JPH10152265A - テープ巻き付け装置のテープ張力調整機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 テープを巻き付けるときにテープ張力を一定
にできるテープ巻き付け装置の張力調整機構を提供する
ことを目的とする。 【解決手段】 パッド１８はパッドホルダー１８ａに回
動可能に軸支されている。パッドホルダー１８ａの端部
には張力調整機構１９が一体的に備えられている。この
張力調整機構である張力調整機構１９は、ブレーキホイ
ル１９ａとブレーキバンド１９ｂからなる構成である。
ブレーキバンド１９ｂの材質はナイロンである。ブレー
キバンド１９ｂ一端はバンド張力を調整できる固定部５
２に接合され、他端は固定部５３に接合されている。こ
れら固定部５２，５３は、取り付け基板５１に取り付け
られている。ブレーキバンド１９の中央部は、ブレーキ
ホイル１９ａに摺接している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力ケーブルなど
にテープを巻き付ける場合にテープに一定の張力を付与
するテープ巻き付け装置のテープ張力調整機構に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、油浸紙電力ケーブルの絶縁体の形
成においては、ケーブルコアを送り出し装置から送り出
しながら紙巻き機の回転する紙巻きヘッドの中を走行さ
せて、絶縁紙をケーブルコア周面に巻き付けて行く。こ
のようにして絶縁体を形成した後にケーブルコアを巻き
取り装置で巻き取って行く。

【０００３】紙巻きヘッドは、図８にしめすように、パ
ッド１０１と、張力調整機構１０３とから構成される。
パッド１０１は、油浸絶縁紙１０２がロール状に巻き付
けられたものであり、これをパッドホルダーに回転自在
に装着固定する。この張力調整機構１０３は、パッドホ
ルダー１０１に一体的に接合されて共に回転するブレー
キホイル１０３ａと、該ブレーキホイル外周に摺接する
ブレーキバンド１０３を有する。ブレーキバンド１０３
ｂは、その両端が固定されて中央部がブレーキホイル外
周に摺接し、ブレーキホイル１０３ａの回転に抵抗を与
える。こうして、張力調整機構１０３は、パッド１０１
から巻き出す絶縁紙１０２にバックテンションを与え
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この紙巻き機を用いて
電力ケーブルに絶縁紙を巻き付けると、図９に示すよう
に、紙巻き機の立ち上げ及び停止するときに、絶縁紙を
巻き付けたケーブル外径に変動が生じてしまう。これ
は、紙巻き機を立ち上げるとき、あるいは停止するとき
には、ブレーキホイルの回転数が停止状態から増加、あ
るいは停止状態に減少し、ブレーキホイル１０３ａとブ
レーキバンド１０３ｂの摺接部において静摩擦係数から
動摩擦係数に、あるいは動摩擦係数から静摩擦係数に摩
擦係数が変動するので、絶縁紙に加わるバックテンショ
ンが変動し、一定の張力でケーブルに巻き付けることが
できないからである。このように、従来の張力調整機構
では、一定の回転数でブレーキホイルの回転が安定して
いるときは摩擦係数が一定となるので、絶縁紙の張力は
一定となるが、巻始めと巻終わりでは張力が絶縁紙を巻
き付けた後のケーブル外径が変動してしまう問題があっ
た。

【０００５】また、回転数が上がるにしたがって、一般
に摩擦抵抗は小さくなる傾向があり、図９に示すよう
に、回転数が上昇するとケーブル外径が増加する傾向が
ある。したがって、ブレーキホイルが回転した状態で
も、回転数に変動が起これば、ケーブル外径が変動して
しまう。

【０００６】本発明は、前記従来の問題点を解消するべ
くなされたものであって、テープを巻き付けるときにテ
ープ張力を一定にできるテープ巻き付け装置の張力調整
機構を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、テープを巻き
付ける場合にテープにバックテンションを与えて一定の
張力を付与するテープ巻き付け装置のテープ張力調整機
構であって、テープを巻装したパッドと共に回転するブ
レーキホイルと、該ブレーキホイルの外周に摺接して摩
擦抵抗を与えるブレーキバンドとを備え、前記ブレーキ
バンドは、静摩擦係数と動摩擦係数がほぼ等しい材料か
らなることを特徴とする。特に、前記材料は、ナイロン
であることが望ましい。

