(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸に装着されて該駆動軸から回転力を受ける環状体を備え、該環状体に外挿した中空の巻芯を当該環状体上に固く保持する巻芯保持装置であって、前記環状体の外周側かつ円周方向の少なくとも３箇所に形成した、前記駆動軸の回転方向に次第に深くなる第１の底面傾斜溝と、前記第１の底面傾斜溝に対し幅方向に間隔をおいて前記環状体の外周側かつ円周方向の少なくとも３箇所に形成した、前記駆動軸の回転方向に次第に深くなる第２の底面傾斜溝と、前記第１の底面傾斜溝に夫々配置した第１の転動体と、前記第２の底面傾斜溝に夫々配置した第２の転動体と、前記第１の転動体をその相互間隔を維持しつつ脱落しないよう保持すると共に、前記第２の転動体をその相互間隔を維持するように保持する、前記環状体に回転可能に装着した環状の保持器と、前記第２の転動体の夫々を一括して囲むように該第２の転動体上に装着した、弾力的に拡張収縮可能な拡縮リングとを備え、前記巻芯の外挿抵抗が過大にならないための前記巻芯の内周と前記拡縮リングの外周との所要隙間の大きさを設定し、前記巻芯の内周半径と前記所要隙間の大きさとの差を基準半径とし、前記第１の転動体が前記第１の底面傾斜溝の最深部に位置するときの前記保持器に対する前記環状体の回転角度を零度とし、前記拡縮リングの外周半径が前記基準半径より大きくなり始めるときの前記環状体の回転角度を拡縮リング突出開始角度として設定して、前記環状体の回転角度に対する前記第１の底面傾斜溝並びに第２の底面傾斜溝の各々の底面の高さを、前記環状体の回転角度が零のときは、前記第２の転動体が前記第２の底面傾斜溝の最深部に位置すると共に前記第１の転動体毎の頂点の外接円の半径が前記基準半径より僅かに大きくなり、しかも前記環状体の回転角度が零度から前記拡縮リング突出開始角度になるまでは、前記拡縮リングの外周半径が前記基準半径以下になるように定めたことを特徴とする巻芯支持装置。
【請求項２】
前記拡縮リングは、一箇所に切れ目を有する弾性体のリングからなり、前記保持器は、前記切れ目が第２の転動体の上に配置されないように前記拡縮リングを拘束するための、前記切れ目内に突出した突起を有する請求項１に記載の巻芯支持装置。
【請求項３】
前記拡縮リングの幅方向の両端に夫々内向きの鍔部を形成し、前記鍔部のうちの第１の転動体から遠い方にある片方の鍔部の側面に幅方向に突出した突出部を形成し、前記環状体の、前記片方の鍔部の側面に対向する側面に、前記突出部を受け入れる横溝を形成し、前記拡縮リングが所定の外径まで拡張したとき前記突出部が前記横溝の外側の壁面に係合することとした請求項１又は請求項２に記載の巻芯保持装置。
【請求項４】
前記拡縮リングが所定の外径まで収縮したとき前記突出部が前記横溝の内側の壁面に係合することとした請求項３に記載の巻芯保持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯状シートを巻芯のまわりに巻取る際に、巻芯を保持してその巻芯に回転力を伝達するための巻芯保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、上述のような巻芯保持装置には、巻芯に回転力を伝達するために、駆動軸に装着されて回転力を受ける環状体を備えており、環状体に外挿した中空の巻芯を当該環状体上に固く保持することができるようにしたものがある。この巻芯保持装置は、巻芯を環状体上に固く保持するために、例えば特開２００１−１０６３９７号公報に開示されているように、環状体の外周側かつ円周方向の少なくとも３箇所に形成した、駆動軸の回転方向に次第に深くなる２列の底面傾斜溝と、前記２列の底面傾斜溝の各々に配置した球体と、それらの球体をその相互間隔を維持しつつ底面傾斜溝から脱落しないように保持する、環状体に回転可能に装着した各球体に共通の保持器とを備えている。
