JPH01168933A - 三次元環状織物及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は三次元環状織物及びその製造方法に関するも
のである。

（従来の技術） 三次元環状織物は樹脂や無機物をマトリックスとする繊
維強化複合材料の基材として用いられ、このような複合
材料成形品は軽Ｘ１でしかも高強麻のため、ロケット、
航空機等の構造材料としてその有用性が評価されている
。特に炭素繊維／炭素マトリックス、セラミクス繊Ｈ／
セラミクスマトリックス等の組み合わせによる複合材料
は１０００℃以上の耐熱性が要求されるロケットエンジ
ン、ジェットエンジン用ノズルどしても使用が可能とな
る。

このような三次元環状織物として従来、特開昭５６−１
４２０５３号公報には第１３図に示すように、マンドレ
ル（心材）Ｍの周面に形成された多数の孔に樹脂で固め
られた炭素ｍ維製のロッドＲを三次元環状織物の半径方
向素成分として多数突起状に嵌入し、その状態で各ロッ
ド８間に軸線とばば直交する平面内に配列される糸ｈｃ
と、軸線と斜めに交差する平面内に配列される糸ｈｄと
、前記糸ｈｄと反対方向に傾斜する糸ｈｇとを順次マン
ドレルＭに巻き付けることにより形成される三次元環状
織物が提案されている。

又、三次元環状織物の構造として環状織物の放射方向に
配列される放射方向糸と、内周面に治って軸方向に配列
される経線方向糸と、周方向に配列される周方向糸とか
ら構成され、放射方向糸を環状織物の内側、外側で折り
返すことにより、環状織物の最外周及び最内周に配列さ
れた周方向糸の環状織物からの離脱を防止するようにし
た構造のものが知られている。この構造を有する三次元
環状織物の製造方法として、特開昭６１−２０１０６３
号公報には第１４．１５図に示すように筒状をなす基板
６１に多数の糸案内管６２を放射状にかつ半径方向外側
に向かって移動可能に挿通し、基板６１の表面には隣接
する糸案内管６２間にそれぞれ板状のスベーリ−６３を
放射状に配置するとともに、その先端部に沿って巻回さ
れ糸案内管６２間に環状をなして延びるワイヤ６４で固
定した心材を使用して三次元環状織物を製造する方法が
開示されている。

この方法ではまず基板６１の＠線方向すなわち第１５図
の紙面と直交する方向に第１の無端糸６５を心材の両端
で折り返しながら糸案内管６２に沿って蛇行配置して得
られた第１の無端糸６５の層の上に、基板６１の周方向
に沿って第１の無端糸６５を巻ぎ付ける。そして、この
操作を所定回数（０回）繰り返し、スペーサ６３上に第
１の無端糸６５の積層体を形成する。次に糸案内管６２
の内部に基板６１の内側から第２の無端糸６６のループ
を挿通するとともに、糸案内管６２を第１の無端糸６５
の積層の外面に引き出して取り除き、第１の無端糸６５
の積層の外面に第２の無端糸６６のループを引ぎ出す。

そして、引き出された第２の無端糸６６のループに第３
の無端糸６７をかんぬき糸として挿通し、前記第２の無
端糸６６及び第３の無端糸６７によって第１の無端糸６
５の積層を締付けることにより三次元環状織物が製造さ
れる。

又、米国特許３７１９２１０号明１１書には三次元環状
織物の形状を定めるマンドレルを中心としてジャカード
装置を環状に配置し、環状織物の数羽方向に配列される
放射方向糸と、内周面に沿って軸方向に配列される経線
方向糸とをジャカード装置を介して供給し、前記ジャカ
ード装置の内側に環状に配置されたレールに沿って糸供
給体を移動させることにＪ二り、糸供給体から繰り出さ
れる糸を環状織物の周方向に配列される周方向糸として
供給して三次元環状織物を製造する方法が開示されてい
る。

