(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメント材のスプールからの引き出しを調整するための自己補償張力制御装置であって、
カム面を保持する固定支持体と、
前記固定支持体によって支持され、フィラメント材の前記スプールを回転可能に支持するスピンドルアセンブリと、
前記固定支持体を前記スピンドルアセンブリに連結する機構であって、前記機構が、前記スピンドルアセンブリの前記固定支持体に対する直線的な移動をもたらすフィラメント材に付与される張力に応じて、付勢力に抗して、前記スピンドルアセンブリが実質的に水平および直線的に移動することを可能とするものである、前記機構と、
前記スピンドルアセンブリと共に回転可能な制動ドラムと、前記制動ドラムと係合するようにされているブレーキシューと、一端に前記カム面と係合可能なカムローラを有するとともに反対側端に前記ブレーキシューに付設された軸カラーを有し、前記機構の直線的な移動の結果として旋回するロッカーアームと、を有する制動機構と、
を備え、
フィラメント材に付与される張力が減少して付勢力に打ち勝つことができないとき、前記カムローラが前記カム面と係合し、かつ、前記軸カラーおよび前記ブレーキシューに前記制動ドラムに対する制動力を発生させるよう前記ロッカーアームが旋回し、また、付勢力が張力と釣り合うときに、フィラメント材の引き出しが調整された速度で行われることを特徴とする自己補償張力制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の自己補償張力制御装置であって、
前記固定支持体を前記スピンドルアセンブリに連結する前記機構は、複数のリンクアームを有する直線機構を含む、自己補償張力制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の自己補償張力制御装置であって、
前記スピンドルアセンブリは、キャリッジ内に回転可能に収容されたスピンドルを有しており、前記キャリッジは、前記キャリッジの両側から前記スピンドルの半径方向に延びる一対の離間したキャリッジアームを有しており、前記各キャリッジアームはキャリッジアーム孔を有しており、
前記固定支持体は、
支持フレームと、
前記支持フレームの一側から延びる上部支持アームと、
前記上部支持アームから当該上部支持アームを横断する方向に延びる一対の上部アームタブと、
前記支持フレームの他側から延びる下部支持アームと、
前記下部支持アームから当該下部支持アームを横断する方向に延びる一対の下部アームタブと、
を有しており、
前記上部アームタブはそれぞれアームタブ孔を有しており、これらのアームタブ孔が互いに一直線に並ぶとともに離間しており、前記下部アームタブはそれぞれアームタブ孔を有しており、これらのアームタブ孔が互いに一直線に並ぶとともに離間している
自己補償張力制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の自己補償張力制御装置であって、
前記直線機構は、更に、
前記上部アームタブを前記一対のキャリッジアームの一方と連結する第一のリンクアームと、
前記下部アームタブを前記一対のキャリッジアームの他方と連結する第二のリンクアームと、
を有し、
前記第一のリンクアームの一端は前記上部アームタブに枢着され、前記第一のリンクアームの他端は前記キャリッジアームの一方に枢着され、
前記第二のリンクアームの一端は前記下部アームタブに枢着され、前記第二のリンクアームの他端は前記キャリッジアームの他方に枢着されている
自己補償張力制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の自己補償張力制御装置であって、
前記キャリッジは、前記制動ドラムを回転可能に支持するとともに前記スピンドルがそこから延びるスピンドル端を有しており、前記スピンドル端は前記スピンドルと同方向に延びる駆動ピンを有しており、前記駆動ピンは、スプールが回転することによって前記制動ドラムが回転するように、スプールによって係合されるようにされている、自己補償張力制御装置。
【請求項６】
請求項５に記載の自己補償張力制御装置であって、
前記カム面は曲線状である、自己補償張力制御装置。
【請求項７】
請求項２に記載の自己補償張力制御装置であって、
負荷アセンブリを更に備え、この負荷アセンブリは、前記固定支持体に取り付けられるとともに前記スピンドルアセンブリに連結されて、これにより付勢力を前記スピンドルアセンブリに付与するとともに前記カムローラが前記カム面と係合するように移動させる、自己補償張力制御装置。
【請求項８】
請求項２に記載の自己補償張力制御装置であって、
前記機構は、前記固定支持体を前記スピンドルアセンブリに連結するボールブッシング機構を更に備えている、自己補償張力制御装置。
【請求項９】
請求項８に記載の自己補償張力制御装置であって、
