ローラユニット
【課題】軸受けを所望の与圧量で均一に与圧することができ、且つ、与圧量の調整のために煩雑な作業を行う必要のないようにする。
【解決手段】ゴデッドローラユニット１においては、ゴデッドローラ２と駆動ユニット４のモータ２２とがシャフト５により連結されている。駆動ユニット４のハウジング２１には、その右端部及び左端部に、それぞれ、シャフト５を回転自在に支持する軸受け２３、２４が設けられている。軸受け２３の右側にはピストン４１とシリンダ室４２とにより構成されるエアシリンダ２５が配置されており、ピストン４１が、シリンダ室４２内の気圧に応じた力で押圧することで、軸受け２３、２４が与圧されている。また、シリンダ室４２内の気圧は、ゴデッドローラ２の回転速度が速いときほど高くなり、さらに、ゴデッドローラ２に巻き掛けられる糸Ｙの張力が大きいときほど高くなるように制御されている。
【解決手段】ゴデッドローラユニット１においては、ゴデッドローラ２と駆動ユニット４のモータ２２とがシャフト５により連結されている。駆動ユニット４のハウジング２１には、その右端部及び左端部に、それぞれ、シャフト５を回転自在に支持する軸受け２３、２４が設けられている。軸受け２３の右側にはピストン４１とシリンダ室４２とにより構成されるエアシリンダ２５が配置されており、ピストン４１が、シリンダ室４２内の気圧に応じた力で押圧することで、軸受け２３、２４が与圧されている。また、シリンダ室４２内の気圧は、ゴデッドローラ２の回転速度が速いときほど高くなり、さらに、ゴデッドローラ２に巻き掛けられる糸Ｙの張力が大きいときほど高くなるように制御されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、糸が巻き掛けられるローラを備えたローラユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のフロントローラは、スライバー（糸）の搬送に用いられるものであり、ローラ筒体（ローラ）とシャフトとが、シャフトの軸方向に互いに離隔して配置された２つのベアリング（軸受け）を介して接続されており、これにより、ローラ筒体がこれら２つのベアリングに回転自在に支持されている。また、シャフトには、２つのベアリングの間の部分に与圧スプリング（バネ）が配置されており、与圧スプリングにより２つのベアリングの一方はシャフトのベアリング支持部と中間部との間の垂直壁に、他方はシャフトの先端に取り付けられたワッシャの表面に向けてそれぞれ押圧されている。
【０００３】
ここで、特許文献１には、与圧スプリングが設けられることにより、ローラ筒体を取り付ける際のベアリングの損傷を防止することが記載されているが、このほか、ベアリングが与圧されていると、ローラに外力が加わったときにベアリングが傾いてしまうことや、ローラ回転時にシャフトに振動が発生してしまうことを防止することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１２９２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１のフロントローラでは、ベアリングの与圧量が小さすぎると、上述したような効果が得られず、シャフトに振動が発生したり、軸受けの内部に配置された玉ががたつくことによって玉がスリップし、この玉のスリップによる摩擦でベアリングが異常発熱したりする虞がある。逆に与圧量が大きすぎると、ベアリングが回転時の摩擦によって異常発熱してしまう虞がある。このため、ベアリングの与圧量は適切な大きさにする必要がある。
【０００６】
また、特許文献１では、シャフトに取り付けられた１つの押圧スプリングによりベアリングを押し付けていたが、ベアリングのサイズが大きい場合や、小型の与圧スプリングを用いる必要がある場合などには、例えば、ベアリングの周方向に沿って複数の与圧スプリングを配置し、これら複数の与圧スプリングを用いて軸受けを与圧することも考えられる。そして、この場合には、ベアリングが傾いた状態で垂直壁やワッシャに接触する、いわゆる片当たりを防止するために、複数の与圧スプリング間で、押圧力を均一にする必要がある。
【０００７】
一方、与圧スプリングによる押圧力は、与圧スプリングの長さが一定であれば、与圧スプリングのバネ定数、与圧スプリングが配置される隙間の長さなどによって決まるが、バネ定数については、一般に、与圧スプリング間でばらつきが生じやすい。また、装置の小型化などのために与圧スプリングを長さの短いものとした場合には、与圧スプリングのバネ定数が大きくなるため、バネ定数の誤差も大きくなり、与圧スプリング間でのバネ定数のばらつきは特に大きなものとなる。
【０００８】
したがって、上記のようなバネ定数のばらつきを考慮しつつ、与圧スプリングによる押圧力の大きさを適切なものとするとともに、与圧スプリング間で押圧力にばらつきがないようにするためには、例えば、２つのベアリングの間に薄板状のスペーサを配置するなどして、与圧スプリングが配置される隙間の長さを調整する必要がある。しかしながら、このような調整作業は煩雑なものとなる。
【０００９】
本発明の目的は、軸受けを所望の与圧量で均一に与圧することができ、且つ、押圧力の調整のために煩雑な作業を行う必要もないローラユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明に係るローラユニットは、糸が巻き掛けられるローラと、前記ローラと連結されたシャフトと、前記シャフトを回転自在に支持する軸受けと、前記軸受けを前記シャフトの軸方向に押圧する流体シリンダと、を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明に係るローラユニットは、糸が巻き掛けられるローラと、前記ローラを回転自在に支持する軸受けと、前記軸受けを介して前記ローラと連結されたシャフトと、前記軸受けを前記シャフトの軸方向に押圧する流体シリンダと、を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
これらの発明によると、流体シリンダのシリンダ室内の流体の圧力を調整することにより、軸受けを所望の与圧量で均一に与圧することができる。また、シリンダ室内の流体の圧力を調整するだけで軸受けの与圧量を調整することができるため、与圧量を調整するための煩雑な作業を必要としない。
【００１３】
第３の発明に係る糸搬送ローラユニットは、第１又は第２の発明に係る糸搬送ローラユニットであって、前記ローラを加熱する加熱手段をさらに備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
加熱手段によってローラが加熱されると、ローラ近くにあるシャフトなどの温度も上昇し、シャフトはこの温度上昇によって軸方向に伸張する。ここで、バネによって押圧手段が形成されているとすると、シャフトが伸張した分だけ、バネが配置される隙間が狭くなる。その結果、バネが軸受けを押圧する力が大きくなって、軸受けの与圧量が大きくなりすぎてしまい、軸受けにおいて異常発熱が発生してしまう虞がある。
【００１５】
しかしながら、本発明では、上述したようにシャフトが軸方向に伸張した場合であっても、シリンダ室内の流体の圧力を一定とすることにより、軸受けの与圧量が一定となるため、軸受けにおいて異常発熱が発生してしまうのを防止することができる。
【００１６】
第４の発明に係るローラユニットは、第３の発明に係るローラユニットであって、前記ローラは、内部に前記加熱手段が配置されており、紡糸機によって紡糸された糸を、ボビンに糸を巻き取るための糸巻取装置に搬送するためのゴデッドローラであることを特徴とするものである。
【００１７】
これによると、ローラが、内部に加熱手段が配置されたゴデッドローラである場合には、加熱手段によりローラを加熱したときの熱がシャフトに伝達しやすくなってしまう。しかしながら、このような場合であっても、シリンダ室内の流体の圧力を一定とすることにより、軸受けの与圧量が一定となるため、軸受けが異常発熱してしまうのを防止することができる。
【００１８】
第５の発明に係るローラユニットは、第１〜第４のいずれかの発明に係るローラユニットであって、前記ローラの運転条件に応じて、シリンダ室内の流体の圧力を制御する圧力制御手段をさらに備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
これによると、シリンダ室内の圧力を調整することによって、軸受けの与圧量をローラの運転条件に応じた適切なものとすることができる。
【００２０】
