KR100307242B1 - 보빈홀더및그보빈홀더를구비한권취장치 - Google Patents

Abstract

본 발명의 보빈 홀더(1)는 원통형상의 보빈(23)과 보빈을 끼우는 회전원통(2)의 사이에 링형상의 스프링 부재(30), 스프링 부재(30)의 양 측면에 고정된 한 쌍의 강체 링(38), 강체 링 사이에 있고, 또, 스프링 부재의 내외주 상에 마련된 고무부재(39)로 이루어지는 박형화된 탄성 링(3 a~h)를 느슨하게 끼운다. 그리고, 상기 탄성링의 양 측면에서 각각의 강체 링(38)을 압압하여, 링 상의 스프링 부재(30)를 바깥쪽 지름방향에 증경변형시켜서, 고무부내(39)를 보빈(23) 내주면에 밀착시키는 것으로 파지한다.

이 경우, 상기 보빈 홀더에 있어서, 전기 회전원통의 바깥쪽 지름 Ds과, 보빈의 안쪽지름 Db의 지름차 δ가 10㎜이하이며, 또, 그 회전원통의 단부 측의 얇은 두께 t가, 그 회전원통의 구동축과의 맞춤부 근방의 얇은께보다도 얇은 형상을 하는 양태의 것으로 하여도 좋다.

이와 같은 보빈 홀더(1)를 예를 들어 실가닥, 강성 등의 선상체라든가, 합성수지제 필름, 섬유시트, 종이 등을 보빈(23)에 감는 권취장치로서 구성하면, 강력하게 보빈을 파지한 상태로 고속감기가 실현된다.

Description

[발명의 명칭]

보빈 홀더 및 그 보빈 홀더를 구비한 권취(券取)장치

[발명의 상세한 설명]

[기술분야]

본 발명은, 예컨대 실가닥이라든가 강선(鋼線) 등의 선상체(線狀體)나, 합성수지제 필름, 포백(布帛), 종이 등의 시트형상물의 감기에 사용되는 보빈 홀더 및 이 보빈 홀더를 구비한 권취장치의 개량에 관한 것이며, 자세하게는, 보빈 안쪽지름을 굵게하지 않고 강력하게 보빈을 붙잡은 상태로 고속감기를 가능하게 하는 보빈 홀더 및 이 보빈 홀더를 구비한 권취장치에 관한 것이다.

[배경기술]

근래, 예컨대 합성섬유제조 프로세스에 사용되는 실 가닥 권취장치에 있어서는, 생산성의 향상, 코스트의 저감, 실 품질의 개선 및 차별화를 도모하기 위해 장치의 고성능화가 추진되고 있으며, 오늘날에는, 전장 1000㎜를 넘는 보빈을 장치하는 보빈 홀더를 구비한 권취장치가 실현되기에 이르렀다.

그러나, 말할 것도 없는 생산성 향상ㆍ코스트 저감은 오늘의 합성섬유 산업으로서 극히 중요한 명제이며, 특히 보빈 비용의 삭감이 도모되는 작은지름(小徑)보빈을 한번에 다수 파지할수 있는 이른바 소경장척형의 고속감기가 가능한 보빈홀더 및 이 보빈홀더를 사용한 감기장치의 출현이 기대되고 있다.

그런데, 작금의 실 가닥 감기 기계에 사용되는 보빈 홀더는 상기 필요에 따라서 장척화(長尺化)됨과 동시에 감는 회전수는 저속위험속도를 넘어, 진동에너지가 초과할 수 없는 고차의 위험속도[이하, 간단히「위험속도(Nc)」라 칭한다.] 보다도 낮은 회전수 영역에서 사용하는 것이 주류로 되고 있다.

이와 같은 종래의 보빈 홀더로서는, 예컨대 특개평 2-225268호 공보 등에 개시된 것이 알려져 있으며, 이 보빈홀더의 일반적인 구성은 도11에 보이는 바와 같다.

즉, 종래의 보빈 홀더(10)는 모터 축(12)에 커플링(13)을 통해 직결된 보빈 홀더 축(14)의 좌단부에 고정되어 있는 것으로, 회전원통(15), 이 회전원통의 외주에 끼워진 복수(도면에서는 8개)의 탄성 링(16 a∼h), 이 탄성 링을 위치 정하는 원통 스페이서(17 a∼g), 각 탄성 링(16 a∼h)을 도면의 오른쪽 방향으로 밀어누르는 앞뚜껑(17), 이 앞뚜껑에 상기 오른쪽 방향으로의 압압력을 부여하는 접시 스프링(18) 및 피스톤(19)으로 이루어지는 압압기구(20)로 구성된 것으로, 상기 모터 축(12)과 보빈 홀더축(14)에는 연통하는 압축공기의 공급구멍(12a, 14a)이 마련되어 있고, 상기 탄성 링(16 a∼h)은 도12에 보인 바와 같이 고무링(21)의 양 측면에 강제 링(22)을 접착하여 일체화시킨 것이다.

그리고, 상기 보빈 홀더(10)는 보빈(23)을 잡는 경우, 접시스프링(18)의 압압력(押壓力)(도면의 오른쪽방향으로의 확개력)에 의해 앞뚜껑(17)을 도면의 오른쪽방향으로 이동시키어 각 탄성 링(16 a∼h)을 양 측면방으로 부터 압축한다. 이 때, 고무링(21)의 용적은 거의 변화하지 않아서, 상기 고무링은 양 측면 방향으로부터의 압축변화분에 상당하는 용적만 반경방향에 증경변형하여 보빈(23)을 파지한다. 즉, 상기기 고무링의 지름방향두께가 두꺼울수록 같은 크기의 측면방향으로부터의 압축변형에 대한 변화용적이 커져, 이에 상당하는 중경변형을 얻을 수 있기 때문에, 보빈을 강고하게 파지할수 있다. 때문에, 종래의 탄성 링(16)에서는 두께가 7∼10㎜나 되며, 그보다 얇은 것은 중경변화가 작아 보빈을 강고히 파지할수 없게 되어 통상 사용되는 일이 없었던 것이다.

한편, 보빈(23)의 파지을 해제(릴리스)하는 경우는 도시하지 않은 압축공기원에서 압축공기를 공급구멍(12a, 14a)으로 공급하여 피스톤(19)을 접시스프링(18)의 압압력에 거슬러 도면의 좌측방향으로 구동시키고, 동시에 앞뚜껑(17)을 도면의 좌측방향으로 이동시키어 고무링(21)의 증경변형에 의한 팽창을 풀어 릴리스하는 것이다.

그러나, 이상 설명한 종래기술로서는 이후의 말할 것도 없는 고성능화의 요구, 즉, 작은 지름 보빈을 다수 파지하여 고속으로 실 가닥을 감아대는 보빈 홀더를 제공하는 것이 물리적으로 대단히 어렵다.

종래기술에 있어서, 실가닥의 고속감기를 실현하려면 권취기의 보빈 홀더(10)의 작은지름을 크게하는 것이 필수라는 것을, 이하, 이론식을 인용하여 설명한다.

즉, 보빈 홀더(10)의 사양 결정에 가장 크게 영향을 미치는 요소부재는, 구성요소 중에서 가장 긴 회전원통(15)이고, 그 위험속도 Nc, 환언하여 고유진동수는 일반적으로 다음의 식1로 나타내며, 이 값이 큰 것이 보빈 홀더 전체의 위험속도를 높이게 된다.

여기서, 회전원통의 단면적 A 및 단면 2차 모멘트 Ⅰ는 횐전원통의 바깥지름 Ds 및 안쪽지름 Di 사이에 각각 A ∝ (Ds²-Di²), Ⅰ ∝ (Ds⁴-Di⁴)의 관계가 있기 때문에, 식1은

로 변경할수 있다.

