(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定速度で連続的に送り出された糸状体を、ガイドローラーを通過させ、巻取駆動部によって回転運動を与えられた２点かせ枠に巻取る巻取装置において、２点かせ枠の回転速度が式（１）で示される角速度パターンにより制御されることを特徴とする２点かせ巻取装置。
【式１】
0004196252.tif 000003
［式（１）において、角速度をω、巻取軸の中心を原点（０，０）としたときのガイドローラーの位置を（Ｘ，Ｙ）、２点かせ枠の回転角度をθ、２点かせ枠の長さをＬ、紡糸速度をVとして表す］
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、連続的に送り出される糸状体を、直接、連続的に２点かせ枠に巻取る装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一定速度で連続的に送り出された糸状体（例えば、紡糸装置から送り出された糸状体）を、直接連続的にかせ枠に巻き取る場合は、多角形のかせ枠や、円形のドラムに巻き取る方法が用いられている。しかしながら、多角形のかせ枠に巻き取られた糸束は、屈曲部が多く、その部分に永久ひずみが残り好ましくない。また、円形のドラムに巻き取る場合も巻き取られた糸束は、全体に湾曲した永久ひずみが残り好ましくない。中空糸膜モジュールに使用する糸の場合などは、一定長の直線性の良い糸束が必要となる。直線部分が長い糸束を得るためには、２点かせ枠を用いて巻き取る方法が有効である。
【０００３】
しかし、２点かせ枠を等速回転させて巻き取ると、２点かせ枠の回転角度によって、単位時間当たりにかせ枠に巻き取られる糸状体の量が異なるため、糸状体が弛んだり引っ張られたりする。このため、巻き取られる糸状体の張力変動が大きく、糸切れや糸割れ等を生じて糸性能が低下するという問題が生じる。あるいは、巻取速度を高速化できないといった問題もあった。このため、２点かせ枠に巻き取る必要がある場合は、紡糸装置から送り出された糸状体を、一旦ボビンに巻き取り、その後、そのボビンを巻き出し装置にセットして、糸状体の送り出し量を制御しながら２点かせ枠に巻き取る工程を追加する必要があり、生産性が悪かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、一定速度で連続的に送り出された糸状体を、一度巻き取ることなく、直接、連続的に２点かせ枠に巻き取る巻取装置において、発生する糸状体の弛みや引っ張りを抑制しながら、２点かせ枠に均一に高速で巻き取ることができる巻取装置を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため検討した結果、一定速度で連続的に送り出される糸状体を、直接、連続的に２点かせ枠に巻き取る際、２点かせ枠の回転角度に応じて２点かせ枠の巻取軸の角速度を変化させることによって、単位時間当たりに２点かせ枠に巻き取られる糸量を一定量に制御することによって弛みや引っ張りが無い状態で巻き取ることができることを見出した。すなわち、本発明は、一定速度で連続的に送り出される糸状体を、直接、連続的に２点かせ枠に巻き取る巻取装置において、２点かせ枠の回転角度に応じて２点かせ枠の巻取軸の角速度を変化させることによって、単位時間当たりに２点かせ枠に巻き取られる糸量を制御できることを特徴とした２点かせ巻取装置である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の２点かせ巻取装置とは、例えば、糸状体の巻取部分が巻取軸を中心に配置された２点かせ枠と該２点かせ枠を回転させるためのかせ枠駆動部と一定速度で連続的に送り出された糸状体を２点かせ巻取装置に導くためのガイドローラーからなる巻取装置である。本発明の２点かせ巻取装置は、２点かせ枠の回転角度に応じて巻取軸の角速度を変化させ、単位時間当たりに２点かせ枠に巻き取られる糸量を一定量に制御すことにより、巻取り時の糸状体の弛みや引っ張りを抑制することが可能となって、一定速度で連続的に送り出された糸状体を、直接、連続的に２点かせ枠に均一に巻き取ることができる。
【０００７】
本発明における一定速度で連続的に送り出される糸状体とは、例えば、紡糸装置や延撚機や捲縮機などから連続的に送り出された糸状体である。糸状体は、単糸、合糸糸のいずれでもよく、中空糸であってもよい。特に透析膜や濾過膜、逆浸透膜のモジュール用の中空糸の巻取装置として好適に使用できる。
