JPH041102B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、高速流体流を繊維シートに噴射せし
めて繊維を交絡を付与する繊維交絡シートの製造
装置に関するものである。

(ロ) 従来の技術 従来、繊維シートの絡合処理としては、ニード
ルパンチ法が広く用いられ、不織布、特に人工皮
革分野で汎用技術化されているが、近年ユニツト
技術としては古くから見出されていた高速流体パ
ンチ法が見直され、一部の繊維シートの絡合に適
用されている。

従来の高速流体パンチ法は、一定速度で移動す
るコンベアネツト上に繊維シートを載せ、これに
高速流体流を衝突させて絡合処理するものであ
る。

しかしながら、これら従来の方法によると、繊
維シート面における交絡の範囲が高速流体流の衝
突した部分に限られ、その部分が溝状に深く窪
み、凹凸のスジとして残るため、表面の均一性が
極めて劣るものであつた。

さらに、この欠点を改良するため、噴射ノズル
をシート幅方向に往復揺動運動させながら、高速
流体流を衝突させるノズル装置が、例えば、特公
昭47−30740号公報等により提案されている。該
特許公報においては、トラバース杆がカムを介
し、駆動源に連結されることによつて初期の往復
移動運動をすると記載されているだけで、それ以
上の具体的なノズル支持機構の説明は、何もされ
ていない。

従来のこの種のノズル揺動支持機構として考え
られることは、まず、第１２図に側面断面図とし
て示すように、 ノズルヘツド１の支持軸２６を介してノズル
ヘツド１の重量を負荷するベアリング２５を内
蔵する回転ローラ２２と、該回転ローラ２２が
転動するベース２７上にノズルヘツド１の揺動
方向に敷かれたガイドレール２３及び直線揺動
方向規制のためのガイドレール２４の組み合せ
方式、 また、第１３図に側面断面図として示すよう
に、 第１２図とはノズルヘツド１の一方の支持機
構は同じであるが、他方の支持機構が、ベース
２７上に設けられた支持軸受３１に支持される
ガイド軸２８に対し、ノズルヘツド１を支持す
るベアリングハウジング３０内のリニアモーシ
ヨンベアリング２９を摺動自在に取付け、上記
ガイド軸２８により方向が規制されてノズルヘ
ツド１がガイトされる方式の、上記回転ローラ
２２と直線揺動方向規制のための１本のガイド
軸２８の組み合せ方式、 さらに、第１４図に側面断面図として示すよう
に、 第１３図に示す一方の支持機構であるガイド
軸２８を両支持機構に採用したノズルヘツド重
力の負荷、直線揺動方向規制のためのガイド、
回り止めの各機構を持たせた２本のガイド軸２
８を用いた方式、 などであるが、いずれの方式によつても、共通
な欠点はノズル揺動運動時の運動の不等速性、異
常振動である。

すなわち、揺動アクチエータの直進運動方向に
対し、被揺動運動の重心と重力支持点の位置ズレ
から、直進中心線と重力支持点間にアクチエータ
の推力に対する偶力が発生し、直線運動支持部に
おける、こじれ現象が生じる。このことは、ノズ
ルの滑らかな定速直進運動を妨げることになり、
また、被揺動物の高重力化による揺動アクチエー
タの高推力発生時や高速揺動条件下において、異
常振動の発生を助長するため、上記の異常振動を
押え込むためには装置構成が大型で、堅牢な構造
となる。

一方、噴射ノズル取付、取外し交換操作におい
て、高速流体噴射孔が下向きに開口した構成を有
するノズル装置においては、一般的には高速流体
噴射ノズルの取付けは、ノズルヘツド下部より多
数（数十〜数百本）の取付けボルトを有する耐圧
板を介して行なわれる。

また、ノズル下面と相対して配置されている被
処理シートとの間隔は、エネルギー保有量の高い
高速流体流の生成可能長さにより決まり、最もエ
ネルギー減衰が少ないとされている水流において
も、エネルギー保有量の高い柱状流が安定的に得
られる長さは数十mmが限界である。この数十mmの
距離で、かつ下向きに配置されている上記耐圧板
の取付けボルトの操作は事実上不可能に近い。

