JPH0682597B2 - コンデンサ巻取機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はコンデンサ巻取機、特に、互いに積層巻回され
る電極箔および誘電体フィルムなどの被巻回物のテンシ
ョンを常に最適に制御し、しわの発生や容量特性の変動
を防止できるコンデンサ巻取機に関する。

［従来の技術］ 一般に、巻回形フィルムコンデンサを製造するためのコ
ンデンサ巻取機では、電極箔としてのアルミシートや誘
電体フィルムとしてのプラスチックフィルムを一定のテ
ンションで重ねるように巻き込んで積層巻回することに
より形成され、かかるテンションによって上記アルミシ
ートなどのしわを防ぎ、容量特性の安定したコンデンサ
を得ることができる。また、このコンデンサ巻取機を駆
動する直流サーボモータは、ヒートシンク上に設置した
パワートランジスタを流れる駆動電力を受けて正逆転方
向に駆動制御され、上記テンションをコントロールしな
がら上記アルミシートおよびプラスチックフィルムを給
送する。さらに、この直流サーボモータは正逆転駆動回
路の制御回路が出力するデューティの異なるパルスによ
って速度制御される。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、かかる直流サーボモータでは、電力供給
がオン状態からオフ状態になったときにこの直流サーボ
モータに瞬時に高い逆起電力を生じ、この逆起電力が回
転制御速度や効率を低下させるほか、上記パワートラン
ジスタにも流入して、このパワートランジスタの発熱を
促進し、遂にはこれを破壊するに至るという問題点があ
った。

その結果、このようなコンデンサ巻取機では、ロールか
ら巻き取られる電極箔および誘導体フィルムの巻取速度
などが不安定となり、ひいては電極箔および誘電体フィ
ルムへのテンションが不定となるので、電極箔や誘電体
フィルムにしわが発生し、コンデンサ製品の容量特性が
不安定になるなどの問題を生じるおそれがあった。この
問題は、電極箔や誘電体フィルムの厚さが極めて薄い場
合には特に顕著に現れる傾向がある。

本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされた
ものであり、巻回される電極箔および誘電体フィルムな
どを一定のテンションでしわを発生させることなく積層
巻回することができ、容量特性の安定した巻回形コンデ
ンサを得ることのできるコンデンサ巻取機を実現するこ
とを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］ 上記の目的を達成するために、本発明にかかるコンデン
サ巻取機は、電極箔や誘電体フィルム等の被巻回物をそ
れぞれ巻き付けた複数のロールと、一定方向に回転して
上記各ロールの被巻回物を積層巻回する巻芯と、上記複
数のロールの少なくとも１つの回転軸に連結された直流
サーボモータと、この直流サーボモータが連結されたロ
ールから繰り出される被巻回物の繰り出し途中のテンシ
ョンを検出するテンション検出機構と、該テンション検
出機構からの正逆転駆動信号に基づいて上記直流サーボ
モータの回転方向及び回転速度を制御する正逆転駆動回
路とを備えたコンデンサ巻取機において、上記テンショ
ン検出機構は、上記被巻回物の繰り出し途中の一部と回
転可能に接触するローラと、該ローラを取付ける揺動可
能なアームと、該アームを上記ローラと接触した被巻回
物にテンションを付与する方向に付勢する付勢手段と、
該アームの揺動による位置変化を検出し、これを上記直
流サーボモータ用の正逆転駆動信号として出力するテン
ションセンサとを備え、上記正逆転駆動回路は、上記テ
ンションセンサから出力される上記正逆転駆動信号を、
その回転方向及び回転速度に応じた正負のパルス幅変調
信号に変換するパルス幅変調回路と、この正負それぞれ
のパルス幅変調信号に応じて上記直流サーボモータに正
負いずれかの電力を供給する各１のパワートランジスタ
と、上記直流サーボモータに対し逆並列接続した一対の
電力回生用サイリスタと、上記直流サーボモータに対す
る電力供給の遮断時に発生する逆起電力を順方向に流す
ために、トリガ信号をフォトサイリスタカプラを介して
出力し、上記電力回生用サイリスタのいずれか一方をタ
ーンオン制御するタイミング回路とを備えてなるよう構
成した。

［作用］ 本発明のコンデンサ巻取機においては、電極箔または有
電体フィルムのテンションが常に最適の状態に維持され
るので、しわの発生や、それに起因する容量特性の不良
を防止できる。

