JP2012527860A - 綾振り装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、電気駆動機構（３，１３）によって駆動される綾振り装置に関する。本発明では、高い反転速度を達成するために、電気駆動機構のステータ（６，２０）またはロータ（２９）に、電磁コイル（１０，１２，２５，２６）または永久磁石（３０，３１）がより強く構成された領域が設けられる。ここで、当該の領域とは、綾振り糸案内部材が反転する際にステータとロータとが相互に作用する領域のことである。したがって、電気駆動機構には所定の回転角または所定のストロークにわたって変化するトルクないし力が供給される。当該のトルクないし力の最大値は綾振り糸案内部材の反転点に相当する。

Description

本発明は、連続的に走行する糸を綾振りしながらボビンに巻き取る綾振り装置であって、綾振り運動を行う綾振り糸案内部材の運動方向を周期的に反転させる電気駆動機構が設けられており、該電気駆動機構は、複数の電磁コイルまたは複数の永久磁石を有するステータおよびロータを備えた綾振り装置に関する。

こうした形式の綾振り装置は、連続的に走行する糸を、回転する糸管の軸線に対して平行に往復運動させ、糸を当該の糸管に巻き取るために用いられる。

特に、端部に保護フランジを有さない円筒状または両円錐状のクロス巻きボビンでは、糸を均等な速度で移動させ、反転点できわめて高い加速度によって運動させる綾振り装置が必要である。

従来技術からは、こうした要求を満足する種々の手段が公知である。ここで、特に、反転を制御する伝動装置が設けられておらず、綾振り糸案内部材が直接に高ダイナミクスの駆動機構に接続された手段は、綾振り速度および反転点の位置について自由度が高いため、有利である。ただし、これは、綾振り糸案内部材の反転のたびに、必然的に、駆動機構の運動方向を反転させなければならないということを意味する。したがって、反転過程では、大きな力または高いトルクを調達しなければならない。冒頭に言及した形式の駆動機構として、綾振り糸案内部材に直接に接続されたリニアモータやステップモータ、綾振り糸案内部材を駆動するベルト機構を備えた被制御型モータなどが挙げられる。

反転時に調達すべき高いトルクすなわち大きな力を形成するために、従来技術では、２つのカテゴリに分割される種々のアプローチが公知である。第１のカテゴリでは、反転領域において、駆動機構に付加的な駆動手段が追加される。国際公開第００／５５０８２号には、電動機およびベルト駆動式の綾振り糸案内部材を備えた綾振り装置に第２の駆動機構が設けられ、反転に必要な付加的な運動成分が形成されてベルトに加えられることが示されている。

日本国公開第０８−２１７３３２号では、正面から糸案内部材に作用する付加的な電磁コイルを備えたリニアモータを糸案内部材に作用させることが提案されている。

欧州公開第１８８０９６３号、欧州公開第１８８０９６４号、独国公開第３９０７１２５号、米国特許第２９６４２６０号は、反転点で力学的エネルギを受容し、戻り反転によって再び綾振りを行う、種々の受動のエネルギ蓄積器が記載されている。

第２のカテゴリとして欧州特許第０４５３６２２号で提案されている手段が挙げられ、ここでは、電動機が反転点で高電流によって駆動される。これに対して、欧州特許第０９０６２３９号では電動機の固定子電流への介入制御が行われ、反転点での電動機のトルクが種々の要求に自動的に適合化される。

第２のカテゴリのコンセプトではトルクの増大手段が制限されてしまうし、第１のカテゴリの綾振り装置では綾振り行程の終点に付加的な構造空間が必要となるかまたは構造が複雑になってしまう。しかも、巻取りフィールドの形態の繊維機械でしばしばそうであるように、複数のボビンを共通の軸線に沿って連続的に配置する場合、付加的な構造空間は得られない。

