JP2000270537A - 回転検出器を内蔵したヒステリシスブレーキ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は撚糸機等に使用され糸のテンション
を調節するテンショナーとして使用されるヒステリシス
ブレーキの改良に関するもので糸の動作に関する種々の
信号が得られるようにすることが課題である。 【解決手段】。本発明においてはヒステリシスブレーキ
に回転検出器を内蔵させるように構成し、回転検出器の
出力信号を処理して (1) 糸の走行速度の計測 (2) 糸の巻き取り量の計測 (3) 駆動用モータの停止、速度の制御 (4) 糸切れを検出して駆動用モータの停止制御 等の制御を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、撚糸機械（ボビンワイ
ンダー）等に使用されるテンショナー用ヒステリシスブ
レーキの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来から実施されている撚糸機械
（ボビンワインダー）の構成を示す概念図で、２１は原
糸を巻いてある原糸ボビン、２２は原糸、２３は巻き取
りボビン、２４は駆動用モータ、２５はテンシヨナー、
２６は固定ガイド、２７はトラバースガイド、２８は糸
切れセンサ、２９は糸量センサである。図７に示す装置
は、原糸ボビン２１より繰り出す原糸２２をテンシヨナ
ー２５と糸切れセンサ２８と固定ガイド２６とトラバー
スガイド２７を介して巻き取りボビン２３に整列させて
巻き取る機械で、テンショナー２５により所定のテンシ
ョンを与えて巻き取るもので巻き取りボビンの２３の外
径を糸量センサ２９で検出して所定の糸量となるように
操作をしている。ところが駆動用モータ２４は回転数が
一定で巻き取りボビン２３の回転速度が一定であるた
め、巻き取り径の増加に伴い糸の速度が増大し原糸２２
に作用するテンションが変化して動作中に原糸２２が切
れることがあるので糸切れセンサ２８により糸切れを検
出して駆動モータ２４を停止させるようになっている。

【０００３】図８はテンショナー２５として使用される
ヒステリシスブレーキの構造を示す断面図で、１は内側
固定子部材の小径円筒部、２は内側固定外子部材の大径
円筒体、３は外側固定子部材、４は巻線、５はベース、
７は回転軸、８は半硬質磁性材料又は、保持力の小さい
磁性体で形成された回転子、９は回転子ハブ、１０は糸
外れ防止リング、１１は駆動用円筒部材、１５は軸受け
である。図８に示したヒステリシスブレーキの動作は、
巻線４に適宜の直流電流を流すと、外側固定子部材３の
解放端の内周面と内側固定子部材の大径円筒部２の外周
面との空隙に半径方向に磁束が発生し、該空隙に配置さ
れた半硬質磁性材料又は、保持力の小さい回転体８の内
部を貫通する。この状態で駆動用円筒部材１０を回転さ
せると該駆動用円筒部材１０と一体に固着された回転体
８が前記磁束を切るようにして回転するので回転体８が
連続して減磁、着磁をされるためヒステリシス損が発生
し、ブレーキとして作用する。又回転体８の内部で電流
が流れ、この電流により回転に逆らうように回転力が発
生しブレーキとして作用する。

【０００４】図７示すようにヒステリシスブレーキを備
えたテンシヨナー２５の駆動用円筒部材１０の外周面に
原糸ボビンから繰り出した原糸２２を数回巻き付けて巻
き取り用ボビン２３で巻き取るようにすると巻き取られ
た原糸２２の作用で駆動用円筒部材１０が回転し、該駆
動用円筒部材１０には前記巻線４に流された電流に対応
したブレーキ力が発生し原糸２２にテンションが作用し
所定のテンションでボビン２３に巻き取られるようにな
っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図７に示す従来の装置
においては、糸の張力を調節するテンショナー２５の他
に糸切れセンサ２８が必要で、又光電式の糸量センサ２
９検出精度が良くなかったので巻き取りボビンの糸量の
バラツキが多いという問題があつた。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明においては、テン
ショナー２５として使用するヒステリシスブレーキの回
転軸に回転検出器を設け、該回転検出器の出力信号を処
理して糸の速度と、巻き取られた糸の長さを計測し、か
つ前記回転検出器の出力信号レベルの変化により糸切れ
の信号を取り出す等の多くの制御信号を得ることができ
るように構成した。又、上記回転検出器は密閉されたハ
ウジングの中に収容され塵埃の影響を受けないように構
成されている。

