JPH01168934A - 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
材料成形品は軒昂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、セラミクス繊維／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と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
られた炭素繊維製のロッド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、その状態で各ロン
ドロ間に＠Ｉｌ線とほぼ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ｈ
ｄ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、内周面に沿って軸方向に配列
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ペーサ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の軸線方向すなわち第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を巻き付ける。そして、この
操作を所定回数（ｎ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ｖ４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をカンヌキ糸として挿通し、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
６５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号明細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
置仏を環状に配置し、環状織物の放射方向に配列される
放射方向糸と、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
元環状織物はロッドＲ間に順次金糸ｈｃ。

ｈｄ、　ｈｇが巻き伺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の間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をカンヌキ糸として挿通する
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ｌＩＩ用転配載され
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１組となる開口装置を
同一平面上に並べる必要があり、経糸間隔が大きくなり
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の糸群と直交するにうに織物の
中心から放射状に延びる羊面内においてジグザグ状に配
列される複ｖＩ組の糸からなる第２の糸群と、織物内面
に沿ってその軸線方向に延びるように前記第１の糸群の
層間に配列される経線方向糸としての第３の糸群とから
構成され、前記冬用２の糸群の数と、前記第１の糸群の
積層数と、第２の糸群の撮り数との関係が、（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）で、かつ、（第３の糸群の層数）＋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、三次元環
状織物の経線方向糸を構成する第３の糸群を各糸群によ
り形成される開口が前記シャトルガイドの案内通路と対
向する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
出される第１の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絹中の
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
グザグ状に織り込んで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３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、第３の糸群が織物の内面に沿
ってその軸線方向に延びるように前記第１の糸群の層間
に経線方向糸として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の糸群の変形し易さが
経線、方向糸としての第３の糸群により補われる。

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複数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開
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。又、第３の糸は複雑段の案内通路間を通る状態に配
列されているので、シャトルが案内通路を通過すること
により第１の糸群の層間に織り込まれる。そして、各シ
ャトルが当該開口を通過した後、案内通路の段数に対応
した複数１１１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の糸群及び経線方向
糸としての第３の糸群はそれぞれ同一平面内に複数段ず
つ配置されるため、ｖ４２の糸群及び第３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（この実施例では４段）の案内通路２を備え
た多数のシャトルガイド３が心材１を中心とした環状に
配置されている。シャ１〜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絹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５を供給
するヤーンビーム６がそれぞれ配置されている。又、前
記ヤーンビーム６の内側には三次元環状織物Ｆの内面に
沿ってその軸線方向に延びるように配列される経線方向
糸を構成する第３の糸７を供給するヤーンビーム８が、
シャトルガイド３と対向する状態で環状に配置されてい
る。各ヘルド４は前記シャトルガイド３の案内通路２の
段数より１少ない数の目９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と対向
する側に開放するスリット３ａが形成されるとともに、
第４図に示すように各案内通路２問には心材１に対して
放射方向に延びる糸通路１０が形成されている。又、第
３．４図に示すようにスリット３ａと反対側に電磁石１
１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１２は第３図に示すようにその中央
部にリール１３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１２ａが形成されている。又、シャ
トル１２にはシャトルガイド３の電磁石１１と対応する
側に永久磁石１４が２個固定されている。そして、シャ
トルガイド３に設けられた電磁石１１の極性が順次変換
されることにより、永久磁石１４と電磁石１１との吸引
及び反発力によりシャ：〜ル１２が案内通路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。

三次元環状織物を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６から引き出された第２の
糸５をそれぞれヘルド４の目９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、ヤーンビーム８から引き出された第３の糸７をシャ
トルガイド３の糸通路１０に挿通した状態で心材１を中
心に放射状に配列する。さらに、第５図に示すように４
段３組の各シャトル１２から繰り出される第１の糸１５
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Ｏ印で区別される３絹のシャトル１２がシャトルガイ
ド３に設けられた電磁石１１の極性が順次変換されるこ
とにＪ：す、電磁石１１とシャトル１２に設けられた永
久磁石１４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１２
から繰り出される第１の糸１５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。

各シャトルガイド３の間に対応して４本１組で配置され
た各ヘルド４は、それぞれ３段に設けられた目９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４ａ〜４ｄはそれぞれ３本の第２の糸
５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と対応する範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段で開口の数が２であるため、ヘル
ド４ａ〜４ｄの基準となる位置から２段階移動が可能と
なる。ヘルド４ａ〜４ｄの移動によりその目９に挿通さ
れた第２の糸５が上下に振られるので、ヘルドの移動段
数が第２の糸群５の振り数となりこの実施例では振り数
は２となる。

