JP2006298499A - 糸のトラバース装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 往復運動して、その運動に伴って糸を往復案内する糸ガイドが駆動装置で往復運動させられる構成の糸のトラバース装置において、糸ガイドの移動経路の両端でのクイックターンを実現する糸のトラバース装置を提供することを課題とする。
【解決手段】 前記糸のトラバース装置１の駆動装置２は、前記糸ガイド３２に関連付けられ、その往復回転によって前記糸ガイド３２を往復運動させる回転軸２８と、該回転軸２８の外周に取り付けられた円筒状の永久磁石２０と、該永久磁石２０の外周に空隙２５を介して配置され、この空隙２５を通して永久磁石２０との間に界磁束を発生させるための電磁石２１群と、を備えた構成とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、糸ガイドを駆動装置で往復運動させる構成の糸のトラバース装置に関し、詳しくは、該糸のトラバース装置の駆動装置の構成に関する。

糸ガイドを駆動装置で往復運動させる構成の糸のトラバース装置においては、糸ガイドを介して供給された糸を巻き取る綾巻ボビンの軸方向両端で糸の盛り上がり部分が生じないようにするためにも、糸ガイドの移動経路の両端ではできるだけ素早くターンさせることが必要であり、特許文献１には、次のような技術が開示されている。

特許文献１に開示されている糸のトラバース装置の駆動装置は、揺動するアームと、このアームの自由端部に設けた糸ガイドと、アームの揺動中心に取り付けられた回転軸と、該回転軸から反糸ガイド側へ延出されたコイル支持体と、該コイル支持体に巻かれた電気コイルと、該電気コイルの一部が挿入される空隙と、この空隙に界磁束を発生させるためのヨーク及び永久磁石と、を備えた構成で、アームを含めた稼動部側に電気コイルを配置することで稼動側部分の重量をできるだけ軽くして、稼動部側のイナーシャを軽減することで、糸ガイドの移動経路の両端でのクイックターンを実現している。
特表２００２−５３２３６５号公報

糸ガイドの移動経路の両端でクイックターンを実現するためには、（１）稼動部のイナーシャを小さくすること、（２）稼動部に与えるトルクを大きくすること、などが挙げられる。
しかし、特許文献１に記載の糸のトラバース装置においては、糸ガイドの移動経路の両端でクイックターンを実現しようとして、稼動部に与えるトルクを大きくすると、稼動部のイナーシャが大きくなるという問題があった。すなわち、特許文献１に記載の糸のトラバース装置では、稼動部に与えるトルクを大きくするためには、アームの揺動中心から電気コイルまでの距離を大きくしなければならず、この結果、稼動部が大型化し、稼動部のイナーシャが大きくなってしまうという問題があった。このため、結局のところ、特許文献１のトラバース装置では、糸ガイドの移動経路の両端でクイックターンを実現することが困難であった。
また、特許文献１のトラバース装置は、コイル支持体に電気コイルを適正に巻き付けることが困難であるといった製造上の問題と、構造が複雑になるといういった問題があった。
そこで、本発明では、このような点を鑑みて、糸ガイドの移動経路の両端でクイックターンを実現する糸のトラバース装置を提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上のとおりであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
まず、請求項１に記載のように、往復運動して、その運動に伴って糸を往復案内する糸ガイドが駆動装置で往復運動させられる構成の糸のトラバース装置において、前記駆動装置は、前記糸ガイドに関連付けられ、その往復回転によって前記糸ガイドを往復運動させる回転軸と、前記回転軸の外周に取り付けられた円筒状の永久磁石と、前記永久磁石の外周に空隙を介して配置され、この空隙を通して前記永久磁石との間に界磁束を発生させるための電磁石群と、を備えた構成とする。

また、請求項２に記載のように、前記永久磁石の直径に対する軸方向の長さの比率を０．７以上とした。

そして、請求項３に記載のように、前記永久磁石を希土類磁石とした。

そうして、請求項４に記載のように、前記永久磁石の最大残留磁束密度を０．３テスラー以上とした。

前記駆動装置の回転軸にアームの基端部を固定し、このアームの先端部に前記糸ガイドを固定した、

本発明は、以上のように構成したことにより、次のような効果を奏する。
特許文献１のトラバース装置では、コイル支持体が回転軸から径方向に大きく張り出す構成になっているため、稼動部のイナーシャを大きくする原因になっている。これに対し、請求項１に記載の発明では、回転軸の周囲に永久磁石を配した構成であるので、稼動部のイナーシャを低く抑えることができ、クイックターンを実現することができる。また、構造が簡素で、製作も容易である。

