JP2011046461A - 張力制御装置、テーピング装置およびステータコイルの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】テープ張力を調整するための追従性を向上し、テープ張力を一定にすることのできる張力制御装置を提供する。
【解決手段】この張力制御装置は、テープが巻装される被対象物が同心的に挿入される中空の回転リングと、前記回転リングを回転させて、前記テープを前記被対象物に巻回させる回転部と、前記回転リングに回転可能に設けられ、前記テープを保持するテープリールと、前記テープリールから前記被対象物までのテープ搬送経路長を変化させる定張力ばねを有し、前記搬送されるテープの張力に対応して、このテープ搬送経路長を変化させて、このテープの張力を一定に調整する張力調整部と、を具備する。
【選択図】図７

Description

本発明は、絶縁テープの張力を調整し、例えば発電機のステータコイルに絶縁テープを自動的に巻装する張力制御装置、テーピング装置およびステータコイルの製造方法に関する。

ステータコイルには、大電流が流れるため、長期間の運転で熱、電気、機械および環境的なストレスを受け、劣化が生じる。この劣化の主要因は、運転中にステータコイルに発生するコロナ放電現象がある。そこで、この対策としてステータコイル周囲を複数の絶縁テープで巻装し、その際に生じた空隙を、レジンで含浸処理してコロナ放電現象を防止している。ところで、このステータコイルの絶縁作業においては、空隙を含浸処理するレジンより、マイカテープの方が耐熱性、耐コロナ性に優れているためコロナ放電現象を防止する効果が大きい
そこで、ステータコイルに一定張力で絶縁テープをテーピングすることにより空隙を減少し絶縁性能を向上するテーピング装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。
また近年、発電機の製造は増加傾向にあり、テーピング作業を高速で実現することが求められている。

特開２００６−３０６５０８号公報

しかしながら、発電機のステータコイルは、鉄心のスロットと呼ばれる矩形断面の溝に挿入されるため、コイル形状が矩形断面であり、このステータコイルに絶縁テープを高速でテーピングすると、この絶縁テープを巻きつける周速度がステータコイルの角部によって急激に変動するため絶縁テープの張力が変動してしまう。上記した先行技術では、この張力変動によりテーピング中に撓みが生じてコイルとの間に空隙が発生してしまい、発電機の絶縁性能が低下するという問題があった。
また、磁気式ブレーキ機構を有するテーピング装置では、急激な張力変動に対しては制御周期が遅いため張力調整することが困難であった。一方、摩擦式ブレーキ機構を有するテーピング装置では、度々発生する張力変動に対し、テープ張力を調整するための追従性が悪いという問題があった。

本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、度々発生する張力変動に対し、テープ張力を調整するための追従性を向上し、テープ張力を一定にすることのできる張力制御装置、テーピング装置およびステータコイルの製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明の張力制御装置は、テープが巻装される被対象物が同心的に挿入される中空の回転リングと、前記回転リングを回転させて、前記テープを前記被対象物に巻回させる回転部と、前記回転リングに回転可能に設けられ、前記テープを保持するテープリールと、前記テープリールから前記被対象物までのテープ搬送経路長を変化させる定張力ばねを有し、前記搬送されるテープの張力に対応して、このテープ搬送経路長を変化させて、このテープの張力を一定に調整する張力調整部と、を具備することを特徴とする。

また、本発明のテーピング装置は、上記記載の張力制御装置と、前記回転リングの回転可能及び移動可能に支持する支持部と、を具備することを特徴とする。

また、本発明のステータコイルの製造方法は、中空の回転リングにテープが巻装される被対象物を同心的に挿入するステップと、前記回転リングを回転させて、搬送される前記テープに張力を加えながら、このテープを前記被対象物に巻回させてステータコイルを製造するステップと、前記搬送されるテープの張力に対応して、前記テープを保持するテープリールから前記被対象物までのテープ搬送経路長を変化させて、このテープの張力を一定に調整するステップと、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、テープ張力を調整するための追従性を向上し、テープ張力を一定にすることができる。

本発明の一実施形態のテーピング装置の概略構成を示す概略斜視図である。 図１のテーピング装置に適用するテーピングヘッドを示す概略拡大図である。 断面が矩形形状の構造物にテーピングを施した場合の張力変化の一例を示す図である。 断面が矩形形状の構造物にテーピングを施した場合のテープ張力の基点の転移の状態（ａ）〜（ｄ）を示す図である。 図４の状態におけるテープ周速度の変化を示す図である。 絶縁テープに緩みが発生した場合のテープ張力の関係を示す図で、（ａ）は張力変動が小さい場合、（ｂ）は張力変動が大きい場合を示す図である。 実施形態２に係る張力制御装置の要部を拡大した部分拡大図である。 実施形態２に係る張力調整機構部の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）はテープリールの上面図である。 実施形態３に係るダンパー機構部を示す拡大図である。 実施形態３に係る張力調整機構部の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）はテープリールの上面図である。 ガイドローラ３４ａの構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

