JP3701518B2

JP3701518B2 - 二度撚り撚線機

Info

Publication number: JP3701518B2
Application number: JP22684299A
Authority: JP
Inventors: 薫水間; 浩史川谷; 守鈴木
Original assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tokyo Rope Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-08-10
Filing date: 1999-08-10
Publication date: 2005-09-28
Anticipated expiration: 2019-08-10
Also published as: JP2001055678A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はスチールコードの製作などのための二度撚り撚線機とりわけ省エネルギー効果の高い大型二度撚線機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スチールコード類は複数本の鋼素線を撚り合わせることにより製造される。この手段として、特開昭４８−６７５２２号公報に所載のように、中空軸を両端に有する一対のディスク間にカテナリー曲線に類するなだらかな曲線の弓（ガイドパイプや梯子状体）を懸架し、一端の中空軸から第１ターンロールを経て弓に沿って素線束を誘導し、他端の中空軸の近傍から第２ターンロールを経てクレードル内に導くことにより２度撚りし、クレードルに搭載したオーバーツイスタによってコードの回転トルクを調整し、同じくクレードル内の巻取りボビンに巻き取るようにしていた。
【０００３】
しかしながら、このような構造では、第１ターンロールから第２ターンロールへのコードガイドとして弓を使用し、素線の遠心力による膨らみを防止するようにしているので、弓の存在による空気抵抗でエネルギーロスが発生し、したがつて撚線機本体を回転させる動力源として大型のモータを使用することが必要になり、電力消費量がかさむという問題があった。
しかも、弓が回転することにより遠心力で生ずる負荷が両端の中空軸に加わり、熱を発生するので、ここでもエネルギーロスが生じ、これを改善するために軸冷却ファンを装備させることが必要となり、その結果ますますエネルギー使用量が増すという問題があった。
【０００４】
この対策として、ディスク間の弓を省略したタイプの撚線機も提案されているが、かかる先行技術では巻取りボビン、トラバース、ならしロールなどのほか、前述したオーバツイスタを搭載している。
このため、重量がかさみ、しかもオーバツイスタはクレードル内部の限られたスペースの中で大きな割合を占めているため、巻取りボビンの容量を大きくすると装置全体が大型化する。この結果、前記した一対のディスク間の間隔を遠心力によるコードの外部への膨らみを抑制し得る適切な間隔に設定することが困難となり、一対のディスク間の間隔を大きくせざるを得ないので、コードの膨らみを防止するためのコードに対する強い張力の付与により断線等の発生率が高くなり、良品歩留りや生産性が低下するという問題があった。
また、先行技術ではコードの最多捻り部分がクレードル部分にあるので、ワイヤやコードが断線しているか否かの判定が容易でなく、対策としてセンサを取り付けるにしても回転体内部に配置する必要があるため、検出情報の伝達が困難となり、精度の向上を期しがたいという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記のような問題点を解消するために創案されたもので、その目的とするところは、コンパクトで省エネルギーを図ることができ、しかも生産性が高く、断線の有無の検査も容易な二度撚り撚線機を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明は、巻取りボビンを配したクレードルの両側にカップ状のディスクを短スパンで対向状に設けて素線を直接ディスク間に渡すようにした撚線機本体と、前記撚線機本体の上流に配置されサプライボビンから導かれた素線束を撚線機本体に導入する以前に強制的に捻る高速回転トルク調整装置と、撚線機本体に付与する回転トルクを一旦減速しこの状態で回転数を微調整し次いで増速する変速機構とを具備していることを特徴としている。
