JPS6038306B2 - 巻線機における電線の張力制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、非円形巻枠に整列巻したコイルを形成すべく
電線が巻回される際、巻枠に巻回される電線の供給速度
の周期的な変化に併なう電線の張力変動を防止し、電線
の張力を一定にするようにした張力制御装置に関するも
のである。

非円形形状の巻枠に多層状コイルを整列形成する場合、
回転軸に取付けた巻枠が一定速度で回転すると、その回
転軸の回転位置によって巻回される電線の供給速度に周
期的変化が生ずることは明らかである。

一般に巻線において、電線の巻取り速度が急に減少する
時には電線、テンショナーのリールなどの持つ慣性力の
ため、電線の張力が激減し、巻取り速度の減速度が大き
い場合は電線に弛みが生ずる。逆に、巻取り速度が急増
する場合、同様の理由により電線の張力は増大する。こ
の現象は非円形の巻枠に巻線を行なう場合、巻線が高速
になればなる程急激な張力変化となって現われる。この
ように張力が急変する現象は巻線過程上好ましいとはい
えない。というのは、張力激減の場合には電線が弛んで
しまい、その直後の整列巻線が困難となるばかりか、供
給速度が急増した場合は張力が増大となって電線が伸び
るようになり、単位長さ当たりの抵抗値が変化したり、
あるいは被覆絶縁材料が電線表面より剥離して絶縁性が
不充分となったり、最悪の場合には断線するといった事
も起こる。このように、電線の張力変動は巻線工程にお
いて種々の問題を提起するので、可能な限り一定である
ことが望ましい。

このため、張力を一定にるための制御機構が従来より考
えられているが、その制御が十分でないのが実状である
。第１図は従来の制御機構の概略を示したものである。
この図によると、巻線用の電線２は巻取りール１より線
出し供給され、ブレーキリール１２に適当数回巻回され
てからローラ支持榛４の先端に取付されたローラ３を介
して図示していない巻枠側に供給される。電線２が矢印
Ａ方向に供給されるのは、巻枠の回転によって電線２に
巻枠側から引張力が作用することに基ずく。この場合、
引張力が変化すれば張力も変化するが、この張力変化を
吸収して張力を一定にするために設けられているのが、
張力変化によってそのブレーキ力が変化せしめられるよ
うにされたブレーキリール１２である。すなわち、電線
２に張力変化があれば、その変化は支点６を回転支点と
するローラ支持綾４の回動位置変化となって現われ、こ
の回動位置変化はカム７、カムローラ８を介し、支点１
１を回動支点としたブレーキリール支持棒９の回動位置
変化となる。

この場合、ブレーキリール支持榛９の池端には一体構成
に電線２を巻回したブレーキリール１２とサブブーレー
キリール１４とが回転可能に取付けてあり、サブブレー
キリール１４の外周面には支点１７を回動支点としてブ
レーキシュ−亀３が押圧接触されるように取付け、その
押圧接触力を電線２の張力いかんによって可変制御する
。ブレーキリール支持棒９の回敷位置変化は、支点１７
を回動支点とし、端にブレ−キシュー１３と装置本体１
８との間にスプリング１５を有するブレーキレバー１６
の回動位置変化となって現われ、その回転位置変化によ
ってスプリング１５によるブレーキシューｉ３の押圧接
触力は加減されるものである。これによりブレーキリー
ル１２はサブブレーキリール１４を介して回転トルクが
制御され、電線２には一定の張力が与えられるようにな
るわけである。なお、スプリング５，１０の作用につい
ては特に説明するまでもないことであろう。この制御機
構によると、張力変化が急激に変化する場合以外は特に
問題を生じない。

しかしながら、急激に変化する場合には、張力変化を伝
達する支持陣４，９などの制御機構全体の有する慣性が
大きく、速応性に欠けるばかりでなく、機悪の場合には
ローラ支持棒４，９が振動を生じることになり、張力の
一定制御が良好に行なわれない欠点がある。本発明の目
的は、巻回される電線の速度が周期的に変化してもその
巻枠に供孫合される電線の張力を一定にすべ〈制御する
ことにより非円形コイルを整列状態良好にして形成する
ことにある。

本発明は、非円形のコイル巻枠を取付ける回転０軸に、
コイル巻枠の形状に従う位置検出対象を備えた回転位置
設定手段、および該回転位置設定手段と巻枠形状とを同
位相にて巻枠を取付けられる位相合せ手段と、該検出し
た回転位置信号により巻枠形状に沿う所定のブレーキ電
圧を出力し、電線の供給速度を制御する制御手段、並び
にブレーキ手段および供給電線に予め一定の張力を与え
るプリテンション手段を備えて成ることを特徴とするも
のである。以下、本発明の−実施例を第２図〜第４図に
従って詳述する。

まず、第２図ａ，ｂについて説明すると、第２図ａは電
線の張力制御装置の全体的構成を示したもので、第２図
ｂはその一部を別方向から見た図である。図示の如く、
回転軸２０は段付形状を成しており、その大蚤部２０ａ
には、回転角度検出用の穴Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｌを施
こし、巻枠２１の位置決め用ピン５０を突設した回転角
度検出用の円板２２が固定してある。

