JP2568943B2 - 巻材送り出し装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

この発明は線材、紙、フィルム、薄板等、巻き取り可
能な材料（以下巻材と称する）が巻かれた巻き取り体
（以下ボビンと称する）から、巻材を送り出す装置に関
し、特に自動機器等で巻材を引き出す（単に引き出しと
称する）際に良好な、巻材送り出し装置に関する。

【従来の技術】

ボビンから巻材を引き出す際には、最初の引き出しに
於いて張力が最大になる性質がある。これはボビンの慣
性によるものである。最大張力が大であると、巻材に悪
影響があり、また引き出し装置の引き出し力（最大引き
出し容量）を大きくしなくてはならず無駄のない設計を
行う上で不利である。このため巻材及び引き出し装置に
与える最大張力を下げる技術は各種巻材を引き出す（ま
たは送り出す）際の共通課題となっている。 以下巻材の代表例として、電線をあげ本発明に係る巻
材送り出し装置の一実施例を説明するが、線材以外の他
の巻材にも同様に適用できるものである。 従来より、ボビンに巻かれた大量の被服電線を自動機
器、例えば自動電線印字装置で引き出す際には、複雑な
機構を持つ張力調整装置や、対向させたベルト状の回転
体を用いたり電線送り装置等の電線送り出し機構が用い
られている。これは電線がボビンから引き出される際の
急激な張力変化や局部の駆動によって、電線の被服を損
傷させたり、電線の心材が延びて規定の電流が流せなく
なる等の電線自体への悪影響があるためである。また印
字装置内部の引き出し機構にも急激な張力変化がもたさ
れると、引き出し用のステップモータがロックして引き
出し機構が正常に作動しない問題が生ずる事がある等に
よるものである。 電線を引き出す際の張力を減らすには、ボビンを回転
させずにボビンの側面から電線を引き出す方法がある
が、この場合には電線によじれが生じるため、次工程、
例えば印字後の巻き取り時に電線があばれる、電線にス
トレスが残る等の不都合があった。 このため複雑な機構を持つ電線送り出し機構は、良好
な電線への印字を行う為の必須の装置となっている。

【発明が解決しようとする課題】

しかしながら、従来のこれらの電線送り出し機構を用
いた場合には、機構を小型化することが困難となる問題
点がある。特に多種類の電線を同時に扱おうとする場合
には送り出し機構だけで装置の大半を占めてしまうこと
になる。また一つの送り出し機構で多種類の電線を扱お
うとすれば、電線を替えるたびに送り出し機構への複雑
な引き回し作業を繰り返さなくてはならない。このた
め、多種類の電線を少量印字するような場合には、全体
の作業の大半を電線取り替え作業に要してしまうことに
なる。 上記のような欠点を解消するには、簡単な機構で、ボ
ビンの慣性の影響を少なくできる巻材送り出し装置を用
いれば良いが、このような目的の為に提供された装置は
無い。 類似の技術として、熔接用ワイヤをボビンから弱い引
き出し力で引き出し、安定したワイヤ送給を行わせる目
的の、熔接用ワイヤ引き出し装置が実公昭59−40363号
公報に開示されている。その構造を第３図に示す。その
詳細はボビン102と共に回転するブレーキドラム114付回
転軸110を回転自在にベース108に支持し、該ブレーキド
ラム114に接触するベルト型ブレーキシュー113の一端を
ベース108に固定し、他端をブレーキアーム111に固定す
る。ブレーキアーム111はベース108に設けられた支軸11
2を支点とし揺動し、他端には重錘115を支持する。重錘
115はブレーキアーム111上にて位置調整が可能であり、
これにより制動力が可変なブレーキ機構となっている。
また先端に揺動ガイドローラ105を有し、支軸104を支点
として揺動する揺動アーム106を設け、さらに該揺動ア
ーム106にはブレーキ機構の開放を行う係止爪116を設
け、またベース108には揺動アーム106のストッパー117
と、固定ガイドローラ103を設けている。101は熔接用ワ
イヤである。 当装置では、最初の引き出しに於いてはアームのみを
動かす力で良いので、極めて軽い引き出し力になるが、
ボビンが回転を始める際にはボビンがほぼ停止状態であ
るので、慣性力によって大きな張力がかり、巻材に対す
る最大張力低減の点では効果が少ない。 したがって、熔接用ワイヤのように比較的強度の高い
線材を用いる装置には使用できるが、電線のように張力
によって容易に損傷を受ける材料には有効性が少ない。 これにより、特に細い電線を使用するときには効果が
少なく、また電線が大量に巻かれて重いとき、電線が残
り僅かになり、みかけのボビンの径が小さくなったと
き、引き出し速度が早いときには効果を得られない。ま
た巻材の張力調整は、アームの戻りにより行われるが、
戻す力は重力によるので、アームの角度が垂直に近くな
るほど反応が遅くなり、巻材の張力調整が良好に行われ
ないおそれがある。 本発明は、上記のような欠点を除いて、簡単な機構で
ボビンから巻材を引き出す際の張力を減らし、多数の装
置も可能なコンパクトな形状とすることができ、しかも
引き出し速度を上げても、またボビンのみかけの径が小
さくなっても張力減少効果が得られる巻材送り出し装置
を得ることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成させるために、本発明の巻材送り出し
装置では以下の手段をとった。すなわち、巻材を巻いた
ボビンから巻材を送り出す装置に於いて、 前記ボビンの回転中心に固定可能な軸を、回転自在に
保持する保持部と、 前記軸上に同軸で設けられ、前記ボビンの巻き戻し方
向のみに回転力を伝達する一方向クラッチと、 この一方向クラッチに一端を固定させて接続され、他
端部に巻材ガイドを有し、回動中心からの半径方向の長
さが、前記ボビンに巻かれた巻材の中心部からの半径よ
り長いアームと、 このアームを前記一方向クラッチの非伝達方向に戻す
為のスプリングと、により構成され、 前記ボビンから引き出される巻材は、前記アームの巻
材ガイドを経過して引き出され、かつ、この引出しによ
って前記アームを前記一方向クラッチの伝達方向に回動
させるように配置された、 請求項２に於いてはこれらに加え前記軸上に、前記ア
ームが前記一方向クラッチの伝達方向に回動したとき
に、前記アームによって前記軸の回転を解放する方向に
作動するブレーキ機構を設けた。