（実施形態１）
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態のテーピング装置の概略構成を示す概略斜視図である。
図１に示すように、このテーピング装置１は、支持クランプ１１，１２、テーピングヘッド１４、移動装置１５、制御装置１７、入力装置１８、ベースプレート１９などを備える。

支持クランプ１１は、ベースプレート１９上に載置され、断面が矩形形状のステータコイル１０の直線部を支持する。支持クランプ１２は、ベースプレート１９の長手方向の両端部に載置され、ステータコイル１０のエンド部を支持する。
テーピングヘッド１４は、ステータコイル１０に絶縁テープ１３を巻き付ける機能を有する。

移動装置１５は、テーピングヘッド１４を駆動して自在に移動させる。すなわち、移動装置１５は、レール２０，２２、移動板２１、テーブル２３、コラム２４、駆動機構部２５を備える。

移動板２１は、ベースプレート１９に敷設されたレール２０上を図中X方向に移動する。テーブル２３は、この移動板２１に敷設されたレール２２上を図中Y方向に移動する。コラム２４は、このテーブル２３上に載置され、テーピングヘッド１４を図中Z軸方向に昇降させる。駆動機構部２５は、図示しないモータなどを駆動する機能を有し、テーピングヘッド１４を、コラム２４のＸ軸を中心にして回転させるとともに、コラム２４のY軸を中心にして回転させる。移動装置１５は、これらの移動機能を組み合わせることで、テーピングヘッド１４を自在に移動させることができる。

また、支持クランプ１１は、シリンダ内に収容された支持軸と、支持軸に設けた把持部（ともに図示せず）を備え、テーピングヘッド１４が近付くと、把持部が開口し、支持軸が下降し、テーピングヘッド１４に衝突しないようにしている。

制御装置１７は、移動装置１５の動きを遠隔的に制御するアンテナ１６を有する。また、制御装置１７は、入力装置１８から予め入力したデータ情報に基づいた制御情報を、支持クランプ１１、テーピングヘッド１４、駆動機構部２５などに与えて駆動させ、その動作を制御している。

入力装置１８は、絶縁テープ１３の張力やテーピングヘッド１４の動きの軌跡などを予め入力する。

図２は、図１のテーピング装置１に適用するテーピングヘッド１４を示す概略構成図である。なお、本実施形態では、２本の絶縁テープ１３ａ，１３ｂによってテーピングを施す場合について説明する（以下の実施形態も同様）。
テーピングヘッド１４は、筒状のフレーム２９、中空の円筒形状に形成され、フレーム２９に回転可能に支持される回転リング３０を備える。ステータコイル１０は、回転リング３０に同心的に挿入される。

回転リング３０の外周部には、リングギア３１が配置される。また、フレーム２９には、回転駆動モータ２６が設けられ、この回転駆動モータ２６の回転軸には、歯車２７が取り付けられている。このリングギア３１と歯車２７とは、互いに噛み合い、回転駆動モータ２６の駆動に伴い、回転リング３０をフレームの周方向に沿って回転駆動させる。

また、回転リング３０には、テープリール３２ａ，３２ｂ、ガイドローラ３３ａ，３４ａ，３３ｂ，３４ｂ、ガイドローラ３５ａ〜３７ａを有するダンパー機構部３８ａ、ガイドローラ３５ｂ〜３７ｂを有するダンパー機構部３８ｂ、油圧シリンダ４０ａ，４０ｂがそれぞれ設けられる。

テープリール３２ａ（３２ｂ）は、巻装した絶縁テープ１３ａ（１３ｂ）を収容する。
テープリール３２ａ（３２ｂ）、ガイドローラ３３ａ〜３７ａ（３３ｂ〜３７ｂ）は、絶縁テープ１３ａ（１３ｂ）をガイドしてステータコイル１０に搬送するテープ搬送経路をそれぞれ構成する。

