JP6644830B2

JP6644830B2 - トーションレース機

Info

Publication number: JP6644830B2
Application number: JP2018093755A
Authority: JP
Inventors: 導宏市川; 市川　武男; 武男市川
Original assignee: Ichikawa Iron Works Co Ltd
Current assignee: Ichikawa Iron Works Co Ltd
Priority date: 2018-05-15
Filing date: 2018-05-15
Publication date: 2020-02-12
Anticipated expiration: 2038-05-15
Also published as: JP2019199657A

Description

本発明は、環状に複数配置したロータメタルの各々に対応して設けられた駆動機構により、前記ロータメタルを個々に回転させて、ボビンを保持したスピンドルランナーを隣り合うロータメタル間で受け渡しながら前記環状に沿って移動させるトーションレース機に関するものである。

一般に、トーションレース機は、１８０°間隔を空けて配置された円弧状の切欠き部を有する円板状のロータメタルを複数、隣り合うロータメタルの切欠き部が各々対面するように環状に配置し、また、隣り合うロータメタルの切欠き部の間にスピンドルランナーを配置した構成で、スピンドルランナーに取り付けたボビンから引き出された糸を絡み合わせることで、所望のレース組織を編成する装置である。

トーションレース機では、例えば、環状に配置した複数のロータメタルをギヤ連繋させて１つの駆動装置にて各ロータメタルを回転させることでスピンドルランナーを移動させる方法が用いられる。このような駆動方法では、複数のロータメタルのうち、例えば奇数番のロータメタルは一方向に回転し、偶数番のロータメタルは奇数番のロータメタルとは逆方向に回転する。また、各ロータメタルの回転及び停止の切り替えは、ロータメタルの各々に対して設けられたクラッチ機構により制御される。したがって、スピンドルランナーを一方向に移動させる場合には、両側に位置するロータメタルを静止させた状態で、スピンドルランナーを抱持したロータメタルを１８０°回転させる動作を繰り返し実行する。このような動作にて各ロータメタルを回転させながら隣り合うロータメタルに目的のスピンドルランナーを受け渡しながら移動させることから、各スピンドルランナーに保持されたボビンから引き出された糸は、隣り合うスピンドルランナーに保持されたボビンから引き出された糸に絡むことになる。したがって、スピンドルランナーに保持されたボビンから引き出された糸を他の糸と絡ませずに移動させる動作は、多くの行程と時間とを必要とする。また、浮き柄を有するレース組織を編成する場合には、浮き柄に相当する糸の本数分だけ、ボビンを保持しないスピンドルランナー（空のスピンドルランナー）を配置し、糸数を制限した状態でレース組織を編成することになる。その結果、生産性が低く、非効率的である。

上述した事象に対応する方法として、複数のロータメタルを個別に正逆回転させることが提案されている（例えば特許文献１及び特許文献２参照）。特許文献１は、ロータメタルと同軸のロータギヤと、ロータギヤに噛合する中間ギヤと、中間ギヤと同軸で、例えば４５°間隔を空けた４本の溝を有するゼネバギヤと、例えば４５°間隔を空けて配置される４本のピンを有するゼネバドライバーと、ゼネバドライバーを回転させるサーボモータとを有する駆動機構を各ロータメタルに対して設け、各駆動機構により各ロータメタルの正逆回転をロータメタル毎に個別に行うことを開示している。また、特許文献２は、ロータメタルの軸部に連繋された立軸の下端部に設けた傘歯車と、モータなどの駆動源から連繋回転を受ける駆動ギヤを固定する駆動軸に該傘歯車を挟んで対峙する２つの間欠傘歯車と、前記駆動軸を軸方向にスライドさせるスライド付勢手段とをロータメタルの各々に対して配置し、スライド付勢手段による駆動軸のスライドにより、２つの間欠傘歯車の何れかを傘歯車に噛合させて、複数のロータメタルを個別に正逆回転させることを開示している。このような駆動機構を用いることで、ロータメタルの回転方向の制約をなくし、また、空のスピンドルランナーを配置しなくとも、浮き柄を有するレース組織を編成することが可能となる。

特許第３８５７１７４号公報特許第４１０６３０８号公報

しかしながら、特許文献１は、ゼネバギヤとゼネバドライバーとからなるゼネバ機構を介してロータメタルを回転させることから、ロータメタルの回転速度は、回転を開始してから９０°回転するまでは二次曲線状に加速し、１８０°回転するまでの間に二次曲線状に減速する。つまり、ゼネバ機構を用いた場合には、ロータメタルの回転は急激な速度変化を伴うことから、ロータメタルの回転におけるピークトルクの上昇を招く。したがって、容量の小さいモータを用いた場合には、ロータメタルの回転速度が低下し、ときにはロータメタルを回転させることができない。したがって、ロータメタルの回転速度を高速回転させるためには、駆動源として大容量のモータを用いる必要がある。

また、特許文献２では、目的のロータメタルの回転停止と同時に、該目的のロータメタルに隣り合うロータメタルの回転が開始するように各ロータメタルの回転が制御される。したがって、各ロータメタルを同一方向に回転させながらスピンドルランナーを一方向に移動させるときには、１ステップ移動したスピンドルランナーが停止した位置（１ステップ移動したスピンドルランナーを隣のロータメタルに受け渡す位置）では、先に回転したロータメタルの回転方向と、次に回転するロータメタルの回転方向が同一方向となる。その結果、１ステップ移動したスピンドルランナーをさらに次の１ステップ移動させるときには、回転する隣のロータメタルと、該ロータメタルが受容するスピンドルランナーとの衝突時の衝撃が大きく、ロータメタルやスピンドルランナーの消耗が激しい。また、ロータメタルがスピンドルランナーに衝突するときの音（騒音）が大きくなる。