【作用】

上記のように構成されたので、以下その作用を説明す
る。 すなわち、線材等の線材が引き出されると、アームの
巻材ガイドに通された巻材はアームを動かし、この動き
は一方向クラッチを介して、ボビンを巻材が引き出され
る方向に回動させる。 したがって、ボビンは巻材の引き出し張力によらず、
アームを動かす力で回転する。 このときアームの回動中心からの半径方向への長さ
（有効長と称する）は、ボビンに巻かれた巻材の半径よ
り長いので、アームによりもたらされたボビンへの初動
回転力は小さくなる。 すなわち、線材の引き出し力は、小さくて良い。（た
だし戻しスプリングが強すぎない場合） アームは巻材によって動かされ、数十度の角度まで引
かれたところで、それ以上は動かない。すなわち保持部
によって物理的に制限される。 このときにはアームを通した一方向クラッチによって
ボビンは、すでに初期回転力を与えられているので、引
き続く線材の引き出しによって、ボビンは回転し続け
る。 このボビンの回転力は、一方向クラッチによって、ア
ームに伝わらないので、（すなわちクラッチが滑る）ア
ームは徐々にスプリングによって復帰する。 ここで、急激な巻材の引き出し力増があったときは、
ボビンが停止していた状態からボビンを回転させるとき
と同様、アームが直接ボビンを回転させることができ
る。 すなわち急激な引き出し張力増を吸収する。また、ボ
ビンが一定回転数に達した後は、スプリングとアームと
によって、巻材の張力調整がおこなわれる。 次いでボビンの回転速度が一方向クラッチからの力に
よる回動速度より速くなると、巻材の張力が下がり、ア
ームはスプリングによって復帰方向に動き、安定する。 上記のアームの作用を、更に補足するために、図４を
用いて説明する。 第４図（ａ）、（ｂ）は従来例、第４図（ｃ）、
（ｄ）は本発明に係る。 （ａ）では、巻材１がボビン２に一杯に巻かれた状態
をあらわす。この際に巻材１を引き出すための力（すな
わちボビン２を軸４に対し回転させる力）は、ボビン２
と巻かれた巻材１との質量と、軸４からの巻材２の半径
方向の距離L1によるモーメントによって決定される。
（ｂ）では、巻材１が引き出されて軸４からの巻材２の
半径方向の距離L2が短くなることが解る。したがって同
じ力で巻材１を引き出しても、モーメント力としては
（ｂ）の方が小さく、軸４を回転させる（すなわち巻材
を引き出す）ことが困難になる。一方（ｃ）、（ｄ）で
は巻材１の引き出しによって、回動中心からの半径方向
の長さが、前記ボビンに巻かれた巻材の中心部からの半
径より長いアーム９が軸４を支点として回動する（Ａか
らＢへ回動）。すなわちこの場合には軸４からの巻材２
の半径方向の距離は、L3、L4となり、（ａ）、（ｂ）で
のL1、L2より長い。 したがって、アーム９によるモーメント力は、（ａ）
より大きい。すなわち少ない力で巻材１が引き出され
る。 またアーム９の軸４からの半径方向の長さは常に一定
であるので、アーム９によるモーメント力は巻材１の残
量に影響されず常に一定である。 請求項２に於いては、アームによるボビンの巻材引き
出し方向への回動によって軸がブレーキ機構から解放さ
れ、アームの復帰によって軸はブレーキ機構により制動
される。