前記ディスクのスパンＬはディスクの直径Ｄの０．８〜１．１５倍であることが好ましい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を添付図面に基いて説明すると、図１ないし図５は本発明による二度撚り撚線機の一実施例を示しており、大略すると、撚線機本体１と、撚線機本体１外に設置された高速回転トルク調整装置２と、撚線機本体１を駆動回転する主モータ３と、前記高速トルク調整装置２の近傍に設置された変速機構４とを備えている。
前記高速トルク調整装置２の上流には、公知の二度撚り撚線機と同じように、ボイス５、鏡板６、テンションコントロール装置７が配され、最上流には複数のサプライボビン８ａ，８ｂ，８ｃを配したサプライスタンド８が設置されている。
【０００８】
まず、撚線機本体１は図２と図３に示すようにクレードル９を有している。該クレードル９は円形状の一対の端板９０，９０とこれを結ぶ梁部材９１，９１によって筒枠状に構成され、クレードル９の略中央部には大型たとえば５００ｍｍφ以上のフランシ径を有する巻取りボビン１０が回転可能に軸支されている。
巻取りボビン１０の近傍には、仕上りコードないしロープ（以下コードと略称する）を整然と巻き付けるためのトラバース１１が配置される一方、このトラバース１１に対する経路上には、上流に向かってガイドロール１２，１２’、ならしロール１３，コード引取り速度を調整するためのキャプスタン１４および導入ガイドロール２９とが配置されている。
しかし、クレードル９には従来のこの種の撚線機のようなオーバーツイスタといったトルク調整用の装置を設けていない。
【０００９】
さらに、撚線機本体１は前記クレードル９の両側に断面がカップ状ないし椀状をなした一対のディスク１５，１５を有しており、該ディスク１５，１５の底部中心には中空軸１６，１６’が固定されている。そして前記クレードル９は、端板９０，９０が中空軸１６，１６’と同軸に設けられた軸受１６２，１６２’に結合されることで中空軸およびデイスクの回転と縁切り状に吊持されている。
なお、巻取りボビン１０は中空軸１６，１６’の回転が図示しない伝達機構により伝達されるようになっている。
前記ディスク１５，１５は、素線束Ｗをなだらかな角度で導くように円弧状をなしており、底の外部と開口部には素線束Ｗを誘導するガイド片１５０，１５１が取り付けられ、これらを介して素線束Ｗが直接ディスク１５，１５間に張り渡されるようになっている。
【００１０】
したがって、ディスク１５，１５間には従来のような弓は何も張設されておらず、また、素線束Ｗを通過させる位置とデイスクの中心を挾む対向位置にも回転バランスのための線条連結体類は張設されていない。
そして、本発明は前記一対のディスク１５，１５の間隔（スパン）Ｌを短くするもので、そのために前述のようにクレードル９内にオーバーツイスタといったトルク調整用の装置を設けないのである。
具体的には、ディスク１５，１５の間隔（スパン）Ｌは、ディスク１５，１５の直径Ｄとの関係において０．８≧Ｌ／Ｄ≧１．１５とすることが好ましい。
【００１１】
これは本発明者らが実験により知見したもので、Ｌ／Ｄが１．１５を越えて大きいと、素線が遠心力で大きく膨らみ、その膨らみを防止するためには素線の張力を大きくすることが必要になり、その結果、断線等が生じやすくなり、製品の品質が低下するからである。一方、Ｌ／Ｄが０．８を下回る狭いものである場合には、内部配置スペースが狭くなり、巻取りボビン１０の容量を大きくすることができなくなるからである。
【００１２】
