JP5685640B2 - 細長い撚糸状材料を処理するための機械 - Google Patents

Description

本発明は、細長い撚糸状材料を処理するための機械であって回転可能に取り付けられた回転弓状体(rotor bow)を備える機械に関する。さらに、本発明は、このような回転弓状体を製造するための方法に関する。

細長い撚糸状材料を処理するための機械であって回転可能に取り付けられた回転弓状体を有する機械は、従来から公知である。このような機械は、リード、ワイヤ、糸または紐をケーブルまたはロープへと処理するために使用され、コーディングまたは撚糸機(stranding machine)と称されており、一般的にシングルツイスト(single-twist)及びダブルツイスト(double-twist)機械に区別されている。本発明は、ダブルツイスト撚糸機の例を使用して後述するが、留意することは、本発明が説明したタイプの回転弓状体を使用する全てのタイプの機械にも関連することである。

全ての公知の形態におけるダブルツイスト撚糸機は、細長い撚糸状材料を回転弓状体または撚糸加工弓状体にわたって案内する程度まで、２つの撚糸加工点を設けて２倍の数の撚り数の撚糸を回転弓状体が回転するにつれて生成することを認める。これに関して、特許文献１及び特許文献２を説明する。

上記ダブルツイスト撚糸機の動作原理は、回転弓状体をその軸回りで回転させる。ダブルツイスト撚糸機は、例えば自動車産業における電気ケーブルのような大量生産品を製造するために主に使用され、したがって、毎分数千回転に達する回転弓状体の高回転速度と相まって、それに応じた非常に高速な処理速度を有する。

ダブルツイスト撚糸機は、しばしば、製造ライン、すなわちいわゆるインライン生産に組み込まれる。このタイプの処理において、ダブルツイスト撚糸機の上流側及び下流側の製造工程は、最終製品を製造するために必要である。電気ケーブルの製造において、ケーブルを絶縁する工程は、例えば撚糸加工工程の下流側にある。製造連鎖のただ一要素が機能しなくなっても、製造ライン全体が止まり、高い不稼働時間コストが発生する。このため、非常に高い要求がダブルツイスト撚糸機の機能的な信頼性にかかる。

回転可能に取り付けられた回転弓状体は、しばしば強度の高い金属材料からなり、今日まで、例えば特許文献３に記載されたような非常に複雑な中空本体部の外形として回転弓状体を設計しているように、ダブルツイスト撚糸機で使用されている。

欧州特許出願公開第１４４１０６３号明細書 国際公開第９５／０４１８５号パンフレット 米国特許出願公開第２００６／０１９６１６３号明細書

本発明の目的は、機械の機能的信頼性を増大させた、細長い撚糸状材料を処理するための機械であって回転可能に取り付けられた回転弓状体を有する機械並びに本発明における回転弓状体を製造するための方法を提供することである。

この目的は、請求項１にかかる回転可能に取り付けられた回転弓状体を有する機械及び請求項１１にかかるこのような回転弓状体を製造するための方法により解決される。従属請求項の特徴は、本発明における機械の好ましいさらなる展開に関する。

細長い撚糸状材料を処理するための機械は、回転可能に取り付けられた回転弓状体を備える。これは、撚糸状材料を撚る際に機能し、横断面領域に基づいて、長手方向軸の方向に延在する。回転弓状体は、この長手方向軸の方向で少なくとも部分的に湾曲した態様で延在する。この方向において、回転弓状体は、横断面領域に対してほぼ直角に延在する長手方向溝部を示す。

少なくとも１つの案内素子は、長手方向溝部の少なくとも一部を被覆する。撚糸状材料は、回転弓状体内で長手方向軸の方向に移動可能に案内される。本発明における回転弓状体は、基本的に、プラスチックからなり、好ましくは繊維補強されている。