前記スピンドルアセンブリは、キャリッジ内に回転可能に収容されたスピンドルを有しており、前記キャリッジは、前記キャリッジに取り付けられた少なくとも一つのキャリッジブッシングを有しており、前記固定支持体は複数の対向する支持アームを有しており、前記各支持アームは、互いに一直線に並ぶ少なくとも一つのレール開口を有しており、少なくとも一つのスライドレールが、前記レール開口に収容された対向端部を有している、自己補償張力制御装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の自己補償張力制御装置であって、
前記少なくとも一つのスライドレールは前記少なくとも一つのキャリッジブッシングに滑動可能に収容されている、自己補償張力制御装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載の自己補償張力制御装置であって、
前記制動ドラムおよび前記スピンドルは、前記キャリッジから延び、前記キャリッジは前記スピンドルと同方向に延びる駆動ピンをも保持し、前記駆動ピンはスプールの回転によって前記制動ドラムが回転するようにスプールによって係合されるようにされている、自己補償張力制御装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の自己補償張力制御装置であって、
前記カム面は直線状である、自己補償張力制御装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の自己補償張力制御装置であって、
負荷アセンブリを更に備え、この負荷アセンブリは、前記固定支持体に取り付けられるとともに前記スピンドルアセンブリに連結されて、これにより付勢力を前記スピンドルアセンブリに付与するとともに前記カムローラが前記カム面と係合するように移動させる、自己補償張力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して、スプールから引き出されるフィラメント材の張力の大きさを調整するための自動張力制御装置に関する。本発明は、特に、運転パラメータの変動に応じて、フィラメント材の張力を略一定に維持しやすい張力制御装置に関する。より詳しくは、本発明は、カム駆動摩擦ブレーキと共に作動する横方向に移動可能なスピンドルキャリッジを使用する張力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィラメント材は、長さが長く製造され、かつ使いやすくスプールに巻かれた、一本のストランドおよび複数本のストランド、平らな帯状体あるいは管状体の繊維を含む。これら種々のフィラメント材とは、天然繊維または合成繊維、硝子あるいは金属である。これらの物質は、プラスチックまたは弾性化合物の補強材として一般に利用されるか、またはそれら自体、繊維工業またはタイヤ工業におけるように不可欠な品目として製造されている。フィラメント材は、用途に関係なく、使用する場所またはその付近でスプールから引き出されるのが一般的である。また、そのような引き出しを容易にするために、スプールは、フィラメント材が引き出されたときに、スプールを回転できるようにするスピンドルまたは送り出し装置に設置されるのが一般的である。
【０００３】
張力制御装置の主な機能は、フィラメント材がスプールから引き出されるときにフィラメント材の張力を一定にすることである。この要求は、スプールに巻き付けられたフィラメント材の重量と径が、フィラメント材が消費されるに伴い減少する時、および／または引き出し速度が変化する場合にもあてはまる。更に、多数の張力制御装置を使用する装置において、引き出し張力は、すべての張力制御装置の間で実質的に均一であることが必要である。張力制御装置の他の機能は、引き出しが停止したとき付加的な張力（あるいは制動）を付与して、スプールおよびその内容物の運動量のためにフィラメント材がスプール上でほどけることを最小限に抑えることである。停止状態において、そのような制動は、スプールのスピンドルへの装填時に、スピンドルの回転を安定的に維持するような働きもする。
【０００４】
非常に多くの制動装置が、クリール用に開発されてきた。これらの多くは、スプールからの繰り出しや引き出しに必要なものよりも大きな張力の下で繰り出されるフィラメント材のために準備されたものである。張力の減少に伴って、フィラメント材がたるみ、制動力が付与されてスプールの回転が減速する。フィラメント材において維持される張力の大きさは、異なるフィラメント材の動作に対応するために、様々な条件下において変更可能でなければならない。従来、このような可変張力制御装置を有するクリールは、しばしば複数の個々の調節具を必要とし、また望ましいコンパクトさを有していなかった。スプールが空になるに伴って、フィラメント材の繰り出しや引き出し時に張力の調整を必要とする設計もあった。他の場合には、クリールは、特に高張力の用途において、所望の張力あたりでの周期的な変化という形で、望ましくない揺れまたは垂れを呈した。
