WO2015011767A1 - 糸製造装置 - Google Patents

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WO2015011767A1
WO2015011767A1 PCT/JP2013/069812 JP2013069812W WO2015011767A1 WO 2015011767 A1 WO2015011767 A1 WO 2015011767A1 JP 2013069812 W JP2013069812 W JP 2013069812W WO 2015011767 A1 WO2015011767 A1 WO 2015011767A1
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winding
yarn
twist
carbon nanotube
cnt
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PCT/JP2013/069812
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Inventor
弘樹 高嶌
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村田機械株式会社
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G3/00—Yarns or threads, e.g. fancy yarns; Processes or apparatus for the production thereof, not otherwise provided for
    • D02G3/02—Yarns or threads characterised by the material or by the materials from which they are made
    • D02G3/16—Yarns or threads made from mineral substances
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/127—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by thermal decomposition of hydrocarbon gases or vapours or other carbon-containing compounds in the form of gas or vapour, e.g. carbon monoxide, alcohols
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D10—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
    • D10B2101/00—Inorganic fibres
    • D10B2101/10—Inorganic fibres based on non-oxides other than metals
    • D10B2101/12—Carbon; Pitch
    • D10B2101/122—Nanocarbons

Definitions

  • the present invention relates to a yarn manufacturing apparatus for manufacturing a carbon nanotube yarn from the carbon nanotube fiber group while running the carbon nanotube fiber group.
  • Patent Document 1 describes a yarn manufacturing method in which a carbon nanotube intermediate yarn is produced by twisting a carbon nanotube fiber group, and further a carbon nanotube yarn is produced by twisting the carbon nanotube intermediate yarn.
  • an object of the present invention is to provide a yarn manufacturing apparatus capable of obtaining a carbon nanotube yarn having a stable strength.
  • the yarn manufacturing apparatus of the present invention is a yarn manufacturing apparatus that manufactures a carbon nanotube yarn from the carbon nanotube fiber group while running the carbon nanotube fiber group, in a state where a first tension is generated in the carbon nanotube fiber group.
  • a carbon nanotube intermediate yarn is manufactured by twisting the carbon nanotube fiber group, and the carbon nanotube intermediate yarn drawn from the first twist winding portion is wound around the carbon nanotube intermediate yarn.
  • this yarn manufacturing apparatus when the carbon nanotube fiber group is twisted to produce the carbon nanotube intermediate yarn, the first tension is generated in the carbon nanotube fiber group, and the carbon nanotube intermediate yarn is twisted to produce the carbon nanotube yarn. Is produced, a second tension higher than the first tension is generated in the carbon nanotube intermediate yarn. As a result, the carbon nanotube yarn is imparted with a twist having a sufficient density. Therefore, according to this yarn manufacturing apparatus, sufficient strength can be obtained in the manufactured carbon nanotube yarn.
  • the yarn manufacturing apparatus of the present invention may further include a substrate support portion that supports the carbon nanotube-formed substrate from which the carbon nanotube fiber group is drawn. According to this, the carbon nanotube fiber group can be stably supplied. Moreover, since the tension acting on the carbon nanotube fiber group when the carbon nanotube fiber group is pulled out from the carbon nanotube forming substrate is relatively low, and the load resistance value of the unaggregated carbon nanotube fiber group is relatively low, the carbon nanotube Although it is difficult to give a tension capable of agglomerating the fiber group to a sufficient density, as described above, since the tension is applied in stages and the twist is applied, a sufficient density is achieved and stable. A high-strength carbon nanotube yarn can be obtained.
  • the first twist-winding portion, the second twist-winding portion, and the substrate support portion may be arranged on the same line. According to this, it is possible to suppress an increase in the space occupied by the device, particularly in the direction perpendicular to the same line. Furthermore, since the distances between the first twist-winding portion, the second twist-winding portion, and the substrate support portion are stabilized, the quality of the manufactured carbon nanotube yarn can be stabilized.
  • the substrate support portion may be disposed between the first twist-winding portion and the second twist-winding portion on the same line. According to this, it is possible to suppress an increase in the space occupied by the device, particularly in a direction parallel to the same line.
  • the yarn manufacturing apparatus of the present invention may further include a control unit that controls the first twist winding unit and the second twist winding unit. According to this, the first tension generated in the carbon nanotube fiber group, the twist amount imparted to the carbon nanotube intermediate yarn, the second tension generated in the carbon nanotube intermediate yarn, the twist amount imparted to the carbon nanotube yarn are arbitrarily adjusted. can do.
  • the control unit when the control unit manufactures the carbon nanotube yarn by twisting the carbon nanotube intermediate yarn drawn from the first twisting and winding unit, the control unit and the first twisting and winding unit and You may control both of a 2nd twist winding part. According to this, the second tension generated in the carbon nanotube intermediate yarn, the twist amount imparted to the carbon nanotube yarn, and the like can be adjusted efficiently. Furthermore, compared with the case where one of a 1st twist winding part and a 2nd twist winding part is controlled, the freedom degree of those adjustments can be enlarged.
  • control unit controls both the first twist winding unit and the second twist winding unit so that the amount of twist applied to the carbon nanotube yarn becomes a predetermined value. May be. According to this, as described above, the twist amount imparted to the carbon nanotube yarn can be adjusted efficiently.
  • control unit controls both the first twist winding unit and the second twist winding unit so that the second tension generated in the carbon nanotube intermediate yarn has a predetermined value. May be. According to this, as described above, the second tension generated in the carbon nanotube intermediate yarn can be adjusted efficiently.
  • the first twist winding unit rotates the first winding shaft, to which the first winding tube is attached, around the first winding center line, thereby the first winding.
  • a first winding drive mechanism for producing a carbon nanotube intermediate yarn by twisting the carbon nanotube fiber group by rotating the first winding tube as the rotation center line, and the first winding with respect to the first guide portion A first traverse drive mechanism that traverses the carbon nanotube intermediate yarn in the first winding tube by relatively reciprocating the tube along the first winding center line of the first winding shaft. It may be. According to this, since the travel path of the carbon nanotube fiber group to the carbon nanotube intermediate yarn guided to the first winding tube by the first guide portion is stabilized, it is possible to suppress an excessive force from acting on the carbon nanotube fiber group. However, the carbon nanotube fiber group can be suitably twisted.
  • the first twist driving mechanism is such that the distance between the predetermined line and the center line of the first winding tube is not less than the minimum winding radius and not more than the maximum winding radius of the first winding tube.
  • the first winding tube may be rotated with the predetermined line as the rotation center line. According to this, since the variation of the travel path of the carbon nanotube fiber group or the carbon nanotube intermediate yarn guided to the first winding tube by the first guide portion is further suppressed, the aggregation state of the carbon nanotube intermediate yarn is further improved. It becomes more stable.
  • the minimum winding radius means a winding radius (corresponding to half the outer diameter of the first winding tube) when the carbon nanotube intermediate yarn is not wound on the first winding tube,
  • the winding radius is the winding radius when the maximum amount of carbon nanotube intermediate yarn is wound around the first winding tube (the yarn layer when the maximum amount of carbon nanotube intermediate yarn is wound around the first winding tube) Is equivalent to half of the outer diameter.
  • the second twist-winding unit rotates the second winding shaft, to which the second winding tube is attached, around the second winding center line, thereby generating the second winding.
  • a second winding drive mechanism for winding the carbon nanotube yarn around the take-up tube and a second guide portion for guiding the carbon nanotube yarn to the second take-up tube around the second take-up tube By rotating a second winding drive mechanism for winding the carbon nanotube yarn around the take-up tube and a second guide portion for guiding the carbon nanotube yarn to the second take-up tube around the second take-up tube, the carbon nanotube fiber
  • the carbon nanotube fiber group or the carbon nanotube thread is swirled to form a balloon (the carbon nanotube fiber group or the carbon nanotube thread swelled in a balloon shape by centrifugal force), so that the stretchability is relatively small.
  • the carbon nanotube fiber group can be efficiently twisted while the tension fluctuation generated in the carbon nanotube fiber group is suitably absorbed by the balloon.
  • the yarn manufacturing apparatus 1 allows a carbon nanotube fiber group (hereinafter referred to as “CNT fiber group”) F to travel from the CNT fiber group F to a carbon nanotube intermediate thread (hereinafter referred to as “CNT intermediate thread”).
  • CNT intermediate thread a carbon nanotube intermediate thread
  • the yarn manufacturing apparatus 1 includes a substrate support portion 2, a first twist-winding device (first twist-winding portion) 6, a second twist-winding device (second twist-winding portion) 5, And a control unit 10.
  • the substrate support unit 2, the first twist winding device 6 and the second twist winding device 5 are arranged on a straight predetermined line (same line) L, and the substrate support unit 2 is connected to the predetermined line L. Above, it arrange
  • the control unit 10 controls the operations of the first twisted winding device 6 and the second twisted winding device 5.
  • the CNT fiber group F travels along the predetermined line L from the substrate support portion 2 toward the first twist winding device 6, and becomes the CNT intermediate yarn Y ⁇ b> 1 in the first twist winding device 6.
  • the CNT intermediate yarn Y1 is caused to travel along a predetermined line L from the first twist winding device 6 toward the second twist winding device 5, and becomes the CNT yarn Y2 in the second twist winding device 5.
  • the CNT fiber group F is a collection of a plurality of filaments (fibers) made of carbon nanotubes.
  • the CNT intermediate yarn Y1 is one in which the CNT fiber group F is twisted (actual twist or false twist) within a range that can be further twisted in the second twist winding device 5 at the subsequent stage.
  • the CNT intermediate yarn Y1 is composed of the CNT fiber group F that is not completely aggregated, but has a higher tensile strength than the non-aggregated CNT fiber group F.
  • the CNT yarn Y2 is obtained by further twisting (actual twist or false twist) on the CNT intermediate yarn Y1.
  • upstream side in the traveling direction of the CNT fiber group F
  • downstream side in the traveling direction of the CNT fiber group F
  • upstream side in the traveling direction of the CNT intermediate yarn Y1 is simply referred to as “upstream side”, and the downstream side in the traveling direction of the CNT intermediate yarn Y1 is simply referred to as “downstream side”.
