JP7183970B2 - ポット精紡機 - Google Patents

Description

本発明は、ポット精紡機に関する。

ポット精紡機においては、導糸管によってポット内に導入した糸を、ポットの高速回転にともなう遠心力を利用してポットの内壁に積層させてケークを形成した後、ポット内でボビンに糸を巻き返している。その際、ポットの高速回転によってポットの外周に空気摩擦が生じ、この空気摩擦がポットを回転させるときの抵抗となる。このため、ポットの回転に消費されるモータの駆動出力を減らすために、特許文献１には、ポットの外側に固定カバーを設けた構成が記載されている。この構成においては、ポットの回転に消費されるモータの駆動出力を低減することができる。

特表２００５－５２０９４０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、ポットをマグネット軸受によって支持している。このため、アンバランスを持ったポットが回転したり、ポットと固定カバーとの間に生じる圧力分布によって両者が低圧側に引き寄せたりして振動が発生し、この振動を抑制することが難しいという課題があった。また、実際に振動を抑制するには非常に高精度な制御が必要になるため、高コストになるという課題があった。

そこで低コスト化のために、マグネット軸受よりも安価な転がり軸受によってポットを支持する構成を採用することが考えられる。その場合、転がり軸受の回転抵抗は軸受の直径が大きくなるほど増加する。このため、ポットの回転に消費されるモータの駆動出力を減らすには、転がり軸受の直径が小さいことが好ましい。また、ポット回転時の振幅を小さく抑えるには、ポット中心軸方向の一方側（上側）と他方側（下側）の両方でポットを軸受により支持することが好ましい。

ただし、ポットの内側に精紡領域を確保することや、ボビン交換のためのドッフィングを考慮すると、ポットはポット中心軸方向の一方側だけで軸受により支持された片側支持の構成となる。このため、ポットを回転させる回転系の固有振動数が低く、ポットの回転数の領域内で共振が生じ、アンバランスが振動の加振源となる。さらに、ポットの回転数の領域内において、共振を超えた範囲では別の振動が発生する。これにより、ポット精紡機の定常運転時にポットを実用回転域で回転させた場合に、転がり軸受の寿命が短くなるなどの影響がでる。

また、ポットを転がり軸受（以下、「ポット軸受」ともいう。）によって支持する場合に、ポット回転中の振動を低減するために、ポット軸受の外輪をダンパー部材で支持することが考えられる。ただし、その場合は、上述した片側支持の構成によってポット軸受の外輪をダンパー部材で支持することになるため、ポットの傾きを部品精度で規制することが困難になる。したがって、ポットと固定カバーとの間にポットの傾きに起因する偏心が生じ、この偏心によってポットの空気摩擦抵抗が増加してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、ダンパー部材を用いてポットを支持する場合に、ポットの傾きを調整してポット回転時の空気摩擦抵抗を低減することができるポット精紡機を提供することにある。

本発明は、円筒状のポットと、ポットを回転自在に支持するポット軸受とを備え、ポット軸受はポット軸受固定輪を有する、ポット精紡機において、固定状態に設けられる支持部と、支持部とポット軸受固定輪との間に配置されるダンパー部材と、ポットの円周方向でダンパー部材の変形量を異なるように調整する調整機構とを備える。

本発明に係るポット精紡機において、調整機構は、ポットの円周方向の異なる位置に配置された２つ以上の螺合部材を含み、２つ以上の螺合部材の回転量によってポットの傾きを調整するものであってもよい。

本発明に係るポット精紡機において、ダンパー部材は、螺合部材の外側に配置されていてもよい。

本発明に係るポット精紡機において、調整機構は、ダンパー部材の変形量を規定するための規定部材を有するものであってもよい。

本発明に係るポット精紡機において、ダンパー部材の変形方向は、ポットの中心軸と平行な方向に設定されていてもよい。

本発明に係るポット精紡機において、調整機構は、ポット軸受固定輪に固定され、ポット軸受固定輪からラジアル方向に延在するホルダ部材を有し、ダンパー部材は、ホルダ部材の上面および下面に接触する状態で配置されていてもよい。

