JP3576447B2 - テンションローラ制動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テンションローラ制動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
整経機などの巻き取り機に多くの糸を同時に巻き取るためには、巻き取られるすべての糸の張力を一定に保持しておくことが好ましい場合が多い。そのために、例えば特開平１１−３０１９２７号公報に記載されているような張力制御装置が各糸について用いられている。かかる張力制御装置は、ＤＣモータを利用した回生ブレーキデバイスと、その回転軸に連結されたテンションプーリとを備えており、回生ブレーキデバイスで所定のトルクを発生させることにより、テンションプーリに架張された糸に所定の張力を付与することができるようになっている。
【０００３】
上述の公報に記載された張力制御装置では、何らかの理由により巻き取り機が急に停止した際でもテンションローラの回転が惰性により直ぐには停止しないため、テンションローラと巻き取り機との間の糸が弛んで断線や糸の損傷などが生じるといった不都合が生じてしまうおそれがある。そこで、これを防止するために、巻き取り機の停止信号を張力制御装置に与え、そのコイルの前後に設けられたスイッチを電気的に閉じてコイルを短絡させることによってテンションローラを停止させるという方式が採用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような制動方式を採用した張力制御装置には、以下のような問題がある。まず、巻き取り機に関連するすべての張力制御装置それぞれに巻き取り機の停止信号を与える必要があり、そのために巻き取り機と個々の張力制御装置との間に例えば１０００以上の非常に多数の配線を設ける必要が生じ、張力制御装置を含むシステム構成が複雑になってしまう。次に、巻き取り機からの停止信号に応答してスイッチを電気的に閉じるためにスイッチに電力を供給する必要が生じ、そのためにも非常に多数の配線が必要となってシステム構成が複雑になってしまう。
【０００５】
このように、既存の張力制御装置には、巻き取り機の急停止などに起因した糸の弛みを防止しようとすると、非常に多数の配線が必要となってテンションローラを含むシステム構成がきわめて複雑になってしまうとともに、スイッチの開閉に伴って電力消費量が増大してしまうという問題がある。そこで、本発明の目的は、無配線且つ無給電で糸の弛みを極力防止することが可能なテンションローラ制動装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１のテンションローラ制動装置は、テンションローラに架張された線状物に付与された張力に応じた位置に移動する可動部材と、所定値以下の張力に対応した所定位置に前記可動部材があるときに前記テンションローラの回転を停止させることが可能なローラ回転制動手段とを備えている。
【０００７】
請求項１によると、線状物に付与された張力に応じた位置に可動部材が移動し、所定値以下の張力に対応した所定位置に可動部材があるときにローラ回転制動手段がテンションローラの回転を停止させる。つまり、線状物の張力が小さくなると可動部材が移動し、ローラ回転制動手段によってテンションローラが停止させられる。従って、巻き取り機の停止信号および電力を個々のテンションローラ制動装置に与えなくとも自律的にテンションローラを停止させて線状物の弛みを極力防止することが可能となって、テンションローラを含むシステムを無配線且つ無給電の簡略な構成とすることができるようになる。
【０００８】
また、請求項２のテンションローラ制動装置は、前記ローラ回転制動手段が、コイルを含んでいると共に前記テンションローラに連結されており、前記可動部材が前記所定位置にないときに所定の大きさのトルクを発生する回生ブレーキデバイスと、前記可動部材が前記所定位置にあるときに前記回生ブレーキデバイス内の前記コイルを短絡状態とする接点を有するスイッチとを備えていることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項２によると、可動部材が所定位置にあるときにスイッチが働いて回生ブレーキデバイス内のコイルが短絡状態となる。そのため、回生ブレーキデバイスに連結されたテンションローラの回転が停止させられる。すなわち、線状物に付与される張力の減少を外部からの信号に因らずに可動部材の位置に基づいて電気的に検出して、無配線且つ無給電の簡略な構成で線状物の弛みを極力防止することができる。
