JP2845708B2 - 制動装置並びに該装置を用いる張力調整装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、巻線機等に導かれる途
中の線条材に対して張力を付与し、かつこの線条材の異
常張力発生時にこれが断線しないように制御する線条材
の張力調整装置、並びにこのような張力調整装置に用い
て最適な制動装置に関するものである。

【従来の技術】一般に、糸や撚糸、コイルあるいは光フ
ァイバ等の線条材を巻線機で巻き取る場合には、この線
条材に張力装置によって一定の張力を付与することが行
われる。

【０００２】従来、この種の張力装置には、制動軸に軸
着されたテンションプーリと、本体に揺動自在に設けら
れたテンションアームと、このテンションアームの先端
部に枢着された補助テンションプーリとを備えたものが
知られている。このように構成された張力装置において
は、スネールガイドからフェルト等の線押さえを通過し
た線条材は、テンションプーリと補助テンションプーリ
とに添接して張架されることにより張力が付与される。
また、このような張力装置においては、巻線機等に導か
れる線条材に何等かの原因で異常張力が発生すると、そ
の線径が細く伸度が小さい場合に断線してしまうので、
通常装置本体に制動装置を設け、機械的あるいは電気的
に自動制御して線条材の張力を減少させるように構成さ
れている。

【０００３】しかしながら、例えば線径が０．０１〜
０．１mmというような細い線条材に対しては、単に駆動
側のモータや張力装置の制御だけで異常張力による断線
を防止することが困難になり、近年ではこのような断線
を未然に防止することができる張力装置と制動装置を備
えた張力調整装置が開発されている。この種の張力調整
装置としては、例えば特開平２−１９３８７１号公報に
開示されている。その張力調整装置には、制動装置とし
て永久磁石形ヒステリシスブレーキが構成されている。
以下、これら制動装置並びにその制動装置を用いる張力
調整装置を簡単に説明する。

【０００４】装置本体としての固定ハウジングには、軸
受を介して磁気遮蔽板が支持され、この磁気遮蔽板の円
筒部内側に、円周方向に異なる磁極Ｎ，Ｓが交互に着磁
された永久磁石が固着された磁気ホィールを軸受を介し
て支持している。また、磁気ホィールの中心孔内には軸
受を介して制動軸が支持され、この制動軸の一方端に、
磁気遮蔽板を介して永久磁石と対向する円板状磁性部材
が軸着され、また他方端にはテンションプーリが軸着さ
れている。そして、これら磁気遮蔽板と永久磁石、磁性
部材等により制動装置が構成され、また永久磁石と磁気
ホィールとにより被回動部材が構成されている。

【０００５】制動軸と同一軸線上となる軸には、クラン
ク、このクランクと係合した摺動プレート、この摺動プ
レートに波ワッシャを介して当接されたダイヤルが配設
されており、摺動プレートと磁気遮蔽板との間には、摩
擦リングとスプリングが介在されている。そして、磁気
遮蔽板は設定ツマミにより固定ハウジングに固定されて
いる。また、磁気ホィールに固定されたアームの一方端
がテンションアームに固定され、アームの他方端がクラ
ンクに固定されている。また、クランクには軸が固定さ
れ、この軸上の止めボルトと固定ハウジングに螺合され
たボルトにはスプリングが張架されている。

【０００６】このような構造からなる張力調整装置は、
線条材をスネールガイドと線押さえを通してテンション
プーリに略３６０度添接させた後、テンションアーム先
端に枢着された補助テンションプーリに略９０度添接
し、巻取機で巻き取る。巻き取り中に線条材に異常張力
が発生すると、クランク側と固定ハウジングとに張架さ
れたスプリングのばね力に抗してテンションアームが回
動され、同時に永久磁石、磁気ホィールからなる被回動
部材も回動されるので、永久磁石に対して磁気遮蔽板を
介して対向した磁性部材への磁束迂回量が減少して制動
装置の制動トルクが小さくなる。したがって、線条材の
断線を未然に防止できる。また、アームの他方端に固定
されたクランク側には、摩擦リングを有する摩擦機構を
構成したので、制動装置の制動トルクを小さくするため
の初期設定をすることにより起こる、コギングの発生も
回避できる。

【０００７】一方、このような張力調整装置の他に、制
動装置の制動トルクと張力装置のバックテンション（先
の説明において、テンションアームにクランクを介して
一体化された軸と固定ハウジングとに張架されたスプリ
ングのばね力）の調整が同時に行なえる張力調整装置
が、実開昭６２−１３３５７１号公報に開示されてい
る。その張力調整装置は、中空箱形を呈するカバー内に
制動装置としての永久磁石形ヒステリシスブレーキやテ
ンションアーム、揺動自在に支持された係合板、これら
テンションアームと係合板に張架されたスプリング等が
配設されている。