여기에서 E 및 p는 각각 종탄성계수 및 비중으로, 회전원통(15)의 구성재료에 의해 정해진 값이고, 철(鐵)의 경우는 일반적으로 각각 21000㎏/㎟ 및 7.85이며, 이들의 값에 의해서 위험속도 Nc을 큰 값으로 올리는 것은 현재 상태에서는 크게 기대할 수 없다.

그러므로 위험속도를 올리는 수단으로서는 ①회전원통의 길이 L을 짧게 하거나, ②바깥지름 Ds를 크게 하거나, ③또는 안쪽지름 Di의 값을 고속회전체로서 강도의 허용범위 내에서 가능한 크게 하는 것이 필요하다.

(1)그러나, ①의 길이 L은 회전원통(15)의 위험속도를 올리기 때문에 가능한한 짧게 설계하나, 파지할 보빈(23)의 전장에 의해 대개 정해지는 값이다. 예컨대, 길이 L 이 150㎜ 인 보빈을 8개를 파지하는 경우, 회전원통(15)의 길이는 필연적으로 보빈 전장1200㎜에 가까운 값을 필요로 하게 되어, 일반적으로 1150~1200㎜ 정도의 길이의 것이 사용되며, 이 값을 작게하는 것은 물리적으로 불가능하다.

(2)다음에 ②의 바깥지름 Ds을 크게하기 위해서는, 일반적으로 느슨하게 끼 우는 탄성 링(16 a∼h)의 직경, 역시 크게 하지 않으면 안되며, 그렇게 하면, 이에 수반하여 사용 보빈도 지름을 크게 해야 한다. 그러나 보빈의 지름증가는 보빈비용의 상승에 직접 이어지기 때문에, 위험속도(Nc)의 상향에 의한 감기속도의 고속화ㆍ생산성 향상의 효과는 상쇄되고 만다.

그러나, 여기서 유효한 수단으로서 생각할 수 있는 것은, 각 탄성링(16 a~h) 의 반경방향의 두께 T을 매우 얇게 하여 회전원통(15)의 바깥지름을 올리는 일이다. 결국, 사용보빈의 안쪽지름 Db의 변경을 수반함이 없이 탄성링의 두께를 얇게 할 수 있으면 그 만큼 회전원통의 바깥지름 Ds 을 크게 할 수 있어, 보빈 홀더의 위험속도를 올려서 보다 고속의 회전을 가능하게 할수 있다고 생각된다.

그러나, 단순히 탄성링(16 a∼h)의 반경방향의 두께 T을 얇게 하면 다음의 문제가 있다. 예컨대 보빈(23)을 8개 축방향으로 파지하는 경우, 통상, 탄성링(16 a∼h)은 각 보빈에 2개씩 사용되어 전부 16개 사용한다. 각 보빈(23)을 파지하는 데에는 상기한 바와 같이 앞뚜껑(17)으로부터의 압압력에 의해 탄성 링(16 a∼h)의 바깥지름 방향의 변형을 행하는데, 상기 생각처럼 두께 T을 얇게하면, 고무링(21)의 전체용적이 감소하여, 측면방향으로부터의 압압력이 작용하여도 보빈(23)을 강고히 파지할 만큼의 바깥지름방향으로의 팽창을 얻을 수는 없다. 또 얇아진데 따른 용량감소분을 회복하기 위해 고무링(21)을 단순히 축 방향으로 길게 하여서는, 상기 고무링(21)은 얇은 두께의 원통형상으로 되어 있고, 압압력이 작용한 때에 좌굴(buckling)을 발생하여, 이 역시 보빈(23)을 강고하게 잡을 만큼의 바깥지름 방향으로의 팽창을 얻을 수는 없다.

한편, 탄성 링의 두께 T을 얇게 해가는 것은 보빈 릴리스시의 빼내기에 있어서도 문제가 있어, 앞뚜껑(17)의 압압력이 해제되어도 탄성 링(16 a-h)의 두께를 얇게한 사실에 의해서 고무링(21)의 복원력이 작아져, 앞뚜껑(17)으로부터 가까운 1-2개의 탄성 링(16a, 16b)의 고무링(21)은 원래의 형태로 복원되나, 앞뚜껑(17)에서 먼 모터(11)가까이 위치하는 탄성 링(16g, 16h)등은 보빈 내주면과 회전원통(15)의 외주면과의 마찰력을 이겨내지 못하기 때문에 지름이 증가 되며, 이 때문에 보빈의 빼내기 불량이 생기고 만다. 이상 설명한 바와 같이, 회전원통(15)의 위험속도를 고속영역에 까지 끌어올리려, 탄성 링(16 a∼h)의 반경방향의 두께 T을 얇게 하는 일은 종래의 기술을 이용하는 한 실현되지 않는 것이다.

그래서, 이와같은 탄성링에 주목하여 설계 기술로서 몇몇의 종래기술도 눈에 띈다. 예를들면, 미국특허 명세서 5,217,175호에 나타나 있는 바와같이, 탄성링을 구성하는 고무링의 단면형상을 변화시킨 것을 볼 수가 있다.

그렇지만 상기 탄성 링은 보빈을 내주면 측으로부터 파지력로서 단지 고무 등의 탄성재료의 복원력만에 의지하고 있기 때문에, 얇은 두께(薄肉)로 한 경우에 충분한 파지력을 얻을 수 없다는 결점이 있다. 게다가, 상기수단에 있어서의 고무링은 측면방향에서의 응력이 작용하지 않는 상태에서 보빈을 파지하는 바깥지름 치수로 형성되어, 보빈빼내기에 즈음하여 탄성링 양측면에 인장력을 작용시켜 축경변형(縮徑變形)이 생기게 한다. 즉 외력이 작용하지 않는 상태에서 보빈을 파지하기 때문에, 장기간 사용한 때의 고무의 버클링ㆍ외주면의 마모 등에 기인하는 보인 파지부가 불량이 생기는 결점이 있다.

또, 미국특허 명세서 3,923,261호에 개시되어 있는 보빈 홀더에 대해서도 보빈 잡음부가 고무재 만으로 구성되어, 보빈을 빼낼 즈음에 인장력을 작용시키는 것으로, 상기 탄성 링과 같은 문제점을 가지는 것이다.

따라서, 현시점에 있어서 탄성 링의 얇은 두께화, 즉 사용하는 보빈의 안쪽지름 Db를 변화시킴이 없이 회전원통(15)의 바깥지름 Ds을 크게 하는 수단은 실현되고 있지 않는 상태이다.

(3)마지막으로 상기 ③의 회전원통(15)의 안쪽지름 Di을 크게 하기 위해서는, 두께 t을 얇게 하면 되지만, 지나치게 얇으면 충분히 정도(精度)가 높은 가공이 되지 않아 불균형이 생겨, 고속회전 때 과대진동이 발생할 우려가 있다. 또, 두께 t을 얇게 하는 일은 기계적 강도를 떨어뜨리는 것과 같아, 고속회전 때의 원심력에 견디어내지 못하는 기계손상의 가능성이 있을 뿐 아니라, 현저하게는 회전원통의 파괴를 초래하게되는 일조차 있을지도 모른다.

현재상태에서는 기계가공의 정도를 보증하기 위해, 예컨대 안쪽지름 94㎜의 보빈을 8개를 하지하는 전장 1150㎜의 회전원통에서는, 그 회전원통의 두께가 4∼5㎜정도로 설정되어 있는데, 이 정도의 얇은 두께화로는 이때의 필요에 대응할 수 있는 위험속도상향은 실현하고 있지 않다(예를 들면 특개소62-196268호 공보).

이상 (1)-(3)에 설명한 바와 같이, 종래기술에서는, 보빈의 안쪽지름을 크게 하는 일없이, 회전원통(15)의 위험속도 Nc을 고속영역에까지 끌어올리는 것으로, 소형 보빈을 다수 파지 상태로, 게다가, 고속으로 실 가닥을 감는 보빈 홀더를 제공함에 유효한 수단은 발견되지 않은 실정이다.

