JPH08333054A - 張力調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 巻線時の電線の張力変動を小さくしてゆるみ
の少ないコイルを成形すること。 【構成】 ダンサローラ２９を懸架したナイロン糸バネ
３６の一端をてこプレート３７に固定し、てこプレート
３７を揺動運動させるモータ５１とモータ５１の変位信
号をモータドライバ１０５にフィードバックするため変
位信号を発生させるポテンショメータ６１がある。電線
７の張力を検出するため歪ゲージ１００を貼った軸２６
がある。歪ゲージ１００で検出した信号はブリッジボッ
クス１０１、歪増幅器１０２、直流成分カット回路１０
３及び増幅器１０４を経てモータドライバ１０５に送ら
れる。モータドライバ１０５からモータ５１に駆動電流
が送られ出力軸５２が変位する。また、ダンサローラ２
９はシャトルプレート３０に回動可能に搭載され、シャ
トルプレート３０はガイドプレート３３に挟持され、往
復運動をする。静的な電線７のたるみを取るガイドロー
ラ３８を巻線時に固定するエアシリンダ４３を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電線を巻線する時の電線
の張力変動を小さくするようにした巻線機の張力調整装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のシリーズモータ用の巻線機の張力
調整装置を図８に示す。ダンサローラ２００を金属製の
コイルバネ２０１で懸架した構造である。張力設定装置
７１で電線７を挟持して電線７に適当な張力を与える。
後述する巻線機が巻線を始めると電線７が繰り出され、
電線７の張力が増加するとコイルバネ２０１が伸びてダ
ンサローラ２００が上方に変位し電線７を緩めて張力を
緩和し、電線７の張力が減少するとコイルバネ２０１が
縮んでダンサローラ２００が下方に変位し電線７を引張
って電線７の張力を増し、電線７の張力変動を小さくす
るものであった。

【０００３】従来の張力調整装置のダンサローラ２００
に使用されている金属製引張りコイルバネ２０１の一例
をあげると、材料はピアノ線、線径は１.２ｍｍ、コイ
ル外径は１６ｍｍ、総巻数は２２３ターンであり、バネ
定数は約３Ｋｇ／ｍとなる。コイルバネ２０１の質量は
９３ｇであり、コイルバネ２０１が伸縮動作をする際、
コイルバネ２０１の自重により、コイルバネ２０１の一
端に約３１ｇのおもりが吊り下がったのと等価になる。
ダンサローラ２００の質量はプレート２０２の質量も含
めて約１００ｇであるため、コイルバネ２０１に懸架さ
れたダンサローラ２００の固有振動数は約２．５Ｈｚと
なる。

【０００４】一般にコイルを巻き上げる巻線速度は数千
回転／分以上となるため、１回転毎に１回の張力変動が
発生すると張力変動の周波数は約２０Ｈｚ以上となり、
ダンサローラ２００の固有振動数を超えてしまい、ダン
サローラ２００は張力変動を小さくする効果を発揮でき
ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の張力調整装置は
上記のように高速で巻線する時の張力変動を低減する効
果がない。本発明の目的は、巻線時の張力変動に同期し
てダンサローラを動的に変位運動させる張力調整機構を
提供して巻線時の張力変動を低減することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】張力が増す時張力調整装
置のダンサローラを電線をゆるめるように変位させると
共に張力が減少する時に電線を張るように変位させる
と、張力変動を少なくすることができる。第一の方法は
次のようにする。電線の張力が増すとガイドローラが電
線から力を受け、ガイドローラを保持する軸が微少な変
形を起こす。この変形は電線の張力信号として、ガイド
ローラを支持する軸に貼り付けた歪ゲージにより検出可
能であり、この信号から直流成分を除いた変動成分の信
号でダンサローラに取り付けたアクチュエータを上記の
ように駆動させると張力変動を減少させることができ
る。

