JP7459770B2 - Sewing machine for manufacturing preforms and method for manufacturing preforms - Google Patents

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Description

本発明は、プリフォーム製造用ミシン及びプリフォームの製造方法に関し、更に詳しくは、プリフォーム製造用ミシン及びそのプリフォーム製造用ミシンを用いるプリフォームの製造方法に関する。 The present invention relates to a sewing machine for manufacturing preforms and a method for manufacturing preforms, and more specifically, to a sewing machine for manufacturing preforms and a method for manufacturing preforms using the sewing machine for manufacturing preforms.

従来、繊維強化プラスチックと称される複合材（繊維強化体）が知られている。一般に、繊維強化プラスチックは、繊維集合体（プリフォーム）にマトリックス材である樹脂（マトリックス樹脂）を含浸したのち硬化又は固化して得られる。繊維集合体としては、強化繊維束を製織した織物が利用されることが多い（例えば、特許文献１等を参照）。しかしながら、織物を繊維集合体に用いると、繊維配向性が低く、最終的な製品の形状に応じて織物を裁断する必要があり、加工コストが高くなる。 Conventionally, composite materials (fiber reinforced bodies) called fiber reinforced plastics are known. In general, fiber reinforced plastics are obtained by impregnating a fiber assembly (preform) with a resin (matrix resin) that is a matrix material, followed by curing or solidification. As the fiber assembly, a woven fabric made by weaving reinforcing fiber bundles is often used (see, for example, Patent Document 1, etc.). However, when a woven fabric is used for the fiber assembly, the fiber orientation is low, and the fabric needs to be cut according to the shape of the final product, resulting in high processing costs.

そこで、上記の問題を解決する技術として、刺繍機（ミシン）を使用して基層に繊維束を縫い付けてプリフォームを製造するＴＦＰ（Ｔａｉｌｏｒｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）技術が提案されている。刺繍機１０１としては、例えば、図２６に示されるように、縫い針１０８の軸回りに３６０度制約なく自由に回転する刺繍ヘッドを備え、刺繍ヘッドに、繊維束１０４が巻かれるボビン１０５と、ボビン１０５から繰り出される繊維束１０４を基層１０３上に案内する繊維ガイド１０７と、を搭載してなるものが知られている。このＴＦＰ技術では、繊維配向性に優れ、最終的な製品の形状に応じて繊維束を縫い付けることができ、加工コストを抑制できる。さらに、刺繍機の作動部が少なく安価な構造にできる。 As a solution to the above problems, a Tailored Fiber Placement (TFP) technique has been proposed, which uses an embroidery machine (sewing machine) to sew a fiber bundle onto a base layer to produce a preform. As an example of an embroidery machine 101, as shown in FIG. 26, there is known an embroidery head that can rotate freely 360 degrees around the axis of a sewing needle 108 without any restrictions, and that is equipped with a bobbin 105 on which a fiber bundle 104 is wound, and a fiber guide 107 that guides the fiber bundle 104 unwound from the bobbin 105 onto the base layer 103. This TFP technique has excellent fiber orientation, can sew fiber bundles according to the shape of the final product, and can reduce processing costs. Furthermore, the embroidery machine has fewer moving parts and can be constructed at a low cost.

特開２０１３－０８２２２９号公報JP 2013-082229 A 特開２００７－３０１２９９号公報Japanese Patent Application Publication No. 2007-301299

しかし、上記のＴＦＰ技術では、製織等の他の工法に比べて、プリフォームの生産速度（すなわち、刺繍速度）が遅いことが問題となる。ここで、刺繍機においては、繊維の供給量が繊維束の太さに依存するため、比較的細い繊維束を使用すると刺繍速度に制限がかかる。一方、比較的太い繊維束を使用すれば刺繍時間を短縮できるが、太い繊維束は厚みもあるため、トポロジー最適化における最小厚みを満たさず、薄く縫いたい部分に対応できない。さらに、繊維束をカーブ状に縫い付けるカーブ部分（特に、極めて小さな曲率半径を持つカーブ部分）では、カーブ内側に繊維束が集まり偏り易いため、カーブ部分に対応できないことがある。 However, the above TFP technology has a problem in that the preform production speed (ie, embroidery speed) is slow compared to other construction methods such as weaving. Here, in an embroidery machine, the amount of fiber supplied depends on the thickness of the fiber bundle, so if a relatively thin fiber bundle is used, the embroidery speed is limited. On the other hand, if a relatively thick fiber bundle is used, the embroidery time can be shortened, but since the thick fiber bundle is thick, it does not meet the minimum thickness in topology optimization and cannot be used in areas where thinner stitching is desired. Furthermore, in a curved portion where fiber bundles are sewn in a curved shape (particularly a curved portion with an extremely small radius of curvature), the fiber bundles tend to gather on the inside of the curve and tend to be biased, so it may not be possible to handle the curved portion.

なお、特許文献２には、多品種少量生産に対応することができる刺繍ヘッド多頭化に関する技術であり、３６０度回転する回転体が個別のモータで駆動し同時並列に異なる刺繍が可能であることが開示されている。しかし、特許文献２の技術では、刺繍ヘッドが大きく複数の刺繍ヘッドで単一製品を同時に刺繍することができない。そのため、特許文献３の技術を利用しても、ＴＦＰ技術において大型製品の生産の高速化に不適である。 Note that Patent Document 2 describes a technology related to multi-head embroidery heads that can support high-mix, low-volume production, and that a rotating body that rotates 360 degrees is driven by an individual motor, making it possible to perform different embroideries simultaneously and in parallel. is disclosed. However, in the technique disclosed in Patent Document 2, the embroidery head is large and a single product cannot be embroidered simultaneously using a plurality of embroidery heads. Therefore, even if the technology of Patent Document 3 is used, it is not suitable for speeding up the production of large products in TFP technology.

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、プリフォームの生産の高速化を図り得るとともに、プリフォームの設計自由度を向上させることができるプリフォーム製造用ミシンを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、そのプリフォーム製造用ミシンを用いてプリフォームを好適に得るプリフォームの製造方法を提供することを他の目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned current situation, and an object of the present invention is to provide a sewing machine for manufacturing preforms that can speed up the production of preforms and improve the degree of freedom in designing preforms. shall be.
Furthermore, another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a preform in which a preform can be suitably obtained using the preform manufacturing sewing machine.

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基層と、前記基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材の芯材となるプリフォームを製造するためのミシンであって、前記繊維束が巻かれる複数のボビンと、複数の前記ボビンから繰り出される前記繊維束を前記基層上に案内する繊維ガイドと、前記繊維ガイドにより案内される前記繊維束を前記基層に縫い付ける縫い針と、を備え、前記繊維ガイドは、複数の前記ボビンから繰り出される前記繊維束を並列に並べて前記基層上に案内する状態と、前記繊維束のうちの少なくとも２本の繊維束を上下に重ねて前記基層上に案内する状態と、に切替可能に設けられていることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記繊維ガイドによる前記繊維束の案内状態の切り替えに応じて前記基層に対する前記縫い針の落し位置を制御して縫糸のステッチパターンを変更する制御部を備えることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ボビンから繰り出される前記繊維束の繰り出し量を制御する繰り出し量制御機構を備えることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記繰り出し量制御機構は、前記ボビンに制動力を付与するブレーキであることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記ボビンから繰り出される前記繊維束を切断して前記基層上への供給を停止するとともに、切断された前記繊維束を前記基層上に再投入する繊維束供給機構を備えることを要旨とする。
上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基層と、前記基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材の芯材となるプリフォームの製造方法であって、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプリフォーム製造用ミシンを用いて前記プリフォームを得ることを要旨とする。 In order to solve the above problem, the invention described in claim 1 is a sewing machine for manufacturing a preform having a base layer and a fiber bundle sewn to the base layer, which serves as a core material of a composite material, the sewing machine comprising: a plurality of bobbins around which the fiber bundles are wound; a fiber guide that guides the fiber bundles unwound from the plurality of bobbins onto the base layer; and a sewing needle that sews the fiber bundles guided by the fiber guide onto the base layer, the fiber guide being switchable between a state in which the fiber bundles unwound from the plurality of bobbins are arranged in parallel and guided onto the base layer, and a state in which at least two of the fiber bundles are stacked one above the other and guided onto the base layer.
The invention described in claim 2 is based on the invention described in claim 1, and is characterized in that it further includes a control unit that controls the drop position of the sewing needle relative to the base layer in response to switching of the guiding state of the fiber bundle by the fiber guide, thereby changing the stitch pattern of the sewing thread.
The invention described in claim 3 is the invention described in claim 1 or 2, further comprising a payout amount control mechanism for controlling the amount of the fiber bundle paid out from the bobbin.
The invention described in claim 4 is characterized in that in the invention described in claim 3, the payout amount control mechanism is a brake that applies a braking force to the bobbin.
The invention described in claim 5 is the invention described in any one of claims 1 to 4, further comprising a fiber bundle supplying mechanism that cuts the fiber bundle unwound from the bobbin to stop the supply of the fiber bundle onto the base layer and re-introduces the cut fiber bundle onto the base layer.
In order to solve the above problems, the invention described in claim 1 is a manufacturing method for a preform that has a base layer and a fiber bundle sewn to the base layer and serves as a core material of a composite material, and has the gist of obtaining the preform using a preform manufacturing sewing machine described in any one of claims 1 to 5.

本発明のプリフォーム製造用ミシンによると、繊維束が巻かれる複数のボビンと、複数のボビンから繰り出される繊維束を基層上に案内する繊維ガイドと、繊維ガイドにより案内される繊維束を基層に縫い付ける縫い針と、を備える。そして、繊維ガイドは、複数のボビンから繰り出される繊維束を並列に並べて基層上に案内する状態と、繊維束のうちの少なくとも２本の繊維束を上下に重ねて基層上に案内する状態と、に切替可能に設けられている。これにより、複数のボビンから繰り出される繊維束が基層に同時に縫い付けられるため、繊維束の縫い付けの高速化、すなわちプリフォームの生産の高速化を図ることができる。さらに、必要に応じて繊維ガイドにより繊維束を並列に並べて基層上に供給したり、上下に重ねて基層上に供給したりすることで、繊維束の厚みを変えて縫い付けることができる。よって、複雑形状のプリフォームに対応でき、プリフォームの設計自由度を向上させることができる。さらに、複数のボビンで繊維束の種類を使い分ける場合は、プリフォームの設計自由度を更に向上させることができる。
また、前記繊維ガイドによる前記繊維束の案内状態の切り替えに応じて前記基層に対する前記縫い針の落し位置を制御して縫糸のステッチパターンを変更する制御部を備える場合は、繊維ガイドによる繊維束の案内状態に適したステッチパターンで繊維束を縫い付けることができる。
また、前記ボビンから繰り出される前記繊維束の繰り出し量を制御する繰り出し量制御機構を備える場合は、基層上に並列に並べて供給される繊維束をカーブ状に縫い付ける際に、繰り出し量制御機構による繊維束の繰り出し量の制御によって、周長差による繊維束の偏りを抑制して繊維束を縫い付けることができる。
また、前記繰り出し量制御機構は、前記ボビンに制動力を付与するブレーキである場合は、繊維束に制動力を付与する形態に比べて、繊維束の折損等を防止して繊維束の繰り出し量を制御できる。
さらに、繊維束供給機構を備える場合は、基層上に並列に並べて供給される繊維束をカーブ状に縫い付ける際に、繊維束供給機構により繊維束を切断して基層上への供給を停止することで、周長差による繊維束の偏りを抑制して繊維束を縫い付けることができる。そして、カーブ状の縫い付けの終了時等の適宜タイミングで、繊維束供給機構により切断された繊維束を基層上に再投入できる。その結果、幅広の複雑形状を一気に縫い付けることが可能となり、製作時間及び材料の低減に貢献できる。
本発明のプリフォームの製造方法によると、基層と、基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材の芯材となるプリフォームの製造方法であって、上記のプリフォーム製造用ミシンを用いてプリフォームを得る。これにより、プリフォームの生産の高速化を図り得るとともに、プリフォームの設計自由度を向上させることができる。 According to the preform manufacturing sewing machine of the present invention, there are a plurality of bobbins around which fiber bundles are wound, a fiber guide that guides the fiber bundles unwound from the plurality of bobbins onto a base layer, and a fiber bundle guided by the fiber guides that is guided on the base layer. It is equipped with a sewing needle for sewing. The fiber guide has a state in which the fiber bundles unwound from the plurality of bobbins are arranged in parallel and guided onto the base layer, and a state in which at least two fiber bundles among the fiber bundles are stacked one above the other and guided onto the base layer. It is provided so that it can be switched to. Thereby, the fiber bundles paid out from the plurality of bobbins are simultaneously sewn onto the base layer, so that it is possible to speed up the sewing of the fiber bundles, that is, to speed up the production of preforms. Furthermore, the thickness of the fiber bundle can be changed and sewn by arranging the fiber bundles in parallel using a fiber guide and supplying them onto the base layer, or stacking them one above the other and supplying them onto the base layer, if necessary. Therefore, it is possible to handle preforms with complex shapes, and the degree of freedom in designing preforms can be improved. Furthermore, when different types of fiber bundles are used for a plurality of bobbins, the degree of freedom in designing the preform can be further improved.
Further, in the case where a control unit is provided that changes the stitch pattern of the sewing thread by controlling the dropping position of the sewing needle with respect to the base layer in accordance with switching of the guiding state of the fiber bundle by the fiber guide, Fiber bundles can be sewn with a stitch pattern suitable for the guiding condition.
In addition, when a feed-out amount control mechanism is provided to control the feed-out amount of the fiber bundles fed from the bobbin, when sewing the fiber bundles supplied in parallel on the base layer in a curved shape, the feed-out amount control mechanism By controlling the amount of feed of the fiber bundle, it is possible to sew the fiber bundle while suppressing deviation of the fiber bundle due to a difference in circumferential length.
In addition, if the feed-out amount control mechanism is a brake that applies braking force to the bobbin, the feed-out amount of the fiber bundle can be controlled by preventing breakage of the fiber bundle, etc., compared to a brake that applies braking force to the fiber bundle. can be controlled.
Furthermore, when a fiber bundle supply mechanism is provided, when the fiber bundles supplied in parallel on the base layer are sewn into a curved shape, the fiber bundle supply mechanism cuts the fiber bundles and stops supplying them onto the base layer. By doing so, the fiber bundle can be sewn while suppressing deviation of the fiber bundle due to the difference in circumferential length. Then, at an appropriate timing such as when the curved stitching is finished, the cut fiber bundle can be reinjected onto the base layer by the fiber bundle supply mechanism. As a result, it becomes possible to sew wide and complex shapes all at once, contributing to reductions in production time and materials.
According to the method for manufacturing a preform of the present invention, there is provided a method for manufacturing a preform that has a base layer and a fiber bundle sewn to the base layer and serves as a core material of a composite material. Obtain a preform using a sewing machine. This makes it possible to speed up the production of preforms and improve the degree of freedom in designing preforms.

