JPH07237817A - ボビンホルダ及び該ボビンホルダを備えた糸条巻取装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ボビンホルダ１の主要構成部材である回転円筒
７の外径を太くすることによって、その危険速度を高く
設定できる使用領域の広いボビンホルダ、及びこのボビ
ンホルダを備えた糸条巻取装置３１を提供する。 【構成】ボビンホルダ１を回転軸５と回転円筒７とで一
体に構成し、回転円筒内に回転軸方向にスライドするス
ライド部材３２を設ける。回転円筒７には、その外周面
上に出没してボビン４をチャッキングまたはリリースす
るチャッキングピン１６が設けられており、このピン
は、チャッキング力付与手段１８でボビン内周面上に突
出され、リリース力付与手段１０で退避される。回転軸
５の右端は、モータ３と直結されて糸条巻取装置３１を
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば、紡糸機から紡
出された糸条を高速で巻取る紡糸巻取機におけるボビン
ホルダおよびこのボビンホルダを用いた糸条巻取装置の
改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のボビンホルダとしては、例えば特
開平２−２２５２６８号公報や、実開平２−４６７７５
号公報に開示されたものが知られており、その一般的な
構成は図５のものである。すなわち、図５においてボビ
ンホルダ４０は、ホビン４が装着される長尺の回転円筒
４１、ボビンと回転円筒間に装着され、ボビンを直接チ
ャッキングする複数の弾性リング４２、弾性リング間に
介設される円筒スペーサ４３、上記弾性リングを図の右
方向に押圧することにより弾性リング４２にその外径を
増大せしめる前蓋４４、前蓋４４に上記押圧力を付与す
る皿バネ４５が主な構成部材となっている。上記弾性リ
ング４２は、その断面寸法としておおむね直径方向の厚
みが８ｍｍで軸方向長さが９ｍｍ程度のほぼ矩形のゴム
材の両側に、板厚３ｍｍの剛体リングが接着されて一体
に形成されてなるものである。例えば内径９４ｍｍのボ
ビンを把持する場合、従来のボビンホルダは、回転円筒
４１の外形は弾性リング４２の厚みがあるがために７８
ｍｍ程度となり、ボビン内径より１６ｍｍも大幅に細く
せざるを得ないものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、かかる細径の
回転円筒を有する従来のボビンホルダでは、どうしても
実用可能な回転速度、すなわち危険速度が低いがため
に、近年の糸条巻取速度の高速化に対応できないという
問題がある。

【０００４】すなわち、近年では合成繊維製造プロセス
の高速化が進み、６０００〜７０００ｍ／ｍｉｎもの高
速化に対応でき、しかもボビンコストの軽減が望める小
径のボビンホルダの要求が強い。しかし、製糸プロセス
の速度が決まればボビンホルダの危険速度の関係から物
理的にその形状、大きさがほぼ決まり、ボビンホルダの
諸仕様が決まれば自然に使用するボビンも決まってしま
うことが常であって、上記要求に装置面で応えることが
困難であった。

【０００５】すなわち、ボビンホルダの構成部材のう
ち、回転円筒４１が高速回転体の主要部をなし、その危
険速度Ｎｃ、言換えれば固有振動数は一般に次の式で表
すことができる。

【０００６】

【数１】 ここでＥ及びρは、それぞれ縦弾性係数及び比重で、回
転円筒４１の構成材料により決まる値であり、鉄の場合
はそれぞれ２１０００Ｋｇ／ｍｍ² 及び７．８５であ
る。また、Ｌ及びＩ、Ａは、それぞれ回転円筒の長さ及
び断面２次モーメント、断面積であり、回転円筒４１の
長さＬは、通常、回転円筒の危険速度を上げて性能を向
上させるため可能な限り短く設計するが、把持すべきボ
ビン全長によりおおむね決まる値である。仮に、長さが
１５０ｍｍのボビンを８個把持せんとすれば、回転円筒
４１の長さは必然的に１１６０ｍｍ程度となる。

【０００７】さらに回転円筒の危険速度を上げるには、
上式から明らかなように断面２次モーメントＩを大きく
し、断面積Ａを小さくすることが必要である。断面２次
モーメントを大きくし、断面積を小さくするには把持す
るボビンの内径ぎりぎりまで回転円筒４１の外径を大き
くし、かつ回転円筒の筒厚さを機械的強度ぎりぎりまで
薄くすることにより達成できる。

