繊維配列機械
【課題】器用さが大きく、このため例えば半球体や翼部全体のような明確な輪郭を有する表面上で繊維を配列することができるような繊維搬送システムを有する繊維配列機械を提供する。
【解決手段】繊維配列機械は、繊維バンドを工具や型に適用させる圧搾部材に繊維バンドを供給するクリールを備えている。圧搾部材は、手関節により機械のクリールに取り付けられたヘッドの一部である。この手関節は、クリールに対して横揺れ軸、縦揺れ軸および回転軸を中心とする移動を与えるようになっている。繊維バンドは、手関節を有する繊維バンド搬送システムにより供給され、繊維バンドを２つのステージ上で横揺れ軸または回転軸を中心としてねじることができることにより特徴づけられる。
【解決手段】繊維配列機械は、繊維バンドを工具や型に適用させる圧搾部材に繊維バンドを供給するクリールを備えている。圧搾部材は、手関節により機械のクリールに取り付けられたヘッドの一部である。この手関節は、クリールに対して横揺れ軸、縦揺れ軸および回転軸を中心とする移動を与えるようになっている。繊維バンドは、手関節を有する繊維バンド搬送システムにより供給され、繊維バンドを２つのステージ上で横揺れ軸または回転軸を中心としてねじることができることにより特徴づけられる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維配列機械に関し、とりわけ、ロボット操縦機の手関節を有する繊維搬送システムを備えた繊維配列機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボット操縦機の器用さは、作業空間内においてある箇所を異なる方向および方位から横切るような操縦機の性能により定められていた。数値制御機械は、一般的に特定の軌道に沿った操縦機の端部エフェクタを必要とする。この軌道は、端部エフェクタに対して任意の方向から直交座標空間内の様々な箇所に移動させることを必要とし、操縦機に６自由度、すなわち３つの位置に関する自由度と３つの方位に関する自由度を持たせる必要がある。
【０００３】
繊維配列機械において、端部エフェクタの位置は一般的に２つのスライド台および回転またはスライドを行う前腕により決まる。この際に、端部エフェクタの方位は、端部エフェクタを前腕の端部に支持するためのヘッドに接続された手関節により決まる。繊維配列機械におけるヘッドおよび端部エフェクタの位置決めは難しくない。しかしながら、ヘッドにより支持された端部エフェクタの方位を決めるのは困難である。なぜならば、繊維を工具や型に適用するような端部エフェクタは大きな幅を有しており、繊維バンドが前腕から手関節を介してヘッドに搬送されるときに繊維バンドがねじれるからである。このような現象により、従来の繊維配列機械では器用さが制限されていた。このことは、前腕からヘッドに搬送される際に必ず分離されていなければならないようなトウ（麻屑）からなる繊維バンドを配列する繊維配列機械にとりわけ発生しがちである。
【０００４】
１９８９年１０月３１日に特許されたＭｉｌｏ Ｍ．Ｖａｎｉｇｌｉａの米国特許第４，８７２，６１９号には、手関節１５により前腕１４に取り付けられた繊維配列ヘッド２５を有する繊維配列機械の転換装置が開示されている。この手関節１５は、１９７８年１月１７日に特許されたＴｈｅｏｄｏｒｅ Ｈａｈｎ Ｓｔａｃｋｈｏｕｓｅの米国特許第４，０６８，５３６号に開示された連続的なローラ手関節である。トウからなる繊維バンドは、クリール組合せ体２４から、溝を有するローラ２９および２つの転換ローラ３０を介して繊維配列ヘッド２５に搬送される。転換ローラ３０は、固定されたクリールブラケット３１上および繊維配列ヘッド２５の外側支持ブラケット３２上でそれぞれ支持された各キャスターに取り付けられている。トウからなる繊維バンドは、溝を有するローラ２９および固定されたクリールブラケット３１上で支持された第１の転換ローラ３０の間でねじれ、２つの転換ローラ３０の間で再びねじれる。各転換ローラ３０は、サーボモータ４０３を有するような組合せ体３８ａ，３８ｂの一部となっていてもよい。この際に、当該サーボモータ４０３は、プラス方向に制御された動きをローラ組合せ体に与えるようになっている。１９８９年１０月３１日に特許されたＭｉｌｏ Ｍ．Ｖａｎｉｇｌｉａの米国特許第４，８７７，１９３号および１９９０年７月２４日に特許されたＪｅｒｒｙ Ｂ．Ｗｉｓｂｅｙ等の米国特許第４，９４３，３３８号も参照されたい。
【０００５】
このような構成は、そもそも器用さが比較的低いものとなる。なぜならば、トウからなる繊維バンドが手関節の各々の軸の回転中心から位置がずれているからである。この位置ずれにより、トウからなる繊維バンドが、回転の中心の周りで単にねじれるよりもむしろ、回転の中心の周囲を移動するようになる。このため、トウからなる繊維バンドが転換ローラの回転軸の完全な垂直状態から外れることによる角度が増加してしまう。さらに、このような構成は、繊維配列ヘッドが向くような全ての３つの自由度が、（固定されたクリールブラケット３１に取り付けられる）転換ローラ３０および（繊維配列ヘッド２５上の外側支持ブラケット３２上に取り付けられる）転換ローラ３０の相対位置により定められることを必要とする。これらの２つの状態は、ともに、トウからなる繊維バンドに過度の側方角度を適用することなしに手関節が向くことができる範囲を制限する。トウからなる繊維バンドの回転中心からの位置ずれが大きくなればなるほど手関節が向くことができる範囲がより制限されるということが理解されよう。
【０００６】
１９９１年７月１１日に特許されたＭｉｌｏ Ｍ．Ｖａｎｉｇｌｉａの米国特許第５，０２２，９５２号には、傾斜することができる前腕またはハウジング７０を有するような繊維配列機械の他の構成が開示されている。ここで、このハウジング７０は、ロボット手関節１２８の回転タイプのローラベンドにより回転自在の腕７２に取り付けられた繊維配列ヘッド１３０を有している。トウからなる繊維バンド１１は、傾斜することができるハウジング７０により支持されたクリール組合せ体から、その位置が固定されたローラ１３６および同じ種類の２つの繊維転換ローラ１３８，１４０を介して搬送されるようになっている。このことは、上述の１９８９年１０月３１日に特許されたＭｉｌｏ Ｍ．Ｖａｎｉｇｌｉａの米国特許第４，８７２，６１９号により議論されている。上述のように、トウからなる繊維バンド１１は、位置が固定されたローラ１３６および傾斜可能なハウジング７０上で支持された第１の転換ローラ１３８の間でねじれ、２つの転換ローラ１３８および１４０の間で再びねじれるようになっている。上述のように、転換ローラ１３８および１４０は、正方向に制御された動きをローラ組合せ体に与えるようなサーボモータを有する組合せ体の一部であってもよい。
【０００７】