本発明は、ロータメタルを高速で回転させることで、レース組織を編成する際の生産性を高めることを目的とする。また、その際に、駆動機構の消耗や、駆動機構を駆動させたときの騒音の発生を抑えることを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明のトーションレース機は、環状に複数配置したロータメタルの各々に対応して設けられた駆動機構により、前記ロータメタルを個々に回転させて、ボビンを保持したスピンドルランナーを隣り合うロータメタル間で受け渡しながら前記環状に沿って移動させるトーションレース機において、前記駆動機構は、前記ロータメタルと同軸に保持される従動ギヤと、回転を開始してから第１の角度回転したときに前記従動ギヤと噛合して前記従動ギヤを回転させ、前記第１の角度とは異なる第２の角度回転したときに前記従動ギヤとの噛合を解除する駆動ギヤと、円弧状の切欠き部を有し、前記従動ギヤに保持されるクラッチ板と、前記駆動ギヤが前記第２の角度回転したときに、前記従動ギヤとともに回転する前記クラッチ板の前記切欠き部に入り込み、前記従動ギヤの回転を停止させる当接部材と、前記駆動ギヤを回転させる駆動源と、を含むことを特徴とする。

また、前記当接部材は、前記駆動ギヤの上面に設けられ、前記駆動ギヤが前記第１の角度回転するまでの間、及び前記第２の角度回転してから前記駆動ギヤの回転が停止するまでの間、前記クラッチ板の切欠き部に沿って回転することを特徴とする。

また、前記ロータメタルは、１８０°回転したときに前記スピンドルランナーを隣り合うロータメタルに受け渡すように設定されることを特徴とする。

また、前記駆動ギヤは、歯が配置されない空隙部を有し、前記当接部材は、前記空隙部が設けられる角度範囲内に設けられることを特徴とする。

また、前記駆動ギヤは、前記空隙部を１８０°の角度間隔を空けて２箇所に有し、前記駆動ギヤは、同一円ピッチで配置される複数の第１の歯と、複数の前記第１の歯のうち、両端に位置する第１の歯と前記空隙部との間に設けられ、前記第１の歯より歯厚が厚い第２の歯とを有することを特徴とする。

また、前記駆動ギヤの上面に立設されるピンと、前記駆動ギヤの回転時に前記ピンを検出する検出手段と、前記検出手段により前記ピンを検出したことを受けて、前記駆動源による前記駆動ギヤの回転を停止する制御手段と、を有することを特徴とする。

この場合、前記ピンは、前記駆動ギヤの上面に１８０°の間隔を空けて２箇所に設けられ、前記制御手段は、前記検出手段により前記２つのピンのいずれか一方のピンを検出したときに、前記駆動源による前記駆動ギヤの回転を停止することを特徴とする。

本発明によれば、ロータメタルを高速で回転させることで、レース組織を編成する際の生産性を高めることができる。また、その際に、駆動機構の消耗や、駆動機構を駆動させたときの騒音の発生を抑えるができる。

本発明のトーションレース機に保持されるボビンホルダ近傍の一例を示す斜視図である。第１実施形態に示すロータメタルの駆動機構の一例を示す断面図である。第１実施形態に示すロータメタルの駆動機構の一部を示す斜視図である。第１実施形態に示すロータメタルの駆動機構の構成の一例を分解して示す斜視図である。第１実施形態に示す駆動ギヤ及び従動ギヤの配置関係の一例を示す平面図である。第１実施形態に示す駆動ギヤの一例を示す平面図である。第１実施形態に示す従動ギヤの一例を示す平面図である。駆動機構を制御する構成の一例を示すブロック図である。第１実施形態に示す駆動ギヤ及び従動ギヤの回転動作を示す平面図である。第２実施形態に示すロータメタルの駆動機構の一部を示す斜視図である。第２実施形態に示すロータメタルの駆動機構の構成の一例を分解して示す斜視図である。第２実施形態に示す駆動ギヤの一例を示す平面図である。第２実施形態に示す従動ギヤの一例を示す平面図である。第２実施形態に示す駆動ギヤ及び従動ギヤの回転動作を示す平面図である。

以下、トーションレース機の概要について説明する。なお、本実施形態を説明する図面においては、便宜上、ロータメタル２０を直線状に配置しているが、実際には、ロータメタル２０は環状に配置されている。図１及び図２に示すように、トーションレース機１０は、環状に配置した複数（例えば６４個、又はそれ以上）のロータメタル２０を例えば１８０°回転させて、隣り合うロータメタル２０間に配置したスピンドルランナー２１を隣り合うロータメタル２０に受け渡しながら移動させつつ、各スピンドルランナー２１に保持したボビンホルダ２５のスピンドル３２に保持されたボビン３５から引き出した、例えばポリエステル糸３０を上記環状の中心に配置した筬打部に集めて筬打ちしながら作り出したレース組織を巻取ドラムに巻き取る装置である。なお、図１においては、スピンドルランナー２１のうち、ボビンホルダ２５を設置していないスピンドルランナー２１を設けているが、実際には、全てのスピンドルランナー２１にボビンホルダ２５が設置される。環状に配置されるロータメタル２０の外側には、トーションレース機１０の中心側に配置した内側ガイド板２６と、トーションレース機１０の外側に配置した外側ガイド板２７とが配置される。

