JPH0814053B2 - 三次元織物 - 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に係り、特に他の部材との連結状
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ｚ、該経糸ｚ
群の列及び行間にそれぞれ径糸ｚと直交する状態に繰り
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く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ためには、
一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、三次元織物を骨格材とした複合
材同士を連結する使用例は無いが、多数枚のクロスを積
層した積層材を骨格材とした複合材では第21図に示すよ
うに、複合材60にメタルブッシング61を挿入して複合材
60同士あるいは複合材60と他の構造材62とをボルト63及
びナット64により連結する方法が採用されている。そこ
で、三次元織物を骨格材とした複合材をボルトとナット
を用いてあるいはピンにより連結する場合には、前記と
同様に三次元織物を骨格材とした複合材に穴を開けてメ
タルブッシングを嵌入する必要がある。

［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22図に示すように、穴65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ためにはその
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け加工を
行う為、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。

本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであっ
て、その目的は他の構造材と連結状態で使用するための
三次元織物複合材として使用する場合、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
物の端部に固体部材を有し、少くとも三次元織物の長手
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。

［作用］ 本発明の三次元織物は織物の端部にメタルブッシング
などの固体部材が配置され、その外周に経糸ｚの全部又
は一部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、他の部材との連結要素であるボルトあるい
はピンを介して固体部材に引張り力が加わった場合その
力が経糸ｚ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ｚ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］ 以下、本発明を具体化した第１実施例を第１〜５図に
従って説明する。第１〜３図に示すように、三次元織物
Ｆは複数列、複数行（この実施例では10列６行）に張設
された多数本の経糸ｚ群と、その列間に経糸ｚ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ｙと、経糸ｚ群の行間に経糸ｚ及び第１緯糸ｙと直交
する状態で織り込まれた連続する１本の第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と
してのメタルブッシング１が配置されている。経糸ｚの
大部分及び両緯糸x,yはいずれもその一部がメタルブッ
シング１の外周に巻き付けられた状態となっている。各
経糸ｚは大部分の糸がメタルブッシング１の外周に折り
返し状に巻き付けられており、経糸ｚ群を構成する本数
の約半分の数の経糸ｚがメタルブッシング１の外周に巻
き付けられている。又、第１緯糸ｙ及び第２緯糸ｘもメ
タルブッシング１の外周に折り返し状に巻き付けられて
おり、メタルブッシング１に巻き付けられた第１緯糸ｙ
となるべき各糸の両側が経糸ｚ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いる。又、第
２緯糸ｘとしてメタルブッシング１に巻き付けられた糸
の片側は第２図に示すように、一段目のみ第２緯糸ｘと
して経糸ｚ群の行間の片側半分に挿入されて第２緯糸ｘ
として使用され、それ以後は第１緯糸ｙとして経糸ｚ群
の列間に挿入されている。

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をメタルブッシング１の部分で他
の部材と連結して使用すると、メタルブッシング１に加
わる引張りがほとんどすべての経糸ｚにより担われるた
め、経糸ｚが有効に強力に寄与して連結部の強度が高く
なる。

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４図（ａ）及び第
５図に示すように、経糸ｚ群の各行の開口を多数のヘル
ド２を備えた経糸開口装置３で行うとともに、第１緯糸
ｙを経糸ｚ群の各列間に挿入する挿入装置として緯糸用
ヘルド４が使用されている。又、経糸供給部５は経糸ｚ
群の行数と同じ数のビーム5aを備え、各行毎に経糸ｚの
供給が行われるようになっている。織前枠６の緯糸用ヘ
ルド４と反対側には、メタルブッシング１を支持する支
持部材７を備え製織の進行に伴い図示しない駆動機構に
より支持部材７を三次元織物Ｆの引取り方向（第４図
（ａ）及び第５図の左方）に移動する装置が配設されて
いる。又、筬19が織前枠６と緯糸用ヘルド４の間に、織
前枠６のすぐ右側（第５図２点鎖線）と所定位置（第５
図実線）の間を往復動可能に配置されている。

前記の装置により三次元織物Ｆを製造する場合には、
まず所定本数の経糸ｚ及び第１緯糸ｙと、１本の第２緯
糸ｘをメタルブッシング１の外周に折り返し状に巻き付
け、各経糸ｚを経糸開口装置３のヘルド２に挿通した
後、経糸供給部５の各ビーム5aに行毎に巻き取った状態
で準備する。又、第１緯糸ｙの各端部を緯糸用ヘルド４
に挿通する。次にこの状態で第２緯糸ｘの両端を手作業
で経糸ｚ群の行間に第２図に示すようにその下方から順
に上方へと蛇行状態に挿入する。そして、一方の第２緯
糸ｘ（第２図の右側の第２緯糸ｘ）はその後緯糸用ヘル
ド４に挿通されるとともに、他の第１緯糸ｙとともに緯
糸供給部８のビームに巻かれる。他方の第２緯糸ｘはボ
ビンに巻き取られるとともにシャトル（図示せず）に装
着される。このようにしてメタルブッシング１の外周に
経糸ｚ及び両緯糸x,yが巻き付けられるとともに一段目
の第２緯糸ｘの緯入れが終了した状態で、第４図に示す
ようにメタルブッシング１を三次元織機の支持部材７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７が織前枠６と接近する
位置に配置されるとともに、緯糸用ヘルド４が下降位置
に配置され、又、経糸開口装置３のヘルド２も下降位置
に配置されている。

