JPH02221436A - 三次元織物 - 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］ 本発明は三次元織物に係り、互いに連結状態で使用され
る複合材の骨格材として好適な三次元織物に関するもの
である。

［従来の技術］ 複数列、複数行に張設された多数の経糸２、該経糸２群
の列及び行間にそれぞれ経糸Ｚと直交する状態に織り込
まれた第１緯糸ｙ及び第２緯糸Ｘ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いる
。この種の複合材を幅広い用途に使用するなめには、般
の金属製の構造材と同様に各部材同士を連結可能とする
必要がある。従来、複合材部材の結合方法には、■複合
部材に穴を開けてメタルブッシングを嵌入し、該メタル
ブッシングに挿通されたリベット、ボルト等で各部材同
士を結合する方法、■接着剤により各部材同士を接着す
る方法等がある。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、複合材にメタルブッシング嵌入用の穴を形成
した場合には、第１６図に示すように。

穴６０と対応する部分で三次元織物Ｆを構成する糸が切
断されるため、当該部分と対応する部分の強度（特に矢
印方向の力に対する強度）が低下し、この部分の強度を
増すなめにはその部分の長さＬ及び幅Ｗの値を大きくし
なければならず、メタルブッシングを囲む部分の体積が
大きくなるという不都合がある。又、複合材を形成した
後に穴開は加工を行うと、加工の仕上り具合によっては
微少な亀裂等が発生し、応力集中による破壊が生じ易く
設計上強度予測が難しいという問題がある。−方、後者
の方法では分解、組立が困雑でしかも接着条件のバラツ
キにより結合強さにバラツキが生じるという問題がある
。

本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、
その目的は連結状態で使用する場合、分解、組立が容易
で連結部の体積を大きくすることなく強度を大きくする
ことができ、しかも設計上強度予測が容易な三次元織物
複合材の骨格材として好適な三次元織物を提供すること
にある。

［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の三次元織物は、織物
の端部に織物を構成する経糸ｚ、ｚ２の長手方向に沿っ
て突出するとともに固体部材が織り込まれた複数の突部
を有し、隣接する突部により形成される凹部の形状をそ
の入口が狭まった形状とすべく各突部の基端側を偏狭に
形成し、かつ三次元織物の長手方向に延びる状態に繊成
された経糸２の一部が前記固体部材の外周に巻き付けら
れている。

［作用］ 本発明の三次元ｍ物は織物の端部にメタルブッシングな
どの固体部材が織り込まれた複数の突部が配置されてお
り、樹脂等を含浸させることにより最終製品の複合材に
形成され、複合材同士を結合する場合には、各突部間に
連結相手の複合材の突部を嵌合することにより、長手方
向及び幅方向の力を各突部が支える状態で連結される。

そして、各突部の固体部材の外周に経糸２が巻き付けら
れた状態となっているため、三次元織物を三次元織物複
合材として他の部材と連結状態で使用した場合、連結部
に引張り力が加わるとその力が経糸Ｚ。

ｚ２により担われる。従って、連結部に加わる力に対応
した本数の経糸２を固体部材に巻き付けた状態で三次元
織物を構成することにより、連結部の強度を確保でき、
固体部材を囲む部分の体積も小さくなる。

［実施例１コ 以下、本発明を具体化した第１実施例を第１〜１１図に
従って説明する。第１．２図に示すように、三次元ｆｌ
！ｔ！ＪＰは複数列、複数行に張設された多数本の経糸
ｚ、２２群と、その列間に経糸ｚ、Ｚ２と直交する状態
で織り込まれた各列毎に連続する多数本の第１緯糸’／
、Ｖ２と、経糸ｚ、２２群の行間に経糸ｚ、２２及び第
１緯糸Ｖ、Ｖ２と直交する状態で織り込まれた連続する
第２緯糸Ｘとから構成されている。三次元織物Ｆの一端
には固体部材１が織り込まれた複数の突部２が経糸ｚ、
Ｚ２の長手方向に沿って突出した状態で配置されている
。固体部材１は要求性能に応じて金属、セラミックス、
プラスチック等の材質で形成され、三次元繊物Ｆの本体
側に向かって先細となる形状に形成されるとともに、そ
の中央部に挿通孔１ａが形成されている。経糸ｚ、２２
群のうち前記突部２を構成する経糸２と、該経糸２群の
各列間に挿入された第１緯糸ｙと、第２緯糸Ｘはいずれ
もその一部が固体部材１の外周に沿って巻き付けられた
状態となっており、隣接する突部２により形成される凹
部３はその入口が狭まった形状となっている。

