(57)【要約】【課題】高生産に対しても繊維間の乱れなどを発生させずにケンスに安定して収納でき、しかもケンスに収納される繊維束の積層面に実質的に凹凸が生じない長尺繊維束のケンス収納装置及び収納方法を提供する。【解決手段】繊維束（Ｔ）　のフィードロール（１４）と、フィードロール（１４）の下方に設置されたケンス（１１）と、フィードロール（１４）とケンス（１１）との間に配された繊維束振落し手段とを備えている。前記繊維束振落し手段は、前記繊維束（Ｔ）　の折畳み方向に往復動する第１振落し手段（１２）と、第１振落し手段（１２）に付設され第１振落し手段の往復動とは独立して同じ折畳み方向に揺動する第２振落し手段（１３）とを有している。高速で送り込まれる繊維束を第１振落し手段（１２）でゆっくりと往復動させると共に、第２振落し手段（１３）を独自に揺動させることにより、高速生産にも十分対応でき、装置の耐久性をも向上させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺繊維束のケンス収納装置であって、
前記繊維束のフィードロールと、フィードロールの下方に設置されたケンスと、フィードロールとケンスとの間に配された繊維束振落し手段とを備え、前記繊維束振落し手段が、
前記繊維束の折畳み方向に往復動する第１振落し手段と、
第１振落し手段に付設され第１振落し手段の往復動とは独立して同じ折畳み方向に往復動する第２振落し手段とを有してなる、
ことを特徴とする長尺繊維束のケンス収納装置。
【請求項２】
前記第１振落し手段及びフィードロールとを協働して、繊維束の前記折畳み方向と直交する方向に往復動させる往復動手段を備えてなることを特徴とする請求項１記載のケンス収納装置。
【請求項３】
前記第１振落し手段と前記フィードロールとを協働して昇降させる昇降手段を備えてなることを特徴とする請求項１又は２記載のケンス収納装置。
【請求項４】
前記第１振落し手段の往復動速度が前記前記第２振落し手段の往復動速度よりも低く設定されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のケンス収納装置。
【請求項５】
前記第１振落し手段は、ケンスの収納幅にわたって往復動する中空管状体からなる第１シュートと、同シュートを往復駆動する第１駆動手段とを備えてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のケンス収納装置。
【請求項６】
前記第２振落し手段は、その上端を前記第１振落し手段の振落し下端に揺動可能に支持される中空管状体からなる第２シュートと、同シュートを揺動させる揺動手段とを備えてなることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のケンス収納装置。
【請求項７】
長尺繊維束のケンス収納方法であって、
フィードロールから下方に配された振落し手段に繊維束を送り込むこと、
前記振落し手段では２段回の同一方向に向けたそれぞれの振り幅と振り速度とをもって前記繊維束を下方に振り落とすこと、及び
前記振落し手段により振り落とされる繊維束を下方に配されたケンス内に収納すること、
を含んでなることを特徴とする長尺繊維束のケンス収納方法。
【請求項８】
２段目の振り幅を１段目の振り幅よりも小さくすることを特徴とする請求項７記載のケンス収納方法。
【請求項９】
前記長尺繊維束が炭素繊維前駆体繊維束であることを特徴とする請求項７又は８記載のケンス収納方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は多数の繊維からなる長尺な繊維束をケンスに収納するための収納装置とその収納方法に関し、更に具体的にはケンスに収納された繊維束の折り返し部を振込み面に均等に分布させることにより、特別な装置を用いなくても振込み面が凹凸の少ない均等な平面となるような長尺の繊維束を収納するための収納装置とその収納方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、繊維束をケンスに収納する場合には、収納装置としては糸条を不動位置にあるロールなどで引き取りながらケンス自体を往復させたり、ケンスを固定し引取り装置自体を水平方向に往復させ、或いはケンスを固定してシュートなどを揺動させることにより収納している。更に、ロールや引取り装置とケンス内に堆積される繊維束の上面との距離を一定にするため、収納装置自体を或いはロールや引取り装置を繊維束の堆積量に応じて昇降させている。
