JPH0794308B2 - ボビンホルダ− - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ｛産業上の利用分野｝ 本発明は、１次危険速度以上を使用回転数範囲とし、高
速回転を安定して可能ならしめる小径長尺のボビンホル
ダーに関するものである。

｛従来の技術｝ 生産性の向上、糸品質の改善などを目的として合成繊維
の製造プロセスの高速化が進み、最近ではFOYに見られ
る如く、紡糸・延伸工程を直結化し、一気に5000〜6000
m/分で巻取るプロセスが開発されてきた。装置サイドに
おいても、上記高速プロセスを工業化するために6000m/
分レベルの高速ボビンホルダーが実用化され始めてき
た。また、上記高速化の指向と同時にボビンの多山化を
実現し、１回の巻取りで多量のパッケージを得ることが
できれば、より一層の生産性の向上を計ることが可能に
なる。しかもこれが小径ボビンを用いて実現できれば、
ランニングコストの低下を計ることができ、生産性が一
段と飛躍する。

かかる状況下においては、高速かつ多山取りが可能な小
径ボビン用長尺構造の高性能ボビンホルダーの開発が必
要となってきた。上記の高速かつ小径長尺のボビンホル
ダーを具現化するに際し、最大の問題は、該ボビンホル
ダーの回転時に発生する振動を如何に抑制するかであっ
た。

特公昭57-22864号公報で既に開示されているように、ボ
ビン保持機構が設けられた中空部を有するボビンホルダ
ー部内に回転トルクを伝達するボビンホルダー軸を嵌入
し、該ボビンホルダー軸を、該ボビンホルダー部に固定
せしめる構造とし、１次危険速度を乗り越えた回転数域
を使用範囲とする柔構造のものが知られている。

一方、長尺化のニーズは、例えば全長が150mmの標準的
なボビンで６山化、８山化へと拡大されるにつれて、ボ
ビンホルダー部全長も900mm、更には1mを越えるものが
必要となり、それに従い、上記ボビンホルダー部の中空
部も長くなってきた。

ところが、従来技術では、ボビンホルダー軸が入り込ん
でいるボビンを支持するボビンホルダー部の中空部厚さ
は軸方向に均一なものとされていた。

｛発明が解決しようとする問題点｝ しかしながら、かかる従来技術では、高速回転を実現す
ることができないということが判明した。すなわち、ボ
ビンホルダー軸が深く入り込んでいるボビンホルダー部
の中空部を形成している円筒部材が均一の肉厚さでもっ
て長く延びるため、該円筒部材の剛性と自重、更には該
円筒部上に設けられたボビン保持機構用部品やボビンな
どの外部重量によって決定される危険速度が使用回転数
域まで下ってきた。

この危険速度において、振動が非常に大きくなり、安全
上、上記ボビンホルダーを使用することはできず、した
がって、該円筒部材の剛性を上げるためには、大径化や
長さを短くせざるを得なかった。

このため使用されるボビン径は大きくなり、高価なボビ
ンを使用せざるを得ず、生産時におけるランニングコス
トを低下せしめることができなかった。また、円筒部材
の長さが短くなることにより、長尺化が不可能となり、
ボビンの多山化が実現できず、生産性の向上を達成する
ことができなかった。

本発明の目的は、上記の従来技術の欠点を除去せんとす
るものであり、中空部を有するボビン部が該中空部でボ
ビンホルダー軸と固定され、１次危険速度以上を使用回
転数範囲とする柔構造ボビンホルダーにおいて、該中空
部を長くせしめ、小径ボビンを使用して高速回転を可能
にする長尺ボビンホルダーを提供せんとするものであ
る。

｛問題点を解決するための手段｝ 上記目的を達成する本発明の構成は、 （Ａ）一端部側に中空部を有し、ボビンを把持するため
の保持機構が設けられたボビンホルダー部と、一端部が
駆動手段に接続され、他端部が前記中空部内を貫通して
前記ボビンホルダー部に固定されるボビンホルダー軸と
から構成されたボビンホルダーであって、 （Ｂ）前記ボビンホルダー軸は、前記ボビンホルダー部
と前記ボビンホルダー軸との接続部近傍においてフレー
ムから前記中空部内に突出された管状支持体で回転自在
に支承され、かつ、 （Ｃ）上記ボビンホルダー部の中空部肉厚が、上記ボビ
ンホルダー軸との接続部側で厚くされ、該接続部から前
記フレーム側に延びる前記一端部側で薄くされているこ
とを特徴とするボビンホルダーである。