用語「回転弓状体の横断面領域」は、上記回転弓状体の長手方向軸に対してほぼ垂直に配置されかつ少なくとも部分的に(sectionwise)回転弓状体の断面の少なくとも一部を描く領域を称する。回転弓状体は、その横断領域に対して直交して延在する。横断領域は、回転弓状体の長手方向軸に沿って変化してもよい。

用語「回転弓状体」は、細長く、部分的に湾曲した構成部材を称する。回転弓状体の曲率は、個別の鋭い曲部に起因し、回転弓状体は、２つの連続した鋭い曲部間で直線状または湾曲した態様で延在する。用語「鋭い曲部」は、比較的小さな曲げ半径、好ましくはｒ＜１００ｍｍの曲部を称する。回転弓状体は、一領域内で長手方向軸の方向で連続的な曲部を示し、別の領域内で湾曲せずに延在してもよく、このため、曲げ半径は、変化してもよい。上述した設計の回転弓状体は、細長い撚糸状材料を撚ることを可能とする。回転弓状体は、好ましくは、その端部の領域において回転可能に取り付けられており、このため、好ましくは回転軸回りで回動可能である。

長手方向溝部は、この回転弓状体にある凹所として理解され、この凹所は、長手方向軸の方向にほぼ延在する。このため、長手方向溝部は、回転弓状体の長手方向軸の方向に細長い撚糸状材料を案内するために設けられている。

案内素子は、長手方向溝部を少なくとも部分的に被覆する構成部材として理解される。案内素子は、長手方向軸内で細長い撚糸状材料を安定して案内するために設けられている。

用語「繊維補強されたプラスチック」は、所定割合の基質材料と所定割合の補強繊維とを少なくとも有する材料を称する。

このため、補強繊維は、玄武岩、ホウ素、ガラス、セラミックもしくは二酸化珪素のような無機材料から、鋼、アルミニウムもしくはチタン及び合金などの金属から、木材、亜麻、大麻もしくはサイザル麻のような天然材料から、または、好ましくは、アラミド、炭素、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレンまたはプレキシグラス（登録商標）のような有機材料からなってもよい。

採用した補強材料は、長さの異なる繊維からなってもよい。繊維長さが０．１ｍｍから１ｍｍの短い繊維は、好ましくは使用され、これら補強繊維は、回転弓状体を射出成形により製造する場合に、特に有利に使用される。長さが１ｍｍから５０ｍｍの長い繊維を使用することは、特に熱硬化性基質と組み合わせると、特に好ましい。長い繊維は、特に、繊維補強されたプラスチックの安定性及び剛性の増大をもたらす。５０ｍｍよりも長い長繊維を使用することは、さらに特に好ましい。長繊維は、特に、粗紡(roving)または織物の形態で採用される。長繊維を用いて繊維補強されたプラスチックは、特に安定性及び剛性に関する最も高い要求を満足する。

基質材料内における補強繊維の向きは、繊維補強されたプラスチックの変形挙動及び／または安定性に特に影響を及ぼす。補強繊維は、好ましくは、基質材料内において不規則な多方向配置である。これにより、仮想的な全空間方向において剛性が均一かつ／または安定的な繊維補強されたプラスチックをもたらす。補強繊維は、好ましくは、回転弓状体の既知の動作要求にしたがって配列されている。これにより、補強繊維は、多方向または好ましくは一方向の向きにあり、このため、回転弓状体は、その応力の主方向においてあらかじめ規定可能な変形挙動を示す。

繊維補強されたプラスチックの基質材料は、好ましくは、ポリエーテルイミド（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリサルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）もしくはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＥＥ）のような熱可塑性プラスチック、または、エポキシ樹脂（ＥＰ）、不飽和ポリエステル樹脂（ＵＰ）、ビニルエステル樹脂（ＶＥ）、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂（ＰＦ）、ジアリルフタレート樹脂（ＤＡＰ）、メタクリレート樹脂（ＭＭＡ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）もしくはアミノ樹脂のような熱硬化性プラスチックを成分として含む。

