JP3638927B2 - 巻線機におけるテンション装置とテンション付与方法 - Google Patents
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- Coil Winding Methods And Apparatuses (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスの巻線や各種ボビンへの巻線を行う巻線機における線材へのテンション（張力）装置とテンション付与方法に関し、特に、簡単な構成で幅広いテンション値の設定が行えるようにした巻線機におけるテンション装置とテンション付与方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トランスの巻線や各種ボビンへの巻線を行う巻線機においては、線材に一定のテンション（張力）を与えるテンション装置が用いられている。こういったテンション付与を行う装置としては、例えば特許文献１に、エアーシリンダによるテンション付与部とこれに連結され、張力の変動を検出するダンサーロールとからなり、テンションの変動によりダンサーロールの位置が上下した場合に繰り出しドラムの回転数を調整し、ダンサーロールの位置を元に戻すように制御して線材に一定のテンションを与えるようにした装置が示されている。
【０００３】
また、このようなエアーシリンダとダンサーロールを用いる代わりに特許文献２には、一端を回動自在に、一端に線材のガイドを設けたテンションアームとそのテンションアームの中間に接続したスプリングとからなり、スプリングの張力によって線材に一定のテンションを付与すると共にテンションが変化したとき、アームの回動角度を検出し、線材の繰り出しモータの繰り出し速度を制御してアーム角度が基の角度に戻るようにしてテンションを一定にするようにした装置が示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２９２３７９号公報（図１）
【特許文献２】
特開２０００−１２８４３３公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記特許文献１に示された装置は、テンション値の設定をエアーシリンダのエアー圧を調整する絞り弁の調整でおこなっているため微妙なテンション設定が難しく、また特許文献２に示された装置は、テンションの設定範囲がスプリングの伸張範囲によって決まってしまうため、線材へのテンション設定範囲が限られると共にテンション値の設定範囲を大きく変えたい場合、スプリングを交換する必要があって非常に面倒である。
【０００６】
またこれら特許文献１、２に示された装置では、テンションが変動した場合、ダンサーロールの変位を検出したり、テンションアームの角度の変化を検出して変位を元に戻すよう制御しているが、ダンサーロールやテンションアームの応答が機械的なものであるため、応答遅れによるオーバーシュートやハンチングが発生しやすい。また、これらの装置においては、エアーシリンダやエア源、及びテンション調整モータなどが必要で複雑な構成であり、当然高価にならざるを得ない。
【０００７】
そのため本発明においては、簡単、安価な構成で、幅広いテンション値の設定が行えるようにした巻線機におけるテンション装置とテンション付与方法を提供することが課題である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明における請求項８は方法発明であって、
線材の繰り出し手段と巻き取り手段の間に掛け渡した線材へテンションを与える方法であって、
円周方向に永久磁石のＮＳ極を交互に配して回転手段に接続した非磁性板と、該非磁性板と所定間隔を有して回動可能に設けられ、先端部に線材ガイドを配したアームを一体に取り付けた導体板とを有し、前記回転手段で非磁性板を回転させて電磁誘導作用で前記導体板に磁界を生じさせ、該磁界と前記永久磁石との間に生じたトルクで前記導体板とアームを回動させて線材にテンションを付与することを特徴とする。
【０００９】
また、この方法発明を実施する装置発明である請求項１は、
巻線機における線材の繰り出し手段と巻き取り手段の間に位置し、前記線材にテンションを与える巻線機におけるテンション装置であって、
円周方向に永久磁石のＮＳ極を交互に配して回転手段に接続した非磁性板と、該非磁性板と所定間隔を有して回動可能に構成され、前記非磁性板の回転による電磁誘導作用で生じた磁界と前記非磁性板に設けた永久磁石との間に生じるトルクで回動する導体板と、線材ガイドを配して前記導体板と一体に回動するアームとで構成され、前記非磁性板の回転によって回動する導体板と一体に回動するアームで線材にテンションを付与することを特徴とする。
【００１０】
またこのようなテンション装置を備えた巻線機は、請求項７に記載したように、
線材の繰り出し手段と、該繰り出し手段から繰り出された線材にテンションを与えるテンション装置と、線材の巻き取り手段とを有する巻線機において、
前記テンション装置を、円周方向に永久磁石のＮＳ極を交互に配して回転手段に接続した非磁性板と、該非磁性板と所定間隔を有して回動可能に構成され、前記非磁性板の回転による電磁誘導作用で生じた磁界と前記非磁性板に設けた永久磁石との間に生じるトルクで回動する導体板と、線材ガイドを配して前記導体板と一体に回動するアームとで構成し、前記非磁性板の回転によって回動する導体板と一体に回動するアームで線材にテンションを付与するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
