JP5782683B2

JP5782683B2 - コーマ

Info

Publication number: JP5782683B2
Application number: JP2010137221A
Authority: JP
Inventors: 正己新原
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2010-06-16
Filing date: 2010-06-16
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2030-06-16
Also published as: JP2012001843A; EP2397584A2; EP2397584B1; CN102286807A; CN102286807B; EP2397584A3

Description

本発明は、コーマに係り、詳しくはデタッチングローラの駆動部の構成に特徴を有するコーマに関する。

コーマは、供給されたラップをニッパ装置が後退した位置で把持し、該ラップの先端をコーミングシリンダにより梳ってラップから短繊維等を除去し、フリースとする。このフリースをニッパ装置の前進によってデタッチングローラへ向けて移動させる。このフリースの前進に対応してデタッチングローラを逆転させ、先に引き取ったフリース（先行フリース）を後退させ、該フリースの後端部と新たに梳られたフリース（後続フリース）の先端部とを重ね合わせる。その後、デタッチングローラが正転してニッパ装置からフリースを引き取るとともに、先行フリースに後続フリースを接合しつつ、この後続フリースの後端をトップコームにより梳る。

デタッチングローラは、一般にメインモータにより駆動されるコーミングシリンダの駆動シャフトの回転が歯車装置を介して伝達されることにより駆動される。この歯車装置は非常に複雑で、しかも比較的大きな質量が往復回動される必要がある。そこで、従来、デタッチングローラを専用のモータで駆動するコーマが提案されている（特許文献１参照。）。特許文献１には、図４に示すように、デタッチングローラ５１，５２のシャフト５３，５４の一端に歯車５３ａ，５４ａが一体回転可能に固定され、正逆回転可能な電動モータ５５によりベルト伝動装置５６を介して駆動される歯車５７が歯車５３ａ，５４ａと噛合する構成が提案されている。この装置では電動モータ５５の正逆回転に対応してデタッチングローラ５１，５２が正転あるいは逆転駆動される。

また、特許文献１には、各シャフト５３，５４をそれぞれ別の電動モータ５５で駆動する構成も提案されている。具体的には、図４に示す構成において、シャフト５４の歯車５４ａを無くし、電動モータ５５はベルト伝動装置５６及び歯車５７，５３ａを介してシャフト５３のみを駆動する。一方、シャフト５４の他端側には正逆回転可能な第２の電動モータを設け、シャフト５４は第２の電動モータにより、一端側に設けられたものと同様な構成のベルト伝動装置及び歯車を介して駆動される。

また、１本のデタッチングローラをその両側に設けたモータで駆動する構成も提案されている（特許文献２参照。）。特許文献２では、図５に示すように、一方のデタッチングローラ６１を両側からサーボモータ６２，６３で駆動し、他方のデタッチングローラ６４はタイミングベルト６５を介して駆動する。

特開平２−２１６２２５号公報中国特許公開ＣＮ−Ａ−１００９９９８３７

一般に、コーマは８個のコーミングヘッドを配設した作業部を備えており、デタッチングローラのシャフトは作業部全長に亘って延びる長さを有する。そして、特許文献１の構成では、デタッチングローラのシャフトをその片側から駆動する構成のため、シャフトに捩れが発生し易い。そして、近年、生産性向上を図るためコーマの高速化が要望されており、コーマが高速化されると捩れがより問題になる。

一方、特許文献２のように一方のデタッチングローラを両側からモータで駆動し、他方のデタッチングローラはタイミングベルトを介して駆動する構成では、高速（例えば、コーミングシリンダの回転速度３００ｒｐｍ以上に対応する回転速度）で回転させようとするとタイミングベルトの耐久性が足りないという問題がある。

本発明は前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は高トルクが要求されるデタッチングローラを高速で駆動することができ、従来技術より高速化を図ることができるコーマを提供することにある。

前記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ニッパフレームの揺動運動と同期して正逆回転駆動される前後２本のデタッチングローラを備えたコーマであって、前記各デタッチングローラのシャフトは、それぞれその両側に設けられるとともに同期して駆動される正逆回転駆動可能なモータにより、両側から駆動され、前記シャフトは、前記モータのモータ軸と前記シャフトとの間に設けられたギヤ列を介して駆動されるとともに、前記ギヤ列にはアイドルギヤが設けられており、隣り合う前記モータのモータ軸の軸間距離を前記アイドルギヤにより前記デタッチングローラの中心軸間距離より大きくした。

