JPH10218490A - 長尺ロッドの往復動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トラバース装置のような長尺ロッドの往復動
装置に固有の振動を効果的に抑制することを目的とす
る。 【解決手段】 長尺ロッド１３の往復動方向に作用する
ことにより、この往復動方向の振動を抑制する振動抑制
手段１７を設ける。この振動抑制手段１７として、前記
往復動方向に伸縮する粘弾性体１７ｂと、この粘弾性体
１７ｂに取り付けられた錘１７ａとを有してなる動吸振
器を用いることが好ましく、この動吸振器を中空パイプ
状のロッドの内部であって先端の自由端側Ａ１に分散し
て収納することが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、長尺ロッドをその
軸方向に往復動させる往復動装置であって、特に長尺ロ
ッドの長手方向の往復動に伴って発生する振動を効果的
に抑制することができるものに関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の往復動装置は、多数の加工ユニ
ットを有する繊維加工機械に、一斉巻取用のトラバース
装置として使用される。このトラバース装置は、図８に
示されるように、カムボックス１３に接続されて往復動
するトラバースロッド１３に、所定間隔毎に多数の糸ガ
イド５を取り付け、該糸ガイド５により糸条を綾振りさ
せ、多数のパッケージを一斉に形成するように機能す
る。錘と呼ばれる加工ユニットの数が多くなると、トラ
バースロッド１３も長くなるため、トラバースロッド１
３の途中にガイド１４が設けられている。

【０００３】このような形式のトラバース装置において
は、トラバースロッド１３の反転時に、衝突に似た衝撃
がトラバースロッド１３に作用し、トラバースロッド１
３がガイド１４を支点として弦振動（横振動）を引き起
こす。そのため、トラバースロッド１３の基端側のパッ
ケージは図９（ａ）のように比較的正常であるのに対し
て、トラバースロッド１３の先端側のパッケージは、微
振動によるひずみが蓄積されるため、図９（ｂ）のよう
にギザギザが顕著に現れ、一斉に形成されるパッケージ
が均一に形成されなくなる。

【０００４】そこで、トラバースロッド１３の反転時の
衝撃を少なくするために、トラバースロッド１３を軽く
て剛性のあるカーボン繊維を用いたＦＲＰ成形のカーボ
ンロッドで形成し、糸ガイド５も軽いプラスチック製に
することなどが行われている。また、中空ロッドである
トラバースロッド１３の内面に、超軟質ゴムを主成分と
する粘弾性体を塗布することにより、図８に示されるよ
うな弦振動（横振動）を減衰させることも行われてい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】内面に粘弾性体を塗布
して弦振動を抑制したトラバース装置を用いると、通常
の２００往復／分を上回る程度のトラバース速度では、
図９（ｂ）のようなパッケージのギザギザの殆どを解消
することが可能である。しかしなが、近年の繊維加工機
械の高速化の進展により、トラバース速度が通常速度の
倍以上の４００往復／分以上まで高速化されると、再び
図９（ｂ）のようなギザギザがパッケージに発生すると
いう問題点があった。

【０００６】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、振動が発生する現象を解析するなかで
得られた知見を基にしてなされ、トラバース装置のよう
な長尺ロッドの往復動装置に固有の振動を効果的に抑制
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の長尺ロッドの往復装置は、長尺ロッドの往復動方向
に作用させ、前記往復動方向の振動を抑制する振動抑制
手段を設けることを基本とする。従来、往復動する長尺
ロッドに発生する振動は、図８のように弦振動が主たる
原因であり、この横振動が引き起こす縦振動が図９
（ｂ）のようなパッケージのギザギザを引き起こすと考
えられてきた。そのため、長尺ロッドの弦振動を減衰さ
せる方向で対策が取られてきたが、限界があった。この
限界が何故生じるのを解明するために、長尺ロッドの振
動解析を行ったところ、長尺ロッドの往復動で生じる振
動の主たる原因は、長尺ロッドの諸条件に応じて固有の
振動数となる縦振動であるということが判明した。この
縦振動により、図８のようにガイド１４間に横振動が励
起されるということも判った。すなわち、長尺ロッドの
長手方向（軸方向）の伸び縮みによる固有の縦振動を抑
制することにより、振動を根本から抑制できるという知
見を得るとともに、このことを実験的に確かめて本発明
を完成した。

