JPH0662257B2 - 線材巻付装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は線材を成形具に巻き付けるための線材巻付装置
に関する。

〔従来技術及び問題点〕

本願出願人は英国特許第２，００１，４００にブラシシ
ールの製造に適する装置（７図に示す）を開示した。こ
の装置では、環状のマンドレルがローラーの中に回転で
きるように取り付けられ、その半径方向の外周に隣接す
る側面に１対の環状の側板を支持する。このマンドレル
は環状溝形の線材支持具を通り得るように配設され、こ
のマンドレルに金属の連続した硬い線材が巻きつけられ
る。前記線材支持具は複数のローラーで回転支持され、
このうちの１箇のローラーは前記線材支持具を回転する
駆動軸に結合され、駆動装置は前記マンドレルの支持ロ
ーラーを駆動する。前記マンドレル及び線材支持具が回
転すると、前記硬い線材が前記線材支持具から摺動部材
を経由して連続的に供給され、この摺動部材が前記線材
に張力を与え、この線材は前記摺動部材の外側面を通っ
て前記マンドレルに巻きつけられる。

前記すでに開示した装置は、ブランシールの製造に適し
てはいるが、その形状に基因する多くの欠点を有する。
ブラシを作るために何本かの線材が線材支持具で束ねら
れ、この線材は張力が均一でない時には重なり合って断
線する。前記摺動部材は作動中に固着及び滑りを生じて
張力を不均一化し断線を生じさせる。また前記摺動部材
が不規則に移動すれば角度の制御ができなくなる。前記
線材は、巻きつけれる時に前記摺動部材をこれに密着し
た状態で通過し、後続する工程で前記線材がブラシに仕
上げられた時に巻毛の形にならないように熱処理され
る。

また前記特許は他の巻付機構を開示しており、この巻付
機構は巻取操作の速度を上げるために多数の線材を使用
する（これを８図に示す）。この８図に示す例では、８
箇の線材スプールが線材支持具に取り付けられ、この各
スプールは線材をマンドレルに送る。このスプールから
送られる線材はスプール支持具の側板の一方の側部の孔
を通る。これは、前記スプールが巻付動作を行なわない
から、巻付角度が変らないように前記線材を常に同一面
上に導くためである。

前記スプール支持具は１つの位置にヒンジ結合され、ラ
ッチを備え、このラッチはその内側に前記環状のマンド
レルを通過させることができる。

前記巻付機構は前記最初に説明した装置の多くの問題を
解消したが、未ば未解決の問題があり、新たに欠点もあ
らわれた。前記線材は前記装置と同様に密着通過するの
で、後続する熱処理が必要になり、断線が生ずる。さら
に前記スプール支持具は前記装置よりも構造が複雑であ
り、線材のボビンに荷重をかけにくい。

〔発明の目的〕

本発明の目的は前記欠点を減少し又は完全に除去し得る
ブラシ製造装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

前記目的は次のように、線材を成形具に巻き付ける線材
巻付装置によって達成される。すなわち前記巻付装置は
第一中立軸線（Ｘ−Ｘ）と第二中立軸線（Ｙ−Ｙ）と中
心部（５０）とを有し、回転主面内で第一の軸線まわり
を回転できるように取り付けられた環状のマンドレル
（１２）と、前記マンドレル（１２）の回転主面に直交
する回転面内で第二の軸線まわりを回転できるように取
り付けられた環状の線材支持具（１６）であって、この
環状の線材支持具（１６）と前記環状のマンドレル（１
２）とが鎖交して相互に相手方を通り抜けるように取り
付けられた環状の線材支持具（１６）と、前記環状のマ
ンドレル（１２）を前記環状の線材支持具（１６）に対
して相対移動させる移送装置（１４）と、前記線材支持
具（１６）の上に取り付けられ、前記環状のマンドレル
（１２）に巻き付けられる線材（２６）を蓄えると共に
前記線材（２６）を送り出すボビン（２８）とこのボビ
ン（２８）から送り出された前記線材（２６）がその上
を通過するプーリー（３０）とを有する少なくとも１つ
の線材供給装置（１８）とを備え、前記プーリー（３
０）は回転主面（５１）とこの回転主面（５１）と回転
軸線が交差する幾何学的中心（５３）とを有し、前記プ
ーリー（３０）の前記幾何学的中心（５３）が前記第一
中立軸線（Ｘ−Ｘ）または前記第二中立軸線（Ｙ−Ｙ）
と一致したときに前記プーリー（３０）の前記回転主面
（５１）が前記第一中立軸線（Ｘ−Ｘ）または前記第二
中立軸線（Ｙ−Ｙ）に対して所定の角度をなし、この所
定の角度（Ｐ）で前記線材が前記プーリーを通過して前
記マンドレルの上に巻き付けられ、前記線材支持具と前
記マンドレルがそれぞれの軸線まわりに回転されつつ前
記線材が前記環状のマンドレルの周縁の接線に対して一
定の角度をなして前記環状のマンドレルの上に連続的に
巻き付けられることを特徴とするものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図を用いて詳細に説明する。

