Three-dimensional surface Weaving

本発明は、異なる平面により組織された二次元ウォールによって構成される緻密要素のシングルパスウィービングに関している。 本発明による工程は、三次元形態によって直接配置された平坦な織物の製造を可能にする。 本発明による工程のため、いくつかのウォールで編まれた要素の製造において、一つ以上の三面角を備えているタイプのソーイング、または他の結合手段を省くことを可能にしている。

本発明は特に、一つ以上の閉ざされた角部を有する折り目の作成、及び壊れやすい及び／または磨耗繊維、特にカーボンのような構成材料の織物の強化に利用される繊維のウィービングに適用する。

ウィービングは、糸の形態で組織された繊維に基づく織物を作るために古代から採用されている。 例えば構成材料の強化のような“技術上”として知られた織物のための工程またはその利用の機械化及び自動化に関わらず、現在のウィービング工程は、その当時と同じ基本に基づいており、それ自体は最小の進化を受けている。

実際、全ての織布は二つのカテゴリーに分けられた糸の織り合わせを備えている。 「縦糸」は織物のセルベッジに平行な糸であり、及びそれらは、「ウィーブ」として知られるレイアウトによる垂直な一連の「横糸」と組み合わされる。 最もシンプルな織物は、各横糸が、一つの縦糸から他の縦糸へ裏移りを有するように、縦糸の上及び下を連続的に通る交互のものからなる（プレインウィーブ）。

図１に示されるようなウィービング１を実行するために、縦糸２は、互いに平行に、及び織物１の幅以上の同一のサポート、「ルームビーム（ｌｏｏｍ ｂｅａｍ）３」上に巻き上げられる。 「縦糸クリール（ｗａｒｐ ｃｒｅｅｌ）」は、壊れやすい材料におけるこの操作を容易にするために用いられる。 横糸４は、縦糸２の間を通過し、それぞれの通過は「ピック」に対応する。 ピックのベクトルのタイプにより、縦糸２のウェブ２'はその機械的な抵抗、特に摩擦の抵抗を増加させるために、（例えばドレッシングによって）準備されうる。

各ピックの通過は、前記ウェブ２'における「ウィービングシェッド」５を作ることによって、つまり、角のある通過空間５が作られるように、互いに関連して特定の縦糸２を上げること、または下げることによって促進される。 ウィービングシェッド５を作り出すために、縦糸２は、ルームビーム３からのウェブ２'に垂直な移動を受けるヒールド６に戻される。 異なる機構（フレーム、ジャガード）は、前記所望のウィーブによるウィービングシェッドを作り出す。

ピック４の挿入は、異なる工程を利用してなされうる。 よく知られた古い工程は、ウェブを交差して、シャトル７の射出を備えている。 これはパーン８を保持する工具であり、横糸４の所定の長さの巻きを備えている。

前記ビーム６が、前記ウィーブに依存する他のウィービングシェッド５を生み出すために作動される一方で、ピックがウィービングシェッド内を通過するたびに、縦糸２が捕らえられるティースにおけるコーム９は、既に形成された織物１上にそれを詰め込む。

特に技術的な織物に対して、複雑な要求は、例えば良好な圧縮または層間剥離に対する抵抗を得るために、より必然の厚さを必要としうる。

互いに接続されていない平行な層内で、織物は層がなされるよく知られた重ね合わせは、第１の問題だけを解消する。 いわゆる「三次元」ウィービング工程は、結果的として発展され、ウィービング操作に起因する製品は、空間の三つの方向に従って配置された糸のインターレースを備えている。 特に、Ａｅｒｏｔｉｓｓ（登録商標）工程は、とりわけ航空機の最先端のスキン層を作るために利用されうる複層のインターレースを有するガラスまたはカーボン繊維を編む。

より複雑な形態の一つに対して、ブレイディングが利用されうる。 これは適切なマンドレル上の空洞形態内に直接一片を形成する。 より単純に、円形ウィービング機が発達され、チューブ状の製品を可能にする。 しかしながら、この解法は、著しい角度を有さないジュートバッグタイプの円筒形の形態に対してだけ適用される。

