特許 7162459 リング式紡機のリング／トラベラ系

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-10-20

(45)【発行日】2022-10-28

(54)【発明の名称】リング式紡機のリング／トラベラ系

(51)【国際特許分類】

   D01H 7/60 20060101AFI20221021BHJP

【ＦＩ】

D01H7/60 C

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018137521

(22)【出願日】2018-07-23

(65)【公開番号】P2020015988

(43)【公開日】2020-01-30

【審査請求日】2021-05-13

(73)【特許権者】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(73)【特許権者】

【識別番号】000003609

【氏名又は名称】株式会社豊田中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100110423

【弁理士】

【氏名又は名称】曾我 道治

(74)【代理人】

【識別番号】100111648

【弁理士】

【氏名又は名称】梶並 順

(74)【代理人】

【識別番号】100166235

【弁理士】

【氏名又は名称】大井 一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100179936

【弁理士】

【氏名又は名称】金山 明日香

(74)【代理人】

【識別番号】100195006

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 勇蔵

(72)【発明者】

【氏名】冨永 直路

(72)【発明者】

【氏名】中野 勉

(72)【発明者】

【氏名】松井 宗久

(72)【発明者】

【氏名】森 広行

【審査官】住永 知毅

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０７９５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２０３１７５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｄ０１Ｈ１／００－１７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

非液潤滑環境下で摺動するリング式紡機のリング／トラベラ系において、トラベラの滑走時における前記トラベラとリングとの摺動面に、それぞれ円形の開口端を有する複数のディンプルが形成され、
前記複数のディンプルは、ディンプル壁面角度が１１．３°以上３９°以下の条件を満たすとともに、前記摺動面における前記複数のディンプルの配列ピッチをＰ（μｍ）、前記円形の開口端の直径をＤ（μｍ）としたときに、Ｐ／Ｄの値が２．５以上３．５以下の条件を満たし、前記複数のディンプルは、すり鉢状、円錐形、台形のうちのいずれか一つの断面形状を有することを特徴とするリング式紡機のリング／トラベラ系。

【請求項2】

前記複数のディンプルは、前記円形の開口端の直径が１０μｍ以上６０μｍ以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１に記載のリング式紡機のリング／トラベラ系。

【請求項3】

前記複数のディンプルは、ディンプル深さが２μｍ以上２０μｍ以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１または２に記載のリング式紡機のリング／トラベラ系。

【請求項4】

前記複数のディンプルは、前記摺動面におけるディンプル面積率が４％以上２０％以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載のリング式紡機のリング／トラベラ系。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、リング式紡機のリング／トラベラ系に関する。

【背景技術】

【0002】

リング式紡機のリング／トラベラ系においては、ボビンに糸を巻き取るときに、リング上をトラベラが摺動（滑走）する。その際、トラベラとリングの摺動面では、摩擦による摩耗や焼き付きなどが起こりやすい。特に近年では、リング式紡機の生産性を向上させるために、リング上におけるトラベラの移動速度が高速化され、これによってトラベラやリングの摩耗が早く進行する傾向にある。トラベラやリングの摩耗が早く進行すると、リング／トラベラ系の寿命が短くなり、トラベラ等の部品を頻繁に交換する必要がある。また一般に、トラベラやリングの摩耗は、両者の摺動面に生じる摩擦力が大きいほど早く進行する。そこで、トラベラやリングの摩耗を抑える方法として、たとえば、オイルなどの潤滑液を使用する方法がある。ただし、この方法では、潤滑液の付着によって糸が汚れてしまう。

【0003】

そこで、特許文献１には、潤滑液を使用せずにリング／トラベラ系の寿命を延ばすために「リング式紡機のリング／トラベラ系において、トラベラの滑走時におけるトラベラとリングとの摺動面に、０．５～８μｍの深さで、径が５～３０μｍの円形の窪みが、面積率が５～１６％となる範囲で形成されている」リング式紡機のリング／トラベラ系に関する発明が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－２０３１７５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、本願の発明者らが、特許文献１に記載の発明について鋭意検討したところ、リング／トラベラ系の寿命を延ばすうえで、トラベラとリングとの摺動面に形成される窪み（以下、「ディンプル」）という。）の形状や配置が必ずしも十分に検討されていないことが分かった。

