JP4983950B2 - 繊維束の綾振り装置、繊維束パッケージの製造装置および製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、扁平糸のように、拡幅されて扁平な断面形状を持つテープ状繊維束をボビンに巻取る際に、該繊維束に不要な外力を加えずに、撚り、毛羽立ちなどがない状態で巻き取ることを可能にして、その結果、扁平糸のようなテープ状繊維束を巻き戻す際にも、テープ状の形態を破壊することなく、そのままの形態で、開繊性良く巻き戻すことを可能にする繊維束パッケージを得ることを可能とする綾振り装置と該綾振り装置を用いた繊維束パッケージの製造装置と製造方法に関する。

特に、本発明は、そのような扁平な断面形状を持つ繊維束を巻き取るための綾振り装置に用いられた際に、単繊維どうしの絡まりなどの不都合を引き起こすことなく糸道を安定化させるのに効果のある特異な糸ガイド機構を用いた繊維束の綾振り装置に関する。

炭素繊維やガラス繊維に代表される樹脂補強に用いられる繊維（以下、補強繊維という）の多くは、それら繊維の束（以下、補強繊維束という）にマトリックス樹脂を含浸させて、いわゆるプリプレグとした後、これを所定形状にプリフォームし、加熱硬化させて繊維強化プラスチック成形体として製品化される。

近年、この繊維強化プラスチック成形体の軽量化指向に伴い、厚みが薄く、かつ厚さ斑が少ない高品位なプリプレグが要望されてきている。

このようなプリプレグを製造する際には、補強繊維束を構成する１本１本の単繊維の高弾性特性をいかんなく発揮させるために、無撚り状態で、薄く広く開繊させる必要がある。

このため、プリプレグの原材料となる補強繊維束についても、予め、薄く均一に拡げた状態でボビンに巻取ること、そして、その状態を維持したままでプリプレグの製造工程に提供することが重要な課題となってきている。

このような繊維束の扱いを実現するには、特に、繊維束の搬送・案内の際に繊維束に不要な外力を与えないことが重要であり、例えば、鍔付きロールなどで糸道を規制する場合には、繊維束の擦れ・折り畳まれの原因となるので不都合を招くことがあり、必ずしも良くない。そのため、糸道の変動を見越した、すなわち、糸道の変動を許容した、幅広のガイドロールが用いられることが一般的である。

しかしながら、一方で糸道の変動は、巻取パッケージの品位低下を引き起こすことになるため、糸道の安定化が重要な課題となってきている。

また、ガイドロール上を繊維束が斜めに走る場合も、繊維束の擦れを引き起こして糸品位を悪化させるため、同様に糸道の安定化が重要な課題である。

一方、一般的な繊維束の巻取装置では、巻取ボビンの回転軸と平行に往復動するトラバースガイドによって繊維束は巻取ボビン軸方向に綾振りされて、巻取られる。
このような綾振り装置では、糸道の安定化は重要な課題であり、糸道の変動は巻取パッケージの乱れとなり、パッケージ品位の低下を引き起こす。

また、繊維束が横方向に引っ張られると、ガイドロール上を繊維束が斜めに走ることとなる。このように、繊維束がガイドロールの周方向に真っ直ぐ走行せず、ガイドロール上を斜めに走ると、繊維束に擦れを生じ繊維束の品位低下を引き起こす。

従来、上述のような予め薄く広げた扁平テープ状の補強繊維束を、巻始めから巻終わりまで安定した糸幅（繊維束の幅）で巻取る繊維束巻取装置としては、巻取ボビンの回転軸に平行に往復動するガイドスタンドと、該ガイドスタンドの上部にその回転軸が巻取ボビンの回転軸と直交して配置された一対の上部ガイドローラと、前記ガイドスタンドの下部にその回転軸が巻取ボビンの回転軸と平行に配された一対の下部ガイドローラと、その間に繊維束を軸線方向に９０°捻転させるための円錐状ガイドローラとを有する繊維束の巻取装置が、日本国特許出願特開２００１−３４８１６６号公報（特許文献１）の図２において提案されている。

また、揺動ガイドを有する巻取装置としては、巻取ドラムへと細幅帯状体を送る最終の貼り付けローラを、巻取ドラムの外表面に対する法線を揺動中心軸として揺動させることで、細幅帯状体の巻取方向に平行な直線と揺動する前記貼り付けローラの回転軸線とを直交させながら細幅帯状体をドラムに巻き付ける巻取装置等が、日本国特許第３１９４７６５号公報（特許文献２）の図５において提案されている。