それ故、二次元ウォールを有する三次元形態の大多数に対して、時々ジャガードルームにより、前記構造は実質的に平らにされ、それから緻密になるために展開される。 この方法はシェイピングソーイングを必要とする。

例えば、航空分野において、複合構造は、（同様に「ボックス」という名前で知られる）箱型構造の金属要素を通常に置き換えるために発展される。 しかしながら、接合に対して、「角部の補強」（または「角部フィッティング」）は必須であり、形状が単純に見える。 図２Ａで図示されたよく知られた角部フィッティング１０は、例えば、角１８の位置で（半立体の）角部の立体角度を形成する実質的に平坦な三つの二次元ウォール１２，１４，１６を備えている。 しかしながら、この構造１０の強化された織物のプレフォームは、存在する機械の上で、図２Ｂに示された前記ウォールの「平面の」変形からのみ、及び少なくとも二つの面の間をソーイングする手段によって作られる。

現在、ソーイングは、航空学に適用されない機械的振る舞いの問題を引き起こす多かれ少なかれ壊れやすい応用された要素である。 加えて、異なる平面による繊維の連続性が保証されないので、前記強化された機能は充分に実現されない。 実際に、箱型複合構造に対して、角部フィッティングは金属サポートによって製造される。

本発明の目的の一つは、既存のウィービング工程のこの不利な点を消すことであり、及び少なくとも一つの角部の角度を備えているウーブン一体鋳造の一部の製造を可能にする。 特に、角部フィッティングに対する強化された折り目型の構造が実現される。 これは、三つの既存の直交する平面、またはそれ以上を有している金属固定のそれに近い形状を有している。 二つの隣接する平面の間の強化された織物繊維の連続性が保証される。

本発明により、ウィービングの利用に反して、ピックは横糸、及び縦糸として同時に作用しうる。 この新規なウィービング技術は、前記縦糸の連続性、及び前記三次元の折り目を構成する異なる面の間の横糸の連続性を保証する。

本発明によると、いったん第１の面が編まれると、前記横糸の非直線の挿入に従う前記第１の縦糸及び前記第２の縦糸によりそれぞれ作り出された二つのウェブ上でウィービングが同時に起こる。 横糸（挿入された糸）として最初に作用する糸は、それから縦糸（前記ウィービングシェッドを形成する糸）として作用する。

その一態様の下で、本発明はこのように、三次元形態が閉ざされた角部、つまり、六面体から引き出された形態を備えている表面ウォールを配置することによって得られる品目のウィービング工程を考慮する。 前記工程は前記ウォールの間、及び前記角部の位置でウィービング糸の連続性を可能にする。

本発明によると、六面体から引き出された前記構造の編まれる第１の面は、最初に編まれるために選ばれ、及び前記対応する縦糸のウェブは平面に置かれる。 ウィービングは、第２の合せ糸として作用する糸のウェブを形成するために、挿入された横糸は前記ウェブの一つの側面上または二つの側面上で伸長されるという事実を除いて、通常通り実行される。

第１の面が編まれると、角度を形成する前記ピックの方向の変化と共に、前記第１のウェブ、及び第２のウェブ上で、ウィービングが実行される。 前記ピックは、前記第１の面の二つ、三つまたは四つ側面に従って挿入されるだろう。 前記ピックの前記通過に平行に、前記縦糸のウェブにより形成された平面に対して第１の面の裏移り、例えば、前記リッジに近接し、好ましくは直方体が起源である構造に対するこの平面に垂直な表面上での推力による下降がある。 ピックが第１の面について完全な「回路」を作るたびに、前記裏移りは実行され、後者のウィービングの完成から可能な裏移りを有している。

ウィービング及び裏移りの例は、全ての方向性及びウィーブに従って、及び特に、特に、三面角が選択される場合、糸の連続性を有して角部の立体角を編むために、直角でプレインウィーブを有して、垂直な裏移りを有してなされうる。 前記横糸は前記全体の品目の前記ウィービングに対して、好ましくは連続的である。

他の態様において、本発明は前記工程によって作られた基本の折り目を考慮する。 より一般的には、本発明は、閉ざされた角部を形成するリッジにより互いに接続された少なくとも三つの面を備えているウーブンの基本の折り目に関している。 及びウィービングの横糸は、前記表面内で、及び前記リッジの位置で、好ましくは前記リッジに平行に連続である。 及び前記横糸は、前記全体の品目のウィービングに対して連続である。

