(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
素材樹脂のガラス転位温度以上、融点以下の温度に予熱された熱可塑性樹脂モノフィラメントを回転賦形軸に連続的に巻き取り、急冷することにより合成樹脂製コイルを製造する装置において、前記回転賦形軸から排出されるコイルを定長状態で自動的に切断し、払出す装置であって、
前記回転賦形軸の回転数を検出する検出器と、
前記回転賦形軸の端部に対向して平行配置され、前記回転賦形軸と同方向に回転して、前記回転賦形軸から排出されたコイルを反回転賦形軸方向へ搬送する一対のローラと、
この一対のローラに対し直交して配置され、搬送される前記コイルのほぼ１ピッチ分を拡幅するガイド機構と、
このガイド機構に刃先を嵌挿すると共に、この刃先の間に前記コイルの拡幅部を介挿して配置され、前記検出器が検知した前記回転賦形軸の回転数が予め規定された数値に達した時点で作動して前記コイルの拡幅部を切断するカッターと、前記一対のローラのローラ間中央部下方に配置され、前記カッターの作動直後に上昇して、切断されたコイルを前記一対のローラから上方へ押し上げ、払い出す押上板と、
前記一対のローラに平行配置され、前記押上板により払い出されたコイルを受ける受台とからなることを特徴とする合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置。
【請求項２】
前記一対のローラの周速度を、前記回転賦形軸から排出されるコイル外径の周速度と同一としたことを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置。
【請求項３】
前記ガイド機構が、間隙を置いて配置された一対のガイド板と、コイル導入側に位置する一方のガイド板の下部に設けられたコイル挿通孔と、このコイル挿通孔の下部に前記コイルの搬送方向へ傾斜して設けられた第１の傾斜壁と、コイル導出側に位置する他方のガイド板の中央に設けられたコイル導出孔と、このコイル導出孔の下部に前記コイルの反搬出方向に傾斜して設けられた第２の傾斜壁とからなり、前記一対のガイド板の間の間隙内で前記コイルのほぼ１ピッチ分を拡幅するように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置。
【請求項４】
前記一対のローラおよび押上板が、前記コイルの切断と同期してコイルの搬送方向へ２ｃｍ以上水平移動し、切断されたコイルを払い出した後原位置に復帰することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置。
【請求項５】
前記カッターの刃先のコイル切断時閉止時間が０〜０．５秒であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置。
【請求項６】
前記押上板がエアシリンダを介して昇降自在であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置。
【請求項７】
前記コイルを形成する熱可塑性樹脂モノフィラメントの線径が２．０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置。
【請求項８】
前記コイルの外径が４０〜２５０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、予熱された熱可塑性樹脂モノフィラメントを回転賦形軸に連続的に巻き取り、急冷することにより合成樹脂製コイルを製造する装置において、前記回転賦形軸から排出されるコイルを定長状態で自動的に切断し払出す装置に関するものであり、さらに詳しくは、太い合成樹脂モノフィラメントを素材として使用し大径の合成樹脂製コイルを製造するに際しても、コイル製造装置を停機することなく、コイルを所望の長さに自動的かつ正確に切断し、これを製品品位を阻害することなくコイル製造装置から確実に払い出すことのできる合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
各種電気、機械機器や雑貨および玩具などの分野において、いわゆるばねとして使用されるコイルの素材としては、従来から金属線条が使用されてきたが、金属製のコイルは、錆びを生じ易く耐久性に劣ること、着色できないこと、特に末端が鋭利なため怪我や事故を招きやすいこと、および重く取扱いや保管が困難であることなどの欠点があることから、近年ではこれらの欠点のない合成樹脂製のコイルが注目されている。
【０００３】
