JP5370463B2 - 特殊糸の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、特殊糸の製造方法に係り、詳しくは太さが一定ではなく、部分的に基準太さの部分より太く生成されたスラブを有するスラブ糸あるいは意匠糸と呼ばれる特殊糸の製造方法に関する。

この種の特殊糸は、基準太さの糸の紡出中にフロントローラとバックローラとのドラフト比を一時的に小さくするようにフロントローラ及びバックローラを変速させることにより製造されている。また、スラブの最短長さは繊維長程度であることが一般的に言われており、短いスラブを製造するには、短い繊維長の原料を使ったり、フロントボトムローラ及びバックボトムローラを短時間に急加減速させたりすることが有効であることが公知となっている。

従来、図７に示すように、ショートスラブ（短いスラブ）を生成する際にはフロントローラの回転数を一時的に零にし、ロングスラブを生成する際にはフロントローラの回転数をバックローラの回転数に近づけるように減速する特殊糸の製造装置が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の製造装置では、フロントローラ及びバックローラはそれぞれ別の可変速モータで駆動される。また、フロントローラは２個の歯車伝動機構及び２個の電磁クラッチを介して可変速モータの回転が伝達可能に構成されている。２個の電磁クラッチがオフ状態では可変速モータの回転がフロントローラに伝達されず、１個の電磁クラッチがオン状態の時より２個の電磁クラッチがオン状態の時の方が可変速モータの回転速度が減速された状態でフロントローラに伝達されるようになっている。そして、２個の電磁クラッチの断接を制御することで、ショートスラブ及びロングスラブの生成を行い、ショートスラブの生成時にはフロントローラの回転を一時的に停止させるようになっている。

特開昭６２−１６２０３１号公報

ところが、フロントローラの急激な減加速を電磁クラッチ及び歯車伝動機構を用いて行う構成では機構が複雑になり、コストも高くなる。また、通常の紡出速度（１５〜３０ｍ／分）では可変速モータの変速だけでフロントローラの減加速を行ってショートスラブを生成するには、可変速モータとして容量の大きなモータが必要になるだけでなく、駆動系の伝動装置の強度を大きくしなければならないという課題もある。

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は短いスラブを生成するためにフロントローラの急激な減速及び加速を行うための電磁クラッチあるいは容量の大きなモータを必要とせずに、生産性を殆ど落とすことなく短いスラブを有する特殊糸を製造することができる特殊糸の製造方法を提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、部分的に基準太さの部分より太く生成されたスラブを有する特殊糸の製造方法であって、フロントローラとバックローラとがそれぞれ別の可変速モータで駆動されるドラフトパートを有する紡機を用い、前記スラブの生成動作前に糸の太さを変えずに、一時的に前記フロントローラ及び前記バックローラを減速させ、紡出速度を通常紡出時よりも遅くした状態にし、その状態からスラブ生成動作を行う。ここで、「バックローラ」とは、フロントローラへスライバを送り出し、フロントローラとの回転速度差でスライバをドラフトするためフロントローラの上流側に配置されたローラを意味する。例えば、ドラフトパートが３線式であればミドルローラ（セカンドローラ）及びサードローラ（バックローラ）となり、ドラフトパートが２線式であればセカンドローラ（バックローラ）となる。