【実施例】

次に図面を参照して本発明に係る巻材送り出し装置の
一実施例を説明すれば、第１図は側面、第２図は正面を
説明している。 巻材１（図では線材）が巻かれたボビン２は締め付け
具3a、3bによって軸４に着脱自在に固定され、軸４は軸
受5a、5bによって、保持部６に回転自在に保持されてい
る。軸４上には一方向クラッチ７が設けられており、一
方向クラッチ７の回転は、巻材１の引き出しによるボビ
ン２の巻材引き出し方向（矢印Ａ方向）のみに伝達し、
その逆方向（巻材１がボビン２によって巻かれる方向）
には伝達しない。ここで一方向クラッチ７にはアーム９
が取り付けられおり、その端部には巻材ガイド８（この
図ではプーリ）が取付られている。 このアーム９は、巻材１が引き出されていないときに
は、復帰スプリング10によって復帰場所（第１図のＣ）
に置かれている。（途中にストッパーを設けても良
い。） このような構成から成るので、巻材１が引き出される
（矢印Ｂ方向へ）と、ボビン２が回転を始めようとする
と同時にまたはその前（ボビンの質量等条件により異な
る）にアーム９がＣからＥ方向に回動する。この回動力
は一方向クラッチ７から軸４に伝わり、ボビン２を矢印
Ａ方向に回転させる。このときのアーム９による回動力
（駆動トルク）はアーム９の有効長（軸４の回転中心か
ら巻材までの放射方向の長さ、第１図のＸに示す）が長
いほど大きくなる。また、固定プーリ11等により巻材引
き出し方向を図のように設定すれば、回動力（駆動トル
ク）は更に大きくなる。スプリング10の強さは最低限ア
ーム９を復帰させる強さが必要であるが、巻材１の引き
出し初動力を少なくするには弱い方が好ましく、引き出
し途中の張力調整のためには巻材１を適当に張ることの
できる強さが必要であるので、スプリングの強度を調整
可能にしても良い。 一方向クラッチ７はラチェット式等、種々の公知の機
構を用いれば良い。 巻材１の引き出し、停止の繰り返しによって、アーム
８はＣとＥとの間を繰り返し移動し、アームがＣからＥ
方向に移動する際には、一方向クラッチ７によってその
回動力をボビン２の繰り出し方向の力として伝達し、Ｅ
からＣ方向への動きには全く影響しない。しかも、アー
ム９の長さは、ボビン２上の巻材１の量に影響せず一定
であるので、アーム９の回転モーメントは一定して、ボ
ビン２への巻き戻し初動力として作用する。巻材１の引
き出し速度が増せば、アーム９のボビン２へもたらす回
転モーメントも増加するので、巻材１の引き出し速度に
かかわらず初期張力低減の効果がある。 請求項２においては、ブレーキ機構12を必須とした。
このブレーキ機構12は一例を示したものであり、軸４に
固定された軸４と共に回転するブレーキドラム13と、こ
れを制動するブレーキシュー14とブレーキシュー14とア
ーム９とを結合する連結機構15とから構成され、アーム
９が復帰しているときに軸４の制動を行い、アーム９が
回動したときに軸４の解放を行うものである。例えばア
ーム９がＣからＤに回動すると、連結機構15は連結機構
固定部16を介して、ブレーキシュー固定部17によって一
端が固定されたブレーキシュー14をブレーキドラム13か
ら離し、ブレーキ機構12は軸４から解放される。 このように構成されたブレーキ機構12は、アーム９の
復帰時にボビン２の回転を止める。これにより巻材１の
引き出しが止まったときなど、ボビン２が慣性で回り続
けて、巻材１が巻材ガイド８または固定プーリ11から、
はずれてしまうおそれを防止できる。なお、連結機構15
はアーム９のＣからＤ方向への回動と同時に、または一
方向クラッチ７の遊びの間隔によって、ブレーキシュー
14をブレーキドラム13から離すよう調整する必要があ
る。 以上に示した本発明に係る巻材送り出し装置は、一例
にすぎず、必要に応じ細部の変形が有効である。例えば
アーム自体にスプリング機構を設ける、固定プーリをス
プリングで固定する、復帰用スプリングを同軸型にす
る、スプリングの強度をアームの角度に応じて段階的に
変化させるよう複数のスプリングを用いる、アームの長
さを調整可能にする、固定プーリ、巻材ガイドを水平方
向に回転可能とする、ブレーキ機構をディスクブレーキ
型とする、軸に適当な摩擦を持たせておく、ボビンの回
転数が一定回転数を上回ったときに制動させる機構を設
ける、保持部を軸方向に設置し、壁に取り付ける等、そ
の趣旨を脱せぬ範囲に於いて幾多の変形例を持ち得るも
のである。 またロール状の巻材（紙、フィルム、板状材等）に適
用するにはアームを両端に設置し、巻材ガイドは棒状に
して、両端のアームをつなげば好適である。