したがって、本発明の課題は、コンパクトな構造で、反転点において特に高いトルクまたは力を利用できる綾振り装置を提供することである。

この課題は、反転領域と連続領域とで、ステータおよび／またはロータの構成がそれぞれの電磁コイルまたは永久磁石の磁極に関して異なることにより、解決される。反転領域とは、綾振り運動の反転フェーズにおいてステータおよびロータが相互に作用する領域のことである。連続領域とは、各反転フェーズ間の綾振り意図案内部材が均等に運動している期間において、ステータおよびロータが相互作用領域のことである。電気駆動機構とは、糸案内部材に直接に接続されたリニアモータであってもよいし、ステップモータまたは被制御型モータの形態の回転式電動機であってもよい。

反転領域および連続領域の位置および構成は、第一義的には、電気駆動機構の構造によって定まる。

本発明の第１の実施形態では、電気駆動機構は回転式電動機である。有利には、この回転式電動機は、複数の電磁コイルを有するステータと、複数の永久磁石を有するロータまたは電磁石として作用する複数の電磁コイルを有するロータとを備えている。電磁コイルは、外部励起されるものであっても自己励起するものであってもよい。

ステータ上およびロータ上では、反転の時点でステータおよびロータが相互に作用するように選択された反転領域が定義される。電動機では、この領域は、当該の時点でステータとロータとが対向することを意味する。

本発明の第２の実施形態では、電気駆動機構はリニアモータである。有利には、リニアモータは、永久磁石として構成されたロータと、複数の電磁コイルを有するステータとを備えている。特に有利には、ここでの複数の電磁コイルは同じ向きに配向されたコイル軸線を有する。

ステータの反転領域の大きさは、通常、糸の巻き取られるボビンの形状に基づいて選択される。可変のストローク長さの綾振りでは、反転領域はストローク長さの２５％またはそれ以上にわたって延在する。

反転領域と連続領域とは、反転領域の永久磁石のほうが連続領域の永久磁石よりも強いことによって区別される。これにより、反転領域で形成される力は連続領域で形成される力よりも大きくなる。

また、反転領域で連続領域よりも巻き数の大きい電磁コイルを用いることもできる。なお、当該の実施形態は前述した実施形態と組み合わせて適用してもよい。

さらに、反転領域で連続領域よりも電磁コイルまたは永久磁石の密度を大きくすることもできる。電動機の構造に基づいて、例えば、１つ置きの電磁コイルまたは１つ置きの永久磁石が省略される。また、本発明では、当該の領域の全ての電磁コイルまたは全ての永久磁石が省略されてもよい。この手段は、例えば、回転式電動機と組み合わされる場合に特に有利である。

上述した３つの選択手段の背景となる着想は、綾振り運動の反転のためにできるだけ大きな力または高いトルクを利用することと、一定速度での連続的な綾振り運動に対してできるだけ小さい構造を維持することとの妥協点を見出すことである。さらに、ロータの質量ひいては電流消費量を小さくすることによって、生じる熱も低減される。

本発明の別の有利な実施形態では、反転領域において、電磁コイルが付加的な冷却手段に接続される。当該の冷却手段により、電磁コイルの大きな巻き数に起因するさらなる加熱が抑圧される。

以下に、本発明を、図示の実施例に則して詳細に説明する。

リニアモータを備えた本発明の綾振り装置を示す図である。 回転式電動機を備えた本発明の綾振り装置を示す図である。

図１には、本発明のリニアモータによる駆動機構を備えた綾振り装置が示されている。永久磁石３５として構成されたロータ２は案内部材４上の糸管３によって案内され、綾振り領域５の内側を往復運動する。ロータ２はボビンへの巻取りのために糸を案内する綾振り糸案内部材１を支持しており、この綾振り糸案内部材１はロータ２によって綾振り領域５の内側を往復運動する。

ロータ２は複数のヨーク９，１１および複数のコイル１０，１２を有するステータ６とともに作用する。コイル１０，１１は制御可能な交流電流源に接続されており、ステータ６の長手方向にわたって、ロータ２を駆動する漂遊磁界を形成する。この場合、交流電流源は、綾振り領域５の終点で運動方向が反転するように制御される。

