JP2823865B2 - 紡機用セパレータローラ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、合成繊維等の紡績機械の繊維のガイドに
用いられる紡機用セパレータローラに関する。

〈従来の技術〉 最近、合成繊維等の紡績機械の繊維のガイドとして用
いられるローラは、機械の高速化に伴って高回転で使用
されるようになってきており、それに加えて、ガイドす
る繊維がさらに細くなってきているため、低いトルクが
要求されるようになってきている。

従来、このような繊維をガイドするセパレータローラ
としては、第５図に示すようなものがある（実開昭52−
45041号公報）。このローラは、固定側の取付部51と、
円筒面52aを有するフランジ部52と、軸部53からなる軸5
0を備えており、この軸50の軸部53に、一対の玉軸受55,
56を固定している。そして、上記２つの軸受55,56の外
輪55a,56aの外周に、上記２つの軸受55,56にまたがるよ
うに、金属製で、その外周面59aに硬質クロムメッキ処
理を施してある略円筒形のシェル59を外嵌して取り付
け、このシェル59を、上記一対の玉軸受55,56を介して
軸50に回転自在に支持するようにしている。そしてこの
シェル59に繊維を巻回して、繊維をガイドするようにし
ている。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、上記従来のセパレータローラは、シェ
リ59を軸50の軸部53に装着した一対の玉軸受55,56を介
して回転自在に支持するようにしているので、高回転さ
せるにも限界があり、また回転トルクを低くするにも限
界がある。さらに、高回転で使用すると、遠心力により
玉が軌道面に強く押し付けられる結果、熱を発生し、そ
れにより転動部を潤滑している潤滑剤が熱により劣化等
を引き起こして、潤滑不良を起こすため、つまり潤滑す
るのが困難であるため、玉軸受55,56の寿命、つまりセ
パレータローラの寿命を長く保てないという問題があ
る。一方、上記潤滑剤に耐熱グリースを用いたのでは、
潤滑剤の劣化は防止できるものの、シェルの回転トルク
を低くすることができないという問題がある。言い換え
れば、玉軸受を用いたセパレータローラでは、高回転，
低トルクに対応することが困難であるという問題があ
る。

そこで、この発明の目的は、高回転，低トルクに対応
することができ、高速走行する細い繊維でも信頼性高く
ガイドすることができるセパレータローラを提供するこ
とにある。

〈課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明の紡機用セパレー
タローラは、固定軸に耐摩耗性および断熱性に優れた合
成樹脂性の外筒部材を嵌合し、上記固定軸の外周面また
は外筒部材の内周面のいずれかに動圧発生用の溝を有す
るラジアル軸受部を設けると共に、上記外筒部材および
上記固定軸の少なくとも一方に、上記外筒部材の上記固
定軸に対する軸方向への移動を拘束する拘束部材を設け
たことを特徴としている。

〈作用〉 固定軸に嵌合された外筒部材は、外周にガイドする繊
維を巻回され、繊維の走行と共に、高速回転する。この
とき、上記固定軸の外周面または上記外筒部材の内周面
のいずれかに動圧発生用の溝を有するラジアル軸受部が
設けてあるため、その動圧発生作用により、上記固定軸
と外筒部材の間に充填された流体に動圧が発生し、この
動圧により、上記外筒部材は上記流体を介して上記軸に
高回転可能に、かつ、極く僅かな回転トルクで滑らかに
回転するように支持される。

また、上記外筒部材および上記固定軸の少なくとも一
方に設けられた拘束部材によって、上記外筒部材の上記
固定軸に対する軸方向への移動が拘束される。したがっ
て、高速で走行する細い繊維が、信頼性高くガイドされ
る。

さらに、上記外筒部材は、耐摩耗性および断熱性に優
れた合成樹脂で形成されている。したがって、高温の繊
維を長時間ガイドする場合における外周面の摩耗は少な
い。また、繊維の熱が上記固定軸に伝わることがなく、
上記固定軸の熱膨張による動圧効果の劣化が防止され
る。

