JP3437561B2

JP3437561B2 - 炭素繊維均等緊張装置

Info

Publication number: JP3437561B2
Application number: JP2001244066A
Authority: JP
Inventors: 克巳内田; 俊昭太田; 宏猷鬼鞍
Original assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Current assignee: Nishimatsu Construction Co Ltd
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2001-08-10
Publication date: 2003-08-18
Anticipated expiration: 2021-08-10
Also published as: JP2003055874A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、炭素繊維均等緊張
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーヨン、アクリル繊維など合成樹脂の
糸を酸素のないところで蒸し焼きにし、炭化させること
によって作られる炭素繊維（カーボンファイバ）は、低
比重・高強度・高弾性率・耐アルカリ性といった多くの
利点を有するため、ゴルフシャフトやＮＯＭＳＴ（NOve
l Material Shield-cuttable Tunnel-wall System）と
呼ばれる、炭素繊維を補強材として用いる工法などに利
用されている。炭素繊維は製造過程で、非常に細い糸束
として数百から数千ｍ単位でボビンなどに巻き取られて
いる。その為、各種の許容強度や形状を持つ炭素繊維製
品は、その非常に細い糸束を数十本単位で束ねて接着剤
等により棒状・板状等に硬化成形させることにより作ら
れている。一般的な炭素繊維の成形方法として引き出し
成形と呼ばれるものがある。これは、数十〜数百単位の
炭素繊維を束ねて作った炭素繊維の束の端部を一定強度
で引っ張りながら接着剤の中を通過させ、その後成形用
型枠を通して、棒状・板状に成形するものである。な
お、炭素繊維の製造方法の一般的な成形方法は、例えば
特開平０８−１５８１６３号公報に記載されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、炭素繊維自
体は安価であるが成形加工費用が高価な為、一般的に鉄
などの代用品として広く使用されることがなく、ＮＯＭ
ＳＴ工法や、病院など鉄の影響を受ける医療機器がある
ために鉄が使用できない場合など、特別な場合に限られ
ていた。

【０００４】そこで、高価な成形加工を行わずに、成形
加工した場合と同様な強度を有する炭素繊維を費用をか
けずに提供する方法が求められた。炭素繊維は、細い糸
を数十本単位で束ねることにより所定の引っ張り強度を
有する。そのため、成形加工されたものとは異なり、糸
一本一本が均等に緊張していることが重要となる。例え
ば、束ねた糸一本一本の緊張がバラバラだと、先に緊張
した糸から切れ始め、糸一本一本を均等に緊張させて束
ねたときの所定引っ張り強度の数割程度しか期待できな
い。そこで、均等に緊張を行う方法として高価な自動緊
張ロボットの開発などが進められた。しかし、このロボ
ットは非常に高価であるにも関わらず、ロボットが定尺
定規上を動くため、通常１〜２ｍ（限界４ｍ）の長さし
か製造できなかった。

【０００５】本発明の課題は、必要とされる強度を有す
る炭素繊維製品を製造できる炭素繊維均等緊張装置を、
安価に提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、請求項１に記載の発明は、炭素繊維の細糸束（１
４）を巻き取った複数のボビン（８）を有する炭素繊維
供給部（支持部材２５）と、炭素繊維供給部の各ボビン
から引き出された複数の細糸束を束ねて太糸束とする束
ね部（シーブ１３ｃ）と、該束ね部で束ねられた太糸束
をさらに引き出し、引き出された太糸束を、少なくとも
両端部が接着剤等により固められた炭素繊維製品として
切り出す際に、太糸束の炭素繊維製品となる部分を張っ
た状態に保持する保持部（テーブル部９、６２）と、前
記炭素繊維供給部と前記束ね部との間に設けられ、束ね
られる前の各細糸束においてそれぞれ等しい張力をかけ
ることにより、前記保持部に保持された前記炭素繊維製
品となる太糸束内の各細糸束を均等に緊張させる張力付
加部（シーブ１３ｂ）とを備えたことを特徴とする。

【０００７】請求項１に記載の発明によれば、複数の炭
素繊維の細糸束それぞれに等しい張力をかけることによ
って均等に緊張させることができるため、細糸束を束ね
ることにより、容易に強度の高い太糸束の炭素繊維製品
を得ることができる。つまり、束ねた各細糸束に緊張差
があると、先に緊張した糸から切れ始めるため高い引っ
張り強度を期待できないが、本発明においては、各細糸
束に緊張差が無いため、このようなことがない。例え
ば、太糸束の両端部のみを接着剤等により固めた場合
は、太糸束を構成する各細糸束はそれぞれ同じ長さを有
しているため、炭素繊維製品として使用した際に張力が
かけられても、各細糸束が同じように緊張するため、ど
れか一本の細糸束が先に切れることはない。また、太糸
束の端部だけでなく全てを固めた場合には、均等に緊張
した状態を保持できるので強度の高い炭素繊維製品を得
ることができる。