このようにテンション付与方法とテンション装置、及び巻線機とを構成することにより、線材へのテンションは、回転手段の回転速度、または非磁性板と導体板との間隔の調整で可能となる。すなわち、非磁性板の回転によって非磁性板に設けた永久磁石の電磁誘導作用で導体板には磁界が生じ、その磁界と非磁性板に配した永久磁石との間に近づいてくる磁石を遠ざけるように、遠ざかる磁石は近づけるよう作用するトルクが発生する。そのため導体板は非磁性板と同じ方向に回転し、さらにこのトルクは、永久磁石を設けた非磁性板の回転速度（交番磁界の周波数）、及び非磁性板と導体板の間隔（磁気回路の磁気抵抗）に比例するから、導体板と一体に回動するアームによって線材にテンションを付与すると共に、前記したように回転手段の回転速度、または非磁性板と導体板との間隔を調整することで、線材に与えるテンションを調整することができる。そのため本発明に係る巻線機におけるテンション装置とテンション付与方法は、永久磁石を配して回転手段に接続した非磁性板と、該非磁性板と所定間隔を有して回動可能に設けられ、先端部に線材ガイドを配したアームを一体に回動可能に取り付けた導体板という非常に簡単、安価な構成にもかかわらず、連続的に広い範囲にわたってテンションを設定可能であり、かつ、そのテンションの調整も、非磁性板と導体板が非接触で機械的な結合が無く、応答性に優れたテンション装置とテンション付与方法を提供することができる。
【００１２】
そしてこのテンション装置は請求項２に記載したように、
前記非磁性板に磁性板を接合して磁気回路のヨークとしたことを特徴とする。
【００１３】
このようにすることにより、非磁性板に配した永久磁石が作る磁気回路の磁力を大きくでき、導体板に誘起する磁界を大きくして導体板に大きなトルクを生じさせることができるから、広範囲にわたるテンションを付与できるテンション装置を提供できる。
【００１４】
そして請求項３に記載した発明は、
前記導体板が磁性体であることを特徴とする。
【００１５】
このように導体板を構成することにより、導体板に誘起される磁界が大きくなり、導体板に大きなトルクを生じさせることができて広範囲にわたるテンションを付与できるテンション装置を提供できる。
【００１６】
そして請求項４に記載した発明は、
前記非磁性板と導体板の間隔を調整する調整手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
このようにすることにより、非磁性板の回転速度だけでなく、非磁性板と導体板の間隔を調整することでテンションを調整することができ、テンションの付与範囲をより大きく設定できるテンション装置を提供できる。
【００１８】
そして請求項５に記載した発明は、
前記導体板の回動角度検出手段を設けたことを特徴とする。
【００１９】
このようにすることにより、線材に与えているテンションの変動は、この導体板の回動角度検出手段が検出した角度で検出することができ、それによって容易にテンションの変動に対処可能なテンション装置を提供できる。
【００２０】
そして請求項６に記載した発明は、
前記導体板の回動角度検出手段により導体板の回動角度変動を検出したとき、線材繰り出し速度を変更して導体板の回動角度を元に戻すよう制御するコントロール手段を設けたことを特徴とする。
【００２１】
このようにすることにより、導体板の回動角度検出手段により検出されたテンションの変動は、コントロール手段によって変更される線材繰り出し速度によって容易に調整することができ、それによって容易にテンションの変動に対処可能なテンション装置を提供できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態を示した装置の概略構成図、図２は本発明の実施の形態を示した装置の概略側面図、図３は本発明におけるテンション付与方法を説明するための図、図４は本発明のテンション付与装置を備えた巻線機の概略構成と制御方法を説明するための図である。
【００２４】
図中１はアルミなどの非磁性体で構成し、円周方向に永久磁石の例えばＮ極２とＳ極３を交互に配列した円盤状の非磁性板、４はこの非磁性板１と同径に形成して非磁性板１に接合し、非磁性板１上の磁極２、３が作る磁気回路のヨークとする鉄などの磁性体、５は接合した非磁性板１と磁性体４を回転させるためのモータ、６は鉄やアルミなどで構成し、非磁性板１と所定間隔を有して回動可能に設けた導体板、７はこの導体板６と一体に回動して先端部に線材ガイド８、９を設けたアーム、１０は線材、１１は導体板６と一体に回動する歯車、１２は歯車１１と噛み合う歯車、１３はアーム７の回動角を検出するためのエンコーダ、１４は導電板の中心軸、１６はモータ５の軸、１７は中心軸１４の軸受け、１８はテンション装置の筐体、１９は軸にボールネジ２０などを有し、モータ５の支持部材２１を図示していないガイドレールに添って左右に移動させて非磁性板１と導体板６の間隔を変更するためのモータ、４０は本発明のテンション装置のコントローラ、４１は繰り出しモータ、４２は線材の繰り出しドラム、４３は巻き取りモータ、４４は巻き取りドラムである。
【００２５】
