JPH1121015A

JPH1121015A - テンション装置

Info

Publication number: JPH1121015A
Application number: JP9182031A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Nojima; 正晴野島; Masanori Ichimaru; 雅則一丸
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-07-08
Filing date: 1997-07-08
Publication date: 1999-01-26

Abstract

(57)【要約】【課題】単一又は複数の巻線線材のテンショントルク
を一定に保ち、断線・緩み等がなく安定した巻線がで
き、且つ操作性を簡素化したテンション装置を提供する
ことを目的とする。【解決手段】材料にテンショントルクを加えるスリッ
ププーリ４と、スリッププーリ４にテンショントルクを
付加するために取付けたボイスコイル１５と、スリップ
機構と、テンショントルクを検出するための検出機構
と、テンショントルクや振動に対応できるテンションア
ーム７を設け、検出されたテンショントルクと指令値に
対して変化量を逐次フイードバックし、テンショントル
クを一定に保つようにボイスコイル１５を制御するトル
ク制御手段を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、巻線等の材料を安
定したテンショントルクにて供給するテンショントルク
制御方式及びその制御方式を用いたテンション装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に材料を巻き取る巻線機には、テン
ショントルク変動が生じてもその変動を検出し設定され
たテンショントルクを保持するテンション装置を保有し
ている。従来のテンション装置は、テンショントルク変
動検出部にバネで固定されたテンションアームとポテン
ショメータを用い、テンショントルク変動に伴うバネの
変化量をポテンショメータにて測定し、電磁ブレーキ等
の制動部を制御していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来のテ
ンション装置ではテンショントルク検出にバネを用いる
ため、急激な変化に対しダンピング・振動等の変動が生
じると共にテンショントルク付加部のイナーシャが大き
いため、線材のテンショントルク張力安定に時間遅れが
生じるという問題点があった。またテンショントルク設
定時には、バネ圧やその他の機械的設定を調整する必要
があり、設定が困難であると同時に巻線中での設定値変
更は不可能であるという問題点があった。

【０００４】したがって本発明は、単一又は複数の巻線
線材のテンショントルクを一定に保ち、断線・緩み等が
なく安定した巻線ができ、且つ操作性を簡素化したテン
ション装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のテンション装置
は、材料にテンショントルクを加えるスリッププーリ
と、スリッププーリにテンショントルクを付加するため
に取付けたボイスコイルと、スリップ機構と、テンショ
ントルクを検出するための検出機構と、テンショントル
クや振動に対応できるテンションアームとを設け、検出
されたテンショントルクと指令値に対して変化量を逐次
フイードバックし、テンショントルクを一定に保つよう
に前記ボイスコイルを制御するトルク制御手段を備え
た。この構成により、単一又は複数の巻線線材のテンシ
ョントルクを一定に保ち、断線・緩み等がなく安定した
巻線ができ、且つ操作性を簡素化したテンション装置を
実現できる。

【０００６】

【発明の実施の形態】請求項１の発明のテンション装置
は、材料にテンショントルクを加えるスリッププーリ
と、スリッププーリにテンショントルクを付加するため
に取付けたボイスコイルと、スリップ機構と、テンショ
ントルクを検出するための検出機構と、テンショントル
クや振動に対応できるテンションアームとを設け、検出
されたテンショントルクと指令値に対して変化量を逐次
フイードバックし、テンショントルクを一定に保つよう
にボイスコイルを制御するトルク制御手段を備えた。こ
の構成により、単一又は複数の巻線線材のテンショント
ルクを一定に保ち、断線・緩み等がなく安定した巻線が
でき、且つ操作性を簡素化したテンション装置を実現で
きる。また線材に対し経時変化のない安定したテンショ
ントルクを付加することができる。

【０００７】請求項２の発明のテンション装置は、トル
ク制御手段としてテンション装置に取付けられた歪ゲー
ジ又は圧力センサーにより検出し制御回路に逐次フイー
ドバックし、設定されたテンショントルクに安定して制
御でき、被巻線体の形状・材料の速度・急激なテンショ
ン変化に関係なく一定に制御できるようにした。この構
成により、被巻線体の形状・材料の速度・急激なテンシ
ョン変化に関係なく一定なテンショントルクに制御でき
る。

