JP3568717B2 - 線状材の自動巻取包装装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、線状材の自動巻取包装装置に関し、さらに詳しくは、線状材、特にガスケットなど凹溝等の開口部を有する異形軟質線状材を、巻乱れを生ずることなくきれいに整列巻きを行える巻取機構、線状材ガイド機構、ソフトテンション機構、縦横方向トラバース機構、線状材端部固定機構、線状材切断機構、包装材ラッピング機構、ボビン脱着機構及びボビン給送機構、並びにこれらの機構を備えた自動巻取包装装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ホース、コード等の線状材をボビン上に整列巻きするには、従来、ボビン軸と平行に所定ピッチのねじを切ったトラバース軸を設け、該トラバース軸上に、巻き取る線状材の給送位置を規制する一対のガイドローラ及び/又はトラバースアームを備えたトラバース台を螺合させ、上記トラバース軸を回転させることによりトラバース台を巻き取られる線状材の外径に等しいピッチで横行させ、これにより線状材の給送位置を規制すると共に、ボビン両側の各鍔位置に対応するトラバース台の移動通路内には、トラバース台又はその一側部に突設された突出片と係合して該トラバース台に逆転指令を与えるリミットスイッチ等を設け、ボビン両側の各鍔部でトラバース台移動方向を順次切り換えて巻き取る方式が一般に採用されている(実公昭51−53424号、特公昭60−39621号、特公平2−14261号等参照)。
トラバース台の横方向への間欠的移動については、例えば特公平2−14261号には、巻取ドラムが15/16回転する毎に1パルス分だけトラバース本体が移動し、巻き取られる線状材が横方向に所定ピッチだけずれるように斜行し、従って、巻取ドラムに固定された線状材の先端固定位置上の巻取ドラム軸心に平行な線から常に整列巻きされるようにしたトラバース機構が開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような間欠トラバースを行うことにより、線状材を整列巻きすることは可能となる。しかしながら、特に巻き取られる線状材が軟質材の場合、トラバースアームの先端ガイド部が線状材の斜行部と干渉し、先端ガイド部が既に巻き取られた隣接する線状材のループ上に乗り上げ、巻乱れを生ずるという問題がある。また、巻き取られる線状材が凹溝等の開口部を有する異形軟質線状材の場合、従来の間欠トラバースは横方向のみに移動するものであるため、トラバースアームの先端ガイド部が線状材の開口端縁部を引っ掛け易く、特にボビン鍔部のリターン位置では既に巻き取られた下層の線状材ループの斜行部とクロスするように斜行しながらトラバースするため、線状材の開口端縁部を引っ掛けてめくれ上がった状態となり、巻乱れを生ずることに加えて、製品変形を生ずるという問題もある。
【0004】
また、従来の巻取装置においては、ボビンから離間した位置に配されているトラバース台上の最終ガイドロールから直接に線状材をボビンに巻き取る方法と、ガイドアーム(トラバースアーム)を用いる方法があるが、最終ガイドロールから直接ボビンに線状材を巻き取る場合、線状材のテンションが緩いときには、最終ガイドロールに忠実に線状材が追従することが困難であり、巻取ピッチが不定で局所的に不揃いになったり、ネジレを生じたり、巻き取られた隣接する線状材のループ上に乗り上がったりする。このような問題を回避すべく線状材の巻取テンションを大きくした場合、線状材の追従性は良くなるが、反面、必要以上に堅く巻き取られ、型崩れを起こし易くなる。また、軟質線状材、特に異形軟質線状材の場合、巻取テンションを大きくすると伸びてしまい、製品変形を生じ易いと共に、外形寸法の変化によりトラバース台の移動ピッチにズレを生じ易くなるという問題を生ずる。
【0005】
一方、トラバースアームを用いて線状材をガイドした場合、線状材の追従性は最終ガイドロールからボビンに直接巻き取る場合に比べて良くなるが、一般に巻取テンションはポテンショメーターで制御されるため、必要以上に堅く巻き取られることが多々あった。また、微妙に異なる様々な製品寸法に対しては、前記したようにトラバース動作の追従が不充分で、特に異形軟質線状材に対しては満足のいく整列巻きが困難であった。
さらに、従来のトラバースアームや線状材供給経路上のガイド部は、線状材の外形のみを考慮したガイド機構となっており、各々の製品に対して寸法やガイド方法がルーズなものとなっているため、線状材製品、特に異形軟質線状材の場合、ネジレや乱れた状態で巻き取られることが多かった。
そのため、巻き取られた製品をコーザーが使用する場合に、製品のネジレ、変形等による巻取不良のために線状材製品の繰出し、施工性が良くないといった問題を生じていた。
【0006】
ところで、巻取終了後、線状材を切断し、巻取装置によってボビンに巻き取られた線状材が解けないように包装材でラッピングする必要があるが、従来はこうような切断作業やラッピング作業は各巻取終了ボビンに対して個別に手作業で行われており、作業性低下やコストアップの大きな要因になっていた。
そのため、線状材の給送から巻取、線状材切断、包装材ラッピング、ボビン脱着、製品搬出に至る全工程を自動的に生産性良く行える線状材の自動巻取包装方法及び装置の開発が強く求められていた。
【0007】
従って、本発明の基本的な目的は、線状材の給送から巻取、線状材切断、包装材ラッピング、ボビン脱着、製品搬出に至る全工程を自動的に生産性良く行える線状材の自動巻取包装装置を提供することにある。
また本発明の目的は、種々の形状、材質の線状材に対しても巻乱れや変形等を生ずることなくきれいな整列巻き及び包装材ラッピングを自動的に行うことができる線状材の自動巻取包装装置を提供することにある。
さらに本発明の目的は、種々の線状材に対して型崩れや変形、巻乱れを生ずることなく、特に異形軟質線状材に対して製品変形を生ずることなく、常に一定の巻取状態で巻き取ることができるトラバース機構及びそれを備えた自動巻取包装装置を提供することにある。
【0008】
本発明の他の目的は、常に一定の適度のテンションで巻き取ることができるソフトテンション機構、特に異形軟質線状材に対してネジレや変形を生ずることなくきれいな整列巻きを行うためのガイド機構、線状材先端部をボビンに自動的に固定することができる線状材端部固定機構、巻取終了後に線状材を自動的に切断できる線状材切断機構、巻取終了後のボビンに自動的に包装材をラッピングできる包装材ラッピング機構、巻取・ラッピング終了後に自動的にボビンの脱着を行えるボビン脱着機構、及び該ボビン脱着機構に空ボビンを1個ずつ自動的に供給するためのボビン給送機構、並びにそれらを組み合わせて備えた自動巻取包装装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】
前記目的を達成するために、本発明の自動巻取包装装置は、その基本的な態様として、複数のボビンをそれぞれ支持し、回転駆動させるための巻取軸と、これら巻取軸を回転自在に支持し、かつそれらの巻取位置とボビン脱着位置との間で交互に位置換えできるように回動自在に設けられた回動アームとを備えている巻取装置と;
上記巻取位置の巻取軸に装着された空ボビンの軸部外周面に近接する先端ガイド部を有し、かつボビンの半径方向に揺動可能なトラバースアームを備えていると共に、ボビンの軸線方向に所定のピッチで間欠的に上記トラバースアームを移動させる間欠トラバース機構と、ボビンに線状材を1層巻き終わる毎にボビンの半径方向に所定の高さだけ上記トラバースアームを移動させる縦方向トラバース機構とを備えているトラバース装置と;
巻取位置にある空ボビンの軸部外周面に接近可能なように伸縮自在であり、かつトラバースアームの先端ガイド部から突出している線状材先端部を検出し、ボビンに固定する線状材端部固定装置と;
巻取終了ボビンから線状材を切断するための線状材切断装置と;
上記巻取軸の回転軌跡と交叉するように巻取位置とボビン脱着位置との間の所定位置に包装材を張設し、巻取終了ボビンに包装材を巻き付けるための包装材ラッピング装置と;
ボビン脱着位置にある巻取軸から巻取・ラッピング終了ボビンを抜き取り、空ボビンを装着するためのボビン脱着装置と;
該ボビン脱着装置に空ボビンを1個ずつ供給するためのボビン給送装置と;
上記ボビン脱着装置の近傍に配設された製品搬出装置
とを備えていることを特徴としている。
このような自動巻取包装装置により、種々の形状、材質の線状材に対しても巻乱れや変形等を生ずることなくきれいな整列巻きを行うことができると共に、線状材の給送から巻取、線状材切断、包装材ラッピング、ボビン脱着、製品搬出に至る全工程を自動的に生産性良く行うことができる。
【0010】
好適な態様においては、前記トラバース装置は、巻取位置にある空ボビンの巻取軸の回転角度を検出する検出装置と、上記巻取軸と平行に往復動可能に設けられた横方向トラバース台と、上記検出装置の検出信号に基づき、巻取軸の1回転に相当する回転角度360°よりも若干少ない所定の回転角度だけ巻取軸が回転する毎に上記横方向トラバース台を間欠的に移動させる駆動装置とを備えている間欠トラバース機構と;上記横方向トラバース台に対して垂直方向に往復動可能に取り付けられ、巻き取られた線状材層の上面より若干上方にトラバースアームの先端ガイド部を持ち上げた後に、既に巻き取られた線状材層に上記先端ガイド部が接触する位置まで下降させるようにトラバースアームをボビンの半径方向に間欠的に往復動させる縦方向トラバース台と、該縦方向トラバース台に揺動可能に支持されているトラバースアームと、該トラバースアームに線状材を案内するために上記縦方向トラバース台に設けられたガイド手段とを備えている縦方向トラバース機構を有する。
