JP3198736B2 - ボビン把持装置およびボビンホルダ - Google Patents

ボビン把持装置およびボビンホルダ

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高速巻取りに供される
糸条巻取機のボビンホルダの改良に関し、詳しくは外径
が小径化されたボビンホルダ、およびボビンの把持装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、合成繊維製造業界では、生産性向
上を目的に合成繊維製造プロセスの高速化が進み、糸条
速度が６０００〜７０００ｍ／ｍｉｎもの高速化に対応
でき、かつ、ボビンコストの軽減が望める小径のボビン
ホルダ出現の要求が強くなっている。このような高速巻
取りに供されるボビンホルダとしては、多数のパッケー
ジをその軸方向で巻き取るためその軸方向長さを長尺化
すると共に、巻取回転数は、２次危険速度を越え３次危
険速度以下の広い回転領域で使用するというのが主流と
なっている。
【０００３】しかし、プロセス速度が決まれば高速回転
体であるボビンホルダの危険速度の関係から、ボビンホ
ルダの形状、特にその外径と長さがほぼ決まり、必然的
に使用するボビン径と長さも決まってしまうことが常で
あって、ボビンホルダの小径化という面では要求に十分
に応えられていなかった。
【０００４】このような従来のボビン把持装置およびボ
ビンホルダとしては、例えば特開平２−２２５２６８号
公報、特開平４−１５９９６９号公報に開示されたもの
が知られており、ボビンホルダの一般的な構成は図５に
示す通りである。
【０００５】すなわち、従来のボビンホルダ１０は、モ
ータ１１の駆動軸１２にカップリング１３を介して直結
されたボビンホルダ軸１４の左端部に固定されたもの
で、回転円筒１５、この回転円筒の外周に挿入された複
数（図では４個）の弾性リング１６ａ〜ｄ、この弾性リ
ングを位置決めする円筒スペーサ１７ａ、各弾性リング
１６ａ〜ｄを図の右方向に押圧せしめる前蓋１７、この
前蓋に上記方向への押圧力を付与する皿バネ１８および
ピストン１９から成る押圧機構２０とで構成されたもの
で、上記駆動軸１２とボビンホルダ軸１４には、連通す
る圧空の供給孔１２ａ、１４ａが設けられており、上記
弾性リング１６ａ〜ｄは、図６に示すようにゴムリング
２１の両側面に鋼製リング２２を接着して一体化させた
ものである。そして、上記ボビンホルダ１０は、ボビン
２３を把持する場合、皿バネ１８の押圧力（拡開力）に
より前蓋１７を図の右方向に移動させ、各弾性リング１
６ａ〜ｄを両側面から圧縮し、半径方向に膨脹させてボ
ビンを把持するものであり、一方、ボビン２３の把持を
解除（リリース）する場合は、図示しない圧空源から圧
空を供給孔１２ａ、１４ａから供給してピストン１９を
皿バネ１８の押圧力に逆らって図の左方向に駆動させ、
同時に前蓋１７を図の左方向に移動させてリリースする
ものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のボビンホルダ１０は、以下に述べる種々の問題があ
った。
【０００７】 まず、最も大きな問題は、上記したよ
うにこのボビンホルダ１０は、ボビン２３の小径化に対
応できないことである。
【０００８】ここで、糸条の高速巻取りを実現するに
は、巻取機のボビンホルダ１０の大径化が必須であるこ
とを理論式を引用して説明する。
【０００９】すなわち、ボビンホルダ１０の仕様決定に
最も大きく影響する要素部材は、回転円筒１５であり、
その危険速度Ｎｃ、換言すれば固有振動数は、一般に次
の式１で表わされ、この値が大きいことがボビンホルダ
全体の回転数領域を高めることになる。
【００１０】
【式１】 ここでＥおよびρは、それぞれ縦弾性係数、比重で、回