しかし、これら従来の繊維束巻取装置には、以下に説明するような欠点があった。

すなわち、特許文献１の図２に開示されている繊維束巻取装置においては、ガイドスタンドの上部に設置された一対の上部ガイドロールにおいて、その一方を中央が凹んだ湾曲周面を持つ鼓形状とし、この湾曲により繊維束を拘束し糸道が本来の糸道からずれることを防止している。しかしながら、鼓形状のガイドロールにより繊維束を拘束することは、テープ状の繊維束の幅方向に力を掛けるということであり、繊維束のつぶれを引き起こし単繊維どうしの絡まりの原因となるほか、巻き取った繊維束の糸幅も狭くなってしまう。また、同公報では、綾振りに伴う下部ガイドローラ上での繊維束の横滑りを抑制するため、下部ガイドローラに鼓状のガイドロールを用いているが、やはり、これも繊維束のつぶれや単繊維どうしの絡まりの原因となり、巻き取った繊維束の糸幅も狭くなってしまう。さらに、円錐状や鼓状のガイドロールは糸幅方向で周速差が生じるため、繊維束にダメージを与え品位の低下につながる。

また、特許文献２の図５には、水平方向に揺動可能に支持されたブラケットに細幅帯状体の供給方向に延びたガイドが連結され、また前記ブラケットに軸方向中央が外側に膨出した太鼓状の供給ローラを有したガイドが開示されている。これによりガイドを水平方向に揺動することにより、細幅帯状体の供給方向にガイドを指向させることができ、また太鼓状の供給ローラにより細幅帯状体を略センタリングできると記載されている。

しかしながら、繊維束の場合、太鼓状ローラを用いると繊維束の幅が広がるのみで、センタリングは期待できない。また、上記ガイドの揺動はガイドロールの向きを細幅帯状体の供給方向に向けるものであるが、これは上記供給ローラ上での細幅帯状体の位置が決まっているため機能するが、繊維束の場合には、供給ロール上の糸道が安定せず供給ロール上から繊維束が外れてしまい巻取ができないのである。

同様に、最終のガイドロールである貼付けローラも鍔を用いて細幅帯状体の走行位置を固定する思想であり、繊維束の巻取には適用できないものである。

特開２００１−３４８１６６号公報 特許第３１９４７６５号公報

本発明の第一の目的は、上述したような点に鑑み、薄く均一に拡げた状態でボビンに巻取ることが要請される扁平繊維束を、単繊維どうしの絡まりなどの不都合を引き起こすことなく、糸道を安定化させ、ひいては該繊維束の巻取パッケージの巻姿を良好なものにして品位向上を実現することのできる繊維束の綾振り装置と、該繊維束の綾振り装置を用いた繊維束パッケージを製造する装置と方法を提供することにある。

また、特に、本発明の目的は、そのような扁平な繊維束を巻き取るための綾振り装置に用いられた際に、単繊維どうしの絡まりなどの不都合を引き起こすことなく糸道を安定化させるのに効果のある特異な糸道ガイドを実現し、その糸道ガイドを糸ガイド機構として用いた繊維束の綾振り装置、繊維束の巻取装置、さらに繊維束パッケージの製造装置と方法を提供することにある。

上述した目的を達成する本発明の繊維束の綾振り装置は、下記（１）の構成を有する。
（１）繊維束を案内するトラバースガイドと、前記トラバースガイドのトラバース機構とを有し、前記トラバースガイドを前記トラバース機構によりボビン回転軸方向に往復動させることにより繊維束を綾振りする繊維束の綾振り装置において、前記トラバースガイドが、糸道を外れる動作をする繊維束を本来の糸道方向に案内する糸ガイド機構を有してなり、
かつ、
（ａ）前記糸ガイド機構が、走行する糸を案内する糸道ガイドであって、該糸道ガイドがガイドロールと該ガイドロールを支持する支持部材とからなり、該支持部材は、前記ガイドロールの回転軸に対し直角にねじれた位置に回転軸を有するものであり、糸道の変動に対応して、該支持部材の回転軸を回転中心とする回転により該ガイドロールが糸道に対して傾けられることにより、繊維束が本来の糸道方向に自動的に案内されるように構成されてなる糸道ガイドを有してなるとともに、
（ｂ）前記トラバースガイドは、少なくともボビン回転軸に実質的に直角にねじれた位置にロール回転軸が配された上部ガイドロールと、ボビン回転軸に実質的に平行にロール回転軸が配された最終のガイドロールからなり、前記糸ガイド機構が前記上部ガイドロールに設けられ、
かつ、
（ｃ）前記支持部材の回転軸に対し、前記上部ガイドロールのロール回転軸が糸道下流側に配されている、
ことを特徴とする繊維束の綾振り装置。

また、かかる本発明の繊維束の綾振り装置において、下記（２）の構成を有することが好ましい。
（２）前記支持部材の回転軸が糸道中心と交わるようにされていることを特徴とする上記（１）記載の繊維束の綾振り装置。