また、回転軸２０の小径部２０ｂの端部にはねじ山が形
成してあり、その４・蓬部２０ｂに、矩形状にコイルを
形成するための角形の巻胸部５１を有し、中心に円形の
取付穴５２を有し、かつ、両側に鍔５３ａ，５３ｂを有
した巻枠２１が鉄め込んである。その巻枠２１の一方の
鍔５３ａの綾部には切欠き５４が形成してあり、その切
欠き５４に前記、円板２２のピン５０を競合し、円板２
２に設けた位置検出用の穴Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｌとの
位相を合せ得るようにしてある。このように位置決めし
た状態で小窪部２０ｂにナット５５を螺合することによ
って回転軸２０に巻枠２１を固着してある。そして、こ
の回転軸２０‘ま図示していない駆動源により矢印Ｐ方
向に回転できるようにしてある。前記、円板２２に形成
した巻枠２１の回転角検出用の穴Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，
Ｌは、後述する電磁ブレーキ２８の時定数に相当間の回
転角だけ前方に設けてある。

さらにこの円板２２の上方には穴Ａ，Ｂ，ＩＣ，…，Ｌ
を検出するためのホトセンサーによる検出器２３が取付
けてあり、円板２２の回転により検出した穴の位置信号
をパルス信号として後述のシフトレジスタ２４に送出す
るように接続してある。また、２５は巻線用の電線２６
を巻菱してあるリール、２７は電磁ブレーキ２８を有し
たブレーキリール、２９はリール２５より電線２６を送
給する場合にその電線２６に一定の張力を与えるプリテ
ンション装置、３０，３１は供給電線２６の案内リール
並びにローラを示す。

そして、回転軸２０を回転駆動し、ローラ３１を図示し
ていない駆動手段によって矢印Ｑ方向にトラバース制御
することにより、プリテンション装置２９、ブレーキリ
ール２７およびリール３０を介してリール２５より矢印
Ｂ方向に操出した電線２６を巻枠２１の巻胴部５１にコ
イル３２として多層状に巻回するものである。ここで巻
枠２１に電線２６を巻回する際、巻枠の角部と平坦部と
では電線の引張強度（引張速度）が違うことは明らかで
、張力は急激に変動するが、この変動を吸収するために
本発明によって設けたのが、巻枠の形状に従って巻線の
速度を制御する回転角位置検出用の円板２２並びに検出
器２３、そしてブレーキリール２７に取付けた電磁ブレ
ーキ２８並びに位置検出信号によって電磁ブレーキ２８
への印加電圧を制御する制御回路４０、さらには供給電
線２６に一定の張力を与えるプリテンション装置２９で
ある。

この構成により、電磁ブレーキ２８をその応答性を考慮
して巻枠２１の回転角度に応じた制御を行なえば、矩形
形状の巻枠２１の角部、平坦部に追随して張力をほぼ一
定にして巻回することができる。次に、供給電線２６の
張力制御を行なう電磁ブレーキ２８の制御手段について
述べると、回転軸２０に固定した円板２２の穴Ａ，Ｂ，
Ｃ，・・・，Ｌを検出器２３により検出し、その出力信
号を制御回路４０‘こ取込み、そこで予め設定された電
圧出力によって行なうものである。

すなわち、制御回路４０は、検出器２３からの出力パル
スを得、回転角度毎にシフトパルスを出力するシフトレ
ジスタ２４と、そのシフトレジスタ２４よりの出力パル
スに応じて５種類のデータを出力するデータ′選択回路
３３と、そのデータ選択回路出力により切換制御される
スイッチ３４〜３８と、ブレーキ電圧設定用の可変抵抗
４１〜４５並び抵抗４６，４７を接続してなる増幅器４
８とから構成してある。前記検出器２３からの出力パル
スにもとずし、て電磁ブレーキ２８をいかに制御するか
を第３図〜第６図の波形図並びに第７図のタイムチャー
トに示す。

第３図は、第２図ａのリール２５から操に出した電線２
６を巻枠２１に１巻回する場合、その電線２６にかかる
張力の変イＱ伏態を示したものであり、第４図はそのと
きの線速度を示したものである。

図示の符号Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｌ，Ａ′は前記の円板
２２に設けた穴Ａ，Ｂ，Ｃ，・・・，Ｌの検出によって
電磁ブレーキ２８へ電圧印加する位置を示したものであ
る。また、第５図はその各々の位置でのブレーキ力を示
したもので、電磁ブレーキ２８へのブレーキ電圧の印加
時点とブレーキ電圧印加によって発生されるブレーキ力
の発生時点との間には時間的なずれ（時定数）があるこ
とから、その時間的ずれを考慮して第６図の如くブレー
キ電圧Ｖ＾，ＶＢ，Ｖｃ，Ｖｏ，ＶＦの如く５ステップ
で事前に供給印加するものである。なお、この電圧値の
設定は可変抵抗４１〜４５により行なうものである。以
下、第７図のタイムチャートに従って巻枠を１回転した
場合の動作説明を行なう。

