TAKEUCHI JUNJI (JP)
YASUI YOSHIHARU (JP)
YOSHIKAWA GENKI (JP)
TAKEUCHI JUNJI (JP)
YASUI YOSHIHARU (JP)
JP2000199151A | 2000-07-18 | |||
JP2007016347A | 2007-01-25 | |||
JPH08218249A | 1996-08-27 |
配列された複数のピンに直列部を有するように掛け止めされた繊維束からなる繊維束層を複数積層する繊維束配列装置において、 前記ピンに掛け止めされた繊維束の直列部を前記ピンの近傍で該ピンの根元に向けて押し込むプレス部を有するプレス部材と、 前記プレス部が前記繊維束の直列部に順次交差するように前記プレス部材を前記ピンの配列方向に移動させる第1移動装置と、を備え、 前記プレス部は、前記プレス部材の進行方向前側に位置するとともに、前記プレス部材の進行方向前側に向かうにつれて前記ピンの根元から前記繊維束層の積層方向において遠くなるように傾斜した状態で、前記繊維束の直列部に順次交差するように移動させられる繊維束配列装置。 |
前記ピンの列は、互いに平行な2列を含み、前記プレス部材は、前記2列に対応して2つ設けられている請求項1に記載の装置。 |
前記繊維束をガイドするガイド部材と、前記ガイド部材を移動させる第2移動装置とをさらに備え、 前記第2移動装置は、前記第1移動装置として機能するX軸移動部と、Y軸移動部とを含み、前記X軸移動部は前記ピンの配列方向であるX軸方向に直線的に移動する第1移動体を備え、前記Y軸移動部は前記第1移動体に支持され、かつ前記X軸方向と直交するY軸方向に直線的に移動する第2移動体を備え、 前記ガイド部材は、前記第1移動体及び前記第2移動体の移動の組み合わせに連動する請求項1又は2に記載の装置。 |
前記ピンの列は、互いに直交する2列を含み、前記プレス部材は、前記2列のうちの一方の列に対応して設けられ、 前記2列のうちの他方の列を形成するピンに掛け止められた繊維束を該ピンの近傍で該ピンの根元に向けて押し込み可能なプレスバーと、該プレスバーを退避位置とプレス位置とに切り換えて配置させるプレスバー切り換え装置とをさらに備える請求項1~3のいずれか一項に記載の装置。 |
前記プレス部材のプレス位置を調整可能な第1調整部をさらに備える請求項1~4のいずれか一項に記載の装置。 |
前記ピンの列は、互いに直交する2列を含み、前記プレス部材は、前記2列のうちの一方の列に対応して設けられ、 前記2列のうちの他方の列を形成するピンに掛け止められた繊維束を該ピンの近傍で該ピンの根元に向けて押し込み可能なプレスバーと、該プレスバーを退避位置とプレス位置とに切り換えて配置させるプレスバー切り換え装置と、前記プレスバーのプレス位置を調整可能な第2調整部とをさらに備える請求項5に記載の装置。 |
請求項6に記載の装置において、前記第2調整部は、前記第1調整部としても機能する。 |
請求項1~7のいずれか一項に記載の装置において、前記プレス部材はプレスローラである。 |
配列された複数のピンに直列部を有するように掛け止めされた繊維束からなる繊維束層を複数積層する繊維束配列方法であって、 プレス部を有するプレス部材を準備することであって、前記プレス部はプレス部材の進行方向前側に位置することと、 前記プレス部が前記繊維束の直列部に順次交差するように前記プレス部材を前記ピンの配列方向に移動させながら、前記プレス部によって前記繊維束の直列部を前記ピンの近傍で該ピンの根元に向けて押し込むことと、 前記プレス部材の移動時において、前記プレス部を、前記プレス部材の進行方向前側に向かうにつれて前記ピンの根元から前記繊維束層の積層方向において遠くなるように傾斜させることと、 を備える方法。 |
第1繊維束層を形成する繊維束を前記プレス部によって前記ピンの根元に向けて押し込むとき、前記プレス部材を前記繊維束層の積層方向において第1プレス位置に配置することと、 前記第1繊維束層の上に第2繊維束層を形成する場合には、前記第1プレス位置に対し繊維束層の積層方向において前記ピンの先端寄りの第2プレス位置に前記プレス部材を配置した状態で、第2繊維束層を形成する繊維束を前記プレス部によって前記ピンの根元に向けて押し込むことと をさらに備える請求項9に記載の方法。 |
ガイド部材により前記繊維束をガイドしながら同時に前記プレス部材によるプレスを行うことをさらに備える請求項9又は10に記載の方法。 |
本発明は、配列された複数のピンに繊維 を掛け止めた状態でガイドパイプを移動さ ることによって前記ガイドパイプのガイド から前記繊維束を引き出して、前記繊維束 配列させる繊維束配列装置及び繊維束配列 法に関する。