【０００８】制動装置は、円周方向に異なる磁極Ｎ，Ｓ
が交互に着磁された永久磁石と、この永久磁石の背面側
に固着された外周面を渦巻状の周面としたカムプレート
と、前記永久磁石の正面側と隙間をおいて対向した円板
状磁性部材とからなり、永久磁石は、カバーの背面に穿
設されたねじ孔に螺合された調整ねじを介してカバーに
支持され、円板状磁性部材は、調整ねじと同一軸線上に
配設されカバーの正面中央に穿設されたボス孔に軸受を
介して支持されたプーリ軸に軸着されている。

【０００９】テンションアームは、カバーの正面上部に
穿設されたボス孔に軸受を介して支持された軸に軸着さ
れたカバー内部のテンションアームとカバー外部のテン
ションアームで構成され、外テンションアームの先端に
は補助テンションプーリが枢着されている。係合板は、
制動装置のカムプレート外周面と摺接する係合部と、こ
の係合部から更に延設されたアーム部からなり、カバー
の背面側に植設された軸に揺動自在に支持されている。
またアーム部の先端には、一方のフックを内テンション
アームに掛止したスプリングの他方のフックが掛止され
ている。

【００１０】このような構造からなる線条材の張力調整
装置は、線条材が制動軸に軸着されたテンションプーリ
に添接された後、テンションアームの補助テンションプ
ーリに添接され巻取機に巻き取られる。またこのとき、
線条材には、制動装置の制動トルクと張力装置の補助テ
ンションプーリを上方に付勢するスプリングのばね力に
より、一定の張力が付与されている。

【００１１】ここで線条材の線径に応じて張力を調整す
る場合は、調整ねじを回動して制動装置の永久磁石を磁
性部材に対して前進または後退させて、これら永久磁石
と磁性部材の隙間を変化させることにより、制動装置の
制動トルクを調整する。また、調整ねじの回動により係
合板が摺接するカムプレートも回動されるので、永久磁
石が前進して制動力が強くなった分、補助テンションプ
ーリを上方に付勢するスプリングのばね力が強くなった
り、永久磁石が後退して制動力が弱くなった分、補助テ
ンションプーリを上方に付勢するスプリングのばね力が
弱くなる。したがって、制動トルクとバックテンション
を単独に調整することなく、線条材の張力調整ができ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ところで前者は、テン
ションアームの回動によって永久磁石と磁気ホィールか
らなる被回動部材または磁気遮蔽板からなる被回動部材
を回動することにより、巻き取り中の微少な張力変化を
制動装置の制動トルクを変化させることにより吸収する
構造（一般には、フィードバック機構といわれる。）を
備えたものであり、より高い応答性が期待される装置で
ある。また、永久磁石を有する制動装置の制動トルクを
小さくするための初期設定を行なう場合、言い換えると
磁性部材の誘導磁極を変えるとコギング現象が起こる
が、摩擦機構を構成したのでコギングは防止される。

【００１３】しかしながら、そのような摩擦トルクによ
るコギングの防止では、摩耗により摩擦トルクが低下す
るため、経時的にみて調整が必要となる。また、このよ
うなコギング防止機構は、制動装置の制動トルクを小さ
くするための初期設定のときにのみ必要とされ、線条材
の巻き取り中に前記フィードバック機構と連動して作動
させるべきではない。本発明は、このような事情に鑑み
てなされたもので、フィードバック機構を有するととも
に、後者のように制動トルクとバックテンションの調整
が同時にでき、かつコギングの防止もできる張力調整装
置、並びにこのような張力調整装置に用いて最適な制動
装置を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る制動装置
は、円周方向に異なる磁極が交互に着磁された永久磁石
の磁界により磁極が誘導される磁性部材と、この磁性部
材の誘導磁極を変える被回動部材と、前記磁性部材の回
動に連動させて前記被回動部材を回動するとともに前記
磁性部材と係合離間自在な回転伝達機構を有する制動ト
ルク調整機構とを備えたことを特徴とする。

