JPH07137935A

JPH07137935A - 連続往復移動装置

Info

Publication number: JPH07137935A
Application number: JP30728893A
Authority: JP
Inventors: Takeichi Nakahara; 竹一中原; Mikio Abe; 幹夫阿部; Katsuhiko Nishioka; 克彦西岡
Original assignee: Teijin Seiki Co Ltd
Current assignee: Nabtesco Corp
Priority date: 1993-11-12
Filing date: 1993-11-12
Publication date: 1995-05-30

Abstract

(57)【要約】【目的】リニアモータのような直線移動体を折返し部
において確実に折返させることができ、高速度で糸条の
綾振りが可能な装置を提供する。【構成】永久磁石（１）はステータヨーク（２）に固
定されており、永久磁石（１）とセンタヨーク（３）の
間には均一な磁束密度の磁界が発生している。ステータ
ヨーク（２）とセンタヨーク（３）はサイドヨーク
（４）に固定されており、磁束は永久磁石（１）よりセ
ンタヨーク（３）、サイドヨーク（４）、ステータヨー
ク（１）を通過して永久磁石（１）に戻る。サイドヨー
ク（４）の側面にセンタヨーク（３）を囲んで弾性スプ
リング（１９）が配置されて、光検出器（１８）はフラ
ンジ（５）が弾性スプリング（１９）に接触する近傍で
働くような位置に取付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電線など金属線や糸条
の巻取装置、特に紡績、撚糸機などの糸条の巻取装置に
おける綾振り部において、糸条を連続移動、連続往復さ
せる糸案内の連続往復移動装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、低速往復移動装置として、ハート
カムや油圧シリンダ等を利用することもあるが、現在
は、円筒カムが低価格なため使用されている。すなわ
ち、糸の巻取装置における糸案内の高速往復移動装置
は、円筒カムとカムローラまたは滑子を組合わせ直線軌
道上の糸案内と連結して回転運動を直線運動に変換し、
連続した円筒カム溝に従って連続往復移動を可能にした
装置が広く用いられている。

【０００３】周知のように、電気回転モータの回転力を
カップリング、ベルト等連結装置で円筒カムを駆動し、
カム溝に１条溝ではカムローラを、多条溝ではカム滑子
を、または組合わせて挿入し、円筒カムの表面に近づけ
て直線軌道レールを配置し、折り返し時のモーメントを
考慮した直線案内に糸案内を取付け、カムローラ軸また
はカム滑子軸で連結している。

【０００４】得られる糸条パッケージの耳高を最小に
し、均一にパッケージを形成するには、綾振りの折返し
時の反転時間を零にできれば好ましい。

【０００５】糸の移動に要する力は弦を横に動かす力に
類似し、駆動力の数％に過ぎないが、折返し部において
極く短時間で反転せねばならず、糸案内を反転する力は
移動体に重力加速度の数千倍の加速度を作用させる。こ
の瞬時の駆動力は円筒カムのフライホイール効果により
均一化されるが、移動体の質量中心をカムの円周内側に
配置できないので、移動体の構成要素にモーメント力を
生じ、直線軌道との嵌合部に悪影響を及ぼし、各構成要
素の最大の破損要因になっている。現実には装置を構成
できないためと運転寿命より反転部の交差するカム溝を
円弧等で結合し円滑に運転されるように構成している。

【０００６】高速綾振り装置では、移動体の質量を軽減
するため、直線案内とカム滑子を一体にし、円筒カムの
表面を直線軌道の一部に利用した構成もある。また、折
り返し部のカム溝を大円弧にし、カム滑子の質量中心を
円筒カムの表面内にし、円滑な高速往復移動を計った多
条円筒カム装置と円筒表面の溝で直接糸条を往復移動さ
せる多条円筒スリット装置、二種類の組合わせ、直線移
動は円筒カム装置で、折り返し部は円筒スリット装置で
高速綾振りを行った実用機も周知である。しかし、円筒
カム方式の歴史は古く、現在は技術の飽和点近くにあり
改善の期待度は零に等しい。

【０００７】これまでの開発は綾振りの高速化、長寿
命、低価格により生産効率を上昇させていたが、新たな
見地より開発すべき時代にある。各種のアクチュエータ
を検討した結果、低速から高速範囲の連続往復移動に円
筒カム方式を超える手段を発見した。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】往復移動装置の問題点
が移動体の質量と加速度による折り返し部の反転力にあ
ることは周知である。質量（ｍ）、加速度（ａ）、力
（Ｐ）とすればＰ＝ｍ×ａになる。また、移動速度
（ｖ）、停止距離（Ｌ）とすれば（ｍ×Ｖ²）／２＝Ｐ
×Ｌであるから、ａ＝Ｐ／ｍ＝ｖ²／（２Ｌ）になる。