【０００８】請求項３の発明のテンション装置は、テン
ショントルクの調整を電子制御とすると共に、テンショ
ントルク設定値及び線材の径等をキー入力と設定状態の
モニター表示機能とを備え、要望設定値に自動で簡単に
設定できるようにした。この構成により、要望設定値へ
の調整が自動で簡単に短時間で設定できる。

【０００９】請求項４の発明のテンション装置は、テン
ショントルクの調整を電子制御とすることにより、動作
中においても任意のテンショントルクへの設定変更を可
能とした。この構成により、機種切換等が簡単に短時間
で設定できる。

【００１０】請求項５の発明のテンション装置は、急激
なテンション変化や材料の微小振動に対するためのテン
ションアームにダンパー機構を設け、材料の振動を吸収
し変動の増幅を抑えるようにした。この構成により、急
激なテンション変化や材料の微小振動を吸収し、変動の
増幅を抑えることができる。

【００１１】請求項６の発明のテンション装置は、テン
ショントルクおよび線径の設定によりアームダンパーコ
イルに流す電流を制御することで、ダンパー機能の向上
を可能とした。この構成により、ダンパー機能を線径や
テンショントルクの違いによる微妙な変化の吸収が可能
となる。

【００１２】請求項７の発明のテンション装置は、テン
ショントルク検出部を内蔵することによりテンショント
ルクの変化を逐次フイードバックでき、又その出力部よ
り簡単にテンショントルクを確認できるようにした。こ
の構成により、テンショントルク変化への応答性を良化
すると共に、巻線工程におけるテンショントルク確認を
容易にできる。

【００１３】請求項８の発明のテンション装置は、スリ
ッププーリと本体に回転検出部を備えることにより、装
置の駆動を確認し、自動的にフイードバック制御を行う
ことを可能とした。この構成により、装置の駆動を自動
的に確認し、自動的にフイードバック制御を行う事がで
きる。

【００１４】請求項９の発明のテンション装置は、多数
台数のテンション装置のテンショントルク設定及び、材
料の線径設定を外部コントローラより一括設定ができる
ことを可能とした。この構成により、多数台数のテンシ
ョン装置を一括にコントロール・管理することができ
る。

【００１５】請求項１０の発明のテンション装置は、テ
ンショントルクの設定において前回の動作状態を記憶さ
せて次回通電時に前回設定条件での動作が可能とした。
この構成により、同じ仕様による巻線が繰り返しでき
る。

【００１６】請求項１１の発明のテンション装置は、テ
ンションアームバネの強さ設定において任意のテンショ
ントルク設定によりアームバネシャフトの角度をＤＣモ
ータで自動的に設定しテンションアームの効果を向上さ
せるようにした。この構成により、アームバネシャフト
の角度をＤＣモータで自動的に設定しテンションアーム
の効果を向上させることができる。

【００１７】請求項１２の発明のテンション装置は、低
イナーシャスリッププーリ機構により、高速巻き始めの
テンション変化を抑え線材の断線・緩みを低減させるよ
うにした。この構成により、高速巻き始めのテンション
変化を抑え線材の断線・緩みを低減させることができ
る。

【００１８】請求項１３の発明のテンション装置は、テ
ンション装置の動作中に現状のテンショントルクを表示
すると共に外部コントローラにもモニター出力し一括管
理を可能にした。この構成により、テンション装置の動
作中に現状のテンショントルクを表示すると共に外部コ
ントローラにもモニター出力し一括管理が容易に確実に
できる。

【００１９】請求項１４の発明のテンション装置は、テ
ンショントルクの変化に対しボイスコイル電流のリニア
な可変によりテンショントルクの変化を滑らかにし巻線
を速やかに安定させるようにした。この構成により、テ
ンショントルクの変化を滑らかにし巻線を速やかに安定
させることができ、より安定したテンショントルクが確
保できる。

【００２０】請求項１５の発明のテンション装置は、テ
ンション装置搭載の歪ゲージセンサーの経時変化を自動
的に補正し常に正確なテンション制御を可能とした。こ
の構成により、常に正確なテンショントルクが測定でき
高精度な制御ができる。

【００２１】本発明の一実施の形態について図面を参照
して説明する。図１は本発明の一実施の形態のテンショ
ン装置の側面図、図２は本発明の一実施の形態のテンシ
ョン装置の正面図、図３および図４は本発明の一実施の
形態のテンション装置の内部構造図、図５は本発明の一
実施の形態のテンション装置のテンション付加機構の断
面図である。