前記中空軸１６，１６’は、図２のように、端部が支台ｆ，ｆに設けた中空軸受１７，１７によって回転自在に支承されており、上流側の中空軸１６には第１ターンロール１８が、また、下流側の中空軸１６’には第２ターンロール１９が設けられている。
図３に示すように第１ターンロール１８はテーパコーン状の胴部を有しており、第２ターンロール１９は鼓状をなしていて全体が中空軸軸線に対して所要角度たとえば１５°程度傾斜するように取り付けられている。
【００１３】
従来の装置ではオーバツイスタは低速回転トルク調整手段として撚線機本体内に設けられていたが、本発明では、高速回転トルク調整装置２は、撚線機本体１の上流に設けられ、撚り合わせ前に積極的に素線束に捻りを与える高速過捻手段として機能する。
高速回転トルク調整装置２は、素線束に過多に捻りを与え、同じ量の捻じりを解放し得るものであれば機構は任意であるが、この実施例では１組のロールを使用した形式のものを用いている。
すなわち、図４と図５のように、両端板２０，２０とこれらを結ぶ枠板２１，２１とで構成された筒状フレーム２ａを有しており、筒状フレーム２ａは支台ｆによって支持固定されている。
【００１４】
筒状フレーム２ａは内部に円筒状保持体（シリンダ）２ｂを配しており、該円筒状保持体２ｂの両端の中空軸２２，２２は前記筒状フレーム２ａに軸受により回転自由に支承されている。前記中空軸２２，２２の一方にはプーリ２２０が固着されている。
そして、円筒状保持体２ｂには、前後に所要の間隔をおいてしかも円筒状保持体の軸線と直交状に支軸２３，２４が軸架されており、それら支軸２３，２４にそれぞれ１組のロール２ｃ，２ｄが軸受を介して回転自由に取り付けられている。それらロール２ｃ，２ｄは溝が円筒状保持体２ｂの軸線上にあるようにしかも全体として水平線に対して所要角度傾いている。
【００１５】
前記撚線機本体１の中空軸受１７，１７から突出する中空軸端部にはプーリ１６０，１６１がそれぞれ固着されている。一方、前記支台ｆ，ｆはベースｇに搭載されており、このベースｇに前記主モータ３が据付け固定されていて、その主モータ３の出力軸３０に前記プーリ１６０，１６１と組をなすプーリが設けられていて、それらにベルト３００，３０１が掛け回されることにより撚線機本体１が回転されるようになっている。
なおベースｇには前記巻取りボビン１０を昇降させるため、図示しない油圧リフターが搭載されている。
【００１６】
また、前記ベースｇには高速回転トルク調整装置２の略直下に相当する部位に変速機構４が据付け固定されている。
この変速機構４は、前記主モータ３の出力軸３０で伝達される回転をたとえば２０００ｒｐｍ以下に減速する減速プーリないしギヤ（以下減速プーリと称す）４ａと、減速プーリ４ａの回転を微調整するための精密変速機４ｂと、該精密変速機４ｂの出力をオーバーツイストに適する回転数すなわち、一般に撚線機本体１の回転数の２．３〜３．３に増速するための増速プーリないしギヤ（以下増速プーリと称す）４ｃとからなっている。
【００１７】
精密変速機４ｂを減速プーリ４ａと増速プーリ４ｃの間に介在するのは、高速回転数下で製造上最適なコードキルを設定するための回転数を微調整することは、通常の変速機では極めて困難で、かつ再現性が乏しいからである。すなわち、たとえば約８０００ｒｐｍにおいてコードキルを１回／６ｍ変えるべく８０１０ｒｐｍにするには、０．１％の微調整が必要となるものである。
したがって、高速回転トルク調整装置２は無段変速型で±０．１％以下の回転変動率を達成することができ、増速プーリからの出力として、たとえば８５００ｒｐｍで２０〜３０ｒｐｍの範囲の微調整を行なえるものが好適である。
図６はこの精密変速機４ｂの一例を模式的に示しており、減速プーリ４ａの出力軸４０が入力軸として至っており、出力軸４１は増速プーリ４ｃに導かれ、該増速プーリ４ｃに直結した軸に固定したプーリと前記高速回転トルク調整装置２のプーリ２２０にベルト４００が掛け回されることで、微調整された高速回転トルクが円筒状保持体に伝達されるようになっている。
【００１８】
