JP7185583B2 - スピンドルユニット - Google Patents

Description

本発明は、織機に供給される糸が巻かれたボビンを支持する糸供給用のスピンドルユニットに関する。

従来、織機に炭素繊維等の特殊糸を供給するクリールは、糸が巻かれたボビンを回転可能に支持するスピンドルユニットを備えている。このスピンドルユニットは、例えば特許文献１に記載されているように、架台に回転自在に支持された回転軸を含むスピンドル部と、このスピンドル部を制動する制動部とから構成されている。
制動部は、架台に支持され、回転軸の基端部に歯車を介して接続されている。

特開平１０－３１０９５５

特許文献１に記載されているスピンドルユニットでは、スピンドル部と制動部とが並べて設けられているために、装置全体が大型化するという問題があった。

本発明の目的は、小型化されたスピンドルユニットを提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係るスピンドルユニットは、固定フレームへの取付構造が一端部に設けられた支持軸と、回転時に抵抗が付与される制動軸を軸心部に有し、前記支持軸の他端部に前記支持軸と同一軸線上に位置するように結合された電磁空隙式ブレーキと、糸が巻かれたボビンの軸心部内に着脱可能に挿入される円筒状に形成され、中空部内に前記支持軸および前記電磁空隙式ブレーキが挿入された状態で前記支持軸に回転自在に支持されたスピンドル部材と、前記スピンドル部材と前記制動軸とを連動するように連結する連結機構とを備えたものである。

本発明は、前記スピンドルユニットにおいて、前記電磁空隙式ブレーキは、電磁パウダーブレーキであってもよい。

本発明は、前記スピンドルユニットにおいて、前記連結機構は、前記制動軸を横切る連結ピンと、前記スピンドル部材の前記電磁空隙式ブレーキを覆う先端部に設けられ、前記先端部を閉塞する蓋部材と、前記連結ピンが係合するように前記蓋部材に形成された穴とによって構成されていてもよい。

本発明は、前記スピンドルユニットにおいて、さらに、前記スピンドル部材の外周部に装着された弾性材製のリング部材を備え、前記リング部材は、前記スピンドル部材に対して移動する前記ボビンに摩擦抵抗を付与するものであってもよい。

本発明は、前記スピンドルユニットにおいて、前記支持軸は、前記スピンドル部材を回転自在に支持する円筒体を有し、前記電磁空隙式ブレーキのリード線は、前記円筒体の内部を通して配線されていてもよい。

本発明は、前記スピンドルユニットにおいて、さらに、前記支持軸の一端部と、前記支持軸の一端部に近接する前記スピンドル部材の開口部との間に位置する円環状の蓋体を備えていてもよい。

本発明は、前記スピンドルユニットにおいて、さらに、前記スピンドル部材の外周部であって前記ブレーキとは反対側の端部に、前記スピンドル部材の径方向の外側に向けて突出する突き当て部材を有していてもよい。

本発明においては、ブレーキがスピンドル部材の中に収容されている。このため、本発明によれば、小型化されたスピンドルユニットを提供することができる。

本発明に係るスピンドルユニットの断面図である。 スピンドルユニットの前方から見た正面図である。 スピンドルユニットの前端部を拡大して示す断面図である。 ブレーキハウジングの断面図である。 ブレーキハウジングの後方から見た背面図である。 スピンドル部材の後端部と支持軸との接続部を拡大して示す断面図である。

以下、本発明に係るスピンドルユニットの一実施の形態を図１～図６を参照して詳細に説明する。
図１に示すスピンドルユニット１は、炭素繊維からなる特殊糸２（以下、単に糸２という）を引き出すクリール（図示せず）に使用される糸供給用のスピンドルユニットである。糸２はボビン３に巻かれて保持されている。

ボビン３は、円筒状に形成されている。ボビン３の中空部には、スピンドルユニット１の後述するスピンドル部材４が着脱可能に挿入されている。スピンドル部材４は、図１において右側の端部からボビン３の中に挿入される。以下において、このスピンドルユニット１の構成を説明するうえで方向を示すにあたっては、便宜上、図１において右側を前側とし、左側を後側として説明する。

