JP2021088783A

JP2021088783A - 繊維供給装置

Info

Publication number: JP2021088783A
Application number: JP2019219138A
Authority: JP
Inventors: 勇介林; Yusuke Hayashi; 一夫前原; Kazuo Maehara
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2019-12-03
Filing date: 2019-12-03
Publication date: 2021-06-10

Abstract

【課題】計量コンベア上に供給される繊維の目付ばらつきを低減させることができる繊維供給装置を提供する。【解決手段】本繊維供給装置１は、フィードローラー３により繊維貯留部４の下部供給口４ａから送り出される繊維ｆをシューター６を介して計量コンベア５上に供給し、計量コンベアで計量される繊維重量に応じてフィードローラーの回転数を制御する。シューターは、下部供給口から送り出される繊維が滑り落ちる傾斜面２１と、傾斜面の下端から計量コンベアの一端側に向かって延長される延長面２２と、を有し、延長面の上方には、延長面上の繊維を押圧して計量コンベア上に送り込む押えローラー７が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明は、繊維供給装置に関し、更に詳しくは、フィードローラーにより繊維貯留部の下部供給口から送り出される繊維をシューターを介して計量コンベア上に供給し、計量コンベアで計量される繊維重量に応じてフィードローラーの回転数を制御する繊維供給装置に関する。

従来の繊維供給装置として、繊維マットの製造ライン（例えば、特許文献１の図１等参照）で用いられるものが一般に知られている。この繊維供給装置１０１は、例えば、図６に示すように、フィードローラー１０３により繊維貯留部１０４（「フィードタワー」とも称される。）の下部供給口１０４ａから送り出される繊維ｆをシューター１０６を介して計量コンベア１０５（「スケールコンベア」とも称される。）上に供給し、計量コンベア１０５で計量される繊維重量に応じてフィードローラー１０３の回転数を制御する。このシューター１０６及び計量コンベア１０５上の繊維ｆは、単繊維同士が緩く絡み合って連続的な綿状をなしている。さらに、繊維貯留部１０４内には、例えば、図７に示すように、ダクト１１１を通ってきた繊維ｆが分散羽根１１２により左右に振り分けられて降り積もる。

特開２０１９−０７２９２４号公報

しかし、上記従来の繊維供給装置１０１では、シューター１０６及び計量コンベア１０５上の繊維ｆは、単繊維同士が緩く絡み合って連続的な綿状をなしているので、シューター１０６上にかかる繊維荷重Ｎが計量コンベア１０５の計量値に影響を与えてしまう。その結果、繊維貯留部１０４からの繊維ｆの供給量の調整（すなわち、フィードローラー１０３の回転数の制御）を正確に実施できない。そのため、製造ラインで得られる繊維マットの流れ方向（すなわち、計量コンベア１０５上に供給される繊維ｆの搬送方向Ｑ）で目付ばらつきが発生してしまう。

さらに、上記従来の繊維供給装置１０１では、繊維貯留部１０４内には、ダクト１１１を通ってきた繊維ｆが分散羽根１１２により左右に振り分けられて降り積もるが、繊維貯留部１０４内の幅方向Ｐの中央部で両端部よりも多くの繊維ｆが貯留され易い。そのため、製造ラインで得られる繊維マットの幅方向（すなわち、計量コンベア１０５上に供給される繊維ｆの幅方向）で目付ばらつきが発生してしまう。

本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、計量コンベア上に供給される繊維の目付ばらつきを低減させることができる繊維供給装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するために、請求項１に記載の発明は、フィードローラーにより繊維貯留部の下部供給口から送り出される繊維をシューターを介して計量コンベア上に供給し、前記計量コンベアで計量される繊維重量に応じて前記フィードローラーの回転数を制御する繊維供給装置であって、前記シューターは、前記下部供給口から送り出される繊維が滑り落ちる傾斜面と、前記傾斜面の下端から前記計量コンベアの一端側に向かって延長される延長面と、を有し、前記延長面の上方には、前記延長面上の繊維を押圧して前記計量コンベア上に送り込む押えローラーが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に記載の発明において、前記押えローラーの表面には、前記延長面上の繊維のうちで該延長面の幅方向の中央部の繊維を両端部に分散させるスパイラル状部が設けられてい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、前記押えローラーは、前記計量コンベアで計量される繊維重量に応じて回転数が制御されることを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記延長面は、水平方向に延びていることを要旨とする。