【０００３】
この巻芯保持装置によれば、環状体に巻芯を外挿し、その巻芯に帯状シートの先端を取付けて駆動軸を起動すると、駆動軸から回転力が環状体に伝達され、環状体が巻芯に対して底面傾斜溝が深くなる方向に回転する。このとき球体は底面傾斜溝の最も深い部分に待機していても、その球体の頂部が環状体の外周面から僅かに突出しているので、その球体は巻芯の内周面に摩擦係合し、それと巻芯の内周面との摩擦力によって環状体の回転に伴い底面傾斜溝の浅い方へその底面に沿って転がりながら移動し、それと同時に保持器が球体の移動に伴い環状体に対して回転すると共に、環状体の外周面からの球体の突出量が次第に増大する。そして底面傾斜溝の底面と巻芯の内周面との間に挟まれている球体は底面傾斜溝の底面から押上げ力を受けて巻芯の内周面を強く押圧し、それによって巻芯が環状体上に固く保持される。そして底面傾斜溝は環状体の幅方向に間隔をとって２列に配置してあり、二列の底面傾斜溝から夫々球体が同時に同量だけ突出するので、この巻芯保持装置により巻芯を保持したとき、その巻芯の中心軸線が駆動軸の中心軸線に対して傾きにくい。
【０００４】
ところが、このように球体を巻芯の内周面に直接押付ける巻芯保持装置では、球体と巻芯の内周面とは点接触の状態になるため、その接触面積は小さいので、巻芯が球体から受ける圧縮応力が大きくなる。そして駆動軸から環状体に伝達される回転力が大きく、巻芯が、例えば紙管のように機械的強度が小さく変形し易いものである場合には、球体が巻芯の内周面に大きく食い込み易く、球体が最大限まで突出していても巻芯内周の球体が食い込んだ部分が回転力に抗しきれずに塑性変形してしまうため、巻取中に巻芯が環状体に対して空回りする状態になり易い。そして巻取中に巻芯が環状体に対して空回りすると、巻取製品の巻崩れが生じたり、巻取続行不能になったりするだけでなく、巻芯の内周が、突出した球体によって破壊され、更に巻芯内周の破壊によって紙粉等が飛散して巻取製品に付着し、それが不良品発生の原因になる。したがって、この巻芯保持装置は、変形し易い巻芯に大きい巻取トルクを加える巻取りに適しているとはいえない。
【０００５】
また、従来の巻芯保持装置には、例えば実公平４−１２０５４号公報に開示されているように環状体の外周側かつ円周方向の少なくとも３箇所に形成した、駆動軸の回転方向に次第に深くなる底面傾斜溝と、この底面傾斜溝に夫々配置したコロと、それらのコロの相互間隔を維持するための、環状体に回転可能に装着した保持器と、前記コロの夫々を一括して囲むように該コロ上に装着した、弾力的に拡張収縮可能な拡縮リングとを備えるものもある。
【０００６】
この巻芯保持装置では、前述の巻芯保持装置の球体と同様にコロが底面傾斜溝の浅い方へ移動して拡縮リングを拡張させ、その拡張した拡縮リングの外周部で巻芯の内周面を押圧するので、巻芯と拡縮リングとは面接触の状態になり、その接触面積は大きいため、巻芯が拡縮リングから受ける圧縮応力は比較的小さくなる。したがって、巻芯の内周面が破壊されにくく、この巻芯保持装置は、機械強度の小さい巻芯に大きい巻取トルクを加えて巻取りを行う場合に有効である。
【０００７】
ところが、この巻芯保持装置では、拡縮リングが拡張するためには、環状体に巻芯を外挿したとき、その巻芯の内周面と拡縮リングとが確実に摩擦係合する必要があるので、コロが底面傾斜溝の最深部にあるときでも拡縮リングの外周部が環状体の外周面から突出していなければならない。
【０００８】
