(57)【特許請求の範囲】
【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の厚さ方向糸挿入方法であって、
１列に配置された複数の厚さ方向糸挿入針の配列ピッチのＮ倍（Ｎは２以上の自然数）の所定ピッチで配列された穿孔針列を使用して、前記積層糸群の厚さ方向糸を挿入すべき位置にＮ回に分けて穿孔針列を挿通して孔を形成し、その孔に前記１列の厚さ方向糸挿入針を厚さ方向糸とともに挿入する三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入方法。
【請求項２】
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、１列に配置された複数の厚さ方向糸挿入針を厚さ方向糸とともに積層糸群に一斉に突き刺す前に、予め穿孔針で所定位置に孔を形成する構成の三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置において、
前記厚さ方向糸挿入針の配列方向に沿って延びるとともに厚さ方向糸挿入針の厚さ方向糸挿入時の移動方向に沿って往復移動可能に配設された移動体と、
前記厚さ方向糸挿入針の配列方向に沿って厚さ方向糸挿入針の配列ピッチのＮ倍（Ｎは２以上の自然数）の所定ピッチで複数の穿孔針が配列されるとともに、前記穿孔針の配列方向に沿って移動可能に前記移動体に支承された穿孔針支持体と、
前記移動体を穿孔針が枠体に保持された積層糸群と係合不能な待機位置と積層糸群を貫通する作用位置とに穿孔針の長手方向に沿って移動させる第１の駆動手段と、
前記穿孔針支持体を前記穿孔針の配列ピッチの１／Ｎピッチで移動させる第２の駆動手段と
を設けた三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置。
【請求項３】
前記第２の駆動手段にはエアシリンダ又はソレノイドが使用され、前記移動体には穿孔針支持体の位置決めを行うストッパが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。
【請求項４】
前記第１の駆動手段はサーボモータにより駆動されるボールねじ・スプラインを備え、前記移動体はサーボモータの駆動によって直線移動する前記ボールねじ・スプラインの軸に固定されている請求項２又は請求項３に記載の三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置。
【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（三次元織物）の厚さ方向糸挿入方法及び装置に係り、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に、前記各糸層と交差する方向に挿入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、前記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方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の三次元繊維組織の製造方法として、特開平８−２１８２４９号公報等には、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少なくとも２軸配向となる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。
【０００３】
従来、積層糸群への厚さ方向糸の挿入作業時には、積層糸群を保持した枠体を支持テーブルに固定し、支持テーブルを所定ピッチずつ移動させて積層糸群を厚さ方向糸挿入針の動作範囲を順次通過させる。そして、厚さ方向糸の挿入作業は、１列に配置された厚さ方向糸挿入針が積層糸群に進入し、針孔（針目）が積層糸群の反対側に出た後、厚さ方向糸挿入針が若干戻されて厚さ方向糸のループが積層糸群の厚さ方向糸挿入針の待機位置側と反対側に形成される。次に抜け止め糸挿通用針が前記ループを貫通するように往復移動され、前記ループ内に抜け止め糸が挿通される。その状態で厚さ方向糸挿入針が引き戻されて積層糸群の締付けと、厚さ方向糸の抜け止めとがなされる。
【０００４】
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、厚さ方向糸の配列ピッチを狭くして、厚さ方向糸による前記積層糸群の結合力を高める必要がある。
【０００５】
