JP5809898B2 - フィラメントワインディング装置のボビン解舒装置 - Google Patents

Description

本発明は、フィラメントワインディング装置のボビン解舒装置の技術に関する。

従来より、ライナーの外周面に帯状の繊維束を巻き付けていくフィラメントワインディング装置が知られている。フィラメントワインディング装置には、繊維束が巻かれたボビンを複数個配置したクリールスタンドが備えられている（例えば特許文献１参照）。フィラメントワインディング装置は、クリールスタンドに配置された各ボビンから繊維束を転がし取り方式で解舒し、該繊維束をライナーの外周面に巻き付ける。

このようなフィラメントワインディング装置、特に多給糸タイプのフィラメントワインディング装置においては、多数のボビンから引き出した繊維束を案内して同時にライナーに巻き付ける必要があるため、クリールスタンドが大型化する傾向にあった。そのため、ボビンから解舒された繊維束の走行距離が長くなるとともに、ボビンから解舒された繊維束の進行方向を曲げながら案内する必要が生じる。従って、帯状の繊維束がボビンから解舒された際の解舒方向と異なる方向に曲げられて案内される場合においては、繊維束に捩り作用が生じて繊維束が裏返る、即ち、繊維束が転覆する恐れがあった。

具体的に説明すると、図５に示すように、ボビンＢから解舒された繊維束Ｆは、ボビンＢから固定ガイド４５の間で捩られる。繊維束Ｆの捩れ角は、該繊維束Ｆの綾振に応じて変動する。ボビンＢから解舒された位置の繊維束Ｆの幅方向一側をａ１、幅方向他側をａ２と定義し、固定ガイド４５に掛けられた位置の繊維束Ｆの幅方向一側をｂ１、幅方向他側をｂ２と定義した場合、ａ１からｂ１までの距離とａ２からｂ２までの距離の差は、繊維束Ｆの綾振によってトラバース折返し位置ＴＬ・ＴＲ付近で最も大きくなる。その結果、繊維束Ｆの挙動が不安定になる場合があり、該繊維束Ｆが転覆する可能性が高まるという問題を有していた。その結果、捩られたままの状態でライナーに巻き付けられる恐れがあり、製品の品質低下、強度低下の要因となることがあった。

更に、繊維束Ｆに掛かる張力は、該繊維束Ｆの綾振に応じて変動する。ボビンＢから固定ガイド４５までの区間距離は、繊維束Ｆの綾振によって変化するため、該繊維束Ｆに掛かる張力が変動するのである。その結果、繊維束Ｆの挙動が不安定になる場合があり、該繊維束Ｆが転覆する可能性が高まるという問題を有していた。

特開２０１０−２３４８１号公報

本発明は、このような問題を解決すべくなされたものであり、繊維束の挙動を安定させて、該繊維束の転覆を防止する技術を提供することを目的としている。

次に、この課題を解決するための手段を説明する。

即ち、第一の発明は、
ライナーの外周面に繊維束を案内する多数のノズルを有するヘリカル巻き部と、該ヘリカル巻き部の前記各ノズルに対して繊維束を供給するクリールスタンドとを備え、
前記各ノズルによって案内された繊維束が回転しながら通過する前記ライナーの外周面に巻き付けられる多給糸タイプのフィラメントワインディング装置のボビン解舒装置において、
前記クリールスタンドは多数の前記ボビン解舒装置を備え、
前記各ボビン解舒装置は、帯状の繊維束が巻かれたボビンを回転自在に支持するボビン支持軸と、送られる繊維束によって従動回転しつつ前記ボビンから解舒された繊維束の進行方向を変更する固定ガイドと、前記ボビンと前記固定ガイドとの間に配置される補助ローラと、を備え、
前記固定ガイドは、該固定ガイドの軸心が前記ボビン支持軸の軸心に対して略直交となるように配置されて繊維束の搬送方向を前記ボビン支持軸の軸心に対して略平行な方向へ変更し、
前記補助ローラは、該補助ローラの軸心が前記ボビン支持軸の軸心に対して略平行に配置される、とした。