しかし、拡縮リングの外周部が環状体の外周面から突出していると、巻芯を環状体に着脱する際の巻芯内周面と拡縮リングの外周部との摩擦力が、球体の場合に比べて大幅に大きくなるので、巻芯の挿入抵抗が大きくなる。したがって拡縮リングを備えた巻芯保持装置では、巻芯の着脱作業が面倒なものになるという問題を有する。また巻芯の着脱を自動化した場合には巻芯の着脱動作が不確実になり易い。そして、このような問題が発生しないようにするために、コロが底面傾斜溝の最深部にあるときの拡縮リングの突出量を小さくすると、拡縮リングが巻芯内周に十分に係合することができなくなるので、巻初めにおいて巻芯が空回りし易くなるという別の問題が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−１０６３９７号公報
【特許文献２】実公平４−１２０５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述のような問題点に鑑み、例えば紙管等のように機械的強度が小さく変形し易い巻芯に大きい巻取トルクを加えて巻取りを行う場合でも、巻取時に巻芯の破損や空回りが生じないように巻芯を確実に固く保持することができ、しかも巻取停止時に巻芯を容易に着脱することができる巻芯保持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
そこで、本発明は、駆動軸に装着されて該駆動軸から回転力を受ける環状体を備え、該環状体に外挿した中空の巻芯を当該環状体上に固く保持する巻芯保持装置であって、前記環状体の外周側かつ円周方向の少なくとも３箇所に形成した、前記駆動軸の回転方向に次第に深くなる第１の底面傾斜溝と、前記第１の底面傾斜溝に対し幅方向に間隔をおいて前記環状体の外周側かつ円周方向の少なくとも３箇所に形成した、前記駆動軸の回転方向に次第に深くなる第２の底面傾斜溝と、前記第１の底面傾斜溝に夫々配置した第１の転動体と、前記第２の底面傾斜溝に夫々配置した第２の転動体と、前記第１の転動体をその相互間隔を維持しつつ脱落しないよう保持すると共に、前記第２の転動体をその相互間隔を維持するように保持する、前記環状体に回転可能に装着した環状の保持器と、前記第２の転動体の夫々を一括して囲むように該第２の転動体上に装着した、弾力的に拡張収縮可能な拡縮リングとを備え、前記巻芯の外挿抵抗が過大にならないための前記巻芯の内周と前記拡縮リングの外周との所要隙間の大きさを設定し、前記巻芯の内周半径と前記所要隙間の大きさとの差を基準半径とし、前記第１の転動体が前記第１の底面傾斜溝の最深部に位置するときの前記保持器に対する前記環状体の回転角度を零とし、前記拡縮リングの外周半径が前記基準半径より大きくなり始めるときの前記環状体の回転角度を拡縮リング突出開始角度として設定して、前記環状体の回転角度に対する前記第１の底面傾斜溝並びに第２の底面傾斜溝の各々の底面の高さを、前記環状体の回転角度が零のときは前記第２の転動体が前記第２の底面傾斜溝の最深部に位置すると共に前記第１の転動体毎の頂点の外接円の半径が前記基準半径より僅かに大きくなり、しかも前記環状体の回転角度が零から前記拡縮リング突出開始角度になるまでは、前記拡縮リングの外周半径が前記基準半径以下になるように定めたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、環状体に巻芯を外挿するとき拡縮リングの外周半径は基準半径以下であるので、巻芯の環状体への外挿抵抗を小さく抑えることができ、巻芯の着脱作業を容易に行うことができる。第１の転動体は、巻取停止時には僅かに突出しているので巻芯の内周面に摩擦係合することができ、環状体が回転力を受けると第１の底面傾斜溝の浅い方へ移動して更に突出すると共に保持器が環状体に対して回転し、保持器に対する環状体の回転角度が拡縮リング突出開始角度となって第１の転動体が巻芯の内周面に確実に係合するように突出するまでは、拡縮リングは突出しないので、それに外部から大きい収縮力が働くことがなく、保持器の環状体に対する回転抵抗は小さく維持される。