JP3341374B2 - 三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は三次元繊維組織の厚さ方
向糸挿入装置に係り、詳しくは基板上に所定ピッチで配
置した多数のピン、パイプ等の規制部材間に糸を折り返
し状に配列して形成した糸層を必要数積層した後、前記
規制部材を厚さ方向糸（垂直糸）で置換して各層を結合
する三次元繊維組織の製造方法において使用される厚さ
方向糸挿入装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化複合材は軽量の構造材料として
広く使用されている。複合材用補強基材として三次元織
物（三次元繊維組織）がある。この三次元織物を骨格材
として、樹脂あるいは無機物をマトリックスとした複合
材はロケット、航空機、自動車、船舶及び建築物の構造
材として幅広い用途が期待されている。一般に三次元織
物はＸ，Ｙ，Ｚ軸方向にそれぞれ延びる三種類の糸から
成る。Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に延びる三種類の糸に加えて、
三次元織物の長手方向に対して傾斜する方向に配列され
たバイアス糸を有する５軸の三次元織物も提案されてい
る。

【０００３】三次元繊維組織の製造方法として、糸を折
り返しながら配列して形成した糸層を複数積層し、厚さ
方向に配列される糸により各糸層を結合する方法があ
る。例えば、特開昭６３−４２９５５公報に開示された
方法では、図１９に示すように、ベースプレート５１上
に所定間隔で複数本の糸案内管５２を立設配置する。各
糸案内管５２の間に板状のセパレータ５３を平行に配置
する。それらのセパレータ５３の上にセパレータ５３と
直交する状態で板状のスペーサ５４を配置する。そし
て、第１の無端糸Ｙ1 を糸案内管５２の間を埋めるよう
にスペーサ５４の配列方向と直交する方向に配列し、周
縁部では糸案内管５２と係合させて折り返し、一つの糸
層を形成する。次に第１の無端糸Ｙ1 を前記糸層の上に
その配列方向と直交する方向に折り返すように配列す
る。このようにして第１の無端糸Ｙ1 を配置することを
繰り返して所定数の糸層を積層配置し、糸積層体を形成
する。次に糸積層体の上にスペーサ５４を前記と同様に
配置する。そして、糸積層体をその上下からスペーサ５
４により締め付ける。その後、糸案内管５２を第２の無
端糸Ｙ2 と置換して三次元繊維組織を製造する。

【０００４】糸案内管５２と第２の無端糸Ｙ2 との置換
は、次のようにして行われる。まず、セパレータ５３を
順次取り外し、糸案内管５２を下方に位置するスペーサ
５４の近傍まで引き上げる。次に、第２の無端糸Ｙ2 を
ループ状に折り曲げて糸ガイド５５に引っ掛け、ループ
Ｌを係止した状態の糸ガイド５５を糸案内管５２内に挿
通する。次いで糸案内管５２を引き上げ、ループＬを第
１の無端糸Ｙ1 による糸積層体の上面に引き出す。この
状態で当該糸案内管５２からループＬを取り外し、ルー
プＬに第３の無端糸Ｙ3 をかんぬき糸として挿通する。
その後、第２の無端糸Ｙ2 を下方に引き戻して糸積層体
を締付ける。以下、同様の操作を糸案内管５２の本数分
だけ繰り返すことにより、糸案内管５２と第２の無端糸
Ｙ2 との置換が完了する。

【０００５】又、図２０に示すように、多数のピン（又
はパイプ）５６を所定ピッチで立設したベースプレート
５７を使用して三次元繊維組織を製造する方法も提案さ
れている（例えば、特開平４−２８９２４３号公報）。
この方法では、ピン５６間に糸を折り返し状に配列した
糸層により少なくとも２軸配向となる積層糸群を形成し
た後、ピン５６を厚さ方向糸と置換して各糸層を結合し
て三次元繊維組織を製造する。ベースプレート５７の形
状を変えることにより、断面がＬ字状やＵ字状など異形
断面形状の三次元繊維組織が得られる。

【０００６】積層糸群はベースプレート５７の表面と直
接接触する状態で形成されるのではなく、ピン５６と厚
さ方向糸との置換を容易とするため、ベースプレート５
７上の各ピン５６間に載置されたプレッシャープレート
上に形成される。積層糸群が形成された後、ピン５６と
厚さ方向糸とを置換する場合は、積層糸群の上側にも各
ピン５６間にプレッシャープレートを配置し、積層糸群
を上下のプレッシャープレートで挟持した状態でピン５
６とともにベースプレート５７上から取り外す。そし
て、厚さ方向糸が通された針でピンを積層糸群から押し
出しながら厚さ方向糸を積層糸群内に挿通させて、ピン
と厚さ方向糸との置換を行うようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の製造方法で
は、いずれも多数のピンあるいは糸案内管を１本ずつ取
り扱っていた。例えば、特開平４−２８９２４３号公報
に開示された製造方法では、ベースプレート５７へのピ
ン５６の挿入、積層糸群形成後におけるベースプレート
５７からのピン５６の取り外し、積層糸群のピン５６と
厚さ方向糸との置換の各作業で１本ずつピン５６を取り
扱う。そして、高密度の三次元繊維組織を得るためには
ピン５６のピッチが数ｍｍ程度となり、ベースプレート
５７に立設されるピンの本数は数千〜数万に及ぶ。その
結果、三次元繊維組織の製造に時間がかかるとともに、
取扱が面倒であった。