第二の発明は、第一の発明に係るボビン解舒装置において、
前記補助ローラは、前記ボビンの軸心方向の長さと略同一の長さである、とした。

第三の発明は、第一又は第二の発明に係るボビン解舒装置において、
前記固定ガイドは、ボビンから繊維束が解舒される際の繊維束のトラバース幅の中央位置からずれた位置に配置される、とした。

第四の発明は、第一から第三のいずれかの発明に係るボビン解舒装置において、
前記補助ローラは、該補助ローラの軸心方向中央部から軸心方向端部へ向かうに従って外径が徐々に小さくなる外周面を構成する、とした。

第五の発明は、第一から第四のいずれかの発明に係るボビン解舒装置において、
前記補助ローラは、該補助ローラと繊維束との接触長さが該繊維束の幅寸法の二倍以上となる位置に配置される、とした。

第六の発明は、第一から第四のいずれかの発明に係るボビン解舒装置において、
前記補助ローラは、前記ボビンから該補助ローラに導かれる繊維束の軌道と該補助ローラから前記固定ガイドに導かれる繊維束の軌道とのなす角度が９０度よりも小さくなる位置に配置される、とした。

第七の発明は、第一から第六のいずれかの発明に係るボビン解舒装置において、
前記固定ガイドは、前記補助ローラから該固定ガイドに導かれる繊維束の軌道と該固定ガイドから送られる繊維束の軌道とのなす角度が９０度よりも大きくなる位置に配置される、とした。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

第一の発明によれば、繊維束がボビンから補助ローラの間では捩れず、補助ローラから固定ガイドの間で捩れるため、繊維束と補助ローラのグリップ力が維持される。これにより、繊維束の挙動を安定させることができ、該繊維束の転覆を防止することが可能となる。

第二の発明によれば、トラバース折返し位置付近においても、繊維束がボビンから補助ローラの間では捩れず、補助ローラから固定ガイドの間で捩れるため、繊維束と補助ローラのグリップ力が維持される。これにより、繊維束の挙動を安定させることができ、該繊維束の転覆を防止することが可能となる。

第三の発明によれば、一方のトラバース折返し位置において繊維束の転覆を抑制できるため、該繊維束の転覆の可能性を低減できる。これにより、繊維束の挙動を安定させることができ、該繊維束の転覆を防止することが可能となる。

第四の発明によれば、トラバース折返し位置付近においても、繊維束の幅による距離差が減少するため、該繊維束が捩れることを抑制できる。これにより、繊維束の挙動を安定させることができ、該繊維束の転覆を防止することが可能となる。

第五の発明によれば、ボビンから解舒された繊維束が固定ガイドに導かれる途中で補助ローラに長く接するため、繊維束と補助ローラのグリップ力が増大する。これにより、繊維束の挙動を安定させることができ、該繊維束の転覆を防止することが可能となる。

第六の発明によれば、ボビンから解舒された繊維束が固定ガイドに導かれる途中で補助ローラに長く接するため、繊維束と補助ローラのグリップ力が増大する。これにより、繊維束の挙動を安定させることができ、該繊維束の転覆を防止することが可能となる。

第七の発明によれば、一方のトラバース折返し位置付近における繊維束の転覆を抑制できるため、該繊維束の転覆の可能性を低減できる。これにより、繊維束の挙動を安定させることができ、該繊維束の転覆を防止することが可能となる。

フィラメントワインディング装置１００の全体構成を示す図。 本発明の第一実施形態に係るボビン解舒装置３２Ａの構成を示す図。 本発明の第二実施形態に係るボビン解舒装置３２Ｂの構成を示す図。 （４Ａ）繊維束Ｆが解舒されている状態を示す正面図。（４Ｂ）繊維束Ｆが解舒されている状態を示す側面図。 従来の実施形態に係るボビン解舒装置４２の構成を示す図。

本発明の実施形態に係るボビン解舒装置３２Ａ（３２Ｂ）は、フィラメントワインディング装置１００を構成する。従って、最初にフィラメントワインディング装置１００（以降「ＦＷ装置１００」）の全体構成について簡単に説明する。

図１は、ＦＷ装置１００の全体構成を示す図である。図中に示す矢印Ｄは、ライナー１の移送方向を示している。また、ライナー１の移送方向と平行な方向をＦＷ装置１００の前後方向とし、ライナー１が移送される一方向を前側、他方向を後側と定義する。なお、ＦＷ装置１００は、ライナー１を前後方向に往復動させるため、該ライナー１の移送方向に応じて前側及び後側が定まる。