【０００８】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
炭素繊維均等緊張装置（１１、６０）において、前記炭
素繊維製品となる太糸束の先端部側に設けられ、太糸束
の位置を固定する第一の固定部（押さえ治具１）と、前
記太糸束の先端部より束ね部側で、束ね部側の太糸束か
ら切り離される炭素繊維製品の切断側端部となる部分の
位置を固定する第二の固定部（押さえ治具２）と、前記
張力付加部より前記炭素繊維供給部側において、各細糸
束の位置を固定する第三の固定部（押さえジャッキ部
４）とを備え、前記張力付加部において張力を付加する
際に、第一の固定部において太糸束の先端側を固定する
とともに第三の固定部において各細糸束を固定し、か
つ、第二の固定部による固定を解除した状態とすること
を特徴とする。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、まず、第
一の固定部と第三の固定部で炭素繊維の各細糸束の位置
を固定し、この二つの固定部の間の細糸束を均等に緊張
させる。そして、緊張が完了した後に第一の固定部と第
三の固定部の間の細糸束を第二の固定部で固定する為、
第一の固定部と第二の固定部の間には均等に緊張した細
糸束からなる太糸束ができ、これを切り出すことにより
強度の高い炭素繊維製品を得ることができる。

【００１０】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２記載の炭素繊維均等緊張装置において、前記張力付加
部は、各細糸束にそれぞれぶら下げられて荷重をかける
錘（重垂式おもり５）を有し、各錘が互いに等しい重さ
とされていることを特徴とする。

【００１１】請求項３に記載の発明によれば、等しい重
さの錘を炭素繊維の各細糸束にぶら下げるという簡単な
構造で、各細糸束を均等に引張ることができ、この細糸
束をさらに束ねれば請求項２と同様の効果が得られる。

【００１２】請求項４に記載の発明は、請求項１または
２記載の炭素繊維均等緊張装置において、前記張力付加
部は、各細糸束をそれぞれ同じ張力で引張るためのシリ
ンダ装置（シリンダー３６）を有することを特徴とす
る。

【００１３】請求項４に記載の発明によれば、シリンダ
装置により炭素繊維の各細糸束を引張るため操作が簡単
であり、また、引張る力を制御しやすい。

【００１４】請求項５に記載の発明は、請求項１〜４の
いずれか一つに記載の炭素繊維均等緊張装置において、
前記保持部は、前記太糸束の炭素繊維製品となる部分の
少なくとも両端部が接着剤等により固められるまでの
間、前記太糸束の炭素繊維製品となる部分を張った状態
に保持する複数のテーブル（テーブル板１５ａ）を有
し、これら複数のテーブルが全体として概略円筒状とな
るように、周方向に並んで配置され、かつ、これらテー
ブルが周方向に沿って一体に回転自在とされることによ
り、前記束ね部側から前記太糸束を引き出してテーブル
上に保持する作業を行うテーブルを回転させて交換可能
となっていることを特徴とする。

【００１５】請求項５に記載の発明によれば、太糸束の
炭素繊維製品となる部分の少なくとも両端部が接着剤等
により固められるまでの間、張力をかけた状態で複数の
テーブルのうちの一つのテーブル上に保持できる。従っ
て、保持している間に全体が概略円筒状のテーブルを順
次回転させれば、新たなテーブル上で炭素繊維の細糸束
を束ねて張力をかけ、接着剤等により固めるという一連
の作業を次々と繰り返すことができるので、連続して太
糸束の炭素繊維製品を作ることができ、時間の無駄にな
らない。

【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項５記載の
炭素繊維均等緊張装置において、前記複数のテーブルに
それぞれ太糸束から切り離された炭素繊維製品となる部
分が保持されるとともに、これらテーブルを回転させた
状態で、全体として概略円筒状の複数のテーブルの回り
に周方向に沿って炭素繊維の糸束を巻き付ける横糸巻付
け手段を備え、テーブルに沿った縦方向の太糸束と前記
横糸巻付け手段（シーブ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、５２
ａ、５２ｂ、５２ｃ）に巻き付けられた横方向の糸束と
を接合して網状でかつ全体として概略円筒状の炭素繊維
製品を製造することを特徴とする。

【００１７】請求項６に記載の発明によれば、テーブル
に沿った縦方向の炭素繊維の太糸束に、横方向の糸束を
巻き付けることができるので、テーブルの形に沿った概
略円筒状でかつ網状の炭素繊維製品を製造することがで
きる。

