JPH0791744B2 - 三次元繊維構造体の製織装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、従来のトーションレース方式による三次元製
織体の製織装置の改良に関するものである。

［従来技術］ プラスチックあるいは金属の成形体の補強手段として、
炭素繊維、ガラス繊維、あるいは、金属繊維等が使用さ
れている。

この従来の補強手段は補強繊維を平板状に積層したいわ
ゆるプリプレグを補強する材料、例えばプラスチック材
料中に埋め込むものであった。

しかし、この構造では三次元に繊維を配列することがで
きないために大量の補強繊維を使用することができない
ことや、平板状に配列された繊維を層間の剪断強度が低
く、成形体の強度の向上が充分でないという問題があっ
た。

そこで、編組紐あるいはこれを拡張した編組構造体、す
なわち、三次元繊維構造体を使用して成形体を補強する
ことが提案されている。

この三次元繊維構造体を成形する製織装置は既に米国特
許第4312261号明細書に開示されており、この装置はト
ーションレース方式と称されている方式のうちの一つの
方式である。

この装置は、限られた平面内にボビンを搭載した多数の
キャリアを決められた配列に配置し、該キャリアを前記
平面の外周部に設けられた電磁ソレノイドの駆動力によ
って縦あるいは横に一列に配置されているキャリアを一
群として移動させながら、ボビン相互の位置を変えるこ
とにより糸条同志の絡み合いによる三次元化がなされる
ものである。

また、本発明者らはこの三次元製織方法の利点を活か
し、比較的小型の装置で大型の三次元繊維構造体が２本
同時に得られる製織方法、および該装置の拡張が容易
で、設備費も比較的廉価であり、引取装置が不要である
三次元構造体の製織装置の技術開発を行い、得られた発
明を特願昭62−230635号（特開平１−77662号公報参
照）として出願した。

なお、この発明の概要は次の通りである。

複数の被製織繊維を各々把持した複数のキャリアと、該
キャリアを二軸方向に移動させる駆動手段を備えた製織
駆動装置によって被製織繊維を三次元構造体に製織する
三次元繊維構造体の製織装置において、前記製織駆動装
置の両側に該製織装置のキャリアを介して貼り渡される
被製織繊維に張力を付与するための張力付与装置を設け
た三次元繊維構造体の製織装置である。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記三次元繊維構造体の製織装置は、キャリアを移動さ
せる場合、同一列のキャリアを一群とし、隣接するキャ
リア列の接触面に沿ってそのキャリアを移動するため、
隣接するキャリア列に凹凸が生じている場合、移動させ
るキャリア列が該凹凸で制止されることになり、移動が
困難になるという問題がある。

特にキャリアは直交する二軸方向へ交互に動くことによ
つて、同一列の各キャリアが入れ替るため、該キャリア
列に凹凸を生じさせないことは容易なことではなく、キ
ャリアが二軸方向へ交互に動いてもキャリア列に凹凸が
生じないようにするためには、キャリアの高い製作精度
が必要で、また、繰り返し移動による経時的変形や摺動
によるキャリア接触面の摩耗等が極めて少ない材料を用
いる必要があり、従ってキャリアの製造コストが非常に
高いと言う問題がある。特に高速に動作させる場合に上
述の問題は顕著となる。

本発明の目的は、上記の問題点を解消せんとするもの
で、上記キャリアを、直交する二軸方向へ交互に、しか
も、円滑に移動させることのできる三次元繊維構造体製
織装置を提供せんとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、複数の被製織繊維を各々把持した複数のキャ
リアと、該キャリアを二軸方向に移動させる駆動手段を
備えた製織駆動装置によって被製織繊維を三次元構造体
に製織する製織装置において、前記製織駆動装置に、前
記キャリア間であつて、かつ、前記二軸方向の各軸方向
もしくはその軸方向と直交する方向に出し入れ自在のキ
ャリアの移動を案内するためのガイドを設けたことを特
徴とする三次元繊維構造体の製織装置を要旨とするもの
である。

