(57)【要約】【課題】スピンドル軸と嵌合穴とをしまりばめとして圧入によって製糸用ローラ装置を組み立てる際に生じる嵌合部の傷に容易に対処でき、再利用に供することができるローラ装置とその修理方法を提供する。【解決手段】ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミドなどからなる合成繊維を引き取ったり延伸したりするためのローラと、前記ローラのボス部に穿設された嵌合穴に嵌合しかつ前記ローラを回転駆動するスピンドル軸とを備えた製糸用ローラ装置において、  前記ローラのボス部に前記スピンドル軸し嵌合する嵌合穴を有するブッシュを焼ばめによって設けると共に、前記嵌合穴と前記スピンドル軸とをしまりばめによって固定することを特徴とする製糸用ローラ装置とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミドなどからなる合成繊維を引き取ったり延伸したりするためのローラと、前記ローラのボス部に穿設された嵌合穴に嵌合しかつ前記ローラを回転駆動するスピンドル軸とを備えた製糸用ローラ装置において、
前記ローラのボス部に前記スピンドル軸と嵌合する嵌合穴を有するブッシュを焼ばめによって設けると共に、前記嵌合穴と前記スピンドル軸とをしまりばめによって固定することを特徴とする製糸用ローラ装置。
【請求項２】
前記ローラのボスと前記ブッシュとを焼ばめした境界面に対して抜け止めボルトを設けた請求項１に記載の製糸用ローラ装置。
【請求項３】
ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミドなどからなる合成繊維を引き取ったり延伸したりするためのローラと、前記ローラのボス部に穿設された嵌合穴に嵌合しかつ前記ローラを回転駆動するスピンドル軸とを備えた製糸用ローラ装置の前記嵌合穴に付いた傷を修理する方法において、
前記スピンドル軸としまりばめによって嵌合する嵌合穴が穿設されたブッシュを用意すると共に傷が付いた前記ボス部の内周面を切削加工し、切削加工した部分に前記ブッシュを焼ばめすることを特徴とする製糸用ローラ装置の修理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどの合成繊維を製造するために使用する製糸用ローラ装置とこれを修理するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミドなどの合成繊維を引き取ったり、延伸したりするローラ装置は、生産効率を向上させるために製糸速度が年々高速化している。例えば、現在ではローラの回転速度は、５０００ｍ／分を超える高速で運転されることも多くなってきている。
【０００３】
しかしながら、このようにローラの回転速度が３０００ｍ／分以上、特に５０００ｍ／分を超えて高速化すると、ローラ自体の重量だけでも、例えば１５〜３０ｋｇとなる。また、ローラの長さも多錘糸条をローラ上で処理する必要があったり、加熱処理などにおける糸とローラの接触時間を長くとる必要があったりするため、必然的に長くなる傾向にある。しかも、このようなローラは、ローラへの糸掛けなどの作業性を向上させるために方持ち支持構造を採用している。
【０００４】
以上に述べたような理由から、高速で回転するローラ装置には、発生する振動の振幅や振動周波数などに程度の差はあるが、必然的に振動が発生する。このとき発生する振動が製糸に影響を及ぼさない範囲に止まっている限り大きな影響はない。しかし、前述の様々な要因によって、発生する振動が製糸に影響するレベルに達することになる。もし、このような振動が発生すると、ローラ装置の全体に伝播して、運転障害を惹起する共振をも発生させる。
【０００５】
そこで、ローラ装置に発生する振動を抑えることが必要となる。このような製糸に使用するローラ装置の振動抑制を行うための技術として、例えば特許文献１（特開平８−２８５０１０号公報）において、ローラ装置に振動減衰装置を取り付けることが提案されている。
【０００６】
この特許文献１に提案された技術は、駆動装置（モータ）からの回転駆動力をローラ（特許文献１では「がレット」と呼ばれている）に伝動するためのスピンドル軸の軸受け部とその支承部との間に振動減衰装置（例えば、ゴム製のＯリング）を取り付けて振動を減衰させようとしたものである。しかしながら、この従来技術は、本質的に振動の発生を前提とした上で、発生した振動を減衰させようとするものであるが、振動の発生原因を取り除くための技術ではない。