このテーピング装置１では、回転駆動モータ２６を駆動させることにより、リングギア３１と噛み合った歯車２７が回転することで回転リング３０を回転し、絶縁テープ１３ａ（１３ｂ）に張力を加えながら、ステータコイル１０にテーピングを施す。なお、テープリール３２ａ，３２ｂ、ガイドローラ３３ａ〜３４ａ，３３ｂ〜３４ｂ、ダンパー機構部３８ａ，３８ｂ、油圧シリンダ４０ａ，４０ｂは、本実施形態の張力制御装置２を構成する。

ここで、断面が矩形形状の構造物（ステータコイル１０）にテーピングを施した場合の張力変化について図３を用いて説明する。なお、図３では、テープ張力の最小値から２つ目の最小値までが構造物へのテーピングの１周分を表している。また、図３中の一点鎖線は、予め所定値に設定された設定張力を表している。
この構造物にテーピングを施す場合、図３に示すように、テープの張力変化は、周期的に発生する。このことから、張力の変化とテーピングの被対象物（構造物）の形状には相関関係があることが分かる。

図４は、断面が矩形形状の構造物（ステータコイル１０）にテーピングを施した場合のテープ張力の基点の転移の状態（ａ）〜（ｄ）を示す図である。図５は、図４の状態におけるテープ周速度の変化を示す図である。

テープ張力の基点の転移は、図４に示す状態（ａ）〜（ｄ）の順に転移し、断面が矩形形状のステータコイル１０においては、４つの角部が基点となり張力が加わる。このため図５に示すように、テープ周速度は、４つのサイン波を組み合せた変化を示し、サイン波同士が干渉する部分で転移が発生する。このテープ周速度は、ステータコイル１０の矩形形状の幅、長さ、周長によって変化し、テープ張力も変化する。

また、図２の構造物にテーピングを施した場合の張力変化において、発生する周期的なテープ周速度の変化のうち、図５中のＡ部のテープ周速度が急激に下降する部分では、絶縁テープに緩みが発生している。

次に、絶縁テープに緩みが発生した場合のテープ張力の関係について説明する。
図６は、絶縁テープに緩みが発生した場合のテープ張力の関係を示す図で、（ａ）は張力変動が小さい場合、（ｂ）は張力変動が大きい場合を示す図である。この図６では、絶縁テープに一定張力を与えた状態で絶縁テープが緩んだ場合、絶縁テープの緩みが小さい場合と、絶縁テープの緩みが大きい場合との張力変化を比較する。

この図６での比較結果から鑑みると、絶縁テープの緩みが大きい程、テープ張力の上昇が激しくなる。つまり、絶縁テープの緩みをできるだけ小さくする、究極的には絶縁テープの緩みを発生させないことが高速で構造物にテーピングを施すために必要な条件となる。

そこで、本実施形態のテーピング装置１では、ガイドレール上にガイドローラ３６ａ（３６ｂ）を設置し、このガイドローラ３６ａ（３６ｂ）を定張力ばねで一定張力で引張り、常時絶縁テープの緩みを防止するダンパー機構部３８ａ（３８ｂ）を用いるものとする。なお、テープリール３２ａと３２ｂ、ガイドローラ３３ａ〜３４ａと３３ｂ〜３４ｂ、ダンパー機構部３８ａと３８ｂ、油圧シリンダ４０ａと４０ｂは、それぞれ同一構成からなるので、以下では代表してテープリール３２ａ、ガイドローラ３３ａ〜３４ａ、ダンパー機構部３８ａ、油圧シリンダ４０ａについて詳細に説明する。

図７は、図２に示した張力制御装置２の要部を拡大した部分拡大図である。
絶縁テープ１３ａの半径ｒが小さくなると、テープリール３２ａから一定速度で絶縁テープ１３ａが引き出され、テープリール３２ａの回転速度を大きくする必要があり、これに伴い絶縁テープ１３ａに加わる張力が上昇する。すなわち、この絶縁テープ１３ａの半径ｒと張力とは、反比例関係にある。

そこで、絶縁テープ１３ａの引き出しに対しブレーキ力を調整する機構として、本実施形態の油圧シリンダ４０ａが必要となる。
油圧シリンダ４０ａは、内部に圧縮ばね４１ａを設置し、ピストン４２ａを付勢する。さらに、油圧シリンダ４０ａは、ピストンロッド４３ａの先端に回転自在なガイドローラ４４ａを備え、このガイドローラ４４ａを圧縮ばね４１ａの付勢力によって絶縁テープ１３ａに押し当てることで、テープリール３２ａにブレーキをかける。