  • the substrate support unit 2 supports a carbon nanotube-formed substrate (hereinafter referred to as “CNT-formed substrate”) S from which the CNT fiber group F is drawn out.
  • the CNT-forming substrate S is referred to as a carbon nanotube forest or a vertically aligned structure of carbon nanotubes, etc., and carbon with high density and high orientation on the substrate by a chemical vapor deposition method or the like.
  • Nanotubes for example, single-walled carbon nanotubes, double-walled carbon nanotubes, multi-walled carbon nanotubes, etc.
  • the substrate for example, a glass substrate, a silicon substrate, a metal substrate, or the like is used.
  • the CNT fiber group F can be pulled out from the CNT-forming substrate S by using a jig called a micro drill when starting the manufacture of the CNT intermediate yarn Y1 or when replacing the CNT-forming substrate S. Further, the CNT fiber group F can be pulled out from the CNT-formed substrate S using a suction device, an adhesive tape, or the like instead of the micro drill.
  • the first twist winding device 6 twists the CNT fiber group F in a state where the first tension is generated in the CNT fiber group F to produce the CNT intermediate thread Y1, and winds the CNT intermediate thread Y1.
  • the first twist winding device 6 includes a first winding drive mechanism 50 that winds the CNT intermediate yarn Y1 around the first winding tube T1, and a CNT fiber group.
  • a first twist driving mechanism 60 that twists F to manufacture the CNT intermediate yarn Y1 and a first traverse driving mechanism 70 that traverses the CNT intermediate yarn Y1 in the first winding tube T1 are provided.
  • the first twist winding device 6 includes a frame 6 a that supports the first winding drive mechanism 50, the first twist drive mechanism 60, and the first traverse drive mechanism 70.
  • the first twist drive mechanism 60 includes a twist drive motor 61 fixed to the frame 6a, and a twist power transmission mechanism 62 that rotates the first winding tube T1 by the driving force of the twist drive motor 61. is doing.
  • the twisting power transmission mechanism 62 is a first winding with a predetermined line L along the traveling path of the CNT fiber group F to the CNT intermediate yarn Y1 guided to the first winding tube T1 by the first guide portion 63 as a rotation center line.
  • the intake tube T1 is rotated.
  • the first winding tube T ⁇ b> 1 rotates together with the first winding shaft 53 of the first winding driving mechanism 50 while being held by the holding member 73 of the first traverse driving mechanism 70, and moves to the first winding shaft 53. On the other hand, it is attached to the first winding shaft 53 so as to move in the direction of the first winding center line.
  • the twisting power transmission mechanism 62 includes a twisting rotating shaft 64 that is rotated by a twisting drive motor 61, a support body 65 that supports the first winding shaft 53 so as to be rotatable around the first winding centerline, Is included.
  • the twisting rotary shaft 64 is disposed with the predetermined line L as the rotation center line, and is pivotally supported by the frame 6a via a bearing.
  • a support body 65 is attached to a tip end portion 64 a that is an upstream end portion of the twisting rotary shaft 64.
  • the first guide portion 63 described above is attached to the support body 65.
  • a drive shaft 61 a of a twist drive motor 61 is connected to a base end portion 64 b that is a downstream end portion of the twist rotary shaft 64 via a plurality of spur gears 66.
  • the first twist driving mechanism 60 described above uses the predetermined line L along the traveling path of the CNT fiber group F to the CNT intermediate yarn Y1 guided to the first winding tube T1 by the first guide portion 63 as a rotation center line. By rotating the first winding tube T1, the CNT fiber group F is twisted to produce the CNT intermediate yarn Y1.
  • the CNT fiber group F to the CNT intermediate yarn Y1 mean a state in which the CNT fiber group F remains, a state in which the CNT fiber group F is twisted to become the CNT intermediate yarn Y1, and an intermediate state thereof.
  • the first twist driving mechanism 60 includes the predetermined line L and the center line CL of the first winding tube T1 (that is, the first winding shaft 53 has the first winding shaft 53).
  • the first winding tube T1 is rotated with the predetermined line L as the rotation center line so that the distance d to the center line) is not less than the minimum winding radius R1 and not more than the maximum winding radius R2 of the first winding tube T1.
  • the minimum winding radius R1 means a winding radius (corresponding to half the outer diameter of the first winding tube T1) when the CNT intermediate yarn Y1 is not wound around the first winding tube T1.
  • the maximum winding radius R2 is the winding radius when the maximum amount of CNT intermediate yarn Y1 is wound around the first winding tube T1 (the maximum amount of CNT intermediate yarn Y1 is wound around the first winding tube T1). It corresponds to half the outer diameter of the yarn layer in the case of Thus, the predetermined line L comes into contact with the surface of the first winding tube T1 or the surface of the yarn layer wound around the first winding tube T1.
  • the first take-up drive mechanism 50 has a take-up drive motor 51 fixed to the frame 6 a and the first take-up shaft 53 by the drive force of the take-up drive motor 51.
  • a take-up power transmission mechanism 52 that rotates around the take-up center line.
  • the first winding shaft 53 has a first winding center line orthogonal to the predetermined line L.
  • the take-up power transmission mechanism 52 is a take-up rotation shaft 54 rotated by a take-up drive motor 51 and a take-up operation converting mechanism for converting the rotation operation of the take-up rotation shaft 54 into the rotation operation of the first take-up shaft 53. 55.
  • the winding rotary shaft 54 is disposed inside the cylindrical twisted rotary shaft 64 with the predetermined line L as the rotation center line, and is pivotally supported by the frame 6a via a bearing.
  • a front end 54 a that is an upstream end of the winding rotary shaft 54 protrudes from a front end 64 a of the twist rotary shaft 64.
  • a drive shaft 51 a of a winding drive motor 51 is connected to the base end portion 54 b of the winding rotary shaft 54 via a plurality of spur gears 58.
  • a winding operation conversion mechanism 55 is provided between the front end 54 a of the winding rotary shaft 54 and the first winding shaft 53 via a support body 65. More specifically, the support body 65 rotatably supports the rotation shaft 56.
  • the rotating shaft 56 has a center line that is orthogonal to the predetermined line L and parallel to the first winding center line of the first winding shaft 53.
  • the winding rotary shaft 54 and the rotary shaft 56 are connected to each other by a bevel gear 55a and a bevel gear 55b that are respectively attached to the winding rotary shaft 54 and the rotary shaft 56 and mesh with each other.
  • the rotating shaft 56 and the first winding shaft 53 are connected to each other by a plurality of spur gears 57 that are respectively attached to the rotating shaft 56 and the first winding shaft 53 and mesh with each other.
  • the bevel gear 55 a, the bevel gear 55 b, the rotation shaft 56, and the spur gear 57 function as a winding operation conversion mechanism 55 that converts the rotation operation of the winding rotation shaft 54 into the rotation operation of the first winding shaft 53. .
  • the first take-up drive mechanism 50 described above rotates the first take-up shaft 53, to which the first take-up tube T1 is attached, around the first take-up center line, so that the first take-up tube T1 has a CNT. Wind up the intermediate yarn Y1.
  • the first traverse drive mechanism 70 includes a traverse drive motor 71 fixed to the frame 6 a and a first take-up shaft 53 with respect to the first guide portion 63 by the drive force of the traverse drive motor 71.
  • a traverse power transmission mechanism 72 that reciprocates along the first winding center line.
  • the traverse power transmission mechanism 72 includes a traverse rotation shaft 74 that is rotated by a traverse drive motor 71, a holding member 73 that holds the first winding tube T1, and a reciprocating movement operation of the holding member 73 that rotates the traverse rotation shaft 74. And a traverse motion conversion mechanism 75 for converting to The traverse rotation shaft 74 is disposed inside the cylindrical winding rotation shaft 54 with the predetermined line L as the rotation center line, and is supported by the frame 6a via a bearing. A tip end portion 74 a that is an upstream end portion of the traverse rotation shaft 74 protrudes from a tip end portion 54 a of the winding rotation shaft 54.
  • a drive shaft 71 a of a traverse drive motor 71 is connected to a base end portion 74 b of the traverse rotation shaft 74 via a plurality of spur gears 79.
  • the holding member 73 is attached to the first take-up shaft 53 so as to reciprocate in the direction of the first take-up center line with respect to the first take-up shaft 53 while holding the first take-up tube T1. ing.
  • the first winding shaft 53 is rotatable with respect to the holding member 73.
  • the first winding tube T1 can be attached to and detached from the first winding shaft 53 and the holding member 73.
  • a traverse motion conversion mechanism 75 is provided between the front end portion 74 a of the traverse rotation shaft 74 and the holding member 73 via a support 65. More specifically, the support body 65 rotatably supports the rotating shaft 76 and the ball screw shaft 77a.
  • the rotation shaft 76 and the ball screw shaft 77 a have center lines that are orthogonal to the predetermined line L and parallel to the first winding center line of the first winding shaft 53.
  • the traverse rotation shaft 74 and the rotation shaft 76 are connected to each other by a bevel gear 75a and a bevel gear 75b that are attached to the traverse rotation shaft 74 and the rotation shaft 76 and mesh with each other.
  • the rotating shaft 76 and the ball screw shaft 77a are connected to each other by a plurality of spur gears 78 that are respectively attached to the rotating shaft 76 and the ball screw shaft 77a and mesh with each other.
  • the holding member 73 is provided with a ball screw nut 77b that is screwed with the ball screw shaft 77a.
  • the bevel gear 75a, the bevel gear 75b, the rotation shaft 76, the spur gear 78, the ball screw shaft 77a, and the ball screw nut 77b are traverse operations for converting the rotation operation of the traverse rotation shaft 74 into the reciprocating movement operation of the holding member 73. It functions as a conversion mechanism 75.
  • the first traverse driving mechanism 70 described above is configured to reciprocate the first winding tube T1 relative to the first guide portion 63 along the first winding center line of the first winding shaft 53.
  • the CNT intermediate yarn Y1 is traversed.
  • a torque limiter is provided between the ball screw shaft 77a and the spur gear 78 attached thereto.