【0011】
このように、巻取位置の巻取軸によって回転駆動される空ボビンに、該ボビンの軸線方向に往復動可能なトラバースアームの先端ガイド部を介して線状材を整列巻きするに当たって、上記間欠トラバース機構と縦方向トラバース機構の組み合わせからなる縦横方向トラバース機構を採用したことにより、ボビンに巻き取られる線状材の各ループがボビンの軸線に垂直な平面と実質的に平行になるように、かつ、線状材の各ループの巻始め位置が先に巻き取られたループの巻始め位置よりも所定の距離だけ先行するように巻き取ると共に、上記ボビンに線状材を1層巻き終わる毎にトラバースアームを逆方向にリターンさせる際に、トラバースアームを強制的に持ち上げてボビンの半径方向に所定の高さだけトラバースさせて、トラバースアームの先端ガイド部を巻き取られた線状材層の上面より若干上方に一旦持ち上げた後に下降させて線状材層に接触させ、即ちソフトランディングさせ、次の層を形成する線状材を巻き取るようにすることができる。それによって、巻き取られている線状材のボビン端でのリターンがさらにスムーズに行え、特にトラバースアームの先端ガイド部が引っ掛かり易い開口端縁部や側方に突出した端縁部を有する異形線状材の整列巻きに極めて効果的である。
【0012】
このような態様でボビンの軸線方向への間欠トラバースを行うことによって、線状材の各ループはボビンに対して螺旋状ではなく平行状態で巻き取られ、しかも各ループの巻始め位置のラインがボビンの軸線に対して所定の角度となるように順次早目のタイミングで間欠的にトラバースされるため、トラバースアームの先端ガイド部が先に巻き取られた線状材に干渉したり、乗り上げたりすることがなく、また常に先端ガイド部の側面を先に巻き取られた線状材側面に摺接させながら線状材を巻き取ることができるため、ホース、コード等の一般的な線状材はもとより、ガスケット等の異形線状材であっても、巻乱れや変形等を生ずることなく整列巻きすることができる。
【0013】
さらに、前記間欠トラバースと組み合わせて、ボビンに線状材を1層巻き終わる毎にトラバースアームを逆方向にリターンさせる際に、トラバースアームを強制的に持ち上げてボビンの半径方向に所定の高さだけトラバースさせる縦方向トラバースを採用することにより、巻乱れや製品変形等を生ずることなく整列巻きを行うことができる。
すなわち、従来のトラバース機構はボビンの軸線方向(横方向)のみの移動であり、ボビンの半径方向(縦方向)への線状材の移動は、専ら既に巻き取られた線状材層による押上げのみによってなされていたため、押上げ時の摩擦抵抗により巻取状態が変動し易く、またボビン端のリターン位置において既に巻き取られた下層の線状材ループの斜行部とクロスするように斜行する際に巻乱れを生じ易く、特に線状材が凹溝開口部を有するガスケットなどの異形軟質線状材の場合、トラバースアームの先端ガイド部が線状材の開口端縁部を引っ掛けてめくれ上がった状態となり、製品のネジレ、変形や巻乱れを生じ易かったが、本発明のようにボビン端のリターン位置においてトラバースアームを強制的に持ち上げることにより、上記のような問題がなく、巻き取られている線状材のボビン端でのリターンがスムーズに行える。また、巻取りが進むにつれてボビンが巻き太っても、線状材の巻層厚み分だけ上方にトラバースアームを移動させるため、常に同じ巻取状態を確保できる。
【0014】
本発明の線状材の自動巻取包装装置に用いられる線状材端部固定装置としては、線状材先端部を全て外部固定手段によって固定する態様と、ボビン自体が固定機能を備えた内部固定機能による態様がある。
線状材先端部を全て外部固定手段によって行う好適な態様においては、線状材端部固定装置は、巻取位置にある空ボビンの軸部外周面に接近可能なように伸縮自在であり、かつトラバースアームの先端ガイド部から突出している線状材先端部を検出し、ボビンの一方の鍔部内周側端縁部に押圧する端部押え手段と;上記巻取軸に同軸回転可能に取り付けられ、かつボビンの鍔部内周側端縁部を突き通すように該巻取軸の軸線方向に往復動自在に設けられた針状部材を有する固定手段とを備えている。
一方、ボビン自体が固定機能、例えばボビンの軸部外周面の鍔部近傍に線状材先端部を挿入する孔部を備えている場合、好適な線状材端部固定装置は、先端が巻取位置にある空ボビンの軸部外周面に接近可能なように伸縮自在であり、かつ線状材先端部を側方に折曲し得るように回動自在に設けられたガイド手段と;ボビンの軸部外周面の鍔部近傍に形成された孔部に線状材先端部を押し込むように伸縮自在に設けられた押込手段とを備えるように構成される。
【0015】
また、好適な巻取装置は、所定の回転角度で間欠的に回動自在に設けられた回動アームと;該回動アームの両端部に回転自在に支持されたボビン回転駆動用の一対の巻取軸と;一方の巻取軸が巻取位置にあるときに該巻取軸と係合して所定の回転速度で回転駆動させる駆動装置と;他方の巻取軸がボビン脱着位置にあるときに巻取軸と係合して所定量だけ回転駆動させる駆動装置とを備えている。
このように、回動アームの両端部にボビン回転駆動用の一対の巻取軸を回転自在に支持し、それぞれ独立した動作を可能としたことにより、一方の巻取軸に装着された空ボビンへの線状材の巻取工程と、他方の巻取軸に装着された巻取終了ボビンへの包装材ラッピング工程及びボビン脱着工程とを同時並行的に行うことができる。
【0016】
さらに好適な態様においては、線状材切断装置は、前記回動アームを所定角度だけ回動させて巻取位置にあった巻取終了ボビンを所定位置に移動させたときに、該ボビンとトラバースアームとの間に延在している線状材に接近可能なように伸縮自在な切断手段を備えており、例えば伸縮自在な装置本体と、該装置本体から側方に突出し得るように伸縮自在でありかつ上下方向に往復動自在に設けられた鎌状部材とを有し、該鎌状部材によって線状材を引っ掛けて抱持した状態で線状材を切断する。
一方、前記包装材ラッピング装置は、ボビン脱着位置上方の所定位置に配置された包装材の端部を把持し、前記巻取軸の回転軌跡と交叉するように巻取位置とボビン脱着位置との間の所定位置に包装材を引き出して張設するように往復動自在に設けられた包装材張設手段と;巻取終了ボビンがその略下半部が包装材で包まれた状態にボビン脱着位置に配置された後、ボビン脱着位置の巻取軸の回転によって巻取終了ボビンを所定量だけ回転させた時点で包装材を切断する切断手段と;上記巻取終了ボビンが回転している間、上記包装材を該ボビンに巻き取られた線状材層外周面に押圧するように往復動自在に設けられた押圧手段とを備えている。
【0017】
このような態様、構造の線状材切断装置と包装材ラッピング装置を組み合わせて用いることにより、前記回動アームを回動させて巻取位置の巻取終了ボビンをボビン脱着位置に移動させる過程で線状材の切断を行うと共に、ボビン脱着位置の巻取軸に装着された空ボビンを巻取位置に移動させ、該空ボビンへの線状材の巻取りを行っている間に、上記巻取終了ボビンへの包装材のラッピングを行うことができ、巻取終了後の線状材の切断工程と巻取終了ボビンへの包装材のラッピング工程を連続的にスムーズに行うことが可能となる。
【0018】
好適な態様においては、ボビン脱着装置は、巻取・ラッピング終了ボビンを巻取軸から抜き取る手段、好適には、前記巻取装置のボビン脱着位置の下方に配置され、かつボビン脱着位置にある巻取軸の軸線方向に往復動可能な移動テーブルと、該移動テーブルによって垂直に保持され、かつ巻取軸と反対方向に転倒自在に設けられた少なくとも一対のボビン把持用の可動アーム部材と、巻取・ラッピング終了ボビンを抜き取った巻取軸に空ボビンを装着する手段、好適には、上記可動アーム部材の下部に巻取軸側に延出するように取り付けられ、かつボビンの軸孔に挿入される軸部と該軸部に沿って往復動可能な押込部とを有する空ボビン装着手段とを備えている。
一方、前記ボビン給送装置は、好適には、空ボビンを整列して収納し、かつ先端部に空ボビンを1個ずつ送るボビン収納装置と、該ボビン収納装置からボビン脱着位置の巻取軸の先端側方まで延出するように往復動自在に配設され、かつ上記ボビン収納装置の先端部の空ボビンを保持し、延出した位置において上記ボビン脱着装置の軸部が該空ボビンの軸孔に挿入された後にボビンを解放するように構成された移動トレーとを備えている。
このようなボビン脱着装置とボビン給送装置を組み合わせて採用することにより、ボビン脱着位置にある巻取・ラッピング終了ボビンの巻取軸からの抜き取りと次の空ボビンの装着を連続的にスムーズに行うことができる。
【0019】
また、本発明の自動巻取包装装置は、線状材を常に一定の適度のテンションで巻き取ることができるように、ソフトテンション機構として、前記線状材トラバース手段へ線状材を実質的に外的に張力を付加しない状態で送る線状材給送装置をさらに備えている。
上記線状材給送装置は線状材を垂れ下がった状態で給送するものであって、好適には、垂れ下がった線状材の最下端部の高さ位置が所定範囲内にあるかどうかを検出する複数の検出装置を備え、該検出装置により検出された線状材最下端部の高さ位置に応じて巻取速度又は線状材の給送速度を変えることができる。
