JP4979475B2 - 撚線の残留トーション測定装置並びにそれを備えた撚線機および撚線の巻取り機 - Google Patents

Description

本発明は、撚線の残留トーション測定装置（以下、単に「測定装置」とも称する）並びにそれを備えた撚線機および撚線の巻取り機に関し、詳しくは、タイヤを初めとする各種ゴム部品に適用されるゴム部品補強用スチールコード等の撚線の残留トーションを測定するための残留トーション測定装置並びにそれを備えた撚線の撚線機および巻取り機に関する。

従来、複数のワイヤからなる撚線としてのゴム部品補強用スチールコード、例えば、空気入りタイヤに供されるスチールコードについては、タイヤ製造工程での作業性等を確保するために、単位長さ当りの残留トーションが規定されている。このため、スチールコード製造工程の最終工程においては、巻取った製品からＪＩＳまたはＡＳＴＭ法に従い規定長さのスチールコードを引出して、端末の回転量および方向の測定を行っているが、その回転量は０．２５回転（９０°）単位で細かく測定しなければならないため、所定レベル以上の技能を有する検査員が測定しているにもかかわらず、残留トーション測定の精度にもある程度のバラツキがあった。

また、従来の撚線の残留トーション測定方法では、規定長さに巻き取られた製品の１本１本を全て測定しなければならず、生産性向上の大きな支障となっており、かつ、撚線の端末の数ｃｍを折り曲げて測定するため、その部分がスクラップになってしまうという問題もあった。

以上のことから、撚線の残留トーション測定に関しては従来より様々な改良がなされており、例えば、特許文献１，特許文献２には、撚線の残留トーションを連続的に測定して、その結果に基づき残留トーションを自動調整する技術が開示されている。また、特許文献３には、撚線の残留トーション検出部に空気軸受けを使する技術が開示されている。さらに、特許文献４には、残留トーションを自動的に測定してその結果を表示する技術が開示されている。さらにまた、特許文献５には、ワイヤロープの残留トルクを連続的に測定し、その残留トルクを除去する技術が開示されている。
特公昭６２−０１４６７６号公報（特許請求の範囲等） 特許第２９２１５８３号公報（特許請求の範囲等） 実用新案第１６３４２４０号公報（実用新案登録請求の範囲等） 特開２００２−９０２７８号公報（特許請求の範囲等） 特許第１４７１５２５号公報（特許請求の範囲等）

しかしながら、ゴム物品補強用スチールコードのような細い撚線の残留トーションにより発生するトルクは数ｇ・ｃｍから数十ｇ・ｃｍであり、かつ、残留トーションを０．２５回／６ｍ単位で測定するためにはさらに小さなトルク変化を検出することができなければならない。この点、特許文献１，特許文献２に記載された残留トーション測定装置では、特にその検出部の回転抵抗が小さいことが重要であり、この検出部にボールベアリング等を使用した場合、ベアリングにかかるスラスト荷重等によりベアリングの起動トルクが大きくなると、微小な残留トーションを検出できなくなるという問題があった。

これに対し、特許文献１に記載された残留トーション測定装置については、検出部をピポット支持とする技術も開示されているが、この場合も、ボールベアリング対比スラスト荷重の起動トルクへの影響は小さくなるものの、撚線のトルクを測定するにはまだ大きすぎるという問題があった。また、特許文献３に開示されているような空気軸受けを使用する技術においては、撚線機全台に設置すると膨大なコストがかかるという問題があった。

さらに、残留トーション測定におけるもう一つの重要な点として、撚線にかかる張力が挙げられる。つまり、撚線に張力がかかると、その撚線を構成するワイヤの撚角に起因するトルクが発生し、このトルクが張力に比例して増大するために、張力変動が発生すると、残留トーションが正確に測定できなくなるのである。

この点に関して、特許文献１に記載の残留トーション測定装置では張力を検出して補正する技術が開示されており、特許文献２に記載の残留トーション測定装置では張力を一定に保った状態で測定する技術が開示されているが、どちらも、撚線機全台に設置するには膨大なコストがかかるという問題があった。

上述のように、従来の撚線の残留トーション測定装置は、いずれも未だ十分なものではなく、より高精度の測定を行うことができ、かつ、コスト性や生産性が良好な残留トーションの測定方法の確立が求められていた。

そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、撚線の残留トーションを高精度に測定することができ、設備投資が安価であって、かつ、生産性についても向上できる撚線の残留トーション測定装置並びにそれを備えた撚線機および撚線の巻取り機を提供することにある。