  • control of the twist drive motor 61, the winding drive motor 51, and the traverse drive motor 71 by the control unit 10 will be described.
  • the control unit 10 starts driving the twist drive motor 61, the take-up drive motor 51, and the traverse drive motor 71 to become a steady state (after time t1).
  • the rotational speed of the winding rotary shaft 54 is higher than the rotational speed of the twist rotary shaft 64 and the rotational speed of the traverse rotary shaft 74 is based on the rotational speed of the twin rotary shaft 64.
  • the twist drive motor 61, the take-up drive motor 51, and the traverse drive motor 71 are controlled so as to periodically become higher and lower speeds than the rotational speed.
  • the first winding tube T1 has a differential rotational speed corresponding to the difference between the rotational speed of the twisting rotary shaft 64 and the rotational speed of the winding rotary shaft 54. It will be rotated around the centerline.
  • the first winding tube T ⁇ b> 1 is reciprocated along the first winding center line of the first winding shaft 53 with respect to the first guide portion 63.
  • the gear ratios of the twisting rotary shaft 64, the winding rotary shaft 54, and the traverse rotary shaft 74 are the same.
  • the second twist-winding device 5 causes the CNT intermediate yarn Y1 drawn from the first twist-winding device 6 to generate a second tension higher than the first tension.
  • the intermediate yarn Y1 is twisted to produce the CNT yarn Y2, and the CNT yarn Y2 is wound up.
  • the second twist-winding device 5 includes a second winding drive mechanism 20 that winds the CNT yarn Y2 around the second winding tube T2, and a CNT intermediate yarn Y1.
  • a second traverse drive mechanism 30 for producing the CNT yarn Y2 by twisting the CNT intermediate yarn Y1 while turning the CNT yarn Y2, and a second traverse drive for traversing the CNT yarn Y2 in the second winding tube T2.
  • the second twist winding device 5 includes a frame 5 a that supports the second winding drive mechanism 20 and the second traverse drive mechanism 40, and a stage 34 that supports the second twist drive mechanism 30. Yes.
  • the second winding drive mechanism 20 includes a second winding shaft 21 having a predetermined line L as the second winding center line, and a winding drive motor 22 that rotates the second winding shaft 21. .
  • the second winding tube T ⁇ b> 2 is attached to a distal end portion 21 a that is an upstream end portion of the second winding shaft 21, and is detachable from the second winding shaft 21.
  • a base end portion 21 b, which is a downstream end portion of the second winding shaft 21, is connected to a drive shaft 22 a of the winding drive motor 22 via a shaft coupling 23.
  • the second winding shaft 21 is pivotally supported on the frame 5 a of the second twisting winding device 5 via a bearing 24.
  • the winding drive motor 22 is fixed to the frame 5a.
  • the second take-up drive mechanism 20 described above drives the take-up drive motor 22 to move the second take-up shaft 21 to which the second take-up tube T2 is attached to the second take-up center line (that is, a predetermined line).
  • the CNT yarn Y2 is wound around the second winding tube T2 by rotating around.
  • the shaft coupling 23 constitutes a winding power transmission mechanism.
  • the winding power transmission mechanism is a mechanism for rotating the second winding shaft 21 around the second winding center line by the driving force of the winding drive motor 22.
  • the second twist driving mechanism 30 includes a second guide portion 31 that guides the CNT yarn Y2 to the second winding tube T2, and a twist driving motor that rotates the second guide portion 31 around the second winding tube T2. 32.
  • the second guide portion 31 includes a cylindrical main body 31a that surrounds the second winding shaft 21, and a pair of arms 31b that extend upstream from the main body 31a.
  • An insertion hole 31c through which the CNT yarn Y2 guided by the second winding tube T2 is inserted is provided at the distal end that is the upstream end of one arm 31b.
  • the CNT yarn Y2 inserted through the insertion hole 31c is passed through the guide ring 35 disposed on the predetermined line L in the state of the CNT intermediate yarn Y1 to CNT yarn Y2, and is guided to the second winding tube T2. .
  • the main body 31 a of the second guide portion 31 is connected to the drive shaft 32 a of the twist drive motor 32 via a plurality of spur gears 33.
  • the twist drive motor 32 is fixed to the stage 34.
  • the stage 34 is attached to the frame 5a so as to be able to reciprocate along the second winding center line of the second winding shaft 21.
  • the above-described second twist driving mechanism 30 drives the twist driving motor 32 to rotate the second guide portion 31 that guides the CNT yarn Y2 to the second winding tube T2 around the second winding tube T2.
  • the CNT intermediate yarn Y1 to CNT yarn Y2 are turned around the guide ring 35 to form a balloon B by the CNT intermediate yarn Y1 to CNT yarn Y2, and the CNT intermediate yarn Y1 is twisted to form the CNT yarn Y2.
  • the CNT intermediate yarns Y1 to Y2 mean to include the state of the CNT intermediate yarn Y1, the state of being twisted to become the CNT yarn Y2, and the intermediate state thereof.
  • a twist power transmission mechanism is configured by the spur gear 33.
  • the twisting power transmission mechanism is a mechanism that rotates the second guide portion 31 around the second winding tube T ⁇ b> 2 by the driving force of the twisting drive motor 32.
  • the second traverse drive mechanism 40 includes a ball screw shaft 41 having a line parallel to the predetermined line L as a center line, a ball screw nut 42 screwed with the ball screw shaft 41, and a traverse drive for rotating the ball screw shaft 41. And a motor 43.
  • a base end portion, which is a downstream end portion of the ball screw shaft 41, is connected to a drive shaft 43 a of the traverse drive motor 43 via a shaft joint 44.
  • the ball screw nut 42 is fixed to the stage 34 of the second twist driving mechanism 30.
  • the traverse drive motor 43 is fixed to the frame 5a.
  • the above-mentioned second traverse drive mechanism 40 drives the traverse drive motor 43 to rotate the ball screw shaft 41 forward and backward, and reciprocate the second twist drive mechanism 30 along a predetermined line L ( That is, by moving the second guide portion 31 back and forth along the second winding center line of the second winding shaft 21 with respect to the second winding tube T2, the CNT yarn Y2 in the second winding tube T2 is obtained.
  • the second winding tube T2 is moved along the second winding center line of the second winding shaft 21 with respect to the second guide portion 31.
  • a traverse power transmission mechanism is configured by the ball screw shaft 41, the ball screw nut 42, and the shaft joint 44.
  • the traverse power transmission mechanism causes the stage 34 to reciprocate along the second winding center line of the second winding shaft 21 by the driving force of the traverse drive motor 43, thereby causing the second winding tube T2 to move to the second winding tube T2.
  • 2 is a mechanism for relatively reciprocating the guide 31 along the second winding center line of the second winding shaft 21.
  • control of the first twist winding device 6 and the second twist winding device 5 by the control unit 10 will be described.
  • the control unit 10 twists the CNT intermediate yarn Y1 drawn from the first twist winding device 6 to produce the CNT yarn Y2
  • the control unit 10 and the second twist winding device 6 Both devices 5 are controlled.
  • control unit 10 controls both the first twist-winding device 6 and the second twist-winding device 5 so that the twist amount given to the CNT yarn Y2 becomes a predetermined value.
  • the rotation direction of the 2nd guide part 31 by the 2nd twisting drive mechanism 30 of the 2nd twisting winding device 5, and the 1st volume by the 1st twisting driving mechanism 60 of the 1st twisting winding device 6 If the rotation direction of the take-up tube T1 is reversed and the relative speed difference between the rotation speed of the second guide portion 31 and the rotation speed of the first take-up tube T1 is increased, the amount of twist imparted to the CNT yarn Y2 Can be increased.
  • control unit 10 controls both the first twist winding device 6 and the second twist winding device 5 so that the second tension generated in the CNT intermediate yarn Y1 becomes a predetermined value.
  • the winding speed to the second winding tube T2 by the second winding driving mechanism 20 of the second twisting winding device 5 is determined by the first winding driving mechanism 50 of the first twisting winding device 6. If the relative speed difference between the take-up speed to the second take-up tube T2 and the take-up speed from the first take-up tube T1 is made larger than the drawing speed from the first take-up pipe T1, the CNT The second tension generated in the yarn Y2 can be increased.
  • a tension sensor that measures the second tension generated in the CNT intermediate yarn Y1 may be provided between the first twist winding device 6 and the second twist winding device 5.
  • the control unit 10 uses the first twist winding device 6 and the second twist winding device so that the second tension generated in the CNT intermediate yarn Y1 becomes a predetermined value based on the measurement value of the tension sensor. 5 can be feedback controlled.
  • the second tension generated in the CNT intermediate yarn Y1 drawn from the first winding tube T1 by controlling the torque of the winding drive motor 51 that rotates the first winding tube T1 of the first twist winding device 6. Can be feedback controlled.
  • the yarn manufacturing apparatus 1 when the CNT fiber group F is twisted to produce the CNT intermediate yarn Y1, the first tension is generated in the CNT fiber group F, and the CNT intermediate yarn Y1 is twisted.
  • the CNT yarn Y2 is manufactured by applying the second tension, a second tension higher than the first tension is generated in the CNT intermediate yarn Y1.
  • the optimal twist which can achieve sufficient density is given to CNT yarn Y2. Therefore, according to the yarn manufacturing apparatus 1, sufficient strength can be obtained in the manufactured CNT yarn Y2.
  • the yarn manufacturing apparatus 1 is provided with a substrate support portion 2 that supports the CNT-formed substrate S from which the CNT fiber group F is drawn. Thereby, the CNT fiber group F can be supplied stably.
  • the tension acting on the CNT fiber group F when the CNT fiber group F is pulled out from the CNT-forming substrate S is relatively low (in the above-described yarn manufacturing apparatus 1, this tension corresponds to the first tension) and is not agglomerated.
  • the substrate support portion 2, the first twisting winding device 6 and the second twisting winding device 5 are arranged on the predetermined line L. Thereby, an increase in the space occupied by the apparatus in the direction perpendicular to the predetermined line L can be suppressed. Furthermore, since the distances among the substrate support unit 2, the first twist winding device 6, and the second twist winding device 5 are stabilized, the quality of the manufactured CNT yarn Y2 can be stabilized.