ボビンホルダ２５は、ホルダ本体３１、スピンドル３２、押さえ部材３３などを有し、ボビン３５をスピンドル３２に軸支した状態で保持する構成である。押さえ部材３３は、スピンドル３２に軸支されたボビン３５の上端部を押さえる。ボビン３５は、例えばポリエステル糸３０を巻き取った状態で、ボビンホルダ２５に保持される。ボビンホルダ２５は、ホルダ本体３１を介してスピンドルランナー２１に取り付けられる。ボビンホルダ２５に巻き取られたポリエステル糸３０は、ボビンホルダ２５が有する複数の挿通孔に順次通した状態で、上述した筬打部まで引き出される。

次に、ロータメタル２０の駆動機構５０について説明する。以下、ロータメタルを１８０°回転させるときに、駆動機構５０を構成する駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２との回転比を１：１とする場合について、第１実施形態として説明する。上述したように、スピンドルランナー２１を移動させるときには、ロータメタル２０は１８０°回転する。したがって、駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２との回転比を１：１にするということは、駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２とを１８０°回転させることを意味している。

＜第１実施形態＞
図３から図７に示すように、駆動機構５０は、駆動ギヤ５１、従動ギヤ５２、クラッチ板５３及びステッピングモータ（請求項に記載の駆動源に相当）５４を含む。駆動機構５０は、環状に配置される複数のロータメタル２０の各々に対応して設けられ、各ロータメタル２０を個別に回転させるものである。

複数のロータメタル２０の各々に対応して設けられる駆動機構５０の駆動ギヤ５１は、例えば奇数番のロータメタル２０は、環状に配置されるロータメタル２０の内側（内側ガイド板２６側）に、偶数番のロータメタル２０は、環状に配置されるロータメタル２０の外側（外側ガイド板２７側）に、言い換えれば、交互に配置される。なお、各駆動機構５０が有する駆動ギヤ５１は、内側ガイド板２６側、又は外側ガイド板２７側のいずれか一方に全て配置することも可能である。

駆動ギヤ５１は、駆動ギヤ５１の下面に固着されるシャフト５５を介して、ステッピングモータ５４の駆動軸５４ａに連結される。シャフト５５は、上面に位置決め用の円筒部５５ａを有するフランジ部５５ｂを上端側に有し、駆動ギヤ５１に設けた位置決め用の挿通孔５１ａに円筒部５５ａを挿入した状態で、ねじ５７により固定する。符号５１ｂは、駆動ギヤ５１に設けられた段付き孔であり、符号５５ｃは、フランジ部５５ｂに設けたねじ孔である。なお、シャフト５５は、支持プレート６０に固定される軸受け６１に軸支された状態で、ステッピングモータ５４の駆動軸５４ａと継手６２を介して連結される。

駆動ギヤ５１は、第１の歯５１ｃと、第２の歯５１ｄとを有する。駆動ギヤ５１は、図６に示す平面視において、符号Ｌ１に示す線を中心とした線対称の形状である。駆動ギヤ５１のうち、図６中、線Ｌ１よりも左側に位置する領域の外周部分において、第１の歯５１ｃは、符号Ｌ２に示す線を中心として、同一の円ピッチで所定数配置される。第２の歯５１ｄは、同一の円ピッチで所定数配置される第１の歯５１ｃのうち、両端に配置される第１の歯５１ｃと空隙６３との間に配置される。第２の歯５１ｄは、第１の歯５１ｃの弦歯厚よりも厚く設定される。なお、図６中、線Ｌ１よりも右側に位置する領域の外周部分においても、右側に位置する領域の外周部分と同様に、第１の歯５１ｃ及び第２の歯５１ｄが設けられる。なお、隣り合う第２の歯５１ｄの間は、歯を配置しない空隙６３となる。つまり、駆動ギヤ５１は、１８０°間隔を空けて２つの空隙６３を有するように、第１の歯５１ｃ及び第２の歯５１ｄが配置されている。空隙６３は、後述するピンを中心として角度θ_１に設定される。ここで、角度θ_１は、ピッチ円（図６中二点鎖線で示す円Ｃ１）を基準とした場合の角度である。なお、角度θ_１は、駆動ギヤ及び従動ギヤの回転比、これらギヤの大きさ及び歯数に基づいて設定される。

駆動ギヤ５１が有する第１の歯５１ｃ及び第２の歯５１ｄのうち、第２の歯５１ｄは、高周波焼き入れなどの硬化処理を施している。これにより、第２の歯５１ｄの摩耗や破損が防止される。なお、第２の歯５１ｄだけでなく、第１の歯５１ｃに対しても高周波焼き入れなどの硬化処理を施すことも可能である。さらに、駆動ギヤ５１全体に高周波焼き入れなどの硬化処理を施すことも可能である。

第１実施形態では、同一の円ピッチで配置される複数の第１の歯５１ｃと、これら第１の歯５１ｃのうち、両端部に位置する第１の歯５１ｃと空隙６３との間に第２の歯５１ｄとを有する駆動ギヤ５１を一例として挙げているが、第１の歯５１ｃを同一の円ピッチで複数配置し、また、１８０°の間隔を空けて２箇所の空隙を有する駆動ギヤを用いることも可能である。

