(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-03-25
(45)【発行日】2024-04-02
(54)【発明の名称】プリフォーム製造用ミシン及びプリフォームの製造方法
(51)【国際特許分類】
D05B 35/06 20060101AFI20240326BHJP
D05B 19/14 20060101ALI20240326BHJP
D05B 23/00 20060101ALI20240326BHJP
【ＦＩ】
D05B35/06
D05B19/14
D05B23/00 Z
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020195569
(22)【出願日】2020-11-25
(65)【公開番号】P2022083927
(43)【公開日】2022-06-06
【審査請求日】2023-04-20
(73)【特許権者】
【識別番号】000241500
【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100094190
【弁理士】
【氏名又は名称】小島 清路
(74)【代理人】
【識別番号】100151644
【弁理士】
【氏名又は名称】平岩 康幸
(72)【発明者】
【氏名】平岡 大輔
(72)【発明者】
【氏名】吉田 健人
(72)【発明者】
【氏名】梅村 康太
(72)【発明者】
【氏名】赤池 文敏
【審査官】▲高▼辻 将人
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１４－１００９１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０２－０４８９０７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－１８９９０８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｄ０５Ｂ １／００－９７／１２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基層と、前記基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材の芯材となるプリフォームを製造するためのミシンであって、前記繊維束が巻かれる複数のボビンと、
複数の前記ボビンから繰り出される前記繊維束を前記基層上に案内する繊維ガイドと、
前記繊維ガイドにより案内される前記繊維束を前記基層に縫い付ける縫い針と、を備え、
前記繊維ガイドは、複数の前記ボビンから繰り出される全ての前記繊維束を並列に並べて前記基層上に案内する状態と、複数の前記ボビンから繰り出される全ての前記繊維束を上下に重ねて前記基層上に案内する状態と、に切替可能に設けられていることを特徴とするプリフォーム製造用ミシン。
【請求項2】
前記繊維ガイドによる前記繊維束の案内状態の切り替えに応じて前記基層に対する前記縫い針の落し位置を制御して縫糸のステッチパターンを変更する制御部を備える請求項１に記載のプリフォーム製造用ミシン。
【請求項3】
前記ボビンから繰り出される前記繊維束の繰り出し量を制御する繰り出し量制御機構を備え、
前記繰り出し量制御機構は、前記基層上に並列に並べて供給される前記繊維束をカーブ状に縫い付ける際に、カーブ最外側の前記繊維束がカーブ最内側の前記繊維束よりも大きな繰り出し量となるように制御する請求項１又は２に記載のプリフォーム製造用ミシン。
【請求項4】
前記繰り出し量制御機構は、前記ボビンに制動力を付与するブレーキである請求項３に記載のプリフォーム製造用ミシン。
【請求項5】
前記ボビンから繰り出される前記繊維束を切断して前記基層上への供給を停止するとともに、切断された前記繊維束を前記基層上に再投入する繊維束供給機構を備え、
前記繊維束供給機構は、前記基層上に並列に並べて供給される前記繊維束をカーブ状に縫い付ける際に、少なくともカーブ最外側の前記繊維束を切断して再投入する請求項１乃至４のいずれか一項に記載のプリフォーム製造用ミシン。
【請求項6】
基層と、前記基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材の芯材となるプリフォームの製造方法であって、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプリフォーム製造用ミシンを用いて前記プリフォームを得ることを特徴とするプリフォームの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、プリフォーム製造用ミシン及びプリフォームの製造方法に関し、更に詳しくは、プリフォーム製造用ミシン及びそのプリフォーム製造用ミシンを用いるプリフォームの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、繊維強化プラスチックと称される複合材（繊維強化体）が知られている。一般に、繊維強化プラスチックは、繊維集合体（プリフォーム）にマトリックス材である樹脂（マトリックス樹脂）を含浸したのち硬化又は固化して得られる。繊維集合体としては、強化繊維束を製織した織物が利用されることが多い（例えば、特許文献１等を参照）。しかしながら、織物を繊維集合体に用いると、繊維配向性が低く、最終的な製品の形状に応じて織物を裁断する必要があり、加工コストが高くなる。
【0003】
そこで、上記の問題を解決する技術として、刺繍機（ミシン）を使用して基層に繊維束を縫い付けてプリフォームを製造するＴＦＰ（Ｔａｉｌｏｒｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）技術が提案されている。刺繍機１０１としては、例えば、図２６に示されるように、縫い針１０８の軸回りに３６０度制約なく自由に回転する刺繍ヘッドを備え、刺繍ヘッドに、繊維束１０４が巻かれるボビン１０５と、ボビン１０５から繰り出される繊維束１０４を基層１０３上に案内する繊維ガイド１０７と、を搭載してなるものが知られている。このＴＦＰ技術では、繊維配向性に優れ、最終的な製品の形状に応じて繊維束を縫い付けることができ、加工コストを抑制できる。さらに、刺繍機の作動部が少なく安価な構造にできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２０１３－０８２２２９号公報
【文献】特開２００７－３０１２９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、上記のＴＦＰ技術では、製織等の他の工法に比べて、プリフォームの生産速度（すなわち、刺繍速度）が遅いことが問題となる。ここで、刺繍機においては、繊維の供給量が繊維束の太さに依存するため、比較的細い繊維束を使用すると刺繍速度に制限がかかる。一方、比較的太い繊維束を使用すれば刺繍時間を短縮できるが、太い繊維束は厚みもあるため、トポロジー最適化における最小厚みを満たさず、薄く縫いたい部分に対応できない。さらに、繊維束をカーブ状に縫い付けるカーブ部分（特に、極めて小さな曲率半径を持つカーブ部分）では、カーブ内側に繊維束が集まり偏り易いため、カーブ部分に対応できないことがある。
【0006】
なお、特許文献２には、多品種少量生産に対応することができる刺繍ヘッド多頭化に関する技術であり、３６０度回転する回転体が個別のモータで駆動し同時並列に異なる刺繍が可能であることが開示されている。しかし、特許文献２の技術では、刺繍ヘッドが大きく複数の刺繍ヘッドで単一製品を同時に刺繍することができない。そのため、特許文献３の技術を利用しても、ＴＦＰ技術において大型製品の生産の高速化に不適である。
【0007】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、プリフォームの生産の高速化を図り得るとともに、プリフォームの設計自由度を向上させることができるプリフォーム製造用ミシンを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、そのプリフォーム製造用ミシンを用いてプリフォームを好適に得るプリフォームの製造方法を提供することを他の目的とする。
さらに、本発明は、そのプリフォーム製造用ミシンを用いてプリフォームを好適に得るプリフォームの製造方法を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基層と、前記基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材の芯材となるプリフォームを製造するためのミシンであって、前記繊維束が巻かれる複数のボビンと、複数の前記ボビンから繰り出される前記繊維束を前記基層上に案内する繊維ガイドと、前記繊維ガイドにより案内される前記繊維束を前記基層に縫い付ける縫い針と、を備え、前記繊維ガイドは、複数の前記ボビンから繰り出される前記繊維束を並列に並べて前記基層上に案内する状態と、前記繊維束のうちの少なくとも２本の繊維束を上下に重ねて前記基層上に案内する状態と、に切替可能に設けられていることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記繊維ガイドによる前記繊維束の案内状態の切り替えに応じて前記基層に対する前記縫い針の落し位置を制御して縫糸のステッチパターンを変更する制御部を備えることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ボビンから繰り出される前記繊維束の繰り出し量を制御する繰り出し量制御機構を備えることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記繰り出し量制御機構は、前記ボビンに制動力を付与するブレーキであることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記ボビンから繰り出される前記繊維束を切断して前記基層上への供給を停止するとともに、切断された前記繊維束を前記基層上に再投入する繊維束供給機構を備えることを要旨とする。
上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基層と、前記基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材の芯材となるプリフォームの製造方法であって、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプリフォーム製造用ミシンを用いて前記プリフォームを得ることを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記繊維ガイドによる前記繊維束の案内状態の切り替えに応じて前記基層に対する前記縫い針の落し位置を制御して縫糸のステッチパターンを変更する制御部を備えることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記ボビンから繰り出される前記繊維束の繰り出し量を制御する繰り出し量制御機構を備えることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記繰り出し量制御機構は、前記ボビンに制動力を付与するブレーキであることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記ボビンから繰り出される前記繊維束を切断して前記基層上への供給を停止するとともに、切断された前記繊維束を前記基層上に再投入する繊維束供給機構を備えることを要旨とする。