転円筒１５の構成材料によって決まる値で、鉄の場合は
一般にそれぞれ２１０００Ｋｇ／ｍｍ2 および７．８５
であり、これらの値によって危険速度Ｎｃを上げること
は余り期待できない。
【００１１】Ｌ、ＩおよびＡは、それぞれ回転円筒１５
の長さ、断面２次モーメント、断面積であり、長さＬ
は、回転円筒１５の危険速度を上げるため可能な限り短
く設計するが、把持するボビン２３の全長によりおおむ
ね決まる値である。例えば、長さが１５０ｍｍのボビン
を８個把持する場合、回転円筒１５の長さＬは必然的に
１１６０ｍｍ程度となる。さらに回転円筒１５の危険速
度を上げるには、断面２次モーメントＩを大きく、断面
積Ａを小さくすることが必要である。断面２次モーメン
トＩを大きくし、断面積Ａを小さくするには、把持する
ボビン２３の内径ぎりぎりまで回転円筒１５の外径を上
げ、かつ、回転円筒１５の筒厚さｔを機械的強度ぎりぎ
りまで薄くすることが必要となるが、弾性リング１６ａ
〜ｄの存在により一定の限度がある。
【００１２】ここで考えられることは、各弾性リング１
６ａ〜ｄの半径方向の厚みＴを極力薄くして回転円筒１
５の外径を上げることである。しかし、弾性リング１６
ａ〜ｄの半径方向の厚みＴを単純に薄くすると次の問題
がある。例えばボビン２３を８個軸方向に把持する場
合、通常、弾性リング１６ａ〜ｄは、各ボビンに２個づ
つ用い、全部で１６個用いる。各ボビン２３の把持は、
上記したように前蓋１７からの押圧力により弾性リング
１６ａ〜ｄの外径方向の変形で行えるが、ボビンのリリ
ースは、前蓋１７の押圧力が解除されても、弾性リング
１６ａ〜ｄの厚さを薄くしたことによってゴムリング２
１の復元力が小さくなり、前蓋２３に近い１〜２個の弾
性リング１６ａ、１６ｂのゴムリング２１は元の形に復
元するが、前蓋１７から遠いモータ１１近くに位置する
弾性リング１６ｄはボビン内周面と回転円筒１５の外周
面との摩擦力に打ち勝てないため増径したままとなっ
て、これがためボビンの抜き取り不良が生じる。
【００１３】 また、従来のボビンホルダ１０は、ボ
ビン２３を抜き取る場合、ボビン内周面の一部が弾性リ
ング１６ａ〜ｄや円筒スペーサ１７ａに接しているた
め、弾性リング１６ａ〜ｄと円筒スペーサ１７ａに前蓋
１７方向に移動させる摩擦力が作用する。しかし、ゴム
リング２１の軸方向の反力が小さいため、先端に位置す
る弾性リング１６ａ、１６ｂが変形を起こしてボビンに
引っ掛かり、これがためボビン抜き取り不良というと
同様の問題が生じる。
【００１４】 さらに、従来の弾性リング１６ａ〜ｄ
は、ボビン２３を把持している間、常に軸方向の圧縮力
が働いているため、ゴムリング２１がクリープ現象を起
こし、約５ヶ月の使用で圧縮力を除去しても原形に戻ら
ないという問題であり、これがため巻取機を停機し、ボ
ビンホルダを分解して弾性リングを交換しなければなら
ず、非常に稼働率が低いものであった。
【００１５】本発明は、上記問題点を解消すべくなされ
たもので、その目的とするところは、弾性リングの半径
方向の厚みを極力薄くしてボビンホルダの危険速度を高
くすると共に、弾性リングのクリープ現象の問題をなく
して停機を不要とし、稼働率を向上することのできるボ
ビンホルダおよびボビン把持装置を提供することにあ
る。
【００１６】上記目的を達成するため、本発明のボビン
把持装置は、円筒状のボビンとこのボビンが挿入される
回転円筒との間隙に、リング状のバネ部材と、このバネ
部材の両側面にそれぞれ固定された剛体リングと、これ
ら剛体リング間であって、かつ、前記バネ部材の内外周
上に設けたゴム部材とからなる弾性リングを遊嵌せし
め、前記弾性リングの両側面から前記それぞれの剛体リ
ングを押圧せしめることにより前記バネ部材を半径方向
に増径せしめ、前記ゴム部材を前記ボビン内周面に密着
せしめて前記ボビンを把持することを特徴とする。