また、本発明のコンデンサ巻取機における直流サーボモ
ータの正逆転駆動回路を構成する少なくとも２つの電力
回生用サイリスタは、直流サーボモータに供給される電
力の極性に従って、いずれか一方のみがターンオンする
ので、駆動電力の遮断時に直流サーボモータに生じる逆
起電力は、そのターンオンしたサイリスタを通じて順方
向に流出させることができるとともに、上記サイリスタ
のターンオンは、タイミング回路により上記駆動電力の
遮断時にのみ行わせるように作用する。

すなわち、サイリスタはそのゲートにトリガを与えるま
でオフしており、また、一度トリガを与えてオンさせて
も順電圧が零になるとオフするという特性を持っている
ので、この特性を利用し、直流サーボモータの電源がオ
フした直後に直流サーボモータに逆起電力が発生し、サ
イリスタに対して順方向への電圧が印加されるとサイリ
スタがオンし、その逆起電力が弱まってサイリスタのオ
ン維持電流を下回るとサイリスタがオフするようにし、
これを繰り返すことにより電力の回生が行われるもので
ある。

このため、上記逆起電力は直流サーボモータ駆動回路の
パワートランジスタに流入することがなく、これを発熱
させることはない。また、上記逆器電力を回生電力とし
て利用することができる。したがって、電極箔または誘
電体フィルムを巻回したロールの軸を回転させる直流サ
ーボモータの作動速度は上記逆起電力による悪影響を受
けることがなく、電極箔または誘電体フィルムの少なく
とも一方のテンションは常に一定に保たれるので、しわ
の発生や、それに起因するコンデンサ製品の容量特性の
変動などを防止できるものである。

［実施例１］ 第１図は本発明の一実施例であるコンデンサ巻取機の概
略説明図、第２図はこのコンデンサ巻取機に組み込まれ
る直流サーボモータの正逆転駆動回路のブロック図、第
３図はその各部における出力信号を示す波形図である。

第１図に示すコンデンサ巻取機において、符号１はたと
えばアルミニウムまたは錫などの箔よりなる電極箔、２
はこの電極箔と互いに積層巻回されてフィルム巻回形コ
ンデンサを形成するためポリエステル、ポリプロピレ
ン、ポリエチレンなどのプラスチックよりなる誘電体フ
ィルムである。

これらの電極箔１と誘電体フィルム２とは交互に２枚ず
つ、合計４枚互いに積層巻回されるので、電極箔巻取機
構Ａと誘電体巻取機構Ｂとは上下各一対、合計二対設け
られている。ただし、電極箔巻取機構Ａと誘電体巻取機
構Ｂとは、電極箔１と誘電体フィルム２とを１枚ずつ交
互に巻回する必要上、下側の対と上側の対とでは左右逆
に配置されているが、機能はいずれも実質的に同じであ
るので、各巻取機構A,B毎に対応部品には同一符号を付
して説明し、各巻取機構ＡまたはＢのうちの各一方（第
１図の下段側）の説明をもって他方の説明に代える。

電極箔１はロール３に、誘電体フィルム２はロール４に
それぞれ巻かれている。この電極箔１および誘電体フィ
ルム２の各ロール3,4からの繰り出しは各ロールの軸5,6
にそれぞれ連結された直流サーボモータ（DCサーボモー
タ）7,8により行われる。これらのDCサーボモータ7,8の
駆動はそれぞれ正逆転駆動回路9,10を介して行われる。

ロール3,4からそれぞれ繰り出された上記電極箔１と誘
電体フィルム２とを交互に積層巻回するため、これらを
挟持する上下各一対のローラ11,12および巻芯13が設け
られている。

一方、ロール3,4からローラ11,12に至る途中には、それ
ぞれ電極箔１と誘電体フィルム２のテンションを検出
し、かつ調整してしわの発生や容量特性の変動などを防
止するためのテンション検出機構14,14aが設けられてい
る。テンション検出機構14と14aは実質的に同じ構造で
あるので、そのうちの一方、ここでは14について説明
し、他方については同一符号に接尾記号ａを付して重複
説明を省略する。すなわち、テンション検出機構14はロ
ール３から繰り出される電極箔１のテンションを検出し
て一定に調整するためのものであり、揺動軸15の回りで
破線矢印の如く揺動可能なアーム16と、このアーム16を
テンション付加方向すなわち第１図の時計方向に引っ張
るばね17と、揺動軸15の上に設けられ、該揺動軸15およ
びアーム16の揺動位置から電極箔１のテンションを検出
してDCサーボモータ７の正転または逆転駆動回路９に印
加する、たとえばポテンショメータなどからなるテンシ
ョンセンサ18と、電極箔１の繰り出しを容易に行うよう
アーム16の先端に回転自在に取付けられ、かつ電極箔１
の一側面と部分的に接触して該電極箔１へのテンション
の付与および調整を行うローラ19とからなる。一方、テ
ンション検出機構14aは揺動軸15aと、アーム16aと、ば
ね17aと、テンションセンサ18aと、ローラ19aとからな
り、アーム16aの揺動方向が異なる以外は上記テンショ
ン検出機構14と実質的に同様であり、それによりロール
４から繰り出される該電体フィルム２のテンションを一
定に調整できる。