本発明の繊維供給装置によると、シューターは、下部供給口から送り出される繊維が滑り落ちる傾斜面と、傾斜面の下端から計量コンベアの一端側に向かって延長される延長面と、を有し、延長面の上方には、延長面上の繊維を押圧して計量コンベア上に送り込む押えローラーが設けられている。これにより、押えローラーの押圧によりシューター上で繊維荷重が一旦受け止められ、押えローラーの回転により繊維が計量コンベア上に送り込まれる。そのため、シューター上の繊維荷重が計量コンベアにかかり難く、計量コンベアにより繊維重量の正確な計量が行われる。その結果、計量コンベアによる繊維重量の正確な計量値に応じてフィードローラーの回転数を適正な値に制御することで、計量コンベア上に供給される繊維の搬送方向の目付ばらつきが低減される。
また、前記押えローラーの表面に、前記延長面上の繊維のうちで該延長面の幅方向の中央部の繊維を両端部に分散させるスパイラル状部が設けられている場合は、スパイラル状部による繊維の分散により計量コンベア上に供給される繊維量が幅方向で均等化されて目付ばらつきが低減される。
また、前記押えローラーが、前記計量コンベアで計量される繊維重量に応じて回転数が制御される場合は、計量コンベア上に供給される繊維の搬送方向の目付ばらつきが更に低減される。
さらに、前記延長面が、水平方向に延びている場合は、押えローラーによる繊維の押圧及び送り込みが更に効果的に行われる。

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。
実施例に係る繊維供給装置を備える繊維マットの製造設備の要部模式図である。上記繊維供給装置の縦断面図である。実施例に係る押えローラーの斜視図である。他の形態に係る繊維供給装置を説明するための説明図であり、（ａ）はスパイラル状部のない押えローラーを示し、（ｂ）は傾斜面より小さな傾斜角で傾斜する延長面を有するシューターを示し、（ｃ）は傾斜面と同じ傾斜角で傾斜する延長面を有するシューターを示す。更なる他の形態に係る繊維供給装置の縦断面図である。従来の繊維供給装置の縦断面図である。従来の繊維貯留部の斜視図である。

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。

本実施形態に係る繊維供給装置は、例えば、図１〜図３に示すように、フィードローラー（３）により繊維貯留部（４）の下部供給口（４ａ）から送り出される繊維（ｆ）をシューター（６）を介して計量コンベア（５）上に供給し、計量コンベア（５）で計量される繊維重量に応じてフィードローラー（３）の回転数を制御する繊維供給装置（１、２）であって、シューター（６）は、下部供給口（４ａ）から送り出される繊維（ｆ）が滑り落ちる傾斜面（２１）と、傾斜面（２１）の下端から計量コンベア（５）の一端側に向かって延長される延長面（２２）と、を有し、延長面（２２）の上方には、延長面（２２）上の繊維（ｆ）を押圧して計量コンベア（５）上に送り込む押えローラー（７）が設けられている。

上記シューター（６）の構造、大きさ、材質等は特に問わない。このシューター（６）を構成する傾斜面（２１）の傾斜角（θ）としては、例えば、２０〜８０度（好ましくは４０〜５０度）が挙げられる（図２参照）。また、シューター（６）を構成する延長面（２２）の長さ（Ｌ）としては、例えば、２００ｍｍ以下（好ましくは２０〜１００ｍｍ）が挙げられる（図２参照）。さらに、シューター（６）を構成する延長面（２２）は、例えば、水平方向に延びていることができる（図２参照）。

上記押えローラー（７）の構造、大きさ、材質等は特に問わない。この押えローラー（７）の直径（Ｄ）としては、例えば、５０〜２００ｍｍ（好ましくは１００〜１５０ｍｍ）が挙げられる（図３参照）。また、押えローラー（７）の表面には、例えば、延長面（２２）上の繊維（ｆ）のうちで該延長面（２２）の幅方向（Ｐ）の中央部の繊維（ｆ）を両端部に分散させるスパイラル状部（２５）が設けられていることができる（図３参照）。また、押えローラー（７）は、例えば、計量コンベア（５）で計量される繊維重量に応じて回転数が制御されることができる（図２参照）。さらに、押えローラー（７）は、例えば、その軸方向に位置調整可能に設けられていることができる（図５参照）。