従来より、軽量な構造材料として広く使 されている繊維強化複合材として、三次元 物(三次元繊維構造体)を強化材として使用 たものがある。この繊維強化複合材は、強 が非常に高く、航空機等の構造材として一 使用されている。このような繊維強化複合 の強化材に使用する三次元繊維構造体の製 として、繊維束を折り返し状に配列した繊 束層を複数積層して少なくとも2軸配向とな 繊維束積層群を形成し、その繊維束積層群 各繊維束層と直交する方向に配列される厚 方向糸で結合する方法がある。特許文献1,2 は、配列面に沿って移動されるガイドパイ から繊維束を繰り出しながら、所定ピッチ 配置したピン間に繊維束を偏平な状態で、 つ繊維束の偏平な面が配列面に沿った状態 折り返し状に配列して繊維束層を形成する 維束配列装置が開示されている。
三次元繊維構造体の物性の観点からする 、繊維束の繊維密度が高いことが望ましい 繊維束の繊維密度を高めるには、ピンに掛 止められた繊維束列を該ピンの近傍で該ピ の根元に向けて押し込めば良い。そのため 押し込み機構として、例えば、特許文献1に 開示されるような、プレスプレートと一対の プレスブロックとを備えた押圧手段がある。 プレスプレート及び一対のプレスブロックは 、一方向に配列されたピンの列の長さ程度の 長さを有する。プレスプレート及び一対のプ レスブロックは、ピンの列の長さ全体にわた って一度に繊維束をプレスすることができる 。
しかし、特許文献1に開示される押圧手段は
、ピンの列の長さ程度の長さを有するので、
繊維束配列装置が大型化するという問題があ
る。
又、特許文献1に開示される押圧手段は、繊
維束を配列している最中にプレス動作すべき
位置に配置されない。そのため、繊維束層1
分の繊維束の配列を終えた後に押圧手段を
レス動作すべき位置に配置させる必要があ
が、このような手順では、プレス動作を含
繊維束層の形成に時間を要する。
本発明の第1の目的は、繊維束配列装置の 小型化を図ることにある。本発明の第2の目 は、繊維束層1層分の繊維束の配列を行なう 間の少なくとも一部で繊維束を配列しなが 繊維束をプレスする動作を行えるようにす ことにある。
上記目的を達成するため、本発明の第1の 態様では、配列された複数のピンに直列部を 有するように掛け止めされた繊維束からなる 繊維束層を複数積層する繊維束配列装置が提 供される。該装置は、プレス部材と第1移動 置とを備える。プレス部材はプレス部を有 る。プレス部は、前記ピンに掛け止めされ 繊維束の直列部を前記ピンの近傍で該ピン 根元に向けて押し込む。第1移動装置は、前 プレス部が前記繊維束の直列部に順次交差 るように前記プレス部材を前記ピンの配列 向に移動させる。前記プレス部は、前記プ ス部材の進行方向前側に位置するとともに 前記プレス部材の進行方向前側に向かうに れて前記ピンの根元から前記繊維束層の積 方向において遠くなるように傾斜した状態 、前記繊維束の直列部に順次交差するよう 移動させられる。
本発明の第2の態様では、配列された複数 のピンに直列部を有するように掛け止めされ た繊維束からなる繊維束層を複数積層する繊 維束配列方法が提供される。該方法は、プレ ス部を有するプレス部材を準備することであ って、前記プレス部は、前記プレス部材の進 行方向前側に位置することと、前記プレス部 が前記繊維束の直列部に順次交差するように 前記プレス部材を前記ピンの配列方向に移動 させながら、前記プレス部によって前記繊維 束の直列部を前記ピンの近傍で該ピンの根元 に向けて押し込むことと、前記プレス部材の 移動時において、前記プレス部を、前記プレ ス部材の進行方向前側に向かうにつれて前記 ピンの根元から前記繊維束層の積層方向にお いて遠くなるように傾斜させることと、を備 える。
以下、本発明を具体化した第1の実施形態 を図1~図12に基づいて説明する。図1(a)は、本 施形態に係る繊維束配列装置10の全体を示 。繊維束配列装置10は、3次元織物を製造す ための装置である。
図2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 、モータを含むボールネジ機構(図示せず) 、ボールネジ機構の作動によってX軸方向に 動させられる第1移動体121とを備え、リニア スライダ13は、モータを含むボールネジ機構( 図示せず)と、ボールネジ機構の作動によっ X軸方向に移動させられる第1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、 ボールネジ機構は同期して作動され、両第1 移動体121,131は同期してX軸方向へ移動する。
両第1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 方向という)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 ライダ14は、X軸方向へ平行移動する。リニア スライダ14は、モータを含むボールネジ機構( 図示せず)と、ボールネジ機構の作動によっ Y軸方向に移動させられる第2移動体141とを備 えている。
リニアスライダ12,13,14は、制御コンピュー
Cによって制御される。
図1(a)に示すように、第2移動体141には支持
レート15が止着されており、支持プレート15
は支持フレーム16が止着されている。支持
レーム16には支軸17が上下方向(以下において