この発明では、基準太さの部分の紡出中にその紡出速度においてスラブの生成動作、即ちフロントローラの急激な減加速を行う従来技術と異なり、スラブの生成動作前に糸の太さを変えずに、一時的にフロントローラ及びバックローラを減速させて紡出速度を通常紡出時よりも遅くした状態から、スラブの生成動作を開始する。即ち、通常の紡出速度より低速の状態から、ドラフト比が基準太さの部分を紡出するときより小さくなるように、フロントローラの減加速及びバックローラの加減速の少なくとも一方の変速を行ってスラブを生成する。例えば、スラブ生成動作前に一旦紡出速度を通常紡出時の１／３に落とせば、スラブ生成動作時のローラに必要な減速度及び加速度は通常紡出時の１／９に落とすことが可能である。そのため、極短スラブを生成する際に、可変速モータとして容量の大きなモータを使用せずにフロントローラやバックローラの変速を無理なく行うことができる。したがって、短いスラブを生成するためにフロントローラの急激な減速及び加速を行うための電磁クラッチあるいは容量の大きなモータを必要とせずに、生産性を殆ど落とすことなく短いスラブを有する特殊糸を製造することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記スラブ生成動作は、前記フロントローラを減速してドラフト比を下げる。この発明では、スラブ生成時には、フロントローラの減速だけでドラフト比を下げるため、バックローラの変速制御を行う必要がない。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記スラブ生成時には、前記バックローラを増速してドラフト比を下げる。この発明では、スラブ生成時には、バックローラの加速制御が行われる。バックローラの加速制御だけでドラフト比を目的の値に下げる場合はフロントローラの変速制御を行う必要がない。また、バックローラの加速制御と共にフロントローラの減速制御を行う場合は、バックローラ単独あるいはフロントローラ単独で変速制御を行ってドラフト比を目的の値に下げる場合に比べて、フロントローラ及びバックローラの変速量を小さくすることができる。

本発明によれば、短いスラブを生成するためにフロントローラの急激な減速及び加速を行うための電磁クラッチあるいは容量の大きなモータを必要とせずに、生産性を殆ど落とすことなく短いスラブを有する特殊糸を製造することができる。

（ａ）は一実施形態の各ボトムローラの速度変化、ドラフト比の変化及びスラブ糸の形状との関係を示す模式図、（ｂ）はパターンデータを示す模式図。 特殊糸製造装置の構成図。 別の実施形態の各ボトムローラの速度変化を示す図。 別の実施形態の各ボトムローラの速度変化を示す図。 別の実施形態の各ボトムローラの速度変化を示す図。 別の実施形態の各ボトムローラの速度変化を示す図。 従来技術のスピンドル、フロントローラ及びバックローラの速度変化を示す図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
特殊糸製造装置は基本的にリング精紡機と同じに構成されている。図２に示すように、スピンドル１はモータ２により駆動される駆動プーリ３と、被動プーリ４と、両プーリ３，４間に巻き掛けられたタンゼンシャルベルト５とを備えたスピンドル駆動系により回転駆動されるようになっている。モータ２にはインバータ６を介して駆動される可変速モータが使用され、ロータリエンコーダ２ａを備えている。スピンドル列に沿ってラインシャフト７が回転自在に配設されている。ラインシャフト７にはトラベラＴが走行するリング８ａを備えたリングレール８と、スネルワイヤ９を備えたラペットアングル（図示せず）とを昇降させる昇降ユニット１０が所定間隔で配設されている（１個のみ図示）。

昇降ユニット１０はラインシャフト７に一体回転可能に嵌着固定されたねじ歯車１１と、リングレール８を支持するポーカピラー１２の下部に形成されたスクリュー部１２ａに螺合するとともにねじ歯車１１と噛合するナット体１３とを備えている。ラインシャフト７はサーボモータ１４の駆動軸に歯車機構（図示せず）を介して連結されており、サーボモータ１４が正逆回転駆動されることによりリングレール８が昇降するようになっている。サーボモータ１４はロータリエンコーダ１４ａを備え、サーボドライバ１５を介して制御される。

ドラフトパート１６を構成するフロントローラ１７（ボトムローラのみ図示）は可変速モータとしての第１サーボモータ１８に連結されている。ミドルローラ１９（ボトムローラのみ図示）は可変速モータとしての第２サーボモータ２０に連結され、バックボトムローラ２１（バックトップローラは図示せず）は歯車列２２を介してミドルローラ１９と連結されている。この実施形態ではミドルローラ１９以降のドラフトローラがバックローラを構成する。即ち、フロントローラ１７とミドルローラ１９以降の他のドラフトローラ即ちバックローラとは、それぞれ別の可変速モータで駆動されるようになっている。両サーボモータ１８，２０はロータリエンコーダ１８ａ，２０ａをそれぞれ備えている。ミドルローラ１９はエプロン１９ａを備えている。フロントローラ１７に一体回転可能に固定された歯車１７ａの近傍にはフロントローラ１７の回転に対応してパルス信号を出力するセンサＳ１が設けられている。