次に、上記DCサーボモータ７または８を駆動する正逆転
駆動回路９または10について説明するが、回路９と10は
DCサーボモータ７と８の正転と逆転の方向が上下各対ご
とに互いに逆になること以外は実質的に同じであるの
で、一方の回路９についてのみ説明する。

すなわち、第２図はDCサーボモータ７の正逆転駆動回路
９のブロック図であり、第３図はその各部の信号波形図
である。この正逆転駆動回路９において、21はランダム
に変化する正逆転駆動信号（第３図にＡで示す）の入力
端子、22はパルス幅変調回路、23はモータ駆動回路、24
はサイリスタ制御用のタイミング回路である。パルス幅
変調回路22は３つの電圧比較器25,26,27と、抵抗28,29,
30,31と、発振回路32とを図示のように接続したものか
らなり、発振回路32はプログラマブルユニジャンクショ
ントランジスタやタイマ用ICなどからなり、第３図に示
すような三角波Ｂおよび方形波Ｃを出力する。また、モ
ータ駆動回路23は、正負の駆動電力入力端子に接続され
た２つのパワートランジスタ33,34と、逆流防止ダイオ
ード35,36と、DCサーボモータ７に並列に入れた逆並列
の電力回生用サイリスタ38,39とからなる。これらの電
力回生用サイリスタのうち、38は正転用、39は逆転用の
ものである。さらに、タイミング回路24はフリップフロ
ップ回路を構成する２つのNORゲート40,41と、インバー
タ42,43,44と、一致理論としての２つの入力否定のAND
ゲート45,46と、ぞれぞれ上記インバータ42,43に接続さ
れ、上記サイリスタ38,39へのトリガ用ゲート回路とし
て働くフォトサイリスタカプラ47,48とからなる。

次に、本実施例の動作について具体的に説明する。

まず、DCサーボモータ7,8をそれぞれ反時計方向または
時計方向に駆動し、各ロール3,4からそれぞれ電極箔
１、誘電体フィルム２を繰り出すと共に、これらの電極
箔１と誘電体フィルム２とを巻芯13の回転により、一対
のローラ11,12の間を経て互いに積層巻回し、巻回形コ
ンデンサを形成する。

この時、ロール3,4から繰り出された電極箔１、誘電体
フィルム２はロール11,12に至る途中でテンション検出
機構14,14aのローラ19,19aと接触し、該ローラ19,19aの
回転につれて実線矢印の方向にそれぞれ繰り出される。
したがって、この繰り出し操作において、ロール3,4の
各々の繰出速度と巻芯13の巻取速度とが最適な相互関係
にないと、電極箔１と誘電体フィルム２のテンションが
変動し、その一方または両方にたるみもしくは過大テン
ションが生じ、電極箔１および誘電体フィルム２にしわ
などが発生する結果、巻回形コンデンサの容量特性が不
安定となり、特性不良を生じるなどの問題が起こる。

そこで本実施例では、電極箔１と誘電体フィルム２との
テンションの変化をテンション調整機構14または14aの
アーム16または16aの揺動位置の変化としてとらえ、こ
れに基づいてDCサーボモータ７または８を正転または逆
転させ、あるいはその回転速度を最適に制御することに
よりロール3,4からの電極箔1,誘電体フィルム２の繰り
出し速度を巻芯13の巻取速度と常に最適な関係に保つよ
う制御するものである。

すなわち、たとえば巻芯13の巻取速度がロール３からの
電極箔１の繰出速度よりも速くなった場合について説明
すると、この場合には、電極箔１の巻き取りによりアー
ム16がばね17の引張力に抗して第１図の上側方向に揺動
する。このアーム16の揺動位置は揺動軸15上のテンショ
ンセンサ18により検出され、その検出信号は正逆転駆動
回路９に対して正逆転駆動信号Ａ（第３図）として入力
される。たとえば、ロール３を電極箔１の繰出方向に回
転させる場合を正転とすると、上記の場合にはDCサーボ
モータ７をその電極箔繰出方向すなわち正転方向に回転
させる必要がある。したがって、この場合には、正逆転
駆動信号Ａは正転駆動信号としてテンションセンサ18か
ら正逆転駆動回路９に印加される。

