糸層形成装置、糸層形成方法と繊維強化部材の製造方法
【課題】繊維強化部材を構成する繊維糸にうねりを生じさせることなく、しかも、多様な線形でかつ多様な断面形状のマンドレルに対して、該マンドレル周面に形成された繊維糸の配列姿勢の崩れを防止しながら繊維糸の層を形成することのできる糸層形成装置と糸層形成方法、繊維強化部材の製造方法を提供する。
【解決手段】糸層形成装置１００は、ブレーダー糸Ｓ３を供給する環状のブレーダー３０と、第１の糸Ｓ１を供給する環状の第１の供給手段１０と、第２の糸Ｓ２を供給する環状の第２の供給手段２０と、マンドレルＭを移動させる移動手段４０と、を具備し、少なくとも第１の供給手段および第２の供給手段のいずれか一方が回転自在となっており、マンドレルＭの周面に、少なくとも、第１、第２の回転手段によるそれぞれの糸配列層と、ブレーダーによる織物層と、からなる糸層の積層構造を形成するものである。
【解決手段】糸層形成装置１００は、ブレーダー糸Ｓ３を供給する環状のブレーダー３０と、第１の糸Ｓ１を供給する環状の第１の供給手段１０と、第２の糸Ｓ２を供給する環状の第２の供給手段２０と、マンドレルＭを移動させる移動手段４０と、を具備し、少なくとも第１の供給手段および第２の供給手段のいずれか一方が回転自在となっており、マンドレルＭの周面に、少なくとも、第１、第２の回転手段によるそれぞれの糸配列層と、ブレーダーによる織物層と、からなる糸層の積層構造を形成するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば長尺のマンドレルの周面に複数の糸層を積層しながら形成する糸層形成装置と糸層形成方法、さらには、この糸層形成方法にて形成された中間体を使用して繊維強化部材を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時の車両開発には、安全性、軽量化、さらには環境影響負荷低減が従来にも増して大きな開発課題となっており、現在注目されているハイブリッド車や電気自動車等に対しては、安全性を担保できる剛性と燃費向上に繋がる軽量化の双方を満足できる繊維強化部材が車両の様々な構成部材に適用されており、さらには適用に向けた研究が進められている。たとえば、繊維強化部材が適用されている車両構成部材としては、曲がりのある長尺なルーフサイドレール（Ａピラー、Ｃピラーなど）や、プロペラシャフトなどを挙げることができる。
【０００３】
この繊維強化部材（ＦＲＰ）の一例として、炭素繊維強化プラスチック部材（ＣＦＲＰ）やガラス繊維強化プラスチック部材（ＧＦＲＰ）を挙げることができる。これらの繊維強化部材は、所定の引張強度を備えた炭素繊維やガラス繊維などの繊維糸を使用して、金属製もしくは樹脂製のマンドレルの周面にその長手方向に延びる長手方向糸と長手方向に対して所定角度傾斜した斜向糸とを織り込むことで織組織の層を形成し、これを成形型内に載置し、ＲＴＭ法をはじめとする射出成形をおこなって樹脂を含浸硬化させることにより、軽量かつ高強度（高い曲げ耐力、ねじれ耐力、せん断耐力）のＦＲＰ部材が形成されている。
【０００４】
ところで、この織組織の形成にはブレーダーを使用するのが従来一般の方法であり、ブレーダーを使用してＦＲＰ部材の織組織を形成する公開技術として、特許文献１〜３を挙げることができる。
【０００５】
しかし、ブレーダーを使用してマンドレル周面に織組織を形成する場合に、織組織故のうねり（もしくは糸同士の交差による蛇行）が生じてしまう。これを図４ａとそのｂ−ｂ矢視図である図４ｂを基に説明すると、図４ａで示すように、マンドレルＭの周面にブレーダーにて形成された繊維糸が編み込まれてなる織物層Ｑにおいて、その断面である図４ｂで示すように、交差する繊維糸同士の間で往々にしてうねりＵが生じるものである。本発明者等によれば、ＦＲＰ部材において、繊維糸の織組織におけるこのうねり部分に応力が集中したり、強度的な弱部になってしまうという知見が得られている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１３２８４４号公報
【特許文献２】特開２００５−２１９２８５号公報
【特許文献３】特開２００６−２８６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、繊維強化部材を構成する繊維糸にうねりを生じさせることなく、しかも、多様な線形でかつ多様な断面形状のマンドレルに対して、該マンドレル周面に形成された繊維糸の配列姿勢の崩れを防止しながら繊維糸の層を形成することのできる糸層形成装置と糸層形成方法、繊維強化部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成すべく、本発明による糸層形成装置は、ブレーダー糸を供給する環状のブレーダーと、前記ブレーダーに間隔を置いて配され、第１の糸を供給する環状の第１の供給手段と、第１の供給手段に間隔を置いて配され、第２の糸を供給する環状の第２の供給手段と、ブレーダーの内側および第１、第２の供給手段の内側でマンドレルを移動させる移動手段と、を具備し、少なくとも第１の供給手段および第２の供給手段のいずれか一方が回転自在となっており、少なくとも第１の供給手段と第２の供給手段のいずれか一方が回転制御され、かつ、マンドレルが移動制御されることにより、マンドレルの周面に、少なくとも、第１の供給手段、第２の供給手段によるそれぞれの糸配列層と、ブレーダーによる織物層と、からなる糸層の積層構造を形成するものである。
【０００９】
本発明の糸層形成装置は、ブレーダーと、２つの環状の供給手段を組み合わせてなる装置であり、マンドレルの周面に対して、一方の供給手段を停止もしくは回転させた姿勢で炭素繊維やガラス繊維等からなる糸が所定方向（マンドレルの軸方向（長手方向）や軸方向に傾斜した方向）に配列された第１の糸からなる糸配列層を形成し、他方の供給手段を停止もしくは回転させた姿勢で第２の糸からなる別途の糸配列層を形成してこれらを積層させ、さらにブレーダーを作動させてブレーダー糸からなる織物層を形成するものである。
【００１０】
ここで、糸配列層は、ブレーダー糸のごとく繊維糸が織り込まれたものではなく、繊維糸が所定方向に配列して層を形成したものであり、したがって、織物層の場合のうねりは生じ得ない。
【００１１】
しかし、特に曲がりをもったマンドレル等の周面に糸配列層のみを形成したのでは、糸配列層がずれてしまい、形成時の糸配列層の姿勢を保持することが困難であることから、たとえば２層に積層された糸配列層の周面をブレーダーによる織物層で包囲することにより、糸配列層の位置ずれを防止することができる。
【００１２】