前記各モータ２，１４，１８，２０を制御する制御装置２３は、ＣＰＵ（中央処理装置）２４、プログラムメモリ２５、作業用メモリ２６、入力装置２７を備えている。ＣＰＵ２４は図示しない入力インタフェースを介してロータリエンコーダ２ａ，１４ａ，１８ａ，２０ａ、センサＳ１及び入力装置２７とそれぞれ接続されている。ＣＰＵ２４は図示しない出力インタフェース及びモータ駆動回路を介してインバータ６、サーボドライバ１５にそれぞれ接続されている。ＣＰＵ２４は図示しない出力インタフェース、駆動回路及びサーボドライバ２８を介して第１サーボモータ１８に接続され、出力インタフェース、駆動回路及びサーボドライバ２９を介して第２サーボモータ２０にそれぞれ接続されている。

ＣＰＵ２４はプログラムメモリ２５に記憶された所定のプログラムデータに基づいて動作する。プログラムメモリ２５は読出し専用メモリ（ＲＯＭ）よりなり、前記プログラムデータと、その実行に必要な各種データとが記憶されている。

プログラムデータとしては巻き取り運転中のモータ２及びサーボモータ１４の制御プログラム、通常紡出時の第１サーボモータ１８及び第２サーボモータ２０の駆動制御のためのプログラム、スラブを生成する際の第１サーボモータ１８及び第２サーボモータ２０の変速制御のためのプログラムがある。各種データには種々の繊維種、基準太さの紡出糸番手及びドラフト率等の紡出条件と、通常紡出時のスピンドル回転速度、第１サーボモータ１８及び第２サーボモータ２０の回転速度、リングレール８の昇降速度との対応データ等がある。

作業用メモリ２６は読出し及び書替え可能なメモリ（ＲＡＭ）よりなり、入力装置２７により入力されたデータやＣＰＵ２４における演算処理結果等を一時記憶する。作業用メモリ２６はバックアップ電源（図示せず）を備えている。

入力装置２７は特殊糸のパターンデータ、基準太さの紡出糸番手、基準太さの紡出糸の紡出時のスピンドル回転速度、リフト長、チェイス長等の紡出条件データの入力に使用される。なお、特殊糸のパターンデータは、図１（ｂ）に示すように、特殊糸ＳＹの基準太さの部分Ｙ０より太いスラブ（太糸部）Ｓの長さであるスラブ長Ｌｓと、スラブＳ間の基準太さの部分Ｙ０の長さであるスラブＳのピッチ長Ｐで構成されている。そして、パターンデータは、スラブ生成のための変速をいつ行うかを示すデータ、即ちスラブ生成動作前の減速動作開始及びスラブ生成動作開始をいつ行うかを示すデータであり、紡出長により示されている。紡出長はセンサＳ１からの出力信号に基づいて演算される。

第１サーボモータ１８及び第２サーボモータ２０の制御プログラムは、各ローラ１７，１９，２１を通常紡出時の回転速度からスラブ生成のための回転速度に一段階で変速するのではなく、スラブ生成のための変速に先立って、通常紡出時の回転速度より低速の所定速度までドラフト比を一定に保持して変速した後、スラブ生成のための変速を行う。詳述すると、図１（ａ）に示すように、各ローラ１７，１９，２１は、通常紡出時の回転速度から低速の所定速度まで減速された後、フロントローラ１７はその低速に維持され、ミドルローラ１９及びバックボトムローラ２１はスラブ生成速度まで加速され、スラブ生成速度に所定時間保持された後、スラブ生成のための変速前の低速まで減速される。その後、各ローラ１７，１９，２１は通常紡出時の回転速度までドラフト比を一定に保持して加速された後、通常紡出が行われるようになっている。

次に前記のように構成された装置の作用を説明する。機台の運転に先立ってまず、入力装置２７により紡出条件が入力される。紡出条件としては特殊糸のパターンデータ、基準太さの紡出糸番手、基準太さの紡出糸の紡出時のスピンドル回転速度、リフト長、チェイス長等のデータが入力される。