このような構成は長年の間首尾よく使用されているが、このような構成もまたそもそも器用さが比較的低くなっている。なぜならば、トウからなる繊維バンドが手関節の各々の軸の回転中心から位置がずれているからである。この位置ずれにより、トウからなる繊維バンドが、回転の中心の周りで単にねじれるよりもむしろ、回転の中心の周囲を移動するようになる。このため、トウからなる繊維バンドが転換ローラの回転軸の完全な垂直状態から外れることによる角度が増加してしまう。さらに、このような構成は、繊維配列ヘッドが向くような全ての３つの自由度が、（固定されたクリールブラケットに取り付けられる）転換ローラおよび（繊維配列ヘッド上の外側支持ブラケット上に取り付けられる）転換ローラの相対位置により定められることを必要とする。これらの２つの状態は、ともに、トウからなる繊維バンドに過度の側方角度を適用することなしに手関節が向くことができる範囲を制限する。トウからなる繊維バンドの回転中心からの位置ずれが大きくなればなるほど手関節が向くことができる範囲がより制限されるということが理解されよう。
【０００８】
１９９２年５月５日に特許されたＭｉｌｏ Ｍ．Ｖａｎｉｇｌｉａの米国特許第５，１１０，３９５号には、転換ローラ９０および圧縮シュー１０４の間で全てのトウを分離させるような上方および下方のアイドラー・ローラ９２，９４を有する繊維配列ヘッド１２が開示されている。
【０００９】
１９９３年９月２４日に特許されたＲｉｃｈａｒｄ Ｌ．Ｓｔｅｉｄｌｅ等による米国特許第５，２３９，４５７号には、繊維配列機械の転換ローラ制御器が開示されている。この転換ローラ制御器は、上述の１９８９年１０月３１日に特許されたＭｉｌｏ Ｍ．Ｖａｎｉｇｌｉａの米国特許第４，８７２，６１９号および１９９１年７月１１日に特許されたＭｉｌｏ Ｍ．Ｖａｎｉｇｌｉａの米国特許第５，０２２，９５２号に記載された繊維配列機械に開示される２つの転換ローラの回転角度を制御するようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、器用さが大きく、このため例えば半球体や翼部全体のような明確な輪郭を有する表面上で繊維を配列することができるような繊維搬送システムを有する繊維配列機械を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の繊維配列機械は、繊維バンドを２つのステージ上で横揺れ軸または回転軸を中心としてねじるような繊維搬送システムにより特徴づけられる。
【００１２】
好ましい実施の形態においては、繊維バンドは、固定された前腕転換ローラと、繊維を工具または型に適用させるヘッドの圧縮ローラとの間で３回ねじられるようになっている。
【００１３】
本発明は、とりわけ、搬送中に必ず分離させなければならないようなトウからなる繊維バンドを配列する繊維配列機械が得られるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示されるように、本発明の繊維配列機械１０は、ベース１４上に取り付けられた一対の平行な搬送レール１２を備えている。機械が大きい場合には、このベース１４は概して工場の床となる。搬送装置１６は搬送レール１２上に摺動自在に取り付けられ、この搬送装置１６は工具または型Ｔと平行に移動するようになっている。この移動は、第１のデカルト座標系においてＺ軸に沿った移動またはＺ方向の移動と言い、このデカルト座標系は主としてベース１４に対する位置を示している。
【００１５】
搬送装置１６は、順に、一対の平行な横スライド台レール１８の搬送を行う。この横スライド台レール１８の上方には、工具または型Ｔに対する進退方向の移動のための横スライド台２０が設けられている。この移動は、第１のデカルト座標系においてＸ軸に沿った移動またはＸ方向の移動と言う。横スライド台２０はクリール２２および傾斜タイプの前腕２４を搬送する。前腕２４は、その端部が軸２１により横スライド台２０に回転自在に取り付けられており、前腕２４の自由端は横スライド台２０に対して上下に移動するようになっている。この上下移動は、第１のデカルト座標系においてＹ軸に沿った移動またはＹ方向の移動と言う。搬送装置１６、横スライド台２０および前腕２４により、前腕２４の端部のための一般的なグローバルポジションの位置が得られる。前腕２４が概してＹスライド台またはＺスライド台に取り付けられるようなＸ、ＹおよびＺスライド台といった、他のグローバルポジションシステムを用いてもよい。
【００１６】
繊維配設ヘッド２６の繊維バンドタイプは、「手関節」２８によって前腕２４の端部に取り付けられる。この手関節２８により、一般的に前腕２４の端部に対する繊維配設ヘッド２６の方位が得られる。手関節２８により、繊維配設ヘッド２６の３自由度が得られる。前腕２４の端部に対して繊維配設ヘッド２６の横揺れ、縦揺れおよび回転移動が与えられるからである。冒頭に述べたように、手関節を有するような機械１０の繊維搬送システムにより、少なくとも３回、繊維バンドをねじるような高度な器用さが得られる。より詳細については以下に説明する。
【００１７】
図２および図３に示されるように、繊維配設ヘッド２６の横揺れ移動（主として前腕２４の端部に対する方位を決めるような第２の方位デカルト座標系の垂直軸すなわちＹ軸を中心とした回転）は、横揺れブラケット３０により与えられる。横揺れブラケット３０は、前腕２４の端部に取り付けられた中空の環状横揺れハウジング３４の内部で回転する横揺れ軸３２を有している。横揺れブラケット３０は、横揺れスリーブ３２の頂部において横揺れくびき３６を有している。
【００１８】
繊維配設ヘッド２６の縦揺れ移動（方位デカルト座標系の横方向水平軸すなわちＺ軸を中心とした回転）は、縦揺れハウジング３８により与えられる。この縦揺れハウジング３８は、縦揺れハウジング３８に固定された縦揺れハウジングくびき４０によって横揺れくびき３６に回転自在に取り付けられている。横揺れくびき３６および縦揺れハウジングくびき４０は軸４１により回転自在に相互接続されている。
【００１９】
繊維配設ヘッド２６の回転移動（方位デカルト座標系の長手方向水平軸すなわちＸ軸を中心とした回転）は、ヘッドブラケット４２により与えられる。このヘッドブラケット４２は、縦揺れハウジング３８内で回転するヘッドスリーブ４４を備えている。繊維配設ヘッド２６の回転移動は、後部ローラブラケット４５により行われる。この後部ローラブラケット４５もまた以下に説明するように縦揺れハウジング３８内で回転する。縦揺れハウジング３８内における後部ローラブラケット４５の回転は、以下に説明するように縦揺れハウジング３８内の繊維配設ヘッド２６の回転と協働している。
【００２０】
繊維配設ヘッド２６は、クリール２２から工具または型Ｔに送られた繊維バンドＦＢの複数の繊維トウ（ｔｏｗｓ、麻屑）Ｔを配設する圧縮ローラ４６を支持する。通常の動作において、圧縮ローラ４６は６自由度で移動して工具または型Ｔに対して繊維バンドＦＢを巻き付ける。圧縮ローラ４６は、ベース１４、搬送機１６、横スライド台２０および前腕２４に対して、最初に説明した第１の方位デカルト座標系のＸ、ＹおよびＺ方向に移動する。また、圧縮ローラ４６は、横揺れ、縦揺れおよび回転を行う、すなわち、前腕２４の端部に対して、第２の方位デカルト座標系のＸ、ＹおよびＺ軸を中心として回転する。ここで、いくつかの移動は不可避的に含まれないようになっている。