また、上述した目的を達成する本発明の繊維束の綾振り装置は、他の構成として、下記（３）の構成を有する。
（３）繊維束を案内するトラバースガイドと、該トラバースガイドのトラバース機構を有し、前記トラバースガイドをトラバース機構によりボビン回転軸方向に往復動させることにより繊維束を綾振りする繊維束の綾振り装置において、
前記トラバースガイドは、
（ｄ）少なくとも、前記ボビン回転軸に実質的に直角にねじれた位置にロール回転軸が配され、糸道を外れる動作をする繊維束を本来の糸道方向に案内する糸ガイド機構を有してなる上部ガイドロールと、前記ボビン回転軸に実質的に平行にロール回転軸が配された最終のガイドロールからなり、これらの上部ガイドロールと最終のガイドロールは、それぞれ、該ガイドロールのロール回転軸方向と該ガイドロールに入る糸道方向とが実質的に直角にねじれた位置関係となるように配置されており、
かつ、
（ｅ）前記糸ガイド機構が、走行する糸を案内する糸道ガイドであって、該糸道ガイドがガイドロールと該ガイドロールを支持する支持部材とからなり、該支持部材は、前記ガイドロールの回転軸に対し直角にねじれた位置に回転軸を有するものであり、糸道の変動に対応して、該支持部材の回転軸を回転中心とする回転により該ガイドロールが糸道に対して傾けられることにより、繊維束が本来の糸道方向に自動的に案内されるように構成されてなる糸道ガイドを有してなる、
ことを特徴とする繊維束の綾振り装置。

かかる本発明の繊維束の綾振り装置において、下記（４）または（５）の構成を有することが好ましい。
（４）前記最終のガイドロールと繊維束との接触長が１５ｍｍ以上であることを特徴とする上記（３）記載の繊維束の綾振り装置。
（５）巻取ボビンの回転軸と実質的に平行にロール回転軸が配置されたガイドロールを、前記最終のガイドロールを含めて２つ以上有し、これらガイドロールと繊維束との接触長の合計が２５ｍｍ以上であることを特徴とする上記（３）または（４）記載の繊維束の綾振り装置。

上述した目的を達成する本発明の繊維束の巻取装置は、下記（６）の構成を有する。
（６）上記（１）〜（５）のいずれかに記載の繊維束の綾振り装置を備えてなることを特徴とする繊維束の巻取装置。

また、上述した目的を達成する本発明の繊維束パッケージの製造装置は、下記（７）構成を有する。
（７）上記（６）に記載の繊維束の巻取装置を備えてなることを特徴とする繊維束パッケージの製造装置。

また、上述した目的を達成する本発明の繊維束パッケージの製造方法は、下記（８）の構成を有する。
（８）上記（７）に記載の繊維束パッケージの製造装置を用いて繊維束パッケージを製造することを特徴とする繊維束パッケージの製造方法。

上述した本発明の繊維束の綾振り装置によれば、綾振りが安定していて均斉な綾振り巻取りができるものであり、巻姿が一定であって美しく、高次加工工程でも扱いのしやすい繊維束パッケージを製造することを可能とする繊維束の綾振り装置が提供されるものである。

また、本発明の繊維束の巻取装置によれば、単繊維どうしの絡まりなどの不都合が引き起こすこともなく糸道が安定化しており、さらに綾振りが安定していて均斉な綾振り巻取りができることから、巻姿が一定であって美しく、高次加工工程で扱いのしやすい繊維束パッケージを製造することができる。

本発明の繊維束パッケージの製造装置、製造方法によれば、巻姿が一定であって美しく、高次加工工程でも扱いのしやすい繊維束パッケージを製造することができるものである。

本発明の繊維束の綾振り装置に使用される糸道ガイド１の全体構造を示した概略斜視図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１に示した糸道ガイドを用いた際に、糸道が変動したときに、繊維束が本来の糸道の方向に自動的に案内されていくメカニズムを説明したものである。 綾振り装置と巻取装置の全体を示した外観モデル斜視図である。 （ａ）は、トラバースガイド部分の概略図、（ｂ）は上部ガイドロールの概略図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の繊維束の綾振り装置にかかるトラバースガイドの糸ガイド機構の動作を説明した図である。 図５に示したトラバースガイド部分を巻取ボビンの回転軸方向からみた概略図である。 （ａ）は、図５に示したトラバースガイドをボビン回転軸が紙面に平行となる方向からみた概略図であり、（ｂ）は従来技術のトラバースガイドをボビン回転軸が紙面と平行になる方向からみた概略図である。

以下、図面などに基づいて、更に詳しく本発明の繊維束の綾振り装置、該繊維束の綾振り装置に用いられる糸道ガイドなどについて説明する。

図１は、本発明の繊維束の綾振り装置に使用される糸道ガイド１の全体構造をモデル的に示した概略モデル斜視図であり、糸道ガイド１は、走行する糸（繊維束）Ｙを案内する糸道ガイドであって、該糸道ガイド１はガイドロール２と該ガイドロールを支持する支持部材３とからなる。そして、該支持部材３は、ガイドロール２の回転軸方向に対して直角にねじれた位置に回転軸４を有するものであり、糸道（走行している糸の現実の経路）の変動に対応して、該支持部材の回転軸４を回転中心とする回転により該ガイドロール２が糸道に対して傾く挙動をとることにより、糸（繊維束）が、本来の糸道（上流および下流における走行する糸の支持位置で定まる糸道。装置構成上、設定がされた糸道。直線である必要はなく、領域・範囲があってもよい。）の中心方向に自動的に案内されていくように構成されてなるものである。