スピンドルユニット１は、図１中に最も左側に描かれているクリールの固定フレーム５に取付けられ、固定フレーム５から前方に向けて片持ち梁状に突出している。スピンドルユニット１は、固定フレーム５に固定された支持軸１１と、支持軸１１の前端部に結合された電磁空隙式ブレーキ１２（以下、単にブレーキ１２という）と、これらの支持軸１１およびブレーキ１２が挿入可能な中空部１３を有するスピンドル部材４などを備えている。

支持軸１１は、前後方向に延びる円筒体１４と、円筒体１４の後端部（支持軸１１の一端部）内に設けられた取付フランジ１５などを備えている。取付フランジ１５は、円板状に形成され、円筒体１４の径方向に延びる固定用ボルト１６によって円筒体１４に固定されている。取付フランジ１５の軸心部には、固定フレーム５の貫通孔５ａに嵌合する筒部１５ａと、雌ねじ１５ｂとが形成されている。これらの筒部１５ａと雌ねじ１５ｂとを有する取付フランジ１５が本発明でいう、支持軸の一端部に設けられた固定フレームへの取付構造に相当する。

スピンドルユニット１の固定フレーム５への固定は、固定フレーム５の後方から図示していない固定用ボルトを雌ねじ１５ｂにねじ込むことによって行われる。
円筒体１４の外周部であって、前端部と後端部とには、後述するスピンドル部材４を回転自在に支持する軸受１７，１８が設けられている。
円筒体１４の前端部であって前側の軸受１７より前側には、外径が相対的に小さい小径部１４ａが形成されている。

ブレーキ１２は、支持軸１１と同一軸線上に位置付けられて支持軸１１（円筒体１４）の前端部に結合されている。ブレーキ１２の支持軸１１への結合は、ブレーキ１２の最も外側でハウジングを構成する円筒状の筒体２１を使用して行われている。筒体２１は、円筒体１４の小径部１４ａの外周面に前方から嵌合し、筒体２１を径方向に貫通して小径部１４ａに螺着された複数の固定用ねじ２２によって小径部１４ａに固定されている。この実施の形態においては、２本の固定用ねじ２２が用いられている。これらの固定用ねじ２２は、筒体２１の周方向の２箇所に設けられた貫通孔２３（図４および図５参照）に通されている。筒体２１の外径は、円筒体１４の二つの軸受１７，１８どうしの間に位置する最大径部１４ｂの外径と同等である。

この実施の形態によるブレーキ１２は、電磁パウダーブレーキによって構成されている。なお、ブレーキ１２は、図示してはいないが、電磁空隙式ブレーキの一つである電磁ヒステリシスブレーキによって構成することもできる。電磁ヒステリシスブレーキは、例えば特許第６３９２７５７号に記載されているように電磁石式のものや、永久磁石式のものなどを用いることができる。永久磁石式の電磁ヒステリシスブレーキは、制動軸と一体に回転する磁性材からなるヒステリシス部材と、ヒステリシス部材を磁束が通過するように配置された複数の永久磁石などを備えている。永久磁石式の電磁ヒステリシスブレーキにおいては、永久磁石の位置をモータによって変えることにより制動力の大きさが制御される。

この実施の形態によるブレーキ１２（電磁パウダーブレーキ）は、図３に示すように、筒体２１（ハウジング）を含む円筒状のフィールドコア３１と、フィールドコア３１の前後方向の両端部にそれぞれスペーサー３２，３３と軸受３４，３５とを介して回転自在に支持された制動軸３６とを備えている。
フィールドコア３１は、筒体２１の内周部であって前後方向の中央部に固着された環状の電磁コイル３７と、電磁コイル３７を前後方向の両側から挟む前側コア３８および後側コア３９と、電磁コイル３７の内周側で前側コア３８と後側コア３９とに挟まれた断磁リング４０などを備えている。前側コア３８と、後側コア３９と、断磁リング４０は、それぞれ円環状に形成されている。
断磁リング４０は、前側コア３８と後側コア３９との間を磁束が通過することを規制する。前側コア３８と後側コア３９との間に生じる空間には絶縁樹脂４１が充填されている。

