JP3035094B2 - 張力発生装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、巻線機に一定張力でワ
イヤーを供給するための張力発生装置に係り、とくに超
小型コイルや超小型トランス等の巻線を実施する巻線機
に極細ワイヤーを一定張力で供給するのに適した張力発
生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の張力発生装置を示す。この
図において、装置フレーム１には、ワイヤーガイド２、
フエルトによるワイヤーニップ３、ヒステリシスブレー
キ４、ガイドローラー５及びテンションアーム６が取り
付けられ、フレーム１に枢支されたテンションアーム６
は引っ張りスプリング７で上方に引っ張られている。こ
のテンションアーム６は仮想線で示す上限位置及び下限
位置の範囲で揺動できるようになっている。

【０００３】そして、ワイヤーボビン８から引き出され
たワイヤー１０は、ワイヤーガイド２、ワイヤーニップ
３を通り、ヒステリシスブレーキ４のブレーキローラー
４ａに巻掛けられ、さらにガイドローラー５及びテンシ
ョンアーム６の先端のガイド穴６ａを通って巻線機に供
給されている。

【０００４】前記フエルトによるワイヤーニップ３はワ
イヤー１０に対して摩擦ブレーキ的に作用し、この摩擦
ブレーキ作用により、ワイヤーの張力に対して５gf以下
の値が付加されている。このフエルトによるワイヤーニ
ップ３の目的は、（１）ワイヤーをフエルトで挟んでワ
イヤーに付着してくるごみを除去すること、（２）ワイ
ヤーの曲がりを補正すること、（３）ブレーキローラー
４ａからワイヤーが滑らないようにするための若干のブ
レーキ力を与えることである。また、ヒステリシスブレ
ーキ４はそのブレーキローラー４ａを回転させるのに一
定のトルクを必要とするものである。

【０００５】この図７の張力発生装置は、巻線機がワイ
ヤー１０を引っ張るのに抵抗してブレーキをかけること
によりワイヤーに張力を付与している。その際の張力
は、張力発生装置のブレーキ力により決まり、そのブレ
ーキ力は、ヒステリシスブレーキ４によるブレーキ力
と、フエルトのワイヤーニップ３によるブレーキ力
と、ワイヤー１０のワイヤーボビン８からほどける力
の合計となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】さて、最近の電子部品
の小型化への要求に伴い、超小型コイル（超小型インダ
クタ、時計用コイル等）や、超小型トランス等に使用さ
れる巻線は、線径が４０μm以下の極細ワイヤーを使用
することが多くなってきた。

【０００７】極細ワイヤーを巻線機で巻線する場合、断
線を生じさせないようにするためには、ワイヤーに微小
張力（１０gf以下）を付与し、かつ張力を正確に制御し
なければならない。例えば、直径２５μm以下のワイヤ
ーを巻線する場合、張力を３gf±２gfに制御することが
望まれる。

【０００８】図７の従来の張力発生装置は、通常のワイ
ヤーの場合、ブレーキ力をかなり大きく設定可能であ
り、フエルトのワイヤーニップ３によるブレーキ力の比
率は微々たるものであり問題とならないが、上記した極
細ワイヤーの巻線の場合には、以下に述べる問題が発生
する。すなわち、極細ワイヤーの場合、ヒステリシス
ブレーキ４によるブレーキ力と、フエルトのワイヤー
ニップ３によるブレーキ力との合計のブレーキ力を小さ
く設定しかつ正確に制御する必要性があるが、フエルト
のワイヤーニップ３の張力に与える影響を正確に制御で
きないこと、また、ワイヤーがワイヤーボビン８からほ
どける力が一定ではなく時々引っ掛かってほどけにくく
なること等から、＋＋合計のブレーキ力を小さく
設定したときは、，の制御不可のブレーキ力の比率
が大きくなり、その結果、微小張力の正確な制御が困難
となる。また、張力制御の設定値を変更する場合、ヒス
テリシスブレーキ４のブレーキ力を変えて行うのである
が あわせて引っ張りスプリング７の力を調整する必要
がある。テンションアーム６が、下限位置方向へ移動す
るのに従い引っ張りスプリング力は大きくなり、上限位
置方向へ移動するのに従い引っ張りスプリング力は小さ
くなる構造になっていて、ワイヤー張力によってテンシ
ョンアーム６の位置が上限乃至下限の間に常に位置する
ように引っ張りスプリング力をテンションアーム６の状
態を見ながら調整しなければならない。さらに、前述し
た＋＋合計の値がばらついて、これによるブレー
キ力（＝張力）がテンションアーム６の下限位置（引っ
張りスプリング力が最大の位置）での力を越えた場合。
テンションアーム６が下限にぶつかり断線する問題もあ
る。