本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
実施例１に係るプリフォーム製造用ミシンの全体図である。 上記ミシンの動作制御を説明するためのブロック図である。 上記ミシンの要部斜視図である。 上記ミシンを構成する繊維ガイドの平面図であり、（ａ）は繊維束を並列案内する状態を示し、（ｂ）は繊維束を重ね案内する状態を示す。 上記繊維ガイドの正面図であり、（ａ）は繊維束を並列案内する状態を示し、（ｂ）は繊維束を重ね案内する状態を示す。 上記ミシンによる縫糸のステッチパターンを説明するための説明図であり、（ａ）は並列案内された繊維束におけるステッチパターンを示し、（ｂ）は重ね案内された繊維束におけるステッチパターンを示す。 他の形態に係る縫糸のステッチパターンを説明するための説明図であり、（ａ）は１本の繊維束を跨ぐステッチからなる形態を示し、（ｂ）は１本の繊維束を跨ぐステッチと複数の繊維束を跨ぐステッチとからなる形態を示す。 上記ミシンの作用（直線部分の縫い付け作用）を説明するための説明図である。 図８の各部断面図であり、（ａ）はａ－ａ線断面図を示し、（ｂ）はｂ－ｂ線断面図を示す。 上記ミシンの作用（カーブ部分の縫い付け作用）を説明するための説明図であり、（ａ）は並列案内された繊維束をカーブ状に縫い付ける状態を示し、（ｂ）は重ね案内された繊維束をカーブ状に縫い付ける状態を示す。 図１０の各部断面図であり、（ａ）はａ－ａ線断面図を示し、（ｂ）はｂ－ｂ線断面図を示す。 上記ミシンを用いて得られたプリフォームの外観画像処理図である。 実施例２に係るミシンの要部斜視図である。 上記ミシンを構成する繊維ガイドの斜視図であり、（ａ）は繊維束を並列案内する状態を示し、（ｂ）は繊維束を重ね案内する状態を示す。 上記繊維ガイドの正面図であり、（ａ）は繊維束を並列案内する状態を示し、（ｂ）は繊維束を重ね案内する状態を示す。 実施例３に係るミシンの要部斜視図である。 上記ミシンを構成する繊維ガイドの斜視図であり、（ａ）は繊維束を並列案内する状態を示し、（ｂ）は繊維束を重ね案内する状態を示す。 上記繊維ガイドの縦断面図であり、（ａ）は繊維束を並列案内する状態を示し、（ｂ）は繊維束を重ね案内する状態を示す。 実施例４に係るミシンの要部斜視図である。 上記ミシンを構成する繊維束供給機構の作用を説明するための説明図であり、（ａ）は繊維束を基層上に供給している状態を示し、（ｂ）はカッターで繊維束を切断保持した状態を示し、（ｃ）は繊維ガイドを後方に跳ね上げた状態を示し、（ｄ）はカッターによる繊維束の保持を解除した状態を示し、（ｅ）は繊維ガイドを前方に振り下ろして繊維束を再投入した状態を示す。 上記ミシンを構成する繊維束供給機構の作用を説明するための説明図であり、（ａ）は直線部分の縫い付け状態を示し、（ｂ）（ｃ）はカーブ部分の縫い付け状態を示す。 実施例５に係るミシンを構成する繊維束供給機構の作用を説明するための説明図であり、（ａ）は繊維束を基層上に供給している状態を示し、（ｂ）はカッターで繊維束を切断保持した状態を示し、（ｃ）はカッターによる繊維束の保持を解除して送出部で繊維束を把持した状態を示し、（ｄ）は送出部の前進により繊維束を再投入する状態を示し、（ｅ）は送出部の把持を解除した状態を示す。 実施例６に係るミシンの要部斜視図である。 他の形態に係る繊維ガイドによる繊維束の案内形態を説明するための説明図であり、（ａ）～（ｃ）は重ね案内された繊維束を示し、（ｄ）は並列案内された繊維束を示す。 他の形態に係るボビン及びブレーキを説明するための説明図である。 従来の刺繍機の要部斜視図である。 The invention will be further explained in the following detailed description by way of non-limiting examples of typical embodiments according to the invention and with reference to the mentioned drawings, in which like reference numerals refer to Similar parts are shown through several figures.
1 is an overall view of a preform manufacturing sewing machine according to Example 1. FIG. FIG. 3 is a block diagram for explaining operation control of the sewing machine. FIG. 2 is a perspective view of essential parts of the sewing machine. FIG. 3 is a plan view of a fiber guide that constitutes the sewing machine, in which (a) shows a state in which fiber bundles are guided in parallel, and (b) shows a state in which fiber bundles are guided in an overlapping manner. FIG. 3 is a front view of the fiber guide, in which (a) shows a state in which fiber bundles are guided in parallel, and (b) shows a state in which fiber bundles are guided in an overlapping manner. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the stitch pattern of the sewing thread by the sewing machine, in which (a) shows a stitch pattern in fiber bundles guided in parallel, and (b) shows a stitch pattern in fiber bundles guided in overlap. FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams for explaining stitch patterns of sewing threads according to other forms, in which (a) shows a form consisting of stitches spanning one fiber bundle, and (b) a form consisting of stitches spanning one fiber bundle. It shows a form consisting of stitches spanning multiple fiber bundles. FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the action of the sewing machine (sewing action on a straight line portion). 9A is a cross-sectional view of each part of FIG. 8, in which (a) shows a cross-sectional view taken along the line aa, and (b) shows a cross-sectional view taken along the line bb. FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining the action of the sewing machine (sewing action on a curved part), in which (a) shows a state in which fiber bundles guided in parallel are sewn in a curved shape, and (b) shows a state in which fiber bundles guided in parallel are sewn in a curved shape; This figure shows how fiber bundles are sewn into a curved shape. 11A and 10B are cross-sectional views of various parts of FIG. 10, in which (a) shows a cross-sectional view taken along the line aa, and (b) shows a cross-sectional view taken along the line bb. FIG. 3 is a processed image of the external appearance of a preform obtained using the sewing machine. FIG. 2 is a perspective view of main parts of a sewing machine according to a second embodiment. FIG. 3 is a perspective view of a fiber guide constituting the sewing machine, in which (a) shows a state in which fiber bundles are guided in parallel, and (b) shows a state in which fiber bundles are guided in an overlapping manner. FIG. 3 is a front view of the fiber guide, in which (a) shows a state in which fiber bundles are guided in parallel, and (b) shows a state in which fiber bundles are guided in an overlapping manner. FIG. 3 is a perspective view of main parts of a sewing machine according to a third embodiment. FIG. 3 is a perspective view of a fiber guide constituting the sewing machine, in which (a) shows a state in which fiber bundles are guided in parallel, and (b) shows a state in which fiber bundles are guided in an overlapping manner. FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of the fiber guide, in which (a) shows a state in which fiber bundles are guided in parallel, and (b) shows a state in which fiber bundles are guided in an overlapping manner. FIG. 4 is a perspective view of main parts of a sewing machine according to a fourth embodiment. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the fiber bundle supply mechanism that constitutes the sewing machine, in which (a) shows a state in which the fiber bundle is being supplied onto the base layer, and (b) shows the state in which the fiber bundle is cut and held with a cutter. (c) shows the state in which the fiber guide is flipped up backwards, (d) shows the state in which the fiber bundle is released from being held by the cutter, and (e) shows the state in which the fiber guide is swung down forward. This shows the state where the fiber bundle is reinserted. FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the operation of the fiber bundle supply mechanism constituting the sewing machine, in which (a) shows a state in which a straight portion is sewn, and (b) and (c) show a state in which a curved portion is sewn. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the operation of the fiber bundle supply mechanism that constitutes the sewing machine according to Example 5, in which (a) shows a state in which the fiber bundle is being supplied onto the base layer, and (b) shows the state in which the fiber bundle is supplied onto the base layer, and (b) shows the state in which the fiber bundle is supplied onto the base layer; (c) shows a state in which the fiber bundle is cut and held; (c) shows a state in which the fiber bundle is released from being held by the cutter and the fiber bundle is gripped by the delivery section; (d) shows the fiber bundle being reintroduced by the advancement of the delivery section. (e) shows the state in which the grip on the delivery unit is released. FIG. 7 is a perspective view of a main part of a sewing machine according to a sixth embodiment. FIGS. 3A and 3B are explanatory diagrams for explaining how fiber bundles are guided by fiber guides according to other embodiments, in which (a) to (c) show fiber bundles that are guided in an overlapped manner, and (d) show fiber bundles that are guided in parallel; shows. It is an explanatory view for explaining a bobbin and a brake concerning other forms. FIG. 1 is a perspective view of main parts of a conventional embroidery machine.

ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。 The matter presented herein is exemplary and is intended to be an illustrative description of embodiments of the invention, and is intended to be a description that will most effectively and easily understand the principles and conceptual features of the invention. This is stated for the purpose of providing an idea. In this regard, it is not intended to present more structural details of the invention than are necessary for a fundamental understanding of the invention, and the description together with the drawings illustrates some aspects of the invention. It will be clear to those skilled in the art how to implement it in practice.

＜プリフォーム製造用ミシン＞
本実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンは、基層３と、基層３に縫着された繊維束４と、を有して、複合材の芯材となるプリフォーム２（例えば、図１２を参照）を製造するためのミシン１Ａ～１Ｆであって、例えば、図１に示すように、繊維束４が巻かれる複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ａ～７Ｆと、繊維ガイド７Ａ～７Ｆにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備える。そして、例えば、図４、図１４及び図１７に示すように、繊維ガイド７Ａ～７Ｆは、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する状態Ａと、繊維束４のうちの少なくとも２本の繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する状態Ｂと、に切替可能に設けられている。 <Sewing machine for preform manufacturing>
The sewing machine for manufacturing a preform according to the present embodiment is a sewing machine 1A to 1F for manufacturing a preform 2 (for example, see FIG. 12) which has a base layer 3 and a fiber bundle 4 sewn to the base layer 3 and serves as a core material of a composite material, and includes, for example, as shown in FIG. 1, a plurality of bobbins 5 around which the fiber bundle 4 is wound, fiber guides 7A to 7F which guide the fiber bundle 4 unwound from the plurality of bobbins 5 onto the base layer 3, and a sewing needle 8 which sews the fiber bundle 4 guided by the fiber guides 7A to 7F onto the base layer 3. And, for example, as shown in FIG. 4, FIG. 14 and FIG. 17, the fiber guides 7A to 7F are provided so as to be switchable between a state A in which the fiber bundles 4 unwound from the plurality of bobbins 5 are arranged in parallel and guided onto the base layer 3, and a state B in which at least two of the fiber bundles 4 are stacked vertically and guided onto the base layer 3.

ボビン５は、少なくとも２つ以上備えられている限り、その構造、材質等は特に問わない。ボビン５は、例えば、図２５に示すように、上下に段状に配置されていてもよいが、繊維束４の繰り出し量の均等化等の観点から、隣り合うボビン５の軸端同士が対向するように左右に並んで配置されていることが好ましい（例えば、図８を参照）。この場合、繊維束４と繊維ガイド７Ａ～７Ｆとの擦れを抑制するために、ボビン５は、各軸が同一の水平面上で交差するように配置されていることが好ましい。 As long as there are at least two bobbins 5, there are no particular limitations on their structure or material. For example, as shown in FIG. 25, the bobbins 5 may be arranged in vertical tiers, but from the standpoint of equalizing the payout amount of the fiber bundle 4, it is preferable that the bobbins 5 are arranged side-by-side so that the axial ends of adjacent bobbins 5 face each other (see, for example, FIG. 8). In this case, in order to suppress friction between the fiber bundle 4 and the fiber guides 7A to 7F, it is preferable that the bobbins 5 are arranged so that their axes intersect on the same horizontal plane.

複数のボビン５には、例えば、同じ種類の繊維束４が巻かれてもよいが、プリフォーム２の設計自由度の観点から、複数のボビン５には少なくとも２以上の異種の繊維束４が巻かれていることが好ましい。異種の繊維束４としては、例えば、繊維束４を構成する後述の連続繊維の本数、材質、繊維形態、束化形態等のうちの１種又は２種以上の組み合わせが異なる繊維束４が挙げられる。 For example, the same type of fiber bundles 4 may be wound around the multiple bobbins 5, but from the viewpoint of the design freedom of the preform 2, it is preferable that at least two or more different types of fiber bundles 4 are wound around the multiple bobbins 5. Examples of different types of fiber bundles 4 include fiber bundles 4 that differ in one or more combinations of the number, material, fiber form, bundling form, etc. of the continuous fibers constituting the fiber bundle 4, which will be described later.

本実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンとしては、例えば、図２３に示すように、基層３に縫い付けられた状態で繊維束４と区別可能（識別可能）な意匠用繊維５８が巻かれるボビン５９を備える形態が挙げられる。これにより、プリフォーム２の意匠性を飛躍的に向上させることができる。
意匠用繊維５８は、例えば、繊維束４に対して色、表面形状、太さ等のうちの１種又は２種以上の組み合わせで区別できる繊維である限り、その種類等は特に問わない。意匠用繊維５８としては、例えば、絹糸、綿糸、毛糸、混紡糸、混撚糸、ノットヤーン、スパイラルヤーン、杢糸、ループヤーン、スラブヤーン、カールヤーン等が挙げられる。さらに、意匠用繊維５８としては、例えば、繊維束４と区別可能である限りにおいて、繊維束（例えば、強化繊維を含む繊維束）であってもよい。
ボビン５９から繰り出される意匠用繊維５８は、通常、繊維束４とともに繊維ガイド７Ａ～７Ｆにより基層３上に案内される。 23, the sewing machine for manufacturing the preform according to this embodiment may be provided with a bobbin 59 on which a design fiber 58 that is distinguishable (identifiable) from the fiber bundle 4 in a state where the design fiber 58 is sewn to the base layer 3 is wound. This can dramatically improve the design of the preform 2.
The type of the design fiber 58 is not particularly limited as long as it is a fiber that can be distinguished from the fiber bundle 4 by one or a combination of two or more of color, surface shape, thickness, etc. Examples of the design fiber 58 include silk yarn, cotton yarn, wool yarn, blended yarn, blended twisted yarn, knotted yarn, spiral yarn, heathered yarn, loop yarn, slub yarn, curled yarn, etc. Furthermore, the design fiber 58 may be, for example, a fiber bundle (e.g., a fiber bundle containing reinforcing fibers) as long as it is distinguishable from the fiber bundle 4.
The decorative fiber 58 unwound from the bobbin 59 is usually guided onto the base layer 3 together with the fiber bundle 4 by the fiber guides 7A to 7F.

繊維ガイド７Ａ～７Ｆは、繊維束４の案内状態（並列案内及び重ね案内）を切替可能である限り、その案内形態、構造等は特に問わない。
繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の並列案内としては、例えば、図５（ａ）に示すように、隣り合う繊維束４が幅方向に所定間隔で離間するように繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する形態が挙げられる。さらに、例えば、図２４（ｄ）に示すように、隣り合う繊維束４が幅方向に隙間なく接するように繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する形態が挙げられる。
繊維ガイド７Ａ～７Ｆは、通常、複数のボビン５から繰り出される全ての繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する。 The fiber guides 7A to 7F may have any guiding form, structure, etc., as long as they are capable of switching the guiding state of the fiber bundle 4 (parallel guide and overlapped guide).
As an example of the parallel guidance of the fiber bundles 4 by the fiber guides 7A to 7F, as shown in Fig. 5(a), the fiber bundles 4 may be arranged in parallel so that adjacent fiber bundles 4 are spaced apart from each other at a predetermined interval in the width direction, and guided onto the base layer 3. Furthermore, as shown in Fig. 24(d), the fiber bundles 4 may be arranged in parallel so that adjacent fiber bundles 4 are in contact with each other without any gaps in the width direction, and guided onto the base layer 3.
The fiber guides 7A to 7F normally guide all the fiber bundles 4 unwound from the multiple bobbins 5 onto the base layer 3 in parallel arrangement.

繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の重ね案内としては、例えば、図５（ｂ）に示すように、繊維束４の幅方向の中心が幅方向に略一致するように繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する形態が挙げられる。さらに、例えば、図２４（ａ）（ｂ）に示すように、繊維束４の幅方向の中心が幅方向にずれるように繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する形態（すなわち、繊維束４を長手方向に沿って部分的に上下に重ねて案内する形態）が挙げられる。
繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の重ね案内としては、例えば、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、複数のボビン５から繰り出される全ての繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する形態が挙げられる。さらに、例えば、図２４（ｃ）に示すように、複数のボビン５から繰り出される全ての繊維束４のうちの少なくとも一本の繊維束４を重ねずに他の繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する形態が挙げられる。 The overlapping guidance of the fiber bundles 4 by the fiber guides 7A to 7F may be, for example, as shown in Fig. 5(b), in which the fiber bundles 4 are overlapped vertically and guided onto the base layer 3 so that the centers of the fiber bundles 4 in the width direction are substantially aligned in the width direction.Furthermore, for example, as shown in Figs. 24(a) and 24(b), in which the fiber bundles 4 are overlapped vertically and guided onto the base layer 3 so that the centers of the fiber bundles 4 in the width direction are shifted in the width direction (i.e., the fiber bundles 4 are guided while partially overlapping vertically along the longitudinal direction).
4(b) and 5(b), examples of the overlapping guidance of the fiber bundles 4 by the fiber guides 7A to 7F include a mode in which all of the fiber bundles 4 paid out from the multiple bobbins 5 are vertically overlapped and guided onto the base layer 3. Furthermore, examples of the overlapping guidance of the fiber bundles 4 by the fiber guides 7A to 7F include a mode in which at least one fiber bundle 4 among all of the fiber bundles 4 paid out from the multiple bobbins 5 is not overlapped and the other fiber bundles 4 are vertically overlapped and guided onto the base layer 3, as shown in FIG.

繊維ガイド７Ａは、例えば、図４及び図５に示すように、繊維束４を導出する複数の導出口３２を有するとともに、複数の導出口３２が上下方向に重ならない第１位置Ｃ１と、複数の導出口３２が上下方向に重なる第２位置Ｃ２と、の間で回転可能に設けられてていることができる。
これにより、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ａの切替機構２５を簡素化できる。
なお、第１位置Ｃ１と第２位置Ｃ２の間の繊維ガイド７Ａの回転角度は、図５中では約９０度とされているが、これに限定されず、繊維束４の重ね案内や並列案内の形態に応じて適宜選択される。 For example, as shown in FIGS. 4 and 5, the fiber guide 7A has a plurality of outlet ports 32 for guiding the fiber bundles 4, and a first position C1 where the plurality of outlet ports 32 do not overlap in the vertical direction; The outlet port 32 may be rotatably provided between a second position C2 and a second position C2 where the outlet ports 32 overlap in the vertical direction.
Thereby, the guiding state of the fiber bundle 4 can be switched smoothly and reliably, and the switching mechanism 25 of the fiber guide 7A can be simplified.
Although the rotation angle of the fiber guide 7A between the first position C1 and the second position C2 is approximately 90 degrees in FIG. It is selected as appropriate depending on the form.

