JP2002156015A - 駆動装置及び織機における開口装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】単一の電動モータの往復駆動力をレバー機構を
介して往復運動体に伝える駆動装置における動力損失の
抑制を図る。 【解決手段】リニアモータ１７の可動子１８は、コネク
ティングロッド１４の長さ方向に往復直線運動し、可動
子１８の往復直線運動は、リンク１９を介してコネクテ
ィングロッド１４の往復運動に変換される。コネクティ
ングロッド１４の往復運動は、レバー１２，１３に伝達
し、両レバー１２，１３が同期して往復揺動する。レバ
ー１２，１３の同期揺動は支持リンク１５，１６を介し
て綜絖枠１１の上下動に変換される。レバー１２，１３
のレバー比Ｙ／Ｘの下限は、１．７とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、駆動装置及び織機
における開口装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】織機の開口装置の駆動源としてリニアモ
ータを用いる技術は、例えば特開平９−２５００４７号
公報、特開平１０−２９８８４４号公報に開示されてい
る。特開平９−２５００４７号公報の装置では、複数の
リニアモータのアーマチャを綜絖枠に直結し、リニアモ
ータの出力方向と綜絖枠の往復動方向とを一致させてい
る。特開平１０−２９８８４４号公報の装置では、１枚
の綜絖枠を駆動するために一対のリニアモータを用いて
おり、各リニアモータの直線駆動力がレバー機構を介し
て綜絖枠に伝達される。レバー機構の採用は、推力の小
さいリニアモータの推力を増大して綜絖枠に伝達した
り、あるいは推力は大きいがストロークの小さいリニア
モータのストロークを拡大変換して綜絖枠を駆動する上
で有効である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、１枚の綜絖枠
を駆動するために複数のリニアモータを用いる構成は、
複数のリニアモータの同期を正確にとらねばならないと
いう厄介な問題をもたらす。又、レバー機構のレバー比
の設定の如何によっては動力損失が増えるという問題も
ある。

【０００４】本発明は、単一の電動モータの往復駆動力
をレバー機構に伝えて前記レバー機構を往復運動させ、
前記レバー機構の往復運動を往復運動体に伝えて前記往
復運動体を往復両方向に積極駆動する駆動装置を対象と
して動力損失の抑制を図ることを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そのために請求項１の発
明では、前記レバー機構のレバー比の下限を１．７とし
た。

【０００６】レバー機構のレバー比を１．７以上とすれ
ば、電動モータにおける銅損（電動モータのコイルで発
生する電力損）は、特開平９−２５００４７号公報の装
置のようにレバー機構を介することなく往復運動体（即
ち、綜絖枠）を直接駆動する場合に比べて少なくなる。

【０００７】請求項２の発明では、請求項１において、
前記電動モータは、リニアモータとした。リニアモータ
は、その駆動力をレバー機構に無駄なく伝える上で有利
である。

【０００８】請求項３の発明では、請求項１及び請求項
２のいずれか１項において、前記レバー機構は、入力ア
ームと出力アームとを備えた一対のレバーと、一対の前
記レバーの各入力アームを接続するコネクティングロッ
ドとを備え、前記電動モータの往復駆動力は、前記コネ
クティングロッドをその長さ方向に往復させ、前記入力
アームと出力アームとの成す角度を略直角とした。

【０００９】このようなレバー機構は、往復運動体を円
滑に往復させる上で有利であり、さらに入力アームに対
する入力をその方向に対して略直角の方向に変換して出
力する上で好適である。

【００１０】請求項４の発明では、請求項３において、
前記レバー機構のレバー比の上限は、前記往復運動体の
ストロークを前記電動モータの可動子のストロークで割
った値とした。

【００１１】往復運動体のストロークを可動子のストロ
ークで割った値をレバー機構のレバー比の上限とした構
成は、動力伝達効率を損なうことなくレバーとコネクテ
ィングロッドとの干渉の回避を可能にする。

【００１２】請求項５の発明では、請求項３又は請求項
４の駆動装置によって綜絖枠を駆動するようにした。往
復駆動される綜絖枠は、往復駆動力を出力する電動モー
タの駆動対象として好適である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した第１の
実施の形態を図１〜図３に基づいて説明する。