本発明に係るポット精紡機において、ダンパー部材はＯリングであってもよい。

本発明によれば、ダンパー部材を用いてポットを支持する場合に、ポットの傾きを調整してポット回転時の空気摩擦抵抗を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係るポット精紡機の構成を示す概略側断面図である。 ポットの円周方向におけるボルトの配置を示す概略平面図である。 本発明の第２実施形態に係るポット精紡機の構成を示す概略側断面図である。 ダンパー部材の変形量を調整可能な構成例を示す概略側断面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明の第１実施形態に係るポット精紡機の構成を示す概略側断面図である。
図１に示すように、ポット１０は円筒状に形成されている。ポット１０はポット軸受１２によって回転自在に支持されている。ポット１０の中心軸Ｊは、鉛直方向と平行に配置されている。このため、ポット１０の中心軸方向の一方は上方、他方は下方となる。

ポット軸受１２は、ポット軸受内輪１４、ポット軸受外輪１６および転動体１８を備えた転がり軸受によって構成されている。ポット軸受内輪１４は、ポット軸受外輪１６の内側に、ポット軸受外輪１６と同軸状に配置されている。ポット軸受内輪１４の下端部にはポット１０が取り付けられている。ポット１０はポット軸受内輪１４と一体に回転する。

ポット軸受外輪１６は、ポット１０およびポット軸受内輪１４と一体に回転しないよう、円周方向（回転方向）への動きが規制された状態、すなわち固定状態で設けられている。ポット軸受外輪１６はポット軸受固定輪に相当する。転動体１８は、ポット軸受内輪１４と転動体１８との間に配置されている。転動体１８は、ポット軸受１２の上側と下側に設けられている。転動体１８は、玉やコロによって構成される。本実施形態においては、転動体１８が玉によって構成されている。

ポット軸受外輪１６にはホルダ部材２０が固定されている。ホルダ部材２０はポット軸受１２を支持するものである。ホルダ部材２０は、ポット軸受外輪１６からラジアル方向に延在するように円板状に形成されている。ホルダ部材２０には複数の貫通孔２２が設けられている。各々の貫通孔２２は円周方向の異なる位置に設けられている。また、各々の貫通孔２２はホルダ部材２０を厚さ方向に貫通するように設けられている。

ホルダ部材２０の上方にはプレート２４が配置されている。プレート２４は図２に示すように円板状に形成されている。プレート２４は、ポット軸受１２のポット軸受外輪１６に対して上下方向に移動可能に係合されている。また、プレート２４とポット軸受外輪１６との係合部分には、後述するポット１０の傾き調整を許容し得るだけの隙間が確保されている。プレート２４には複数のボルト取付用孔２４ａ，２４ｂが設けられている。各々のボルト取付用孔２４ａ，２４ｂは、上述した複数の貫通孔２２と同じ位置関係となるよう、円周方向の異なる位置に設けられている。また、各々のボルト取付用孔２４ａ，２４ｂはプレート２４を厚さ方向に貫通するように設けられている。

一方、ホルダ部材２０の下方には、固定カバー３０が配置されている。固定カバー３０は円筒状に形成されている。固定カバー３０は、ポット１０の外側を囲むように配置されている。固定カバー３０の上側にはフランジ部３６が設けられている。

フランジ部３６は、図示しない固定部材に固定されることにより、上下方向および円周方向（回転方向）のいずれの方向にも動かないよう、固定状態で設けられている。フランジ部３６は、支持部に相当するもので、板状部４０と筒状部４２とを有している。板状部４０と筒状部４２とは一体構造になっている。板状部４０は円板状に形成されると共に、上下方向でホルダ部材２０と対向するように配置されている。板状部４０には複数のネジ孔４４が設けられている。各々のネジ孔４４は、上述した複数の貫通孔２２と同じ位置関係となるよう、円周方向の異なる位置に設けられている。また、各々のネジ孔４４は板状部４０を厚さ方向に貫通するように設けられている。筒状部４２は板状部４０の内周部から下方に延在するように形成されている。

このように、ポット１０の外側に固定カバー３０を配置することにより、ポット１０の外周に生じる空気摩擦抵抗を低減し、ポット１０の回転に消費されるモータの駆動出力を低減することができる。