【０００８】本発明は、糸条巻取装置の性能向上を目的
として、ボビンホルダの主要構成部材である回転円筒の
外径を太くすることによって、その危険速度を高く設定
できる使用領域の広いボビンホルダ、及びこのボビンホ
ルダを備えた糸条巻取装置を提供せんとするものであ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のボビンホルダは、ボビンをチャッキングし
て回転せしめると共に巻取終了時には前記ボビンをリリ
ースせしめるボビンホルダであって、回転軸と、ボス部
が前記回転軸に固定され、筒部が回転軸方向に伸びると
共に把持すべきボビン位置に孔が設けられた長尺の回転
円筒と、該回転円筒の内周面近傍に設けられ、前記回転
軸方向にスライドするスライド部材と、前記回転円筒の
孔から回転円筒の外周面上に出没して前記ボビンをチャ
ッキングまたはリリースするチャッキング部材と、前記
スライド部材を前記回転軸の一方の方向にスライドせし
めることにより前記チャッキング部材を前記回転円筒の
外周面から突出せしめるチャッキング力付与手段と、前
記スライド部材を前記回転軸の他方の方向にスライドせ
しめることにより前記チャッキング部材を前記回転円筒
の外周面から退避せしめるリリース力付与手段と、から
なることを特徴とする。

【００１０】この場合、前記スライド円筒は、前記回転
円筒の孔に対応した位置にテーパ面を有するとともに、
各テーパ面の軸方向には前記回転軸方向に伸びる長孔を
有し、チャッキング部材は、前記回転円筒の孔から出没
するピン部と、前記スライド部材の長孔に遊嵌される細
径部と、前記長孔からの離脱を防止する大径部とからな
るチャッキングピンであることが好ましい。

【００１１】上記ボビンホルダの回転軸の一端部を軸受
部が片持ち状態に支承すると共にモータを直結すると、
糸条巻取用の糸条巻取装置を構成できる。この場合、軸
受部は、前記モータに固定されると共に、前記回転円筒
の内部に突出した環状支持体と、該環状支持体内に挿入
された前記回転軸を支承する軸受とで構成するのが好ま
しい。そして、前記チャッキング力付与手段は、前記ボ
ビンホルダの一端部に設けられ、前記リリース力付与手
段は、前記軸受部に設けられているのが好ましい。

【００１２】なお、本発明の把持対象であるボビンの材
質は、特に限定されるものではなく、例えば、紙管、プ
ラスチック管等如何なるものでもよいことは勿論であ
る。

【００１３】

【作用】まず、前準備として作業者がリリース力付与手
段を操作すると、スライド部材が回転軸方向にスライド
し、チャッキング部材が回転円筒外周面から内部に退避
する。回転円筒内にボビンが装着され、今度はチャッキ
ング力付与手段により上記とは逆方向にスライド部材を
スライドさせると、スライド部材がチャッキング部材を
ボビン内周面方向に押し上げ、チャッキング部材の頭部
が回転円筒外周面からボビン内周面に一斉に突出し、全
ボビンをその内周面で把持する。ボビンのリリース時
は、再びリリース力付与手段によりスライド手段をスラ
イドさせチャッキング部材を退避させる。すなわち、ボ
ビン内周面とボビンホルダ間には、従来のような弾性リ
ングが何ら介在しないので、ボビン内径を維持したまま
でこの分だけ回転円筒の外径が増加し、危険速度が上が
ることになる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。図１は、ボビンホルダ１を備えた糸条巻取
装置３１の縦断面図であり、ベース２上に固定されたモ
ータ３に直結されているボビンホルダ１が、４本のボビ
ン４を回転自在に把持している状態を示している。図１
において、ボビンホルダ１は、回転軸５と、内部にボス
部６を有する長尺の回転円筒７と、この回転円筒７に内
蔵されたホビン４のチャッキング機構８と、環状支持体
９に設けられた、ボビン４のリリース力付与手段１０と
で構成され、回転軸５、回転円筒７、チャッキング機構
８は一体に構成されている。回転円筒７は、ボビンホル
ダの危険速度を向上させるため、その材質は例えば、比
剛性の高い金属や、炭素繊維を用いた複合部材で構成
し、また、その肉厚もなるべく薄い方が好ましいことは
言うまでもない環状支持体９は、上記ボビンホルダ１を
できるだけボビンホルダ内部で支持するため、回転円筒
内部に突出した状態でモータ３の出力軸側側面に固定さ
れており、環状支持体内部に設けられた２個の軸受１１
で回転軸５を回転自在に支持している。また、回転軸５
は、モータ３の駆動軸３ａとカップリング１２を介して
接続されている。したがって、ボビンホルダ１は、モー
タ３により環状支持体９に支持された状態で回転するこ
とができる。