駆動ギヤ５１は、２つの空隙６３の各々が配置される角度θ_１の範囲内に、２つの当接片（請求項に記載の当接部材に相当）６４を上面に有する。これら当接片６４の外側に位置する側面６４ａは、駆動ギヤ５１の平面視において、円弧形状である。当接片６４は、駆動ギヤ５１と噛合する従動ギヤ５２に保持されるクラッチ板５３の切欠き部５３ａに入り込み、従動ギヤ５２及びクラッチ板５３の回転を停止させる。以下、当接片６４の側面６４ａを接触面６４ａと称する。

当接片６４は、上面にピン６５を立設する。ピン６５は、駆動ギヤ５１が１８０°回転したときに、後述するセンサ７３により検出される。なお、図３及び図４においては、ピン６５を円柱状としているが、矩形状のピンであってもよい。

従動ギヤ５２は、第１の歯５２ａと、第２の歯５２ｂとを有する。従動ギヤ５２は、図７に示す平面視において、符号Ｌ３に示す線を中心とした線対称の形状である。従動ギヤ５２のうち、図７中、線Ｌ３よりも左側に位置する領域の外周部分において、第１の歯５２ａは、符号Ｌ４に示す線を中心として、同一の円ピッチで所定数配置される。

ここで、従動ギヤ５２が有する第１の歯５２ａの歯数や駆動ギヤ５１が有する第１の歯５１ｃの歯数は、駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２との回転比が１：１、つまり、駆動ギヤ５１が１８０°回転したときに、従動ギヤ５２も１８０°回転するように設定される。なお、第１実施形態に示す駆動ギヤ５１の第１の歯５１ｃの歯数は９、従動ギヤ５２の第１の歯５２ａの歯数は１０に設定される。

第２の歯５２ｂは、同一の円ピッチで所定数配置される第１の歯５２ａのうち、両端部に位置する第１の歯５２ａから所定の角度θ_２を空けて配置される。つまり、従動ギヤ５２は、１８０°の角度間隔を空けて２個の第２の歯５２ｂを有する。第１の歯５２ａと第２の歯５２ｂとの間に設けられる空隙６６は、駆動ギヤ５１の第２の歯５１ｄが入り込める角度に設定される。

第２の歯５２ｂは、第１の歯５２ａの弦歯厚よりも厚く設定される。第２の歯５２ｂは、高周波焼き入れなどの硬化処理を施している。なお、第２の歯５２ｂだけでなく、第１の歯５２ａに対しても高周波焼き入れなどの硬化処理を施すことも可能である。さらに、従動ギヤ５２全体に高周波焼き入れなどの硬化処理を施すことも可能である。

第１実施形態では、同一の円ピッチで配置される複数の第１の歯５２ａと、複数の第１の歯５２ａのうち、両端に位置する第１の歯５２ａから所定の角度を空けて配置される第２の歯５２ｂとを有し、第２の歯５２ｂを第１の歯５２ａの弦歯厚よりも厚く設定した従動ギヤ５２としているが、第２の歯５２ｂが設けられる位置に、第１の歯５２ａを複数配置した従動ギヤを用いることも可能である。

従動ギヤ５２は、二面取りされた軸部５２ｃを上面に有する。軸部５２ｃは、クラッチ板５３を保持する。符号５２ｄは、保持したクラッチ板５３の軸方向への移動を規制するためのＣリング６７を挿入する溝部である。従動ギヤ５２の軸部５２ｃは、上面に溝部５２ｄを有する。溝部５２ｄは、ロータメタル２０の軸部２０ａの下端部に設けた挿入片２０ｂを受容する。これにより、従動ギヤ５２が回転すると、ロータメタル２０も同時に回転する。符号５２ｅは、支持プレート６０に保持されるクラッチギヤシャフト（回転軸）６９が挿通される挿通孔である。

クラッチ板５３は、長手方向の両端部に、円弧形状の切欠き部５３ａを有する。なお、円弧形状の切欠き部５３ａに対面する円弧状の側面５３ｂの半径は、駆動ギヤ５１の当接片６４の接触面６４ａの半径と同一の半径に設定される。クラッチ板５３は、両端部に設けた切欠き部５３ａのいずれか一方に、駆動ギヤ５１が有する当接片６４を受容したときに回転を停止する。

上述したロータメタル２０は、従動ギヤ５２の軸部５２ｃの上面に設けた溝部５２ｄに、ロータメタル２０の軸部２０ａに設けた挿入片２０ｂを挿入した後、従動ギヤ５２の挿通孔５２ｅ、ロータメタル２０の挿通孔２０ｃに、支持プレート６０に保持されるクラッチギヤシャフト６９を挿通させ、最後に、ねじ７０をクラッチギヤシャフト６９に螺合させることでクラッチギヤシャフト６９に軸支する。

図８に示すように、駆動機構５０は、制御装置７１により駆動制御される。制御装置７１は、駆動開始信号を受けて、対象となるロータメタル２０に対応して設けたステッピングモータ５４を同時に駆動する。なお、ステッピングモータ５４の駆動は、ドライバ７２を介して実施される。また、制御装置７１は、駆動ギヤ５１が有する２つの当接片６４のいずれか一方に設けたピン６５を検知したことを示す検知信号がセンサ７３から出力されることを受けて、駆動するステッピングモータ５４の駆動を停止させる。