高密度の三次元繊維組織を得るためには厚さ方向糸の配列ピッチが数ｍｍ程度となる。そして、厚さ方向糸挿入針の太さが１〜２ｍｍ程度のため、予め積層糸群に厚さ方向糸挿入針の挿入を案内する孔を形成せずに、厚さ方向糸挿入針の針孔に厚さ方向糸を通した状態で厚さ方向糸挿入針を積層糸群に挿入すると、厚さ方向糸に大きな摩擦力が作用する。そのため、従来、厚さ方向糸挿入針の積層糸群への挿入に先立って、厚さ方向糸挿入針列と同じピッチで配列された穿孔針を使用して、積層糸群の所定位置に孔を形成し、その孔に厚さ方向糸挿入針を厚さ方向糸と共に挿入する方法が採用されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、製作すべき三次元繊維組織に対する要求性能により、厚さ方向糸を挿入すべき積層糸群の厚さが厚いと、穿孔針を使用して厚さ方向糸挿入針をガイドするための孔を形成する場合、穿孔針を挿通する際の積層糸群の摩擦抵抗が大きくなる。そして、穿孔針列を積層糸群に対して垂直に挿通する方向に穿孔針支持体が移動しても、一部の穿孔針が積層糸群に対して垂直に挿通されずに、穿孔針列を含む平面に対して交差するように曲がった状態で積層糸群に挿通される状態となる。その結果、穿孔針によって積層糸群に形成されるガイド孔が曲がった状態となり、厚さ方向糸挿入針も曲がった状態で積層糸群に挿入され、製作される三次元繊維組織の品質が低下するという問題がある。
【０００７】
本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は厚さが厚く高密度の三次元繊維組織の品質を向上することができる三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【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の厚さ方向糸挿入方法であって、１列に配置された複数の厚さ方向糸挿入針の配列ピッチのＮ倍（Ｎは２以上の自然数）の所定ピッチで配列された穿孔針列を使用して、前記積層糸群の厚さ方向糸を挿入すべき位置にＮ回に分けて穿孔針列を挿通して孔を形成し、その孔に前記１列の厚さ方向糸挿入針を厚さ方向糸とともに挿入する。
【０００９】
請求項２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、１列に配置された複数の厚さ方向糸挿入針を厚さ方向糸とともに積層糸群に一斉に突き刺す前に、予め穿孔針で所定位置に孔を形成する構成の三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置において、前記厚さ方向糸挿入針の配列方向に沿って延びるとともに厚さ方向糸挿入針の厚さ方向糸挿入時の移動方向に沿って往復移動可能に配設された移動体と、前記厚さ方向糸挿入針の配列方向に沿って厚さ方向糸挿入針の配列ピッチのＮ倍（Ｎは２以上の自然数）の所定ピッチで複数の穿孔針が配列されるとともに、前記穿孔針の配列方向に沿って移動可能に前記移動体に支承された穿孔針支持体と、前記移動体を穿孔針が枠体に保持された積層糸群と係合不能な待機位置と積層糸群を貫通する作用位置とに穿孔針の長手方向に沿って移動させる第１の駆動手段と、前記穿孔針支持体を前記穿孔針の配列ピッチの１／Ｎピッチで移動させる第２の駆動手段とを設けた。
【００１０】
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、前記第２の駆動手段にはエアシリンダ又はソレノイドが使用され、前記移動体には穿孔針支持体の位置決めを行うストッパが設けられている。
【００１１】
請求項４に記載の発明では、請求項２又は請求項３に記載の発明において、前記第１の駆動手段はサーボモータにより駆動されるボールねじ・スプラインを備え、前記移動体はサーボモータの駆動によって直線移動する前記ボールねじ・スプラインの軸に固定されている。
【００１２】
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に、厚さ方向糸挿入針列の往復移動により複数本の厚さ方向糸が前記各糸層と直交する方向に一斉に挿入される。厚さ方向糸挿入針の積層糸群への挿入に先立って、１列に配置された複数の厚さ方向糸挿入針の配列ピッチのＮ倍（Ｎは２以上の自然数）の所定ピッチで配列された穿孔針列を使用して、前記積層糸群の厚さ方向糸を挿入すべき位置にＮ回に分けて穿孔針列を挿通して孔が形成される。そして、その孔に前記１列の厚さ方向糸挿入針が厚さ方向糸とともに挿入される。高密度でしかも厚い三次元繊維組織を製作する際、厚さ方向糸挿入針の配列ピッチと同じピッチで配列された穿孔針列を使用して孔を形成すると、積層糸群と穿孔針の摩擦抵抗が大きくなって一部の穿孔針が曲がった状態で積層糸群に挿通される。しかし、穿孔針は厚さ方向糸挿入針の配列ピッチのＮ倍のピッチで配列されているため、積層糸群への挿通時の摩擦抵抗が小さくなって全ての穿孔針が曲がらずに積層糸群に挿通される。
