JP4963651B2 - 糸巻き掛け装置 - Google Patents

Description

本発明は、互いに径方向で対向する状態にテーブルに縦置きされた一対の円筒状部材に糸を巻き掛ける糸巻き掛け装置に関する。

自動車のドライブシャフト、プロペラシャフト等の動力伝達部分には、駆動軸から従動軸に回転トルクを伝達するためのカップリングとして、振動減衰機能を持つ弾性継手が使用されている（特許文献１参照）。

図７，図８に示すように前記弾性継手９９は、駆動軸に接続される駆動側のカラー１０１（円筒状部材に相当）と、ドライブシャフト等の従動軸に接続される従動側のカラー（円筒状部材に相当）１０２とが、それぞれ複数個、同心円上に交互に配列され、径方向で隣合った一対のカラー１０１，１０２の相互間に合成繊維糸等を多層多列に巻回して形成した無端の帯状繊維束１０３が巻き掛けられるとともに、これらの各カラー１０１，１０２と帯状繊維束１０３の周囲がゴムあるいは合成樹脂等の弾性材１０４で被覆されることにより、多角形や円形の環状をなすように形成されている。

前記駆動側及び従動側の各カラー１０１，１０２は、円筒状部１１１，１２１の外周面に前記帯状繊維束１０３を保持する複数の第１フランジ１１２，１２２が形成されている。各カラー１０１，１０２は、それぞれ内筒部材１０５，１０６に対して圧入されており、内筒部材１０５，１０６を介して、駆動側のカラー１０１が駆動軸の軸端部に、また従動側のカラー１０２が従動軸の軸端部に、それぞれボルト等の締結手段により固定され、振動等を吸収しながら動力伝達するのに使用される。

すなわち、弾性継手９９は、前記弾性材１０４に埋設されている駆動側と従動側のカラー１０１，１０２間の部分では弾性変形が可能であり、駆動軸と従動軸の間に生じる軸方向の振動や捩れ等を、弾性材１０４の弾性変形により吸収しながら動力伝達を行なう。

前記一対のカラー１０１，１０２に前記糸を巻き掛ける場合に冒頭に記載した糸巻き掛け装置が用いられている。この種の糸巻き掛け装置は、一般に、
前記糸が巻回されて支持部に回転自在に支持された横置き状態のボビンと、
前記ボビンを回転させて前記糸を繰り出す回転駆動部と、
前記ボビンから繰り出された糸の先端部を保持する保持部と、
前記保持部と前記ボビンの間の糸に張力を付与する張力付与部と、
前記保持部よりも糸の繰り出し方向上手側で前記糸を挿通させる糸挿通部と、
前記糸挿通部を前記一対の円筒状部材の周りに回転させて、前記糸挿通部と前記保持部の間の糸を前記一対の円筒状部材に巻き掛ける糸巻き掛け機構とを備え、
前記糸が前記ボビンから上方に向かって繰り出され、前記糸挿通部に上方から挿通されるように前記糸の繰り出し経路が設定され、
前記糸の張力を検出する張力検出手段と、
前記張力検出手段の検出結果に基づいて、前記糸の張力が設定値になると前記回転駆動部が回転駆動して前記ボビンから前記糸が繰り出され、前記糸の張力が設定値よりも小さくなると、前記回転駆動部の回転が停止して前記ボビンからの糸の繰り出しが停止するように前記回転駆動部を制御する制御手段とを備えている。

従来、前記糸挿通部は、図１２に示すように、テーブルに支持された一対の円筒状部材（カラー１０１，１０２）の軸芯Ｏ６間の中心を通る縦軸芯Ｏ１周りに長円運動しながら一対の円筒状部材に糸を巻き掛けるよう構成され、前記張力付与部は、装置フレームの上端部に位置する１個のテンションローラから構成されていた。図１２は、円筒状部材に対する糸挿通部の軌跡を示す作用図であり、図１２において、Ｃは前記縦軸芯Ｏ１を中心とするノズル６の長円形の軌跡である。
また、図１３（ａ），図１３（ｂ）に示すように、ボビン３から繰り出されて上方Ｕに向かう糸１をボビン３の上方Ｕでガイドするガイドリング５０が装置フレーム１０の支柱１０Ａに支持され、このガイドリング５０の直近下方にボビン３が配置されていた。
特開２００３−１２０７１２号公報

上記従来の構成によれば、前記糸挿通部は、テーブルに支持された一対の円筒状部材の軸芯間の中心を通る縦軸芯周りに長円運動しながら一対の円筒状部材に糸を巻き掛けるよう構成されていたために、糸挿通部を回転させるための回転機構の構造が複雑化するとともに、糸の巻き掛けに時間がかかっていた。

また、図１３（ｂ）に示すように、ガイドリング５０の直近下方にボビン３が配置されている構造では、ガイドリング５０とボビン３との間の糸１の下端がボビン３の軸方向一端部又は他端部に位置したときに、鉛直方向に対する前記糸１の傾斜角θ１（ボビン３の径方向外方側から見た状態でのガイドリング５０とボビン３との間の糸１の傾斜角）が大きくなっていた。さらに、図１３（ａ）に示すように、ボビン３の軸方向外方側から見た状態での前記糸１の傾斜角θ２も大きくなっていた。その結果、糸１の下端がボビン３の軸方向一端部又は他端部に位置したとき（図１３（ｂ）の実線）に、糸１がガイドリング５０やボビン３のロール状の糸から受ける抵抗が大きくなり、逆に、糸１の下端がボビン３の軸方向中央に位置したとき（図１３（ｂ）の一点鎖線）は前記抵抗が小さくなり、これにより、糸１の張力の変化が大きくなって装置の各部が振動しやすくなっていた。そして、その振動に起因して、一対の円筒状部材に対する糸の巻き掛け状態に乱れが生じ、不良品が生じることがあった。

