JPH0812149A - 定張力テープ供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的伸びの大きいテープを各種の対象物に
巻き付けたり供給する場合に、その張力を高い精度で一
定に制御する。 【構成】 テープパッド１の外径を検出し、テープパッ
ド１の外径が減少するとブレーキ部４のブレーキ力を減
少させて、実質的にテープ３に与えられるバックテンシ
ョンを一定に保持する。また、この他に、テープ３の供
給路において、繰り出し中のテープの幅を検出し、ある
程度引き伸ばされたテープ３の幅が一定の範囲に保持さ
れるようにブレーキ部４のブレーキ力を調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ケーブルの接続部等に
巻回するテープを一定の張力で供給することができる定
張力テープ供給装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ケーブルの接続部を組み立てる場合に
は、絶縁補強や保護処理のために絶縁テープを巻回す
る。この絶縁テープにはゴムや架橋ポリエチレン等の自
己融着性テープ、粘着テープ等が使用される。このよう
なテープの巻回は手作業で行う他、自動装置によっても
行われる。この自動装置はテープ巻回の際のケーブルに
加わる張力を一定に保持しながら供給する定張力テープ
供給装置を備える。

【０００３】この装置には機械的なブレーキあるいは電
気的なブレーキが使用され、テープの張力を検出しなが
らそのブレーキ力が調整される。そのテープ張力自動調
整の機構は、例えば特願平１−６０４１７号、実公昭６
１−１１６４８号公報、あるいは実願平４−２９３００
号、特願平４−１２９９９１号に紹介されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の定張力テープ供給装置には次のような解決すべ
き課題があった。テープにバックテンションを与えるた
めに機械的なブレーキを動作させると、制御時間の遅れ
や部品精度のばらつきによる、ブレーキ力の変動によっ
て精密な制御が困難になるという問題がある。ゴムテー
プやプラスチックテープは張力を加えると伸びが生じ、
実際の巻付けの張力を正確に測定し、これをブレーキ力
に反映させるのは容易でない。特に、ケーブルの絶縁補
強等に用いるテープは積極的に大きな伸びを発生させな
がら巻付けを行うため、ほとんど伸びを生じない一般的
な長尺物供給時の張力制御をそのまま採用するのは適切
でない。

【０００５】本発明は以上の点に着目してなされたもの
で、比較的伸びの大きいテープを各種の対象物に巻き付
けたり供給する場合に、その張力を高い精度で一定に制
御する定張力テープ供給装置を提供することを目的とす
るものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の定張力テープ供
給装置は、テープを巻回したテープパッドを回転自在に
支持して、テープを繰り出しながら供給するテープ供給
部と、前記テープの供給とともに変化する前記テープパ
ッドの外径を検出する外径検出部と、前記テープに所定
のバックテンションを与えるように、前記テープパッド
に回転軸を介してブレーキ力を加えるブレーキ部と、前
記外径検出部の出力信号を受け入れて、前記テープに与
えられるバックテンションをほぼ一定に保持するよう
に、前記テープパッドの外径の減少とともに、前記ブレ
ーキ部のブレーキ力を減少させる制御を実行する張力制
御部とを備えたことを特徴とするものである。

【０００７】また、本発明の別の定張力テープ供給装置
は、テープパッドを搭載して、テープを繰り出しながら
供給するテープ供給部と、前記テープの供給路におい
て、繰り出し中のテープの幅を検出するテープ幅検出部
と、前記テープに所定のバックテンションを与えるブレ
ーキ部と、前記テープ幅検出部の出力信号を受け入れ
て、前記テープ幅をほぼ一定に保持するように、前記ブ
レーキ部のブレーキ力を制御する張力制御部とを備えた
ことを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】この装置は、テープパッドの外径を検出し、テ
ープパッドの外径が減少するとブレーキ部のブレーキ力
を減少させて、実質的にテープに与えられるバックテン
ションを一定に保持する。一方、テープの供給路におい
て、繰り出し中のテープの幅を検出し、ある程度引き伸
ばされたテープの幅が一定の範囲に保持されるようにブ
レーキ部のブレーキ力を調整する。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を図の実施例を用いて詳細に説
明する。図１は、本発明の定張力テープ供給装置実施例
を示すブロック図である。この装置は、テーピングヘッ
ド１０と、これを回転駆動する装置本体２０を備えてい
る。テーピングヘッド１０にはテープパッド１を搭載す
るテープ供給部２が設けられている。テープパッド１は
テープ３を巻回して成り、このテープ３は図示しないケ
ーブル接続部等の対象物に巻き付けられる。テープ供給
部２には、テープパッド１を回転自在に支持してそのテ
ープパッド１に回転軸を介してブレーキ力を加えるブレ
ーキ部４が設けられている。