【０００８】すなわち、請求項１にかかる発明は、長尺
ロッドをその軸方向に往復動させる往復動装置であっ
て、前記長尺ロッドの往復動方向に作用することによ
り、前記往復動方向の振動を抑制する振動抑制手段が設
けられたものである。往復動方向の伸び縮みによる振動
に対しては、往復動方向で作用する振動抑制手段が最も
効果的に作用する。

【０００９】請求項２にかかる発明は、請求項１におい
て、前記振動抑制手段は、前記往復動方向に伸縮する粘
弾性体と、この粘弾性体に取り付けられた錘とを有して
なる動吸振器である。粘弾性体のバネ定数、減衰係数或
いは錘の質量を適切にすることによって、長尺ロッドの
縦弾性率、断面積、長さ、重さに依存し、往復動速度に
無関係な固有縦振動数を打ち消す特性を有するものにす
ることができる。

【００１０】請求項３にかかる発明は、請求項１又は２
において、前記長尺ロッドは中空パイプであって、前記
振動抑制手段は前記中空パイプ内に収納されているもの
である。振動抑制手段が長尺ロッドの外面に現れない。

【００１１】請求項４にかかる発明は、請求項３におい
て、前記振動抑制手段は２以上に分けられて前記中空パ
イプ内に収納されているものである。個々の振動抑制手
段が過負荷にならないように、細い中空パイプ内に分散
配置できる。

【００１２】請求項５にかかる発明は、請求項４におい
て、前記振動抑制手段は前記長尺ロッドの継ぎ目のジョ
イント部材に取り付けられているものである。長尺ロッ
ドの継ぎ目の接続と同時に振動抑制手段を取り付けられ
る。

【００１３】請求項６にかかる発明は、請求項１乃至５
のいずれかにおいて、前記長尺ロッドは先端に自由端を
有し、前記振動抑制手段は、前記自由端側に取り付けら
れているものである。先端にあると、長尺ロッド全体に
効果的に作用させることができ、取り替えなどのメンテ
ナンスもし易くなる。

【００１４】請求項７にかかる発明は、請求項１乃至６
のいずれかにおいて、前記往復動装置は、前記長尺ロッ
ドの基端側をカムボッスクに接続して往復動させ、前記
長尺ロッドに複数の糸ガイドが取り付けられ、複数のパ
ッケージを一斉に形成するためのトラバース装置であ
る。このような往復動装置は、数の加工ユニットを有す
る繊維加工機械における一斉巻取用のトラバース装置に
有効である。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は、本発明の長尺ロッ
ドの往復動装置の要部の構造を示す図である。図７のト
ラバース装置に、長尺ロッドの往復動装置が適用された
場合を示す。

【００１６】トラバースロッド１３は、ガイド１４から
先の自由端部分Ａ１と、ガイド１４で案内され、カムボ
ックス１２の基端側に至る迄の部分Ａ２とからなってい
る。自由端部分Ａ１は、先端から、第１短ロッド１５
Ａ、第２短ロッド１５Ｂ、第３短ロッド１５Ｃ及び第４
短ロッド１５Ｄをジョイント１６で接続したものであ
り、その全長は約１メートル前後である。基端側に至る
迄の部分Ａ２は、製造可能な所定長のロッド１５Ｅの継
ぎ目を同じようなジョイント１６で接続したものであ
る。

【００１７】各短ロッド１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５
Ｄ、１５Ｅは、中空パイプ状のカーボン繊維入りＦＲＰ
パイプで形成され、軽量であるとともに、高剛性を有し
ている。自由端部分Ａ１の短ロッド１５Ａ、１５Ｂ、１
５Ｃ、１５Ｄは、その中空内に振動抑制手段として機能
する動吸振器１７を収納するのに十分な長さを有して切
断されたものである。図示の動吸振器１７は、ダイナミ
ックダンパ式であり、往復動方向に伸縮する粘弾性体１
７ａと、この粘弾性体１７ａの端に取り付けられた錘１
７ｂとを有してなる。往復動方向に伸縮する粘弾性体１
７ａと錘１７ｂによって、長尺ロッドとしてのトラバー
スロッド１３の往復動方向（縦方向）の伸び縮みによる
振動を吸収して減衰させる振動抑制手段としての機能を
果たすことができる。

