JPH06100149A - スプ−ル自動反転装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スプ−ルの繰り返し反転動作に要する時間を
短縮する。 【構成】 ４組のホルダ部材２１〜２４を中心軸１０の
まわりに軸対象に配置する。中心軸１０を９０度回転す
るだけでスプ−ルの反転が完了し、逆方向に戻す動作が
不要。互いに異なるホルダ部材に対してスプ−ルの装入
と取出しを同時に行ないうる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スプ−ル自動反転装置
に関し、例えば、溶接用ワイヤを巻取ったスプ−ルを起
立状態から横置き状態に反転してコンベアに投入する工
程において利用しうる。

【０００２】

【従来の技術】例えば現在、製品として出荷されている
溶接用ワイヤは、スプ−ルに巻かれており、各々２０Ｋ
ｇ程度の重さを有している。また、スプ−ルの外側はフ
ィルムで包装されている。この種の溶接用ワイヤが巻か
れたスプ−ルを通す製造ラインにおいては、各スプ−ル
をベルトコンベアに乗せて工程間を搬送している。とこ
ろで、スプ−ルをベルトコンベアに乗せて搬送する場
合、移動中の安定性の確保や損傷発生の防止のために、
スプ−ルは安定な横置き状態、即ち、スプ−ルの回転軸
の方向がコンベアの面に対して垂直に向く状態でコンベ
アに載置してある。しかし、例えば包装のためにスプ−
ルの外側にフィルムを巻く工程においては、スプ−ルを
起立状態、即ちスプ−ルの回転軸の方向が水平になるよ
うに向けた状態でその工程に投入する必要があり、更に
次の工程に搬入する時には、スプ−ルを起立状態から横
置き状態に再び反転する必要がある。

【０００３】従って、この種の製造ラインにおいては、
スプ−ルを横置き状態から起立状態に反転する作業と、
スプ−ルを起立状態から横置き状態に反転する作業が必
要である。この様なスプ−ルの反転作業を自動化しうる
装置の従来技術は、例えば、実開昭５７−１２６４２５
号公報及び実開昭５７−１３１５２４号公報に開示され
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】例えば実開昭５７−１
２６４２５号公報に示される反転装置においては、反転
対象物（ボビンやスプ−ル）を支持したホルダ（Ｌ字形
ア−ム）を、９０度位回転することによって、それに支
持された反転対象物を反転し、次の工程に送るようにし
ている。

【０００５】ところで実際の製造ラインにおいては、多
数のスプ−ルが順番に絶え間なく供給されるので、スプ
−ルを反転する機構においても、各々のスプ−ルの反転
作業を繰り返し実施する必要がある。従って従来のスプ
−ル反転装置では、１つのスプ−ルがホルダに装入され
ると、ホルダを例えば時計方向に９０度回転し、当該ス
プ−ルがホルダから取り出された後、ホルダを反時計方
向に９０度回転して元の位置に戻した後、次のスプ−ル
をホルダに受入れ、ホルダを再び時計方向に９０度回転
する。このような動作が繰り返される。

【０００６】しかしながら、この種のスプ−ル反転装置
では、１つのスプ−ルを反転するのにかなりの時間がか
かる。即ち、１回の反転サイクルを実施するためには、
少なくとも、スプ−ルのホルダへの受入れ，ホルダの時
計方向９０度回転，スプ−ルのホルダからの取出し，及
びホルダの反時計方向９０度回転、を順番に行なう必要
があり、しかも１回の反転サイクルが完全に終了した後
でなければ次の反転サイクルを開始できないので、これ
らを短時間で実施するのは難しい。例えば、ホルダを回
転する駆動源及びスプ−ルの装入及び取出しの駆動源を
各々大型にして駆動速度を上げれば、各々の動作を単純
に高速化することができるが、このような手段では、装
置全体が大型化するわりに反転時間短縮の効果が小さ
い。