【００１４】図１に示すように、経糸開口形成用の綜絖
枠１１の下方には同形同大のレバー１２，１３が支軸１
２１，１３１に回動可能に支持されている。レバー１
２，１３の入力アーム２７にはコネクティングロッド１
４が連結されている。レバー１２，１３の出力アーム２
８には支持リンク１５，１６が連結されており、支持リ
ンク１５，１６の上端には綜絖枠１１が連結されてい
る。入力アーム２７と出力アーム２８との成す角度は直
角にしてある。

【００１５】レバー１２の側方にはリニアモータ１７が
配置されている。リニアモータ１７の可動子１８とコネ
クティングロッド１４とは、可動子ブラケット１８１及
びリンク１９を介して連結されている。可動子１８は、
コネクティングロッド１４の長さ方向に往復直線運動
し、可動子１８の往復直線運動は、リンク１９を介して
コネクティングロッド１４の往復運動に変換される。コ
ネクティングロッド１４の往復運動は、レバー１２，１
３に伝達し、両レバー１２，１３が同期して往復揺動す
る。レバー１２，１３の同期揺動は支持リンク１５，１
６を介して綜絖枠１１の上下動に変換される。

【００１６】図２（ａ）はリニアモータ１７の内部構造
を示す。箱形状のステータ２０は、支持箱２１と、支持
箱２１の対向する内壁面に止着された一対の磁性板２
２，２３と、磁性板２２，２３の対向面に列設された複
数の永久磁石２４１，２４２，２５１，２５２とからな
る。対向する永久磁石２４１，２５１の間及び永久磁石
２４２，２５２の間に配置された可動子１８は、３個の
コイル２６１，２６２，２６３の組２６を直列に配置し
て構成されている。永久磁石２４１，２４２，２５１，
２５２は、各組２６のコイル２６１，２６２，２６３の
励磁によって磁力作用を受け、この磁力作用が可動子１
８に対して反作用として働く。可動子１８は、各コイル
２６１，２６２，２６３の励消磁タイミング及び各コイ
ル２６１，２６２，２６３に対する通電方向を適宜に設
定することによってコネクティングロッド１４の長さ方
向への推力を受ける。本実施の形態では、３個のコイル
２６１，２６２，２６３に対して１２０°の位相差を持
った３相交流電流が流される。

【００１７】隣合う永久磁石２４１，２４２の磁極は逆
配置されており、隣合う永久磁石２５１，２５２の磁極
は逆配置されている。環状の矢印Ｒは、磁束の流れを表
す。永久磁石２４１，２４２，２５１，２５２は、磁束
密度を増大する役割を持つ。

【００１８】本実施の形態では、各コイル２６１，２６
２，２６３の長さＣ〔図２（ａ）に図示〕は、ステータ
２０側の磁極ピッチＰ〔図２（ａ）に図示〕の１／３に
設定されている。可動子１８の往復動方向は図２（ａ）
に矢印Ｑで示してあり、可動子１８のストロークＬ１
は、磁極ピッチＰに一致させてある。

【００１９】図３（ａ）の曲線Ｆは、レバー１２，１３
のレバー比Ｙ／Ｘと、可動子１８を駆動するのに必要な
推力との関係を表す。レバー比Ｙ／ＸにおけるＸは、図
１に示すように、レバー１２，１３の入力アーム２７の
長さを表し、Ｙは、レバー１２，１３の出力アーム２８
の長さを表す。図３（ａ）のグラフにおける横軸は、レ
バー比を表し、縦軸は、一対のリニアモータによってレ
バー機構を介することなく綜絖枠を直接駆動した場合の
必要な推力に対する割合を表す。リニアモータ１７は、
リンク１９、コネクティングロッド１４、レバー１２，
１３、支持リンク１５，１６及び綜絖枠１１を駆動する
が、リニアモータ１７から見たときの荷重は、レバー１
２，１３より先の支持リンク１５，１６及び綜絖枠１１
の重量のみである。リンク１９、コネクティングロッド
１４及びレバー１２，１３の合計重量は、支持リンク１
５，１６及び綜絖枠１１の重量に近いが、リンク１９、
コネクティングロッド１４及びレバー１２，１３による
荷重は、例えばレバー比Ｙ／Ｘを２倍に増やしたときに
も不変である。一方、リニアモータ１７の可動子１８の
ストロークは、レバー比Ｙ／Ｘを２倍に増やせば半分で
済むため、リニアモータ１７から見た負荷（必要推力）
は、曲線Ｆで示すように減る。

