JP2007277753A - 糸条加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】糸の高速加熱処理に好適な糸条加熱装置の構成を提供する。
【解決手段】糸条加熱装置５は、糸２が掛けられるローラ６ａ・６ｂと、加熱手段としての誘導加熱用コイル２２・２２と、前記ローラ６ａ・６ｂを回転駆動するための電動モータ２１・２１と、を備える。前記ローラ６ａ・６ｂは、前記糸２が掛けられる筒部３１と、前記筒部３１を電動モータ２１の出力軸２３に連結するためのフランジ部３２と、を備えている。前記誘導加熱用コイル２２はローラ６ａ・６ｂの外側に配置されており、この誘導加熱用コイル２２によって前記ローラ６ａ・６ｂを加熱し、これによって糸２を加熱する。前記誘導加熱用コイル２２と前記ローラとの間の隙間ｇは５ｍｍ以上３０ｍｍ以下とするのが好ましい。また、前記フランジ部３２は、前記ローラ６ａ・６ｂの軸方向の中央範囲に配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、糸をローラ周面に巻き掛けつつ加熱する糸条加熱装置の構成に関する。

この種の糸条加熱装置としては、例えば特許文献１に開示されるものがある。この特許文献１の糸条加熱装置は、駆動軸の先端部に嵌め合わされるボス部と、このボス部に円盤状の接続部（フランジ部）を介して一体に接続された円筒状のローラ本体部と、を備え、このローラ本体部が、前記接続部によって前記駆動軸の先端側に片持ち支持状態で取り付けられる構成になっている。また、前記ローラ本体部の径方向内側にはヒータが収容されて、このヒータのエネルギーを受けてローラ本体部が発熱するようになっている。
特開２０００−２５６９３６号公報（図１、００１１、００１４）

近年、同時に多数本の糸をワインダで巻き取る多エンド巻取りと、巻取速度の高速化の要望が高まっている。この点、上記特許文献１の構成は、前記接続部及びボス部が駆動軸の先端側に配置されているために、多エンド巻取りの場合、駆動軸を長くせざるを得ない。また、前記接続部及び前記ボス部が先端側に配置されることに伴ってローラの重心が接続部及びボス部から遠くに位置することとなるので、ローラ本体部回転時の系の固有振動数が低くなってしまう。従って、ローラ本体部を高速回転させることが困難であり、近年高まっている糸の多エンド高速巻取の要請に応える観点から改善の余地が残されていた。また、ローラ本体部の内側にヒータが配置されているため、設計上の制限を受け、例えば、駆動軸を太くして剛性を高めることができない等の問題があった。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、ローラ内部のレイアウトの自由度を高め、かつ良好に糸を加熱できる糸条加熱装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、糸が掛けられるローラと、加熱手段と、前記ローラを回転駆動するためのローラ駆動部と、を備える糸条加熱装置において、前記ローラの外側に前記加熱手段としての誘導加熱用コイルを配置し、この誘導加熱用コイルによって前記ローラを加熱し、これによって糸を加熱する糸条加熱装置が提供される。

これにより、ローラの内部レイアウトの自由度を高めることができる。また、外側に配置された誘導加熱用コイルによってローラを加熱する構成であるので、ローラの外周面が最も昇温し（表皮効果）、これにより、ローラの外周面に巻き掛かる糸を効率よく加熱することができる。また、加熱手段の配置位置に制約を受けない。更に、ローラの内部の昇温を抑制できるので、当該内部の周辺の部材の寿命を延ばすことができる。

前記の糸条加熱装置においては、前記誘導加熱用コイルと前記ローラとの間の隙間が５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。