デタッチングローラの駆動には高トルクが要求される。モータイナーシャはＪ＝ＭＤ^２（Ｍはロータ質量、Ｄはロータ外径≒モータ外径）で決まるから、高速化のために低イナーシャのモータとするには、モータ外径をできるだけ小さくすることが好ましい。一方、モータトルクはモータ外径×モータ長さで決まるから、モータ外径が同じであれば、モータ長さが長い方がよりモータトルクが大きくなる。しかし、実際には、ロータクリアランスを一定に保つ等の製造上の理由によりモータ長さには限界がある。従来技術では、２本のデタッチングローラのシャフトを２台のモータで駆動している。しかし、この発明では、２本のシャフトのそれぞれのシャフトが、その両側に設けられたモータにより同期して駆動される。即ち、デタッチングローラの２本のシャフトを４台のモータで駆動するため、従来技術に比べて２倍のトルクでデタッチングローラを駆動することができる。したがって、高トルクが要求されるデタッチングローラを高速で駆動することができ、従来技術より高速化を図ることができる。

デタッチングローラのシャフトの中心軸間の距離は４０ｍｍ程度と短い。一方、シャフトの駆動には高トルクで高速回転可能なモータが要求されるため、モータの外径はシャフトの中心軸間の距離より大きくなる。そのため、モータ軸の回転をギヤによりシャフトに伝達する場合、モータ軸に固定されたギヤと、シャフト固定されたギヤとが直接噛合する構成では、モータ軸の回転速度とシャフトとの回転速度との比を１：１にすることはできない。しかし、この発明では、シャフトは、モータ軸とシャフトとの間に設けられたギヤ列を介して駆動されるとともに、ギヤ列にはアイドルギヤが設けられている。したがって、モータ軸に固定されるギヤとシャフトに固定されるギヤとを同じ歯数にすれば、モータ軸の回転速度とシャフトの回転速度との比を１：１にすることができる。また、ギヤ列の各ギヤの歯数を変更することにより、モータの大きさ（外径）や回転速度の設定の自由度が高くなる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記両シャフトは、互いにギヤ連結されている。この発明では、モータの同期の精度が多少悪くても、シャフト同士がギヤ連結されているため、両シャフトは同期して回転される。

本発明によれば、高トルクが要求されるデタッチングローラを高速で駆動することができ、従来技術より高速化を図ることができるコーマを提供することができる。

コーミングヘッドの概略側面図。（ａ）はデタッチングローラ駆動部の概略平面図、（ｂ）はデタッチングローラ及びモータの位置関係を示す概略図。別の実施形態の図２（ｂ）に対応する概略図。従来技術のデタッチングローラ駆動部の概略平面図。別の従来技術のデタッチングローラ駆動部の概略平面図。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図１及び図２にしたがって説明する。
一般に、コーマは、８個のコーミングヘッドを配設した作業部を備えている。図１に示すように、コーミングヘッド１１は、一対のラップローラ１２と、フィードローラ１３を備えたニッパ装置１４と、コーミングシリンダ１５と、前後２対のデタッチングローラ１６，１７とを備えている。ニッパ装置１４は、コーミングシリンダ１５の上方で前後進揺動可能に配設されたニッパフレーム１８を有し、ニッパフレーム１８は、その底部にボトムニッパ１９が設けられている。ニッパフレーム１８には支軸１８ａを介してニッパアーム２０が回動可能に設けられ、ニッパアーム２０の先端にトップニツパ２０ａが固定されている。トップニツパ２０ａはニッパフレーム１８の前後進揺動運動に同期して所定のタイミングで開閉して、ボトムニッパ１９と協同してラップＬを挟持するようになっている。ニッパフレーム１８にはトップコーム２１がボトムニッパ１９の前方において、ニッパフレーム１８と同期して所定の運動を行うように取り付けられている。

コーミングシリンダ１５の後方、かつニッパフレーム１８の下方には、ニッパシャフト２２が往復回動可能に配設されている。ニッパシャフト２２にはニッパフレーム駆動アーム２３の第１端部が一体回動可能に固定され、その第２端部にニッパフレーム１８の後端部が支軸２３ａを介して回動可能に支持されている。ニッパフレーム１８は、ニッパシャフト２２の往復回動（揺動運動）によって、ボトムニッパ１９の先端部がデタッチングローラ１６，１７に対して接近・離間するように前後に揺動する構成になっている。

