JPH01183550A - 三次元環状織機 - 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】 （産業上の利用分野） この発明は三次元環状ａ機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
材料成形品は軽量でしかも高強度のためロケット、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ｍ１ｌｌ
／セラミクスマトリツクス等の組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としても使用が可能とな
る。

この種の三次元環状織物を製造する装置とじて従来、米
国特許３７１９２１０号明ｍ書には三次元環状織物の形
状を定めるマンドレル（心材）を中心としてジャカード
装置を環状に配置し、環状織物の放射方向に配列される
放射方向糸と、環状織物の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（シャトル）を移動させることにより、
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
る三次元環状織機が開示されている。

（発明が解決しようとする課題） ところが、前記従来装置においては、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
申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１組となる経線方向糸を同一平面上に並べ
る必要があり、経線方向糸の間隔が大きくなり経線方向
糸の密度を上げることが難しい。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痘が遅いという問題
がある。

（課題を解決するための手段） 前記の問題点を解決するためこの発明においては、三次
元環状織物の形状を定める心材を中心にして環状に配置
されるとともに、前記心材の外周に巻付けられる第１の
糸を繰り出す複数のシャトルの走行を案内するため複数
段の案内通路を備えた多数のシャトルガイドと、前記シ
ャトルガイドの案内通路の゛段数より多い複数１組で構
成されるとともにシャトルガイドの間と対応する位置に
配置された多数のヘルドと、前記各ヘルドと対応する状
態でヘルドの外側に配置され、各ヘルドの目に挿通され
る第２の糸を供給する糸供給部と、前記各１組のヘルド
の目に挿通された第２の糸により形成される１口が前記
案内通路と対応するように各ヘルドの目の位相がずれた
状態にかつ、前記シャトルが当該開口を通過した後、最
上部に配置されていた目が最下部にあるいは最下部に配
置されていた目が最上部へと配置されその他のものが順
に１段ずつ上方あるいは下方へとローテーションされる
ように前記各組のヘルドを駆動する開口装置とを備えて
いる。

（作用） この発明の装置においては、糸供給部から連なる第２の
糸が複数１組で構成されるヘルドの目に挿通された状態
で心材１を中心に放射状に配列されるとともに、各１組
のヘルドにより形成される第２の糸の開口がシャトルガ
イドに形成された複数段の案内通路と対応する状態で複
数のシャトルが案内通路内を走行する。シャトルの走行
によりシャトルから繰り出される第１の糸が第２の糸に
より形成される開口内に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、各シャトルが当該開口を通過した後各組のヘル
ドの内置上部に配置されていた目が最下部にあるいは最
下部に配置されていた目が最上部へと配置されるととも
にその他のものが順に１段ずつ上方あるいは下方へと移
動される。これにより最下部あるいは最上部に移動され
る目に挿通された第２の糸が三次元環状織物の内周ある
いは外周でほぼ９０度の角度で折り返されるとともに、
案内通路と対応する開口を形成する第２の糸の位置が順
次ローテーションされ、新たに案内通路と対応して設け
られた開口を再びシャトルが通過する。

この操作が繰り返されて心材１の外周に順次三次元環状
織物が織成される。

（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図に示すように三次元環状織物の
形状を定める心材１の周囲には、心材１を中心にして多
数のシャトルガイド２が環状に配置されている。シャト
ルガイド２には心材１の外周に周方向糸として巻付けら
れる第１の糸３を繰り出す複数のシャトル４の走行を案
内するため複数段（この実施例では３段）の案内通路５
が、心材１を中心とした放射方向と直交する方向に延び
る状態に形成されている。各シャトルガイド２に形成さ
れた各案内通路５はその高さが順次低（なるように形成
され、各シャトルガイド２の案内通路５により螺旋状の
走行路が構成されるようになっている。第１．２図に示
すようにシャトルガイド２の上部にはシャトル４を案内
通路５内に導入する入口部６が、又シャトルガイド２の
下部にはシャトル４を案内通路５外に排出する出口部７
がそれぞ九設けられている。第４図に示すように各シャ
トルガイド２には各案内通路５を心材１と対向する側に
開放するスリット２ａが形成されるとともに、スリット
２ａと反対側にシャトル４を検知する検知センサ８が設
けられている。

シャトル４には第１の糸３が巻かれたリール４ａがその
中央部に回転自゛在に装備されるとともに、左右両側に
は複数個の永久磁石９が前後方向に沿ってそれぞれ１列
に装備されている。各永久磁石９はＮ極及びＳ極がそれ
ぞれ上下に位置する状態に配置されている。一方、シャ
トルガイド２には案内通路５の上下両側と対応する位置
に前記永久磁石９と協働してシャトル４を浮遊状態に保
持するとともに推進力を付与するための電磁石１０が前
記永久磁石９のＮ、Ｓ極と対向するように設けられてい
る。そして、前記検知センサ８からの検知信号に基づき
、各シャトル４の位置に応じてＩＩＩ　ｍ装置Ｃ（第１
図に図示）の信号により各電磁石１０の励消磁あるいは
極性の切換えが行われてシャトル４が移動するようにな
っている。