また、多数の耐圧板取付ボルト操作を能率的に
行なうためには、作業者の最適な作業姿勢がとれ
る任意な位置に操作面を固定する必要がある。

上記のことより、前記のノズル装置の構成によ
ると、流体噴射ノズル交換時は、耐圧板取付ボル
ト操作のため、ノズルヘツドとも機外に取外し、
別に設けた作業台に固定するなどの方式によらな
ければならない。このことは、高耐圧構造のた
め、必然的に重量物（百数＋Kg）となる該ノズル
ヘツドの機外取外し、または取付作業を極めて困
難にしている。

(ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明の目的は、前記した従来の考えられる技
術の欠点を解消し、高速流体噴射ノズルの直線往
復揺動運動において、揺動に要する動力が極めて
僅小で、かつ重量物の高速揺動条件下において
も、円滑な定速直線揺動運動が得られ、さらに、
高速流体流噴射ノズル交換操作において、該ノズ
ルが装着されているノズルヘツドを機外に取外す
ことなく、機台上に簡単、迅速に行なえる繊維交
絡シートの製造装置を提供せんとするものであ
る。

(ニ) 問題点を解決するための手段 上記の目的を達成する本発明の構成は、高速流
体噴射孔が複数個穿孔され下向きに開口された高
速流体噴射ノズルを装着してなるノズルヘツド
を、シート幅方向に直線往復揺動させながら、繊
維シートに高速流体流を衝突させて繊維交絡シー
トを製造する装置において、上記ノズルヘツドの
両端部をそれぞれ支持する支持軸を、該ノズルヘ
ツドの揺動方向に対して実質的に同一軸心上に設
けると共に、該重力支持軸を複数個所の支持点に
より支持したことを特徴とする繊維交絡シートの
製造装置である。

(ニ) 作用および実施例 以下、本発明を、本発明の実施態様を示す図面
に基づき更に詳しく説明する。

第１図は、本発明に係る繊維交絡シート製造装
置の一例を示すものであり、揺動方向軸心での正
面断面図である。第２図は、第１図の平面図であ
り、ノズルヘツド１、軸受８、ノズルヘツド揺動
用電気油圧ステツピングシリンダー１０、ウオー
ム減速機１３の各々が同一軸線上に直列に配置さ
れ、共通ベース１４によりユニツト化されている
ことを示す図である。第３図イおよびロは、本発
明に係る繊維交絡シート製造装置のノズルヘツド
の支持状態を示す外観斜視説明図である。また、
第４図は、第１図のノズルヘツド部を軸に対して
直角方向に切断したノズルヘツド部の側面断面図
である。第５図は本発明装置で得られる高速流体
流による繊維シート面打撃パターンの一例を示す
ものである。

第１図、第２図および第４図において、高圧流
体導入口１７、上段流路１８、下段流路２０、上
下流路連絡孔１９さらに整流板２、高速流体噴射
孔を複数個穿設した高速流体流噴射ノズル３を具
備してなるノズルヘツド１において、加圧ポンプ
（図示せず）により加圧された高圧流体は、高圧
流体導入口１７よりノズルヘツド１内に流入し、
上段流路１８内に充満し、上、下段流路間軸心方
向に複数個穿設された上下流路連絡孔１９にて下
段流路２０へ軸心方向に流量分散されながら流入
される。

該高圧流体は、下段流路２０の中央部に配置さ
れた整流板２により整流された後、下段流路と連
続スリツト状で連なる流路の末端に配置された高
圧流体噴射ノズルの噴射口を通過することで高速
流体流となり、噴出される。なお、図示されない
が、繊維シートは、該ノズルヘツド１の下面に対
向する位置に図に向う方向あるいはその逆のいず
れかの方向に走行される。

上記高速流体流生成機構を有するノズルヘツド
１の両端に、それぞれ支持軸５，６がノズルヘツ
ド１の揺動方向に対して実質的に同一軸心上に配
置されている。そして、この支持軸５，６は、往
復運動と回転運動および複合運動をころがり案内
できるベアリング、すなわちLMストローク７を
内蔵した軸受８により支持されており、ノズルヘ
ツド１の往復揺動運動およびノズル交換時におけ
るノズルヘツド反転の回転運動を負荷する。

