JPH111844A - 三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の糸層を積層して形成された積層糸群の
曲面部の曲率や屈曲部の位置に関係なく厚さ方向糸を糸
層と直交する方向に挿入可能にするとともに、厚さ方向
糸の挿入作業を簡単にする。 【解決手段】 Ｘ，Ｙ方向に移動可能に設けられた第１
の支持テーブル14上に、第１の支持軸19が回動可能に支
持されている。第１の支持軸19は上端がモータＭ３の駆
動軸23に連結されている。第１の支持軸19に支持ブラケ
ット24a,24b を介して治具81が支持される。ベースプレ
ート12に立設された支柱25にモータＭ４により昇降され
る移動部材27ａが支持されている。移動部材27ａに支持
された回動軸30に支持アーム34を介して支持された第２
の支持テーブル33上に厚さ方向糸挿入機構32が装備され
ている。第２の支持テーブル33は回動軸30を中心に旋回
可能となっている。

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
さ方向糸挿入装置に係り、詳しくは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が、各
糸層と直交する方向に配列された厚さ方向糸にて結合さ
れた構造の三次元繊維組織を製造する際に使用される三
次元繊維組織の厚さ方向糸挿入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、糸を折
り返しながら配列して形成した糸層を複数積層して積層
糸群を形成し、厚さ方向に配列される糸により各糸層を
結合する方法がある。例えば、特開昭６１−２０１０６
３号公報に開示された方法では、ベースプレート上に所
定間隔で多数の糸案内管を立設配置する。そして、その
糸案内管をガイドとして糸をベースプレートの縦方向に
折り返し状に配列して糸層を形成する作業と、横方向に
折り返し状に配列して糸層を形成する作業と、斜め方向
に折り返し状に配列して糸層を形成する作業とを順に行
って所定数の糸層からなる積層糸群を形成する。次に糸
案内管に引掛具を挿入して糸案内管を引き抜き、積層糸
群の下方に供給されるかしめ糸を引掛具によって積層糸
群の上方まで引き上げ、かしめ糸のループ部にかんぬき
糸を通す。その後、かしめ糸を下方に引き戻してかしめ
糸の弛みをとるとともに積層糸群を締めつける。この操
作を順に糸案内管の本数分だけ繰り返して積層糸群をか
しめ糸で結合する。

【０００４】また、特開平６−１８４９０６号公報に
は、２枚以上のプレート部の端部同士が互いに角度をな
して隣接された繊維構造体（三次元繊維組織）を製造す
る際、糸の配列箇所全面にガイドピンを立設したベース
プレートを使用しない方法が開示されている。この方法
で例えば、断面Ｌ字状の三次元繊維組織を製造するとき
は、多数のガイドピンが所定ピッチで抜き取り可能に植
設されたＬ字状の枠体が使用される。糸をガイドピンに
掛止して折り返すように配列し、糸の配列方向が異なる
糸層を所定数積層形成して積層糸群を構成する。次に積
層糸群の表裏両面にガイドピンの間隔より若干狭い幅の
多数のプレス板を配置し、プレス装置で挟圧する。この
圧縮状態を維持したまま、プレス板を１ヶ所だけ表裏２
枚を一組として取り外し、ベラ針を使用して厚さ方向糸
をチェーンステッチ方式により積層糸群をかしめ縫いし
て結合する。ベラ針が取付けられた支持部材に穿孔針が
一体に固定され、ベラ針が挿入される位置に穿孔針によ
り孔が開けられる。

【０００５】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。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】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、複合材の形状
に対応した形状の三次元繊維組織を骨格材として使用す
る必要がある。従って、三次元繊維組織として平板ある
いは平板を組み合わせた形状に限らず、曲面部を有する
形状の三次元繊維組織も必要となる。

【０００７】特開昭６１−２０１０６３号公報には、ベ
ースプレートの形状を変えることにより、円筒状、円錐
台筒状、ドーム状の三次元繊維組織Ｗが得られることが
開示されている。しかし、糸の配列面全体に多数のピン
あるいは糸案内管を立設した状態で糸を配列した後、ピ
ン等の立設位置に厚さ方向糸を挿入する従来の製造方法
では、高密度の三次元繊維組織を得るためにはピンのピ
ッチが数ｍｍ程度となる。そして、ベースプレートに立
設されるピンの本数は数千〜数万に及び、ベースプレー
トへのピンの立設や厚さ方向糸の挿入に時間がかかり、
三次元繊維組織の製造に時間がかかる。

【０００８】一方、特開平６−１８４９０６号公報に開
示された方法では、糸の配列面全部にピンを立設する手
間はない。しかし、厚さ方向糸により積層糸群を結合す
るために積層糸群の表裏全面を多数のプレス板で押圧し
て圧縮状態を維持したまま、プレス板を１ヶ所だけ取り
外して当該箇所で厚さ方向糸の挿入を行う必要があり作
業が面倒である。即ち、ガイドピンの間隔より幅の狭い
多数のプレス板で積層糸群を圧縮状態に維持しつつ１ヶ
所だけ表裏２枚を１組としてプレス板を取り外し可能と
するプレス装置の構造が複雑になる。また、積層糸群の
全面を同時に圧縮状態に維持するため、大きな圧縮力が
必要となり装置が大型化するという問題もある。また、
三次元繊維組織の形状が複数の平板が組み合わされた多
面体や、円筒のように曲率が一定の曲面部を有する形状
の場合はプレス板の種類は少なくてよいが、曲率が変化
する曲面部を有する形状の場合は多種類のプレス板を準
備する必要がある。

【０００９】また、特開平８−２１８２４９号公報に開
示された方法では、厚さ方向糸の挿入が１列ずつ行われ
るため、１本ずつ行う特開平６−１８４９０６号公報に
開示された方法に比較して三次元繊維組織の生産性は向
上する。しかし、厚さ方向糸挿入針は所定位置で往復移
動され、積層糸群を支持する保持装置が厚さ方向糸挿入
針の移動方向と直交する方向に平行移動されるか、円筒
状の積層糸群では保持装置が回転される構成となってい
る。三次元繊維組織の物性を高めるためには、厚さ方向
糸は糸層と直交する方向に挿入する必要がある。しか
し、従来装置では曲率が変化する曲面部を有する形状の
積層糸群に対しては、厚さ方向糸の挿入方向と当該箇所
における糸層とのなす角度が場所によって異なる状態と
なり、均質な三次元繊維組織を得ることが難しい。

【００１０】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が、各糸層と直交
する方向に配列された厚さ方向糸にて結合された構造の
三次元繊維組織を製造する際に、三次元繊維組織の曲面
部の曲率や屈曲部の位置に関係なく厚さ方向糸を糸層と
直交する方向に挿入することができ、厚さ方向糸の挿入
作業も簡単になる三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置
を提供することにある。