【０００７】

【発明の実施形態】図１は本発明に成る回転検出器を内
蔵したヒステリシスブレーキ２５−１の構造を示す断面
図で、１は内側固定子部材の小径円筒部、２は内側固定
子部材の大径円筒部、３は外側固定子部材、４は巻線、
７は回転軸、８が半硬質磁性材料又は、保持力の小さい
回転子、９は回転子ハブ、１０は糸外れ防止リング、１
１は駆動用円筒部材、１５は軸受けであり、ここまでの
構成は図８に示した従来技術のものと同じであるが、本
発明においては次に示す部材が追加される。１２は回転
検出器の回転体、１３は回転検出器、１４は回転検出器
１３の信号を処理する信号処理回路、１６はハウジン
グ、１７はハウジングの蓋体である。

【０００８】図１において内側固定子部材の小径円筒部
１の一端に外側固定子部材３の椀型底部が固着され、該
外側固定子部材の解放端の内周面と大径円筒部２の外周
面との空隙内にカップ状に形成された半硬質磁性材料又
は、保持力の小さい回転子８が小空隙を介して配置さ
れ、小径円筒部１の中心部に設けられた軸受１５により
回転自在に支持された回転軸７に固着された回転子ハブ
９と駆動用円筒部材１１と共に一体に固着されている。
小径円筒部１はハウジング１６に固着され、前記回転軸
７の回転子８と反対側に回転検出器の回転体１２が固着
され、ハウジング１６の内側端面に回転検出器１３と信
号処理回路１４とを搭載した回路基板が固着され、回転
検出器１３が回転体１２と係合して回転軸７の回転を検
出するように構成され、ハウジング１６の解放端は蓋体
１７により密閉されている。

【０００９】一方回転軸７の一端に固着された回転検出
器用の回転体１２と回転検出器１３との作用で回転軸７
の回転数の比例した信号が回転検出器１３より出力し信
号処理回路１４で処理され、種々の制御用の信号として
利用されるようになっている。

【００１０】次に回転検出器の具体的な構成の例につい
て説明する。図２は回転検出器として光学式の検出器を
使用する場合の例について、回転体１２と検出器１３の
構造について説明する。図２（Ａ）は回転体１２の正面
図、図２（Ｂ）は断面図で、図２（Ｃ）は回転板１２と
検出器１３との相関関係を示す部分拡大図である。１２
−１は不透明な部材で形成された円板、１２−２は該円
板の縁部、１２−３は縁部の外周に等間隔に設けられた
貫通孔、１２−４はボス、１２−５は回転軸７を貫挿す
る穴である。（Ｃ）図にいて１３はホトインタラプタと
呼ばれる光学式検出器で、１３−１は発光素子、１３−
２は受光素子で、コの字形のホルダに空隙を介して対向
して配置され、発光素子１３−１と受光素子１３−２の
間に回転板１２―１の縁部１２−２が介そうされ、回転
板１２が回転して縁部１２−２に設けられた貫通孔１２
−３が発光素子１２−１と受光素子１２−２の間の位置
に来ると光が受光素子１３−２に入り受光素子１３−２
より信号が出力され、貫通孔の位置が過ぎると出力信号
が出なくなり、回転板１２の回転に対応する信号が受光
素子１３−２より出力するので、この信号を処理して様
々な制御用信号として利用できる。縁部に設ける貫通孔
の形状は特に指定は無く溝でも良い。

【００１１】次に磁気式回転検出器で第１の例について
説明する。図３（Ａ）は第１に示す磁気式回転検出器の
回転板３０の正面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は回転板
３０と磁気検出器３３との相関を示す概念図である。図
３（Ａ）、（Ｂ）において磁性体で形成された円板３０
の外周に適宜の数の歯３１が設けられ、中心部の回転軸
７と結合するためのボス３２が設けられている。（Ｃ）
において３３は磁気検出器で、コの字形に形成された２
個の磁気コア３３−１の一方極の端面の間に永久磁石３
３−２を挟持し他の極に巻線３３−３を巻装して空隙を
介して対向させ、この空隙に前記回転板３０の歯３１が
配置されるように構成する。

