説明

撚線の残留トーション測定装置並びにそれを備えた撚線機および撚線の巻取り機

【課題】撚線の残留トーションを高精度に測定することができ、設備投資が安価であって、かつ、生産性についても向上できる撚線の残留トーション測定装置並びにそれを備えた撚線機および撚線の巻取り機を提供する。
【解決手段】複数のワイヤからなる撚線20の残留トーションの測定装置1である。撚線20をU字状に通線する少なくとも3個のシーブ2,3,4を備え、シーブのうち中央下部に配置されたシーブ4の垂直方向の直径を通る軸周りの回転角度を測定することにより撚線の残留トーションを測定する。中央下部シーブ4が他構成部品と実質上非接触で撚線20上に吊り下げられた状態で、回転角度を測定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、撚線の残留トーション測定装置(以下、単に「測定装置」とも称する)並びにそれを備えた撚線機および撚線の巻取り機に関し、詳しくは、タイヤを初めとする各種ゴム部品に適用されるゴム部品補強用スチールコード等の撚線の残留トーションを測定するための残留トーション測定装置並びにそれを備えた撚線の撚線機および巻取り機に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、複数のワイヤからなる撚線としてのゴム部品補強用スチールコード、例えば、空気入りタイヤに供されるスチールコードについては、タイヤ製造工程での作業性等を確保するために、単位長さ当りの残留トーションが規定されている。このため、スチールコード製造工程の最終工程においては、巻取った製品からJISまたはASTM法に従い規定長さのスチールコードを引出して、端末の回転量および方向の測定を行っているが、その回転量は0.25回転(90°)単位で細かく測定しなければならないため、所定レベル以上の技能を有する検査員が測定しているにもかかわらず、残留トーション測定の精度にもある程度のバラツキがあった。
【0003】
また、従来の撚線の残留トーション測定方法では、規定長さに巻き取られた製品の1本1本を全て測定しなければならず、生産性向上の大きな支障となっており、かつ、撚線の端末の数cmを折り曲げて測定するため、その部分がスクラップになってしまうという問題もあった。
【0004】
以上のことから、撚線の残留トーション測定に関しては従来より様々な改良がなされており、例えば、特許文献1,特許文献2には、撚線の残留トーションを連続的に測定して、その結果に基づき残留トーションを自動調整する技術が開示されている。また、特許文献3には、撚線の残留トーション検出部に空気軸受けを使する技術が開示されている。さらに、特許文献4には、残留トーションを自動的に測定してその結果を表示する技術が開示されている。さらにまた、特許文献5には、ワイヤロープの残留トルクを連続的に測定し、その残留トルクを除去する技術が開示されている。
【特許文献1】特公昭62−014676号公報(特許請求の範囲等)
【特許文献2】特許第2921583号公報(特許請求の範囲等)
【特許文献3】実用新案第1634240号公報(実用新案登録請求の範囲等)
【特許文献4】特開2002−90278号公報(特許請求の範囲等)
【特許文献5】特許第1471525号公報(特許請求の範囲等)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、ゴム物品補強用スチールコードのような細い撚線の残留トーションにより発生するトルクは数g・cmから数十g・cmであり、かつ、残留トーションを0.25回/6m単位で測定するためにはさらに小さなトルク変化を検出することができなければならない。この点、特許文献1,特許文献2に記載された残留トーション測定装置では、特にその検出部の回転抵抗が小さいことが重要であり、この検出部にボールベアリング等を使用した場合、ベアリングにかかるスラスト荷重等によりベアリングの起動トルクが大きくなると、微小な残留トーションを検出できなくなるという問題があった。
【0006】
これに対し、特許文献1に記載された残留トーション測定装置については、検出部をピポット支持とする技術も開示されているが、この場合も、ボールベアリング対比スラスト荷重の起動トルクへの影響は小さくなるものの、撚線のトルクを測定するにはまだ大きすぎるという問題があった。また、特許文献3に開示されているような空気軸受けを使用する技術においては、撚線機全台に設置すると膨大なコストがかかるという問題があった。
【0007】
さらに、残留トーション測定におけるもう一つの重要な点として、撚線にかかる張力が挙げられる。つまり、撚線に張力がかかると、その撚線を構成するワイヤの撚角に起因するトルクが発生し、このトルクが張力に比例して増大するために、張力変動が発生すると、残留トーションが正確に測定できなくなるのである。
【0008】
この点に関して、特許文献1に記載の残留トーション測定装置では張力を検出して補正する技術が開示されており、特許文献2に記載の残留トーション測定装置では張力を一定に保った状態で測定する技術が開示されているが、どちらも、撚線機全台に設置するには膨大なコストがかかるという問題があった。