【００１７】また、本発明のボビンホルダは、円筒状の
ボビンが挿入される回転円筒と、この回転円筒の外周に
遊嵌され、前記回転円筒の軸方向の圧縮により増径し、
前記ボビン内周面に密着して前記ボビンを把持する弾性
リングと、この弾性リングを軸方向に圧縮またはリリー
スする前蓋と、この前蓋を前記回転円筒の軸方向に進退
させる押圧機構とを設けたボビンホルダであって、前記
弾性リングは、リング状のバネ部材と、このバネ部材の
両側面にそれぞれ固定された剛体リングと、これら剛体
リング間であって、かつ、前記バネ部材の内外周上に設
けたゴム部材とからなることを特徴とする。
【００１８】
【作用】本発明のボビン把持装置およびボビンホルダ
は、一対の剛体リング間にバネ部材とゴム部材を介装し
た弾性リングの作用により、前蓋がボビンホルダ軸方向
に押圧されると、バネ部材が半径方向に増径し、ゴム部
材を同様に増径させてボビンの内周面に密着させ、ボビ
ンを強固に把持する。
【００１９】一方、前蓋が弾性リングからリリースされ
ると、バネ部材自体の内径方向への反力により弾性リン
グが速やかに元の外径に復元される。これによりボビン
内周面と弾性リング間に隙間ができ、ボビン抜き取りが
容易に行える。また、バネ部材自体の速やかなる増径、
復元作用により、ゴム部材のクリープ現象が問題になら
なくなり、寿命が長く、稼働率の高いボビンホルダが得
られる。
【００２０】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面により説明す
る。
【００２１】図１は、本発明のボビンホルダ１の縦断面
図、図２は、本発明の特徴である図１の弾性リング３の
一部断面の要部部分図、図３は、図２のバネ部材３０の
斜視図、図４は、図１の弾性リング３ａ〜ｄ近傍の拡大
断面図である。
【００２２】図１において、２本のボビン２３を把持し
ているボビンホルダ１は、内部にボス部７を有する回転
円筒２と、この回転円筒の外周の長手方向に挿入された
複数（図では４個）の弾性リング３ａ〜ｄと、この弾性
リングの装着位置が上記ボビン２３の両端部近傍となる
ように位置決めする円筒スペーサ４ａ〜４ｃと、左端の
弾性リング３ａを図の右方向に押圧せしめる前蓋５と、
この前蓋５に図の右方向への押圧力を付与する皿バネ６
ａ、ピストン６ｂおよびＯリング１７から成る押圧機構
６とで構成されている。
【００２３】ここで回転円筒２は、例えば、金属、合成
樹脂等で形成されており、そのボス部７が駆動軸８の一
端にナット８ａで締結され、駆動軸８が環状サポート９
内に嵌合されている２個の軸受３１により支承されるこ
とで回転自在に構成されている。また、駆動軸８の他端
は、カップリング３３によってモータ１１のモータ軸３
２と直結されており、モータ軸３２がモータハウジング
３４に嵌合されている２個の軸受３５によって回転自在
に支承されていると共に、電機子３６が固定されてい
る。また、モータハウジング３４には、固定子３７が設
けられており、上記電機子３６とでボビンホルダ１に駆
動力または制動力を伝達せしめるようになっている。な
お、８ａは、圧空供給孔であり、図示しない圧空供給源
からモータ軸３２に圧空を供給することによりピストン
６ｂと前蓋５を図の左方向に駆動させ、ボビン２３の把
持を解放させるためのものである。
【００２４】弾性リング３ａ〜ｄは、図２に示すよう
に、バネ部材３０の両側を例えば、圧入、接着等の固定
手段により、断面がＬ字状の一対の剛体リング３８、３
８と固定し、その上下にゴム部材３９、４０を装着した
ものである。バネ部材３０は、図３に示すように、外周
３０ａが全周に渡って半径方向に凸状に曲げてあり、さ
らに両側面から中心方向への圧縮力を受けた場合に外周
方向により膨み易いように複数のスリット３０ｂが設け
られている。バネ部材３０に要求される特性としては、
