CN100470691C - 卷线机的线材张力施加装置及其施加方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种以简单、价格低廉的结构、能在广泛范围内设定张力值的卷线机的线材张力施加装置及其施加方法，其特征为，由在圆周方向交替排列永磁铁NS极并能通过旋转装置转动的非磁性板，和被设置为与该非磁性板有一定间隔并可转动、与在前端部配置有线材导向部件的臂成一体安装的导体板构成；由所述旋转装置使非磁性板转动、以电磁感应作用在所述导体板上产生磁场，由在该磁场与所述永磁铁之间产生的转矩使所述导体板和臂转动，对线材施加张力。

Description

卷线机的线材张力施加装置及其施加方法

技术领域

本发明涉及一种进行变压器卷线及各种线轴卷线的卷线机的线材张力施加装置和张力施加方法，尤其涉及用简单的结构进行广范围张力值设定的卷线机上的张力施加装置和张力施加方法。

背景技术

在对变压器卷线及各种线轴进行卷线的卷线机上，使用对线材施加一定张力的张力施加装置。作为这样的张力施加装置，例如，在日本特开平4—292379号公报(在先技术)中，出示了如下装置，该装置由气缸施加线材张力的部和与此相连接、检测张力变化的松紧调节辊构成，当根据张力的变化使松紧调节辊的位置上下动时，可调整输送辊的转速，使松紧调节辊回到原来的位置，这样来控制给与线材一定的张力。

另外，在替代这种用气缸和松紧调节辊的日本特开平2000—128433公报(在先技术)中，出示了这样的装置，即，由一端自由转动、并在一端设置有线材的导向部件的张力臂、和连接在其张力臂中间的弹簧构成，通过弹簧的张力，施加于线材一定张力，并且当张力发生改变时，检测臂的转动角度，并控制线材输送马达的输送速度，使臂的角度回到基本角度，这样设定一定张力。

但是，上述在先技术1中所出示的装置，由于用调节气缸气压的节流阀进行张力值的设定，很难设定微小张力，另外，在先技术2所示的装置，由于张力值的设定范围由弹簧的伸缩范围决定，所以限制了对线材张力的设定范围，并且当要加大张力值的设定范围时，需要替换弹簧，非常麻烦。

另外，在这样的先技术1、2所示的装置中，改变施加在上述线材上的张力时，要一边检查松紧调节辊的变位，一边检查张力臂的角度变化，控制变位回到原来的位置，但是由于松紧调节辊及张力臂的响应是机械式的，所以因响应迟缓而容易产生过调节及摆动。另外，在这些装置中，需要气缸或气源及张力的调节马达等，使装置的结构复杂，自然不得不成为高价。

发明内容

为了解决这些课题，本发明的目的在于提供一种以简单、价格低廉结构，能在广范围内设定张力值的卷线机的张力施加装置和张力施加方法。

即，本发明是对悬挂在线材输送装置和卷绕装置之间的线材施加张力的方法，其特征在于，

具有：在圆周方向交替排列永磁铁NS极并连接旋转装置的非磁性板，和被设置为与该非磁性板有一定间隔而相对并可绕中心轴转动、与在前端部配置有线材导向部件的臂成一体安装的导体板；由上述旋转装置使非磁性板转动、以电磁感应作用在上述导体板上产生磁场，由在该磁场与上述永磁铁之间产生的转矩使上述导体板和臂朝与非磁性板相同的方向转动，对线材施加张力。

另外，作为实施本发明效果的装置，

是位于卷线机的线材输送装置和卷绕装置之间、并对上述线材施加张力的卷线机的线材张力施加装置；其特征在于：

由在圆周方向交替排列永磁铁NS极并连接旋转装置的非磁性板，和与该非磁性板构成有一定间隔而相对并可绕中心轴转动、以由上述非磁性板的旋转而导致电磁感应作用所产生的磁场和与设置在上述非磁性板上的永磁铁之间产生的转矩而朝与非磁性板相同的方向转动的导体板，和配置有线材导向部件并与上述导体板一体转动的臂构成；用通过上述非磁性板的旋转而转动的臂，对线材施加张力。