絶縁テープ１３ａの半径ｒは、テーピングすることにより減少する。この結果、ピストンロッド４３ａは絶縁テープ１３ａ側に伸長し、圧縮ばね４１ａの付勢力は減少するので、テープリール３２ａへのブレーキ力も減少する。この結果、絶縁テープ１３ａを一定張力で引き出すことが可能となる。なお、このとき油圧シリンダ４０ａ内の油液は、ピストンロッド４３ａ側から圧縮ばね４１ａ側に移動する。

また、テーピングを行うための上述したテープ搬送経路が長ければ長いほど、絶縁テープ１３ａはゴム状に伸縮し、ガイドローラから絶縁テープ１３ａが浮き上がってしまい、絶縁テープ１３ａがガイドローラ上を滑る可能性がある。

そこで、ガイドローラ３４ａへの絶縁テープ１３ａの接触面積を大きくとるように、このガイドローラ３４ａによる絶縁テープ１３ａの出入り口部に、小径のガイドローラ３３ａ，３５ａを配置する。この絶縁テープ１３ａは、たとえばガイドローラ３４ａの円周の半分以上に接触することが好ましい。

また、このガイドローラ３４ａのローラ部材質を摩擦力の高い材料、たとえばシリコーンゴムやウレタンゴムなどで構成し、絶縁テープ１３ａとガイドローラ３４ａとの滑りを防止することにより、絶縁テープ１３ａの張力を安定させることが可能となる。さらに、ガイドローラ３３ａ，３５ａ〜３７ａも摩擦力の高い材料で構成することが好ましい。

ダンパー機構部３８ａは、ガイドローラ３５ａ〜３７ａ、ガイドレール３９ａ、スライダ４６ａ、ストッパ４７ａ１，４７ａ２、定張力ばね４８ａを備える。

ガイドローラ３５ａ，３７ａは、回転リング３０に回転可能に配設される。
ガイドローラ３６ａは、スライダ４６ａに回転可能に配設されてガイドレール３９ａの長手方向に移動可能なものである。すなわち、このガイドローラ３６ａは、図７中、ガイドローラ３５ａ，３７ａ間の鉛直方向を上下に移動して、ガイドローラ３５ａ，３７ａから隔たったり、またはガイドローラ３５ａ，３７ａに接近する。
ガイドレール３９ａは、回転リング３０に配設される。

スライダ４６ａは、略Ｌ字形状からなり、ガイドレール３９ａ上に載置され、このガイドレール３９ａの長手方向に摺動する。このスライダ４６ａの摺動に伴い、ガイドローラ３６ａも移動し、テープ搬送経路長の調整が可能となる。

ストッパ４７ａ１，４７ａ２は、ガイドレール３９ａの長手方向の両端部にそれぞれ設けられ、スライダ４６ａの摺動を抑制する。たとえば絶縁テープ１３ａの張力がダンパー機構部３８ａでの許容範囲外となった場合、このストッパ４７ａ１，４７ｂ１によって、スライダ４６ａがガイドレール３９ａの端部から脱線するのを防ぐことができる。

定張力ばね４８ａは、一定の力で引いたり戻したりできるバネで、たとえば形状記憶合金で構成される。この定張力ばね４８ａは、ダンパー機構部３８ａに２つ配設される。この定張力ばね４８ａは、一端が回転リング３０に、他端がスライダ４６ａに接続される。この定張力ばね４８ａは、予め設定された所定荷重までは張力を得て、スライダ４６ａを摺動させる。また、定張力ばね４８ａは、この所定荷重以上の張力が加わった場合には、所定張力以上の張力を絶縁テープ１３ａに与えない特性を持つ。この結果、定張力ばね４８ａは、弾性エネルギーを貯えずに、絶縁テープ１３ａの緩みに追従して、この緩みだけを打ち消すことができる。

本実施形態では、回転リング３０にステータコイル１０を同心的に挿入し、この回転リング３０を回転させ、絶縁テープ１３ａ，１３ｂに張力を加えながら、絶縁テープ１３ａ，１３ｂをステータコイル１０に巻回させる。

この時、搬送される絶縁テープ１３ａ，１３ｂの張力に対応して、絶縁テープ１３ａ，１３ｂを保持するテープリール３２ａ，３２ｂからステータコイル１０までのテープ搬送経路長を変化させて、この絶縁テープ１３ａ，１３ｂの張力を一定に調整して、ステータコイル１０を製造することができる。

このように、本実施形態では、度々発生する張力変動に対し、絶縁テープの緩みを打ち消すダンパー機構部を設けるので、テープ張力を調整するための追従性を向上できる。この結果、本実施形態では、テープ張力を一定にすることができる。

