ａに固着するために、切断レーン組立体モジュール５４ａ内の開口９０を貫通して、切断サブ組立体７０ａと係合し得る。固定具９２は、点検修理または交換のためにサブ組立体７０ａを切断レーン組立体モジュール５４ａから解放するために、切断レーン組立体モジュール５４ａおよび切断サブ組立体７０ａから取り外され得る。この実施態様では、繊維配置ヘッド１４は、８つの切断レーンモジュール組立体５４ａ－上部送り部分４２上の４つの切断レーン組立体モジュール５４ａ、および下部送り部分４４上の４つの切断レーン組立体モジュール５４ａ－を含む。しかし、より多くのまたはより少ない切断レーン組立体モジュール５４ａを含む他の実施態様が可能である。
【0015】
[0026]他のレーン組立体モジュール５４には、挟持レーン組立体モジュール５４ｂ、および再始動レーン組立体モジュール５４ｃが含まれる。挟持レーン組立体モジュール５４ｂおよび再始動レーン組立体モジュール５４ｃは、複数のレーン経路７２を含むことができ、かつ、各レーン経路７２のための空気圧ピストン８０を含むことができ、空気圧ピストン８０は、摺動して複合材テープを所定の位置に保持するように、選択的に作動され得る。挟持サブ組立体７０ｂおよび再始動サブ組立体７０ａが、それぞれ、複合材テープが型２０に適用されている間に複合材テープを保持するための案内車９４を含み得る。動力車９６が、対応する案内車９４に対向するように、複合材テープの対向側上に位置決めされ得る。動力車９６は、車９６と連結される出力軸を有する電気モータ９８によって駆動され得る。動力車９６は、複合材テープを移動させるために電気モータ９８によって回転されてよく、または、動力車９６は、複合材テープをしっかりと保持するために不動に保持されてよい。複合材テープは、スプラグ（一方向）軸受、クラッチドシャフト（ｃｌｕｔｃｈｅｄ ｓｈａｆｔ）、または固定板に接触して不動に保持されることが可能である。
【0016】
[0027]案内車９４は、動力車９６によって接触された側とは反対の複合材繊維テープの側に接触し、それにより、車同士の間でテープが押しつぶされる。案内車９４は、複合材テープをレーン経路７２に通して移動させるかまたは複合材テープを所定の位置に保持するために、動力車９６と協力して動作することができる。動力車９６は、電気モータ９８によって駆動されてよく、一方で、案内車９４は、自由に回転しかつ複合材繊維テープが移動できるようにすることができる。または、テープを所定の位置に保持するために、電気モータ９８は、動力車９６を動かさずに保持することができ、空気圧ピストン８０は、案内車９４が回転するのを妨げるように作動され得る。空気圧ピストン８０は、案内車９４を選択的に不動に保持することにより複合材繊維を所定の位置に保持するために、圧縮空気の受入れに応答して移動し得る。この実施態様では、繊維配置ヘッド１４は、８つの挟持レーンモジュール組立体５４ｂおよび８つの再始動レーン組立体モジュール５４ｃ－上部送り部分４２上の４つの挟持レーン組立体モジュールおよび４つの再始動レーン組立体モジュール、ならびに下部送り部分４４上の４つの挟持レーン組立体モジュール５４ｂおよび４つの再始動レーン組立体モジュール５４ｃ－を含む。この実施態様では、繊維配置ヘッド１４は、切断レーン組立体モジュール５４ａを含めて２４個のレーン組立体モジュール５４を含み得る。しかし、より多くのまたはより少ないレーン組立体モジュール５４を含む他の実施態様が可能である。
【0017】
[0028]ロボットアーム１２は、複合材部品を作り出すために繊維配置ヘッド１４を型２０に対して移動させることができる。ロボットアーム１２、動力車９６、切断レーン組立体モジュール５４ａ、挟持レーン組立体モジュール５４ｂ、および再始動レーン組立体モジュール５４ｃは、複合材テープを型２０に適用するために協働する。再始動レーン組立体モジュール５４ｃは、複合材繊維が圧縮ローラ３４に到達するまで、複合材繊維をレーン７２に通して移動させることができる。次いで、挟持レーン組立体モジュール５４ｂは、複合材繊維を保持して複合材繊維がレーン７２内で移動するのを防ぐように作動され得る。次いで、圧縮ローラ３４は、型２０と接触させられて、複合材テープの一端を型２０に貼り付けることができる。挟持レーン組立体モジュール５４ｂは、複合材繊維を解放することができ、ロボットアーム１２は、繊維配置ヘッド１４を型２０上で移動させ、圧縮ローラ３４は、複合材テープを型２０に適用することができる。規定量の複合材テープが型２０に適用されると、挟持レーン組立体モジュール５４ｂは、スプール２６からの複合材テープを所定の位置に保持するために作動されることが可能であり、切断レーン組立体モジュール５４ａは、型２０に適用される所望の長さの複合材テープを切断するために作動されることが可能である。新たな複合材テープの連続体が型２０に適用され得るように、再始動レーン組立体モジュール５４ｃは係合され、挟持組立体モジュール５４ｂは係脱されて、さらなる複合材テープが圧縮ローラ３４に供給されることを可能にすることができる。
【0018】
[0029]これまで述べてきたことは、本発明の１つまたは複数の実施形態に関する説明であることが、理解されるべきである。本発明は、本明細書において開示された特定の実施形態に限定されるものではなく、むしろ、以下の特許請求の範囲によってのみ定められる。さらに、上記の説明に含まれる記述は、特定の実施形態に関するものであり、また、用語もしくは語句が上記で明確に定義されている場合を除き、本発明の範囲への制限または特許請求の範囲において使用される用語の定義への制限と解釈されるべきではない。様々な他の実施形態、ならびに開示された実施形態に対する様々な変更および修正が、当業者には明らかになるであろう。すべてのそのような他の実施形態、変更、および修正は、添付の特許請求の範囲に記載の範囲に含まれることが意図されている。
【0019】
[0030]本明細書および特許請求の範囲において、用語「例えば（ｅ．ｇ．）」、「例えば（ｆｏｒ ｅｘａｍｐｌｅ）」、「例として（ｆｏｒ ｉｎｓｔａｎｃｅ）」、「～などの（ｓｕｃｈ ａｓ）」、および「～のような（ｌｉｋｅ）」、ならびに動詞「備えている（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「有している（ｈａｖｉｎｇ）」、「含んでいる（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、およびそれらの他の動詞の形態は、１つまたは複数の構成要素もしくは他の物品の列挙と併せて使用された場合、それぞれ無制限と解釈されるべきであり、つまり、列挙は、他の追加の構成要素または物品を除外すると見なされるべきではない。他の用語は、異なる解釈を必要とする文脈においてそれらの用語が使用される場合を除き、それらの用語の最も広い妥当な意味を使用して解釈されるべきである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【国際調査報告】