JP4239432B2 - 線状材による組織体の製造装置及び製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組紐の原理を用いて複数本の線状材を交絡させることにより、組織体を製造する技術に関し、詳しくは、三次元的な構造を有する中実製品の製造を機械化することが可能な手段を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
組紐の原理に基づき、複数本の線状材を交絡させて三次元構造を有する組織体を製造できる組機が知られている。従来の組機は、複数（通常は４個）のスリットを有する羽車のいくつかを、同期して回転するよう一列に並べたものが使用されている。この組機において、線状材を巻き付けたボビンを保持するボビンキャリヤを羽車のスリットに挿入し、羽車を回転させて、ボビンキャリヤを羽車間で受け渡されるように移動させることにより、ボビンから引き出した線状材を交絡させて、所定の三次元組織体を製造することができる。また従来の組機として、羽車を円環状に配列したものも知られている。この組機では、中空の組織体を製造することが可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
線状材の交絡本数を増やし高密度の組織体を製造しようとする場合、羽車の配列数を、従来の１列から複数列に拡大することが考えられる。しかるに、複数列に跨ってボビンキャリヤを移動させるようとすると、従来の組機の構造では、互いに干渉することなく移動させることの可能なボビンキャリヤの個数が非常に少ない個数に限定され、高密度の中実製品は、現実には製造不可能であった。
【０００４】
その理由は、線状材の本数を多くしたときに、各ボビンキャリヤが相互干渉なく移動できるためには、マトリックス状に配列した羽車のうち、四隅を除く外周に位置する羽車についてはスリット数を１個だけ増やして、ボビンキャリヤが次の羽車へ受け渡される際に、タイミングが１スリット分だけ遅れるように設定することが必要である。しかし、スリット間のピッチを変えずにスリット数を増やすと、当然、羽車の直径を大きくせざるを得ない。その結果、特定の羽車については隣接する羽車と当接させることができなくなり、ボビンキャリヤの円滑な受け渡しが困難になる。
【０００５】
反対に、羽車の大きさを変えずにスリット数を増やした場合はスリット間のピッチが短くなる。そのため、隣接する羽車とスリット位置を合致させることができなくなるから、この場合も、ボビンキャリヤを羽車間で円滑に受け渡すことが困難になる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、多数本の線状材を交絡させて高密度で中実な組織体を製造できる手段を提供するものである。本発明が採用する製造装置の特徴とするところは、線状材を巻き付けたボビンを保持するボビンキャリヤと、ボビンキャリヤのガイド部が挿入される複数のスリットを有し、同期して回転するように平面的に配列された複数個の羽車と、羽車の上に配置されボビンキャリヤの移動経路を設定する案内溝が形成されたトラックプレートとを備え、羽車を回転させることにより、羽車のスリットに挿入したボビンキャリヤが、トラックプレートの案内溝に沿って羽車間を受け渡されつつ所定経路を移動するように構成され、特定の羽車に対し、ボビンキャリヤを羽車のスリットから一旦退避させたのち、このボビンキャリヤを同じ羽車の隣接するスリットに挿入させるスリット移行手段を付設したことにある。
【０００７】
なお、前記スリット移行手段は、ボビンキャリヤの移動に伴って当該ボビンキャリヤを特定の羽車のスリットから押し出すように設定されたトラックプレートと、上記特定の羽車と同期して回転し、上記ボビンキャリヤを上記特定の羽車の隣接するスリット内へ押し込むように設定されたプッシャーとから構成されたものとすることができる。
【０００８】