【０００７】第二の方法は次のようにする。電線の巻線
速度が増加する時に電線張力が増え、巻線速度が減少す
る時に電線張力が減ることから、ガイドローラにロータ
リエンコーダを取り付け、電線の巻線速度をガイドロー
ラの回転速度として検出し、アナログ信号に変換する。
この後、アナログ信号から直流成分を除き、変動成分の
信号を微分変換した信号によりダンサローラに取り付け
たアクチュエータを上記のように駆動させて張力変動を
減少させることができる。速度信号を微分することによ
り得た加速度信号は張力信号と同相になり、ダンサロー
ラに張力変動を減少させる運動をさせることができる。
アクチュエータとダンサローラをナイロン糸を介してつ
なぎ、ナイロン糸の弾性をバネとして利用すると、電線
張力の変動とアクチュエータの変位の位相の若干の差を
調整することができる。

【０００８】

【作用】上記のように構成された張力調整装置は、巻線
時の張力変動にダンサローラの変位運動を追従させるこ
とができ、電線の張力変動を少なくすることができる。

【０００９】

【実施例】本発明の一実施例を図１〜図７により説明す
る。図１において、張力調整装置１０は巻線機１の架台
２の端にベース２１を介して固定される。ベース２１の
上に４本のステー２２でサブベース２３が固定される。
サブベース２３上にプレート２４が垂直に固定される。
プレート２４に垂直に軸２５と軸２６が固定される。図
３に示す如く、軸２５、２６に夫々ガイドローラ２７、
ガイドローラ２８が回転可能に軸支される。図４に示す
如く、ダンサローラ２９はシャトルプレート３０に組み
込まれた軸３１に軸受３２を介して回転可能に軸支され
る。ダンサローラ２９、シャトルプレート３０、軸３
１、軸受３２はダンサローラ組立体４８を構成する。シ
ャトルプレート３０はガイド溝を持つ一対のガイドプレ
ート３３により往復動のみ可能に保持される。ガイドプ
レート３３は保持プレート３４によりサブベース２３に
固定される。シャトルプレート３０の下端中央に設けら
れた穴３５にナイロン糸バネ３６の一端が固定され、ナ
イロン糸バネ３６の他端はてこプレート３７の右端に設
けられた穴に固定する。ガイドローラ３８は、図１、図
３に示す如く、スライドバー３９の下端に支持枠４０を
介して回転可能に軸支される。図１に示す如く、スライ
ドバー３９はプレート２４の上端に固定した支持プレー
ト４１に設けられた穴に往復動可能に保持される。スラ
イドバー３９の上方の端部付近にフランジ４２が固定さ
れ、フランジ４２と支持プレート４１の間に設けられた
バネ４３によりスライドバー３９が宙吊り状態にされ
る。スライドバー３９と直交する穴が支持プレート４１
に設けられ、この穴にゴムブッシュ４４が挿入される。
ゴムブッシュ４４をエアシリンダ４５のシリンダ軸４６
で圧縮できるように、プレート２４の上端にエアシリン
ダ４５が補助プレート４７を介して固定される。

【００１０】サブベース２３の下方に４本のステー５０
を介してボイスコイルモータ（以下単にモータという）
５１が固定される。モータ５１の出力軸５２の上端にロ
ーラホルダ５３を介してローラ５４が回動可能に保持さ
れる。ローラ５４はてこプレート３７に設けられた貫通
窓５５に上下方向が隙間なくはめ込まれ、てこの力点と
なる。出力軸５２の往復動をてこの揺動運動に変換する
ために、てこの窓は左右に隙間が設けられる。てこプレ
ート３７の左端はモータ５１の上面に固定したてこ軸受
ブロック５６に、てこ軸受５７を介して回動可能に支持
され、てこの支点となる。ナイロン糸バネ３６を固定す
るてこプレート３７の右端付近に設けられた穴がてこの
作用点になる。

【００１１】図１において、モータ５１の下端に凹形の
メータ支持枠６０が設けられ、メータ支持枠６０にポテ
ンショメータ６１が固定される。モータ５１の出力軸５
２の下端にポテンショメータ６１のスライド軸６２の上
端が連結され、スライド軸６２と出力軸５２は一体化さ
れる。ベース２１の右端付近に懸垂軸７０が固定され、
懸垂軸７０に張力設定装置６５、電線７に付着した塵等
を除去する塵除去装置７２、電線ボビン７３から電線７
が滞りなく繰り出されるようにする電線ゲート７４等が
設けられる。