これにより、糸がローラに巻き付いたとしても、その巻付き糸が誘導加熱用コイルへ影響するまでに十分な時間を確保できる。

前記の糸条加熱装置においては、前記誘導加熱用コイルが、前記ローラの周面のうち糸が掛けられる部分を避けて対面するように設けられていることが好ましい。

これにより、糸をローラに巻き掛ける際に誘導加熱コイルが邪魔にならないので、容易に作業を行うことができる。

あるいは、前記の糸条加熱装置においては、以下のように構成することもできる。即ち、前記誘導加熱用コイルの少なくとも一部が、前記ローラの周面のうち糸が掛けられる部分に対面するように設けられている。前記ローラの回転軸線方向において、前記誘導加熱用コイルの先端部が前記ローラの先端部よりも基端側に位置している。

この場合、糸掛けに使うローラの先端部がコイルがなく露出していることで、糸条加熱装置へ糸を簡単にセットすることができる。

前記の糸条加熱装置においては、前記誘導加熱用コイルに高周波電流を流すことによって前記ローラを加熱することが好ましい。ここで、高周波電流とは、５０Ｈｚ、６０Ｈｚの商用電流とは異なり、概ね１ｋＨｚ以上の電流のことである。

これにより、ローラと誘導加熱用コイルとの間の隙間を十分に確保できる。

本発明の第２の観点によれば、以下の構成の糸条加熱装置が提供される。即ち、糸が掛けられるローラと、加熱手段と、前記ローラを回転駆動するためのローラ駆動部と、を備える。前記加熱手段は前記ローラの外側に配置されている。前記ローラは、前記糸が掛けられる筒部と、前記筒部を前記駆動部の回転軸に連結するためのフランジ部と、を備えている。前記フランジ部は、前記ローラの軸方向の中央範囲に配置されている。

これにより、駆動軸を短くでき、ローラの片持ち部分を短くでき、この結果、系の固有振動数を低くできる。この結果、ローラを長尺化し高速回転させても振動が生じにくい構成とすることができる。

次に、発明の実施の形態を図１〜図３を参照して説明する。図１は糸条加熱装置を備える紡糸延伸装置の全体構成を示す模式図、図２は糸条加熱装置の一部断面斜視図、図３は糸条加熱装置の一部断面側面図である。

図１には、本実施形態の糸条加熱装置５を備える紡糸延伸装置（合成繊維糸の製造装置）の全体構成が示される。この紡糸延伸装置において、口金１から吐出された溶融ポリマーの状態にあるフィラメント糸（糸条）２は、冷却装置３からの送風によって冷却固化され、オイリング装置４を経由して、糸条加熱装置５へ送られる。この糸条加熱装置５は、上下に１つずつ配置されるとともにそれぞれが電動モータで駆動される２つのローラ６ａ・６ｂを備えており、これらのローラ６ａ・６ｂに糸２を巻き掛けつつ加熱するように構成している。糸条加熱装置５の詳細な構成は後述する。

糸条加熱装置５の下流側には引取ローラ７が設けられており、この引取ローラ７は、主ローラ７ａと補助ローラ７ｂからなる。主ローラ７ａは図略のモータで駆動される。そして、この引取ローラ７の主ローラ７ａの回転速度と前記糸条加熱装置５のローラ６ａ・６ｂの回転速度との間に所定の速度差が設定されることにより、糸条加熱装置５と引取ローラ７との間で糸２が延伸されるように構成されている。なお、この引取ローラ７の主ローラ７ａは加熱ヒータ８を備えており、この加熱ヒータ８で糸２を加熱できるようになっている。この加熱ヒータ８は、糸条加熱装置５の後述の誘導加熱用コイル２２と同様の構成としている。ただし、この加熱ヒータ８は省略しても良い。

引取ローラ７の更に下流側には、糸ガイド９及び巻取装置１１が配置される。この巻取装置１１はスピンドル１２を備え、このスピンドル１２に、筒状に構成された糸巻取用の巻取ボビン１３を複数本装着できるようになっており、同時に複数本の糸を巻き取れるようになっている。また、巻取装置１１は接触ローラ１０を備えており、巻取ボビン１３の外周面や、巻取ボビン１３に糸２を巻き取って形成される糸層の外周面に、前記接触ローラ１０を適宜の接圧で接触させながら巻取ボビン１３に糸２を巻き取るように構成されている。このときの巻取速度は、例えば６０００ｍ／分とされている。