すなわち、本発明は、被製織繊維を製織するために該被
製織繊維を把持したキャリアの同一列を一群として二軸
方向に移動させる際に、隣接するキャリア列の接触面に
沿って移動させるのではなく、キャリアの移動を案内す
るガイドを設けて、該ガイドに沿ってキャリア列を移動
させるようにした被製織繊維を三次元構造体に製織する
製織装置（以下、三次元製織装置という）である。

［実施例］ 以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

なお、図面の符号は次の通りである。

１は被製織繊維、２は製織駆動装置、３、７はキャリ
ア、４は製織体、５は把持器具、６はダミーキャリア、
９は溝ガイド、11は張力付与装置、12は重り、13はワイ
ヤーロープ、21はハウシング、22は架台、30はキャリ
ア、31、32はガイド、33はスリット、35は支持台、38は
弾性体、39はピン、41〜44は駆動装置、45は駆動機器、
46はロッド、47、48はガイド、49はガイド棒である。

実施例１ 第１図に示す三次元製織装置は、中央部に製織駆動装置
２が設置され、また、その装置２の両側に張力付与装置
11が配設されており、被製織繊維１は各々製織駆動装置
２と張力付与装置11の間に所定の張力を付与された状態
で張り渡され、製織駆動装置２によつて製織された製織
体４が両側に得られる。

第２図は、第１図の該製織駆動装置２を繊維１の長手方
向から見た図で、その駆動装置２は、図に示すように、
内側にキャリア３が上下左右に規則的に配設され、その
外周の４辺には、前記キャリア３を上下左右に移動させ
るロッド46、および、該ロッド46を摺動させるシリンダ
やソレノイド等のような駆動機器45が複数個装着された
駆動装置41〜44を配設した装置で、その駆動装置でキャ
リアを上下、左右の二軸方向に移動させる。なお、21は
ハウジングである。

第２図の下部（二点鎖線の位置から破線の位置に移動）
および右部に配設された櫛状の長尺体がキャリア３の移
動時にキャリアの案内をなすガイド47,48で、このガイ
ド47、48には、平行に配列された複数のガイド棒49が設
けられており、記載していない駆動装置で摺動される。
ガイド棒49の長さは少なくとも一群をなす同一列のキャ
リア列の全長よりも長い。またガイド棒49の数も、全て
のキャリア列間に配設される数量になる。

また、ガイド棒49は、第５図や第６図に示すように断面
形状が矩形（斜線部）であり、キャリア３の凹部Ｓに挿
入され、キャリア列は両側のガイド棒49に案内されるこ
とになる。

さらに、ガイド棒49の厚みは、該ガイド棒の通路となる
隣接するキャリア３の凹部Ｓによって作られる空間の高
さと同じか、僅かに高くなっている。従って、移動する
キャリア列は隣接するキャリア列の接触面上ではなく、
ガイド棒上を移動することになる。

また、キャリアを案内するガイド棒は第５図のように上
下、左右方向共に一列にする方法でも良いが、第６図の
ように上下方向は中央一列とし、左右方向はバランス良
くその両側二列とする方法でもよい。

第５図に使用されるキャリアは、第３図のように凹部が
２箇所あり、第６図に用いられるキャリアは、第４図の
ように凹部が３箇所設けられている。

また、該キャリア列を駆動させるロッド46の先には第８
図のように、直接キャリア３を押圧するダミーキャリア
６が取り付けられており、キャリア３の全長を押圧する
ように該キャリア３と同じ長さである。該ダミーキャリ
ア６の凹部Ｒにはガイド棒49が挿入される。第８図のダ
ミーキャリア６は第３図のキャリア用である。

ガイド棒49がキャリア３およびダミーキャリア６に挿入
される状況を第７図に示す。

図は、キャリア３を左方向に移動させるために、左右方
向のガイド47が摺動し、ガイド棒49が右方向から左方向
に挿入され、一方、２点鎖線の位置にあつた上下方向の
ガイド棒49が下方に引戻された状態を示している。