上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、基層と、前記基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材の芯材となるプリフォームの製造方法であって、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプリフォーム製造用ミシンを用いて前記プリフォームを得ることを要旨とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明のプリフォーム製造用ミシンによると、繊維束が巻かれる複数のボビンと、複数のボビンから繰り出される繊維束を基層上に案内する繊維ガイドと、繊維ガイドにより案内される繊維束を基層に縫い付ける縫い針と、を備える。そして、繊維ガイドは、複数のボビンから繰り出される繊維束を並列に並べて基層上に案内する状態と、繊維束のうちの少なくとも２本の繊維束を上下に重ねて基層上に案内する状態と、に切替可能に設けられている。これにより、複数のボビンから繰り出される繊維束が基層に同時に縫い付けられるため、繊維束の縫い付けの高速化、すなわちプリフォームの生産の高速化を図ることができる。さらに、必要に応じて繊維ガイドにより繊維束を並列に並べて基層上に供給したり、上下に重ねて基層上に供給したりすることで、繊維束の厚みを変えて縫い付けることができる。よって、複雑形状のプリフォームに対応でき、プリフォームの設計自由度を向上させることができる。さらに、複数のボビンで繊維束の種類を使い分ける場合は、プリフォームの設計自由度を更に向上させることができる。
また、前記繊維ガイドによる前記繊維束の案内状態の切り替えに応じて前記基層に対する前記縫い針の落し位置を制御して縫糸のステッチパターンを変更する制御部を備える場合は、繊維ガイドによる繊維束の案内状態に適したステッチパターンで繊維束を縫い付けることができる。
また、前記ボビンから繰り出される前記繊維束の繰り出し量を制御する繰り出し量制御機構を備える場合は、基層上に並列に並べて供給される繊維束をカーブ状に縫い付ける際に、繰り出し量制御機構による繊維束の繰り出し量の制御によって、周長差による繊維束の偏りを抑制して繊維束を縫い付けることができる。
また、前記繰り出し量制御機構は、前記ボビンに制動力を付与するブレーキである場合は、繊維束に制動力を付与する形態に比べて、繊維束の折損等を防止して繊維束の繰り出し量を制御できる。
さらに、繊維束供給機構を備える場合は、基層上に並列に並べて供給される繊維束をカーブ状に縫い付ける際に、繊維束供給機構により繊維束を切断して基層上への供給を停止することで、周長差による繊維束の偏りを抑制して繊維束を縫い付けることができる。そして、カーブ状の縫い付けの終了時等の適宜タイミングで、繊維束供給機構により切断された繊維束を基層上に再投入できる。その結果、幅広の複雑形状を一気に縫い付けることが可能となり、製作時間及び材料の低減に貢献できる。
本発明のプリフォームの製造方法によると、基層と、基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材の芯材となるプリフォームの製造方法であって、上記のプリフォーム製造用ミシンを用いてプリフォームを得る。これにより、プリフォームの生産の高速化を図り得るとともに、プリフォームの設計自由度を向上させることができる。
また、前記繊維ガイドによる前記繊維束の案内状態の切り替えに応じて前記基層に対する前記縫い針の落し位置を制御して縫糸のステッチパターンを変更する制御部を備える場合は、繊維ガイドによる繊維束の案内状態に適したステッチパターンで繊維束を縫い付けることができる。
また、前記ボビンから繰り出される前記繊維束の繰り出し量を制御する繰り出し量制御機構を備える場合は、基層上に並列に並べて供給される繊維束をカーブ状に縫い付ける際に、繰り出し量制御機構による繊維束の繰り出し量の制御によって、周長差による繊維束の偏りを抑制して繊維束を縫い付けることができる。
また、前記繰り出し量制御機構は、前記ボビンに制動力を付与するブレーキである場合は、繊維束に制動力を付与する形態に比べて、繊維束の折損等を防止して繊維束の繰り出し量を制御できる。
さらに、繊維束供給機構を備える場合は、基層上に並列に並べて供給される繊維束をカーブ状に縫い付ける際に、繊維束供給機構により繊維束を切断して基層上への供給を停止することで、周長差による繊維束の偏りを抑制して繊維束を縫い付けることができる。そして、カーブ状の縫い付けの終了時等の適宜タイミングで、繊維束供給機構により切断された繊維束を基層上に再投入できる。その結果、幅広の複雑形状を一気に縫い付けることが可能となり、製作時間及び材料の低減に貢献できる。
本発明のプリフォームの製造方法によると、基層と、基層に縫着された繊維束と、を有して、複合材の芯材となるプリフォームの製造方法であって、上記のプリフォーム製造用ミシンを用いてプリフォームを得る。これにより、プリフォームの生産の高速化を図り得るとともに、プリフォームの設計自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
【図1】実施例１に係るプリフォーム製造用ミシンの全体図である。
【図2】上記ミシンの動作制御を説明するためのブロック図である。
【図3】上記ミシンの要部斜視図である。
【図4】上記ミシンを構成する繊維ガイドの平面図であり、（ａ）は繊維束を並列案内する状態を示し、（ｂ）は繊維束を重ね案内する状態を示す。
【図5】上記繊維ガイドの正面図であり、（ａ）は繊維束を並列案内する状態を示し、（ｂ）は繊維束を重ね案内する状態を示す。
【図6】上記ミシンによる縫糸のステッチパターンを説明するための説明図であり、（ａ）は並列案内された繊維束におけるステッチパターンを示し、（ｂ）は重ね案内された繊維束におけるステッチパターンを示す。
【図7】他の形態に係る縫糸のステッチパターンを説明するための説明図であり、（ａ）は１本の繊維束を跨ぐステッチからなる形態を示し、（ｂ）は１本の繊維束を跨ぐステッチと複数の繊維束を跨ぐステッチとからなる形態を示す。
【図8】上記ミシンの作用（直線部分の縫い付け作用）を説明するための説明図である。
【図10】上記ミシンの作用（カーブ部分の縫い付け作用）を説明するための説明図であり、（ａ）は並列案内された繊維束をカーブ状に縫い付ける状態を示し、（ｂ）は重ね案内された繊維束をカーブ状に縫い付ける状態を示す。
【図12】上記ミシンを用いて得られたプリフォームの外観画像処理図である。
【図13】実施例２に係るミシンの要部斜視図である。
【図14】上記ミシンを構成する繊維ガイドの斜視図であり、（ａ）は繊維束を並列案内する状態を示し、（ｂ）は繊維束を重ね案内する状態を示す。
【図15】上記繊維ガイドの正面図であり、（ａ）は繊維束を並列案内する状態を示し、（ｂ）は繊維束を重ね案内する状態を示す。
【図16】実施例３に係るミシンの要部斜視図である。
【図17】上記ミシンを構成する繊維ガイドの斜視図であり、（ａ）は繊維束を並列案内する状態を示し、（ｂ）は繊維束を重ね案内する状態を示す。
【図18】上記繊維ガイドの縦断面図であり、（ａ）は繊維束を並列案内する状態を示し、（ｂ）は繊維束を重ね案内する状態を示す。
【図19】実施例４に係るミシンの要部斜視図である。
【図20】上記ミシンを構成する繊維束供給機構の作用を説明するための説明図であり、（ａ）は繊維束を基層上に供給している状態を示し、（ｂ）はカッターで繊維束を切断保持した状態を示し、（ｃ）は繊維ガイドを後方に跳ね上げた状態を示し、（ｄ）はカッターによる繊維束の保持を解除した状態を示し、（ｅ）は繊維ガイドを前方に振り下ろして繊維束を再投入した状態を示す。
【図21】上記ミシンを構成する繊維束供給機構の作用を説明するための説明図であり、（ａ）は直線部分の縫い付け状態を示し、（ｂ）（ｃ）はカーブ部分の縫い付け状態を示す。
【図22】実施例５に係るミシンを構成する繊維束供給機構の作用を説明するための説明図であり、（ａ）は繊維束を基層上に供給している状態を示し、（ｂ）はカッターで繊維束を切断保持した状態を示し、（ｃ）はカッターによる繊維束の保持を解除して送出部で繊維束を把持した状態を示し、（ｄ）は送出部の前進により繊維束を再投入する状態を示し、（ｅ）は送出部の把持を解除した状態を示す。
【図23】実施例６に係るミシンの要部斜視図である。
【図24】他の形態に係る繊維ガイドによる繊維束の案内形態を説明するための説明図であり、（ａ）～（ｃ）は重ね案内された繊維束を示し、（ｄ）は並列案内された繊維束を示す。
【図25】他の形態に係るボビン及びブレーキを説明するための説明図である。
【図26】従来の刺繍機の要部斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0011】
ここで示される事項は例示的なものおよび本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【0012】
＜プリフォーム製造用ミシン＞
本実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンは、基層３と、基層３に縫着された繊維束４と、を有して、複合材の芯材となるプリフォーム２（例えば、図１２を参照）を製造するためのミシン１Ａ～１Ｆであって、例えば、図１に示すように、繊維束４が巻かれる複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ａ～７Ｆと、繊維ガイド７Ａ～７Ｆにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備える。そして、例えば、図４、図１４及び図１７に示すように、繊維ガイド７Ａ～７Ｆは、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する状態Ａと、繊維束４のうちの少なくとも２本の繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する状態Ｂと、に切替可能に設けられている。
本実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンは、基層３と、基層３に縫着された繊維束４と、を有して、複合材の芯材となるプリフォーム２（例えば、図１２を参照）を製造するためのミシン１Ａ～１Ｆであって、例えば、図１に示すように、繊維束４が巻かれる複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ａ～７Ｆと、繊維ガイド７Ａ～７Ｆにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備える。そして、例えば、図４、図１４及び図１７に示すように、繊維ガイド７Ａ～７Ｆは、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する状態Ａと、繊維束４のうちの少なくとも２本の繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する状態Ｂと、に切替可能に設けられている。
【0013】
ボビン５は、少なくとも２つ以上備えられている限り、その構造、材質等は特に問わない。ボビン５は、例えば、図２５に示すように、上下に段状に配置されていてもよいが、繊維束４の繰り出し量の均等化等の観点から、隣り合うボビン５の軸端同士が対向するように左右に並んで配置されていることが好ましい（例えば、図８を参照）。この場合、繊維束４と繊維ガイド７Ａ～７Ｆとの擦れを抑制するために、ボビン５は、各軸が同一の水平面上で交差するように配置されていることが好ましい。
【0014】
複数のボビン５には、例えば、同じ種類の繊維束４が巻かれてもよいが、プリフォーム２の設計自由度の観点から、複数のボビン５には少なくとも２以上の異種の繊維束４が巻かれていることが好ましい。異種の繊維束４としては、例えば、繊維束４を構成する後述の連続繊維の本数、材質、繊維形態、束化形態等のうちの１種又は２種以上の組み合わせが異なる繊維束４が挙げられる。
【0015】