そして、従来の合成樹脂製コイルの製法としては、（１）一体成形法、（２）賦形軸に樹脂線状体を巻き付けた状態で加熱する方法および（３）加熱した賦形軸に樹脂線状体を巻き付ける方法が知られている。
【０００４】
しかしながら、上記（１）法では、成形金型の作成に莫大な費用を要するばかりか、得られる成形物の強度が劣るという問題があった。また、上記（２）および（３）法では、スパイラル状の溝を有する賦形軸を用いるため、線径やコイルピッチの変更への対応が困難であり、しかも特に上記（２）法では、連続的な製造プロセスを採用できないばかりか、これらの方法では樹脂線状体への熱履歴にムラを生じ易いため、寸法安定性および形状安定性が均一な成形物を得ることが困難であるという問題があった。
【０００５】
そこで、上記の問題を解決して、寸法安定性と形状安定性の良好な合成樹脂製コイルを製造する方法として、合成樹脂モノフィラメントを緊張状態で進行させ、モノフィラメント素材のガラス転移温度以上、融点以下の温度に予熱した後、直ちに回転する賦形軸に巻き取り、次いで巻き取られたモノフィラメントを急冷する方法（特公平５−７２２５１号公報）が提案されている。
【０００６】
すなわち、上記の提案は、図４に示したように、矢印ロ方向に回転する賦形軸Ｂに対し、緊張状態で矢印イ方向に進行するモノフィラメントＭを、賦形軸Ｂに巻き取る寸前において予熱装置Ａを通すことによって、そのガラス転移温度以上、融点以下の温度に予熱し、賦形軸Ｂに巻き取られたモノフィラメントＭに対し図示しない冷却管から冷水または冷風を吹き付けて急冷し、収縮固定させることにより、合成樹脂製コイルＣを矢印ハ方向へと連続的に製造することを特徴とする方法である。なお、図４における符号ＤはモノフィラメントＭを賦形軸Ｂに正確に案内し、かつ賦形軸Ｂに巻き取られたモノフィラメントＭが反対方向へ移動しないようにその進行方向を規制する案内ガイドであり、また符号Ｅは賦形軸Ｂに巻き取られたモノフィラメントＭを押圧し固定し、その形状を均一化する機能を果たす押えロールである。
【０００７】
そして、上記の方法によれば、賦形軸Ｂにスパイラル状の溝を設けることが不要となるため、線径コイル径およびコイルピッチの変更への対応が容易であり、寸法安定性と形状安定性の良好な合成樹脂製コイルＣを半自動的に製造することができる。
【０００８】
しかるに、最近では、合成樹脂製コイルに対する要求性能が益々高度化しており、例えば素材モノフィラメントの直径が３．０ｍｍ以上で、より高強力を備えた大径のコイルの実現が求められている。
【０００９】
しかしながら、上記の方法では、次の理由により、合成樹脂製コイルの製造効率が劣るという問題があり、しかも直径が３．０ｍｍ以上、特に５．０ｍｍ以上の太い合成樹脂モノフィラメントを素材として用いて大径のコイルを製造する場合には、プロセスの完全自動化が不可能であるばかりか、得られるコイルのピッチや外径にバラツキを生じやすく、安定してコイルを製造することが難しいという問題があった。
【００１０】
すなわち、上記の方法では、回転賦形軸Ｂにより賦形されたコイルＣを、所定長さに切断する場合に、装置を一時的に停機して、ギロチン、鋏およびニッパーなどによりコイルを切断する必要があるため、完全自動的かつ効率的にコイルを製造することが困難であった。
【００１１】
しかも、コイル径が３〜４０ｍｍ程度の比較的小径のコイルの場合には、短時間で切断することができ、装置の停機時間も短くて済むが、コイル径が４０〜２５０ｍｍ程度の大径のコイルの場合には、素材モノフィラメントの直径も大きくなるため、簡単に切断することができず、切断のために大掛かりな装置が必要となり、装置の停機時間も長くなるため、予熱装置Ａ内のモノフィラメントの滞留時間が長くなり、モノフィラメントが過度の予熱を受けて、回転賦形軸Ｂへの巻取具合に不揃いを生じ、得られるコイルのピッチや外径のばらつきを招きやすいという問題があった。
【００１２】
そればかりか、切断されたコイルは傾斜した傾斜板やパイプなどを介して装置から払い出されるが、この場合にはコイルが絡まったり、自重でピッチが伸びて不揃いになったりするため、製品の品位に不具合を生じやすく、後工程での選別や収納に時間を要してコストアップになるという問題もあった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術における問題点の解決を課題として検討した結果達成されたものである。
【００１４】