第３図イに示すように、本発明にあつては、ノ
ズルヘツド１は、支持軸５および６によつて両端
が支持されている。該支持軸５および６は、該ノ
ズルヘツドの揺動方向と平行な同一軸心上に取付
けられており、かつ該支持軸は複数個所の支持点
により支持されている。第３図イの破線で示すよ
うに、軸心位置がノズルヘツド１の一端と他端と
でずれがあると、揺動推力に対し、軸心ずれ寸法
によるモーメンド（偶力）が発生し、また、ノズ
ルヘツドの回転中心が左右の軸位置で異なるた
め、回転軌跡も異なり、支持点構成が難かしい等
の不都合が生じる。なお、第３図イにおいては、
支持軸５および６は、実質的に、ノズルヘツド１
の揺動方向に対して直角方向の平面でのノズルヘ
ツド重心を通る位置に取り付けられている。

第３図ロは、支持軸の取り付け位置が第３図イ
とは異なり、ノズルヘツド１の上部に設けられた
ブラケツトに取り付けられているものであるが、
支持軸５′および６′は、実質的に、ノズルヘツド
１の揺動方向に対して直角方向の平面でのノズル
ヘツド重心を通る垂直線上に取り付けられてい
る。

上記の如く、本発明においては、ノズルヘツド
の支持軸５，６は、実質的に、ノズルヘツド１の
揺動方向に対して直角方向の平面でのノズルヘツ
ド重心を通る位置、もしくは、該重心を通る垂直
線上に取り付けられることが好ましい。

第６図は、LMストローク７の構造を示す正面
断面図であり、第７図は、その側面断面図であ
る。

図に示すように、LMストローク７は、支持軸
５，６に対し、外筒３２内に収められたベアリン
グのボール３４，３５の転走面が円筒形状に形成
され、負荷ボール３４が一体保持器３３によつて
軸方向に整列案内されている構造である。

また、支持軸５の先端には、引張り、圧縮荷重
が負荷でき、さらに回転自在なリンクボールジヨ
イント９を介し、ノズルヘツド１をシヨート幅方
向に直線往復揺動ならしめるアクチエータである
電気油圧ステツピングシリンダー１０が取付けら
れている。なお該電気油圧ステツピングシリンダ
ー１０については後述する。

第１０図は、リンクボールジヨイント９の構造
を示す断面図であり、軸４０とホルダー４１とが
回転自在に連結されている。

一方、支持軸６の先端部には、ボールスプライ
ン軸接手１１が直線案内結合されている。該ボー
ルスプライン軸接手１１は、キー１５によりハウ
ジング１２に回り止め固定されている。

第８図は、ボールスプライン軸接手１１の構造
を示す正面断面図であり、第９図はその側面断面
図である。図に示されるように、スプライン軸６
の外周の軌道突起部（図では120゜等配３条）を、
それぞれキー溝１５を有する外筒３６により左右
から挟み込むように、負荷ボール列３８が配置さ
れ、トルクを負荷する。ボール列３８，３９は保
持器３７により軸方向に整列循環運動する。

一方、ハウジング１２の先端は、倍力装置とし
て用いたウオーム減速機１３の出力軸と、回り止
め用キーおよび抜け止め用止めねじ（共に図示せ
ず）により連結、固定されている。

したがつて、ノズル交換作業は、ウオーム減速
機１３の入力軸に取付けられたハンドル１３′を
回転させることにより、その出力軸に直結された
ノズルヘツド１を上向きに回転させ、第４図に示
す耐圧板取付けボルト１６を外し、耐圧板４、ノ
ズル３の順序でノズルを取り外す。

第１１図は、前記した電気油圧ステツピングシ
リンダー１０の構造を示す正面断面図である。

第１１図において、４３はパルス発生機（図示
せず）により発信されるパルスにより回転制御さ
れる電気ステツピングモータであり、該モータ４
３と流体噴射ノズルを揺動運動せしめる軸４０と
の間に、シリンダー４６に取囲まれた油圧室を形
成する。該モータ４３軸の先端に取付けられたネ
ジ軸４４と、該ネジ軸４４にネジ結合されたバル
ブスプール（３方弁）４５によりステツピングモ
ータ４３のステツプ状の回転変位を、直線変位に
変換する変換機構を構成すると共に、この変換機
構を油圧室内に嵌入する。さらに、上記油圧室内
のバルブスプール４５に油圧を作用せしめて、該
バルブスプール４５に連結された軸４０の先端部
に固定されたピストンヘツド４７を介して軸４０
を力増幅し、電気ステツピングモータ４３の回転
変位による駆動力とは別の駆動力を軸４０に作用
させるものである。作動油圧は、油圧ポンプ（図
示せず）よりPsを経てシリンダー４６の油圧室
内に導かれ、Ptよりタンクへ戻るようになつて
いる。