本実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンとしては、例えば、図２３に示すように、基層３に縫い付けられた状態で繊維束４と区別可能（識別可能）な意匠用繊維５８が巻かれるボビン５９を備える形態が挙げられる。これにより、プリフォーム２の意匠性を飛躍的に向上させることができる。
意匠用繊維５８は、例えば、繊維束４に対して色、表面形状、太さ等のうちの１種又は２種以上の組み合わせで区別できる繊維である限り、その種類等は特に問わない。意匠用繊維５８としては、例えば、絹糸、綿糸、毛糸、混紡糸、混撚糸、ノットヤーン、スパイラルヤーン、杢糸、ループヤーン、スラブヤーン、カールヤーン等が挙げられる。さらに、意匠用繊維５８としては、例えば、繊維束４と区別可能である限りにおいて、繊維束（例えば、強化繊維を含む繊維束）であってもよい。
ボビン５９から繰り出される意匠用繊維５８は、通常、繊維束４とともに繊維ガイド７Ａ～７Ｆにより基層３上に案内される。
意匠用繊維５８は、例えば、繊維束４に対して色、表面形状、太さ等のうちの１種又は２種以上の組み合わせで区別できる繊維である限り、その種類等は特に問わない。意匠用繊維５８としては、例えば、絹糸、綿糸、毛糸、混紡糸、混撚糸、ノットヤーン、スパイラルヤーン、杢糸、ループヤーン、スラブヤーン、カールヤーン等が挙げられる。さらに、意匠用繊維５８としては、例えば、繊維束４と区別可能である限りにおいて、繊維束（例えば、強化繊維を含む繊維束）であってもよい。
ボビン５９から繰り出される意匠用繊維５８は、通常、繊維束４とともに繊維ガイド７Ａ～７Ｆにより基層３上に案内される。
【0016】
繊維ガイド７Ａ～７Ｆは、繊維束４の案内状態（並列案内及び重ね案内）を切替可能である限り、その案内形態、構造等は特に問わない。
繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の並列案内としては、例えば、図５（ａ）に示すように、隣り合う繊維束４が幅方向に所定間隔で離間するように繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する形態が挙げられる。さらに、例えば、図２４（ｄ）に示すように、隣り合う繊維束４が幅方向に隙間なく接するように繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する形態が挙げられる。
繊維ガイド７Ａ～７Ｆは、通常、複数のボビン５から繰り出される全ての繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する。
繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の並列案内としては、例えば、図５（ａ）に示すように、隣り合う繊維束４が幅方向に所定間隔で離間するように繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する形態が挙げられる。さらに、例えば、図２４（ｄ）に示すように、隣り合う繊維束４が幅方向に隙間なく接するように繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する形態が挙げられる。
繊維ガイド７Ａ～７Ｆは、通常、複数のボビン５から繰り出される全ての繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する。
【0017】
繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の重ね案内としては、例えば、図５（ｂ）に示すように、繊維束４の幅方向の中心が幅方向に略一致するように繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する形態が挙げられる。さらに、例えば、図２４（ａ）（ｂ）に示すように、繊維束４の幅方向の中心が幅方向にずれるように繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する形態（すなわち、繊維束４を長手方向に沿って部分的に上下に重ねて案内する形態）が挙げられる。
繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の重ね案内としては、例えば、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、複数のボビン５から繰り出される全ての繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する形態が挙げられる。さらに、例えば、図２４（ｃ）に示すように、複数のボビン５から繰り出される全ての繊維束４のうちの少なくとも一本の繊維束４を重ねずに他の繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する形態が挙げられる。
繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の重ね案内としては、例えば、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、複数のボビン５から繰り出される全ての繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する形態が挙げられる。さらに、例えば、図２４（ｃ）に示すように、複数のボビン５から繰り出される全ての繊維束４のうちの少なくとも一本の繊維束４を重ねずに他の繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する形態が挙げられる。
【0018】
繊維ガイド７Ａは、例えば、図４及び図５に示すように、繊維束４を導出する複数の導出口３２を有するとともに、複数の導出口３２が上下方向に重ならない第１位置Ｃ１と、複数の導出口３２が上下方向に重なる第２位置Ｃ２と、の間で回転可能に設けられてていることができる。
これにより、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ａの切替機構２５を簡素化できる。
なお、第１位置Ｃ１と第２位置Ｃ２の間の繊維ガイド７Ａの回転角度は、図５中では約９０度とされているが、これに限定されず、繊維束４の重ね案内や並列案内の形態に応じて適宜選択される。
これにより、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ａの切替機構２５を簡素化できる。
なお、第１位置Ｃ１と第２位置Ｃ２の間の繊維ガイド７Ａの回転角度は、図５中では約９０度とされているが、これに限定されず、繊維束４の重ね案内や並列案内の形態に応じて適宜選択される。
【0019】
繊維ガイド７Ｂは、例えば、図１４及び図１５に示すように、繊維束４を並列に並べて基層３上に案内するための第１繊維ガイド４１と、繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内するための第２繊維ガイド４２と、を備えることができる。
具体的に、第１繊維ガイド４１は、複数の繊維束４を仕切る形状に形成されているとともに、第２繊維ガイド４２の案内の上流側で第２繊維ガイド４２に対して前進後退可能に設けられており、第２繊維ガイド４２は、複数の繊維束４が挿通される拡縮可能な環状体であり、第１繊維ガイド４１が前進した状態で第２繊維ガイド４２が拡大することで、繊維束４を並列に並べて基層３上に案内するとともに、第１繊維ガイド４１が後退した状態で第２繊維ガイド４２が縮小することで、繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内することができる。
これにより、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ｂの上下の動きが必要最小限となるので縫い針８に近い位置に繊維束４を案内することができる。
具体的に、第１繊維ガイド４１は、複数の繊維束４を仕切る形状に形成されているとともに、第２繊維ガイド４２の案内の上流側で第２繊維ガイド４２に対して前進後退可能に設けられており、第２繊維ガイド４２は、複数の繊維束４が挿通される拡縮可能な環状体であり、第１繊維ガイド４１が前進した状態で第２繊維ガイド４２が拡大することで、繊維束４を並列に並べて基層３上に案内するとともに、第１繊維ガイド４１が後退した状態で第２繊維ガイド４２が縮小することで、繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内することができる。
これにより、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ｂの上下の動きが必要最小限となるので縫い針８に近い位置に繊維束４を案内することができる。
【0020】
繊維ガイド７Ｃは、例えば、図１７及び図１８に示すように、外周に沿って凹部４５が形成された回転体であり、凹部４５は、第１案内部４６と、第１案内部４６よりも溝幅が狭く且つ溝深さが深い第２案内部４７と、を有し、繊維ガイド７Ｃは、第１案内部４６で繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する第１位置Ｃ１と、第２案内部４７で繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する第２位置Ｃ２と、の間で回転可能に設けられていることができる。
これにより、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ｃの上下の動きがないので縫い針８に近い位置に繊維束４を案内することができる。さらに、繊維ガイド７Ｃの切替機構２５を簡素化できる。
なお、第１位置Ｃ１と第２位置Ｃ２の間の繊維ガイド７Ｃの回転角度は、図１８中では約９０度とされているが、これに限定されず、繊維束４の重ね案内や並列案内の形態に応じて適宜選択される。
これにより、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ｃの上下の動きがないので縫い針８に近い位置に繊維束４を案内することができる。さらに、繊維ガイド７Ｃの切替機構２５を簡素化できる。
なお、第１位置Ｃ１と第２位置Ｃ２の間の繊維ガイド７Ｃの回転角度は、図１８中では約９０度とされているが、これに限定されず、繊維束４の重ね案内や並列案内の形態に応じて適宜選択される。
【0021】
本実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンとしては、例えば、図６に示すように、繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の案内状態の切り替えに応じて基層３に対する縫い針８の落し位置Ｐを制御して縫糸１８のステッチパターンＳ１、Ｓ２を変更する制御部１３を備える形態が挙げられる。
【0022】
制御部１３による縫い針８の落し位置Ｐの制御は、例えば、保持枠１２の移動制御、繊維ガイド７Ａ～７Ｆの千鳥振り制御、回転体１５の回転制御及び縫い針８の往復駆動制御のうちの１種又は２種以上の組み合わせの制御により実施できる。
なお、縫い針８の落し位置Ｐは、例えば、縫い付けられた繊維束４の側方に配置されてもよいし、縫い付けられた繊維束４の裏側に隠れるように配置されてもよい。
なお、縫い針８の落し位置Ｐは、例えば、縫い付けられた繊維束４の側方に配置されてもよいし、縫い付けられた繊維束４の裏側に隠れるように配置されてもよい。
【0023】
ステッチパターンＳ１、Ｓ２としては、例えば、図６に示すように、繊維束４の幅方向の千鳥間隔Ｌ１及び／又は繊維束４の長手方向の千鳥間隔Ｌ２が異なる形態が挙げられる。
