JPH0647778B2 - 三次元織物製織のための織物形状規制方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、三次元織物の製織に際し、織物形状を所要の
形状に規制する方法及び装置に関するものであり、特に
不等断面の三次元織物の製織に用いるのに適した形状規
制装置に関するものである。

［従来の技術］ ブレード（組紐）方式の三次元織物織機においては、断
面形状が逐次変化するような織物を製織することが非常
に困難である。本発明者らは、先に特願平1-85111号に
おいて、不等断面の三次元織物を製織する技術について
提案しているが、このような技術によって織物の断面形
状を逐次変化させることができても、製織の諸条件、例
えば織物形状によっては、糸条の張力により歪み、偏り
等を生じ、所望の形状を保持させることが困難である。

このような場合に、織物形状を保持させるためには、製
織されつつある織物を最終的な不等断面形状に規制する
必要があるが、断面が一定でないことからその規制が困
難である。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の技術的課題は、不等断面の三次元織物を製織す
るに際して有効に利用することができて、製織されつつ
ある三次元織物の外形を所期の形状に賦形、保持させる
ことが可能な織物形状規制手段を提供すること、さらに
それを利用して三次元織物複合材料を成形する成形手段
を提供することにあり、しかもその織物の形状規制及び
成形を簡易な構成によって行える手段を提供することに
ある。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するための本発明の織物形状規制方法
は、多数の糸条のキャリヤをキャリヤ駆動機構により所
要の軌跡に沿って走行させ、上記キャリヤに保持させた
糸条を互いに組織させて三次元織物を製織するに際し、
織前位置付近において製織された織物表面にフレキシブ
ルなチューブを流体圧で圧接することにより、その織物
形状を規制することを特徴とするものである。

また、本発明の織物形状規制装置は、上述した三次元織
物を製織する装置において、織前位置付近において製織
された織物表面に被着してその表面に圧接するフレキシ
ブルなチューブ、製織された織物をそれに被着した上記
チューブと共に導出する導出手段、上記チューブを逐次
延出可能にしたチューブ延出手段、及び上記フレキシブ
ルなチューブを製織された織物表面に圧接するためにそ
の背面に流体圧を作用させる流体圧付勢手段を設けたこ
とを特徴とするものである。

上述した方法及び装置においては、糸条にマトリックス
樹脂を含浸させておき、フレキシブルなチューブの背面
から圧力を作用させる流体を加熱しておくことにより、
上記チューブを介して伝えられる熱をマトリックス樹脂
に作用させ、織物の形状規制と同時にその成形を行うこ
とができる。

［作 用］ 糸条のキャリヤをキャリヤ駆動機構により所要の軌跡に
沿って走行させ、キャリヤに保持させた糸条を互いに組
織させるに際し、一般に、製織されつつある三次元織物
は必ずしも所期の最終織物形状を保持するとは限らず、
特に不等断面形状の三次元織物では、糸条の張力等によ
り歪み、偏り等を生じ、所望の形状を保持させることが
困難である。しかるに、上述のフレキシブルなチューブ
の背面に流体圧付勢手段による流体圧を作用させて、周
囲からの均一な加圧により織物形状を規制すると、製織
した三次元織物をほぼ最終的な織物形状に保持すること
が可能になる。

さらに、製織に用いる糸条に予めまたは製織時にマトリ
ックス樹脂を含浸させ、フレキシブルなチューブを織物
に圧接するための流体として高温の流体を用い、上記チ
ューブを介して伝えられる熱をマトリックス樹脂に作用
させると、織物の形状規制と同時にマトリックス樹脂の
硬化による三次元織物複合材料の成形を行うことができ
る。

［実施例］ 以下に、図面を参照して本発明の実施例について詳述す
る。

本発明の方法及び装置は、第４図Ａ〜Ｄに示すような織
物の製織方向に不等断面の三次元織物の製織に適してい
るが、同図Ｅに示すような断面４角形等の均一断面の場
合にも有効に利用することができる。同図Ａは、ディス
ク付きのパイプ、同図Ｂはテーパ付き角パイプ、同図Ｃ
はテーパ付きパイプ、同図Ｄは中空ノーズコーン、同図
Ｅは均一断面の角パイプを示している。さらに、第４図
Ａ〜Ｅではパイプ状の部材について例示したが、同様な
外形で中実の部材の製織にも適用することができる。

