(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具作用部材に外嵌してそれを保持する環状の頭部と該頭部に連接する柄部とを繊維組織体により構成し、これをマトリックスで固化してなる柄付き工具であって、
上記繊維組織体を、組ひも組織として環状に製紐された頭部を構成する糸と、組ひも組織の柄部を構成する糸とが、両部間の連接部において相互に連続する一体構造の組ひも組織により形成した、
ことを特徴とする組ひも組織の繊維強化柄付き工具。
【請求項２】
環状の頭部を構成する組ひも組織が、その中央頂部から両側に向けて対称性をもつ組織として製紐され、それらの頭部両端部の合体直後の柄部の組ひも組織において、上記頭部両端部を組織する糸の全てまたは大半部を、頭部における分枝側とは反対側の組織内に組み込み、且つ、それらの糸の一部を、該反対側の柄部の組織において組織外縁部を構成する糸に含めて組織させたことを特徴とする請求項１に記載の組ひも組織の繊維強化柄付き工具。
【請求項３】
環状の頭部を構成する組ひも組織が、柄部と連接される一方の分枝部から他方の分枝部に向けて非対称の組織として製紐され、それらの頭部両端部の合体直後の柄部の組ひも組織において、上記頭部両端部を組織する糸の全てまたは大半部を、頭部における分枝側とは反対側の組織内に組み込み、且つ、それらの糸の一部を、該反対側の柄部の組織において組織外縁部を構成する糸に含めて組織させたことを特徴とする請求項１に記載の組ひも組織の繊維強化柄付き工具。
【請求項４】
工具作用部材の周囲に多数の突子を突設して、該突子をそれに外嵌する環状の頭部の組ひも組織内に突入させたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の組ひも組織の繊維強化柄付き工具。
【請求項５】
工具作用部材の基部に被着してそれを保持する頭部と、該頭部に連接する柄部とを、組ひも組織として製紐した繊維組織体によりプリフォームを構成し、これをマトリックスで固化してなる工具であって、
上記プリフォームを、組ひも組織として製紐された頭部を構成する糸と組ひも組織の柄部を構成する糸とが相互に連続する一体構造の組織により形成し、
工具作用部材の基部に必要数の突子を突設して、該基部を上記頭部の先端の組ひも組織内の挿入穴に挿入し、該部の周囲に結束線を巻き付けた、
ことを特徴とする組ひも組織の繊維強化柄付き工具。
【請求項６】
工具作用部材に外嵌してそれを保持する環状の頭部と、それに連接する柄部とを、一体化した組ひも組織として製紐するに際し、
環状の頭部を、その中央頂部から両側に向けて対称性をもつ組ひも組織として製紐し、それらの頭部両端部を合体させて柄部の製紐を行う際に、その合体直後の組ひも組織において、上記頭部両端部を組織する糸の全てまたは大半部を、頭部における分枝側とは反対側の組ひも組織内に組み込み、且つ、それらの糸の一部を、該反対側の柄部の組織において組織外縁部を構成する糸に含めて組織させたうえで柄部を製紐し、製紐したプリフォームをマトリックスで固化する、
ことを特徴とする組ひも組織の繊維強化柄付き工具の製造方法。
【請求項７】
工具作用部材に外嵌してそれを保持する環状の頭部と、それに連接する柄部とを、一体化した組ひも組織として製紐するに際し、
環状の頭部を、柄部と連接される一方の分枝部から他方の分枝部に向けて非対称の組織として製紐し、それらの頭部両端部を合体させて柄部の製紐を行う際に、その合体直後の組ひも組織において、上記頭部両端部を組織する糸の全てまたは大半部を、頭部における分枝側とは反対側の組ひも組織内に組み込み、且つ、それらの糸の一部を、該反対側の柄部の組織において組織外縁部を構成する糸に含めて組織させたうえで柄部を製紐し、製紐したプリフォームをマトリックスで固化する、
ことを特徴とする組ひも組織の繊維強化柄付き工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、組ひも組織の繊維組織体からなるプリフォームを強化材とした繊維強化複合材料により、軽量、高強度、高靱性を有するレンチその他の柄付き工具及びそれを製造する方法に関するものであり、更に詳しくは、頭部と柄部とを一体に連接したニアネットシェープの組ひも組織プリフォームを強化材とし、それをマトリックスで固化した繊維強化複合材料により構成してなる柄付き工具及びそれを製造する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ボルトやナット等からなるファスナーを締結するために、強度が大きく、延性に富むクロームモリブデン鋼その他の金属製のレンチが多用されている。これらの従来の金属製レンチは、素材に使用される金属の比重が大きいため、その全体の重量が大きく、締結作業や運搬に際して使用者に大きな負担となっている。また、上記重量が大きいことは、高所における作業中のこれらレンチの落下により受ける機器の破損や人身障害等の事故を大きくする一因となっている。更に、引火性のガスや同ガスが発生するオイル等が存在する作業環境では、レンチと他物との衝突やレンチの落下等による衝撃で火花が発生して引火する可能性があり、この引火を防止するための配慮が望まれている。