電磁コイル３７のリード線４２は、電磁コイル３７から筒体２１の長穴４３を通してフィールドコア３１の後方に引き出され、フィールドコア３１の後端と支持軸１１の円筒体１４との間を通されて円筒体１４の内部に導かれている。そして、リード線４２は、円筒体１４の内部を通されて円筒体１４の後端部まで延び、後述するスピンドル部材４より後方で円筒体１４の径方向に貫通して円筒体１４の外に導出されている。

スペーサー３２，３３は、制動軸３６と協働してフィールドコア３１との間にパウダー収容空間Ｓを形成している。これらの一対のスペーサー３２，３３は、制動軸３６との間をシールするシール部材４４，４５をそれぞれ備えている。シール部材４４，４５は、ブレーキ１２内の一対の軸受３４，３５どうしの間に位置している。
制動軸３６は、支持軸１１と同一軸線上に位置付けられ、ブレーキ１２内の一対の軸受３４，３５を貫通している。制動軸３６の、一対の軸受３４，３５の間となる部分にはロータ４６が一体に回転するように固着されている。ロータ４６は、一対のスペーサー３２，３３の間を通って径方向の外側に延びる円板状に形成されている。ロータ４６の外周面は、前側コア３８および後側コア３９の内周面と、断磁リング４０の内周面とに所定の隙間をおいて対向している。

パウダー収容空間Ｓにはパウダー４７が封入されている。パウダー４７は、電磁コイル３７が通電されることによって、図３に示すように、フィールドコア３１の内周面と、ロータ４６の外周面とに磁気によって吸着される。図３は、電磁コイル３７が通電されてパウダー４７がフィールドコア３１とロータ４６との間に集められている状態を示している。このようにパウダー４７が集められることによって、ロータ４６が制動軸３６とともに回転する際に抵抗が付与される。
制動軸３６の前端部は、フィールドコア３１より前方に突出しており、後述する連結機構５１を介してスピンドル部材４に連結されている。

スピンドル部材４は、ボビン３の軸心部内に着脱可能に挿入される円筒状に形成されており、図１に示すように、上述した支持軸１１の二つの軸受１７，１８に支持されたスピンドルベース５２と、スピンドルベース５２の前端部に結合された前側チューブ５３とによって構成されている。前側チューブ５３は、ブレーキ１２を径方向の外側から覆う位置に設けられている。前側チューブ５３が請求項３記載の発明でいう「電磁空隙式ブレーキを覆う先端部」に相当する。

スピンドルベース５２と前側チューブ５３とは、外径が互いに等しい円筒によって形成されている。スピンドルベース５２と前側チューブ５３との結合は、スピンドルベース５２の小径部５２ａの外周面に前側チューブ５３を嵌合し、前側チューブ５３を径方向に貫通する固定用ねじ５４を小径部５２ａに螺着させて行われている。
スピンドルベース５２の外周部であって後端部には、図６に示すように、Ｏリング５５と突き当て部材５６とが設けられている。

Ｏリング５５は、請求項４記載の発明でいう「リング部材」に相当するもので、スピンドルベース５２の環状凹部５７内に嵌め込まれて装着されている。Ｏリング５５は、ゴムやエラストマーなどの弾性材によって形成されており、スピンドル部材４に対して移動するボビン３に摩擦抵抗を付与する。このＯリング５５がボビン３とスピンドルベース５２との間に介在することにより、糸２が引かれたときにボビン３とスピンドル部材４とが一体に回転するようになる。

環状凹部５７は、スピンドル部材４の軸線方向に所定の長さを有しており、Ｏリング５５が環状凹部５７の中でスピンドル部材４の軸線方向に移動できるように形成されている。スピンドル部材４にボビン３を装着する以前は、図６に示すように、Ｏリング５５が環状凹部５７の前端側に位置している。スピンドル部材４にボビン３が装着された状態においては、図１に示すように、Ｏリング５５がボビン３によって押されて環状凹部５７の後端側に移動する。この状態でボビン３がスピンドル部材４に対して前方や周方向に移動する際には、Ｏリング５５との摩擦による抵抗が付与されることになる。