【０００３】
ところが、このような繊維束を振り落としながらケンスに収納する装置では、捲縮処理された繊維束であれば振込み速度と繊維束が送られてくる速度が異なってもよいが、実質的に捲縮処理のされていないストレートな繊維束では振込み速度と繊維束が送られてくる速度と一致させる必要がある。従って、実質的にストレートな繊維束が高速で送られてくると、前述の様な振込み動作では振込み速度が繊維束が送られてくる速度に追いつけず、振り込んだ繊維束のバラケや不必要な捩れを発生させ繊維束をケンスから引き出す際に問題を生ずる可能性がある。そこで、こうした不具合をなくすべく、例えば特開平６−１９１７２８号公報では、高速で送られてくる繊維束を歯車型ニップロールを通したのちに、下方に配された下部が開口する一対のベルトフィーダーに落とし込み、同ベルトフィーダーで一旦滞留させながら下方のケンス内に収納しようとしている。また、例えば特開平７−４２０１６号公報では、通常のニップロールから高速に送り出される繊維束に、ニップロールの下方で横方向に対峙する気体噴射ノズルから、所定の噴出圧と速度で３０秒以上のサイクルで落下途中の繊維束に交互に噴射させながら、下方に配されたケンスに繊維束を収納している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の各公報に開示された繊維束のケンス収納装置によれば、ベルトフィーダーではフィーダ内堆積時の機械的なダメージや再度ケンス内へ振込む際の繊維束の乱れ、エアーを左右から吹きかける場合にはエアーによる繊維束のバラケ等が発生し、ケンスに収納された繊維束はケンス内で集束性が乱される可能性が高い。更には、例えば偏平な繊維束の収納に適用された場合には、繊維束が捩じれやすく、ケンスから引き出される繊維束を均整に引き出すことが難しく、例えば前記繊維束が炭素繊維前駆体繊維から構成されている場合には、以降の焼成工程にて高品質の炭素繊維が得にくくなる。
【０００５】
一方、繊維束をケンスから引き出す際には、繊維束にもつれやねじれ等が無く収納前の帯状になって安定に引き出される必要がある。特に炭素繊維前駆体の繊維束のように、実質的に捲縮のない糸条をケンスに収納する際に引き取り速度より糸条を収納する速度が遅い場合は、糸条が折れ曲がり繊維束のバラケやねじれを発生させ、結果的に安定した引き出しができなくなる。繊維束の生産速度が高くなり、これに対応しようとすれば、シュートやニップロール自体、或いはケンス自体を高速で往復させる必要がある。これらの部材を高速で移動させる場合には、機械的に高速で往復運動させることになるため、より大きな機械強度や動力、或いは加工や組み立てに高い精度が要求されるようにり、装置のコストアップや占有面積の増大を招く。
【０００６】
また、捲縮のない繊維束を単純な往復運動でケンスの端から端まで収納させた場合には、ケンス端部の糸状の折り返し部（折畳み部）が盛り上がり、積層を繰り返していくと、積層面が凹面となり最終的に繊維束が乱れ安定した収納もできない。ケンスへの堆積中に積層面を押して平面状に保つ装置もあるが、繊維束の生産速度が上がれば作動のための時間が確保できなくなるため、この装置で対応する場合には繊維束の生産速度や、使用するケンスの大きさが制限されてしまう。
【０００７】
本発明は、かかる従来の課題を解消すべくなされたものであり、その具体的な目的は高生産に対しても繊維間の乱れなどを発生させずにケンスに安定して収納でき、しかもケンスに収納される繊維束の積層面に実質的に凹凸が生じない長尺繊維束のケンス収納装置及び収納方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
前記目的は、本発明の長尺繊維束のケンス収納装置に係る発明の基本構成である、前記繊維束のフィードロールと、フィードロールの下方に設置されたケンスと、フィードロールとケンスとの間に配された繊維束振落し手段とを備え、前記繊維束振落し手段が、前記繊維束の折畳み方向に往復動する第１振落し手段と、第１振落し手段に付設され第１振落し手段の往復動とは独立して同じ折畳み方向に往復動する第２振落し手段とを有してなることを特徴とする長尺繊維束のケンス収納装置により効果的に達成される。