はZ軸方向という)に貫通するように、且つ該
軸17の軸線を中心に回転可能に支持されて
る。支軸17の上部には載置板18が止着されて
る。載置板18上にはモータ19及びボビンホル
ダ20が支持されている。ボビンホルダ20には
維束Fからなるボビン21が装着されており、
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
する。繊維束Fは、多数本の単繊維を撚らな
で偏平形状に束ねて形成されている。本実
形態の単繊維は炭素繊維である。モータ19
作動は、制御コンピュータCによって制御さ
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-ラ2 6が取り付けられている。ボビン21から繰り出 される繊維束Fは、ガイドローラ23,24、テンシ ョンローラ25及びガイドロ-ラ26によって載置 18の下方へと案内される。繊維束Fは、テン ョンローラ25を含む張力付与機構によって 正な張力を付与される。
支持フレーム16の側部にはモータ34が固定 されている。支軸17には歯車35が止着されて り、モータ34の出力軸341には歯車36が止着さ ている。歯車36は歯車35に噛合されており、 モータ34が作動すると、支軸17が回転する。
支持フレーム16から下方に突出する支軸17 の突出端部にはモータ27が固定されている。 ータ27の出力軸であるネジ軸271は、Z軸方向 延びており、ネジ軸271には支持枠28がナッ 部29を介して連結されている。ネジ軸271には ナット部29が螺合されており、モータ27が作 すると、支持枠28がナット部29とともにZ軸方 向に平行移動する。モータ27の作動は、制御 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(ガイド部材 )を備えている。図5(b)に示すように、ガイド イプ31内のガイド孔311は偏平形状をなして り、ガイドパイプ31は繊維束Fを偏平な状態 ガイド孔311から繰り出す。
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- 26を経由して案内された繊維束Fは、ガイド ーラ32,33を介してガイドパイプ31内へ導かれ る。
図2に示すように、ベース11上には枠体37 設置されている。枠体37は長方形状に形成さ れており、枠体37の上面にはピン38が枠体37に 沿って所定ピッチ(例えば、数mmピッチ)で配 されている。ピン38は、互いに平行な列X1,X2 、互いに平行な列Y1,Y2とを形成する。列X1,X2 と列Y1,Y2とは直交している。
図1(a)に示すガイドパイプ31は、モータ27 作動によって適宜の高さ位置に配置される 共に、リニアスライダ12,13の作動とリニアス ライダ14の作動との組み合わせによって、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軸方向、Y軸 向又はバイアス方向に移動されることによ 、ガイドパイプ31内を導かれている繊維束F ピン38に掛け止められながらガイドパイプ31 ら引き出されてゆく。図5(a)は、繊維束Fを ン38に掛け止めながら繊維束Fを配列してゆ 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 動させる第2移動装置を構成する。リニアス ライダ12,13は、X軸方向に直線移動される第1 動体121,131を備えたX軸移動部を構成する。リ ニアスライダ14は、Y軸方向に直線移動される 第2移動体141を備えたY軸移動部を構成する。
なお、ピン38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38に繊維束Fを 掛け止めるとき以外には、ガイドパイプ31の 平な面がガイドパイプ31の移動方向を向く うに、ガイドパイプ31の向きがモータ34の作 によって調整される。図2に実線で示す載置 板18の配置状態は、ガイドパイプ31の偏平な がX軸方向を向いた状態であり、図2に鎖線で 示す載置板18の配置状態は、ガイドパイプ31 偏平な面がY軸方向を向いた状態である。図5 (a)に示す状態では、ガイドパイプ31の偏平な がY軸方向を向いている。
図1(b)に示すように、リニアスライダ14には
レス装置39が固定されている。次に、プレ
装置39の構成を説明する。
図1(b)に示すように、リニアスライダ14には
板40が止着されており、基板40にはモータ41
固定されている。モータ41の出力軸である
ジ軸411は、下方に延びている。図3(a),(b)に示
すように、ネジ軸411にはナット42が螺合され
おり、ナット42には基枠43が止着されている
。モータ41が作動されると、基枠43がナット42
とともにZ軸方向に平行移動する。モータ41は
、制御コンピュータC(図1(a)に図示)によって
御される。