【０００５】
タイヤ工業において使用されるより商業的に成功した張力制御装置の一つが本出願人の米国特許第３８９９１４３号によるものである。この張力制御装置は、スプール支持体および独立して回転可能に取り付けられたピボット軸を支持する支持構造体を備えている。ピボット軸に固定された第一のレバーアームは、スプール支持体に取り付けられたスプールからフィラメント材が引き出されるのに伴いフィラメント材に張力を付与するためのガイド、およびスプール支持体と選択的に係合するブレーキを支持している。ピボット軸に固定された第二のレバーアームは、空気シリンダと作動的に連結されている。空気シリンダは、ピボット軸を介して第一のレバーアームに伝達される付勢力を発生する。
【０００６】
米国特許第３８９９１４３号による張力制御装置は、様々な条件下における、様々なフィラメント材に関する典型的な動作特性を示していた。しかしながら、これらの張力制御装置があまり適さない状況がいくつかある。制御アームおよびガイドローラは、スプールに巻かれた材料がもつれることによって生じる過度の緊張によって損傷を受け易いことが分かった。フィラメント材が重量のあるゲージワイヤの場合、ガイドローラは、ゲージワイヤの形状に対して「型」を付けるかあるいはひずみを与える。このため、完成品は決して満足できないものとなるか、あるいはゲージワイヤを真っ直ぐにするための製造装置を更に備えることが必要となる。これまでは、重量のあるフィラメント材をスプールから適正に分配するための補償装置はなかった。さらに、第三の問題は、制御アームおよびローラによって多数の張力制御装置をクリールアセンブリの近くに取り付けることが妨げられることである。
【０００７】
従来技術に関連する上記の問題を克服するための一つの方法は、張力制御装置を提供することであり、この張力制御装置は、米国特許第６０９８９１０号に見られるように、スプールが、回動可能に取り付けられた制動アセンブリと共に移動可能な、回転可能に取り付けられたスピンドルアセンブリによって支持されている。制動アセンブリと係合した固定カムを使用することによって、フィラメント材に所定の張力がないときにはいつもスピンドルが回転しないようにしている。制動アセンブリは、カム軸受を有する滑動可能なブロックを備えており、カム軸受は、カムの曲線カム面に対してバネ付勢されている。これによって、フィラメント材に付与される張力の大きさに応じて、制動力が徐々に安定的に付与されるか、あるいは除去される。制動力は、フィラメント材がスプールから解かれるに伴うフィラメント材の張力の変動に応じて、カムを介して調整される。従って、増大する張力は回転可能に取り付けられたスピンドルアセンブリに作用し、制動力が増大分だけ解放されて、フィラメント材の張力を一定に維持しやすくなる。逆に、減少する張力は付与される制動力を大きくし、全制動（装置の限界内で）で張力はゼロとなる。従来技術は改善されているものの、前述の回動可能に取り付けられたスピンドルを備えた張力制御装置は、振り子運動を利用してスピンドルとスプールを移動している。しかしながら、そのような振り子運動は重力の影響を、作用している張力に与える。というのは、重力による力が角度的変位に従って変化するからである。その結果、重力による力は、装置の所望の張力出力の数倍となる。
【０００８】
磁気渦電流ブレーキを使用してフィラメント材が引き出されるスプールの逆張力を得ることも、当該技術分野において知られている。ある公知の装置においては、渦電流ディスクがスプールと共に回転し、また制御アームがスプールの近くに回動可能に取り付けられている。フィラメント材は制御アームの一端に取り付けられたガイドローラ上を通る。制御アームの他端は磁気材を支持している。フィラメント材の張力は制御アームを回動する、あるいは移動する力として特徴づけられる。この力の大きさは加圧ダイアフラムシリンダによって調整できる。フィラメント材の張力が制御アームの力を超えた場合、磁気制動材が渦電流ディスクから離間し、スプールへの制動力が減少する。フィラメント材の張力が制御アームの力およびダイアフラムの力よりも小さい場合、磁気制動材が渦電流ディスクに向かって移動し、スプールへの制動力が大きくなる。しかしながら、制御アームを使用することは、フィラメント材をゆがめ、過張力がガイドローラを損傷し、クリールアセンブリにそのような装置を相互に近付けて取り付けることをできなくするという、前述の問題がある。
【０００９】
前述の装置の欠点を考慮すると、制御アームおよびガイドローラを使用しない装置の利益をもたらしながらも、重力の力を最小限に抑える張力制御装置は依然として必要である。
【発明の概要】
【００１０】
上記を踏まえて、本発明の第一の態様は摩擦制動を備えた自己補償フィラメント張力制御装置を提供することである。
【００１１】
