(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表層が紙で構成された紙管からなり、その管端部表面に周方向に延びる糸把持用スリット溝を設けた使用済み糸巻用ボビンに対し、刃状物を該スリット溝に挿入し該スリット溝の幅を広げる拡幅処理をして使用済み糸巻用ボビンを再生するに際して、該糸巻用ボビンをボビンホルダーに支持し、該糸巻用ボビンの外周に前記スリット溝の位置を検出する検知器を配置し、該検知器の検出値に基づき前記刃状物および前記糸巻用ボビンの少なくとも一方を移動して該刃状物と該スリット溝とを互いに対向させたのち、前記スリット溝に該刃状物を押圧挿入して、その溝幅を該スリット溝の長手方向全長の少なくとも３５％を拡幅処理する使用済み糸巻用ボビンの再生方法。
【請求項２】
少なくとも表層が紙で構成された紙管からなり、その管端部表面に周方向に延びる糸把持用スリット溝を設けた使用済み糸巻用ボビンを支持するボビンホルダーを設け、該ボビンホルダー上の糸巻用ボビンの外周外側に前記スリット溝を検出する検出器と刃状物とを配置し、該検出器の検出信号により前記刃状物およびボビンホルダーの少なくとも一方を該刃状物と前記スリット溝とを互いに対向させる位置に移動すると共に、該刃状物を前記スリット溝に押圧挿入する制御部を設けた使用済み糸巻用ボビンの再生装置。
【請求項３】
前記ボビンホルダーに、前記糸巻用ボビンのスリット溝側の管端面を規制する当接面を設けた請求項２記載の使用済み糸巻用ボビンの再生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、紙管製の使用済み糸巻用ボビンをリサイクル使用可能にする再生方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
繊維製造工程の糸条巻取用ボビンには紙管が使用されている場合が多いが、この紙管に巻取られた糸条が製織・製編などの工程で消費された後は、空紙管はリサイクル使用されることなく廃棄されていることが多かった。しかし、近年のように地球資源保護や地球環境保護が強く叫ばれるようになるに至って、使用済み紙管をただワンウェイで大量に廃棄してしまうことは地球資源を無駄にし、環境破壊を増大させる原因になり、かつ繊維生産におけるコストアップの要因にもなっている。このような観点から、使用済みの紙管を使い捨てにすることなく、再びリサイクル使用することが真剣に検討されはじめている。
【０００３】
しかるに、糸条巻取機で糸条をボビンに巻き上げるには、ボビンに対する最初の糸掛けが円滑に行われるようになっていることが重要である。一般に、このような糸掛けが円滑に行えるようにするため、ボビンの端部表面には糸把持用のスリット溝が周方向に延長するように設けられている。
しかしながら、紙管の場合には、上記のように管端部表面に設けた糸把持用スリット溝は、主として紙管の吸湿によって経時的に閉塞するという傾向があるため、リサイクル使用しようとしてもスリット溝に糸条が入り難く、糸掛性（糸掛成功率）が著しく悪くなり、それによって繊維生産性を低下させる原因になっていた。そのため、使用済み紙管のリサイクル使用は試みられたが、実用化を妨げる原因になっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、紙管製の使用済み糸巻用ボビンのリサイクル使用を可能にする再生方法及び装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による使用済み糸巻用ボビンの再生方法は、少なくとも表層が紙で構成された紙管からなり、その管端部表面に周方向に延びる糸把持用スリット溝を設けた使用済み糸巻用ボビンに対し、刃状物を該スリット溝に挿入し該スリット溝の幅を広げる拡幅処理をして使用済み糸巻用ボビンを再生するに際して、該糸巻用ボビンをボビンホルダーに支持し、該糸巻用ボビンの外周に前記スリット溝の位置を検出する検知器を配置し、該検知器の検出値に基づき前記刃状物および前記糸巻用ボビンの少なくとも一方を移動して該刃状物と該スリット溝とを互いに対向させたのち、前記スリット溝に該刃状物を押圧挿入して、その溝幅を該スリット溝の長手方向全長の少なくとも３５％を拡幅処理することを特徴とするものである。