糸条加熱装置５の詳細な構成が図２及び図３に示され、この糸条加熱装置５は、前記２つのローラ６ａ・６ｂのほか、電動モータ（ローラ駆動部）２１・２１と、誘導加熱用コイル（加熱手段）２２・２２と、を主な構成として備えている。それぞれのローラ６ａ・６ｂは金属製とされるとともに、当該ローラ６ａ・６ｂは図２や図３に示すように、糸２を外周面に巻き掛けるための筒部３１と、この筒部３１の内周面から縮径方向（中心に向かう方向）に延出するように一体形成されるフランジ部（接続部）３２と、このフランジ部３２の中心部に形成されるボス部（連結部）３３と、を備えた形状に構成されている。

電動モータ２１・２１のそれぞれはハウジングを備え、このハウジングに出力軸（支持軸、駆動軸、回転軸）２３を図示しない軸受を介して回転自在に備えている。この出力軸２３は電動モータ２１のハウジングから水平方向に突出させ、当該ハウジングに片持ち状に支持させている。そして、この出力軸２３の先端に、ローラ６ａ・６ｂの前記ボス部３３がナット２４を介して固着されている。この結果、前記電動モータ２１の出力軸２３によって、前記ローラ６ａ・６ｂが片持ち状に支持される。そして、電動モータ２１を駆動することにより、ローラ６ａ・６ｂを例えば周面速度６０００ｍ／分程度の高速で回転させることができる。

それぞれのローラ６ａ・６ｂの外側には前記誘導加熱用コイル２２が配置されている。この誘導加熱用コイル２２は、電動モータ２１のハウジングとともに、図略の支持台に固定されている。具体的には、誘導加熱用コイル２２は、電動モータ２１を支持する前記支持台に図略のブラケットを介して取り付けられている。図１や図２に示すように、この誘導加熱用コイル２２は、各ローラ６ａ・６ｂ（筒部３１）の外周側を一部覆うように、断面円弧状に形成されている。また、各誘導加熱用コイル２２と前記ローラ６ａ・６ｂとの間には適宜の隙間ｇが形成されている。

図３に示すように、前記筒部３１には、軸方向に延びるヒートパイプ３５が埋設されている。このヒートパイプ３５は、円周方向に間隔をあけて数本配置されている。これにより、筒部３１が軸方向に均一に加熱されるようにしている。

この構成で、オイリング装置４から送られてきた糸２は、図２に示すように、下側のローラ６ｂの基端近傍の下半部に巻き掛かった後、上側のローラ６ａの上半部に巻き掛かり、再び下側のローラ６ｂの下半部に巻き掛かり、・・・というように、２つのローラ６ａ・６ｂに交互に巻回される。そして、２つのローラ６ａ・６ｂに螺旋状に複数回（例えば５〜７周）巻き付けられた後、糸２は下側のローラ６ｂの先端近傍から下流側の引取ローラ７へ向かって送られる。なお、図２及び図３において糸２は１本のみ示されているが、実際は複数本の糸２が平行に巻き掛けられている。

なお、本明細書において「先端」とは、特に注記のない場合、電動モータ２１の出力軸２３の片持ち支持されている自由端側（電動モータ２１のハウジングから遠い側）の端を意味し、「基端」とは支点側（電動モータ２１のハウジング側）の端を意味する。

本実施形態において一方の前記誘導加熱用コイル２２は、上側のローラ６ａの外周面の下半部を覆うように、即ち糸２が掛けられている糸掛け部を避けて対面するように設けられている。また同様に、他方の誘導加熱用コイル２２は、ローラ６ｂの外周面の上半部を覆うように、即ち糸２が掛けられている糸掛け部を避けて対面するように設けられている。