[발명의 개시]

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 보빈 안쪽지름을 크게 하는 일 없이, 고속으로 감을 수 있는 장척의 보빈 홀더 및 상기 보빈홀더를 구비한 권취장치를 제공함에 있다.

즉, 보빈홀더에 장착되는 보빈의 안쪽지름을 크게 하는 등의 변경을 수반하는 일 없이, 회전원통의 바깥지름을 크게 할 수 있는 기술의 실현을 목표로 하여 이루어진 것이다. 구체적으로는, 회전원통의 바깥지름 Ds와 보빈 안쪽지름 Db의 지름차 T을 10㎜ 이하 정도로 할 수 있는 보빈 홀더 및 이 보빈 홀더를 사용한 권취장치을 제공하는 데 있다. 상기 목적을 달성하기 위해, 청구의 범위 제1항 기재의 발명은 구동축과, 그 구동축에 의해 회전되고 외주면에 통상(筒狀)의 보빈이 끼워지는 회전원통과, 상기 보빈과 상기 회전원통과의 사이에 느슨하게 끼여 측면방향으로부터의 압축력에 의해 증경변형(增徑變形)하여 상기 보빈을 내주면에서 파지하는 탄성 링과, 그 탄성 링에 측면방향으로부터의 압축력 또는 릴리스력을 부여하는 수단을 구비한 보빈 홀더에 있어서, 상기 탄성 링은, (A)상기 구동축방향의 단면형상이 바깥지름방향으로 철상(凸狀)으로 형성되어 이루어지는 링 형상나타내는 스프링 부재와, (B)그 스프링 부재의 양 측면에 마련된 강체 링을 구비하고 있다.

여기에서, 「실질적으로 링 형상을 하고 있는 스프링 부재」란, 측면방향으로부터의 압압력에 의해 증경변형한 보빈을 내주면 측에서 파지 수단을 말한다. 즉, 바깥지름방향으로 팽창하기 쉬운 증경변형성과, 안쪽지름방향의로의 복원성 및 빈번한 압축, 복원의 반복하중에 견디어낼 만큼의 내구성을 갖춘 것이면, 그 재질은, 특히 한정되지 않아 어떤 것을 사용하여도 좋다. 예를들면 스프링 강, 스테인리스 강, 경질플라스틱스제의 성형판으로 이루어지는 성형 스프링으로 하는 것이 바람직하다. 탄성이 필요한 점에서 스프링 강이 바람직하다. 스프링 강을 사용한 경우, 그 두께는 0.01∼0.5㎜가 바람직하며 0.05∼0.2㎜가 보다 바람직하다. 구동축 방향의 폭은, 특히 한정되지 않으나, 본 발명자 등의 식견에 의하면 회전원통의 바깥지름 Ds에 대하여 1/10배이상이고 1/5배이하로 하는 것이 바람직하다.

또, 스프링 부재의 단면형상은 보빈을 파지 위해 적어도 바깥지름방향으로 철상(凸狀)이면 좋고, 제2도의 스프링 부재(30)에 보인 형상 외, 제5(a)도, 제5(b)도의 것 등을 사용하여도 상관없다. 스프링 부재(30)의 철부(7분)의 높이 H는 가공성, 측면방향으로부터의 압압력에 의한 증경변형의 용이성을 고려하여 0.3∼1.5㎜가 바람직하다. 또, 증경팽창을 행하게 하기 위해서, 스프링 부재에는 확개(擴開)할수 있는 노치부가 바람직하나, 그 형상은 예를 들면, 제3도에 보인 바와 같은 긴 구멍(30b) 형상이어도 좋고, 이 밖에, 단순한 슬릿 형상의 것이어도 좋다. 또 그의 배치도 비스듬해도 괜찮고, 또한 균등하게 배치해도 상관없다. 즉, 스프링부재가 증경변형한 때에 확개하는 것을 가능하게 하는 노치부이면, 그의 배치ㆍ형상은 불문한다.

또, 「링 형상」이란, 전체적으로 보아서 「실질적으로 링 형상」이면 좋다. 즉, 완전히 하나의 연속원형상체를 형체를 하고 있지 않아도 좋고, 불연속제로 전체로서 「링 형상」을 이루는 것이어도 좋다. 이는, 후술하는 강체 링에 대해서도 마찬가지이다.

상기와 같은 노치부를 가지는 얇은 두께의 스프링 부재의 제작방법으로서는, 포토에칭 또는 펀칭에 의한 박판가공 후, 전자빔 용접으로 링 형상으로 하여 다시 새들가공(saddle maching)으로 철부(凸部)의 형성ㆍ원통도(圓筒度)의 수정을 행한다. 제작 코스트를 고려하면, 박판가공에는 편집을 이용하는 것이 더 바람직하다.

게다가, 스프링 부재가 증경변형할 때에, 보빈 내주면에 접하는 스프링 부재의 외주표면은, 보빈을 보다 강고히 파지하기 위해서, 고무부재로 피복하는 것이 좋고, 그 재질은 실리콘고무, 우레탄고무 등의 합성고무가 바람직하며, 내약품성ㆍ경년(經年)열화성에 뛰어나는 니트릴고무(nittle rubber)가 보다 바람직하다.

스프링 부재의 양측면에 마련된 강체 링은 스프링 부재를 고정하고, 회전원통에 느슨하게 끼우는 수단이며, 그 재질은 일반강제ㆍ알루미늄등의 금속재료 또는 경질플라스틱스등을 이용할 수가 있다. 스프링부재와의 고착에는 압입ㆍ용접 등 일반적인 고정수단의 이용이 가능하나, 제조코스트가 비교적 싸고 고착후의 변형이 생기지 않는 압입ㆍ접착의 병용이 가장 바람직하다.

강체링의 단면형상은 제2도의 부호(38)에 토시된 L자형체 등이 대표적이나, 그외에도, 단순한 구형단면체이어도 좋고, 또 구형단면에 스프링 부재를 끼우기 위한 슬릿을 마련한 것이어도 상관없다. 다만, 제작 코스트 및 고착의 용이성의 양면에서 상기 L자형이 가장 바람직하다. 또 강체 링의 폭 W는, 너무 크면, 제작코스트의 상승을 초래함과 동시에 취급성에 지장을 초래하고, 거꾸로, 너무 작으면, 스프링 부재와의 고착 및 고정성이 저하한다. 따라서, 스프링 부재의 폭에 대해 1/2∼1/10 배가 바람직하고, 또한 1/2.5∼1/5 배가 더 바람직하다.

본 발명의 보빈 홀더에 사용하는 탄성 링은 상기의 스프링 부재ㆍ강체 링을 구비한 것이고, 바깥지름은 보빈 빼내기를 용이하게 하기 위해, 보빈의 안쪽지름보다도 약0.5∼1mm정도 작은지름으로 하는것이 바람직하다. 반경방향의 두께는 얇으면 않을수록 회전원통의 바깥지름이 커져서 바람직하나 제작성, 작업성등을 고려하면 1㎜ 이상 5㎜ 미만이 바람직하며, 2∼4㎜가 더 바람직하다.

이상 설명한 탄성 링은, 보빈을 내주면 측으로부터 파지 부분의 재질이 단지 고무등의 탄성재료만으로 이루어지는 종래기술과는 달리, 박형(薄型)으로 하여도 축방향에 압압된 때에 좌굴이 생기는 일 없이, 스프링 부재가 바깥지름 방향으로 증경변형하여 보빈의 내주면에 강한 힘으로 밀착하기 때문에, 상기 보빈을 내주면측에서 강고히 파지할수 있다.