【０００３】
一方、車輌等の乗り物の修理・保全用として、これらのレンチ等が車輛等に常備的に搭載されることが多く、この場合に、重量に伴って運行コストが増加するという問題があった。そのため、これらの重量に起因する作業上及び経済上の負担を軽減する軽量で高強度、高靱性のレンチ、及びその製作技術の開発が望まれている。なお、このような問題は、上記レンチばかりでなく、先端に工具作用部を備え、それに付設した柄部により該工具作用部を操作するようにした各種工具についても同様である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の技術的課題は、軽量で強度、靱性の高い柄付き工具を得るために、強度の優れた繊維を工具の部位に要求される性能に合わせて所要の方向に配列し、且つ、工具の形状に合ったニアネットシェープのプリフォームを製紐し、これを強化材とする繊維強化複合材料の柄付き工具及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、単なる繊維強化複合材料ではなく、組ひも組織のプリフォームを用いた繊維強化複合材料を用い、その特性を有効に利用して、先端の工具作用部材との結合を極めて強固に行えるようにした繊維強化複合材料の柄付き工具及びその製造方法を提供することにある。
本発明の他の技術的課題は、引火性のガスが存在する作業環境においても火花の発生による引火を防止できるように、可及的に非金属化した柄付き工具及びその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の組ひも組織の繊維強化柄付き工具は、基本的には、工具作用部材に外嵌してそれを保持する環状の頭部と該頭部に連接する柄部とを繊維組織体により構成し、これをマトリックスで固化してなる柄付き工具であって、上記繊維組織体を、組ひも組織として環状に製紐された頭部を構成する糸と、組ひも組織の柄部を構成する糸とが、両部間の連接部において相互に連続する一体構造の組ひも組織により形成したことを特徴とするものである。
【０００６】
上記繊維強化柄付き工具は、環状の頭部を構成する組ひも組織が、その中央頂部から両側に向けて対称性をもつ組織として製紐され、あるいは、柄部と連接される一方の分枝部から他方の分枝部に向けて非対称の組織として製紐され、それらの頭部両端部の合体直後の柄部の組ひも組織において、上記頭部両端部を組織する糸の全てまたは大半部を、頭部における分枝側とは反対側の組織内に組み込み、且つ、それらの糸の一部を、該反対側の柄部の組織において組織外縁部を構成する糸に含めて組織させたものとすることができる。
いずれの場合においても、工具作用部材の周囲に多数の突子を突設して、該突子をそれに外嵌する環状の頭部の組ひも組織内に突入させるのが、工具作用部材と繊維組織体の頭部との強固な結合のために有効である。
【０００７】
また、本発明の組ひも組織の繊維強化柄付き工具は、工具作用部材の基部に被着してそれを保持する頭部と、該頭部に連接する柄部とを、組ひも組織として製紐した繊維組織体によりプリフォームを構成し、これをマトリックスで固化してなる工具であって、上記プリフォームを、組ひも組織として製紐された頭部を構成する糸と組ひも組織の柄部を構成する糸とが相互に連続する一体構造の組織により形成し、工具作用部材の基部に必要数の突子を突設して、該基部を上記頭部の先端の組ひも組織内の挿入穴に挿入し、該部の周囲に結束線を巻き付けたものとすることもできる。
【０００８】
一方、本発明の繊維強化柄付き工具の製造方法は、工具作用部材に外嵌してそれを保持する環状の頭部と、それに連接する柄部とを、一体化した組ひも組織として製紐するに際し、環状の頭部を、その中央頂部から両側に向けて対称性をもつ組ひも組織として製紐し、あるいは、環状の頭部を、柄部と連接される一方の分枝部から他方の分枝部に向けて非対称の組織として製紐し、それらの頭部両端部を合体させて柄部の製紐を行う際に、その合体直後の組ひも組織において、上記頭部両端部を組織する糸の全てまたは大半部を、頭部における分枝側とは反対側の組ひも組織内に組み込み、且つ、それらの糸の一部を、該反対側の柄部の組織において組織外縁部を構成する糸に含めて組織させたうえで柄部を製紐し、製紐した繊維組織体よりなるプリフォームをマトリックスで固化することを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成を有する繊維強化柄付き工具は、高強度の連続繊維からなる組ひも組織により、工具の環状の頭部及び柄部が一体化した繊維組織体として構成され、しかも組ひも組織によりニアネットシェープの工具形状に直接賦形できるので、連続繊維を途中で切断することなく、繊維の特徴を最大限に生かすことができ、このプリフォームを樹脂等のマトリックスで固化することにより、軽量、高強度、高靱性の繊維強化複合材料製の柄付き工具を得ることができる。また、工具が可及的に非金属化されるため、引火性のガスが存在する作業環境においても落下や衝突時における火花の発生による引火を防止することができる。
【００１０】
