JP2023167509A

JP2023167509A - 繊維束の送出機構

Info

Publication number: JP2023167509A
Application number: JP2022078759A
Authority: JP
Inventors: 宏昭新河戸; Hiroaki Shinkawato
Original assignee: HARMONI SANGYO KK
Current assignee: HARMONI SANGYO KK
Priority date: 2022-05-12
Filing date: 2022-05-12
Publication date: 2023-11-24

Abstract

【課題】多数本の長繊維を引き揃えた繊維束Ｆを安定かつ確実に送り出すことができる繊維束の送出機構１０を提供すること。【解決手段】所要の周速度で駆動回転し、外周面に巻き付けられた繊維束Ｆを摩擦抵抗により送る駆動ローラ１と、この駆動ローラ１の近傍に設けられ、繊維束Ｆを駆動ローラ１の外周面に所定の巻き付け角θで巻き付けるガイドローラ２とを備え、このガイドローラ２を駆動ローラ１の周速度と異なる周速度で駆動回転可能に設けた。【選択図】図２

Description

本発明は、繊維束の送出機構、より詳しくは、炭素繊維等の長繊維を多数本、引き揃えて成る繊維束を送り出す繊維束の送出機構に関するものである。

従来、例えば繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）等の中間材料であるプリプレグシートを製造するために、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等の長繊維を多数本、引き揃えた繊維束を風洞装置の空気流により幅広に開繊し、シート状に形成する開繊装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。

かかる開繊装置においては、繊維束を供給する給糸部と、供給された繊維束を開繊処理する風洞装置との間や、この風洞装置と、開繊処理されたシート状の繊維束を巻き取る巻取部との間に、繊維束を引き取って送り出すための送出機構が配設されている。そして、例えば風洞装置で検出した繊維束の撓み量に基いて、各送出機構による繊維束の送出し量を適宜調節することにより開繊装置における繊維束の適正な張力を維持するようにしている。

ところが、従来の繊維束の送出機構は、所要の周速度で駆動回転する駆動ローラと従動回転する従動ローラとによって繊維束を挟み、従動ローラを駆動ローラ側へ付勢しながら繊維束を送り出すようにしていたため、例えば、繊維束の性状や、ローラ同士の挟み圧、各ローラの外周面の表面状態やその経時変化によって、送出し時に繊維束とローラ外周面との間に滑りや位置ずれ等が生じ、確実に繊維束を送り出すことができない場合があった。また、ローラ同士の挟み圧が大き過ぎる結果、繊維束に糸切れ等のダメージを与えてしまい、その糸切れした単糸が駆動ローラに巻き付いてしまうといった難点があった。

特開２００７－９３５７号公報

本発明は、従来の繊維束の送出機構に上記のような難点があったことに鑑みて為されたもので、繊維束にダメージをほとんど与えることなく、安定かつ確実に繊維束を送り出すことができる繊維束の送出機構を提供することを課題とする。

本発明は、多数本の長繊維を引き揃えた繊維束を送り出す繊維束の送出機構であって、所要の周速度で駆動回転し、外周面に巻き付けられた前記繊維束を摩擦抵抗により送る駆動ローラと、前記駆動ローラの近傍に設けられ、前記繊維束を前記駆動ローラの外周面に所要の巻き付け角で巻き付けるガイドローラと、を備え、
前記ガイドローラが、前記駆動ローラの周速度と異なる周速度で駆動回転可能に設けられていることを特徴としている。

また、本発明は、前記ガイドローラが、前記駆動ローラよりも前記繊維束の送出上流側に設けられていることを特徴としている。

また、本発明は、前記駆動ローラよりも前記繊維束の送出下流側に前記繊維束の張力に応じて上下動する昇降ローラが設けられ、前記昇降ローラの上下動位置に基いて前記駆動ローラの周速度を調節することを特徴としている。