第６の発明に係る糸搬送ローラユニットは、第５発明に係るローラユニットであって、前記圧力制御手段は、前記ローラの回転速度に応じて、前記シリンダ室内の流体の圧力を変更するように制御を行うことを特徴とするものである。
【００２１】
例えば、ローラの回転速度が速くなるほど、軸受けに作用する遠心力が大きくなるため、玉と内輪との間の内部隙間が大きくなる。そして、この内部隙間が大きくなると、軸受けの内部に配置された玉にがたつきが生じる。その結果、シャフトが振動したり、玉がスリップし、この玉のスリップによる摩擦で軸受けが異常発熱したりする虞がある。
【００２２】
しかしながら、本発明では、ローラの回転速度が速いときほど、シリンダ室内の気圧高くして、軸受けの与圧量を大きくしているため、上記遠心力による軸受けの内部隙間の増大が抑制され、上述したようなシャフトの振動や軸受けの異常発熱を防止することができる。
【００２３】
第７の発明に係るローラユニットは、第５又は第６の発明に係るローラユニットであって、前記圧力制御手段は、前記ローラにより搬送される糸の張力の大きさに応じて、前記シリンダ室内の流体の圧力を変更するように制御を行うことを特徴とする。
【００２４】
例えば、処理する糸の本数あるいは糸の走行速度など糸の張力が大きくなると、ローラからシャフトに加わる荷重が大きくなり、これにより、シャフトを支持する軸受けに加わる荷重も大きくなる。そして、軸受けに加わる荷重が大きくなると、軸受けが変形して玉と内輪又は内輪との間の内部隙間が増大し、軸受けの内部に配置された玉にがたつきが生じる。その結果、シャフトが振動したり、玉がスリップし、この玉のスリップによる摩擦で軸受けが異常発熱したりする虞がある。
【００２５】
しかしながら、本発明では、糸の張力が大きいときほど、シリンダ室内の気圧を高くして、軸受けの与圧量を大きくしているため、軸受けに加わる荷重による内部隙間の増大が抑制され、上述したようなシャフトの振動や軸受けの異常発熱を防止することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、流体シリンダのシリンダ室内の流体圧力を調整することにより、軸受けを所望の力で押圧することができる。また、シリンダ室内の流体の圧力を調整するだけで押圧力を調整することができるため、押圧力を調整するための煩雑な作業を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係るゴデッドローラユニットの配置を示す図である。
【図２】ゴデッドローラユニットの軸方向に関する断面図である。
【図３】図２のエアシリンダ近傍の拡大図である。
【図４】制御装置のブロック図である。
【図５】糸の張力によってシャフト及び軸受けに加わる荷重を示す図である。
【図６】糸の張力及びゴデッドローラの回転速度と、軸受けの与圧量との関係を示す図である。
【図７】本発明をフロントローラに適用した一例を示すローラユニットの軸方向に関する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２９】
図１は、本実施の形態に係るゴデッドローラユニット、紡糸機、巻取装置の位置関係を示す図である。図１に示すように、本実施の形態では、２つのゴデッドローラユニット１を構成する２つのゴデッドローラ２（ゴデッドローラ２ａ、２ｂ）と、ゴデッドローラ２よりも径の小さい２つのセパレートローラ３（セパレートローラ３ａ、３ｂ）とによって、ローラ２、３の上方に配置された紡糸機９から送られてくるフィラメント糸Ｙ（以下、単に糸Ｙとする）を、ローラ２、３の下方に配置された糸巻取装置８に向けて搬送する。ここで、ゴデッドローラ２は、後述するモータ２２によって回転される駆動ローラであり、セパレートローラ３は、後述するように糸Ｙが搬送されるのに伴って回転する従動ローラである。
【００３０】
そして、紡糸機９から送られてきた糸Ｙは、まず、ゴデッドローラ２ａ及びセパレートローラ３ａに複数回巻き掛けられた後、ゴデッドローラ２ｂ及びセパレートローラ３ｂに複数回巻き掛けられてから、糸巻取装置８に巻き取られる。
【００３１】
このとき、ゴデッドローラ２ｂはゴデッドローラ２ａよりも高速で回転するため糸が延伸される。さらに、後述するヒータ１２（図２参照）により、ゴデッドローラ２ａは、糸Ｙが延伸可能となるような温度（例えば、９０℃程度）に加熱されているとともに、ゴデッドローラ２ｂは、糸Ｙがゴデッドローラ２ａ、２ｂよりも高い温度（例えば、１２０℃程度）に加熱されている。これにより、搬送される糸Ｙは、まず、ゴデッドローラ２ａにより延伸可能な温度まで加熱され、その後、これよりも高い温度に加熱されたゴデッドローラ２ｂにより延伸されつつ搬送される。また、搬送される糸Ｙの張力は、張力測定装置８０（図３参照）によって測定されている。
【００３２】
次に、ゴデッドローラユニット１の詳細な構成について説明する。図２は、ゴデッドローラユニット１の軸方向に関する断面図である。
【００３３】
図２に示すように、ゴデッドローラユニット１は、上記ゴデッドローラ２、駆動ユニット４及びシャフト５を備えている。また、図２においてはその図示を省略しているが、ゴデッドローラユニット１の動作は、制御装置１００（図３参照）によって制御されている。
【００３４】
ゴデッドローラ２は、金属材料などからなる円筒状のローラ本体１１を有しており、ローラ本体１１の表面に糸Ｙが巻き掛けられる。また、ローラ本体１１の中央部にシャフト５の右端部が連結されている。さらに、ローラ本体１１の内部にはその外周面近傍の部分に、ローラ本体１１を加熱するためのヒータ１２、及び、ローラ本体１１表面の温度を検出するための温度センサ１３が設けられている。
【００３５】
駆動ユニット４は、２つの部材２１ａ、２１ｂが互いに接合されることによって形成されたハウジング２１の内部空間にモータ２２、軸受け２３、２４、エアシリンダ２５（流体シリンダ）などが配置された構成となっている。また、ハウジング２１にはシャフト５が挿通されている。
【００３６】
モータ２２はハウジング２１に固定された固定子３１とシャフト５に連結された回転子３２とにより構成されている。なお、固定子３１及び回転子３２の構造は従来のモータと同様であるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００３７】
軸受け２３、２４は、シャフト５を回転自在に支持している。ここで、軸受け２３、２４は、例えば、アンギュラ玉軸受けやラジアル玉軸受けなど公知の軸受けである。
【００３８】
図３は図２のエアシリンダ２５近傍の拡大図である。エアシリンダ２５は、ハウジング２１の内部空間に軸受け２３の右側に隣接して配置されている。エアシリンダ２５は、軸受け２３の右側に配置された円環状のピストン４１と、ピストン４１の右側に配置された円環状の空間であるシリンダ室４２とにより構成されている。
【００３９】
ピストン４１は、その左端のうち、径方向外側の端部に位置する軸受け２３の外輪２３ｃと対向する部分が左側に突出した突出部４１ａとなっており、突出部４１ａが、軸受け２３の外輪２３ｃの右端に当接している。また、ピストン４１の内周面及び外周面には、それぞれ、図３の左右方向に関する略中央部にその全周にわたって凹部４１ｂが形成されており、凹部４１ｂ内にはそれぞれゴムリング４５が配置されている。これにより、シリンダ室４２内の空気が外部に漏れ出してしまうのが防止されている。
【００４０】
シリンダ室４２は、ハウジング２１内部に形成された流体流路４３に接続されており、流体流路４３は、シリンダ室４２から、ハウジング２１の外周面に設けられた接続部４４まで延びている。接続部４４には圧力調整機構５１が接続されている。
【００４１】
圧力調整機構５１は、図示しないポンプやバルブ等によって構成されており、シリンダ室４２内の気圧（流体の圧力）を調整する。具体的には、図示しないバルブを制御することによってシリンダ室４２内の気圧を調整する。
【００４２】
そして、以上のような構成を有するエアシリンダ２５においては、ピストン４１が、シリンダ室４２内の気圧に応じた力で、軸受け２３（外輪２３ｃ）の右端を、軸受け２３（内輪２３ａ）の左端と当接したシャフト５に向けて左方に押し付ける。これにより、軸受け２３は与圧される。
【００４３】
また、このとき、シャフト５は、軸受け２３からの押圧力によって、軸受け２４（内輪２４ａ）の右端を、軸受け２４（外輪２４ｃ）の左端と当接したハウジング２１の内部空間の壁に押し付ける。これにより、軸受け２４は軸受け２３とほぼ同じ与圧量で与圧される。
【００４４】
また、シャフト５の左端部には、回転計７１を構成する回転部材７１ａが取り付けられている。回転部材７１ａは、略円柱形状の部材であって、その外周面に等間隔で複数のスリット７１ｃが形成されている。