ブレーダーは、多数のギアが関連した姿勢でその周方向に内蔵され、さらに周方向にギヤの回転軸を避けるようなボビン移動溝を備えていて、ギヤ同士の回転によってボビンが該移動溝内を移動しながらブレーダー糸を供給することにより、ブレーダー内を通過するマンドレル周面に織物層を形成するものである。
【００１３】
それに対して、環状の供給手段は、たとえば、環状でその周方向に複数のボビンを移動不可の姿勢で具備する回転体（供給体）と、該回転体を回転駆動するサーボモータ等のアクチュエータとから構成され、供給手段の回転によってその環状内部を通過するマンドレル周面に糸配列層を形成するものである。
【００１４】
また、２つの供給手段（第１の供給手段、第２の供給手段）はそれぞれ独立して、正方向と逆方向を選択的に回転できるようになっている。したがって、移動手段によるマンドレルの移動速度と、供給手段の回転速度を所望に制御することで、マンドレル周面への糸配列層の傾斜角度(マンドレルの軸方向に対する角度)を所望に調整することができる。
【００１５】
上記する第１、第２の供給手段と、ブレーダーのそれぞれの回転速度、回転タイミング、さらには移動手段によるマンドレルの送り速度や、マンドレルの往復移動制御などは、これらを作動させる（ブレーダーの場合はボビンを移動させるギヤを作動する）アクチュエータと有線もしくは無線で接続されたパーソナルコンピュータ（制御部とこれを作動するＣＰＵが少なくとも内蔵されている）にて実行制御することができる。
【００１６】
ここで、使用されるマンドレルは、軽量でかつ高強度なＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの共重合合成樹脂）をはじめとする樹脂素材であってもよいし、強度の高い金属製であってもよい。
【００１７】
このマンドレルへの各糸配列層の繊維方向の組み合わせは特に限定されるものではないが、その一例として、マンドレルの軸方向に対して＋４５度方向、−４５度方向の組み合わせ、一方が＋４５度方向で他方が０度方向（軸方向）の組み合わせ、双方ともに０度方向（ともに軸方向）の組み合わせなどを挙げることができる。
【００１８】
なお、０度方向の糸配列層を形成する場合には、供給手段を停止させておく（回転させないようにしておく）だけで、マンドレルの移動に応じて非回転姿勢の回転手段のボビンから繊維糸が引き出され、マンドレル周面に０度方向に繊維糸が配設される。
【００１９】
本発明の糸層形成装置によれば、複数の供給手段とブレーダーとを組み合わせただけの極めて簡素な装置によって、うねりのない複数の糸配列層と、この糸配列層の位置ずれを防止する織物層と、をマンドレル周面に積層姿勢で形成することができる。また、フィラメントワインディング法のように、マンドレル自体を回転させながらその周面に糸を巻きつける方法ではないため、マンドレルに曲がりがある場合でも、さらには、マンドレルの断面形状が変化する場合でも、マンドレル周面への高精度な繊維糸層の形成を容易に実行することができる。
【００２０】
また、本発明による糸層形成方法は、ブレーダー糸を供給する環状のブレーダーと、前記ブレーダーに間隔を置いて配され、第１の糸を供給する環状の第１の供給手段と、第１の供給手段に間隔を置いて配され、第２の糸を供給する環状の第２の供給手段と、ブレーダーの内側および第１、第２の供給手段の内側でマンドレルを移動させる移動手段と、を具備し、少なくとも第１の供給手段および第２の供給手段のいずれか一方が回転自在となっている糸層形成装置を使用して、マンドレルの周面に積層された複数の糸層を形成する糸層形成方法であって、移動手段にてマンドレルを移動させながら第１の供給手段を停止もしくは回転駆動させて、前記第１の糸を前記マンドレルの周面にその軸方向もしくは軸方向に傾斜した方向に配設して第１の糸配列層を形成する工程と、第２の供給手段を停止もしくは回転駆動させて、前記第２の糸を前記マンドレルの周面にその軸方向もしくは軸方向に傾斜した方向に配設して第１の糸配列層の上に第２の糸配列層を形成する第２の工程と、ブレーダーを駆動させ、第２の糸配列層の上に織物層を形成する第３の工程と、からなるものである。
【００２１】
本発明の糸層形成方法は、上記する糸層形成装置を使用してマンドレルの周面に複数の糸配列層と織物層との積層構造を形成する方法である。
本形成方法によれば、要求される強度特性に応じて、第１、第２の糸配列層と織物層との積層構造を複数備えた部材を製造することもできる。たとえば、一方の供給手段によって第１の糸配列層を形成する第１の工程、他方の供給手段によって第２の糸配列層を形成する第２の工程、ブレーダーによって織物層を形成する第３の工程を１セットとした際に、２以上のセットを実行することでより多層の積層構造を形成することが可能となる。なお、各セットごとに、糸配列層の角度を変化させることもできる。
【００２２】
本発明の糸層形成方法によれば、マンドレルが曲がりを有していたり、あるいは断面形状が複雑であったり、形状変化するような場合であっても、マンドレルの周面で回転する、もしくは非回転の供給手段によって容易にうねりのない糸配列層を形成することができ、さらには、この糸配列層の周面にブレーダーにて織物層を形成することで糸配列層を外側から押さえ付けることができ、糸配列層の配列姿勢のくずれを効果的に防止することができる。
【００２３】
さらに、本発明による繊維強化部材の製造方法は、前記糸層形成方法により、マンドレルの周面に複数の糸層が積層してなる中間体を製造し、次いで、該中間体を成形型内に移載し、射出成形して繊維強化部材を製造するものである。
ここで、射出成形とは、一般的な射出成形のほかに、ＲＴＭ法や射出圧縮法などを含む広義の意味である。
【００２４】
なお、成形型のキャビティ内を真空雰囲気としながらエポキシ樹脂等の射出樹脂を充填して加圧成形する、公知のＲＴＭ法においては、キャビティ内の真空吸引に先んじて、マンドレル内部に内圧を付与するための風船や多数のビーズを入れておくといった措置を講じてもよい。
【００２５】
また、最終的に成形される繊維強化部材は、その中央のマンドレルが部材要素として残置されるものであってもよいし、たとえば水溶性のマンドレルを使用し、射出成形後に水槽に浸漬させてマンドレルを溶かすことにより、樹脂が硬化してなる繊維層のみからなる繊維強化部材としてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