第１図に従来のトロイダル型巻付装置１０を示す。この
巻付装置１０は本発明の一部を構成する。環状のマンド
レル１２は従動ローラー１４，１４，の内側で回転でき
るように取り付けられ、マンドレル１２は、その外周縁
に近い側面で１対の環状の側板（図示せず）を支持す
る。前記マンドレル１２は環状の線材支持具１６を通る
ように配設され、この線材支持具１６に１箇以上の線材
供給装置１８，１８，…が取り付けられる。これを第２
図乃至第５図に詳細に示す。前記線材支持具１６は図示
を省略した複数のローラーの内側で回転できるように取
り付けられ、その１箇以上のローラーは駆動される。前
記線材支持具１６の内側にはヒンジ２０とラッチ２２，
２４が設けられ、環状のマンドレル１２が鎖交でできる
ようになっている。

マンドレル１２と線材支持具１６が回転すると、フィラ
メント状の硬い線材２６が線材供給装置１８から連続的
に供給されてマンドレル１２の外面に巻きつけられる。

次に第２図及び第３図において、線材供給装置１８は線
材２６が次々に巻きけられるボビン２８と、前記線材２
６が巻きつけられるプーリー３０と、２箇のスピンドル
３４，３６を有するブラケット３２とを備え、これらの
スピンドル３４，３６の上にボビン２８とプーリー３０
がそれぞれ回転可能に嵌着されている。このボビン２８
はサークリップ３６と、このサークルリップ３６に摩擦
係合するフリクションワッシャ３８によってスピンドル
３４上に保持され、プーリー３０はナット４０とワッシ
ャ４２（細部を第５図に示す）によってスピンル３６上
に保持される。この機構は従来から採用されている如何
なる支持装置を用いて構成しても差し支えない。第４図
にボビン２８をフリクションワッシャ３８に係合するよ
うに押すばね４４を示す。このばね４４によってボビン
２８は少なくとも部分的に位置決めされ、線材は前記マ
ンドレルに供給された時に張力を与えられる。

特に第４図及び第５図にボビン２８とプーリー３０との
関係位置を詳細に示す。ボビンの回転軸線４６とプーリ
ーの回転軸線４８とは相互に直交する関係にあるが相互
に離れていて交差はしない。前記プーリー３０は、この
プーリーの主回転面がボビン２８に巻かれた線材（その
平均直径はＤ_平均）に対して接線になるような位置にあ
る。またこのプーリー３０は外径がボビン２８の全長の
半分になる位置に取り付けるとと便利である。

作動中に、線材２６の素線はボビン２８から引き出さ
れ、プーリー３０の外周を（接触角θで）通ってマンド
レル１２に送られる。線材２６は、ボビン２８から引き
出され、第４図に示すように、ボビン２８の一方の端部
から他方の端部に送られる時に接触θがθ_最大乃至θ
_最小に変化する。しかしながらプーリー３０は、接触角
θの大きさが変らない限り、ボビン２８のスパンを横断
する任意の位置に設けることができる。ボビン２８に巻
きつけられた線材２６の直径はＤ_最大からＤ_最小まで減
少するから、ボビン２８から出た線材２６がプーリー３
０に入る角度は、プーリー３０の主回転面を基準として
値Ａ_１から値Ａ_２に変る。前記プーリーに線材が入る角
度Ａ_１は、この線材がボビン２８に巻きつけられて直径
がＤ_最大からＤ_平均まで減少するために変化し、この角
度Ａ_１は、線材がプーリーに入る時の角Ａ_２、すなわち
線材がボビン２８に巻きつけられて直径がＤ_平均からＤ
_最小まで減少するために生ずる角度Ａ_２と同様に変化す
る。