【００１３】
請求項２に記載の発明では、穿孔針支持体を支承する移動体は、第１の駆動手段によって厚さ方向糸挿入針の厚さ方向糸挿入時の移動方向に沿って往復移動される。穿孔針が厚さ方向糸挿入針の配列ピッチのＮ倍（Ｎは２以上の自然数）のピッチで配列された穿孔針支持体は、第２の駆動手段により穿孔針の配列ピッチの１／Ｎピッチで穿孔針の配列方向に沿って移動される。そして、Ｎ回に分けて積層糸群に１列分の厚さ方向糸挿入針をガイドする孔が形成される。
【００１４】
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、穿孔針支持体はエアシリンダ又はソレノイドにより駆動されるとともに、移動体に設けられたストッパによって位置決めされる。
【００１５】
請求項４に記載の発明では、請求項２又は請求項３に記載の発明において、移動体はサーボモータによって駆動されるボールねじ・スプラインの軸とともに直線移動される。
【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８に従って説明する。
図２に示すように、厚さ方向糸挿入装置１は積層糸群Ｆを支持した移送テーブル２の上方に厚さ方向糸挿入針駆動部（以下、単に挿入針駆動部と称す）３及び穿孔針駆動部４を備えている。移送テーブル２はその左右両側（図１（ａ）及び図５における左右両側）に、複数（この実施の形態では６個）の走行輪２ａを装備し、機台フレーム５の長手方向に沿って支持ブラケット６を介して固定された左右一対の支持レール７ａ，７ｂ上に移動可能に支承されている。移送テーブル２には、積層糸群Ｆを多数の支持ピン８ａによって保持する枠体８がボルト等の締結手段を介して着脱可能に固定されている。
【００１７】
図３、図５及び図６に示すように、機台フレーム５には、左側に設けられた支持レール７ａと対応する位置にガイドレール９が支持レール７ａと平行に設けられ、ガイドレール９と平行にボールねじ機構のねじ軸１０が設けられている。ねじ軸１０は図示しないサーボモータにより正逆回転駆動されるようになっている。ボールねじ機構のボールナット１１には、ガイドレール９と対向する側の側面にガイドレール９と係合して摺動可能なガイド部材１２が、下面にエアシリンダ１３がそれぞれ装備されている。エアシリンダ１３のピストンロッド１３ａはエアシリンダ１３の駆動により、移送テーブル２の側壁の前端寄りに形成された係合穴２ｂに係合可能な係合位置と、係合不能な退避位置とに移動可能となっている。そして、ピストンロッド１３ａが係合穴２ｂと係合した状態でねじ軸１０が回転されることにより、ボールナット１１と共に移送テーブル２がガイドレール９に沿って移動される。そして、ねじ軸１０はサーボモータの正転時にボールナット１１を図３（ａ）の左側へ移動させる方向に回転される。
【００１８】
図２及び図３に示すように、挿入針駆動部３及び穿孔針駆動部４は機台フレーム５上に、挿入針駆動部３が移送テーブル２の移動方向下流側（図２の左側）に位置する状態で隣接して配設されている。挿入針駆動部３及び穿孔針駆動部４は機台フレーム５に対してその長手方向に沿って相対移動可能に支持された可動支持フレーム１４上に配設されている。
【００１９】
図１（ａ）及び図５に示すように、機台フレーム５の上面には一対のレール１５が固定され、レール１５上にリニアガイドブロック１６を介して可動支持フレーム１４が、機台フレーム５に対して相対移動可能に支持されている。図２及び図３（ａ）に示すように、機台フレーム５には可動支持フレーム１４の近傍で可動支持フレーム１４より移送テーブル２の移動方向下流側にブラケット１７を介して一対のエアシリンダ１８が固定されている。可動支持フレーム１４はエアシリンダ１８のピストンロッド１８ａに連結され、エアシリンダ１８の作動により所定の距離、即ち穿孔針と厚さ方向糸挿入針との取り付けピッチに等しい距離を往復移動可能となっている。なお、図５は挿入針駆動部３の概略正面図であり、後方に配置された穿孔針駆動部４等は省略されている。
【００２０】
挿入針駆動部３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５に示すように、可動支持フレーム１４には左右一対のレール１９が上下方向に延びるように配設され、両レール１９間の中央にボールねじ機構のねじ軸２０がレール１９と平行に配設されている。両レール１９にはリニアガイドブロック２１がそれぞれ支持され、両リニアガイドブロック２１は連結板２２により連結されている。連結板２２には中央にねじ軸２０と螺合するボールナット２３が固定され、図４に示すように、ボールナット２３の固定位置と反対側に針支持体２４が固定されている。針支持体２４には厚さ方向糸挿入針（以下、単に挿入針と称す）２５が所定ピッチで１列に固定されている。挿入針２５の間隔は挿入針２５の太さの数倍に設定され、積層糸群Ｆの厚さや密度及び繊維（糸）の材質にもよるが、例えば数ｍｍ（３〜６ｍｍ程度）に設定される。