それぞれの誘導加熱用コイル２２は給電線を介して個別の高周波電源４０に接続されており、誘導加熱用コイル２２に、例えば３０ｋＨｚ程度の高周波の交番電流（交流）を流すように構成されている。これにより、コイル２２が発生させる磁界を打ち消す向きの渦電流が金属製のローラ６ａ・６ｂの表面（筒部３１の外周面）に発生し、この渦電流のジュール熱によって、回転中のローラ６ａ・６ｂの表面が例えば２００℃程度にまで昇温する。以上のようにローラ６ａ・６ｂの外周面が非接触で加熱され、これによって、ローラ６ａ・６ｂの外周面に巻かれる糸２を加熱することができる。

なお、ローラ６ａ・６ｂと誘導加熱用コイル２２との間の前記隙間ｇは、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましい。隙間ｇが５ｍｍ未満であると、何らかの理由で糸２がローラ６ａ・６ｂに巻き付いたとき、その巻付き糸が短時間で誘導加熱用コイル２２へ影響を与えてしまい、誘導加熱用コイル２２の破損等の恐れが大きくなる。一方、隙間ｇが３０ｍｍを上回ると、ローラ６ａ・６ｂの誘導加熱の効率が不十分になってしまって、糸２を十分に加熱できない恐れがある。なお、本実施形態ではｇ＝１５ｍｍに設定している。ここで、誘導加熱用コイル２２には前述したとおり高周波の交番電流を流すように構成しているので、上記の隙間ｇの大きさが上記の程度であってもローラ６ａ・６ｂの表面を良好に加熱することができる。

また図３に示すように、本実施形態のローラ６ａ・６ｂのフランジ部３２は、当該ローラ６ａ・６ｂの径方向に沿う視線で見たときに、誘導加熱用コイル２２とローラ６ａ・６ｂの軸方向で全部重複する位置に配置されている。言い換えれば、フランジ部３２の厚みｔが、前記誘導加熱用コイル２２の軸方向の長さｗに含まれるようにオーバーラップしている。これにより、ローラ６ａ・６ｂの外周面を誘導加熱用コイル２２で広く覆って効率良く均等に加熱できるとともに、ローラ６ａ・６ｂのフランジ部３２（ボス部３３）の位置を好適な位置に設定できる。

なお、本実施形態においてフランジ部３２はローラ６ａ・６ｂのほぼ軸方向中央位置（軸方向の中央範囲）に設定されているため、前記特許文献１の構成に比較して、ボス部３３を基端寄りの位置に配置できる。従って、電動モータ２１の出力軸２３を短くでき、更にローラ６ａ・６ｂの重心も基端寄りに位置させることができている。この結果、ローラ６ａ・６ｂ及び出力軸２３からなる系の固有振動数を低くでき、ローラ６ａ・６ｂを高速回転させても振動が生じにくい構成を実現できる。

以上に示すように、本実施形態の糸条加熱装置５は、糸２が掛けられるローラ６ａ・６ｂと、このローラ６ａ・６ｂを回転駆動するための電動モータ２１・２１と、を備える。そして、前記ローラ６ａ・６ｂの外側に加熱手段としての誘導加熱用コイル２２を配置し、この誘導加熱用コイル２２に交番電流を流すことで前記ローラ６ａ・６ｂを加熱し、これによって糸２を加熱するように構成している。従って、ローラ６ａ・６ｂの内部に加熱手段を配設する必要がなくなるので、ローラ６ａ・６ｂの内部レイアウトの自由度を高めることができる。例えば、電動モータ２１・２１の出力軸２３の径を大にしたり、フランジ部３２の位置を中央に設定することも容易である。また、外側に配置された誘導加熱用コイル２２によってローラ６ａ・６ｂを加熱する構成であるから、ローラ６ａ・６ｂの外周面が（渦電流の密度が最も大きいために）最も昇温する。この表皮効果により、ローラ６ａ・６ｂの外周面に巻き掛かる糸２を効率良く加熱できる。一方で、ローラ６ａ・６ｂの内部（中心側）の昇温は相対的に抑えることができるので、出力軸２３への熱の伝導を抑制し、これにより、例えば、電動モータ２１において前記出力軸２３を軸支する図略の軸受の寿命を延ばすことができる。