【０００８】この不都合を解消するため本願出願人は、
積層糸群の１列分の規制部材と対応する数の厚さ方向糸
挿入針を使用して、一斉に厚さ方向糸を積層糸群に挿入
する方法を発明した。この方法では、積層糸群に挿入さ
れた１列分の厚さ方向糸挿入針に連なる各厚さ方向糸の
折り返しループに、抜け止め糸が厚さ方向糸挿入針の配
列方向に沿って挿通された後、厚さ方向糸挿入針が元の
位置まで引き戻される。従って、厚さ方向糸が同時に複
数の規制部材と置換されて積層糸群に挿入されるため、
生産性が向上する。

【０００９】しかし、積層糸群に保持された規制部材は
その両端が自由状態のため、積層された糸層の圧力を受
けて傾斜し、先端の位置が不安定になる。そのため、機
械的に厚さ方向糸挿入針をピンに当接させることが難し
い。又、厚さの大きな積層糸群に対する厚さ方向糸の挿
入を可能とするため、厚さ方向糸挿入針を長くした場
合、厚さ方向糸挿入針の基端側が僅かに変位しても先端
側は大きく変位する。従って、単に１列分の厚さ方向糸
挿入針を規制部材に向かって移動させるだけでは、自動
的に挿入ミスのない状態で厚さ方向糸の挿入を行うこと
は難しい。

【００１０】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は積層糸群を形成する際に用いた
規制部材と置換して厚さ方向糸を積層糸群に挿入する
際、１列に並んだ厚さ方向糸挿入針を使用して効率良
く、しかも所定の規制部材と対応する位置に確実に厚さ
方向糸を挿入することができる三次元繊維組織の厚さ方
向糸挿入装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明においては、所定ピッチで配
置された規制部材間に糸を折り返し状に配列した糸層に
より少なくとも２軸配向となるように形成された積層糸
群を前記規制部材とともに保持する保持装置と、前記保
持装置に保持される積層糸群の厚さ方向に沿って移動可
能に設けられ、複数の厚さ方向糸挿入針が所定ピッチで
１列に装備された針支持体と、前記針支持体を厚さ方向
糸挿入針が保持装置に保持された積層糸群の規制部材と
係合不能な待機位置と積層糸群を貫通可能な作用位置と
に移動させる第１の駆動手段と、前記針列の移動経路の
側方に設けられ、前記針列と交差する方向に移動可能に
設けられ、前記針列と対向する１列の規制部材と係合し
て規制部材の列方向の位置決めを行う第１のガイドと、
前記第１のガイドを前記規制部材の列方向の位置決めを
行う作用位置と規制部材と係合不能な待機位置とに移動
させる第２の駆動手段と、前記第１のガイドに対し針列
の前進方向後側に設けられ、針列の各厚さ方向糸挿入針
の先端部と前記第１のガイドにより位置決めされた状態
の各規制部材とに同時に係合して厚さ方向糸挿入針と規
制部材との位置決めを行う第２のガイドと、前記第２の
ガイドを針列及び規制部材に同時に係合可能な位置決め
位置と針列及び規制部材と係合不能な待機位置とに移動
させる第３の駆動手段とを備えた。

【００１２】前記第２のガイドは、位置決め位置に配置
された際、厚さ方向糸挿入針に挿通された厚さ方向糸の
通過を許容する凹部を備えているのが好ましい。又、厚
さ方向糸挿入装置は規制部材の位置決めを行う前に、積
層糸群から各厚さ方向糸挿入針に連なる厚さ方向糸と係
合して積層糸群と厚さ方向糸との間に所定量の厚さ方向
糸を一時的に貯溜するリザーブバーを備えているのが好
ましい。

【００１３】

【作用】本発明の装置を使用する場合は、積層糸群が規
制部材とともに、規制部材が針列と対向する状態で保持
装置に保持される。各厚さ方向糸挿入針の針孔に厚さ方
向糸が挿通された状態で、第２の駆動手段が駆動されて
第１のガイドが位置決め位置に移動される。その結果、
第１のガイドが規制部材と係合して規制部材の列方向の
位置決めが行われる。次に第３の駆動手段が駆動されて
第２のガイドが針列及び規制部材に同時に係合可能な位
置決め位置に移動される。そして、規制部材は針列と対
応する所定位置に位置決めされる。

【００１４】次に第１の駆動手段が駆動され、１列に並
んだ厚さ方向糸挿入針が積層糸群に向かって移動され
る。移動途中で各厚さ方向糸挿入針が第２のガイドと係
合する。先端側の芯がずれた状態にある厚さ方向糸挿入
針は、第２のガイドと係合することによりその中心が規
制部材の中心と対応する位置に位置決めされる。そし
て、針列は積層糸群を貫通する位置まで移動され、厚さ
方向糸挿入針と係合状態にある規制部材が積層糸群から
押し出される。次に積層糸群に挿入された１列分の厚さ
方向糸挿入針に連なる各厚さ方向糸の折り返しループ
に、抜け止め糸が厚さ方向糸挿入針の配列方向に沿って
挿通された後、厚さ方向糸挿入針が元の位置まで引き戻
されて、１回の厚さ方向糸の挿入が完了する。以下、前
記の操作が繰り返されて厚さ方向糸が順次積層糸群に挿
入される。

