JPH0559636A - 三次元織物の製造方法における糸配列方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 数ｍｍ以下のピッチで配置された多数のピン
間にその外周間の間隔より大きな外径の案内管を有する
糸供給装置により糸を配列させることができ、しかも折
り返し状に配列された糸の折り返し部が係合するピンの
変形を防止する。 【構成】 所定ピッチで糸配列ピン１が配置された基板
２の周囲に昇降ピン３が昇降可能に配設され、昇降ピン
３の先端が糸配列ピン１の先端より上方に位置する状態
で糸供給ヘッド７から供給された糸６が糸配列ピン１間
の糸配列位置の上方に沿った位置において昇降ピン３と
係合した折り返し状態に配列される。次に昇降ピン３と
糸供給ヘッド７が下降移動され、昇降ピン３と係合状態
にあった糸６と昇降ピン３との係合が解除されて糸６が
糸配列ピン１間に折り返し状態に配列される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は所定ピッチで配置したピ
ン間に糸を折り返し状に配列して形成した糸層を必要数
積層した後、前記ピンを垂直糸で置換して各層を結合す
る三次元織物の製造方法における糸配列方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】複数列、複数行に張設された多数の経
糸、該経糸群の列及び行間にそれぞれ経糸と直交する状
態に織り込まれた第１緯糸（垂直糸）及び第２緯糸の３
種類の糸から成る三次元織物を骨格材とし、樹脂あるい
は無機物をマトリックスとした複合材はロケット、航空
機、自動車、船舶及び建築物の構造材として幅広い用途
が期待されており、その製造方法も種々提案されてい
る。

【０００３】三次元織物がＸ，Ｙ，Ｚの直交３軸のみの
糸（繊維）で構成されていると、この三次元織物を骨格
材として作られた複合材は、各軸方向の引張り荷重に対
しては充分な耐久性を示すが、織物の長手方向に対して
斜め方向の繊維がないため、三次元織物の長手方向に対
して斜め方向の力に対する変形量が大きくなる。従っ
て、圧縮荷重に対しては引張荷重に比べて抵抗力が弱く
なる傾向がある。この欠点を解消するためＸ，Ｙ，Ｚの
直交３軸方向に延びる糸の他に、Ｘ，Ｙ方向に対して互
いに逆方向に斜めに配列されたバイアス糸を有する５軸
の三次元織物も提案されている。

【０００４】バイアス糸を含む５軸の三次元織物の製造
方法として特開平１−２９２１６２号公報には基板に多
数のピンを所定ピッチで配置し、該ピン間に糸を基板の
長手方向と平行に折り返し状に配列して形成した糸層
と、糸を基板の幅方向と平行に折り返し状に配列して形
成した糸層と、糸を基板の幅方向及び長手方向に対して
斜め方向に配列して形成した糸層とを所定層数積層した
後、前記ピンを垂直糸で置換して各糸層を結合する方法
が提案されている。

【０００５】又、特開昭５９−４７４６４号公報にはフ
レーム台上に多数の棒材を垂直に所定ピッチで格子状に
立設し、フレーム台の上方にはＸ，Ｙ２方向に自由に移
動可能なシャトルを設け、該シャトルに設けられた線状
物案内管の先端を棒材先端よりも下方に配置させた状態
で線状物案内管の先端から線状物（糸）を繰り出しなが
らシャトルを移動させて線状物を棒材の間に配列させて
線状物の層を形成し、線状物の層が１層形成されるたび
にシャトルを退避位置に配置させて棒材のピッチに対応
した多数の孔が形成された多孔板を棒材に沿って降下さ
せ、線状物の層をフレーム台側へ移動させて形成済の線
状物層を圧縮する操作を繰り返し、所定数の線状物層が
積層された後、棒材を他の線状物と交換することにより
三次元織物を製造する方法が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開平１−２９２１６
２号公報には５軸の三次元織物を製造する方法は開示さ
れているが、糸をどのようにして基板に所定ピッチで立
設されたピンの間に配列させるかについては開示されて
いない。

【０００７】又、特開昭５９−４７４６４号公報に開示
された方法では線状物案内管の先端を棒材の間に配置し
た状態で移動させて線状物を棒材間に配列させるため、
棒材の外周間の間隔を線状物案内管の外径より小さくす
ることができず、線状物の密度を高めることができない
という問題がある。又、線状物を無張力下に配列させて
いるため、線状物に一定の張力をかけて伸長させておく
ことができず、線状物（糸）の配列長さがばらつき、複
合材とした場合の強度が不充分となるという問題もあ
る。

