特許 7395813 繊維巻取装置

(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】2023-12-04

(45)【発行日】2023-12-12

(54)【発明の名称】繊維巻取装置

(51)【国際特許分類】

   B65H 57/28 20060101AFI20231205BHJP

   B65H 57/04 20060101ALI20231205BHJP

   B65H 63/06 20060101ALI20231205BHJP

   B65H 54/02 20060101ALI20231205BHJP

【ＦＩ】

B65H57/28

B65H57/04

B65H63/06 Z

B65H54/02 C

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019207994

(22)【出願日】2019-11-18

(65)【公開番号】P2021080055

(43)【公開日】2021-05-27

【審査請求日】2022-10-03

(73)【特許権者】

【識別番号】591159619

【氏名又は名称】島津産機システムズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100121441

【弁理士】

【氏名又は名称】西村 竜平

(74)【代理人】

【識別番号】100154704

【弁理士】

【氏名又は名称】齊藤 真大

(74)【代理人】

【識別番号】100129702

【弁理士】

【氏名又は名称】上村 喜永

(74)【代理人】

【識別番号】100094248

【弁理士】

【氏名又は名称】楠本 高義

(72)【発明者】

【氏名】村田 茂

【審査官】山田 康孝

(56)【参考文献】

【文献】実開平０６－０７９７５９（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６５Ｈ ５７／２８

Ｂ６５Ｈ ５７／０４

Ｂ６５Ｈ ６３／０６

Ｂ６５Ｈ ５４／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数本のフィラメントを集束してストランドを形成するギャザリングシューと、
前記ストランドを巻き取り、ケーキが形成されるコレットと、
前記ギャザリングシューとコレットとの間に配置され、ストランドに所定の張力をかけるガイドと、
前記ガイドを支持する支持装置と、
前記ガイドによって折れ曲がったストランドの角度が一定になるように支持装置を移動させる移動装置と、
を備えた繊維巻取装置。

【請求項2】

前記移動装置は、ガイドとコレットの間を走行するストランドの走行方向に対して垂直方向に支持装置を移動させる請求項１に記載の繊維巻取装置。

【請求項3】

前記コレットにストランドを巻き始めてからの時間を計時する計時装置を備え、
前記移動装置はコレットにストランドを巻き始めてからの時間に応じて支持装置を移動させる請求項１または２の繊維巻取装置。

【請求項4】

前記コレットにストランドを巻き始めてからのコレットの回転数を計測する回転数計を備え、
前記移動装置はコレットにストランドを巻き始めてからのコレットの回転数に応じて支持装置を移動させる請求項１または２の繊維巻取装置。

【請求項5】

前記コレットに形成されたケーキの厚みを検出する装置を備え、
前記移動装置はコレットに巻かれたケーキの厚みに応じて支持装置を移動させる請求項１または２の繊維巻取装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、繊維巻取装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、下記特許文献１をはじめとして、ガラス繊維などの繊維を巻き取る装置が開発されている。たとえば、図１０に示す従来の繊維巻取装置１００は複数本のフィラメント（単繊維）１０２を集束してストランド１０４を形成するギャザリングシュー１０６、ストランド１０４に所定の張力を与えるガイド１０８、ストランド１０４が巻き取られるコレット１１０を備える。ガイド１０８は櫛歯状またはロール状になっており、繊維巻取装置１００の任意の箇所に取り付けられている。複数本のフィラメント１０２がギャザリングシュー１０６で束ねられてストランド１０４になり、そのストランド１０４がコレット１１０に巻き取られてケーキ（繊維巻取り体）１１２が形成される。コレット１１０にストランド１０４を巻き取る際、ガイド１０８がストランド１０４に所定の張力を与える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１５－１３７２２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ストランド１０４がコレット１１０に巻き取られるにしたがって、ケーキ１１２の厚みが厚くなる。ガイド１０８からコレット１１０に向かうストランド１０４の角度がθ１からθ２に変化する（図１１）。ストランド１０４が巻き取られる際の張力が変化し、ストランド１０４に毛羽が生じたり、断線したりするおそれがある。コレット１１０に巻き取られたストランド１０４の品質が低下する。

【0005】

そこで本発明の目的は、コレットにストランドを巻き取る際にストランドの品質の低下を防止できる繊維巻取装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

