JP2003147647A - 紡機用トラベラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スピンドル回転速度が２５０００ｒｐｍ以上
の超高速で紡出運転を行う場合にも、トラベラの使用開
始に際しての慣らし運転を無くすことができ、寿命を長
くすることが可能な紡機用トラベラを提供する。 【解決手段】トラベラ11は、硬鋼線の母材12の上に硬く
て摺動性が良く、耐焼付き性に優れた窒素化合物層13が
形成され、その上に当たり痕形成促進層14が形成されて
いる。窒素化合物層13は硬鋼線をトラベラ11の形状に曲
げ加工した後、ガス窒化処理を施すことによって形成さ
れたものである。母材12と窒素化合物層13はその境界が
明確とは限らず、母材12は少なくとも外周寄りが、トラ
ベラ11の厚さによっては芯まで窒素が拡散された窒素拡
散層となっている。当たり痕形成促進層14は窒化処理が
施されたトラベラ11の表面に、エポキシ樹脂にグラファ
イトを主成分とする固体潤滑材を分散したものを塗布、
焼き付けすることにより形成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は紡機用トラベラに係
り、詳しくはリング精紡機、リング撚糸機等の紡機に使
用され、硬鋼線又は合金鋼線を用いて所定の形状に形成
された紡機用トラベラに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、リング精紡機においても生産性向
上のため高速化が指向され、スピンドル回転数が２００
００ｒｐｍ以上の超高速での紡出運転も実施されてい
る。スピンドルの回転速度の高速化に伴ってトラベラが
リング上を周回する速度も大きくなる。トラベラの周回
速度が大きくなると、リングとトラベラ間の摩擦抵抗が
大きくなってリング及びトラベラの摩耗が速く進行し、
寿命が短くなるという問題がある。また、リングとトラ
ベラ間の摩擦抵抗が大きくなると摩擦熱が多量に発生
し、部品自体の損傷、変形を生じ易く、巻取り糸にも悪
影響を及ぼす。

【０００３】特公平７−８１２１６号公報には、トラベ
ラの高速走行による耐摩耗性を向上させる目的で、鋼線
より形成したトラベラに、ガス窒化処理雰囲気中で酸窒
化処理を施して、トラベラの表面に厚さ５〜３０μｍの
窒素化合物層を形成したものが開示されている。

【０００４】特公昭６１−４４６号公報には、リングと
の初期なじみを向上させる目的で、金属トラベラのリン
グとの接触面に二硫化モリブデンを含有するエポキシ樹
脂の固体潤滑被膜を形成したものが開示されている。

【０００５】一般にリング精紡機では、トラベラを新し
いものに交換した場合、最初から通常の紡出運転時と同
じ最高回転速度となるように運転を行うと、トラベラの
焼付きに起因する糸切れが発生し、正常な運転ができな
い。そこで、トラベラの使用開始に際してトラベラがリ
ングに対して適正姿勢で接触するための当たりを付ける
（摩耗箇所を形成する）ため、常用回転速度（通常紡出
運転時の回転速度）より低い回転速度で使い始め、徐々
に回転速度を上げる慣らし運転を実施している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特公平７−８１２１６
号公報に開示されたトラベラのように単にトラベラ表面
の硬度を高めて耐摩耗性を向上させた場合は、適正な当
たりが形成された以降の寿命は耐摩耗処理を施さないも
のに比較して延びる。しかし、初期のなじみ性が悪くな
り、トラベラに適正な当たりを形成するための慣らし運
転の時間が長くなるという問題がある。

【０００７】なじみ性を向上させた、特公昭６１−４４
６号公報に記載のトラベラでも２００００ｒｐｍを超え
る超高速回転で使用する場合は、長時間慣らし運転を行
う必要があり、これによる生産性低下や操業性の悪化が
問題となる。また、特公平７−８１２１６号公報のトラ
ベラでは、超高速時のなじみ性が非常に悪いため、糸切
れが発生し易くなり、２００００ｒｐｍ以上で使用する
トラベラとしては実用的でない。また、セラミックコー
ティングやメッキ等により表面に硬質層を形成し、その
硬質層の上に固体潤滑材等の樹脂層を設けたものがある
（特開平１−１１８６３２号公報、特開平４−２２２２
３７号公報）。しかし、固体潤滑層の下層に摺動性の悪
い公知の硬質層を設けたのでは、下層硬質層の摺動性の
悪さにより、なじみ性は良くならなかった。即ち、下地
の摺動性が良くないとなじみ性の向上につながらなかっ
た。