【００２１】
可動支持フレーム１４の側壁上部には支持ブラケット２６を介してサーボモータ２７が固定されている。サーボモータ２７はベルト伝動機構２８を介してねじ軸２０を正逆回転する。そして、サーボモータ２７の駆動により、針支持体２４はボールナット２３と共に移動して、挿入針２５が枠体８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（図５に示す状態）とに移動される。サーボモータ２７は挿入針２５が、積層糸群Ｆへの進入時、積層糸群Ｆからの退却時、積層糸群Ｆに接触していない時のそれぞれに応じた最適速度で移動するように、ねじ軸２０を回転させる。即ち、挿入針２５が積層糸群Ｆと接触した状態で移動中は低速で、積層糸群Ｆと接触しない状態では高速で移動するようにねじ軸２０を回転させる。
【００２２】
図１（ａ）及び図３（ａ）に示すように、可動支持フレーム１４には穿孔針駆動部４の昇降機構を構成するボールねじ機構としての一対のボールねじ・スプライン２９が上下方向に延びるように配設されている。ボールねじ・スプライン２９は１本の軸３０に図示しないボールねじ溝とボールスプライン溝とがクロスして設けられ、それぞれのナットの外周に専用のサポートベアリングがダイレクトに組み込まれた構成で、ボールねじナット３１ａ，３１ｂを回転させることにより軸３０が直線運動するようになっている。ボールねじ・スプラインには市販品（ＴＨＫ株式会社製）を使用した。
【００２３】
ボールねじ・スプライン２９のボールねじナット３１ａ，３１ｂは可動支持フレーム１４の上部に回転可能に支持され、支持ブラケット２６寄りに配設された一方のボールねじナット３１ａにはプーリ３２及びプーリ３３ａが一体回転可能に固定されている。他方のボールねじナット３１ｂにはプーリ３３ｂが一体回転可能に固定され、プーリ３３ａ，３３ｂ間にベルト３４が巻き掛けられている。また、支持ブラケット２６にはサーボモータ２７に隣接してサーボモータ３５が固定され、サーボモータ３５の駆動軸３５ａに固定された駆動プーリ３６と前記プーリ３２との間にベルト３７が巻き掛けられている。そして、サーボモータ３５の駆動により両軸３０が同期して昇降するようになっている。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、両軸３０の下端間には移動体３８が挿入針２５の配列方向に沿って延びるように架設されている。即ち、移動体３８は軸３０と共に挿入針２５の厚さ方向糸ｚの挿入時の移動方向に沿って往復移動可能に配設されている。図１（ａ），（ｂ）に示すように、移動体３８の下面には支持レール３９が挿入針２５の配列方向に沿って延びるように設けられ、支持レール３９にスライダ４０を介して穿孔針支持体４１が固定されている。穿孔針支持体４１には挿入針２５の配列方向に沿って挿入針２５の配列ピッチの２倍の所定ピッチで複数の穿孔針４２が１列に配列されている。穿孔針４２は軸３０の昇降に伴い、移動体３８と共に昇降する。
【００２５】
ボールねじ・スプライン２９、プーリ３２，３３ａ，３３ｂ、ベルト３４，３７、サーボモータ３５及び駆動プーリ３６により、移動体３８を穿孔針４２が枠体８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穿孔針４２の長手方向に沿って移動させる第１の駆動手段が構成されている。サーボモータ３５は穿孔針４２が、積層糸群Ｆへの進入時、積層糸群Ｆからの退却時、積層糸群Ｆに接触していない時のそれぞれに応じた最適速度で移動するように、軸３０を回転させる。即ち、穿孔針４２が積層糸群Ｆと接触した状態で移動中は低速で、積層糸群Ｆと接触しない状態では高速で移動するように軸３０を回転させる。
【００２６】
図１（ａ），（ｃ）に示すように、移動体３８には第２の駆動手段としてのエアシリンダ４３が設けられ、そのピストンロッド４３ａの先端が穿孔針支持体４１に連結されている。エアシリンダ４３はそのストロークが穿孔針支持体４１を穿孔針４２の配列ピッチの１／Ｎピッチで移動可能に構成されている。移動体３８にはスライダ４０と係合して穿孔針支持体４１の長手方向、即ち挿入針２５の配列方向の位置決めを行うストッパ４４ａ，４４ｂが設けられている。
【００２７】
穿孔針４２の上方には挿入針２５に厚さ方向糸ｚを垂直に延びる状態で導くガイドローラ４５が、可動支持フレーム１４の上部間に架設された状態で配設されている。図１（ａ）は穿孔針駆動部４の概略正面図であり、後方に配置された厚さ方向糸張力付与部や下方に配置された後記する積層糸群の押圧部等は省略されている。