したがって、本発明の目的は、太い合成樹脂モノフィラメントを素材として使用し大径の合成樹脂製コイルを製造するに際しても、コイル製造装置を停機することなく、連続してコイルを所望の長さに自動的かつ正確に切断し、これを製品品位を阻害することなくコイル製造装置から確実に払い出すことのできる合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置は、素材樹脂のガラス転位温度以上、融点以下の温度に予熱された熱可塑性樹脂モノフィラメントを回転賦形軸に連続的に巻き取り、急冷することにより合成樹脂製コイルを製造する装置において、前記回転賦形軸から排出されるコイルを定長状態で自動的に切断し、払出す装置であって、前記回転賦形軸の回転数を検出する検出器と、前記回転賦形軸の端部に対向して平行配置され、前記回転賦形軸と同方向に回転して、前記回転賦形軸から排出されたコイルを反回転賦形軸方向へ搬送する一対のローラと、この一対のローラに対して配置され、搬送される前記コイルのほぼ１ピッチ分を拡幅するガイド機構と、このガイド機構に刃先を嵌挿すると共に、この刃先の間に前記コイルの拡幅部を介挿して配置され、前記検出器が検知した前記回転賦形軸の回転数が予め規定された数値に達した時点で作動して前記コイルの拡幅部を切断するカッターと、前記一対のローラのローラ間中央部下方に配置され、前記カッターの作動直後に上昇して、切断されたコイルを前記一対のローラから上方へ押し上げ、払い出す押上板と、前記一対のローラに平行配置され、前記押上板により払い出されたコイルを受ける受台とからなることを特徴とする。
【００１６】
本発明の合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置においては、前記一対のローラの周速度を、前記回転賦形軸から排出されるコイル外径の周速度と同一としたこと、前記ガイド機構が、間隙を置いて配置された一対のガイド板と、コイル導入側に位置する一方のガイド板の下部に設けられたコイル挿通孔と、このコイル挿通孔の下部に前記コイルの搬送方向へ傾斜して設けられた第１の傾斜壁と、コイル導出側に位置する他方のガイド板の中央に設けられたコイル導出孔と、このコイル導出孔の下部に前記コイルの反搬出方向に傾斜して設けられた第２の傾斜壁とからなり、前記一対のガイド板の間の間隙内で前記コイルのほぼ１ピッチ分を拡幅するように構成されていること、前記一対のローラおよび押上板が、前記コイルの切断と同期してコイルの搬送方向へ２ｃｍ以上水平移動し、切断されたコイルを払い出した後原位置に復帰すること、前記カッターの刃先のコイル切断時閉止時間が０〜０．５秒であること、前記押上板がエアシリンダを介して昇降自在であること、前記コイルを形成する熱可塑性樹脂モノフィラメントの線径が２．０ｍｍ以上であること、および前記コイルの外径が４０〜２５０ｍｍであることが、いずれも好ましい条件であり、これらの条件を適用することにより、一層すぐれた効果の取得を期待することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、図面にしたがって、本発明の合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置について詳述する。
【００１８】
図１は本発明の自動切断払出し装置を含む合成樹脂製コイルの製造装置の全体を示す平面概略説明図、図２は本発明の合成樹脂製コイル自動切断払出し装置の一例を示す斜視説明図、図３（ａ）〜（ｅ）は本発明の合成樹脂製コイル自動切断払出し装置によるコイルの切断−払出し工程を順を追って示す斜視説明図である。
【００１９】
まず、図１にしたがって、合成樹脂製コイルの製造装置の全体構造について説明する。
【００２０】
図１において、Ａは合成樹脂製コイルの製造ゾーンを示し、ＢはＡで製造された合成樹脂製コイルの切断／払出しゾーンを示す。
【００２１】
合成樹脂製コイルの製造ゾーンは、予熱装置２、回転賦形軸３、案内ガイド４および押えロール５からなり、矢印ロ方向に回転する賦形軸３に対し、緊張状態で矢印イ方向に進行するモノフィラメント１を、賦形軸３に巻き取る寸前において予熱装置２を通すことによって、そのガラス転移温度以上、融点以下の温度に予熱し、賦形軸３に巻き取られたモノフィラメント１に対し図示しない冷却管から冷水または冷風を吹き付けて急冷し、収縮固定させることにより、合成樹脂製コイル７を矢印ハ方向へと連続的に製造するように構成されている。
【００２２】
上記案内ガイド４は、その端面を周縁から回転賦形軸３の周縁へ切欠くことにより形成したリード手段４´により、モノフィラメント１を回転賦形軸３の外周接線方向へ正確に導き、モノフィラメント１の巻取方向を規制している。
【００２３】
また、上記押えロール５は、形成されたコイル６の１０ピッチ以上の部分を適宜の圧力で押圧することにより、コイル６の形状を均一化するために機能している。
【００２４】
