(57)【要約】【解決課題】長尺のローラ本体を有するものであっても振動を少なくでき、高速で回転させることができるゴデットローラ装置を提供する。【解決手段】ローラ本体の軸方向の長さをＬとしたとき、軸方向における中心から軸方向に±Ｌ／３の範囲内の部位に第１のバランス修正部を設け、ローラ本体の一方の端部には第２のバランス修正部を設け、ローラ本体の他方の端部には第３のバランス修正部を設けた。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ本体と、このローラ本体の駆動手段とを有し、かつ、ローラ本体の軸方向の長さをＬとしたとき、軸方向における中心から軸方向に±Ｌ／３の範囲内の部位に第１のバランス修正部を設けてなるゴデットローラ装置。
【請求項２】
第１のバランス修正部をローラ本体の外表面に設けた、請求項１に記載のゴデットローラ装置。
【請求項３】
ローラ本体の一方の端部に第２のバランス修正部を設けた、請求項１または２に記載のゴデットローラ装置。
【請求項４】
ローラ本体の他方の端部に第３のバランス修正部を設けた、請求項１〜３のいずれかに記載のゴデットローラ装置。
【請求項５】
ローラ本体が、ローラ本体の軸方向に間隔をおいて配置され、かつ、ローラ本体の周方向に等配されたヒートパイプを備えている、請求項１〜４のいずれかに記載のゴデットローラ装置。
【請求項６】
第１のバランス修正部を、ローラ本体の軸方向に間隔をおいて配置されたヒートパイプ間に設けた、請求項５に記載のゴデットローラ装置。
【請求項７】
ローラ本体の軸方向の長さをＬ、直径をＤとしたとき、Ｌ／Ｄが２以上である、請求項１〜６のいずれかに記載のゴデットローラ装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のゴデットローラ装置を有する糸条製造装置。
【請求項９】
請求項８に記載の糸条製造装置を用いて製造された糸条。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、糸条の案内、搬送、延伸等を行うゴデットローラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、主として生産性の向上を目的として合成繊維の製造プロセスの高速化が進み、巻取速度が７，０００ｍ／分を超えるようなものも検討されるようになってきた。これに伴い、高速で使用できるゴデットローラ装置の開発が進められているが、この開発における最大の課題は、高速回転時に発生する振動をいかにして抑制するかということである。
【０００３】
一般に、ゴデットローラ装置には、ローラ本体の加工精度や組立精度に起因するアンバランスが避けられず、このアンバランスによる遠心力が振動を生起するので、組立後にバランス修正を行うようにしている。
【０００４】
さて、ゴデットローラ装置に限らず、一般に高速回転体のバランス修正は、よく知られているように、回転体を削ったり、回転体に重錘を付加したりすることによって行われている。ゴデットローラ装置においてもかかる周知慣用の手法が採られるが、ゴデットローラ装置はローラ本体が糸条と接するため、従来、糸条が接触しない端部で修正を行っている。しかしながら、ローラ本体の長尺化、高速化に伴い、より高精度なバランス修正が要求されるようになってきた。
【０００５】
長尺のローラ本体を上述したような高速で回転させると、危険速度、すなわちローラ本体の固有振動数が使用速度域に近づいてくる。危険速度そのものではなくても、その付近では共振による大きな振動を生ずる。また、遠心力は回転数の２乗に比例するから、アンバランス量が同じでも回転数が２倍になれば生ずる遠心力は４倍となる。そのため、一層の長尺化、高速化を図ろうとすると、より高精度なバランス修正が必要となってくるが、ローラ本体の軸方向に分布するアンバランスをローラ本体の端部で代表して修正するのは難しい。