繊維束配列装置
【課題】繊維束配列装置におけるガイドパイプが破損しないようにする。
【解決手段】導入パイプ３４には磁性体の筒４０が嵌合して固定されている。筒４０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が環状の永久磁石４３を介して連結されている。環状の永久磁石４３は、円板４２に固定（例えば接着剤で接着して固定）されている。永久磁石４３は、磁性体の連結突条４０１の先端面に磁力によって連結されている。円板４２にはガイドパイプ３１が連結して固定されている。直線形状のガイドパイプ３１と導入パイプ３４とは、筒４０、永久磁石４３及び円板４２からなる連結手段４９を介して直列に連結されている。ガイドローラ３３を経由して案内されてきた繊維束Ｆは、導入孔３４１内及びガイド孔３１１内へ導かれている。
【解決手段】導入パイプ３４には磁性体の筒４０が嵌合して固定されている。筒４０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が環状の永久磁石４３を介して連結されている。環状の永久磁石４３は、円板４２に固定（例えば接着剤で接着して固定）されている。永久磁石４３は、磁性体の連結突条４０１の先端面に磁力によって連結されている。円板４２にはガイドパイプ３１が連結して固定されている。直線形状のガイドパイプ３１と導入パイプ３４とは、筒４０、永久磁石４３及び円板４２からなる連結手段４９を介して直列に連結されている。ガイドローラ３３を経由して案内されてきた繊維束Ｆは、導入孔３４１内及びガイド孔３１１内へ導かれている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維束を通されるガイド孔を有するガイドパイプと、前記ガイドパイプを移動させる移動手段とを備え、前記ガイドパイプを移動させることによって前記ガイドパイプのガイド孔内から前記繊維束を引き出しながら配列する繊維束配列装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量の構造材料として広く使用されている繊維強化複合材のうち、三次元織物（三次元繊維構造体）を強化材として使用したものは、強度が非常に高く、航空機等の構造材として一部使用されている。このような繊維強化複合材の強化材に使用する三次元繊維構造体の製法としては、繊維束を折り返し状に配列した繊維束層を複数積層して少なくとも２軸配向となる繊維束積層群を形成し、その繊維束積層群を各繊維束層と直交する方向に配列される厚さ方向糸で結合する三次元繊維構造体の製造方法がある。特許文献２には、配列面に沿って移動されるガイドパイプから繊維束を繰り出しながら、所定ピッチで配置したピン間に繊維束を偏平な状態で、かつ繊維束の偏平な面が配列面に沿った状態で折り返し状に配列して繊維束層を形成する繊維束配列装置が開示されている。繊維束を複数積層して形成された繊維束積層群は、繊維束配列装置から外された後に厚さ方向糸を挿入される。
【０００３】
特許文献１には、繊維束積層群に厚さ方向糸を挿入する装置が開示されている。特許文献１に開示の装置では、挿入された厚さ方向糸の抜けを防止するための抜け止め糸を挿通する機構が組み込まれている。抜け止め糸を挿通するための抜け止め糸挿通用針は、抜け止め糸挿通用針を駆動する装置を構成する動力伝達部に、ダンパを介して係合されている。動力伝達部は、往復走行されるベルトに連結されており、ベルトが往復走行されると、抜け止め糸挿通用針が挿通動作（往復動作）を行なう。抜け止め糸挿通用針が厚さ方向糸を挿入するための厚さ方向糸挿入針や厚さ方向糸に接触すると、抜け止め糸挿通用針に異常な負荷が掛かる場合がある。
【０００４】
ダンパは、例えばシリンダであり、シリンダのプランジャの先端が抜け止め糸挿通用針の基端部に形成された凹部に係合されている。往復動作をしている抜け止め糸挿通用針に異常な負荷が掛かると、プランジャの先端が前記凹部から離脱する。これにより、厚さ方向糸挿入針、厚さ方向糸あるいは抜け止め糸挿通用針の損傷が回避される。
【特許文献１】特開２００４−２５６９４３号公報
【特許文献２】特開２００７−１６３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
繊維束配列装置のガイドパイプが移動しているときに、ガイドパイプが配列された繊維束に引っ掛かったり、ガイドパイプが前記ピンに接触したり、あるいはガイドパイプから繰り出されている繊維束に異常な張力が掛かったりしたような場合には、ガイドパイプが破損するおそれがある。しかし、特許文献１，２のいずれにおいても、このような事態を回避する手段は開示されていない。
【０００６】
本発明は、ガイドパイプが破損しないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、繊維束を通されるガイド孔を有するガイドパイプと、前記ガイドパイプを移動させる移動手段とを備え、前記移動手段によって前記ガイドパイプを移動させることによって前記ガイドパイプのガイド孔内から前記繊維束を引き出しながら配列する繊維束配列装置を対象とし、請求項１の発明は、前記ガイドパイプは、分離可能な連結手段を介して前記移動手段によって移動される被動部に連結されていることを特徴とする。
【０００８】
ガイドパイプに対して横方向の異常な荷重が加えられると、前記連結手段が分離し、ガイドパイプが被動部から分離される。そのため、ガイドパイプが破損することはない。
好適な例では、前記連結手段は、前記被動部と前記ガイドパイプとの一方に固定された磁石と、前記被動部と前記ガイドパイプとの他方に固定されて前記磁石に磁力で連結された磁性体とを備えている。
【０００９】
ガイドパイプに対して横方向の異常な荷重が加えられると、磁石と磁性体との磁力による連結状態が解除され、ガイドパイプが被動部から分離される。そのため、ガイドパイプが破損することはない。ここで破損とは、曲ったり折れたりしてガイドパイプが使用できなくなることを示す。
【００１０】
好適な例では、前記ガイドパイプは、直線形状であり、前記移動手段は、前記ガイドパイプを平行移動し、前記ガイドパイプの長さ方向は、前記ガイドパイプの平行移動方向に対して垂直な方向であり、前記磁石と前記磁性体との連結面は、前記ガイドパイプの軸線を包囲する環状形状であって、前記ガイドパイプの長さ方向に対して垂直な平面である。
【００１１】
ガイドパイプに対して加えられる横方向の異常な荷重が３６０°の全方位のいずれからであっても、磁石と磁性体との磁力による連結状態が確実に解除される。
好適な例では、前記連結手段は、筒形状の連結筒であり、前記連結筒は、分離位置を規定するように前記連結筒の両端の中間で周方向に一周する環状スリットを有し、前記連結筒の一端が前記被動部に離脱不能に連結されており、前記連結筒の他端が前記ガイドパイプ側に離脱不能に連結されている。
【００１２】
ガイドパイプに対して横方向の異常な荷重が加えられると、連結筒が環状スリットの位置で分離し、ガイドパイプが移動手段から分離される。そのため、ガイドパイプが破損することはない。
【００１３】
好適な例では、前記連結手段の分離状態と、前記連結手段が分離していない連結状態とを区別する分離有無確認センサが備えられている。
分離有無確認センサが分離状態を確認すれば、ガイドパイプを移動させる移動手段の動作を停止させることができる。
【００１４】
好適な例では、前記ガイドパイプへ前記繊維束を誘導する導入パイプが前記被動部として設けられており、前記ガイドパイプは、前記連結手段を介して前記導入パイプに連結されており、前記ガイドパイプと前記導入パイプとは、直線形状であって直列に連結されており、前記導入パイプは、その軸線の周りに回転可能に前記被動部に支持されており、前記ガイドパイプのガイド孔の横断面形状は、前記繊維束を偏平な形状で繰り出し可能な偏平形状であり、前記導入パイプは、回転駆動機構によって回転される。
【００１５】
導入パイプを回転させる構成では、繊維束の偏平な面がガイドパイプの移動方向に向いているようにすることができる。繊維束の偏平な面がガイドパイプの移動方向に向いた状態で、且つガイドパイプの移動方向が３６０°の全方位のどの方向であっても、ガイドパイプに対して横方向の異常な荷重が加えられると、連結手段が分離し、ガイドパイプが被動部から分離される。そのため、ガイドパイプが破損することはない。
【００１６】