ポット軸受外輪１６とフランジ部３６との間にはダンパー部材４６が配置されている。具体的には、ポット軸受外輪１６に固定されたホルダ部材２０の上側と下側にそれぞれダンパー部材４６が配置されている。上側のダンパー部材（以下、「上側ダンパー部材」ともいう。）４６は、ホルダ部材２０とプレート２４との間に配置され、下側のダンパー部材（以下、「下側ダンパー部材」ともいう。）４６は、ホルダ部材２０とフランジ部３６との間に配置されている。

ダンパー部材４６は、部材自体が弾性変形する弾性体によって構成されている。ダンパー部材４６は、ポット１０の回転によって生じる振動を減衰させる性能をもつ。ダンパー部材４６の変形方向は、ポット１０の中心軸Ｊと平行な方向（図１の上下方向）に設定されている。本実施形態においては、ダンパー部材４６がＯリングによって構成されている。

上側ダンパー部材４６は、ホルダ部材２０とプレート２４とに挟まれて上下方向に押し潰されている。下側ダンパー部材４６は、ホルダ部材２０とフランジ部３６の板状部４０とに挟まれて上下方向に押し潰されている。このため、上側ダンパー部材４６はホルダ部材２０の上面２０ａに接触する状態で配置され、下側ダンパー部材４６はホルダ部材２０の下面２０ｂに接触する状態で配置されている。

また、ポット軸受１２の周囲には、ダンパー部材４６の変形量を調整可能な調整機構５０が設けられている。調整機構５０は、ポット１０の円周方向でダンパー部材４６の変形量を異なるように調整するものである。調整機構５０は、上述したホルダ部材２０、プレート２４およびフランジ部３６を含むと共に、図１および図２に示す第１ボルト５１および第２ボルト５２を含む機構である。

第１ボルト５１は、ダンパー部材４６の変形量を調整機構５０によって調整する場合に、基準となるダンパー部材４６の変形量（以下、「基準変形量」ともいう。）を規定するためのものである。すなわち、第１ボルト５１は、ダンパー部材４６の変形量を規定するための規定部材に相当する。第１ボルト５１は、ポット１０の円周方向の１箇所に配置されている。これに対し、第２ボルト５２は、ダンパー部材４６の変形量を調整機構５０によって調整する場合に、ポット１０の傾きを調整（補正）するようにダンパー部材４６の変形量を調整するためのものである。すなわち、第２ボルト５２は、ポット１０の傾きを調整する螺合部材に相当する。ポット１０の傾きとは、鉛直軸に対するポット１０の中心軸Ｊの傾きを意味する。第２ボルト５２は、ポット１０の円周方向の２箇所に配置されている。ポット１０の円周方向で隣り合う第１ボルト５１と第２ボルト５２との間の角度間隔は１２０°に設定されている。すなわち、第１ボルト５１および第２ボルト５２を含む計３つのボルトは、ポット１０の円周方向に等間隔で配置されている。

第１ボルト５１は、頭部５１ａ、軸部５１ｂおよびネジ部５１ｃを一体に有する。軸部５１ｂはネジ部５１ｃよりも大きな径で形成され、これによって軸部５１ｂとネジ部５１ｃとの境界に段部５１ｄが形成されている。すなわち、第１ボルト５１は段付きボルトによって構成されている。第１ボルト５１は、プレート２４のボルト取付用孔２４ａとホルダ部材２０の貫通孔２２とを通してフランジ部３６のネジ孔４４に螺合されている。

第２ボルト５２は、頭部５２ａおよびネジ部５２ｂを一体に有する。第２ボルト５２は、プレート２４のボルト取付用孔２４ｂとホルダ部材２０の貫通孔２２とを通してフランジ部３６のネジ孔４４に螺合されている。

続いて、本発明の第１実施形態に係るポット精紡機が備える調整機構５０を用いてポット１０の傾きを調整する手順について説明する。
まず、ホルダ部材２０とプレート２４との間に上側ダンパー部材４６を配置すると共に、ホルダ部材２０とフランジ部３６との間に下側ダンパー部材４６を配置し、その状態で第１ボルト５１と第２ボルト５２を取り付ける。その際、第１ボルト５１はプレート２４のボルト取付用孔２４ａとホルダ部材２０の貫通孔２２とを通してフランジ部３６のネジ孔４４に螺合させ、第２ボルト５２はプレート２４のボルト取付用孔２４ｂとホルダ部材２０の貫通孔２２とを通してフランジ部３６のネジ孔４４に螺合させる。

