(57)【要約】【課題】糸状部材を低速で且つ低張力に保って送給することが要求される条件下で、他方側での糸状部材の張力を一方側での張力よりも大きく保ち得る糸状部材の張力制御装置及び張力制御方法並びに張力均一化システムを提供する。【解決手段】一方側から他方側に送給されるセラミックス繊維Ｗを間にして平行に配置された一対の軸１３，１４と、軸１３，１４に回転自在に支持されて互いに接触する一対の弾性体製ローラ１１，１２と、弾性体製ローラ１１，１２に押圧し合う力を与えて、セラミックス繊維Ｗを間にして互いに接触する双方の接触部分１１ａ，１２ａを弾性変形させる押圧力付与機構を備え、一対の弾性体製ローラ１１，１２を他方側に送給されるセラミックス繊維Ｗとの静止摩擦抵抗により回転させて転がり抵抗を生じさせて、ローラ１１，１２間を通過したセラミックス繊維Ｗにローラ１１，１２間通過前の張力Ｔ0よりも大きな張力Ｔ2を付与する。【選択図】図２
2013216401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方側から他方側に送給される糸状部材を間にして互いに平行に配置された一対の軸と、
前記一対の軸に各々回転自在に支持されて前記糸状部材を間にして両側から互いに接触する一対の弾性体製ローラと、
前記一対の弾性体製ローラに対して互いに押圧し合う力を与えて、前記糸状部材を間にして互いに接触する双方の接触部分をそれぞれ弾性変形させる押圧力付与機構を備え、
双方の接触部分がそれぞれ弾性変形している前記一対の弾性体製ローラを他方側に送給される前記糸状部材との静止摩擦抵抗によりそれぞれ回転させて転がり抵抗を生じさせることで、該一対の弾性体製ローラ間を通過して他方側に向かう前記糸状部材に対して、ローラ通過前の張力よりも大きな張力を付与する
ことを特徴とする糸状部材の張力制御装置。
【請求項２】
互いに平行に配置された一対の軸にそれぞれ回転自在に支持された一対の弾性体製ローラを一方側から他方側に送給される糸状部材を間にして両側から互いに接触させると共に、前記一対の弾性体製ローラに対して互いに押圧し合う力を与えて、前記糸状部材を間にして互いに接触する双方の接触部分をそれぞれ弾性変形させ、
双方の接触部分がそれぞれ弾性変形している前記一対の弾性体製ローラを他方側に送給される前記糸状部材との静止摩擦抵抗によりそれぞれ回転させて転がり抵抗を生じさせることで、該一対の弾性体製ローラ間を通過して他方側に向かう前記糸状部材に対して、ローラ通過前の張力よりも大きな張力を付与する
ことを特徴とする糸状部材の張力制御方法。
【請求項３】
前記糸状部材を一方側から他方側に送給するライン上に請求項１に記載の糸状部材の張力制御装置が複数配置され、複数の張力制御装置の各一対の弾性体製ローラが互いに前記糸状部材周りに角度をおいて配置されている
ことを特徴とする張力均一化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一方側に位置するボビンから引き出したセラミックス繊維等の糸状部材を他方側に送給する際に、糸状部材にかかる張力をコントロールするのに用いられる糸状部材の張力制御装置及び張力制御方法並びに張力均一化システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記したように糸状部材にかかる張力をコントロールする場合には、例えば、鋼やセラミックス等の材料から成るローラに糸状部材を接触させながら走行させ、この接触による摩擦抵抗によって糸状部材に張力を付与する、いわゆるクラッチブレーキを用いた手法が広く採用されているほか、糸状部材を巻き付けた可動ローラに一定荷重を負荷して、この可動ローラを介して伝えられる負荷によって糸状部材に張力を付与する、いわゆるダンサーロールを用いた手法が広く採用されている。
【０００３】
これらの張力付与手段において、前者のクラッチブレーキの場合、低速及び低張力の条件下以外では、糸状部材にかかる張力をある程度コントロールすることができるが、低速及び低張力の条件下では、ローラとの間に静止摩擦力が働いて糸状部材の送りが間欠的に滞って、張力を一定に保持することができないという欠点がある。
【０００４】
