JP5907972B2 - 巻取り機および歯付きベルト - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の、複数の糸をパッケージに巻き上げるための巻取り装置、すなわち複数の糸を巻き取ってパッケージを形成する巻取り機であって、駆動される１つの巻取りスピンドルに沿って分配されて配置された複数の巻取り部と、綾振り装置とを備え、該綾振り装置は、前記巻取り部に対応配置された複数の羽根式綾振りユニットと、１つの電動モータとを有し、該電動モータと前記羽根式綾振りユニットとは、ベルト伝動装置を介して互いに結合されている巻取り機に関する。

さらに本発明は、請求項８の上位概念部に記載の、このような巻取り機で使用するための歯付きベルトに関する。

このような形式の巻取り機は、欧州特許出願公開第０９６５５５４号明細書に基づき公知である。

このような巻取り機は、合成糸の製造時に複数の糸をパッケージに巻き上げるために使用される。この場合、プロセスや糸タイプに応じて、６０００ｍ／分よりも上の範囲になり得る高い糸走行速度が発生させられる。溶融紡糸プロセスでは糸が紡出位置内で糸群として押し出され、処理され、かつ案内されるので、これらの糸は同じく一緒になって平行に巻き取られてパッケージを形成する。このためには、公知の巻取り機は、片持ち式に支持された巻取りスピンドルを有し、この巻取りスピンドルには、分配された配置された複数の巻取り部が形成されている。糸を綾巻きの形で巻き取ってパッケージを形成し得るようにするためには、綾振り装置が設けられている。綾振り装置は、巻取り部１個所当たりそれぞれ１つの羽根式綾振りユニットを有する。このような羽根式綾振りユニットは、高い速度で巻取り部における各糸条の往復案内を実施し得るようにするために特に適している。このためには、羽根式綾振りユニットが、互いに逆向きに回転する２つの羽根対を有しており、これらの羽根対は交互に糸を往復案内する。これらの羽根式綾振りユニットは同期的に駆動され、この場合、各羽根式綾振りユニットにはベルト伝動装置を介して電動モータのトルクが伝達される。

各巻取り部において糸の巻取り時に均一なパッケージ形成を行うためには、回転伝達が、歯付きベルトを用いてスリップなしに行われる。しかし、このような歯付きベルトには、常時交番する歯噛合いによってベルト歯が振動励起を生ぜしめるという不都合がある。「多角形効果（Polygoneffekt）」としても知られているこのような不都合は、主として歯ピッチおよび歯噛合いに関連している。

さらに、糸の綾振りおよびパッケージへの巻上げの際には、パッケージ形成を敏感に妨げるリボン巻きを回避するために、綾振り動作内での迅速な周波数変更が必要となることが考慮されなければならない。ところで、綾振り動作の特定の周波数範囲において、歯付きベルトの多角形効果から、綾振り周波数と励振周波数との間に望ましくない重畳および共振が発生することが判った。このような共振は負荷ピークを招き、このような負荷ピークはベルト歯における著しい負荷となる。他方において、この効果はパッケージの巻成体にも不都合な影響を与える恐れがある。

そこで、本発明の課題は、冒頭で述べた形式の巻取り機を改良して、このような不都合な運転状態が阻止され、ひいては早期のベルト摩耗が阻止されるような巻取り機を提供することである。

この課題は、ベルト伝動装置が、４ｍｍ〜５ｍｍの範囲のピッチ間隔Ｔ（４ｍｍ＜Ｔ＜５ｍｍ）を有する多数のベルト歯を備えたエンドレスな歯付きベルトを有することにより解決される。

本発明の有利な改良形は、請求項２以下の従属項形式の各請求項に記載の特徴および特徴組み合わせにより規定されている。

本発明は、ベルト歯の間の特に整数のピッチ間隔が、綾振り周波数を有する共振現象を促進するという認識に基づいている。この限りにおいて、意想外にも、４ｍｍ〜５ｍｍの範囲のベルト歯の間のピッチ間隔が、羽根式綾振りユニットの駆動ならびにパッケージを形成するための糸トラバースに特に好都合に作用することが判った。