【００１８】このような動吸振器１７はジョイント１６
の両側に一対取り付けられ、短ロッド１５Ａには１個の
動吸振器１７が収納され、短ロッド１５Ｂ、１５Ｃには
それぞれ２個の動吸振器１７が収納され、短ロッド１５
Ｄには１個の動吸振器１７が収納されている。自由端部
分Ａ１全体で、合計６個の動吸振器１７が往復動方向に
分散して収納されている。動吸振器１７を往復動方向に
分散することにより、一個の動吸振器１７が受け持つ負
荷が軽減するため、一個の動吸振器を設ける場合に比較
して粘弾性体１７ａの発熱が少なくなる。なお、動吸振
器１７を最も伸縮量が大きい自由端部分Ａ１の側に設け
ると、縦振動の吸収がトラバースロッド１３の全体に作
用することによって効率的な振動吸収が行われる。

【００１９】図２にダイナミックダンパ式の動吸振器１
７の取付状態の詳細が図示される。粘弾性体１７ａはゴ
ムチューブを所定長でカットした単純なものである。ア
ルミ製の芯棒１８に一対のゴムチューブ１７ａを背中合
わせで突っ込み、接着剤で芯棒１８に固着している。各
ゴムチューブ１７ａの端には短円柱状の錘１７ｂを突っ
込み、接着剤で固着している。このようにして、一対の
動吸振器１７が背中合わせで形成される。この一対の動
吸振器１７の中央の芯棒１８の部分のゴムチューブ１７
ａの外周に、ジョイント１６を被せて接着剤で固着し、
抜けにくい構造にしている。ジョイント１６は短ロッド
１５Ａ、１５Ｂの継ぎ目を接続する機能を有しており、
短ロッド１５Ａ、１５Ｂの接続と同時に中空パイプ内に
一対の動吸振器１７が収納固定される。ここで、芯棒１
８の長さはジョイント１６の長さより長く、芯棒１８が
距離εだけ飛び出した状態になっているとともに、芯棒
１８の先端はテーパになっており、伸縮するゴムチュー
ブ１７ａに局所的な負荷が掛かりにくい構造になってい
る。また、ゴムチューブ１７ａの位置する部分の短ロッ
ド１５Ａ、１５Ｂには空気孔１９が設けられ、振動を吸
収して発熱するゴムチューブ１７ａの熱気が中空内部に
籠もらないようになっている。このように、ゴムチュー
ブ１７ａが芯棒１８にある距離で固着され、しかも短ロ
ッド１５Ａ、１５Ｂの内面に接触することなく、往復動
方向に粘弾性的に伸縮可能になっているため、耐久性を
向上させることができる。

【００２０】ダイナミックダンパ式の動吸振器１７は、
錘１７ａの質量、粘弾性体としてのゴムチューブ１７ｂ
のバネ定数及び減衰係数をパラメータにして最適化が可
能である。トラバースロッドの固有振動数は、縦弾性係
数（ヤング率）、断面積、長さ、重さに依存し、往復動
速度に無関係であるため、動吸振器１７の上記三つのパ
ラメータで縦振動を打ち消すような最適化が可能であ
る。

【００２１】図３にインパクトダンパ式の動吸振器２０
の取付状態の詳細が図示される。円筒部材２０ａの両端
に短円柱状の錘２０ｂを突っ込んで固着し、内部空間を
有する容器を構成している。この内部空間に、砂や水等
の流動体２０ｃを収納したものがインパクトダンパ式の
動吸振器２０である。この動吸振器２０もその中央部分
でジョイント１６を介して短ロッド１５Ａ、１５Ｂの継
ぎ目に接続される。内部空間内の流動体２０ｃが往復動
方向に移動して錘２０ｂへの衝突を繰り返すことで、往
復動方向に作用する振動抑制手段として機能する。