【００２１】
クリールの構造および動作はよく知られている。例えば、上述の米国特許第４，８７２，６１９号を参照されたい。このように、クリール２２については詳細を述べる必要がない。クリール２２は、図９に詳細が示されるような繊維バンドＦＢを生成するものであると言えば十分であろう。図９に示すように、繊維バンドＦＢは複数の平行な、個々の繊維トウＴ（例えば、予め炭素繊維または他のプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）材料が含浸されたトウ）を有している。これらの繊維トウＴは互いに分離している。
【００２２】
図１，２，３および４に示すように、複数のローラが繊維配設ヘッド２６およびクリール２２の間に設けられており、繊維バンドＦＢにおける粘着性のあるトウＴが互いに接触せずに繊維バンドＦＢがねじれ、クリール２２と繊維配設ヘッド２６との間で回転するようになっている。ローラは、米国特許第４，８７７，１９３号に記載された種類のものが好ましく、米国特許第５，２７３，６１４号に開示されるガイドを含んでいてもよい。しかしながら、様々な適合するタイプのローラを使用することができる。
【００２３】
最初に、クリール２２において（図１参照）、このクリール２２の複数のドラムから送られた繊維バンドＦＢの複数のトウＴは、固定されたクリール転換ローラ４８に送られる。この転換ローラ４８から、繊維バンドＦＢのトウＴは前腕２４の中空部分を通って下方に進み、転換ローラ５０（図３参照）に到達する。この転換ローラ５０は、傾斜を変えることができる前腕２４の軸ベアリングの間で同一線上に配置されている。繊維バンドＦＢのトウＴは、転換ローラ５０の下を通過して、傾斜を変えることが可能な前腕の真下を進み、この前腕の自由端に達する。ここで、固定された横揺れ軸転換ローラ５１の下でトウＴが搬送される。転換ローラ５１は、横揺れハウジング３４を通過する繊維バンドＦＢのトウＴの向きを垂直方向すなわちＹ方向に変える。転換ローラ４８，５０および５１は全て、前腕２４の端部のグローバルポジショニングを決めるような第１のデカルト座標系のＺ軸と平行な軸を中心として回転する。
【００２４】
ローラ４８および５０の各軸間の距離、およびローラ５０および５１の各軸間の距離はそれぞれ一定に維持されることが好ましい。手関節２８を有する繊維搬送システムの接続は、固定された前腕または横揺れ軸転換ローラ５１から始まる（図３および図４参照）。
【００２５】
横揺れ軸転換ローラ５１から、繊維バンドＦＢのトウＴが進行して縦揺れ軸転換ローラ５２に巻かれる。この縦揺れ軸転換ローラ５２は、横揺れブラケットくびき３６により支持されたベアリング内で回転する。前腕２４の端部に対するヘッド２６の方位を決めるような第２の方位デカルト座標軸における垂直方向の横揺れ軸を中心として回転するためである。繊維バンドＦＢの最初のねじれは、転換ローラ５１および縦揺れ軸転換ローラ５２の間で発生する。一例として、このような機械において、横揺れブラケットくびき３６は、繊維バンドＴＢのトウＴの分離状態を維持しながらプラスまたはマイナスに９５度だけ回転することができる。図５は、横揺れ軸において横揺れねじれが発生していない状態を示し、一方図６および図６Ａは、プラスおよびマイナスの横揺れねじれをそれぞれ示している。
【００２６】
縦揺れ軸転換ローラ５２から、繊維バンドＦＢが引き続き後方に送られ、縦揺れハウジング３８の後端におけるサーボ転換ローラ５４に到達する（図３および図４参照）。サーボ転換ローラ５４は、後部ローラブラケット４５により支持されたベアリング内で回転する。繊維バンドＦＢはサーボ転換ローラ５４の周りで移動を行い、少なくとも１つの中間転換ローラに向かって前方へ進行する。しかしながら、ヘッドブラケット４４により支持され、縦揺れハウジング３８により支持されたベアリング内で回転するような２つの中間転換ローラ５６，５７が存在することが好ましい。各転換ローラ５６，５７は、トウバンドＦＢを構成するトウＴの総計の約半分に適合するサイズとなっており、転換ローラ５４からほぼ等距離の位置に配置されている。転換ローラ５６，５７は、垂直方向において互いに位置がずれており、ローラの回転の中心からほぼ等距離となっており、一緒に回転する。偶数番目のトウＴｅが上方の転換ローラ５６に向かい、奇数番目のトウＴｏが下方の転換ローラ５７に向かうよう、麻屑バンドＦＢのトウＴが分離される。サーボ転換ローラ５４は、後部ローラブラケット４５に対して回転自在となっている。このサーボ転換ローラ５４は、ローラ軸に対して垂直な仮想面上で縦揺れハウジング３８に対するローラ軸を中心として回転するような軸を中心として回転する。一方、中間転換ローラ５６，５７は、ヘッドブラケット４４に対して回転自在となっており、縦揺れハウジング３８に対する第２のローラ軸に対して垂直な第２の仮想面上で第２のローラ軸を中心として回転するような各々の平行軸を中心として回転する。第１および第２のローラ軸は、縦揺れハウジング３８の長手方向軸と一致していることが好ましいが、このハウジングに対しておよび／または相互に平行となっていてもよい。縦揺れ軸転換ローラ５２は、第１および第２のローラ軸と垂直な仮想面上で概して固定された軸を中心として回転する。このような構成により、繊維バンドＦＢの第２および第３のねじれが行われ、これらの２つのねじれが行われることにより縦揺れハウジング３８内における繊維配設ヘッド２６の回転性能が増加する。ここで、繊維バンドＦＢの第２および第３のねじれは、縦揺れ軸転換ローラ５２および中間転換ローラ５６，５７の間で行われる。
【００２７】
第２のねじれは、縦揺れ軸転換ローラ５２およびサーボ転換ローラ５４の間で発生し、この第２のねじれは、繊維バンドＦＢの「ローラにおける総ねじれ」の第１の構成要素を提供する。好ましくは、「ローラによる総ねじれ」の約３５％が得られるようプログラミングされた、後部ローラブラケット４５の回転を制御するサーボによりこのことが行われる。第３のねじれは、サーボ転換ローラ５４および中間ヘッド転換ローラ５６，５７の間で発生し、この第３のねじれは、ローラによる総ねじれの第２の構成要素、すなわちローラによる総ねじれの約６５％を提供する。一例として、上記のような機械において、ローラによるねじれを２つの構成要素に分ける３６−６５の割り振りにより、繊維配設ヘッド２６が、繊維バンドＦＢのトウＴの分離を維持しながら、縦揺れハウジング３８に対してプラスまたはマイナス１５５°だけ回転することができるようになる。
【００２８】
図７は、ローラねじれが発生していない場合を示し、一方、図８は、縦揺れ軸転換ローラ５２およびサーボ転換ローラ５４の間における第１のプラス方向のローラねじれ、およびサーボ転換ローラ５４およびヘッド転換ローラ５６の間の第２のプラス方向のローラねじれを示す。図８Ａは、マイナス方向における２つのローラねじれを示す。
【００２９】