【0009】
上述のように、従来の撚線の残留トーション測定装置は、いずれも未だ十分なものではなく、より高精度の測定を行うことができ、かつ、コスト性や生産性が良好な残留トーションの測定方法の確立が求められていた。
【0010】
そこで本発明の目的は、上記問題を解消して、撚線の残留トーションを高精度に測定することができ、設備投資が安価であって、かつ、生産性についても向上できる撚線の残留トーション測定装置並びにそれを備えた撚線機および撚線の巻取り機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明者は鋭意検討した結果、下記構成とすることにより、上記課題を解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
【0012】
すなわち、本発明の撚線の残留トーション測定装置は、複数のワイヤからなる撚線の残留トーションの測定装置であって、撚線をU字状に通線する少なくとも3個のシーブを備え、該シーブのうち中央下部に配置されたシーブの垂直方向の直径を通る軸周りの回転角度を測定することにより、前記撚線の残留トーションを測定する装置において、
前記中央下部シーブが他構成部品と実質上非接触で前記撚線上に吊り下げられた状態で、前記回転角度を測定することを特徴とするものである。
【0013】
本発明の測定装置は、前記中央下部シーブを、残留トーション測定時以外は残る2個の上部シーブと所定の間隔を保つとともにシーブの垂直方向の直径を通る軸周りに回転しないよう固定し、かつ、残留トーション測定時にのみ固定状態から解放する、固定機構を備えることが好ましい。
【0014】
また、前記中央下部シーブの回転角度を測定する非接触の検出器を備えるとともに、該検出器により検出された回転角度から残留トーション値を算出する演算機能と、算出された該残留トーション値を表示する表示機能とを備えることも好ましい。この場合、より好適には、前記固定機構が前記中央下部シーブを固定状態から開放すると同時に、前記回転角度の検出器が作動するものとする。
【0015】
また、本発明の撚線機は、上記本発明の残留トーション測定装置を備えた撚線機であって、該撚線機の運転停止直後に、前記残留トーションの測定が自動的に実施されることを特徴とするものである。
【0016】
さらに、本発明の撚線の巻取り機は、上記本発明の残留トーション測定装置を備えた撚線の巻取り機であって、該巻取り機の運転停止直後に、前記残留トーションの測定が自動的に実施されることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、上記構成としたことにより、残留トーションを測定する中央下部シーブの直径方向の回転軸にベアリング等の転がり軸受けを用いた場合のような起動トルクの問題が全くなく、高価な空気ベアリング等の特殊な装置が不要となる。また、シーブが固定されずに吊り下げられた状態となり、撚線の張力が中央下部シーブの自重のみに依存するため、張力が変動せず、一定張力下での測定が可能であり、高価な張力制御装置や張力を測定して補正する装置が不要となるので、結果として、撚線の残留トーションを高精度に測定することができ、かつ、安価な測定装置を実現することができるものである。
【0018】
また、上記のような固定機構を用いれば、2個の上部シーブと中央下部シーブとの間の間隔を一定に保つことができるため、残留トーション測定時の撚線長さも一定となり、より高精度で残留トーションを測定できるという優れた効果を奏する。
【0019】
さらに、上記非接触の検出器、演算機能および表示機能を備えるものとすることで、回転(回動)軸に非接触で回転角度を測定することができ、回転抵抗が全くないために残留トーションを高精度で測定できるとともに、測定結果の表示機能により、結果を一目瞭然で確認でき、測定を行う検査員間の測定バラツキの心配が全くなくなるという優れた効果を奏する。
【0020】
また、かかる本発明の測定装置を撚線機または撚線の巻取り機に適用することで、撚線機または巻取り機が運転停止して検査員が作業を始めるまでの間に残留トーションの測定を完了させることができ、すなわち、従来の検査員による検査時間を省略することができるので、生産性の向上効果をも得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
以下、本発明の好適な実施形態を、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図1に、本発明の一好適形態に係る撚線の残留トーション測定装置の概略構成図を示す。本発明の測定装置1は、複数のワイヤからなる撚線の残留トーションを測定するための装置であって、撚線20をU字状に通線する少なくとも3個のシーブ、図示する例では上部の2つのシーブ2,3とその中央下部に配置されたシーブ4とからなる3個のシーブを備える。
【0022】