【０００８】従って、リング精紡機を超高速回転で、安
定操業するためには、安定姿勢でトラベラが走行できる
必要な当たりを慣らし運転無しに形成でき、かつ当たり
形成後のトラベラの摺動性が良好なことが重要になる。

【０００９】一般にリング精紡機ではトラベラとリング
との摺動面に特別な潤滑材を供給しながら糸の巻き取り
を行っているのではないにも拘わらず、金属製のトラベ
ラが金属製のリング上を摺動する際の摩耗が比較的少な
い。この原因として、最近、糸の繊維（毛羽）の一部が
取れてトラベラの摺動面に供給され、潤滑膜が一時的に
形成されるためと考えられている。潤滑膜は一度形成さ
れてもトラベラの滑走により徐々に取れるとともに、新
たに繊維が摺動面に供給されて潤滑膜が形成されること
が繰り返されていると考えられている。そして、トラベ
ラの姿勢が安定しないと、せっかく形成された潤滑膜が
取れやすく、潤滑膜がない状態ではトラベラの摩耗の進
行が速くなる。従って、トラベラが早期に安定した姿勢
で滑走できることが、慣らし運転の時間を短縮するのに
必要である。

【００１０】また、近年、高速走行時の姿勢の安定性を
高めるトラベラとして、図３に示すような、傾斜型のト
ラベラ２０が使用されている。このトラベラ２０と対応
するリング２１は、上方に向かって縮径となるテーパー
面２１ａが内側に形成されるとともに、上端部に円弧状
の面取り部が形成されている。そして、トラベラ２０
は、鋼線をほぼＣ字状に曲げ加工したものと異なり、図
４に示すように断面が扁平な長方形状に加工された鋼線
で形成され、リング２１のテーパー面２１ａと摺接可能
な平面部２０ａと、その一端に連続するほぼＣ字状の係
止部２０ｂとからなる形状に加工されている。なお、図
３は傾斜型のトラベラ２０と、このトラベラ２０と対応
するリング２１の関係を示す部分模式断面図である。

【００１１】このトラベラ２０は、紡出運転時には、遠
心力の作用によって図３に示すように平面部２０ａがリ
ング２１のテーパー面に接触し、紡出運転停止時には、
係止部２０ｂがリング２１の外面と接触する状態とな
る。図４（ａ）は適正な当たり痕（摩耗痕）２２が形成
されたトラベラ２０を示し、図４（ｂ）は平面部２０ａ
が過度に摩耗した当たり痕２２が形成された状態を示
し、図４（ｃ）はトラベラ２０のリングに対する摺接部
全体が過度に摩耗した状態を示す模式斜視図である。

【００１２】従来のトラベラ２０では、スピンドルの回
転速度が２００００ｒｐｍ以上の高速回転速度で、慣ら
し運転を行わずに紡出運転を行うと、図４（ｂ），
（ｃ）に示すような状態となるため、慣らし運転が必須
であった。

【００１３】スピンドル回転速度が２５０００ｒｐｍ以
上の超高速で紡出運転を行う場合は、慣らし運転で初期
に適正な当たり痕が形成されても、トラベラによっては
その後に、図４（ｂ），（ｃ）に示すような不適正な摩
耗を来す場合がある。そして、そのようなトラベラでは
糸切れが発生し易くなる。

【００１４】トラベラの交換は、全錘一斉に行う必要が
ある。なぜならば、早期に摩耗して糸切れが頻発するよ
うになったトラベラから順に交換するのでは、１個交換
するごとに慣らし運転のためにスピンドル回転速度を低
下させる必要があり、その間、生産性が低下する。従っ
て、従来はある程度糸切れ回数が多くなったときに、ま
だ寿命が来ていないトラベラも含めて一斉に交換してい
た。そのため、スピンドル回転速度が２５０００ｒｐｍ
と超高速になると、トラベラの交換周期が短くなり、慣
らし運転を必要とするトラベラではその分、生産性が低
下し、糸切れ管理も面倒になる。