【００２２】図１は、テンション装置の側面に装着され
た操作パネルを示している。図中、ＳＷ１はトルク、運
転、線径の切替スイッチ、ＳＷ２、ＳＷ３、ＳＷ４は７
セグメント表示部の数値設定用スイッチ、ＳＷ５は内部
指令と外部指令の切替スイッチである。なおこのテンシ
ョン装置は、巻線機ににセットされるものである。

【００２３】図２において線材１はテンション装置の線
材ガイド部２及び線材押さえ３を通りテンショントルク
発生部のスリッププーリ４に巻きつけられ、トルク検出
部５及びガイドローラ６を通ってテンションアーム７の
先端に設けられたローラガイド８を通って被巻線体に巻
き取られていくものである。

【００２４】図４においてスリッププーリ４はテンショ
ントルクを付加するための機構としてボイスコイルとス
リップ機構を備えており、その構成は以下のようになっ
ている。スリッププーリ４は回転自在にさせるためベア
リング９を介してシャフト１０に取付けられると共に、
スリップトルクを発生するための摺動材１１をスリップ
プーリ４に固着し、スリップ材１２をケース１３に固定
している。スリッププーリ４にはマグネット又は、反射
板４９が固着されており、ケース１３には検出感知部５
０が取付けられている。

【００２５】スリップトトルク発生部として樹脂製のコ
イルボビン１４に巻線されたボイスコイル１５をケース
１３の内側にねじで固定し、シャフト１０のスリッププ
ーリ４と反対側に円筒状磁性材料よりなるスリップヨー
ク１６とスリップヨーク１６に固着されたマグネット１
７が挿入固定されている。

【００２６】トルク検出部５は歪ゲージ１８を１〜４枚
貼り付けた検出板１９と線材をガイドするローラ２０
と、その支軸２１を有し取付板２２に固定されケース１
３の所定の位置にねじにて取付けられている。このトル
ク検出部５はケース１３に設けられたガイドローラ６の
２個により所定の角度で配置されこの角度を保持するこ
とで検出トルクの安定性を確保している。テンションア
ーム７は線材ローラガイド８を先端に配置し、アームシ
ャフト２３のケース１３の外側に突き出した先端に固定
されている。

【００２７】アームシャフト２３はケース１３に組み込
まれたベアリング２４により支持されている。アームシ
ャフト２３のケース１３の内側には樹脂製のコイルボビ
ン２５に巻線されたアームダンパーコイル２６が固定さ
れておりアームシャフト２３のアームと反対側に円筒状
磁性材料よりなるダンパーヨーク２７とダンパーヨーク
２７に固着されたマグネット２８が挿入固定されてい
る。

【００２８】図２において、テンションアーム７に設け
られたｎ個の穴の任意の位置にテンションアームバネ２
９がとりつけられている。テンションアームバネ２９の
反対側はバネ支軸ホルダー３０に固定されたアームバネ
シャフト３１の先端に取付けられる。バネ支軸ホルダー
３０はバネ取付軸３２のケース１３の外側に突き出した
先端に固定されている。バネ取付軸３２はケース１３に
組み込まれたベアリング３３（図４）により支持されて
いる。

【００２９】図３において、バネ取付軸３２のケース１
３の内側には平歯車３４が固定されており、平歯車３４
に付けられたエンコーダスリットとケース１３に取付け
られたエンコーダ基板４１により、位置検出されると共
にさらにウォームフォイール３５とウォーム３６で減速
されており、ウォーム３６はＤＣモータ３７のシャフト
に圧入固定されている。ＤＣモータ３７はモータ取付板
３８にねじで固定され、モータ取付板３８はケース１３
にねじで取付けられている。３９は制御基板、４０は入
力基板である。

【００３０】図５においてスリッププーリ４は回転自在
にさせるためにベアリング９を介して軸受４３により支
持されたシャフト４２に取付けられると共に、スリップ
トルクを発生するための摺動材１１をスリッププーリ４
に固着し、スリップ材１２をケース１３に固定してい
る。

【００３１】スリップトルク発生部として、樹脂製のコ
イルボビン１４に巻線されたボイスコイル１５をスリッ
プアングル４７にねじで固定し、スリップヨークガイド
軸４４に固定された円筒状磁性材料よりなるスリップヨ
ーク１６とスリップヨーク１６に固着されたマグネット
１７がスリップヨークシャフト４６に挿入されておりス
リップヨークシャフト４６はスリップアングル４７に挿
入固定されている。