また、前記製織駆動装置２のキャリア３は、被製織繊維
１を貫通させるためだけの貫通孔を設けたものであって
も良いが、第３図や第４図に示すように、ピン39に一端
が固定されたバネなどの弾性体38が内蔵され、その他端
には被製織繊維１が固定されているものが好ましい。こ
こで、このような弾性体38を備えたものは、該弾性体38
が製織開始前にキャリア３の配置に適応したタワミ量に
セット可能となる。すなわち、キャリア３が外周部から
内周部に移行する場合、該キャリア３に対応する被製織
繊維の製織駆動装置２〜交織部Ｍ間の経路長が短かくな
るため、外周部に配置されたキャリアに内蔵された弾性
体38のタワミ量は、最内周に移行した後でも張力が作用
するように設定される。

キャリア３で支持された被製織繊維１の端部はそれぞれ
第１図に示すように総て一箇所に集束され、把持器具５
によって集束把持されており、該把持器具５は、張力付
与装置11に装着されている。

また、張力付与装置11は、把持器具５に固定されたワイ
ヤーロープ13等の紐状体の終端に重り12を結着させたも
ので、把持器具５に集束把持された被製織繊維１に直接
張力作用をなすものである。従って被製織繊維１の張力
は前記重り12の重量によって決まり、また製織操作が進
行しても常に一定の張力が維持される。

次に、上述の三次元製織装置の動作について説明する。

三次元製織装置は、被製織繊維１が把持または貫通され
たキャリア３を上下左右方向に規則的に移動させること
によって被製織繊維１が互いに交織し合って三次元の製
織体４が作成される。

そしてその製織体４は両側に同時に２本作成されること
になる。

第２図において該キャリア３は上下又は左右方向の同一
列を一群として移動させるが、左右方向に移動させる場
合、左右方向ガイド47をキャリア３の群内に挿入させ、
ガイド47の対面のダミーキャリア６まで到達させ、もう
一方の上下方向ガイド48は、下方向へ引戻してキャリア
群外に取出してしまう。

しかる後、左右方向の両側に設けられた駆動機器42,44
を作動させ、ダミーキャリア６を介して左右方向の各キ
ャリア列を１ステップ移動させる。次に、その状態で上
下方向ガイド48を上方向へキャリア群内に挿入させる。
ガイド48の先端が対面のダミーキャリア６に到達した
後、左右方向ガイド47を元の方向に引き戻してキャリア
群外へ取り出してしまう。

その後、上下方向の両側に設けられた駆動機器43,45を
作動させ、ダミーキャリア６を介して上下方向の各キャ
リア列を１ステップ移動させる。そして、その状態で左
右方向ガイド47を左方向へキャリア群内に挿入させる。
同様に該ガイド棒49の先端が対面のダミーキャリア６に
到達した後、上下方向、ガイド48を元の方向に引き戻し
てキャリア群外へ取り出してしまう。

その後は、初期駆動状態に戻り、以後は前述までの動作
を繰り返す。製織動作が進むに従って交織点Ｍが製織駆
動装置２の方向へ進んで行く。この交織点Ｍでの交織力
が、キャリア３に固定した弾性体38によって被製織繊維
に働く張力の作用だけでは弱い場合、すなわち交織角度
（水平軸に対する繊維の傾斜角度）が小さい場合は交織
点Ｍを押圧する筬を設けると効果的である。

このように、キャリア列を移動させるたびに、その移動
方向へ案内用のガイドを挿入することによつて、キャリ
アの寸法精度にかかわらず、キャリア列は滑らかに移動
することができる。

