JP5236016B2 - 車輪上の糸ガイド - Google Patents

Description

本発明は、スプールユニットのスプールに巻き付けられる巻取り製品用のスプールユニットの糸ガイドに関し、糸ガイドは巻き付ける際に前後に移動しかつ電気リニアモータのロータとして構成され、ロータは、少なくとも１つの車輪の上に設置され、かつ移動磁界を生成するために設けられるステータの反対側に配置され、ステータに沿って移動磁界を移動するために少なくとも１つの永久磁石を備える。

本文献は「糸」または「糸ガイド」などについて言及しているが、巻取り製品は、それが巻き付けることが可能である限り基本的にいかなる所望の形態でもよく、したがって巻取り製品は糸状のものだけでなく、例えばテープ形態の場合もある。

ボビン上に紡績糸を集めるための糸誘導デバイス、特に開放端の紡糸フレームが欧州特許第１３４２６８６Ｂ１号より知られている。デバイスは、駆動手段によって結合するボビンの前方で前後に移動することができる一連の糸ガイドを備える。駆動手段はこの場合、電気リニアモータのロータとして構成され、ロータは磁気バー本体を備え、電磁式に励磁するらせん構造のバー本体を備えるステータの上に配置される。ステータによって変化する磁界を生成することによって、ステータ上に可動式に配置されたロータがボビンの前方で前後に移動することができる。

ステータはその全長にわたって水平軸を備える回転体を備え、この回転体上にロータが支持され、回転摩擦を利用してステータに沿って長手方向に前後に移動することができる。

しかしながら、例えば押し出される糸をスプールに巻くときに必要な高速での巻き取り、特に加速する巻き取りを実現するには、上記に説明したようなデバイスは、複数の糸ガイドで形成された構成は重量があり、その一方で多数の回転体を加速させる必要があるため適していない。

リニアモータによって駆動される巻取りデバイスの糸ガイドは、例えば欧州特許第１１４８０１６Ａ２号またはドイツ特許第１９６２３７７１Ａｌ号より知られている。この場合糸ガイドは、モータのロータに直接適合される。さらにリニアモータは、日本特許第１１６０３４８号および日本特許第２００３２１４０３２号より知られており、ここではロータは車輪の上に設置され、例えば軟鉄製の部材である磁気バックアイアン部材を含む。

欧州特許第１３４２６８６Ｂ１号 欧州特許第１１４８０１６Ａ２号 ドイツ特許第１９６２３７７１Ａｌ号 日本特許第１１６０３４８号 日本特許第２００３２１４０３２号

本発明の目的は、ロータが安定して設置され、かつ高速でかつ加速して移動することができる簡素な構造設計の糸ガイドを製造することである。

この目的は、上記に記載したタイプ、すなわち厳密に１本のレールがステータより上に配置され、少なくとも１つの車輪を利用してこのレールにロータが設置される本発明による糸ガイドによって達成される。

本発明による糸ガイドでは、糸ガイドの車輪の数を少なく抑えることができる。例えば従来技術から知られているような２本のレールに適合された変形形態の場合、ロータを安定して設置するには少なくとも３つの車輪が必要であるのに対して、この変形形態ではロータを安定して設置するのに必要な車輪は２つのみであり、これによりロータの重量を縮小させ糸ガイドの製造コストを削減することができる。

車輪の数がより少なくて済む本発明による設計の結果として、より軽量の糸ガイドを製造することが可能になり、この軽量の糸ガイドは迅速に加速させることができ高速で移動することができる。これに加えてこのような設計は、比較的簡素であり費用効率の高い方法で構築することができる。

糸ガイドは移動方向を横切る１本しかないレールの上に設置することができ、これに続いて、またステータより上の最適な位置に配向され、これにより一方でステータの移動磁界から糸ガイドにより強い力を伝達することができ、他方で車輪内およびレール上に軸方向の負荷がかからない、あるいはこのような負荷を著しく軽減させることができる。

有利な変形形態では、磁気戻り経路を形成するために、ロータは、それが移動する際ロータに同伴される少なくとも１つのバックアイアン部材を備え、その結果移動磁界を生成するのにステータは片側のみで必要となり、これにより片側だけにエアギャップが形成されるため、このようなエアギャップを小さいまま維持することができる。これに対応して磁石の大きさも同様に小さくかつ計量なまま維持することが可能になり、これは結果として高速でかつ加速して移動することができる簡素な設計の糸ガイドとなる。