本発明による折り目は、角部の立体角度であり、及び、特に、樹脂の注入の後の複合角部フィッティングの製造のための織物の強化として作用する。 それは半平行６面体でもありうる。 例えば、前記裁断は、角部フィッティングのための強化として作用する三面角を生み出しうる。 本発明は同様にそのような角部フィッティングに関連している。

本発明の他の特性及び利点は、図示、及び限定しない目的で単に与えられる以下の説明と添付の図面を参照することでより明らかにされるだろう。

既に述べられており、よく知られたウィービング工程を概略的に示している。

平面変形での形式上の角部フィッティングの分解図を示している。

平面変形での形式上の角部フィッティングの分解図を示している。

本発明の実施形態によるウィービングの段階を示している。

本発明の実施形態によるウィービングの段階を示している。

本発明の実施形態によるウィービングの段階を示している。

本発明の実施形態によるウィービングの段階を示している。

本発明の実施形態によるウィービングの段階を示している。

本発明によるウィービングの二つの代替を示している。

本発明によるウィービングの二つの代替を示している。

本発明によるウィービングにより得られた他の目的物を示している。

本発明によると、三次元で編まれた折り目を製造することを可能にしており、前記折り目のそれぞれ隣接する表面の間に糸の連続性を有している。 これは特に前記ウィービング以外の段階なしで一つ以上の角部の形成を可能にする。

本発明による工程は、ウィービング段階の間に、縦糸のウェブ２'に関連して既に織られた一部２の裏移りを基にしている。 裏移りは好ましくは、前記ウェブに垂直な方向に、有利的には水平ウィービングに対して下方に実行される。

好ましい実施形態において、本発明による前記工程は、図２に図示された角部フィッティング１０、すなわち、三つの軸ｘ、ｙ、ｚで点を形成する結合点または角部１８で混ざるそれぞれの長さＸ、Ｙ、Ｚの三つのリッジ１０ｘ、１０ｙ、１０ｚに従って結合された三つの直交平面を備えている角部の立体角度の前記ウィービングに関係する。 平坦で、及びリッジ１０ｚに一致する「バースティング」によって、この形態は、三面体の角の三つの面に一致する三つの直角の部分１２，１４，１６を備えている四角に一致する。 他の角度が選択されうることは明らかである。

前記ウィービングを実行するために、前記三つの面の一つが、最初に形成されるために選択される。 縦糸２２のウェブ２０は、前記四角のこの部分、例えば、平面ｘ、ｙによる面１２を形成するために配置され、前記ウェブ２０の幅Ｘは、リッジ１０ｘのうちの一つに一致する。 有利的に、前記ウェブ２０は、単一の連続的な縦糸２２から形成される。

図３Ａにおいて、前記ウィービングは、前記第１の面１２を形成するために最初に実行される。 前記ウィーブによって、及び直角で図示された場合において、（「第１の」）横糸２４は前記縦糸２２の上、及び下に連続的に挿入される。 これは有利的に、適応されたウィービングシェッドの形成によってなされる。

しかしながら、この段階から、二つの他の面の一つ１６が提供される。 それ故、第１の面１２を形成するために使用された前記横糸２４を、前記ウェブ２０の端の位置で止める代わりに、それらは、他の面１４、１６を接続するリッジ１０ｚより大きい長さｄの一つの辺に沿って延長する。 横糸２４の前記延長は、それを正しい位置に保つフレーム２６に接続される。 有利的に、同一の横糸２４は、第１の面１２の全体のウィービングとして作用し、及び前記横糸２４は、それらが回転するフック２８によりフレーム２６に結合される。

結果は、ｘ軸に従って配向され、及び所望の長さの縦糸２２によって囲まれ、及び前記縦糸２２に対して直角のｙ軸に従って配向された横糸２４によって、長さｄで第２の側面に沿って伸長された、ｘ、ｙ平面上に直角で編まれた第１の面１２を備えている図３Ｂに図示された形態である。 有利的に、同一の横糸２４が利用され、及び前記端のそれぞれの位置で、すなわち、前記フレーム２６の、及び後のリッジ１０ｙに反対の面１２の自由な端の位置で連続性がある。