以下、本発明は図面を参照しながら更に詳しく説明す
る。

第１図は本発明に係るボビンホルダーの構造を例示した
概略図である。

第１図で水平方向に片持式に配置されたボビンホルダー
１は、ボビン15a〜15dを把持する公知のボビン保持機
構、すなわち本実施例では弾性リング7a〜7hを軸方向に
圧縮することによりボビン内径まで弾性変形した該弾性
リング7a〜7hと該ボビン15a〜15dの内壁との間に生じる
摩擦力により把持する機構のボビン保持機構が設けられ
たボビンホルダー部２と、該ボビンホルダー部２の同軸
上に延長されたボビンホルダー軸５からなる。

ボビンを支持する上記ボビンホルダー部２は、前部円筒
部材３と後部円筒部材４の２つの部材に分割されてい
る。本実施例では、該前部円筒部材３は、上記ボビンホ
ルダー軸２と同一部材で一体化された構造となっている
が、何もこれに限定されるものではなく、該ボビンホル
ダー軸２と前部円筒部材３とが別部材からなり、嵌挿な
どの手段により締結一体化されている構造のものでよい
し、ネジなどの締結手段を緩めることにより自由に分割
できる構造のものでもよい。

前部円筒部材３の後端外径部を細径化した部分に、後部
円筒部材４を焼きバメ嵌挿することにより、該前部円筒
部材３と後部円筒部材４とを結合して一体化せしめ、ボ
ビンホルダー部２を形成している。

なお、分割された２つの部材、すなわち、前部円筒部材
３と、後部円筒部材４とを結合して一体化せしめる手段
としては、本実施例の如く焼きバメ嵌挿だけに限定され
るものではなく、溶接にて一体化させてもよいし、また
条件によっては、ネジなどの締結手段を用いてもよい。
要は、分割された別の部材をボビンホルダー部２の中間
部で結合して一体化せしめ、長尺のボビンホルダー部を
なすことが重要なのである。

後部円筒部材４のボビンを支持する部分においては、ボ
ビンホルダー軸５とボビンホルダー部２とが一体化され
た部分に対してボビンホルダー部端部の方向に延びるに
従って肉厚が薄くなるような構造とされている。

本実施例では、２段構造とされているが、何もこれに限
定されるものではなく、３段もしくは４段、さらにはそ
れ以上の多段構造でもよい。更にテーパ形状でもよい。
要は、ボビンホルダー軸５とボビンホルダー部２とが一
体化された部分から端部方向に延びるにしたがって後部
円筒部材４の肉厚を順次薄くすることにより均一の内厚
の円筒部材に比べて後部円筒部材４が自からの自重と剛
性とによって決定され得る危険速度を高くするような構
造であることが重要なのである。

後部円筒部材の後端には、フランジ形状のボビン位置規
制用ボビン当て14が設けられている。

上記後部円筒部材４の中空部内には、管状支持体６がフ
レーム21にボルト（図示せず）で締結され、突出してい
る。ボビンホルダー軸５は、管状支持体６の先端部に設
けられた軸受17a、およびフレーム21内に設けられた軸
受17b,17cにより回転自在に支承されている。

軸受17bと17cとの間には、中間部材18上に固定された電
動機回転子19が、また、該電動機回転子19と対応する位
置に電動機固定子20が配置されており、上記中間部材18
がボビンホルダー軸５に焼きバメによりブッシングさ
れ、回転トルクを伝達できる構造とされている。

なお、本実施例では、中間部材18は軸受17bと17cとの間
のボビンホルダー軸にブッシングされているが、何もこ
れに限定されるものではなく、条件によっては軸受17a
と17bとの間のボビンホルダー軸に焼きバメブッシング
してもよいし、更には、軸受17aと17bとの間、軸受17b
と17cとの間にも中間部材を焼きバメブッシングしても
よい。要は、本実施例のように、管状支持体６の内側に
ボビンホルダー軸５が軸受17a,17b,17cを介して支承さ
れているボビンホルダー１において、構造上前記ボビン
ホルダー軸５が細径化ならざるを得ない場合、中間部材
18を該ボビンホルダー軸５に焼きバメブッシングするこ
とにより、該ボビンホルダー軸５の剛性をアップさせる
ことが好ましいのである。

