JP5102007B2 - リール装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤ、ケーブル、ホース等の線状体をリール本体から引き出す、あるいは、巻き取るリール装置に関する。

従来より、ワイヤ、ケーブル、ホース等の線状体をリール本体から引き出す、あるいは、リール本体に巻き取るリール装置が知られている。このようなリール装置では、特許文献１に示すように、リール本体を回転可能に支持した支点軸を設け、ゼンマイばねの一端をリール本体に接続し、ゼンマイばねの他端を支点軸に接続して、線状体をリール本体に巻き取る方向に付勢している。
特開平６−１８２０４号公報

しかしながら、こうした従来のものでは、線状体を巻き取る巻き取り長さが長いリール装置では、ゼンマイばねが大型になり、大型化してしまうという問題があった。
また、線状体をリール本体から引き出す際に、ゼンマイばねが巻かれるので、線状体を引き出すに従って、線状体に加わる張力が増加する。そのため、線状体を引き出す際に、線状体を引き出すに従って大きな力を必要としてしまうという問題があった。

本発明の課題は、大型化することなく巻き取り長さを長くすることができるリール装置を提供することにある。

かかる課題を達成すべく、本発明は課題を解決するため次の手段を取った。即ち、
線状体を巻き取るリール本体を回転可能に支持すると共に、前記リール本体と同軸上に回転軸を配置し、前記線状体を前記リール本体に巻き取る方向に付勢する付勢部材の一端を前記リール本体側に他端を前記回転軸側に接続し、かつ、前記線状体の引き出し・巻き取りを検出するセンサと、前記回転軸を回転駆動する駆動源と、前記回転軸の回転を規制する規制機構とを有し、更に、前記センサにより検出される前記線状体の引き出し・巻き取りに応じて前記駆動源を制御して前記回転軸を前記リール本体の回転方向と同方向に回転させ、前記リール本体の回転に前記回転軸の回転を追従させる制御手段を設けたことを特徴とするリール装置がそれである。

前記センサは前記リール本体の回転を検出して前記線状体の引き出し・巻き取りを検出するものでもよい。その際、前記制御手段は前記センサにより検出される前記リール本体の回転速度と、前記回転軸の回転速度とを同一に制御するようにしてもよい。

また、前記センサは前記線状体に加わる張力を検出して前記線状体の引き出し・巻き取りを検出するものでもよい。更に、前記制御手段は前記付勢部材による付勢力を前記線状体の引き出し・巻き取りに応じて変化させるようにしてもよい。

本発明のリール装置は、付勢部材の変形が僅かであっても、回転軸が電動モータによりリール本体の回転に追従して回転されるので、線状体が長くても大型化することなく、線状体を引き出す、あるいは、巻き取ることができるという効果を奏する。

また、センサによりリール本体の回転を検出することにより、リール本体と回転軸との回転速度を容易に同一にできる。更に、付勢力を引き出し・巻き取りに応じて変化させることも容易にできる。

以下本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図１に示すように、１は装置本体で、装置本体１は底板２と、底板２から間隔をあけて立設された左右側板４，６とを備えている。左右側板４，６の間には、リール本体８が配置されており、リール本体８は円筒部１０と、円筒部１０の両端に設けられた鍔板部１２，１４とを備え、内部は中空に形成されている。

円筒部１０の外周には、例えば、ワイヤ、電力あるいは信号ケーブル、油圧、空気圧、水等のホース等の線状体１６を巻掛けることができるように形成されている。リール本体８と同軸上にリール本体８を貫通して回転軸１８が配置されており、回転軸１８は左右側板４，６を貫通して外側に突出されると共に、回転軸１８には左右側板４，６が回転可能に支持されている。

リール本体８の内部にはゼンマイばねを用いた付勢部材２０が収納されており、付勢部材２０の一端は円筒部１０の内周に接続されている。また、付勢部材２０の他端はリール本体８の内部の回転軸１８に接続されており、付勢部材２０の付勢力により、リール本体８に線状体１６を巻き取る方向にリール本体８が付勢されている。

付勢部材２０は、ゼンマイばねに限らず、ねじりばね等でもよく、また、付勢部材２０にゼンマイばねを用いた場合、線状体１６が引き出されて、リール本体８と回転軸１８との間に生じる回転差によりゼンマイばねが巻かれるが、例えば、回転差が最大１／２〜１回転程度でゼンマイばねが完全に巻かれた状態となってもよい。１／２〜１回転の回転差が生じるまでの間は、付勢部材２０の付勢力が確保できるように構成すればよい。線状体１６が全て引き出されるまで、付勢部材２０の付勢力が生じるように、大きなゼンマイばね等を用いる必要はない。