繊維ガイド７Ｂは、例えば、図１４及び図１５に示すように、繊維束４を並列に並べて基層３上に案内するための第１繊維ガイド４１と、繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内するための第２繊維ガイド４２と、を備えることができる。
具体的に、第１繊維ガイド４１は、複数の繊維束４を仕切る形状に形成されているとともに、第２繊維ガイド４２の案内の上流側で第２繊維ガイド４２に対して前進後退可能に設けられており、第２繊維ガイド４２は、複数の繊維束４が挿通される拡縮可能な環状体であり、第１繊維ガイド４１が前進した状態で第２繊維ガイド４２が拡大することで、繊維束４を並列に並べて基層３上に案内するとともに、第１繊維ガイド４１が後退した状態で第２繊維ガイド４２が縮小することで、繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内することができる。
これにより、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ｂの上下の動きが必要最小限となるので縫い針８に近い位置に繊維束４を案内することができる。 For example, as shown in FIGS. 14 and 15, the fiber guide 7B includes a first fiber guide 41 for arranging the fiber bundles 4 in parallel and guiding them onto the base layer 3, and a first fiber guide 41 for guiding the fiber bundles 4 onto the base layer 3 by stacking the fiber bundles 4 vertically. A second fiber guide 42 for guiding the fibers.
Specifically, the first fiber guide 41 is formed in a shape that partitions the plurality of fiber bundles 4, and is provided so as to be movable forward and backward relative to the second fiber guide 42 on the upstream side of the guide of the second fiber guide 42. The second fiber guide 42 is an expandable and contractible annular body into which a plurality of fiber bundles 4 are inserted, and when the first fiber guide 41 is advanced and the second fiber guide 42 is expanded, the fibers are expanded. The fiber bundles 4 are arranged in parallel and guided onto the base layer 3, and the second fiber guide 42 is contracted while the first fiber guide 41 is retracted, so that the fiber bundles 4 are stacked vertically and guided onto the base layer 3. Can be done.
As a result, the guiding state of the fiber bundle 4 can be switched smoothly and reliably, and since the vertical movement of the fiber guide 7B is minimized, the fiber bundle 4 can be guided to a position close to the sewing needle 8. .

繊維ガイド７Ｃは、例えば、図１７及び図１８に示すように、外周に沿って凹部４５が形成された回転体であり、凹部４５は、第１案内部４６と、第１案内部４６よりも溝幅が狭く且つ溝深さが深い第２案内部４７と、を有し、繊維ガイド７Ｃは、第１案内部４６で繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する第１位置Ｃ１と、第２案内部４７で繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する第２位置Ｃ２と、の間で回転可能に設けられていることができる。
これにより、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ｃの上下の動きがないので縫い針８に近い位置に繊維束４を案内することができる。さらに、繊維ガイド７Ｃの切替機構２５を簡素化できる。
なお、第１位置Ｃ１と第２位置Ｃ２の間の繊維ガイド７Ｃの回転角度は、図１８中では約９０度とされているが、これに限定されず、繊維束４の重ね案内や並列案内の形態に応じて適宜選択される。 For example, as shown in FIGS. 17 and 18, the fiber guide 7C is a rotating body in which a recess 45 is formed along the outer periphery, and the recess 45 is closer to the first guide part 46 than the first guide part 46. The fiber guide 7C has a second guide part 47 having a narrow groove width and a deep groove depth, and the fiber guide 7C has a first position C1 where the fiber bundles 4 are arranged in parallel and guided onto the base layer 3 in the first guide part 46. , and a second position C2 where the fiber bundles 4 are stacked one above the other and guided onto the base layer 3 by the second guide portion 47.
Thereby, the guiding state of the fiber bundle 4 can be switched smoothly and reliably, and since there is no vertical movement of the fiber guide 7C, the fiber bundle 4 can be guided to a position close to the sewing needle 8. Furthermore, the switching mechanism 25 of the fiber guide 7C can be simplified.
Although the rotation angle of the fiber guide 7C between the first position C1 and the second position C2 is approximately 90 degrees in FIG. It is selected as appropriate depending on the form.

本実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンとしては、例えば、図６に示すように、繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の案内状態の切り替えに応じて基層３に対する縫い針８の落し位置Ｐを制御して縫糸１８のステッチパターンＳ１、Ｓ２を変更する制御部１３を備える形態が挙げられる。 As an example of a sewing machine for manufacturing preforms according to this embodiment, as shown in FIG. 6, there is a configuration that includes a control unit 13 that controls the drop position P of the sewing needle 8 relative to the base layer 3 in response to switching of the guidance state of the fiber bundle 4 by the fiber guides 7A to 7F, thereby changing the stitch patterns S1 and S2 of the sewing thread 18.

制御部１３による縫い針８の落し位置Ｐの制御は、例えば、保持枠１２の移動制御、繊維ガイド７Ａ～７Ｆの千鳥振り制御、回転体１５の回転制御及び縫い針８の往復駆動制御のうちの１種又は２種以上の組み合わせの制御により実施できる。
なお、縫い針８の落し位置Ｐは、例えば、縫い付けられた繊維束４の側方に配置されてもよいし、縫い付けられた繊維束４の裏側に隠れるように配置されてもよい。 The control unit 13 controls the dropping position P of the sewing needle 8 by, for example, controlling the movement of the holding frame 12, controlling the zigzag movement of the fiber guides 7A to 7F, controlling the rotation of the rotating body 15, and controlling the reciprocating drive of the sewing needle 8. This can be carried out by controlling one type or a combination of two or more types.
Note that the dropping position P of the sewing needle 8 may be arranged, for example, on the side of the sewn fiber bundle 4, or may be arranged so as to be hidden behind the sewn fiber bundle 4.

ステッチパターンＳ１、Ｓ２としては、例えば、図６に示すように、繊維束４の幅方向の千鳥間隔Ｌ１及び／又は繊維束４の長手方向の千鳥間隔Ｌ２が異なる形態が挙げられる。
ステッチパターンＳ１は、例えば、図７（ａ）に示すように、並列に並べられた１本の繊維束４を跨ぐステッチｓ３のみにより構成されていてもよいが、縫付速度の高速化等の観点から、例えば、図６（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、並列に並べられた複数本の繊維束４を跨ぐステッチｓ２と並列に並べられた１本の繊維束４を跨ぐステッチｓ３により構成されていることが好ましい。
ステッチパターンＳ２としては、例えば、図６（ｂ）に示すように、上下に重ねられた複数の繊維束４を跨ぐステッチｓ１により構成される形態が挙げられる。
なお、上記ステッチｓ１～ｓ３とは、縫糸（上糸）１８において連続する一対の落し位置Ｐの間を繋ぐ部分を意図する。 As the stitch patterns S1, S2, for example, as shown in FIG. 6, a form in which the zigzag interval L1 in the width direction of the fiber bundle 4 and/or the zigzag interval L2 in the longitudinal direction of the fiber bundle 4 are different can be mentioned.
The stitch pattern S1 may be composed of only a stitch s3 that crosses one fiber bundle 4 arranged in parallel, as shown in FIG. 7(a), for example. However, from the viewpoint of increasing the sewing speed, it is preferable that the stitch pattern S1 be composed of a stitch s2 that crosses a plurality of fiber bundles 4 arranged in parallel, and a stitch s3 that crosses one fiber bundle 4 arranged in parallel, as shown in FIG. 6(a) and FIG. 7(b).
As an example of the stitch pattern S2, as shown in FIG. 6(b), there is a form constituted by stitches s1 that straddle a plurality of fiber bundles 4 that are stacked one above the other.
The above stitches s1 to s3 refer to the portions of the sewing thread (needle thread) 18 that connect a pair of consecutive drop positions P.

本実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンとしては、例えば、図１０に示すように、ボビン５から繰り出される繊維束４の繰り出し量を制御する繰り出し量制御機構２７を備える形態が挙げられる。 As an example of a sewing machine for manufacturing preforms according to this embodiment, as shown in FIG. 10, there is a configuration that includes a payout amount control mechanism 27 that controls the amount of fiber bundle 4 paid out from a bobbin 5.

繰り出し量制御機構２７の構造、配置場所等は特に問わない。繰り出し量制御機構２７としては、例えば、繊維束４の繰り出し量を減少させる機構、繊維束４の繰り出し量を増加させる機構などが挙げられる。これら機構は、単独で用いてもよいし、併用してもよい。
繰り出し量を減少させる機構としては、例えば、ブレーキ２７が挙げられる。ブレーキ２７は、例えば、図２５に示すように、繊維束４を把持して繊維束４に制動力を付与する形態であってもよいが、繊維束４の折損防止等の観点から、ボビン５に制動力を付与する形態であることが好ましいこの場合、ブレーキ２７は、ボビン５を構成する筒軸５ａに制動力を付与してもよいし、ボビン５を構成する円板５ｂに制動力を付与してもよい。
繰り出し量を増加させる機構としては、例えば、繊維束４に送り出し力を付与して繊維束４の繰り出し量を増加させる形態、ボビン５に回転力を付与して繊維束４の繰り出し量を増加させる形態等が挙げられる。 The structure, location, etc. of the feeding amount control mechanism 27 are not particularly limited. Examples of the feeding amount control mechanism 27 include a mechanism that reduces the feeding amount of the fiber bundle 4, a mechanism that increases the feeding amount of the fiber bundle 4, and the like. These mechanisms may be used alone or in combination.
The brake 27 is an example of a mechanism that reduces the amount of movement. For example, as shown in FIG. 25, the brake 27 may be configured to grip the fiber bundle 4 and apply a braking force to the fiber bundle 4; however, from the viewpoint of preventing breakage of the fiber bundle 4, etc. In this case, the brake 27 may apply braking force to the cylindrical shaft 5a that constitutes the bobbin 5, or may apply a braking force to the disc 5b that constitutes the bobbin 5. May be granted.
As a mechanism for increasing the amount of the fiber bundle 4, for example, a mechanism that applies a feed-out force to the fiber bundle 4 to increase the amount of the fiber bundle 4 that is fed out, or a mechanism that increases the amount of the fiber bundle 4 that is fed out by applying a rotational force to the bobbin 5. Examples include form.

繰り出し量制御機構２７は、例えば、図１０に示すように、複数のボビン５の全てに対応して備えられていることが好ましい。並列案内される繊維束４をカーブ状に縫い付ける際に、カーブ内側からカーブ外側に向かって複数の繊維束４の繰り出し量を段階的に多くなるように制御でき、周長差による繊維束４の偏りを効果的に抑制できるためである。 It is preferable that the feeding amount control mechanism 27 is provided for all of the plurality of bobbins 5, as shown in FIG. 10, for example. When sewing fiber bundles 4 guided in parallel in a curved shape, it is possible to control the amount of the multiple fiber bundles 4 to be drawn out stepwise from the inside of the curve to the outside of the curve, and the fiber bundles 4 can be sewn in a curved manner according to the difference in circumferential length. This is because the bias can be effectively suppressed.

本実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンとしては、例えば、図２０～図２２に示すように、ボビン５から繰り出される繊維束４を切断して基層３上への供給を停止するとともに、切断された繊維束４を基層３上に再投入する繊維束供給機構５１、５５を備える形態が挙げられる。 As an example of the sewing machine for manufacturing preforms according to this embodiment, as shown in Figures 20 to 22, there is a form that includes fiber bundle supply mechanisms 51, 55 that cut the fiber bundle 4 unwound from the bobbin 5 to stop the supply onto the base layer 3 and re-introduce the cut fiber bundle 4 onto the base layer 3.

繊維束供給機構５１は、例えば、図２０に示すように、繊維束４を切断するカッター５２を備え、繊維ガイド７Ａは、複数の繊維束４のそれぞれを案内する複数の分割ガイド５０を備え、各分割ガイド５０は、繊維束４の案内方向に沿って揺動可能に設けられていることができる。
繊維束供給機構５５は、例えば、図２２に示すように、繊維束４を切断するカッター５６と、切断された繊維束４を基層３上に送り出す送出部５７と、を備えることができる。 For example, as shown in FIG. 20, the fiber bundle supply mechanism 51 includes a cutter 52 that cuts the fiber bundle 4, and the fiber guide 7A includes a plurality of dividing guides 50 that guide each of the plurality of fiber bundles 4. Each division guide 50 can be provided so as to be swingable along the guiding direction of the fiber bundle 4.
The fiber bundle supply mechanism 55 can include, for example, as shown in FIG. 22, a cutter 56 that cuts the fiber bundle 4 and a delivery section 57 that delivers the cut fiber bundle 4 onto the base layer 3.

なお、参考形態に係るプリフォーム製造用ミシンとしては、基層３と、基層３に縫着された繊維束４と、を有して、複合材の芯材となるプリフォーム２（例えば、図１２を参照）を製造するためのミシン１Ａ～１Ｆであって、例えば、図１に示すように、繊維束４が巻かれる複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ａ～７Ｆと、繊維ガイド７Ａ～７Ｆにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、ボビン５から繰り出される繊維束４を切断して基層３上への供給を停止するとともに、切断された繊維束４を基層３上に再投入する繊維束供給機構５１、５５（例えば、図２０～図２２を参照）と、を備える形態が挙げられる。
本参考形態に係るプリフォーム製造用ミシンでは、繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の案内状態の切り替えの有無を問わない。さらに、本参考形態に係るプリフォーム製造用ミシンの各構成としては、例えば、上記の実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンで説明した各構成を適用することができる。 In addition, the sewing machine for manufacturing a preform according to the reference embodiment may be any of sewing machines 1A to 1F for manufacturing a preform 2 (e.g., see FIG. 12) having a base layer 3 and a fiber bundle 4 sewn to the base layer 3 and serving as a core material of a composite material, and may, for example, as shown in FIG. 1, be equipped with a plurality of bobbins 5 around which the fiber bundles 4 are wound, fiber guides 7A to 7F that guide the fiber bundles 4 paid out from the plurality of bobbins 5 onto the base layer 3, a sewing needle 8 that sews the fiber bundles 4 guided by the fiber guides 7A to 7F onto the base layer 3, and fiber bundle supply mechanisms 51, 55 (e.g., see FIGS. 20 to 22) that cut the fiber bundles 4 paid out from the bobbins 5 to stop the supply onto the base layer 3 and re-introduce the cut fiber bundles 4 onto the base layer 3.
In the sewing machine for producing a preform according to this embodiment, it does not matter whether the fiber guides 7A to 7F switch the guide state of the fiber bundle 4. Furthermore, as each configuration of the sewing machine for producing a preform according to this embodiment, for example, each configuration described in the sewing machine for producing a preform according to the above embodiment can be applied.

基層３は、繊維束４を縫着するための層である。基層３は、どのような構造を有してもよい。即ち、例えば、繊維集合体（織物、不織布、編物等）、金属シート（箔、板等）、樹脂シート（フィルム、板等）などが挙げられる。
基層３に対して繊維束４を縫着するという観点から、基層３は、織物であることが好ましい。基層３が織物である場合には、繊維束４を縫着し易いこと、縫着した際の縫糸１８に対する拘束が高いこと、基層３としての柔軟性に優れること、更には、マトリックス樹脂（未固化物）を層内に含浸させ易いこと等の利点を有する。
尚、繊維束４は、基層３の一面のみに縫着されてもよいが、基層３の両面に縫着されてもよい。 The base layer 3 is a layer to which the fiber bundle 4 is sewn. The base layer 3 may have any structure. That is, examples thereof include fiber aggregates (woven fabrics, nonwoven fabrics, knitted fabrics, etc.), metal sheets (foils, plates, etc.), resin sheets (films, plates, etc.), and the like.
From the viewpoint of sewing the fiber bundle 4 to the base layer 3, it is preferable that the base layer 3 is a woven fabric. When the base layer 3 is a woven fabric, it is easy to sew the fiber bundle 4, the sewing thread 18 is highly constrained when sewn, and the base layer 3 has excellent flexibility. It has the advantage of being easy to impregnate solidified material into the layer.
Note that the fiber bundle 4 may be sewn to only one side of the base layer 3, or may be sewn to both sides of the base layer 3.

基層３が織布であり、繊維束４（強化繊維束）が基層３に縫着されたプリフォームでは、繊維束自体を織物にしたプリフォームに比較して、繊維束４にクリンプを生じることを防止できる。クリンプを有すると、クリンプを介して厚さ方向への力の伝達を生じるが、クリンプが抑制されることで、厚さ方向への力の伝達を抑制できる。従って、得られる複合材の厚さ方向の耐衝撃性をより高くすることができる。 In a preform in which the base layer 3 is a woven fabric and a fiber bundle 4 (reinforcing fiber bundle) is sewn to the base layer 3, crimp occurs in the fiber bundle 4 compared to a preform in which the fiber bundle itself is made of a woven fabric. can be prevented. Having a crimp causes transmission of force in the thickness direction via the crimp, but by suppressing the crimp, transmission of force in the thickness direction can be suppressed. Therefore, the impact resistance of the obtained composite material in the thickness direction can be further increased.

