JP2003531970A - リングトラベラーと、リングトラベラーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 素材が鋼からなる、コーティングされていないコア（２０）を有し、必要であれば、少なくともリング紡糸機またはリングねん糸機用のリング上にスライドする前記コアの走行面（１）の領域内に多層状に窒化されたエッジレイヤ（２３；２４）を備えるリングトラベラー（１０）である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 （産業上の利用分野） 本発明は、請求項１及び７の各々に記載したように、リング紡糸機（リングス
ピニングマシーン）またはリングねん糸機（リングツイスティングマシーン）に
用いるリングトラベラー（紡機用リング）及びこのリングトラベラーの製造方法
に関するものである。

【０００２】 （従来の技術） リング紡糸機またはリングねん糸機に用いるリングトラベラーは、これらリン
グ紡糸機またはリングねん糸機のリング上で高速回転（３０ｍ/ｓ〜５０ｍ/ｓ）
して移動する。このため、リングトラベラーとリングの間の接触面と、リングト
ラベラーと糸の間の接触面は、いずれも強い磨耗に晒される。しかしながら、製
造効率を向上させるためにはリングトラベラーの走行速度を一層高速化する必要
がある。そして、耐用期間を延長することで、同時にコストを低下する必要があ
る。

【０００３】 近年、リングトラベラーを適当な素材でコーティング（被覆）することにより
、リングトラベラーの走行及び操作特性を著しく改善することが可能になった。
しかしながら、従来の技術では糸が通過する際に生じる磨耗に対する耐性を向上
できていなかった。

【０００４】 一方、米国特許第４，６７７，８１７号に開示されたリングトラベラーでは、
セラミック製のレイヤを備えることでリングトラベラーの硬さ（ハードネス）を
著しく向上させ、そして耐熱性及び耐食性を高めている。この開示されたリング
トラベラーでは、走行及び操作特性を向上させることで操作コストを著しく減少
させるが、しかしながら製造面で比較的高コストになるため、コスト面全体で逆
効果の影響もあった。

【０００５】 （発明の開示） 本発明は、以上の点に鑑みてなされたものであり、走行及び操作特性を一層向
上させるとともにより低コストで製造できる、リング紡糸機またはリングねん糸
機用のリングトラベラーを提供することを目的とする。また、本発明は、このリ
ングトラベラー用の製造方法の詳細を提供することを目的とする。

【０００６】 本発明は上記課題を解決するための手段として、請求項１及び７の各々に記載
された特徴を有する方法とリングトラベラーを用いる。

【０００７】 本発明の実施の形態に係るリングトラベラーは、鋼から形成され、コーティン
グされていないコアを用いる。また必要であれば、上記コアの少なくともリング
紡糸機またはリングねん糸機のリング上をスライドする走行面、あるいは上記コ
ア内に糸を通過する走行面の領域内に多層状に窒化されたエッジレイヤ（nitrid
ed edge layer）を備える。

【０００８】 上記レイヤの替わりに、例えばセラミックまたはエステル製のレイヤをコアに
付与してもよい。そして、もしも必要であれば、出費はあるが、活性媒体（acti
ve medium）として熱エネルギーと窒化剤（nitriding agent）をコアに供給して
、コアに対してさらなる機械加工を施すことで、少なくとも部分的にコアを窒化
する。

【０００９】 一般的に窒化処理を行うと、脆化（embrittlement）と少なからぬ弾性（elast
icity）の減少が被加工部材に生じることが知られている。ただし、本発明の実
施の形態では、窒化剤の成分を制御するとともに、処理時間を適切に選択するこ
とによって、リングトラベラーを紡糸リング上で変形せずに取付けるのに必要と
される、リングトラベラーの弾性を維持することを可能にする。