運動方向が反転する領域は、ステータ６の箇所に反転領域７として示されている。また、２つの反転領域７間の領域は連続領域８と称される。

反転領域７のコイル１０の巻き数は、連続領域８のコイル１２の巻き数よりも大きくなっている。これにより、反転領域７で反転されるロータ２に高い加速度が生じる。これに対して、連続領域８では、ロータ２に作用する力は小さくてよく、小さなコイル１２が使用されている。このため、連続領域８では、ステータ６に対して僅かな損失しか生じず、生じる加熱も小さい。連続領域８で綾振り糸案内部材１の運動に必要な力を小さくする別の手段として、装置の長さ単位当たりのコイル１２の個数を減らすこと、つまり、連続領域８のコイル密度を低減することが挙げられる。ただし、この場合、コイルの駆動時にコイル密度を考慮しなければならない。

反転領域のコイル１０と連続領域のコイル１２との双方をステータ６の要素として統合することもできる。このようにしても、ステータ６の幅は綾振り領域５に比べて僅かしか増大しない。そして、このようにすれば、本発明の綾振り動作を連続して複数回行うことができる。

図２には、本発明の綾振り装置の第２の実施例が示されている。電気駆動機構として、軸１４を介してベルトプーリ１５を駆動する回転式電動機１３が使用されている。当該のベルトプーリ１５は偏向ローラ１７によって綾振り領域３２に沿って案内されている無限のベルト１６を駆動し、これによって綾振り糸案内部材１８を駆動する。電動機１３と綾振り糸案内部材１８とのあいだの変速比は、１綾振り行程に対して電動機が１回転の１／２または整数倍だけ回転するように選定されている。電動機１３のロータ１９およびステータ２０には、反転領域２１，２３および連続領域２２，２４が設けられている。これらの領域は、綾振り糸案内部材１８の運動方向が反転する時点の位置に反転領域２１，２３が生じるように配置されている。

図１に則して説明したように、ステータ２０のコイル２５，２７は電気的に駆動され、ステータ２０内部に漂遊回転磁界が形成される。

ロータの永久磁石の磁極は、反転領域２１でのほうが連続領域２２でよりも強くなるように構成されている。同様に、反転領域２３におけるステータ２０のコイル２６の巻き数は、連続領域２４におけるコイル２５の巻き数よりも大きい。こうした配置により、電動機１３のトルクは軸１４の回転角度に応じて定まり、綾振り糸案内部材１８と軸１４とは、トルク最大値が綾振り糸案内部材１８の反転位置に来るように、協調制御される。

同様に、ロータ１９の連続領域２２における磁極３０を省略し、反転領域２１における磁極３１よりもいっそう弱くなるように構成することもできる。これにより、トルク最大値とトルク最小値との差が増幅される。なお、必ずしも軸１４の１／２回転が綾振り領域３２の全体に相当しなくてもよい。軸１４が綾振り糸案内部材１８の反転点のあいだのロータ１９およびステータ２０の反転領域２１，２３を複数回通るようにすることもできる。

さらに、ステータ２０に唯一の反転領域２３のみが設けられてもよい。このようにすれば、糸案内部材１８の綾振り行程を軸１４の１回転または複数回転に対応させることができる。

本発明は、基本的には、従来技術から公知の、運動の反転時にコイルに高電流が供給されるタイプの綾振り装置に適している。特に、電磁コイル２６には、ロータ１９の反転領域２１において、冷却手段２７が設けられる。このために、図２では、冷却フィン２４を備えたヒートパイプ３３がステータ２０の外側に設けられている。

図１，図２の実施例は説明のためのものであり、本発明はこれらに限定されない。本発明は、綾振り糸案内部材が少なくとも１つのステータおよび少なくとも１つのロータから成る電気駆動機構によって駆動される構造を有するものであれば、どのようなタイプの綾振り装置にも適用可能である。