【００１５】ボビン４のチャッキング機構８は、図に示
すように、ボス部６の前後に、いずれも回転軸５方向に
スライド可能な前スライド円筒１２と、後スライド円筒
１３とが内蔵されており、これら両部材は、ボス部６の
側面の同一円上に複数個放射状に設けられた孔１４内に
スライド自在に挿入されたロッド１５と接触できるよう
にされている。このロッド１３は、その両端部を前スラ
イド円筒１２と後スライド円筒１３とに固定してもよい
が、これらの部材をスムーズに回転軸方向に移動させる
ためには固定せず、本実施例のように当接させるだけが
好ましい。本実施例では、これら前スライド円筒１２、
後スライド円筒１３、ロッド１５がスライド部材３２を
構成し、このスライド部材３２と後述するチャッキング
力付与手段１８とで上記チャッキング機構８を構成して
いる。

【００１６】回転円筒７の軸方向には、各々のボビン４
を把持するための複数個のチャッキングピン１６（チャ
ッキング部材）が、両スライド円筒１２、１３に対して
スライド自在となるように設けられている。本実施例で
は、各ボビン４の両端部近傍の位置であって、かつ、両
円筒１２、１３の周面の長孔１７内に一定間隔で放射状
に設けられている。

【００１７】図２は、図１のチャッキングピン１６付近
の拡大断面図である。すなわち、回転円筒７の周面の各
ボビン対応位置には、複数の孔７ａが設けられている。
チャッキングピン１６は、上記孔７ａよりももやや小径
のピン部１６ａ、さらに細径の軸部１６ｂ、大径部１６
ｃとから一体に構成されている。両スライド円筒１２、
１３の長孔１７は、チャッキングピン１６の軸部１６ｂ
の外径よりもやや大きな溝幅を回転軸５方向に有してお
り、そのモータ側端部は、チャッキンクピン１６が装着
できるように大径部１６ｃの外径よりもやや大きな内径
の孔１７ａが一体に設けられている。そして、両スライ
ド円筒１２、１３の特徴的なことは、スライド円筒はい
ずれも長孔１７の範囲内において、段差距離Ｌを有する
段差状に形成されており、しかもこの段差部分はテーパ
面１２ａ、１３ａに形成されている点である。したがっ
て、図２の状態からチャッキング機構８により、両スラ
イド円筒１２、１３を図の図の右方向に移動して、図３
の状態にすると、ピン１６のピン部１６ａが両スライド
円筒１２、１３の斜面１２ａ、１３ａによって上方に押
され、回転円筒７の孔７ａから突出するので、ボビン４
の内周面に食い込みボビン４を強固にチャッキングする
ことができる。このようにピン部１６ａは、ボビン内周
面と直接接触してボビンを強固にチャッキングするもの
であり、その材質としては、鉄系金属でも充分である
が、錆の生じないステンレス鋼、アルミニューム、真鍮
等の非鉄合金や、エンジニアリングプラスチック等の合
成樹脂を用いるのが好ましい。さらにボビンの把持効果
を上げるためには、図示のように先端部を山状にした
り、ローレット目状等にしてもよい。また、摩擦力を向
上させるためピン部にゴムをコーティングしてもよい。

【００１８】両スライド円筒１２、１３に図の右方向へ
の駆動力を付与するのが、図１のボビンホルダの左端部
に設けられたチャッキング力付与手段１８である。チャ
ッキング力付与手段１８は、前蓋１９、シール円筒２
０、圧縮ばね２１、シリンダ室２２で構成されており、
前蓋１９とシール円板２０は、それぞれ回転円筒７と前
スライド円筒１２の左端部に例えば図示しないパッキ
ン、液体シール等によって液密状態に固定されている。
また、両部材間に形成されたシリンダ室２２には、圧縮
ばね２１が装着され、前蓋１９の中央部には、空気入口
２３が設けられている。