この状態から経糸開口装置３の作動によりヘルド２が
織前枠６に近い側から順に上昇移動されて経糸開口が経
糸ｚ群の上部側から順に下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ｚ群の行間に第２緯糸ｘが経糸ｚと直交する状態で挿
入され、筬19が所定位置から織前右位置まで移動するこ
とにより第２緯糸ｘが織成側に押しつけられ筬打ちが行
われる。最下行の経糸ｚと第１緯糸ｙとの開口内への第
２緯糸ｘの挿入と筬打ちが完成した後、緯糸用ヘルド４
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
ｚ群の各列間に挿入される。次いで経糸開口装置３が作
動され、ヘルド２が織前枠６と反対側から順に下降移動
されて経糸開口が下方から一段ずつ上方へと移動形成さ
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が下から上へと順に緯入れされるとともに、筬打ち
がされる。以下、同様にして第２緯糸ｘの緯入れ及び筬
打ちと第１緯糸ｙの緯入れが交互に行われるとともに支
持部材７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。

［実施例２］ 次に第２の実施例を第6,7図に従って説明する。前記
実施例ではメタルブッシング１の外周に経糸ｚ及び両緯
糸y,xとなる糸が単に巻き付けられた状態であったのに
対して、この実施例ではメタルブッシング１の周囲に織
成されたクロス材が複数層に巻き付けられている点が前
記実施例と大きく異なっている。この三次元織物Ｆを製
造する場合には、まず第７図に示すように経糸ｚ及び第
１緯糸ｙあるいは第２緯糸ｘとなるべく多数本の糸の中
央部のメタルブッシング１の外周部に巻き付けられる長
さに相当する部分に緯糸Ｙを緯入れして当該部分に布部
9aを形成する。そして、このように形成されたクロス材
９を所定枚数（この実施例では３枚）メタルブッシング
１の周囲に巻き付ける。次に前記クロス材９の布部9aの
両端に延びる糸の一部を経糸ｚとして、一部を第１緯糸
ｙとして前記と同様に織機のベルト２及び緯糸用ヘルド
４に挿通した後、経糸供給部５のビーム5a及び緯糸供給
部８のビームに巻き付け、残りの糸を第２緯糸ｘとして
ボビンに巻き付けた後シャトルに装着して製織準備を行
う。そして、その後前記と同様にして三次元織物Ｆが製
織される。

前記第１実施例の三次元織物Ｆではメタルブッシング
１の外周に経糸ｚ及び両緯糸y,xを構成する糸がメタル
ブッシング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、糸がメタルブッシング１の
軸方向にずれる虞がある。しかし、この実施例の場合に
はメタルブッシング１の外周部に巻き付けられた糸が布
部9a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、メタルブッシング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。

［実施例３］ 次に第３実施例を第8,9図に従って説明する。前記両
実施例では三次元織物Ｆを構成する経糸ｚ、第１緯糸ｙ
及び第２緯糸ｘがすべてメタルブッシング１の外周に巻
き付けられた糸を利用して製織されていたのに対し、こ
の実施例の三次元織物Ｆでは織物の幅が途中から広く形
成されるとともにメタルブッシング１の外周に巻き付け
られていない経糸z2及び第１緯糸y2が使用されている点
が前記両実施例と大きく異っている。

この実施例の三次元織物を製織する際に使用される支
持部材10は、メタルブッシング１の他に製織途中から追
加される経糸z2及び第１緯糸y2をも支持可能に構成され
ている。すなわち、第９図に示すように支持部材10は側
面コ字状に形成され、その基端寄りにメタルブッシング
１を支持するための支持ボルト11が上下方向に挿通され
るとともにナット12により締め付け固定されている。上
下一対の支持片10aにはその先端寄り中央部に三次元織
物Ｆの幅狭部と対応する切り欠き13が形成されるととも
に、各支持片10a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14が着脱可能に挿
通されている。また、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15が形成さ
れている。