【０００７】
一般に、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミドなどの合成繊維を引き取ったり、延伸したりするローラ装置は、例えば、前記特許文献１（図１〜図３）などに記載されている。この特許文献１には、駆動装置（以下、モータという）に連結するスピンドル軸の先端部はテーパ状の先細り形状とされている。そして、このスピンドル軸のテーパ状の先細り部に合致して嵌合するテーパ状嵌合穴を設け、これらを互いにしっかりと嵌合させた後に、ボルトなどの結合部材で結合させる構造を有している。
【０００８】
しかしながら、このような構造では、互いに嵌合する軸部と穴部とにそれぞれ形成するテーパ部を互いに精確に嵌合するように精度よく加工しなければ、また、嵌合後のスピンドル軸とローラとをしっかりと結合するボルトの取付け穴が偏芯せず、しかも、荷重バランスも偏重しないようにする必要がある。このため、精度よく加工することが必須となり、加工コストの上昇を招く。
【０００９】
しかも、従来のローラ装置では、どうしても振動の発生が不可避であり、ローラ装置を構成する各部品を製作後にこれらを組み立てて、組み立てた状態で回転体の動バランスを調整することが不可避となる。しかしながら、この工程は、煩雑かつ手間のかかる工程であって、この工程をできるだけ簡素にすることが要望されている。
【特許文献１】特開平８−２８５０１０号公報（全文）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明者等は、前述のように５０００ｍ／分を超える回転速度を有するローラ装置を製糸工程に使用した場合においても、振動の発生が少ないローラ装置を鋭意検討した。その結果、ローラのボス部に穿設されたストレート形状を有する嵌合穴の穴径が該嵌合穴に嵌合するスピンドル軸の軸径よりも小さくされ、前記嵌合穴と嵌合軸とがしまりばめで固定されたローラ装置を採用することが効果的であることを知見した。
【００１１】
しかしながら、しまりばめによる嵌合を採用したために、ローラとスピンドル軸との脱着作業は難しいものとなった。これは、ローラをスピンドル軸へ嵌合する際に、嵌合部がしまりばめであるために、例えば油圧プレス装置を使用して、これらを圧入しなければならないからである。
【００１２】
すなわち、圧入時に、ローラの嵌合穴とスピンドル軸との間にわずかでも軸心ずれが発生すると、たちまちにして、嵌合部分に焼付きが発生する。しかしながら、焼付きが発生したにもかかわらず、強引に圧入を続行すると、嵌合面に深い傷を生じさせてしまう。また、このようにして深い傷を持つローラを再利用する場合には、傷が生じた部分を修理して使用する必要がある。しかし、従来の技術では、これを簡単に修理することは困難である。
【００１３】
以上に述べた問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、合成繊維を製糸する装置に使用されるローラ装置に関し、ローラに設けた嵌合穴部とスピンドル軸の嵌合軸部とをしまりばめとした場合に生じる問題を解消することにある。すなわち、しまりばめを採用することによって、軸心がずれるなどの要因によって圧入時の嵌合で嵌合部に深い傷が生じても、このローラ装置を再利用に供することができるローラ装置の修理方法とこのようにして得られたローラ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
ここに、以上に述べた課題を解決するために、下記の(1)〜(3)に記載の発明が提供される。
(1) ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミドなどからなる合成繊維を引き取ったり延伸したりするためのローラと、前記ローラのボス部に穿設された嵌合穴に嵌合しかつ前記ローラを回転駆動するスピンドル軸とを備えた製糸用ローラ装置において、
前記ローラのボス部に前記スピンドル軸と嵌合する嵌合穴を有するブッシュを焼ばめによって設けると共に、前記嵌合穴と前記スピンドル軸とをしまりばめによって固定することを特徴とする製糸用ローラ装置。
(2) 前記ローラのボスと前記ブッシュとを焼ばめした境界面に対して抜け止めボルトを設けた(1) に記載の製糸用ローラ装置。
