JP3667647B2 - 球状体表面へのテープ類の均等巻きつけ装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は球状体の表面にテープ類を均等に巻きつける装置に関し、特には球面のほぼ全面をテープ類で均等に被覆する場合等に使用される装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
例えば五寸玉、尺玉などと称される球形花火は、半球殻を２個貼り合せて球状に形成されるが、従来は合せ目をテープでシールし球形にした上でさらに全体に手巻を行なっていた。そのため熟練工による手間のかかる作業が必要であり、巻き方にむらがあると、打ち上げられた花火が弱い部分から開くことになるため、花火の美しさが十分に発揮されないという問題を生じた。
【０００３】
そこで本発明者は、さきに、球状体表面へのテープ類の均等巻き付けを可能にする装置を発明し、上記の問題を解決することができた（特公平６−７２７５８号）。同号の発明により、高品質のテープ巻きつけが実現したが、幾つかの課題があった。その一は球状体の自転機構の一部が移動中にチャックに接近し過ぎること、回転伸縮杆の伸縮量が多くなり、伸縮段数が多く必要となるとともに回転音も大きいという点である。その他、駆動機構部分の構成が複雑であり、組立調整に多大な工数を必要とするという問題もあった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は先行発明と同様に、幅方向へ曲り難いテープ類で球面全面を均等に被覆する上で、球面幾何学的に正確にテープ類を巻きつけてゆくもので、しかも巻きつけたテープの厚さが強度上均等になるように管理可能に構成されなければならないという基本目的を満たすものである。そして本発明の課題はテープ類によって球面のほぼ全面を均等に被覆することにあるのみならず、球状体表面へのテープ類の均等巻きつけ装置に生じた、作動上、機構上の問題を解決し、より円滑に球状体表面に対するテープ類の均等巻きつけが行えるようにすることである。また本発明の他の課題は、球状体表面へのテープ類の均等巻きつけられた装置の組み立て及び調整を容易化することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記課題等を解決するため本発明は、球状体の中心を通る自転軸の周りに球状体を自転可能かつ着脱可能に支持するためのチャックを有し、球状体の両極に対向して配置された一対の自転機構と、球状体の自転軸を略直立状態から略倒立状態まで傾斜角度を変えて球状体表面に巻きつけるテープ類の位置を徐々にずらせるために、球状体の周方向に形成された弧状のガイド手段へ各チャックを移動可能に支持した一対のチャック移動機構と、テープ類の巻きつけのために、回転させている球状体の回転軸と一致する巻付軸の周りに回転可能な一対の主軸と、一対の主軸に取り付けた、前記チャック移動機構を回転させる一対の回転機構と、少なくとも一方のチャックに接続され、球状体を自転させる一方、チャック移動機構とその回転機構を夫々作動させる動力を供給する駆動機構と、球状体へテープ類を適当な張力で繰出す繰出機構とを備え、チャック移動機構の主軸に軸方向へ移動可能なスライダを配置し、スライダの移動によりチャック移動機構の無関係に回転力伝達部の入力端を主軸の軸方向に対して固定とし、主軸に配置したスライダの移動とは無関係に回転力伝達部の入力端が一定位置に配置されるようにするという手段を講じたものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
一対のチャックを有する自転機構は、球状体を自転軸の両端つまり両極に相当する部分で着脱可能に支持し、回転させる部材であり、少なくとも一方は駆動され、球状体に自転を与える。自転機構は、チャックを回転駆動するための回転力伝達部から回転動力を受ける。回転力伝達部は、自転軸の傾斜角度の変化に追随しながら回転動力を伝達するものであり、回転伸縮杆を使用することができる。しかし、これ以外にも例えばトルクの伝達が可能な可撓性部材なども使用可能である。
【０００７】
チャック移動機構は球状体の自転軸を傾斜させて、球状体表面におけるテープ類の巻きつけ位置を徐々に変化させることにより、全面を被覆可能とするものである。チャック移動機構の回転機構は、チャック移動機構を全体として巻付軸の周りに回転させ、それによって球状体表面へのテープ類の巻きつけを行なう。
【０００８】
テープ類の巻き付けのために、球状体の回転軸と一致する巻付軸の周りに回転可能な一対の主軸が必要となる。主軸はチャック移動機構及び自転機構などの取り付け台となる。主軸には、チャック移動機構を回転させる回転機構も設けられる。