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、長尺のローラ本体を有するものであってもより高速で使用できるゴデットローラ装置を提供するにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ローラ本体と、このローラ本体を駆動する手段とを有し、かつ、ローラ本体の軸方向の長さをＬとしたとき、軸方向における中心から軸方向に±Ｌ／３の範囲内の部位に第１のバランス修正部を設けてなるゴデットローラ装置を提供する。第１のバランス修正部は、修正時の作業性を考慮すると、ローラ本体の外表面に設けるのが好ましい。また、ローラ本体の一方の端部に第２のバランス修正部を設け、他方の端部に第３のバランス修正部を設けるのも好ましい。そうすると、より長尺のローラ本体を有するものであっても軸方向に分布するアンバランスをより効果的に修正することができるようになり、一層の高速化が可能となる。さらに、ローラ本体が、ローラ本体の軸方向に間隔をおいて配置され、かつ、ローラ本体の周方向に等配されたヒートパイプを備えているものである場合、上記第１のバランス修正部は軸方向に間隔をおいて配置されたヒートパイプ間に設けるのが好ましい。本発明は、ローラ本体の軸方向の長さをＬ、直径をＤとしたとき、Ｌ／Ｄが２以上であるような長尺のローラ本体を有するゴデットローラ装置として特に好適である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１において、ゴデットローラ装置１は、ローラ本体２と、ローラ本体２の駆動装置３とを有する。駆動装置３は、フレーム４と、回転子５と、固定子６と、軸７とを有する電動機８を含み、軸７は軸受９、１０によってフレーム４に支持され、先端部にはローラ本体２が装着されている。ローラ本体２は、その外表面が糸条の案内、搬送面を形成しており、糸条はこの外表面に接触し、案内、搬送される。
【０００９】
ローラ本体２の外表面には、ローラ本体２の軸方向の長さをＬとしたとき、軸方向における中心から軸方向に±Ｌ／３の範囲内の部位、この例では軸方向における中心の部位に第１のバランス修正部Ａが設けられている。同様に、ローラ本体２の先端側の端面には第２のバランス修正部Ｂが設けられ、また、電動機８側の端面には第３のバランス修正部Ｃが設けられている。これら第１、第２、第３のバランス修正部Ａ、Ｂ、Ｃは、ローラ本体２の外表面、先端側の端面および電動機８側の端面にそれぞれタップ加工によるタップ穴１１、１２、１３として形成されている。これらのタップ穴１１、１２、１３は、ローラ本体２の周方向に、複数個、たとえば８個等配されている。
【００１０】
さて、バランス修正は、タップ穴に重錘を取り付けることによって行う。すなわち、まずどのバランス修正部にも重錘を取り付けない状態でローラ本体を回転させ、そのときの振動を測定する。次に、第１のバランス修正部Ａのタップ穴のうち任意の１個のタップ穴に重錘を取り付け、同様に振動を測定する。次に、第１のバランス修正部Ａの重錘を取り外し、第２のバランス修正部Ｂのタップ穴のうち任意の１個のタップ穴に重錘を取り付け、同様に振動を測定する。次に、第２のバランス修正部Ｂの重錘を取り外し、第３のバランス修正部Ｃのタップ穴のうち任意の１個のタップ穴に重錘を取り付け、同様に振動を測定する。そして、得られた振動のデータから、重錘を取り付けていない最初の状態から各バランス修正部に重錘を取り付けたときに振動がどれだけ変化したかの度合いを求め、振動を最小とする各バランス修正部での重錘の重量と取付位置をコンピュータを用いて計算し、ローラ本体のアンバランスを修正する。
【００１１】
図２に示すゴデットローラ装置１は、図１に示したゴデットローラ装置１に、ローラ本体２を加熱するための筒状のヒータ１４を内蔵せしめるとともに、ローラ本体２に、そのローラ本体２の軸方向に間隔をおいて複数個（この例では２個）配置され、かつ、ローラ本体２の周方向に等配されたヒートパイプ１５、１６を設けたものである。第１のバランス修正部Ａは、軸方向に間隔をおいて配置された２個のヒートパイプ１５、１６間に設けられている。ここで、ヒートパイプ１５、１６は、ローラ本体２のシェルに軸方向に延びる空間部を設け、その空間部に熱輸送媒体を封入してなるもので、ローラ本体２の外表面の温度を均一化するのに有効である。