또, 보빈릴리스의 때도, 상기 탄성링의 복원력의 축경작용(縮經作用)에 의해 용이하게 빼낼 수가 있다. 게다가, 강체 링 내주면의 거칠기를 0.2∼100S(표면거칠기 JIS B0661-1970)로 함과 동시에, 표면경도를 Hv 200∼900(JIS B7725-1976)으로 하면, 회전원통과 탄성 링 간의 마찰저항이 현저하게 감소되기 때문에 보빈릴리스가 한층 더 쉬워진다. 따라서 본 발명에 의하면, 보빈 파지 수단인 탄성 링의 반경방향의 두께 T을 종래의 7㎜에서 1∼5㎜나 매우 얇은 것으로 할 수가 있어, 그 분량 만큼 회전원통의 바깥지름 Ds을 크게 하는 것이 가능하게 된다. 더구나, 탄성 링의 바깥지름은, 이 탄성 링을 사용하여 권취속도 5000m/분 이상, 보빈 홀더 길이800∼1500㎜ 이상의 실 가닥 권취장치를 구성한 경우에는, 60∼150㎜ 정도로 하는 것이 바람직하다. 게다가, 원통 스페이서와 탄성 링과의 맞닿는면의 요철(凹凸) 또는 고무 형상 피복은 이들 부재의 적어도 한쪽의 측면에 마련하면 좋으며, 이와 같이 하면 원통 스페이서와 탄성 링 간의 미끄럼을 없게 해, 회전 토크 또는 제동 토크를 보빈에 확실하게 전할 수가 있다. 맞닿는 면의 요철은 치 형상(齒形狀), 파형상(波形狀), 핀 등의 미끄럼을 일으키지 않는 구조가 바람직하다. 고무형상피복은 연질 플라스틱스, 고무, 점성 도료 등의, 금속보다도 마찰계수가 높은 부재가 바람직하다.

청구의 범위 제10항 기재의 발명은 구동축과, 그 구동측에 의해 회전되고 외주면에 통상(筒狀)의 보빈이 끼워지는 회전원통과, 보빈파지수단을 가지는 보빈홀더에 있어서, 그 회전원통의 바깥지름과 상기 보빈의 안쪽지름과의 차가 10㎜이 하이고, 또, 그 회전원통의 적어도 일단부측의 두께가 그 회전원통의 구동축과의 맞물림부근방의 두께보다 얇은 것임을 특징으로 하는 보빈홀더이다.

여기서 말하는 「구동축」이란, 회전운동을 상기 회전원통에 전달하기 위한 수단으로서, 개재하는 축체(軸體)를 의미하며, 제11도에 있어서의 보빈홀더축(14)등도 포함하고 있으나, 모터 축(12)과 일체로 구성되어 있어도 좋다. 또 회전원통과의 상기 맞물림부란, 제11도와 같이 회전원통과 구동측이 별개의 부재로 구성돼 있는 경우 뿐 아니라, 제13도에 나타난 바와 같이 양자가 일체로 형성된 경우도 포함하고 있다.

한편, 회전원통은 외주면에 통상(筒狀)의 보빈을 끼워, 보빈위치를 정한다음, 고정하여, 구동축으로부터의 회전을 상기 보빈에 전달하기 위한 수단이며, 상기 맞물림부는 회전원통내부의 어느 위치에 마련되어도 괜찮다. 일반적으로는 회전원통의 대략 중앙부 또는 일 단부 등의 일개소에 마련되나 복수개 설치하여도 상관 없다. 다만 기계가공성, 가공 코스트등의 점에서 일개소가 바람직하며, 또한 회전원통의 대략 중앙부에 일개소 설치하는 것이 가장 바람직하다.

또 회전원통의 재질은 상기 목적을 달성하는 것이면 그 종류는 불문한다. 예를들면, 크롬몰리브텐 강, 기계구조용 강등의 철강재료, 듀랄루민, 산화티탄등의 비철재료 게다가 금속재료 이외로는 탄소섬유강화 수지, 경질플라스틱스 등을 사용하는 것이 가능하며, 상기 재료를 복수개 조합하여 사용하여도 괜찮다. 특히, 가공 성ㆍ제조코스트를 고려하면 철강재료가 바람직하며, 또한 크롬몰리브덴강이 가장 바람직하다.

여기에, 회전원통의 바깥지름 Ds와 보빈 안쪽지름 Db의 지름차 δ (Db-Ds)를 10㎜이하로 하는것이, 본발명의 상기의 목적을 달성하는데 중요하며, 더 구체적으로는 지름차 δ을 1㎜이상 10㎜이하로 하고, 또, 상기 회전원통의 안쪽지름은 단부측의 두께가 보스부근방의 두께보다도 얇게 구성되어 있을 것이 중요하다.

그리고, 상기 회전원통의 두께 t는, 단면부터의 거리가 그 단면에서 구동축과의 맞물림 부의 가장 가까운 단면까지의 거리의 70%이하의 범위내의 적어도 일부에 있어서, 그 회전원통의 두께 t와 그 회전원통의 바깥지름 Ds 사이에 0<t<0.04 Ds의 관계를 가지는 두께로 되어 있을 것이 바람직하며, 상기 범위내에서 1.5㎜<t<3㎜의 관계를 만족시키는 것이 더 바람직하다. 다만, 스넵링(snapring)홈이나 가공상의 익스케이프 홈(escape groove)등은 본 발명의 의도하는 바가 아니다.

상기 관계의 의도하는 바를 제10도를 이용하여 더 상세히 설명한다.

제10도에 있어서 거리 La는, 회전원통의 앞뚜껑측에 있어서의, 그 회전원통 단면에서 맞물림부의 가장 가까운 단면까지의 거리를 의미하며, 거리 La의 70%이하의 범위의 적어도 일부에 있어서, 상기 회전원통의 두께 t 가 0<t<0.04 Ds의 두께일 것이 바람직한 것이다. 또, 회전원통의 모터측에 있어서의 거리 Lb, Ly에 대해서도 마찬가지이다. 또한, 회전원통의 축방향길이도 제1실시예와 마찬가지로 800∼1500㎜정도로 하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 보빈 안쪽지름과 회전원통 바깥쪽지름의 지름차 δ을 작게 함으로써,

① 단면 2차 모멘트 I 를 크게 할 수가 있고, 회전원통의 가공 시의 커터 압압시의 휨을 작게 할 수가 있기 때문에 단부(端部)를 더 않게 할수 있다.

② 외형증가분에 상당하는 분만큼 회전원통의 안쪽지름 Di를 크게 할 수 있어, 기계가공 때의 커터 끼움을 용이하게 한다. 즉 고정도의 가공이 실현되기 때문에, 회전체의 불균형을 작게 한다.

본 발명에 있어서의, 회전원통 바깥쪽지름 Ds와 보빈 안쪽지름 Db의 지름차 δ가 10㎜이하인 비교적 좁은 간격으로 보빈을 파지할수 있는 보빈 파지 수단으로서는, 상술한 제2도 및 제5도의 탄성 링을 사용한 제1도의 보빈 파지수단 외에, 예컨대 미국특허 명세서 제 4,830,299호의 개시의 수단 처럼, 회전원통의 외주면에 마련한 복수의 구멍으로 척 핀이 출몰하여 보빈 내주면을 파지하는 것이 있다. 상기 미국특허 명세서 기재의 보빈 홀더를 사용하면, 회전원통의 바깥쪽 지름과 보빈 홀더에 끼우는 보빈 안쪽지름의 지름차를 1㎜ 이하로 극히 작은 값으로 할 수는 있으나, 척핀을 설치하기 위해 회전원통의 전장ㆍ전주에 걸쳐 관통구멍이 필요해져, 강도저하를 초래함과 동시에 응력집중의 가능성이 있는 외, 제작코스트도 바싸지기 때문에 상기한 제2도, 제5도의 탄성 링을 사용만 제1도의 보빈 파지 수단이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의해서, 보빈 안쪽지름을 크게 하는 일 없이 회전원통의 지름을 크게 할 수 있기 때문에 단면 2차 모멘트를 크게 할 수가 있어, 회전원통의 위험속도를 고속영역에까지 끌어올리는 것이 가능해졌다.