左側板４から外側に突き出した回転軸１８には、規制機構２２を介して、駆動源としての電動モータ２４が連結されている。規制機構２２には回転軸１８の回転を規制するもので、例えば、規制機構２２として電磁ブレーキを用い、電磁ブレーキにより回転軸１８の回転の規制と回転の許容とを切り換えることができるように構成してもよい。

電磁ブレーキに限らず、ウォーム・ホィール歯車機構を用いて電動モータ２４の回転を回転軸１８に伝達すると共に、電動モータ２４の駆動を停止した際には回転軸１８が付勢部材２０の付勢力により回転されないようにセルフロックがなされるものでもよい。即ち、電動モータ２４が回転駆動された際には、回転軸１８の回転を許容し、電動モータ２４が停止された際には、回転軸１８の回転を規制できるものであればよい。

電動モータ２４は制御手段としての制御回路２６に接続されており、制御回路２６にはセンサ２８が接続されている。センサ２８は線状体１６の引き出し・巻き取りを検出するもので、本実施形態では、リール本体８の回転に応じてパルス信号を出力するエンコーダを用いているが、これに限らず、ポテンショメータ等を用いてもよい。

また、センサ２８には、リール本体８の回転を検出するものに限らず、線状体１６に加わる張力を検出するものでもよい。例えば、付勢部材２０と回転軸１８との間に荷重センサを設けて、線状体１６に加わる張力を検出するようにしてもよい。

次に、前述した本実施形態のリール装置の作動を、制御回路２６において行われるリール制御処理と共に図２によって説明する。
例えば、線状体１６の後端は、リール本体８に係止されると共に、図示しない移動体に線状体１６の先端が接続され、線状体１６が少し引き出されて、その状態で、リール本体８と回転軸１８との間に、付勢部材２０による付勢力が作用して、線状体１６はリール本体８に巻き取られる方向に付勢され、線状体１６には付勢部材２０の付勢力に応じた張力が作用している。その際、電動モータ２４は駆動されることなく、規制機構２２により回転軸１８の回転は規制された状態にある。

この状態から、線状体１６が引き出されると、それに伴ってリール本体８が回転する。そして、リール制御処理を繰り返し実行して、センサ２８からの信号を読み込む（ステップ１００。以下Ｓ１００という。以下同様。）。リール本体８が回転すると、センサ２８はリール本体８の回転に応じた信号を制御回路２６に出力する。

次に、回転があったか否かをセンサ２８からの信号に基づいて判断する（Ｓ１１０）。センサ２８からの出力信号に変化がないときには、リール本体８は回転されていない、即ち、線状体１６は引き出されたり、あるいは、巻き取られたりした状態にはないと判断して（Ｓ１１０：ＮＯ）、電動モータ２４を駆動することなく、規制機構２２に電磁ブレーキを用いているときには、電磁ブレーキにより回転軸１８の回転を規制する（Ｓ１１５）。規制機構２２にウォーム・ホィール歯車機構のセルフロックを用いている場合には、電動モータ２４の停止により、付勢力等の外力による回転軸１８の回転は規制される。そして、一旦、本制御処理を終了して、一定時間毎に本制御処理を繰り返し実行する。

センサ２８から信号が出力され、リール本体８が回転され線状体１６が引き出され、あるいは、巻き取られたと判断すると（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、センサ２８からの信号に基づいて、リール本体８の回転の方向と速度とを算出する（Ｓ１２０）。

続いて、リール本体８の回転方向が引き出し方向か、巻き取り方向かを判断する（Ｓ１３０）。リール本体８の回転方向が引き出し方向であるときには（Ｓ１３０：ＹＥＳ）、電動モータ２４をリール本体８の回転方向と同方向に正回転駆動させて、リール本体８の回転に回転軸１８の回転を追従させる（Ｓ１４０）。その際、規制機構２２に電磁ブレーキを用いているときには、電磁ブレーキによる回転軸１８の制動を解除する。規制機構２２にウォーム・ホィール歯車機構のセルフロックを用いている場合には、電動モータ２４を回転駆動することにより、外力による回転軸１８の回転の規制は解除される。

また、リール本体８の回転方向が巻き取り方向であるときには（Ｓ１３０：ＮＯ）、電動モータ２４をリール本体８の回転方向と同方向に逆回転駆動させて、リール本体８の回転に回転軸１８の回転を追従させる（Ｓ１５０）。

例えば、回転を追従させる際に、図３（イ）に示すように、リール本体８の回転速度と回転軸１８の回転速度とを同一にすると、線状体１６の引き出し量あるいは巻き取り量が増加しても、付勢部材２０の付勢力に変化はなく、一定の張力が加わった状態で線状体１６が引き出され、あるいは巻き取られる。