【００１５】第２のガイドに凹部を設けた場合は、厚さ
方向糸挿入針が第２のガイドと係合して位置決めがなさ
れる際に、厚さ方向糸挿入針に挿通された厚さ方向糸に
無理な力が加わることが防止される。

【００１６】又、厚さ方向糸挿入装置にリザーブバーを
設けた場合は、規制部材の位置決めが行われる前に、リ
ザーブバーが積層糸群から各厚さ方向糸挿入針に連なる
厚さ方向糸と係合して、積層糸群と厚さ方向糸との間に
所定量の厚さ方向糸が一時的に貯溜される。そのため厚
さ方向糸挿入針が移動する時に針孔での厚さ方向糸の擦
過や、厚さ方向糸が厚さ方向糸挿入針と規制部材との嵌
合部に噛み込まれる等の不都合が防止される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図１〜
図１８に従って説明する。図２は平面図であり、同図に
示すように厚さ方向糸挿入装置１にはその前側（図２の
下側）に積層糸群２を保持する保持装置３が配設されて
いる。保持装置３は積層糸群２を規制部材としてのパイ
プＰが挿通された状態でその両面から挟持する多数のプ
レッシャープレート４，５とともに支持し、積層糸群２
の厚さ方向が厚さ方向糸挿入装置１の前後方向（図２の
上下方向）に位置する状態で保持するようになってい
る。保持装置３はプレッシャープレート４，５の配列ピ
ッチと対応する多数の溝（図示せず）が形成された各１
対の櫛歯状の支持プレート６，７を備えている。支持プ
レート６は水平状態で左右方向に延びるように配設さ
れ、積層糸群２に対して厚さ方向糸挿入装置１の前側に
配置されるプレッシャープレート４を支持する。支持プ
レート７は上下方向に延びるように配設され、積層糸群
２に対して厚さ方向糸挿入装置１の後側に配置されるプ
レッシャープレート５を支持する。

【００１８】図４に示すように、保持装置３は基板８上
に固定され、基板８は厚さ方向糸挿入装置１の左右方向
（図４の紙面と直交方向）に延びるレール９に沿って移
動可能に配設されている。基板８はレール９に沿って延
設されたボールネジ１０と螺合するボールナット１１に
固着され、モータ（図示せず）によりボールネジ１０を
回転駆動することにより、レールに沿って移動されるよ
うになっている。

【００１９】図２，４に示すように、保持装置３の後方
にはアクチュエータ１２が前後方向に延びるように水平
に配設されている。アクチュエータ１２にはボールネジ
を使用するとともに、ボールナットと一体移動可能な移
動体１２ａを１軸方向に移動させる構成の公知のものが
使用されている。そして、移動体１２ａに針支持体１３
が一体移動可能に固定されている。図４に示すように、
針支持体１３は軽量化のため矩形状の枠体として形成さ
れ、その前部にパイプＰとほぼ同じ直径の厚さ方向糸挿
入針１４（図４では図示せず）がパイプＰの配列ピッチ
と対応する所定ピッチで１列に固定されている。アクチ
ュエータ１２は、針支持体１３を厚さ方向糸挿入針１４
が保持装置３に保持された積層糸群２のパイプＰと係合
不能な待機位置と、積層糸群２を貫通可能な作用位置と
に移動させる第１の駆動手段を構成する。針支持体１３
の待機位置は図２に鎖線で示す位置となる。

【００２０】図２，４に示すように、針支持体１３の後
方には支持プレート１５が配設され、支持プレート１５
には図示しない厚さ方向糸供給部から繰り出される厚さ
方向糸ｚを案内するガイドローラ１６が１列に配設され
ている。

【００２１】保持装置３とアクチュエータ１２との間に
は所定位置に支持枠１７が配設され、支持枠１７には左
右両側にそれぞれ上下一対の支持ブロック１８（図４，
５に図示）が固定されている。支持ブロック１８間には
一対のガイドロッド１９が、針支持体１３の通過を許容
する間隔で左右方向に延びるように支持されている。両
ガイドロッド１９には支持プレート２０，２１が摺動可
能に支持されている。針列の移動経路に対して左側に配
置された支持プレート２０の前面には平面Ｌ字状の取付
ブラケット２２が固着されている。取付ブラケット２２
の先端には第１のガイド２３と、第２のガイド２４を構
成するガイド板２５とが、第１のガイド２３が前側とな
るように固定されている。