基枠43にはエアシリンダ44,45,46が固定され ており、エアシリンダ44,45,46の駆動ロッド441, 451,461は、下方に延びている。駆動ロッド441 は支持板47が止着されており、支持板47には 形状のプレスバー48が止着されている。板 状のプレスバー48は、Y軸方向及びZ軸方向を む面内に延びており、プレスバー48の下部 はY軸方向に延びる直線形状のプレス縁481が 成されている。
エアシリンダ45,46の駆動ロッド451,461には 支持金具49,50が止着されており、軸支持金 49,50には平板形状のプレスローラ51,52が支軸5 11,521を介して回転可能に支持されている。平 板形状のプレスローラ51,52は、X軸方向及びZ 方向を含む面内にある。図2に示すように、 レス部材としてのプレスローラ51,52間の距 は、X軸方向に配列されるピン38の列X1とX軸 向に配列されるピン38の列X2との間の距離よ も小さい。プレス縁481の長さは、ピン38の X1とピン38の列X2との間の距離よりも大きい Z軸方向に見た場合、プレスローラ51は、列X1 に平行であって列X1を形成するピン38の内側 近傍にある。又、Z軸方向に見た場合、プレ ローラ52は、列X2に平行であって列X2を形成 るピン38の内側の近傍にある。
基板40には電磁三方弁53,54,55が装着されてい
る。エアシリンダ44は、電磁三方弁53を介し
図示しない圧力エア供給源に接続されてい
。エアシリンダ45は、電磁三方弁54を介して
示しない前記圧力エア供給源に接続されて
り、エアシリンダ46は、電磁三方弁55を介し
て図示しない前記圧力エア供給源に接続され
ている。電磁三方弁53,54,55は、制御コンピュ
タCによって励消磁制御される。
電磁三方弁53が励磁されると、エアシリ ダ44に圧力エアが供給される。すると、駆動 ロッド441が延び出してプレスバー48が下方へ 動する。駆動ロッド441の延出量は、一定で る。電磁三方弁53が励磁状態から消磁状態 切り換えられると、エアシリンダ44内の圧力 エアが排出される。すると、駆動ロッド441が 退避してプレスバー48が上方へ移動する。電 三方弁54が励磁されると、エアシリンダ45に 圧力エアが供給される。すると、駆動ロッド 451が延び出してプレスローラ51が下方へ移動 る。電磁三方弁54が励磁状態から消磁状態 切り換えられると、エアシリンダ45内の圧力 エアが排出される。すると、駆動ロッド451が 退避してプレスローラ51が上方へ移動する。 磁三方弁55が励磁されると、エアシリンダ46 に圧力エアが供給される。すると、駆動ロッ ド461が延び出してプレスローラ52が下方へ移 する。電磁三方弁55が励磁状態から消磁状 に切り換えられると、エアシリンダ46内の圧 力エアが排出される。すると、駆動ロッド461 が退避してプレスローラ52が上方へ移動する 駆動ロッド451,461の延出量は、同等、且つ一 定である。
次に、プレス装置39による繊維束Fのプレス
作の制御の一例を説明する。
図6(a)は、X軸方向にガイドパイプ31を移動し
た後に列Y1,Y2を形成するピン38に繊維束Fを掛
止めるようにガイドパイプ31の移動を反転
せて繊維束Fを配列する配列パターンを示す
Y軸方向の列Y1,Y2を形成するピン38のうち所
のピン38の全てに繊維束Fが掛け止められる
、図6(a)の配列パターンの繊維束層G1の形成
完了する。
列Y1を形成するピン38のうち所定のピン38 全てに対する繊維束Fの掛け止めが列Y2を形 するピン38に対するそれよりも先に完了す 場合、プレスバー48のプレス縁481が列Y1を形 するピン38の内側の近傍に位置するように プレス装置39がリニアスライダ12,13の作動に って図7(b)に示すプレス待機位置に配置され る。プレス装置39が図7(b)に示すプレス待機位 置に配置されると、基枠43は、モータ41の作 によって適宜の高さ位置に配置される。そ 後、電磁三方弁53が励磁され、プレスバー48 下向へ移動する。すると、プレス縁481が列Y 1を形成するピン38に掛け止められている繊維 束Fの直列部Fx(図6(a)に図示)をピン38の根元に けてプレスする。図7(a)及び図7(b)にそれぞ 二点鎖線で示された状態は、プレスバー48が 繊維束Fを列Y1に沿ってプレスした状態を示す 。図7(a)に二点鎖線で示すプレスバー48の位置 は、繊維束Fに対してプレスが行われている レス位置である。その後、電磁三方弁53が消 磁され、プレスバー48が退避位置まで上方に 動する。退避位置にあるプレスバー48は、 7(a)に実線で示される。