另外，作为配备这种张力施加装置的卷线机，

是具有线材的输送装置，和对从该输送装置输送出的线材施加张力的张力施加装置，和线材卷绕装置的卷线机，其特征在于：

将上述的张力施加装置，由在圆周方向交替排列永磁铁NS极并连接旋转装置的非磁性板，和与该非磁性板构成有一定间隔而相对并可绕中心轴转动、以由上述非磁性板的旋转而导致电磁感应作用所产生的磁场和与设置在上述非磁性板上的永磁铁之间产生的转矩而朝与非磁性板相同的方向转动的导体板，和配置有线材导向部件并与上述导体板一体转动的臂构成；用通过上述非磁性板的旋转而转动的臂，对线材施加张力。

通过在这样的卷线机上并用上述张力施加装置及张力施加方法，可以用旋转装置的旋转速度、或非磁性板和导体板之间的间隔调整施加于线材的张力。即，通过非磁性板的旋转，以设置在非磁性板上的永磁铁的电磁感应作用，在导体板上产生磁场，在该磁场和配置在非磁性板上的永磁铁之间产生使靠近的磁铁远离、使远离的磁铁靠近的作用的转矩。为此，导体板和非磁性板在相同方向上旋转，进而，该转矩，由于与设置有永磁铁的非磁性板的旋转速度(交变磁场的频率)、及非磁性板和导体板的间隔(磁路的磁阻)成正比，所以通过与导体板一体转动的臂对线材施加张力，同时，如上所述，用调节旋转装置的旋转速度或非磁性板与导体板之间的间隔，能够调节施予线材的张力。为此，本发明的卷线机的张力施加装置和张力施加方法，不仅是具有配置有永磁铁并连接旋转装置的非磁性板，和设置为与该非磁性板有一定间隔并可转动、与在前端部位配置有线材导向部件的臂成一体转动安装的导体板的非常简单且价格低廉的结构，而且可在广泛范围内连续设定张力，而且其张力的调节，也是非磁性板与导体板为非接触性的，没有机械性的接触，响应性良好的张力施加装置予和张力施加方法。并且该张力施加装置最好是将磁性板连接在上述非磁性板上，作为磁路的轭铁。

据此，能使配置在非磁性板上的永磁铁所产生的磁路的磁力变大，使导体板感应的磁场变大，并使导体板产生大的转矩，所以能提供在广泛范围内施加张力的张力施加装置。而且，上述导体板是磁性体最为理想。

如此，通过由磁性体构成导体板，使导体板感应的磁场变大，能在导体板上产生大的转矩，可提供广泛范围内施加张力的张力施加装置。并且进而理想的是设置有调节上述非磁性板与导体板间隔的调节装置。

据此，不仅由调节非磁性板的旋转速度，而且由调节非磁性板与导体板间隔可以调节张力，提供了能够在更大范围内设定张力的张力施加装置。并且，进而，本发明设有检测上述导体板转动角度的装置。

据此，施与线材张力的改变，能够根据该导体板转动角度的检测装置所检测出的角度来检测，由此能提供容易对应张力改变的张力施加装置。

进而本发明，设置有当由上述导体板的转动角度检测装置检测出导体板的转动角度改变时、通过变更线材输送速度、使导体板的转动角度回到原位而进行控制的控制装置。

据此，由检测导体板的转动角度检测装置检测出的张力的改变，通过控制装置变更线材输送速度可简便地进行调节，由此，可提供一种容易对应张力改变的张力施加装置。

附图说明

图1为表示本发明实施例的装置的概略构成图。

图2为表示本发明实施例的装置的概略侧视图。

图3为本发明中张力施加方法的说明图。

图4为配置有本发明的张力施加装置的卷线机的概略构成和控制方法的说明图。

具体实施方式

下面，根据附图详细说明本发明的具体实施例。但是，该实施例中所记载的构成部件的尺寸、材质、形状，其相应的配置等，特别是只要没有特定记载的，并不是将本发明的范围仅限定于此的意思，不过是简单举例说明。