【００１０】更に、この機構には、外径検出部１１やテ
ープ幅検出部１３が取り付けられ、その出力が演算部１
４に入力するよう構成されている。演算部１４はこれら
の検出信号を演算処理し、張力制御部１２に一定の制御
信号を出力する構成となっている。張力制御部１２は、
これによってブレーキ部４のブレーキ力を制御する。ま
た、演算部１４の出力は残量検出部１５に送られ、テー
プパッド１の外径からテープ３の残量が検出される。残
量検出部１５の出力は送信機１６に送られ、この送信機
１６は装置本体２０に搭載された受信機２４にテープ残
量に相当する信号を送信する構成となっている。

【００１１】装置本体２０には、ＤＣ電源２１、回転駆
動部２２、トラバーサ２３及び先に説明した受信機２４
が設けられている。また、これらを制御するために操作
盤２５が設けられ、電源２６により駆動電力を受け入れ
ている。ＤＣ電源２１はこの電源２６から電力を受け入
れて直流に変換し、スリップリング５を介してテーピン
グヘッド１０に各装置の動作用電力を供給している。回
転駆動部２２はテーピングヘッド１０を回転駆動するた
めのモータ、その他の機構から構成される。トラバーサ
２３はテープ３が対象物に巻き付けられる際に、その巻
付け位置を制御するためのもので、その機構自体は従来
使用されていたものと全く同様であって、ここでは具体
的な説明を省略する。受信機２４は、先に説明したよう
に送信機１６から送信されるテープの残量に相当する信
号を受信し、操作盤２５に送り込む装置である。

【００１２】上記外径検出部１１は、光学的あるいは電
気的、機械的にテープパッド１の外径を検出するための
センサから構成される。テープ幅検出部１３は、後で図
４を用いて説明するような光学的にテープ間の幅を検出
する装置から構成される。演算部１４はこのような信号
を受け入れて、演算処理をするプロセッサ等から構成さ
れる。張力制御部１２はブレーキ部４を制御するドライ
バ等から構成される。ブレーキ部４は、例えばパウダー
式あるいはトルクリミター式のブレーキから構成され
る。残量検出部１５は、演算部１４から受け入れたテー
プ残量に相当する信号を保持して送信機１６に送り込む
ためのバッファメモリ等から構成される。送信機１６及
び受信機２４は、後で図９を用いて説明するようなワイ
ヤレスで信号を送受信する装置から構成される。

【００１３】図２に、本発明の装置のブレーキ力調整原
理説明図を示す。（ａ）は、テープパッド１とブレーキ
部４の部分の斜視図である。テープパッド１の半径を例
えばＲとし、このテープパッド１を支持して回転軸６を
介してブレーキ力を与えるブレーキドラム７には、矢印
８に示すような方向に図示しないブレーキシュー等が押
し付けられ、ブレーキ力が加えられる。

【００１４】この場合、図の（ｂ）の実線に示すように
テープパッド１の外径が変化すると、ブレーキ力を一定
にした場合にテープ３に加わるバックテンションが変化
する。即ち、テープパッドの半径が大きいと、同じブレ
ーキ力を加えていてもそのバックテンションは小さくな
る。また、テープパッド１の半径が小さくなると、同じ
ブレーキ力を加えても次第にそのバックテンションが大
きくなる。

