JP4484372B2 - ビーム送り出し装置及びフィラメントを送り出す方法 - Google Patents
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Description
【関連特許とのクロスリファレンス】
本願は、1999年3月15日付け出願09/268363号の一部継続出願である。
【0002】
【発明の背景】
【0003】
【発明の分野】
本発明は、複数の弾性フィラメントがビームから外されて下流における作業のために輸送されるときに、これらの張力を調整するためのビーム送り出し装置に関する。
【0004】
【背景技術の説明】
複数のフィラメントがビームから送り出されて下流の編み機又は織機に導かれるときにこれらの張力を制御しようという試みは、種々の形式が取られてきた。米国特許5259421号は、電位計出力からの信号に応答して直流駆動により位置決めされるラックピニオン式のダンサーロールを使った複雑なシステムを明らかにする。大きな摩擦とフィラメント張力に対するこのデザインの低い応答性のため、この装置は重い布の高張力製織には最も適しているが、弾性フィラメントの低張力用には不適である。米国特許4000865号は、複雑なレバーアームのアレイと空気圧力調整器とを備えた別の装置を明らかにする。米国特許4585037号及び4019700号は、感知装置としてそれぞれテンションローラー及びダンサーロールの使用を明らかにするが、これら装置の形態は、フィラメント張力を制御するために、モーター速度の高価な比例制御装置の使用が必要である。
【0005】
スパンデックス及びその他の弾性フィラメントを、編み、織るなどをする準備段階において、これらをビームから送り出すための単純、経済的かつ効果的な装置がなお要求される。
【0006】
【発明の概要】
弾性フィラメントをビームから送り出すための本発明の装置は、
フレーム、
被動ロールと空転ロールとの間でビームを回転可能に支持するためにフレームに回転可能に取り付けられた被動ロールと空転ロール、
フレームに取り付けられたアーム間に回転可能に取り付けられたダンサーロール、ここに、フィラメントは、ダンサーロールの下方を通過して140゜から180゜の範囲の巻付け角度でこれを回り、
被動ロールを回転させるための駆動手段、
駆動手段を作動させ停止させるためのスイッチ、及び
ダンサーロールが上方位置にあるときはスイッチが駆動手段を作動させ、そしてダンサーロールが下方位置にあるときはスイッチが駆動手段の作動を停止させるように、ダンサーロールの位置をスイッチに信号するための手段
を備える。
【0007】
【詳細な説明】
本発明の装置及び方法は、スパンデックスのようないかなる連続弾性フィラメントにも使用することができる。ここで使われる「弾性フィラメント」は、100%以上の破断伸び率を有し、かつ引っ張られ緩められたとき、速やかに回復しそして実質的にその当初の長さに迅速かつ強烈に回復する連続フィラメントを意味する。かかるフィラメントは、ゴム繊維、スパンデックス、ポリエーテルエステルフィラメント、及びエラストエステル(elastoester)を含み、更にナイロン、木綿又はポリエステルのような非弾性繊維で覆うことができ、或いは裸(無被覆)とすることができる。「比例制御」は、駆動モーターがレオスタット、電位計、及び同等装置により制御されるシステムを指す。
【0008】
縦糸フィラメントは、端部軸受と端部フランジとが設けられた円筒状のビーム上に巻かれるのが普通である。フィラメントは、製織中又は縦メリヤス編み中にビームから解かれる。
【0009】