実施例２ 第９図に示す三次元製織装置は、第１図とは逆に製織駆
動装置２が水平に設置され、被製織繊維１が鉛直方向に
張り渡された竪型の製織装置である。

第２図と同様に製織駆動装置２は、同装置を繊維１の長
手方向から見た第10図に示すように、内側にキャリア７
が縦横に規則的に配設され、その外周の４辺には前記キ
ャリア７を縦横方向に移動させるロッド46、及び該ロッ
ド46を摺動させるシリンダやソレノイド等のような駆動
装置45が複数個装着された駆動装置41〜44を配設した装
置であり、また、35は支持台である。

この場合、キャリア７の移動時に案内をなすガイド31,3
2は、板状の形状をなし等ピッチで加工された複数のス
リット33を有す。該ガイド31,32は第11図に示すように
縦横方向に配列されており、縦，横方向のガイドは各々
等ピッチで平行に配列されている。更に、縦方向ガイド
31と横方向ガイド32は直角に配列され、互いに前記スリ
ット部33で嵌合し合っている。

縦、横方向のガイド31、32の作動後の状態を第12図、第
13図に示す。

第12図は、縦方向のガイド31が上方へ作動した状態であ
り、第13図は、横方向のガイド32が作動した状態を示し
ている。なお、図のスリット部33の長さは、ガイドの高
さの1/2ないし3/4程度である。

第９図に示すようにキャリア７は長手方向に段をなし、
小径部に該ガイド31が挿入される。また、該キャリア７
には支持台35からの飛び出し防止策として、底部に溝ガ
イド９が設けられている。

また、第１図の横型製織装置の場合と同様にキャリア７
にはバネ等のような弾性体38が固定されており、各被製
織繊維１の一端が該弾性体38に把持され、他端は集束さ
れて（図示されていない）第１図と同様に把持器具を介
して張力付与装置に連結されている。

次に、上述の三次元製織装置の動作について説明する。

第９図，第10図において、ダミーキャリア６は実施例１
と同様に縦横の同一列を一群として移動させるが、キャ
リア列を駆動する前に、該キャリアの各列の移動を案内
するガイド31,32をキャリア列間に挿入する。該ガイド3
1,32は第11図のようにキャリアの配列に対応して等ピッ
チで縦横方向に配列されている。

キャリア７を先ず縦方向に移動させる場合、第９図およ
び第10図に示すように縦方向ガイド31を、記載していな
い駆動機器によって上方向に摺動させ、各キャリア列間
に挿入する。

しかる後、該縦方向ガイド31で仕切られた各ガイド列
を、ダミーキャリア６を介して駆動機器41,43によって
キャリア列を押圧し、縦方向に１ステップずつ各々移動
させる。

次に、該縦方向ガイド31を下方向に摺動させて元の位置
に戻し、替りに横方向ガイド32を上方向に摺動させ、各
キャリア列間に挿入する。

そして縦方向の場合と同様に各ガイド列をダミーキャリ
ア６を介して駆動機器42,44によって横方向に１ステッ
プずつ各々移動させる。

移動終了後該横方向ガイド32を下方向へ摺動させ、元の
位置に戻す。

以後は、上述の操作を繰り返す。

このように、キャリア列間にガイドを挿入することによ
って、多少不揃いのキャリア列も直線上に再整列される
ため、キャリア列は極めて滑らかに移動することができ
る。

次に、上記のようなキャリアの移動操作によって製織を
なすいわゆるトーションレース方式による製織方法を第
14図に基づいて説明する。

被製織繊維を製織するためのキャリア3,6の駆動は以下
の４工程からなるもので、該４工程を繰り返すことによ
って、例えばキャリア3,6の中の１個のキャリア30に注
目すると図中の矢印で示す軌跡をたどる。

第14図は、第２図，第10図のキャリアのみを示したもの
で、A,B,C…は上下方向および縦方向のキャリアの列を
示し、a,b,c…は左右方向および横方向のキャリアの行
を示すものである。

