JP3536588B2 - 三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置への厚さ方向糸供給装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は三次元繊維組織の厚
さ方向糸挿入装置への厚さ方向糸供給装置に係り、詳し
くは糸が折り返し状に配列された複数の糸層を積層して
形成された少なくとも２軸配向となる積層糸群に、各糸
層と直交する方向に配列されて前記積層糸群を結合する
厚さ方向糸を積層糸群に多数本同時に挿入する厚さ方向
糸挿入装置への厚さ方向糸供給装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】繊維強化複合材は軽量の構造材料として
広く使用されている。複合材用補強基材として三次元織
物（三次元繊維組織）がある。この三次元織物を骨格材
として、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。

【０００３】三次元繊維組織の製造方法として、多数の
ピン（又はパイプ）を所定ピッチで立設したベースプレ
ートを使用して三次元繊維組織を製造する方法が提案さ
れている（例えば、特開平５−２７２０３０号公報、特
開平７−２６４４２号公報等）。この方法では、ピン間
に糸を折り返し状に配列した糸層により少なくとも２軸
配向となる積層糸群を形成した後、ピンを厚さ方向糸と
１列ずつ置換して各糸層を結合して三次元繊維組織を製
造する。ベースプレートの形状を変えることにより、断
面がＬ字状やＵ字状など異形断面形状の三次元繊維組織
が得られる。

【０００４】また、特開平８−２１８２４９号公報等に
は、糸の配列箇所全面にガイドピンを立設する代わり
に、厚さ方向糸の挿入区域と対応する領域を囲むように
ピンが所定ピッチで配置された枠体上に、前記ピン間に
折り返し状に配列した糸層を複数積層して積層糸群を形
成した後、積層糸群を枠体に保持した状態で、一列に配
置された複数の厚さ方向糸挿入針を使用して厚さ方向糸
を挿入する方法が開示されている。

【０００５】三次元繊維組織を骨格材とした複合材の強
度は、三次元繊維組織の影響を大きく受け、強度の大き
な複合材を得るには、繊維（糸）が高密度で整然と配列
された三次元繊維組織を骨格材とする必要がある。そし
て、繊維が高密度で整然と配列された三次元繊維組織を
製造するには、厚さ方向糸による前記積層糸群の結合力
を高めるとともに、各厚さ方向糸による締付け力を均一
にする必要がある。

【０００６】特開平７−２６４４２号公報には、図１０
に示すように、積層糸群７０に一列に配列された厚さ方
向糸挿入針７１を、厚さ方向糸ｚとともに積層糸群７０
に突き刺し、厚さ方向糸挿入針７１の突出側に形成され
た厚さ方向糸ｚのループに抜け止め糸Ｐを挿通した後、
厚さ方向糸挿入針７１を積層糸群７０から引き抜き、そ
の状態で、３本のローラ７２ａ〜７２ｃを備えた張力調
整部７３の作用により厚さ方向糸ｚを引き戻して厚さ方
向糸ｚによる締め付け力を調整することが開示されてい
る。張力調整部７３は２本のローラ７２ａ，７２ｃ間に
配置されたローラ７２ｂを図１０の下方に移動させるこ
とにより厚さ方向糸ｚに張力を付与する。また、糸供給
部で糸を巻き戻すことにより、厚さ方向糸ｚによる締め
付け力を調整する方法も別の従来技術に開示されてい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術の張力調整方法では、高品質の三次元繊維組織を製造
することが難しかった。なぜならば、糸供給部で糸を巻
き戻すことにより張力を調整する方法では、巻き戻しの
力を大きくするとボビンに巻き付けられている厚さ方向
糸ｚが損傷するため、巻き戻しの力をあまり大きくでき
ない。また、巻き戻しの力で糸張力の微調整を行うこと
は難しい。一方、図１０に示す張力調整部７３を使用し
た場合も、ローラ７２ｂによる引張り力を大きくすると
糸供給部のボビンに巻かれている厚さ方向糸ｚが損傷す
る。

【０００８】また、前記従来技術の張力調整方法では、
何れの場合も全ての厚さ方向糸ｚを一度に引っ張って張
力を加える構成のため、張り気味の厚さ方向糸ｚには過
剰な張力が付与され、弛んだ状態の厚さ方向糸ｚは張力
が高くならず、全部の厚さ方向糸ｚに均一な張力を付与
することが難しいため、高品質の三次元繊維組織を製造
できないという問題がある。

【０００９】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は三次元繊維組織を製造する際の
厚さ方向糸ｚの張力を適正に調整でき高品質の三次元繊
維組織を製造することができる三次元繊維組織の厚さ方
向糸挿入装置への厚さ方向糸供給装置を提供することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明では、糸が折り返し状に配列
された複数の糸層を積層して形成された少なくとも２軸
配向となる積層糸群に、前記糸層と交差する方向に配列
されて前記積層糸群を結合する厚さ方向糸を多数本同時
に挿入する厚さ方向糸挿入装置への厚さ方向糸供給装置
であって、厚さ方向糸が巻かれた各ボビンを支持する支
軸を、駆動手段により正逆回転駆動可能に作動連結し、
かつ各ボビンと前記支軸との間あるいは前記支軸と前記
駆動手段との間に、前記支軸が厚さ方向糸の巻き戻し方
向に回転される際に厚さ方向糸の張力が所定の値になる
までは駆動手段の駆動に伴ってボビンに回転力を伝達
し、前記張力が所定の値以上になると滑りが生じてボビ
ンへの回転力の伝達が抑制される伝達手段を設けた糸供
給部を備えた。

【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記支軸に複数の前記ボビンが装備
され、前記伝達手段は各ボビンと支軸との間に設けられ
た摩擦部材である。