それゆえ、第１の転動体の移動に従い保持器が環状体に対して確実に回転することができ、その後は、第１の転動体の移動に伴う保持器の回転によって第２の転動体も底面傾斜溝の浅い方へ移動し、それによって拡縮リングの外径が拡張し、その拡縮リングの外周部が巻芯の内周面に確実に係合する。そして拡縮リングと巻芯との係合面積は大きいので巻芯内周面に加わる圧縮応力は球体のみ場合に比べて大幅に小さくなり、巻芯の内周が破壊されにくい。したがって、本発明によれば、紙管等のように機械的強度が小さく変形し易い巻芯に大きい巻取トルクを加えて巻取りを行う場合でも巻取時に巻芯の破損や空回りが生じないよう巻芯を確実に固く保持することができ、しかも巻取停止時に巻芯を容易に着脱することができる。
【００１３】
また、拡縮リングは、一箇所に切れ目を有する弾性体のリングからなり、前記保持器は、前記切れ目が第２の転動体の上に配置されないように拡縮リングを拘束するための、前記切れ目内に突出した突起を有することによって、環状体を駆動軸により、巻芯が外挿されていない状態で回転駆動したとき、拡縮リングが遠心力の働きにより拡張し過ぎて切り目から第２の転動体が脱落して飛散するという問題の発生を防ぐことができる。
【００１４】
また、拡縮リングの幅方向の両端に夫々内向きの鍔部を形成し、第１の転動体から遠い方にある片方の鍔部の側面に幅方向に突出した突出部を形成し、環状体の片方の鍔部の側面に対向する側面に、前記突出部を受け入れる横溝を形成し、拡縮リングが所定の外径まで拡張したとき突出部が横溝の外側の壁面に係合することによって、環状体を駆動軸により、巻芯が外挿されていない状態で回転駆動したとき、拡縮リングが遠心力の働きにより拡張し過ぎて脱落するという問題の発生を防ぐことができる。
【００１５】
また、前記拡縮リングが所定の外径まで収縮したとき前記突出部が前記横溝の内側の壁面に係合することによって、保持器の環状体に対する回転角度が、第１の転動体が巻芯の内周面に確実に係合するために必要な拡縮リング突出開始角度になるまでは、第２の転動体と拡縮リングの内周面との間には隙間ができ、拡縮リングの自体の収縮力が保持器の環状体に対する回転抵抗に影響を及ぼさないので、保持器は回転し易くなり、第１の転動体の突出が一層確実になる。また拡縮リングの外周部と環状体又は保持器の外周面との間に大きな段差が生じないようにすることができるので、その段差に巻芯の内周面と端面の角の部分が引っ掛かること等により巻芯外挿の円滑性が損なわれるという問題の発生を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る巻芯保持装置の半分を断面で示した正面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面並びにＢ−Ｂ矢視断面の夫々一部分を示す断面図であり、環状体の回転角度が零の状態を示す。
【図３】図３は、図１のＡ−Ａ矢視断面並びにＢ−Ｂ矢視断面の夫々一部分を示す断面図であり、環状体の回転角度が拡縮リング突出開始角度になった状態を示す。
【図４】図４は、図１のＡ−Ａ矢視断面並びにＢ−Ｂ矢視断面の夫々一部分を示す断面図であり、巻芯が固く保持された状態を示す。
【図５】図５は、環状体の回転角度と球体並びに拡縮リングの各突出量との関係の一例を示す変位線図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施例に係る巻芯保持装置の一部分であって図１の断面部分に相当する部分を示す断面図である。
【図７】図７は、図６のＤ−Ｄ矢視断面図である。
【図８】図８は、図７のＥ−Ｅ矢視断面図である。
【図９】図９は、拡縮リングの切れ目及び突起部分を示す平面図である。