【００２２】支持枠１７には第２の駆動手段としてのエ
アシリンダ２６が支持プレート２０の左方位置に固定さ
れ、そのピストンロッド２６ａに支持プレート２０が固
着されている。そして、第１のガイド２３は、ピストン
ロッド２６ａが突出位置に配置された際にパイプＰの列
方向の位置決めを行う作用位置に配置され、ピストンロ
ッド２６ａが没入位置に配置された際にパイプＰと係合
不能な待機位置に配置される。又、第２のガイド２４を
構成するガイド板２５は、ピストンロッド２６ａが突出
位置に配置された際に、厚さ方向糸挿入針１４の先端部
と前記第１のガイドにより位置決めされた状態のパイプ
Ｐとに同時に係合可能な位置決め位置に配置される。エ
アシリンダ２６は第２のガイド２４を針列及びパイプＰ
に同時に係合可能な位置決め位置と、針列及びパイプＰ
と係合不能な待機位置とに移動させる第３の駆動手段の
役割の一部を兼ねている。

【００２３】針列の移動経路に対して右側に配置された
支持プレート２１には支持プレート２０と対向する側に
切欠き部２１ａが形成され、切欠き部２１ａにおいて支
持ブラケット２７が支持プレート２１に固着されてい
る。支持ブラケット２７の後面中央にはエアシリンダ２
８が固定され、厚さ方向糸挿入針１４の移動方向と平行
に延びるピストンロッド２８ａに取付けブラケット２９
が固定されている。取付けブラケット２９にはエアシリ
ンダ２８を挟んで両側にロッド３０がピストンロッド２
８ａと平行に突設され、両ロッド３０は支持ブラケット
２７に形成されたガイド孔３１に沿って摺動可能となっ
ている。取付けブラケット２９の先端には第２のガイド
２４を構成するガイド板３２が固定されている。ガイド
板３２はガイド板２５と対称に形成され、ピストンロッ
ド２８ａが突出位置に配置された際に、ガイド板２５と
対応する位置に配置され、ピストンロッド２７ａが没入
位置に配置された際に、ガイド板２５より後方位置に配
置される。

【００２４】支持枠１７には第３の駆動手段としてのエ
アシリンダ３３が支持プレート２１の右方位置に固定さ
れ、そのピストンロッド３３ａに支持プレート２１が固
着されている。そして、ガイド板３２は、ピストンロッ
ド３３ａが突出位置に配置された際に、厚さ方向糸挿入
針１４の先端部と第１のガイド２３により位置決めされ
た状態のパイプＰとに同時に係合可能な位置決め位置に
配置される。又、ピストンロッド３３ａが没入位置に配
置された際に厚さ方向糸挿入針１４及びパイプＰと係合
不能な待機位置に配置される。

【００２５】図８及び図９に示すように、両ガイド板２
５，３２の対向する面には厚さ方向糸挿入針１４の外径
より若干大きな径の半円柱状の凹部２５ａ，３２ａがパ
イプＰのピッチと同じ間隔で形成されている。凹部２５
ａ，３２ａの厚さ方向糸挿入針進入側にはガイド板２
５，３２の後面側程拡径となるガイド部２５ｂ，３２ｂ
が形成されている。又、ガイド板２５の凹部２５ａには
位置決め位置に配置された際、厚さ方向糸挿入針１４の
針孔１４ａに挿通された厚さ方向糸ｚの通過を許容する
凹部としての溝２５ｃが形成されている。

【００２６】第１のガイド２３には凹部２５ａの径と同
じ幅で右方が開放された溝２３ａが凹部２５ａと同じピ
ッチで、かつ凹部２５ａと対応する位置に形成されてい
る。各溝２３ａは凹部２５ａの径と同じ幅の部分が、ガ
イド板３２が位置決め位置に配置されたときの凹部３３
ａと対応する位置とほぼ同じ位置まで形成されるととも
に、先端側が拡がったテーパ部２３ｂを備えている。

【００２７】保持装置３と両ガイド２３，２４との間に
は、リザーブバー３４が設けられている。リザーブバー
３４はパイプＰの位置決めを行う前に、積層糸群２から
各厚さ方向糸挿入針１４に連なる厚さ方向糸ｚと係合し
て積層糸群２と厚さ方向糸ｚとの間に所定量の厚さ方向
糸ｚを一時的に貯溜する作用をなす。リザーブバー３４
は支持枠１７の上方に配設されたレバーにひも（いずれ
も図示せず）を介して吊下されている。図５に示すよう
に、支持枠１７の上部には支持ブラケット３５を介して
エアシリンダ３６が取り付けられ、そのピストンロッド
３６ａにはリザーブバー３４をガイドするガイド３７が
固着されている。図６（ａ）に示すように、ガイド３７
にはリザーブバー３４の上下方向への移動を案内するガ
イド孔３７ａが形成されている。支持枠１７の下部には
支持ブラケット３８を介してエアシリンダ３９が取り付
けられ、そのピストンロッド３９ａにはリザーブバー３
４をガイドするガイド４０が固着されている。図６
（ｂ）に示すように、ガイド４０は円弧状に形成され、
ピストンロッド３９ａの突出時にリザーブバー３４の下
部と係合して、リザーブバー３４を所定量の厚さ方向糸
ｚを一時的に貯溜する貯溜位置に移動させる。そして、
リザーブバー３４は前記レバーの上下動により、その下
部がガイド４０と係合可能な作用位置と、厚さ方向糸挿
入針１４の移動経路より上方でガイド３７とのみ係合可
能な待機位置とに移動されるようになっている。