本発明に係る繊維束の送出機構によれば、駆動ローラの周速度と異なる周速度で駆動回転するガイドローラによって繊維束を駆動ローラの外周面に所要の巻き付け角で巻き付けることができるので、駆動ローラの外周面と繊維束との間で十分な接触面積を確保することができ、繊維束にダメージをほとんど与えることなく安定かつ確実に繊維束を送り出すことができる。

本実施形態の繊維束の送出機構が配設された繊維束の開繊装置の概略正面図である。本実施形態の繊維束の送出機構の正面図である。本実施形態の繊維束の送出機構の要部右側面図である。本実施形態の繊維束の送出機構の要部左側面図である。

図１に示すように、本実施形態の繊維束の送出機構１０は、例えば繊維束の開繊装置Ｍに適用することができる。開繊装置Ｍは、炭素繊維やガラス繊維、アラミド繊維等の長繊維を多数本、引き揃えて成る繊維束Ｆ内に風洞装置の空気流を通過させて幅広に開繊し、シート状に形成するものである。ここでは、給糸部Ａから供給された繊維束Ｆを計２台の風洞装置Ｂ１・Ｂ２により段階的に開繊し、開繊処理されたシート状の繊維束を巻取部Ｃで巻き取るようにしており、本実施形態の繊維束の送出機構１０は、開繊装置Ｍの給糸部Ａと第一段目の風洞装置Ｂ１との間、及び第一段目の風洞装置Ｂ１と第二段目の風洞装置Ｂ２との間にそれぞれ配設されている。そして、開繊装置Ｍの第二段目の風洞装置Ｂ２と巻取部Ｃとの間には、後述する本発明に係る実施変形例の繊維束の送出機構２０が配設されている。

なお、本実施形態では、繊維束Ｆとして直径７μｍの炭素繊維が１２０００本、エポキシ樹脂系サイジング剤で互いに微着させて引き揃えられた繊維束（国産炭素繊維１２Ｋ）を使用している。

図２～図４に示すように、本実施形態の繊維束の送出機構１０は、所要の周速度で駆動回転する駆動ローラ１と、この駆動ローラ１の近傍に設けられ、繊維束Ｆを駆動ローラ１の外周面に所要の巻き付け角θで巻き付けるためのガイドローラ２及び昇降ローラ３とから構成されている。

駆動ローラ１は、図３に示すように、フレーム１１に固定されたモータ１２による回転駆動力が傘歯車１３・１４及び駆動軸１５を介して伝達され、所要の周速度で一方向に連続回転し、その外周面に巻き付けられた繊維束Ｆを、摩擦抵抗を利用して送り出す。このモータ１２の回転速度を適宜調節することで、駆動ローラ１の周速度を調節し、繊維束Ｆの送出し量を調節することができる。

ガイドローラ２は、駆動ローラ１の駆動軸１５の回転駆動力が平歯車２１・２２及び駆動軸２３を介して伝達され、駆動ローラ１の周速度とは異なる周速度で、繊維束Ｆの走行方向に対し正回転方向に連続回転する。本実施形態のガイドローラ２は、駆動ローラ１よりも繊維束Ｆの送出上流側に設けられている。

昇降ローラ３は、図２に示すように、駆動ローラ１よりも繊維束Ｆの送出下流側に設けられており、繊維束Ｆの走行に応じて従動回転しながら、繊維束Ｆの張力に応じて上下動する。即ち、図４に示すように、フレーム１１には、縦部材３１を介してレール３２が固定されており、このレール３２に沿って上下スライド移動するスライダ３３が設けられている。スライダ３３には支持部材３４が固定されており、この支持部材３４に昇降ローラ３が従動回転自在に軸設されている。また、フレーム１１には、縦部材３１を介して変位センサ３５が設けられており、支持部材３４に固定された移動素子３６の上下位置を検出する。この変位センサ３５により検出した昇降ローラ３の上下動位置に基いてモータ１２の回転速度を制御することによって、駆動ローラ１の周速度を適宜調節する。なお、図２及び図４中、符号３７で指示するものは、フレーム１１に開設された、昇降ローラ３の上下移動を許容するための長孔である。

