JP6928998B2 - テンション装置 - Google Patents

Description

本発明は、巻線機や撚り線機などに供給される線材にテンションを付与するテンション装置に関するものである。

従来、巻線機に供給される線材に所定のテンションを付与するテンション装置としては、図１１に示すように、回動支点３ｂの回りで回動可能に設けられたテンションバー３と、テンションバー３に取付けられた線材ガイド６と、テンションバー３の回動角度に応じた弾性力を及ぼす弾性部材２と、テンションバー３の回動角度を検出する検出手段としてのポテンショメータ８と、検出手段により検出された回動角度が所定の角度となるように線材１の繰り出し速度を制御する繰り出し速度制御手段７とを備えたものが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

このテンション装置では、線材１はテンション装置から巻芯に導かれて巻芯に巻回されるけれども、この場合、テンション装置からの線材１の繰り出し速度は、回動角度が所定の角度となるように繰り出し速度制御手段７により制御され、線材１の繰り出し速度は巻芯への巻き取り速度とバランスし、線材１にはテンションバー３により所定のテンションが加わった状態とされる。

この状態から、巻芯への線材巻き取り速度に変動が生じると、線材１のテンションが変動する。けれども、このテンションの変動は、テンションバー３が回動角度を変えることにより吸収される。そして、このテンションバー３の回動角度の変化は検出手段であるポテンショメータ８を介して制御手段７にフィードバックされるので、制御手段７は直ちにテンションバー３の回動角度が所定角度となるように、線材１の繰り出し速度を調整し、線材１にかかるテンションは所定値に戻されるとしている。

特開２０００−１２８４３３号公報

しかし、上記従来のテンション装置は、検出手段としてロータリ型のポテンショメータ８を用い、ポテンショメータ８の回転軸８ａにテンションバー３の回動支点３ｂを取付け、テンションバー３の回動角度をそのまま回転軸８ａの回転としてポテンショメータ８がその角度を検出しているので、テンションバー３の回動角度を比較的大きく取らなければ、検出精度の向上が望めないことになる。そして、テンションバー３の回動角度を比較的大きくすると、テンションバー３の回動範囲が大きくなってテンション装置自体が大型になる不具合が生じた。

また、巻線機ではなくて、複数の線材１を撚る撚り線機に複数の線材１を供給する場合、撚り線を構成する線材１の本数と同じ数のテンション装置を設ける必要が生じる。けれども、撚り線機に供給される複数の線材１のそれぞれに上記従来のテンション装置を使用してしまうと、そのテンション装置が比較的大型であることから、線材１同士の距離が離れて撚り線が乱れやすくなり、かつその設置スペースを広くとらなければならない不具合を生じさせる。

本発明の目的は、小型化されたテンション装置を提供することにある。

本発明は、基台に回動可能に設けられたテンションバーと、テンションバーに取付けられた線材ガイドと、テンションバーの回動角度に応じた弾性力を及ぼす弾性部材と、テンションバーの回動角度を検出する検出手段と、検出手段により検出された回動角度が所定の角度となるように線材の繰り出し速度を制御する繰り出し速度制御手段とを備えたテンション装置の改良である。

その特徴ある構成は、検出手段が、テンションバーに取付けられテンションバーの回動と共に移動するセンサロッドと、基台に設けられセンサロッドの位置に基づく電圧を出力可能なセンサヘッドとを備えるリニアセンサから成り、線材の繰り出し方向に平行にテンションバーが設けられ、線材に沿って一対の転向ローラが基台に設けられ、一対の転向ローラの間の線材が線材ガイドに掛け回されるように構成されたところにある。

このテンション装置では、テンションバーの先端を所定の隙間を開けて挟む凹部が形成された制限部材が基台に設けられたことが好ましく、弾性部材が線材に沿って設けられたコイルスプリングであることが好ましい。

本発明のテンション装置では、検出手段がリニアセンサであるので、テンションバーの僅かな回動を精度良く検出することが可能となる。よって、ロータリ型のポテンショメータを用いる従来に比較して、テンションバーの回動角度を小さくすることが可能となり、テンション装置自体の小型化を図ることができる。

また、線材の繰り出し方向に平行にテンションバーを設け、弾性部材を線材に沿って設ければ、線材の繰り出し方向に対するテンション装置の幅を小さくすることができる。

そして、撚り線機に線材を供給するような場合には、撚り線を構成する線材の本数と同じ数のテンション装置を設ける必要が有るけれども、線材の繰り出し方向に対するテンション装置の幅が小さくなれば、線材同士が近接し、その状態で撚ることにより乱れのない撚り線を得ることが可能となるとともに、その設置の設置スペースを従来よりも縮小させることが可能となる。