本発明は上記実状に鑑みて成されたもので、その目的は、糸の巻き掛け時間を短縮化して生産性を向上させることができ、各部の振動を生じにくくすることができ、一対の円筒状部材に対する糸の巻き掛け状態に乱れが生じないようにすることができる糸巻き掛け装置を提供する点にある。

請求項１による発明の構成・作用・効果は次のとおりである。
［構成］
互いに径方向で対向する状態にテーブルに縦置きされた一対の円筒状部材に糸を巻き掛ける糸巻き掛け装置であって、
前記糸が巻回されて支持部に回転自在に支持された横置き状態のボビンと、
前記ボビンを回転させて前記糸を繰り出す回転駆動部と、
前記ボビンから繰り出された糸の先端部を保持する保持部と、
前記保持部と前記ボビンの間の糸に張力を付与する張力付与部と、
前記保持部よりも糸の繰り出し方向上手側で前記糸を挿通させる糸挿通部と、
前記糸挿通部を前記一対の円筒状部材の周りに回転させて、前記糸挿通部と前記保持部の間の糸を前記一対の円筒状部材に巻き掛ける糸巻き掛け機構とを備え、
前記糸が前記ボビンから上方に向かって繰り出され、前記糸挿通部に上方から挿通されるように前記糸の繰り出し経路が設定され、
前記糸の張力を検出する張力検出手段と、
前記張力検出手段の検出結果に基づいて、前記糸の張力が設定値になると前記回転駆動部が回転駆動して前記ボビンから前記糸が繰り出され、前記糸の張力が設定値よりも小さくなると、前記回転駆動部の回転が停止して前記ボビンからの糸の繰り出しが停止するように前記回転駆動部を制御する制御手段とを備え、
前記糸挿通部は、前記一対の円筒状部材の軸芯間の中心を通る縦軸芯周りに円運動しながら前記一対の円筒状部材に前記糸を巻き掛け、
前記ボビンから繰り出されて上方に向かう糸を前記ボビンの上方でガイドするガイドリングが装置フレームに支持され、
前記ガイドリングの軸芯方向の中心と前記ボビンの軸芯との間の鉛直方向の長さが、前記ボビンに巻回された糸のロール径の最大値の３倍以上に設定されている。

［作用］
この構成によれば、糸挿通部は、テーブルに支持された一対の円筒状部材の軸芯間の中心を通る縦軸芯周りに円運動しながら一対の円筒状部材に糸を巻き掛けるから、例えば、糸挿通部が前記縦軸芯周りに長円運動しながら一対の円筒状部材に糸を巻き掛ける構造よりも、糸挿通部を回転させるための回転機構の構造を簡素化することができ、糸の巻き掛けにかかる時間を短くすることができる。

また、ガイドリングの軸芯方向の中心と前記ボビンの軸芯との間の鉛直方向の長さが、前記ボビンに巻回された糸のロール径の最大値の３倍以上に設定されているから、ガイドリングとボビンとの間の糸の下端がボビンの軸方向一端部又は他端部に位置したときに、鉛直方向に対する前記糸の傾斜角（ボビンの径方向外方側から見た状態でのガイドリングとボビンとの間の糸の傾斜角）を小さくすることができるとともに、ボビンの軸方向外方側から見た状態での前記糸の傾斜角も小さくすることができる。

その結果、前記糸の下端がボビンの軸方向一端部又は他端部に位置したときに、糸がガイドリングやボビンのロール状の糸から受ける抵抗を小さくすることができる。そして、糸の下端がボビンの軸方向中央に位置したときは前記抵抗が小さくなり、これにより、糸の張力の変化を小さくすることができて、装置の各部が振動するのを抑制することができ、一対の円筒状部材に対する糸の巻き掛け状態に乱れが生じないようにすることができる。後述のように、本発明者は、前記長さが、ボビンに巻回された糸のロール径の最大値の３倍以上であると、上記の作用効果を得ることができることを実験により確認した。逆に、前記長さが、ボビンに巻回された糸のロール径の最大値の３倍未満であると、前記糸の傾斜角を小さくすることはできず、上記の作用効果を得にくいことを確認した。

請求項２による発明の構成・作用・効果は次のとおりである。
［構成］
請求項１による発明の構成において、
前記ボビンの軸方向及び径方向の中心部の鉛直方向上方に前記ガイドリングが位置している。

［作用］
請求項１の構成による上記の作用に加えて、次の作用を奏することができる。
前記ボビンの軸方向及び径方向の中心部の鉛直方向上方に前記ガイドリングが位置しているから、ガイドリングとボビンとの間の糸の下端がボビンの軸方向一端部又は他端部に位置したときに、鉛直方向に対する前記糸の傾斜角（ボビンの径方向外方側から見た状態でのガイドリングとボビンとの間の糸の傾斜角）を小さくすることができるとともに、ボビンの軸方向外方側から見た状態での前記糸の傾斜角も小さくすることができて、請求項１の構成による上記作用効果をより得やすくすることができる。