このビーム送り出し装置は、フレーム、1個の被動ロール、フレーム上の1−3個の空転ロール、及びフレームに取り付けられかつ選択的に平衡重りの取り付けられた旋回アーム上に取り付けられたダンサーロールを備える。驚くことに、かかる装置により均一なフィラメント張力が得られることが見いだされている。非弾性フィラメントと比べて、弾性フィラメントに要求される下流の処理中における(伸びの変化で表される)変動は、フィラメントの高い伸縮性のため、比較的ゆっくりと伝搬しそして増大してフィラメント源に戻る。更に、弾性フィラメントの比較的低い引張り強度は、加えられる全張力を低いレベルで注意深く制御しなければならないことを意味する。装置の低摩擦作動とダンサーロールの実質的に垂直方向の非回転運動とが、張力の小さな変化に対して本装置を応答させ、このため、張力は、アーム及びダンサーロールの重量により、低い張力レベルでよく管理され、そして下流の要求が変化したときの張力における典型的に小さい初期変化は、駆動モーターによるのではなく、アーム及びダンサーロールの運動により迅速に補償される。その結果、高価な比例制御システムは必要ない。弾性フィラメントの高弾性のため、ダンサーアームとロールのシステムの設計が、下流側の要求の変動に伴う解放とかなりの弛みの吸収を許し、更にフィラメント張力を一定に維持するためのダンサーロール及びアームの重量の効果の最大使用を許すことが、良好な張力均一性のために有利である。
【0010】
図1及び2に示された装置の好ましい実施例においては、ビームは装置内の下方に取り付けられ、このため、(図1において左側からの)ビームの着脱が容易であり、また装置は使用中の重心位置が低く、これが運転安全性を改善する。
【0011】
図1及び2において、フレーム1は、底部に取り付けられたA型部分として示される。図1には、A型部分が1個だけ示される。被動ロール2及び第1の空転ロール3が、フレーム1の底部に回転可能に取り付けられる。ビーム4はロール2及び3に支持され、このため、ロール2が、駆動手段、例えば電気モーター(図示せず)により回転させられると、ビームも回転しフィラメント5を解く。或いは、ロール3を被動ロールとしロール2を空転ロールとすることができるが、ビームを(図1において左から)装置内に装填するときの被動ロールの損傷を最小にするためには前者の配列が好ましい。典型的に、5は、スレッドシート(threadsheet)形式の複数のフィラメントである。図1においては1本の線として示される。
【0012】
空転ロール6(この実施例における第2の空転ロール)が、例えば図1及び2に示されるように、被動ロールと第1の空転ロールとの上方でフレーム1のA型部分の間に回転可能に取り付けられる。同様に空転ロールであるダンサーロール7は、ダンサーロールがロール2より高く、かつ好ましくは、アーム8が旋回したときのその運動が実質的に垂直方向であるように、選択的に平衡重りの取り付けられたアーム8の対の間に回転効能に取り付けられる。アーム8は、旋回点13においてフレーム1に旋回可能に取り付けられる。図1には、ただ1個のアーム8が3種の位置、即ち、その旋回範囲の頂部、底部、及びほぼ中央部において示される。フィラメント5も、この3カ所の位置のダンサーロール7に接近しそして離れる状態で示される。装置の幾何学的形態、特にアーム8の長さ、及びアーム8の旋回し得る角度θの大きさは、フィラメント5がダンサーロール7に接近し離れるときに、繊維がビーム又は装置自体と絡まないように選定される。
【0013】
アーム8及びロール7の重量によりフィラメントに加えられる張力を調整するために、アーム8に重り9A及び9Bを取り付けることができる。ワッシャのような単純な重りも、より高精度に校正され測定された重りと同様に使うことができ、或いはアーム自体の設計が希望重量を提供することができる。独立的に取り付けられた重りは、平衡重量の調整が可能であるため好ましい。ロール10(本実施例における第3の空転ロール)が、第2の空転ロール6の上方で、フレーム1のA型部分の間、又はフレームの頂部に隣接して取り付けられる。フレーム1のA型部分は、ロール10をなお高く取り付け得るように上方に延ばすことができ、或いはロール10は、ロール6よりは低いがダンサーロール7よりは高く取り付けることができる。A部分の上端を安定させるためにブレース16(図2参照)を使用することができる。
【0014】