【００１９】一方、ボビン４のリリース力付与手段１０
は、環状支持体９に断面Ｌ字状の内シリンダ２４と外シ
リンダ２５とからなるシリンダが固定され、シリンダ内
部には図の左右方向に進退するピストン２６がシリンダ
室２７、２８を形成するように設けられている。なお、
２９は、内シリンダ２４と外シリンダ２５とに設けられ
たＯリングであり、３０ａは、シリンダ室２７への圧空
供給路、３０ｂは、シリンダ室２８への圧空供給路であ
る。

【００２０】次に、本実施例装置の作用を説明する。

【００２１】まず、図１に示すように前準備として、図
示しない圧空供給源から圧空を圧空供給路３０ｂを経て
シリンダ室２８に流入させ、ピストン２６を図示の如く
右端まで移動させた後、作業者が４個のボビン４を回転
円筒７内に挿入し、それぞれのボビンを突出部７ａに当
接するまで押し込む。このときのチャッキングピン１６
と両スライド円筒１２、１３との位置関係は、図２の状
態である。

【００２２】次に、図示しない圧空供給源から圧空をチ
ャッキング力付与手段１８の空気入口２３に供給し、シ
リンダ室２２に流入させる。シリンダ室内に圧空が充満
すると、この圧空力と圧縮ばね２２の反発力とによっ
て、シール円板２０が前スライド円筒１２、ロッド１
５、前スライド円筒１２と一体となって図の右方向に移
動し、チャッキングピン１６と両スライド円筒１２、１
３との位置関係は、図３の状態となる。すなわち、図２
に示すように、両スライド円筒１２、１３が図１の左端
に位置していたときは、チャッキングピン１６は回転円
筒７の外周面から退避した位置にあるが、両スライド円
筒が右方向に移動すると、その斜面１２ａ、１３ａによ
って、チャッキングピン１６全体が段差距離Ｌ分だけ上
方に移動し、ピン部１６ａがボビン内周面に食い込んで
全ボビン４を強固に把持する。

【００２３】この状態でチャッキング完了であり、仮に
巻取中に何らかの事故でチャッキング力付与手段１８の
シリンダ室２２への圧空の供給が断たれても、圧縮ばね
２１の図の右方向への押圧力により、両スライド円筒１
２、１３は、把持位置を確保することができ、ボビンが
リリースされることはない。

【００２４】巻取が終了しボビンをリリースすると、今
度はリリース力付与手段１０の圧空供給路３０ａからシ
リンダ室２７に圧空を供給し、ピストン２６を図の左方
向に移動させる。ピストン２６が後スライド円筒１３の
右端部に当接し、スライド部材３２を図２の状態に復帰
させ、全てのチャッキングピン１６が回転円筒表面から
一斉に退避し、全ボビンのリリースが完了する。

【００２５】上述したように、本実施例装置では、チャ
ッキング部材であるチャッキングピン１６を全て回転円
筒７内部に内蔵させたので、ボビン４内周面と回転円筒
７との間に上述した従来のボビンホルダの弾性リング４
２と円筒スペーサ４３が一切不要になり、この分だけ回
転円筒の外径をアップさせることができる。したがっ
て、本発明のボビンホルダは、ボビン内径を維持したま
まで、換言すると従来ボビンのままで回転円筒の回転
数、すなわち危険速度を上げることができ、糸条巻取装
置の高速化が可能になるという格段に優れた作用効果を
有する。

【００２６】具体例として、回転円筒の長さが１１６０
ｍｍのボビンホルダで内径９４ｍｍのボビン４を８個把
持する場合、図５の従来のボビンホルダ４０では、回転
円筒３７の外径は７８ｍｍであったものが、本実施例の
ボビンホルダ１では、弾性リング４２が不要となった分
だけの９３、２ｍｍまで太径化する事ができた。これに
より従来の危険速度は１５２００ｒｐｍであったものが
１７５００ｒｐｍまで押し上げることができ、巻取速度
であるボビン周速に換算して８００ｍ／ｍｉｎも向上し
たところの５５００ｍ／ｍｉｎの高速巻取りが可能とな
った。