【０００９】
本発明によれば、フィードロールから連続して送り出される繊維束は、第１振落し手段により、例えばケンスの収納幅をもって往復動するこの往復動する間に、第１振落し手段に付設された第２振落し手段も第１振落し手段と同一方向に往復動して、繊維束を第２振落し手段の往復幅をもって折り返しながら、下方に配されたケンス内に順次収納される。すなわち、本発明ではフィードロールから連続して送り出される繊維束は、２段階の振り速度と振り幅とをもって、その速度と振り幅とがそれぞれ複合されてケンスに収納されることになる。
【００１０】
この収納時に、例えば前記第１振落し手段を大きな振り幅で往復動させると共に前記第２振落し手段を小さい振り幅で繊維束を振り落とすようにすると、繊維束の折り返し位置が刻々と変化するため、ケンスの収納幅にわたって均等に繊維束を積層させることができる。また、本発明では前記第１振落し手段と第２振落し手段のそれぞれの往復速度を調整又は制御することができ、その複合速度が得られるところから、個々の機械的な作動は相対速度で対応ができるため、たとえ高速生産の場合にも通常の強度と加工精度の作動部材にて対応することが可能となる。
【００１１】
本発明にあっても、前記第１振落し手段及びフィードロールとを協働して、繊維束の前記折畳み方向と直交する方向に往復動させる往復動手段と垂直方向に昇降させる昇降手段とを備えていることが要求される場合がある。通常、ケンスの収納平面領域は繊維束の太さと較べると比較にならないほど大きい。そのため、ケンスに繊維束を収納するときは、単に同一の往復行程で繊維束を折り返しながら収納することはなく、その往復行程を徐々に横にずらしながら収納している。また、同時にケンス内に収納される繊維束の積層高さも刻々と変化し、第２振落し手段の振込み端と繊維束の積層面との間の間隔も変化することになる。そこで、本発明では第１振落し手段（第２振落し手段）及びフィードロールを協働させて、繊維束の前記折畳み方向と直交する方向に往復動させる往復動手段と垂直方向に昇降させる昇降手段とを備えさせている。
【００１２】
上述のように、第１振落し手段を大きな振り幅で往復動させると共に前記第２振落し手段を小さい振り幅で繊維束を振り落とすと同時に、前記第１振落し手段の往復速度を前記第２振落し手段の往復速度よりも低く設定することが好ましい。こうすることにより、第１振落し手段の大きな往復動に対して、その往復速度を低くして、第１振落し手段の運動エネルギーを低減し、同時に第２振落し手段の往復速度を第１振落し手段の往復速度を減じた速度をもって第２振落し手段を作動しても、初期の生産速度に適合させることができるようになり、第２振落し手段の運動エネルギーを低減させることが可能となる。また、第２振落し手段は機構的に第１振落し手段よりも軽量に構成できるため高速での往復速度での運転においても十分な耐久性を確保できる。
【００１３】
前記第１振落し手段の典型的な構成は、ケンスの収納幅にわたって往復動する中空管状体からなる第１シュートと、同シュートを往復駆動する第１駆動手段とを備えており、前記第２振落し手段の典型的な構成は、その上端を前記第１振落し手段の振落し下端に揺動可能に支持される中空管状体からなる第２シュートと、同シュートを揺動させる揺動手段とを備えている。好ましくは、前記第１シュートは揺動することなく、単に所定の行程を往復するだけでよく、第２シュートを第１シュートに付設して、単独に揺動させるようにする。
【００１４】
更に本発明の長尺繊維束のケンス収納方法の基本構成は、フィードロールから下方に配された振落し手段に繊維束を送り込むこと、前記振落し手段では２段階の同一方向に向けたそれぞれの振り幅と振り速度とをもって前記繊維束を下方に振り落とすこと、及び前記振落し手段により振り落とされる繊維束を下方に固定して配されたケンス内に収納することを含んでいることを特徴としている。この場合、既述したように、２段目の振り幅を１段目の振り幅よりも小さくすることが好ましい。そして、本発明方法は、長尺繊維束が炭素繊維前駆体繊維束に適用することが好ましく、前述のごとくケンスに収納された繊維束の積層面には次に積層される繊維束に影響を与えるほどの凹凸部分が無く、同ケンスから引き出される繊維束の繊維間に乱れが生じず、毛羽立ちも発生しないため、焼成工程を経て製造される炭素繊維も高品質のものが得られるようになる。
