CN105378165A - 纱线制造装置 - Google Patents

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Abstract

纱线制造装置(1)是一边使CNT(碳纳米管)纤维组(F)行进一边由该CNT纤维组(F)制造CNT纱线(Y)的装置，具有：卷绕驱动机构(20)，其通过使安装有卷绕管(T)的卷绕轴(21)绕其卷绕中心线旋转，而将CNT纱线(Y)卷绕到卷绕管(T)上；加捻驱动机构(30)，其通过使将CNT纱线(Y)引导到卷绕管(T)的引导部(31)在卷绕管(T)的周围旋转，而一边使CNT纤维组(F)及/或CNT纱线(Y)旋转，一边对CNT纤维组(F)加捻来制造CNT纱线(Y)；和横动驱动机构(40)，其通过使引导部(31)相对于卷绕管(T)沿着卷绕轴(21)的卷绕中心线相对地往复移动，而在卷绕管(T)上使CNT纱线(Y)横动。

Description

纱线制造装置
技术领域
本发明涉及一边使纤维组行进一边由该纤维组制造纱线的纱线制造装置。
背景技术
作为上述那样的纱线制造装置，在专利文献1的图1中，记载有一边对碳纳米管纤维组加捻来制造碳纳米管纱线一边卷绕该碳纳米管纱线的环锭式(ringtype)纺织装置。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-65339号公报
发明内容
但是，在如碳纳米管纤维组那样耐荷载值较低且质量较小的纤维组成为对象的情况下，在专利文献1的图1记载的装置中，无法使配置在钢领(ring)上的纱线引导用的钢丝圈(traveler)恰当地旋转，其结果为，有可能无法在所制造的纱线中得到充分的性能。
因此，本发明的目的在于提供一种能够在所制造的纱线中得到充分的性能的纱线制造装置。
本发明的纱线制造装置是一边使纤维组行进一边由该纤维组制造纱线的纱线制造装置，具有：卷绕驱动机构，其通过使安装有卷绕管的卷绕轴绕其卷绕中心线旋转，而将纱线卷绕到卷绕管上；加捻驱动机构，其通过使将纱线引导到卷绕管的引导部在卷绕管的周围旋转，而一边使纤维组及/或纱线旋转，一边对纤维组加捻来制造纱线；和横动驱动机构，其通过使引导部相对于卷绕管沿着卷绕轴的卷绕中心线相对地往复移动，而在卷绕管上使纱线横动。
在该纱线制造装置中，通过使用于使纱线在卷绕管上横动的引导部在卷绕管的周围旋转，来使纤维组及/或纱线旋转，而对纤维组加捻来制造纱线。由此，即使在如碳纳米管纤维组那样耐荷载值较低且质量较小的纤维组成为对象的情况下，也能够良好地对该纤维组加捻。另外，通过使纤维组及/或纱线旋转而形成气圈(纤维组及/或纱线因离心力而膨胀成气球状的状态)，则即使在碳纳米管纤维组那样纤维组的伸缩性较小的情况下，也能够一边通过气圈良好地吸收在该纤维组中产生的张力变动，一边高效地对该纤维组加捻。由此，根据该纱线制造装置，能够在所制造的纱线中得到充分的性能。
在本发明的纱线制造装置中，也可以是，纤维组是碳纳米管纤维组，纱线是碳纳米管纱线，加捻驱动机构一边形成基于纤维组及/或纱线的旋转产生的气圈，一边对纤维组加捻来制造纱线。即使在耐荷载值较低且质量较小的碳纳米管纤维组成为对象的情况下，也能够根据上述的构成在所制造的碳纳米管纱线中得到充分的性能。
本发明的纱线制造装置也可以还具有支承碳纳米管形成基板的基板支承部，从该碳纳米管形成基板引出碳纳米管纤维组。由此，能够稳定地供给碳纳米管纤维组。