【００１２】請求項３に記載の発明では、請求項２に記
載の発明において、前記摩擦部材は各ボビンの内周面に
固着された状態で設けられている。請求項４に記載の発
明では、糸が折り返し状に配列された複数の糸層を積層
して形成された少なくとも２軸配向となる積層糸群に、
前記糸層と交差する方向に配列されて前記積層糸群を結
合する厚さ方向糸を多数本同時に挿入する厚さ方向糸挿
入装置への厚さ方向糸供給装置であって、糸供給部と張
力付与部とを備え、前記張力付与部は前記厚さ方向糸挿
入装置に連なる厚さ方向糸に対して弱い張力を付与する
第１の張力付与手段と、前記厚さ方向糸に対して強い張
力を付与する第２の張力付与手段とを備え、前記第２の
張力付与手段の張力付与部より前記糸供給部側に設けら
れるとともに前記第２の張力付与手段による張力付与時
に作動して厚さ方向糸を把持するブレーキ手段を備えて
いる。

【００１３】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、前記第１の張力付与手段は前記糸供
給部から前記厚さ方向糸挿入装置に連なる厚さ方向糸に
接触可能なローラを備えるとともに上下方向に回動可能
に設けられた支持アームと、前記支持アームと一体回動
可能に設けられたバランスウェイトとを備え、前記第２
の張力付与手段は前記厚さ方向糸挿入装置に連なる厚さ
方向糸に接触可能なローラを備えるとともに上下方向に
回動可能に設けられた支持アームと、前記支持アームを
回動させるとともに作動力の調整可能なアクチュエータ
とを備えている。

【００１４】請求項６に記載の発明では、請求項４又は
請求項５に記載の発明において、請求項１〜請求項３の
いずれか一項に記載の糸供給部を備えている。請求項１
に記載の発明は、糸が折り返し状に配列された複数の糸
層を積層して形成された少なくとも２軸配向となる積層
糸群に、前記糸層と交差する方向に配列されて前記積層
糸群を結合する厚さ方向糸を多数本同時に挿入する厚さ
方向糸挿入装置への厚さ方向糸の供給に使用される。厚
さ方向糸が巻かれた各ボビンは支軸に支持され、支軸は
駆動手段により正逆回転駆動される。前記駆動手段によ
り支軸が糸の巻き戻し方向に回転されるときには、厚さ
方向の張力が所定の値になるまでは、駆動手段の駆動に
伴って支軸を介してボビンに回転力が伝達され、厚さ方
向糸がボビンに巻き戻される。厚さ方向糸の張力が所定
の値以上になると、各ボビンと支軸との間あるいは支軸
と駆動手段との間に設けられた伝達手段の作用により滑
りが生じてボビンに対する回転力の伝達が抑制される。
従って、駆動手段により支軸が厚さ方向糸の巻き戻し方
向に一定量以上回転されると、各ボビンから供給されて
積層糸群に連なる厚さ方向糸の張力が、全て前記所定の
値に保持されるようになる。

【００１５】請求項２及び請求項３に記載の発明では、
請求項１に記載の発明において、複数のボビンが共通の
支軸により正逆回転される。各ボビンと支軸との間に設
けられた摩擦部材を介して支軸の回転がボビンに伝達さ
れる。そして、各ボビンから積層糸群に連なる厚さ方向
糸の張力が所定の値以上になると、摩擦部材とボビン又
は支軸との間に滑りが生じて支軸の回転力がボビンに伝
達されるのが抑制される。その結果、各厚さ方向糸の張
力は所定の値に保持される。

【００１６】請求項４に記載の発明は、糸が折り返し状
に配列された複数の糸層を積層して形成された少なくと
も２軸配向となる積層糸群に、前記糸層と交差する方向
に配列されて前記積層糸群を結合する厚さ方向糸を多数
本同時に挿入する厚さ方向糸挿入装置への厚さ方向糸の
供給に使用される。糸供給部から繰り出された厚さ方向
糸ｚは、第１及び第２の張力付与手段を備えた張力付与
部を経て厚さ方向糸挿入装置に供給される。糸供給部か
ら厚さ方向糸挿入装置に連なる厚さ方向糸に弛みが生じ
るのを防止するための弱い張力が、第１の張力付与手段
により厚さ方向糸に対して付与される。また、積層糸群
に挿入された厚さ方向糸の締付け力を調整するための強
い張力が、第２の張力付与手段により厚さ方向糸に対し
て付与される。第２の張力付与手段により厚さ方向糸に
張力が付与されるときには、ブレーキ手段により厚さ方
向糸が把持されるため、糸供給部側に連なる厚さ方向糸
に大きな張力が加わることなく、厚さ方向糸挿入装置に
連なる厚さ方向糸にのみ大きな張力が確実に加えられ
る。

【００１７】請求項５に記載の発明では、請求項４に記
載の発明において、前記第１の張力付与手段は、上下方
向に回動可能に設けられた支持アーム及び支持アームに
装備されたローラの自重に基づくモーメント力により、
ローラと接触した状態の厚さ方向糸に張力を付与する。
前記モーメント力は支持アームと一体回動可能に設けら
れたバランスウェイトの位置を調整することにより調整
される。前記第２の張力付与手段は、上下方向に回動可
能に設けられた支持アームをアクチュエータで回動させ
て、支持アームに装備されたローラと接触した状態の厚
さ方向糸に張力を付与する。アクチュエータの作動力を
調整することにより厚さ方向糸に付与される張力の大き
さが調整される。

