JP6990959B2

JP6990959B2 - 撚り線装置及び撚り線の製造方法

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Description

本発明は、線材が巻回されたスプールから巻解かれた線材を芯線の周囲に螺旋状に巻回して撚り線を得る撚り線装置及び撚り線の製造方法に関するものである。

従来、撚り線を得る装置として、線材が巻回されて貯線されたスプールを、軸方向に移動する芯線の周囲に公転させ、そのスプールを回転させることによりそのスプールから巻き解かれて繰り出される線材を芯線の周囲に螺旋状に巻回させるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

この従来の撚り線装置において、スプールから巻解かれて繰り出される線材は、そのスプールから軸方向に移動する芯線に沿って延び、その後にテンション装置により所定のテンションが付与された更にその後に、軸方向に移動する芯線の周囲に達して、芯線の周囲に螺旋状に巻回されるとしている。

特開２０１７－３３８１５号公報

一方、このような従来の撚り線装置において、得られる撚り線の製造速度を高める為には、芯線の移動速度と共にスプールの公転速度を高める必要がある。

しかし、芯線を中心として公転するスプールの速度を高めると、そのスプールから繰り出されて芯線に沿うように延びる線材に遠心力が作用し、その遠心力により、テンション装置により付与されるテンションを超えたテンションが線材に付与されるという不具合を生じさせる。

また、線材はスプールの円周方向に引き出される為に、スプールに貯線された線材の巻回された直径は、線材が引き出される従って小さくなる。すると、スプールの周方向に引き出される線材と芯線からの距離も変動し、そのスプールから繰り出されて芯線に沿うように延びる線材に作用する遠心力も、公転の毎に又は線材が繰り出される毎に変化することになる。

してみると、上記従来の撚り線装置では、撚り線の製造速度を高める為に、芯線を中心とするスプールの公転速度を高めると、芯線に巻回される線材のテンションが常に変化するような事態を生じさせる。そして、線材のテンションが変化すると、単位長さあたりの芯線に螺旋状に巻回される線材の長さも変化し、撚りの程度が均一な撚り線を得ることが困難になるという未だ解決すべき課題が残存していた。

本発明の目的は、撚りの程度を均一にしつつ、撚り線の製造速度を高め得る撚り線装置及び撚り線の製造方法を提供することにある。

本発明は、軸部材の中心を貫通して設けられた芯線を軸部材の基端側から先端側に向けて軸方向に移動させる芯線移動手段と、軸部材に中心軸方向に所定の間隔を開けて設けられた一対の支持板間に架設された複数の公転体と、複数の公転体にそれぞれ設けられ線材が巻回されて貯線され回転して線材を繰り出すスプールと、制御手段により制御され軸部材を一対の支持板とともに回転させて複数の公転体を芯線を中心として公転させる公転手段と、制御手段により制御され線材を巻解くようにスプールを回転させる回転駆動手段とを備え、軸方向に移動する芯線の周囲に公転する複数の公転体のスプールから繰り出される線材を芯線の外周に螺旋状に巻回させる撚り線装置の改良である。

その特徴ある構成は、芯線に巻き付けられる線材の速度を検出する線材速度検出手段が先端側の支持板に設けられ、制御手段は線材速度検出手段が検出する検出出力が所定の値となるように回転駆動手段を制御するところにある。

スプールから繰り出される線材を軸部材に向かわせる第一転向プーリが支持板に設けられた場合、線材速度検出手段は、第一転向プーリにより転向して軸部材に向かう線材が掛け回される速度検出用プーリと、速度検出用プーリの回転速度を検出するロータリエンコーダとを備えることが好ましく、第一転向プーリにより転向して軸部材に向かう線材に交差する方向に移動可能に設けられ速度検出用プーリに掛け回された線材が更に掛け回される補助プーリと、その速度検出用プーリから補助プーリを遠ざける方向に付勢する弾性体とを備えることが更に好ましい。

一方、別の本発明は、軸部材の中心を貫通して設けられて軸方向に移動する芯線を中心として線材が巻回されて貯線されたスプールが設けられた複数の公転体を公転させ、複数の公転体のスプールから巻き解かれて軸部材と平行に繰り出される線材を軸部材に向かわせた後に芯線の周囲に螺旋状に巻回して撚り線を得る撚り線の製造方法である。

その特徴ある点は、軸部材に向かわせた後の線材の速度を検出し、軸部材に向かわせた後の芯線に巻き付けられる線材の速度が所定の値になるようにスプールの回転を制御しつつ複数の公転体を芯線の周囲に公転させてスプールから巻き解かれて繰り出される線材を芯線の周囲に螺旋状に巻回させるところにある。

本発明の撚り線装置及び撚り線の製造方法では、芯線に巻き付けられる線材の速度が所定の値になるように、線材を繰り出すスプールの回転を制御手段が制御するので、スプールから繰り出される線材に遠心力が作用して、線材に加わるテンションが変化したとしても、単位長さあたりの芯線に螺旋状に巻回される線材の長さが変化することはない。よって、本発明の撚り線装置及び撚り線の製造方法では、撚りの程度を均一にしつつ、芯線の移動速度と芯線を中心とするスプールの公転速度を高めることにより、撚り線の製造速度を高めることが可能となる。

また、線材速度検出手段が、速度検出用プーリとロータリエンコーダを備えるようなものであれば、芯線に巻き付けられる線材の速度を比較的安価かつ容易に検出することができ、線材が掛け回された速度検出用プーリから更に線材が掛け回された補助プーリを遠ざけるように付勢する弾性体を備えるようにすれば、速度検出用プーリに線材を所定のテンションで掛け回すことができ、その速度検出用プーリに対して線材が滑るようなことを防止して、線材の速度を確実に検出させることが可能となる。

