人の手紡ぎにおける制御・技量の構造の解明と手紡ぎロボットシステムの開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650264
• Research Institution: Shinshu Univewrsity
• 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)
• Keywords: ツイストドラフト / 紡績糸 / 張力制御 / 動作解析 / 撚率 / ガラ紡 / ロボット / 手紡ぎ

Research Abstract

筆者らは、ガラ紡と手紡ぎの原理との対応研究から筆者らが開発した紡績装置(Tension Control Twist Draft Spinning以下TCTDSと略記)を開発し、それの改良研究を行っているが、改良のためには希望する糸の状態を実現する機械のパラメータの設計・設定ができる糸形成の理論の構築が必要なことが次第に分かってきた。そこで本年は、糸形成部のモデル化を試み、同時に対応する実験を行い、モデル化の妥当性を検討したところ、実際とよく一致するモデルを得ることができた。本モデルは糸形成部における単繊維に対する糸側の撚りによる拘束力と原料側の把持圧力の大小関係で、単繊維の挙動を決定するものである。一般にツイストドラフト紡績法では、形成される糸の撚率λと太さDの間には、ほぼDλ=C_<Dλ>(=一定)の関係が成立すると言われていたが、C_<Dλ>を原料の物性値や寸法から定める理論は皆無であった。本研究ではそれを原料単繊維の長さと太さと摩擦係数より定める理論を提案し、それが実際とよく一致することを示すことができた。
一方実用化の観点からは、糸品質を落とさない条件での高速化が望まれる。本年は拘束の際に生じる形成糸の振れ回りを防止するための工夫として、糸ガイドを付設するのが、最も効果的であることを見出した。糸形成点から巻き取りボビンまでの距離を短くすると時定数が小さくなり制御が困難になると予想されたが、従来の開発機の3分の1以下の距離で品質を落とさない運転が可能であることを示した。
本機により、クッション材などに使われる反毛再生繊維の原料、不織布端切れをほごした原料、炭化綿70%とポリエステル30%の混合原料等から、糸が紡ぐことができた。

Research Products

• [Publications] 竹村英孝,中沢賢,古屋豪規: "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)