一方、本発明が採用する製造方法の特徴とするところは、線状材を巻き付けた複数個のボビンそれぞれから線状材を引き出しつつ当該ボビンを平面的に移動させることにより、複数本の線状材を交絡させて組織体を製造する方法であって、同期して回転するように平面的に配列した複数個の羽車の上に、ボビンを保持するボビンキャリヤの移動経路を設定する案内溝を形成したトラックプレートを配置し、羽車のスリットにボビンキャリヤのガイド部を挿入すると共に、羽車を回転させることにより、ボビンキャリヤをトラックプレートの案内溝に沿って羽車間を受け渡しつつ移動させる工程の途中で、特定の羽車において、ボビンキャリヤを羽車のスリットから一旦退避させたのち、このボビンキャリヤを同じ羽車の隣接するスリットに挿入させるスリット移行操作を行うことにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る組織体の製造装置Ａの一例を示すものである。同装置Ａは、多数のボビンＢを所定の経路を移動可能なように装置本体部Ｃに配列し、各ボビンＢから引き出した線状材Ｓを、型枠Ｄを通過させ、レールＲ上を移動可能な牽引手段Ｅで引き上げるよう構成されている。従って、各ボビンＢを所定の経路に沿って移動させつつ、牽引装置Ｅで型枠Ｄを通過させた線状材Ｓを引き上げることにより線状材Ｓを交絡させ、所望する三次元構造と断面形状とを有する組織体Ｔを製造し得るようなされている。
【００１０】
縦横に平面的に配列した多数のボビンＢを、互いに干渉し合うことなく移動させるため、本発明は以下に述べるような手段を採用している。ボビンＢは、図２に示すようなボビンキャリヤ１に保持されて、後述するトラックプレート１０の案内溝１１に沿って移動される。ボビンキャリヤ１の概略構成は、ボビンＢを回転自在に支持するシャフト３を備えたホルダ部２と、ボビンＢから巻き出した線状材Ｓの引き出し方向をいくつかのガイドローラー８で案内する案内部６とから成り、案内部６は、基部１ａ上に立設した軸７により、適宜回動できるようなされている。基部１ａの下面側には、スライダ部４と、下端面に臨むガイド部５とが設けられる。スライダ部４は、トラックプレート１０の案内溝１１に嵌合するものであって、平面形状は、例えば図４に示す如き、両端を尖頭形にした細長い形状に形成されている。他方、ガイド部５は、後述する羽車２０のスリット２１に対し進退可能に挿入されるものであり、図４に例示するとおり、円柱状に形成されている。
【００１１】
図３は、前記ボビンキャリヤ１のスライダ部４を嵌合させる案内溝１１が形成されたトラックプレート１０の一例を示すものである。該トラックプレート１０は、基板１２に所定形状の切欠１２ａを設け、この切欠１２ａ内に多数の溝形成プレート１３，１４を、相互に間隔を空けてボルト・ナット等で固定することにより、所定の案内溝１１を形成するようになされている。
【００１２】
図４に示すように、ボビンキャリヤ１のスライダ部４を、この案内溝１１に嵌合させたので、後述する羽車でガイド部５を通じボビンキャリヤ１に付勢力を与えたとき、ボビンキャリヤ１の移動方向は、スライダ部４が案内溝１１に当接しながら摺動し得る方向に規制される。従って、案内溝１１の形態を適宜設定することにより、ボビンキャリヤ１の移動経路を所望する経路とすることができる。図３に示すトラックプレート１０の場合、ボビンキャリヤ１の移動経路Ｌは、図５の（Ａ）及び（Ｂ）に実線で示す２種類が設定される。
【００１３】
トラックプレート１０の裏面側には、図６に示す如く、ボビンキャリヤ１を移動させるための付勢力を与える羽車２０、及び、羽車２０のスリット２１から一旦退避させたボビンキャリヤ１を隣のスリット２１に押し込むためのプッシャー３０とが配設される。羽車２０は、トラック１０における溝形成プレート１３に対応して設けられ、図３に示すようなトラックプレート１０の場合、図７に例示するように羽車２０を縦６×横８に配列する。各羽車２０は、本例では４つのスリット２１を有するものとし、隣接する羽車２０どうしをギヤ等で噛合させ、すべての羽車２０が同期して回転するように構成する。なお図３に示すように、適所にモータＭを設置し、このモータＭと羽車２０とを直接的に又は減速機Ｇを介し接続することで、すべての羽車２０を回転駆動することができる。
【００１４】
