以下、本発明を具体化した第1の実施形態を 図1~図5に基づいて説明する。図1(a)は、本実� �形態に係る繊維束配列装置10の全体を示す。
 図2(a)に示すように、長方形状のベース11上� ��は一対のリニアスライダ12,13がベース11の長 手方向(以下においてはX軸方向という)に延び るように設けられている。リニアスライダ12� ��、図示しないモータを含むボールネジ機構� ��、ボールネジ機構の作動によってX軸方向に 移動させられる移動体121とを備え、リニアス ライダ13は、図示しないモータを含むボール� ��ジ機構と、ボールネジ機構の作動によってX 軸方向に移動させられる移動体131とを備えて いる。両リニアスライダ12,13において、両ボ� ��ルネジ機構は同期して作動され、両移動体1 21,131は同期してX軸方向へ移動する。

 両移動体121,131上にはリニアスライダ14がX 軸方向と直交する方向(以下においてはY軸方� ��という)に延びるように架設されている。リ ニアスライダ12,13が作動すると、リニアスラ� ��ダ14は、X軸方向へ平行移動する。リニアス� ��イダ14は、図示しないモータを含むボール� �ジ機構と、ボールネジ機構の作動によってY� ��方向に移動させられる移動体141とを備えて� ��る。

 リニアスライダ12,13,14の作動は、制御コン� �ュータCによって制御される。
 図1(a)に示すように、移動体141には支持プレ ート15が止着されており、支持プレート15に� �支持フレーム16が止着されている。支持フレ ーム16には支柱17が立設されており、支柱17の 上部には載置板18が止着されている。載置板1 8上にはモータ19及びボビンホルダ20が支持さ� ��ている。ボビンホルダ20には繊維束Fからな� ��ボビン21が装着されており、ボビン21は、モ ータ19の作動によって繊維束Fを繰り出す方向 (図1(a)に矢印Rで示す方向)に回転される。繊� �束Fは、多数本の単繊維(本実施形態では炭素 繊維)を撚らないで偏平形状に束ねて形成さ� �ている。モータ19の作動は、制御コンピュー タCによって制御される。

 載置板18には支柱22が立設されており、支 柱22の上部には一対のガイドローラ23,24が取� �付けられている。ガイドローラ23,24の下方に はテンションローラ25が上下動可能に配設さ� ��ている。又、支柱22の下部にはガイドロー� �26が取り付けられている。ボビン21から繰り� ��される繊維束Fは、ガイドローラ23,24、テン� ��ョンローラ25及びガイドローラ26によって載 置板18の下方へと案内される。繊維束Fは、テ ンションローラ25を含む張力付与機構によっ� ��適正な張力を付与される。

 支持フレーム16の下部にはモータ27が固定 されている。モータ27の出力軸であるネジ軸2 71は、上下方向(以下においてはZ軸方向とい� �)へ延びている。ネジ軸271には被動部として� ��支持枠28がナット部29を介して連結されてい る。ネジ軸271は、ナット部29に螺合されてお� ��、モータ27が作動すると、支持枠28がZ軸方� �に移動する。モータ27の作動は、制御コンピ ュータCによって制御される。

 支持枠28の下部には配列ヘッド30が取り付 けられている。配列ヘッド30は、繊維束Fを繰 り出す直線形状のガイドパイプ31を備えてい� ��。図5(b)に示すように、ガイドパイプ31内の� ��イド孔311は偏平形状をなしており、ガイド� ��イプ31は繊維束Fを偏平な状態でガイド孔311� ��ら繰り出す。

 図1(a)に示すように、支持枠28にはガイド� ��ーラ32,33が取り付けられている。ガイドロ� �ラ26を経由して案内された繊維束Fは、ガイ� �ローラ32,33を介してガイドパイプ31内へ導か� ��る。