以上の課題を解決すべく、本発明に係る繊維巻取装置は、以下に述べるような構成を有する。

【0007】

本発明の繊維巻取装置は、複数本のフィラメントを集束してストランドを形成するギャザリングシューと、前記ストランドを巻き取り、ケーキが形成されるコレットと、前記ギャザリングシューとコレットとの間に配置され、ストランドに所定の張力をかけるガイドと、前記ガイドを支持する支持装置と、前記ガイドによって折れ曲がったストランドの角度が一定になるように支持装置を移動させる移動装置とを備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、ストランドの角度が一定になるようにガイドを移動させることで、コレットにストランドを巻き始めてから終わるまでのストランドの張力が一定になり、同一状態を維持しながらストランドをコレットに巻きつけることができる。ストランドに毛羽が生じたり、断線したりすることを防止でき、ストランドの品質低下を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の繊維巻取装置の構成を示す正面図である。

【図2】本発明の繊維巻取装置の構成を示す側面図である。

【図3】制御装置に対して信号を入出力する装置を示すブロック図である。

【図4】ストランドの角度を示す図である。

【図5】モーターの回転数を計測する構成を示すブロック図である。

【図6】非接触でストランドの巻き厚を計測する繊維巻取装置の構成を示す正面図である。

【図7】図６の繊維巻取装置の制御装置に対して信号を入出力する装置を示すブロック図である。

【図8】ストランドに接触しながらストランドの巻き厚を計測する繊維巻取装置の構成を示す正面図である。

【図9】ストランドに接触しながらストランドの巻き厚を計測する繊維巻取装置の構成を示す側面図である。

【図10】従来の繊維巻取装置の構成を示す正面図である。

【図11】従来の繊維巻取装置のストランドの角度を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

本発明の繊維巻取装置について図面を参照して説明する。複数の実施形態を説明するが、異なる実施形態であっても同じ手段には同一の符号を付して説明を省略する場合がある。

【0011】

[実施形態１]
図１に示す本願の繊維巻取装置１０は、複数本のフィラメント１２を集束させるギャザリングシュー１４、ストランド１６を巻き取るコレット１８、ギャザリングシュー１４とコレット１８の間に配置されたガイド２０、ガイド２０を支持する支持装置２２、支持装置２２を移動させる移動装置２４を備える。

【0012】

フィラメント１２は単繊維であり、たとえばガラス繊維またはバサルト繊維などである。ギャザリングシュー１４は溝を備えたローラである。複数本のフィラメント１２が１つの溝で集束される。複数本のフィラメント１２が集束されることでストランド１６が形成される。

【0013】

コレット１８は筒状になっている。タレット盤２６に２つのコレット１８が取り付けられている。２つのコレット１８の間には仕切り板２８が備えられる。図２に示すように、コレット１８を回転させるためのモーター３０を備える。なお、図２は一部の部品を省略している。モーター３０がコレット１８を回転させ、コレット１８にストランド１６を巻き取ってケーキ３２を形成する。

【0014】

繊維巻取装置１０は制御装置３４を備える（図３）。制御装置３４がモーター３０に信号を送信し、その信号によってモーター３０が回転または停止される。制御装置３４はＰＬＣ（Programmable Logic Controller）またはＣＰＵ（Central Processing Unit）などの演算回路を使用できる。制御装置３４はメモリなどの記憶装置３６に必要情報を記憶しておき、その情報に基づいて演算をおこなう。

【0015】

タレット盤２６は円盤形になっており、中心を軸として回転できる。一方のコレット１８にケーキ３２が形成されると、タレット盤２６が回転し、２つのコレット１８の位置が入れ替わる。次に他方のコレット１８が回転してストランド１６を巻き取ってケーキ３２を形成する。

【0016】

繊維巻取装置１０はガイド２０とコレット１８の間を走行するストランド１６の位置を移動させる押出装置３８を備える。押出装置３８はストランド１６を押す押出バー４０とその押出バー４０を前後させるエアシリンダ４２を備える。エアシリンダ４２のピストンロッド４４に押出バー４０が取り付けられている。エアシリンダ４２は制御装置３４からの信号によってピストンロッド４４を前後させる。コレット１８にケーキ３２が完成してタレット盤２６が回転する前に、押出バー４０が前進されて、ストランド１６がケーキ３２の外側に押し出される。ストランド１６がケーキ３２に巻きつかず、コレット１８の端部４６に巻きつく。タレット盤２６が回転すると一方のコレット１８の端部４６から他方のコレット１８の端部４６にストランド１６が巻きかえられる。その後、押出バー４０が元の位置に戻されることで、他方のコレット１８にストランド１６が巻き取られる。

