JP2014034747A - コーマにおけるデタッチングローラ駆動装置 - Google Patents

コーマにおけるデタッチングローラ駆動装置 Download PDF

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    • D01G19/18Roller, or roller and apron, devices, e.g. operating to draw-off fibres continuously

Abstract

【課題】慣性の増大を抑制しつつデタッチングローラの駆動力を高める。
【解決手段】デタッチングローラ4は両端にギヤ18A、18Bを有し、一端側に3個のサーボモータ20A、20B、20Cが、他端側に3個のサーボモータ21A、21B、21Cが配置されている。サーボモータ20A、20B、20Cは、モータ軸に固定されたギヤ22A、22B、22Cが1つの共通アイドルギヤ23に歯合され、共通アイドルギヤ23がデタッチングローラ4のギヤ18Aに歯合されている。サーボモータ21A、21B、21Cにおいても同様に構成されている。従って、デタッチングローラ4は、少なくとも片側3個のサーボモータ20A、20B、20Cによって駆動される。この構成により、ロータ径の小さい、かつロータ長の短いサーボモータを用いることができるため、ロータ慣性の増大を抑制し、各モータのトルクの合成により大きな駆動力が得られる。
【選択図】図2

Description

本願発明は、コーマにおけるデタッチングローラの駆動装置に関する。
コーマは、主要な構成として、ニッパ装置、トップコーム、コーミングシリンダ及びデタッチングローラを備えている。コーマは次のように動作する。ラップ供給部から引き出されたラップは、揺動運動するニッパ装置により把持され、ラップの先端部がコーミングシリンダによりコーミングされることにより短繊維等を除去され、フリースが形成される。
ニッパ装置が前進されるとともにデタッチングローラが逆転され、ニッパ装置によって把持されているフリースの前端部がデタッチングローラによって引き取られた先行のフリースの後端部に重ね合わされる。続いて、デタッチングローラが正転され、先行のフリースとともに後続のフリースがデタッチングローラによってニッパ装置から引き取られるとともに後続のフリースの後端がトップコームによりコーミングされる。
コーマは、通常、8個のコーミング部を備え、デタッチングローラは8個のコーミング部に対応する長さを有し、前後2列に配設されている。デタッチングローラはフリースの引き取り動作として、正転及び逆転するため、デタッチングローラの駆動装置に掛かる負荷が極めて大きい。特に、コーマが生産性向上のために高速化(例えば、コーミングシリンダの回転速度が300rpm以上)されると、デタッチングローラの駆動装置に高トルクが要求される。
例えば、特許文献1には、高トルクが要求されるデタッチングローラの高速駆動を目的とした技術が開示されている。コーマは、ニッパフレームの揺動運動と同期して正逆回転駆動される前後2本のデタッチングローラを備えている。各デタッチングローラのシャフトは、それぞれその両側に設けられるとともに同期して駆動される正逆回転の駆動が可能なサーボモータにより、両側から駆動される。シャフトは、サーボモータのモータ軸と、シャフトとの間に設けられたギヤ列を介して駆動されるとともに、ギヤ列にはアイドルギヤが設けられている。
特許文献1では、2列のデタッチングローラのシャフトを4台のモータで駆動するため、2倍のトルクでデタッチングローラを駆動することができ、高トルクが要求されるデタッチングローラを高速で駆動し、高速化を図ることができる。
特開2012−1843号公報
特許文献1は、1つのデタッチングローラに対して両側にモータを設け、2つのモータで1つのデタッチングローラを両側から駆動することにより、2倍のトルクを得る構成を提案している。これに対し、コーマがより高速化され、デタッチングローラの駆動装置にさらに高いトルクを要求された場合、特許文献1の構成では、デタッチングローラの両側に設けたモータの大型化により対応しなければならない。