【００１１】

【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、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が、各糸層
と直交する方向に配列された厚さ方向糸にて結合された
構造の三次元繊維組織を製造する際に使用される三次元
繊維組織の厚さ方向糸挿入装置であって、Ｘ方向及びＹ
方向に移動可能に設けられ、第１の駆動手段によりＸ，
Ｙ方向に移動される第１の支持部材と、前記第１の支持
部材上に回動可能に装備され、前記積層糸群を保持する
治具を支持する第１の支持軸と、前記第１の支持軸を回
転駆動する第１の支持軸駆動手段と、前記第１の支持部
材と独立して前記Ｘ，Ｙ方向と直交する方向に往復移動
可能に設けられた移動部材と、前記移動部材を駆動する
第２の駆動手段と、前記移動部材に前記第１の支持軸と
直交する方向に延びる第２の支持軸を介して回動可能に
支持された第２の支持部材と、前記第２の支持軸を回転
駆動する第２の支持軸駆動手段と、前記第２の支持部材
上に前記第２の支持軸と直交する方向に往復移動可能に
設けられ、複数の厚さ方向糸挿入針が所定ピッチで１列
に装備された針支持体と、前記第２の支持部材上に設け
られ、前記針支持体を厚さ方向糸挿入針が前記治具に保
持された積層糸群と係合不能な待機位置と、針孔が積層
糸群に対して針支持体と反対側となる位置まで積層糸群
を貫通する作用位置とに移動させる駆動装置とを備え
た。

【００１２】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、厚さ方向糸供給部から供給される複
数本の厚さ方向糸と係合してガイドする糸ガイドが前記
第２の支持軸に支持されている。

【００１３】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
請求項２に記載の発明において、前記第１の支持軸は鉛
直方向に延びるように配設されている。請求項１に記載
の発明では、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が治具により保持され、その
治具が第１の支持軸に支持される。第１の支持軸は第１
の駆動手段により第１の支持部材とともにＸ，Ｙ方向に
移動される。また、第１の支持軸は第１の支持軸駆動手
段により回動される。一方、厚さ方向糸挿入針が所定ピ
ッチで１列に装備された針支持体を支持する支持部材
は、第２の駆動手段により移動部材とともに前記第１の
支持部材と独立して前記Ｘ，Ｙ方向と直交する方向（Ｚ
方向）に往復移動される。また、第２の支持部材は第２
の支持軸駆動手段により第２の支持軸とともに回動され
る。従って、治具に保持された積層糸群に対して、厚さ
方向糸挿入針がＸ，Ｙ，Ｚの互いに直交する３軸方向に
相対移動されるとともに、互いに直交する第１及び第２
の支持軸を中心とした２方向に相対旋回される。そのた
め、積層糸群の形状が曲率の異なる曲面が連続する形状
であっても、前記各駆動手段による駆動量を調整するこ
とにより、厚さ方向糸の挿入時に厚さ方向糸挿入針が積
層糸群に対して直交する状態で往復移動される。針支持
体に所定ピッチで１列に装備された複数の厚さ方向糸挿
入針は、駆動装置により前記治具に保持された積層糸群
と係合不能な待機位置と、針孔が積層糸群に対して針支
持体と反対側となる位置まで積層糸群を貫通する作用位
置とに針支持体とともに移動され、積層糸群に厚さ方向
糸が挿入される。

【００１４】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、厚さ方向糸供給部から供給される複
数本の厚さ方向糸は、第２の支持軸に支持された糸ガイ
ドにガイドされて直接あるいは他の糸ガイドを経て厚さ
方向糸挿入針に供給される。糸ガイドは針支持体が支持
された第２の支持部材の回動軸である第２の支持軸に支
持されているため、針支持体が第２の支持部材とともに
回動しても、糸ガイドから厚さ方向糸挿入針までの経路
はほとんど変化せず、厚さ方向糸が安定した状態で厚さ
方向糸挿入針に供給される。

【００１５】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
請求項２に記載の発明において、前記第１の支持軸は鉛
直方向に延びるように配設されている。三次元繊維組織
の形状によっては、第１の支持軸は治具を片持ち状態で
支持する場合がある。そのとき、第１の支持軸が鉛直方
向に延びるように配設されていることにより、第１の支
持軸に作用する曲げモーメントが小さくなる。

【００１６】

【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１４に従って説明する。図１（ａ）は
積層糸群Ｆが形成された治具８１が取り付けられた状態
の厚さ方向糸挿入装置１１の一部破断概略側面図を示
し、図３は同じく一部破断概略平面図を示す。図１
（ａ）及び図３に示すように、厚さ方向糸挿入装置１１
のベースプレート１２上には一対のレール１２ａがＹ方
向（図１（ａ）及び図３の左右方向）に延びるように設
けられ、レール１２ａに沿って支持テーブル１３が摺動
可能に支持されている。支持テーブル１３上にはレール
１３ａがレール１２ａと直交する状態に延設され、レー
ル１３ａに沿って第１の支持部材としての第１の支持テ
ーブル１４がＸ方向（図１（ａ）及び図３の上下方向）
に摺動可能に支持されている。

【００１７】支持テーブル１３は、ベースプレート１２
上に支持されたモータＭ１によって駆動されるボールネ
ジ機構１５により、レール１２ａに沿って往復動され
る。第１の支持テーブル１４は、支持テーブル１３上に
支持されたモータＭ２によって駆動されるボールネジ機
構１６により、レール１３ａに沿って往復動される。モ
ータＭ１，Ｍ２にはサーボモータが使用されている。ボ
ールネジ機構１５，１６及びモータＭ１，Ｍ２が第１の
支持テーブル１４をＸ，Ｙ方向に移動させる第１の駆動
手段を構成する。

【００１８】第１の支持テーブル１４上の前寄り（図１
（ａ）の左寄り）には治具８１を回動可能に支持する支
持部１７が設けられている。支持部１７は治具８１を支
持する第１の支持軸１９を回動可能に支持する。支持部
１７はその上部に軸受１８が設けられ、上下方向に延び
る状態の第１の支持軸１９をその下端において軸受１８
を介して支持する。第１の支持テーブル１４上の後寄り
には支柱２０が立設され、支柱２０の上部には支持アー
ム２１がその基端において支軸２２を介して回動可能に
支持されている。支持アーム２１の先端には第１の支持
軸１９の上端が連結される駆動軸２３を備えた第１の支
持軸駆動手段としてのモータＭ３が支持されている。モ
ータＭ３にはサーボモータが使用されている。支持アー
ム２１は駆動軸２３が軸受１８と同軸上に位置する所定
位置（図１（ａ）に示す位置）に配置された状態で、図
示しない固定手段により固定されるようになっている。
第１の支持軸１９には治具８１を支持する支持ブラケッ
ト２４ａ，２４ｂが取り外し可能に固定されている。