【０００８】
本発明における２点かせ枠の回転角度に応じて２点かせ枠の巻取軸の角速度を変化させる方法としては、例えば、(1)巻取軸の駆動モータをモーションコントローラによって速度を制御する方法や(2)巻取軸の駆動モータを２点かせ枠の回転角度を検出し回転角度に応じた角速度指令を出力して制御する方法などの方法が挙げられる。これらの方法によって、単位時間当たりに２点かせ枠に巻き取られる糸量を、糸状体が弛んだり引っ張られたりする現象が解消される程度に一定量にすることが必要である。単位時間当たりに２点かせ枠に巻き取られる糸量を、糸状体が弛んだり引っ張られたりする現象が解消される程度に一定量にすることで、巻き取られる糸状体の糸切れや糸割れなどの性能低下を防止でき、また、巻取速度の高速化も可能となる。
【０００９】
本発明について図を用いて更に詳細に説明する。図１は本発明の巻取装置の概略図を示す。
本発明の２点かせ巻取装置の上流側に位置する装置（例えば、紡糸装置）から一定速度で連続的に送り出された糸状体は、ガイドローラー３によって２点かせ巻取装置に搬送され、巻取枠駆動部２によって回転運動を与えられた２点かせ枠１に巻き取られる。例えば、フリーローラーを２つ上下方向に組み合わせたガイドローラー３を用いることができる。スネル糸ガイド等の摩擦抵抗の小さい固定ガイドを用いても実現可能である。
【００１０】
巻取枠駆動部２は、例えば、巻取軸４と巻取軸とタイミングベルトとで結合されたサーボモータ５から構成され、サーボモータ５を制御することにより、巻取軸４に装着された２点かせ枠１の角速度を任意に制御できる。
巻取枠駆動部２の制御方法について巻取枠駆動部２の制御ブロック図である図２によって更に詳細に説明する。巻取枠駆動部２のサーボモータ５はサーボアンプ12に接続されたモーションコントローラ11によって速度を制御され、モーションコントローラへ巻取速度を設定する方法としては、速度設定器による手動設定、あるいは前段の装置から糸状体の送り出し速度信号を入力することにより行われる。
【００１１】
２点かせ枠の巻取軸の角速度制御の方法について更に詳細に説明する。図３は２点かせ枠１が水平となった時の角度を０度とし、２点かせ枠１を等角速度で回転させた時の２点かせ枠１の回転角度に対する２点かせ枠１に巻き取られる糸状体の量を示したものである。図３から分かるように、２点かせ枠１を等角速度で回転させて巻き取ろうとすると、２点かせ枠１の回転角度によって、２点かせ枠１に巻き取られる糸状体の量が大きく変化するために、糸弛みや引っ張りが発生して紡糸装置から一定速度で連続的に送り出された糸状体を直接、２点かせ枠に巻き取ることが困難である。そこで、例えば、単位時間に２点かせ枠１に巻き取られる糸状体の量が一定となるような２点かせ枠１の回転角度に応じた角速度を計算によって求め、巻取軸４の角速度を計算によって得られた角速度に制御することにより、言い換えれば、単位時間に２点かせ枠に巻き取られる糸量を一定に近づけるために、２点かせ枠１の回転角度に応じて巻取軸の角速度を変化させることにより、糸状体の弛みや引っ張りが抑制され、前段の装置から一定速度で連続的に送り出された糸状体を直接、２点かせ枠１に巻き取ることができ、また高速巻き取りが可能となる。
【００１２】
単位時間に２点かせ枠１に巻き取られる糸状体の量が一定となるような２点かせ枠１の回転角度に応じた角速度を計算する方法について説明する。巻取軸の中心を原点（０，０）とし、ガイドローラ３の位置を（Ｘ，Ｙ）、２点かせ枠１の回転角度をθ、２点かせ枠１の長さをＬ、紡糸速度をＶとおくと、求める角速度ωは、次式によって求めることができる。
【数１】
0004196252.tif 000002
【００１３】
図４は、計算にて求めた２点かせ枠１の角速度パターンの一例である。図５は、２点かせ枠１を図４の角速度パターンで制御した時に単位時間に２点かせ枠１に巻き取られる糸の量を示したものである。図４において、０°、１８０°、３６０°の近傍で角速度が一定となっているが、これは機械的制限によりこれ以上、角速度を増速することができないためである。また、図４、図５において０°、１８０°、３６０°の点、すなわち２点かせ枠１が水平となる点では、糸状体の搬送方向と２点かせ枠１の先端の速度方向が直角となり、２点かせ枠１に巻き取られる糸量が０となる。したがって、この２点かせ枠１が水平になる近傍においては、単位時間に２点かせ枠１に巻き取られる糸状体の量を一定とすることができない。しかしながら、この近傍での２点かせ枠１の角速度は他の角度領域よりも速く、この近傍を通過する時間が短いために発生する糸弛み量は非常に少ないため、２点かせ枠１への巻き取りが可能となる。