好適な例では、前記連結手段の分離状態と、前記連結手段が分離していない連結状態とを区別する分離有無確認センサが備えられており、前記ガイドパイプが前記導入パイプから分離されたときには前記導入パイプから分離されるリング部が前記ガイドパイプ側に設けられており、前記リング部は、前記導入パイプの回転軸線に対して垂直となるように前記回転軸線を包囲しており、前記分離有無確認センサの検出領域は、前記連結手段が分離していないときの前記リング部の位置に設定されている。
【００１７】
導入パイプの回転位置がどこであっても、連結手段が分離したときには、分離有無確認センサは、分離したことを確実に検出する。
好適な例では、前記導入パイプのガイド孔の横断面形状は、円形であり、前記導入パイプのガイド孔の径は、前記ガイドパイプのガイド孔の径よりも大きい。
【００１８】
このような構成は、繊維束を円滑に移送する上で好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、ガイドパイプが破損しないようにすることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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、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上に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は、図示しないモータを含むボールネジ機構と、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ネジ機構と、ボールネジ機構の作動によってＸ軸方向に移動される移動体１３１とを備えている。リニアスライダ１２，１３の各ボールネジ機構は、同期して作動され、移動体１２１，１３１は、同期してＸ軸方向へ移動する。
【００２１】
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、図示しないモータを含むボールネジ機構と、ボールネジ機構の作動によってＹ軸方向に移動される移動体１４１とを備えている。
【００２２】
リニアスライダ１２，１３，１４は、制御コンピュータＣの作動制御を受ける。
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には支持フレーム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には繊維束Ｆからなるボビン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。繊維束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れている。モータ１９は、制御コンピュータＣの作動制御を受ける。
【００２３】
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が取り付けられている。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れている。又、支柱２２の下部にはガイドロ−ラ２６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て適正な張力を付与されるようになっている。
【００２４】
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２７１は、上下方向（以下においてはＺ軸方向という）へ延びており、ネジ軸２７１には被動部としての支持枠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に螺合されており、モータ２７が作動すると、支持枠２８がＺ軸方向に平行移動する。モータ２７は、制御コンピュータＣの作動制御を受ける。
【００２５】
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を備えている。図５（ｂ）に示すように、ガイドパイプ３１内のガイド孔３１１は、偏平形状にしてあり、ガイドパイプ３１は、繊維束Ｆを偏平な状態でガイド孔３１１から繰り出す。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、支持枠２８にはガイドローラ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、ガイドローラ３２，３３を介してガイドパイプ３１内へ導かれる。
【００２７】
図１（ｂ）及び図３に示すように、支持枠２８を構成する下壁２８１には配列ヘッド３０を構成する導入パイプ３４がラジアルベアリング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、下壁２８１をＺ軸方向に貫通しており、導入パイプ３４の導入孔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の上方に突出する導入パイプ３４の突出端部にはタイミングプーリ３６が止着されている。
【００２８】
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の出力軸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と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が回転する。モータ３７、タイミングプーリ３６，３８及びタイミングベルト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。
【００２９】
下壁２８１の下方に突出する導入パイプ３４の突出端部には磁性体の筒４０が嵌合されている。筒４０は、その周面から螺合されて導入パイプ３４の周面に当接する止めネジ４１の締め付けによって導入パイプ３４に固定されている。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が環状の永久磁石４３を介して連結されている。円板４２の上面には環状の凹部４２１が凹み形成されており、環状の永久磁石４３は、凹部４２１に嵌め込んで固定（例えば接着剤で接着して固定）されている。永久磁石４３は、磁性体の連結突条４０１の先端面４０２に磁力によって平面的に連結されている。永久磁石４３と筒４０との連結面である連結突条４０１の先端面４０２は、Ｚ軸方向に対して垂直な平面である。
【００３０】
円板４２の径中心部には嵌合孔４２２が貫設されており、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、その周面から螺合されてガイドパイプ３１の周面に当接する止めネジ４４の締め付けによってガイドパイプ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つに分離可能な連結手段４９を構成する。ガイドパイプ３１は、連結手段４９を介して被動部としての支持枠２８に連結されている。
【００３１】
ガイドパイプ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１（ｂ）及び図４に図示〕と、導入パイプ３４の導入孔３４１の中心軸線Ｌ２〔図１（ｂ）及び図４に図示〕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、連結手段４９を介して直列に連結されている。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繊維束Ｆは、導入孔３４１内及びガイド孔３１１内へ導かれている。
【００３２】
永久磁石４３の外周面にはリング部としてのリング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が取り付けられている。光電センサ４６の検出領域は、連結手段４９が分離していないときのリング４５の位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している状態では、光電センサ４６から投射される光の経路は、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ンサ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していない状態では、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。光電センサ４６における受光の有無情報は、制御コンピュータＣに送られる。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、ベース１１上には枠体４７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の周辺に沿って所定ピッチ（例えば、数ｍｍピッチ）で配列されている。ガイドパイプ３１は、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に移動される。ガイドパイプ３１がＸ軸方向、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内を導かれている繊維束Ｆがピン４８に掛け止められながらガイドパイプ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。
