WO2012165231A1

WO2012165231A1 - 製織機と同製織機による製織方法

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Publication number: WO2012165231A1
Application number: PCT/JP2012/063080
Authority: WO
Inventors: 山本　伸之; 将志島原; 勝井手
Original assignee: 三菱レイヨン株式会社
Priority date: 2011-05-27
Filing date: 2012-05-22
Publication date: 2012-12-06
Also published as: TWI522508B; EP2716803B1; MX336967B; CN103562454A; JPWO2012165231A1; MX2013013949A; KR20140013099A; JP5664650B2; US9074307B2; US20140110016A1; KR101576346B1; CN103562454B; EP2716803A4; TW201300600A; EP2716803A1

Abstract

　製織機は、所定の速度で一方向に走行する整列した多数の経糸（Wa) により作られる開口の左右に配され、前記開口内を織幅の中央に向けて挿入と抜脱とが同期して繰り返される第１及び第２緯糸保持搬送ロッド(14,15) と、その対向端部によって選択的に把持され、第１又は第２緯糸保持搬送ロッドにより交互に保持搬送される単一の緯糸搬送体(16)とを有している。第１及び第２ロッド作動部(19,20) を作動させて、前記第１及び第２緯糸保持搬送ロッド(14,15) を介して、第１及び第２把持／開放部(17,18) を作動して緯糸搬送体(16)を織幅中央にて交互に受け渡し、その受渡し後、開口入口と織幅中央との間を往復動する。各経糸の分離が確実になされ、しかも繊維束を構成する前駆体繊維に毛羽が立たずに、例えばリニアモーターを使って緯糸挿入の高速化を可能にする。

Description

製織機と同製織機による製織方法

　本発明は、グリップ式レピア織機に類する製織機と、同製織機を使った製織方法に関し、特に炭素繊維の製造にあたっての前駆体繊維織物を製織するのに好適な特殊製織機と、その特殊製織機を使った織物の製織方法に関する。

　多数の経糸と緯糸とを交錯させた織物の製造には織機が使われる。この織機の種類はシャトル織機とシャトルレス織機に大別される。
　シャトル織機による製織は、綜絖の糸目に通されて一方向に整列する多数の経糸を、綜絖を織り組織に基づき上下させることにより、一部の経糸を上方に引き上げ、一部の経糸を下方に引き下げて、経糸間に菱形の開口を形成する。この開口が形成されている間に、開口内に形成される杼道に緯糸の巻体を収容保持したシャトル（杼）を打ち込む。この打ち込みによりシャトル内に収容された糸巻体から緯糸が引き出される。この打ち込みが終わると綜絖と織前との間に配された筬羽が織前に向けて揺動して緯糸を織前に押し込む。これらの操作を繰り返すことにより製織がなされる。

　シャトルレス織機による製織では、前述のシャトルが使われず、経糸による前記開口内に緯糸を直接挿通させる点で、シャトル織機による製織と異なる。このシャトルレス織機には、開口内への緯糸の挿入方法の違いによる複数の方式がある。その代表的な織機の一つに、水の噴射流に緯糸を載せて杼口内に挿入するウォータージェットルームがあり、他には経糸の開口内を往復動するニードルの先端に緯糸を把持して、ニードルを同じ開口内で往復動させ、その隣接する折り返し部のループ同士を順次編針をもって繋ぎ合わせて織物を得るニードル織機や、織機の左右に杆状部材からなるレピアを配し、左右のレピアの各先端のキャリアヘッドで緯糸の先端を把持又は開放しながら、織幅全体を又は織幅の１／２を、それぞれが開口内外を往復動して緯糸を直接開口に挿入するレピア織機がある。

　こうした従来の一般的な織機には、それぞれに一長一短がある。
　例えば、シャトル織機では緯入れが確実になされる反面、シャトルに収容保持される緯糸量に制限があり、更にはシャトルを叩いて杼道に沿って飛ばしながら緯入れするため、緯糸を含めたシャトル全体の重量も制限されることになり、緯入れ時の機械的な打撃音が大きく著しい騒音の原因となっていた。一方シャトルレス織機にあっては機械音が小さく騒音の問題は解消するものの、例えばシャトルレス織機全般に言えることであるが、織幅端縁の耳部の緯糸端処理及び緯糸長の制御が煩雑であることに加えて、ウォータージェットルームでは水そのものの直進性を確保するための様々な工夫が必要であり、更には水を使うことによる悪影響を排除する対策が必要になる。また、グリップ式レピア織機ではキャリアヘッドによる緯糸の先端の受け渡しや、糸端切断時のミスが発生しやすい。

　こうした状況下で、例えば炭素繊維を製造するにあたり、多数本の前駆体繊維を束ねて１本の繊維束とし、更にその繊維束を多数本並列させてシート化し、これを酸化雰囲気の耐炎化炉内に導入して、２００～３００℃で耐炎化したのち、続く窒素雰囲気の焼成炉にて５００～１５００℃で炭素化する。このときの焼成速度は、通常５～１０ｍ／ｍｉｎである。一方で、近年生産性の向上が求められており、焼成速度と繊維束の総繊度を上げ始めている。前記前駆体繊維には、アクリルニトリル系繊維が使われることが多い。

　前述のような太い繊維束を多数本並列させてシート状態とし走行させながら連続的に耐炎化処理を行おうとすると、１本の繊維束の最大厚みが大きくなり、繊維束の内部まで酸素が行き渡らず、蓄熱による糸切れが発生しやすくなる。これを防ぐには耐炎化処理温度を下げて長時間かけて耐炎化させざるを得ないが、繊維束の内部と表面では耐炎化の進行度が差が生じ、以降の炭化処理工程で毛羽立ちや、糸切れの発生原因になっており、高品質の炭素繊維が得にくかった。

　炭素繊維を連続的に生産するには、上述のように太い繊度の炭素化可能な繊維フィラメント束を偏平化した上で平行に配列して帯状物となし、この帯状物を焼成する方法が提案されているが、かかる繊維束を単に帯状に配列したものを焼成する場合は、特に耐炎化工程において帯状物を構成する単繊維の毛羽や糸切れ端末が炉内のローラに巻き付き、或いは炉内の隣接する繊維束と絡んで、ますます毛羽立ちや糸切れを誘発し、連続焼成の中断を余儀なくせざるを得なくしている。

