JP2007230719A - テンション付与装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワーク材１０へ、慣性力の影響を極力受けずに一定のテンションを付与することができ、ダンサーローラ２２の移動許容範囲を大きくして使用範囲を拡大できるテンション付与装置を提供すること。
【解決手段】ダンサーローラ２２が回転自在に装着された移動体２１を、そのダンサーローラ２２を伴って所定の区間で直線往復動可能に案内する直線ガイド２０と、複数のプーリー等の被掛け回し車２５と、被掛け回し車２５に掛け回されると共に移動体２１に連結された掛け回し部材３０と、複数の被掛け回し車２５の一つである駆動用被掛け回し車２５Ａへ設定された以上のトルクが伝達されないようにトルクの大きさを制限するトルクリミッタ３５と、そのトルクリミッタ３５に回転駆動力を与える駆動モータ４０とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、帯状等の掛け回し可能なワーク材を送る際に、そのワーク材へダンサーローラによって適度なテンションを与えるテンション付与装置に関する。

従来の一般的なテンション付与装置にあっては、帯状等の掛け回し可能なワーク材へ、テンションローラ（ダンサーローラ）自体の重さによって、適度なテンションを与える構成となっている。ダンサーローラに一定の力である重力がかかるため、ワーク材へ一定のテンションを付与することができる。
しかし、このテンション付与装置の場合、ワーク材を間欠的に送ると、ダンサーローラが重量の大きいものであるため、それ自体の慣性力が大きく、その慣性力の影響でワーク材へ与えるテンションが変動してしまうことがある。特に、ワーク材を高速で間欠的に送る場合は、ワーク材を急激に引っ張ったり緩めたりするため、ダンサーローラが、その慣性力で跳ね上がるように浮き上がり、その後で降下する際にワーク材へ衝撃的な荷重（テンション）を加える現象（ジャンピング）が生じる。
このため、ワーク材へ適度なテンションを連続的に付与することができず、ワーク材の送り速度を上げることが難しいなどの支障をきたしていた。

これに対して、材料にかかるテンションレバーに主軸を介して、電圧の設定に対して、定トルクを得られるパウダークラッチブレーキのスリップ特性を利用し、パウダークラッチに、インダクションモータにより、一定の回転を与えることで、主軸につながるテンションレバーに定トルクを発生させるスリップトルク式テンション機構装置が開示されている（特許文献１参照）。
特開２００５−１１２６２５号公報（第１頁、第１図）

テンション付与装置に関して解決しようとする問題点は、テンションレバー式の場合はダンサーローラを保持するレバーが回動するため、ワーク材へ付与されるテンション（力）の方向が変化し、安定したテンションを付与できない点にある。また、ダンサーローラの移動許容範囲はレバーの長さが反映されるが、そのレバーを長くすれば、それ自体の慣性力でワーク材を適正に送ることが難しくなる。このため、そのレバーを長く設定することができない。従って、ダンサーローラの移動許容範囲を大きくできず、使用範囲が限定されるという問題点もある。
そこで、本発明の目的は、ワーク材へ、慣性力の影響を極力受けずに一定のテンションを付与することができ、ダンサーローラの移動許容範囲を大きくして使用範囲を拡大できるテンション付与装置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次の構成を備える。
本発明にかかるテンション付与装置の一形態によれば、帯状等の掛け回し可能なワーク材を送る際に、該ワーク材へダンサーローラによって適度なテンションを与えるテンション付与装置であって、前記ダンサーローラが回転自在に装着された移動体を、該ダンサーローラを伴って所定の区間で直線往復動可能に案内する直線ガイドと、該直線ガイドに沿う位置に配設された複数のプーリー等の被掛け回し車と、該被掛け回し車に掛け回されると共に前記移動体に連結され、該移動体を介して前記ダンサーローラを直線運動させるための駆動力が伝達される掛け回し部材と、前記複数の被掛け回し車の一つである駆動用被掛け回し車に連結されて配され、該駆動用被掛け回し車へ設定された以上のトルクが伝達されないようにトルクの大きさを制限するトルクリミッタと、該トルクリミッタを介して前記駆動用被掛け回し車に回転駆動のためのトルクを伝達すべく、該トルクリミッタに回転駆動力を与える駆動モータとを具備することを特徴とする。