ＦＷ装置１００は、ライナー１の外周面に繊維束Ｆを巻き付けていく装置である。ＦＷ装置１００は、主にライナー移送部１０と、ヘリカル巻き部２０と、クリールスタンド３０と、で構成される。

ライナー移送部１０は、ライナー１を回転させながら移送する。詳細には、ライナー移送部１０は、ＦＷ装置１００の前後方向を中心軸としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送する。ライナー移送部１０は、主に基台１１と、ライナー支持フレーム１２と、回転軸１３と、で構成される。

基台１１は、ＦＷ装置１００の前後方向に延設されたレール上に載置されている。基台１１には、一対のライナー支持フレーム１２と回転軸１３が設けられている。そして、回転軸１３に取り付けられたライナー１は、図示しない動力機構によって一方向に回転される。

このような構成により、ライナー移送部１０は、ＦＷ装置１００の前後方向を中心軸としてライナー１を回転させるとともに、ＦＷ装置１００の前後方向にライナー１を移送することを可能としている。

ヘリカル巻き部２０は、ライナー１の外周面に繊維束Ｆを巻き付ける。詳細には、ヘリカル巻き部２０は、繊維束Ｆの巻き付け角度がＦＷ装置１００の前後方向に対して所定の値となる、いわゆるヘリカル巻きを行なう。ヘリカル巻き部２０は、主に基台２１と、ヘリカルヘッド２２と、で構成される。

基台２１には、ヘリカルヘッド２２が設けられている。ヘリカルヘッド２２には、繊維束Ｆを案内する複数のノズル２３が設けられている。そして、各ノズル２３によって案内された繊維束Ｆは、回転しながら通過するライナー１の外周面に巻き付けられる。

このような構成により、ヘリカル巻き部２０は、繊維束Ｆの巻き付け角度がＦＷ装置１００の前後方向に対して所定の値となる、いわゆるヘリカル巻きを行なうことを可能としている。

クリールスタンド３０は、ヘリカル巻き部２０に繊維束Ｆを供給する。詳細には、クリールスタンド３０は、ヘリカル巻き部２０を構成するヘリカルヘッド２２の各ノズル２３に対して繊維束Ｆを供給する。クリールスタンド３０は、主にラック３１と、ボビン解舒装置３２Ａ（３２Ｂ）と、で構成される。なお、ボビン解舒装置３２Ａ（３２Ｂ）は、主にボビン支持軸３３や補助ローラ３４、固定ガイド３５（図２参照）で構成される。

ラック３１には、複数のボビン支持軸３３と補助ローラ３４が互いに平行に取り付けられている。また、ラック３１には、ボビン支持軸３３の軸心方向に対して垂直に固定ガイド３５が取り付けられている（図２参照）。ボビン支持軸３３によって支持されるボビンＢは、繊維束Ｆが引っ張られることによって回転し、該繊維束Ｆを解舒する（転がし取り方式）。そして、ボビンＢから解舒された繊維束Ｆは、補助ローラ３４によって固定ガイド３５へ導かれ、図示しない複数の案内部材を介して対応するノズル２３に送られる。

このような構成により、クリールスタンド３０は、ヘリカル巻き部２０を構成するヘリカルヘッド２２の各ノズル２３に対して繊維束Ｆを供給することを可能としている。

次に、本発明の第一実施形態に係るボビン解舒装置３２Ａについて詳しく説明する。

図２は、本実施形態に係るボビン解舒装置３２Ａの構成を示す図である。なお、図中に示す矢印Ｘは、繊維束Ｆの送り方向を示している。図中に示す矢印Ｔは、ボビンＢから繊維束Ｆが解舒される際の該繊維束Ｆの綾振を示している。

ボビン支持軸３３は、ボビンＢを回転自在に支持する支持部材である。ボビン支持軸３３は、略円筒形状に形成されており、該ボビン支持軸３３にボビンＢが外嵌される。なお、ボビン支持軸３３によって支持されるボビンＢは、上述したように繊維束Ｆが引っ張られることによって回転し、該繊維束Ｆを解舒する（転がし取り方式）。そして、ボビンＢから解舒された繊維束Ｆは、補助ローラ３４へ導かれる。