【００１０】
また、請求項３のテンションローラ制動装置は、前記ローラ回転制動手段が、前記可動部材が前記所定位置にあるときに前記テンションローラと直接的に接触する摩擦制動部材を備えていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項３によると、可動部材が所定位置にあるときにテンションローラと直接的に接触する摩擦制動部材をローラ回転制動手段が備えているので、可動部材の位置に基づいて機械的にテンションローラを停止させて、無配線且つ無給電の簡略な構成で線状物の弛みを極力防止することができる。
【００１２】
本発明において、請求項２のスイッチを用いた制動方式と請求項３の摩擦制動部材を用いた制動方式は併用することが可能であり、これによって、より迅速にテンションローラを停止させることが可能となる。
【００１３】
また、請求項４のテンションローラ制動装置は、前記ローラ回転制動手段が、コイルを 含んでいると共に前記テンションローラに連結されており、前記可動部材が前記所定位置にないときに所定の大きさのトルクを発生する回生ブレーキデバイスをさらに備えたものである。そして、前記回生ブレーキデバイスは、前記コイルを含むロータがステータ磁石の内側に設けられたインナーロータ型であることを特徴としている。
【００１４】
請求項４によると、ロータの慣性モーメントがアウターロータ型のものよりも小さくなって張力の追従性がよくなり、ブラシレスの簡略化された構成となって優れた耐久性が得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
図１および図２は、本発明の第１の実施の形態に関わるテンションローラ制動装置及びテンションローラの斜視図であり、図１はこのテンションローラとともに用いられる整経機が動作していて糸が巻き取られているとき、図２は整経機が停止しているときをそれぞれ示している。図３は、本実施の形態のテンションローラ制動装置の回路図である。図１および図２に示されたテンションローラ制動装置１は、基板３と、糸押さえ５と、出口プーリ６と、回生ブレーキデバイス７と、取付金具８と、アーム１０と、リミットスイッチ１２とを具備している。
【００１７】
円盤状のテンションローラ４は、回転軸９を中心として回転可能であり、そのほぼ全周にわたって糸２が巻き掛けられる。
【００１８】
基板３の裏面に配置された回生ブレーキデバイス７は、回転軸９によってテンションローラ４と連結されている。回生ブレーキデバイス７としては、これに含まれるコイル１７（図３参照）とスイッチ１２との接続を容易とするために、磁石がロータであってコイル１７を含むアマチュアがステータとなったタイプのものであることが好ましい。なお、回生ブレーキデバイス７のタイプはこれに限定されるものではなく、例えば上述した特開平１１−３０１９２７号公報に記載されているようなインナーロータ型であって、コイルを含むロータがステータ磁石の内側に設けられているものであってもよい。
【００１９】
取付金具８は、他部材にテンションローラ制動装置１を取り付けるための部材であって、基板３と互いに接続されている。アーム１０は、短冊状部材を曲げ加工したような形状の部材であり、その一端側において軸１１を中心として基板３と回動可能に接続されており、図示しない弾性部材（例えばコイルバネ）によって常に基板３から離れる方向に付勢されている。また、アーム１０の他端側には出口プーリ６が取り付けられている。そのため、アーム１０は、糸２に張力が加えられていないとき（すなわち糸２が巻き取られていないとき）には、コイルバネの弾性力によって図２に示したように基板３から離隔した位置にあり、糸２に加えられる張力が大きくなるにつれてコイルバネの弾性力に抗して基板３に近づく。そして、一定以上の張力が加えられて糸２が巻き取られると、図１に示すように、アーム１０の側面が基板３の側面に当接した状態となる。このとき、アーム１０は、出口プーリ６を挟んで出口プーリ６よりも下流側の整経機（図示せず）側に送られる糸とほぼ直角をなしている。
【００２０】