基質材料に対する補強繊維の体積比は、好ましくは、回転弓状体の予想される動作要求及び許容可能な変形に適合されている。長い繊維の割合が高いと、特に、剛性及び安定性の増大をもたらす。繊維補強されたプラスチックは、好ましくは、３体積％から９５体積％、好ましくは６０体積％から８０体積％、特に好ましくは６５体積％から７０体積％の繊維量を示す。

１つの好ましい形態において、回転弓状体は、繊維で補強していないプラスチックからなる。

１つの好ましい形態において、回転弓状体の横断面領域は、第１及び第２軸を示す。上記第１及び第２軸は、好ましくは、互いに直角である。特に、上記第１及び第２軸は、基本的に、楕円の２つの半軸を構成する。横断面領域は、好ましくは、第１軸及び／または第１軸に関してほぼ対称である。その横断面領域に起因して、本発明における回転弓状体は、特に長手方向軸の方向に垂直な両方向において、等しい抗力係数を示し、このため、特に回転方向とは無関係に採用される。そのため、これは、回転弓状体の使用中における失敗の危険性を低減し、したがって、ダブルツイスト撚糸機の動作信頼性を増大させる。

１つの好ましい形態において、回転弓状体は、長手方向溝部を備える。この長手方向溝部の設計は、好ましくは回転弓状体と共通面に位置する長手方向溝部の横断面領域によって部分的に画定されている。長手方向溝部は、回転弓状体の長手方向軸の方向で上記長手方向溝部の横断面領域から延在している。長手方向溝部の横断面領域は、好ましくは、回転弓状体の横断面領域の第１軸と交差し、特に、上記横断面領域の第２軸に対して対称である。この設計は、特に、回転中に細長い撚糸状材料を保護し、このため、特に例えば気流のような外部応力に対して最小限にのみさらされる。このような撚糸状材料の保護は、特に、ダブルツイスト撚糸機の動作信頼性を増大させる。

１つの好ましい形態において、長手方向溝部の表面の少なくとも一部は、被覆部を示す。長手方向溝部の少なくとも一部には、好ましくは、摩耗低減及び／または摩擦増強被覆部が設けられている。長手方向溝部の表面における摩擦をμ＞０．１に増大させることは、スライドする材料を、スリップしない態様で長手方向溝部の表面に付けることができることを実現する。スリップしない固定は、特に、ダブルツイスト撚糸機の動作信頼性を増大させる。長手方向溝部の表面の少なくとも一部には、好ましくは、摩耗及び／または摩擦低減被覆部が設けられている。摩擦低減被覆部は、特に、細長い撚糸状材料が摩擦係数μ＞０．１において長手方向溝部内でスライドすることを可能とすることを実現する。このような低摩擦係数は、ダブルツイスト撚糸機の動作信頼性を増大させる。

さらに好ましい形態において、長手方向溝部の表面には、被覆部が設けられていない。

別の好ましい形態において、長手方向溝部の表面には、スライドプレートが設けられている。スライドプレートは、特に、摩擦及び／または摩耗低減材料からなる。上記スライドプレートは、好ましくは、細長い撚糸状材料とスライドプレートとの間の摩擦係数をμ＜０．１まで低減する。スライドプレートは、好ましくは、金属材料からなる。スライドプレートは、特に、細長い撚糸状材料がスライドすることによって引き起こされた摩耗が回転弓状体の構造体を損傷することを防止し、このため、構成部材の強度を低減させる。このため、スライドプレートは、特に、ダブルツイスト撚糸機の動作信頼性を増大させる。

１つの好ましい形態において、ダブルツイスト撚糸機は、摩耗及び／または摩擦低減材料から形成された案内素子を有する回転弓状体を備える。上記案内素子は、好ましくは、金属または好ましくはセラミック材料から製造される。案内素子は、好ましくは、少なくとも所定割合のシリコンカーバイド、好ましくは酸化アルミニウム、特に好ましくは酸化ジルコニウムを含む。低摩耗及び摩擦低減案内素子は、案内素子によりスライドするときに細長い撚糸状材料がごくわずかしか加熱されないので、ダブルツイスト撚糸機の動作信頼性を増大させる。他の形態に対するこの形態のさらなる利点は、撚糸状材料が受ける応力及び伸長が小さいことである。