そうすると、第１ボルト５１を締め付け方向に回転させる過程で、上下のダンパー部材４６がそれぞれ押し潰されて弾性変形すると共に、第１ボルト５１の段部５１ｄがフランジ部３６の上面３６ａに突き当たる。これにより、フランジ部３６の上面３６ａを基準面（座面）として、第１ボルト５１の軸部５１ｂの長さにより、ダンパー部材４６の基準変形量が規定されると共に、上下方向におけるポット軸受１２の位置が決められる。

一方、第２ボルト５２を締め付け方向に回転させる過程でも、上下のダンパー部材４６がそれぞれ押し潰されて弾性変形する。ただし、第２ボルト５２は段付きのネジになっていないため、ダンパー部材４６の変形量は任意に調整可能である。また、第２ボルト５２は、ポット１０の円周方向の２箇所に配置されている。このため、各々の第２ボルト５２の回転量および回転方向を調整することにより、ポット１０の円周方向でダンパー部材４６の変形量を変えることができる。

このように、第１ボルト５１および第２ボルト５２の回転によって上下のダンパー部材４６を変形させた状態では、フランジ部３６の上に下側ダンパー部材４６を介してホルダ部材２０が配置され、さらにホルダ部材２０の上に上側ダンパー部材４６を介してプレート２４が配置される。また、ホルダ部材２０は、上下のダンパー部材４６によって弾性的に支持される。このため、調整機構５０が有する２つの第２ボルト５２を用いて、ポット１０の円周方向でダンパー部材４６の変形量を異なるように調整することが可能となる。以下、詳しく説明する。

まず、第１ボルト５１の締め付けによって規定されるダンパー部材４６の基準変形量に対して、第２ボルト５２の締め付けによるダンパー部材４６の変形量（潰れ量）が基準変形量よりも多くなるように、第２ボルト５２の回転量および回転方向を調整すると、第２ボルト５２の締め付け部ではホルダ部材２０がフランジ部３６の上面３６ａに近づく方向に変位する。これにより、ホルダ部材２０の姿勢は、第１ボルト５１の締め付け部よりも第２ボルト５２の締め付け部のほうが低くなるように傾く。

また、第１ボルト５１の締め付けによって規定されるダンパー部材４６の基準変形量に対して、第２ボルト５２の締付けによるダンパー部材４６の変形量が基準変形量よりも少なくなるように、第２ボルト５２の回転量および回転方向を調整すると、第２ボルト５２の締め付け部ではホルダ部材２０がフランジ部３６の上面３６ａから離れる方向に変位する。これにより、ホルダ部材２０の姿勢は、第１ボルト５１の締め付け部よりも第２ボルト５２の締め付け部のほうが高くなるように傾く。

また、２つの第２ボルト５２のうち、一方の第２ボルト５２の締め付けによるダンパー部材４６の変形量が、他方の第２ボルト５２の締め付けによるダンパー部材４６の変形量よりも多くなるように、各々の第２ボルト５２の回転量および回転方向を調整すると、ホルダ部材２０の姿勢は、ダンパー部材４６の変形量が多い第２ボルト５２の締め付け部のほうが、変形量が少ない第２ボルト５２の締め付け部よりも低くなるように傾く。

このように、本発明の第１実施形態に係るポット精紡機においては、調整機構５０が有する２つの第２ボルト５２を用いて、ポット１０の円周方向でダンパー部材４６の変形量を異なるように調整することができる。また、ポット１０の円周方向でダンパー部材４６の変形量を異なるように調整すると、その調整の仕方に応じて、ホルダ部材２０の姿勢に傾きが生じる。このホルダ部材２０はポット軸受１２のポット軸受外輪１６に固定されているため、ホルダ部材２０の姿勢が傾くと、それにしたがってポット１０とポット軸受１２とが傾く。このため、調整機構５０が有する２つの第２ボルト５２を用いて、ポット１０の傾きを調整（補正）することができる。したがって、ポット１０の傾きを部品精度で規制しなくても、ポット精紡機の組立後にポット１０の傾きを調整することにより、ポット１０と固定カバー３０との偏心を抑制することができる。その結果、ポット回転時にポット１０の空気摩擦抵抗を低減することができる。また、ポット軸受外輪１６とフランジ部３６との間にダンパー部材４６を配置しているため、ポット１０の回転にともなう振動エネルギーをダンパー部材４６によって減衰させることができる。これにより、ポット回転時の振動を抑制することができる。