【００１８】請求項６に記載の発明では、請求項４又は
請求項５に記載の発明において、その糸供給部は請求項
１〜請求項３のいずれか一項に記載の糸供給部と同様な
作用を有する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
の形態を図１〜図８に従って説明する。図１に示すよう
に、厚さ方向糸供給装置１は糸供給部２と張力付与部３
とから構成されている。糸供給部２のフレーム４に対し
て複数本（この実施の形態では３本）の支軸５が互いに
平行な状態で回転可能に支持されている。図２に示すよ
うに、各支軸５は軸受６を介してフレーム４に回転可能
に支持されている。各支軸５は回転伝達手段としての歯
付プーリ７及び歯付ベルト８を介して同方向に同速度で
回転可能に連結されるとともに、歯付プーリ９及び歯付
ベルト１０を介して駆動手段としてのモータ１１に作動
連結されている。モータ１１には正逆回転可能なモータ
が使用され、モータ１１の駆動により各支軸５が同一方
向に回転される。支軸５はモータ１１の正転時に厚さ方
向糸ｚを繰り出す方向に回転され、モータ１１の逆転時
に厚さ方向糸ｚを巻き戻す方向に回転される。

【００２０】各支軸５には厚さ方向糸ｚが巻かれた複数
のボビン１２が所定間隔をおいて支持されている。図３
に示すように各ボビン１２の内周面には摩擦部材１３が
接着され、各ボビン１２は摩擦部材１３を介して支軸５
に支持されている。この実施の形態では摩擦部材１３と
してスポンジが使用されている。摩擦部材１３は支軸５
が厚さ方向糸ｚの巻き戻し方向に回転される際に、厚さ
方向糸ｚの張力が所定の値になるまでは、支軸５とボビ
ン１２との間に滑りが発生せずに支軸５の回転力をボビ
ン１２に伝達し、前記張力が所定の値以上になると滑り
が生じてボビン１２への回転力の伝達が抑制される伝達
手段として機能する。

【００２１】張力付与部３のフレーム１４には糸供給部
２側に糸ガイド１５が設けられている。糸ガイド１５は
糸供給部２から供給される厚さ方向糸ｚが互いに接触し
て絡みつくのを防止する役割を果たすように、上下方向
に延びるように配設された多数のガイドバー１６が、フ
レーム１４の幅方向（図１の紙面と垂直方向）に所定ピ
ッチで配設されている。

【００２２】フレーム１４の上部には一対の側板１７が
厚さ方向糸供給装置１の前後方向（図１の左右方向）に
延びるように設けられている。両側板１７間にはフレー
ム１４の後側に、３本の糸ガイドローラ１８〜２０が軸
受（図示せず）を介して回転可能に支持されている。２
本の糸ガイドローラ１８，２０は他の１本の糸ガイドロ
ーラ１９より太く形成されるとともに、同じ高さに配置
されている。両糸ガイドローラ１８，２０の端部には電
磁ブレーキＭＢ（図４，６に図示）が装備されている。
両糸ガイドローラ１８，２０の間に配置された糸ガイド
ローラ１９は両糸ガイドローラ１８，２０より低い位置
に配置されている。また、フレーム１４のほぼ中央及び
前側には糸ガイドローラ２１，２２が軸受（図示せず）
を介して回転可能に支持されている。両糸ガイドローラ
２１，２２は前記糸ガイドローラ１８，２０と同じ高さ
に配置されている。

【００２３】図１及び図４〜図６に示すように、フレー
ム１４の後側の一対の支柱２３間には、側板１７より下
方にシャフト２４が軸受２５を介して水平状態で回動可
能に支持されている。シャフト２４の両端には一対の支
持アーム２６が一体回動可能に支持されている。支持ア
ーム２６の先端には張力付与ローラ２７が回転可能に支
持されている。また、支持アーム２６の基端にはロッド
２８が一体回動可能に設けられ、ロッド２８にバランス
ウェイト２９が取り付けられている。ロッド２８には雄
ねじ（図示せず）が形成され、バランスウェイト２９は
ロッド２８に螺合されてその取付位置（シャフト２４か
らの距離）が調整可能に取り付けられている。支持アー
ム２６、張力付与ローラ２７及びバランスウェイト２９
により、糸供給部２から厚さ方向糸挿入装置（図示せ
ず）に連なる厚さ方向糸ｚに対して弱い張力を付与する
第１の張力付与手段が構成されている。なお、図４及び
図６ではロッド２８及びバランスウェイト２９の図示が
省略されている。

【００２４】また、両支持アーム２６間には糸ガイド３
０が設けられている。糸ガイド３０は図１、図５（ａ）
及び図６（ｂ）に示すように、両支持アーム２６間に張
力付与ローラ２７を挟んで平行に固定された断面半円形
状及び断面四角形状の支持部材３１ａ，３１ｂと、ほぼ
Ｕ字状に屈曲形成された多数の線材３２とから構成され
ている。線材３２は断面半円形状の支持部材３１ａに湾
曲部が当接され、Ｕ字状の先端が支持部材３１ｂに固定
された状態で所定ピッチで配置されている。図６（ｂ）
は支持アーム２６の先端、糸ガイド３０の取付部付近を
支持アーム２６と垂直な上方向から見た概略図である。
なお、図４及び図６（ａ）では、糸ガイド３０の図示を
省略している。

【００２５】シャフト２４にはレバー３３が各支持アー
ム２６の外側においてシャフト２４に対して回動可能に
支持されている。フレーム１４には側板１７より上方に
一対のブラケット３４が固定され、各ブラケット３４に
アクチュエータとしてのエアシリンダ３５がその基端に
おいて回動可能に支持されている。エアシリンダ３５は
ほぼ垂直方向に延びる状態で、そのピストンロッド３５
ａがレバー３３の先端に回動可能に連結されている。各
レバー３３の側面内側には係合部材としてのローラ３６
が支持アーム２６と係合可能な位置に回動可能に支持さ
れている。そして、エアシリンダ３５の作動によりロー
ラ３６を介して支持アーム２６を押し下げ可能になって
いる。エアシリンダ３５にはピストンロッド３５ａが所
定位置まで突出したときにオン信号を出力するセンサＳ
が装備されている。センサＳはエアシリンダ３５のピス
トン（図示せず）がセンサＳと対向する位置に移動した
ときにそれを検出してオン信号を出力するようになって
いる。