也可以是，本发明的纱线制造装置还具有：框架，其支承卷绕驱动机构及横动驱动机构；和载台，其以能够沿着卷绕轴的卷绕中心线往复移动的方式安装在框架上，且支承加捻驱动机构，卷绕驱动机构具有：卷绕驱动源，其固定在框架上；和卷绕动力传递机构，其通过卷绕驱动源的驱动力而使卷绕轴绕其卷绕中心线旋转，加捻驱动机构具有：加捻驱动源，其固定在载台上；和加捻动力传递机构，其通过加捻驱动源的驱动力而使引导部在卷绕管的周围旋转，横动驱动机构具有：横动驱动源，其固定在框架上；和横动动力传递机构，其通过横动驱动源的驱动力，而使载台沿着卷绕轴的卷绕中心线往复移动，由此使引导部相对于卷绕管沿着卷绕轴的卷绕中心线相对地往复移动。由此，能够独立地控制各个卷绕驱动源、加捻驱动源及横动驱动源，从而良好地实施各个卷绕动作、加捻动作及横动动作。
发明效果
根据本发明，能够提供一种可在所制造的纱线中得到充分的性能的纱线制造装置。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的纱线制造装置的俯视图。
图2是图1的纱线制造装置的加捻卷绕装置的局部剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图来详细说明本发明的优选实施方式。此外，在各图中对相同或相当的部分标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
如图1所示，纱线制造装置1是一边使碳纳米管纤维组(以下称为“CNT纤维组”)F行进一边由该CNT纤维组F制造碳纳米管纱线(以下称为“CNT纱线”)Y的装置。纱线制造装置1具有基板支承部2、加捻卷绕装置5和控制部10。基板支承部2及加捻卷绕装置5配置在呈直线的规定线L上，CNT纤维组F从基板支承部2向加捻卷绕装置5行进。控制部10控制加捻卷绕装置5的动作。此外，CNT纤维组F是多条由碳纳米管构成的纱条体(纤维)集合而成的。CNT纱线Y是对CNT纤维组F加捻(实捻或虚捻)而成的。以下，将CNT纤维组F的行进方向上的上游侧简称为“上游侧”，将CNT纤维组F的行进方向上的下游侧简称为“下游侧”。
基板支承部2在保持着碳纳米管形成基板(以下称为“CNT形成基板”)S的状态下对其进行支承，其中从该碳纳米管形成基板引出CNT纤维组F。CNT形成基板S被称为碳纳米管森林(carbonnanotubeforest)或碳纳米管的垂直取向构造体等，是通过化学气相生长法等在基板上高密度且高取向地形成碳纳米管(例如单层碳纳米管、双层碳纳米管、多层碳纳米管等)而成的。作为基板，例如使用玻璃基板、硅基板、金属基板等。此外，在CNT纱线Y的制造开始时、CNT形成基板S的更换时等，能够使用被称为微型钻孔(micro-drill)的钻模，从CNT形成基板S引出CNT纤维组F。另外，能够代替微型钻孔而使用吸引装置、粘接带等，来从CNT形成基板S引出CNT纤维组F。
加捻卷绕装置5一边对从CNT形成基板S引出的CNT纤维组F加捻，一边将所制造的CNT纱线Y卷绕到卷绕管上。更具体地说，如图2所示，加捻卷绕装置5具有：卷绕驱动机构20，其将CNT纱线Y卷绕到卷绕管T上；加捻驱动机构30，其一边使CNT纤维组F及/或CNT纱线Y旋转，一边对CNT纤维组F加捻来制造CNT纱线Y；和横动驱动机构40，其在卷绕管T上使CNT纱线Y横动。而且，加捻卷绕装置5还具有支承卷绕驱动机构20及横动驱动机构40的框架5a、和支承加捻驱动机构30的载台34。
卷绕驱动机构20具有以规定线L为卷绕中心线的卷绕轴21、和使卷绕轴21旋转的卷绕驱动马达(卷绕驱动源)22。卷绕管T安装在卷绕轴21的作为上游侧端部的前端部21a上，能够相对于卷绕轴21装拆。卷绕轴21的作为下游侧端部的基端部21b经由联轴器23而与卷绕驱动马达22的驱动轴22a连结。卷绕轴21经由轴承24而轴支承在加捻卷绕装置5的框架5a上。卷绕驱动马达22固定在框架5a上。