本発明において、ガイドロール２は糸の走行速度に追従して従属回転できる自由回転ロールであるように構成されているのが好ましい。その方が糸に与えるしごき作用などが少なく、糸質に悪影響を与えることが少ないので好ましいのである。

また、ガイドロール２の形状は円柱状が好ましい。円錐状や鼓状ロールを用いた場合のようなロール表面での周速差が生じず、糸質に悪影響を与えることが少ないので好ましいのである。

上述した糸道ガイドにおいて、支持部材の回転軸４は、本来の糸道と交わるように装置が構成されているのが好ましい。このように構成することによりガイドロール２の傾きが左右で等しくなるため、ガイドロール２の傾動をスムーズに行うことができ、より効果的・適切に糸を本来の糸道の方向に案内することができるからである。

また、支持部材の回転軸方向４と、ガイドロール２に入る本来の糸道のなす角をαとし、該支持部材の回転軸方向４とガイドロール２から出る本来の糸道のなす角をβをするとき、αとβとが、α＜βの関係を有することが好ましい。この関係を満たすとき、ガイドロールが傾動していない中立位置での経路長よりも、糸道を本来の糸道の方向に案内する方向にガイドロール２を傾けた糸道の方がトータルの経路長が短くなるため、より効果的・適切に糸を本来の糸道の方向に案内することができるからである。また、αは４５°以上が好ましい。αが４５°より小さいと、ガイドロール２が傾いてもガイドロール入りの糸道とガイドロール２の稜線のなす角の変化が小さく、効果的に繊維束を本来の糸道方向に案内することができないためである。

上述した糸道ガイドは、繊維束パッケージの製造装置（巻取装置、引取装置）に用いられて大きな効果を発揮する。正規の設定した糸道に沿って糸が走行することが、繊維束パッケージを所期の設計どおりにきれいに巻き上げることを可能にするからである。

従って、上述した糸道ガイドは、特にきれいに巻き上げることがむずかしい、例えば、テープ状、もしくは広幅状態で糸が走行しその形態のままで巻き上げることが要求されるような繊維束パッケージの製造工程に採用すれば、より効果的なものである。

そのようなテープ状、もしくは広幅状態で糸が走行し、その形態のままで巻き上げることが要求されるような繊維束パッケージの製造工程の巻取装置部分において、該繊維束の綾振り装置として用いた例を示して、以下に説明する。

図３は、該綾振り装置５、巻取装置８の全体を示した外観モデル斜視図であり、綾振り装置５は、繊維束を案内するトラバースガイド６を有している。また、図４（ａ）は、トラバースガイド６部分の概略図であり、図４（ｂ）は、上部ガイドロール１４の概略図である。

また、図６はトラバースガイド６を巻取ボビンの回転軸方向から見た図で、図７はトラバースガイドを巻取ボビンの回転軸が紙面と平行となる方向から見た図である。

図３において、巻取装置８における繊維束の概略の流れを説明すると、図示していない上流工程から搬送ロールを経て、最終の糸道ガイド１２を通過した繊維束は、図の矢印Ｐ方向に往復運動するトラバースガイド６により、前記糸道ガイド１２を支点とする綾振り運動を与えられて最終的に巻取ボビンに巻取られる。

トラバースガイド６部分は、特にその具体的構造が限定されるものではないが、図５に示したように、少なくとも、糸道を外れる動作をする繊維束Ｙを本来の糸道方向に案内する糸ガイド機構を有していることが重要である。特に、繊維束をパッケージとして巻き上げる直前の段階であり、ここでのトラバースの適切な実施がパッケージの最終巻姿を決定する重要な要素となるからである。

本発明にかかる綾振り装置のトラバースガイド６部分の概要図を図４に示す。

この例において、該ドラバースガイド６部分は３本のガイドロールからなり、最も上流のガイドロール２部分において前述した糸道ガイドを構成しているものである。

図示した３本のロールのうち、真ん中と最下流に位置するガイドロールは、前述した糸道ガイドのように傾動するように構成されている必要は必ずしもなく、むしろ固定されている方が好ましい。本来の糸道を確保することが容易にできるようにするためである。また、それらのロールは、糸の走行に合わせて回転することができる、自由回転ロールであることが好ましい。

また、３本のロールのうち真ん中のロールは、テープ状の扁平繊維束を９０°ひねる際に、その扁平形態を保つことを補助するためのもので、繊維束の形態が安定していれば、上部ガイドロールと最終のガイドロールの２本で構成しても良い。

従って、トラバースガイドの具体的態様として、少なくともボビン回転軸に実質的に直角にねじれた位置にロール回転軸が配された上部ガイドロール１４と、ボビン回転軸方向に実質的に平行にロール回転軸が配された最終のガイドロール１６からなっていて、かつ、該上部ガイドロール１４として、前述した「糸道を外れる動作をする繊維束Ｙを本来の糸道方向に案内する糸ガイド機構」が構成されていることが重要である。