【0006】

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、糸由来の潤滑成分を含む付着物を摺動面に再供給する機能を有するディンプルの形状や配置について、鋭意検討することにより、トラベラとリングとの摺動面に形成されるディンプルの形状や配置を最適化し、リング／トラベラ系の寿命を更に延ばすことができる、リング式紡機のリング／トラベラ系を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、非液潤滑環境下で摺動するリング式紡機のリング／トラベラ系において、トラベラの滑走時における前記トラベラとリングとの摺動面に、それぞれ円形の開口端を有する複数のディンプルが形成され、前記複数のディンプルは、ディンプル壁面角度が１１．３°以上３９°以下の条件を満たすとともに、前記摺動面における前記複数のディンプルの配列ピッチをＰ（μｍ）、前記円形の開口端の直径をＤ（μｍ）としたときに、Ｐ／Ｄの値が２．５以上３．５以下の条件を満たし、前記複数のディンプルは、すり鉢状、円錐形、台形のうちのいずれか一つの断面形状を有する、リング式紡機のリング／トラベラ系である。

【0008】

本発明のリング式紡機のリング／トラベラ系において、前記複数のディンプルは、前記円形の開口端の直径が１０μｍ以上６０μｍ以下の条件を満たすものであってもよい。

【0009】

本発明のリング式紡機のリング／トラベラ系において、前記複数のディンプルは、ディンプル深さが２μｍ以上２０μｍ以下の条件を満たすものであってもよい。

【0010】

本発明のリング式紡機のリング／トラベラ系において、前記複数のディンプルは、前記摺動面におけるディンプル面積率が４％以上２０％以下の条件を満たすものであってもよい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、トラベラとリングとの摺動面に形成されるディンプルの形状や配置を最適化し、リング／トラベラ系の寿命を更に延ばすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】リング式紡機のリング／トラベラ系の構成例を示すもので、（ａ）はリングの斜視図、（ｂ）はリングの部分拡大斜視図、（ｃ）は紡出中のトラベラとリングの関係を模式的に示す斜視図である。

【図2】ディンプルによる周期構造部を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。

【図3】ディンプルの形状パラメータを説明する模式図である。

【図4】ディンプルの断面形状の第１変形例を示す模式図である。

【図5】ディンプルの断面形状の第２変形例を示す模式図である。

【図6】ディンプル壁面角度およびＰ／Ｄの値と、付着物の貯蔵機能および付着物の再供給機能との相互関係を示す模式図である。

【図7】リング／トラベラ系の寿命に関する実施例、参考例および比較例の評価結果を示す図である。

【図8】（ａ）は、実施例１の条件で形成されたディンプルの正面図であり、（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【図9】（ａ）は、実施例２の条件で形成されたディンプルの正面図であり、（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【図10】（ａ）は、実施例３の条件で形成されたディンプルの正面図であり、（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【図11】（ａ）は、実施例４の条件で形成されたディンプルの正面図であり、（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【図12】（ａ）は、参考例の条件で形成されたディンプルの正面図であり、（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【図13】（ａ）は、比較例１の条件で形成されたディンプルの正面図であり、（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【図14】（ａ）は、比較例２の条件で形成されたディンプルの正面図であり、（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【図15】（ａ）は、比較例３の条件で形成されたディンプルの正面図であり、（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【図16】（ａ）は、比較例４の条件で形成されたディンプルの正面図であり、（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

【0014】

図１は、リング式紡機のリング／トラベラ系の構成例を示すもので、（ａ）はリングの斜視図、（ｂ）はリングの部分拡大斜視図、（ｃ）は紡出中のトラベラとリングの関係を模式的に示す斜視図である。「リング式紡機」とは、リングレールに支持されて昇降するリング上を滑走（摺動）するトラベラを介して糸の巻き取りを行うリング精紡機、リング撚糸機等の紡機を意味する。

【0015】

図１（ａ）～（ｃ）において、リング１１およびトラベラ１２は、リング／トラベラ系を構成するものである。リング１１は、たとえば、軸受鋼によって構成されている。リング１１には、リング１１と一体構造でフランジ１１ａが形成されている。フランジ１１ａは、断面Ｔ字形に形成されている。
一方、トラベラ１２は、たとえば、酸化処理したばね鋼によって構成されている。トラベラ１２は、Ｃ字形に形成されている。トラベラ１２は、リング１１のフランジ１１ａに取り付けられている。

【0016】

リング１１のフランジ１１ａの表面にはクロムメッキ層１３が形成されている。クロムメッキ層１３は、好ましくは硬質クロムメッキ層であって、たとえば厚さが１０～２０μｍ程度に形成されている。硬質クロムメッキ層とは、ＪＩＳ Ｈ８６１５ 工業用クロムめっきにおいて規定されるメッキ層をいう。フランジ１１ａを被覆するクロムメッキ層１３のうち、少なくとも、フランジ１１ａの内周面を被覆するクロムメッキ層１３の表層部分には、周期構造部１４が形成されている。周期構造部１４は、リング１１上をトラベラ１２が摺動するときに生じる部品の摩耗を低減するための部分である。