リミットスイッチ１２は、基板３上に配置されており、アーム１０が基板３の側面に当接しているときにアーム１０の側面によってリミットスイッチ１２のＢ接点が開かれ、それ以外の時にはリミットスイッチ１２のＢ接点が閉じられる。図３に示すように、リミットスイッチ１２は、回生ブレーキデバイス７のコイル１７を短絡させることができるようにその両端に制御回路１６と並列に接続されている。制御回路１６は、スイッチ１２が開いているとき（すなわち糸２が巻き取られているとき）に、コイル１７で発生した逆起電圧を整流するとともに、ロータの回転数に因らず一定の電流をコイル１７に流すように制御する。これによって、回生ブレーキデバイス７が所定の大きさのトルクを発生するので、糸２が整経機によって巻き取られている間の糸２の張力を糸２の走行速度に拘わらず一定に維持できるようになっている。
【００２１】
次に、本実施の形態のテンションローラ制動装置１の動作について説明する。糸２がテンションローラ４および出口プーリ６に巻き掛けられただけで糸２が静止している初期状態では、図２に示すようにアーム１０が基板３から離隔している。そのため、スイッチ１２のＢ接点が閉じられてコイル１７が短絡し、テンションローラ制動装置１によるブレーキ力が最大となっている。
【００２２】
この状態から下流にある整経機へと糸２を巻き取り始めると、糸２が走行し始めるとともにテンションローラ４が回転し、糸２の張力が徐々に増加する。そして、ある程度張力が大きくなると、アーム１０がコイルバネの弾性力に抗して基板３方向に回動し、ついには図１に示すようにアーム１０の側面が基板３の側面と当接し、リミットスイッチ１２のＢ接点が開く。これによりコイル１７からの電流が制御回路１６で制御されるようになって、上述したように糸２に一定の張力が与えられるようになる。
【００２３】
そして、何らかの理由によって整経機が急停止したり、テンションローラ４と整経機との間での糸切れが生じたりするなどによって糸２の張力が小さくなると、コイルバネの弾性力が張力に打ち勝ってアーム１０が基板３から離れる方向に回動し、テンションローラ制動装置１は図２に示された状態に戻る。すると、スイッチ１２のＢ接点が閉じられて、コイル１７が短絡し、瞬時に大きなブレーキ力が発生してテンションローラ４は急停止する。そのため、テンションローラ４が惰性により回転し続けることがなく、テンションローラ４と整経機との間における糸２の弛みを最小限に抑制することができるようになる。
【００２４】
このように、本実施の形態のテンションローラ制動装置１によると、整経機の停止信号および電力を個々のテンションローラ制動装置１に与えなくとも自律的にテンションローラ４を停止させて糸２の弛みを極力防止することが可能となって、テンションローラ４を含むシステムを無配線且つ無給電の簡略な構成とすることができるようになる。なお、本実施の形態のテンションローラ制動装置は、スイッチ１２の開閉に伴う回路内の電流変化を検出することによって糸切れ検出を行うために用いることも可能である。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４および図５は、本発明の第２の実施の形態にかかるテンションローラ制動装置及びテンションローラの斜視図であり、図４はこのテンションローラとともに用いられる整経機が動作していて糸が巻き取られているとき、図５は整経機が停止しているときをそれぞれ示している。図４および図５に示されたテンションローラ制動装置２１は、基板２３と、出口プーリ２６と、回生ブレーキデバイス２７と、アーム３０と、摩擦制動部材３２とを具備している。
【００２６】
円盤状のテンションローラ２４は、回転軸２９を中心として回転可能であり、そのほぼ全周にわたって糸２が巻き掛けられる。出口プーリ２６は、テンションローラ２４の下流側に配置されており、糸を整経機（図示せず）へと導く。
【００２７】
基板３裏面に配置された回生ブレーキデバイス２７は、回転軸２９によってテンションローラ２４と連結されている。回生ブレーキデバイス２７としては、例えば上述した特開平１１−３０１９２７号公報に記載されているようなインナーロータ型であって、コイルを含むロータがステータ磁石の内側に設けられており、制御回路がロータと一体に回転するものであってもよい。本実施の形態でこのような回生ブレーキデバイス２７を用いるのは、本実施の形態では第１の実施の形態のようなコイルを含む回路に組み込まれるリミットスイッチを用いないからである。そして、このような回生ブレーキデバイス２７を用いることによって、ロータの慣性モーメントがアウターロータ型のものよりも小さくなって張力の追従性がよくなり、ブラシレスの簡略化された構成となって優れた耐久性が得られるという利点がある。なお、回生ブレーキデバイス２７としては、第１の実施の形態で説明したような磁石がロータであってコイル１７を含むアマチュアがステータとなったタイプのものであってもよいし、他の制動デバイスを用いてもよい。