【図１０】図１０は、図６に示す環状体の回転角度と球体並びに拡縮リングの各突出量との関係を示す変移線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１乃至図５を参照して本発明の一実施例を説明する。図１において巻芯支持装置１は、駆動軸２に装着されて駆動軸２から回転力を受ける環状体３を備え、この環状体３に外挿した中空の巻芯Ｃを環状体３上に固く保持する。巻芯支持装置１及び駆動軸２は、帯状シートを巻芯Ｃのまわりに巻取るための巻軸を構成するものである。図１は巻軸の一部分を示しており、この巻軸では、複数の帯状シートを個々の巻芯Ｃのまわりに同時に巻取ることができるようにするために、駆動軸２の外周に多数の巻芯支持装置１が軸方向に並べて装着してある。そして環状体３はベアリング４によって駆動軸２に対して回転可能に支持し、公知の回転力伝達手段５を通じて駆動軸２から所要の回転力が伝達されるようになっている。
【００１８】
環状体３の外周側には、円周方向の少なくとも３箇所に、この実施例では６箇所に等間隔に第１の底面傾斜溝６が形成してあり、第１の底面傾斜溝６に対し幅方向に間隔をおいて円周方向の少なくとも３箇所に、この実施例では８箇所に等間隔に第２の底面傾斜溝７が形成してある。また第１の底面傾斜溝６には第１の転動体として球体８が夫々配置してあり、第２の底面傾斜溝７には第２の転動体としてコロ９が夫々配置してあり、球体８をその相互間隔を維持しつつ脱落しないよう保持すると共にコロ９をその相互間隔を維持するように保持する保持器１０が、環状体３に回転可能に装着してあり、コロ９上には、コロ９の夫々を一括して囲むように、弾力的に拡張収縮可能な拡縮リング１１が装着してある。
【００１９】
保持器１０は、この実施例では中空円筒部材の片方の端部に球体８を入れて保持する切欠きを形成し、もう片方の端部にコロ９を入れて保持する切欠きを形成し、その中空円筒部材を、環状体３に形成した小径部の外周面にすきまばめして構成してある。
【００２０】
図２において、矢印Ａ１は駆動軸２の回転方向を示し、第１の底面傾斜溝６は図２（Ａ）に示すように環状体３の外周面に沿って駆動軸２の回転方向に次第に深くなり、第２の底面傾斜溝７は図２（Ｂ）に示すように環状体３の外周面に沿って駆動軸２の回転方向に次第に深くなっている。拡縮リング１１は、図２（Ｂ）に示すように一箇所に切れ目１２を有する弾性体のリングからなる。
【００２１】
この巻芯保持装置１では、巻芯Ｃの環状体３の外周への外挿抵抗が過大にならないようにするための巻芯Ｃの内周と拡縮リング１１の外周との所要隙間の大きさδｃを、巻芯Ｃや拡縮リング１１等の製造誤差のばらつき、拡縮リング１１の外周部の形状等に応じて実験的又は経験的に求めて設定し、巻芯Ｃの内周半径ｒｃと所要隙間δｃと差を基準半径ｒ０としている。この実施例では、環状体３並びに保持器１０の各外周の半径も基準半径ｒ０と等しい。また球体８毎の頂点Ｐｔの外接円の半径ｒ１つまり環状体３の中心から球体８の頂点Ｐｔまでの距離ｒ１と基準半径ｒ０との差を球体８の突出量δ１とし、拡縮リング１１の外周半径ｒ２と基準半径ｒ０との差を拡縮リング１１の突出量δ２とする。拡縮リング１１の外周半径は、拡縮リングの外周が円筒面である場合はその円筒面の半径であり、その外周を例えばローレット加工することにより、その外周に凹凸がある場合には、外周の最も高い部分の半径であり、環状体３の中心から第２の底面傾斜溝７の底面上のコロ８の頂点までの距離と拡縮リング１１の厚みとの和に等しい。
【００２２】