請求項３による発明の構成・作用・効果は次のとおりである。
［構成］
請求項２による発明の構成において、
前記張力付与部は、前記ガイドリングの上方に位置するテンションローラを備え、
前記テンションローラとガイドリングとの間の前記糸を鉛直姿勢に設定可能に前記テンションローラが配置されている。

［作用］
請求項２の構成による上記の作用に加えて、次の作用を奏することができる。
前記テンションローラとガイドリングとの間の前記糸を鉛直姿勢に設定できるから、ガイドリングとボビンとの間の糸の下端がボビンの軸方向一端部又は他端部に位置したときに、糸がガイドリングから受ける抵抗をより小さくすることができて、請求項２の構成による上記作用効果をより得やすくすることができる。

請求項４による発明の構成・作用・効果は次のとおりである。
［構成］
請求項１〜３のいずれか一つによる発明の構成において
前記糸巻き掛け機構は、装置フレームに対して３次元方向に移動自在な可動体を備え、
前記可動体は、平面視で回転中心を前記縦軸芯と一致させて駆動回転する回転軸を備え、
前記回転軸の径方向で前記糸挿通部が前記回転中心から離れて位置する状態に、前記糸挿通部が連結部材を介して前記回転軸に連結されている。

［作用］
請求項１〜３のいずれか一つの発明による作用に加え、次の作用を奏することができる。

可動体が装置フレームに対して３次元方向に移動し、平面視で回転軸の回転中心を前記縦軸芯（テーブルに支持された前記一対の円筒状部材の軸芯間の中心を通る縦軸芯）と一致させる。そして、回転軸が縦軸芯周りに回転し、連結部材を介して回転軸に連結された糸挿通部が縦軸芯周りに回転する。糸挿通部は、回転軸の径方向で回転中心から離れて位置する状態に、連結部材を介して回転軸に連結されている。これにより、一対の円筒状部材に糸が巻き掛けられる。

請求項５による発明の構成・作用・効果は次のとおりである。
［構成］
請求項４による発明の構成において
前記糸挿通部は上下方向に沿う中空パイプ状のノズルから成り、前記ノズルの中空部に前記糸が挿通される。

［作用］
請求項４の発明による作用に加え、次の作用を奏することができる。
糸挿通部は上下方向に沿う中空パイプ状のノズルから成り、前記ノズルの中空部に前記糸が挿通されるから、糸挿通部の構造を簡素化することができる。

請求項６による発明の構成・作用・効果は次のとおりである。
［構成］
請求項５による発明の構成において、
前記回転軸の径方向中央部に前記回転軸と同芯状の第１糸挿通孔が貫通形成され、
前記連結部材がＬ字形に形成され、
前記回転軸に、前記連結部材の一片の上端部が固定されて、前記連結部材の一片に第２糸挿通孔が貫通形成され、
上方から前記第１糸挿通孔に挿通された前記糸を前記第２糸挿通孔に案内する第１案内ローラと、前記第２糸挿通孔に挿通された前記糸を前記ノズルの中空部に上方から案内する第２案内ローラとが前記連結部材に設けられている。

［作用］
請求項５の発明による作用に加え、次の作用を奏することができる。
ボビンから繰り出された糸は回転軸の第１糸挿通孔に上方から挿通され、第１案内ローラに案内されて連結部材の一片の第２糸挿通孔に挿通され、第２案内ローラによりノズルの中空部の上端部に案内されてノズルに挿通される。これにより、糸を円滑に繰り出すことができる。

本発明によれば、
糸の巻き掛け時間を短縮化して生産性を向上させることができ、各部の振動を生じにくくすることができ、一対の円筒状部材に対する糸の巻き掛け状態に乱れが生じないようにすることができる糸巻き掛け装置を提供することができた。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図７，図８に自動車用の弾性継手９９を示し、図１に、この弾性継手９９を製作する際に用いる糸巻き掛け装置１００の概略図を示してある。

前記弾性継手９９は、駆動軸に接続される駆動側のカラー１０１（円筒状部材に相当）と、ドライブシャフト等の従動軸に接続される従動側のカラー（円筒状部材に相当）１０２とが、それぞれ複数個、同心円上に交互に配列され、径方向で隣合った一対のカラー１０１，１０２の相互間に合成繊維糸等（以下、「糸１」）を多層多列に巻回して形成した無端の帯状繊維束１０３が巻き掛けられるとともに、これらの各カラー１０１，１０２と帯状繊維束１０３の周囲がゴムあるいは合成樹脂等の弾性材１０４で被覆されることにより、多角形や円形の環状をなすように形成されている。

前記駆動側及び従動側の各カラー１０１，１０２は、円筒状部１１１，１２１の外周面に帯状繊維束１０３を保持する複数の第１フランジ１１２，１２２が形成されている。各カラー１０１，１０２は、それぞれ内筒部材１０５，１０６に対して圧入されており、内筒部材１０５，１０６を介して、駆動側のカラー１０１が駆動軸の軸端部に、また従動側のカラー１０２が従動軸の軸端部に、それぞれボルト等の締結手段により固定され、振動等を吸収しながら動力伝達するのに使用される。