【００１２】
上述の例においては、ローラ本体を電動機の軸に直接装着しているが、ローラ本体に軸を設け、その軸と電動機の軸とをカップリングを用いて結合するようにしてもよい。
【００１３】
また、第１、第２、第３のバランス修正部は、タップ加工によるタップ穴ではなく、ドリル加工によるドリル穴として形成してもよい。いずれの場合も、特に糸条が接触する第１のバランス修正部においては、糸条が引っかかったり、糸切れを生じたり、糸条に毛羽を発生させたりすることがないよう、穴の開口部に面取加工を施すとともに表面を滑らかに仕上げておくようにする。
【００１４】
第１、第２、第３のバランス修正部は、タップ穴やドリル穴をローラ本体の周方向に等配している。ローラ本体の直径、重量等にもよるが、６〜１６個程度を等配すれば十分である。なお、第２、第３のバランス修正部は、ローラ本体の端面ではなく、端部の外表面に設けることもできる。要するに、ローラ本体の端部に設ければよい。
【００１５】
さらに、上述の例においては、第１、第２、第３の３か所のバランス修正部を設けているが、バランス修正部は、十分な修正を行えるのであれば１か所でもよい。その場合、第１のバランス修正部は、ローラ本体の重心に近い位置にあるため修正に有利である。したがって、バランス修正部を１か所とする場合には、第１のバランス修正部を設けるようにするのがよい。
【００１６】
また、本発明のゴデットローラ装置は、図１、図２に示す、ローラ本体２の軸方向の長さＬがローラ本体２の直径（外径）Ｄの２倍以上であるような長尺のローラ本体を有する場合に特に好適である。ローラ本体が長尺になるにつれて軸方向におけるアンバランスの位相分布が大きくなるが、第１、第２、第３の３か所のバランス修正部を設ければそれぞれの部位で適正なバランス修正を行うことができるようになるからである。
【００１７】
図３は、図１、図２に示した本発明のゴデットローラ装置を有する糸条製造装置を示すものである。この例では、紡糸機１７によって紡糸された糸条Ｙを所定の速度で回転する第１のゴデットローラ装置１８、第２のゴデットローラ装置１９で案内、搬送し、巻取機２０で巻き取り、パッケージとしている。糸条Ｙをゴデットローラ装置１８、１９のローラ本体に１回のみ掛ける片掛式と呼ばれるものであるが、図４に示すように、２個一対のローラ本体を有するゴデットローラ装置１８、１９を用い、糸条Ｙを一対のローラ本体に複数回巻き回すように構成することもできる。また、いずれの場合も、ゴデットローラ装置間に速度差を与えて糸条を延伸することもできる。
【００１８】
【実施例および比較例】
（実施例１）
図１に示した装置を用いた。ただし、バランス修正部は第１のバランス修正部Ａのみとした。振動は、ローラ本体２の回転数を８，９００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）まで上げ、軸受９上にて測定した。なお、ローラ本体２の直径Ｄは２５０ｍｍ、軸方向の長さＬは４００ｍｍ、Ｌ／Ｄは１．６である。
【００１９】
まず、第１のバランス修正部Ａに重錘を取り付けないでローラ本体を回転させ、振動を測定した。次に、第１のバランス修正部Ａに１ｇの重錘を取り付けてローラ本体を回転させ、振動を測定した。重錘の取付位相は０°とした。
【００２０】
第１のバランス修正部Ａに重錘を取り付けないときの振動データと、１ｇの重錘を取り付けたときの振動データとをコンピュータに入力し、適正なバランス修正量を計算した結果、３０°の位相に２ｇの重錘を取り付ければよいことがわかった。本実施例では、第１のバランス修正部Ａに周方向に８か所のタップ穴を等配して、重錘の取付位置が４５°刻みとなっていることから、ベクトル換算して０°の位相に０．７ｇ、４５°の位相に１．４ｇの重錘を取り付けた。
【００２１】