弾性フィラメント用に使用される低い張力レベルにおいてフィラメント張力を制御するようにアーム8及びロール7の重量と旋回運動とを最大に使うためには、かかる張力の変化に応答するロール7の非回転運動が実質的に垂直方向(即ち、垂直方向から約20゜の範囲内)であることが好ましい。ロール7の運動を垂直方向又はその近くにするには幾つかの方法があり、そしてかかる方法を組み合わせることが有利である。一つの方法は、アーム8を実質的に水平方向位置の近くで旋回させることである。別の方法は、アーム8を実際上長くしかつ角度θを事実上小さくすることである。なお別の方法は、約140゜から180゜の範囲、好ましくは約160゜から180゜の範囲の巻付け角度ψを使うことである。この巻付け角度は、フィラメント5がダンサーロール7の下を通って回るときに受ける方向変化(及びロール7とフィラメント5との接触角度)を表す。巻付け角度は、ダンサーロールの中心とロール上のフィラメントの2個の接触点とを結ぶ線により形成される角度として定義される。更に別の方法は、フィラメント5が実質的に垂直にロール6からロール7に通過し、そしてロール10については、フィラメント5が実質的に垂直にロール7からロール10に通過するように、ロール10を上のロール6に対してほぼロール7の幅だけオフセットさせることである。
【0015】
フィラメント張力の変化に応じたロール7の運動を実質的な垂直方向にする別の方法は、フィラメント張力の変化に応じてロール6及び10に水平方向の運動を許すことである。これを行う一方法はが図7に示される。(明瞭にするために、本発明の装置の実施例の幾つかの部材は示されない。)ロール7は2位置(7a及び7b)において示される。ロール6及び10は、水平方向に動き得るキャリッジ20に回転可能に取り付けられ、かつ、ほぼロール7の直径だけ互いに離される。キャリッジ20の運動がフィラメントのロール6への接近角度に、従ってフィラメント張力に大きな影響を与えないように、ロール24は、ビーム4からフィラメントを送り出す点の上方に回転可能に取り付けられ、フィラメント5をロール6に向ける。キャリッジ20は、固定支持具22上に低摩擦部材21により支持され、そしてフィラメント張力の変化に応じて矢印23で示された方向で動くことができる。低摩擦部材21は、車輪、軸受及び同等品とすることができる。固定支持具22は、低摩擦部材21が沿って動き得る1対の軌条とすることができる。或いは、固定支持具22は、圧縮空気の通過可能な穴空き面とし、低摩擦部材21を無くしてキャリッジ20を圧縮空気ベッド上で支持するようにすることができる。図7の実施例においては、フィラメント張力の変化に応じたキャリッジ20の運動が、アーム8(2位置8a及び8bにおいて図示)の角度θ旋回したときの巻付け角度を約180゜に保ち、これにより、フィラメント張力の制御におけるアーム8及びロール7の重量効果を最大にする。
【0016】
巻付け角度を180゜の近くに保つ利点は、ある範囲の張力を通してフィラメント張力をよりよく制御できることである。これは、以下の例により示すことができる。これにおいては、ダンサーロールが(同じ高さに取り付けられた)2個の固定ロール間でフィラメントにより懸垂されるという単純化した仮定がなされる。ダンサーロールにおいてフィラメントに加わる張力Tは、次式から計算される。
【0017】
T=W/(2×COS(1/2×(180゜−ψ)))
ここに、Wは定数(フィラメントに加わるダンサーロール及びアームの重量の和)であり、更に(180゜−ψ)は、フィラメントがロール7に接近しそして離れるときのフィラメント間の角度である。例えば5%以上の張力変化なしのψの許容し得る変動は、ψの出発値により表に示されるように変化する。
表
出発時ψ ψの最大変化
180゜ 36゜
170゜ 28゜
160゜ 22゜
150゜ 17゜
140゜ 14゜
130゜ 11゜
120゜ 9゜
左側コラムにおいて与えられたフィラメント間の出発角度は、右側コラムにおいて与えられたフィラメント間の最大変化に限定されるであろうことは勿論である。この表は、ψの許容最大変化が、ψの180゜からの偏差とともに大きく限定され、これにより、張力レベルのある範囲内で張力を一定に保つための装置の性能が落ちることを示す。
【0018】
ロール2及び3の軸線は、ビーム4を適正に回転させるために、互いに平行である。ロール6、7及び10の軸線は、フィラメントが取る経路を真っすぐに保つために、互いに平行であることが好ましい。例えば装置が下流の処理機械に対してある角度に向けられたような、何かの理由で複数のフィラメントを直線経路から離れるように向けたい場合は、フィラメントの向け直し点に置かれたロールの軸線は、選ばれたフィラメントがロールに接近するとき及び離れるときの、そのフィラメントにより定められた平面に対して垂直にすることができる。これは、フィラメント向け直し点のロールの軸線とその他のロールの軸線とを平行ではなくするであろう。