シャトルガイド２の外側には糸供給部としてのヤーンビ
ーム１３に連なる第２の糸１２の開口運動を行う開口装
置１１が配設されている。開口装置１１は第３図に示す
ように、外周面に上下方向に延びる多数のガイド溝１４
ａ、１５ａを有する上下１組の環状フレーム１４．１５
間に、前記シャトルガイド２の案内通路５の段数より多
い複数１組（この実施例では４本１組）で構成されるヘ
ルド１６ａ〜１６ｄがシャトルガイド２の間と対応する
位置に１組ずつ上下動可能に装着されている。下側に配
置された環状フレーム１５の外側には内周面に４本のカ
ム溝１７８〜１７ｄが形成された環状の回転カム１７が
、前記環状フレーム１５に対して回転自在に支持された
被動ギヤ１８に対して一体回転可能に固定されている。

被動ギヤ１８は図示しない駆動装置により回転駆動され
る回転軸１９にＦＭ＠された駆動ギヤ２０と噛合してい
る。前記各ヘルド１６ａ〜１６ｄにはその下部外側に前
記回転カム１７のカム溝１７ａ〜１７ｄと係合する保合
凸部２１ａ〜２１ｄがそれぞれ突設されている。そして
、回転カム１７が回転されるに伴い４本１組のヘルド１
６ａ〜１６ｄの目に挿通された第２の糸１２により形成
される開口が前記４段の案内通路５と対応するように各
ヘルド１６ａ〜１６ｄの目の位相がずれた状態にかつ、
シャトル４が当該開口を通過した後、最上部に配置され
ていた目が最下部に、その他のものが順に１段ずつ上方
へとローテーションされるように各ヘルド１６ａ〜１６
ｄが上下動され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方へ移動されるように
なっている。

次に前記の様に構成された装置による三次元環状織物Ｆ
の織成作用について説明する。三次元環状織物Ｆ＠織成
する場合にはまず、心材１をその上部がシャトルガイド
２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１３から引き出された第２の糸１２をそれぞれヘ
ルド１６ａ〜１６ｄの目に通すとともに、各シャトルガ
イド２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、シャトルガイド２の各案内通路５内に第１．
２図に示すように３段４組のシャトルを配置するととも
に、各シャトル４から繰り出される第１の糸３の端部を
心材１の上部にそれぞれ固定する。そして、第１の糸３
が巻かれたリール４ａを備えたシャトル４を多数シャト
ルガイド２の入口部６に準備し、この状態で織成を開始
する。なお、入口部６に多数準備されたシャトル４はシ
ャトル４から繰り出される第１の糸３の一端がシャトル
ガイド２の内側に配置された糸端把持装置２−２（第１
図に図示）により把持された状態で、入日部６から案内
通！２Ｉ５内に導入される。

案内通路５内に配置されたシャトル４は制御装ＩＣから
の信号により励消磁、あるいは極性の変換が行われる電
磁石１０と、シャトル４自身に装備された永久磁石９と
の吸引、反発作用又は反発作用のみにより螺旋状に形成
された走行路に沿って第６．７図に示すように順次下方
へと移動し、最下段の案内通路５に連続して設けられた
出口部７からシャトルガイド２の外部へと脱出する。又
、シャトル４が常に３段１組で走行するように入口部６
からは順次シャトル４が案内通路５内へと導入される。

第５図（ａ　）に示す状態からシャトル４がシャトルガ
イド２の案内通路５内を走行すると、シャトル４から繰
り出される第１の糸３は第５図（ｂ　）に示すように最
上段の案内通路５を走行するシャトル４から繰り出され
るものが最外層に、最下段の案内通路５を走行するシャ
トル４から繰り出されるものが最内層となるように、以
前に巻付けられた第１の糸３の外側あるいは心材１の周
面に巻付けられる。そして、この状態で回転カム１７が
０動されて４本１組のヘルド１６ａ〜１６ｄのうち第１
のヘルド１６ａはその最上部に配置されていた目が最下
部に配置され、その他のヘルド１６ｂ〜１６ｄは各自が
１段ずつ順に上方に移動配置されるように作動されて、
シャトルガイド２の案内通路５は新たに形成された開口
と対応する第５図（Ｃ）に示す状態となる。以下同様に
して新たに形成された開口をシャトル４の組が通過する
ことにより第２の糸１２により形成される開口内に第１
の糸３が挿通されて周方向糸として心材１の外周に巻付
けられるとともに、ヘルド１６ａ〜ｌａｄが各自が前記
と同様に順次ローテーションされるように作動されて第
２の糸１２が折り返さ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が順次心材１の外周に織成さ
れる。

各組のヘルド１６ａ〜１６ｄは４回作動されて元の位置
に戻る必要があるため、第７図に示すように回転カム１
７が１回転する間に１回のローテーションが完了する。

（実施例２） 次に第２の実施例を第８図及び第９図（ａ）。

（ｂ）に従って説明する。この実施例においては開口装
置１１によるヘルド１６ａ〜１６ｄのローテーションの
方向が前記の実施例と逆方向すなわち、第８図に示すよ
うにヘルド１６ａ〜１６ｄは最下部に配置されていた目
が最上部へと配！！されるとともにその他のものが順に
１段ずつ下方へと移動配置されるように作動される点が
前記実施例と異なっている。