【００２８】
図４に示すように、可動支持フレーム１４より移送テーブル２の移動方向上流側において、機台フレーム５上に固定された支持フレーム４６間に、支持プレート４７が穿孔針駆動部４の下部近傍に架設されている。支持プレート４７にはピストンロッド４８ａが下方に向かって延びるようにエアシリンダ４８が固定され、ピストンロッド４８ａの先端にブラケット４９を介して押圧部材としてのプレスプレート５０が固定されている。プレスプレート５０は挿入針２５の配列方向に沿って延びる断面Ｌ字状の支持部５０ａと、支持部５０ａと一体的に形成された櫛歯部５０ｂとを備えている。櫛歯部５０ｂは各櫛歯（図示せず）の両側面に、挿入針２５及び穿孔針４２をガイドする凹部が形成されている。プレスプレート５０は櫛歯部５０ｂで各挿入針２５あるいは穿孔針４２を挟んだ状態で積層糸群Ｆを押圧可能となっている。
【００２９】
プレスプレート５０は枠体８に保持された積層糸群Ｆに対して挿入針２５の待機位置側において、エアシリンダ４８の作動により、積層糸群Ｆと係合して積層糸群Ｆを挿入針２５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。プレスプレート５０は枠体８の内側の幅より若干短く形成され、枠体８と係合せずに積層糸群Ｆを押圧可能となっている。
【００３０】
図４に示すように、機台フレーム５の下部には移送テーブル２の移動範囲を挟んで厚さ方向糸挿入針駆動部３及び穿孔針駆動部４と対向する位置に支持フレーム５１が固定され、支持フレーム５１にはエアシリンダ５２，５３が移送テーブル２の移動方向に沿って並んで固定されている。エアシリンダ５２，５３はピストンロッド５２ａ，５３ａが上方に向かって延びるように固定され、ピストンロッド５２ａ，５３ａの先端に押圧部材としての対を成すプレスブロック５４ａ，５４ｂが固定されている。両プレスブロック５４ａ，５４ｂは側面Ｌ字状に形成されるとともにプレスプレート５０と同じ長さに形成されている。両プレスブロック５４ａ，５４ｂには支持フレーム５１を貫通する一対のガイドロッド５５がそれぞれ固定されている。両プレスブロック５４ａ，５４ｂはプレスプレート５０の櫛歯部５０ｂと対向する位置でかつ、挿入針２５又は穿孔針４２の進入を許容する隙間が生じるように互いに近接して配設されている。エアシリンダ５２，５３の駆動により各プレスブロック５４ａ，５４ｂは、積層糸群Ｆと係合して積層糸群Ｆを挿入針２５列の後退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。
【００３１】
各サーボモータ２７，３５等は制御装置５５（図２にのみ図示）と電気的に接続されており、制御装置５５からの指令信号により制御される。また、各エアシリンダ１３，１８，４３，４８，５２，５３への圧縮空気の供給・排気を制御する図示しない電磁弁がそれぞれ制御装置５５と電気的に接続されており、制御装置５５からの指令信号により電磁弁が制御されて、各エアシリンダが所定の順序で駆動されるようになっている。
【００３２】
次に前記のように構成された厚さ方向糸挿入装置１の作用を説明する。厚さ方向糸ｚの挿入作業を開始する前は、厚さ方向糸挿入装置１の各作動部は待機位置又は原位置に配置されている。例えば、プレスプレート５０及び両プレスブロック５４ａ，５４ｂは移送テーブル２と干渉しない待機位置に配置されている。
【００３３】
先ず、準備作業として、公知の方法で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Ｆを保持する枠体８が固定された移送テーブル２が、挿入針駆動部３より移送テーブル２の移動方向上流側において支持レール７ａ，７ｂ上に載置される。そして、ピストンロッド１３ａが係合穴２ｂと係合する係合位置に移動されて移送テーブル２がボールナット１１と共に移動可能な状態にセットされ、積層糸群Ｆへの最初の厚さ方向糸ｚの挿入位置が穿孔針４２と対向する位置に移送テーブル２が配置される。次に図示しない厚さ方向糸供給部から繰り出された厚さ方向糸ｚが、図示しない厚さ方向糸張力調整部及びガイドローラ４５を経て挿入針２５の針孔（図示せず）に挿通され、その端部が枠体８に固定される。以上で厚さ方向糸ｚの挿入準備作業が完了する。
【００３４】
この状態から厚さ方向糸ｚの挿入作業が開始される。先ずエアシリンダ４８，５２，５３が駆動され、プレスプレート５０及び両プレスブロック５４ａ，５４ｂが作用位置に配置される。プレスプレート５０及び両プレスブロック５４ａ，５４ｂにより積層糸群Ｆは穿孔針４２列と対応する箇所が圧縮状態に保持される。
【００３５】