【0020】
上記のように、ボビンへの給送過程で線状材に実質的にガイド部の摺動抵抗のみがかかった状態、すなわちソフトテンションの状態で線状材の巻取りを行うことによって、適度なテンションで一定の巻取状態を確保でき、テンションが小さ過ぎる場合のボビン上の巻取ループのたるみや巻乱れを防止できると共に、テンションが強過ぎる場合の堅い巻取り、型崩れ、軟質線状材の場合に生ずる伸び、異形軟質線状材の変形等を簡単にしかも効果的に防止できる。ソフトテンションとしては、一般に軟質線状材、特にガスケット等の異形軟質線状材の場合、フィード方向にかかる張力が50〜150g/cm 2 の範囲にあることが望ましく、ガイド部の構造、材質等によって調整することができる。
【0021】
【実施例】
以下、添付図面に示す実施例を説明しつつ本発明についてさらに具体的に説明する。なお、以下の実施例においては、線状材として、巻乱れや製品変形等を生ずることなく一定の巻取状態で整列巻きすることが最も困難な異形軟質線状材の代表例としてガスケットを用いた場合について説明するが、他の線状材はこれに比べて巻取りが比較的容易である。従って、本発明が他の線状材に対しても難なく適用できることは明らかである。
図1は本発明の自動巻取包装装置の一実施例の要部を示している。図中、符号20はトラバース装置、40はトラバースアーム、50はボビン、70は巻取装置、90は線状材端部固定装置、110は線状材切断装置、130は包装材ラッピング装置、150はボビン脱着装置、180はボビン給送装置、200は製品搬出装置をそれぞれ全体的に示している。
【0022】
トラバース装置20は図2及び図3により明瞭に示されており、トラバース装置20の線状材1給送側にはソフトテンション機構による線状材給送装置10が配設されている。
まず、線状材給送装置10は、フレーム3に取り付けられたフィードロール12とその溝部に臨むように上部に配設されたプレスローラ13との間に線状材1を挟んだ状態で、モータ14によってフィードロール12を回転駆動させることによって線状材1を一定速度で給送するものである。線状材1は、フィードロール12の前方に配設されたガイド装置11(その詳細は後述する)を介してフィード装置としてのフィードロール12とプレスローラ13との間に入り、フィードロール12を出た後は下方に垂れ下がった状態でトラバース装置20に送られる。線状材1の垂下がりの状態は、給送路の両側に立設された支柱18に垂直方向に所定の間隔で取り付けられた3対のセンサ15,16,17によって検出される。各センサ15,16,17は例えば光電素子から構成され、下部の一対のセンサ15は線状材1の垂下がりの下限状態を指示し、中間の一対のセンサ16は定速状態、上部の一対のセンサ17は上限状態を指示する。なお、符号19は線状材受け用のトレーを示している。
【0023】
トラバース装置20は間欠トラバース機構21と縦方向トラバース機構30とからなる。間欠トラバース機構21は、フレーム3に水平に固定された固定枠体22とその上に配置された横方向トラバース台26を含み、横方向トラバース台26は、その下面両側部に形成された一対の溝部27が固定枠体22の上部両側部に架設された一対のレール23に嵌め合わされることによって、固定枠体22上を横方向に摺動可能となっている。また、固定枠体22の上部略中央部にボールねじ24が横方向に架設され、一方、横方向トラバース台26の下部所定箇所には上記ボールねじ24が螺合する雌ねじ部(図示せず)が設けられており、これらボールねじ機構とボールねじ24を回転駆動させるACサーボモータ25によって横方向トラバース台26の駆動装置が構成されている。横方向トラバース台26の横方向への間欠的移動は、巻取軸75a(75b)に装着されたロータリエンコーダのような検出装置(図示せず)によって検出された巻取軸75a(75b)の回転角度の検出信号に基づき制御され、ACサーボモータ25の動作によってボールねじ24が所定量間欠的に回転し、それに螺合されている雌ねじ部を介して横方向トラバース台26並びにその上に支持されている縦方向トラバース機構30及びトラバースアーム40が全体的に横方向に間欠的にトラバースされる。なお、符号29はケーブル収納ボックスである。
【0024】
一方、縦方向トラバース機構30は縦方向トラバース台31を含み、該縦方向トラバース台31には、略中央部に垂直方向に貫通する雌ねじ部32が、またその両側部に一対のガイドスリーブ33a,33bが取り付けられている。上記雌ねじ部32は前記横方向トラバース台26に立設されたボールねじ34と螺合しており、ACサーボモータ36の動作によりボールねじ34が所定量間欠的に回転することによって縦方向トラバース台31は縦方向に所定量間欠的に移動するように構成されている。一方、上記ガイドスリーブ33a,33bには横方向トラバース台26に立設されたガイド支柱35a,35bが挿入されており、これによって縦方向トラバース台31は垂直方向に安定してトラバースすることができる。また、縦方向トラバース台31の前後端部にはガイドロール37,38が配設され、また後側のガイドロール38の近傍にはガイド装置39(その詳細は後述する)が配設されている。さらに、縦方向トラバース台31の後端部には支持部材43を介してトラバースアーム40の基端部が揺動自在に連結されている。該トラバースアーム40は、樋状のアーム本体41とその先端部に取り付けられた先端ガイド部42を有し、またその基端部が上記支持部材43の留め部に当接して、図2に示すような斜め下方に傾斜した所定の角度以上には傾斜しないようになっており、巻取開始時に先端ガイド部42が空ボビン50の軸部(二重軸の外周軸部)51外周面と接するような高さ位置に調整されている。
【0025】
前記線状材給送装置10のガイド装置11及び縦方向トラバース機構30のガイド装置39は、図4に示すように、水平方向に回転自在なガイドロール61と、該ガイドロール61の溝部62内に突出するように設けられた断面T字形の仕切板63と、該仕切板63を固定する軸部64の上下端部に回転自在に設けられた一対のローラ65からなる。ガイドロール61は断面略U字状の線状材(ガスケット)1の外形全体をガイドする機能を有し、一方、仕切板63と一対のローラ65はそれぞれ線状材(ガスケット)1の開口溝部2及び開口端縁部のガイドとして機能し、線状材1の開口溝部2内に上記仕切板63が挿入した状態で、給送途上の線状材1をヨレやネジレが生じないようにガイドする。
また、トラバースアーム40の先端ガイド部42は、図5に示すように枠体66からなり、その内側面に、上記ガイド装置と同様に線状材(ガスケット)1の開口溝部2内に挿入されるように仕切板67が突設されており、最終的に線状材1にヨレやネジレがない状態にしてボビン50で巻き取れるように構成されている。
【0026】
図6は巻取装置70を示している。巻取装置70は回動アーム71を有し、該回動アーム71の軸72はフレーム3に取り付けられた軸受装置73により軸支され、ACサーボモータ74の作動により回動アーム71が所定の回転角度で間欠的に回動するように構成されている。回動アーム71の両端部にはそれぞれ軸受装置76a,76bを介してボビン50が装着される一対の巻取軸75a,75bが軸支され、それらのフレーム側端部には歯車77a,77bが各々固定され、巻取位置にある巻取軸75aの歯車77aはフレーム3に回転自在に取り付けられている歯車78aと噛み合い、該巻取軸75aに装着されている空ボビン50の巻取開始状態となっている。モータ79の作動により歯車78aが回転することにより、巻取軸75aが回転し、線状材の巻取りを開始する。他方、反対側のボビン脱着位置にある巻取軸75bの歯車77bはフレーム3に回転自在に取り付けられている歯車78bと噛み合い、該巻取軸75bに装着されている巻取終了ボビン50のラッピング開始状態となっている。ACサーボモータ80の作動により歯車78bが所定量だけ回転することにより、巻取軸75bが所定量だけ回転し、後述するように巻取終了ボビン50に包装材を巻き付ける。また、回動アーム71のフレーム側の側面には軸72を中心とする対称位置2箇所に孔部81a,81bが形成されており、回動アーム71が180°回動して水平となったときに、シリンダ82が作動してロッド83が一方の凹部81aに突入し、回動アーム71を水平位置に固定するように構成されている。なお、巻取軸75aからのボビン50の抜け止めは、側柱4に固定されたシリンダ6のロッド7先端に固定され、シリンダ6の作動により水平方向に往復動可能な軸受部8によって行われる(図1では図示省略)。
【0027】
線状材端部固定装置90は、図7乃至図9に示すように、フレーム3に固定されたシリンダ(図示せず)から突出された一対のロッド92によって水平方向に伸縮自在に支持されている端部押え装置91と、図6に示すように各巻取軸75a,75bに同軸回転可能に装着された一対の固定装置100とからなる。