以上の説明から理解できるように、本発明の糸層形成装置やこれを使用してなる糸層形成方法によれば、マンドレルの線形や断面形状（の複雑性、変化など）如何に関わらず、その周面にうねりのない糸配列層とこれを外部から押さえ付けてその配列姿勢を保持する織物層を形成することができる。この糸層形成方法によって形成された中間体を成形型内で射出成形することにより、曲げ耐力、ねじり耐力、せん断耐力などの強度特性に優れた、高品質な繊維強化部材（繊維強化プラスチック部材：ＦＲＰ部材）を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ａは、本発明の糸層形成装置の概要を説明した側面図であり、図１ｂは、図１ａのｂ−ｂ矢視図である。この糸層形成装置１００は、環状のブレーダー３０と、該ブレーダー３０に離間配置された環状の第１の供給体１０と、該第１の供給体１０に離間配置された環状の第２の供給体２０と、これらの環状内にマンドレルＭを移動させる移動装置４０と、から大略構成されている。
【００２８】
ブレーダー３０をより詳細に説明した図２を参照して説明すると、環状を呈するブレーダー３０の内部には、その周方向に多数のギヤが内蔵されており、そのギヤ回転軸３２，…を回避するように８の字状に蛇行するボビン移動溝３３が形成されており、この移動溝３３に沿ってブレーダー糸Ｓ３が巻装された複数のボビン３１，…が移動することにより、マンドレルＭの周面に織物層を形成するものである。
【００２９】
図１ａに戻り、環状を呈する第１の供給体１０には、その周方向に炭素繊維糸が巻装された複数のボビン１１，…が固定された姿勢で配設されており、同様に、環状を呈する第２の供給体２０にも、その周方向に炭素繊維糸が巻装された複数のボビン２１，…が固定された姿勢で配設されている。なお、第１の供給体１０、第２の供給体２０、ブレーダー３０はともに固有のサーボモータ（図示略）を有しており、各サーボモータが作動することで供給体やギヤの回転速度や回転タイミング（回転開始、回転停止など、）が所望に制御されるものである。
【００３０】
第１の供給体１０の外径は第２の供給体２０よりも小径となっており、図示のごとく、マンドレルＭが矢印Ｙ１方向に移動する際に、まず、内側の第１の供給体１０が矢印Ｘ１方向に回転することでマンドレルＭの周面に炭素繊維糸を配列させてなる第１の糸配列層を形成し、これに続いて、外側の第２の供給体２０が矢印Ｘ２方向に回転することで第１の糸配列層の上に第２の糸配列層を形成する。
【００３１】
なお、図示例では、第１の供給体１０の回転方向と第２の供給体２０の回転方向が逆転しているが、双方の回転方向を同方向に制御することもできるし、場合によっては、いずれか一方の供給体の回転を停止させたり、双方の供給体を停止させることもできる。マンドレルＭの移動の際に供給体を停止させることで、マンドレルＭの周面にその軸方向に配向した糸配列層が形成される。
【００３２】
マンドレルＭの移動に応じて供給体を回転させ、マンドレルＭの軸方向に対して傾斜配向する炭素繊維糸からなる糸配列層とすることにより、この糸配列層は、最終成形品である繊維強化部材（ＣＦＲＰ部材）に対して主としてねじり剛性を付与する層となる。
【００３３】
これに対して、マンドレルＭの移動の際に供給体を停止させ、マンドレルＭの軸方向に配向した炭素繊維糸からなる糸配列層を形成することにより、この糸配列層は、ＣＦＲＰ部材に対して主として曲げ剛性や引張剛性を付与する層となる。
【００３４】
マンドレルＭを移動させる移動装置４０は、２条のレール４１，４１に沿って移動するスライドガイド４２，４２上に立設して、該レール４１，４１間に跨る門柱４３を２基備え（図１ｂ参照）、一方の門柱４３の中桟４３ａに装着されたナット４９が移動するスクリューシャフト４５と、該スクリューシャフト４５を回転駆動するサーボモータ４６と、該スクリューシャフト４５をベアリング機構４７にて回転自在に支持する２つの門柱４８，４８と、から構成されている。
【００３５】
マンドレルＭは、門柱４３，４３に装着された把持具４４，４４に支持される。サーボモータ４６の回転駆動に応じてスクリューシャフト４５が回転すると（Ｚ１方向）、ナット４９および一方の門柱４３がレール４１，４１上を移動し（Ｚ２方向）、マンドレルＭを介して他方の門柱４３もレール４１，４１上を移動する。
【００３６】
また、図１ｂで示すように、ナット４９およびスクリューシャフト４５は、門柱４３の中央下方に配された中桟４３ａの中央に位置しており、レール４１と離れた位置に配設されている。
【００３７】
図示する移動装置４０により、マンドレルＭは、スライドガイド４２を介してサーボモータ４６の回転駆動に応じてレール４１上をスムースに移動することができる。
【００３８】
なお、上記する第１の供給体１０、第２の供給体２０、ブレーダー３０に内蔵されたギヤのそれぞれの回転速度や回転タイミング、さらには移動装置４０のサーボモータ４６によるマンドレルＭの送り速度や、マンドレルＭの往復移動制御などは、これらを駆動するサーボモータ（アクチュエータ）と、有線もしくは無線で接続された不図示のパーソナルコンピュータ（制御部とこれを作動するＣＰＵが少なくとも内蔵されている）にて実行制御される。
【００３９】
このパーソナルコンピュータ内には、第１の糸配列層、第２の糸配列層ごとに、所望の炭素繊維糸の配向角度が入力されており、これらの配向角度を達成するための、マンドレルＭの移動速度や第１の供給体１０、第２の供給体２０の回転速度が計算され、さらには、供給体やブレーダーを作動させるサーボモータの回転開始のタイミングなどが設定されており、上記計算結果に基づいて各アクチュエータの移動制御や回転制御が実行されるものである。
【００４０】
この糸層形成装置１００を使用して、マンドレルＭの周面に第１の供給体１０によってできる糸配列層と、第２の供給体２０によってできる糸配列層と、ブレーダー３０によってできる織物層との積層構造を形成する糸層形成方法について概説する。
【００４１】
マンドレルＭの移動方向前端には、第１の供給体１０の各ボビン１１から引き出された炭素繊維糸Ｓ１の端部、第２の供給体２０の各ボビン２１から引き出された炭素繊維糸Ｓ２の端部、ブレーダー３０の各ボビン３１から引き出されたブレーダー糸Ｓ３の端部を貼着しておき、マンドレルＭを所定速度で移動させる。
【００４２】
マンドレルＭの移動に応じて、まず、第１の供給体１０を回転制御して、マンドレルＭの周面にたとえば、マンドレルＭの軸方向に＋４５度方向に炭素繊維糸Ｓ１を配向させてなる第１の糸配列層を形成し、これに後続するようにして第２の供給体２０を回転制御して、第１の糸配列層の上に−４５度方向に炭素繊維糸Ｓ２を配向させてなる第２の糸配列層を積層していく。
【００４３】
さらに、この第２の供給体２０の作動に後続するようにしてブレーダー３０のギヤを作動させて各ボビン３１を移動制御し、第２の糸配列層の外側にブレーダー糸Ｓ３が織り込まれてなる織物層を形成する。なお、図１において、右側から左側への一度の移動で、この第１の糸配列層、第２の糸配列層、織物層の積層構造が形成されるが、この後に、マンドレルＭを右側へ戻し、右側から左側への移動を再度実行しながら同様の操作を実行することで、より多層の積層構造を形成することができる。
