JP2002061045A - 電動開口装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 運転中にスプリングの付勢力が変更可能であ
り、モータ容量を大型化することなく、開口運動を確実
にできる電動開口装置を提供することにある。 【解決手段】 織機のヘルドフレーム３の開口運動を、
モータ４で直接行うと共にその開口運動を複数本のスプ
リング６ａ，６ｂ…で付勢する電動開口装置１におい
て、上記複数本のスプリング６ａ，６ｂ…の付勢力を、
運転中に変更可能とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、織機のヘルドフレ
ームの開口運動を、モータで直接行うと共にその開口運
動を複数本のスプリングで付勢する電動開口装置に係
り、特に、複数本のスプリングの付勢力を、運転中に変
更可能としてモータの小型化を図った電動開口装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電動開口装置として、織機のヘル
ドフレームを昇降させる開口運動を、連結機構部を介し
てモータで直接行うものが提案されている。

【０００３】この場合、モータの容量を小さくするため
にスプリング力を利用することが提案されている。

【０００４】すなわち、モータの回転をヘルドフレーム
の上下運動に変える連結機構部の上下に複数本のスプリ
ングを連結し、ヘルドフレームの昇降による開口運動を
スプリングで共振させることで、スプリング力を利用し
てモータの容量を小さくすることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の電動
開口装置では、高速運転することが望まれており、ヘル
ドフレームの開口運動（モータ回転）に合わせて、スプ
リングの最適なバネ定数を求め、それに応じてスプリン
グの本数とその付勢力を決定している。

【０００６】しかしながら、高速運転に合わせて、スプ
リングの付勢力を大きくすると、モータの駆動時に大き
なトルクを必要とし、また逆にスプリングの付勢力を小
さくしておくと、駆動時はトルクが小さくできるが、高
速運転時に共振せずに逆に大トルクが必要となる問題が
ある。

【０００７】このように、起動時（低速運転時）には、
スプリングの付勢力は小さい方が望ましく、高速運転時
には、スプリングの付勢力は大きい方が望ましいが、ス
プリングの付勢力は一定のため、モータ容量を、さらに
小さく、あるいはさらに高速化することは、できないと
いう問題がある。

【０００８】そこで、本発明の目的は、運転中にスプリ
ングの付勢力が変更可能であり、モータ容量を大型化す
ることなく、高速の開口運動を確実にできる電動開口装
置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために創案されたものであり、請求項１の発明
は、織機のヘルドフレームの開口運動を、モータで直接
行うと共にその開口運動を複数本のスプリングで付勢す
る電動開口装置において、上記複数本のスプリングの付
勢力を、運転中に変更可能とする電動開口装置である。

【００１０】請求項２の発明は、織機のヘルドフレーム
の開口運動を、連結機構部を介してモータで直接行うと
共にその連結機構部に対して対向して連結した複数本の
スプリングで開口運動を付勢する電動開口装置におい
て、運転中に、連結機構部に対して対向して連結したス
プリングの固定端をエアシリンダ等で可動にして、その
対向したスプリングの付勢力を変えるようにした電動開
口装置である。

【００１１】請求項３の発明は、上記複数本のスプリン
グの作用する本数を運転中に変更してスプリング全体の
バネ定数を変えるようにした請求項１又は２記載の電動
開口装置である。

【００１２】上記構成によれば、モータの駆動時などの
低速運転のとき、スプリングの長さを小さくしてスプリ
ングの付勢力を小さくし、通常の高速運転のとき、スプ
リングの長さを大きくしてスプリングの付勢力を大きく
することで、ヘルドフレームの開口運動を常にスプリン
グで共振させており、モータのトルクを低減し、モータ
の容量を下げることができる。これにより、低コスト・
省スペース化も図ることができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適実施の形態
を添付図面にしたがって説明する。

【００１４】図１は、本発明の好適実施の形態である電
動開口装置の概略図を示したものである。

【００１５】図１に示すように、本発明の電動開口装置
１は、多数のヘルド２が配置された織機のヘルドフレー
ム３を昇降させる開口運動を行うものであり、モータ４
と、モータ４とヘルドフレーム３とを連結する連結機構
部５と、連結機構部５の上下にそれぞれ連結され、開口
運動を複数本のスプリング６ａ，６ｂ…で付勢する付勢
部７ｕ，７ｄとを備えており、その付勢部７ｕ，７ｄの
複数本のスプリング６ａ，６ｂ…による付勢力を、運転
中に変更可能としている。