【００４５】
回転計７１は、上記回転部材７１ａと検出センサ７１ｂとにより構成されている。検出センサ７１ｂは、回転部材７１ａの外周面と対向するように配置されており、スリット７１ｃを検出する。そして、回転計７１においては、検出センサ７１ｂにより単位時間当たりに検出されたスリット７１ｃの数により、シャフト５（ゴデッドローラ２）の回転速度を測定することができるようになっている。なお、回転計７１において、検出センサ７１ｂによりスリット７１ｃを検出するための構成は、従来の回転計と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４６】
次に、ゴデッドローラユニット１の動作を制御する制御装置１００について説明する。図４は、制御装置１００の機能ブロック図である。制御装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Aceess Memory）などによって構成されており、これらが以下に説明する回転速度算出部１０１、モータ制御部１０２、圧力制御部１０３、温度算出部１０４、ヒータ制御部１０５などとして動作する。
【００４７】
回転速度算出部１０１は、回転計７１の検出センサ７１ｂにより単位時間当たりに検出されたスリット７１ｃの数から、ゴデッドローラ２の回転速度を算出する。モータ制御部１０２は、回転速度算出部１０１により算出されたゴデッドローラ２の回転速度を参照しつつ、ゴデッドローラ２の回転速度が、予め設定されて制御装置１００のＲＡＭなどに記憶された回転速度となるように、モータ２２の回転速度を制御する。
【００４８】
圧力制御部１０３は、回転速度算出部１０１において算出されたゴデッドローラ２の回転速度や、張力測定装置８０により測定された糸Ｙの張力の大きさなどに応じて（ゴデッドローラ２の運転条件に応じて）、後述するように、圧力調整機構５１（シリンダ室４２内の気圧）を制御する。
【００４９】
温度検出部１０４は、温度センサ１３の検出結果からゴデッドローラ２の外周面の温度を算出する。ヒータ制御部１０５は、温度算出部１０４により算出される温度が、予め設定されて制御装置１００のＲＡＭ等に記憶された温度となるようにヒータ１２を制御する。
【００５０】
次に、本実施の形態に係るゴデッドローラユニット１の動作について説明する。本実施の形態では、上述したように、ゴデッドローラ２により糸Ｙを加熱しつつ、ゴデッドローラ２及びセパレートローラ３により糸Ｙを搬送する。
【００５１】
このとき、ゴデッドローラ２の回転速度、及び、ゴデッドローラ２に巻き掛けられる糸Ｙの張力が一定である状態、すなわち、運転条件が一定である状態では、シリンダ室４２内の気圧が、ゴデッドローラ２（シャフト５）の温度に関わらず、予め設定された一定の気圧となるように制御を行う。
【００５２】
これにより、上述したように軸受け２３、２４が与圧されるが、軸受け２３、２４の与圧量が小さすぎると、軸受け２３、２４の内部において玉２３ｂ、２４ｂにがたつきが生じ、その結果、シャフト５に振動が発生したり、玉２３ｂ、２４ｂがスリップし、この玉２３ｂ、２４ｂのスリップによる摩擦で軸受け２３、２４が異常発熱したりする虞がある。
【００５３】
一方、軸受け２３、２４の与圧量が大きすぎると、軸受け２３、２４が回転時の摩擦によって異常発熱したり、軸受け２３、２４の疲れ寿命が短くなったりしてしまう虞がある。そのため、このような問題が生じないようにするためには、軸受け２３、２４の与圧量を適切な大きさに調整する必要がある。
【００５４】
一方、軸受け２３、２４が不均一に与圧される、いわゆる片当たりを防止するためには、軸受け２３、２４を均一に与圧する必要もある。
【００５５】
ここで、本実施の形態とは異なり、ピストン４１ではなく、軸受け２３の周方向に沿って配置された複数のバネにより軸受け２３が押圧されることによって、軸受け２３、２４が与圧されているとすると、バネの押圧力（軸受け２３、２４の与圧量）は、バネの長さが一定であれば、バネ定数や、バネが配置される空間の隙間の長さなどによって決まる。一方、バネ定数については、一般にバネごとにばらつきが生じやすい。さらに、装置の小型化などのためにバネを長さの短いものとした場合には、バネ定数が大きくなるため、バネ定数の誤差も大きくなり、バネ定数のばらつきは特に大きなものとなる。
【００５６】
したがって、このように複数のバネにより軸受け２３を押圧する場合、軸受け２３、２４の与圧量を適切な大きさとするとともに、軸受け２３、２４を均一に与圧するためには、例えば、バネが配置される隙間に薄板状のスペーサを配置するなどして、バネが配置される隙間の軸方向に関する長さを調整することによって、バネ定数のばらつきを考慮しつつ、各バネの押圧力を調整する必要がある。そして、このような調整のための作業は煩雑なものとなる。
【００５７】
これに対して、本実施の形態では、装置の製造後、シリンダ室４２内の気圧を調整するだけで、与圧量を調整することができる。したがって、上述したような、与圧量の調整を行うための煩雑な作業が必要ない。
【００５８】
さらに、上述したように、ピストン４１及びシリンダ室４２が、軸受け２３の周方向の全周にわたって延びているため、ピストン４１が軸受け２３（外輪２３ｃ）を均一に押圧することとなり、これにより軸受け２３を均一に与圧することができる。
【００５９】
次に、ヒータ１２によりゴデッドローラ２が加熱された場合について説明する。ヒータ１２によりゴデッドローラ２が加熱されるとき、ヒータ１２からの熱は、ゴデッドローラ２に連結されたシャフト５にも伝達され、シャフト５の温度が上昇する。このため、シャフト５は熱膨張によりその軸方向に伸張する。
【００６０】
しかしながら、本実施の形態では、シリンダ室４２内の気圧が一定に保持されているため、シャフト５が伸張したときにも、軸受け２３、２４の与圧量は一定に保持される。したがって、上述したような軸受け２３、２４の異常発熱を防止することができる。
【００６１】
次に、ゴデッドローラ２（シャフト５）の回転速度と、軸受け２３、２４の与圧量（シリンダ室４２内の気圧）との関係について説明する。
【００６２】
上述したように、ゴデッドローラ２（シャフト５）が回転している状態では、軸受け２３、２４に遠心力が生じ、この遠心力によって内輪２３ａと玉２３ｂとの内部隙間、及び、内輪２４ａと玉２４ｂとの内部隙間が大きくなり、玉２３ｂ、２４ｂにがたつきが生じてしまう。その結果、シャフト５が振動したり、玉２３ｂ、２４ｂにスリップ生じ、この玉２３ｂ、２４ｂのスリップによる摩擦で軸受け２３、２４が異常発熱がしたりする虞がある。
【００６３】
また、ゴデッドローラ２の回転速度が速くなるほど、上記遠心力は大きくなって、軸受け２３、２４の上記内部隙間が大きくなるため、上述したようなシャフト５の振動や軸受け２３、２４の異常発熱は発生しやすくなる。
【００６４】
そこで、本実施の形態では、回転速度算出部１０１により算出されたゴデッドローラ２の回転速度が速いときほど、シリンダ室４２内の気圧を高くして、軸受け２３、２４の与圧量を大きくする。すなわち、ゴデッドローラ２の回転速度に応じて、シリンダ室４２内の気圧を変更する。これにより、上記遠心力による軸受け２３、２４の内部隙間の増大が抑制され、上述したようなシャフト５の振動や軸受け２３、２４の異常発熱を防止することができる。
【００６５】
次に、ゴデッドローラ２に巻き掛けられる糸Ｙの張力と、軸受け２３、２４の与圧量（シリンダ室４２内の気圧）との関係について説明する。図５は、糸Ｙの張力によってシャフト５及び軸受け２３、２４に加わる荷重を示す図である。
【００６６】
ゴデッドローラ２には、上述したように糸Ｙが巻き掛けられているため、シャフト５には、ゴデッドローラ２と連結された部分に糸Ｙの張力に応じた荷重が加わっている。具体的には、２つのゴデッドローラ２のうちゴデッドローラ２ａと連結されたシャフト５の当該部分に加わる上記荷重Ｌ１の向きは、図５に示すように図中上向きとなる。
【００６７】
シャフト５のゴデッドローラ２ａと連結された部分にこのような荷重Ｌ１が加わると、シャフト５を支持している軸受け２３に図中上向きの荷重Ｌ２が加わるとともに、同じくシャフト５を支持しているとともに、軸受け２３を挟んでゴデッドローラ２ａと反対側に配置された軸受け２４に、図中下向きの荷重Ｌ３が加わる。
【００６８】
なお、ゴデッドローラ２ｂと連結されたシャフト５の対応する部分には、上述したのとは逆に下向きの荷重が加わり、これにより、軸受け２３に下向きの荷重が加わるとともに、軸受け２４に上向きの荷重が加わる。
【００６９】
