CN102798495A - 张力检测机构 - Google Patents

Abstract

一种张力检测机构，能仅对因张力而产生的负载进行检测。由检测辊子(2)、轴台(3)、滑块(4)一体组装而成的检测件是被保持成因承受到长条部件(7)的张力而能在水平方向上自由移动的张力检测机构，检测件在滑块(4)的滑动部(4b)与固定于筐体(100)的导轨(5)嵌合的状态下，因在水平方向上承受到张力而沿着导向部(5)在水平方向上滑动。导轨(5)保持检测件并承受、支承检测件的重力方向上的负载。当检测件因张力而在水平方向上移动时，滑块(4)的前端部(4c)与配置于筐体(100)内的张力检测器(1)的基板(10)抵接，张力检测器(1)读取因张力而旋转变位的基板(10)的变化量。

Description

张力检测机构

技术领域

本发明涉及一种能对在开卷或卷绕纸、膜、线、金属线等长条部件时作用于长条部件的张力进行检测的张力检测机构。

背景技术

张力检测机构的传感器部分即张力检测器在用于对长条部件的张力进行控制的设备中使用，在张力检测对象是纸、膜等具有规定宽度的大宽度材料且检测辊子沿轴向较长的情况下，在轴的两端部各使用一台，共计两台，在张力检测对象是线、金属线这样的宽度不大材料且检测辊子沿轴向较短的情况下，使用一台张力检测器。

在图9中，示出了现有张力检测机构的侧视图。

现有张力检测器101包括基板110，该基板110例如被螺栓固定在装置的水平面上，并因承受朝下(重力方向)的张力而以铰链为支点进行旋转变位。在该张力检测器101的基板110上通过螺栓固定有轴台103，检测辊子102被轴台103支承。

通过在检测辊子102的两侧各配置一根共计两根导辊106，并使被张力检测构件即长条部件107穿过导辊106与检测辊子102之间，使得当施加材料张力时，负载朝下作用于张力检测器101，张力检测器101将该负载作为电信号加以输出。用于对长条部件107的张力进行控制的设备接收来自张力检测器101的负载信号，并将负载信号转换为张力，从而进行张力的控制、显示。

然而，在现有张力检测机构中，张力检测器101的基板110采用以下结构：除了被张力检测构件的张力以外，还始终在重力方向上承受因检测辊子102和轴台103的自重而产生的负载。

在现有张力检测机构的情况下，需进行张力检测器101的选定、安装、校正这些用于使用的主要作业。在垂直方向分力不超过额定负载(允许负载)的范围内进行张力检测器101的选定，所述垂直方向分力是因检测辊子102和对检测辊子102进行支承的轴台103的自重而产生的负载和因张力而产生的负载加在一起作用于张力检测器101的基板110表面的垂直方向分力。关于张力检测器101的详细选定计算记载于现有文献中(例如，参照非专利文献1)。

另外，为检测张力需进行张力校正。张力校正包括对张力检测器101的皮重进行抵消的调零和预先设定最大张力的间距(span)调整，由于张力检测器101的安装角度及材料的通过角度(日文：通紙角度)等条件在进行张力检测的各部位都不同，因此需在各部位进行调零和间距调整。在调零中，检测辊子102和轴台103为皮重，将此时的张力检测器101的输出信号设为调零值。另外，在间距调整中，使绳穿过检测辊子102的中央，在该绳的前端悬挂作为间距目标值的砝码，并将此时的对来自张力检测器101的输出信号施加到达满标度张力的范围的信号设为间距调整值。通过进行这种调零和间距调整能检测张力。关于张力校正的详细情况记载于现有文献中(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本专利特開2004-333298号

非专利文献1：“三菱电机离合器/制动器(粉末式、滞后式)/三菱张力控制器2010年度版”、2010年3月、三菱电机株式会社发行

在现有张力检测机构中，张力检测器承受到因检测辊子和轴台的自重和张力的强度而产生的负载加在一起后作用于基板的负载，作为与水平的基板面垂直的垂直方向分力。因此，在不考虑因检测辊子和轴台的自重而产生的负载，而仅以因张力而产生的负载的大小来选定张力检测器的额定负载(允许负载)的情况下，两者的合力可能会超过张力检测器的额定负载，不能进行适当的选定，从而不能对张力进行检测。