結果を図５に示す。８，９００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）まで問題なく昇速できている。回転数６，４００ｒｐｍ（周速５，０００ｍ／分）における振動値は約１ｍｍ／ｓｅｃ、回転数８，９００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）におけるそれは約４ｍｍ／ｓｅｃであった。また、糸条の引っ掛かり等の不都合はみられなかった。
（比較例１）
実施例１において、第１のバランス修正部Ａを設けず、バランス修正を行わなかった。
【００２２】
結果を図６に示す。７，５００ｒｐｍ付近から振動値が立ち上がり始め、８，９００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）では約８ｍｍ／ｓｅｃと極めて大きな値になっている。回転数６，４００ｒｐｍ（周速５，０００ｍ／分）における振動値は約２ｍｍ／ｓｅｃ、回転数８，９００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）におけるそれは約８ｍｍ／ｓｅｃで、実施例１の場合の約２倍の値を示した。
（実施例２）
実施例１において、ローラ本体２を直径Ｄが２００ｍｍ、軸方向の長さＬが４００ｍｍ、Ｌ／Ｄが２のものに変えた。また、第１のバランス修正部Ａに加えて第２のバランス修正部Ｂを設けた。
【００２３】
バランス修正は、どのバランス修正部にも重錘を取り付けない状態、第１のバランス修正部Ａのみに１ｇの重錘を取り付けた状態、第２のバランス修正部Ｂのみに１ｇの重錘を取り付けた状態でそれぞれ振動を測定し、バランス修正量をコンピュータで計算した。その結果に基づき、第１のバランス修正部Ａの位相１３５°に０．３ｇ、２７０°に０．６ｇ、第２のバランス修正部Ｂの位相４５°に１．８ｇ、９０°に０．２ｇの重錘をそれぞれ取り付けた。
【００２４】
回転数８，０００ｒｐｍ（周速５，０００ｍ／分）における振動値は約３ｍｍ／ｓｅｃ、回転数１１，１００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）におけるそれは約６ｍｍ／ｓｅｃであった。
（比較例２）
実施例２において、バランス修正部を第２のバランス修正部Ｂのみとした。
【００２５】
バランス修正は、第２のバランス修正部Ｂに重錘を取り付けない状態、第２のバランス修正部Ｂに１ｇの重錘を取り付けた状態でそれぞれ振動を測定し、バランス修正量をコンピュータで計算した。その結果に基づき、第２のバランス修正部Ｂの位相９０°に０．３ｇ、１３５°に０．７ｇの重錘をそれぞれ取り付けた。
【００２６】
回転数８，０００ｒｐｍ（周速５，０００ｍ／分）における振動値は約４ｍｍ／ｓｅｃ、回転数１１，１００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）におけるそれは約１０ｍｍ／ｓｅｃであった。
（実施例３）
実施例２において、第１のバランス修正部Ａに加え、第２のバランス修正部Ｂおよび第３のバランス修正部Ｃを設けた。
【００２７】
バランス修正は、どのバランス修正部にも重錘を取り付けない状態、第１のバランス修正部Ａのみに１ｇの重錘を取り付けた状態、第２のバランス修正部Ｂのみに１ｇの重錘を取り付けた状態、第３のバランス修正部Ｃのみに１ｇの重錘を取り付けた状態でそれぞれ振動を測定し、バランス修正量をコンピュータで計算した。その結果に基づき、第１のバランス修正部Ａの位相１３５°に０．３ｇ、２７０°に０．６ｇ、第２のバランス修正部Ｂの位相４５°に０．８ｇ、９０°に０．３ｇ、第３のバランス修正部Ｃの位相０°に０．２ｇ、４５°に０．６ｇの重錘をそれぞれ取り付けた。
【００２８】
回転数８，０００ｒｐｍ（周速５，０００ｍ／分）における振動値は約２ｍｍ／ｓｅｃ、回転数１１，１００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）におけるそれは約４ｍｍ／ｓｅｃであった。
（比較例３）
実施例３において、バランス修正部を、第２のバランス修正部Ｂおよび第３のバランス修正部Ｃのみとした。
【００２９】