【００１９】図３に示すように、ベースプレート１２の
前寄りには上下方向に延びる支柱２５が左右一対立設さ
れ、各支柱２５にはその上下方向に沿って延びるように
レール２６が一対ずつ固定されている。各支柱２５には
移動部材２７ａ，２７ｂがそれぞれ摺動可能に支持され
ている。即ち、移動部材２７ａ，２７ｂは第１の支持テ
ーブル１４と独立してＸ，Ｙ方向と直交する方向に往復
移動可能に設けられている。各移動部材２７ａ，２７ｂ
は各支柱２５の上部に設けられたモータＭ４（図１に図
示）によって駆動されるボールネジ機構２８により、レ
ール２６に沿って昇降移動されるようになっている。モ
ータＭ４及びボールネジ機構２８が第２の駆動手段を構
成する。各移動部材２７ａ，２７ｂにはボールネジ機構
２８のボールナット（図示せず）が装備されている。モ
ータＭ４にはサーボモータが使用され、両モータＭ４は
同期して駆動され各移動部材２７ａ，２７ｂは一体的に
昇降移動される。

【００２０】第１の移動部材２７ａには軸受２９を介し
て回動軸３０が水平状態で回動可能に支持されている。
第２の移動部材２７ｂには第２の支持軸駆動手段として
のモータＭ５が支持され、モータＭ５の駆動軸Ｍ５ａに
は回動軸３１が一体回転可能に連結されている。モータ
Ｍ５にはサーボモータが使用されている。両回動軸３
０，３１は同軸上に位置するように配設され、両回動軸
３０，３１は第２の支持軸を構成する。両回動軸３０，
３１には厚さ方向糸挿入機構３２を支持する第２の支持
部材としての第２の支持テーブル３３が支持アーム３４
を介して支持されている。従って、厚さ方向糸挿入機構
３２はベースプレート１２に対して昇降移動可能、かつ
回動軸３０，３１を中心として相対回動可能に配置され
ている。

【００２１】厚さ方向糸挿入機構３２は基本的には本願
出願人が先に提案（特開平８−２１８２４９号公報等）
した装置と同様に構成されている。図２及び図４に示す
ように、第２の支持テーブル３３には一対のブラケット
３５（一方のみ図示）が立設され、両ブラケット３５間
には一対のガイドロッド３６が回動軸３０，３１と平行
に架設されている。ガイドロッド３６には支持プレート
３７が摺動可能に支持され、支持プレート３７はブラケ
ット３５に固定されたエアシリンダ３８の作動により所
定の距離を往復移動可能となっている。

【００２２】支持プレート３７の前後両端には一対の支
持ブラケット３９が立設され、支持ブラケット３９には
上下一対のガイドロッド４０が回動軸３０，３１と直交
する方向に延びるように設けられている。ガイドロッド
４０には移動体４１が摺動可能に支持されている。移動
体４１には両支持ブラケット３９を貫通するボールネジ
４２と螺合するボールナット４３が固定されている。移
動体４１の前端には針支持体４４が固定され、針支持体
４４の前部に厚さ方向糸挿入針（以下、単に挿入針とい
う）４５が所定ピッチで１列に固定されている。針支持
体４４は前側（第１の支持軸１９と対向する側）の支持
ブラケット３９に形成された孔（図示せず）を貫通する
状態で配設されている。即ち、針支持体４４は第２の支
持テーブル３３上に回動軸３０，３１と直交する方向に
往復移動可能に設けられている。

【００２３】図４に示すように、支持ブラケット３９に
は支持板４６ａ及びブラケット４６ｂを介して駆動モー
タ４７が固定されている。駆動モータ４７は正逆回転可
能に構成され、ベルト伝動機構４８を介してボールネジ
４２を回転する。そして、駆動モータ４７の作動によ
り、針支持体４４は挿入針４５が治具８１に保持された
積層糸群Ｆと係合不能な待機位置と、針孔（図示せず）
が積層糸群Ｆの反対側となる位置まで積層糸群Ｆを貫通
する作用位置とに移動される。挿入針４５が作用位置に
おいて回動軸３０，３１の中心軸線上に位置するように
針支持体４４のストロークが設定されている。ボールネ
ジ４２、駆動モータ４７及びベルト伝動機構４８等によ
り針支持体４４を待機位置と作用位置とに移動させる駆
動装置が構成されている。

【００２４】図２に示すように、支持ブラケット３９に
は上下一対の支持ロッド４９が支持ブラケット３９を貫
通した状態で摺動可能に支持され、両支持ロッド４９は
前端側が連結板５０を介して互いに連結されている。支
持ブラケット３９には、ブラケットを介してエアシリン
ダ５１が前後方向に延びるように水平に固定され、その
ピストンロッド５１ａに連結板５０が連結されている。
連結板５０には穿孔針支持体５２が固定され、穿孔針支
持体５２には穿孔針５３が挿入針４５と対応した所定ピ
ッチで１列に固定されている。穿孔針５３の列はエアシ
リンダ３８の作動時における支持プレート３７の移動距
離と等しい間隔を保って挿入針４５の列と平行に配置さ
れている。エアシリンダ５１の作動により穿孔針支持体
５２は穿孔針５３が治具８１に保持された積層糸群Ｆと
係合不能な待機位置と、積層糸群Ｆを貫通する作用位置
とに移動される。

【００２５】図３及び図４に示すように、第２の支持テ
ーブル３３上にはエアシリンダ５４が前後方向に延びる
ように水平に配設され、そのピストンロッド５４ａの先
端にブラケット５５を介してプレスプレート５６が固定
されている。エアシリンダ５４は支持プレート３７と干
渉しない位置に配置されている。プレスプレート５６は
挿入針４５列の配列方向に沿って延びる断面Ｌ字状の支
持部と、支持部と一体的に形成された櫛歯部とを備えて
いる。プレスプレート５６は櫛歯部で各挿入針４５ある
いは穿孔針５３を挟んだ状態で積層糸群Ｆを押圧可能と
なっている。

【００２６】プレスプレート５６は治具８１に保持され
た積層糸群Ｆに対して挿入針４５及び穿孔針５３の待機
位置側に配設され、挿入針４５列の挿入位置近傍におい
て挿入針４５列の移動方向に沿って移動可能に配設され
ている。エアシリンダ５４の作動によりプレスプレート
５６は治具８１に保持された積層糸群Ｆと係合して積層
糸群Ｆを挿入針４５列の前進側へ押圧する作用位置と、
積層糸群Ｆと係合不能な待機位置とに移動される。

【００２７】回動軸３０には厚さ方向糸供給部５７（図
３にのみ図示）から繰り出される厚さ方向糸ｚを案内す
る糸ガイド５８が設けられている。図５及び図６に示す
ように、糸ガイド５８は回動軸３０に対して一体回転可
能に固定されたほぼ半円形の一対の支持板５９ａと、支
持板５９ａ間に固定された支持ロッド５９ｂと、支持ロ
ッド５９ｂに所定ピッチで固定された多数の円弧状の分
離板６０とを備えている。分離板６０は第２の支持テー
ブル３３が水平に配置された状態において、下に凸とな
る状態に配設されている。また、両支持板５９ａには分
離板６０の取付け側と反対側に支持バー６１が固着さ
れ、支持バー６１上に複数のガイドローラ６２が支持さ
れている。ガイドローラ６２は回動軸３０の中心に向か
って延びるように固定された支軸６３に回動可能に支持
されている。