本発明の測定装置においては、これらシーブのうち中央下部シーブ4の垂直方向の直径を通る軸周りの回転角度を測定することにより、撚線20の残留トーションを測定するにあたり、中央下部シーブ4が他構成部品と実質上非接触で撚線20上に吊り下げられた状態で、かかる回転角度の測定を行う。
【0023】
すなわち、図示するように、本発明において中央下部シーブ4は、残留トーション測定時には、撚線20の上に自重で吊り下がった状態にあり、撚線20の残留トーションにより、シーブの垂直方向の直径を通る軸周りに自由に回転することが可能である。したがって、本発明の測定装置において撚線20には、常に、中央下部のシーブ4の自重に起因する一定の張力がかかることになるため、張力補正を要することなく高精度の測定を行うことが可能となるのである。
【0024】
中央下部シーブ4の回転角度の検出は、例えば、図示するように、中央下部シーブ4に設置された回転角検出盤5およびその角度を読取るための検出器6により行うことができ、検出器から発信される信号を演算表示器7に取り込んで演算させることで、残留トーションの値を得ることができ、得られた値は、演算表示器7により表示させることができる。
【0025】
また、中央下部シーブ4の固定機構8は、図2(A)〜(C)に示すように、中央下部シーブ4と回転角検出盤5との間に設置された固定用シャフト9の上方向および回転角度を規制するシーブ固定ブロック10と、シーブ固定ブロック10を上下させるエアシリンダ11と、スライドベアリング12とから構成される。したがって、この中央下部シーブ4は、固定用シャフト9により動きを規制されるものの、他構成部品とは実質上非接触となっている。
【0026】
シーブ固定ブロック10は、図2(B)に示すように、残留トーション測定時以外の通常時には下降状態にあり、2つの上部シーブ2,3と中央下部シーブ4との間隔を一定に保つとともに、中央下部シーブ4が垂直方向の直径を通る軸周りに回転しないよう固定する役目を果たす。その一方、残留トーション測定時には、エアシリンダ11の作用により上昇して、中央下部シーブ4を固定状態から開放する。開放された中央下部シーブ4は撚線20上にその自重により吊り下がった状態となり、その垂直方向の直径を通る軸周りに、自由に回転可能となる。
【0027】
本発明の残留トーション測定装置1は、単独で使用することもできるが、撚線機または撚線の巻取り機に設置して使用することも好適である。この場合、撚線機または巻取り機の運転停止直後に、残留トーションの測定が自動的に実施されるものとすることで、効率的な残留トーションの測定が可能である。図4および図5に、本発明の測定装置1を、巻取り機13またはバンチャー撚線機16に設置した状態をそれぞれ示す。また、図中の符号14,15は、それぞれ製品スプールおよびサプライスプールである。
【0028】
次に、図1〜5に示す本発明の一好適実施形態に係る測定装置の作用を説明する。
本実施形態では、まず、撚線機13または巻取り機16が停止した後、測定装置1の中央下部シーブ4を規制しているシーブ固定ブロック10を、上下動作用エアシリンダ11が停止信号により上昇させる(図2(C))。このエアシリンダ11によるシーブ固定ブロック10の上昇とともに、中央下部シーブ4は、動きを規制されていた状態から自由に回転可能になる。
【0029】
図3(A),(B)には、シーブ固定ブロック10とシーブ固定用シャフト9との相関状態の一例を示す。図示する例では、シーブ固定ブロック10の中央に開けられた孔10Aに中央下部シーブ4および回転検出盤5が取付けられたシャフト9Aが通っており、このシャフト9Aに、シーブ固定用シャフト9が取付けられている。
【0030】
シーブ固定ブロック10の中央に開けられた孔10Aは、中央下部シーブ4および回転検出盤5が取付けられたシャフト9Aと接触しないよう、その径より大きく設けられている。また、シーブ固定ブロック10のシーブ固定用シャフト9を固定する部分は、図示するように切り欠き状に形成され、シーブ固定時には、図3(A)に示すように、切り欠きのV字部にシーブ固定シャフト9が押さえ付けられて、中央下部シーブ4が上部シーブ2,3と所定の間隔を保ち、かつ、シーブの垂直方向の直径を通る軸周りに回転しないように規制する役割を果たす。また、図3(B)に示すように、シーブ固定ブロック10が上昇して中央下部シーブ4が垂直方向の直径を通る軸周りに回転可能になった際にも、シーブ固定ブロック10の切り欠きによって、シーブ固定用シャフト9は一定角度以上回転しないようになっている。
【0031】
シーブ固定ブロック10の上昇に伴い、中央下部シーブ4は撚線20の残留トーションによりその垂直方向の直径を通る軸周りに回転し始め、シーブ固定ブロック10の上昇が完了した時点で、回転角検出盤5と角度検出器6により、中央下部シーブ4の回転角度の測定が行われる。その角度検出結果は演算表示器7に取り込まれ、設定された演算式により残留トーションに変換されて、表示される。一方、この演算が終了した時点で、シーブ固定ブロック10はエアシリンダ11により元の位置に下降して、中央下部シーブ4は再び固定される。
【0032】
なお、この場合、上記中央下部シーブ4の固定機構8と回転角度の検出器6とを連動させて、上記固定機構8が中央下部シーブ4を固定状態から開放すると同時に検出器6を作動させるものとすることで、残留トーションの測定を効率よく行うことが可能である。