　こうした欠点を解消するため、例えば特開平１０－２６６０２４号公報（特許文献１）では、上記前駆体繊維束を前記耐炎化炉の出入口に設置された多段のガイドロールに矩形状のガイド溝を形成し、前記耐炎化炉内をジグザグに案内される前駆体繊維束を前記ガイド溝に通して、その断面形状を、繊維束の横幅／糸厚みで規定される平均偏平率が１０～５０となる略矩形状に保持することを提案している。

　また、同じく上記欠点を排除するため、例えば特開昭５１－７５１５０号公報（特許文献２）、特開昭６１－６３７１８号公報（特許文献３）、米国特許４１７３９９０号明細書（特許文献４）によれば、上記シート状に形成された多数本の前駆体繊維束を経糸とし、これに緯糸を交絡させて、製織による織物を製造している。ここで、前記特許文献２及び３では、１本の緯糸を全織幅の端部で折り返して経糸と交錯させているが、特許文献４では織機の幅方向左右に一対の二重チューブからなるレピアを配し、左右のレピアの内側チューブにそれぞれ１本づつ緯糸を挿通し、各緯糸の先端を前記レピアの外側チューブに送り込まれる空圧を利用して把持搬送し、各緯糸を経糸によって形成される開口内の中央部で折り返すように、左右のレピアを所定の時間差をもって開口への挿入と抜脱とを交互に繰り返して製織している。

　一方、前記特許文献２及び３では、例えば耐炎化炉に導入処理される隣接する経糸である前駆体繊維束を緯糸を挿入したまま耐炎化処理を行い、前駆体繊維束同士を緯糸により分離し、その接触や重なりを回避している。そして、これらの特許文献２，３では、前記耐炎化工程後に前記緯糸を織物から自動的に除去し、耐炎化された後の多数本の繊維束を単に整列させた状態で炭素化炉へと導入させる。

特開平１０－２６６０２４号公報特開昭５１－７５１５０号公報特開昭６１－６３７１８号公報米国特許第４１７３９９０号明細書

　しかるに、従来の上記アクリロニトリル系繊維トウ織物の生産速度は、例えば特許文献３にも記載されているとおり、約１５０ｃｍ／ｍｉｎと極めて遅く、その後の技術開発に伴う高速化が実現されているとは言え、最近の生産速度は４００ｃｍ／ｍｉｎが限度であった。そのため、炭素繊維の生産性を上げるべく、経糸に前駆体繊維束であるアクリロニトリル系繊維トウが３００００ｄ以上の太いトウが使われるようになり、この太いアクリロニトリル系繊維束に均一な耐炎化処理をし、以降の炭化工程でも毛羽、糸傷み等が発生しない、高品質、高品位の炭素繊維を得るには、その管理がますます難しくなり、従来の機械的な緯糸挿入操作では上述の速度以上の高速化を実現することが難しい。

　一方、上述の前駆体繊維織物を、通常の製織のように、経糸により形成される開口にシャトルを打ち込んで緯糸を挿入したのち、筬羽を経糸方向に揺動させて緯糸を織前へと押し込むための筬打ちを行うと、筬打ちによって経糸と緯糸とが擦れ合い、以降の炭素化工程において繊細な処理が要求される前駆体繊維束に傷を付けてしまいかねない。そのため、この種の織物では筬打ちを省略して、経糸の送り速度を調節し、特許文献３，４に例示されるように、所定のピッチで緯糸を経糸方向にジグザグ状に挿入することが多い。

　このとき、例えば極めて多数の長繊維束からなる太い繊度の経糸の開口内で、筬打ちを省略して通常のグリップ式レピア織機を使い、上記緯糸の先端を同織機の左右から開口に挿入される左右一対のレピア先端に設けられた一方のグリッパから他方のグリッパへと、織幅中央で受け渡し、これを繰り返しながら上記前駆体繊維織物を製造しようとすると、通常以上に緯糸先端の受け渡しを確実に行う必要があり、緯入れ操作の高速化を妨げる一因ともなっている。また、上記特許文献４に開示されているようなチューブ製レピア織機のように、チューブの先端で左右２本の緯糸の各先端を空圧により把持搬送しようとすると、一般的なグリップ式レピア織機における機械的な構造をもつグリッパと比較して把持ミスが更に生じやすくなり、一対のチューブ製レピア間での緯糸受渡しが更に難しくなる。

　本発明は、こうした課題を解消すべくなされたものであり、従来よりも経糸の搬送速度を高速化でき、例えば経糸として太い繊度の繊維束からなる炭素繊維用の前駆体繊維織物を製織するにあたり、各経糸の分離が確実になされ、しかも繊維束を構成する前駆体繊維に毛羽が立たずに緯糸挿入の高速化を可能にする製織機とその製織機を使った製織方法を提供することを目的としている。

　かかる目的は、本発明の第１の基本構成である、所定の速度で一方向に走行する整列した多数の経糸により作られる開口の左右に配され、前記開口内を織幅の中央に向けて挿入と抜脱とが同期して繰り返される第１及び第２緯糸保持搬送ロッドと、前記第１又は第２緯糸保持搬送ロッドの対向端部によって選択的に把持され、第１又は第２緯糸保持搬送ロッドにより交互に保持搬送される単一の緯糸搬送体と、前記第１及び第２緯糸保持搬送ロッドを、同期して開口内に挿入し、開口外へと退出させる第１及び第２ロッド作動部と、前記第１及び第２緯糸保持搬送ロッドの対向端部に固設され、前記緯糸搬送体の把持と開放との受け渡し操作を交互に繰り返す緯糸搬送体の第１及び第２把持／開放部と、を備えた製織機により効果的に達成される。

　また上記目的は、前記製織機を使って製織する以下の基本構成をもつ製織方法によって、高生産性の下に高品質の織物を得ることができる。
　すなわち、上記第１緯糸保持搬送ロッドの前記把持／開放部に前記緯糸搬送体を把持した状態で、前記開口内の織幅中央に向けて前記第１緯糸保持搬送ロッドを開口内に挿入すること、この第１緯糸保持搬送ロッドの挿入と同時に、前記第２緯糸保持搬送ロッドを前記開口内の織幅中央に向けて開口内に挿入すること、開口の織幅中央にて第１緯糸保持搬送ロッドに把持された前記緯糸搬送体を第２緯糸保持搬送ロッドの前記把持／開放部へと受け渡すこと、及びこの受け渡しの終了後に、第１及び第２緯糸保持搬送ロッドを開口外へと抜脱させることを含んでいる、織物の製織方法にある。