【００１５】また、本発明に係る張力調整装置は、円周
方向に異なる磁極が交互に着磁された永久磁石の磁界に
より磁極が誘導される磁性部材と、この磁性部材と一体
回転可能に配設されたテンションプーリと、前記磁性部
材の誘導磁極を変える被回動部材と、この被回動部材と
連結された揺動自在なテンションアームと、前記磁性部
材の回動に連動させて前記被回動部材を回動するととも
に前記磁性部材と係合離間自在な回転伝達機構を有する
制動トルク調整機構とを備えたことを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明においては、制動トルク調整機構によっ
て、磁性部材の回動に連動させて被回動部材を回動させ
ることにより、コギングが防止できる。

【実施例】以下、本発明の構成等を図に示す実施例によ
って詳細に説明する。図１は本発明に係る張力調整装置
を簡略した説明図、図２は図１の制動装置の断面図、図
３は磁気遮蔽板の正面図である。同図において、符号１
で示すものは例えば巻線機に実施した張力調整装置で、
線条材としてのマグネットコイル２の走行経路内に設け
られている。この張力調整装置１の本体としての固定ハ
ウジング３には、制動装置としての永久磁石形ヒステリ
シスブレーキ４が環状の取付板５を介して固定されてい
る。

【００１７】このヒステリシスブレーキ４は、前記取付
板５に皿状の磁気ホィール６を介して取り付けられ円周
方向に異なる磁極Ｎ，Ｓが交互に着磁された永久磁石７
と、この永久磁石７の中央部に回転自在に挿通されその
軸上にテンションプーリ８および永久磁石７と隙間をお
いて対向した円板状磁性部材９を有する制動軸１０と、
この制動軸１０の周囲に回転自在に設けられ前記磁気ホ
ィール６の底部を挿通する筒体１１，前記磁性部材９と
前記永久磁石７との隙間に介在する円板１２およびこの
円板１２の半径方向に延在する複数の断磁部としてのス
リット１３を有する被回動部材としての磁気遮蔽板１４
と、この磁気遮蔽板１４の円板１２の外周縁に一体に設
けられ半径方向に延在する掛止片１５とから構成されて
いる。そして、このヒステリシスブレーキ４の制動軸１
０は有底半円筒状のケース１６に挿通されており、この
挿通端部にはかさ歯車１７がねじ固定されている。

【００１８】なお、１８および１９は前記制動軸１０と
前記磁気遮蔽板１４の筒体１１との間に介在する軸受、
２０はこれら両軸受１８，１９間に介在するカラー、２
１はこのカラー２０および前記両軸受１８，１９を軸線
方向に位置規制するボスである。また、２２は前記磁気
ホィール６と前記磁気遮蔽板１４の筒体１１間に介在す
る軸受、２３は前記制動軸１０の一部を軸支する軸受で
ある。

【００１９】２４は前記マグネットコイル２のテンショ
ンアームで、前記掛止片１５にスプリング２５を介して
一端部が連結され、かつ支持体２６によって揺動自在に
支持されている。２７は前記テンションプーリ８から導
かれる前記マグネットコイル２を案内するガイド部材と
しての補助テンションプーリで、前記テンションアーム
２４の他端部に枢着されている。

【００２０】２８は制動トルク調整機構であり、前記固
定ハウジング３に進退かつ回動自在に設けられ係合離間
自在な前記かさ歯車１７および他のかさ歯車２９からな
る歯車機構（回転伝達機構）Ａを介して前記制動軸１０
に連結する調整部材としての調整棒３０と、この調整棒
３０にガイド溝３１を挿通するピン３２によって連結さ
れ、かつ２つの固定ガイド３３，３４間に設けられた円
筒体３５と、この円筒体３５の外周面に螺合され前記調
整棒３０の回動によって軸線方向に進退するフランジ付
の移動体３６と、この移動体３６と前記掛止片１５との
間に張架され前記磁気遮蔽板１４の回動動作に追随して
伸縮する調整用のスプリング３７とから構成されてい
る。

【００２１】また、３８は前記掛止片１５と前記固定ハ
ウジング３との間に張架されかつ前記スプリング２５の
側方に配設され前記スプリング３７の伸縮方向に伸縮す
るスプリング、３９は前記調整棒３０に復帰習性を付与
するスプリング、４０は前記マグネットコイル２を案内
するスネールガイド、４１は前記調整棒３０を軸線方向
に移動規制するストッパである。