【００１２】図３に示す磁気式回転検出器は、磁気検出
器３３の永久磁石３３−２の磁束が磁気コア３３−１と
空隙と回転板３０の歯３１を通じて循環しており、今回
転板３０が回転していなければ通過磁束に変化がないの
で巻線３３−３に起電力は発生しないが、回転板３０が
回転すると歯３１の歯と谷が交互に空隙を通過して磁束
量が変化するので巻線３３−３に通過した歯３１の数に
比例した周波数の交流電圧が発生するので回転板３０の
回転数を計測できる。図３に示す構成の他にも磁気抵抗
が異なる部位を設けた回転板と、磁気発生機構と、磁束
の変化により誘起電圧を発生する機構と、を組み合わせ
た磁気式回転検出器を利用することができる。

【００１３】次に磁気式回転検出器の第２の例について
説明する。図４（Ａ）は磁気式回転検出器第２例の回転
板４１の正面図で、非磁性体で形成されその外周面に磁
性体のリングあるいは薄膜で形成された磁性体部材４１
が形成され円周方向にＮ，Ｓの磁極が交互に等間隔に着
磁され、中心部に回転軸と結合する為のボス４２が設け
られている。（Ｂ）に示すように回転板３０の磁性部材
４１の外周面と対向し適宜の空隙を介して磁気検出器４
３が設けられている。磁気検出器４３は磁性薄膜により
形成された磁気抵抗効果素子を使用したＭＲセンサが利
用され、対向した磁性部材４１の磁極の作用でＭＲセン
サの電気抵抗が変化して、回転板４０の回転に比例した
周波数の交流電圧が発生し回転検出器として作用する。
この場合でも回転板が停止しているときはＭＲセンサの
出力電圧が変化しないから停止状態の検出ができる。こ
の第２の磁気式回転検出器は回転板４１に設けられた磁
性部材４１の外周面に着磁した磁極と磁気検出器４３の
ＭＲセンサのピッチが極めて細かく設けることができる
ので、発生する交流の周波数を高くすることができる特
徴があり低速度の回転検出器に好適である。

【００１４】図１に示すように本発明に成る回転検出器
を内蔵したヒステリシスブレーキは、ハウジング１６の
中に回転検出器の回転板１２と回転検出器１３と信号処
理回路１４とを設け、概ハウジング１６の解放端を蓋体
１７で密閉した構造となっているの、塵埃の発生が多い
使用環境においても塵埃の影響を受けない構造となって
いる。又、回転体１２の蓋体１７と対向する面に放射状
の線等を描き、蓋体１７を透明な合成樹脂等で形成すれ
ば、外部から回転体１２の回転状態を視認できる効果が
ある。

【００１５】図５は本発明に成る回転検出器を内蔵した
ヒステリシスブレーキ２５−１を使用した撚糸機の構成
を示す概念図で、図７に示す従来の装置に対し糸切れセ
ンサ２８と糸量センサ２９が備えていない。図５に示し
た構成においては、本発明に成る回転検出器を内蔵した
ヒステリシスブレーキ２５−１は、原糸ボビン２１より
繰り出す原糸２２に所定のテンションを与えることがで
きる他に、テンショナーの回転速度の信号が得られるの
で、駆動用円筒部１１の外径が既知であるから、この外
径と回転速度を乗じて原糸２２の繰り出し量を計測でき
る。又、この回転速度の計測値を利用して駆動用モータ
４の速度を制御して原糸２１の繰り出し速度を所定の値
に制御するように構成にすると、ボビン２３に巻き取ら
れる原糸２２の速度が一定になるから糸のテンションの
変動が減少し糸切れの危険が減少する。

【００１６】又万一、糸が切れると、回転検出器の出力
信号が低下するから、この出力信号を所定の値と比較し
て所定の値より低下した状態を検出して糸切れの信号と
し出力し駆動用モータ４を停止させることができる。