　上記製織機の好適な実施態様によれば、前記第１及び第２ロッド作動部が、それぞれリニアモーターを有し、前記第１及び第２緯糸保持搬送ロッドの作動が前記リニアモーターによりなされるのがよい。また、前記第１及び第２把持／開放部が第１又は第２電磁グリップ、若しくは第１又は第２エアチャックを有していることが好ましい。前記第１又は第２電磁グリップ、若しくは前記第１又は第２エアチャックによる前記緯糸搬送体の把持と開放とが織幅中央にて交互になされる。更に、前記緯糸搬送体は、緯糸巻体を緯糸解舒可能に把持する巻体保持枠体と、該巻体保持枠体に設けられ、前記第１及び第２緯糸保持搬送ロッドの前記第１及び第２把持／開放部に交互に把持と開放とが繰り返される第１及び第２被把持／被開放部とを有していることが好ましい。

　また好ましくは、前記巻体保持枠体が、前記緯糸巻体から解舒される緯糸を枠体外に導出する導出口を有し、前記巻体保持枠体と同一平面上で前記導出口を共有し同巻体保持枠体の外に水平に突出する筒状部材を一体に有している。そして、前記第１及び第２緯糸保持搬送ロッドは、前記緯糸搬送体の前記受渡し操作が確実になされたかどうかを確認する確認手段を有していることが望ましい。この確認手段は、前記第１又は第２電磁グリップ、若しくは前記第１又は第２エアチャックによる前記緯糸搬送体の把持を確認する圧電手段を有し、前記圧電手段からの電気信号を中央制御部が受けて、前記第２又は第１電磁グリップのコイル電流、若しくは前記第１又は第２エアチャックのエアー圧を消失させるようにするとよい。前記経糸及び緯糸の代表的な態様では、経糸が炭素繊維の前駆体繊維束からなり、前記緯糸が炭素繊維束からなり、前記緯糸搬送体の搬送速度は１０～４０ｍ/ ｍｉｎであることが好ましい。生産性を高める観点からは１５ｍ/ ｍｉｎがより好ましく、緯糸搬送体の受け渡しの観点から３０ｍ/ ｍｉｎがより好ましい。

　本発明装置の最も特徴とする構成は、上述のとおり、ロッド作動部に、例えばリニアモーターを使えば、ギア駆動や油圧駆動などの機械的駆動と比較して２０倍、高速化が可能であるとされているサーボモーターを使ったときの４倍もの速度で緯糸の挿入を可能になる。しかもリニアモーターの駆動音の静かさに加えて、上記緯糸搬送体の受渡し時の操作を、ロッド先端部の把持／開放部のそれぞれに設けた電磁コイルの励起と消磁とを交互に繰り返して、磁力を利用して緯糸搬送体を受け渡すため、衝撃音を殆ど発生させずに緯糸の挿入を可能にする。その結果、騒音による弊害も生じない。上述のとおり経糸を前駆体繊維束、緯糸を炭素繊維束として前駆体織物を製織するため、経糸同士の絡み合いや重なりが防止され、緯挿入の高速化にあわせて、以降の耐炎化工程及び炭素化工程の安定した高速化と連続処理を実現でき、更には高速化による影響を受けることなく、処理ムラや毛羽立ちの少ない高品質な炭素繊維が得られる。
　なお、上記実施態様に対応する詳しい作用については、以降の実施形態の説明によって明らかにされる。

本発明の製織工程の概要を示す工程図である。本発明における緯糸挿入装置の平面図、正面図及び側面図を模式的に示す概略図である。代表的な実施形態による緯糸挿入装置の要部拡大平面図である。同実施形態によるリニアモーター構成部材及び緯糸搬送体の配置構成を示す側断面図である。同緯糸挿入装置の第１把持／開放部による緯糸搬送体の把持状態の説明図である。同緯糸挿入装置の第２把持／開放部による開放時の緯糸搬送体及び第２把持／開放部を拡大して示す斜視図である。緯糸搬送体が第２把持／開放部から第１把持／開放部へと受け渡されたのちの第１及び第２緯糸保持搬送ロッドの走行状態を示す部分正面図である。

　以下、本発明の代表的な実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
　図１は、本発明に係る製織機全体の概略構成を示している。以下の説明では本発明に係る製織機に特有の構成に関して詳しく説明するが、その他の従来と同様の構成及び機構については具体的な説明を省略する。

　図１において、符号１はクリールスタンドを示しており、このクリールスタンド１には経糸が巻かれた多数のコーン２が横送り可能に支持されている。符号３ａは、クリールスタンド１から送られる多数の経糸Ｗａを整列させて分離案内する第１筬羽スタンドであり、この第１筬羽スタンド３ａにて分離された経糸Ｗａは、上部ガイドロール群５ａと下部ガイドロール群５ｂに案内されて上下二群に分けられる。上、下部ガイドロール群５ａ，５ｂを通って上下に分けられた上下の経糸Ｗａは、それぞれが複数のガイド６，６，……６を介して案内され、最終的に所定の上下間隔をもって上下位置に配された最終ガイド４，４を通って第２筬羽スタンド３ｂへと導入される。

　この第２筬羽スタンド３ｂと織前ロール７との間には綜絖スタンド８が配されている。前記第２筬羽スタンド３ｂを通されて織組織に従って分離配列された上下の多数の経糸Ｗａは、次いで綜絖スタンド８の同じく前記織組織に従って配列された図示せぬ所要枚数の綜絖の糸目に通される。綜絖８ａが前記織組織に基づき昇降すると、多数の経糸Ｗａが織幅方向で互いに交差して図示せぬ緯糸が挿入される開口が形成される。この開口に緯糸を挿入するため、前記綜絖スタンド８の前記織前側には綜絖スタンド８に近接する左右の部位に、本発明の最も特徴部である図示せぬ緯糸挿入装置が配されている。