このように製造ゾーンＡを構成することにより、回転賦形軸３にスパイラル状の溝を設けることが不要となるため、線径やコイルピッチの変更への対応が容易であり、寸法安定性と形状安定性の良好な合成樹脂製コイル６を自動的に製造することができる。
【００２５】
一方、コイルの切断／払出しゾーンＢは、回転賦形軸３の適宜個所に配設されて、その回転数を検出する検出器７と、回転賦形軸３の端部に対向して平行配置され、この回転賦形軸３とそれぞれ同方向に回転して、回転賦形軸３から排出されたコイル６を反回転賦形軸方向へ搬送する一対のローラ８ａ，８ｂと、この一対のローラ８ａ，８ｂに対し直交して配置され、搬送されるコイル６のほぼ１ピッチ分を拡幅するガイド機構９と、このガイド機構９に刃先１０ａを嵌挿すると共に、この刃先１０ａの間にコイル６の拡幅部を介挿して配置され、前記検出器７が検知した回転賦形軸３の回転数が予め規定された数値に達した時点で作動して、コイル６の拡幅部を切断するカッター１０と、前記一対のローラ８ａ，８ｂのローラ間中央部下方に配置され、カッター１０の作動直後に上昇して、切断されたコイル６ｂを前記一対のローラ８ａ，８ｂから上方へ押し上げ、払い出す押上板１１と、前記一対のローラ８ａ，８ｂに平行配置され、押上板１１により払い出された切断コイル６ｂを受ける受台１２とから構成されている。
【００２６】
かかる構成からなる切断／払出しゾーンＢによれば、製造ゾーンを停機することなく、連続して製造されたコイル６を所望の長さに切断することができ、しかも切断されたコイル６ｂを自動的に払出して、この切断コイル６ｂに絡みやピッチの不揃いを生じることなく、つまり製品コイルの品位を阻害することなく、収納または搬送工程へと移管することができる。
【００２７】
上記一対のローラ８ａ，８ｂは、その周速度を回転賦形軸３から排出されるコイル６の外径の周速度とほぼ同一とすることによって、回転賦形軸３から排出されたコイル６をローラ８ａ，８ｂ間に載置して回転させながら、反回転賦形軸方向（矢印ハ方向）へ搬送する。
【００２８】
上記ガイド機構９は、図２に詳しく示したように、間隙を置いて配置された一対のガイド板９ａ，９ｂと、コイル導入側に位置する一方のガイド板９ａの下部に設けられたコイル挿通孔９ｃと、このコイル挿通孔９ｃの下部にコイル６の搬送方向へ傾斜して設けられた第１の傾斜壁９ｄと、コイル導出側に位置する他方のガイド板９ｂの中央に設けられたコイル導出孔９ｅと、このコイル導出孔９ｅの下部にコイル６の反搬出方向に傾斜して設けられた第２の傾斜壁９ｆとからなり、前記一対のガイド板９ａ，９ｂの間の間隙９ｇ内で、コイル６のほぼ１ピッチ分を拡幅するように構成されている。
【００２９】
すなわち、一方のガイド板９ａのコイル挿通孔９ｃから導入したコイル６は、まず第１の傾斜壁９ｄに沿って上方へ傾斜しつつ伸び、次いで第２の傾斜壁９ｆに沿って下方々傾斜しつつ伸びて、コイル導出孔９ｅから導出されるため、一対のガイド板９ａ，９ｂの間の間隙９ｇ内で、第１の傾斜壁９ｄと第２の傾斜壁９ｆの相反する傾斜角度に起因して、図示したようにそのほぼ１ピッチ分が拡幅されることになる。
【００３０】
そして、カッター１０は、上記ガイド機構９の間隙９ｇに刃先１０ａを嵌挿すると共に、この刃先１０ａの間に上記コイル６の拡幅部６ａを介挿するように配置されている。
【００３１】
したがって、カッター１０の刃先１０ａの間には、コイル６の拡幅部６ａ、つまりコイル６を形成するモノフィラメント１が常時位置することになるため、上記検出器７が回転賦形軸３の回転数が予め規定された数値を検知し、これをカッター１０に伝達して、カッター１０の刃先１０ａを閉じるように構成すれば、製造されたコイル６を予め設定した長さに切断することができる。
【００３２】
なお、この場合に、カッター１０の刃先のコイル切断時閉止時間は、０〜０．５秒であることが、コイル６に捩じれなどを生じることなく、装置全体を効率的に駆動させるために好ましい条件である。
【００３３】
押上板１１は、一対のローラ８ａ，８ｂのローラ間中央部下方に配置され、カッター１０の作動直後に上昇して、切断されたコイル６ｂを前記一対のローラ８ａ，８ｂから上方へ押し上げ、受台１２へと払い出す作用を行なう。
【００３４】
そして、一対のローラ８ａ，８ｂおよび押上板１１は、コイル６の切断と同期して、コイル６の搬送方向へ２ｃｍ以上水平移動し、切断されたコイル６ｂを払い出した後原位置に復帰するように構成されている。
【００３５】
すなわち、一対のローラ８ａ，８ｂおよび押上板１１は、例えばベルトコンベアなどに載置されて水平可逆移動可能となっており、押上板１１は図示しないエアシリンダなどを介して昇降自在となっている。
【００３６】