一方、後者のダンサーロールの場合、低速及び低張力の条件下において、糸状部材が解舒される際には、ボビンの下層に巻き付けられた糸状部材から受ける数Ｈｚの抵抗、及び、ボビンが慣性で回転することによる数十分の１Ｈｚの弛みが生じてしまい、これらの微細な振動に追従することができずに糸状部材の送りが間欠的に停止してしまうという欠点がある。
【０００５】
つまり、上記したような張力付与手段は、糸状部材を低速で且つ低張力に保った状態で送給することが要求される、例えば、高弾性で且つ連続長繊維であるセラミックス繊維のコーティング工程において有効ではなく、最近では、上記した張力付与手段に代わるものとして、例えば、モータ等の駆動源で２つのローラを等速駆動して、これらのローラ間において糸状部材の張力を所望の値にコントロールする取扱い方法が構築されている（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特表2007-533571号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、上記した特許文献１に開示された取扱い方法において、モータ等の駆動源を２つ必要とするなど装置構成が大掛かりなものとなり、例えば、高弾性で且つ連続長繊維であるセラミックス繊維のコーティング工程において、このような大掛かりな装置を用いて真空の条件下で上記取り扱いを行うことは実質上困難であるという問題を有しており、この問題を解決することが従来の課題となっていた。
【０００８】
本発明は、上記した従来の課題に着目してなされたもので、糸状部材を低速で且つ低張力に保った状態で送給することが要求される条件下において、一方側に位置するボビンから引き出した糸状部材を他方側に送給する際に、他方側に向かう糸状部材にかかる張力をボビンから引き出された糸状部材にかかる張力よりも大きく保ち得る糸状部材の張力制御装置及び張力制御方法並びに張力均一化システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記した目的を達成するために、本発明の請求項１に係る糸状部材の張力制御装置は、一方側から他方側に送給される糸状部材を間にして互いに平行に配置された一対の軸と、前記一対の軸に各々回転自在に支持されて前記糸状部材を間にして両側から互いに接触する一対の弾性体製ローラと、前記一対の弾性体製ローラに対して互いに押圧し合う力を与えて、前記糸状部材を間にして互いに接触する双方の接触部分をそれぞれ弾性変形させる押圧力付与機構を備え、双方の接触部分がそれぞれ弾性変形している前記一対の弾性体製ローラを他方側に送給される前記糸状部材との静止摩擦抵抗によりそれぞれ回転させて転がり抵抗を生じさせることで、該一対の弾性体製ローラ間を通過して他方側に向かう前記糸状部材に対して、ローラ通過前の張力よりも大きな張力を付与する構成としたことを特徴としており、この構成の糸状部材の張力制御装置を前述した従来の課題を解決するための手段としている。
【００１０】
また、本発明の請求項２に係る糸状部材の張力制御方法は、互いに平行に配置された一対の軸にそれぞれ回転自在に支持された一対の弾性体製ローラを一方側から他方側に送給される糸状部材を間にして両側から互いに接触させると共に、前記一対の弾性体製ローラに対して互いに押圧し合う力を与えて、前記糸状部材を間にして互いに接触する双方の接触部分をそれぞれ弾性変形させ、双方の接触部分がそれぞれ弾性変形している前記一対の弾性体製ローラを他方側に送給される前記糸状部材との静止摩擦抵抗によりそれぞれ回転させて転がり抵抗を生じさせることで、該一対の弾性体製ローラ間を通過して他方側に向かう前記糸状部材に対して、ローラ通過前の張力よりも大きな張力を付与する構成としている。
【００１１】
一方、本発明の請求項３に係る張力均一化システムは、前記糸状部材を一方側から他方側に送給するライン上に請求項１に記載の糸状部材の張力制御装置が複数配置され、複数の張力制御装置の各一対の弾性体製ローラが互いに前記糸状部材周りに角度をおいて配置されている構成としている。
【００１２】
