JP2005098739A - 張力計 - Google Patents

Abstract

【要約書】
【課題】 被巻線体への巻線時に実際にワイヤに掛かる張力を正確に測定するハンディタイプの張力計を提供することにある。
【解決手段】 張力計は、巻取用プーリ５を回転軸４に軸着したモータ６と、張力測定機構と、張力表示装置と、前記モータ６を制御し、前記張力測定機構の測定データを取り込み、所定の処理結果を張力表示装置に出力する制御回路７とを、握り部を有するケース１に収納している。
【選択図】図１

Description

本発明は、糸、電線等の線状体に加わる張力を測定する張力計に関し、特にどのような狭い場所でも使えるように、小型で取り扱いを容易にしたハンディタイプの張力計に関する。

従来、線状体、特に電線（例えば、マグネットワイヤ）を用いたコイルの巻線機においては、電線をコイルボビンに所定張力で巻く必要から、巻線機における電磁ブレーキのブレーキ力に抗して電線を引き出さなければならず、引き出す際、その電線にかけるブレーキ力を張力測定部により所定の値に調節していた。

図６は従来の巻線機の構成図である。図６に示す従来の巻線機は、ワイヤボビン１０１から供給されるマグネットワイヤ１０２を、フライヤ１０３を介して被巻線体としての偏向ヨークの巻枠１０４に巻回してコイル１０５を形成していた。

また、マグネットワイヤ１０２のフライヤ１０３とワイヤボビン１０１との間の経路途中に設けられたポテンショメータ１０６により、マグネットワイヤ１０２に掛かる張力が検出され、テンション装置１０７によりこの検出された張力が常に一定となるように制御されていた（例えば、特許文献１参照）。

従来の巻線機は、ワイヤの通過経路が以上のように構成されていたので、マグネットワイヤ１０２にポテンショメータ１０６からフライヤ１０３を経て偏向ヨークの巻枠１０４に至るまでの経路中で接触摩擦による摩擦力が発生する。このため、ポテンショメータ１０６で検出されるテンション値（張力の値）と、実際に偏向ヨークの巻枠１０４へ巻線する時にマグネットワイヤ１０２に掛かるテンション値（張力の値）とでは値が異なり、巻線経路中にある張力設定用フェルトやフライヤ１０３等の部品が摩耗したり、マグネットワイヤ１０２のすべり特性や線径がばらついたり、偏向ヨークにおける巻枠１０４の形状により巻線中にフライヤ１０３からのマグネットワイヤ１０２の引き出し角度が変化したりすると、マグネットワイヤ１０２のテンション値が経時変化して品質管理が難しかった。このため、フィードバック制御等の制御手段により巻線のテンションを目標値に保つように制御しようとしても、正確な張力制御ができないという問題点があった。

一方、これよりはもっと簡単に、作業者がバネばかり等で張力を測定する方法もあったが、やってみると、実際の巻線速度とは異なる速度でマグネットワイヤを引き出してしまい、且つインラインでの計測ではなかったので、上記同様、正確な張力の値を測定できず、従って正確な張力制御ができないという問題が残った。

これらの問題を多少改善するものとして次の従来例がある。

図７は、従来の他の巻線機の構成図を示す図である。図７において、偏向ヨークの巻枠１０４は固定支持台１０８に支持され、固定支持台１０８は作用力検出手段１０９に装着されている。作用力検出手段１０９は、各直動ガイド（図示省略）によりそれぞれ直角方向のＸ、Ｙ、Ｚ方向に摺動可能に支持されている。具体的には、作用力検出手段１０９は、一端側にそれぞれ配設される例えばロードセル等の力センサ（図示省略）に、予圧バネ等により所定の力で押圧される第１〜第３（前記Ｘ、Ｙ、Ｚ方向に対応）の検出軸（図示省略）により構成されている。

ワイヤボビン１１９にはマグネットワイヤ１２０が巻回して貯蔵されている。本体１２１は架台１２２上に配置された直動ガイド１２３により図７中矢印Ａで示す方向に摺動可能に支持され、貫通穴１２１ａが形成されている。この貫通穴１２１ａの両端部には一対の軸受１２４が配置されている。回転軸１２５は、これら一対の軸受１２４、１２４により図中矢印Ｂで示すように回転可能に支承され、内部にマグネットワイヤ１２０を案内するための案内穴１２５ａが一端側から他端側に貫通して形成されている。

回転軸１２５の一端側外周には第１の歯車１２６が固定されている。本体１２１の右側には駆動モータ１２７が固定されている。この駆動モータ１２７の回転軸には、第１の歯車１２６と噛合される第２の歯車１２８が固着されている。