本発明の改良形では、２つの隣接したベルト歯の間のピッチ間隔が、４.８２ｍｍの大きさを有する。この改良形は、特に３０００ｍ／分〜６０００ｍ／分の範囲の高い巻取り速度において特に有利であることが判った。

本発明の別の改良形では、ベルト歯が、それぞれ材料で完全に満たされた中実な歯末部を有する放物線形状を有する。このような改良形は、リボン巻きの回避に基づいた綾振り周波数の迅速変化の際に発生する高い動的な負荷において、比較的小さな歯付きプーリ直径においても確実にかつスリップなしに伝達し得るようにするために使用されると有利である。これによって、１つの歯付きプーリへの係合時もしくは噛合い時における歯付きベルトの高い動的な負荷に耐えることができる。

プーリ歯の円形の歯形もしくは歯プロフィールを用いて形成されている歯付きプーリとの噛合いはこの場合、噛合いの均一性を高めるとともに、特に歯付きベルトのベルトプーリにおける歯面摩耗の均一化をもたらす。

本発明のさらに別の改良形では、歯付きベルトの少なくとも一方の扁平側が、緩衝作用を有する繊維層を支持しており、前記歯付きベルトの基礎材料がポリウレタンから形成されており、該基礎材料内に複数の鋼素線が埋め込まれている。このような改良形により、耐摩耗性の他に、さらにノイズ発生にも好都合な影響を与えることができる。このような高性能材料は、巻取り機における多数の羽根式綾振りユニットを確実に駆動するために特に有利であることが判った。すなわち、巻取り機では、１つのベルト伝動装置を介して綾振り装置の１０台、１２台またはそれ以上の台数の羽根式綾振りユニットを確実に駆動することができる。この場合に重要となるのは、各巻取り部において巻取りプログラムに相応して綾振り周波数が等しくなることである。

このような多数の羽根式綾振りユニットにおいて、比較的小さな寸法を用いても高い出力を伝達するためには、有利には両側に形成されたベルト歯を備えた歯付きベルトが使用される。この場合、特に歯付きベルトに設けられた、互いに反対の側に位置するベルト歯の間のずれ量によって歯付きベルトへの相互の力作用を吸収することができる。このことは、ベルト伝動装置全体の特に高い作動安定性をもたらす。

歯付きベルトの両扁平側に位置するベルト歯が、等大のピッチ間隔を持って配置され、この場合、互いに反対の側に位置するベルト歯の間のずれ量は、前記ピッチ間隔の１／２に等しいと有利である。これによって、歯付きベルトの噛合い時でも、歯付きベルトの構成時でも、ジオメトリ的（幾何学的）な均一性が保証されている。

したがって、本発明による巻取り機は、全ての羽根式綾振りユニットのためのグループ駆動装置を可能にする。この場合、多数の巻取り部が存在する場合でも、各巻取り部において糸の巻取り時に同一のパッケージ形成が実現可能となる。巻取り部におけるリボン巻きを回避するためのリボン巻き防止法（Spiegelstoerverfahren）も、前記グループ駆動装置を介して、特に同一の綾振り周波数と迅速な周波数変化とを有する各羽根式綾振りユニットにおいて本発明におけるピッチ間隔を有する歯付きベルトを使用することによって実施され得る。

したがって、両扁平側の一方の扁平側に設けられた、隣接し合うベルト歯の間のピッチ間隔が、４ｍｍ〜５ｍｍの値、有利には４.８２ｍｍの値を有するような、巻取り機で使用するための歯付きベルトは、複数の巻取り部において複数条の糸をトラバースするための多数の羽根式綾振りユニットを均一に駆動するために特に有利である。この場合、各巻取り部では、パッケージが、ほぼ同一のパッケージ形成を有する。

このような巻取り機における多数の巻取り部に基づき、歯付きベルトの両扁平側に多数のベルト歯が形成されており、この場合、両扁平側に設けられたベルト歯のピッチ間隔が、互いに同一に形成されていると有利である。

両扁平側で互いに背中合わせに位置するベルト歯が、互いに対してずらされて歯付きベルトに形成されており、かつずれ量が、前記ピッチ間隔の１／２に等しいことにより、互いに反対の側に位置する力作用部を特に好都合に形成することができる。