列Y1に沿ったプレスバー48による繊維束F プレス動作が終了した後、ガイドパイプ31の 移動によって列Y2を形成するピン38のうち所 のピン38の残りに対する繊維束Fの掛け止め 行われる。列Y2を形成するピン38のうち所定 ピン38の全てに対する繊維束Fの掛け止めが 了すると、プレスバー48のプレス縁481が列Y2 を形成するピン38の内側の近傍に位置するよ に、プレス装置39がリニアスライダ12,13の作 動によって図8(b)に示すプレス待機位置に配 される。プレス装置39が図8(b)に示すプレス 機位置に配置されると、基枠43は、モータ41 作動によって適宜の高さ位置に配置される その後、電磁三方弁53が励磁され、プレス ー48が下方へ移動する。すると、プレス縁481 が列Y2を形成するピン38に掛け止められてい 繊維束Fの直列部Fxをピン38の根元に向けてプ レスする。図8(a)及び図8(b)にそれぞれ二点鎖 で示された状態は、プレスバー48が繊維束F 列Y2に沿ってプレスした状態を示す。図8(a) 二点鎖線で示すプレスバー48の位置は、繊 束Fに対してプレスが行われているプレス位 である。その後、電磁三方弁53が消磁され プレスバー48が退避位置まで上方に移動する 。退避位置にあるプレスバー48は、図8(a)に実 線で示される。
図6(b)は、Y軸方向にガイドパイプ31を移動 した後に列X1,X2上のピン38に繊維束Fを掛け止 るようにガイドパイプ31の移動を反転させ 繊維束Fを配列する配列パターンを示す。列X 1,X2上のピン38のうち所定のピン38の全てに繊 束Fが掛け止められると、図6(b)の配列パタ ンの繊維束層G2の形成が完了する。
図6(b)の配列パターンの繊維束層G2の形成 列Y2から列Y1に向かって進行するように行わ れる場合、先ず基枠43がモータ41の作動によ て適宜の高さ位置に配置される。その後、 磁三方弁54,55が励磁され、プレスローラ51,52 下方に移動する。第1移動体121,131及びリニ スライダ14が列Y2から列Y1に向かって移動す に伴い、プレスローラ51,52は、繊維束Fを掛 止められている列X1,X2上のピン38の内側を列X 1,X2上のピン38の配列方向(X軸方向)に沿って通 過してゆく。つまり、プレスローラ51の周縁 512(図3(a)に図示)及びプレスローラ52の周縁 522(図8(b)に図示)は、ピン38に掛け止めされた 繊維束Fの直列部Fy(図6(b)に図示)と順次交差し てゆく。プレスローラ51の周縁部512及びプレ ローラ52の周縁部522は、プレスローラ51,52の 進行方向前側に位置し、且つ前記進行方向前 側に向かうにつれてピン38の根元から繊維束 の積層方向(Z軸方向)に遠ざかるように傾斜 ているプレス部を含む。
列X1上のピン38に掛け止められている繊維 束Fの直列部Fyは、プレスローラ51の転動に伴 て順次ピン38の根元に向けてプレスされ、 X2上のピン38に掛け止められている繊維束Fの 直列部Fyは、プレスローラ52の転動に伴って 次ピン38の根元に向けてプレスされる。リニ アスライダ14は、プレスローラ51,52が繊維束F 掛け止められている列X1,X2上のピン38の全て の内側を通過するまで、列Y2から列Y1に向か て移動する。
リニアスライダ14をX軸方向へ移動させる ニアスライダ12,13は、プレスローラ51,52をピ ン38の配列方向(X軸方向)に移動させてプレス 作を行わせる第1移動装置を構成する。
図9(a)及び図9(b)に二点鎖線で示される状 は、列X1,X2に沿ったプレスローラ51,52による レスの状態を示す。図9(a)に二点鎖線で示さ れるプレスローラ51,52の位置は、繊維束Fに対 してプレスが行われているプレス位置である 。その後、電磁三方弁54,55が消磁され、プレ ローラ51,52が退避位置まで上方に移動する 退避位置にあるプレスローラ51,52は、図9(a) 実線で示される。
図6(b)の配列パターンの繊維束層G2の形成 列Y1から列Y2に向かって進行するように行わ れる場合には、先ず基枠43がモータ41の作動 よって適宜の高さ位置に配置される。その の電磁三方弁54,55の励消磁は、繊維束層G2の 成が列Y2から列Y1に向かって進行する場合と 同様に行われ、リニアスライダ14は、列Y1か 列Y2に向かって移動される。
図6(c)は、バイアス方向(斜め方向)にガイ パイプ31を移動した後に、ピン38に繊維束F 掛け止めるようにガイドパイプ31の移動を反 転させて繊維束Fを配列する配列パターンを す。X軸方向の列X1,X2上のピン38のうち所定の ピン38の全て、及びY軸方向の列Y1,Y2上のピン3 8のうち所定のピン38の全てに繊維束Fが掛け められると、図6(c)の配列パターンの繊維束 G3の形成が完了する。
図6(c)の配列パターンの繊維束層G3の形成 列Y2から列Y1に向かって進行するように行わ れてゆく場合、先ず基枠43がモータ41の作動 よって適宜の高さ位置に配置される。その 、電磁三方弁54,55が励磁され、プレスローラ 51,52が下方に移動する。列Y2上のピン38のうち 所定のピン38の全てに繊維束Fが掛け止められ ると、プレスバー48のプレス縁481が列Y2上の ン38の内側の近傍に位置するように、プレス 装置39がリニアスライダ12,13の作動によって 8(b)に示すプレス待機位置に移動される。プ ス装置39が図8(b)に示すプレス待機位置に配 されると、基枠43は、モータ41の作動によっ て適宜の高さ位置に配置される。その後、電 磁三方弁53が励磁され、プレスバー48が下方 移動する。すると、プレス縁481が列Y2上のピ ン38に掛け止められている繊維束Fの直列部Fb ピン38の根元に向けてプレスする。その後 電磁三方弁53が消磁され、プレスバー48が上 へ移動する。