【００１０】 この際、４５０℃〜６００℃の範囲内の温度で、好適には５５０℃近くの温度
までコアを加熱し、そしてこの温度範囲内で３〜６０時間、好適には約２４時間
コアを維持する。また、窒化剤は、好適にはＮＨ₃とＮ₂成分を有するガス、液体
またはプラズマの形態で供給する。そして、この窒化処理を行わない領域は、例
えば、被覆して対処する。

【００１１】 リングトラベラーのコアの窒化されたエッジレイヤは、さらなる拡散層（ディ
フュージョンレイヤ）を伴わない結合層（コネクティングレイヤ）と、さらなる
拡散層を伴う結合層からなる。ただし、後者の結合層は、内面上または拡散層上
のみに放射状に付与される。好適には、結合層は０．１μｍ〜３０μｍの厚さを
有し、拡散層は１μｍ〜２０００μｍの厚さを有する。

【００１２】 好ましくは、活性媒体は窒素成分に加えて、硫黄成分及び／または炭素成分を
有する。つまり、硫黄成分及び／または炭素成分を混合することで、摩擦抵抗指
数（coefficient of friction）を減少することができ、同時に、結合層と拡散
層の厚さを要求通りに均等にすることができる。

【００１３】 この際、結合層の厚さを薄く選択すると、コアの表面粗さの変量をほんのわず
かにすることができる。

【００１４】 本発明の実施の形態に係る好適な精製方法では、窒化処理の前及び／または後
にリングトラベラーの表面をさらに研磨する。そしてリングトラベラーに化学的
応力（chemical stress）が強く作用する場合には、再度酸化するのが好ましい
。

【００１５】 以上、焼処理された鋼からなるコアを使用するが、窒化処理による寸法の変形
は無視できる程度の、ほんの小量しか生じない。

【００１６】 本発明の実施の形態に係るリングトラベラーは実質的に操作特性を向上させ、
特にトラベラーの耐用期間を延長させるとともに糸が通る際の耐圧痕性（indent
ation resistance）を向上させる。糸の通路における耐圧痕性の非常に重要な機
能は、機械及び／または化学的応力を５０％〜２００％向上させ、故に加工紡ぎ
糸の質を向上し、さらに、化学的応力に対する耐性を向上させることによって、
再生及び塩素を含む繊維の加工工程上で前もって発生する腐食製品に対する紡ぎ
糸の混入を防ぐことにある。さらに、良好なスライド特性のため、繊維用潤滑油
を全くあるいはほんのわずかしか必要としない。

【００１７】 さらに、本発明の実施の形態ではリングトラベラーをより低コストで製造する
ことができ、また個々の生ずるであろう欲求に対応することができる。

【００１８】 本発明の実施の形態に係るリングトラベラーは、スピニングミルとツイスティ
ングミルの双方に使用することができる。例えば良好なスライドと低摩擦に代表
される、これらリングトラベラーの優れた走行特性は、鋼製のリングに使用する
ときに特に利点がある、しかし、これらリングトラベラーは、例えば焼結、バニ
シ（burnished）またはコーティングした他のリングにも使用できる。

【００１９】 本発明の新規な特徴は、特に添付した請求の範囲に詳しく説明しているが、本
発明は、図面と共に説明した以下の詳細な説明からさらに明らかになる。ただし
添付した図面は概略図である。

【００２０】 （好適な実施形態の説明） 以下、本発明の実施の形態に係るリングトラベラーを添付した図を用いて説明
する。 図１ａ〜図１ｆは、国際特許出願第９９／４９１１３号に開示されているリン
グトラベラーの様々な実施形態１０ａ〜１０ｆを示している。この際、図１ａと
図１ｂは、典型的にリング紡糸機またはリングねん糸機のＴ字型フランジリング
に使用される略Ｃ字形状のリングトラベラー１０ａ、１０ｂを示している。一方
、図１ｃ〜図１ｆは、耳形状及びフック形状のリングトラベラー１０ｃ，．．．
，１０ｆを示している。この際、リングトラベラー１０ｃ及び１０ｄは傾斜フラ
ンジリングに使用され、リングトラベラー１０ｅは円錐形状に走行するフランジ
リングに使用され、そしてリングトラベラー１０ｆは垂直方向に走行するフラン
ジリングに使用される。

