JP4937774B2 - 製織装置及び製織方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数本の糸を引き揃えて送り出す糸送り出し装置に関する。

例えば特許文献１には、一本の心棒の複数箇所に原糸を巻きつけた糸送り出し装置（経糸供給装置）が示されている。また、特許文献２には、複数の心棒を段違いに設け、各心棒の複数箇所に設けられたボビンから糸を供給する糸送り出し装置（経糸供給装置）が示されている。何れの糸送り出し装置においても、ボビンから送り出された糸が一対のローラ（収束ローラ）で挟まれて引き揃えられてから、綜絖による経糸開口部が形成されている。

特許２９８３５３１号公報（図１） 特開２００１−２２６８５６号公報（図１及び図２）

しかし、上記のような糸送り出し装置では、以下のような不具合が生じる恐れがある。すなわち、図７に示すように、段違いの２箇所に設けられた心棒の各ボビン（図示省略）から送り出された経糸Ｔ及びＴ’は、一対の収束ローラ８１、８２で挟み込まれることによりシート状に引き揃えられる。このとき、たとえ各ボビンを経糸Ｔが重ならないように配置していたとしても（図８に点線で示す）、各経糸Ｔ、Ｔ’が収束ローラ８１、８２に圧接することにより各経糸Ｔ、Ｔ’の幅が広がるため、隣り合う経糸Ｔ、Ｔ’に重なりが生じる（重なった部分を図８にＰで示す）。これにより、各ボビンから送り出される経糸Ｔ、Ｔ’ごとに長さが異なる。特に経糸として高強度且つ高弾性の繊維（例えば、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維、あるいはセラミック繊維等）を用いる場合、繊維の伸度が低いため、経糸に生じる長さの差を経糸の伸びで吸収することができず、各経糸Ｔ、Ｔ’の張力が異なることとなる。このように、各経糸ごとの張力が異なると、織物の仕上がりに不具合が生じる恐れがある。かかる不具合を回避すべく、特許文献２に示されているように、各経糸ボビンごとに張力調整手段を設けると、装置の複雑化・大型化を招くと共に、装置の製造コストの高騰を招く。

本発明の課題は、隣り合う糸同士の重なりを防止し、各糸に生じる張力を均一化することができる糸送り出し装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、経糸供給装置と、綜絖装置を有する経糸開口機構部と、緯糸打ち込み装置とを備え、高強度繊維からなる帯状の繊維束を織成する製織装置であって、前記経糸供給装置が、段違いの複数箇所に平行に設けられた心棒と、各心棒の複数箇所に設けられ、前記繊維束が捲回されたボビンと、綜絖装置の直前に設けられ、異なる心棒から送り出された前記繊維束同士を近づけるように収束する一対の収束ローラとを備え、前記一対の収束ローラを微小隙間を介して上下方向に対向させ、隣り合う前記繊維束を異なる収束ローラに接触させることにより、隣り合う前記繊維束が、ボビンから解舒されてから綜絖装置に供給されるまでの間、同一のローラに接触しないようにしたことを特徴とする。

このように、一対の収束ローラを微小隙間を介して対向させることにより、糸幅がローラとの圧接により広がった場合でも糸同士が重なることがなく、これに起因して生じる糸の張力の差を回避することができる。収束ローラ間の微小隙間の隙間幅は、糸幅が広がった場合でも糸同士が接触しないような範囲、例えば糸の厚み以上に設定することが好ましい。

この糸送り出し装置は、伸度の低い高強度繊維を用いた糸を送り出す場合に好適に使用できる。あるいは、収束ローラとの接触で糸幅が広がりやすい帯状の繊維束を使用する場合に好適に使用できる。

また、この糸送り出し装置によると、ボビンごとに張力調整手段を設けることを要さず、各心棒（ボビン軸）から送り出された糸に共通の張力調整手段をもうければよい。これにより、装置が簡略化され、装置の小型化及び製造コストの低減が図られる。