まず図１、図２に基づき、本発明に係るテンション装置の概略を簡単に説明すると、アルミなどの非磁性体で構成され、円周方向に永久磁石の例えばＮ極２とＳ極３を交互に配列した円盤状の非磁性板１と、この非磁性板１と同径として非磁性板１に接合され、非磁性板１上の磁極２、３が作る磁気回路のヨークとする鉄などの磁性体４とを、支持部材２１で支持されたモータ５の軸１６に取り付けて回転できるようにする。そして、鉄やアルミなどの導体で構成した導体板６の中心軸１４を筐体１８に設けた軸受１７で支持して前記非磁性板１と所定間隔を設けて対向させ、さらにその中心軸１４に線材ガイド８、９を有するアーム７と歯車１１を取り付ける。また歯車１１には、エンコーダ１３の軸に取り付けた歯車１２を噛み合わせてアーム７の回転角を検出できるようにし、またモータ５の支持部材２１は、ボールネジ２０などを軸に取り付けたモータ１９を回転させることで、図示していないガイドレールに添って左右に移動可能にし、非磁性板１と導体板６の間隔を変更できるようにしてある。
【００２６】
最初に本発明のテンション装置の原理を図３により簡単に説明すると、永久磁石２、３を円周方向に交互に配列した非磁性板１をモータ５で回転させ、その非磁性板１と一定間隔で対向させて導体板６を回動自在に設けると、非磁性板１に設けた永久磁石２、３の電磁誘導作用と非磁性板１の回転によって導体板６に交番磁界が発生する。そしてこの交番磁界によって渦電流が生じ、今図３（Ａ）のように永久磁石Ｎ極２、Ｓ極３が位置しているとすると、その渦電流Ｉにより導体板６には非磁性板１側にＮ極が、その逆側にＳ極となる磁界が生じる。そして非磁性板１が回転して逆に図３（Ｂ）のように永久磁石Ｎ極２、Ｓ極３が位置したとすると、その渦電流Ｉにより非磁性板１側にＳ極が、その逆側の導体板６にＮ極となる磁界が生じる。そのためこれら生じた磁界は、近づいてくる磁石を遠ざけるように、遠ざかる磁石は近づけるよう作用するため、非磁性板１と導体板６の間にはトルクが発生し、導体板６は非磁性板１と同じ方向に回転しようとする。そしてこのトルクは、永久磁石２、３を設けた非磁性板１の回転速度（交番磁界の周波数）、及び非磁性板１と導体板６の間隔（磁気回路の磁気抵抗）に比例する。そのため本発明においては、このトルクをテンションとして使用し、さらに線材１０のテンションを検出する検出器を設け、テンションが変動した場合は非磁性板１の回転速度、または非磁性板１と導体板６の間隔を調節し、容易に一定のテンションを線材１０に掛けることができるようにしたものである。
【００２７】
以下図１、図２、図４を用いて更に詳細に本発明を説明すると、モータ５を回転させていない状態で図４に示したように、巻線機における繰り出しドラム４２からアーム７に設けた線材ガイド８、９を介し、線材１０を適当なテンションをかけて巻き取りドラム４４に掛け渡す。この状態ではモータ５が回転していないので、導体板６を回転させる方向のトルクは発生せず、アーム７は線材１０に引っ張られて水平になっている。そして準備が完了すると、コントローラ４０から信号がモータ５に送られてモータ５が回転し、永久磁石２、３を配した非磁性板１の回転によって前記したように導体板６に交番磁界が発生する。そしてこの交番磁界によって渦電流が生じ、導体板６には近づいてくる磁石を遠ざけるように、また遠ざかる磁石を近づけるように作用する磁界が生じる。そのため非磁性板１と導体板６の間には、導体板６を非磁性板１の回転方向と同一方向に回転させるトルクが発生して導体板６が回転する。そして導体板６と一体となったアーム７が、図１に示したように水平方向から導体板６の回転方向に回転し、線材１０にかけられたテンションとトルクが一致したところで停止する。
【００２８】
そのためコントローラ４０は、アーム７の回動角度を歯車１１、１２によって回転したエンコーダ１３の回転角によって捉え、それによって繰り出しドラム４２と巻き取りドラム４４によって線材１０に与えられたテンションとして記憶する。そして次に巻線機におけるコントローラ４０は、線材ガイド８、９に掛け回した線材１０の上流側にある繰り出しモータ４１と下流側にある巻き取りモータ４３とを回転させ、繰り出しドラム４２から線材１０を繰り出すと共に同期して巻き取りドラム４４側で線材１０を巻き取る。そして、このような状態で運転しながらこの線材１０にかかっているテンションを図示していないテンション測定装置で測定し、要求されたテンション値に合うようモータ５の回転速度、または図２に示したモータ１９を回転させて非磁性板１と導体板６の間隔を調整する。
【００２９】
すなわちテンション値が小さい場合、モータ５の回転数を上昇させるか図２に示したモータ１９を回転させて非磁性板１と導体板６の間隔を狭くする。例えばモータ５の回転数を上昇させた場合、導体板６に生じる交番磁界の周波数が上昇するが、この交番磁界によって発生する渦電流は周波数に比例するから、渦電流によって発生する磁界も比例して大きくなり、非磁性板１の永久磁石２、３との間で作用するトルクが上昇する。そのためアーム７がテンションを増加させる方向に回転する。また非磁性板１と導体板６の間隔を狭くした場合、エアギャップが狭められ、磁気回路の磁気抵抗が小さくなってその分磁界が強くなる。従って作用するトルクが増大し、アーム７がテンションを増加させる方向に回転する。またテンション値が大きすぎる場合、全く逆にモータ５の回転数を減少させるか図２に示したモータ１９を回転させて非磁性板１と導体板６の間隔を広くする。すると前記と逆に磁界が小さくなり、トルクが減少してアーム７がテンションを減少させる方向に回転する。
【００３０】
すると、このアーム７の回転によって歯車１１、１２を介してエンコーダ１３が回転するから、コントローラ４０がそれを検出して例えば線材１０にかけるテンションを増加させる場合、繰り出しモータ４１の回転数を減少させるように指示を送る。そのため線材１０の繰り出し速度が遅くなり、巻き取りモータ４３の回転数が一定の場合は線材１０へのテンションが増加し、アーム７は繰り出しモータ４１と巻き取りモータ４３を回転させる前の回動角度に戻る。逆にテンションを減少させる場合、コントローラ４０は繰り出しモータ４１の回転数を増加させ、そのため線材１０の繰り出し速度が早くなってテンションが減少し、やはりアーム７は同様にして元の角度に戻る。