【０００９】本発明は、上記の点に鑑み、微小張力の正
確な制御を可能とし、併せて張力の設定変更が容易な張
力発生装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の張力発生装置は、ワイヤーボビンから引き
出されたワイヤーを挟むワイヤーニップと、前記ワイヤ
ーニップを通過したワイヤーを繰り出す可変速モーター
と、一定トルクを発生するトルクモーターと、該トルク
モーターの軸又はこれと連動する軸に固着されていて前
記可変速モーターから繰り出されたワイヤーに一定トル
クで張力を付与するテンションアームと、該テンション
アームの回転角を検出する角度検出器とを備え、 前記テ
ンションアームが所定の基準位置となるように前記可変
速モーターを速度制御することを特徴としている。

【００１１】

【作用】本発明の張力発生装置においては、張力の制御
をトルクモーターのトルクのみにより行い、ワイヤーに
与えられる張力はこのトルクモーターのトルクのみによ
り決定される構造となっている（ワイヤーニップ及びワ
イヤーがボビンからほどける力は張力に影響しな
い。）。また、テンションアームはトルクモーターで駆
動され、引っ張りスプリング等は不要な構造である。こ
の結果、正確な張力制御が可能で、張力の設定値の変更
も極めて容易である。

【００１２】

【実施例】以下、本発明に係る張力発生装置の実施例を
図面に従って説明する。

【００１３】図１は本発明の基本となる第１実施例を示
す。この図において、装置フレーム１１には、ワイヤー
ガイド１２、フエルトによるワイヤーニップ１３、可変
速モーター１４、ガイドローラー１５、トルクモーター
１６、角度検出器１７が取り付けられており、該トルク
モーター１６の回転軸及び角度検出器１７の角度検出軸
に連結（直結又は歯車機構等の伝動機構を介して結合）
された枢軸１８ａにテンションアーム１８が固着されて
いる。該テンションアーム１８の先端部にはテンション
ローラー１９が枢着されている。また、フレーム１１に
固定の固定アーム２０の先端部にはガイドローラー２１
が枢着されている。

【００１４】前記ワイヤーガイド１２はフレーム１１に
固定されている。前記フエルトによるワイヤーニップ１
３は、ワイヤーボビン８から引き出され、ワイヤーガイ
ド１２を通ったワイヤー１０を２枚のフエルトにより所
定圧で挟むもので、ワイヤーに付着したごみの除去、ワ
イヤーの曲がりの補正、可変速モーター１４の繰り出し
用ローラー（プーリー）１４ａからワイヤーが滑らない
ようにするための若干のブレーキ力を与える機能を持
つ。前記トルクモーター１６は、その回転軸が図１の左
回りに常時一定トルクを発生するように駆動されたＤＣ
モーター等であり、このトルクモーター１６の回転軸に
連結されている枢軸１８ａを持つテンションアーム１８
は一定トルクで左回りに回動するように駆動力を受けて
いる。前記角度検出器１７はテンションアーム１８の回
転角を検出する機能を持ち、角度検出信号は可変速モー
ター１４側にフィードバックされて当該可変速モーター
１４を速度制御する。すなわち、テンションアーム１８
が略水平な図１の実線状態の基準位置となるように可変
速モーター１４の回転を制御する。