列Y1上のピン38のうち所定のピン38の全て 繊維束Fが掛け止められると、プレスバー48 プレス縁481が列Y1上のピン38の内側の近傍に 位置するように、プレス装置39がリニアスラ ダ12,13の作動によって図7(b)に示すプレス待 位置に配置される。プレス装置39が図7(b)に すプレス待機位置に配置されると、基枠43 、モータ41の作動によって適宜の高さ位置に 配置される。その後、電磁三方弁53が励磁さ 、プレスバー48が下方に移動する。すると プレス縁481が列Y1上のピン38に掛け止められ いる繊維束Fの直列部Fbをピン38の根元に向 てプレスする。その後、電磁三方弁53,54,55が 消磁され、プレスバー48及びプレスローラ51,5 2が上方へ移動する。
図6(c)の配列パターンの繊維束層G3の形成 列Y1から列Y2に向かって進行するように行わ れてゆく場合、先ず基枠43がモータ41の作動 よって適宜の高さ位置に配置される。その 、電磁三方弁54,55が励磁され、プレスローラ 51,52が下方へ移動する。列Y1上のピン38のうち 所定のピン38の全てに繊維束Fが掛け止められ ると、プレスバー48のプレス縁481が列Y1上の ン38の内側の近傍に位置するように、プレス 装置39がリニアスライダ12,13の作動によって 7(b)に示すプレス待機位置に移動される。プ ス装置39が図7(b)に示すプレス待機位置に配 されると、基枠43は、モータ41の作動によっ て適宜の高さ位置に配置される。その後、電 磁三方弁53が励磁され、プレスバー48が下方 移動する。すると、プレス縁481が列Y1上のピ ン38に掛け止められている繊維束Fの直列部Fb ピン38の根元に向けてプレスする。その後 電磁三方弁53が消磁され、プレスバー48が上 へ移動する。
列Y2上のピン38のうち所定のピン38の全て 繊維束Fが掛け止められると、プレスバー48 プレス縁481が列Y2上のピン38の内側の近傍に 位置するように、プレス装置39がリニアスラ ダ12,13の作動によって図8(b)に示すプレス待 位置に移動される。プレス装置39が図8(b)に すプレス待機位置に配置されると、基枠43 、モータ41の作動によって適宜の高さ位置に 配置される。その後、電磁三方弁53が励磁さ 、プレスバー48が下方へ移動する。すると プレス縁481が列Y2上のピン38に掛け止められ いる繊維束Fの直列部Fbをピン38の根元に向 てプレスする。その後、電磁三方弁53が消磁 され、プレスバー48が上方へ移動する。そし 、リニアスライダ14は、プレスローラ51,52が 繊維束Fを掛け止められている列X1,X2上のピン 38の全ての内側を通過するまで、列Y1から列Y2 に向かって移動される。その後、電磁三方弁 54,55が消磁され、プレスローラ51,52が上方へ 動する。
図6(d)は、図6(c)におけるバイアス方向(斜 方向)に対して直交するバイアス方向(斜め 向)にガイドパイプ31を移動した後にピン38に 繊維束Fを掛け止めるようにガイドパイプ31の 移動を反転させて繊維束Fを配列する配列パ ーンを示す。X軸方向の列X1,X2上のピン38のう ち所定のピン38の全て、及びY軸方向の列Y1,Y2 のピン38のうち所定のピン38の全てに繊維束 Fが掛け止められると、図6(d)の配列パターン 繊維束層G4の形成が完了する。図6(d)の繊維 層G4の形成に伴うプレス装置39によるプレス 遂行も図6(c)の場合と同様に行われる。
エアシリンダ44及び電磁三方弁53は、プレ スバー48を退避位置とプレス位置とに切り換 て配置させるプレスバー切り換え装置を構 する。エアシリンダ45及び電磁三方弁54は、 プレスローラ51を退避位置とプレス位置とに り換えて配置させるプレスローラ切り換え 置を構成する。エアシリンダ46及び電磁三 弁55は、プレスローラ52を退避位置とプレス 置とに切り換え配置するプレスローラ切り え装置を構成する。
繊維束層の形成の際には、制御コンピュ タCは、図12のフローチャートで示すプレス 置制御プログラムに基づいて、プレスロー 51,52のプレス位置を制御する。以下、図12の フローチャートに従ってプレスローラ51,52の レス位置の制御方法を説明する。
N番目の繊維束層(Nは1以上の整数)(図6(a),(b ),(c),(d)に示す繊維束層G1,G2,G3,G4のいずれか1つ )を形成する場合、制御コンピュータCは、先 モータ27を作動させてガイドパイプ31の高さ 位置を設定する(ステップS1)。次いで、制御 ンピュータCは、モータ41を作動させてプレ バー48及びプレスローラ51,52の退避位置を設 する(ステップS2)。図10(a)は、プレスバー48 びプレスローラ51,52(プレスローラ52のみ図示 )が初期退避位置(N=1の場合)にある状態を示す 。プレスバー48及びプレスローラ51,52の退避 置が設定された後、制御コンピュータCは、N 番目の繊維束層の形成を開始する(ステップS3 )。図10(b)は、プレスバー48及びプレスローラ5 1,52(プレスローラ52のみ図示)が初期プレス位 (N=1の場合)にある状態を示す。