回転軸１２５の案内穴１２５ａの出口側には、マグネットワイヤ１２０を案内する案内ローラ１２９が配設されている。

回転軸１２５の他端側には、先端にノズル１３１を備えたノズルユニット１３０が配設され、図７中矢印Ｃで示す方向に摺動可能に取り付けられている。張力制御手段としてのテンション機構１３２は、電磁ブレーキ１３３とフェルト１３４で構成される。張力演算手段１３５は、作用力検出手段１０９で検出された作用力に基づいてマグネットワイヤ１２０に掛かる張力を演算し、テンション機構１３２の張力を制御する。

次に、上記従来の巻線機の動作について説明する。

まず、ワイヤボビン１１９からマグネットワイヤ１２０を取り出し、このマグネットワイヤ１２０を、テンション機構１３２のフェルト１３４、電磁ブレーキ１３３の順に通過させて、回転軸１２５の案内穴１２５ａの一端側から他端側に貫通させ、案内ローラ１２９を介してノズルユニット１３０のノズル１３１に導き、巻枠１０４に巻付ける。次いで、駆動モータ１２７を回転させ、第１の歯車１２６および第２の歯車１２８を介して回転軸１２５を回転駆動する。これに伴い、回転軸１２５の他端側に配設されたノズルユニット１３０が、回転軸１２５を中心にして回動し、その先端に取り付けられたノズル１３１は巻枠１０４の周りを周回するとともに、必要に応じて駆動源（図示省略）により図７中矢印Ａ、Ｃで示す方向に移動することにより、巻枠１０４の所定の位置にマグネットワイヤ１２０が巻回され、偏向コイルが形成される。

一方、上記のようにして巻枠１０４にマグネットワイヤ１２０が巻回されている状態で、巻枠１０４に働く作用力は作用力検出手段１０９により検出されている。

検出された各作用力の値は張力演算手段１３５に入力され、この張力演算手段１３５により下記式１、２に基づいてそれぞれ巻枠１０４に掛かる作用力Ｆおよびマグネットワイヤ１２０に掛かる張力Ｔが演算される。
Ｆ＝√（ＦＸ²＋ＦＹ²＋ＦＺ²） ・・・（１）
Ｔ＝Ｆ／ｓｉｎ４５゜ ・・・・・・・・（２）
但し、ＦＸは巻枠１０４に対しＸ方向に働く作用力、ＦＹは同じくＹ方向、ＦＺは同じくＺ方向に働く作用力。

このようにして演算された張力Ｔはテンション機構１３２に入力され、テンション機構１３２では電磁ブレーキ１３３の電流を加減することにより、この張力Ｔが予め設定された所望の値となるように制御する。

このように、固定支持台１０８の下面に装着された作用力検出手段１０９により、巻枠１０４にそれぞれ働く各方向の作用力を検出し、この検出値に基づいて張力演算手段１３５によりマグネットワイヤ１２０に掛かる張力Ｔを演算し、張力制御手段としてのテンション機構１３２により演算された張力Ｔが予め設定された所望の値となるように制御している（例えば、特許文献２参照）。
特開平０１−７８６３８号公報 特開平１１−９２０３２号公報

しかし、図７の作用力検出手段１０９は、直動ガイドを３方向に移動させることにより検出するものであり、この直動ガイドの接触抵抗を無視することができず、しかも、巻枠１０４を所定長さの固定支持台１０８を介して支持する構造をとるので、巻枠１０４には固定支持台１０８の長さ分だけ回転力が作用するようになり、正しく３方向（前記Ｘ，Ｙ，Ｚ方向）の作用力に変換することが難しくなる。さらに、張力演算手段１３５で所定の演算を行うことによりテンション機構１３２における電磁ブレーキ１３３の電流制御を行うが、ノズル１３１から出るマグネットワイヤ１２０の張力を仮に正しく測定できたとしても、マグネットワイヤ１２０が回転軸１２５の案内穴１２５ａを介してノズル１３１先端まで移動していく間に、ノズルユニット１３０等の回転および移動動作によってマグネットワイヤ１２０の経路が異なり、ワイヤの張力に影響を及ぼす接触抵抗等が異なる場合が出てくる。このため、張力演算手段１３５は正確にテンション機構１３２の張力設定を行うことができなかった。

このような問題点を解消するために、従来は、ノズル１３１から繰り出されるマグネットワイヤ１２０の張力を直接測定することが行われていた。即ち、ブレーキ力の調節は、以下のように行われている。（１）電磁ブレーキにより締め付け狭持されているマグネットワイヤを人が繰り出し、その時の張力検知部の表示を人が確認し、ブレーキ力を人が調節する。（２）電磁ブレーキにより締め付け狭持されているマグネットワイヤを、フライヤの部分からバネ秤を繋ぎ、バネ秤でマグネットワイヤを繰り出して、そのときの表示に応じて人がブレーキ力を調節する。