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明す
る。

第１図はこの発明のセパレータローラの一実施例の縦
断面図であり、１は固定側である軸である。この軸１
は、軸部２と取付部３を備えており、上記軸部２の外周
面は、滑らかな円筒面で形成され、ラジアル動圧流体軸
受の一方の軸受面４を形成している。この軸部２の外周
の軸方向略中央には、軸方向に所定の幅を有すると共
に、径方向に所定の深さを有する環状の溝５を設けてい
る。この環状の溝５により、軸方向に２分割された上記
軸受面４の夫々には、周方向に一定間隔を有し、軸方向
に所定の間隔ｄを保って互いに「ハ」の字状に対向する
複数の動圧発生用の溝4a,4a,…,4a,4a,…を設けてい
る。ただし、上記「ハ」の字状の動圧発生用溝4a,4a,
…,4a,4a,…の対向する２つのパターン4a−1,4a−２の
うち軸方向内側、つまり軸部２の軸方向中心側の一方の
パターン4a−１は、軸方向外側、つまり上記軸方向中心
から見て軸端側の他方のパターン4a−２よりも軸方向の
幅が広くなるように設けてある。上記動圧発生用溝4a,4
a,…,4a,4a…の「ハ」の字の開いた側は、後述する外筒
部材としてのシェルの回転方向に対応して設けられてい
る。上記軸部２の上記取付部３と反対側の端面には、中
心に軸方向に所定の深さのネジ穴2aを設けると共に、そ
の周りに断面略三角形の環状の突出部2bを軸方向に突出
している。一方、上記取付部３には、軸部２と取付部３
の間に形成される段部の端面3aに当接して、所定の外径
を有する断面略矩形の環状シール部材６を外嵌して固定
している。

上記軸部２には、径方向に所定の間隔を保って、かつ
軸方向所定の位置に略円筒形の外筒部材としてのシェル
７を外嵌して装着している。このシェル７は耐熱性、耐
摩耗性および断熱性に優れ、かつ比重が金属に比べて小
さく軽いポリイミド樹脂でできており、その外周面は適
当な面粗さを有する円筒面7aで形成されていると共に、
その内周面は滑らかな円筒面で形成され、上記軸部２の
軸受面４に所定の間隙を保って対向するラジアル動圧流
体軸受の他方の軸受面８を形成している。そして、この
軸受面８と上記軸部２の軸受面４の間に潤滑流体として
の空気９が充填されている。このシェル７の上記外周面
7aに繊維が巻回される。このシェル７は、上記軸部２に
軸方向所定の位置に装着された状態で上記段部の端面3a
よりも軸方向取付部３側に突出しており、その径方向内
側に上記シール部材６を収納している。この収納された
状態で、上記シェル７の内周面８と上記シール部材６の
外周面は狭い間隙を有する。この軸方向に突出したシェ
ル７の上記取付部３側の端部の外周には、端面に向かう
につれて径が大きくなるような円錐面10aで形成される
テーパ部10を設けている。一方、上記シェル７の上記テ
ーパ部10と反対側の端部には、シェル７の径よりも所定
の寸法小さな径を有する小径部11を設けている、そし
て、この小径部11の軸方向内側端に断面略半円形の環状
の嵌合溝11aを設ける一方、小径部11の軸方向外側端に
断面矩形の環状で一方を端面に開放する嵌合部11bを設
けている。そして、この嵌合部11bに、断面略Ｌ字形の
環状で、上記小径部と同径の外周面を有する円筒部12a
と所定の内径寸法を有すると共に滑らかな側面を有する
内フランジ部12bからなり、上記円筒部12aの内周に上記
嵌合部に嵌合する嵌合部12cを有するポリイミド樹脂製
のスラスト受け部材12のその嵌合部12cを外嵌して固定
している。これにより、このスラスト受け部材12は上記
シェル７に一体に固定され、後述するゴムキャップと共
に、シェル７と共回りする。