プーリー３０とマンドレル１２との関係位置を第６図に
詳細に示す。このプーリー３０は、その回転主面と回転
軸線とが交差する幾何学的中心５３がマンドレル１２の
断面の中立軸線Ｘ−Ｘ靖又はＹ−Ｙと一致した時に、前
記中立軸線に対して角度Ｐをなす位置にある。前記軸線
Ｙ−Ｙはマンドレルの中心部５０と同一面上にあり、こ
のマンドレルの中心部５０を貫く。これに対し前記軸線
Ｘ−Ｘは前記軸線Ｙ−Ｙに対して直角であり、前記中心
部５０を貫く。この中心部５０は、マンドレル１２が線
材支持具１６を通過する時のこのマンドレル１２の内径
と外径との中央にある。

線材支持具１６は、矢印Ｒで示す方向に回転する場合、
その形形状の中心が軸線Ｘ−Ｘと一致する時に位置Ｂに
あり、軸線Ｙ−Ｙと一致する時に前記線材がプーリーを
離れる角度は前記最も近い軸線を基準として符号σ及び
τで表わされる値の間で変化する。この角度σはマンド
レル１２に対して角度τより大きく、このマンドレル１
２の巾Ｗは第６図に示すようにその厚さより大きい。線
材のプーリーを離れる時の角度が最小になるためには、
そのプーリーが最も近くの中立軸線に対してなす角度を
上記角度σとτの相加平均値にならねばならず、プーリ
ーがこの角度になれば、線材が位置Ａ（角度Ψ_１）でこ
のプーリーを離れる時の角度（このプーリーの主回転面
を基準とする）は、線材２６が（プーリー３０を離れる
位置Ｂで）プーリー３０の主回転面に対してなす角度に
等しい。このような構造では、プーリー３０が位置Ａか
ら位置Ｂに移動する時に、前記線材がプーリーの口５２
の一方の側部から他方の側部に進む。このプーリーの口
５２の形状は、その表面に線材がひっかかることなく側
部から側部への移動を行えるように設定することが好ま
しい。

線材２６は、たとえば高熱用ブラシシール製造用の市販
のニッケル合金へイネル２５（HAYNES２５）が適当であ
る。線材の直径が０．０７１mm（０．００２８インチ）
の場合、この線材のプーリー３０に離合する角度（係合
時の角度を符号Ａ_１，Ａ_２で示し、離れる時の角度を符
号Ｂ_１，Ｂ_２で示す）を４４゜程度とし、ボビン２８及
びプーリー３０の直径を２５．４mm（１インチ）程度に
小さくするのが好ましいことが判った。この値を採用す
れば、線材２６を後続する工程で熱処理する必要がな
く、製品であるブラシシールになってから線材が巻毛の
ような形になることもない。ただし前記角度及び直径は
線材２６の特性に応じて変化させる。

上記のような特徴を有する本願発明によれば、（２８）
から送り出された線材（２６）は、プーリー（３０）の
口（５２）の上面に接触し、プーリー（３０）を回転さ
せながらプーリー（３０）の通過してマンドレル（１
２）に巻き付けられる。このため、ボビン（２８）から
線材（２６）を引き出す際の引き出し方向を、プーリー
（３０）によって一定に維持することができると共に、
プーリー（３０）は回転動作をするから、線材（２６）
に摺動抵抗を与えること無くスムーズに巻き付け作業を
行うことができる。

また、巻き付け作業の全体を通して線材（２６）は過度
に曲げられることがないから、巻き付けられた線材には
残留応力が存在せず、巻き付け作業終了後に線材（２
６）中の残留応力を除去するために熱処理等を施す必要
がなくなる。