繊維バンドＦＢの偶数番目のトウＴｅは、転換ローラ５６から下方前方に移動し、上方ヘッド転換ローラ５８に達する。奇数番目のトウＴｏは、転換ローラ５７から下方前方に移動し、下方ヘッド転換ローラ６０に達する（図３および図４参照）。２つの中間転換ローラ５６，５７を使用することにより、１つのローラを使用する場合よりもむしろ、より幅の広い繊維バンドに適合することができ、中間転換ローラおよびヘッド転換ローラ５８，５９の間において必要とされる距離を減少させることができる。
【００３０】
上述の繊維配列機械１０において、繊維バンドはサーボ転換ローラ５４に巻かれて方向が変わる。これは好ましい構成である。なぜならば、縦揺れハウジング３８の長さを減少させるからである。しかしながら、縦揺れ軸転換ローラ５２および中間ヘッド転換ローラ５６を長手方向に配置するとともにローラ５２および転換ローラ５６，５７の間の途中にサーボ転換モータ５４を配置することも可能である。
【００３１】
上述の繊維配列機械１０は、横揺れ軸転換ローラ５１および縦揺れ軸転換ローラ５２の間の総横揺れねじれのために、繊維バンドＦＢの単一のねじれを使用している。しかしながら、横揺れ軸ハウジング３４に対して回転するような軸を中心として回転する他のローラを用いることにより、総横揺れねじれを２つの構成要素に分割することも可能である。特定の繊維配列機械の器用さに関する要求を満たすため、より大きな横揺れが必要な場合には、このような複数の横揺れねじれにより、トウＴの分離を維持しながら繊維バンドＦＢの横揺れ性能を向上させることができる。複数の横揺れねじれは、上述の繊維バンドＦＢの単一のローラねじれまたは複数のローラねじれと組み合わせて用いることができる。いずれにしても、繊維バンドＦＢのトウＴの分離は、縦揺れの変化のために容易に維持される。なぜならば、繊維バンドＦＢは、縦揺れの変化によりねじれが生じることはないからである。このため、複数の縦揺れの変化に必要なものはない。
【００３２】
以上においては、本発明の全ての可能な均等の形式または分岐について述べているわけではない。ここで用いられた用語は制限的なものというよりもむしろ記述的なものに過ぎず、本発明の精神または範囲から離れない限りにおいて様々な変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の繊維配列機械の側面図である。
【図２】図１に示す繊維配列機械の前腕、手関節および繊維配設ヘッドの斜視図である。
【図３】図１の繊維配列機械の前腕、手関節および繊維配設ヘッドの透視斜視図であって、繊維バンドの経路を示す図である。
【図４】図１の繊維配列機械の前腕、手関節および繊維配設ヘッドの側面図である。
【図５】実質的に図４のライン５−５に沿って矢印方向から見た断面図である。
【図６】図５に類似する断面図であるが、異なる横揺れ角度における縦揺れハウジングを示す図である。
【図６Ａ】図５に類似する断面図であるが、異なる横揺れ角度における縦揺れハウジングを示す図である。
【図７】実質的に図４のライン７−７に沿って矢印方向から見た断面図である。
【図８】図７に類似する断面図であるが、異なる回転角度におけるヘッドブラケットおよび後部ローラブラケットを示す図である。
【図８Ａ】図７に類似する断面図であるが、異なる回転角度におけるヘッドブラケットおよび後部ローラブラケットを示す図である。
【図９】実質的に図４のライン９−９に沿って矢印方向から見た断面図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維配列機械に関し、とりわけ、ロボット操縦機の手関節を有する繊維搬送システムを備えた繊維配列機械に関する。
【背景技術】
【０００２】
ロボット操縦機の器用さは、作業空間内においてある箇所を異なる方向および方位から横切るような操縦機の性能により定められていた。数値制御機械は、一般的に特定の軌道に沿った操縦機の端部エフェクタを必要とする。この軌道は、端部エフェクタに対して任意の方向から直交座標空間内の様々な箇所に移動させることを必要とし、操縦機に６自由度、すなわち３つの位置に関する自由度と３つの方位に関する自由度を持たせる必要がある。
【０００３】
繊維配列機械において、端部エフェクタの位置は一般的に２つのスライド台および回転またはスライドを行う前腕により決まる。この際に、端部エフェクタの方位は、端部エフェクタを前腕の端部に支持するためのヘッドに接続された手関節により決まる。繊維配列機械におけるヘッドおよび端部エフェクタの位置決めは難しくない。しかしながら、ヘッドにより支持された端部エフェクタの方位を決めるのは困難である。なぜならば、繊維を工具や型に適用するような端部エフェクタは大きな幅を有しており、繊維バンドが前腕から手関節を介してヘッドに搬送されるときに繊維バンドがねじれるからである。このような現象により、従来の繊維配列機械では器用さが制限されていた。このことは、前腕からヘッドに搬送される際に必ず分離されていなければならないようなトウ（麻屑）からなる繊維バンドを配列する繊維配列機械にとりわけ発生しがちである。
【０００４】
１９８９年１０月３１日に特許されたＭｉｌｏ Ｍ．Ｖａｎｉｇｌｉａの米国特許第４，８７２，６１９号には、手関節１５により前腕１４に取り付けられた繊維配列ヘッド２５を有する繊維配列機械の転換装置が開示されている。この手関節１５は、１９７８年１月１７日に特許されたＴｈｅｏｄｏｒｅ Ｈａｈｎ Ｓｔａｃｋｈｏｕｓｅの米国特許第４，０６８，５３６号に開示された連続的なローラ手関節である。トウからなる繊維バンドは、クリール組合せ体２４から、溝を有するローラ２９および２つの転換ローラ３０を介して繊維配列ヘッド２５に搬送される。転換ローラ３０は、固定されたクリールブラケット３１上および繊維配列ヘッド２５の外側支持ブラケット３２上でそれぞれ支持された各キャスターに取り付けられている。トウからなる繊維バンドは、溝を有するローラ２９および固定されたクリールブラケット３１上で支持された第１の転換ローラ３０の間でねじれ、２つの転換ローラ３０の間で再びねじれる。各転換ローラ３０は、サーボモータ４０３を有するような組合せ体３８ａ，３８ｂの一部となっていてもよい。この際に、当該サーボモータ４０３は、プラス方向に制御された動きをローラ組合せ体に与えるようになっている。１９８９年１０月３１日に特許されたＭｉｌｏ Ｍ．Ｖａｎｉｇｌｉａの米国特許第４，８７７，１９３号および１９９０年７月２４日に特許されたＪｅｒｒｙ Ｂ．Ｗｉｓｂｅｙ等の米国特許第４，９４３，３３８号も参照されたい。
【０００５】
このような構成は、そもそも器用さが比較的低いものとなる。なぜならば、トウからなる繊維バンドが手関節の各々の軸の回転中心から位置がずれているからである。この位置ずれにより、トウからなる繊維バンドが、回転の中心の周りで単にねじれるよりもむしろ、回転の中心の周囲を移動するようになる。このため、トウからなる繊維バンドが転換ローラの回転軸の完全な垂直状態から外れることによる角度が増加してしまう。さらに、このような構成は、繊維配列ヘッドが向くような全ての３つの自由度が、（固定されたクリールブラケット３１に取り付けられる）転換ローラ３０および（繊維配列ヘッド２５上の外側支持ブラケット３２上に取り付けられる）転換ローラ３０の相対位置により定められることを必要とする。これらの２つの状態は、ともに、トウからなる繊維バンドに過度の側方角度を適用することなしに手関節が向くことができる範囲を制限する。トウからなる繊維バンドの回転中心からの位置ずれが大きくなればなるほど手関節が向くことができる範囲がより制限されるということが理解されよう。