そして、機台の起動に伴い制御装置２３からの指令により、モータ２、サーボモータ１４、第１サーボモータ１８及び第２サーボモータ２０が駆動制御される。ＣＰＵ２４は各ロータリエンコーダ２ａ，１４ａ，１８ａ，２０ａの出力信号に基づいて各モータの回転速度を演算する。そして、ＣＰＵ２４はスピンドル駆動系、ドラフトパート駆動系及びリフティング駆動系を紡出条件に対応した所定の速度で同期駆動するための指令信号を出力インタフェース、各駆動回路を介してインバータ６及び各サーボドライバ１５，２８，２９に出力する。スピンドル駆動系、ドラフトパート駆動系及びリフティング駆動系はそれぞれ独立した状態で同期駆動され、ドラフトパート１６から送出された特殊糸ＳＹはスネルワイヤ９及びトラベラＴを経てボビンＢに巻き取られる。

ＣＰＵ２４は、基準太さの糸の紡出時には、センサＳ１からの出力信号に基づいてフロントローラ１７の回転数、即ち紡出糸長を演算する。ＣＰＵ２４は、スラブＳの紡出を行う際には、糸の太さを変えずに、即ちドラフト比を一定に保持した状態でフロントローラ１７、ミドルローラ１９、バックボトムローラ２１を通常紡出時の回転速度から所定の低速度まで減速させる。その後、スラブ生成のため、フロントローラ１７は所定の低速に維持し、ミドルローラ１９及びバックボトムローラ２１をスラブ生成最高速度まで加速した後、所定時間スラブ生成最高速度に維持し、その後、所定の低速度まで減速させる。そして、ミドルローラ１９及びバックボトムローラ２１が所定の低速度まで減速された後、各ローラ１７，１９，２１は通常紡出時の回転速度までドラフト比を一定に保持して加速された後、通常紡出が行われる。以下、同様にして、特殊糸の紡出が行われる。

その結果、図１（ａ）に示すように、特殊糸ＳＹは、ミドルローラ１９及びバックボトムローラ２１の回転速度が通常紡出時の回転速度より低速の所定速度から加速を開始した時点から太さが基準太さより太くなり、ミドルローラ１９及びバックボトムローラ２１の回転速度がスラブ生成最高速度となった時点で最も太くなる。そして、ミドルローラ１９及びバックボトムローラ２１の回転速度がスラブ生成最高速度に維持される間、最大太さの部分が生成され、その後、スラブ生成動作開始時点の低速度まで減速される間、太さが次第に細くなるように生成される。特殊糸ＳＹの太さが基準太さの部分より太い部分がスラブＳとなり、スラブ長Ｌｓは太さが異なる部分全長を意味する。

各ローラ１７，１９，２１を通常紡出時の回転速度から所定の低速度まで減速させる間（図１（ａ）の時点ｔ１から時点ｔ２迄）の減速勾配と、スラブ生成動作終了後に各ローラ１７，１９，２１を通常紡出時の回転速度まで加速させる間（図１（ａ）の時点ｔ３から時点ｔ４迄）の加速勾配は同じに設定されている。生産性を殆ど落とすことなく短いスラブを生成するためには、減速に要する時間は０．３秒以下にする必要があり、減速勾配は、通常紡出時の速度と減速完了後の目的の速度とに対応して適切な値に設定される。また、スラブ生成動作の間のバックローラ（ミドルローラ１９及びバックボトムローラ２１）の加速勾配と減速勾配は同じに設定されている。スラブ生成動作時間（時点ｔ２から時点ｔ３迄の時間）は、０．４秒以下とし、スラブ生成動作の際の加速勾配は、スラブ生成動作開始時の回転速度とスラブ生成最高速度とに対応して適切な値に設定される。即ち、スラブ生成前の準備段階（通常紡出速度からスラブ生成動作開始速度までの減速）からスラブが生成されて元の紡出速度に戻るまでの時間は１秒以下となる。

ＣＰＵ２４は、紡出糸長の長さからスラブ生成動作が必要な時期に近づくと、特殊糸ＳＹのスラブＳのピッチ長Ｐをパターンデータのピッチ長Ｐと変えないように、かつ紡出速度減速完了ポイントがスラブ生成動作開始ポイントとなるように、予め紡出条件に基づいて紡出速度を落とすポイント（図１（ａ）の時点ｔ１）を演算する。