【００２８】図２及び図４に示すように、支持ブラケッ
ト３９には、針支持体４４と反対側に延びるブラケット
６４が固定され、ブラケット６４には糸ガイド６５が設
けられている。糸ガイド６５はボールネジ４２と直交す
る方向に延びるように設けられた４本の支持ロッド６６
と、各支持ロッド６６に回動可能に支持されたガイドロ
ーラ６７とを備えている。また、第２の支持テーブル３
３上にはブラケット６８が突設され、ブラケット６８に
は糸ガイド６９が設けられている。糸ガイド６９は２本
の支持ロッド６６と、各支持ロッド６６に回動可能に支
持されたガイドローラ６７とを備えている。そして、厚
さ方向糸供給部５７から繰り出された厚さ方向糸ｚが、
図示しない張力調整装置を経て先ず糸ガイド５８に導か
れた後、糸ガイド６９及び糸ガイド６５を経て挿入針４
５に供給されるようになっている。

【００２９】各モータＭ１〜Ｍ５は制御装置７０（図３
に図示）と電気的に接続されており、制御装置７０から
の指令信号により制御される。制御装置７０はマイクロ
コンピュータを備え、治具８１に保持された積層糸群Ｆ
の形状に基づいて、積層糸群Ｆの厚さ方向糸挿入箇所の
外面が回動軸３０，３１の中心を結ぶ直線上に位置する
ように各モータＭ１〜Ｍ３を制御して第１の支持軸１９
の位置決めを行う。制御装置７０は前記位置に配置され
た積層糸群Ｆの外面と垂直に挿入針４５が往復移動可能
な位置に厚さ方向糸挿入機構３２を配置させるように、
両モータＭ４，Ｍ５を制御する。また、エアシリンダ３
８，５１，５４への圧縮空気の供給排気を制御する電磁
弁（図示せず）及び駆動モータ４７も制御装置７０に電
気的に接続されており、駆動モータ４７及びエアシリン
ダ３８，５１，５４は制御装置７０からの指令に基づい
て所定の順序で駆動されるようになっている。

【００３０】次に治具８１の構成を説明する。この治具
８１は三次元繊維組織の形状に対応した積層糸群Ｆの配
列と、配列された積層糸群Ｆへの厚さ方向糸ｚの挿入時
における積層糸群Ｆの保持とに使用される。この実施の
形態の治具８１は航空機のリーディングエッジ用の繊維
強化複合材の骨格材として使用される三次元繊維組織の
製造に好適な形状に形成されている。

【００３１】図７及び図８に示すように、治具８１は、
互いに平行に配置された一組の基板８２，８３を備えて
いる。両基板８２，８３はリーディングエッジの断面形
状に対応した外形、即ち放物線と直線で囲まれたほぼ三
角形状の板状に形成され、中央に孔８２ａ，８３ａが形
成されている。両基板８２，８３間には支柱８４が複数
本（この実施の形態では７本）配設されている。各支柱
８４はブラケット８５を介して基板８２，８３に対して
内側から取り外し可能に固定されている。ブラケット８
５はネジ８５ａにより基板８２，８３及び支柱８４に固
定されている。なお、図７ではブラケット５の図示を省
略している。各支柱８４は外側に凸となるように湾曲し
て形成されている。各支柱８４には外側の所定位置に係
合凹部８４ａが形成されている。

【００３２】図８に示すように、基板８２，８３にはそ
の外周縁に沿って段差部８２ｃ，８３ｃが形成され、そ
の段差部８２ｃ，８３ｃと係合する状態で複数の支持プ
レート８６が基板８２，８３の外周縁に沿って配設され
ている。支柱８４の両端部と対応する位置には支持バー
８７が基板８２，８３の外周に沿って延びるように配置
されている。支持バー８７は一部が支柱８４に当接し、
一部が支持プレート８６の先端に当接する状態で配置さ
れ、その両端部が図示しない粘着テープ等で支柱８４に
固定されている。支柱８４の中間部には曲面形成用バー
８８が、係合凹部８４ａと係合する状態で支持されてい
る。曲面形成用バー８８は支柱８４と共同して積層糸群
Ｆの形状を保持する役割を果たす。

【００３３】支持バー８７には多数の規制ピン８９ａが
所定ピッチで取り外し可能に固定されている。各規制ピ
ン８９ａは基板８２，８３に対してほぼ４５°の角度を
なすように固定されている。基板８２，８３には規制ピ
ン８９ａの内側に対応する所定位置に、基準ピン８９ｂ
が取り外し可能に固定されている。基板８２，８３上の
基準ピン８９ｂは規制ピン８９ａと同数設けられてい
る。また、基板８２，８３の基端部（湾曲部と対向する
部分）と対応する位置に設けられた支持プレート８６の
端部にも基準ピン８９ｂが所定ピッチで取り外し可能に
固定されている。さらに、基板８２，８３の基端部と対
応する位置に配設された支柱８４にも基準ピン８９ｂが
所定ピッチで取り外し可能に固定されている。

【００３４】次に前記のように構成された装置の作用を
説明する。この実施の形態では積層糸群Ｆを構成する糸
の配列方向が基準方向に対してなす角度（配列角度）が
０°及び±６０°に設定された面内３軸の構成となって
いる。糸の配列方向は、治具８１の支柱８４と平行に延
びる方向を基準としている。配列角度が０°となる第１
の面内配列糸ｙの糸層を形成する場合は、面内配列糸ｙ
の端部を基板８３に固定した状態で、図７に示すよう
に、面内配列糸ｙが基準ピン８９ｂと係合する状態で折
り返すようにして支柱８４とほぼ平行に延びるように配
列される。

【００３５】配列角度が＋６０°となる第２の面内配列
糸としてのバイアス糸Ｂの糸層を形成する場合は、糸Ｂ
の端部を基板８３に固定した状態で、先ず、基板８３及
び支持プレート８６に固定された基準ピン８９ｂと係合
する状態で折り返し、次に図７に示すように、支柱８４
及び基板８３に固定された基準ピン８９ｂと係合する状
態で折り返すようにして支柱８４とほぼ６０°の角度を
なすように配列される。この実施の形態の治具８１で
は、支柱８４に固定された基準ピン８９ｂに対しては２
本ずつ係合した状態で折り返すように配列することによ
り、バイアス糸Ｂが支柱８４とほぼ６０°の角度をなす
ように配列される。支柱８４に固定された基準ピン８９
ｂにおける折り返しが終了した後は、基板８２，８３の
基準ピン８９ｂと係合する状態で支柱８４とほぼ６０°
の角度をなすように配列され、その後、反対側の支柱８
４及び基板８２に固定された基準ピン８９ｂと係合する
状態で折り返すようにして支柱８４とほぼ６０°の角度
をなすように配列される。バイアス糸Ｂは支持バー８７
と対応する位置で屈曲されて斜めに延びるように配列さ
れるが、支持バー８７に固定された規制ピン８９ａと係
合することによりバイアス糸Ｂが所定の位置に整然と配
列される。