三次元織物製織装置としては、第３図において例示して
いるような装置を用いることができる。この三次元織物
製織装置は、多数の糸条１のキャリヤ12をキャリヤ駆動
機構により所要の軌跡に沿って走行させるものである。
即ち、糸条１に必要な張力を与えて保持する多数のキャ
リヤ12を、機枠10によって形成された部分円筒面状のキ
ャリヤ移動面11に沿って多数行多数列の配設したロータ
13間に保持させ、キャリヤを保持する一対のロータ13,1
3のうちの一方のロータを回転させることにより、他方
のロータをガイドとしてキャリヤを移動させ、これを多
数のロータにおいて繰返すことにより、多数のキャリヤ
12に所要の軌跡を走行させて、キャリヤ12に保持させた
糸条１を互いに組織させ、その間にキャリヤ12の移動域
を変えることにより、断面形状が変化した三次元織物２
を製織可能にしたものである。なお、上記キャリヤ12に
は、糸条に必要な張力を与えるようにしたボビンあるい
は張力付与装置が取付けられる。

上記三次元織物製織装置は、本発明者らが先に特願平1-
85111号において提案しているものであるが、本発明は
上記のような製織装置に限ることなく、例えばキャリヤ
移動面を平面状、球面状その他の曲面状に形成できるの
は勿論であり、さらに糸条を保持したキャリヤを適宜の
キャリヤ駆動機構により所要の軌跡に沿って走行させる
ようにした各種機構の製織装置であって、不等断面三次
元織物の製織に適用するのに適した各種装置を利用する
ことができる。

上記実施例においては、キャリヤ12を駆動するためのロ
ータ13等を含むキャリヤ駆動機構として、部分円筒面状
をなす機枠10の背後においてガイド15に沿って移動可能
に設けた部分駆動装置16によって回転駆動するようにし
ている。

この部分駆動装置１６は、キャリヤ移動面11に配列設置
したロータ13の一部（縦１列分）に対応してそれらを駆
動する回転駆動機構17を縦列設置し、部分駆動装置自体
をロータの配列域においてガイド15に沿って円周方向に
移動可能にすると共に、キャリヤ駆動機構の駆動軸と回
転駆動機構17における出力軸との連結のために、その回
転駆動機構17を機枠10側に進退可能にし、図示しない制
御装置によってそれらの駆動が制御されるものである。

なお、このような部分駆動装置16を用いることなく、各
キャリヤ駆動機構に、機枠10に支持させたモータ等の駆
動機構を直接的に取付けて、それらの駆動を制御するこ
ともできる。

上記部分駆動装置16のカバー18と、機枠10の円筒面の中
心付近に設置した支持枠19との間に設けた連結部材21
は、一端を上記カバー18に固定的に取付け、他端を支持
枠19に回転可能に取付けたものであり、従って上記部分
駆動装置16のガイド15に沿う移動は、カバー18と支持枠
19とを連結部材21により連結した状態で行われ、連結部
材21は常に部分駆動装置16に追随して駆動されることに
なる。

この連結部材21上には、配向角設定バー23を備えた糸条
配向角設定装置22を設けている。上記配向角設定バー23
は、キャリヤの移動によって交差せしめられた糸条１の
交点を織前位置付近まで運んで、その運んだ位置により
三次元織物２における糸条の配向角を設定するもので、
流体圧シリンダ24により上下動して上記糸条１間に挿抜
可能とし、且つ連結部材21に沿って糸条１の交点を織前
位置付近まで運ぶように、配向角設定バー23を流体圧シ
リンダ24と共に連結部材21に沿って移動させるバー駆動
装置（図示省略）を、該連結部材21内に設けている。製
織に際しては、第３図に示す位置において配向角設定バ
ー23を交差した糸条１間に挿入し、その挿入状態でバー
駆動装置により織前位置付近まで移動させるものであ
る。この場合の移動位置バー駆動装置に付設したストッ
パにより設定され、その位置と糸条１に作用する張力と
によって、三次元織物における糸条の配向角が設定され
る。