第６図（ａ　）に示す状態から＃印のシャトル１２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１２から繰り出される第１の糸１５は、最下段の
案内通路２内を走行するシャトル１２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１２から繰り出されるものが最外層となるように心材
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４のヘルド４ｄが上方へ、第
２のヘルド４ｂ及び第３のヘルド４ｃが下方へとそれぞ
れＩｖＩずつ移動され、次のＸ印で示されるシャトル１
２が新たに形成された開口と対応する第６図（ｂ）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
１２が新たに形成された開口を通過して第２の糸５によ
り形成される同口内に第１の糸１５が挿通された後、へ
゛ルビ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段ずつ移動するように作動されて第ｅｏ　
＜ｃ　＞に示す状態となる。以下同様にしてシャトル１
２が第２の糸５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１５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５がそ
れぞれ三次元環状織物の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、又第３の糸７が第１の糸
１５の間に心材１の表面に沿ってその軸心方向に延びる
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１５及
び第２の糸５の折れ曲がり角度が小さいため、高弾性率
あるいは単ｍｕ径が太く曲げに弱い糸でも支障なく織成
が行われる。

周方向糸を構成する第１の糸１５群と直交する糸が、ジ
グザグ状に配列される第２の糸５群だけの場合には、三
次元環状織物Ｆの形状が変形し易いが、第３の糸７群に
より構成される経線方向糸の存在により変形し難くなる
。

（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１２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１２が連続した螺旋
状の走行路を走行する点と、シャトル１２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１２はシ
ャトルガイド３の外側に配置されるガイド通路１６（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１
６の一端に進入して再び上方へと移動するようになって
いる。シャトル１２はボビン１７が着脱可能な構造に形
成され、該ボビン１７にはシャトル１２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１２が前記出口に到達し
た時点でボビン１７に巻かれた糸がなくなる。そして、
シャトル１２が走行路の出口部からガイド通路１６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１７がシャトル１２から取り出されるとと
もにガイド通路１６の上方に配置された満ボビン供給装
置１８から供給される満ボビンと交換され、再びガイド
通路１６を経てシャトルガイド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１２に装着されたボビン１７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１２が移動す
るに従いボビン１７から糸が繰り出されて第２の糸５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１５の糸端が飛び出した状
態に形成されるため、第１の糸１５がシャトル１２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、シャトル１２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１９を設け、シャトル１２の外側には該駆
動ギヤ１９と噛合する歯部１２ｂを形成し、駆動ギヤ１
９と歯部１２ｂとの噛合によりシャトル１２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の糸群の数及び振り
数を任意に変更したり、第３の糸群の層数を第１の糸群
の積層数−１より少なくするようにしてもよい。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１２を循環使用する構成に代えてボビン１７
を備えたシャトル１２あるいはリール１３を装備したシ
ャトル１２を多数準備してガイド通路１６からシャトル
１２を順次螺旋状の走行路入口部へ送り込み、出口部か
ら脱出したシャトル１２に対して別の場所でボビン１７
の交換あるいはり−ル１３への糸の巻付けを行う構成を
採用してもよい。　ｆ 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積層される第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、織物の内面に沿ってそ
の軸線方向に延びるように第１の糸群の層間に経線方向
糸として配列される第３の糸群との３種類の糸群から構
成されるため、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。又、ジグザグ状に配列される
第２の糸群の変形し易さが経線方向糸としての第３の糸
群により補われる。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、第２の糸群及び第３の
糸群も同時に複数段ずつ織り込まれるため、その密度を
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４ｆ１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図はシャトルの変更
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図は従来の織成方法を
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（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１２、第１の糸１５、第２の糸５、第３の糸７、
三次元環状織物Ｆ０ 特許出願人　　　株式会社豊田自動織機製作所甫１０図 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、織物内面に沿って
   その軸線方向に延びるように前記第１の糸群の層間に配
   列される経線方向糸としての第３の糸群とから構成され
   、前記各第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が、 （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） であり、かつ、 （第３の糸群の層数）＋１≦（第１の糸群の積層数） である三次元環状織物。 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数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、三次元環状織
   物の経線方向糸を構成する第３の糸群を各糸群により形
   成される開口が前記シャトルガイドの案内通路と対向す
   る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
   路に沿つて走行させることにより、各シャトルから繰り
   出される第１の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三次元環状織物の製造方法。