　本実施形態によれば、筬羽による筬打ちが省略されるため、筬打ちのための筬は設置されていない。そのため、本実施形態にあっては、前記織前ロール７を間欠駆動せず、経糸の供給速度に合わせて連続駆動する。しかし、通常と同様に筬打ちがなされる場合は、そのための筬を設け、織前ロール７も筬打ちのタイミングに合わせて間欠駆動させることもできる。

　次に、以上の構成を備えた製織機にあって、本発明の特徴部をなす緯糸挿入装置の代表的な実施形態となる炭素繊維の前駆体繊維織物の製織機及び製織方法について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の説明中、製織機の各部の構成及び各構成部材の寸法等を具体的に上げるが、これらの寸法等は図示実施形態における数値等であって、当然にこれらの値に限定されるものではない。
　図２は、本実施形態における緯糸挿入装置１０の概略構成を模式的に示している。図２Ａは同装置の試験機を示す平面図、図２Ｂは同機の側面図、図２Ｃは同機の正面図である。図３は実機の要部を示す拡大平面図である。

　本実施形態における緯糸挿入装置１０は、上記綜絖スタンド８の経糸走行方向下流側に近接して配される。織幅方向（図２Ａ及び図３の左右方向）に織幅の略３倍の長さをもつ基台１１が設置されており、その基台１１の上面中央部を、綜絖スタンド８の４枚の綜絖８ａの糸目を通してシート状に整列された前駆体繊維束からなる多数本の経糸Ｗａが織前ロール７に向けて一定速度で走行している。前記基台１１の左端部に隣接して制御盤１２が設置されている。シート状の経糸Ｗａを挟んだ基台１１の左右上面には本発明の最も特徴部をなす緯糸挿入部１３，１３が配されている。本実施形態では、前記シート状の経糸Ｗａのシート幅を２０００ｍｍとしている。このシート幅の規制は、前記緯糸挿入部１３よりも経糸走行方向下流側の基台１１上面の左右に設置されたシート幅規制ロール１１ａ，１１ｂ（図３参照）によりなされる。

　前記基台１１の上面に配される左右一対の上記緯糸挿入部１３，１３は、図２Ａ～図２Ｃに示すとおり、所定の速度で同一方向に整列して走行する多数の経糸Ｗａにより作られる開口の左右に配され、前記開口内を織幅の中央に向けて挿入したのち開口外へと抜脱する。このときの挿入及び抜脱の動作が同期して繰り返しなされる、レピア織機におけるレピアに相当する左右一対の第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５と、第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５の対向端部に一体的に固設され、単一の緯糸搬送体１６を織幅中央にて交互に把持と開放を繰り返す第１及び第２把持／開放部１７，１８と、前記一対の第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５の各基端を固着支持し、同期して経糸開口内に挿入し開口外へと抜出させる第１及び第２ロッド作動部１９，２０とを備えている。因みに、本実施形態にあって、前記基台１１の織機幅方向の長さは５０００ｍｍ、第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５の長さは１０００ｍｍである。

　また、本実施形態にあっては、上記第１又は第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５の作動部１９，２０に、本発明の好ましい態様の一部でもある第１及び第２リニアモーター２４ａ，２４ｂが使われる。リニアモーター以外にも、例えば油圧シリンダーや各種ギア、或いはサーボモータ等を採用することができるが、例えばギアなどの機械式駆動では最大が０．２ｍ／ｓｅｃの速度で駆動するのが精々であり、高速駆動が可能であるとされているサーボモータでも最大１ｍ／ｓｅｃの駆動しか実現できない。これに対して、リニアモーターによる駆動であれば、最大の駆動速度を４ｍ／ｓｅｃとすることができる。しかも、その駆動時には高精度の位置決め制御が可能である。一方で、現状の炭素繊維の焼成速度は、既述したとおり５～１０ｍ／ｍｉｎであるが、その生産性を高めるには更なる焼成速度が求められている。このように、前駆体繊維織物の製織速度を４ｍ／ｓｅｃとすることが可能となれば、前記焼成速度も２０ｍ／ｍｉｎまで高めることが可能となり、前駆体繊維織物の製造、耐炎化、炭素化の各工程を連続化することができるようになる。ただし、前述のような高速化の必要がない場合には、高精度な電子制御が可能であるサーボモータを使って第１又は第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５を作動させるようにすることもできる。

　本実施形態にて採用されるリニアモーター２４による駆動構造は、図４に模式的に示すように、基台１１の上面にあって上記第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５の作動長の範囲に設置されたリニアモーター固定子２６と、このリニアモーター固定子２６の経糸走行方向の上流側側面に近接して一部が配されるとともに、前記リニアモーター固定子２６の内部に一部が延設されたリニアモーター可動子２７と、前記リニアモーター固定子２６及びリニアモーター可動子２７を挟んで経糸走行方向の前後にリニアモーター固定子２６と平行に延設されたリニアガイド２８と、前記リニアモーター固定子２６とリニアモーター可動子２７との上面を跨いで配され、リニアガイド２８に案内されて走行する板状の可動ベース２９とを備えている。この可動ベース２９は前記リニアモーター可動子２７と磁性体を介して一部で一体化されている。なお、同図中の符号２９ａはリニアスケールを示す。

　前記リニアモーター固定子２６は、図４に示すように、前記経糸上流側の側面が開口するオーステナイト系ステンレス鋼や耐熱性で硬質合成樹脂などの非磁性材料からなる長尺の矩形箱状断面をもつ固定子本体２６ａと、その上下内壁面に沿って前記可動ベース２９の移動範囲内で織機幅方向に配される多数の電磁コイル２６ｂとを有している。一方の前記リニアモーター可動子２７と前記可動ベース２９とは同一の磁性材料が使われており、本実施形態では鉄材を使っている。