【００１５】ブレーキ力によって回転軸６に加わるトル
クＴは、そのブレーキドラム７の半径ｒ、ブレーキドラ
ム７の外周面の摩擦係数μ、ブレーキシューの圧力をｆ
とした場合に、下記の（１）の式で表される。 Ｔ［Ｋｇ・ｍ］＝ｒ［ｍ］×μｆ［Ｋｇ］ …（１） また、テープ３に加わる張力即ちバックテンションをＰ
とした場合、そのテープ３のバックテンションによって
回転軸６に加わるトルクＴは、次の（２）の式で表され
る。 Ｔ［Ｋｇ・ｍ］＝Ｐ［Ｋｇ］×Ｒ …（２）

【００１６】上記（１）、（２）式のトルクＴがつり合
うから、テープに加わるバックテンションＰを図２の破
線に示すように一定に保つためには、ブレーキ力ｆをテ
ープパッド１の半径Ｒの減少に伴って変化させなければ
ならない。本発明の装置はこのような制御を図１に示す
演算部１４の演算処理により行う。

【００１７】図３に、本発明の装置のテーピングヘッド
主要部側面図を示す。図に示すように、テーピングヘッ
ド１０にはアーム３２がその一端を固定し、このアーム
３２の上にテープパッド１が搭載されている。アーム３
２の裏面にはブレーキ部４が取り付けられ、更にその回
転軸にはテープパッド１の回転数検出のためのロータリ
エンコーダ３１が取り付けられている。また、図１に示
したテーピングヘッド１０を構成する演算部１４やその
他の制御回路は、図３に示すテーピングヘッド１０の側
面に固定されたボックス３８の中に収容される。

【００１８】即ち、上記のようなテープパッド１の外径
測定とこれに伴う張力制御等は、テーピングヘッド１０
に搭載された制御回路によって実行される。テーピング
ヘッド１０は円板状とされ、これを回転させるために図
３に示すように、駆動用歯車３４が設けられる。また、
このテーピングヘッド１０を回転自在に支持するため
に、支持ローラ３５が装置本体の支持壁３６Ａに複数個
取り付けられている。この支持ローラ３５が溝車３７に
嵌まり込むことによって、溝車３７はテーピングヘッド
１０を回転可能に支持する。溝車３７の側面にはスリッ
プリング５が設けられ、これは図１に示したＤＣ電源２
１に電気的に接触している。

【００１９】図４には、テープパッド１から繰り出され
るテープ３とテープ幅検出部の斜視図を示す。図に示す
ように、テープパッド１からテープ３が繰り出され、こ
れはガイドローラ４１，４２，４３を経て対象物４４、
例えばケーブルの接続部等に巻き付けられる構成となっ
ている。このようなテープ３の供給路にテープ幅検出部
１３が配置されている。このテープ幅検出部１３は光源
４６と受光素子４７から構成される。

【００２０】図５に、上記のようなテープ幅検出部１３
の具体的なブロック図を示す。テープ幅検出部１３に
は、一対の光源４６とこの光源に向かい合った一対の受
光素子４７が設けられている。光源４６と受光素子４７
の間をテープ３が通過するように構成されている。光源
４６はレーザ発振器等から構成される。受光素子４７は
ＣＣＤアレイ等から構成される。

【００２１】例えば、この図に示すように、光源４６が
受光素子４７方向にレーザビームを発射し、これをテー
プ３が遮ると受光素子４７にレーザビームの影が生じ
る。これがＣＣＤアレイ等により検出され、影の長さが
テープ３の幅Ｄを演算するために利用される。即ち、こ
の例では受光素子上の影の長さがＡ，Ｂで、受光素子の
間隔がＣである。従って、Ａ＋Ｂ＋Ｃ＝Ｄとなり、テー
プ３の幅が正確に検出される。この信号は演算部１４に
向け出力され演算処理されて、張力制御部１２の張力制
御に利用される。

