JP5441635B2 - ボビンホルダ - Google Patents

Description

本発明は、複数の糸を複数のボビンにそれぞれ巻き取る糸巻取装置の複数のボビンを保持するボビンホルダに関する。

従来から、紡糸機などから供給される複数本の糸がそれぞれ巻き取られる複数のボビンを保持するボビンホルダを有する糸巻取装置が知られている。例えば、特許文献１に記載の糸巻取装置のボビンホルダは、軸中心に回転可能な巻取軸にホルダ部材が連結されて構成されている。ホルダ部材の外周のボビン装着位置には、全周にわたる所定幅の溝が複数形成されている。各溝には、軸方向に対して傾斜した傾斜外周面を有する複数のピースが連結されて構成された、軸方向に移動可能な環状の作動リングと、作動リングの傾斜外周面に対応した傾斜内周面を有し、周方向に間隔をあけて作動リング上に並んだ複数のチャックと、作動リングを軸方向に移動させるバネと、が配置されている。

バネに付勢されて作動リングが軸方向に関して複数のチャックに近づく方向に移動すると、複数のチャックは、作動リングの傾斜外周面に沿って、ホルダ部材の径方向外側に移動し、ホルダ部材に装着された複数のボビンを径方向外側に押圧して把持する。このようにして、ボビンホルダに装着された複数のボビンを保持する。また、作動リングが軸方向に関して複数のチャックから遠ざかる方向に移動すると、複数のチャックは、作動リングの傾斜外周面に沿って、ホルダ部材の径方向内側に移動し、ホルダ部材に装着された複数のボビンの押圧を解除する。このようにして、ボビンホルダに装着された複数のボビンを開放する。

実開平６−３２４５１号公報（図１）

ところで、巻取軸が回転すると、ホルダ部材も巻取軸と一体回転して、ホルダ部材に保持された複数のボビンに糸の巻き取りが可能になるが、ホルダ部材の回転にともない生じる振動の周波数が、ホルダ部材の形状や剛性によって定まる固有の共振周波数に近づくと、ホルダ部材は共振して大きく振動してしまい、糸の巻き取りが不可能となってしまう。特許文献１に記載の糸巻取装置においては、複数のピースが連結された作動リングが環状であるため、この環状の作動リングを収容するために、ホルダ部材に全周にわたって溝が形成されており、その溝は、ホルダ部材の軸方向に複数形成されている。このように、複数の溝が形成されていると、ホルダ部材の剛性が低下して、共振周波数が低下してしまう。共振周波数が低下すると、ホルダ部材の回転にともない生じる振動の周波数が遅い回転速度で共振周波数に達してしまい、高速で糸を巻き取ることが困難となる。

そこで、本発明の目的は、ホルダ部材の剛性低下を最小限にして、共振周波数を高くすることで、ホルダ部材を高速に回転させて、ホルダ部材に保持された複数のボビンに迅速に糸を巻き取ることができるボビンホルダを提供することである。

本発明のボビンホルダは、複数の糸を複数のボビンにそれぞれ巻き取る糸巻取装置の前記複数のボビンを保持するボビンホルダであって、巻取軸と、円筒状に形成され、前記巻取軸に連結されたホルダ部材と、前記ホルダ部材の外周部にその長手方向に並べて装着される前記複数のボビンを、前記ホルダ部材にそれぞれ固定する複数のボビン固定手段と、を備えており、前記ホルダ部材の外周部の前記複数のボビンが装着される位置に、前記複数のボビン固定手段をそれぞれ収容する複数の収容部が形成されており、少なくとも一部の前記収容部は、前記ホルダ部材の外周部において周方向に間隔をあけて配置された複数の凹部を有し、各ボビン固定手段は、対応する前記収容部の前記複数の凹部内にそれぞれ収容された、前記ホルダ部材の径方向に移動可能であり、前記巻取軸の軸方向に対して傾斜した第１傾斜面を有し、前記ホルダ部材に装着された前記ボビンを内側から押圧して把持する複数のチャックと、前記凹部の下面に接触し、前記ホルダ部材に対して前記軸方向に相対移動可能であり、前記第１傾斜面と対応する第２傾斜面を有し、前記複数のチャックを前記第２傾斜面に沿って前記径方向外側に押し出す複数の押出部材と、前記複数の押出部材を前記軸方向に移動させる駆動手段と、を有している。