　上記緯糸搬送体１６は、ボビン（緯糸巻体）２１を軸線中心に回転自在に支持する巻体保持枠体２２からなる。この巻体保持枠体２２は、図５及び図６に示すように、開放端をもつ平行に配された２本の第１及び第２開放枠部２２ａ－１，２２ａ－２と第１開放枠部２２ａ－１の開放端側とは反対側の閉鎖端間に架設された閉鎖枠部２２ａ－３とからなるコ字状本体２２ａを有している。前記第１及び第２開放枠部２２ａ－１，２２ａ－２の開放側端部には前記閉鎖枠部２２ａ－３と平行に外側に向けて突出する第１及び第２被把持／被開放部３０，３１を有している。この第１及び第２被把持／被開放部３０，３１は、経糸開口内の織幅中央で前記第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５の先端に固設された第１及び第２把持／開放部１７，１８によって把持と開放とが交互に繰り返される。

　更に、前記閉鎖枠部２２ａ－３の中央には緯糸導出孔が形成されている。また、前記閉鎖枠部２２ａ－３の中央に、外側に向けて前記第１及び第２開放枠部２２ａ－１，２２ａ－２と平行に突出する緯糸導出管体２５が設けられている。この緯糸導出管体２５の内部空間と前記緯糸導出孔とは連通しており、巻体保持枠体２２によって保持された緯糸巻体２１から解舒される緯糸Ｗｅは、前記緯糸導出孔及び緯糸導出管体２５の内部を通って外部へと送り出される。上記第１及び第２被把持／被開放部３０，３１は、図６に拡大して示すように、裁頭円錐台形状を呈する鉄製ブロック３０ａ，３１ａからなり、その周面を合成樹脂製カバー３０ｂ，３１ｂで被包している。これは漏れ磁束を極力少なくするがためである。また、この裁頭円錐台形状を呈する第１及び第２被把持／被開放部３０，３１にはピンを径方向に貫通して固定し、その両端をガイドピン３０ｃ，３１ｃを周面から外部に突出させている。

　図５は本実施形態による緯糸搬送体１６と第１把持／開放部１７とを示しており、図６はその拡大斜視図である。第２把持／開放部１８は第１把持／開放部１７と左右対称の形状及び構造を備えているため、以下の説明では第２把持／開放部１８について図５には示さず、その説明も省略する。第１把持／開放部１７は本発明における電磁グリップを構成し、緯糸搬送体１６の把持と開放とを交互に行う。第１緯糸保持搬送ロッド１４は矩形断面をもつ角柱状の部材からなり、その自由端に固設された第１把持／開放部１７は、図５に示すように、２個の略立方体からなるブロック材を切削して互いが連通する第１及び第２室１７ａ，１７ｂを形成している。

　この第１室１７ａの自由端面は、図５に示すように、開口しており、その開口面は上記第１被把持／開放部３０の底面の形状と寸法とを有し、この開口端面から第２室１７ｂに向けて径を漸減させながら延びて円錐台状の第１室１７ａを形成し、続く円柱状の第２室１７ｂへとつながっている。図示例では、この第２室１７ｂの径は前記第１室１７ａ上底面の径に等しい。前記円錐台状の第１室１７ａの内部形状は丁度、上記裁頭円錐台状の第１被把持／開放部３０の全体が当接嵌着する形状及び寸法を有している。一方、前記円柱状の第２室１７ｂの内部には、本発明における電磁グリップとしての電磁コイル１７ｃが格納固定されており、上記制御盤１２から送られる励起信号及び消磁信号を受けて励起と消磁とがなされる。なお、前記第１室１７ａの開口端部には上記第１被把持／開放部３０の周面から突出する一対の上記ガイドピン３０ｃ，３０ｃを案内する一対のピンガイド溝１７ｈ，１７ｈが形成されている。

　なお、図示例では緯糸搬送体１６を把持／開放する第１及び第２把持／開放部１７，１８として電磁グリップを採用しているが、この電磁グリップに代えて、エアチャックを使うことができる、この場合、上記制御盤１２から送られるエア供給／排出信号によりエア圧の導入と排出とを交互に行う。

　因みに、本実施形態にあって、上記巻体保持枠体２２の各部寸法は、図５に示すように、コ字状本体２２ａの厚みは３８ｍｍ、２本の第１及び第２開放枠部２２ａ－１，２２ａ－２の外側面間の寸法が１８７ｍｍ、上記閉鎖枠部２２ａ－３の外側面と前記第１開放枠部２２ａ－１の先端面との間の寸法が６７ｍｍ、前記巻体保持枠体２２から突出する緯糸導出管体２５の突出長さを１１６ｍｍとしている。また、巻体保持枠体２２の開放端から緯糸導出管体２５の先端までの寸法は１８０ｍｍ、巻体支持中心から緯糸導出管体２５の先端までの寸法は１７０ｍｍとなる。かかる構成と寸法をもつ巻体保持枠体２２は、経糸Ｗａの開口内を前記緯糸導出管体２５の先端を織前に向けて同開口内を織幅方向に往復動する。前記巻体保持枠体２２の重量は１ｋｇ、巻体重量が３～４ｋｇである。

　本実施形態にあって、巻体支持中心から緯糸導出管体２５の突出長さを長くすることにより、巻体保持枠体２２が経糸Ｗａの開口内を走行して緯糸挿入がなされるときの、ボビン２１から解舒される緯糸Ｗｅを緯糸導出管体２５を介して上記織前ロール７（図１）に接近させることができる。その結果、前記巻体保持枠体２２を従来のシャトルや緯糸グリッパーより大型化させても、緯糸挿入密度を高めることができる。また、上述のように巻体を含めて高重量となる上記巻体保持枠体２２を強固に把持するため、本実施形態では上記電磁コイル１７ｃの吸引力を最大３０ｋｇに設定している。

　上記第１及び第２開放枠部２２ａ－１，２２ａ－２の開放側端部には、前記閉鎖枠部２２ａ－３と平行に外側に向けて突出する第１及び第２被把持／被開放部３０，３１を有している。この第１及び第２被把持／被開放部３０，３１は、経糸開口内の織幅中央で前記第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５の先端に固設された第１及び第２把持／開放部１７，１８によって緯糸搬送体１６の把持と開放とを交互に繰り返して、緯糸搬送体１６の受け渡しを行う。