【００１６】ヘルドフレーム３は、例えば、織機内に１
６枚平行となるように配置されており（図では紙面に垂
直方向）、１枚約８ｋｇのものを用いている。

【００１７】モータ４は、各ヘルドフレーム３の両側に
それぞれ設けられており、本実施の形態の場合、合計３
２個である。これら各モータ４は、シーケンサなどの制
御装置に接続されている。モータ４として、例えば、制
御装置からの指令に対して高速・高精度に追従するサー
ボモータを用いている。モータ４としては、ステッピン
グモータを用いてもよい。

【００１８】連結機構部５は、モータ４とヘルドフレー
ム３とを連結し、モータ４の回転運動をヘルドフレーム
３を昇降する上下運動に変換するものであり、クランク
レバー８、ロッド９、アーム１０、連結レバー１１から
なる。

【００１９】クランクレバー８の一端は、モータ４の出
力軸１２と連結され、他端はロッド９の一端と連結され
ている。ロッド９の他端は、アーム１０の一端と連結さ
れている。アーム１０の他端は、連結レバー１１の一端
と連結されている。連結レバー１１の他端は、ヘルドフ
レーム３の上枠１３に設けられたフック１４と連結され
ている。

【００２０】付勢部７は、例えば、開口運動を付勢する
複数本のスプリング６ａ，６ｂ…と、これら複数本のス
プリング６ａ，６ｂ…の固定端Ｆを可動させ、付勢力を
変更可能とするためのエアシリンダ１５とを備えてい
る。本実施の形態では、各付勢部７ｕ，７ｄの複数本の
スプリング６ａ，６ｂ…全体のバネ定数が、それぞれ一
定かつ同じ値となるようにしている。

【００２１】複数本のスプリング６ａ，６ｂ…の一端
は、アーム１０に連結されるアーム側ブラケット１６に
固定されており、他端はシリンダ側ブラケット１７に固
定されている。アーム側ブラケット１６は、連結機構部
５のアーム１０とピン結合されて連結されている。シリ
ンダ側ブラケット１７は、エアシリンダ１５の一端であ
るピストンロッド１９とピン結合されて連結されてい
る。エアシリンダ１５の他端は、機台フレームなどにピ
ン結合されている。

【００２２】エアシリンダ１５には、弁（バルブ）１８
を接続している。弁１８は、シーケンサなどの制御装置
に接続されており、この弁１８を用いてエアシリンダ１
５内に圧縮空気を送り込み、ピストンロッド１９の押し
出し・引き込みを行っている。

【００２３】本実施の形態においては、アーム１０が支
点Ｐを中心に上下方向に交互に揺動するので、アーム１
０の上下に、開口運動を複数本のスプリング６ａ，６ｂ
…で付勢する付勢部７ｕ，７ｄをそれぞれ連結している
が、アーム１０が支点Ｐを中心に左右方向に交互に揺動
する場合もある。この場合には、アーム１０の左右に、
開口運動を複数本のスプリング６ａ，６ｂ…で付勢する
付勢部７をそれぞれ連結すればよい。以下に説明する各
実施の形態においても同様である。

【００２４】つまり、本発明では、織機のヘルドフレー
ムの開口運動を、連結機構部を介してモータで直接行う
と共にその連結機構部に対して対向して連結した複数本
のスプリングで開口運動を付勢するようにしている。

【００２５】本実施の形態の作用を説明する。

【００２６】制御装置によって左右のモータ４を同期さ
せて駆動すると、モータ４の出力軸１２に連結されてい
るクランクレバー８が回転する。クランクレバー８の回
転により、ロッド９を介して、アーム１０が支点Ｐを中
心に上下方向に交互に揺動する。このように、アーム１
０が上下方向に交互に揺動することにより、連結レバー
１１を介して、ヘルドフレーム３が昇降し、織機の開口
運動が行われることになる。