【0017】

なお、本実施形態においては、リング１１のフランジ１１ａをクロムメッキ層１３で被覆し、このクロムメッキ層１３を介してフランジ１１ａの内面に周期構造部１４を形成している。また、クロムメッキ層１３のほかにも、クロムメッキ層１３と同程度の機械的特性を有するか、トラベラ材よりも高い機械的特性を有する、たとえば硬度がトラベラ材よりも高いニッケルメッキ等の表面処理被膜であれば、代替えが可能である。

【0018】

リング式紡機でボビンに糸を巻き取る場合は、図１（ｃ）に示すように、トラベラ１２に糸Ｙが通される。糸Ｙは、図示しないドラフト装置から送り出され、トラベラ１２を経由してボビン（不図示）に巻き取られる。その際、トラベラ１２に通される糸Ｙには所定の張力が付与される。このため、トラベラ１２は、糸Ｙに引っ張られてリング１１のフランジ１１ａに接触し、その接触状態を維持しながらフランジ１１ａに沿って周回移動する。このため、ボビンに糸Ｙを巻き取っている間、すなわち紡出中は、リング１１上をトラベラ１２が摺動（滑走）する。

【0019】

ここで、トラベラ１２の滑走時におけるトラベラ１２とリング１１との摺動面は、リング１１とトラベラ１２が互いに接触する面となる。このため、トラベラ１２とリング１１との摺動面は、リング１１とトラベラ１２の両方に存在する。本実施形態においては、一例として、トラベラ１２に対するリング１１の摺動面を周期構造部１４としている。具体的には、リング１１のフランジ１１ａの内周面をクロムメッキ層１３で被覆し、そのクロムメッキ層１３の表面に周期構造部１４を形成した構成を採用している。このため、本実施形態では、フランジ１１ａの内周面を被覆するクロムメッキ層１３の周期構造部１４が、トラベラ１２とリング１１との摺動面に相当する。

【0020】

クロムメッキ層１３の周期構造部１４には、図２（ａ），（ｂ）に示すように、複数のディンプル１５が形成されている。図２（ａ）は周期構造部の正面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ－Ａ断面図である。

【0021】

周期構造部１４は、複数のディンプル１５を所定のピッチで周期的に配列することにより構成されている。本実施形態においては、一例として、複数のディンプル１５が千鳥状に配置されている。各々のディンプル１５は、周期構造部１４の主面１４ａから凹んで形成されている。周期構造部１４の主面１４ａは、ディンプル１５による凹み部分を除く面である。複数のディンプル１５は、それぞれ円形の開口端１５ａを有している。各ディンプル１５の開口端１５ａは、周期構造部１４の主面１４ａで円形に開口している。各々のディンプル１５は、すり鉢状の断面形状で形成されている。また、各々のディンプル１５は、ディンプル１５の底部から周期構造部１４の主面１４ａに向かって斜めに立ち上がる壁面１５ｂを有している。

【0022】

本実施形態においては、周期構造部１４を構成する複数のディンプル１５が、以下の２つの条件を同時に満たすように形成されている。
（条件１）ディンプル壁面角度が１０°以上６５°以下であること。
（条件２）周期構造部１４における複数のディンプル１５の配列ピッチをＰ（μｍ）、円形の開口端１５ａの直径をＤ（μｍ）としたときに、Ｐ／Ｄの値が１．９以上４．５以下であること。

【0023】

ここで、ディンプル壁面角度、複数のディンプル１５の配列ピッチ（以下、「ディンプルピッチ」ともいう。）、円形の開口端１５ａの直径（以下、「ディンプル径」ともいう。）、ディンプル１５の深さ（以下、「ディンプル深さ」ともいう。）の各用語について説明する。
ディンプル壁面角度は、図３に示すように、周期構造部１４の主面１４ａとディンプル１５の壁面１５ｂとが接する開口端１５ａにおいて、主面１４ａと壁面１５ｂとがなす角度θ（°）で表される。ディンプルピッチは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、周期構造部１４の主面１４ａにおいて隣り合う２つのディンプル１５の中心間距離Ｐ（μｍ）で表される。なお、図２においては、ディンプル１５の配列ピッチＰが全方向で同一である例を示しているが、隣り合うディンプル１５の方向によって配列ピッチを変えてもよい。ただし、２つ以上の異なる配列ピッチが存在する場合は、すべての配列ピッチについて、Ｐ／Ｄの値が上記の（条件２）を満たす必要がある。ディンプル径は、図３に示すように、周期構造部１４の主面１４ａで円形に開口するディンプル１５の開口端１５ａの直径Ｄ（μｍ）で表される。ディンプル深さは、図３に示すように、周期構造部１４の主面１４ａを基準とするディンプル１５の最大深さＳ（μｍ）で表される。