プッシャー３０は、羽車２０と連結されて同期回転するギヤ３２に、ボビンキャリヤ１のガイド部５と当接し得る押圧部３１を設けてなるものである。プッシャー３０の取付位置は、特定の羽車２０に対応し、具体的には、羽車２０の隣接個数が奇数の羽車２０に付設される。例えば図７に示すように羽車２０が配列される場合は、図１６にハッチングを付して示す如く、四隅を除く外周部に位置する羽車２０ａに対しプッシャー３０を付設する。
【００１５】
ボビンキャリヤ１の基部１ａに設けたスライダ部４をトラックプレート１０の案内溝１１に嵌合させると共に、ガイド部５を羽車２０のスリット２１に挿入した状態（図２参照）で羽車２０を回転駆動すると、ガイド部５を通じて付勢力が与えられるので、ボビンキャリヤ１を、羽車２０間を受け渡しながら、上記案内溝１１に沿って所定の経路を移動させることができる。従って、複数のボビンキャリヤ１をトラックプレート１０上に配し、各ボビンキャリヤ１に保持したボビンＢから線状材Ｓを引き出しつつ、上述のようにして各ボビンキャリヤ１を移動させることで、多数の線状材Ｓを交絡させて高密度の三次元組織体Ｔを製造することが可能である。
【００１６】
但し本例の如く、ボビンキャリヤ１が羽車２０の複数列に跨って移動する二次元的な移動経路をとる場合において、三次元組織体Ｔの交絡密度を高めるためボビンキャリヤ１の使用数を多くしたときには、全ての羽車２０が同じ羽数（スリット数）であると、ボビンキャリヤ１どうしの干渉が生じる。そこで本例では、特定の羽車２０において、ボビンキャリヤ１の移動タイミングを１スリット分だけ遅延させ、ボビンキャリヤ１どうしの干渉を避けるようにした。この操作を図８乃至図１２を用いて説明する。なお説明の都合上、羽車２０ａの４つの各スリット２１それぞれに、Ａ乃至Ｄの符号を付した。
【００１７】
前述の操作は、プッシャー３０を付設した羽車２０ａにおいて実行される。図８に示すように、ボビンキャリヤ１のガイド部５が羽車２０ａのスリットＡに挿入され、当該羽車２０ａの回転駆動により、ボビンキャリヤ１がトラックプレート１０の案内溝１１に沿って移動する。トラックプレート１０における基板切欠１２ａと溝形成プレート１３との間で形成される案内溝１１は、ボビンキャリヤ１が移動するに従い、ガイド部５を羽車２０ａのスリットＡから押し出すように形成されている。このため、ボビンキャリヤ１が図９の位置まで移動すると、ガイド部５がスリットＡから抜け出て、ボビンキャリヤ１がもはや羽車２０ａから付勢力を受けない状態となる。
【００１８】
ボビンキャリヤ１が羽車２０ａから退避して付勢されない状態は、引き続き羽車２０ａが回転して、次のスリットＢが接近するまで維持される。図１０に示すように、スリットＢが接近するのと同時に、羽車２０ａと同期して回転するプッシャー３０の押圧部３１が、ボビンキャリヤ１のガイド部５と当接する位置に到達する。そして、図１１に示す如く、さらに羽車２０ａ及びプッシャー３０が回転することによって押圧部３１がガイド部５に押圧力を与え、ガイド部５を羽車２０ａのスリットＢ内へ押し込む。その結果、ボビンキャリヤ１が回転する羽車２０ａから付勢力を受けるようになり、図１２に示すように、案内溝１１に沿った移動を再開するようになる。
【００１９】
このように本発明は、ボビンキャリヤ１の移動経路上の特定部位において、ボビンキャリヤ１のガイド部５が嵌合する羽車２０ａのスリット２１を一つ分だけ移行させるものであり、これによって、ボビンキャリヤ１の移動タイミングを１スリット分だけ遅延させ、ボビンキャリヤ１を多数配置したときの相互干渉を回避することができる。
【００２０】
以上述べた実施形態は、断面形状がほぼ矩形である三次元組織体Ｔの製造に関するものであったが、本発明を、他の断面形状を有する三次元組織体の製造に適用することも可能である。例えば、外形は矩形であって内部を中空とした組織体を形成する場合は、図１３に例示するような案内溝１１を設けたトラックプレート１０を使用する。同トラックプレート１０は、中空部を形成するため、大型の溝形成プレート１５を中央部に配置した点で、前記実施形態と異なっている。また図１３のトラックプレート１０に対し、羽車２０は、図１７に示すように溝形成プレート１３に対応させて配列する。そして、プッシャー３０を付設する対象を、図１７にハッチングを付して示すとおり、隣接個数が奇数個の羽車２０とするのは、前記実施形態と同様である。
【００２１】