ステッチパターンＳ１は、例えば、図７（ａ）に示すように、並列に並べられた１本の繊維束４を跨ぐステッチｓ３のみにより構成されていてもよいが、縫付速度の高速化等の観点から、例えば、図６（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、並列に並べられた複数本の繊維束４を跨ぐステッチｓ２と並列に並べられた１本の繊維束４を跨ぐステッチｓ３により構成されていることが好ましい。
ステッチパターンＳ２としては、例えば、図６（ｂ）に示すように、上下に重ねられた複数の繊維束４を跨ぐステッチｓ１により構成される形態が挙げられる。
なお、上記ステッチｓ１～ｓ３とは、縫糸（上糸）１８において連続する一対の落し位置Ｐの間を繋ぐ部分を意図する。
ステッチパターンＳ１は、例えば、図７（ａ）に示すように、並列に並べられた１本の繊維束４を跨ぐステッチｓ３のみにより構成されていてもよいが、縫付速度の高速化等の観点から、例えば、図６（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、並列に並べられた複数本の繊維束４を跨ぐステッチｓ２と並列に並べられた１本の繊維束４を跨ぐステッチｓ３により構成されていることが好ましい。
ステッチパターンＳ２としては、例えば、図６（ｂ）に示すように、上下に重ねられた複数の繊維束４を跨ぐステッチｓ１により構成される形態が挙げられる。
なお、上記ステッチｓ１～ｓ３とは、縫糸（上糸）１８において連続する一対の落し位置Ｐの間を繋ぐ部分を意図する。
【0024】
本実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンとしては、例えば、図１０に示すように、ボビン５から繰り出される繊維束４の繰り出し量を制御する繰り出し量制御機構２７を備える形態が挙げられる。
【0025】
繰り出し量制御機構２７の構造、配置場所等は特に問わない。繰り出し量制御機構２７としては、例えば、繊維束４の繰り出し量を減少させる機構、繊維束４の繰り出し量を増加させる機構などが挙げられる。これら機構は、単独で用いてもよいし、併用してもよい。
繰り出し量を減少させる機構としては、例えば、ブレーキ２７が挙げられる。ブレーキ２７は、例えば、図２５に示すように、繊維束４を把持して繊維束４に制動力を付与する形態であってもよいが、繊維束４の折損防止等の観点から、ボビン５に制動力を付与する形態であることが好ましいこの場合、ブレーキ２７は、ボビン５を構成する筒軸５ａに制動力を付与してもよいし、ボビン５を構成する円板５ｂに制動力を付与してもよい。
繰り出し量を増加させる機構としては、例えば、繊維束４に送り出し力を付与して繊維束４の繰り出し量を増加させる形態、ボビン５に回転力を付与して繊維束４の繰り出し量を増加させる形態等が挙げられる。
繰り出し量を減少させる機構としては、例えば、ブレーキ２７が挙げられる。ブレーキ２７は、例えば、図２５に示すように、繊維束４を把持して繊維束４に制動力を付与する形態であってもよいが、繊維束４の折損防止等の観点から、ボビン５に制動力を付与する形態であることが好ましいこの場合、ブレーキ２７は、ボビン５を構成する筒軸５ａに制動力を付与してもよいし、ボビン５を構成する円板５ｂに制動力を付与してもよい。
繰り出し量を増加させる機構としては、例えば、繊維束４に送り出し力を付与して繊維束４の繰り出し量を増加させる形態、ボビン５に回転力を付与して繊維束４の繰り出し量を増加させる形態等が挙げられる。
【0026】
繰り出し量制御機構２７は、例えば、図１０に示すように、複数のボビン５の全てに対応して備えられていることが好ましい。並列案内される繊維束４をカーブ状に縫い付ける際に、カーブ内側からカーブ外側に向かって複数の繊維束４の繰り出し量を段階的に多くなるように制御でき、周長差による繊維束４の偏りを効果的に抑制できるためである。
【0027】
本実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンとしては、例えば、図２０～図２２に示すように、ボビン５から繰り出される繊維束４を切断して基層３上への供給を停止するとともに、切断された繊維束４を基層３上に再投入する繊維束供給機構５１、５５を備える形態が挙げられる。
【0028】
繊維束供給機構５１は、例えば、図２０に示すように、繊維束４を切断するカッター５２を備え、繊維ガイド７Ａは、複数の繊維束４のそれぞれを案内する複数の分割ガイド５０を備え、各分割ガイド５０は、繊維束４の案内方向に沿って揺動可能に設けられていることができる。
繊維束供給機構５５は、例えば、図２２に示すように、繊維束４を切断するカッター５６と、切断された繊維束４を基層３上に送り出す送出部５７と、を備えることができる。
繊維束供給機構５５は、例えば、図２２に示すように、繊維束４を切断するカッター５６と、切断された繊維束４を基層３上に送り出す送出部５７と、を備えることができる。
【0029】
なお、参考形態に係るプリフォーム製造用ミシンとしては、基層３と、基層３に縫着された繊維束４と、を有して、複合材の芯材となるプリフォーム２（例えば、図１２を参照）を製造するためのミシン１Ａ～１Ｆであって、例えば、図１に示すように、繊維束４が巻かれる複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ａ～７Ｆと、繊維ガイド７Ａ～７Ｆにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、ボビン５から繰り出される繊維束４を切断して基層３上への供給を停止するとともに、切断された繊維束４を基層３上に再投入する繊維束供給機構５１、５５（例えば、図２０～図２２を参照）と、を備える形態が挙げられる。
本参考形態に係るプリフォーム製造用ミシンでは、繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の案内状態の切り替えの有無を問わない。さらに、本参考形態に係るプリフォーム製造用ミシンの各構成としては、例えば、上記の実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンで説明した各構成を適用することができる。
本参考形態に係るプリフォーム製造用ミシンでは、繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の案内状態の切り替えの有無を問わない。さらに、本参考形態に係るプリフォーム製造用ミシンの各構成としては、例えば、上記の実施形態に係るプリフォーム製造用ミシンで説明した各構成を適用することができる。
【0030】
基層３は、繊維束４を縫着するための層である。基層３は、どのような構造を有してもよい。即ち、例えば、繊維集合体（織物、不織布、編物等）、金属シート（箔、板等）、樹脂シート（フィルム、板等）などが挙げられる。
基層３に対して繊維束４を縫着するという観点から、基層３は、織物であることが好ましい。基層３が織物である場合には、繊維束４を縫着し易いこと、縫着した際の縫糸１８に対する拘束が高いこと、基層３としての柔軟性に優れること、更には、マトリックス樹脂（未固化物）を層内に含浸させ易いこと等の利点を有する。
尚、繊維束４は、基層３の一面のみに縫着されてもよいが、基層３の両面に縫着されてもよい。
基層３に対して繊維束４を縫着するという観点から、基層３は、織物であることが好ましい。基層３が織物である場合には、繊維束４を縫着し易いこと、縫着した際の縫糸１８に対する拘束が高いこと、基層３としての柔軟性に優れること、更には、マトリックス樹脂（未固化物）を層内に含浸させ易いこと等の利点を有する。
尚、繊維束４は、基層３の一面のみに縫着されてもよいが、基層３の両面に縫着されてもよい。
【0031】
基層３が織布であり、繊維束４（強化繊維束）が基層３に縫着されたプリフォームでは、繊維束自体を織物にしたプリフォームに比較して、繊維束４にクリンプを生じることを防止できる。クリンプを有すると、クリンプを介して厚さ方向への力の伝達を生じるが、クリンプが抑制されることで、厚さ方向への力の伝達を抑制できる。従って、得られる複合材の厚さ方向の耐衝撃性をより高くすることができる。
【0032】
また、縫着という手段によれば、縫糸１８のテンションによって、繊維束４の拘束の程度を自在に制御できる。従って、例えば、基層３に対して繊維束４を強固に固定しながら、繊維束４の可動性（基層３に対する可動性、及び／又は、繊維束４同士の間の可動性）を、繊維束を製織してなるプリフォームと比較して、より多く確保できる。その結果、基層３と繊維束４とで形成される縫着領域Ｒの柔軟性を高く保つことができる。
基層３として織布を用いる場合、この織布の構成は限定されないが、縫着される繊維束４よりも、繊度が低い構成糸によって織られた織物であることが好ましい。
基層３として織布を用いる場合、この織布の構成は限定されないが、縫着される繊維束４よりも、繊度が低い構成糸によって織られた織物であることが好ましい。
【0033】
また、基層３として織布を用いる場合、この織布はどのような組織を有してもよいが、１×１、２×２、３×３等の平組織を有することが好ましい。この平組織は５×５よりも細かい組織が好ましく、４×４又はそれより細かい組織がより好ましく、３×３又はそれより細かい組織が更に好ましく、２×２又はそれより細かい組織が特に好ましい。
【0034】
更に、基層３を構成する構成糸には、繊維束４を構成する強化繊維と同じ繊維を用いてもよいが、異なる繊維を用いることができる。具体的には、各種の樹脂繊維及び植物性繊維等を用いることができる。このうち樹脂繊維を構成する樹脂としては、ポリアミド（脂肪族ポリアミド、芳香族ポリアミド等）、ポリエステル（芳香族ジカルボン酸由来の構成単位を有するポリエステル等）等を利用できる。また、植物繊維としては、綿繊維及び麻繊維等を用いることができる。
また、基層３が織布である場合、その目付は、限定されないが、例えば、１ｇ／ｍ２以上１０００ｇ／ｍ２以下（更には、５０ｇ／ｍ２以上５００ｇ／ｍ２以下）とすることができる。
また、基層３が織布である場合、その目付は、限定されないが、例えば、１ｇ／ｍ２以上１０００ｇ／ｍ２以下（更には、５０ｇ／ｍ２以上５００ｇ／ｍ２以下）とすることができる。
【0035】
繊維束４は、連続繊維を束ねてなる繊維の束である。繊維束４を構成する連続繊維としては強化繊維を含むことが好ましい。繊維束４は、強化繊維のみから構成されてもよく、強化繊維以外の繊維（非強化繊維）を含んでもよい。但し、非強化繊維を含む場合、繊維束全体１００質量％に対して１０質量％以下であることが好ましい。繊維束、及び、この繊維束を構成する連続繊維は、撚りを有してもよいし、有さなくてもよい。
また、繊維束４は、どのように束化されていてもよい。複数の連続繊維が単に引き揃えただけの状態であってもよいし、糸（束化用の糸）を用いて複数の連続繊維が結束されていてもよいし、接着剤、粘着剤、熱融着剤等の他剤を介して連続繊維同士が結着されて束化されていてもよいし、その他の方法によって束化されていてもよい。
また、繊維束４は、どのように束化されていてもよい。複数の連続繊維が単に引き揃えただけの状態であってもよいし、糸（束化用の糸）を用いて複数の連続繊維が結束されていてもよいし、接着剤、粘着剤、熱融着剤等の他剤を介して連続繊維同士が結着されて束化されていてもよいし、その他の方法によって束化されていてもよい。
【0036】
１本の繊維束４を構成する連続繊維の本数は限定されないが、例えば、３０００本以上とすることができる。繊維束４を構成する連続繊維の本数が３０００本以上であることにより、柔軟でありながらプリフォームとして優れた強度を発揮させることができる。この本数は限定されないが、例えば、３０００本以上１０００００本以下とすることができ、更に５０００本以上７００００本以下とすることができ、更に７０００本以上５００００本以下とすることができ、更に１００００本以上３００００本以下とすることができる。
【0037】