【０００８】本発明によれば、ブレーキバンドは、静摩
擦係数と動摩擦係数がほぼ等しいので、絶縁テープ巻き
付け機が始動あるいは停止時では、回転数が停止状態か
ら増加したり、停止状態に減少したりして、ブレーキホ
イルとブレーキバンドの摩擦係数が静摩擦係数と動摩擦
係数との間で変動しても、テープ張力の変動はわずか
で、一定のケーブル外径を保持できる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図１〜図７は、本発明に係
る張力調整機構を備えた電力ケーブルの絶縁テープ巻き
付け装置の説明図である。図１は該装置の全体側面図、
図２は該巻き付けヘッド機２０の側面図、図３は絶縁テ
ープ１０巻き付け説明図、図４は側面視の絶縁テープ１
０の巻き付け説明図、図５は張力調整機構によるテープ
張力の説明図、図６はブレーキバンドの材料の特性図、
図７は接続部１２の断面説明図である。

【００１０】この巻き付け装置は、油浸の絶縁テープで
絶縁体が形成されているＯＦケーブルを出荷前に工場に
おいて接続する（ＦＪ）装置であって、紙層を有する油
浸の絶縁テープ１０を電力ケーブル接続部１２に巻き付
けて多層の接続部絶縁体１４を製造する装置である。

【００１１】そして、前記巻き付け装置は、前記接続部
１２を一定位置に保持する接続部保持機（接続部保持部
に相当）１６と、絶縁テープ１０をパッド１８から巻き
出しながら前記接続部１２周囲にパッド１８を遊星運動
させて前記接続部１２に絶縁テープ１０を巻き付ける巻
き付けヘッド機（テープ巻き付け手段に相当）２０と、
前記巻き付けヘッド機２０を前記接続部の長手方向に沿
って進行（往動・復動）させる駆動機構２２と、前記駆
動機構２２および前記巻き付けヘッド機２０を作動制御
して前記接続部１２外周面に前記長手方向に連続して絶
縁テープ１０を巻き付ける別置の巻き付け動作制御機２
４とを備える。

【００１２】図１に示すように、前記巻き付け装置は、
水平に設置された架台２６にその長手方向に間隔を置い
て複数の接続部保持機１６が配列・設置されており、接
続部保持機１６が電力ケーブル接続部１２の重量を支え
ることにより電力ケーブル接続部１２は架台２６上に載
置され保持される。なお、図示しないが、この電力ケー
ブル接続部１２の前・後の電力ケーブルは、その巻き取
りおよび巻き出しはできないようになっている。

【００１３】（接続部保持機１６）図１に示すように、
接続部保持機１６は、載置板１６ａをシリンダーで上下
動させるものであって、シリンダーが上昇動作端におい
ての載置板１６ａ上限位置を調整することにより電力ケ
ーブル接続部１２の上下方向位置を一定にする。また、
シリンダーは巻き付けヘッド機２０が近傍に進行して来
たときに巻き付けヘッド機２０の邪魔にならないように
下降動作する。

【００１４】（巻き付けヘッド機２０）巻き付けヘッド
機２０は前記のように保持された電力ケーブル接続部１
２に沿って往動・復動するが、往動すなわち一方向に沿
って進行しているときに電力ケーブル接続部１２に絶縁
テープ１０を巻き付け、一方、復動するときには巻き付
けずに戻るのみである。

【００１５】巻き付けヘッド機２０は、ほぼ方形の金属
フレーム２０ａを有して、金属フレーム２０ａの後面側
に絶縁テープ１０の巻き付け機構が設けられる。図３に
示すように、巻き付けヘッド機２０には、絶縁テープ１
０を巻いた状態のパッド１８が電力ケーブル接続部１２
を中心に対角線上に等角度に２組設けられており、一組
はＳ巻き用のパッド１８ｓ₁，１８ｓ₂で他の組はＺ巻き
用のパッド１８ｚ₁，１８ｚ₂である。

【００１６】図２に示すように、パッド１８はパッドホ
ルダー１８ａに回動可能に軸支されている。パッドホル
ダー１８ａの端部にはブレーキ機能を有する張力調整機
構１９が一体的に備えられている。この張力調整機構１
９は、図５に示すように、ブレーキホイル１９ａとブレ
ーキバンド１９ｂからなる構成である。ブレーキホイル
１９ａは、外周面にブレーキバンド１９ｂを掛けるため
の溝が形成されている。ブレーキバンド１９ｂの材質は
ナイロンである。ブレーキバンド１９ｂの一端はバンド
張力をネジ調整できる調整固定部５２に接合され、他端
は固定部に接合され、この固定部の一端はアーム５５に
固定されている。固定部は、取り付け基板に取り付けら
れている。ブレーキバンド１９ｂの中央部は、ブレーキ
ホイル１９ａに摺接している。ダンサロール３０は、中
央部の回転軸５４に回動自在に軸支されたアーム５５の
一端に取り付けられ、アーム５５の他端に係止されたス
プリング３８によりテンションが調整されて絶縁テープ
１０の巻き弛みがないように構成されている。