【０００９】
駆動機構は、前記のチャックを有する駆動側の自転機構と、チャック移動機構及びその回転機構を夫々駆動するものである。これにより球状体は自転軸の周りに回転しながら、自転軸の傾斜を変え、しかも全体が巻付軸を中心として回転する。
【００１０】
繰出機構は、テープ類を球状体の姿勢如何に拘らず定位置から繰出すものである。テープ類は常に球状体に大円の周方向から供給することが望ましい。
【００１１】
主軸には、軸方向へ移動可能にチャック移動機構のスライダを配置し、スライダの移動によりチャック移動機構の作動を制御するものとする。一方、自転機構の回転力伝達部の入力端は主軸の軸方向に対して固定とする。これによりスライダの主軸軸方向への移動に拘らず、回転力伝達部の入力端は一定の位置に配置されるので、回転力伝達部の動きが少なくて済み、回転伸縮杆を使用する場合でも段数は少なくて良く、騒音も小さくなる。
【００１２】
【実施例】
以下図示の実施例を参照して本発明をより詳細に説明する。例示の装置は装置基台Ｂの略中央に球状体Ｓを配置してテープＴの巻きつけを行なうようにしたもので、球状体Ｓは左右に配置されたチャック移動機構３、４に夫々チャック１、２を介して自転軸Ａの周りに自転可能に支持されている。５、６はチャック移動機構３、４の回転機構、７は各部に駆動力を供給する駆動機構、８はほぼ鉛直面内にてテープＴを繰り出すテープ繰出機構を示す。
【００１３】
一対のチャックは、一方が駆動チャック１、他方が遊動チャック２になっており、夫々自転軸Ａの両端で球状体Ｓをチャックする噛合爪１１、１２を持った軸１３、１４を有し、少なくとも一方のチャック（２）は軸方向に可動として球状体Ｓの着脱を可能とする。１５、１６は各チャック１、２のケーシング、１８は遊動チャック２の着脱用レバー、１９は入力軸であり、回転力伝達部２０の出力端２１と噛合している。上記入力軸１９と回転力伝達部２０の出力端２１とは例えば傘歯車で、入力軸１９と噛合爪１１の軸１３とはウォームギアで連絡する。
【００１４】
回転力伝達部２０は回転伸縮杆によって構成され、これは前記した先行技術のものと同種のものであるが、しかし伸縮量が少なくても良いため本発明の場合には２段伸縮構成のもので十分応じられるようになっている。回転力伝達部２０の入力端２２は回転伸縮杆の基端部に位置し、この部分は支持腕２３に配置されていて、支持腕２３は後述する主軸９、１０に対して固定されているので主軸方向に動くものではなく、主軸９、１０と共に回転するのみである。
【００１５】
主軸９、１０は巻付軸Ｈ即ち球状体ＳにテープＴを巻き付けるための軸と一致する。主軸９、１０の先端には前記チャック移動機構３、４が取り付けられる。
【００１６】
各チャック１、２は左右のチャック移動機構３、４のアーム２５、２６に弧状のガイド手段として形成された弧状溝２７、２８に沿って移動可能に支持されている。アーム２５、２６の弧状溝２７、２８自体は、球状体Ｓの左右両側に於て球状体Ｓの周方向に延びる円弧型の形状を有する。各弧状アーム２５、２６は球状体Ｓの両側に配置された、駆動主軸９と遊動主軸１０に、夫々の中央部で取付けられている。そして両主軸９、１０の軸芯は、球状体の中心を通り、テープＴの繰り出し面と直交するように水平に設定された巻付軸Ｈ上に設定されているので、テープＴは常に巻付軸Ｈと直交する方向から球状体Ｓに供給される。
【００１７】
これに対しテープＴを球状体Ｓの全面に均等に巻きつけるために球状体Ｓを自転させる必要があり、これが自転軸Ａを中心とした球状体Ｓの回転である。従って自転軸Ａの傾斜角度はテープＴの巻きつけの進行と一定の関連をもって変化させる必要がある。なお自転軸Ａと巻付軸Ｈとは交差し、その交差点は球状体Ｓの中心と一致する。
【００１８】
左右の各アーム２５、２６は夫々前後一対の部材から成り、両部材間に挾持された状態で弧状溝２７、２８に沿って移動するトロリー２９、３０を有し、各トロリーの他端は前記チャック１、２に接続されているので、トロリー２９、３０の移動により自転軸Ａの傾きを略直立状態から略倒立状態まで変えることができる。各トロリー２９、３０は溝外へ突出するピン３１、３２を有し、それらに係合する長孔３３、３４を持った略Ｌ字型のクランク３５、３６がチャック移動機構の回転機構５、６に揺動可能に軸支されている。クランク３５、３６はその支軸３７、３８によって主軸９、１０に軸支されており、また回転運動を得るためにチャック移動機構３、４を構成するスライダ３９、４０に軸支されている。スライダ３９、４０は主軸９、１０に嵌装したスリーブ軸４１、４２と一体にスライドするように設けられており、スリーブ軸４１、４２は回転しながらスライドできるように周方向に設けられた係合溝４３、４４でカムフォロワ４５、４６の係合子と係合している。カムフォロワ４５、４６は、外方へ離間する方向にばね手段４７、４８によって付勢され、それによってフォロワ部４９、４９′をカム筒５０、５０′のらせん状のカム面５１、５１′に接触させている。