【００２２】インパクトダンパ式の動吸振器２０は、錘
２０ｂの質量、流動体２０ｃの反発係数、内部空間の往
復動方向の間隔をパラメータにして最適化が可能であ
る。ただし、インパクトダンパ式の動吸振器２０は流動
体２０ｃが砂である場合には騒音が発生しやすく、流動
体２０ｃが水の場合には洩れる恐れがあるので、前述し
たダイナミックダンパ式の動吸振器１７を用いることが
望ましい。

【００２３】図４は本発明装置が革新紡績機のトラバー
ス装置に適用された場合の機器配置図を示す。この革新
紡績機は、エアジェットスピニング方式で短繊維の集合
であるスライバーを結束糸に加工し、糸欠点を除いてパ
ッケージに形成するものである。

【００２４】この革新紡績機は、ドライブエンド１の横
に多数の紡績ユニットＵ１，Ｕ２・・・を列設してな
る。列設される紡績ユニットＵの総数は７２錘程度であ
る。各紡績ユニットＵは、上流から下流にかけて、ドラ
フト装置２、加撚装置７、フィードローラ３、ヤーンク
リアラー４、往復動する糸ガイド５、パッケージＰが転
接するフリクションローラ６等を配設してなる。そし
て、各紡績ユニットＵにおける上記各機器２，３，５，
６はドライブエンド１内に設けられた駆動機構で一斉に
駆動される。

【００２５】特に、一斉巻取りのためのトラバース装置
１１は、ドライブエンド１内のカムボックス１２と、ロ
ッド１３と、ガイド１４と、糸ガイド５とからなってい
る。すなわち、共通のカムボックス１２で全部の紡績ユ
ニットＵ１，Ｕ２・・・の糸ガイド５を一斉に往復動さ
せる構造になっている。そのため、ロッド１３の長さは
７２錘の場合で１６メートルに達する。

【００２６】カムボックス１１内にはカムドラム２１が
回転自在に軸支され、このカムドラム２１に往復ラセン
溝２２が加工されている。この往復ラセン溝２２に係合
するシュー２３がカムドラム２１の回転と共に紙面左右
方向に往復動する。シュー２３の往復動は摺動自在に支
持された出力軸２４に伝達され、出力軸２４の先端はト
ラバースロッド１３に連結されている。また、トラバー
スロッド１３は往復動可能に一対のガイド１４で支持さ
れている。このガイド１４の設置ピッチは糸ガイド５の
取付ピッチＬよりも大きくなっている。

【００２７】上述した出力軸２４は軽量化の為に中空の
アルミパイプが用いられ、トラバースロッド１３も軽量
化のために中空カーボンパイプで形成される。トラバー
スロッド１３の長さは製造上の都合から２メートル弱が
普通であるため、図示されないジョイント又はスリーブ
で継ぎながら全長１６メートルのトラバースロッド１３
としている。そして、トラバースロッド１３内に出力軸
２４を挿入して両者を接続している。

【００２８】ドライブエンド１は一台のモータ３１によ
って第１軸３２、第２軸３３及び第３軸３４を回転駆動
し、トラバースロッド１３を往復動させる構造になって
いる。モータ３１は一対の三段プーリ３５、減速機３６
及びカップリング３７を経てドラフト装置２用の第１軸
３２を回転駆動する。三段プーリ３５の切換によって、
紡績速度を三段に変更できる。第１軸３２に嵌入された
プーリ３８に掛けられたベルト３９によって、フィード
ローラ３用の第２軸３３に嵌入されたプーリ４０が回転
駆動され、更にフリクションローラ３用の第３軸３４に
嵌入されたプーリ４１が回転駆動される。そして、第３
軸３４の端に嵌入された三段プーリ４２によって、カム
ボックス１２の入力軸２５が回転駆動される。入力軸２
５は一対のギア４３を介してカムドラム２１を回転させ
る。すると、上述したように、シュー２３を介して出力
軸２４が往復動する。三段プーリ４２の切換によって、
パッケージＰの綾角を変更できる。なお、上述したドラ
イブエンドの駆動機構は一例であって、プーリに代わり
ギアを用いたものなど種々のものがある。