しかし、前記（１）（２）では、マグネットワイヤを人が繰り出すので、マグネットワイヤの繰り出される速度を一定にすることは非常に困難となる。従って、一定の速度での張力を測定することが困難であった。

このような計測で重要なことは一定の条件・環境を保つことである。再現性のある測定を行うには、計測器の定期的なメンテナンスも必要である。張力測定を行うとき最も気をつけなくてはならない点が速度である。速度を一定に保つことが、正確な測定にとって重要となる。特に、ハンデイタイプの張力計に必要なのは、一定速度を如何にして確保するかということである。

本発明の目的は、上記問題点に鑑み、被巻線体への巻線時に実際にワイヤに掛かる張力を正確に測定するハンデイタイプの張力計を提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、下記の解決手段を採用する。

握り部を有するケースとすることにより、ハンディタイプのケースを構成する。また、張力測定機構に線状体を測定可能に挿通し、その線状体を定速制御されるモータに軸着した巻取用プーリよって一定速度で巻き取ることにより、正確な張力測定を行う。また、表示装置を設けることにより、測定した張力値を表示する。

具体的には、
（１） 張力計は、巻取用プーリを回転軸に軸着したモータと、張力測定機構と、表示装置と、前記モータを制御し、前記張力測定機構の測定データを取り込み、所定の処理結果を表示装置に出力する制御回路とを、握り部を有するケースに収納したことを特徴とする。
（２） 前記制御回路は、前記モータを定速制御する手段を有することを特徴とする。
（３）上記（１）又は（２）記載の張力計において、前記ケースは本体ケース部と測定表示ケース部から構成し、前記モータと前記張力測定機構を互いに異なる前記本体ケース部と測定表示ケース部に分けて収納したことを特徴とする。
（４） 上記（１）乃至（３）のいずれか１項記載の張力計において、前記ケースは少なくとも電池ボックスを備えたことを特徴とする。
（５） 上記（１）乃至（４）のいずれか１項記載の張力計において、前記張力測定機構を、測定用プーリを備えた張力測定機構部と、案内用プーリを備えた案内機構部から構成したことを特徴とする。
（６） 上記（１）乃至（５）のいずれか１項記載の張力計において、前記張力測定機構は、線状体の張力に応じた測定用プーリの移動量を測定値として出力するように構成したことを特徴とする。

本発明の張力計は、張力測定機構で測定される線状体を、定速制御されるモータに軸着した巻取用プーリで定速巻取するように構成したので、張力を正確に測定することができる。

本発明の張力計は、ケースに握り部を設けたハンディタイプの張力計の構成を有するので、全体の形状を小さくできる。そのため、狭い場所にも持ち込むことができ、電線等の線状体の最終的な張力を決める線状体通しやノズルに接して巻回対象に巻回される直前の張力を測定できるので、最適で正しい張力を測定することができる。
本発明の効果を以下詳述する。
（１） 本発明の張力計は、巻取用プーリを回転軸に軸着したモータと、張力測定機構と、表示装置と、前記モータを制御し、前記張力測定機構の測定データを取り込み、所定の処理結果を表示装置に出力する制御回路とを、握り部を有するケースに収納した構成としている。これにより、張力測定機構で測定する線状体を、定速制御されるモータに軸着した巻取用プーリで定速巻取するので、張力を正確に測定することができる。また、構成はケースに握り部を設けるハンディタイプの張力計になるので、全体の形状を小さくできる。その結果、狭い場所にも持ち込むことができ、電線等の線状体の最終的な張力を決める、線状体通しやノズルに接して巻回対象に巻回される直前の張力を測定できるので、最適で正しい張力を測定することができる。
（２） 制御回路はモータを定速制御する手段を有するので、線状体をブレーキ力に抗して定速で巻き取ることができ、速度変動がないので、線状体の張力を正確に測定することができる。
（３） ケースは本体ケース部と測定表示ケース部から構成し、モータと張力測定機構を互いに異なる前記本体ケース部と測定表示ケース部に分けて収納するので、測定の都合上、線状体の巻取方向に長く伸びる構造物を、必要最低限のケースの容量で収納することができる。
（４） ケースは少なくとも電池ボックスを備えるので、ハンディタイプの機器を構成できると共に、どこへでも持ち運びできるように携帯可能に小型化できる。
（５） 張力測定機構を、測定用プーリを備えた張力測定機構部と、案内用プーリを備えた案内機構部から構成したので、線状体を両プーリで張力が測定できるように位置決めすることができる。
（６） 張力測定機構は、線状体の張力に応じた測定用プーリの移動量を測定値として出力するように構成したので、移動量を測定する測定素子を任意のものにすることができる。

