CN110644084A - 环锭型纺纱机的钢领-钢丝圈系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锭型纺纱机的钢领‑钢丝圈系统，同时实现钢领‑钢丝圈系统的长寿命化与磨合时间的缩短化。在非液润滑环境下滑动的环锭型纺纱机的钢领‑钢丝圈系统中，在钢丝圈(12)滑行时的钢丝圈(12)与钢领(11)的滑动面具有多个裂纹(15)，并且多个裂纹(15)中的裂纹宽度的平均值为0.5μm以上且1.5μm以下，且多个裂纹(15)中的裂纹条数的平均值小于400条/cm。

Description

环锭型纺纱机的钢领-钢丝圈系统

技术领域

本发明涉及环锭型纺纱机的钢领-钢丝圈系统。

背景技术

在环锭型纺纱机的钢领-钢丝圈系统中，将纱线卷绕于筒管时，钢丝圈在钢领上滑动(滑行)。此时，在钢丝圈与钢领的滑动面，容易产生由摩擦引起的磨损、烧蚀等。特别是，近年来，为了提高环锭型纺纱机的生产率，使钢领上的钢丝圈的移动速度高速化，由此，处于钢丝圈、钢领的磨损加快进行的趋势。若钢丝圈、钢领的磨损加快进行，则钢领-钢丝圈系统的寿命变短，需要频繁地更换钢丝圈等部件。另外，通常，对于钢丝圈、钢领的磨损，在两者的滑动面产生的摩擦力越大，便越早进行。因此，作为抑制钢丝圈、钢领的磨损的方法，例如，由使用油等润滑液的方法。不过，在该方法中，由于润滑液的附着而使纱线受到污染。

因此，在专利文献1中，记载了关于一种在非液润滑环境下滑动的环锭型纺纱机的钢领-钢丝圈系统的发明，其中，在钢丝圈滑行时的钢丝圈与钢领的滑动面具有400个/cm以上的凹部。另外，在上述文献中，记载了上述凹部为形成于硬质镀铬层的表面的微裂纹。根据上述文献所记载的发明，通过在钢丝圈与钢领的滑动面形成多个微裂纹，在纺纱操作中从纱线脱落的纤维保持于微裂纹来形成薄膜，利用该薄膜的润滑功能得到摩擦降低效果。因此，能够实现钢领-钢丝圈系统的长寿命化。

专利文献1：日本特开2014-29046号公报

然后，本申请的发明人对于专利文献1记载的发明进行了专心研究，知道了存在如下那样的新的课题。

即，在上述文献记载的发明中，由于在钢丝圈与钢领的滑动面形成400条/cm以上的微裂纹，因此由于微裂纹的存在而使滑动面的表面粗糙度增大。于是，钢丝圈在钢领上滑行时的初始的滑行阻力变高，直至得到所期望的摩擦降低效果为止的时间、即磨合时间变长。

发明内容

本发明是为了解决上述课题所做出的，其目的在于提供能够同时实现钢领-钢丝圈系统的长寿命化与磨合时间的缩短化的环锭型纺纱机的钢领-钢丝圈系统。

本发明涉及一种环锭型纺纱机的钢领-钢丝圈系统，在非液润滑环境下滑动，其中，在钢丝圈滑行时的上述钢丝圈与钢领的滑动面具有多个裂纹，并且上述多个裂纹的裂纹宽度的平均值为0.5μm以上且1.5μm以下，且上述多个裂纹中的裂纹条数的平均值小于400条/cm。

在本发明的环锭型纺纱机的钢领-钢丝圈系统中，上述多个裂纹中的裂纹宽度的平均值也可以为0.6μm以上。

在本发明的环锭型纺纱机的钢领-钢丝圈系统中，上述多个裂纹中的裂纹条数的平均值也可以为380条/cm以下。

根据本发明，能够同时实现钢领-钢丝圈系统的长寿命化与磨合时间的缩短化。

附图说明

图1(a)～图1(c)表示环锭型纺纱机的钢领-钢丝圈系统的结构例，其中，图1(a)为钢领的立体图，图1(b)为钢领的局部放大立体图，图1(c)为示意性地表示纺纱操作中的钢丝圈与钢领的关系的立体图。