半径方向に膨み易い増径膨脹と復元性、および前蓋５に
よる頻繁な圧縮、解放作用に耐えられるだけの耐久性を
必要とするが、このような両特性を備えるには、その材
質を例えば、鉄板、不銹鋼板、プラスチック板、プラス
チック製成型バネ等とするのが好ましく、バネ鋼板を用
いるのがより好ましい。また、その厚みは、勿論極力薄
くするのが好ましい。なお、バネ部材３０は、図２のよ
うな薄板状のものに限定されるわけではなく、例えばコ
イルバネなど、軸方向の反力が発生する部材を一対の剛
体リング３８、３８間の全周に、ゴム部材３９、４０を
挟持した状態で複数個配設しても良い。ゴム部材３９、
４０は、上記バネ部材３０の半径方向への拡開によっ
て、ボビン２３をその内周面で把持するためのもので、
その材質は、シリコンゴム、ウレタンゴムなどの合成ゴ
ムが好ましく、ニトリルゴムがより好ましい。弾性リン
グ３ａ〜ｄの内径は、ボビン把持を容易にするため、ボ
ビン２３の内径よりも約０．５〜１ｍｍ程度、細径にす
るのが好ましい。
【００２５】円筒スペーサ４ａ〜４ｃは、アルミニュー
ム製、あるいはプラスチック製の軽量部材のもので、そ
の外径は、巻締まりなどを考慮して弾性リング３ａ〜ｄ
と同様、把持するボビン２３の内径よりも約０．５〜１
ｍｍ程度、細径にされている。次に、図１ないし図４に
よりボビンの把持方法を説明する。
【００２６】シリンダ６ｃ内に充填されている圧空を図
示しない圧空排気バルブを開いて圧空供給孔８ａから系
外に排気させると、皿バネ６ａの図の右方向への押圧力
によりピストン６ｂが移動し、同時に前蓋５が左端の弾
性リング３ａを図の右方向に押圧する。すると各弾性リ
ング３ａ〜ｄは、円筒スペーサ４ａ〜４ｃによってその
両側面が押圧されて剛体リング３８、３８間の間隔が狭
くなり、バネ部材３０を全周に渡ってその半径方向に増
径膨脹させてゴム部材３９をボビン２３方向に押し出
す。ゴム材３９の外周面とボビン２３の内周面とが密着
し、ボビン２３を回転円筒２に同芯状に強固に把持す
る。モータ１１により駆動軸８を回転させると回転円筒
２がボビン２３を把持したまま回転する。
【００２７】また、図示しない圧空供給バルブを開いて
圧空を圧空供給孔８ａ、８ｂを経てシリンダ６ｃ内に供
給すると、ピストン６ｂが皿バネ６ａの押圧力に逆らっ
て図の左方向に移動し、ゴム部材３９およびバネ部材３
０の形状が復元し、その外径が小さくなってボビン２３
の把持がリリースされる。
【００２８】図１ないし図４に示したボビンホルダ１に
おいて、弾性リング３ａ〜ｄの外径を９３．２ｍｍと
し、その幅を２２ｍｍとして、内径が９４ｍｍで長さが
１５０ｍｍのボビン２３を８本装着できる長さ１１６０
ｍｍの回転円筒２により、ボビンホルダ１を構成したと
ころ、従来では回転円筒２の外径は、８０ｍｍであった
ものが、本実施例では弾性リング３ａ〜ｄの径方向厚み
が薄くなった分だけの８８ｍｍまで太径化することがで
きた。
【００２９】そして、ボビン２３を８本装着してモータ
１１により回転させたところ、ボビンホルダの危険速度
は向上して１７５００ｒｐｍで回転することができ、巻
取速度であるボビン周速に換算して８００ｍ／ｍｉｎ向
上した５５００ｍ／ｍｉｎもの高速での巻取りが可能と
なった。
【００３０】このことは、従来のボビンホルダ１０で
は、走行速度が５５００ｍ／ｍｉｎの糸条を巻取るため
に、回転円筒１５とボビン２３の外径を太くして対応し
ていたのであるが、本発明ではその必要がないことを意
味する。
【００３１】また、図６の従来の弾性リング３ａ〜ｄで
は約５ヶ月も使用すると径方向に約１ｍｍ永久変形した
のであるが、本実施例の弾性リング３は、１年を経過し
ても取付時とほとんど変わらない寸法を維持し、巻取を
継続することができた。
【００３２】
【発明の効果】本発明のボビン把持装置およびボビンホ