【００２６】支持アーム２６、張力付与ローラ２７、レ
バー３３、エアシリンダ３５及びローラ３６により、糸
供給部２から厚さ方向糸挿入装置（図示せず）に連なる
厚さ方向糸ｚに対して強い張力を付与する第２の張力付
与手段が構成されている。張力付与ローラ２７は第２の
張力付与手段の張力付与部としても機能する。この実施
の形態では支持アーム２６及び張力付与ローラ２７が第
１及び第２の張力付与手段で共用されている。そして、
第１及び第２の張力付与手段により、厚さ方向糸ｚ全体
に張力付与を行う第１の張力付与装置が構成されてい
る。

【００２７】各側板１７の後側には支持部１７ａが上方
に向かって突設され、各支持部１７ａにはエアシリンダ
３７が支持されている。エアシリンダ３７はその基端に
おいて支軸３８を介して支持されている。各側板１７に
はその内側にレバー３９の第１端部が軸３９ａにより回
動可能に支持されている。レバー３９はその第２端部が
エアシリンダ３７のピストンロッド３７ａに回動可能に
連結されている。レバー３９には支持部材４０が軸４１
を介して回動可能に支持されている。支持部材４０には
糸ガイドローラ１８，２０と対向する位置に、ブレーキ
バー４２が固定されている。各ブレーキバー４２にはＶ
溝が形成されるとともに、Ｖ溝にゴム等の弾性材４３が
貼付されている。エアシリンダ３７、レバー３９、支持
部材４０及びブレーキバー４２により、第２の張力付与
手段による張力付与時に作動して厚さ方向糸ｚを糸ガイ
ドローラ１８，２０と共同で把持するブレーキ手段が構
成されている。

【００２８】糸ガイドローラ２１，２２の中間部と対応
する位置の下方には、支持プレート４４が側板１７の下
方に設けられた一対の支持ブラケット４５間に架設され
た状態で配設されている。支持プレート４４には使用さ
れる厚さ方向糸ｚの本数に対応した多数のエアシリンダ
４６が所定間隔で配設されている。エアシリンダ４６は
そのピストンロッド４６ａが上側となるように２列で千
鳥状に配置されている。ピストンロッド４６ａの先端に
は糸ガイドとしてのガイドローラ４７が支持されてい
る。ガイドローラ４７は図５（ｂ）に示すように、ピス
トンロッド４６ａに片持ち状態で固定された軸４８に回
動可能に支持されている。エアシリンダ４６及びガイド
ローラ４７により各厚さ方向糸ｚを１本ずつ張力調整可
能な第２の張力付与装置４９が構成されている。

【００２９】次に前記のように構成された厚さ方向糸供
給装置１の作用を説明する。糸供給部２の各ボビン１２
から繰り出された厚さ方向糸ｚは、糸ガイド１５で分離
されるとともに、図１及び図５（ａ）に示すように、糸
ガイドローラ１８〜２０、張力付与ローラ２７、糸ガイ
ドローラ２１、ガイドローラ４７及び糸ガイドローラ２
２に順に巻き掛けられる。そして、図７に示すように、
三次元織物製作装置の厚さ方向糸挿入装置（図示せず）
へ供給される。

【００３０】厚さ方向糸挿入装置の作動時に、糸供給部
２から厚さ方向糸挿入装置に連なる経路中の厚さ方向糸
ｚの弛みを無くす場合、図１及び図７（ａ）に示すよう
に、ブレーキバー４２が解放位置に配置された状態でモ
ータ１１が逆転駆動され、支軸５が厚さ方向糸ｚの巻き
戻し方向に回転される。厚さ方向糸ｚの弛みが解消され
るまでボビン１２に厚さ方向糸ｚが巻き戻されるまでは
厚さ方向糸ｚには張力が殆ど掛からない。従って、弛み
がある厚さ方向糸ｚの巻かれているボビン１２は、摩擦
部材１３の摩擦力により、弛みが無くなるまで支軸５と
一体的に回転される。そして、弛みが解消された状態で
ボビン１２が支軸５とともに回転されると厚さ方向糸ｚ
に張力が付与される。厚さ方向糸ｚの張力が所定の値に
達すると、摩擦部材１３の摩擦力より張力が大きくな
り、支軸５と摩擦部材１３との間に滑りが生じてボビン
１２の回転が抑制されて支軸５のみ回転する状態とな
る。

【００３１】従って、弛みが解消された状態で支軸５が
厚さ方向糸の巻き戻し方向に回転されても、厚さ方向糸
ｚに付与される張力は所定の値に保持される。そのた
め、モータ１１が所定時間逆転駆動されると、全ての厚
さ方向糸ｚの弛みが解消されて所定の（一定の）張力が
付与された状態となる。この状態では、張力付与ローラ
２７の位置は図１に示すような支持アーム２６が斜め下
方に向かって延びる位置ではなく、図７（ａ）に示すよ
うに、糸ガイドローラ１９とほぼ同じ高さに配置され
る。このとき支持アーム２６はローラ３６に近接する位
置に配置されている。

【００３２】厚さ方向糸挿入装置に一定長さの厚さ方向
糸ｚを供給する場合は、全ての厚さ方向糸ｚに一定の張
力が付与された図７（ａ）の状態で、エアシリンダ３５
が作動される。そして、ピストンロッド３５ａが突出さ
れてレバー３３が下方へ移動され、ローラ３６が支持ア
ーム２６と係合して支持アーム２６とともに張力付与ロ
ーラ２７が押し下げられる（図７（ｂ）の状態）。張力
付与ローラ２７が所定位置まで押し下げられたときに、
エアシリンダ３５に設けられたセンサＳからオン信号が
出力され、そのオン信号に基づいてエアシリンダ３７が
作動される。そして、ブレーキバー４２が押し下げられ
て、厚さ方向糸ｚがブレーキバー４２と糸ガイドローラ
１８，２０とにより把持され、糸ガイドローラ２０、張
力付与ローラ２７及び糸ガイドローラ２１との間に一定
量の厚さ方向糸ｚがリザーブされる。（図７（ｃ）の状
態）そして、厚さ方向糸挿入装置により積層糸群（図示
せず）への厚さ方向糸ｚの挿入動作が行われるときに
は、エアシリンダ３５によるレバー３３の押し下げ作動
が解除される。従って、厚さ方向糸ｚの挿入時には、厚
さ方向糸ｚに対して厚さ方向糸挿入装置による厚さ方向
糸ｚの扱いに支障の無い程度で厚さ方向糸ｚが弛まない
ための弱い張力が、第１の張力付与手段により付与され
た状態に保持される。