特に巻取り機において生ぜしめられる周辺環境、すなわち主として糸により遠心投射された揮発性成分、たとえば油剤残分によって汚染されている周辺環境に耐えるようにするために、歯付きベルトは熱可塑性の基礎材料、たとえばポリウレタンから形成されていると有利である。この基礎材料は引張力を伝達するための複数の鋼素線を有すると有利である。比較的高い摩擦係数を減少させるためには、両扁平側でベルト歯が、織布の形の繊維層によって覆われていると有利である。

以下に、本発明による巻取り機の実施形態を図面につき詳しく説明する。

本発明による巻取り機の１実施形態を示す正面図である。 図１に示した実施形態の平面図である。 図１および図２に示した実施形態の歯付きベルトを示す部分図である。 図３に示した歯付きベルトの横断面図である。

図１および図２には、本発明による巻取り機の１実施形態を種々の方向から見た図が図示されている。図１には、本実施形態の正面図が、図２には平面図がそれぞれ概略的に図示されている。図１および図２のいずれか一方の図面に関して特に別記しない限り、以下の説明は図１および図２の両方に該当する。

本発明による巻取り機の図示の実施形態は通常、糸群として押し出され、延伸され、処理され、かつ巻取り機に供給される複数の糸条の群を巻き取るための溶融紡糸設備における合成糸のための製造プロセスにおいて使用される。巻取り機には、複数の巻取り部が設けられており、この場合、各糸のためにそれぞれ１つの巻取り部が形成されている。

図２から判るように、本実施形態の巻取り機は合計４個所の巻取り部５.１，５.２，５.３，５.４を有していて、各巻取り部５.１，５.２，５.３，５.４では、それぞれ１条の糸が巻き取られて、パッケージ６.１，６.２，６.３，６.４が形成される。このためには、パッケージ６.１，６.２，６.３，６.４が、片持ち式に支持された１つの巻取りスピンドル２に相並んで保持されている。巻取りスピンドル２は、糸が実質的に不変の巻取り速度でパッケージ６.１，６.２，６.３，６.４に巻き取られるように駆動されている。

各巻取り部５.１〜５.４において糸をパッケージ６.１〜６.４に巻き取るためには、巻取りスピンドル２に綾振り装置７が前置されている。この綾振り装置７は各巻取り部５.１〜５.４に対してそれぞれ１つの羽根式綾振りユニット８.１，８.２，８.３，８.４を有する。羽根式綾振りユニット８.１〜８.４は１つのグループとして１つの電動モータ１０によって駆動される。トルク伝達のためには、電動モータ１０がベルト伝動装置９を介して羽根式綾振りユニット８.１〜８.４と連結されている。このためには、ベルト伝動装置９が羽根式綾振りユニット１つ当たりそれぞれ１つの歯付きプーリ１１.１，１１.２，１１.３，１１.４を有し、これらの歯付きプーリ１１.１〜１１.４はベルト伝動装置９の歯付きベルト１２を介して電動モータ１０に結合されている。このためには、電動モータ１０に同じく歯付きプーリ１１.５が対応配置されている。さらに、歯付きベルト１２を戻し案内するために、別の２つの歯付きプーリ１１.６，１１.７が設けられている。

図１から判るように、羽根式綾振りユニット８.１〜８.４はそれぞれ１つのロータ伝動装置１３を有する。ロータ伝動装置１３はそれぞれ１つの歯付きプーリ１１.１〜１１.４と直接に連結されている。図１には、羽根式綾振りユニット８.４を備えた巻取り部５.４が概略的に図示されている。各羽根式綾振りユニット８.１〜８.４ならびに後続の各巻取り部５.１〜５.４は、すべて同一に形成されているので、図１では、例示的に羽根式綾振りユニット８.４を備えた巻取り部５.４について説明する。ロータ伝動装置１３により、第１の羽根セット１４を備えた第１のロータ１６と、第２の羽根セット１５を備えた第２のロータ１７とが互いに逆向きに駆動される。第１の羽根セット１４と第２の羽根セット１５とには、ガイド定規もしくはガイドゲージ２６が対応配置されており、このガイドゲージ２６の案内縁部のところで、糸２７が両羽根セット１４，１５によって往復案内可能となる。

