JP3362713B2

JP3362713B2 - ボビン把持装置およびボビンホルダ

Info

Publication number: JP3362713B2
Application number: JP32214899A
Authority: JP
Inventors: 雲　　一郎; 幸三奥村
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1999-11-12
Filing date: 1999-11-12
Publication date: 2003-01-07
Anticipated expiration: 2018-01-07
Also published as: JP2000109270A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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
応えられていなかった。

【０００４】このような従来のボビンの把持装置および
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。

【０００６】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、半径方向に増径させてボ
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。

【０００７】

【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。

【０００８】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。

【０００９】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。

【００１０】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。

【００１１】

【式１】

【００１２】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Ｎ
ｃを上げることは余り期待できない。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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、稼働率を向上ならしめることので
きるボビン把持装置およびボビンホルダを提供すること
にある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、以下に記載するボビン把持装置を提供す
る。

【００１９】すなわち、本発明は、円筒状のボビンとこ
のボビンが外挿される回転円筒との間隙に、バネ部材
と、このバネ部材に結合されたゴム部材と、前記バネ部
材の両側面にそれぞれ位置する剛体リングとからなる弾
性リングを遊嵌せしめ、この弾性リングを前記回転円筒
の筒軸方向に圧縮せしめることにより前記バネ部材をボ
ビンの半径方向に増径せしめて前記ボビンを把持するボ
ビン把持装置を特徴とする。

【００２０】また、本発明は、円筒状のボビンとこのボ
ビンが外挿される回転円筒との間隙に、バネ部材と、こ
のバネ部材の両側面にそれぞれ位置する剛体リングと、
これら剛体リング間であって、かつ、前記バネ部材に結
合されたゴム部材とからなる弾性リングを遊嵌せしめ、
前記弾性リングを前記回転円筒の筒軸方向に圧縮せしめ
ることにより前記バネ部材をボビンの半径方向に増径せ
しめて前記ボビンを把持するボビン把持装置を特徴とす
る。

【００２１】ここで、前記バネ部材の外側にゴム部材を
設けることや、前記バネ部材の内外側両方にゴム部材を
設けること、バネ部材がリング状であることが好まし
い。

【００２２】さらに、円筒状のボビンが外挿される回転
円筒と、上記いずれかのボビン把持装置と、そのボビン
把持装置の弾性リングを回転円筒の筒軸方向に圧縮する
手段とを設けたボビンホルダも好ましい態様である。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面に
より説明する。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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、接着等によ
り、断面がＬ字状の一対の剛体リング３８、３８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。

【００２８】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０．５〜１ｍ
ｍ程度、細径にされている。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】以上のように、本発明においては、弾性リ
ングに設けたバネ部材が、前蓋等の押圧作用によって回
転円筒の筒軸方向に圧縮せしめられ、ボビンの半径方向
に増径し、ボビンを強固に把持する。そして、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。

【００３３】

【実施例】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１５
０ｍｍのボビン２３を８本装着できる長さ１１６０ｍｍ
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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】

【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外挿される回転
円筒との間隙に、バネ部材と、このバネ部材に結合され
たゴム部材と、前記バネ部材の両側面にそれぞれ位置す
る剛体リングとからなる弾性リングを遊嵌せしめるか、
バネ部材と、このバネ部材の両側面にそれぞれ位置する
剛体リングと、これら剛体リング間であって、かつ、前
記バネ部材に結合されたゴム部材とからなる弾性リング
を遊嵌せしめたので、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、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。また、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。また、ゴム部材のク
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、巻取機の稼働率を向上でき
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〜ｂ ……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

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円筒状のボビンとこのボビンが外挿される
回転円筒との間隙に、バネ部材と、このバネ部材に結合
されたゴム部材と、前記バネ部材の両側面にそれぞれ位
置する剛体リングとからなる弾性リングを遊嵌せしめ、
この弾性リングを前記回転円筒の筒軸方向に圧縮せしめ
ることにより前記バネ部材をボビンの半径方向に増径せ
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。
【請求項２】円筒状のボビンとこのボビンが外挿される
回転円筒との間隙に、バネ部材と、このバネ部材の両側
面にそれぞれ位置する剛体リングと、これら剛体リング
間であって、かつ、前記バネ部材に結合されたゴム部材
とからなる弾性リングを遊嵌せしめ、前記弾性リングを
前記回転円筒の筒軸方向に圧縮せしめることにより前記
バネ部材をボビンの半径方向に増径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。
【請求項３】前記バネ部材の外側にゴム部材を設けた、
請求項２に記載のボビン把持装置。
【請求項４】前記バネ部材の内外側両方にゴム部材を設
けた、請求項２に記載のボビン把持装置。
【請求項５】バネ部材がリング状である、請求項１〜４
のいずれかに記載のボビン把持装置。
【請求項６】円筒状のボビンが外挿される回転円筒と、
請求項１〜５のいずれかに記載のボビン把持装置と、そ
のボビン把持装置の弾性リングを回転円筒の筒軸方向に
圧縮する手段とを設けたボビンホルダ。