１つの好ましい形態において、案内素子は、固定素子によって回転弓状体に取り外し可能に付けられている。案内素子は、好ましくは、ピン、好ましくはリベット、特に好ましくはネジを用いて固定されている。案内素子は、好ましくは、例えばネジなどの１つから４つの固定素子、好ましくは２つから３つの、特に好ましくは２つの固定素子を用いて固定されている。案内素子と回転弓状体との間の取り外し可能な接続により、案内素子を容易かつ安全に取り外し、過剰な摩耗を受けたにもかかわらず案内素子を続けて使用することを防止する。このため、ダブルツイスト撚糸機の動作信頼性は、増大する。本発明におけるさらなる設計において、案内素子は、材料係合によって回転弓状体に接続される。

１つの好ましい形態において、案内素子は、長手方向溝部のセクションを被覆し、このため、ほぼ閉じた撚糸状材料案内凹所を有する全横断面領域を被覆領域に形成する。撚糸状材料案内凹所のこの設計は、撚糸状材料が予期せず長手方向溝部に存在することを防止する。ダブルツイスト撚糸機の動作信頼性は、撚糸状材料を長手方向溝部内で安全に案内することによって、特に増大する。

１つの好ましい形態において、固定手段の少なくとも１つは、全横断面領域を越えて突出しない。固定手段は、好ましくは、案内素子により弓状体を通ってロータ内に挿入されており、案内素子を付けることを完了した後にもはや案内素子から突出しない。固定素子は、好ましくは、ネジであり、案内素子は、固定手段を受けるための凹所を有する。回転弓状体は、案内素子に凹所を配置することによって、回転弓状体に凹所を配設することによってよりも、弱化されない。このため、回転弓状体は、構成部材の強度をあまり低減しない。

固定手段は、好ましくは、回転弓状体を通して案内素子内に挿入されており、案内素子を付ける工程を完了した後には回転弓状体からもはや突出しない。１つの好ましい形態において、固定手段は、ネジであり、回転弓状体は、ネジ頭部を受けるための凹所を備え、案内素子は、ネジ山部分を備える。このため、特に安定したネジ接続部は、案内素子の高い安定性から結果として生じ、ダブルツイスト撚糸機の動作安定性は、増大する。

さらに好ましい形態において、案内素子は、特に２つの連続的な案内素子において長手方向溝部の経路に沿わせるために、撚糸状材料を同一角度で反らせるように位置付けられている。この案内素子を位置付ける態様は、結果として、好ましくは複数の、しかし少なくとも２つの案内素子への応力をほぼ等しくする。構造的に同一である案内素子に等しい応力を掛けることは、同等の摩耗を生じさせ、このため、１つの案内素子をチェックすることによって複数の案内素子の摩耗状態を推測し、そのため、これらの交換を容易にすることが可能となる。ダブルツイスト撚糸機の動作信頼性は、案内素子の交換を容易にすることによって特に増大する。このように案内素子を位置付ける態様により、使用する案内素子の数を少なくすることが可能となり、これは、一方で、摩耗を受ける部品点数を低減し、他方で、案内素子間の開放した被覆されていない距離を長くする。細長い撚糸状材料が長手方向溝部を通ってかつ／または案内素子を通ってスライドすると、微粒子は、撚糸状材料からかつ／またはスライド面から剥がれ、回転弓状体上に堆積する、すなわち、特に銅または錫は、回転弓状体上に堆積する。回転運動の結果として生じる気流は、有利には、回転弓状体のうち開放した被覆されていないセクションからこれら微粒子を除去する。このため、上述した案内素子を位置付ける態様は、ダブルツイスト撚糸機の動作信頼性を増大させる。