片側設計（ステータが片側のみにある）の結果として大きな力が車輪に対して働き、これにより糸ガイドはレール上に留まり、望ましくない摺動を避けるために車輪がレールに対して十分に強く押されるため車輪がひどく摩耗することになる。車輪に対する力をなくすことは、本発明では望まれていない。

本発明の一実施形態では、厳密に１つの車輪によって１本のレール上に設置されるロータと、移動方向に１つの車輪の前方と後方に配置される少なくとも１つの摺動支持体とが設けられる。例えばレールの上面または下面上を摺動することができる摺動支持体は、ロータがその移動方向にまたはそれと反対方向に傾斜するのを防ぐ。厳密に１つの車輪を備えたこのような変形形態は、コストが削減されかつ重量が縮小されるためより好ましい。

補助の支持体を必要とせずに特にロータをその移動方向に安定させて設置する目的で、２つ以上の車輪によって１本のレール上にロータを設置させることも可能である。この場合、車輪は移動方向に互いの後ろに１本のラインで配置され、これにより１つの車輪の場合に起こる可能性のあるロータの移動方向でのまたはこれと反対方向での傾斜が回避される。コストが削減されかつ重量が縮小されるため厳密に２つの車輪を設けることが好ましい。

第１の副次的な変形形態では、ロータは、少なくとも１つの車輪を利用してレール上に固定式に設置される。この場合「固定式」に設置されるとは、ロータの一部がレールの片側に延在する、例えば１つまたは複数の車輪ならびにレールがロータの２つの側壁によって水平方向に包囲され、車輪がこれらの側壁の中に設置され、その結果ロータが水平方向に傾斜しないように保護されることを意味すると理解されたい。

この変形形態は、特にレールの配置に関して精密に製作することを必要とするが、しかしながらこれは、ステータより上にロータを最適に配置することを保証する。

別の副次的な変形形態では、ロータは、少なくとも１つの車輪を利用してレール上に懸垂式に設置される。上記に記載した構成と比較すると、この変形形態では、ロータの質量の重心はレールとステータの間に位置し、レールのステータから離れるように向く側には位置していない。

懸垂式の変形形態には、ある程度のロータの水平方向の移動が可能であり、これにより例えばロータをステータより上のその最適な位置に自動的にセットできるという利点がある。

２つの副次的な変形形態では、差し当たり重要なのはレールがステータより上で長手方向に中央に延在する最適な位置設定である。

可能な限り多くの磁力を利用するために、ステータに向けてロータの下面に少なくとも１つの永久磁石を配置することが好ましい。

例えば、１つまたは複数の永久磁石を備えた面内に１つまたは複数のバックアイアン部材を置くことができる。別の構成では、１つまたは複数のバックアイアン部材は、永久磁石より上に配置される。

特にロータが懸垂式の変形形態では、１つまたは複数の永久磁石は、ステータに面する側で、ロータの移動方向に垂直な面内でステータから離れるように湾曲する外形を有することが有利になり得る。このような構成の結果として、ロータを磁界内でより適切に配向させることができ、ロータとステータ間の距離はロータが水平方向に移動するときでも一定のままである。

ロータは、それがプラスチック材料など非磁性材料で作製された場合、特に軽量になるように設計することができる。ロータの重量が軽くなる程、より加速させることが可能になり、これはここでは停止時間を可能な限り短く保つことができるように、ロータの戻り地点において特に重要である。

ロータが少なくとも１つの永久磁石および／または少なくとも１つのバックアイアン部材を収容するための１つまたは複数の凹部を有することから、したがってロータ上での永久磁石またはバックアイアン部材の安定した配置を実現することができる。

代替としてあるいは付加的に、少なくとも１つの永久磁石および／または少なくとも１つのバックアイアン部材をロータに接着させることも可能である。

ロータがプラスチック材料で作製される場合、少なくとも１つの永久磁石および／または少なくとも１つのバックアイアン部材をロータと共に射出成型することが可能であり、これにより特に安定してこれらが保持され、これにより処理ステップがより少なくなることで製造工程をより簡単にすることができる。