連続繊維は、無機材料繊維であってもよく、有機材料繊維であってもよく、これらを併用してもよい。無機材料繊維としては、炭素繊維（ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維）、ガラス繊維、金属繊維などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。また、有機材料繊維としては、芳香族ポリアミド（アラミド繊維、商品名「ケブラー」等）、ポリベンズアゾール樹脂繊維（ポリ－パラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維、商品名「ザイロン」等）などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【0038】
連続繊維の繊維形態は限定されず、スパンヤーンであってもよく、フィラメントヤーンであってもよく、これらの併用形態であってもよいが、これらのなかでは、フィラメントヤーンであることが好ましい。更に、連続繊維は、モノフィラメントであってもよく、マルチフィラメントであってもよく、これらを併用してもよい。
【0039】
＜プリフォームの製造方法＞
本実施形態に係るプリフォームの製造方法は、例えば、図１２に示すように、基層３と、基層３に縫着された繊維束４と、を有して、複合材の芯材となるプリフォーム２の製造方法であって、上記の実施形態に係るプリフォーム製造用ミシン１Ａ～１Ｆを用いてプリフォーム２を得る。
本実施形態に係るプリフォームの製造方法は、例えば、図１２に示すように、基層３と、基層３に縫着された繊維束４と、を有して、複合材の芯材となるプリフォーム２の製造方法であって、上記の実施形態に係るプリフォーム製造用ミシン１Ａ～１Ｆを用いてプリフォーム２を得る。
【0040】
プリフォーム２は、繊維束４が基層３に縫い付けられた縫着領域Ｒを備える。縫着領域Ｒは、例えば、並列案内された繊維束４が縫い付けられた薄縫い領域Ｒ１と、重ね案内された繊維束４が縫い付けられた厚縫い領域Ｒ２と、を含んでいる。ただし、ミシン１Ａ～１Ｆの繊維ガイド７Ａ～７Ｆによる繊維束４の案内状態の選択によっては、薄縫い領域Ｒ１及び厚縫い領域Ｒ２のうちの一方の領域のみを含む場合もある。
【0041】
縫着領域Ｒにおいては、重ね案内された繊維束４又は並列案内された繊維束４が基層３に対して複列に並ぶように平面状に縫着されている。
縫着領域Ｒにおいて、繊維束４は、どのように縫着して、基層３に対して複列に並ぶように平面状に配置してもよいが、例えば、所定面を埋めるように繊維束４を引き揃えて縫着することができる。さらに、繊維束４を折りたたんで所定面を埋めるように縫着することができる。具体的には、繊維束４を蛇腹状に折り畳んで配置したり、螺旋状（円螺旋、多角形螺旋等）に巻回することによって折り畳んで配置したりできる。
これらの縫着態様は、１種のみを用いてよく２種以上を併用してもよい。また、当然ながら、これら以外の縫着態様を利用できる。
縫着領域Ｒにおいて、繊維束４は、どのように縫着して、基層３に対して複列に並ぶように平面状に配置してもよいが、例えば、所定面を埋めるように繊維束４を引き揃えて縫着することができる。さらに、繊維束４を折りたたんで所定面を埋めるように縫着することができる。具体的には、繊維束４を蛇腹状に折り畳んで配置したり、螺旋状（円螺旋、多角形螺旋等）に巻回することによって折り畳んで配置したりできる。
これらの縫着態様は、１種のみを用いてよく２種以上を併用してもよい。また、当然ながら、これら以外の縫着態様を利用できる。
【0042】
尚、縫着領域Ｒにおいては、重ね案内された繊維束４又は並列案内された繊維束４が１層として敷き詰めて縫着されていてもよいし、２層以上となるように複層に敷き詰めて縫着されていてもよい。更には、基層３の表裏に各々敷き詰めて縫着されてもよい。
また、上述のように、２層以上に敷き詰めて縫着する場合や、表裏に敷き詰めて縫着する場合には、１層を構成する繊維束４の配列方向と、隣接される他層を構成する繊維束４の配列方向と、は平行に配置してもよいが、配列方向が異なるように、交差させて配置できる。この場合、例えば、交差角度は９０度以下（０度＜θ≦９０度）とすることができる。
また、上述のように、２層以上に敷き詰めて縫着する場合や、表裏に敷き詰めて縫着する場合には、１層を構成する繊維束４の配列方向と、隣接される他層を構成する繊維束４の配列方向と、は平行に配置してもよいが、配列方向が異なるように、交差させて配置できる。この場合、例えば、交差角度は９０度以下（０度＜θ≦９０度）とすることができる。
【0043】
プリフォーム２は、通常、繊維束４が縫着されていない非縫着領域Ｒ３を構成する基層３を切除して複合材の芯材として使用される。この切除は、例えば、刃物（鋏、カッター、切断型等）やレーザーを用いて実施できる。
【0044】
なお、複合材（繊維強化体）は、例えば、プリフォームと、プリフォームを埋設するマトリックス樹脂と、を有することができる。
複合材において、マトリックス樹脂は、プリフォームを埋設している樹脂である。より具体的には、プリフォームの内部に行きわたるように含浸されて固定（硬化性樹脂である場合には硬化、熱可塑性樹脂である場合には固化）された樹脂である。このマトリックス樹脂の含浸方法及び固定方法は、従来公知の各種方法を利用できる。
複合材において、マトリックス樹脂は、プリフォームを埋設している樹脂である。より具体的には、プリフォームの内部に行きわたるように含浸されて固定（硬化性樹脂である場合には硬化、熱可塑性樹脂である場合には固化）された樹脂である。このマトリックス樹脂の含浸方法及び固定方法は、従来公知の各種方法を利用できる。
【0045】
マトリックス樹脂の種類は限定されず、種々の樹脂を利用できる。即ち、硬化性樹脂を用いてもよく、熱可塑性樹脂を用いてもよく、これらを併用してもよい。硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂（硬化性ポリエステル樹脂）、ウレタン樹脂等が挙げられる。一方、熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂（熱可塑性ポリエステル樹脂）、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
【0046】
また、プリフォームは、基層と、基層の一面に縫着された繊維束とで構成された１層の片面プリフォームのみを配置してもよいし、片面プリフォームを基層同士が対向されるように向かい合わせて配置してもよい。このように片面プリフォームを２層用いる場合には、基層同士を対面させることにより、得られる複合材の耐衝撃性を効率的に向上させることができる。
【0047】
複合材の形状、大きさ及び厚さ等の寸法は特に限定されず、その用途も特に限定されない。この複合材は、例えば、自動車、鉄道車両、船舶及び飛行機等の外装材、内装材、構造材（ボディシェル、車体、航空機用胴体）及び衝撃吸収材等として用いることができる。これらのうち自動車用品としては、自動車用外装材、自動車用内装材、自動車用構造材、自動車用衝撃吸収材、エンジンルーム内部品等が挙げられる。
具体的には、バンパー、スポイラー、カウリング、フロントグリル、ガーニッシュ、ボンネット、トランクリッド、カウルルーバー、フェンダーパネル、ロッカーモール、ドアパネル、ルーフパネル、インストルメントパネル、センタークラスター、ドアトリム、クオータートリム、ルーフライニング、ピラーガーニッシュ、デッキトリム、トノボード、パッケージトレイ、ダッシュボード、コンソールボックス、キッキングプレート、スイッチベース、シートバックボード、シートフレーム、アームレスト、サンバイザ、インテークマニホールド、エンジンヘッドカバー、エンジンアンダーカバー、オイルフィルターハウジング、車載用電子部品（ＥＣＵ、ＴＶモニター等）のハウジング、エアフィルターボックス、ラッシュボックス等のエネルギー吸収体、フロントエンドモジュール等のボディシェル構成部品などが挙げられる。
具体的には、バンパー、スポイラー、カウリング、フロントグリル、ガーニッシュ、ボンネット、トランクリッド、カウルルーバー、フェンダーパネル、ロッカーモール、ドアパネル、ルーフパネル、インストルメントパネル、センタークラスター、ドアトリム、クオータートリム、ルーフライニング、ピラーガーニッシュ、デッキトリム、トノボード、パッケージトレイ、ダッシュボード、コンソールボックス、キッキングプレート、スイッチベース、シートバックボード、シートフレーム、アームレスト、サンバイザ、インテークマニホールド、エンジンヘッドカバー、エンジンアンダーカバー、オイルフィルターハウジング、車載用電子部品（ＥＣＵ、ＴＶモニター等）のハウジング、エアフィルターボックス、ラッシュボックス等のエネルギー吸収体、フロントエンドモジュール等のボディシェル構成部品などが挙げられる。
【0048】
更に、例えば、建築物及び家具等の内装材、外装材及び構造材等が挙げられる。即ち、ドア表装材、ドア構造材、各種家具（机、椅子、棚、箪笥等）の表装材、構造材、更には、ユニットバス、浄化槽などとすることができる。その他、包装体、収容体（トレイ等）、保護用部材及びパーティション部材等として用いることもできる。また、家電製品（薄型ＴＶ、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、携帯電話、携帯ゲーム機、ノート型パソコン等）の筐体及び構造体などの成形体とすることもできる。
【0049】
複合材は、どのようにして製造してもよく、例えば、ＲＴＭ（Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法、ＶａＲＴＭ（Ｖａｃｕｕｍ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｒｅｓｉｎ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｏｌｄｉｎｇ）法、オートクレーブ法、熱プレス法等により製造できる。上述のうち、ＲＴＭ法及びＶａＲＴＭ法では、プリフォームを成形型内に配置して賦形する賦形工程と、成形型内に熱硬化性樹脂を充填して硬化又は熱可塑性樹脂を充填して固化するマトリックス形成工程と、を備える形態を採用できる。また、ＶａＲＴＭ法は、プリフォーム内への樹脂含浸を補助するためにキャビティ内を減圧する減圧工程を備える点でＲＴＭ法と異なる。更に、上述のうち、オートクレーブ法は、熱硬化性樹脂を含浸したプリフォームをオートクレーブ内で加熱硬化する方法であり、熱プレス法は、熱硬化性樹脂を含浸したプリフォームを熱プレスにより加熱加圧硬化させる方法である。
本複合材の製造方法では、上記工程以外にも他工程を備えることができる。他工程としては、例えば、プリフォーム用前駆体を得るプリフォーム用前駆体形成工程、プリフォーム用前駆体からプリフォームを得るための切離工程、樹脂埋設した後、樹脂を固化する固化工程、固化された樹脂の不要部を除去する成形工程等の工程が挙げられる。これらの工程は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
本複合材の製造方法では、上記工程以外にも他工程を備えることができる。他工程としては、例えば、プリフォーム用前駆体を得るプリフォーム用前駆体形成工程、プリフォーム用前駆体からプリフォームを得るための切離工程、樹脂埋設した後、樹脂を固化する固化工程、固化された樹脂の不要部を除去する成形工程等の工程が挙げられる。これらの工程は１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
【実施例】
【0050】
以下、図面を用いて実施例により本発明を具体的に説明する。
【0051】
＜実施例１＞