本発明の他の態様はフィラメント材のスプールからの引き出しを調整するための自己補償張力制御装置を提供するものであり、この張力制御装置は、カム面を保持する固定支持体と、前記固定支持体によって支持されてフィラメント材の前記スプールを回転可能に支持するスピンドルアセンブリであって、フィラメント材に付与される張力が、付勢力に抗して、前記スピンドルアセンブリを前記固定支持体に対して直線的に移動させるようにされている、スピンドルアセンブリと、制動装置と、を備え、この制動装置が、前記スピンドルアセンブリと共に回転可能な制動ドラムと、前記制動ドラムと係合するようにされているブレーキシューと、一端に前記カム面と係合するカムローラを有するとともに反対側端に前記ブレーキシューに連結されたスタブを有するロッカーアームとを有しており、フィラメント材に付与される張力が減少して付勢力に打ち勝つことができないとき、前記カムローラは前記カム面と係合して、スタブ端のブレーキシューに制動ドラムに対する制動力を発生させ、付勢力が張力と釣り合うときにフィラメント材の繰り出しが調整された速度で行われる。
【００１２】
本発明のこれらと他の特徴および利点は、下記の説明、付記した特許請求の範囲、および添付された図面に関連してより良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の概念を具現化する制動位置に示される摩擦制動を備えた自己補償フィラメント張力制御装置を示す正面等角図であって、本図において、フィラメント材のスプールが透視状態で示され、また、張力制御装置がフィラメント材の引き出し張力を制御している。
【図２】非制動位置において示される張力制御装置の正面等角図である。
【図３】制動位置において示される張力制御装置の背面等角図である。
【図４】張力制御装置の上面図である。
【図５】非制動位置における張力制御装置の部分切欠立面図である。
【図６】制動位置における張力制御装置の部分切欠立面図である。
【図７】図５の線７−７に沿った張力制御装置の部分断面図である。
【図８】直線機構を示すように、図４の線８−８に沿った、スプールを除去した張力制御装置の前面断面図であり、直線機構は、本発明の概念に従い、スピンドルアセンブリの横運動を摩擦制動装置と関係づける、あるいは無関係とするものである。
【図９】本発明の概念を具現化する、制動位置に示される摩擦制動を備えた別の自己補償フィラメント張力制御装置を示す正面等角図であって、本図において、フィラメント材のスプールが透視状態で示され、また、張力制御装置がフィラメント材の引き出し張力を制御している。
【図１０】非制動位置における装置を示す別の張力制御装置の正面等角図である。
【図１１】非制動位置における装置を示す別の張力制御装置の背面等角図である。
【図１２】その別の張力制御装置の上面図である。
【図１３】その別の張力制御装置の底面図である。
【図１４】非制動位置におけるその別の張力制御装置の部分切欠立面図である。
【図１５】制動位置におけるその別の張力制御装置の部分切欠立面図である。
【図１６】図１４の線１６−１６に沿った、その別の張力制御装置部分切欠断面図であり、摩擦制動装置および直線ボールブッシング機構の構成要素を示しており、直線ボールブッシング機構は、本発明の概念に従い、スピンドルアセンブリの横運動を摩擦制動装置と関係づける、あるいは無関係とするものである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の概念による典型的な、摩擦制動を備えた自己補償フィラメント張力制御装置が、図１〜図８に示されるように、数字２０で全体が示されている。張力制御装置２０は、クリールに取り付けられるか若しくはクリールの一部である固定支持体２２を有しているか、又は機械の一部である他の支持構造体を有している。この機械はフィラメント材の個々の撚り糸を完成製造品に処理するものである。クリールは、多くが複数の張力制御装置２０を必要に応じて支持することは理解されるであろう。固定支持体２２は、ボルト、溶接、あるいは他の固定アタッチメントを介してクリールに取り付けられる支持フレーム２４を有している。支持フレーム２４は、実質的に直角に延びる上部支持アーム２６Ａと下部支持アーム２６Ｂを有し、これら支持アーム２６は張力制御装置２０の他の部品を支持するあるいは担持するために使用される。ダイアフラムアクチュエータブラケット２８は上部支持アーム２６Ａから直角にかつ外方に延びている。しかしながら、いくつかの実施形態においては支持フレーム２４から直接に延びていてもよい。
【００１５】
数字３０によって全体が示されているスピンドルアセンブリは、数字３４によって全体が示されている直線機構と関連して固定支持体２２によって支持される。スピンドルアセンブリ３０と直線機構３４の相互関係は、説明が進むにつれて詳細に検討されるであろう。
【００１６】