【００３１】
このようにして巻き線作業を行うわけであるが、巻き線作業中も何らかの原因でテンションが変動することがあるが、この場合も全く同様にしてアーム７の角度変化をエンコーダ１３で検出することにより、前記と同様な動作によって線材のテンション値を即座に設定値に戻すことが可能である。
【００３２】
このように巻線機におけるテンション付与方法とテンション装置とを構成することにより、線材へのテンションは、モータ５の回転速度、または非磁性板１と導体板６との間隔の調整で可能となり、非常に簡単、安価な構成にもかかわらず、連続的に広い範囲にわたってテンションが設定可能となる。またそのテンションの調整も、非磁性板と導体板が非接触で機械的な結合が無く、応答性に優れたテンション装置とテンション付与方法を提供することができる。
【００３３】
なお、以上の説明では、磁性体４を接合した非磁性板１をモータ５に直結して回転させるよう説明したが、これは歯車などを用いて間接的２回転駆動するようにしても良く、また同じくアーム７も、導体板６の軸１４から歯車などを介して回動するように構成しても良い。また、非磁性板１と導体板６の間隔の調整手段を、モータ１９とボールネジ２０などを用いてモータ５の支持部材２１を移動させる構成としたが、導体板６を移動させるように構成しても良いことは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
以上記載の如く請求項８及び１、さらに請求項７に記載した本発明によれば、線材へのテンションは、回転手段の回転速度、または非磁性板と導体板との間隔の調整で可能となり、非常に簡単、安価な構成にもかかわらず、連続的に広い範囲にわたってテンションが設定可能である。またそのテンションの調整も、非磁性板と導体板が非接触で機械的な結合が無く、応答性に優れたテンション装置とテンション付与方法を提供することができる。
【００３５】
そして請求項２に記載した本発明によれば、非磁性板に配した永久磁石が作る磁気回路の磁力を大きくでき、導体板に誘起する磁界を大きくして導体板に大きなトルクを生じさせることができるから、広範囲にわたるテンションを付与できるテンション装置を提供できる。
【００３６】
そして請求項３に記載した本発明によれば、導体板を磁性体で構成することにより、導体板に誘起される磁界が大きくなり、導体板に大きなトルクを生じさせることができて広範囲にわたるテンションを付与できるテンション装置を提供できる。
【００３７】
そして請求項４に記載した本発明によれば、非磁性板と導体板の間隔を調整する調整手段を設けたことにより、非磁性板の回転速度だけでなく、非磁性板と導体板の間隔を調整することでテンションを調整することができ、テンションの付与範囲をより大きく設定できるテンション装置を提供できる。
【００３８】
そして請求項５に記載した本発明によれば、導体板の回動角度検出手段を設けたことにより、線材に与えているテンションの変動は、この導体板の回動角度検出手段が検出した角度で検出することができ、それによって容易にテンションの変動に対処可能なテンション装置を提供できる。
【００３９】
そして請求項６に記載した本発明によれば、導体板の回動角度検出手段により検出されたテンションの変動は、コントロール手段によって変更される線材繰り出し速度によって容易に調整することができ、それによって容易にテンションの変動に対処可能なテンション装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示した装置の概略構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態を示した装置の概略側面図である。
【図３】 本発明におけるテンション付与方法を説明するための図である。
【図４】 本発明のテンション付与装置を備えた巻線機の概略構成と制御方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 非磁性板
２ Ｎ極
３ Ｓ極
４ 磁性体
５ モータ
６ 導体板
７ アーム
８、９ 線材ガイド
１０ 線材
１１、１２ 歯車
１３ エンコーダ
１４ 中心軸
１６ 軸
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランスの巻線や各種ボビンへの巻線を行う巻線機における線材へのテンション（張力）装置とテンション付与方法に関し、特に、簡単な構成で幅広いテンション値の設定が行えるようにした巻線機におけるテンション装置とテンション付与方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トランスの巻線や各種ボビンへの巻線を行う巻線機においては、線材に一定のテンション（張力）を与えるテンション装置が用いられている。こういったテンション付与を行う装置としては、例えば特許文献１に、エアーシリンダによるテンション付与部とこれに連結され、張力の変動を検出するダンサーロールとからなり、テンションの変動によりダンサーロールの位置が上下した場合に繰り出しドラムの回転数を調整し、ダンサーロールの位置を元に戻すように制御して線材に一定のテンションを与えるようにした装置が示されている。
【０００３】