【0024】

なお、図３においては、一例として、すり鉢状の断面形状を有するディンプル１５を示しているが、これに限らず、たとえば図４に示すように円錐形の断面形状を有するディンプル１５、あるいは図５に示すように台形の断面形状を有するディンプル１５を採用してもよい。いずれの断面形状を採用する場合でも、ディンプル１５の開口端１５ａの形状は円形である。

【0025】

開口端１５ａの開口形状を表す「円形」は、好ましくは真円であるが、これに限らず、たとえば楕円率が０．８以上の楕円であってもよい。その場合、ディンプル壁面角度θに関しては、楕円の長軸方向および短軸方向のうち、少なくともいずれか一方の方向におけるディンプル壁面角度θが１０°以上６５°以下の条件を満たせばよい。また、ディンプル径に関しては、楕円の長軸および短軸のうち、少なくともいずれか一方の軸の長さをディンプル径Ｄ（μｍ）に当てはめたときに、Ｐ／Ｄの値が１．９以上４．５以下の条件を満たせばよい。

【0026】

複数のディンプル１５に関して、ディンプル深さＳは２μｍ以上であることが好ましい。また、ディンプル径Ｄは１０μｍ以上６０μｍ以下であることが好ましい。また、周期構造部１４におけるディンプル面積率は４％以上２０％以下であることが好ましい。ディンプル面積率は、トラベラ１２とリング１１との摺動面全体の面積に対するディンプル１５全体の面積の割合を百分率で表した値である。

【0027】

複数のディンプル１５は、たとえば、レーザー加工によって形成することが可能である。レーザー加工によってディンプル１５を形成する場合は、ピコ秒パルスレーザー光によるピコ秒レーザー加工を適用することが好ましい。ピコ秒レーザー加工では、レーザー発振器が発振するピコ秒パルスレーザー光の向きをガルバノ光学系により制御することで、被加工物に対するレーザー光の照射位置を変化させることができる。このため、リング１１に周期構造部１４を設ける場合は、リング１１の摺動面にガルバノ光学系によってピコ秒パルスレーザー光を照射するとともに、その照射位置をガルバノ光学系によって順にずらすことにより、所望の配列で複数のディンプル１５を形成することが可能である。

【0028】

ここで、周期構造部１４による摩耗低減のメカニズムについて説明する。
まず、本実施形態においては、リング１１とトラベラ１２との摺動面が、非液潤滑環境下で摺動する面となっている。非液潤滑とは、液状の潤滑剤が存在しない状態をいう。一般に、非液潤滑環境の下で金属同士を摺動させると、摺動面で激しい摩耗が起こる。特に、リング／トラベラ系では、リング１１上をトラベラ１２が高速で周回移動するため、両者の摺動面で摩耗が急速に進行し、数分から数時間で焼き付きが起こると予想される。しかし、現実のリング／トラベラ系では、予想に反して摩耗の進行が遅い。たとえば、綿糸紡績では通常、１週間から２週間ほど交換なしでトラベラ１２を使用できることが多い。このため、リング１１とトラベラ１２との摺動面は、トライボロジー的には無潤滑ではなく、境界潤滑状態にあると考えられる。具体的には、リング１１上でトラベラ１２が滑走する滑走表面に、糸由来の潤滑成分（主に炭素）を含む付着物が付着し、この付着物が均一に薄く広がって潤滑機能を果たすことにより、リング１１とトラベラ１２の金属同士の固体接触を抑制し、摺動面での摩耗が低減すると推察される。また、付着物は、紡出中にトラベラ１２を通過する糸Ｙからセルロースの繊維が離脱し、この繊維がトラベラ等の摩耗粉と絡み合って生成されるものと推察される。下記の参考文献１によれば、同一の精紡機で紡出したときのリング１１とトラベラ１２との摩擦力は、紡出しないときの試験機の摩擦力の半分であることが報告されている。下記の参考文献２によれば、紡出による潤滑機能によってトラベラ１２の摩耗速度は、紡出していない試験機の摩耗速度よりも低下していることが報告されている。このように、一般的な紡出による潤滑機能は、紡出していない試験機に対して摩擦力を低下し、摩耗を抑制できているが、摩耗を完全には防止できないことから、固体接触を十分に防止できていないことがわかる。本発明では、ディンプルを利用することで一般的なリング／トラベラ系での潤滑機能を大幅に向上させることができる。
（参考文献１）下間頼一，藤井拓蔵，繊維工学，高速リングトラベラー機構の摩擦特性と速度限界，１９６９年，２２巻，１１号，Ｐ７７５－Ｐ７８４
（参考文献２）下間頼一，藤井拓蔵，繊維工学，リングトラベラー機構の摩耗特性，１９７０年，２３巻，４号，Ｐ２６７－Ｐ２７７