【０００６】
１９９１年７月１１日に特許されたＭｉｌｏ Ｍ．Ｖａｎｉｇｌｉａの米国特許第５，０２２，９５２号には、傾斜することができる前腕またはハウジング７０を有するような繊維配列機械の他の構成が開示されている。ここで、このハウジング７０は、ロボット手関節１２８の回転タイプのローラベンドにより回転自在の腕７２に取り付けられた繊維配列ヘッド１３０を有している。トウからなる繊維バンド１１は、傾斜することができるハウジング７０により支持されたクリール組合せ体から、その位置が固定されたローラ１３６および同じ種類の２つの繊維転換ローラ１３８，１４０を介して搬送されるようになっている。このことは、上述の１９８９年１０月３１日に特許されたＭｉｌｏ Ｍ．Ｖａｎｉｇｌｉａの米国特許第４，８７２，６１９号により議論されている。上述のように、トウからなる繊維バンド１１は、位置が固定されたローラ１３６および傾斜可能なハウジング７０上で支持された第１の転換ローラ１３８の間でねじれ、２つの転換ローラ１３８および１４０の間で再びねじれるようになっている。上述のように、転換ローラ１３８および１４０は、正方向に制御された動きをローラ組合せ体に与えるようなサーボモータを有する組合せ体の一部であってもよい。
【０００７】
このような構成は長年の間首尾よく使用されているが、このような構成もまたそもそも器用さが比較的低くなっている。なぜならば、トウからなる繊維バンドが手関節の各々の軸の回転中心から位置がずれているからである。この位置ずれにより、トウからなる繊維バンドが、回転の中心の周りで単にねじれるよりもむしろ、回転の中心の周囲を移動するようになる。このため、トウからなる繊維バンドが転換ローラの回転軸の完全な垂直状態から外れることによる角度が増加してしまう。さらに、このような構成は、繊維配列ヘッドが向くような全ての３つの自由度が、（固定されたクリールブラケットに取り付けられる）転換ローラおよび（繊維配列ヘッド上の外側支持ブラケット上に取り付けられる）転換ローラの相対位置により定められることを必要とする。これらの２つの状態は、ともに、トウからなる繊維バンドに過度の側方角度を適用することなしに手関節が向くことができる範囲を制限する。トウからなる繊維バンドの回転中心からの位置ずれが大きくなればなるほど手関節が向くことができる範囲がより制限されるということが理解されよう。
【０００８】
１９９２年５月５日に特許されたＭｉｌｏ Ｍ．Ｖａｎｉｇｌｉａの米国特許第５，１１０，３９５号には、転換ローラ９０および圧縮シュー１０４の間で全てのトウを分離させるような上方および下方のアイドラー・ローラ９２，９４を有する繊維配列ヘッド１２が開示されている。
【０００９】
１９９３年９月２４日に特許されたＲｉｃｈａｒｄ Ｌ．Ｓｔｅｉｄｌｅ等による米国特許第５，２３９，４５７号には、繊維配列機械の転換ローラ制御器が開示されている。この転換ローラ制御器は、上述の１９８９年１０月３１日に特許されたＭｉｌｏ Ｍ．Ｖａｎｉｇｌｉａの米国特許第４，８７２，６１９号および１９９１年７月１１日に特許されたＭｉｌｏ Ｍ．Ｖａｎｉｇｌｉａの米国特許第５，０２２，９５２号に記載された繊維配列機械に開示される２つの転換ローラの回転角度を制御するようになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、器用さが大きく、このため例えば半球体や翼部全体のような明確な輪郭を有する表面上で繊維を配列することができるような繊維搬送システムを有する繊維配列機械を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の繊維配列機械は、繊維バンドを２つのステージ上で横揺れ軸または回転軸を中心としてねじるような繊維搬送システムにより特徴づけられる。
【００１２】
好ましい実施の形態においては、繊維バンドは、固定された前腕転換ローラと、繊維を工具または型に適用させるヘッドの圧縮ローラとの間で３回ねじられるようになっている。
【００１３】
本発明は、とりわけ、搬送中に必ず分離させなければならないようなトウからなる繊維バンドを配列する繊維配列機械が得られるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１に示されるように、本発明の繊維配列機械１０は、ベース１４上に取り付けられた一対の平行な搬送レール１２を備えている。機械が大きい場合には、このベース１４は概して工場の床となる。搬送装置１６は搬送レール１２上に摺動自在に取り付けられ、この搬送装置１６は工具または型Ｔと平行に移動するようになっている。この移動は、第１のデカルト座標系においてＺ軸に沿った移動またはＺ方向の移動と言い、このデカルト座標系は主としてベース１４に対する位置を示している。
【００１５】
搬送装置１６は、順に、一対の平行な横スライド台レール１８の搬送を行う。この横スライド台レール１８の上方には、工具または型Ｔに対する進退方向の移動のための横スライド台２０が設けられている。この移動は、第１のデカルト座標系においてＸ軸に沿った移動またはＸ方向の移動と言う。横スライド台２０はクリール２２および傾斜タイプの前腕２４を搬送する。前腕２４は、その端部が軸２１により横スライド台２０に回転自在に取り付けられており、前腕２４の自由端は横スライド台２０に対して上下に移動するようになっている。この上下移動は、第１のデカルト座標系においてＹ軸に沿った移動またはＹ方向の移動と言う。搬送装置１６、横スライド台２０および前腕２４により、前腕２４の端部のための一般的なグローバルポジションの位置が得られる。前腕２４が概してＹスライド台またはＺスライド台に取り付けられるようなＸ、ＹおよびＺスライド台といった、他のグローバルポジションシステムを用いてもよい。
【００１６】
繊維配設ヘッド２６の繊維バンドタイプは、「手関節」２８によって前腕２４の端部に取り付けられる。この手関節２８により、一般的に前腕２４の端部に対する繊維配設ヘッド２６の方位が得られる。手関節２８により、繊維配設ヘッド２６の３自由度が得られる。前腕２４の端部に対して繊維配設ヘッド２６の横揺れ、縦揺れおよび回転移動が与えられるからである。冒頭に述べたように、手関節を有するような機械１０の繊維搬送システムにより、少なくとも３回、繊維バンドをねじるような高度な器用さが得られる。より詳細については以下に説明する。
【００１７】
図２および図３に示されるように、繊維配設ヘッド２６の横揺れ移動（主として前腕２４の端部に対する方位を決めるような第２の方位デカルト座標系の垂直軸すなわちＹ軸を中心とした回転）は、横揺れブラケット３０により与えられる。横揺れブラケット３０は、前腕２４の端部に取り付けられた中空の環状横揺れハウジング３４の内部で回転する横揺れ軸３２を有している。横揺れブラケット３０は、横揺れスリーブ３２の頂部において横揺れくびき３６を有している。