さらに、プーリー（３０）の取り付け角度を上述したよ
うな所定の角度（Ｐ）としたから、巻き付け作業中に、
線材（２６）がその引き出し方向に直交する方向への大
きな往復運動をすることがなく、線材（２６）がプーリ
ー（３０）の口（５２）から外れてしまうようなことが
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基く円環型線材巻付装置の全体斜視
図、第２図は第１図の線材巻付装置の細部を示す斜視
図、第３図は第２図の線材巻付装置の矢視Ａ−Ａに沿う
断面図、第４図は第３図の線材巻付装置の矢視Ｂに沿う
プーリーの断面図、第５図は第３図の線材巻付装置の矢
視Ｃに沿うボビン及びプーリーの平面図、第６図は前記
プーリーとマンドレルとの関係角度を示す説明図、第７
図及び第８図は従来の巻付装置の斜視図である。 １０……トロイダル型線材巻付装置、１２……マンドレ
ル、１４……駆動ローラー、１６……線材支持具、１８
……線材供給装置、２０……ヒンジ、２２，２４……ラ
ッチ、２６……線材、２８……ボビン、３０……プーリ
ー、３２……ブラケット、３４，３６……スピンドル、
３６……サークリップ、３８……フリクッションワッシ
ャ、４４……ばね、５０……マンドレルの中心部、５２
……幾何学的中心、Ａ_１，Ａ_２……線材のプーリーに係
合する角度、Ｂ_１，Ｂ_２……線材のプーリーから離れる
時の角度、Ｄ……直径、Ｒ……回転方向、Ｘ，Ｘ，Ｙ，
Ｙ……中立軸線、Ｐ……プーリーと中立軸線との角度、
σ，τ……線材がプーリーを離れる時の角度の限界。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デレク、ジョン、フォスター イギリス国ブリストル、チッピング、ソド ベリー、キングフィッシャー、ロード、 178 (56)参考文献 特開 昭55−119672（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】環状のマンドレル（１２）の上に線材（２
   ６）を巻き付ける線材巻付装置において、この線材巻付
   装置は、 第一中立軸線（Ｘ−Ｘ）と第二中立軸線（Ｙ−Ｙ）と中
   心部（５０）とを有し、回転主面内で第一の軸線まわり
   を回転できるように取り付けられた環状のマンドレル
   （１２）と、 前記マンドレル（１２）の回転主面に直交する回転面内
   で第二の軸線まわりを回転できるように取り付けられた
   環状の線材支持具（１６）であって、この環状の線材支
   持具（１６）と前記環状のマンドレル（１２）とが鎖交
   して相互に相手方を通り抜けるように取り付けられた環
   状の線材支持具（１６）と、 前記環状のマンドレル（１２）を前記環状の線材支持具
   （１６）に対して相対移動させる移送装置（１４）と、 前記線材支持具（１６）の上に取り付けられ、前記環状
   のマンドレル（１２）に巻き付けられる線材（２６）を
   蓄えると共に前記線材（２６）を送り出すボビン（２
   ８）とこのボビン（２８）から送り出された前記線材
   （２６）がその上を通過するプーリー（３０）とを有す
   る少なくとも１つの線材供給装置（１８）とを備え、 前記プーリー（３０）は回転主面（５１）とこの回転主
   面（５１）と回転軸線が交差する幾何学的中心（５３）
   とを有し、前記プーリー（３０）の前記幾何学的中心
   （５３）が前記第一中立軸線（Ｘ−Ｘ）または前記第二
   中立軸線（Ｙ−Ｙ）と一致したときに前記プーリー（３
   ０）の前記回転主面（５１）が前記第一中立軸線（Ｘ−
   Ｘ）または前記第二中立軸線（Ｙ−Ｙ）に対して所定の
   角度（Ｐ）をなし、この所定の角度（Ｐ）で前記線材が
   前記プーリーを通過して前記マンドレルの上に巻き付け
   られ、前記線材支持具と前記マンドレルがそれぞれの軸
   線まわりに回転されつつ前記線材が前記環状のマンドレ
   ルの周縁の接線に対して一定の角度をなして前記環状の
   マンドレルの上に連続的に巻き付けられることを特徴と
   する線材巻付装置。
2. 【請求項２】前記環状のマンドレル（１２）が環状の線
   材支持具（１６）の内側を通過し、マンドレルの中心部
   分（５０）が線材支持具（１６）の回転軸心と合致する
   ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載の線材巻付装置。