また、一般に振動モードの変位が大きい箇所に減衰性能を付与する方が振動モードの減衰比は大きくなる。本実施形態においては、ポット１０の実用回転域で主な振動モードとなるポット１０の傾き方向の振動に対し、ダンパー部材４６を構成するＯリングが第１ボルト５１や第２ボルト５２の外側に配置されるよう、Ｏリングの直径を大きく設定している。このため、Ｏリングを用いて振動を減衰させる場合に、Ｏリングの変形による変位をより大きくし、振動モードの減衰比を大きく確保することができる。

＜第２実施形態＞
図３は、本発明の第２実施形態に係るポット精紡機の構成を示す概略側断面図である。
本発明の第２実施形態においては、上記第１実施形態と比較して、ダンパー部材４６と調整機構５０の位置関係が異なる。すなわち、上記第１実施形態においては、図１に示すように、ポット軸受外輪１６に固定されたホルダ部材２０を上下方向から挟むように上側ダンパー部材４６と下側ダンパー部材４６を配置している。これに対し、本第２実施形態においては、図３に示すように、ポット軸受外輪１６に固定されたホルダ部材２０の下方にプレート２４を配置し、このプレート２４を上下方向から挟むように上側ダンパー部材４６と下側ダンパー部材４６を配置している。そして、第１ボルト５１は、ホルダ部材２０の貫通孔２２とプレート２４のボルト取付用孔２４ａを通してフランジ部３６のネジ孔４４に螺合させ、第２ボルト５２は、ホルダ部材２０の貫通孔２２とプレート２４のボルト取付用孔２４ｂを通してフランジ部３６のネジ孔４４に螺合させている。プレート２４は図示しない固定部材に固定されている。

本発明の第２実施形態に係るポット精紡機においては、上記第１実施形態と同様に、調整機構５０が有する２つの第２ボルト５２を用いて、ポット１０の円周方向でダンパー部材４６の変形量を異なるように調整し、これによってポット１０の傾きを調整（補正）することができる。このため、ポット１０と固定カバー３０との偏心を抑制し、ポット回転時の空気摩擦抵抗を低減することができる。また、ポット１０の回転にともなう振動エネルギーをダンパー部材４６によって減衰させ、ポット回転時の振動を抑制することができる。

なお、本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。

たとえば、上記第１実施形態および第２実施形態においては、第２ボルト５２の回転によってダンパー部材４６の変形量を調整可能な構成としたが、本発明はこれに限らず、たとえば、図４に示すような構成を採用することも可能である。図４においては、固定状態に設けられた支持部６０の上面にテーパー付きのワッシャ６２を載置すると共に、ワッシャ６２の上方にプレート６４を配置し、ワッシャ６２とプレート６４との間にダンパー部材（Ｏリング）６６を配置した構成となっている。また、ポット軸受外輪６８の外周部に雄ネジ部材７０を取り付け、雄ネジ部材７０にナット部材７２を螺合した構成となっている。この構成においては、雄ネジ部材７０に螺合するナット部材７２を締め付けることにより、ワッシャ６２とプレート６４との間でダンパー部材６６を変形させることができる。また、ワッシャ６２の上面６２ａには、内周側から外周側に向かってワッシャ６２の厚さが薄くなるようにテーパーが設けられている。このため、たとえば、支持部６０上でワッシャ６２を水平方向にずらすと、ワッシャ６２の移動方向と移動量に応じてダンパー部材６６の変形量が変化（増減）する。したがって、ワッシャ６２の移動方向と移動量を調整することにより、ポットの円周方向でダンパー部材６６の変形量を異なるように調整することができる。