【００１５】本発明は前記の問題に鑑みてなされたもの
であって、その目的はスピンドル回転速度が２００００
ｒｐｍ以上の超高速で紡出運転を行う場合にも、トラベ
ラの使用開始に際しての慣らし運転を無くすことがで
き、かつ寿命を長くすることが可能な紡機用トラベラを
提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め請求項１に記載の発明では、硬鋼線又は合金鋼線を用
いて所定の形状に形成された紡機用トラベラであって、
トラベラの使用開始時に慣らし運転なしに通常紡出運転
可能とするため、母材の表面に硬くて摺動性が良く、耐
焼付き性に優れた硬質層を形成するとともに、前記硬質
層の上に、トラベラの適正な位置に当たり痕を早期に形
成可能とする軟らかくて滑りの良い当たり痕形成促進層
を形成した。

【００１７】この発明では、トラベラの表面に軟らかく
て滑りの良い当たり痕形成促進層が形成されているた
め、新たなトラベラが使用される際に、トラベラの慣ら
し運転を実施しなくても、トラベラの表面である当たり
痕形成促進層に早期に適正な初期当たり痕が形成され
る。トラベラの表面に単に軟らかな層を形成した場合
は、当たり痕が付いてもその下側がすぐに摩耗すること
により適正な当たり痕（当たり面）が維持されない。し
かし、この発明では、当たり痕形成促進層の下に硬くて
摺動性が良く、耐焼付き性に優れた硬質層が存在するた
め、下側がすぐに摩耗することなく、適正な当たり痕
（当たり面）が維持され、初期摺動性が安定する。ま
た、当たり痕形成促進層は早期に摩耗してトラベラは硬
質層においてリングと接触する状態となるが、硬質層は
適正な位置に当たり痕が形成された状態にあるため、ト
ラベラは適正な姿勢で摺動する。その結果、最初の紡出
運転から所望の最高速度の運転条件での紡出運転が可能
になるとともに、トラベラの寿命も長くなる。

【００１８】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記硬質層は窒素化合物層である。
この発明では、前記硬質層が窒素化合物層であるため、
適正な硬度と良好な摺動性を備えた硬質層を比較的容易
に形成できる。

【００１９】請求項３に記載の発明では、請求項１又は
請求項２に記載の発明において、前記当たり痕形成促進
層は固体潤滑材層である。この発明では、適度な軟らか
さを有し滑りの良い当たり痕形成促進層を比較的容易に
形成できる。

【００２０】請求項４に記載の発明では、請求項３に記
載の発明において、前記固体潤滑材層はエポキシ樹脂に
グラファイト又は二硫化モリブデンが分散されている。
この発明では、適正な性能を有する当たり痕形成促進層
をより容易に形成することができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を傾斜型のトラベラ
に具体化した一実施の形態を図１及び図２に従って説明
する。図１（ａ）に示すように、トラベラ１１は硬鋼線
又は合金鋼線等の硬鋼線を従来の傾斜型のトラベラと同
じ形状に曲げ加工された形状に形成されている。この実
施の形態では高炭素鋼を曲げ加工した後、焼き入れ、焼
き戻しを行ってトラベラとした。このトラベラを以後原
料トラベラと言う。

【００２２】そして、図１（ｂ）に示すように、トラベ
ラ１１は、硬鋼線の母材１２の上に硬くて摺動性が良
く、耐焼付き性に優れた硬質層としての窒素化合物層１
３が形成され、その上に当たり痕形成促進層１４が形成
されている。窒素化合物層１３は原料トラベラにガス窒
化処理又はガス軟窒化処理等の改質処理を施すことによ
って形成されたものである。このガス窒化処理又はガス
軟窒化処理は公知の条件で行われる。従って、母材１２
と窒素化合物層１３はその境界が明確とは限らず、母材
１２は少なくとも外周寄りが、トラベラ１１の厚さによ
っては芯まで窒素が拡散された窒素拡散層となってい
る。

【００２３】当たり痕形成促進層１４は前記窒化処理が
施されたトラベラの表面に、エポキシ樹脂にグラファイ
トを主成分とする固体潤滑材を分散したものを塗布、焼
き付けすることにより形成されている。塗布は例えばタ
ンブラー処理により行われる。