【００１２】図５において、軸２６に歪ゲージ１００が
貼付けられる。歪ゲージ１００で検出した微少信号はブ
リッジボックス１０１を経て歪増幅器１０２に送られ
る。増幅された信号が直流成分カット回路１０３に送ら
れ、信号の変動成分のみが増幅器１０４に送信される。
適当に増幅された後、モータドライバ１０５に送られ
る。モータドライバ１０５から駆動電流がモータ５１に
送られる。一方、モータ５１の出力軸５２の変位信号が
ポテンショメータ６１からモータドライバ１０５にフィ
ードバックされる。

【００１３】電線７は次の経路をたどり巻線される。す
なわち、電線ボビン７３に巻かれた電線７は、電線ゲー
ト７４、塵除去装置７２を経、張力設定装置６５で適当
な挟持力を受けて所定の静的な張力が与えられ、その後
ガイドローラ３８、ダンサローラ２９、ガイドローラ２
８を半周し、更にガイドローラ２７を１／４周し、巻線
機１に進み巻線される。

【００１４】上記の構成において、巻線機１に電線７が
巻き取られる時張力調整装置１０が動作し、電線７の張
力変動は以下のように低減される。電線７が張力設定装
置６５で適度に挟持され電線７の先端が巻線機１に巻線
開始状態になると、電線７のたるみをバネ４３でガイド
ローラ３８を上昇させて取る。ガイドローラ３８を固定
するため、エアシリンダ４５を駆動する。するとシリン
ダ軸４６は左方に移動し、ゴムブッシュ４４をスライド
軸３９に押し付けてスライド軸３９を固定しガイドロー
ラ３８の上下動を止める。巻線機１が動作し電線７が左
方に引張られると、電線７に発生した張力でガイドロー
ラ２８が下方に力を受ける。軸２６がたわみ、電線７に
張力変動が発生すると軸２６のたわみが変化する。軸２
６上の歪ゲージ１００の抵抗値が変化し、張力変動に比
例した微少信号が発生する。微少信号はブリッジボック
ス１０１を経て、歪増幅器１０２で増幅される。次に直
流成分カット回路１０３で張力の変動成分に対応する変
動信号だけを取り出し、増幅器１０４に送信される。こ
の変動信号は適当に増幅され、モータドライバ１０５に
送られる。するとモータドライバ１０５からモータ５１
に駆動電流が供給される。一方、ポテンショメータ６１
からモータ５１の出力軸５２の変位信号がモータドライ
バ１０５にフィードバックされる。

【００１５】従って、電線７の張力が増加すると出力軸
５２が上昇し、てこプレート３７が揺動してナイロン糸
バネ３６に懸架したダンサローラ組立体４８が上昇し、
電線７の張りを弱めて張力を減少させる。電線７の張力
が減少すると、出力軸５２が下降し、てこプレート３７
が揺動してナイロン糸バネ３６に懸架したダンサローラ
組立体４８が下降し、電線７の張りを強めて張力を増加
させる。このようにして電線７の張力変動を小さくす
る。

【００１６】ダンサローラ２９を通過する前の電線７と
通過した後の電線７に発生する張力が異なるので、ダン
サローラ組立体４８に揺動運動が発生する。この揺動運
動は電線７の張力変動を小さくするためのダンサローラ
組立体４８の往復運動を阻害する。そこで、ダンサロー
ラ２９をシャトルプレート３０に回動可能に搭載し、シ
ャトルプレート３０をガイド溝を設けた一対のガイドプ
レート３３で往復動のみ可能に保持する。

【００１７】モータ５１の出力軸５２の変位量が不足す
る場合に備えて、てこを利用した変位拡大機構をモータ
５１に設置する。ローラ５４が力点となり、てこ軸受５
７が支点となり、ナイロン糸バネ３６の固定部が作用点
となる。

【００１８】本発明の他の実施例を説明する。張力変動
を電線７の速度変化から検出する方法である。図６にお
いて、ガイドローラ２８の代わりにガイドローラ１５０
を使用する。プレート２４にフランジ１５１とフランジ
１５２によりロータリエンコーダ１５３と２個の軸受１
５４を介して軸１５５が回動自在に固定される。カバー
１５６を固定することにより軸１５５の軸方向の移動を
規制する。軸１５５とロータリエンコーダ１５３の軸が
カップリング１５７で連結される。