【００１５】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して具体的に説明する。
図１は、本発明の代表的な長尺繊維束のケンス収納装置の構成例を概略で示す正面図である。
同図に示す実施形態にあっては、ケンス１１は床面に設置されており、そのケンス１１の上方に本発明の繊維束振落し手段である第１及び第２の振落しシュート１２，１３が配され、これらの振落しシュート１２，１３の更に上方には本発明の繊維束Ｔの送り出しロールである水平な回転軸線をもつニップロール１４が配されている。この種の振落しによる収納に使われるケンス１１はステンレス製の矩形の箱体や段ボール製の箱体から構成されているのが一般的である。
【００１６】
前記第１及び第２の振落しシュート１２，１３及びニップロール１４は、それぞれ移動フレーム１５により支持されている。この移動フレーム１５は、図示を省略しているが、ボールネジ等の公知の駆動機構を使って所定の距離を図面に垂直な方向（ｘ方向）に往復動する。このときの往復動する距離は最大でケンス１１の開口幅であり、その往復動距離も図示せぬ制御部からの指令により変更が可能とされている。前記移動フレーム１５は、同じくボールネジなどの公知の駆動機構を使って間欠的な動きで、図面の左右方向（ｙ方向）に往復動する。このときの往復距離も最大がケンス１１の開口幅である。また、更に前記移動フレーム１５は、図示は省略するが、例えば垂直に起立する複数のガイドに沿って上下（ｚ方向）に昇降できるようにされている。なお、この昇降動作を移動フレームに依存せず、例えば上記ケンス自体を昇降させるようにすることも可能である。
【００１７】
上記第１振落しシュート１２は上記ニップロール１４の直下に配されるように、ブラケット１６を介して上記移動フレーム１５に固設されている。すなわち、第１振落しシュート１２は移動フレーム１５に対して不動位置に且つ不動姿勢で配されている。また、前記ニップロール１４も、前記移動フレーム１５に固設された駆動モーター１７の出力軸と直接又は間接的に結合された駆動軸１８に支持され、前記駆動モーター１７により駆動回転する。
【００１８】
上記第２振落しシュート１３は、その上端部が前記第１振落しシュート１２の下端部に同第１振落しシュート１２の往復動と同方向に、軸受１９や回転軸２０等を介して揺動自在に支持されている。前記回転軸２０のフレーム側の端部には第１のベルトプーリー２１が固設されている。一方、前記移動フレーム１５には前記第２振落しシュート１３の揺動用駆動モーター２２とカム装置２３とが固設されている。カム装置２３は揺動用駆動モーター２２の回転を出力として揺動運動とする機構を備えている。また、適切なカムを設計することにより前記第２振落しシュート１３の１回の揺動中に、その折り返し領域における速度を高速とするような揺動速度とすることが出来る。このカム装置２３の出力軸２４の軸端には第２のベルトプーリー２５が固設され、上記第１のベルトプーリー２１との間をタイミングベルト２６により連結されている。
【００１９】
以上の構成にあって、ニップロール１４から送り出される繊維束Ｔは、次のようにしてケンス１１に収納される。
いま、ニップロール１４から高速で送り出される繊維束Ｔは、下方に配された第１振落しシュート１２に導入され、同シュート１２を介して同シュート１２の下端部に揺動支持される第２振落しシュート１３を通って下方のケンス１１の内部に振り落とされる。このとき、移動フレーム１５に支持された第１振落しシュート１２及びニップロール１４は、第２振落しシュート１３を伴って図面に直交する方向に所定の往復幅をもって比較的ゆっくりと往復動する。このとき同時に、第２振落しシュート１３は、揺動用駆動モーター２２の駆動により、カム装置２３、第２ベルトプーリー２５、タイミングベルト２６及び第１ベルトプーリー２１を介して所定の速度と振り幅で揺動する。
【００２０】