補助ローラ３４は、繊維束Ｆを所定の方向へ案内する回転部材である。補助ローラ３４は、略円筒形状に形成されており、ボビンＢから解舒された繊維束Ｆが掛けられる。補助ローラ３４は、該補助ローラ３４に接触した状態で送られる繊維束Ｆによって従動回転し、該繊維束Ｆを所定の方向へ案内する。そして、補助ローラ３４によって案内された繊維束Ｆは、固定ガイド３５へ導かれる。なお、補助ローラ３４は、該補助ローラ３４の軸心３４ａがボビン支持軸３３の軸心３３ａに対して平行となるように取り付けられているため、繊維束ＦはボビンＢと補助ローラ３４の間で捩られることはない。

また、繊維束Ｆは、ボビンＢから解舒される際に綾振するため（図２中矢印Ｔ参照）、該繊維束Ｆの補助ローラ３４に掛かる位置は綾振に応じて変化することとなる。このため、補助ローラ３４は、ボビンＢの軸心方向の長さと略同一の長さとなっている（図４Ｂ参照）。

固定ガイド３５は、繊維束Ｆを所定の方向へ案内する回転部材である。固定ガイド３５は、略円筒形状に形成されており、補助ローラ３４によって案内された繊維束Ｆが掛けられる。固定ガイド３５は、該固定ガイド３５に接触した状態で送られる繊維束Ｆによって従動回転し、該繊維束Ｆを所定の方向へ案内する。そして、固定ガイド３５によって案内された繊維束Ｆは、対応するノズル２３に導かれる。なお、補助ローラ３４によって案内された繊維束Ｆは、固定ガイド３５に掛けられることで一定の軌道に拘束される。このとき、固定ガイド３５は、該固定ガイド３５の軸心３５ａがボビン支持軸３３の軸心３３ａに対して垂直となるように取り付けられているため、繊維束Ｆは補助ローラ３４と固定ガイド３５の間で捩られることとなる。

このような構成により、本ボビン解舒装置３２Ａにおいては、トラバース折返し位置ＴＬ・ＴＲ付近においても、繊維束ＦがボビンＢから補助ローラ３４の間では捩れず、補助ローラ３４から固定ガイド３５の間で捩れるため、補助ローラ３４のグリップ力が維持される。これにより、繊維束Ｆの挙動を安定させることができ、該繊維束Ｆの転覆を防止することが可能となる。

次に、本発明の第二実施形態に係るボビン解舒装置３２Ｂについて詳しく説明する。

図３は、本実施形態に係るボビン解舒装置３２Ｂの構成を示す図である。なお、図中に示す矢印Ｘは、繊維束Ｆの送り方向を示している。図中に示す矢印Ｔは、ボビンＢから繊維束Ｆが解舒される際の該繊維束Ｆの綾振を示している。

本実施形態に係るボビン解舒装置３２Ｂは、上述した第一実施形態に係るボビン解舒装置３２Ａとほぼ同様の構成である。従って、第一実施形態に係るボビン解舒装置３２Ａと異なる部分を中心に説明する。

図３に示すように、本ボビン解舒装置３２Ｂを構成する補助ローラ３４は、略紡錘形状に形成されている。補助ローラ３４は、該補助ローラ３４の軸心方向中央部から軸心方向端部へ向かうに従って外径が徐々に小さくなる外周面を構成し、補助ローラ３４の軸心方向における断面の母線は、軸側から凸状の曲線となっている。本ボビン解舒装置３２Ｂは、このような形状の補助ローラ３４を用いることで、補助ローラ３４と固定ガイド３５の間における繊維束Ｆの捩れの発生を抑制し、該繊維束Ｆの転覆を防止している。

具体的に説明すると、ボビンＢから解舒された位置の繊維束Ｆの幅方向一側をａ１、幅方向他側をａ２と定義し、固定ガイド３５に掛けられた位置の繊維束Ｆの幅方向一側をｂ１、幅方向他側をｂ２と定義する。すると、トラバース折返し位置ＴＬ・ＴＲにおけるａ１からｂ１までの距離とａ２からｂ２までの距離の差は、補助ガイド３３が略円筒形状の場合（図２参照）よりも小さくなる。従って、補助ローラ３４と固定ガイド３５の間における繊維束Ｆの捩れの発生を抑制することができ、該繊維束Ｆの転覆を防止することが可能となるのである。