上記軸部２のネジ穴2aには、頭部13aとボルト部13bか
らなる断面略Ｔ字形の止め部材13のボルト部13bを、上
記スラスト受け部材12の内フランジ部12bに挿通した
後、螺合して取り付けている。そして、上記シェル７と
一体に固定された上記スラスト受け部材12の内フランジ
部12bが軸に対して回転可能、かつ、軸方向に移動不可
となるように、上記内フランジ部12bを、上記軸部２に
設けた突出部2bの環状の先端部2cと共に、上記止め部材
13の頭部13aの軸方向内側の端面に上記軸部２の突出部2
bと互いに対向するように設けられた断面三角形の環状
の突出部13cの環状の先端部13dで軸方向に支持するよう
にしている。これにより、上記シェル７は、軸１の軸部
２に対して軸方向所定の位置に支持される。上記止め部
材13のボルト部13bの上記内フランジ部12bへの挿通部
は、ボルト部13bの外周面と上記内フランジ部12bの内周
面とが滑らかに形成されていると共に、僅かな間隙を有
しているため、上記シェル７の回転性を低下させない。

止め部材13により軸１に対して軸方向に支持されたシ
ェル７の小径部11の外周面とスラスト受け部材12の外周
面には、断面略コの字形の底のある略円筒形で、内周の
端部に環状の嵌合部14aを有するゴムキャップ14を外嵌
して装着している。そして、上記嵌合部14aの端部に径
方向内側に向けて突設された断面略半円形の環状の嵌合
部14bを上記小径部11の嵌合溝11aに弾性的に嵌合して固
定している。このゴムキャップ14は、上記止め部材13の
頭部13aを接触することなく内部に収容できるように設
けてあり、このゴムキャップ14がシェル７と共回りする
ときに、その回転を上記止め部材13の頭部13aにより妨
げられないようにしている。このゴムキャップ14は取付
部に外嵌した上記シール部材６と共にセパレータローラ
の内部に糸くず等の異物が侵入するのを防止している。

上記構成のセパレータローラにおいて、軸１とシール
部材６と止め部材13は静止している。一方、上記軸１の
軸部２に所定の間隙を保って外嵌され、互いに対向する
軸受面4,8の間に潤滑流体としての空気９を充填された
シェル７は、外周面7aにガイドする繊維を巻回され、繊
維の走行と共にすべること無く図示の矢印の所定の方向
に高速回転し、それに伴ない上記シェル７と一体に固定
されたスラスト受け部材12およびゴムキャップ14も高速
回転する。このとき、上記軸部２の外周面とシェル７の
内周面には夫々、ラジアル動圧流体軸受の一対の軸受面
を構成する軸受面4,8が形成されており、かつ、上記軸
部２の軸受面４に前述のように、環状溝５の軸方向両側
に、周方向に一定間隔を有し、所定の距離ｄを保って軸
方向に対向する略「ハ」の字状の複数の螺旋形の動圧発
生用の溝4a,4a,…,4a,4a,…が「ハ」の字の開いた方が
シェル７の上記所定の回転方向と反対向きになるように
形成されているため、上記シェル７の高速回転と共に、
上記軸受面4,8の間の空気９には、上記動圧発生用溝4a,
4a,…,4a,4a,…の「ハ」の字状に対向する２つのパター
ン4a−1,4a−２、4a−1,4a−２の間に対応した軸方向２
箇所a,bの全周に高い動圧が発生する。この空気９に発
生した動圧により、上記シェル７は上記軸１に対して、
平行を保った状態で、極く僅かな回転トルクで滑らか
に、かつ、高速回転可能に支持される。本発明者が実験
した結果によれば、160℃と高温の繊維を回巻してガイ
ドしている状態で、1g−cmと低トルクで、シェル７を13
000rpmと高回転させることができた。

さらにこのとき、回転側の上記シェル７およびスラス
ト受け部材12が、従来の金属に比べてはるかに比重の軽
いポリイミド樹脂でできているため、上記シェル７は、
容易に上記軸受面4,8の間の空気９に生じる上記動圧に
より、軸１に対して浮き上る。

また、上記ポリイミド樹脂が耐熱性，耐摩耗性および
断熱性に優れているので、上記シェル７は長時間高温の
繊維をガイドしても外周面7aの摩耗が非常に少ないと共
に、その断熱性により、上記繊維からシェル７に伝えら
れる熱が径方向内側に伝わるのを極力少くすることがで
き、軸１の熱膨張を防止して動圧効果の劣化を防止する
ことができる。そのため、このセパレータローラは処理
温度の高い繊維でも信頼性高くガイドすることができ
る。