そのため、繊維束Ｔは第１振落しシュート１２によりケンス１１の収納領域を所定の振り幅をもって振られると同時に、第２振落しシュート１３の揺動幅でケンス１１内に収納される。この２段階の振り動作が複合されるため、比較的高重量の第１振落しシュート１２を低速で移動させても、第２振落しシュート１３の揺動速度が補完して、高速に送り出される繊維束Ｔの送り速度に見合ってケンス内に収納することができる。その結果、高速で送り込まれる繊維束であっても、繊維束に捩れや折れ曲がりがなく且つ繊維間の乱れを発生させずに整然とケンス内に収納することができるようになり、高速生産にも対応できるばかりでなく、例えば高品質が要求される炭素繊維前駆体繊維束の収納に好適である。
【００２１】
因みに、繊維束の送り出し速度が８０ｍ／ｍｉｎである場合に、従来の単一の振落しシュートのみを備えたケンス収納装置では、その駆動装置をも含めた移動フレーム自体を１．５秒で往復させる必要があった。しかるに、本発明の上記ケンス収納装置によれば、第２振落しシュート１３の揺動幅を２００ｍｍとしてその揺動速度を２．　５回／秒とした場合に、駆動部材および作動部材の全ての重量を含む移動フレーム１５を往復速度４．８秒で往復させれば済むことになる。
【００２２】
また、従来の収納装置に対して、第２振落しシュート１３に軽量で高速作動が可能な材質を選択して第１振落しシュート１２に取り付ければ、移動フレーム１５に搭載されたモーター類や作動部材のような実質的な重量を占める部分の移動速度を下げることができるため、高速で生産される繊維束をケンス内の隅々まで均一に収納させることができる。
【００２３】
更に、生産速度にあわせて移動フレーム１５の往復速度、第２振落しシュート１３の揺動速度、それらの往復距離及び揺動幅を適切に選択することにより繊維束の折返し部を堆積面に均等に分散させることができるため、繊維束の積層面の平面度を繊維束の乱れが生じない範囲内でコントロールすることができる。その結果、ケンス内に収納された繊維束Ｔの容積密度も均一化され、収納率も高まる。そして、このように繊維束がケンス内に整然と収納されるため、繊維束Ｔをケンス１１から引き出すときも、繊維の乱れや折れ曲がりなどの障害がなく、極めて円滑に引き出すことができる。更にケンスへの収納密度を上げる場合には積層面を押し込む装置が必要であるが、本振込み装置では振込み面がケンス上面に近くまで安定して振り込まれるため、ケンス上面部のみで押し込めばよい。従って、押込み装置の作動時間は極小と出来るため、通常の押込み装置で十分対応できる。
【００２４】
更には、前述のごとく、移動フレーム１５を高速で往復させる必要がないために収納装置の耐久性が向上するだけではなく、装置全体をコンパクトに構成することができる。また、ケンス内に収納される繊維束Ｔがその折返点でスピードが零となるため、この折返点では素早く折り返すように第２振落しシュート１３の揺動速度を設定し、それに合わせてカム装置２３のカム形状を設計すれば、繊維束Ｔに折返点で無用な力が作用せず、整然とした折返し形態が得られる。
【００２５】
以上の説明からも明らかなように、本発明のケンス収納装置によれば、簡単な構成で、必要以上の負荷をかけることなく、高速に送られる繊維束を安定してケンス内に収納することができるばかりでなく、収納された繊維束の形態も乱れや捩じれがないため、繊維自体を損傷させずに整然と収納でき、更にはケンスから繊維束を引き出すときも、極めて安定した状態で円滑にひきだすことができるため、例えば前記繊維束が高品質が要求される炭素繊維前駆体繊維束である場合に、以降の焼成工程にて毛羽などの発生がなく、極めて高品質の炭素繊維を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な実施形態を示す繊維束ケンス収納装置概略構成図である。
【符号の説明】
１０　　　　　　　ケンス収納装置
１１　　　　　　　ケンス
１２　　　　　　　第１振落しシュート
１３　　　　　　　第２振落しシュート
１４　　　　　　　ニップロール（フィードロール）
１５　　　　　　　移動フレーム
１６　　　　　　　ブラケット
１７　　　　　　（ニップロール用）駆動モーター
１８　　　　　　　駆動軸
１９　　　　　　　軸受
２０　　　　　　　揺動軸
２１　　　　　　　第１ベルトプーリー
２２　　　　　　　揺動モーター
２３　　　　　　　カム装置
２４　　　　　　　自動正逆転機構
２５　　　　　　　第２ベルトプーリー
２６　　　　　　　タイミングベルト
Ｔ　　　　　　　繊維束
【図１】
2004043081.tif 000003