しかしながら、ロータ全体を実質的にバックアイアン部材として構成することも可能である。例えばロータを薄鋼板で作製することもできるが、これは費用効果は高いが相対的には容易ではない解決法を意味する。したがって例えばこのようなロータは、重量が問題とならない場合、したがって戻り地点において迅速に戻ることがさほど重要でない場合に使用することができる。

さらにこれは、少なくとも１つの車輪がロータの１構成要素である、すなわち車輪をロータ上に設置することも可能である。これは、使用しなければならない車輪の数が少ないという利点があり、その一方でロータから分離されロータが動かすローラに関しては、ロータが移動可能であるべきその全長がローラを備える必要がある。本発明による解決法は、より簡素でより費用効果が高く、かつ多数のローラをロータとほぼ同じ速度まで加速させる必要がない。

これに加えて、上記で言及した目的は、スプールユニットのスプールに巻き付けられる巻取り製品用のスプールユニットの電気リニアモータによって達成され、リニアモータは移動磁界を生成するステータを備え、本発明によるとこのステータは上記に記載した糸ガイドと反対側に配置される。

懸垂式ロータの特に優れた自動配置は、ステータが、糸ガイドに面する側で糸ガイドの移動方向に垂直な面内に糸ガイドに向かって湾曲する外形を有する際に行われる。

有利なことに、ロータが少なくとも１つのバックアイアン部材を同伴する。システムを最適化しかつロータに対する磁力を軽減させるため、したがって車輪軸受に対する力を軽減させるために、少なくとも１つの別のバックアイアン部材をステータと反対側でリニアモータに剛性に配置することができ、このバックアイアン部材はステータに対してほぼ平行に延在し、ロータはステータと少なくとも１つの別の剛性のバックアイアン部材との間に可動式に配置される。その結果、磁界の一部は固定されたバックアイアンによって吸収される。

最後に本発明は、上記に記載したリニアモータを備えた別のスプールユニットに関する。

本発明を図面を参照してさらに詳細に説明する。

リニアモータの１構成要素である糸ガイドを備えるスプールデバイスの概略斜視図である。 レール上に適合された糸ガイドを備える本発明の変形形態を示す図である。 レール上に懸垂式に設置された糸ガイドを備える本発明の変形形態を示す図である。

図１は、例えば糸状の巻取り製品ＧＵＴを巻き付けるためのスプールユニットＳＥＩの糸ガイドＦＡＤのおおまかな概略図である。スプールユニッは、巻取り製品ＧＵＴが巻き付けられるスプールＳＰＵを備える。この目的のためにスプールＳＰＵは、例えばスピンドルモータなどの駆動装置ＭＯＴによってその軸ＡＣＨを中心に回転される。糸ガイドＦＡＤは、知られているように、スプールＳＰＵの回転に合わせた前後の動きでスプールに糸状の巻取り製品ＧＵＴを供給する。したがって巻取り製品ＧＵＴは、糸ガイドＦＡＤ内のガイド凹部ＡＵＦ内に誘導される。

特に図２および図３から推測することができるように、糸ガイドＦＡＤは、電気リニアモータＬＩＮのロータＬＡＵとして構築され、ロータの１構成要素である、すなわちロータ上に設置された少なくとも１つの車輪Ｒ１’，Ｒ’；Ｒ１”，Ｒ２”を利用して、ロータＬＡＵは、移動磁界を生成する巻線／巻線状のもの（ｓｐｏｏｌｉｎｇｓ）ＷＩＣを備えたステータＳＴＡと反対側に設置される。

１つまたは複数の車輪は、例えば工業用の軸受を使用してロータ上に設置され、軸受は軽量かつ防塵性であり大きな加速を実現するように設計される必要がある。

ロータＬＡＵが移動磁界内をステータＳＴＡに沿って前後に移動することができるように、ロータＬＡＵは、少なくとも１つの永久磁石ＰＥ１’，ＰＥ２’，ＰＥＩ”，ＰＥ２”を備える。