本発明のボビンホルダによると、複数の押出部材は、ホルダ部材の周方向に間隔をあけて配置されており、ホルダ部材には、複数の押出部材が配置される領域にだけ凹部が形成されている。したがって、ホルダ部材の剛性低下を最小限にすることができ、共振周波数を高くすることができる。これにより、巻取軸とともにホルダ部材を高速に回転させることができ、ホルダ部材に保持された複数のボビンに迅速に糸を巻き取ることができる。

また、前記複数の収容部のうち、前記ホルダ部材の前記巻取軸との連結部に近い位置に配置された前記収容部ほど、周方向に配置された前記複数の凹部の周長の総和が小さくなっていることが好ましい。これによると、ホルダ部材の連結部に近い位置に配置された収容部ほど、複数の凹部の周長の総和を小さくして、剛性低下を低減している。また、ホルダ部材の巻取軸との連結部から離れた領域においては、共振周波数を高くするためには、剛性を上げるよりも重量低減の効果が大きい。そこで、凹部の数を増やすなどして、軽量化することで、共振周波数を高くすることができる。

さらに、前記複数の収容部のうち、前記ホルダ部材の前記巻取軸との連結部に近い位置する一部の前記収容部においては、前記複数の凹部が周方向に間隔をあけて配置され、前記一部の収容部よりも前記ホルダ部材の前記巻取軸との連結部から離れた位置にある前記収容部においては、前記複数の凹部が周方向に連結されて環状溝を構成していることが好ましい。これによると、ホルダ部材の巻取軸との連結部から離れた領域は、軽量化されるため、共振周波数を高くすることができる。

加えて、前記軸方向に関して互いに隣接する２つの前記収容部のうち、一方の前記収容部に属する複数の前記凹部と、他方の前記収容部に属する複数の前記凹部は、周方向に関してずれて形成されていることが好ましい。これによると、ホルダ部材の軸方向に関する局所的な剛性の変化が起きにくく、全体的に剛性が上がるため、共振周波数をより高くすることができる。

ホルダ部材の剛性低下を最小限にして、共振周波数を高くすることで、巻取軸とともにホルダ部材を高速に回転させることが可能となり、ホルダ部材に装着された複数のボビンに迅速に糸を巻き取ることができる。

本発明の一実施形態に係る糸巻取装置の側面図である。 糸巻取装置の正面図である。 ボビンホルダの斜視図である。 ボビンホルダの軸方向に沿った断面図である。 図４のチャックピース近傍の拡大図である。 変形例１におけるボビンホルダの斜視図である。 変形例２におけるボビンホルダの斜視図である。

次に、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る糸巻取装置の側面図である。図２は、糸巻取装置の正面図である。図１に示すように、糸巻取装置１には、図示しない紡糸機から複数本の糸Ｙが連続的に供給される。そして、糸巻取装置１は、紡糸機から供給された複数本の糸Ｙを、複数のボビン９にそれぞれ巻き取って複数のパッケージ１０を形成する。

図１及び図２に示すように、糸巻取装置１は、本体フレーム２と、この本体フレーム２に上下方向に移動可能（昇降可能）に設けられた昇降枠３と、本体フレーム２に回転可能に設けられた円板状のターレット４と、ターレット４に一端が支持されるとともに、複数のボビン９が装着される２本のボビンホルダ５と、ボビン９に巻き取られる糸Ｙを綾振るトラバース装置６と、巻取位置Ｐ１（図２参照）にあるボビンホルダ５に装着されたボビン９に接触するコンタクトローラ７などを備えている。なお、本実施形態においては、ボビンホルダ５のターレット４に支持された基端側から支持されていない開放端側に向かう方向（図１の右から左へ向かう方向）を前方とし、反対方向を後方として、以下説明する。