【0029】

本実施形態のリング／トラベラ系においては、トラベラ１２の滑走時におけるリング１１とトラベラ１２との摺動面に、複数のディンプル１５が形成されている。トラベラ１２を介してボビンに巻き取られる糸Ｙは、表面粗さを有するトラベラ１２と摺動することで、セルロースの繊維の摩耗粉を生成し、糸Ｙと一体であった毛羽がせん断されて糸Ｙから分離する。これら摩耗粉や毛羽等のセルロースの繊維は、リング１１とトラベラ１２との摺動部位で発生して周辺にも飛散する。このため、糸Ｙから離脱したセルロースの繊維が、リング１１とトラベラ１２との摺動面に入り込むと、その一部が摺動面に形成されている各々のディンプル１５に流入し、大半の繊維が摺動面内を移動し、その繊維に含まれる糸由来の潤滑成分がリング１１とトラベラ１２との摺動面およびディンプル１５内面に薄く膜状に広がる。すなわち、糸由来の潤滑成分を含むセルロースの繊維は、ディンプル１５に一部が付着保持され、リング１１とトラベラ１２との摺動面に薄く膜状に広がりながら流動しているものと考えられる。その結果、リング１１とトラベラ１２との摺動面に、セルロースの繊維を含む付着物の被膜が形成され、この被膜の潤滑機能、およびリング１１とトラベラ１２との直接接触を防止する機能によって摩耗低減効果が得られる。したがって、非液潤滑環境の下でも、リング１１やトラベラ１２の摩耗を抑えることができる。ディンプル１５がない一般的なリング１１では、セルロースの繊維を付着保持するための空間が、リング１１とトラベラ１２との間に両者の表面粗さによって形成されるごく微細な空間のみに限定される。このため、ディンプル１５のないリング１１を用いる場合は、ディンプル１５を有するリング１１を用いる場合に比べて、セルロースの繊維を付着保持するための空間の容積は大幅に縮小する。その結果、ディンプル１５のないリング１１を用いる場合は、ディンプル１５を有するリング１１を用いる場合に比べて、付着物が引き延ばされて形成すると考えられる被膜面積が非常に狭くなり、リング１１とトラベラ１２の固体接触する面積が増大しているものと解釈することができる。

【0030】

付着物による潤滑機能を良好に持続させるには、糸由来の潤滑成分を含む付着物を貯蔵する機能と、貯蔵した付着物を摺動面に再供給する機能をディンプル１５が果たす必要がある。言い換えると、ディンプル１５は、紡出中に生成された付着物を取り込んで貯蔵する一方、貯蔵した付着物を摺動面に再供給することにより、付着物による潤滑機能を持続させる役目を果たす。本発明者らが鋭意検討したところ、図６に示すように、上述したディンプル壁面角度θとＰ／Ｄの値が、それぞれ、付着物の貯蔵機能と、付着物の再供給機能に密接に関係していることが分かった。