【００３４】
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を平行移動させる移動手段を構成する。
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してピン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の偏平な面がガイドパイプ３１の直線移動方向を向くように、モータ３７の作動によって向きを調整される。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軸方向を向いている。
【００３５】
ガイドパイプ３１が配列された繊維束Ｆに引っ掛かったり、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から繰り出されている繊維束Ｆに異常な張力が掛かったりした場合、ガイドパイプ３１に対して横方向の異常な荷重が加わる。そうすると、永久磁石４３と筒４０との間の磁力による連結（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から脱落すると、光電センサ４６は、投射光を受光しなくなり、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。制御コンピュータＣは、この受光無の情報の入力に基づいて、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の作動を停止させる。
【００３６】
光電センサ４６は、永久磁石４３と筒４０とが連結している連結状態と、永久磁石４３と筒４０とが分離している分離状態とを区別する分離有無確認センサである。
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
【００３７】
（１）ガイドパイプ３１に対して横方向の異常な荷重が加えられると、連結手段４９が筒４０と永久磁石４３との連結部位を境にして２つに分離し、ガイドパイプ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が破損することはなく、ガイドパイプ３１を再使用することができる。
【００３８】
（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を包囲する環状形状である。そのため、横方向の異常な荷重がガイドパイプ３１に対して３６０°の全方位のどの方向から加わった場合にも、連結手段４９が確実に分離する。
【００３９】
（３）連結手段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。永久磁石４３を用いた連結手段４９は、分離しても何度でも再使用することができる。
【００４０】
（４）分離有無確認センサとしての光電センサ４６が設けられているため、連結手段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維束層の形成不良を回避することができる。
【００４１】
（５）三次元繊維構造体の物性の観点からすると、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の偏平な面がガイドパイプ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を回転させる構成では、繊維束Ｆの偏平な面がガイドパイプ３１の移動方向に向いているようにすることができる。繊維束Ｆの偏平な面がガイドパイプ３１の移動方向に向いた状態で、且つガイドパイプ３１の移動方向が３６０°の全方位のどの方向であっても、ガイドパイプ３１に対して横方向の異常な荷重が加えられると、連結手段４９が分離し、ガイドパイプ３１が導入パイプ３４から確実に分離される。
【００４２】
（６）ガイドパイプ３１のガイド孔３１１の形成では、繊維束Ｆを偏平な状態で配列するために、高精度の加工が要求される。しかし、導入パイプ３４の導入孔３４１は、繊維束Ｆをガイド孔３１１へ誘導するだけでよいため、導入パイプ３４の導入孔３４１の形成では、高精度の加工は要求されない。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、導入パイプ３４の導入孔３４１の径が大きいほど、繊維束Ｆが導入パイプ３４を通過する際の通過抵抗が小さくなるが、横断面形状が円形の導入孔３４１の径をガイドパイプ３１のガイド孔３１１の径よりも適宜に大きくすることができる。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の径よりも大きくした構成は、繊維束Ｆを円滑に移送する上で好適である。
【００４３】
次に、図６（ａ），（ｂ）の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
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（例えばアクリル樹脂）製の連結筒５０が嵌合されている。導入パイプ３４の突出端部は、連結筒５０の筒内に嵌入されており、連結筒５０は、その周面から螺合されて導入パイプ３４の周面に当接する止めネジ５１の締め付けによって導入パイプ３４に固定されている。つまり、連結筒５０の一端が支持枠２８に離脱不能に連結されている。
【００４４】
連結筒５０の筒内にはガイドパイプ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の周面から螺合されてガイドパイプ３１の周面に当接する止めネジ５２の締め付けによって連結筒５０に固定されている。ガイドパイプ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、直線形状のガイドパイプ３１と導入パイプ３４とは、連結筒５０を介して直列に連結されている。
【００４５】
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の両端の中間で離されており、連結筒５０の外周面には環状スリット５０１が連結筒５０の両端の中間で周方向に一周するように形成されている。環状スリット５０１は、導入パイプ３４の先端３４２とガイドパイプ３１の基端３１２との間の間隙を包囲するように設けられている。環状スリット５０１は、導入パイプ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を区分する。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の位置で嵌合部５０２と嵌合部５０３とに分離し、嵌合部５０３が嵌合部５０２から脱落する。環状スリット５０１は、連結筒５０の分離位置を規定する。連結筒５０及び止めネジ５１，５２は、２つに分離可能な連結手段４９Ａを構成する。
【００４６】
嵌合部５０３の外周面にはリング部としてのフランジ５０４一体形成されている。支持枠２８の下壁２８１には反射式の光電センサ４６が取り付けられている。光電センサ４６の検出領域は、連結手段４９Ａが分離していないときのフランジ５０４の位置に設定されており、連結筒５０が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５０４から反射して光電センサ４６に受光される。連結筒５０が分離している状態では、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。
【００４７】
第２の実施形態では、第１の実施形態における（１），（２），（４）〜（６）項と同様の効果が得られる。