固定装置100は、図6に示すように、各巻取軸の軸受装置76a,76bに固定されたリング状支持部101と、該リング状支持部101の外周部に摺動自在に装着された摺動部105と、該摺動部105の外周部に回転自在に取り付けられたリング状回転部106とを有する。上記リング状支持部101の軸線方向貫通孔にはシリンダ102が固定され、該シリンダ102のロッド103は締結具104を介して摺動部105に固定されている。一方、リング状回転部106の外周近傍のボビン側側面所定箇所には支持部107を介して針状部材108が固定されており、上記支持部107は巻取軸75a,75bのボビン装着部84の上記支持部107に整合する所定箇所に形成された孔部85に挿入可能に構成されている。従って、シリンダ102が作動してロッド103を前進させると、摺動部105とリング状回転部106が一体的に前進し、支持部107がボビン装着部84の孔部85に挿入されると共に、針状部材108がボビン50の鍔部52を突き通して線状材(ガスケット)1を突き刺し、固定する。この状態で巻取軸75aが回転することにより、リング状回転部106、支持部107及びそれに固定された針状部材108はボビン装着部84と一体となって回転する。
【0028】
一方、端部押え装置91は、図7乃至図9に示すように、上下のガイド体93a,93bの左右一対の貫通孔(図示せず)に摺動自在に挿入された一対のガイドロッド94を有し、該ガイドロッド94の先端には端部押え部材95が各ロッドを連結するように固定されていると共に、装置本体に上記ガイドロッド94と平行に固定されたシリンダ97のロッド98先端部も固定されている。端部押え部材95は、フレーム3側の下端縁部に線状材1の形状に対応する断面形状の凹部96を有している。シリンダ97が作動することによって、端部押え部材95がボビン50の軸部51に向かって前進し、また後退できるように構成されている。
【0029】
線状材1の先端部のボビン50への固定に際しては、まず、線状材切断装置110(図1参照)によって切断された線状材1の先端部がガイドアーム40によってボビン50の鍔部52側の軸部51外周面に当接する位置に、前記針状部材108が位置するように位置決めされる。この位置決めは、ボビン50の周囲の上記当接位置側及び反対位置側2箇所に配設された光電管などの検出装置(図示せず)によって行い、巻取軸75a及びリング状回転部106を回転させながら、反対位置側の検出装置によってリング状回転部106の支持部107が検知されたときに巻取軸75aを低速回転させ、当接位置側の検出装置によって検知されたときに停止させる。
【0030】
それと共に、図8に矢印で示すように、端部押え装置91がボビン側に前進した後、シリンダ97が作動して端部押え部材95をボビン50の軸部51外周面に近接するまでボビン側に下降させ、次いで装置全体がフレーム方向に若干後退して端部押え部材95の凹部96で線状材1を抱持するように一方の鍔部52の内周端縁部(ボビンの軸部外周面側)に押圧し、この状態でシリンダ102(図6参照)が作動し、針状部材108がボビン50の鍔部52を突き通して線状材(ガスケット)1を突き刺し、固定する。その後、端部押え装置91は、シリンダ97が作動して端部押え部材95を元の位置まで後退させ、さらに、ロッド92を伸縮させるシリンダ(図示せず)が作動して端部押え装置91全体が元の位置まで後退する。針状部材108は巻取終了時点まで線状材先端部に突き刺さったままであり、巻取終了後にシリンダ102が作動して抜き取られる。
【0031】
線状材切断装置110は、図9及び図10に示すように、フレーム3に固定された固定板121の開口部122を通して全体的に前後進できる装置本体111を有する。該装置本体111の前後進は、図10に示すように、該本体にロッド部先端が連結されたシリンダ128の作動によってなされ、該シリンダ128は固定板121に取り付けられた前板123、側板124、後板125からなる枠体に取り付けられている。枠体の前板123と後板125にはそれぞれ上下部に一対の軸受部126、127が設けてあり、これら軸受部126、127には後端部がプレート129aを介して連結された上下一対のガイド棒129が摺動自在に挿入され、かつこれらガイド棒129の先端は装置本体111に固定されている。従って、シリンダ128の作動により、装置本体111はガイド棒129を案内として安定して水平方向に前後進できるように構成されている。
【0032】
また、装置本体111の前面には、図9に示すように、上部に上刃112が、下部に下刃113がそれぞれ整合して配設されており、下刃113は装置本体111に固定されているが、上刃112はシリンダ114により上下動され、下刃113と協同して線状材1を切断できるように構成されている。一方、装置本体111の後面所定箇所には、図10に示すようにブラケット116が突設されており、該ブラケット116の後下端部には伸縮用シリンダ117が揺動自在に取り付けられ、該伸縮用シリンダ117のロッド先端には、鎌状部材115が固定されている。また、伸縮用シリンダ117の先端部は、装置本体111の側面突出部111aから前後方向に揺動自在に垂下された上下動用シリンダ119のロッドに継手118を介して回転自在に連結されており、各シリンダ117、119の作動によって図10に矢印で示すような鎌状部材115の動きが可能になる。
【0033】
線状材1の切断の際には、図9に示すように、前記回動アーム71を所定角度だけ回動させて巻取位置にあった巻取終了ボビン50が所定位置(図9に二点鎖線で示す一旦停止位置)に移動したときに一旦停止させ、この時にシリンダ128が作動して装置本体111が巻取終了ボビン50とトラバースアーム40との間に水平に延在している線状材1に接近する。その際、上下動用シリンダ119と伸縮用シリンダ117が作動して鎌状部材115が線状材1の下方に位置するまで斜め下方に伸び、次いで上下動用シリンダ119が作動して鎌状部材115を線状材1の高さ位置まで引き上げた後、伸縮用シリンダ117が作動して鎌状部材115を後退させ、該鎌状部材115によって線状材1を引っ掛けて抱持した状態で装置本体111前面の凹部120に引き込み、線状材1を安定に水平保持する。この状態でシリンダ114が作動して上刃112を急降下させ、下刃113とで線状材1を切断する。従って、線状材1は常にトラバースアーム40の先端ガイド部42から一定の距離で切断されることになる。切断終了後、シリンダ128が作動して装置本体111は元の位置に復帰すると共に、回動アーム71は図9に示すように水平になるまでさらに回動する。
なお、切断手段としては、上刃112と下刃113の組合せに代えて、鎌状部材115に刃を形成し、該鎌状部材で線状材1を引っ掛けてそのまま切断するようにすることもできるし、あるいはナイフエッヂを上方から急降下させて切断するように構成することもできる。
【0034】
包装材ラッピング装置130は、図1及び図11に示すようにボビン脱着位置の上方所定位置に配置されており、包装材としての包装フィルム131を巻取ったリール132と、該リール132から複数の補助ローラ133を介して張り渡された包装フィルム131を切断し、またラッピング中に巻取終了ボビン50に包装フィルム131を押えて張り付けるため切断押え装置134と、包装フィルム131を引き出して張設するための包装材張設装置141とから構成されている。リール132に巻き取られている包装フィルム131は、巻取終了ボビン50にラッピングしたときに巻き取られている線状材に弱い付着力でくっ付き、又は包装フィルム同士が弱い付着力でくっ付くような材質のフィルムであれば全て使用可能であり、例えば市販されているような透明なラッピング樹脂フィルムを用いることができる。
【0035】
切断押え装置134は、フレーム3に固定された支持部材135により支持されるシリンダ137によって上下動される切断部136と、上記支持部材135に取り付けられたブラケット135aの前端部に揺動自在に垂下され、かつ下端に回転自在に装着されたローラ139を有する押え部材138と、上記ブラケット135aの下端部に揺動自在に取り付けられたシリンダ140とを備えており、該シリンダ140のロッドは上記押え部材138の上部に連結されている。従って、シリンダ137を作動させて切断部136を上昇させることによりその上部に張り渡された包装フィルム131を切断することができ、また、シリンダ140を作動させることにより押え部材138のローラ139を巻取終了ボビン50に押圧することができる。
【0036】
包装材張設装置141は、図12に示すように、切断押え装置134に面する側に突設された上下一対の可動爪部142aから構成される複数(図示の例では3対)の摘み装置142を備え、また各摘み装置142間に位置するように突設された一対のブラケット143の端部両側には各々下方斜め後方に配列されるように各一対のアーム部材144が揺動自在に取り付けられている。可動爪部142aの作動(開閉)には電磁手段など任意の手段を採用できる。各アーム部材144の下端部にはそれぞれローラ145が回転自在に取り付けられ、また上端部と装置本体との間にはばね部材146が架け渡されており、ローラ145が巻取終了ボビンに当接して上に押し上げられ、ばね部材146が伸びると、そのばね力によってローラ145を巻取終了ボビンに押圧するように構成されている。
【0037】