更に、工具の環状頭部を構成する組ひも組織を、その頂部から両側に向けて対称性をもつ組織として製紐することにより、これを強化材とした工具において、組ひも組織の方向性に伴う捻れ応力の発生が防がれる。加えて、その頭部両端部を合体させた柄部との接合部の組ひも組織において、組織の均一性が図られる。そして、この組織上の対称性により、工具における組織の安定性、機械的特性の均一性が得られ、繊維強化の効果を高めるためにも有効である。一方、環状の頭部を構成する組ひも組織を、柄部と連接される一方の分枝部から他方の分枝部に向けて非対称の組織として製紐し、続いて上記一方の分枝部と合体させて柄部を製紐する場合には、頭部と柄部との連接部において組織に乱れ（組織崩れ）が生じることもあり、組み組織が不均一となるが、プリフォームの製紐工程が簡素化され、その製紐を容易に行うことが可能になる。
【００１１】
また、上記環状頭部の両端部の合体直後の柄部における組ひも組織を、頭部両端部を組織する糸の全てまたは大半部が、頭部における分枝側とは反対側の組織内に組み込まれたものとし、即ち、環状頭部を形成する分枝部の糸が、柄部の分枝基準面（各分枝部を構成する繊維数または糸数の比率で柄部を区分する面）を越えてＸ字状に配置された組織とし、且つ、それらの糸の一部が該反対側の柄部の組織において組織外縁部を構成する糸に含められるように組織させるのは、環状の頭部及び該頭部と柄部との連接部における組ひも組織を強化し、分枝部の引き裂き強度を格段に高めるために極めて有効である。
【００１２】
ボルトやナット等のファスナーに外嵌し、あるいは、その他の任意対象物に対して作用する工具作用部材としては、それが直接的にファスナーその他の対象物に接触することから、従来の工具と同様に、クロームモリブデン鋼やその工具に適した金属製のものとするのが有効であるが、対象物が損傷し易いものである場合にはその対象物に適した合成樹脂材料の成形品を用い、必要に応じて、比較的軟質の合成樹脂成形品を用いることもでき、また、環状の頭部内周を対象物の形状に適合する特定の形状に賦形する場合には、当該形状をもつ合成樹脂製の型枠状部材を工具作用部材として用いることもできる。
【００１３】
これらの工具作用部材は、その周囲に多数の突子を突設して、該突子をそれに外嵌する環状の頭部の組ひも組織内に突入させると、隣接する糸が相互に絡み合う組ひも組織内に上記突子が押し込まれ、その周囲を相互に絡み合う糸で取り囲まれることになるので、環状の頭部に対する工具作用部材の回転や滑動が確実に阻止され、工具作用部材が繊維組織体に安定的に保持される。
しかしながら、工具作用部材の外形が円筒状でなく、回転や抜脱を防止できるような異形である場合には、上記突子を設ける必要はない。
【００１４】
また、本発明の繊維強化柄付き工具は、鋏やナイフの刃部等からなる工具作用部材の基部に被着してそれを保持する頭部と該頭部に連接する柄部とを組ひも組織として製紐し、これをマトリックスで固化することにより構成することもできる。この場合には、組ひも組織のプリフォームにおける頭部に設けた挿入穴に、基部に複数の突子を突設した工具作用部材の該基部を挿入し、この基部に被着したプリフォームの被着部周囲に結束線を巻き付けることにより、組ひもの組織をも有効に利用して工具作用部材の基部を強固に保持させることができ、しかも、上記突子を該被着部の組ひも組織内に突入させると、隣接する糸が相互に絡み合う組ひも組織内に上記突子が押し込まれることになるので、該被着部からの工具作用部材の抜脱を確実に阻止し、工具作用部材を繊維組織体に安定的に保持させることが可能になる。
【００１５】
上述した工具用プリフォームは、従来から伝統的に用いられている組機を利用し、あるいは、組ひも組織を得るために必要な糸の選択的移動を機械的に行う既知の製紐装置に若干の改良を加えるだけで製紐できる組ひも組織で構成されているため、既知の組ひも技術を有効に利用して簡単に製紐することができる。しかも、所要の柄付き工具の形状に直接賦形（ニアネットシェープ）されるため、工具の製品化に際して部位の接合や切削等の実質的な加工上の工数がなく、省力化が可能となる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る繊維強化柄付き工具（レンチ）を例示するもので、このレンチは、レンチ用プリフォームをマトリックスで固化することにより成型している。同図において、上記プリフォームは、環状の頭部１を構成する糸と柄部２を構成する糸とが、両部１，２間の連接部において相互に連続するように製紐された一体構造の組ひも組織により構成され、環状の頭部１には、内周にボルト頭やナットの周囲に接する面が形成された金属製の工具作用部材３を嵌着して保持させている。また、該レンチ用プリフォームの組み終わり位置に相当する柄部２の把持端部には、組ひも組織の解れを防止し、合わせて柄部を掴んだときの滑り防止などのハンドリング性の対策を施すために、結束線４を巻き付けている。
【００１７】
上記組ひも組織のレンチ用プリフォームの製紐に使用する糸としては、多数のフイラメントを引き揃えたロービングや加撚糸などが用いられる。これらの糸を構成する繊維は、高強度、高弾性の繊維が望ましく、例えば、アラミド繊維やポリパラフエニレンベンゾビスオキサゾール、所謂ＰＢＯ繊維等の有機系繊維、炭素繊維等の無機繊維が好適に用いられるが、これらに限るものではなく、柄付き工具の用途に適した任意の糸を用いることができる。
