JP5894444B2 - テンション装置及びテンション付与方法 - Google Patents

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本発明は、線材供給源から繰出されて巻線機に案内される線材に所定のテンションを付与するテンション装置及びテンション付与方法に関するものである。
従来、コイルを形成する巻線機に備えられるテンション装置として、図８に示すように、線材供給源から繰出された線材２が掛け回される繰出しプーリ３と、基端における回動支点４ａの回りで回動可能なテンションアーム４と、このテンションアーム４の先端に取付けられ繰出しプーリ３から繰出される線材２を通過させた後に転向させて巻線機に導く線材ガイド５と、テンションアーム４の回動支点４ａと線材ガイド５との間の所定位置においてテンションアーム４にその回動角度に応じた弾性力を及ぼす弾性部材６と、テンションアーム４の回動角度を検出するポテンショメータ７と、このポテンショメータ７により検出された回動角度が所定の角度となるように繰出しプーリ３の回転を制御して、その繰出しプーリ３から線材ガイド５を介して図示しない巻線機に向かう線材２の速度を制御する繰出しモータ８と、を備えた装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
ここで、線材２は線材ガイド５を介して巻線機に導かれ、その巻芯に巻回されるけれども、この従来のテンション装置から繰出される線材２の繰出し速度は、テンションアーム４の回動角度が所定の角度となるように繰出しプーリ３の回転が制御され、その線材２の繰出し速度は巻芯への巻取り速度と均衡を保ち、線材２には弾性部材６により弾性力が及ぼされたテンションアーム４により所定のテンションがかかった状態となっている。この状態から、巻芯への線材巻取り速度に変動が生じると、線材２のテンションが変動するが、この変動分は、テンションアーム４が回動角度を変えることにより吸収される。そして、このテンションアーム４の回動角度の変化はポテンショメータ７を介して繰出しプーリ３の回転にフィードバックされるので、直ちにテンションアーム４の回動角度が所定角度となるように、繰出しモータ８により繰出しプーリ３の回転速度が調整され、線材２にかかるテンションは所定値に戻されるとしている。
特開２０００−１２８４３３号公報）
上述したように、図８に示す従来のテンション装置では、線材２のテンションの変動をテンションアーム４が回動角度を変えることにより吸収する。しかし、断面の外径が異なる異径の巻芯、例えば断面形状が長方形であって、その短辺と長辺が著しく異なるような巻芯に対してその線材２を巻線する場合には、巻芯が１回転する間にその巻芯に巻回される線材２の速度は周期的に著しく変動する。すると、その速度の変動を吸収するテンションアーム４の回動角度は著しく増大し又は減少することになる。
即ち、繰出しプーリ３から繰出された線材２が、線材ガイド５において、図８に示すように、テンションアームに対して略直角を成して折曲がるように転向して巻線機に導かれる場合で説明すると、その巻線機における線材２の巻取り速度が高まって単位時間に所定の長さＬ１だけ余計に巻取られる場合には、線材ガイド５もその余計に巻取られる所定の長さＬ１だけ実線矢印で示すように巻線機側に引っ張られて移動することになる。そして、その線材ガイド５が先端に設けられたテンションアーム４は、弾性部材６の弾性力に抗して回動し、その先端における線材ガイド５が所定の長さＬ１だけ移動することを許容することになる。
けれども、巻線機における巻芯に巻取られる線材２の速度の変動が著しく、その速度が一時に著しく上昇した場合には、その線材２に線材ガイド５が勢いよく引っ張られることになり、その線材ガイド５が先端に設けられてその変動を吸収するテンションアーム４の回動がその引っ張られる線材ガイド５の勢いに追従できず、そのテンションアーム４の先端に設けられた線材ガイド５と巻芯との間の線材２に弾性部材６が及ぼす弾性力を越えたテンションが一時的に付与されることになる。
逆に、その巻線機における線材２の巻取り速度が低下して単位時間に所定の長さＬ２だけ巻取られる量が減少する場合には、弾性部材６の弾性力により線材ガイド５はその減少した所定の長さＬ２だけ巻線機から離間する方向に移動することになり、その線材ガイド５が先端に設けられたテンションアーム４は、弾性部材６の弾性力によって回動し、その先端における線材ガイド５が破線矢印で示すように、所定の長さＬ２だけ移動することを許容することになる。