図２および図３から推測することができるように、ロータＬＡＵは、磁気戻り経路を形成するために、ロータＬＡＵが移動する際にそれに同伴するバックアイアン部材ＲＥＵ’， ＲＥＵ”を備える。このようなバックアイアン部材は、軟磁性または強磁性材料で構成される。

図２および図３の異なる実施形態で示されるように本発明による構成では、厳密に一本のレールＳＣ’，ＳＣ”がステータＳＴＡより上に配置され、このレール上に少なくとも１つの車輪を利用してロータＬＡＵが設置される。本発明によると、設けられるレールは１本のみであり、したがって車輪の数も同様に少なく保つことができる。極端な例では必要とされる車輪は１つのみであり、これによりロータの重量を縮小させかつ糸ガイドの製造コストを削減させることが可能であり、２つの車輪では、別の補助具を必要とせずに磁力がロータを安定した位置に保持する。

ロータをその移動方向で特に安定させて支持することができるように、図２または図３に示される実施形態ではロータＬＡＵは、２つの車輪Ｒ１’，Ｒ２’；Ｒ１”，Ｒ２”によって１本のレールＳＣ’，ＳＣ”上に設置される。この場合車輪 Ｒ１’，Ｒ２’；Ｒ１”，Ｒ２”は、移動方向に互いの後ろに配置され、これによりロータＬＡＵが傾斜するのを防ぐ。コストを削減し重量を縮小させるために、複数の車輪を備える変形形態では厳密に２つの車輪が設けられることが好ましい。

図２による第１の副次的な変形形態では、ロータＬＡＵは２つの車輪Ｒ１’，Ｒ２’を利用してレールＳＣ’上に固定式に設置される。この場合「固定式」に設置されるとは、ロータＬＡＵの一部がレールＳＣ’の片側に延在すること、例えば示されるように車輪Ｒ１’，Ｒ２’ならびにレールＳＣ’がロータＬＡＵの２つの側壁ＷＡ１，ＷＡ２によって水平方向に包囲され、車輪Ｒ１’，Ｒ２’がこれらの側壁の中に設置され、その結果ロータＬＡＵが水平方向に傾斜しないように保護されることを意味すると理解されたい。

この変形形態は、特にレールＳＣ’の配置に関して精密に製作することを必要とするが、しかしながらこれは、ステータより上にロータを最適に配置することを保証する。ロータＬＡＵは、バックアイアン部材ＲＥＵ’および２つの永久磁石 ＰＥＩ’，ＰＥ２’を備える。

図３による別の副次的な変形形態では（バックアイアン部材ＲＥＵ”および２つの永久磁石ＰＥＩ”，ＰＥ２”を備える）、ロータＬＡＵは、車輪Ｒ１”，Ｒ２”を利用してレールＳＣ”上に懸垂式に設置される。図２に従って上記に記載した構成と比較して、この変形形態では、ロータＬＡＵの質量の重心は、レールＳＣ”とステータＳＴＡの間に位置しており、ステータから離れるように向くレールの側にはない。

懸垂式の変形形態には、一定の範囲でロータの水平移動が可能であり、これにより例えばロータをステータＳＴＡより上のその最適な位置に自動的にセットすることができるという利点がある。

図２および図３の両方の変形形態において、差し当たり重要なのはレール ＳＣ’，ＳＣ”がステータＳＴＡより上で長手方向に中央に延在する最適な位置設定である。

示される変形形態全てにおいて、ステータＳＴＡに向かってロータＬＡＵの下面に永久磁石ＰＥ１’，ＰＥ２’，ＰＥＩ”，ＰＥ２”が配置されることが好ましい。

図３による懸垂式の変形形態では特に、永久磁石ＰＥＩ”，ＰＥ２”が、ステータＳＴＡに面する側でロータＬＡＵの移動方向に垂直な面内にステータＳＴＡから離れるように湾曲する外形を有することが有益となる。このような構成の結果として、ロータＬＡＵを磁界内でより適切に配向させることができ、ロータＬＡＵとステータＳＴＡ間の距離は、ロータが水平方向に移動するときでも一定のままである。

懸垂式のロータの特に優れた自動配置は、代替でまたは特に付加的に、ステータＳＴＡが、糸ガイドＦＡＤに面する側で、糸ガイドＦＡＤの移動方向に垂直な面内に糸ガイドＦＡＤに向かって湾曲する外形を有する場合に行われる。