【００３６】配列角度が−６０°となるバイアス糸Ｂの
糸層を形成する場合は、バイアス糸Ｂの端部を基板８２
に固定した状態で、先ず、基板８２及び支持プレート８
６に固定された基準ピン８９ｂと係合する状態で折り返
し、次に支柱８４及び基板８２に固定された基準ピン８
９ｂと係合する状態で折り返すようにして支柱８４とほ
ぼ−６０°の角度をなすように配列される。以下、前記
配列角度が＋６０°となるバイアス糸Ｂの配列と基本的
に同様にして配列される。

【００３７】面内配列糸ｙ及びバイアス糸Ｂの配列作業
は、手作業あるいは多軸ロボットのアームに糸供給部を
装備した装置による作業により行われる。治具８１上に
前記各糸層が所定の順序で所定数積層され、図８及び図
１（ａ）等に示すように、積層糸群Ｆが形成される。な
お、積層糸群Ｆの密度を高めるとともに厚さを調整する
ため、各糸層の配列が完了するたび、あるいは適宜の糸
層が形成された時点毎に糸層をプレスプレート（図示せ
ず）で押圧して積層糸群Ｆを圧縮してもよい。なお、面
内配列糸ｙ、バイアス糸Ｂ及び厚さ方向糸ｚを構成する
繊維の材質としては複合材の用途に応じてカーボン繊
維、ガラス繊維、ポリアラミド繊維等種々のものが使用
される。

【００３８】次に治具８１が積層糸群Ｆとともに前記厚
さ方向糸挿入装置１１の第１の支持軸１９に支持ブラケ
ット２４ａ，２４ｂを介して固定される。第１の支持ブ
ラケット２４ａは基板８２，８３において治具８１を支
持し、第２の支持ブラケット２４ｂは支柱８４において
治具８１を支持する。そして、治具８１が取り付けられ
た第１の支持軸１９が、厚さ方向糸挿入装置１１の支持
部１７とモータＭ３の駆動軸２３との間に取り付けられ
る。

【００３９】治具８１が第１の支持軸１９に支持された
後、制御装置７０が作動され、制御装置７０からの指令
信号に基づいて各モータＭ１〜Ｍ５が駆動される。そし
て、第１の支持テーブル１４が所定位置に配置されると
ともに、第１の支持軸１９が基準位置から所定角度回動
されて、積層糸群Ｆの最初の厚さ方向糸挿入位置が所定
位置に保持される。この実施の形態では、図１０（ａ）
及び図１１（ａ）に示すように、治具８１の下部側面が
挿入針４５と対向する状態から厚さ方向糸挿入装置１１
が駆動されて積層糸群Ｆに厚さ方向糸ｚが挿入される。

【００４０】厚さ方向糸ｚの挿入時、先ず穿孔針５３が
積層糸群Ｆの厚さ方向糸挿入位置と対向する位置に配置
され、その状態でエアシリンダ５４が作動され、プレス
プレート５６が作用位置に配置される。そして、プレス
プレート５６により積層糸群Ｆは穿孔針５３列と対応す
る箇所が押圧状態に保持される。プレスプレート５６が
作用位置に配置されたとき、その押圧面はほぼ回転軸３
０，３１の中心を結ぶ直線上に位置する。その状態でエ
アシリンダ５１が突出作動されて穿孔針５３が前進し、
穿孔針５３が積層糸群Ｆを貫通する作用位置に配置され
た後、エアシリンダ５１が没入作動されて穿孔針５３が
後退する。積層糸群Ｆを構成する繊維がプレスプレート
５６の圧縮作用によりある程度密に配置された状態にあ
るため、穿孔針５３の抜き跡に孔が形成される。

【００４１】次にエアシリンダ３８が突出作動されて支
持プレート３７とともに穿孔針５３列及び挿入針４５列
が移動され、挿入針４５列が孔と対向する位置に配置さ
れる。次に駆動モータ４７が作動されてボールネジ４２
が正転駆動され、挿入針４５が前進して作用位置に配置
される。挿入針４５は針孔が積層糸群Ｆの前方、即ち針
孔が積層糸群Ｆに対して針支持体４４と反対側となる位
置まで積層糸群Ｆを貫通する作用位置まで移動される。
挿入針４５が前進端に達した後、駆動モータ４７が逆転
されて挿入針４５がわずかに後退させられる。その結
果、積層糸群Ｆから針孔に連なる厚さ方向糸ｚが抜け止
め糸針（図示せず）の通過を許容するループを形成した
状態となる。

【００４２】次に抜け止め糸針を使用して抜け止め糸が
前記ループに挿通される。その後、駆動モータ４７が逆
転されて挿入針４５が後退し、積層糸群Ｆから離脱して
待機位置に配置される。この状態で張力調整部（図示せ
ず）の作用により厚さ方向糸ｚが引き戻され、積層糸群
Ｆ内に挿入された厚さ方向糸ｚが抜け止め糸により抜け
止めされた状態で締付けられる。次にエアシリンダ３８
が作動され、支持プレート３７とともに穿孔針５３列及
び挿入針４５列が移動されて初期位置に戻される。ま
た、エアシリンダ５４が作動されてプレスプレート５６
が待機位置に配置される。以上により厚さ方向糸ｚの１
回の挿入サイクルが完了する。

【００４３】次にモータＭ２が駆動されて第１の支持テ
ーブル１４が厚さ方向糸ｚの挿入ピッチ分移動され、穿
孔針５３が積層糸群Ｆへの次回の厚さ方向糸挿入位置と
対向する状態となる。以下、前記と同様にして順次厚さ
方向糸ｚの挿入サイクルが実行される。そして、図１１
（ｂ）に示すように、積層糸群Ｆの一方の側面側の直線
部への厚さ方向糸ｚの挿入が完了する位置まで第１の支
持テーブル１４が移動された後、厚さ方向糸ｚの各回の
挿入サイクルが完了する毎にモータＭ３が駆動されて、
治具１が支持軸１９を中心に所定角度回動される。ま
た、モータＭ１，Ｍ２が駆動されて、第１の支持テーブ
ル１４がＸ方向（図１１（ｂ）の左右方向）及びＹ方向
（図１１（ｂ）の上下方向）に移動される。そして、図
１２（ａ）、図１２（ｂ）、図１３（ａ）及び図１３
（ｂ）に示すように、積層糸群Ｆの曲面部への厚さ方向
糸ｚの挿入が完了する位置まで順に厚さ方向糸ｚの挿入
が行われる。次に積層糸群Ｆの他方の側面側の直線部へ
の厚さ方向糸ｚの挿入が完了する位置まで、厚さ方向糸
ｚの各回の挿入サイクルが完了する毎にモータＭ２が駆
動されて第１の支持テーブル１４が厚さ方向糸ｚの挿入
ピッチ分ずつ図１３（ｂ）の下方向へ移動される。