また、本発明にかかるテンション付与装置の一形態によれば、前記直線ガイドが水平に設置されて、前記ダンサーローラが水平方向へ往復動可能に案内されることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるテンション付与装置の一形態によれば、前記被掛け回し車がタイミングプーリーであって、前記掛け回し部材がタイミングベルトであることを特徴とすることができる。

また、本発明にかかるテンション付与装置の一形態によれば、前記トルクリミッタが、磁石による非接触型であることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかるテンション付与装置の一形態によれば、前記直線ガイドの前記移動体の運動区間には、前記移動体の位置を感知するセンサーが設けられていることを特徴とすることができる。

本発明にかかるテンション付与装置によれば、ワーク材へ、慣性力の影響を極力受けずに一定のテンションを付与することができ、ダンサーローラの移動許容範囲を大きくして使用範囲を拡大できるという特別有利な効果を奏する。

以下、本発明にかかるテンション付与装置の最良の形態例を添付図面（図１〜３）と共に詳細に説明する。図１は本発明にかかるテンション付与装置の一形態を示す一部断面を含む平面図である。また、図２は図１のテンション付与装置の一部断面を含む側面図であり、図３は図１のテンション付与装置の正面図である。
このテンション付与装置は、帯状等の掛け回し可能なワーク材１０を送る際に、そのワーク材１０へダンサーローラ２２によって適度なテンションを与えるものである。ワーク材１０は、第１掛け回しローラ１１、ダンサーローラ２２及び第２掛け回しローラ１２に順に掛け回され、一方から供給されて他方から排出される。第１掛け回しローラ１１及び第２掛け回しローラ１２は、基体１５に固定された軸芯１６に、ボールベアリング１７、１７を介して回転自在に装着されている。
なお、ワーク材１０としては、例えば、樹脂フィルムやプレス加工用の金属フープ材のような帯状薄物材、或いは薄物部品をテープ面に接着して搬送するテープキャリアなど、巻き取りが可能な材料（ワイヤ状の材料も含む）が対象となる。

２０は、直線ガイドであり、ダンサーローラ２２が回転自在に装着された移動体２１を、そのダンサーローラ２２を伴って所定の区間で直線往復動可能に案内する。
本形態例では、ダンサーローラ２２が、移動体２１に固定された軸芯２３に、ボールベアリング２４、２４を介して回転自在に装着されている。また、直線ガイド２０と移動体２１とからなる直線動の案内手段として、循環する多数のボールによって移動体２１と直線ガイド２０の滑り摩擦を低減する市販の直動ガイドを用いている。
なお、直線ガイドと移動体の形態は本形態例に限定されるものではなく、例えばシャフト（直線ガイド）と、そのシャフトに嵌ったスライダー（移動体）という形態でもよい。

また、本形態例では、直線ガイド２０が水平に設置されて、ダンサーローラ２２が水平方向へ往復動可能に案内されている。このように水平方向に移動するため、重力による慣性の力を受けにくく、ダンサーローラ２２がジャンピングするような現象が一層生じにくくなっている。なお、直線ガイド２０の配設方向は、上記のような水平に限定されるものではなく、設置条件に対応して垂直方向を含む他の方向であっても、ダンサーローラ２２の動作を改善できる効果がある。
また、移動体２１は、直線ガイド２０の運動区間が、ストッパ機構（図示せず）によって制限されている。そして、その直線ガイド２０の移動体２１の運動区間には、移動体２１の位置を感知するセンサーを設けてもよい。このセンサーによって、移動体２１に装着されたダンサーローラ２２の作動状態を検知して、装置の制御をすればよい。

２５は被掛け回し車であり、直線ガイド２０に沿う位置に複数が配設されている。
また、３０は掛け回し部材であり、被掛け回し車２５に掛け回されると共に移動体２１に連結され、その移動体２１を介してダンサーローラ２２を直線運動させるための駆動力が伝達される。
本形態例では、被掛け回し車２５がタイミングプーリーであって、掛け回し部材３０がタイミングベルトとなっている。このようにタイミングプーリーとタイミングベルトを採用することで、スリップがなく、追随性の高い確実な動作が可能となり、軽量であって慣性力の影響を受けにくい構造とすることができる。
なお、掛け回し部材３０や被掛け回し車２５はこれに限定されるものではなく、平ベルト、ゴムベルト、ワイヤ或いはプラスチックチェーン、それに対応するプーリーやスプロケットを用いることができる。