また、前述した糸道ガイドを、トラバースガイド部に用いる場合、支持部材の回転軸に対し、上部ガイドロールのロール回転軸が糸道下流側に配されていることが重要である。これは、糸道が本来の糸道からずれた際に、糸自身の張力により上部ガイドロール１４を傾動させるモーメントが生じるが、上記のように上部ガイドロール１４を構成することによって、上記上部ガイドロール１４を傾動させるモーメントがより大きくなり、より効果的・適切に糸を本来の糸道の方向に案内することができるからである。

また、図７（ａ）に示すようにガイドロールの回転軸とガイドロールに入る糸道とが実質的に直角にねじれた位置関係となるように配置されていることが重要である。図７（ｂ）のようにガイドロールのロール回転軸とガイドロールに入る糸道とが直角の位置関係にない場合、ロール上で繊維束が滑ることとなり、糸品位を損なうためである。

ここで、実質的に直角とは、ガイドロールのロール回転軸とガイドロールに入る糸道の成す角度が厳密に９０°である必要はなく、実用上９０±２°程度の範囲ならば糸品位への影響は十分小さく、この範囲を含むものとする。

また、最終のガイドロールと繊維束との接触長Ｌは１５ｍｍ以上あることが好ましい。接触長Ｌを１５ｍｍ以上とすることで、綾振りにより繊維束が左右に引っ張られてもガイドロール上で繊維束が横滑りすることなく安定して走行することができるからである。
さらに、巻取ボビンの回転軸と実質的に平行にロール回転軸が配置されたガイドロールを、最終のガイドロールを含めて２つ以上有すると、より糸道の安定性が増すので好ましい。その場合、それらのガイドロールと繊維束の接触長の合計が２５ｍｍ以上であることが好ましい。

次に、上述した糸道ガイド、繊維束の綾振り装置の作用を説明する。

図２は本発明にかかる糸道ガイドの動作を説明した図である。ここで３本のガイドロールのうち、中央のガイドロール２が本発明にかかる糸道ガイドであり、中央のガイドロール２の前後に上流側ガイドロール１０と下流側ガイドロール１１が配置されている。

一般に繊維束の搬送・案内にガイドロールを用いた場合、繊維束はその経路長が最短となる糸道をとる。よって、ガイドロール上で繊維束の滑りがないとすれば、繊維束はガイドロールの回転軸に対し直角方向に入射する。

一方、平行な回転軸を持つロールで構成されたガイドロール群においては、本来の糸道（図２（ａ）の破線）と本来の糸道からずれた糸道（図２（ａ）の実線）で繊維束の経路長に差はなく、どちらの糸道も取ることができる。そこで、図の中央のガイドロール２を糸道のずれ（変動）に合わせて傾ける（図２（ｂ））と、繊維束はガイドロール２に直角に入射するため、ずれた糸道は本来の糸道方向に案内される（図２（ｃ））。

次に、図３は、本発明の綾振り装置及び該綾振り装置を備えた巻取装置の斜視図であり、図４は、本発明にかかる綾振り装置のトラバースガイド６部分の概要図である。
また、図５は、本発明にかかるトラバースガイドの糸ガイド機構の動作を説明した図である。

テープ状もしくは広幅状態の繊維束は、糸道ガイドを経てトラバースガイド６の最も上流に位置する上部ガイドロール１４により、そのテープ面もしくは広幅面を把持され拘束される。次に、繊維束は上部ガイドロール１４と中間のガイドロール１５の間で４５°捻転され、さらに中間のガイドロール１５と最終のガイドロール１６の間で４５°捻転され、最終的にそのテープ面もしくは広幅面をボビン回転軸と平行に揃えられ、プレッシャーロール１３により面圧を与えられ、ボビンに巻き取られる。

ここで、図示していない上流側での糸道のずれは、糸道ガイド１２上での糸道のずれを引き起こす。この糸道ガイド１２上での糸道のずれにより、上部ガイドロール１４に入る糸道もずれる（図５（ａ））。しかし、この糸道のずれは、糸の屈曲を引き起こし、その結果、糸の屈曲を緩和する方向（図において右回りの方向）に上部ガイドロール１４を傾けさせることになる（図５（ｂ））。

このようにガイドロール２が傾くことにより、糸はガイドロールに直角になる方向、つまり、本来の糸道方向に案内される（図５（ｃ））。また、この作用は、糸道の変動に応じて、糸自身の張力により自動的に行われ、糸道変動を効果的に抑制できるものとなる。