【００２１】 操作中、これらリングトラベラー１０ｃ，．．．，１０ｆの各々は、符号１に
示すように走行面１を形成して、操作中フランジリング上でスライド走行する。
略Ｃ字形状のリングトラベラー１０ａ及び１０ｂの場合には対称形状のため、側
面ａ、ｂの双方とも走行面を形成する。一方、耳形状とフック形状のリングトラ
ベラー１０ｃ，．．．，１０ｆの場合には、走行面の領域１は、自明ではあるが
、形状に従って決定される。

【００２２】 本発明の実施の形態に係るリングトラベラー１０、即ち１０ａ，．．．，１０
ｆは、図１ａ，．．．，１ｆに示した形態に製造されてもよく、あるいは他の好
適な形態に製造されてもよい。

【００２３】 本発明の実施の形態に係るリングトラベラー１０は、鋼部材からなる、コーテ
ィングされないコア２０を備え、そして少なくともリング紡糸機またはリングね
ん糸機のリング上をスライドする走行面１または糸を導く領域内に、窒化した領
域を備える。この場合、リングトラベラー１０ａ，．．．，１０ｆの糸の通過す
る領域は、符号４に示す領域内にある。

【００２４】 このため、活性媒体として熱エネルギーと窒化剤をコア２０に供給して、リン
グトラベラー１０を少なくとも部分的に窒化する。そして、窒化処理の後に表面
をできるだけ滑らかにするために、好適には窒化処理に先立ってリングトラベラ
ー１０を研磨する。

【００２５】 コア２０に使用される主要素材は、好適には非合金または低合金の鋼であって
、好適には窒化用鋼である。好ましくは、焼処理された鋼からコア２０を選択し
、窒化処理中に寸法の変形をほとんど生じさせないようにする。さらに、好まし
くはコア２０の主要素材は、クロミウム、バナジウム、アルミニウム、モリブデ
ン、マンガン、及び／またはニッケル等の窒化用の合金元素を含む。

【００２６】 窒化処理の結果は、未加工での素材の選択（例えば、焼処理された鋼の選択）
に加えて、温度特性（加熱時のランプ特性、保持時間及び保持温度、冷却時のラ
ンプ特性）と窒化剤の混合比に依存する。

【００２７】 コアは炉の中で４５０℃〜６００℃の範囲内の温度、好適には５５０℃付くの
温度まで加熱され、そしてこの温度で３〜６０時間、好適には約２４時間維持さ
れる。窒化剤は好適にはＮＨ₃とＮ₂を含み、また必要であればＨ₂を含むガス、
液体またはプラズマの形態で供給される。プラズマ窒化処理（プラズマ浸炭）を
用いる場合には、純窒素を窒化剤として使用するのが好ましく、そして真空チャ
ンバ内で窒素原子をイオン化した後、リングトラベラー１０の反対の極性を有す
る表面２２上に引寄せて、鋼と結合させて窒化鋼を形成させる。

【００２８】 本発明の実施の形態に係る上述の処理の後、リングトラベラー１０の表面２２
ａは好適には黒、青、黄、または白色の光沢を有する。

【００２９】 好適には、活性媒体は窒素成分に加えて、硫黄成分及び／または炭素成分を有
する。この結果、摩擦抵抗指数を減少するとともに、窒化領域を形成するように
作用させることができる。

【００３０】 上述した窒化処理によって、適切であれば、リングトラベラー１０のコア２０
に多層状に窒化されたエッジレイヤが形成される。以下、図２〜図５を用いてよ
り詳細に説明する。

【００３１】 図２は窒化処理されていないリングトラベラー１０のコア２０の断面を示して
いる。図から明らかなように、このコアの断面にわたって、基本素材２１は未変
化の状態にある。