本発明の張力計について実施の形態を図に基づいて以下詳細に説明する。

図１は本発明の張力計の実施例１を示す構成図である。図１は内部の構成が理解できるように各ケースの前面部分を削除した図となっている。以下、張力を測定する線状体としてワイヤを用いる場合について説明する。

張力計のケース１は、大きく分けて、本体ケース部３と、測定表示ケース部２から構成される。本体ケース部３は、外観上、円筒状に構成されている。モータ６は、回転軸４にワイヤを巻き取るための巻取用プーリ５を軸着している。
このため、モータ６が本体ケース部３に収納される場合には、本体ケース部３に巻取用プーリ５が含まれることになる。

円筒状の本体ケース部３は、操作スイッチ９より下方部分（本体ケース部３の操作スイッチ９位置から電源スイッチ８位置までの間を意味する）に、操作スイッチ９に親指を当てたとき握ることができるように形成された握り部を有する。握り部には指の形状の凹溝を設けたり滑り止めを設けることができる。

円筒状の本体ケース部３には、モータ６と、プリント配線基板に必要な回路を組み込んだ制御回路７と、電源スイッチ８と、操作スイッチ９と、電池ボックス１０が収納されている。

張力計は、適度のブレーキが掛かっている状態のワイヤを一定速度（即ち、線（ワイヤ）速度一定）で引出して、そのときのワイヤの張力を測定する。そのため、ワイヤの引出を行うモータ６は、定速回転特性が要求される。このモータとしては、サーボモータ、例えば、ＤＣ（直流）サーボモータ、ＳＭ型ＡＣ（交流）サーボモータ、同期型モータ、ＤＣブラシレスサーボモータ、ＩＭ型ＡＣサーボモータ、かご型インダクションモータ等種々の形式のものが使用可能であるが、引き出すワイヤの長さが短くても張力の測定が可能になる条件を考慮すると、起動時のトルクが大きく、即ち、定速までの立ち上がり時間が早く、かつ、定速制御（ワイヤが引き出されるときの線（ワイヤ）速度を一定にする制御）が可能なＤＣモータが好ましい。特に、モータは低速で定速回転可能なものが好ましい。このように低速にすると、測定に使うワイヤの量が少なくて済むと共に、低速で定速制御することは高速で定速制御することに比べ容易になるメリットがある。

速度制御は、一般に、直接回転数を検出し、それをフィードバックして駆動電圧を変える方法をとる。高級な仕様を必要としない小型モータにおいては、通常、モータの駆動コイルに発生する逆起電圧Ｅｃを検出するものが多い。ＤＣモータの逆起電圧は回転数に比例する。そこで、制御方式としては、例えば、比例電流サーボ方式を用いる。この比例電流サーボ方式は、ブリッジサーボ方式における基準電圧源の代わりに基準電流源を使う方式である。モータの負荷トルクが増加して回転数が落ちようとすると、モータへの電流値の上昇を検出し、モータへの印加電圧を上昇させるように働く。他の方式としては、ＰＷＭ（パルス幅変調）方式が用いられる。この方式は、パルスのデューテイ比を変えて回転数を制御する方式であり、モータの駆動コイルのインダクタンスによるエネルギ蓄積効果を利用したもので、アナログ方式に比べて回路構成が簡単になり効率が改善される。

プリント配線基板に組み込んだ制御回路７は、各種回路からなり、例えば、モータ６を前記ＰＷＭ方式で定速制御、即ち線速度一定制御するためのモータの制御回路、後述する電池を制御するための電源制御回路、同じく後述する表示部を制御するための表示制御回路、張力測定用のポテンショメータの測定値を処理する制御回路、操作スイッチ９、電源スイッチ８および設定スイッチ３５の操作信号を処理する入力制御回路等から構成される。制御回路７はマイクロコンピュータにより構成することもできる。

電源は電池ボックス１０に電池を任意数、例えば単３を４本直列に収納して構成する。また、電源は、外部のＡＣアダプタのソケットを受けるように、ＡＣアダプタ用コネクタを本体ケースに設けることもできる。

操作スイッチ９は、例えば押しボタンスイッチ等からなり、操作態様はＯＮとＯＦＦに分かれている。電源スイッチ８は、電池ボックス１０と制御回路７との間の給電路に挿入され、給電をＯＮ，ＯＦＦする。

一方、測定表示ケース部２は、測定部ケース２１と表示部ケース２２に分かれ、背部の測定部ケース２１に前部の表示部ケース２２が重なるように構成される。測定部ケース２１内の測定用プーリ２３と案内用プーリ２４ａ、２４ｂを板面で案内する案内板２５は、測定部ケース２１に設けられる。