円板状のターレット４は、本体フレーム２の鉛直面に平行な姿勢で、本体フレーム２に回転可能に設けられている。ターレット４の回転中心に対して互いに対称な２つの位置には、２本のボビンホルダ５がそれぞれ回転可能に突設されている。２本のボビンホルダ５は、ターレット４に一端が支持されており、前方に向かって延在している。そして、これら２本のボビンホルダ５は、ターレット４と一体的に回転するようになっている。２本のボビンホルダ５には、それぞれ複数のボビン９が、ボビンホルダ５の軸方向に直列に並べて装着されている。

ターレット４は、図示しないモータにより回転駆動される。ターレット４が回転することにより、２本のボビンホルダ５は、コンタクトローラ７に接触してボビン９に糸Ｙを巻取る巻取位置Ｐ１と、巻取位置Ｐ１よりも下方であり、巻取位置Ｐ１とターレット４の回転中心に関して点対称な位置である待機位置Ｐ２とにわたって移動可能である。巻取位置Ｐ１にあるボビンホルダ５に装着されたボビン９に糸が巻き取られ、パッケージ１０が形成されると、この巻取位置Ｐ１に位置するボビンホルダ５と待機位置Ｐ２に位置するボビンホルダ５とは切り換えられる。

ターレット４に支持された２本のボビンホルダ５は、図示しないモータによりそれぞれ回転駆動される。そして、巻取位置Ｐ１にあるボビンホルダ５が回転することによって、このボビンホルダ５に装着された複数のボビン９に複数の糸Ｙがそれぞれ巻き取られる。

昇降枠３は、ボビンホルダ５の軸方向に延びる長尺なフレームである。この昇降枠３は、ボビンホルダ５と平行な姿勢で、その長手方向基端部において上下方向（ボビンホルダ５に対して接離する方向）に移動可能（昇降可能）に本体フレーム２に支持されている。昇降枠３は、本体フレーム２に固設された図示しないシリンダのロッドと連結され、シリンダを駆動することで、上下方向に移動する。

トラバース装置６は、昇降枠３に設けられている。トラバース装置６は、巻取位置Ｐ１にあるボビンホルダ５に装着された複数のボビン９にそれぞれ対応する、複数のトラバースガイド６ａを有している。複数のトラバースガイド６ａに複数の糸Ｙがそれぞれ掛けられた状態で、トラバース装置６が、ボビンホルダ５の軸方向（図２の紙面垂直方向）に関して、複数のトラバースガイド６ａを所定のトラバース範囲で往復移動させることで、複数の糸Ｙはそれぞれ綾振られながら対応するボビン９に巻き取られる。

昇降枠３には、コンタクトローラ７を支持する支持フレーム１１が連結されている。支持フレーム１１の長手方向両端部には、コンタクトローラ７を回転自在に支持する２つの支持部１１ａがそれぞれ設けられている。この支持フレーム１１は、昇降枠３の長手方向に長尺であり、その長手方向両端部に設けられた案内プレート１２を介して、昇降枠３に対して上下方向に移動可能に連結されている。

コンタクトローラ７は、ボビンホルダ５と平行な状態で、支持フレーム１１の２つの支持部１１ａに支持されている。また、コンタクトローラ７は、巻取位置Ｐ１にあるボビンホルダ５に装着された複数のボビン９、または、ボビン９に糸Ｙが巻き取られて形成されたパッケージ１０の外周面に接触可能である。コンタクトローラ７は、ボビン９への糸巻取時には、パッケージ１０に所定の接圧を付与しながら回転して、パッケージ１０の形状を整える。また、支持フレーム１１とコンタクトローラ７は、案内プレート１２により案内されながら、巻取位置Ｐ１にあるボビン９に近接する方向（下方向）及びこのボビン９から離れる方向（上方向）へ昇降枠３に対する相対位置を変えることができる。

次に、ボビンホルダ５について図３〜５を参照して詳細に説明する。図３は、ボビンホルダの斜視図である。図４は、ボビンが装着されたボビンホルダの軸方向に沿った断面図である。図５は、図４のチャックピース近傍の拡大図であり、（ａ）はボビン開放時であり、（ｂ）はボビン保持時である。なお、図３に示すボビンホルダの斜視図では、ホルダ部材に装着されるスリーブ及びチャックピースからなるチャック装置の図示を省略している。