【００４４】
図３は、マンドレルの周面に形成される糸配列層と織物層の積層構造の実施の形態を説明した模式図であり、説明を容易とするために、各層ともに途中で破断してその内側の層を視認できるような図としている。なお、図３ａ，ｂ以外にも、各積層ユニットを構成する第１、第２の糸配列層の配向方向の組み合わせや、積層ユニットの数などは任意に設定できる。
【００４５】
図３ａで示す実施の形態は、マンドレルＭの周面から順に、その軸方向Ｐに対してθ１（たとえば＋４５度）方向に配向した第１の糸配列層Ｌ１と、次いで、θ２（たとえば−４５度方向）に配向した第２の糸配列層Ｌ２と、織物層Ｌ３とからなる第１の積層ユニットＵ１を形成し、この上に、さらに、＋４５度方向に配向した第１の糸配列層Ｌ１と、次いで、−４５度方向に配向した第２の糸配列層Ｌ２と、織物層Ｌ３とからなる第２の積層ユニットＵ２を形成したものである。
【００４６】
一方、図３ｂは、マンドレルＭの周面から順に、その軸方向Ｐに対して＋４５度方向に配向した第１の糸配列層Ｌ１と、次いで、０度方向（軸方向）に配向した第２の糸配列層Ｌ２’と、織物層Ｌ３とからなる第１の積層ユニットＵ１’を形成し、この上に、さらに、−４５度方向に配向した第１の糸配列層Ｌ１’と、次いで、０度方向（軸方向）に配向した第２の糸配列層Ｌ２’と、織物層Ｌ３とからなる第２の積層ユニットＵ２’を形成したものである。
【００４７】
マンドレルＭの周面に所望の積層数で、所望の配向を備えた糸配列層と織物層を具備する中間体を形成した後、これを不図示の成形型内に移載し、ＲＴＭ法をはじめとする射出成形を実施することにより、糸配列層と織物層の内部にエポキシ樹脂等が含浸硬化してなる炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が製造される。
【００４８】
上記する糸層形成方法によってできる糸配列層と織物層の積層構造によれば、織物層の場合に生じ易いうねりをもたない糸配列層がマンドレルＭの周面に形成されることで、炭素繊維糸層の内部で強度的な弱部が形成されることはなく、曲げ耐力、引張耐力、ねじり耐力、せん断耐力などの強度特性に優れた炭素繊維強化プラスチックを製造することができる。
【００４９】
さらには、糸配列層のみでは、マンドレルの周面にこの配列姿勢を保持するのが困難であるが、糸配列層の外側で該糸配列層を押し付ける織物層が形成されることにより、糸配列層の配列姿勢を所望に維持することが可能となる。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】（ａ）は本発明の糸層形成装置の概要を説明した側面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図２】糸層形成装置におけるブレーダーを詳細に説明した斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）ともに、マンドレルの周面に形成される糸配列層と織物層の積層構造の実施の形態を説明した模式図である。
【図４】（ａ）はマンドレルの周面に織物層が形成されてなる従来の繊維強化部材の樹脂含浸前の状態を説明した図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０…第１の供給体（供給手段）、１１…ボビン、２０…第２の供給体（供給手段）、２１…ボビン、３０…ブレーダー、３１…ボビン、３２…ギヤ回転軸、３３…ボビン移動溝、４０…移動装置、４１…レール、４２…スライドガイド、４３…門柱、４３ａ…中桟、４４…把持具、４５…スクリューシャフト、４６…サーボモータ、４７…ベアリング機構、４８…門柱、４９…ナット、１００…糸層形成装置、Ｓ１…炭素繊維糸（第１の繊維糸）、Ｓ２…炭素繊維糸（第２の繊維糸）、Ｓ３…ブレーダー糸、Ｌ１…第１の糸配列層、Ｌ２…第２の糸配列層、Ｌ３…織物層、Ｕ１…第１のユニット、Ｕ２…第２のユニット、θ１、θ２…繊維糸の配向角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば長尺のマンドレルの周面に複数の糸層を積層しながら形成する糸層形成装置と糸層形成方法、さらには、この糸層形成方法にて形成された中間体を使用して繊維強化部材を製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近時の車両開発には、安全性、軽量化、さらには環境影響負荷低減が従来にも増して大きな開発課題となっており、現在注目されているハイブリッド車や電気自動車等に対しては、安全性を担保できる剛性と燃費向上に繋がる軽量化の双方を満足できる繊維強化部材が車両の様々な構成部材に適用されており、さらには適用に向けた研究が進められている。たとえば、繊維強化部材が適用されている車両構成部材としては、曲がりのある長尺なルーフサイドレール（Ａピラー、Ｃピラーなど）や、プロペラシャフトなどを挙げることができる。
【０００３】
この繊維強化部材（ＦＲＰ）の一例として、炭素繊維強化プラスチック部材（ＣＦＲＰ）やガラス繊維強化プラスチック部材（ＧＦＲＰ）を挙げることができる。これらの繊維強化部材は、所定の引張強度を備えた炭素繊維やガラス繊維などの繊維糸を使用して、金属製もしくは樹脂製のマンドレルの周面にその長手方向に延びる長手方向糸と長手方向に対して所定角度傾斜した斜向糸とを織り込むことで織組織の層を形成し、これを成形型内に載置し、ＲＴＭ法をはじめとする射出成形をおこなって樹脂を含浸硬化させることにより、軽量かつ高強度（高い曲げ耐力、ねじれ耐力、せん断耐力）のＦＲＰ部材が形成されている。
【０００４】
ところで、この織組織の形成にはブレーダーを使用するのが従来一般の方法であり、ブレーダーを使用してＦＲＰ部材の織組織を形成する公開技術として、特許文献１〜３を挙げることができる。
【０００５】
しかし、ブレーダーを使用してマンドレル周面に織組織を形成する場合に、織組織故のうねり（もしくは糸同士の交差による蛇行）が生じてしまう。これを図４ａとそのｂ−ｂ矢視図である図４ｂを基に説明すると、図４ａで示すように、マンドレルＭの周面にブレーダーにて形成された繊維糸が編み込まれてなる織物層Ｑにおいて、その断面である図４ｂで示すように、交差する繊維糸同士の間で往々にしてうねりＵが生じるものである。本発明者等によれば、ＦＲＰ部材において、繊維糸の織組織におけるこのうねり部分に応力が集中したり、強度的な弱部になってしまうという知見が得られている。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１３２８４４号公報
【特許文献２】特開２００５−２１９２８５号公報