また、縫着という手段によれば、縫糸１８のテンションによって、繊維束４の拘束の程度を自在に制御できる。従って、例えば、基層３に対して繊維束４を強固に固定しながら、繊維束４の可動性（基層３に対する可動性、及び／又は、繊維束４同士の間の可動性）を、繊維束を製織してなるプリフォームと比較して、より多く確保できる。その結果、基層３と繊維束４とで形成される縫着領域Ｒの柔軟性を高く保つことができる。
基層３として織布を用いる場合、この織布の構成は限定されないが、縫着される繊維束４よりも、繊度が低い構成糸によって織られた織物であることが好ましい。 Further, by means of sewing, the degree of restraint of the fiber bundle 4 can be freely controlled by the tension of the sewing thread 18. Therefore, for example, while firmly fixing the fiber bundle 4 to the base layer 3, the mobility of the fiber bundle 4 (the mobility relative to the base layer 3 and/or the mobility between the fiber bundles 4) is controlled by the fiber bundle. Compared to preforms made by weaving, more can be secured. As a result, the flexibility of the sewing region R formed by the base layer 3 and the fiber bundle 4 can be maintained high.
When a woven fabric is used as the base layer 3, the structure of the woven fabric is not limited, but it is preferably a woven fabric woven with constituent yarns having a fineness lower than that of the fiber bundles 4 to be sewn.

また、基層３として織布を用いる場合、この織布はどのような組織を有してもよいが、１×１、２×２、３×３等の平組織を有することが好ましい。この平組織は５×５よりも細かい組織が好ましく、４×４又はそれより細かい組織がより好ましく、３×３又はそれより細かい組織が更に好ましく、２×２又はそれより細かい組織が特に好ましい。 When a woven fabric is used as the base layer 3, the woven fabric may have any structure, but preferably has a flat structure such as 1x1, 2x2, or 3x3. This flat structure is preferably finer than 5x5, more preferably 4x4 or finer, even more preferably 3x3 or finer, and particularly preferably 2x2 or finer.

更に、基層３を構成する構成糸には、繊維束４を構成する強化繊維と同じ繊維を用いてもよいが、異なる繊維を用いることができる。具体的には、各種の樹脂繊維及び植物性繊維等を用いることができる。このうち樹脂繊維を構成する樹脂としては、ポリアミド（脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド等）、ポリエステル（芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を有するポリエステル等）等を利用できる。また、植物繊維としては、綿繊維及び麻繊維等を用いることができる。
また、基層３が織布である場合、その目付は、限定されないが、例えば、１ｇ／ｍ２以上１０００ｇ／ｍ２以下（更には、５０ｇ／ｍ２以上５００ｇ／ｍ２以下）とすることができる。 Furthermore, the constituent yarns constituting the base layer 3 may be the same as the reinforcing fibers constituting the fiber bundles 4, but different fibers can also be used. Specifically, various resin fibers and vegetable fibers can be used. Among these, polyamides (aliphatic polyamides, aromatic polyamides, etc.), polyesters (polyesters having constituent units derived from aromatic dicarboxylic acids, etc.), etc. can be used as the resins constituting the resin fibers. In addition, cotton fibers, hemp fibers, etc. can be used as the vegetable fibers.
Furthermore, when the base layer 3 is a woven fabric, its basis weight is not limited, but can be, for example, 1 g/m 2 or more and 1000 g/m 2 or less (or even 50 g/m 2 or more and 500 g/m 2 or less).

繊維束４は、連続繊維を束ねてなる繊維の束である。繊維束４を構成する連続繊維としては強化繊維を含むことが好ましい。繊維束４は、強化繊維のみから構成されてもよく、強化繊維以外の繊維（非強化繊維）を含んでもよい。但し、非強化繊維を含む場合、繊維束全体１００質量％に対して１０質量％以下であることが好ましい。繊維束、及び、この繊維束を構成する連続繊維は、撚りを有してもよいし、有さなくてもよい。
また、繊維束４は、どのように束化されていてもよい。複数の連続繊維が単に引き揃えただけの状態であってもよいし、糸（束化用の糸）を用いて複数の連続繊維が結束されていてもよいし、接着剤、粘着剤、熱融着剤等の他剤を介して連続繊維同士が結着されて束化されていてもよいし、その他の方法によって束化されていてもよい。 The fiber bundle 4 is a fiber bundle formed by bundling continuous fibers. The continuous fibers constituting the fiber bundle 4 preferably include reinforced fibers. The fiber bundle 4 may be composed of only reinforced fibers, or may include fibers other than reinforced fibers (non-reinforced fibers). However, when non-reinforced fibers are included, it is preferable that the amount of non-reinforced fibers is 10 mass % or less with respect to 100 mass % of the entire fiber bundle. The fiber bundle and the continuous fibers constituting this fiber bundle may or may not have a twist.
The fiber bundle 4 may be bundled in any manner. A plurality of continuous fibers may simply be aligned, a plurality of continuous fibers may be bound together using a thread (bundling thread), the continuous fibers may be bound together and bundled together via another agent such as an adhesive, a pressure sensitive adhesive, or a thermal fusion agent, or the fibers may be bundled together by other methods.

１本の繊維束４を構成する連続繊維の本数は限定されないが、例えば、３０００本以上とすることができる。繊維束４を構成する連続繊維の本数が３０００本以上であることにより、柔軟でありながらプリフォームとして優れた強度を発揮させることができる。この本数は限定されないが、例えば、３０００本以上１０００００本以下とすることができ、更に５０００本以上７００００本以下とすることができ、更に７０００本以上５００００本以下とすることができ、更に１００００本以上３００００本以下とすることができる。 The number of continuous fibers constituting one fiber bundle 4 is not limited, but can be, for example, 3000 or more. By having 3000 or more continuous fibers constituting the fiber bundle 4, it is possible to achieve excellent strength as a preform while being flexible. The number is not limited, but can be, for example, 3000 or more and 100,000 or less, 5000 or more and 70,000 or less, 7000 or more and 50,000 or less, and 10,000 or more and 30,000 or less.

連続繊維は、無機材料繊維であってもよく、有機材料繊維であってもよく、これらを併用してもよい。無機材料繊維としては、炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維）、ガラス繊維、金属繊維などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。また、有機材料繊維としては、芳香族ポリアミド（アラミド繊維、商品名「ケブラー」等）、ポリベンズアゾール樹脂繊維（ポリ－パラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、商品名「ザイロン」等）などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。 The continuous fibers may be inorganic fibers or organic fibers, and these may be used in combination. Examples of the inorganic material fibers include carbon fibers (PAN-based carbon fibers, pitch-based carbon fibers), glass fibers, metal fibers, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Further, examples of the organic material fiber include aromatic polyamide (aramid fiber, trade name "Kevlar", etc.), polybenzazole resin fiber (poly-paraphenylenebenzobisoxazole fiber, trade name "Zylon", etc.), and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

連続繊維の繊維形態は限定されず、スパンヤーンであってもよく、フィラメントヤーンであってもよく、これらの併用形態であってもよいが、これらのなかでは、フィラメントヤーンであることが好ましい。更に、連続繊維は、モノフィラメントであってもよく、マルチフィラメントであってもよく、これらを併用してもよい。 The fiber form of the continuous fibers is not limited, and may be spun yarn, filament yarn, or a combination thereof, but among these, filament yarn is preferable. Furthermore, the continuous fibers may be monofilaments or multifilaments, and these may be used in combination.

＜プリフォームの製造方法＞
本実施形態に係るプリフォームの製造方法は、例えば、図１２に示すように、基層３と、基層３に縫着された繊維束４と、を有して、複合材の芯材となるプリフォーム２の製造方法であって、上記の実施形態に係るプリフォーム製造用ミシン１Ａ～１Ｆを用いてプリフォーム２を得る。 <Preform manufacturing method>
The method for manufacturing a preform according to this embodiment is, for example, as shown in FIG. 12, a method for manufacturing a preform 2 which has a base layer 3 and a fiber bundle 4 sewn to the base layer 3 and serves as a core material of a composite material, and the preform 2 is obtained using preform manufacturing sewing machines 1A to 1F according to the above-described embodiment.

プリフォーム２は、繊維束４が基層３に縫い付けられた縫着領域Ｒを備える。縫着領域Ｒは、例えば、並列案内された繊維束４が縫い付けられた薄縫い領域Ｒ１と、重ね案内された繊維束４が縫い付けられた厚縫い領域Ｒ２と、を含んでいる。ただし、ミシン１Ａ～１Ｆの繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の案内状態の選択によっては、薄縫い領域Ｒ１及び厚縫い領域Ｒ２のうちの一方の領域のみを含む場合もある。 The preform 2 includes a sewing region R in which the fiber bundle 4 is sewn to the base layer 3. The sewing region R includes, for example, a thin sewing region R1 where the fiber bundles 4 guided in parallel are sewn, and a thick sewing region R2 where the fiber bundles 4 guided in an overlapping manner are sewn. However, depending on the selection of the guiding state of the fiber bundle 4 by the fiber guides 7A to 7F of the sewing machines 1A to 1F, only one of the thin stitching region R1 and the thick stitching region R2 may be included.

縫着領域Ｒにおいては、重ね案内された繊維束４又は並列案内された繊維束４が基層３に対して複列に並ぶように平面状に縫着されている。
縫着領域Ｒにおいて、繊維束４は、どのように縫着して、基層３に対して複列に並ぶように平面状に配置してもよいが、例えば、所定面を埋めるように繊維束４を引き揃えて縫着することができる。さらに、繊維束４を折りたたんで所定面を埋めるように縫着することができる。具体的には、繊維束４を蛇腹状に折り畳んで配置したり、螺旋状（円螺旋、多角形螺旋等）に巻回することによって折り畳んで配置したりできる。
これらの縫着態様は、１種のみを用いてよく２種以上を併用してもよい。また、当然ながら、これら以外の縫着態様を利用できる。 In the sewing region R, the overlapped fiber bundles 4 or the parallel fiber bundles 4 are sewn to the base layer 3 in a planar manner so as to be aligned in double rows.
In the sewing region R, the fiber bundles 4 may be sewn in any manner and arranged in a planar manner in double rows on the base layer 3, but for example, the fiber bundles 4 may be aligned and sewn to fill a specific surface. Furthermore, the fiber bundles 4 may be folded and sewn to fill a specific surface. Specifically, the fiber bundles 4 may be folded and arranged in a bellows shape, or folded and arranged by winding them in a spiral shape (circular spiral, polygonal spiral, etc.).
These sewing modes may be used alone or in combination of two or more. Needless to say, sewing modes other than these may also be used.

尚、縫着領域Ｒにおいては、重ね案内された繊維束４又は並列案内された繊維束４が１層として敷き詰めて縫着されていてもよいし、２層以上となるように複層に敷き詰めて縫着されていてもよい。更には、基層３の表裏に各々敷き詰めて縫着されてもよい。
また、上述のように、２層以上に敷き詰めて縫着する場合や、表裏に敷き詰めて縫着する場合には、１層を構成する繊維束４の配列方向と、隣接される他層を構成する繊維束４の配列方向と、は平行に配置してもよいが、配列方向が異なるように、交差させて配置できる。この場合、例えば、交差角度は９０度以下（０度＜θ≦９０度）とすることができる。 In the sewing region R, the overlapped fiber bundles 4 or the parallel fiber bundles 4 may be laid and sewn in one layer, or may be laid and sewn in multiple layers so as to form two or more layers. Furthermore, the fiber bundles 4 may be laid and sewn on the front and back sides of the base layer 3, respectively.
As described above, when two or more layers are laid and sewn together, or when the fibers are laid and sewn together on both sides, the arrangement direction of the fiber bundles 4 constituting one layer and the arrangement direction of the fiber bundles 4 constituting the adjacent other layer may be parallel to each other, but they may be arranged to cross each other so that the arrangement directions are different. In this case, for example, the crossing angle may be 90 degrees or less (0 degrees < θ ≦ 90 degrees).

プリフォーム２は、通常、繊維束４が縫着されていない非縫着領域Ｒ３を構成する基層３を切除して複合材の芯材として使用される。この切除は、例えば、刃物（鋏、カッター、切断型等）やレーザーを用いて実施できる。 The preform 2 is usually used as the core material of the composite material by cutting out the base layer 3 constituting the non-sewn region R3 where the fiber bundles 4 are not sewn. This cutting can be performed, for example, using a blade (scissors, cutter, cutting die, etc.) or a laser.

なお、複合材（繊維強化体）は、例えば、プリフォームと、プリフォームを埋設するマトリックス樹脂と、を有することができる。
複合材において、マトリックス樹脂は、プリフォームを埋設している樹脂である。より具体的には、プリフォームの内部に行きわたるように含浸されて固定（硬化性樹脂である場合には硬化、熱可塑性樹脂である場合には固化）された樹脂である。このマトリックス樹脂の含浸方法及び固定方法は、従来公知の各種方法を利用できる。 The composite material (fiber reinforced body) may include, for example, a preform and a matrix resin in which the preform is embedded.
In the composite material, the matrix resin is the resin in which the preform is embedded. More specifically, it is the resin that is impregnated and fixed (cured in the case of a curable resin, solidified in the case of a thermoplastic resin) so as to permeate the inside of the preform. The method of impregnating and fixing this matrix resin can be any of various conventionally known methods.

マトリックス樹脂の種類は限定されず、種々の樹脂を利用できる。即ち、硬化性樹脂を用いてもよく、熱可塑性樹脂を用いてもよく、これらを併用してもよい。硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂（硬化性ポリエステル樹脂）、ウレタン樹脂等が挙げられる。一方、熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂（熱可塑性ポリエステル樹脂）、ポリアミド樹脂等が挙げられる。 The type of matrix resin is not limited, and various resins can be used. That is, a curable resin may be used, a thermoplastic resin may be used, or these may be used in combination. Examples of curable resins include epoxy resins, polyester resins (curable polyester resins), and urethane resins. On the other hand, examples of thermoplastic resins include polyolefin resins, acrylic resins, polyester resins (thermoplastic polyester resins), and polyamide resins.

また、プリフォームは、基層と、基層の一面に縫着された繊維束とで構成された１層の片面プリフォームのみを配置してもよいし、片面プリフォームを基層同士が対向されるように向かい合わせて配置してもよい。このように片面プリフォームを２層用いる場合には、基層同士を対面させることにより、得られる複合材の耐衝撃性を効率的に向上させることができる。 The preform may be a single-sided preform consisting of a base layer and a fiber bundle sewn to one side of the base layer, or the single-sided preforms may be arranged facing each other so that the base layers face each other. When using two layers of single-sided preforms in this way, the impact resistance of the resulting composite material can be efficiently improved by placing the base layers facing each other.

複合材の形状、大きさ及び厚さ等の寸法は特に限定されず、その用途も特に限定されない。この複合材は、例えば、自動車、鉄道車両、船舶及び飛行機等の外装材、内装材、構造材（ボディシェル、車体、航空機用胴体）及び衝撃吸収材等として用いることができる。これらのうち自動車用品としては、自動車用外装材、自動車用内装材、自動車用構造材、自動車用衝撃吸収材、エンジンルーム内部品等が挙げられる。
具体的には、バンパー、スポイラー、カウリング、フロントグリル、ガーニッシュ、ボンネット、トランクリッド、カウルルーバー、フェンダーパネル、ロッカーモール、ドアパネル、ルーフパネル、インストルメントパネル、センタークラスター、ドアトリム、クオータートリム、ルーフライニング、ピラーガーニッシュ、デッキトリム、トノボード、パッケージトレイ、ダッシュボード、コンソールボックス、キッキングプレート、スイッチベース、シートバックボード、シートフレーム、アームレスト、サンバイザ、インテークマニホールド、エンジンヘッドカバー、エンジンアンダーカバー、オイルフィルターハウジング、車載用電子部品（ＥＣＵ、ＴＶモニター等）のハウジング、エアフィルターボックス、ラッシュボックス等のエネルギー吸収体、フロントエンドモジュール等のボディシェル構成部品などが挙げられる。 The dimensions of the composite material, such as shape, size, and thickness, are not particularly limited, and the use thereof is also not particularly limited. For example, the composite material can be used as exterior materials, interior materials, structural materials (body shells, car bodies, aircraft fuselages), and shock absorbing materials for automobiles, railroad cars, ships, and airplanes. Among these, examples of automotive products include exterior materials for automobiles, interior materials for automobiles, structural materials for automobiles, shock absorbing materials for automobiles, and engine room parts.
Specific examples include bumpers, spoilers, cowlings, front grilles, garnishes, bonnets, trunk lids, cowl louvers, fender panels, rocker moldings, door panels, roof panels, instrument panels, center clusters, door trims, quarter trims, roof linings, pillar garnishes, deck trims, tonneau boards, package trays, dashboards, console boxes, kicking plates, switch bases, seat backboards, seat frames, armrests, sun visors, intake manifolds, engine head covers, engine under covers, oil filter housings, housings for in-vehicle electronic components (ECUs, TV monitors, etc.), energy absorbers such as air filter boxes and rush boxes, and body shell components such as front end modules.