上記のような糸送り出し装置は、例えば織機に経糸を供給する経糸供給装置として使用することができる。このような経糸供給装置と、綜絖装置を有する経糸開口機構部と、緯糸打ち込み装置とを備えた製織装置は、良好な織物の仕上がりが期待できる。

以上のように、本発明の糸送り出し装置では、隣り合う糸同士の重なりが防止され、各糸に生じる張力が均一化することができる。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明の糸送り出し装置を経糸供給装置として組み込んだ帯状繊維束織物Ｗの製織装置を示すものである。この製織装置は、経糸供給装置として、心棒（経糸ボビン軸２，２’）、経糸ボビン２ａ〜２ｘ，２ａ’〜２ｘ’、経糸送り出し機構部（駆動ローラ３、３’、フィードローラ４、４’、ニップローラ５、５’）、経糸開口張力調整機構６、６’、ガイドローラ７、７’、及び各ボビン軸２，２’から上下に分割して送り出された経糸Ｔ、Ｔ’を収束する一対の収束ローラ８ａ，８ｂとを有する。また、経糸開口機構部として、綜絖枠および綜絖を一体にした一対の綜絖ユニット２０ａ，２０ｂからなる綜絖装置２０、及び筬４０を備える。また、緯糸打込み装置３０として、緯糸ボビン３１、緯糸張力調整ローラ３２、緯糸緊張機構部３３、緯糸保持機構部３４およびレピア機構部３５、レピア緯糸把持部３５ａを備える。更に、織物巻取り装置として、織物保持ローラ９ａ，９ｂ（図２参照）、織物把持ローラ１０，１０ａ，１０ｂ（図２参照）、巻取りローラ１１、紙類およびフイルムなどの供給部５０（図２参照）を備えている。尚、本実施形態では、経糸Ｔ、Ｔ’及び緯糸Ｆとして、多数の繊維（例えば炭素繊維）を扁平状に引き揃えてなる繊維束を使用した場合を示す。

先ず、本発明の特徴部分である経糸供給装置について説明する。この経糸供給装置の経糸ボビン軸２，２’には、多数の経糸ボビンが回転自在に支持される。図１においては、経糸ボビン軸２，２’および経糸ボビン２ａ〜２ｘ，２ａ’〜２ｘ’のみを図示する。経糸ボビン２ａ〜２ｘには、帯状繊維束からなる経糸Ｔがテープ状に巻回され、経糸ボビン２ａ’〜２ｘ’には、経糸Ｔ’が巻回される。経糸Ｔ、Ｔ’は、経糸ボビンの転がり方向に解舒されて製織装置側に導かれる。経糸ボビン２ａ〜２ｘ，２ａ’〜２ｘ’は、経糸ボビン軸２、２’に上下千鳥方式にて設けられ、隣り合う経糸ボビン間の間隔は、各経糸ボビンから送り出される経糸Ｔ、Ｔ’同士の間隔ができるだけ狭くなるように、且つ、各経糸Ｔ、Ｔ’が重ならない様に配置される。

各経糸ボビンに巻かれた経糸Ｔ、Ｔ’は、経糸送り出し機構部（ローラ３〜５、３’〜５’）により解舒されて製織装置側へ送り出される。上側の経糸ボビン軸２の経糸ボビン２ａ〜２ｘから解舒された経糸Ｔ、及び下側の経糸ボビン軸２’の経糸ボビン２ａ’〜２ｘ’から解舒された経糸Ｔ’は、上下二手に分かれた状態で製織装置側へ送り出される。

経糸送り出し機構部は、大径の駆動ローラ３、３’の上側に小径のフィードローラ４、４’とニップローラ５、５’とを側面視で略左右対称配置してなる。各経糸ボビンから送り出された経糸Ｔ、Ｔ’は、フィードローラ４、４’の上部を通り駆動ローラ３、３’の下側周面にセットされ、さらに駆動ローラ３、３’とニップローラ５、５’で挟みながら織機側に送られる。これらにより、経糸Ｔのバラツキや経糸張力の均一化を図っている。

