JPH05338914A

JPH05338914A - 糸条の巻取装置

Info

Publication number: JPH05338914A
Application number: JP17897192A
Authority: JP
Inventors: Takeichi Nakahara; 竹一中原; Shigeru Naoki; 茂直樹; Hiroshi Sakai; 洋酒井
Original assignee: Teijin Seiki Co Ltd
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 1992-06-13
Filing date: 1992-06-13
Publication date: 1993-12-21

Abstract

(57)【要約】【目的】巻き取り径が小径且つ長尺でありながら高速
巻き取りを可能とする糸条の巻取装置におけるボビンホ
ルダの構造を提供する。【構成】駆動源に連結された駆動軸（６）がサポータ
に回転可能に支承され、ボビンホルダ本体（１）が駆動
軸と同軸状に装着されボス（７）を介して駆動軸に連結
されており、ボビンホルダ本体に軸方向に摺動可能に外
周筒状体（３）が貫挿され、外周筒状体はボビンを係脱
する把持具（４）に係合しており、外周筒状体を駆動軸
先端のピストン部（１０）に連結して外周筒状体をボビ
ンホルダ本体に沿って軸方向に移動可能としており、ボ
ビンホルダ本体が繊維強化複合材料からなり、外周筒状
体が繊維強化複合材料または樹脂材料からなり、ボスが
金属材料または繊維強化複合材料からなる糸条巻取装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は合成繊維若しくは天然繊
維の製造における糸条の巻取装置に関し、詳しくは巻き
取り径が小径且つ長尺でありながら高速巻き取りを可能
とする糸条の巻取装置におけるボビンホルダの構造に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来より糸条の巻取装置においては、生
産性の向上と、糸品質の差別化とを目的としてスピンド
ルの高速化と巻取りボビンの多エンド化、小径化に、た
ゆまぬ努力が払われている。

【０００３】しかしながら、現状の巻取装置の性能とし
ては、ボビン内径が９４mm、装着ボビン全長が９２０mm
で巻取り速度が５０００〜６０００ｍ／分止まりであ
り、更により一層の高速化が望まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】長尺且つ小径の巻取装
置の高速化においては２つの障害となる要因があり、第
１の要因は糸条巻取りにおける糸条の綾振り用トラバー
ス装置の折り返し速度限界である。しかしながら、該要
因に関しては、近年、糸条の綾振り装置として羽根を回
転させて行う方法が採用されるに至り、従来のカムスト
ローク方式によるトラバース装置の折り返し速度限界の
問題は解決されつつある。

【０００５】従って、残る第２の要因は、長尺小径スピ
ンドルの高速化をはばむ問題であり、この要因が解決さ
れれば巻取装置の高速化の達成が一気に実現されること
となる。

【０００６】糸条巻取装置におけるスピンドル高速化の
必須条件は、巻き始めから満巻に至るまでの全回転数範
囲において、激しい曲げ振動を発生させる危険速度に遭
遇することなく、安定した高速巻取りを可能とすること
である。しかしながら、従来の糸条巻取装置で高速巻取
りを行うと、巻取速度範囲が従来抵触することのない高
次危険速度域まで上昇し、巻取時に激しい振動を生起
し、そのため、安定した糸条の巻取りが不可能となるば
かりでなく、場合によっては機械的な破損を招くことに
もなり、振動の問題が高速巻取りの致命的障害であっ
た。

【０００７】また、それを避けるため、ボビン径および
ボビンホルダの径を大きくすると、駆動エネルギの上昇
によるコストアップ、ボビンのコストアップ並びに駆動
系、機台、機枠の肥大化を招き、新たなデメリットが発
生することとなる。