【００３３】厚さ方向糸挿入装置により１列分の厚さ方
向糸ｚが積層糸群に挿入されるとともにその先端のルー
プに抜け止め糸が挿入された後、厚さ方向糸挿入装置の
厚さ方向糸挿入針が積層糸群から引き抜かれる。その状
態で厚さ方向糸ｚによる積層糸群糸層の締付け動作が行
われる。このとき、エアシリンダ３５が所定時間作動さ
れてピストンロッド３５ａが突出移動され、レバー３３
が押し下げられてローラ３６を介して支持アーム２６と
ともに張力付与ローラ２７が押し下げられる。厚さ方向
糸ｚを一定量リザーブするときは前記のように、ピスト
ンロッド３５ａが全ストロークの途中まで移動した時点
でエアシリンダ３５の作動が停止されるが、厚さ方向糸
ｚの締付け動作の際にはピストンロッド３５ａは厚さ方
向糸ｚの引き戻しが完了する位置まで移動される。そし
て、張力付与ローラ２７が図７（ｄ）に実線で示すよう
に、下方に押し下げられて厚さ方向糸ｚに強い張力が付
与される。張力の強さはエアシリンダ３５に供給される
圧縮エアの圧力によって設定される。このとき、ブレー
キレバー４２と両糸ガイドローラ１８，２０とにより厚
さ方向糸ｚが把持され、張力付与手段から糸供給部２側
に連なる厚さ方向糸ｚには張力付与ローラ２７による張
力が付与されず、締付け力を強くしてもボビン１２に巻
かれている厚さ方向糸ｚが損傷する虞がない。

【００３４】また、エアシリンダ３５による強い張力付
与時には、糸ガイドローラ１８，２０の端部に設けられ
た電磁ブレーキＭＢが作動され、両糸ガイドローラ１
８，２０は回動不能に保持される。従って、張力付与ロ
ーラ２７により厚さ方向糸ｚに張力が付与される際、厚
さ方向糸ｚに対するブレーキ作用がより確実になり、強
い張力を確実に付与することができる。

【００３５】第２の張力付与装置４９は、厚さが異なる
領域を有する三次元繊維組織を製造する場合に使用され
る。例えば、図８に示すように、三次元繊維組織を構成
する積層糸群Ｆの厚さが厚さ方向糸挿入針５０の配列方
向に沿って異なり、１回の挿入動作で使用される厚さ方
向糸ｚの量が異なる場合に使用される。前記張力付与ロ
ーラ２７による張力付与は多数本の厚さ方向糸ｚに一斉
に一定張力を付与するために使用されるが、その際、各
厚さ方向糸ｚの長さに違いがあると一定の張力を付与す
るのが難しい。しかし、この第２の張力付与装置４９
は、各厚さ方向糸ｚ毎にエアシリンダ４６が設けられて
いるため、各厚さ方向糸ｚの張力が同じに設定される。
なお、図８において５１は積層糸群Ｆを形成する際に使
用された規制ピンであり、５２は抜け止め糸Ｐの挿入に
使用する抜け止め糸用の針である。

【００３６】この実施の形態の厚さ方向糸供給装置１は
次の効果を有する。 （イ） 厚さ方向糸ｚが巻かれた各ボビン１２が駆動手
段（モータ１１）により厚さ方向糸ｚの巻き戻し方向に
回転されるときに、厚さ方向ｚの張力が所定の値以上に
なると、モータ１１の回転力をボビン１２に伝達する伝
達手段に滑りが生じてボビン１２に対する回転力の伝達
が抑制される。その結果、各ボビン１２から供給されて
積層糸群に連なる全ての厚さ方向糸ｚに所定の張力を付
与することができる。従って、高品質の三次元繊維組織
を製造することができる。

【００３７】（ロ） 伝達手段がボビン１２と支軸５と
の間に設けられた摩擦部材１３により構成されているた
め、厚さ方向糸ｚの張力を一定に保持するための構成が
簡単になる。

【００３８】（ハ） 摩擦部材１３がボビンの内周面に
接着されているため、１本の支軸５に多数のボビン１２
を取り付けるのが簡単になるとともに、各ボビン１２の
配置間隔の調整も簡単になる。

【００３９】（ニ） 張力付与部３が厚さ方向糸ｚに弱
い張力を付与する第１の張力付与手段と、強い張力を付
与する第２の張力付与手段とを備えているため、厚さ方
向糸挿入装置による厚さ方向糸の挿入動作時と、挿入後
の厚さ方向糸ｚの締付け時とでそれぞれ最適な糸張力に
調整することができ、糸切れ及び糸の損傷を防止でき
る。

【００４０】（ホ） 弱い張力の付与が支持アーム２６
及び張力付与ローラ２７と、バランスウェイト２９との
重量バランスにより行われ、強い張力の付与がアクチュ
エータ（エアシリンダ３５）による作動力（圧縮エア圧
力）の調整により行われるため、各張力の調整を所望の
値に簡単に調整できる。また、弱い張力の調整がバラン
スウェイト２９の位置を変更することにより容易に変更
できる。