【0017】

繊維巻取装置１０は水などの液体を噴出するスプレー装置４８を備える。タレット盤２６が回転すると一方のコレット１８から他方のコレット１８にストランド１６が巻きかえられる。その際、一方のコレット１８は回転を停止し、他方のコレット１８が回転を始めることで、ストランド１６が引っ張られ、新しく巻き始めるコレット１８にストランド１６が巻きついていく途中で屈折し、それにより切断される。ストランド１６が切断されるときに微細になったフィラメント１２が飛び散るおそれがある。スプレー装置４８でストランド１６に液体を吹き付けることで、フィラメント１２の飛び散りを防止できる。

【0018】

コレット１８とガイド２０の間にトラバース装置５０が配置されている。トラバース装置５０は回転棒５２にトラバース５４が取り付けられている。トラバース５４は曲線状の線状体であるが、これに限らずトラバース５４には様々な形状・材質のものを用いることができる。回転棒５２が回転することでトラバース５４も回転する。ストランド１６がトラバース５４に当てられており、トラバース５４に沿ってストランド１６が移動する。ストランド１６がコレット１８に巻きつけられる位置を移動させることができる。

【0019】

ガイド２０はギャザリングシュー１４とコレット１８の間に配置されている。ガイド２０は櫛歯状の板体または溝を備えたローラである。櫛歯の中または溝の中をストランド１６が通過する。ガイド２０にストランド１６が接しており、ストランド１６がガイド２０で折れ曲がっている（図４）。ガイド２０からストランド１６に一定の張力が与えられる。

【0020】

ガイド２０は支持装置２２に取り付けられて支持されている。支持装置２２はスライド装置５６およびガイド２０を支持する支持部５８を備える。スライド装置５６はシャフト６０に取り付けられている。スライド装置５６はエアシリンダなどの直線移動可能な装置であり、支持部５８はそのスライド装置５６によって直線移動させられる。支持部５８がスライド装置５６によって直線移動するとガイド２０も直線移動する。ファイバ１２を束ね始めた段階はガイド２０をギャザリングシュー１４に近づけ、ケーキ３２を形成する段階でガイド２０をコレット１８に近づける。

【0021】

移動装置２４は支持装置２２を移動させる。移動装置２４はボールネジ、エアシリンダまたはモーターなどであり、シャフト６０が移動装置２４によって移動させられる。シャフト６０を移動させることでガイド２０が移動させられる。移動装置２４は制御装置３４の信号によって駆動する。

【0022】

シャフト６０の移動方向は、ガイド２０とコレット１８の間を走行するストランド１６の走行方向に対して垂直方向である。また、コレット１８にストランド１６を巻き取るにしたがって、ケーキ３２の厚みが厚くなり、そのケーキ３２の厚みあわせてガイド２０が移動される。図４に示すように、点線で示されたストランド１６が実線で示されたストランド１６になるように、ガイド２０が移動される。ガイド２０によってストランド１６に所定の張力を発生させるため、ストランド１６はガイド２０によって所定角度に折れ曲がる。ガイド２０が移動することで、その折れ曲がった角度θは一定になる。巻取りを開始してから終了するまで、ストランド１６が同じ張力になっている。

【0023】

繊維巻取装置１０はストランド１６を巻き始めてからの時間を計時する計時装置６２を備える。計時装置６２はタイマーである。計時装置６２は制御装置３４からの信号によって計時を開始し、計時する時間を制御装置３４に入力する。計時装置６２は所定時間まで計時すると計時を終了する。制御装置３４は押出装置３８のエアシリンダ４２を制御しており、エアシリンダ４２に対して押出バー４０が元に戻る信号を送信し終わって押出バー４０が元の位置に戻ったときに、計時装置６２に計時を開始する信号を送信する。予めストランド１６をコレット１８に巻き取って形成されるケーキ３２の厚みの時間変化を測定しておき、記憶手段３６に記憶しておく。制御装置３４は計時装置６２で計時された時間と記憶されたケーキ３２の厚みに応じて移動装置２４に信号を送信し、移動装置２４がシャフト６０を移動させる。シャフト６０が移動することでガイド２０で折れ曲がったストランド１６の角度θが一定になる。