  • the substrate support portion 2 is disposed on the predetermined line L between the first twist winding device 6 and the second twist winding device 5. Thereby, the increase in the occupation space of the apparatus in the direction parallel to the predetermined line L can be suppressed.
  • the yarn manufacturing apparatus 1 is provided with a control unit 10 that controls the first twist-winding device 6 and the second twist-winding device 5.
  • the first tension generated in the CNT fiber group F, the twist amount applied to the CNT intermediate yarn Y1, the second tension generated in the CNT intermediate yarn Y1, the twist amount applied to the CNT yarn Y2, etc. are arbitrarily adjusted. Can do.
  • the control unit 10 twists the CNT intermediate yarn Y ⁇ b> 1 drawn out from the first twist winding device 6 to manufacture the CNT yarn Y ⁇ b> 2, the first twist winding device. 6 and the second twist winding device 5 are controlled. Specifically, the control unit 10 controls both the first twist winding device 6 and the second twist winding device 5 so that the twist amount given to the CNT yarn Y2 becomes a predetermined value. Both the first twist winding device 6 and the second twist winding device 5 are controlled so that the second tension generated in the CNT intermediate yarn Y1 becomes a predetermined value. Thereby, the second tension generated in the CNT intermediate yarn Y1, the twist amount applied to the CNT yarn Y2, and the like can be adjusted efficiently. Furthermore, compared with the case where one of the 1st twist winding apparatus 6 and the 2nd twist winding apparatus 5 is controlled, the freedom degree of those adjustments can be enlarged.
  • the travel path of the CNT fiber group F to the CNT intermediate yarn Y1 guided to the first winding tube T1 by the first guide portion 63 is stabilized.
  • the CNT fiber group F can be suitably twisted while suppressing an excessive force from acting on the CNT fiber group F.
  • the distance d between the predetermined line L and the center line CL of the first winding tube T1 is not less than the minimum winding radius R1 of the first winding tube T1, and the maximum winding radius R2.
  • the first winding tube T1 is rotated with the predetermined line L as the rotation center line so as to be as follows.
  • the predetermined line L and the center line CL of the first winding tube T1 intersect so that the distance d between the predetermined line L and the center line CL of the first winding tube T1 becomes zero.
  • the traveling of the CNT fiber group F to the CNT intermediate yarn Y1 guided to the first winding tube T1 by the guide portion 63 is performed. Since the variation in the path is further suppressed, the aggregation state of the CNT intermediate yarn Y1 becomes more stable.
  • the CNT fiber group F is twisted to produce the CNT yarn Y2 while the balloon B is formed by the CNT intermediate yarn Y1 to the CNT yarn Y2. Therefore, it is possible to efficiently twist the CNT intermediate yarn Y1 while appropriately absorbing the tension fluctuation generated in the CNT intermediate yarn Y1 having relatively little stretchability by the balloon B.
  • this invention is not limited to the said embodiment.
  • a supply source of the CNT fiber group F an apparatus that continuously synthesizes carbon nanotubes and supplies the CNT fiber group F instead of the CNT-forming substrate S may be used.
  • an aggregation portion such as a thin tube that aggregates the CNT fiber group F within a range in which the CNT fiber group F can be twisted in the first twist winding device 6 is provided upstream of the first twist winding device 6. You may arrange in.
  • the CNT fiber group F is twisted while the balloon B is formed to produce the CNT yarn Y2.
  • the CNT fiber group F is twisted under the condition that the balloon B is not formed and the CNT yarn Y2 is formed. It is also possible to manufacture.

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Abstract

　糸製造装置１は、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）繊維群Ｆを走行させつつ当該ＣＮＴ繊維群ＦからＣＮＴ糸Ｙ２を製造する装置であって、ＣＮＴ繊維群Ｆに第１テンションを生じさせている状態で当該ＣＮＴ繊維群Ｆに撚りを掛けてＣＮＴ中間糸Ｙ１を製造し、当該ＣＮＴ中間糸Ｙ１を巻き取る第１撚掛巻取装置６と、第１撚掛巻取装置６から引き出されたＣＮＴ中間糸Ｙ１に第１テンションよりも高い第２テンションを生じさせている状態で当該ＣＮＴ中間糸Ｙ１に撚りを掛けてＣＮＴ糸Ｙ２を製造し、当該ＣＮＴ糸Ｙ２を巻き取る第２撚掛巻取装置５と、を備える。