付勢部材２０の変形によるリール本体８と回転軸１８との間の回転の許容量が僅かであっても、回転軸１８が電動モータ２４によりリール本体８の回転に追従して回転されるので、線状体１６の引き出し量が膨大、あるいは巻き取し量が膨大であっても、一定の張力が加わった状態でリール本体８から線状体１６を引き出すことができ、あるいは、リール本体８に線状体１６を巻き取ることができる。従って、装置を小型化できる。

また、図３（ロ）に示すように、リール本体８の回転量が増加するに従って、付勢部材２０の付勢力が減少するようにすることもできる。その際には、リール本体８の回転速度よりも回転軸１８の回転速度が僅かに速くなるように追従させて、電動モータ２４の回転を制御すればよい。

あるいは、図３（ハ）に示すように、リール本体８の回転量が増加するに従って、付勢部材２０の付勢力が増加するようにすることもできる。その際には、リール本体８の回転速度よりも回転軸１８の回転速度が僅かに遅くなるように追従させて、電動モータ２４の回転を制御すればよい。

更に、図３（ニ）に示すように、例えば、線状体１６が引き出される際には、リール本体８の回転速度と回転軸１８の回転速度とを同一に制御して、付勢部材２０の付勢力を一定にし、その後、線状体１６を巻き取る際には、リール本体８の回転速度よりも回転軸１８の回転速度を僅かに速くなるように制御し、付勢部材２０の付勢力が減少するようにすることもできる。尚、線状体１６を引き出す際には、付勢部材２０の付勢力が増加するように制御し、巻き取る際には、付勢部材２０の付勢力が一定となるように制御することもできる。

また、図３（ホ）に示すように、引き出し、あるいは巻き取り量が予め設定して所定量となるまでは、リール本体８の回転速度と回転軸１８の回転速度とを同じに制御して、付勢部材２０の付勢力を一定にし、所定量を越えた後、リール本体８の回転速度よりも回転軸１８の回転速度を僅かに遅くなるように制御して、付勢部材２０の付勢力が増加するようにすることもできる。

本制御処理を繰り返し実行して、Ｓ１１０の処理により、リール本体８の回転が停止されたと判断すると（Ｓ１１０：ＮＯ）、電動モータ２４の駆動を停止すると共に、規制機構２２に電磁ブレーキを用いているときには、電磁ブレーキにより回転軸１８の回転を規制する（Ｓ１１５）。規制機構２２にウォーム・ホィール歯車機構のセルフロックを用いている場合には、電動モータ２４の駆動を停止することにより、回転軸１８の回転は規制される。

これにより、リール本体８の回転が停止した後も、付勢部材２０による付勢力は維持され、線状体１６には付勢部材２０の付勢力による張力が付与された状態が保持される。よって、電動モータ２４が停止していても、線状体１６には張力が付与された状態が維持されて、線状体１６が垂れ下がったりするのを防止できる。

以上本発明はこの様な実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

本発明の一実施形態としてのリール装置の概略構成図である。 本実施形態の制御回路において行われるリール制御処理の一例を示すフローチャートである。 本実施形態の付勢力と引き出し・巻き取り量との関係を示すグラフである。

符号の説明

１…装置本体 ２…底板
４…左側板 ６…右側板
８…リール本体 １６…線状体
１８…回転軸 ２０…付勢部材
２２…規制機構 ２４…電動モータ
２６…制御回路 ２８…センサ

Claims (5)

1. 線状体を巻き取るリール本体を回転可能に支持すると共に、前記リール本体と同軸上に回転軸を配置し、前記線状体を前記リール本体に巻き取る方向に付勢する付勢部材の一端を前記リール本体側に他端を前記回転軸側に接続し、
   かつ、前記線状体の引き出し・巻き取りを検出するセンサと、前記回転軸を回転駆動する駆動源と、前記回転軸の回転を規制する規制機構とを有し、更に、前記センサにより検出される前記線状体の引き出し・巻き取りに応じて前記駆動源を制御して前記回転軸を前記リール本体の回転方向と同方向に回転させ、前記リール本体の回転に前記回転軸の回転を追従させる制御手段を設けたことを特徴とするリール装置。
2. 前記センサは前記リール本体の回転を検出して前記線状体の引き出し・巻き取りを検出することを特徴とする請求項１に記載のリール装置。
3. 前記制御手段は前記センサにより検出される前記リール本体の回転速度と、前記回転軸の回転速度とを同一に制御することを特徴とする請求項２に記載のリール装置。
4. 前記センサは前記線状体に加わる張力を検出して前記線状体の引き出し・巻き取りを検出することを特徴とする請求項１に記載のリール装置。
5. 前記制御手段は前記付勢部材による付勢力を前記線状体の引き出し・巻き取りに応じて変化させることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れかに記載のリール装置。

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