现有的张力检测器的选定是在与张力检测器的大致水平的基板面垂直的垂直方向(朝下)分力、即因检测辊子和轴台的自重而产生的负载与因张力而产生的负载的合计值不超过额定负载的范围内进行的。因此，在因检测辊子和轴台的自重而产生的负载比例较大，而因张力所产生的负载比例较小的情况下，存在以下问题：不得不必须使用额定负载较大的张力检测器，因张力而产生的负载与额定负载的比例变小，从而使检测精度变差。

发明内容

本发明为解决上述问题而作，其目的在于获得一种能使张力检测器仅承受到因张力而产生的负载的张力检测机构。

本发明的张力检测机构包括：检测件，该检测件配置成在承受到来自被搬运的被张力检测构件的张力的作用下能在水平方向上自由移动；以及张力检测器，该张力检测器对作用于上述检测件的上述张力进行检测。

根据本发明的张力检测机构，由于张力检测器从检测件仅承受到因张力而产生的水平方向上的负载，因此，能提高张力的检测精度。

附图说明

图1是本发明实施方式1的张力检测机构的主要部分截面侧视图。

图2是从另一方向观察到的本发明实施方式1的张力检测机构的侧视图。

图3是示意地表示使用本发明实施方式1的张力检测机构检测出的张力大小的图。

图4是本发明实施方式2的张力检测机构的主要部分截面侧视图。

图5是本发明实施方式3的张力检测机构的主要部分截面侧视图和从另一方向观察到的侧视图。

图6是表示本发明实施方式4的自动调心式轴台的图。

图7是表示将本发明实施方式4的自动调心式轴台装入张力检测机构的情况下的动作的图。

图8是本发明实施方式5的张力检测机构的滑块前端部的放大图。

图9是现有张力检测机构的侧视图。

(符号说明)

1    张力检测器

2    检测辊子

3    轴台(轴承部)

4、41    滑块

4a  头部

4b   本体部(滑动部)

4c、41cc  前端部

4d   凸部

5、51  导轨

5a、51a  导向部

6   导辊

7   长条部件

8   负载点

9   铰链

10   基板

41a  平板部

41b  突起状构件(滑动部)

41c  突起状构件

100  筐体

具体实施方式

实施方式1

在本申请发明中，为了形成张力检测器仅承受因张力而产生的负载的机构，提出了以下方案：采用使承受检测辊子及轴台等的张力的检测件与张力检测器分离的结构，并采用因检测件的自重而产生的负载在重力方向(铅垂方向)上起作用、因张力而产生的负载在水平方向上起作用的结构。因此，在本申请中，因检测件的自重而产生的负载的水平方向分力和与该水平方向分力垂直的因张力而产生的负载的重力方向分力都为零，导轨(后述)承受所有因由检测辊子、轴台等构成的检测件的自重而产生的负载，张力检测器仅承受因张力而产生的负载。

以下，根据图1～图3对本发明实施方式1进行说明。在图1中，示出了本发明实施方式1的张力检测机构的主要部分截面侧视图。在全图中，XY平面表示水平面，Y轴表示重力方向。张力检测器1通过螺栓(未图示)等固定构件安装固定于例如装置的筐体100的内壁面，基板面配置于YZ平面。检测辊子2的轴与筐体100的侧壁面(YZ平面)平行，且配置于水平方向上，检测辊子2的轴向两端部分别被轴台3支承。在钉状的滑块4的平板状的头部4a上，利用螺栓等固定有轴台3。导轨5固定于装置的筐体100。导轨5的固定方法有各种方式，但在图1中，作为该固定方法的一例，示出了设置贯穿筐体100侧壁的孔部，并在沿水平方向(X轴方向)将导轨5插入该孔部中的状态下将导轨5固定于筐体100的情况，导轨5的作为与滑块4的滑动面部的导向部5a设置成沿水平方向(X轴方向)延伸。

滑块4如上所述是钉状构件，主要由对轴台3进行固定的平板部所构成的端部(头部4a)、与导轨5的导向部5a嵌合的圆柱状的本体部4b(滑动部)及与本体部4b相连并与张力检测器1抵接的前端部4c构成。在导轨5中设有通孔作为导向部5a，但在本体部4b为圆筒状的情况下，导向部5a的开口形状为圆形，其中上述通孔以能将本体部4b保持成可穿过、滑动的尺寸开口。

另外，在设置于装置的状态下，滑块4配置成其轴向水平地配置在X轴方向上，作为滑动部的本体部4b穿过导轨5的导向部5a，位于本体部4b的延长线上的前端部4c朝向筐体内部侧，头部4a朝向筐体外部侧，且该滑块4能沿着导轨5的导向部5a的延伸方向滑动。