【００２９】往復ラセン溝２２のターン部のＲは出来る
だけ小さい方がパッケージの耳高防止のために好まし
く、例えば２５ｍｍのような小さなＲになっている。し
たがって、トラバースロッド１３の往復動の両端では急
速な速度変化による衝撃を生じる。しかし、図１乃至図
３で説明したように、トラバースロッド１３の往復動方
向で作用する動吸振器を設けると、縦振動を抑制し、縦
振動を抑制した結果として横振動も生じない。

【００３０】なお、上述した長尺ロッドの往復動装置と
して、一斉巻取式の繊維加工機械に用いられるトラバー
ス装置を例示したが、トラバースロッド１３の如き長尺
ロッドを往復動させる機構であれば適用可能である。

【００３１】

【実施例】つぎに、具体的実験例を以下に説明する。図
４の如きトラバース装置を実験に用いた。カムボックス
１２の往復動を４５０ダブルストローク／ｍｉｎに設定
した。トラバースロッド１３は、外形２０ｍｍφであ
り、その全長は１６メートルである。図１のように、先
端の自由端側の約１メートルに６個に分割された動吸振
器を内蔵させたものと、動吸振器を使用しない場合とを
対比した。。そして、トラバースロッド１３の基端側に
歪みゲージ４４を取り付け、基端側で生じる加振力を測
定するとともに、トラバースロッド１３の先端に距離セ
ンサ４５を設けて、往復動方向（縦方向）の変位を測定
した。

【００３２】図５は、トラバースロッド１３の基端側の
加振力の変動を示す。図５（ａ）のように動吸振器を用
いない場合には、ターン毎の加振力が減衰するまでに、
次のターンに入り、絶えず加振力が作用していることが
判る。そのため、図４のシュー２３は、往復ラセン溝２
２の側壁に当たって千鳥状に走行していることになる。
そのため、往復動の衝撃に伴う騒音が激しく、シュー２
３の磨耗も早くなる。しかし、図５（ｂ）のように動吸
振器を用いると、ターン毎の最初に加振力が作用する
が、急速に減衰していることが判る。そのため、往復動
の衝撃に伴う騒音が少なくなり、シュー２３も長持ちす
る。

【００３３】図６は、トラバースロッド１３の先端の変
位を示す。図６（ａ）のように動吸振器を用いない場合
には、ターン毎に生じる縦振動が次のターンまで減衰し
ながらも振動自体は保たれたままであるため、図９
（ｂ）のようなパッケージができる。しかし、図６
（ｂ）のように動吸振器を用いると、ターン毎に生じる
縦振動は最初の第１波だけであり、その後は急速に減衰
してスムーズな往復動を保っていることが判る。

【００３４】図７は、ダイナミックダンパ式の動吸振器
を用い、特にそのバネ定数を変化させた場合を示す。図
７（ａ）はバネ定数が小さすぎ、ターン毎の縦振動が第
３波まで及んでいる。図７（ｂ）はバネ定数が適切であ
り、ターン毎の縦振動が第１波で済んでいる。図７
（ｃ）はバネ定数が大きすぎ、ターン毎の縦振動が第４
波まで及んでいる。このように、ダイナミックダンパ式
の動吸振器の場合は、粘弾性体のバネ定数、減衰係数或
いは錘の質量を適切にすることによって、長尺ロッドの
縦弾性率、断面積、長さ、重さに依存する固有縦振動数
を打ち消すことが可能になる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明の長尺ロッド
の往復動装置は下記のような効果を奏する。

【００３６】請求項１にかかる発明によると、長尺ロッ
ドの伸び縮みに起因する往復動方向の振動を、往復動方
向で作用する振動抑制手段で抑制するため、振動を効果
的に抑制することができる。