上記の如く、パルスモータで油圧をサーボ弁を
直接駆動させる方式の電気油圧ステツピングシリ
ンダーは高出力、高速応答性を有し、また、精密
停止位置制御が行なえるので好ましく用いられ
が、揺動アクチエータとしては、この方式に限定
されず、カム式、クランク式、モータ正逆回転式
などの公知の往復揺動機構が用いられる。

以上述べたように、本発明は、ボールスプライ
ン軸接手１１と倍力装置として用いたウオーム減
速機１３の組み合せにより、ノズルヘツド１の往
復揺動運動時の振動等により生じる軸心廻りの回
転力を、ボールスプライン軸接手１１を介してウ
オーム減速機１３の倍力機構で負荷せしめる。ま
た、直線往復運動はボールスプライン軸接手１１
の案内結合により自由となる。さらに、高速流体
噴射ノズル３の交換作業時必要となるノズルヘツ
ド１の反転作業は、ウオーム減速機１３の入力軸
を回転操作することにより、出力軸に固定された
ボールスプライン軸接手１１を介してトルク伝達
が行なわれ、任意の角度位置まで反転可能であ
り、さらにウオーム減速機１３の倍力機構によ
り、該反転位置の保持を行なわしめる。

本発明の高速流体流による処理において、高速
流体流に用いられる流体としては、液体あるいは
気体であるが、取扱い易さ、コスト、流体流とし
ての衝突エネルギー量の点から、水が最も好まし
く用いられる。さらに、目的に応じて、有機溶剤
やアルカリ、酸の水溶液なども用い得る。

かかる流体は、高圧ポンプにより圧力をかけ、
孔径の小さい吐出孔から噴射させて、高速の柱状
流として繊維シート面に噴き当てる。圧力条件
は、５〜300Kg／cm²程度の範囲が使用できる。300
Kg／cm²より高圧では、打撃欠点や変形が生じるる
ので好ましくない。好ましい範囲は、20〜200
Kg／cm²、さらに好ましくは30〜150Kg／cm²の範囲
である。

次に、本発明に用いることのできる繊維シート
としては、通常の不織布、織物や編物と不織布と
の積層体、性質の異なる不織布の積層体などが用
いられ、カード、クロスラツパー、ランダムウエ
ツバー、フイラメントウエツブの形成法、抄紙法
などのシート形成法によりシート化し、さらに必
要に応じて、ニードルパンチ、一次流体パンチな
どの方法による構造物固定を行なうことにより製
造できる。

本発明で用いる繊維シートを構成する繊維は、
天然繊維、化学繊維、合成繊維あるいは、これら
の組み合せの繊維を用いることができる。

(ヘ) 発明の効果 本発明は、上記した構成、作用を有するため、
次の如き優れた作用効果を奏する。

すなわち、まず、左右のノズルヘツド重力支持
軸をノズルヘツドの揺動方向と平行な同一軸線上
に配置し、かつ該支持軸を複数個所の支持点によ
り支持しているので、ノズルヘツドの重力と揺動
作用方向の間でのモーメントが発生せず、ノズル
ヘツド重力に対する最小の推力で揺動させること
が可能である。

また、上記のことは、揺動運動そのものを極め
て滑らかに、換言すればビビリ現象に代表される
異常振動の発生が極めて少なく、高速揺動条件下
においても定速直線往復運動が得られ、表面平滑
性が良好で高品位なシートを得るため、正確な揺
動パターンが要求される繊維交絡シート製造用ノ
ズルの揺動装置において多大な効果を発揮する。