本実施形態では、ダンパー機構部によってテープ張力を一定にすることができるが、より好ましくは、圧縮ばね４１ａを用いて絶縁テープの引き出しに対するブレーキ力を調整することで、絶縁テープを一定張力で引き出すことも可能となる。
さらに好ましくは、ガイドローラ３４ａへの絶縁テープの接触面積を大きくするとともに、ガイドローラ３４ａのローラ部材質を摩擦力の高い材料で構成することで、絶縁テープの張力をさらに安定させることができる。

（実施形態２）
図８は、実施形態２に係る張力調整機構部の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）はテープリール３２ａの上面図である。この張力調整機構部は、油圧シリンダ４０ａ、テープリール３２ａのブレーキ機構部６０ａを有する。

この油圧シリンダ４０ａ、ガイドローラ４４ａは、テープ半径ｒを検知してブレーキ機構部６０ａのブレーキ力を調整する機能を有する。
テープリール３２ａのブレーキ機構部６０ａは、テープリール３２ａの下方（図中、テープ１３ａが取り付けられる方向と反対方向）に設けられている。このブレーキ機構部６０ａは、油圧シリンダ６１ａ、テープリール３２ａと油圧シリンダ６２ａ間に設けられたブレーキパッド６４ａ、これら部位を収納する収納部６５ａを備える。

油圧シリンダ６１ａは、内部にピストン６６ａを配置する。この油圧シリンダ６１ａのヘッド６８ａ側は、油圧ホース５５ａを介して、油圧シリンダ４０ａの圧縮ばね４３ａ側（ヘッド側）と接続されている。また、この油圧シリンダ６１ａのピストンロッド６７ａ側は、油圧ホース５６ａを介して、油圧シリンダ４０ａのピストンロッド５０ａ側と接続されている。ピストンロッド６７ａの先端には、圧縮ばね６２ａが取り付けられている。

ブレーキパッド６４ａは、支持部材６３ａ上に載置されている。この支持部材６３ａには、圧縮ばね６２ａが当接しており、圧縮ばね６２ａは、この支持部材６３ａを介してブレーキパッド６４ａを接触するテープリール３２ａ側に付勢する。

（張力調整機構部の動作）
次に、この張力調整機構部の動作について説明する。
テープ半径ｒは、テーピングを施すことにより減少する。油圧シリンダ４０ａでは、圧縮ばね４３ａによって、ピストン５１ａが絶縁テープ１３ａに付勢されているので、テープ半径ｒの減少に伴い、ピストン５１ａはテープリール３２ａの方向に移動する。

ピストンロッド５０ａ側に貯えられていた油液は、この移動するピストン５１ａによって油圧ホース５６ａに押し出される。油圧ホース５６ａに押し出された油液は、ブレーキ機構部６０ａの油圧シリンダ６１ａのピストンロッド６７ａ側に供給される。また、この時、油圧シリンダ６１ａのヘッド６８ａ側に貯えられていた油液は、ピストン６６ａの移動に伴って油圧ホース５５ａに押し出され、油圧シリンダ４０ａの圧縮ばね４３ａ側に供給される。

この油圧シリンダ６１ａは、ピストンロッド６７ａの先端に圧縮ばね６２ａが取り付けられ、常にブレーキパッド６４ａをテープリール３２ａに押し付けるように付勢力が働いている。この状態で、ピストンロッド６７ａ側に油液が流入すると、ピストン６６ａがテープリール３２ａから遠ざかる方向に移動する。

また、油圧シリンダ６１ａの圧力は大きいので、ピストンロッド６７ａを直接支持部材６３ａに当接させると、テープリール３２ａとブレーキパッド６４ａの摩擦力が大きくなり過ぎる。このため、ピストンロッド６７ａの先端に圧縮ばね６２ａを取り付けて、油圧シリンダ６１ａの位置変位を圧縮ばね６２ａの弾性エネルギーに変換してブレーキパッド６４ａに伝達させている。したがって、ピストン６６ａがテープリール３２ａから遠ざかる方向に移動すると、ブレーキパッド６４ａとテープリール３２ａの摩擦力が減少し、この摩擦力と比例関係にあるテープ張力を減少させることが可能となる。

このように、本実施形態では、テープリールから供給されるテープの張力を、テープ半径の減少に伴って減少することができるので、実施形態１に示したダンパー機構部と併用することで、絶縁テープの張力をさらに安定させることができる。