また、包装材張設装置141は、図13に示すように、その側部に突設された雌ねじ部147aを有するガイド体147を備えている。該ガイド体147は、図1に示すように側柱4の上端部から包装材ラッピング装置130に向って斜め上方に突設されたガイドフレーム5に沿って包装材張設装置141を案内するためのものであり、例えばガイドフレーム5のガイド部を抱持するように構成することもでき、あるいはガイドフレーム5の溝部に摺動自在に嵌め込むように構成することもできる。また、ガイド体147の雌ねじ部147aにはガイドフレーム5に沿って配設されたボールねじ148が螺合されており、モータ149によってボールねじ148を回転させることにより、包装材張設装置141をガイドフレーム5に沿って往復動させることができる。
【0038】
巻取終了ボビンの包装材ラッピングに際しては、図14に示すように、包装材張設装置141が切断押え装置134の切断部136まで移動して包装フィルム131の端部を摘み、巻取軸75a,75bの回転軌跡Lと交叉するように巻取軸75a,75bのボビン50間に移動して包装フィルム131を張設する。その後、回動アーム71が回動して前記したように中間停止位置で一旦停止して線状材1を切断した後、さらに回動して巻取終了ボビン50がボビン脱着位置に達すると、図15に示すように巻取終了ボビン50の略下半部が包装フィルム131で包まれた状態となる。この状態でシリンダ140が作動して押え部材138のローラ139が包装フィルム131を巻取終了ボビン50に押圧すると共に(図11参照)、包装材張設装置141が切断押え装置134に向って移動し、その途中で摘み装置142の可動爪部142aが開いて包装フィルム131を離し、ローラ145が巻取終了ボビン50に当接して開放された包装フィルム部分を巻取終了ボビン50に押圧して張り付けると同時に巻取軸75bが所定量回転し、巻取終了ボビン50に包装フィルム131が所定量だけ巻き付けられる。その後、包装材張設装置141が巻取軸75a、75bのボビン50間の元の位置に復帰し、また、シリンダ137が作動して切断部136により包装フィルム131が切断されると同時に、巻取軸75bがさらに所定量だけ回転して残りの包装フィルム部分を巻取終了ボビン50にさらに巻き付け、その後、シリンダ140が作動して押え部材138が元の位置に復帰して包装材ラッピング工程が終了する。
【0039】
図16乃至図18は、ボビン脱着位置にある巻取軸75bから巻取・ラッピング終了ボビン50を抜き取り、空ボビン50を装着するためのボビン脱着装置150を示している。
ボビン脱着装置150は、支持枠体151に軸ピン152a,152bを介して左右側壁近傍にそれぞれ回転自在に装着された左右各一対(合計2対)の可動アーム部材153a,153bと154a,154b(但し、154bは図面上現われていない)を有し、左右の各々隣り合う可動アーム部材153aと154a,153bと154bの内側端面には、それぞれ複数の把持用プレート155が各可動アーム部材153aと154a,153bと154bとの間に架け渡して隣接して固着されており、巻取・ラッピング終了ボビン50の把持が容易に行えるように構成されている。また、左右の隣り合う可動アーム部材153aと154a,153bと154bとの間にはそれぞれ中央部よりやや下寄りの所定箇所で連結する連結ピン156a,156bが設けられており、各連結ピン156a,156bの中間部にはそれぞれシリンダ157a,157bのロッド先端が回転自在に連結されている。各シリンダ157a,157bの下端部は、支持枠体151の中心線に沿って固定ピン159によって平行に配列された一対のブラケット158間に揺動自在に軸支されている。
【0040】
また、前記支持枠体151の巻取軸側の側壁には、空ボビン装着装置160が取り付けられている。空ボビン装着装置160は、上記支持枠体151の巻取軸側の側壁に対して垂直に固定された支持枠161と、図19に示すように該支持枠161の端部側に固定された支持杆162に装着された軸部163を有する。該軸部163は、空ボビン装着装置160が図18に示すように起立したときにボビン脱着位置の巻取軸75bに面するように、支持杆162に装着されており、また前進して巻取軸75bに当接したときの衝撃を緩和するように、軸部163と支持杆162との間にはばね部材164が配されている。また、軸部163の周囲にはリング状の押込部165が配設されており、該押込部165は支持杆162の両側に設けられた一対のシリンダ166の各ロッドと連結されている。従って、各シリンダ166を作動することによって、押込部165が上記軸部163に沿って往復動できるように構成されている。
【0041】
前記支持枠体151の一方の側壁には、図17に示すように、フレーム3と平行に延出するように回動軸167が固定されている。該回動軸167は、移動テーブル170上に固定された軸受装置169により回動自在に支持されており、端部にキィー固定されたギヤ168を介して駆動装置(図示せず)により90°往復回動されるように構成されている。
移動テーブル170は、その下面両側部に形成された一対の溝部171が固定台座173の上部両側部に架設された一対のレール174に嵌め合わされることによって、固定台座173上を横方向(巻取軸75bに向う方向)に摺動可能となっている。また、固定台座173の上部略中央部にはボールねじ175が横方向に架設され(図16参照)、一方、移動テーブル170の下部所定箇所には上記ボールねじ175が螺合する雌ねじ部172が設けられており、これらボールねじ機構とボールねじ175を回転駆動させるACサーボモータ176によって移動テーブル170の駆動装置が構成されている。移動テーブル170の横方向への移動は、図18に示すように移動テーブル170の側部に装着された端子177をリミットスイッチのような検出装置(図示せず)によって検出された検出信号に基づき制御され、ACサーボモータ176の動作によってボールねじ175が所定量回転し、それに螺合されている雌ねじ部172を介して移動テーブル170並びにその上に支持されている可動アーム部材153a,153b,154a,154b及び空ボビン装着装置160が全体的に横方向に移動される。
【0042】
ボビン脱着操作においては、可動アーム部材153a,153b,154a,154bが開いて起立した状態で、ACサーボモータ176が作動して図16矢印(i)で示すように移動テーブル170がボビン脱着位置の巻取軸75bに向って移動し、該巻取軸75bに装着されている巻取・ラッピング終了ボビン50の位置に達した時点で停止し、図17に示すようにシリンダ157a,157bが作動して可動アーム部材153a,153b,154a,154bを閉じて巻取・ラッピング終了ボビン50を把持し、次いでACサーボモータ176が作動して図16矢印(ii)で示すように移動テーブル170を移動させて巻取軸75bから巻取・ラッピング終了ボビン50を抜き取り、製品搬出装置200の近傍まで移送する。その後、図16矢印(iii)で示すように支持枠体151、従って可動アーム部材153a,153b,154a,154bを90°回動させ(これによって空ボビン装着装置160が起立した状態となる)、次いでシリンダ157a,157bを作動させて可動アーム部材153a,153b,154a,154bを開き、巻取・ラッピング終了ボビン50を製品搬出装置200のロールコンベア201上に載置する(図18参照)。
【0043】
その後、図18に示すように空ボビン装着装置160が起立した状態で、ボビン給送装置180の移動トレー185によって後述するように空ボビン50がボビン脱着位置の巻取軸75b側方に送られ、ACサーボモータ176が作動して図18矢印(iv)で示すように移動テーブル170が巻取軸75bに向って再び移動し、空ボビン装着装置160の軸部163が空ボビン50の軸孔53に挿入されると共に、図示しないセンサによって空ボビンの存在を確認した後、後述するように移動トレー185の先端止め部材189が開いて(図20参照)後退した後、軸部163の先端が巻取軸75bの先端に当接するまでさらに移動して停止し、次いでシリンダ166が作動してリング状押込部165を前進させ、空ボビン50が巻取軸75bに完全に装着されるまで押し込む。その後、シリンダ166が作動してリング状押込部165を後退させると共に、ACサーボモータ176が作動して図18矢印(v)で示すように移動テーブル170を製品搬出装置200近傍の元の位置まで復帰させ、その後、支持枠体151を90°逆方向に回動させて図16に示すように可動アーム部材153a,153b,154a,154bが起立した状態とした後、製品搬出装置200を作動させて巻取・ラッピング終了ボビンを搬出する。
【0044】
図20はボビン給送装置180を示している。ボビン給送装置180は、空ボビン50を整列して収納し、先端部に空ボビン50を1個ずつ送るボビン収納装置181と、先端部の空ボビン50を前記ボビン脱着装置150に移送する移動トレー185とから構成されている。
ボビン収納装置181は、底板182から所定の高さに空ボビン50を浮き上がらせるように中心軸線に沿って平行に空ボビン50の軸部51外周面を支持する2個のガイドプレート183を有する枠体からなり、ボビン脱着装置側に向って傾斜しており、空ボビン50がガイドプレート183上を転がり落ち、先端部に位置する移動トレー185の先端トレー部188内に収容されるように構成されている。底板182の所定の位置、即ち先端部の空ボビンと第2番目の空ボビンとの間及び第2番目と第3番目の空ボビンの間の2箇所には、空ボビン50の下降を防止できるように上端が空ボビン50の軸部51外周面に当接する高さまで上下動可能なストッパー184a,184bが設けられている。図面上、左側のストッパー184aの上端部が下がることによって空ボビン1個を移動トレー185に送り、次いで上昇した後、右側のストッパー184bが下がり、全体的に空ボビン50を1個分前進させた後、ストッパー184bが上昇して次の空ボビン送りに備える。