【００１８】請求項７に記載の発明は、請求項６記載の
炭素繊維均等緊張装置において、全体として概略円筒状
の前記複数のテーブルのうちの少なくとも一部のテーブ
ルが円筒の中心に向って移動自在とされていることを特
徴とする。

【００１９】請求項７に記載の発明によれば、概略円筒
状の複数のテーブルのうちの少なくとも一部のテーブル
が円筒の中心に向って移動できる。つまり、概略円筒状
のテーブルの外径を小さくすることが出来るため、テー
ブルの形に沿って作られた炭素繊維製品でも、容易に抜
き出すことができる。

【００２０】

〔第１の実施の形態〕

【００２１】図１は本発明の一例としての炭素繊維均等
緊張装置１１の平面図、図２は図１の矢印Ａ−Ａ線に沿
った断面図、図３は図１の矢印Ｂ−Ｂ線に沿った断面図
である。ここで、図１の左右を炭素繊維均等緊張装置１
１の左右、図１の上下を炭素繊維均等緊張装置１１の
後、前とする。

【００２２】図１、図２、図３に示すように均等緊張装
置１１は、糸緊張部１０とテーブル部９から概略構成さ
れる。糸緊張部１０は、複数の炭素繊維の細糸束１４、
１４・・・を所定長さ有するテーブル部９に誘導して、
各々の炭素繊維の細糸束１４、１４・・・にそれぞれ等
しい荷重をかけることにより均等に緊張させるものであ
る。糸緊張部１０は、底部２４の後端部から立設する左
右２つ（図３では一方のみ図示）の支持部材２５（炭素
繊維供給部）にそれぞれ５個ずつ回転可能に取り付けら
れ、かつ炭素繊維の細糸束１４、１４・・・がそれぞれ
巻かれているボビン８、８・・・、ベアリングローラに
より転がるため抵抗がほとんどないシーブ７、７・・
・、このシーブ７、７・・・を介してボビン８、８・・
・から引き出された炭素繊維の細糸束１４、１４・・・
を上から押さえる押さえジャッキ部４（第三の固定
部）、炭素繊維の細糸束１４、１４・・・に荷重をかけ
緊張させるための重垂式おもり５、５・・・等からな
る。前記シーブ７、７・・・は、高さの異なる複数のボ
ビン８、８・・・より引き出される炭素繊維の細糸束１
４、１４・・・を同じ所定高さにそれぞれ揃えると共
に、後述する張力付加部の各細糸束用の部分にそれぞれ
振り分けるようになっている。底部２４の中央から立設
する支持部材２１の上面には、シリンダー等により駆動
される押さえジャッキ部４の門型状の枠４ｄが立設して
おり、枠４ｄの梁の上部４ｂから下方に延出した押さえ
ジャッキ４ａ、４ａの先端には、支持部材２１の上面を
炭素繊維の細糸束１４、１４・・・を挟んだ状態で押圧
する押圧部４ｃが上下動可能に取り付けられている。

【００２３】支持部材２１の一方の側面２１ａからは、
シーブ７、７・・・を支えるための支持台２０が側面２
１ａに対して直角に設けられている。支持部材２５から
は、シーブ７、７・・・、押さえジャッキ部４、ボビン
８、８・・・から引き出された炭素繊維の細糸束１４、
１４・・・を取り囲む枠２３が伸びており、一方の側部
２３ａの先端には炭素繊維の細糸束１４、１４・・・を
固定する押さえ治具３が取り付けられている。

【００２４】枠２３の前部２３ｃには、炭素繊維の細糸
束１４、１４・・・が引き出された方向に沿って回転す
るようにシーブ１３ａ、１３ａ・・・が設けられてお
り、シーブ１３ａ、１３ａ・・・よりも前方にシーブ１
３ｃ、１３ｃ・・・（束ね部）が設けられている（図２
では、紙面手前側が炭素繊維均等緊張装置１１の前方で
ある）。シーブ１３ｃ、１３ｃ・・・は、シーブ１３
ａ、１３ａ・・・と同じ高さで、かつ直角な向きになる
ように設けられている。さらに、これらのシーブ１３
ａ、１３ａ・・・、シーブ１３ｃ、１３ｃ・・・を介し
て引き出された炭素繊維の細糸束１４、１４・・・に張
力をかけるためのシーブ１３ｂ、１３ｂ・・・が、シー
ブ１３ａ、１３ａ・・・、シーブ１３ｃ、１３ｃ・・・
間にかけわたされた炭素繊維の各細糸束１４、１４・・
・に、かけられた状態に取り付けられている。このシー
ブ１３ｂ、１３ｂ・・・の下方には重垂式おもり５、５
・・・がぶら下がった状態で取り付けられている。重垂
式おもり５、５・・・（錘）は、それぞれシリンダー等
により上下動可能な重垂式おもり固定ジャッキ１２によ
り支えられているので、固定ジャッキ１２を下げない限
り炭素繊維の細糸束１４、１４・・・に荷重がかかるこ
とがない。ボビン８、８・・・から引き出された炭素繊
維の細糸束１４、１４・・・は、それぞれ一本ずつシー
ブ１３ａ、１３ｃ、１３ｂを順に介してテーブル部９へ
導かれる。なお、シーブ１３ａ、１３ｂ、１３ｃ・・
・、重垂式おもり５、５・・・、固定ジャッキ１２等か
ら、束ねられる前の部分で各細糸束１４、１４・・・に
張力を付加する張力付加部が構成される。