滑块4的设于本体部(滑动部)4b与前端部4c的交界处的凸部4d是用于使滑块4的本体部4b不脱离导轨5的防脱构件。滑块4的位于该凸部4d与头部4a之间的范围(如箭头所示)是能滑动的范围。

在图1的例子中，示出了滑动部(本体部4b)的轴和检测辊子2的轴配置于水平的同一平面(XY平面)上的情况。滑块4及导轨5由刚体构成。

图2是从另一方向观察到的图1的张力检测机构的侧视图。如图2所示，检测辊子2被沿着筐体100的侧壁面在水平方向(Y轴方向)上分离配置的两台轴台3支承，检测辊子2的轴配置在Y轴方向上。

隔着检测辊子2配置的两根导辊6的轴也配置在Y轴上，并按照一根导辊6、检测辊子2、另一根导辊6的顺序，以在上下方向(Z轴方向)上排列的方式配置于筐体100的外侧面。两根导辊6被未图示的固定构件固定在筐体100上。在该导辊6与检测辊子2之间穿过进行张力检测的长条部件7来进行张力检测。

当对长条部件7施加张力时，对检测辊子2进行保持的滑块4承受到因张力而产生的负载而朝张力检测器1侧在水平方向(X轴方向)上移动，使得滑块4的前端部4c按压张力检测器1的负载点8。张力检测器1的负载点8是承受负载的中心点。张力检测器1包括传感器主体部、刚体的板状构件的基板10及将基板10与传感器主体部连接在一起的可挠性的铰链9作为构成构件，基板10的平板部以从水平方向(X轴方向)垂直地承受因上述张力而产生的负载的方式配置于YZ平面上。铰链9成为张力检测器1承受到负载时的支点，基板10以铰链9作为支点进行旋转变位。因张力而产生的负载越大，则基板10的旋转量越大。张力检测器1将因该张力而产生的负载作为电信号加以输出。将该输出的电信号转换为张力来进行张力的控制、显示。

在该实施方式1的张力检测机构中，形成导轨5承受所有因检测辊子2、轴台3、滑块4的重力方向(Z轴方向)上的自重而产生的负载的反作用力的结构。另外，滑块4仅能在规定的水平方向(X轴方向)上移动，除此以外的重力方向(Z轴方向)和Y轴方向上的移动被导轨5约束。

此外，由于可动方向设置成即便对于因检测辊子2、轴台3、滑块4的重力方向(Z轴方向)上的任意自重而产生的负载，也使水平方向(X轴方向)分力为零，因此，张力检测器1形成仅承受因张力而产生的负载的结构。

图3是示意地表示在本发明的张力检测机构中当长条部件7承受到张力时张力检测器1承受到负载的结构图，另外，图3还是表示负载的矢量图。

在将张力F施加到长条部件7上的情况下，因张力而产生的负载W为W＝2F×cosθ，能简单地求出。在使用两台张力检测器1的情况下，由于每一台为1/2，因此，W＝F×cosθ。张力检测器1需按照所承受到的负载的大小来选定额定负载，在选定张力检测器1的情况下，可通过选定不超过因张力而产生的负载W且最接近负载W的值来选定额定负载。另外，由于张力检测器1的检测误差由负载与额定负载的比例来决定，因此，两者越接近则检测精度越好。

这样，实施方式1的张力检测机构包括：检测件，该检测件配置成在从搬运的被张力检测构件(长条材7)承受到的张力的作用下，能在水平方向上自由移动(包括滑块4及检测辊子2且能在张力的作用下在水平方向上移动的结构体，轴承即轴台3也包含在检测件中)；以及张力检测器1，该张力检测器1对作用于检测件的张力进行检测。

此外，检测件包括：随着长条部件7的搬运而转动的检测辊子2；以及支承检测辊子2并被安装于固定部(相当于筐体100)的导轨5保持成能在水平方向上滑动的滑块4，检测件承受到张力而在水平方向上滑动移动，从而被按压于张力检测器1。

另外，滑块4采用包括与设于导轨5的在一个方向上延伸的导向部5a嵌合且比导向部5a长的滑动部(与符号4b相同)的结构。

导轨5例如是筒状构件，利用以筒状构件的规定开口尺寸在一个方向上贯穿的通孔构成导向部5a，滑块4在柱状的滑动部4b嵌入通孔的状态下保持于导轨5。

滑块4形成头部4a、本体部4b及前端部4c同轴配置的钉状，并采用以下结构：在头部4a上保持检测辊子2，本体部4b为滑动部，前端部4c与张力检测器1抵接。

张力检测器1保持于固定部即筐体100内，导轨5嵌入固定于贯穿筐体100的侧壁部的孔部，滑块4穿过筐体100的内外。

另外，导轨5在筐体100的侧壁部沿水平方向分离地配置于两处，检测辊子2的轴沿水平方向配置在两处导轨5之间，被张力检测构件即长条部件7被隔着检测辊子2上下配置的导辊6引导，从而处于沿大致上下方向被搬运的状态。