【００１８】
また、これらの繊維からなる繊維組織体を固化（硬化）、成型するために用いるマトリックスとしては、耐熱性及び必要な強度を有し、成型性の良好な合成樹脂が望ましく、例えば、エポキシ系樹脂、ポリイミド樹脂、ビスマレイミド樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリエーテルエーテルケトン（PEEK) 、ポリエーテルサルホン（PES ）ポリフエニレンサルファイド（PPS ）等の熱可塑性樹脂が用いられる。これらの熱可塑性樹脂は、予め糸の繊維間に含浸させ固化した状態、または鞘状に糸を包むように固化したシースドヤーンや、強化繊維と熱可塑性樹脂繊維が混繊されたコミングルド・ヤーンの状態でプリフォームを製紐し、製紐後に、加熱処理を経て成型することができる。また、高温特性や耐食性が要求される場合には、炭素や窒化ケイ素等のセラミックス系繊維やマトリックスが用いられる。
【００１９】
上記レンチ用プリフォームは、工具作用部材３に外嵌してそれを保持する環状の頭部１と、該頭部に連接する柄部２とを、繊維組織体により一体構造の組ひも組織として構成するものであるが、その組ひも組織は、図２の（Ａ）及び（Ｂ）に概略的に示すような態様で製紐することにより得ることができる。同図（Ａ）及び（Ｂ）は、製紐の開始位置の相違によるレンチ用プリフォームの組織の差異を説明するためのもので、環状の頭部１を構成する組ひも組織を、その中央頂部から両側に向けて対称性をもつ組織として製紐する場合（Ａ）、及び頭部１において柄部２と連接される一方の分枝部から他方の分枝部に向けて非対称の組織として製紐する場合（Ｂ）を示し、図中に、組織上の方向性（製紐方向）を矢印で示している。以下にこれらの組織及び製紐方法を順次詳細に説明する。
【００２０】
先ず、同図（Ａ）の製紐によって得られる繊維組織体は、繊維強化複合材料としての特性を最大限に発揮させ、強化材であるプリフォームの組織の均一性を高めるのに有効なもので、レンチ用プリフォームの環状の頭部１における頂部ａを組み始め位置（製紐開始位置）として、該頂部ａから柄部２に至る一方の部位（分枝部）１ａと、この部位１ａに対向して該頂部ａから他方に向かって逆方向の組織で製紐されて柄部２に至る部位（分枝部）１ｂとを製紐し、頭部１と柄部２との連接部である分岐・合体部分２ａで相互に合糸・合体させ、この頭部に続けて、柄部２が上記合糸した糸の延長部を含む一体構造の組ひも組織としてその端部２ｂまで製紐し、組ひも組織からなるニアネットシェープのレンチ形状プリフォームが形成される。これにより、製紐開始位置から両側に向けて対称性のある組ひも組織が製紐され、矢印で示す組ひも組織上の方向性は、上記製紐開始位置（頂部ａ）及び分岐・合体部分２ａの中心を含む実質的対称面ｐを境にして対称となる。そのため、組ひも組織の方向性に伴う捻れ応力の発生を防ぎ、レンチの機械的特性の均一性が得られる。
【００２１】
一方、図２（Ｂ）の製紐によって得られる繊維組織体は、頭部１と柄部２との連接部である分岐・合体部分２ａの組み組織が不均一となるが、プリフォームの製紐工程を簡素化し、その製紐を容易にする点で有効なもので、レンチ用プリフォームの環状頭部１の部位１ａ，１ｂを、部位１ａと柄部２との連接部である分岐・合体部分２ａ、即ち環状頭部１の一端の製紐開始端ｂから、該頭部１の他端に向けて、所要長の組ひも組織として製紐し、当該製紐の終端で上記製紐開始端から反対方向に伸びている糸と合糸・合体させ、合糸した糸の延長部を含む一体構造の組ひも組織として、図２（Ａ）の場合と同様に、柄部２がその端部２ｂまで製紐される。この場合、環状頭部１の組み組織上の方向性は、その環状頭部１内で同一であって、レンチの実質的対称面ｐに対して対称ではなく、これを強化材としたレンチには組織の方向性に伴う捻れを生じ、材料上の均一性が損なわれるが、これらは通常の使用において特に問題となるものではない。
【００２２】
図３の（Ａ）（Ｂ）は、上記分岐・合体部分における上述の組ひも組織に付与する方向性と組織の乱れ（組織崩れ）との関係を示すものである。同図（Ａ）においては、分岐・合体部分１０Ａにおける枝部分（頭部）１１ａ，１１ｂと幹部分（柄部）１２との組み組織の方向（矢印で表示）が同方向であり、この場合には、分岐・合体部分１０Ａで組織に乱れ（組織崩れ）を伴わずに製紐される。製紐の方向が全く逆の場合（矢印が逆方向）についても同様である。一方、図３の（Ｂ）に示すように、枝部分１１ａ，１１ｂの組み組織の方向が互いに異なる場合には、分岐・合体部分１０Ｂの一部（ｃ部）において組織の乱れ（組織崩れ）を生じ、組み組織が不均一となる。
【００２３】
上述したように、組ひも組織の環状頭部１は、その両端を柄部２との連接部において合糸・合体させるが、環状の頭部１とそれに保持させる工具作用部材３との間には、工具としての使用時に非常に大きな剪断力等が作用するので、該工具作用部材３を環状頭部１に強固に保持させる必要があり、そのためには、分岐・合体部分における環状頭部の両端（上記枝部分１１ａ，１１ｂの間）の引き裂き強度を十分に高めた状態に製紐する必要がある。このような問題に対処するには、図３を参照して以下に説明するような組織とするのが有効である。