各経糸Ｚは固体部材１の外周に折り返し状に巻き付けら
れており、経糸２群を構成する本数の半分の数の経糸２
が固体部材１の外周に巻き付けられている。第１緯糸ｙ
及び第２緯糸入も固体部材１の外周に折り返し状に巻き
付けられている。固体部材１に巻き付けられた第１緯糸
ｙとなるべき各２本の糸はその両側が経糸２群の列の２
カ所にそれぞれ独立した第１緯糸ｙとして織り込まれて
おり、残りの１本の糸は折り返された一方が第１緯糸ｙ
として、他方が経糸２として使用されている。又、第２
緯糸Ｘとして固体部材１に巻き付けられた糸も折り返さ
れた一方が第２緯糸Ｘとして使用され、他方が経糸２と
して使用されている。

突部２に職り込まれた第２緯糸Ｘのうち一端に配置され
た突部２に織り込まれた第２緯糸Ｘが突部２以外に三次
元織物Ｆ全体の第２緯糸入として使用され、その他の第
２緯糸Ｘは突部２を織成し終えた後、切断除去されてい
る。

前記のように構成された三次元織物Ｆに樹脂を含浸させ
て形成された複合材４同士を連結する場合は、第３．４
図に示すように各複合材４の突部２が互いに他方の複合
材４の凹部３に嵌合された状態に配置される。そして、
上下方向（第３図の紙面に対して直交する方向）への分
離を防止するため、結合部の上下両側に設置された分離
防止板５が固体部材１の挿通孔１ａに嵌挿された固定ピ
ン６により互いに連結固定される。このような状態で連
結された複合材４に引張り力が加わると、突部２のテー
パ面に対して凹部３を押し広げる力が作用する０分離防
止板５は複合材４の上下方向のずれを防止するだけでな
く、前記凹部３を押し広げる力を支えることができる。

又、複合材４の連結部に作用する引張り力が経糸Ｚによ
り担われるため、経糸２が有効に強力に寄与して連結部
の強度が大きくなり、固体部材１の外周部の形状をコン
パクトにできる。

次に前記の三次元織物Ｆの製造方法について説明する。

三次元織物Ｆを製織する装置は第８．９゜１１図に示す
ように、経糸２群の各行の開口を多数のベルト７を備え
た経糸開口装置８で行うとともに、第１緯糸ｙを経糸２
群の各列間に挿入する挿入装置として緯糸用ベルト９が
使用されている。

又、経糸供給部１０は経糸２群の行数と同じ数のビーム
１０ａを備え、各行毎に経糸２の供給が行われるように
なっている。又、筬２１が織前枠１１と緯糸用ベルト９
の間に、織前枠１１のすぐ右側（第９図２点銀線）と所
定位置（第９図実線）の間を往復動可能に配置されてい
る。織前枠１１の緯糸用ベルト９と反対側には、固体部
材１等を支持する支持部材１２．１３を製繊の進行に伴
い図示しな駆動機構により三次元織物Ｆの引取り方向（
第８．９．１１図の左方）に移動する装置（図示せず）
が配設されている。経糸供給部１０の上方には緯糸供給
部１４が配設されている。

支持部材１２．１３には１個の固体部材１のみを支持す
る支持部材１２と、複数個の固体部材１の他に経糸ｚ２
及び第１４１１糸ｙ２を支持する支持部材１３との２種
類有る。一方の支持部材１２は側面コ字状に形成され、
固体部材１を支持するボルト１５が上下方向に挿通され
るとともにナツト１６により締め付は固定されるように
なっている。他方の支持部材１３は第１０図に示すよう
に側面コ字状に形成され、その基端寄りに固体部材１を
支持するための複数本のボルト１５が所定間隔を置いて
上下方向に挿通されるとともに、ナツト１６により締め
付は固定されている。上下一対の支持片１３ａにはその
先端寄り中央部に三次元織物Ｆの突部２と対応する切り
欠き１７が形成されるとともに、各支持片１３ａの先端
部には互いに対向する位置に挿通孔が形成され、該挿通
孔に支持ピン１８が着脱可能に挿通されている。又、各
挿通孔の間及び挿通孔と対応する位置に追加の第１緯糸
ｙ２を掛止する掛止孔１９が形成されている。