張力測定機構は、測定用プーリ２３とそれに連なる機構からなる測定機構部（例えば、他の実施例では図４、図５の「１３」参照）と、案内用プーリ２４ａ、２４ｂとそれに連なる機構からなる案内機構部（例えば、他の実施例では図４、図５の「１２」参照）とからなる。

測定用プーリ２３は、その回動軸が背部の案内板２５のスリット３８を介して縦レバー２７ｂに軸支されている。縦レバー２７ｂの下端はシーソーレバー２０の一端に回転軸２６によって回動自在に軸支されている。シーソーレバー２０は、支点の位置でポテンショメータ２９に軸支され、他端にコイルバネ３０を当接している。初期調整時、無負荷で、コイルバネ３０によって、支点から測定用プーリ２３までの荷重による下向きの力に対抗し、ポテンショメータ２９の支持がゼロになるように調整する。

シーソーレバー２０の支点から一方端の回転軸２６までの長さは、支点から他方端（コイルバネ３０当接点）までの長さより、長く構成されている。この長さの差でてこの原理、又は倍力機構を構成し、極細のワイヤの張力も確実に測定できるようにする。ポテンショメータ２９の出力は配線で制御回路７に入力される。ポテンショメータ２９は回転角に応じて出力が直線的に変化する特性を有するものを用いる。

測定用プーリ２３は、スリット３８内を移動し、後述する案内用プーリ２４ａ、２４ｂと協働し、案内用プーリ２４ａ、２４ｂによって形成される基準線（点線表示のワイヤが形成する線）から張力に応じて上がるように機能する。

測定用プーリ２３と案内用プーリ２４ａ、２４ｂは、ワイヤセット時（測定開始時）、実線のように配置されて、測定用プーリ２３と案内用プーリ２４ａ、２４ｂの間にワイヤを通せるようになり、張力測定時、実線の測定用プーリ２３と点線の案内用プーリ２４ａ、２４ｂの位置に変わり、張力が掛かるようになる。

ワイヤ１１の張力が増加すると、測定用プーリ２３は、コイルバネ３０を圧縮しながら、点線表示のワイヤ１１の接する点が基準線から上昇するように動作する。他方、ワイヤ１１の張力が減少すると、測定用プーリ２３は、コイルバネ３０を少し圧縮しながら、点線表示のワイヤ１１の接する点に向かって下降するように動作する。

案内用プーリ２４ａ、２４ｂを軸支した縦レバー２７ａ、２７ｃは横レバー２８により連結され、縦レバー２７ｄは途中にコイルバネ３６を装着し下端に指掛け部３１を備えている。指掛け部３１は、測定部ケース２１から突出し指が掛かるように、直線状又は円弧状等任意の形状に構成する。

横レバー２８に対し上下の移動限界位置を決めるストッパ３２ａ、３２ｂが設けられている。上下のストッパ３２ａ、３２ｂの位置は、案内用プーリ２４ａ、２４ｂの実線の位置と点線の位置に対応し、ワイヤ１１を案内用プーリ２４ａ、測定用プーリ２３、案内用プーリ２４ｂ間に挿入するときとる位置と、ワイヤ１１の張力を測定するときとる位置に対応する。

指掛け部３１に指を掛けコイルバネ３６に抗して下方に引くと、案内用プーリ２４ａ、２４ｂは実線の位置に移動される。この状態で、案内用プーリ２４ａ、測定用プーリ２３、案内用プーリ２４ｂ間に実線のようにワイヤ１１を挿通して巻取用プーリ５に巻付ける。指掛け部３１から指を離すと、案内用プーリ２４ａ、２４ｂはコイルバネ３６の戻り力により点線の位置に戻り、測定用プーリ２３に対する点線表示の基準線を形成するように構成する。

表示部ケース２２には、プリント配線基板３７が装着されている。但し、ケースの全面部分は内部の構成が理解できるように削除して示す。プリント配線基板３７には、表示画面を構成する光電管、液晶等の表示装置３３、３４と、各種設定スイッチ３５が搭載されている。表示装置３３、３４は、プリント配線基板３７の配線を介して制御回路７に接続され、制御回路７で処理された測定結果等を表示する。設定スイッチ３５は、複数の、押しボタンスイッチ、トグルスイッチ等で構成され、表示装置３３、３４の機能設定、モータ６の速度設定、回転数設定、ワイヤ１１のデータ設定、測定プログラムの選択等の設定・選択を行う。設定スイッチ３５もプリント配線基板３７の配線を介して制御回路７に接続され、入力装置を構成する。

図２は、図１の本発明の張力計の外観図である。図２（ａ）は外観正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）の外観左側面図である。

本体ケース部３は、図１および図２に示す実施例では円筒状に形成されているが、片手で握ることができるような形状、例えば長方形、断面多角形等の形状であれば適用可能である。本体ケース部３には親指での操作が可能に操作スイッチ９が設けられている。本体ケース部表面には手の滑り止めを形成することもできる。