【００２４】
即ち、これらの分岐・合体部分１０Ａ，１０Ｂにおいて、分岐した二つの枝部分（頭部）１１ａ，１１ｂと、それらを合体した幹部分（柄部）１２の組ひも組織は、上記各枝部分１１ａ，１１ｂを組織する糸の全てまたは大半部分を、少なくともそれらの合体直後の幹部分１２の組織において、それらの枝部分１１ａ，１１ｂの分枝側とは反対側の組織内、具体的には、その幹部分１２における分枝基準面（幹部分と枝部分を構成する繊維数または糸数の比率で幹部分を区分する面）Ｐの反対側の組織内に組み込み、且つその枝部分１１ａ，１１ｂの分枝側とは反対の組織内に組み込んだ糸の一部分を、該反対側の幹組織内において組織外縁部を構成する糸に含めて組織させ、それによって、枝部分の糸が幹部分の分枝基準面Ｐを越えてＸ字状に配置された組織とするのが、上記分岐・合体部分における組ひも組織を強化し、枝部分の引き裂き強度を格段に高めるために有効である。その結果、枝部分１１ａ，１１ｂを広げてもその分岐・合体部分において組織が伸びたりすることがなく、環状頭部の長さが安定した繊維組織体を得ることができる。
【００２５】
上記両枝部分１１ａ，１１ｂと幹部分１２の間の分岐・合体部分１０Ａ，１０Ｂは、安定的な環状頭部１を形成するための基本的組織であり、上述した製紐によるこの組織の安定化は、環状の頭部１の周長の安定と強度の向上に寄与し、その頭部に嵌入する工具作用部材３の支持を確実にするものである。また、上記頭部１の内周長は工具作用部材３の外周の長さより僅かに短く製紐され、両者の長さの比率は頭部の製紐に採用する組織をも考慮して最適値に定められる。
【００２６】
上記工具作用部材３は、図４の（Ａ）（Ｂ）に一例を示しているが、一般的には、ボルト頭やナット等のファスナーに外嵌する形状（四角形、六角形、１２角形等）の孔や、ファスナーの角穴に嵌入する角軸等を有し、ボルト・ナットの締め付けまたはその取り外しの際、それらを確実に把持して回転させるものとすることができ、またその他の任意対象物に対して工具作用をするものとして構成することもできる。この工具作用部材３は、それが直接的にファスナーその他の対象物に圧接することから、嵌着面の磨滅等の損傷を防止するため、一般的には硬度の高い金属製、例えば、従来の工具と同様にクロームモリブデン鋼や、その工具に適した金属製のものとするのが有効である。しかしながら、回転させるべき対象物が装飾性の高いファスナーその他の損傷し易いものである場合には、その対象物に適した合成樹脂材料の成形品を用い、必要に応じて、比較的軟質の合成樹脂成形品を用いることもできる。また、環状の頭部内周を対象物の形状に適合する特定の形状に賦形する場合には、当該形状をもつ合成樹脂製の型枠状部材を工具作用部材として用いることもできる。
【００２７】
図４の（Ａ）（Ｂ）に例示する工具作用部材３は、中央部にボルト頭やナットに外嵌する孔１５を有し、周囲に多数の放射状の突子１６ａやヤスリ目状の突子（凹凸）１６ｂを設けたものである。上記孔１５を形成する内面は、これに嵌着するボルト頭やナットなどを確実に固持するため、二面幅を有する四角形、六角形、十二角形などに加工することができる。外周面に設けられる突子１６ａ，１６ｂは、これに卷着される環状頭部の繊維層及び複合化されるマトリックスへの圧入によるくさび効果により、環状の頭部１との卷着・一体化を確実にするものである。特に、組ひも組織の環状頭部に該突子を突入させると、隣接する糸が相互に絡み合う組ひも組織内に上記突子１６ａ，１６ｂが押し込まれて、その周囲が相互に絡み合う糸で取り囲まれることになるので、環状の頭部１に対する工具作用部材３の回転や滑動が確実に阻止され、工具作用部材３が繊維組織体に安定的に保持される。しかしながら、工具作用部材３の外形を回転や抜脱を防止できる異形にすることもでき、その場合には、上記突子を設ける必要はない。
【００２８】
プリフォームを構成する組ひも組織を上述したように頭部１から柄部２に向かって製紐した場合、柄部２の端部２ｂにおいて組織の解れを防止する必要がある。そのため、図１の実施例では、レンチ用プリフォームの組み終わり位置に相当する柄部２の把持端部２ｂ（図２（Ａ）（Ｂ））に、組ひも組織の解れを防止すると同時に、柄部を掴んだときの滑り防止などのハンドリング性の対策を施すために、結束線４を巻き付けている。この結束線としては、糸を用いるのが望ましいが、例えば、針金等を用いることもできる。更に、この結束線４に代えて、金属管その他の連結桿端の嵌合等による結束処理を施すこともでき、この場合には、繊維組織体における糸に損傷を与えない範囲において端部２ｂにねじを刻設することもできる。また、柄部２の端部２ｂに他の工具作用部材３を保持させ、両端に頭部のあるレンチとして製紐することもできる。更に、上述したプリフォームにおいては、レンチの頭部と柄部が同一平面内で製紐されているが、柄部の角度（レンチ頭部を含む面と柄部を含む面との角度）は必要に応じて、マトリックスとの複合化を行う際の成型時に所要の角度に付与することができる。
【００２９】