更に、例えば、建築物及び家具等の内装材、外装材及び構造材等が挙げられる。即ち、ドア表装材、ドア構造材、各種家具（机、椅子、棚、箪笥等）の表装材、構造材、更には、ユニットバス、浄化槽などとすることができる。その他、包装体、収容体（トレイ等）、保護用部材及びパーティション部材等として用いることもできる。また、家電製品（薄型ＴＶ、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、携帯電話、携帯ゲーム機、ノート型パソコン等）の筐体及び構造体などの成形体とすることもできる。 Further examples include interior materials, exterior materials, and structural materials for buildings and furniture. That is, it can be used as a door covering material, a door structural material, a covering material of various furniture (desks, chairs, shelves, chest of drawers, etc.), a structural material, and furthermore, a unit bath, a septic tank, and the like. In addition, it can also be used as a package, a container (tray, etc.), a protective member, a partition member, etc. It can also be used as molded bodies such as housings and structures of home appliances (flat-screen TVs, refrigerators, washing machines, vacuum cleaners, mobile phones, portable game machines, notebook computers, etc.).

複合材は、どのようにして製造してもよく、例えば、ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法、ＶａＲＴＭ（Ｖａｃｕｕｍ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法、オートクレーブ法、熱プレス法等により製造できる。上述のうち、ＲＴＭ法及びＶａＲＴＭ法では、プリフォームを成形型内に配置して賦形する賦形工程と、成形型内に熱硬化性樹脂を充填して硬化又は熱可塑性樹脂を充填して固化するマトリックス形成工程と、を備える形態を採用できる。また、ＶａＲＴＭ法は、プリフォーム内への樹脂含浸を補助するためにキャビティ内を減圧する減圧工程を備える点でＲＴＭ法と異なる。更に、上述のうち、オートクレーブ法は、熱硬化性樹脂を含浸したプリフォームをオートクレーブ内で加熱硬化する方法であり、熱プレス法は、熱硬化性樹脂を含浸したプリフォームを熱プレスにより加熱加圧硬化させる方法である。
本複合材の製造方法では、上記工程以外にも他工程を備えることができる。他工程としては、例えば、プリフォーム用前駆体を得るプリフォーム用前駆体形成工程、プリフォーム用前駆体からプリフォームを得るための切離工程、樹脂埋設した後、樹脂を固化する固化工程、固化された樹脂の不要部を除去する成形工程等の工程が挙げられる。これらの工程は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。 The composite material may be produced by any method, for example, by the RTM (Resin Transfer Molding) method, the VaRTM (Vacuum Assisted Resin Transfer Molding) method, the autoclave method, the heat press method, or the like. Among the above, the RTM method and the VaRTM method can adopt a form including a shaping step in which a preform is placed in a mold and shaped, and a matrix formation step in which a thermosetting resin is filled in the mold and cured, or a thermoplastic resin is filled in the mold and solidified. In addition, the VaRTM method differs from the RTM method in that it includes a depressurization step in which the cavity is depressurized to assist the resin impregnation into the preform. Furthermore, among the above, the autoclave method is a method in which a preform impregnated with a thermosetting resin is heated and cured in an autoclave, and the heat press method is a method in which a preform impregnated with a thermosetting resin is heated and pressurized and cured by a heat press.
The manufacturing method of the composite material of the present invention may include other steps in addition to the steps described above. Examples of the other steps include a preform precursor forming step for obtaining a preform precursor, a cutting step for obtaining a preform from the preform precursor, a solidification step for solidifying the resin after embedding in resin, and a molding step for removing unnecessary parts of the solidified resin. These steps may be used alone or in combination of two or more.

以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically explained by examples using the drawings.

＜実施例１＞
実施例１に係るプリフォーム製造用ミシン１Ａは、図１２に示すように、複合材の芯材となるプリフォーム２を製造するためのミシンである。このプリフォーム２は、基層３（織布３）と、基層３に縫着された繊維束４と、を有している。この繊維束４は、炭素繊維等の強化繊維を含む連続繊維を多数本束ねて構成されている。さらに、繊維束４の縫着領域Ｒは、後述の並列案内された繊維束４が縫い付けられた薄縫い領域Ｒ１と、後述の重ね案内された繊維束４が縫い付けられた厚縫い領域Ｒ２と、を含んでいる。 <Example 1>
As shown in FIG. 12, a preform manufacturing sewing machine 1A according to the first embodiment is a sewing machine for manufacturing a preform 2 that is a core material of a composite material. This preform 2 has a base layer 3 (woven fabric 3) and a fiber bundle 4 sewn to the base layer 3. The fiber bundle 4 is constructed by bundling a large number of continuous fibers including reinforcing fibers such as carbon fibers. Further, the sewing region R of the fiber bundle 4 includes a thin sewing region R1 where the parallel guided fiber bundle 4 described later is sewn, and a thick sewing region R2 where the later described overlap guided fiber bundle 4 is sewn. Contains.

なお、プリフォーム２は、繊維束４が縫い付けられていない非縫着領域Ｒ３を構成する基層３を刃物、レーザー等で切除して芯材として使用される。このプリフォーム２を成形型内に配置して賦形し、成形型内に熱硬化性樹脂を充填して硬化又は熱可塑性樹脂を充填して固化することで、複合材が得られる。 The preform 2 is used as a core material by cutting out the base layer 3 constituting the non-sewn region R3 where the fiber bundles 4 are not sewn with a blade, laser, or the like. The preform 2 is placed in a mold and shaped, and the mold is filled with a thermosetting resin and hardened, or filled with a thermoplastic resin and solidified, to obtain a composite material.

本ミシン１Ａは、図１及び図２に示すように、繊維束４が巻かれる複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ａと、繊維ガイド７Ａにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備えている。さらに、ミシン１Ａは、ミシンヘッド１１と、ミシンヘッド１１の下方で平面方向に移動可能に設けられるとともに基層３を保持する保持枠１２と、ミシン１Ａの各部の動作を制御する制御部１３と、を備えている。 As shown in FIGS. 1 and 2, the present sewing machine 1A includes a plurality of bobbins 5 around which fiber bundles 4 are wound, a fiber guide 7A that guides the fiber bundles 4 unwound from the plurality of bobbins 5 onto a base layer 3, and a fiber guide 7A that guides the fiber bundles 4 onto the base layer 3. A sewing needle 8 for sewing the fiber bundle 4 guided by the guide 7A onto the base layer 3 is provided. Furthermore, the sewing machine 1A includes a sewing machine head 11, a holding frame 12 that is provided below the sewing machine head 11 so as to be movable in a plane direction and holds the base layer 3, and a control section 13 that controls the operation of each part of the sewing machine 1A. It is equipped with

ミシンヘッド１１は、縫い針８の軸回りに回転可能な筒状の回転体１５を有している。この回転体１５には、ボビン５及び繊維ガイド７Ａが搭載されている。具体的に、回転体１５には、支持アーム１６を介してボビン５が水平軸回りに回転自在に支持されている。さらに、回転体１５には、支持アーム１７を介して繊維ガイド７Ａが縫い進み方向の左右に揺動可能に設けられている。 The sewing machine head 11 has a cylindrical rotating body 15 that is rotatable around the axis of the sewing needle 8. The rotating body 15 is equipped with a bobbin 5 and a fiber guide 7A. Specifically, the bobbin 5 is supported by the rotating body 15 via a support arm 16 so as to be rotatable around a horizontal axis. Further, a fiber guide 7A is provided on the rotary body 15 via a support arm 17 so as to be swingable to the left and right in the direction of sewing progress.

制御部１３は、先端に縫い針８を有する針棒９を上下に往復駆動させる往復駆動機構２１、保持枠１２を平面方向に移動させる移動機構２２、回転体１５を回転させる回転機構２３、繊維ガイド７Ａを揺動させる揺動機構２４、繊維ガイド７Ａの案内状態を切り替える切替機構２５、及び繊維束４の繰り出し量を制御するためのブレーキ２７（例えば、電磁ブレーキ２７）に電気的に接続されている。そして、制御部１３は、所定の縫いデータに基づいて、針棒９の往復駆動制御、保持枠１２の移動制御、繊維ガイド７Ａの揺動制御（すなわち、千鳥振り制御）、回転体１５の回転制御、繊維ガイド７Ａの切替制御、及びブレーキ２７の作動制御を行う。 The control unit 13 is electrically connected to a reciprocating drive mechanism 21 that drives the needle bar 9, which has a sewing needle 8 at its tip, up and down in a reciprocating manner, a movement mechanism 22 that moves the holding frame 12 in a planar direction, a rotation mechanism 23 that rotates the rotating body 15, a swing mechanism 24 that swings the fiber guide 7A, a switching mechanism 25 that switches the guiding state of the fiber guide 7A, and a brake 27 (e.g., an electromagnetic brake 27) for controlling the payout amount of the fiber bundle 4. Then, based on predetermined sewing data, the control unit 13 controls the reciprocating drive of the needle bar 9, the movement of the holding frame 12, the swinging of the fiber guide 7A (i.e., zigzag control), the rotation of the rotating body 15, the switching of the fiber guide 7A, and the operation of the brake 27.

なお、制御部１３による制御処理は、ハードウェア、ソフトウェアのいずれによって実現されてもよく、好適にはＣＰＵ、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、入出力回路等を備えるマイクロコントローラ（マイクロコンピュータ）を中心に、入出力インターフェース等周辺回路を備えることにより構成できる。また、図１中の符号１８は、縫糸（上糸）を示し、符号１９は下糸を示し、符号１０は釜を示す。 The control process by the control unit 13 may be realized by either hardware or software, and is preferably configured by including a microcontroller (microcomputer) equipped with a CPU, storage device (ROM, RAM, etc.), input/output circuits, etc., and peripheral circuits such as an input/output interface. Also, in FIG. 1, reference numeral 18 indicates the sewing thread (upper thread), reference numeral 19 indicates the lower thread, and reference numeral 10 indicates the hook.

複数（図中３つ）のボビン５は、図８に示すように、隣り合うボビン５の軸端同士が対向するように左右に並んで配置されていている。これら各ボビン５は、各軸が同一の水平面上で交差するように配置されている。また、各ボビン５は、繊維束４が巻き回される筒軸５ａと、筒軸５ａの軸端側に設けられる円板５ｂと、を有している（図２参照）。 As shown in FIG. 8, a plurality of bobbins 5 (three in the figure) are arranged side by side so that the shaft ends of adjacent bobbins 5 face each other. These bobbins 5 are arranged so that their respective axes intersect on the same horizontal plane. Moreover, each bobbin 5 has a cylinder shaft 5a around which the fiber bundle 4 is wound, and a disk 5b provided on the shaft end side of the cylinder shaft 5a (see FIG. 2).

繊維ガイド７Ａは、図３に示すように、中空箱状に形成されており、複数本（図中３本）の繊維束４を導入する１つの導入口３１と各繊維束４を導出する複数の導出口３２とを有している。この繊維ガイド７Ａとボビン５との間には、ボビン５から繰り出される繊維束４の上方への移動を抑えるガイドバー３３が備えられている。また、繊維ガイド７Ａの導出口３２の下流側には、導出口３２から導出される繊維束４の上方への移動を抑えるガイドバー３４が備えられている。このガイドバー３４には、複数の繊維束４を案内する凹部３５が外周に沿って形成されている。なお、ガイドバー３３、３４は、回転体１５に取り付けられている。 As shown in FIG. 3, the fiber guide 7A is formed into a hollow box shape, and has one inlet 31 for introducing a plurality of fiber bundles 4 (three in the figure) and a plurality of inlets for leading out each fiber bundle 4. It has an outlet port 32. A guide bar 33 is provided between the fiber guide 7A and the bobbin 5 to suppress upward movement of the fiber bundle 4 fed out from the bobbin 5. Furthermore, a guide bar 34 is provided on the downstream side of the outlet 32 of the fiber guide 7A to suppress upward movement of the fiber bundle 4 led out from the outlet 32. This guide bar 34 has a recess 35 formed along its outer periphery for guiding the plurality of fiber bundles 4 . Note that the guide bars 33 and 34 are attached to the rotating body 15.

繊維ガイド７Ａは、図４及び図５に示すように、複数のボビン５から繰り出される複数本の繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する状態Ａと、複数本の繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する状態Ｂと、に切替可能に設けられている。具体的に、繊維ガイド７Ａは、複数の導出口３２が上下方向に重ならない第１位置Ｃ１と、複数の導出口３２が上下方向に重なる第２位置Ｃ２と、の間で回転可能に設けられている。この繊維ガイド７Ａは、繊維束４の案内方向に沿う軸回り又は案内方向に上下に傾斜した方向に沿う軸回りに回転可能に設けられている。 As shown in Figures 4 and 5, the fiber guide 7A is provided so as to be switchable between a state A in which multiple fiber bundles 4 unwound from multiple bobbins 5 are arranged in parallel and guided onto the base layer 3, and a state B in which multiple fiber bundles 4 are stacked vertically and guided onto the base layer 3. Specifically, the fiber guide 7A is provided so as to be rotatable between a first position C1 in which the multiple outlets 32 do not overlap in the vertical direction, and a second position C2 in which the multiple outlets 32 overlap in the vertical direction. This fiber guide 7A is provided so as to be rotatable around an axis along the guiding direction of the fiber bundles 4 or around an axis along a direction inclined up and down to the guiding direction.

なお、繊維ガイド７Ａの切替機構２５としては、例えば、支持アーム１７に繊維ガイド７Ａを回転自在に支持し、モータ、シリンダ等の駆動源の駆動力により繊維ガイド７Ａを回転させる機構を採用することができる。 As the switching mechanism 25 for the fiber guide 7A, for example, a mechanism may be adopted in which the fiber guide 7A is rotatably supported on the support arm 17 and the fiber guide 7A is rotated by the driving force of a drive source such as a motor or a cylinder. Can be done.

繊維ガイド７Ａは、例えば、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、第１位置Ｃ１に位置する状態で、隣り合う繊維束４が幅方向に所定間隔で離間するように繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する。また、繊維ガイド７Ａは、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、第２位置Ｃ２に位置する状態で、複数本の繊維束４の幅方向の中心が幅方向に略一致するように繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する。 When the fiber guide 7A is positioned at a first position C1 as shown in, for example, Figures 4(a) and 5(a), it guides the fiber bundles 4 in parallel onto the base layer 3 so that adjacent fiber bundles 4 are spaced apart at a predetermined interval in the width direction. When the fiber guide 7A is positioned at a second position C2 as shown in Figures 4(b) and 5(b), it guides the fiber bundles 4 onto the base layer 3 so that the centers of the multiple fiber bundles 4 in the width direction are approximately aligned in the width direction.

制御部１３は、繊維ガイド７Ａによる繊維束４の案内状態の切り替えに応じて基層３に対する縫い針８の落し位置Ｐを制御して縫糸１８のステッチパターンＳ１、Ｓ２を変更する。これら各ステッチパターンＳ１、Ｓ３においては、図６に示すように、繊維束４の幅方向の千鳥間隔Ｌ１及び繊維束４の長手方向の千鳥間隔Ｌ２が異なっている。このステッチパターンＳ１は、並列に並べられた複数の繊維束４を跨ぐステッチｓ２と１本の繊維束４を跨ぐステッチｓ３とから構成されている（図６（ａ）参照）。また、ステッチパターンＳ２は、上下に重ねられた複数本の繊維束４を跨ぐステッチｓ１から構成されている（図６（ｂ）参照）。 The control unit 13 changes the stitch patterns S1 and S2 of the sewing thread 18 by controlling the dropping position P of the sewing needle 8 with respect to the base layer 3 in response to switching of the guiding state of the fiber bundle 4 by the fiber guide 7A. In each of these stitch patterns S1 and S3, as shown in FIG. 6, the staggered interval L1 in the width direction of the fiber bundle 4 and the staggered interval L2 in the longitudinal direction of the fiber bundle 4 are different. This stitch pattern S1 is composed of a stitch s2 spanning multiple fiber bundles 4 arranged in parallel and a stitch s3 spanning one fiber bundle 4 (see FIG. 6(a)). Further, the stitch pattern S2 is composed of stitches s1 spanning a plurality of fiber bundles 4 stacked one above the other (see FIG. 6(b)).

ブレーキ２７は、ボビン５から繰り出される繊維束４の繰り出し量（吐き出し量）を制御するためのものである。このブレーキ２７は、ボビン５に制動力を付与するように各ボビン５に設けられている。具体的に、ブレーキ２７は、ボビン５を構成する筒軸５ａ内に配置されている。 The brake 27 is for controlling the amount of fiber bundle 4 paid out (discharge amount) from the bobbin 5. This brake 27 is provided on each bobbin 5 so as to apply a braking force to the bobbin 5. Specifically, the brake 27 is disposed inside the cylindrical shaft 5a that constitutes the bobbin 5.

