JP2010018383A - 柔軟材繰出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スプールから繰り出される柔軟材料を取出ローラを介して取り出す柔軟材繰出装置において、ブレーキシューが摩耗してもブレーキ力の変化がなく（少なく）、テンション調整によっても取出ローラの位置が変化しない柔軟材繰出装置を得る。
【解決手段】ブレーキドラムを有するスプール軸；このスプール軸に支持されたスプールから出た柔軟材料が掛け回される、スプール軸との軸間距離が不変の取出ローラ；スプール軸と取出ローラの間に位置し、柔軟材料から受ける張力によって移動するように可動に支持されたテンション検知ローラ；このテンション検知ローラの移動位置に応じて出力空気圧を変化させるレギュレータ；スプール軸のブレーキドラムに向けて直線移動可能に支持されたブレーキ体；及びレギュレータの出力空気圧を受けて、ブレーキ体をブレーキドラムに接離移動させるブレーキ用エアシリンダ装置；を備えた柔軟材繰出装置。
【選択図】図３

Description

本発明は、ワイヤ（繊維）状材料、シート状材料、ロール紙のような巻回可能な柔軟材を一定張力で繰り出す柔軟材繰出装置に関する。

この種の柔軟材繰出装置は例えば、複数本の素線を撚った撚り線を形成するワイヤ繰出装置として用いられている。ワイヤ繰出装置は、従来、スプール軸の偏心位置に軸を持つ制御アームの先端に、取出ローラ（ガイドローラ）を回転自在に支持し、スプールからのワイヤ状材料をこの取出ローラに掛け回して取り出す装置が一般的に用いられてきた（特許文献１、２）。制御アームには、スプール軸と同軸一体のブレーキドラムに接離するブレーキシューが支持されており、制御アームとブレーキドラムの間には、ワイヤ状材料を介して取出ローラに加わる張力が大きくなると、制御アームのブレーキシューとブレーキドラムの接触圧力を小さくし、同張力が小さくなると、ブレーキシューとブレーキドラムの接触圧力を大きくする圧力機構（空圧機構、ばね機構）が介在しており、その結果、ワイヤ状材料（柔軟材料）の張力が一定範囲に保たれる。
特許第３６９６２０２号公報 特表２００３-５０２２３９号公報

しかしながらこれらの従来装置は、制御アームが軸を中心とする揺動運動をするため、テンション調整に伴い、制御アーム先端の取出ローラの位置が変化することが避けられない。このため、必然的に取出ローラから出るワイヤ状材料の位置が変化し、繰り出されたワイヤ状材料を利用する周辺機器は、ワイヤ材料の移動範囲を考慮して配置しなければならなかった。また、ブレーキシューは、同じく揺動運動する制御アームに支持されているため、ブレーキドラムに対し円弧運動して接離する。このため、ブレーキシューの摩耗の程度によってブレーキ力が変化するという問題があった。

本発明は、以上の問題意識に基づき、ブレーキシューが摩耗してもブレーキ力の変化がなく（少なく）、かつテンション調整によっても取出ローラの位置が変化しない柔軟材繰出装置を得ることを目的とする。

本発明による柔軟材繰出装置は、柔軟材料を巻回したスプールを回転自在に支持する、ブレーキドラムを有するスプール軸；スプールから出た柔軟材料が掛け回される、スプール軸との軸間距離が不変の取出ローラ；スプール軸と取出ローラの間に位置し、柔軟材料から受ける張力によって移動するように可動に支持されたテンション検知ローラ；このテンション検知ローラの移動位置に応じて出力空気圧を変化させるレギュレータ；スプール軸の上記ブレーキドラムに向けて直線移動可能に支持されたブレーキ体；及びレギュレータの出力空気圧を受けて、ブレーキ体をブレーキドラムに接離移動させるブレーキ用エアシリンダ装置；を備えたことを特徴としている。

スプール軸、取出ローラ及びテンション検知ローラは、単一の機枠に支持してユニット化するのが実際的である。

テンション検知ローラは、機枠に対し例えば直進移動可能に支持することができる。

このテンション検知ローラは、スプール軸と取出ローラ中心とを結ぶ平面に交差（直交）する方向に直進移動可能に支持すると、柔軟材料に加わる張力で円滑に移動させることができる。

好ましい態様では、テンション検知ローラとレギュレータの間に、ばね手段を介在させ、テンション検知ローラの移動量に応じたばね力に対応する出力空気圧をレギュレータによって発生させることができる。