その状態でサーボモータ３５が正転駆動され、ボールねじ・スプライン２９を介して穿孔針４２列が積層糸群Ｆに向かって前進し、図７（ａ）に示すように、穿孔針４２が積層糸群Ｆを貫通する作用位置に配置された後、サーボモータ３５が逆転駆動されて穿孔針４２が待機位置まで後退する。この動作により、先ず挿入針２５の本数の１／２の数の孔が積層糸群Ｆの所定位置に形成される。次いでエアシリンダ４３が駆動され、穿孔針支持体４１が図１（ａ）の左側へ移動されて、挿入針２５の配列ピッチ分、即ち穿孔針４２の配列ピッチの１／２分移動された状態で、図７（ｂ）に示すように、スライダ４０がストッパ４４ａと係合して所定位置に保持される。その状態で再びサーボモータ３５が所定量ずつ正転及び逆転駆動されて穿孔針４２が往復移動され、積層糸群Ｆに挿入針２５の本数の１／２の数の孔が再び形成されて、合計で１列分の挿入針２５の数の孔が形成される。挿入針２５列のピッチが狭くても、穿孔針４２の配列ピッチはその２倍のため、穿孔針４２が積層糸群に挿通される際の積層糸群Ｆとの摩擦抵抗が小さくなり、全ての穿孔針４２が曲がらずに積層糸群に挿通される。
【００３６】
穿孔針４２は積層糸群Ｆと接触（係合）していない状態では高速で移動され、積層糸群と接触（係合）している状態では低速で移動される。穿孔針４２は各櫛歯部５０ｂにガイドされて移動し、積層糸群Ｆに対して垂直に挿通される。積層糸群Ｆを構成する繊維（糸）がプレスプレート５０及び両プレスブロック５４ａ，５４ｂ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４２の抜き跡に孔が形成される。積層糸群Ｆは穿孔針４２の突出側が両プレスブロック５４ａ，５４ｂにより押圧されているため、穿孔針４２の前進時に各糸の配列が乱れることはない。
【００３７】
次にエアシリンダ１８が突出作動されて可動支持フレーム１４が穿孔針と厚さ方向糸挿入針との取り付けピッチ分、厚さ方向糸供給部３側へ移動される。その結果、挿入針２５列が穿孔針４２によって形成された孔と対向する位置に配置される。
【００３８】
次にエアシリンダ５２が作動されてプレスブロック５４ａが待機位置に配置された後、サーボモータ２７が正転駆動され、ボールねじ機構を介して挿入針２５が積層糸群Ｆに向かって前進して作用位置に配置される。挿入針２５は針孔が積層糸群Ｆの下方に出るまで積層糸群Ｆに挿通される。挿入針２５が前進端に達した後、サーボモータ２７が逆転駆動されて挿入針２５が所定量後退する。その結果、図８に示すように、積層糸群Ｆから針孔に連なる各厚さ方向糸ｚが抜け止め糸挿通用針５６の通過を許容するループを形成した状態となる。
【００３９】
挿入針２５が積層糸群３に挿通されるときプレスブロック５４ａが待機位置に配置されて積層糸群Ｆを押圧する力が弱くなる。しかし、挿入針２５は穿孔針４２によって形成された孔に挿通されるため、挿入針２５の挿通時の抵抗が小さくなって積層糸群Ｆの糸の配列の乱れを引き起こさない。
【００４０】
次に抜け止め糸挿通用針５６が図示しない駆動装置によって往復移動され、図８に示すように、抜け止め糸Ｐが厚さ方向糸ｚのループ内に折り返し状に挿通される。その後、サーボモータ２７が逆転されて挿入針２５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。次に、エアシリンダ５２が作動されてプレスブロック５４ａが再び作用位置に配置される。この状態で図示しない厚さ方向糸張力調整部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Ｐにより抜け止めされた状態で締付けられる。
【００４１】
挿入針２５は積層糸群Ｆと係合しない状態では高速で移動され、積層糸群Ｆと係合した状態では低速で移動される。サーボモータ２７の駆動による挿入針２５の前進移動時、挿入針２５の前進速度に対応して、厚さ方向糸張力調整部によって厚さ方向糸ｚに常に適正な張力が付与された状態となる。また、挿入針２５がループを作るために後退するときの厚さ方向糸ｚの弛みは、厚さ方向糸張力調整部の作用によって吸収される。
【００４２】
次にエアシリンダ１８が駆動され、可動支持フレーム１４が原位置に移動され、穿孔針４２列及び挿入針２５列が初期位置に戻される。また、エアシリンダ４８，５２，５３が駆動されてプレスプレート５０及びプレスブロック５４ａ，５４ｂ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】
次にサーボモータが正転駆動されて移送テーブル２がボールナット１１と共に厚さ方向糸ｚの挿入ピッチ分、前進移動され積層糸群Ｆの次に厚さ方向糸ｚを挿入すべき位置が穿孔針４２と対向する状態となる。以下、前記と同様にして厚さ方向糸ｚの挿入サイクルが実行される。
【００４４】
この実施の形態では次の効果を有する。