Description

糸製造装置
　本発明は、カーボンナノチューブ繊維群を走行させつつ当該カーボンナノチューブ繊維群からカーボンナノチューブ糸を製造する糸製造装置に関する。
　特許文献１には、カーボンナノチューブ繊維群に撚りを掛けてカーボンナノチューブ中間糸を製造し、更に、カーボンナノチューブ中間糸に撚りを掛けてカーボンナノチューブ糸を製造する糸製造方法が記載されている。
特開２０１１－２０８２９６号公報
　しかしながら、特許文献１記載の糸製造方法のように、単に段階的に撚りを掛けただけでは、安定した強度を有するカーボンナノチューブ糸を得ることは困難である。
　そこで、本発明は、安定した強度を有するカーボンナノチューブ糸を得ることができる糸製造装置を提供することを目的とする。
　本発明の糸製造装置は、カーボンナノチューブ繊維群を走行させつつ当該カーボンナノチューブ繊維群からカーボンナノチューブ糸を製造する糸製造装置であって、カーボンナノチューブ繊維群に第１テンションを生じさせている状態で当該カーボンナノチューブ繊維群に撚りを掛けてカーボンナノチューブ中間糸を製造し、当該カーボンナノチューブ中間糸を巻き取る第１撚掛巻取部と、第１撚掛巻取部から引き出されたカーボンナノチューブ中間糸に第１テンションよりも高い第２テンションを生じさせている状態で当該カーボンナノチューブ中間糸に撚りを掛けてカーボンナノチューブ糸を製造し、当該カーボンナノチューブ糸を巻き取る第２撚掛巻取部と、を備える。
　この糸製造装置では、カーボンナノチューブ繊維群に撚りを掛けてカーボンナノチューブ中間糸を製造する際に、カーボンナノチューブ繊維群に第１テンションが生じさせられ、カーボンナノチューブ中間糸に撚りを掛けてカーボンナノチューブ糸を製造する際に、カーボンナノチューブ中間糸に第１テンションよりも高い第２テンションが生じさせられる。これにより、カーボンナノチューブ糸には、十分な密度の撚りが付与されることになる。よって、この糸製造装置によれば、製造されたカーボンナノチューブ糸において十分な強度を得ることができる。
　本発明の糸製造装置は、カーボンナノチューブ繊維群が引き出されるカーボンナノチューブ形成基板を支持する基板支持部を更に備えてもよい。これによれば、カーボンナノチューブ繊維群を安定して供給することができる。しかも、カーボンナノチューブ形成基板からのカーボンナノチューブ繊維群の引出し時にカーボンナノチューブ繊維群に作用するテンションは比較的低く、且つ未凝集状態のカーボンナノチューブ繊維群の耐荷重値は比較的低いことから、カーボンナノチューブ繊維群を十分な密度に凝集させ得るテンションを付与することは困難であるものの、上述したように、段階的にテンションが生じさせられつつ撚りが掛けられるので、十分な密度が達成され、安定した高強度のカーボンナノチューブ糸を得ることができる。
　本発明の糸製造装置においては、第１撚掛巻取部、第２撚掛巻取部及び基板支持部は、同一線上に配置されていてもよい。これによれば、特に同一線に垂直な方向における装置の占有スペースの増大を抑制することができる。更に、第１撚掛巻取部、第２撚掛巻取部及び基板支持部の相互間の距離が安定するので、製造されたカーボンナノチューブ糸の品質の安定を図ることができる。
　本発明の糸製造装置においては、基板支持部は、同一線上において、第１撚掛巻取部と第２撚掛巻取部との間に配置されていてもよい。これによれば、特に同一線に平行な方向における装置の占有スペースの増大を抑制することができる。
　本発明の糸製造装置は、第１撚掛巻取部及び第２撚掛巻取部を制御する制御部を更に備えてもよい。これによれば、カーボンナノチューブ繊維群に生じる第１テンション、カーボンナノチューブ中間糸に付与される撚り量、カーボンナノチューブ中間糸に生じる第２テンション、カーボンナノチューブ糸に付与される撚り量等を任意に調整することができる。
　本発明の糸製造装置においては、制御部は、第１撚掛巻取部から引き出されたカーボンナノチューブ中間糸に撚りを掛けてカーボンナノチューブ糸を製造するときに、第１撚掛巻取部及び第２撚掛巻取部の両方を制御してもよい。これによれば、カーボンナノチューブ中間糸に生じる第２テンション、カーボンナノチューブ糸に付与される撚り量等を効率良く調整することができる。更に、第１撚掛巻取部及び第２撚掛巻取部の一方を制御する場合に比べ、それらの調整の自由度を大きくすることができる。
　本発明の糸製造装置においては、制御部は、カーボンナノチューブ糸に付与される撚り量が所定値となるように、第１撚掛巻取部及び第２撚掛巻取部の両方を制御してもよい。これによれば、上述したように、カーボンナノチューブ糸に付与される撚り量を効率良く調整することができる。
　本発明の糸製造装置においては、制御部は、カーボンナノチューブ中間糸に生じる第２テンションが所定値となるように、第１撚掛巻取部及び第２撚掛巻取部の両方を制御してもよい。これによれば、上述したように、カーボンナノチューブ中間糸に生じる第２テンションを効率良く調整することができる。
　本発明の糸製造装置においては、第１撚掛巻取部は、第１巻取管が取り付けられた第１巻取軸をその第１巻取中心線周りに回転させることにより、第１巻取管にカーボンナノチューブ中間糸を巻き取る第１巻取駆動機構と、第１ガイド部によって第１巻取管に案内されるカーボンナノチューブ繊維群乃至カーボンナノチューブ中間糸の走行経路に沿った所定線を回転中心線として第１巻取管を回転させることにより、カーボンナノチューブ繊維群に撚りを掛けてカーボンナノチューブ中間糸を製造する第１撚掛駆動機構と、第１ガイド部に対して第１巻取管を第１巻取軸の第１巻取中心線に沿って相対的に往復移動させることにより、第１巻取管においてカーボンナノチューブ中間糸をトラバースさせる第１トラバース駆動機構と、を有してもよい。これによれば、第１ガイド部によって第１巻取管に案内されるカーボンナノチューブ繊維群乃至カーボンナノチューブ中間糸の走行経路が安定するので、カーボンナノチューブ繊維群に無理な力が作用するのを抑制しつつ、カーボンナノチューブ繊維群に好適に撚りを掛けることができる。
　本発明の糸製造装置においては、第１撚掛駆動機構は、所定線と第１巻取管の中心線との距離が、第１巻取管の最小巻取半径以上、最大巻取半径以下となるように、所定線を回転中心線として第１巻取管を回転させてもよい。これによれば、第１ガイド部によって第１巻取管に案内されるカーボンナノチューブ繊維群乃至カーボンナノチューブ中間糸の走行経路の変動がより一層抑制されるので、カーボンナノチューブ中間糸の凝集状態がより一層安定したものとなる。なお、最小巻取半径とは、第１巻取管にカーボンナノチューブ中間糸が巻き取られていない場合における巻取半径（第１巻取管の外径の半分に相当する）を意味し、最大巻取半径とは、第１巻取管にカーボンナノチューブ中間糸が最大量巻き取られた場合における巻取半径（第１巻取管にカーボンナノチューブ中間糸が最大量巻き取られた場合における糸層の外径の半分に相当する）を意味する。
　本発明の糸製造装置においては、第２撚掛巻取部は、第２巻取管が取り付けられた第２巻取軸をその第２巻取中心線周りに回転させることにより、第２巻取管にカーボンナノチューブ糸を巻き取る第２巻取駆動機構と、カーボンナノチューブ糸を第２巻取管に案内する第２ガイド部を第２巻取管の周りにおいて回転させることにより、カーボンナノチューブ繊維群乃至カーボンナノチューブ糸を旋回させつつ、カーボンナノチューブ繊維群に撚りを掛けてカーボンナノチューブ糸を製造する第２撚掛駆動機構と、第２巻取管に対して第２ガイド部を第２巻取軸の第２巻取中心線に沿って相対的に往復移動させることにより、第２巻取管においてカーボンナノチューブ糸をトラバースさせる第２トラバース駆動機構と、を有してもよい。これによれば、カーボンナノチューブ繊維群乃至カーボンナノチューブ糸を旋回させてバルーン（カーボンナノチューブ繊維群乃至カーボンナノチューブ糸が遠心力により風船状に膨らんだ状態）を形成することで、伸縮性が比較的少ないカーボンナノチューブ繊維群に生じるテンション変動をバルーンで好適に吸収しつつ、カーボンナノチューブ繊維群に効率良く撚りを掛けることができる。
　本発明によれば、製造されたカーボンナノチューブ糸において十分な強度を得ることができる糸製造装置を提供することが可能となる。
本発明の一実施形態の糸製造装置の平面図である。 図１の糸製造装置の第１撚掛巻取装置の一部断面図である。 図２の第１撚掛巻取装置の第１巻取管を所定線に平行な方向から見た図である。 図２の第１撚掛巻取装置における各回転軸の回転速度の関係を示すグラフである。 図１の糸製造装置の第２撚掛巻取装置の一部断面図である。
　以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。
　図１に示されるように、糸製造装置１は、カーボンナノチューブ繊維群（以下、「ＣＮＴ繊維群」という）Ｆを走行させつつ当該ＣＮＴ繊維群Ｆからカーボンナノチューブ中間糸（以下、「ＣＮＴ中間糸」という）Ｙ１を介してカーボンナノチューブ糸（以下、「ＣＮＴ糸」という）Ｙ２を製造する装置である。糸製造装置１は、基板支持部２と、第１撚掛巻取装置（第１撚掛巻取部）６と、第２撚掛巻取装置（第２撚掛巻取部）５と、制御部１０と、を備えている。基板支持部２、第１撚掛巻取装置６及び第２撚掛巻取装置５は、直線の所定線（同一線）Ｌ上に配置されており、基板支持部２は、当該所定線Ｌ上において、第１撚掛巻取装置６と第２撚掛巻取装置５との間に配置されている。制御部１０は、第１撚掛巻取装置６及び第２撚掛巻取装置５の動作を制御する。