【０００８】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は数ｍｍ以下のピッチで配置され
た多数のピン間にその外周間の間隔より大きな外径の糸
案内管を有する糸供給装置を使用して糸を配列させるこ
とができ、しかも折り返し状に配列された糸の折り返し
部が係合するピンが変形することのない三次元織物の製
造方法における糸配列方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明においては、基板上に所定ピッチで配置したピ
ン間に糸を折り返し状に配列して形成した糸層を必要数
積層した後、前記ピンを垂直糸で置換して各層を結合す
る三次元織物の製造方法において、糸を配列させる範囲
の外側に係合ピンをその先端が前記ピンの先端より前方
に位置する係合位置と、ピンの先端より基板側に位置す
る係合解除位置とに移動可能に配置し、係合ピンを係合
位置に配置した状態で糸供給装置から供給される糸を前
記ピン間の糸配列位置の前方に沿った位置において係合
ピンと係合した折り返し状態に配列した後、係合ピンを
係合解除位置に配置することにより折り返し状態に配列
された糸を基板側に押圧するとともに係合状態にあった
糸の折り返し部を最も外側に配列された対応するピンと
係合させて糸を所定ピッチで配置されたピン間に折り返
し状態に配列させるようにした。

【００１０】

【作用】係合ピンが係合位置に配置された状態で糸供給
装置から供給される糸が、基板上の糸配列範囲に所定ピ
ッチで配列されたピン間の糸配列位置の前方に沿った位
置において係合ピンと係合した折り返し状態に配列され
る。この状態から係合ピンが係合解除位置に配置され、
その移動途中で折り返し状態に配列されていた糸が基板
側に押圧される。そして、係合ピンと折り返し状態に配
列されていた糸との係合が解除され、折り返し状態に配
列されていた糸は糸に付与されている張力により糸配列
範囲に所定ピッチで配列されたピンのうち最も外側に配
列された対応するピンと係合するとともに、所定ピッチ
で配置されたピン間に折り返し状態に配列される。

【００１１】

【実施例】

（実施例１）以下、本発明を具体化した一実施例を図１
〜図３に従って説明する。所望の三次元織物の外径形状
と対応した形状に形成され、糸の配列を規制する多数の
糸配列ピン１が数ｍｍ以下の所定ピッチで着脱可能に立
設された基板２が所定位置に配置される。基板２の周囲
には糸配列ピン１と同ピッチで係合ピンとしての昇降ピ
ン３が配列されている。昇降ピン３は垂直に設置された
シリンダ４のピストンロッドにより構成され、一つ置き
に同一動作を行うようになっている。昇降ピン３はその
先端が前記糸配列ピン１の先端より上方（すなわち前
方）に位置する係合位置と、糸配列ピン１の先端より基
板２側に位置する係合解除位置とに移動可能に構成され
ている。又、昇降ピン３は糸配列ピン１より太く形成さ
れている。又、糸供給部（図示せず）から張力調整装置
５を介して供給される糸６を糸案内管７ａの先端から繰
り出す糸供給ヘッド７は、前記基板２及びシリンダ４の
配設位置の上方に昇降可能に配設されたフレーム（図示
せず）にＸ，Ｙ，Ｚ方向に移動可能に装備されている。

【００１２】さて、三次元織物を製造する際は、まず糸
案内管７ａの先端から糸６の端部を引き出して基板２の
隅に固定する。この状態から基板２上の所定位置に、糸
６を基板２の端部に配置された糸配列ピン１と係合する
状態で折り返すとともに糸配列ピン１の間に沿うように
配列させる。

【００１３】糸６の配列は図３に示す手順で行われる。
糸６を折り返し状に配列する箇所の糸配列ピン１の列と
対応する昇降ピン３が係合位置に配置された状態で、糸
供給ヘッド７は糸案内管７ａの先端が糸配列ピン１の先
端より上方に位置する状態で基板２の一端から他端側
（図の左側）へ移動され、昇降ピン３の外側で糸供給ヘ
ッド７の移動方向が変更されて糸６が昇降ピン３の上部
に係合された後、糸供給ヘッド７が図の右側へ移動され
（図３（ａ））、反対側の昇降ピン３の外側位置まで移
動される（図３（ｂ））。これにより糸配列ピン１の上
方で糸６が折り返し状に配列される。