図３及び図４に示すように、ボビンホルダ５は、一端がターレット４の前面に接続され、前方に突出した円筒状の支持部材２１と、支持部材２１の内周面に固設された軸受２２ａ、２２ｂを介して回転自在に支持された巻取軸２３と、巻取軸２３の先端に連結され、複数のボビン９が装着される円筒状のホルダ部材２５と、ホルダ部材２５内に配置されたシリンダ２６と、ホルダ部材２５の前方に設けられ、シリンダ２６の先端から突出したピストンロッド２７に連結されたキャップ２８と、ホルダ部材２５の外周に装着されたチャック装置３０などを有している。

ホルダ部材２５は、径方向内側に突出した連結部２５ａが巻取軸２３の先端に連結されることで、巻取軸２３に連結されている。そして、巻取軸２３に連結されたモータ２４が駆動し、巻取軸２３が回転することにより、ホルダ部材２５は連結部２５ａにより巻取軸２３と一体となって軸中心に回転する。また、ホルダ部材２５は、径方向外側に開口した複数の凹部２５ｂを有している。複数の凹部２５ｂは、周方向に間隔をあけて配置されて凹部群２９（収容部）を構成しており、この凹部群２９は、軸方向に複数並んで配置されている。複数の凹部群２９は、ホルダ部材２５に装着される複数のボビン９の前端と後端の位置に対応してそれぞれ配置されている。また、各凹部群２９に属する複数の凹部２５ｂは、他の凹部群２９に属する複数の凹部２５ｂと周方向に関して同じ位置となっている。

シリンダ２６は、ホルダ部材２５内において、巻取軸２３の前方に配置されており、前方に向かってピストンロッド２７が突出している。シリンダ２６は、駆動することで、ピストンロッド２７を軸方向に往復移動させる。キャップ２８は、ホルダ部材２５の外径よりも大きく、ホルダ部材２５に装着された複数のボビン９の内径よりも小さな径の円板状をしており、その面中心にピストンロッド２７の先端部が連結されている。

チャック装置３０は、複数の凹部２５ｂの位置に対応して設けられた複数のチャックピース３１（ボビン固定手段）と、ホルダ部材２５の外周に装着され、複数のチャックピース３１をそれぞれ露出させる複数の開口３２ａを有しているスリーブ３２とで構成されている。

複数のチャックピース３１は、ホルダ部材２５に装着された複数のボビン９を保持するものであり、複数の凹部２５ｂに対応して周方向に間隔をあけて複数配置され、さらに軸方向に複数並んで配置されている。図５に示すように、各チャックピース３１は、ホルダ部材２５の凹部２５ｂに収容されており、ホルダ部材２５に装着されたボビン９を押圧可能なチャック３５と、チャック３５をボビン９に接近及び離反する径方向に移動させるピース３６（押出部材）と、ピース３６を軸方向に関してチャック３５に近づく方向（前方）に付勢するバネ３７（駆動手段）とを有している。

チャック３５は、凹部２５ｂの前方側面と接触しており、ホルダ部材２５に装着されたボビン９の内周面と対向する対向面３５ａと、後方に向かうにつれて径方向外側に傾斜した傾斜面３５ｂとを有している。ピース３６は、凹部２５ｂの下面と接触しており、チャック３５の傾斜面３５ｂに接触し、この傾斜に沿った傾斜面３６ａと、後端から後方に向かって延在し、ホルダ部材２５の外周面よりも径方向外側に突出した凸部３６ｂとを有している。バネ３７は、ピース３６よりも後方であって、凸部３６ｂの径方向内側に配置されており、ピース３６を前方に付勢している。

スリーブ３２は、円筒状をしており、ホルダ部材２５に装着される。また、スリーブ３２には、複数のチャックピース３１（凹部２５ｂ）に対応して厚み方向に貫通した複数の開口３２ａが形成されている。スリーブ３２は、各開口３２ａの後方端において径方向内側に突出する突出部３２ｂを有しており、この突出部３２ｂはピース３６の凸部３６ｂと摺動可能に配置されている。