【００３７】請求項２にかかる発明によると、長尺ロッ
ドの固有振動数に対応する動吸振器が長尺ロッドの往復
動方向の伸び縮みを吸収するため、長尺ロッドの往復動
速度に関係なく、長尺ロッドの往復動方向の振動を急速
に減衰させる。

【００３８】請求項３にかかる発明によると、振動抑制
手段を中空パイプ内に収納するため、スペース的に有利
になる。

【００３９】請求項４にかかる発明によると、中空パイ
プ内に収納された振動抑制手段を２以上に分割するの
で、個々の振動抑制手段に対する負荷が軽減され、発熱
による劣化等が防止できる。

【００４０】請求項５にかかる発明によると、中空パイ
プ内に収納された振動抑制手段を２以上に分割するとと
もに、中空パイプの継ぎ目のジョイントに振動抑制手段
を取り付けるので、多数の振動抑制手段を簡単に取り付
けられる。

【００４１】請求項６にかかる発明によると、振動抑制
手段を、微振動によるひずみが蓄積して最も伸縮量が大
きい先端の自由端側に取り付けるので、長尺ロッド全体
の往復動方向の振動を効果的に抑制できる。

【００４２】請求項７にかかる発明によると、このよう
な長尺ロッドの往復動装置をトラバース装置に適用した
ので、トラバース装置の高速化に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の長尺ロッドの往復動装置の要部の構造
を示す図である。

【図２】動吸振器としてダイナミックダンパを使った場
合の部分断面図である。

【図３】動吸振器としてインパクトダンパを使った場合
の部分断面図である。

【図４】本発明装置が革新紡績機のトラバース装置に適
用された場合の機器配置の模式図である。

【図５】トラバースロッドの基端部の加振力変化を示す
グラス図である。

【図６】トラバースロッドの先端部の変位を示すグラス
図である。

【図７】ダイナミックダンパの定数を変化させた場合の
トラバースロッドの先端部の変位を示すグラス図であ
る。

【図８】長尺ロッドの往復動装置としてのトラバース装
置の模式図である。

【図９】トラバース装置により形成されるパッケージの
外形図である。

【符号の説明】

１１ トラバース装置 １２ カムボックス １３ トラバースロッド １４ 糸ガイド １５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ、１５Ｄ 短ロッド（中空パイ
プ） １６ ジョイント １７ 動吸振器（ダイナミックダンパ） １７ａ 粘弾性体 １７ｂ 錘 １８ 芯棒 ２０ 動吸振器（インパクトダンパ） Ａ１ 自由端部分

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 長尺ロッドをその軸方向に往復動させる
   往復動装置であって、前記長尺ロッドの往復動方向に作
   用することにより、前記往復動方向の振動を抑制する振
   動抑制手段が設けられた長尺ロッドの往復動装置。
2. 【請求項２】 前記振動抑制手段は、前記往復動方向に
   伸縮する粘弾性体と、この粘弾性体に取り付けられた錘
   とを有してなる動吸振器である請求項１記載の長尺ロッ
   ドの往復動装置。
3. 【請求項３】 前記長尺ロッドは中空パイプであって、
   前記振動抑制手段は前記中空パイプ内に収納されている
   請求項１又は２記載の長尺ロッドの往復動装置。
4. 【請求項４】 前記振動抑制手段は２以上に分けられて
   前記中空パイプ内に収納されている請求項３記載の長尺
   ロッドの往復動装置。
5. 【請求項５】 前記振動抑制手段は前記長尺ロッドの継
   ぎ目のジョイント部材に取り付けられている請求項４記
   載の長尺ロッドの往復動装置。
6. 【請求項６】 前記長尺ロッドは先端に自由端を有し、
   前記振動抑制手段は、前記自由端側に取り付けられてい
   る請求項１乃至５のいずれかに記載の長尺ロッドの往復
   動装置。
7. 【請求項７】 前記往復動装置は、前記長尺ロッドの基
   端側をカムボッスクに接続して往復動させ、前記長尺ロ
   ッドに複数の糸ガイドが取り付けられ、複数のパッケー
   ジを一斉に形成するためのトラバース装置である請求項
   １乃至６のいずれかに記載の長尺ロッドの往復動装置。