 図1(b)及び図3に示すように、支持枠28の下 壁281には配列ヘッド30の導入パイプ34がラジ� �ルベアリング35を介して回転可能に支持され ている。被動部としての導入パイプ34は、下� ��281をZ軸方向に貫通しており、導入パイプ34� ��導入孔341は、Z軸方向に延びている。導入パ イプ34の横断面形状は、円形である。下壁281� ��上方に突出する導入パイプ34の突出端部に� �タイミングプーリ36が止着されている。

 図3及び図2(b)に示すように、支持枠28には モータ37が装着されており、モータ37の出力� �371にはタイミングプーリ38が止着されている 。タイミングプーリ38とタイミングプーリ36� �にはタイミングベルト39が巻き掛けられてい る。モータ37が作動すると、導入パイプ34が� �転する。モータ37、タイミングプーリ36,38及� ��タイミングベルト39は、導入パイプ34を回転 させる回転駆動機構を構成する。

 下壁281の下方に突出する導入パイプ34の� �出端部には磁性体の筒40が嵌合されている。 筒40は、同筒40の周壁に螺合されて導入パイ� �34の周面に当接するように締め付けられた止 めネジ41によって、導入パイプ34に固定され� �いる。筒40の下面には環状の連結突条401が一 体形成されており、連結突条401には円板42が� ��状の永久磁石43を介して連結されている。� �板42の上面には環状の凹部421が形成されてお り、環状の永久磁石43は、凹部421に嵌め込ま� ��て固定、例えば接着剤で接着されている。� ��久磁石43は、磁性体の連結突条401の先端面40 2に面接触し且つ磁力によって連結されてい� �。永久磁石43に対する筒40の連結面である連� ��突条401の先端面402は、Z軸方向に対して垂直 な平面である。

 円板42の径中心部には嵌合孔422が貫設さ� �ており、嵌合孔422にはガイドパイプ31が嵌入 されている。円板42は、同円板42の周壁に螺� �されてガイドパイプ31の周面に当接するよう に締め付けられた止めネジ44によって、ガイ� ��パイプ31に固定されている。筒40、永久磁石 43、円板42及び止めネジ41,44は、2つに分離可� �な連結部49を構成する。ガイドパイプ31は、� ��結部49を介して被動部としての支持枠28に連 結されている。

 ガイドパイプ31のガイド孔311は、Z軸方向� ��延びており、ガイド孔311の中心軸線L1(図1(b) 及び図4に図示)と、導入パイプ34の導入孔341� �中心軸線L2(図1(b)及び図4に図示)とは、一致� �ている。つまり、直線形状のガイドパイプ31 と導入パイプ34とは、連結部49を介して直列� �連結されている。ガイドパイプ31の長手方向 (中心軸線L1の方向)は、ガイドパイプ31の平行 移動方向に対して垂直な方向(Z軸方向)である 。ガイドローラ33を経由して案内されてきた� ��維束Fは、導入孔341内及びガイド孔311内へ導 かれる。

 永久磁石43の外周面にはリング部として� �リング45が嵌合して固定されている。支持枠 28の下壁281には反射式の光電センサ46が取り� �けられている。光電センサ46の検出領域は、 連結部49が分離していないときのリング45の� �置に設定されている。永久磁石43が連結突条 401の先端面に磁力によって連結されている状 態では、光電センサ46から投射される光の経� ��は、リング45と交差し、光電センサ46から投 射された光は、リング45から反射して光電セ� ��サ46に受光される。永久磁石43が連結突条401 の先端面に磁力によって連結されていない状 態では、光電センサ46から投射された光が光� ��センサ46に受光されることはない。光電セ� �サ46における受光の有無に関する情報は、制 御コンピュータCに送られる。