制御コンピュータCは、N番目の繊維束層 形成が終了したか否かを判断し(ステップS4) N番目繊維束層の形成が終了すると、制御コ ンピュータCは、Nが繊維束層の最終の積層数N o(2以上の整数)と等しいか否かを判断する(ス ップS5)。NがNoに等しくない場合、制御コン ュータCは、(N+1)をNとして(ステップS6)、ス ップS1へ移行する。NがNoと等しい場合、制御 コンピュータCは、繊維束層の形成を停止す 。
ステップS6からステップS1へ移行した場合 、制御コンピュータCは、ガイドパイプ31につ いて次の(N+1)番目の繊維束層用の高さ位置を 定し、次いでプレスバー48及びプレスロー 51,52について(N+1)番目の繊維束層用の退避位 を設定する。つまり、モータ27が作動され ガイドパイプ31が所定量上方に移動し、かつ モータ41が作動されてプレスバー48及びプレ ローラ51,52が所定量上方に移動する。そして 、制御コンピュータCは、(N+1)番目の繊維束層 の形成を開始する。
図11(a)は、プレスローラ51,52(プレスロー 52のみ図示)が実線で示されるプレス位置に 置された状態で矢印Qの方向に進行し、かつX 軸方向の列X1(X2)上のピン38のうち一端にある ン38Aに掛け止められた繊維束Fnがピン38Aの 傍で最初にプレスされる場合を例示する。 の場合、プレスローラ51,52によって押し込め られる第1繊維束層としてのN番目の繊維束層 の繊維束Fnが、プレスローラ51,52の周面の最 下位以外に接触する。この場合には、繊維束 Fnは横方向(X軸方向)への押し出し力(矢印Pで す)を受ける。整数Nが大きくなってゆくと、 押し出し力Pが大きくなってゆくが、この押 出し力Pが過大であると、ピン38Aに横方向の きな荷重が掛かり、その結果、ピン38Aが曲 る。図11(b)に示すように、プレスローラ51,52 がプレスされた繊維束Fn上に乗ると、以後に レスされる繊維束Fnに対応した押し出し力P 最初のピン38Aに掛け止めされた繊維束Fnに 応した押し出し力Pに比べて小さくなり、そ 結果、ピン38A以外のピン38が曲げられるこ はない。
エアシリンダ44の駆動ロッド441の延出量 一定であり、エアシリンダ45,46の駆動ロッド 451,461の延出量は一定、且つ同等である。本 施形態では、1つの繊維束層の形成が終了す 毎のプレスバー48及びプレスローラ51,52の退 避位置の変更量は、一定である。従って、1 の繊維束層の形成が終了する毎のプレスバ 48及びプレスローラ51,52のプレス位置の変更 は、一定、且つ互いに同等である。又、ガ ドパイプ31の高さ位置の変更量も一定であ 。
プレスバー48及びプレスローラ51,52の初期 プレス位置と、プレス位置の変更量とは、プ レスローラ51,52によってプレスされている繊 束Fの列を掛け止めているピン38に横方向の きな荷重が掛からないように、適宜選択さ る。これにより、プレスローラ51,52のプレ 動作によってピン38が曲がるようなことはな い。図11(a)において、二点鎖線は、プレスロ ラ52における、第1繊維束層としてのN番目の 繊維束層用の第1プレス位置の一例を示し、 点鎖線は、プレスローラ52における、第2繊 束層としての(N+1)番目の繊維束層用の第2プ ス位置の一例を示す。
モータ41、ネジ軸411及びナット42は、第1調
部及び第2調整部を構成する。
第1の実施形態は以下の利点を有する。
(1)列X1,X2上のピン38に掛け止められた繊維束
Fの直列部Fy,Fbは、転動しながら列X1,X2に沿っ
移動するプレスローラ51,52によってピン38の
根元に向けて押し込められる。ピン38の列に
って移動するプレスローラ51,52は、プレス
に移動しない従来のプレス部材に比べて、
型になり、その結果、プレス装置39が小型に
なる。繊維束層上を転動しながら移動するプ
レスローラ51,52は、プレス時に繊維束を擦る
となくプレスするプレス部材として好適で
る。
(2)プレスローラ51,52は、繊維束Fが掛け止 られた後のピン38を追うようにピン38の列の 方向(X軸方向)に移動するため、繊維束層1層 の繊維束の配列が行われる期間内の少なく も一部で繊維束Fがプレスローラ51,52によっ プレスされる。その結果、プレス動作を含 た繊維束層の形成の時間がプレスローラ51,52 を用いない従来の繊維束配列装置の場合より も短縮する。
(3)繊維束層が積層されてゆく毎に、プレ ローラ51,52のプレス位置がモータ41の作動に よって調整されるため、プレスローラ51,52に って押し込められる繊維束Fを横方向(X軸方 )に押し出す力が過大になることはない。そ の結果、ピン38に掛け止められた繊維束Fの直 列部Fy,Fbをプレスローラ51,52によってプレス ても、このピン38が曲げられるおそれはない 。