次に、図７（ａ），（ｂ）の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
【００４８】
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が嵌合されている。導入パイプ３４の突出端部は、筒５３の筒内に嵌入されており、筒５３は、その周面から螺合されて導入パイプ３４の周面に当接する止めネジ５４の締め付けによって導入パイプ３４に固定されている。筒５３の外周面には環状の掛け止め突条５３１が筒５３を一周する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。
【００４９】
図７（ｂ）に示すように、筒５５には複数の掛け止め突起５５１が一体形成されている。複数の掛け止め突起５５１は、筒５５の周方向に等間隔に配列されている。複数の掛け止め突起５５１が掛け止め突条５３１に掛け止められることによって筒５５が筒５３に連結されている。
【００５０】
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の端面とが接合している。筒５５の筒内にはガイドパイプ３１の基端部が嵌入されている。ガイドパイプ３１は、筒５５の周面から螺合されてガイドパイプ３１の周面に当接する止めネジ５６の締め付けによって筒５５に固定されている。ガイドパイプ３１のガイド孔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の中心軸線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。
【００５１】
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、掛け止め突条５３１と掛け止め突起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手段５７を構成する。
【００５２】
筒５５の外周面にはフランジ５５２一体形成されている。支持枠２８の下壁２８１には反射式の光電センサ４６が取り付けられている。連結手段５７が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。連結手段５７が分離している状態では、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。
【００５３】
第３の実施形態では、第１の実施形態における（１），（２），（４）〜（６）項と同様の効果が得られる。又、連結手段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を連結することができ、ガイドパイプ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手段５７は、分離しても何度でも再使用することができる。
【００５４】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
○第１の実施形態において、円板４２を磁性体で形成し、永久磁石４３を筒４０に固着（例えば接着剤を用いて接着して固定）すると共に、円板４２に永久磁石４３を磁力で連結させるようにしてもよい。
【００５５】
○第１の実施形態において、円板４２の外周にリング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、円板４２に永久磁石４３を磁力で連結させるようにしてもよい。
【００５６】
○第２の実施形態において、連結筒５０を金属（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とを引っ張りバネのバネ力によって結合させた構成も可能である。
【００５７】
○分離有無確認センサとしては、光電センサ４６以外に、近接センサ（磁気型センサ、静電容量型センサ等）、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列装置に本発明を適用してもよい。
【００５８】
○ガイドパイプ３１のガイド孔３１１は、偏平でなくてもよい。
○連結手段４９，４９Ａ，５７は、ガイドパイプ３１または導入パイプ３４に対して、止めネジ４１，４４，５１，５２，５４，５６により固定されているが、接着など他の手段で固定されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は、繊維束配列装置１０の側面図。（ｂ）は、部分拡大断面図。
【図２】（ａ）は、繊維束配列装置１０の一部省略平断面図。（ｂ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図。
【図３】部分拡大側断面図。
【図４】分解斜視図。
【図５】（ａ）は、繊維束Ｆの配列を示す斜視図。（ｂ）は、ガイドパイプの部分拡大斜視図。
【図６】第２の実施形態を示し、（ａ）は、部分拡大断面図。（ｂ）は、分解斜視図。
【図７】第３の実施形態を示し、（ａ）は、部分拡大断面図。（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【符号の説明】
【００６０】
１０…繊維束配列装置。１２，１３，１４…移動手段を構成するリニアスライダ。２８…被動部としての支持枠。３１…ガイドパイプ。３１１…ガイド孔。３４…被動部としての導入パイプ。３７…回転駆動機構を構成するモータ。３６，３８…回転駆動機構を構成するタイミングプーリ。３９…タイミングベルト。４０１…連結面としての先端面。４３…永久磁石。４５…リング部としてのリング。４６…分離有無確認センサとしての光電センサ。４９，４９Ａ…連結手段。５０…連結筒。５０１…環状スリット。５０４…リング部としてのフランジ。Ｆ…繊維束。Ｌ１，Ｌ２…中心軸線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繊維束を通されるガイド孔を有するガイドパイプと、前記ガイドパイプを移動させる移動手段とを備え、前記ガイドパイプを移動させることによって前記ガイドパイプのガイド孔内から前記繊維束を引き出しながら配列する繊維束配列装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量の構造材料として広く使用されている繊維強化複合材のうち、三次元織物（三次元繊維構造体）を強化材として使用したものは、強度が非常に高く、航空機等の構造材として一部使用されている。このような繊維強化複合材の強化材に使用する三次元繊維構造体の製法としては、繊維束を折り返し状に配列した繊維束層を複数積層して少なくとも２軸配向となる繊維束積層群を形成し、その繊維束積層群を各繊維束層と直交する方向に配列される厚さ方向糸で結合する三次元繊維構造体の製造方法がある。特許文献２には、配列面に沿って移動されるガイドパイプから繊維束を繰り出しながら、所定ピッチで配置したピン間に繊維束を偏平な状態で、かつ繊維束の偏平な面が配列面に沿った状態で折り返し状に配列して繊維束層を形成する繊維束配列装置が開示されている。繊維束を複数積層して形成された繊維束積層群は、繊維束配列装置から外された後に厚さ方向糸を挿入される。
【０００３】
特許文献１には、繊維束積層群に厚さ方向糸を挿入する装置が開示されている。特許文献１に開示の装置では、挿入された厚さ方向糸の抜けを防止するための抜け止め糸を挿通する機構が組み込まれている。抜け止め糸を挿通するための抜け止め糸挿通用針は、抜け止め糸挿通用針を駆動する装置を構成する動力伝達部に、ダンパを介して係合されている。動力伝達部は、往復走行されるベルトに連結されており、ベルトが往復走行されると、抜け止め糸挿通用針が挿通動作（往復動作）を行なう。抜け止め糸挿通用針が厚さ方向糸を挿入するための厚さ方向糸挿入針や厚さ方向糸に接触すると、抜け止め糸挿通用針に異常な負荷が掛かる場合がある。
【０００４】
ダンパは、例えばシリンダであり、シリンダのプランジャの先端が抜け止め糸挿通用針の基端部に形成された凹部に係合されている。往復動作をしている抜け止め糸挿通用針に異常な負荷が掛かると、プランジャの先端が前記凹部から離脱する。これにより、厚さ方向糸挿入針、厚さ方向糸あるいは抜け止め糸挿通用針の損傷が回避される。
【特許文献１】特開２００４−２５６９４３号公報
【特許文献２】特開２００７−１６３４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