 図2(a)に示すように、ベース11上には枠体4 7が設置されている。枠体47は長方形状に形成 されており、枠体47の上面にはピン48が枠体47 に沿って所定ピッチ(例えば、数mmピッチ)で� �列されている。図1(a)に示すガイドパイプ31� �、モータ27の作動によって適宜の高さ位置に 配置されると共に、リニアスライダ12,13の作� ��とリニアスライダ14の作動との組み合わせ� �よって、X軸方向、Y軸方向又はバイアス方向 (斜め方向)に移動される。ガイドパイプ31がX� ��方向、Y軸方向又はバイアス方向に移動され ることにより、ガイドパイプ31内を導かれて� ��る繊維束Fがピン48に掛け止められながらガ� ��ドパイプ31から引き出されてゆく。図5(a)は� ��繊維束Fをピン48に掛け止めながら繊維束Fを 配列してゆく一例を示す。

 リニアスライダ12,13,14は、X軸方向、Y軸方向 又はバイアス方向にガイドパイプ31を平行移� ��させる移動装置を構成する。
 なお、ピン48の周りでガイドパイプ31を反転 させるように移動させてピン48に繊維束Fを掛 け止めるとき以外には、ガイドパイプ31から� ��り出される繊維束Fの偏平な面がガイドパイ プ31の直線移動方向を向くように、ガイドパ� ��プ31の向きがモータ37の作動によって調整さ れる。図5(a)に示す状態では、ガイドパイプ31 から繰り出される繊維束Fの偏平な面がY軸方� ��を向いている。

 ガイドパイプ31が配列された繊維束Fに引� ��掛かったり、ガイドパイプ31がピン48に接触 したり、あるいはガイドパイプ31から繰り出� ��れている繊維束Fに異常な張力が掛かったり した場合、ガイドパイプ31に対して横方向の� ��常な荷重が加わる。そうすると、永久磁石4 3と筒40との間の磁力による連結が解除され、 円板42が筒40から脱落する。円板42が筒40から� ��落すると、光電センサ46は、投射光を受光� �なくなり、光電センサ46における受光無の情 報が制御コンピュータCに送られる。制御コ� �ピュータCは、この受光無の情報の入力に基� ��いて、リニアスライダ12,13,14及びモータ19,27 ,37の作動を停止、つまり繊維束配列装置10の� ��動を停止させる。

 光電センサ46は、永久磁石43と筒40とが連結� ��ている連結状態と、永久磁石43と筒40とが分 離している分離状態とを判別する分離判別セ ンサである。
 第1の実施形態では以下の利点が得られる。

 (1)ガイドパイプ31に対して横方向の異常� �荷重が加えられると、連結部49が筒40と永久� ��石43との連結部位を境にして2つに分離し、� ��イドパイプ31が導入パイプ34から分離される 。そのため、ガイドパイプ31が破損すること� ��なく、ガイドパイプ31を再使用することが� �きる。

 (2)筒40に磁力で連結する永久磁石43は、ガ イドパイプ31の中心軸線L1を包囲する環状形� �である。そのため、横方向の異常な荷重が� �イドパイプ31に対して360°の全方位のどの方� ��から加えられた場合にも、連結部49が確実� �分離する。

 (3)連結部49が分離した場合にも、筒40に永 久磁石43を再度連結させれば、ガイドパイプ3 1を交換することなく繊維束の配列を再開す� �ことができる。永久磁石43を用いた連結部49� ��、分離しても何度でも再使用することがで� ��る。

 (4)分離判別センサとしての光電センサ46� �設けられているため、連結部49が分離した場 合には繊維束配列装置10の作動を停止して繊� ��束層の形成不良を回避することができる。

 (5)三次元繊維構造体の物性の観点からす� ��と、繊維束Fが偏平な状態で配列されること が望ましく、そのためには、繊維束Fの偏平� �面がガイドパイプ31の移動方向に向いている ことが必要である。導入パイプ34を回転させ� ��構成では、繊維束Fの偏平な面をガイドパイ プ31の移動方向に向けさせることができる。� ��イドパイプ31の移動方向が360°の全方位のど の方向であっても、繊維束Fの偏平な面をガ� �ドパイプ31の移動方向に向けた状態にするこ とができるとともに、ガイドパイプ31に対し� ��横方向の異常な荷重が加えられると、連結� ��49が分離し、ガイドパイプ31が導入パイプ34� ��ら確実に分離される。