【０００９】例えば、糸条の速度が２０００ｍ／min 、
綾角が１３°の場合、移動速度ｖ＝２０００×tan １３
°／６０＝７．７ｍ／ｓであり、停止距離Ｌ＝２mmであ
れば、折返し時の加速度ａ＝７．７²／（２×２×１０
^-3）＝約１４８０５ｍ／ｓ²となり、重力加速度はＧ＝
９．８ｍ／ｓ²であるから、折り返し時の加速度ａは重
力加速度の約１５１０倍となる。すなわち、移動体の重
量の１５１０倍の力が作用する。糸条が高速度になれ
ば、例えば２倍の４０００ｍ／min では前記の４倍の力
になる。

【００１０】円筒カム方式では円筒カムのフライホイー
ル効果で、この瞬時力エネルギーを解決しようとしてい
るが、前述したような問題がある。

【００１１】このような円筒カムや羽根トラバース装置
における折返しの不確実性、騒音などの問題を解決する
ために、実開昭６３−７７９５１号公報においては、ス
レッドガイドを装着したトラバースバーと一体の二次側
リニアモータ部と、この二次側リニアモータ部の移動範
囲を規制する２個のリミットスイッチと、前記二次側リ
ニアモータ部を前記リミットスイッチ側において挿通さ
せている一次側リニアモータ部とからなり、リミットス
イッチ側を二次側リニアモータ部の慣性走行間とし、リ
ニアトラバースモータ機構を形成せしめた糸条巻取装置
における綾振装置が提案されている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】綾振り装置は連続で反転
する。すなわち、反転の前後で速度は同じであり、方向
のみ１８０°異なることに本発明者は気付いた。高弾性
のゴムボールを床に落した時に反発する原理を利用し、
本発明では折返し部にスプリング、ゴム等の移動体の運
動方向の両側に移動体の慣性力エネルギを蓄積し、放出
する物体を配置し、慣性力エネルギを反転させて移動体
に付加するようにし、直線部のみ等速度に制御された移
動体を折返し部では上記スプリング、弾性体等の移動体
の運動方向の両側に移動体の慣性力エネルギを蓄積し、
放出する物体により、慣性力エネルギを反転させて移動
体に付加するとにより、速度を反転させることに成功し
た。

【００１３】この手段は、スターリングサイクルエンジ
ンの熱再生交換器と同様であり、ほぼ同速度で反転され
る。また、折り返し時の速度をスプリングの反発に委ね
られるリニヤモータのような駆動に最も適している。

【００１４】バネ常数（ｋ）とすれば、角振動数（ｋ／
ｍ）^1/2の単振動運動であり、蓄積されるエネルギーは
（ｋ×Ｌ²）／２になることは周知である。よってｋ＝
ｍ×（Ｖ／Ｌ）²、また、Ｌ＝Ｖ（ｍ／ｋ）^1/2にな
る。

【００１５】例えば、リボン（鬼綾）の防止に綾振り速
度を１０％変動させると、停止長さも１０％変動するの
で、騒音および材質の疲労寿命の許される限り短い停止
長さが好ましい。長く取り過ぎるとパッケージの成形条
件で停止長さの変動を捕えず綾落ちになったり、耳高に
なったりする。防止するためには、スプリングの位置を
綾振り速度の変動に同調して移動させたり、耳崩しを行
なわせる機構や制御回路等を付加する必要が生じる。

【００１６】例えば、移動体の質量ｍ＝２０ｇとすれ
ば、バネ常数（ｋ＝２．９６×１０⁵Ｎ／mm）、最大停
止力（Ｆmax ＝５９２Ｎ）であり、移動体または、弾性
体の応力σ＝１０ＭＰａとすれば、加重面積は（ｓ＝５
９mm²）になる。この面積で接触音のない磁石の反発力
を利用すれば、磁束密度Ｂ＝（８×π×１０⁷×σ）^1/
²＝５Ｔとなり、常温体磁石は現在開発されていないの
で、接触面に凹凸の空気逃し溝を付けることが好まし
い。また、バネ常数が大きいので、スプリングは高弾性
ゴム質の体積弾性率を利用する形状が好ましい。停止力
も大きいので、偶数の綾振り装置で互いの停止力を打ち
消すように同期制御するのが好ましい。

【００１７】

【実施例】リニヤモータは回転モータの円周展開と見れ
ば多種類になり、その種類はリニヤ直流モータ、リニヤ
誘導モータ、リニヤパルスモータに大別される。実施例
は電気子にコイルを、ステータに永久磁石を配置した単
純なリニヤ直流モータと単純な反転制御回路で構成して
いる。以下、詳細に説明する。

【００１８】図１〜図５は本発明の一実施例を示し、図
１は図３のＤ−Ｄ断面図、図２は正面図、図３は図１の
Ａ−Ａ断面図、図４は図２のＢ−Ｂ断面図、図５は図２
のＣ−Ｃ断面図である。