【０００７】しかし、各々のスプ−ルの反転動作に時間
がかかると、反転装置の入口で多数のスプ−ルを待機さ
せることになり、製造ラインの効率が下がるので、スプ
−ルの反転も短時間で行なう必要がある。従って本発明
は、スプ−ル反転の繰り返し動作を短時間で行ないうる
反転装置を提供するとともに、装置が大型化するのを避
けることを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のスプ−ル自動反転装置においては、回転軸
（１０）；該回転軸と結合され、該回転軸のまわりに軸
対象に配置され、各々が反転対象スプ−ル（１）の受入
れ及び取出しが自在に構成された少なくとも３組のホル
ダ部材（２１，２２，２３，２４）を含む、反転機構
（２０）；及び駆動軸が前記回転軸に連結され、所定の
指示がある毎に９０度以上の所定角度ずつ、同一回転方
向に前記回転軸を駆動する、反転駆動手段（３０）；を
備える。

【０００９】また前記ホルダ部材は、平面部（４１），
支持部（４２），及び案内部（４３）を有し、前記支持
部では、平面部の一辺に配置され、平面部に対し垂直な
方向にスプ−ルの直径程度の長さで延びる複数のア−ム
（４２ａ，４２ｂ，４２ｃ）が、互いに間隔をあけて設
けられ、前記案内部では、前記支持部のア−ムよりも長
さの短い案内部材（４３ａ，４３ｂ，４３ｃ）が、平面
部の他の一辺からその面に垂直な方向に延びる形で配置
され、更に、前記支持部の複数のア−ムの間の位置に、
ベルトコンベア（５１，５２）が配置される。

【００１０】また第２番の発明では、前記反転機構の一
端に配置され所定位置のホルダ部材の内部にスプ−ルが
進入したことを検出するスプ−ル検出手段（６１）；及
び該検出手段がスプ−ルの進入を検出した時に前記反転
駆動手段に駆動指令を発する制御手段（７０）；を更に
備える。

【００１１】なお上記括弧内に示した記号は、後述する
実施例中の対応する要素の符号を参考までに示したもの
であるが、本発明の各構成要素は実施例中の具体的な要
素のみに限定されるものではない。

【００１２】

【作用】本発明の反転機構は、少なくとも３組のホルダ
部材を含んでおり、各々のホルダ部材は反転対象スプ−
ルの受入れ及び取出しが自在に構成されている。またこ
れらのホルダ部材は、回転軸のまわりに軸対象に配置さ
れている。

【００１３】従って、例えば４組のホルダ部材を９０度
ずつずらして軸対象に配置する場合には、回転軸を同一
方向に９０度回転する毎に、予め定まる４つの位置に４
組のホルダ部材がそれぞれ位置決めされる。つまり、反
転駆動手段が回転軸を９０度駆動すると、１つのホルダ
部材に支持されたスプ−ルが、該ホルダ部材とともに９
０度旋回するので、起立状態の場合は横置き状態に、横
置き状態の場合は起立状態にそれぞれ反転される。

【００１４】この状態で、スプ−ルの装入口、即ちホル
ダ部材の旋回前の位置には隣りのホルダ部材が位置決め
されるので、反転機構を逆方向に回転させなくても、次
のスプ−ルを装入口のホルダ部材に受入れることができ
る。つまり、反転機構を同一方向に９０度回転するだけ
で、多数のスプ−ルを順次に反転することができるの
で、ホルダの往復運動を伴なう従来の反転動作サイクル
に比べると、本発明における反転所要時間ははるかに短
い。しかも、取出口のホルダ部材からのスプ−ルの取出
しが完了する前であっても、装入口のホルダ部材に対す
る次のスプ−ルの装入動作を開始できるので、スプ−ル
の装入と取出しとを実質上同時に実施することができ、
反転動作サイクルの所要時間を短縮するのに役立つ。