　また、本実施形態にあっては、前記第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５の先端に固設された前記第１及び第２把持／開放部１７，１８の側面に、前記緯糸搬送体１６の前記受渡し操作が確実になされたかどうかを確認するための受渡し確認手段１７ｄ，１８ｄが一体に取り付けられている。この受渡し確認手段１７ｄ，１８ｄからの電気的又は磁気的な受渡し信号を制御盤１２が受けると、前記第１及び第２把持／開放部１７，１８の第２室１７ｂ，１８ｂに収容固定された電磁コイル１７ｃに電流の投入と切断とが自動的に行われる。例えば、第１把持／開放部１７が緯糸搬送体１６を把持しており、第２把持／開放部１８は緯糸搬送体１６を把持していない空の状態で、第１及び第２リニアモーター２４ａ，２４ｂを同期して駆動し、第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５を基台１１の左右端部側から織幅中央に向けて経糸Ｗａの開口内を互いが接近する方向に挿入移動させる。このとき、第１把持／開放部１７の電磁コイル１７ｃには通電されており、第２把持／開放部１８の図示せぬ電磁コイルには通電されておらず、第１把持／開放部１７の電磁コイル１７ｃが発生する磁力によって、第１被把持／開放部３０を、第１把持／開放部１７の第１室１７ａに吸引する。

　第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５が互いに接近方向に移動し、開口内の織幅中央にて緯糸搬送体１６の第１把持／開放部１７が第２緯糸保持搬送ロッド１５の先端に固設された第２把持／開放部１８に接近し、又は前記第１把持／開放部１７に設けられた上記ガイドピン３０ｃ，３１ｃが第２把持／開放部１８に形成された一対の図示せぬピンガイド溝１８ｈに嵌合しようとするとき、第１把持／開放部１７の確認手段１７ｄと同様、第１把持／開放部１７の存在を確認するための確認手段１８ｄが第２把持／開放部１８の外側面に設けられている。これらの確認手段１７ｄ，１８ｄとしては、圧電素子や近接スイッチなどを挙げることができる。これらの確認手段１７ｄ，１８ｄからの電気信号を制御盤１２内の中央制御部を介して、前記電磁コイル１７ｃの図示せぬ駆動電源に送られ、電磁コイル１７ｃのコイル電流を切断すると同時に、相手方の図示せぬ電磁コイルの駆動電源を入れて同電磁コイルに電流を流す。

　次に、上述の構成を備えた本実施形態に係る製織機を使った製織方法を図面を参照して具体的に説明する。
　図１において、クリールスタンド１の多数のコーン２から多数本のアクリロニトリル系繊維の前駆体繊維束からなる経糸Ｗａが横送りされて第１筬羽スタンド３ａへと導入される。この第１筬羽スタンド３ａでは、前記多数本の経糸Ｗａを上下二群に分けて各群の経糸Ｗａを、１本ずつ図示せぬ筬羽に通したのち、上部ガイドロール群５ａと下部ガイドロール群５ｂに案内されて平行に整列され、それぞれを複数のガイド６，６，……に通し、最終的に所定の上下間隔をもって上下位置に配された最終ガイド４，４を通されて第２筬羽スタンド３ｂに送られる。第２筬羽スタンド３ｂへと上下に別れて送られたシート状の経糸Ｗａは第２筬羽スタンド３ｂの筬羽に１本ずつ通されて所要の間隔に分離されたのち、織組織に従って綜絖スタンド８の綜絖８ａの糸目に挿入されて織前ロール７へと送られる。このときの経糸Ｗａの走行速度は緯糸Ｗｅの緯入れ速度と緯糸密度によって決まる。本実施形態にあっては、織物は平織組織であり、図３に示す並列して配された４枚の綜絖８ａを図示せぬ綜絖作動源を駆動することにより交互に上下に動かし、織前ロール７と上記最終ガイド４，４との間に緯糸挿入のための開口を形成する。

　ここで、本実施形態では、上記経糸Ｗａには紡糸後の通常の処理ががなされたアクリロニトリル系の繊維が使われ、１本の前駆体繊維束のフィラメント本数は５０Ｋ（５００００本）であり、緯糸Ｗｅにはフィラメント数が１Ｋ（１０００本）の炭素繊維束が使われている。緯糸Ｗｅに炭素繊維が使われている理由は、製織後の前駆体織物を耐炎化処理するとき発生する様々な弊害を回避するがためである。具体的には、もし緯糸Ｗｅとして経糸Ｗａと同じ材質の繊維束を使うと、前駆体繊維を耐炎化処理するとき、前駆体繊維束からなる経糸Ｗａと緯糸Ｗｅとの交差部において、繊維厚みが増加し、その交差部の蓄熱量が他の部分の蓄熱量より大幅に増加し、同時に交差部における熱伝達の速度が遅くなるため、交差部の表面側の構成繊維と内部側の構成繊維間に耐炎化処理にムラが生じやすい。その結果、以降の炭素化処理にも影響し、出来上り品である炭素繊維にも処理ムラが多発して高品質の製品が得にくくなる。このような耐炎化処理時のムラの発生を無くし均等な処理が行われるよう、本実施形態にあっては緯糸Ｗｅには予め炭素化した炭素繊維束を使っている。

　前記第２筬羽スタンド３ｂを通されて織組織に従って分離配列された上下の多数の経糸Ｗａは、次いで綜絖スタンド８の同じく前記織組織に従って配列された図示せぬ所要枚数の綜絖の糸目に通される。４枚の綜絖８ａが前記織組織に基づき昇降すると、多数の経糸Ｗａが織幅方向で互いに交差して図示せぬ緯糸が挿入される開口が形成される。この開口に緯糸を挿入するため、前記綜絖スタンド８の前記織前側には綜絖スタンド８に近接する左右の部位に、本発明の最も特徴部である図示せぬ緯糸挿入装置が配されている。

　この開口が交互に形成されている間、リニアモーター２４及び電磁コイル１７ｃは制御盤１２に設けられた中央制御部からの各種信号を受けて制御駆動される。図２Ａ及び図２Ｂにおいて、上記緯糸搬送体１６は左側に配された第１リニアモーター２４ａの駆動により作動する第１緯糸保持搬送ロッド１４の第１把持／開放部１７によって把持固定されており、右側に配された第２リニアモーター２４ｂの駆動により作動する第２緯糸保持搬送ロッド１５は緯糸搬送体１６を把持していない状態で、それぞれの待機位置にて待機している。したがって、この状態では第１把持／開放部１７の電磁コイル１７ｃには電流が流れているが、第２把持／開放部１８の図示せぬ電磁コイルには電流が流れていない。このときの電磁コイル１７ｃの通電時における磁力は、既述したとおり３０ｋｇの重量まで吸着把持できる能力をもっている。そのため、緯糸Ｗｅのボビン重量を含めた総重量が４～５ｋｇとなる緯糸搬送体１６であっても高い把持力をもって確実に把持固定することができ、電磁コイル１７ｃの高精度な電磁切換え制御と相まって、上記受渡し時に緯糸搬送体１６を落下させるようなことがなくなる。