【００２０】図３（ｂ）の曲線Ｇは、レバー１２，１３
のレバー比Ｙ／Ｘと、銅損（コイル２６で発生する電力
損）との関係を表す。図３（ｂ）のグラフにおける横軸
は、レバー比を表し、縦軸は、一対のリニアモータによ
ってレバー機構を介することなく綜絖枠を直接駆動した
場合の銅損に対する割合を表す。

【００２１】図３（ｃ）の曲線Ｓは、レバー１２，１３
のレバー比Ｙ／Ｘと、可動子１８のストロークとの関係
を表す。図３（ｃ）のグラフにおける横軸は、レバー比
を表し、縦軸は、可動子１８のストロークを表す。

【００２２】第１の実施の形態では以下の効果が得られ
る。 （１-1）レバー１２，１３のレバー比Ｙ／Ｘを大きくし
てゆくと、必要な推力及び銅損が減少してゆく。図３
（ａ），（ｂ）の縦軸における割合１は、一対のリニア
モータによってレバー機構を介することなく綜絖枠を直
接駆動した従来の場合の必要な推力及び銅損に対応す
る。レバー１２，１３、支軸１２１，１３１及びコネク
ティングロッド１４からなるレバー機構を用いた本実施
の形態において、必要な推力及び銅損が割合１以下にな
るのは、レバー比が１．７以上の場合である。レバー機
構を用いた場合のレバー比を１．７以上とすれば、リニ
アモータ１７における動力損失をレバー機構を用いない
場合における動力損失以下にすることができる。従っ
て、単一のリニアモータ１７及びレバー機構を用いて往
復運動体である綜絖枠１１を駆動する場合のレバー１
２，１３のレバー比Ｙ／Ｘは、１．７以上とするのが望
ましい。

【００２３】（１-2）図１におけるレバー１２，１３の
実線位置は、レバー１２，１３の往復範囲の中間位置で
ある。図１におけるレバー１２，１３の出力アーム２８
の上側の鎖線位置は、綜絖枠１１が上死点位置に配置さ
れたときの出力アーム２８の一方の死点位置であり、レ
バー１２，１３の出力アーム２８の下側の鎖線位置は、
綜絖枠１１が下死点位置に配置されたときの出力アーム
２８の他方の死点位置である。出力アーム２８が図１の
実線位置にあるときには、出力アーム２８とコネクティ
ングロッド１４とは平行になっている。又、入力アーム
２７の左側の鎖線位置は、綜絖枠１１が上死点位置に配
置されたときの入力アーム２７の一方の死点位置であ
り、レバー１２，１３の入力アーム２７の右側の鎖線位
置は、綜絖枠１１が下死点位置に配置されたときの入力
アーム２７の他方の死点位置である。出力アーム２８が
図１の実線位置にあるときには、出力アーム２８とコネ
クティングロッド１４とは平行になっており、入力アー
ム２７が図１の実線位置にあるときには、入力アーム２
７とコネクティングロッド１４とは直交している。この
ような構成は、出力アーム２８と支持リンク１５，１６
との連結部がコネクティングロッド１４の移動方向（支
持リンク１５，１６の移動方向と直交する方向）へ変位
する量を最小にする。このような変位量を最小にする構
成は、リニアモータ１７の往復直線駆動力を綜絖枠１１
に効率よく伝達する上で好適である。

