人の制御・技量の構造を参考にした特殊機能糸製造用手紡ぎロボットシステムの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555070
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: 中沢 賢 信州大学, 繊維学部, 教授 (90021138)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松本 陽一 信州大学, 繊維学部, 教授 (50021176) ; 鳥海 浩一郎 信州大学, 繊維学部, 教授 (40016374) ; 河村 隆 信州大学, 繊維学部, 講師 (70242675) ; 丸田 明 金井重要工業株式会社, 開発室研究員 ; 柳生 清秀 金井重要工業株式会社, 研究開発室長
• Keywords: 紡績 / 糸 / 手紡ぎ / 繊維リサイクル / 廃棄繊維 / ロボット / 張力制御 / ツイストドラフトスピニング

Research Abstract

電磁波シールド布用紡績糸、消臭布用紡績糸等の特殊機能糸では、従来の紡績機では紡績できない原料やそれの混紡の糸の紡績が要求される。また、これら機能糸には極端な多品種少量生産が要求される。本研究はそうした要求を満たす糸紡ぎ装置を開発することを目的としている。現在経済ベースで糸を生産できる紡績機械では紡績できない難紡性の原料でも、糸紡ぎ車を使う人の手紡ぎでは紡績が可能であること、またそれは多品種少量生産にも対応できることに注目し、人の手紡ぎの制御構造を模倣した紡績機械を開発することを進めている。筆者等は以前より手紡きが一種のTwist Draft Spinningであり、太さに関する自力制御機構が内在されていると考え、手紡ぎの力学的解析、制御学的な検討を進めてきているが、本年は特に紡績前の繊維束の断面が扁平な場合について解析を進めている、その理論結果に対応する実験を行い、理論の妥当性を立証することができた。
これを基に人の手紡ぎの原理を応用した紡績機、一種の手紡ぎロボットを製作し、それが実際に糸を連続して紡げることを示した。制御における操作量は可撚速度(形成中の糸に撚りを加える速度)あるいはDraft速度(形成中の糸の延伸速度)とし、測定量を糸の太さあるいは張力(形成中の糸の延伸張力)と考え、太さのファジー制御を行った。その結果太さと張力のいずれによっても紡績は可能であり、両者のハイブリッド制御が最も良好な結果を与えることが分かった。本装置は繊維リサイクルにも適していると考えられる。

Research Products

• [Publications] M. Nakazawa, T. Kawamura, G. Huang, N. Yukawa, K. Yagyu, K. Yokoyama: "Development of Special Yarn Forming Device for Extreme Small Lot and Large Variety Product"Proceedings of International Converence on Advanced Fiber Materials, Ueda, Oct. 1999. 104-105 (1999)
• [Publications] H. Takemura, M. Nakazawa, T. Kawamura: "Development of Twist Draft Spinning Device for Small Amount Product"Proceedings of the 4^<th> China International Silk Conference. May, 2000. (2000)