各経糸Ｔ、Ｔ’の張力を調整する張力調整装置６、６’は、ダンサーローラ６１、６１’、センサー６２、６２’、及びウェイト６３、６３’を備える。ダンサーローラ６１、６１’自体の重さとウェイト６３、６３’の重さで経糸Ｔ、Ｔ’に張力を加えると共に、ダンサーローラ６１、６１’の位置をセンサー６２、６２’で検知し、この検知結果に基づいて駆動ローラ３、３’の回転速度を制御することにより、経糸Ｔ、Ｔ’の送り出し量を調整し、張力を調整している。

異なる経糸ボビン軸から送り出され、張力調整装置６、６'、及びガイドローラ７、７'を経た経糸Ｔ、Ｔ'は、綜絖による開口部の直前で一対の収束ローラ８ａ、８ｂにより糸同士が近づくように収束される。この収束ローラ８ａ、８ｂは微小隙間δを介して対向している。この微小隙間δの隙間幅は、収束ローラ８ａ、８ｂとの圧接により経糸Ｔ、Ｔ'の糸幅が広がった場合でも経糸Ｔ，Ｔ'が重ならない範囲で設定され、例えば経糸Ｔ、Ｔ'の厚み以上に設定される。これにより、図４及び図５に示すように、隣り合う経糸同士の接触を回避できるため、各経糸Ｔ、Ｔ'が各収束ローラ８ａ、８ｂと接触することにより糸幅が若干広っても、隣り合う経糸に重なりが生じることはない。従って、経糸ボビン軸２から送り出される経糸Ｔの長さを一定とすることができるため、これらの経糸Ｔの張力を均一化することができる。その結果、各経糸ボビン２ａ〜２ｘから送り出される経糸Ｔごとに張力調整装置を設ける必要はなくなり、図１に示すように、経糸ボビン軸２から送り出される経糸Ｔに共通の張力調整装置を設けることができる。同様に、掘 糸ボビン軸２'から送り出される経糸Ｔ'に共通の張力調整装置を設けることができる。

尚、例えば厚さ約７μｍの極薄の糸を用いる場合、収束ローラ８ａ、８ｂ間の微小隙間δの隙間幅を糸の厚み程度、すなわち７μｍ程度に設定することは設計上極めて困難である。この点に鑑み、微小隙間δの隙間幅は０．１ｍｍ以上、好ましくは０．２ｍｍ以上、より好ましくは０．５ｍｍ以上に設定することが好ましい。

また、経糸Ｔ、Ｔ’の上下位置は、後述する綜絖ユニット２０ａ、２０ｂの上下動に伴って入れ替わる（図３に点線で示す）。このときでも、収束ローラ８ａ，８ｂとの接触部において隣り合う経糸は接触しないため、経糸同士の重なりは生じない。尚、このように収束ローラ８ａ、８ｂ間に微小隙間δを設けた場合、経糸Ｔ（Ｔ’も同様）の綜絖による上端位置（図４に実線で示す）と下端位置（図４に点線で示す）における長さは異なり（経糸Ｔ’も同様）、この綜絖の上下動による経糸Ｔの長さの違いは微小隙間δが大きくなる程大きくなる。この経糸Ｔの長さの差は張力差につながるため、微小隙間δの隙間幅は所定値以下に抑える必要がある。この微小隙間δの所定値（上限値）は、製織装置の大きさ、詳しくは、綜絖の上下動により経糸Ｔの長さが変わる区間の距離、すなわちガイドローラ７〜収束ローラ８ａ〜綜絖ユニット２０ａ間の距離により異なる。例えば微小隙間δの隙間幅を１００ｍｍ以下、好ましくは５０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下に設定しておけば、現状で使用されている製織装置の大きさの範囲内において、綜絖の上下動による経糸Ｔの長さの差を許容範囲内とすることができる。