【０００８】従って、長尺、小径にして且つ高速巻取の
障害を克服した巻取装置としては、実用的なものが見出
だされていないのが現状である。

【０００９】本発明者らは、上述した問題点を解消し、
長尺、小径で且つ高速巻取りが可能な装置を開発するた
めに、鋭意研究した結果、本発明に到達した。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は駆動源に連結さ
れた駆動軸がサポータに回転可能に支承され、ボビンホ
ルダ本体が該駆動軸と同軸状に装着されボスを介して該
駆動軸に連結されており、前記ボビンホルダ本体に軸方
向に摺動可能に外周筒状体が貫挿され、該外周筒状体は
ボビンを係脱する把持具に係合しており、該外周筒状体
を前記駆動軸先端のピストン部に連結して該外周筒状体
をボビンホルダ本体に沿って軸方向に移動可能とした糸
条の巻取装置において、前記ボビンホルダ本体が繊維強
化複合材料からなり、前記外周筒状体が繊維強化複合材
料または樹脂材料からなり、前記ボスが金属材料または
繊維強化複合材料からなることを特徴とする糸条巻取装
置である。

【００１１】本発明の繊維強化複合材料用繊維として
は、無機繊維、有機繊維とも使用可能であり、またマト
リックスとしては樹脂、金属の何れも使用可能である。
より具体的には、ポリアクリルニトリル、アスファルト
ピッチなどを高温で焼成して得られる高弾性炭素繊維
や、炭化けい素繊維、ボロン繊維、アルミナ繊維などの
強化繊維およびマトリックスとしてエポキシ樹脂、不飽
和ポリエステル、ポリイミドなどの熱硬化性樹脂、ポリ
スルホン、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂などの熱可塑
性樹脂やマグネシウム、アルミニウム、チタンなどの金
属も使用可能である。就中、本発明の糸条の巻取装置に
かかわる繊維強化複合材料としては、強化繊維として高
弾性炭素繊維を用い、マトリックスとしてエポキシ樹脂
を用いることが好ましい。

【００１２】また、マトリックス樹脂に対する強化繊維
の混合体積比率Ｖ_fは５０〜７５％が好ましく、６０〜
７０％がより好ましい。

【００１３】ボビンホルダ本体およびボビンホルダ外周
に摺動自在に配置される筒状体の成形は、フィラメント
ワインドが好ましいが、ＳＭＣ、ハンドレイアップ、オ
ートクレーブ成形法も可能である。

【００１４】

【作用】本発明の糸条巻取装置において、ボビンホルダ
本体の材質を繊維強化複合材料とすることにより、軸方
向の剛性を従来の金属製とほぼ等価に保持しつつ、その
重量を従来の金属製に比し４０％〜２０％に減ずること
が可能となり、曲げ振動に対する危険速度を著しく上げ
ることができる。その結果、高速巻取を行っても、巻き
始めから、満巻に至るまでの全回転数範囲において、高
次危険速度に抵触することなく、また、駆動系、機枠の
肥大化を招くこともなく、長尺且つ小径の糸条巻取装置
の高速化が可能となる。更にボビンホルダの慣性モーメ
ントも、従来の金属製に比し４０％〜２０％に軽減され
るので、駆動エネルギ低減の副次的作用も発現される。
また、ボビンホルダ本体の外周部に配置され、ボビンホ
ルダ本体と摺動自在な筒状体が繊維強化複合材料もしく
は樹脂材料で構成され且つエッジのない形状であるた
め、ボビンホルダ本体との摺動特性が優れ、金属製筒状
体とした場合の欠点が解消される。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説
明する。図１は本発明の１実施例である６コップの糸条
の巻取装置の断面図である。なお、図１においては、２
コップ分のみ図示しており、軸方向に繰り返される残り
の４コップ分は省略している。

【００１６】図１においてボビンホルダ本体１は繊維強
化複合材料で構成され円筒形状をしており、金属材料に
よりドーナツ状に形成されたボス７の外周部に密封状に
接着接合されている。ボス７の中央穴部７ａには駆動軸
６が密封状に貫通され、ボス７はナット（図示せず）に
より駆動軸６にネジ止め固定されている。