本発明の柔軟材繰出装置によれば、柔軟材料の張力が変化しても、取出ローラの位置が変化しないので、柔軟材料を利用する周囲機械の配置が容易になる。また、スプール軸のブレーキドラムに対してブレーキ体を直進移動可能に支持し、テンション検知ローラの移動位置により、ブレーキ用エアシリンダ装置を介して、このブレーキ体の移動位置を制御するので、確実で一定なブレーキ作用が得られ、しかも、ブレーキ体（ブレーキシュー）に偏摩耗が生じることがない。

図示実施形態は、本柔軟材繰出装置をワイヤ繰出装置に適用した実施形態をしめしている。本ワイヤ繰出装置の機枠１０は、図１ないし図４に示すように、左右のメイン機枠１１とサブ機枠１２及びこのメイン機枠１１とサブ機枠１２を接続する接続桟１３からなっている。メイン機枠１１には、片持ちでスプール軸２０が回転自在に支持されており、メイン機枠１１とサブ機枠１２の間には、取出ローラ２１が両持ちで回転自在に支持されている。

スプール軸２０と取出ローラ２１の軸線は互いに平行であり、両者の軸間距離は不変である。スプール軸２０には、そのメイン機枠１１側の端部に大径のブレーキドラム２０Ｂが一体に形成されており、ブレーキドラム２０Ｂと反対側の先端部は、テーパ径部２０Ｔとなっている。スプール軸２０には、そのテーパ径部２０Ｔ側からワイヤ状材料（柔軟材料）Ｗを巻回したスプールＳ（図３、図４）が挿脱される。実際の装置構成では、スプールＳの脱落を防ぐため、テーパ径部２０Ｔが上方に位置するように、スプール軸２０と取出ローラ２１を傾けて配置する。

機枠１０には、その接続桟１３に、スプール軸２０及び取出ローラ２１と軸線が平行なテンション検知ローラ２２が直進移動可能に支持されている。すなわち、テンション検知ローラ２２の両端部は、該ローラを相対回転自在に支持する軸受部材２２Ａに支持されており、この軸受部材２２Ａの進退ロッド２２Ｂは接続桟１３に設けたリニアボール軸受１４に直進移動自在に支持されている。図示例では、軸受部材２２Ａ（テンション検知ローラ２２）の移動方向は、スプール軸２０の軸線と取出ローラ２１の軸線を結ぶ平面に対して直交する方向に設定されている。また、テンション検知ローラ２２は、スプール軸２０の軸線と取出ローラ２１の軸線を結ぶ平面の一方の側に位置していて、スプール軸２０のスプールＳから取出ローラ２１に直線状に入ろうとするワイヤ状材料Ｗがこのテンション検知ローラ２２によって進路を曲げられる。別言すると、テンション検知ローラ２２は、スプールＳから出て取出ローラ２１に入るワイヤ状材料Ｗの張力を常時受ける位置にある。スプールＳに密に巻回されているワイヤ状材料Ｗのスプール軸２０の軸方向の位置は、繰出に従って変化し、取出ローラ２１とテンション検知ローラ２２は、この変化に対応できる軸方向長を有している。

機枠１０の接続桟１３には、シリンダブラケット１５を介して、ブレーキ体２４及びブレーキ用エアシリンダ装置２５が支持されている。ブレーキ体２４は、ブレーキ用エアシリンダ装置２５のピストンロッド２６に結合されており、ブレーキ体２４（ピストンロッド２６）の移動方向は、ブレーキドラム２０Ｂの軸線に向かう直線方向に設定されている。ブレーキ体２４は、ブレーキドラム２０Ｂの外径に沿う円弧状部を有しており、その凹面にブレーキシュー２４Ｂが添着されている。

ブレーキ用エアシリンダ装置２５は、図５に詳細を示すように、シリンダハウジング２７内に、非接触のピストン体２８を配し、このピストン体２８の両側に位置させた一対のローリングダイヤフラム２９によって、一対の圧力室３０、３１を形成した周知のものである。圧力室３０の圧力によって発生する力が圧力室３１の圧力によって発生する力より大きいと、ピストン体２８（ブレーキ体２４）はブレーキドラム２０Ｂに接近移動し、圧力室３１の圧力によって発生する力が圧力室３０の圧力によって発生する力より大きいと、ピストン体２８（ブレーキ体２４）はブレーキドラム２０Ｂから離隔移動する。圧力室３０に連通する加力ポート３０Ｐは、図３に示すように、レギュレータ４０及び開閉弁４１を介して圧縮空気源４２に連通し、圧力室３１に連通する減力ポート３１Ｐは、テンション検知ローラ２２に連動するレギュレータ（減圧弁）５０を介して圧縮空気源４２に連通している。