次に、図５及び図６によって、本発明のレンチ用プリフォームを製紐する過程を、その製紐に使用する装置の概要と共に説明する。
レンチ用プリフォームの製紐を開始するに先立ち、製紐機には糸束２０を多数行・多数列に仕掛けるが、この糸束２０を構成する多数の糸２１の両端部には、それぞれ係留用部材２２（図６）を取り付け、各糸２１の一端の係留用部材２２は製紐機におけるキャリア４１（図６）のフック２４に係留させ、他端の係留用部材２２は糸配列枠２５に係留させて、この糸配列枠２５を製紐機における機枠２６上の昇降軸２７に設けた糸懸垂用チャック２８に把持させる。
【００３０】
係留用部材２２に取り付ける糸２１の全長は、レンチの形状・寸法、組ひも組織、あるいは製紐機への糸束２０のセッティング条件等を考慮して定められる。該係留用部材２２は、係留される糸２１に所要の張力を維持させ、製紐動作を容易にするための糸張力調整体２９や、キャリア４１のフック２４に係留させるための係留用ループ３０等を備えたものである。
また、上記製紐機においては、図２（Ａ）に示した組織に対称性を有するレンチ用プリフォームの製紐に際し、糸束２０の製紐開始位置となる中点の部分を拘束する糸束位置決めチャック３２を、機枠２６上において横移動可能な移動枠３１に昇降可能に取り付けている。
【００３１】
機枠２６の下部には、上記糸束２０における各糸２１の端部をキャリア４１に保持してこれを制御装置により規則的に駆動し、それによって糸束２０の製紐を行う糸束駆動装置４０を搭載している。図６は、この糸束駆動装置４０の要部の構成を示すものである。即ち、上記糸束駆動装置４０は、回転ステッピング・アクチュエータ等の９０°を単位として間欠回転する駆動装置４２と、それによって間欠回転駆動されるロータ４３とを備えた多数の駆動ユニットを、平面状をなす糸束移動用のキャリア配列域内において、上記ロータ４３が互いに隣接するようにして、多数行、多数列に配列設置することにより構成したものである。このロータ４３は、隣接するロータとの間に糸束移動用のキャリア４１を挟持させるため、それぞれのロータ４３の四周にキャリア保持用の凹部４４を設けている。これらの凹部４４は、一対のロータ４３間において、キャリア４１を挟持し、そのロータ４３の一方が回転する際に、それらの間に挟持されたキャリア４１を他方のロータ４３の凹部４４をガイドとして移動できるようにしたものである。そのため、上記凹部４４の内側面は、隣接するローターの回転軸線を中心とする円筒面、あるいは機能的にそれと同等の回転面に形成されている。
【００３２】
一方、これらのロータ４３間に挟持されるキャリア４１は、隣接する一対のロータ４３の凹部４４間に形成される空間に嵌入するように、二つの円筒面で形成された保持部４１ａと、その上下に突設したつば部４１ｂとを備え、それに設けたフック２４に、前記係留用部材２２の係留用ループ３０を係合可能としたものである。このような駆動ユニットにおける各駆動装置４２は、図示しない制御部によりそれぞれ独立に正逆の回転駆動を制御され、その駆動制御によりキャリア４１が一定の移動範囲内において製紐に必要な所定の経路に沿って駆動されるものである。
【００３３】
一般に、組ひもは主として外周に位置する糸が相互に隣接する糸と交絡せしめられて組み組織を形成し、それにより内部は中空状になったり、あるいは、未組織の糸が芯糸として外周の組み組織によって包まれる芯−鞘状構造になるが、上述した糸束駆動装置４０により駆動装置４２を適宜制御して製紐すれば、繊維組織体の内部まで全体的に組み組織となったものも容易に製紐することができる。但し、ここで用いる繊維組織体は、上記いずれの組織を有するものでも差し支えない。
【００３４】
次に、図５を参照し、図２（Ａ）に示す組織に対称性を有するレンチ用プリフォームを製紐する手順について説明する。
図５は、上記対称性を有するプリフォームの製紐の初めの段階である、環状頭部１の一方の部位１ａを製紐している状況を示している。そのため、糸束２０の製紐開始位置となる糸の中点の部分を、糸束位置決めチャック３２で拘束して、該頭部１の部位１ａを構成する糸束２０を、環状頭部１の頂部ａから組み口ｈまで所要の形状、組織に製紐している。これにより部位１ａの製紐を完了したときには、組み口のほつれをジグ等で拘束しながら、その配列順序を維持したままで糸束２０の上下を反転させて再係留し、その状態で組み口（前記組織開始位置に対応）を糸束位置決めチャック３２で拘束し、糸束駆動装置４０を駆動して、上記部位１ａの場合と同様に、頭部１の部位１ｂを所要の形状、組織に製紐する。この製紐に際し、組織に対称性を持たせるのは勿論である。
【００３５】
レンチ頭部１の部位１ａ，１ｂの製紐を完了したときには、それを工具作用部材３に卷着し、該工具作用部材３を介して頭部１を懸垂した状態で、両端の組み口ｈを同レベルに合わせ、糸束２０の両端を合体させて、それらの糸端を糸束駆動装置４０におけるキャリアのフック２４に再係留し、柄部２を所要の長さまで製紐する。糸束２０の両端の合糸・合体に際しては、その合体直後の柄部２の組ひも組織において、レンチ頭部の部位１ａ，１ｂを組織する糸の全てまたは大半部を、柄部２の分枝基準面Ｐ（図３）を介して頭部における分枝側とは反対側の組織内に組み込み、且つ、分枝基準面Ｐの反対側に導いた糸の一部を、該反対側の柄部の組織において組織外縁部を構成する糸に含めて組織させる。このようにして製紐することにより、分枝部の引き裂き強度の高い一体構造のレンチ用プリフォームを得ることができる。柄部２の製紐ののち、柄部２の端部２ｂには、糸の巻き付けによる結束など、組ひも組織のほつれを防止するための適宜処置が施される。