【0031】

付着物の貯蔵機能と再供給機能を考えるうえでは、トラベラ１２とリング１１との空間での付着物の流動挙動を理解しなければならない。付着物には、トラベラ１２の遠心力がリング１１への垂直方向の作用力（以下、「垂直力」という。）として加わり、ボビンへの糸Ｙの巻き取りによって発生したトラベラ１２の回転力がせん断力として加わっている。したがって、付着物には圧縮力とせん断力が同時に加わっている。トラベラ１２の摩耗が観察されることから、付着物にはこれらの垂直力やせん断力でリング１１とトラベラ１２の固体接触を防止するだけの強度がないことが明らかである。したがって、付着物は、トラベラ１２の移動によって流動し、その間、トラベラ１２とリング１１の間に挟まっていることによって固体接触を抑制しているものと考えられる。ディンプル壁面角度θが小さいときには、付着物の流動に対して抵抗が低く、付着物が移動しやすいと考えられる。一方、ディンプル壁面角度θが大きいときには、付着物の流動に対して抵抗が高く、着物が移動しにくいと考えられる。極端に抵抗が高ければ、ディンプルに蓄積したセルロースが停留したままリング１１の表面を付着物が流動すると思われる。一方、Ｐ／Ｄの値は、固体接触する面の長さとディンプル１５に貯蔵された付着物の長さとの比を示している。トラベラ１２の寿命が延びた結果から、固体接触する面の長さＰのリング１１とトラベラ１２の間に付着物が移動しながら空間を形成して、固体接触を抑制する期間があったと推測される。リング１１に対してトラベラ１２からの垂直力が作用しているが、付着物の流動によって、それ以上の反力が発生したものと考えられる。Ｐ／Ｄの値が小さい場合は、ディンプル内では付着物が流動して十分な反力を発生しないことから、ディンプル以外の面圧が相対的に高くなり、付着物が排除されてリング１１とトラベラ１２との固体接触が起こりやすくなる。Ｐ／Ｄの値が大きい場合は、反力を生成する長さが大となるが、ディンプル内に貯蔵されたセルロースが少ないので均質に広がるリング１１とトラベラ１２の空間が僅かなものとなり、固体接触が起こりやすくなる。付着物の貯蔵と再供給に必要な２つの要素であるディンプル壁面角度θとＰ／Ｄの値は、付着物の流動に連動している要素であることから、同時に満たすことが必要である。リング式紡機では、下記の参考文献３に示すトラベラ挙動の高速写真や、上記の参考文献１に示すトラベラの接触部位から、トラベラの接触部位が一定でないことから、ディンプル壁面角度θとＰ／Ｄの値を計算で求めることができないため、実験的にそれらの数値を求めている。具体的には、ディンプル壁面角度θが大きすぎたり小さすぎたりすると、付着物がディンプルに貯蔵されにくくなったり、付着物が摺動面に再供給されにくくなる。また、Ｐ／Ｄの値が大きすぎたり小さすぎたりしても、付着物がディンプルに貯蔵されにくくなったり、付着物が摺動面に再供給されにくくなる。このため、ディンプル壁面角度θは１０°以上６５°以下であることが好ましく、Ｐ／Ｄの値は１．９以上４．５以下であることが好ましい。このようにディンプル壁面角度θとＰ／Ｄの値を規定することにより、付着物がディンプル１５に貯蔵されやすくなるとともに、貯蔵された付着物が摺動面に再供給されやすくなる。このため、付着物による潤滑機能を良好に持続させ、リング／トラベラ系の寿命を更に延ばすことができる。
（参考文献３）下間頼一，藤井拓蔵，繊維工学，高速リングトラベラー機構におけるトラベラーの挙動，１９６９年，２２巻，７号，Ｐ４９３－Ｐ４９９

【実施例】

【0032】

本発明らは、周期構造部１４による摩耗低減効果を確認するため、ディンプル１５の形成条件が異なるリング１１を用いて部品の寿命を評価した。その結果を図７に示す。
図７においては、評価の対象品を、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、参考例、比較例１、比較例２、比較例３、比較例４に分けて記載している。このうち、実施例１～４、比較例１～３は、ディンプル断面形状がすり鉢状となっている。また、参考例はディンプル断面形状が台形となっており、比較例４はディンプル断面形状が矩形となっている。以下、ディンプル１５の形成条件について詳述する。

【0033】

（実施例１）
実施例１においては、ディンプル壁面角度＝１１．３°、Ｐ／Ｄ＝３．５、ディンプル面積率＝６％、ディンプル径＝２０μｍ、ディンプル深さ＝２μｍ、ディンプルピッチ＝７０μｍの条件でディンプル１５を形成している。図８（ａ）は、実施例１の条件で形成されたディンプルの正面図であり、図８（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【0034】

（実施例２）
実施例２においては、ディンプル壁面角度＝２１．８°、Ｐ／Ｄ＝２．５、ディンプル面積率＝１３％、ディンプル径＝４０μｍ、ディンプル深さ＝８μｍ、ディンプルピッチ＝１００μｍの条件でディンプル１５を形成している。図９（ａ）は、実施例２の条件で形成されたディンプルの正面図であり、図９（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【0035】

（実施例３）
実施例３においては、ディンプル壁面角度＝２８．１°、Ｐ／Ｄ＝２．５、ディンプル面積率＝１３％、ディンプル径＝３０μｍ、ディンプル深さ＝８μｍ、ディンプルピッチ＝７５μｍの条件でディンプル１５を形成している。図１０（ａ）は、実施例３の条件で形成されたディンプルの正面図であり、図１０（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【0036】

（実施例４）
実施例４においては、ディンプル壁面角度＝３９°、Ｐ／Ｄ＝３、ディンプル面積率＝９％、ディンプル径＝１０μｍ、ディンプル深さ＝４μｍ、ディンプルピッチ＝３０μｍの条件でディンプル１５を形成している。図１１（ａ）は、実施例４の条件で形成されたディンプルの正面図であり、図１１（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【0037】