图1为表示本发明实施例中的装置的概略构成图，图2为表示本发明实施例的装置的概略侧视图，图3为本发明中的张力施加方法的说明图，图4为配置有本发明的张力施加装置的卷线机的概略构成和控制方法的说明图。

图中的1是由铝等非磁性体构成并在圆周方向上交替配置了永磁铁、例如N极2和S极3的圆盘状非磁性板，4是与该非磁性板1等直径形成并连接在非磁性板1上、作为非磁性板1上的磁极2、3所产生的磁路的轭铁的铁等磁性体，5是使连接的非磁性板1与磁性体4旋转的马达，6是又铁或铝等构成并设置为与非磁性板1有一定间隙、可转动的导体板，7是与该导体板6一体转动并在前端部位设置有线材导向部件8、9的臂，10是线材，11是与导体板6一体转动的齿轮，12是与齿轮11相啮合的齿轮，13是检测臂7转动角度的编码器，14是导体板的中心轴，16是马达5的轴，17是中心轴14的轴承，18是张力施加装置的筐体，19是轴上具有滚珠丝杠20等、使马达5支承部件21沿未图示的导轨左右移动以改变非磁性板1与导体板6间隙的马达，40为本发明张力施加装置的控制器，41是输送马达，42是线材输送滚筒，43是卷绕马达，44是卷绕滚筒。

首先，根据图1、图2简单说明本发明的张力施加装置结构，将由铝等非磁性体构成、并圆周方向交替排列着永磁铁的例如N极2、S极3的圆盘状非磁性板1和与该磁性板1等直径并与磁性板1连接、作为制作非磁性板1上的磁极2、3的磁路的轭铁的铁等磁性体4，用支撑部件21支撑并可转动地安装在马达5的轴16上。而且，将由铁或铝等导体构成的导体板6的中心轴14，用设置在筐体18上的轴承17支撑，与上述非磁性板1以一定间隔相对设置，并在其中心轴14上安装了有线材导向部件8、9的臂7和齿轮11。另外，齿轮11，与安装在编码器13的轴上的齿轮12相啮合，可以检测臂7的转动角度，另外，马达5的支撑部件21，以使沿轴向安装着滚珠丝杠20等的马达19旋转，可在未图示的导轨上左右移动，并能够改变非磁性板1与导体板6的间隔。

首先，以图3来简单说明本发明的张力施加装置的原理，由马达5使在圆周方向交替排列的永磁铁2、3的非磁性板1旋转，与该非磁性板1以一定间隔相对设置自由转动的导体板6，通过在非磁性板1上设置的永磁铁2、3的电磁感应作用和非磁性板1的旋转，在导体板6上产生交变磁场。而且，通过该交变磁场产生涡流，如图3(A)所示，若在永磁铁N极2、S极3的位置，则由该涡流1，在导体板6上产生在非磁性板1侧为N极、其相反侧为S极的磁场。而且，非磁性板1旋转，反之如图3(B)所示，若在永磁铁N极2、S极3的位置，则由该涡流1产生在非磁性板1侧为S极、其相反侧的导体板6上为N极的磁场。由此产生的这些磁场，起着使相靠近的磁铁远离、相远离的磁铁靠近的作用，因此在非磁性板1与导体板6之间产生转矩，使导体板6与非磁性板1在相同方向上旋转。而且，该转矩与设置了永磁铁2、3的非磁性板1的旋转速度(交变磁场的频率)、及非磁性板1与导体板6的间隔成比例。为此，在本发明中，将该转矩作为张力使用，还设置了检测线材10的检测器，当张力改变时，调节非磁性板1的旋转速度，或非磁性板1与导体板6的间隔，可以容易地将一定的张力施加到线材10上。