ロータＬＡＵは、それがプラスチック材料など非磁性材料で作製された場合、特に軽量になるように設計することができる。ロータの重量が軽くなる程、より加速させることが可能になり、これはここでは停止時間を可能な限り短く保つことができるように、ロータの戻り地点において特に重要である。

ロータＬＡＵが少なくとも１つの永久磁石および／または少なくとも１つのバックアイアン部材を収容するための１つまたは複数の凹部を有することから、したがってロータ上での永久磁石またはバックアイアン部材の安定した配置を実現することができる。

代替としてあるいは付加的に、少なくとも１つの永久磁石ＰＥＩ’，ＰＥ２’，ＰＥ１”，ＰＥ２”および／または少なくとも１つのバックアイアン部材ＲＥＵ’，ＲＥＵ”をロータに接着させることも可能である。

ロータがプラスチック材料で作製される場合、少なくとも１つの永久磁石および／または少なくとも１つのバックアイアン部材をロータと共に射出成型することが可能であり、これにより特に安定してこれらが保持され、これにより処理ステップがより少なくなることで製造工程をより簡単にすることができる。

図面から見ることができるように巻取り製品ＧＵＴのための糸ガイドＦＡＤ内の凹部ＡＵＦはレールより上にかつロータＬＡＵの上部領域内に見つけられる。

巻取り製品ＧＵＴのための凹部ＡＵＦはまた、水平方向にまさに同様に配置することも可能である。

例えば図面に示されるように、デバイス全体を９０°の角度で傾斜させて（例えばロータの移動方向に対して平行な軸を中心として）配置することも可能であり、その結果ロータはもはやレールの上には延在しない代わりにレールにわたって水平方向に延在し、強力な磁力によってロータが落下するのが阻止される。これに対応して本出願および特許請求の範囲における用語「より上」（ａｂｏｖｅ）および「より下」（ｂｅｌｏｗ）は、図面に示されるような配向での配置を指す。しかしながら、既に言及したようにロータがレールの隣に水平方向に延在する（例えば約９０°左あるいは右に回転された図２または図３のいずれかの配置：しかしながら９０°を超えて回転される、さらに図面中の像と比べて１８０°回転される配置も可能でありかつ適切である）配置も同様に保護される。

Claims (19)