【００１５】反転機構に設けるホルダ部材は、最小限３
組あればよい。即ち、３組のホルダ部材を１２０度ずつ
ずらして軸対象に配置する場合には、回転軸を同一方向
に１２０度回転する毎に、予め定まる３つの位置に３組
のホルダ部材がそれぞれ位置決めされる。この場合に
は、反転駆動手段が回転軸を１２０度駆動すると、１つ
のホルダ部材に支持されたスプ−ルが、該ホルダ部材と
ともに１２０度旋回するので、この旋回の途中で、スプ
−ルは起立状態から横置き状態に反転され、自重でホル
ダ部材から滑り落ち、例えば下方に配置されるベルトコ
ンベア上に横置き状態で乗る。

【００１６】

【実施例】以下、スプ−ル自動反転装置の実施例を図面
を参照して説明する。この実施例の反転装置が組込まれ
た製造ラインの一部分の工程を図４に示す。この製造工
程は、溶接ワイヤが巻回された重さ約２０Ｋｇのスプ−
ル１の外側に自動的に包装を施こすように構成されてい
る。

【００１７】前の工程で溶接ワイヤが巻回されたスプ−
ル１Ａは、図４に示すように横置き状態で入側ベルトコ
ンベア２により矢印Ａ方向に搬送され、ストッパ機構３
で待機した後、入側反転装置４によって横置き状態から
起立状態に反転される。この実施例では、入側反転装置
４には、従来より公知の、ホルダが９０度旋回の往復運
動を繰り返す反転機構が用いられている。

【００１８】起立したスプ−ル１Ｂは、ベルトコンベア
５上を矢印Ｂ方向に搬送され、所定位置で止まる。その
位置では、上方と下方からそれぞれ熱収縮フィルムＦＵ
及びＦＬが供給される。これらの熱収縮フィルムＦＵ及
びＦＬは、まずスプ−ル１Ｂの前方で接着される。そし
てエアシリンダ６で駆動されるアクチュエ−タによっ
て、スプ−ル１Ｂが前方に押し出される時に、該スプ−
ルの外周に熱収縮フィルムＦＵ及びＦＬが包装され、次
に該スプ−ルの後方で熱収縮フィルムＦＵとＦＬとが接
着され、熱収縮フィルムＦＵ及びＦＬの本体とスプ−ル
を包装したフィルム部分とは切断される。

【００１９】熱収縮フィルムが外周に装着されたスプ−
ル１Ｃは、矢印Ｃ方向に向かい、斜面を転がりながらチ
ェンコンベア７上に送り込まれ、チェンコンベア７によ
って矢印Ｃ方向に更に搬送される。チェンコンベア７上
の一部分には、ヒ−タを内蔵するトンネル８が設置され
ており、スプ−ル１Ｃがトンネル８を通過する時に、ス
プ−ル１Ｃに巻かれた熱収縮フィルムは、収縮し、スプ
−ル１Ｃの表面を覆うようにそれに密着する。

【００２０】このようにして包装が完了したスプ−ル１
Ｄは、出側反転装置９によって起立状態から横置き状態
に反転される。この出側反転装置９には、反転動作を短
時間で実施するために、後述するように特別な機構が用
いられている。再び横置き状態になったスプ−ル１Ｅ
は、ベルトコンベア５０上に乗り、矢印Ｄ方向に搬送さ
れて次の工程に向かう。

【００２１】以下、出側反転装置９について詳細に説明
する。出側反転装置９の近傍の平面図を図３に示し、出
側反転装置９の反転機構２０の斜視図及び正面図をそれ
ぞれ図１及び図２に示す。まず、図１，図２及び図３を
参照して反転機構２０を説明する。