下面，以图1、图2、图4更详细的说明本发明，如图4所示，使马达5处于不旋转状态，从卷线机的输送滚筒42通过设置在臂7上的线材导向部件8、9，对线材10施加适当的张力并卷绕悬挂到滚筒44上。在该状态下，由于马达5不旋转，所以不产生使导体板6旋转的方向的转矩，臂7牵拉线材10成水平状态。并且准备完成后，从控制器40发出的信号被传送到马达5，马达5开始旋转，通过配置了永磁铁2、3的非磁性板1旋转，如上所述，在导体6上产生交变磁场。而且，由该交变磁场产生涡流，在导体板6上产生使靠近的磁铁远离、使远离的磁铁靠近的作用的磁场。为此，在非磁性板1和导体板6之间，产生使导体板6与非磁性板1在相同旋转方向上旋转的转矩，导体板6旋转。而且与导体板6构成一体的臂7，从图1所示的水平方向向导体板6的旋转方向旋转，当加给线材10的张力与转矩相一致时停止。

为此，控制器40，通过由齿轮11、12旋转的编码器13的旋转角度，扑捉臂7的转动角度，据此，作为由输送滚筒42和卷绕滚筒44施加于线材10的张力进行记忆。接着，卷线机的控制器40，使位于线材导向部件8、9悬挂的线材10上游侧的输送马达41和位于下游侧的卷绕马达43旋转，随着从输送滚筒42将线材10的输送，同时由卷绕滚筒44将线材10卷绕。而且，在这样的状态下，对一边运转一边施加于线材10的张力由张力检测装置进行检测，为与所要求的张力值相适合而调节马达5的旋转速度，或使如图2所示的马达19旋转来调节非磁性板1与导体板6的间隔。

即，张力值小时，使马达5的转速上升，或如图2所示使马达19旋转，将非磁性板1与导体板6的间隔变小。例如，在使马达5的转速上升时，在导体板6上产生的交变磁场的频率上升，由于因该交变磁场产生的涡流与频率成比例，所以与由涡流产生的磁场成比例也增大，与非磁性板1的永磁铁2、3之间的作用使转矩上升。为此，臂7向使张力增加的方向转动。并且，当非磁性板1与导体板6的间隔变小时，空隙狭小，磁路的磁阻变小而那部分的磁场增强。从而作用转矩增大，臂7向使张力增加的方向转动。同时，如果张力值过大，则完全相反，使马达5的转速减小，如图2所示使马达19旋转，增加非磁性板1与导体板6的间隔。于是与上述相反，磁场变小，转矩减小，臂7向使张力减小的方向旋转。

于是，由该臂7的旋转，通过齿轮11、12，编码器13的旋转，控制器40将其检测出，例如，在使施加于线材10的张力增加时，传送使输送马达41转速减少的指令。为此，线材10输送速度变慢，在卷绕马达43的转速为一定的情况下，对线材10施加的张力增加，臂7回到输送马达41和卷绕马达43旋转前的转动角度。反之在使张力减小时，控制器40使输送马达41的转速增加，为此线材10的输送速度加快，张力减小，同样臂7还是回到原来的角度。

像这样进行卷线作业的原理，在卷线作业中，不管任何原因出现张力改变时，也完全一样根据编码器13检测出的臂7角度的变化，与上述的相同的操作使线材的张力值能够立即回到设定值。

根据这样结构的卷线机张力施加方法和张力施加装置，给予线材的张力，能够用马达5的旋转速度，或非磁性板1与导体板6之间的间隔进行调节，不仅非常简单、价格低廉，而且可以连续在广泛范围内设定张力。同时其张力调节，是非磁性板与导体板为非接触性的，也没有机械性结合，提供了一种响应性良好的张力施加装置和张力施加方法。

另外，在以上的说明中，对将连接了磁性体4的非磁性板1与马达5直接结合并使其旋转进行了说明，但也可以用齿轮等间接地驱动旋转，同样臂7也可以是由导体板6的轴14通过齿轮等进行转动那样的结构。另外，将非磁性板1与导体板6的间隔调节装置为用马达19与滚珠丝杠20等使马达5的支撑部件21移动的结构，使导体板6侧移动的结构当然也完全可以。

(发明效果)

根据以上所述的本发明，对线材的张力，可用调节旋转装置的旋转速度或非磁性板与导体板的间隔进行，不仅非常简单、价格低廉，而且可以在广泛范围内设定张力值。另外其张力的调节，是非磁性板与导体板为非接触性的，也没有机械性结合，能够提供响应性良好的张力施加装置和张力施加方法。