【0033】
以上においては、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。例えば、中央下部シーブの固定機構は上記構成に限られず、また、中央下部シーブの回転角度を測定するための検出器は、非接触で回転角度が検出可能であればいかなるものであってもよく、さらに、回転角度から残留トーション値を算出する演算機能と、算出された残留トーション値を表示する表示機能とは、上記実施形態では演算表示器7に両機能を具備させているが、別個の装置を用いてもよい。
【実施例】
【0034】
以下、本発明を、実施例を用いてより詳細に説明する。
回転角度の検出結果から残留トーションを演算する際に用いる演算式の算出を、以下のようにして行った。
図1〜3に示す残留トーション測定装置1を用いて測定した、7本のワイヤからなる撚線(7×0.34mm)の残留トーション(従来法に従い、6m引き出して回転角を測定したもの)および中央下部シーブ4の回転角度の測定結果を、図6のグラフに示す。このグラフから、回動角度の値から残留トーションに演算する式を決定することができ、図6に示すグラフの場合、以下のとおりとなった。
y=8.4354x−2.2053,R=0.6558
【図面の簡単な説明】
【0035】
【図1】本発明の一実施形態に係る残留トーション測定装置を示す正面図である。
【図2】本発明の一実施形態に係る残留トーション測定装置における残留トーション検出部を示す正面図および側面図である。
【図3】本発明の一実施形態に係る残留トーション測定装置の中央下部シーブの固定部を示す拡大斜視図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る残留トーション測定装置を巻取り機に設置した状態を示す平面図である。
【図5】本発明の一実施形態に係る残留トーション測定装置をバンチャー撚線機に設置した状態を示す平面図である。
【図6】7×0.34mmの撚線の残留トーションに対するシーブ回転角を本実施形態で測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【0036】
1 残留トーション測定装置
2 上部シーブ
3 上部シーブ
4 中央下部シーブ
5 回転角検出盤
6 角度検出器
7 演算表示器
8 中央下部シーブの固定機構
9 シーブ固定用シャフト
10 シーブ固定ブロック
11 エアシリンダ
12 スライドベアリング
13 巻取り機
14 製品スプール
15 サプライスプール
16 バンチャー撚線機
20 撚線

【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のワイヤからなる撚線の残留トーションの測定装置であって、撚線をU字状に通線する少なくとも3個のシーブを備え、該シーブのうち中央下部に配置されたシーブの垂直方向の直径を通る軸周りの回転角度を測定することにより、前記撚線の残留トーションを測定する装置において、
前記中央下部シーブが他構成部品と実質上非接触で前記撚線上に吊り下げられた状態で、前記回転角度を測定することを特徴とする撚線の残留トーション測定装置。
【請求項2】
前記中央下部シーブを、残留トーション測定時以外は残る2個の上部シーブと所定の間隔を保つとともにシーブの垂直方向の直径を通る軸周りに回転しないよう固定し、かつ、残留トーション測定時にのみ固定状態から解放する、固定機構を備える請求項1記載の残留トーション測定装置。
【請求項3】
前記中央下部シーブの回転角度を測定する非接触の検出器を備えるとともに、該検出器により検出された回転角度から残留トーション値を算出する演算機能と、算出された該残留トーション値を表示する表示機能とを備える請求項1または2記載の残留トーション測定装置。
【請求項4】
前記固定機構が前記中央下部シーブを固定状態から開放すると同時に、前記回転角度の検出器が作動する請求項3記載の残留トーション測定装置。
【請求項5】
請求項1〜4のうちいずれか一項記載の残留トーション測定装置を備えた撚線機であって、該撚線機の運転停止直後に、前記残留トーションの測定が自動的に実施されることを特徴とする撚線機。
【請求項6】
請求項1〜4のうちいずれか一項記載の残留トーション測定装置を備えた撚線の巻取り機であって、該巻取り機の運転停止直後に、前記残留トーションの測定が自動的に実施されることを特徴とする撚線の巻取り機。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【公開番号】特開2008−304399(P2008−304399A)
【公開日】平成20年12月18日(2008.12.18)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−153279(P2007−153279)
【出願日】平成19年6月8日(2007.6.8)
【出願人】(000005278)株式会社ブリヂストン (11,469)
【Fターム(参考)】