けれども、巻線機における巻芯に巻取られる線材２の速度の変動が著しく、巻線機における巻芯に巻取られる線材２の速度が一時に著しく低下した場合には、その線材２が線材ガイド５を引っ張る力が一時に著しく減少し、その線材ガイド５が先端に設けられてその変動を吸収するテンションアーム４はその慣性力によりその回動が弾性部材６の弾性力によっても追従できず、そのテンションアーム４の先端に設けられた線材ガイド５と巻芯との間の線材２が一時的に緩むようなことが生じる。このため、従来のテンション装置では、巻線機における異径の巻芯に巻回される線材２の速度が著しく変動する場合には、その巻線機に送られる線材２のテンションを一定に保つことが難しいという問題点があった。
本発明の目的は、線材の速度が著しく変動する場合でも、その線材の速度の変動を吸収して、巻線機に送られる線材のテンションを一定に保つことができるテンション装置及びテンション付与方法を提供することにある。
本発明は、線材供給源から繰出された線材が掛け回される繰出しプーリと、繰出しプーリの回転を制御して供給源から引出されて巻線機に向かう線材の速度を制御する繰出し速度制御手段と、繰出しプーリから繰出された線材を転向させる移動可能な第１テンションプーリと、第１テンションプーリにより転向した線材を更に転向させて巻線機に向かわせる移動可能な第２テンションプーリと、第１テンションプーリと第２テンションプーリ間の間隔を拡大するように付勢する付勢手段とを備えたテンション装置である。
その特徴ある構成は、繰出しプーリから第１テンションプーリに向かう線材を転向させて第１テンションプーリにおいて線材を折り返させる第１転向プーリと、第２テンションプーリから巻線機に向かう線材を転向させて第２テンションプーリにおいて線材を折り返させる第２転向プーリとを備え、第１テンションプーリと第２テンションプーリとは、繰出しプーリの回転中心を通過して巻線機に向かう対称軸に対して互いに対称に設けられ、第２テンションプーリから巻線機に向かう線材は、第２転向プーリを経て対称軸上を通過するところにある。
この場合、互いに対称軸に対して線対称を成す一対のテンションアームが基端を中心に回転可能に設けられ、一方のテンションアームの先端に第１テンションプーリが枢支され、他方のテンションアームの先端に第２テンションプーリが枢支され、付勢手段が一対のテンションアームの回動角度に応じた弾性力を一対のテンションアームに及ぼす弾性部材から成り、一対のテンションアームのいずれか一方又は双方の回動角度を検出する回動角度検出手段が設けられ、繰出し速度制御手段は、回動角度検出手段により検出された回動角度が所定の角度となるように繰出しプーリの回転を制御するように構成されることが好ましい。そして、一対のテンションアームの基端に互いに歯合して一対のテンションアームの回動角度を同一にする円板ギヤがそれぞれ取付けられることが更に好ましい。
一方、第１テンションプーリが枢支された第１基台が長手方向に移動可能な第１レールと、第１レールと同軸に又は平行に設けられ第２テンションプーリが枢支された第２基台が長手方向に移動可能な第２レールとを備え、付勢手段が第１及び第２レールに対する第１及び第２基台の位置に応じた弾性力を第１及び第２テンションプーリに及ぼす弾性部材から成り、第１及び第２基台のいずれか一方又は双方の位置を検出する位置検出手段が設けられ、繰出し速度制御手段は、位置検出手段により検出された第１及び第２基台のいずれか一方又は双方の位置が所定の位置となるように繰出しプーリの回転を制御するように構成することもできる。
また、別の本発明は、上記テンション装置を用いて線材供給源から繰出された線材が掛け回された繰出しプーリの回転を制御し、繰出しプーリから繰出されて巻線機に向かう速度が制御された線材に所定のテンションを付与する方法の改良である。
その特徴ある点は、第１テンションプーリと第２テンションプーリに線材を複数回掛け回し、第１及び第２テンションプーリ間の間隔を拡大するように付勢して線材に所定のテンションを付与するところにある。
本発明のテンション装置及びテンション付与方法では、繰出しプーリから繰出された線材を転向させる移動可能な第１テンションプーリと、その第１テンションプーリにより転向した線材を更に転向させて巻線機に向かわせる移動可能な第２テンションプーリとを備える。このため、その第１テンションプーリと第２テンションプーリ間の間隔を拡大するように付勢し、その第１及び第２テンションプーリの双方に線材供給源から繰出される線材を掛け回して滑車のように用いることにより、線材のテンションの変動を吸収する第１及び第２テンションプーリの移動量を従来の１／２や１／４にすることができる。また、第１及び第２テンションプーリの双方に線材を複数回掛け回すようにすれば、その移動量を更に少なくすることもできる。