【００２５】円筒形のテーブル部９（保持部）は長手方
向の長さが約１０ｍであり、複数の細長い矩形状のテー
ブル板１５ａ、１５ａ・・・（テーブル）が周方向に等
間隔に配置されることにより構成されている。各テーブ
ル板１５ａ、１５ａ・・・は、周方向に沿って一体に回
転自在となるように、複数のつなぎ部材１５ｂ、１５ｂ
・・・によってつながれている。各テーブル板１５ａ、
１５ａ・・・のそれぞれの左端には、引き出された炭素
繊維の細糸束１４、１４・・・の先端を押さえる押さえ
治具１（第一の固定部）が、右端には炭素繊維の細糸束
１４、１４・・・を固定する押さえ治具２（第二の固定
部）が設けられている（図２では、一枚のテーブル板１
５ａに設けられた１組の押さえ治具１、２についてのみ
図示）。テーブル部９の中心には、テーブル板１５ａ、
１５ａ・・・と平行にテーブル軸１８が設けられてい
る。テーブル軸１８の両端部１８ａ、１８ｂは、テーブ
ル部９の下方に位置している底部１６の左右両端部から
立設している軸受け部材１６ａ、１６ａに、回転可能に
接続されている。テーブル軸１８の一方の端部１８ａに
は、図示しない電動モータ等によって回転駆動される回
転体１７が取り付けられている。そして、前記テーブル
板１５ａ、１５ａ・・・の左右両端には円形状の軸固定
板１８ｃ、１８ｃが取り付けられており、軸固定板１８
ｃ、１８ｃの中央にはテーブル軸１８が固定されてい
る。よって、回転体１７の回転に伴って回転するテーブ
ル軸１８と共にテーブル部９が回転する。なお、シーブ
１３ｃ、１３ｃ・・・からテーブル部９に炭素繊維の細
糸束１４、１４・・・が引き出される際に、各シーブ１
３ｃ、１３ｃ・・・から引き出される炭素繊維の細糸束
１４、１４・・・がほぼ同じ位置に引き出されて炭素繊
維の太糸束とされ、このシーブ１３ｃ、１３ｃ・・・の
部分が炭素繊維の細糸束１４、１４・・・を束ねる束ね
部となる。

【００２６】糸緊張部１０とテーブル部９は、テーブル
板１５ａ、１５ａ・・・に炭素繊維の細糸束１４、１４
・・・が束ねられたときに、この炭素繊維の太糸束とボ
ビン８、８・・・から引き出された炭素繊維の細糸束１
４、１４・・・がほぼ直角をなすような位置関係になっ
ている。

【００２７】以下、上記構成の均等緊張装置１１による
炭素繊維の細糸束１４、１４・・・の緊張方法につい
て、図４を用いて説明する。まず、炭素繊維を束ねたい
数と同数のボビンを用意する。例えば、１０本の炭素繊
維の細糸束１４、１４・・・を束ねるには、炭素繊維の
細糸束１４、１４・・・が巻かれた１０個のボビン８、
８・・・を用意する。ところで、図４には説明を簡略化
するために一本の炭素繊維の細糸束１４のみの緊張方法
を示し、以後も一本の炭素繊維の細糸束１４について説
明するが、実際には図１に示すとおり１０本全ての炭素
繊維の細糸束１４、１４・・・それぞれについて、同様
の作業が行われるものとする。また、図１に示すとお
り、実際にはボビン８からシーブ１３ａまでの炭素繊維
の細糸束１４と、シーブ１３ｃから押さえ治具１までの
炭素繊維の細糸束１４は約９０度の角度をなしている
が、図４では説明を簡略化するため、引き出された炭素
繊維の細糸束１４は真っ直ぐなものとした。