前記の装置により三次元繊物Ｆを製造する場合には、ま
ず所定本数の経糸２及び第１緯系ｙと、１本の第２緯糸
Ｘを固体部材１の外周に折り返し状に巻き付け、各経糸
２を経糸開口装置８のベルト７に挿通する。第１緯糸ｙ
は１本の第１緯糸ｙを除いた他の第１緯糸ｙの各端部を
緯糸用ベルト９に挿通し、残りの１本は固体部材１の外
周面で折り返された一方を第１緯糸ｙとして緯糸用ベル
ト９に挿通し、他方を経糸２としてベルト７に挿通する
。又、第２緯糸Ｘは固体部材１の外周面で折り返された
一方を第２緯糸Ｘとしてボビンに巻き付けてシャトル（
図示せず）に装着し、他方を経糸Ｚとしてベルト７に挿
通する。そして、ベルト７に挿通された経糸２を経糸供
給部１０の各ビーム１０ａに行毎に巻き取った状態で準
備し、緯糸用ベルト９に挿通された第１緯糸ｙを緯糸供
給部１４のビームに巻き取った状態で準備する。この状
態で第２緯糸Ｘを手作業で経糸２群の行間にその上方か
ら順に下方へと蛇行状態に挿入する。

このようにして固体部材１の外周に経糸２及び両線糸ｘ
、ｙが巻き付けられるとともに一段目の第２１糸Ｘの緯
入れが終了した状態で、第８図に示すように固体部材１
を三次元織機の支持部材１２に固定支持することにより
三次元織物の製織準備作業が終了する。この状態では支
持部材１２が織前枠１１と接近する位置に配置されると
ともに、緯糸用ベルト９が下降位置に配置され、経糸開
口装置８のベルト７が上昇位置に配置されている。

この状態から最下行の経糸２と第１緯糸ｙとの開口内へ
の第２緯糸Ｘが挿入された後、経糸開口装置８の作動に
よりベルト７が織前枠１１から遠い側から順に下降移動
されて経糸開口が経糸２群の下部側から順に上方へ向か
って一段ずつ順次形成され、その経糸開口内にシャトル
が順に投入されて経糸２群の行間に第２緯糸Ｘが経糸２
と直交する状態で挿入され、筬２１が所定位置から織前
右側位置まで移動することによって第２緯糸Ｘが織成側
に押しつけられ筬打ちが行われる。最上段の経糸開口内
への第２緯糸Ｘの挿入が完了した後、緯糸用ベルト９が
上昇移動されて第１緯糸ｙが上方へ折り返されて経糸２
群の各列間に挿入される。

次いで経糸開口装置８が作動され、ベルト７が織前枠１
１に近い側から順に上昇移動されて経糸開口が上方から
一段ずつ下方へと移動形成され、シャトルがその経糸開
口内に順次投入されて第２緯糸Ｘが上から下へと順に緯
入れされ筬打ちされる。

以下、同様にして第２緯糸入の緯入れと第１緯糸ｙの緯
入れが交互に行われるとともに支持部材１２が水平方向
に移動されて三次元織物Ｆが順次製織される。そして、
第５．７図に示すように第２緯糸Ｘが６段挿入された状
態で製織が中断され、経糸２、第１緯糸ｙ及び第２緯糸
Ｘが十分残った状態の三次元織物Ｆが製造される。