また、請求項２に記載の発明に関して、稼動部のイナーシャの大きさに影響する永久磁石のイナーシャは、永久磁石の直径の２乗に比例し、該永久磁石の軸方向長さの１乗に比例することから、このイナーシャを小さくするためには永久磁石の直径を小さくすることが効果的で、また、回転軸に与えるトルクを大きくするためには、永久磁石の外周面積を増やして永久磁石と電磁石の間の空隙に生じる磁束を増やすことが必要であり、従って、稼動部側のイナーシャを小さくしつつ回転軸に与えるトルクを大きくするためには、永久磁石の直径は小さくしたまま永久磁石の外周面積を増やす、つまり、永久磁石の軸方向の長さを長くする構成となり、請求項２に記載のように、永久磁石の直径に対する軸方向の長さの比率を０．７以上としたことで、前記イナーシャを低く抑えて、糸ガイドの移動経路の両端でのクイックターンに必要なトルクを得ることができ、製品品質の向上を図ることができる。

そして、請求項３に記載の発明では、永久磁石を強力な磁気異方性を有する希土類磁石としたことで、該希土類磁石の外周と電磁石の内周との間の空隙で強力な磁束を発生させることができ、回転軸に大きなトルクを与えることができて、糸ガイドの移動経路の両端でのクイックターンを実現することができ、製品品質の向上を図ることができる。

そうして、請求項４に記載の発明では、前記永久磁石の最大残留磁束密度を０．３テスラー以上としたことで、該永久磁石の外周と電磁石の内周との間の空隙で強力な磁束を発生させることができ、回転軸に大きなトルクを与えることができて、糸ガイドの移動経路の両端でのクイックターンを実現することができ、製品品質の向上を図ることができる。

請求項５に記載の発明では、前記駆動装置の回転軸にアームの基端部を固定し、このアームの先端部に前記糸ガイドを固定した糸のトラバース装置に適用することで、糸ガイドの移動経路の両端でのクイックターンが実現でき、かつ、簡素な構成の糸のトラバース装置とすることができる。

次に、本発明の実施の一形態を、図面を参照しながら説明する。
図１、図２、図３に示すように、糸のトラバース装置１は、駆動源である駆動装置２と、該駆動装置２が取り付けられた筐体１０と、駆動装置２の回転軸２８の筐体１０の正面から突出した外側端部に取り付けられた糸フィンガ３と、該筐体１０の上面における左右両側端部に取り付けられた一対のＬ字型のステー１１・１１と、該一対のステー１１・１１の上端部に回転自在に支持された案内ローラ１２と、該筐体１０の正面上部における左右両側端部に取り付けられ、前記糸フィンガ３の先端（上端）の軌道に沿って配置された門字型の案内フレーム１３と、を備え、前記案内ローラ１２の上方には巻管である巻取ボビン５がその左右両端部（軸方向両端部）を図示せぬ支持フレームによって支承されており、該巻取ボビン５の外周面には円筒状の綾巻ボビン６が形成されて、該綾巻ボビン６と前記案内ローラ１２とが接するように配置されている。この巻取ボビン５は、支持フレームに設けられた回転駆動装置（図示省略）にて回転駆動される。

糸フィンガ３は、その基端部（下端部）が駆動装置２の回転軸２８に取り付けられたアーム３１と、該アーム３１の先端部（上端部）に取り付けられた、糸を引っ掛けて糸と係合する糸ガイド３２と、から成り、該アーム３１は長手のプレートで形成されて、該糸ガイド３２はフック状に形成されており、該アーム３１の長手方向と駆動装置２の回転軸２８の軸方向とは直交するように配置されて、該アーム３１の下端部が該回転軸２８の外側端部に固定した状態で取り付けられている。

この糸フィンガ３の先端の糸ガイド３２は駆動装置２の回転軸２８の正逆回転によって円弧状の軌跡を描きながら往復運動し、該糸ガイド３２の往復運動範囲は前記綾巻ボビン６の左右両端間（軸方向両端間）となるように構成されている。この糸ガイド３２に案内された糸は駆動装置２の回転軸２８の正逆回転により左右に綾振されながら綾巻ボビン６に巻き取られていき、該綾巻ボビン６の左右両端間に均一に巻き取られるように構成されている。