상기 보빈 홀더를 구비하는 진취장치는, 상기 보빈 홀더의 위험속도가 끌어올려진 효과에 의해, 종래기술로는 이루어질 수 없었던 고속감기가 실형됨과 동시에, 감음 영역의 확대가 가능하게 된다.

청구의 범위 제10항 기재의 보빈 홀더는, 상기 보빈 홀더가 구비되는 회전원통의 바깥쪽 지름과, 전기 보빈 홀더 밖으로 끼우는 보빈 안쪽지름의 차를 10㎜이하로 함과 동시에, 상기 회전원통의 단부측의 두께를 그 회전원통의 구동축과의 맞물림부 근방의 두께보다 얇게 하는 것으로, 종래기술로는 이루어질 수 없었던는 위험속도의 고속영역으로의 끌어올림 및 고정도의 제작을 가능하게 하였다.

상기 보빈홀더를 구비하는 권취장치는, 상기 보빈홀더의 위험속도가 끌어올려지는 효과, 및 높은 제작정도에 의해, 불균형을 적게 함으로써 회전진동이 겸감되는 효과에 의해 종래기술로는 실현할 수 없었던 고속 감음이 실형됨과 동시에 감음영역의 확대가 가능해진다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 본 발명의 보빈 홀더를 진취장치에 적용한 제 실시예의 종단면도.

제2도는 제1도에 사용되고있는 탄성 링의 요부의 단면도.

제3도는 제2도의 스프링 부재의 사시도.

제4도는 제1도의 탄성 링 근방의 확대 단면도.

제5(a)도 및 제5(b)도는 발명에 따른 스프링 부재의 다른 실시예의 요부 단면도.

제6도는 제1도의 제1실시예의 회전테스트결과를 보이는 도면.

제7도는 본 발명의 보빈홀더를 진취장치에 적용한 제2실시예의 종단면도.

제8도는 제7도의 진취장치의 회전원통의 주요치수를 나타내는 종단면도.

제9도는 제2실시예의 회전테스트 결과를 보이는 도면.

제10도는 본 발명의 회전원통의 형상을 나타내는 모델도.

제11도는 종래의 보빈 홀더를 보이는 종단면도.

제12도는 제11도에 사용되고 있는 탄성 링의 요부 단면도.

제13도는 종래의 보빈 홀더의 회전원통과 축체의 맞물림부를 도시한 도면.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 최량의 형태를 설명한다.

제1도는 청구의 범위 제1항 기재의 보빈 홀더를 사용하여 실가닥 권취장치로한, 제1의 실시양태예의 종단면도이다.

제1도에 있어서, 보빈(23)을 파지하고 있는 보빈홀더(1)는 내부에 보스부(7)를 가진 회전원통(2)과, 이 회전원통의 외주의 긴쪽 방향에 끼워진 복수(도면에서는8개)의 탄성 링(3 a∼h)과, 이 탄성 링의 장착위치가 상기 보빈(23)의 양 단부 근방이 되도록 위치 정하는 원통 스페이서(4 a∼g)와, 좌단의 탄성 링(3a)을 도면의 오른쪽방향으로 압압하는 앞뚜껑(5)과, 이 앞뚜껑(5)에 도면의 오른쪽방향의 압압력을 부여하는 접시 스프링(6a), 피스턴(6b) 및 0링(6c)으로 이루어지는 압압기구(押壓機構)(6)로 구성 되어 있다.

여기에서 회전원통(2)은 일반적으로 고속회전체의 구조부재로 널리 이용되고 있는 크롬몰리브덴 강으로 형성되어 있고, 그의 맞물림 부인 보스부(7)가 보빈 홀더 축(8)의 일단에 넛(nut)(8c)으로 체결되어, 보빈 홀더축(8)이 환상(環狀)서포트(9) 내에 끼워 있는 2개의 베어링(31)에 의해 지지되는 것으로 회전이 자유롭게 구성되어 있다. 또, 보빈 홀더 축(8)의 타단은 커플링(33)에 의해 모터(11)의 모터 축(32)과 직결되어 있고, 모터 축(32)이 모터 하우징(34)에 기여 있는 2개의 베어링(35)에 의해 회전이 자유롭게 지지되어 있는 동시에, 전기자(電機子)(36)가 고정되어 있다. 또, 모터 하우징(34)에는 고정자(37)가 마련되어 있어, 상기 전기자(36)로 보빈 홀더(1)에 구동력 또는 제동력을 전달하게 되어 있다. 그리고, 8n는 압축공기 공급구멍이며, 예를 들어, 컴프레서, 블로어 등의 압축공기 공급원(50)으로부터 모터 축(32)에 압축공기를 공급함에 의해 피스런(6b)과 앞뚜껑(5)을 도면의 좌측방향으로 이동시키어 보빈(23)의 파지를 해방시키기 위한 것이다.

탄성 링(3 a-h)은 제2도에 도시되어 있듯이, 스프링 부재(30), 단면이 L자형의 한쌍의 강체 링(38), 고무부재(39, 40)로 구성되어 있다. 스프링 부재(30)와 강체 링(38)은 서로 분리되어 있어도 좋지만, 도면과 같이 결합되어 있는 것이 바람직하다.

스프링 부재(30)는 그 재질이 예를 들어, 스프링 강, 스테인리스 강, 경질플라스틱스로 구성되고 두께 0.12㎜, 폭 20㎜이며, 제3도에 나타난 바와 같이, 측면방향으로 부터의 압압에 의해 증경변화하게 확개하는 긴구멍(30b)이 마련되어 있음과 동시에 외주방향으로 보다 팽창하기 쉽게 전주에 걸쳐 반경방향으로 높이 H가 약 0.8㎜가 되도록 교차각 θ₁의 철상(凸狀)으로 굽혀겨 있다. 긴구멍(30b)은 긴지름 14㎜, 짧은 지름 2㎜로 전주에 걸쳐 균등하게 34개소 마련되어 있다. 이 교차각 θ₁은 압압기구(6)에 의한 스트로크를 작게 하기 위해서는 90∼180도가 바람직하며, 보빈 파지력도 고려하는 이른바 토글 기구를 이용할 수 있는 140∼175도로 설정하는 것이 보다 바람직하다.

더구나, 스프링부재(30)의 제조방법은 포토에칭에 의해 평판(平板)형상에 외 형가공한후, 전자빔 용접에 의해 링 형상을 형성하고, 또 새들가공을 행하는 것으로 원통도(圓筒度)의 교정을 행함과 동시에 철부를 형성한다. 또, 강체 링(38)은 스테인리스 강제로, 깎아서 L자형으로 가공한 후 상기 스프링 부재(30)를 압입한다.

더구나, 다수개를 제작하는 경우에는 상기 강체링(38)은 알루미늄재에 의한 다이캐스트 가공법이 보다 바람직하다.

고무부재(39, 40)는 상기 스프링부재(30)의 바깥쪽 지름방향으로의 확개에 의해서, 보빈(23)을 그의 내주면에서 보다 강고히 파지하기 위한 수단으로, 스프링 부재(30)를 포위하게 마련되어 있으며, 그 재질은 특히, 한정되지 않으나 니트릴고무로 경도20∼60도의 것이 바람직하다. 상기 강체 링(38)에 상기 스프링 부재(30)를 압입한 후, 고무부재(39, 40)를 동시에 가황 형성한다.

이상과 같이 형성되는 탄성 링(3 a∼h)은 그의 바깥쪽지름이 60∼150㎜, 지름 방향 두께가 1㎜ 이상 5㎜ 미만 정도로 형성된다. 게다가, 탄성 링(3 a∼h)의 바깥쪽지름은 보빈 릴리스를 용이하게 하기 위해 보빈(23)의 안쪽지름보다 약0.5∼1㎜ 정도 작은 지름으로 하고 있다.