また、このようなエアーシリンダとダンサーロールを用いる代わりに特許文献２には、一端を回動自在に、一端に線材のガイドを設けたテンションアームとそのテンションアームの中間に接続したスプリングとからなり、スプリングの張力によって線材に一定のテンションを付与すると共にテンションが変化したとき、アームの回動角度を検出し、線材の繰り出しモータの繰り出し速度を制御してアーム角度が基の角度に戻るようにしてテンションを一定にするようにした装置が示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平４−２９２３７９号公報（図１）
【特許文献２】
特開２０００−１２８４３３公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記特許文献１に示された装置は、テンション値の設定をエアーシリンダのエアー圧を調整する絞り弁の調整でおこなっているため微妙なテンション設定が難しく、また特許文献２に示された装置は、テンションの設定範囲がスプリングの伸張範囲によって決まってしまうため、線材へのテンション設定範囲が限られると共にテンション値の設定範囲を大きく変えたい場合、スプリングを交換する必要があって非常に面倒である。
【０００６】
またこれら特許文献１、２に示された装置では、テンションが変動した場合、ダンサーロールの変位を検出したり、テンションアームの角度の変化を検出して変位を元に戻すよう制御しているが、ダンサーロールやテンションアームの応答が機械的なものであるため、応答遅れによるオーバーシュートやハンチングが発生しやすい。また、これらの装置においては、エアーシリンダやエア源、及びテンション調整モータなどが必要で複雑な構成であり、当然高価にならざるを得ない。
【０００７】
そのため本発明においては、簡単、安価な構成で、幅広いテンション値の設定が行えるようにした巻線機におけるテンション装置とテンション付与方法を提供することが課題である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのため本発明における請求項８は方法発明であって、
線材の繰り出し手段と巻き取り手段の間に掛け渡した線材へテンションを与える方法であって、
円周方向に永久磁石のＮＳ極を交互に配して回転手段に接続した非磁性板と、該非磁性板と所定間隔を有して回動可能に設けられ、先端部に線材ガイドを配したアームを一体に取り付けた導体板とを有し、前記回転手段で非磁性板を回転させて電磁誘導作用で前記導体板に磁界を生じさせ、該磁界と前記永久磁石との間に生じたトルクで前記導体板とアームを回動させて線材にテンションを付与することを特徴とする。
【０００９】
また、この方法発明を実施する装置発明である請求項１は、
巻線機における線材の繰り出し手段と巻き取り手段の間に位置し、前記線材にテンションを与える巻線機におけるテンション装置であって、
円周方向に永久磁石のＮＳ極を交互に配して回転手段に接続した非磁性板と、該非磁性板と所定間隔を有して回動可能に構成され、前記非磁性板の回転による電磁誘導作用で生じた磁界と前記非磁性板に設けた永久磁石との間に生じるトルクで回動する導体板と、線材ガイドを配して前記導体板と一体に回動するアームとで構成され、前記非磁性板の回転によって回動する導体板と一体に回動するアームで線材にテンションを付与することを特徴とする。
【００１０】
またこのようなテンション装置を備えた巻線機は、請求項７に記載したように、
線材の繰り出し手段と、該繰り出し手段から繰り出された線材にテンションを与えるテンション装置と、線材の巻き取り手段とを有する巻線機において、
前記テンション装置を、円周方向に永久磁石のＮＳ極を交互に配して回転手段に接続した非磁性板と、該非磁性板と所定間隔を有して回動可能に構成され、前記非磁性板の回転による電磁誘導作用で生じた磁界と前記非磁性板に設けた永久磁石との間に生じるトルクで回動する導体板と、線材ガイドを配して前記導体板と一体に回動するアームとで構成し、前記非磁性板の回転によって回動する導体板と一体に回動するアームで線材にテンションを付与するようにしたことを特徴とする。
【００１１】
このようにテンション付与方法とテンション装置、及び巻線機とを構成することにより、線材へのテンションは、回転手段の回転速度、または非磁性板と導体板との間隔の調整で可能となる。すなわち、非磁性板の回転によって非磁性板に設けた永久磁石の電磁誘導作用で導体板には磁界が生じ、その磁界と非磁性板に配した永久磁石との間に近づいてくる磁石を遠ざけるように、遠ざかる磁石は近づけるよう作用するトルクが発生する。そのため導体板は非磁性板と同じ方向に回転し、さらにこのトルクは、永久磁石を設けた非磁性板の回転速度（交番磁界の周波数）、及び非磁性板と導体板の間隔（磁気回路の磁気抵抗）に比例するから、導体板と一体に回動するアームによって線材にテンションを付与すると共に、前記したように回転手段の回転速度、または非磁性板と導体板との間隔を調整することで、線材に与えるテンションを調整することができる。そのため本発明に係る巻線機におけるテンション装置とテンション付与方法は、永久磁石を配して回転手段に接続した非磁性板と、該非磁性板と所定間隔を有して回動可能に設けられ、先端部に線材ガイドを配したアームを一体に回動可能に取り付けた導体板という非常に簡単、安価な構成にもかかわらず、連続的に広い範囲にわたってテンションを設定可能であり、かつ、そのテンションの調整も、非磁性板と導体板が非接触で機械的な結合が無く、応答性に優れたテンション装置とテンション付与方法を提供することができる。
【００１２】
そしてこのテンション装置は請求項２に記載したように、
前記非磁性板に磁性板を接合して磁気回路のヨークとしたことを特徴とする。