【特許文献３】特開２００６−２８６７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記する問題に鑑みてなされたものであり、繊維強化部材を構成する繊維糸にうねりを生じさせることなく、しかも、多様な線形でかつ多様な断面形状のマンドレルに対して、該マンドレル周面に形成された繊維糸の配列姿勢の崩れを防止しながら繊維糸の層を形成することのできる糸層形成装置と糸層形成方法、繊維強化部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成すべく、本発明による糸層形成装置は、ブレーダー糸を供給する環状のブレーダーと、前記ブレーダーに間隔を置いて配され、第１の糸を供給する環状の第１の供給手段と、第１の供給手段に間隔を置いて配され、第２の糸を供給する環状の第２の供給手段と、ブレーダーの内側および第１、第２の供給手段の内側でマンドレルを移動させる移動手段と、を具備し、少なくとも第１の供給手段および第２の供給手段のいずれか一方が回転自在となっており、少なくとも第１の供給手段と第２の供給手段のいずれか一方が回転制御され、かつ、マンドレルが移動制御されることにより、マンドレルの周面に、少なくとも、第１の供給手段、第２の供給手段によるそれぞれの糸配列層と、ブレーダーによる織物層と、からなる糸層の積層構造を形成するものである。
【０００９】
本発明の糸層形成装置は、ブレーダーと、２つの環状の供給手段を組み合わせてなる装置であり、マンドレルの周面に対して、一方の供給手段を停止もしくは回転させた姿勢で炭素繊維やガラス繊維等からなる糸が所定方向（マンドレルの軸方向（長手方向）や軸方向に傾斜した方向）に配列された第１の糸からなる糸配列層を形成し、他方の供給手段を停止もしくは回転させた姿勢で第２の糸からなる別途の糸配列層を形成してこれらを積層させ、さらにブレーダーを作動させてブレーダー糸からなる織物層を形成するものである。
【００１０】
ここで、糸配列層は、ブレーダー糸のごとく繊維糸が織り込まれたものではなく、繊維糸が所定方向に配列して層を形成したものであり、したがって、織物層の場合のうねりは生じ得ない。
【００１１】
しかし、特に曲がりをもったマンドレル等の周面に糸配列層のみを形成したのでは、糸配列層がずれてしまい、形成時の糸配列層の姿勢を保持することが困難であることから、たとえば２層に積層された糸配列層の周面をブレーダーによる織物層で包囲することにより、糸配列層の位置ずれを防止することができる。
【００１２】
ブレーダーは、多数のギアが関連した姿勢でその周方向に内蔵され、さらに周方向にギヤの回転軸を避けるようなボビン移動溝を備えていて、ギヤ同士の回転によってボビンが該移動溝内を移動しながらブレーダー糸を供給することにより、ブレーダー内を通過するマンドレル周面に織物層を形成するものである。
【００１３】
それに対して、環状の供給手段は、たとえば、環状でその周方向に複数のボビンを移動不可の姿勢で具備する回転体（供給体）と、該回転体を回転駆動するサーボモータ等のアクチュエータとから構成され、供給手段の回転によってその環状内部を通過するマンドレル周面に糸配列層を形成するものである。
【００１４】
また、２つの供給手段（第１の供給手段、第２の供給手段）はそれぞれ独立して、正方向と逆方向を選択的に回転できるようになっている。したがって、移動手段によるマンドレルの移動速度と、供給手段の回転速度を所望に制御することで、マンドレル周面への糸配列層の傾斜角度(マンドレルの軸方向に対する角度)を所望に調整することができる。
【００１５】
上記する第１、第２の供給手段と、ブレーダーのそれぞれの回転速度、回転タイミング、さらには移動手段によるマンドレルの送り速度や、マンドレルの往復移動制御などは、これらを作動させる（ブレーダーの場合はボビンを移動させるギヤを作動する）アクチュエータと有線もしくは無線で接続されたパーソナルコンピュータ（制御部とこれを作動するＣＰＵが少なくとも内蔵されている）にて実行制御することができる。
【００１６】
ここで、使用されるマンドレルは、軽量でかつ高強度なＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレンの共重合合成樹脂）をはじめとする樹脂素材であってもよいし、強度の高い金属製であってもよい。
【００１７】
このマンドレルへの各糸配列層の繊維方向の組み合わせは特に限定されるものではないが、その一例として、マンドレルの軸方向に対して＋４５度方向、−４５度方向の組み合わせ、一方が＋４５度方向で他方が０度方向（軸方向）の組み合わせ、双方ともに０度方向（ともに軸方向）の組み合わせなどを挙げることができる。
【００１８】
なお、０度方向の糸配列層を形成する場合には、供給手段を停止させておく（回転させないようにしておく）だけで、マンドレルの移動に応じて非回転姿勢の回転手段のボビンから繊維糸が引き出され、マンドレル周面に０度方向に繊維糸が配設される。
【００１９】
本発明の糸層形成装置によれば、複数の供給手段とブレーダーとを組み合わせただけの極めて簡素な装置によって、うねりのない複数の糸配列層と、この糸配列層の位置ずれを防止する織物層と、をマンドレル周面に積層姿勢で形成することができる。また、フィラメントワインディング法のように、マンドレル自体を回転させながらその周面に糸を巻きつける方法ではないため、マンドレルに曲がりがある場合でも、さらには、マンドレルの断面形状が変化する場合でも、マンドレル周面への高精度な繊維糸層の形成を容易に実行することができる。
【００２０】
また、本発明による糸層形成方法は、ブレーダー糸を供給する環状のブレーダーと、前記ブレーダーに間隔を置いて配され、第１の糸を供給する環状の第１の供給手段と、第１の供給手段に間隔を置いて配され、第２の糸を供給する環状の第２の供給手段と、ブレーダーの内側および第１、第２の供給手段の内側でマンドレルを移動させる移動手段と、を具備し、少なくとも第１の供給手段および第２の供給手段のいずれか一方が回転自在となっている糸層形成装置を使用して、マンドレルの周面に積層された複数の糸層を形成する糸層形成方法であって、移動手段にてマンドレルを移動させながら第１の供給手段を停止もしくは回転駆動させて、前記第１の糸を前記マンドレルの周面にその軸方向もしくは軸方向に傾斜した方向に配設して第１の糸配列層を形成する工程と、第２の供給手段を停止もしくは回転駆動させて、前記第２の糸を前記マンドレルの周面にその軸方向もしくは軸方向に傾斜した方向に配設して第１の糸配列層の上に第２の糸配列層を形成する第２の工程と、ブレーダーを駆動させ、第２の糸配列層の上に織物層を形成する第３の工程と、からなるものである。
【００２１】
本発明の糸層形成方法は、上記する糸層形成装置を使用してマンドレルの周面に複数の糸配列層と織物層との積層構造を形成する方法である。