しかし、デタッチングローラの駆動装置では、正転駆動と逆転駆動とを繰り返し行なわなければならないため、モータの大型化はロータに生じる慣性の増大を招き、慣性の増大がより大きなトルクを必要とする悪循環を招くことになる。従って、特許文献1の技術では、コーマの高速化に十分対応することが難しい。
本願発明は、慣性の増大を抑制しつつデタッチングローラの駆動力を高めることを目的とする。
請求項1は、ニッパ装置と前記ニッパ装置の前方に配設されたデタッチングローラとを備え、前記デタッチングローラは、専用のモータにより前記ニッパ装置の揺動運動に同期して正転駆動及び逆転駆動されるコーマにおけるデタッチングローラ駆動装置において、前記デタッチングローラは、少なくとも前記デタッチングローラの一端側に配設された複数のモータに連結され、前記複数のモータが同期して前記デタッチングローラを正転駆動及び逆転駆動することを特徴とする。
請求項1によれば、1つのデタッチングローラを少なくとも一端側に設けた複数のモータにより駆動することにより、ロータ径の小さい、かつロータ長の短いモータを用いてロータ慣性の増大を抑制することができるとともに各モータのトルクの合成により大きな駆動力を得ることができる。従って、コーマの高速化に伴うデタッチングローラの高速な正転駆動及び逆転駆動を確実に行うことができる。また、慣性に対する駆動力の増加を必要としないため、高速化されたコーマにおける動力消費の低減にも寄与することができる。
請求項2は、前記モータはサーボモータで構成され、前記デタッチングローラは一端側に配設された複数のサーボモータ及び他端側に配設された複数のサーボモータに連結され、全てのサーボモータが同期して前記デタッチングローラを正転駆動及び逆転駆動することを特徴とする。請求項2によれば、1つのデタッチングローラを駆動するモータ数を増やすことができるため、より小型のモータでデタッチングローラの高速駆動に対応させることができる。また、モータをサーボモータにより構成することにより、デタッチングローラの正転駆動及び逆転駆動を簡単、かつ正確に制御することができる。
請求項3は、前記デタッチングローラの一端側に配設された前記複数のサーボモータ及び他端側に配設された前記複数のサーボモータは、それぞれの前記複数のサーボモータのうちの1つのサーボモータにエンコーダを備えるとともに、それぞれの前記複数のサーボモータは1つのサーボアンプに接続され、前記サーボアンプは前記エンコーダからの信号に基き前記複数のサーボモータの回転を制御することを特徴とする。請求項3によれば、フィードバック制御に必要なエンコーダ及びサーボアンプを減らすことができ、サーボモータの駆動装置を簡単にし、原価低減に寄与することができる。また、サーボモータの制御系を1系統に構成することができ、複数のサーボモータ間の同期ずれ等のトラブルを回避することができる。
請求項4は、前記サーボモータは液冷式モータにより構成されていることを特徴とする。請求項4によれば、デタッチングローラの駆動装置では、コーマの高速化がモータの負荷を増大し、モータの大きな発熱要因となるが、サーボモータを液冷式モータとすることにより発熱の問題を回避し、隣接するサーボモータへの熱影響を無くすことができる。
本願発明は、慣性の増大を抑制しつつデタッチングローラの駆動力を高めることができる。
第1の実施形態におけるコーマの概略を示す側面図である。 デタッチングローラ駆動装置を示す平面図である。 図2のA−A線断面図である。 第2の実施形態を示す図3に対応する断面図である。 第3の実施形態を示す図3に対応する断面図である。
(第1の実施形態)
第1の実施形態を図1〜図3に基づいて説明する。なお、本願明細書においては、便宜上、図1の左側を前、右側を後とし、上側及び下側をそれぞれ上、下として説明する。図1は、コーマにおける1つのコーミング部1を示している。コーマは、一般に、8個のコーミング部1を備えている。コーミング部1は、ニッパ装置2と、コーミングシリンダ3と、コーミングシリンダ3の前方に前後2列に配設されたデタッチングローラ4、5とを備えている。なお、デタッチングローラは1列であってもよい。