【００１３】
このようにすることにより、非磁性板に配した永久磁石が作る磁気回路の磁力を大きくでき、導体板に誘起する磁界を大きくして導体板に大きなトルクを生じさせることができるから、広範囲にわたるテンションを付与できるテンション装置を提供できる。
【００１４】
そして請求項３に記載した発明は、
前記導体板が磁性体であることを特徴とする。
【００１５】
このように導体板を構成することにより、導体板に誘起される磁界が大きくなり、導体板に大きなトルクを生じさせることができて広範囲にわたるテンションを付与できるテンション装置を提供できる。
【００１６】
そして請求項４に記載した発明は、
前記非磁性板と導体板の間隔を調整する調整手段を設けたことを特徴とする。
【００１７】
このようにすることにより、非磁性板の回転速度だけでなく、非磁性板と導体板の間隔を調整することでテンションを調整することができ、テンションの付与範囲をより大きく設定できるテンション装置を提供できる。
【００１８】
そして請求項５に記載した発明は、
前記導体板の回動角度検出手段を設けたことを特徴とする。
【００１９】
このようにすることにより、線材に与えているテンションの変動は、この導体板の回動角度検出手段が検出した角度で検出することができ、それによって容易にテンションの変動に対処可能なテンション装置を提供できる。
【００２０】
そして請求項６に記載した発明は、
前記導体板の回動角度検出手段により導体板の回動角度変動を検出したとき、線材繰り出し速度を変更して導体板の回動角度を元に戻すよう制御するコントロール手段を設けたことを特徴とする。
【００２１】
このようにすることにより、導体板の回動角度検出手段により検出されたテンションの変動は、コントロール手段によって変更される線材繰り出し速度によって容易に調整することができ、それによって容易にテンションの変動に対処可能なテンション装置を提供できる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を例示的に詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２３】
図１は本発明の実施の形態を示した装置の概略構成図、図２は本発明の実施の形態を示した装置の概略側面図、図３は本発明におけるテンション付与方法を説明するための図、図４は本発明のテンション付与装置を備えた巻線機の概略構成と制御方法を説明するための図である。
【００２４】
図中１はアルミなどの非磁性体で構成し、円周方向に永久磁石の例えばＮ極２とＳ極３を交互に配列した円盤状の非磁性板、４はこの非磁性板１と同径に形成して非磁性板１に接合し、非磁性板１上の磁極２、３が作る磁気回路のヨークとする鉄などの磁性体、５は接合した非磁性板１と磁性体４を回転させるためのモータ、６は鉄やアルミなどで構成し、非磁性板１と所定間隔を有して回動可能に設けた導体板、７はこの導体板６と一体に回動して先端部に線材ガイド８、９を設けたアーム、１０は線材、１１は導体板６と一体に回動する歯車、１２は歯車１１と噛み合う歯車、１３はアーム７の回動角を検出するためのエンコーダ、１４は導電板の中心軸、１６はモータ５の軸、１７は中心軸１４の軸受け、１８はテンション装置の筐体、１９は軸にボールネジ２０などを有し、モータ５の支持部材２１を図示していないガイドレールに添って左右に移動させて非磁性板１と導体板６の間隔を変更するためのモータ、４０は本発明のテンション装置のコントローラ、４１は繰り出しモータ、４２は線材の繰り出しドラム、４３は巻き取りモータ、４４は巻き取りドラムである。
【００２５】
まず図１、図２に基づき、本発明に係るテンション装置の概略を簡単に説明すると、アルミなどの非磁性体で構成され、円周方向に永久磁石の例えばＮ極２とＳ極３を交互に配列した円盤状の非磁性板１と、この非磁性板１と同径として非磁性板１に接合され、非磁性板１上の磁極２、３が作る磁気回路のヨークとする鉄などの磁性体４とを、支持部材２１で支持されたモータ５の軸１６に取り付けて回転できるようにする。そして、鉄やアルミなどの導体で構成した導体板６の中心軸１４を筐体１８に設けた軸受１７で支持して前記非磁性板１と所定間隔を設けて対向させ、さらにその中心軸１４に線材ガイド８、９を有するアーム７と歯車１１を取り付ける。また歯車１１には、エンコーダ１３の軸に取り付けた歯車１２を噛み合わせてアーム７の回転角を検出できるようにし、またモータ５の支持部材２１は、ボールネジ２０などを軸に取り付けたモータ１９を回転させることで、図示していないガイドレールに添って左右に移動可能にし、非磁性板１と導体板６の間隔を変更できるようにしてある。
【００２６】
最初に本発明のテンション装置の原理を図３により簡単に説明すると、永久磁石２、３を円周方向に交互に配列した非磁性板１をモータ５で回転させ、その非磁性板１と一定間隔で対向させて導体板６を回動自在に設けると、非磁性板１に設けた永久磁石２、３の電磁誘導作用と非磁性板１の回転によって導体板６に交番磁界が発生する。そしてこの交番磁界によって渦電流が生じ、今図３（Ａ）のように永久磁石Ｎ極２、Ｓ極３が位置しているとすると、その渦電流Ｉにより導体板６には非磁性板１側にＮ極が、その逆側にＳ極となる磁界が生じる。そして非磁性板１が回転して逆に図３（Ｂ）のように永久磁石Ｎ極２、Ｓ極３が位置したとすると、その渦電流Ｉにより非磁性板１側にＳ極が、その逆側の導体板６にＮ極となる磁界が生じる。そのためこれら生じた磁界は、近づいてくる磁石を遠ざけるように、遠ざかる磁石は近づけるよう作用するため、非磁性板１と導体板６の間にはトルクが発生し、導体板６は非磁性板１と同じ方向に回転しようとする。そしてこのトルクは、永久磁石２、３を設けた非磁性板１の回転速度（交番磁界の周波数）、及び非磁性板１と導体板６の間隔（磁気回路の磁気抵抗）に比例する。そのため本発明においては、このトルクをテンションとして使用し、さらに線材１０のテンションを検出する検出器を設け、テンションが変動した場合は非磁性板１の回転速度、または非磁性板１と導体板６の間隔を調節し、容易に一定のテンションを線材１０に掛けることができるようにしたものである。