次に前記のように途中まで製織された三次元繊物Ｆが複
数個（この実施例では４個）準備され、各三次元織物Ｆ
がその固体部材１の部分で支持部材１３にボルト１５及
びナツト１６により所定間隔を置いた状態で支持される
。又、各三次元織物Ｆの両側に所定本数の追加の経糸ｚ
２及び第１緯糸ｙ２がセットされる。追加の経糸ｚ２は
前記支持ピン１８に折り返し状に巻き付けられた状態で
支持され、追加の第１緯糸ｙ２は前記掛止孔１９に固定
された状態で支持される１次に支持部材１３にセットさ
れな製織途中の三次元１１１１ｅｌＦの経糸２と第１緯
糸ｙ及び追加の経糸ｚ２と第１緯糸ｙ２かベルト７ある
いは緯糸用ベルト９に挿通された後、経糸供給部１０の
ビーム１０ａあるいは緯糸供給部１４のビームにそれぞ
れ巻き付けられる。

第２緯糸Ｘは支持部材１３の一番端にセットされた三次
元織物の第２緯糸Ｘを除いて三次元織物に織り込まれて
いない部分が切断除去され、一番端にセットされた三次
元織物の第２６糸Ｘが以後の三次元織物の製織に使用さ
れる。そして、緯糸用ベルト９が上昇位置に配置され、
経糸開口装置８のベルト７が下降位置に配置されて製へ
準備が完了し、第１１図に示す状態となる。

この状態からまず、最下行の経糸Ｚ、Ｚ２と第１緯糸ｙ
、ｙ２との開口内に第２緯糸Ｘが挿入された後、経糸開
口装置８が作動されて経糸ｚ、Ｚ２の開口が上方から１
段ずつ下方へと移動形成され、その開口内に第２緯糸Ｘ
が順次緯入れされ筬打ちされる。以下、前記と同様に緯
糸用ベルト９の昇降動及び経糸開口へのシャトルの投入
により、第１緯糸ｙ、ｙ２の緯入れ及び第２緯糸Ｘの緯
入れ及び筬打ちが交互に行われて三次元織物Ｆの突部２
以外の部分が順次製織され、端部に複数個の突部２を有
する三次元織物Ｆが製造される。

［実施例２］ 次に第２の実施例を第１２図に従って説明する。

前記実施例では経糸ｚ、ｚ２群の各列間に１本の第１緯
糸ｙ、ｙ２が挿入されていたのに対して、この実施例で
は経糸ｚ、ｚ２群の各列間にそれぞれ２本の第１緯糸ｙ
、ｙ２が挿入されている点が大きく異なっている。すな
わち、この実施例の三次元織物Ｆは経糸ｚ、ｚ２群の各
列間にそれぞれ挿入された各一対の第１緯糸ｙ、ｙ２が
その折り返し位置が反対となるように織り込まれ、第２
緯糸Ｘは各一対の第１緯糸ｙ、ｙ２に挟み込まれた状態
で所定の位１に綴り込まれている。この＆ｌｌｌｌ織組
織合には前記実施例に比べて細かな織り幅変更に対応で
き、凹部３の形状を突部２の形状により近いものにでき
る。この場合の嵌合状態は第１２図（ｂ）に示すように
凹部３と突部２の隙間はより小さなものとなる。

この三次元織物Ｆを製繊する場合には、緯糸用ベルトが
一対使用され、経糸ｚ、ｚ２群の各列間に挿入される各
一対の第１緯糸ｙ、ｙ２がそれぞれ緯糸用ベルトに別々
に挿通され、両線糸用ベルトが互いに逆方向に昇降動さ
れることにより、各一対の第１緯糸３’、ｙ２がその折
り返し位置が反対となるように織り込まれる。

なお、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、
例えば、固定部材１の周囲に経糸２及び両線糸ｙ、ｘと
なる糸を単に巻き付けるのではなく、第１３図に示すよ
うに固体部材１に巻き付けられるのに必要な長さの布部
２０ａを有するクロス材２０を固定部材１の周囲に複数
層に巻き付けた三次元織物Ｆをまず製造し、その三次元
織物Ｆを用いて最終の三次元織物を製織してもよい、前
記両実施例の三次元織物Ｆでは固定部材１の外周に経糸
２及び両線糸ｙ、ｘを構成する糸が固定部材１の軸方向
と直交する状態で多層に巻き付けられているだけである
ため、糸が固定部材１の軸方向にずれる虞がある。しか
し、クロス材２０を複数層に巻き付けた構造の場合には
固定部材１の外周部に巻き付けられた糸が布部２０ａを
構成する緯糸Ｙにより所定の位置に位置決めされている
ため、固定部材１の軸方向に移動することがなく形状保
持が良好となる。