経糸ボビンからの経糸Ｔ、Ｔ’の解舒速度は後述する緯糸Ｆに比べて極端に遅く、製織装置の製織速度と同じで一定速度である。このため、一般的には経糸ボビン２ａ〜２ｘ，２ａ’〜２ｘ’はブレーキ付きであれば良い。本装置での送り出し装置は、経糸ボビンに軽いブレーキをかけながら、モータにより経糸ボビン軸に経糸送り出し方向とは逆の回転を与える。これにより、経糸ボビンからの解舒張力を一定ないし安定化させ、個別に巻かれた経糸の張力調整を行っている。

綜絖装置２０は、一対の綜絖ユニット２０ａ，２０ｂからなる。綜絖ユニット２０ａ，２０ｂは、図３に示すように、帯状繊維束の幅寸法に対応した横幅を持つ矩形の綜絖枠２０ａ１，２０ｂ１と、この綜絖枠２０ａ１，２０ｂ１の上下の横材間に配設された複数の綜絖２０ａ２，２０ｂ２を有する。綜絖２０ａ２，２０ｂ２は、綜絖枠２０ａ１，２０ｂ１の幅方向に一つ置きに設ける。隣接する綜絖２０ａ２，２０ｂ２同士の間に成形された隙間が、経糸Ｔの方向において、他方の綜絖枠２０ａ１，２０ｂ１の綜絖２０ａ２，２０ｂ２と重なるように配置される。

綜絖ユニット２０ａ，２０ｂは、駆動手段２１によって互いに逆方向に繰返し上下駆動される。隣接する綜絖２０ａ２，２０ｂ２間の隙間に挿通された経糸Ｔは、綜絖ユニット２０ａ，２０ｂによって左右上下方向で位置規制された状態で筬４０へ案内される。綜絖ユニット２０ａ，２０ｂが上下動することで、筬４０の下流側において上下の経糸Ｔの間に緯糸Ｆを通すための緯糸走行道（経糸開口領域）が作られる。

次に、緯糸供給装置について説明する。緯糸ボビン３１は、帯状繊維束からなる緯糸Ｆが巻回され、緯糸打込み装置３０に組み込まれた状態で設置される。緯糸Ｆは緯糸張力調整ローラ３２を経て緯糸緊張機構部３３に案内される。レピア機構部の緯糸把持部３５ａにより、緯糸ボビン３１に巻回された帯状繊維束からなる緯糸Ｆが引き出される。このとき、緯糸張力調整ローラ３２および緯糸緊張機構部３３により、緯糸Ｆは適宜で極力張力のバラツキが少ない状態で解舒される。レピア機構部３５により緯糸Ｆとして必要な長さを得ると、レピア駆動が停止する。

ここで、緯糸ボビン３１に巻回された緯糸Ｆを解舒する方法を説明する。レピア機構部３５が緯糸Ｆを引き出す方向に移動すると、その速度に応じて緯糸張力調整ローラ３２が上方向に移動する。これに伴って緯糸ボビン軸に取り付けてあるモータが追従して回転し、緯糸ボビン３１に巻回されている帯状の緯糸繊維束が解舒される。レピア機構部３５が停止する直前には、レピアにより引き出された一本分の緯糸Ｆが、緯糸緊張機構部３３および緯糸把持部３５ａにより適宜な張力が与えられた状態で保持される。レピアが停止すると同時に、緯糸張力調整ローラ３２が下方向に移動して定位置で停止する。

緯糸Ｆは、綜絖ユニット２０ａ，２０ｂが上下駆動して織物Ｗを形成するまで緯糸打込み装置３０に保持される。緊張状態に保持された緯糸Ｆは、経糸Ｔに挟まれて織物Ｗが形成された状態で、緯糸把持部３５ａが解除されて織物Ｗの緯糸として形成され保持される。緯糸把持部３５ａはその後緯糸打込み装置３０の復動中に復動し、レピアにより引き出された次の一本分の緯糸Ｆを把持して前述した作動を繰り返す。