また、線材のテンションを一定と考えると、滑車の原理により、その線材のテンションに抗して第１テンションプーリと第２テンションプーリ間の間隔を拡大するように付勢する力は２倍や４倍のように必要になり、そのように第１テンションプーリと第２テンションプーリ間の間隔を拡大するように付勢する弾性部材は従来のものより２倍や４倍やそれを越えた弾性力を有するものを用いことになる。けれども、弾性部材の弾性力を増加させると、第１及び第２テンションプーリが移動する加速度を大きくすることになり、巻線機に巻取られる線材の速度変動に伴って移動する第１及び第２テンションプーリの追従を早めることができる。
このように、線材の速度の変動を吸収する第１及び第２テンションプーリの移動量を従来より半減等にさせるとともに、それを移動させる弾性部材の弾性力をも倍増等にさせているので、異径の巻芯を比較的高速で回転させて巻線しても、その巻線速度に第１及び第２テンションプーリの移動を確実に追従させることができる。よって、巻線機に送られる線材のテンションを一定に保つことができる。
本発明の実施形態におけるテンション装置を示す斜視図である。 そのテンション装置の正面図である。 そのテンション装置の断面図である。 そのテンションローラの動きを示す要部拡大図である。 その転向プーリが無い場合のテンションローラの動きを示す図４に対応する図である。 そのテンションローラに線材が二重に掛け回された図４に対応する図である。 本発明の別のテンション装置を示す図２に対応する正面図である。 従来のテンション装置を示す図２に対応する正面図である。
次に、本発明を実施するための形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１〜図３に、本発明におけるテンション装置２０を示す。このテンション装置２０は巻線機１０と共に用いられ、線材供給源１２から導かれた線材１１に所定のテンションを付与し、この線材１１を巻線機１０におけるコイルボビン等の巻芯１０ａに導くものである。この実施の形態における線材１１は電機部品に使用されるコイルを形成するための断面が円形又は方形を成す被覆銅線であって、巻線機１０にあっては、その被覆銅線から成る線材１１を巻回することによりコイルを形成するものである。
テンション装置２０のケーシング２１の正面には、線材供給源であるリール１２（図２）から導かれた線材１１が挿通される線材ガイド２２と、その線材ガイド２２を通過した線材１１を引き回す複数のガイドプーリ２３ａ〜２３ｅと、比較的大径の繰出しプーリ２４が設けられる。そして、複数のガイドプーリ２３ａ〜２３ｅは、線材ガイド２２を通過した線材１１を引き回して、その線材１１を繰出しプーリ２４に掛け回すようにケーシング２１の正面に配設される。
線材１１が巻付けられた繰出しプーリ２４の回転軸２４ａは、ケーシング２１内に収容された繰出し制御手段である繰出し制御モータ２６に直結される。この繰出し制御モータ２６は、図示されないコントローラによりその回転速度が制御される。これにより、繰出し速度制御手段である繰出し制御モータ２６は、繰出しプーリ２４の回転を制御して線材供給源であるリール１２から引出されて巻線機１０に向かう線材１１の速度を制御するように構成される。
また、本発明のテンション装置２０は、繰出しプーリ２４から繰出された線材１１を転向させる移動可能な第１テンションプーリ２７と、その第１テンションプーリ２７により転向した線材１１を更に転向させて巻線機１０に向かわせる移動可能な第２テンションプーリ２８とを備える。この実施の形態では、第１及び第２テンションプーリ２７，２８は、一対のテンションアーム３１，３２を介して移動可能に設けられる場合を示す。
即ち、ケーシング２１の正面には、繰出しプーリ２４の回転中心を通過して巻線機１０に向かう軸を対称軸Ｔとして一対のテンションアーム３１，３２が設けられる。この一対のテンションアーム３１，３２は、繰出しプーリ２４より巻線機１０側にあって、その対称軸Ｔに対して対称に設けられ、繰出しプーリ２４側における基端は回動軸３１ａ，３２ａを支点としてそれぞれが回動可能に構成される。そして、一方のテンションアーム３１の先端に第１テンションプーリ２７が枢支され、他方のテンションアーム３２の先端に第２テンションプーリ２８が枢支される。これにより、一対のテンションアーム３１，３２が回動軸３１ａ，３２ａを支点としてそれぞれ回動すると、それらの先端に枢支された第１及び第２テンションプーリ２７，２８は円弧状に移動することになり、このように第１及び第２テンションプーリ２７，２８は、一対のテンションアーム３１，３２を介して移動可能に設けられる。