管状支持体６の先端部に設けられた軸受17aと、ボビン
ホルダー軸５とボビンホルダー部２とが固定され一体化
せしめられている部分との間に、軸受用カラー16が設け
られせている。該軸受用カラー16の外径部には、ネジ23
が加工されており、ボビンホルダー部２内の奥まった中
空状内にある軸受17aを抜き取る際に、利用できる構造
とされている。すなわち、該軸受用カラー16のネジ23に
螺合するめねじを有する分解工具（図示せず）を、ボビ
ンホルダ軸５より後側の軸に嵌め込まれたすべての部品
と管状支持体を抜き去った段階で、ボビンホルダ軸５の
後端より挿入され、軸受用カラー16に係合させて抜き取
るものである。

ボビンホルダー部２の先端部には止め輪11を介してバネ
押え部材10が装着されており、該バネ押え部材10からバ
ネ12が延び、ボビンホルダー部２の中空部の内径部に滑
かに動き得るように挿入されたピストン部材９を押し付
ける構造とされている。また、ピストン部材９は、上記
ボビンホルダー部２上に設けられた弾性リング7a〜7hを
軸方向に圧縮可能なように、該ボビンホルダー部２の外
径部をも滑かに動き得るような構造とされている。した
がって、バネ12によって発生されたスラスト力は、バネ
押え部材10により弾性リング7aに伝わり、該弾性リング
7aに伝わったスラスト力はカラー8aを介して次の弾性リ
ング7bにも伝達されることにより、順次弾性リング7hま
で伝播され、そしてこれら弾性リング7a〜7hが圧縮変形
することにより、ボビン15a〜15dを把持せしめる構造と
されている。

なお、ボビン15a〜15dのリリース時には、ボビンホルダ
ー軸５、およびボビンホルダー軸５とボビンホルダー部
２とが締結一体化された部分の中心部軸方向に設けられ
た小孔22により、加圧流体が送り込まれ、該加圧流体が
ボビンホルダー部２の前部に設けられた空間Ｓで拡大さ
れた圧力を利用してピストン部材９を押すバネ12を圧縮
せしめ、弾性リング7a〜7hの変形を元に戻すことによ
り、ボビン15a〜15dをリリースできる構造とされてい
る。

本実施例では、ボビンホルダー部の中空部を形成してい
る後部円筒部材４が中空部長さの約1/2近くで肉厚が薄
くせしめられている。このため、該後部円筒部材４の肉
厚の薄い部分は、剛性も若干低くなるが、自重も低減す
る。しかし、該後部円筒部材を支持する接続部側では肉
厚が厚くされており、剛性は高くなる。

すなわち、本発明によれば、上記接続部で支持された後
部円筒部材４において、剛性より自重の方が大きく影響
を及ぼす後端部と、剛性が大きく寄与する接続部側と
を、該接続部からの距離が離れるにしたがって、薄くさ
れていることにより後部円筒部材４の危険速度を使用回
転数範囲から高くするような構造とされている。

なお、本発明は、ボビンホルダー１を回転させた時に発
生する後部円筒部材４の危険速度を高くすることであ
り、例えば、後部円筒部材４の一部に凸部あるいは凹部
が設けられていても、本発明の趣旨から外れることのな
いのは言うまでもない。

｛実施例｝ 第１図に例示したと同一のボビンホルダーの振動と使用
回転数領域について述べる。

本ボビンホルダーは、ボビンホルダー部の全長が1200mm
で、内径110mm、外径135mm、長さが150mmのボビン８個
が装着され、かつ毎分6000m、回転数に換算すると、141
50rpmもの高速回転が必要とされるものである。

後部ボビンホルダー部をなす後部円筒部材Ｌの長さは55
0mmで、接続側の肉厚の厚い部分L₁部は、肉厚8mm、長さ
が300mmである。また、端部側の肉厚の薄い部分L₂部
は、肉厚が4mm、長さが250mmである（第１図参照）。