このように本実施形態の繊維束の送出機構１０によれば、ガイドローラ２及び昇降ローラ３によって繊維束Ｆを駆動ローラ１の外周面に所要の巻き付け角で巻き付けることができるので、駆動ローラ１の外周面と繊維束Ｆとの間で十分な接触面積を確保することができ、駆動ローラ１の外周面の摩擦抵抗により繊維束Ｆを安定かつ確実に送り出すことができる。また、本実施形態の繊維束の送出機構１０は、従来の送出機構のように一対のローラで繊維束を挟んで送り出していないので、繊維束に対するダメージを大幅に抑制することができる。

しかも、本実施形態の繊維束の送出機構１０によれば、ガイドローラ２が駆動ローラ１の周速度と異なる周速度で駆動回転するため、繊維束Ｆの走行速度と異なる周速度で回転するガイドローラ２によって、繊維束Ｆの走行方向（水平面に対する走行角度）を変えることができ、このことによっても、繊維束Ｆを安定かつ確実に送り出すことができる。つまり、従来、繊維業界においては、連続走行する糸条の走行方向を変える際には、自由に従動回転するフリーローラや、回転不能に固定されたガイドバーを用いることが一般的である。しかしながら、本実施形態の繊維束の送出機構１０において、ガイドローラ２の代わりに、従来のフリーローラを使用した場合、繊維束Ｆを構成する単糸に糸切れがあった際、その糸切れした単糸がフリーローラの外周面上に何周にも亘って連続的に巻き付いてしまう不具合が生じ、そして、その糸切れした単糸がフリーローラ上で積み重なる結果、糸切れしていない正常な単糸の幅方向への位置ずれを招き、次工程の開繊処理にも支障を来すことになる。本実施形態の繊維束の送出機構１０によれば、ガイドローラ２が繊維束Ｆの走行速度と異なる周速度で回転するので、糸切れした単糸がガイドローラ２の外周面上に巻き付くことを未然に防ぐことができ、繊維束Ｆを安定かつ確実に送り出すことができるのである。

他方、本実施形態の繊維束の送出機構１０において、ガイドローラ２の代わりに、回転不能に固定されたガイドバーを使用した場合、連続走行する繊維束Ｆによってガイドバーの外周面が偏摩耗してしまい、ガイドバーの外周面に生じた溝により繊維束の単糸の幅方向への位置ずれ等を招き、同様に次工程の開繊処理に支障を来すことになる。本実施形態の繊維束の送出機構１０によれば、ガイドローラ２が繊維束Ｆの走行速度と異なる周速度で回転するので、繊維束Ｆの接触位置が変わり、ガイドローラ２の偏摩耗を有効に防ぐことができ、繊維束Ｆを安定かつ確実に送り出すことができる。

また、駆動ローラ１による繊維束Ｆの引込み作用によって、駆動ローラ１よりも送出上流側の繊維束Ｆには、送出下流側よりも大きな張力が掛かることになるが、本実施形態の繊維束の送出機構１０によれば、ガイドローラ２を駆動ローラ１よりも繊維束Ｆの送出上流側に設けているので、上述したような繊維束Ｆの単糸の幅方向への位置ずれ等をより有効に防ぐことができ、繊維束Ｆを安定かつ確実に送り出すことができる。

さらに、本実施形態の繊維束の送出機構１０によれば、駆動ローラ１よりも繊維束Ｆの送出下流側に、繊維束Ｆの張力に応じて上下動する昇降ローラ３を設け、この昇降ローラ３の上下動位置に基いて駆動ローラ１の周速度を調節することができるので、繊維束Ｆの送出機構と繊維束Ｆの張力調節機構とを構成の複雑化を伴うことなく一体に構成することができ、開繊装置Ｍ全体の大幅なコンパクト化を図ることができる。