実施例１に係るプリフォーム製造用ミシン１Ａは、図１２に示すように、複合材の芯材となるプリフォーム２を製造するためのミシンである。このプリフォーム２は、基層３（織布３）と、基層３に縫着された繊維束４と、を有している。この繊維束４は、炭素繊維等の強化繊維を含む連続繊維を多数本束ねて構成されている。さらに、繊維束４の縫着領域Ｒは、後述の並列案内された繊維束４が縫い付けられた薄縫い領域Ｒ１と、後述の重ね案内された繊維束４が縫い付けられた厚縫い領域Ｒ２と、を含んでいる。
実施例１に係るプリフォーム製造用ミシン１Ａは、図１２に示すように、複合材の芯材となるプリフォーム２を製造するためのミシンである。このプリフォーム２は、基層３（織布３）と、基層３に縫着された繊維束４と、を有している。この繊維束４は、炭素繊維等の強化繊維を含む連続繊維を多数本束ねて構成されている。さらに、繊維束４の縫着領域Ｒは、後述の並列案内された繊維束４が縫い付けられた薄縫い領域Ｒ１と、後述の重ね案内された繊維束４が縫い付けられた厚縫い領域Ｒ２と、を含んでいる。
【0052】
なお、プリフォーム２は、繊維束４が縫い付けられていない非縫着領域Ｒ３を構成する基層３を刃物、レーザー等で切除して芯材として使用される。このプリフォーム２を成形型内に配置して賦形し、成形型内に熱硬化性樹脂を充填して硬化又は熱可塑性樹脂を充填して固化することで、複合材が得られる。
【0053】
本ミシン１Ａは、図１及び図２に示すように、繊維束４が巻かれる複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ａと、繊維ガイド７Ａにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備えている。さらに、ミシン１Ａは、ミシンヘッド１１と、ミシンヘッド１１の下方で平面方向に移動可能に設けられるとともに基層３を保持する保持枠１２と、ミシン１Ａの各部の動作を制御する制御部１３と、を備えている。
【0054】
ミシンヘッド１１は、縫い針８の軸回りに回転可能な筒状の回転体１５を有している。この回転体１５には、ボビン５及び繊維ガイド７Ａが搭載されている。具体的に、回転体１５には、支持アーム１６を介してボビン５が水平軸回りに回転自在に支持されている。さらに、回転体１５には、支持アーム１７を介して繊維ガイド７Ａが縫い進み方向の左右に揺動可能に設けられている。
【0055】
制御部１３は、先端に縫い針８を有する針棒９を上下に往復駆動させる往復駆動機構２１、保持枠１２を平面方向に移動させる移動機構２２、回転体１５を回転させる回転機構２３、繊維ガイド７Ａを揺動させる揺動機構２４、繊維ガイド７Ａの案内状態を切り替える切替機構２５、及び繊維束４の繰り出し量を制御するためのブレーキ２７（例えば、電磁ブレーキ２７）に電気的に接続されている。そして、制御部１３は、所定の縫いデータに基づいて、針棒９の往復駆動制御、保持枠１２の移動制御、繊維ガイド７Ａの揺動制御（すなわち、千鳥振り制御）、回転体１５の回転制御、繊維ガイド７Ａの切替制御、及びブレーキ２７の作動制御を行う。
【0056】
なお、制御部１３による制御処理は、ハードウェア、ソフトウェアのいずれによって実現されてもよく、好適にはＣＰＵ、記憶装置（ＲＯＭ、ＲＡＭ等）、入出力回路等を備えるマイクロコントローラ（マイクロコンピュータ）を中心に、入出力インターフェース等周辺回路を備えることにより構成できる。また、図１中の符号１８は、縫糸（上糸）を示し、符号１９は下糸を示し、符号１０は釜を示す。
【0057】
複数（図中３つ）のボビン５は、図８に示すように、隣り合うボビン５の軸端同士が対向するように左右に並んで配置されていている。これら各ボビン５は、各軸が同一の水平面上で交差するように配置されている。また、各ボビン５は、繊維束４が巻き回される筒軸５ａと、筒軸５ａの軸端側に設けられる円板５ｂと、を有している（図２参照）。
【0058】
繊維ガイド７Ａは、図３に示すように、中空箱状に形成されており、複数本（図中３本）の繊維束４を導入する１つの導入口３１と各繊維束４を導出する複数の導出口３２とを有している。この繊維ガイド７Ａとボビン５との間には、ボビン５から繰り出される繊維束４の上方への移動を抑えるガイドバー３３が備えられている。また、繊維ガイド７Ａの導出口３２の下流側には、導出口３２から導出される繊維束４の上方への移動を抑えるガイドバー３４が備えられている。このガイドバー３４には、複数の繊維束４を案内する凹部３５が外周に沿って形成されている。なお、ガイドバー３３、３４は、回転体１５に取り付けられている。
【0059】
繊維ガイド７Ａは、図４及び図５に示すように、複数のボビン５から繰り出される複数本の繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する状態Ａと、複数本の繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する状態Ｂと、に切替可能に設けられている。具体的に、繊維ガイド７Ａは、複数の導出口３２が上下方向に重ならない第１位置Ｃ１と、複数の導出口３２が上下方向に重なる第２位置Ｃ２と、の間で回転可能に設けられている。この繊維ガイド７Ａは、繊維束４の案内方向に沿う軸回り又は案内方向に上下に傾斜した方向に沿う軸回りに回転可能に設けられている。
【0060】
なお、繊維ガイド７Ａの切替機構２５としては、例えば、支持アーム１７に繊維ガイド７Ａを回転自在に支持し、モータ、シリンダ等の駆動源の駆動力により繊維ガイド７Ａを回転させる機構を採用することができる。
【0061】
繊維ガイド７Ａは、例えば、図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、第１位置Ｃ１に位置する状態で、隣り合う繊維束４が幅方向に所定間隔で離間するように繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する。また、繊維ガイド７Ａは、図４（ｂ）及び図５（ｂ）に示すように、第２位置Ｃ２に位置する状態で、複数本の繊維束４の幅方向の中心が幅方向に略一致するように繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する。
【0062】
制御部１３は、繊維ガイド７Ａによる繊維束４の案内状態の切り替えに応じて基層３に対する縫い針８の落し位置Ｐを制御して縫糸１８のステッチパターンＳ１、Ｓ２を変更する。これら各ステッチパターンＳ１、Ｓ３においては、図６に示すように、繊維束４の幅方向の千鳥間隔Ｌ１及び繊維束４の長手方向の千鳥間隔Ｌ２が異なっている。このステッチパターンＳ１は、並列に並べられた複数の繊維束４を跨ぐステッチｓ２と１本の繊維束４を跨ぐステッチｓ３とから構成されている（図６（ａ）参照）。また、ステッチパターンＳ２は、上下に重ねられた複数本の繊維束４を跨ぐステッチｓ１から構成されている（図６（ｂ）参照）。
【0063】
ブレーキ２７は、ボビン５から繰り出される繊維束４の繰り出し量（吐き出し量）を制御するためのものである。このブレーキ２７は、ボビン５に制動力を付与するように各ボビン５に設けられている。具体的に、ブレーキ２７は、ボビン５を構成する筒軸５ａ内に配置されている。
【0064】
次に、上記のように構成されたミシン１Ａの作用について説明する。まず、繊維束４を巻回したボビン５を支持アーム１６にセットするとともに、繊維束４をボビン５から繰り出して繊維ガイド７Ａに通し、縫い針８の落し位置Ｐの近傍へ導く。この状態で、制御部１３により、所定の縫いデータに基づいて、針棒９の往復駆動制御、保持枠１２の移動制御、繊維ガイド７Ａの揺動制御（すなわち、千鳥振り制御）、及び回転体１５の回転制御が行われて、縫い針８と釜１０とによって周知の千鳥縫い動作が行われる。また、制御部１３により、所定の縫いデータに基づいて、繊維ガイド７Ａの切替制御及びブレーキ２７の作動制御が行われる。
なお、上記の千鳥縫い動作中には、繊維ガイド７Ａで案内される繊維束４が縫い進み方向を向くように回転体１５の回転制御が行われる。
なお、上記の千鳥縫い動作中には、繊維ガイド７Ａで案内される繊維束４が縫い進み方向を向くように回転体１５の回転制御が行われる。
【0065】
本ミシン１Ａにより繊維束４を直線状に縫い付けてプリフォーム２の薄縫い領域Ｒ１を形成する際には、図８及び図９に示すように、第１位置Ｃ１に位置する繊維ガイド７Ａにより複数本の繊維束４が並列に並べられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ１での縫い付けが行われる。
一方、繊維束４を直線状に縫い付けてプリフォーム２の厚縫い領域Ｒ２を形成する際には、第２位置Ｃ２に位置する繊維ガイド７Ａにより複数本の繊維束４が上下に重ねられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ２での縫い付けが行われる。
なお、繊維束４の直線状の縫い付けの際には、ブレーキ２７は通常作動されない。
一方、繊維束４を直線状に縫い付けてプリフォーム２の厚縫い領域Ｒ２を形成する際には、第２位置Ｃ２に位置する繊維ガイド７Ａにより複数本の繊維束４が上下に重ねられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ２での縫い付けが行われる。
なお、繊維束４の直線状の縫い付けの際には、ブレーキ２７は通常作動されない。
【0066】
繊維束４をカーブ状に縫い付けてプリフォーム２の薄縫い領域Ｒ１を形成する際には、図１０（ａ）及び図１１（ａ）に示すように、第１位置Ｃ１に位置する繊維ガイド７Ａにより複数本の繊維束４が並列に並べられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ１での縫い付けが行われる。このとき、ブレーキ２７が作動されて各ボビン５に適切な制動力が付与される。具体的に、図１０（ａ）の右端のボビン５に強い制動力が付与され、中央のボビン５に中程度の制動力が付与され、左端のボビン５に弱い制動力が付与される。これにより、カーブ外側からカーブ内側に向かって複数本の繊維束４の繰り出し量が段階的に小さくなることから、周長差による繊維束４の偏りが抑制される。
【0067】
なお、本実施例では、全てのボビン５に制動力を付与するようにブレーキ２７を作動させる形態を例示したが、これに限定されず、例えば、カーブ部分の曲率半径等の大きさに応じて作動させるブレーキ２７を選択してもよい。
【0068】
繊維束４をカーブ状に縫い付けてプリフォーム２の厚縫い領域Ｒ２を形成する際には、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）に示すように、第２位置Ｃ２に位置する繊維ガイド７Ａによって、複数本の繊維束４が上下に重ねられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ２での縫い付けが行われる。このとき、ブレーキ２７は通常作動されない。
【0069】
以上より、本実施例のミシン１Ａによると、繊維束４が巻かれる複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ａと、繊維ガイド７Ａにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備える。そして、繊維ガイド７Ａは、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する状態Ａと、繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する状態Ｂと、に切替可能に設けられている。これにより、複数のボビン５から繰り出される繊維束４が基層３に同時に縫い付けられるため、繊維束４の縫い付けの高速化、すなわちプリフォーム２の生産の高速化を図ることができる。さらに、必要に応じて繊維ガイド７Ａにより繊維束４を並列に並べて基層３上に供給したり、上下に重ねて基層３上に供給したりすることで、繊維束４の厚みを変えて縫い付けることができる。よって、複雑形状のプリフォーム２に対応でき、プリフォーム２の設計自由度を向上させることができる。さらに、複数のボビン５で繊維束４の種類を使い分ける場合は、プリフォーム２の設計自由度を更に向上させることができる。