【0019】
被動ロール2の回転を開始させ停止させるために、アーム8の位置を信号する種々の手段が可能である。図1、2及び3に示された実施例においては、信号用ロッド11がカラー14により平衡重り付きアーム8に摺動可能に取り付けられ、更にスイッチ12に旋回可能に取り付けられる。図1においては、ロッド11は、アーム8のほぼ中央位置に相当する1位置においてのみ示される。スイッチ8は、アーム8(従ってロッド11)がフィラメント5の高い張力のため持ち上げられたときにロール2の駆動手段を始動させ、そしてフィラメント5の低い張力のためアーム8とロッド11とが下げられたときに駆動手段を停止させるリミット(オンオフ)スイッチとすることができる。
【0020】
図3Aにおいて、より詳細に示されるように、ロッド11(断面で示される)は、アーム8に取り付けられたカラー14の手段(これも断面で示される)により、アーム8に摺動可能に取り付けられる。アーム8は一部分のみが示される。図3Bは、アーム8の断面とカラー14を通過しているロッド11とを示す。ロッド11に取り付けらたロッド停止具15A及び15Bは、アーム8が、ロッド停止具により定められた移動の所定限界に達したとき、ロッド11を介してスイッチ12にアーム8の運動を伝える。カラー14がばね17A又は17Bのどちらかに達すると、ばねは停止具15A又は15Bに押し付けられてロッド11を動かし、ロッドはスイッチ12を作動させ又は非作動にする。或いは、ロッド11は、これをアーム8に旋回可能に取り付けることができ、更にスイッチ12に取り付けられたカラーに摺動可能に取り付けることができる。ロッドは、カラーのどちら側にもロッド停止具を持つ。この形式の配列は、アーム8とスイッチ12との間の連結にある程度の「遊び」を許し、このため、アーム8における頻繁な小さい動きは、駆動手段、被動ロール2、及び従ってビーム4の過剰な頻繁な始動停止を起こさない。ロッド停止具はロッド11の長さに沿って動くことができ、このため自由運動(遊び)の程度を調整することができる。かかる調整を許す一方法は、ボルトナット組合せにおけるように、ねじを切られた停止具と少なくも部分的にねじを切られたロッド11を作ることであり、これにより、ねじは、カラー14を通るロッドの運動に干渉しない。アーム8及びロッド11が昇降するとき、ばね17A及び17Bがスイッチ12を物理的損傷から保護する。
【0021】
選択的なビーム案内18A及び18Bが、レール2及び3に沿った位置からのビームの滑り出しを防止する(図2参照)。
【0022】
本発明の装置には、その他の通常の装置又は選択的な装置も使うことができる。ビームが空であること及び/又は下流側における処理を停止するように作業員に警告するために、空ビームセンサーを追加することができる。かかるセンサーは、ビーム上のフィラメントに押し付けられて保持される導電性ばね線を備えることができる。ビームが空になると、この線がビームと接触し、接地に至る電気回路を閉じ、そして下流における運転を停止させるように信号を出す。例えば、アームの予定された高い位置においてアーム8と接触して接地電気回路を閉じるように位置決めされた導電線を備えた高フィラメント張力検出器を、フィラメント張力の高すぎ及び/又は下流の処理を停止させるように、作業員に警告するために使用することができる。これは、特にビームが空であって、典型的にコアにおいてビームに止められたフィラメントを、もはや解くことができなくなったときに有用である。
【0023】
図面に例示されたカラーとロッドの信号発生用組合せにの代わりに光電池システムを使うことができる。例えば、あるA型フレーム部分から別のA型フレーム部分の光電池に光を送り、この光がアーム8により遮断されたとき、信号が送られてスイッチを入れ又は切断することができる。高フィラメント張力センサーと同様なシステムを使うことができる。
【0024】