원통 스페이서(4 a∼g)는 알루미늄 제로, 그의 외형은 감김 긴장(tightening of winding) 등을 고려하여 탄성 링과 마찬가지로 파지하는 보빈(23)의 안쪽지름보다도 약 0.5∼1㎜ 작은 지름으로 한다. 게다가 상기 원통 스페이서의 재질은 일반철강재료라도 좋고, 플라스틱 또는 탄소섬유 강화수지등의 경량부재를 사용하여도 상관없다.

다음은, 제1도 내지 제4도에 의해 보빈(23)의 파지 방법을 설명한다.

우선, 실린더(6d) 내에 충진되어 있는 압축공기를 도시하지 않은 압축공기 배기 밸브를 열어서 압축공기공급구멍(8a)으로 시스템 밖으로 배기시키면, 접시스프링(6a)의 도면의 오른쪽방향으로의 압압력에 의해 피스턴(6b)이 이동하며, 동시에 앞뚜껑(5)이 좌단의 탄성 링(3a)을 도면의 오른쪽향으로 압압한다. 그러면 각 탄성 링(3 a∼h)은 원통스페이서(4 a∼g)에 의해서 그의 양측면이 압압되어서 강체 링(38, 38)간의 간격이 좁아져, 스프링부재(30)를 전주에 걸쳐 그의 바깥쪽지름방향에 증경팽창시켜서 고무부재(39)를 보빈(23)방향에 밀어낸다. 고무부재(39)의 외주면과 보빈(23)의 내주면이 밀착하여, 보빈(23)을 회전원통(2)에 동심상태로 강고하게 파지한다. 모터(11)에 의해 보빈홀더축(8)을 회전시키면 회전원통(2)이 보빈(23)을 붙잡은채 회전한다.

또, 도시하지 않은 압축공기 공급밸브를 열어 압축공기를 압축공기 공급원(50)으로부터 압축공기 공급구명(8a, 8b)을 거쳐 실린더(6d)내로 공급하면, 피스톤(6b)이 접시스프링(6a)의 압압력을 거슬러 도면의 좌측방향으로 이동하고, 고무부재(39, 40) 및 스프링부재(30)의 형상이 복원하여, 그의 바깥쪽지름이 축소하여 보빈(23)의 파지를 릴리스한다.

제1도 내지 제4도에 도시한 보빈 홀더(1)에 있어서, 탄성 링(3)의 바깥쪽 지름을 93.2㎜로 하고, 그의 폭을 25㎜로 하여, 안쪽지름이 94㎜로 길이가 150㎜의 보빈(23)을 8개 끼울수 있는 길이 1150㎜의 회전원통(2)에 의해 보빈홀더(1)를 구성하였다. 제11도 및 제12도에 도시된 종래의 탄성 링의 두께 T는, 약 7㎜보다 얇게 할 수 없기 때문에 회전원통(2)의 바깥쪽 지름은 80㎜ 였으나, 본 실시 예에서는 탄성 링(3)의 지름방향 두께가 얇아진 분 만큼의 87㎜까지 지름을 크게할 수 있다.

다음은, 본 발명의 탄성 링을 사용하였기 때문에, 보빈 홀더(1)의 위험속도가 종래 기술에 비해 향상된 사실를 제6도를 이용하여 설명한다.

우선, 제1도의 권취장치에 보빈(23)을 8개 끼워 넣어서 모터(11)에 의해 회전시킨 바, 제6도에 도시한 바와 같이 보빈 홀더는 17500rpm 까지 회전할 수가 있었다.

한편, 바깥쪽 지름 80㎜의 종래기술의 보빈 홀더에서는 14800rmp 까지 뿐이 회전시킬 수가 없었다. 즉, 실제의 실 가닥감기에 있어서는 보빈 주속(周速)으로 환산하여 종래 기술이 4700m/분 까지 뿐이 감을 수 없었던데 대해, 본 발명의 경우는 위험 속도가 향상하여 800m/분 향상된 5500m/분의 고속 감기가 가능해졌다.

이러한 사실은, 종래 기술의 보빈 홀더(10)에서는 속도가 5500m/분의 실가닥을 감기 위해 회전원통(15)과 보빈(23)의 바깥쪽 지름을 크게 하여 대응하고 있었던 것이나, 본 발명에서는 그 필요가 없다는 것을 의미한다.

다음으로, 본 발명의 보빈 홀더(1)의 보빈 파지력을 보기 위해 보빈 홀더의 정지상태에 있어서, 보빈 파지력의 측정을 실시하였다.

측정에는 ①제2도에 도시된 본발명의 탄성링(3), ②제12(a)도의 종래기술의 탄성 링(16), ③상기의 본 발명과 동일한 바깥쪽지름치수를 가지며, 또 종래와 동일한 구성을 가지는 탄성 링의 3종류를 사용하였다.

측정방법은 제6도의 상기 회전테스트에 사용한 보빈 홀더와 마찬가지로, 안쪽 지름이 94㎜로 길이가 150㎜의 보빈(23)을 8개 끼울수 있는 회전원통을 조립하여 상기 보빈 8개를 끼운후, 제1도의 모터축(32)에 기계적 브레이크를 건 상태에서 상기 보빈의 각각에 회전토크를 부여하여, 보빈에 회전방향의 미끄럼이 생기기 시작할 즈음의 회전 토크를 측정하고, 이 값을 각각의 탄성 링의 파지 세기로 하였다.

그 결과를 표 1 에 나타낸다. 표 1 에 있어서 보빈(23)은 앞뚜껑(5) 측으로부터 모터(11) 측으로 순번으로 Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ, …Ⅳ을 나타내고 있다.

[표 1]

탄성 링의 조건

①실시예 바깥쪽지름 93.2, 안쪽지름87, 폭25(㎜), 재질 니트릴고무, 경도 40도, 스프링부재 있음.

②비교예 1 바깥쪽 지름 93.2, 안쪽지름 80, 폭 13(㎜), 재질 니트릴고무, 경도 40도, 스프링부재 없음.

③비교예 1 바깥쪽 지름 93.2, 안쪽지름 87, 폭 13(㎜), 재질 니트릴고무, 경도 40도, 스프링부재 없음.

이 표 1에서 알수 있는 바와 같이, 본 발명의 탄성 링(3)은 두께 T가 얇아졌음에도 불구하고, 종래의 탄성 링(16)과 동등한 보빈 파지혁을 가지고 있음을 알 수 있다. 또한 종래의 탄성 링에서는 보빈 번호 Ⅶ, Ⅷ 처럼 모터 측에 있어서 보빈 파지력에 저하를 보이고 있는 데 대해, 본 발명에 의한 탄성 링에서는 거의 균일한 파지혁이 얻어지고 있다.

그 이유는, 본 발명의 탄성 링(3)은 스프링 부재가 외형 방향에 철상으로 형성되어 있어서 측면으로부터의 압압력을 받은 경우에 외형 방향에만 지름이 증가하는데 대해, 종래의 탄성 링은 제12(a)도에 나타난 바와 같은 구조를 가지기 때문에, 측면 방향으로부터 압압력이 작용한 때에 제12(b)도에 보인 바와 같이, 내주면 방향에도 변형이 생기는 데 기인한다. 이와 같은 상태에서는 보빈 번호 I∼Ⅲ와 같이 앞뚜껑(5)측의 탄성 링(16)과 상기 탄성 링이 느슨하게 끼워지는 회전원통(15)사이에 생기는 마찰력에 의해 압압력이 서서히 저하하여, 모터(11)측에 가까워질수록 상기 탄성 링의 외주방향 변형량이 감소하는 것이다.