なお、上記繊維（ｆ）としては、例えば、無機繊維（ガラス繊維等）、有機繊維（植物繊維、動物繊維等の天然繊維）、熱可塑性樹脂繊維等が挙げられる。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。
上記植物性繊維には、葉脈系植物繊維（例えば、アバカ、サイザル、アガベ等）、靭皮系植物繊維（例えば、フラックス、ジュート、ヘンプ、ケナフ、ラミー等）、木質系植物繊維（例えば、広葉樹及び針葉樹等から採取された植物繊維等）、その他の植物繊維（ココヤシ殻繊維、オイルパーム空果房繊維、稲わら繊維、麦わら繊維、タケ繊維、綿等）が含まれる。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。
上記熱可塑性樹脂繊維としては、例えば、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂及びＡＢＳ樹脂等を利用できる。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。

なお、上記実施形態で記載した各構成の括弧内の符号は、後述する実施例に記載の具体的構成との対応関係を示すものである。

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。なお、本実施例では、繊維マットの製造設備５１で用いられる繊維供給装置１、２を例示する（図１参照）。

上記繊維マットの製造設備５１は、図１に示すように、ケナフ等の植物繊維ｆを供給するための繊維供給装置１と、ポリプロプレン等の樹脂繊維ｆを供給するための繊維供給装置２と、を備えている。これら各繊維供給装置１、２を構成する後述の計量コンベア５により搬送される各繊維ｆは、エアレイ装置５２により積層されて各繊維ウェブｗが形成される。これら各繊維ウェブｗはコンベア５３上で互いに重ねられてから、ニードルパンチ等により交絡された後に所定の大きさにカットされて繊維マットが得られる。
なお、上記各繊維供給装置１、２は、略同じ構成であるため、以下に一方の繊維供給装置１について詳説する。

（１）繊維供給装置の構成
本実施例に係る繊維供給装置１は、図２に示すように、繊維貯留部４（「フィードタワー」とも称される。）、計量コンベア５（「スケールコンベア」とも称される。）、シューター６及び押えローラー７を備えている。

上記繊維貯留部４は、タワー状に形成されており、その下部に下部供給口４ａが設けられている。この繊維貯留部４の上部には、ダクト１１１が接続され、ダクト１１１を通ってきた繊維ｆが分散羽根１１２により左右に振り分けられて繊維貯留部４内に降り積もる（図７参照）。さらに、繊維貯留部４は、下部供給口４ａから繊維ｆを送り出すフィードローラー３を有している。このフィードローラー３は、駆動モーター１６で回転駆動される。
なお、上記繊維貯留部４は、その幅方向Ｐの横幅が約２０００ｍｍとされ、その幅方向Ｐと直交する縦幅が約３００〜５００ｍｍとされ、その高さが約３０００ｍｍとされている（図７参照）。

上記計量コンベア５は、シューター６を介して供給される繊維ｆの繊維重量を計量しつつ繊維ｆを搬送する。この計量コンベア５は、ベルトコンベアにより構成されている。さらに、計量コンベア５は、ロードセル式、電磁式又は音叉式等の電子天秤１８を有している。

上記シューター６は、フィードローラー３により繊維貯留部４の下部供給口４ａから送り出される繊維ｆを計量コンベア５上に供給する。このシューター６は、金属製又は樹脂製の板材により形成されている。また、シューター６は、繊維貯留部４の下部供給口４ａから送り出される繊維ｆが滑り落ちる傾斜面２１と、傾斜面２１の下端から計量コンベア５の一端側に向かって延長される延長面２２と、を有している。

上記傾斜面２１は、その高さが約２１５ｍｍとされ、その傾斜角θが約４５度とされている。この傾斜面２１の上端部は、繊維貯留部４の下部供給口４ａの直下に配置されている。また、延長面２２は、水平方向に延びている。この延長面２２の長さＬは、約５０ｍｍとされている。さらに、延長面２２は、計量コンベア５の上面と略同じ高さに配置されている。

上記押えローラー７は、延長面２２の上方に配置されている。この押えローラー７は、延長面２２上の繊維ｆを押圧して計量コンベア５上に送り込むように、駆動モーター２４により所定の回転方向Ｒに回転駆動される。さらに、押えローラー７は、延長面２２の長さＬ（例えば、５０ｍｍ）よりも大きな直径Ｄ（例えば、１００ｍｍ）を有している（図３参照）。