　いま、経糸Ｗａが走行を開始し、４枚の綜絖８ａが織組織に従って交互に上下する。本実施形態にあっては、多数本の経糸Ｗａが既述のとおり上下２群に分けられており、このうちの１枚置きの綜絖８ａの一方の糸目に上方から送られる１群の経糸Ｗａを挿通させるとともに、他方の糸目に下方から送られる１群の縦糸Ｗａを挿通させる。そして、この状態で各綜絖８ａを一枚置きに交互に上下動させ、緯糸挿入用の開口を交互に形成する。

　最初の開口が形成されると、第１及び第２リニアモーター２４ａ，２４ｂを互いが接近する方向に同時に駆動して、第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５を前記開口内へと挿入する。このとき、第２緯糸保持搬送ロッド１４の第１把持／開放部１７に把持されている緯糸搬送体１６の移動に随伴して、ボビン２１から緯糸Ｗｅが解舒され、巻体保持枠体２２の緯糸導出管体２５の先端から導出され、緯糸Ｗｅを開口内の織幅中央に向けて引き出す。ここで、第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５の第１及び第２把持／開放部１７，１８が織幅中央で接近し、例えば巻体保持枠体２２の第２被把持／開放部３１から突出する一対のガイドピン３１ｃ，３１ｃが第２緯糸保持搬送ロッド１５の第２把持／開放部１８の一対のピンガイド溝１８ｈ，１８ｈに近接すると、ピンガイド溝１８ｈ，１８ｈに近接したことを近接スイッチにより感知するとともに、前記ガイドピン３１ｃ，３１ｃが前記ピンガイド溝１８ｈ，１８ｈに嵌合すると、その接圧力が圧電素子により検知されて電気的信号を中央制御部を介して電磁コイル１７ｃの電流を切断するとともに、第２把持／開放部１８の図示せぬ電磁コイルに通電する。その結果、第１把持／開放部１７による緯糸搬送体１６の把持が開放され、同時に第２把持／開放部１８による緯糸搬送体１６の把持固定がなされ、緯糸搬送体１６の受け渡しが終了する。

　この受け渡しが終わると、第１及び第２リニアモーター２４ａ，２４ｂの駆動を反転させ、同一の開口内を第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５が開口外の元の待機位置まで戻る。この戻り動作の最中、第１緯糸保持搬送ロッド１４から第２緯糸保持搬送ロッド１５に受け渡されたボビン２１からは緯糸Ｗｅが解舒され続けて、巻体保持枠体２２の緯糸導出管体２５の先端から導出され、緯糸Ｗｅを開口外の織幅端へと残り半分の緯挿入がなされる。第２緯糸保持搬送ロッド１５が緯糸搬送体１６を把持した状態で、第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５が待機位置へと戻ると、上記一枚置きの上記綜絖８ａが下方に動き、他の一枚置きの綜絖８ａが上方へと動いて、経糸Ｗａの交差が逆になり新たな開口が形成される。この開口が形成されると、第１及び第２リニアモーター２４ａ，２４ｂの緯挿入方向の駆動が開始され、第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５を前記開口内の織幅方向中央まで挿入する。

　このとき、緯糸搬送体１６は第２緯糸保持搬送ロッド１５に固設された第２緯糸把持／開放部１８に把持された状態が維持されている。そのため、第２緯糸保持搬送ロッド１５が開口内を織幅の中央に移動するまで、図１の右半分の緯糸Ｗｅの挿入がなされる。緯糸搬送体１６が開口内の織幅の中央に達すると、開口内を織幅中央に向けて移動する第１緯糸保持搬送ロッド１４の先端に固設された第１緯糸把持／開放部１７も織幅中央に達し、第２緯糸把持／開放部１８の図示せぬ電磁コイルの通電が止まり、第１緯糸把持／開放部１７の電磁コイル１７ｃの通電が開始され、電磁コイル１７ｃの磁力によって、緯糸搬送体１６が第２緯糸把持／開放部１８から第１緯糸把持／開放部１７へと受け渡される。ここで第１及び第２リニアモーター２４ａ，２４ｂが逆方向の駆動へと切り換わり、図７に示すように、第１及び第２緯糸保持搬送ロッド１４，１５を離間方向に走行させて、開口外の待機位置へと戻る。この間、緯糸Ｗｅは緯糸搬送体１６により搬送され、織幅中央から図１の左半分の開口内に緯挿入がなされる。以上の操作が繰り返されて所望の織物が製織される。

　本発明における緯糸Ｗｅの挿入速度についてみると、上記第１及び第２リニアモーター２４ａ，２４ｂを使うことにより、リニアモーター可動子２７（可動ベース２９）の最大走行速度が４ｍ／ｓｅｃであって、例えばギア駆動や油圧駆動などの機械的駆動と比較して高速化が可能であるとされているサーボモーターを使ったときの４倍の速度で実施が可能となる。しかもリニアモーターの駆動音の静かさに加えて、上記緯糸搬送体１６の受渡し時の衝撃音の発生が殆どないことによる、騒音による弊害も生じない。このように、緯挿入の高速化にあわせて、以降の耐炎化工程及び炭素化工程の安定した高速化も実現でき、更には高速化による影響を受けることなく、高品質の炭素繊維が得られる。

