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

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11555070
• 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), 開発室研究員 ; 柳生 清秀 金井重要工業(株), 研究開発室長
• Keywords: 短繊維紡績 / 紡績糸 / 繊維リサイクル / 張力制御 / 習熟 / スキル / ロボット / 手紡ぎ

Research Abstract

近年紡績性の悪い特殊原料の紡績の要求があり、また一方環境保全、省資源の観点からリサイクル繊維の紡績が求められている。こうした紡績性の悪い原料や不均質、雑多な原料は、均質な品質の良好な原料を対象とする現代の産業用紡績機では紡績できない。筆者らはこれらを紡績できるのは産業革命以前に使われた糸車式手紡ぎであると考え、それのロボット化の研究を進めてきた。
本年度は、フライヤー式紡ぎ車による手紡ぎを取り上げそれの解析に着手した。手紡ぎに習熟した人に作業をしてもらい、それをビデオテープに撮り作業動作の解析を行った。手紡ぎは幾通りかの方式があり、力学的原理も多少異なることが分かってきた。最もスキルが必要な部分は原料供給と引き延ばしおよび撚りの与え方であることが知れた。
筆者らはガラ紡の原理が手紡ぎのそれに酷似していることに着目し、ガラ紡をメカトロニクス化した張力制御紡績機(TCTDS)を開発している。この機械をより実用的なものにするためには糸形成における諸パラメータの関係を理論化する必要がある。ツイストドラフト紡績法では一般に撚率λと太さDの積がほぼ一定となることが知られているが、その定数を原料物性値、寸法などから定めることはなされていなかった。本研究では、糸形成部での撚りによる拘束と把持部の把持圧力による拘束のバランスから、Dλ=C_<Dλ>(=一定)を導くとともに、C_<Dλ>が単繊維の太さd、長さ1および繊維間摩擦係数μの関数で表されことを導き、実験によりそのモデルが極めて妥当であることを立証した。

Research Products

• [Publications] 竹村英孝,中沢賢: "特殊原料による特殊機能糸の多品種少量生産を行う紡績システムの開発"日本機械学会北陸信越支部第38期総会・講演会講演論文集. No.017-1. 115-116 (2001)
• [Publications] 小林俊一,河村隆,中沢賢,竹村英孝: "手紡ぎ機における手の動作解析"日本機械学会北陸信越支部第38期総会・講演会講演論文集. No.017-1. 185-186 (2001)
• [Publications] 中沢賢,河村隆,小林俊一,湯川信義、古屋豪規: "ガラ紡型紡糸装置の高速化、高精度化に関する研究"日本機械学会北陸信越支部第38期総会・講演会講演論文集. No.017-1. 233-234 (2001)
• [Publications] 古屋豪規,中沢賢,河村隆,小林俊一,湯川信義: "張力制御糸紡ぎ装置の開発"日本機械学会ロボティクスメカトロニクス'01講演会. (2001)