精密変速機４ｂは、前記入力軸４０に結合した太陽コーン４２と、該太陽コーン４２に組み合わされ外周を円錐面とした遊星コーン４３と、前記遊星コーン４３に接するコーンを有する差動軸４４と、入力軸端に固定された太陽歯車４５と、これとかみ合う遊星歯車４６と、太陽歯車の反対側にあって出力軸４１に結合した出力歯車４７とを備え、遊星コーン４３の円錐面には変速操作のためのリング４８が移動自在に外嵌されている。
【００１９】
この例においては、減速プーリ４ａの出力たとえば１０００〜１８００ｒｐｍは出力軸（入力軸）４０から太陽コーン４２および遊星コーン４３を経て差動軸４４に伝達され、出力軸４１側は太陽歯車４５に伝達される。双方の動力は差動軸４４と太陽歯車４５を介して遊星歯車４６に自転・公転運動を与え、この合成動力が出力軸４１に伝達され、出力軸４１に出力する。
したがって、リング４８を手動ハンドルあるいはモータによって遊星コーン４３に沿って動かすと、遊星コーン４３のリングに対する接触有効径が変化し、出力回転数を微小に変速することができ、高速回転トルク調整装置２にコードキルに適した精密な回転数を与えることができるのである。
【００２０】
【実施例の作用】
次に実施例による作用を説明する。
複数の素線たとえば３〜５本はそれぞれサプライボビン８ａないし８ｃから引き出され、テンションコントロール装置７により張力を調整され、鏡板６およびボイス５を経て高速回転トルク調整装置２に導かれる。
この高速回転トルク調整装置２においては、素線束は円筒状保持体２ｂの第１のロール２ｃの側方を通過して第２のロール２ｄを経由して第１のロール２ｃに巻かれるというように８の字状に数回巻かれ、最終的に第１のロール２ｃから第２のロール２ｄの側方を経由して筒状フレーム２ａから外部に導出される。
【００２１】
ついで、素線束は撚線機本体１の中空軸１７を通り、第１ターンロール１８を経由し、ディスク１５の外側をガイド片１５０，１５１を介して導かれ、対向するディスク１５に掛け渡されガイド片１５０，１５１を介して中空軸１６’の第２ターンロール１９を経由し、中空軸１６’を通ってクレードル９に導かれる。このクレードル９においては、ガイドロール２９からキャプスタン１４に数回巻かれ、次いでならしロール１３を経由しふたたびキャプスタン１４に数回巻かれた後、ガイドロール１２’，１２を経てトラバース１１に導かれ、このトラバース１１により巻取りボビン１０に仕上がりコードが巻き付けられるようになっている。
【００２２】
主モータ３の回転はプーリ１６０，１６１とベルト３００，３０１を介して中空軸１７，１７に伝達され、それによりディスク１５，１５が回転する。一方、主モータ３の回転は減速プーリ４ａに伝達されて減速され、その出力が精密変速機４ｂを介して増速プーリ４ｃに伝達され、ここでディスク１５，１５の回転数の２．３〜３．３に増速されて高速回転トルク調整装置２の円筒状保持体２ｂが第１，第２ロールともども撚線機本体１の回転と同方向に高速回転する。
このため、ボイス５を通った素線束は強制的に過大な捻りが入れられる。たとえばディスク１５，１５の回転数をＮとすると、高速回転トルク調整装置２で２Ｎ＋αの捻りが入れられ、小さな撚りピッチに永久歪みされる。こうした状態の素線束は続いて撚線機本体１の第１ターンロール１８から第２ターンロール１９を経ることによって原則としてαの捻り抜きが行われ、キャプスタン１４によって引取り速度が決められ、次いでならしロール１３により直線性の矯正が行われ、トラバース１１により巻取りボビン１０に巻収される。
【００２３】
本発明の捻りメカニズムを示すと図７のごとくであり、高速回転トルク調整装置２の入り口側においてｂ点までねじられ、第１ターンロール１８の入口でツイストバックがない場合は、高速回転トルク調整装置２後第１ターンロール１８の入口の位置でｃ１まで戻される。その後撚線機本体内で捻りが入り、製品ではマイナストルクとなる。
ここで「ツイストバック」とは、撚りが遡ることで、通常、定量的には撚線機本体１内で発生する捻り量が撚線機本体１の導入点（第１ターンロール１８の位置）においてどれだけ戻るかを１００分率で表したものである。このツイストバック大きくしていけばｃ１からｃ２，ｃ３と戻る捻り量が変わり、製品でのキルがプラストルクを持つことになる。したがって、ツイストバック１００％以内であれば原点（横軸縦軸の交差点）→ａ→Ｘとなる。Ｘは製品になったときのトルクと捻り回数の交点である。