【００４４】厚さ方向糸ｚの挿入時に、治具８１を構成
する支柱８４、支持プレート８６、支持バー８７及び曲
面形成用バー８８が挿入針４５と干渉する場合は、当該
領域の支柱８４、支持プレート８６、支持バー８７及び
曲面形成用バー８８を一時的に取り外した状態で厚さ方
向糸ｚの挿入を行い、その後、再び元の位置に組付け
る。

【００４５】図１０（ａ）に示すように、積層糸群Ｆの
側面の下部と対応する部分への厚さ方向糸ｚの挿入が完
了すると、モータＭ４が駆動されて支持テーブル３３が
所定量上昇されるとともに、モータＭ５が駆動されて回
動軸３０，３１が所定量回動される。そして、挿入針４
５が図１０（ａ）の位置より上側の厚さ方向糸挿入位置
において、積層糸群Ｆと直交する位置に配置される。な
お、第１の支持テーブル１４も挿入針４５と積層糸群Ｆ
との距離が所定値となるように位置調整される。そし
て、その状態で前記のように、積層糸群Ｆの側面への厚
さ方向糸ｚの挿入が行われる。以下、その高さでの積層
糸群Ｆの側面への厚さ方向糸ｚの挿入が完了する毎に、
モータＭ４，Ｍ５が駆動されて厚さ方向糸挿入機構３２
が上昇移動されるとともに、第１の支持テーブル１４の
位置調整が行われる。

【００４６】そして、図１０（ｂ）に示すように、積層
糸群Ｆの側面の最上部への厚さ方向糸ｚの挿入が完了す
ると、厚さ方向糸挿入機構３２が図１０（ｃ）に示すよ
うに、積層糸群Ｆの上側フランジ部への厚さ方向糸ｚの
挿入位置へ移動される。その状態で厚さ方向糸ｚの挿入
が行われ、積層糸群Ｆの上側フランジ部への厚さ方向糸
ｚの挿入が完了した後、モータＭ４，Ｍ５が逆転駆動さ
れて厚さ方向糸挿入機構３２が積層糸群Ｆの下側フラン
ジ部への厚さ方向糸ｚの挿入位置へ移動される。下側フ
ランジ部への厚さ方向糸ｚの挿入が完了すると、積層糸
群Ｆの厚さ方向糸挿入区域全域への厚さ方向糸ｚの挿入
が終了して三次元繊維組織Ｗが完成する。そして、各規
制ピン８９ａ及び基準ピン８９ｂが治具８１から取り外
された後、治具８１が三次元繊維組織Ｗの内側から分解
されて、図９に示すような三次元繊維組織Ｗの製造が完
了する。

【００４７】なお、三次元繊維組織Ｗに内側に屈曲形成
されたフランジ部が設けられているため、抜け止め糸の
挿入は手作業の方が簡単となる。しかし、湾曲した針を
使用して、厚さ方向糸ｚのループに針を順に挿通させる
ことにより自動化も可能である。また、コーナ部近傍、
即ち図１０（ａ）〜図１０（ｃ）に示す位置での厚さ方
向糸ｚの挿入時には、厚さ方向糸ｚと別の抜け止め糸を
厚さ方向糸ｚのループに挿通することが難しい。このよ
うな場合は、特開平８−２１８２４９号公報に開示され
ているのと同様に、コーナ部側に挿入される厚さ方向糸
ｚを抜け止め糸針で掛止して他の厚さ方向糸ｚのループ
に挿通して抜け止め糸としても使用することにより、抜
け止め糸の挿通が容易になる。この場合、抜け止め糸を
兼用する厚さ方向糸ｚは他の厚さ方向糸ｚと独立して繰
り出し及び巻き戻しが可能なボビンから供給する必要が
ある。

【００４８】製造する三次元繊維組織Ｗの形状が例えば
図１４（ａ）に示すようなドーム形の場合は、治具の形
状もそれに対応した形状となり、積層糸群Ｆがドーム形
に配列される。従って、第１の支持軸１９はドーム形の
治具の開放側から治具内に挿入された状態で、治具を片
持ち状態で支持する。一方、モータＭ３の駆動軸２３に
は、治具上に形成された積層糸群Ｆの上から治具を押さ
えるアタッチメントが取り付けられ、アタッチメントを
介して積層糸群Ｆが治具及び第１の支持軸１９とともに
回動される。

【００４９】この実施の形態では次の効果を有する。 （イ） 治具８１に保持された積層糸群Ｆに対して、挿
入針４５がＸ，Ｙ，Ｚの互いに直交する３軸方向に相対
移動されるとともに、互いに直交する第１の支持軸１９
及び第２の支持軸３０，３１を中心とした２方向に相対
旋回される。従って、三次元繊維組織Ｗの曲面部の曲率
や屈曲部の位置に関係なく厚さ方向糸ｚを糸層と直交す
る方向に挿入することができ、その三次元繊維組織を使
用した複合材の物性が向上する。

【００５０】（ロ） 厚さ方向糸ｚを全ての箇所におい
て糸層と直交する状態で挿入することが可能なため、厚
さ方向糸ｚによる締付け力を高めることが容易になり、
繊維の体積率（Ｖｆ）を高めることができるとともに、
厚さ方向糸ｚの挿入ピッチが一定になり、均質な三次元
繊維組織を製造することができる。

【００５１】（ハ） 治具８１を回動可能に支持する第
１の支持軸１９をＸ，Ｙ方向に移動される第１の支持テ
ーブル１４上に設け、厚さ方向糸挿入機構３２を第１の
支持テーブル１４と独立してＺ方向に移動可能、かつ第
１の支持軸１９と直交する状態で回動される第２の支持
軸（回動軸３０，３１）に支持された第２の支持テーブ
ル上に設けた。従って、治具８１に保持された積層糸群
Ｆに対して、挿入針４５を互いに直交するＸ，Ｙ，Ｚの
３軸方向に相対移動させるとともに、互いに直交する２
軸の周りの相対旋回を可能とする手段が比較的簡単な構
成となる。 （ニ） 厚さ方向糸供給部５７から供給される複数本の
厚さ方向糸ｚが、先ず厚さ方向糸挿入機構３２を支持す
る第２の支持テーブル３３の回動中心となる第２の支持
軸（回動軸３０）に支持された糸ガイド５８に係合した
状態で、他の糸ガイド６５，６９を経て挿入針４５に供
給される。従って、第２の支持軸の回動に伴って挿入針
４５の待機位置が大幅に変化しても、糸ガイド５８から
挿入針４５までの経路はほとんど変化せず、厚さ方向糸
ｚが円滑に挿入針４５に供給される。

【００５２】（ホ） 三次元繊維組織の形状によって
は、第１の支持軸１９は治具８１を片持ち状態で支持す
る場合がある。この実施の形態では治具８１を支持する
第１の支持軸１９が鉛直方向に延びるように配設されて
いるため、治具８１を片持ち状態で支持する場合、第１
の支持軸１９に作用する曲げモーメントが小さくなり、
第１の支持軸１９を支持する軸受１８の耐久性が向上す
る。