【００２２】反転機構２０は、その中心軸１０に対して
軸対称に配置された４組のホルダ部材２１，２２，２３
及び２４を備えている。４組のホルダ部材２１，２２，
２３及び２４は、互いに同一の構成になっており、各々
のホルダ部材は、平面部４１，支持部４２及び案内部４
３で構成されている。支持部４２は、平面部の一辺に配
置されており、平面部に対して垂直な方向に延びる３つ
のア−ム４２ａ，４２ｂ及び４２ｃを備えている。ア−
ム４２ａ，４２ｂ及び４２ｃは、スプ−ルの直径程度の
充分な長さを有しており、傾いた状態のスプ−ルや図１
に示すホルダ部材２１のように、横置きされた状態のス
プ−ルを確実に支持することができる。また、ア−ム４
２ａ，４２ｂ及び４２ｃは、互いに間隔をあけて設けら
れており、ア−ム４２ａ，４２ｂ及び４２ｃが通過する
空間の間に、出側ベルトコンベア５０のベルト５１及び
５２が配置されている。案内部４３は、前記支持部のア
−ムよりも長さの短い爪状の案内部材４３ａ，４３ｂ及
び４３ｃで構成されている。案内部材４３ａ，４３ｂ及
び４３ｃは、平面部４１の一辺からその面に垂直な方向
に延びる形で配置されており、起立状態で転がって反転
機構２０に進入するスプ−ルの進行方向を所定位置に案
内する。

【００２３】反転機構２０の中心軸１０は、回動自在に
支持されており、その一端（図１の右側）には後述する
反転駆動機構３０が連結されている。中心軸１０は、１
つのホルダ部材（図１では２２）内の所定位置までスプ
−ル１が進入する毎に、９０度ずつ回転駆動されるの
で、起立状態でホルダ部材に進入したスプ−ルは、ホル
ダ部材とともに９０度旋回し、横置き状態に反転され
る。反転して横置き状態になったスプ−ルは、それを支
持するホルダ部材のア−ム４２ａ，４２ｂ及び４２ｃよ
り少し高い位置に露出しているベルト５１及び５２上に
乗るので、ベルト５１及び５２によって矢印Ｄ方向に搬
送される。

【００２４】反転機構２０の中心軸１０を回転駆動する
反転駆動機構３０の外観を図５に示し、反転駆動機構３
０の内部構造とそれを制御する装置を図６に示す。この
実施例では、反転駆動機構３０の主要部に、ロ−タリ−
インデックスドライブと呼ばれる市販の駆動装置を採用
している。この反転駆動機構３０は、図５に示すよう
に、電動機３１，リング・コ−ン変速機３２，及び割り
出し機構３３を備えており、出力軸３４が反転機構２０
の中心軸１０に連結されている。

【００２５】図６を参照して反転駆動機構３０を説明す
る。リング・コ−ン変速機３２は、無段変速機であり、
電動機の駆動軸３１ａと連結された入力円板８１，該入
力円板８１と係合する複数の遊星コ−ン８２，該遊星コ
−ン８２の外側と係合する変速リング８３，及び遊星コ
−ン８２と係合するカムディスク８４を備えており、カ
ムディスク８４が出力軸３４と連結されている。変速リ
ング８３が矢印Ａ１及びＡ２方向に移動することによっ
て、変速リング８３と遊星コ−ン８２との相対位置が変
わり、変速比が変わる。

【００２６】シリンダ８８内のピストンに結合されたロ
ッド８５を軸方向に動かすと、それに形成されたラック
に噛み合っているピニオン８６が回転し、更に該ピニオ
ン８６と噛み合っている可動部８７が、ロッド８５と逆
の方向に動く。可動部８７は変速リング８３と係合して
いる。従って、シリンダ８８内のピストンを動かすと、
変速比を変えることができる。

【００２７】ロッド８５の一端は、割り出し機構３３の
レバ−９２の一端と連結されている。レバ−９２は、そ
の中央付近で軸９２ａによって揺動自在に支持されてお
り、他端にはロ−ラ９３が突起状に設置されている。出
力軸３４には円板状のカムプレ−ト９１が連結してあ
り、該カムプレ−ト９１の周辺部には、４つの位置決め
溝９１ａが等間隔で、即ち９０度毎に形成されている。
レバ−９２に装着されたロ−ラ９３は、位置決め溝９１
ａと噛み合うことができる。レバ−９２には、シリンダ
８９のロッドも連結されている。シリンダ８９には、そ
の内部のピストンの位置を検出するセンサＳ１が設置さ
れている。