本発明実施形態の撚り線装置の側面図である。図１のＡ部拡大側面図である。その公転体の平面図である。図１のＢ－Ｂ線断面図である。図１のＣ－Ｃ線断面図である。別の線材速度検出手段を示す図５に対応する図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

本発明の撚り線装置を図１に示す。本発明の撚り線装置１０は、芯線１３を中心としてスプール３１を公転させる公転手段１２を備える。この実施の形態において芯線１３は軸部材１１の中心を貫通して設けられるものとし、公転手段１２はこの軸部材１１を備えるものとする。

軸部材１１は断面が円形の棒状部材であって、軸部材１１の中心軸には芯線１３が通過する芯線通路１１ａが形成される。そして、軸部材１１の先端には、この周囲を公転するスプール３１から巻解かれて繰り出される線材３２が挿通される複数のノズル１１ｂが、芯線通路１１ａを中心に放射状に等角度に設けられる（図５）。

この実施の形態におけるノズル１１ｂは、軸部材１１の先端に芯線通路１１ａと平行に形成された孔であって、図５に示すように、この孔から成るノズル１１ｂは、芯線通路１１ａを中心に６０度毎に６個形成される場合を示す。

図１に戻って、軸部材１１は、その基端側端縁と先端側端縁がベアリング１４ａ，１５ａを介してそれぞれ台板１４，１５に枢支され、軸部材１１が水平になるように台板１４，１５が基台１６に立設される。基台１６には、この基台１６を移動可能な複数のローラ１６ａと、この基台１６を設置可能な複数の支持脚１６ｂとが設けられる。

基端側台板１４には、公転手段１２を構成するサーボモータ１２ａがその回転軸１２ｂが軸部材１１と平行になるように設けられ、その回転軸１２ｂには第一プーリ１２ｃが設けられる。その第一プーリ１２ｃに対応する軸部材１１の基端側には第二プーリ１２ｄが設けられ、第一プーリ１２ｃと第二プーリ１２ｄの間にはベルト１２ｅが掛け回される。

サーボモータ１２ａには、制御手段であるコントローラ８の制御出力が接続され、そのコントローラ８からの指令によりサーボモータ１２ａが駆動してその回転軸１２ｂが第一プーリ１２ｃとともに回転すると、その回転はベルト１２ｅにより第二プーリ１２ｄに伝達され、その第二プーリ１２ｄが設けられた軸部材１１が芯線通路１１ａを回転中心として回転するように構成される。

軸部材１１には、その中心軸方向に所定の間隔を開けて一対の支持板２１，２２が設けられ、この一対の支持板２１，２２には複数の公転体２３が枢支される（図１には二台の公転体２３を示す）。公転体２３はスプール３１を支持するものであって、複数の公転体２３は、それらの回転軸Ｃ２が軸部材１１の中心軸Ｃ１と平行になるよう一対の支持板２１，２２に枢支される。この実施の形態では、ノズル１１ｂの数に等しい６個の公転体２３が設けられるものとする（図４及び図５）。

複数の公転体２３はそれぞれ同一構造であるので、その内の１つを代表して説明する。すると、図３に示すように、この公転体２３は、その平面視において、軸部材１１の基端側に位置する方形部２３ａと、軸部材１１の先端側に位置する台形部２３ｂとから成り、それらの回転軸Ｃ２上における両端には円筒状の枢支部材２３ｃ，２３ｄがそれぞれ設けられ、これらの枢支部材２３ｃ，２３ｄが一対の支持板２１，２２にベアリング２１ａ，２２ａを介してそれぞれ枢支される。このようにして、この複数の公転体２３は、その回転軸Ｃ２が軸部材１１と平行になるように支持板２１，２２に枢支され、軸部材１１の回転によりその軸部材１１を中心として公転するように構成される。

図１に戻って、この撚り線装置１０には、公転体２３の自転を禁止する自転禁止手段２５が設けられる。図４に示すように、この実施の形態における自転禁止手段２５は、公転体２３の基端側枢支部材２３ｃに公転体２３の回転軸Ｃ２と同軸に設けられた第一スプロケット２６と、第一スプロケット２６と同形同大であって軸部材１１と同軸になるように基端側台板１４（図１）に回転不能に取付けられた第二スプロケット２７と、この第一及び第二スプロケット２７を連結するチェーン２８とを備える。ここで、符号２７ａは、第二スプロケット２７を基端側台板１４（図１）に取付ける取付脚２７ａである。

従って、軸部材１１が回転しても、第二スプロケット２７は回転しないので、その第二スプロケット２７にチェーン２８を介して連結された第二スプロケット２７と同形同大の第一スプロケット２６は、軸部材１１を中心として公転しても回転することは無く、この第一スプロケット２６が枢支部材２３ｃに設けられた公転体２３は、その自転が禁止されることになる。

よって、図１～図４に示すように、公転体２３が基台１６と平行な水平状態で一対の支持板２１，２２間に架設されたとしたならば、その支持板２１，２２が軸部材１１とともに回転すると、複数の公転体２３は、その軸部材１１の周囲を公転することになるけれども、公転体２３自体の自転は禁止されるため、その複数の公転体２３は、水平状態で軸部材１１の周囲を公転することになる。