そして、軸受け２３、２４にこのような荷重が加わると、軸受け２３、２４が変形して、玉２３ｂと内輪２３ａ又は外輪２３ｃとの内部隙間、及び、玉２４ｂと内輪２４ａ又は外輪２４ｃとの内部隙間が増大し、玉２３ｂ、２４ｂにがたつきが生じてしまう。その結果、シャフト５に振動が発生したり、玉２３ｂ、２４ｂがスリップし、この玉２３ｂ、２４ｂのスリップによる摩擦で軸受け２３、２４が異常発熱したりする虞がある。
【００７０】
さらに、糸Ｙの張力が大きくなるほど、軸受け２３、２４に加わる荷重は大きくなるため、上述したようなシャフト５の振動や軸受け２３、２４の異常発熱は発生しやすくなる。
【００７１】
そこで、本実施の形態では、張力測定装置８０により測定された糸Ｙの張力が大きいときほど、シリンダ室４２内の気圧を高くして、軸受け２３、２４の与圧量を大きくする。すなわち、糸Ｙの張力の大きさに応じて、シリンダ室４２内の気圧を変更する。これにより、糸Ｙの張力により軸受け２３、２４に荷重が加わることによる軸受け２３、２４の内部隙間の増大が抑制され、上述したようなシャフト５の振動や軸受け２３、２４の異常発熱を防止することができる。
【００７２】
以上に説明したことをまとめると、本実施の形態においては、例えば図６に示すように、ゴデッドローラ２の回転速度が速いときほど、軸受け２３、２４の与圧量を大きくし、さらに、ゴデッドローラ２に巻き掛けられる糸Ｙの張力（軸受け２３、２４に加わる荷重）が大きいときほど、軸受け２３、２４の与圧量を大きくするように制御を行う。なお、図６では、ゴデッドローラ２の回転速度が互いに異なっているときの例として、ゴデッドローラ２の単位時間当たりの回転数ｎがｎ１、ｎ２、ｎ３（ｎ１＜ｎ２＜ｎ３）の場合を、それぞれ、実線、点線及び一点鎖線で示している。
【００７３】
図６を用いて具体的に説明すると、例えば、糸Ｙの張力がＴ１で一定である場合には、回転数ｎがｎ１、ｎ２、ｎ３のときの与圧量Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が、Ｐ３＞Ｐ２＞Ｐ１となるようにする。さらに、回転数ｎが一定（例えば、ｎ１）であっても、糸のＹの張力が大きい場合（例えば、糸Ｙの張力がＴ２（＞Ｔ１）の場合）には与圧量を大きくする（例えば、与圧量をＰ４（＞Ｐ１）にする）。なお、これとは逆に糸Ｙの張力が小さい場合には、与圧量を小さくする。
【００７４】
次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同様の構成を有するものについては同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００７５】
上述の実施の形態では、ゴデッドローラ２の回転速度が速くなるほど、シリンダ室４２内の気圧を高くして軸受け２３、２４の与圧量を大きくしたが、例えば、ゴデッドローラ２の回転速度が狭い範囲でのみ変更される場合など、玉２３ｂ、２４ｂに加わる遠心力の変化が小さい場合には、ゴデッドローラ２の回転速度の変化によって、シリンダ室４２内の気圧を変化させなくてもよい。
【００７６】
また、上述の実施の形態では、ゴデッドローラ２に巻き掛けられる糸Ｙの張力が大きいときほど、シリンダ室４２内の気圧を高くして軸受け２３、２４の与圧量を大きくしたが、例えば、糸Ｙの張力が狭い範囲でのみ変動する場合など、軸受け２３、２４に加わる荷重の変化が小さい場合には、ゴデッドローラ２に巻き掛けられる糸Ｙの張力の変化によって、シリンダ室４２内の気圧を変化させなくてもよい。
【００７７】
また、上述の実施の形態では、張力測定装置８０により糸Ｙの張力を直接測定していたが、回転速度算出部１０１により算出されたゴデッドローラ２ａとゴデッドローラ２ｂとの回転速度の差や、予め設定された糸Ｙの材質や太さなどから、糸Ｙの張力を算出してもよい。
【００７８】
また、上述の実施の形態では、ゴデッドローラ２の回転速度、及び、ゴデッドローラ２に巻き掛けられる糸Ｙの張力の大きさに応じて、シリンダ室４２内の気圧を変化させて軸受け２３、２４の与圧量を調整したが、回転速度や糸Ｙの張力以外のゴデッドローラ２の運転条件に応じて、軸受け２３、２４の与圧量を調整してもよい。
【００７９】
また、上述の実施の形態では、ローラ本体１１の内部にヒータ１２が配置されていたが、ヒータは、例えば、ローラ本体１１の外周面と対向するように配置されているなど、ゴデッドローラ２の外部に配置されていてもよい。
【００８０】
あるいは、ヒータは設けられていなくてもよい。この場合でも、シリンダ室４２内の気圧を適切に調整すれば、ピストン４１により軸受け２３を適切な力で均一に押圧することができるため、軸受け２３、２４の与圧量の調整を行うために煩雑な作業を行う必要がない。
【００８１】
また、上述の実施の形態では、圧力調整機構５１がポンプやバルブを備えたものである場合について説明したが、圧力調整機構５１の構成は、シリンダ室４２内の気圧を調整することができるものであれば、これには限られない。
【００８２】
また、上述の実施の形態では、軸受け２３を押圧する流体シリンダとして、シリンダ室４２内に空気が充填されたエアシリンダ２５が設けられていたが、これには限られず、例えば油圧シリンダなど、シリンダ室４２内に液体が充填された流体シリンダが設けられていてもよい。
【００８３】
また、以上では、上方から搬送されてきた糸を、その下方に位置する糸巻取装置に搬送するためのゴデッドローラを含むゴデッドローラユニットに本発明を適用した例について説明したが、これには限られず、ゴデッドローラ以外の、糸が巻き掛けられるローラを含むローラユニットに本発明を適用することが可能である。
【００８４】
このとき、ローラは、上述の実施の形態のゴデッドローラのような、シャフトとともに回転するローラであることには限られず、例えば、上記特許文献１のフロントローラのような、軸受けを介してシャフトに支持されることで、シャフトとは独立して回転するローラであってもよい。
【００８５】
一例を挙げると、例えば、図７に示すように、ローラ筒体２１２などによって構成されるフロントローラ２００が、２つの軸受け２２０、２２１により回転自在に支持されており、シャフト２１０が軸受け２２０、２２１を介してフロントローラ２００を支持している。そして、軸受け２２１の右側に、エアシリンダ２２５が配置されている。なお、この場合には、フロントローラ２００、シャフト２１０、軸受け２２０、２２１、及び、エアシリンダ２２５をあわせたものが本発明に係るローラユニットに相当する。
【００８６】
エアシリンダ２２５は、その左端部に配置されたピストン２４１と、ピストン２４１の右側に配置されたシリンダ室２４２とにより構成されている。シリンダ室２４２には、シリンダ室２４２の内周側の壁となるシャフト２１０の内部に形成された流体流路２４３を介して図示しない圧力調整機構が接続されており、ピストン２４１は、シリンダ室２４２内の気圧に対応する力で軸受け２２１を図中左方に押圧する。また、ピストン２４１が軸受け２２１を押圧する力は、ローラ筒体２１２を介して軸受け２２０に伝達される。これにより、軸受け２２０、２２１は、シリンダ室２４２内の気圧に応じた、互いに同じ与圧量で与圧される。
【符号の説明】
【００８７】
１ ゴデッドローラユニット
２ ゴデッドローラ
５ シャフト
１２ ヒータ
２３、２４ 軸受け
２５ エアシリンダ
５１ 圧力調整機構
１００ 制御装置
１０３ 圧力制御部
２００ フロントローラ
２１０ シャフト
２２０、２２１ 軸受け
２２５ エアシリンダ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、糸が巻き掛けられるローラを備えたローラユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１に記載のフロントローラは、スライバー（糸）の搬送に用いられるものであり、ローラ筒体（ローラ）とシャフトとが、シャフトの軸方向に互いに離隔して配置された２つのベアリング（軸受け）を介して接続されており、これにより、ローラ筒体がこれら２つのベアリングに回転自在に支持されている。また、シャフトには、２つのベアリングの間の部分に与圧スプリング（バネ）が配置されており、与圧スプリングにより２つのベアリングの一方はシャフトのベアリング支持部と中間部との間の垂直壁に、他方はシャフトの先端に取り付けられたワッシャの表面に向けてそれぞれ押圧されている。
【０００３】