この三次元織物Ｆを製造する場合には、まず前記実施
例の支持部材７を使用して前記実施例と同様にして幅狭
の部分を製織した後、支持部材７を第９図に示す支持部
材10と交換して、メタルブッシング１を支持ボルト11で
支持するとともに、所定本数の経糸z2及び第１緯糸y2を
セットする。追加の経糸z2は前記支持ピン11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15に固定された状態で支持される。そし
て、製織途中の三次元織物Ｆ及び追加の経糸z2及び第１
緯糸y2を支持部材10にセットするとともにその端部を経
糸供給部及び緯糸供給部のビームに巻き付けることによ
り製織準備が完了する。その後、前記実施例と同様に経
糸開口装置３の作動により経糸z,z2の開口が順次形成さ
れてその開口内に第２緯糸ｘが順次緯入れされるととも
に、緯糸用ヘルド４の昇降動により第１緯糸y,y2が経糸
z,z2の列間に挿入されて三次元織物Ｆの幅広部が製織さ
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、メタルブッシング１に巻き付けられた糸が
メタルブッシング１の軸方向に移動するのを防止するた
め、第10図に示すようにメタルブッシング１の両端部に
フランジ1aを設けたり、第11図に示すようにメタルブッ
シング１の外周面に多数の溝1bを形成してもよい。又、
第12,13図に示すようにメタルブッシング１の一部に糸
挿通孔1cを形成し、メタルブッシング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1cに通した状態で三次元織物Ｆを製織してもよい。
又、三次元織物Ｆに織り込む固体部材は円筒形状に限ら
ず第14,15図に示すように断面三角形や四角形の筒状部
材16を織り込んだり、筒状部材16を第16,17図に示すよ
うに複数個織り込んだり、第17図に示すようにメタルブ
ッシング１の軸芯が水平方向となるように織り込んでも
よい。

第15図に示すような断面四角形状の筒状部材16が織り
込まれた三次元織物Ｆは第18,19図に示すように、上下
一対の連結板17と該連結板17及び筒状部材16に嵌挿され
た固定ピン18とにより連結固定され、連結板17及び固定
ピン18とにより矢印A,B,C方向の力が支えられる。又、
断面三角形状の筒状部材16が織り込まれた三次元織物Ｆ
は第20図に示すように、隣接する三次元織物Ｆの先端部
に形成されるＶ字状の凹部に、対向する側に配置される
三次元織物Ｆの先端が嵌合された状態で連結板17及び固
定ピン18により連結固定される。従って、この場合には
矢印Ｂ方向の力は三次元織物Ｆにより主として支えら
れ、連結板17及び固定ピン18は矢印Ａ方向の力と第19図
に示すＣ方向の力を支えることになる。

又、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
糸で抜け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、本発明の三次元織物は三次元織
物の端部に織り込まれた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、この三次元織物で複
合材を形成して他の部材との連結状態で使用した場合、
ボルト、ピン等の連結要素を介して固体部材に作用する
引っ張り力に対して固体部材の外周に巻き付けられた全
ての経糸ｚが強力に寄与し、連結部における強度が増大
するとともに連結部となる固体部材外周の形状をコンパ
クトにすることができる。又、従来と異なり複合材を形
成した後に穴開け加工を行う必要がないため、穴開け加
工の際に生じる微少な亀裂等が原因となる応力集中によ
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１〜５図は本発明を具体化した第１実施例を示し第１
図は三次元織物の平面図、第２図は第１図のＸ−Ｘ線断
面図、第３図は側面図、第４図（ａ）は製織状態を示す
概略側面図、第４図（ｂ）は第４図（ａ）のＹ−Ｙ線断
面図、第５図は製織状態を示す概略側面図、第6,7図は
第２実施例を示し第６図は三次元織物の要部概略斜視
図、第７図はクロス材の平面図、第8,9図は第３実施例
を示し第８図は三次元織物の平面図、第９図は支持部材
の概略斜視図、第10,11図は変更例の三次元織物の要部
断面図、第12,13図は別の変更例の三次元織物の要部平
面図、第14,15図は同じく別の三次元織物の要部平面
図、第16,17図は変更例の三次元織物の概略斜視図、第1
8図は第15図で示す三次元織物の結合状態を示す概略平
面図、第19図は同じく側面図、第20図は第14,16図の三
次元織物の連結状態を示す概略平面図、第21図は従来の
複合材と構造材の連結状態を示す側断面図、第22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。 固体部材としてメタルブッシング1,同じく筒状部材16、
支持部材7,10、クロス材９、第１緯糸y,y2、第２緯糸
ｘ、経糸z,z2、三次元織物Ｆ。

フロントページの続き (72)発明者 旭 梧郎 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 (72)発明者 三宅 司朗 東京都新宿区大久保２丁目25番22号 (56)参考文献 特開 昭60−194145（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−221436（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−221438（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】織物の端部に固体部材を有し、少なくとも
   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。