センサ７３は、駆動ギヤ５１の当接片６４のいずれか一方に設けたピン６５を検出する。センサ７３は、例えば近接センサ等が用いられる。このセンサ７３は、支持プレート６０にブラケット７４を介して固定される（図２参照）。

なお、制御装置７１は、駆動ギヤ５１が有する２つの当接片６４のいずれか一方に設けたピン６５を検知したことを示す検知信号がセンサ７３から出力されることを受けて、ステッピングモータ５４の駆動を停止させる構成としているが、例えば駆動ギヤが１８０°回転するときのステップ数分、ステッピングモータ５４を駆動させ、ステッピングモータ５４の駆動停止時にセンサ７３がピン６５を検出しているか否かにより、実際に駆動ギヤ５１が１８０°回転しているか否かを判定するようにしてもよい。なお、ステッピングモータ５４により駆動ギヤが１８０°回転するときのステップ数は、１ステップ当たりの回転角度などから算出できる。

次に、ロータメタル２０の回転時における、駆動ギヤ５１及び従動ギヤ５２の動作について図９を用いて説明する。なお、図９においては、駆動ギヤ５１及び従動ギヤ５２を実線、ロータメタル２０を二点鎖線、クラッチ板５３を点線で示す。

図９（ａ）に示すように、ロータメタル２０の停止時には、駆動ギヤ５１の空隙６３に従動ギヤ５２の第２の歯５２ｂが入り込んだ状態で保持される。このとき、従動ギヤ５２の第１の歯５２ａ及び第２の歯５２ｂのいずれもが、駆動ギヤ５１の第１の歯５１ｃ及び第２の歯５１ｄとは噛合していない。また、ロータメタル２０の停止時には、ピン６５がセンサ７３により検出されている。ステッピングモータ５４が駆動すると、駆動ギヤ５１が図９中Ａ方向に回転する。このとき、駆動ギヤ５１に設けた当接片６４は、クラッチ板５３の切欠き部５３ａの接触面５３ｂに沿って移動する。

図９（ｂ）に示すように、駆動ギヤ５１が図９中Ａ方向に例えば２０°回転すると、駆動ギヤ５１の第２の歯５１ｄが従動ギヤ５２の第２の歯５２ｂに接触し、従動ギヤ５２の第２の歯５２ｂを押圧する。したがって、従動ギヤが図９中Ｂ方向に回転し始める。駆動ギヤ５１の回転に伴った従動ギヤ５２の回転により、クラッチ板５３は、従動ギヤ５２と同様に、Ｂ方向に回転する。その結果、駆動ギヤ５１の当接片６４の接触面６４ａとクラッチ板５３の接触面５３ｂとの接触が解除される。

なお、駆動ギヤ５１が図９中Ａ方向に例えば２０°回転したときに、駆動ギヤ５１の当接片６４の接触面６４ａとクラッチ板５３の接触面５３ｂとの接触が解除されるようにしているが、駆動ギヤ５１の当接片６４の接触面６４ａとクラッチ板５３の接触面５３ｂとの接触が解除されるときの駆動ギヤ５１の回転角度は、駆動ギヤ５１や従動ギヤ５２における各歯の歯厚や円ピッチ、空隙６３が設けられる角度等により決定される。

図９（ｃ）に示すように、駆動ギヤ５１の第１の歯５１ｃの各々と、従動ギヤ５２の第１の歯５２ａの各々が噛み合いながら、駆動ギヤ５１がＡ方向に、従動ギヤ５２がＢ方向に各々回転する。図９（ｄ）に示すように、従動ギヤ５２が１８０°回転すると、従動ギヤ５２に保持されたクラッチ板５３の切欠き部５３ａに、駆動ギヤ５１の当接片６４が入り込む。したがって、クラッチ板５３の接触面５３ｂと駆動ギヤ５１の当接片６４の接触面６４ａとが当接され、クラッチ板５３及び従動ギヤ５２の回転が停止する。

駆動ギヤ５１は、引き続きＡ方向に回転している。このとき、駆動ギヤ５１に設けた当接片６４は、クラッチ板５３の切欠き部５３ａに沿って移動する。駆動ギヤ５１が１８０°回転すると、センサ７３は、駆動ギヤ５１の当接片６４に設けたピン６５を検出する。その結果、ステッピングモータ５４の駆動が停止され、駆動ギヤ５１の回転も停止される。なお、駆動ギヤ５１をＡ方向とは逆方向に回転させる場合も、同様である。

このように、駆動ギヤ５１が例えば所定の角度回転したときに、駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２とが噛合し、駆動ギヤ５１の回転が従動ギヤ５２の回転に伝達される。このとき、駆動ギヤ５１の回転速度は、一定速度に保持されている。したがって、駆動ギヤ５１の回転に伴って回転する従動ギヤ５２は一定速度で回転する。

また、駆動ギヤ５１が回転を開始してから所定の角度、又は駆動ギヤ５１が停止する前の所定の角度の間は、従動ギヤ５２及びロータメタル２０は停止している。その結果、回転するロータメタル２０の回転方向を反転させてスピンドルランナー２１を元の位置に戻す場合や、隣のロータメタル２０を回転させることによりスピンドルランナー２１を一方向に移動させる場合に、スピンドルランナー２１を停止させる時間が確保できる。したがって、回転するロータメタル２０がスピンドルランナー２１に衝突するときの衝撃を小さくすることができる。その結果、ロータメタル２０やスピンドルランナー２１の消耗を低減させることができ、同時に、ロータメタル２０がスピンドルランナー２１に衝突するときの音（騒音）を小さくすることが可能になる。さらに、ロータメタルを回転させる駆動源として、大容量のモータを用いなくとも、ロータメタルを高速で回転させることが可能なる。その結果、スピンドルランナー２１を高速で移動させることが可能となり、レース組織の生産性を向上させることが可能となる。

