(57)【要約】【課題】本発明は、合成繊維を直接紡糸延伸する製造装置に使用されるゴデットローラユニットにおいて、誰がローラシェルの交換作業を実施しても、焼き付きなどのトラブルが発生しないローラ交換方法が必要であった。【解決手段】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からなる糸を引き取ったり延伸したりするために使用される高速回転するローラ装置において、ローラのボス部１ａに穿設されたストレート形状を有する嵌合穴１ｃの穴径が該嵌合穴１ｃに嵌合するスピンドル軸３の軸径よりも小さくされ、前記嵌合穴１ｃと嵌合軸３ａとが「しまりばめ」で固定されたローラ装置とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエステル、ポリオレフィン、ポリアミドなどの合成繊維からなる糸を引き取ったり延伸したりするために使用される高速回転するローラ装置において、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。
【請求項２】
前記ローラとスピンドル軸とが「すきまばめ」による固定のみで互いに結合された請求項１に記載のローラ装置。
【請求項３】
前記ローラの回転速度が５０００ｍ／分である請求項１または請求項２に記載のローラ装置。
【請求項４】
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からなる糸を引き取ったり延伸したりするために使用される高速回転する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、前記ローラと前記スピンドル軸の軸心とを合致させて前記嵌合穴と嵌合軸とが「しまりばめ」となるように圧入するローラ装置の組立方法。
【請求項５】
前記ローラとスピンドル軸との圧入において、前記嵌合穴と嵌合軸の圧入方向を鉛直方向とした請求項４に記載のローラ装置の組立方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成繊維を製造するために引取や延伸に使用するローラ装置とその組立方法に関し、特に、３０００ｍ／分以上の高速回転する用途に適したローラ装置とその組立方法に関する。
【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。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が、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が、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）に伝動するためのシャフト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ように、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し、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て、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】
以上に述べた従来技術が有する問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題（目的）は、３０００ｍ／分以上、特に５０００ｍ／分以上の高速で回転する製糸ローラ装置に発生する振動自体を抑制でき、ローラ装置を組立後に行う動バランス調整が容易であるローラ装置と、これを簡易かつ確実に組み立てることができる組立方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
以上に説明した課題を解決するために、下記(1)〜(5)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、ポリアミドなどの合成繊維からなる糸を引き取ったり延伸したりするために使用される高速回転するローラ装置において、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。
(2) 前記ローラとスピンドル軸とが「すきまばめ」による固定のみで互いに結合された(1) に記載のローラ装置。
(3) 前記ローラの回転速度が５０００ｍ／分である(1)または(2)に記載のローラ装置。
(4) 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からなる糸を引き取ったり延伸したりするために使用される高速回転する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、前記ローラと前記スピンドル軸の軸心とを合致させて前記嵌合穴と嵌合軸とが「しまりばめ」となるように圧入するローラ装置の組立方法。
(5) 前記ローラとスピンドル軸との圧入において、前記嵌合穴と嵌合軸の圧入方向を鉛直方向とした(4)に記載のローラ装置の組立方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係るローラ装置では、ストレート形状の嵌合穴と嵌合軸とを「しまりばめ」で嵌合固定するために、嵌合穴と嵌合軸の加工が簡単かつ精確にできる。したがって、ローラ（嵌合穴側）とスピンドル軸（嵌合軸側）とを軸心ずれが発生しないように、同一の軸心を保ちながら組み立てると、本質的に偏心や偏荷重の発生が極めて少ないローラ装置とすることができる。
【００１３】
そうすると、ローラ装置を組立後に行う動バランス調整が極めて容易になるとともに、従来技術のように振動の発生を前提とした振動減衰装置を設ける必要も無い。また、ローラとスピンドル軸は「しまりばめ」によって強度と剛性が高められた状態で固定されるために固有振動数が上昇し、より高速回転に耐えられるローラ装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について、図面を参照しながら説明する。
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が、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ことが好ましい。
【００１５】
ここで、前記ローラ１のボス部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が穿設されている。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ではなく、ストレート形状に仕上げられている。さらに、スピンドル軸３の嵌合部３ａの軸径は嵌合穴１ｃの穴径よりも少し大きくされており、「しまりばめ」によって互いに嵌合するようにされている。
【００１６】
具体例を示すならば、例えばスピンドル軸３の材質をクロムモリブデン鋼表面に硬質クロムメッキを施したものとし、嵌合部の軸径はφ５５．０１０ｍｍとし、そして、嵌合部の長さを２００ｍｍとする。また、このスピンドル軸３に嵌合するローラ１の材質をクロムモリブデン鋼とし、その接糸部１ｂの直径をφ２５０ｍｍ、接糸長を５００ｍｍとする。また、嵌合穴１ｄの穴径をφ５５．０００ｍｍとし、嵌合長を２００ｍｍとする。
【００１７】
その際、圧入時において、嵌合穴１ｃを熱膨張させるためにローラ１を加熱し、加熱後または加熱中に、スピンドル軸３を嵌合穴１ｃへ圧入することが好ましい。何故ならば、このようにすれば、圧入力をより低減することができ、これによって、圧入時にローラ１あるいはスピンドル軸３のどちらか一方または双方に大きな歪みが生じるのを防止でき、圧入時の歪に起因する振動が運転時に発生を防止できるからである。
【００１８】
以上に述べたように、本発明に係るローラ装置では、従来のテーパ形状に加工した嵌合穴と嵌合軸を互いに嵌合させた後、これらをボルトなどによって固定する必要がなく、単に、ローラ１とスピンドル軸３とを「しまりばめ」によって圧入固定している。しかも、従来装置のように、ローラ１とスピンドル軸２とを結合するためのボルトなどの結合部材も必須とはならない。
【００１９】
以上に説明したように、本発明に係るローラ装置では、従来装置のように、嵌合穴部と嵌合軸部とをテーパ形状に精度よく加工する必要がなく、直円筒状のストレートな穴あるいは軸に加工すればよい。このため、テーパ加工のような特殊な加工を必要とせず、加工そのものが単純かつ容易となる。その上、穴径や軸径の加工精度や嵌合面の表面仕上げ精度も格段に向上できる。
【００２０】
しかも、モータユニット２からの回転力を伝動するスピンドル軸３に嵌合したローラ１が空回りしないようにボルトなどで締結して回り止めを行う必要がない。したがって、動バランス調整が極めて容易である。また、ローラ１とスピンドル軸３とが「しまりばめ」によって強固に結合される。このことから、固定の強度および剛性が高まり、ローラ装置全体としての固有振動数も上昇する。したがって、より高速回転が可能なローラ装置とすることができる。
【００２１】
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。
【００２２】
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。したがって、ローラ１とスピンドル軸３との間の軸心を合わせるための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方法である治具を使用すれば、軸心ずれに起因する問題は用意に解消できる。
【００２３】
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、嵌合面に深い傷を与えるなどのトラブルも無く、自動的にローラ装置を良好に組み立てられる。以下、この組立方法について、図１を参照しながら説明する。
【００２４】
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。なお、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ならば，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。
【００２５】
このようにして、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）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す。
【００２６】
ここで、本発明に使用する治具としては、ローラ１とスピンドル軸３の軸心を精確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ものであれば、その形状や構造について、特に限定する必要は無い。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）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。
【００２７】
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し、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と嵌合軸の軸心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。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係るローラ装置とその組立方法の一実施形態を模式的に例示した正面断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  ：ローラ
１ａ：ボス部
１ｂ：接糸部
１ｃ：嵌合穴
１ｄ：穴側の嵌合部
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】
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