【００４１】（ヘ） 強い張力付与時に糸供給部２側の
厚さ方向糸ｚに張力が付与されるのが、ブレーキ手段に
より阻止されるため、ボビン１２に巻かれた厚さ方向糸
ｚが損傷するのを防止できる。

【００４２】（ト） ブレーキ手段として、複数の糸ガ
イドローラ１８，２０にそれぞれ当接するＶ溝を有する
ブレーキバー４２を設けたので、多数本の厚さ方向糸ｚ
に高張力を付与する場合においても、厚さ方向糸ｚが糸
ガイドローラ１８，２０で滑らずに確実なブレーキ機能
を発揮することができる。その結果、厚さ方向糸ｚの損
傷を防ぎ、所望の強さの張力を確実に付与でき、高品質
の三次元繊維組織を製造することができる。

【００４３】（チ） ブレーキレバー４２を支持する支
持部材４０を直接エアシリンダ３７のピストンロッド３
７ａに連結する代わりに、支持部材４０が支持されたレ
バー３９に対してその回動中心（軸３９ａ）からの距離
が、支持部材４０の支持位置より遠い位置においてピス
トンロッド３７ａを連結したので、直接連結した場合よ
り小さな力で同じ大きさのブレーキ力を得ることができ
る。

【００４４】（リ） 糸ガイドローラ１８，２０に電磁
ブレーキＭＢが設けられ、強い張力を付与する場合は、
電磁ブレーキＭＢが作動されて糸ガイドローラ１８，２
０の回転が阻止された状態でブレーキ手段が作動される
ので、より確実に厚さ方向糸ｚの移動が阻止される。

【００４５】（ヌ） 支持アーム２６及び張力付与ロー
ラ２７が、第１の張力付与手段及び第２の張力付与手段
に共用されているため、各張力付与手段毎に設ける場合
に比較して構造が簡単になるとともに、設置に必要なス
ペースが狭くてよくなる。

【００４６】（ル） 糸ガイド１５，３０が存在するた
め、多数本の厚さ方向糸ｚを狭い間隔で隣接して配列し
ても、厚さ方向糸ｚが絡み合うことによる糸の損傷、糸
切れを防止できる。

【００４７】（ヲ） 第２の張力付与装置４９が装備さ
れているため、幅方向（厚さ方向糸挿入針の配列方向）
に厚さの異なる領域の存在する三次元繊維組織を製造す
る場合にも、容易に各厚さ方向糸ｚの張力を所望の値に
調整することができる。

【００４８】なお、実施の形態は前記に限定されるもの
ではなく、例えば、次のように具体化してもよい。 ○ 第１の張力付与手段の支持アーム２６を張力付与解
除方向に回動させる張力付与解除手段として、支持アー
ム２６を積極的に上昇させる機構を設ける。例えば、図
９に示すように、シャフト２４にレバー５３を一体回動
可能に固定し、レバー５３の下方にエアシリンダ５４を
上向きに配設する。そして、エアシリンダ５４のピスト
ンロッド５４ａの先端に、レバー５３と係合可能なロー
ラ５５を取り付ける。この構成では、ピストンロッド５
４ａが突出作動されるとローラ５５を介してレバー５３
が上昇され、シャフト２４が支持アーム２６を上昇させ
る方向に回動される。従って、前記実施の形態と同様に
して一定長の厚さ方向糸ｚがリザーブされた後、厚さ方
向糸挿入装置による厚さ方向糸ｚの挿入動作時に、エア
シリンダ５４の作動によって支持アーム２６を上昇させ
ることにより、厚さ方向糸ｚに弛みを生じさせることが
できる。従って、厚さ方向糸ｚの挿入動作時に糸操作が
し易くなり、厚さ方向糸ｚに損傷を与える虞が少なくな
る。

【００４９】○ 摩擦部材１３としてスポンジに代え
て、フェルト、布等を使用してもよい。また、摩擦部材
１３をボビン１２側に代えて、支軸５側に接着（固着）
してもよい。また、摩擦部材１３を支軸５及びボビン１
２のいずれの側にも固着せず、単に両者の間に介装させ
てもよい。

【００５０】○ 支軸５とボビン１２との間に摩擦部材
１３を設ける代わりに、支軸５を鋼等の磁性体で形成
し、ボビン１２を支軸５に対して摺動可能に形成すると
ともにボビン１２に永久磁石を設ける。この構成では、
支軸５が厚さ方向糸ｚの巻き戻し方向に回転される際に
厚さ方向糸ｚの張力が所定の値になるまでは駆動手段の
駆動に伴ってボビン１２に回転力を伝達し、前記張力が
所定の値以上になると滑りが生じてボビン１２への回転
力の伝達が抑制される伝達手段が前記永久磁石によって
構成される。そして、永久磁石の磁力の強さを、厚さ方
向糸ｚに所定の値以上の張力が作用すると、ボビン１２
と支軸５との間に滑りが生じる値に設定する。この場合
も前記実施の形態と同様な効果を発揮する。また、摩擦
部材１３を設けた場合はある程度使用すると、摩擦部材
１３を交換する必要があるが、この場合は、摩擦部材１
３を設けた場合に比較して耐久性が向上する。

【００５１】○ 駆動手段がボビン１２を厚さ方向糸の
巻き戻し方向に回転させる際、厚さ方向糸ｚの張力が所
定の値以上になるとボビン１２への回転力の伝達を抑制
する構成として、ボビンと支軸との間で滑りを発生させ
る構成に代えて、駆動手段と支軸との間に滑りが発生す
る構成とする。この構成では支軸をボビン１２と同数設
け、各支軸と支軸に駆動手段の回転力を伝達する駆動軸
との間に電磁継手（電磁クラッチ）や電磁パウダクラッ
チを設ける。また、各駆動軸にはベルトを介して駆動手
段としてのモータの回転が伝達される構成とする。そし
て、トルクの伝達力を前記厚さ方向糸ｚの張力が所定の
値未満のときに支軸を厚さ方向糸ｚの巻き戻し方向に回
転可能な大きさに調整する。この場合、支軸に対して伝
達可能なトルクの大きさを調整することにより、前記張
力の所定の値を変更するのが容易になる。この構成で
は、電磁継手や電磁パウダクラッチが、前記伝達手段を
構成する。また、支軸と駆動軸との間のトルクの伝達に
永久磁石の吸引力を利用し、負荷即ち厚さ方向糸ｚの張
力が所定の値に達するまでは駆動軸の回転が支軸に滑り
を伴わずに伝達され、所定の値以上では滑りが生じてト
ルクの伝達が抑制される構成を採用してもよい。