【００１７】図６は上述のような撚糸機の制御装置の構
成について一例を示したブロック図で、４は駆動用モー
タ、５０は該駆動用モータ４の制御回路、５１は該制御
回路に駆動用モータ４の速度の指令する指令回路、１４
は回転検出器の出力信号を処理する信号処理回路、５２
は該信号処理回路１４の信号を受けて回転速度信号に変
換する変換回路、５３は該回転速度変換回路の出力と駆
動用円筒部１１の外径寸法との積を計算して巻き取り糸
量を計測する計測回路である。

【００１８】図６に示す制御装置は、ヒステリシスブレ
ーキ２５―１に内蔵した回転速度検出器の出力信号と駆
動用モータ４の制御回路５０を中心に構成され、該制御
回路５０は速度指令回路５１の指令信号と、ヒステリシ
スブレーキ２５―１に内蔵した回転検出器の出力信号処
理回路１４の出力を処理回路５２で処理した速度信号と
を比較して、速度指令回路５０の指令信号と一致するよ
うに駆動用モータ４を制御するように動作するのが主回
路である。このような制御により原糸２２の繰り出し速
度が所定の値で一定となるから、糸に作用するテンショ
ンの変動が少なくなり糸切れの事故も減少するのでボビ
ン２３に巻き取られた糸の品質は安定する。

【００１９】更に処理回路５２の出力信号を糸量計測回
路５３に入力し、駆動用円筒部１１の外径と回転速度の
積を計算して原糸ボビンより繰り出された糸の量が常に
計測されているので予定の糸量の設定回路５４と比較回
路５５により比較することにより、所定の糸量に達した
ら駆動用モータ４を停止させように動作してボビン２３
に巻き取る糸量を精度良く所定の値に管理することが容
易にできる。

【００２０】又、処理回路５２の出力信号と設定回路５
６の出力信号を比較回路５７に入力して処理回路５２の
出力信号が設定値より小さくなったら糸切れと判断して
駆動用モータ４を停止させる信号を制御回路５０に送り
駆動用モータ４を停止させる。

【００２１】

【発明の効果】本発明になる回転検出器を内蔵したヒス
テリシスブレーキは上記のような構成であるから本発明
に成る回転検出器を内蔵したヒステリシスブレーキを使
用することにより、糸切れセンサを別に設ける事こと無
く、内蔵した回転検出器の出力信号を処理して、糸の巻
き取り速度を所定の値に管理することにより巻き取られ
る糸のテンションの変化を少なくすることができるから
糸切れの事故を減少させると共にボビンに巻き取られた
糸の品質を向上させる効果と巻き取り量の管理が容易と
なる等の優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に成る回転検出器を内蔵したヒステリシ
スブレーキの構成を示す断面図である。