【００２７】
以下図１、図２、図４を用いて更に詳細に本発明を説明すると、モータ５を回転させていない状態で図４に示したように、巻線機における繰り出しドラム４２からアーム７に設けた線材ガイド８、９を介し、線材１０を適当なテンションをかけて巻き取りドラム４４に掛け渡す。この状態ではモータ５が回転していないので、導体板６を回転させる方向のトルクは発生せず、アーム７は線材１０に引っ張られて水平になっている。そして準備が完了すると、コントローラ４０から信号がモータ５に送られてモータ５が回転し、永久磁石２、３を配した非磁性板１の回転によって前記したように導体板６に交番磁界が発生する。そしてこの交番磁界によって渦電流が生じ、導体板６には近づいてくる磁石を遠ざけるように、また遠ざかる磁石を近づけるように作用する磁界が生じる。そのため非磁性板１と導体板６の間には、導体板６を非磁性板１の回転方向と同一方向に回転させるトルクが発生して導体板６が回転する。そして導体板６と一体となったアーム７が、図１に示したように水平方向から導体板６の回転方向に回転し、線材１０にかけられたテンションとトルクが一致したところで停止する。
【００２８】
そのためコントローラ４０は、アーム７の回動角度を歯車１１、１２によって回転したエンコーダ１３の回転角によって捉え、それによって繰り出しドラム４２と巻き取りドラム４４によって線材１０に与えられたテンションとして記憶する。そして次に巻線機におけるコントローラ４０は、線材ガイド８、９に掛け回した線材１０の上流側にある繰り出しモータ４１と下流側にある巻き取りモータ４３とを回転させ、繰り出しドラム４２から線材１０を繰り出すと共に同期して巻き取りドラム４４側で線材１０を巻き取る。そして、このような状態で運転しながらこの線材１０にかかっているテンションを図示していないテンション測定装置で測定し、要求されたテンション値に合うようモータ５の回転速度、または図２に示したモータ１９を回転させて非磁性板１と導体板６の間隔を調整する。
【００２９】
すなわちテンション値が小さい場合、モータ５の回転数を上昇させるか図２に示したモータ１９を回転させて非磁性板１と導体板６の間隔を狭くする。例えばモータ５の回転数を上昇させた場合、導体板６に生じる交番磁界の周波数が上昇するが、この交番磁界によって発生する渦電流は周波数に比例するから、渦電流によって発生する磁界も比例して大きくなり、非磁性板１の永久磁石２、３との間で作用するトルクが上昇する。そのためアーム７がテンションを増加させる方向に回転する。また非磁性板１と導体板６の間隔を狭くした場合、エアギャップが狭められ、磁気回路の磁気抵抗が小さくなってその分磁界が強くなる。従って作用するトルクが増大し、アーム７がテンションを増加させる方向に回転する。またテンション値が大きすぎる場合、全く逆にモータ５の回転数を減少させるか図２に示したモータ１９を回転させて非磁性板１と導体板６の間隔を広くする。すると前記と逆に磁界が小さくなり、トルクが減少してアーム７がテンションを減少させる方向に回転する。
【００３０】
すると、このアーム７の回転によって歯車１１、１２を介してエンコーダ１３が回転するから、コントローラ４０がそれを検出して例えば線材１０にかけるテンションを増加させる場合、繰り出しモータ４１の回転数を減少させるように指示を送る。そのため線材１０の繰り出し速度が遅くなり、巻き取りモータ４３の回転数が一定の場合は線材１０へのテンションが増加し、アーム７は繰り出しモータ４１と巻き取りモータ４３を回転させる前の回動角度に戻る。逆にテンションを減少させる場合、コントローラ４０は繰り出しモータ４１の回転数を増加させ、そのため線材１０の繰り出し速度が早くなってテンションが減少し、やはりアーム７は同様にして元の角度に戻る。
【００３１】
このようにして巻き線作業を行うわけであるが、巻き線作業中も何らかの原因でテンションが変動することがあるが、この場合も全く同様にしてアーム７の角度変化をエンコーダ１３で検出することにより、前記と同様な動作によって線材のテンション値を即座に設定値に戻すことが可能である。
【００３２】
このように巻線機におけるテンション付与方法とテンション装置とを構成することにより、線材へのテンションは、モータ５の回転速度、または非磁性板１と導体板６との間隔の調整で可能となり、非常に簡単、安価な構成にもかかわらず、連続的に広い範囲にわたってテンションが設定可能となる。またそのテンションの調整も、非磁性板と導体板が非接触で機械的な結合が無く、応答性に優れたテンション装置とテンション付与方法を提供することができる。
【００３３】
なお、以上の説明では、磁性体４を接合した非磁性板１をモータ５に直結して回転させるよう説明したが、これは歯車などを用いて間接的２回転駆動するようにしても良く、また同じくアーム７も、導体板６の軸１４から歯車などを介して回動するように構成しても良い。また、非磁性板１と導体板６の間隔の調整手段を、モータ１９とボールネジ２０などを用いてモータ５の支持部材２１を移動させる構成としたが、導体板６を移動させるように構成しても良いことは勿論である。