【００２８】
なお、この回生ブレーキデバイス２７の制御回路は、第１の実施の形態と同様に、コイルで発生した逆起電圧を整流するとともに、ロータの回転数に因らず一定の電流をコイルに与えるように制御する。これによって、糸２が整経機によって巻き取られている間の糸２の張力を糸２の走行速度に拘わらず一定に維持できるようになっている。
【００２９】
アーム３０は、およそ１２０°程度の角度をなすように屈曲接続されているとともに、軸３１を中心として基板２３に対して回動可能に接続されており、一方の端部には円筒形状の摩擦制動部材３２が取り付けられている。また、アーム３０の他方の端部には出口プーリ２６が取り付けられている。
【００３０】
アーム３０は、図示しない弾性部材（例えばコイルバネ）によって常に出口プーリ２６が取り付けられた側の端部が基板２３から離れる方向に付勢されている。そのため、糸２に張力が加えられていないとき（すなわち糸２が巻き取られていないとき）には、コイルバネの弾性力によって図５に示したように、出口プーリ２６は基板２３から離隔した位置にあり、摩擦制動部材３２はテンションローラ２４と当接するような位置にある。そして、糸２に加えられる張力が大きくなるにつれて、コイルバネの弾性力に抗して出口プーリ２６は基板２３に近づき、摩擦制動部材３２はテンションローラ２４から離れていき、やがて図４に示すように、出口プーリ２６が取り付けられた側においてアーム３０の側面が基板２３と当接する限界位置に達する。
【００３１】
摩擦制動部材３２は、テンションローラ２４との摩擦係数が大きくなるように例えばフェルトや不織布などが表面に貼付されたものであってよく、テンションローラ２４の側面と当接することによって摩擦力によりその回転を停止させる。
【００３２】
次に、本実施の形態のテンションローラ制動装置２１の動作について説明する。糸２がテンションローラ２４および出口プーリ２６に巻き掛けられただけで糸２が静止している初期状態では、図５に示すようにアーム３０の出口プーリ２６が取り付けられた側が基板２３から離隔しており摩擦制動部材３２がテンションローラ２４に当接している。
【００３３】
この状態から下流にある整経機へと糸２を巻き取り始めると、糸２が走行し始めるとともにテンションローラ２４が回転し、糸２の張力が徐々に増加する。そして、張力の増加に対応してコイルバネの弾性力に抗して摩擦制動部材３２がテンションローラ２４から離れ出口プーリ２６が取り付けられた側のアーム３０が基板２３方向に回動し、ついには図４に示すように限界位置に達する。その後、テンションローラ２４の回転数が増加したとしても、制御回路による制御によって糸２にはより大きな張力が加えられることはなく、糸２には一定の張力が与えられる。
【００３４】
そして、何らかの理由によって整経機が急停止したり、テンションローラ２４と整経機との間での糸切れが生じたりするなどによって糸２の張力が小さくなると、コイルバネの弾性力が張力に打ち勝って出口プーリ２６が取り付けられた側のアーム３０が基板２３から離れる方向に回動し、テンションローラ制動装置２１は図５に示された状態に戻る。すると、摩擦制動部材３２がテンションローラ２４に当接して、テンションローラ２４に大きなブレーキ力が加えられてテンションローラ２４は急停止する。そのため、テンションローラ２４が惰性により回転し続けることがなく、テンションローラ２４と整経機との間における糸２の弛みを最小限に抑制することができるようになる。
【００３５】
このように、本実施の形態のテンションローラ制動装置２１によると、整経機の停止信号および電力を個々のテンションローラ制動装置２１に与えなくとも自律的にテンションローラ２４を停止させて糸２の弛みを極力防止することが可能となって、テンションローラ２４を含むシステムを無配線且つ無給電の簡略な構成とすることができるようになる。
【００３６】