次に、繊維束は、中間のガイドロール１５を経て最終のガイドロール１６に至る。図７に示すように、最終のガイドロール１６上の繊維束はトラバースガイドの往復動に伴い、張力によりトラバースガイドの移動方向と反対の方向に交互に引っ張られる。そのため、ガイドロールによる繊維束の把持力が不十分であると、図７（ｂ）に示すように繊維束はガイドロール上で横滑りを生じ、ガイドロールのロール回転軸とガイドロールに入る糸道を直角に保つことができなくなる。しかし、ガイドロールと繊維束との接触長を十分取ることにより、具体的には接触長を１５ｍｍ以上とすることにより、ガイドロールと繊維束との摩擦力により糸の横滑りを効果的に抑制でき、図７（ａ）に示すように、ガイドロールのロール回転軸とガイドロールに入る糸道が直角にねじれた位置関係を保つことができる。なお、この接触長は糸道を安定させる観点からは長いほど好ましいが、装置が大型化してしまうことを考慮すれば５０ｍｍ以下が好ましい。

また、最終のガイドロール１６に加え、巻取ボビンの回転軸と実質的に平行にロール回転軸が配置されたガイドロールをもう１本備え、２本組とすることでより糸道を安定化することができ好ましい。また、これらのガイドローラと繊維束の接触長の合計が２５ｍｍ以上であることが好ましい。しかし、装置が大型化してしまうことを考慮すると、巻取ボビンの回転軸と実質的にロール回転軸が配置されたガイドロールは３本以下が好ましく、また、これらのガイドロールと繊維束の接触長も７５ｍｍ以下が好ましい。

結局、本発明の繊維束の綾振り装置は、繊維束を案内するトラバースガイドと、該トラバースガイドのトラバース機構を有し、前記トラバースガイドをトラバース機構によりボビン回転軸方向に往復動させることにより繊維束を綾振りする繊維束の綾振り装置において、前記トラバースガイドは、少なくとも、前記ボビン回転軸に実質的に直角にねじれた位置にロール回転軸が配された上部ガイドロールと、前記ボビン回転軸に実質的に平行にロール回転軸が配された最終のガイドロールの、少なくとも２つのガイドロールを有していること、かつ、少なくとも、これらの上部ガイドロールと最終のガイドロールは、それぞれにおいて、該ガイドロールのロール回転軸方向と該ガイドロールに入る糸道方向とが実質的に直角にねじれた位置関係となるように、配置されていることが肝要である。

もし、中間部においてもガイドロールを用いる場合には、該中間部のガイドロールにおいても、該ガイドロールのロール回転軸方向と該ガイドロールに入る糸道方向とが実質的に直角にねじれた位置関係となるように、配置することがよいものである。

上述した本発明の繊維束の綾振り装置において、好ましくは、上部ガイドロールが、糸道を外れる動作をする繊維束を本来の糸道方向に案内する糸ガイド機構を有してなるものであり、より具体的には、該糸ガイド機構が、図１や図２で説明をした糸道ガイドを有してなるものである。

上述したような、糸自身の張力を利用して実現される糸道変動を効果的に抑制するメカニズムによって、本発明の綾振り装置では綾振り装置の上流側で糸道変動が生じても、また、下流側で綾振り動作に伴い繊維束が左右に引っ張られても、繊維束は本来の設定糸道をたどる走行を実現することとなり、所期のとおりのきれいな巻姿を有する繊維巻取パッケージを巻き取ることに資することになる。

以下、実施例を用いて、本発明をより具体的に説明する。

なお、本実施例では糸道変動の測定は、繊維束幅の両端位置を測定し中心値を繊維束の中心とし、中心値のずれを変動量とした。

実施例１
図２に示したようなガイドロール群を用い、ポリアクリロニトリル系繊維を前駆体繊維とする、テープ状の炭素繊維束（単繊維数１２０００本、単繊維直径７μｍ、繊維束幅６ｍｍ、繊維束幅と繊維束厚さの比約６０、ストランド弾性率２３０ＧＰａ）の搬送・案内を行った。

炭素繊維は、図示していない上流側の搬送ロールから供給され、図示していない下流側に設置された巻取装置により巻き取られる。ここで、上流側ガイドロール１０、下流側ガイドロール１１は外径３０ｍｍ、ロール幅６０ｍｍのフリー回転ロールとし、支持部材をブラケットに固定した。

また、ガイドロール２は本発明にかかる糸道ガイドであり、外径３０ｍｍ、ロール幅６０ｍｍのフリー回転ロールとし、ガイドロールの回転軸９に対して直角にねじれた位置に回転軸を配置した軸受を介して支持部材をブラケットに固定した。また、ガイドロール２に入る糸道と支持部材の回転軸４のなす角αを５０°、ガイドロールから出る糸道と支持部材の回転軸４のなす角βを８０°とした。また、上流側ガイドロール１０とガイドロール２の距離を８００ｍｍ、下流側ガイドロール１１とガイドロール２の距離を３００ｍｍとした。

炭素繊維の搬送・案内を行ったところ、上流側ガイドロール１０上での糸道変動が１０ｍｍであるのに対し、下流側ガイドロール１１上での糸道変動は２ｍｍであった。

比較例１
ガイドロール２の支持部材を、軸受を介すことなく直接ブラケットに固定した以外は、実施例１と同様のガイドロール群を用い、繊維束の搬送・案内を行った。
その結果、上流側の糸道変動はそのまま下流側に伝播し、上流側ガイドロール１０上での糸道変動が１０ｍｍであるのに対し、下流側ガイドロール１１上での糸道変動も１０ｍｍであった。