ここで、特許文献１には、与圧スプリングが設けられることにより、ローラ筒体を取り付ける際のベアリングの損傷を防止することが記載されているが、このほか、ベアリングが与圧されていると、ローラに外力が加わったときにベアリングが傾いてしまうことや、ローラ回転時にシャフトに振動が発生してしまうことを防止することもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３１２９２７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１のフロントローラでは、ベアリングの与圧量が小さすぎると、上述したような効果が得られず、シャフトに振動が発生したり、軸受けの内部に配置された玉ががたつくことによって玉がスリップし、この玉のスリップによる摩擦でベアリングが異常発熱したりする虞がある。逆に与圧量が大きすぎると、ベアリングが回転時の摩擦によって異常発熱してしまう虞がある。このため、ベアリングの与圧量は適切な大きさにする必要がある。
【０００６】
また、特許文献１では、シャフトに取り付けられた１つの押圧スプリングによりベアリングを押し付けていたが、ベアリングのサイズが大きい場合や、小型の与圧スプリングを用いる必要がある場合などには、例えば、ベアリングの周方向に沿って複数の与圧スプリングを配置し、これら複数の与圧スプリングを用いて軸受けを与圧することも考えられる。そして、この場合には、ベアリングが傾いた状態で垂直壁やワッシャに接触する、いわゆる片当たりを防止するために、複数の与圧スプリング間で、押圧力を均一にする必要がある。
【０００７】
一方、与圧スプリングによる押圧力は、与圧スプリングの長さが一定であれば、与圧スプリングのバネ定数、与圧スプリングが配置される隙間の長さなどによって決まるが、バネ定数については、一般に、与圧スプリング間でばらつきが生じやすい。また、装置の小型化などのために与圧スプリングを長さの短いものとした場合には、与圧スプリングのバネ定数が大きくなるため、バネ定数の誤差も大きくなり、与圧スプリング間でのバネ定数のばらつきは特に大きなものとなる。
【０００８】
したがって、上記のようなバネ定数のばらつきを考慮しつつ、与圧スプリングによる押圧力の大きさを適切なものとするとともに、与圧スプリング間で押圧力にばらつきがないようにするためには、例えば、２つのベアリングの間に薄板状のスペーサを配置するなどして、与圧スプリングが配置される隙間の長さを調整する必要がある。しかしながら、このような調整作業は煩雑なものとなる。
【０００９】
本発明の目的は、軸受けを所望の与圧量で均一に与圧することができ、且つ、押圧力の調整のために煩雑な作業を行う必要もないローラユニットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１の発明に係るローラユニットは、糸が巻き掛けられるローラと、前記ローラと連結されたシャフトと、前記シャフトを回転自在に支持する軸受けと、前記軸受けを前記シャフトの軸方向に押圧する流体シリンダと、を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
第２の発明に係るローラユニットは、糸が巻き掛けられるローラと、前記ローラを回転自在に支持する軸受けと、前記軸受けを介して前記ローラと連結されたシャフトと、前記軸受けを前記シャフトの軸方向に押圧する流体シリンダと、を備えていることを特徴とするものである。
【００１２】
これらの発明によると、流体シリンダのシリンダ室内の流体の圧力を調整することにより、軸受けを所望の与圧量で均一に与圧することができる。また、シリンダ室内の流体の圧力を調整するだけで軸受けの与圧量を調整することができるため、与圧量を調整するための煩雑な作業を必要としない。
【００１３】
第３の発明に係る糸搬送ローラユニットは、第１又は第２の発明に係る糸搬送ローラユニットであって、前記ローラを加熱する加熱手段をさらに備えていることを特徴とするものである。
【００１４】
加熱手段によってローラが加熱されると、ローラ近くにあるシャフトなどの温度も上昇し、シャフトはこの温度上昇によって軸方向に伸張する。ここで、バネによって押圧手段が形成されているとすると、シャフトが伸張した分だけ、バネが配置される隙間が狭くなる。その結果、バネが軸受けを押圧する力が大きくなって、軸受けの与圧量が大きくなりすぎてしまい、軸受けにおいて異常発熱が発生してしまう虞がある。
【００１５】
しかしながら、本発明では、上述したようにシャフトが軸方向に伸張した場合であっても、シリンダ室内の流体の圧力を一定とすることにより、軸受けの与圧量が一定となるため、軸受けにおいて異常発熱が発生してしまうのを防止することができる。
【００１６】
第４の発明に係るローラユニットは、第３の発明に係るローラユニットであって、前記ローラは、内部に前記加熱手段が配置されており、紡糸機によって紡糸された糸を、ボビンに糸を巻き取るための糸巻取装置に搬送するためのゴデッドローラであることを特徴とするものである。
【００１７】
これによると、ローラが、内部に加熱手段が配置されたゴデッドローラである場合には、加熱手段によりローラを加熱したときの熱がシャフトに伝達しやすくなってしまう。しかしながら、このような場合であっても、シリンダ室内の流体の圧力を一定とすることにより、軸受けの与圧量が一定となるため、軸受けが異常発熱してしまうのを防止することができる。
【００１８】
第５の発明に係るローラユニットは、第１〜第４のいずれかの発明に係るローラユニットであって、前記ローラの運転条件に応じて、シリンダ室内の流体の圧力を制御する圧力制御手段をさらに備えていることを特徴とするものである。
【００１９】
これによると、シリンダ室内の圧力を調整することによって、軸受けの与圧量をローラの運転条件に応じた適切なものとすることができる。
【００２０】
第６の発明に係る糸搬送ローラユニットは、第５発明に係るローラユニットであって、前記圧力制御手段は、前記ローラの回転速度に応じて、前記シリンダ室内の流体の圧力を変更するように制御を行うことを特徴とするものである。
【００２１】
例えば、ローラの回転速度が速くなるほど、軸受けに作用する遠心力が大きくなるため、玉と内輪との間の内部隙間が大きくなる。そして、この内部隙間が大きくなると、軸受けの内部に配置された玉にがたつきが生じる。その結果、シャフトが振動したり、玉がスリップし、この玉のスリップによる摩擦で軸受けが異常発熱したりする虞がある。
【００２２】
しかしながら、本発明では、ローラの回転速度が速いときほど、シリンダ室内の気圧高くして、軸受けの与圧量を大きくしているため、上記遠心力による軸受けの内部隙間の増大が抑制され、上述したようなシャフトの振動や軸受けの異常発熱を防止することができる。
【００２３】
第７の発明に係るローラユニットは、第５又は第６の発明に係るローラユニットであって、前記圧力制御手段は、前記ローラにより搬送される糸の張力の大きさに応じて、前記シリンダ室内の流体の圧力を変更するように制御を行うことを特徴とする。
【００２４】
例えば、処理する糸の本数あるいは糸の走行速度など糸の張力が大きくなると、ローラからシャフトに加わる荷重が大きくなり、これにより、シャフトを支持する軸受けに加わる荷重も大きくなる。そして、軸受けに加わる荷重が大きくなると、軸受けが変形して玉と内輪又は内輪との間の内部隙間が増大し、軸受けの内部に配置された玉にがたつきが生じる。その結果、シャフトが振動したり、玉がスリップし、この玉のスリップによる摩擦で軸受けが異常発熱したりする虞がある。
【００２５】
しかしながら、本発明では、糸の張力が大きいときほど、シリンダ室内の気圧を高くして、軸受けの与圧量を大きくしているため、軸受けに加わる荷重による内部隙間の増大が抑制され、上述したようなシャフトの振動や軸受けの異常発熱を防止することができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、流体シリンダのシリンダ室内の流体圧力を調整することにより、軸受けを所望の力で押圧することができる。また、シリンダ室内の流体の圧力を調整するだけで押圧力を調整することができるため、押圧力を調整するための煩雑な作業を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態に係るゴデッドローラユニットの配置を示す図である。
【図２】ゴデッドローラユニットの軸方向に関する断面図である。
【図３】図２のエアシリンダ近傍の拡大図である。
【図４】制御装置のブロック図である。
【図５】糸の張力によってシャフト及び軸受けに加わる荷重を示す図である。
【図６】糸の張力及びゴデッドローラの回転速度と、軸受けの与圧量との関係を示す図である。