本形成方法によれば、要求される強度特性に応じて、第１、第２の糸配列層と織物層との積層構造を複数備えた部材を製造することもできる。たとえば、一方の供給手段によって第１の糸配列層を形成する第１の工程、他方の供給手段によって第２の糸配列層を形成する第２の工程、ブレーダーによって織物層を形成する第３の工程を１セットとした際に、２以上のセットを実行することでより多層の積層構造を形成することが可能となる。なお、各セットごとに、糸配列層の角度を変化させることもできる。
【００２２】
本発明の糸層形成方法によれば、マンドレルが曲がりを有していたり、あるいは断面形状が複雑であったり、形状変化するような場合であっても、マンドレルの周面で回転する、もしくは非回転の供給手段によって容易にうねりのない糸配列層を形成することができ、さらには、この糸配列層の周面にブレーダーにて織物層を形成することで糸配列層を外側から押さえ付けることができ、糸配列層の配列姿勢のくずれを効果的に防止することができる。
【００２３】
さらに、本発明による繊維強化部材の製造方法は、前記糸層形成方法により、マンドレルの周面に複数の糸層が積層してなる中間体を製造し、次いで、該中間体を成形型内に移載し、射出成形して繊維強化部材を製造するものである。
ここで、射出成形とは、一般的な射出成形のほかに、ＲＴＭ法や射出圧縮法などを含む広義の意味である。
【００２４】
なお、成形型のキャビティ内を真空雰囲気としながらエポキシ樹脂等の射出樹脂を充填して加圧成形する、公知のＲＴＭ法においては、キャビティ内の真空吸引に先んじて、マンドレル内部に内圧を付与するための風船や多数のビーズを入れておくといった措置を講じてもよい。
【００２５】
また、最終的に成形される繊維強化部材は、その中央のマンドレルが部材要素として残置されるものであってもよいし、たとえば水溶性のマンドレルを使用し、射出成形後に水槽に浸漬させてマンドレルを溶かすことにより、樹脂が硬化してなる繊維層のみからなる繊維強化部材としてもよい。
【発明の効果】
【００２６】
以上の説明から理解できるように、本発明の糸層形成装置やこれを使用してなる糸層形成方法によれば、マンドレルの線形や断面形状（の複雑性、変化など）如何に関わらず、その周面にうねりのない糸配列層とこれを外部から押さえ付けてその配列姿勢を保持する織物層を形成することができる。この糸層形成方法によって形成された中間体を成形型内で射出成形することにより、曲げ耐力、ねじり耐力、せん断耐力などの強度特性に優れた、高品質な繊維強化部材（繊維強化プラスチック部材：ＦＲＰ部材）を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図１ａは、本発明の糸層形成装置の概要を説明した側面図であり、図１ｂは、図１ａのｂ−ｂ矢視図である。この糸層形成装置１００は、環状のブレーダー３０と、該ブレーダー３０に離間配置された環状の第１の供給体１０と、該第１の供給体１０に離間配置された環状の第２の供給体２０と、これらの環状内にマンドレルＭを移動させる移動装置４０と、から大略構成されている。
【００２８】
ブレーダー３０をより詳細に説明した図２を参照して説明すると、環状を呈するブレーダー３０の内部には、その周方向に多数のギヤが内蔵されており、そのギヤ回転軸３２，…を回避するように８の字状に蛇行するボビン移動溝３３が形成されており、この移動溝３３に沿ってブレーダー糸Ｓ３が巻装された複数のボビン３１，…が移動することにより、マンドレルＭの周面に織物層を形成するものである。
【００２９】
図１ａに戻り、環状を呈する第１の供給体１０には、その周方向に炭素繊維糸が巻装された複数のボビン１１，…が固定された姿勢で配設されており、同様に、環状を呈する第２の供給体２０にも、その周方向に炭素繊維糸が巻装された複数のボビン２１，…が固定された姿勢で配設されている。なお、第１の供給体１０、第２の供給体２０、ブレーダー３０はともに固有のサーボモータ（図示略）を有しており、各サーボモータが作動することで供給体やギヤの回転速度や回転タイミング（回転開始、回転停止など、）が所望に制御されるものである。
【００３０】
第１の供給体１０の外径は第２の供給体２０よりも小径となっており、図示のごとく、マンドレルＭが矢印Ｙ１方向に移動する際に、まず、内側の第１の供給体１０が矢印Ｘ１方向に回転することでマンドレルＭの周面に炭素繊維糸を配列させてなる第１の糸配列層を形成し、これに続いて、外側の第２の供給体２０が矢印Ｘ２方向に回転することで第１の糸配列層の上に第２の糸配列層を形成する。
【００３１】
なお、図示例では、第１の供給体１０の回転方向と第２の供給体２０の回転方向が逆転しているが、双方の回転方向を同方向に制御することもできるし、場合によっては、いずれか一方の供給体の回転を停止させたり、双方の供給体を停止させることもできる。マンドレルＭの移動の際に供給体を停止させることで、マンドレルＭの周面にその軸方向に配向した糸配列層が形成される。
【００３２】
マンドレルＭの移動に応じて供給体を回転させ、マンドレルＭの軸方向に対して傾斜配向する炭素繊維糸からなる糸配列層とすることにより、この糸配列層は、最終成形品である繊維強化部材（ＣＦＲＰ部材）に対して主としてねじり剛性を付与する層となる。
【００３３】
これに対して、マンドレルＭの移動の際に供給体を停止させ、マンドレルＭの軸方向に配向した炭素繊維糸からなる糸配列層を形成することにより、この糸配列層は、ＣＦＲＰ部材に対して主として曲げ剛性や引張剛性を付与する層となる。
【００３４】
マンドレルＭを移動させる移動装置４０は、２条のレール４１，４１に沿って移動するスライドガイド４２，４２上に立設して、該レール４１，４１間に跨る門柱４３を２基備え（図１ｂ参照）、一方の門柱４３の中桟４３ａに装着されたナット４９が移動するスクリューシャフト４５と、該スクリューシャフト４５を回転駆動するサーボモータ４６と、該スクリューシャフト４５をベアリング機構４７にて回転自在に支持する２つの門柱４８，４８と、から構成されている。
【００３５】
マンドレルＭは、門柱４３，４３に装着された把持具４４，４４に支持される。サーボモータ４６の回転駆動に応じてスクリューシャフト４５が回転すると（Ｚ１方向）、ナット４９および一方の門柱４３がレール４１，４１上を移動し（Ｚ２方向）、マンドレルＭを介して他方の門柱４３もレール４１，４１上を移動する。
【００３６】
また、図１ｂで示すように、ナット４９およびスクリューシャフト４５は、門柱４３の中央下方に配された中桟４３ａの中央に位置しており、レール４１と離れた位置に配設されている。
【００３７】
図示する移動装置４０により、マンドレルＭは、スライドガイド４２を介してサーボモータ４６の回転駆動に応じてレール４１上をスムースに移動することができる。