【0045】
移動トレー185は、上記ボビン収納装置181内に摺動自在に配設されており、基端部に固定されたシリンダ186の作動によって先端トレー部188がボビン脱着位置の巻取軸75bの先端側方まで延出するように往復動可能に構成されている。符号187はシリンダ186の両側に摺動自在に配設され、その先端が先端トレー部188に固着されているガイドロッドである。
先端トレー部188は、先端下縁部を中心として回動自在に装着された先端止め部材189を有し、該先端止め部材189の内側面には先端トレー部188内に配設されたシリンダ190(図1参照)のロッドが固定されており、該シリンダ190の作動により開閉される。
先端トレー部188内の空ボビン50は、シリンダ186が作動して移動トレー185が図20の矢印方向に移動することによって巻取軸75bの先端側方まで移送され、次いで前記したように空ボビン装着装置160の軸部163が空ボビン50の軸孔53に挿入された後、シリンダ190が作動して先端止め部材189を矢印で示すように転倒させ、次いでシリンダ186が作動して移動トレー185を元の位置まで後退させ、その後シリンダ190が作動して先端止め部材189を起こし、次の空ボビン送りに備える。
【0046】
次に、前記自動巻取包装装置の動作について説明すると、前記のように回動アーム71が水平位置に固定されている状態で、図7及び図8に示すように端部押え装置91が下降して線状材1先端部を巻取位置にある空ボビン50の一方の鍔部52の内周端縁部に押圧すると共に、固定装置100が空ボビン50側に向って移動し、針状部材108が鍔部52及び線状材(ガスケット)1を突き刺して固定し、巻取りを開始する。
線状材(ガスケット)1はガイド装置11を経てフィードロール12から順次給送されるが、線状材(ガスケット)1の変形を防ぐ為に必要最小限の柔らかいテンションで巻き取る必要があるので、図2に示すように、フィードロール12で給送される線状材1は、フィードロール12とプレスローラ13の間を出た後、一旦、解放して、すなわち垂下がったフリーの状態とし、巻取軸75aが速度同調してフリーテンションの状態で巻き取っていくようになっている。すなわち、垂れ下がった線状材1の最下端部が下部センサ15で検知されたときは巻取軸75aの巻取速度を速くし、中間のセンサ16で検知されたときはそのまま定速とし、上部センサ17で検知されたときは巻取速度を遅くする。あるいは、巻取速度を一定とし、フィード速度を増減するようにすることもできる。フィードロール12から送られた線状材1は、その後、ガイドロール37、ガイド装置39、ガイドロール38、トラバースアーム40を経て先端ガイド部42からボビン50に順次巻き取られる。
【0047】
上記のように巻取軸75aに装着された空ボビン50への線状材1の巻取工程中、他方の巻取軸75bに装着された巻取終了ボビン50に対しては、包装材ラッピング装置130により前記したような動作で包装フィルム131の巻き付けが行われ、包装材ラッピング工程終了後、ボビン脱着装置150により前記したような動作で巻取軸75bから巻取・ラッピング終了ボビンを抜き取り、製品搬出装置200上に移すと共に、ボビン給送装置180から送られた空ボビン50を巻取軸75bに装着する。
このように、一方の巻取軸75aの空ボビンへの線状材1の巻取工程と、他方の巻取軸75bの巻取終了ボビンへの包装材ラッピング工程及びボビン脱着工程を同時並行的に行った後、回動アーム71を中間停止位置まで回動させ、線状材切断装置110によって前記したような動作で線状材1を切断した後、さらに水平になるまで回動させて巻取終了ボビンと空ボビンの位置換えを行い、再び上記と同じ動作で空ボビンへの線状材巻取工程と、巻取終了ボビンへの包装材ラッピング工程及びボビン脱着工程を順次繰り返す。
【0048】
図21は本発明の間欠トラバース方式による巻取形態を示している。図中、矢印はボビン50の回転方向、中空矢印はトラバースアーム40の移動方向を示している。
本発明による間欠トラバースは、サーボモータ25を作動させ、線状材1の各ループL0,L1,L2,・・・の巻始め位置が先に巻き取られたループの巻始め位置よりも所定の距離だけ先行するように、巻取軸が1回転の角度360°よりも若干少ない所定の回転角度(巻層の円周長さからY−Z間距離を減じた長さに相当)だけ回転する毎に、横方向トラバース台26及びトラバースアーム40をボビンの軸線方向に間欠的に移動させるものである。従って、各ループの巻始め位置のラインY及び巻終り位置のラインZが、ボビンの軸線Xに対して所定の角度θとなるように、順次早目のタイミングでトラバースされる。この角度θは、巻き取られる線状材のサイズ等によっても異なるが、通常、10°程度に設定することが好ましい。
このような間欠トラバースにより、各線状材1のループL0,L1,L2,・・・がボビンに対して螺旋状ではなく平行状態で巻き取られる。このような整列巻層の上に整列巻層を重層して巻き取るため、異形、角形、丸形等の各形状の線状材の巻取りに有利となる。また、ボビン幅は一定で、巻き取る線状材の幅は個々の線状材製品に応じて変わるので、巻列数も変わるが、このような間欠トラバースを採用することにより、ボビン幅−(巻列数×線状材幅)=残り幅の変化に対応し易く、すなわちボビン端面処理に対応し易くなる。
【0049】
図22は従来の間欠トラバース方式による巻取形態を示しており、この場合、各ループの巻き始め位置を揃えるため、巻始め位置のラインYと巻終り位置のラインZがボビンの軸線Xと平行になる。この場合、トラバースアームの先端ガイド部42の側面が線状材1の斜行部Sと干渉し、先端ガイド部42が先に巻き取られた線状材のループ上に乗り上げ、巻乱れを生じ易くなる。
これに対して、図21に示すような間欠トラバース方式の場合、上記のような問題がなく、図23及び図24に示すように、常にトラバースアーム40の先端ガイド部42の側面で先に巻き取られた線状材1の側面に摺接して押えながら巻き取ることができるため、線状材1の転倒が防止され、巻乱れを生ずることはない。
【0050】
前記のような間欠トラバースによりボビン50に線状材1を1層巻き終わる毎にトラバースアーム40を逆方向にリターンさせる際に、トラバースアームを強制的に持ち上げて巻層高さ分だけボビン50の半径方向にトラバースさせる。この縦方向トラバースは、サーボモータ36を作動させ、巻き取られた線状材層の上面より若干上方に所定高さだけトラバースアーム40の先端ガイド部42を持ち上げた後に、既に巻き取られた線状材層に上記先端ガイド部42が接触する位置まで下降させるように縦方向トラバース台31及びそれにより支持されているトラバースアーム40をボビンの半径方向に往復動させることにより行われる。横方向トラバース台26のリターン及び縦方向トラバース台31の上方への移動のタイミングは、例えばリミットスイッチ方式など従来公知の方式で行うことができる。
【0051】
従来、ボビンの半径方向(縦方向)への線状材の移動は、専ら既に巻き取られた線状材層による押上げのみによってなされていたため、押上げ時の摩擦抵抗により巻取状態が変動し易く、またボビン端のリターン位置において既に巻き取られた下層の線状材ループの斜行部とクロスするように斜行する際に巻乱れを生じ易く、特に線状材が凹溝開口部を有するガスケットなどの異形軟質線状材の場合、トラバースアームの先端ガイド部が線状材の開口端縁部を引っ掛けてめくれ上がった状態となり、製品のネジレ、変形や巻乱れを生じ易かったが、本発明の方法のようにボビン端のリターン位置においてトラバースアーム40を強制的に持ち上げることにより、上記のような問題がなく、巻き取られている線状材1のボビン端でのリターンがスムーズに行える。また、巻取りが進むにつれてボビン50が巻き太っても、線状材1の巻層厚み分だけ上方にトラバースアーム40を移動させるため、巻始めから巻終りまで巻取状態を一定にすることができる。
【0052】
また、線状材1がガスケットのように側方に突出した端縁部を有する異形線状材の場合、図25に示すように、下層の線状材ループの上に上層の線状材ループを揃えて重ねた状態で巻き取る場合、突出した端縁部同士が突き当たることによって上層の線状材ループが転倒し、巻乱れを生じ易くなる。
そこで、図26に示すように、ボビン50の鍔部52際のボビン端の隙間(重ねずらし幅)W1を設けるようにずらして巻き取ることが好ましい。これによって、下層の異形線状材1の突出した端縁部間に形成される凹部に上層の異形線状材1の突出した端縁部が入り、転倒が防止されてきれいに整列巻きすることができる。重ねずらし幅W1は、例えばガスケットの場合その幅の約1/4程度が適当であるが、この幅は線状材の断面形状に応じて適宜設定でき、例えば断面円形の場合1/2が適当である。
【0053】
間欠トラバースピッチの演算設定は、図27に示すボビン幅Wは一定であるので、巻き取る線状材に応じた巻列幅W2(ボビン幅W−重ねずらし幅W1)と製品幅W3を基に、下記式により計算した値mを均等に製品間隙間W4に割り当てて設定すればよい。