【００２８】図３のステップＡに示すとおり、ボビン８
から引き出した炭素繊維の細糸束１４を、シーブ７およ
びシーブ１３ａ、１３ｂ、さらにシーブ１３ｃを介して
テーブル部９の端まで引き出し、その先端を押さえ治具
１により固定する。次のステップＢでは、押さえジャッ
キ部４で炭素繊維の細糸束１４を押さえ、重垂式おもり
５を支えていた重垂式おもり固定ジャッキ１２を下げ
る。重垂式おもり５の重力によりシーブ１３ｂが下が
り、炭素繊維の細糸束１４に荷重がかかると共に緊張す
る。これにより、テーブル部９上の炭素繊維の細糸束１
４が束ねられた太糸束において、太糸束を構成する各炭
素繊維の細糸束１４が互いに均等に緊張した状態とな
る。ステップＣに示すとおり、緊張が完了した時点でテ
ーブル部９の右端に設けられた押さえ治具２と、押さえ
治具２よりも右側に設けられ、かつ隣接した押さえ治具
３を用いて炭素繊維の細糸束１４を固定し、押さえ治具
２、３の間で炭素繊維の細糸束１４を切断する。押さえ
治具１と押さえ治具２では、切断終了後、接着剤により
太糸束の端部を固める端部処理を行う。

【００２９】上述の通り、実際には１０本の炭素繊維の
細糸束１４、１４・・・について同様の作業を同時に行
っているため、各シーブ７、７・・・を介して引き出さ
れた炭素繊維の細糸束１４、１４・・・それぞれを、等
しい重量の重垂式おもり５、５・・・によって均一に緊
張させることにより、テーブル部９の所定のテーブル板
１５ａの上には、１０本の炭素繊維の細糸束１４、１４
・・・を束ねた太さの炭素繊維の太糸束ができる。この
時、シーブ１３ｃ、１３ｃ・・・は炭素繊維の細糸束１
４、１４・・・を束ねる方向に沿って一直線上に並んで
いるので、各炭素繊維の細糸束１４、１４・・・はテー
ブル部９のほぼ同じ位置に引き出される。従って、炭素
繊維の細糸束１４、１４・・・は、例えば円形等の断面
を有するように均一に束ねられる。

【００３０】また、テーブル部９は複数のテーブル板１
５ａ、１５ａ・・・から構成されているため、円筒形の
テーブル部９を順次回転させ、上記作業（引き出し・固
定・緊張・固定・切断）を繰り返すことにより、テーブ
ル板１５ａ、１５ａ・・・の数と同数の炭素繊維製品を
連続して生産することができる。つまり、炭素繊維の太
糸束の端部の接着剤が硬化するまで、押さえ治具１、２
で端部を保持したままテーブル部９を回転できるので、
接着剤が硬化する間に次の炭素繊維の太糸束を作ること
ができ、時間の無駄が無い。

【００３１】第１の実施の形態における均等緊張装置１
１によれば、ボビン８、８・・・から引き出された１０
本の炭素繊維の細糸束１４、１４・・・は、等しい重さ
の重垂式おもり５、５・・・によって、それぞれに均等
に緊張するため、この１０本の炭素繊維の細糸束１４、
１４・・・を束ねることにより高い引っ張り強度が得ら
れる。従って、高価な成形加工を行わなくても、容易に
強度の高い炭素繊維の束が得られるため、非常に経済的
である。

【００３２】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施の形態におけるボビ
ン８、８・・・の数は１０個であるが、希望する炭素繊
維の束の太さによって適宜変更可能であり、１０個以下
でも以上でもよい。また、上記実施の形態における電動
モータ等によって回転駆動される回転体１７は、テーブ
ル軸１８の一方の端部１８ａに取り付けられているが、
もう一方の端部１８ｂに取り付けられてもよい。さら
に、上記実施の形態におけるテーブル部９の長さは約１
０ｍであるが、これに限るものではなく自由に変更で
き、１０ｍ以上の長さでも１０ｍ以下の長さでもよい。
加えて、約１０ｍの長さを有するテーブル部９において
も、テーブル板１５ａ、１５ａ・・・の各所に押さえ治
具１を取り付けることにより、１０ｍ以下の長さの製品
も自由に製造できる。加えて、重垂式おもり５、５・・
・の重量も製品長さに合わせて適宜変更可能である。

【００３３】〔第２の実施の形態〕図５、６は本発明の
第２の実施の形態としての炭素繊維均等緊張装置６０の
断面図である。なお、第１の実施の形態と同様の構成要
素については同一符号を付し、その説明は省略する。ま
た、糸緊張部４０とテーブル部６２（保持部）の位置関
係についても第１の実施の形態と同様であるので、省略
する。

【００３４】第２の実施の形態における炭素繊維均等緊
張装置６０の糸緊張部４０は、第１の実施の形態におけ
る炭素繊維均等緊張装置１１の糸緊張部１０の重垂式お
もり５、５・・・の代わりに、エアーや油圧により駆動
されるシリンダー３６、３６・・・（シリンダ装置）を
用いたものである。第２の実施の形態における炭素繊維
均等緊張装置６０全体の概略図は、第１の実施の形態に
おける炭素繊維均等緊張装置１１とほぼ同様であるの
で、平面図は省略する。そこで図５は、図１を炭素繊維
均等緊張装置６０の平面図であると見なした場合の矢印
Ａ−Ａ線に沿った断面図であり、図６は図１の矢印Ｂ−
Ｂ線に沿った断面図である。