【００２４】（１-3）リニアモータ１７の往復直線駆動
力を綜絖枠１１に効率よく伝達するには、図２（ｂ）に
示すように、可動子１８が往復直線運動する平面Ｋ上
に、リンク１９、コネクティングロッド１４、レバー１
２，１３及び支持リンク１５，１６を配置する構成がよ
い。リンク１９、コネクティングロッド１４、レバー１
２，１３及び支持リンク１５，１６のうちの１つでも平
面Ｋから外れると、平面Ｋから外れた部材と、この部材
に連結された部材との連結部で偏荷重が生じ、動力伝達
効率が低下する。

【００２５】（１-4）リンク１９、コネクティングロッ
ド１４、レバー１２，１３及び支持リンク１５，１６を
平面Ｋ上に配置した場合、レバー１２，１３のレバー比
Ｙ／Ｘを大きくし過ぎると、レバー１２の出力アーム２
８の先端がコネクティングロッド１４に干渉する。図１
に示すように、入力アーム２７の長さをＸとすると、レ
バー１２，１３のレバー比Ｙ／Ｘは、近似的にＹ／Ｘ≒
Ｘ／（Ｌ１／２）で表される。レバー１２の出力アーム
２８の先端がコネクティングロッド１４に干渉しないよ
うにするには、綜絖枠１１のストロークＬ２を入力アー
ム２７の長さＸの２倍程度に制限する必要がある。従っ
て、Ｌ２≒２Ｘとすると、レバー１２の出力アーム２８
の先端がコネクティングロッド１４に干渉しないように
するには、レバー１２，１３のレバー比Ｙ／Ｘの上限を
Ｙ／Ｘ≒Ｘ／（Ｌ１／２）＝２Ｘ／Ｌ１≒Ｌ２／Ｌ１と
すればよい。即ち、レバー機構のレバー比Ｙ／Ｘの上限
は、往復運動体である綜絖枠１１のストロークＬ２を可
動子１８のストロークＬ１で割った値とすればよい。Ｌ
２／Ｌ１をレバー機構のレバー比Ｙ／Ｘの上限とした構
成は、レバー１２の出力アーム２８とコネクティングロ
ッド１４との干渉の回避を可能にする。

【００２６】本実施の形態では、綜絖枠１１のストロー
クＬ２は１５０mm、可動子１８のストロークＬ１は５０
mmとなっている。従って、本実施の形態におけるレバー
比Ｙ／Ｘの上限は３である。

【００２７】（１-5）可動子１８のコイル２６１，２６
２，２６３の一部への電流集中を避けるため、１組２６
のコイル２６１，２６２，２６３の全てが隣合う対の永
久磁石２４１，２４２（及び２５１，２５２）を通過す
る必要がある。そのため、可動子１８のストロークＬ１
は、磁極ピッチＰに一致させてあるが、勿論、１組２６
のコイル２６１，２６２，２６３の全てを隣合う対の永
久磁石２４１，２４２（及び２５１，２５２）を通過さ
せるために、可動子１８のストロークＬ１を磁極ピッチ
Ｐより大きくしてもよい。この発明では、磁極ピッチＰ
に一致する可動子１８のストロークＬ１＝Ｌｏを可動子
１８の最小ストロークということにする。可動子１８の
ストロークＬ１が最小ストロークＬｏである場合、レバ
ー１２，１３のレバー比Ｙ／Ｘの上限は、可動子１８の
ストロークＬ１が最小ストロークＬｏよりも大きいとき
のレバー比Ｙ／Ｘの上限よりも大きくなる。従って、可
動子１８のストロークＬ１を最小ストロークＬｏとし、
かつレバー機構のレバー比Ｙ／Ｘを上限Ｌ２／Ｌｏとす
れば、リニアモータ１７における銅損は最小になる。

【００２８】次に、図４及び図５（ａ），（ｂ）の第２
の実施の形態を説明する。第１の実施の形態と同じ構成
部には同じ符号が用いてある。この実施の形態では、直
線形状のレバー２９，３０が互いに逆向きに配置されて
いる。各レバー２９，３０の入力アーム２９１，３０１
にはリンク３１，３２が連結されており、リンク３１，
３２にはリニアモータ３３の可動子３８がコネクティン
グロッド３９を介して連結されている。各レバー２９，
３０の出力アーム２９２，３０２には支持リンク１５，
１６が連結されている。