【００３８】
なお、上記する第１の供給体１０、第２の供給体２０、ブレーダー３０に内蔵されたギヤのそれぞれの回転速度や回転タイミング、さらには移動装置４０のサーボモータ４６によるマンドレルＭの送り速度や、マンドレルＭの往復移動制御などは、これらを駆動するサーボモータ（アクチュエータ）と、有線もしくは無線で接続された不図示のパーソナルコンピュータ（制御部とこれを作動するＣＰＵが少なくとも内蔵されている）にて実行制御される。
【００３９】
このパーソナルコンピュータ内には、第１の糸配列層、第２の糸配列層ごとに、所望の炭素繊維糸の配向角度が入力されており、これらの配向角度を達成するための、マンドレルＭの移動速度や第１の供給体１０、第２の供給体２０の回転速度が計算され、さらには、供給体やブレーダーを作動させるサーボモータの回転開始のタイミングなどが設定されており、上記計算結果に基づいて各アクチュエータの移動制御や回転制御が実行されるものである。
【００４０】
この糸層形成装置１００を使用して、マンドレルＭの周面に第１の供給体１０によってできる糸配列層と、第２の供給体２０によってできる糸配列層と、ブレーダー３０によってできる織物層との積層構造を形成する糸層形成方法について概説する。
【００４１】
マンドレルＭの移動方向前端には、第１の供給体１０の各ボビン１１から引き出された炭素繊維糸Ｓ１の端部、第２の供給体２０の各ボビン２１から引き出された炭素繊維糸Ｓ２の端部、ブレーダー３０の各ボビン３１から引き出されたブレーダー糸Ｓ３の端部を貼着しておき、マンドレルＭを所定速度で移動させる。
【００４２】
マンドレルＭの移動に応じて、まず、第１の供給体１０を回転制御して、マンドレルＭの周面にたとえば、マンドレルＭの軸方向に＋４５度方向に炭素繊維糸Ｓ１を配向させてなる第１の糸配列層を形成し、これに後続するようにして第２の供給体２０を回転制御して、第１の糸配列層の上に−４５度方向に炭素繊維糸Ｓ２を配向させてなる第２の糸配列層を積層していく。
【００４３】
さらに、この第２の供給体２０の作動に後続するようにしてブレーダー３０のギヤを作動させて各ボビン３１を移動制御し、第２の糸配列層の外側にブレーダー糸Ｓ３が織り込まれてなる織物層を形成する。なお、図１において、右側から左側への一度の移動で、この第１の糸配列層、第２の糸配列層、織物層の積層構造が形成されるが、この後に、マンドレルＭを右側へ戻し、右側から左側への移動を再度実行しながら同様の操作を実行することで、より多層の積層構造を形成することができる。
【００４４】
図３は、マンドレルの周面に形成される糸配列層と織物層の積層構造の実施の形態を説明した模式図であり、説明を容易とするために、各層ともに途中で破断してその内側の層を視認できるような図としている。なお、図３ａ，ｂ以外にも、各積層ユニットを構成する第１、第２の糸配列層の配向方向の組み合わせや、積層ユニットの数などは任意に設定できる。
【００４５】
図３ａで示す実施の形態は、マンドレルＭの周面から順に、その軸方向Ｐに対してθ１（たとえば＋４５度）方向に配向した第１の糸配列層Ｌ１と、次いで、θ２（たとえば−４５度方向）に配向した第２の糸配列層Ｌ２と、織物層Ｌ３とからなる第１の積層ユニットＵ１を形成し、この上に、さらに、＋４５度方向に配向した第１の糸配列層Ｌ１と、次いで、−４５度方向に配向した第２の糸配列層Ｌ２と、織物層Ｌ３とからなる第２の積層ユニットＵ２を形成したものである。
【００４６】
一方、図３ｂは、マンドレルＭの周面から順に、その軸方向Ｐに対して＋４５度方向に配向した第１の糸配列層Ｌ１と、次いで、０度方向（軸方向）に配向した第２の糸配列層Ｌ２’と、織物層Ｌ３とからなる第１の積層ユニットＵ１’を形成し、この上に、さらに、−４５度方向に配向した第１の糸配列層Ｌ１’と、次いで、０度方向（軸方向）に配向した第２の糸配列層Ｌ２’と、織物層Ｌ３とからなる第２の積層ユニットＵ２’を形成したものである。
【００４７】
マンドレルＭの周面に所望の積層数で、所望の配向を備えた糸配列層と織物層を具備する中間体を形成した後、これを不図示の成形型内に移載し、ＲＴＭ法をはじめとする射出成形を実施することにより、糸配列層と織物層の内部にエポキシ樹脂等が含浸硬化してなる炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）が製造される。
【００４８】
上記する糸層形成方法によってできる糸配列層と織物層の積層構造によれば、織物層の場合に生じ易いうねりをもたない糸配列層がマンドレルＭの周面に形成されることで、炭素繊維糸層の内部で強度的な弱部が形成されることはなく、曲げ耐力、引張耐力、ねじり耐力、せん断耐力などの強度特性に優れた炭素繊維強化プラスチックを製造することができる。
【００４９】
さらには、糸配列層のみでは、マンドレルの周面にこの配列姿勢を保持するのが困難であるが、糸配列層の外側で該糸配列層を押し付ける織物層が形成されることにより、糸配列層の配列姿勢を所望に維持することが可能となる。
【００５０】
以上、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計変更等があっても、それらは本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】（ａ）は本発明の糸層形成装置の概要を説明した側面図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【図２】糸層形成装置におけるブレーダーを詳細に説明した斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）ともに、マンドレルの周面に形成される糸配列層と織物層の積層構造の実施の形態を説明した模式図である。
【図４】（ａ）はマンドレルの周面に織物層が形成されてなる従来の繊維強化部材の樹脂含浸前の状態を説明した図であり、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ矢視図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０…第１の供給体（供給手段）、１１…ボビン、２０…第２の供給体（供給手段）、２１…ボビン、３０…ブレーダー、３１…ボビン、３２…ギヤ回転軸、３３…ボビン移動溝、４０…移動装置、４１…レール、４２…スライドガイド、４３…門柱、４３ａ…中桟、４４…把持具、４５…スクリューシャフト、４６…サーボモータ、４７…ベアリング機構、４８…門柱、４９…ナット、１００…糸層形成装置、Ｓ１…炭素繊維糸（第１の繊維糸）、Ｓ２…炭素繊維糸（第２の繊維糸）、Ｓ３…ブレーダー糸、Ｌ１…第１の糸配列層、Ｌ２…第２の糸配列層、Ｌ３…織物層、Ｕ１…第１のユニット、Ｕ２…第２のユニット、θ１、θ２…繊維糸の配向角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ブレーダー糸を供給する環状のブレーダーと、