次に、上記のように構成されたミシン１Ａの作用について説明する。まず、繊維束４を巻回したボビン５を支持アーム１６にセットするとともに、繊維束４をボビン５から繰り出して繊維ガイド７Ａに通し、縫い針８の落し位置Ｐの近傍へ導く。この状態で、制御部１３により、所定の縫いデータに基づいて、針棒９の往復駆動制御、保持枠１２の移動制御、繊維ガイド７Ａの揺動制御（すなわち、千鳥振り制御）、及び回転体１５の回転制御が行われて、縫い針８と釜１０とによって周知の千鳥縫い動作が行われる。また、制御部１３により、所定の縫いデータに基づいて、繊維ガイド７Ａの切替制御及びブレーキ２７の作動制御が行われる。
なお、上記の千鳥縫い動作中には、繊維ガイド７Ａで案内される繊維束４が縫い進み方向を向くように回転体１５の回転制御が行われる。 Next, the operation of the sewing machine 1A configured as described above will be described. First, the bobbin 5 around which the fiber bundle 4 is wound is set on the support arm 16, and the fiber bundle 4 is unwound from the bobbin 5 and passed through the fiber guide 7A to the vicinity of the drop position P of the sewing needle 8. In this state, the control unit 13 controls the reciprocating drive of the needle bar 9, the movement of the holding frame 12, the swinging of the fiber guide 7A (i.e., zigzag control), and the rotation of the rotor 15 based on predetermined sewing data, and the well-known zigzag stitch operation is performed by the sewing needle 8 and the shuttle 10. The control unit 13 also controls the switching of the fiber guide 7A and the operation of the brake 27 based on the predetermined sewing data.
During the zigzag stitching operation, the rotation of the rotor 15 is controlled so that the fiber bundle 4 guided by the fiber guide 7A faces in the sewing advance direction.

本ミシン１Ａにより繊維束４を直線状に縫い付けてプリフォーム２の薄縫い領域Ｒ１を形成する際には、図８及び図９に示すように、第１位置Ｃ１に位置する繊維ガイド７Ａにより複数本の繊維束４が並列に並べられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ１での縫い付けが行われる。
一方、繊維束４を直線状に縫い付けてプリフォーム２の厚縫い領域Ｒ２を形成する際には、第２位置Ｃ２に位置する繊維ガイド７Ａにより複数本の繊維束４が上下に重ねられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ２での縫い付けが行われる。
なお、繊維束４の直線状の縫い付けの際には、ブレーキ２７は通常作動されない。 When the fiber bundles 4 are sewn in a straight line by the sewing machine 1A to form the thin stitched region R1 of the preform 2, as shown in Figures 8 and 9, the fiber guide 7A located at the first position C1 guides the multiple fiber bundles 4 in parallel onto the base layer 3, and the fiber bundles 4 are sewn in accordance with the stitch pattern S1.
On the other hand, when the fiber bundles 4 are sewn in a straight line to form the thick stitched region R2 of the preform 2, the fiber guide 7A located at the second position C2 guides multiple fiber bundles 4 in a stacked state onto the base layer 3, and sewing is performed using the stitch pattern S2.
When the fiber bundle 4 is sewn in a straight line, the brake 27 is usually not operated.

繊維束４をカーブ状に縫い付けてプリフォーム２の薄縫い領域Ｒ１を形成する際には、図１０（ａ）及び図１１（ａ）に示すように、第１位置Ｃ１に位置する繊維ガイド７Ａにより複数本の繊維束４が並列に並べられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ１での縫い付けが行われる。このとき、ブレーキ２７が作動されて各ボビン５に適切な制動力が付与される。具体的に、図１０（ａ）の右端のボビン５に強い制動力が付与され、中央のボビン５に中程度の制動力が付与され、左端のボビン５に弱い制動力が付与される。これにより、カーブ外側からカーブ内側に向かって複数本の繊維束４の繰り出し量が段階的に小さくなることから、周長差による繊維束４の偏りが抑制される。 When sewing the fiber bundle 4 in a curved shape to form the thinly sewn region R1 of the preform 2, as shown in FIGS. 10(a) and 11(a), the fiber guide located at the first position C1 is 7A, a plurality of fiber bundles 4 are guided onto the base layer 3 in a state in which they are arranged in parallel, and stitched in the stitch pattern S1. At this time, the brake 27 is activated to apply appropriate braking force to each bobbin 5. Specifically, a strong braking force is applied to the rightmost bobbin 5 in FIG. 10(a), a moderate braking force is applied to the central bobbin 5, and a weak braking force is applied to the leftmost bobbin 5. As a result, the amount of the plurality of fiber bundles 4 that are fed out gradually decreases from the outside of the curve toward the inside of the curve, so that the deviation of the fiber bundles 4 due to the difference in circumferential length is suppressed.

なお、本実施例では、全てのボビン５に制動力を付与するようにブレーキ２７を作動させる形態を例示したが、これに限定されず、例えば、カーブ部分の曲率半径等の大きさに応じて作動させるブレーキ２７を選択してもよい。 In this embodiment, the brake 27 is operated to apply braking force to all the bobbins 5, but the brake 27 is not limited to this, and for example, the brake 27 may be operated depending on the size of the radius of curvature of the curved portion, etc. The brake 27 to be activated may be selected.

繊維束４をカーブ状に縫い付けてプリフォーム２の厚縫い領域Ｒ２を形成する際には、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように、第２位置Ｃ２に位置する繊維ガイド７Ａによって、複数本の繊維束４が上下に重ねられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ２での縫い付けが行われる。このとき、ブレーキ２７は通常作動されない。 When sewing the fiber bundle 4 in a curved shape to form the thick sewing region R2 of the preform 2, as shown in FIGS. 10(b) and 11(b), the fiber guide located at the second position C2 is 7A, a plurality of fiber bundles 4 are guided onto the base layer 3 in a vertically stacked state, and sewn in the stitch pattern S2. At this time, the brake 27 is normally not operated.

以上より、本実施例のミシン１Ａによると、繊維束４が巻かれる複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ａと、繊維ガイド７Ａにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備える。そして、繊維ガイド７Ａは、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する状態Ａと、繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する状態Ｂと、に切替可能に設けられている。これにより、複数のボビン５から繰り出される繊維束４が基層３に同時に縫い付けられるため、繊維束４の縫い付けの高速化、すなわちプリフォーム２の生産の高速化を図ることができる。さらに、必要に応じて繊維ガイド７Ａにより繊維束４を並列に並べて基層３上に供給したり、上下に重ねて基層３上に供給したりすることで、繊維束４の厚みを変えて縫い付けることができる。よって、複雑形状のプリフォーム２に対応でき、プリフォーム２の設計自由度を向上させることができる。さらに、複数のボビン５で繊維束４の種類を使い分ける場合は、プリフォーム２の設計自由度を更に向上させることができる。 As described above, the sewing machine 1A of this embodiment includes a plurality of bobbins 5 on which the fiber bundles 4 are wound, a fiber guide 7A that guides the fiber bundles 4 unwound from the plurality of bobbins 5 onto the base layer 3, and a sewing needle 8 that sews the fiber bundles 4 guided by the fiber guide 7A onto the base layer 3. The fiber guide 7A is switchable between a state A in which the fiber bundles 4 unwound from the plurality of bobbins 5 are arranged in parallel and guided onto the base layer 3, and a state B in which the fiber bundles 4 are stacked up and down and guided onto the base layer 3. As a result, the fiber bundles 4 unwound from the plurality of bobbins 5 are simultaneously sewn onto the base layer 3, thereby speeding up the sewing of the fiber bundles 4, that is, speeding up the production of the preform 2. Furthermore, the fiber bundles 4 can be sewn with different thicknesses by arranging the fiber bundles 4 in parallel and supplying them onto the base layer 3 by the fiber guide 7A as necessary, or by supplying them onto the base layer 3 in stacked up and down. This makes it possible to accommodate preforms 2 of complex shapes, and improve the design freedom of the preforms 2. Furthermore, if different types of fiber bundles 4 are used for multiple bobbins 5, the design freedom of the preform 2 can be further improved.

特に、本実施例のミシン１Ａによると、プリフォーム２（製品）に使う繊維量を１とすれば、単位時間あたりの縫い付け量が増えれば増えるほど製造時間の短縮に繋がるため、ＴＦＰ技術の高速化が可能となる。一方、単純に太幅な繊維束４を使った場合との相違点として、繊維束４の厚みが出過ぎて製品に対して不具合がでるような場合を避け、可能な限り薄く縫付を行うモードを縫付中に選択することができる。総括すると、一度に大量の繊維束４を縫い付けることが可能で、製造時間の短縮に貢献することができる。また、製品の厚みを制御することで設計の自由度を上げることができる。 In particular, with the sewing machine 1A of this embodiment, if the amount of fiber used in the preform 2 (product) is taken as 1, the more the amount of sewing per unit time increases, the shorter the manufacturing time will be, making it possible to speed up the TFP technology. On the other hand, a difference from simply using a wide fiber bundle 4 is that a mode for sewing as thinly as possible can be selected during sewing to avoid cases where the fiber bundle 4 is too thick and causes problems with the product. In summary, it is possible to sew a large amount of fiber bundle 4 at once, which contributes to shortening the manufacturing time. In addition, by controlling the thickness of the product, the degree of freedom in design can be increased.

また、本実施例では、繊維ガイド７Ａによる繊維束４の案内状態の切り替えに応じて基層３に対する縫い針８の落し位置Ｐを制御して縫糸１８のステッチパターンＳ１、Ｓ２を変更する制御部１３を備える。これにより、繊維ガイド７Ａによる繊維束４の案内状態に適したステッチパターンＳ１、Ｓ２で繊維束４を縫い付けることができる。 In addition, in this embodiment, a control unit 13 that controls the drop position P of the sewing needle 8 with respect to the base layer 3 and changes the stitch patterns S1 and S2 of the sewing thread 18 according to the switching of the guiding state of the fiber bundle 4 by the fiber guide 7A. Equipped with. Thereby, the fiber bundle 4 can be sewn with stitch patterns S1 and S2 suitable for the guidance state of the fiber bundle 4 by the fiber guide 7A.

また、本実施例では、ボビン５から繰り出される繊維束４の繰り出し量を制御するためのブレーキ２７を備える。これにより、基層３上に並列に並べて供給される繊維束４をカーブ状に縫い付ける際（特に、極めて小さな曲率半径を持つカーブ状に縫い付ける際）に、ブレーキ２７による繊維束４の繰り出し量の制御によって、周長差による繊維束４の偏りを抑制して繊維束４を縫い付けることができる。 In addition, this embodiment is provided with a brake 27 for controlling the amount of fiber bundle 4 paid out from the bobbin 5. As a result, when the fiber bundles 4 supplied in parallel on the base layer 3 are sewn in a curved shape (particularly when sewing in a curved shape with an extremely small radius of curvature), the amount of fiber bundle 4 paid out by the brake 27 can be controlled, and the fiber bundles 4 can be sewn while suppressing bias of the fiber bundles 4 due to differences in circumferential length.

また、本実施例では、ブレーキ２７は、ボビン５に制動力を付与するように設けられている。これにより、繊維束４に制動力を付与する形態に比べて、繊維束４の折損等を防止して繊維束４の繰り出し量を制御できる。 In addition, in this embodiment, the brake 27 is provided to apply a braking force to the bobbin 5. This makes it possible to prevent breakage of the fiber bundle 4 and control the payout amount of the fiber bundle 4, compared to a configuration in which a braking force is applied to the fiber bundle 4.

さらに、本実施例では、繊維ガイド７Ａは、繊維束４を導出する複数の導出口３２を有するとともに、複数の導出口３２が上下方向に重ならない第１位置Ｃ１と、複数の導出口３２が上下方向に重なる第２位置Ｃ２と、の間で回転可能に設けられている。これにより、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ａの切替機構２５を簡素化できる。 Furthermore, in this embodiment, the fiber guide 7A has a plurality of outlet ports 32 for guiding the fiber bundle 4, and a first position C1 where the plurality of outlet ports 32 do not overlap in the vertical direction; It is provided rotatably between a second position C2 that overlaps in the vertical direction. Thereby, the guiding state of the fiber bundle 4 can be switched smoothly and reliably, and the switching mechanism 25 of the fiber guide 7A can be simplified.

＜実施例２＞
次に、実施例２に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｂについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である繊維ガイド７Ｂについて主に詳説する。 <Example 2>
Next, a preform manufacturing sewing machine 1B according to a second embodiment will be described. Structures that are substantially the same as those of the sewing machine 1A according to the first embodiment described above will be given the same reference numerals and a detailed explanation will be omitted. A certain fiber guide 7B will be mainly explained in detail.

本ミシン１Ｂは、図１３に示すように、複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ｂと、繊維ガイド７Ｂにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備えている。さらに、ミシン１Ｂは、ミシンヘッド１１と、ミシンヘッド１１の下方で平面方向に移動可能に設けられるとともに基層３を保持する保持枠１２と、ミシン１Ｂの各部の動作を制御する制御部１３と、を備えている。 As shown in FIG. 13, the sewing machine 1B includes a plurality of bobbins 5, a fiber guide 7B that guides the fiber bundles 4 that are unwound from the plurality of bobbins 5 onto the base layer 3, and a sewing needle 8 that sews the fiber bundles 4 guided by the fiber guide 7B onto the base layer 3. The sewing machine 1B further includes a sewing machine head 11, a holding frame 12 that is movable in a planar direction below the sewing machine head 11 and that holds the base layer 3, and a control unit 13 that controls the operation of each part of the sewing machine 1B.

繊維ガイド７Ｂは、繊維束４を並列に並べて基層３上に案内するための第１繊維ガイド４１と、繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内するための第２繊維ガイド４２と、を備えている。 The fiber guide 7B includes a first fiber guide 41 for arranging the fiber bundles 4 in parallel and guiding them onto the base layer 3, and a second fiber guide 42 for stacking the fiber bundles 4 vertically and guiding them onto the base layer 3. It is equipped with

第１繊維ガイド４１は、図１４及び図１５に示すように、複数の繊維束４を仕切る櫛状に形成されている。この第１繊維ガイド４１は、第２繊維ガイド４２の上流側で第２繊維ガイド４２に対して前進後退可能（すなわち、繊維束４の案内方向に沿ってスライド可能）に設けられている。また、第２繊維ガイド４２は、複数本の繊維束４が挿通される拡縮可能な環状体である。この第２繊維ガイド４２は、ゴム等の弾性材により形成されており、左右両端を外方に引き伸ばすことで扁平した楕円状に拡大されるとともに、引き伸ばしを解除することで縮小される。 The first fiber guide 41 is formed into a comb shape that partitions the plurality of fiber bundles 4, as shown in FIGS. 14 and 15. The first fiber guide 41 is provided on the upstream side of the second fiber guide 42 so that it can move forward and backward with respect to the second fiber guide 42 (that is, it can slide along the guiding direction of the fiber bundle 4). Further, the second fiber guide 42 is an expandable and contractible annular body into which a plurality of fiber bundles 4 are inserted. The second fiber guide 42 is made of an elastic material such as rubber, and is expanded into a flat ellipse by stretching both left and right ends outward, and is reduced by releasing the stretching.

なお、繊維ガイド７Ｂの切替機構２５としては、例えば、支持アーム１７に第１繊維ガイド４１をスライド自在に支持し、モータ、シリンダ等の駆動源の駆動力により第１繊維ガイド４１をスライドさせるとともに、支持アーム１７に第２繊維ガイド４２の左右両端を掴んで引き伸ばす把持部を設け、モータ、シリンダ等の駆動源の駆動力により把持部を作動させる機構を採用することができる。 The switching mechanism 25 for the fiber guide 7B may, for example, be a mechanism in which the first fiber guide 41 is slidably supported on the support arm 17, the first fiber guide 41 is slid by the driving force of a driving source such as a motor or cylinder, and a gripping portion is provided on the support arm 17 for gripping and stretching both the left and right ends of the second fiber guide 42, and the gripping portion is operated by the driving force of a driving source such as a motor or cylinder.