【図７】本発明をフロントローラに適用した一例を示すローラユニットの軸方向に関する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施の形態について説明する。
【００２９】
図１は、本実施の形態に係るゴデッドローラユニット、紡糸機、巻取装置の位置関係を示す図である。図１に示すように、本実施の形態では、２つのゴデッドローラユニット１を構成する２つのゴデッドローラ２（ゴデッドローラ２ａ、２ｂ）と、ゴデッドローラ２よりも径の小さい２つのセパレートローラ３（セパレートローラ３ａ、３ｂ）とによって、ローラ２、３の上方に配置された紡糸機９から送られてくるフィラメント糸Ｙ（以下、単に糸Ｙとする）を、ローラ２、３の下方に配置された糸巻取装置８に向けて搬送する。ここで、ゴデッドローラ２は、後述するモータ２２によって回転される駆動ローラであり、セパレートローラ３は、後述するように糸Ｙが搬送されるのに伴って回転する従動ローラである。
【００３０】
そして、紡糸機９から送られてきた糸Ｙは、まず、ゴデッドローラ２ａ及びセパレートローラ３ａに複数回巻き掛けられた後、ゴデッドローラ２ｂ及びセパレートローラ３ｂに複数回巻き掛けられてから、糸巻取装置８に巻き取られる。
【００３１】
このとき、ゴデッドローラ２ｂはゴデッドローラ２ａよりも高速で回転するため糸が延伸される。さらに、後述するヒータ１２（図２参照）により、ゴデッドローラ２ａは、糸Ｙが延伸可能となるような温度（例えば、９０℃程度）に加熱されているとともに、ゴデッドローラ２ｂは、糸Ｙがゴデッドローラ２ａ、２ｂよりも高い温度（例えば、１２０℃程度）に加熱されている。これにより、搬送される糸Ｙは、まず、ゴデッドローラ２ａにより延伸可能な温度まで加熱され、その後、これよりも高い温度に加熱されたゴデッドローラ２ｂにより延伸されつつ搬送される。また、搬送される糸Ｙの張力は、張力測定装置８０（図３参照）によって測定されている。
【００３２】
次に、ゴデッドローラユニット１の詳細な構成について説明する。図２は、ゴデッドローラユニット１の軸方向に関する断面図である。
【００３３】
図２に示すように、ゴデッドローラユニット１は、上記ゴデッドローラ２、駆動ユニット４及びシャフト５を備えている。また、図２においてはその図示を省略しているが、ゴデッドローラユニット１の動作は、制御装置１００（図３参照）によって制御されている。
【００３４】
ゴデッドローラ２は、金属材料などからなる円筒状のローラ本体１１を有しており、ローラ本体１１の表面に糸Ｙが巻き掛けられる。また、ローラ本体１１の中央部にシャフト５の右端部が連結されている。さらに、ローラ本体１１の内部にはその外周面近傍の部分に、ローラ本体１１を加熱するためのヒータ１２、及び、ローラ本体１１表面の温度を検出するための温度センサ１３が設けられている。
【００３５】
駆動ユニット４は、２つの部材２１ａ、２１ｂが互いに接合されることによって形成されたハウジング２１の内部空間にモータ２２、軸受け２３、２４、エアシリンダ２５（流体シリンダ）などが配置された構成となっている。また、ハウジング２１にはシャフト５が挿通されている。
【００３６】
モータ２２はハウジング２１に固定された固定子３１とシャフト５に連結された回転子３２とにより構成されている。なお、固定子３１及び回転子３２の構造は従来のモータと同様であるので、ここではその詳細な説明を省略する。
【００３７】
軸受け２３、２４は、シャフト５を回転自在に支持している。ここで、軸受け２３、２４は、例えば、アンギュラ玉軸受けやラジアル玉軸受けなど公知の軸受けである。
【００３８】
図３は図２のエアシリンダ２５近傍の拡大図である。エアシリンダ２５は、ハウジング２１の内部空間に軸受け２３の右側に隣接して配置されている。エアシリンダ２５は、軸受け２３の右側に配置された円環状のピストン４１と、ピストン４１の右側に配置された円環状の空間であるシリンダ室４２とにより構成されている。
【００３９】
ピストン４１は、その左端のうち、径方向外側の端部に位置する軸受け２３の外輪２３ｃと対向する部分が左側に突出した突出部４１ａとなっており、突出部４１ａが、軸受け２３の外輪２３ｃの右端に当接している。また、ピストン４１の内周面及び外周面には、それぞれ、図３の左右方向に関する略中央部にその全周にわたって凹部４１ｂが形成されており、凹部４１ｂ内にはそれぞれゴムリング４５が配置されている。これにより、シリンダ室４２内の空気が外部に漏れ出してしまうのが防止されている。
【００４０】
シリンダ室４２は、ハウジング２１内部に形成された流体流路４３に接続されており、流体流路４３は、シリンダ室４２から、ハウジング２１の外周面に設けられた接続部４４まで延びている。接続部４４には圧力調整機構５１が接続されている。
【００４１】
圧力調整機構５１は、図示しないポンプやバルブ等によって構成されており、シリンダ室４２内の気圧（流体の圧力）を調整する。具体的には、図示しないバルブを制御することによってシリンダ室４２内の気圧を調整する。
【００４２】
そして、以上のような構成を有するエアシリンダ２５においては、ピストン４１が、シリンダ室４２内の気圧に応じた力で、軸受け２３（外輪２３ｃ）の右端を、軸受け２３（内輪２３ａ）の左端と当接したシャフト５に向けて左方に押し付ける。これにより、軸受け２３は与圧される。
【００４３】
また、このとき、シャフト５は、軸受け２３からの押圧力によって、軸受け２４（内輪２４ａ）の右端を、軸受け２４（外輪２４ｃ）の左端と当接したハウジング２１の内部空間の壁に押し付ける。これにより、軸受け２４は軸受け２３とほぼ同じ与圧量で与圧される。
【００４４】
また、シャフト５の左端部には、回転計７１を構成する回転部材７１ａが取り付けられている。回転部材７１ａは、略円柱形状の部材であって、その外周面に等間隔で複数のスリット７１ｃが形成されている。
【００４５】
回転計７１は、上記回転部材７１ａと検出センサ７１ｂとにより構成されている。検出センサ７１ｂは、回転部材７１ａの外周面と対向するように配置されており、スリット７１ｃを検出する。そして、回転計７１においては、検出センサ７１ｂにより単位時間当たりに検出されたスリット７１ｃの数により、シャフト５（ゴデッドローラ２）の回転速度を測定することができるようになっている。なお、回転計７１において、検出センサ７１ｂによりスリット７１ｃを検出するための構成は、従来の回転計と同様であるので、ここでは詳細な説明を省略する。
【００４６】
次に、ゴデッドローラユニット１の動作を制御する制御装置１００について説明する。図４は、制御装置１００の機能ブロック図である。制御装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Aceess Memory）などによって構成されており、これらが以下に説明する回転速度算出部１０１、モータ制御部１０２、圧力制御部１０３、温度算出部１０４、ヒータ制御部１０５などとして動作する。
【００４７】
回転速度算出部１０１は、回転計７１の検出センサ７１ｂにより単位時間当たりに検出されたスリット７１ｃの数から、ゴデッドローラ２の回転速度を算出する。モータ制御部１０２は、回転速度算出部１０１により算出されたゴデッドローラ２の回転速度を参照しつつ、ゴデッドローラ２の回転速度が、予め設定されて制御装置１００のＲＡＭなどに記憶された回転速度となるように、モータ２２の回転速度を制御する。
【００４８】
圧力制御部１０３は、回転速度算出部１０１において算出されたゴデッドローラ２の回転速度や、張力測定装置８０により測定された糸Ｙの張力の大きさなどに応じて（ゴデッドローラ２の運転条件に応じて）、後述するように、圧力調整機構５１（シリンダ室４２内の気圧）を制御する。
【００４９】
温度検出部１０４は、温度センサ１３の検出結果からゴデッドローラ２の外周面の温度を算出する。ヒータ制御部１０５は、温度算出部１０４により算出される温度が、予め設定されて制御装置１００のＲＡＭ等に記憶された温度となるようにヒータ１２を制御する。
【００５０】
次に、本実施の形態に係るゴデッドローラユニット１の動作について説明する。本実施の形態では、上述したように、ゴデッドローラ２により糸Ｙを加熱しつつ、ゴデッドローラ２及びセパレートローラ３により糸Ｙを搬送する。
【００５１】
このとき、ゴデッドローラ２の回転速度、及び、ゴデッドローラ２に巻き掛けられる糸Ｙの張力が一定である状態、すなわち、運転条件が一定である状態では、シリンダ室４２内の気圧が、ゴデッドローラ２（シャフト５）の温度に関わらず、予め設定された一定の気圧となるように制御を行う。
【００５２】