尚、筬４０は、通常の織機に於いては緯糸Ｆを打ち込むために用いられるが、本装置に於いては、あくまでも、緯糸Ｆと経糸との直角性や、緯糸Ｆの幅の安定性を図るために、緯糸ガイド部材として使用する。本装置の連続運転または高速運転時において、緯糸工程で緯糸Ｆが安定した形態で保持されるのであれば、筬４０は必ずしも必要ではない。

次に、緯糸絡み装置について説明する。緯糸打込み装置３０により打ち込まれた帯状の緯糸を保持するために緯糸絡み装置１６ａ，１６ｂが設けられており、この装置１６ａ，１６ｂからの別の糸により緯糸を一本ずつ固定する。ここで、帯状繊維束の緯糸Ｆを保持する場合の緯糸絡み装置１６ａ，１６ｂは、従来公知の一般的装置であってよい。この場合、緯糸絡み装置１６ａ，１６ｂから供給される緯糸絡み糸（以下「耳糸」という。）が、織物保持ローラ９ａ，９ｂの間、または、どちらかのローラに接触して通過することで、織物Ｗの耳部において、耳糸のみの張力による緯糸端部の締まりに起因する、帯状繊維束幅の縮みや形態の不安定を解消することができる。

前記の耳糸により耳部が形成されてから、カット装置１２ａ，１２ｂにより余分な緯糸Ｆをカットする。このようにして適宜な緯糸長さで形成された織物Ｗを、織物把持ローラ１０，１０ａ，１０ｂにて巻取りローラ１１に導いて安定した織物Ｗとして巻き取る。この場合、本織物Ｗを形成している繊維束は帯状繊維束のために、一般的な織物Ｗよりも薄く、織物密度に関して疎密の部分があるため経糸および緯糸が滑りやすく、目ずれ（織物密度のバラツキ）等の問題が起きやすい。本装置では、クラフト紙またはフイルムなどを織物Ｗに挟み込みながら巻き取ることで上記問題を解決する装置（供給部５０）も備える。

本発明は、上記の実施形態に限られない。例えば、張力調整装置６、６’は上記のようなダンサーローラを用いたものに限られず、図６に示すようなスイングローラを用いても良い。具体的には、支点６５、６５’を中心に揺動可能なスイングローラ６４、６４’が経糸Ｔ、Ｔ’と接触し、この経糸Ｔ、Ｔ’の張力によりスイングローラ６４、６４’が揺動するものである。このスイングローラ６４、６４’と経糸Ｔ、Ｔ’との接触部における圧力を圧力センサ６６、６６’が検知し、この検知結果に基づいて駆動ローラ３、３’の回転速度を制御することにより、経糸Ｔ、Ｔ’の送り出し量を調整し、張力を調整している。尚、製織装置の他の構成要素は上記の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

また、上記の実施形態では、経糸ボビン軸が段違いの２箇所から供給される場合を示しているが、これに限らず、３箇所、４箇所、５箇所、６箇所・・・と増やしてもよい。特に、ツイル組織や綾組織の織物を製織する場合、経糸ボビン軸の段数を適宜調整することで、イージング機構を兼ねた経糸供給装置とすることができる。また、上記の実施形態では、綜絖装置２０が２個の綜絖ユニットで構成されているが、これに限らず、さらに多くの綜絖ユニットで構成してもよい。この場合、各経糸の長さを均一化して張力を一定に保つために、一つの綜絖ユニットにより上下動される経糸群は、同一の経糸ボビン軸から供給されることが望ましい。

また、上記の実施形態では、扁平状の経糸Ｔ，Ｔ’をボビンにテープ状に巻回しているが、これに限られない。例えば、ボビンに経糸をトラバースして巻回した場合でも本発明を適用することができる。この場合、ボビンから解除された経糸はトラバースしながら引き出されるため、収束ローラに至るまでにこの経糸のトラバースを抑える装置を設ける必要がある。