탄성 링 내주면과 회전원통 외주면 간의 마찰저항을 보다 더 감소시키려면 강체 링(38)의 내주면의 거칠기를 0.2∼100s(표면거칠기 JIS B0661-1970)로 하고, 또, 표면 경도를 Hv200∼900(JIS B7725-1976)으로 하는 것이 바람직하다. 이와 같이 하면, 회전원통과 탄성 링간의 마찰저항이 작아져 압압기구(6)에 의한 압압력의 저하가 생기기 어려워서, 보빈 파지 및 릴리스가 확실해진다.

또, 상기 ③의 탄성 링으로는 보빈을 파지하기에 족한 만큼의 외주방향으로의 변형량을 얻을 수 없어, 보빈 번호 Ⅳ∼Ⅷ에서는 겨냥하는 파지혁 1.0 kgㆍm를 하외하여 실용이 않되는 것을 알 수 있다.

또한, 종래의 탄성 링(16)으로는 5개월을 사용하여도 바깥쪽지름방향에 약1㎜의 영구변형이 생겨 보빈 끼움시에 걸리곤 하였으나, 본 발명의 탄성 링(3)은 스프링 부재(30)의 1효과에 의해 약1년을 경과하여도 부착시와 거의 다르지 않은 치수와 보빈 잡음을 유지하여 감기를 계속할 수가 있었다.

제7도는 청구의 범위 제10항 기재의 보빈 홀더(la)의 종단면도로, 본 발명의 제2의 실시양태예에 관계되는 것이며, 회전원통(2a)의 구성을 제하고는 제1의 실시양태예와 동일한 구성을 이용하고 있다.

즉, 제1의 실시양태예와 같이, 안쪽지름 94㎜의 보빈(23)을 8개(도면에서는 편의상 4개)를 파지하기 위해, 바깥쪽 지름 87㎜의 회전원통(2a)(상기 보빈 안쪽지름과 회전원통의 바깥쪽지름의 지름차 δ는 7㎜)을 이용하여 실험하였다. 한편, 회전 원통의 바깥쪽 지름의 상한치는 보빈 안쪽지름의 94㎜ 미만이다. 또, 양 부재 간에는 스프링 부재(30)를 가지는 탄성 링(3)이 장착되어 있다.

또, 제8도는 본 발명의 특징인 회전원통(2a)의 단면형상 및 그의 주요치수를 나타내는 도면이다.

회전원통(2a)은 제1의 실시양태예와 같이 전장 1150㎜로 크롬몰리브덴 강에의해 이루어지고, 대략 중앙부에, 도시하지 않은 보빈 홀더 축(8)과의 맞물림 부인 보스부(7)를 가지고 있다. 또 회전원통의 양단부측(2b)의 두께 t는 상기 맞물림부 근방(2c)의 두께보다 얇게 형성돼 있으며, 앞뚜껑(5)쪽에서는 선단에서 250㎜까지가 두께 2㎜인 동시에, 모터 쪽에서는 선단에서 400㎜까지가 두께 2.5㎜의 치수를 가지고 있다.

여기서, 회전원통의 두께 t을 얇게 하는 부위는 회전원통 단부의 적어도 일단부이면 좋으나, 양 단부 공히 얇게 하면 좋다는 것은 말할 것조차 없다. 또 상기「맞물림부근방의 두께」란 보스부(7)근방의 원통(2c)의 두께를 말하는 것으로 한다.

이와 같이 함으로써, 회전원통의 바깥쪽지름 Ds가 80㎜의 종래의 회전원통(15)에서는 단면2차 모멘트의 한계인 두께 3.5㎜정도가 한계였으나, 본발명의 회전원통(2a)은 바깥쪽 지름이 커진분 만큼 두께를 2.5㎜까지 두께를 얇게 할수 있음과 동시에, 상기 식 2에서 밝혀진 바와 같이 내바깥쪽 지름이 함께 지름을 크게 할 수 있어 위험속도가 가일층 높은, 환언하면 보다 고속에 대응할 수 있는, 보빈 홀더를 얻을 수가 있다.

이와 같이 가공한 상기 회전원통(2a)을 가지는 보빈 홀더(la)에 보빈(23)을 8개 끼워서 회전시키었다. 그 결과를 나타낸 것이 제9도이다. 도면으로부터 알 수 있듯이 보빈 홀더의 위험속도는 제 1의 실시양태예보다 더 향상하여 19600rpm까지나 고속영역까지 회전할 수가 있고, 실 가닥 감기에 있어서도 6000m/분이나 고속 감기를 실현할 수가 있었다. 상기, 제 1의 실시양태예에서 기술한 종래의 보빈 홀더와 비교하면 회전수에서 4800rpm, 실가닥의 감기속도 환산으로 1300m/분이나 고속화가 가능하게 된 것이 된다.

도면 중의 부호 A∼C는 종래기술, 제 1의 실시양태예 및 본제 2의 실시양태예의 보빈 홀더에 의한 회전테스트결과를 나타내고 있다.

게다가, 회전원통의 바깥쪽지름 Ds가 83㎜, 84㎜, 85㎜, 86㎜의 각 회전원통에 대하여, 단면형상이 종래 형상을 가지는 것과 단부의 두께를 맞물림부 근방의 두께보다 얇게 한 형상의 2형식을 제작하고, 여기에 제2도와 동일구성의 탄성 링(3)에 의해 안쪽지름 94㎜로 전장이 1200㎜인 보빈을 잡아, 실가닥의 감기시험을 실시하였다. 그 결과를 나타낸 것이 표 2 이다.

[표 2]

부호의 설명 ◎ : 감기 양호, 진도은 5㎛미만.

○ : 감기 가능, 진동은 5~10㎛으로 허용범위내.

△ : 회전은 되나, 진동 레벨이 커 감기 불능.

진동은 30㎛이상.

× : 회전불능.

표 2에 나타난 테스트결과에서 밝혀진 바와같이, 회전원통의 바깥쪽지름 Ds와 보빈 안쪽지름 Db의 지름차 δ가 10㎜이하이고, 또, 그 회전원통의 단부의 두께가 맞물림 부의 두께보다도 얇은 형상을 하는 보빈 홀더를 사용함에 의해서, 표 2에 보이고 있는 바와 같이, 우리가 목표로 하고 있는 5500m/분이나의 고속에서의 실가닥감기가 가능해지는 것을 알았다.

또, 본 발명에 있어서의 보빈 홀더 및 진취장치는 제 1의 실시양태예의 탄성링(3)을 사용하고 있기 때문에, 보빈 파지력 및 릴리스시의 복원력에도 하등의 문제가 없고, 또 장기간 내구성에도 뛰어난 성능을 가지고 있어, 열화에 의한 빈번한 탄성 링 교환을 위한 기계의 멈춤 등을 수반하지 않는, 계속적인 실가닥 감기를 실현할 수가 있었다.

[산업상의 이용 가능성]

상술한 본 발명의 보빈 홀더 및 그 보빈 홀더를 사용한 진취장치는, 예를 들어 실 가닥, 강선 등의 선 모양의 것을 보빈에 감는 경우에 사용할 수 있음은 물론이고, 그 밖에, 예를 들어 합성수지제 필름, 편직물, 부직포나 종이 등 시트모양의 것에도 매우 알맞게 적용할 수가 있다.

그리고, 청구의 범위 제1항 및 제10항 기재의 본 발명에 의한 보빈 홀더, 및 상기 보빈 홀더를 구비한 권취장치는 아래에 기술하는 우수한 작용효과를 올릴 수가 있다.