【００１７】金属材料により薄肉円筒状のサポータ５を
形成しており、サポータ５の内部の中空部に同軸状に駆
動軸６をベアリング１２により回転自在に支持してい
る。駆動軸６の根元部端部はカップリング１４を介して
モータ８の回転軸１３に連結され、モータ回転軸１３の
他端に回転制動用摺動アーム９が取付けられ、駆動系が
構成されている。

【００１８】ボビンホルダ本体外１の周部には、繊維強
化複合材料または樹脂材料からなる筒状体３がボビンホ
ルダ本体１に対し摺動自在に配置されている。筒状体３
は後述のピストン部１０により軸方向に摺動されて筒状
体３に一体的にまたは別体に形成された楔状部３ａが把
持具４と係合し、把持具４を半径方向に拡開して糸条巻
取り用ボビン２を把持する。把持具４は樹脂材料からつ
くられている。

【００１９】筒状体３はボビン取出側端部（図１の左
端）にて、ブラケット１０ａを介してピストン部１０と
連結されている。ピストン部１０はＯリング１６を介し
てボビンホルダ本体１の内周面に対し摺動可能に密封嵌
合されており、上述したボス７、ピストン部１０および
ボビンホルダ１の内周面によりピストン室１７が形成さ
れている。

【００２０】駆動軸６の先端部にＴ字状断面をしたばね
装着部材１５を螺合しまたは駆動軸６と一体的に形成し
ている。またピストン部１０の右端面から有底円筒状の
筐体１０ｂを突出させ、上記ばね装着部材１５と遊嵌合
させている。ばね装着部材１５の頭部とピストン部１０
の筐体１０ｂの端面との間に圧縮ばね１１を装着して、
ピストン部１０を常時駆動軸６方向に付勢している。

【００２１】更に、駆動軸６内に軸方向に延びる圧縮空
気供給孔６ａを穿ち、駆動軸６の左側先端から斜めの小
孔６ｂにより上述のピストン室１７に開口させ、圧縮空
気供給口６ａを通じて供給された圧縮空気によりピスト
ン部１０を左へ移動可能としている。なお、筒状体３、
把持具４およびピストン部１０の形状および作用は公知
の装置と同様であるので、上述の説明以上に詳細な説明
は省略する。

【００２２】本実施例では、ボビンホルダ本体の強化繊
維はＰＡＮ系高弾性炭素繊維を用い、外周筒状体の強化
繊維はＰＡＮ系中弾性炭素繊維とし、マトリックスは何
れもエポキシ系樹脂を採用した。

【００２３】また、成形はボビンホルダ本体をフィラメ
ントワインディング法で成形し、外周筒状体をＳＭＣ成
形法で行った。ボビンホルダ本体に関しては、捩り強度
遠心力強度を考慮しつつ、軸方向曲げ弾性率が２０００
０kg／mm²以上となるようマンドレルへの巻き付け角度
を±８°、±４５°、９０°の組合せで設計し、巻き付
けを行った。なお、最外層は９０°の巻付層とし、外径
が８２mmとなるまで巻き付けを行い、硬化炉で１３０℃
に加熱硬化後、マンドレルに装着したまま、マンドレル
の軸心を基準として８１mmまで研磨後、マンドレルを抜
き取り、ボビンホルダ本体内周部所定の位置にボスを加
熱接着接合し、ボビンホルダ外径を基準としてボス中央
部貫通孔の仕上げ研磨を行った。次に、貫通孔の内径を
基準として、再度ボビンホルダ外径を８０mmまで研磨
し、所定のボビンホルダ本体１を得た。

【００２４】また、外周筒状体の軸方向曲げ弾性率は成
形成り行きとし、成形後バリ取り機械加工を行い筒状体
３を得た。しかる後、サポータ内にベアリングを介して
回転自在に支持された駆動軸にボビンホルダ本体１のボ
ス部７を装着し、ネジ止め固定後、外周筒状体３および
把持具４を順次挿入後、ピストンバネ１１およびピスト
ン部１０を装着した。