比較例２
ガイドロール２に入る糸道と支持部材の回転軸４のなす角αを７０°、ガイドロール２から出る糸道と支持部材の回転軸４のなす角βを６０°とした以外は、実施例１と同様のガイドロールを用い、繊維束の搬送・案内を行った。

その結果、繊維束がガイドロール２から外れ、搬送・案内をすることができなかった。

実施例２
図３、図４に示す繊維束巻取装置において、ポリアクリロニトリル系繊維を前駆体繊維とする、テープ状の炭素繊維束（単繊維数１２０００本、単繊維直径７μｍ、繊維束幅６ｍｍ、繊維束幅と繊維束厚さの比約６０、ストランド弾性率２３０ＧＰａ）を巻取速度１０ｍ／分、綾振り幅２５０ｍｍで外径８０ｍｍのボビン（紙管）に巻き取った。ここで、トラバースガイド６が有しているガイドロールについては、全て外径２２ｍｍで長さが４０ｍｍフリー回転ローラを用いた。また、上部ガイドロール１４において、ガイドロールの回転軸９に対し支持部材の回転軸４を７ｍｍ上流側に配置し、中間と最下流のガイドロールの支持部材は、トラバースガイドの本体ブラケット１７に固定した。

この巻取装置で繊維束の巻取を行ったところ、上部ガイドロール１４上での糸道変動１０ｍｍに対し、最終のガイドロール１６上での糸道変動は１ｍｍ以下であった。また、得られた炭素繊維束パッケージは、パッケージ端面の揃ったきれいなパッケージであった。

比較例３
ガイドロール２の支持部材を、直接ブラケットに固定した以外は、実施例２と同様の繊維束巻取装置を用いて炭素繊維束の巻取を行ったところ、上部ガイドロール１４上での糸道変動１０ｍｍに対し、最終のガイドロール上での糸道変動は３ｍｍ以上あり、得られた巻取パッケージもパッケージ端面が揃わず、品位の低い巻取パッケージであった。

比較例４
ガイドロール２の支持部材の回転軸４に対し、ガイドロールの回転軸９を５ｍｍ上流側に配置した以外は、実施例２と同様の繊維束巻取装置を用いて炭素繊維束の巻取を行った。

その結果、糸道変動に対し、上部ガイドロール１４は本来の糸道方向とは反対側に繊維束を案内する方向に傾き、繊維束が上部ガイドロール１４から外れてしまい、巻取ができなかった。

実施例３
図３、図６に示す繊維束巻取装置において、ポリアクリロニトリル系繊維を前駆体繊維
とする、テープ状の炭素繊維束（単繊維数１２０００本、単繊維直径７μｍ、繊維束幅６
ｍｍ、繊維束幅と繊維束厚さの比約６０、ストランド弾性率２３０ＧＰａ）を巻取速度１
０ｍ／分、張力７００ｇ、綾振り幅２５０ｍｍで外径８０ｍｍのボビン（紙管）に巻き取
った。ここで、トラバースガイド６が有しているガイドロールについては、全て外径２２
ｍｍで長さが４０ｍｍフリー回転ローラを用いた。また、最終のガイドロール１６と繊維
束との接触長Ｌは１５ｍｍとした。

この巻取装置で繊維束の巻取を行ったところ、トラバースガイドの往復動による、最終
のガイドロール１６上での糸道変動は１ｍｍ以下であった。また、５０時間巻取後の最終
のガイドロール１６への毛羽巻き付き量は０．８ｍｇであった。

比較例５
最終のガイドロール１６と繊維束の接触長を１０ｍｍとした以外は実施例３と同様の繊
維束巻取装置を用いて炭素繊維束の巻取を行った。

その結果、トラバースガイドの往復動により最終のガイドロール１６上で５ｍｍ糸道変
動が生じた。また、５０時間巻取後の最終のガイドロール１６への毛羽巻き付き量は２．
５ｍｇであった。

実施例４
上部ガイドロール１４を、ガイドロールの回転軸９に対し支持部材の回転軸４を７ｍｍ
上流側となるように配置し、下部ガイドロールとして、最終のガイドロール１６と最終の
ガイドロールと平行なガイドロールを備え、これら２つのガイドロールと繊維束の接触長
の合計を２５ｍｍとなるように配置した。また、上部ガイドロールと下部ガイドロールの
間に中間ガイドロールを配置した。なお、中間ガイドロールを繊維束に押し当てると、糸
道が斜めになるため、ガイドロールの回転軸がガイドロール入りの糸道と直角になるよう
に、糸道に合わせて中間ガイドロールを傾けた。

このトラバースガイドを用い、実施例３と同様の巻取条件で巻取を行った。
その結果、上流側の変動による長周期の糸道変動も、トラバースガイドの往復動に伴う短
周期での糸道変動も共に最終のガイドロール上で１ｍｍ以下であった。また、５０時間巻
取後の最終のガイドロール１６への毛羽巻き付き量は０．６ｍｇであった。