繊維束配列装置のガイドパイプが移動しているときに、ガイドパイプが配列された繊維束に引っ掛かったり、ガイドパイプが前記ピンに接触したり、あるいはガイドパイプから繰り出されている繊維束に異常な張力が掛かったりしたような場合には、ガイドパイプが破損するおそれがある。しかし、特許文献１，２のいずれにおいても、このような事態を回避する手段は開示されていない。
【０００６】
本発明は、ガイドパイプが破損しないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、繊維束を通されるガイド孔を有するガイドパイプと、前記ガイドパイプを移動させる移動手段とを備え、前記移動手段によって前記ガイドパイプを移動させることによって前記ガイドパイプのガイド孔内から前記繊維束を引き出しながら配列する繊維束配列装置を対象とし、請求項１の発明は、前記ガイドパイプは、分離可能な連結手段を介して前記移動手段によって移動される被動部に連結されていることを特徴とする。
【０００８】
ガイドパイプに対して横方向の異常な荷重が加えられると、前記連結手段が分離し、ガイドパイプが被動部から分離される。そのため、ガイドパイプが破損することはない。
好適な例では、前記連結手段は、前記被動部と前記ガイドパイプとの一方に固定された磁石と、前記被動部と前記ガイドパイプとの他方に固定されて前記磁石に磁力で連結された磁性体とを備えている。
【０００９】
ガイドパイプに対して横方向の異常な荷重が加えられると、磁石と磁性体との磁力による連結状態が解除され、ガイドパイプが被動部から分離される。そのため、ガイドパイプが破損することはない。ここで破損とは、曲ったり折れたりしてガイドパイプが使用できなくなることを示す。
【００１０】
好適な例では、前記ガイドパイプは、直線形状であり、前記移動手段は、前記ガイドパイプを平行移動し、前記ガイドパイプの長さ方向は、前記ガイドパイプの平行移動方向に対して垂直な方向であり、前記磁石と前記磁性体との連結面は、前記ガイドパイプの軸線を包囲する環状形状であって、前記ガイドパイプの長さ方向に対して垂直な平面である。
【００１１】
ガイドパイプに対して加えられる横方向の異常な荷重が３６０°の全方位のいずれからであっても、磁石と磁性体との磁力による連結状態が確実に解除される。
好適な例では、前記連結手段は、筒形状の連結筒であり、前記連結筒は、分離位置を規定するように前記連結筒の両端の中間で周方向に一周する環状スリットを有し、前記連結筒の一端が前記被動部に離脱不能に連結されており、前記連結筒の他端が前記ガイドパイプ側に離脱不能に連結されている。
【００１２】
ガイドパイプに対して横方向の異常な荷重が加えられると、連結筒が環状スリットの位置で分離し、ガイドパイプが移動手段から分離される。そのため、ガイドパイプが破損することはない。
【００１３】
好適な例では、前記連結手段の分離状態と、前記連結手段が分離していない連結状態とを区別する分離有無確認センサが備えられている。
分離有無確認センサが分離状態を確認すれば、ガイドパイプを移動させる移動手段の動作を停止させることができる。
【００１４】
好適な例では、前記ガイドパイプへ前記繊維束を誘導する導入パイプが前記被動部として設けられており、前記ガイドパイプは、前記連結手段を介して前記導入パイプに連結されており、前記ガイドパイプと前記導入パイプとは、直線形状であって直列に連結されており、前記導入パイプは、その軸線の周りに回転可能に前記被動部に支持されており、前記ガイドパイプのガイド孔の横断面形状は、前記繊維束を偏平な形状で繰り出し可能な偏平形状であり、前記導入パイプは、回転駆動機構によって回転される。
【００１５】
導入パイプを回転させる構成では、繊維束の偏平な面がガイドパイプの移動方向に向いているようにすることができる。繊維束の偏平な面がガイドパイプの移動方向に向いた状態で、且つガイドパイプの移動方向が３６０°の全方位のどの方向であっても、ガイドパイプに対して横方向の異常な荷重が加えられると、連結手段が分離し、ガイドパイプが被動部から分離される。そのため、ガイドパイプが破損することはない。
【００１６】
好適な例では、前記連結手段の分離状態と、前記連結手段が分離していない連結状態とを区別する分離有無確認センサが備えられており、前記ガイドパイプが前記導入パイプから分離されたときには前記導入パイプから分離されるリング部が前記ガイドパイプ側に設けられており、前記リング部は、前記導入パイプの回転軸線に対して垂直となるように前記回転軸線を包囲しており、前記分離有無確認センサの検出領域は、前記連結手段が分離していないときの前記リング部の位置に設定されている。
【００１７】
導入パイプの回転位置がどこであっても、連結手段が分離したときには、分離有無確認センサは、分離したことを確実に検出する。
好適な例では、前記導入パイプのガイド孔の横断面形状は、円形であり、前記導入パイプのガイド孔の径は、前記ガイドパイプのガイド孔の径よりも大きい。
【００１８】
このような構成は、繊維束を円滑に移送する上で好適である。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、ガイドパイプが破損しないようにすることができるという優れた効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
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、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上に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は、図示しないモータを含むボールネジ機構と、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ネジ機構と、ボールネジ機構の作動によってＸ軸方向に移動される移動体１３１とを備えている。リニアスライダ１２，１３の各ボールネジ機構は、同期して作動され、移動体１２１，１３１は、同期してＸ軸方向へ移動する。
【００２１】
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、図示しないモータを含むボールネジ機構と、ボールネジ機構の作動によってＹ軸方向に移動される移動体１４１とを備えている。
【００２２】
リニアスライダ１２，１３，１４は、制御コンピュータＣの作動制御を受ける。
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には支持フレーム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には繊維束Ｆからなるボビン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。繊維束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れている。モータ１９は、制御コンピュータＣの作動制御を受ける。
【００２３】
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が取り付けられている。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れている。又、支柱２２の下部にはガイドロ−ラ２６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て適正な張力を付与されるようになっている。
【００２４】
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２７１は、上下方向（以下においてはＺ軸方向という）へ延びており、ネジ軸２７１には被動部としての支持枠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に螺合されており、モータ２７が作動すると、支持枠２８がＺ軸方向に平行移動する。モータ２７は、制御コンピュータＣの作動制御を受ける。
【００２５】
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を備えている。図５（ｂ）に示すように、ガイドパイプ３１内のガイド孔３１１は、偏平形状にしてあり、ガイドパイプ３１は、繊維束Ｆを偏平な状態でガイド孔３１１から繰り出す。
【００２６】
図１（ａ）に示すように、支持枠２８にはガイドローラ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、ガイドローラ３２，３３を介してガイドパイプ３１内へ導かれる。