装置が空転ロール6及び10を有することが好ましいが、かかるロールは選択随意である。ロール10が省略された余り好ましくない装置実施例が図4に示される。明瞭化のため、装置のフレーム及びその他の部材は示されない。図4においては、選択的なロール6(この実施例では第2の空転ロール)はダンサーロール7より高く、かつロール2と3及びビーム4は、アーム8及びロール7より低く示される。図5A及び5Bにおけるように、ロール6が無くされたときは、ロール2と3及びビーム4は、ロール7及びロール10(この実施例では第2の空転ロール)の両者より高く(図5B)することができ、或いはロール7及び第2の空転ロール10との間の高さ(図5A)にすることができる。図6に図式的に示されるように、ロール10もロール6も使用されないときは、ロール2及びロ3は、ビーム4が常にダンサーロール7より高いように取り付けられる。図4及び6に示されるように、下流の処理装置におけるフィラメント5の取り込みがダンサーロール7より高いときは、ロール10は不必要である。図5A、5B及び6におけるように、ダンサーロール7をビーム4より低く位置決めできる場合は、ロール6は不必要である。ここに説明された種々のロール構成の性能を最適にするために平衡重り及び装置形態における適切な調節を行うことができる。
【0025】
さて、図1を参照すれば、本発明の実行過程の一つにおいて、フィラメント5が巻かれたビーム4は、被動ロール2及び第1の空転ロール3の上に置かれる。フィラメント5は、ビームから、第2の空転ロール6の上方、ダンサーロール7の下方を140゜から180゜の範囲、好ましくは160゜から150゜の範囲の巻付け角度で通過し、更に第3の空転ロールの上方を通り、編み又は製織のような下流の作業に行く。下流の処理が開始されフィラメント5に張力が加わると、アーム8はフィラメントにより引き上げられる。これにより、ロール11が持ち上げられ、そしてオンオフスイッチ12が操作される。スイッチは、被動ロール2用の駆動手段を作動させ、ビーム4を回転させ、これによりビームからフィラメント5を解き始める。フィラメントが解かれると、フィラメントの張力が低下しアーム8が下降する。ビームは、下流の処理が要求するよりわずかに速くフィラメントを解く速度で回転される。これによる速度差のために生ずる余分な糸の長さを補償しかつ糸の張力を実質的に一定の保つために、アーム8が旋回して下がり糸の長さを増加させる。アーム8がロール11を十分に下げると、スイッチ12が作動させられる。その結果、駆動手段、被動ロール2、及びビーム4が停止する。フィラメントはもはや解かれないため、張力(及びアーム8とロール7)は再び上がり始める。このサイクルは、フィラメントがビームから完全に解かれるまで連続する。アーム8の重り9A及び9Bは、ロール7によりフィラメント5に平均張力を加えるように設定することができる。
【0026】
運転中、フィラメントの弾性及びロール7とアーム8との重量がフィラメントにおける一定の張力を維持し、下流側の要求及び/又はビーム4からの解きにおけるわずかな変化の影響を平滑化し、比例制御の必要性及びこれに伴う出費を無くし更に過制御の危険及びシステムの振動を避ける。例えば、端部数252の930デシテックス・タイプ141LycraTHスパンデックス(E.I.du Pont de Nemours and Co.の登録商標名)は、これを本装置により、全張力が約20グラム、張力偏差が±0.5グラムで解くことができる。本装置の運動部分における摩擦をより低く一様にすることで、より大きい張力の均一性を達成し得ることが期待される。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の装置の好ましい実施例を側方から示す。
【図2】 装置を後方から、即ち下流の処理機械とは反対の位置から示す。
【図3】 ダンサーロールの取り付けられたアームの位置をスイッチに信号する一実施例をより詳細に示す。
【図4、5A、5B、及び6】 装置の別の実施例を図式的に示す。
【図7】 フィラメントの張力の変化に応じて2個の空転ロールが水平方向で動くことができる装置のなお別の実施例を図式的に示す。
Claims (11)
- 複数の弾性フィラメントのビーム送り出し装置であって、