【００２８】又、保持装置３の下方には積層糸群２を貫
通した各厚さ方向糸挿入針１４に連なる厚さ方向糸ｚの
折り返しループを貫通する作用位置と、積層糸群２と対
応する位置から退避した待機位置とに配置される抜け止
め糸用針４１（図４にその先端部を図示）が配設されて
いる。抜け止め糸用針４１は先端にベラを有し、図示し
ない駆動装置により往復動されるようになっている。

【００２９】次に前記のように構成された装置の作用を
説明する。図７に示すように、積層糸群２は基板４２上
に所定ピッチで立設されたパイプＰの間に配置されたプ
レッシャープレート４上に形成される。積層糸群２は基
板４２の長手方向に沿って折り返し状に配列される糸に
より形成される層と、幅方向に沿って折り返し状に配列
される糸により形成される層と、長手方向に対して斜め
方向に折り返し状に配列される糸により形成される層と
が所定の順序で順次積層されて形成される。基板４２上
に積層糸群２が形成された後、積層糸群２の繊維密度を
高めるとともに厚さを調整するための圧縮操作が行われ
る。すなわち、積層糸群２の上側にプレッシャープレー
ト５がプレッシャープレート４と直交する状態で各パイ
プＰ間に配置され、両プレッシャープレート４，５によ
り積層糸群２が圧縮される。

【００３０】次に基板４２上から積層糸群２がパイプＰ
とともに取り外される。そして、積層糸群２はプレッシ
ャープレート５が積層糸群２に対して厚さ方向糸挿入針
１４の進入側に位置するとともに、幅方向が上下方向と
なる状態で保持装置３に支持される。この状態で厚さ方
向糸挿入装置１により、積層糸群２に挿通されているパ
イプＰに代えて厚さ方向糸ｚが順次挿入され、積層糸群
２が厚さ方向糸ｚにより結合される。

【００３１】図１０（ａ）に示すように、積層糸群２の
幅方向に配列された１列のパイプＰと、厚さ方向糸挿入
針１４の列が対向する位置に配置され、両ガイド２３，
２４が待機位置に配置された状態で厚さ方向糸ｚの挿入
の１サイクルが開始される。まず、リザーブバー３４が
待機位置から図１３に鎖線で示すように、針列の移動経
路に対して右方、すなわち第１のガイド２３と反対側に
おいてガイド３７，４０と係合する作用位置に配置され
る。次にエアシリンダ３６，３９が作動され、図１及び
図１０（ｂ）に示すように、リザーブバー３４が積層糸
群２から各厚さ方向糸挿入針１４に連なる厚さ方向糸ｚ
を所定量一時的に貯溜する貯溜位置に配置される。

【００３２】厚さ方向糸ｚを所定量リザーブするのは、
厚さ方向糸挿入針１４がパイプＰを押し出す前の図１７
（ａ）に示す状態から、図１７（ｂ）に示す積層糸群２
を貫通する位置まで移動する間の、厚さ方向糸ｚの針孔
１４ａでの擦過を少なくするためである。そのために
は、図１７（ａ）における積層糸群２から針孔１４ａに
至る厚さ方向糸ｚの長さＬ１が、図１７（ｂ）における
積層糸群２から針孔１４ａに至る厚さ方向糸ｚの長さＬ
２より大きいことが必要となる。特に、厚さ方向糸ｚと
して擦過に弱いカーボン繊維等を使用する場合に必要と
なる。

【００３３】次に今回の厚さ方向糸ｚの挿入サイクルで
積層糸群２から押し出すべきパイプＰが、図示しない押
出し装置により図１１（ａ）に示すように両ガイド２
３，２４と係合可能な位置まで押し出される。この作業
は手作業でも可能である。次にエアシリンダ２６が駆動
され、第１のガイド２３及びガイド板２５がパイプＰに
向かって一体的に移動される。移動途中において、まず
第１のガイド２３がパイプＰと係合してパイプＰが溝２
３ａに導入され、列方向（上下方向）の位置決めがされ
る。図１４に示すように、パイプＰに列方向のずれがあ
っても、パイプＰはテーパ部２３ｂにガイドされて溝２
３ａ内に確実に導入される。そして、第１のガイド２３
により列方向の位置決めがされた後、ガイド板２５の凹
部２５ａがパイプＰと係合する状態となる。

【００３４】次にエアシリンダ３３が駆動され、第２の
ガイド２４を構成するガイド板３２がガイド板２４と当
接する位置決め位置に配置される。その結果、パイプＰ
が厚さ方向糸挿入針１４の基端部と対向する所定の位置
に位置決めされる。次にアクチュエータ１２が駆動さ
れ、図１１（ｂ）及び図１５に示すように、厚さ方向糸
挿入針１４の先端がパイプＰの孔と嵌合する所定位置ま
で移動される。このとき、積層糸群２から厚さ方向糸挿
入針１４に連なる厚さ方向糸ｚは、第２のガイド２４と
対応する位置では溝２５ｃ内に収容されるため、厚さ方
向糸ｚに無理な力が加わることがない。