この時、後部円筒部材の危険速度は、16500rpmとなり、
充分に危険速度の裾野領域から離れた状態で6000m（141
50rpm）を達成することができる。

本ボビンホルダーを6000mまで回転させた時の軸受17b近
くに設けられたフレーム21上の振動を第２図に示す。

本ボビンホルダーは、第２図からも判るように、１次危
険速度1800rpm、更にはフレームから突出して固設され
た管状支持体の固有振動数4200rpmを乗り越えて、次の
後部円筒部材の危険速度16500rpmまでの間を使用領域と
し、安定して6000mの高速回転が可能になった。

｛比較例｝ 比較例として、後部円筒部材Ｌ部の長さは550mmで肉厚
だけが上記実施例と異なり、均一な8mmに加工されたボ
ビンホルダーを回転させた。

この時、後部円筒部材の危険速度は14000rpmまで下っ
た。

本ボビンホルダーは、5500m近くの12900rpmから振動が
非常に大きくなり、これ以上の高速回転は安全上できな
かった。

第３図にその時の振動結果を示す。

結局、目標の6000mは達成することができなかった。

本実施例と比較例では、後部円筒部材の肉厚を順次薄く
することにより、約15％危険速度を高くしたが、使用回
転数の条件によっては、例えば本実施例のように6000m
ではなく、5000mが要求される場合であれば、これ程差
異を設ける必要はなく、５％程度で良い場合もある。

｛効果｝ 以上、本発明は、上記の構成、作用を有するため、次の
如き優れた効果を奏する。

すなわち、ボビンホルダーを環状支持体が駆動手段側か
ら中空部を奥深く貫通してボビンホルダー部とボビンホ
ルダー軸との接続部近傍で回転自在に支持し、しかも上
記ボビンホルダー部の中空部肉厚が上記ボビンホルダー
軸との接続部側で厚くされ、該接続部からフレーム側に
延びる端部側で薄くされているので、ボビンホルダーの
危険速度が高くなり、したがってこの分だけ使用回転数
範囲が高くなって、安定した高速回転を可能ならしめる
ことができる。

また、従来技術に比べてボビンの小径化を計ることがで
きるので、ボビン費の低減を計ることができる。また、
ボビンホルダー部の長尺化を実現することができ、生産
性が向上するなどの利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る代表的な実施態様を示すボビン
ホルダーの概略図である。第２図は、第１図で例示され
たボビンホルダーを本発明にしたがって高速回転せしめ
た時の軸受振動を示すグラフである。第３図は、第１図
で例示されたボビンホルダーを従来技術にしたがって高
速回転せしめた時の軸受振動を示すグラフである。 図面中の符号の説明 １……ボビンホルダー、２……ボビンホルダー部 ３……前部円筒部材、４……後部円筒部材 ５……ボビンホルダー軸、６……管状支持体 7a,7b,7c,7d,7e,7f,7g,7h……弾性リング 8a,8b,8c,8d,8e,8f,8g,8h……カラー ９……ピストン部材、10……バネ押え部材 11……止メ輪、12……バネ 13……Ｏリング、14……ボビン当て 15a,15b,15c,15d……ボビン 16……軸受用カラー、17a,17b,17c……軸受 18……中間部材、19……電動機回転子 20……電動機固定子、21……フレーム 22……小孔、23……ネジ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）一端部側に中空部を有し、ボビンを
   把持するための保持機構が設けられたボビンホルダー部
   と、一端部が駆動手段に接続され、他端部が前記中空部
   内を貫通して前記ボビンホルダー部に固定されるボビン
   ホルダー軸とから構成されたボビンホルダーであって、 （Ｂ）前記ボビンホルダー軸は、前記ボビンホルダー部
   と前記ボビンホルダー軸との接続部近傍においてフレー
   ムから前記中空部内に突出された管状支持体で回転自在
   に支承され、かつ、 （Ｃ）前記ボビンホルダー部の中空部肉厚が、上記ボビ
   ンホルダー軸との接続部側で厚くされ、該接続部から前
   記フレーム側に延びる前記一端部側で薄くされているこ
   とを特徴とするボビンホルダー。