特にダブルツイスト撚糸機で使用するための回転弓状体を製造する発明における一方法において、本発明における回転弓状体は、まず、特に補強繊維と共に、プラスチックから製造され、案内素子は、その後、回転弓状体に付けられる。

１つの好ましい形態における製造方法は、特に、上記回転弓状体の原型を形成するステップと、それぞれを硬化するステップまたは冷却するステップと、を備える。特に、原型を形成することは、回転弓状体のネガ形状をほぼ構成する形状へ繊維補強されたプラスチックを至らせることであると理解される。基質材料及び補強繊維は、特に射出成形によって、好ましくはネガ形状に共に導入される。好ましくは、基質材料及び補強繊維は、互いに個別にネガ形状内に導入される。

硬化することまたは冷却することは、特にいったんこの処理を完了すると、回転弓状体が特にその剛性及び安定性に関して基本的に所望の機械的性質を有することであると理解される。

案内素子を付けることは、例えば固定素子を用いて案内素子を形状嵌め法で回転弓状体に接続すること、または、案内素子を材料的な係合によって回転弓状体に接続すること、であると理解される。用語「固定素子」は、好ましくは、リベットまたはネジを称する。好ましくは、案内素子は、２つの固定素子、特に好ましくは２つのネジを用いて、回転弓状体に付けられる。

本発明に実現可能なさらなる利点、機能及び用途は、図面と共に提供される以下の説明から続く。

ダブルツイスト撚糸機で使用するための回転弓状体１であって複数の案内素子２を備える回転弓状体を示す図である。 第１軸５及び第２軸６を有する回転弓状体１の横断面領域４を示す図である。 撚糸状材料案内凹所６を備える全横断面領域４であって、長手方向溝部横断面１０が全横断面領域の一部である、全横断面領域と、２つの固定素子１５と、を示す図である。

図１は、ダブルツイスト撚糸機で使用するための回転弓状体を示す。案内素子２は、回転弓状体１に付けられている。回転弓状体１は、その横断面領域４（図示略）に対して直交する長手方向軸３の方向に延在し、その中間領域にある曲部を示す。回転弓状体１は、その端部領域１４に回転可能に取り付けられており、回転軸１３回りで回転する。

図２は、回転弓状体１の横断面領域４を示す。横断面領域４は、第１軸５及び第２軸６を有する。横断面領域４は、これら２つの軸５及び６に対して対称である。図示した横断面領域４は、基本的に、楕円の基本形状を示す。

図３は、回転弓状体の全横断面領域を示し、この全横断面領域は、回転弓状体の横断面領域４と、案内素子２の横断面領域と、によって構成される。図示した平面において、案内素子２は、長手方向溝部の横断面領域１０を被覆し、そのため、閉塞した撚糸状材料案内凹所１２を形成する。長手方向溝部１１の表面は、スライドプレート８によって部分的に被覆されている。案内素子２は、固定ネジ１５を受けるための２つのネジ山セクション７を備える。固定ネジ１５は、回転弓状体１を通って案内素子２内に導入され、そこに接続されており、このため、固定ネジ１５の頭部は、回転弓状体１の凹所９内にほぼ収容されている。長手方向溝部の横断面領域１０は、第１軸５と交差し、第２軸６に対して対称である。長手方向溝部の横断面領域１０の設計は、回転運動中に、外部の影響、例えば気流から撚糸状材料（図示略）を長手方向溝部内で保護することを確実にする。

１ 回転弓状体、２ 案内素子、３ 長手方向軸、４ 横断面領域、５ 第１軸、６ 第２軸、８ スライドプレート、１０ 長手方向溝部の横断面領域、１１ 表面、１２ 撚糸品案内凹所、１５ 固定素子

Claims (10)

