JP2005017164A

JP2005017164A - 張力測定器とそれを使用したテンション装置

Info

Publication number: JP2005017164A
Application number: JP2003184032A
Authority: JP
Inventors: Noboru Asami; 昇浅見
Original assignee: Toko Inc
Current assignee: Toko Inc
Priority date: 2003-06-27
Filing date: 2003-06-27
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】従来の電子制御式の張力測定器及びテンション装置は高価なうえ、小型化が難しかった。
【解決手段】筒体１１に巻回した一次コイル１３と、筒体１１に挿入した磁性体棒１４と、磁性体棒１４に巻回した二次コイル１５と、筒体１１と磁性体棒１４を連結するスプリング１６とを有し、磁性体棒１４が筒体１１の中を移動する変位センサ１０を検出部に用いた張力測定器であって、さらに、一次コイル１３にパルス電圧を供給するパルス発生部２１と、二次コイル１５に発生した電圧を整流する整流部２２と、整流後の直流電圧レベルをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部２３と、このデジタルデータを演算処理する演算部２４を備える。二つのガイド部材２、３を通したワイヤ４で変位センサ１０の端部を押圧する。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤの張力を測定する張力測定器と、これを使用して構成した電子制御式のテンション装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子制御式テンション装置では、特許文献１や特許文献２に記載されているように、張力の検出部にストレンゲージやポテンショメータ等を使用している。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−７６４１６号公報
【特許文献２】特開平１１−２１０１５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、ストレンゲージやポテンショメータ自体が高価なうえ、微小信号を扱うことから周辺の電子回路もコストダウンが難しく、従来の電子制御式テンション装置は高価なものであった。また、特許文献２の図２に示されているようにテンションアーム７を併用するものもあるが、その場合は小型化が難しかった。本発明は、小型化が可能でより安価な張力測定器及び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】
本発明は、ワイヤの張力を測定する張力測定器であって、絶縁材料からなり長手方向の中心軸１２に沿って貫通孔１１ａを有する筒体１１と、筒体１１に螺旋状に巻回された一次コイル１３と、筒体１１の貫通孔１１ａに少なくとも一部を挿入した磁性体棒１４と、磁性体棒１４に螺旋状に巻回された二次コイル１５と、筒体１１と磁性体棒１４を連結するスプリング１６とを備え、磁性体棒１４を筒体１１の中心軸１２に沿って所定の範囲、移動可能にした変位センサ１０と、
変位センサ１０の一次コイル１３にパルス状の電圧を供給するパルス発生部２１と、変位センサ１０の二次コイル１５に発生した電圧を整流する整流部２２と、整流後の直流電圧レベルをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部２３と、このデジタルデータを演算処理する演算部２４とを備え、
二つのガイド部材２、３の間を通してワイヤ４を張り渡し、二つのガイド部材２、３間に位置するワイヤの中間部４ｃで、変位センサ１０の端部を筒体１１の中心軸１２に沿って押圧するとともに、中間部４ｃと二つのガイド部材２、３間のそれぞれのワイヤ４ａ、４ｂを、変位センサ１０の筒体１１の中心軸１２に対して等角度でかつ鋭角に交差させた構成を特徴とする。
【０００６】
また本発明は、この張力測定器を使用してワイヤの張力を検出し、ワイヤに作用する張力が一定となるように調節するテンション装置であって、
この張力測定器に加えて、張力測定器の演算部２４の出力データをアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換部２６と、このアナログ電圧に応じた張力をワイヤに与える張力付与部７とを設けるとともに、Ａ／Ｄ変換部２３から供給されたデジタルデータを演算部２４において予め設定された張力の基準値と比較演算する構成を特徴とする
【０００７】
【実施例】
図１及び図２は、本発明の張力測定器における変位センサ１０の構成例を示すものである。絶縁材料からなる筒体１１は、長手方向の中心軸１２に沿った貫通孔１１ａを備えている。筒体１１の外側には一次コイル１３を螺旋状に巻き付けてある。磁性体棒１４が筒体１１の貫通孔１１ａを貫通しており、この磁性体棒１４に二次コイル１５を螺旋状に巻回してある。
【０００８】
コイル状のスプリング１６が、その両端をそれぞれ絶縁性のホルダー１７、１８を介して筒体１１の一端と磁性体棒１４の一端に固定して取付けてある。一次コイル１３と二次コイル１５はスプリング１６の内側に位置している。図示は省略してあるが、ホルダー１７に設けられた電極に一次コイル１３の両端末を接続し、ホルダー１８に設けられた電極に二次コイル１５の両端末を接続してある。
【０００９】
一方のホルダー１８を固定したとき、図１に矢印で示す方向の圧力が他方のホルダー１７に加わると、この圧力の大きさに応じてスプリング１６が収縮する。このとき、二次コイル１５と一体となった磁性体棒１４及びホルダー１７は、圧力に応じた距離を中心軸１２に沿って移動し、一次コイル１３と二次コイル１５の相対的な位置が変化する。
【００１０】