上記シェル７にスラスト荷重が働いても、上記シェル
７に一体に固定したスラスト受け部材12の内フランジ部
12bを、上記軸１の突出部2bの先端部2cと上記軸部２の
ネジ穴2aに螺合した止め部材13の頭部13aの突出部13cの
先端部13dとにより回転可能、かつ軸方向移動不可に支
持しているので、上記シェル７の回転性を損うことな
く、上記シェル７が軸の軸部に対して軸方向に移動する
のを防ぐことができる。

上記実施例では、シェル７の小径部11の嵌合部11bに
円筒部12aの嵌合部12cを嵌合して固定されたスラスト受
け部材12の内フランジ部12bを、軸部２のネジ穴2bにボ
ルト部13bを螺合した止め部材13の頭部13aの軸方向内側
の端面に設けた突出部13cと、軸部２の取付部３と反対
側の端面に設けた突出部2bにより、回転可能、かつ、軸
方向に移動不可に支持するようにしたが、第２図に示す
ように、軸部２の上記突出部2bの中心に軸方向に円筒形
のピン20を突設し、このピン20に、上記スラスト軸受け
部材12の内フランジ部12b、断面略矩形の環状で軸方向
内側に断面三角形の環状の突出部21bを有する止め部材2
1の順に挿通した後、座金22を挟んでスリーブ23を嵌合
して、上記止め部材21を軸方向に止めるようにしてもよ
い。この場合も、上記シェル７と一体に固定されたスラ
スト受け部材２の内フランジ部12bは、上記軸部２の突
出部2bと上記止め部材21の突出部21bにより軸部２に対
して滑らかに回転可能、かつ、軸方向移動不可に支持さ
れる。したがって、シェル７は軸１に対して滑らかに回
転可能かつ軸方向移動不可に支持される。

また第３図に示すように、シェルを軸部に対して回転
可能、かつ、軸方向に移動不可に支持するようにしても
よい。以下、第３図の説明をする。第３図において、31
は上記実施例の軸１の軸部２の突出部2bを取り除いた以
外は全く同じ形状の軸部32と取付部33からなる軸31であ
り、上記軸部32に、略円筒形で外周が適当な面粗さを有
する円筒面37aで形成されると共に、その内周面が滑ら
かな円筒面で形成されて軸受面38を形成しているシェル
37を外嵌して装着している。そして、上記軸受面38と軸
部32の軸受面34の間に空気９を充填している。上記シェ
ル37の外周の軸方向両端には、断面矩形の環状で一方を
端面に開放している嵌合溝37b,37bを設けている。上記
軸31の取付部33には、断面略コの字形の環状で、上記取
付部33に嵌合する内径を有する径方向部41とこの径方向
部41の軸方向内側の端面の内縁部に軸方向に向かって突
設された円筒形の軸方向部42と上記径方向部41の上記端
面の周縁部に軸方向内側に向かって突設され、外周が上
記シェル37と同径であると共に、上記シェル37の嵌合溝
37bに嵌合する軸方向フランジ部43とからなる一方のス
ラスト受け部材40を、その軸方向部42の端面を上記軸部
32と取付部33の間に形成される段部の端面33aに当接す
ると共に、軸方向フランジ部43を上記シェル37の一方の
嵌合溝37bに摺動可能に嵌合した状態で、外嵌して固定
している。一方、上記軸部32の上記取付部33と反対側の
端面32aには、上記一方のスラスト受け部材40と同様
に、後述するボルトに嵌合する内径を有する径方向部45
と軸方向部46と軸方向フランジ部47とからなる断面略コ
の字形の環状の他方のスラスト受け部材44を、その軸方
向部46を上記端面32aに当接すると共に、上記軸方向フ
ランジ部47を上記シェル37の他方の嵌合溝37bに摺動可
能に嵌合している。そして、この他方のスラスト受け部
材44を座金48を介してボルト49により上記軸部32に固定
している。上記取付部33に外嵌して固定された上記一方
のスラスト受け部材40の環状の軸方向フランジ部43と、
上記軸部32の端面32aにボルト49により固定された上記
他方のスラスト受け部材44の環状の軸方向フランジ部47
は、共に上記シェル37の嵌合溝37b,37bに摺動可能に嵌
合しているため、これにより、上記シェル37は軸部32に
対して滑らかに回転可能、かつ、軸方向移動不可に支持
される。このとき、上記軸方向フランジ部43,47の内周
面と上記シェル37の嵌合溝37b,37bの端面である外周面
とは径方向に所定の間隙を有しているため、上記シェル
37の動圧による浮き上りを妨げることは無い。上記一対
のスラスト浮け部材40,44は、セーパレータローラの内
部に糸くず等が侵入するのを防止するシール部材として
も作用する。