【００１８】
繊維配設ヘッド２６の縦揺れ移動（方位デカルト座標系の横方向水平軸すなわちＺ軸を中心とした回転）は、縦揺れハウジング３８により与えられる。この縦揺れハウジング３８は、縦揺れハウジング３８に固定された縦揺れハウジングくびき４０によって横揺れくびき３６に回転自在に取り付けられている。横揺れくびき３６および縦揺れハウジングくびき４０は軸４１により回転自在に相互接続されている。
【００１９】
繊維配設ヘッド２６の回転移動（方位デカルト座標系の長手方向水平軸すなわちＸ軸を中心とした回転）は、ヘッドブラケット４２により与えられる。このヘッドブラケット４２は、縦揺れハウジング３８内で回転するヘッドスリーブ４４を備えている。繊維配設ヘッド２６の回転移動は、後部ローラブラケット４５により行われる。この後部ローラブラケット４５もまた以下に説明するように縦揺れハウジング３８内で回転する。縦揺れハウジング３８内における後部ローラブラケット４５の回転は、以下に説明するように縦揺れハウジング３８内の繊維配設ヘッド２６の回転と協働している。
【００２０】
繊維配設ヘッド２６は、クリール２２から工具または型Ｔに送られた繊維バンドＦＢの複数の繊維トウ（ｔｏｗｓ、麻屑）Ｔを配設する圧縮ローラ４６を支持する。通常の動作において、圧縮ローラ４６は６自由度で移動して工具または型Ｔに対して繊維バンドＦＢを巻き付ける。圧縮ローラ４６は、ベース１４、搬送機１６、横スライド台２０および前腕２４に対して、最初に説明した第１の方位デカルト座標系のＸ、ＹおよびＺ方向に移動する。また、圧縮ローラ４６は、横揺れ、縦揺れおよび回転を行う、すなわち、前腕２４の端部に対して、第２の方位デカルト座標系のＸ、ＹおよびＺ軸を中心として回転する。ここで、いくつかの移動は不可避的に含まれないようになっている。
【００２１】
クリールの構造および動作はよく知られている。例えば、上述の米国特許第４，８７２，６１９号を参照されたい。このように、クリール２２については詳細を述べる必要がない。クリール２２は、図９に詳細が示されるような繊維バンドＦＢを生成するものであると言えば十分であろう。図９に示すように、繊維バンドＦＢは複数の平行な、個々の繊維トウＴ（例えば、予め炭素繊維または他のプリプレグ（ｐｒｅｐｒｅｇ）材料が含浸されたトウ）を有している。これらの繊維トウＴは互いに分離している。
【００２２】
図１，２，３および４に示すように、複数のローラが繊維配設ヘッド２６およびクリール２２の間に設けられており、繊維バンドＦＢにおける粘着性のあるトウＴが互いに接触せずに繊維バンドＦＢがねじれ、クリール２２と繊維配設ヘッド２６との間で回転するようになっている。ローラは、米国特許第４，８７７，１９３号に記載された種類のものが好ましく、米国特許第５，２７３，６１４号に開示されるガイドを含んでいてもよい。しかしながら、様々な適合するタイプのローラを使用することができる。
【００２３】
最初に、クリール２２において（図１参照）、このクリール２２の複数のドラムから送られた繊維バンドＦＢの複数のトウＴは、固定されたクリール転換ローラ４８に送られる。この転換ローラ４８から、繊維バンドＦＢのトウＴは前腕２４の中空部分を通って下方に進み、転換ローラ５０（図３参照）に到達する。この転換ローラ５０は、傾斜を変えることができる前腕２４の軸ベアリングの間で同一線上に配置されている。繊維バンドＦＢのトウＴは、転換ローラ５０の下を通過して、傾斜を変えることが可能な前腕の真下を進み、この前腕の自由端に達する。ここで、固定された横揺れ軸転換ローラ５１の下でトウＴが搬送される。転換ローラ５１は、横揺れハウジング３４を通過する繊維バンドＦＢのトウＴの向きを垂直方向すなわちＹ方向に変える。転換ローラ４８，５０および５１は全て、前腕２４の端部のグローバルポジショニングを決めるような第１のデカルト座標系のＺ軸と平行な軸を中心として回転する。
【００２４】
ローラ４８および５０の各軸間の距離、およびローラ５０および５１の各軸間の距離はそれぞれ一定に維持されることが好ましい。手関節２８を有する繊維搬送システムの接続は、固定された前腕または横揺れ軸転換ローラ５１から始まる（図３および図４参照）。
【００２５】
横揺れ軸転換ローラ５１から、繊維バンドＦＢのトウＴが進行して縦揺れ軸転換ローラ５２に巻かれる。この縦揺れ軸転換ローラ５２は、横揺れブラケットくびき３６により支持されたベアリング内で回転する。前腕２４の端部に対するヘッド２６の方位を決めるような第２の方位デカルト座標軸における垂直方向の横揺れ軸を中心として回転するためである。繊維バンドＦＢの最初のねじれは、転換ローラ５１および縦揺れ軸転換ローラ５２の間で発生する。一例として、このような機械において、横揺れブラケットくびき３６は、繊維バンドＴＢのトウＴの分離状態を維持しながらプラスまたはマイナスに９５度だけ回転することができる。図５は、横揺れ軸において横揺れねじれが発生していない状態を示し、一方図６および図６Ａは、プラスおよびマイナスの横揺れねじれをそれぞれ示している。
【００２６】
縦揺れ軸転換ローラ５２から、繊維バンドＦＢが引き続き後方に送られ、縦揺れハウジング３８の後端におけるサーボ転換ローラ５４に到達する（図３および図４参照）。サーボ転換ローラ５４は、後部ローラブラケット４５により支持されたベアリング内で回転する。繊維バンドＦＢはサーボ転換ローラ５４の周りで移動を行い、少なくとも１つの中間転換ローラに向かって前方へ進行する。しかしながら、ヘッドブラケット４４により支持され、縦揺れハウジング３８により支持されたベアリング内で回転するような２つの中間転換ローラ５６，５７が存在することが好ましい。各転換ローラ５６，５７は、トウバンドＦＢを構成するトウＴの総計の約半分に適合するサイズとなっており、転換ローラ５４からほぼ等距離の位置に配置されている。転換ローラ５６，５７は、垂直方向において互いに位置がずれており、ローラの回転の中心からほぼ等距離となっており、一緒に回転する。偶数番目のトウＴｅが上方の転換ローラ５６に向かい、奇数番目のトウＴｏが下方の転換ローラ５７に向かうよう、麻屑バンドＦＢのトウＴが分離される。サーボ転換ローラ５４は、後部ローラブラケット４５に対して回転自在となっている。このサーボ転換ローラ５４は、ローラ軸に対して垂直な仮想面上で縦揺れハウジング３８に対するローラ軸を中心として回転するような軸を中心として回転する。一方、中間転換ローラ５６，５７は、ヘッドブラケット４４に対して回転自在となっており、縦揺れハウジング３８に対する第２のローラ軸に対して垂直な第２の仮想面上で第２のローラ軸を中心として回転するような各々の平行軸を中心として回転する。第１および第２のローラ軸は、縦揺れハウジング３８の長手方向軸と一致していることが好ましいが、このハウジングに対しておよび／または相互に平行となっていてもよい。縦揺れ軸転換ローラ５２は、第１および第２のローラ軸と垂直な仮想面上で概して固定された軸を中心として回転する。このような構成により、繊維バンドＦＢの第２および第３のねじれが行われ、これらの２つのねじれが行われることにより縦揺れハウジング３８内における繊維配設ヘッド２６の回転性能が増加する。ここで、繊維バンドＦＢの第２および第３のねじれは、縦揺れ軸転換ローラ５２および中間転換ローラ５６，５７の間で行われる。