次に、デタッチングローラ１６，１７の駆動部の構成を図２（ａ），（ｂ）に従って説明する。図２（ａ）に示すように、機台の長手方向（図２（ａ）の左右方向）の両側に設けられたギヤボックス２４間には、デタッチングローラ１６，１７のシャフト２５，２６が平行に配設されている。シャフト２５，２６は、その両端部がギヤボックス２４内に突出する状態で軸受（図示せず）を介して回転可能に支持されている。シャフト２５，２６の両端部にはギヤ２７，２８がシャフト２５，２６と一体回転可能に固定されている。両ギヤ２７，２８は、歯数及び径が同じに形成されている。

また、ギヤボックス２４の外側には各シャフト２５，２６に対応してそれぞれ２個のサーボモータ２９，３０が設けられ、ギヤボックス２４内に突出したそのモータ軸２９ａ，３０ａには、駆動ギヤ３１，３２がそれぞれ一体回転可能に固定されている。駆動ギヤ３１，３２はギヤ２７，２８と歯数及び径が同じに形成されている。ギヤボックス２４内にはギヤ２７及び駆動ギヤ３１に噛合するアイドルギヤ３３と、ギヤ２８及び駆動ギヤ３２に噛合するアイドルギヤ３４とが設けられている。両アイドルギヤ３３，３４は同じ歯数及び径に形成されている。即ち、シャフト２５，２６は、サーボモータ２９，３０のモータ軸２９ａ，３０ａと、シャフト２５，２６との間に設けられたギヤ列を介して駆動されるとともに、ギヤ列にはアイドルギヤ３３，３４が設けられている。そして、各シャフト２５，２６はモータ軸２９ａ，３０ａと同じ回転速度（１：１の回転数比）で回転される。各サーボモータ２９，３０は、図示しない制御装置の指令に基づいて正転方向及び逆転方向に同期駆動されるようになっている。

次に前記のように構成された装置の作用を説明する。
図示しないメインモータにより駆動されて揺動運動（往復回動）を行うニッパシャフト２２の揺動に基づいてボトムニッパ１９が前後に揺動されるとともに、トップニツパ２０ａが上下に揺動されてボトムニッパ１９の先端部との間でラップＬの把持解放を行う。デタッチングローラ１６，１７は、サーボモータ２９，３０の駆動によりギヤ列を介して駆動されるシャフト２５，２６と一体に回動し、ボトムニッパ１９の前進、後退に同期して揺動される。デタッチングローラ１６，１７は、ボトムニッパ１９の前進時に逆転され、
ボトムニッパ１９の後退時に正転される。

デタッチングローラ１６，１７の２本のシャフト２５，２６のそれぞれが、その両側に設けられたサーボモータ２９，３０により同期して駆動される。即ち、デタッチングローラ１６，１７の２本のシャフト２５，２６を４台のモータで駆動するため、同じ性能のモータであれば、従来技術に比べて２倍のトルクでデタッチングローラ１６，１７を駆動することができる。デタッチングローラ１６，１７のシャフト２５，２６は高速（例えば、３００ｒｐｍ以上）で揺動運動（往復回動）を行うため、一定速度で一定方向に回転される場合に比べて捩れが大きくなる。しかし、シャフト２５，２６は、それぞれサーボモータ２９，３０により両側駆動されるため、片側駆動に対して捩れが１／４になる。また、両側駆動の場合は、シャフト２５，２６の長さが同じ場合において共振周波数が片側駆動の場合より高くなり、高速化を図った際にその回転速度が共振周波数から外れる。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）ニッパフレーム１８の揺動運動と同期して正逆回転駆動される前後２本のデタッチングローラ１６，１７のシャフト２５，２６は、それぞれその両側に設けられるとともに同期して駆動される正逆回転駆動可能なサーボモータ２９，３０により、両側から駆動される。したがって、高トルクが要求されるデタッチングローラ１６，１７を高速で駆動することができ、個々のサーボモータ２９，３０を大型化しなくても従来技術より高速化を図ることができる。