羽根式綾振りユニット８.４は綾振りキャリヤ２１に配置されている。この綾振りキャリヤ２１は綾振り装置７全体にわたって延びていて、ベルト伝動装置９とその他の羽根式綾振りユニット８.１〜８.３とを支持している。綾振りキャリヤ２１は本実施形態では、旋回アーム１９に支持されている。旋回アーム１９は機械フレーム１に旋回可能に保持されており、旋回アーム１９の自由端部は押圧ローラ１８を支持している。この押圧ローラ１８は旋回アーム１９に回転可能に支承されていて、巻取り過程の間、パッケージ６.１〜６.４の表面に接触している。

図１から判るように、機械フレーム１にはスピンドルキャリヤ４が巻取りタレットとして形成されている。この巻取りタレット４には、第２の巻取りスピンドル３が片持ち式に保持されている。巻取りスピンドル２，３はそれぞれ互いに別個に独立して駆動可能であり、この場合、スピンドルキャリヤ４には同じく１つの駆動装置が対応配置されている。これらの駆動装置は本実施形態では図示されていない。糸をパッケージ６.１〜６.４に巻き取るためには、巻取りスピンドル２がスピンドルキャリヤ４の運動によって案内される。巻取り過程が終了されかつパッケージ６.１〜６.４が完成された後に、第１の巻取りスピンドル２は巻取り範囲から交換範囲へ案内され、そして第２の巻取りスピンドル３が交換範囲から巻取り範囲へ案内される。この場合には、糸の連続的な巻取りが可能となる。

糸をパッケージ６.１〜６.４に巻き取る際に、これらの糸は規定の綾振り周波数で羽根式綾振りユニット８.１〜８.４によって往復案内される。この場合、基本的に、いわゆる「リボン巻き」の問題が発生する。パッケージ直径の増大時に、羽根式綾振りユニットのダブルストローク（往復行程）１回当たり１回または複数回の完全なパッケージ回転が行われるときに、すなわち羽根式綾振りユニットのダブルストローク周波数に対するパッケージの回転数の比が、＝１または整数倍または整数分の１であるときに、必ずリボン巻きが発生する。「ダブルストローク」とは、糸の完全な１往復運動を意味する。羽根式綾振りユニットのダブルストローク周波数に対するパッケージの回転数の比は、一般に綾巻き比と呼ばれる。このようなリボン巻きは回避されるべきである。なぜならば、リボン巻きはパッケージの繰出し時に特定の不都合を生ぜしめ、かつ巻上げにより振動を生ぜしめる恐れがあるからである。その場合には、リボン巻きの発生を回避する巻取りプログラムが設定される。特にこの場合、臨界的な綾巻き比を回避するために、羽根式綾振りユニット８.１〜８.４の綾振り周波数が制御される。このような綾振り周波数変更は、電動モータ１０とベルト伝動装置９とを介して導入されるので、各巻取り部５.１〜５.４では、綾振り周波数の相応する補正が行われる。全てのパッケージ６.１〜６.４は巻取りスピンドル２を介して駆動されているので、各巻取り部５.１〜５.４における綾振り周波数が、同じ時点でかつ同一の量で羽根式綾振りユニット８.１〜８.４を介して導入されることが必要となる。前記周波数を、できるだけ不都合なく、かつ付加的にベルト伝動装置９を介して発生される共振なしに導入し得るようにするために、歯付きベルト１２のピッチ間隔は特にこのような巻取り方法に合わせて調整されている。

特に図３および図４につき、ベルト伝動装置９の歯付きベルト１２の構成を説明する。

図３には、歯付きベルト１２の部分図が示されており、図４には、歯付きベルト１２の横断面図が示されている。いずれか一方の図面に関して特に別記しない限り、以下の説明は図３および図４の両図面に該当する。