【００２５】以上のようにして、本実施例ではボビン外
径１０８mm、内径９４mm、長さ１５３mmとし、ボビンホ
ルダ本体外径８０mm、内径６８mm、長さ９３５mm、外周
筒状体外径９３mm、内径８０mm、またボスの内径２９．
５mm、長さ１４０mm、サポータ外径６７mm、内径５０m
m、長さ７８５mm、駆動軸径２９．５mmの糸条巻取装置
とした。

【００２６】駆動軸６の中央部の圧縮空気供給孔６ａよ
り、ゲージ圧力４kg／cm²に圧縮された空気を圧入し、
ピストン部１０をボビンホルダ端部方向（図１の左方
向）に移動させると、それに連結された外周筒状体およ
び把持具４も順次同方向に移動し、それに伴い、把持部
材が半径方向に沈没し、ボビン脱着可能な状態となるの
で、端より６コップのボビン２を順次挿入する。

【００２７】６コップのボビン２を全部挿入し終えたこ
とを確認後、圧縮空気供給孔６ａに接続した圧縮空気ジ
ョイント部を切り離すと、ボビンホルダ内の圧縮空気は
解放され、ピストン部１０はピストンばね１１の弾性回
復力により根元方向に移動し、それに伴い外周筒状体３
および把持具４も順次同方向に移動することにより把持
部材４が半径方向に拡開し、ボビンはボビンホルダに支
持固定される。

【００２８】ボビン２を装着固定後、７５デニール、３
６フィラメントのポリエステルマルチフィラメントを毎
分８０００ｍ／min の高速で巻き取るため、回転数を２
３５９０rpm まで上昇させ、激しい曲げ振動の発生がな
いことを確認した後、糸条の巻取りを開始した。８００
０ｍ／min の高速巻き取りを維持しつつ、３時間４５分
で満巻（１５kg）に到達し、途中においても危険な振動
状態らしき状況は一切発生せず、非常に安定した巻き取
りが行われ、所望の糸条巻取装置を得ることができたの
が確認された。

【００２９】

【比較例】上記実施例装置に対し、従来の金属製部品か
らなるボビンホルダを具備した糸条巻取装置で、上記実
施例と同様、回転数を上昇させた場合、激しい曲げ振動
が１８０００rpm で発生し、本発明の目的とする高速巻
取りを行うことができなかった。

【００３０】

【発明の効果】本発明の糸条巻取装置によれば、駆動系
および機台、機枠の肥大化を招くことなく、長尺且つ小
径にして、従来にない高速の巻取装置が可能となり、そ
の結果、糸品質の差別化、高生産性が可能となり、広く
合成繊維業界、天然繊維業界の発展に寄与できる。

【００３１】また、副次的効果として、従来の金属性ボ
ビンホルダに比し、慣性モーメントが２０〜４０％に軽
減されるので、駆動エネルギ低減の省エネ効果が得られ
るののみならず、繊維強化複合材料の良好な振動減衰特
性のため、糸条巻取時の振幅が小さくなり、得られる糸
条パッケージの巻姿が向上し、軸受寿命が延びることが
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る糸条の巻取装置の断面図である。

【符号の説明】

１ボビンホルダ本体２ボビン３外周筒状体４ボビン把持具５サポータ６駆動軸７ボス８駆動手段（モータ外枠）９制動アーム１０ピストン１１ピストンバネ１２ベアリング１３モータ回転軸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】駆動源に連結された駆動軸がサポータに
回転可能に支承され、ボビンホルダ本体が該駆動軸と同
軸状に装着されボスを介して該駆動軸に連結されてお
り、前記ボビンホルダ本体に軸方向に摺動可能に外周筒
状体が貫挿され、該外周筒状体はボビンを係脱する把持
具に係合しており、該外周筒状体を前記駆動軸先端のピ
ストン部に連結して該外周筒状体をボビンホルダ本体に
沿って軸方向に移動可能とした糸条の巻取装置におい
て、前記ボビンホルダ本体が繊維強化複合材料からな
り、前記外周筒状体が繊維強化複合材料または樹脂材料
からなり、前記ボスが金属材料または繊維強化複合材料
からなることを特徴とする糸条巻取装置。