【００１５】この第１実施例において、可変速モーター
１４の繰り出し用ローラー１４ａの回転によりワイヤー
ボビン８から引き出されたワイヤー１０は、ワイヤーガ
イド１２、ワイヤーニップ１３を通ってごみの除去や曲
がりの矯正を受けた後、前記繰り出し用ローラー１４ａ
から繰り出され、ガイドローラー１５、テンションアー
ム１８先端部のテンションローラー１９及びガイドロー
ラー２１の順に張架されて巻線機に供給されている。テ
ンションアーム１８はトルクモーター１６により一定ト
ルクで図１の左回りに駆動されているから、巻線機に向
かうワイヤー１０にはトルクモーター１６のトルクで定
まる一定張力が付与されることになる。なお、巻線機へ
のワイヤー供給速度（巻線機がワイヤーを引っ張る速
度）と可変速モーター１４の繰り出し用ローラー１４ａ
によるワイヤー繰り出し速度とに差が発生すると前記テ
ンションアーム１８は図１実線の基準位置（略水平状
態）から外れようとするが、角度検出器１７でテンショ
ンアーム１８の回転角を検出して可変速モーター１４に
フィードバックして可変速モーター１４の速度を変える
ことでテンションアーム１８が前記基準位置上に保持さ
れるようにすることができる。例えば、図１のテンショ
ンアーム１８の仮想線位置への矢印Ａの方向にテンショ
ンアーム１８が振れると、角度検出器１７の角度検出信
号に基づき前記可変速モーター１４の速度を増加して前
記基準位置にテンションアーム１８を戻し、この状態で
可変速モーター１４を停止する。

【００１６】この第１実施例によれば、ワイヤーニップ
１３はワイヤーボビン８とワイヤー繰り出しのための可
変速モーター１４間の経路に挿入されており、ワイヤー
ニップ１３による摩擦ブレーキ力は可変速モーター１４
より巻線機側へ繰り出されたワイヤーの張力に影響しな
い。従って、ワイヤー１０の張力は、トルクモーター１
６のトルクのみで決定され、しかもトルクモーター１６
のトルク制御は正確に実行できる。例えば、線径が４０
μm以下の極細ワイヤー使用時にも断線を発生しないよ
うに微小張力（１０gf以下）を付与し、かつ張力を正確
に制御可能である。また、直径２５μm以下のワイヤー
の場合、張力を３gf±２gfに制御することもできる。

【００１７】図２乃至図６で本発明の第２実施例を説明
する。図２は第２実施例の全体構成を示し、図３乃至図
６は各構成部品を示す。これらの図において、装置フレ
ーム３１には、ワイヤーガイド３２、フエルトによるワ
イヤーニップ３３、可変速モーター３４、ガイドローラ
ー３５ａ、トルクモーター３６、角度検出器３７が取り
付けられている。

【００１８】前記ワイヤーガイド３２は装置フレーム３
１の前面板３１ａに固定されている。また、前記フエル
トによるワイヤーニップ３３は、図３に示すように、前
面板３１ａに固定された台座５０上に２枚のフエルト円
板５１ａ，５１ｂ及び押え板５２を重ね、これらを貫通
しかつ圧縮ばね５３で両フエルト円板５１ａ，５１ｂを
圧接する向きに付勢されたボルト５４で一体化したもの
である。このワイヤーニップ３３はワイヤーボビンから
引き出され、ワイヤーガイド３２を通ったワイヤー１０
を２枚のフエルト円板５１ａ，５１ｂ間に所定圧で挟
み、ワイヤーに付着したごみの除去、ワイヤーの曲がり
の補正、可変速モーター３４の繰り出し用ローラー（プ
ーリー）３４ａからワイヤーが滑らないようにするため
の若干のブレーキ力を与える機能を持つ。

【００１９】図４に示すように、前記可変速モーター３
４は装置フレーム３１の中間板３１ｂにビス止めされ、
可変速モーター３４の前面板３１ａより突出した回転軸
には繰り出し用ローラー３４ａが固定されている。な
お、３１ｃは装置フレーム３１の背面板である。