【００２８】２つのシリンダ８８及び８９には、空気源
１０１からの圧縮空気が、フィルタ１０２，レギュレ−
タ１０３，及びソレノイドバルブ１０４を介して供給さ
れる。ソレノイドバルブ１０４のオン／オフ、及び電動
機のオン／オフは、制御装置７０によって制御される。
実際には、製造ラインが動いている時には、電動機は常
にオン状態であり、一定の速度で回転している。そし
て、スプ−ルの反転動作を実施するタイミングになる毎
に、ソレノイドバルブ１０４のオン／オフ及びオフ／オ
ンの切換えを１回ずつ実施する。この動作によって、２
つのシリンダ８８及び８９内のピストンが移動し、レバ
−９２が揺動する。レバ−９２の揺動に伴なって出力軸
３４は９０度ずつ回転する。

【００２９】図６に示すようにロ−ラ９３が位置決め溝
９１ａと噛み合っている状態では、リング・コ−ン変速
機３２の減速比が最大であり、この時には伝達トルクも
極めて小さいので、当て止め状態になり、出力軸３４は
動かない。ソレノイドバルブ１０４の制御により、ロ−
ラ９３が位置決め溝９１ａから外れるようにレバ−９２
を動かすと、変速リング８３が矢印Ａ２側（高速側）に
移動する。この移動に伴なって、減速比が徐々に小さく
なり、ある点までは伝達トルクも徐々に大きくなる。こ
れによって、出力軸３４は回転を開始し、滑らかに加速
し所定の速度に達するとその速度で安定して回転する。

【００３０】出力軸３４が回転を開始した後、ソレノイ
ドバルブ１０４の制御状態を切り替えると、ロ−ラ９３
はカムプレ−ト９１の周面に押し付けられ、カムプレ−
ト９１とともに回転する。そして、回転量が９０度に近
づいて位置決め溝９１ａの存在する位置がロ−ラ９３の
位置まで達すると、ロ−ラ９３は位置決め溝９１ａに入
り込むので、レバ−９２が動き、変速リング８３が矢印
Ａ１側（低速側）に移動する。この移動に伴なって、減
速比が徐々に大きくなるので、出力軸３４の回転速度は
滑らかに低下する。ロ−ラ９３が位置決め溝９１ａと完
全に噛み合うと、減速比が最大になり、この時には伝達
トルクが極めて小さいので、当て止め状態になり、出力
軸３４は停止する。

【００３１】つまり、制御装置７０がソレノイドバルブ
１０４のオフ−オン−オフを切換える毎に、レバ−９２
が１回揺動し、機械的な加減速制御が実施され、出力軸
３４は滑らかに、かつ正確に９０度だけ回転して停止す
る。

【００３２】この実施例では、各スプ−ルの反転動作を
実施するタイミングは、反転機構２０の一端に配置され
た当たり板６２の動きを検出するセンサ（リミットスイ
ッチ）６１が出力する信号に基づいて決定している。即
ち、スプ−ル装入口に面したホルダ部材の内部にスプ−
ルが進入し、それが当たり板６２に突き当たる毎に、セ
ンサ６１がスプ−ル検出信号を出力するので、このスプ
−ル検出信号が現われた直後、又は必要に応じて所定時
間遅れの後に、制御装置７０はソレノイドバルブ１０４
の状態を切換えて、反転のための駆動を開始する。この
ような単純な制御で、正確に反転動作を実施することが
できる。制御タイミングの一例を図７に示すので参照さ
れたい。

【００３３】なお、割り出し機構３３にはウォ−ム減速
機が内蔵されているので、出力軸３４は比較的ゆっくり
と回転する。実際には、反転動作の繰り返し周期は約２
秒に設定されている。しかし従来の装置の反転動作と比
べると、はるかに短い時間で反転動作を繰り返すことが
できる。