【０００６】
このように使用済み糸巻用ボビンをリサイクル使用するに先立って、糸把持用スリット溝の長手方向の３５％以上を刃状物を押圧挿入して押し広げて、閉塞したスリット溝を拡幅修正するため、リサイクル使用時の糸掛成功率を高率にすることができる。
また、本発明による使用済み糸巻用ボビンの再生装置は、少なくとも表層が紙で構成された紙管からなり、その管端部表面に周方向に延びる糸把持用スリット溝を設けた使用済み糸巻用ボビンを支持するボビンホルダーを設け、該ボビンホルダー上の糸巻用ボビンの外周外側に前記スリット溝を検出する検出器と刃状物とを配置し、該検出器の検出信号により前記刃状物およびボビンホルダーの少なくとも一方を該刃状物と前記スリット溝とを互いに対向させる位置に移動すると共に、該刃状物を前記スリット溝に押圧挿入する制御部を設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
このようにスリット溝の位置を検出する検知器を設け、その検出信号に基づいて刃状物とスリット溝とを互いに対向する位置関係になるようにするため、使用済み糸巻用ボビンの再生処理を自動的に実施することができるようになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明において、再生処理に使用する糸巻用ボビンは、少なくとも表層が紙で構成された紙管からなるものである。すなわち、糸巻用ボビンは管全体が紙で構成された紙管であってもよく、或いは表層側だけが紙層であり、内層側を金属管または樹脂管で形成されるようになったものであってもよい。いずれの場合にも、紙層で形成された管端部表面には糸把持用のスリット溝が周方向に沿って設けられている。
【０００９】
また、紙管において前述したスリット溝の経時的な閉塞傾向を生ずるのは、紙層の厚さが３mm以上の場合において特に顕著であるので、本発明が対象とする糸巻用ボビンとしては、このように紙層の厚さが３mm以上である紙管に対して特に有効である。
本発明において、スリット溝の拡幅処理に使用する刃状物としては、円板状や扇状の回転刃、ナイフ状の直線刃などいずれでもよく、特に限定されるものではないが、先端部の横断面形状としてＶ字状またはそれに近い形状のものが好ましい。また、刃状物の刃先の長手方向の形状としては、スリット溝に沿って直線状または波状になっているものが好ましい。
【００１０】
スリット溝に刃状物を押圧挿入するときは、そのボビンをボビンホルダーで支持し、その内周面を保持させるようにしておくことが望ましい。このようにボビン内周面側を支持することにより、刃状物のボビン径方向の押圧力に対してボビンが変形して偏心したり、或いはスリット溝の深さ方向に亀裂が入らないようにすることができる。
【００１１】
また、スリット溝の拡幅処理は、少なくともスリット溝の長手方向全長の３５％に対して行うようにし、より好ましくはスリット溝の長手方向全長にわたり行うことが好ましい。また、このスリット幅の拡幅処理は、スリット溝全長の３５％以上であれば、長手方向に連続的に行ってもよく、或いは不連続的に行ってもよい。
【００１２】
スリット溝の拡幅処理は、深さ方向と共に長手方向に対して行われる。深さ方向の拡幅処理は、刃状物の刃先をスリット溝に深さ方向に押圧挿入すればよい。この深さ方向の拡幅処理をするときには、紙管端部にスリット溝から管端に向けた剪断力が作用し、溝底にクラックが入ることがあるので、スリット溝側の管端面を押圧規制するような当て板（当接面）を設けるようにするとよい。
【００１３】