環状輪３をカムの原節、保持器１０によって原節の半径方向に案内される球体８とコロ８並びに拡縮リング１１とを夫々カムの従節、第１の底面傾斜溝６及び第２の底面傾斜溝７の各々の底面をカム原節の接触面と見做し、図２に示すように球体８が第１の底面傾斜溝６の最深部に位置するときの保持器１０に対する環状体３の回転角度αを零とし、図３に示すように、球体８が巻芯Ｃの内周面に確実に係合して、拡縮リング１１の外周半径ｒ２が基準半径ｒ０より大きくなり始めるときの環状体の回転角度αを拡縮リング突出開始角度α１として設定する。
【００２３】
図２において、第１の底面傾斜溝６底面上のある点をＰ１とし、第２の底面傾斜溝７の底面上のある点をＰ２とすると、点Ｐ１，Ｐ２の高さｈ１、ｈ２は、保持器１０に対する環状体３の回転角度αに応じて変化する。点Ｐ１、Ｐ２の高さｈ１、ｈ２は、環状体３の中心から点Ｐ１、Ｐ２までの距離に等しく、環状体３の回転角度αは、第１の底面傾斜溝６の最も低い箇所と環状体３の中心とを結ぶ直線と、環状体３の中心と点Ｐ１とを結ぶ直線とのなす角度に等しい。
【００２４】
環状体３が保持器１０に対して回転するときの環状体３の回転角度αに対する第１の底面傾斜溝６並びに第２の底面傾斜溝７の各々の底面の高さｈ１、ｈ２は、図２（Ｂ）に示すようにコロ９が第２の底面傾斜溝７の最深部に位置すると共に球体８毎の頂点の外接円の半径ｒ１が基準半径ｒ０より僅かに大きくなり、しかも環状体３の回転角度αが零から図３に示すように拡縮リング突出開始角度α１になるまでは、拡縮リング１１の外周半径ｒ２が基準半径ｒ０以下になるように定めている。
【００２５】
図５は、保持器１０に対する環状体３の回転角度αと、図２（Ａ）の第１の底面傾斜溝６の底面に基づく球体８の突出量δ１、及び図２（Ｂ）の第２の底面傾斜溝７の底面に基づく拡縮リング１１の突出量δ２との関係を示し、縦軸は球体８の突出量δ１並びに拡縮リング１１の突出量δ２に対応し、横軸は環状体３の回転角度αに対応している。図５に一点鎖線で示す曲線Ｃｖ１は球体８の突出量δ１を示し、実線で示す曲線Ｃｖ２は拡縮リング１１の突出量δ２を示すものである。二点鎖線で示す直線Ｃｖ０は巻芯Ｃの内周半径ｒｃと基準半径ｒ０との差つまり所要隙間の大きさδｃを示している。
【００２６】
環状体３の回転角度αは零から最大α３まで変化し、環状体３の回転角度αが零のとき、球体８の突出量はδ１０であり、拡縮リング１１は外周半径ｒ２が基準半径ｒ０よりδ２０だけ小さくなるように収縮しており、環状体３の回転角度αがα３のとき、球体８の突出量δ１は最大値δ１３となり、拡縮リング１１の突出量δ２は最大値δ２３となる。環状体３の回転角度αが増大するにつれ、球体８の突出量δ１が増大すると共に、拡縮リング１１も拡張し、球体８の突出量δ１が所要隙間の大きさδｃを越えると球体８は巻芯Ｃの内周面に食い込むことができる。
【００２７】
上述のように構成された巻芯保持装置１において、巻取停止状態では環状体３の回転角度αは零であり、巻芯Ｃを環状体３に外挿し、この巻芯Ｃに帯状シートの先端を接着して又は巻付けて駆動軸２を起動すると、環状体３は駆動軸２からの回転力を受け、環状体３が巻芯Ｃに対して図２の矢印Ａ１の示す方向に回転しようとする。このとき球体３の突出量δ１はδ１０であり、図２（Ａ）に示すように球体３の頂点Ｐｔが突出しているので、巻芯Ｃの内周面に接触することができ、球体８と巻芯Ｃの内周面及び第１の底面傾斜溝６の底面との摩擦力により球体８には第１の底面傾斜溝６の浅い方への転動力が生じ、球体８は第１の底面傾斜溝６の底面上を浅い方へ移動しようとし、その球体８を保持している保持器１０には環状体３に対して第１の底面傾斜溝６の浅くなる方向に回転しようとする回転力が生じ、その保持器１０の回転力が、保持器１０の回転抵抗より大きければ保持器１０は回転することができる。このとき図２（Ｂ）に示すように拡縮リング１１は突出していないため、巻芯Ｃの内周に対する締付力の反作用を受けず、しかも拡縮リング１１自体の収縮力は、球体８の移動により生ずる保持器１０の環状体３に対する回転を妨げない程度に小さくしてあるので、コロ９や拡縮リング１１による保持器１０の回転抵抗は、球体８の移動による保持器１０の環状体３に対する回転力より十分小さくなっている。それゆえ環状体３が回転力を受けると、球体８が底面傾斜溝６の浅くなる方へ移動すると共に、球体８を保持している保持器１０は環状体３に対して図２の矢印Ａ１と反対方向に回転することができ、保持器１０の回転に伴いコロ９が第２の底面傾斜溝７の浅い方へ移動して保持器１０の半径方向へ押上げられ、拡縮リング１１は拡張する。