なお、工具作用部材３に対する環状頭部１の被着は、製紐を完了した後に行うこともできる。
【００３６】
図２（Ｂ）に示す頭部１の組織が非対称のレンチ用プリフォームを製紐する場合には、環状の頭部１を、一方の分枝部（部位１ａ）の一端の製紐開始端ｂから他方の分枝部（部位１ｂ）に向けて、所要長の組ひも組織として製紐するため、糸束２０の製紐開始位置を、糸の中点から一方の分枝部（部位１ａ）の製紐に必要な糸の長さだけずらせた位置とし、当該位置を糸束位置決めチャック３２で拘束して製紐を開始し、頭部１の製紐の終端でキャリア４１のフック２４に再係留して、上記製紐開始端から反対方向に伸びている糸と合糸・合体させ、柄部の製紐を行うことになる。その他の操作は、前述した図２（Ａ）の場合に準じて行われる。この方法でプリフォームの製紐を行うと、図２（Ａ）の方法で製紐を行う場合のように、部位１ａの製紐の後に組み口のほつれを抑止しながら糸束２０の上下を反転させる再係留の必要がなく、製紐が簡単になる。
【００３７】
上述したレンチ用プリフォームを構成する組ひも組織体の形成は、角台などの伝統的組ひも機を使用して実現することもできる。また、組ひも組織を得るために必要な糸の選択的移動を機械的に行う既知の製紐方法、即ち、特許第１，７００，９０３号（特公平３−６４６２１号：不等断面立体織物の製織方法）や、特許第１，７１３，９８５号（特公平３−７９４６１号：ビーム状複合材料のための強化三次元織物及びその製造方法）として知られている技術を利用して、それを実現することもできる。
【００３８】
図７は、本発明の繊維強化柄付き工具を鋏やナイフ等の工具に対して適用する場合の実施例を示している。この場合には、工具作用部材５３として鋏の刃部を用い、繊維組織体よりなるプリフォームは、上記刃部の基部に被着してそれを保持する頭部５１と、該頭部５１に連接して工具の操作に用いる柄部５２とを、一体の組ひも組織として製紐することにより構成している。これをマトリックスで固化することは、前記レンチの実施例と同様である。
上記組ひも組織のプリフォームにおける頭部５１には、工具作用部材５３の基部５３ａを挿入固定する挿入穴を設けるが、この挿入穴は、頭部５１を製紐する組ひも組織の設計により、即ち、図５の製紐機の糸束駆動装置４０におけるキャリア４１の駆動を適切に制御し、プリフォームを構成する繊維組織体の内部を中空状にしたり、工具作用部材５３の基部５３ａを挿入し易い芯−鞘状構造にすることにより、簡単に形成することができる。
【００３９】
上記挿入穴に押入する工具作用部材５３の基部５３ａには、図７に示すように、複数の突子５３ｂを突設するのが、該基部５３ａの抜脱を抑制するのに有効である。また、この基部５３ａに被着されるプリフォームの頭部５１は、それ自体の組ひも組織により、強固に該基部５３ａを囲む筒状に保持され、しかも、その被着部の周囲に結束線５５を巻き付けることにより、該基部の保持が一層強固に行われる。更に、上記突子５３ｂを頭部５１の内側から組ひも組織内に突入させると、隣接する糸が相互に絡み合う組ひも組織内に該突子５３ｂが押し込まれることになるので、頭部５１からの工具作用部材５３の抜脱を確実に阻止し、工具作用部材５３を繊維組織体に安定的に保持させることが可能になる。但し、この場合には、頭部５１の製紐に際してその挿入穴内面を組ひも組織としておくことが必要になる。
【００４０】
また、上記プリフォームは、組ひも組織として製紐される頭部５１に続いて、該頭部を製紐した糸により組ひも組織の柄部５２を製紐し、従って、両部を構成する糸が相互に連続する一体構造の組ひも組織に形成される。この柄部５２の形状は、例えば、図示した鋏の場合には、指挿入部５２ａを有する環状に形成するのが好ましいが、ナイフ等の場合には単純な握柄状とすることができるなど、工具作用部材５３の種類に応じて、任意に形成することができる。上記環状の指挿入部５２ａを有する柄部５２の製紐には、図２（Ａ）の手順に準じた方法や、他の既知の方法を用いることができる。
【００４１】
先に説明した図２（Ａ）（Ｂ）の組織の製紐法によって得られるプリフォームにおいては、レンチの頭部１を構成する糸束２０の両端が合体し、そのため、頭部１を構成する糸数の２倍の糸数に応じた断面で柄部２が製紐される。しかしながら、レンチ頭部の肉厚、柄部の太さなど、各部位の寸法は強度上の最適寸法に基づいて設定されるべきであり、その寸法に応じた形状にプリフォームを製紐することが必要になる。図８は、その一例として、柄部２の断面形状が頭部１側から端部２ｂにいくに従って細経化した場合を示しているが、逆に大径化したり、偏平化したりすることもできる。
【００４２】