【００１７】図２に示すように、パッドホルダー１８ａ
はパッドブラケット１８ｂを介して回転ディスク２８に
固定される。パッドフラケット１８ｂには、図３に詳細
を示すようにダンサロール３０が揺動可能に取り付けら
れており、このダンサロール３０を介して絶縁テープ１
０が目的とする電力ケーブル接続部１２に向けて巻き出
されるようになっている。

【００１８】前記回転ディスク２８は、一部（原位置で
は図２，図３に示すように下部）が電力ケーブル接続部
１２を通らせるように切り欠かれているほぼ「Ｃ」字形
状の環状の板材であると共に、巻き付けヘッド機２０の
フレーム２０ａから筒状に突出したガイド部２０ｂの外
周面に転接するローラ２８ａが固定されており、このロ
ーラ２８ａにより前記ディスク２８はフレーム２０ａに
回転可能に設けられる。また、前記回転ディスク２８の
フレーム２０ａ側には、ほぼ同径に環状のギア３２が該
ディスク２８に固定して設けられると共に、図２に示す
ように、フレーム２０ａの側面部にモータおよびギアか
らなる回転駆動機構が設けられており、前記環状ギア３
２が前記ギアに噛み合って回転駆動することにより、前
記回転ディスク２８が回転する。なお、回転ディスク２
８および各パッド１８を覆ってカバー２０ｄが設けられ
ており、このカバー２０ｄにより、絶縁テープ１０巻付
時にパッド１８から振り出された絶縁油が飛散しないよ
うにしている。

【００１９】前記巻き付けヘッド機２０の下部には、図
２に示すように、巻き付けヘッド機２０を架台２６上で
往復移動させるための、リニアガイド３６ａが設けられ
ており、このリニアガイド３６ａは、前記架台２６上面
部に固定されたリニアガイドレール３６ｂに摺動自在に
係合している。巻き付けヘッド機２０の駆動機構２２
は、サーボモータでスプロケットからチェーンあるいは
ベルトによりギアーを駆動しており、このギアーが前記
リニアガイドレール３６ｂに平行な架台に固定されたラ
ックギアー２２ｅに噛み合って巻き付けヘッド機２０が
進行するようになっている。

【００２０】前記巻き付けヘッド機２０の中央部には、
電力ケーブル接続部１２を支えた状態で回動可能なヘッ
ドローラが上下動可能に設けられる。このヘッドローラ
は、シリンダーなどのアクチュエータにより絶縁テープ
１０の巻き付けで接続部絶縁体１４が太るのに合わせて
上下駆動される。

【００２１】絶縁テープ１０の送り出しは、図３に示す
ように、一組のＳ巻き用のパッド１８ｓ１，１８ｓ２と
一組のＺ巻き用のパッド１８ｚ１，１８ｚ２とからそれ
ぞれのダンサロール３０を介して行われており、上述の
ように、各パッド１８には適宜の回転抵抗が加えられて
いると共にダンサロール３０にはスプリング３８により
テンションが調整されて絶縁テープ１０の巻き弛みがな
いように構成されている。

【００２２】前記絶縁テープ１０は、中央層がポリプロ
ピレンからなるシートであって、その両面層が紙層にな
っているＰＰＬＰ（ポリプロピレンラミネートペーパ
ー）である。

【００２３】なお、詳細は図示しないが、シーケンス制
御装置あるいはプログラマブルコントローラからなる巻
き付け動作制御機２４により、巻き付けヘッド機２０の
絶縁テープ１０巻き付けおよび駆動機構２２の制御が行
われる。

【００２４】次に、実施形態に係る絶縁テープ巻き付け
装置における作動を説明する。まず、電力ケーブル接続
部１２を架台２６上の接続部保持機１６に載置して水平
位置に保持する。電力ケーブル接続部１２はその自重で
一定位置に安定する。そして、図１及び図２に示すよう
に、電力ケーブル接続部１２を保持した状態で架台２６
に巻き付けヘッド機２０を設定する。同時に接続する各
電力ケーブルの接続部１２側端部では、電力ケーブルの
絶縁体を巻き取っておく。