【００２７】
図１（ｂ）及び図３に示すように、支持枠２８を構成する下壁２８１には配列ヘッド３０を構成する導入パイプ３４がラジアルベアリング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、下壁２８１をＺ軸方向に貫通しており、導入パイプ３４の導入孔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の上方に突出する導入パイプ３４の突出端部にはタイミングプーリ３６が止着されている。
【００２８】
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の出力軸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と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が回転する。モータ３７、タイミングプーリ３６，３８及びタイミングベルト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。
【００２９】
下壁２８１の下方に突出する導入パイプ３４の突出端部には磁性体の筒４０が嵌合されている。筒４０は、その周面から螺合されて導入パイプ３４の周面に当接する止めネジ４１の締め付けによって導入パイプ３４に固定されている。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が環状の永久磁石４３を介して連結されている。円板４２の上面には環状の凹部４２１が凹み形成されており、環状の永久磁石４３は、凹部４２１に嵌め込んで固定（例えば接着剤で接着して固定）されている。永久磁石４３は、磁性体の連結突条４０１の先端面４０２に磁力によって平面的に連結されている。永久磁石４３と筒４０との連結面である連結突条４０１の先端面４０２は、Ｚ軸方向に対して垂直な平面である。
【００３０】
円板４２の径中心部には嵌合孔４２２が貫設されており、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、その周面から螺合されてガイドパイプ３１の周面に当接する止めネジ４４の締め付けによってガイドパイプ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つに分離可能な連結手段４９を構成する。ガイドパイプ３１は、連結手段４９を介して被動部としての支持枠２８に連結されている。
【００３１】
ガイドパイプ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１（ｂ）及び図４に図示〕と、導入パイプ３４の導入孔３４１の中心軸線Ｌ２〔図１（ｂ）及び図４に図示〕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、連結手段４９を介して直列に連結されている。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繊維束Ｆは、導入孔３４１内及びガイド孔３１１内へ導かれている。
【００３２】
永久磁石４３の外周面にはリング部としてのリング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が取り付けられている。光電センサ４６の検出領域は、連結手段４９が分離していないときのリング４５の位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している状態では、光電センサ４６から投射される光の経路は、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ンサ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していない状態では、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。光電センサ４６における受光の有無情報は、制御コンピュータＣに送られる。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、ベース１１上には枠体４７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の周辺に沿って所定ピッチ（例えば、数ｍｍピッチ）で配列されている。ガイドパイプ３１は、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に移動される。ガイドパイプ３１がＸ軸方向、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内を導かれている繊維束Ｆがピン４８に掛け止められながらガイドパイプ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。
【００３４】
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を平行移動させる移動手段を構成する。
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してピン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の偏平な面がガイドパイプ３１の直線移動方向を向くように、モータ３７の作動によって向きを調整される。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軸方向を向いている。
【００３５】
ガイドパイプ３１が配列された繊維束Ｆに引っ掛かったり、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から繰り出されている繊維束Ｆに異常な張力が掛かったりした場合、ガイドパイプ３１に対して横方向の異常な荷重が加わる。そうすると、永久磁石４３と筒４０との間の磁力による連結（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から脱落すると、光電センサ４６は、投射光を受光しなくなり、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。制御コンピュータＣは、この受光無の情報の入力に基づいて、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の作動を停止させる。
【００３６】
光電センサ４６は、永久磁石４３と筒４０とが連結している連結状態と、永久磁石４３と筒４０とが分離している分離状態とを区別する分離有無確認センサである。
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
【００３７】
（１）ガイドパイプ３１に対して横方向の異常な荷重が加えられると、連結手段４９が筒４０と永久磁石４３との連結部位を境にして２つに分離し、ガイドパイプ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が破損することはなく、ガイドパイプ３１を再使用することができる。
【００３８】
（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を包囲する環状形状である。そのため、横方向の異常な荷重がガイドパイプ３１に対して３６０°の全方位のどの方向から加わった場合にも、連結手段４９が確実に分離する。
【００３９】
（３）連結手段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。永久磁石４３を用いた連結手段４９は、分離しても何度でも再使用することができる。
【００４０】
（４）分離有無確認センサとしての光電センサ４６が設けられているため、連結手段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維束層の形成不良を回避することができる。
【００４１】
（５）三次元繊維構造体の物性の観点からすると、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の偏平な面がガイドパイプ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を回転させる構成では、繊維束Ｆの偏平な面がガイドパイプ３１の移動方向に向いているようにすることができる。繊維束Ｆの偏平な面がガイドパイプ３１の移動方向に向いた状態で、且つガイドパイプ３１の移動方向が３６０°の全方位のどの方向であっても、ガイドパイプ３１に対して横方向の異常な荷重が加えられると、連結手段４９が分離し、ガイドパイプ３１が導入パイプ３４から確実に分離される。