【００５３】（ヘ） 厚さ方向糸挿入機構３２は挿入針
４５による積層糸群Ｆの厚さ方向糸挿入箇所の外面が第
２の支持軸（回動軸３０，３１）の中心軸線上に位置す
る状態で厚さ方向糸ｚの挿入を行う。従って、積層糸群
Ｆの外形に基づいて、治具８１の位置及び第２の支持テ
ーブル３３の位置を厚さ方向糸ｚの挿入に最適な位置に
位置決めするための制御データの作成が容易となる。

【００５４】（ト） 第１の支持軸１９が支持部１７及
び駆動軸２３に取り外し可能に支持されているため、第
１の支持軸１９を厚さ方向糸挿入装置１１から取り外し
た状態で治具８１の取り付け及び取り外しを行うことが
でき、取付け及び取外し作業が簡単になる。

【００５５】（チ） 前記各モータＭ１〜Ｍ５にサーボ
モータが使用されているため、治具８１及び厚さ方向糸
挿入機構３２の位置決めが容易となる。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。

【００５６】○ 第１の支持軸１９を支持部１７及び駆
動軸２３から取り外し不能に構成してもよい。この場
合、図１４（ａ）に示すようなドーム形の三次元繊維組
織Ｗを製造するときは、第１の支持軸１９にドーム形の
治具を片持ち状態で支持するブラケットを固定して、ド
ーム形の積層糸群をその中心軸が第１の支持軸と直交す
る方向に延びるように支持する。この構成では支持アー
ム２１を回動可能にする必要がなく、構造が簡単にな
る。

【００５７】○ 第１の支持軸１９を第１の支持テーブ
ル１４に垂直に設ける代わりに、第１の支持テーブル１
４に平行に設けてもよい。例えば、図１５に示すよう
に、第１の支持テーブル１４に支持フレーム７１ａ，７
１ｂを立設する。一方の支持フレーム７１ａには第１の
支持軸１９を水平に支持可能に支持部１７を設け、他方
の支持フレーム７１ｂにはモータＭ３をその駆動軸２３
が水平に延びるように取り付ける。一方、第２の支持テ
ーブル３３を支持アーム３４を介して支持する回動軸３
０は、昇降駆動される移動部材に対して上下方向に延び
るように支持される。そして、厚さ方向糸挿入機構３２
は水平面内を旋回する。

【００５８】○ 第１の支持軸１９に治具８１を取り付
けた状態で、面内配列糸ｘ，ｙ及びバイアス糸Ｂの配列
を行う。この場合、厚さ方向糸挿入装置１１への治具８
１の取付けが簡単になる。

【００５９】○ 厚さ方向糸挿入機構３２による厚さ方
向糸ｚの挿入時に、挿入針４５による積層糸群Ｆの厚さ
方向糸挿入箇所の外面が第２の支持軸（回動軸３０，３
１）の中心軸線上に位置しない状態で厚さ方向糸ｚの挿
入を行ってもよい。

【００６０】○ 糸ガイド６９を省略して、厚さ方向糸
供給部５７から供給される厚さ方向糸ｚを糸ガイド５８
から直接糸ガイド６５に導く構成としたり、糸ガイド６
５，６９の位置を変更してもよい。

【００６１】○ 積層糸群Ｆを支柱８４とほぼ平行に配
列される面内配列糸ｙと、支柱８４とほぼ±６０°の角
度で交差するように配列されるバイアス糸Ｂとで面内３
軸の構成とする代わりに、面内配列糸ｙと、面内配列糸
ｙと直交するように配列される第２の面内配列糸ｘと、
両面内配列糸ｘ，ｙに対して±４５°の角度で交差する
ように配列されるバイアス糸Ｂとで、面内４軸の構成と
する。この場合、治具８１のほぼＵ字状に湾曲する箇所
と対応する位置に配置された支柱８４及び支持プレート
８６に第２の面内配列糸ｘの配列を規制する規制ピン８
９ａを取り外し可能に設けるのが好ましい。この構成の
三次元繊維組織は積層糸群が面内４軸構成のため、第１
の実施の形態の三次元繊維組織Ｗより面内配列糸ｙと直
交する方向への引っ張り及び圧縮の強度が向上する。

【００６２】○ 積層糸群Ｆは少なくとも面内２軸配向
であればよく、面内配列糸としてのバイアス糸Ｂをなく
して面内配列糸ｘ，ｙによる面内２軸配向としたり、面
内４軸配向の構成において積層糸群Ｆを構成する面内配
列糸としてのバイアス糸Ｂの傾斜角度を４５°以外にし
てもよい。

【００６３】○ リーディングエッジの形状やドーム形
のように三次元繊維組織Ｗの曲面の曲率が連続的に変化
する形状に限らず、円筒、円錐台筒や、図１４（ｂ）に
示すようなほぼＵ字状に屈曲された形状の三次元繊維組
織Ｗに適用してもよい。曲率が一定の曲面のみあるいは
曲率が一定の曲面と平面とからなる三次元繊維組織Ｗを
製造する場合は、Ｘ，Ｙ，Ｚ及び互いに直交する状態で
回動する２本の旋回軸の合計５軸を駆動する必要はな
い。例えば、図１４（ｂ）に示す形状の三次元繊維組織
Ｗに対応する積層糸群Ｆに厚さ方向糸ｚを挿入する場
合、第１の支持軸１９が三次元繊維組織Ｗの屈曲部の中
心に位置するように治具を取り付ける。この場合、治具
は第１の支持軸１９を中心とした回動と、Ｘ方向への移
動とが必要となり、厚さ方向糸挿入機構３２はＺ方向の
移動のみ必要となる。挿入針４５の本数が多く、挿入針
４５の針列の長さが三次元繊維組織Ｗの幅と対応してい
れば、Ｚ方向の移動も不要となる。また、Ｕ字状の三次
元繊維組織Ｗの屈曲部の曲率が一定でない場合でも、Ｙ
方向の移動を加えることにより厚さ方向糸挿入機構３２
の旋回移動なしに厚さ方向糸ｚの挿入が行われる。

【００６４】○ 積層糸群Ｆを面内配列糸ｘ，ｙ及び面
内配列糸としてのバイアス糸Ｂの配列のみで構成する代
わりに、クロス（布）を積層して構成する。クロスの場
合は１枚で糸配列の２層分となる。例えば、平織りのク
ロスは面内配列糸ｘによる糸層と、面内配列糸ｙによる
糸層とが積層されたものとほぼ同等の構成となる。ま
た、平織りのクロスを重ねる場合に、一方のクロスの糸
が他方のクロスの糸と±４５°の角度で交差するように
配置すれば、面内配列糸ｘ，ｙの糸層に対してバイアス
糸Ｂの糸層を積層したものとほぼ同等の構成となる。ク
ロスは治具８１の糸層形成部を覆うように配置されると
ともに、クロスの周縁部の、製品とならない部分が治具
８１に止めピンや粘着テープあるいは接着剤等により固
定されて所定の形状に保持される。この場合、治具８１
は規制ピン８９ａや基準ピン８９ｂが不要になる。