【0070】
特に、本実施例のミシン１Ａによると、プリフォーム２（製品）に使う繊維量を１とすれば、単位時間あたりの縫い付け量が増えれば増えるほど製造時間の短縮に繋がるため、ＴＦＰ技術の高速化が可能となる。一方、単純に太幅な繊維束４を使った場合との相違点として、繊維束４の厚みが出過ぎて製品に対して不具合がでるような場合を避け、可能な限り薄く縫付を行うモードを縫付中に選択することができる。総括すると、一度に大量の繊維束４を縫い付けることが可能で、製造時間の短縮に貢献することができる。また、製品の厚みを制御することで設計の自由度を上げることができる。
【0071】
また、本実施例では、繊維ガイド７Ａによる繊維束４の案内状態の切り替えに応じて基層３に対する縫い針８の落し位置Ｐを制御して縫糸１８のステッチパターンＳ１、Ｓ２を変更する制御部１３を備える。これにより、繊維ガイド７Ａによる繊維束４の案内状態に適したステッチパターンＳ１、Ｓ２で繊維束４を縫い付けることができる。
【0072】
また、本実施例では、ボビン５から繰り出される繊維束４の繰り出し量を制御するためのブレーキ２７を備える。これにより、基層３上に並列に並べて供給される繊維束４をカーブ状に縫い付ける際（特に、極めて小さな曲率半径を持つカーブ状に縫い付ける際）に、ブレーキ２７による繊維束４の繰り出し量の制御によって、周長差による繊維束４の偏りを抑制して繊維束４を縫い付けることができる。
【0073】
また、本実施例では、ブレーキ２７は、ボビン５に制動力を付与するように設けられている。これにより、繊維束４に制動力を付与する形態に比べて、繊維束４の折損等を防止して繊維束４の繰り出し量を制御できる。
【0074】
さらに、本実施例では、繊維ガイド７Ａは、繊維束４を導出する複数の導出口３２を有するとともに、複数の導出口３２が上下方向に重ならない第１位置Ｃ１と、複数の導出口３２が上下方向に重なる第２位置Ｃ２と、の間で回転可能に設けられている。これにより、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ａの切替機構２５を簡素化できる。
【0075】
＜実施例２＞
次に、実施例２に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｂについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である繊維ガイド７Ｂについて主に詳説する。
次に、実施例２に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｂについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である繊維ガイド７Ｂについて主に詳説する。
【0076】
本ミシン１Ｂは、図１３に示すように、複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ｂと、繊維ガイド７Ｂにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備えている。さらに、ミシン１Ｂは、ミシンヘッド１１と、ミシンヘッド１１の下方で平面方向に移動可能に設けられるとともに基層３を保持する保持枠１２と、ミシン１Ｂの各部の動作を制御する制御部１３と、を備えている。
【0077】
繊維ガイド７Ｂは、繊維束４を並列に並べて基層３上に案内するための第１繊維ガイド４１と、繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内するための第２繊維ガイド４２と、を備えている。
【0078】
第１繊維ガイド４１は、図１４及び図１５に示すように、複数の繊維束４を仕切る櫛状に形成されている。この第１繊維ガイド４１は、第２繊維ガイド４２の上流側で第２繊維ガイド４２に対して前進後退可能（すなわち、繊維束４の案内方向に沿ってスライド可能）に設けられている。また、第２繊維ガイド４２は、複数本の繊維束４が挿通される拡縮可能な環状体である。この第２繊維ガイド４２は、ゴム等の弾性材により形成されており、左右両端を外方に引き伸ばすことで扁平した楕円状に拡大されるとともに、引き伸ばしを解除することで縮小される。
【0079】
なお、繊維ガイド７Ｂの切替機構２５としては、例えば、支持アーム１７に第１繊維ガイド４１をスライド自在に支持し、モータ、シリンダ等の駆動源の駆動力により第１繊維ガイド４１をスライドさせるとともに、支持アーム１７に第２繊維ガイド４２の左右両端を掴んで引き伸ばす把持部を設け、モータ、シリンダ等の駆動源の駆動力により把持部を作動させる機構を採用することができる。
【0080】
また、本実施例では、弾性体により形成される拡縮可能な環状体（第２繊維ガイド４２）を例示したが、これに限定されず、例えば、シャッター機構、リンク機構等により拡縮可能な環状体としてもよい。
【0081】
本ミシン１Ｂによりプリフォーム２の薄縫い領域Ｒ１を形成する際には、図１４（ａ）及び図１５（ａ）に示すように、第１繊維ガイド４１が前進した状態で第２繊維ガイド４２が拡大することで、第１繊維ガイド４１により繊維束４が並列に並べられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ１での縫い付けが行われる。
一方、プリフォーム２の厚縫い領域Ｒ２を形成する際には、図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）に示すように、第１繊維ガイド４１が後退した状態で第２繊維ガイド４２が縮小することで、第２繊維ガイド４２により繊維束４が上下に重ねられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ２での縫い付けが行われる。
一方、プリフォーム２の厚縫い領域Ｒ２を形成する際には、図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）に示すように、第１繊維ガイド４１が後退した状態で第２繊維ガイド４２が縮小することで、第２繊維ガイド４２により繊維束４が上下に重ねられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ２での縫い付けが行われる。
【0082】
以上より、本実施例２のミシン１Ｂによると、実施例１のミシン１Ａと略同様の作用効果を奏するとともに、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ｂの上下の動きが必要最小限となるので縫い針８に近い位置に繊維束４を案内することができる。
【0083】
＜実施例３＞
次に、実施例３に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｃについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である繊維ガイド７Ｃについて主に詳説する。
次に、実施例３に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｃについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である繊維ガイド７Ｃについて主に詳説する。
【0084】
本ミシン１Ｃは、図１６に示すように、複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ｃと、繊維ガイド７Ｃにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備えている。さらに、ミシン１Ｃは、ミシンヘッド１１と、ミシンヘッド１１の下方で平面方向に移動可能に設けられるとともに基層３を保持する保持枠１２と、ミシン１Ｃの各部の動作を制御する制御部１３と、を備えている。
【0085】
繊維ガイド７Ｃは、外周に沿って環状の凹部４５が形成された回転体（具体的に回転ローラ）である。この凹部４５は、図１７及び図１８に示すように、第１案内部４６と、第１案内部４６よりも溝幅が狭く且つ溝深さが深い第２案内部４７と、を有している。これら第１案内部４６及び第２案内部４７は、凹部４５の周方向に離間して配置されている。また、凹部４５は、第１案内部４６から第２案内部４７に向かうに連れて溝幅が狭くなり且つ溝深さが深くなるテーパ状に形成されている。そして、繊維ガイド７Ｃは、第１案内部４６で繊維束４を並列に並べて基層３上に案内する第１位置Ｃ１と、第２案内部４７で繊維束４を上下に重ねて基層３上に案内する第２位置Ｃ２と、の間で回転可能に設けられている。
【0086】
なお、繊維ガイド７Ｃの切替機構２５としては、例えば、支持アーム１７に繊維ガイド７Ｃを水平軸回りに回転自在に支持し、モータ、シリンダ等の駆動源の駆動力により繊維ガイド７Ｃを回転させる機構を採用することができる。
【0087】
本ミシン１Ｃによりプリフォーム２の薄縫い領域Ｒ１を形成する際には、図１７（ａ）及び図１８（ａ）に示すように、第１位置Ｃ１に位置する繊維ガイド７Ｃの第１案内部４６により繊維束４が並列に並べられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ１での縫い付けが行われる。
一方、プリフォーム２の厚縫い領域Ｒ２を形成する際には、図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）に示すように、第２位置Ｃ２に位置する繊維ガイド７Ｃの第２案内部４７により繊維束４が上下に重ねられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ２での縫い付けが行われる。
一方、プリフォーム２の厚縫い領域Ｒ２を形成する際には、図１７（ｂ）及び図１８（ｂ）に示すように、第２位置Ｃ２に位置する繊維ガイド７Ｃの第２案内部４７により繊維束４が上下に重ねられた状態で基層３上に案内され、ステッチパターンＳ２での縫い付けが行われる。
【0088】
以上より、本実施例３のミシン１Ｃによると、実施例１のミシン１Ａと略同様の作用効果を奏するとともに、繊維束４の案内状態を円滑且つ確実に切り換えることができるとともに、繊維ガイド７Ｃの上下の動きがないので縫い針８に近い位置に繊維束４を案内することができる。
【0089】
＜実施例４＞
次に、実施例４に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｄについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である繊維ガイド７Ｄ及び繊維束供給機構５１について主に詳説する。
次に、実施例４に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｄについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である繊維ガイド７Ｄ及び繊維束供給機構５１について主に詳説する。
【0090】
本ミシン１Ｄは、図１９に示すように、複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ｄと、繊維ガイド７Ｄにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備えている。さらに、ミシン１Ｄは、ミシンヘッド１１と、ミシンヘッド１１の下方で平面方向に移動可能に設けられるとともに基層３を保持する保持枠１２と、ミシン１Ｄの各部の動作を制御する制御部１３と、を備えている。
【0091】
繊維ガイド７Ｄは、図１９に示すように、複数本（図中３本）の繊維束４のそれぞれを案内する複数の分割ガイド５０を備えている。各分割ガイド５０は、一体として第１位置Ｃ１と第２位置Ｃ２との間で回転可能に設けられている（図４及び図５参照）。さらに、各分割ガイド５０は、繊維束４の案内方向と直交する水平軸回りに揺動可能に設けられている。