【００２４】
ツイストバック１００％以上であるとは、撚線機本体１内で捻りが戻されて製品になることを意味し、１００％以下たとえば８８％であると、残りの１２％が撚線機本体１内で捻りが入れられることになる。つまり、ツイストバックが比較的高い場合、原点→ｂ→ｃ３→Ｘ１、中間は原点→ｂ→ｃ２→Ｘ、ツイストバックなしは原点→ｂ→ｃ１→Ｘ２という関係になる。
そこで、製造するコードの必要なトルクに応じて、図７においてツイストバックを考慮した上でｂ点の捻り回数を高速回転トルク調整装置２により制御することによりコードキルを自在に調整することができる。本発明はツイストバックを考慮した上で原点からｂ点の捻り回数の調整を前記精密変速機４ｂで行なうもので、７０００ｒｐｍ以上の高速回転でも正確に回転数の微調整を行なうことができるため、品質の優れたコードを得ることができる。
【００２５】
一方、従来の装置においては、第１ターンロール１８から第２ターンロール１９を経ることによって２Ｎの捻りが入れられ、撚線機本体内のオーバツイスタによりα回の捻りが入れられ、抜かれるという関係であり、その捻りメカニズムは図８のように、Ａ点すなわち第２ターンロール後まで捻りが入れられ、撚線機本体内のオーバツイスタによりＢ点まで捻じられ、Ｘ点まで戻されて製品となる。
【００２６】
本発明においてはディスク１５，１５間に渡る弓を用いないため、生産性を高めるべく巻取りボビン１０を径大にしてもエネルギーロスが少なくすることができる。しかし、単に弓を除去しただけでは、遠心力により素線束が外方に大きく膨らみ、素線断線が多発しやすい。
しかし、本発明では、コードキルの調整上不可欠なトルク調整装置をクレードル９内に設けず、撚線機本体１外の上流に高速回転トルク調整装置２として配置している。このため、クレードル９をコンパクトで小型なものとすることができ、それによりディスク１５，１５のスパンＬを狭くすることができるため、遠心力により素線束が外方に大きく膨らむ減少を確実に回避することができる。
【００２７】
そしてまた、撚線機本体１の外部に最多捻じりを与える高速回転トルク調整装置２を設けているので、この装置を通る素線束の状態をセンサーで検知することにより素線の断線の有無や程度を容易かつ確実に検出することができ、断線に対する処置を迅速に、不良品を多量に生じさせないうちに施すことができる。
しかも、高速回転トルク調整装置２の駆動系として、撚線機本体１に回転トルクを与える主モータ３の回転数を一旦減速プーリ４ａにより減速し、この状態で精密変速機４ｂで回転数を微調整し、その微調整した回転数を増速プーリ４ｃで増速して高速回転トルク調整装置２に与えるので、製造するコードの特性に適した捻じり量を自在に制御することができ、良好な品質のコードを製造することができる。
【００２８】
なお、本発明では第１ターンロール１８と第２ターンロール１９の胴面を円錐形にしているので、第１ターンロール１８の部分において素線束が円錐の径小側に転がりながら進行し、第１ターンロール１８の入口側で捻じりが入り、出口側では捻じりが抜ける。第２ターンロール１９でも同じ作用が得られ、全体的には第２ターンロール１９から第１ターンロール１８に向かう方向に連続的に撚りが送られ、素線束の各部のピッチが所定のピッチで撚られることになる。
【００２９】
本発明を具体的に適用した結果を示すと、０．２２ｍｍ径のメッキ付き高炭素鋼線を１×３構造で撚りピッチ１２ｍｍのスチールコードを製造した。
巻取りボビン径５００ｍｍφ、ディスクスパンＬを、ディスクの直径Ｄとの関係Ｌ／Ｄにおいて１．０８、ターンロール間長さ１５５０ｍｍ、主モータとして７．５ＫＷ容量のものを使用し、撚線機本体回転数を３０００ｒｐｍとし、高速回転トルク調整装置２を無段変速機からなる精密変速機により８４００ｐｍに微調整した。
【００３０】