【００２４】トラベラ１１の厚さは例えば０．４ｍｍ、
窒素化合物層１３の厚さは例えば１０〜３０μｍ、当た
り痕形成促進層１４の厚さは例えば２〜５μｍに形成さ
れている。窒素化合物層１３の厚さが３０μｍを超える
と脆くなるため好ましくない。また、各層の平均的な硬
度は、母材（窒素拡散層）１２でＨｖ４５０〜５５０、
窒素化合物層１３でＨｖ７００〜９００に形成されてい
る。また、当たり痕形成促進層１４は硬度がＨｖ数十以
下に形成されている。

【００２５】次に前記のように構成されたトラベラ１１
の作用を説明する。トラベラ１１はは外層に存在する硬
度がＨｖ数十以下の当たり痕形成促進層１４の潤滑機能
により初期なじみ性が良好となる。従って、リング精紡
機の通常紡出運転時のスピンドルの最高回転速度が２０
０００ｒｐｍ以上において、トラベラ１１の使用開始時
に慣らし運転なしで紡出運転を行っても、図１（ａ）に
示すように、適正な大きさの当たり痕（摩耗痕）１５が
迅速かつ安定して形成される。

【００２６】そして、当たり痕形成促進層１４の下（内
側）に、硬度Ｈｖ７００〜９００の窒素化合物層１３が
存在するため、耐摩耗性が向上するとともに耐凝着性が
良好になり、前記摩耗痕１５の急激な拡大が防止され
る。また、母材１２に窒素拡散層が形成されているた
め、摺動性及び靱性が良好になり、窒素化合物層１３が
摩耗してトラベラ１１が母材１２と接触する状態になっ
た状態でも長期的に低摺動力を維持できて寿命を長くで
きる。また、中程度の硬度で靱性が良好なため、高速回
転時の衝撃荷重にも耐えることができる。

【００２７】傾斜型のトラベラ１１に対して窒素化合物
層１３を形成し、その上に当たり痕形成促進層１４を形
成した発明品と従来品との比較を行うため、発明品及び
従来品について摺動力を測定した。

【００２８】ここで摺動力とは、トラベラがリング上を
回転中に、同トラベラとリングとの間に働く摩擦力を言
う。また、図２に発明品と従来品（窒化処理をせずに固
体潤滑被膜を形成したもの）及び窒化処理のみを行った
ものについて、スピンドル回転速度２５０００ｒｐｍで
の測定結果を示す。なお、グラフの縦軸は摺動力（単位
Ｎ）を示し、横軸は経過時間（１目盛は３０秒）を示
す。

【００２９】図２から明らかに、従来品（窒化処理をせ
ずに固体潤滑被膜を形成したもの）では初期摺動力が、
０．１６〜０．３２Ｎの範囲で大きく変動し、安定する
までの時間も長くかかった。一方、発明品では初期摺動
力が、０．１０〜０．２０Ｎの範囲と変動量が小さく、
安定するまでの時間が短くなった。また、安定時の摺動
力の平均レベルが０．１２Ｎ程度となり、従来品の０．
１６Ｎ程度に比較して２５％程度低下した。また、窒化
処理のみでは、窒化処理をせずに固体潤滑被膜を形成し
た従来品に比較して、立ち上がり直後により大きな摺動
力ピークが生じ、場合によっては糸切れに到る。従っ
て、超高速用としては実用的でない。

【００３０】この実施の形態では以下の効果を有する。 （１） トラベラ１１の母材１２の表面に硬くて摺動性
が良く、耐焼付き性に優れた硬質層（窒素化合物層１
３）を形成するとともに、前記硬質層の上に、トラベラ
１１の適正な位置に当たり痕１５を早期に形成可能とす
る軟らかくて滑りの良い当たり痕形成促進層１４を形成
した。従って、新たなトラベラ１１が使用される際に、
トラベラ１１の慣らし運転を実施しなくても、当たり痕
形成促進層１４に早期に適正な初期当たり痕１５が形成
され、しかも当たり痕形成促進層１４の下に前記硬質層
が存在するため、適正な当たり痕（当たり面）１５が維
持され、初期摺動性が安定する。また、当たり痕形成促
進層１４は早期に摩耗して硬質層がリングと接触する状
態となるが、硬質層は適正な位置に当たり痕１５が形成
された状態にあるため、トラベラ１１は適正な姿勢で摺
動する。その結果、最初の紡出運転から所望の最高速度
での紡出運転が可能になるとともに、トラベラ１１の寿
命も長くなる。