なお、上記部分駆動装置16及び糸条配向角設定装置22
は、それらの一組のみを設けて、糸条配向角設定装置22
の機枠10に沿う円周方向の位置決めを、部分駆動装置16
のガイド15に沿う円周方向の移動と兼用しているが、そ
の複数組を設置することもでき、また糸条配向角設定装
置22を部分駆動装置16とは別個に各キャリヤ駆動機構の
位置に対応させて多数列設置することもできる。

上記織成部を備えた三次元織物織機は、円筒面状の機枠
10によって形成されるキャリヤ移動面11に沿って配設し
たロータ13の選択的な回転駆動で、糸条１を保持したキ
ャリヤ11を所要の軌跡に沿って移動させるものであり、
それによって糸条１の反対側は互いに組織され、配向角
設定装置22により織物２内の糸条の方向を規制されたう
えで、機枠10から水平方向に突出する台枠26上の形状規
制装置27によって、所要の断面形状を保持するように賦
形される。

織前位置付近から織成部と反対の側に位置させて台枠26
上に配設した形状規制装置27は、第１図に詳細に示すよ
うに、三次元織物の製織開始端から織前位置付近までの
製織された織物２の表面に被着してその表面に圧接し、
その織前位置付近から外側に折り返されているフレキシ
ブルなチューブ30を備えている。チューブ30の外側面
は、固定ガイド32により保持させているが、この固定ガ
イド32は必ずしも必要なものではない。

上記フレキシブルチューブ30の内端は、製織された織物
２の導出手段を構成する導出ロッド33の先端のチャック
部34に織物２の製織開始端と共に保持され、従ってチュ
ーブ内端は製織の進行に応じて製織された織物２と共に
導出ロッド33により導出される。一方、上記チューブ30
の外端は、チューブ折返し部30aを常に織前位置付近に
位置させるため、チューブ延出手段によって、チューブ
内端とは逆に製織の進行に応じて逐次チューブ30を織前
位置側に延出できるように保持させている。このチュー
ブ延出手段は、チューブ30の外端に気密（液密）に連接
され、台枠26上に保持されたハウジング36及び固定ガイ
ド32に摺動自在に内挿されたチューブホルダ37と、上記
ハウジング36に取付けられて、該チューブホルダ37を織
前位置側に送り出すチューブ送り出し装置３８とを備え
ている。このチューブ送り出し装置38は、ボールネジあ
るいは流体圧シリンダ等によって構成されるものであ
る。

上記ハウジング26には、フレキシブルなチューブ30を製
織された織物表面に圧接するために、その背面に流体圧
を作用させる流体圧付勢手段を付設している。この流体
圧付勢手段は、上記ハウジング36から外部に摺動可能に
導出される導出ロッド33及びチューブホルダ37の周囲
を、シール40,41によって気密（液密）にシールさせ、
ハウジング36の一部に流体圧を導入する流体圧導入口43
を設けることにより構成している。

上記構成を有する形状規制装置27は、上記キャリヤに保
持させた糸条を互いに組織させて三次元織物を製織する
に際し、織前位置付近において、織物２に被着している
フレキシブルなチューブ30の背面に流体圧導入口43から
ハウジング36内に導入した流体圧を作用させ、この流体
圧で製織された織物２の表面にフレキシブルなチューブ
30を圧接することにより、その織物の外形状を半径方向
に規制するものである。

このような織物の形状規制を行うに際し、導出ロッド33
の先端のチャック部34に織物２と共に保持されたフレキ
シブルチューブ30の内端は、製織の進行に同期して導出
ロッド33により引出され、一方、チューブ30の外端は、
製織の進行に同期して逐次チューブ延出手段により延出
される。即ち、チューブ30の外端に連接したチューブホ
ルダ37が、チューブ送り出し装置38により織前位置側に
送り出される。その結果、常に織前位置付近にチューブ
折返し部30aが位置し、そこからチューブ30による織物
２の形状規制が開始されることになる。