ピース３６がバネ３７により前方に付勢されており、ピース３６の凸部３６ｂとスリーブ３２の突出部３２ｂは係合していることから、スリーブ３２は、バネ３７によりピース３６とともに前方に付勢されることとなる。前方に付勢されたスリーブ３２とキャップ２８は、微小な距離、もしくは、チャック３５がボビン９を把持する力を妨げない程度の反力で接触している。

次に、ボビンホルダ５に複数のボビン９を装着し、保持する動作について説明する。まず、ホルダ部材２５に固定されたシリンダ２６を駆動して、ピストンロッド２７を後方に移動させ、ピストンロッド２７に連結されたキャップ２８をホルダ部材２５に対して後方に相対移動させる。そして、キャップ２８とともにスリーブ３２をホルダ部材２５に対して後方に相対移動させ、図５（ａ）に示すように、スリーブ３２の突出部３２ｂがピース３６の凸部３６ｂと係合していることで、スリーブ３２とともにピース３６をバネ３７の付勢力に抗して、凹部２５ｂ内において後方に移動させる。その後、ピース３６の傾斜面３６ａに沿って、チャック３５を摺動させて径方向内側に移動させる。そして、チャック３５の対向面３５ａがホルダ部材２５の外周面から突出しない位置までチャック３５を移動させた上で、シリンダ２６の駆動を停止させる。これにより、ボビンホルダ５に複数のボビン９を装着可能となる。

続いて、ボビンホルダ５のターレット４に支持されていない側の端部から複数のボビン９を軸方向に直列に装着する。そして、シリンダ２６内の流体圧力を減じることにより、リターンスプリング３３に抗う力がなくなり、ピストンロッド２７及びキャップ２８は、リターンスプリング３３の力により前方に移動する。また、バネ３７の力によりピース３６及びスリーブ３２は、前方に移動するとともに、チャック３５はピース３６の傾斜面３６ａに沿って径方向外側に移動する。すると、チャック３５の対向面３５ａはボビン９の内周面に接触し、ボビン９はバネ３７によって発生する力により強固に把持される。このようにして、複数のチャック３５は、複数のボビン９の内周面における前端及び後端を周方向に間隔をあけて押圧し、ボビンホルダ５に装着された複数のボビン９を把持する。

一方、巻取軸２３などを含めたボビンホルダ５のような回転体は、高速域まで回転させて共振周波数に達すると、激しく振動し回転不可能となる。なお、本実施形態においては、この回転体の共振周波数は、ホルダ部材２５の形状に支配的であることが知られている。したがって、ホルダ部材２５の共振周波数を高くすることが重要であることは公知である。

仮に、周方向に配置された複数のチャックピース３１のピース３６を連結している場合には、連結された複数のピース３６をホルダ部材２５に配置するために、ホルダ部材２５の全周にわたって溝を形成する必要があるが、この場合、ホルダ部材の剛性が著しく低下してしまう。そこで、本実施形態においては、複数のチャックピース３１が収容される領域にのみ凹部２５ｂを形成し、ホルダ部材の剛性低下を最小限にして、共振周波数を高くしている。これにより、巻取軸２３とともにホルダ部材２５を高速に回転させても、ボビンホルダ５の振動の周波数は共振周波数に達することがなく、ホルダ部材２５に保持された複数のボビン９に迅速に糸を巻き取ることができる。

次に、前記実施形態に種々の変更を加えた変更形態について説明する。ただし、前記実施形態と同様の構成を有するものについては、同じ符号を付して適宜その説明を省略する。

本実施形態においては、ホルダ部材２５には、規則的に複数の凹部２５ｂが形成され、ホルダ部材２５の剛性低下を軸方向のどの位置においても一様に低減していたが、ホルダ部材２５の巻取軸２３との連結部２５ａから軸方向に関して離れた領域においては、剛性低下よりも軽量化を重視してもよい。つまり、ホルダ部材２５の、巻取軸２３との連結部２５ａ近傍に位置する凹部群２９に属する複数の凹部２５ｂの周長の総和は、連結部２５ａから離れた領域に位置する凹部群２９に属する複数の凹部２５ｂの周長の総和よりも小さくなっていてもよい。