また、本実施例では、弾性体により形成される拡縮可能な環状体（第２繊維ガイド４２）を例示したが、これに限定されず、例えば、シャッター機構、リンク機構等により拡縮可能な環状体としてもよい。 Further, in this embodiment, an expandable and contractible annular body (second fiber guide 42) formed of an elastic body is illustrated, but the present invention is not limited to this, and for example, an expandable and contractible annular body formed by a shutter mechanism, a link mechanism, etc. You can also use it as

本ミシン１Ｂによりプリフォーム２の薄縫い領域Ｒ１を形成する際には、図１４（ａ）及び図１５（ａ）に示すように、第１繊維ガイド４１が前進した状態で第２繊維ガイド４２が拡大することで、第１繊維ガイド４１により繊維束４が並列に並べられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ１での縫い付けが行われる。
一方、プリフォーム２の厚縫い領域Ｒ２を形成する際には、図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）に示すように、第１繊維ガイド４１が後退した状態で第２繊維ガイド４２が縮小することで、第２繊維ガイド４２により繊維束４が上下に重ねられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ２での縫い付けが行われる。 When forming the thin sewing region R1 of the preform 2 with the present sewing machine 1B, as shown in FIGS. 14(a) and 15(a), the first fiber guide 41 is moved forward and the second fiber guide 42 is By expanding, the fiber bundles 4 are guided onto the base layer 3 in a state of being arranged in parallel by the first fiber guide 41, and sewing is performed in the stitch pattern S1.
On the other hand, when forming the thick sewing region R2 of the preform 2, as shown in FIGS. 14(b) and 15(b), the second fiber guide 42 is reduced while the first fiber guide 41 is retracted. By doing so, the fiber bundle 4 is guided onto the base layer 3 in a vertically stacked state by the second fiber guide 42, and sewing is performed in the stitch pattern S2.

以上より、本実施例２のミシン１Ｂによると、実施例１のミシン１Ａと略同様の作用効果を奏するとともに、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ｂの上下の動きが必要最小限となるので縫い針８に近い位置に繊維束４を案内することができる。 As described above, the sewing machine 1B of this embodiment 2 has substantially the same effect as the sewing machine 1A of embodiment 1, and can smoothly and reliably switch the guide state of the fiber bundle 4. In addition, the vertical movement of the fiber guide 7B is kept to a minimum, so that the fiber bundle 4 can be guided to a position close to the sewing needle 8.

＜実施例３＞
次に、実施例３に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｃについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である繊維ガイド７Ｃについて主に詳説する。 Example 3
Next, we will explain the sewing machine 1C for manufacturing preforms according to Example 3. However, the configurations that are approximately the same as those of the sewing machine 1A according to Example 1 above will be given the same symbols and detailed explanations will be omitted. We will mainly explain in detail the fiber guide 7C, which is the difference between the two.

本ミシン１Ｃは、図１６に示すように、複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ｃと、繊維ガイド７Ｃにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備えている。さらに、ミシン１Ｃは、ミシンヘッド１１と、ミシンヘッド１１の下方で平面方向に移動可能に設けられるとともに基層３を保持する保持枠１２と、ミシン１Ｃの各部の動作を制御する制御部１３と、を備えている。 As shown in FIG. 16, the sewing machine 1C includes a plurality of bobbins 5, a fiber guide 7C that guides the fiber bundles 4 that are unwound from the plurality of bobbins 5 onto the base layer 3, and a sewing needle 8 that sews the fiber bundles 4 guided by the fiber guide 7C onto the base layer 3. The sewing machine 1C further includes a sewing machine head 11, a holding frame 12 that is movable in a planar direction below the sewing machine head 11 and that holds the base layer 3, and a control unit 13 that controls the operation of each part of the sewing machine 1C.

繊維ガイド７Ｃは、外周に沿って環状の凹部４５が形成された回転体（具体的に回転ローラ）である。この凹部４５は、図１７及び図１８に示すように、第１案内部４６と、第１案内部４６よりも溝幅が狭く且つ溝深さが深い第２案内部４７と、を有している。これら第１案内部４６及び第２案内部４７は、凹部４５の周方向に離間して配置されている。また、凹部４５は、第１案内部４６から第２案内部４７に向かうに連れて溝幅が狭くなり且つ溝深さが深くなるテーパ状に形成されている。そして、繊維ガイド７Ｃは、第１案内部４６で繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する第１位置Ｃ１と、第２案内部４７で繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する第２位置Ｃ２と、の間で回転可能に設けられている。 The fiber guide 7C is a rotating body (specifically, a rotating roller) in which an annular recess 45 is formed along the outer periphery. As shown in FIGS. 17 and 18, this recessed portion 45 has a first guide portion 46 and a second guide portion 47 whose groove width is narrower and groove depth is deeper than the first guide portion 46. There is. The first guide portion 46 and the second guide portion 47 are spaced apart from each other in the circumferential direction of the recess 45 . Further, the recessed portion 45 is formed in a tapered shape such that the groove width becomes narrower and the groove depth becomes deeper as it goes from the first guide portion 46 to the second guide portion 47. The fiber guide 7C has a first position C1 in which the fiber bundles 4 are arranged in parallel and guided onto the base layer 3 in the first guide part 46, and a first position C1 in which the fiber bundles 4 are stacked vertically and guided onto the base layer 3 in the second guide part 47. It is rotatably provided between a guiding second position C2 and a second guiding position C2.

なお、繊維ガイド７Ｃの切替機構２５としては、例えば、支持アーム１７に繊維ガイド７Ｃを水平軸回りに回転自在に支持し、モータ、シリンダ等の駆動源の駆動力により繊維ガイド７Ｃを回転させる機構を採用することができる。 The switching mechanism 25 for the fiber guide 7C is, for example, a mechanism in which the fiber guide 7C is rotatably supported around a horizontal axis on the support arm 17, and the fiber guide 7C is rotated by the driving force of a drive source such as a motor or a cylinder. can be adopted.

本ミシン１Ｃによりプリフォーム２の薄縫い領域Ｒ１を形成する際には、図１７（ａ）及び図１８（ａ）に示すように、第１位置Ｃ１に位置する繊維ガイド７Ｃの第１案内部４６により繊維束４が並列に並べられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ１での縫い付けが行われる。
一方、プリフォーム２の厚縫い領域Ｒ２を形成する際には、図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）に示すように、第２位置Ｃ２に位置する繊維ガイド７Ｃの第２案内部４７により繊維束４が上下に重ねられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ２での縫い付けが行われる。 When forming the thin stitched region R1 of the preform 2 using this sewing machine 1C, as shown in Figures 17(a) and 18(a), the fiber bundles 4 are arranged in parallel and guided onto the base layer 3 by the first guiding portion 46 of the fiber guide 7C located at the first position C1, and sewn using the stitch pattern S1.
On the other hand, when forming the thick stitched region R2 of the preform 2, as shown in Figures 17(b) and 18(b), the fiber bundles 4 are guided onto the base layer 3 in a vertically stacked state by the second guiding portion 47 of the fiber guide 7C located at the second position C2, and sewn in the stitch pattern S2.

以上より、本実施例３のミシン１Ｃによると、実施例１のミシン１Ａと略同様の作用効果を奏するとともに、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ｃの上下の動きがないので縫い針８に近い位置に繊維束４を案内することができる。 As described above, according to the sewing machine 1C of the third embodiment, it has substantially the same effect as the sewing machine 1A of the first embodiment, can smoothly and reliably switch the guiding state of the fiber bundle 4, and can change the guide state of the fiber guide 7C. Since there is no vertical movement, the fiber bundle 4 can be guided to a position close to the sewing needle 8.

＜実施例４＞
次に、実施例４に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｄについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である繊維ガイド７Ｄ及び繊維束供給機構５１について主に詳説する。 Example 4
Next, a sewing machine 1D for manufacturing a preform according to a fourth embodiment will be described. The same reference numerals will be used to designate configurations that are substantially the same as those of the sewing machine 1A according to the first embodiment described above, and detailed descriptions will be omitted. The differences between the two machines will be described mainly in detail with respect to the fiber guide 7D and the fiber bundle supply mechanism 51.

本ミシン１Ｄは、図１９に示すように、複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ｄと、繊維ガイド７Ｄにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備えている。さらに、ミシン１Ｄは、ミシンヘッド１１と、ミシンヘッド１１の下方で平面方向に移動可能に設けられるとともに基層３を保持する保持枠１２と、ミシン１Ｄの各部の動作を制御する制御部１３と、を備えている。 As shown in Fig. 19, the sewing machine 1D includes a plurality of bobbins 5, a fiber guide 7D that guides the fiber bundles 4 that are unwound from the plurality of bobbins 5 onto the base layer 3, and a sewing needle 8 that sews the fiber bundles 4 guided by the fiber guide 7D onto the base layer 3. The sewing machine 1D further includes a sewing machine head 11, a holding frame 12 that is movable in a planar direction below the sewing machine head 11 and holds the base layer 3, and a control unit 13 that controls the operation of each part of the sewing machine 1D.

繊維ガイド７Ｄは、図１９に示すように、複数本（図中３本）の繊維束４のそれぞれを案内する複数の分割ガイド５０を備えている。各分割ガイド５０は、一体として第１位置Ｃ１と第２位置Ｃ２との間で回転可能に設けられている（図４及び図５参照）。さらに、各分割ガイド５０は、繊維束４の案内方向と直交する水平軸回りに揺動可能に設けられている。 As shown in FIG. 19, the fiber guide 7D has a plurality of dividing guides 50 that guide each of the multiple (three in the figure) fiber bundles 4. Each dividing guide 50 is provided so as to be rotatable as a unit between a first position C1 and a second position C2 (see FIGS. 4 and 5). Furthermore, each dividing guide 50 is provided so as to be swingable around a horizontal axis perpendicular to the guiding direction of the fiber bundle 4.

本ミシン１Ｄは、ボビン５から繰り出される繊維束４を切断して基層３上への供給を停止するとともに、切断された繊維束４を基層３上に再投入する繊維束供給機構５１を備えている。この繊維束供給機構５１は、各分割ガイド５０で案内される繊維束４を切断するカッター５２を備えている。 This sewing machine 1D includes a fiber bundle supply mechanism 51 that cuts the fiber bundle 4 fed out from the bobbin 5, stops supplying it onto the base layer 3, and re-feeds the cut fiber bundle 4 onto the base layer 3. There is. This fiber bundle supply mechanism 51 includes a cutter 52 that cuts the fiber bundle 4 guided by each division guide 50.

カッター５２は、図２０に示すように、各分割ガイド５０の上方に配置されている。このカッター５２は、繊維束４を切断する切断位置と繊維束４から離間した待機位置との間で変位可能（具体的に揺動可能）に設けられている。さらに、カッター５２は、複数のボビン５に対応して複数備えられている。 The cutter 52 is arranged above each division guide 50, as shown in FIG. The cutter 52 is provided so as to be movable (specifically swingable) between a cutting position where the fiber bundle 4 is cut and a standby position spaced apart from the fiber bundle 4. Furthermore, a plurality of cutters 52 are provided corresponding to the plurality of bobbins 5.

なお、繊維束供給機構５１としては、例えば、支持アーム１８にカッター５２及び分割ガイド５０を揺動自在に支持し、モータ、シリンダ等の駆動源の駆動力によりカッター５２及び分割ガイド５０を揺動させる機構を採用することができる。 Note that the fiber bundle supply mechanism 51 includes, for example, a cutter 52 and a dividing guide 50 that are swingably supported on the support arm 18, and that the cutter 52 and the dividing guide 50 are swingably supported by a driving force of a drive source such as a motor or a cylinder. It is possible to adopt a mechanism that allows

繊維束供給機構５１では、カッター５２が待機位置に位置する状態で、繊維ガイド７Ｄの各分割ガイド５０により繊維束４が基層３上に案内されて縫い付けが行われる（図２０（ａ）参照）。そして、基層３上に並列に並べて供給される繊維束４をカーブ状に縫い付ける際に、カッター５２が切断位置に揺動することで、繊維束４が切断されて保持される（図２０（ｂ）参照）。次に、分割ガイド５０が後方に揺動して跳ね上げられる（図２０（ｃ）参照）。その後、カーブ状の縫い付けの終了時等の適宜タイミングで、カッター５２が待機位置に揺動し、分割ガイド５０が前方に揺動して勢いよく振り下ろされることで、切断された繊維束４が基層３上に再投入される（図２０（ｄ）（ｅ）参照）。 In the fiber bundle supply mechanism 51, with the cutter 52 in the standby position, the fiber bundle 4 is guided onto the base layer 3 by each divided guide 50 of the fiber guide 7D and sewn (see FIG. 20(a)). Then, when the fiber bundles 4 supplied in parallel on the base layer 3 are sewn in a curved shape, the cutter 52 swings to the cutting position, cutting and holding the fiber bundle 4 (see FIG. 20(b)). Next, the divided guide 50 swings backward and jumps up (see FIG. 20(c)). After that, at an appropriate timing, such as when the curved sewing is completed, the cutter 52 swings to the standby position, and the divided guide 50 swings forward and swings down vigorously, re-injecting the cut fiber bundle 4 onto the base layer 3 (see FIG. 20(d)(e)).

繊維束供給機構５１によると、基層３上に並列に並べて供給される繊維束４をカーブ状に縫い付ける際に、そのカーブ部分の曲率半径等に応じて繊維束４を切断することで、周長差による繊維束４の偏りを抑制して繊維束４が縫い付けられる（図２１（ｂ）（ｃ）参照）。なお、基層３上に並列に並べて供給される繊維束４を直線状に縫い付ける際には、繊維束供給機構５１は通常作動されない（図２１（ａ）参照）。 According to the fiber bundle supply mechanism 51, when the fiber bundles 4 supplied in parallel on the base layer 3 are sewn in a curved shape, the fiber bundles 4 are cut according to the radius of curvature of the curved portion, etc. The fiber bundle 4 is sewn while suppressing the deviation of the fiber bundle 4 due to the length difference (see FIGS. 21(b) and 21(c)). Note that when sewing the fiber bundles 4 that are supplied in parallel on the base layer 3 in a straight line, the fiber bundle supply mechanism 51 is normally not operated (see FIG. 21(a)).

以上より、本実施例４のミシン１Ｄによると、実施例１のミシン１Ａと略同様の作用効果を奏するとともに、幅広の複雑形状を一気に縫い付けることが可能となり、製作時間及び材料の低減に貢献できる。 As described above, the sewing machine 1D of this embodiment 4 provides substantially the same effects as the sewing machine 1A of embodiment 1, and is capable of sewing wide, complex shapes in one go, which contributes to reducing production time and materials.

なお、本実施例では、複数のボビン５の全てに対応して複数備えられる繊維束供給機構５１（すなわち、カッター５２及び分割ガイド５０）を例示したが、これに限定されず、例えば、複数のボビン５のうちの少なくとも１つ以上のボビン５に対応して繊維束供給機構５１が備えられていればよい。例えば、１つのボビン５に対応して１つの繊維束供給機構５１が備えられていてもよい。ただし、繊維束供給機構５１の機能として本領を発揮するのは、多数のボビン５（例えば、５台、１０台等のボビン５）が並んだ際の並列縫い付けにおいてである。 In this embodiment, a plurality of fiber bundle supply mechanisms 51 (that is, a cutter 52 and a dividing guide 50) are provided corresponding to all of the plurality of bobbins 5, but the present invention is not limited to this. It is sufficient that the fiber bundle supply mechanism 51 is provided corresponding to at least one of the bobbins 5. For example, one fiber bundle supply mechanism 51 may be provided corresponding to one bobbin 5. However, the function of the fiber bundle supply mechanism 51 is at its best in parallel sewing when a large number of bobbins 5 (for example, 5, 10, etc.) are lined up.

＜実施例５＞
次に、実施例５に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｅについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である繊維束供給機構５５について主に詳説する。 Example 5
Next, a sewing machine 1E for manufacturing a preform according to a fifth embodiment will be described. The same reference numerals will be used to designate configurations that are substantially the same as those of the sewing machine 1A according to the first embodiment described above, and detailed descriptions will be omitted. The fiber bundle supply mechanism 55, which is the difference between the two, will be mainly described in detail.

本ミシン１Ｅは、複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ｅ（繊維ガイド７Ａと同じ構成）と、繊維ガイド７Ｅにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備えている。さらに、ミシン１Ｅは、ミシンヘッド１１と、ミシンヘッド１１の下方で平面方向に移動可能に設けられるとともに基層３を保持する保持枠１２と、ミシン１Ｅの各部の動作を制御する制御部１３と、を備えている。 This sewing machine 1E includes a plurality of bobbins 5, a fiber guide 7E (same configuration as the fiber guide 7A) that guides the fiber bundles 4 unwound from the plurality of bobbins 5 onto the base layer 3, and a fiber bundle guided by the fiber guide 7E. 4 to the base layer 3. Furthermore, the sewing machine 1E includes a sewing machine head 11, a holding frame 12 that is provided below the sewing machine head 11 so as to be movable in a plane direction and holds the base layer 3, and a control section 13 that controls the operation of each part of the sewing machine 1E. It is equipped with

本ミシン１Ｅは、図２２に示すように、ボビン５から繰り出される繊維束４を切断して基層３上への供給を停止するとともに、切断された繊維束４を基層３上に再投入する繊維束供給機構５５を備えている。この繊維束供給機構５５は、繊維ガイド７Ｅで案内される繊維束４を切断するカッター５６と、切断された繊維束４を基層３上に送り出す送出部５７と、を備えている。このカッター５６は、繊維束４を切断する切断位置と繊維束４から離間した待機位置との間で変位可能（具体的に揺動可能）に設けられている。また、送出部５７は、繊維束４を把持して送り出すように構成されている。さらに、カッター５６及び送出部５７は、複数のボビン５に対応して複数備えられている。 As shown in FIG. 22, this sewing machine 1E cuts the fiber bundle 4 fed out from the bobbin 5, stops supplying the fiber bundle 4 onto the base layer 3, and feeds the cut fiber bundle 4 onto the base layer 3 again. A bundle supply mechanism 55 is provided. The fiber bundle supply mechanism 55 includes a cutter 56 that cuts the fiber bundle 4 guided by the fiber guide 7E, and a delivery section 57 that delivers the cut fiber bundle 4 onto the base layer 3. The cutter 56 is provided so as to be movable (specifically swingable) between a cutting position for cutting the fiber bundle 4 and a standby position spaced apart from the fiber bundle 4. Furthermore, the delivery section 57 is configured to grip and send out the fiber bundle 4. Furthermore, a plurality of cutters 56 and a plurality of delivery sections 57 are provided corresponding to the plurality of bobbins 5.