【００２７】
第２のねじれは、縦揺れ軸転換ローラ５２およびサーボ転換ローラ５４の間で発生し、この第２のねじれは、繊維バンドＦＢの「ローラにおける総ねじれ」の第１の構成要素を提供する。好ましくは、「ローラによる総ねじれ」の約３５％が得られるようプログラミングされた、後部ローラブラケット４５の回転を制御するサーボによりこのことが行われる。第３のねじれは、サーボ転換ローラ５４および中間ヘッド転換ローラ５６，５７の間で発生し、この第３のねじれは、ローラによる総ねじれの第２の構成要素、すなわちローラによる総ねじれの約６５％を提供する。一例として、上記のような機械において、ローラによるねじれを２つの構成要素に分ける３６−６５の割り振りにより、繊維配設ヘッド２６が、繊維バンドＦＢのトウＴの分離を維持しながら、縦揺れハウジング３８に対してプラスまたはマイナス１５５°だけ回転することができるようになる。
【００２８】
図７は、ローラねじれが発生していない場合を示し、一方、図８は、縦揺れ軸転換ローラ５２およびサーボ転換ローラ５４の間における第１のプラス方向のローラねじれ、およびサーボ転換ローラ５４およびヘッド転換ローラ５６の間の第２のプラス方向のローラねじれを示す。図８Ａは、マイナス方向における２つのローラねじれを示す。
【００２９】
繊維バンドＦＢの偶数番目のトウＴｅは、転換ローラ５６から下方前方に移動し、上方ヘッド転換ローラ５８に達する。奇数番目のトウＴｏは、転換ローラ５７から下方前方に移動し、下方ヘッド転換ローラ６０に達する（図３および図４参照）。２つの中間転換ローラ５６，５７を使用することにより、１つのローラを使用する場合よりもむしろ、より幅の広い繊維バンドに適合することができ、中間転換ローラおよびヘッド転換ローラ５８，５９の間において必要とされる距離を減少させることができる。
【００３０】
上述の繊維配列機械１０において、繊維バンドはサーボ転換ローラ５４に巻かれて方向が変わる。これは好ましい構成である。なぜならば、縦揺れハウジング３８の長さを減少させるからである。しかしながら、縦揺れ軸転換ローラ５２および中間ヘッド転換ローラ５６を長手方向に配置するとともにローラ５２および転換ローラ５６，５７の間の途中にサーボ転換モータ５４を配置することも可能である。
【００３１】
上述の繊維配列機械１０は、横揺れ軸転換ローラ５１および縦揺れ軸転換ローラ５２の間の総横揺れねじれのために、繊維バンドＦＢの単一のねじれを使用している。しかしながら、横揺れ軸ハウジング３４に対して回転するような軸を中心として回転する他のローラを用いることにより、総横揺れねじれを２つの構成要素に分割することも可能である。特定の繊維配列機械の器用さに関する要求を満たすため、より大きな横揺れが必要な場合には、このような複数の横揺れねじれにより、トウＴの分離を維持しながら繊維バンドＦＢの横揺れ性能を向上させることができる。複数の横揺れねじれは、上述の繊維バンドＦＢの単一のローラねじれまたは複数のローラねじれと組み合わせて用いることができる。いずれにしても、繊維バンドＦＢのトウＴの分離は、縦揺れの変化のために容易に維持される。なぜならば、繊維バンドＦＢは、縦揺れの変化によりねじれが生じることはないからである。このため、複数の縦揺れの変化に必要なものはない。
【００３２】
以上においては、本発明の全ての可能な均等の形式または分岐について述べているわけではない。ここで用いられた用語は制限的なものというよりもむしろ記述的なものに過ぎず、本発明の精神または範囲から離れない限りにおいて様々な変更を加えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の繊維配列機械の側面図である。
【図２】図１に示す繊維配列機械の前腕、手関節および繊維配設ヘッドの斜視図である。
【図３】図１の繊維配列機械の前腕、手関節および繊維配設ヘッドの透視斜視図であって、繊維バンドの経路を示す図である。
【図４】図１の繊維配列機械の前腕、手関節および繊維配設ヘッドの側面図である。
【図５】実質的に図４のライン５−５に沿って矢印方向から見た断面図である。
【図６】図５に類似する断面図であるが、異なる横揺れ角度における縦揺れハウジングを示す図である。
【図６Ａ】図５に類似する断面図であるが、異なる横揺れ角度における縦揺れハウジングを示す図である。
【図７】実質的に図４のライン７−７に沿って矢印方向から見た断面図である。
【図８】図７に類似する断面図であるが、異なる回転角度におけるヘッドブラケットおよび後部ローラブラケットを示す図である。
【図８Ａ】図７に類似する断面図であるが、異なる回転角度におけるヘッドブラケットおよび後部ローラブラケットを示す図である。
【図９】実質的に図４のライン９−９に沿って矢印方向から見た断面図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維バンドを供給するためのクリール（２２）、繊維バンドを工具や型に適用させるための圧搾部材（４６）およびハウジング（３８）を備えた繊維配列機械であって、
繊維バンドをクリールから受け、この繊維バンドを圧搾部材に搬送するための第２の部材（４４）であって、長手方向軸を中心として回転するようハウジングに回転自在に取り付けられているような第２の部材（４４）と、
繊維バンドがクリールから圧搾部材まで移動するよう当該繊維バンドの方向および方位を変えるための第１、第２および第３の変換ローラ（５２，５４および５６／５７）を有するステージ上で、繊維バンドの長手方向に当該繊維バンドをねじるための手段と、
を備え、
第１、第２および第３の転換ローラは、第２の部材の長手方向軸に対して実質的に垂直である少なくとも２つの実質的に平行な平面上に各々配置された第１、第２および第３の軸を中心として回転自在となっており、
第１の軸はハウジング（３８）に固定され、
第２の軸はハウジング（３８）および第２の部材（４４）に対して回転自在となっており、
第３の軸は第２の部材に固定されていることを特徴とする繊維配列機械。
【請求項２】
第３の転換ローラは、２つの平行な分割ローラ（５６および５７）に分けられており、第３の軸は、第３の転換ローラにおける各々の平行な分割ローラのための２つの平行な軸に分けられていることを特徴とする請求項１記載の繊維配列機械。
【請求項３】
ハウジング（３８）は、第２のハウジング（３４）内で回転するスリーブ（３２）上で傾いており、第１の転換ローラ（５２）は第２のハウジング（３４）の一端に配置され、第２のハウジングの他端において第４の転換ローラ（５１）を更に備え、第４の転換ローラと第１の転換ローラとの間で繊維バンドをねじることを特徴とする請求項１記載の繊維配列機械。
【請求項４】
第１、第２および第３の軸は３つの実質的に平行な平面上に配置されることを特徴とする請求項１記載の繊維配列機械。