【００２９】図５（ａ），（ｂ）はリニアモータ３３の
内部構造を示す。筒形状のステータ３４は、コイル３６
と、コイル３６を挟む一対の鉄芯３５との組を複数組直
列に束ねると共に、鉄芯３５とコイル３６との組の両端
に永久磁石３７を配置した構成となっている。磁性体で
ある鉄製の可動子３８の外周面にはフランジ形状の多数
の極歯３８１が一体形成されている。多数の極歯３８１
は、可動子３８の軸方向に列設されている。極歯３８１
は、各コイル３６の励磁によって磁力作用を受け、各コ
イル３６の励消磁タイミング及び各コイル３６に対する
通電方向を適宜に設定することによって可動子３８がそ
の軸方向への推力を受ける。永久磁石３７は、磁束密度
を増大する役割を持つ。

【００３０】リニアモータ３３の可動子３８の往復直線
運動の方向は、綜絖枠１１の往復動方向と同じである
が、可動子３８の移動方向と綜絖枠１１の移動方向とは
互いに逆向きとなる。

【００３１】この実施の形態においても、レバー２９，
３０のレバー比Ｙ／Ｘを１．７以上とすれば、第１の実
施の形態における（１-1）項と同じ効果が得られる。本
発明では以下のような実施の形態も可能である。 （１）往復駆動力を出力する電動モータとして往復回転
式の電動モータを用いて、回転モータを正転、逆転さ
せ、回転方向の駆動力をラックとピニオン等で往復駆動
力に変換するように構成すること。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明では、単一の
電動モータの往復駆動力を往復運動体に伝えるレバー機
構のレバー比の下限を１．７としたので、前記電動モー
タにおける動力損失を抑制し得るという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態を示す正面図。

【図２】（ａ）はリニアモータの平断面図。（ｂ）は図
１のＡ−Ａ線断面図。

【図３】（ａ）は、レバー比Ｙ／Ｘと、可動子１８を駆
動するのに必要な推力との関係を表すグラフ。（ｂ）
は、レバー比Ｙ／Ｘと、銅損との関係を表すグラフ。
（ｃ）は、レバー比Ｙ／Ｘと、可動子のストロークとの
関係を表すグラフ。

【図４】第２の実施の形態を示す正面図。

【図５】（ａ）はリニアモータの正断面図。（ｂ）は拡
大正断面図。

【符号の説明】

１１…往復運動体である綜絖枠。１２，１３…レバー機
構を構成するレバー。１４…レバー機構を構成するコネ
クティングロッド。１７，３３…電動モータであるリニ
アモータ。１８，３８…可動子。２７，２９１，３０１
…入力アーム。２８，２９２，３０２…出力アーム。２
９，３０…レバー機構を構成するレバー。

フロントページの続き (72)発明者 白木 雅雄 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 3J062 AA60 AB27 AC08 BA40 CB02 CB16 CB22 CB32

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】単一の電動モータの往復駆動力をレバー機
   構に伝えて前記レバー機構を往復運動させ、前記レバー
   機構の往復運動を往復運動体に伝えて前記往復運動体を
   往復両方向に積極駆動する駆動装置において、 前記レバー機構のレバー比の下限を１．７とした駆動装
   置。
2. 【請求項２】前記電動モータは、リニアモータである請
   求項１に記載の駆動装置。
3. 【請求項３】前記レバー機構は、入力アームと出力アー
   ムとを備えた一対のレバーと、一対の前記レバーの各入
   力アームを接続するコネクティングロッドとを備え、前
   記電動モータの往復駆動力は、前記コネクティングロッ
   ドをその長さ方向に往復させ、前記入力アームと出力ア
   ームとの成す角度を略直角とした請求項１及び請求項２
   のいずれか１項に記載の駆動装置。
4. 【請求項４】前記レバー機構のレバー比の上限は、前記
   往復運動体のストロークを前記電動モータの可動子のス
   トロークで割った値とした請求項３に記載の駆動装置。
5. 【請求項５】請求項３又は請求項４の駆動装置によって
   綜絖枠を駆動するようにした織機における開口装置。