(3) ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミドなどからなる合成繊維を引き取ったり延伸したりするためのローラと、前記ローラのボス部に穿設された嵌合穴に嵌合しかつ前記ローラを回転駆動するスピンドル軸とを備えた製糸用ローラ装置の前記嵌合穴に付いた傷を修理する方法において、
前記スピンドル軸としまりばめによって嵌合する嵌合穴が穿設されたブッシュを用意すると共に傷が付いた前記ボス部の内周面を切削加工し、切削加工した部分に前記ブッシュを焼ばめすることを特徴とする製糸用ローラ装置の修理方法。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るローラ装置によれば、ローラのボス部に穿設された嵌合穴と、これに嵌合するスピンドル軸しが、しまりばめによって固定されている。このために、糸条を引き取ったり、延伸したりするための製糸用ローラ装置において、４０００ｍ／分以上の高速で運転しても、しまりばめによる固定方法を採用しない従来のローラ装置と比較すると、高強度かつ高剛性で固定できる。このため、振動レベルを大幅に低減させることができる。
【００１６】
ところが、しまりばめを採用するとなると、油圧プレス装置などで圧入しなければならない。このため、嵌合部に焼付が生じたりして大きな傷を付けてしまい、ローラ装置の再使用が困難となると言う問題がある。
【００１７】
しかしながら、スピンドル軸としまりばめによって嵌合するローラのボス部にブッシュを焼ばめによって設けるという修理を施すことにより、圧入時に生じる傷はこのブッシュに付くこととなる。したがって、傷が付いたブッシュを新しいブッシュと交換するだけで、しまりばめを採用したローラ装置の再利用を容易に可能とした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミドなどの合成繊維を引き取ったり、延伸したりするためのローラ装置の一実施例を模式的に例示した正面断面図である。この図１において、符号１はローラ、符号２は駆動装置（以下、モータユニットという）、符号３はモータユニット２のスピンドル軸、符号４は組立架台、そして、符号Ｃは軸心（図中に一点鎖線で示した）をそれぞれ示す。なお、本発明のローラ装置に使用するモータユニット２は，本発明の要旨を満足する限り特に限定する必要は無い。しかしながら、好ましくは、例えば、インバータ制御によって回転速度を容易かつ精確に制御できる同期電動機を使用する。
【００１９】
ここで、前記ローラ１のボス1aには、従来のローラ装置のようにテーパ状ではないストレートの貫通穴1cを穿設する。また、この貫通穴1cに嵌合するスピンドル軸３の嵌合部3aも従来のようなテーパ状の先細り形状とはせず、ストレート形状に仕上げる。さらに、スピンドル軸３の嵌合部3aの軸径を、嵌合穴1cの穴径よりも少し大きくし、しまりばめによって互いに嵌合する。
【００２０】
このように、本発明に係るローラ装置では、しまりばめによる嵌合方法を採用することを一大特徴としている。このため、既に述べたようにローラ装置の組立時に、ローラ１とスピンドル軸３との間の軸心が狂うと、嵌合面に深い傷を及ぼすおそれがある。しかしながら、この問題は、あくまでも、組立時における芯合わせの問題である。
【００２１】
したがって、芯合わせを良好に行うために、ローラ１とスピンドル軸３との間の軸心を合わせる治具を予め製作しておけばよい。このように、一般に慣用されているように治具を使用すれば、軸心ずれに起因する問題は解消できる。逆に、ローラ１とスピンドル軸３の間の軸心を治具によって合わせて軸心が狂わないようにローラ装置を組み立てれば、誰が組立作業を行っても、自動的にローラ装置を良好に組み立てられる。
【００２２】
本発明に係るローラ装置を組み立てるには、先ず、モータユニット２を組立架台４上に固定する。このモータユニット２の固定は、モータユニット２を製糸工程で使用する際に引取装置や延伸装置に取り付ける場合と同様に組立架台４に取り付ければよい。ここでは、参考のために、圧入手段として油圧プレス装置（図示せず）を使用する場合を例に採って説明する。
【００２３】
先ず，この油圧プレス装置の上下に形成される二つの定盤の一方側（下側定盤）が形成する水平面に対して、スピンドル軸３の軸心Ｃの方向が鉛直となるように精確に垂直度を調整して取り付ける。このように、モータユニット２を組立架台４に固定した後、治具（図示せず）を取付ける。そして、これによってスピンドル軸３の軸中心とローラ１の軸中心が一致するように同一軸心Ｃ上にローラ１の軸心がくるように位置決め調整する。なお、このとき前記治具は、油圧プレス装置の他方の定盤（上側定盤）上に取り付けられ、図１中に一点鎖線で示した軸心線に沿って、ローラ１の中心線が図示した軸心Ｃ上にくるように調整する役割を果している。