【００２２】図６に、テープパッドの外径に伴うブレー
キ制御動作フローチャートを示す。図１に示す演算部１
４は、この図に示すような手順でブレーキ力制御を行
う。まず、ステップＳ１において、テープパッドの外径
検出を行う。これは、先に図２と図３を用いて説明した
ロータリエンコーダ３１の出力を利用する。即ち、予め
テープパッド１に巻回されたテープの巻数とテープの厚
さを元に、テープパッド１が何回転するとテープパッド
１の外径がどれだけ減少するかを表す演算式を設定して
おく。この演算処理によってテープパッドの外径が検出
される。こうして得られたテープパッド１の外径は、図
１に示す演算部１４に受け入れられ、ブレーキ力の演算
が実行される（ステップＳ２）。そして、演算結果に従
って、ステップＳ３において、張力制御部１２に対しそ
の結果を出力し、ブレーキ部４に対し所定のブレーキ力
制御が行われる。実際には、テープパッドの外径が減少
するとともにブレーキ部のブレーキ力を減少させるよう
な制御を行う。

【００２３】次に、ステップＳ４において、テープ３の
交換が必要かどうかを判断する。テープパッドの外径が
一定以下になった場合には、テープの交換を必要とす
る。テープの交換が不要であればステップＳ５に移り、
外部からの停止指令があったかどうかを判断する。操作
者が非常停止ボタン等を押したような場合には、外部か
ら停止指令有りと判断される。このような停止指令がな
ければステップＳ１に移り、再びテープパッドの外径検
出とブレーキ制御が繰り返される。また、ステップＳ４
においてテープ交換が必要と判断された場合及びステッ
プＳ５において外部から停止指令があったような場合に
はステップＳ６に移り、装置の駆動が停止される。上記
の制御はテープを繰り出す場合にテープパッドの引き出
しトルク減少に伴うブレーキ力の変動を防止し、一定の
バックテンションを加えるために行われる。

【００２４】本発明においては、更に、このような制御
とは別にあるいはこのような制御とともにテープ幅を検
出し、そのテープ幅を一定の範囲に納めるように張力制
御を行う。即ち、テープを適当に引き伸ばしながら対象
物に巻き付けるような場合には、目的とするテープの幅
になるようにテープに張力を加えることが必要となる。
テープがゴムテープやプラスチックテープのように、金
属ばね等は異なった弾性特性を示す場合、このように直
接テープ幅を検出しバックテンションを制御する方が適
切な場合がある。

【００２５】図７において、この装置は、まず始めにス
テップＳ１でテープ幅の検出を行う。この検出は、既に
図５等を用いて説明した通りの方法による。ここで、ス
テップＳ２において、そのテープの幅が基準値として設
定された許容幅の範囲にあるかどうかを判断する。例え
ば、テープ幅が３cm±１mmの範囲にあればよいという条
件を設定した場合、その範囲内にあればそのままこの処
理を終える。また、その範囲以下の幅になった場合に
は、ステップＳ３に移り、今度はその幅が危険幅かどう
かを判断する。危険幅というのは一定範囲より更に幅が
狭くなり、そのようなテープを巻き付けることが対象物
の特性上好ましくないといった状態を示す。この場合、
ステップＳ３からステップＳ４に移り、作業者に対しア
ラームが発せられる。一方、アラームが発せられる場合
も発せられない場合も許容幅以下のときにはステップＳ
５に移り、ブレーキ力が減少される。これによって、テ
ープ張力を低くし、テープの伸びが抑えられる。

【００２６】逆に、許容幅を越えてしまったような場合
にはステップＳ２からステップＳ６に移り、ステップＳ
３の場合と同様、危険幅かどうかが判断される。そし
て、危険幅ならアラームを鳴らし（ステップＳ７）、そ
の後、テープ張力を強くしてテープ幅を減少させるよう
にブレーキ力を増大させる（ステップＳ８）。