图2是摩擦降低部的示意图。

图3是表示现有例、实施例以及比较例的评价结果的图。

图4是表示滑行阻力与滑行距离的关系的图。

图5是表示通过电子显微镜观察相当于现有例的钢领的镀层表面的结果的图。

图6是表示通过电子显微镜观察相当于实施例的钢领的镀层表面的结果的图。

图7是表示通过电子显微镜观察钢领上的钢丝圈磨损粉末的结果的图。

附图标记说明

11…钢领；12…钢丝圈；14…摩擦降低部(滑动面)；15…裂纹。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式详细地进行说明。

图1(a)～图1(c)表示环锭型纺纱机的钢领-钢丝圈系统的结构例，图1(a)为钢领的立体图，图1(b)为钢领的局部放大立体图，图1(c)为示意性地表示纺纱操作中的钢丝圈与钢领的关系的立体图。“环锭型纺纱机”是指借助在被钢领板支承并进行升降的钢领上滑行的钢丝圈进行纱线的卷绕的环锭细纱机、环锭捻纱机等纺纱机。

在图1(a)～图1(c)中，钢领11及钢丝圈12构成钢领-钢丝圈系统。钢领11例如由轴承钢构成。在钢领11形成有凸缘11a。凸缘11a与钢领11构成一体构造且截面形成为T字形。

另一方面，钢丝圈12例如由氧化处理后的弹簧钢构成。钢丝圈12形成为C字形。钢丝圈12安装于钢领11的凸缘11a。

在钢领11的凸缘11a的表面形成有镀铬层13。镀铬层13优选为硬质镀铬层，例如厚度形成为10～20μm左右。硬质镀铬层是指在JIS H8615工业用镀铬中规定的镀层。在覆盖凸缘11a的镀铬层13中的、至少覆盖凸缘11a的内周面的镀铬层13的表层部分形成有摩擦降低部14。摩擦降低部14为镀铬层13的一部分，且是降低钢丝圈12在钢领11上滑动时产生的摩擦力的部分。关于利用摩擦降低部14产生的摩擦降低的机理在后段进行说明。

在通过环锭型纺纱机将纱线卷绕于筒管的情况下，如图1(c)所示，纱线Y穿过钢丝圈12。纱线Y被从未图示的牵引装置送出，并经由钢丝圈12而卷绕于筒管(未图示)。此时，对穿过钢丝圈12的纱线Y赋予规定的张力。因此，钢丝圈12被纱线Y牵拉而与钢领11的凸缘11a接触，并一边维持该接触状态一边沿着凸缘11a环绕移动。因此，在将纱线Y卷绕于筒管的期间，即纺纱操作中，钢领11在钢丝圈12上滑动(滑行)。

这里，钢丝圈12滑行时的钢丝圈12与钢领11的滑动面为钢领11与钢丝圈12相互接触的面。因此，钢丝圈12与钢领11的滑动面存在于钢领11与钢丝圈12双方。在本实施方式中，作为一例，将钢领11相对于钢丝圈12的滑动面设为摩擦降低部14。具体地，采用了如下结构：通过镀铬层13覆盖钢领11的凸缘11a的内周面，在该镀铬层13的表面形成摩擦降低部14。因此，在本实施方式中，覆盖凸缘11a的内周面的镀铬层13的摩擦降低部14相当于钢丝圈12与钢领11的滑动面。

如图2所示，在镀铬层13的摩擦降低部14形成有多个裂纹15。多个裂纹15的长度、方向是随机的。优选裂纹15为在JIS H8615工业用镀铬中规定的250条/cm以上的裂纹、即微裂纹。

在本实施方式中，形成于摩擦降低部14的多个裂纹15同时满足以下的两个条件。

(条件1)多个裂纹15中的裂纹宽度的平均值为0.5μm以上且1.5μm以下。

(条件2)多个裂纹15中的裂纹条数的平均值为小于400条/cm。

裂纹宽度例如能够利用显微镜拍摄镀铬层13的摩擦降低部14的表面，并利用显微镜的比例尺等来对由此得到的显微镜照片里的裂纹15的宽度进行测定，由此进行确定。

裂纹条数例如能够利用显微镜拍摄镀铬层13的摩擦降低部14的表面，并在由此得到的显微镜照片中画直线，对与1cm的长度的部分的直线交叉的裂纹15的条数进行计数，由此进行确定。此时，由于裂纹15的长度、方向随机，因此在显微镜照片的哪个位置画直线不需要特别设定条件。