１　　　　　　　　　　　クリールスタンド
２　　　　　　　　　　　コーン（経糸巻体）
３ａ　　　　　　　　　　第１筬羽スタンド
３ｂ　　　　　　　　　　第２筬羽スタンド
４　　　　　　　　　　　最終ガイド
５ａ　　　　　　　　　　上部ガイドロール群
５ｂ　　　　　　　　　　下部ガイドロール群
６　　　　　　　　　　　ガイド
７　　　　　　　　　　　織前ロール
８　　　　　　　　　　　綜絖スタンド
８ａ　　　　　　　　　　綜絖
１０　　　　　　　　　　緯糸挿入装置
１１　　　　　　　　　　基台
１１ａ，１１ｂ　　　　　シート幅規制ロール
１２　　　　　　　　　　制御盤
１４，１５　　　　　　　第１及び第２緯糸保持搬送ロッド
１６　　　　　　　　　　緯糸搬送体
１７，１８　　　　　　　第１及び第２把持／開放部
１７ａ（１８ａ）　　　　第１室
１７ｂ（１８ｂ）　　　　第２室
１７ｃ　　　　　　　　　電磁コイル
１７ｄ，１８ｄ　　　　　確認手段（圧電素子、近接スイッチ）
１７ｈ，１８ｈ　　　　　ピンガイド溝
１９，２０　　　　　　　第１及び第２ロッド作動部
２１　　　　　　　　　　ボビン（緯糸巻体）
２２　　　　　　　　　　巻体保持枠体
２２ａ－１，２２ａ－２　第１及び第２開放枠部
２２ａ－３　　　　　　　閉鎖枠部
２４　　　　　　　　　　リニアモーター
２４ａ，２４ｂ　　　　　第１及び第２リニアモーター
２５　　　　　　　　　　緯糸導出管体
２６　　　　　　　　　　リニアモーター固定子
２６ａ　　　　　　　　　固定子本体
２６ｂ　　　　　　　　　電磁コイル
２７　　　　　　　　　　リニアモーター可動子
２８　　　　　　　　　　リニアガイド
２９　　　　　　　　　　可動ベース
２９ａ　　　　　　　　　リニアスケール
３０，３１　　　　　　　第１及び第２被把持／被開放部
３０ａ，３１ａ　　　　　鉄製ブロック
３０ｂ，３１ｂ　　　　　合成樹脂製カバー
３０ｃ，３１ｃ　　　　　ガイドピン
Ｗａ　　　　　　　　　　経糸
Ｗｅ　　　　　　　　　　緯糸

Claims

　所定の速度で一方向に走行する整列した多数の経糸により作られる開口の左右に配され、前記開口内を織幅の中央に向けて挿入と抜脱とが同期して繰り返される第１及び第２緯糸保持搬送ロッドと、
　前記第１又は第２緯糸保持搬送ロッドの対向端部によって選択的に把持され、第１又は第２緯糸保持搬送ロッドにより交互に保持搬送される単一の緯糸搬送体と、
　前記第１及び第２緯糸保持搬送ロッドを、同期して開口内に挿入し、開口外へと退出させる第１及び第２ロッド作動部と、
　前記第１及び第２緯糸保持搬送ロッドの対向端部に固設され、前記緯糸搬送体の把持と開放との受け渡し操作を交互に繰り返す緯糸搬送体の第１及び第２把持／開放部と、
を備えてなる製織機。
　前記第１及び第２ロッド作動部が、それぞれリニアモーターを有し、前記第１及び第２緯糸保持搬送ロッドの作動が前記リニアモーターによりなされてなる、請求項１に記載の製織機。
　前記第１及び第２把持／開放部が第１又は第２電磁グリップ、若しくは第１又は第２エアチャックを有してなる請求項１又は２に記載の製織機。
　前記第１又は第２電磁グリップ、若しくは前記第１又は第２エアチャックによる前記緯糸搬送体の把持と開放が織幅中央にて交互になされてなる、請求項１～３のいずれかに記載の製織機。
　前記緯糸搬送体は、緯糸巻体を緯糸解舒可能に把持する巻体保持枠体と、該巻体保持枠体に設けられ、前記第１及び第２緯糸保持搬送ロッドの前記第１及び第２把持／開放部に交互に把持と開放とが繰り返される第１及び第２被把持／被開放部とを有してなる、請求項１～４のいずれかに記載の製織機。
　前記巻体保持枠体が、前記緯糸巻体から解舒される緯糸を枠体外に導出する導出口を有し、前記巻体保持枠体と同一平面上で前記導出口を共有し同枠体外に水平に突出する筒状部材を一体に有してなる、請求項５記載の製織機。
　前記第１及び第２緯糸保持搬送ロッドは、前記緯糸搬送体の前記受渡し操作が確実になされたかどうかを確認する確認手段を有してなる、請求項１～６のいずれかに記載の製織機。
　前記第１又は第２電磁グリップ、若しくは前記第１又は第２エアチャックによる前記緯糸搬送体の把持を確認する圧電手段を有し、前記圧電手段からの電気信号を中央制御部が受けて、前記第２又は第１電磁グリップのコイル電流、若しくは前記第１又は第２エアチャックのエアー圧を消失する、請求項１～７のいずれかに記載の製織機。
　請求項１～８のいずれかに記載された製織機を使って織物を織成する製織方法であって、
　前記第１緯糸保持搬送ロッドの前記把持／開放部に前記緯糸搬送体を把持した状態で、前記開口内の織幅中央に向けて前記第１緯糸保持搬送ロッドを開口内に挿入すること、
　この第１緯糸保持搬送ロッドの挿入と同時に、前記第２緯糸保持搬送ロッドを前記開口内の織幅中央に向けて開口内に挿入すること、
　開口の織幅中央にて第１緯糸保持搬送ロッドに把持された前記緯糸搬送体を第２緯糸保持搬送ロッドの前記把持／開放部へと受け渡すこと、及び
　この受け渡しの終了後に、第１及び第２緯糸保持搬送ロッドを開口外へと抜脱させること、
を含んでなる、織物の製織方法。
　第１及び第２緯糸保持搬送ロッドの挿入／抜脱動作を左右一対の前記リニアモーターをもって同期して行うことを含んでなる請求項９に記載の織物の製織方法。
　前記経糸が炭素繊維の前駆体繊維束からなり、前記緯糸が炭素繊維束からなり、前記緯糸搬送体の平均搬送速度が１０～４０ｍ/ ｍｉｎである請求項９又は１０に記載の織物の製織方法。
　前記炭素繊維の前駆体繊維束の総繊度が、１，５００ｄＴｅｘ～６００，０００ｄＴｅｘである請求項１１に記載の織物の製織方法。