上記電子天秤１８及び各駆動モーター１６、２４のそれぞれは、制御部１５に電気的に接続されている。この制御部１５には、電子天秤１８の計量値が入力される。そして、制御部１５は、電子天秤１８の計量値（すなわち、計量コンベア５で計量される繊維重量）に応じて各駆動モーター１６、２４を制御してフィードローラー３及び押えローラー７の回転数を制御する。よって、計量コンベア５で計量される繊維重量に応じて、フィードローラー３による繊維ｆの供給量（すなわち、シューター６に対する繊維ｆの送り出し量）と押えローラー７による繊維ｆの供給量（すなわち、計量コンベア５に対する繊維ｆの送り込み量）とが適正な値に調整される。

なお、上記制御部１５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。

上記押えローラー７の表面には、図３に示すように、延長面２２上の繊維ｆのうちで該延長面２２の幅方向Ｐ（すなわち、押えローラ７の軸方向）の中央部の繊維ｆを両端部に分散させるスパイラル状部２５（例えば、スパイラル状突起、スパイラル状溝等）が設けられている。このスパイラル状部２５は、押えローラー７の軸方向の右側と左側で巻き方向が反対とされている。

（２）繊維供給装置の作用
次に、上記構成の繊維供給装置１の作用について説明する。なお、本実施例では、繊維貯留部４内の幅方向Ｐの中央部で両端部よりも多くの繊維ｆが貯留される形態（図７参照）を例示する。

本繊維供給装置１では、図２に示すように、フィードローラー３により繊維貯留部４の下部供給口４ａから送り出される繊維ｆがシューター６の傾斜面２１上を滑り落ちて延長面２２上に至る。この延長面２２上の繊維ｆは、押えローラー７の押圧により押し潰され、押えローラー７の回転により計量コンベア５の一端側上に向かって水平に送り込まれる。このとき、押えローラー７のスパイラル状部２５により延長面２２上の繊維ｆのうちで延長面２２の幅方向Ｐの中央部の繊維ｆが両端部に分散される（図３参照）。これらシューター６及び計量コンベア５上の繊維ｆは、単繊維同士が緩く絡み合って連続的な綿状をなしているが、押圧ローラー７により延長面２２上の繊維ｆが押圧されることで、シューター６上の繊維荷重が計量コンベア５にかかり難くなる。

そして、計量コンベア５上に送り込まれた繊維ｆは、その繊維重量が計量されつつ搬送方向Ｑに搬送される。この計量コンベア５の繊維重量の計量値に応じて、制御部１５によりフィードローラー３及び押えローラー７の各回転数がフィードバック制御されて、フィードローラー３及び押えローラー７による繊維ｆの供給量が調整される。

（３）実施例の効果
本実施例の繊維供給装置１によると、シューター６は、下部供給口４ａから送り出される繊維ｆが滑り落ちる傾斜面２１と、傾斜面２１の下端から計量コンベア５の一端側に向かって延長される延長面２２と、を有し、延長面２２の上方には、延長面２２上の繊維ｆを押圧して計量コンベア５上に送り込む押えローラー７が設けられている。これにより、押えローラー７の押圧によりシューター６上で繊維荷重が一旦受け止められ、押えローラー７の回転により繊維ｆが計量コンベア５上に送り込まれる。そのため、シューター６上の繊維荷重が計量コンベア５にかかり難く、計量コンベア５により繊維重量の正確な計量が行われる。その結果、計量コンベア５による繊維重量の正確な計量値に応じてフィードローラー３の回転数を適正な値に制御することで、計量コンベア５上に供給される繊維ｆの搬送方向Ｑの目付ばらつきが低減される。

また、本実施例では、押えローラー７の表面には、延長面２２上の繊維ｆのうちで該延長面２２の幅方向Ｐの中央部の繊維ｆを両端部に分散させるスパイラル状部２５が設けられている。これにより、スパイラル状部２５による繊維ｆの分散により計量コンベア５上に供給される繊維量が幅方向Ｐで均等化されて目付ばらつきが低減される。