ニッパ装置2は、コーミングシリンダ3の後方に配設されたニッパシャフト6と、コーミングシリンダ3の上方に配置されたニッパフレーム7から構成されている。ニッパシャフト6は、メインモータ(図示せず)によって正転方向及び逆転方向に駆動される。ニッパフレーム7は、ニッパシャフト6に固定された駆動アーム8と支軸9により連結され、ニッパシャフト6の正転方向及び逆転方向の回転によって、前後方向に移動される。
ニッパフレーム7の上方には、ラップLを載置してラップ供給部を構成する一対のラップローラ10が配設され、ニッパフレーム7の前方には、ラップLのフィードローラ11が配設されている。ニッパフレーム7には、前方に延びるボトムニッパ12が固定され、また、支軸13を介してニッパアーム14が回動可能に設けられるとともに、ニッパアーム14の先端にトップニッパ15が固定されている。
トップニッパ15はニッパフレーム7の前後方向の移動に同期して所定のタイミングで開閉し、ボトムニッパ12との間でラップ供給部から引き出されたラップLを挟持するように構成されている。ニッパフレーム7は、ボトムニッパ12の前方の位置にトップコーム16を備えている。トップコーム16はニッパフレーム7の前後方向の移動に同期して上下方向に往復移動されるように構成されている。デタッチングローラ4、5は、専用のモータを備えた駆動装置17(図2及び図3参照)によって正転駆動及び逆転駆動される。
コーミング部1では、ニッパ装置2が後退した位置で、ラップローラ10から供給されたラップLがボトムニッパ12及びトップニッパ15により把持される。ラップLの先端はコーミングシリンダ3によりコーミングされ、ラップLから短繊維等を除去される。短繊維等を除去されたラップLの先端側のフリースは、ニッパ装置2の揺動運動によりデタッチングローラ4、5に向けて移動される。ニッパ装置2の揺動運動に同期して、デタッチングローラ4、5が逆転駆動され、デタッチングローラ4、5により先に引き取られている先行のフリースの後端をニッパ装置2側に送り出す。
ニッパ装置2で把持されたフリースの先端が先行のフリースの後端に重ねられると、デタッチングローラ4、5が正転駆動されてニッパ装置2からフリースを引き取り、先行のフリースの後端と後続のフリースの前端とを接合しながら前方へ送り出す。また、前方へ送り出される後続のフリースの後端はトップコーム16によりコーミングされ、短繊維等の除去が行なわれる。コーマでは、ラップLに対する上記のようなコーミング作用が繰り返され、デタッチングローラ4、5はフリースの送り及び戻しのために、正転動作及び逆転動作を繰り返している。
図2及び図3に基づき、デタッチングローラ4、5の駆動装置17について説明する。デタッチングローラ4は、一端側に固定されたギヤ18A、他端側に固定されたギヤ18Bを有し、デタッチングローラ5は、一端側に固定されたギヤ19A、他端側に固定されたギヤ19Bを有する。
デタッチングローラ4の一端側には、3個のサーボモータ20A、20B、20Cが配置され、他端側には、3個のサーボモータ21A、21B、21Cが配置されている。サーボモータ20A、20B、20Cは、それぞれのモータ軸に固定されたギヤ22A、22B、22Cが1つの共通アイドルギヤ23に歯合され、共通アイドルギヤ23がデタッチングローラ4のギヤ18Aに歯合されている。なお、サーボモータ20A、20B、20C、21A、21B、21Cは、フレーム(図示せず)に設置されており、共通アイドルギヤ23はフレーム(図示せず)に回転可能に支持されている。
サーボモータ21A、21B、21Cは、それぞれのモータ軸に固定されたギヤ24A、24B、24Cが1つの共通アイドルギヤ25に歯合され、共通アイドルギヤ25がデタッチングローラ4のギヤ18Bに歯合されている。従って、1つのデタッチングローラ4は、6個のサーボモータ20A、20B、20C及びサーボモータ21A、21B、21Cによって駆動される構成である。