【００２４】
ここで、本発明に使用する治具としては、その形状や構造について、特に限定する必要は無い。しかしながら、ローラ１とスピンドル軸３の軸心Ｃを精確に図中に一点鎖線で示した軸心Ｃと一致させることができ、かつ、ローラ装置の組立に寄与する形状や構造であればよい。なお、このような軸心合わせに慣用される治具（あるいは、センター合わせ器具でもよい）は、当業者であれば容易に設計することができる程度のものであるので、ここではその説明を省略する。
【００２５】
以上に述べたようにして、ローラ１とスピンドル軸３の軸心Ｃを精確に位置決めして、油圧プレス装置の二つの前記定盤間に設置する。そして、油圧プレス装置を作動させて、例えば図１の白抜き矢印の方向へ上側定盤を圧入する位置まで移動させる。そうすれば、誰であっても、ローラ１をしまりばめの状態でスピンドル軸３へ圧入することができ、ローラ装置を容易に組み立てることができる。このようにして、この圧入時に嵌合穴1cと嵌合軸3aの軸心Ｃが重なるように精確に位置決めされているから、圧入によっても嵌合面には深い傷が生じない。
【００２６】
しかしながら、ローラ１の嵌合穴1cとスピンドル軸３の嵌合部3aとを圧入して嵌合する際に、ローラ１とスピンドル軸３との間の軸心Ｃがずれないように配慮する。ところが、このような配慮をしても、ローラ装置の解体時および／または組立時などにおける嵌合部の変形や僅かな軸心ずれが生じることは避けられない。
【００２７】
特に、ローラ装置を長期間に渡って繰返して使用した場合には、前述のような軸心ずれや変形などが起こる。もし、このようなことが生じると、圧入時に、たちまちにしてローラ１とスピンドル軸３の嵌合部分で焼付きが発生する。そうすると、ローラ１とスピンドル軸３の嵌合面に深い傷を生じさせることは既に述べた通りである。
【００２８】
このとき、ローラ１とスピンドル軸３の嵌合部における材質が同一であれば、材質同士の馴染みが良いためにより焼付が発生しやすい。そこで、ローラ装置を設計するに当って、それぞれの嵌合面の硬度に差をつけたり、互いに異なる材質にしたりする。これによって、圧入時の焼付けを防止することによって、どちらか一方の部材に傷が発生しないように保護する。一般に、製糸に使用するローラ装置では、モータユニット２が具備するスピンドル軸３の方がローラ１よりも高価であって、より重要な部品である。
【００２９】
そこで、ローラ１の嵌合部よりもスピンドル軸３の嵌合部の表面を傷が発生しないように保護する。このために、スピンドル軸３の嵌合面に硬質クロムメッキや焼入れ等を施して、その表面硬度を上げることを行う。他方、ローラ１側の嵌合部（嵌合穴1c）は、スピンドル軸３よりも硬度を低くして、傷が入りやすい仕様にする。そうすると、ローラ１のボス1aに穿設された嵌合穴1c部分の方に深い傷が生じる。しかし、傷が生じたままでは、ローラ装置を再使用することができない。
【００３０】
そこで、圧入時に深い傷が生じてもローラ装置を容易に再使用できるようにする。これについては、図２を参照しながら詳細に説明する。
先ず、図２において、ローラ１のボス1aの嵌合部に対して、ボス1aと同一の材質で製作したブッシュ1eを焼ばめできるようにボス1aの内周面を切削加工する。そして、切削加工した部分のボス1a部に、既に図１に例示したと同様の嵌合穴1cを穿設したブッシュ1eを焼ばめによって挿入する。なお、このブッシュ1eの肉厚は、図１のようにしまりばめを行った際に生じる嵌合穴1cの嵌合面の深い傷を考慮しても、その強度が十分に保証される必要がある。
【００３１】
次いで、このような肉厚を有するブッシュ1eを焼ばめによりローラ１のボス1a部に焼ばめによって埋め込む。さらに、埋め込んだブッシュ1eがローラ装置の運転中に、ローラ１のボス1aから抜け出ることを防止する必要がある。そこで、本発明においては、好ましくはローラ１のボス1aと埋め込んだブッシュ1eとの当たり面に、抜け止めボルト1fを取り付ける。
【００３２】
以上に述べたように、本発明においては、ローラ装置の再利用を行うために、ブッシュ1eを焼ばめの状態でローラ１のボス1aに取り付ける。この焼ばめは、例えば、ローラ１（ボス1a）を室温よりも約１００〜２００℃高い温度に加熱する。加熱の方法としては、周知のように、引火点の高い油を油槽にいれて湯煎にする方法、ホットプレートを用いる方法、あるいは誘導加熱方法などを採用できる。