【００５２】○ 厚さ方向糸挿入針の配列方向に沿って
厚さの異なる領域が存在しない三次元繊維組織を製造す
る厚さ方向糸挿入装置に厚さ方向糸ｚを供給する場合
は、第２の張力付与装置４９を省略してもよい。この場
合、糸ガイドローラ２２も不要になる。

【００５３】○ 第１及び第２の張力付与手段で支持ア
ーム２６及び張力付与ローラ２７を共用する構成に代え
て、両張力付与手段を独立して設けてもよい。その場
合、厚さ方向糸ｚに弱い張力を付与する第１の張力付与
手段は、ブレーキ手段より糸供給部２側に配設してもよ
い。

【００５４】○ レバー３３を駆動するアクチュエータ
としてエアシリンダ３５に代えてボールねじ機構を備え
たアクチュエータを使用してもよい。 ○ 糸ガイドローラ１８，２０に装備された電磁ブレー
キＭＢを省略してもよい。

【００５５】○ ブレーキ手段を構成するブレーキレバ
ー４２の数を１本にしたり、３本以上にしてもよい。１
本にすれば構造が簡単になる。また、ブレーキレバー４
２にＶ溝を形成せずに、糸ガイドローラ１８，２０と対
向する側を平面にしたり、円弧面にしてもよい。

【００５６】○ ブレーキバー４２を支持する支持部材
４０を、レバー３９を介してエアシリンダ３７で作動す
る代わりに、支持部材４０をエアシリンダ３７のピスト
ンロッド３７ａに取り付けてもよい。

【００５７】○ 糸ガイド３０に代えて、張力付与ロー
ラ２７の外周面に所定ピッチでガイド溝を形成したり、
円環状の鍔部を所定ピッチで設けてもよい。 ○ 厚さ方向糸ｚ同士が絡み合うのを防止するため、厚
さ方向糸ｚの経路中に設ける糸ガイドの配設箇所を変更
したり、糸ガイド１５，３０に加えて別の箇所に糸ガイ
ドを設けてもよい。

【００５８】前記実施の形態から把握できる請求項記載
以外の技術思想（発明）について、以下にその効果とと
もに記載する。

【００５９】（１） ブレーキ手段は複数本の糸ガイド
ローラと、各ローラに対して圧接・離間可能に設けられ
るとともにＶ溝を有するブレーキバーとを備えている。
この場合、多数本の厚さ方向糸に高張力を付与する場合
においても、厚さ方向糸が糸ガイドローラで滑らずに確
実なブレーキ機能を発揮することができ、厚さ方向糸の
損傷を防ぎ、所望の強さの張力を確実に付与でき、高品
質の三次元繊維組織を製造することができる。

【００６０】（２） 前記糸ガイドローラには電磁ブレ
ーキが装備されている。この場合、ブレーキ手段の作動
時に糸ガイドローラの電磁ブレーキを作動させることに
より、厚さ方向糸に高張力を付与する場合に糸ガイドロ
ーラの回動が確実に規制され、より確実なブレーキ機能
を発揮することができる。

【００６１】（３） 第２の張力付与手段は支持アーム
及び前記ローラを第１の張力付与手段と共用し、前記支
持アームと同軸上に回動可能に支持されるとともに支持
アームと係合可能な係合部材を有するレバーを備え、前
記アクチュエータは該レバーを介して支持アームを作動
させる。この場合、構成が簡単になるとともに設置に必
要なスペースが狭くて済む。

【００６２】（４） 張力付与部は糸供給部から繰り出
される各厚さ方向糸毎に張力調整可能な張力付与装置を
備えている。この場合、幅方向（厚さ方向糸挿入針の配
列方向）に厚さの異なる領域の存在する三次元繊維組織
を製造する場合にも、容易に各厚さ方向糸の張力を所望
の値に調整することができ、高品質の三次元繊維組織を
製造することができる。

【００６３】（５） 第１の張力付与手段の支持アーム
を張力付与解除方向に回動させる張力付与解除手段を設
けた。この場合、厚さ方向糸挿入装置による厚さ方向糸
の挿入動作時に、張力付与解除手段の作動によって厚さ
方向糸に弛みを生じさせることができる。従って、厚さ
方向糸の挿入動作時に糸操作がし易くなり、厚さ方向糸
ｚに損傷を与える虞が少なくなる。

【００６４】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１〜請求項６
に記載の発明によれば、三次元繊維組織を製造する際の
厚さ方向糸ｚの張力を適正に調整でき高品質の三次元繊
維組織を製造することができる。

【００６５】請求項１に記載の発明では、駆動手段を厚
さ方向糸の巻き戻し方向に回転させることにより、糸供
給部から厚さ方向糸挿入装置に連なる全ての厚さ方向糸
に一定の糸張力を付与することができる。

【００６６】請求項２に記載の発明では、簡単な構成で
糸供給部から厚さ方向糸挿入装置に連なる全ての厚さ方
向糸に一定の糸張力を付与することができる。請求項３
に記載の発明では、ボビンの交換及びボビンの位置の変
更が容易となる。請求項４に記載の発明では、厚さ方向
糸ｚに弱い張力を付与する第１の張力付与手段と、強い
張力を付与する第２の張力付与手段とを備えているた
め、厚さ方向糸挿入装置による厚さ方向糸の挿入動作時
と、挿入後の厚さ方向糸ｚの締付け時とでそれぞれ最適
な糸張力に調整することができ、糸切れ及び糸の損傷を
防止できる。