レギュレータ５０は、ブレーキ体２４とブレーキ用エアシリンダ装置２５によってブレーキドラム２０Ｂに与えられるブレーキ力（空気圧）を、テンション検知ローラ２２の位置に応じて変化させる。レギュレータ５０は、テンション検知ローラ２２の左右のリニアボール軸受１４のうちの一方に関連させて設けられている。図３及び図５に示すように、軸受部材２２Ａの進退ロッド２２Ｂは、リニアボール軸受１４に直進移動自在に支持されており、その先端部（テンション検知ローラ２２と反対側の端部）には、ばね受け座２２Ｃが設けられている。レギュレータ５０には、このばね受け座２２Ｃの変位を、圧縮ばね５１を介して受けるダイヤフラムアッセンブリ５２が支持されており、このダイヤフラムアッセンブリ５２の位置によって、圧縮ばね５１の圧縮量が変化し、ポート５４Ａとポート５４Ｂとの間を開閉する開閉弁５３の状態が変化する。ポート５４Ｂは、ブレーキ用エアシリンダ装置２５の加力ポート３０Ｐに連通しており、その結果、ブレーキ用エアシリンダ装置２５に与えられる出力空気圧が変化する。

すなわち、テンション検知ローラ２２にワイヤ状材料Ｗの張力が作用しない状態では、圧縮ばね５１の力によってダイヤフラムアッセンブリ５２（開閉弁５３）はポート５４Ａと５４Ｂの連通を遮断する位置にある。一方、テンション検知ローラ２２がワイヤ状材料Ｗの張力によって押され、その進退ロッド２２Ｂとばね受け座２２Ｃがレギュレータ５０側に移動すると、圧縮ばね５１を介してダイヤフラムアッセンブリ５２及び開弁ロッド５５が押される。開弁ロッド５５が押されると、開閉弁５３が開いて、開弁ロッド５５の摺動通路５６及びダイヤフラム室５７を介して、ポート５４Ａと５４Ｂを連通させて、高い空気圧がポート５４Ｂに導かれる。逆に、テンション検知ローラ２２が受けるワイヤ張力が小さくなると、ダイヤフラムアッセンブリ５２が開弁ロッド５５から離れる方向に移動し、排気弁５８が開いて、ポート５４Ｂの空気が排出され、その空気圧が下降する。

なお、図３は、ブレーキ用エアシリンダ装置２５とレギュレータ５０に対する空圧回路を描くことを目的としており、シリンダブラケット１５を描かず、接続桟１３に直接ブレーキ用エアシリンダ装置２５が支持されているように描いている。

従って、以上の構成の本柔軟材繰出装置は次のように動作する。まず、ワイヤ状材料Ｗに張力が加わっていない初期状態では、テンション検知ローラ２２は圧縮ばね５１による付勢突出端に位置していてレギュレータ５０の開閉弁５３は閉じている。この状態では、ブレーキ用エアシリンダ装置２５の圧力室３１（減力ポート３１Ｐ）には、空気圧が導入されておらず、一方、圧力室３０（加力ポート３０Ｐ）には、圧縮空気源４２からの高圧空気が開閉弁４１及びレギュレータ４０を介して導入されているため、ピストン体２８（ブレーキ体２４）はブレーキドラム２０Ｂ側に移動し、スプール軸２１にはブレーキがかかっている。このブレーキ状態から、ワイヤ状材料Ｗに張力を加えると（張力が加わると）、テンション検知ローラ２２はその張力により押し込まれて図３の左方に移動する。すると、進退ロッド２２Ｂとばね受け座２２Ｃがレギュレータ５０側に移動して圧縮ばね５１を圧縮し、ダイヤフラムアッセンブリ５２が開弁ロッド５５を押して開閉弁５３を開き、ポート５４Ａと５４Ｂを連通させて、高い空気圧をポート５４Ｂから減力ポート３１Ｐに導く。このため、ブレーキ用エアシリンダ装置２５の圧力室３１側の圧力が高くなってピストン体２８（ブレーキ体２４）がブレーキドラム２０Ｂから離れる方向に移動し、ブレーキ力が弱くなる。以下、ワイヤ状材料Ｗの張力が大きいときにはブレーキ力が小さくなり、同張力が小さいときにはブレーキ力が大きくなるように、ブレーキ用エアシリンダ装置２５に対する圧縮空気力の調整が行われ、ブレーキ力が変化する。