【図２】本発明に成る回転検出器を内蔵したヒステリシ
スブレーキに設けた光学式回転検出器の構成を示す図面
である。

【図３】本発明に成る回転検出器を内蔵したヒステリシ
スブレーキに設けた磁気式回転検出器の第１の例の構成
を示す図面である。

【図４】本発明に成る回転検出器を内蔵したヒステリシ
スブレーキに設けた磁気式回転検出器の第２の例の構成
を示す図面である。

【図５】本発明に成る回転検出器を内蔵したヒステリシ
スブレーキを使用した撚糸機の構成を示す概念図であ
る。

【図６】本発明に成る回転検出器を内蔵したヒステリシ
スブレーキを使用した撚糸機の制御装置の概要を示すブ
ロック図である。

【図７】従来技術に成る撚糸機械の構成を示す概念図で
ある。

【図８】従来技術になるヒステリシスブレーキの構成を
示す断面図である。

【符号の説明】

１ 内側固定子部材の小径円筒部 ２ 内側固定子部材の大径円筒体 ３ 外側固定子部材 ４ 巻線 ５ ベース ７ 回転軸 ８ 半硬質磁性材料又は、保持力の小さい磁
性材料で形成された回転子 ９ 回転子ハブ １０ 糸外れ防止リング １１ 駆動用円筒体 １２ 回転板 １３ 回転検出器 １４ 信号処理回路 １５ 軸受け １６ ハウジング １７ ハウジングの蓋体 １２−１ 不透明円板 １２−２ 縁部 １２−３ 縁部に設けた貫通孔 １２−４ ボス １２−５ ボスの軸穴 １３−１ 発光素子 １３−２ 受光素子 ３０ 磁性体円板 ３１ 円板の歯 ３２ ボス ３３ 磁気検出器 ３３−１ 磁気ヨーク ３３−２ 永久磁石 ３３−３ 検出巻線 ４０ 回転体 ４１ 磁性薄膜 ４２ ボス ４３ ＭＲセンサ ５０ 駆動用モータの制御装置 ５１ 速度指令回路 ５２ 回転数変換回路 ５３ 糸量計測回路 ５４ 糸量設定回路 ５５ 比較回路 ５６ 速度設定回路 ５７ 速度比較回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性材料で形成され、小径の円筒部の一
   端に該円筒部より大径で適宜長さの大径円筒部を備えた
   内側固定子部材と、椀形に形成されその円筒部が軸方向
   に形成された外側固定子部材とを有し、該外側固定子部
   材の底部は前記内側固定子部材の小径円筒部の一端に固
   着され、該外側固定子部材の円筒部の内径は前記内側固
   定子部材の大径円筒部より大径に形成され、前記内側固
   定子部材の小径円筒部と、前記外側固定子部材の円筒部
   との空間に絶縁して巻線を配置した固定子と、前記内側
   固定子部材の大径円筒部の外周面と、前記外側固定子部
   材の円筒部の内周面との空隙に、半硬質磁性材料又は、
   保持力の小さい磁性材料で椀形に形成された回転子を、
   前記内側固定子部材の中心に設けられた軸受けにより回
   転自在に支持された回転軸の一端に固着されたハブに固
   着し、該ハブと一体に駆動用円筒部材を固着したヒステ
   リシスブレーキにおいて、前記回転軸の他の一端に回転
   検出器の回転体を固着し、該回転体と空隙を介して該回
   転体の回転速度を検出する検出器と、該検出器の出力を
   処理する信号処理回路とを備え、かつ、上記回転検出器
   の回転体と、検出器と、信号処理回路とを密閉したハウ
   ジング内に収容したことを特徴とする回転検出器を内蔵
   したヒステリシスブレーキ。
2. 【請求項２】 前記回転検出器の回転体は不透明なカッ
   プ形部材でその円筒形の縁部に適宜数の貫通孔が放射方
   向に、又は縁部に適宜数の貫通溝が軸方向に形成され、
   前記円筒形の縁部に形成された貫通孔、又は貫通溝を挟
   み発光素子と受光素子とを配置した検出器と、を備えた
   ことを特徴とする請求項１に記載の回転検出器を内蔵し
   たヒステリシスブレーキ。
3. 【請求項３】 前記回転検出器の回転体は、磁性体で形
   成されその外周に適宜数の歯状の突起を備えた円板で、
   該回転体の歯状突起と空隙を介して対向し巻線を巻装し
   た磁性体と該磁性体と前記歯状突起との間に永久磁石と
   介在させた構造の磁気検出器と、を有することを特徴と
   する請求項１に記載の回転検出器を内蔵したヒステリシ
   スブレーキ。
4. 【請求項４】前記回転検出器の回転体は、非磁性体で形
   成された円板の外周面に永久磁性体の薄膜を形成し、該
   円板に形成された薄膜の外周面にはＮ、Ｓの磁極がほぼ
   等間隔に着磁され、該円板の外周面と空隙を介して対向
   し磁気センサを検出器として備えたこと、を特徴とする
   請求項１に記載の回転検出器を内蔵したヒステリシスブ
   レーキ。
5. 【請求項５】前記請求項１、２，３及び４に記載の回転
   検出器を内蔵したヒステリススブレーキの出力信号を処
   理して、 (1) 糸の走行速度の計測 (1) 駆動用モータの停止、速度の制御 (1) 糸の巻き取り量の計測 (1) 糸切れを検出して駆動用モータの停止制御 上記各項に記載の制御を行うように構成したことを特徴
   とする撚糸機械の制御装置。