【００２７】このとき、本実施の形態においては、ヘル
ドフレーム３の開口運動を複数本のスプリング６ａ，６
ｂ…で付勢し、これら複数本のスプリング６ａ，６ｂ…
による付勢力を、エアシリンダ１５などで運転中に変更
可能としている。すなわち、エアシリンダ１５によりス
プリング６ａ，６ｂ…の固定端Ｆを可動させて位置を変
え、低速運転時は、各スプリング６ａ，６ｂ…の長さＬ
（ブラケット１６、１７間の距離）を小さくし、高速運
転時には、各スプリング６ａ，６ｂ…の長さＬを大きく
するようにしている。

【００２８】エアシリンダ１５は、制御装置によって作
動するようにしている。例えば、低速運転時に伸長さ
れ、ピストンロッド１９を押し出して各スプリング６
ａ，６ｂ…の長さＬを小さくし、高速運転時になったと
きに縮退されてピストンロッド１９を所定量だけ引き込
むようにしている。

【００２９】また、エアシリンダ１５の代わりに油圧シ
リンダを用いてもよい。この場合、油圧シリンダを制御
装置によって連続的に位置制御するようにしておき、低
速運転時にはピストンロッドを押し出して各スプリング
６ａ，６ｂ…の長さＬを小さくし、モータ４の回転数が
高くなるに従って徐々にピストンロッドを引き込んで各
スプリング６ａ，６ｂ…の長さＬを大きくするようにし
てもよい。

【００３０】運転中、全てのスプリング６ａ，６ｂ…は
有効に作用しているが、モータ４の駆動時などの低速運
転のとき、エアシリンダ１５のピストンロッド１９を押
し出し、スプリング６ａ，６ｂ…の固定端Ｆをアーム１
０側に移動させて各スプリング６ａ，６ｂ…の長さＬを
小さくし、スプリング６ａ，６ｂ…の付勢力を小さくし
ている。

【００３１】一方、通常の高速運転のときは、エアシリ
ンダ１５のピストンロッド１９を引き込み、スプリング
６ａ，６ｂ…の固定端Ｆをシリンダ１５側に移動させて
各スプリング６ａ，６ｂ…の長さＬを大きくし、スプリ
ング６ａ，６ｂ…の付勢力を大きくしている。

【００３２】このように、本発明の電動開口装置１は、
運転中にスプリング６ａ，６ｂ…の付勢力が変更可能で
あり、ヘルドフレーム３の昇降による開口運動を常にス
プリング６ａ，６ｂ…で共振させることで、モータ４の
トルクを低減し、モータ４の容量を下げることができ
る。

【００３３】これにより、モータ４を大型化することな
く、ヘルドフレーム３の開口運動を高速かつ確実に行う
ことができる。また、低コストであり、省スペース化を
も図ることができる。

【００３４】以上、本実施の形態においては、各付勢部
７ｕ，７ｄの複数本のスプリング６ａ，６ｂ…全体のバ
ネ定数が、それぞれ一定、かつ同じ値となるようにした
例で説明したが、複数本のスプリング６ａ，６ｂ…の作
用する本数を運転中に変更して各付勢部７ｕ，７ｄのス
プリング全体のバネ定数を変えるようにしてもよい。

【００３５】次に、本発明の第２の実施の形態を説明す
る。

【００３６】図２は、第２の実施の形態における付勢部
の概略図を示したものであり、図２（ａ）は高速運転
時、図２（ｂ）は低速運転時を示したものである。

【００３７】図２に示すように、付勢部２０の複数本の
スプリング６ａ，６ｂ…の一端２１は、アーム１０に連
結されるアーム側ブラケット１６に全て固定されてい
る。一方、複数本のスプリング６ａ，６ｂ…の他端２２
は、シリンダ側ブラケット１７に支持されており、固定
されてはいない。図２では、アーム１０の上側に連結さ
れた付勢部２０のみを描いているが、アーム１０の下側
にも付勢部２０が連結されている。付勢部２０のその他
の構成は、図１に示した付勢部７と同じ構成である。

【００３８】この第２の実施の形態では、アーム１０の
上下に連結された各付勢部２０のスプリング全体のバネ
定数は、シーケンサなどの制御装置によって同時に変え
ることができるようにしており、上下とも同じ値になる
ようにしている。