在镀铬层13的摩擦降低部14中，多个裂纹15中的裂纹宽度及裂纹条数均以正态分布或者与其接近的分布波动。

但是，在通过镀铬处理将镀铬层13形成于钢领11的情况下，不能仅通过镀铬处理形成同时满足上述两个条件的裂纹15。因此，在本实施方式中，在通过镀铬处理将镀铬层13形成于钢领11之后，进行电解蚀刻，由此形成同时满足上述两个条件的裂纹15。

此时，以多个裂纹15中的裂纹宽度的平均值变成0.5μm以上且1.5μm以下，且裂纹条数的平均值小于400条/cm的方式，决定电解蚀刻的蚀刻条件。作为蚀刻条件，例如能够列举电流密度与蚀刻时间。

这里，若裂纹宽度的平均值小于0.5μm，则裂纹15的宽度相对于在钢领11与钢丝圈12的滑动面产生的磨损粉末的粒径变得过小。因此，无法顺利地使在滑动面产生的磨损粉末退避于裂纹15。另外，若为粒径比较小的磨损粉末，则虽然能够退避于裂纹15，但在窄幅的裂纹15中可接收的磨损粉末的量较少，因此裂纹15在短期间内被磨损粉末埋没。相对于此，若增大裂纹宽度的平均值，则能够顺利地使在滑动面产生的磨损粉末退避于裂纹15，并且能够确保直至微裂纹被磨损粉末埋没为止的期间较长。不过，若裂纹宽度的平均值超过1.5μm，则由于宽幅的裂纹15的存在而使摩擦降低部14的表面的凹凸显著化，容易在钢领11与钢丝圈12的滑动面引起磨损。因此，裂纹宽度的平均值优选为0.5μm以上且1.5μm以下。另外，为了尽快使磨损粉末退避于裂纹15，裂纹宽度的平均值更加优选为0.6μm以上，进一步优选为0.7μm以上。另外，为了抑制在滑动面产生磨损，更加优选裂纹宽度的平均值为1.3μm以下，进一步优选为1.2μm以下。

另一方面，关于裂纹条数，若裂纹条数的平均值为400条/cm以上，则摩擦降低部14的表面粗糙度变高，与此相伴，环锭型纺纱机的磨合时间变长。表面粗糙度是表示物体表面的性状的用语，用物体表面的每单位长度的凹凸的数量进行评价。即，物体表面的每单位面积的凹凸的数量越多表面粗糙度越高，该凹凸的数量越少表面粗糙度越低。因此，若将裂纹条数的平均值增加至400条/cm以上，则与其相应地，摩擦降低部14的表面粗糙度变高。

相对于此，磨合时间是指分别使用新品的钢领11与钢丝圈12来将纱线卷绕于筒管的情况下，直至摩擦降低部14发挥所期望的摩擦降低效果为止所需的时间。为了缩短该磨合时间，降低摩擦降低部14的表面粗糙度是有利的，以使得初始的滑行阻力变小。初始的滑行阻力为钢丝圈12在新品的钢领11上滑行时产生的滑行阻力，特别是意味着滑行距离为超过0km且500km以下的范围内的滑行阻力。若在摩擦降低部14的表面存在很多的凹凸，则初始的滑行阻力变高，并且用后述的摩擦降低的机理叙述的、直至纤维素的纤维遍布摩擦降低部14的表面整体为止的时间、即直至得到所期望的摩擦降低效果为止的时间变长。因此，裂纹条数的平均值优选小于400条/cm。另外，为了抑制由裂纹15引起的表面粗糙度的增大，裂纹条数的平均值更加优选为380条/cm以下，进一步优选为370条/cm以下。不过，若裂纹条数的平均值变得过小，则保持纤维素的纤维的裂纹15的条数不足，存在无法充分得到基于摩擦降低部14的摩擦降低效果的担忧。因此，裂纹条数的平均值优选为250条/cm以上，更加优选为300条/cm以上。