このような構成により、本ボビン解舒装置３２Ｂにおいては、トラバース折返し位置ＴＬ・ＴＲ付近においても、繊維束Ｆの幅による距離差が減少するため、繊維束Ｆが捩れることを抑制できる。これにより、繊維束Ｆの挙動を安定させることができ、該繊維束Ｆの転覆を防止することが可能となる。

また、図４Ａ及び図４Ｂに示すように、ボビン解舒装置３２Ａ（３２Ｂ）を構成する補助ローラ３４は、該補助ローラ３４と繊維束Ｆとの接触長さが該繊維束Ｆの幅寸法の二倍以上となる位置に配置されることを特徴としている。つまり、補助ローラ３４と繊維束Ｆの接触長さをＬ、繊維束Ｆの幅寸法をＷと定義すると、下記の数式が成立する。
数式：Ｌ＞２Ｗ

このような構成により、本ボビン解舒装置３２Ａ（３２Ｂ）においては、ボビンＢから解舒された繊維束Ｆが固定ガイド３５に導かれる途中で補助ローラ３４に長く接するため、繊維束Ｆと補助ローラ３４のグリップ力が増大する。これにより、繊維束Ｆの挙動を安定させることができ、該繊維束Ｆの転覆を防止することが可能となる。

なお、図４Ａに示すように、ボビン解舒装置３２Ａ（３２Ｂ）を構成する補助ローラ３４は、ボビンＢから補助ローラ３４に導かれる繊維束Ｆの軌道と補助ローラ３４から固定ガイド３５に導かれる繊維束Ｆの軌道とのなす角度が９０度よりも小さくなる位置に配置されるとしても良い。つまり、ボビンＢから補助ローラ３４に導かれる繊維束Ｆの軌道と補助ローラ３４から固定ガイド３５に導かれる繊維束Ｆの軌道とのなす角度をＲ１と定義すると、下記の数式が成立するように構成するのである。
数式：Ｒ１＜９０度

このような構成により、本ボビン解舒装置３２Ａ（３２Ｂ）においては、ボビンＢから解舒された繊維束Ｆが固定ガイド３５に導かれる途中で補助ローラ３４に長く接するため、繊維束Ｆと補助ローラ３４のグリップ力が増大する。これにより、繊維束Ｆの挙動を安定させることができ、該繊維束Ｆの転覆を防止することが可能となる。

更に、図４Ｂに示すように、ボビン解舒装置３２Ａ（３２Ｂ）を構成する固定ガイド３５は、補助ローラ３４から固定ガイド３５に導かれる繊維束Ｆの軌道と固定ガイド３５から送られる繊維束Ｆの軌道とのなす角度が９０度よりも大きくなる位置に配置される。つまり、補助ローラ３４から固定ガイド３５に導かれる繊維束Ｆの軌道と固定ガイド３５から送られる繊維束Ｆの軌道とのなす角度をＲ２と定義すると、下記の数式が成立する。
数式：Ｒ２＞９０度

このような構成により、本ボビン解舒装置３２Ａ（３２Ｂ）においては、一方のトラバース折返し位置ＴＲ付近における繊維束Ｆの転覆を抑制できるため、該繊維束Ｆの転覆の可能性を低減できる。これにより、繊維束Ｆの挙動を安定させることができ、該繊維束Ｆの転覆を防止することが可能となる。

詳細に説明すると、一方のトラバース折返し位置ＴＬ付近のみにおいて繊維束Ｆが転覆する可能性が生じる。つまり、繊維束Ｆが転覆する恐れがある箇所をトラバース折返し位置ＴＬ付近に特定できる。従って、繊維束Ｆが転覆する発生確率を約５割低減することが可能となるのである。