１，１８ 綾振り糸案内部材、 ２，１９ ロータ、 ３ リニアモータ、 ４ 糸案内部、 ５，３２ 綾振り領域、 ６，２０ ステータ、 ７，２３ ステータの反転領域、 ８，２４ ステータの連続領域、 ９，２９ 反転領域のヨーク、 １０，２６ 反転領域の電磁コイル、 １１，２８ 連続領域のヨーク、 １２，２５ 連続領域の電磁コイル、 １３ 電動機、 １４ 軸、 １５ ベルトプーリ、 １６ ベルト、 １７ 偏向ローラ、 ２１ ロータの反転領域、 ２２ ロータの連続領域、 ２７ 冷却手段、 ３０ 連続領域の磁極、 ３１ 反転領域の磁極、 ３３ ヒートパイプ、 ３４ 冷却フィン、 ３５ 永久磁石

Claims (12)

1. 連続的に走行する糸を綾振りしながらボビンに巻き取る綾振り装置であって、
   綾振り運動を行う綾振り糸案内部材（１，１８）の運動方向を周期的に反転させる電気駆動機構（３，１３）が設けられており、
   該電気駆動機構は、複数の電磁コイル（１０，１２，２５，２６）または複数の永久磁石（３０，３１）を有するステータ（６，２０）およびロータ（２，１９）を備えている、
   綾振り装置において、
   前記ステータおよび／または前記ロータは、前記綾振り運動の反転フェーズにおいて前記ステータおよび前記ロータが相互に作用する反転領域（７，２１，２３）と、各反転フェーズ間で前記ステータおよび前記ロータが相互に作用する連続領域（８，２２，２４）とを有しており、
   該反転領域と該連続領域とでは、前記複数の電磁コイルまたは前記複数の永久磁石に関して前記ステータおよび／または前記ロータの構成が異なる
   ことを特徴とする綾振り装置。
2. 前記電気駆動機構は回転式電動機（１３）である、請求項１記載の綾振り装置。
3. 前記電動機は、複数の電磁コイル（２５，２６）を有するステータ（２０）と、複数の永久磁石（３０，３１）を有するロータまたは電磁石として作用する複数の電磁コイルを有するロータ（１９）とを備えている、請求項２記載の綾振り装置。
4. 前記ステータと前記ロータとはそれぞれ１つずつ反転領域（２３，２１）を有しており、前記ステータの反転領域と前記ロータの反転領域とは、前記綾振り糸案内部材の反転中に前記ステータおよび前記ロータが相互に作用するように配置されている、請求項３記載の綾振り装置。
5. 前記電気駆動機構はリニアモータ（３）である、請求項１記載の綾振り装置。
6. 前記リニアモータは、永久磁石（３５）として構成されたロータ（２）と、複数の電磁コイル（１０，１２）を有するステータ（６）とを備えている、請求項５記載の綾振り装置。
7. 前記複数の電磁コイルの各軸は平行に配向されている、請求項６記載の綾振り装置。
8. 前記ステータの前記反転領域は綾振り領域（５）の端部に配置されている、請求項６または７記載の綾振り装置。
9. 前記ステータの前記反転領域および／または前記ロータの前記反転領域では前記連続領域よりも強い永久磁石が用いられる、請求項１から８までのいずれか１項記載の綾振り装置。
10. 前記ステータの前記反転領域および／または前記ロータの前記反転領域では前記連続領域でよりも電磁コイルの巻き数が大きい、請求項１から９までのいずれか１項記載の綾振り装置。
11. 前記ステータの前記反転領域および／または前記ロータの前記反転領域では前記連続領域でよりも電磁コイルまたは永久磁石の密度が大きい、請求項１から１０までのいずれか１項記載の綾振り装置。
12. 前記ステータの前記反転領域および／または前記ロータの前記反転領域では、前記電磁コイルが付加的な冷却手段（２７）に接続されている、請求項１から１１までのいずれか１項記載の綾振り装置。

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