【００４２】
（６）ガイドパイプ３１のガイド孔３１１の形成では、繊維束Ｆを偏平な状態で配列するために、高精度の加工が要求される。しかし、導入パイプ３４の導入孔３４１は、繊維束Ｆをガイド孔３１１へ誘導するだけでよいため、導入パイプ３４の導入孔３４１の形成では、高精度の加工は要求されない。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、導入パイプ３４の導入孔３４１の径が大きいほど、繊維束Ｆが導入パイプ３４を通過する際の通過抵抗が小さくなるが、横断面形状が円形の導入孔３４１の径をガイドパイプ３１のガイド孔３１１の径よりも適宜に大きくすることができる。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の径よりも大きくした構成は、繊維束Ｆを円滑に移送する上で好適である。
【００４３】
次に、図６（ａ），（ｂ）の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
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（例えばアクリル樹脂）製の連結筒５０が嵌合されている。導入パイプ３４の突出端部は、連結筒５０の筒内に嵌入されており、連結筒５０は、その周面から螺合されて導入パイプ３４の周面に当接する止めネジ５１の締め付けによって導入パイプ３４に固定されている。つまり、連結筒５０の一端が支持枠２８に離脱不能に連結されている。
【００４４】
連結筒５０の筒内にはガイドパイプ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の周面から螺合されてガイドパイプ３１の周面に当接する止めネジ５２の締め付けによって連結筒５０に固定されている。ガイドパイプ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、直線形状のガイドパイプ３１と導入パイプ３４とは、連結筒５０を介して直列に連結されている。
【００４５】
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の両端の中間で離されており、連結筒５０の外周面には環状スリット５０１が連結筒５０の両端の中間で周方向に一周するように形成されている。環状スリット５０１は、導入パイプ３４の先端３４２とガイドパイプ３１の基端３１２との間の間隙を包囲するように設けられている。環状スリット５０１は、導入パイプ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を区分する。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の位置で嵌合部５０２と嵌合部５０３とに分離し、嵌合部５０３が嵌合部５０２から脱落する。環状スリット５０１は、連結筒５０の分離位置を規定する。連結筒５０及び止めネジ５１，５２は、２つに分離可能な連結手段４９Ａを構成する。
【００４６】
嵌合部５０３の外周面にはリング部としてのフランジ５０４一体形成されている。支持枠２８の下壁２８１には反射式の光電センサ４６が取り付けられている。光電センサ４６の検出領域は、連結手段４９Ａが分離していないときのフランジ５０４の位置に設定されており、連結筒５０が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５０４から反射して光電センサ４６に受光される。連結筒５０が分離している状態では、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。
【００４７】
第２の実施形態では、第１の実施形態における（１），（２），（４）〜（６）項と同様の効果が得られる。
次に、図７（ａ），（ｂ）の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合が用いてある。
【００４８】
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が嵌合されている。導入パイプ３４の突出端部は、筒５３の筒内に嵌入されており、筒５３は、その周面から螺合されて導入パイプ３４の周面に当接する止めネジ５４の締め付けによって導入パイプ３４に固定されている。筒５３の外周面には環状の掛け止め突条５３１が筒５３を一周する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。
【００４９】
図７（ｂ）に示すように、筒５５には複数の掛け止め突起５５１が一体形成されている。複数の掛け止め突起５５１は、筒５５の周方向に等間隔に配列されている。複数の掛け止め突起５５１が掛け止め突条５３１に掛け止められることによって筒５５が筒５３に連結されている。
【００５０】
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の端面とが接合している。筒５５の筒内にはガイドパイプ３１の基端部が嵌入されている。ガイドパイプ３１は、筒５５の周面から螺合されてガイドパイプ３１の周面に当接する止めネジ５６の締め付けによって筒５５に固定されている。ガイドパイプ３１のガイド孔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の中心軸線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。
【００５１】
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、掛け止め突条５３１と掛け止め突起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手段５７を構成する。
【００５２】
筒５５の外周面にはフランジ５５２一体形成されている。支持枠２８の下壁２８１には反射式の光電センサ４６が取り付けられている。連結手段５７が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。連結手段５７が分離している状態では、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。
【００５３】
第３の実施形態では、第１の実施形態における（１），（２），（４）〜（６）項と同様の効果が得られる。又、連結手段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を連結することができ、ガイドパイプ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手段５７は、分離しても何度でも再使用することができる。
【００５４】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
○第１の実施形態において、円板４２を磁性体で形成し、永久磁石４３を筒４０に固着（例えば接着剤を用いて接着して固定）すると共に、円板４２に永久磁石４３を磁力で連結させるようにしてもよい。
【００５５】
○第１の実施形態において、円板４２の外周にリング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、円板４２に永久磁石４３を磁力で連結させるようにしてもよい。
【００５６】
○第２の実施形態において、連結筒５０を金属（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とを引っ張りバネのバネ力によって結合させた構成も可能である。
【００５７】
○分離有無確認センサとしては、光電センサ４６以外に、近接センサ（磁気型センサ、静電容量型センサ等）、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列装置に本発明を適用してもよい。
【００５８】
○ガイドパイプ３１のガイド孔３１１は、偏平でなくてもよい。
○連結手段４９，４９Ａ，５７は、ガイドパイプ３１または導入パイプ３４に対して、止めネジ４１，４４，５１，５２，５４，５６により固定されているが、接着など他の手段で固定されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は、繊維束配列装置１０の側面図。（ｂ）は、部分拡大断面図。