以上の実施形態では、テンション検知ローラ２２の進退ロッド２２Ｂと、開閉弁５３の開弁ロッド５５との間に、圧縮ばね５１を介在させたが、本柔軟材繰出装置は、原理的には、進退ロッド２２Ｂと開弁ロッド５５を直結させても作動する。しかし、圧縮ばね５１を介在させることで、ポート５４Ｂの出力空気圧の圧力変化を滑らかにすることができる。

以上の実施形態に示したブレーキ用エアシリンダ装置２５及びレギュレータ５０は一例を示すものである。同様の機能のエア機器は各種知られており、これらを適宜選択して用いることができる。

また、以上の実施形態では、柔軟材料としてワイヤＷを例示したが、本発明は柔軟でスプールに巻回可能なフィルムやロール紙の繰出装置にも適用できる。

本発明による柔軟材繰出装置をワイヤ繰出装置に適用した一実施形態を示す斜視図である。 同柔軟材繰出装置の側面図である。 同柔軟材繰出装置の空圧制御系を示す接続図である。 同柔軟材繰出装置の正面図である。 図３の空圧制御系に示したブレーキ用エアシリンダ装置の具体例を示す縦断面図である。 同レギュレータの具体例を示す縦断面図である。

符号の説明

Ｗ ワイヤ状材料（柔軟材料）
Ｓ スプール
１０ 機枠
１１ メイン機枠
１２ サブ機枠
１３ 接続桟
１４ リニアボール軸受
１５ シリンダブラケット
２０ スプール軸
２０Ｂ ブレーキドラム
２０Ｔ テーパ径部
２０Ｔ 取出ローラ
２２ テンション検知ローラ
２２Ａ 軸受部材
２２Ｂ 進退ロッド
２２Ｃ ばね受け座
２４ ブレーキ体
２５ ブレーキ用エアシリンダ装置
２６ ピストンロッド
２８ ピストン体
２９ ローリングダイヤフラム
３０ ３１ 圧力室
４０ レギュレータ
４１ 開閉弁
４２ 圧縮空気源
５０ レギュレータ
５１ 圧縮ばね
５２ ダイヤフラムアッセンブリ
５３ 開閉弁
５４Ａ ５４Ｂ ポート
５５ 開弁ロッド
５６ 摺動通路
５７ ダイヤフラム室
５８ 排気弁

Claims (5)

1. 柔軟材料を巻回したスプールを回転自在に支持する、ブレーキドラムを有するスプール軸；
   上記スプールから出た柔軟材料が掛け回される、上記スプール軸との軸間距離が不変の取出ローラ；
   上記スプール軸と取出ローラの間に位置し、柔軟材料から受ける張力によって移動するように可動に支持されたテンション検知ローラ；
   このテンション検知ローラの移動位置に応じて出力空気圧を変化させるレギュレータ；
   スプール軸の上記ブレーキドラムに向けて直線移動可能に支持されたブレーキ体；及び
   上記レギュレータの出力空気圧を受けて、上記ブレーキ体をブレーキドラムに接離移動させるブレーキ用エアシリンダ装置；
   を備えたことを特徴とする柔軟材繰出装置。
2. 請求項１記載の柔軟材繰出装置において、上記スプール軸、取出ローラ及びテンション検知ローラは、単一の機枠に支持されている柔軟材繰出装置。
3. 請求項２記載の柔軟材繰出装置において、上記テンション検知ローラは、上記機枠に直進移動可能に支持されている柔軟材繰出装置。
4. 請求項３記載の柔軟材繰出装置において、上記テンション検知ローラは、上記スプール軸と取出ローラ中心とを結ぶ平面に交差する方向に直進移動可能に支持されている柔軟材繰出装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項記載の柔軟材繰出装置において、上記テンション検知ローラとレギュレータの間には、ばね手段が介在しており、該レギュレータは、テンション検知ローラの移動量に応じたばね力に対応する出力空気圧を発生する柔軟材繰出装置。

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