フレーム、
被動ロールと空転ロールとの間でビームを回転可能に支持するためにフレームに回転可能に取り付けられた被動ロールと空転ロール、
フレームに取り付けられたアーム間に回転可能に取り付けられたダンサーロールであって、フィラメントは、ダンサーロールの下方を通過して140゜から180゜の範囲の巻付け角度でこれを回るダンサーロール、
被動ロールを回転させるための駆動手段、
駆動手段を作動させ停止させるためのスイッチ、及び
ダンサーロールが上方位置にあるときはスイッチが駆動手段を作動させ、ダンサーロールが下方位置にあるときはスイッチが駆動手段の作動を停止させるように、ダンサーロールの位置をスイッチに信号するための手段
を備えた装置。 - アームがビームの中心より下方でフレームに旋回可能に取り付けられ、ダンサーロールが実質的に垂直方向である非回転運動を有する請求項1の装置。
- 巻付け角度が160゜から180゜の範囲内にあり、スイッチがオン/オフスイッチであり、アームは実質的に水平位置の近くで旋回し、そして更にダンサーロールより上方でフレームに回転可能に取り付けられた第2の空転ロールを備える請求項2の装置。
- アームがビームの中心より上方でフレームに旋回可能に取り付けられ、ダンサーロールが実質的に垂直方向である非回転運動を有し、そして更にダンサーロールより上方でフレームに回転可能に取り付けられた第2の空転ロールを備える請求項1の装置。
- 巻付け角度が160゜から180゜の範囲内にあり、アームは実質的に水平位置の近くで旋回し、スイッチがオン/オフスイッチであり、そして更にダンサーロールより上方でフレームに回転可能に取り付けられた第3の空転ロールを備える請求項4の装置。
- アームには平衡重りが付けられ、信号発生手段は、ロッド停止具により調整可能なカラーとロッドとの組合せであり、そして更に空ビームセンサー、一対のビーム案内、及び高フィラメント張力検出器を備える請求項5の装置。
- ビームから複数の弾性フィラメントを送り出す方法であって、
(a)フレームを準備し、
(b)被動ロールが回転されたときにフィラメントがビームから解かれるようにフレーム上に回転可能に取り付けられた被動ロールと空転ロールとの上でかつこれらの間にビームを回転可能に支持し、
(c)フィラメントを、ダンサーロールの下方を140゜から180゜の範囲の巻付け角度を回して通過させ、ダンサーロールがフレームに設置されたアームの間に回転可能に設置されており、
(d)被動ロールを回転させるための駆動手段を準備し、
(e)駆動手段を作動させかつ作動を停止させるためのスイッチを準備し、更に
(f)ダンサーロールが上方位置にあるときにスイッチが駆動手段を作動させ、ダンサーロールが下方位置にあるときにスイッチが駆動手段の作動を停止させるように、ダンサーロールの位置をスイッチに信号する
諸段階を含んだ方法。 - ビームの中心より下方でフレームに旋回可能に取り付けられたアーム、及び非旋回運動が実質的に垂直方向であるダンサーロールを使用する請求項7の方法。
- オン/オフスイッチ、ダンサーロールより上方でフレームに回転可能に取り付けられた第2の空転ロール、及び実質的に水平位置の近くで旋回するアームを使用し、フィラメントは160゜から180゜の範囲の巻付け角度で通過し、そして更に段階(c)の後に、フィラメントが前記第2の空転ロール上を通過する追加の段階を含む請求項8の方法。
- ビームの中心より上方でフレームに旋回可能に取り付けられたアーム、ダンサーロールより上方でフレームに回転可能に取り付けられた第2の空転ロール、及び非回転運動が実質的に垂直方向であるダンサーロールを使用し、そして更に段階(c)の前に、フィラメントが前記第2の空転ロール上を通過する追加の段階を含む請求項7の方法。
- 実質的に水平位置の近くで旋回するアーム、オン/オフスイッチ、及びダンサーロールより上方でフレームに回転可能に取り付けられた第3の空転ロールを使用し、そしてフィラメントが160゜から180゜の範囲の巻付け角度で前記第2の空転ロール上を通過し次いで前記第3の空転ロール上を通過する請求項10の方法。
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