１ ライナー
１０ ライナー移送部
１１ 基台
１２ ライナー支持フレーム
１３ 回転軸
２０ ヘリカル巻き部
２１ 基台
２２ ヘリカルヘッド
２３ ノズル
３０ クリールスタンド
３１ ラック
３２Ａ ボビン解舒装置
３２Ｂ ボビン解舒装置
３３ ボビン支持軸
３４ 補助ローラ
３５ 固定ガイド
Ｂ ボビン
Ｆ 繊維束

Claims (8)

1. ライナーの外周面に繊維束を案内する多数のノズルを有するヘリカル巻き部と、該ヘリカル巻き部の前記各ノズルに対して繊維束を供給するクリールスタンドとを備え、
   前記各ノズルによって案内された繊維束が回転しながら通過する前記ライナーの外周面に巻き付けられる多給糸タイプのフィラメントワインディング装置のボビン解舒装置において、
   前記クリールスタンドは多数の前記ボビン解舒装置を備え、
   前記各ボビン解舒装置は、帯状の繊維束が巻かれたボビンを回転自在に支持するボビン支持軸と、送られる繊維束によって従動回転しつつ前記ボビンから解舒された繊維束の進行方向を変更する固定ガイドと、前記ボビンと前記固定ガイドとの間に配置される補助ローラと、を備え、
   前記固定ガイドは、該固定ガイドの軸心が前記ボビン支持軸の軸心に対して略直交となるように配置されて繊維束の搬送方向を前記ボビン支持軸の軸心に対して略平行な方向へ変更し、
   前記補助ローラは、該補助ローラの軸心が前記ボビン支持軸の軸心に対して略平行に配置される、ことを特徴とするボビン解舒装置。
2. 前記補助ローラは、前記ボビンの軸心方向の長さと略同一の長さである、ことを特徴とする請求項１に記載のボビン解舒装置。
3. 前記固定ガイドは、ボビンから繊維束が解舒される際の繊維束のトラバース幅の中央位置からずれた位置に配置される、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のボビン解舒装置。
4. 前記補助ローラは、該補助ローラの軸心方向中央部から軸心方向端部へ向かうに従って外径が徐々に小さくなる外周面を構成する、ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のボビン解舒装置。
5. 前記補助ローラは、該補助ローラと繊維束との接触長さが該繊維束の幅寸法の二倍以上となる位置に配置される、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のボビン解舒装置。
6. 前記補助ローラは、前記ボビンから該補助ローラに導かれる繊維束の軌道と該補助ローラから前記固定ガイドに導かれる繊維束の軌道とのなす角度が９０度よりも小さくなる位置に配置される、ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のボビン解舒装置。
7. 前記固定ガイドは、前記補助ローラから該固定ガイドに導かれる繊維束の軌道と該固定ガイドから送られる繊維束の軌道とのなす角度が９０度よりも大きくなる位置に配置される、ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載のボビン解舒装置。
8. ライナーの外周面に繊維束を案内する多数のノズルを有するヘリカル巻き部と、該ヘリカル巻き部の前記各ノズルに対して繊維束を供給するクリールスタンドとを備え、
   前記各ノズルによって案内された繊維束が回転しながら通過する前記ライナーの外周面に巻き付けられる多給糸タイプのフィラメントワインディング装置のボビン解舒装置において、
   前記クリールスタンドは多数の前記ボビン解舒装置を備え、
   前記各ボビン解舒装置は、帯状の繊維束が巻かれたボビンを回転自在に支持するボビン支持軸と、送られる繊維束によって従動回転しつつ前記ボビンから解舒された繊維束の進行方向を変更する固定ガイドと、前記ボビンと前記固定ガイドとの間に配置される補助ローラと、を備え、
   前記固定ガイドは、該固定ガイドの軸心が前記ボビン支持軸の軸心に対して略直交するとともに、ボビンから繊維束が解舒される際の繊維束のトラバース幅の中央位置からずれた位置であって、かつ前記補助ローラから該固定ガイドに導かれる繊維束の軌道と該固定ガイドから送られる繊維束の軌道とのなす角度が９０度よりも大きくなる位置に配置されて繊維束の搬送方向を前記ボビン支持軸の軸心に対して略平行な方向へ変更し、
   前記補助ローラは、該補助ローラの軸心が前記ボビン支持軸の軸心に対して略平行に配置される、ことを特徴とするボビン解舒装置。

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