【0092】
本ミシン１Ｄは、ボビン５から繰り出される繊維束４を切断して基層３上への供給を停止するとともに、切断された繊維束４を基層３上に再投入する繊維束供給機構５１を備えている。この繊維束供給機構５１は、各分割ガイド５０で案内される繊維束４を切断するカッター５２を備えている。
【0093】
カッター５２は、図２０に示すように、各分割ガイド５０の上方に配置されている。このカッター５２は、繊維束４を切断する切断位置と繊維束４から離間した待機位置との間で変位可能（具体的に揺動可能）に設けられている。さらに、カッター５２は、複数のボビン５に対応して複数備えられている。
【0094】
なお、繊維束供給機構５１としては、例えば、支持アーム１８にカッター５２及び分割ガイド５０を揺動自在に支持し、モータ、シリンダ等の駆動源の駆動力によりカッター５２及び分割ガイド５０を揺動させる機構を採用することができる。
【0095】
繊維束供給機構５１では、カッター５２が待機位置に位置する状態で、繊維ガイド７Ｄの各分割ガイド５０により繊維束４が基層３上に案内されて縫い付けが行われる（図２０（ａ）参照）。そして、基層３上に並列に並べて供給される繊維束４をカーブ状に縫い付ける際に、カッター５２が切断位置に揺動することで、繊維束４が切断されて保持される（図２０（ｂ）参照）。次に、分割ガイド５０が後方に揺動して跳ね上げられる（図２０（ｃ）参照）。その後、カーブ状の縫い付けの終了時等の適宜タイミングで、カッター５２が待機位置に揺動し、分割ガイド５０が前方に揺動して勢いよく振り下ろされることで、切断された繊維束４が基層３上に再投入される（図２０（ｄ）（ｅ）参照）。
【0096】
繊維束供給機構５１によると、基層３上に並列に並べて供給される繊維束４をカーブ状に縫い付ける際に、そのカーブ部分の曲率半径等に応じて繊維束４を切断することで、周長差による繊維束４の偏りを抑制して繊維束４が縫い付けられる（図２１（ｂ）（ｃ）参照）。なお、基層３上に並列に並べて供給される繊維束４を直線状に縫い付ける際には、繊維束供給機構５１は通常作動されない（図２１（ａ）参照）。
【0097】
以上より、本実施例４のミシン１Ｄによると、実施例１のミシン１Ａと略同様の作用効果を奏するとともに、幅広の複雑形状を一気に縫い付けることが可能となり、製作時間及び材料の低減に貢献できる。
【0098】
なお、本実施例では、複数のボビン５の全てに対応して複数備えられる繊維束供給機構５１（すなわち、カッター５２及び分割ガイド５０）を例示したが、これに限定されず、例えば、複数のボビン５のうちの少なくとも１つ以上のボビン５に対応して繊維束供給機構５１が備えられていればよい。例えば、１つのボビン５に対応して１つの繊維束供給機構５１が備えられていてもよい。ただし、繊維束供給機構５１の機能として本領を発揮するのは、多数のボビン５（例えば、５台、１０台等のボビン５）が並んだ際の並列縫い付けにおいてである。
【0099】
＜実施例５＞
次に、実施例５に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｅについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である繊維束供給機構５５について主に詳説する。
次に、実施例５に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｅについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である繊維束供給機構５５について主に詳説する。
【0100】
本ミシン１Ｅは、複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ｅ（繊維ガイド７Ａと同じ構成）と、繊維ガイド７Ｅにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備えている。さらに、ミシン１Ｅは、ミシンヘッド１１と、ミシンヘッド１１の下方で平面方向に移動可能に設けられるとともに基層３を保持する保持枠１２と、ミシン１Ｅの各部の動作を制御する制御部１３と、を備えている。
【0101】
本ミシン１Ｅは、図２２に示すように、ボビン５から繰り出される繊維束４を切断して基層３上への供給を停止するとともに、切断された繊維束４を基層３上に再投入する繊維束供給機構５５を備えている。この繊維束供給機構５５は、繊維ガイド７Ｅで案内される繊維束４を切断するカッター５６と、切断された繊維束４を基層３上に送り出す送出部５７と、を備えている。このカッター５６は、繊維束４を切断する切断位置と繊維束４から離間した待機位置との間で変位可能（具体的に揺動可能）に設けられている。また、送出部５７は、繊維束４を把持して送り出すように構成されている。さらに、カッター５６及び送出部５７は、複数のボビン５に対応して複数備えられている。
【0102】
なお、繊維束供給機構５５としては、例えば、支持アーム１７にカッター５６及び送出部５７を変位自在に支持し、モータ、シリンダ等の駆動源の駆動力によりカッター５６及び送出部５７を変位させる機構を採用することができる。
【0103】
繊維束供給機構５５では、カッター５６が待機位置に位置する状態で、繊維ガイド７Ｅにより繊維束４が基層３上に案内されて縫い付けが行われる（図２２（ａ）参照）。そして、基層３上に並列に並べて供給される繊維束４をカーブ状に縫い付ける際に、カッター５６が切断位置に揺動することで、繊維束４が切断され保持される（図２２（ｂ）参照）。次に、カッター５６が待機位置に揺動するとともに、送出部５７が繊維束４を把持する（図２２（ｃ）参照）。その後、カーブ状の縫い付けの終了時等の適宜タイミングで、送出部５７が前進して繊維束４の把持を解除することで、切断された繊維束４が基層３上に再投入される（図２２（ｄ）（ｅ）参照）。
【0104】
繊維束供給機構５５によると、基層３上に並列に並べて供給される繊維束４をカーブ状に縫い付ける際に、そのカーブ部分の曲率半径等に応じて繊維束４を切断することで、周長差による繊維束４の偏りを抑制して繊維束４が縫い付けられる（図２１（ｂ）（ｃ）参照）。なお、基層３上に並列に並べて供給される繊維束４を直線状に縫い付ける際には、繊維束供給機構５５は通常作動されない（図２１（ａ）参照）。
【0105】
以上より、本実施例５のミシン１Ｅによると、実施例１のミシン１Ａと略同様の作用効果を奏するとともに、幅広の複雑形状を一気に縫い付けることが可能となり、製作時間及び材料の低減に貢献できる。
【0106】
なお、本実施例では、複数のボビン５の全てに対応して複数備えられる繊維束供給機構５５（すなわち、カッター５６及び送出部５７）を例示したが、これに限定されず、例えば、複数のボビン５のうちの少なくとも１つ以上のボビン５に対応して繊維束供給機構５５が備えられていればよい。例えば、１つのボビン５に対応して１つの繊維束供給機構５５が備えられていてもよい。ただし、繊維束供給機構５５の機能として本領を発揮するのは、多数のボビン５（例えば、５台、１０台等のボビン５）が並んだ際の並列縫い付けにおいてである。
【0107】
さらに、本実施例では、繊維束４を把持して前方へ送り出す送出部５７を例示したが、これに限定されず、例えば、繊維束４の表面に圧接して前方へ送り出す送出部５７としてもよい。さらに、切断された繊維束４の保持は、カッター５６で行われてもよいし、送出部５７で行われてもよい
【0108】
＜実施例６＞
次に、実施例６に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｆについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である意匠用繊維５８及びボビン５９について主に詳説する。
次に、実施例６に係るプリフォーム製造用ミシン１Ｆについて説明するが、上記の実施例１に係るミシン１Ａと略同様の構成には同符号を付けて詳説を省略し、両者の相違点である意匠用繊維５８及びボビン５９について主に詳説する。
【0109】
本ミシン１Ｆは、複数のボビン５と、複数のボビン５から繰り出される繊維束４を基層３上に案内する繊維ガイド７Ｆ（繊維ガイド７Ａと同じ構成）と、繊維ガイド７Ｆにより案内される繊維束４を基層３に縫い付ける縫い針８と、を備えている。さらに、ミシン１Ｆは、ミシンヘッド１１と、ミシンヘッド１１の下方で平面方向に移動可能に設けられるとともに基層３を保持する保持枠１２と、ミシン１Ｆの各部の動作を制御する制御部１３と、を備えている。
【0110】
本ミシン１Ｆでは、図２３に示すように、基層３に縫い付けられた状態で繊維束４と区別可能な意匠用繊維５８が巻かれるボビン５９を備えている。この意匠用繊維５８は、繊維束４とともに繊維ガイド７Ｆ（繊維ガイド７Ａと同じ構成）により基層３上に案内される。これにより、ミシン１Ｆで得られたプリフォーム２の縫着領域Ｒには、繊維束４と区別される意匠用繊維５８の模様が表れる。
【0111】
以上より、本実施例６のミシン１Ｆによると、実施例１のミシン１Ａと略同様の作用効果を奏するとともに、プリフォーム２の意匠性を飛躍的に向上させることができる。
【0112】
尚、本発明においては、上記実施例に限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。すなわち、上記実施例では、１つのミシンヘッド１１を備えるミシン１Ａ～１Ｆを例示したが、これに限定されず、例えば、複数のミシンヘッド１１を備える多頭式ミシン１Ａ～１Ｆとしてもよい。
【0113】
また、上記実施例では、３つのボビン５を備えるミシン１Ａ～１Ｆを例示したが、これに限定されず、例えば、２つ又は４つ以上のボビン５を備えるミシン１Ａ～１Ｆとしてもよい。
【0114】
さらに、上記実施例では、基層３上に並列に並んで案内される繊維束４をカーブ状に縫い付ける際にブレーキ２７を作動させる形態を例示したが、これに限定されず、例えば、繊維束４の重ね案内と並列案内とを切り替える際にブレーキ２７を作動させて、繊維束４の案内状態をより円滑に切り替えるようにしてもよい。
【0115】
さらに、上記実施例の各構成を組み合わせて使用してもよい。例えば、実施例１のミシン１Ａのガイドバー３４の代わりに実施例３のミシン１Ｃの繊維ガイド７Ｃを採用してもよい。
【0116】
前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述および図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく説明的および例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲または精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料および実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。
【0117】
本発明は上記で詳述した実施形態に限定されず、本発明の請求項に示した範囲で様々な変形または変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0118】
本発明は、複合材の芯材となるプリフォームを製造するＴＦＰ（Ｔａｉｌｏｒｅｄ Ｆｉｂｅｒ Ｐｌａｃｅｍｅｎｔ）技術として広く利用される。
【符号の説明】
【0119】
１Ａ～１Ｆ；プリフォーム製造用ミシン、２；プリフォーム、３；基層、４；繊維束、５；ボビン、７Ａ～７Ｆ；繊維ガイド、８；縫い針、１３；制御部、１８；縫糸、２７；ブレーキ、５１，５５；繊維供給装置、Ａ；重ね案内状態、Ｂ；並列案内状態、Ｐ；落し位置、Ｓ１，Ｓ２；ステッチパターン。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】