　ＣＮＴ繊維群Ｆは、基板支持部２から第１撚掛巻取装置６に向かって所定線Ｌに沿って走行させられ、第１撚掛巻取装置６においてＣＮＴ中間糸Ｙ１となる。ＣＮＴ中間糸Ｙ１は、第１撚掛巻取装置６から第２撚掛巻取装置５に向かって所定線Ｌに沿って走行させられ、第２撚掛巻取装置５においてＣＮＴ糸Ｙ２となる。なお、ＣＮＴ繊維群Ｆは、カーボンナノチューブからなる糸条体（繊維）が複数集合したものである。ＣＮＴ中間糸Ｙ１は、後段の第２撚掛巻取装置５において更に撚りを掛けられる程度の範囲内でＣＮＴ繊維群Ｆに撚り（実撚り又は仮撚り）が掛けられたものである。ＣＮＴ中間糸Ｙ１は、完全には凝集していないＣＮＴ繊維群Ｆで構成されているが、未凝集のＣＮＴ繊維群Ｆよりも大きな引張強度を有している。ＣＮＴ糸Ｙ２は、ＣＮＴ中間糸Ｙ１に更に撚り（実撚り又は仮撚り）が掛けられたものである。以下、第１撚掛巻取装置６に関しては、ＣＮＴ繊維群Ｆの走行方向における上流側を単に「上流側」といい、ＣＮＴ繊維群Ｆの走行方向における下流側を単に「下流側」という。第２撚掛巻取装置５に関しては、ＣＮＴ中間糸Ｙ１の走行方向における上流側を単に「上流側」といい、ＣＮＴ中間糸Ｙ１の走行方向における下流側を単に「下流側」という。
　基板支持部２は、ＣＮＴ繊維群Ｆが引き出されるカーボンナノチューブ形成基板（以下、「ＣＮＴ形成基板」という）Ｓを保持した状態で支持する。ＣＮＴ形成基板Ｓは、カーボンナノチューブフォレスト（carbon　nanotube　forest）、或いは、カーボンナノチューブの垂直配向構造体等と称されるものであり、化学気相成長法等によって基板上に高密度且つ高配向にカーボンナノチューブ（例えば、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ等）が形成されたものである。基板としては、例えば、ガラス基板、シリコン基板、金属基板等が用いられる。なお、ＣＮＴ中間糸Ｙ１の製造開始時、ＣＮＴ形成基板Ｓの交換時等には、マイクロドリルと称される治具を用いて、ＣＮＴ形成基板ＳからＣＮＴ繊維群Ｆを引き出すことができる。また、マイクロドリルに代えて、吸引装置、粘着テープ等を用いて、ＣＮＴ形成基板ＳからＣＮＴ繊維群Ｆを引き出すことができる。
　第１撚掛巻取装置６は、ＣＮＴ繊維群Ｆに第１テンションを生じさせている状態で当該ＣＮＴ繊維群Ｆに撚りを掛けてＣＮＴ中間糸Ｙ１を製造し、当該ＣＮＴ中間糸Ｙ１を巻き取る。より具体的には、図２に示されるように、第１撚掛巻取装置６は、第１巻取管Ｔ１にＣＮＴ中間糸Ｙ１を巻き取る第１巻取駆動機構５０と、ＣＮＴ繊維群Ｆに撚りを掛けてＣＮＴ中間糸Ｙ１を製造する第１撚掛駆動機構６０と、第１巻取管Ｔ１においてＣＮＴ中間糸Ｙ１をトラバースさせる第１トラバース駆動機構７０と、を備えている。更に、第１撚掛巻取装置６は、第１巻取駆動機構５０、第１撚掛駆動機構６０及び第１トラバース駆動機構７０を支持するフレーム６ａを備えている。
　第１撚掛駆動機構６０は、フレーム６ａに固定された撚掛駆動モータ６１と、撚掛駆動モータ６１の駆動力によって第１巻取管Ｔ１を回転させる撚掛動力伝達機構６２と、を有している。撚掛動力伝達機構６２は、第１ガイド部６３によって第１巻取管Ｔ１に案内されるＣＮＴ繊維群Ｆ乃至ＣＮＴ中間糸Ｙ１の走行経路に沿った所定線Ｌを回転中心線として第１巻取管Ｔ１を回転させる。第１巻取管Ｔ１は、第１トラバース駆動機構７０の保持部材７３に保持された状態で、第１巻取駆動機構５０の第１巻取軸５３と共に回転し且つ第１巻取軸５３に対してその第１巻取中心線方向に移動するように、第１巻取軸５３に取り付けられている。
　撚掛動力伝達機構６２は、撚掛駆動モータ６１によって回転させられる撚掛回転軸６４と、第１巻取軸５３をその第１巻取中心線周りに回転可能に支持する支持体６５と、を含んでいる。撚掛回転軸６４は、所定線Ｌを回転中心線として配置されており、ベアリングを介してフレーム６ａに軸支されている。撚掛回転軸６４の上流側端部である先端部６４ａには、支持体６５が取り付けられている。支持体６５には、上述した第１ガイド部６３が取り付けられている。これにより、第１ガイド部６３の一対のガイドピン６３ａは、所定線Ｌを挟んで対向した状態で、所定線Ｌ周りに回転させられる。撚掛回転軸６４の下流側端部である基端部６４ｂには、複数の平歯車６６を介して撚掛駆動モータ６１の駆動軸６１ａが連結されている。
　以上の第１撚掛駆動機構６０は、第１ガイド部６３によって第１巻取管Ｔ１に案内されるＣＮＴ繊維群Ｆ乃至ＣＮＴ中間糸Ｙ１の走行経路に沿った所定線Ｌを回転中心線として第１巻取管Ｔ１を回転させることにより、ＣＮＴ繊維群Ｆに撚りを掛けてＣＮＴ中間糸Ｙ１を製造する。なお、ＣＮＴ繊維群Ｆ乃至ＣＮＴ中間糸Ｙ１とは、ＣＮＴ繊維群Ｆのままの状態、撚りが掛けられてＣＮＴ中間糸Ｙ１となった状態、及びそれらの中間の状態を含む意味である。
　本実施形態では、図３に示されるように、第１撚掛駆動機構６０は、所定線Ｌと第１巻取管Ｔ１の中心線ＣＬ（すなわち、第１巻取軸５３の第１巻取中心線）との距離ｄが、第１巻取管Ｔ１の最小巻取半径Ｒ１以上、最大巻取半径Ｒ２以下となるように、所定線Ｌを回転中心線として第１巻取管Ｔ１を回転させる。なお、最小巻取半径Ｒ１とは、第１巻取管Ｔ１にＣＮＴ中間糸Ｙ１が巻き取られていない場合における巻取半径（第１巻取管Ｔ１の外径の半分に相当する）を意味し、最大巻取半径Ｒ２とは、第１巻取管Ｔ１にＣＮＴ中間糸Ｙ１が最大量巻き取られた場合における巻取半径（第１巻取管Ｔ１にＣＮＴ中間糸Ｙ１が最大量巻き取られた場合における糸層の外径の半分に相当する）を意味する。これにより、所定線Ｌは、第１巻取管Ｔ１の表面、乃至、第１巻取管Ｔ１に巻き取られた糸層の表面に接することになる。
　図２に示されるように、第１巻取駆動機構５０は、フレーム６ａに固定された巻取駆動モータ５１と、巻取駆動モータ５１の駆動力によって第１巻取軸５３をその第１巻取中心線周りに回転させる巻取動力伝達機構５２と、を有している。第１巻取軸５３は、所定線Ｌと直交する第１巻取中心線を有している。
　巻取動力伝達機構５２は、巻取駆動モータ５１によって回転させられる巻取回転軸５４と、巻取回転軸５４の回転動作を第１巻取軸５３の回転動作に変換する巻取動作変換機構５５と、を含んでいる。巻取回転軸５４は、所定線Ｌを回転中心線として筒状の撚掛回転軸６４の内側に配置されており、ベアリングを介してフレーム６ａに軸支されている。巻取回転軸５４の上流側端部である先端部５４ａは、撚掛回転軸６４の先端部６４ａから突出している。巻取回転軸５４の下流側端部である基端部５４ｂは、撚掛回転軸６４の基端部６４ｂから突出している。巻取回転軸５４の基端部５４ｂには、複数の平歯車５８を介して巻取駆動モータ５１の駆動軸５１ａが連結されている。
　巻取回転軸５４の先端部５４ａと第１巻取軸５３との間には、支持体６５を介して巻取動作変換機構５５が設けられている。より具体的には、支持体６５は、回転軸５６を回転可能に軸支している。回転軸５６は、所定線Ｌと直交し且つ第１巻取軸５３の第１巻取中心線に平行な中心線を有している。巻取回転軸５４と回転軸５６とは、巻取回転軸５４及び回転軸５６にそれぞれ取り付けられ且つ互いに噛み合う傘歯車５５ａ及び傘歯車５５ｂによって連結されている。回転軸５６と第１巻取軸５３とは、回転軸５６及び第１巻取軸５３にそれぞれ取り付けられ且つ互いに噛み合う複数の平歯車５７によって連結されている。これにより、傘歯車５５ａ、傘歯車５５ｂ、回転軸５６及び平歯車５７は、巻取回転軸５４の回転動作を第１巻取軸５３の回転動作に変換する巻取動作変換機構５５として機能する。
　以上の第１巻取駆動機構５０は、第１巻取管Ｔ１が取り付けられた第１巻取軸５３をその第１巻取中心線周りに回転させることにより、第１巻取管Ｔ１にＣＮＴ中間糸Ｙ１を巻き取る。
　第１トラバース駆動機構７０は、フレーム６ａに固定されたトラバース駆動モータ７１と、トラバース駆動モータ７１の駆動力によって、第１ガイド部６３に対して第１巻取管Ｔ１を第１巻取軸５３の第１巻取中心線に沿って往復移動させるトラバース動力伝達機構７２と、を有している。なお、第１巻取管Ｔ１においてＣＮＴ中間糸Ｙ１をトラバースさせる際には、例えば第１巻取管Ｔ１に対して第１ガイド部６３を第１巻取軸５３の第１巻取中心線に沿って往復移動させるなど、第１ガイド部６３に対して第１巻取管Ｔ１を第１巻取軸５３の第１巻取中心線に沿って相対的に往復移動させることができればよい。
　トラバース動力伝達機構７２は、トラバース駆動モータ７１によって回転させられるトラバース回転軸７４と、第１巻取管Ｔ１を保持する保持部材７３と、トラバース回転軸７４の回転動作を保持部材７３の往復移動動作に変換するトラバース動作変換機構７５と、を含んでいる。トラバース回転軸７４は、所定線Ｌを回転中心線として筒状の巻取回転軸５４の内側に配置されており、ベアリングを介してフレーム６ａに軸支されている。トラバース回転軸７４の上流側端部である先端部７４ａは、巻取回転軸５４の先端部５４ａから突出している。トラバース回転軸７４の下流側端部である基端部７４ｂは、巻取回転軸５４の基端部５４ｂから突出している。トラバース回転軸７４の基端部７４ｂには、複数の平歯車７９を介してトラバース駆動モータ７１の駆動軸７１ａが連結されている。
　保持部材７３は、第１巻取管Ｔ１を保持した状態で、第１巻取軸５３に対してその第１巻取中心線方向に往復移動するように、第１巻取軸５３に取り付けられている。第１巻取軸５３は、保持部材７３に対して回転可能となっている。第１巻取管Ｔ１は、第１巻取軸５３及び保持部材７３に対して着脱可能となっている。
　トラバース回転軸７４の先端部７４ａと保持部材７３との間には、支持体６５を介してトラバース動作変換機構７５が設けられている。より具体的には、支持体６５は、回転軸７６及びボールねじ軸７７ａを回転可能に軸支している。回転軸７６及びボールねじ軸７７ａは、所定線Ｌと直交し且つ第１巻取軸５３の第１巻取中心線に平行な中心線をそれぞれ有している。トラバース回転軸７４と回転軸７６とは、トラバース回転軸７４及び回転軸７６にそれぞれ取り付けられ且つ互いに噛み合う傘歯車７５ａ及び傘歯車７５ｂによって連結されている。回転軸７６とボールねじ軸７７ａとは、回転軸７６及びボールねじ軸７７ａにそれぞれ取り付けられ且つ互いに噛み合う複数の平歯車７８によって連結されている。保持部材７３には、ボールねじ軸７７ａと螺合するボールねじナット７７ｂが設けられている。これにより、傘歯車７５ａ、傘歯車７５ｂ、回転軸７６、平歯車７８、ボールねじ軸７７ａ及びボールねじナット７７ｂは、トラバース回転軸７４の回転動作を保持部材７３の往復移動動作に変換するトラバース動作変換機構７５として機能する。