又、突部２内に織り込む固体部材１の形状は、連結状態
で引っ張り力が作用したとき対向する複合材４の突部２
同士でガタが生じないためには先細（テーバ）形状が最
良であるが、先細形状に限らず三次元織物を複合材４と
した場合に連結すべき複合材４の突部２と凹部３とが相
互に嵌合可能であればよく、第１４図に示すような円筒
状としてもよい、又、固体部材１に巻き付けられた糸が
固体部材１の軸方向に移動するのを防止するため、固体
部材１の両端部にフランジを設けたり、外周面に多数の
溝を形成したり、第１５図に示すように固体部材１の一
部に糸挿通孔１ｂを形成し、固体部材１に巻き付ける糸
の一部あるいは織成開始点で追加する糸の一部を糸挿通
孔１ｂに通した状態で三次元織物Ｆを製織してもよい、
さらには、第２緯糸Ｘを経糸開口の一方からレピアによ
り折り返し状に挿入するとともに、その先端ループを別
の耳糸で抜は止めする方法で三次元織物Ｆを製織したり
、第２緯糸Ｘとして１本の連続した糸でなく各段毎にそ
れぞれ独立した糸を使用してもよい 「発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の三次元ｍ物は樹脂等を含
浸させることにより最終製品の複合材に形成され、織物
の端部に配置された複数の突部によって入口が狭まった
凹部が形成されているので、複合材同士を結合する場合
には、各凹部に連結相手の複合材の突部を嵌合すること
により、長手方向及び幅方向の力を各突部が支える状態
で連結され、分解、組立が容易な継手部材となる。又、
各突部の固体部材の外周に経糸Ｚが巻き付けられた状態
となっているため、三次元織物を三次元織物複合材とし
て池の部材と連結状態で使用した場合、連結部に引張り
力が加わるとその力が経糸ｚ、２２により担われる。従
って、連結部に加わる力に対応した本数の経糸２を固体
部材に巻き付けた状態で三次元織物を構成することによ
り、連結部の強度を確保でき一固体部材を囲む部分をコ
ンパクトにできる。しかも、従来と異なり複合材を形成
した後に穴開は加工を行う必要がないため、穴開は加工
の際に生じる微小な亀裂等が原因となる応力集中より強
度が低下することがなく、設計上強度予測が容易となる
。

【図面の簡単な説明】

第１〜１１図は本発明を具体化した第１実施例を示し第
１図は三次元織物の部分平面図、第２図は側面図、第３
図は複合材の連結状態を示す概略平面図、第４図は同じ
く概略側面図、第５図は製織途中の三次元織物の平面図
、第６図は第５図のＡ−Ａ、＠断面図、第７図は同じく
側面図、第８゜９図は製織状態を示す概略側面図、第１
０図は支持部材の概略斜視図、第１１図は製織状態を示
す概略側面図、第１２図（ａ）は第２実施例の三次元織
物の要部平面図、第１２図（ｂ）は複合材の連結状態を
示す概略平面図、第１３図は変更例の概略斜視図、第１
４．１５図は別の変更例の概略平面図、第１６図は三次
元織物に穴を開けた状態を示す概略斜視図である。 固体部材１．突部２、凹部３、分離防止板５、固定ビン
６、支持部材１２．１３、クロス材２０、布部２０ａ、
第１緯糸ｙ、ｙ２、第２緯糸Ｘ、経糸ｚ、ｚ２、三次元
織物Ｆ。 特許出願人　株式会社　豊田自動織機製作所式　理　人
　弁理士　　恩田博宣 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、織物の端部に織物を構成する経糸（ｚ、ｚ２）の長
   手方向に沿つて突出するとともに固体部材が織り込まれ
   た複数の突部を有し、隣接する突部により形成される凹
   部の形状をその入口が狭まった形状とすべく各突部の基
   端側を幅狭に形成し、かつ三次元織物の長手方向に延び
   る状態に織成された経糸（ｚ）の一部が前記固体部材の
   外周に巻き付けられている三次元織物。