次に本発明に係る駆動装置２について説明する。
本発明に係る駆動装置２は、糸フィンガ３が取り付けられた回転軸の外周に永久磁石が取り付けられて稼動部側（回転子側）が構成され、該永久磁石に沿って該永久磁石を囲うように複数個の電磁石が配置されて固定側（固定子側）が構成されている。

さらに詳しく説明すると、図３、図４に示すように、この駆動装置２は、糸フィンガ３に固定され、糸フィンガ３とともに往復回動する回転軸２８と、該回転軸２８の外周に取り付けられた円筒状の永久磁石２０と、該永久磁石２０の外周に沿って複数個配置されて全体として円筒状に形成された電磁石２１群と、該永久磁石２０の外周と該電磁石２１群の内周との間に形成されたリング状の空隙２５と、該回転軸２８の長手方向両側部を回転自在に支持する軸受部材であるベアリング２４・２４と、を備え、該永久磁石２０と該電磁石２１群とは回転軸２８の軸心を中心とする同心円に配置されている。

駆動装置２の回転軸２８の反糸フィンガ３側の端部には円盤状の被検出体２６が取り付けられており、該被検出体２６の円盤面には長手方向を半径方向に向けたスリットが該被検出体２６の円周方向に多数配列されていて、駆動装置２の筐体本体２Ｂ側には光学式検出手段であるエンコーダ２７が取り付けられて、該エンコーダ２７の「コ」字型の検出部に被検出体２６の一側部が挿入されるように構成されている。このエンコーダ２７で被検出体２６のスリットを検出してカウントすることで、回転軸２８の回転位置が逐一検出されるように構成されている。

エンコーダ２７の検出結果は、図示省略した制御装置に送られる。そして、制御装置は、上記検出結果に基づいて駆動装置２を制御する。この構成により、糸ガイド３２の位置及び速度を要求通りに自由に制御できるようになっている。

電磁石２１群は、本実施の形態では、１２個の電磁石１２から構成されている。各電磁石２１は、固定鉄心部であるヨーク２３と、磁界を発生させる電気コイル２２と、で構成されている。ヨーク２３は、内弧部分２３ａと、外弧部分２３ｂと、これらを連結する連結部２３ｃと、から構成されている。この連結部２３ｃには、電気コイル２２が巻かれている。全体として、円筒形に配置された複数のヨーク２３は、隣り合うヨーク２３同士の内弧部分２３ａ及び外弧部分２３ｂにおいて互いに接触している。各電磁石２１は、その電気コイル２２に通電することにより、空隙２５を通して永久磁石２０との間に界磁束を発生させる。

連結部２３ｃに電気コイル２２を巻き付ける巻き付け方は、電気コイル２２への通電方向により、内弧部分２３ａから連結部２３ｃを通って外弧部分２３ｂへ、或いは、外弧部分２３ｂから連結部２３ｃを通って内弧部分２３ａへ、磁束が流れるように、電気コイル２２を連結部２３ｃに巻き付けるものである。このようにして、電磁石２１群全体として、各電磁石２１の電気コイル２２への通電を制御することで、永久磁石２０を含む回転子周りに時計回り或いは反時計回りの回転磁界が生じるようにしている。したがって、永久磁石２０を含む回転子の角度位置に応じて、各電磁石２１の電気コイル２２への通電を制御することで、回転子は、正転あるいは逆転するようになっている。

永久磁石２０は、本実施の形態では、外周側にＳ極、Ｎ極が交互に８極に着磁されている。該永久磁石２０の直径Ｄに対する軸方向の長さＬの比率は０．７以上に構成されて、回転軸２８側のイナーシャをできるだけ小さくしつつ、回転軸２８に与えるトルクをできるだけ大きくするように構成されている。

詳述すると、稼動部側のイナーシャは、回転軸２８の大きさを剛性等の面から変えないとすると、回転軸２８の外周に取り付けられた永久磁石２０のイナーシャに依存することになる。永久磁石２０のイナーシャは永久磁石２０の直径Ｄの２乗に比例し、該永久磁石２０の軸方向長さＬの１乗に比例することから、このイナーシャを小さくするためには永久磁石２０の直径を小さくすることが効果的である。また、回転軸２８に与えるトルクを大きくするためには、永久磁石２０の外周面の面積を増やして永久磁石２０と電磁石２１の間の空隙２５に生じる有効磁束を増やすことが必要である。従って、稼動部側のイナーシャを小さくしつつ回転軸２８に与えるトルクを大きくするためには、永久磁石２０の直径Ｄは小さくしたまま永久磁石２０の外周面の面積を増やす、つまり、永久磁石２０の軸方向の長さＬを長くする構成とするのがよい。本発明では、永久磁石２０の直径Ｄに対する軸方向の長さＬの比率を０．７以上としたことで、低イナーシャ化と高トルク化とを同時に満たすことができ、糸ガイド３２の移動経路の両端で、必要なクイックターンを実現することができる。