【００３２】トルク発生はスリップアングル４７にレバ
ーシャフト４８で回動自在に取付けられたスリップレバ
ー４５がスリップヨーク１６の動作によりシャフト４２
とレバーシャフト４８とスリップヨークガイド軸４４の
長さの比例分スリップトルクが強く得られる。

【００３３】次に図１に基づき本発明のテンション装置
の調整例を説明する。先ず作業者は入力基板に設置され
たスイッチＳＷ１にて初期設定するトルク及び線径を選
定し，トルク及び線径の条件をスイッチＳＷ２、ＳＷ
３、ＳＷ４にて７セグメントＬＥＤを見ながら３ケタの
数値設定を行い、設定終了後スイッチＳＷ１を運転の状
態に設定する。この際７セグメントＬＥＤは設定された
トルクを常時表示させておく。またＬＥＤ１、ＬＥＤ３
は各設定作業トルク、線径に対応して点灯、ＬＥＤ２は
テンション装置が運転状態になっている時に点灯する。

【００３４】本テンション装置はテンショントルク調整
に機械構造を伴わないため、巻取り作業中に初期設定を
変更する場合は再度スイッチＳＷ１を切り換え、各条件
を再設定した後スイッチＳＷ１を運転に設定するだけで
よい。また、巻線機本体より条件を変更する場合はスイ
ッチＳＷ５をＩＮからＯＵＴの位置に切り換えることに
より外部コントロールよりの変更が可能となり、単体お
よび一括のテンション装置のコントロールが可能であ
る。

【００３５】次に、以上の構成を用いたトルク制御の方
法を図２を参照して説明する。スリップ用ボイスコイル
電流値は線径設定値とトルク設定値によって次式により
設定する。

【００３６】Ｉ＝Ｋ・Φ・Ｔここで、Ｉ：スリップ用ボイスコイル電流、Ｋ：係数、
Φ：線径、Ｔ：テンショントルクである。

【００３７】アームダンパー機能の設定については設定
されたトルク値および線径によりダンパーコイルに流す
電流を設定する。アームバネは設定されたトルクおよび
線径によりバネの角度をそれぞれの位置へバネシャフト
に付加した光学式検出器による位置検出を行ない設定位
置へ移動する。

【００３８】次に運転スイッチをＯＮすることによりダ
ンパーコイルおよびスリップ用ボイスコイルに上記によ
り設定された電流を流す。スリッププーリは回転検出機
能を有し巻線開始を検出して下記トルクのフイードバッ
ク制御を行なう。

【００３９】次に動作中のトルク検出およびトルク制御
は線材にかかるテンショントルクを歪ゲージにて検出
し、その出力電圧と、設定線径と設定トルクから算出さ
れた基準電圧を比較しスリップ用ボイスコイルに流す電
流を可変しテンショントルクが目標トルクになる様にフ
イードバック制御を行う。

【００４０】また、歪センサー回路は周期的に無負荷時
の初期値を自動的に検知し、設定値との差が生じた場
合、設定値に復帰するように補正回路を保持している。

【００４１】また、設定テンショントルクに応じ、検出
電圧の増幅器のゲインを変え測定範囲の拡大と高精度を
実現している。

【００４２】制御基板３９（図３）は記録素子を搭載し
ており、前回の動作状態を記憶させておき、次回の通電
時に前回の動作条件をコントローラにフイードバックし
て、同条件での動作が可能である。新規に条件を入れた
場合は順次更新して行く。以上の制御方法により本装置
の各部分を制御動作させている。

【００４３】

【発明の効果】以上のように、本発明のテンショントル
ク調整制御回路によれば広範囲のテンション変動に追従
する事が可能となり、任意のテンション値が容易に設定
可能かつ作業中のテンション値変更も可能となり、殊に
巻線機にとってきわめて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のテンション装置の側面
図