以上的卷绕驱动机构20通过使卷绕驱动马达22驱动而使安装有卷绕管T的卷绕轴21绕其卷绕中心线(即规定线L)旋转，来将CNT纱线Y卷绕到卷绕管T上。在该卷绕驱动机构20中，通过联轴器23构成卷绕动力传递机构。卷绕动力传递机构是通过卷绕驱动马达22的驱动力而使卷绕轴21绕其卷绕中心线旋转的机构。
加捻驱动机构30具有将CNT纱线Y引导到卷绕管T的引导部31、和使引导部31在卷绕管T的周围旋转的加捻驱动马达(加捻驱动源)32。引导部31包含包围卷绕轴21的筒状的主体31a、和从主体31a向上游侧延伸的一对臂31b。在一个臂31b的作为上游侧端部的前端部上，设有供被向卷绕管T引导的CNT纱线Y穿插的穿插孔31c。穿插在穿插孔31c中的CNT纱线Y以CNT纤维组F及/或CNT纱线Y的状态从配置在规定线L上的引导环35通过，而被引导到卷绕管T。引导部31的主体31a经由多个正齿轮33而与加捻驱动马达32的驱动轴32a连结。加捻驱动马达32固定在载台34上。载台34以能够沿着卷绕轴21的卷绕中心线往复移动的方式安装在框架5a上。此外，也可以在卷绕轴21与主体31a之间作为滑动轴承而配置轴套(bush)。
以上的加捻驱动机构30通过使加捻驱动马达32驱动而使将CNT纱线Y引导到卷绕管T的引导部31在卷绕管T的周围旋转，来一边将引导环35作为支点使CNT纤维组F及/或CNT纱线Y旋转而形成基于CNT纤维组F及/或CNT纱线Y的气圈B，一边对CNT纤维组F加捻而制造CNT纱线Y。此外，CNT纤维组F及/或CNT纱线Y是指包含CNT纤维组F的原状态、加捻而成为CNT纱线Y的状态、及它们的中间状态。在该加捻驱动机构30中，通过正齿轮33构成加捻动力传递机构。加捻动力传递机构是通过加捻驱动马达32的驱动力而使引导部31在卷绕管T的周围旋转的机构。
横动驱动机构40具有：以与规定线L平行的线为中心线的滚珠丝杠轴41、与滚珠丝杠轴41螺合的滚珠丝杠螺母42、和使滚珠丝杠轴41旋转的横动驱动马达(横动驱动源)43。滚珠丝杠轴41的作为下游侧端部的基端部经由联轴器44而与横动驱动马达43的驱动轴43a连结。滚珠丝杠螺母42固定在加捻驱动机构30的载台34上。横动驱动马达43固定在框架5a上。
以上的横动驱动机构40使横动驱动马达43驱动而使滚珠丝杠轴41正转及反转，从而使加捻驱动机构30沿着规定线L往复移动(即，使引导部31相对于卷绕管T沿着卷绕轴21的卷绕中心线往复移动)，由此在卷绕管T上使CNT纱线Y横动。此外，在卷绕管T上使CNT纱线Y横动时，例如只要使卷绕管T相对于引导部31沿着卷绕轴21的卷绕中心线往复移动等、使引导部31相对于卷绕管T沿着卷绕轴21的卷绕中心线相对地往复移动即可。在该横动驱动机构40中，通过滚珠丝杠轴41、滚珠丝杠螺母42及联轴器44而构成横动动力传递机构。横动动力传递机构是如下机构：通过横动驱动马达43的驱动力而使载台34沿着卷绕轴21的卷绕中心线往复移动，由此使引导部31相对于卷绕管T沿着卷绕轴21的卷绕中心线相对地往复移动。
如以上说明那样，在纱线制造装置1中，用于使CNT纱线Y在卷绕管T上横动的引导部31在卷绕管T的周围旋转，由此，CNT纤维组F及/或CNT纱线Y旋转，对CNT纤维组F加捻而制造CNT纱线Y。由此，尽管CNT纤维组F是耐荷载值较低且质量较小的纤维组，但能够良好地对这样的CNT纤维组F加捻。另外，由于使CNT纤维组F及/或CNT纱线Y旋转而形成气圈B，所以尽管CNT纤维组F是伸缩性较小的纤维组，但能够一边通过气圈B良好地吸收在这样的CNT纤维组F中产生的张力变化，一边高效地对CNT纤维组F加捻。由此，根据纱线制造装置1，能够在所制造的CNT纱线Y中得到充分的性能。