【００２０】図５の如く、トルクモーター３６及び角度
検出器３７は、装置フレーム３１の中間板３１ｂにビス
止めされ、トルクモーター３６の回転軸３６ａに固着さ
れた歯車５５と角度検出器３７の角度検出軸３７ａに固
着された歯車５６がかみ合っている。その角度検出軸３
７ａには前面板３１ａより突出するように延長軸５７が
固着され、該延長軸５７にテンションアーム３８の一端
が固定されている。そして、テンションアーム３８の先
端にガイド穴５８を有するワイヤーガイド５９が固着さ
れている。この結果、トルクモーター３６の一定トルク
の回転駆動力は歯車５５，５６を介して延長軸５７に伝
達され、テンションアーム３８は一定トルクで図２の左
回りに回動することができる。また、角度検出器３７は
角度検出軸３７ａの回転から直ちにテンションアーム３
８の回転角を検出できる。

【００２１】図６のように、ガイドローラー３５ａは、
前面板３１ａ上の台座６０上にボルト６１で回転自在に
取り付けられている。

【００２２】この第２実施例において、可変速モーター
３４の繰り出し用ローラー３４ａの回転によりワイヤー
ボビンから引き出されたワイヤー１０は、ワイヤーガイ
ド３２、ワイヤーニップ３３を通ってごみの除去や曲が
りの矯正を受けた後、前記繰り出し用ローラー３４ａか
ら繰り出され、ガイドローラー３５ａ、テンションアー
ム３８先端部のワイヤーガイド５９の順に張架されて巻
線機に供給されている。テンションアーム３８はトルク
モーター３６により一定トルクで図２の右回りに駆動さ
れているから、巻線機に向かうワイヤー１０にはトルク
モーター３６のトルクで定まる一定張力が付与されるこ
とになる。なお、巻線機へのワイヤー供給速度と可変速
モーター３４の繰り出し用ローラー３４ａによるワイヤ
ー繰り出し速度とに差が発生すると前記テンションアー
ム３８は図２実線の基準位置（略水平状態）から外れよ
うとするが、第１実施例の場合と同様に、角度検出器３
７でテンションアーム３８の回転角を検出して可変速モ
ーター３４にフィードバックして可変速モーター３４の
速度を変えることでテンションアーム３８が前記基準位
置上に保持されるようにすることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の張力発生
装置によれば、張力の制御をトルクモーターのトルクの
みにより行い、ワイヤーに与えられる張力はこのトルク
モーターのトルクのみにより決定される構造（ワイヤー
ニップ及びワイヤーボビンの巻かれた状態は張力に影響
しない構造）としたので、微小張力の正確な制御が可能
である。また、テンションアームはトルクモーターで駆
動され、引っ張りスプリング等は不要な構造であり、張
力の設定変更も容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る張力発生装置の第１実施例を示す
正面図である。

【図２】本発明の第２実施例を示す正面図である。

【図３】第２実施例におけるワイヤーニップ部分を示す
側断面図である。

【図４】第２実施例における可変速モーター部分を示す
側断面図である。

【図５】第２実施例におけるトルクモーター、角度検出
器及びテンションアーム部分を示す側断面図である。

【図６】第２実施例におけるガイドローラー部分を示す
側断面図である。

【図７】従来の張力発生装置の正面図である。

【符号の説明】

１，１１，３１ 装置フレーム ２，１２，３２，５９ ワイヤーガイド ３，１３，３３ ワイヤーニップ ５，１５，２１，３５ａ ガイドローラー ６，１８，３８ テンションアーム ８ ワイヤーボビン １０ ワイヤー １４，３４ 可変速モーター １６，３６ トルクモーター １７，３７ 角度検出器

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−53259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−47941（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−12542（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭49−22621（ＪＰ，Ｂ１) 特公 昭45−4933（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01F 41/06 B65H 59/36 G01B 5/24

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワイヤーボビンから引き出されたワイヤ
   ーを挟むワイヤーニップと、前記ワイヤーニップを通過
   したワイヤーを繰り出す可変速モーターと、一定トルク
   を発生するトルクモーターと、該トルクモーターの軸又
   はこれと連動する軸に固着されていて前記可変速モータ
   ーから繰り出されたワイヤーに一定トルクで張力を付与
   するテンションアームと、該テンションアームの回転角
   を検出する角度検出器とを備え、 前記テンションアームが所定の基準位置となるように前
   記可変速モーターを速度制御する ことを特徴とする張力
   発生装置。