【００３５】なお、厚さ方向糸挿入針１４とパイプＰと
の嵌合を確実にするためには、図１５に示すように、厚
さ方向糸挿入針１４が凹部２５ａ，３２ａと係合する状
態でパイプＰ内に進入することが好ましい。従って、図
１６（ｂ）に示すように、パイプＰの先端からガイド部
２５ｂ，３２ｂの基端までの距離Ｌ３が、厚さ方向糸挿
入針１４の先端からテーパ部基端までの長さ以上が好ま
しく、図１６（ａ）に示すように短いのは好ましくな
い。

【００３６】厚さ方向糸ｚのリザーブ量を多くして、厚
さ方向糸挿入針１４がパイプＰと嵌合する前にリザーブ
バー３４を待機位置に復帰させた場合は、次のような不
都合が生じる。例えば、図１７（ｃ）に示すように、厚
さ方向糸挿入針１４とパイプＰとの嵌合部に厚さ方向糸
ｚが噛み込まれたり、厚さ方向糸ｚの撚トルクによりル
ープができてその中を厚さ方向糸挿入針１４が進むとい
う不都合が生じる。従って、リザーブバー３４は少なく
とも厚さ方向糸挿入針１４がパイプＰと嵌合するまで作
用位置に保持される。

【００３７】次にエアシリンダ２６，３３の作動により
両ガイド２３，２４が待機位置に移動された後、再びア
クチュエータ１２が駆動され、厚さ方向糸挿入針１４が
さらに前進移動されてパイプＰの押し出しが開始され
る。厚さ方向糸挿入針１４の前進移動と同時に、リザー
ブバー３４が上昇移動され、リザーブバー３４が厚さ方
向糸ｚと係合不能な待機位置に配置される。そして、厚
さ方向糸挿入針１４の前進移動によりパイプＰが積層糸
群２から押し出されるとともに、厚さ方向糸挿入針１４
は針孔１４ａが積層糸群２の前方に出るまで積層糸群２
に挿通される。厚さ方向糸挿入針１４は最先端まで進ん
だ後、わずかに後退させられ、図１２（ｂ）に示すよう
に、積層糸群２から針孔１４ａに連なる厚さ方向糸ｚが
抜け止め糸用針４１の通過を許容するループＬを形成し
た状態で停止する。その結果、パイプＰが挿通されてい
た位置に厚さ方向糸ｚが折り返し状に挿通される。

【００３８】厚さ方向糸挿入針１４がパイプＰと嵌合し
た後、厚さ方向糸挿入針１４を前進させる前に、両ガイ
ド２３，２４を待機位置に移動させるのは、厚さ方向糸
ｚと両ガイド２３，２４との摩擦により厚さ方向糸ｚに
余計な力が加わるのを防止するのが主な目的である。厚
さ方向糸挿入針１４とパイプＰとが嵌合しているため、
両ガイド２３，２４を待機位置に移動させても、厚さ方
向糸挿入針１４は前進に伴いパイプＰを確実に積層糸群
２から押し出すとともに、パイプＰの挿通されていた位
置に挿通される。

【００３９】又、両ガイド２３，２４を待機位置に配置
した後、厚さ方向糸挿入針１４を前進させる場合は、両
ガイド２３，２４を待機位置に配置した状態で厚さ方向
糸挿入針１４とパイプＰとの嵌合状態の確認が可能とな
る。従って、センサ等で嵌合不良の厚さ方向糸挿入針１
４を検知し、嵌合不良を解消した後に厚さ方向糸挿入針
１４の前進を開始させることができる。その結果、仮に
位置決め時のトラブルにより厚さ方向糸挿入針１４とパ
イプＰとの嵌合不良が発生しても、嵌合不良のまま厚さ
方向糸挿入針１４の前進が開始されて、厚さ方向糸挿入
針１４や積層糸群２の損傷を招くことが回避される。

【００４０】次に抜け止め糸用針４１が作動され、抜け
止め糸用針４１は前回挿通された抜け止め糸Ｙのループ
部（図示せず）を通って厚さ方向糸挿入針１４の配列方
向に沿って前進する。抜け止め糸用針４１はその先端が
各厚さ方向糸挿入針１４に保持された各厚さ方向糸ｚの
折り返しループＬ内を次々に通過し、積層糸群２の端部
まで到達した時点で停止する。このとき、抜け止め糸供
給部に連なる抜け止め糸Ｙが、抜け止め糸用針４１の先
端に係止される。

【００４１】そして、抜け止め糸用針４１はその先端に
あるベラが閉じてループＬを引き込まないようにして引
き戻され、抜け止め糸Ｙが厚さ方向糸ｚの折り返しルー
プＬ内に折り返し状に挿通される。又、抜け止め糸Ｙの
ループ部は前回挿入された抜け止め糸Ｙのループ部に挿
通された状態に保持される。その後、厚さ方向糸挿入針
１４が元の位置まで後退して積層糸群２から離脱し、張
力調整部（図示せず）の作用により厚さ方向糸ｚが引き
戻され、積層糸群２内に挿入された厚さ方向糸ｚが抜け
止め糸Ｙにより抜け止めされた状態で締付けられる。以
上により厚さ方向糸ｚの１回の挿入サイクルが完了す
る。