（発明が解決しようとする問題点） 前記特開昭５６−１４２０５３号公報に開示された三次
元環状織物はロンドＲ間に順次金糸１１ｃ。

ｈｄ、　ｈｇが巻き付けられる構成のため、最外層に巻
き付けられた糸がロッドＲの問から離脱するおそれがあ
るばかりでなく、多数のロッドＲがマンドレルＭに嵌挿
されているため、糸の巻き付は完了後マンドレルＭの取
り外し作業が面倒であるという不都合もある。又、特開
昭６１−２０１０６３号公報に開示された方法では、環
状織物の放射方向に配列される糸を構成する第２の無端
糸６６を糸案内管６２に挿通する作業及び糸案内管６２
を基板６１から取り除くとともに第２の無端糸６６のル
ープ内に第３の無端糸６７をかんぬき糸として挿通ずる
作業に手間がかかり、自動化が難しい。

その上、少なくとも糸案内管６２の肉厚の合計弁環状織
物の密度が低くなるという不都合がある。

一方、米国特許３７１９２１０号明ａｔ＋杏に記載され
た方法では環状織物を自動的に製造することができるが
、環状織物の周方向に配列される周方向糸を供給する糸
供給体の構造及びその駆動機構が複雑なばかりでなく、
経線方向糸の開口が単開口すなわち同一平面上に配置さ
れるため、周方向糸の層の数ずつ１１１１となる開口装
置を同一平面上に並べる必要があり、経糸間隔が大ぎく
なり経線方向糸の密度を上げることができない。又、糸
供給体が一平面内で移動するため環状織物の製造速度が
遅いという問題がある。

この発明は従来の三次元環状織物の製造方法より簡単な
方法で織成できる新規な構造の三次元環状織物とその製
造方法を提供することを目的とする。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 前記の問題点を解決するため第１の発明である三次元環
状織物は、織物の周方向に沿って延び複数層に積層され
る第１の糸群と、該第１の糸群と直交するように織物の
中心から放射状に延びる平面内においてジグリ“グ状に
配列される複数組の糸からなる第２の糸群とから構成さ
れ、多筒２の糸群の故と、前記第１の糸群の積層数と、
第２の糸群の振り数との関係が、（第２の糸群の数）＋
（第２の糸群の撮り数）−１−（第１の糸群の積層数）
となっている。又、第２の発明においては、複数段の案
内通路を備えた多数のシャトルガイドを環状に配置し、
その中央部に三次元環状織物の形状を定める心材を配置
し、前記シャトルガイドの外側に前記案内通路の段数に
対応した複数１絹で構成される多数のヘルドを環状に配
置し、三次元環状織物の中心から放射状に延びる平面内
に配列される第２の糸群を、前記各ヘルドに第２の糸群
の数に対応して形成された目を貫通した状態で前記心材
を中心に数羽状に配列し、前記第２の糸群に形成される
間口が前記案内通路と対向する位置にヘルドを配置した
状態で複数のシャトルを各案内通路に沿って走行させる
ことにより、各シャｌ−ルから繰り出される糸を前記心
材の外周に周方向糸として巻付け、シャトルが前記開口
を通過した後、当該１組中の各ヘルドの位置を順次変更
することにより第２の糸群を三次元環状織物の中心から
放射状に延びる平面内にジグザグ状に織り込むことによ
り三次元環状織物を製造するようにした。

（作用） この発明の環状織物は２種類の糸群で構成され、織物の
周方向に沿って延びる第１の糸群に対して第２の糸群が
第１の糸群と直交するとともに複数組の糸が同一平面内
でジグザグ状に配列される構成のため、織物を構成する
各県の折れ曲がり角度が小さくなり、高弾性率あるいは
単繊維径が太く曲げに弱い糸でも製織が可能となる。又
、ジグザグに配列される第２の糸群の折れ曲がり角度を
変更することにより製品の柔軟性がコントロールできる
。

又、第２発明の製造方法ではシャトルガイドに形成され
た複数段の案内通路内をＦＪｖｉのシャトルが走行する
ことにより、シャトルガイドの外側に配置されたヘルド
で間口動作が行われる第２の糸群により形成される開口
内に、シャトルから繰り出される第１の糸が挿通される
とともに心材の外周に周方向糸として複数段ずつ巻付け
られる。そして、各シャ１ヘルが当該開口を通過した後
、案内通路の段数に対応した複ｉ１組で構成されるヘル
ドが作動され、第１の糸群が挿通された開口が閉じると
ともに新たな開口が形成されることにより、第２の糸群
がジグザグ状に織り込まれる。ジグザグ状に配列される
第２の糸群は同一平面内に複数段ずつ配置されるため第
２の糸群の高密度化が可能となる。