【００１４】次に糸６と係合状態にある昇降ピン３が、
その上端が基板２の上面より下方位置に達するまで下降
されるとともに、糸供給ヘッド７も同時に下降される。
これによって糸６が糸配列ピン１間に配列されるととも
に基板２側に押圧されて昇降ピン３との係合が解除さ
れ、張力調整装置５によって付与されている張力により
糸６の折り返し部が最外周に立設された糸配列ピン１と
係合する位置まで移動し（図３（ｃ））、かつ糸６に均
一な張力が加わる。昇降ピン３は糸配列ピン１より太く
形成されているため、昇降ピン３が係合位置から係合解
除位置に移動配置される際に糸６が糸配列ピン１に接触
せず、糸６は昇降ピン３との係合状態を保持したまま所
定位置まで確実に下降した後、昇降ピン３との係合が解
除される。

【００１５】次いで次の列の糸配列ピン１と対応する昇
降ピン３が係合位置まで上昇されるとともに、糸供給ヘ
ッド７も糸案内管７ａの先端が糸配列ピン１の先端より
上方となる位置まで上昇される（図３（ｄ））。この状
態で供給ヘッド７が次の糸配列位置まで移動され、糸６
が昇降ピン３と係合された後、供給ヘッド７が基板２の
他端側へ移動される（図３（ｅ））。そして、この状態
から昇降ピン３及び糸供給ヘッド７が下降移動され、前
記と同様にして糸６が糸配列ピン１間に所定の張力が付
与された状態で配列される（図３（ｆ））。そして、こ
のような操作で糸６を基板２の縦（長手）方向、横
（幅）方向及び斜め方向に配列する作業を所定回数繰り
返すことにより、三次元織物の厚さ方向に積層される各
糸層を構成する糸６の配列動作が完了する。その後、糸
配列ピン１が垂直糸（図示せず）で置換されて各糸層が
連結されて三次元織物が形成される。

【００１６】糸案内管７ａから繰り出される糸６は張力
調整装置５により所定の張力が加わった状態にあるた
め、糸案内管７ａの強度を確保するためには糸案内管７
ａの肉厚及び径を所定の値以上にする必要がある。一
方、糸配列ピン１は数ｍｍ以下のピッチで配置されてい
るためその外周間の間隔が狭く、従来方法のように糸案
内管７ａが糸配列ピン１の間を縫って移動する方法では
充分な強度を有する糸案内管７ａの肉厚及び径を確保す
ることができない。しかし、本発明の方法では糸案内管
７ａは糸配列ピン１の上方を移動するため、糸配列ピン
１のピッチと無関係に糸案内管７ａの肉厚及び径を必要
な強度を有する大きさに設定できる。又、糸６に所定の
張力が加わった状態で糸配列ピン１間に配列させるた
め、糸６が糸配列ピン１に係合した状態で張力調整装置
５に張力調整を行うと、糸配列ピン１に大きな力が加わ
って糸配列ピン１が変形する虞がある。しかし、本発明
の方法では糸６が昇降ピン３と係合状態にある時点で張
力が調整されるため糸配列ピン１に無理な力が加わら
ず、糸配列ピン１の太さを細くしても必要な強度を確保
できる。従って、糸配列ピン１のピッチ及び径を従来よ
り小さくすることが可能となり、糸密度をより高めた状
態での糸６の配列が可能となる。

【００１７】前記のようにして製造された三次元織物は
その厚さ方向に積層された糸層を構成する糸が、三次元
織物の製造中に一定の張力が加わった状態に保持される
ため糸の配列長さが一定となり、三次元織物に樹脂を含
浸して形成された複合材の強度が高くなる。

【００１８】なお、糸６を構成する繊維の材質としては
カーボン繊維、ガラス繊維等種々のものが使用され、素
材により昇降ピン３との摩擦係数が異なるため、摩擦係
数に対応して昇降ピンの先端形状を変更したほうがよ
い。すなわち、摩擦係数が大きな糸６の場合は図２
（ａ）に示すように昇降ピン３の先端が内側に屈曲した
形状のものを、摩擦係数が小さな糸６の場合は図２
（ｃ）に示すように昇降ピン３の先端が外側に屈曲した
形状のものを、摩擦係数が普通の糸６の場合は図２
（ｂ）に示すように昇降ピン３の先端が真っ直ぐな形状
のものをそれぞれ使用するのが好ましい。

【００１９】（実施例２）次に第２実施例を図４，図５
に従って説明する。この実施例では糸６の配列方法は前
記実施例と同じに行われるが、昇降ピン３の駆動機構が
前記実施例と異なっている。前記実施例では昇降ピン３
がそれぞれ別個のシリンダ４により駆動される構成であ
ったため、昇降ピン３の数だけ駆動装置であるシリンダ
４が必要となる。この実施例では昇降動される１組の支
持プレート８，９上に昇降ピン３が１本置きに固定さ
れ、各支持プレート８，９がそれぞれ１個のシリンダ
（図示せず）で駆動されるようになっている。