【００２８】
環状体３の回転角度αが増大して図３に示すように拡縮リング突出開始角度α１になったとき、図５において球体８の突出量δ１はδ１１となり、巻芯Ｃの内周面と環状体３の外周面との所要隙間δｃより大きく、δ１１とδｃとの差だけ球体８が巻芯Ｃの内周面に食い込んでおり、拡縮リング１１の突出量δ２は零である。このとき、球体８と巻芯Ｃとの係合だけで環状体３の回転力を支えることができれば、球体８の突出や保持器１０に対する環状体３の回転は止まるが、球体８だけで環状体３の回転力を支えることができないと、環状体３が更に回転し、球体８の突出量δ１及び拡縮リング１１の突出量δ２が増大する。
【００２９】
環状体３の回転角度αが拡縮リング突出開始角度α１を超えると、拡縮リング１１の外周半径ｒ２が基準半径ｒ０より大きくなり、拡縮リング１１が環状体３の外周面より突出するので、巻芯Ｃの内周面に係合可能になるが、その係合状態は不安定である。その場合、拡縮リング１１は、それが巻芯Ｃの内周面に確実に係合するまで、上述の球体８の移動に伴う保持器１０の環状体３に対する回転に助けられて拡張する。そして拡縮リング１１の突出量δ２が所要隙間の大きさδｃを超え、環状体３の回転角度αがα２となり、球体８の突出量δ１がδ１２、拡縮リング１１の突出量δ２がδ２２となったとき、図４に示すように、環状体３の回転力と拡縮リング１１並びに球体８による巻芯Ｃの保持力とが釣り合って巻芯Ｃが環状体３上に固く保持される。
【００３０】
図５において、巻芯Ｃが環状体３上に固く保持されるときの環状体３の回転角度α２は、環状体３の回転力が大きくなると大きくなり、巻芯Ｃの機械的強度が小さくなると大きくなる。例えば、環状体３の回転角度αがα３のとき拡縮リング１１の突出量がδ２２より大きくなるように第２の底面傾斜溝７を形成しておけば、球体３の突出量δ１が最大値δ１３になる前に巻芯Ｃを固く保持できる。また環状輪３の回転力が同じで巻芯Ｃが更に変形し易いものに変更された場合、環状体３の回転角度αがα３のとき、環状体３の回転力を支えるために必要な拡縮リング１１の突出量δ２をδ２３´とすると、環状体３の回転角度αがα３のとき、拡縮リング１１の突出量δ２がδ２３´以上になるように、第２の底面傾斜溝７を形成しておけば、球体３の突出量δ１が最大値δ１３になる前に巻芯Ｃを固く保持でき、環状体３の回転角度αをα３以下に抑えることができる。そして拡縮リング突出開始角度α１は、巻芯Ｃに係合可能になった拡縮リング１１の拡張を助けるために必要な球体８の突出量δ１１が得られるように、コロ９や拡縮リング１１により生じる保持器１０の回転抵抗、所要隙間の大きさδｃ、環状体３の環状体３の最大回転角度α３、巻芯Ｃを固く保持したときの環状体３の回転角度α２、巻芯Ｃの機械的強度等を考慮して設定する。
【００３１】