スピンドルアセンブリ３０は、スプールが回転運動するように引っ張られるフィラメント材のスプールＳを支持している。図１に示されるように、フィラメント材は、大文字Ｔで示されるように、装置の右に引っ張られ、スプールＳは時計回りに回転する。言い換えると、張力（Ｔ）がフィラメント材に付与されると、スプールが回転する。当業者には理解できるであろうが、張力制御装置２０の部品に適当な改造を施してそのような構成を可能にできれば、あるいは全装置を上下逆さまに取り付ければ、フィラメント材が逆方向に引き出されてスプールは反時計方向に回転する。
【００１７】
スピンドルアセンブリ３０はスピンドル４０を有し、スピンドル４０はキャリッジ４２に回転可能に収容され、かつ軸方向に延びている。図７において最も良く分かるように、ベアリング４４がスピンドル４０とキャリッジ４２の間に介装され、スピンドル４０の回転運動を可能としている。図１〜図４において分かるように、キャリッジ４２はブレーキ端部４６を備えている。ブレーキ端部４６の近くに駆動板５２が取り付けられ、軸方向に延びるスピンドル４０と共に回転する。スピンドルは先細な端部５４を有し、スプールＳの装填を容易にしている。駆動ピン５６が駆動板５２からスピンドルと同方向に延在しており、かつスピンドル４０から半径方向に変位している。駆動ピン５６は、スプールの内部またはハブ内に収容されて、スプールとスピンドルアセンブリ間の回転力および制動力の伝達を容易にしている。換言すると、フィラメント材がスプールから繰り出されるすなわち引き出されるに伴い張力がかかるので、スプールに付与される回転力が駆動ピン５６、駆動板５２およびスピンドル４０に伝達される。同様に、後述するように、スピンドルに付与される制動力が駆動板、駆動ピンおよびスプールを介して伝達されて、スプールの回転が減速または停止する。
【００１８】
図１〜図３および図８において最も分かるように、キャリッジ４２は、キャリッジの各側から半径方向に延びる一対の前部キャリッジアーム６６Ａ／Ｂと一対の後部キャリッジアーム６８Ａ／Ｂを有している。キャリッジアーム６６、６８はキャリッジの前後端部に設けられており、添え字が、どのキャリッジアームが張力制御装置の他の特徴部に近接しているかを示すために用いられている。すなわち、前部キャリッジアーム６６Ａは張力制御装置の負荷アセンブリの近傍に配置され、一方、前部キャリッジアーム６６Ｂは張力制御装置の反対側の近傍に配置されている。同様に、後部キャリッジアーム６８Ａは負荷アセンブリの近傍に配置され、一方、後部キャリッジアーム６８Ｂはその反対側の近傍に配置されている。各キャリッジアーム６６Ａ／Ｂ、６８Ａ／Ｂは、貫通して延びるキャリッジアーム孔７０を備えている。キャリッジアーム６６Ａ、６６Ｂは、互いに反対方向に延び、約１８０°離れて向いていることが理解されるであろう。キャリッジアーム６８Ａ、６８Ｂも互いに離れて延びている。その結果、キャリッジアームはキャリッジ４２から半径方向に延びて直線機構３４の一部となっている。突出部７２が、キャリッジ４２の頂上側から半径方向に延び、どちらの対のキャリッジアームからも約９０°離れている。
【００１９】
突出部孔７４が突出部７２を通って延びている。キャリッジフランジ７５がキャリッジから略直角に延びている。すなわち、キャリッジフランジ７５は、キャリッジ４２の頂上側、かつ前部キャリッジアーム６６間の近傍から延びている。両側から延びるピボットピン７７を収容するピボットピン孔７６がフランジ７５を通って延びている。
【００２０】
直線機構３４は、キャリッジアーム６６Ａ／Ｂ、６８Ａ／Ｂと支持アーム２６Ａ、２６Ｂを互いに連結している。説明が進むにつれて明らかになるように、直線機構は、スピンドル４０の直線運動を可能とする。特に、フィラメント材に付与される張力の変動によって、スピンドル４０は固定支持体に関連して実質的に水平に、かつ直線的に左右に移動する。直線機構３４は一対の下部アームタブ７８を有し、これらは互いに離れており、支持アーム２６Ｂから実質的に直角に延びている。各タブ７８は、貫通して延びかつ互いに一直線に並ぶタブ孔８０を有している。また、直線機構は一対の離間した上部アームタブ８２を有し、これらは互いに離間しかつ支持アーム２６Ａから実質的に直角に延びている。各タブ８２は実質的に互いに一直線に並ぶタブ孔８４を有している。
【００２１】