【００２２】なお、前記マグネットコイル２は、スネー
ルガイド４０からテンションプーリ８に導かれて略３６
０度添接された後、補助テンションプーリ２７に導かれ
略９０度添接されて巻取機（図示せず）に巻き取られて
いるものとする。また、ヒステリシスブレーキ４の初期
設定は、前記永久磁石７の磁界がＮ極−磁気遮蔽板１４
−磁性部材９−磁気遮蔽板１４−Ｓ極−磁気ホィール６
からなる磁気回路を構成し、かつ永久磁石７の磁界が、
磁気遮蔽板１４と磁性部材９間の隙間よりスリット１３
の隙間が大きいことにより、Ｎ極から磁気遮蔽板１４を
通過して、磁束密度分布が円周方向交互に密の部分と粗
の部分になり単位磁極面積あたり不均一となる磁性部材
９の誘導磁極が形成されているものとする。すなわち、
制動軸１０は最大の制動トルクによって制動されている
ものとする。

【００２３】このように構成された線条材の張力調整装
置１において、ヒステリシスブレーキ４の制動トルクを
小さくするための初期設定は、スプリング３９のばね力
に抗して調整棒３０を押し上げ、歯車１７，２９を噛み
合わせた後、調整棒３０を回動することにより、磁性部
材９を回動するとともに磁性部材９の回動に連動させて
磁気遮蔽板１４を回動する。すなわち、両かさ歯車１
７，２９を噛み合わせた係合状態において、調整棒３０
の回動によって円筒体３５が回動すると、移動体３６が
軸線方向に移動することから、スプリング２５，３７，
３８が変位してばね力のつり合いが乱れる。また、その
ばね力のつり合いが取れるまで、磁気遮蔽板１４は回動
する。そして、このような調整により、テンションアー
ム２４に作用するばね力が弱くなる。また、不均一な誘
導磁極が形成されていた磁性部材９は、上記のような、
磁性部材９の回動に連動した磁気遮蔽板１４の回動によ
り誘導磁極が均一になった後、弱磁界内において、新た
に不均一な誘導磁極が形成されるので、コギングが防止
できる。

【００２４】また更に、巻き取り作業中においては、ス
プリング３９により歯車１７，２９の噛み合いは外され
離間状態となり、マグネットコイル２に対して異常張力
が作用すると、この張力によってテンションアーム２
４，磁気遮蔽板１４が回動するので、このため磁性遮蔽
板１４の回動変位分だけ磁性部材９への磁束迂回量が減
少して制動トルクが小さくなり、マグネットコイル２の
引っ張り合いによる断線を未然に防止することができ
る。このとき、磁気遮蔽板１４が回動してスリット１３
の位置が図３に示す位置から４５度変位すると、永久磁
石７による磁束回路は磁性部材９を構成しない短絡回路
となるため、制動トルクが最小値となる。

【００２５】一方、マグネットコイル２に対する異常張
力が解消されると、テンションアーム２４が初期の設定
状態に復帰し、マグネットコイル２は所定の張力が付与
された状態での巻き取りに移行する。なお、本実施例に
おいては、係合離間自在な回転伝達機構として２つのか
さ歯車１７，２９からなる歯車機構Ａを使用する例を示
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図４
に示すようにウォームギア５１，ウォームホィール５２
および平歯車５３〜５６からなる歯車機構Ｂとした制動
トルク調整機構としても先の実施例と同様の効果を奏す
る。同図は本発明における他の実施例を示す簡略した説
明図であり、同図において図１、図２、図３と同一の部
材については同一の符号を付し、詳細な説明は省略す
る。

【００２６】同図において、符号５７で示すものは各々
が互いにピン５８によって連結され前記ウォームギア５
１を有する調整棒５７ａおよびこの調整棒５７ａの軸線
方向に進退する調整つまみ５７ｂからなる調整部材、５
９はこの調整部材５７のうち調整棒５７ａに螺合され軸
線方向に進退する移動体、６０は調整つまみ５７ｂに設
けられかつ枢軸６１によって枢支された回動レバー、６
２はこの回動レバー６０の回動によって揺動する連結
腕、６３はこの連結腕６２と前記回動レバー６０に張架
されたスプリング、６４は前記連結腕６２と前記固定ハ
ウジング３に張架されたスプリングである。

【００２７】また、６５は前記固定ハウジング３に調整
棒５７ａを回転自在に保持する支持体、６６は前記調整
つまみ５７ｂに復帰習性を付与するスプリング、６７は
前記調整つまみ５７ｂを軸線方向に位置規制するストッ
パ、６８はその一部が前記固定ハウジング３のガイド溝
６９内に臨み前記移動体５９を回転規制する回り止め
片、７０〜７２は各々前記平歯車５３〜５５の枢軸であ
る。