第１実施形態では、駆動機構５０を構成する駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２との回転比を１：１とした場合を説明しているが、駆動ギヤと従動ギヤとの回転比は１：１に限定する必要はなく、例えば、駆動ギヤと従動ギヤとの回転比を２：１としてもよい。

駆動ギヤと従動ギヤとの回転比を２：１とした場合の実施形態を、第２実施形態と称して説明する。なお、第２実施形態においては、第１実施形態と同一の構成については、同一の符号を付し、また、説明を省略する。上述したように、スピンドルランナー２１を移動させるときには、ロータメタル２０は１８０°回転する。したがって、駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２との回転比を２：１にするということは、ロータメタル２０を１８０°回転させる場合に、駆動ギヤ５１を３６０°回転させ、また、従動ギヤ５２を１８０°回転させることを意味している。

＜第２実施形態＞
図１０から図１３に示すように、駆動機構５０’は、駆動ギヤ８１、従動ギヤ８２、クラッチ板８３及びステッピングモータ５４を含む。駆動機構５０’は、環状に配置される複数のロータメタル２０の各々に対応して設けられ、各ロータメタル２０を個別に回転させるものである。

駆動ギヤ８１は、駆動ギヤ８１の下面に固着されるシャフト８５を介して、ステッピングモータ５４の駆動軸５４ａに連結される。シャフト８５は、上面に位置決め用の円筒部８５ａを有するフランジ部８５ｂを上端側に有し、駆動ギヤ８１に設けた位置決め用の挿通孔８１ａに円筒部８５ａを挿入した状態で、ねじ８６により固定する。符号８１ｂは、駆動ギヤ８１に設けられた段付き孔であり、符号８５ｃは、フランジ部８５ｂに設けたねじ孔である。なお、シャフト８５は、支持プレート６０に固定される軸受け６１に軸支された状態で、ステッピングモータ５４の駆動軸５４ａと継手６２を介して連結される。

駆動ギヤ８１は、角度θ_３の範囲で空隙８６を有するように、複数の歯８１ｃが同一円ピッチで配置される。なお、角度θ_３は、ピッチ円（図７中二点鎖線で示す円Ｃ３）を基準とした場合の角度である。なお、角度θ_３は、駆動ギヤ８１や従動ギヤの回転比、これらギヤの大きさ及び歯数に基づいて設定される。

なお、駆動ギヤ８１に設けられる複数の歯８１ｃのうち、両端部に位置する歯８１ｃは、高周波焼き入れなどの硬化処理を施している。これにより、両端部に位置する歯８１ｃの摩耗や破損が防止される。なお、複数の歯８１ｃのうち、両端部に位置する歯８１ｃだけでなく、全ての歯８１ｃに対しても高周波焼き入れなどの硬化処理を施すことも可能である。さらに、駆動ギヤ８１全体に高周波焼き入れなどの硬化処理を施すことも可能である。

駆動ギヤ８１は、空隙８６の各々が配置される角度θ_３の範囲内に、当接片（請求項に記載の当接部材に相当）８７を上面に有する。当接片８７の外側に位置する側面８７ａは、駆動ギヤ８１の平面視において、円弧形状である。当接片８７は、駆動ギヤ８１と螺合する従動ギヤ８２に保持されるクラッチ板８３の切欠き部８３ａに入り込み、従動ギヤ８２及びクラッチ板８３の回転を停止させる。以下、当接片８７の側面８７ａを接触面８７ａと称する。

駆動ギヤ８１は、当接片８７に対峙する位置にピン８８を立設する。ピン８８は、駆動ギヤ８１が３６０°回転したときに、後述するセンサ７３により検出される。なお、図１０及び図１１においては、ピン８８を円柱状としているが、矩形状のピンであってもよい。なお、第２実施形態では、駆動ギヤ８１を３６０°回転させることを前提にしている。したがって、ピン８８の高さは、当接片８７の高さよりも高く設定される。また、センサ７３は、当接片８７よりも高い位置でピン８８を検出するように設置される。

従動ギヤ８２は、外周面の全周に亘って、同一の円ピッチで複数の歯８２ａを有する。ここで、駆動ギヤ８１が有する歯８１ｃの歯数及び従動ギヤ８２が有する歯８２ａの歯数は、駆動ギヤ８１と従動ギヤ８２との回転比が２：１、つまり、駆動ギヤ８１が３６０°回転したときに、従動ギヤ８２が１８０°回転するように設定される。なお、第２実施形態に示す駆動ギヤ８１の歯８１ｃの歯数は９、従動ギヤ８２の歯８２ａの歯数は２０に設定される。

従動ギヤ８２は、二面取りされた軸部８２ｂを上面に有する。軸部８２ｂは、クラッチ板８３を保持する。符号８２ｃは、保持したクラッチ板８３の軸方向への移動を規制するためのＣリング６７を挿入する溝部である。従動ギヤ８２の軸部８２ｂは、上面に溝部８２ｄを有する。溝部８２ｄは、ロータメタル２０の軸部２０ａの下端部に設けた挿入片２０ｂを受容する。これにより、従動ギヤ８２が回転すると、ロータメタル２０も同時に回転する。符号８２ｅは、支持プレート６０に保持されるクラッチギヤシャフト６９が挿通される挿通孔である。