W2/(W3+W4)=巻列数+余り幅
余り幅/巻列数=m
以上のように、巻取軸動力とトラバース動力を分離して間欠トラバースと縦方向トラバースについて独立させた動作が可能としたことにより、線状材の高さ、幅、トラバースの移動量、トラバースタイミングやターンタイミングなど、各ポイントを数値設定することで、それぞれの線状材に最も適した動作を選定することができる。その数値設定により、様々な種類の線状材に対応させることができる。
【0054】
図28は線状材端部固定装置の他の実施例を示している。
この線状材端部固定装置90aは、前記図7及び図8に示す線状材端部固定装置90と同様に、フレーム3に対して伸縮自在に配設された基板210を有し、該基板210にはボビン50aの半径方向にシリンダ211及び上下各一対の案内筒部212が固定されており、各案内筒部212には一対のガイドロッド213が摺動自在に挿入されている。シリンダ211のロッド先端及び各ガイドロッド213の先端は可動板214に固定されており、また、各ガイドロッド213の後端は連結プレート215によって連結固定され、さらに該連結プレート215には各ガイドロッド213と平行にシリンダ216が固定され、該シリンダ216のロッド先端には線状材先端押込手段としての押込みピン217が固定されている。さらに、可動板214の端部にはそれと平行にシリンダ218が固定されており、該シリンダ218の先端にはガイドプレート219の一端部が回動自在に連結されている。また、ガイドプレート219の回転軸220は、可動板214の下面に形成された軸受部221により回動自在に支持されている。
【0055】
従って、シリンダ211が作動することにより、ガイドプレート219の下端がボビン50aの軸部51a外周面に当接又は近接するまで、可動板214、押込みピン217及びガイドプレート219が全体的にボビン50aの軸部51aに向って下降し、シリンダ218が作動することによりガイドプレート219が所定角度だけ回動し、また、シリンダ216が作動することにより押込みピン217がその先端がボビン50aの軸部51aを突き抜けるまでさらに下降する。
【0056】
次に、上記線状材端部固定装置90aの動作を図29を参照しながら説明する。なお、この装置を用いる場合には、図29に示すように軸部(二重軸の外周軸部)51aに鍔部52から垂直方向(軸線方向)に所定長さの孔54が形成されたボビン50aを用いる。
まず、シリンダ211を作動させてガイドプレート219の下端が軸部51a外周面に当接又は近接するまで下降させ、図29(A)に示すようにガイドプレート219がボビン50aの鍔部52に対して若干の角度を持つように孔54の近傍に配置する。次いで、トラバースアーム40の先端ガイド部42によって線状材1の先端部をボビン50aの一方の鍔部52に向って案内し、図29(B)に示すように線状材1の先端部がガイドプレート219によって若干折れ曲がった状態に配置する。その後、シリンダ218を作動させてガイドプレート219を鍔部52に対して垂直となるように回動させ、図29(C)に示すように90°折曲した線状材1の先端部が孔54の上部に位置するようにする。この状態でシリンダ216を作動させ、押込みピン217によって線状材1の先端部を孔54の中に押し込む。孔54の中に押し込まれた線状材(ガスケット)1の先端部は、その弾性力によって図29(D)に示すように直線状になり、孔54端縁でのその折曲により抜けが防止される。その後、シリンダ216,218及び211が順に作動し、押込みピン217及びガイドプレート219が元の状態に復帰する。このような固定態様によれば、使用者が巻取・ラッピング終了ボビンを解いて線状材1を引き出すときに、最後まで線状材1が崩れることなく巻きほどくことができるという利点が得られる。
【0057】
本発明は前記実施例に限定されるものでなく、種々の設計変更が可能である。例えば、前記実施例では、トラバース台等の駆動にはボールねじを用いたが、これと同じような機能を果たす他の手段、例えばチェーン駆動などを用いることができ、このことは他の駆動系や制御手段にも当てはまる。また、ガイド装置の構造や線状材先端部の固定態様等も用いる線状材に応じて適宜設計できる。本発明の本質はこのような個々の手段にあるものではなく、先に詳述した巻取機構、線状材ガイド機構、ソフトテンション機構、縦横方向トラバース機構、線状材端部固定機構、線状材切断機構、包装材ラッピング機構、ボビン脱着機構及びボビン給送機構、並びにそれらの組合せにあるものである。
【0058】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明に係る線状材の自動巻取包装装置によれば、先に詳述した巻取機構、線状材ガイド機構、ソフトテンション機構、縦横方向トラバース機構、線状材端部固定機構、線状材切断機構、包装材ラッピング機構、ボビン脱着機構及びボビン給送機構の個々の作用・効果並びにそれらの組合せにより、線状材の給送から巻取、線状材切断、包装材ラッピング、ボビン脱着、製品搬出に至る全工程を自動的に生産性良く行え、また、種々の形状、材質の線状材に対して、巻乱れや変形等を生ずることなく、巻始めから巻終りまで常に一定のテンション、巻取状態できれいな整列巻きを自動的に行うことができ、特に異形軟質線状材に対して、ネジレや伸び等の製品変形を生ずることなく、常に一定の巻取状態で自動的に巻き取り、包装することができるという特有の効果が得られる。さらに、線状材給送装置を線状材押出装置とライン連結することにより、線状材の押出から製品搬出まで連続的に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る線状材の自動巻取包装装置の一実施例を示す要部概略正面図である。
【図2】本発明に係る線状材の自動巻取包装装置の線状材給送装置及びトラバース装置を示す要部概略正面図である。
【図3】図2に示す装置の概略平面図である。
【図4】本発明によるガイド装置の一実施例の概略正面図である。
【図5】本発明によるトラバースアームの先端ガイド部の一実施例の概略正面図である。
【図6】図1に示す巻取装置の概略平面図である。
【図7】ボビンに線状材端部を固定している状態を示す線状材端部固定装置の一実施例の部分断面概略正面図である。
【図8】ボビンに線状材端部を固定している状態を示す線状材端部固定装置の一実施例の部分断面概略側面図である。
【図9】図1に示す線状材切断装置と線状材端部固定装置の配置状態を示す部分概略正面図である。
【図10】図1に示す線状材切断装置の部分断面側面図である。
【図11】図1に示す包装材ラッピング装置の部分概略正面図である。
【図12】図11に示す包装材ラッピング装置の包装材張設装置の部分断面概略平面図である。
【図13】図11に示す包装材ラッピング装置の包装材張設装置の配置形態を示す部分概略平面図である。
【図14】図11に示す包装材ラッピング装置の包装材張設装置の動作と巻取軸との関係を示す概略説明図である。
【図15】図11に示す包装材ラッピング装置の包装材張設装置の動作を示す概略説明図である。
【図16】図1に示すボビン脱着装置の部分断面概略側面図である。
【図17】図16に示すボビン脱着装置の部分断面概略正面図である。
【図18】図16に示すボビン脱着装置の動作を示す部分概略側面図である。
【図19】図16に示すボビン脱着装置の空ボビン装着装置の部分断面概略平面図である。
【図20】図1に示すボビン給送装置の部分概略正面図である。
【図21】本発明に係る間欠トラバースによる線状材巻取形態を示す説明図である。
【図22】従来の間欠トラバースによる線状材巻取形態を示す説明図である。
【図23】本発明に係る巻取装置によりボビンに線状材を巻き取っている状態を示す部分断面正面図である。
【図24】本発明に係る巻取装置によりボビンに線状材を巻き取っている状態を示す部分側面図である。
【図25】ボビンに線状材(ガスケット)を揃えて重ね巻きした状態を示す部分断面側面図である。
【図26】ボビンに線状材(ガスケット)をボビン端で重ねずらしして巻き取った状態を示す部分断面側面図である。
【図27】トラバースピッチ演算設定のための説明図である。
【図28】本発明に係る線状材端部固定装置の他の実施例の部分断面概略正面図である。
【図29】図28に示す線状材端部固定装置の動作を説明する概略説明図である。
【符号の説明】