【００３９】この付勢部２０は、通常の高速運転時、図
２（ａ）に示すように、エアシリンダ１５のピストンロ
ッド１９を引き込み、スプリング６ａ，６ｂ…の固定端
Ｆをシリンダ１６側に移動させて各スプリング６ａ，６
ｂ…の長さＬ_h を大きくし、スプリング全体のバネ定数
を大きくしている。このとき、全てのスプリング６ａ，
６ｂ…が有効に作用するので付勢力が大きくなる。

【００４０】一方、モータ４の駆動時などの低速運転
時、図２（ｂ）に示すように、エアシリンダ１５のピス
トンロッド１９を押し出し、スプリング６ａ，６ｂ…の
固定端Ｆをアーム１０側に移動させて各スプリング６
ａ，６ｂ…の長さＬ_l を小さくしている。

【００４１】このとき、複数本のスプリング６ａ，６ｂ
…の他端２２は、シリンダ側ブラケット１７に支持され
ているだけであるため、例えば、使用する複数本のスプ
リング６ａ，６ｂ…のうちの何本かを、連結機構部５の
アーム１０が上下に揺動する範囲よりも、スプリングの
自由長が長くなるものを用いていれば、そのようなスプ
リングは実質無いのと同じ効果となる。図２では、スプ
リング６ａ，６ｄの長さが自由長となって作用しなくな
り、スプリング６ｂ，６ｃのみが作用していることにな
り、スプリング全体のバネ定数を小さくしている。

【００４２】このように、各付勢部２０のスプリング全
体のバネ定数は、高速運転時は大きくなるように、低速
運転時は小さくなるようにしている。

【００４３】第２の実施の形態においては、複数本のス
プリング６ａ，６ｂ…の作用する本数を運転中に変更し
て各付勢部２０のスプリング全体のバネ定数を変えてお
り、ヘルドフレーム３の昇降による開口運動を常にスプ
リング６ａ，６ｂ…で共振させることで、モータ４のト
ルクを低減し、モータ４の容量を下げることができる。

【００４４】図３は、図２に示した付勢部２０における
スプリング端部の拡大図を示したものである。

【００４５】図３に示すように、付勢部２０における複
数本のスプリング６ａ，６ｂ…の他端２２は、例えば、
シリンダ側ブラケット１７の縁に開けた穴２３に、一端
が棒状であり、他端が穴２３から抜けないように環状に
形成されたピン２４を挿通し、そのピン２４の一端に固
定され、シリンダ側ブラケット１７に支持されている。

【００４６】このようにすれば、複数本のスプリング６
ａ，６ｂ…は、エアシリンダ１５のピストンロッド１９
を押し出し・引き込みすることで、全てのスプリングを
作用させたり、所望の本数のスプリングだけ作用させた
りすることができる。また、複数本のスプリング６ａ，
６ｂ…は、自由長以下には縮まないようになっている。

【００４７】図４は、織機の回転数（ｒｐｍ）を横軸に
とり、モータのトルク値（Ｎｍ）を縦軸にとって、織機
の回転数に対するモータのトルク値の関係を、スプリン
グの本数に応じて測定した測定図の一例を示したもので
ある。

【００４８】図４に示すように、スプリングを利用した
電動開口装置のモータのトルクは、高速回転ではスプリ
ングの本数が多いほどトルクが下がり、低速回転ではス
プリングの本数が少ない方がトルクを下げられることが
わかる。

【００４９】しかし、運転中にバネを追加したり、はず
すことは困難である。そこで、高速対応の電動開口装置
においても、インチング時や起動時には低速で運転する
必要があり、その時のためにモータ容量を上げておかな
いとトリップすることがある。

【００５０】本発明は、運転中にスプリングの付勢力が
変更可能であるので、上記のような問題をも解決するこ
とができる。

【００５１】織機は７００ｒｐｍ付近で使用することが
多いため、この例では、本発明によって、０〜６００ｒ
ｐｍではスプリングを７本作用させ、６００〜７００ｒ
ｐｍではスプリングを１１本作用させることで、モータ
のトルクをある値以下（ここでは約１５Ｎｍ）に保つこ
とができる。