（２）シャフト２５，２６は、サーボモータ２９，３０のモータ軸２９ａ，３０ａと、シャフト２５，２６との間に設けられたギヤ列を介して駆動されるとともに、ギヤ列にはアイドルギヤ３３，３４が設けられている。そして、モータ軸２９ａ，３０ａに固定された駆動ギヤ３１，３２と、シャフト２５，２６に固定されたギヤ２７，２８とは、同じ歯数のギヤが使用されている。したがって、デタッチングローラ１６，１７のシャフト２５，２６の中心軸間の距離が４０ｍｍ程度と短く、サーボモータ２９，３０の外径がシャフト２５，２６の中心軸間の距離より大きくても、モータ軸２９ａ，３０ａの回転速度とシャフト２５，２６の回転速度との比を１：１にすることができる。また、ギヤ列の各ギヤの歯数を変更することにより、モータの大きさ（外径）や回転速度の設定の自由度が高くなる。

（３）モータ軸２９ａ，３０ａの回転速度とシャフト２５，２６の回転速度との比が１：１に設定されているため、紡出条件の変更によりデタッチングローラ１６，１７の回転速度を変更する際、モータ軸２９ａ，３０ａの回転速度の設定が容易になる。

（４）両サーボモータ２９，３０は、モータ軸２９ａ，３０ａがシャフト２５，２６より上方で、かつモータ軸２９ａ，３０ａの軸心と、シャフト２５，２５の軸心とを含む仮想平面が水平方向に対して斜めに延びるように配置されている。したがって、前記仮想平面が水平に延びるように配置する場合に比べて、サーボモータ２９，３０の配設スペースの確保が簡単になる。

実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ デタッチングローラ１６，１７のシャフト２５，２６同士をギヤ連結してもよい。例えば、図３に示すように、両ギヤ２７，２８と噛合する連結ギヤ３５を設ける。この場合、サーボモータ２９，３０の同期の精度が多少悪くても、シャフト２５，２６同士がギヤ連結されているため、両シャフト２５，２６は同期して回転される。連結ギヤ３５は、シャフト２５，２６の両端部に設けるのが好ましいが、片側だけに設けてもよい。

○ シャフト２５，２６同士をギヤ連結する場合、駆動ギヤ３１，３２と噛合するギヤ２７，２８を利用せずに、シャフト２５，２６と一体回転するギヤを別に設けるとともにそのギヤと噛合する連結ギヤを設けてもよい。しかし、ギヤ２７，２８を利用する方が簡単である。

○ ギヤ２７，２８を利用せずに、シャフト２５，２６同士をギヤ連結する場合、ギヤ連結のためのギヤは、シャフト２５，２６の端部ではなく、シャフト２５，２６の中間部に設けてもよい。しかし、シャフト２５，２６の端部に設ける方が配設位置の確保やメンテナンス作業が容易になる。

○ モータ軸２９ａ，３０ａとシャフト２５，２６とは回転速度比が１：１に限らず、モータ軸２９ａ，３０ａの回転速度がシャフト２５，２６の回転速度より速くても、モータ軸２９ａ，３０ａの回転速度がシャフト２５，２６の回転速度より遅くてもよい。

○ モータ軸２９ａ，３０ａの回転をシャフト２５，２６に伝達するギヤ列は、必ずしもアイドルギヤ３３，３４を備えずに、モータ軸２９ａ，３０ａに固定されたギヤが、シャフト２５，２６に固定されたギヤと直接噛合する構成でもよい。

以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。
（１）請求項２に記載の発明において、前記ギヤ列を構成するギヤは、その歯数が前記モータ軸と前記シャフトの回転速度比が１：１になるように設定されている。

（２）請求項３に記載の発明において、前記連結ギヤは、前記シャフトの端部に固定されたギヤと噛合するように設けられている。

１６，１７…デタッチングローラ、１８…ニッパフレーム、２５，２６…シャフト、２９，３０…モータとしてのサーボモータ、２９ａ，３０ａ…モータ軸、３３，３４…アイドルギヤ。

Claims

ニッパフレームの揺動運動と同期して正逆回転駆動される前後２本のデタッチングローラを備えたコーマであって、前記各デタッチングローラのシャフトは、それぞれその両側に設けられるとともに同期して駆動される正逆回転駆動可能なモータにより、両側から駆動され、前記シャフトは、前記モータのモータ軸と前記シャフトとの間に設けられたギヤ列を介して駆動されるとともに、前記ギヤ列にはアイドルギヤが設けられており、隣り合う前記モータのモータ軸の軸間距離を前記アイドルギヤにより前記デタッチングローラの中心軸間距離より大きくしたことを特徴とするコーマ。
前記両シャフトは、互いにギヤ連結されている請求項１に記載のコーマ。