フレキシブルなチューブ30をその背面の流体圧により織
物外表面に圧接して、その織物の外形状を規制する場
合、織前位置付近にある織物自体は、部分的な糸条の本
数、張力等の関係で、ある程度の製織形状をなしている
ので、それを周囲から半径方向にほぼ等しい力で加圧す
ると、その製織形状が保持されるが、第１図に例示する
ような複雑な製織形状の場合で、等しい力による加圧で
は目的とする形状にするのが困難な場合には、チューブ
30自体を予め織物の最終形状に近い形状にしておくこと
もできる。

導出ロッド33による製織された織物２の導出、チューブ
ホルダ37によるチューブ30の送り出しは、チューブ30内
の圧力を低下させることによりスムーズ行うことがで
き、この場合には、製織、糸条の配向角規制、チューブ
内の減圧、織物及びチューブ内端の導出、チューブ外端
の送り出し、加圧による形状規制、製織の操作を繰返せ
ばよい。

上記フレキシブルチューブ30の背面に作用させる流体と
しては、空気等に気体、あるいは油等の液体を用いるこ
とができる。

上述した形状規制装置27による織物外形の規制は、第４
図Ａ〜Ｅに例示するような三次元織物ばかりでなく、織
物の製織方向に不均一あるいは均一断面の各種織物に適
用することができるが、織物の製織方向軸に対し、同心
に近い形状の方が、織物に対するチューブの加圧が半径
方向に比較的等圧に近くなるために有利である。

なお、上記実施例におけるチューブ30の内端と外端を直
接連結することにより、チューブ自体をエンドレスとす
ることもできる。この場合には、固定ガイド32にチュー
ブ延出手段、及び流体圧付勢手段を設ければよく、また
流体圧を外部から供給することなく、チューブ内に予め
圧力気体を封入しておくこともできる。

第２図に示す実施例は、製織時に織物にマトリックス樹
脂を含浸させ、織物の形状規制と同時に三次元織物複合
材料３の成形を行うようにした形状規制装置４７を示し
ている。この形状規制装置４７では、製織された織物を
下方に導出するようにしているので、必然的に三次元織
物製織装置もそれに対応した構成にする必要がある。

この実施例におけるフレキシブルなチューブ50は耐熱性
のある材料により形成され、その背面には前記実施例と
同様な流体圧付勢手段により流体圧を作用させるようし
ているが、その流体の供給路に、供給する流体を高温に
加熱するための加熱手段（図示せず）が付設される。ま
た、製織時に織物にマトリックス樹脂を含浸させるた
め、織前位置付近に、マトリックス樹脂を供給する供給
管51を開口させている。

なお、図示していないが、製織された織物をチューブ50
と共に導出する導出手段、上記チューブ50を逐次延出可
能にしたチューブ延出手段も、前記実施例と同様に設置
される。

このような構成を有する形状規制装置４７においては、
三次元織物の製織の進行に応じて供給管51から適量のマ
トリックス樹脂を供給し、またフレキシブルチューブ50
を織物に圧接するための流体として加熱手段により加熱
された高温の流体（空気や油）を用い、上記チューブ50
を介して伝えられる熱をマトリックス樹脂に作用させ
て、織物の形状規制と同時に三次元織物複合材料３の成
形を行うことができる。この場合には、三次元織物を製
織する糸条としては、適宜のものを使用することができ
る。また、マトリックス樹脂として、例えばエポキシ樹
脂を用いると、チューブ50内に供給する高温の流体は12
0〜180℃程度に加熱することになる。