断面がＬ字形の三次元組織体Ｔを製造しようとする場合は、図１４あるいは図１５に例示するようなトラックプレート１０を用いればよい。この場合においても、図１８，１９に示す如く、羽車２０を溝形成プレート１３に対応させて配列すること、及び、外周・内周を問わず隣接個数が奇数個となっている全ての羽車２０（ハッチングを付して示す）に対しプッシャー３０を付設することは、前記と同様である。
【００２２】
さらに図示は省略するが、羽車２０を一列だけ並べて構成した三次元組織体の製造装置に、本発明を適用することも考えられる。この場合、プッシャー３０を付設するのは、両端に位置する羽車２０のみで足りる。
【００２３】
ところで前述の実施形態は、隣接個数が奇数個となっている全ての羽車２０ａに対し、スリット移行手段であるプッシャー３０を付設して、相互干渉を起こさずに配置できるボビンキャリヤ１の個数を最大とすることにより、製造される三次元組織体の密度ができるだけ高くなるように設定してある。本発明者らが研究したところ、羽車２０のスリット数が４で、隣接個数が奇数の羽車２０ａ全てにプッシャー３０を付設した場合、配置可能なボビンキャリヤ１の最大個数Ｍは、Ｍ＝（羽車の個数×２）＋（プッシャーの個数×０．５）で与えられる。具体的にはスリット数が４の羽車２０を、図７のように縦６×横８に配列し、図１６にハッチングを付して示した隣接個数が奇数である２０個の羽車２０ａ全部にプッシャー３０を付設した場合、配設できるボビンキャリヤ１の最大個数Ｍは、上記式に基づき、Ｍ＝４８×２＋２０×０．５＝１０６個となる。
【００２４】
同様に、図１７の如く羽車２０を配置した場合の配設可能なボビンキャリヤ１の最大個数Ｍは、Ｍ＝４０×２＋３２×０．５＝９６個となる。また図１８の場合のボビンキャリヤ１の最大個数Ｍは、Ｍ＝３２×２＋１８×０．５＝７３個、図１９の場合のボビンキャリヤ１の最大個数Ｍは、Ｍ＝２４×２＋１８×０．５＝５７個となる。
【００２５】
なお、製造しようとする組織体の使用目的によっては、線状体の交絡密度が小さくても差し支えないことがあると考えられる。このような場合、ボビンキャリヤ１の配設個数を必ずしも最大にしなくてよい。さらに、ボビンキャリヤ１の配設個数を減少させたときには、羽車２０ａに付設するプッシャー３０（スリット移行手段）のいくつかを省略することが可能な場合がある。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、特定の羽車において、ボビンキャリヤを羽車のスリットから一旦抜け出させて退避させ、しかる後、同じ羽車の隣接する次のスリットへ挿入させる操作を行うようにしたので、違う種類の羽車を用いることなく、ボビンキャリヤの移動タイミングを遅延化して、ボビンキャリヤ相互の干渉を回避することが可能である。それ故、羽車を縦横に複数配列し、ボビンキャリヤを複数列の羽車に跨って移動させるように装置を構成する場合において、多数のボビンキャリヤを相互干渉することなく配置することができるから、線状材を高密度に交絡させた三次元構造を有する組織体の製造が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る組織体の製造装置の一実施形態を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る組織体の製造装置の一実施形態に関するものであって、ボビンキャリヤを示す正面図である。
【図３】本発明に係る組織体の製造装置の一実施形態に関するものであって、トラックプレートを示す正面図である。
【図４】本発明に係る組織体の製造装置の一実施形態に関するものであって、ボビンキャリヤとトラックプレートとの関係を示す部分拡大した正面図である。
【図５】本発明に係る組織体の製造装置の一実施形態に関するものであって、図（Ａ）及び（Ｂ）は、トラックプレートにおけるボビンキャリヤの二通りの移動経路をそれぞれ示す正面図である。
【図６】本発明に係る組織体の製造装置の一実施形態に関するものであって、羽車及びプッシャーを、トラックプレートの一部を切り欠いて示す正面図である。
【図７】本発明に係る組織体の製造装置の一実施形態に関するものであって、羽車の配列例を示す正面図である。