また、ケーシング２１の内部であって、一対のテンションアーム３１，３２の基端を支持する回動軸３１ａ，３２ａには、互いに歯合する同形同大の円板ギヤ３１ｂ，３２ｂがそれぞれ取付けられる。この円板ギヤ３１ｂ，３２ｂは、その外周において互いに歯合することにより一対のテンションアーム３１，３２の回動角度を同一にするように構成される。そして、このケーシング２１内には、一対のテンションアーム３１，３２の基端を支持する回動軸３１ａ，３２ａの回動角度を検出するポテンショメータ１３が収容される。このポテンショメータ１３は、一対のテンションアーム３１，３２のいずれか一方に取付けられ、そのテンションアーム３１，３２の回動角度をこのポテンショメータ１３により検出するように構成される。
また、本発明のテンション装置２０は、第１テンションプーリ２７と第２テンションプーリ２８間の間隔を拡大するように付勢する付勢手段が設けられる。一対のテンションアーム３１，３２を介して第１及び第２テンションプーリ２７，２８が移動可能に設けられる、この実施の形態では、付勢手段は一対のテンションアーム３１，３２の回動角度に応じた弾性力を一対のテンションアーム３１，３２に及ぼす弾性部材３３，３４から成る場合を示す。具体的に、一対のテンションアーム３１，３２の基端と先端の間の所定位置に取付けブラケット３１ｃ，３２ｃがそれぞれ取付けられ、そのブラケット３１ｃ，３２ｃに弾性部材であるコイルスプリング３３，３４の一端がワイヤ３３ａ，３４ａを介して取付けられる。この一対のコイルスプリング３３，３４は、繰出しプーリ２４を挟み、かつ一対のテンションアーム３１，３２の対称軸Ｔに平行に設けられる。また、コイルスプリング３３，３４の一端に設けられたワイヤ３３ａ，３４ａを転向させる転向プーリ３６，３７が取付けブラケット３１ｃ，３２ｃより外側のケーシング２１の表面の対称位置にそれぞれ設けられる。
この弾性部材であるコイルスプリング３３，３４は取付けブラケット３１ｃ，３２ｃより外側に設けられた転向プーリ３６，３７により転向するワイヤ３３ａ，３４ａを介して一対のテンションアーム３１，３２をそれぞれ外側に引っ張る。このため、この弾性部材３３，３４は、一対のテンションアーム３１，３２先端における第１及び第２テンションプーリ２７，２８間の間隔を拡大させる方向の弾性力を一対のテンションアーム３１，３２の双方にそれぞれ与えることになる。そして、同形同大であって弾性係数が同一のコイルスプリング３３，３４を用いることによりその一対のテンションアーム３１，３２の双方に与えられる弾性力を同一とするものである。即ち、このコイルスプリング３３，３４は、一対のテンションアーム３１，３２の先端に枢支された第１及び第２テンションプーリ２７，２８間の間隔を拡大させる方向であって、かつ同一の弾性力を一対のテンションアーム３１，３２の双方に与えるものとなる。
一方、この弾性部材であるコイルスプリング３３，３４の他端は、移動部材３８，３９に固定される。この移動部材３８，３９はコイルスプリング３３，３４に平行に設けられた雄ねじ４１，４２に螺合しており、この雄ねじ４１，４２の回転にしたがって、ガイド軸４３，４４に沿って移動するように構成される。雄ねじ４１，４２には、操作リング４１ａ，４２ａが端部に形成される。この操作リング４１ａ、４２ａを把持して回転させることにより、雄ねじ４１，４２を回転可能に構成され、雄ねじ４１，４２の回転により移動部材３８，３９に固定されたコイルスプリング３３，３４の他端の位置は調節可能になっている。そして、その他端を移動調整することにより、このコイルスプリング３３，３４が一対のテンションアーム３１，３２に与える弾性力を調整可能に構成される。
一対のテンションアーム３１，３２の回動角度を検出する回動角度検出手段であるポテンショメータ１３の検出出力は図示しないコントローラの制御入力に接続され、コントローラは、回動角度検出手段により検出された回動角度が所定の角度となるように繰出し速度制御手段である繰出し制御モータ２６を制御して、繰出しプーリ２４の回転を調整するように構成される。
更に、テンション装置２０のケーシング２１の正面には、繰出しプーリ２４から第１テンションプーリ２７に向かう線材１１を転向させて第１テンションプーリ２７において線材１１を折り返させる第１転向プーリ４６と、第２テンションプーリ２８から巻線機１０に向かう線材１１を転向させて第２テンションプーリ２８において線材１１を折り返させる第２転向プーリ４７が設けられる。この第１及び第２転向プーリ４６，４７は、一対のテンションアーム３１，３２の先端に設けられた第１及び第２テンションプーリ２７，２８間を結ぶ線を境に、第１転向プーリ４６がそのケーシング２１の表面の繰出しプーリ２４側に設けられ、第２転向プーリ４７がそのケーシング２１の表面の巻線機１０側に設けられる。