以上本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載された限りにおいて様々な設計変更を行うことが可能である。例えば、第１の実施の形態ではリミットスイッチを用いてテンションローラの回転を停止させ、第２の実施の形態では摩擦制動部材を用いてテンションローラの回転を停止させたが、これらの両方を用いて停止させるようにすれば、より迅速にテンションローラを停止させることが可能となって、糸の弛みをより効果的に防止することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によると、巻き取り機の停止信号および電力を個々のテンションローラ制動装置に与えなくとも自律的にテンションローラを停止させて線状物の弛みを極力防止することが可能となって、テンションローラを含むシステムを無配線且つ無給電の簡略な構成とすることができるようになる。
【００３８】
また、請求項２によると、線状物に付与される張力の減少を外部からの信号に因らずに可動部材の位置に基づいて電気的に検出して、無配線且つ無給電の簡略な構成で線状物の弛みを極力防止することができる。
【００３９】
また、請求項３によると、可動部材の位置に基づいて機械的にテンションローラを停止させて、無配線且つ無給電の簡略な構成で線状物の弛みを極力防止することができる。
【００４０】
請求項４によると、ロータの慣性モーメントがアウターロータ型のものよりも小さくなって張力の追従性がよくなり、ブラシレスの簡略化された構成となって優れた耐久性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるテンションローラ制動装置及びテンションローラの斜視図であって、整経機が動作していて糸が巻き取られているときの状態を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態にかかるテンションローラ制動装置及びテンションローラの斜視図であって、整経機が停止しているときの状態を示す図である。
【図３】図１および図２に示すテンションローラ制動装置の回路図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態にかかるテンションローラ制動装置及びテンションローラの斜視図であって、整経機が動作していて糸が巻き取られているときの状態を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態にかかるテンションローラ制動装置及びテンションローラの斜視図であって、整経機が停止しているときの状態を示す図である。
【符号の説明】
１ テンションローラ制動装置
２ 糸
３ 基板
４ テンションローラ
５ 糸押さえ
６ 出口プーリ
７ 回生ブレーキデバイス
８ 取付金具
９ 回転軸
１０ アーム
１１ 軸
１２ リミットスイッチ
１６ 制御回路
１７ コイル

Claims (4)

1. テンションローラに架張された線状物に付与された張力に応じた位置に移動する可動部材と、
   所定値以下の張力に対応した所定位置に前記可動部材があるときに前記テンションローラの回転を停止させることが可能なローラ回転制動手段とを備えていることを特徴とするテンションローラ制動装置。
2. 前記ローラ回転制動手段が、
   コイルを含んでいると共に前記テンションローラに連結されており、前記可動部材が前記所定位置にないときに所定の大きさのトルクを発生する回生ブレーキデバイスと、
   前記可動部材が前記所定位置にあるときに前記回生ブレーキデバイス内の前記コイルを短絡状態とする接点を有するスイッチとを備えていることを特徴とする請求項１に記載のテンションローラ制動装置。
3. 前記ローラ回転制動手段が、前記可動部材が前記所定位置にあるときに前記テンションローラと直接的に接触する摩擦制動部材を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載のテンションローラ制動装置。
4. 前記ローラ回転制動手段が、
   コイルを含んでいると共に前記テンションローラに連結されており、前記可動部材が前記所定位置にないときに所定の大きさのトルクを発生する回生ブレーキデバイスをさらに備えており、
   前記回生ブレーキデバイスは、前記コイルを含むロータがステータ磁石の内側に設けられたインナーロータ型であることを特徴とする請求項３に記載のテンションローラ制動装置。

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