【００３２】 図３は窒化処理されたリングトラベラー１０のコア２０ａの断面を示している
。このリングトラベラー１０は窒化された主要素材と図示するように結合層２３
からなる薄いエッジレイヤを構成する。尚、このエッジレイヤでは、拡散の飽和
が実質的に生じている。

【００３３】 図４はより強く窒化処理されたリングトラベラー１０のコア２０ｂの断面を示
している。このリングトラベラー１０は結合層２３と、この下に主要素材を窒化
したさらなる拡散層２４がある。この拡散層２４の中には、窒素を多量に含む混
合結晶と沈澱した窒化物が含まれる。

【００３４】 図５は窒化処理されたリングトラベラー１０のコア２０ｃの断面を示している
。このリングトラベラー１０は拡散層２４のみを有し、結合層２３を備えていな
い。

【００３５】 これらレイヤ構成の選択は、リングトラベラー１０に要求される特性に従って
決定される。例えば、高速走行するリングトラベラー１０の場合には、堅い結合
層が好ましい。また比較的強い力が作用するリングトラベラー１０の場合には、
結合層を伴わずに、比較的強靱でしかし比較的堅い拡散層２４のみが好ましい。

【００３６】 好適には、結合層の厚さは０．１μｍ〜３０μｍであり、拡散層の厚さは１μ
ｍ〜２０００μｍである。特に好適には、厚さが８μｍ〜１２μｍの結合層と、
厚さが１００μｍ〜２００μｍの拡散層を使用する。厚さを薄く設定し、または
結合層を完全に排除することによって、素材の破断を防ぐことができるが、従来
の技術では、この技術をこの技術領域に適用することは不可能であった。

【００３７】 窒化処理の結果として生じるレイヤの厚さは、鋼の成分と窒化処理以前のリン
グトラベラー１０の表面状態によって定められる。基本的に、窒素成分が高くか
つ高温の場合に厚さの厚い結合層が得られ、そして窒素成分が低くかつ低温の場
合に厚さの薄い結合層が得られる。同時に、レイヤの厚さ、つまり拡散浸透の深
さは、窒化処理に要した継続時間（duration）によって決定される。

【００３８】 さらに、目の細かく（fine）軽量なリングトラベラー１０が、目の粗く（coar
se）重量なリングトラベラー１０よりも短い継続時間で窒化される。

【００３９】 また、硫黄成分及び／または炭素成分を混合することによって、摩擦抵抗指数
を減少させることができる。同時に、結合層と拡散層の厚さを要求通りに均等に
することができる。

【００４０】 もしも結合層の厚さを薄くするように選択したならば、コアの表面２２の粗さ
はほんのわずかしか生じず、従って継続する走行面の研磨を省くことができる。
また、コア部材の脆化を防ぐことができる。

【００４１】 本発明の実施の形態に係る好適な精製方法では、リングトラベラー１０を最適
化するために、コア２０；２０ａの表面２２；２２ａを窒化処理の前及び／また
は後に研磨する。

【００４２】 また、リングトラベラー１０に化学的応力が強く作用する場合には、好ましく
は再度酸化する。

【００４３】 走行面１の領域内で、符号３に示す、主にリングトラベラー１０の内面は、自
明ではあるが、耐磨耗性と良好なすべり特性を備える必要があり、このため、窒
化層２３；２４を備える。リングトラベラー１０はリング上で横方向に傾斜して
走行するため、対応する糸の張力が発生するが、このため双方の端面２にもまた
窒化層２３；２４を備えることに利点がある。

【００４４】 好適には、本発明の実施の形態に係る窒化処理はリングトラベラー１０の全領
域に対して行われる。しかしながら、窒化するエッジ域とともに、機械的及び／
または化学的応力が強く作用する領域のみを窒化するのは可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 リングトラベラーの様々な実施の形態を１ａ〜１ｆに分けて示す図である。