(4)プレスローラ51,52のプレス位置が調整 れない場合、プレス動作によって押し込め れる繊維束Fに対して横方向に掛かる力を低 するためには、プレスローラ51,52の径を大 くする必要がある。繊維束層が積層されて く毎にプレスローラ51,52のプレス位置を調整 する構成では、プレスローラ51,52の径を小さ することができる。この結果、プレス装置3 9の軽量化が実現される。
(5)2つのプレスローラ51,52が平行な列X1,X2 沿って転動しながら移動するため、プレス 作を含む繊維束層の形成の時間は、プレス ーラを1つのみ用いる場合に比べて短くなる
(6)プレスローラ51,52の代わりにプレスバ 48のようなプレス時に移動しないプレス部材 を用いると、リニアスライダ12,13,14によって 動させられる部材の重量が増え、繊維束層 形成に必要な動力が増大する。プレスロー 51,52の採用は、リニアスライダ12,13,14によっ て移動させられる部材の軽量化を実現する。
(7)プレスローラ51,52及びガイドパイプ31は 、リニアスライダ12,13の作動によってX軸方向 へ移動し、ガイドパイプ31をX軸方向へ移動さ せるリニアスライダ12,13は、プレスローラ51,5 2を移動させる装置を兼ねる。第1移動装置とX 軸移動部とを兼用することにより、繊維束配 列装置10の構成の簡素化が実現される。
(8)プレスバー48の代わりにプレスローラ よって繊維束をプレスしようとすると、列Y1 ,Y2に沿ってY軸方向にプレスローラを転動さ る分だけ、プレス動作を含む繊維束層の形 の時間が余分に掛かる。本実施形態のよう 、プレスバー48とプレスローラ51,52とを備え 構成は、互いに直交する2列(列X1,X2と列Y1,Y2) のピン38に掛け止められた繊維束Fの直列部Fx, Fy,Fbをプレスローラのみでプレスする場合に べて、プレス動作を含む繊維束層の形成の 間を短縮することができる。
(9)三次元繊維構造体の物性の観点からす と、全ての繊維束層の繊維密度が均一であ ことが望ましい。繊維束層が積層されてゆ 毎にプレスバー48及びプレスローラ51,52のプ レス位置がモータ41の作動によって調整され ため、全ての繊維束層の繊維密度が略均一 なる。又、モータ41のみによってプレスバ 48及びプレスローラ51,52のプレス位置を調整 る構成は、繊維束配列装置10の構成の簡素 を実現する。
上記実施形態は前記に限定されるものでは
く、例えば、次のように具体化してもよい
プレス装置39における一方のプレスローラ(
えばプレスローラ52)を省略し、かつ、プレ
装置39が図1(a)の状態からZ軸の周りに180°回
できるように構成してもよい。この場合、
ったプレスローラ(例えばプレスローラ51)は
、図1(a)の状態では、列X1に沿って転動しなが
ら移動し、図1(a)の状態からプレス装置39全体
をZ軸の周りに180°回転させた状態では、残っ
たプレスローラ(例えばプレスローラ51)は、
X2に沿って転動しながら移動する。
2つのプレスローラ51,52を単一のエアシリン
によってZ軸方向に移動させるようにしても
よい。
モータによって駆動されるボールネジ機構
用いてプレスローラ51,52を上下動させるよ
にしてもよい。
プレスバー48が列X1,X2に沿って繊維束をプレ
スし、プレスローラ51,52が列Y1,Y2に沿って転
しながら移動するようにしてもよい。
繊維束層を1層形成し終えた後にプレスロー
ラによって繊維束をプレスするようにしても
よい。
プレスローラの代わりに、図13,14に示す うなプレス部材56,57を使用してもよい。図13 示すプレス部材56は、進行方向に向かうに れてピンの根元から繊維束層の積層方向に いて遠くなるように傾斜した直線的なプレ 部561を有している。図14に示すプレス部材57 、進行方向に向かうにつれてピンの根元か 繊維束層の積層方向において遠くなるよう 傾斜した湾曲状のプレス部571を有している
プレスローラ51,52は、回転しなくても良い
ピンの配列は、直線的なものに限定されず
カーブするように配置されていてもよい。
の場合には、プレスローラもピンの配列の
ーブに沿ってカーブするように移動するの
好ましい。
ガイドパイプ31の代わりに、例えば棒状部
の先端部に二又状の部材を取り付けたもの
使用し、二又状の部材により繊維束をガイ
するようにしてもよい。
プレス部材は、少なくとも進行方向に向か
につれてピンの根元から繊維束層の積層方
において遠くなるように傾斜しているプレ
部を有していればよく、そのプレス部以外
は異なる方向に向って形成された傾斜部を
に有していても良い。例えば、円錐形状の
材を逆さまにしたような形状の部材をプレ
部材として用いても良い。
プレス部は、常に傾斜していなくてもよ 、例えば、プレスする時以外は垂直な面か 成るプレス部を、プレスする時だけ傾ける うにしても良い。