歯付きベルト１２は、互いに反対の側に位置する２つの扁平側２３.１，２３.２に多数のベルト歯２２を有する。歯付きベルト１２はエンドレスベルトとして形成されている。扁平側２３.１，２３.２に一体成形されたベルト歯２２は、それぞれ完全に材料で満たされた中実な歯末部を備えた放物線形状を有する。ベルト歯２２の放物線形状は、「ＲＰＰ」という名称を有する公知の高性能プロフィールと実質的に同一である。図３に識別文字「Ｔ」で描き込まれたピッチ間隔は、一方の扁平側２３.１または２３.２における２つの隣接したベルト歯２２の間の間隔を表す。歯プロフィール（歯形）と共にいわゆる「多角形効果」に影響を与えるピッチ間隔Ｔは、綾振り装置７における歯付きベルト１２の使用および機能を考慮して、４ｍｍ〜５ｍｍの範囲の値に調節されている。このピッチ間隔Ｔにより、糸の巻取りおよび変えられた綾振り周波数に不都合な影響を与える恐れのある不都合な共振現象が回避されるので有利である。図３に示した歯付きベルト１２の実施形態では、ピッチ間隔Ｔが４.８２ｍｍの値に調節されていると有利である。ピッチ間隔Ｔはこの場合、両扁平側２３.１，２３.２において同じ大きさに形成されている。

扁平側２３.１，２３.２において互いに反対の側に位置するベルト歯２２の間には、所定のオフセット量もしくはずれ量が調節されているので、一方の扁平側２３.１に設けられたベルト歯２２と、他方の扁平側２３.２に設けられたベルト歯２２とは、互いに対してずらされた配置を有する。ずれ量は図３に記号「Ｖ」で描き込まれている。ずれ量Ｖはこの実施形態では、ピッチ間隔Ｔの１／２に等しい大きさである。したがって、Ｖ＝１／２Ｔが成り立つ。これによって、図２に図示したベルト伝動装置９から判るように、相互の力作用を改善することができる。特にベルト歯２２のずれ量により、ベルト伝動装置９の作動安定性が著しく改善され、むらのない走行安定性が得られる。

歯付きベルト１２の構造は、主として図４から判る。歯付きベルト１２は熱可塑性の基礎材料、有利にはポリウレタンから形成されている。基礎材料の内部には、複数の鋼素線２４が相並んで埋め込まれている。外側の扁平側２３.１，２３.２には、それぞれ１つの繊維層２５が設けられている。この繊維層２５はベルト歯２２の表面を覆っている。このような繊維層２５は、ノイズ低減に特に有利に作用する。さらに、これによって基礎材料の高い摩擦係数を減少させることができる。

熱可塑性の基礎材料は、巻取り機における使用時では、特に糸周辺に生ぜしめられる条件に対して有利であることが判っている。すなわち、油剤残分に基づいた化学的な作用による早期の摩耗および摩滅を回避することができる。

図２に示した歯付きプーリ１１.１〜１１.７は、ベルト伝動装置９において円形の歯プロフィールを持って形成されると有利である。たとえば高性能プロフィールとして「ＨＴＤ」という識別文字でも知られている、このようなプロフィールは、歯付きベルトに対して選択された放物線プロフィールと一緒になって、作動特性および歯面摩耗ならびに歯の転がり特性に対して好都合に作用する。これによって、綾振り装置７の羽根式綾振りユニット８.１〜８.４を確実にかつスリップなく駆動することができる。

１ 機械フレーム
２ 巻取りスピンドル
３ 巻取りスピンドル
４ スピンドルキャリヤ
５.１，５.２，５.３，５.４ 巻取り部
６.１，６.２，６.３，６.４ パッケージ
７ 綾振り装置
８.１，８.２，８.３，８.４ 羽根式綾振りユニット
９ ベルト伝動装置
１０ 電動モータ
１１.１，１１.２，１１.３，１１.４，１１.５，１１.６，１１.７ 歯付きプーリ
１２ 歯付きベルト
１３ ロータ伝動装置
１４ 第１の羽根セット
１５ 第２の羽根セット
１６ 第１のロータ
１７ 第２のロータ
１８ 押圧ローラ
１９ 旋回アーム
２０ 巻き管
２１ 綾振りキャリヤ
２２ ベルト歯
２３.１，２３.２ 扁平側
２４ 鋼素線
２５ 繊維層
２６ ガイドゲージ

Claims (10)