【００２８】このように構成された線条材の張力調整装
置は、初期設定において、スプリング６６のばね力に抗
して調整つまみ５７ｂを押し上げると、回動レバー６０
が実線で示すように回動されスプリング６３が伸張され
る。そして、このばね力により連結腕６２がスプリング
６４のばね力に抗して回動し、歯車５５が制動軸１０に
軸着された歯車５６と噛み合う。

【００２９】この状態で調整つまみ５７ｂを回動する
と、調整棒５７上のウォームギア５１、歯車５２，５
３、歯車５４，５５を介して歯車５６と一体の制動軸１
０が回動され、この制動軸１０に軸着された磁性部材９
が回動される。また、調整つまみ５７ｂの回動により移
動体５９も上方に移動され、スプリング２５，３７，３
８が変位してテンションアーム２４に作用するばね力が
弱くなる。そして先の実施例と同様に、磁性部材９の回
動に連動させて磁気遮蔽板１４を回動することにより、
コギングが防止できる。

【００３０】なお、本実施例においては、永久磁石７を
Ｎ−Ｓ，Ｎ−Ｓの４個に分割する例を示したが、本発明
はＮ−Ｓの２極とし、これに対応する磁気遮蔽板１４の
スリット１３を２個としても差し支えない。また、磁気
遮蔽板１４の断磁部をスリット１３として示したが、こ
のスリット１３内に非磁性材料を充てんしてもよい。さ
らにまた、本発明における回転伝達機構の要素は前述し
た実施例に限定されず、その伝達要素を適宜変更できる
ことは勿論であり、ヒステリシスブレーキ４も実施例の
ものに限定されないことは、当業者において容易に理解
されるであろう。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、制
動装置を、円周方向に異なる磁極が交互に着磁された永
久磁石の磁界により磁極が誘導される磁性部材と、この
磁性部材の誘導磁極を変える被回動部材と、前記磁性部
材の回動に連動させて前記被回動部材を回動するととも
に係合離間自在な回転伝達機構を有する制動トルク調整
機構とを備えた構造にしたので、制動トルクを小さくす
るための初期設定において発生するコギング現象を防止
できるとともに、従来の摩擦機構のような経時的な摩擦
トルクの調整は不要となる。

【００３２】また、フィードバック機構を有する張力調
整装置を、円周方向に異なる磁極が交互に着磁された永
久磁石の磁界により磁極が誘導される磁性部材と、この
磁性部材と一体回転可能に配設されたテンションプーリ
と、前記磁性部材の誘導磁極を変える被回動部材と、こ
の被回動部材と連結された揺動自在なテンションアーム
と、前記磁性部材の回動に連動させて前記被回動部材を
回動するとともに係合離間自在な回転伝達機構を有する
制動トルク調整機構とを備えた構造にしたので、テンシ
ョンプーリの制動トルクを小さくするための初期設定に
おいて発生するコギング現象を防止できる。したがっ
て、コギングによる線条材の断線を未然に防止できると
ともに、従来の摩擦機構のような経時的な摩擦トルクの
調整は不要となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る張力調整装置を簡略した説明図で
ある。

【図２】図１の制動装置の断面図である。

【図３】磁気遮蔽板の正面図である。

【図４】本発明に係る他の張力調整装置を簡略した説明
図である。

【符号の説明】

１ 張力調整装置 ２ マグネットコイル ３ 固定ハウジング ４ ヒステリシスブレーキ ７ 永久磁石 ８ テンションプーリ ９ 磁性部材 １０ 制動軸 １２ 円板 １３ スリット １４ 磁気遮蔽板 ２４ テンションアーム ２５ スプリング ２６ 支持体 ２７ 補助テンションプーリ ２８ 制動トルク調整機構

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円周方向に異なる磁極が交互に着磁され
   た永久磁石の磁界により磁極が誘導される磁性部材と、
   この磁性部材の誘導磁極を変える被回動部材と、前記磁
   性部材の回動に連動させて前記被回動部材を回動すると
   ともに前記磁性部材と係合離間自在な回転伝達機構を有
   する制動トルク調整機構とを備えたことを特徴とする制
   動装置。
2. 【請求項２】 円周方向に異なる磁極が交互に着磁され
   た永久磁石の磁界により磁極が誘導される磁性部材と、
   この磁性部材と一体回転可能に配設されたテンションプ
   ーリと、前記磁性部材の誘導磁極を変える被回動部材
   と、この被回動部材と連結された揺動自在なテンション
   アームと、前記磁性部材の回動に連動させて前記被回動
   部材を回動するとともに前記磁性部材と係合離間自在な
   回転伝達機構を有する制動トルク調整機構とを備えたこ
   とを特徴とする張力調整装置。