また、上記の実施形態では、本発明の糸送り出し装置を製織装置の経糸供給装置として使用した場合を示したが、これに限られず、多数本の糸をシート状に引き揃えて送り出す用途であれば適用できる。例えば、シート状に引き揃えられた繊維束に樹脂等を含浸させて形成される、いわゆるＵＤ（一方向）プリプレグを製造する場合にも、本発明の糸送り出し装置を適用することができる。この場合、複数段の心棒のボビンから送り出された糸をいきなりシート状に引き揃えるのではなく、本発明の微小隙間を介した収束ローラで送り方向が近づくように収束してからシート状に引き揃えることで、隣り合う糸同士の重なりを防止し、織物の仕上がりを良好にすることができる。

尚、本発明の糸送り出し装置に使用される繊維としては、炭素繊維を初め、ガラス繊維やポリアミド繊維、セラミック繊維、その他繊維強化複合材料用基材として用いられる繊維すべて、特に帯状繊維束が好適に使用される。

本発明の経糸供給装置を組み込んだ製織装置の平面図である。 製織装置の側面図である。 綜絖ユニットを示す斜視図である。 収束ローラ付近の拡大側面図である。 図４をＡ方向から見た側面図である。 他の実施形態に係る経糸供給装置を示す側面図である。 従来の経糸供給装置の収束ローラ付近の側面図である。 図７をＡ方向から見た側面図である。

符号の説明

２ 経糸ボビン軸（心棒）
２ａ-２ｘ 経糸ボビン
３ 駆動ローラ
４ フィードローラ
５ ニップローラ
６ 経糸張力調整機構
６１ ダンサーローラ
６２ センサー
６３ ウェイト
７ ガイドローラ
８ａ，８ｂ 収束ローラ
２０ 綜絖装置
３０ 緯糸打ち込み装置
４０ 筬
５０ 供給部
Ｔ，Ｔ’ 経糸
Ｆ 緯糸
Ｗ 織物

Claims (4)

1. 経糸供給装置と、綜絖装置を有する経糸開口機構部と、緯糸打ち込み装置とを備え、高強度繊維からなる帯状の繊維束を織成する製織装置であって、
   前記経糸供給装置が、段違いの複数箇所に平行に設けられた心棒と、各心棒の複数箇所に設けられ、前記繊維束が捲回されたボビンと、綜絖装置の直前に設けられ、異なる心棒から送り出された前記繊維束同士を近づけるように収束する一対の収束ローラとを備え、
   前記一対の収束ローラを微小隙間を介して上下方向に対向させ、隣り合う前記繊維束を異なる収束ローラに接触させることにより、隣り合う前記繊維束が、ボビンから解舒されてから綜絖装置に供給されるまでの間、同一のローラに接触しないようにしたことを特徴とする製織装置。
2. 前記収束ローラ間の微小隙間の隙間幅を、前記繊維束の厚み以上に設定したことを特徴とする請求項１記載の製織装置。
3. 各心棒から送り出された複数の前記繊維束に、共通の張力調整手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の製織装置。
4. 高強度繊維からなる帯状の繊維束を織成するための製織方法であって、
   段違いの複数箇所に設けられたボビンから前記繊維束を解舒するステップと、前記繊維束を一対の収束ローラの間を通過させることにより上下方向に近づけるステップと、前記一対の収束ローラの間を通過した前記繊維束を綜絖装置に供給するステップとを有し、
   前記一対の収束ローラを微小隙間を介して上下方向に対向させ、隣り合う前記繊維束を異なる収束ローラに接触させることにより、隣り合う前記繊維束が、ボビンから解舒されてから綜絖装置に供給されるまでの間、同一のローラに接触しないようにしたことを特徴とする製織方法。

Images