従来技術では、基準太さの部分の紡出中にその紡出速度においてスラブの生成動作、即ちフロントローラ１７の急激な減加速を行う。しかし、この実施形態では従来技術と異なり、スラブの生成動作前にドラフト比を変えずに、一時的にフロントローラ１７及びバックローラ（ミドルローラ１９及びバックボトムローラ２１）を減速させて紡出速度を遅くした状態から、スラブの生成動作を開始する。即ち、通常の紡出速度（例えば、１５〜３０ｍ／分）より低速状態からドラフト比が基準太さの部分Ｙ０を紡出するときより小さくなるように、フロントローラ１７の減加速及びバックローラの加減速の少なくとも一方の変速を行ってスラブを生成する。

標準的な長さのスラブ（スラブ長３０ｍｍ以上）を生成するときに必要なローラの加速度は紡出速度の２乗に比例する。また、短いスラブ（スラブ長３０ｍｍ未満）を生成するときのローラ加速度は標準的なスラブ生成時に比べて、急激なローラ加速度（略３倍〜１０倍）が必要になる。しかし、例えば、スラブ生成動作前に一旦紡出速度を通常紡出時の１／３に落とせば、スラブ生成動作時のローラに必要な減速度及び加速度は通常紡出時の１／９に落とすことが可能である。そのため、極短スラブを生成する際に、可変速モータとして容量の大きなモータを使用せずにフロントローラ１７やバックローラの変速を無理なく行うことができる。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）部分的に基準太さの部分より太く生成されたスラブと呼ばれる部分を有する特殊糸ＳＹは、フロントローラ１７とバックローラ（ミドルローラ１９及びバックボトムローラ２１）とがそれぞれ別の可変速モータで駆動されるドラフトパート１６を有する紡機を用いて製造される。そして、スラブの生成動作前に糸の太さを変えずに、一時的にフロントローラ１７及びバックローラ（ミドルローラ１９及びバックボトムローラ２１）を減速させ、紡出速度を通常紡出時よりも遅くした状態にし、その状態からスラブ生成動作を行う。したがって、短いスラブを生成するためにフロントローラ１７の急激な減速及び加速を行うための電磁クラッチあるいは容量の大きなモータを必要とせずに、生産性を殆ど落とすことなく短いスラブを有する特殊糸を製造することができる。

（２）スラブ生成時には、バックローラ（ミドルローラ１９及びバックボトムローラ２１）を増速してドラフト比を下げる。即ち、スラブ生成時には、フロントローラ１７の変速制御を行わずに、バックローラの加速制御が行われるため、フロントローラ１７だけの加減速制御を行う場合に比べて、フロントローラの駆動負荷が減り、また生産性もあがる。

（３）スラブ生成動作前に行うフロントローラ１７及びバックローラの減速時の減速勾配は、紡出条件に対応して設定される。減速勾配を紡出条件に関係なく一定にしてもよいが、この減速のために要する時間は、短い方が好ましい。減速勾配を紡出条件に対応して設定することにより、ドラフトパート１６に無理な負荷が加わらない状態で、減速のために要する時間が短くなる適切な減速勾配に設定することが可能になる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ 図３に示すように、スラブ生成時に、フロントローラ１７を減速してドラフト比を下げるようにしてもよい。この場合は、スラブ生成時には、フロントローラ１７の減速だけでドラフト比を下げるため、バックローラの変速制御を行う必要がない。そのため、バックローラ駆動用の第２サーボモータ２０の回転速度を通常紡出時の回転速度より高くする必要が無く、モータとして最高速度が低いものを使用することができる。

○ 図４に示すように、スラブ生成時に、フロントローラ１７の減速制御と共にバックローラの加速制御を行うようにしてもよい。この場合は、フロントローラ１７単独あるいはバックローラ単独で変速制御を行ってドラフト比を目的の値に下げる場合に比べて、フロントローラ１７及びバックローラの変速量を小さくすることができる。