这里，关于摩擦降低部14的摩擦降低的机理进行说明。

首先，在本实施方式中，钢领11与钢丝圈12的滑动面为在非液润滑环境下且滑动下滑动的面。非液润滑是指不存在液状的润滑剂的状态。通常，若在非液润滑下使金属彼此滑动，则在滑动面引起严重的磨损。特别是，在钢领-钢丝圈系统中，由于钢丝圈12在钢领11上以高速环绕移动，因此磨损在两者的滑动面急速地进行，预计从数分钟至数小时产生烧蚀。但是，在现实的钢领-钢丝圈系统中，与预期相反地，磨损的进行较慢。例如，在棉纺纱中，通常，大多能够一到两周不更换地使用钢丝圈12。因此，考虑钢领11与钢丝圈12的滑动面在摩擦学上不是无润滑，而处于边界润滑状态。在本发明人进行的分析中，知道了钢丝圈12在钢领11上滑行的滑行表面形成纤维素的被膜，该被膜实现润滑功能，从而得到摩擦降低效果。纤维素包含在作为纱线Y的原料的棉花等中。因此，推测为在纺纱操作中，纤维素的纤维从通过钢丝圈12的纱线Y脱离，该纤维进入到钢领11与钢丝圈12的接触界面、即进行到滑动面并形成被膜。

在本实施方式的钢领-钢丝圈系统中，在钢丝圈12滑行时的钢领11与钢丝圈12的滑动面形成有多个裂纹15。因此，若从纱线Y脱离的纤维素的纤维进入到钢领11与钢丝圈12的滑动面，则在形成于该滑动面的各个裂纹15附着保持纤维，该纤维所包含的润滑成分(主要为碳)较薄且呈膜状扩展。其结果为，在钢领11与钢丝圈12的滑动面形成基于纤维素的纤维的被膜，通过该被膜的润滑功能得到摩擦降低效果。因此，即使在非液润滑下，也能够降低在钢领11与钢丝圈12的滑动面产生的摩擦力，抑制钢领11、钢丝圈12的磨损。

[实施例]

本发明为了确认基于摩擦降低部14的摩擦降低效果，使用裂纹15的形成条件不同的四个钢领11来对部件的寿命进行了评价。在图3及图4中示出该结果。

在图3中，将评价的对象品分为现有例、实施例、比较例1、比较例2来记载。现有例仅对钢领11的表面进行了镀铬处理。实施例在对钢领11的表面进行了镀铬处理之后，在电流＝2A、蚀刻时间＝120sec的条件下进行了电解蚀刻处理。比较例1在对钢领11的表面进行了镀铬处理之后，在电流＝4A、蚀刻时间＝120sec的条件下进行了电解蚀刻处理。比较例2在对钢领11的表面进行了镀铬处理之后，在电流＝4A、蚀刻时间＝240sec的条件下进行了电解蚀刻处理。

图5是表示通过电子显微镜观察相当于现有例的钢领的镀层表面的结果的图，图6是表示通过电子显微镜观察相当于实施例的钢领的镀层表面的结果的图。另外，图7是表示通过电子显微镜观察钢领上的钢丝圈磨损粉末的结果的图。将图5与图6进行对比可知，在现有例中，镀层表面的裂纹不能清楚地看到，但在实施例中，镀层表面的裂纹能够清楚看到。其理由考虑是因为通过镀铬处理在镀铬层13的表面产生的微小的裂纹的尺寸通过电解蚀刻而在宽度方向与深度方向上扩大。另一方面，如图7所示，虽然在钢领11与钢丝圈12的滑动面产生的磨损粉末在磨损粉末的粒径中存在一些偏差，但整体看出粒径一致的趋势。

根据上述的处理条件的不同，关于裂纹宽度的平均值，现有例小于0.5μm，实施例为0.74μm，比较例1为1.07μm，比较例2为2.01μm。另外，关于裂纹宽度的标准偏差，实施例为0.26μm，比较例1为0.42μm，比较例2为0.83μm。另一方面，关于裂纹条数的平均值，现有例为151.5条/cm、实施例为356.5条/cm、比较例1为573.8条/cm、比较例2为896.9条/cm。另外，关于裂纹条数的标准偏差，现有例为51.0条/cm、实施例为56.0条/cm、比较例1为139.0条/cm、比较例2为127.2条/cm。

另一方面，对于部件的寿命，将决定筒管的旋转速度的主轴的旋转速设定为20000rpm，通过一边在钢领11上滑动一边环绕的钢丝圈12由于磨损直至从凸缘11a脱落为止的钢丝圈的滑行距离进行了评价。其结果为，关于部件的寿命，现有例为1890km，实施例为7091km以上，比较例1为7091km以上，比较例2为3072km。此外，实施例与比较例1均是寿命为7091km以上，但这是因为在钢丝圈的滑行距离变成7091km的时刻打断了评价试验。

根据上述评价结果可知，在实施例以及比较例1中，与现有例相比，部件的寿命延长超过3倍。不过，在比较例1的情况下，裂纹条数的平均值为573.8条/cm较大的值。因此，在比较例1中，摩擦降低部14的表面粗糙度增大，磨合时间变长。