他の二つの面１４，１６はこのようにして、同時に編まれる。 前記四角の第２の部分１６に一致する第２のウェブを形成する前記「第１の」横糸２４は、ここから、「第２の」縦糸としてみなされる。 「第１の」縦糸２２の前記ウェブ２０上と同時に、「第２の」ピックによるウィービングは、ウェブ３０上でなされるだろう。

角部１８、及び「浮き彫りに（ｉｎ ｒｅｌｉｅｆ）」リッジ１０ｚを形成するために、前記ウェブ２０，３０の平面ｘ、ｙに関連する第１の面１２の裏移りは二つの他の面１４，１６のウィービングに平行である。 有利的に、この段階は、第１の面１２のリッジ１０ｘ、１０ｙの少なくとも端を覆う面、及び好ましくは全体の表面上の水力によって完成される。 深さを下げることは、前記ウィーブの減少の関数である（すなわち、ｃｍあたりの糸の数である）。 例えば４スレッド／ｃｍなら、減少に対して１／４ｃｍである。 これはウィービングの間に方向ｚに作用する前記糸の最適化された置き換えを可能にする。

前記裏移りは、第１の面１２、前記ウェブ２０，３０の平面ｘ、ｙに直交する成分を備えており、第２のピックが通過する前、またはいったん前記ピックが通過してからなされうる。 例えば、図３Ｃで図示されたように、第１の例において、前記第２のピック３２は、前記二つのウェブ２０、３０のうちの一つ、具体的にここでは、前記二つの間の前記角部１８の位置でそれが到達する方向で、第１の縦糸２２の間に形成されたウィービングシェッドの内部に挿入される。 前記面１２を形成するために利用された糸２４と連続である同一の横糸３２が好ましくは利用される。 必須でないにも関わらず、いったんそれがこの第２の面１４を通ると、前記ピック３２を詰め込むことは可能である。

前記折り目の前記二つの面１４，１６の間の連続性が、リッジ１０ｚ、及び角部１８の位置で望まれるので、前記横糸３２は、この第１の通過の後で前記第２のピックを形成するのに充分な残りの長さを有している。 実際に、前記横糸３２はそれから、前に決定された角度で配置された前記他のウェブ３０で織り合わされる。 ここで、すでに編まれた面１２上にピック３２の詰め込みが可能である。

軸ｚに従って前記第１の面１２の下降は連続化される。 図示された前記フレームにおいて、及び角部の立体角度を形成するために、ｚ軸に従う唯一つの成分が提供される。 しかし、これはもちろん修正されうる。 平行に、前記ピック３２の詰め込みが実行される。 これは、前記二つの先行する詰め込みが必要な場合にのみに実行される理由である。 前記糸の規則性を最適化するために、前記二つのウェブ２０，３０を通過するとき、前記ピック３２を詰め込むことが好ましく、及びいったん高さの裏移りが前記成形を完璧にするために完成される。

結果は、第１の面１２と、及び第１の面１２の糸２２，２４のうちの一つより上に決定された角度を有するウーブン糸３２と、を備えている形態である。 二つのリッジ１０ｘ、１０ｙはこのようにして形成される。 加えて、前記角部１８は閉ざされる。 垂直な糸３２は連続的である。 第３のリッジ１０ｚのプレフォームが形成される。

前記工程は、角部の立体角度を得るために、前記縦糸の減少の厚さの第１の面の低下のたびに繰り返される。

代替により、前記手順は、前記第２のピック３２の通過の前に、編まれた第１の面１２の高さで裏移りまたは低下を備えている。 例えば、推力の手段は、そのウィービングが完成すると、図３Ｂで図示された段階のレベルで、面１２に配置される。 前記ウィーブの減少に対応する高さにより前記ウェブ２０，３０の面１２を裏移りさせ、それから、第２のピック３２は、前記張り出しているウェブ２０，３０内を通過し、このようにして詰め込まれる。 この実施形態は、前記ウィービングシェッドの形成様式、及び前記リッジの位置で所定の角度に従って推奨されうる。