サーボモータ20A、20B、20Cは、1つのサーボアンプ26と電気的に接続され、サーボアンプ26から同一の駆動指令信号を受ける。また、サーボモータ20Bには、サーボモータ20Bの回転数を検出するエンコーダ27が設けられている。エンコーダ27はサーボアンプ26と電気的に接続され、3個のサーボモータ20A、20B、20Cを代表してサーボモータ20Bの回転数を検出し、サーボアンプ26にフィードバックする。サーボアンプ26はエンコーダ27からのフィードバック信号を基に3個のサーボモータ20A、20B、20Cに同一の駆動指令信号を発信し、サーボモータ20A、20B、20Cの回転制御を行う。
同様に、サーボモータ21A、21B、21Cは、1つのサーボアンプ28と電気的に接続され、サーボアンプ28から同一の駆動指令信号を受ける。サーボモータ21Bには、サーボアンプ28と電気的に接続されたエンコーダ29が設けられ、エンコーダ29は3個のサーボモータ21A、21B、21Cを代表してサーボモータ21Bの回転数を検出し、サーボアンプ28にフィードバックする。サーボアンプ28はエンコーダ29からのフィードバック信号を基に3個のサーボモータ21A、21B、21Cに同一の駆動指令信号を発信し、サーボモータ21A、21B、21Cの回転制御を行う。
サーボアンプ26及びサーボアンプ28は、コーマに設けた中央制御部30と電気的に接続され、中央制御部30から同期信号と正転駆動指令信号あるいは逆転駆動指令信号を受け、サーボモータ20A、20B、20C及びサーボモータ21A、21B、21Cに駆動指令信号を出力する。従って、デタッチングローラ4は6個のサーボモータ20A、20B、20C、21A、21B、21Cにより両側から正転駆動あるいは逆転駆動される。
デタッチングローラ5はデタッチングローラ4と同一の駆動機構を備えている。デタッチングローラ5の一端側には、3個のサーボモータ31A、31B、31Cと、モータ軸に固定されたギヤ32A、32B、32Cと、1つの共通アイドルギヤ33とが配設されている。ギヤ32A、32B、32Cは共通アイドルギヤ33に歯合し、共通アイドルギヤ33はデタッチングローラ5のギヤ19Aに歯合する。3個のサーボモータ31A、31B、31Cは1つのサーボアンプ34に電気的に接続され、また、3個のサーボモータ31A、31B、31Cを代表してサーボモータ31Bに設けたエンコーダ35がサーボアンプ34に電気的に接続されている。
デタッチングローラ5の他端側には、3個のサーボモータ36A、36B、36Cと、モータ軸に固定されたギヤ37A、37B、37Cと、1つの共通アイドルギヤ38とが配設されている。ギヤ37A、37B、37Cは共通アイドルギヤ38に歯合し、共通アイドルギヤ38はデタッチングローラ5のギヤ19Bに歯合する。3個のサーボモータ36A、36B、36Cは1つのサーボアンプ39に電気的に接続され、3個のサーボモータ36A、36B、36Cを代表してサーボモータ36Bに設けたエンコーダ40がサーボアンプ39に電気的に接続されている。
また、サーボアンプ34及びサーボアンプ39は中央制御部30と電気的に接続されている。従って、サーボアンプ34及びサーボアンプ39は中央制御部30から同期信号と正転駆動指令信号あるいは逆転駆動指令信号を受ける。このため、デタッチングローラ5は、6個のサーボモータ31A、31B、31C、36A、36B、36Cにより両側から駆動され、デタッチングローラ4と同期して正転駆動あるいは逆転駆動される。
第1の実施形態では、デタッチングローラ4の一端側に設けた3個のサーボモータ20A、20B、20Cは、それぞれ、従来考えられた高トルクに必要な大型化された1つのサーボモータに対して、3分の1の大きさのサーボモータで対応することができる。即ち、ロータ径の小さい、かつロータ長の短いモータを用いることができる。また、3個のサーボモータ20A、20B、20Cの各トルクの合成により大きな駆動力を得ることができる。このため、デタッチングローラ4の正転及び逆転において生じるロータの慣性を小さくすることができ、各サーボモータ20A、20B、20Cの駆動エネルギーを大幅に減少して、動力消費の低減に大きく貢献することができる。