（実施形態３）
図９は、実施形態３に係るダンパー機構部３８ａを示す拡大図である。
２つの定張力ばね４８ａを用いたダンパー機構部３８ａは、予め設定された張力（以下、「設定張力」という）を常に得ることができる反面、たとえば設定張力が２０［Ｋｇｆ］の定張力ばねを用いたガイドローラ３６ａに、それよりも小さな張力（荷重）、たとえば張力１８［Ｋｇｆ］が連続して付加される場合がある。この場合、ガイドローラ３６ａは後退し続けてストッパ４７ａ１に当接すると、このストッパ４７ａ１の干渉を受け、定張力ばね４８ａはその機能を失う。

また、この設定張力より大きな張力（荷重）、たとえば２２［Ｋｇｆ］が連続して付加されると、ガイドローラ３６ａは前進し続けてストッパ４７ａ２に当接すると、このストッパ４７ａ２の干渉を受け、定張力ばね４８ａはその機能を失う。

このように、定張力ばね４８ａは、安定した張力を広範囲で出力できる反面、設定張力と連続的にずれが生じた場合には、上述した所定張力以上の張力を絶縁テープ１３ａに与えないという機能を失ってしまうことがある。

本実施形態では、上記に鑑みて、図９に示すようにエアーシリンダ４９ａをガイドレール３９ａと平行して回転リング３０に配設する。このエアーシリンダ４９ａは、内部にピストン５２ａを有し、ピストンロッド５３ａの先端をスライダ４６ａに接続する。そして、このエアーシリンダ４９ａをガイドローラ３６ａの移動に同調するように動作させる。

図１０は、実施形態３に係る張力調整機構部の構成を示す図で、（ａ）は断面図、（ｂ）はテープリール３２ａの上面図である。この張力調整機構部は、実施形態２に示した油圧シリンダ４０ａ、ブレーキ機構部６０ａと同様の部位の他に、エアーシリンダ４９ａ、テープリール３２ａのブレーキ微調整機構部７０ａを有し、油圧とエアー圧の両方で動作してテープ張力を調整する。

テープリール３２ａの下方（図中、テープ１３ａが取り付けられる方向と反対方向）には、テープリール３２ａのブレーキ微調整機構部７０ａが設けられている。このブレーキ微調整機構部７０ａは、中空の筒形状に形成されたエアーシリンダ７１ａ、テープリール３２ａとエアーシリンダ７１ａ間に設けられたブレーキパッド７５ａ、ブレーキ機構部６０ａとブレーキ微調整機構部７０ａとを収納する収納部６５ａを備える。

エアーシリンダ７１ａは、内部に筒形状のピストン７２ａを配置し、空気圧によってピストン７２ａをテープリール３２ａの方向に付勢する。このエアーシリンダ７１ａのヘッド７３ａ側は、エアーチューブ５７ａを介してエアーシリンダ４９ａのヘッド５４ａ側と接続されている。また、このエアーシリンダ７１ａのピストンロッド７４ａ側は、エアーチューブ５８ａを介してエアーシリンダ４９ａのピストンロッド５３ａ側と接続されている。ピストンロッド７４ａの先端は、ブレーキパッド７５ａに当接している。このブレーキパッド７５ａは、中空の円盤形に形成されている。なお、エアーシリンダ４９ａ，７１ａ内には、たとえば窒素を含む気体が充填されている。

油圧シリンダ６１ａは、エアーシリンダ７１ａの中空内に配置される。ブレーキパッド６４ａは、ブレーキパッド７５ａの中空内に配置される。なお、本実施形態における油圧シリンダ６１ａは、内部に圧縮ばね６２ａを設置し、ピストン６６ａを付勢する。この油圧シリンダ６１ａがブレーキパッド６４ａに直接圧力を加えてテープリール３２ａから供給されるテープの張力を調整している。

（張力調整機構部の動作）
次に、この張力調整機構部の動作について説明する。
まず、この張力調整機構部では、油圧シリンダ４０ａでテープ半径を検知し、油圧シリンダ６１ａによりブレーキパッド６４ａに圧力を加えてテープ張力を大まかに粗調整する。

次に、絶縁テープ１３ａに張力変動が発生すると、ガイドローラ３６ａに張力が加わり、定張力ばね４８ａによってテープに張力が加わる。テープ張力が設定張力より大きい場合、このガイドローラ３６ａは、ストッパ４７ａ２の方向に移動し、またテープ張力がガイドローラ３６ａの設定張力より小さい場合、ストッパ４７ａ１の方向に移動する。