さて、第９図＜ａ　＞に示す状態から０１＃のシャトル
４の組がシャトルガイド２の案内通路５を通過すること
により各シャトル４から繰り出される第１の糸３が第２
の糸１２により形成された開口内に挿通された後、ヘル
ド１６ａ〜１６ｄがローテーションされると第９図（ｂ
）に示す状態となる。すなわち、最下段の案内通路５内
を走行するシャトル４から繰り出される第１の糸３が三
次元環状織物Ｆの最内層に、最上段の案内通路５を走行
するシャトル４から繰り出される第１の糸３が最外層に
それぞれ配列されるように心材１の外周に巻付けられる
。すなわち、前記実施例においては１組のシャトル４か
ら繰り出される第１の糸３が心材１の軸線方向と平行に
心材１の外周に順次巻付けられたのに対し、この実施例
では心材１と直交する平面内に巻付けらるようになる。

以下類次第２の糸１２により形成される開口内にシャト
ル４から繰り出される第１の糸３が挿通されるたびにヘ
ルド１６ａ〜１６ｄのローテーションが行われることに
より順次三次元環状織物Ｆが織成される。

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、シャトルガイド２の案内通路５により形成
されるシャトル４の走行路を螺旋状に代えて第１０図に
示すように独立したリング状となるように構成したり、
シャトル４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２に一部が案内通路５内に突出する状態で駆動ギヤ２
３を設け、シャトル４の外側には該駆動ギヤ２３と噛合
する歯部４ｂを形成し、駆動ギヤ２３と歯部４ｂとの噛
合によりシャトル・４を案内通路５のガイド凸条５ａに
沿って移動させる構成としてもよい。

又、入口部６と出口部７とを搬送路で連結するとともに
、シャトル４としてボビンを着脱可能に収容する構成の
ものを使用し、出口部７から脱出したシャトル４のボビ
ンを新しいボビンと交換して再び入口部６から案内通路
５内へと送り込む構成としてもよい。さらには、心材１
の形状あるいは案内通路５の段数を変更したり、ｎ０装
Ｗ１１１として各ヘルドを１つの回転カム１７で駆動す
る構成に代えて１組のヘルドごとに独立した開口装置を
一般けてもよい。

（発明の効果） 以上詳述したように、この発明によれば三次元環状織物
の周方向に配列される周方向糸が所望の段数ずつ一度に
巻付けられるため、三次元環状織物の製造速度が速くな
るとともに周方向糸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第
２の糸群の密度を上げることができる。又、三次元環状
織物を構成する糸が小半径での折り返し摩擦を受けるこ
とが少ないため、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。

【図面の簡単な説明】

第１〜７図はこの発明を具体化した第１の実施例を示す
ものであって、第１図は概略平面図、第２図はシャトル
ガイドの展開図、第３図は開口装置の部分断面図、第４
図はシャトルガイドの部分断面図、第５図（ａ　）〜（
Ｃ）は織成作用を示す概略側断面図、第６図はシャトル
の移動軌跡を示す概略図、第７図はシャトルの位置とヘ
ルドの位置及び各カム溝の関係を示す概略図、第８図、
９図は第２の実施例を示すものであって第８図はシャト
ルの位置とヘルドの位置及び各カム溝の関係を示す概略
図、第９図（ａ）、（ｂ）は織成作用を示す概略側断面
図、第１０図は変更例のシャトルの移動軌跡を示す概略
図、第１１図はシャトルの駆動機構の変更例を示す一部
破断乎面図である。 心材１、シャトルガイド２、第１の糸３、シャトル４、
案内通路５、開口装置１１、第２の糸１２、ヘルド１６
ａ　〜１６ｄ、三次元環状織物Ｅ。 特許出願人　　　株式会社　豊田自動織機製作所式　理
　人　　　弁理士　　恩１）博宣第６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、三次元環状織物の形状を定める心材を中心にして環
   状に配置されるとともに、前記心材の外周に巻付けられ
   る第１の糸を繰り出す複数のシャトルの走行を案内する
   ため複数段の案内通路を備えた多数のシャトルガイドと
   、 前記シャトルガイドの案内通路の段数より多い複数１組
   で構成されるとともにシャトルガイドの間と対応する位
   置に配置された多数のヘルドと、前記各ヘルドと対応す
   る状態でヘルドの外側に配置され、各ヘルドの目に挿通
   される第２の糸を供給する糸供給部と、 前記各１組のヘルドの目に挿通された第２の糸により形
   成される開口が前記案内通路と対応するように各ヘルド
   の目の位相がずれた状態にかつ、前記シャトルが当該開
   口を通過した後、最上部に配置されていた目が最下部に
   あるいは最下部に配置されていた目が最上部へと配置さ
   れその他のものが順に１段ずつ上方あるいは下方へとロ
   ーテーションされるように前記各組のヘルドを駆動する
   開口装置と を備えた三次元環状織機。