リンクアームによって、タブ７８をキャリッジアーム６６Ａ、６８Ａに互いに連結し、またタブ８２をキャリッジアーム６６Ｂ、６８Ｂに互いに連結している。詳しくは、下部リンクアーム８８が、一対のリンクアーム孔９０を有しており、これらリンクアーム孔はそれらの各端部を交差するように貫通して延びている。各リンクアーム孔９０はタブ孔８０と一直線に並んでおり、それらを貫通するリンクピボットピン９２を収容している。リンクアーム８８の他端はキャリッジアーム６６Ａ、６８Ａに連結され、ピボットピン９２は対応するリンクアーム孔９０およびアーム孔７０を貫通して延びている。同様にして、上部リンクアーム９４がキャリッジアーム６６Ｂ、６８Ｂをタブアーム８２に連結している。リンクアーム９４は、各端部を交差するように貫通して延びるリンクアーム孔９６を有している。一方のリンクアーム孔９４はピボットピン９８を収容するようにキャリッジアーム孔７０と一直線に並んでいる。下部リンクアーム９４の他端はリンクピボットピン９８を介して下部アームタブ８２およびそれらの各タブ孔８４と連結されている。リンクピボットピン９８は他方のリンクアーム孔９６を貫通して延びている。リンクアーム８８、９４を用いてキャリッジアーム６６Ａ、Ｂおよび６８Ａ、Ｂを上部および下部アームタブ７８、８２に互いに連結することによって、スピンドルアセンブリ３０を左右に移動させる直線機構３４を形成することは、当業者には理解されるであろう。この運動がスピンドル４０において実質的に直線的であることはさらに理解されるであろう。
【００２２】
負荷アセンブリ１００は、後述するように、付勢力を発生させて、制動機構に対するスピンドルアセンブリ３０の直線的関係を初期的に位置決めするために使用される。特に、負荷アセンブリ１００は、一端がダイアフラムアクチュエータブラケット２８に取り付けられたダイアフラムアクチュエータ１０２を有している。空気管１０４の一端がダイアフラムアクチュエータ１０２に連結され、その反対側端が加圧空気系（不図示）に連結されている。ピストンロッド１０６が空気管の反対側のダイアフラムアクチュエータ１０２の端部から延び、Ｕ字形金具１１０に連結されている。Ｕ字形金具１１０は突出部７２と嵌合している。Ｕ字形金具１１０は突出部孔７４と一直線となる突出端孔１１４を有している。この突出部孔７４において、Ｕ字形金具ピン１１２が突出部端孔１１４および突出部孔７４を貫通して延びて、ピストンロッド１０６をキャリッジ４２と連結している。所定量の圧力が空気管１０４を介してダイアフラムアクチュエータ１０２を通り付与されると、後述するように、ピストンロッド１０６が外方に伸び、スピンドルアセンブリ３０を制動位置に移動させる。他の付勢力が、重力によって、または固定支持体に対するスピンドルアセンブリおよび／または直線機構の傾斜方向によって生じる可能性がある。
【００２３】
制動機構１２０が主として、支持板２４から最も遠い上部アームタブ８２に連結され支持されている。制動機構１２０は、ピボットピン７７を介してフランジ７５によっても支持されている。また、制動機構１２０は、後述するように、スピンドルを介してキャリッジに連結されている。制動機構１２０は円形制動ドラム１２１を有し、この制動ドラム１２１はスピンドル４０および駆動板５２とともに回転し、かつこれらに連結されている。制動ドラム１２１は滑らかな外径制動面１２２を備えている。ブレーキシュー１２３が制動ドラム１２１と関連付けられている。ブレーキシュー１２３は制動面１２２と係合可能な任意の数の摩擦パッド１２４を有している。
【００２４】
図５〜図７において最も良く分かるように、ねじ込み軸１２５がブレーキシュー１２３のほぼ中心部分から延びている。詳しくは、ねじ込み軸１２５のネジ付き端部がブレーキシュー１２３に収容されかつ固定されている。ねじ込み軸１２５の延長部にわたってバネ１２６が配置されている。軸カラー１２７がさらにねじ込み軸１２５上に滑動可能に配置されている。軸カラー１２７はブレーキシュー１２３に隣接したバネ１２６を把持している。カラーピン１２８が軸カラー１２７を介して交差するように延びている。カラーピン１２８と軸カラー１２７は、ねじ込み軸１２５を滑動可能に収容するように、それらを貫通する開口１２９を備えている。実際上は、軸カラー１２７およびカラーピン１２８とねじ込み軸１２５の外径との間に隙間が設けられている。後述するように、軸カラー１２７とカラーピン１２８が移動してバネ１２６を圧縮し、制動機構が作動する。
【００２５】
ロッカーアーム１３０は、制動機構１２０の他の一部であって、固定支持部をキャリッジアセンブリに連結する。特に、ロッカーアーム１３０は、間隔を有し互いに平行な一対の対向ロッカー板１３１を有している。ロッカー板の一端には、カラーピン１２８の各端部を回転可能に収容する一対の一直線に並んだカラーピン孔１３２がある。ロッカー板１３１は、ピボットピン７７を収容する一対の一直線に並んだピボット孔１３３をも有している。前述のように、ピボットピン７７はブラケット７５によって支持され、固定位置で回転する。また各ロッカー板１３１はローラ孔１３５を有し、ローラ孔１３５は互いに一直線に並び、かつ、スタブ孔１３２の対向端に存在している。カムローラ１３６がローラ孔１３５によって支持され、かつロッカープレート１３１の間に配置されている。
【００２６】