（実施例１） 以下この発明を具体化した第１の実施例を第１〜７図に
従って説明する。第１，２図に示すように心材１の周囲
には複数段の案内通路２を向えた多数のシャ１−ルガイ
ド３が心＋４１を中心とした環状に配■されている。シ
ャトルガイド３の外側には各シャトルガイド３の間と対
応する位置に前記案内通路２の段数に対応した複数１組
で構成されるヘルド４がそれぞれ配置され、ヘルド４の
外側には三次元環状織物の中心から放射状に延びる平面
内に配列される第２の糸を供給するヤーンビーム５がそ
れぞれ配置されている。各ヘルド４は前記シャ１ヘルガ
イド３の案内通路２の段数より１少ない数の目６を有す
るとともにそれぞれ単独に上下動可能に構成されている
。

前記シャトルガイド３には各案内通路２を心材１ど対向
する側に開放するスリット７が形成されるととしに、第
３．４図に示すようにスリット７と反対側に電磁石８が
設けられている。シャトルガイド３の案内通路２内を走
行するシャトル９は第３図に示すようにその中央部にリ
ール１ｏが回転自在に装備されるとともに、後部内側に
糸繰り出し部９ａが形成されている。又、シャトル９に
はシャトルガイド３の電磁石８と対応する側に永久磁石
１１が２個固定されている。そして、シャ１ヘルガイド
３に設けられた電磁石８の極性が順次変換されることに
より、永久磁石１１と電磁石８との吸引及び反発ツノに
よりシャトル９　／）を案内通路２内を移動するように
なっている。なお、心材１は図示しない駆動機構により
その軸心方向に移動可能に構成され、織成の進行に伴い
徐々に上昇移動されるようになっている。

次に前記のように構成された装置を使用して三次元環状
織物Ｆを織成する場合について説明する。

三次元環Ｗ織物を織成する場合にはまず、心材１をぞの
上部がシャトルガイド３の上部とほぼ対応する位置に配
置した状態で、ヤーンビーム５から第２の糸をそれぞれ
ヘルド４の目６に挿通するとともに各シャトルガイド３
の間を通した状態で心材１を中心に放射状に配列する。

又、第５図に示すように４段３！１の各シャトル９から
繰り出される第１の糸１２の端部を心材１の上部にそれ
ぞれ固定する。そして、この状態で織成を開始する。

この実施例では＃印、×印及び○印で区別される３組の
シャトル９がシャトルガイド３に設けられた電磁石８の
極性が順次変換されることにより、電磁石８とシャトル
９に設けられた永久磁石１１との吸引、反発作用により
心材１を中心として円を描くように案内通路２内を移動
し、シャトル９から操り出される第１の糸１２が環状織
物Ｆの周方向に配列される周方向糸として心材１に巻付
けられる。

各シャ１ヘルガイド３の間に対応して４本１絹で配置さ
れた各ヘルド４は、それぞれ３段に設けられた目６の位
置が互いに位相がずれた状態に配置されるように作動さ
れる。又、各ヘルド４はそれぞれ３水の第２の糸１３に
より形成される開口がシャトルガイド３の案内通路２と
対応する笥囲内で上下動される。この実施例では案内通
路２の段数が４段で間口の数が２であるため、ヘルド４
の基準どなる位置から２段階移動が可能となる。ヘルド
４の移動によりその目６に挿通された第２の糸１３が上
下に振られるので、ヘルドの移動段数が第２の糸１３群
の振り数となり、この実施例では１辰り故（ま２となる
。