本発明に係る糸状部材の張力制御装置及び張力制御方法並びに張力均一化システムにおける弾性体製ローラには、糸状部材を低速で且つ低張力に保った状態で送給することが要求される、例えば、セラミックス繊維のコーティング工程に用いる場合において、弾性体として、図５に示すように、ＩＲＨＤ（国際ゴム硬さ）が硬度５０程度、すなわち、弾性率Ｅが４〜１００ＭＰａのウレタンゴムを採用することができるほか、シリコーンゴムやニトリルゴムを採用することができる。
【００１３】
また、本発明に係る糸状部材の張力制御装置及び張力制御方法並びに張力均一化システムにおいて、押圧力付与機構として、一対の弾性体製ローラの一方の弾性体製ローラに対して他方の弾性体製ローラを接近離間可能に支持する支持部と、他方の弾性体製ローラに対して一方の弾性体製ローラ側への移動力を付与するばねを具備している構成を採用することができる。
【００１４】
さらに、本発明に係る糸状部材の張力制御装置及び張力制御方法並びに張力均一化システムにおいて、押圧力付与機構として、一対の弾性体製ローラの一方の弾性体製ローラに対して他方の弾性体製ローラを接近離間可能に支持する支持部と、他方の弾性体製ローラに対して一方の弾性体製ローラ側への移動力を付与する錘を具備している構成を採用することができる。
【００１５】
本発明に係る糸状部材の張力制御装置及び張力制御方法では、糸状部材を低速で且つ低張力に保った状態で送給することが要求される、例えば、セラミックス繊維のコーティング工程に用いる場合において、まず、互いに平行に配置された一対の軸にそれぞれ回転自在に支持された一対の弾性体製ローラを一方側から他方側に送給される糸状部材を間にして両側から互いに接触させる、或いは、一対の弾性体製ローラ間に糸状部材を進入させる。
【００１６】
次いで、一対の弾性体製ローラに対して互いに押圧し合う力を与えて、糸状部材を間にして互いに接触する双方の接触部分をそれぞれ弾性変形させる。
【００１７】
そして、双方の接触部分がそれぞれ弾性変形している一対の弾性体製ローラを他方側に送給される糸状部材との静止摩擦抵抗によりそれぞれ回転させて転がり抵抗を生じさせると、一対の弾性体製ローラ間を通過して他方側に向かう糸状部材には、この転がり抵抗による引き戻し方向の力が加わることとなり、したがって、一対の弾性体製ローラ間を通過した糸状部材には、ローラ通過前の張力よりも大きな張力が付与されることとなる。
【００１８】
このように、本発明に係る糸状部材の張力制御装置及び張力制御方法では、糸状部材を低速で且つ低張力に保った状態で送給することが要求される条件下において、大掛かりな装置を用いることなく、他方側に向かう糸状部材の張力を一方側から引き出された糸状部材の張力よりも大きく保ち得ることとなる。
【００１９】
加えて、糸状部材が解舒される際に発生する張力よりもわずかに高い転がり抵抗が生じるように弾性体製ローラの弾性率を設定することで、糸状部材に数Ｈｚの微細な振動が伝わることを回避し得ると共に、同じく糸状部材が解舒される際に生じる弛みの発生も回避し得ることとなる。
【００２０】
一方、本発明に係る張力均一化システムにおいて、一対の弾性体製ローラが互いに糸状部材周りに角度を持つようにして複数の張力制御装置を配置しているので、糸状部材が、例えば、繊維束である場合には、繊維束の断面内における張力分布がほぼ均一になって、その送給が円滑に成されることとなる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係る糸状部材の張力制御装置では、上記した構成としているので、糸状部材を低速で且つ低張力に保った状態で送給することが要求される条件下において、大掛かりな装置を用いずに他方側に向かう糸状部材の張力を一方側から引き出された糸状部材の張力よりも大きくして一定に保つことが可能であるという非常に優れた効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態に係る糸状部材の張力制御装置が採用されるセラミックス繊維のコーティング工程の概略構成説明図である。
【図２】図１に示した糸状部材の張力制御装置の拡大正面説明図である。
【図３】図１における糸状部材の張力制御装置の押圧力付与機構を示す斜視説明図（ａ）及びその変形例を示す斜視説明図（ｂ）である。