1. スプールユニット（ＳＥＩ）のスプール（ＳＰＵ）に巻き付けられる巻取り製品（ＧＵＴ）用のスプールユニット（ＳＥＩ）の糸ガイド（ＦＡＤ）において、該糸ガイド（ＦＡＤ）が巻き付ける際に前後に移動しかつ電気リニアモータ（ＬＩＮ）のロータ（ＬＡＵ）として構成され、該ロータ（ＬＡＵ）が少なくとも１つの車輪（Ｒ１’，Ｒ２’；ＲＩ”，Ｒ２”）の上に設置され、かつ移動磁界を生成するために設けられるステータ（ＳＴＡ）の反対側に配置され、ステータ（ＳＴＡ）に沿って移動磁界を移動するために少なくとも１つの永久磁石（ＰＥＩ’，ＰＥ２’，ＰＥＩ”，ＰＥ２”）を備える糸ガイド（ＦＡＤ）であって、ステータより上に厳密に１本のレール（ＳＣ’，ＳＣ”） が配置され、ロータ（ＬＡＵ）が少なくとも１つの車輪（Ｒ１’，Ｒ２’；ＲＩ”，Ｒ２”）を利用してその上に設置されることを特徴とする糸ガイド（ＦＡＤ）。
2. ロータ（ＬＡＵ）が、磁気戻り経路を形成するためにロータ（ＬＡＵ）が移動する際にそれに同伴する少なくとも１つのバックアイアン部材（ＲＥＵ’，ＲＥＵ”）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の糸ガイド（ＦＡＤ）。
3. ロータ（ＬＡＵ）が、厳密に１つの車輪によって１本のレールの上に設置され、１つの車輪の前方と後方に移動方向に摺動支持体が配置されることを特徴とする、請求項１または２のいずれかに記載の糸ガイド。
4. ロータ（ＬＡＵ）が２つ以上の車輪（Ｒｌ，Ｒ２’；Ｒ１”，Ｒ２”）によって１本のレール（ＳＣ’，ＳＣ”）の上に設置されることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の糸ガイド。
5. ロータ（ＬＡＵ）が少なくとも１つの車輪（Ｒ１’，Ｒ２’）を利用してレール（ＳＣ’）の上に固定式に設置されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の糸ガイド。
6. ロータ（ＬＡＵ）が少なくとも１つの車輪（Ｒ１”，Ｒ２”）を利用してレール（ＳＣ”）の上に懸垂式に設置されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の糸ガイド。
7. レール（ＳＣ’，ＳＣ”）が、ステータ（ＳＴＡ）より上で長手方向に中央に延在することを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の糸ガイド。
8. 少なくとも１つの永久磁石（ＰＥＩ’，ＰＥ２’，ＰＥＩ”，ＰＥ２”） が、ステータ（ＳＴＡ）に面してロータ（ＬＡＵ）の下面に配置されることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の糸ガイド。
9. 少なくとも１つの永久磁石（ＰＥＩ”，ＰＥ２”） がステータに面する側でロータ（ＬＡＵ）の移動方向に垂直の面内にステータ（ＳＴＡ）から離れるように湾曲する外形を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の糸ガイド。
10. ロータ（ＬＡＵ）が非磁性材料で作製されることを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の糸ガイド。
11. ロータ（ＬＡＵ）が少なくとも１つの永久磁石および／または少なくとも１つのバックアイアン部材を収容するための１つまたは複数の凹部を有することを特徴とする、請求項１から１０のいずれか一項に記載の糸ガイド。
12. 少なくとも１つの永久磁石（ＰＥＩ’，ＰＥ２’，ＰＥＩ”，ＰＥ２”）および／または少なくとも１つのバックアイアン部材（ＲＥＵ’，ＲＥＵ”）がロータ（ＬＡＵ）に接着されることを特徴とする、請求項１から１１のいずれか一項に記載の糸ガイド。
13. ロータがプラスチック材料で作製され、少なくとも１つの永久磁石および／または少なくとも１つのバックアイアン部材がロータと共に射出成型されることを特徴とする、請求項１から１２のいずれか一項に記載の糸ガイド。
14. ロータ全体が実質的にバックアイアン部材として構成されることを特徴とする、請求項２から１２のいずれか一項に記載の糸ガイド。
15. 少なくとも１つの車輪（Ｒ１’，Ｒ２’；ＲＩ”，Ｒ２”）がロータ（ＬＡＵ）の１構成要素であることを特徴とする、請求項１から１４のいずれか一項に記載の糸ガイド。
16. 磁界を生成するためにステータ（ＳＴＡ）を備える、スプールユニット（ＳＥＩ）のスプール（ＳＰＵ）に巻き付けられる巻取り製品（ＧＵＴ）用のスプールユニット（ＳＥＩ）のリニアモータ（ＬＩＮ）であって、ステータ（ＳＴＡ）が請求項１から１５のいずれか一項に記載の糸ガイド（ＦＡＤ）と反対側に配置されることを特徴とするリニアモータ（ＬＩＮ）。
17. 請求項５から１５のいずれか一項に記載の糸ガイド（ＦＡＤ）を備えるリニアモータであって、ステータ（ＳＴＡ）が糸ガイド（ＦＡＤ）に面する側で糸ガイド（ＦＡＤ）の移動方向に垂直の面内に糸ガイド（ＦＡＤ）に向かって湾曲する外形を有することを特徴とする、請求項１６に記載のリニアモータ（ＬＩＮ）。
18. 少なくとも１つのバックアイアン部材（ＲＵＦ）がステータ（ＳＴＡ）と反対側に剛性に配置され、バックアイアン部材がステータ（ＳＴＡ）に対してほぼ平行に延在し、ロータ（ＬＡＵ）がステータ（ＳＴＡ）と少なくとも１つの別の剛性のバックアイアン部材（ＲＵＦ）の間に可動式に配置されることを特徴とする、請求項１６または１７のいずれかに記載のリニアモータ。
19. 請求項１６から１８のいずれか一項に記載の電気リニアモータを備えるスプールユニット。

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