【請求項５】
第２の軸は、縦方向において第１の軸および第３の軸から間隔を空けて同方向に設けられることを特徴とする請求項１記載の繊維配列機械。
【請求項６】
第２の転換ローラの第２の軸は第３の転換ローラの第３の軸よりも回転量が小さいことを特徴とする請求項１記載の繊維配列機械。
【請求項７】
圧搾部材（４６）は、ハウジング（３８）に対して第２の部材（４４）を介して回転自在に取り付けられた繊維配設ヘッド（２６）の一部であり、
第２の部材（４４）はハウジング（３８）内で回転するスリーブであることを特徴とする請求項１記載の繊維配列機械。
【請求項８】
３自由度で移動する端部を有する前腕を更に備え、繊維配設ヘッド（２６）は手関節によって前腕の端部に取り付けられ、この手関節は前腕の端部に対して３自由度でヘッドの方向を合わせ、第２の転換ローラ（５４）はサーボ転換ローラであり、このサーボ転換ローラ（５４）の回転は第３の転換ローラ（５６／５７）の回転と協働していることを特徴とする請求項７記載の繊維配列機械。
【請求項９】
繊維バンドを工具や型に適用させるための圧搾部材に繊維バンドを供給するクリールを有する繊維配列機械であって、
圧搾部材は、手関節によって当該機械のクリールに取り付けられたヘッドの一部であり、この手関節によりクリールに対する横揺れ軸、縦揺れ軸および回転軸を中心とした移動が行われ、
繊維バンドは、前記手関節を有する繊維バンド搬送システムにより供給され、この繊維バンド搬送システムは横揺れ軸または回転軸を中心として繊維バンドを２つのステージでねじることができるようになっていることを特徴とする繊維配列機械。
【請求項１】
繊維バンドを供給するためのクリール（２２）、繊維バンドを工具や型に適用させるための圧搾部材（４６）およびハウジング（３８）を備えた繊維配列機械であって、
繊維バンドをクリールから受け、この繊維バンドを圧搾部材に搬送するための第２の部材（４４）であって、長手方向軸を中心として回転するようハウジングに回転自在に取り付けられているような第２の部材（４４）と、
繊維バンドがクリールから圧搾部材まで移動するよう当該繊維バンドの方向および方位を変えるための第１、第２および第３の変換ローラ（５２，５４および５６／５７）を有するステージ上で、繊維バンドの長手方向に当該繊維バンドをねじるための手段と、
を備え、
第１、第２および第３の転換ローラは、第２の部材の長手方向軸に対して実質的に垂直である少なくとも２つの実質的に平行な平面上に各々配置された第１、第２および第３の軸を中心として回転自在となっており、
第１の軸はハウジング（３８）に固定され、
第２の軸はハウジング（３８）および第２の部材（４４）に対して回転自在となっており、
第３の軸は第２の部材に固定されていることを特徴とする繊維配列機械。
【請求項２】
第３の転換ローラは、２つの平行な分割ローラ（５６および５７）に分けられており、第３の軸は、第３の転換ローラにおける各々の平行な分割ローラのための２つの平行な軸に分けられていることを特徴とする請求項１記載の繊維配列機械。
【請求項３】
ハウジング（３８）は、第２のハウジング（３４）内で回転するスリーブ（３２）上で傾いており、第１の転換ローラ（５２）は第２のハウジング（３４）の一端に配置され、第２のハウジングの他端において第４の転換ローラ（５１）を更に備え、第４の転換ローラと第１の転換ローラとの間で繊維バンドをねじることを特徴とする請求項１記載の繊維配列機械。
【請求項４】
第１、第２および第３の軸は３つの実質的に平行な平面上に配置されることを特徴とする請求項１記載の繊維配列機械。
【請求項５】
第２の軸は、縦方向において第１の軸および第３の軸から間隔を空けて同方向に設けられることを特徴とする請求項１記載の繊維配列機械。
【請求項６】
第２の転換ローラの第２の軸は第３の転換ローラの第３の軸よりも回転量が小さいことを特徴とする請求項１記載の繊維配列機械。
【請求項７】
圧搾部材（４６）は、ハウジング（３８）に対して第２の部材（４４）を介して回転自在に取り付けられた繊維配設ヘッド（２６）の一部であり、
第２の部材（４４）はハウジング（３８）内で回転するスリーブであることを特徴とする請求項１記載の繊維配列機械。
【請求項８】
３自由度で移動する端部を有する前腕を更に備え、繊維配設ヘッド（２６）は手関節によって前腕の端部に取り付けられ、この手関節は前腕の端部に対して３自由度でヘッドの方向を合わせ、第２の転換ローラ（５４）はサーボ転換ローラであり、このサーボ転換ローラ（５４）の回転は第３の転換ローラ（５６／５７）の回転と協働していることを特徴とする請求項７記載の繊維配列機械。
【請求項９】
繊維バンドを工具や型に適用させるための圧搾部材に繊維バンドを供給するクリールを有する繊維配列機械であって、
圧搾部材は、手関節によって当該機械のクリールに取り付けられたヘッドの一部であり、この手関節によりクリールに対する横揺れ軸、縦揺れ軸および回転軸を中心とした移動が行われ、
繊維バンドは、前記手関節を有する繊維バンド搬送システムにより供給され、この繊維バンド搬送システムは横揺れ軸または回転軸を中心として繊維バンドを２つのステージでねじることができるようになっていることを特徴とする繊維配列機械。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図６Ａ】
【図７】
【図８】
【図８Ａ】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図６Ａ】
【図７】
【図８】
【図８Ａ】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３１２８０９（Ｐ２００６−３１２８０９Ａ）
【公開日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００６−１２９２４５（Ｐ２００６−１２９２４５）
【出願日】平成１８年５月８日（２００６．５．８）
【出願人】（５０６１５５１５２）マグス、インテレクチュアル、プロパティー、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング (1)
【氏名又は名称原語表記】ＭＡＧＵＳ ＩＮＴＥＬＬＥＣＴＵＡＬ ＰＲＯＰＥＲＴＹ ＧＭＢＨ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月１６日（２００６．１１．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１２９２４５（Ｐ２００６−１２９２４５）
【出願日】平成１８年５月８日（２００６．５．８）
【出願人】（５０６１５５１５２）マグス、インテレクチュアル、プロパティー、ゲゼルシャフト、ミット、ベシュレンクテル、ハフツング (1)
【氏名又は名称原語表記】ＭＡＧＵＳ ＩＮＴＥＬＬＥＣＴＵＡＬ ＰＲＯＰＥＲＴＹ ＧＭＢＨ
【Ｆターム（参考）】
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