【図８】本発明に係る組織体の製造方法におけるスリット移行操作に関するものであって、操作の開始状態を示す正面図である。
【図９】本発明に係る組織体の製造方法におけるスリット移行操作に関するものであって、ボビンキャリヤのガイド部を羽車のスリットから退避させた状態を示す正面図である。
【図１０】本発明に係る組織体の製造方法におけるスリット移行操作に関するものであって、ボビンキャリヤのガイド部を羽車のスリットから退避させた状態が維持されている状況を示す正面図である。
【図１１】本発明に係る組織体の製造方法におけるスリット移行操作に関するものであって、ボビンキャリヤのガイド部を羽車の次のスリットへ挿入させている状態を示す正面図である。
【図１２】本発明に係る組織体の製造方法におけるスリット移行操作に関するものであって、ボビンキャリヤのガイド部が羽車の次のスリットへ挿入されてボビンキャリヤの移動を再開させた状態を示す正面図である。
【図１３】本発明に係る組織体の製造装置におけるトラックプレートの異なる実施形態を示す正面図である。
【図１４】本発明に係る組織体の製造装置におけるトラックプレートの異なる実施形態を示す正面図である。
【図１５】本発明に係る組織体の製造装置におけるトラックプレートの異なる実施形態を示す正面図である。
【図１６】本発明に係る組織体の製造装置における羽車の配列例を示す概略図である。
【図１７】本発明に係る組織体の製造装置における羽車の他の配列例を示す概略図である。
【図１８】本発明に係る組織体の製造装置における羽車のさらに他の配列例を示す概略図である。
【図１９】本発明に係る組織体の製造装置における羽車のさらに他の配列例を示す概略図である。
【符号の説明】
Ａ…組織体の製造装置 Ｂ…ボビン Ｃ…製造装置の本体部 Ｄ…型枠
Ｅ…牽引装置 Ｌ…移動経路 Ｓ…線状材 Ｔ…組織体 １…ボビンキャリヤ
４…スライダ部 ５…ガイド部 １０…トラックプレート １１…案内溝 １２…基板 １２ａ…切欠 １３…溝形成プレート ２０…羽車 ２０ａ…プッシャーが付設される羽車 ２１…スリット ３０…プッシャー ３１…押圧部 ３２…ギヤ

Claims (3)

1. 複数本の線状材を交絡させて組織体を製造する装置であって、線状材を巻き付けたボビンを保持するボビンキャリヤと、ボビンキャリヤのガイド部が挿入される複数のスリットを有し、同期して回転するように平面的に配列された複数個の羽車と、羽車の上に配置されボビンキャリヤの移動経路を設定する案内溝が形成されたトラックプレートとを備え、羽車を回転させることにより、羽車のスリットに挿入したボビンキャリヤが、トラックプレートの案内溝に沿って羽車間を受け渡されつつ所定経路を移動するように構成され、特定の羽車に対し、ボビンキャリヤを羽車のスリットから一旦退避させたのち、このボビンキャリヤを同じ羽車の隣接するスリットに挿入させるスリット移行手段を付設したことを特徴とする線状材による組織体の製造装置。
2. 前記スリット移行手段は、ボビンキャリヤの移動に伴って当該ボビンキャリヤを特定の羽車のスリットから押し出すように設定されたトラックプレートと、上記特定の羽車と同期して回転し、上記ボビンキャリヤを上記特定の羽車の隣接するスリット内へ押し込むように設定されたプッシャーとから構成されている請求項１に記載の線状材による組織体の製造装置。
3. 線状材を巻き付けた複数個のボビンそれぞれから線状材を引き出しつつ当該ボビンを平面的に移動させることにより、複数本の線状材を交絡させて組織体を製造する方法であって、同期して回転するように平面的に配列した複数個の羽車の上に、ボビンを保持するボビンキャリヤの移動経路を設定する案内溝を形成したトラックプレートを配置し、羽車のスリットにボビンキャリヤのガイド部を挿入すると共に、羽車を回転させることにより、ボビンキャリヤをトラックプレートの案内溝に沿って羽車間を受け渡しつつ移動させる工程の途中で、特定の羽車において、ボビンキャリヤを羽車のスリットから一旦退避させたのち、このボビンキャリヤを同じ羽車の隣接するスリットに挿入させるスリット移行操作を行うことを特徴とする線状材による組織体の製造方法。

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