なお、図４に示すように、この実施の形態では、支持板２１に６個の公転体２３を６０度毎に設けている。このため、周方向に隣接する一対の公転体２３におけるそれぞれの第一スプロケット２６に単一のチェーン２８を掛け回し、そのチェーン２８を軸部材１１と同軸に設けられた単一の第二スプロケット２７に更に掛け回す。そして、補助スプロケット２９によりそのチェーン２８の弛みを取るようにする場合を示す。これにより、６個の公転体２３を３本のチェーン２８によりそれらの自転を禁止するように構成される。

また、図１に示す様に、この自転禁止手段２５並びに公転手段１２を構成するプーリ１２ｃ，１２ｄ及びベルト１２ｅ等を覆う覆い部材３０が軸部材１１の基端が枢支された台板１４に設けられる。

図１～図３に示すように、線材３２が巻回されたスプール３１は、複数の公転体２３にそれぞれ取付けられる。このスプール３１の取付け構造は、それぞれ同一であるので、その内の１つを代表して説明すると、図３に示すように、スプール３１は、それが回転して線材３２を巻解くようにスプール３１の中心軸Ｃ３を軸部材１１の中心軸Ｃ１及びそれに平行な公転体２３の回転軸Ｃ２に直交する面内にして公転体２３に枢支される。よって、スプール３１は、この公転体２３を介して軸部材１１の周囲を公転可能に構成される。

即ち、公転体２３の方形部２３ａには、スプール３１を両側から支持する一対の支持部材３３，３３が設けられる。これらは同一構造であるので、その内の一方を代表して説明すると、この支持部材３３は、公転体２３に取付けられた取付材３４と、軸部材１１の中心軸Ｃ１に直交する仮想面において同軸になるようにその取付材３４に回転可能に設けられた回転体３５と、その回転体３５にスプライン結合されてその仮想面内において軸方向に移動可能に設けられた係止棒３６とを備える。軸部材１１の中心軸Ｃ１に直交する仮想面において係止棒３６が同軸に成るように取付材３４が公転体２３における方形部２３ａの両側にそれぞれ設けられ、これにより一対の係止棒３６，３６は、その仮想面内において互いに離接可能に取付けられる。

そして、この一対の係止棒３６は同軸になるように設けられ、互いに近づいてスプール３１をその中心軸Ｃ３の両側から挟むことにより、そのスプール３１の中心軸Ｃ３を軸部材１１の中心軸Ｃ１及びそれに平行な公転体２３の回転軸Ｃ２に直交する面内にして、そのスプール３１を公転体２３に枢支するように構成される。この一対の係止棒３６は、公転体２３の方形部２３ａにおける両側から突出して設けられ、その方形部２３ａにはスプール３１を支持した係止棒３６が互いに離間することを防止する係止具３７が設けられる。

図２及び図３に示すように、この実施の形態における係止具３７は、係止棒３６の端縁にその係止棒３６と直交するように枢支されたハンドル棒３８と、係止棒３６がスプール３１を支持した状態でハンドル棒３８を公転体２３に係止する係止フック３９とを備える。そして、係止フック３９におけるハンドル棒３８の係止を解除することにより一対の係止棒３６を互いに遠ざけることが可能となり、この一対の係止棒３６を互いに遠ざけると、それらの間にあったスプール３１を取り外すことができるように構成される。

また、本発明の撚り線装置１０は、制御手段を構成するコントローラ８により制御されて、線材３２を巻解くようにスプール３１を回転させる回転駆動手段４０を備える。この実施の形態における回転駆動手段は、スプール３１に並列に設けられたサーボモータ４０であって、図３に示すように、そのサーボモータ４０は公転体２３における方形部２３ａに設けられる場合を示す。

このサーボモータ４０は、その回転軸４１ａを係止棒３６と平行にして、その回転軸４１ａが公転体２３の方形部２３ａの外側に突出するように取付けられ、方形部２３ａの外側に突出した回転軸４１ａには第三プーリ４３が設けられる。その第三プーリ４３に対応する支持部材３３における回転体３５には第四プーリ４４が設けられ、第三プーリ４３と第四プーリ４４の間にはベルト４５が掛け回される。

サーボモータ４０には、制御手段であるコントローラ８（図１）の制御出力がそれぞれ接続され、そのコントローラ８からの指令によりサーボモータ４０が回転軸４１ａを第三プーリ４３とともに回転すると、その回転はベルト４５により第四プーリ４４に伝達され、その第四プーリ４４が設けられた回転体３５がそれにスプライン結合された係止棒３６とともに回転し、係止棒３６がスプール３１を挟持している場合には、そのスプール３１を回転させて線材３２を巻解き、それにより線材３２を繰り出すように構成される。

なお、図２及び図３の符号４６は、ベルト４５の弛みを防止する補助プーリ４６であり、符号４７は、公転体２３の外部に設けられた制御手段であるコントローラ８や図示しない電源等と、軸部材１１の周囲において公転する公転体２３に設けられたサーボモータ４０等とを接続するためのコネクタ４７を示す。

図２及び図３に示すように、公転体２３における台形部２３ｂには、枢支部材２３ｄに平行な支持板５１が設けられ、この支持板５１には、後述する線材速度検出手段５０が設けられる。この線材速度検出手段５０には、スプール３１から繰り出された線材３２を軸部材１１の先端側支持板２２に枢支された枢支部材２３ｄに貫通させるように案内する複数のプーリ５２，５３が備えられる。