【００２７】図８に、本発明の装置の主要部斜視図を示
す。この図を用いて、図１で説明した送信機と受信機の
構成及びその動作を説明する。テーピングヘッド１０は
装置本体フレーム３６の支持壁３６Ａに、先に説明した
要領で回転可能に支持されている。このテーピングヘッ
ド１０の側面に所定の長さの送信機５１が貼り付けられ
ている。また、支持壁３６Ａにはこの送信機５１に所定
のタイミングで向かい合うように受信機５２が取り付け
られている。テーピングヘッド１０は、モータ５３によ
って回転駆動される。この場合に、送信機５１は一定の
周期でテーピングヘッド１０の回転に伴って受信機５２
の直前を通過する。この送信機５１は受信機５２との電
磁的な結合を利用し、検出したテープ残量に対応する信
号を受信機５２側に伝達する。なお、これは、具体的に
は例えば非接触信号伝送機（日本バルーフ社製リモート
センサ）によって実現することができる。なお、このよ
うなワイヤレスの送受信機は、この他に光信号を使用し
たもの等各種のものが考えられる。このように非接触式
で信号を伝達することにより、スリップリング等を用い
た場合に比べ信号伝達の信頼性が向上する。

【００２８】図９に、本発明の装置によるブレーキ制御
のモード説明図を示す。図の（ａ）は、テープパッドの
外径とブレーキ力との関係をほぼ連続的に制御した例を
示している。即ち、この例ではテープパッドの外径を極
めて短い周期で検出し、その結果を常に連続的にブレー
キ力にフィードバックするようにしている。テープに及
ぼすべきバックテンションは、テープの種類に応じてハ
ッチングの範囲で調整する。

【００２９】なお、図９（ｂ）には、テープパッドの外
径に従ってブレーキ力を段階的に制御した例を示す。こ
れは、ブレーキパッドの外径が一定範囲の場合には、ブ
レーキ力をある設定した一定の値にするといった制御を
行った例である。本発明の装置は、いずれの制御によっ
てもテープに実用上ほぼ均一な張力、即ちバックテンシ
ョンを加えることができる。

【００３０】図１０には、以上のような制御の結果を表
した軸トルクとテープのバックテンションの関係を示す
説明図を図示した。図の（ａ）は、横軸にテープパッド
の外径をとり、縦軸にブレーキ部による軸トルクをとっ
たものである。この図に示すように、テープパッドの外
径が減少した場合には、軸トルクをこれに比例して減少
させるように制御する。図中のＫは軸受の摩擦等によっ
て生じる軸トルクである。この値は極めて小さいので無
視できる。なお、調整により、ハッチングのようにブレ
ーキ特性を適度に変化させ、テープに加えるバックテン
ションを任意の値に設定できる。

【００３１】（ｂ）は、この場合のテープのバックテン
ションがテープパッドの外径に対してどのように変化す
るかを示すグラフである。即ち、この図に示すように、
テープパッドの外径が変化しても本発明においては、テ
ープパッドのバックテンションはほぼ一定に保たれる。
図のハッチングは、（ａ）のハッチングに対応した制御
範囲を示している。

【００３２】本発明は以上の実施例に限定されない。テ
ープの幅を検出し、このテープの幅が所定の範囲に保持
されるようにブレーキ力を制御する場合には、必ずしも
テープパッドが対象物の周りを公転するような機構を有
する必要はない。即ち、テープパッドを静止した状態で
保持し、ここからテープを繰り出しながら供給するよう
な装置であっても同様の制御が可能である。また、テー
プパッドの外径を検出し、更にテープ幅を検出して両者
によってテープのバックテンションを制御するようにす
れば、より一層テープを安定に定張力供給することが可
能になる。また、テープの残量検出はロータリエンコー
ダを使用しなくても、例えばテープが１回転する毎にそ
の回転を検出するセンサ等を用いてもよいし、またテー
プパッドの外径を直接測定する装置を利用してもよい。
また、テープ幅の検出センサは上記のような実施例に限
らず、各種の従来よく知られた装置を利用することがで
きる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明した本発明の定張力テープ供給
装置は、予め設定されたバックテンションを与えるよう
にテープパッドの外径を検出して、その減少とともにブ
レーキ力を増大させるように制御したので、テープ巻付
け装置等のテープ張力を安定に制御することができる。
また、繰出し中のテープ幅を検出し、そのテープ幅がほ
ぼ一定の範囲に保持されるようにブレーキ力を制御すれ
ば、テープを引き伸ばしながら対象物に巻き付けたりす
る場合に、そのテープの張力を適切に制御し、良好な巻
付けを行うことができる。また、テープパッドの外径検
出とテープ幅の検出結果をともにテープのバックテンシ
ョン制御に使用すれば、更にその張力制御を高い精度で
行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定張力テープ供給装置実施例を示すブ
ロック図である。