この変位センサ１０を使用して構成した張力測定器の一実施例を図３に示す。変位センサ１０は、二つのホルダー１７、１８のうちの一方が固定され、他方が測定対象のワイヤに直接または間接的に接触する接触子とされる。以下はホルダー１８を固定し、ホルダー１７側を接触子とした例で説明する。ベース１には二つのガイド部材２、３が固定してある。ガイド部材２、３はワイヤ４を通すための孔（図示せず）を有している。ガイド部材２、３の中間の位置に変位センサ装置３０を取付けてある。変位センサ装置３０は図１に示したような変位センサ１０を内蔵している。変位センサ１０の一方のホルダー１７にはロッド３１を連結してあり、他方のホルダー１８はベース１に固定してある。
【００１１】
ロッド３１の先端には溝付きのローラ３２が回転自在に取付けてある。一方のガイド部材２の孔を通して供給されたワイヤ４がローラ３２の溝を通って方向を変え、他方のガイド部材３の孔を通って外部に引き出される。二つのガイド部材２、３間の部分のワイヤ４は、その中間部４ｃがローラ３２に接触して折れ曲がり、変位センサ１０の筒体の中心軸１２を境に対称形となっている。ガイド部材２と中間部４ｃ間のワイヤ４ａが中心軸１２となす角度αと、ガイド部材３と中間部４ｃ間のワイヤ４ｂが中心軸１２がなす角度βは等しく、かつ鋭角となっている。
【００１２】
このように構成したことにより、ワイヤ４の張力に応じた押圧力が、ローラ３２及びロッド３１を介し、変位センサ装置３０に内蔵された変位センサ１０に作用する。図３の状態で、ガイド部材３を通過したワイヤ４が矢印Ａ方向に強く引かれるとワイヤ４に作用する張力が急増する。すると、ワイヤ４の中間部４ｃがローラ３２及びロッド３１を介して変位センサ１０のホルダー１７を中心軸１２に沿って図で右方向に強く押圧する。
【００１３】
図４はこの張力測定器の電気的な構成を示すブロック図である。図３では図示を省略してあるが、このような電気回路装置が変位センサ１０に電気的に接続して設けてある。変位センサ１０の一次コイル１３（図１）にはパルス発生部２１からパルス状の電圧が印加される。すると、磁性体棒１４に巻かれた二次コイル１５には電磁誘導作用によってパルス状の電圧が発生する。二次コイル１５が磁性体棒１４と共に移動すると、一次コイル１３と二次コイル１５間の電磁結合度が変わり、二次コイル１５に誘起される電圧が変化する。
【００１４】
したがって、ホルダー１７に圧力が作用したときの二次コイル１５の電圧を測定することで、二次コイル１５が巻かれた磁性体棒１４の位置を検出し、その移動距離を圧力に変換して、ホルダー１７に加わる圧力を測定できる。二次コイル１５に発生した電圧は整流部２２で整流され、このときの直流電圧レベルがＡ／Ｄ変換部２３でデジタルデータに変換される。このデータを演算部２４でワイヤ４の張力に変換して、その値を表示部に出力する。変位センサ１０で検出した圧力、すなわちホルダー１７及び磁性体棒１４に加えられた押圧力をもとに、ワイヤ４の張力が表示部５に数値で表示されることになる。
【００１５】
図５は、ワイヤの張力を一定に制御するテンション装置に、図３に示した張力測定器を使用した例を示している。なお、図３及び図４と対応する部分には、以下の図においても同一符号を付してある。張力測定器はワイヤ４の張力を検出する部分に使用してある。ベース１には、ガイド部材２、３の外側にさらに二つのガイド部材５、６を固定してある。ワイヤ４は、ガイド部材５及びガイド部材２を経由してローラ３２の溝を通り、ガイド部材３及びガイド部材６を通過して、自動巻線機の巻線ヘッド等に繰り出される。
【００１６】
ベース１上には、さらに張力付与部７と制御部２０を設けてある。この例では、張力付与部７をガイド部材２とガイド部材５の間に配置してある。張力付与部７は、電磁ソレノイドあるいは電磁ブレーキ等の公知の装置で構成される。
【００１７】
このテンション装置の電気回路的な構成例を図６にブロック図で示す。制御部２０は、前述の張力測定器のパルス発生部２１及び整流部２２、Ａ／Ｄ変換部２３、演算部２４に加えて、Ｄ／Ａ変換部２６を備えている。テンション装置は、使用するワイヤ４に適した張力の基準値を演算部２４に予め設定してから作動させる。
【００１８】
演算部２４では、Ａ／Ｄ変換部２３から供給されたデジタルデータをこの基準値と比較し、基準値に近づける修正データを算出してＤ／Ａ変換部２６に出力する。Ｄ／Ａ変換部２６は、この修正データをアナログの制御電圧に変換して張力付与部７に供給し、ワイヤ４に加える制動力を変化させる。ワイヤ４による押圧力を変位センサ装置３０で連続的に検出して、ワイヤ４の張力が常に任意の設定値となるように張力付与部７によって調節される。
【００１９】
張力付与部７は、例えば図５のように、固定ディスク７１と可動ディスク７２の間にワイヤ４を挟み込み、可動ディスク７２を電磁ソレノイド７５に結合した構成とする。Ｄ／Ａ変換部２６から加えられる制御電圧によって２枚のディスク７１、７２の間隔を変化させて、ワイヤ４に対する制動力を加減する。対向する２枚のディスク７１、７２の表面をアルミナ材で構成することにより、このときの制動摩擦力を滑らかで安定したものとすることが出来る。
【００２０】
【発明の効果】
本発明によれば、検出部に構造が簡単な変位センサを使用するので、小型の張力測定器及びテンション装置を安価に構成できる。また、変位センサに内蔵したスプリングの弾性でワイヤの弛みをとる機能を兼ねることが可能で、特許文献２の図２に示されているテンションアーム７が不要となり、好都合である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における変位センサの構成例を示す正面図
【図２】同変位センサの一部を拡大して示す正面断面図
【図３】本発明の張力測定器の一実施例を示す要部の平面図
【図４】同張力測定器の構成例を示すブロック図
【図５】本発明のテンション装置の一実施例を示す平面図
【図６】同テンション装置の構成例を示すブロック図
【符号の説明】
２、３ガイド部材
４ワイヤ
１０変位センサ
２０制御部