クラッチ板８３は、長手方向の両端部に、円弧形状の切欠き部８３ａを有する。なお、円弧形状の切欠き部８３ａに対面する円弧状の側面８３ｂの半径は、駆動ギヤ８１の当接片８７の接触面８７ａの半径と同一の半径に設定される。クラッチ板８３は、両端部に設けた切欠き部８３ａのいずれか一方に、駆動ギヤ８１が有する当接片８７を受容したときに、回転を停止する。

上述したロータメタル２０は、従動ギヤ８２の軸部８２ｂの上面に設けた溝部８２ｃに、ロータメタル２０の軸部２０ａに設けた挿入片２０ｂを挿入した後、従動ギヤ８２の挿通孔８２ｄ、ロータメタル２０の挿通孔２０ｃに、支持プレート６０に保持されるクラッチギヤシャフト６９を挿通させ、最後に、ねじ７０をクラッチギヤシャフト６９に螺合させることでクラッチギヤシャフト６９に軸支する。

次に、ロータメタル２０の回転時における、駆動ギヤ８１及び従動ギヤ８２の動作について図１４を用いて説明する。なお、図１４においては、駆動ギヤ８１及び従動ギヤ８２を実線、ロータメタル２０を二点鎖線、クラッチ板８３を点線で示す。

図１４（ａ）に示すように、ロータメタル２０の停止時には、駆動ギヤ８１の空隙８６に従動ギヤ８２の歯８２ａが入り込んだ状態で保持される。このとき、従動ギヤ８２の歯８２ａのいずれもが、駆動ギヤ８１の歯８１ｃとは噛合していない。また、ロータメタル２０の停止時には、ピン８８がセンサ７３により検出されている。ステッピングモータ５４が駆動すると、駆動ギヤ８１が図１４中Ｄ方向に回転する。このとき、駆動ギヤ８１に設けた当接片８７は、クラッチ板８３の切欠き部８３ａの接触面８３ｂに沿って移動する。

図１４（ｂ）に示すように、駆動ギヤ８１が図１４中Ｄ方向に例えば３０°回転すると、駆動ギヤ８１の歯８１ｃが従動ギヤ８２の歯８２ａに接触し、従動ギヤ８２の歯８２ａを押圧する。したがって、従動ギヤ８２が図１４中Ｅ方向に回転し始める。駆動ギヤ８１の回転に伴った従動ギヤ８２の回転により、クラッチ板８３は、従動ギヤ８２と同様に、図１４中Ｅ方向に回転する。その結果、駆動ギヤ８１の当接片８７の接触面８７ａとクラッチ板８３の接触面８３ｂとの接触が解除される。

なお、駆動ギヤ８１が図１４中Ｄ方向に例えば３０°回転したときに、駆動ギヤ８１の当接片８７の接触面８７ａとクラッチ板８３の接触面８３ｂとの接触が解除されるようにしているが、駆動ギヤ８１の当接片８７の接触面８７ａとクラッチ板８３の接触面８３ｂとの接触が解除されるときの駆動ギヤ８１の回転角度は、駆動ギヤ８１や従動ギヤ８２における各歯の歯厚や円ピッチ、空隙８６が設けられる角度等により決定される。

図１４（ｃ）に示すように、駆動ギヤ８１の歯８１ｃの各々と、従動ギヤ８２の歯８２ａの各々が噛み合いながら、駆動ギヤ８１が図１４中Ｄ方向に、従動ギヤ８２が図１４中Ｅ方向に各々回転する。図１４（ｄ）に示すように、従動ギヤ８２が１８０°回転すると、従動ギヤ８２に保持されたクラッチ板８３の切欠き部８３ａに、駆動ギヤ８１の当接片８７が入り込む。したがって、クラッチ板８３の接触面８３ｂと駆動ギヤ８１の当接片８７の接触面８７ａとが当接され、クラッチ板８３及び従動ギヤ８２の回転が停止する。このとき、駆動ギヤ８１の回転角度は、３３０°である。

駆動ギヤ８１は、引き続き図１４中Ｄ方向に回転している。このとき、駆動ギヤ８１に設けた当接片８７は、クラッチ板８３の切欠き部８３ａに沿って移動する。駆動ギヤ８１が３６０°回転すると、センサ７３は、駆動ギヤ８１に設けたピン８８を検出する。その結果、ステッピングモータ５４の駆動が停止され、駆動ギヤ８１の回転も停止される。

なお、駆動ギヤ８１を図１４中Ｄ方向とは逆方向に回転させる場合も、同様である。

第２実施形態の場合も、第１実施形態と同様に、駆動ギヤ８１が例えば所定の角度回転したときに、駆動ギヤ８１と従動ギヤ８２とが噛合し、駆動ギヤ８１の回転が従動ギヤ８２の回転に伝達される。このとき、駆動ギヤ８１の回転速度は、一定速度に保持されている。したがって、駆動ギヤ８１の回転に伴って回転する従動ギヤ８２は一定速度で回転する。