すなわち、弾性継手９９は、弾性材１０４に埋設されている駆動側と従動側のカラー１０１，１０２間の部分では弾性変形が可能であり、駆動軸と従動軸の間に生じる軸方向の振動や捩れ等を、弾性材１０４の弾性変形により吸収しながら動力伝達を行なう。

前記一対のカラー１０１，１０２に糸１を巻き掛ける場合に本発明の糸巻き掛け装置１００を用いる。次に、この糸巻き掛け装置１００について説明する。

［糸巻き掛け装置１００の構造］
図１〜図４，図９に示すように糸巻き掛け装置１００は、互いに径方向Ｋで対向する状態にテーブル２９に縦置きされた一対のカラー１０１，１０２に糸１を巻き掛ける装置であり、糸１が巻回されて支持部２に回転自在に支持された横置き状態のボビン３と、ボビン３をその軸芯Ｏ３周りに回転させて糸１を繰り出す電動モータＭ（回転駆動部に相当）と、ボビン３から繰り出された糸１の先端部１Ａを保持する保持部４と、保持部４とボビン３の間の糸１に張力を付与する張力付与部５と、保持部４よりも糸の繰り出し方向上手側で糸１を挿通させるノズル６（糸挿通部に相当）と、ノズル６を一対のカラー１０１，１０２の周りに回転させて、ノズル６と保持部４の間の糸１を一対のカラー１０１，１０２に巻き掛ける糸巻き掛け機構７と、糸１の張力を検出する張力検出手段８とを備えている。そして、糸が１ボビン３から上方に向かって繰り出され、ノズル６に上方から挿通されるように糸１の繰り出し経路が設定されている。

また、張力検出手段８の検出結果に基づいて、糸１の張力が設定値になると、電動モータＭが回転駆動してボビン３から糸１が繰り出され、糸１の張力が設定値よりも小さくなると、電動モータＭの回転が停止してボビン３からの糸１の繰り出しが停止するように電動モータＭを制御する制御装置９（制御手段に相当）を備えている。

ボビン３は装置フレーム１０の下端部に配置されており、図４に示すように、中空の回転ドラム１１と、この回転ドラム１１の両端から径方向外方側に張出す第２フランジ１２とを備え、回転ドラム１１に糸１が巻回されている。また、回転ドラム１１の軸方向の一端部から突出する第１軸部１３がベアリングＢを介して支持部２に支持され、軸方向の他端部から突出する第２軸部１４が電動モータＭに連結している。前記支持部２は装置フレーム１０の一部分から成る。

図２に示すように前記保持部４は、糸１の先端部１Ａを挟持する一対の挟持部材１５から成る。この一対の挟持部材１５は流体圧シリンダによって挟持及び挟持解除作動する。一対の挟持部材１５を流体圧シリンダ以外の駆動機構で挟持及び挟持解除作動するように構成してあってもよい。

前記張力付与部５は、第１テンションローラ２１と、第１テンションローラ２１よりも糸の繰り出し方向下手側の第２テンションローラ２２とを備え、第１テンションローラ２１がボビン３の上方Ｕに位置し、第２テンションローラ２２がノズル６の上方Ｕに位置している。

第１テンションローラ２１は、第１揺動軸芯Ｏ４周りに揺動する第１揺動アーム３１を介して装置フレーム１０に揺動自在に支持され、第２テンションローラ２２は、第２揺動軸芯０５周りに揺動する第２揺動アーム３２を介して装置フレーム１０に揺動自在に支持されている。また、第１揺動アーム３１を第１揺動軸芯Ｏ４周りの一方向Ａ１に揺動付勢する第１コイルスプリング４１（第１付勢手段に相当）と、第２揺動アーム３２を第２揺動軸芯Ｏ５周りの一方向Ａ２に揺動付勢する第２コイルスプリング４２（第２付勢手段に相当）とが設けられている。

図６に示すように前記張力検出手段８は、第１揺動アーム３１の基端部に入り切りされるリミットスイッチ１６から成る。リミットスイッチ１６はバネ板から成る揺動片１７を備え、その揺動片１７が第１揺動アーム３１の基端部に押圧されると入り（ＯＮ）になる。リミットスイッチ１６が入り（ＯＮ）になると、ボビン３が電動モータＭにより繰り出し回転駆動される。逆に、揺動片１７に対する第１揺動アーム３１の基端部の押圧が解除されると切り（ＯＦＦ）になって、電動モータＭによるボビン３の繰り出し回転駆動が停止する。

前記第１テンションローラ２１への糸１の巻き掛け角を大きくするための第１補助ローラ５１が、糸１の繰り出し方向Ｈで第１テンションローラ２１の下手側（糸の繰り出し方向下手側）に配設され、第２テンションローラ２２への糸１の巻き掛け角を大きくするための第２補助ローラ５２が、糸１の繰り出し方向Ｈで第２テンションローラ２２の上手側（糸の繰り出し方向上手側）に配設されている。第１補助ローラ５１は第１支持アーム６１を介して装置フレーム１０に支持され、第２補助ローラ５２は第２支持アーム６２を介して装置フレーム１０に支持されている。