反対に、巻芯13の巻取速度よりもロール３の繰出速度が
速い場合には、電極箔１はたるむ方向となり、上記とは
逆にアーム16は第２図の時計方向に揺動するので、ロー
ル３の回転を遅くするかあるいは逆転させて電極箔１の
テンションを大きくする必要がある。したがって、この
場合には正逆転駆動信号Ａは逆転信号（または正転速度
減速信号）として正逆転駆動回路９に印加される。

ここで、上記正逆転駆動回路９の動作について説明する
と、たとえばその入力端子21に正から負に変化する第３
図に示すような正逆転信号Ａが入力されると、この信号
Ａはレベル調整されて、電圧比較器26,27に入力され
る。一方、発振回路32は第３図に示すサンプリング用三
角波Ｂを出力していて、これが上記電圧比較器26,27に
入力される。したがってこれらの電圧比較器26,27は正
逆転駆動信号Ａと三角波Ｂとを比較して第３図に示す正
転用および逆転用のパルス幅を変調した駆動信号D,Eを
それぞれ出力する。

一方、その駆動信号D,Eのいずれかを受けて、２つのパ
ワートランジスタ33,34がそれぞれオン・オフ制御さ
れ、これらの出力として第３図に示すモータ駆動電力Ｆ
が得られ、これがDCサーボモータ７に入力される。すな
わち、このDCサーボモータ７は、正または負のモータ駆
動電力Ｆを受けて正転または逆転する。

また、このとき発振回路32は第３図に示すトリガ用方形
波Ｃを出力し、この方形波Ｃと正転駆動信号Ｄにより上
記フリップフロップ回路が第３図の出力Ｇを出力する。
そして、この出力Ｇを上記ANDゲート45,46およびインバ
ータ42,43,44を通して正転用トリガ信号Ｈおよび逆転用
トリガ信号Ｉとし、さらにこれらの信号H,Iをフォトサ
イリスタカプラ47,48を介して、それぞれサイリスタ38,
39の各ゲートに入力する。

このため、DCサーボモータ７の回転中に駆動電源が急に
オフとなった場合に、そのDCサーボモータ７の巻線には
逆起電力が発生するが、この逆起電力に対して順方向に
入れた正転用または逆転用のサイリスタ38または39の一
方がターンオンされているので、その逆起電力はそのタ
ーンオンしたサイリスタ38または39を通じて流出し、パ
ーワトランジスタ33または34に逆流することはない。こ
のようにして逆起電力が弱まると、これがそのサイリス
タ38または39のオン維持電流を下回り、そのサイリスタ
38または39はオフする。このときのサイリスタ38,39の
回生電流J,Kは第３図に示すようになる。このように、
逆起電力をパワートランジスタ33,34に流入させないよ
うにすることで、このパワートランジスタ33,34の温度
上昇を抑えることができ、さらに上記サイリスタ38,39
により逆起電力を回生しているため、DCサーボモータ７
がスムーズに回転することになる。

また、上記電力回生用サイリスタ38,39へのトリガ用ゲ
ート回路としてフォトサイリスタカプラ47,48を用いて
いるので、サイリスタ38,39へのトリガを有効に行うこ
とができ、トランジスタやフォトカプラをトリガ用ゲー
ト回路として用いた場合のように逆電圧による素子の破
壊などの問題を生じることを阻止できる。

それにより、上記のようにテンション検出機構14のテン
ションセンサ18により検出された電極箔１のテンション
の状態に応じてDCサーボモータ７が正転または逆転方向
に安定して駆動され、電極箔１は常に最適なテンション
で繰り出されることができる。

一方、誘電体フィルム２の繰出用のDCサーボモータ８に
ついても上記とほぼ同様にして正逆転駆動し、誘電体フ
ィルム２を常に最適なテンションで繰り出すことができ
る。

その結果、しわや容量特性不良などのない良好な巻回形
コンデンサを安定して確実に得ることができる。

［実施例２］ 第４図は本発明の他の実施例であるコンデンサ巻取機を
示す概略説明図である。

この実施例２では、DCサーボモータおよびその正逆転駆
動回路ならびにテンションセンサを電極箔巻取機構Ａの
みに設け、誘電体フィルム巻取機構Ｂにはこれらを設け
ていない構造としている。この場合、誘電体フィルム２
は巻芯13の回転によって繰り出される。この構造は、一
般に電極箔１の方が誘電体フィルム２よりも薄くてしわ
になり易いので、そのような場合に適用することにより
所期の効果を得ることができる。