本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の撚線の残留トーション測定装置は、複数のワイヤからなる撚線の残留トーションの測定装置であって、撚線をＵ字状に通線する少なくとも３個のシーブを備え、該シーブのうち中央下部に配置されたシーブの垂直方向の直径を通る軸周りの回転角度を測定することにより、前記撚線の残留トーションを測定する装置において、
前記中央下部シーブが前記撚線上に吊り下げられた状態で、前記回転角度を測定する撚線の残留トーション測定装置であって、
前記中央下部シーブを、残留トーション測定時以外は残る２個の上部シーブと所定の間隔を保つとともにシーブの垂直方向の直径を通る軸周りに回転しないよう固定し、かつ、残留トーション測定時にのみ固定状態から解放する、固定機構を備え、
前記固定機構が、前記中央下部シーブと回転角検出盤との間に設置された固定用シャフトの上方向および回転角度を規制するシーブ固定ブロックと、該シーブ固定ブロックを上下させるエアシリンダと、スライドベアリングとから構成されてなることを特徴とするものである。

また、前記中央下部シーブの回転角度を測定する非接触の検出器を備えるとともに、該検出器により検出された回転角度から残留トーション値を算出する演算機能と、算出された該残留トーション値を表示する表示機能とを備えることも好ましい。この場合、より好適には、前記固定機構が前記中央下部シーブを固定状態から開放すると同時に、前記回転角度の検出器が作動するものとする。

また、本発明の撚線機は、上記本発明の残留トーション測定装置を備えた撚線機であって、該撚線機の運転停止直後に、前記残留トーションの測定が自動的に実施されることを特徴とするものである。

さらに、本発明の撚線の巻取り機は、上記本発明の残留トーション測定装置を備えた撚線の巻取り機であって、該巻取り機の運転停止直後に、前記残留トーションの測定が自動的に実施されることを特徴とするものである。

本発明によれば、上記構成としたことにより、残留トーションを測定する中央下部シーブの直径方向の回転軸にベアリング等の転がり軸受けを用いた場合のような起動トルクの問題が全くなく、高価な空気ベアリング等の特殊な装置が不要となる。また、シーブが固定されずに吊り下げられた状態となり、撚線の張力が中央下部シーブの自重のみに依存するため、張力が変動せず、一定張力下での測定が可能であり、高価な張力制御装置や張力を測定して補正する装置が不要となるので、結果として、撚線の残留トーションを高精度に測定することができ、かつ、安価な測定装置を実現することができるものである。

また、上記のような固定機構を用いれば、２個の上部シーブと中央下部シーブとの間の間隔を一定に保つことができるため、残留トーション測定時の撚線長さも一定となり、より高精度で残留トーションを測定できるという優れた効果を奏する。

さらに、上記非接触の検出器、演算機能および表示機能を備えるものとすることで、回転（回動）軸に非接触で回転角度を測定することができ、回転抵抗が全くないために残留トーションを高精度で測定できるとともに、測定結果の表示機能により、結果を一目瞭然で確認でき、測定を行う検査員間の測定バラツキの心配が全くなくなるという優れた効果を奏する。

また、かかる本発明の測定装置を撚線機または撚線の巻取り機に適用することで、撚線機または巻取り機が運転停止して検査員が作業を始めるまでの間に残留トーションの測定を完了させることができ、すなわち、従来の検査員による検査時間を省略することができるので、生産性の向上効果をも得ることができる。

以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１に、本発明の一好適形態に係る撚線の残留トーション測定装置の概略構成図を示す。本発明の測定装置１は、複数のワイヤからなる撚線の残留トーションを測定するための装置であって、撚線２０をＵ字状に通線する少なくとも３個のシーブ、図示する例では上部の２つのシーブ２，３とその中央下部に配置されたシーブ４とからなる３個のシーブを備える。

本発明の測定装置においては、これらシーブのうち中央下部シーブ４の垂直方向の直径を通る軸周りの回転角度を測定することにより、撚線２０の残留トーションを測定するにあたり、中央下部シーブ４が他構成部品と実質上非接触で撚線２０上に吊り下げられた状態で、かかる回転角度の測定を行う。