（参考例）
参考例においては、ディンプル壁面角度＝６０°、Ｐ／Ｄ＝３．０４、ディンプル面積率＝８％、ディンプル径＝２３μｍ、ディンプル深さ＝１０μｍ、ディンプルピッチ＝７０μｍの条件でディンプル１５を形成している。図１２（ａ）は、参考例の条件で形成されたディンプルの正面図であり、図１２（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【0038】

（比較例１）
比較例１においては、ディンプル壁面角度＝１７．７°、Ｐ／Ｄ＝１．６、ディンプル面積率＝３１％、ディンプル径＝２５μｍ、ディンプル深さ＝４μｍ、ディンプルピッチ＝４０μｍの条件でディンプル１５を形成している。図１３（ａ）は、比較例１の条件で形成されたディンプルの正面図であり、図１３（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【0039】

（比較例２）
比較例２においては、ディンプル壁面角度＝８．１°、Ｐ／Ｄ＝５、ディンプル面積率＝３％、ディンプル径＝１４μｍ、ディンプル深さ＝２μｍ、ディンプルピッチ＝７０μｍの条件でディンプル１５を形成している。図１４（ａ）は、比較例２の条件で形成されたディンプルの正面図であり、図１４（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【0040】

（比較例３）
比較例３においては、ディンプル壁面角度＝１１°、Ｐ／Ｄ＝１．７５、ディンプル面積率＝２６％、ディンプル径＝４０μｍ、ディンプル深さ＝４μｍ、ディンプルピッチ＝７０μｍの条件でディンプル１５を形成している。図１５（ａ）は、比較例３の条件で形成されたディンプルの正面図であり、図１５（ｂ）はそのディンプルの断面図である。

【0041】

（比較例４）
比較例４においては、ディンプル壁面角度＝９０°、Ｐ／Ｄ＝３．５、ディンプル面積率＝６％、ディンプル径＝２０μｍ、ディンプル深さ＝４μｍ、ディンプルピッチ＝７０μｍの条件でディンプル１５を形成している。図１６（ａ）は、比較例４の条件で形成されたディンプルの正面図であり、図１６（ｂ）はそのディンプルの断面図である。
なお、図９～図１６は、ディンプルの寸法を必ずしも正しい縮尺で表すものではない。

【0042】

寿命の評価では、上述のようにディンプル１５の形成条件が異なるリング１１にそれぞれ新品のトラベラ１２を取り付けて、実機試験によりトラベラ１２の寿命を確認した。実機試験は、株式会社豊田自動織機製のリング精紡機（ＲＸ２４０）を使用し、スピンドルの回転数を２１０００ｒｐｍに設定して、ドライ条件環境下で実施した。スピンドルは、ボビンを支持しながらボビンと一体に回転するものである。トラベラ１２の寿命は、トラベラ１２の摩耗レベルに基づいて判断した。具体的には、トラベラ１２の厚みが、実施試験開始時のトラベラ１２の初期厚みに比べて半分まで減ったときに、トラベラ１２が寿命に達したと判断した。

【0043】

また、寿命の評価については、ディンプル１５が形成されていないリング１１を用いて実機試験を実施した場合に、トラベラ１２が寿命に達するまでのトラベラ滑走距離を基準距離Ｌ（ｋｍ）に設定した。そして、実施例１～４、参考例および比較例１～４の各々についても実機試験を実施し、実施例ごと、および、比較例ごとに求めたトラベラ滑走距離を、上述した基準距離Ｌで除算した結果を寿命比とした。

【0044】

図７から分かるように、実施例１～実施例４及び参考例は、ディンプル壁面角度θが１０°以上６５°以下であるという条件１と、Ｐ／Ｄの値が１．９以上４．５以下である条件２を両方とも満たしている。これに対して、比較例１および比較例３は、条件１を満たすものの、条件２を満たしていない。比較例２は、条件１と条件２を両方とも満たしていない。比較例４は、条件２を満たすものの、条件１を満たしていない。

【0045】

一方、寿命に関しては、比較例１～４はいずれも寿命比が１になっている。このため、比較例１～４の条件でディンプル１５を形成しても、リング／トラベラ系の寿命を延ばすことはできない。特に、比較例１および比較例３のようにＰ／Ｄの値が１．８より小さい場合は、ディンプル壁面角度θが条件１を満たしても、トラベラ１２の寿命は延びないことが分かる。また、比較例２のようにＰ／Ｄの値が４．５より大きい場合にも、トラベラ１２の寿命は延びないことが分かる。このため、トラベラ１２の寿命を延ばすには、Ｐ／Ｄの値を１．９以上４．５以下の範囲に収める必要がある。