また、駆動ギヤ８１が回転を開始してから所定の角度、又は駆動ギヤ８１が停止する前の所定の角度の間は、従動ギヤ８２及びロータメタル２０は停止している。その結果、回転するロータメタル２０の回転方向を反転させてスピンドルランナー２１を元の位置に戻す場合や、隣のロータメタル２０を回転させることによりスピンドルランナー２１を一方向に移動させる場合に、スピンドルランナー２１を停止させる時間が確保できる。したがって、回転するロータメタル２０がスピンドルランナー２１に衝突するときの衝撃を小さくすることができる。その結果、ロータメタル２０やスピンドルランナー２１の消耗を低減させることができ、同時に、ロータメタル２０がスピンドルランナー２１に衝突するときの音（騒音）を小さくすることが可能になる。さらに、ロータメタルを回転させる駆動源として、大容量のモータを用いなくとも、ロータメタルを高速で回転させることが可能なる。その結果、スピンドルランナー２１を高速で移動させることが可能となり、レース組織の生産性を向上させることが可能となる。

上述した第１実施形態及び第２実施形態においては、モータとしてステッピングモータを用いているが、ステッピングモータに限定される必要はなく、サーボモータなど、他のモータを使用することも可能である。

第１実施形態では、駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２との回転比を１：１とし、ロータメタル２０が１８０°回転する場合、駆動ギヤ５１が２０°回転したときに駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２とが噛合し、駆動ギヤ５１が１６０°回転したときに駆動ギヤ５１と従動ギヤ５２との噛合が解除されるようしている。また、第２実施形態では、駆動ギヤ８１と従動ギヤ８２との回転比を２：１とし、ロータメタル２０が１８０°回転する場合、駆動ギヤ８１が３０°回転したときに駆動ギヤ８１と従動ギヤ８２とが噛合し、駆動ギヤ８１が３３０°回転したときに駆動ギヤ８１と従動ギヤ８２との噛合が解除されるようしている。

しかしながら、駆動ギヤと従動ギヤとが噛合するときの駆動ギヤの回転角や駆動ギヤと従動ギヤとの噛合が解除されるときの駆動ギヤの回転角は、上記に限定されるものではなく、駆動ギヤ及び従動ギヤに設けられる歯の歯数やモジュールに応じて適宜設定されるものである。

１０…トーションレース機、２０…ロータメタル、２１…スピンドルランナー、２５…ボビンホルダ、５１，８１…駆動ギヤ、５２，８２…従動ギヤ、５３，８３…クラッチ板、５３ｂ，６４ａ，８３ｂ，８７ａ…接触面、５４…ステッピングモータ、６４，８７…当接片、６５，８８…ピン、７１…制御装置、７３…センサ

Claims

環状に複数配置したロータメタルの各々に対応して設けられた駆動機構により、前記ロータメタルを個々に回転させて、ボビンを保持したスピンドルランナーを隣り合うロータメタル間で受け渡しながら前記環状に沿って移動させるトーションレース機において、
前記駆動機構は、
前記ロータメタルと同軸に保持される従動ギヤと、
回転を開始してから第１の角度回転したときに前記従動ギヤと噛合して前記従動ギヤを回転させ、前記第１の角度とは異なる第２の角度回転したときに前記従動ギヤとの噛合を解除する駆動ギヤと、
円弧状の切欠き部を有し、前記従動ギヤに保持されるクラッチ板と、
前記駆動ギヤが前記第２の角度回転したときに、前記従動ギヤとともに回転する前記クラッチ板の前記切欠き部に入り込み、前記従動ギヤの回転を停止させる当接部材と、
前記駆動ギヤを回転させる駆動源と、
を含むことを特徴とするトーションレース機。
請求項１に記載のトーションレース機において、
前記当接部材は、前記駆動ギヤの上面に設けられ、
前記当接部材は、前記駆動ギヤが前記第１の角度回転するまでの間、及び前記第２の角度回転してから前記駆動ギヤの回転が停止するまでの間、前記クラッチ板の切欠き部に沿って回転する
ことを特徴とするトーションレース機。
請求項１又は請求項２に記載のトーションレース機において、
前記ロータメタルは、１８０°回転したときに前記スピンドルランナーを隣り合うロータメタルに受け渡すように設定されることを特徴とするトーションレース機。
請求項３に記載のトーションレース機において、
前記駆動ギヤは、歯が配置されない空隙部を有し、
前記当接部材は、前記空隙部が設けられる角度範囲内に設けられることを特徴とするトーションレース機。
請求項４に記載のトーションレース機において、
前記駆動ギヤは、前記空隙部を１８０°の角度間隔を空けて２箇所に有し、
前記駆動ギヤは、同一円ピッチで配置される複数の第１の歯と、複数の前記第１の歯のうち、両端に位置する第１の歯と前記空隙部との間に設けられ、前記第１の歯より歯厚が厚い第２の歯とを有することを特徴とするトーションレース機。
請求項４又は請求項５に記載のトーションレース機において、
前記駆動ギヤの上面に立設されるピンと、
前記駆動ギヤの回転時に前記ピンを検出する検出手段と、
前記検出手段により前記ピンを検出したことを受けて、前記駆動源による前記駆動ギヤの回転を停止する制御手段と、
を有することを特徴とするトーションレース機。
請求項６に記載のトーションレース機において、
前記ピンは、前記駆動ギヤの上面に１８０°の間隔を空けて２箇所に設けられ、
前記制御手段は、前記検出手段により前記２つのピンのいずれか一方のピンを検出したときに、前記駆動源による前記駆動ギヤの回転を停止することを特徴とするトーションレース機。