【図４】図１における糸状部材の張力制御装置を複数有して成る張力均一化システムを簡略的に示す斜視説明図（ａ），図４（ａ）左上ローラでの断面説明図（ｂ）及び図４（ａ）右下ローラでの断面説明図（ｃ）である。
【図５】ゴムの硬度と弾性率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を図面に基づいて説明する。
図１〜図３は本発明に係る糸状部材の張力制御装置の一実施形態を示しており、この実施形態では、本発明に係る糸状部材の張力制御装置をセラミックス繊維のコーティング工程に採用した場合を例に挙げて説明する。
【００２４】
図１に示すように、セラミックス繊維（糸状部材）にコーティングを施すコーティング装置１は、チャンバ２と、このチャンバ２の繊維送り出し室２ａに配置された繊維送り出しボビン３と、チャンバ２の繊維巻き取り室２ｂに配置されて２個の方向変更ローラ４ａ，４ｂを介して繊維送り出しボビン３から送給されるセラミックス繊維Ｗを巻き取る繊維巻き取りボビン５と、チャンバ２の反応室２ｃからダクト６を介してガスを抜き取って排気部７ａから排出する真空ポンプ７と、図示しない反応ガス供給源からの反応ガスをチャンバ２の反応室２ｃに送り込む供給ダクト８と、チャンバ２の反応室２ｃを取り巻くようにして配置された反応炉９を備えている。
【００２５】
このコーティング装置１において、セラミックス繊維Ｗを低速で且つ低張力に保った状態で送給することが要求されるが、このような条件下において用いられる糸状部材の張力制御装置１０は、チャンバ２の繊維送り出し室２ａに繊維送り出しボビン３とともに配置されている。
【００２６】
この糸状部材の張力制御装置１０は、図２にも示すように、一方側である図示下側（繊維送り出しボビン３）から他方側である図示上側（繊維巻き取りボビン５）に送給されるセラミックス繊維Ｗを間にして互いに平行に配置された一対の軸１３，１４と、一対の軸１３，１４に各々回転自在に支持されてセラミックス繊維Ｗを間にして両側から互いに接触する一対の弾性体製ローラ１１，１２と、一対の弾性体製ローラ１１，１２に対して互いに押圧し合う力Ｆを与えて、セラミックス繊維Ｗを間にして互いに接触する双方の接触部分１１ａ，１２ａをそれぞれ弾性変形させる押圧力付与機構を備えている。
【００２７】
この場合、押圧力付与機構は、図３（ａ）に示すように、一方の弾性体製ローラ１１の軸１３の両端部が固定される支持板１５，１５と、これらの支持板１５に形成されて他方の弾性体製ローラ１２の軸１４の両端部を一方の弾性体製ローラ１１に対して接近離間可能に支持する長孔１６，１６と、支持板１５，１５間に固定されたベースピン１７と、他方の弾性体製ローラ１２の軸１４及びベースピン１７間に架け渡された引張コイルばね１８，１８を具備している。
【００２８】
そして、この糸状部材の張力制御装置１０は、双方の接触部分１１ａ，１２ａがそれぞれ弾性変形している一対の弾性体製ローラ１１，１２を他方側に送給されるセラミックス繊維Ｗとの静止摩擦抵抗によりそれぞれ回転させて転がり抵抗ｆを生じさせることで、一対の弾性体製ローラ１１，１２間を通過して他方側に向かうセラミックス繊維Ｗに対して、ローラ１１，１２を通過する前の張力Ｔ0よりも大きな張力Ｔ2を付与する、すなわち、セラミックス繊維Ｗを低速Ｖで且つ低張力Ｔ2に保った状態で送給するようになっている。
【００２９】
なお、この糸状部材の張力制御装置１０の押圧力付与機構として、図３（ｂ）に示すように、他方の弾性体製ローラ１２の軸１４からベースピン１７に架け渡されたワイヤ２０，２０と、これらのワイヤ２０，２０の各先端に吊り下げられて他方の弾性体製ローラ１２に対して一方の弾性体製ローラ１１側への移動力を付与する錘２１，２１を具備している構成を採用してもよい。
【００３０】
上記した糸状部材の張力制御装置１０では、コーティング装置１によりセラミックス繊維Ｗにコーティングを施すに際して、すなわち、セラミックス繊維Ｗを低速で且つ低張力に保った状態で送給することが要求される場合において、まず、互いに平行に配置された一対の軸１３，１４にそれぞれ回転自在に支持された一対の弾性体製ローラ１１，１２をセラミックス繊維Ｗを間にして両側から互いに接触させる、或いは、一対の弾性体製ローラ１１，１２間にセラミックス繊維Ｗを進入させる。
【００３１】