1 線状材(ガスケット)、2 開口溝部、3 フレーム、4 側柱、5 ガイドフレーム、10 線状材給送装置、11 ガイド装置、12 フィードロール、13 プレスローラ、14 モータ、15,16,17 センサ、20 トラバース装置、21 間欠トラバース機構、22 固定枠体、23 レール、24 ボールねじ、25 ACサーボモータ、26 横方向トラバース台、27 溝部、30 縦方向トラバース機構、31 縦方向トラバース台、34 ボールねじ、36 ACサーボモータ、37,38 ガイドロール、39 ガイド装置、40 トラバースアーム、41 アーム本体、42 先端ガイド部、50,50a ボビン、51,51a 軸部、52 鍔部、61 ガイドロール、63,67 仕切板、70 巻取装置、71 回動アーム、74,80 ACサーボモータ、75a,75b 巻取軸、77a,77b,78a,78b 歯車、90,90a 線状材端部固定装置、91 端部押え装置、93a,93b ガイド体、94 ガイドロッド、95 端部押え部材、97 シリンダ、100 固定装置、102 シリンダ、106 リング状回転部、108 針状部材、110 線状材切断装置、112 上刃、113 下刃、114,117,119,128 シリンダ、115 鎌状部材、130 包装材ラッピング装置、131 包装フィルム、132 リール、134 切断押え装置、136 切断部、138 押え部材、141 包装材張設装置、142 摘み装置、145 ローラ、147 ガイド体、150 ボビン脱着装置、151 支持枠体、153a,153b,154a,154b 可動アーム部材、160 空ボビン装着装置、163 軸部、165 押込部、167 回動軸、170 移動テーブル、180 ボビン給送装置、181 ボビン収納装置、184a,184b ストッパー、185 移動トレー、188 先端トレー部、189 先端止め部材、200 製品搬出装置、201 ロールコンベア、211,216,218 シリンダ、217 押込みピン、219 ガイドプレート
Claims (7)
- 複数のボビン(50)をそれぞれ支持し、回転駆動させるための巻取軸(75a,75b)と、これら巻取軸を回転自在に支持し、かつそれらの巻取位置とボビン脱着位置との間で交互に位置換えできるように回動自在に設けられた回動アーム(71)とを備えている巻取装置(70)と;
上記巻取位置の巻取軸に装着された空ボビン(50)の軸部(51)外周面に近接する先端ガイド部(42)を有し、かつボビンの半径方向に揺動可能なトラバースアーム(40)を備えていると共に、ボビンの軸線方向に所定のピッチで間欠的に上記トラバースアーム(40)を移動させる間欠トラバース機構(21)と、ボビンに線状材(1)を1層巻き終わる毎にボビンの半径方向に所定の高さだけ上記トラバースアーム(40)を移動させる縦方向トラバース機構(30)とを備えているトラバース装置(20)と;
巻取位置にある空ボビン(50)の軸部(51)外周面に接近可能なように伸縮自在であり、かつトラバースアーム(40)の先端ガイド部(42)から突出している線状材先端部を検出し、ボビンに固定する線状材端部固定装置(90)と;
巻取終了ボビン(50)から線状材(1)を切断するための線状材切断装置(110)と;
上記巻取軸の回転軌跡と交叉するように巻取位置とボビン脱着位置との間の所定位置に包装材(131)を張設し、巻取終了ボビン(50)に包装材を巻き付けるための包装材ラッピング装置(130)と;
ボビン脱着位置にある巻取軸から巻取・ラッピング終了ボビンを抜き取り、空ボビンを装着するためのボビン脱着装置(150)と;
該ボビン脱着装置に空ボビンを1個ずつ供給するためのボビン給送装置(180)と;
上記ボビン脱着装置(150)の近傍に配設された製品搬出装置(200)
とを備えていることを特徴とする線状材の自動巻取包装装置。 - 前記トラバース装置(20)が、巻取位置にある空ボビン(50)の巻取軸(75a)の回転角度を検出する検出装置と、上記巻取軸と平行に往復動可能に設けられた横方向トラバース台(26)と、上記検出装置の検出信号に基づき、巻取軸(75a)の1回転に相当する回転角度360°よりも若干少ない所定の回転角度だけ巻取軸が回転する毎に上記横方向トラバース台(26)を間欠的に移動させる駆動装置(24,25)とを備えている間欠トラバース機構(21)と;上記横方向トラバース台(26)に対して垂直方向に往復動可能に取り付けられ、巻き取られた線状材層の上面より若干上方にトラバースアーム(40)の先端ガイド部(42)を持ち上げた後に、既に巻き取られた線状材層に上記先端ガイド部が接触する位置まで下降させるようにトラバースアームをボビン(50)の半径方向に間欠的に往復動させる縦方向トラバース台(31)と、該縦方向トラバース台に揺動可能に支持されているトラバースアーム(40)と、該トラバースアームに線状材(1)を案内するために上記縦方向トラバース台(31)に設けられたガイド手段(37,38,39)とを備えている縦方向トラバース機構(30)とを有することを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 前記線状材切断装置(110)が、前記回動アーム(71)を所定角度だけ回転させて巻取位置にあった巻取終了ボビン(50)を所定位置に移動させたときに、該ボビンとトラバースアーム(40)との間に延在している線状材(1)に接近可能なように伸縮自在な切断手段(112,113,115)を備えていることを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
- 複数のボビン(50)をそれぞれ回転駆動させるための巻取軸(75a,75b)を巻取位置とボビン脱着位置との間で交互に位置替えしながら、上記巻取位置の巻取軸に装着された空ボビンへの線状材(1)の巻取工程と、巻取終了後の線状材の切断工程と、巻取終了ボビンへの包装材ラッピング工程と、ボビン脱着位置の巻取軸から巻取・ラッピング終了ボビンを抜き取り、次の空ボビンの装着を行うボビン脱着工程を行う線状材の自動巻取包装装置の線状材端部固定装置(90)であって、巻取位置にある空ボビン(50)の軸部(51)外周面に接近可能なように伸縮自在であり、かつトラバースアーム(40)の先端ガイド部(42)から突出している線状材先端部を検出し、ボビンの一方の鍔部(52)内周側端縁部に押圧する端部押え手段(91)と;上記巻取軸(75a,75b)に同軸回転可能に取り付けられ、かつボビンの鍔部内周側端縁部を突き通すように該巻取軸の軸線方向に往復動自在に設けられた針状部材(108)を有する固定手段(100)とを備えていることを特徴とする線状材端部固定装置。
- 複数のボビン(50)をそれぞれ回転駆動させるための巻取軸(75a,75b)を巻取位置とボビン脱着位置との間で交互に位置替えしながら、上記巻取位置の巻取軸に装着された空ボビンへの線状材(1)の巻取工程と、巻取終了後の線状材の切断工程と、巻取終了ボビンへの包装材ラッピング工程と、ボビン脱着位置の巻取軸から巻取・ラッピング終了ボビンを抜き取り、次の空ボビンの装着を行うボビン脱着工程を行う線状材の自動巻取包装装置の包装材ラッピング装置(130)であって、ボビン脱着位置上方の所定位置に配置された包装材(131)の端部を把持し、上記巻取軸の回転軌跡と交叉するように巻取位置とボビン脱着位置との間の所定位置に包装材を引き出して張設するように往復動自在に設けられた包装材張設手段(141)と;巻取終了ボビン(50)がその略下半部が包装材で包まれた状態にボビン脱着位置に配置された後、ボビン脱着位置の巻取軸(75b)の回転によって巻取終了ボビンを所定量だけ回転させた時点で包装材を切断する切断手段(136)と;上記巻取終了ボビンが回転している間、上記包装材を該ボビンに巻き取られた線状材層外周面に押圧するように往復動自在に設けられた押圧手段(138,139)とを備えていることを特徴とする包装材ラッピング装置。
- 複数のボビン(50)をそれぞれ回転駆動させるための巻取軸(75a,75b)を巻取位置とボビン脱着位置との間で交互に位置替えしながら、上記巻取位置の巻取軸に装着された空ボビンへの線状材(1)の巻取工程と、巻取終了後の線状材の切断工程と、巻取終了ボビンへの包装材ラッピング工程と、ボビン脱着位置の巻取軸から巻取・ラッピング終了ボビンを抜き取り、次の空ボビンの装着を行うボビン脱着工程を行う線状材の自動巻取包装装置のボビン脱着装置(150)であって、ボビン脱着位置の下方に配置され、かつボビン脱着位置にある巻取軸(75b)の軸線方向に往復動可能な移動テーブル(170)と;該移動テーブルによって垂直に保持され、かつ巻取軸(75b)と反対方向に転倒自在に設けられた少なくとも一対のボビン把持用の可動アーム部材(153a,153b,154a,154b)と;該可動アーム部材の下部に巻取軸(75b)側に延出するように取り付けられ、かつボビン(50)の軸孔(53)に挿入される軸部(163)と該軸部に沿って往復動可能な押込部(165)とを有する空ボビン装着手段(160)とを備えていることを特徴とするボビン脱着装置。
- 複数のボビン(50)をそれぞれ回転駆動させるための巻取軸(75a,75b)を巻取位置とボビン脱着位置との間で交互に位置替えしながら、上記巻取位置の巻取軸に装着された空ボビンへの線状材(1)の巻取工程と、巻取終了後の線状材の切断工程と、巻取終了ボビンへの包装材ラッピング工程と、ボビン脱着位置の巻取軸から巻取・ラッピング終了ボビンを抜き取り、次の空ボビンの装着を行うボビン脱着工程を行う線状材の自動巻取包装装置のボビン給送装置(180)であって、空ボビン(50)を整列して収納し、かつ先端部に空ボビンを1個ずつ送るボビン収納装置(181)と;該ボビン収納装置からボビン脱着位置の巻取軸(75b)の先端側方まで延出するように往復動自在に配設され、かつ上記ボビン収納装置(181)の先端部の空ボビン(50)を保持し、延出した位置においてボビン脱着装置(150)の軸部(163)が該空ボビン(50)の軸孔(53)に挿入された後にボビンを解放するように構成された移動トレー(185)とを備えていることを特徴とするボビン給送装置。
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