【００４２】次に保持装置３がパイプＰの配列ピッチの
１ピッチ分移動され、次の列のパイプＰが厚さ方向糸挿
入針１４と対応する位置に配置されるとともに、プレッ
シャープレート４が１枚取り外されて、図１０（ａ）の
状態となる。以下、前記と同様にして順次厚さ方向糸ｚ
の挿入が行われる。その結果、積層糸群２を構成する各
糸層が厚さ方向糸ｚにより結合されて三次元繊維組織が
製造される。

【００４３】積層糸群２に挿通されているパイプＰの配
列ピッチが小さい場合は、前記のようにパイプＰ及び厚
さ方向糸挿入針１４の位置決めを行う際に、当該列のパ
イプＰを積層糸群２から厚さ方向糸挿入針１４側に押し
出した状態で行う必要がある。しかし、パイプＰの配列
ピッチが広い場合は、図１８（ａ），（ｂ）に示すよう
に、積層糸群２をパイプＰが第１のガイド２３及びガイ
ド板２５と係合可能な状態で保持装置３にセットするこ
とにより、パイプＰを押し出す工程を省略して厚さ方向
糸ｚの挿入作業を行うことができる。

【００４４】この場合には、ガイド板３２はパイプＰと
直交する方向だけでなく、エアシリンダ２８の作動によ
りパイプＰの軸方向にも移動される。すなわち、エアシ
リンダ２８のピストンロッド２８ａが没入位置に配置さ
れ、図１８（ａ）に示すように、右側のガイド板３２が
左側のガイド板２５より後方に位置する状態で厚さ方向
糸ｚの挿入サイクルが開始される。なお、リザーブバー
３４はパイプＰが針列と対応する位置に移動配置される
前に待機位置から作用位置に配置されるとともに、リザ
ーブ位置に配置される。

【００４５】図１８（ａ）に示す状態で、まずエアシリ
ンダ２６が作動されて第１のガイド２３及びガイド板２
５がパイプＰと係合する位置に配置される。次にエアシ
リンダ２８が作動されてガイド板３２がガイド板２５と
対向する位置に配置された後、エアシリンダ３３が作動
されてガイド板３２がガイド板２５と当接する位置に配
置される。その結果、図１８（ｂ）に示す状態となり、
パイプＰの位置決めが行われる。

【００４６】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、凹部２５ａに厚さ方向糸ｚの通過
を許容する溝２５ｃを形成する代わりに、凹部２５ａの
形状を半楕円形状等、パイプＰ及び厚さ方向糸挿入針１
４と係合する状態においても厚さ方向糸ｚの通過を許容
する空間を有する形状にしてもよい。又、厚さ方向糸ｚ
の通過を許容する空間は必ずしもなくてもよい。

【００４７】又、第１のガイド２３とガイド板２５とを
別々に駆動可能な構成としたり、エアシリンダ２８を設
けずにガイド板３２をパイプＰと直交する方向にのみ移
動させる構成としてもよい。

【００４８】又、規制部材としてパイプＰに代えてピン
を使用してもよい。この場合はピンの厚さ方向糸挿入針
１４と当接する側に凹部を形成するのが好ましい。又、
リザーブバー３４をひもを介して待機位置と作用位置と
に移動させる構成に代えて、リザーブバー３４用の把持
装置を針列に沿う方向と針列と直交する方向とに移動さ
せる構成としてもよい。又、リザーブバー３４は必ずし
も必須ではなく、圧縮空気で厚さ方向糸ｚを第１のガイ
ド２３と保持装置３の間で一時的に厚さ方向糸挿入針１
４の移動経路から離間する位置に配置させてもよい。
又、厚さ方向糸ｚを所定量貯溜する装置を省略してもよ
い。

【００４９】又、抜け止め糸用針４１により抜け止め糸
Ｙを厚さ方向糸ｚのループＬに挿通した後、厚さ方向糸
ｚを引き戻す際に厚さ方向糸ｚ及び抜け止め糸Ｙに無理
な力が作用するのを防止するため、保持装置３を針列の
移動方向へも移動可能に構成してもよい。

【００５０】又、プレッシャープレート４，５を互いに
直交する状態で配置する代わりに、互いに平行に配置し
てもよい。この場合は厚さ方向糸ｚを挿入する毎に対向
するプレッシャープレート４，５を１組ずつ保持装置３
から取り外しながら厚さ方向糸ｚの挿入作業が行われ
る。

【００５１】さらには、厚さ方向糸挿入針１４を水平方
向に移動させる代わりに、上下方向に移動させる構成と
し、それに対応して各部の配置を変更してもよい。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、積
層糸群を形成する際に用いた規制部材と置換して厚さ方
向糸を積層糸群に挿入する際、１列に並んだ厚さ方向糸
挿入針により効率良く厚さ方向糸を挿入することがで
き、しかもガイドによりに規制部材と厚さ方向糸挿入針
との芯出しが確実になされる。