突き当て部材５６は、スピンドルベース５２の外周部であって後端部（ブレーキ１２とは反対側の端部）に嵌合するリングによって形成されており、スピンドルベース５２の径方向の外側に向けて突出している。スピンドルベース５２における突き当て部材５６の後方に隣り合う位置には、スナップリング５８が係合している。突き当て部材５６の後方への移動は、スナップリング５８によって阻止される。
また、スピンドルベース５２の後端の開口部と支持軸１１の後端部との間には蓋体５９が設けられている。蓋体５９は、ゴムやエラストマーなどによって円環状に形成されており、スピンドルベース５２の内周面に固着されている。

前側チューブ５３の前端部は、図３に示すように、連結機構５１を介して制動軸３６の前端部に連結されている。
連結機構５１は、制動軸３６を横切る連結ピン６１と、前側チューブ５３の前端部に設けられて前側チューブ５３の前端部を閉塞する蓋部材６２と、連結ピン６１が係合するように蓋部材６２に形成された穴６３とによって構成されている。この実施の形態による穴６３は、図２に示すように、制動軸３６と連結ピン６１とが嵌合する開口形状で蓋部材６２を貫通するように形成されている。

制動軸３６には、軸心を通って制動軸３６と直交するように延びる貫通孔６４が形成されている。連結ピン６１は、制動軸３６の貫通孔６４に例えば圧入されて制動軸３６に固定されている。
連結ピン６１が蓋部材６２の穴６３に係合することによって、スピンドル部材４と制動軸３６とが連結機構５１を介して連動するように連結される。

このように構成されたスピンドルユニット１にボビン３を装着するためには、先ず、ボビン３の中空部にスピンドル部材４の前端を挿入する。そして、スピンドル部材４に対してボビン３を後方に押す。このとき、ボビン３は、後端が突き当て部材５６に当接することによって後方への移動が規制されて止まる。このようにボビン３がスピンドル部材４に装着される過程でＯリング５５がスピンドルベース５２とボビン３の内周面とによって挟まれて弾性変形し、その状態で環状凹部５７内の後端部に移動する。

このようにボビン３がスピンドルユニット１に装着された状態でボビン３から糸２が織機によって引き出されることによりボビン３とスピンドル部材４とが一体に回転する。スピンドル部材４の回転は、連結機構５１を介して制動軸３６に伝達される。このとき、ブレーキ１２の電磁コイル３７が通電されていると、制動軸３６にブレーキトルクが作用してスピンドル部材４が回転する際に抵抗が付与され、織機によって引かれる糸２に張力が付与される。張力の大きさは、電磁コイル３７に供給する電力を変えることによって制御することができる。

この実施の形態によるスピンドルユニット１においては、ブレーキ１２がスピンドル部材４の中に収容されている。このため、この実施の形態によれば、スピンドル部材とブレーキとが並ぶ場合と較べると小型化されたスピンドルユニットを提供することができる。

この実施の形態による電磁空隙式ブレーキ１２は、電磁パウダーブレーキである。このため、軸線方向に磁性材製の部材と磁石とが並ぶ他の形式の電磁空隙式ブレーキを使用する場合と較べると、軸線方向に小型化されたスピンドルユニットが得られる。

この実施の形態による連結機構５１は、制動軸３６を横切る連結ピン６１と、スピンドル部材４の前側チューブ５３（ブレーキ１２を覆う先端部に）設けられ、前側チューブ５３を閉塞する蓋部材６２と、連結ピン６１が係合するように蓋部材６２に形成された穴６３とによって構成されている。このため、スピンドル部材４の内部に糸くず等の異物が入ることを蓋部材６２で防ぐことができる。このため、動作の信頼性が高いスピンドルユニットを提供することができる。

この実施の形態によるスピンドルユニット１は、スピンドル部材４の外周部に装着されたＯリング５５（弾性材製のリング部材）を備えている。Ｏリング５５は、スピンドル部材４に対して移動するボビン３に摩擦抵抗を付与するものである。
このため、ボビン３とスピンドル部材４とが常に一体に回転し、張力の大きさを精度よく制御することができる。