【００３５】第１の実施の形態と同様に、シーブ７、７
・・・、押さえジャッキ部４、ボビン８、８・・・から
引き出された炭素繊維の細糸束１４、１４・・・を取り
囲む枠２３の前部２３ｃにはシーブ１３ａ、１３ａ・・
・が設けられており、シーブ１３ａ、１３ａ・・・の下
方にはシーブ１３ｂ、１３ｂ・・・が設けられている。
シーブ１３ｂ、１３ｂ・・・には、シーブ１３ｂ、１３
ｂ・・・が回転可能なように、エアーや油圧によって駆
動されるシリンダー３６、３６・・・のロッドが取り付
けられており、シリンダー３６、３６・・・の上下動に
伴ってシーブ１３ｂ、１３ｂ・・・も上下動するように
なっている。

【００３６】炭素繊維の細糸束１４、１４・・・が束ね
られるテーブル部６２は、複数のテーブル板１５ａ、１
５ａ・・・から構成される回転部５０と、回転部５０の
下方に位置する底部３５と、回転部５０を収容する枠４
９等からなる。枠４９には横糸１４ａをかけるためのシ
ーブ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ
（横糸巻付け手段）が取り付けられている。図７は、円
筒形の回転部５０の軸固定板４７を示したものである
（一方のみ図示）。軸固定板４７は、９枚のテーブル板
１５ａ、１５ａ・・・を保持する固定部材４４と、３枚
のテーブル板１５ａ、１５ａ、１５ａを保持する可動部
材３２とが組み合わせられることにより円をなしてい
る。固定部材４４には、エアーや油圧によって駆動され
るシリンダー３３、３３が設けられており、そのロッド
の先端は、可動部材３２の底部３２ａの両端に取り付け
られている。固定部材４４は、可動部材３２に設けられ
た係合溝４２、４２に係合する係合ピン４３、４３を一
体に有しており、可動部材３２はシリンダー３３、３３
の動きに伴い、回転部５０の中心に向かって軸固定板４
７の外径が小さくなるように摺動する。

【００３７】テーブル部６２の底部３５の左右両端部か
らは、テーブル軸１８の端部１８ａ、１８ｂが係合する
係合孔４１ａが設けられた軸受け部材４１が、軸固定板
４７と重なるように立設している（図７では一方のみ図
示）。このとき、軸受け部材４１の方が軸固定板４７よ
りも外側に設けられており、枠４９に取り付けられた軸
受け部材４１の足部４１ｂ、４１ｃのうちの一方の足部
４１ｂは、図５に示すように取り外し可能であり、他方
の足部４１ｃは回転可能に底部３５に取り付けられてい
る。底部３５の一方の端部には、一定トルクで回転する
定トルクモータ３１が設置されている。定トルクモータ
３１の駆動軸上に設けられた駆動プーリー３１ａと、軸
固定板４７と同軸上に設けられたプーリー４５とが、無
端ベルト４６により伝動されている。また、底部３５の
中央には、回転部５０を下から持ち上げる引き抜き用ジ
ャッキ３０が設けられている。

【００３８】第１の実施の形態と同様に、１０個のボビ
ン８、８・・・それぞれから引き出された炭素繊維の細
糸束１４、１４・・・を、シリンダー３６、３６・・・
により均等に一本一本緊張させる。緊張完了後、押さえ
治具２、３の間で炭素繊維の太糸束を切断することによ
り、所定のテーブル板１５ａ上には１０本の炭素繊維の
細糸束１４、１４・・・が束ねられた太さの炭素繊維製
品が出来上がる。回転部５０を順次回転させ同様の作業
を繰り返すことにより、テーブル板１５ａ、１５ａ・・
・と同数の炭素繊維製品ができる。つまり、図７に示す
ようにテーブル板１５ａ、１５ａ・・・は１２枚なの
で、１２本の棒状の炭素繊維製品ができる。

【００３９】次に、ボビン８、８・・・から複数の炭素
繊維の細糸束１４、１４・・・を横糸１４ａ、１４ａ、
１４ａとして引き出し、押さえ治具２を通さずにシーブ
５２ａ〜５２ｃを介して、それぞれシーブ３４ａ〜３４
ｃにかける。定トルクモータ３１によって回転部５０が
回転し、横糸１４ａ、１４ａ、１４ａが巻き付けられた
後、各炭素繊維の太糸束と接触する部分を接着剤で固定
すると共に切断する。すると、図８（ａ）に示すような
回転部５０の形に沿って生じた円筒状で網状の炭素繊維
製品６１ができる。図８（ｂ）は、回転部５０の軸固定
板４７を模式的に表したものである。接着剤が完全に硬
化したのち、回転部５０の軸固定板４７の固定部材４４
に設けられたシリンダー３３、３３によって可動部材３
２が下がると回転部５０の外径が小さくなるので、引き
抜き用ジャッキ３０によって回転部５０が持ち上げられ
ると、図８（ｂ）の左方から製品を抜き出すことができ
る。