 (6)ガイドパイプ31のガイド孔311の形成に� �、繊維束Fを偏平な状態で配列するために、� ��精度の加工が要求される。しかし、導入パ� ��プ34の導入孔341は、繊維束Fをガイド孔311へ� ��導するだけでよいため、導入パイプ34の導� �孔341の形成には、高精度の加工は要求され� �い。そのため、導入パイプ34は、ガイドパイ プ31に比べて安価に製作できる。又、横断面� ��状が円形の導入孔341の径をガイドパイプ31� �ガイド孔311の径よりも適宜に大きくするこ� �ができる。導入孔341の径が大きいほど、繊� �束Fが導入パイプ34を通過する際の通過抵抗� �小さくなる。導入パイプ34の導入孔341の径を ガイドパイプ31のガイド孔311の径よりも大き� ��した構成は、繊維束Fを円滑に移送する上で 好適である。

 次に、本発明の第2の実施形態を図6(a)及び� �6(b)に従って説明する。第1の実施形態と同じ 構成部材には同じ符号が付してある。
 図6(a)に示すように、下壁281の下方に突出す る導入パイプ34の突出端部には合成樹脂製、� ��えばアクリル樹脂製の連結筒50が嵌合され� �いる。導入パイプ34の突出端部は、連結筒50� ��嵌入されており、連結筒50は、同連結筒50の 周壁に螺合されて導入パイプ34の周面に当接� ��るように締め付けられた止めネジ51によっ� �、導入パイプ34に固定されている。つまり、 連結筒50の一端が支持枠28に離脱不能に連結� �れている。

 連結筒50にはガイドパイプ31の基端部が嵌 入されている。ガイドパイプ31は、連結筒50� �周壁に螺合されてガイドパイプ31の周面に当 接するように締め付けられた止めネジ52によ� ��て、連結筒50に固定されている。ガイドパ� �プ31のガイド孔311は、Z軸方向に延びており� �ガイド孔311の中心軸線L1(図6(b)にも図示)と、 導入パイプ34の導入孔341の中心軸線L2(図6(b)に も図示)とは、一致している。つまり、直線� �状のガイドパイプ31と導入パイプ34とは、連� ��筒50を介して直列に連結されている。

 導入パイプ34の先端342とガイドパイプ31の 基端312とは、連結筒50の軸方向中間部におい� ��離間している。連結筒50の外周面には、連� �筒50の軸方向中間部で周方向に一周するよう に環状スリット501が形成されている。環状ス リット501は、導入パイプ34の先端342とガイド� ��イプ31の基端312との間の間隙を包囲するよ� �に設けられている。環状スリット501は、導� �パイプ34に嵌合する嵌合部502と、ガイドパイ プ31に嵌合する嵌合部503とに連結筒50を区分� �る。ガイドパイプ31に対して横方向の異常な 荷重が加わると、連結筒50が環状スリット501� ��位置で嵌合部502と嵌合部503とに分離し、嵌� ��部503が嵌合部502から脱落する。環状スリッ� ��501は、連結筒50の分離位置を規定する。連� �筒50及び止めネジ51,52は、2つに分離可能な連 結部49Aを構成する。

 嵌合部503の外周面にはリング部としての� ��ランジ504が一体形成されている。支持枠28� �下壁281には反射式の光電センサ46が取り付け られている。光電センサ46の検出領域は、連� ��部49Aが分離していないときのフランジ504の� ��置に設定されている。連結筒50が分離して� �ない状態では、光電センサ46から投射された 光は、フランジ504から反射して光電センサ46� ��受光される。連結筒50が分離している状態� �は、光電センサ46から投射された光が光電セ ンサ46に受光されることはない。

 第2の実施形態では、第1の実施形態におけ� �(1),(2),(4)~(6)項と同様の利点が得られる。
 次に、本発明の第3の実施形態を図7(a)及び� �7(b)に従って説明する。第1の実施形態と同じ 構成部材には同じ符号が付してある。