適切な裁断の後で、結果物は、図３Ｅで図示された、互いに直角の三つの面４２，４４，４６が、角部４８において互いに結合している三つのリッジ４０ｘ、４０ｙ、４０ｚの位置で接続され、及び編まれた基本の折り目４０である。 ウィービングの横糸５０は、リッジ４０ｘ、４０ｙ、４０ｚに平行であり、及び前記横糸５０は面４２、４４、４６の間で連続的である。

本発明による工程において、前記面１２の他の側面上の第１の合せ糸（図４Ａ）の前記ウェブ２０'上で、前記ウィービングを続けることにより、三つまたは四つの角度を閉ざすことを可能にする。 前記最初のウェブ２０に関連して先行する３０（図４Ｂ）と向かいあって、第２の合せ糸の第２のウェブ３０'を生み出すことも同様に可能である。

四つの角度が形成される場合（図３Ｇ）、いったん四つの面が通されると、戻ってくる前記ピック３２'を有することにより、それらのうちの一つ１８'を開放したままにすることが可能である。 または、同一の方向に従う前記ピックを有することにより、この角部１８'を閉じることも同様に可能である。

基部６２及び三つの連続的な直交する面６４、６６、６８を備えている構造６０を作ることが可能である。 これは角部フィッティング１０を作るために特に有利的である。 図５を参照して、形成された前記構造６０は、二つの角部の角７０、７０'を形成するために、二つの対向面６４，６８に平行に、二つに裁断される。 同一のオプションが四つの面及び基部と共に、半平行６面体に対して提供される。

角部の立体角度と共に述べられたにも関わらず、他の可能性が実施可能である。 特に、前記第１の面１２を斜めに裏移りさせ、互いに非直角な面１２、１４、１６を形成すること、例えば、鋭角のピラミッドを形成することは可能である。 前記第１の面１２上で直角にウィービングを実行しないことは同様に可能である。

結果としての各部４０の利用に従って、特に、構成構造を強化するために、カーボン糸の利用の場合に、横糸２４、３２に対して、前記ウィービング工程のはじめから最後まで連続的とすることは可能である。 有利的に、前記ピックの挿入は、前記糸の連続性を保証するために、シャトルを備えている挿入システム、またはそれを基本にしたシステムの存在と共に機械化される。

同様に、いったん全体の角度が完成されると、進行させるために、各ピックのコームの詰め込みに対して、異なる面に対して単一化されることは好ましい。 それ故、前記第１の面に関連する前記横糸の平行な配向は、最適化される。

本発明による工程に起因して、図２による角部フィッティング１０対して、基本の折り目４０が製造される。 ６０００、１２０００、及び２４０００のフィラメントを備えているカーボン糸と共に、それぞれの次元は４００×２２０×２００ｍｍのオーダである。

より一般的に、本発明による前記工程は、非直線的な挿入に起因して、前記糸が連続化されうる一つまたはいくつかの角部を提供する。 これは、存在する三次元機器はただ「濃密な」（立方体、シリンダー型）またはプロファイルされた形態（Ｔ、Ｈ、Ｅ、…）を製造するだけなので、特に有利的である。 ここで、これは二次元ウォールを有する三次元形態を製造することについてである。 加えて、このシステムは、糸の連続性に関する必要性に応える。 同様に、ｚ軸に従った移動は、三次元の折り目の形態と共に結合し、そのようにして、そのウィービングの段階の間に、その製造を非常に強化させる。

１ 織物 ２ 縦糸 ２' ウェブ ３ ルームビーム ４ ピック ６ ヒールド ７ シャトル ８ パーン ９ コーム １０ 角部フィッティング １０ｘ、１０ｙ、１０ｚ リッジ １２，１４，１６ 二次元ウォール １８ 角部 ２０、２０' ウェブ ２２ 縦糸 ２４ 横糸 ２６ フレーム ２８ フック ３０、３０' ウェブ ３２、３２' ピック ４０ 折り目 ４０ｘ、４０ｙ、４０ｚ リッジ ４２，４４，４６ 面 ４８ 角部 ６０ 構造 ６２ 基部 ６４，６６，６８ 面 ７０，７０' 角