すなわち、図示するように、本発明において中央下部シーブ４は、残留トーション測定時には、撚線２０の上に自重で吊り下がった状態にあり、撚線２０の残留トーションにより、シーブの垂直方向の直径を通る軸周りに自由に回転することが可能である。したがって、本発明の測定装置において撚線２０には、常に、中央下部のシーブ４の自重に起因する一定の張力がかかることになるため、張力補正を要することなく高精度の測定を行うことが可能となるのである。

中央下部シーブ４の回転角度の検出は、例えば、図示するように、中央下部シーブ４に設置された回転角検出盤５およびその角度を読取るための検出器６により行うことができ、検出器から発信される信号を演算表示器７に取り込んで演算させることで、残留トーションの値を得ることができ、得られた値は、演算表示器７により表示させることができる。

また、中央下部シーブ４の固定機構８は、図２（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、中央下部シーブ４と回転角検出盤５との間に設置された固定用シャフト９の上方向および回転角度を規制するシーブ固定ブロック１０と、シーブ固定ブロック１０を上下させるエアシリンダ１１と、スライドベアリング１２とから構成される。したがって、この中央下部シーブ４は、固定用シャフト９により動きを規制されるものの、他構成部品とは実質上非接触となっている。

シーブ固定ブロック１０は、図２（Ｂ）に示すように、残留トーション測定時以外の通常時には下降状態にあり、２つの上部シーブ２，３と中央下部シーブ４との間隔を一定に保つとともに、中央下部シーブ４が垂直方向の直径を通る軸周りに回転しないよう固定する役目を果たす。その一方、残留トーション測定時には、エアシリンダ１１の作用により上昇して、中央下部シーブ４を固定状態から開放する。開放された中央下部シーブ４は撚線２０上にその自重により吊り下がった状態となり、その垂直方向の直径を通る軸周りに、自由に回転可能となる。

本発明の残留トーション測定装置１は、単独で使用することもできるが、撚線機または撚線の巻取り機に設置して使用することも好適である。この場合、撚線機または巻取り機の運転停止直後に、残留トーションの測定が自動的に実施されるものとすることで、効率的な残留トーションの測定が可能である。図４および図５に、本発明の測定装置１を、巻取り機１３またはバンチャー撚線機１６に設置した状態をそれぞれ示す。また、図中の符号１４，１５は、それぞれ製品スプールおよびサプライスプールである。

次に、図１〜５に示す本発明の一好適実施形態に係る測定装置の作用を説明する。
本実施形態では、まず、撚線機１３または巻取り機１６が停止した後、測定装置１の中央下部シーブ４を規制しているシーブ固定ブロック１０を、上下動作用エアシリンダ１１が停止信号により上昇させる（図２（Ｃ））。このエアシリンダ１１によるシーブ固定ブロック１０の上昇とともに、中央下部シーブ４は、動きを規制されていた状態から自由に回転可能になる。

図３（Ａ），（Ｂ）には、シーブ固定ブロック１０とシーブ固定用シャフト９との相関状態の一例を示す。図示する例では、シーブ固定ブロック１０の中央に開けられた孔１０Ａに中央下部シーブ４および回転検出盤５が取付けられたシャフト９Ａが通っており、このシャフト９Ａに、シーブ固定用シャフト９が取付けられている。

シーブ固定ブロック１０の中央に開けられた孔１０Ａは、中央下部シーブ４および回転検出盤５が取付けられたシャフト９Ａと接触しないよう、その径より大きく設けられている。また、シーブ固定ブロック１０のシーブ固定用シャフト９を固定する部分は、図示するように切り欠き状に形成され、シーブ固定時には、図３（Ａ）に示すように、切り欠きのＶ字部にシーブ固定シャフト９が押さえ付けられて、中央下部シーブ４が上部シーブ２，３と所定の間隔を保ち、かつ、シーブの垂直方向の直径を通る軸周りに回転しないように規制する役割を果たす。また、図３（Ｂ）に示すように、シーブ固定ブロック１０が上昇して中央下部シーブ４が垂直方向の直径を通る軸周りに回転可能になった際にも、シーブ固定ブロック１０の切り欠きによって、シーブ固定用シャフト９は一定角度以上回転しないようになっている。

シーブ固定ブロック１０の上昇に伴い、中央下部シーブ４は撚線２０の残留トーションによりその垂直方向の直径を通る軸周りに回転し始め、シーブ固定ブロック１０の上昇が完了した時点で、回転角検出盤５と角度検出器６により、中央下部シーブ４の回転角度の測定が行われる。その角度検出結果は演算表示器７に取り込まれ、設定された演算式により残留トーションに変換されて、表示される。一方、この演算が終了した時点で、シーブ固定ブロック１０はエアシリンダ１１により元の位置に下降して、中央下部シーブ４は再び固定される。