本発明実施形態のテンション装置の上面図である。 そのテンション装置の正面図である。 繰り出し速度制御手段を除くテンション装置の上面図である。 繰り出し速度制御手段を除くテンション装置の正面図である。 図３のＡ−Ａ線断面図である。 図３のＢ−Ｂ線断面図である。 図３のＣ−Ｃ線断面図である。 図１のＤ部拡大図である。 図２のＥ部拡大図である。 そのテンション装置を複数用いた場合を示す図である。 従来のテンション装置を示す正面図である。

次に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１及び図２に、本発明のテンション装置１０を示す。このテンション装置１０は、線材供給源３６から導かれた線材１１に所定のテンションを付与し、この線材１１を巻線機９におけるコイルボビン９ａ等の巻芯に導くものとして説明する。

ここで、この実施の形態における線材供給源３６は、線材１１が巻回されて貯線されたドラム３６であって、図８及び図９に詳しく示す様に、このドラム３６はコ字状を成す取付具３５に取り外し可能に枢支されるものとする。

具体的に、コ字状を成す取付具３５は、ドラム３６の長さより広い間隔を開けて対向する平行な平行部３５ａ，３５ｂと、その平行部３５ａ，３５ｂを連結する連結部３５ｃを有し、平行部３５ａ，３５ｂの先端にドラム３６の両端から突出する回転軸３６ａが進入する溝３５ｄが形成される。

また、平行部３５ａ，３５ｂには、溝３５ｄに進入した回転軸３６ａを溝３５ｄの開口側から押さえるレバー３５ｅがそれぞれ枢支される。また、その平行部３５ａ，３５ｂには、そのレバー３５ｅを回転軸３６ａを押さえる方向に付勢するスプリング３５ｆが設けられる。よって、このスプリング３５ｆの付勢力に抗してレバー３５ｅを回動させ、溝３５ｄの開口を開放することにより、ドラム３６を取付具３５から取り外しかつ新たなドラム３６を装着可能に構成される。

図１及び図２は、本発明のテンション装置１０が設置台１０ａ（図２）に取付けられ、線材供給源３６であるドラム３６が枢支された取付具３５にあっても、同じ設置台１０ａにそのテンション装置１０に連続して取付けられた場合を示す。

図１〜図４に示すように、本発明のテンション装置１０は、基台１２と、その基台１２に基端における回動支点の回りで回動可能に設けられたテンションバー１３を備える。基台１２は、厚肉長方形状の平板であって、その一端側にテンションバー１３が設けられ、他端側が線材供給源であるドラム３６に臨むように設置台１０ａに固定されるものとする。そして、その線材供給源であるドラム３６から導かれた線材１１は基台１２の長手方向に沿って巻線機９のボビン９ａ等に供給されるものとする。

即ち、ドラム３６が取付けられた取付具３５と巻線機９（図１及び図２）の間に、基台１２は、その長手方向の一端が巻線機９に向き、長手方向の他端がドラム３６に臨むように設置台１０ａに設置される。ここで、符号１０ｃは、基台１２を設置台１０ａに固定するボルト１０ｃを示す。

図６に示すように、テンションバー１３は断面がＬ字状を成す板材であって、図３に示すように、その基端１３ｂに枢支材１４が取付けられる。そして、図１及び図５に示すように、このようなテンションバー１３は、先端１３ａが基台１２の一端縁に臨むように、線材供給源３６から巻線機９に延びて繰り出される線材１１の繰り出し方向に略平行に設けられ、その基端１３ｂにおける枢支材１４が基台１２に雄ねじ１４ａにより枢支される。

図５及び図７に示すように、板材から成るテンションバー１３の先端１３ａには基台１２と平行な枢支台１３ｃが形成され、この枢支台１３ｃに線材ガイドとなるプーリ１６が、ガイド板１６ａ，１６ｂに挟まれた状態で回転可能に取付けられる。ここで、ガイド板１６ａ，１６ｂは、その間に設けられたプーリ１６に掛け回された線材１１が、そのプーリ１６から外れることを防止するものであって、この実施の形態におけるガイド板１６ａ，１６ｂは、液滴形状を有する板材から成るものを示す。