前記ブレーダーに間隔を置いて配され、第１の糸を供給する環状の第１の供給手段と、
第１の供給手段に間隔を置いて配され、第２の糸を供給する環状の第２の供給手段と、
ブレーダーの内側および第１、第２の供給手段の内側でマンドレルを移動させる移動手段と、を具備し、
少なくとも第１の供給手段および第２の供給手段のいずれか一方が回転自在となっており、
少なくとも第１の供給手段と第２の供給手段のいずれか一方が回転制御され、かつ、マンドレルが移動制御されることにより、マンドレルの周面に、少なくとも、第１の供給手段、第２の供給手段によるそれぞれの糸配列層と、ブレーダーによる織物層と、からなる糸層の積層構造を形成する、糸層形成装置。
【請求項２】
第１の供給手段が停止もしくは回転駆動して、前記第１の糸を前記マンドレルの周面にその軸方向もしくは軸方向に傾斜した方向に配設して第１の糸配列層を形成し、
第２の供給手段が回転駆動もしくは停止して、前記第２の糸を前記マンドレルの周面にその軸方向もしくは軸方向に傾斜した方向に配設して第１の糸配列層の上に第２の糸配列層を形成し、
ブレーダーが駆動して、第２の糸配列層の上に織物層が形成されるように制御されている、請求項１に記載の糸層形成装置。
【請求項３】
ブレーダー糸を供給する環状のブレーダーと、前記ブレーダーに間隔を置いて配され、第１の糸を供給する環状の第１の供給手段と、第１の供給手段に間隔を置いて配され、第２の糸を供給する環状の第２の供給手段と、ブレーダーの内側および第１、第２の供給手段の内側でマンドレルを移動させる移動手段と、を具備し、少なくとも第１の供給手段および第２の供給手段のいずれか一方が回転自在となっている糸層形成装置を使用して、マンドレルの周面に積層された複数の糸層を形成する糸層形成方法であって、
移動手段にてマンドレルを移動させながら第１の供給手段を停止もしくは回転駆動させて、前記第１の糸を前記マンドレルの周面にその軸方向もしくは軸方向に傾斜した方向に配設して第１の糸配列層を形成する工程と、
第２の供給手段を停止もしくは回転駆動させて、前記第２の糸を前記マンドレルの周面にその軸方向もしくは軸方向に傾斜した方向に配設して第１の糸配列層の上に第２の糸配列層を形成する第２の工程と、
ブレーダーを駆動させ、第２の糸配列層の上に織物層を形成する第３の工程と、からなる、糸層形成方法。
【請求項４】
前記第１の工程〜第３の工程を１セットとした場合に、２セット以上を実行してマンドレルの周面に糸層の積層構造を形成する、請求項３に記載の糸層形成方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の糸層形成方法により、マンドレルの周面に複数の糸層が積層してなる中間体を製造し、
次いで、該中間体を成形型内に移載し、射出成形して繊維強化部材を製造する、繊維強化部材の製造方法。
【請求項１】
ブレーダー糸を供給する環状のブレーダーと、
前記ブレーダーに間隔を置いて配され、第１の糸を供給する環状の第１の供給手段と、
第１の供給手段に間隔を置いて配され、第２の糸を供給する環状の第２の供給手段と、
ブレーダーの内側および第１、第２の供給手段の内側でマンドレルを移動させる移動手段と、を具備し、
少なくとも第１の供給手段および第２の供給手段のいずれか一方が回転自在となっており、
少なくとも第１の供給手段と第２の供給手段のいずれか一方が回転制御され、かつ、マンドレルが移動制御されることにより、マンドレルの周面に、少なくとも、第１の供給手段、第２の供給手段によるそれぞれの糸配列層と、ブレーダーによる織物層と、からなる糸層の積層構造を形成する、糸層形成装置。
【請求項２】
第１の供給手段が停止もしくは回転駆動して、前記第１の糸を前記マンドレルの周面にその軸方向もしくは軸方向に傾斜した方向に配設して第１の糸配列層を形成し、
第２の供給手段が回転駆動もしくは停止して、前記第２の糸を前記マンドレルの周面にその軸方向もしくは軸方向に傾斜した方向に配設して第１の糸配列層の上に第２の糸配列層を形成し、
ブレーダーが駆動して、第２の糸配列層の上に織物層が形成されるように制御されている、請求項１に記載の糸層形成装置。
【請求項３】
ブレーダー糸を供給する環状のブレーダーと、前記ブレーダーに間隔を置いて配され、第１の糸を供給する環状の第１の供給手段と、第１の供給手段に間隔を置いて配され、第２の糸を供給する環状の第２の供給手段と、ブレーダーの内側および第１、第２の供給手段の内側でマンドレルを移動させる移動手段と、を具備し、少なくとも第１の供給手段および第２の供給手段のいずれか一方が回転自在となっている糸層形成装置を使用して、マンドレルの周面に積層された複数の糸層を形成する糸層形成方法であって、
移動手段にてマンドレルを移動させながら第１の供給手段を停止もしくは回転駆動させて、前記第１の糸を前記マンドレルの周面にその軸方向もしくは軸方向に傾斜した方向に配設して第１の糸配列層を形成する工程と、
第２の供給手段を停止もしくは回転駆動させて、前記第２の糸を前記マンドレルの周面にその軸方向もしくは軸方向に傾斜した方向に配設して第１の糸配列層の上に第２の糸配列層を形成する第２の工程と、
ブレーダーを駆動させ、第２の糸配列層の上に織物層を形成する第３の工程と、からなる、糸層形成方法。
【請求項４】
前記第１の工程〜第３の工程を１セットとした場合に、２セット以上を実行してマンドレルの周面に糸層の積層構造を形成する、請求項３に記載の糸層形成方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の糸層形成方法により、マンドレルの周面に複数の糸層が積層してなる中間体を製造し、
次いで、該中間体を成形型内に移載し、射出成形して繊維強化部材を製造する、繊維強化部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−５９５７５（Ｐ２０１０−５９５７５Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２６１９７（Ｐ２００８−２２６１９７）
【出願日】平成２０年９月３日（２００８．９．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３日（２００８．９．３）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
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