【００３１】（２） 母材１２の少なくとも窒素化合物
層１３寄りが窒素拡散層で形成されているため、長期的
に低摺動力状態を維持可能になり、衝撃荷重にも耐える
ことができる。

【００３２】（３） （１）及び（２）の効果により、
スピンドル回転速度が２５０００ｒｐｍ以上の超高速で
紡出運転を行う場合にも、トラベラ１１の使用開始に際
しての慣らし運転を無くすことができ、かつ寿命を長く
することが可能になる。

【００３３】（４） 前記窒素化合物層１３は窒化処理
を施すことによって形成されたものであるため、適正な
硬度を持つ窒素化合物層１３を容易に形成できる。ま
た、母材１２及び窒素化合物層１３は、その境界が明確
ではなく、硬度が徐々に変化するように傾斜化するよう
に形成されているため、窒素化合物層１３が摩耗したと
きに、トラベラ１１の摺動力が急激に変化することが抑
制され、トラベラ１１の寿命がより延長される。

【００３４】なお、実施の形態は前記に限定されるもの
ではなく、例えば、次のように具体化してもよい。 ○ 当たり痕形成促進層１４を形成する際に使用される
固体潤滑材はグラファイトに限らず、二硫化モリブデン
等他の固体潤滑材を使用してもよい。

【００３５】〇 痕形成促進層１４を構成する樹脂とし
てエポキシ樹脂以外の熱硬化性樹脂を使用してもよい。 〇 痕形成促進層１４の塗布はタンブラー処理に限ら
ず、スプレー塗布を採用してもよい。

【００３６】○ 硬くて摺動性が良く、耐焼付き性に優
れた硬質層としてガス窒化処理やガス軟窒化処理により
形成された窒素化合物層１３に限らず、他の窒化処理に
より形成された窒素化合物層１３としてもよい。

【００３７】○ トラベラ１１の形状は傾斜型に限ら
ず、Ｃ型のトラベラ等他の形状のトラベラに適用しても
よい。前記実施の形態から把握できる請求項記載以外の
発明（技術思想）について、以下に記載する。

【００３８】（１） 請求項１〜請求項４のいずれか一
項に記載の発明において、前記母材は少なくとも窒素化
合物層寄りが窒素拡散層で形成されている。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項
４に記載の発明によれば、スピンドル回転速度が２５０
００ｒｐｍ以上の超高速で紡出運転を行う場合にも、ト
ラベラの使用開始に際しての慣らし運転を無くすことが
でき、かつ寿命を長くすることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は第１の実施の形態のトラベラの斜視
図、（ｂ）はトラベラの模式断面図。

【図２】 使用開始時のトラベラの初期摺動力の変化を
示すグラフ。

【図３】 傾斜型トラベラとリングの関係を示す部分拡
大断面図。

【図４】 （ａ）は適性な当たり痕が形成されたトラベ
ラの模式斜視図、（ｂ），（ｃ）は過大摩耗痕が形成さ
れたトラベラの模式斜視図。

【符号の説明】

１１…トラベラ、１２…母材、１３…窒素化合物層、１
４…当たり痕形成促進層、１５…当たり痕。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 硬鋼線又は合金鋼線を用いて所定の形状
   に形成された紡機用トラベラであって、トラベラの使用
   開始時に慣らし運転なしに通常紡出運転可能とするた
   め、母材の表面に硬くて摺動性が良く、耐焼付き性に優
   れた硬質層を形成するとともに、前記硬質層の上に、ト
   ラベラの適正な位置に当たり痕を早期に形成可能とする
   軟らかくて滑りの良い当たり痕形成促進層を形成した紡
   機用トラベラ。
2. 【請求項２】 前記硬質層は窒素化合物層である請求項
   １に記載の紡機用トラベラ。
3. 【請求項３】 前記当たり痕形成促進層は固体潤滑材層
   である請求項１又は請求項２に記載の紡機用トラベラ。
4. 【請求項４】 前記固体潤滑材層はエポキシ樹脂にグラ
   ファイト又は二硫化モリブデンが分散されている請求項
   ３に記載の紡機用トラベラ。