【図２】本発明の一実施の形態のテンション装置の正面
図

【図３】本発明の一実施の形態のテンション装置の内部
構造図

【図４】本発明の一実施の形態のテンション装置の内部
構造図

【図５】本発明の一実施の形態のテンション装置のテン
ション付加機構の断面図

【符合の説明】

１線材２線材ガイド部３線材押さえ４スリッププーリ５トルク検出部６ガイドローラ７テンションアーム８ローラガイド９ベアリング１０シャフト１１摺動材１２スリップ材１３ケース１４コイルボビン１５ボイスコイル１６スリップヨーク１７マグネット１８歪ゲージ１９検出板２０ローラ２１支軸２２取付板２３アームシャフト２４ベアリング２５コイルボビン２６アームダンパーコイル２７ダンパーヨーク２８マグネット２９テンションアームバネ３０バネ支軸ホルダー３１アームバネシャフト３２バネ取付軸３３ベアリング３４平歯車３５ウォームフォイール３６ウォーム３７ＤＣモータ３８モータ取付板３９制御基板４０入力基板４１エンコーダ基板４２シャフト４３軸受４４スリップヨークガイド軸４５スリップレバー４６スリップヨークシャフト４７スリップアングル４８レバーシャフト４９マグネット（反射板）５０検出感知部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】材料にテンショントルクを加えるスリップ
プーリと、スリッププーリにテンショントルクを付加す
るために取付けたボイスコイルと、スリップ機構と、テ
ンショントルクを検出するための検出機構と、テンショ
ントルクや振動に対応できるテンションアームとを設
け、検出されたテンショントルクと指令値に対して変化
量を逐次フイードバックし、テンショントルクを一定に
保つように前記ボイスコイルを制御するトルク制御手段
を備えたことを特徴とするテンション装置。
【請求項２】前記トルク制御手段はテンション装置に取
付けられた歪ゲージ又は圧力センサーにより検出し制御
回路に逐次フイードバックし、設定されたテンショント
ルクに安定して制御でき、被巻線体の形状・材料の速度
・急激なテンション変化に関係なく一定に制御できるこ
とを特徴とする請求項１記載のテンション装置。
【請求項３】テンショントルクの調整を電子制御とする
と共に、テンショントルク設定値及び線材の径等をキー
入力と設定状態のモニター表示機能とを備え、要望設定
値に自動で簡単に設定できることを特徴とする請求項１
記載のテンション装置。
【請求項４】テンショントルクの調整を電子制御とする
ことにより、動作中においても任意のテンショントルク
への設定変更を可能とすることを特徴とする請求項１記
載のテンション装置。
【請求項５】前記テンションアームにダンパー機構を設
け、材料の振動を吸収し、変動の増幅を抑えることを特
徴とする請求項１記載のテンション装置。
【請求項６】テンショントルクおよび線径の設定により
アームダンパーコイルに流す電流を制御することで、ダ
ンパー機能の向上を可能とした請求項５記載のテンショ
ン装置。
【請求項７】テンショントルク検出部を内蔵することに
よりテンショントルクの変化を逐次フイードバックで
き、又その出力部より簡単にテンショントルクを確認で
きるようにしたことを特徴とする請求項１記載のテンシ
ョン装置。
【請求項８】スリッププーリと本体に回転検出部を備え
ることにより、装置の駆動を確認し、自動的にフイード
バック制御を行うことを可能としたことを特徴とする請
求項１記載のテンション装置。
【請求項９】多数台数のテンション装置のテンショント
ルク設定及び、材料の線径設定を外部コントローラより
一括設定ができることを可能としたことを特徴とする請
求項１記載のテンション装置。
【請求項１０】テンショントルクの設定において、前回
の動作状態を記憶させて次回通電時に前回設定条件での
動作が可能となることを特徴とする請求項１記載のテン
シション装置。
【請求項１１】テンションアームバネの強さ設定におい
て任意のテンショントルク設定によりアームバネシャフ
トの角度をＤＣモータで自動的に設定しテンションアー
ムの効果を向上させることを特徴とする請求項１記載の
テンション装置。
【請求項１２】低イナーシャスリッププーリ機構によ
り、高速巻き始めのテンション変化を抑え線材の断線・
緩みを低減させることを特徴とする請求項１記載のテン
ション装置。
【請求項１３】テンション装置の動作中に現状のテンシ
ョントルクを表示すると共に外部コントローラにもモニ
ター出力し一括管理が可能なことを特徴とする請求項１
記載のテンション装置。
【請求項１４】テンショントルクの変化に対しボイスコ
イル電流のリニアな可変によりテンショントルクの変化
を滑らかにし、巻線を速やかに安定させることを特徴と
する請求項１記載のテンション装置。
【請求項１５】テンション装置搭載の歪ゲージセンサー
の経時変化を自動的に補正し常に正確なテンション制御
が可能なことを特徴とする請求項１記載のテンション装
置。