　以上の第１トラバース駆動機構７０は、第１ガイド部６３に対して第１巻取管Ｔ１を第１巻取軸５３の第１巻取中心線に沿って相対的に往復移動させることにより、第１巻取管Ｔ１においてＣＮＴ中間糸Ｙ１をトラバースさせる。なお、ボールねじ軸７７ａとそれに取り付けられた平歯車７８との間には、トルクリミッタが設けられている。これにより、制御エラー等で万が一、保持部材７３が支持体６５等に接触した際にも、巻取回転軸５４からの回転力の伝達が遮断されるので、各部品の損傷が防止される。
　次に、制御部１０による撚掛駆動モータ６１、巻取駆動モータ５１及びトラバース駆動モータ７１の制御について説明する。図４の（ａ）に示されるように、制御部１０は、撚掛駆動モータ６１、巻取駆動モータ５１及びトラバース駆動モータ７１の駆動を開始させ、定常状態となった後（時刻ｔ１以降）は、撚掛回転軸６４の回転速度を基準として、巻取回転軸５４の回転速度が撚掛回転軸６４の回転速度よりも高速となり、且つトラバース回転軸７４の回転速度が撚掛回転軸６４の回転速度よりも周期的に高速及び低速となるように、撚掛駆動モータ６１、巻取駆動モータ５１及びトラバース駆動モータ７１を制御する。撚掛回転軸６４上から、撚掛回転軸６４、巻取回転軸５４及びトラバース回転軸７４の回転速度を捉えると、図４の（ｂ）に示されるようになる。これにより、第１巻取管Ｔ１は、撚掛回転軸６４の回転速度と巻取回転軸５４の回転速度との差分に相当する差分回転速度で、第１巻取軸５３の第１巻取中心線周りに回転させられることになる。同時に、第１巻取管Ｔ１は、第１ガイド部６３に対して第１巻取軸５３の第１巻取中心線に沿って往復移動させられることになる。なお、図４において、撚掛回転軸６４、巻取回転軸５４及びトラバース回転軸７４のギア比は、同一であるものとする。
　図１に戻り、第２撚掛巻取装置５は、第１撚掛巻取装置６から引き出されたＣＮＴ中間糸Ｙ１に第１テンションよりも高い第２テンションを生じさせている状態で当該ＣＮＴ中間糸Ｙ１に撚りを掛けてＣＮＴ糸Ｙ２を製造し、当該ＣＮＴ糸Ｙ２を巻き取る。より具体的には、図５に示されるように、第２撚掛巻取装置５は、第２巻取管Ｔ２にＣＮＴ糸Ｙ２を巻き取る第２巻取駆動機構２０と、ＣＮＴ中間糸Ｙ１乃至ＣＮＴ糸Ｙ２を旋回させつつ、ＣＮＴ中間糸Ｙ１に撚りを掛けてＣＮＴ糸Ｙ２を製造する第２撚掛駆動機構３０と、第２巻取管Ｔ２においてＣＮＴ糸Ｙ２をトラバースさせる第２トラバース駆動機構４０と、を備えている。更に、第２撚掛巻取装置５は、第２巻取駆動機構２０及び第２トラバース駆動機構４０を支持するフレーム５ａと、第２撚掛駆動機構３０を支持するステージ３４と、を備えている。
　第２巻取駆動機構２０は、所定線Ｌを第２巻取中心線とする第２巻取軸２１と、第２巻取軸２１を回転させる巻取駆動モータ２２と、を有している。第２巻取管Ｔ２は、第２巻取軸２１の上流側端部である先端部２１ａに取り付けられており、第２巻取軸２１に対して着脱可能となっている。第２巻取軸２１の下流側端部である基端部２１ｂは、軸継手２３を介して巻取駆動モータ２２の駆動軸２２ａと連結されている。第２巻取軸２１は、ベアリング２４を介して第２撚掛巻取装置５のフレーム５ａに軸支されている。巻取駆動モータ２２は、フレーム５ａに固定されている。
　以上の第２巻取駆動機構２０は、巻取駆動モータ２２を駆動させて、第２巻取管Ｔ２が取り付けられた第２巻取軸２１をその第２巻取中心線（すなわち、所定線Ｌ）周りに回転させることにより、第２巻取管Ｔ２にＣＮＴ糸Ｙ２を巻き取る。この第２巻取駆動機構２０においては、軸継手２３によって、巻取動力伝達機構が構成されている。巻取動力伝達機構は、巻取駆動モータ２２の駆動力によって第２巻取軸２１をその第２巻取中心線周りに回転させる機構である。
　第２撚掛駆動機構３０は、ＣＮＴ糸Ｙ２を第２巻取管Ｔ２に案内する第２ガイド部３１と、第２ガイド部３１を第２巻取管Ｔ２の周りにおいて回転させる撚掛駆動モータ３２と、を有している。第２ガイド部３１は、第２巻取軸２１を包囲する筒状の本体３１ａと、本体３１ａから上流側に延在する一対のアーム３１ｂと、を含んでいる。一方のアーム３１ｂの上流側端部である先端部には、第２巻取管Ｔ２に案内されるＣＮＴ糸Ｙ２が挿通される挿通孔３１ｃが設けられている。挿通孔３１ｃに挿通されるＣＮＴ糸Ｙ２は、所定線Ｌ上に配置されたガイドリング３５をＣＮＴ中間糸Ｙ１乃至ＣＮＴ糸Ｙ２の状態で通過させられて、第２巻取管Ｔ２に案内される。第２ガイド部３１の本体３１ａは、複数の平歯車３３を介して撚掛駆動モータ３２の駆動軸３２ａと連結されている。撚掛駆動モータ３２は、ステージ３４に固定されている。ステージ３４は、第２巻取軸２１の第２巻取中心線に沿って往復移動可能となるようにフレーム５ａに取り付けられている。なお、第２巻取軸２１と本体３１ａとの間に、すべり軸受としてブッシュを配置してもよい。
　以上の第２撚掛駆動機構３０は、撚掛駆動モータ３２を駆動させて、ＣＮＴ糸Ｙ２を第２巻取管Ｔ２に案内する第２ガイド部３１を第２巻取管Ｔ２の周りにおいて回転させることにより、ガイドリング３５を支点としてＣＮＴ中間糸Ｙ１乃至ＣＮＴ糸Ｙ２を旋回させてＣＮＴ中間糸Ｙ１乃至ＣＮＴ糸Ｙ２によるバルーンＢを形成しつつ、ＣＮＴ中間糸Ｙ１に撚りを掛けてＣＮＴ糸Ｙ２を製造する。なお、ＣＮＴ中間糸Ｙ１乃至ＣＮＴ糸Ｙ２とは、ＣＮＴ中間糸Ｙ１のままの状態、撚りが掛けられてＣＮＴ糸Ｙ２となった状態、及びそれらの中間の状態を含む意味である。この第２撚掛駆動機構３０においては、平歯車３３によって、撚掛動力伝達機構が構成されている。撚掛動力伝達機構は、撚掛駆動モータ３２の駆動力によって第２ガイド部３１を第２巻取管Ｔ２の周りにおいて回転させる機構である。
　第２トラバース駆動機構４０は、所定線Ｌに平行な線を中心線とするボールねじ軸４１と、ボールねじ軸４１と螺合されたボールねじナット４２と、ボールねじ軸４１を回転させるトラバース駆動モータ４３と、を有している。ボールねじ軸４１の下流側端部である基端部は、軸継手４４を介してトラバース駆動モータ４３の駆動軸４３ａと連結されている。ボールねじナット４２は、第２撚掛駆動機構３０のステージ３４に固定されている。トラバース駆動モータ４３は、フレーム５ａに固定されている。
　以上の第２トラバース駆動機構４０は、トラバース駆動モータ４３を駆動させてボールねじ軸４１を正回転及び逆回転させ、第２撚掛駆動機構３０を所定線Ｌに沿って往復移動させることにより（すなわち、第２巻取管Ｔ２に対して第２ガイド部３１を第２巻取軸２１の第２巻取中心線に沿って往復移動させることにより）、第２巻取管Ｔ２においてＣＮＴ糸Ｙ２をトラバースさせる。なお、第２巻取管Ｔ２においてＣＮＴ糸Ｙ２をトラバースさせる際には、例えば第２ガイド部３１に対して第２巻取管Ｔ２を第２巻取軸２１の第２巻取中心線に沿って往復移動させるなど、第２巻取管Ｔ２に対して第２ガイド部３１を第２巻取軸２１の第２巻取中心線に沿って相対的に往復移動させることができればよい。この第２トラバース駆動機構４０においては、ボールねじ軸４１、ボールねじナット４２及び軸継手４４によって、トラバース動力伝達機構が構成されている。トラバース動力伝達機構は、トラバース駆動モータ４３の駆動力によって、ステージ３４を第２巻取軸２１の第２巻取中心線に沿って往復移動させることにより、第２巻取管Ｔ２に対して第２ガイド部３１を第２巻取軸２１の第２巻取中心線に沿って相対的に往復移動させる機構である。
　次に、制御部１０による第１撚掛巻取装置６及び第２撚掛巻取装置５の制御について説明する。制御部１０は、第１撚掛巻取装置６から引き出されたＣＮＴ中間糸Ｙ１に撚りを掛けてＣＮＴ糸Ｙ２を製造するときに、第１撚掛巻取装置６及び第２撚掛巻取装置５の両方を制御する。
　より具体的には、制御部１０は、ＣＮＴ糸Ｙ２に付与される撚り量が所定値となるように、第１撚掛巻取装置６及び第２撚掛巻取装置５の両方を制御する。一例として、第２撚掛巻取装置５の第２撚掛駆動機構３０による第２ガイド部３１の回転方向と、第１撚掛巻取装置６の第１撚掛駆動機構６０による第１巻取管Ｔ１の回転方向とを逆にし、第２ガイド部３１の回転速度と第１巻取管Ｔ１の回転速度との相対的な速度差を大きくすれば、ＣＮＴ糸Ｙ２に付与される撚り量を大きくすることができる。
　また、制御部１０は、ＣＮＴ中間糸Ｙ１に生じる第２テンションが所定値となるように、第１撚掛巻取装置６及び第２撚掛巻取装置５の両方を制御する。一例として、第２撚掛巻取装置５の第２巻取駆動機構２０による第２巻取管Ｔ２への巻取速度を、第１撚掛巻取装置６の第１巻取駆動機構５０による第１巻取管Ｔ１からの引出し速度よりも高くし、第２巻取管Ｔ２への巻取速度と第１巻取管Ｔ１からの引出し速度との相対的な速度差を大きくすれば、ＣＮＴ糸Ｙ２に生じる第２テンションを大きくすることができる。なお、第１撚掛巻取装置６と第２撚掛巻取装置５との間に、ＣＮＴ中間糸Ｙ１に生じる第２テンションを測定するテンションセンサを設けてもよい。この場合、制御部１０は、テンションセンサの測定値に基づいて、ＣＮＴ中間糸Ｙ１に生じる第２テンションが所定値となるように、第１撚掛巻取装置６及び第２撚掛巻取装置５をフィードバック制御することができる。また、第１撚掛巻取装置６の第１巻取管Ｔ１を回転させる巻取駆動モータ５１をトルク制御することにより、第１巻取管Ｔ１から引き出されるＣＮＴ中間糸Ｙ１に生じる第２テンションをフィードバック制御することができる。