Claims

ワイヤの張力を測定する張力測定器であって、
絶縁材料からなり長手方向の中心軸に沿って貫通孔を有する筒体と、該筒体に螺旋状に巻回された一次コイルと、筒体の貫通孔に少なくとも一部を挿入した磁性体棒と、該磁性体棒に螺旋状に巻回された二次コイルと、該筒体と磁性体棒を連結するスプリングとを備え、磁性体棒を筒体の中心軸に沿って所定の範囲、移動可能にした変位センサと、
該変位センサの一次コイルにパルス状の電圧を供給するパルス発生部と、
変位センサの二次コイルに発生した電圧を整流する整流部と、
整流後の直流電圧レベルをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
該デジタルデータを演算処理する演算部とを備え、
二つのガイド部材の間を通してワイヤを張り渡し、二つのガイド部材間に位置するワイヤの中間部で、変位センサの端部を筒体の中心軸に沿って押圧するとともに、該中間部と二つのガイド部材間のそれぞれのワイヤを、変位センサの筒体の中心軸に対して等角度でかつ鋭角に交差させた張力測定器。
請求項１の張力測定器を使用してワイヤの張力を検出し、ワイヤに作用する張力が一定となるように調節するテンション装置であって、
該張力測定器に加えて、張力測定器の演算部の出力データをアナログ電圧に変換するＤ／Ａ変換部と、該アナログ電圧に応じた張力をワイヤに与える張力付与部とを設けるとともに、Ａ／Ｄ変換部から供給されたデジタルデータを演算部において予め設定された張力の基準値と比較演算することを特徴とするテンション装置。
張力付与部を、電磁ソレノイドに結合した可動ディスクと固定ディスクとで構成し、可動ディスクと可動ディスクの間にワイヤを挟み込み、Ｄ／Ａ変換部から加えられる制御電圧によって可動ディスクの位置を変化させるとともに、可動ディスク及び可動ディスクの対向面をアルミナ材で被覆した請求項２のテンション装置。