受台１２は、一対のローラ８ａ，８ｂに平行配置されており、押上板１１により払い出された切断コイル６ｂに、絡みやピッチの不揃いなどの不具合を生じることなく、これを整然と受けとるようになっている。
【００３７】
次に、図３（ａ）〜（ｅ）にしたがって、コイルの切断／払出しゾーンＢの動作について説明する。
【００３８】
まず、図３（ａ）は、コイル６の切断寸前の状態を示し、この状態において、コイル６は一対のローラ８ａ，８ｂに載置され回転を受けながら、反回転賦形軸方向へ搬送されると共に、ガイド機構９の部分で常時そのほぼ１ピッ分が拡幅されている。
【００３９】
そして、図３（ｂ）に示すように、検出器７が回転賦形軸３の回転数が予め規定された数値を検知し、これをカッター１０に伝達して、カッター１０の刃先１０ａが閉じることにより、コイル６はその拡幅部６ａで瞬時に切断され、同時に一対のローラ８ａ，８ｂおよび押上板１１が、切断コイル６ｂを載置したまま、コイル６の搬送方向（矢印イ方向）へ２ｃｍ以上水平移動する。
【００４０】
次に、図３（ｃ）に示したように、押上板１１が上昇して、切断コイル６ｂを一対のローラ８ａ，８ｂから持ち上げ、持ち上げられて切断コイル６ｂは、図３（ｄ）に示したように、自重で押上板１１から図示しない受台１２へと払出される。
【００４１】
次いで、一対のローラ８ａ，８ｂおよび押上板１１は、図３（ｅ）に示したように、原位置へ復帰し、続いて連続的に搬送されるコイル６を受けるが、この場合に切断コイル６ｂはその長さ方向の形態を保持したまま受台１２へと払出されるので、絡みやピッチの不揃いなどの不具合を生じることがない。
【００４２】
このような構成からなる本発明の合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置を使用することにより、コイルを形成する熱可塑性樹脂モノフィラメントの線径が２．０ｍｍ以上と太く、しかもコイルの外径が４０〜２５０ｍｍと大径の場合であっても、コイル製造装置を停機するなどの支障を起こすことなく、コイルを所望の長さに自動的かつ正確に切断し、しかもこの切断コイルの製品品位を阻害することなく、コイル製造装置から確実に払い出すことができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の合成樹脂製コイルの自動切断払出し装置によれば、コイル製造装置を停機することなく、コイルを所望の長さに自動的かつ正確に切断し、これを製品品位を阻害することなくコイル製造装置から確実に払い出すことができ、コイルを形成する熱可塑性樹脂モノフィラメントの線径が２．０ｍｍ以上と太く、しかもコイルの外径が４０〜２５０ｍｍと大径の場合であっても、上記の切断／払出しを確実に遂行することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の自動切断払出し装置を含む合成樹脂製コイルの製造装置の全体を示す平面概略説明図である。
【図２】図２は本発明の合成樹脂製コイル自動切断払出し装置の一例を示す斜視説明図である。
【図３】図３は本発明の合成樹脂製コイル自動切断払出し装置によるコイルの切断−払出し工程の切断直前の状態を示す斜視説明図である。
【図４】図４は本発明の合成樹脂製コイル自動切断払出し装置によるコイルの切断−払出し工程の切断状態を示す斜視説明図である。
【図５】図５は本発明の合成樹脂製コイル自動切断払出し装置によるコイルの切断−払出し工程の切断後の状態を示す斜視説明図である。
【図６】図６は本発明の合成樹脂製コイル自動切断払出し装置によるコイルの切断−払出し工程の払出しの状態を示す斜視説明図である。
【図７】図７は本発明の合成樹脂製コイル自動切断払出し装置によるコイルの切断−払出し工程が一巡した状態を示す斜視説明図である。
【図８】図８は従来の合成樹脂製コイル製造装置の平面概略説明図である。
【符号の説明】
１    モノフィラメント
２    予熱装置
３    回転賦形軸
４    案内ガイド
５    押えローラ
６    コイル
６ａ  拡幅部
６ｂ  切断コイル
７    回転数検出器
８ａ  ローラ
８ｂ  ローラ
９    ガイド機構
９ａ  ガイド板
９ｂ  ガイド板
９ｃ  コイル挿通孔
９ｄ  第１の傾斜壁
９ｅ  コイル導出孔
９ｆ  第２の傾斜壁
９ｇ  間隙
１０    カッター
１０ａ  刃先
１１    押上板
１２    受台
【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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