【図２】（ａ）は、繊維束配列装置１０の一部省略平断面図。（ｂ）は、図１（ｂ）のＡ−Ａ線断面図。
【図３】部分拡大側断面図。
【図４】分解斜視図。
【図５】（ａ）は、繊維束Ｆの配列を示す斜視図。（ｂ）は、ガイドパイプの部分拡大斜視図。
【図６】第２の実施形態を示し、（ａ）は、部分拡大断面図。（ｂ）は、分解斜視図。
【図７】第３の実施形態を示し、（ａ）は、部分拡大断面図。（ｂ）は、図７（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【符号の説明】
【００６０】
１０…繊維束配列装置。１２，１３，１４…移動手段を構成するリニアスライダ。２８…被動部としての支持枠。３１…ガイドパイプ。３１１…ガイド孔。３４…被動部としての導入パイプ。３７…回転駆動機構を構成するモータ。３６，３８…回転駆動機構を構成するタイミングプーリ。３９…タイミングベルト。４０１…連結面としての先端面。４３…永久磁石。４５…リング部としてのリング。４６…分離有無確認センサとしての光電センサ。４９，４９Ａ…連結手段。５０…連結筒。５０１…環状スリット。５０４…リング部としてのフランジ。Ｆ…繊維束。Ｌ１，Ｌ２…中心軸線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維束を通されるガイド孔を有するガイドパイプと、前記ガイドパイプを移動させる移動手段とを備え、前記移動手段によって前記ガイドパイプを移動させることによって前記ガイドパイプのガイド孔内から前記繊維束を引き出しながら配列する繊維束配列装置において、
前記ガイドパイプは、分離可能な連結手段を介して前記移動手段によって移動される被動部に連結されている繊維束配列装置。
【請求項２】
前記連結手段は、前記被動部と前記ガイドパイプとの一方に固定された磁石と、前記被動部側と前記ガイドパイプ側との他方に固定されて前記磁石に磁力で連結された磁性体とを備えている請求項１に記載の繊維束配列装置。
【請求項３】
前記ガイドパイプは、直線形状であり、前記移動手段は、前記ガイドパイプを平行移動し、前記ガイドパイプの長さ方向は、前記ガイドパイプの平行移動方向に対して垂直な方向であり、前記磁石と前記磁性体との連結面は、前記ガイドパイプの軸線を包囲する環状形状であって、前記ガイドパイプの長さ方向に対して垂直な平面である請求項２に記載の繊維束配列装置。
【請求項４】
前記連結手段は、筒形状の連結筒であり、前記連結筒は、分離位置を規定するように前記連結筒の両端の中間で周方向に一周する環状スリットを有し、前記連結筒の一端が前記被動部に離脱不能に連結されており、前記連結筒の他端が前記ガイドパイプ側に離脱不能に連結されている請求項１に記載の繊維束配列装置。
【請求項５】
前記連結手段の分離状態と、前記連結手段が分離していない連結状態とを区別する分離有無確認センサが備えられている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の繊維束配列装置。
【請求項６】
前記ガイドパイプへ前記繊維束を誘導する導入パイプが前記被動部として設けられており、前記ガイドパイプは、前記連結手段を介して前記導入パイプに連結されており、前記ガイドパイプと前記導入パイプとは、直線形状であって直列に連結されており、前記導入パイプは、その軸線の周りに回転可能に前記被動部に支持されており、前記ガイドパイプのガイド孔の横断面形状は、前記繊維束を偏平な形状で繰り出し可能な偏平形状であり、前記導入パイプは、回転駆動機構によって回転される請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の繊維束配列装置。
【請求項７】
前記連結手段の分離状態と、前記連結手段が分離していない連結状態とを区別する分離有無確認センサが備えられており、前記ガイドパイプが前記導入パイプから分離されたときには前記導入パイプから分離されるリング部が前記ガイドパイプに設けられており、前記リング部は、前記導入パイプの回転軸線に対して垂直となるように前記回転軸線を包囲しており、前記分離有無確認センサの検出領域は、前記連結手段が分離していないときの前記リング部の位置に設定されている請求項６に記載の繊維束配列装置。
【請求項８】
前記導入パイプのガイド孔の横断面形状は、円形であり、前記導入パイプのガイド孔の径は、前記ガイドパイプのガイド孔の径よりも大きい請求項６及び請求項７のいずれか１項に記載の繊維束配列装置。
【請求項１】
繊維束を通されるガイド孔を有するガイドパイプと、前記ガイドパイプを移動させる移動手段とを備え、前記移動手段によって前記ガイドパイプを移動させることによって前記ガイドパイプのガイド孔内から前記繊維束を引き出しながら配列する繊維束配列装置において、
前記ガイドパイプは、分離可能な連結手段を介して前記移動手段によって移動される被動部に連結されている繊維束配列装置。
【請求項２】
前記連結手段は、前記被動部と前記ガイドパイプとの一方に固定された磁石と、前記被動部側と前記ガイドパイプ側との他方に固定されて前記磁石に磁力で連結された磁性体とを備えている請求項１に記載の繊維束配列装置。
【請求項３】
前記ガイドパイプは、直線形状であり、前記移動手段は、前記ガイドパイプを平行移動し、前記ガイドパイプの長さ方向は、前記ガイドパイプの平行移動方向に対して垂直な方向であり、前記磁石と前記磁性体との連結面は、前記ガイドパイプの軸線を包囲する環状形状であって、前記ガイドパイプの長さ方向に対して垂直な平面である請求項２に記載の繊維束配列装置。
【請求項４】
前記連結手段は、筒形状の連結筒であり、前記連結筒は、分離位置を規定するように前記連結筒の両端の中間で周方向に一周する環状スリットを有し、前記連結筒の一端が前記被動部に離脱不能に連結されており、前記連結筒の他端が前記ガイドパイプ側に離脱不能に連結されている請求項１に記載の繊維束配列装置。
【請求項５】
前記連結手段の分離状態と、前記連結手段が分離していない連結状態とを区別する分離有無確認センサが備えられている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の繊維束配列装置。
【請求項６】
前記ガイドパイプへ前記繊維束を誘導する導入パイプが前記被動部として設けられており、前記ガイドパイプは、前記連結手段を介して前記導入パイプに連結されており、前記ガイドパイプと前記導入パイプとは、直線形状であって直列に連結されており、前記導入パイプは、その軸線の周りに回転可能に前記被動部に支持されており、前記ガイドパイプのガイド孔の横断面形状は、前記繊維束を偏平な形状で繰り出し可能な偏平形状であり、前記導入パイプは、回転駆動機構によって回転される請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の繊維束配列装置。
【請求項７】
前記連結手段の分離状態と、前記連結手段が分離していない連結状態とを区別する分離有無確認センサが備えられており、前記ガイドパイプが前記導入パイプから分離されたときには前記導入パイプから分離されるリング部が前記ガイドパイプに設けられており、前記リング部は、前記導入パイプの回転軸線に対して垂直となるように前記回転軸線を包囲しており、前記分離有無確認センサの検出領域は、前記連結手段が分離していないときの前記リング部の位置に設定されている請求項６に記載の繊維束配列装置。
【請求項８】
前記導入パイプのガイド孔の横断面形状は、円形であり、前記導入パイプのガイド孔の径は、前記ガイドパイプのガイド孔の径よりも大きい請求項６及び請求項７のいずれか１項に記載の繊維束配列装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−２８０６４４（Ｐ２００８−２８０６４４Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１２６４５３（Ｐ２００７−１２６４５３）
【出願日】平成１９年５月１１日（２００７．５．１１）
【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２０年１１月２０日（２００８．１１．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１１日（２００７．５．１１）
【出願人】（０００００３２１８）株式会社豊田自動織機 (4,162)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]