【００５２】図５は、本発明の第３の実施の形態におけ
る電動開口装置を示したものである。

【００５３】図５に示すように、電動開口装置５０は、
連結機構部５のアーム１０の上下に連結した各付勢部の
スプリング全体のバネ定数を、同じ回転数で（上側のバ
ネ定数ｋ₁ ）＞（下側のバネ定数ｋ₂ ）としたものであ
る。

【００５４】このとき、モータをＯＦＦした状態で、ヘ
ルドフレーム３がほぼ中間位置（クロスポイント）で自
然に停止する組合わせとなるようにしている（上下のバ
ネ定数が同じ値では、ヘルドフレーム３がクロスポイン
トより下に下がる。）。

【００５５】ヘルドフレーム３を昇降する開口運動で
は、ヘルドフレーム３の位置が最上点付近または最下点
付近となったときに、モータ４のトルクが最も大きくな
るので、電動開口装置５０のように、上側のバネ定数ｋ
₁ を下側のバネ定数ｋ₂ より大きくなるようにすれば、
ヘルドフレーム３の重さを上向きの付勢力で緩和できる
ので、モータのトルクを低減させることができる。

【００５６】例えば、図４の測定に用いたスプリングを
用いて織機回転数が６００ｒｐｍの条件下で比較してみ
ると、上下ともスプリング７本の場合は、モータ４のト
ルク値が１２．７Ｎｍであったが、上側に８本のスプリ
ング、下側に７本のスプリングを用いた場合には、モー
タ４のトルク値が１０．９Ｎｍとなり、約１４％も低減
させることができた。

【００５７】図６は、本発明の第４の実施の形態におけ
る電動開口装置を示したものである。

【００５８】図６に示すように、電動開口装置６０で
は、連結機構部５のアーム１０の上下に連結した各付勢
部のスプリング全体のバネ定数は同じとするが、モータ
をＯＦＦした状態で、ヘルドフレーム３がほぼ中間位置
（クロスポイント）で釣り合うように、（上側のスプリ
ング固定端とアーム１０間の距離ｌ₁ ）＞（上側のスプ
リング固定端とアーム１０間の距離ｌ₂ ）としたもので
ある。

【００５９】このようにしても、図５の電動開口装置５
０と同様、ヘルドフレーム３の重さを上向きの付勢力で
緩和できるので、モータのトルクを低減させることがで
きる。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば次のごとき優れた効果を発揮する。

【００６１】（１）モータを大型化することなく、ヘル
ドフレームの高速開口が可能となる。

【００６２】（２）運転中にスプリングの付勢力が変更
可能である。

【００６３】（３）低コストである。

【００６４】（４）省スペース化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適実施の形態を示す概略図である。

【図２】第２の実施の形態における付勢部を示す概略図
である。

【図３】図２に示した付勢部におけるスプリング端部の
拡大図である。

【図４】織機の回転数に対するモータのトルク値の関係
を、スプリングの本数に応じて示した測定図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態を示す概略図であ
る。

【図６】本発明の第４の実施の形態を示す概略図であ
る。

【符号の説明】

１ 電動開口装置 ３ ヘルドフレーム ４ モータ ５ 連結機構部 ６ａ，６ｂ… スプリング ７ 付勢部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 織機のヘルドフレームの開口運動を、モ
   ータで直接行うと共にその開口運動を複数本のスプリン
   グで付勢する電動開口装置において、上記複数本のスプ
   リングの付勢力を、運転中に変更可能とすることを特徴
   とする電動開口装置。
2. 【請求項２】 織機のヘルドフレームの開口運動を、連
   結機構部を介してモータで直接行うと共にその連結機構
   部に対して対向して連結した複数本のスプリングで開口
   運動を付勢する電動開口装置において、運転中に、連結
   機構部に対して対向して連結したスプリングの固定端を
   エアシリンダ等で可動にして、その対向したスプリング
   の付勢力を変えるようにしたことを特徴とする電動開口
   装置。
3. 【請求項３】 上記複数本のスプリングの作用する本数
   を運転中に変更してスプリング全体のバネ定数を変える
   ようにした請求項１又は２記載の電動開口装置。