【００２５】巻き付けヘッド機２０のパッド１８からダ
ンサロール３０を通して絶縁テープ１０を口出ししてお
く。そして、絶縁テープ１０の口出しを電力ケーブル接
続側端部の絶縁体と重ね合わせる処理を施す。その後、
巻き付け動作制御機２４により、回転ディスクを２８を
回転させかつ巻き付けヘッド機２０を進行（往動）させ
る。これにより、絶縁テープ１０をパッド１８から巻き
出して前記電力ケーブル接続部１２周囲にパッド１８を
遊星運動させて前記電力ケーブル接続部１２に絶縁テー
プ１０を巻き付けながら、前記巻き付けヘッド機２０を
前記電力ケーブル接続部１２の長手方向に沿って進行さ
せることにより、前記電力ケーブル接続部１２外周面に
前記長手方向に連続して絶縁テープ１０を巻き付ける。
巻付時の絶縁テープ１０には絶縁油を適宜に漬けておき
必要に応じて補給する。

【００２６】絶縁テープを巻き付けるときは、絶縁テー
プは常に一定の張力が生ずるようにすることによって、
電力ケーブル外径が変動しないようにする必要がある。
張力調整機構１９は、回転するパッド１８にバックテン
ションを与えて、絶縁テープに一定の張力を付与する機
能を有する。

【００２７】この張力調整機構の動作について説明す
る。図５は、張力調整機構による絶縁テープの張力を示
す説明図である。絶縁テープ１０の張力をＰ、ブレーキ
バンド１９ｂの張力をＴ１、スプリングによる付勢力を
Ｔ、ブレーキホイル外径をＤ、絶縁テープのロール径を
Ｄａ、パッド外径をＤ１、パッド胴径をＤ２、スプリン
グが係止したアーム５５の端部から回転軸５４までの長
さをＲ、ダンサロール３０を取り付けたアーム５５の端
部から回転軸５４までの長さをＲ１、ブレーキバンド１
９ｂを固定したアームの部分から回転軸５４までの長さ
をＲ２、ブレーキバンド１９ｂのブレーキ１９ａに対す
る接触角をθ、パッド１８から伸びた絶縁テープ１０が
ダンサロール３０に対する接触点でアーム５５との垂線
となす角度をθ₃、絶縁テープ１０がダンサロール３０
に対する剥離点でアーム５５との垂線となす角度を
θ₁、ブレーキバンド１９ｂがアーム５５との垂線とな
す角度をθ₄とする。

【００２８】パッド１８とブレーキホイル１９ａの回転
モーメントから次式が成り立つ。 Ｔ１＝Ｐ・Ｄａ／Ｄ（ｅ^μθ−１） … （１） アーム５５の回転モーメントから次式が成り立つ。 Ｔ・ｃｏｓθ₅・Ｒ＝Ｐ・（ｃｏｓθ₁＋ｃｏｓθ₃）・Ｒ１ ＋Ｔ１・ｃｏｓθ₄・Ｒ２ … （２）

【００２９】従って、（１）及び（２）の式から、所望
の絶縁テープ張力が分かれば、そのときのブレーキバン
ド１９ｂの張力Ｔ１とスプリング３８による付勢力Ｔが
求められる。（１）式から分かるように、絶縁テープ１
０のロール径Ｄａによって、ブレーキバンド１９ｂの張
力Ｔ１張力が変動し、一定のテープ張力Ｐを得るには、
それに伴ってスプリングによる付勢力Ｔを調整する必要
が出てくる。こうして、パッド１８が絶縁テープ１０を
巻き出してテープロール外径が変化するにつれ、調整固
定部５２，５３のネジを調整し、一定の張力が得られる
ようにする必要がある。しかし、このような作業は煩雑
であるので、適当なロール外径を選び出し、その時のブ
レーキバンド張力Ｔ１とスプリング付勢力Ｔに設定す
る。

【００３０】摩擦係数μが小さければ、（１）式の（ｅ
^μθ−１）は小さい値になる。もし、適当な値にＴ１を
設定すると、テープ張力Ｐは（１）式より次のようにな
る。 Ｐ＝Ｔ１・Ｄ・（ｅ^μθ−１）／Ｄａ … （３） テープのロール外径ＤａがＤ１からＤ２に変動するとし
ても、摩擦係数μが小さければ（ｅ^μθ−１）は小さい
値になり、テープ張力Ｐの変動幅が小さくなる。したが
って、回転数が増加して摩擦係数が減少すれば、それだ
けテープ張力の変動は減ることになる。