カムブラケット１３８が直線機構の上部タブに固定されている。カムブラケット１３８は、湾曲し、かつカムローラ１３６と係合するカム面１４０を備えている。従って、キャリッジが左右に（一側から他側に）移動するに伴い、ローラ１３６はカム面１４０に沿って移動する。当業者は、直線機構３４の左右運動（一側から他側ねの運動）がわずかな揺動運動となることを理解するであろう。スピンドル４０は常に直線に動くが、直線機構３４はリンクアーム連結部で僅かに上下に揺動する。この上方揺動を考慮すると、カム面１４０が適正な曲面を備えることによって、フィラメント材の張力が確実に制御される。張力をフィラメント材に付与し、負荷アセンブリ１００による付勢力に対して十分に打ち勝ったとき、キャリッジは、図２に示すように、中間の、部分的に負荷を付与された位置に配置される。
【００２７】
運転時において、スプールＳがスピンドルアセンブリ３０に装填され、空気圧が負荷アセンブリ１００に付与されると、張力制御装置は運転できることとなる。負荷アセンブリ１００に付与される空気圧は、負荷アセンブリ１００によって供給される力が所望の引き出し張力とほぼ等しくなるようにする。最初に、直線機構３４は負荷アセンブリ１００からの力によって付勢され、制動力が働くようにカムローラ１３６がカム面１４０に沿って上方に移動する。最初に、あるいはフィラメント材の張力が突然なくなったとき、あるいは負荷力を克服するのに不十分であるとき、キャリッジアセンブリは付与された力から離れるように移動し、また、カムローラ１３６は湾曲したカム面１４０に沿って上方に移動する。これが発生すると、ロッカーアーム１３０は、ピボットピン７７で上方に回転し、軸カラー１２７とカラーピン１２８をねじ込み軸１２５に沿って下方に押して、バネ１２６を圧縮し、ブレーキシュー１２３を押圧し、かつ特に摩擦パッド１２４を制動ドラム制動面１２２に押し付ける。制動力は制動ドラム、駆動板５２および駆動ピン５６を介して伝達され、スプールの回転を制御する。実際上、制動力はスプールの回転を減速し、フィラメント材の引き出しが減速するかまたは停止したとき、制動力は減少するかまたは停止する。フィラメント材において発生した張力は、負荷アセンブリの付勢力に対抗し、フィラメント材の張力が負荷アセンブリ１００の力とほぼバランスをとるまで、直線機構が（スピンドルアセンブリ３０およびスプールＳとともに）カム面１４０の上部から抜け出る、あるいは離れるように移動する。換言すると、負荷アセンブリによる付勢力あるいは張力制御装置２０の構成によって得られる他の力がフィラメント材に付与される張力と等しいとき、すなわち釣り合っているとき、フィラメント材は一定の速度で繰り出され、すなわち引き出される。これらの力が互いに反対に作用すると、スピンドルアセンブリは、固定支持体に対して直線的に移動する。ほとんどの実施形態において、直線的移動は、実質的に水平であるが、スピンドルアセンブリが固定支持体に対してどのような向きとされるかによって他の向きともなる。
【００２８】
もしもフィラメント材の引き出し速度が変わるか、あるいはスプールに巻かれたフィラメント材の径が変わると、負荷アセンブリの力が張力制御装置の運転限界内にある限り、直線機構（スピンドル機構３０およびスプールＳと共に）の動作は、負荷アセンブリ１００によって伝達された力に対して自動的に調整される。フィラメント材の運転張力を変更するには、負荷アセンブリ１００に付与される力を変えるか、あるいは、適宜他の方法で付勢力を変えればよい。
【００２９】
引き出し速度がなくなった時、スプールＳおよび制動ドラム１２１を備えたスピンドルアセンブリ３０はもはや回転しないので、引き出し張力がゼロに落ち、摩擦力あるいは引っ張り抵抗が生じないことは明らかである。換言すると、引き出し速度が遅くなった時、張力は減少し、付勢力に打ち勝つことができなくなり、そのときカムローラ１３６はアップスロープの湾曲カム面１４０に向かってかつ沿って移動し、摩擦パッド１２４による制動力が制動面１２２に付与されることになる。
【００３０】
スプールの重量に応じて変化するが、ジョイントに転がり軸受を使用することによってなくなる摩擦を除く重力の影響を、直線機構が排除することを、当業者は理解するであろう。本実施形態は、制御アームは必要なく、従って、従来技術で使われた制御アームの摩耗、および制御アームを通るフィラメント材のもつれの問題を避けることができるという利点がある。更に、制御アームを無くすることによって張力制御装置２０全体の大きさがかなり小さくなる。これによって、より多くの装置をクリールに配置することができる、あるいは、同数の装置をより小さなサイズのクリールに配置することができる。これによって工場の作業場の余裕を確保でき、従って作業の流れが改善され、また他の利点を得ることができる。更に、クリールの上列の高さが低くなるため、スプールをより簡単に装填できる。
【００３１】