また、本実施形態では、駆動ローラ１から昇降ローラ３に至るまでの繊維束Ｆの走行方向（鉛直方向下向き）と、昇降ローラ３の上下動方向（鉛直方向）とを平行にしているので、昇降ローラ３の上下動位置に拘わらず、駆動ローラ１の外周面に対する繊維束Ｆの巻き付け角θを一定にすることができ、繊維束Ｆをより安定かつ確実に送り出すことができる。

以上、本実施形態の繊維束の送出機構１０について説明したが、本発明は他の実施形態でも実施することができる。

例えば、上記実施形態では、ガイドローラ２を駆動ローラ１よりも繊維束Ｆの送出上流側にのみ設けているが、本発明は勿論これに限定されるものではなく、図１に示す繊維束の送出機構２０のように、ガイドローラ２を、駆動ローラ１を挟むように繊維束Ｆの送出上流側と送出下流側とにそれぞれ、設けてもよい。また、ガイドローラ２を繊維束Ｆの送出下流側にのみ設けてもよい。

また、上記実施形態では、ガイドローラ２を駆動ローラ１の周速度と異なる周速度で、繊維束Ｆの走行方向に対し正回転方向に連続回転させているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ガイドローラ２を繊維束Ｆの走行方向に対し逆回転方向に連続回転させてもよい。また、ガイドローラ２の周速度を駆動ローラ１の周速度より大きくしてもよく、小さくしてもよい。また、ガイドローラ２を繊維束Ｆの走行方向に対し正回転方向へのみ、或いは、逆回転方向へのみ間欠的に回転させてもよく、間欠的に正逆回転させてもよい。

また、上記実施形態では、駆動ローラ１を駆動回転させるモータ１２の回転駆動力を、平歯車２１・２２等を介してガイドローラ２へ伝達することによって、ガイドローラ２を駆動回転させているが、本発明は勿論これに限定されるものではなく、例えば、滑車、ベルト等の他の動力伝達手段を採用してもよい。また、ガイドローラ２を、モータ１２とは別の駆動源（例えばモータ、流体圧シリンダ等）により駆動させるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、駆動ローラ１から昇降ローラ３に至るまでの繊維束Ｆの走行方向と、昇降ローラ３の上下動方向とを平行にしているが、本発明は勿論これに限定されるものではなく、両者の方向が平行でなくてもよい。両者の方向が平行でない場合、昇降ローラ３の上下動によって繊維束Ｆの巻き付け角θが変化することになるが、その最小巻き付け角によって、必要な繊維束Ｆと駆動ローラ１の外周面との摩擦抵抗が確保できていればよい。

本発明は、その他、その趣旨を逸脱しない範囲内で、当業者の知識に基づいて種々の改良、修正、変形を加えた態様で実施し得るものである。また、同一の作用又は効果が生じる範囲内でいずれかの発明特定事項を他の技術に置換した形態で実施してもよく、また、一体に構成されている発明特定事項を複数の部材から構成したり、複数の部材から構成されている発明特定事項を一体に構成した形態で実施してもよい。

１０、２０繊維束の送出機構
１駆動ローラ
２ガイドローラ
３昇降ローラ
Ｆ繊維束
θ 繊維束の巻き付け角

Claims

多数本の長繊維を引き揃えた繊維束を送り出す繊維束の送出機構であって、
所要の周速度で駆動回転し、外周面に巻き付けられた前記繊維束を摩擦抵抗により送る駆動ローラと、前記駆動ローラの近傍に設けられ、前記繊維束を前記駆動ローラの外周面に所要の巻き付け角で巻き付けるガイドローラと、を備え、
前記ガイドローラが、前記駆動ローラの周速度と異なる周速度で駆動回転可能に設けられていることを特徴とした繊維束の送出機構。
前記ガイドローラが、前記駆動ローラよりも前記繊維束の送出上流側に設けられていることを特徴とした請求項１に記載の繊維束の送出機構。
前記駆動ローラよりも前記繊維束の送出下流側に前記繊維束の張力に応じて上下動する昇降ローラが設けられ、
前記昇降ローラの上下動位置に基いて前記駆動ローラの周速度を調節することを特徴とした請求項２に記載の繊維束の送出機構。