また、前記の揺動推力僅小、異常振動の現象は
装置構成上極めて好都合なことであり、装置設計
の上で簡単かつ小形化が可能である。

次に、回転、往復運動軸受、スプライン軸接
手、倍力装置（ウオーム減速機）を組合せ、これ
らを同一軸線上に配置した構成により、ウオーム
減速機の入力軸の回転操作により、ノズルヘツド
を機外に取出すことなく機台上で任意な位置に回
転でき、また、該回転角度位置を保持可能なた
め、ノズル交換作業姿勢上最適な位置設定が可能
であり、多数に及ぶ耐圧板取付ボルト操作を主と
したノズル交換作業を迅速に行なわしめるのに顕
著な効果を奏するものである。

このことは、ノズル噴射孔の高速水流による摩
耗のために耐久寿命が極めて短かい場合や、ノズ
ル詰りなどによる、交換頻度の高いノズル交換作
業において、該作業のための待機時間を短縮し、
生産性向上に多大な効果を奏するものである。

さらに、ノズルヘツド往復揺動運動時の振動等
により生じる軸心廻りの回転力をスプライン軸接
手を介し、ウオーム減速機出力軸に負荷せしめ、
ブレを防止しているため、ノズル噴射孔と被処理
シートの相対角度位置関係は常に一定であるた
め、正確な揺動軌跡が得られる。

したがつて、本発明に係る装置は、高速流体噴
射ノズルの往復直線揺動を極めて低推力で滑らか
に行なわしめ、高速揺動条件下でも、正確な揺動
軌跡が得られるため、本装置で処理された繊維シ
ートは表面平滑性に優れ、かつ緻密度の均一な高
品位なシートが得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る繊維交絡シート製造装
置の一例を示すものであり、揺動方向軸心での正
面断面図である。第２図は、第１図の平面図であ
り、第３図イおよびロは、本発明に係る繊維交絡
シート製造装置のノズルヘツドの支持状態を示す
外観斜視説明図である。また、第４図は、第１図
のノズルヘツド部を軸に対して直角方向に切断し
たノズルヘツド部の側面断面図である。第５図
は、本発明に係る繊維交絡シートの製造装置で得
られる高速流体流による繊維シート面打撃パター
ンの一例を示すものである。第６図は、本発明装
置に採用され得るLMストローク７の構造を示す
正面断面図であり、第７図は、その側面断面図で
ある。第８図は、同じく本発明装置に採用し得る
ボールスプライン軸接手１１の構造を示す正面断
面図であり、第９図はその側面断面図であり、第
１０図は、リンクボールジヨイント９の構造を示
す断面図である。第１１図は、本発明装置に好ま
しく適用できる電気油圧ステツピングシリンダー
の構造を示す正面断面図である。第１２図〜第１
４図は、従来考えられ得るノズル揺動支持機構の
側面断面図である。 図面中の符号の説明、１：ノズルヘツド、２：
整流板、３：高速流体噴射ノズル、４：耐圧板、
５，６：支持軸、７：LMストローク、８：軸
受、９：リンクボールジヨイント、１０：電気油
圧ステツピングシリンダー、１１：ボールスプラ
イン軸接手、１２：ハウジング、１３：ウオーム
減速機、１４：ベースプレート、１５：キー、１
６：耐圧板取付けボルト、１７：高圧流体流導入
口、１８：上段流路、１９：上下連絡孔、２０：
下段流路、２１：Ｏリング、２２：回転ローラ、
２３：レール、２４：ガイドレール、２５：ベア
リング、２６：軸、２７：ベース、２８：ガイド
軸、２９：リニアモーシヨンベアリング、３０：
ベアリングハウジング、３１：支持軸受、３２，
３６：外筒、３３，３７：保持器、３４，３８：
負荷ボール列、３５，３９：逃げボール列、３
７：保持器、４０：軸、４１：ホルダー、４２：
キー溝、４３：電気ステツピングモータ、４４：
ネジ軸、４５：バルブスプール、４６：シリンダ
ー、４７：ピストンヘツド。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 高速流体噴射孔が複数個穿孔され下向きに開
   口された高速流体噴射ノズルを装着してなるノズ
   ルヘツドを、シート幅方向に直線往復揺動させな
   がら、繊維シートに高速流体流を衝突させて繊維
   交絡シートを製造する装置において、上記ノズル
   ヘツドの両端部をそれぞれ支持する支持軸を、該
   ノズルヘツドの揺動方向に対して実質的に同一軸
   心上に設けると共に、該重力支持軸を複数個所の
   支持点により支持したことを特徴とする繊維交絡
   シートの製造装置。