1. 細長い撚糸品を処理するための機械であって、回転可能に取り付けられた回転弓状体（１）であって前記撚糸品を撚る機能を果たす回転弓状体を有する、機械において、前記回転弓状体が、
   長手方向軸（３）にほぼ沿う延長部であって、少なくとも所定セクションが湾曲した、延長部と、
   横断面領域（４）により描かれ、前記長手方向軸（３）に対してほぼ直角に延在する横断面と、
   前記長手方向軸（３）とほぼ平行に延在する長手方向溝部であって、当該長手方向溝部の横断面領域（１０）によって描かれる横断面を有し、前記撚糸品を当該回転弓状体（１）の当該長手方向溝部内で前記長手方向軸（３）の方向に移動可能に案内できる、長手方向溝部と、
   を有し、
   前記回転弓状体（１）が、繊維補強されたプラスチックからなり、中実本体部の外形として形成されており、
   少なくとも１つの案内素子（２）が設けられ、前記案内素子が、前記長手方向溝部の少なくとも一部を被覆し、前記撚糸品を案内するように構成され、
   前記横断面領域（４）が、ほぼ楕円の基本形状を示し、
   前記案内素子（２）の２つの腕部が、前記長手方向溝部内に延在することを特徴とする機械。
2. 前記長手方向溝部の前記横断面領域（１０）の一部が、前記楕円の基本形状の第１半軸（５）と交差することを特徴とする請求項１に記載の機械。
3. 前記長手方向溝部の少なくとも一部の表面（１１）には、被覆部が設けられており、
   前記被覆部が、摩耗低減及び／または摩擦低減材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の機械。
4. 前記長手方向溝部の少なくとも一部の表面（１１）には、スライドプレート（８）が設けられており、
   前記スライドプレートの少なくとも一部が、摩耗低減及び／または摩擦低減材料からなることを特徴とする請求項１または２に記載の機械。
5. 少なくとも１つの前記案内素子（２）の少なくとも一部が、摩耗低減及び／または摩擦低減材料からなることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の機械。
6. 少なくとも１つの前記案内素子（２）が、少なくとも１つの固定素子（１５）を用いて前記回転弓状体（１）に取り外し可能に付けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の機械。
7. 周辺の閉塞した撚糸品案内凹所（１２）を有する全横断面領域が、前記湾曲した領域に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の機械。
8. 少なくとも１つの固定素子（１５）が、全横断面領域内にほぼ配置されていることを特徴とする請求項６または７に記載の機械。
9. 前記回転弓状体（１）が、少なくとも２つの前記案内素子（２）を有し、
   前記案内素子が、当該案内素子（２）において前記撚糸品を反らせる反らせ角度が２つの連続的な当該案内素子（２）において同一となるように、位置付けられていることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の機械。
10. 細長い撚糸品を処理するための請求項１から９のいずれか１項に記載の機械で使用される回転可能に取り付けられる回転弓状体（１）を製造するための方法であって、
    前記撚糸品を撚る機能を果たす回転弓状体（１）が、
    長手方向軸（３）にほぼ沿う延長部であって、少なくとも所定セクションが湾曲した、延長部と、
    横断面領域（４）により描かれ、前記長手方向軸（３）に対してほぼ直角に延在する横断面と、
    前記長手方向軸（３）とほぼ平行に延在する長手方向溝部であって、当該長手方向溝部の横断面領域（１０）によって描かれる横断面を有し、前記撚糸品を当該回転弓状体（１）の当該長手方向溝部内で前記長手方向軸（３）の方向に移動可能に案内できる、長手方向溝部と、
    前記長手方向溝部の少なくとも一部を被覆し、前記撚糸品を案内するように構成された少なくとも１つの案内素子（２）と、
    を有し、
    前記長手方向溝部を有する前記回転弓状体（１）を、中実本体部の外形として繊維補強されたプラスチックから製造し、前記横断面領域（４）が、ほぼ楕円の基本形状を示し、
    少なくとも１つの前記案内素子（２）を、前記回転弓状体に接続し、
    前記案内素子（２）の２つの腕部が、前記長手方向溝部内に延在することを特徴とする方法。

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