図２に示すように、先端側支持板２２には、枢支部材２３ｄを貫通した線材３２を軸部材１１に向かわせる第一転向プーリ６２が設けられ、軸部材１１の先端側支持板２２が設けられた部位には、第一転向プーリ６２から軸部材１１に向かう線材３２を更に転向させてノズル１１ｂを通過させ、その線材３２を軸部材１１の先端側から突出させる第二転向プーリ６３がノズル１１ｂ毎に設けられる。

従って、スプール３１から巻解かれて先端側支持板２２に枢支された枢支部材２３ｄを貫通した線材３２は、その後に軸部材１１の先端に設けられたノズル１１ｂ（図１）にまで案内されるように構成される。

そして、公転手段１２（図１）によりこの軸部材１１を回転させると、この軸部材１１とともに芯線通路１１ａの周囲において複数のノズル１１ｂが回転することになる。このため、芯線１３を芯線通路１１ａにおいて軸方向に移動させとともに、その芯線通路１１ａを中心に軸部材１１を回転させ、それら複数のノズル１１ｂから線材３２が繰り出されると、その繰り出された複数の線材３２は、軸部材１１の先端から繰り出された芯線１３の周囲に螺旋状に巻回され、芯線１３とその芯線１３の周囲に螺旋状に巻き付けられた複数の線材３２から成る撚り線９が得られることになる。

このため、図１に示すように、この撚り線装置１０は、芯線１３を軸方向に移動させる芯線移動手段７９を備える。この実施の形態における芯線移動手段７９は、軸部材１１の基端側から芯線通路１１ａに芯線１３を供給する芯線供給機８０と、得られた撚り線９を回収する回収手段９０とを備える。

この実施の形態における回収手段９０は、撚り線９を等速でドラム９１に巻き取るものであって、撚り線９を巻き取るためのドラム９１と、そのドラム９１を回転させる巻き取りモータ９２と、ドラム９１に巻き取られる撚り線９が掛け回される回収側速度検出プーリ９３と、その回収側速度検出プーリ９３の回転速度を検出する例えばエンコーダからなる回収側回転センサ９４とを備える。

モータ９２はその回転軸９２ａが軸部材１１の中心軸Ｃ１に直交する面内になるように基板９６に取付けられ、ドラム９１はその回転軸９２ａに同軸に取付けられる。また、回収側速度検出プーリ９３は、そこに掛け回される撚り線９が芯線通路１１ａの延長線上に位置するように、基板９６に取付けられる。基板９６には、この回収手段９０を移動可能な複数のローラ９７と、この回収手段９０を設置可能な支持脚９８とが設けられる。そして、撚り線９は回収側速度検出プーリ９３に掛け回された後にドラム９１に巻き取られるように構成される。ここで、図の符号９９は、回収側速度検出プーリ９３に掛け回された撚り線９が回収側速度検出プーリ９３から外れないように、その回収側速度検出プーリ９３と共に撚り線９を挟む挟持ローラ９９を示す。

回収側回転センサ９４の検出出力は制御手段であるコントローラ８の制御入力に接続され、コントローラ８の制御出力は巻き取りモータ９２に接続される。ここで、撚り線９のドラム９１への巻き取り速度は、その撚り線９が掛け回された回収側速度検出プーリ９３の回転速度により決まることになり、コントローラ８は、回収側回転センサ９４が出力する回収側速度検出プーリ９３の回転速度が一定になるように巻き取りモータ９２を制御し、撚り線９を等速でドラム９１に巻き取るように構成される。

一方、芯線供給機８０は、芯線１３が巻回されて貯線された繰り出しスプール８１と、その繰り出しスプール８１を回転させる繰り出しモータ８２と、繰り出しスプール８１から巻解かれた芯線１３が掛け回される供給側速度検出プーリ８３と、その供給側速度検出プーリ８３の回転速度を検出する例えばエンコーダからなる供給側回転センサ８４とを備える。

モータ８２はその回転軸８２ａが軸部材１１の中心軸Ｃ１に直交する面内になるように基板８６に取付けられ、繰り出しスプール８１はその回転軸８２ａに同軸に取付けられる。また、供給側速度検出プーリ８３は、そこに掛け回されて繰り出される芯線１３が芯線通路１１ａに真っ直ぐに伸びてそのまま供給されるように、芯線通路１１ａの延長線上の基板８６に取付けられる。基板８６には、この芯線供給機８０を移動可能な複数のローラ８７と、この芯線供給機８０を設置可能な支持脚８８とが設けられる。そして、繰り出しスプール８１が回転することにより巻解かれて繰り出された芯線１３は、供給側速度検出プーリ８３に掛け回された後、芯線通路１１ａに挿通される。

供給側回転センサ８４の検出出力は制御手段であるコントローラ８の制御入力に接続され、コントローラ８の制御出力は繰り出しモータ８２に接続される。ここで、図の符号８９は、供給側速度検出プーリ８３に掛け回された芯線１３が供給側速度検出プーリ８３から外れないように、その供給側速度検出プーリ８３と共に芯線１３を挟む挟持ローラ８９を示す。

芯線通路１１ａに挿通される芯線１３の繰り出しは、繰り出しモータ８２による繰り出しスプール８１の回転により行われ、その繰り出し速度は、供給側速度検出プーリ８３の回転速度により検出される。コントローラ８は、供給側回転センサ８４が出力する供給側速度検出プーリ８３の回転速度が一定になるように繰り出しモータ８２を制御し、芯線１３を等速で繰り出しスプール８１から巻解いて、芯線通路１１ａに供給するように構成される。