さらに、第1の実施形態では、デタッチングローラ4の他端側にも3個のサーボモータ21A、21B、21Cを設け、デタッチングローラ4を6個のサーボモータで両側駆動する構成である。このため、サーボモータの慣性の問題を解消しつつ高トルクを得ることができ、コーマの高速化に十分対応することができる。これらの作用効果は、デタッチングローラ5においても同様である。
なお、サーボモータ20A、20B、20C、21A、21B、21C、31A、31B、31C、36A、36B、36Cは、特に図示していないが、液冷式モータを使用している。液冷式モータの使用により、負荷の大きなデタッチングローラ4、5を駆動する各サーボモータ間の熱影響を無くすことができる。
また、第1の実施形態は、デタッチングローラ4、5の両側に設けた各3個のサーボモータに、それぞれ1つのサーボアンプ26、28、34、39と1つのエンコーダ27、29、35、40とを設けた構成である。例えば、3個のサーボモータ20A、20B、20Cに共通の1つのサーボアンプ26と1つのエンコーダ27とを設けた構成である。このため、駆動装置17は、サーボモータ20A、20B、20Cの同期が取り易く、また部品点数を減らして構成を簡単にし、安価な構成とすることができる。
(第2の実施形態)
図4は第2の実施形態を示したもので、第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。第2の実施形態は、デタッチングローラ4の一端側に設けたサーボモータ20A、20B、20Cのモータ軸に固定したギヤ22A、22B、22Cが、それぞれ個別のアイドルギヤ41A、41B、41Cに歯合されている。各アイドルギヤ41A、41B、41Cは、デタッチングローラ4の一端側に設けたギヤ18Aと歯合する1つの共通アイドルギヤ42と歯合されている。なお、図示していないが、デタッチングローラ4の他端側においても、同様の駆動機構が備えられている。
デタッチングローラ5の一端側に設けたサーボモータ31A、31B、31Cのモータ軸に固定したギヤ32A、32B、32Cは、それぞれ個別のアイドルギヤ43A、43B、43Cに歯合されている。各アイドルギヤ43A、43B、43Cは、デタッチングローラ5の一端側に設けたギヤ19Aに歯合する1つの共通アイドルギヤ44に歯合されている。なお、図示していないが、デタッチングローラ4の他端側においても、同様の駆動機構が備えられている。
第2の実施形態は、第1の実施形態と同様の作用効果を有する。また、第2の実施形態は、複数のアイドルギヤを使用することにより、個々のアイドルギヤを小径化することができるため、複数のサーボモータとデタッチングローラ4、5との間の連結機構における慣性を可能な限り小さくし、動力の削減に寄与することができる。
(第3の実施形態)
図5は第3の実施形態を示したもので、第1の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。第3の実施形態は、デタッチングローラ4の一端側にプーリ45が固定されている。また、デタッチングローラ4の一端側に配設した3個のサーボモータ20A、20B、20Cのモータ軸に、それぞれプーリ46A、46B、46Cが固定されている。
各プーリ45A、46A、46B、46Cの間には、1本のタイミングベルト47が張架されている。タイミングベルト47には、プーリ45Aとプーリ46Aの間、プーリ45Aとプーリ46Cの間及びプーリ46Bとプーリ46Cの間に配設された案内プーリ48A、48B、48Cが接触している。案内プーリ48A、48B、48Cはタイミングベルト47に所定の張力を付与するため、配設位置の調整が可能なように構成されている。図示していないが、デタッチングローラ4の他端側にも、同様の駆動機構が備えられ、デタッチングローラ4を両側から駆動するように構成されている。なお、案内プーリ48A、48B、48Cは、図示しないフレームに回転可能に支持されている。
デタッチングローラ5の一端側には、プーリ49が固定され、デタッチングローラ5の一端側に配設した3個のサーボモータ31A、31B、31Cのモータ軸には、それぞれプーリ50A、50B、50Cが固定されている。各プーリ49、50A、50B、50Cには、1本のタイミングベルト51が張架されている。