測定表示ケース部２は、測定部ケース２１と、表示部ケース２２からなり、両ケース２１、２２を重ね合わせて構成する。測定部ケース２１には裏蓋５５が設けてある。また、表示部ケース２２には表蓋５６が取り付けられる。表蓋５６には、表示窓５７に表示装置３３、３４が対向して配置され、開孔５８に設定スイッチ３５が設けられている。
測定表示ケース部２には、上部に案内板２５が設けられていると共に、指掛け部３１を有する縦レバーが上下に貫通している。
（測定）
電源スイッチ８をＯＮにし、設定スイッチ３５により速度設定又は回転数設定を行う。必要であれば、ワイヤ１１の諸条件も設定する。

次に、指掛け部３１を引き下げて、案内用プーリ２４ａ、２４ｂと測定用プーリ２３の間に開いた隙間に図１の実線のようにワイヤ１１を挿通し、ワイヤ１１の端を巻取用プーリ５に巻付ける。

ワイヤ１１の基準線を確認しながら、操作スイッチ９をＯＮにする。表示装置３３、３４の速度表示を見ながら、速度一定を確認したら、張力表示を読みとる。操作スイッチ９をＯＦＦにする。

前記速度表示データおよび張力表示データはサンプリングし、制御回路７のメモリに記憶しておくこともできる。そのように各種データをメモリに記憶した場合には、制御回路７に読み込んだソフトウエアに基づき、設定スイッチ３５の操作により、各種データをメモリから読み出し、表示装置３３、３４に表示したり、外部装置（プリンタ、モニター等）に出力することができるようにする。

また、測定データ、特に速度表示データのばらつきをみていて、設定した速度の許容範囲内に収束していることを検出したとき、張力を読みとり又は演算して記憶し、モータ６をすぐに停止するように制御させることもできる。このように制御すると、測定用のワイヤ１１の量が少なくて済む。

図３は本発明の張力計の実施例２を示す図である。
図３（ａ）は本発明の張力計の実施例２における内部構成を示す概略図である。図３（ｂ）は図３（ａ）の張力形に用いる表示装置の例１（デジタル型）を示す図である。図３（ｃ）は図３（ａ）の張力形に用いる表示装置の例２（アナログ型）を示す図である。

実施例２は、ワイヤ１１の張力に応じて歪む板バネ４１に、機械的変位を測定する素子４３を設けて張力を測定するように構成した点に特徴を有する。

図３（ａ）における本体ケース部３内の内部構成は実施例1のものと基本的に変わらないので説明は省略する。

本体ケース部３に設けられる測定部は、大きく分けて、略コ字形の支持体４０と、機械的変位を測定する歪み測定素子４３を貼着した板バネ４１からなる。

機械的変位を測定する歪み測定素子４３としては、歪みゲージ、圧電センサ、感圧素子シリコンダイアフラム等がある。特に、歪みゲージは、薄い電気絶縁物のベース上に格子状の抵抗線又はフォトエッチング加工した抵抗箔を形成し、引出線をつけたものである。例えば、ポリイミド（ＣｕＮｉ）箔歪みゲージ、フェノールグラス（ＣｕＮｉ）箔歪みゲージ、特殊エポキシ（ＣｕＮｉ）箔歪みゲージがある。

板バネ４１には、自由端に基台４２を介して測定用プーリ２３を設け、湾曲歪みの発生する箇所に歪み測定素子（歪みゲージ）４３を貼着して設ける。この板バネ４１は、測定用プーリ２３を設けた端部とは反対側の端部を支持体４０の段部４４に固定する。

支持体４０は、略コ字状の一側辺を本体ケース部３に固定する。支持体４０の中央辺には、コイルバネで付勢されたスライダ４５が摺動自在に設けられている。スライダ４５の一端には指掛け部３１が下設され、他端には可動案内用プーリ２４ｄをスリット内で上下動させるテーパ面４６が形成されている。

支持体４０には、略コ字状の他側辺に固定案内用プーリ２４ｃと、スリット内を上下動する可動案内用プーリ２４ｄを設ける。

図３（ｂ）は、本体ケース部３の外側面にデジタルの表示装置３４および設定スイッチ３５を設けた例を示す。表示装置３４の表示内容および設定スイッチ３５の設定内容は実施例１と同じなので説明は省略する。

図３（ｃ）は、本体ケース部３の外側面にアナログの表示装置４７を設けた例を示す。アナログの表示装置４７の入力データは、歪み測定素子（歪みゲージ）４３の測定データを制御回路７で処理した結果を用いる。