この移動量を検知する方法として、エアーシリンダ４９ａを用いる。ここでエアーシリンダにした理由は、油圧では追従が遅いので、追従の早いエアー圧を用いてブレーキパッド７５ａに圧力を加えてテープ張力を微調整することとした。

ここで、設定張力よりも小さい張力がガイドローラ３６ａに加わった場合、エアーシリンダ４９ａのヘッド５４ａ側の気体が圧縮され、エアーシリンダ７１ａのヘッド７３ａ側に気体が流入する。そして、この気体の圧力によってピストン７２ａがテープリール３２ａ側に上昇し、ブレーキパッド７５ａをテープリール３２ａに押し付ける。この結果、テープリール３２ａとブレーキパッド７５ａの摩擦力が上昇し、テープ張力も上昇する。

これにより、ガイドローラ３６ａが前進し続けることがなくなり、ストッパ４７ａ２の干渉を受けなくなるので、ダンパー機構部３８ａは所定張力以上の張力を絶縁テープ１３ａに与えることがなくなる。

また、反対に設定張力よりも大きなテープ張力が加わった場合、エアーシリンダ４９ａのピストンロッド５３ａ側の気体が圧縮され、エアーシリンダ７１ａのピストンロッド７４ａ側に気体が流入する。そして、この気体の圧力によってピストン７２ａがテープリール３２ａから遠ざかる方向に下降し、ブレーキパッド７５ａによるテープリール３２ａへの押し付けが減少する。これにより、テープリール３２ａとブレーキパッド７５ａの摩擦力が減少し、テープ張力も減少する。

これにより、ガイドローラ３６ａが上昇し続けることがなくなり、ストッパ４７ａ１の干渉を受けなくなるので、ダンパー機構部３８ａは所定張力以上の張力を絶縁テープ１３ａに与えることがなくなる。

このように、本実施形態では、ブレーキ機構部６０ａがテープ半径に基づき、テープリールから供給されるテープの張力を調整するとともに、さらにブレーキ微調整機構部７０ａによってテープ張力の微調整を行う。この結果、設定張力とテープ張力に差が発生した場合、設定張力とテープ張力とをつり合うように制御し、かつダンパー機構部の特性を持続させることができるので、絶縁テープの張力をさらに安定させることができる。

（変形例）
図１０に示した張力調整機構部において、エアーシリンダ４９ａとエアーシリンダ７１ａの内部圧力を調整するために、この間のエアーチューブ５７ａ，５８ａにサブタンク７６ａをそれぞれ配置する。

サブタンク７６ａは、調整ネジ７７ａ、ピストン７８ａを備えている。この調整ネジ７７ａによって、内部のピストン７８ａが可動し、タンク内の圧力を調整する。
これにより、エアーシリンダ７１ａの内部圧力を微調整することが可能となり、エアーシリンダ４９ａとエアーシリンダ７１ａとの内部圧力の関係を安定させて、張力を調整することができる。この結果、絶縁テープの張力をさらに安定させることができる。

（実施形態４）
図１１は、ガイドローラ３４ａの構成を示す図で、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
ガイドローラ３４ａは、回転リング３０に設けられた軸８０に回転可能に挿入されるとともに、中心に軸受８１が挿入され、軸８０に取り付けたナット８２によって着脱できないように固定される。ガイドローラ３４ａと回転リング３０との間には、ブレーキパッド８３が取り付けられる。

ガイドローラ３４ａは、スクリュープラグ８４、圧縮ばね８５、押し駒８６を備える。このスクリュープラグ８４を回転させて圧縮ばね８５を回転リング３０側に移動させることで、圧縮ばね８５が弾性エネルギーを蓄えて押し駒８６を回転リング３０の方向に押し下げ、押し駒８６とブレーキパッド８３とを接触させる。

この状態で、テーピングが施されると、押し駒８６とブレーキパッド８３が摩擦接触してブレーキがかかり、この反力によって絶縁テープ１３ａに一定の張力を与えることができる。
このように、本実施形態のテーピング装置によれば、ガイドローラを摩擦接触によってブレーキをかけることができるので、絶縁テープの張力をさらに安定させることができる。