【００４０】第２の実施の形態における炭素繊維均等緊
張装置６０によれば、ボビン８、８・・・から引き出さ
れた１０本の炭素繊維の細糸束１４、１４・・・を均等
に緊張させ、これを束ね、切断と共に端部処理を行うと
いう一連の作業を、回転部５０を回転させることにより
順次繰り返し、１２本の棒状の炭素繊維の太糸束ができ
る。さらに、これら棒状の炭素繊維の太糸束に例えば数
本ずつの炭素繊維の太糸束からなる横糸１４ａ、１４
ａ、１４ａを交差させることにより、回転部５０の形に
沿って生じた円筒状で網状の炭素繊維製品６１ができ
る。また、回転部５０は外径を小さくすることが出来る
ので、容易に網状の製品６１を抜き出すことができる。

【００４１】なお、本発明は上記実施の形態に限定され
るものではない。例えば、上記実施の形態における横糸
１４ａの数は３本であるが、適宜変更可能であり、３本
以下でも以上でもよい。

【００４２】

【発明の効果】請求項１に記載の発明によれば、複数の
炭素繊維の細糸束それぞれに等しい張力をかけることに
よって均等に緊張させることができるため、細糸束を束
ねることにより、容易に強度の高い太糸束の炭素繊維製
品を得ることができる。つまり、束ねた各細糸束に緊張
差があると、先に緊張した糸から切れ始めるため高い引
っ張り強度を期待できないが、本発明においては、各細
糸束に緊張差が無いため、このようなことがない。例え
ば、太糸束の両端部のみを接着剤等により固めた場合
は、太糸束を構成する各細糸束はそれぞれ同じ長さを有
しているため、炭素繊維製品として使用した際に張力が
かけられても、各細糸束が同じように緊張するため、ど
れか一本の細糸束が先に切れることはない。また、太糸
束の端部だけでなく全てを固めた場合には、均等に緊張
した状態を保持できるので強度の高い炭素繊維製品を得
ることができる。従って、従来のように非常に高価な成
形加工を行わなくても、各炭素繊維の細束を均一に緊張
させるだけで同様の強度が得られるため、コストダウン
につながる。

【００４３】請求項２に記載の発明によれば、まず、第
一の固定部と第三の固定部で炭素繊維の各細糸束の位置
を固定し、この二つの固定部の間の細糸束を均等に緊張
させる。そして、緊張が完了した後に第一の固定部と第
三の固定部の間の細糸束を第二の固定部で固定する為、
第一の固定部と第二の固定部の間には均等に緊張した細
糸束からなる太糸束ができ、これを切り出すことにより
強度の高い炭素繊維製品が得られる。

【００４４】請求項３に記載の発明によれば、等しい重
さの錘を炭素繊維の各細糸束にぶら下げるという簡単な
構造で、各細糸束を均等に引張ることができ、この細糸
束を束ねれば請求項２と同様の効果が得られる。

【００４５】請求項４に記載の発明によれば、シリンダ
装置により炭素繊維の各細糸束を引張るため操作が簡単
であり、また、引張る力を制御しやすい。

【００４６】請求項５に記載の発明によれば、太糸束の
炭素繊維製品となる部分の少なくとも両端部が接着剤等
により固められるまでの間、張力をかけた状態で複数の
テーブルのうちの一つのテーブル上に保持できるため、
確実に均一な張力がかけられた炭素繊維製品が得られ
る。さらに接着剤等が固まるまで間に、全体が概略円筒
状のテーブルを順次回転させれば、新たなテーブル上で
炭素繊維の細糸束に張力をかけて束ね、接着剤等により
固めるという一連の作業を次々と繰り返すことができる
ので、連続して太糸束の炭素繊維製品を作ることがで
き、時間の無駄にならない。

【００４７】請求項６に記載の発明によれば、テーブル
に沿った縦方向の太糸束に、横方向の糸束を巻き付ける
ことができるので、テーブルの形に沿った概略円筒状で
かつ網状の炭素繊維製品を製造することができる。

【００４８】請求項７に記載の発明によれば、概略円筒
状の複数のテーブルのうちの少なくとも一部のテーブル
が円筒の中心に向って移動できる。つまり、概略円筒状
のテーブルの外径を小さくすることが出来るため、テー
ブルの形に沿って作られた炭素繊維製品でも、容易に抜
き出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一例としての炭素繊維均等緊張装置の
平面図である。