この実施の形態による支持軸１１は、スピンドル部材４を回転自在に支持する円筒体１４を有している。ブレーキ１２のリード線４２は、円筒体１４の内部を通して配線されている。このため、電磁コイル３７のリード線４２に干渉されることなく、スピンドル部材４を円筒体１４によって回転自在に支持することができる。したがって、この実施の形態によれば、径方向に小型化されたスピンドルユニットを提供することができる。

この実施の形態によるスピンドルユニット１は、支持軸１１の後端部と、支持軸１１の後端部に近接するスピンドル部材４の開口部との間に位置する円環状の蓋体５９を備えている。このため、スピンドル部材４の後端部内に糸くず等の異物が入ることを蓋体５９によって防ぐことができる。このため、動作の信頼性がより一層高いスピンドルユニットを提供することができる。

この実施の形態によるスピンドルユニット１は、スピンドル部材４の外周部であって後端部（ブレーキ１２とは反対側の端部）に、スピンドル部材４の径方向の外側に向けて突出する突き当て部材５６を有している。このため、ボビン３をスピンドルユニット１の正しい位置に簡単に装着することができる。したがって、ボビン３の回転がスピンドル部材４に正しく伝達されるようになり、糸２に張力を付与する動作の信頼性がより一層高くなる。

１…スピンドルユニット、３…ボビン、４…スピンドル部材、５…固定フレーム、１１…支持軸、１４…円筒体、１５…取付フランジ（取付構造）、１２…電磁空隙式ブレーキ、３６…制動軸、４２…リード線、５１…連結機構、５５…Ｏリング（リング部材）、５６…突き当て部材、５９…蓋体、６１…連結ピン、６２…蓋部材、６３…穴。

Claims (7)

1. 固定フレームへの取付構造が一端部に設けられた支持軸と、
   回転時に抵抗が付与される制動軸を軸心部に有し、前記支持軸の他端部に前記支持軸と同一軸線上に位置するように結合された電磁空隙式ブレーキと、
   糸が巻かれたボビンの軸心部内に着脱可能に挿入される円筒状に形成され、中空部内に前記支持軸および前記電磁空隙式ブレーキが挿入された状態で前記支持軸に回転自在に支持されたスピンドル部材と、
   前記スピンドル部材と前記制動軸とを連動するように連結する連結機構とを備えたことを特徴とするスピンドルユニット。
2. 請求項１記載のスピンドルユニットにおいて、
   前記電磁空隙式ブレーキは、電磁パウダーブレーキであることを特徴とするスピンドルユニット。
3. 請求項１または請求項２記載のスピンドルユニットにおいて、
   前記連結機構は、
   前記制動軸を横切る連結ピンと、
   前記スピンドル部材の前記電磁空隙式ブレーキを覆う先端部に設けられ、前記先端部を閉塞する蓋部材と、
   前記連結ピンが係合するように前記蓋部材に形成された穴とによって構成されていることを特徴とするスピンドルユニット。
4. 請求項１～請求項３のいずれか一つに記載のスピンドルユニットにおいて、
   さらに、前記スピンドル部材の外周部に装着された弾性材製のリング部材を備え、
   前記リング部材は、前記スピンドル部材に対して移動する前記ボビンに摩擦抵抗を付与するものであることを特徴とするスピンドルユニット。
5. 請求項１～請求項４のいずれか一つに記載のスピンドルユニットにおいて、
   前記支持軸は、前記スピンドル部材を回転自在に支持する円筒体を有し、
   前記電磁空隙式ブレーキのリード線は、前記円筒体の内部を通して配線されていることを特徴とするスピンドルユニット。
6. 請求項１～請求項５のいずれか一つに記載のスピンドルユニットにおいて、
   さらに、前記支持軸の一端部と、前記支持軸の前記一端部に近接する前記スピンドル部材の開口部との間に位置する円環状の蓋体を備えていることを特徴とするスピンドルユニット。
7. 請求項１～請求項６のいずれか一つに記載のスピンドルユニットにおいて、
   さらに、前記スピンドル部材の外周部であって、前記ブレーキとは反対側の端部に、前記スピンドル部材の径方向の外側に向けて突出する突き当て部材を有していることを特徴とするスピンドルユニット。

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