なお、本願発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることにより、種々の発明を構成できる。例えば実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…テーピング装置、２…張力制御装置、１０…ステータコイル、１３，１３ａ，１３ｂ…絶縁テープ、１４…テーピングヘッド、１５…移動装置、１７…制御装置、１８…入力装置、２５…駆動機構部、２６…回転駆動モータ、２７…歯車、３０…回転リング、３２ａ，３２ｂ…テープリール、３３ａ〜３７ａ，３３ｂ〜３７ｂ，４４ａ…ガイドローラ、３８ａ，３８ｂ…ダンパー機構部、４０ａ，４０ｂ，６１ａ，６２ａ…油圧シリンダ、４１ａ…圧縮ばね、４２ａ，５１ａ，５２ａ，６６ａ，７２ａ，７８ａ…ピストン、４３ａ，５０ａ，５３ａ，６７ａ，７４ａ…ピストンロッド、４８ａ…定張力ばね、４９ａ，７１ａ…エアーシリンダ、５４ａ，６８ａ，７３ａ…ヘッド、５５ａ，５６ａ…油圧ホース、５７ａ，５８ａ…エアーチューブ、６０ａ…ブレーキ機構部、６４ａ，７５ａ，８３…ブレーキパッド、７０ａ…ブレーキ微調整機構部、７６ａ…サブタンク、ｒ…テープ半径。

Claims (12)

1. テープが巻装される被対象物が同心的に挿入される中空の回転リングと、
   前記回転リングを回転させて、前記テープを前記被対象物に巻回させる回転部と、
   前記回転リングに回転可能に設けられ、前記テープを保持するテープリールと、
   前記テープリールから前記被対象物までのテープ搬送経路長を変化させる定張力ばねを有し、前記搬送されるテープの張力に対応して、このテープ搬送経路長を変化させて、このテープの張力を一定に調整する張力調整部と、
   を具備することを特徴とする張力制御装置。
2. 前記張力調整部は、
   回転可能に設置され、前記テープを搬送する第１および第２のガイドローラと、
   前記第１のガイドローラから搬入する前記テープを、前記第２のガイドローラに搬出するとともに、前記定張力ばねの伸縮に応じて、前記第１および第２のガイドローラとの距離が変化する第３のガイドローラと、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の張力調整装置。
3. 前記巻装されたテープの径の変化に伴い、液体が流入、流出する液体流入経路と、
   前記流入、流出された液体によって、前記テープリールの回転動作を規制して前記テープの張力を調整する張力調整機構部と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項１または２記載の張力制御装置。
4. 前記張力調整機構部は、
   前記流入、流出された液体によって、ロッドを伸縮させる液圧シリンダと、
   前記ロッドの先端に配置され、前記ロッドの伸長に伴って前記テープリールと接触し、このテープリールの回転動作を規制して前記テープの張力を調整する弾性体と、
   を備えることを特徴とする請求項３記載の張力調整装置。
5. 前記テープ搬送経路長の変化に伴い、気体が流入、流出する気体流入経路と、
   前記流入、流出された気体によって、前記テープリールの回転動作を規制して前記テープの張力を微調整する張力微調整機構部と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載の張力制御装置。
6. 前記張力微調整機構部は、
   前記流入、流出された気体によって、ロッドを伸縮させる気圧シリンダ
   を備え、前記ロッドは、伸長に伴って前記テープリールと接触し、このテープリールの回転動作を規制して前記テープの張力を調整する
   ことを特徴とする請求項５記載の張力調整装置。
7. 前記気体流入経路は、
   前記気体の流入、流出を調整する流入調整部
   を備えることを特徴とする請求項５記載の張力調整装置。
8. 前記テープ搬送経路に回転可能に設けられ、前記テープをガイドする第４のガイドローラと、
   前記第４のガイドローラの回転動作を規制して前記ガイドするテープの張力を調整するローラ規制部と、
   をさらに具備することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の張力制御装置。
9. 前記第４のガイドローラにおける前記テープの入出力部にそれぞれ回転可能に設けられ、この第４のガイドローラにこのテープを密着させる第５および第６のローラを、
   をさらに具備することを特徴とする請求項８記載の張力調整装置。
10. 前記第４のガイドローラは、摩擦力の高いゴム状の材質で形成される
    ことを特徴とする請求項８または９記載の張力調整装置。
11. 前記請求項１〜１０のいずれか１つに記載の張力制御装置と、
    前記回転リングを回転可能および移動可能に支持する支持部と、
    を具備することを特徴とするテーピング装置。
12. 中空の回転リングにテープが巻装される被対象物を同心的に挿入するステップと、
    前記回転リングを回転させて、搬送される前記テープに張力を加えながら、このテープを前記被対象物に巻回させてステータコイルを製造するステップと、
    前記搬送されるテープの張力に対応して、前記テープを保持するテープリールから前記被対象物までのテープ搬送経路長を変化させて、このテープの張力を一定に調整するステップと、
    を含むことを特徴とするステータコイルの製造方法。

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