まず、円板２２を固定した巻軸２０の小径部２０ｂに巻
枠２１を挿入し、その巻枠２１の切欠き５４に円板２２
のピン５０を舷合した状態で外側方向よりナット５５を
螺合して固定する。そして、リール２５より電線２６を
繰り出し、プリテンション装置２９，ブレーキリール２
７，案内リール３０，並びにローラ３１を介して巻貝同
部５１に巻回する。この状態で回転軸２０を回転すると
、角度位置検出器２３より第７図イの如く時系列的に出
力されるパルスＡ，Ｂ，Ｃ，…，Ｌをシフトレジスタ２
４に入力する。そこでシフトレジスタ２４は、巻枠２１
を半回転する毎に発するシフトレジスタデ−タロードパ
ルス（第７図口）内で第７図ハ，二，木，へ，トの如き
パルスを出力し、後の半回転でこれを繰り返えし出力す
る。この出力パルスはデータ選択回路３３に入力され、
データ選択回路３３からは第７図チ，リ，ヌ，ル，ラの
如く出力パルスＱ＾，ＱＢ，Ｑｃ，Ｑ。，Ｑｓが出力さ
れる。それによって第２図ａのスイッチ３４〜３８は開
閉制御され、第６図の如きブレ−キ電圧を得る。この電
圧を増幅器４８を介して電磁ブレーキ２８に印加し、第
３図に示す電線の張力変動に応じた電線の速度制御を第
４図に示すように行なう。これによって、巻枠に巻回さ
れる電線の供給速度の周期的な変化に伴なうその電線の
張力変動を防止するものである。なお、上述の実施例で
は回転軸に取付けた巻枠の回転位置検出手段として、回
転軸に円板を取付け、それに回転位置の検出対象となる
複数個の穴を施こし、ホトセンサーによって検出する場
合について示したが、検出対象は穴に限るものではなく
、例えばマグネットなどを取付けてスイッチ信号を得る
ようにすることも別の実施例として容易に推考できる。

上述の実施例からも明らかなように本発明によれば、コ
イル巻枠の形状に応じてコイル形成用電線に適当強さの
張力制御ができるようにしたので、電線にかかる張力の
大きさをコイル形成中、常に略々一定にすることができ
「安定した整列状態でコイルを形成することができる。

また、単位長さ当たりの抵抗値の変化、並びに複覆絶縁
材料の剥離などの事故も防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の巻線機における電線の張力制御機構図、
第２図ａは本発明による張力制御装置の一実施例を示す
全体的構成図で、一部を断面にて示してある。 第２図ｂはその一部分の側面図、第３図は第２図に示す
巻枠を回転した場合において電線にかかる張力の変化状
態を示した図、第４図は第３図の張力変化に応じて電線
の供給速度を制御した場合の図ｔ第５図はブレーキ力の
変イけ氏態を示した図「第６図はブレーキ電圧の変イＱ
伏態を示した図、第７図は第２図に示す電線の張力制御
装置の動作説明をするためのタイムチャートである。２
０……回転軸、２１……巻枠、２２……円板、２３……
検出器、２４……シフトレジスタ、２５……リール、２
６・・・・・・電線、２７……ブレーキリール、２８・
…−・電磁ブレーキ、２９・・・…プリテンション装置
、３０…・・・案内リール、３１・…・・ローラ、３２
……コイル「 ３３・・・・・・データ選択回路、３４
〜３８……スイッチ、４０……制御回路、亀亀〜４５…
…可変抵抗、４６，４７……抵抗．４８…・・・増幅器
、５０・…・・ピン、５１…・・・巻腕軸、Ｓ２……取
付穴、５３ａ，５３ｂ・・・・・・金誓、５４・…。 ・切欠き、５５……ナット「Ａ，Ｂ，Ｃ，〜Ｌ・・・…
位置検出穴。第１図 第２図 第３図 第４図 第５図 第６図 第？図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ コイル巻線機の回転軸に非円形形状の巻枠を取付け
   、該巻枠に案内リールを介して一定の張力を与えた巻線
   用の電線を供給し、電線を巻枠に整列状態に巻回してコ
   イルを形成するようにした巻線機における電線の張力制
   御装置であつて、前記、回転軸に取付けた巻枠の回転位
   置を複数の位置で検出できるように複数の検出対象を備
   えた検出板と、該検出対象の検出器と、前記、検出板と
   巻枠の回転方向の位置を合せるための位置合せ装置と、
   前記、巻枠にコイルを形成するための供給電線に予め一
   定の張力を与えるプリテンシヨン装置と、巻枠の回転位
   置に対応して電線に適宜張力を与える電磁ブレーキを備
   えたブレーキリールと、該電磁ブレーキに供給するブレ
   ーキ電圧を複数個設定でき、前記検出器からの信号によ
   り複数個設定したブレーキ電圧を順次電磁ブレーキに印
   加する制御回路とから成ることを特徴とする巻線機にお
   ける電線の張力制御装置。