【００６７】請求項５に記載の発明では、弱い張力の付
与が支持アーム及びローラと、バランスウェイトとの重
量バランスにより行われ、強い張力の付与がアクチュエ
ータによる作動力の調整により行われるため、各張力の
調整を所望の値に簡単に調整できる。

【００６８】請求項６に記載の発明では、請求項１〜請
求項３のいずれか一項の効果と、請求項４又は請求項５
の効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施の形態の厚さ方向糸供給装置の概略側
断面図。

【図２】 糸供給部の概略背面図。

【図３】 ボビンの支持状態を示す部分断面図。

【図４】 図１のＡ−Ａ線で切断した一部省略断面図。

【図５】 （ａ）は図１の部分拡大図、（ｂ）は第２の
張力付与装置の部分側面図。

【図６】 （ａ）は図４の部分拡大図、（ｂ）は支持ア
ームへの糸ガイドの取付部付近を支持アームと垂直な上
方向から見た概略図。

【図７】 作用を示す模式側面図。

【図８】 厚さが異なる三次元繊維組織と挿入針を示す
概略斜視図。

【図９】 張力付与解除手段を示す概略側面図。

【図１０】 従来技術を示す概略斜視図。

【符号の説明】

１…厚さ方向糸供給装置、２…糸供給部、３…張力付与
部、５…支軸、１１…駆動手段としてのモータ、１２…
ボビン、１３…摩擦部材、１８…ブレーキ手段を構成す
る糸ガイドローラ、２０…ブレーキ手段，第１及び第２
の糸張力付与手段を構成する糸ガイドローラ、２１…第
１及び第２の糸張力付与手段を構成する糸ガイドロー
ラ、２６…同じく支持アーム、２７…同じく張力付与ロ
ーラ、２９…バランスウェイト、３５…第２の糸張力付
与手段を構成するアクチュエータとしてのエアシリン
ダ、３７…ブレーキ手段を構成するエアシリンダ、４２
…同じくブレーキバー、４９…第２の張力付与装置、ｚ
…厚さ方向糸。

フロントページの続き (72)発明者 竹内 純治 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 鈴木 航也 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 (56)参考文献 特開 平７−26442（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−272030（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−203849（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) D03D 41/00 B65H 59/14

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 糸が折り返し状に配列された複数の糸層
   を積層して形成された少なくとも２軸配向となる積層糸
   群に、前記糸層と交差する方向に配列されて前記積層糸
   群を結合する厚さ方向糸を多数本同時に挿入する厚さ方
   向糸挿入装置への厚さ方向糸供給装置であって、 厚さ方向糸が巻かれた各ボビンを支持する支軸を、駆動
   手段により正逆回転駆動可能に作動連結し、かつ各ボビ
   ンと前記支軸との間あるいは前記支軸と前記駆動手段と
   の間に、前記支軸が厚さ方向糸の巻き戻し方向に回転さ
   れる際に厚さ方向糸の張力が所定の値になるまでは駆動
   手段の駆動に伴ってボビンに回転力を伝達し、前記張力
   が所定の値以上になると滑りが生じてボビンへの回転力
   の伝達が抑制される伝達手段を設けた糸供給部を備えた
   三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置への厚さ方向糸供
   給装置。
2. 【請求項２】 前記支軸に複数の前記ボビンが装備さ
   れ、前記伝達手段は各ボビンと支軸との間に設けられた
   摩擦部材である請求項１に記載の三次元繊維組織の厚さ
   方向糸挿入装置への厚さ方向糸供給装置。
3. 【請求項３】 前記摩擦部材は各ボビンの内周面に固着
   された状態で設けられている請求項２に記載の三次元繊
   維組織の厚さ方向糸挿入装置への厚さ方向糸供給装置。
4. 【請求項４】 糸が折り返し状に配列された複数の糸層
   を積層して形成された少なくとも２軸配向となる積層糸
   群に、前記糸層と交差する方向に配列されて前記積層糸
   群を結合する厚さ方向糸を多数本同時に挿入する厚さ方
   向糸挿入装置への厚さ方向糸供給装置であって、 糸供給部と張力付与部とを備え、前記張力付与部は前記
   厚さ方向糸挿入装置に連なる厚さ方向糸に対して弱い張
   力を付与する第１の張力付与手段と、前記厚さ方向糸に
   対して強い張力を付与する第２の張力付与手段とを備
   え、前記第２の張力付与手段の張力付与部より前記糸供
   給部側に設けられるとともに前記第２の張力付与手段に
   よる張力付与時に作動して厚さ方向糸を把持するブレー
   キ手段を備えている 三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装
   置への厚さ方向糸供給装置。
5. 【請求項５】 前記第１の張力付与手段は前記糸供給部
   から前記厚さ方向糸 挿入装置に連なる厚さ方向糸に接触
   可能なローラを備えるとともに上下方向に回動可能に設
   けられた支持アームと、前記支持アームと一体回動可能
   に設けられたバランスウェイトとを備え、前記第２の張
   力付与手段は前記厚さ方向糸挿入装置に連なる厚さ方向
   糸に接触可能なローラを備えるとともに上下方向に回動
   可能に設けられた支持アームと、前記支持アームを回動
   させるとともに作動力の調整可能なアクチュエータとを
   備えている請求項４に記載の三次元繊維組織の厚さ方向
   糸挿入装置への厚さ方向糸供給装置。
6. 【請求項６】 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記
   載の糸供給部を備えている請求項４又は請求項５に記載
   の三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置への厚さ方向糸
   供給装置。