【００２０】一方の支持プレート８は他方の支持プレー
ト９よりひとまわり大きく形成され、両支持プレート
８，９はガイドロッド１０，１１に沿って上下に摺動可
能に支承されるとともにコイルばね１２，１３により昇
降ピン３を係合位置に配置する方向に付勢されている。
各支持プレート８，９の四隅には４本のワイヤー１４，
１５の一端が止着され、各ワイヤー１４，１５はガイド
プーリ１６，１７を介してその張設方向が変更されると
ともに４本のワイヤー１４，１５の他端が前記シリンダ
のピストンロッドに連結されている。そして、シリンダ
の駆動により支持プレート８，９がコイルばね１２，１
３の付勢力に抗して下降位置に配置されると昇降ピン３
が係合解除位置に配置され、コイルばね１２，１３の付
勢力により支持プレート８，９が上昇位置に配置される
と昇降ピン３が係合位置に配置されるようになってい
る。この実施例では前記実施例に比較して駆動装置の数
が少なくてすむ。

【００２１】なお、本発明は前記両実施例に限定される
ものではなく、例えば、昇降ピン３を基板２の最外周に
立設された各糸配列ピン１と対応する位置にそれぞれ配
設する代わりに図６に示すように、シリンダ４により駆
動される昇降ピン３を一対、基板２の周囲に沿って移動
可能に設け、糸供給ヘッド７の位置に対応して昇降ピン
３の位置を変更するようにしてもよい。又、昇降ピン３
を直線運動で係合位置と係合解除位置とに移動させる構
成に代えて図７に示すように、昇降ピン３を回動レバー
１８の先端に固定するとともに回動レバー１８をシリン
ダ１９で駆動する構成としてもよい。又、基板２を水平
状態に配置する代わりに垂直状態に配置するとともに昇
降ピン３に相当する係合ピンも水平方向に移動可能に設
けたり、基板２の形状を三次元織物の形状に対応して平
板ではなく屈曲した形状としてもよい。又、各糸層を連
続した１本の糸で構成する代わりに複数本の糸で構成し
たり、糸配列ピン１の全てを垂直糸と置換する代わりに
一部を繊維束に樹脂を含浸させたロッドと置換したり、
最初からロッドを糸配列ピン１の代わりに基板２に固定
しておくとともに置換せずにそのまま三次元織物に組み
込むようにしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、数
ｍｍ以下のピッチで配置された多数のピン間にその外周
間の間隔より大きな外径の糸案内管を有する糸供給装置
を使用して糸を配列させることができるため、糸案内管
の強度を充分確保することができるとともに糸案内管先
端の糸ガイド部の曲率を大きく取ることができ糸にダメ
ージを与えることが少ない。又、折り返し状態に配列さ
れた糸を保持するピンに直接糸を係合させた状態で糸を
折り返すとともに張力をかけるのではなく、係合ピンに
折り返し状に係合させた状態で張力をかけた後、対応す
るピンに係合させるためピンが細くても変形することが
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の糸を配列するための機構を示す概
略斜視図である。

【図２】昇降ピンの形状を示す部分概略正面図である。

【図３】糸の配列手順を示す概略正面図である。

【図４】第２実施例の糸を配列するための機構を示す一
部省略概略斜視図である。

【図５】同じく昇降ピンを昇降させる機構を示す一部省
略概略正面図である。

【図６】変更例の昇降ピンの駆動機構を示す概略正面図
である。

【図７】別の変更例の昇降ピンの駆動機構を示す概略正
面図である。

【符号の説明】 １…糸配列ピン、２…基板、３…係合ピンとしての昇降
ピン、４…シリンダ、５…張力調整装置、６…糸、７…
糸供給ヘッド、７ａ…糸案内管。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に所定ピッチで配置したピン間に
   糸を折り返し状に配列して形成した糸層を必要数積層し
   た後、前記ピンを垂直糸で置換して各層を結合する三次
   元織物の製造方法において、糸を配列させる範囲の外側
   に係合ピンをその先端が前記ピンの先端より前方に位置
   する係合位置と、ピンの先端より基板側に位置する係合
   解除位置とに移動可能に配置し、係合ピンを係合位置に
   配置した状態で糸供給装置から供給される糸を前記ピン
   間の糸配列位置の前方に沿った位置において係合ピンと
   係合した折り返し状態に配列した後、係合ピンを係合解
   除位置に配置することにより折り返し状態に配列された
   糸を基板側に押圧するとともに係合状態にあった糸の折
   り返し部を最も外側に配列された対応するピンと係合さ
   せて糸を所定ピッチで配置されたピン間に折り返し状態
   に配列させる三次元織物の製造方法における糸配列方
   法。