在图4中，在纵轴采用钢丝圈的滑行阻力(gf)，在横轴采用钢丝圈的滑行距离(km)，关于现有例、实施例、比较例1、比较例2的每一个，示出随着滑行距离变长，滑行阻力如何变化。通过将钢领支承为可旋转，并利用称重传感器测量在该状态下由钢丝圈施加给钢领的牵引力，而求出滑行阻力。其结果为，在现有例中，在滑行距离超过1000km的阶段，滑行阻力开始急剧上升而使部件到达寿命，在比较例2中，也在滑行距离超过2000km的阶段滑行阻力开始急剧上升而使部件到达寿命。

相对于此，在实施例中，即使滑行距离超过2000km，也未观察到滑行阻力急剧的上升，该趋势在滑行距离超过7000km的阶段也被维持。另外，在比较例1中，虽然与实施例相比，滑行阻力的偏差较大，但关于寿命，为与实施例相同的评价结果。不过，若对初始的滑行阻力进行比较，实施例与比较例1相比，滑行阻力被抑制得较小。作为其理由，推测为由于在实施例的情况下，与比较例1相比，裂纹条数的平均值较小，由此抑制了摩擦降低部14的表面粗糙度的增大。

＜实施方式的效果＞

根据本发明的实施方式，能够得到如下那样的效果。

在本实施方式中，将形成于钢领11与钢丝圈12的滑动面的多个裂纹15中的裂纹宽度的平均值设为0.5μm以上且1.5μm以下。由此，能够使在钢领11与钢丝圈12的滑动面产生的磨损粉末顺畅地退避到裂纹15内，并且能够使裂纹15未被磨损粉末埋没的状态维持较长。因此，能够提高基于摩擦降低部14的摩擦降低效果，并且能够将较高的摩擦降低效果维持较长。另外，在本实施方式中，将多个裂纹15中的裂纹条数的平均值设为小于400条/cm。因此，能够抑制摩擦降低部14的表面粗糙度的增大而降低初始的滑行阻力，缩短直至纤维素的纤维遍布摩擦降低部14的表面整体为止的时间。其结果为，根据本实施方式，能够同时实现钢领-钢丝圈系统的长寿命化与磨合时间的缩短化。

＜变形例等＞

本发明的技术范围并不限于上述的实施方式，在导出通过发明的构成要件、其组合而得到的特定的效果的范围内，也包括施加了各种变更、改良的形态。

例如，在上述实施方式中，通过镀铬层13覆盖钢领11的凸缘11a，但并不限于此，也可以采用通过镀铬层13覆盖包含凸缘11a在内的钢领11整个面的结构。

另外，在上述实施方式中，在通过镀铬处理将镀铬层13形成于钢领11之后，实施电解蚀刻，但并不限于此，例如，也可以代替电解蚀刻而应用化学蚀刻。

另外，在上述实施方式中，在钢领11和钢丝圈12中的、钢领11侧形成了摩擦降低部14，但并不限于此，也可以在钢丝圈12侧形成摩擦降低部14，还可以在钢领11与钢丝圈12双方形成摩擦降低部14。

另外，进行纺纱操作的纱线并不限于棉，例如，也可以是麻、丝、羊毛、化学纤维(硝化棉、尼龙、维纶)。

另外，构成钢领-钢丝圈系统的钢领11并不限于具有截面为T字形的凸缘11a，例如，也可以具有倾斜型的凸缘。该情况下，使用适合于倾斜型的凸缘的形状的钢丝圈。

Claims (3)

1.一种环锭型纺纱机的钢领-钢丝圈系统，在非液润滑环境下滑动，其特征在于，

在钢丝圈滑行时的所述钢丝圈与钢领的滑动面具有多个裂纹，并且所述多个裂纹中的裂纹宽度的平均值为0.5μm以上且1.5μm以下，且所述多个裂纹中的裂纹条数的平均值小于400条/cm。

2.根据权利要求1所述的环锭型纺纱机的钢领-钢丝圈系统，其特征在于，

所述多个裂纹中的裂纹宽度的平均值为0.6μm以上。

3.根据权利要求1或2所述的环锭型纺纱机的钢领-钢丝圈系统，其特征在于，

所述多个裂纹中的裂纹条数的平均值为380条/cm以下。

Images