これにより、上述したように軸受け２３、２４が与圧されるが、軸受け２３、２４の与圧量が小さすぎると、軸受け２３、２４の内部において玉２３ｂ、２４ｂにがたつきが生じ、その結果、シャフト５に振動が発生したり、玉２３ｂ、２４ｂがスリップし、この玉２３ｂ、２４ｂのスリップによる摩擦で軸受け２３、２４が異常発熱したりする虞がある。
【００５３】
一方、軸受け２３、２４の与圧量が大きすぎると、軸受け２３、２４が回転時の摩擦によって異常発熱したり、軸受け２３、２４の疲れ寿命が短くなったりしてしまう虞がある。そのため、このような問題が生じないようにするためには、軸受け２３、２４の与圧量を適切な大きさに調整する必要がある。
【００５４】
一方、軸受け２３、２４が不均一に与圧される、いわゆる片当たりを防止するためには、軸受け２３、２４を均一に与圧する必要もある。
【００５５】
ここで、本実施の形態とは異なり、ピストン４１ではなく、軸受け２３の周方向に沿って配置された複数のバネにより軸受け２３が押圧されることによって、軸受け２３、２４が与圧されているとすると、バネの押圧力（軸受け２３、２４の与圧量）は、バネの長さが一定であれば、バネ定数や、バネが配置される空間の隙間の長さなどによって決まる。一方、バネ定数については、一般にバネごとにばらつきが生じやすい。さらに、装置の小型化などのためにバネを長さの短いものとした場合には、バネ定数が大きくなるため、バネ定数の誤差も大きくなり、バネ定数のばらつきは特に大きなものとなる。
【００５６】
したがって、このように複数のバネにより軸受け２３を押圧する場合、軸受け２３、２４の与圧量を適切な大きさとするとともに、軸受け２３、２４を均一に与圧するためには、例えば、バネが配置される隙間に薄板状のスペーサを配置するなどして、バネが配置される隙間の軸方向に関する長さを調整することによって、バネ定数のばらつきを考慮しつつ、各バネの押圧力を調整する必要がある。そして、このような調整のための作業は煩雑なものとなる。
【００５７】
これに対して、本実施の形態では、装置の製造後、シリンダ室４２内の気圧を調整するだけで、与圧量を調整することができる。したがって、上述したような、与圧量の調整を行うための煩雑な作業が必要ない。
【００５８】
さらに、上述したように、ピストン４１及びシリンダ室４２が、軸受け２３の周方向の全周にわたって延びているため、ピストン４１が軸受け２３（外輪２３ｃ）を均一に押圧することとなり、これにより軸受け２３を均一に与圧することができる。
【００５９】
次に、ヒータ１２によりゴデッドローラ２が加熱された場合について説明する。ヒータ１２によりゴデッドローラ２が加熱されるとき、ヒータ１２からの熱は、ゴデッドローラ２に連結されたシャフト５にも伝達され、シャフト５の温度が上昇する。このため、シャフト５は熱膨張によりその軸方向に伸張する。
【００６０】
しかしながら、本実施の形態では、シリンダ室４２内の気圧が一定に保持されているため、シャフト５が伸張したときにも、軸受け２３、２４の与圧量は一定に保持される。したがって、上述したような軸受け２３、２４の異常発熱を防止することができる。
【００６１】
次に、ゴデッドローラ２（シャフト５）の回転速度と、軸受け２３、２４の与圧量（シリンダ室４２内の気圧）との関係について説明する。
【００６２】
上述したように、ゴデッドローラ２（シャフト５）が回転している状態では、軸受け２３、２４に遠心力が生じ、この遠心力によって内輪２３ａと玉２３ｂとの内部隙間、及び、内輪２４ａと玉２４ｂとの内部隙間が大きくなり、玉２３ｂ、２４ｂにがたつきが生じてしまう。その結果、シャフト５が振動したり、玉２３ｂ、２４ｂにスリップ生じ、この玉２３ｂ、２４ｂのスリップによる摩擦で軸受け２３、２４が異常発熱がしたりする虞がある。
【００６３】
また、ゴデッドローラ２の回転速度が速くなるほど、上記遠心力は大きくなって、軸受け２３、２４の上記内部隙間が大きくなるため、上述したようなシャフト５の振動や軸受け２３、２４の異常発熱は発生しやすくなる。
【００６４】
そこで、本実施の形態では、回転速度算出部１０１により算出されたゴデッドローラ２の回転速度が速いときほど、シリンダ室４２内の気圧を高くして、軸受け２３、２４の与圧量を大きくする。すなわち、ゴデッドローラ２の回転速度に応じて、シリンダ室４２内の気圧を変更する。これにより、上記遠心力による軸受け２３、２４の内部隙間の増大が抑制され、上述したようなシャフト５の振動や軸受け２３、２４の異常発熱を防止することができる。
【００６５】
次に、ゴデッドローラ２に巻き掛けられる糸Ｙの張力と、軸受け２３、２４の与圧量（シリンダ室４２内の気圧）との関係について説明する。図５は、糸Ｙの張力によってシャフト５及び軸受け２３、２４に加わる荷重を示す図である。
【００６６】
ゴデッドローラ２には、上述したように糸Ｙが巻き掛けられているため、シャフト５には、ゴデッドローラ２と連結された部分に糸Ｙの張力に応じた荷重が加わっている。具体的には、２つのゴデッドローラ２のうちゴデッドローラ２ａと連結されたシャフト５の当該部分に加わる上記荷重Ｌ１の向きは、図５に示すように図中上向きとなる。
【００６７】
シャフト５のゴデッドローラ２ａと連結された部分にこのような荷重Ｌ１が加わると、シャフト５を支持している軸受け２３に図中上向きの荷重Ｌ２が加わるとともに、同じくシャフト５を支持しているとともに、軸受け２３を挟んでゴデッドローラ２ａと反対側に配置された軸受け２４に、図中下向きの荷重Ｌ３が加わる。
【００６８】
なお、ゴデッドローラ２ｂと連結されたシャフト５の対応する部分には、上述したのとは逆に下向きの荷重が加わり、これにより、軸受け２３に下向きの荷重が加わるとともに、軸受け２４に上向きの荷重が加わる。
【００６９】
そして、軸受け２３、２４にこのような荷重が加わると、軸受け２３、２４が変形して、玉２３ｂと内輪２３ａ又は外輪２３ｃとの内部隙間、及び、玉２４ｂと内輪２４ａ又は外輪２４ｃとの内部隙間が増大し、玉２３ｂ、２４ｂにがたつきが生じてしまう。その結果、シャフト５に振動が発生したり、玉２３ｂ、２４ｂがスリップし、この玉２３ｂ、２４ｂのスリップによる摩擦で軸受け２３、２４が異常発熱したりする虞がある。
【００７０】
さらに、糸Ｙの張力が大きくなるほど、軸受け２３、２４に加わる荷重は大きくなるため、上述したようなシャフト５の振動や軸受け２３、２４の異常発熱は発生しやすくなる。
【００７１】
そこで、本実施の形態では、張力測定装置８０により測定された糸Ｙの張力が大きいときほど、シリンダ室４２内の気圧を高くして、軸受け２３、２４の与圧量を大きくする。すなわち、糸Ｙの張力の大きさに応じて、シリンダ室４２内の気圧を変更する。これにより、糸Ｙの張力により軸受け２３、２４に荷重が加わることによる軸受け２３、２４の内部隙間の増大が抑制され、上述したようなシャフト５の振動や軸受け２３、２４の異常発熱を防止することができる。
【００７２】
以上に説明したことをまとめると、本実施の形態においては、例えば図６に示すように、ゴデッドローラ２の回転速度が速いときほど、軸受け２３、２４の与圧量を大きくし、さらに、ゴデッドローラ２に巻き掛けられる糸Ｙの張力（軸受け２３、２４に加わる荷重）が大きいときほど、軸受け２３、２４の与圧量を大きくするように制御を行う。なお、図６では、ゴデッドローラ２の回転速度が互いに異なっているときの例として、ゴデッドローラ２の単位時間当たりの回転数ｎがｎ１、ｎ２、ｎ３（ｎ１＜ｎ２＜ｎ３）の場合を、それぞれ、実線、点線及び一点鎖線で示している。
【００７３】
図６を用いて具体的に説明すると、例えば、糸Ｙの張力がＴ１で一定である場合には、回転数ｎがｎ１、ｎ２、ｎ３のときの与圧量Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が、Ｐ３＞Ｐ２＞Ｐ１となるようにする。さらに、回転数ｎが一定（例えば、ｎ１）であっても、糸のＹの張力が大きい場合（例えば、糸Ｙの張力がＴ２（＞Ｔ１）の場合）には与圧量を大きくする（例えば、与圧量をＰ４（＞Ｐ１）にする）。なお、これとは逆に糸Ｙの張力が小さい場合には、与圧量を小さくする。
【００７４】
次に、本実施の形態に種々の変更を加えた変形例について説明する。ただし、本実施の形態と同様の構成を有するものについては同じ符号を付し、適宜その説明を省略する。
【００７５】
上述の実施の形態では、ゴデッドローラ２の回転速度が速くなるほど、シリンダ室４２内の気圧を高くして軸受け２３、２４の与圧量を大きくしたが、例えば、ゴデッドローラ２の回転速度が狭い範囲でのみ変更される場合など、玉２３ｂ、２４ｂに加わる遠心力の変化が小さい場合には、ゴデッドローラ２の回転速度の変化によって、シリンダ室４２内の気圧を変化させなくてもよい。
【００７６】