図１及び図２に示すように、基台１２には、線材ガイド１６を線材１１の繰り出し方向の両側から挟み、かつ幅方向に偏倚する一対の転向ローラ１７，１８が線材１１に沿って設けられる。図２に示すように、この一対の転向ローラ１７，１８は、基台１２に支柱１７ａ，１８ａを介して枢支され、基台１２からの距離が線材ガイドとなるプーリ１６の基台１２からの距離と同一になるように枢支される。

図５に示すように、この一対の転向ローラ１７，１８にあっても、それぞれがガイド板１７ｂ，１７ｂ，１８ｂ，１８ｂに挟まれた状態で、支柱１７ａ，１８ａの上端に回転可能に取付けられる。そして、図３及び図４に示すように、この一対の転向ローラ１７，１８の間の線材１１がプーリ１６側に転向して、その間の線材１１が線材ガイドであるプーリ１６に掛け回されるように構成される。

図１，図３及び図４に示すように、テンションバー１３の基端１３ｂと先端１３ａの間の所定位置には、取付けブラケット２１が一対の転向ローラ１７，１８と反対側に突出して設けられ、この取付けブラケット２１には、弾性体となるコイルスプリング２２の一端が取付けられる。このコイルスプリング２２は、テンションバー１３を回転させるように付勢して、線材ガイドであるプーリ１６を一対の転向ローラ１７，１８から離間させる方向に付勢するものとする。

基台１２の他端側には、基台１２の長手方向に延びるレール２６が設けられ、このレール２６には移動部材２３が移動可能に搭載される。また、この移動部材２３には、レール２６に平行なボールネジ２４が螺合しており、このボールネジ２４には基台１２に固定されたテンション調節モータ２５の回転軸２５ａが連結される。このため、移動部材２３は、テンション調節モータ２５が駆動してボールネジ２４が回転すると、レール２６に沿って移動するように構成される。そして、この移動部材２３にコイルスプリング２２の他端が固定される。

これより、このコイルスプリング２２の他端の固定位置は変更可能になっており、このコイルスプリング２２は、テンションバー１３の回動角度に応じた弾性力を及ぼす弾性部材となる。そして、テンション調節モータ２５の作動は制御手段により制御可能に構成される。

一方、このコイルスプリング２２、ボールネジ２４及びレール２６は、テンションバー１３と同様に、それぞれ、線材供給源３６から巻線機９に延びて繰り出される線材１１に沿って、その線材１１の繰り出し方向に略平行に設けられる。

また、基台１２の一端部には、テンションバー１３の回動範囲を制限する制限部材２７が設けられる。この制限部材２７は、テンションバー１３の先端を所定の隙間を開けて挟む凹部２７ａが形成され、テンションバー１３は先端がその凹部２７ａの範囲内で移動可能な範囲で回動が制限されるように構成される。

図１に示す様に、このテンション装置１０は、テンションバー１３の回動角度を検出する検出手段３１と、その検出手段３１により検出された回動角度が所定の角度となるように、線材供給源３６から供給される線材１１の繰り出し速度を制御する繰り出し速度制御手段３７とを備える。

この実施の形態における繰り出し速度制御手段は、取付具３５に取付けられた繰り出し制御モータ３７であって、図８に示す様に、その取付具３５に支持された線材供給源であるドラム３６の回転軸３６ａには、平歯車３６ｂが取付けられ、この平歯車３６ｂに中間歯車３６ｃを介して歯合する平歯車３６ｄが繰り出し制御モータ３７の回転軸３７ａに取付けられる。そして、この繰り出し制御モータ３７は、図示されない制御手段により、その回転軸３７ａの回転速度を制御可能に構成される。

これにより、線材１１の繰り出し速度（繰り出し量）は、繰り出し制御モータ３７における回転軸３７ａの回転速度を介して、ドラム３６の回転速度を制御することにより、そのドラム３６から解かれて巻線機９（図１）に向かって繰り出される線材１１の繰り出し速度を直接的に制御するように構成される。

そして、本発明の特徴ある構成は、テンションバー１３の回動角度を検出する検出手段が、リニアセンサ３１から成るところにある。図１〜図５に示すように、このリニアセンサ３１は、磁石を備えるセンサロッド３１ａと、センサロッド３１ａの変位に基づく電圧を出力可能なセンサヘッド３１ｂとを備える市販のものであって、センサロッド３１ａがテンションバー１３に取付けられ、リニアセンサ３１が基台１２に取付けられる。

具体的に、センサロッド３１ａはテンションバー１３の基端近傍の枢支材１４に、そのテンションバー１３と直交し、かつそのテンションバー１３が回動すると、軸方向に移動するように取付けられる。一方、センサヘッド３１ｂは、その検出部がセンサロッド３１ａに平行になるように基台１２に取付けられる。そして、このリニアセンサ３１の検出出力は図示しない制御手段に接続されるものとする。