【0024】

なお、制御装置３４、記憶装置３６、移動装置２４、エアシリンダ４２、モーター３０および計時手段６２は筐体に収納されている。

【0025】

繊維巻取装置１０は完成したケーキ３２をコレット１８から取りはずために、ケーキ３２を持ち上げる受け部材６６、この受け部材６６を水平移動させる移動装置６８を備える。移動装置６８はボールネジ、エアシリンダまたはモーターを使用し、受け部材６６をコレット１８の軸方向に移動させる。受け部材６６がケーキ３２を支え、その状態で移動装置６８によって受け部材６６を移動させることでコレット１８からケーキ３２がはずされる。なお、受け部材６６および移動装置６８を備えず、オペレーターが手作業でケーキ３２をコレット１８から取り外してもよい。

【0026】

本願の繊維巻取装置１０を使用したケーキ３２の製造方法について説明する。（１）複数本のフィラメント１２がギャザリングシュー１４によって集束されてストランド１６が形成され、ガイド２０を通してコレット１８に巻き取られる。このとき、押出装置３８の押出バー４０が前方に移動させられており、ストランド１６がコレット１８の端部４６に巻き取られる。

【0027】

（２）制御装置３４からエアシリンダ４２に信号を送信し、押出装置３８の押出バー４０が後退して元の位置に戻され、コレット１８にストランド１６が巻きまわされる。押出バー４０が元の位置に戻されたことを合図として、計時装置６２が計時を開始する。具体的には、制御装置３４から押出装置３８のエアシリンダ４２に対する信号を終了すると同時に計時装置６２に信号を入力することで、計時装置６２が計時を開始する。

【0028】

（３）計時装置６２で計時された時間が制御装置３４に入力される。制御装置３４はその時間に応じて移動装置２４に信号を送信する。移動装置２４は制御装置３４からの信号に応じてシャフト６０を移動させる。すなわち、移動装置２４は計時装置６２で計時された時間に応じてシャフト６０を移動させる。移動方向はガイド２０とコレット１８の間を走行するストランド１６の走行方向に対して垂直方向にシャフト６０を移動させる。シャフト６０が移動させられることで、支持装置２２に取り付けられたガイド２０も移動する。ガイド２０はケーキ３２の厚みと同じ距離を移動する。ガイド２０で折れ曲がったストランド１６の角度θが維持され、ストランド１６の張力も維持される。

【0029】

（４）コレット１８にケーキ３２が完成すると、押出装置３８が駆動し、押出バー４０が前進する。ストランド１６が前方に押され、コレット１８の端部４６に巻きつけられる。ケーキ３２が完成したときに計時された時間は所定時間になっており、計時装置６２は計時を終了する。移動装置２４はシャフト６０を元の位置に戻す。タレット盤２６が回転し、新たなコレット１８が巻きつけ位置に配置され、そのコレット１８の端部４６にストランド１６が巻きつけられる。

【0030】

以上のように、本願はコレット１８に巻きつけられるストランド１６の角度θを一定に保つことができる。コレット１８にストランド１６を巻き始めてから終わるまでのストランド１６の張力が一定になり、同一状態を維持しながらストランド１６をコレット１８に巻きつけることができる。従来のようなストランド１６に毛羽が生じたり、断線したりすることを防止でき、ストランド１６の品質低下を防止できる。

【0031】

[実施形態２]
図３に示す計時装置６２の代わりに、コレット１８を回転させるモーター３０の回転数を計測する回転数計７０を備えてもよい（図５）。モーター３０の回転数はコレット１８の回転数であり、回転数計７０はコレット１８の回転数を計測することになる。このコレット１８の回転数に対するケーキ３２の厚みを予め求めておき、記憶装置３６に記憶しておく。回転数計７０はエアシリンダ４２によって押出バー４０が元の位置に戻されてからの回転数を計測する。この回転数に応じて移動装置２４はシャフト６０を移動させる。

【0032】

[実施形態３]
ケーキ３２の厚みを検知する装置を備えてもよい。たとえば、図６の繊維巻取装置７２のように、超音波を発振する発振装置７４とケーキ３２からの反射音を受信する受信装置７６を備える。制御装置３４と発振装置７４および受信装置７６が接続されている（図７）。制御装置３４は発振装置７４に超音波を発振する信号を送信し、発振装置７４が超音波を発振する。受信装置７６は超音波の反射を受信すると、受信装置７６から制御装置３４に信号を入力する。ケーキ３２の厚みが変化すると、超音波を発振してから受信するまでの時間が異なる。制御装置３４は超音波を発振してから受信するまでの時間に応じてケーキ３２の厚みを求める。移動装置２４は、このケーキの厚みに応じてシャフト６０を移動させる。