 図7(a)に示すように、下壁281の下方に突出 する導入パイプ34の突出端部には筒53が嵌合� �れている。導入パイプ34の突出端部は、筒53� ��筒内に嵌入されている。筒53は、同筒53の周 壁に螺合されて導入パイプ34の周面に当接す� ��ように締め付けられた止めネジ54によって� �導入パイプ34に固定されている。筒53の外周� ��には環状の掛け止め突条531が筒53を一周す� �ように形成されている。筒53には合成樹脂製 の筒55が連結されている。

 図7(b)に示すように、筒55には複数の掛け� ��め突起551が一体形成されている。複数の掛� ��止め突起551は、筒55の周方向に等間隔に配� �されている。複数の掛け止め突起551が掛け� �め突条531に掛け止められることによって筒55 が筒53に連結されている。

 図7(a)に示すように、複数の掛け止め突起 551が掛け止め突条531に掛け止められた状態で は、筒53の端面と筒55の端面とが当接してい� �。筒55にはガイドパイプ31の基端部が嵌入さ� ��ている。ガイドパイプ31は、筒55の周壁に螺 合されてガイドパイプ31の周面に当接するよ� ��に締め付けられた止めネジ56によって、筒55 に固定されている。ガイドパイプ31のガイド� ��311は、Z軸方向に延びており、ガイド孔311の 中心軸線L1と、導入パイプ34の導入孔341の中� �軸線L2とは、一致している。つまり、直線形 状のガイドパイプ31と導入パイプ34とは、筒53 ,55を介して直列に連結されている。

 ガイドパイプ31に対して横方向の異常な� �重が加わると、掛け止め突条531と掛け止め� �起551との掛け止め状態が解除され、筒55が筒 53から脱落する。筒53,55及び止めネジ54,56は、 2つに分離可能な連結部57を構成する。

 筒55の外周面にはフランジ552が一体形成� �れている。支持枠28の下壁281には反射式の光 電センサ46が取り付けられている。連結部57� �分離していない状態では、光電センサ46から 投射された光は、フランジ552から反射して光 電センサ46に受光される。連結部57が分離し� �いる状態では、光電センサ46から投射された 光が光電センサ46に受光されることはない。

 第3の実施形態では、第1の実施形態にお� �る(1),(2),(4)~(6)項と同様の利点が得られる。� �、連結部57が分離した場合にも、掛け止め突 条531に掛け止め突起551を掛け止めるように筒 53に筒55を再度連結させることができ、ガイ� �パイプ31を交換することなく繊維束の配列を 再開することができる。掛け止め突条531と掛 け止め突起551との掛け止めを利用した連結部 57は、分離しても何度でも再使用することが� ��きる。

 本発明では以下のような実施形態も可能で� ��る。
 第1の実施形態において、円板42を磁性体で� ��成し、永久磁石43を筒40に固着、例えば接着 剤を用いて接着すると共に、円板42に永久磁� ��43を磁力で連結させるようにしてもよい。

 第1の実施形態において、円板42の外周に� ��ング45を設け、円板42を磁性体で形成し、永 久磁石43を筒40に磁力で連結させると共に、� �板42に永久磁石43を磁力で連結させるように� ��てもよい。

 第2の実施形態において、連結筒50を金属製� ��例えばアルミニウム製としてもよい。
 第1の実施形態において、筒40と円板42とを� �っ張りバネのバネ力によって結合させた構� �も可能である。

 分離判別センサとしては、光電センサ46以� �に、近接センサ(磁気型センサ、静電容量型� ��ンサ等)、リミットスイッチ、あるいは通電 センサを用いることができる。
 導入パイプ34が回転しない構成の繊維束配� �装置に本発明を適用してもよい。

 ガイドパイプ31のガイド孔311は、偏平でな� �てもよい。
 連結部49,49A,57は、ガイドパイプ31または導� �パイプ34に対して、止めネジ41,44,51,52,54,56に� ��り固定されているが、接着など他の手段で� ��定されていてもよい。