【００１９】図１において、ステータヨーク２とセンタ
ヨーク３とが互いに平行してサイドヨーク４に固定され
ている。永久磁石１がステータヨーク２に固定されてお
り、永久磁石１とセンタヨーク３の間には均一な磁束密
度の磁界が発生している。磁束は永久磁石１よりセンタ
ヨーク３、サイドヨーク４、ステータヨーク１を通過し
て永久磁石１に戻る。

【００２０】センタヨーク３にはフランジ５付きコア６
が挿入されており、コア６はセンタヨーク３の軸方向に
自由に移動可能である。コア６には電気絶縁被覆された
細線がコア６の移動方向と直角に多数回巻かれており、
電気子７を形成している。電気子７に電流を流すと、電
流の方向に応じてフレミングの左手の法則に従い作用す
る力により、コア６はセンタヨーク３の軸方向に移動す
る。

【００２１】送電レール８がセンタヨーク３に平行して
設けられ、送電レール８の両端部は電気絶縁材質のレー
ルホルダ１２に支持され、サイドヨーク４に固定されて
いる。送電レール８はフランジ５の一部を貫通して、電
気子７への送電路と直線軌道とを兼ねている。また、フ
ランジ５にはセンタヨーク３に直交して形成された溝９
があり、溝９内に電気ブラシ１０とコイルバネ１１が装
着されている（図２、図４参照）。コイルバネ１１は電
気ブラシ１０を送電レール８にやわらかく押しつけてい
るので接触移動が可能であり、電気ブラシ１０に接続さ
れた電気子７への給電を行う。

【００２２】図２〜図４に示すように、フランジ５の先
端には糸案内受け１３が取付けてあり、その先端に糸案
内１４が取着されている。図３，ｒ＠４ｉ示すように、
糸１５は糸案内１４を通過して摩擦駆動ローラ１６に巻
かれる。図より省略された糸筒は摩擦駆動ローラ１６の
表面に回かれた糸の軌跡を転写して巻取り、パッケージ
が形成される。

【００２３】図３、図４に示すように、フランジ５の端
部には電流の切換えタイミングを得るため、光遮蔽板１
７が取付けられており、ステータヨーク２に透過式の光
検出器１８が設けられている。

【００２４】また、図１、図２に示すように、サイドヨ
ーク４の内側側面にセンタヨーク３を囲んで弾性スプリ
ング１９が配置されてている。なお、前述した光検出器
１８はフランジ５が弾性スプリング１９に接触する近傍
で働くような位置に取付けられている。

【００２５】光遮蔽板１７が光検出器１８を遮蔽するこ
とにより発生される信号で制御回路は電流を反転させ
る。往復移動体には慣性力に勝る推力を持たせていない
ので、弾性スプリング１９は力が均衡するまで圧縮され
反発する。すなわち、エネルギー再成交換が行われる。

【００２６】別の実施例を図６に示す。図６の実施例に
おいては、糸条の綾振領域に沿って延在する案内体と案
内体に沿って往復動する往復移動体からなり、往復移動
体にリニアモータの可動部が装着され、案内体がリニア
モータの固定部となっている糸条綾振装置の構成は前述
した実施例と同様であり、図示を省略している。この実
施例においては、弾性スプリング１９を具備したストッ
パの位置を固定ではなく、別の制御手段（図示した実施
例ではプログラムされたパターン）により駆動手段（図
示した実施例ではモータ）を移動させて、任意のパター
ンの巻取りを可能としている。

【００２７】

【発明の効果】本発明によりリニアモータのような直線
移動体を折返し部において確実に折返させることがで
き、高速度で糸条の綾振りが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、図３のＤ−Ｄ断面図
である。

【図２】本発明の一実施例の正面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図４】図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図５】図２のＣ−Ｃ断面図である。

【図６】他の実施例の正面図である。

【符号の説明】

１永久磁石２ステータヨーク３センターヨーク４サイドヨーク５フランジ６コア７電気子８送電レール９溝１０電気ブラシ１９弾性スプリング

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気磁気エネルギを直接直線的な運動エ
ネルギに変換し、発生推力で移動体を連続移動、連続往
復させる装置において、移動体の運動方向の両側に移動
体の慣性力エネルギを蓄積し、放出する物体を配置し、
慣性力エネルギを反転させて移動体に付加することを特
徴とする、エネルギ再成の連続往復移動装置。
【請求項２】糸条の綾振領域に沿って延在する案内体
と該案内体に沿って往復動する往復移動体からなり、該
往復移動体にリニアモータの可動部が装着され、前記案
内体がリニアモータの固定部となっており、前記往復移
動子の折返し端に弾性部材が設けられていることを特徴
とするリニアモータを用いた糸条綾振装置。