また、第４図に示すように、外周に上記実施例と同じ
動圧発生用の溝（図示を省略）を有する軸受面50を有す
る軸部52と取付部53からなる軸51の上記取付部53と反対
側の端部52aに、軸方向に互いに異極を向けて対向する
ように磁性材料54,55を、埋め込みピン56とスリーブ58
を用いて図のように固定し、この互いに異極を向けて対
向する２つの磁性材料54,55の間に、シェルの57内周に
径方向内側に向けて突設され、同じく内周に設けられ、
滑らかな円筒面で形成される軸受面60よりも軸方向上記
取付部53と反対側に位置するように設けられた内フラン
ジ部61の内周に内嵌して固定された断面矩形の環状の磁
性材料62を、上記互いに対向する磁性材料54,55と同極
で対向するように配置して、その軸51側の磁性材料54,5
5とシェル57側の磁性材料62の軸方向の反発により、上
記シェル57を上記軸51に対して滑らかに回転可能に、か
つ軸方向に非接触で所定範囲以上移動不可に支持するよ
うにしてもよい。上記軸51の軸受面50と上記シェル57の
軸受面60とでラジアル動圧流体軸受の一対の軸受面を形
成している。

また、上記実施例では、ポリイミド樹脂製のシェル７
を用いるようにしたが、ポリイミド樹脂に限らないのは
いうまでもない。さらに、上記外筒部材と軸との間に充
填された流体として、上記空気の他グリースやオイル等
の潤滑油を使用してもよい。

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の紡機用セパレー
タローラは、固定軸に外筒部材を嵌合し、上記固定軸の
外周面または上記外筒部材の内周面のいずれかに動圧発
生用の溝を有するラジアル軸受部を設けているので、上
記外筒部材を、上記動圧発生用溝の動圧発生作用により
上記外筒部材と軸の間に充填された流体に発生する動圧
により浮かして支持して、軸に対して滑らかに高回転さ
せることができ、かつ、従来の転り軸受を用いたものに
比べて低トルクで回転さることができる。

また、上記外筒部材および上記固定軸の少なくとも一
方に拘束部材を設けて、上記外筒部材の上記固定軸に対
する軸方向への移動を拘束するので、この紡機用セパレ
ータローラによれば、高速で走行する細い繊維でも信頼
性高くガイドすることができる。

また、上記外筒部材は、耐摩耗性および断熱性に優れ
た合成樹脂で形成されているので、高温の繊維を長時間
ガイドする場合における外周面への摩耗を少なくでき
る。さらに、繊維の熱が上記固定軸に伝わって上記固定
軸が熱膨張を起こし、上記ラジアル軸受部の動圧効果が
劣化することを防止できる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の紡機用セパレータローラの一実施例
の縦断面図、第2,3,4図は変形例の縦断面図、第５図は
従来のセパレータローラの縦断面図である。 1,31,51……軸、7,37,57……シェル、 4,34,50……外周面、8,38,60……内周面、4a……動圧発
生用の溝。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定軸に耐摩耗性および断熱性に優れた合
   成樹脂製の外筒部材を嵌合し、上記固定軸の外周面また
   は外筒部材の内周面のいずれかに動圧発生用の溝を有す
   るラジアル軸受部を設けると共に、 上記外筒部材および上記固定軸の少なくとも一方に、上
   記外筒部材の上記固定軸に対する軸方向への移動を拘束
   する拘束部材を設けたことを特徴とする紡機用セパレー
   タローラ。