図９に示すように、前記一対のカラー１０１，１０２は支持具２０にボルト１８・ナット１９で軸芯方向に挟持固定され、支持具２０を介してテーブル２９に支持される。支持具２０には１個の弾性継手９９を構成する６個のカラー１０１，１０２が固定される。この支持具２０は円板状に形成されている。

図２，図３に示すように、前記ノズル６は上下方向Ｚに沿う細長の円筒中空パイプ状に形成されており、中空部６Ｎに糸１が挿通されたノズル６が、テーブル２９に支持された一対のカラー１０１，１０２の軸芯Ｏ６間の中心を通る縦軸芯Ｏ１周りに円運動しながら一対のカラー１０１，１０２に糸１を巻き掛ける（図９，図１１参照）。図１１はノズル６の作用を示す作用図（ノズル６の上方から見た作用図）である。図１１に示すノズル６の作用については後で詳しく説明する。

糸巻き掛け機構７は、装置フレーム１０に対してＸ・Ｙ・Ｚの３次元方向に移動自在なロボット２３（可動体に相当）を備え、ロボット２３は、回転中心Ｏ２を前記縦軸芯Ｏ１と一致させて駆動回転する回転軸２４をそのヘッド２５に備えている。そして、回転軸２４の径方向Ｋでノズル６が前記回転中心Ｏ２から離れて位置する状態に、ノズル６が連結部材２６を介して回転軸２４の外周部に連結されている。ロボット２３は複数の流体圧シリンダによりＸ・Ｙ・Ｚの３次元方向に移動し、回転軸２４は回転軸用の電動モータにより駆動回転する。

図２，図３に示すように、回転軸２４の径方向中央部に回転軸２４と同芯状の断面円形の第１糸挿通孔８１が貫通形成されている。そして連結部材２６がＬ字形に形成され、回転軸２４の下端部に連結部材２６の一片２６Ａの上端部２６Ｊが固定されて、連結部材２６の一片２６Ａに上下方向に沿う長孔状の第２糸挿通孔８２が貫通形成されている。さらに、上方Ｕから第１糸挿通孔８１に挿通された糸１を第２糸挿通孔８２に案内する第１案内ローラ７１が連結部材２６の一片２６Ａの上端部２６Ｊに設けられ、第２糸挿通孔８２に挿通された糸１をノズル６の中空部６Ｎに上方Ｕから案内する第２案内ローラ７２が連結部材２６の他片２６Ｂの上面部に設けられている。第１案内ローラ７１は、連結部材２６の一片２６Ａに固定した第１ローラブラケット７３に回転自在に支持され、第２案内ローラ７２は、連結部材２６の他片２６Ｂの上面部に固定した第２ローラブラケット７４に回転自在に支持されている。

図３に示すように、連結部材２６の一片２６Ａに対する第２糸挿通孔８２の貫通方向から見て、回転軸２４の第１糸挿通孔８１からノズル６に至る糸１が一直線状の鉛直になるように、第１糸挿通孔８１と第１案内ローラ７１と第２糸挿通孔８２と第２案内ローラ７２とノズル６とを配置してある。

装置フレーム１０には、ボビン３と第１テンションローラ２１との間で糸１をガイドする上下一対の円形のガイドリング５０がアーム５９を介して設けられている（図１，図５参照）。

すなわち図１，図４に示すように、ボビン３から繰り出されて上方Ｕに向かう糸１をボビン３の上方Ｕでガイドする上下一対のガイドリング５０が装置フレーム１０の支柱１０Ａに支持され、下側のガイドリング５０の軸芯方向の中心Ｇ１とボビン３の軸芯Ｏ３との間の鉛直方向の長さＬ１が、ボビン３に巻回されたロール状の糸１のロール径Ｒの最大値の３倍以上（本実施形態では５倍）に設定されている。また、前記長さＬ１は、ロール状の糸１の巻き長さＬ２（ボビン３の軸方向に対応する方向の長さ）の最大値の２倍以上（本実施形態では４倍）に設定され、上下一対のガイドリング５０は、ボビン３の軸方向Ｊ及び径方向Ｋの中心部Ｘの鉛直方向上方Ｕに位置している。前記第１テンションローラ２１は上下一対のガイドリング５０の上方に位置し、第１テンションローラ２１と下側のガイドリング５０との間の前記糸１を鉛直姿勢に設定可能に前記第１テンションローラ２１が配置されている。

この構成によれば、下側のガイドリング５０の軸芯方向の中心Ｇ１とボビン３の軸芯Ｏ３との間の鉛直方向の長さＬ１が、ボビン３に巻回されたロール状の糸１のロール径Ｒの最大値の３倍以上（本実施形態では５倍）に設定されているから、ガイドリング５０とボビン３との間の糸１の下端がボビン３の軸方向一端部又は他端部に位置したときに、鉛直方向に対する糸１の傾斜角θ１（ボビン３の径方向外方側から見た状態でのガイドリング５０とボビン３との間の糸の傾斜角θ１、図４参照）を小さくすることができるとともに、ボビン３の軸方向外方側から見た状態での前記糸１の傾斜角θ２（図１４参照）も小さくすることができる。

その結果、糸１の下端がボビン３の軸方向一端部又は他端部に位置したときに、糸１がガイドリング５０やボビン３のロール状の糸１から受ける抵抗を小さくすることができる。そして、糸１の下端がボビン３の軸方向中央に位置したときは前記抵抗が小さくなり、これにより、糸１の張力の変化を小さくすることができて、装置の各部が振動するのを抑制することができ、一対のカラー１０１，１０２に対する糸１の巻き掛け状態に乱れが生じないようにすることができる。