また、上述の実施の形態では、ゴデッドローラ２に巻き掛けられる糸Ｙの張力が大きいときほど、シリンダ室４２内の気圧を高くして軸受け２３、２４の与圧量を大きくしたが、例えば、糸Ｙの張力が狭い範囲でのみ変動する場合など、軸受け２３、２４に加わる荷重の変化が小さい場合には、ゴデッドローラ２に巻き掛けられる糸Ｙの張力の変化によって、シリンダ室４２内の気圧を変化させなくてもよい。
【００７７】
また、上述の実施の形態では、張力測定装置８０により糸Ｙの張力を直接測定していたが、回転速度算出部１０１により算出されたゴデッドローラ２ａとゴデッドローラ２ｂとの回転速度の差や、予め設定された糸Ｙの材質や太さなどから、糸Ｙの張力を算出してもよい。
【００７８】
また、上述の実施の形態では、ゴデッドローラ２の回転速度、及び、ゴデッドローラ２に巻き掛けられる糸Ｙの張力の大きさに応じて、シリンダ室４２内の気圧を変化させて軸受け２３、２４の与圧量を調整したが、回転速度や糸Ｙの張力以外のゴデッドローラ２の運転条件に応じて、軸受け２３、２４の与圧量を調整してもよい。
【００７９】
また、上述の実施の形態では、ローラ本体１１の内部にヒータ１２が配置されていたが、ヒータは、例えば、ローラ本体１１の外周面と対向するように配置されているなど、ゴデッドローラ２の外部に配置されていてもよい。
【００８０】
あるいは、ヒータは設けられていなくてもよい。この場合でも、シリンダ室４２内の気圧を適切に調整すれば、ピストン４１により軸受け２３を適切な力で均一に押圧することができるため、軸受け２３、２４の与圧量の調整を行うために煩雑な作業を行う必要がない。
【００８１】
また、上述の実施の形態では、圧力調整機構５１がポンプやバルブを備えたものである場合について説明したが、圧力調整機構５１の構成は、シリンダ室４２内の気圧を調整することができるものであれば、これには限られない。
【００８２】
また、上述の実施の形態では、軸受け２３を押圧する流体シリンダとして、シリンダ室４２内に空気が充填されたエアシリンダ２５が設けられていたが、これには限られず、例えば油圧シリンダなど、シリンダ室４２内に液体が充填された流体シリンダが設けられていてもよい。
【００８３】
また、以上では、上方から搬送されてきた糸を、その下方に位置する糸巻取装置に搬送するためのゴデッドローラを含むゴデッドローラユニットに本発明を適用した例について説明したが、これには限られず、ゴデッドローラ以外の、糸が巻き掛けられるローラを含むローラユニットに本発明を適用することが可能である。
【００８４】
このとき、ローラは、上述の実施の形態のゴデッドローラのような、シャフトとともに回転するローラであることには限られず、例えば、上記特許文献１のフロントローラのような、軸受けを介してシャフトに支持されることで、シャフトとは独立して回転するローラであってもよい。
【００８５】
一例を挙げると、例えば、図７に示すように、ローラ筒体２１２などによって構成されるフロントローラ２００が、２つの軸受け２２０、２２１により回転自在に支持されており、シャフト２１０が軸受け２２０、２２１を介してフロントローラ２００を支持している。そして、軸受け２２１の右側に、エアシリンダ２２５が配置されている。なお、この場合には、フロントローラ２００、シャフト２１０、軸受け２２０、２２１、及び、エアシリンダ２２５をあわせたものが本発明に係るローラユニットに相当する。
【００８６】
エアシリンダ２２５は、その左端部に配置されたピストン２４１と、ピストン２４１の右側に配置されたシリンダ室２４２とにより構成されている。シリンダ室２４２には、シリンダ室２４２の内周側の壁となるシャフト２１０の内部に形成された流体流路２４３を介して図示しない圧力調整機構が接続されており、ピストン２４１は、シリンダ室２４２内の気圧に対応する力で軸受け２２１を図中左方に押圧する。また、ピストン２４１が軸受け２２１を押圧する力は、ローラ筒体２１２を介して軸受け２２０に伝達される。これにより、軸受け２２０、２２１は、シリンダ室２４２内の気圧に応じた、互いに同じ与圧量で与圧される。
【符号の説明】
【００８７】
１ ゴデッドローラユニット
２ ゴデッドローラ
５ シャフト
１２ ヒータ
２３、２４ 軸受け
２５ エアシリンダ
５１ 圧力調整機構
１００ 制御装置
１０３ 圧力制御部
２００ フロントローラ
２１０ シャフト
２２０、２２１ 軸受け
２２５ エアシリンダ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
糸が巻き掛けられるローラと、
前記ローラと連結されたシャフトと、
前記シャフトを回転自在に支持する軸受けと、
前記軸受けを前記シャフトの軸方向に押圧する流体シリンダと、を備えていることを特徴とするローラユニット。
【請求項２】
糸が巻き掛けられるローラと、
前記ローラを回転自在に支持する軸受けと、
前記軸受けを介して前記ローラを支持するシャフトと、
前記軸受けを前記シャフトの軸方向に押圧する流体シリンダと、を備えていることを特徴とするローラユニット。
【請求項３】
前記ローラを加熱する加熱手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のローラユニット。
【請求項４】
前記ローラは、内部に前記加熱手段が配置されており、紡糸機によって紡糸された糸を、ボビンに糸を巻き取るための糸巻取装置に搬送するためのゴデッドローラであることを特徴とする請求項３に記載のローラユニット。
【請求項５】
前記ローラの運転条件に応じて、シリンダ室内の流体の圧力を制御する圧力制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のローラユニット。
【請求項６】
前記圧力制御手段は、前記ローラの回転速度に応じて、前記シリンダ室内の流体の圧力を変更するように制御を行うことを特徴とする請求項５に記載のローラユニット。
【請求項７】
前記圧力制御手段は、前記ローラにより搬送される糸の張力の大きさに応じて、前記シリンダ室内の流体の圧力を変更するように制御を行うことを特徴とする請求項５又は６に記載のローラユニット。
【請求項１】
糸が巻き掛けられるローラと、
前記ローラと連結されたシャフトと、
前記シャフトを回転自在に支持する軸受けと、
前記軸受けを前記シャフトの軸方向に押圧する流体シリンダと、を備えていることを特徴とするローラユニット。
【請求項２】
糸が巻き掛けられるローラと、
前記ローラを回転自在に支持する軸受けと、
前記軸受けを介して前記ローラを支持するシャフトと、
前記軸受けを前記シャフトの軸方向に押圧する流体シリンダと、を備えていることを特徴とするローラユニット。
【請求項３】
前記ローラを加熱する加熱手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載のローラユニット。
【請求項４】
前記ローラは、内部に前記加熱手段が配置されており、紡糸機によって紡糸された糸を、ボビンに糸を巻き取るための糸巻取装置に搬送するためのゴデッドローラであることを特徴とする請求項３に記載のローラユニット。
【請求項５】
前記ローラの運転条件に応じて、シリンダ室内の流体の圧力を制御する圧力制御手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のローラユニット。
【請求項６】
前記圧力制御手段は、前記ローラの回転速度に応じて、前記シリンダ室内の流体の圧力を変更するように制御を行うことを特徴とする請求項５に記載のローラユニット。
【請求項７】
前記圧力制御手段は、前記ローラにより搬送される糸の張力の大きさに応じて、前記シリンダ室内の流体の圧力を変更するように制御を行うことを特徴とする請求項５又は６に記載のローラユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１１７５１８（Ｐ２０１１−１１７５１８Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７４６２３（Ｐ２００９−２７４６２３）
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（５０２４５５５１１）ＴＭＴマシナリー株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月２日（２００９．１２．２）
【出願人】（５０２４５５５１１）ＴＭＴマシナリー株式会社 (91)
【Ｆターム（参考）】
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