また、本実施例では、押えローラー７は、計量コンベア５で計量される繊維重量に応じて回転数が制御される。これにより、計量コンベア５上に供給される繊維ｆの搬送方向Ｑの目付ばらつきが更に低減される。

さらに、本実施例では、延長面２２は、水平方向に延びている。これにより、押えローラー７による繊維ｆの押圧及び送り込みが更に効果的に行われる。

（４）実験例及び比較例について
次に、実験例及び比較例に係る繊維マットの製造設備で得られた繊維マットの目付ばらつきの試験結果について説明する。実験例では、繊維マットの製造設備５１（図１参照）を使用した。比較例では、繊維マットの製造設備５１において、繊維供給装置１、２を従来の繊維供給装置１０１（図６参照）に置換するとともに、計量コンベア１０５を非計量コンベアとし且つコンベア５３を計量コンベアとしたものを使用した。

実験例で得られた繊維マットについて、目付け（単位面積当りの重量）を測定した。その結果、幅方向Ｐの目付ばらつきの変動係数（Ｃｖ）が３．９％であった。

比較例で得られた繊維マットについて、目付け（単位面積当りの重量）を測定した。その結果、幅方向Ｐの目付ばらつきの変動係数（Ｃｖ）が４．２％であった。

上述の変動係数（Ｃｖ）を参照することで、実験例で得られた繊維マットの目付ばらつきは、比較例で得られた繊維マットの目付ばらつきよりも極めて小さいことがわかる。

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、スパイラル状部２５を有する押えローラー７を例示したが、これに限定されず、例えば、図４（ａ）に示すように、スパイラル状部２５を有しない押えローラー７を採用してもよい。

上記実施例では、水平方向に延びる延長面２２を有するシューター６を例示したが、これに限定されず、例えば、図４（ｂ）に示すように、傾斜面２１の傾斜角θよりも小さな傾斜角θ’で傾斜する延長面２２を有するシューター６を採用してもよい。さらに、例えば、図４（ｃ）に示すように、傾斜面２１と同じ傾斜角で傾斜する延長面２２を有するシューター６を採用してもよい。
なお、上記傾斜角θ’としては、例えば、４５度以下（好ましくは２０度以下）が挙げられる

また、上記実施例における押えローラー７は、その軸方向に位置調整可能に設けられていてもよい。これにより、延長面２２上の繊維量が多い中央部分の幅方向Ｐの中心位置がずれても、押えローラー７を軸方向に位置調整することで対応できる。この場合、例えば、押えローター７を支持する支持部３１を支持台３２に対して長孔３３を介して取付ボルト３４で取り付けることで、押えローラー７を軸方向に位置調整できる。

さらに、上記実施例では、２つのフィードローラー３を有する繊維貯留部４を例示したが、これに限定されず、例えば、１つ又は３つ以上のフィードローラー３を有する繊維貯留部４を採用してもよい。

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。

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。

本発明は、繊維を供給する技術として広く利用される。特に、繊維マットの製造設備で用いられる技術として好適に利用される。

１，２；繊維供給装置、３；フィードローラー、４；繊維貯留部、４ａ；下部供給口、５；計量コンベア、６；シューター、７；押えローラー、２１；傾斜面、２２；延長面、２５；スパイラル状部、ｆ；繊維。

Claims

フィードローラーにより繊維貯留部の下部供給口から送り出される繊維をシューターを介して計量コンベア上に供給し、前記計量コンベアで計量される繊維重量に応じて前記フィードローラーの回転数を制御する繊維供給装置であって、
前記シューターは、前記下部供給口から送り出される繊維が滑り落ちる傾斜面と、前記傾斜面の下端から前記計量コンベアの一端側に向かって延長される延長面と、を有し、
前記延長面の上方には、前記延長面上の繊維を押圧して前記計量コンベア上に送り込む押えローラーが設けられていることを特徴とする繊維供給装置。
前記押えローラーの表面には、前記延長面上の繊維のうちで該延長面の幅方向の中央部の繊維を両端部に分散させるスパイラル状部が設けられている請求項１に記載の繊維供給装置。
前記押えローラーは、前記計量コンベアで計量される繊維重量に応じて回転数が制御される請求項１又は２に記載の繊維供給装置。
前記延長面は、水平方向に延びている請求項１乃至３のいずれか一項に記載の繊維供給装置。