【００１９】
以上のトロリー２９、３０とそれらを支持した弧状アーム２５、２６及びクランク３５、３６等はチャック移動機構３、４を構成し、各アーム２５、２６とクランク３５、３６を取付け、かつ主軸９、１０に嵌装されたスライダ３９、４０及びスリーブ軸４１、４２は主軸と共にチャック移動機構の回転機構５、６を構成する。回転機構５、６は左右共に駆動されている。各主軸９、１０は、減速機５３、５４と伝動手段５５、５６によって連繋しており、主軸９、１０とスリーブ軸４１、４２とはキー結合により一体回転する。一方、主軸９、１０と所定変速比率で回転するカム筒５０、５０′は、同じ減速機５３、５４の別の出力軸と伝動手段５７、５８によって連繋している。両減速機５３、５４は主原動機５２と連繋しており、これらによって調整の著しい簡素化と組み立ての容易化が達成された。
【００２０】
主軸９、１０及びスリーブ軸４１、４２は夫々装置本体５９、５９′に軸受部６０、６０′で軸支されており、その内で回転力伝達部２０を設けた方の軸受部１０の外部に太陽ギヤ６１が取り付けられており、これと噛み合う惑星ギヤ６２に、公転に伴う回転が生じるようになっている。惑星ギヤ６２は、回転力伝達部２０の入力端２２に回転可能に軸支されており、その回転は自転機構の原動力となる。例示の回転力伝達部２０は大小径の異なる軸体６３ａ、６３ｂを２個嵌合させるとともに、スリットとそこに嵌合させたピンによりトルク伝達可能かつ伸縮可能なように組み合せたもので、入力、出力両端に夫々ギヤボックスを有し、各内蔵の歯車組を介してチャック１、２へ回転力を伝達可能にしている。
【００２１】
駆動機構７は図３に例示されており、主原動機５２から減速機５３、５４にて減速した回転を主軸９、１０に分けて取り出している。伝動手段５５、５６は、コッグドベルトとそれが噛み合う歯輪とから成る。
【００２２】
テープ類として実施例では糊付きの紙テープＴを使用し、これを適当な張力を加えて球状体Ｓに対し、背面中央下部から供給している（図４〜図６）。テープの繰出機構８は各図に示すように背を低く形成するために、比較的定位置に設けた巻テープのホルダー７０と、ガイドロール７１、テンションアーム７２、加湿部材７３と支持ロール７４及び送りロール７５を有し、巻付軸Ｈと実質的に直交する鉛直面内からテープＴを供給する。加湿部材７３はテープＴの巻きつき面に適度の湿り気を与えるもので、加湿部材７３に液を供給する管７６、ロール下位に配置されたケーシング７７とを有し、糊面に付着力を与えると同時に、テープに撓み性を付与し、球面への適合性を高める。なお、粘着テープや曲がり易いテープの場合加湿ロールや曲げロールは不要であり、また張力の加え方も上記に限定されるものではない。
【００２３】
７８は、球状体Ｓを下から支えるように配置したテープ加圧手段のホイールであり、このホイール７８は球状体Ｓに巻き付けられたばかりのテープＴを押さえるもので、巻き径の大小に応じた調節が可能である。７９はホイール支持フレーム、８０はホイール押しばね、８１は押しばね受けで、フレーム７９に設けられており、ストッパー８２を外すと、押しばね８０の付勢力をホイール７８及び球状体Ｓに伝えることができる。８４はフレーム７９の回転支軸を示す。
【００２４】
本発明の装置を用いて球状体Ｓの表面にテープＴを巻きつける場合、球状体Ｓは自転軸Ａが最も直立に立った状態に近くなるようにチャック移動機構３を最初にセットしておく（図２及び図７）。この球状体Ｓに対して背面中央下部からテープＴを供給し、かつチャック移動機構の回転機構５を作動させ１回転させた状態が図７（ａ）に示された状態である（実際にはテープがずれるので図の通りにはならない）。
【００２５】
つまり巻付軸Ｈ周りに球状体Ｓが１回転する間に自転軸Ａは、便宜上花火の導火線ａを通るとするとａからａ′まで前記回転に伴って変り、再び原位置に戻るが、同時に上記回転によって同時に自転もするので図７（ｂ）に示すように、巻取軸Ｈの回りの回転に自転が重なった運動を行ない、その結果自転軸Ａの周りの半径ｒ上を次第にずれて巻きつけが行なわれる。この半径ｒの部分の巻きつけが略１周することで、テープＴの幅と重なり度合いによって決まる厚さに球状体Ｓの一部がテープで環状に被覆されるので、さらに半径ｒを徐々に変えてやれば、テープＴによる環状被覆部分Ｒは次第に赤道方向へずれて行き、球面全面を１条のテープで均等な厚さに被覆することができる（図９）。