比較のため、巻取りボビン径５００ｍｍφ、内部にオーバツイスタを有し、ディスク間のスパン比Ｌ／Ｄが２．２４、ディスク間に直径６ｍｍのガイドパイプを架設し、ターンロール間長さが１７００ｍｍの撚線機本体を使用し、撚線機本体回転数３０００ｒｐｍ、オーバツイスタ回転数２４００ｒｐｍにして前記仕様のコードを製造した。この場合、主モータ容量は１１．０ＫＷ、軸冷却ファン０．７５×２ＫＷを要した。
その結果、本発明、従来装置とも製造されたコード品質は同等であったが、消費電力は、従来装置が７．５ＫＷであったのに対し、本発明によれば４．９ＫＷで足り、大幅に節電することができた。
【００３１】
さらに比較のため、従来装置において、ガイドパイプを除去し、素線束をディスク間に直接渡してコード製造を行なったところ、主モータとして７．５ＫＷ容量でも製造できたものの素線束が大きく膨らみ、これを抑制するため素線張力を増したところ、断線率が本発明装置による場合比べて５．８倍となった。この結果から、単にガイドパイプを除去しただけでは不具合が発生し、ディスク間のスパン比Ｌ／Ｄを適切にすることが不可欠であることがわかる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明した本発明によるときには、巻取りボビン１０を配したクレードル９の両側にカップ状のディスク１５，１５を短スパンで対向状に設けて素線を直接ディスク間に渡すようにした撚線機本体１と、前記撚線機本体１の上流に配置されサプライボビンから導かれた素線束を撚線機本体１に導入する以前に強制的に捻る高速回転トルク調整装置２と、撚線機本体１に付与する回転トルクを一旦減速しこの状態で回転数を微調整し次いで増速する変速機構４とを具備しているので、コンパクト化と省エネルギーを実現できるとともに、弓がなくても素線束の外部への膨出を抑止することができることとコードキルの制御を簡単にかつ精密に行なうことができることにより良好な品質のコード類を製造することができ、しかも、撚線機本体の外部に最多捻り部があるため、素線の断線検出を容易に行なえ、これによっても精度の向上を図ることができるなどのすぐれた効果が得られる。
請求項２によれば、ディスク１５，１５のスパンＬがディスクの直径Ｄの０．８〜１．１５倍であるため、弓を使用しなくても素線の外部への膨出を阻止できるとともに、巻取りボビンの着脱などの作業性をよいものにすることができるというすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による二度撚り撚線機の一実施例の概要を示す側面図である。
【図２】図１の撚線機本体の拡大詳細図である。
【図３】図１の撚線機本体の拡大平面図である。
【図４】（ａ）は本発明における高速回転トルク調整装置の平面図、（ｂ）は同じく即縦断側面図である。
【図５】（ａ）は図４（ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図、（ｂ）は図４（ａ）のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図６】本発明における変速機構の概要を示す説明図である。
【図７】本発明における捻じりメカニズムを示すトルク・捻じり回数線図である。
【図８】従来装置における捻じりメカニズムを示すトルク・捻じり回数線図である。
【符号の説明】
１撚線機本体
２高速回転トルク調整装置
３主モータ
４変速機構
９クレードル
１５，１５ディスク

Claims

巻取りボビン１０を配したクレードル９の両側にカップ状のディスク１５，１５を短スパンで対向状に設けて素線を直接ディスク間に渡すようにした撚線機本体１と、前記撚線機本体１の上流に配置されサプライボビンから導かれた素線束を撚線機本体１に導入する以前に強制的に捻る高速回転トルク調整装置２と、撚線機本体１に付与する回転トルクを一旦減速しこの状態で回転数を微調整し次いで増速する変速機構４とを具備していることを特徴とする二度撚り撚線機。
ディスク１５，１５間のスパンＬが、ディスク１５の直径Ｄとの比Ｌ／Ｄで０．８〜１．１５である請求項１に記載の二度撚り撚線機。