第６図（ａ　）に示す状態から＃印のシャトル９がシャ
トルガイド３の案内通路２内を走行すると、４段のシャ
トル９から繰り出される第１の糸１２は、最下段の案内
通路２内を走行するシャトル９から繰り出されるものが
最内層に、最上段の案内通路２を走行するシャトル９か
ら繰り出されるものが最外盾となるように心材１の周面
に巻き付けられる。そして、その状態でヘルド４は第１
のヘルド４ａ及び第２のヘルド４ｂが上方へ、第３のヘ
ルド４Ｃ及び第４のヘルド４ｄが下方へとそれぞれ１段
ずつ移動され、次のＸ印で示されるシャトル９が新たに
形成された開口と対応する第６図（ｔ）　）に示す状態
となる。この状態から前記と同様にしてシャトル９が新
たに形成された開口を通過して第２の糸１３により形成
される開口内に第１の糸１２が挿通された後、ヘルド４
は第１のヘルド４ａ及び第４のヘルド４ｄが下方へ、第
２のヘルド４ｂ及び第３のヘルド４Ｃが上方へとそれぞ
れ１段ずつ移動するように作動されて第６図（Ｃ）に示
す状態となる。以下同様にしてシャトル９が第２の糸１
３により形成される開口を通過するたびに第１のヘルド
４ａ〜第４のヘルド４ｄがそれぞれ１段ずつ昇降動され
て、第１の糸１２が周方向糸として４段ずつ心材１の外
周に巻つけられるとともに、第２の糸１３がそれぞれ三
次元環状織物Ｆの中心から放射状に延びる平面内にジグ
ザグ状に配列されるように織り込まれるに従い徐々に心
材１が上昇移動され、三次元環状織物Ｆが順次織成され
る。第１の糸１２及び第２の糸１３の折れ曲がり角度が
小さいため、高弾性率あるいは単ＩＩ　Ｉｆｔ径が太く
曲げに弱い糸でも支障なく織成が行われる。

（実施例２） 次に第２の実施例を第８〜１０図に従って説明する。前
記実施例においてはシャトル９が複数段独立して設けら
れたリング状の走行路内を走行する構成であるのに対し
、この実施例においてはシャトル９が連続した螺旋状の
走行路を走行する点と、シャトル９が螺旋状の走行路を
上段から下段に向かって移動する間に三次元環状織物Ｆ
の周方向糸が１本ずつ独立して織り込まれる点とが前記
実施例と大きく異なっている。シャトル９はシャトルガ
イド３の外側に配置されるガイド通路１４（第９図に図
示）を通ってシャトルガイド３の案内通路２内に進入し
、螺旋状に形成された走行路に沿って第８図に示すよう
に順次下方へと移動して最下段の案内通路２からシャト
ルガイド３の外側へ脱出し、前記ガイド通路１４の一端
にｊμ人して再び上方へと移動するようになっている。

シャトル９はボビン１５が着脱可能な構造に形成され、
該ボビン１５にはシャトル９が螺旋状の走行路の入口か
ら出口に到達する間に繰り出される長さの糸が巻付けら
れており、シャトル９が前記出口に到達した時点でボビ
ン１５に巻かれた糸がなくなる。そして、シャトル９が
走行路の出口部からガイド通路１４内に進入してその上
部に到達した時点で、第８図に示すように空のボビン１
５がシャトル９から取り出されるとともにガイド通路１
４の上方に配回された満ボビン供給装置１６から供給さ
れる満ボビンと交換され、再びガイド通路１４を舒てシ
ャトルガイド３の案内通路２へと移動するようになって
いる。

シャトル９に装着されたボビン１５に巻かれた糸の糸端
は所定位置に固定保持され、シャトル９が移動するに従
いボビン１５から糸が繰り出されて第２の糸１３により
形成される開口内に挿通される。従って、この実施例の
方法で織成された三次元環状織物Ｆは、その表面から周
方向糸としての第１の糸１２の糸端が飛び出した状態に
形成されるため、第１の糸１２がシャトル９により周方
向糸として巻付けられる都度、あるいは三次元環状織物
Ｆが織成された後にその糸端を切断する必要がある。案
内通路２により形成される螺旋が第８図に示す４重構造
の場合には、織成された三次元環状織物Ｆの断面構造は
第１０図に示すものとなる。

なお、この発明は前記両実施例に限定されるものではな
く、例えば、シ１′Ｐｔ〜ル９の駆動方法として磁石に
よる吸引、反発力を利用する代わりに、第１１図に示す
ようにシャトルガイド３に一部が案内通路２内に突出す
る状態で駆動ギヤ１７を設け、シャトル９の外側には該
駆動ギヤ１７と噛合する歯部９ｂを形成し、駆動ギＸ７
１７と歯部９ｂどの噛合によりシャトル９を案内通路２
のガイド凸条２ａに沿って移動させる構成としてもよい
。