また、本形態例では、複数の被掛け回し車２５が、矩形の角部にあたる４箇所にそれぞれ配置されて４個で構成されている。そして、その矩形の一辺に相当する掛け回し部材３０の部位で、移動体２１に連結されている。
このように、複数の被掛け回し車２５を配置することで、小さな被掛け回し車２５（タイミングプーリー）で構成することが可能であり、装置のコンパクト化を図ることができる。また、被掛け回し車２５（タイミングプーリー）が小さいことで、慣性力が生じにくく、その影響を低減できる。つまり、ダンサーローラ２２がジャンピングすることを防止できる。このため、ダンサーローラ２２が、ワーク材１０の動きに対して、追随性良く作動し、ワーク材１０に一定のテンションを与えることができる。従って、ワーク材１０を好適に送ることが可能になる。
また、３１はアイドラーであり、掛け回し部材３０（タイミングベルト）の外側から当接し、そのタイミングベルトのテンションを調整するように配設されている。
なお、複数の被掛け回し車２５は、最低２個を配置することで、掛け回し部材３０によって移動体２１が運動できる区間を確保でき、その個数は限定されるもではない。

３５はトルクリミッタであり、複数の被掛け回し車２５の一つである駆動用被掛け回し車２５Ａの回転軸２６に連結されて配されている。つまり、トルクリミッタ３５の出力軸３６が、駆動用被掛け回し車２５Ａの回転軸２６に連結されている。
このトルクリミッタ３５によれば、駆動用被掛け回し車２５Ａへ、設定された以上のトルクが伝達されないようにトルクの大きさを制限することができる。すなわち、このトルクリミッタ３５によって、駆動用被掛け回し車２５Ａは、定トルクを発生させる駆動タイミングプーリーとなっている。

４０は駆動モータであり、そのモータ出力軸４１がトルクリミッタ３５の入力軸に連結されている。なお、４３はカップリングであり、モータ出力軸４１とトルクリミッタ３５の入力軸を連結している。また、４２は減速用ギヤヘッドである。さらに、４５はベアリングボックスであり、トルクリミッタ３５を支持している。
この駆動モータ４０は、トルクリミッタ３５を介して駆動用被掛け回し車２５Ａに回転駆動のためのトルクを伝達すべく、そのトルクリミッタ３５に回転駆動力を与える駆動手段となっている。
なお、本形態例の駆動モータ４０は減速用ギヤヘッド４２を備えており、所要の回転数に減速されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、駆動モータ４０の回転数がインバータ等で制御される電動モータの場合等、駆動モータ４０の出力とトルクリミッタ３５との仕様が調整されている場合、減速用ギヤヘッド４２を介在させないでトルクリミッタ３５と直接連結しても支障はない。

本形態例のトルクリミッタ３５は、磁石による非接触型のものが採用されている。非接触であるため、粉塵の発生を防止でき、設置環境を汚染しない。また、磨耗しないため、装置の寿命を長くでき、信頼性を向上できる。
なお、トルクリミッタ３５は、これに限定されるものではなく、パウダークラッチブレーキなどの、摩擦による接触型のものでもよい。つまり、所定のトルクを得ることができるように、出力されるトルクの大きさを制限できれば、他の形態のトルクリミッタも適宜選択的に採用できる。

また、この磁石式のトルクリミッタ３５に連結された駆動用被掛け回し車２５Ａによれば、一定回転数で回転運動を出力する駆動モータ４０から、一定のトルクを好適に得ることができる。つまり、一定値以上のトルクがかかる場合は、駆動モータ４０の出力回転軸４１が空回りして、伝達されるトルクが制限される。従って、駆動モータ４０は、一定の回転をする一般的な電動モータでよく、制御手段等の特別な構成を必要としない。
なお、駆動モータ４０としては、本形態例のような電動モータ（例えば、インダクションモータ）の他、圧力空気を動力源とするエア式のモータ等、回転駆動力を発生するものであれば、適宜選択的に使用できる。
また、本形態例のような一定回転の駆動モータ４０と駆動用被掛け回し車２５Ａとの間にトルクリミッタ３５を介在させた方式は、サーボモータ等のトルク制御モータを駆動用被掛け回し車２５Ａに直付けした方式と比較して、レスポンス性能が高い利点がある。つまり、本発明にかかるトルクリミッタ３５を介在させた方式では、駆動モータ４０の回転数が一定であるため、駆動モータ４０の加速性能は関係がなく、出力トルクが一定に保たれる。これに対してトルク制御モータを直付けした方式は、そのモータ自体の加速性能に左右され、出力トルクが変動してしまう。