【００３４】

【発明の効果】以上のとおり本発明によれば、複数のホ
ルダ部材が回転軸に対して軸対称に配置されており、ス
プ−ルを反転する毎にホルダ部材を反転前の位置に逆回
転させる必要がなく、反転機構を同一方向に例えば９０
度回転するだけで、多数のスプ−ルを順次に反転するこ
とができるので、ホルダの往復運動を伴なう従来の反転
動作サイクルに比べると、本発明における反転所要時間
ははるかに短い。

【００３５】また、反転動作の後、スプ−ルの装入口、
即ちホルダ部材の旋回前の位置には隣りのホルダ部材が
位置決めされるので、反転機構を逆方向に回転させなく
ても、次のスプ−ルを装入口のホルダ部材に受入れるこ
とができる。つまり、取出口のホルダ部材からのスプ−
ルの取出しが完了する前であっても、装入口のホルダ部
材に対する次のスプ−ルの装入動作を開始できるので、
スプ−ルの装入と取出しとを実質上同時に実施すること
ができ、反転動作サイクルの所要時間を短縮するのに効
果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例の反転機構主要部を示す斜視図であ
る。

【図２】 実施例の反転機構主要部を示す正面図であ
る。

【図３】 製造ライン上の実施例の装置の近傍を示す平
面図である。

【図４】 製造ラインの一部分を示す斜視図である。

【図５】 反転駆動機構の外観を示す斜視図である。

【図６】 反転駆動機構とそれを制御する装置を示すブ
ロック図である。

【図７】 制御タイミングの一例を示すタイムチャ−ト
である。

【符号の説明】

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ：スプ−ル ２：入側ベルトコンベア ３：ストッパ機構 ４：入側反転装置 ５：ベルトコンベア ＦＵ，ＦＬ：熱収縮フィルム ６：エアシリンダ ７：チェンコンベア ８：トンネル ９：出側反転装置 １０：中心軸 ２０：反転機構 ２１，２２，２３，２４：ホルダ部材 ３０：反転駆動機構 ３１：電動機 ３１ａ：駆動軸 ３２：リング・コ−
ン変速機 ３３：割り出し機構 ３４：出力軸 ４１：平面部 ４２：支持部 ４２ａ，４２ｂ，４２ｃ：ア−ム ４３：案内部 ４３ａ，４３ｂ，４
３ｃ：案内部材 ５０：ベルトコンベア ５１，５２：ベルト ６１：センサ ６２：当たり板 ７０：制御装置 ８１：入力円板 ８２：遊星コ−ン ８３：変速リング ８４：カムディスク ８５：ロッド ８６：ピニオン ８７：可動部 ８８，８９：シリン
ダ ９１：カムプレ−ト ９１ａ：位置決め溝 レバ−９２ ９２ａ：軸 ９３：ロ−ラ １０１：空気源 １０２：フィルタ １０３：レギュレ−
タ １０４：ソレノイドバルブ センサＳ１

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６５Ｇ 47/90 Ｄ 8010−3Ｆ (72)発明者 黒 瀬 豊 千葉県 習志野市 東習志野 ７丁目６番 １号 日鐵溶接工業株式会社習志野工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転軸；該回転軸と結合され、該回転軸
   のまわりに軸対象に配置され、各々が反転対象スプ−ル
   の受入れ及び取出しが自在に構成された少なくとも３組
   のホルダ部材を含む、反転機構；及び駆動軸が前記回転
   軸に連結され、所定の指示がある毎に９０度以上の所定
   角度ずつ、同一回転方向に前記回転軸を駆動する、反転
   駆動手段；を備えるスプ−ル自動反転装置。
2. 【請求項２】 前記反転機構の一端に配置され所定位置
   のホルダ部材の内部にスプ−ルが進入したことを検出す
   るスプ−ル検出手段；及び該検出手段がスプ−ルの進入
   を検出した時に前記反転駆動手段に駆動指令を発する制
   御手段；を更に備える、前記請求項１記載のスプ−ル自
   動反転装置。