另外，在纱线制造装置1中，由于能够使用控制部10来独立地控制各个卷绕驱动马达22、加捻驱动马达32及横动驱动马达43，所以能够良好地实施各个卷绕动作、加捻动作及横动动作。
另外，在纱线制造装置1上设有支承CNT形成基板S的基板支承部2，其中从该CNT形成基板S引出CNT纤维组F。由此，能够稳定地供给CNT纤维组F。
以上说明了本发明的一个实施方式，但本发明并不限定于上述实施方式。例如，作为CNT纤维组F的供给源，也可以代替CNT形成基板S而使用连续地合成碳纳米管来供给CNT纤维组F的装置等。另外，也可以将加捻卷绕装置5中在对CNT纤维组F加捻的程度范围内使CNT纤维组F凝集的细管等凝集部配置在加捻卷绕装置5的上游侧。另外，在上述实施方式中，一边形成气圈B一边对CNT纤维组F加捻来制造CNT纱线Y，但也能够在没有形成气圈B的条件下对CNT纤维组F加捻来制造CNT纱线Y。另外，本发明能够将碳纳米管纤维组以外的纤维组、及碳纳米管纱线以外的纱线作为对象。
工业实用性
根据本发明，能够提供一种可在所制造的纱线中得到充分的性能的纱线制造装置。
附图标记说明
1…纱线制造装置，2…基板支承部，5a…框架，20…卷绕驱动机构，21…卷绕轴，22…卷绕驱动马达(卷绕驱动源)，23…联轴器(卷绕动力传递机构)，30…加捻驱动机构，31…引导部，32…加捻驱动马达(加捻驱动源)，33…正齿轮(加捻动力传递机构)，34…载台，40…横动驱动机构，41…滚珠丝杠轴(横动动力传递机构)，42…滚珠丝杠螺母(横动动力传递机构)，43…横动驱动马达(横动驱动源)，44…联轴器(横动动力传递机构)。

Claims (4)

1.一种纱线制造装置，一边使纤维组行进一边由该纤维组制造纱线，其特征在于，具有：
卷绕驱动机构，其通过使安装有卷绕管的卷绕轴绕其卷绕中心线旋转，而将所述纱线卷绕到所述卷绕管上；
加捻驱动机构，其通过使将所述纱线引导到所述卷绕管的引导部在所述卷绕管的周围旋转，而一边使所述纤维组及/或所述纱线旋转，一边对所述纤维组加捻来制造所述纱线；和
横动驱动机构，其通过使所述引导部相对于所述卷绕管沿着所述卷绕轴的所述卷绕中心线相对地往复移动，而在所述卷绕管上使所述纱线横动。
2.如权利要求1所述的纱线制造装置，其特征在于，
所述纤维组是碳纳米管纤维组，所述纱线是碳纳米管纱线，
所述加捻驱动机构一边形成基于所述纤维组及/或所述纱线的旋转产生的气圈，一边对所述纤维组加捻来制造所述纱线。
3.如权利要求2所述的纱线制造装置，其特征在于，
还具有支承碳纳米管形成基板的基板支承部，从该碳纳米管形成基板引出所述碳纳米管纤维组。
4.如权利要求1～3中任一项所述的纱线制造装置，其特征在于，还具有：
框架，其支承所述卷绕驱动机构及横动驱动机构；和
载台，其以能够沿着所述卷绕轴的所述卷绕中心线往复移动的方式安装在所述框架上，且支承所述加捻驱动机构，
所述卷绕驱动机构具有：
卷绕驱动源，其固定在所述框架上；和
卷绕动力传递机构，其通过所述卷绕驱动源的驱动力使所述卷绕轴绕其所述卷绕中心线旋转，
所述加捻驱动机构具有：
加捻驱动源，其固定在所述载台上；和
加捻动力传递机构，其通过所述加捻驱动源的驱动力而使所述引导部在所述卷绕管的周围旋转，
所述横动驱动机构具有：
横动驱动源，其固定在所述框架上；和
横动动力传递机构，其通过所述横动驱动源的驱动力，使所述载台沿着所述卷绕轴的所述卷绕中心线往复移动，由此使所述引导部相对于所述卷绕管沿着所述卷绕轴的所述卷绕中心线相对地往复移动。
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