这样，在本发明中，通过采用从水平方向(X轴方向)对张力检测器1施加张力的结构，使得因支承检测辊子2的滑块4的重力方向(Z轴方向)上的自重而产生的负载的水平方向(X轴方向)分力为零，从而能减小使用张力检测器1检测出的张力的检测误差，进而能进行精度较高的检测。

此外，在没有对长条部件7施加张力的状态下，由于张力检测器1完全没有承受负载，因此，也能获得无需在上述张力校正时对皮重进行抵消的调零这样的效果。

实施方式2

在上述实施方式1中，对滑块4形成钉状、保持于导轨5的滑动部与按压张力检测器1的前端部连续而形成为一根突起状构件的情况进行了说明。在该实施方式2中，如图4的张力检测机构的主要部分截面侧视图所示，对滑块41形成为将平板部41a与从平板部41a的背面突出的多个突起状构件41b、41c组合在一起的形状的情况进行说明。

在此，滑块41形成包括通过轴台3将检测辊子2保持于上表面侧的平板部41a、从平板部41a的背面侧彼此分离地平行突出的多个柱状的突起状构件41b、41c的形状，突起状构件中的一个突起状构件(以符号41c表示，配置于成为滑动部的两个突起状构件41b之间)具有通过滑块41的滑动而与张力检测器1的负载点8抵接的前端部41cc，另一个突起状构件(以符号41b表示)在图4的例子中沿上下方向形成两处并都与导轨51嵌合而成为滑动部。这样，在本实施方式2中，分别设有成为滑动部的突起状构件41b和按压张力检测器1的突起状构件41c。

另外，通过设置多个成为滑动部的突起状构件41b，能使检测件的保持状态稳定。

此外，如图4的例子所示，在穿过突起状构件41c的轴的水平面(XY平面)上，沿Y轴方向配置有检测辊子2的轴。在图4中，以点划线表示的突起状构件41c的轴成为滑块41的中心轴，能通过采用在该中心轴上保持检测辊子2的实施方式来实现检测件的稳定保持。

实施方式3

在上述实施方式1及实施方式2中，表示了在被张力检测构件即长条部件7被沿着筐体100的侧壁部在大致上下方向上搬运的情况下，检测辊子2的轴配置保持于水平方向上的例子。在该实施方式3中，如图5所示，对长条部件7被沿着筐体100的侧壁部在水平方向上搬运的情况下张力检测机构的配置进行说明。

图5(a)表示实施方式3的张力检测机构的主要部分截面侧视图，图5(b)表示另一侧视图。在该实施方式3中，导轨5在筐体100的侧壁部沿上下方向分离地配置于两处，检测辊子2的轴沿上下方向(Z轴方向)配置于两处导轨5之间。在筐体100内的导轨5的延长线上分别配置有张力检测器1，在上下方向上的两处，各张力检测器1所检测出的值的误差是微小的，从而能求出两个张力检测器1所测定到的值的平均值作为张力。

这样，即便在导轨5配置于上下方向上的两处、检测辊子2的轴朝向重力方向的情况下，也与实施方式1、2相同，张力检测器1不会受到检测辊子2、轴台3、滑块4的重力方向上的负载的影响，仅能检测出检测件在水平方向上受到的张力，从而能提高检测精度。

实施方式4

接着，参照图6及图7对本发明实施方式4进行说明。

在实施方式4中采用以下结构：如上所述，检测辊子2通过作为轴承的轴台3以能自由转动的方式保持于滑块4，这些构成构件形成检测件，在承受到张力的情况下，检测件能在水平方向上移动。

在本实施方式4中，对轴承部即轴台3由自动调心机构构成的情况下的张力检测机构的优点进行说明。图6(a)是轴台3的侧视图，图6(b)是轴台3的剖视图，示出了该轴台3为轴承部分(轴承)能转动的自动调心式轴台。在图7中，示出了组装有这种自动调心机构的轴台3的张力检测机构的主要部分截面侧视图。