而且，通过在上述的非磁性板上接合磁性板来作为磁路的轭铁，能使配置在非磁性板上的永磁铁所产生的磁路的磁力变大，使导体板感应的磁场变大，并使导体板产生大的转矩，所以能提供在广泛范围内施加张力的张力施加装置。

而且，根据由磁性体构成的上述导体板，通过磁性体构成导体板，在导体板上感应的磁场增大，能在导体板上产生大的转矩，能提供在广泛范围内施加张力的张力施加装置。

而且，根据设置了调节上述非磁性板与导体板间隔的调节装置，通过所设置的调节非磁性板与导体板间隔的调节装置，不仅由调节非磁性板的旋转速度，而且由调节非磁性板与导体板间隔来调节张力，能提供在更大范围内设定张力的张力施加装置。

而且，通过设置了上述导体板转动角度的检测装置，施与线材张力的改变，能够根据该导体板的转动角度检测装置所检测出的角度来检测，由此能提供容易对应张力改变的张力施加装置。

而且，当由上述导体板的转动角度检测装置、检测出导体板转动角度改变时，通过设置可改变线材输送速度、使导体板转动角度回到原位进行控制的控制装置，使得由导体板的转动角度检测装置检测出的张力的改变，能够用控制装置改变线材的输送速度而容易地进行调节，为此，提供了能容易对应张力改变的张力施加装置。

Claims (8)

1.一种卷线机的线材张力施加装置，位于卷线机的线材输送装置和卷绕装置之间、并对所述线材施加张力；其特征在于：

由在圆周方向交替排列永磁铁NS极并连接旋转装置的非磁性板，和与该非磁性板构成有一定间隔而相对并可绕中心轴转动、以由所述非磁性板的旋转而导致的电磁感应作用所产生的磁场和与设置在所述非磁性板上的永磁铁之间产生的转矩而朝与非磁性板相同的方向转动的导体板，和配置有线材导向部件并与所述导体板一体转动的臂构成；用通过所述非磁性板的旋转而转动的臂，对线材施加张力。

2.如权利要求1所述的卷线机的线材张力施加装置，其特征在于：将磁性板与所述非磁性板接合，作为磁路的轭铁。

3.如权利要求1所述的卷线机的线材张力施加装置，其特征在于：所述导体板是磁性体。

4.如权利要求1所述的卷线机的线材张力施加装置，其特征在于：设置有调节所述非磁性板与导体板间隔的调节装置。

5.如权利要求1所述的卷线机的线材张力施加装置，其特征在于：设置有检测所述导体板的转动角度的装置。

6.如权利要求5所述的卷线机的线材张力施加装置，其特征在于：设置有控制装置，当通过所述导体板的转动角度检测装置检测出导体板转动角度改变时，以变更线材的输送速度、使导体板的转动角度回到原位的方式进行控制。

7.一种卷线机，具有：线材的输送装置，和对从该输送装置输送出的线材施加张力的张力施加装置，和线材卷绕装置，其特征在于：

将所述的张力施加装置，由在圆周方向交替排列永磁铁NS极并连接旋转装置的非磁性板，和与该非磁性板构成有一定间隔而相对并可绕中心轴转动、以由所述非磁性板的旋转而导致的电磁感应作用所产生的磁场和与设置在所述非磁性板上的永磁铁之间产生的转矩而朝与非磁性板相同的方向转动的导体板，和配置有线材导向部件并与所述导体板一体转动的臂构成；用通过所述非磁性板的旋转而转动的臂，对线材施加张力。

8.一种张力施加方法，对悬挂在线材输送装置和卷绕装置之间的线材施加张力，其特征在于：

具有：在圆周方向交替排列永磁铁NS极并连接旋转装置的非磁性板，和被设置为与该非磁性板有一定间隔而相对并可绕中心轴转动、与在前端部配置有线材导向部件的臂成一体安装的导体板；由所述旋转装置使非磁性板转动、以电磁感应作用在所述导体板上产生磁场，由在该磁场与所述永磁铁之间产生的转矩使所述导体板和臂朝与非磁性板相同的方向转动，对线材施加张力。

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