第１工程;B,D,F,H,J列が下方向へ、C,E,G,I,K列が上方
向へ１ステップずつ移動する。

第２工程;c,e,g行が右方向へ、b,d,f,h行が左方向へ１
ステップずつ移動する。

第３工程;B,D,F,H,J列が上方向へ、C,E,G,I,K列が下方
向へ１ステップずつ移動する。

第４工程;c,e,g行が左方向へ、b,d,f,h行が右方向へ１
ステップずつ移動する。

ここで、１ステップとは、キャリアの整数個分の移動距
離を指す。

第４工程終了後、第１工程へ戻り、以後それを繰り返し
ていく。これら、４工程の各工程間にキャリア列の移動
を案内するガイド31、32、又は、47、48の摺動操作が行
われるのである。

本発明によって製織された被製織繊維１による三次元繊
維構造体８の用途は、FRP、FRM及びC/Cコンポジット等
の複合材料用補強繊維構造体として、また、フィルター
や断熱材、防音材、吸振材、グランドパッキング等の機
能材としての用途及びベルトや衣料用等としても応用可
能である。

被製織繊維の種類としては、金属繊維、炭素繊維、アル
ミナ繊維等の無機繊維や各種の有機繊維、及び無機繊維
と有機繊維のハイブリッド繊維等が挙げられるが、これ
らは用途に応じて選定される。

［発明の作用・効果］ 本発明は、複数の被製織繊維を、複数のキャリアを備え
た製織駆動装置で三次元構造体に製織する三次元繊維構
造体の製織装置において、キャリアを駆動装置によっ
て、二軸方向に移動させる場合に、キャリア列間に案内
用のガイドを適宜挿入するようにしたことによって従来
のような隣接キャリア列を案内ガイドとする場合と対比
して以下のような効果がある。

（１） キャリア列の移動のたびにキャリア列が直線状
に再整列され、かつ、案内方法が確実であるため、キャ
リアの移動が滑らかで、停止することが全くない。

（２） 隣接キャリア列自体を案内面としないため、キ
ャリアの寸法精度が比較的低い場合でも適用可能であ
り、形状も非円柱形（特に矩形）にする制約もないた
め、製造コストが安い。

（３） キャリアに、その案内ガイドとなる機能が不必
要となったため、極めて小型化が図れ、装置全体も小型
で安価となった。

（４） キャリアの材質も従来のような低摩擦特性を必
要とする制約がない。

（５） ガイドはキャリアの案内ばかりではなく、実施
例１のように、キャリアの飛び出し防止も兼ねている。

【図面の簡単な説明】

第１図、第９図は、本発明の三次元製織装置の概略側面
図、 第２図、第10図は、第１図、第９図の製織駆動装置を繊
維軸方向から見た正面図、 第３図、第４図は、キャリアの断面図、 第５図、第６図は、第１図の製織装置に用いるガイド
が、第３図や第４図のキャリアに挿入された状態の例を
示す図、 第７図は、ガイド棒がキャリアとダミーガイド列に挿入
された状態を示す斜視図、 第８図は、該キャリアを直接押圧するダミーキャリアの
説明図、 第11図は、第９図の製織装置に用いるガイドの概略図、 第12図、第13図は、ガイドの移動状態を示す斜視図、 第14図は、キャリアの動きを説明する配置図である。 1:被製織繊維、2:製織駆動装置 3,7:キャリア、6:ダミーキャリア 4:製織体、5:把持器具 11:張力付与装置、12:重り 13:ワイヤーロープ、21:ハウシング 22:架台、30:キャリア 31,32:ガイド、33:スリット 38:弾性体、39:ピン 41〜44:駆動装置、45:駆動機器 46:ロッド、47,48:ガイド 49:ガイド棒

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の被製織繊維を各々把持した複数のキ
   ャリアと、該キャリアを二軸方向に移動させる駆動手段
   を備えた製織駆動装置によって被製織繊維を三次元構造
   体に製織する製織装置において、前記製織駆動装置に、
   前記キャリア間であつて、かつ、前記二軸方向の各軸方
   向もしくはその軸方向と直交する方向に出し入れ自在の
   キャリアの移動を案内するためのガイドを設けたことを
   特徴とする三次元繊維構造体の製織装置。