在安装检测辊子2时，即便产生如图所示的倾斜，也能在轴承的允许调心角的范围内进行调心，从而能降低滑块4与导轨5之间的滑动阻力，进而能高精度地组装形成张力检测机构。

实施方式5

接着，在本实施方式5中，对实施方式1～3的与张力检测器1抵接的滑块4的前端部4c(或滑块41的前端部41cc。)的形状进行详细说明。

在上述例子中，对前端部4c(41cc)呈前端细的形状的情况进行了说明，但如图8(a)中该前端部4c(41cc)的放大图所示，前端部4c(41cc)以与负载点8抵接的部分形成球状的方式带有圆角地形成。对于当承受到因张力而产生的负载时，张力检测器1的基板10以铰链9为中心进行旋转变位的情形进行了说明，考虑到前端部4c(41cc)为较尖的圆锥状的情况下，接触位置随着底板10的旋转变位而急剧变化，可以想到张力检测不稳定的情况。因此，通过采用将滑块4的前端部4c(41cc)形成球状、具有圆角的形状，如图8(b)所示，即便因张力所产生的负载变化而使滑块4按压基板10的强度变化，也能获得球状的前端部4c(41cc)与基板10抵接的状态，从而能防止接触位置因基板10的旋转变位而急剧变化，进而能进行稳定且正确的张力检测。

Claims (11)

1.一种张力检测机构，其特征在于，包括：

检测件，该检测件配置成在承受到来自被搬运的被张力检测构件(7)的张力的作用下能在水平方向上自由移动；以及

张力检测器(1)，该张力检测器(1)对作用于所述检测件的所述张力进行检测。

2.如权利要求1所述的张力检测机构，其特征在于，

所述检测件包括：

辊子(2)，该辊子(2)随着所述被张力检测构件(7)的搬运而转动；以及

滑块(4)，该滑块(4)支承所述检测辊子(2)并被安装于固定部的导轨(5)保持成能在水平方向上滑动，

所述检测件承受到所述张力时在水平方向上滑动移动，从而被按压于所述张力检测器(1)。

3.如权利要求2所述的张力检测机构，其特征在于，

所述滑块(4)包括滑动部，该滑动部与设于所述导轨(5)的在一个方向上延伸的导向部(5a、51a)嵌合，且比所述导向部(5a、51a)长。

4.如权利要求3所述的张力检测机构，其特征在于，

所述导轨(5)是筒状构件，利用以所述筒状构件的规定开口尺寸沿一个方向贯穿的通孔构成所述导向部(5a、51a)，在柱状的所述滑动部嵌入所述通孔的状态下，所述滑块(4)保持于所述导轨(5)。

5.如权利要求3所述的张力检测机构，其特征在于，

所述滑块(4)形成头部(4a)、本体部(4b)及前端部(4c)同轴配置的钉状，在所述头部(4a)上保持所述检测辊子(2)，所述本体部(4b)为所述滑动部，所述前端部(4c)与所述张力检测器(1)抵接。

6.如权利要求3所述的张力检测机构，其特征在于，

所述滑块(4)形成包括将所述检测辊子(2)保持于上表面侧的平板部(41a)、从所述平板部(41a)的背面侧彼此分离地平行突出的多个柱状的突起状构件(41b、41c)的形状，

一个所述突起状构件(41c)包括因所述滑块(4)的滑动而与所述张力检测器(1)抵接的前端部(41cc)，

另一个所述突起状构件(41b)成为所述滑动部。

7.如权利要求2所述的张力检测机构，其特征在于，

所述张力检测器(1)保持于所述固定部即筐体(100)内，所述导轨(5、51)嵌入固定于贯穿所述筐体(100)的侧壁部的孔部，所述滑块(4)穿过所述筐体(100)的内外。

8.如权利要求7所述的张力检测机构，其特征在于，

所述导轨(5、51)在所述筐体(100)的侧壁部沿水平方向分离地配置于两处，所述检测辊子(2)的轴沿水平方向配置于两处所述导轨(5、51)之间。

9.如权利要求7所述的张力检测机构，其特征在于，

所述导轨(5)在所述筐体(100)的侧壁部沿上下方向分离地配置于两处，所述检测辊子(2)的轴沿上下方向配置于两处所述导轨(5)之间。

10.如权利要求2所述的张力检测机构，其特征在于，

所述检测件的与所述张力检测器(1)接触的部分形成球状。

11.如权利要求2所述的张力检测机构，其特征在于，

所述检测辊子(2)通过自动调心机构即轴承部(3)保持于所述滑块(4)。

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