具体的には、例えば、周方向に間隔をあけて配置された複数のピース３６が連結されてリング状となっており、その連結された複数のピース３６を収容するように、図６に示すように、全周にわたって溝１２５ｂが形成されてもよい（変形例１）。これは、ボビンホルダ５の長さが長くなるにつれて、ホルダ部材２５の巻取軸２３との連結部２５ａから離れた領域は、軽量化を行ったほうが共振周波数を高くするためには効果があり、図６に示すように、端部の軽量化を図ることで、さらに共振周波数を高くすることができる。極めて長いホルダ部材の場合には、本変形例が有効である。

また、本実施形態においては、軸方向に関して隣接する２つの凹部群２９のうち、一方の凹部群２９に属する複数の凹部２５ｂと、他方の凹部群２９に属する複数の凹部２５ｂは、周方向に関して同じ位置に形成されていたが、例えば、図７に示すように、凹部群１２５ａとこれに隣接する凹部群１２５ｂとは、周方向に関してずれて形成されていてもよい（変形例２）。これによると、ホルダ部材２５の軸方向に関する局所的な剛性の変化が起きにくく、全体的に剛性も上がるため、共振周波数をより高くすることができる。

１ 糸巻取装置
５ ボビンホルダ
９ ボビン
２５ ホルダ部材
２５ｂ 凹部
２９ 凹部群
３１ チャックピース
３５ チャック
３６ ピース

Claims (4)

1. 複数の糸を複数のボビンにそれぞれ巻き取る糸巻取装置の前記複数のボビンを保持するボビンホルダであって、
   巻取軸と、
   円筒状に形成され、前記巻取軸に連結されたホルダ部材と、
   前記ホルダ部材の外周部にその長手方向に並べて装着される前記複数のボビンを、前記ホルダ部材にそれぞれ固定する複数のボビン固定手段と、を備えており、
   前記ホルダ部材の外周部の前記複数のボビンが装着される位置に、前記複数のボビン固定手段をそれぞれ収容する複数の収容部が形成されており、
   少なくとも一部の前記収容部は、前記ホルダ部材の外周部において周方向に間隔をあけて配置された複数の凹部を有し、
   各ボビン固定手段は、対応する前記収容部の前記複数の凹部内にそれぞれ収容された、
   前記ホルダ部材の径方向に移動可能であり、前記巻取軸の軸方向に対して傾斜した第１傾斜面を有し、前記ホルダ部材に装着された前記ボビンを内側から押圧して把持する複数のチャックと、
   前記凹部の下面に接触し、前記ホルダ部材に対して前記軸方向に相対移動可能であり、前記第１傾斜面と対応する第２傾斜面を有し、前記複数のチャックを前記第２傾斜面に沿って前記径方向外側に押し出す複数の押出部材と、
   前記複数の押出部材を前記軸方向に移動させる駆動手段と、を有することを特徴とするボビンホルダ。
2. 前記複数の収容部のうち、前記ホルダ部材の前記巻取軸との連結部に近い位置に配置された前記収容部ほど、周方向に配置された前記複数の凹部の周長の総和が小さくなっていることを特徴とする請求項１に記載のボビンホルダ。
3. 前記複数の収容部のうち、前記ホルダ部材の前記巻取軸との連結部に近い位置する一部の前記収容部においては、前記複数の凹部が周方向に間隔をあけて配置され、
   前記一部の収容部よりも前記ホルダ部材の前記巻取軸との連結部から離れた位置にある前記収容部においては、前記複数の凹部が周方向に連結されて環状溝を構成していることを特徴とする請求項２に記載のボビンホルダ。
4. 前記軸方向に関して互いに隣接する２つの前記収容部のうち、一方の前記収容部に属する複数の前記凹部と、他方の前記収容部に属する複数の前記凹部は、周方向に関してずれて形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のボビンホルダ。

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