バランス修正は、どのバランス修正部にも重錘を取り付けない状態、第２のバランス修正部Ｂのみに１ｇの重錘を取り付けた状態、第３のバランス修正部Ｃのみに１ｇの重錘を取り付けた状態でそれぞれ振動を測定し、バランス修正量をコンピュータで計算した。その結果に基づき、第２のバランス修正部Ｂの位相１３５°に０．３ｇ、２７０°に０．６ｇ、第３のバランス修正部Ｃの位相４５°に１．８ｇ、９０°に０．２ｇの重錘をそれぞれ取り付けた。
【００３０】
回転数８，０００ｒｐｍ（周速５，０００ｍ／分）における振動値は約３ｍｍ／ｓｅｃ、回転数１１，１００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）におけるそれは約７ｍｍ／ｓｅｃであった。安定的に回転させるためには振動値は６ｍｍ／ｓｅｃ以下であるのが好ましいが、７ｍｍ／ｓｅｃという振動値はそれを超えている。
（実施例４）
図２に示した装置を用いた。ただし、バランス修正部は、第１のバランス修正部Ａ、第２のバランス修正部Ｂおよび第３のバランス修正部Ｃを設けた。振動は、ローラ本体２の回転数を８，９００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）まで上げ、軸受９上にて測定した。なお、ローラ本体２の直径Ｄは２５０ｍｍ、軸方向の長さＬは５５０ｍｍ、Ｌ／Ｄは２．２である。ローラ本体２のシェルには軸方向に１２ｍｍの間隔をおいて２本のヒートパイプ１５、１６を配置し、そのヒートパイプ列を周方向に８０列配置した。
【００３１】
バランス修正は、どのバランス修正部にも重錘を取り付けない状態、第１のバランス修正部Ａのみに１ｇの重錘を取り付けた状態、第２のバランス修正部Ｂのみに１ｇの重錘を取り付けた状態、第３のバランス修正部Ｃのみに１ｇの重錘を取り付けた状態でそれぞれ振動を測定し、バランス修正量をコンピュータで計算した。その結果に基づき、第１のバランス修正部Ａの位相１３５°に０．８ｇ、２７０°に０．６ｇ、第２のバランス修正部Ｂの位相４５°に１．４ｇ、９０°に０．４ｇ、第３のバランス修正部Ｃの位相０°に１．６ｇの重錘をそれぞれ取り付けた。
【００３２】
結果を図７に示す。８，９００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）まで問題なく昇速できている。回転数６，４００ｒｐｍ（周速５，０００ｍ／分）における振動値は約２ｍｍ／ｓｅｃ、回転数８，９００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）におけるそれは約６ｍｍ／ｓｅｃであった。
（比較例４）
実施例４において、ヒートパイプ１５、１６を連結する形で１本のヒートパイプとした。また、第１のバランス修正部Ａは設けず、第２のバランス修正部Ｂおよび第３のバランス修正部Ｃのみとした。
【００３３】
結果を図８に示す。何回かバランス修正を試みたが、振動を低減することができず、６，０００ｒｐｍ（周速４，７００ｍ）付近から振動値が立ち上がり始め、振動が過大となってきたため、８，９００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）には到達することができなかった。これは、ヒートパイプを長くしたために穿穴時の工作精度が悪くなり、軸方向に分布するアンバランスを第２のバランス修正部Ｂ、第３のバランス修正部Ｃの２か所のみでは修正しきれなかったためであると推定される。換言すれば、実施例２に示したように、ローラ本体のシェルにヒートパイプを設ける場合、軸方向に間隔をおいて複数本配置し、それらの間にバランス修正部を設けてバランス修正を行うことが極めて有効であるということである。
（実施例５）
実施例４において、ローラ本体２を直径Ｄが２２０ｍｍ、軸方向の長さＬが４５０ｍｍ、Ｌ／Ｄが２．０５のものに変えた。
【００３４】