なお、繊維束供給機構５５としては、例えば、支持アーム１７にカッター５６及び送出部５７を変位自在に支持し、モータ、シリンダ等の駆動源の駆動力によりカッター５６及び送出部５７を変位させる機構を採用することができる。 The fiber bundle supply mechanism 55 may be, for example, a mechanism in which the cutter 56 and the delivery section 57 are supported on the support arm 17 so as to be freely displaceable, and the cutter 56 and the delivery section 57 are displaced by the driving force of a driving source such as a motor or cylinder.

繊維束供給機構５５では、カッター５６が待機位置に位置する状態で、繊維ガイド７Ｅにより繊維束４が基層３上に案内されて縫い付けが行われる（図２２（ａ）参照）。そして、基層３上に並列に並べて供給される繊維束４をカーブ状に縫い付ける際に、カッター５６が切断位置に揺動することで、繊維束４が切断され保持される（図２２（ｂ）参照）。次に、カッター５６が待機位置に揺動するとともに、送出部５７が繊維束４を把持する（図２２（ｃ）参照）。その後、カーブ状の縫い付けの終了時等の適宜タイミングで、送出部５７が前進して繊維束４の把持を解除することで、切断された繊維束４が基層３上に再投入される（図２２（ｄ）（ｅ）参照）。 In the fiber bundle supply mechanism 55, with the cutter 56 in the standby position, the fiber bundle 4 is guided by the fiber guide 7E onto the base layer 3 and sewn (see FIG. 22(a)). Then, when the fiber bundles 4 supplied in parallel on the base layer 3 are sewn in a curved shape, the cutter 56 swings to the cutting position, cutting and holding the fiber bundle 4 (see FIG. 22(b)). Next, the cutter 56 swings to the standby position, and the delivery unit 57 grips the fiber bundle 4 (see FIG. 22(c)). Thereafter, at an appropriate timing, such as when the curved sewing is completed, the delivery unit 57 advances and releases the grip on the fiber bundle 4, so that the cut fiber bundle 4 is re-introduced onto the base layer 3 (see FIG. 22(d)(e)).

繊維束供給機構５５によると、基層３上に並列に並べて供給される繊維束４をカーブ状に縫い付ける際に、そのカーブ部分の曲率半径等に応じて繊維束４を切断することで、周長差による繊維束４の偏りを抑制して繊維束４が縫い付けられる（図２１（ｂ）（ｃ）参照）。なお、基層３上に並列に並べて供給される繊維束４を直線状に縫い付ける際には、繊維束供給機構５５は通常作動されない（図２１（ａ）参照）。 According to the fiber bundle supply mechanism 55, when the fiber bundles 4 supplied in parallel on the base layer 3 are sewn in a curved shape, the fiber bundles 4 are cut according to the radius of curvature of the curved portion, etc. The fiber bundle 4 is sewn while suppressing the deviation of the fiber bundle 4 due to the length difference (see FIGS. 21(b) and 21(c)). Note that when sewing the fiber bundles 4 that are supplied in parallel on the base layer 3 in a straight line, the fiber bundle supply mechanism 55 is normally not operated (see FIG. 21(a)).

以上より、本実施例５のミシン１Ｅによると、実施例１のミシン１Ａと略同様の作用効果を奏するとともに、幅広の複雑形状を一気に縫い付けることが可能となり、製作時間及び材料の低減に貢献できる。 As described above, the sewing machine 1E of this embodiment 5 provides substantially the same effects as the sewing machine 1A of embodiment 1, and is capable of sewing wide, complex shapes in one go, which contributes to reducing production time and materials.

なお、本実施例では、複数のボビン５の全てに対応して複数備えられる繊維束供給機構５５（すなわち、カッター５６及び送出部５７）を例示したが、これに限定されず、例えば、複数のボビン５のうちの少なくとも１つ以上のボビン５に対応して繊維束供給機構５５が備えられていればよい。例えば、１つのボビン５に対応して１つの繊維束供給機構５５が備えられていてもよい。ただし、繊維束供給機構５５の機能として本領を発揮するのは、多数のボビン５（例えば、５台、１０台等のボビン５）が並んだ際の並列縫い付けにおいてである。 In this embodiment, a plurality of fiber bundle supply mechanisms 55 (i.e., a cutter 56 and a delivery section 57) are provided corresponding to all of the plurality of bobbins 5, but the present invention is not limited to this. It is sufficient that the fiber bundle supply mechanism 55 is provided corresponding to at least one of the bobbins 5. For example, one fiber bundle supply mechanism 55 may be provided corresponding to one bobbin 5. However, the function of the fiber bundle supply mechanism 55 is at its best in parallel sewing when a large number of bobbins 5 (for example, 5, 10, etc.) are lined up.

さらに、本実施例では、繊維束４を把持して前方へ送り出す送出部５７を例示したが、これに限定されず、例えば、繊維束４の表面に圧接して前方へ送り出す送出部５７としてもよい。さらに、切断された繊維束４の保持は、カッター５６で行われてもよいし、送出部５７で行われてもよい In addition, in this embodiment, the delivery unit 57 that grips the fiber bundle 4 and delivers it forward is illustrated, but this is not limited to this, and for example, the delivery unit 57 may be pressed against the surface of the fiber bundle 4 and deliver it forward. Furthermore, the cut fiber bundle 4 may be held by the cutter 56 or by the delivery unit 57.

＜実施例６＞
次に、実施例６に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｆについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である意匠用繊維５８及びボビン５９について主に詳説する。 Example 6
Next, a preform manufacturing sewing machine 1F according to Example 6 will be described. The same reference numerals will be used to designate components that are substantially the same as those in the sewing machine 1A according to Example 1, and detailed descriptions will be omitted. The differences between the two machines will be described mainly in detail with respect to the decorative fiber 58 and the bobbin 59.

本ミシン１Ｆは、複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ｆ（繊維ガイド７Ａと同じ構成）と、繊維ガイド７Ｆにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備えている。さらに、ミシン１Ｆは、ミシンヘッド１１と、ミシンヘッド１１の下方で平面方向に移動可能に設けられるとともに基層３を保持する保持枠１２と、ミシン１Ｆの各部の動作を制御する制御部１３と、を備えている。 This sewing machine 1F includes a plurality of bobbins 5, a fiber guide 7F (same configuration as the fiber guide 7A) that guides the fiber bundles 4 fed out from the plurality of bobbins 5 onto the base layer 3, and a fiber bundle guided by the fiber guide 7F. 4 to the base layer 3. Furthermore, the sewing machine 1F includes a sewing machine head 11, a holding frame 12 that is provided below the sewing machine head 11 so as to be movable in a plane direction and holds the base layer 3, and a control section 13 that controls the operation of each part of the sewing machine 1F. It is equipped with

本ミシン１Ｆでは、図２３に示すように、基層３に縫い付けられた状態で繊維束４と区別可能な意匠用繊維５８が巻かれるボビン５９を備えている。この意匠用繊維５８は、繊維束４とともに繊維ガイド７Ｆ（繊維ガイド７Ａと同じ構成）により基層３上に案内される。これにより、ミシン１Ｆで得られたプリフォーム２の縫着領域Ｒには、繊維束４と区別される意匠用繊維５８の模様が表れる。 As shown in FIG. 23, the sewing machine 1F is provided with a bobbin 59 on which decorative fiber 58 that is distinguishable from the fiber bundle 4 is wound when sewn to the base layer 3. The decorative fiber 58 is guided onto the base layer 3 together with the fiber bundle 4 by a fiber guide 7F (with the same configuration as the fiber guide 7A). As a result, a pattern of the decorative fiber 58 that is distinguishable from the fiber bundle 4 appears in the sewing region R of the preform 2 obtained by the sewing machine 1F.

以上より、本実施例６のミシン１Ｆによると、実施例１のミシン１Ａと略同様の作用効果を奏するとともに、プリフォーム２の意匠性を飛躍的に向上させることができる。 As described above, the sewing machine 1F of the sixth embodiment provides substantially the same effects as the sewing machine 1A of the first embodiment, and the design of the preform 2 can be dramatically improved.

尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、１つのミシンヘッド１１を備えるミシン１Ａ～１Ｆを例示したが、これに限定されず、例えば、複数のミシンヘッド１１を備える多頭式ミシン１Ａ～１Ｆとしてもよい。 The present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and various modifications within the scope of the present invention are possible depending on the purpose and application. In other words, the above-mentioned embodiment illustrates sewing machines 1A-1F equipped with one sewing machine head 11, but the present invention is not limited to this, and may be, for example, multi-head sewing machines 1A-1F equipped with multiple sewing machine heads 11.

また、上記実施例では、３つのボビン５を備えるミシン１Ａ～１Ｆを例示したが、これに限定されず、例えば、２つ又は４つ以上のボビン５を備えるミシン１Ａ～１Ｆとしてもよい。 In addition, in the above embodiment, sewing machines 1A to 1F are illustrated as having three bobbins 5, but this is not limited thereto, and sewing machines 1A to 1F may be, for example, having two or four or more bobbins 5.

さらに、上記実施例では、基層３上に並列に並んで案内される繊維束４をカーブ状に縫い付ける際にブレーキ２７を作動させる形態を例示したが、これに限定されず、例えば、繊維束４の重ね案内と並列案内とを切り替える際にブレーキ２７を作動させて、繊維束４の案内状態をより円滑に切り替えるようにしてもよい。 In addition, in the above embodiment, the brake 27 is operated when sewing the fiber bundles 4 guided in parallel on the base layer 3 in a curved shape, but this is not limited to the above. For example, the brake 27 may be operated when switching between overlapped guidance and parallel guidance of the fiber bundles 4, so that the guidance state of the fiber bundles 4 can be switched more smoothly.

さらに、上記実施例の各構成を組み合わせて使用してもよい。例えば、実施例１のミシン１Ａのガイドバー３４の代わりに実施例３のミシン１Ｃの繊維ガイド７Ｃを採用してもよい。 Furthermore, the configurations of the above embodiments may be used in combination. For example, the fiber guide 7C of the sewing machine 1C of the third embodiment may be used in place of the guide bar 34 of the sewing machine 1A of the first embodiment.

前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。 The foregoing examples are for illustrative purposes only and are not to be construed as limiting the invention. Although the invention has been described in terms of exemplary embodiments, the language used in describing and illustrating the invention is to be understood to be in a descriptive and illustrative rather than a restrictive sense. Changes may be made in the form as detailed herein without departing from the scope or spirit of the invention and within the scope of the appended claims. Although reference has been made herein to specific structures, materials and embodiments in the detailed description of the invention, it is not intended to limit the invention to the disclosure herein; rather, the invention is defined by the appended claims. It shall cover all functionally equivalent structures, methods and uses within the scope.

本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。 The present invention is not limited to the embodiments detailed above, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims of the present invention.

本発明は、複合材の芯材となるプリフォームを製造するＴＦＰ（Ｔａｉｌｏｒｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）技術として広く利用される。 This invention is widely used as a Tailored Fiber Placement (TFP) technology for producing preforms that serve as the core material of composite materials.

１Ａ～１Ｆ；プリフォーム製造用ミシン、２；プリフォーム、３；基層、４；繊維束、５；ボビン、７Ａ～７Ｆ；繊維ガイド、８；縫い針、１３；制御部、１８；縫糸、２７；ブレーキ、５１，５５；繊維供給装置、Ａ；重ね案内状態、Ｂ；並列案内状態、Ｐ；落し位置、Ｓ１，Ｓ２；ステッチパターン。 1A to 1F; Sewing machine for manufacturing preforms, 2; Preform, 3; Base layer, 4; Fiber bundle, 5; Bobbin, 7A to 7F; Fiber guide, 8; Sewing needle, 13; Control unit, 18; Sewing thread, 27 ; Brake, 51, 55; Fiber supply device, A; Overlapping guide state, B: Parallel guide state, P: Dropping position, S1, S2; Stitch pattern.

Claims (6)

基層と、前記基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材の芯材となるプリフォームを製造するためのミシンであって、
前記繊維束が巻かれる複数のボビンと、
複数の前記ボビンから繰り出される前記繊維束を前記基層上に案内する繊維ガイドと、
前記繊維ガイドにより案内される前記繊維束を前記基層に縫い付ける縫い針と、を備え、
前記繊維ガイドは、複数の前記ボビンから繰り出される全ての前記繊維束を並列に並べて前記基層上に案内する状態と、複数の前記ボビンから繰り出される全ての前記繊維束を上下に重ねて前記基層上に案内する状態と、に切替可能に設けられていることを特徴とするプリフォーム製造用ミシン。 A sewing machine for manufacturing a preform that is a core material of a composite material, the sewing machine having a base layer and a fiber bundle sewn to the base layer,
a plurality of bobbins around which the fiber bundle is wound;
a fiber guide that guides the fiber bundles unwound from the plurality of bobbins onto the base layer;
a sewing needle for sewing the fiber bundle guided by the fiber guide to the base layer,
The fiber guide may guide all the fiber bundles fed out from a plurality of bobbins in parallel onto the base layer, or stack all the fiber bundles fed out from a plurality of bobbins one above the other to guide them onto the base layer. A sewing machine for manufacturing preforms, characterized in that the sewing machine is switchable between a guiding state and a guiding state. 前記繊維ガイドによる前記繊維束の案内状態の切り替えに応じて前記基層に対する前記縫い針の落し位置を制御して縫糸のステッチパターンを変更する制御部を備える請求項１に記載のプリフォーム製造用ミシン。 2. The preform manufacturing sewing machine according to claim 1, further comprising a control section that controls a drop position of the sewing needle relative to the base layer to change a stitch pattern of sewing thread in response to switching of a guiding state of the fiber bundle by the fiber guide. . 前記ボビンから繰り出される前記繊維束の繰り出し量を制御する繰り出し量制御機構を備え、
前記繰り出し量制御機構は、前記基層上に並列に並べて供給される前記繊維束をカーブ状に縫い付ける際に、カーブ最外側の前記繊維束がカーブ最内側の前記繊維束よりも大きな繰り出し量となるように制御する請求項１又は２に記載のプリフォーム製造用ミシン。 comprising a payout amount control mechanism that controls the payout amount of the fiber bundle fed out from the bobbin ,
The feeding amount control mechanism is configured such that, when sewing the fiber bundles supplied in parallel on the base layer in a curved shape, the fiber bundles on the outermost side of the curve are fed out a larger amount than the fiber bundles on the innermost side of the curve. The preform manufacturing sewing machine according to claim 1 or 2, wherein the sewing machine is controlled so that 前記繰り出し量制御機構は、前記ボビンに制動力を付与するブレーキである請求項３に記載のプリフォーム製造用ミシン。 4. The preform manufacturing sewing machine according to claim 3, wherein the feeding amount control mechanism is a brake that applies a braking force to the bobbin. 前記ボビンから繰り出される前記繊維束を切断して前記基層上への供給を停止するとともに、切断された前記繊維束を前記基層上に再投入する繊維束供給機構を備え、
前記繊維束供給機構は、前記基層上に並列に並べて供給される前記繊維束をカーブ状に縫い付ける際に、少なくともカーブ最外側の前記繊維束を切断して再投入する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプリフォーム製造用ミシン。 a fiber bundle supplying mechanism that cuts the fiber bundle unwound from the bobbin to stop the supply onto the base layer and re-injects the cut fiber bundle onto the base layer ,
5. The sewing machine for manufacturing a preform according to claim 1, wherein the fiber bundle supply mechanism cuts off at least the fiber bundle on the outermost side of the curve and re-introduces it when sewing the fiber bundles supplied in parallel on the base layer in a curved shape. 基層と、前記基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材の芯材となるプリフォームの製造方法であって、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプリフォーム製造用ミシンを用いて前記プリフォームを得ることを特徴とするプリフォームの製造方法。 A method for manufacturing a preform that serves as a core material of a composite material, comprising a base layer and a fiber bundle sewn to the base layer,
A method for manufacturing a preform, comprising obtaining the preform using the preform manufacturing sewing machine according to any one of claims 1 to 5.
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