【００５３】又、請求項２に記載の発明では、前記の効
果に加えて厚さ方向糸が第２のガイドに強く押圧される
ことが抑制され、厚さ方向糸に損傷を与える虞が少なく
なる。又、請求項３に記載の発明では、厚さ方向糸挿入
に好適な長さの厚さ方向糸がリザーブバーにより一時的
に貯溜されるため、厚さ方向糸が厚さ方向糸挿入針の針
孔で擦過することが少なくなり、カーボン繊維等の擦過
に弱い糸を使用した場合も支障なく厚さ方向糸を挿入す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例における第１及び
第２のガイド、リザーブバー、パイプ及び厚さ方向糸挿
入針との関係を示す概略斜視図である。

【図２】厚さ方向糸挿入装置の一部破断概略部分平面図
である。

【図３】図２の部分拡大図である。

【図４】厚さ方向糸挿入装置の一部省略概略側面図であ
る。

【図５】第２のガイドのガイド板の駆動手段及びリザー
ブバーのガイド装置の配置を示す概略正面図である。

【図６】リザーブバーのガイド装置を示す概略平面図で
ある。

【図７】積層糸群が形成された状態を示す概略斜視図で
ある。

【図８】（ａ）は待機位置に配置された第１及び第２の
ガイドの部分平断面図であり、（ｂ）は同じく部分正面
図である。

【図９】（ａ）は位置決め位置に配置された第１及び第
２のガイドの部分平断面図であり、（ｂ）は同じく部分
正面図である。

【図１０】厚さ方向糸の挿入手順を示す模式断面図であ
る。

【図１１】厚さ方向糸の挿入手順を示す模式断面図であ
る。

【図１２】厚さ方向糸の挿入手順を示す模式断面図であ
る。

【図１３】リザーブバーの作用を示す概略正面図であ
る。

【図１４】第１のガイドの作用を示す模式図である。

【図１５】厚さ方向糸挿入針がパイプとの嵌合位置に配
置された状態を示す部分断面図である。

【図１６】第２のガイドと厚さ方向糸挿入針及びパイプ
との関係を示す模式断面図である。

【図１７】厚さ方向糸挿入針がパイプを積層糸群から押
し出す際の厚さ方向糸の状態を説明する模式図である。

【図１８】別の厚さ方向糸挿入方法の手順を示す模式断
面図である。

【図１９】従来方法における糸案内管と無端糸との置換
手順を示す模式断面図である。

【図２０】従来の基板を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…厚さ方向糸挿入装置、２…積層糸群、３…保持装
置、１２…第１の駆動手段としてのアクチュエータ、１
３…針支持体、１４…厚さ方向糸挿入針、２３…第１の
ガイド、２４…第２のガイド、２５，３２…ガイド板、
２５ｃ…凹部としての溝、２６…第２の駆動手段として
のエアシリンダ、３３…第３の駆動手段としてのエアシ
リンダ、３４…リザーブバー、ｚ…厚さ方向糸、Ｐ…規
制部材としてのパイプ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 堀 藤夫 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式 会社 豊田自動織機製作所 内 (56)参考文献 特開 昭63−42955（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−289243（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−112438（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−89352（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D03D 41/00 D03D 25/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定ピッチで配置された規制部材間に糸
   を折り返し状に配列した糸層により少なくとも２軸配向
   となるように形成された積層糸群を前記規制部材ととも
   に保持する保持装置と、 前記保持装置に保持される積層糸群の厚さ方向に沿って
   移動可能に設けられ、複数の厚さ方向糸挿入針が所定ピ
   ッチで１列に装備された針支持体と、 前記針支持体を厚さ方向糸挿入針が保持装置に保持され
   た積層糸群の規制部材と係合不能な待機位置と積層糸群
   を貫通可能な作用位置とに移動させる第１の駆動手段
   と、 前記針列の移動経路の側方に設けられ、前記針列と交差
   する方向に移動可能に設けられ、前記針列と対向する１
   列の規制部材と係合して規制部材の列方向の位置決めを
   行う第１のガイドと、 前記第１のガイドを前記規制部材の列方向の位置決めを
   行う作用位置と規制部材と係合不能な待機位置とに移動
   させる第２の駆動手段と、 前記第１のガイドに対し針列の前進方向後側に設けら
   れ、針列の各厚さ方向糸挿入針の先端部と前記第１のガ
   イドにより位置決めされた状態の各規制部材とに同時に
   係合して厚さ方向糸挿入針と規制部材との位置決めを行
   う第２のガイドと、 前記第２のガイドを針列及び規制部材に同時に係合可能
   な位置決め位置と針列及び規制部材と係合不能な待機位
   置とに移動させる第３の駆動手段とを備えた三次元繊維
   組織の厚さ方向糸挿入装置。
2. 【請求項２】 前記第２のガイドは、位置決め位置に配
   置された際、厚さ方向糸挿入針に挿通された厚さ方向糸
   の通過を許容する凹部を備えている請求項１に記載の三
   次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置。
3. 【請求項３】 前記請求項１に記載の三次元繊維組織の
   厚さ方向糸挿入装置において、規制部材の位置決めを行
   う前に、積層糸群から各厚さ方向糸挿入針に連なる厚さ
   方向糸と係合して積層糸群と厚さ方向糸との間に所定量
   の厚さ方向糸を一時的に貯溜するリザーブバーを設けた
   三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置。