1. 複数の糸を巻き取ってパッケージを形成する巻取り機であって、駆動される１つの巻取りスピンドル（２）に沿って分配されて配置された複数の巻取り部（５.１，５.２，５.３，５.４）と、綾振り装置（７）とを備え、該綾振り装置（７）は、前記巻取り部（５.１，５.２，５.３，５.４）に対応配置された複数の羽根式綾振りユニット（８.１，８.２，８.３，８.４）と、１つの電動モータ（１０）とを有し、該電動モータ（１０）と前記羽根式綾振りユニット（８.１，８.２，８.３，８.４）とは、多数のベルト歯（２２）を備えたエンドレスな歯付きベルト（１２）を有するベルト伝動装置（９）を介して互いに結合されている巻取り機において、
   前記歯付きベルト（１２）は、１０台、１２台またはそれ以上の台数の前記羽根式綾振りユニット（８.１，８.２，８.３，８.４）を連結し、かつ、４ｍｍ〜５ｍｍの範囲の２つの隣接する前記ベルト歯（２２）の間のピッチ間隔（Ｔ）を有していて、前記各巻取り部（５.１，５.２，５.３，５.４）における綾振り周波数を前記羽根式綾振りユニット（８.１，８.２，８.３，８.４）を介して、３０００ｍ／分〜６０００ｍ／分の範囲の高い巻取り速度において、できるだけ不都合なく、かつ付加的に前記ベルト伝動装置（９）を介して発生される共振なしに、導入できるようになっていることを特徴とする、複数の糸を巻き取ってパッケージを形成する巻取り機。
2. ２つの隣接したベルト歯（２２）の間のピッチ間隔（Ｔ）が、４.８２ｍｍの大きさを有する、請求項１記載の巻取り機。
3. 前記ベルト歯（２２）は、それぞれ完全に満たされた歯末部を有する放物線形状を有する、請求項１または２記載の巻取り機。
4. 前記ベルト伝動装置（９）は、プーリ歯の円形の歯プロフィールを備えた複数の歯付きプーリ（１１.１，１１.２，１１.３，１１.４，１１.５，１１.６，１１.７）を有する、請求項１から３までのいずれか１項記載の巻取り機。
5. 前記歯付きベルト（１２）の少なくとも一方の扁平側（２３.１）が、緩衝作用を有する繊維層（２５）を支持しており、前記歯付きベルト（１２）の基礎材料がポリウレタンから形成されており、該基礎材料内に複数の鋼素線（２４）が埋め込まれている、請求項１から４までのいずれか１項記載の巻取り機。
6. 前記歯付きベルト（１２）は、前記一方の扁平側とは反対の側に位置する他方の扁平側（２３.２）に、前記一方の扁平側とは反対の側に位置する多数のベルト歯（２２）を有し、両扁平側（２３.１，２３.２）で互いに反対の側に位置するベルト歯（２２）が、互いに対してずらされて前記歯付きベルト（１２）に形成されている、請求項１から５までのいずれか１項記載の巻取り機。
7. 前記歯付きベルト（１２）の両扁平側（２３.１，２３.２）に設けられたベルト歯（２２）が、等しい大きさのピッチ間隔（Ｔ）を有し、互いに反対の側に位置するベルト歯（２２）の間のずれ量（Ｖ）が、前記ピッチ間隔（Ｔ）の１／２に等しい、請求項６記載の巻取り機。
8. 請求項１から７までのいずれか１項記載の巻取り機で使用するための歯付きベルトであって、互いに反対の側の２つの扁平側（２３.１，２３.２）に多数のベルト歯（２２）を備える歯付きベルトにおいて、両扁平側（２３.１，２３.２）のうちの一方の扁平側に設けられた、隣接し合うベルト歯（２２）の間のピッチ間隔（Ｔ）が、４.８２ｍｍの値を有することを特徴とする歯付きベルト。
9. 両扁平側（２３.１，２３.２）に設けられたベルト歯（２２）のピッチ間隔（Ｔ）が、互いに同一である、請求項８記載の歯付きベルト。
10. 両扁平側（２３.１，２３.２）で互いに反対の側に位置するベルト歯（２２）が、互いに対してずらされて歯付きベルト（１２）に形成されており、ずれ量（Ｖ）が、前記ピッチ間隔（Ｔ）の１／２に等しい、請求項８または９記載の歯付きベルト。

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