なお、この場合、上記中央下部シーブ４の固定機構８と回転角度の検出器６とを連動させて、上記固定機構８が中央下部シーブ４を固定状態から開放すると同時に検出器６を作動させるものとすることで、残留トーションの測定を効率よく行うことが可能である。

以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、中央下部シーブの固定機構は上記構成に限られず、また、中央下部シーブの回転角度を測定するための検出器は、非接触で回転角度が検出可能であればいかなるものであってもよく、さらに、回転角度から残留トーション値を算出する演算機能と、算出された残留トーション値を表示する表示機能とは、上記実施形態では演算表示器７に両機能を具備させているが、別個の装置を用いてもよい。

以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
回転角度の検出結果から残留トーションを演算する際に用いる演算式の算出を、以下のようにして行った。
図１〜３に示す残留トーション測定装置１を用いて測定した、７本のワイヤからなる撚線（７×０．３４ｍｍ）の残留トーション（従来法に従い、６ｍ引き出して回転角を測定したもの）および中央下部シーブ４の回転角度の測定結果を、図６のグラフに示す。このグラフから、回動角度の値から残留トーションに演算する式を決定することができ、図６に示すグラフの場合、以下のとおりとなった。
ｙ＝８．４３５４ｘ−２．２０５３，Ｒ^２＝０．６５５８

本発明の一実施形態に係る残留トーション測定装置を示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る残留トーション測定装置における残留トーション検出部を示す正面図および側面図である。 本発明の一実施形態に係る残留トーション測定装置の中央下部シーブの固定部を示す拡大斜視図である。 本発明の一実施形態に係る残留トーション測定装置を巻取り機に設置した状態を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係る残留トーション測定装置をバンチャー撚線機に設置した状態を示す平面図である。 ７×０．３４ｍｍの撚線の残留トーションに対するシーブ回転角を本実施形態で測定した結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 残留トーション測定装置
２ 上部シーブ
３ 上部シーブ
４ 中央下部シーブ
５ 回転角検出盤
６ 角度検出器
７ 演算表示器
８ 中央下部シーブの固定機構
９ シーブ固定用シャフト
１０ シーブ固定ブロック
１１ エアシリンダ
１２ スライドベアリング
１３ 巻取り機
１４ 製品スプール
１５ サプライスプール
１６ バンチャー撚線機
２０ 撚線

Claims (5)

1. 複数のワイヤからなる撚線の残留トーションの測定装置であって、撚線をＵ字状に通線する少なくとも３個のシーブを備え、該シーブのうち中央下部に配置されたシーブの垂直方向の直径を通る軸周りの回転角度を測定することにより、前記撚線の残留トーションを測定する装置において、
   前記中央下部シーブが前記撚線上に吊り下げられた状態で、前記回転角度を測定する撚線の残留トーション測定装置であって、
   前記中央下部シーブを、残留トーション測定時以外は残る２個の上部シーブと所定の間隔を保つとともにシーブの垂直方向の直径を通る軸周りに回転しないよう固定し、かつ、残留トーション測定時にのみ固定状態から解放する、固定機構を備え、
   前記固定機構が、前記中央下部シーブと回転角検出盤との間に設置された固定用シャフトの上方向および回転角度を規制するシーブ固定ブロックと、該シーブ固定ブロックを上下させるエアシリンダと、スライドベアリングとから構成されてなることを特徴とする残留トーション測定装置。
2. 前記中央下部シーブの回転角度を測定する非接触の検出器を備えるとともに、該検出器
   により検出された回転角度から残留トーション値を算出する演算機能と、算出された該残
   留トーション値を表示する表示機能とを備える請求項１記載の残留トーション測定装置。
3. 前記固定機構が前記中央下部シーブを固定状態から開放すると同時に、前記回転角度の検出器が作動する請求項２記載の残留トーション測定装置。
4. 請求項１〜３のうちいずれか一項記載の残留トーション測定装置を備えた撚線機であって、該撚線機の運転停止直後に、前記残留トーションの測定が自動的に実施されることを特徴とする撚線機。
5. 請求項１〜３のうちいずれか一項記載の残留トーション測定装置を備えた撚線の巻取り機であって、該巻取り機の運転停止直後に、前記残留トーションの測定が自動的に実施されることを特徴とする撚線の巻取り機。

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