図９〜図１６を参照すると、張力制御装置の他の実施形態が示されていることが分かる。本実施形態において、直線機構は直線ボールブッシング機構と置き換えられている。この直線ボールブッシング機構によってもフィラメント材による引き出し力に基づいてキャリッジアセンブリを直線的に移動することができる。直線機構と置き換えられたボールブッシング機構に固有の動作の特徴以外は、この実施形態は実質的に同様に動作する。すべての部品は、直線機構と置き換えたこと以外は実質的に同じである。必要に応じて、同じ部品には同じ参照番号を使用し、それらの特徴は本実施形態に含まれる。本実施形態において、装置１５０は、数字１５３によって全体が示された直線ボールブッシング機構を支持する支持フレーム１５２を有している。支持フレームは上記実施形態に示されるようなクリール構造体に固定されている。一対の離間支持アーム１５４、１６０が支持フレーム１５２から実質的に直角にかつ離間するように延びている。各支持アーム１５４、１６０は少なくとも一つの開口を有し、また、本実施形態に示されるように、一直線に並んだそれぞれ一対のレール開口１５６、１６２を有している。
【００３２】
ダイアフラムアクチュエータブラケット１５８が支持アーム１６０から延びており、上記実施形態において説明したように作動する負荷アセンブリ１００を支持している。しかしながら、本実施形態における負荷アセンブリ１００はキャリッジの下側に連結されている。制動ブラケット１６４がキャリッジ１７０から延びて制動機構１２０を支持している。
【００３３】
本実施形態では、支持アーム１５４、１６０の間に延在するスライドレール１７２に滑動可能に取り付けられたキャリッジ１７０を使用している。詳しくは、スライドレール１７２はレール開口１５６、１６２に支持され、取り付けられている。キャリッジ１７０は、その上側に取り付けられ、かつスライドレール１７２を滑動可能に収容する二対のキャリッジブッシング１７４を備えている。すなわち、一対のキャリッジブッシング１７４は各スライドレール１７２と関連づけられている。もちろん、いくつのキャリッジブッシングでも各スライドレールと関連づけることができる。従って、キャリッジ１７０は、フィラメント材によって付与される張力および負荷アセンブリ１００によって付与される付勢力に応じてスライドレール１７２に沿って直線的に移動する。
【００３４】
図９〜図１６を見ると理解されるように、制動ドラムは支持されてスピンドルの回転に伴い回転し、また、キャリッジのスプール端に近接して取り付けられている。更に、制動機構１２０は、ブレーキシューを有し、駆動板５２の近くに取り付けられている。しかしながら、もし必要であれば、制動ドラム１２１がキャリッジの同じ側に同様に移動する限り、制動機構１２０をキャリッジの他側に配置できることは、当業者には理解されるであろう。
【００３５】
装置１５０のボールブッシングの実施形態の動作は張力制御装置２０の動作と類似しており、その動作的な特徴が採用される。まず、張力がフィラメント材に付与されるに伴い、負荷アセンブリ１００または他の構造的特徴部が付勢力を出して、制動機構に極めて接近したキャリッジ１７０および制動ドラム１２１を保持する。付勢力が克服されるに伴い、フィラメント材の張力によってスピンドルアセンブリが、制動機構１２０から離れるように実質的に水平直線方向に引っ張られ、スプールは付与された減少した制動力で回転する。フィラメント材への張力または力が突然解放されてスプールが回転を続けるとき、負荷アセンブリ１００はキャリッジアセンブリ１７０を水平直線方向に、制動機構の後ろに向けて押す。その結果、ローラ１３６は略直線的なカム面１４０’に沿って上方に移動する。本実施形態におけるカム面は、キャリッジ１７０がスライドレールに沿って直線的に移動するだけであるという事実から見て、他の実施形態における曲面とは対照的に、略直線的である。いずれにしても、ロッカーアーム１３０が回動するとブレーキシュー１２３は制動面１２２に向かって移動する。この時、摩擦パッド１２４は制動面と係合し、対応する制動力が発生して、スピンドルの回転が減速する、あるいは停止し、それに応じてスプールが減速し、あるいは停止する。
【００３６】
装置１５０が張力制御装置２０と同じ多くの利益と利点を有していることを理解できるであろう。ボールブッシングは低摩擦であるが、スライドレールのたわみを考慮すると、スプールの大きな負荷の機能と干渉する十分な摩擦を有している。しかしながら、この装置は、フィラメント材の軽量スプールと共に使用することに有益である。
【００３７】
従って、本発明の目的が、上述した構造およびその使用方法によって達成されることを理解できるであろう。特許法に従って、ベストモードであってかつ好適な実施形態のみを挙げ詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されないことは理解すべきである。従って、本発明の正確な範囲を理解するためには、後述の特許請求の範囲を参照すべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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