また、上記第１実施形態においては、ポット１０の円周方向の異なる位置に計３つのボルト５１，５２を配置し、このうち２つの第２ボルト５２の回転量によってポット１０の傾きを調整する構成を採用したが、傾き調整のためのボルトの数は２つに限らず３つ以上であってもよい。

また、上記第１実施形態および第２実施形態においては、ポット軸受外輪１６にホルダ部材２０を固定するとしたが、本発明はこれに限らず、ポット軸受外輪１６とホルダ部材２０とを一体構造としてもよい。

また、上記第２実施形態においては、ホルダ部材２０の下方に、プレート２４を挟むように上側ダンパー部材４６と下側ダンパー部材４６とを配置したが、これに限らず、上下方向でホルダ部材２０とプレート２４の位置関係を逆にし、ダンパー部材４６の上方に、プレート２４を挟むように上側ダンパー部材４６と下側ダンパー部材４６とを配置することも可能である。また、ダンパー部材４６は、必ずしも上下に分けて配置する必要はなく、ホルダ部材２０の上側または下側にのみ配置してもよい。

また、上記第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態においては、ダンパー部材４６，６６をＯリングによって構成したが、ダンパー部材はＯリングなどの弾性体に限らず、たとえば、金属製のバネとオイルとを組み合わせたものであってもよい。

また、ダンパー部材による振動減衰機能に加えて、オイルの封入によりオイルダンパーの機能を付加してもよい。具体的には、直径の異なる２つのダンパー部材（Ｏリング）の間にオイルを封入し、このオイルがダンパー部材の変形に応じて円周方向に移動する際の粘性を利用して振動を減衰させる機能（オイルダンパー機能）を付加してもよい。

また、上記第１実施形態においては、ポット１０の外側に固定カバー３０を設けているが、固定カバー３０に代えて回転カバー（図示せず）を設けた構成としてもよい。

また、調整機構５０を用いたポット１０の傾き調整は、固定カバー３０や回転カバーに対するポット１０の偏心を低減する目的とする以外にも、その他の部材や軸に対してポット１０の傾きを調整する場合に利用してもよい。

また、上記第１実施形態および第２実施形態においては、第２ボルト５１の回転によってダンパー部材４６の変形量を調整可能な構成としたが、本発明はこれに限らず、雄ネジに対してナットの回転によってダンパー部材４６の変形量を調整可能な構成としてもよい。

１０ ポット、１２ ポット軸受、１６ ポット軸受外輪（ポット軸受固定輪）、２０ ホルダ部材、３６ フランジ部（支持部）、４６，６６ ダンパー部材、５０ 調整機構、５１ 第１ボルト（規定部材）、５２ 第２ボルト（螺合部材）、６０ 支持部、Ｊ 中心軸。

Claims (6)

1. 円筒状のポットと、前記ポットを回転自在に支持するポット軸受とを備え、前記ポット軸受はポット軸受固定輪を有する、ポット精紡機において、
   固定状態に設けられる支持部と、
   前記支持部と前記ポット軸受固定輪との間に配置されるダンパー部材と、
   前記ポットの円周方向で前記ダンパー部材の変形量を異なるように調整する調整機構と
   を備え、
   前記ダンパー部材の変形方向は、前記ポットの中心軸と平行な方向に設定されていることを特徴とするポット精紡機。
2. 前記調整機構は、前記ポットの円周方向の異なる位置に配置された２つ以上の螺合部材を含み、前記２つ以上の螺合部材の回転量によって前記ポットの傾きを調整する
   請求項１に記載のポット精紡機。
3. 前記ダンパー部材は、前記螺合部材の外側に配置されている
   請求項２に記載のポット精紡機。
4. 前記調整機構は、前記ダンパー部材の変形量を規定するための規定部材を有する
   請求項１～３のいずれか一項に記載のポット精紡機。
5. 前記調整機構は、前記ポット軸受固定輪に固定され、前記ポット軸受固定輪からラジアル方向に延在するホルダ部材を有し、
   前記ダンパー部材は、前記ホルダ部材の上面および下面に接触する状態で配置されている
   請求項１～４のいずれか一項に記載のポット精紡機。
6. 前記ダンパー部材はＯリングである
   請求項１～５のいずれか一項に記載のポット精紡機。

Images