ルダは、円筒状のボビンとこのボビンが挿入される回転
円筒との間に、リング状のバネ部材と、このバネ部材の
両側面にそれぞれ固定された剛体リングと、これら剛体
リング間であって、かつ、リング状のバネ部材の内外周
上に設けたゴム部材とからなる弾性リングを遊嵌せしめ
たので、以下に述べる優れた効果を有する。
【００３３】 弾性リングの復元力をゴム部材の厚さ
にだけに頼っていた従来の弾性リングと異なり、リング
状のバネ部材に因らしめるので、ボビンホルダの弾性リ
ングの半径方向厚みを極限まで薄くできる。これにより
ボビン内外径を従来通りとしたままで、回転円筒の太径
化、すなわち危険速度を高くすることが可能となり、ボ
ビンホルダの高速巻取が実現できる。
【００３４】 弾性リングのゴム材のクリープ寿命が
問題にならなくなるため、弾性リングの交換周期が非常
に長くなり、巻取機の稼働率が向上する。
【００３５】 ボビン径を太くしないので、巻取機以
降の搬送設備などの改造が不要であると共に、ボビン外
径を太くして危険速度を上げた場合に比べてボビンコス
トが低減する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るボビンホルダの一実施例の縦断面
図である。
【図２】図１の弾性リングの一部断面の要部部分図であ
る。
【図３】図２のバネ部材の斜視図である。
【図４】図１の弾性リング近傍の拡大断面図である。
【図５】従来のボビンホルダの縦断面図である。
【図６】図５のボビンホルダに用いられている弾性リン
グの要部断面図である。
【符号の説明】
１ ……ボビンホルダ ２ ……回転円筒 ３ａ〜ｄ……弾性リング ４ａ〜ｃ……円筒スペーサ ５ ……前蓋 ６ａ ……皿バネ ７ ……ボス部 ８ａ、８ｂ…圧空供給孔 １１ ……モータ ３９、４０……ゴム部材 ３０ ……バネ部材 ３０ａ ……外周 ３０ｂ ……スリット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B65H 54/44 D01H 7/16 D01D 7/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】円筒状のボビンとこのボビンが挿入される
    回転円筒との間隙に、リング状のバネ部材と、このバネ
    部材の両側面にそれぞれ固定された剛体リングと、これ
    ら剛体リング間であって、かつ、前記バネ部材の内外周
    上に設けたゴム部材とからなる弾性リングを遊嵌せし
    め、前記弾性リングの両側面から前記それぞれの剛体リ
    ングを押圧せしめることにより前記バネ部材を半径方向
    に増径せしめ、前記ゴム部材を前記ボビン内周面に密着
    せしめて前記ボビンを把持することを特徴とするボビン
    把持装置。
  2. 【請求項２】円筒状のボビンが挿入される回転円筒と、
    この回転円筒の外周に遊嵌され、前記回転円筒の軸方向
    の圧縮により増径し、前記ボビン内周面に密着して前記
    ボビンを把持する弾性リングと、この弾性リングを軸方
    向に圧縮またはリリースする前蓋と、この前蓋を前記回
    転円筒の軸方向に進退させる押圧機構とを設けたボビン
    ホルダであって、前記弾性リングは、リング状のバネ部
    材と、このバネ部材の両側面にそれぞれ固定された剛体
    リングと、これら剛体リング間であって、かつ、前記バ
    ネ部材の内外周上に設けたゴム部材とからなることを特
    徴とするボビンホルダ。
JP17423393A 1993-07-14 1993-07-14 ボビン把持装置およびボビンホルダ Expired - Fee Related JP3198736B2 (ja)

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