【００２７】

【発明の効果】請求項１、２のボビンホルダによれば、
現有ボビンの内径を維持した状態ままでボビンホルダの
危険速度（固有振動数）を高く設定できるので、従来の
ボビンホルダに比べて生産性が高くなることは勿論、ボ
ビンコストの低減に寄与する。また、ボビン内径を太く
しないので、巻取工程以降の工程における搬送設備など
の改造が一切不要である。

【００２８】請求項３の糸条巻取装置によれば、ボビン
ホルダを片持ち状態に支持しているので、ボビンホルダ
へのボビン装着が非常に容易となり、糸条の生産性が向
上する。

【００２９】請求項４の糸条巻取装置によれば、ボビン
ホルダを回転円筒内部で軸受が支承しているので、ボビ
ンホルダの回転が高速時においても振動せずに安定し、
危険速度の向上が一層可能となる。

【００３０】請求項５の糸条巻取装置によれば、ボビン
のリリース力付与手段を回転体外部の軸受部に設けたの
で、ボビンホルダの回転重量が減少し、危険速度の向上
がより一層可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るボビンホルダが用いら
れている糸条巻取装置の縦断面図である。

【図２】図１の糸条巻取装置のチャッキング部材近傍に
おけるリリース時の作動説明図である。

【図３】図１の糸条巻取装置のチャッキング部材近傍に
おけるチャッキング時の作動説明図である。

【図４】図３の長孔部の拡大平面図である。

【図５】従来のボビンホルダの縦断面図である。

【符号の説明】

１……ボビンホルダ ３……モータ ４……ボビン ５……回転軸 ７……回転円筒 ８……チャッキング機構 ９……環状支持体 １０……リリース力付与手段 １２……前スライド円筒 １３……後スライド円筒 １５……ロッド １６……チャッキング部材 １８……チャッキング力付与手段 ３１……糸条巻取装置 ３２……スライド部材

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボビンをチャッキングして回転せしめる
   と共に巻取終了時には前記ボビンをリリースせしめるボ
   ビンホルダであって、 回転軸と、ボス部が前記回転軸に固定され、筒部が回転
   軸方向に伸びると共に把持すべきボビン位置に孔が設け
   られた長尺の回転円筒と、該回転円筒の内周面近傍に設
   けられ、前記回転軸方向にスライドするスライド部材
   と、前記回転円筒の孔から回転円筒の外周面上に出没し
   て前記ボビンをチャッキングまたはリリースするチャッ
   キング部材と、前記スライド部材を前記回転軸の一方の
   方向にスライドせしめることにより前記チャッキング部
   材を前記回転円筒の外周面から突出せしめるチャッキン
   グ力付与手段と、前記スライド部材を前記回転軸の他方
   の方向にスライドせしめることにより前記チャッキング
   部材を前記回転円筒の外周面から退避せしめるリリース
   力付与手段と、からなることを特徴とするボビンホル
   ダ。
2. 【請求項２】 前記スライド円筒は、前記回転円筒の孔
   に対応した位置にテーパ面を有するとともに、各テーパ
   面の軸方向には前記回転軸方向に伸びる長孔を有し、前
   記チャッキング部材は、前記回転円筒の孔から出没する
   ピン部と、前記スライド部材の長孔に遊嵌される細径部
   と、前記長孔からの離脱を防止する大径部とからなるチ
   ャッキングピンであることを特徴とする請求項１のボビ
   ンホルダ。
3. 【請求項３】請求項１のボビンホルダの回転軸の一端部
   を、軸受部が片持ち状態に支承していると共にモータが
   直結されていることを特徴とする糸条巻取装置。
4. 【請求項４】軸受部は、前記モータに固定されると共
   に、前記回転円筒の内部に突出した環状支持体と、該環
   状支持体内に挿入された前記回転軸を支承する軸受とか
   らなることを特徴とする請求項３の糸条巻取装置。
5. 【請求項５】前記チャッキング力付与手段は、前記ボビ
   ンホルダの一端部に設けられ、前記リリース力付与手段
   は、前記軸受部に設けられていることを特徴とする請求
   項４の糸条巻取装置。