又、心材１の形状あるいは第２の糸群の数及び撮り数を
任意に変更してもよい。第２の糸群の数を３に固定した
場合でも振り数及び周方向糸の段数を第１２図（ａ　）
〜（Ｃ）に示すように種々変更することが可能である。

さらには、第２の実施例においてシャトル９を循環使用
する構成に代えて、ボビン１５を備えたシャトル９ある
いはリール１０を装備したシャ１ヘル９を多数準備して
ガイド通路１４からシャトル９を順次螺旋状の走行路入
口部へ送り込み、出口部から他出したシャトル９に対し
て別の場所でボビン１５の交換あるいはり−ル１０への
糸の巻付けを行う構成を採用してもよい。

発明の効果 以上詳述したように、第１発明の三次元環状織物は織物
の周方向に沿って延び複数層にｆｔ’ｉ層される第１の
糸群と、織物の中心から放射状に延びる平面内において
ジグザグ状に配置される第２の糸群との２種類の糸群か
ら構成されるため、織成方法が比較的簡単になるととも
に環状織物を構成する各県の折れ曲がり角度が小さく、
高弾性率あるいは単繊維径が太く曲げに弱い糸でも製織
可能となる。さらに、第２の糸群の数及びその振り数を
変更してＩＩを変えることにより製品の柔軟性をコント
ロールすることができる。又、第２発明の方法では三次
元環状織物の周方向に配列される周方向糸としての第１
の糸群が所望の段数ずつ一度に巻付けられるため、第２
の糸群の密度を上げることができるとともに環状織物の
製造速度が速くなるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図はこの発明の第１の実施例を示すものであっ
て、第１図はこの発明の製造方法を実施する装置の要部
概略断面図、第２図は同じく概略平面図、第３図は一部
破断部分平面図、第４図はシャトルガイドの斜視図、第
５図はシャトルの移動軌跡を示す概略図、第６図（ａ　
）〜（Ｃ）は織成作用を示す概略断面図、第７図は環状
織物の組織を示す断面図、第８〜１０図は第２の実施例
を示すものであって、第８図はシャトルの移動軌跡を示
す概略図、第９図はシャトルガイドの斜視図、第１０図
は織物組織を示す断面図、第１１図はシレトルの変更例
を示す一部破断乎面図、第１２図（ａ　）〜（Ｃ）は織
物組織を示す断面図、第１３図は従来の構成方法を示す
概略図、第１４図は別の従来の織成方法を示す平面図、
第１５図は同じくその部分断面図である。・ 心材１、案内通路２、シャトルガイド３、ヘルド４、シ
ャトル９、第１の糸１２、第２の糸１３、三次元環状織
物Ｆ０ 特許出願人　　　株式会社豊［［１自動織機製作所代　
理　人　　　弁理士　　恩１）博宣第１２図（ｂ） 第１２図（ｃ） 第１５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、織物の周方向に沿って延び複数層に積層される第１
   の糸群と、該第１の糸群と直交するように織物の中心か
   ら放射状に延びる平面内においてジグザグ状に配列され
   る複数組の糸からなる第２の糸群とから構成され、各第
   ２の糸群の数と、前記第１の糸群の積層数と、第２の糸
   群の振り数との関係を、（第２の糸群の数）＋（第２の
   糸群の振り数）−１＝（第１の糸群の積層数）とした三
   次元環状織物。 ２、複数段の案内通路を備えた多数のシャトルガイドを
   環状に配置し、その中央部に三次元環状織物の形状を定
   める心材を配置し、前記シャトルガイドの外側に前記案
   内通路の段数に対応した複枚１組で構成される多数のヘ
   ルドを環状に配置し、三次元環状織物の中心から放射状
   に延びる平面内に配列される第２の糸群を、前記各ヘル
   ドに第２の糸群の数に対応して形成された目を貫通した
   状態で前記心材を中心に放射状に配列し、前記第２の糸
   群により形成される開口が前記案内通路と対向する位置
   にヘルドを配置した状態で複数のシャトルを各案内通路
   に沿って走行させることにより、各シャトルから繰り出
   される糸を前記心材の外周に周方向糸として巻き付け、
   シャトルが前記開口を通過した後、当該１組中の各ヘル
   ドの位置を順次変更することにより第２の糸群を三次元
   環状織物の中心から放射状に延びる平面内にジグザグ状
   に織り込む三次元環状織物の製造方法。