JPH0814052B2 - 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、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ｚ、該経糸ｚ
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と第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、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。一方、後者の方法では分解、
組立が困難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。

［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
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１〜11図に
従って説明する。第１、２図に示すように、三次元織物
Ｆは複数列、複数行に張設された多数本の経糸z,z2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y,y2と、経糸z,z2群
の行間に経糸z,z2及び第１緯糸y,y2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
元織物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,z2群のうち前記突部２を構成する経糸ｚと、該経
糸ｚ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ｚ群を構成する本数の半分の数の経糸
ｚ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ｘ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ｚ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ｚ
として使用されている。突部２に織り込まれた第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ｘ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。分解防止
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ｚ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ｚ群の各行の開口を多数のヘルド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ｚ群
の各列間に挿入する挿入装置として緯糸用ヘルド９が使
用されている。又、経糸供給部10は経糸ｚ群の行数と同
じ数のビーム10a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。又、筬21が織前枠11と緯糸用ヘ
ルド９の間に、織前枠11のすぐ右側（第９図２点鎖線）
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の緯糸用ヘルド９と反対側には、固体
部材１等を支持する支持部材12、13を製織の進行に伴い
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
１緯糸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
により締め付け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、ナット16により締め付け固定されている。上下一対
の支持片13aにはその先端寄り中央部は三次元織物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を固体部材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８のヘルド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
を緯糸用ヘルド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として緯糸用ヘ
ルド９に挿通し、他方を経糸ｚとしてヘルド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としてヘルド７に
挿通する。そして、ヘルド７に挿通された経糸ｚ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、緯糸用ヘルド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ｚ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に固体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、緯糸用ヘルド９が下降
位置に配置され、経糸開口装置８のヘルド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ｚ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
によりヘルド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ｚ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、緯糸用ヘルド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ｚ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、ヘルド７が織前枠11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ｘ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ｚ、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織物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
ナット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z2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。次に支持部材13にセットされた製織途中の三
次元織物Ｆの経糸ｚと第１緯糸ｙ及び追加の経糸z2と第
１緯糸y2がヘルド７あるいは緯糸用ヘルド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２緯糸ｘ
が以後の三次元織物の製織に使用される。そして、緯糸
用ヘルド９が上昇位置に配置され、経糸開口装置８のヘ
ルド７が下降位置に配置されて製織準備が完了し、第11
図に示す状態となる。

この状態からまず、最上行の経糸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が寸字緯入
れされ筬打ちされる。以下、前記と同様に緯糸用ヘルド
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置に織り込まれている。こ
の織物組織の場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を製織する場合には、緯糸用ヘルド
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がそれぞれ緯糸用ヘルドに別々に挿通
され、両緯糸用ヘルド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ｚ及び両緯糸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ｚ及
び両緯糸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（テーパ）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線断面図、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10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14,15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、固定ピン
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。

───────────────────────────────────────────────────── 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62−170550（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−133247（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−221437（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−221438（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−194145（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項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。