また、前記誘導加熱用コイル２２と前記ローラ６ａ・６ｂとの間の隙間ｇが５ｍｍ以上３０ｍｍ以下となるように設定されている。従って、糸２の誘導加熱用コイル２２への絡まりを防止しつつ、糸２の加熱効率に優れた糸条加熱装置５を提供できる。

また、前記誘導加熱用コイル２２は、前記ローラ６ａ・６ｂの外周面のうち糸２が掛けられている部分を避けて対面するように設けられている。従って、糸２を糸条加熱装置５にセットする際も、誘導加熱用コイル２２が邪魔にならないので、セット作業が極めて容易である。なお、ローラ６ａ・６ｂは高速で回転されつつ加熱されるため、円弧状の誘導加熱用コイル２２であってもローラ６ａ・６ｂの外周面は周方向で均等に昇温され、糸２の加熱ムラが生じることもない。

また、前記ローラ６ａ・６ｂは、前記糸２が掛けられる筒部３１と、前記筒部３１を前記電動モータ２１の出力軸２３に連結するために当該筒部３１から縮径方向に延出するフランジ部３２と、を備えている。そして、前記フランジ部３２は、前記ローラ６ａ・６ｂの軸方向で前記誘導加熱用コイル２２と重複する位置に、更に言えば前記ローラ６ａ・６ｂの軸方向の中央範囲に配置されている。従って、フランジ部３２（ボス部３３）をローラ６ａ・６ｂの先端側に配置する必要がなくなるので、電動モータ２１の出力軸２３を短くでき、系の固有振動数を低くして高速回転に好適な構成とすることができる。本実施形態では、ローラ６ａ・６ｂ（筒部３１）の軸方向長さをほぼ二等分する位置にフランジ部３２が配置されており、これによって、周面速度６０００ｍ／分となるようにローラ６ａ・６ｂを高速で回転させても振動が起こりにくい構成が実現されている。

なお、図４や図５に示すように、各誘導加熱用コイル２２・２２の配置を、上側のローラ６ａの上半部及び下側のローラ６ｂの下半部（糸が掛けられている部分）を覆うように変更することができる。なお、図４及び図５の構成は、誘導加熱用コイル２２・２２の形状及び配置が異なるだけであって、その他は図２及び図３と同様である。

この変形例の場合、前記の図２及び図３の構成に比べてローラ６ａ・６ｂの外周面を一層広い面積で覆うことが容易であり、ローラ６ａ・６ｂを均等に且つ効率良く加熱することができる。

また、図５に示すように、変形例において各誘導加熱用コイル２２の先端は、ローラ６ａ・６ｂの先端よりも、糸掛けに必要な長さ分だけ若干基端側に位置している。言い換えれば、ローラ６ａ・６ｂの先端部（片持ち支持されている自由端側の端部）の外周面は、誘導加熱用コイル２２で覆われずに露出している。

これにより、糸条加熱装置５への糸２のセットを、前記露出部分に糸２を巻回するだけで行うことができる。即ち、本実施形態の糸条加熱装置５において、上側のローラ６ａの回転軸線と下側のローラ６ｂの回転軸線は平行配置されておらず、若干角度をズラして配置されている。従って、各ローラ６ａ・６ｂを回転させながらその先端露出部に糸２を周回させると、自動的に糸２はローラ６ａ・６ｂの外周面上を基端側に向かって（誘導加熱用コイル２２の内部に入り込むように）移動し、最終的には図４に示すように、等ピッチで糸２が螺旋状に２つのローラ６ａ・６ｂに巻き掛けられる状態を自動的に実現することができる。以上のように、本実施形態の糸条加熱装置５は、ローラ６ａ・６ｂの先端に糸２を掛けると、自然と全体的に糸掛けができる構成になっている。このような構成において、前記のようにローラ６ａ・６ｂの先端を露出させると、糸掛け作業が容易になるという効果がある。