【００３３】
なお、本発明において好適に適用できる加熱方法は誘導加熱方法である。この方法では、通常、商用周波数の交流電流を励磁コイルに流す。このときの電磁誘導作用により被加熱体に交番磁束を生じさせて渦電流を流す。そして、被加熱体自体の抵抗によって発熱させて、ローラ１の嵌合穴1cを熱膨張させ、熱膨張させた状態で、嵌合穴1cにブッシュ1eの焼ばめを行う。
【００３４】
この焼ばめによって、スピンドル軸３が嵌合されるブッシュ1eがローラ１のボス1aに取り付けられる。そうすると、スピンドル軸３が圧入される嵌合穴1cに深い傷が生じても、ブッシュ1eをローラ１のボス1aから取外して、新しいブッシュ1eに取り替えるだけでローラ装置を再使用することができるようになる。
【００３５】
なお、ローラ装置を高速で運転した場合に、焼ばめだけでブッシュ1eがローラ１のボス1aに充分に固定されずに、ローラ１が抜けるおそれがある。そこで、焼ばめを行ったボス1aとブッシュ1eとの間の焼ばめ境界面に、図２に例示したように、好ましくは複数個の抜け止めボルト1fを等配分して埋め込み、これによって、ローラ１がスピンドル軸３から抜け出すのを防止するのが好ましい。
【実施例】
【００３６】
以下に実施例、比較例を挙げて本発明を具体的に説明する。なお、実施例に記載した特性は、次の方法にしたがって測定した。
（１）振動速度  ローラ装置を保全架台上にて運転して、その際のモータユニットの振動速度（ｍｍ／ｓｅｃ）をリオン社製の振動計（型式：ＶＡ−１０）にて測定した。
【００３７】
［実施例、比較例］
実施例として、圧入時に嵌合穴1cに深い傷が生じたローラ１のボス1aを切削加工して、ブッシュ1eを取り付けてローラ装置の修理を行い、図２に示したようなローラ１を作成した。なお、ローラ１の接糸部の外径は２５０ｍｍとし、ローラ長は５００ｍｍとした。更に、スピンドル軸３の材質をクロムモリブデン鋼に硬質クロムメッキを施したもの、嵌合部の軸径をφ５５．０１０ｍｍ、そして、嵌合部の長さを２００ｍｍとした。
【００３８】
また、このスピンドル軸３に嵌合させるローラ１のブッシュ1eについては、その嵌合穴1dの穴径をφ５５．０００ｍｍ、嵌合長を２００ｍｍ、そして、肉厚を１０ｍｍとし、その材質をクロムモリブデン鋼として製作した。次いで、前記ローラ１を高周波誘導加熱によって、１５０℃に加熱して、ブッシュ1eをローラ１のボス1aに焼ばめした。そして、焼ばめしたブッシュ1eとローラ１のボス1aとによって形成される円筒状の境界面に対して、互いに対向する４箇所において抜け止めボルト1fでブッシュ1eをローラ１のボス1aに固定した。
【００３９】
このようにして、製作したローラ１の嵌合穴1cにスピンドル軸３を油圧プレス装置によって、ブッシュ1eに穿設した嵌合穴1cへ圧入して、ローラ装置を組み立てて再使用に供した。そして、ブッシュ1eを取り付けて修理したローラ装置と、ブッシュ1eを設けずに、この部分を最初からローラ１と一体物として削り出して製作した修理前の新品のローラ装置とで、ローラ１を高速回転させたときの振動の発生状況を比較した。なお、比較はローラ１の回転速度を４０００ｍ／ｍｉｎ、５０００ｍ／ｍｉｎ、そして、６０００ｍ／ｍｉｎの３水準で行った。その結果を表１に示す。
【００４０】
【表１】
2007247112.tif 000002
【００４１】
表１に示した通り、ブッシュ1eを設けることによって圧入時に生じた傷を修理したローラ装置を再使用した場合には、比較例（新品）と比較して、振動速度（ｍ／ｓｅｃ）が若干増加した。しかし、その振動発生レベルは実際の使用に全く問題がないレベルであり、再使用に充分に耐えうるレベルであった。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による修理済みの製糸用ローラ装置を取り付ける方法を模式的に示した説明図である。
【図２】本発明に係るローラ装置の一実施例を模式的に例示した正面断面図である。
【００４３】
１  ：ローラ
１ａ：ボス
１ｂ：接糸部
１ｃ：嵌合穴
１ｄ：穴側の嵌合部
１ｅ：ブッシュ
１ｆ：抜け止めボルト
２  ：モータユニット
３  ：スピンドル軸
３ａ：軸側の嵌合部
Ｃ  ：軸心（一点鎖線）
【図１】
2007247112.tif 000003
【図２】
2007247112.tif 000004