　以上説明したように、糸製造装置１では、ＣＮＴ繊維群Ｆに撚りを掛けてＣＮＴ中間糸Ｙ１を製造する際に、ＣＮＴ繊維群Ｆに第１テンションが生じさせられ、ＣＮＴ中間糸Ｙ１に撚りを掛けてＣＮＴ糸Ｙ２を製造する際に、ＣＮＴ中間糸Ｙ１に第１テンションよりも高い第２テンションが生じさせられる。これにより、ＣＮＴ糸Ｙ２には、十分な密度を達成することができる最適な撚りが付与されることになる。よって、糸製造装置１によれば、製造されたＣＮＴ糸Ｙ２において十分な強度を得ることができる。
　また、糸製造装置１には、ＣＮＴ繊維群Ｆが引き出されるＣＮＴ形成基板Ｓを支持する基板支持部２が設けられている。これにより、ＣＮＴ繊維群Ｆを安定して供給することができる。しかも、ＣＮＴ形成基板ＳからのＣＮＴ繊維群Ｆの引出し時にＣＮＴ繊維群Ｆに作用するテンションは比較的低く（上述した糸製造装置１では、このテンションが第１テンションに相当する）、且つ未凝集状態のＣＮＴ繊維群Ｆの耐荷重値は比較的低いことから、ＣＮＴ繊維群Ｆを十分な密度に凝集させ得るテンションを付与することは困難であるものの、上述したように、段階的にテンション（すなわち、第１テンション及び第２テンション）が生じさせられつつ撚りが掛けられるので、十分な密度が達成され、安定した高強度のＣＮＴ糸Ｙ２を得ることができる。
　また、糸製造装置１では、基板支持部２、第１撚掛巻取装置６及び第２撚掛巻取装置５が所定線Ｌ上に配置されていている。これにより、特に所定線Ｌに垂直な方向における装置の占有スペースの増大を抑制することができる。更に、基板支持部２、第１撚掛巻取装置６及び第２撚掛巻取装置５の相互間の距離が安定するので、製造されたＣＮＴ糸Ｙ２の品質の安定を図ることができる。
　また、糸製造装置１では、基板支持部２が、所定線Ｌ上において、第１撚掛巻取装置６と第２撚掛巻取装置５との間に配置されている。これにより、特に所定線Ｌに平行な方向における装置の占有スペースの増大を抑制することができる。
　また、糸製造装置１には、第１撚掛巻取装置６及び第２撚掛巻取装置５を制御する制御部１０が設けられている。これにより、ＣＮＴ繊維群Ｆに生じる第１テンション、ＣＮＴ中間糸Ｙ１に付与される撚り量、ＣＮＴ中間糸Ｙ１に生じる第２テンション、ＣＮＴ糸Ｙ２に付与される撚り量等を任意に調整することができる。
　また、糸製造装置１では、制御部１０が、第１撚掛巻取装置６から引き出されたＣＮＴ中間糸Ｙ１に撚りを掛けてＣＮＴ糸Ｙ２を製造するときに、第１撚掛巻取装置６及び第２撚掛巻取装置５の両方を制御する。具体的には、制御部１０が、ＣＮＴ糸Ｙ２に付与される撚り量が所定値となるように、第１撚掛巻取装置６及び第２撚掛巻取装置５の両方を制御したり、ＣＮＴ中間糸Ｙ１に生じる第２テンションが所定値となるように、第１撚掛巻取装置６及び第２撚掛巻取装置５の両方を制御したりする。これにより、ＣＮＴ中間糸Ｙ１に生じる第２テンション、ＣＮＴ糸Ｙ２に付与される撚り量等を効率良く調整することができる。更に、第１撚掛巻取装置６及び第２撚掛巻取装置５の一方を制御する場合に比べ、それらの調整の自由度を大きくすることができる。
　また、糸製造装置１の第１撚掛巻取装置６では、第１ガイド部６３によって第１巻取管Ｔ１に案内されるＣＮＴ繊維群Ｆ乃至ＣＮＴ中間糸Ｙ１の走行経路が安定するので、ＣＮＴ繊維群Ｆに無理な力が作用するのを抑制しつつ、ＣＮＴ繊維群Ｆに好適に撚りを掛けることができる。特に、第１撚掛駆動機構６０は、所定線Ｌと第１巻取管Ｔ１の中心線ＣＬとの距離ｄが、第１巻取管Ｔ１の最小巻取半径Ｒ１以上、最大巻取半径Ｒ２以下となるように、所定線Ｌを回転中心線として第１巻取管Ｔ１を回転させる。これにより、例えば、所定線Ｌと第１巻取管Ｔ１の中心線ＣＬとの距離ｄが０となるように（すなわち、所定線Ｌと第１巻取管Ｔ１の中心線ＣＬとが交差するように）、所定線Ｌを回転中心線として第１巻取管Ｔ１を回転させる場合に比べ、ガイド部６３によって第１巻取管Ｔ１に案内されるＣＮＴ繊維群Ｆ乃至ＣＮＴ中間糸Ｙ１の走行経路の変動がより一層抑制されるので、ＣＮＴ中間糸Ｙ１の凝集状態がより一層安定したものとなる。
　また、糸製造装置１の第２撚掛巻取装置５では、ＣＮＴ中間糸Ｙ１乃至ＣＮＴ糸Ｙ２によるバルーンＢが形成されつつ、ＣＮＴ繊維群Ｆに撚りが掛けられてＣＮＴ糸Ｙ２が製造されるので、伸縮性が比較的少ないＣＮＴ中間糸Ｙ１に生じるテンション変動をバルーンＢで好適に吸収しつつ、ＣＮＴ中間糸Ｙ１に効率良く撚りを掛けることができる。
　以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、ＣＮＴ繊維群Ｆの供給源として、ＣＮＴ形成基板Ｓに替えて、カーボンナノチューブを連続的に合成してＣＮＴ繊維群Ｆを供給する装置等を用いてもよい。また、第１撚掛巻取装置６においてＣＮＴ繊維群Ｆに撚りを掛けられる程度の範囲内でＣＮＴ繊維群Ｆを凝集させる細管等の凝集部を、第１撚掛巻取装置６の上流側に配置してもよい。また、上記実施形態では、バルーンＢを形成しつつＣＮＴ繊維群Ｆに撚りを掛けてＣＮＴ糸Ｙ２を製造したが、バルーンＢが形成されない条件でＣＮＴ繊維群Ｆに撚りを掛けてＣＮＴ糸Ｙ２を製造することも可能である。
　本発明によれば、製造されたカーボンナノチューブ糸において十分な強度を得ることができる糸製造装置を提供することが可能となる。
　１…糸製造装置、２…基板支持部、５…第２撚掛巻取装置（第２撚掛巻取部）、６…第１撚掛巻取装置（第１撚掛巻取部）、１０…制御部、２０…第２巻取駆動機構、２１…第２巻取軸、３０…第２撚掛駆動機構、３１…第２ガイド部、４０…第２トラバース駆動機構、５０…第１巻取駆動機構、５３…第１巻取軸、６０…第１撚掛駆動機構、６３…第１ガイド部、７０…第１トラバース駆動機構。

Claims (11)

  1. 　カーボンナノチューブ繊維群を走行させつつ当該カーボンナノチューブ繊維群からカーボンナノチューブ糸を製造する糸製造装置であって、
    　前記カーボンナノチューブ繊維群に第１テンションを生じさせている状態で当該カーボンナノチューブ繊維群に撚りを掛けてカーボンナノチューブ中間糸を製造し、当該カーボンナノチューブ中間糸を巻き取る第１撚掛巻取部と、
    　前記第１撚掛巻取部から引き出された前記カーボンナノチューブ中間糸に前記第１テンションよりも高い第２テンションを生じさせている状態で当該カーボンナノチューブ中間糸に撚りを掛けて前記カーボンナノチューブ糸を製造し、当該カーボンナノチューブ糸を巻き取る第２撚掛巻取部と、を備える、糸製造装置。
  2. 　前記カーボンナノチューブ繊維群が引き出されるカーボンナノチューブ形成基板を支持する基板支持部を更に備える、請求項１記載の糸製造装置。
  3. 　前記第１撚掛巻取部、前記第２撚掛巻取部及び前記基板支持部は、同一線上に配置されている、請求項２記載の糸製造装置。
  4. 　前記基板支持部は、前記同一線上において、前記第１撚掛巻取部と前記第２撚掛巻取部との間に配置されている、請求項３記載の糸製造装置。
  5. 　前記第１撚掛巻取部及び前記第２撚掛巻取部を制御する制御部を更に備える、請求項１～４のいずれか一項記載の糸製造装置。
  6. 　前記制御部は、前記第１撚掛巻取部から引き出された前記カーボンナノチューブ中間糸に撚りを掛けて前記カーボンナノチューブ糸を製造するときに、前記第１撚掛巻取部及び前記第２撚掛巻取部の両方を制御する、請求項５記載の糸製造装置。
  7. 　前記制御部は、前記カーボンナノチューブ糸に付与される撚り量が所定値となるように、前記第１撚掛巻取部及び前記第２撚掛巻取部の両方を制御する、請求項６記載の糸製造装置。
  8. 　前記制御部は、前記カーボンナノチューブ中間糸に生じる前記第２テンションが所定値となるように、前記第１撚掛巻取部及び前記第２撚掛巻取部の両方を制御する、請求項６又は７記載の糸製造装置。
  9. 　前記第１撚掛巻取部は、
    　第１巻取管が取り付けられた第１巻取軸をその第１巻取中心線周りに回転させることにより、前記第１巻取管に前記カーボンナノチューブ中間糸を巻き取る第１巻取駆動機構と、
    　第１ガイド部によって前記第１巻取管に案内される前記カーボンナノチューブ繊維群乃至前記カーボンナノチューブ中間糸の走行経路に沿った所定線を回転中心線として前記第１巻取管を回転させることにより、前記カーボンナノチューブ繊維群に撚りを掛けて前記カーボンナノチューブ中間糸を製造する第１撚掛駆動機構と、
    　前記第１ガイド部に対して前記第１巻取管を前記第１巻取軸の前記第１巻取中心線に沿って相対的に往復移動させることにより、前記第１巻取管において前記カーボンナノチューブ中間糸をトラバースさせる第１トラバース駆動機構と、を有する、請求項１～８のいずれか一項記載の糸製造装置。
  10. 　前記第１撚掛駆動機構は、前記所定線と前記第１巻取管の中心線との距離が、前記第１巻取管の最小巻取半径以上、最大巻取半径以下となるように、前記所定線を前記回転中心線として前記第１巻取管を回転させる、請求項９記載の糸製造装置。
  11. 　前記第２撚掛巻取部は、
    　第２巻取管が取り付けられた第２巻取軸をその第２巻取中心線周りに回転させることにより、前記第２巻取管に前記カーボンナノチューブ糸を巻き取る第２巻取駆動機構と、
    　前記カーボンナノチューブ糸を前記第２巻取管に案内する第２ガイド部を前記第２巻取管の周りにおいて回転させることにより、前記カーボンナノチューブ繊維群乃至前記カーボンナノチューブ糸を旋回させつつ、前記カーボンナノチューブ繊維群に撚りを掛けて前記カーボンナノチューブ糸を製造する第２撚掛駆動機構と、
    　前記第２巻取管に対して前記第２ガイド部を前記第２巻取軸の前記第２巻取中心線に沿って相対的に往復移動させることにより、前記第２巻取管において前記カーボンナノチューブ糸をトラバースさせる第２トラバース駆動機構と、を有する、請求項１～１０のいずれか一項記載の糸製造装置。
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