本発明者は、上記構造の糸巻き掛け装置を用いて、一対のカラー１０１，１０２に対する糸１の巻き掛け状態に乱れが生じないか否かの実験を行った。
［実験の内容］
図１４に示すように、上記構造の糸巻き掛け装置１００でボビン３を、上側位置Ｗ１と下側位置Ｗ３と上下中間位置Ｗ２との３箇所にそれぞれ位置させて、糸巻き掛け装置１００を作動させた。
上側位置Ｗ１とは、下側のガイドリング５０の軸芯方向の中心Ｇ１（図４参照）とボビン３の軸芯Ｏ３との間の鉛直方向の長さＬ１が、ボビン３に巻回された糸１のロール径Ｒの最大値の２倍の位置であり、上下中間位置Ｗ２とは前記長さＬ１が、ボビン３に巻回された糸１のロール径Ｒの最大値の３倍の位置、前記下側位置Ｗ３とは、ボビン３に巻回された糸１のロール径Ｒの最大値の前記長さＬ１が５倍の位置である。

そして、一対のカラー１０１，１０２に対する糸１の巻き掛け状態を外観で判断して図１５に示す結果を得た。図１５において○は糸の巻き掛けに乱れがない状態であり、さらに、ゴムから成る弾性材を加硫成形して製品として問題がない状態である。×は乱れがある状態である。
この実験により、前記長さＬ１が、ボビン３に巻回された糸１のロール径Ｒの最大値の３倍以上あれば、糸１の巻き掛けに乱れがなく、しかも、ゴムから成る弾性材を加硫成形した製品としても問題がないことを確認することができた。

［糸巻き掛け装置１００の作動］
（１） ボビン３から繰り出された糸１がロボット２３の回転軸２４の第１糸挿通孔８１と連結部材２６の第２糸挿通孔８２とノズル６の中空部６Ｎとに挿通され、糸１の先端部１Ａが一対の挟持部材１５に挟持された図１に示す状態で、回転軸２４の回転中心Ｏ２が、テーブル２９に支持された一対のカラー１０１，１０２の軸芯Ｏ６間の中心を通る縦軸芯Ｏ１（図９参照）と平面視で一致するようにロボット２３が３次元移動する。

（２） 回転軸用の電動モータが回転駆動し、回転軸２４が回転中心Ｏ２（縦軸芯Ｏ１）周りに円運動して一対のカラー１０１，１０２に糸１を巻き掛ける。このとき、リミットスイッチ１６の検出結果に基づいて、制御装置９が電動モータＭを前述のように制御する。

（３） 糸１の巻き掛けが終了すると回転軸用の電動モータが停止する。そして、糸１の巻き掛け終端部とノズル６の先端部（下端部）との間の糸部分を一対の挟持部材１５で挟持し、一対の挟持部材１５で挟持した糸部分と糸１の巻き掛け終端部との間の糸部分を、ロボット２３のヘッド２５に設けた切断刃で切断する。図１０に糸１の巻き掛けが終了した一対のカラー１０１，１０２を示してある。

（４） テーブル２９に支持された別の一対のカラー１０１，１０２に対して、前記（２），（３）の作動を繰り返す。このようにして、６個のカラー１０１，１０２に対する糸１の巻き掛けが終了すると、糸１が巻回された６個のカラー１０１，１０２を支持具２０ごと取り出す。

［１］ ノズル６は、テーブル２９に支持された一対のカラー１０１，１０２の軸芯Ｏ６間の中心を通る縦軸芯Ｏ１周りに円運動しながら一対のカラー１０１，１０２に糸１を巻き掛けるから、例えば、ノズル６が前記縦軸芯Ｏ１周りに長円運動（図１２参照）しながら一対のカラー１０１，１０２に糸１を巻き掛ける従来の構造よりも、ノズル６を回転させるための回転機構の構造を簡素化することができ、糸１の巻き掛けにかかる時間を短くすることができる。

また、前記張力付与部５は、第１テンションローラ２１と、第１テンションローラ２１よりも糸の繰り出し方向下手側に位置する第２テンションローラ２２とを備え、第１テンションローラ２１がボビン３の上方Ｕに位置し、第２テンションローラ２２がノズル６の上方Ｕに位置しているから、糸１の張力の変化に対するテンションローラの応答性を下記のように良くすることができる。

すなわち、ノズル６が糸１の先端部側に加える引張り力の変化にノズル６の上方の第２テンションローラ２２で対応することができ、ボビン３が糸１の後端部側に加える引張り力の変化にボビン３の上方の第１テンションローラ２１で対応することができて、１個テンションローラで両引張り力の変化に対応する場合よりも、張力の変化に対するテンションローラの応答性を良くすることができる。その結果、装置の各部の振動を抑制することができる。