図９（Ａ）〜（Ｃ）は、このような断面形状が変化する場合のプリフォームの製紐法について説明するためのもので、ここでは断面形状が次第に大きくなる場合を例示している。更に具体的に説明すると、同図は、断面積に見合った数の糸で環状の頭部１または柄部２の組織化（製紐）を行うに際して、未組織の糸を芯糸ｍとし、それが外周の組み組織を形成する鞘糸ｋによって包まれる芯−鞘状構造に製紐する場合、即ち、前記図５の製紐機に仕掛けた糸束２０における糸２１の一部を芯糸ｍとし、残部を組み組織用の鞘糸ｋとして製紐する場合において、プリフォームの各部位の寸法変化（増大）に対して対応できるようにする製紐方法を示している。
まず、図９（Ａ）は、断面積の増分に応じて、鞘糸ｋと芯糸ｍに追加糸ｎを順次加えて製紐する態様を示すもので、並列して鞘糸ｋに包まれている芯糸ｍと、既に製紐されている部位に支えられている支持ピン６１に掛けることによりそれに追加される追加糸ｎが、順次、組み組織に組み込まれることにより、組み組織の断面が拡大される。
【００４３】
同図（Ｂ）は、上記追加糸ｎの追加方法、即ち、追加糸ｎを製紐中の組み口Ｈに固定する方法の一例を具体的に示すものである。この追加糸ｎの追加に際して用いる追加糸支持具６０は、同図（Ｃ）に示すように、所要数の追加糸ｎを掛ける支持ピン６１と、その両端を支える一対の対向するピンホルダー６２と、そのピンホルダー６２に穿設したピン孔６３を通して既に製紐されている部位の繊維組織体に刺入する固定用ピン６４を備えたもので、繊維組織体の追加糸ｎを追加すべき位置で、同図（Ｂ）に示すように、所要数の追加糸ｎを掛けた支持ピン６１を支える一対のピンホルダー６２を、既に製紐されている部位の組織体の外側に添うように配置し、そのピン孔６３を通して固定用ピン６４を貫通させることにより、組み口Ｈに追加糸を掛けた支持ピン６１を挿入、固定し、製紐域に追加糸ｎを挿入することができる。
【００４４】
上記追加糸支持具６０を用いることによる追加糸組み込みの操作は、頭部及び柄部における断面の増分に応じて、所要組数の支持具６０を用い、各部位の製紐の進行に伴って形成される新規の組み口にその位置を順次移して行われる。これによって組み込まれた追加糸ｎは、芯糸ｍに加えることができるが、この追加された芯糸、及び予め芯糸ｍとして鞘糸ｋに包まれていた糸を、鞘糸ｋとして逐次組み組織に組み込むこともできる。
上記追加糸支持具６０は、追加糸を組み口に位置する他の糸と組織したのちに抜き取られるものである。
一方、柄部等の太さをその先端に向かって細くする場合には、所要の製紐位置において、組み組織の内部に位置する一部の糸を切断し、製紐される糸数を減ずればよい。この際の切断糸数は、柄部等を細くする割合に応じて定められる。
【００４５】
【発明の効果】
以上に詳述した本発明の繊維強化柄付き工具及びその製造方法によれば、従来の金属素材を用いたレンチ等よりも一層軽量で、高強度、強靱性の繊維強化複合材料製の工具を提供することができ、特に、組ひも組織を利用しているので、強度の優れた繊維を工具の各部に要求される性能に合わせて所要の方向に配列し、且つ、工具の最終形状に近い形状に直接製紐することが可能になる。また、特に工具作用部材に樹脂製の環状頭部を外嵌した工具では、周囲が非金属化されるため、引火性のガスが存在する作業環境においても落下や衝突時における火花の発生による引火を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る繊維強化柄付き工具（レンチ）の一例を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明に係る工具における組ひも組織の異なる製紐態様を示す説明図である。
【図３】（Ａ）及び（Ｂ）は、組織の分岐・合体部分における組ひも組織の方向性と組織の乱れについての説明図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、工具作用部材の構造を例示する正面図である。
【図５】本発明のレンチ用プリフォームの製紐に使用する製紐機の概要を示す正面図である。
【図６】上記製紐機における糸束駆動装置の要部の構成を示す斜視図である。
【図７】本発明を鋏に適用した場合の実施例を示す正面図である。
【図８】本発明に係る工具で柄部の断面形状が端部にいくに従って細経化した実施例を示す平面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、断面形状が変化する場合の製紐法について説明するための要部拡大説明図である。
【符号の説明】
１    頭部
２    柄部
３    工具作用部材
１６ａ，１６ｂ  突子
５１    頭部
５２    柄部
５３    工具作用部材
５３ａ  基部
５３ｂ  突子
５５    結束線
ａ    頂部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0004046826.tif 000007
【図７】
0004046826.tif 000008
【図８】
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【図９】
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