【図２】 窒化前のリングトラベラーのコアの断面を示す図である。

【図３】 窒化後の、結合層を有するリングトラベラーのコアの断面を示す図である。

【図４】 窒化後の、結合層と拡散層を有するリングトラベラーのコアの断面を示す図で
ある。

【図５】 窒化後の、拡散層を有するリングトラベラーのコアの断面を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 リング紡糸機またはリングねん糸機用のリングトラベラー（
   １０）の製造方法であって、該リングトラベラー（１０）は素材が鋼からなるコ
   ア（２０）を有し、この際、活性媒体として熱エネルギー及び窒化剤を前記コア
   （２０）に供給して、前記コア（２０）または該当部位を窒化することを特徴と
   する方法。
2. 【請求項２】 前記コア（２０）は４５０℃〜６００℃の範囲内の温度で、
   好適には約５５０℃近くの温度まで加熱されることを特徴とする請求項１に記載
   の方法。
3. 【請求項３】 前記コア（２０）は前記温度範囲内で、３〜６０時間、好適
   には約２４時間維持されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】 前記窒化剤は、好適にはＮＨ₃とＮ₂成分からなるガス、窒素
   を豊富に有する液体または窒素を豊富に有するプラズマの形態として供給される
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 【請求項５】 前記活性媒体は、窒素成分に加えて、硫黄成分及び／または
   炭素成分を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 【請求項６】 前記コア（２０）は窒化処理の前及び／または後に研磨され
   、かつ／または窒化処理の後に酸化されることを特徴とする請求項１〜５のいず
   れかに記載の方法。
7. 【請求項７】 素材が鋼からなるコア（２０）を有する、リング紡糸機また
   はリングねん糸機用のリングトラベラー（１０）であって、この際、特に糸の走
   行面及び／またはリング上の走行面のように、コア（２０）の少なくとも機械的
   応力を受ける一部に対して、窒化したエッジレイヤ（２３；２４）を備えること
   を特徴とするリングトラベラー。
8. 【請求項８】 前記エッジレイヤ（２３；２４）はさらなる拡散層（２４）
   を含まない結合層（２３）、さらなる拡散層（２４）を含む結合層（２３）、ま
   たは拡散層（２４）のみからなることを特徴とする請求項７に記載のリングトラ
   ベラー。
9. 【請求項９】 前記結合層（２３）は０．１μｍ〜３０μｍの厚さを有する
   とともに前記拡散層（２４）は１μｍ〜２０００μｍの厚さを有し、好適には、
   前記結合層（２３）は８μｍ〜１２μｍの厚さを有するとともに前記拡散層（２
   ４）は１００μｍ〜２００μｍの厚さを有することを特徴とする請求項８に記載
   のリングトラベラー。
10. 【請求項１０】 前記結合層（２３）と、もしも必要ならば、同時に拡散層
    （２４）は、硫黄成分及び／または炭素成分を備えることを特徴とする請求項８
    または９に記載のリングトラベラー。
11. 【請求項１１】 前記コア（２０）の表面（２２）を研磨し、かつ／または
    酸化レイヤで覆うことを特徴とする請求項７〜１０のいずれかに記載のリングト
    ラベラー。
12. 【請求項１２】 前記コア（２０）の表面（２２）は、黒、青、黄、または
    白色の、好適には光沢を有することを特徴とする請求項７〜１１のいずれかに記
    載のリングトラベラー。
13. 【請求項１３】 前記コア（２０）の主要素材（２１）は焼処理され、かつ
    ／または非合金または低合金の鋼であって、好適には窒化用鋼であることを特徴
    とする請求項７〜１２のいずれかに記載のリングトラベラー。
14. 【請求項１４】 前記コア（２０）の主要素材（２１）は好適にはクロミウ
    ム、バナジウム、アルミニウム、モリブデン、マンガン、及び／またはニッケル
    等の窒化用金属原子を含むことを特徴とする請求項１３に記載のリングトラベラ
    ー。