【図２】図１の矢印Ａ−Ａ線に沿った断面図である。

【図３】図１の矢印Ｂ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図４】炭素繊維均等緊張装置における作業の手順を示
す図である。

【図５】本発明の他の例としての炭素繊維均等緊張装置
の、矢印Ａ−Ａ線に沿った断面図である。

【図６】本発明の他の例としての炭素繊維均等緊張装置
の、矢印Ｂ−Ｂ線に沿った断面図である。

【図７】回転部の軸固定板を示す図である。

【図８】（ａ）は円筒状で網状の製品を示す図であり、
（ｂ）は回転部の軸固定板の模式図である。

【符号の説明】

１、２、３押さえ治具（第一の固定部、第二の固
定部）４押さえジャッキ部（第三の固定部）５重垂式おもり（錘）８ボビン９、６２テーブル部（保持部）１０、４０糸緊張部１１、６０炭素繊維均等緊張装置１４細糸束１５ａテーブル板（テーブル）２５支持部材（炭素繊維供給部）３０引き抜き用ジャッキ３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ
シーブ（横糸巻付け手段）３６シリンダー（シリンダ装置）５０回転部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D02J 1/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】炭素繊維の細糸束を巻き取った複数のボビ
ンを有する炭素繊維供給部と、炭素繊維供給部の各ボビンから引き出された複数の細糸
束を束ねて太糸束とする束ね部と、該束ね部で束ねられた太糸束をさらに引き出し、引き出
された太糸束を、少なくとも両端部が接着剤等により固
められた炭素繊維製品として切り出す際に、太糸束の炭
素繊維製品となる部分を張った状態に保持する保持部
と、前記炭素繊維供給部と前記束ね部との間に設けられ、束
ねられる前の各細糸束においてそれぞれ等しい張力をか
けることにより、前記保持部に保持された前記炭素繊維
製品となる太糸束内の各細糸束を均等に緊張させる張力
付加部とを備えたことを特徴とする炭素繊維均等緊張装
置。
【請求項２】前記炭素繊維製品となる太糸束の先端部側
に設けられ、太糸束の位置を固定する第一の固定部と、前記太糸束の先端部より束ね部側で、束ね部側の太糸束
から切り離される炭素繊維製品の切断側端部となる部分
の位置を固定する第二の固定部と、前記張力付加部より前記炭素繊維供給部側において、各
細糸束の位置を固定する第三の固定部とを備え、前記張力付加部において張力を付加する際に、第一の固
定部において太糸束の先端側を固定するとともに第三の
固定部において各細糸束を固定し、かつ、第二の固定部
による固定を解除した状態とすることを特徴とする請求
項１記載の炭素繊維均等緊張装置。
【請求項３】前記張力付加部は、各細糸束にそれぞれぶ
ら下げられて荷重をかける錘を有し、各錘が互いに等し
い重さとされていることを特徴とする請求項１または２
記載の炭素繊維均等緊張装置。
【請求項４】前記張力付加部は、各細糸束をそれぞれ同
じ張力で引張るためのシリンダ装置を有することを特徴
とする請求項１または２記載の炭素繊維均等緊張装置。
【請求項５】前記保持部は、前記太糸束の炭素繊維製品
となる部分の少なくとも両端部が接着剤等により固めら
れるまでの間、前記太糸束の炭素繊維製品となる部分を
張った状態に保持する複数のテーブルを有し、これら複数のテーブルが全体として概略円筒状となるよ
うに、周方向に並んで配置され、かつ、これらテーブル
が周方向に沿って一体に回転自在とされることにより、
前記束ね部側から前記太糸束を引き出してテーブル上に
保持する作業を行うテーブルを回転させて交換可能とな
っていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つ
に記載の炭素繊維均等緊張装置。
【請求項６】前記複数のテーブルにそれぞれ太糸束から
切り離された炭素繊維製品となる部分が保持されるとと
もに、これらテーブルを回転させた状態で、全体として
概略円筒状の複数のテーブルの回りに周方向に沿って炭
素繊維の糸束を巻き付ける横糸巻付け手段を備え、テーブルに沿った縦方向の太糸束と前記横糸巻付け手段
に巻き付けられた横方向の糸束とを接合して網状でかつ
全体として概略円筒状の炭素繊維製品を製造することを
特徴とする請求項５記載の炭素繊維均等緊張装置。
【請求項７】全体として概略円筒状の前記複数のテーブ
ルのうちの少なくとも一部のテーブルが円筒の中心に向
って移動自在とされていることを特徴とする請求項６記
載の炭素繊維均等緊張装置。