また、プーリ49とプーリ50Aの間、プーリ49とプーリ50Cの間及びプーリ50Bとプーリ50Cの間には、タイミングベルト51に張力を付与するための案内プーリ52A、52B、52Cが配設されている。なお、案内プーリ52A、52B、52Cは、図示しないフレームに回転可能に支持され、タイミングベルト51の張力を調整するために、支持位置の調整が可能である。また、図示していないが、デタッチングローラ5の他端側にも、同様の駆動機構が備えられ、デタッチングローラ5を両側から駆動するように構成されている。
第3の実施形態は、第1の実施形態と同様の作用効果を有する。また、第3の実施形態は、複数のサーボモータとデタッチングローラ4、5との連結機構を、タイミングベルトと複数のプーリとの組合せにより構成することにより、サーボモータを配設するためのレイアウトの自由度を高めることができる。
本願発明は、前記した各実施形態の構成に限定されるものではなく、本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。
(1)駆動装置17において、デタッチングローラ4、5の一端側及び他端側にそれぞれ設けるサーボモータの数は、第1の実施形態〜第3の実施形態に示した3個に限らず、2個あるいは4個以上に設定することができる。
(2)駆動装置17において、複数のサーボモータはデタッチングローラ4、5の一端側あるいは他端側にのみ設ける構成であっても良い。
(3)デタッチングローラ4、5を駆動するモータは、サーボモータに限らず、他の正逆転可能なモータを使用することができる。
1 コーミング部
2 ニッパ装置
3 コーミングシリンダ
4、5 デタッチングローラ
17 駆動装置
18A、18B、19A、19B、22A、22B、22C、24A、24B、24C、32A、32B、32C、37A、37B、37C ギヤ
20A、20B、20C、21A、21B、21C、31A、31B、31C、36A、36B、36C サーボモータ
23、25、33、38、42、44 共通アイドルギヤ
26、28、34、39 サーボアンプ
27、29、35、40 エンコーダ
30 中央制御部
41A、41B、41C、43A、43B、43C アイドルギヤ
45、46A、46B、46C、49、50A、50B、50C プーリ
47、51 タイミングベルト
48A、48B、48C、52A、52B、52C 案内プーリ
L ラップ

Claims (4)

  1. ニッパ装置と前記ニッパ装置の前方に配設されたデタッチングローラとを備え、前記デタッチングローラは、専用のモータにより前記ニッパ装置の揺動運動に同期して正転駆動及び逆転駆動されるコーマにおけるデタッチングローラ駆動装置において、
    前記デタッチングローラは、少なくとも前記デタッチングローラの一端側に配設された複数のモータに連結され、前記複数のモータが同期して前記デタッチングローラを正転駆動及び逆転駆動することを特徴とするコーマにおけるデタッチングローラ駆動装置。
  2. 前記モータはサーボモータで構成され、前記デタッチングローラは一端側に配設された複数のサーボモータ及び他端側に配設された複数のサーボモータに連結され、全てのサーボモータが同期して前記デタッチングローラを正転駆動及び逆転駆動することを特徴とする請求項1に記載のコーマにおけるデタッチングローラ駆動装置。
  3. 前記デタッチングローラの一端側に配設された前記複数のサーボモータ及び他端側に配設された前記複数のサーボモータは、それぞれの前記複数のサーボモータのうちの1つのサーボモータにエンコーダを備えるとともに、それぞれの前記複数のサーボモータは1つのサーボアンプに接続され、前記サーボアンプは前記エンコーダからの信号に基き前記複数のサーボモータの回転を制御することを特徴とする請求項2に記載のコーマにおけるデタッチングローラ駆動装置。
  4. 前記サーボモータは液冷式モータにより構成されていることを特徴とする請求項2又は請求項3に記載のコーマにおけるデタッチングローラ駆動装置。
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