もっとも、誘電体フィルム２のみの厚さが極めて薄くな
ったような場合には、誘電体フィルム巻取機構にのみ前
記DCサーボモータ等を設けてもよく、本発明はこのよう
な場合をも含むものである。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
他の様々な変形が可能である。

たとえば、本発明は電極箔と誘電体フィルム以外に保護
フィルムをその間に巻装する場合などにも適用できる。

また、ロールの回転軸と直流サーボモータを直結するも
のの他、ベルトなどを介して両者を間接的に連結しても
よい。

［発明の効果］ 本発明によれば、直流サーボモータを正逆転駆動して電
極箔および誘電体フィルムなどの被巻回物のテンション
を常に最適状態に維持できるので、電極箔や誘電体フィ
ルムなどのテンションの変動に起因するしわの発生など
を防止し、容量特性の安定した巻回形コンデンサを得る
ことができる。

また、本発明のコンデンサ巻取機における直流サーボモ
ータの正逆転駆動回路は、直流サーボモータに対し逆並
列接続した各１の一対の電力回生用サイリスタを、直流
サーボモータへの電力供給遮断時に選択的にターンオン
させる構成とすることにより、パワートランジスタの逆
起電力による発熱を有効に防止できるほか、逆起電力を
回生電力として利用できるので、この直流サーボモータ
の回転を安定かつスムーズに正逆転制御および速度制御
することができる等の効果が得られる。

さらに、電力回生用サイリスタへのトリガ信号をフォト
サイリスタカプラを介して出力するため、トリガを有効
に行うことができ、逆電圧による素子の破壊を防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例であるコンデンサ巻取機の概
略説明図、第２図はそれに用いられる直流サーボモータ
の正逆転駆動回路のブロック図、第３図はこのブロック
図の各部の信号波形図、第４図は本発明の他の実施例で
あるコンデンサ巻取機の概略説明図である。 Ａ……電極箔巻取機構、 Ｂ……誘電体フィルム巻取機構、 １……電極箔、 ２……誘電体フィルム、 3,4……ロール、 5,6……回転軸、 7,8……直流（DC）サーボモータ、 9,10……正逆転駆動回路、 11,12……ローラ、 13……巻芯、 14,14a……テンション検出機構、 16,16a……アーム、 17,17a……ばね、 18,18a……テンションセンサ、 19,19a……ローラ、 21……正逆転駆動信号の入力端子、 22……パルス幅変調回路、 23……モータ駆動回路、 24……タイミング回路、 32……発振回路、 33,34……パワートランジスタ、 38,39……電力回生用サイリスタ、 47,48……フォトサイリスタカプラ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭50−18987（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−88655（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−195075（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−186863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−181349（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−49685（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−183097（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電極箔や誘電体フィルム等の被巻回物をそ
   れぞれ巻き付けた複数のロールと、一定方向に回転して
   上記各ロールの被巻回物を積層巻回する巻芯と、上記複
   数のロールの少なくとも１つの回転軸に連結された直流
   サーボモータと、この直流サーボモータが連結されたロ
   ールから繰り出される被巻回物の繰り出し途中のテンシ
   ョンを検出するテンション検出機構と、該テンション検
   出機構からの正逆転駆動信号に基づいて上記直流サーボ
   モータの回転方向及び回転速度を制御する正逆転駆動回
   路とを備えたコンデンサ巻取機において、 上記テンション検出機構は、上記被巻回物の繰り出し途
   中の一部と回転可能に接触するローラと、該ローラを取
   付ける揺動可能なアームと、該アームを上記ローラと接
   触した被巻回物にテンションを付与する方向に付勢する
   付勢手段と、該アームの揺動による位置変化を検出し、
   これを上記直流サーボモータ用の正逆転駆動信号として
   出力するテンションセンサとを備え、 上記正逆転駆動回路は、上記テンションセンサから出力
   される上記正逆転駆動信号を、その回転方向及び回転速
   度に応じた正負のパルス幅変調信号に変換するパルス幅
   変調回路と、この正負それぞれのパルス幅変調信号に応
   じて上記直流サーボモータに正負いずれかの電力を供給
   する各１のパワートランジスタと、上記直流サーボモー
   タに対し逆並列接続した一対の電力回生用サイリスタ
   と、上記直流サーボモータに対する電力供給の遮断時に
   発生する逆起電力を順方向に流すために、トリガ信号を
   フォトサイリスタカプラを介して出力し、上記電力回生
   用サイリスタのいずれか一方をターンオン制御するタイ
   ミング回路とを備えてなることを特徴とするコンデンサ
   巻取機。