それとともに、コントローラ８は、回収側回転センサ９４が出力する回収側速度検出プーリ９３の回転速度から求められる撚り線９の回収速度と、供給側速度検出プーリ８３の回転速度により決まる芯線１３の繰り出し速度をそれぞれ求める。そして、制御手段であるコントローラ８は、芯線１３の繰り出し速度と撚り線９の巻き取り速度が目標値となるように、巻き取りモータ９２及び繰り出しモータ８２をそれぞれ制御するように構成される。

これにより、芯線１３の繰り出し、撚り線９の巻き取りによって繰り出しスプール８１に巻回された芯線１３の外径及びドラム９１に巻き取られた撚り線９の外径が変化した場合でも、芯線１３の繰り出し速度及び撚り線９の巻き取り速度を、目標値に保つように構成される。

また、本発明の撚り線装置１０は、芯線１３に巻き付けられる線材３２の巻き付き速度を検出する線材速度検出手段５０が設けられる。図２及び図３に示すように、この実施の形態における線材速度検出手段５０は、公転体２３における台形部２３ｂに支持板５１を介して設けられた速度検出用プーリ５２と、その支持板５１に設けられて速度検出用プーリ５２の回転速度を検出する例えばロータリエンコーダ５４（図３）とを備える。

図２では、スプール３１から解き解かれて供給された線材３２は速度検出用プーリ５２に掛け回された後に補助プーリ５３に更に掛け回され、その補助プーリ５３に掛け回された線材３２を枢支部材２３ｄに貫通させる場合を示し、図３に示す様に、公転体２３には速度検出用プーリ５２と枢支部材２３ｄの間の線材３２を引き延ばす方向に補助プーリ５３を移動させるように付勢する弾性体５６が設けられる。

具体的に、公転体２３における支持板５１には枢支部材２３ｄに平行なレール５７が設けられ、このレール５７に枢支台５８がそのレール５７に沿って往復移動可能に設けられる。公転体２３における方形部２３ａと台形部２３ｂとの間の境部材２３ｅには、レール５７の延長線上に鳥居部材５９が方形部２３ａ側に膨出するように設けられ、その鳥居部材５９の突端にはネジ部材６１が軸方向に移動調節可能に取付けられる。そして、このネジ部材６１と枢支台５８の間に弾性体であるコイルスプリング５６が引き延ばされた状態で架設される。

補助プーリ５３は枢支台５８に枢支され、コイルスプリング５６が枢支台５８と共に補助プーリ５３を方形部２３ａ側に引っ張ると、スプール３１から解き解かれて芯線１３に巻回される線材３２はその間で張設され、線材３２が緩むことにより、その線材３２が線材用プーリ５２から外れるような事態を防止するように構成される。そして、ネジ部材６１を長手方向に移動調整して、弾性体であるコイルスプリング５６の引き延ばし長さを変更することにより、線材３２を張設させる付勢力を可変可能に構成される。

図１に示す様に、線材速度検出手段５０におけるロータリエンコーダ５４（図３）の検出出力は制御手段であるコントローラ８の制御入力に接続され、コントローラ８の制御出力は、スプール３１を回転させて線材３２を巻解く回転駆動手段であるサーボモータ４０に接続される。ここで、芯線１３に巻き付けられる線材３２の速度は、その線材３２が掛け回された線材用プーリ５２の回転速度により決まることになり、コントローラ８は、ロータリエンコーダ５４が出力する線材用プーリ５２の回転速度が所定の値になるように回転駆動手段であるサーボモータ４０を制御するように構成される。

次に、本発明の撚り線の製造方法を説明する。

本発明の撚り線の製造方法は、軸方向に移動する芯線１３を中心として線材３２が巻回されて貯線されたスプール３１を公転させ、そのスプール３１の回転により巻き解かれて繰り出される線材３２を芯線１３の周囲に螺旋状に巻回して撚り線９を得る方法である。

その特徴ある点は、芯線１３に巻き付けられる線材３２の巻き付き速度を検出し、芯線１３に巻き付けられる線材３２の巻き付き速度が所定の値になるようにスプール３１の回転を制御しつつスプール３２を芯線１３の周囲に公転させて、そのスプール３１から巻き解かれて繰り出される線材３２を芯線１３の周囲に螺旋状に巻回させるところにある。

上記撚り線装置１０を用いる撚り線の製造方法にあっては、軸部材１１の中心軸Ｃ１に芯線１３が通過する芯線通路１１ａを形成したので、公転体２３を公転させつつ軸部材１１の基端側から芯線通路１１ａに芯線１３を供給し、軸部材１１の先端から繰り出された芯線１３の周囲に線材３２を螺旋状に巻き付けて撚り線９を製造することになる。

その具体的な手順は以下のようになる。

即ち、先ず、芯線１３が巻回されて貯線された繰り出しスプール８１を準備し、図１に示す様に、その繰り出しスプール８１を繰り出しモータ８２の回転軸８２ａに取付け、繰り出しスプール８１の回転軸を軸部材１１の中心軸Ｃ１に直交する面内にする。そして、繰り出しスプール８１から巻解いた芯線１３を供給側速度検出プーリ８３に掛け回した後、芯線通路１１ａに挿通する。

一方、線材３２が巻回されて貯線された複数のスプール３１を準備し、図３に示すように、それらを複数の公転体２３に枢支させる。具体的には、同軸になるように設けられて互いに離間した一対の係止棒３６の間にスプール３１を位置させ、その後に一対の係止棒３６を互いに近づけてスプール３１をその中心軸Ｃ３の両側から挟む。それにより、そのスプール３１の中心軸Ｃ３を軸部材１１の中心軸Ｃ１に直交する面内にして、そのスプール３１を公転体２３に枢支する。そして、スプール３１を支持した係止棒３６を係止具３７に係止させて互いに離間することを防止する。