この永久磁石２０には強力な磁気異方性を有する希土類磁石が用いられており、その最大残留磁束密度が０．３テスラー以上に着磁されたものを使用する。この構成により、永久磁石２０の外周と電磁石２１の内周との間の空隙２５でより一層強力な磁束を発生させることができて、駆動装置２の回転軸２８により一層大きなトルクを与えることができ、糸フィンガ３の移動経路の両端でのクイックターンを実現することができる。

以上のように、本発明に係る糸のトラバース装置１の駆動装置２が構成されており、なお、この駆動装置は、図１から図３に示すアーム式の糸フィンガ３を有する糸のトラバース装置１に限らず、図５に示すベルト式の糸のトラバース装置８にも適用することができる。要するに、駆動装置の回転軸を往復動させて、糸ガイドを往復動作させる形式の糸のトラバース装置であれば、該駆動装置を適用することができる糸のトラバース装置の構成は特に限定はしないものとする。

このベルト式の糸のトラバース装置８について説明しておくと、該糸のトラバース装置８は、左右一対の従動プーリ８７・８８と、該一対の従動プーリ８７・８８の回転軸心間を結ぶ線の垂直二等分線上に配置された駆動プーリ８６と、該駆動プーリ８６と該従動プーリ８７・８８に巻回された無端ベルト８９と、該無端ベルト８９における従動プーリ８７・８８間に取り付けられて、駆動プーリ８６の正逆回転により該従動プーリ８７・８８間を往復移動する糸ガイド８３と、を備え、該駆動プーリ８６の回転軸心には前記駆動装置２の回転軸２８が取り付けられている。

以上のような構成で、このベルト式の糸のトラバース装置８においても、糸ガイド８３の移動経路の両端でのクイックターンを実現することができ、製品品質の向上を図ることができる。

以上に説明した実施形態においては、駆動装置２として、固定子側に回転磁界を生じさせて回転子を回転させるサーボモータを例に挙げたが、駆動装置２は、固定子側に極歯を備えて電気コイルにパルス列を与えることにより一定角度回転する永久磁石形ステッピングモータ等であってもよい。

本発明の一実施形態を示す糸のトラバース装置１の斜視図。 同装置の正面図。 同装置の側面断面図。 同装置における駆動装置２の正面断面図。 本発明の別実施形態を示す糸のトラバース装置８の正面図。

符号の説明

１ 糸のトラバース装置
２ 駆動装置
３ 糸フィンガ
５ 巻取ボビン
６ 綾巻ボビン
８ 糸のトラバース装置
１０ 筐体
２０ 永久磁石
２１ 電磁石
２２ 電気コイル
２３ ヨーク
２５ 空隙
２８ 回転軸
３１ アーム
３２ 糸ガイド
８３ 糸ガイド

Claims (5)

1. 往復運動して、その運動に伴って糸を往復案内する糸ガイドが駆動装置で往復運動させられる構成の糸のトラバース装置において、
   前記駆動装置は、
   前記糸ガイドに関連付けられ、その往復回転によって前記糸ガイドを往復運動させる回転軸と、
   前記回転軸の外周に取り付けられた円筒状の永久磁石と、
   前記永久磁石の外周に空隙を介して配置され、この空隙を通して前記永久磁石との間に界磁束を発生させるための電磁石群と、
   を備えたことを特徴とする糸のトラバース装置。
2. 前記永久磁石の直径に対する軸方向の長さの比率を０．７以上としたことを特徴とする請求項１に記載の糸のトラバース装置。
3. 前記永久磁石を希土類磁石としたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の糸のトラバース装置。
4. 前記永久磁石の最大残留磁束密度を０．３テスラー以上としたことを特徴とする請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の糸のトラバース装置。
5. 前記駆動装置の回転軸にアームの基端部を固定し、このアームの先端部に前記糸ガイドを固定した、ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の糸のトラバース装置。