一方、上記マトリックス樹脂は、三次元織物を製織する
糸条１に予め含浸させておくこともできる。この場合に
は、製織素材である糸条として、例えば、熱可塑性樹脂
を抱き込んだコミングルドヤーンまたはシースドヤー
ン、あるいは熱硬化性樹脂を抱き込んだプリプレグヤー
ンなどを使用するとができ、これらをフレキシブルチュ
ーブ50内の加熱流体により加熱×加圧して、成形・硬化
させ、三次元織物複合材料３として完成させることがで
きる。この場合には、第１図に示すような形状規制装置
を用いることができる。但し、フレキシブルなチューブ
を耐熱性のある材料により形成し、その背面に導入する
流体の供給路に加熱手段を付設すればよい。

また、この三次元織物複合材料３の成形に際し、織物の
形状保持を行える程度の少量のマトリックス樹脂を用い
ることもでき、これよって、成形は完了しないが、織物
を取り出したときの崩れ、目ずれの防止効果を期待する
ことができる。

さらに、前記実施例に関連して説明したように、フレキ
シブルチューブ50としてエンドレスのものを用いること
ができ、この場合には、固定ガイド（図示省略）にチュ
ーブ延出手段、及び流体圧付勢手段を設けると同時に、
チューブ50内の流体を加熱する加熱手段設ければよい。

第４図Ａ〜Ｅは、上述した装置によって製織できる三次
元織物またはそれをマトリックス樹脂によって成形した
複合材料の形状を例示したものであるが、ここに例示す
るようなパイプ状の部材を得るためには、製織される織
物の中心部にマンドレルを配置し、それによって内形状
を規制すればよい。また、内形状が織物の製織方向に変
化する場合には、外形状を規制する場合と同様のフレキ
シブルチューブを中心部にも用いればよい。

［発明の効果］ 以上に詳述した本発明の方法及び装置によれば、特に不
等断面の三次元織物を製織するに際して有効に利用する
ことができて、製織されつつある三次元織物の外形を所
期の形状に賦形、保持させることが可能な織物形状規制
手段を得ることができ、さらにそれを利用して三次元織
物複合材料を成形する成形手段を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る三次元織物製織装置の織物形状規
制装置の構成を示す断面図、第２図は他の実施例の断面
図、第３図は上記形状規制装置を装備した不等断面三次
元織物製織装置の斜視図、第４図Ａ〜Ｅは本発明によっ
て得られる三次元織物またはその複合材料の斜視図であ
る。 １……糸条、２……三次元織物、 ３……三次元織物複合材料、12……キャリヤ、 27,47……形状規制装置、 30,50……チューブ。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】多数の糸条のキャリヤをキャリヤ駆動機構
   により所要の軌跡に沿って走行させ、上記キャリヤに保
   持させた糸条を互いに組織させて三次元織物を製織する
   に際し、 織前位置付近において製織された織物表面にフレキシブ
   ルなチューブを流体圧で圧接することにより、その織物
   形状を規制する、 ことを特徴とする三次元織物製織のための織物形状規制
   方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の方法において、 糸条に予めまたは製織時にマトリックス樹脂を含浸さ
   せ、フレキシブルなチューブを織物に圧接するための流
   体として高温の流体を用い、上記チューブを介して伝え
   られる熱をマトリックス樹脂に作用させて、織物の形状
   規制と同時に複合材料の成形を行う、 ことを特徴とする三次元織物製織のための織物形状規制
   方法。
3. 【請求項３】多数の糸条のキャリヤをキャリヤ駆動機構
   により所要の軌跡に沿って走行させ、上記キャリヤに保
   持させた糸条を互いに組織させて三次元織物を製織する
   装置において、 織前位置付近において製織された織物表面に被着してそ
   の表面に圧接するフレキシブルなチューブ、 製織された織物をそれに被着した上記チューブと共に導
   出する導出手段、 上記チューブを逐次延出可能にしたチューブ延出手段、
   及び、 上記フレキシブルなチューブを製織された織物表面に圧
   接するためにその背面に流体圧を作用させる流体圧付勢
   手段、 を設けたことを特徴とする三次元織物製織のための織物
   形状規制装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の装置において、 フレキシブルなチューブの背面に流体圧を作用させる流
   体圧付勢手段に、流体を高温に加熱するための加熱手段
   を付設した、 ことを特徴とする三次元織物製織のための織物形状規制
   装置。