バランス修正は、どのバランス修正部にも重錘を取り付けない状態、第１のバランス修正部Ａのみに１ｇの重錘を取り付けた状態、第２のバランス修正部Ｂのみに１ｇの重錘を取り付けた状態、第３のバランス修正部Ｃのみに１ｇの重錘を取り付けた状態でそれぞれ振動を測定し、バランス修正量をコンピュータで計算した。その結果に基づき、第１のバランス修正部Ａの位相９０°に０．８ｇ、第２のバランス修正部Ｂの位相０°に２．２ｇ、４５°に０．４ｇ、第３のバランス修正部Ｃの位相０°に０．４ｇ、３１５°に０．３ｇの重錘をそれぞれ取り付けた。
【００３５】
回転数７，２００ｒｐｍ（周速５，０００ｍ／分）における振動値は約３ｍｍ／ｓｅｃ、回転数１０，１００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）におけるそれは約５ｍｍ／ｓｅｃであった。
（比較例５）
比較例４において、ローラ本体２を直径Ｄが２２０ｍｍ、軸方向の長さＬが４５０ｍｍ、Ｌ／Ｄが２．０５のものに変えた。
【００３６】
バランス修正を何回か試みたが、計算結果のとおりに重錘を取り付けても振動が低減せず、回転数７，２００ｒｐｍ（周速５，０００ｍ／分）では振動値が約４．５ｍｍ／ｓｅｃとなり、さらに昇速すると振動値が上がり、回転数１０，１００ｒｐｍ（周速７，０００ｍ／分）には昇速できなかった。
【００３７】
【発明の効果】
本発明のゴデットローラ装置は、ローラ本体の軸方向の長さをＬとしたとき、軸方向における中心から軸方向に±Ｌ／３の範囲内の部位に第１のバランス修正部を設けているので、ローラ本体の重心に近い位置で効果的にバランス修正を行うことができ、実施例と比較例との対比からも明らかなように、長尺のローラ本体を有するものであってもより高速で回転せしめることができるようになる。第１のバランス修正部をローラ本体の外表面に設けた場合には、バランス修正時の作業性が向上する。また、ローラ本体の一方の端部に第２のバランス修正部を設け、他方の端部に第３のバランス修正部を設けると、より長尺のローラ本体を有するものであっても軸方向のアンバランスを十分に修正することができるようになる。さらに、ローラ本体が、ローラ本体の軸方向に間隔をおいて配置され、かつ、ローラ本体の周方向に等配されたヒートパイプを備えているものである場合、第１のバランス修正部を軸方向に間隔をおいて配置されたヒートパイプ間に設けることで効果的なバランス修正を行うことができる。
【００３８】
上記から、本発明のゴデットローラ装置を糸条製造装置に用いれば、糸条を高速かつ安定して製造することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るゴデットローラ装置の概略縦断面図である。
【図２】本発明の他の実施形態に係るゴデットローラ装置の概略縦断面図である。
【図３】図１、図２に示したゴデットローラ装置を用いた糸条製造装置の一実施形態を示す概略正面図である。
【図４】図１、図２に示したゴデットローラ装置を用いた糸条製造装置の他の実施形態を示す概略正面図である。
【図５】実施例１におけるローラ本体の回転数と振動値との関係を示すグラフである。
【図６】比較例１におけるローラ本体の回転数と振動値との関係を示すグラフである。
【図７】実施例２におけるローラ本体の回転数と振動値との関係を示すグラフである。
【図８】比較例１におけるローラ本体の回転数と振動値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１：ゴデットローラ装置
２：ローラ本体
３：駆動装置
４：フレーム
５：回転子
６：固定子
７：軸
８：電動機
９：軸受
１０：軸受
１１：タップ穴
１２：タップ穴
１３：タップ穴
１４：ヒータ
１５：ヒートパイプ
１６：ヒートパイプ
１７：紡糸機
１８：第１のゴデットローラ装置
１９：第２のゴデットローラ装置
２０：巻取機
Ａ：第１のバランス修正部
Ｂ：第２のバランス修正部
Ｃ：第３のバランス修正部
【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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【図８】
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