その後、図２に示すように、スプール３１から線材３２を巻解いて、線材速度検出手段５０を構成する複数のプーリ５２，５３に掛け回し、軸部材１１の先端側支持板２２に枢支された枢支部材２３ｄに貫通させる。そして、枢支部材２３ｄを貫通した線材３２を軸部材１１の先端におけるノズル１１ｂに貫通させる。

このように複数のノズル１１ｂからそれぞれ順次引き出された複数の線材３２を、図１に示す様に、軸部材１１の先端から引き出された芯線１３と共に回収手段９０である回収側速度検出プーリ９３に掛け回し、その後ドラム９１にそれらの端部を係止させる。

この状態から、ドラム９１が巻き取る回収速度と、芯線供給機８０における芯線１３の繰り出し速度が目標値となるように、巻き取りモータ９２及び繰り出しモータ８２をそれぞれ制御し、軸部材１１の芯線通路１１ａにおいて芯線１３を軸方向に等速度で移動させる。

このように、芯線１３を軸方向に移動させるとともに、軸部材１１を回転させて複数のスプール３１を軸部材１１を中心として公転させ、複数のスプール３１からそれぞれ巻き解かれて軸部材１１の先端における複数のノズル１１ｂから順次繰り出される複数の線材３２を、軸部材１１の先端から順次繰り出される芯線１３の周囲に螺旋状に巻き付けて撚り線９を製造する。

芯線１３の移動に際して、制御手段であるコントローラ８は、芯線１３の繰り出し速度、撚り線９の巻き取り速度が目標値となるように、巻き取りモータ９２及び繰り出しモータ８２をそれぞれ制御する。それとともに、制御手段であるコントローラ８は、芯線の移動速度で定められる所定の速度でスプール３１が公転するように軸部材１１の回転速度を制御し、芯線１３の周囲に螺旋状に巻回される線材３２の巻き付けピッチを均一にする。そして、製造された撚り線９を順次ドラム９１に巻き付けて回収する。

このように、制御手段であるコントローラ８は、芯線１３の繰り出し速度と撚り線９の巻き取り速度が目標値となるように、巻き取りモータ９２及び繰り出しモータ８２をそれぞれ制御することにより、芯線１３の繰り出し、撚り線９の巻き取りによって繰り出しスプール８１に巻回された芯線１３の外径及びドラム９１に巻き取られた撚り線９の外径が変化した場合でも、軸部材１１の芯線通路１１ａを軸方向に移動する芯線１３の移動速度を、一定の目標値に保つ。

また、軸部材１１の周囲において公転する複数の公転体２３の自転は、自転禁止手段２５により禁止される。そして、公転体２３に枢支されたスプール３１にあっては、回転駆動手段４０により回転して線材３２を巻解き、スプール３１の円周方向に引き出される線材３２は、その引き出しの際に捩られるようなことはない。このように捩られていない線材３２を芯線１３の周囲に巻回することにより得られた撚り線９は、その線材３２の捩りに起因する撚り戻しが生じることは無い。

このため、芯線１３の移動速度に対応する所望の速度でスプール３１を軸部材１１の周囲において公転させることにより、単位長さの芯線１３の周囲に線材３２が螺旋状に所定のピッチで規則正しく撚られた撚り線９を得ることができる。

また、本発明では、芯線１３の周囲に線材３２を螺旋状に巻回する際に、芯線１３に巻き付けられる線材３２の巻き付き速度を検出し、芯線１３に巻き付けられる線材３２の巻き付き速度が所定の値になるようにスプール３１の回転を制御する。上記撚り線装置１０では、線材速度検出手段５０により芯線１３に巻き付けられる線材３２の巻き付き速度が検出される。具体的には線材３２が掛け回された速度検出用プーリ５２の回転速度をロータリエンコーダ５４が検出することにより線材３２の巻き付き速度を検出し、スプール３１の回転は、線材３２の巻き付き速度の検出出力が入力されたコントローラ８からの指令に基づいてサーボモータ４０により制御される。

即ち、スプール３１から巻解かれて繰り出される線材３２が、当初軸方向に移動する芯線１３に沿って延び、その後に、軸方向に移動する芯線１３の周囲に螺旋状に巻回されるものである場合において、芯線１３を中心としてスプール３１を公転させると、そのスプール３１から繰り出されて芯線１３に沿うように延びる線材３２に遠心力が作用する。

このように、芯線１３に沿って延びる線材３２に遠心力が作用するような状態で、撚り線９の製造速度を高めることを目的として、芯線１３を中心として公転するスプール３１の公転速度を高めると、その線材３２に作用する遠心力により、その遠心力に対抗する為に線材３２に張力が生じる。

また、線材３２はスプール３１の円周方向に引き出される為に、スプール３１に貯線された線材３２の巻回された直径は、線材３２が引き出される従って小さくなる。すると、スプール３１の周方向に引き出される線材３２と芯線１３からの距離も変動し、そのスプール３１から繰り出されて芯線１３に沿うように延びる線材３２に作用する遠心力も、公転の毎に又は線材３２が繰り出される毎に変化することになる。

してみると、芯線１３の繰り出し速度と共にスプール３１の公転速度を高めると、遠心力に対抗する為に線材３２に生じる張力もスプール３１の公転の毎に又は線材３２が繰り出される毎に変化し、芯線１３に巻回される線材３２のテンションが常に変化することになる。