【００１９】図７において、電線７が移動してガイドロ
ーラ１５０が回るとロータリエンコーダ１５３も回る。
ロータリエンコーダ１５３で発生したパルス信号はＦＶ
コンバータ１６０で電線７の速度に対応したアナログ信
号に変換される。次に直流成分カット回路１０３で電線
７の速度変動に対応する変動信号だけを取り出し微分器
１６１で微分した後、増幅器１０４で適当に増幅してモ
ータドライバ１０５に送る。するとモータドライバ１０
５からモータ５１に駆動電流が供給される。一方、ポテ
ンショメータ６１からモータ５１の出力軸５２の変位信
号がモータドライバ１０５にフィードバックされる。

【００２０】従って、電線７の速度が増加傾向になり電
線７の張力が増すと、出力軸５２が上昇し、てこプレー
ト３７が揺動してナイロン糸バネ３６に懸架したダンサ
ローラ組立体４８が上昇し、電線７の張りを弱めて張力
を減少させる。電線７の速度が減少傾向になり電線７の
張りが減少すると、出力軸５２が下降し、てこプレート
３７が揺動してナイロン糸バネ３６に懸架したダンサロ
ーラ組立体４８を下降させ、電線７の張りを強めて張力
を増加させる。このようにして電線７の張力変動を小さ
くする。なお、電線速度は時間に対して巻線機のフライ
ヤの回転速度の２倍の周波数から成るおおむね正弦波に
近い変化を示すので、微分器１６１による微分手段で余
弦波を作成することに対して、微分器１６１を積分器に
置き換え余弦波を作成しても本発明の思想から逸脱する
ものではない。この場合、積分機能により、電線速度の
ノイズ成分が消去されて良い結果を生む効果がある。そ
して微分器１６１による微分結果と積分器による積分結
果では信号の極性が反転するので、微分器１６１を積分
器とした場合は増幅器１０４を反転増幅器とする必要が
ある。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば巻線時の電線張力の変動
が少ないのでのゆるみのない、伸びの変動が小さいコイ
ルを成形できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明張力調整装置の一実施例を示す側面図。

【図２】図１の右側面図。

【図３】図１の張力調整装置の要部を示す拡大図。

【図４】図３の要部を示す拡大図。

【図５】軸の変形によりモータを制御するブロック図。

【図６】電線の通過速度を検出するロータリエンコーダ
の取り付け図。

【図７】電線の通過速度によりモータを制御するブロッ
ク図。

【図８】従来の張力調整装置の一例を示す側面図。

【符号の説明】

２６は軸、２７、３８はガイドローラ、２９はダンサロ
ーラ、３０はシャトルプレート、３３はガイドプレー
ト、３６はナイロン糸バネ、３７はてこプレート、３９
はスライドバー、４５はエアシリンダ、４８はダンサロ
ーラ組立体、５１はモータ、６１はポテンショメータ、
１００は歪ゲージ、１０１はブリッジボックス、１０２
は歪増幅器、１０３は直流成分カット回路、１０４は増
幅器、１０５はモータドライバ、１５０はガイドロー
ラ、１５３はロータリエンコーダ、１６０はＦＶコンバ
ータ、１６１は微分器である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のガイドローラによって電線の通路
   を形成し、ガイドローラの少なくとも一つをダンサロー
   ラとして往復運動させ、張力変動を少なくする張力調整
   装置であって、 電線の張力信号によりダンサローラを懸架したバネの一
   端をアクチエータで強制的に変位させ、電線の張力変動
   を小さくしたことを特徴とする張力調整装置。
2. 【請求項２】 複数のガイドローラによって電線の通路
   を形成し、ガイドローラの少なくとも一つをダンサロー
   ラとして往復運動させて、張力の変動を少なくする張力
   調整装置であって、 電線の速度信号によりダンサローラを懸架したバネの一
   端をアクチエータで強制的に変位させ、電線の張力変動
   を小さくしたことを特徴とする張力調整装置。