次いで、押圧力付与機構により一対の弾性体製ローラ１１，１２に対して互いに押圧し合う力を与えて、セラミックス繊維Ｗを間にして互いに接触する双方の接触部分１１ａ，１２ａをそれぞれ弾性変形させる。
【００３２】
そして、双方の接触部分１１ａ，１２ａがそれぞれ弾性変形している一対の弾性体製ローラ１１，１２を繊維巻き取りボビン５側に送給されるセラミックス繊維Ｗとの静止摩擦抵抗によりそれぞれ回転させて転がり抵抗ｆを生じさせると、一対の弾性体製ローラ１１，１２間を通過して繊維巻き取りボビン５側に向かうセラミックス繊維Ｗには、この転がり抵抗ｆによる引き戻し方向の力が加わることとなり、したがって、一対の弾性体製ローラ１１，１２間を通過したセラミックス繊維Ｗには、ローラ１１，１２を通過する前の張力Ｔ0よりも大きな張力Ｔ2が付与されることとなる、すなわち、セラミックス繊維Ｗを低速Ｖで且つ低張力Ｔ2に保った状態で送給し得ることとなる。
【００３３】
このように、上記した糸状部材の張力制御装置１０では、セラミックス繊維Ｗを低速で且つ低張力に保った状態で送給することが要求される条件下において、大掛かりな装置を用いることなく、繊維巻き取りボビン５側に向かうセラミックス繊維Ｗの張力Ｔ2を繊維送り出しボビン３から引き出されたセラミックス繊維Ｗの張力Ｔ0よりも大きく保ち得ることとなる。
【００３４】
上記した糸状部材の張力制御装置１０において、繊維巻き取りボビン５側に送給されるセラミックス繊維Ｗの送給速度を２ｍ／ｍｉｎとし、弾性体製ローラ１１，１２の弾性体として、ゴム硬度が５０程度、すなわち、弾性率Ｅが４〜１００ＭＰａのウレタンゴムを採用したところ、一対の弾性体製ローラ１１，１２間を通過する前のセラミックス繊維Ｗの張力Ｔ0が０〜１５ｃＮであったのに対して、一対の弾性体製ローラ１１，１２間を通過したセラミックス繊維Ｗの張力Ｔ2は３０〜４０ｃＮであった。
【００３５】
これにより、上記した糸状部材の張力制御装置１０では、一対の弾性体製ローラ１１，１２間を通過したセラミックス繊維Ｗに対して、ローラ１１，１２を通過する前の張力Ｔ0よりも大きな張力Ｔ2を付与し得ることが実証できた。
【００３６】
図４（ａ）は、上記した糸状部材の張力制御装置１０を複数有して成る張力均一化システムＳを簡略的に示している。
【００３７】
この張力均一化システムＳでは、二組の張力制御装置１０における各一対の弾性体製ローラ１１，１２が互いにセラミックス繊維Ｗ周りに角度（図示例では９０°）を持つようにして配置すると、まず、図４（ｂ）の左上ローラ１１，１２での断面図に示すように、繊維束であるセラミックス繊維Ｗを構成する繊維Ｗａの一本一本が上下に押圧され、次いで、図４（ｃ）の右下ローラ１１，１２での断面図に示すように、上記繊維Ｗａの一本一本が左右に押圧されるので、セラミックス繊維Ｗの断面内における張力分布がほぼ均一になって、その送給が円滑に成されることとなる。
【００３８】
本発明に係る糸状部材の張力制御装置及び張力制御方法並びに張力均一化システムの構成は、上記した実施形態の構成に限定されるものではなく、また、本発明に係る糸状部材の張力制御装置及び張力制御方法により張力が制御される糸状部材は、上記した実施形態におけるセラミックス繊維Ｗに限定されない。
【符号の説明】
【００３９】
３  繊維送り出しボビン（糸状部材送給の一方側）
５  繊維巻き取りボビン（糸状部材送給の他方側）
１０  糸状部材の張力制御装置
１１，１２  一対の弾性体製ローラ
１１ａ，１２ａ  ローラの接触部分
１３，１４  一対の軸
１５  支持板（押圧力付与機構）
１６  長孔（押圧力付与機構）
１７  ベースピン（押圧力付与機構）
１８  引張コイルばね（押圧力付与機構）
２０  ワイヤ（押圧力付与機構）
２１  錘（押圧力付与機構）
Ｆ  ローラが互いに押圧し合う力
ｆ  転がり抵抗
Ｓ  張力均一化システム
Ｔ0 ローラを通過する前の張力
Ｔ2 ローラ間を通過した後の張力
Ｖ  送給速度
Ｗ  セラミックス繊維
Ｗａ  繊維
【図１】
2013216401.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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