【００３１】絶縁テープ巻き付け機が始動あるいは停止
時では、回転数が停止状態から増加したり、停止状態に
減少したりするので、ブレーキホイル１９ａとブレーキ
バンド１９ｂの摩擦係数が静摩擦係数と動摩擦係数との
間で変動する。しかし、図１０に示すように、ナイロン
は動摩擦係数と静摩擦係数がほぼ同じであるので、始動
及び停止時で摩擦抵抗がほとんど変動せず、絶縁テープ
の張力を一定に保持できる。図１０に示す材料の中で
は、他にアセタール樹脂が動摩擦係数と静摩擦係数がほ
ぼ同じであるが、摩擦係数がナイロンより大きいので、
回転変動によるテープ張力の変動がナイロンより大きく
なってしまうため、ナイロンが最適である。

【００３２】上記のように一層の絶縁テープ１０の巻き
付けが終了したら、絶縁テープ１０終端を電力ケーブル
絶縁体と段付きのないように重ねる処理を施す。そし
て、絶縁テープ１０を巻き出さない状態のまま巻き付け
ヘッド機２０を基点に戻し（復動させ）、次の層の絶縁
テープ１０の巻き付けを行う。上記のようにＳ巻き用の
パッド１８ｓ，１８ｓ２から絶縁テープ１０を巻き出し
て所定層（例えば１６層）Ｓ巻きを行ったならば、その
後、Ｚ巻き用のパッド１８ｚ１，１８ｚ２から絶縁テー
プ１０を巻き出して所定層（１６層）Ｚ巻きを行う。

【００３３】したがって、一定位置に固定された電力ケ
ーブルの適宜の接続部１２に油浸紙層を含む絶縁テープ
１０を精度良く自動的に巻き付けることができる。すな
わち、図１１には前記のようにして前記接続部絶縁体１
４が形成された電力ケーブル接続部１２を示している。
図１１に示すように、電力ケーブル４０接続端部ではそ
の絶縁テープからなるケーブル絶縁体４１を適宜に取り
去った状態（ケーブル内部半導電層４０ａ、外部半導電
層４０ｂも取り去る）で、導体４２同士を接続管４４あ
るいは溶接で接続してその周面を接続部内部半導電層４
６で覆っており、前記巻き付け装置は、その接続部内部
半導電層４６と絶縁体４１の外周面に前記絶縁テープ１
０を上記のように巻き付けて前記絶縁体１４を製造す
る。前記絶縁体を製造後の前記電力ケーブル接続部１２
には、別のラインなどで外部半導電層あるいは外被層を
製造する。

【００３４】なお、上記実施形態では、絶縁テープ１０
の巻き付け箇所を電力ケーブル接続部１２にしていた
が、電力ケーブルの絶縁体の絶縁テープ１０巻き付けに
同様に適用できることは明らかである。

【００３５】

【発明の効果】以上説明した通り本発明によれば、ブレ
ーキバンドは、静摩擦係数と動摩擦係数がほぼ等しい材
料からなるので、始動及び停止時で摩擦抵抗がほとんど
変動せず、絶縁テープの張力を一定に保持できる。特に
ナイロンは摩擦係数μ自体が小さいので、回転数変動や
パッド外径の変動があっても、張力の変動は小さいもの
となり、テープ張力をほぼ一定に保持できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る電力ケーブルの絶縁テ
ープ巻き付け装置の全体側面図である。

【図２】巻き付けヘッド機の側面図である。

【図３】絶縁テープの巻き付け説明図である。

【図４】絶縁テープ巻き付け装置の側面視した絶縁テー
プの巻き付け説明図である。

【図５】張力調整機構による絶縁テープの張力を示す説
明図である。

【図６】各材料の摩擦係数の特性図である。

【図７】電力ケーブル接続部の絶縁体の製造後の断面説
明図である。

【図８】紙巻きヘッドの張力調整機構を示す斜視図であ
る。

【図９】絶縁テープの巻き付けたケーブル外径を示す説
明図である。

【符号の説明】

１０ 絶縁テープ １８ パッド １８ａ パッドホルダー １９ 張力調整機構 １９ａ ブレーキホイル １９ｂ ブレーキバンド ２０ 巻き付けヘッド機

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 テープを巻き付ける場合にテープにバッ
   クテンションを与えて一定の張力を付与するテープ巻き
   付け装置のテープ張力調整機構において、 テープを巻装したパッドと共に回転するブレーキホイル
   と、該ブレーキホイルの外周に摺接して摩擦抵抗を発生
   させるブレーキバンドとを備え、 前記ブレーキバンドは、静摩擦係数と動摩擦係数がほぼ
   等しい材料からなることを特徴とするテープ巻き付け装
   置のテープ張力調整機構。
2. 【請求項２】 前記材料は、ナイロンであることを特徴
   とする請求項１記載のテープ巻き付け装置のテープ張力
   調整機構。