しかし、本発明では、芯線１３に巻き付けられる線材３２の速度を検出し、その線材３２の速度が所定の値になるようにスプール３１の回転を制御する。上述した撚り線装置１０では、線材速度検出手段５０により芯線１３に巻き付けられる線材３２の速度を検出し、制御手段であるコントローラ８が芯線１３に巻き付けられる線材３２の速度が所定の値になるように、線材３２を繰り出すスプール３１の回転を制御することになる。

具体的に、例えば、スプール３１から繰り出される線材３２に遠心力が作用して、線材３２に加わるテンションが増加すると、芯線１３に巻き付けられる線材３２の繰り出し速度は遅延しそうであるが、この場合には、スプール３１の回転を早めて、芯線１３に巻き付けられる線材３２の繰り出し速度の遅延を防止し、その速度を一定に保つ。

逆に線材３２に作用する遠心力が減少すると、線材３２に加わるテンションも減少して芯線１３に巻き付けられる線材３２の繰り出し速度が早まることになるけれども、この場合には、スプール３１の回転を遅延させて、芯線１３に巻き付けられる線材３２の繰り出し速度が早まることを防止し、その速度を一定に保つ。

すると、スプール３１から繰り出される線材３２に遠心力が作用して、線材３２に加わるテンションが変化したとしても、単位長さあたりの芯線１３に螺旋状に巻回される線材３２の長さが変化することはなくなる。

即ち、芯線１３の単位長さあたりの移動に際して、スプール３１の公転回数及び角度は変化することはないので、芯線１３に巻き付けられる線材３２の速度が一定値となる所定の値であれば、各ノズル１１ｂから繰出されて単位長さあたりの芯線１３に螺旋状に巻回される線材３２の長さは常に一定となる。

そして、撚り線９の製造速度を高めるには、芯線１３の移動速度と共に、その芯線１３を中心とするスプール３１の公転速度を高めることが必要となるけれども、芯線１３に巻き付けられる線材の速度が所定の値になるようにスプール３１の回転を制御する本発明にあっては、芯線１３の移動速度と芯線１３を中心とするスプール３１の公転速度を高めても、単位長さあたりの芯線１３に螺旋状に巻回される線材３２の長さは常に一定となるので、撚りの程度が均一な撚り線９を得ることが可能となる。

よって、本発明の撚り線装置及び撚り線の製造方法では、撚りの程度を均一にしつつ、撚り線９の製造速度を著しく高めることが可能になるのである。

また、線材速度検出手段５０が、速度検出用プーリ５２とロータリエンコーダ５４を備えるので、芯線１３に巻き付けられる線材３２の速度を比較的安価かつ容易に検出することができ、速度検出用プーリ５２に掛け回された線材３２が更に掛け回される補助プーリ５３と、速度検出用プーリ５２から補助プーリ５３を遠ざける方向に付勢する弾性体５６を備えるので、速度検出用プーリ５２に線材３２を所定のテンションで掛け回すことができ、その速度検出用プーリ５２に対して線材３２が滑るようなことを防止して、線材３２の速度を確実に検出させることが可能となる。

なお、上述した実施の形態では、回転駆動手段として、サーボモータ４０を備えたものを例示したけれども、この回転駆動手段は、スプール３１を回転可能である限り、サーボモータに限られない。例えば、圧縮エア等の流体圧によりスプールを回転可能な流体圧モータを備えるようなものであっても良い。

また、上述した実施の形態では、６本の線材３２が芯線１３の周囲に螺旋状に巻き付けられた撚り線９を得る場合を説明した。けれども、芯線１３の周囲に螺旋状に巻き付けられる線材３２の数は６本に限られずに、線材３２の数は、３本であっても、４本であっても、５本であっても、７本以上であっても良い。

また、上述した実施の形態では、得られた撚り線９を回収手段９０であるドラム９１に巻き付けて貯線する場合を説明した。けれども、得られた撚り線９は必ずしも貯線しなくても良い。例えば、得られた撚り線９を図示しない巻線機にそのまま供給して、その巻線機により直ちに巻線に使用するようにしても良い。

また、上述した実施の形態では、線材速度検出手段５０が、速度検出用プーリ５２と、その速度検出用プーリ５２の回転速度を検出するロータリエンコーダ５４とを備える場合を説明した。けれども、芯線１３に巻き付けられる線材３２の速度を検出し得る限り、この線材速度検出手段５０は、速度検出用プーリ５２の回転速度を検出する形式に限られる物ではない。例えば、レーザ光を用いて線材３２の速度を非接触で測定するようにしても良い。

また、上述した実施の形態では、線材速度検出手段５０が各公転体２３にそれぞれ設けられる場合を説明した。けれども、芯線１３に巻き付けられる線材３２の速度を検出し得る限り、この線材速度検出手段５０は、各公転体２３に設けることを必要とせずに、他の部位に取付けるようにしても良い。例えば、図６に示す様に、軸部材１１の先端側に設けられた支持板２２に、線材速度検出手段１００を設けるようにしても良い。

この図６に示す線材速度検出手段１００は、第一及び第二転向プーリ６２，６３間の線材３２に直交する方向に延びて先端側支持板２２に設けられたレール１０１と、そのレール１０１に移動可能に枢支された補助プーリ１０２と、先端側支持板２２に設けられて第一転向プーリ６２からの線材３２を補助プーリ１０２側に転向させる第三転向プーリ１０３と、その補助プーリ１０２で折り返された線材３２を第二転向プーリ６３側に再び転向させる速度検出用プーリ１０４と、その速度検出用プーリ１０４の回転速度を検出するロータリエンコーダ１０５と、第三転向プーリ１０３及び速度検出用プーリ１０４の双方から補助プーリ１０２を離間させる方向に付勢する弾性体１０６とを備える。