【図２】本発明の装置のブレーキ力制御の説明図で、
（ａ）はブレーキ部の斜視図、（ｂ）はテープパッドの
外径とバックテンションの関係を示すグラフである。

【図３】本発明の装置のテーピングヘッド主要部側面図
である。

【図４】本発明の装置のテープパッドとテープ幅検出部
と対象物の斜視図である。

【図５】テープ幅検出部の具体的構成を示すブロック図
である。

【図６】テープパッドの外径に伴うブレーキ制御動作フ
ローチャートである。

【図７】テープ幅に伴うブレーキ制御動作フローチャー
トである。

【図８】送信機の出力信号をワイヤレスで受信する受信
機等の構成を示す装置主要部斜視図である。

【図９】本発明の装置のテープパッドの外径とブレーキ
力の制御方法を示す説明図である。

【図１０】ブレーキ部における軸トルクとテープのバッ
クテンションの関係を示す説明図である。

【符号の説明】

１ テープパッド ２ テープ供給部 ３ テープ ４ ブレーキ部 １０ テーピングヘッド １１ 外径検出部 １２ 張力制御部 １３ テープ幅検出部 １４ 演算部 １６ 送信機 ２０ 装置本体 ２４ 受信機

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テープを巻回したテープパッドを回転自
   在に支持して、テープを繰り出しながら供給するテープ
   供給部と、 前記テープの供給とともに変化する前記テープパッドの
   外径を検出する外径検出部と、 前記テープに所定のバックテンションを与えるように、
   前記テープパッドに回転軸を介してブレーキ力を加える
   ブレーキ部と、 前記外径検出部の出力信号を受け入れて、前記テープに
   与えられるバックテンションをほぼ一定に保持するよう
   に、前記テープパッドの外径の減少とともに、前記ブレ
   ーキ部のブレーキ力を減少させる制御を実行する張力制
   御部とを備えたことを特徴とする定張力テープ供給装
   置。
2. 【請求項２】 テープパッドを搭載して、テープを繰り
   出しながら供給するテープ供給部と、 前記テープの供給路において、繰り出し中のテープの幅
   を検出するテープ幅検出部と、 前記テープに所定のバックテンションを与えるブレーキ
   部と、 前記テープ幅検出部の出力信号を受け入れて、前記テー
   プ幅をほぼ一定に保持するように、前記ブレーキ部のブ
   レーキ力を制御する張力制御部とを備えたことを特徴と
   する定張力テープ供給装置。
3. 【請求項３】 テープの供給路で、繰り出し中のテープ
   の幅を検出するテープ幅検出部を備え、 張力制御部は、 前記テープ幅検出部の出力信号を受け入れて、前記テー
   プ幅をほぼ一定に保持するように、前記ブレーキ部のブ
   レーキ力を調整することを特徴とする請求項１記載の定
   張力テープ供給装置。
4. 【請求項４】 対象物へテープを供給するために、テー
   プパッドを搭載して対象物の周囲を公転するテープ供給
   部と、 テープ供給部でのテープの残量を検出する残量検出部
   と、 この残量検出部の検出信号を受け入れて送信する送信機
   とを備え、 前記テープ供給部を支持して回転駆動する装置本体に
   は、 前記送信機の出力信号をワイヤレスで受信して、テープ
   供給部の回転駆動を制御する回転駆動部に、その受信信
   号を送り込む受信機を備えたことを特徴とする請求項
   １、２又は３記載の定張力テープ供給装置。