そして、図示しない制御手段は、リニアセンサ３１の検出出力からテンションバー１３の回動角度を入力し、その角度が所定角度になるように、繰り出し制御モータ３７における回転軸３７ａの回転速度を制御し、ドラム３６の回転速度を調整して、そのドラム３６から解き放されて巻線機９に向かう線材１１の繰り出し速度を、そのボビン９ａへ線材１１の巻き取り速度に一致させるように構成される。

次に、このようなテンション装置の動作を説明する。

図１及び図２に示す様に、線材１１を巻線機９におけるボビン９ａに導くこの実施の形態では、線材供給源であるドラム３６から解かれて繰り出される線材１１は、テンション装置１０を経て巻線機９のボビン９ａに導かれることになる。テンション装置１０にあっては、その線材１１に沿う一対の転向ローラ１７，１８の間の線材１１をプーリ１６側に転向させて、その間の線材１１を線材ガイドであるプーリ１６に掛け回しておく。

そして、実際の巻線にあっては、線材供給源であるドラム３６を繰り出し制御モータ３７により回転させて、そのドラム３６から解かれた線材１１を巻線機９に供給し、巻線機９におけるコイルボビン９ａ等の巻芯を回転させて、そのコイルボビン９ａ等に線材１１を巻回させることになる。

この時、テンション装置１０におけるコイルスプリング２２は、線材ガイドであるプーリ１６を一対の転向ローラ１７，１８から離間させる方向に付勢し、それらに掛け回された線材１１を引き延ばすようにして、その線材１１に所定のテンションを付与する。

この実際の巻線にあっては、線材供給源であるドラム３６から解かれて巻線機９に向かって繰り出される線材１１の繰り出し速度（繰り出し量）は、巻線機９におけるボビン９ａへの線材１１の巻き取り速度（巻き取り量）とバランスするように、繰り出し速度制御手段である繰り出し制御モータ３７の回転速度制御により制御され、コイルスプリング２２によりプーリ１６を一対の転向ローラ１７，１８から離間させる方向に付勢されるテンションバー１３は所定の回動角度に保持される。

ここで、線材１１にはテンションバー１３の回動角度にしたがってコイルスプリング２２のバネ力が作用し、このバネ力に基づく所定のテンションが付与されるので、このような巻線作業において、ボビン９ａへの線材１１の巻き取り速度（巻き取り量）が変化すると、テンションバー１３の回動角度が変化し、線材１１にかかるテンションが変動する。

換言すれば、テンション変動があると、コイルスプリング２２のバネ力が作用するテンションバー１３の回動角度が変化するので、テンションの変動は、テンションバー１３の回動角度の変化によって吸収され、線材１１に過大なテンションが加わることが防止される。

一方、線材１１に付与されるテンションが変化してテンションバー１３が回動すると、その回動角度の変化はリニアセンサ３１により検出され、制御手段にフィードバックされる。このようなフィードバックを受けた制御手段は、テンションバー１３の回動角度が所定角度に戻るように、繰り出し制御モータ３７の回転速度を制御し、ドラム３６の回転速度を調整して、そのドラム３６から解き放されて巻線機９に向かう線材１１の繰り出し速度を、そのボビン９ａへの巻き取り速度に一致させる。これにより、テンションバー１３の回動角度は所定角度に復帰し、線材１１にかかるテンションは所定の値に戻される。

また、テンションバー１３からの線材１１に作用するテンションを変化させたい場合には、テンション調節モータ２５の駆動により移動部材２３を移動させ、コイルスプリング２２の他端における固定位置を調節する。これにより、テンションバー１３を所定の回動角度としたときのコイルスプリング２２の長さを変化させることができ、コイルスプリング２２からテンションバー１３に及ぼされるバネ力を調整できるので、線材１１に作用するテンションを所望のものとできる。

そして、本発明のテンション装置１０では、検出手段３１がリニアセンサ３１であるので、テンションバー１３の僅かな回動を精度良く検出することが可能となる。よって、ロータリ型のポテンショメータを用いる従来に比較して、テンションバー１３の回動角度を小さくすることが可能となり、テンション装置１０自体の小型化を図ることができる。