【００２６】
上記被覆作業において、クランク３５、３６が主軸９、１０上を軸方向へスライドするスライダ３９、４０によって押され、回転するのに伴い、自転軸の傾斜角度が変化するので、回転伸縮杆で示された回転力伝達部２０の入力部２２と出力部２１の間隔も変化する。しかし入力部側は支持腕により軸受部６４に固定されているので主軸上をスライドすることはなく、入力部２２と出力部２１の間隔変化は最少となる。つまり、回転伸縮杆を用いた場合、その伸縮量は先行発明と比較して非常に少なくなり２段程度の伸縮構造で十分であるし、また角度変化も減少するのでギヤ噛み合い部にも無理な力が加わらず、作業中一定の速度で球状体が自転する。このためより理想に近いテープＴの均等巻きつけられたが実現する。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は以上に構成されかつ作用するものであり、チャック移動機構と自転機構とを分離し、チャック移動機構のスライドに拘ず自転機構は装置本体側に留まるので、回転力伝達部の位置変化が最小限で済み、伸縮量が少なく、伸縮段数も減少し、回転も正確に伝えられ騒音も低下するという効果を奏する。また駆動機構に減速機を導入することにより組み立て調整が、簡単になり生産性が著しく向上する。
【００２８】
なおテープ類によって球面のほぼ全面を均等に被覆することができ、テープ類は球状体の大円に沿って巻かれるように繰り出され、全ての部分で球面に対して同じ態様でもって巻きつけられ、部分的な変形が起らず、テープ類によって球状体表面に新たに形成された球面は球状体のそれと同様の球状に保たれるので、本装置によって半球殻を組合せ、球形花火を形成した場合は部分的な強弱のない理想的な花火となり、従って打ち上げ効果も最良となるのは先行発明の場合と同じである。このような本発明の装置は、球状体又はそれに近似した形状のものにテープ類を巻きつけて均一な厚さの被覆を施すことができるものであるから、被覆技術、包装その他の表面処理補強乃至保護等の各分野に於ても顕著な効果を期待することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る球状体表面へのテープ類の均等巻きつけ装置の実施例を示す全体正面図。
【図２】要部正面図。
【図３】駆動機構の断面図。
【図４】テープ繰出機構の側面図。
【図５】球状体支持部の側面図。
【図６】同じく正面図。
【図７】（ａ）球状体へテープを１回巻き付けた状態の平面図。
（ｂ）同じく正面図。
【図８】（ａ）テープの巻き付けが進行している状態の平面図。
（ｂ）同じく正面図。
【図９】テープ類の均等巻き付けを終えた球状体の平面図。

Claims (3)

1. 球状体の中心を通る自転軸の周りに球状体を自転可能かつ着脱可能に支持するためのチャックを有し、球状体の両極に対向して配置された自転機構と、球状体の自転軸を略直立状態から略倒立状態まで傾斜角度を変えて球状体表面に巻きつけるテープ類の位置を徐々にずらせるために、球状体の周方向に形成された弧状のガイド手段に各チャックを移動可能に支持した一対のチャック移動機構と、テープ類の巻きつけのために、回転させている球状体の回転軸と一致する巻付軸の周りに回転可能な一対の主軸と、一対の主軸に取り付けた、前記チャック移動機構を回転させる一対の回転機構と、少なくとも一方のチャックに接続され、球状体を自転させる一方、チャック移動機構とその回転機構を夫々作動させる動力を供給する駆動機構と、球状体へテープ類を適当な張力で繰出す繰出機構とを備え、チャック移動機構の主軸に軸方向へ移動可能なスライダを配置し、スライダの移動によりチャック移動機構の作動を制御する一方、自転機構の回転力を伝達する回転力伝達部の入力端を主軸の軸方向に対して固定とし、主軸に配置したスライダの移動とは無関係に回転力伝達部の入力端が一定位置に配置されるようにした球状体表面へのテープ類の均等巻きつけ装置。
2. 主軸に嵌装したスライダと係合するカムフォロワによってスライダが主軸の軸方向へ移動可能とされ、カムフォロワと係合するカム筒への回転入力が減速機から行われ、減速機は主軸への回転入力と所定の比率で回転するように構成された請求項１記載の球状体表面へのテープ類の均等巻きつけ装置。
3. 繰出機構から繰り出され、球状体表面に巻きつけられたテープを球状体表面に押しつけるテープ加圧手段が球状体下部に配置されており、テープ加圧手段はばねによりテープを球状体表面に押しつけるように構成された請求項１記載の球状体表面へのテープ類の均等巻きつけ装置。

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