【００６５】○ 糸の配列とクロスの積層とを組み合わ
せて積層糸群を形成してもよい。この構成は、その肉厚
が部分的に変化する積層糸群を形成する際に有効であ
る。例えば、クロスを必要数積層した後、肉厚を厚くす
る部分と対応する箇所の基板８２，８３及び支持プレー
ト８６に基準ピン８９ｂを取り付け、当該箇所に糸層を
必要数配列する。

【００６６】○ 積層糸群Ｆの厚さや繊維の種類によっ
ては穿孔針５３による孔開けを行わずに、挿入針４５を
積層糸群Ｆに直接挿入してもよい。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。

【００６７】（１） 前記第１及び第２の駆動手段並び
に第１及び第２の支持軸駆動手段を、前記第１の支持軸
に支持された治具に保持された積層糸群の厚さ方向糸の
挿入箇所の外面が、ほぼ前記第２の支持軸の中心軸の延
長線上に位置するように制御する制御装置を備えた請求
項１に記載の三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置。こ
の場合、積層糸群の外形に基づいて、治具の位置及び第
２の支持部材の位置を厚さ方向糸の挿入に最適な位置に
位置決めするための制御データの作成が容易となる。

【００６８】（２） 前記第１の支持軸は取り外し可能
に設けられている請求項１に記載の三次元繊維組織の厚
さ方向糸挿入装置。この場合、第１の支持軸に対する治
具の取付けが簡単になる。

【００６９】（３） 前記第１及び第２の駆動手段並び
に第１及び第２の支持軸駆動手段はサーボモータを備え
ている請求項１又は（１）に記載の三次元繊維組織の厚
さ方向糸挿入装置。この場合、治具及び厚さ方向糸挿入
機構の位置決めが容易となる。

【００７０】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１〜請求項３
に記載の発明によれば、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が、各糸層と直交
する方向に配列された厚さ方向糸にて結合された構造の
三次元繊維組織を製造する際に、三次元繊維組織の曲面
部の曲率や屈曲部の位置に関係なく厚さ方向糸を糸層と
直交する方向に挿入することができ、厚さ方向糸の挿入
作業も簡単になる。また、均質で繊維の体積率の大きな
三次元繊維組織を製造できる。

【００７１】請求項２に記載の発明では第２の支持軸の
回動に伴って挿入針の待機位置が大幅に変化しても、糸
ガイドから挿入針までの経路はほとんど変化せず、厚さ
方向糸が円滑に挿入針に供給される。

【００７２】請求項３に記載の発明では、治具を片持ち
状態で支持する場合、第１の支持軸に作用する曲げモー
メントが小さくなり、第１の支持軸を支持する軸受の耐
久性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は一実施の形態の一部破断一部省略側
面図、（ｂ）は一部破断部分側面図。

【図２】 厚さ方向糸挿入機構の一部破断一部省略側面
図。

【図３】 治具を取り付けた状態の一部破断一部省略平
面図。

【図４】 厚さ方向糸挿入機構の一部破断平面図。

【図５】 糸ガイドの側面図。

【図６】 糸ガイドの平面図。

【図７】 治具の概略斜視図。

【図８】 治具の断面図。

【図９】 三次元繊維組織の概略斜視図。

【図１０】 厚さ方向糸の挿入作用を示す概略側断面
図。

【図１１】 厚さ方向糸の挿入作用を示す概略平面図。

【図１２】 厚さ方向糸の挿入作用を示す概略平面図。

【図１３】 厚さ方向糸の挿入作用を示す概略平面図。

【図１４】 三次元繊維組織の概略斜視図。

【図１５】 別の実施の形態の一部破断一部省略部分平
面図。

【符号の説明】

１４…第１の支持部材としての第１の支持テーブル、１
５，１６…第１の駆動手段を構成するボールネジ機構、
１９…第１の支持軸、２７ａ，２７ｂ…移動部材、２８
…第２の駆動手段を構成するボールネジ機構、３０，３
１…第２の支持軸を構成する回動軸、３２…厚さ方向糸
挿入機構、３３…第２の支持部材としての第２の支持テ
ーブル、４２…駆動装置を構成するボールネジ、４７…
同じく駆動モータ、４８…同じくベルト伝動機構、４４
…針支持体、４５…厚さ方向糸挿入針、５７…厚さ方向
糸供給部、５８…糸ガイド、８１…治具、Ｍ１，Ｍ２…
第１の駆動手段を構成するモータ、Ｍ３…第１の支持軸
駆動手段としてのモータ、Ｍ４…第２の駆動手段を構成
するモータ、Ｍ５…第２の支持軸駆動手段としてのモー
タ、ｚ…厚さ方向糸、Ｆ…積層糸群、Ｗ…三次元繊維組
織。

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 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が、各糸層と直交する方向
   に配列された厚さ方向糸にて結合された構造の三次元繊
   維組織を製造する際に使用される三次元繊維組織の厚さ
   方向糸挿入装置であって、 Ｘ方向及びＹ方向に移動可能に設けられ、第１の駆動手
   段によりＸ，Ｙ方向に移動される第１の支持部材と、 前記第１の支持部材上に回動可能に装備され、前記積層
   糸群を保持する治具を支持する第１の支持軸と、 前記第１の支持軸を回転駆動する第１の支持軸駆動手段
   と、 前記第１の支持部材と独立して前記Ｘ，Ｙ方向と直交す
   る方向に往復移動可能に設けられた移動部材と、 前記移動部材を駆動する第２の駆動手段と、 前記移動部材に前記第１の支持軸と直交する方向に延び
   る第２の支持軸を介して回動可能に支持された第２の支
   持部材と、 前記第２の支持軸を回転駆動する第２の支持軸駆動手段
   と、 前記第２の支持部材上に前記第２の支持軸と直交する方
   向に往復移動可能に設けられ、複数の厚さ方向糸挿入針
   が所定ピッチで１列に装備された針支持体と、 前記第２の支持部材上に設けられ、前記針支持体を厚さ
   方向糸挿入針が前記治具に保持された積層糸群と係合不
   能な待機位置と、針孔が積層糸群に対して針支持体と反
   対側となる位置まで積層糸群を貫通する作用位置とに移
   動させる駆動装置とを備えた三次元繊維組織の厚さ方向
   糸挿入装置。
2. 【請求項２】 厚さ方向糸供給部から供給される複数本
   の厚さ方向糸と係合してガイドする糸ガイドが前記第２
   の支持軸に支持されている請求項１に記載の三次元繊維
   組織の厚さ方向糸挿入装置。
3. 【請求項３】 前記第１の支持軸は鉛直方向に延びるよ
   うに配設されている請求項１又は請求項２に記載の三次
   元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置。