ノズル６が一対のカラー１０１，１０２の軸芯Ｏ６間の中心を通る縦軸芯Ｏ１周りに円運動しながら一対のカラー１０１，１０２に糸１を巻き掛ける場合の作用図を図１１に示してある。図１１は、カラー１０１，１０２への糸１の巻き掛けの各時点でのノズル６の速度Ｖと、各時点でのカラー１０１，１０２の接線方向におけるノズル６の速度Ｖ１と、前記接線方向に直交する方向の速度Ｖ２とを示している。Ｃは前記縦軸芯Ｏ１を中心とするノズル６の円形の軌跡である。

ノズル６は一定の回転速度で回転し、各時点で前記Ｖは一定であるが、各時点でのカラー１０１，１０２の接線方向におけるノズル６の速度Ｖ１は大小に異なっている。前記Ｖ１は糸１の繰り出し量（繰り出し長さ）に対応し、Ｖ１が大きいと糸１の繰り出し量（繰り出し長さ）が大きくなり、Ｖ１が小さいと糸１の繰り出し量（繰り出し長さ）が小さくなる。図１１に示すように、ノズル６の円軌道（円軌跡）において、ノズル６がカラー１０１，１０２から離れていくときに糸１の繰り出し量が増大し、ノズル６がカラー１０１，１０２に近づくときに糸１の繰り出し量が減少している。

つまり、糸１の巻き掛け中には糸１の繰り出し量の増減に起因して糸１の張力が絶えず変化しているが、本発明の構成によれば、上記のように、ノズル６が糸１の先端部側に加える引張り力の変化に、ノズル６の上方Ｕに位置する第２テンションローラ２２で対応することができ、張力の変化に対するテンションローラの応答性を良くすることができて、装置の各部の振動を抑制することができる。

［２］ 第１補助ローラ５１で第１テンションローラ２１への糸１の巻き掛け角を大きくすることができ、第２補助ローラ５２で第２テンションローラ２２への糸１の巻き掛け角を大きくすることができて、第１テンションローラ２１と第２テンションローラ２２の回転や張力付与作用を円滑かつ確実に行わせることができる。従って、糸１の巻き掛け作動をより確実に行わせることができる。

［３］ 第１揺動アーム３１を第１コイルスプリング４１で揺動付勢して糸１に張力を付与し、第２揺動アーム３２を第２コイルスプリング４２で揺動付勢して糸１に張力を付与するから、張力付与部５を簡単な構造に構成することができる。また張力検出手段８は、第１揺動アーム３１又は第２揺動アーム３２により入り切りされるリミットスイッチ１６から成るから、糸１の張力を正確に検出することができる構造でありながら、張力検出手段８の構造を簡素化することができる。

［５］ 前記糸挿通部は上下方向Ｚに沿う中空パイプ状のノズル６から成るから、糸挿通部の構造を簡素化することができる。

［６］ ボビン３から繰り出された糸１は回転軸２４の第１糸挿通孔８１に上方Ｕから挿通され、第１案内ローラ７１に案内されて連結部材２６の一片２６Ａの第２糸挿通孔８２に挿通され、第２案内ローラ７２によりノズル６の中空部６Ｎの上端部に案内されてノズル６に挿通されるから、糸１を円滑に繰り出すことができる。

［７］従って、糸１の巻き掛け時間を短縮化して生産性を向上させることができ、各部の振動を生じにくくすることができる糸巻き掛け装置１００を提供することができる。

［別実施形態］
前記張力検出手段８をリミットスイッチ１６以外の手段で構成してあってもよい。

糸巻き掛け装置の概略図 糸巻き掛け機構の一部切欠き側面図 糸巻き掛け機構の一部切欠き正面図 ボビンと回転駆動部を示す一部切欠き正面図 糸のガイドリングを示す平面図 第１テンションローラを示す側面図 弾性継手の正面図 図７のＹ−Ｙ断面図 カラー（円筒状部材）を支持具に取付けた状態を示す断面図 支持具に取付けたカラー（円筒状部材）に糸を巻きつけた状態を示す断面図 ノズルの作用を示す作用図 従来の糸巻き掛け装置のノズルの作用を示す作用図 従来の糸巻き掛け装置を示す図 糸巻き掛けの実験の状態を示す図 糸巻き掛けの実験結果を示す図