スリット溝の長手方向に対する拡幅処理は、刃状物を主としてボビン半径方向への相対移動だけで行い、ボビンの周方向への相対移動は実質的に行わないようにすることが好ましい。刃状物をボビンに対して周方向に相対移動させると、スリット溝の溝壁の一部が削り取られたり、表面に浮き出てバリになったりすることがあるからである。また、一般に表層の紙層は非常に硬く加工されているので、スリット溝を拡幅すると同時にボビン周方向に相対移動させると相当のトルクが必要になり、加工を難しくするからである。
【００１４】
このように刃状物を主としてボビン半径方向に相対移動するだけにして、スリット溝を長手方向に対して拡幅処理する方法としては、回転刃であれば、刃先をスリット溝に挿入した状態にして、回転刃とボビンとを同方向に同一周速度で回動させれるようにすればよい。また、ナイフ状の直線刃であれは、刃先をスリット溝の深さ方向に往復出没させながら、刃先がスリット溝から出る毎にボビンを少しずつ回動させるようにすればよい。
【００１５】
糸巻用ボビンのスリット溝の再生処理は、手作業で行ってもよいが、好ましくは自動化された装置により処理すればボビン再生効率を向上することができる。このような自動再生処理装置としては、糸巻用ボビンをボビンホルダーで支持し、この支持された糸巻用ボビンの外周外側に、スリット溝の位置を検出する検知器と刃状物とを配置するようにするのである。また、検知器が検出したスリット溝位置の信号に基づき、刃状物とボビンホルダーとの少なくとも一方を移動させて、刃状物をスリット溝に対向した位置にしてから、スリット溝に押圧挿入する制御部を設ければ、自動拡幅処理を行うことができる。
【００１６】
スリット溝の位置を検出する検知器は、特に限定されるものではないが、好ましくは光学センサーなどのような非接触型のものがよい。この検知器はスリット溝のボビン軸方向の位置を検出すると共に、ボビン周方向の位置を検出するできるものとする。そのため検知器はボビンに対してボビン軸方向に相対移動可能であると共に、ボビン軸を中心にボビン周方向にも相対移動可能であるように設置される。好ましくは、検知器自体をボビン軸方向に移動し、ボビン周方向には糸巻用ボビンの方を回動させるような構成にすることが望ましい。
【００１７】
本発明による使用済み糸巻用ボビンのスリット溝の拡幅処理工程は、この拡幅処理工程だけを独立に設けてもよいが、他のボビン再生用工程と組合わせるようにしてもよい。例えば、ボビン内径の拡径工程と組合せるようにすれば、使用済み糸巻用ボビンのリサイクル使用を一層効率的にすることができる。
図１は、本発明による使用済み糸巻用ボビンの再生処理装置の一例を示すものである。
【００１８】
図１において、１が使用済みの糸巻用ボビンである。この糸巻用ボビン１は、図６に例示するような紙管から構成され、その管端部表面に糸把持用のスリット溝２をボビン周方向に延長するように設けている。スリット溝２の形状は、例えば図７に示すように糸把持部２ａと、これよも広幅の糸導入部２ｂとから形成されるものが好ましい。
【００１９】
上記構成からなる糸巻用ボビン１は、図１に示すように、ボビンホルダー３により支持されている。ボビンホルダー３は左右一対のチャック３ａ，３ｂから構成されている。一方のチャック３ａは、軸受５に回転自在に支持された回転軸４に連結され、かつベルト６を介してモータ７により回転駆動されるようになっている。また、他方のチャック３ｂは、支持軸９に軸受８を介して回転自在に支持され、かつシリンダ１０を介して軸方向に移動可能になっている。
【００２０】
これら両チャック３ａ，３ｂは、それぞれ糸巻用ボビン１の両側から内周面を支持するように挿入され、かつフランジ部によって糸巻用ボビン１の端面を規制するように支持している。このようにチャック３ａ，３ｂのフランジ部が糸巻用ボビン１の端面（特にスリット溝２側の端面）を規制していること、さらには糸巻用ボビン１の内周面を支持していることによってて、スリット溝２に刃状物１１が挿入されたときの溝底におけるクラック発生を防止する。
【００２１】