【発明の効果】

以上説明したように本発明によれば、少なくとも以下
に述べる効果がある。 （イ）ボビンの初期回転が、アームの回動によって行わ
れるので、停止したボビンからの巻材の引き出しに要す
る力を減少させることができる。 これにより巻材にかかる最大張力を減少させることが
でき、切れやすい巻材にも適用することができる。 さらにボビンが回転した後は巻材の張力調整をさせる
ことができる。 （ロ）初期引き出し速度が大であっても、その分アーム
が高速度で回動するので、最大張力低減の効果がある。
これにより引き出し装置の立ち上がり速度を暫増調整す
る機構を簡略化でき、また高速引き出しが可能な分、作
業時間を短縮できる。 （ハ）ボビン上の巻材量が少なくなり、巻材の外径が小
さくなっても初期の最大引き出し力は、アームによると
ころが大であるので、増加しない。 これにより引き出し装置に、引き出し張力を巻材の残
量によって調整する機構を設けなくとも良い。 （ニ）巻材送り出しの際、アームの回動は、引き出され
る巻材自体によって行なわれるので、他に駆動装置を必
要とせず、小型化可能であり、複数同時設置が容易であ
る。 （ホ）巻材送り出しの際、構造が簡単であるので複雑な
巻材の引き回しが不要であり、短時間でボビンの交換が
できる。 （ヘ）引き出し装置への負担を減少させられるので、引
き出し機構の誤作動が減り、引き出しに必要な動力装置
を小型にできる。 請求項２に於いては上記に加え少なくとも以下の効果
がある。 （ト）アームの復帰によって軸の回転を制動するので、
巻材の緩みを最小限にできる （チ）巻材の張力調整をより広範囲に行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る巻材送り出し装置の一実施例を
示す側面による説明図 第２図は、同、正面による説明図 第３図は、従来の熔接用ワイヤ引き出し装置の説明図 第４図は、本発明に係る巻材送り出し装置に於けるアー
ムの作用説明図である。 1:巻材、2:ボビン、3a、3b:締め付け具、4:軸、5a、5b:
軸受、6:保持部、7:一方向クラッチ、8:巻材ガイド、9:
アーム、10:スプリング、11:固定プーリ、12:ブレーキ
機構、13:ブレーキドラム、14:ブレーキシュー、15:連
結機構、16:連結機構固定部、17:ブレーキシュー固定部

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】巻材を巻いたボビンから巻材を送り出す装
   置に於いて、 前記ボビンの回転中心に固定可能な軸を、回転自在に保
   持する保持部と、 前記軸上に同軸で設けられ、前記ボビンの巻き戻し方向
   のみに回転力を伝達する一方向クラッチと、 この一方向クラッチに一端を固定させて接続され、他端
   部に巻材ガイドを有し、回動中心からの半径方向の長さ
   が、前記ボビンに巻かれた巻材の中心部からの半径より
   長いアームと、 このアームを前記一方向クラッチの非伝達方向に戻す為
   のスプリングと、により構成され、 前記ボビンから引き出される巻材は、前記アームの巻材
   ガイドを経過して引き出され、かつ、この引出しによっ
   て前記アームを前記一方向クラッチの伝達方向に回動さ
   せるように配置された、 ことを特徴とする巻材送り出し装置。
2. 【請求項２】前記軸上に、前記アームが前記一方向クラ
   ッチの伝達方向に回動したときに、前記アームによって
   前記軸の回転を解放する方向に作動するブレーキ機構が
   設けられたことを特徴とする、請求項１に記載の巻材送
   り出し装置。