【0033】

図８、図９の繊維巻取装置８０は、コレット１８に形成されたケーキ３２に接触する接触ローラ８２、接触ローラ８２を保持するアーム８４、アーム８４の回転角度を計測する角度センサー８６を備える。接触ローラ８２はコレット１８と平行になっており、接触ローラ８２がケーキ３２に接触して回転する。アーム８４の一端に接触ローラ８２が取り付けられており、アーム８４は他端を軸にして回転する。角度センサー８６はアーム８４の回転角度を計測する。ケーキ３２の厚みが厚くなるにしたがって回転角度が変化する。この角度に応じて移動装置２４がシャフト６０を移動させる。

【0034】

以上のようにガイド２０を移動させる複数の実施形態を説明したが、本願はコレット１８に形成されたケーキ３２の厚みに応じてガイド２０が移動させられれば、その構成は限定されない。

【0035】

（第１項）一態様に係る繊維巻取装置１０、７２、８０は、複数本のフィラメント１２を集束してストランド１６を形成するギャザリングシュー１４と、前記ストランド１６を巻き取り、ケーキ３２が形成されるコレット１８と、前記ギャザリングシュー１４とコレット１８との間に配置され、ストランド１６に所定の張力をかけるガイド２０と、前記ガイド２０を支持する支持装置２２と、前記ガイド２０によって折れ曲がったストランド１６の角度θが一定になるように支持装置６０を移動させる移動装置２４とを備える。

【0036】

第１項に記載の繊維巻取装置１０、７２、８０によれば、コレット１８に巻きつけられるストランド１６の角度θを一定に保つことができる。コレット１８にストランド１６を巻き始めてから終わるまでのストランド１６の張力が一定になり、同一状態を維持しながらストランド１６をコレット１８に巻きつけることができる。従来のようなストランド１６に毛羽が生じたり、断線したりすることを防止でき、ストランド１６の品質低下を防止できる。

【0037】

（第２項）前記移動装置２４は、ガイド２０とコレット１８の間を走行するストランド１６の走行方向に対して垂直方向に支持装置２２を移動させる。

【0038】

第２項に記載の繊維巻取装置１０、７２、８０によれば、コレット１８に対するストランド１６の方向が一定になるようにガイド２０が移動されており、ストランド１６の角度を一定にすることができる。

【0039】

（第３項）前記コレット１８にストランド１６を巻き始めてからの時間を計時する計時装置６２を備え、前記移動装置２４はコレット１８にストランド１６を巻き始めてからの時間に応じて支持装置２２を移動させる。

【0040】

第３項に記載の繊維巻取装置１０によれば、計時装置６２の計時した時間に応じてガイド２０を移動させることができ、ストランド１６の角度を一定にすることができる。

【0041】

（第４項）前記コレット１８にストランド１６を巻き始めてからのコレット１８の回転数を計測する回転数計７０を備え、前記移動装置２４はコレット１８にストランド１６を巻き始めてからのコレット１８の回転数に応じて支持装置２２を移動させる。

【0042】

第４項に記載の繊維巻取装置１０によれば、回転数計７０が計測した回転数に応じてガイド２０を移動させることができ、ストランド１６を一定にすることができる。

【0043】

（第５項）前記コレット１８に形成されたケーキ３２の厚みを検出する装置を備え、前記移動装置２４はコレット１８に巻かれたケーキ３２の厚みに応じて支持装置２２を移動させる。

【0044】

第５項に記載の繊維巻取装置７２、８０によれば、検出したケーキ３２の厚みに応じてガイド２０を移動させることができ、ストランド１６を一定にすることができる。

【0045】

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。説明した各実施形態は独立したものではなく、当業者の知識に基づき適宜組み合わせて実施できるものである。

【符号の説明】

【0046】

１０、７２、８０：繊維巻取装置
１２：フィラメント
１４：ギャザリングシュー
１６：ストランド
１８：コレット
２０：ガイド
２２：支持装置
２４：移動装置
２６：タレット盤
２８：仕切り板
３０：モーター
３２：ケーキ
３４：制御装置
３６：記憶装置
３８：押出装置
４０：押出バー
４２：エアシリンダ
４４：ピストンロッド
４６：コレットの端部
４８：スプレー装置
５０：トラバース装置
５２：回転棒
５４：トラバース
５６：スライド装置
５８：支持部
６０：シャフト
６２：計時装置
６４：筐体
６６：受け部材
６８：移動装置
７０：回転数計
７４：発振装置
７６：受信装置
８２：接触ローラ
８４：アーム
８６：角度センサー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】