即ち、スプール３１から巻解かれて枢支部材２３ｄを貫通した線材３２は第一転向プーリ６２により転向して芯線１３側に向かい、第三転向プーリ１０３において補助プーリ１０２側に更に転向する。第三プーリ１０２において転向した線材３２は補助プーリ１０２に掛け回されて折り返され、速度検出用プーリ１０４に向かい、その速度検出用プーリ１０４に掛け回された後に軸部材１１のノズル１１ｂに向かうことになる。

この図６に示す線材速度検出手段１００では、ノズル１１ｂ近傍の線材３２が掛け回された速度検出用プーリ１０４の回転速度をロータリエンコーダ１０５が検出することにより線材３２の巻き付き速度を検出することが可能となり、比較的安価かつ容易に線材３２の巻き付け速度を検出することができる。

そして、制御手段であるコントローラ８が芯線１３に巻き付けられる線材３２の速度が所定の値になるように、線材３２を繰り出すスプール３１の回転を制御することにより、単位長さあたりの芯線１３に螺旋状に巻回される線材３２の長さが変化することを防止して、均一に撚られた撚り線９を得ることができる。

また、図６に示す線材速度検出手段１００においても、速度検出用プーリ１０４に掛け回された線材３２が更に掛け回される補助プーリ１０２と、速度検出用プーリ１０４から補助プーリ１０２を遠ざける方向に付勢する弾性体１０６を備えるので、速度検出用プーリ１０４に線材３２を所定のテンションで掛け回すことができ、その速度検出用プーリ１０４に対して線材３２が滑るようなことを防止して、線材３２の速度を確実に検出させることが可能となる。

８コントローラ（制御手段）
９撚り線
１０撚り線装置
１２公転手段
１３芯線
３１スプール
３２線材
４０サーボモータ（回転駆動手段）
５０，１００線材速度検出手段
５２，１０４速度検出用プーリ
５３，１０２補助プーリ
５４，１０５ロータリエンコーダ
５６，１０６弾性体
７９芯線移動手段

Claims

軸部材(11)の中心を貫通して設けられた芯線(13)を前記軸部材(11)の基端側から先端側に向けて軸方向に移動させる芯線移動手段(79)と、
前記軸部材(11)に中心軸方向に所定の間隔を開けて設けられた一対の支持板(21,22)間に架設された複数の公転体(23)と、
前記複数の公転体(23)にそれぞれ設けられ線材(32)が巻回されて貯線され回転して前記線材(32)を繰り出すスプール(31)と、
制御手段(8)により制御され前記軸部材(11)を前記一対の支持板(21,22)とともに回転させて前記複数の公転体(23)を前記芯線(13)を中心として公転させる公転手段(12)と、
前記制御手段(8)により制御され前記線材(32)を巻解くように前記スプール(31)を回転させる回転駆動手段(40)とを備え、
軸方向に移動する前記芯線(13)の周囲に公転する前記複数の公転体(23)の前記スプール(31)から繰り出される前記線材(32)を前記芯線(13)の外周に螺旋状に巻回させる撚り線装置において、
前記芯線(13)に巻き付けられる前記線材(32)の速度を検出する線材速度検出手段(100)が先端側の前記支持板(22)に設けられ、
前記制御手段(8)は前記線材速度検出手段(100)が検出する検出出力が所定の値となるように前記回転駆動手段(40)を制御する
ことを特徴とする撚り線装置。
スプール(31)から繰り出される線材(32)を軸部材(11)に向かわせる第一転向プーリ(62)が支持板(22)に設けられ、
線材速度検出手段(50,100)は、前記第一転向プーリ(62)により転向して前記軸部材(11)に向かう前記線材(32)が掛け回される速度検出用プーリ(104)と、前記速度検出用プーリ(104)の回転速度を検出するロータリエンコーダ(105)とを備えた請求項１記載の撚り線装置。
線材速度検出手段(100)は、第一転向プーリ(62)により転向して軸部材(11)に向かう線材(32)に交差する方向に移動可能に設けられ速度検出用プーリ(104)に掛け回された線材(32)が更に掛け回される補助プーリ(102)と、前記速度検出用プーリ(104)から前記補助プーリ(102)を遠ざける方向に付勢する弾性体(106)とを更に備えた請求項２記載の撚り線装置。
軸部材(11)の中心を貫通して設けられて軸方向に移動する芯線(13)を中心として線材が巻回されて貯線されたスプール(31)が設けられた複数の公転体(23)を公転させ、前記複数の公転体(23)のスプール(31)から巻き解かれて前記軸部材(11)と平行に繰り出される線材(32)を前記軸部材(11)に向かわせた後に前記芯線(13)の周囲に螺旋状に巻回して撚り線(9)を得る撚り線の製造方法であって、
前記軸部材(11)に向かわせた後の前記線材(32)の速度を検出し、
前記軸部材(11)に向かわせた後の前記芯線(13)に巻き付けられる前記線材(32)の速度が所定の値になるように前記スプール(31)の回転を制御しつつ前記複数の公転体(23)を前記芯線(13)の周囲に公転させて前記スプール(31)から巻き解かれて繰り出される前記線材(32)を前記芯線(13)の周囲に螺旋状に巻回させる
ことを特徴とする撚り線の製造方法。