このように、実施例２は、固定案内用プーリ２４ｃ、可動案内用プーリ２４ｄ間にワイヤ１１を挟み位置決めした状態でワイヤ１１を測定用プーリ２３を介して巻取用プーリ５に巻き取らせている。固定案内用プーリ２４ｃ、可動案内用プーリ２４ｄより先のワイヤ１１がどのような角度になっても、固定案内用プーリ２４ｃ、可動案内用プーリ２４ｄでワイヤ１１を押さえているので、固定案内用プーリ２４ｃ、可動案内用プーリ２４ｄ間から測定用プーリ２３までのワイヤ１１は実施例１にいう基準線を構成できる。この基準線に対し、測定用プーリ２３から巻取用プーリ５までのワイヤ１１は略２０度程度離間しているので、測定用プーリ２３にはワイヤ１１の張力が作用することになる。
（測定）
電源スイッチ８をＯＮにし、設定スイッチ３５により回転速度又は回転数等を設定する。必要であれば、ワイヤ１１の諸条件も設定する。次に、指掛け部３１を引き寄せて、開いた固定案内用プーリ２４ｃ、可動案内用プーリ２４ｄ間と測定用プーリ２３に実線のようにワイヤ１１を挿通し、ワイヤ１１の端を巻取用プーリ５に巻付ける。
操作スイッチ９をＯＮにする。アナログの表示装置４７の針の振れを見ながら、張力一定を確認したら、張力表示を読みとる。操作スイッチ９をＯＦＦにする。前記速度表示データおよび張力表示データはサンプリングし、制御回路７のメモリに記憶しておくこともできる。そのように各種データをメモリに記憶した場合には、制御回路７に読み込んだソフトウエアに基づき、設定スイッチ３５の操作により、各種データをメモリから読み出し、表示装置３４に表示したり、張力演算を行ったり、外部装置（プリンタ、モニター等）に出力することができるようにする。

図４は本発明の張力計の実施例３を示す図である。図４も同じく内部の構成が理解できるように各ケースの前面部分を削除して示す。図４（ａ）は、内部構成を示す図であり、張力測定機構から案内機構部１２を外した残りの構成を示す図、図４（ｂ）は案内機構部１２を示す図である。

実施例３は、実施例1と比べると、測定用プーリ２３に連なる測定機構が異なるので、これについて説明し、他の構成は変わらないので説明を省略する。

案内機構部１２は、図４（ｂ）に示すように、案内用プーリ２４ａ、２４ｂ、縦レバー２７ａ、横レバー２８、縦レバー２７ｃ、コイルバネ３６、縦レバー２７ｄ、指掛け部３１からなる。

測定機構部１３は、測定用プーリ２３、縦レバー２７ｂ、渦巻き形の板バネ５０、磁石５１、感磁性素子５２、磁性体５３からなる。

測定用プーリ２３を軸支する縦レバー２７ｂには、その中間部に平行に上下動する渦巻き形の板バネ５０と、下端に磁石５１が設けられている。前記板バネ５０は、その両端で測定部ケース２１に支持されている。磁石５１は例えば図示の向きに磁化されている。また、測定部ケース２１内には、磁石５１に対向する感磁性素子５２およびその素子に対する磁石５１と反対側に磁性体５３が設けられている。磁性体５３は、感磁性素子５２よりも磁束の作用する面が大きく形成され、磁石５１からの磁束が磁性体５３に集中する際、感磁性素子５２に有効に集中するように構成されている。

感磁性素子５２としては、磁気抵抗素子、ホール素子等がある。感磁性素子５２は引出線によって制御回路７に接続されている。
（測定）
他の実施例と同じ手順は省略する。

ワイヤ１１の張力によって、板バネ５０の復帰力に抗して磁石５１を持ち上げると、感磁性素子５２に作用する磁束密度が変化し、この磁束密度の変化が例えば抵抗変化として制御回路７で検出される。

このように、実施例３は両端を支持した渦巻き形の板バネ５０を介して磁石５１を設けた。これにより、渦巻き形の板バネ５０は両端が支持されているので、安定に上下動し、板バネ５０の異常振動を抑制でき、従って磁石５１の異常振動を抑制し、精度よく張力を測定することができる。

図５は本発明の張力計の実施例４を示す図である。図５も同じく内部の構成が理解できるように各ケースの前面部分を削除して示す。図５(ａ)は内部の構成を示す図、図５（ｂ）は張力測定機構における案内機構部１２を示す図である。図５はケースの表側を省略したので、張力等の表示装置は予定されているが、ここでは図示されていない。