符号の説明

１ 糸
１Ａ 糸の先端部
２ 支持部
３ ボビン
４ 保持部
５ 張力付与部
６ ノズル（糸挿通部）
６Ｎ ノズルの中空部
７ 糸巻き掛け機構
８ 張力検出手段
９ 制御装置（制御手段）
１０ 装置フレーム
１０Ａ 支柱
１１ 回転ドラム
１２ 第２フランジ
１３ 第１軸部
１４ 第２軸部
１５ 挟持部材
１６ リミットスイッチ
１７ 揺動片
１８ ボルト
１９ ナット
２０ 支持具
２１ 第１テンションローラ
２２ 第２テンションローラ
２３ ロボット（可動体）
２４ 回転軸
２５ ヘッド
２６ 連結部材
２６Ａ 一片
２６Ｂ 他片
２６Ｊ 一片の上端部
２９ テーブル
３１ 第１揺動アーム
３２ 第２揺動アーム
４１ 第１コイルスプリング（第１付勢手段）
４２ 第２コイルスプリング（第２付勢手段）
５０ ガイドリング
５１ 第１補助ローラ
５２ 第２補助ローラ
５９ アーム
６１ 第１支持アーム
６２ 第２支持アーム
７１ 第１案内ローラ
７２ 第２案内ローラ
７３ 第１ローラブラケット
７４ 第２ローラブラケット
８１ 第１糸挿通孔
８２ 第２糸挿通孔
９９ 弾性継手
１００ 糸巻き掛け装置
１０１，１０２ カラー（円筒状部材）
１０３ 帯状繊維束
１０４ 弾性材
１０５，１０６ 内筒部材
１１１，１２１ 円筒状部
１１２，１２２ 第１フランジ
Ａ１ 一方向（第１揺動アームの第１揺動軸芯周りの一方向）
Ａ２ 一方向（第２揺動アームの第２揺動軸芯周りの一方向）
Ｂ ベアリング
Ｃ ノズル（糸挿通部）の軌跡
Ｈ 糸の繰り出し方向
Ｋ 径方向
Ｍ 電動モータ（回転駆動部）
Ｏ１ 縦軸芯
Ｏ２ 回転中心
Ｏ３ ボビンの軸芯
Ｏ４ 第１揺動軸芯
Ｏ５ 第２揺動軸芯
Ｏ６ カラーの軸芯
Ｕ 上方
Ｖ ノズルの速度
Ｖ１ カラーの接線方向におけるノズルの速度
Ｖ２ カラーの接線方向と直交する方向の速度
Ｚ 上下方向
θ１，θ２ 糸の傾斜角
Ｇ１ ガイドリングの軸芯方向の中心
Ｌ１ ガイドリングの軸芯方向の中心とボビンの軸芯との間の鉛直方向の長さ
Ｊ 軸方向
Ｒ ロール径
Ｗ１ 上側位置
Ｗ２ 上下中間位置
Ｗ３ 下側位置
Ｘ ボビンの軸方向及び径方向の中心部

Claims (6)

1. 互いに径方向で対向する状態にテーブルに縦置きされた一対の円筒状部材に糸を巻き掛ける糸巻き掛け装置であって、
   前記糸が巻回されて支持部に回転自在に支持された横置き状態のボビンと、
   前記ボビンを回転させて前記糸を繰り出す回転駆動部と、
   前記ボビンから繰り出された糸の先端部を保持する保持部と、
   前記保持部と前記ボビンの間の糸に張力を付与する張力付与部と、
   前記保持部よりも糸の繰り出し方向上手側で前記糸を挿通させる糸挿通部と、
   前記糸挿通部を前記一対の円筒状部材の周りに回転させて、前記糸挿通部と前記保持部の間の糸を前記一対の円筒状部材に巻き掛ける糸巻き掛け機構とを備え、
   前記糸が前記ボビンから上方に向かって繰り出され、前記糸挿通部に上方から挿通されるように前記糸の繰り出し経路が設定され、
   前記糸の張力を検出する張力検出手段と、
   前記張力検出手段の検出結果に基づいて、前記糸の張力が設定値になると前記回転駆動部が回転駆動して前記ボビンから前記糸が繰り出され、前記糸の張力が設定値よりも小さくなると、前記回転駆動部の回転が停止して前記ボビンからの糸の繰り出しが停止するように前記回転駆動部を制御する制御手段とを備え、
   前記糸挿通部は、前記一対の円筒状部材の軸芯間の中心を通る縦軸芯周りに円運動しながら前記一対の円筒状部材に前記糸を巻き掛け、
   前記ボビンから繰り出されて上方に向かう糸を前記ボビンの上方でガイドするガイドリングが装置フレームに支持され、
   前記ガイドリングの軸芯方向の中心と前記ボビンの軸芯との間の鉛直方向の長さが、前記ボビンに巻回された糸のロール径の最大値の３倍以上に設定されている糸巻き掛け装置。
2. 前記ボビンの軸方向及び径方向の中心部の鉛直方向上方に前記ガイドリングが位置している請求項１記載の糸巻き掛け装置。
3. 前記張力付与部は、前記ガイドリングの上方に位置するテンションローラを備え、
   前記テンションローラとガイドリングとの間の前記糸を鉛直姿勢に設定可能に前記テンションローラが配置されている請求項２記載の糸巻き掛け装置。
4. 前記糸巻き掛け機構は、装置フレームに対して３次元方向に移動自在な可動体を備え、
   前記可動体は、平面視で回転中心を前記縦軸芯と一致させて駆動回転する回転軸を備え、
   前記回転軸の径方向で前記糸挿通部が前記回転中心から離れて位置する状態に、前記糸挿通部が連結部材を介して前記回転軸に連結されている請求項１〜３のいずれか一つに記載の糸巻き掛け装置。
5. 前記糸挿通部は上下方向に沿う中空パイプ状のノズルから成り、前記ノズルの中空部に前記糸が挿通される請求項４記載の糸巻き掛け装置。
6. 前記回転軸の径方向中央部に前記回転軸と同芯状の第１糸挿通孔が貫通形成され、
   前記連結部材がＬ字形に形成され、
   前記回転軸に、前記連結部材の一片の上端部が固定されて、前記連結部材の一片に第２糸挿通孔が貫通形成され、
   上方から前記第１糸挿通孔に挿通された前記糸を前記第２糸挿通孔に案内する第１案内ローラと、前記第２糸挿通孔に挿通された前記糸を前記ノズルの中空部に上方から案内する第２案内ローラとが前記連結部材に設けられている請求項５記載の糸巻き掛け装置。
   

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