○ スラブ生成動作をフロントローラ１７の減速及び加速により行う方法と、バックローラの加速及び減速により行う方法と、フロントローラ１７の減速及び加速と共にバックローラの加速及び減速とにより行う方法のどの方法を採用するかは、機台の仕様や生産する特殊糸の紡出条件による。スラブ生成動作をフロントローラ１７の減速及び加速により行う方法では、フロントローラ１７の負荷が大きくなるため、フロント駆動系に余裕がある場合に採用するのが好ましい。バックローラの加速及び減速により行う方法では、バックローラの負荷が大きくなるため、バックローラ駆動系に余裕がある場合に採用するのが好ましい。フロントローラ１７の減速及び加速と共にバックローラの加速及び減速とにより行う方法では、フロントローラ１７及びバックローラの負荷は両者の中間になるため、フロント駆動系及びバックローラ駆動系の余裕が少ない場合に採用するのが好ましい。

○ スラブ生成のためにドラフト比が基準太さの部分を紡出するときより小さくなるように、フロントローラ１７の減速あるいはバックローラの加速行う場合、フロントローラ１７及びバックローラが目的速度に達すると、目的速度を維持することなく、図５あるいは図６に示すように、直ちに減速及び加速を開始するように制御してもよい。

○ スラブ生成動作においてフロントローラ１７の減速を行う場合、速度ゼロまで減速、即ちフロントローラ１７の一時停止を行うようにしてもよい。
○ ミドルローラ１９及びバックボトムローラ２１を共通の第２サーボモータ２０で駆動する代わりに、それぞれ別の可変速モータで駆動する構成としてもよい。

○ 各ローラ１７，１９，２１を通常紡出時の回転速度から所定の低速度まで減速させる間の減速勾配と、スラブ生成動作終了後に各ローラ１７，１９，２１を通常紡出時の回転速度まで加速させる間の加速勾配は同じではなく異なる値に設定してもよい。

○ 各ローラ１７，１９，２１を通常紡出時の回転速度から所定の低速度まで減速させる間の減速勾配、スラブ生成動作終了後に各ローラ１７，１９，２１を通常紡出時の回転速度まで加速させる間の加速勾配を、予めプログラムメモリ２５あるいは作業用メモリ２６に紡出条件に対応して記憶させておいてもよい。

○ スラブ生成動作の開始は、紡出速度を通常紡出時よりも遅くするためのフロントローラ及びバックローラの減速が完了した時点に限らず、減速が完了した時点から多少遅れてもよい。しかし、通常紡出と異なる紡出状態は短い方が好ましいため、減速が完了した時点から直ちにスラブ生成動作を開始するのが好ましい。

○ スラブ生成動作開始時の紡出速度を紡出条件の入力の際にいちいち入力する構成に代えて、スラブＳの太さや長さに応じて通常紡出速度からの減速率を予めプログラムメモリ２５に記憶させておき、紡出条件からＣＰＵ２４により自動的に設定されるようにしてもよい。

以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の発明において、前記スラブの生成動作前に行う前記フロントローラ及び前記バックローラの減速時の減速勾配は、紡出条件に対応して設定される。

Ｂ…ボビン、Ｓ…スラブ、ＳＹ…特殊糸、Ｙ０…基準太さの部分、１６…ドラフトパート、１７…フロントローラ、１８…可変速モータとしての第１サーボモータ、１９…バックローラを構成するミドルローラ、２０…可変速モータとしての第２サーボモータ、２１…バックローラを構成するバックボトムローラ。

Claims (3)

1. 部分的に基準太さの部分より太く生成されたスラブを有する特殊糸の製造方法であって、フロントローラとバックローラとがそれぞれ別の可変速モータで駆動されるドラフトパートを有する紡機を用い、前記スラブの生成動作前に糸の太さを変えずに、一時的に前記フロントローラ及び前記バックローラを減速させ、紡出速度を通常紡出時よりも遅くした状態にし、その状態からスラブ生成動作を行うことを特徴とする特殊糸の製造方法。
2. 前記スラブ生成動作は、前記フロントローラを減速してドラフト比を下げる請求項１に記載の特殊糸の製造方法。
3. 前記スラブ生成動作は、前記バックローラを増速してドラフト比を下げる請求項１又は請求項２に記載の特殊糸の製造方法。