実施例４は、実施例１において、モータ６と測定部ケース２１内機構を相互に置き換えた例である。これに応じて、収納できるように各ケースの形状が変更されている。

本体ケース部３には、感磁性素子５２を用いた測定機構部１３と、制御回路７と、電池ボックス１０からなる電源と、電源スイッチ８、操作スイッチ９が配置されている。測定機構部１３は、測定用プーリ２３に連なる縦レバー２７ｂの略中間部に渦巻き形の板バネ５０を設け、縦レバー２７ｂの下端部に磁石５１を設けている。この磁石５１に対向して感磁性素子５２を配置し、感磁性素子５２の背後に磁束収束用の磁性体５３を設けてある。

図５（ｂ）の案内機構部１２は、案内用プーリ２４ａ、２４ｂを含む縦レバー２７ａ、２７ｃの一部と指掛け部３１を除いて本体ケース部３内に配置される。案内用プーリ２４ａ、２４ｂは案内板２５のスリット３８を介して縦レバー２７ａ、２７ｃに軸支されている。案内機構部１２の縦レバー２７ｄは、中間部に復帰用のコイルバネ３６を係止し、下端に指掛け部３１を有している。

案内機構部１２と測定機構部１３は、図４に示す実施例３と同じ構成になる。

図５（ｂ）の案内用プーリ２４ａ、２４ｂは、使用時、図５（ａ）の点線で示す位置にコイルバネ３６により付勢される。

本体ケース部３に設けられるモータケース５４には、モータ６が収納されている。モータ６は、低速定速回転運転を行うものを選定し、その回転軸には巻取用プーリ５を取り付ける。

（測定）
測定は図４の実施例３と同じに行うので、説明は省略する。

このように案内機構部１２と測定機構部１３からなる張力測定機構を本体ケース部３内に収納し、モータ６をモータケース５４内に収納したので、発熱を伴うモータ６を、温度上昇をきらう張力測定機構や制御回路７を収納した本体ケース部３の外部に配置することができるようになる。

本発明はワイヤ等の線状体（糸、釣り糸等）を対象にした張力計として用いることができる。実施例はワイヤを用いて説明したが、他に、張力測定の対象として、金属箔の帯状体、紙、フィルム、ゴム等の帯状体にも適用可能である。また、モータを備えているので、つりのリールに適用可能である。

本発明の張力計の実施例１を示す構成図である。 図１の本発明の張力計の外観図である。 本発明の張力計の実施例２を示す図である。 本発明の張力計の実施例３を示す図である。 本発明の張力計の実施例４を示す図である。 従来の巻線機の構成図である。 従来の他の巻線機の構成図を示す図である。

符号の説明

１ ケース
２ 測定表示ケース部
３ 本体ケース部
４ 回転軸
５ 巻取用プーリ
６ モータＭ
７ 制御回路
８ 電源スイッチ
９ 操作スイッチ
１０ 電池ボックス
１１ ワイヤ
１２ 案内機構部
１３ 測定機構部
２０ シーソーレバー
２１ 測定部ケース
２２ 表示部ケース
２３ 測定用プーリ
２４ａ、２４ｂ 案内用プーリ
２４ｃ 固定案内用プーリ
２４ｄ 可動案内用プーリ
２５ 案内板
２６ 回転軸
２７ａ、２７ｂ、２７ｃ、２７ｄ 縦レバー
２８ 横レバー
２９ ポテンショメータ
３０、３６ コイルバネ
３１ 指掛け部
３２ａ、３２ｂ ストッパ
３３、３４、４７ 表示装置
３５ 設定スイッチ
３７ プリント配線基板
３８ スリット
４０ 支持体
４１ 板バネ
４２ 基台
４３ 歪み測定素子（歪みゲージ）
４４ 段部
４５ スライダ
４６ テーパ面
５０ 渦巻型の板バネ
５１ 磁石
５２ 感磁性素子
５３ 磁性体
５４ モータケース
５５ 裏蓋
５６ 表蓋
５７ 表示窓
５８ 開孔

Claims (6)

1. 巻取用プーリを回転軸に軸着したモータと、張力測定機構と、表示装置と、前記モータを制御し、前記張力測定機構の測定データを取り込み、所定の処理結果を表示装置に出力する制御回路とを、握り部を有するケースに収納したことを特徴とする張力計。
2. 前記制御回路は、前記モータを定速制御する手段を有することを特徴とする請求項１記載の張力計。
3. 前記ケースは本体ケース部と測定表示ケース部から構成し、前記モータと前記張力測定機構を互いに異なる前記本体ケース部と測定表示ケース部に分けて収納したことを特徴とする請求項１又は２記載の張力計。
4. 前記ケースは少なくとも電池ボックスを備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の張力計。
5. 前記張力測定機構を、測定用プーリを備えた張力測定機構部と、案内用プーリを備えた案内機構部から構成したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の張力計。
6. 前記張力測定機構は、線状体の張力に応じた前記測定用プーリの移動量を測定値として出力するように構成したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載の張力計。

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