このようにテンションバー１３の回動角度を小さくすることが可能となるので、テンションバー１３の回動範囲を制限する制限部材２７を設けることにより、テンションバー１３の制限された範囲を超えた回動を防止することが可能となる。これにより、テンションバー１３の過度な回動により、その取り扱いが困難となるようなことはなく、またそのテンションバー１３が他の部材と干渉することを回避することもできる。

また、線材１１の繰り出し方向に平行にテンションバー１３を設け、弾性部材であるコイルスプリング２２を線材１１に沿って設ければ、線材１１の繰り出し方向に対するテンション装置１０の幅Ｗ（図３）を小さくすることができる。

このように、線材１１の繰り出し方向に平行にテンションバー１３を設けても、一対の転向ローラ１７，１８の間の線材１１を線材ガイドであるプーリ１６に掛け回すので、それらに掛け回された線材１１を引き延ばすことにより線材１１に付与するテンションに変動を生じさせることはない。

一方、巻線機９ではなくて、図示しない撚り線機に線材１１を供給する場合、撚り線を構成する線材１１の本数と同じ数のテンション装置１０を設ける必要が有る。けれども、線材１１の繰り出し方向に対する幅Ｗを小さくし得る本発明のテンション装置１０を並列に設置しても（図１０）、線材１１同士が従来よりも近接するので、乱れのない撚り線を得ることが可能となるとともに、その設置の設置スペースを従来よりも縮小することが可能となる。

なお、上述した実施の形態では、基台１２と別に線材供給源であるドラム３６が支持された取付具３５を設けるとしたけれども、設置可能であれば、取付具３５を基台１２に直接取付けるようにしても良い。

また、上述した実施の形態では、テンションバー１３が枢支された基台１２の他端側にレール２６を設け、このレール２６にコイルスプリング２２の他端が固定される移動部材２３を移動可能に搭載する場合を説明した。けれども、図１０に示す様に、複数の本発明におけるテンション装置１０を並列に設ける場合には、並列に設置された複数の基台１２の両側に移動部材２３を設け、その移動部材２３に架設部材４１を架設させ、この架設部材４１にそれぞれの基台１２におけるコイルスプリング２２の他端を固定するようにしても良い。

このように、並列に設置された複数の基台１２の両側に設けられた移動部材２３に架設された架設部材４１に、それぞれの基台１２におけるコイルスプリング２２の他端を固定すれば、単一の架設部材４１を移動させることにより、複数の基台１２にそれぞれ設けられたコイルスプリング２２の他端における固定位置を同時に調節することができる。これにより、複数の基台１２にそれぞれ設けられたコイルスプリング２２の長さを一体的に変化させることができ、架設部材４１を移動させるという単一の動作で、複数のコイルスプリング２２からそれぞれのテンションバー１３に及ぼされるバネ力を同時に調整することができる。

１０ テンション装置
１１ 線材
１２ 基台
１３ テンションバー
１６ プーリ（線材ガイド）
１７，１８ 転向ローラ
２２ コイルスプリング（弾性部材）
３１ リニアセンサ（検出手段）
３１ａ センサロッド
３１ｂセンサヘッド
３７ 繰り出し制御モータ（繰り出し速度制御手段）

Claims (2)

1. 基台(12)に基端(13b)が回動可能に設けられたテンションバー(13)と、前記テンションバー(13)の先端(13a)に取付けられた線材ガイド(16)と、前記テンションバー(13)の回動角度に応じた弾性力を及ぼす弾性部材(22)と、前記テンションバー(13)の回動角度を検出する検出手段(31)と、前記検出手段(31)により検出された回動角度が所定の角度となるように線材(11)の繰り出し速度を制御する繰り出し速度制御手段(37)とを備えたテンション装置において、
   前記検出手段が、前記テンションバー(13)に取付けられ前記テンションバー(13)の回動と共に移動するセンサロッド(31a)と、前記基台(12)に設けられ前記センサロッド(31a)の位置に基づく電圧を出力可能なセンサヘッド(31b)とを備えるリニアセンサ(31)から成り、
   前記線材(11)の繰り出し方向に平行に前記テンションバー(13)が設けられ、前記線材(11)に沿って一対の転向ローラ(17,18)が基台(12)に設けられ、前記一対の転向ローラ(17,18)の間の前記線材(11)が線材ガイド(16)に掛け回されるように構成され、
   前記テンションバー(13)の先端(13a)を所定の隙間を開けて挟む凹部(27a)が形成された制限部材(27)が前記基台(12)に設けられた
   ことを特徴とするテンション装置。
2. 弾性部材が線材(11)に沿って設けられたコイルスプリング(22)である請求項１記載のテンション装置。
   

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