（１）  １列に配置された複数の挿入針２５の配列ピッチのＮ倍（この実施の形態ではＮは２）の所定ピッチで配列された穿孔針４２列により、積層糸群Ｆの厚さ方向糸ｚを挿入すべき位置に１列の挿入針２５を厚さ方向糸ｚと共に挿入するための孔をＮ回に分けて穿孔針４２列を挿通して形成する。従って、挿入針２５の配列ピッチが小さくても穿孔針４２の挿通時における積層糸群Ｆとの摩擦抵抗が少なくなって、所定位置に正確に孔が形成される。その結果、高密度の三次元繊維組織の品質を向上することができる。
【００４５】
（２）  穿孔針支持体４１がエアシリンダ４３によって駆動されるとともに、移動体３８に設けられたストッパ４４ａ，４４ｂによって位置決めが行われる。従って、エアシリンダ４３としてストロークが挿入孔２５の配列ピッチの１／２に正確に設定されたものを使用せずに、所定位置に位置決めでき、穿孔針支持体４１を所定ピッチで往復移動させる駆動手段の構成が簡単になる。
【００４６】
（３）  移動体３８の往復移動がサーボモータ３５によって駆動されるボールねじ機構を介して行われ、穿孔針４２は積層糸群Ｆと接触（係合）していない状態では高速で移動され、積層糸群と接触（係合）している状態では低速で移動される。従って、エアシリンダで穿孔針４２を往復移動させる構成に比較して、孔を形成するための１サイクルが短くなり、１回の厚さ方向糸ｚの挿入に必要な孔を形成するための穿孔針４２の往復動作がＮ倍になっても、三次元繊維組織の生産性がさほど低下しない。
【００４７】
（４）  移動体３８を往復移動させるボールねじ機構として、ボールねじ・スプライン２９が使用され、サーボモータ３５の回転に伴って往復移動される軸３０の先端に移動体３８が連結される。従って、ボールねじ機構のボールナットに移動体３８を固定してボールナットと共に移動させる構成に比較して、移動体３８をボールねじ機構の下方で往復移動させるために必要なスペースの確保が容易になる。
【００４８】
（５）  挿入針２５の往復移動がサーボモータ２７によって駆動されるボールねじ機構を介して行われ、挿入針２５は積層糸群Ｆと接触（係合）していない状態では高速で移動され、積層糸群と接触（係合）している状態では低速で移動される。即ち、挿入針２５の移動速度が１ストローク内で制御できる。従って、三次元繊維組織の品質を確保しながら製作速度を上げることができ、三次元繊維組織の生産性を向上することができる。
【００４９】
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。
○  穿孔針４２の配列ピッチを挿入針２５の配列ピッチの２倍に代えて３倍とし、穿孔針支持体４１を穿孔針４２の配列ピッチの１／３ずつ基準位置から左右にずれた状態に移動させて、基準位置を含めて合計３回で挿入針２５の１列分の孔を形成するようにしてもよい。穿孔針４２の配列ピッチを挿入針２５の配列ピッチの４倍以上の整数倍としてもよい。穿孔針４２の配列ピッチは挿入針２５の配列ピッチのＮ倍（Ｎは２以上の自然数）であれば、穿孔針４２による孔の形成時における摩擦抵抗が少なくなる。しかし、配列ピッチが４倍以上の場合は、穿孔回数が増加する分煩雑になり時間もかかるため、２又は３倍が好ましく、生産性の観点からは２倍が最も好ましい。
【００５０】
○  移送テーブル２が積層糸群Ｆを水平状態で移送する構成に代えて、垂直状態で移送する構成とし、挿入針２５及び穿孔針４２が水平状態で積層糸群Ｆへの厚さ方向糸ｚの挿入及び孔開けを行う構成としてもよい。
【００５１】
○  積層糸群Ｆは平面状に限らず、例えば特開平１１−１８４４号公報に開示された三次元繊維組織の厚さ方向糸挿入装置のように、曲面部を有する形状の積層糸群への厚さ方向糸ｚの挿入を行う場合に適用してもよい。例えば、航空機のリーディングエッジの形状やドーム形のように曲面の曲率が連続的に変化する形状や、円筒、円錐台筒等の回転体形状の積層糸群への厚さ方向糸ｚの挿入に適用してもよい。リーディングエッジのコーナー部のように、曲率が大きく穿孔針４２の挿通時や挿入針２５の挿入時に積層糸群の内側から押圧部材で押圧することが難しい場合、穿孔針４２の挿通時に積層糸群との摩擦抵抗が大きいと、穿孔針４２の挿通時に積層糸群Ｆが変形し易くなる。しかし、穿孔針４２の配列ピッチが大きいため、そのような不都合を回避できる。
【００５２】
○  積層糸群Ｆとして糸の配列のみで構成したものに限らず、糸の配列とクロスとを組み合わせて積層糸群を形成したものに適用してもよい。また、クロスのみを積層して積層糸群を形成したものに適用してもよい。
【００５３】
○  ストッパ４４ａ，４４ｂを省略してもよい。
○  穿孔針支持体４１を移動体３８に沿って移動させる第２の駆動手段として、エアシリンダ４３に代えてソレノイドを使用してもよい。この場合もエアシリンダ４３の場合と同様の効果が得られる。