【００１４】
２点かせ枠１の角速度を図４の角速度パターンで制御する手段としては、例えば、モーションコントローラ11に三菱電機製Ａ１７２ＳＨＣＰＵ、サーボアンプ１２に三菱電機製ＭＲ−Ｊ２−Ｂを使い、モーションコントローラ11の機能の一つであるカムを用いることができる。単位時間に２点かせ枠１に巻き取られる糸状体の量が一定となるような２点かせ枠１の角速度を前述した計算式を用いて計算し、２点かせ枠１がこの計算によって求めた角速度になるように、巻取枠駆動部２のサーボモータ５のカム曲線を作成し、このカム曲線を使ってサーボモータ５をモーションコントローラ11によって制御することにより、高精度で安定した速度制御が可能である。
【００１５】
高精度な制御を必要としない場合は、例えば、２点かせ枠１の回転角度を検出するために巻取軸４にアブソリュート型エンコーダーを取り付け、検出した２点かせ枠１の回転角度に応じた角速度指令をサーボアンプ12に出力することによっても実現可能である。
【００１６】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら制限されるものではない。
（実施例１）
ポリエーテルスルホン製の外径２５０μｍ、内径２１０μｍの中空糸を連続的に６０ｍ／分のライン速度で紡糸し、フリーローラーを２つ上下方向に組み合わせたガイドローラーによって２点かせ巻取装置に搬送し、巻取枠駆動部によって回転運動を与えられた２点かせ枠に巻き取った。
巻取軸とタイミングベルトとで結合されたサーボアンプに接続されたモーションコントローラによって制御されたサーボモータにより、巻取軸に装着された２点かせ枠の角速度を図４の角速度パターンで制御した。連続的に紡糸された中空糸は、弛みや引っ張りが抑制された状態で２点かせ枠に巻き取ることができた。
【００１７】
尚、モーションコントローラには、三菱電機製Ａ１７２ＳＨＣＰＵ、サーボアンプには、三菱電機製ＭＲ−Ｊ２−Ｂを使った。
モーションコントローラの機能の一つとしては、カムを用いた。単位時間に２点かせ枠に巻き取られる糸状体の量が一定となるような２点かせ枠の角速度を前述した計算式を用いて計算し、２点かせ枠がこの計算によって求めた角速度になるように、巻取枠駆動部のサーボモータのカム曲線を作成し、このカム曲線を使ってサーボモータをモーションコントローラによって制御した。
【００１８】
（比較例１）
２点かせ枠の角速度を一定速度のもとで、上記６０ｍ／分のライン速度で紡糸された中空糸を巻き取ろうとした。２点かせ枠の角速度を遅いと中空糸がたるみ出して巻き取れない。逆に２点かせ枠の角速度速くすると糸切れが発生した。
【００１９】
【発明の効果】
本発明による２点かせ巻取装置を用いることで、紡糸装置などから一定速度で連続的に送り出された糸状体を、糸状体が弛んだり引っ張られたりせずに、直接、連続的に２点かせ枠に巻き取ることが可能となる。その結果、巻き取られた糸状体の糸切れや糸割れなどの性能低下を防止できる。更に、巻取速度の高速化も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の２点かせ巻取装置の概略図の一例である。
【図２】２点かせ巻取装置の制御ブロック図の一例である。
【図３】２点かせ枠を等角速度で回転させた時の回転角度に対する２点かせ枠に巻き取られる糸の量を示した図である。
【図４】２点かせ枠の角速度制御パターン図の一例である。
【図５】２点かせ枠を図４の角速度制御パターンで制御した時の回転角度に対する２点かせ枠に巻き取られる糸の量を示した図の一例である。
【符号の説明】
１    ２点かせ枠
２    巻取枠駆動部
３    ガイドローラー
４    巻取軸
５    サーボモータ
10    速度設定器
11    モーションコントローラ
12    サーボアンプ
【図１】
0004196252.tif 000004
【図２】
0004196252.tif 000005
【図３】
0004196252.tif 000006
【図４】
0004196252.tif 000007
【図５】
0004196252.tif 000008