また、糸巻用ボビン１の外周外側には、円板刃からなる刃状物１１が設置されている。この刃状物１１は支持軸１２に回転自在に軸支され、かつシリンダ１３の作用により糸巻用ボビン１の表面に刃先を押圧する位置まで往復移動できるようになっている。このような刃状物１１の刃先位置を規制するため、刃状物１１のは上下の位置を調整する高さ調整用ストッパー１４が設けられ、刃先の侵入深さを調整する。また、刃状物１１は、アクチュエータ１５の作用により糸巻用ボビン１の軸方向に平行に往復移動できるようになっている。
【００２２】
さらに糸巻用ボビン１の外周外側には、スリット溝２の位置を検出する検知器１６が配置されている。検知器１６には、例えば光センサーが使用され、光センサーからの放射光がボビン表面で反射して返って来るまでの時間、或いはボビン表面と溝との明度差などによってスリット溝２の有無を検出し、かつボビン端面（チャック３ａの当接面）からのスリット溝２のボビン軸方向距離Ｌ並びにボビン周方向の位置を検出するようにしている。
【００２３】
上記検知器１６が検出したスリット溝の位置信号は制御部１７に入力され、この制御部１７により上記モータ７やアクチュエータ１５などの駆動部が自動制御されるようになっている。
上述した本発明の再生処理装置による使用済み糸巻用ボビンの再生処理は、次のようにして実施される。
【００２４】
まず、使用済み糸巻用ボビン１をボビンホルダー３に装着すると、検知器１６がボビン軸方向に移動してスリット溝２の位置を検出する。その検出信号は制御部１７に入力され、その時点における刃状物１１のボビン軸方向位置とスリット溝２のボビン周方向位置と比較され、その相対差に基づいて、制御部１７からモータ７とアクチュエータ１５とにそれぞれ駆動信号が出力される。
【００２５】
アクチュエータ１５に対する指令によって、刃状物１１をスリット溝２に対向する位置までボビン軸方向に移動させ、またモータ７に対する指令によって、糸巻用ボビン１を刃状物１１がスリット溝２のボビン周方向の押圧開始位置に対向する位置まで回動させる。
上述のように糸巻用ボビン１と刃状物１１の位置がそれぞれ設定された後、シリンダ１３を駆動して刃状物１１を下降させ、その刃先をスリット溝２内に押圧挿入する。次いで、モータ７を駆動して糸巻用ボビン１を回動させると、刃状物１１が刃先をスリット溝２に挿入したまま、図２に示すように糸巻用ボビン１に随伴して共回りするので、スリット溝２が長手方向に沿って拡幅処理される。この拡幅処理は、スリット溝２の長手方向全長の少なくとも３５％以上を行うようにし、好ましくはスリット溝２の全長にわたり行うようにする。
【００２６】
このようにして実施されるスリット溝の拡幅処理は、刃状物１１の刃先が糸巻用ボビン１と同一の周速度で回動しているため、刃状物１１とスリット溝２との間にはボビン周方向に実質的に相対移動が発生しておらず、そのためスリット溝２の溝壁が削り取られたり、表面に浮き上がってバリになったりするような問題が起らない。
【００２７】
このように糸巻用ボビン１のスリット溝２と刃状物１１とがボビン周方向に実質的に相対移動を起こさないようにするスリット溝の拡幅処理としては、図３に示す実施形態のように、円板刃に代えて扇状刃の刃状物１１ａを使用するようにしてもよい。この扇状刃１１ａは支持軸１２ａに回動自在に支持され、糸巻用ボビン１の回転に随伴して共回りするようになっている。
【００２８】
また、図４に示す実施形態のように、直線状の平刃からなる刃状物１１ｂを使用するようにすることもできる。この実施形態では、刃状物１１ｂの刃先がスリット溝２に対して往復出没するようにし、その刃先がスリット溝２から外側に出る毎に、糸巻用ボビン１を僅かな角度ずつ回動させるようにするようにしたものである。
【００２９】
図５は、さらに他の実施形態を示すもので、スリット溝２の溝底とほぼ同一半径を有する円弧状の刃先をもつ刃状物１１ｃを使用している。この実施形態では、刃状物１１ｃの円弧状の刃先がスリット溝２の溝底に達するように押圧挿入されるだけで、一挙に拡幅処理することができ、しかもボビン周方向の相対移動がないから、溝壁を削り取ったり、バリを生じたりすることがない。
【００３０】
本発明で再生処理された糸巻用ボビンは、ナイロン、ポリエステルなどの合成繊維製造用として有効にリサイクル使用することができ、特に２０００ｍ／分以上の高速巻取用の紙管として好ましくリサイクル使用することができる。