以上の構成によるテンション付与装置によれば、ダンサーローラ２２を、図１の矢印に示す方向へ、トルクリミッタ３５で一定のトルクに調整されて掛け回し部材３０によって伝達された駆動力で、移動体２１を介して付勢している。
ワーク材１０の排出側からのテンションが一定以下の場合は、図１に示すように、ダンサーローラ２２は、第１掛け回しローラ１１及び第２掛け回しローラ１２から最も遠ざかった位置に停止している。

そして、間欠送りされるワーク材１０が排出側へ急に引かれた場合など、ワーク材１０に急激にテンションがかかった場合は、ダンサーローラ２２が第１掛け回しローラ１１及び第２掛け回しローラ１２に近接する方向へ移動して、テンションを一定に保ちつつワーク材１０の送り（排出側への繰り出し）を許容する。直線ガイド２０の長さを長くすれば長くするほど、ダンサーローラ２２の移動範囲を大きくでき、ワーク材１０の急激な動作を吸収できる範囲が拡大する。このように直線ガイド２０を長くしても、回動するレバーを長くする場合と比べて慣性が大きくならず、好適に作動する利点もある。
続いて、ワーク材１０が排出側へ引かれなくなると、一定のテンションでワーク材１０の供給を受けるべく、ダンサーローラ２２が第１掛け回しローラ１１及び第２掛け回しローラ１２から遠ざかる方向へ移動する。

以上の動作を交互に繰り返すことで、ワーク材１０に常に一定のテンションを付与した状態で、そのワーク材１０を順次好適に送ることができる。
なお、ダンサーローラ２２、移動体２１及び掛け回し部材３０の重量を軽量化すればするほど、その慣性力による影響を低減できる。従って、ダンサーローラ２２の追従性を向上でき、ジャンピング現象をなくして、ワーク材１０の送りを好適行うことができる。

以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。

本発明に係るテンション付与装置の一形態を示す平面図である。 図１のテンション付与装置の側面図である。 図１のテンション付与装置の正面図である。

符号の説明

１０ ワーク材
２０ 直線ガイド
２１ 移動体
２２ ダンサーローラ
２５ 掛け回し車
２５Ａ 駆動用掛け回し車
３０ 掛け回し部材
３５ トルクリミッタ
４０ 駆動モータ

Claims (5)

1. 帯状等の掛け回し可能なワーク材を送る際に、該ワーク材へダンサーローラによって適度なテンションを与えるテンション付与装置であって、
   前記ダンサーローラが回転自在に装着された移動体を、該ダンサーローラを伴って所定の区間で直線往復動可能に案内する直線ガイドと、
   該直線ガイドに沿う位置に配設された複数のプーリー等の被掛け回し車と、
   該被掛け回し車に掛け回されると共に前記移動体に連結され、該移動体を介して前記ダンサーローラを直線運動させるための駆動力が伝達される掛け回し部材と、
   前記複数の被掛け回し車の一つである駆動用被掛け回し車に連結されて配され、該駆動用被掛け回し車へ設定された以上のトルクが伝達されないようにトルクの大きさを制限するトルクリミッタと、
   該トルクリミッタを介して前記駆動用被掛け回し車に回転駆動のためのトルクを伝達すべく、該トルクリミッタに回転駆動力を与える駆動モータとを具備することを特徴とするテンション付与装置。
2. 前記直線ガイドが水平に設置されて、前記ダンサーローラが水平方向へ往復動可能に案内されることを特徴とする請求項１記載のテンション付与装置。
3. 前記被掛け回し車がタイミングプーリーであって、前記掛け回し部材がタイミングベルトであることを特徴とする請求項１又は２記載のテンション付与装置。
4. 前記トルクリミッタが、磁石による非接触型であることを特徴とする請求項１、２又は３記載のテンション付与装置。
5. 前記直線ガイドの前記移動体の運動区間には、前記移動体の位置を感知するセンサーが設けられていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のテンション付与装置。

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