【0046】

これに対し、実施例１～４及び参考例はいずれも寿命比が２以上になっている。このため、実施例１～４及び参考例の条件でディンプル１５を形成すれば、比較例１～４に比べて、リング／トラベラ系の寿命を２倍以上に延ばすことができる。特に、実施例２のようにディンプル壁面角度＝２１．８°、Ｐ／Ｄ＝２．５の条件でディンプル１５を形成した場合は、トラベラ１２の寿命が３．３倍まで延びている。なお、実施例１～４及び参考例の条件でディンプル１５を形成した場合は、紡出中に生成された付着物が、５０％以上の被覆率、さらには８０％以上の被覆率で摺動面に薄く広がることにより、リング／トラベラ系の更なる長寿命化が図られたものと推察される。

【0047】

また、紡出中に生成される付着物は一時的にディンプル１５に貯蔵されるが、その際にディンプル１５の深さが浅すぎると、ディンプル１５に貯蔵される付着物の量が不足するおそれがある。このため、ディンプル深さＳは、好ましくは２μｍ以上であり、より好ましくは４μｍ以上であり、更に好ましくは６μｍ以上である。ただし、ディンプル１５の深さが深すぎると、付着物が摺動面に再供給されにくくなることが懸念される。このため、ディンプル深さＳは２０μｍ以下の条件を満たすことが好ましい。

【0048】

一方、実施例１～４及び参考例について、ディンプル径と寿命比の関係をみると、ディンプル径Ｄが１０μｍ以上６０μｍ以下の条件で、いずれも寿命比が２以上となっており、特に、ディンプル径Ｄが３０μｍ以上６０μｍ以下の条件を満たす実施例２，３では、寿命比が２．３倍以上となっている。このため、ディンプル径Ｄは、好ましくは１０μｍ以上６０μｍ以下であり、より好ましくは３０μｍ以上６０μｍ以下である。

【0049】

また、比較例１～４と実施例１～４及び参考例でディンプル面積率を比較すると、比較例１，３のディンプル面積率は２０％超、比較例２のディンプル面積率は３％となっているのに対し、実施例１～４及び参考例のディンプル面積率は、４％以上２０％以下の条件を満たしている。そして、実施例１～４及び参考例の寿命比は、比較例１～４に比べて２倍以上になっており、特に、実施例２，３の寿命比は２．３倍以上になっている。このため、ディンプル面積率は、好ましくは４％以上２０％以下であり、より好ましくは１０％以上１５％以下である。

【0050】

＜実施形態の効果＞
本発明の実施形態において、リング１１とトラベラ１２との摺動面に形成される複数のディンプル１５は、ディンプル壁面角度θが１０°以上６５°以下の条件を満たし、かつ、Ｐ／Ｄの値が１．９以上４．５以下の条件を満たす。これにより、紡出中に生成される付着物がディンプル１５に貯蔵されやすくなるとともに、貯蔵された付着物が摺動面に再供給されやすくなる。このため、付着物による潤滑機能を良好に持続し、リング／トラベラ系の部品の摩耗を大幅に低減することができる。したがって、本実施形態によれば、トラベラとリングとの摺動面に形成されるディンプルの形状や配置を最適化し、リング／トラベラ系の寿命を更に延ばすことができる。

【0051】

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

【0052】

たとえば、上記実施形態においては、複数のディンプル１５を千鳥状に配置する例を示したが、これに限らず、たとえば複数のディンプル１５を格子状に配置してもよい。

【0053】

また、紡出する糸は綿に限らず、たとえば、麻、シルク、ウール、化学繊維（レーヨン、ナイロン、ビニロン、フリース）であってもよく、その中でも摺動面における付着物の広がりやすさを考慮すると、綿や麻が好ましい。

【0054】

また、リング／トラベラ系を構成するリング１１は、断面Ｔ字形のフランジ１１ａを有するものに限らず、たとえば、傾斜型のフランジを有するものであってもよい。その場合は、傾斜型のフランジに適合する形状のトラベラを使用することになる。

【0055】

また、上記実施形態においては、複数のディンプル１５をレーザー加工によって形成する例を示したが、これに限らず、他の加工方法、たとえば、プレス加工、ドリル加工、エッチング加工などを適用してもよい。

【符号の説明】

【0056】

１１ リング、１２ トラベラ、１４ 周期構造部（摺動面）、１５ ディンプル、Ｄ ディンプル径（開口端の直径）、Ｓ ディンプル深さ、θ ディンプル壁面角度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】