なお、前記の変形例では図５に示すように、ローラ６ａ・６ｂの筒部３１にヒートパイプ３５を埋め込んで配置し、このヒートパイプ３５の先端部を前記露出部まで延出させることが極めて好ましい。これにより、ローラ６ａ・６ｂの先端部も含めて、糸２を均等に加熱することができる。

以上に本発明の好適な実施形態と変形例を説明したが、上記の構成は一例であって、例えば以下のように変更することができる。

誘導加熱用コイル２２を用いることに代えて、例えば抵抗加熱ヒータ等の他の加熱手段を用いる構成に変更することができる。抵抗加熱ヒータの場合でもローラ６ａ・６ｂは外側から加熱されるため、ローラ中心部の昇温を抑えて出力軸２３の軸受等の寿命を延ばすことができ、有利である。

ローラ６ａ・６ｂは、金属製とすることに代えて、その他の導電性を有する材料で構成することができる。

図２と図４を組み合わせた構成、即ち、ローラ６ａ・６ｂのそれぞれの上半部と下半部の両方を誘導加熱用コイル２２で覆う構成に変更することができる。

ローラ６ａ・６ｂの寸法や、その外周面に糸２を何周巻き掛けるかについては任意であり、事情に応じて適宜選択することができる。ただし、上記実施形態及び変形例の構成は、電動モータ２１の出力軸２３を短くして系の固有振動数を低くできる点で、軸方向の寸法が長いローラ（糸２を多数回周回可能な仕様のローラ）を用いる場合に、また、糸掛け本数が多い場合に特に適合的である。

糸条加熱装置を備える紡糸延伸装置の全体構成を示す模式図。 糸条加熱装置の一部断面斜視図。 糸条加熱装置の一部断面側面図。 変形例の糸条加熱装置の斜視図。 変形例の糸条加熱装置の斜視図。

符号の説明

２ 糸（糸条）
５ 糸条加熱装置
６ａ・６ｂ ローラ
２１ 電動モータ（ローラ駆動部）
２２ 誘導加熱用コイル（加熱手段）
２３ モータの出力軸（回転軸）
３１ 筒部
３２ フランジ部
３３ ボス部
ｇ 隙間

Claims (6)

1. 糸が掛けられるローラと、加熱手段と、前記ローラを回転駆動するためのローラ駆動部と、を備える糸条加熱装置において、
   前記ローラの外側に前記加熱手段としての誘導加熱用コイルを配置し、この誘導加熱用コイルによって前記ローラを加熱し、これによって糸を加熱することを特徴とする糸条加熱装置。
2. 請求項１に記載の糸条加熱装置であって、前記誘導加熱用コイルと前記ローラとの間の隙間が５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることを特徴とする糸条加熱装置。
3. 請求項１又は２に記載の糸条加熱装置であって、前記誘導加熱用コイルが、前記ローラの周面のうち糸が掛けられる部分を避けて対面するように設けられていることを特徴とする糸条加熱装置。
4. 請求項１又は２に記載の糸条加熱装置であって、
   前記誘導加熱用コイルの少なくとも一部が、前記ローラの周面のうち糸が掛けられる部分に対面するように設けられており、
   前記ローラの回転軸線方向において、前記誘導加熱用コイルの先端部が前記ローラの先端部よりも基端側に位置していることを特徴とする糸条加熱装置。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載の糸条加熱装置であって、前記誘導加熱用コイルに高周波電流を流すことによって前記ローラを加熱することを特徴とする糸条加熱装置。
6. 糸が掛けられるローラと、加熱手段と、前記ローラを回転駆動するためのローラ駆動部と、を備える糸条加熱装置において、
   前記加熱手段は前記ローラの外側に配置されており、
   前記ローラは、前記糸が掛けられる筒部と、前記筒部を前記駆動部の回転軸に連結するためのフランジ部と、を備えており、
   前記フランジ部は、前記ローラの軸方向の中央範囲に配置されていることを特徴とする、糸条加熱装置。
   

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