【００３４】
【発明の効果】
以上記載の如く請求項８及び１、さらに請求項７に記載した本発明によれば、線材へのテンションは、回転手段の回転速度、または非磁性板と導体板との間隔の調整で可能となり、非常に簡単、安価な構成にもかかわらず、連続的に広い範囲にわたってテンションが設定可能である。またそのテンションの調整も、非磁性板と導体板が非接触で機械的な結合が無く、応答性に優れたテンション装置とテンション付与方法を提供することができる。
【００３５】
そして請求項２に記載した本発明によれば、非磁性板に配した永久磁石が作る磁気回路の磁力を大きくでき、導体板に誘起する磁界を大きくして導体板に大きなトルクを生じさせることができるから、広範囲にわたるテンションを付与できるテンション装置を提供できる。
【００３６】
そして請求項３に記載した本発明によれば、導体板を磁性体で構成することにより、導体板に誘起される磁界が大きくなり、導体板に大きなトルクを生じさせることができて広範囲にわたるテンションを付与できるテンション装置を提供できる。
【００３７】
そして請求項４に記載した本発明によれば、非磁性板と導体板の間隔を調整する調整手段を設けたことにより、非磁性板の回転速度だけでなく、非磁性板と導体板の間隔を調整することでテンションを調整することができ、テンションの付与範囲をより大きく設定できるテンション装置を提供できる。
【００３８】
そして請求項５に記載した本発明によれば、導体板の回動角度検出手段を設けたことにより、線材に与えているテンションの変動は、この導体板の回動角度検出手段が検出した角度で検出することができ、それによって容易にテンションの変動に対処可能なテンション装置を提供できる。
【００３９】
そして請求項６に記載した本発明によれば、導体板の回動角度検出手段により検出されたテンションの変動は、コントロール手段によって変更される線材繰り出し速度によって容易に調整することができ、それによって容易にテンションの変動に対処可能なテンション装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態を示した装置の概略構成図である。
【図２】 本発明の実施の形態を示した装置の概略側面図である。
【図３】 本発明におけるテンション付与方法を説明するための図である。
【図４】 本発明のテンション付与装置を備えた巻線機の概略構成と制御方法を説明するための図である。
【符号の説明】
１ 非磁性板
２ Ｎ極
３ Ｓ極
４ 磁性体
５ モータ
６ 導体板
７ アーム
８、９ 線材ガイド
１０ 線材
１１、１２ 歯車
１３ エンコーダ
１４ 中心軸
１６ 軸
Claims (8)
- 巻線機における線材の繰り出し手段と巻き取り手段の間に位置し、前記線材にテンションを与える巻線機におけるテンション装置であって、円周方向に永久磁石のＮＳ極を交互に配して回転手段に接続した非磁性板と、該非磁性板と所定間隔を有して回動可能に構成され、前記非磁性板の回転による電磁誘導作用で生じた磁界と前記非磁性板に設けた永久磁石との間に生じるトルクで回動する導体板と、線材ガイドを配して前記導体板と一体に回動するアームとで構成され、前記非磁性板の回転によって回動する導体板と一体に回動するアームで線材にテンションを付与することを特徴とする巻線機におけるテンション装置。
- 前記非磁性板に磁性板を接合して磁気回路のヨークとしたことを特徴とする請求項１に記載した巻線機におけるテンション装置。
- 前記導体板が磁性体であることを特徴とする請求項１に記載した巻線機におけるテンション装置。
- 前記非磁性板と導体板の間隔を調整する調整手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載した巻線機におけるテンション装置。
- 前記導体板の回動角度検出手段を設けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載した巻線機におけるテンション装置。
- 前記導体板の回動角度検出手段により導体板の回動角度変動を検出したとき、線材繰り出し速度を変更して導体板の回動角度を元に戻すよう制御するコントロール手段を設けたことを特徴とする請求項５に記載した巻線機におけるテンション装置。
- 線材の繰り出し手段と、該繰り出し手段から繰り出された線材にテンションを与えるテンション装置と、線材の巻き取り手段とを有する巻線機において、
前記テンション装置を、円周方向に永久磁石のＮＳ極を交互に配して回転手段に接続した非磁性板と、該非磁性板と所定間隔を有して回動可能に構成され、前記非磁性板の回転による電磁誘導作用で生じた磁界と前記非磁性板に設けた永久磁石との間に生じるトルクで回動する導体板と、線材ガイドを配して前記導体板と一体に回動するアームとで構成し、前記非磁性板の回転によって回動する導体板と一体に回動するアームで線材にテンションを付与するようにしたことを特徴とする巻線機。 - 線材の繰り出し手段と巻き取り手段の間に掛け渡した線材へテンションを与える方法であって、
円周方向に永久磁石のＮＳ極を交互に配して回転手段に接続した非磁性板と、該非磁性板と所定間隔を有して回動可能に設けられ、先端部に線材ガイドを配したアームを一体に取り付けた導体板とを有し、前記回転手段で非磁性板を回転させて電磁誘導作用で前記導体板に磁界を生じさせ、該磁界と前記永久磁石との間に生じたトルクで前記導体板とアームを回動させて線材にテンションを付与することを特徴とするテンション付与方法。
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