【００５４】
○  スライダ４０に代えて、スライダにリニアモータが内蔵されたリニアモータガイドを使用してもよい。この場合、エアシリンダ４３等のアクチュエータが不要になる。また、穿孔針支持体４１を２位置で往復移動させる場合と、３位置に移動させる場合とも所定位置へ移動させるのが容易になる。
【００５５】
○  ボールねじ・スプライン２９に代えて通常のボールねじ機構を設け、そのねじ軸をサーボモータで回転駆動するとともに、ボールナットに移動体３８を固定してもよい。この場合も移動体３８をエアシリンダで駆動させる構成に比較して速く移動させることができる。
【００５６】
○  移動体３８をリニアモータ、例えばリニアパルスモータで往復移動させる構成としてもよい。この場合、ボールねじ機構とサーボモータを使用する構成に比較して構成が簡単になる。
【００５７】
前記実施の形態から把握できる請求項記載以外の技術的思想（発明）について、以下にその効果とともに記載する。
（１）  請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記第１の駆動手段は制御装置により、穿孔針が積層糸群と係合していない状態では高速で駆動され、積層糸群と係合している状態では低速で駆動されるように変速制御される。この場合、三次元繊維組織の品質を確保しながら、生産性の低下を抑制することができる。
【００５８】
（２）  請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、Ｎは２である。この場合、三次元繊維組織の品質が低下せず、生産性の低下極力抑制できる。
【００５９】
（３）  （１）に記載の発明において、前記第１の駆動手段の駆動原はサーボモータである。この場合、変速制御が簡単になる。
（４）  請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、厚さ方向糸挿入針を支持する針支持体は、サーボモータにより駆動されるボールねじ機構を介して駆動され、サーボモータは制御装置により厚さ方向糸挿入針が積層糸群と係合していない状態では高速で駆動され、積層糸群と係合している状態では低速で駆動されるように変速制御される。この場合、三次元繊維組織の品質を確保しながら製作速度を上げることができ、三次元繊維組織の生産性を向上することができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１〜請求項４に記載の発明によれば、厚みが厚く高密度の三次元繊維組織の品質を向上することができる。
【００６１】
請求項３に記載の発明では、簡単な構成で穿孔針支持体を所定の穿孔位置に位置決めした状態で配置することができる。
請求項４に記載の発明では、エアシリンダで穿孔針を往復移動させる構成に比較して、孔を形成するための１サイクルが短くなり、１回の厚さ方向糸の挿入に必要な孔を形成するための穿孔針の往復動作がＮ倍になっても、三次元繊維組織の生産性がさほど低下しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は一実施の形態の穿孔針駆動部の概略正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線における一部省略拡大断面図、（ｃ）は（ａ）の部分拡大図。
【図２】厚さ方向糸挿入装置の概略側断面図。
【図３】（ａ）は厚さ方向糸挿入装置の部分概略平面図、（ｂ）は（ａ）の移送テーブルの走行輪付近の部分拡大図。
【図４】図２の部分拡大図。
【図５】厚さ方向糸挿入針駆動部の概略正面図。
【図６】移送テーブルの支持状態を示す部分断面図。
【図７】穿孔針の作用を説明する模式図。
【図８】抜け止め糸の挿通状態を示す模式図。
【符号の説明】
１…厚さ方向糸挿入装置、８…枠体、２５…厚さ方向糸挿入針、２９…第１の駆動手段を構成するボールねじ機構としてのボールねじ・スプライン、３２，３３ａ，３３ｂ…第１の駆動手段を構成するプーリ、３４，３７…同じくベルト、３５…同じくサーボモータ、３６…同じく駆動プーリ、３８…移動体、４１…穿孔針支持体、４２…穿孔針、４３…第２の駆動手段としてのエアシリンダ、４４ａ，４４ｂ…ストッパ、ｚ…厚さ方向糸。
【図１】
0003562372.tif 000002
【図２】
0003562372.tif 000003
【図３】
0003562372.tif 000004
【図４】
0003562372.tif 000005
【図５】
0003562372.tif 000006
【図６】
0003562372.tif 000007
【図７】
0003562372.tif 000008
【図８】
0003562372.tif 000009