【００３１】
【実施例】
全体が紙層によって構成された内径１２０mm、厚さ６mmの紙管であり、管端からボビン軸方向に１０mmの位置に、図７のような糸導入部と糸把持部からなるスリット溝（糸把持部における表面開口部の幅１．５mm、内側段差部の幅０．２５mm、深さ３．５mm、全長３００mm）を穿設した１６００本の紙管を用意した。
【００３２】
これら紙管を、２０デニール、７フィラメントのナイロン６糸条を溶融紡糸し、５０００ｍ／分で巻取る工程に使用した。巻取りにはスピンドル１本に８本の紙管を装着するようにしたスピンドル２本を装備した自動切替式ワインダーを使用し、１個当たりのパッケージ重量が７．５kg巻（直径が３６５mm）になる毎に、自動糸切替えしながら実施した。
【００３３】
これらパッケージを仮撚メーカに供給して、約２カ月を経て返還された空紙管のスリット溝は、上記表面開口部の幅が０．７mm、内側段差部の幅が０．０８mmまで閉塞した状態になっていた。
これら使用済みの紙管について、図１の再生処理装置を使用して、それぞれ４０本ずつについて、そのスリット溝を全長の１００％（実施例１）、８３％（実施例２）、４０％（実施例３）、２５％（比較例１）の長さに拡幅処理した。その拡幅は新品紙管のスリット幅に対して９０〜１００％まで広げるようにした。
【００３４】
このように拡幅処理後の紙管をリサイクル使用して、上記と同じナイロン６糸条の巻取り工程において糸掛成功率（糸切替成功率）を調べたところ、表１に示すような結果が得られた。この表１には、比較例２として、上記スリット溝の拡幅処理をしない使用済み紙管４０本をリサイクル使用したときの糸掛成功率を併記した。
【００３５】
表１から明らかなように、本発明によって拡幅処理した紙管を使用した実施例１〜３では、ほとんど１００％の糸切替成功率の糸切替性が得られることがわかる。
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【００３６】
【発明の効果】
上述したように、本発明の使用済み糸巻用ボビンの再生方法によれば、糸把持用スリット溝に刃状物を押圧挿入して押し広げることによって、リサイクル使用時の糸掛成功率を高率にすることができる。また、本発明の再生装置によれば、使用済み糸巻用ボビンの再生処理を自動的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の使用済み糸巻用ボビンの再生処理装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明により再生処理するときの糸巻用ボビンと刃状物との関係を示す説明図である。
【図３】本発明の他の実施形態からなる糸巻用ボビンと刃状物との関係を示す説明図である。
【図４】本発明のさらに他の実施形態からなる糸巻用ボビンと刃状物との関係を示す説明図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態からなる糸巻用ボビンと刃状物との関係を示す説明図である。
【図６】本発明に適用される糸巻用ボビンの斜視図である。
【図７】本発明に適用される糸巻用ボビンに穿設されたスリット溝を例示するもので、（Ａ）は展開図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＹ−Ｙ断面図である。
【符号の説明】
１  糸巻用ボビン
２  スリット溝
３  ボビンホルダー
３ａ，３ｂ  チャック
７  モータ
１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  刃状物
１５  アクチュエータ
１６  検知器
１７  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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