図６乃至図１０を参照して本発明の他の実施例を説明する。この実施例では、図６のように拡縮リング１１の幅方向の両端に夫々内向きの鍔部１１ａ、１１ｂを形成し、更に球体８から遠い方にある片方の鍔部１１ａの側面３ａに、拡縮リング１１の幅方向に突出した突出部１１ｃを形成し、環状体３の、片方の鍔部１１ａの側面に対向する側面３ａに、突出部１１ｃを受け入れる横溝１３を形成し、拡縮リング１１が所定の外径まで拡張したとき突出部１１ｃが横溝１３の外側の壁面１３ａに係合するようにしている。また拡縮リング１１が所定の外周半径まで収縮したとき突出部１１ｃが横溝１３の内側の壁面１３ｂに係合するようにしてある。拡縮リング１１は、図７に示すように一箇所に切れ目１２を有する弾性体のリングからなり、保持器１０は、切れ目１２がコロ９の上に配置されないように拡縮リング１１を拘束するための、切れ目１２内に突出した突起１４を有する。図８に示すように、この実施例では突起１４は保持器１０に形成した穴に一端を嵌めたピンの他の端部からなる。そして環状体３には、その円周を８等分した８箇所のうちの７箇所にのみ第２の底面傾斜溝７を配設し、残りの１箇所に対応する部分に突起１４及び切れ目１２を配置している。
【００３２】
図７に示すように、コロ９が第２の底面傾斜溝７の最深部に待機しているときは、拡縮リング１１の突出部１１ｃの内周面が横溝１３の内側の壁面１３ｂに当接しており、それ以上収縮しないため、図１０において環状体３の回転角度αが零から拡縮リング突出開始角度α１になるまでは、コロ９は拡縮リング１１を押上げず、拡縮リング１１の突出量δ２は零で一定である。それのため、巻芯Ｃを環状体３に外挿するとき、図１に示すように拡縮リング１１の外周面が保持器１０又は環状体３の外周面より低くなっている場合に比べて巻芯Ｃの内周面と端面の角が保持器１０又は環状体３の外周面と端面との角に引っ掛かりにくいので、巻芯Ｃの外挿作業を更に円滑に行うことができるようになる。図１０において環状体３の回転角度αが拡縮リング突出開始角度α１を超えるとコロ９が拡縮リング１１を押上げ、環状体３の回転角度αがα３になるまでは、拡縮リング１１の突出量δ２は、図５に示す変移線図と同様に変化し、環状体３の回転角度αがα３を越えると、拡縮リング１１の突出部１１ｃが環状体３の横溝１３の外側の壁面１３ａに係合して拡縮リング１１の拡張が確実に阻止され、拡縮リング１１の突出量δ２はδ２３を越えない。それゆえ拡縮リング１１の外周に巻芯Ｃが装着されていなくても拡縮リング１１が拡張し過ぎることはない。
【００３３】
本発明によれば、上述の実施例では第１の転動体として球体を用い、第２の転動体として円柱状のコロを用いているが、必要に応じて、球体の代わりに、例えば端面と外周面との角の部分を丸くして巻芯の挿入抵抗を小さくしたコロ等、底面傾斜溝の底面上を転動可能な回転体を用いてもよく、また円柱状のコロの代わりに球体や他の回転体を用いてもよい。また拡縮リングは複数の円弧状の部材と、それらをリング状に結合するための例えばゴムやコイルバネ等の弾力的な部材とからなるものでもよい。また駆動軸と該駆動軸の先端に設けた頭部とを備え、その頭部に外挿した巻芯の中空の端部を固く保持する巻軸において、本発明の巻芯保持装置が備えている環状体を前記駆動軸の先端に固着して前記頭部を本発明の巻芯保持装置によって構成してもよい。更に回転駆動可能な支持軸の外周に本発明の巻芯保持装置を軸線方向に並べて多数個装着すると共に、本発明の巻芯保持装置が備えている環状体を前記支持軸に固定することで、前記支持軸に外挿した中空の巻芯を前記支持軸上に固く保持する巻軸を構成することもできる。
【符号の説明】
【００３４】
Ｃ  巻芯
１  巻芯支持装置
２  駆動軸  
３  環状体
４  ベアリング
５  回転力伝達手段
６  第１の底面傾斜溝
７  第２の底面傾斜溝
８  球体
９  コロ
１０  保持器
１１  拡縮リング
１１ｃ  突出部
１２  切れ目
１３  横溝
１４  突起  
α１  拡縮リング突出開始角度
【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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