本発明の繊維束の綾振り装置は、繊維産業、特に、例えば扁平糸のように、拡幅されて扁平な断面形状を持つテープ状繊維束を綾振りしながらボビンに巻取るに際して、好適に利用できるものである。

繊維産業において、単繊維どうしの絡まりなどの不都合を引き起こすことなく、糸道を安定化させるのに効果があり、広く繊維産業で利用することができる。

１：糸道ガイド
２：ガイドロール
３：支持部材
４：支持部材の回転軸
５：綾振り装置
６：トラバースガイド
７：パッケージ
８：巻取装置
９：ガイドロールの回転軸
１０：上流側ガイドロール
１１：下流側ガイドロール
１２：糸道ガイド
１３：プレッシャーロール
１４：上部ガイドロール
１５：中間ガイドロール
１６：最終ガイドロール
Ｐ：トラバース方向
Ｙ：糸条（繊維束）
α：支持部材の回転軸方向４とガイドロール２に入る本来の糸道のなす角
β：支持部材の回転軸方向４とガイドロール２から出る本来の糸道のなす角

Claims (8)

1. 繊維束を案内するトラバースガイドと、前記トラバースガイドのトラバース機構とを有し、前記トラバースガイドを前記トラバース機構によりボビン回転軸方向に往復動させることにより繊維束を綾振りする繊維束の綾振り装置において、前記トラバースガイドが、糸道を外れる動作をする繊維束を本来の糸道方向に案内する糸ガイド機構を有してなり、
   かつ、
   （ａ）前記糸ガイド機構が、走行する糸を案内する糸道ガイドであって、該糸道ガイドがガイドロールと該ガイドロールを支持する支持部材とからなり、該支持部材は、前記ガイドロールの回転軸に対し直角にねじれた位置に回転軸を有するものであり、糸道の変動に対応して、該支持部材の回転軸を回転中心とする回転により該ガイドロールが糸道に対して傾けられることにより、繊維束が本来の糸道方向に自動的に案内されるように構成されてなる糸道ガイドを有してなるとともに、
   （ｂ）前記トラバースガイドは、少なくともボビン回転軸に実質的に直角にねじれた位置にロール回転軸が配された上部ガイドロールと、ボビン回転軸に実質的に平行にロール回転軸が配された最終のガイドロールからなり、前記糸ガイド機構が前記上部ガイドロールに設けられ、
   かつ、
   （ｃ）前記支持部材の回転軸に対し、前記上部ガイドロールのロール回転軸が糸道下流側に配されている、
   ことを特徴とする繊維束の綾振り装置。
2. 前記支持部材の回転軸が糸道中心と交わるようにされていることを特徴とする請求項１記載の繊維束の綾振り装置。
3. 繊維束を案内するトラバースガイドと、該トラバースガイドのトラバース機構を有し、前記トラバースガイドをトラバース機構によりボビン回転軸方向に往復動させることにより繊維束を綾振りする繊維束の綾振り装置において、
   前記トラバースガイドは、
   （ｄ）少なくとも、前記ボビン回転軸に実質的に直角にねじれた位置にロール回転軸が配され、糸道を外れる動作をする繊維束を本来の糸道方向に案内する糸ガイド機構を有してなる上部ガイドロールと、前記ボビン回転軸に実質的に平行にロール回転軸が配された最終のガイドロールからなり、これらの上部ガイドロールと最終のガイドロールは、それぞれ、該ガイドロールのロール回転軸方向と該ガイドロールに入る糸道方向とが実質的に直角にねじれた位置関係となるように配置されており、
   かつ、
   （ｅ）前記糸ガイド機構が、走行する糸を案内する糸道ガイドであって、該糸道ガイドがガイドロールと該ガイドロールを支持する支持部材とからなり、該支持部材は、前記ガイドロールの回転軸に対し直角にねじれた位置に回転軸を有するものであり、糸道の変動に対応して、該支持部材の回転軸を回転中心とする回転により該ガイドロールが糸道に対して傾けられることにより、繊維束が本来の糸道方向に自動的に案内されるように構成されてなる糸道ガイドを有してなる、
   ことを特徴とする繊維束の綾振り装置。
4. 前記最終のガイドロールと繊維束との接触長が１５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３記載の繊維束の綾振り装置。
5. 巻取ボビンの回転軸と実質的に平行にロール回転軸が配置されたガイドロールを、前記最終のガイドロールを含めて２つ以上有し、これらガイドロールと繊維束との接触長の合計が２５ｍｍ以上であることを特徴とする請求項３または４記載の繊維束の綾振り装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の繊維束の綾振り装置を備えてなることを特徴とする繊維束の巻取装置。
7. 請求項６に記載の繊維束の巻取装置を備えてなることを特徴とする繊維束パッケージの製造装置。
8. 請求項７に記載の繊維束パッケージの製造装置を用いて繊維束パッケージを製造することを特徴とする繊維束パッケージの製造方法。

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