① 탄성 링의 보빈 파지력 및 릴리스 시의 복원력을 고무부재에 의존하고 있었던 종래의 기술과는 달리 링형상의 스프링 부재에 의존하기 때문에, 상기 회전원통의 지름방향의 두께를 충분히 얇게 할 수가 있는 동시에, 강력한 힘으로 보빈을 확실하게 파지 할 수 있다. 이에 의해, 끼우는 보빈의 안쪽지름을 종래 대로한 채로 회전원통을 지름을 크게 할 수 있어, 보빈 홀더의 위험속도를 고속영역에 까지 끌어 올리는 것이 가능해져, 고속 감기가 실현된다.

② 탄성 링에 스프링 부재를 마련하였기 때문에 종래의 탄성 링과 같이, 고무부재의 영구변형이 발생하지 않아 탄성 링의 교환주기를 길게 할 수 있다. 이 때문에, 빈번한 기계의 정지를 필요로 하지 않아 권취장치의 가동률을 향상시키는 것이 실현된다.

③ 압압기구의 스트로크가 감소하는 분만큼 탄성 링의 축 방향으로의 이동량이 작아지는 것, 탄성 링의 고무부재가 회전원통 측에 팽창하지 않는 것, 및 강체 링의 내면을 특정의 거칠기와 경도를 가지는 것에 가공함에 의해 회전원통과 탄성링 간의 접촉 마찰저항이 작아져, 앞뚜껑으로부터의 축방향 압압력이 도중에서 감쇠되지 않고 후부에까지 충분히 다다른다. 따라서, 보빈 파지가 확실해지고, 감을 때 의 보빈 슬립(slip)에 의한 실 끊김에 의한 기계 멈춤도 각별히 감소한다.

④ 탄성 링 이외, 복잡한 가공ㆍ특수한 제작기술 등을 필요로 하지 않기 때문에 극히 싼값으로 권취장치의 고속화가 실현된다. 또, 기존의 권취장치에 대해서도 회전원통ㆍ탄성 링을 교환 변경할 뿐으로 고속감기에 대응할 수 있어, 적은 개조비용으로 설비의 갱신이 가능하다.

⑤ 보빈 안쪽지름을 굵게 하지 않기 때문에 권취장치 이후의 반송설비 등의 개조가 필요치 않은 동시에, 보빈 안쪽지름을 굵게 하여 감기속도를 올린 경우에 비해 보빈비가 저감된다

Claims (22)

1. 구동축과, 그 구동축에 의해 회전되고 외주면에 통형상의 보빈이 끼우는 회전원통과, 상기 보빈과 상기 회전원통 사이에 느슨하게 끼워지고 측면방향으로부터의 압축력에 의해 증경변형하여 상기 보빈을 내주면에서 파지하는 탄성 링과 그 탄성 링에 측면방향으로부터의 압축력 또는 릴리스력을 부여하는 수단을 구비한 보빈 홀더에 있어서, 상기 탄성 링은 (A)상기 구동축방향의 단면형상이 바깥쪽지름방향으로 철상(凸狀)으로 형성 되어 이루어지는 링형상(狀)을 나타내는 스프링 부재와, (B) 그 스프링 부재의 양 측면에 마련된 강체 링으로 이루어 진 것을 특징으로 하는 보빈 홀더.
2. 제1항에 있어서, 상기 스프링 부재의 재질은 스프링 강, 스테인리스 강 또는 경질 플라스틱을 특징으로 하는 보빈 홀더.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강체 링 사이에 상기 스프링부재를 포위하는 고무부재가 마련되어 이루어진 것을 특징으로 하는 보빈 홀더.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성 링의 지름방향의 두께는 1㎜ 이상 5㎜ 미만인 것을 특징으로 하는 보빈 홀더.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성 링의 바깥쪽 지름은 60∼150㎜ 인 것을 특징으로 하는 보빈 홀더.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성 링은 상기 구동축의 축방향에 소정간격을 띄어서 복수개 마련되어 이루어 진 것을 특징으로 하는 보빈 홀더.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 강체 링은 내주면의 거칠기를 0.2∼100s 로 하고, 또 표면 경도를 Hv200~900으로 한 것을 특징으로 하는 보빈 홀더.
8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성 링의 적어도 한쪽의 측면에 요철이 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 보빈 홀더.
9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 압축력 또는 릴리스력이 탄성 링 압압부재를 통해 상기 탄성 링의 측면방향으로부터 부여되는 것으로, 그 탄성 링의 적어도 한쪽의 측면 또는 탄성 링 압압부재의 적어도 한쪽의 측면에 고무형상 물질이 피복되어 이루어진 것을 특징으로 하는 보빈 홀더.
10. 구동축과, 그 구동축에 의해 회전되고 외주면에 통형상의 보빈이 끼우는 회전원통과, 보빈 파지 수단을 가진 보빈 홀더에 있어서, 그 회전원통의 바깥쪽 지름(Ds)과 상기 보빈의 안쪽지름(Db)의 지름차 δ가 10㎜이하이고, 또, 그 회전원통의 적어도 일 단부 측의 두께가 그 회전원통의 구동 축과의 맞물림부 근방의 두께보다도 얇은 것임을 특징으로 하는 보빈 홀더.
11. 제10항에 있어서, 상기 회전원통의 바깥쪽 지름(Ds)은 84㎜ 이상 94㎜ 미만임을 특징으로 하는 보빈 홀더.
12. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 회전원통의 두께(t)는, 단면으로부터의 거리가, 그 단면에서 구동축의 맞물림부의 가장 가까운 단면까지의 거리의 70%이하의 범위내의 일부에 있어서, 그 회전원통의 두께(t)와 그 회전원통의 바깥쪽지름 Ds 사이에 0<t<0.04 Ds의 관계를 가지는 두께로 되어 있는 것을 특징으로 하는 보빈 홀더.
13. 제1항 또는 제11항에 있어서, 상기 보빈 파지 수단은 청구의 범위 제1항에 기재된 탄성 링임을 특징으로 하는 보빈 홀더.
14. 제13항에 있어서, 상기 탄성 링의 지름방향의 두께(T)는 1㎜ 이상 5㎜ 미만 것을 특징으로 하는 보빈 홀더.
15. 상기 회전원통의 축방향 길이는 800∼1500㎜인 것을 특징으로 하는 보빈 홀더.
16. 제1항 또는 제11항에 있어서, 상기 회전원통은 통체(筒體)와 그 통체내부의 대략중앙부에 마련된 보스부로 이루어지는 동시에, 그 보스부에 있어서 상기 구동축이 맞물려 이루어진 것을 특징으로 하는 보빈 홀더.
17. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 탄성 링에 측면방향으로부터의 압압력 또는 릴리스력을 부여하는 수단은, 상기 회전원통의 일 단부 근방에 마련되어 상기 탄성 링을 상기 구동축의 축 방향으로 압압 또는 릴리스시키는 앞뚜껑과, 그 앞뚜껑을 상기 구동축의 축 방향으로 진퇴시키는 진퇴기구로 이루어진 것을 특징으로 하는 보빈 홀더.
18. 제17항에 있어서, 상기 진퇴기구는, 상기 탄성 링을 축 방향으로 압압력을 부여하는 압축스프링과, 반대방향으로의 릴리스력을 부여하는 압력유체 주입주단으로 이루어 진 것을 특징으로 하는 보빈 홀더.
19. A) 청구의 범위 제1항 또는 제10항에 기재된 보빈 홀더와, B) 상기 보빈 홀더의 구동축을 회전이 자유롭게 지축(支軸)하는 베어링수단과, (C) 상기 보빈 홀더의 구동축에 연결된 상기 보빈 홀더의 구동 수단으로 이루어진 것을 특징으로 하는 권취장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 권취장치의 감음 대상은 선 형상체 또는 시트 형상체인 것을 특징으로 하는 권취장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 선 형상체는 실 가닥 또는 강선인 것을 특징으로 하는 권취장치.
22. 제20항에 있어서, 상기 시트 형상체는 합성수지 제 필름, 섬유제 시트 형상물 또는 종이인 것을 특징으로 하는 권취장치.