そして、線材供給源１２から繰出されて繰出しプーリ２４に掛け回された線材１１は、第１転向プーリ４６により一方のテンションアーム３１先端の第１テンションプーリ２７に案内されて掛け回され、その後に他方のテンションアーム３２の先端に設けられた第２テンションプーリ２８に更に掛け回される。このようにして、線材１１は一対のテンションアーム３１，３２に設けられた第１及び第２テンションプーリ２７，２８の双方に掛け回し可能に構成される。そして、他方のテンションアーム３２先端の第２テンションプーリ２８から繰出される線材１１は第２転向プーリ４７により転向して巻線機１０に案内され、巻線機におけるガイドローラ１０ｂ，１０ｃを通過した後に、その巻芯１０ａの外周に巻付けられることになる。
次に、上記テンション装置を用いた本発明の巻線用線材へのテンション付与方法について説明する。
上記テンション装置２０を用いると、線材供給源１２からの線材１１は、このテンション装置２０を経て巻線機１０に導かれ、その回転する巻芯１０ａの外周に巻付けられることになる。そのような線材１１に所定のテンションを付与する本発明の方法は、線材供給源１２から繰出された線材１１が掛け回された繰出しプーリ２４の回転を制御し、その繰出しプーリ２４から繰出されて巻線機１０に向かう速度が制御された線材１１に所定のテンションを付与する方法である。そして、その特徴ある点は、繰出しプーリ２４から繰出された線材１１を掛け回して転向させる移動可能な第１テンションプーリ２７と、第１テンションプーリ２７により転向した線材１１を掛け回して更に転向させて巻線機１０に向かわせる移動可能な第２テンションプーリ２８との間隔を拡大するように付勢することにより、その線材１１に所定のテンションを付与するところにある。
即ち、繰出しプーリ２４からの線材１１の繰出し速度（繰出し量）は、巻芯１０ａへの線材１１巻取り速度（巻取り量）と均衡を保つように繰出し制御モータ２６の回転速度により制御され、第１及び第２テンションプーリ２７，２８が先端に設けられた一対のテンションアーム３１，３２は、それぞれ所定の回動角度に保持される。これにより、線材１１には一対のテンションアーム３１，３２の回動角度に従って弾性部材であるコイルスプリング３３，３４の弾性力が作用し、この弾性力に基づく所定のテンションが線材１１に付与されることになる。このとき、一対のテンションアーム３１，３２の基端に互いに歯合する円板ギヤ３１ｂ，３２ｂをそれぞれ取付けたので、一対のテンションアーム３１，３２の回動角度は常に同一となり、その回動角度に応じた弾性力を一対のテンションアーム３１，３２に及ぼすことができる。
一方、巻線機１０において、外径が異径の巻芯１０ａに巻線をする場合、例えば断面形状が長方形であって、その短辺と長辺が著しく異なるような巻芯１０ａに対して巻線を行う場合には、巻芯１０ａが１回転する間にその巻芯１０ａに巻取られる線材１１の巻取り速度は周期的に著しく変動する。このような巻芯１０ａへの線材１１巻取り速度（巻取り量）が変化すると、線材１１にかかるテンションが変動し、このようなテンション変動があると、その線材１１が掛け回された第１及び第２テンションプーリ２７，２８が引っ張られ又は緩められ、これに従ってそれらが先端に設けられた一対のテンションアーム３１，３２の回動角度が変化する。これにより、テンションの変動分は、一対のテンションアーム３１，３２の回動角度の変化によって吸収され、線材１１のテンションが変動することを防止する。
ここで、本発明では、一対のテンションアーム３１，３２を設け、それらの先端に第１及び第２テンションプーリ２７，２８を枢支する。このため、その第１及び第２テンションプーリ２７，２８の双方に線材供給源１２から繰出される線材１１を掛け回し、滑車のように用いられている。このため、線材１１のテンションの変動を吸収する第１及び第２テンションプーリ２７，２８の移動量、即ち、一対のテンションアーム３１，３２の回動角度は従来の１／２や１／４のように減少させることができる。
図４に詳しく示すように、この実施の形態では、繰出しプーリ２４から第１テンションプーリ２７に向かう線材１１を第１転向プーリ４６により転向させて第１テンションプーリ２７においてその線材１１を折り返させている。また、第２テンションプーリ２８から巻線機１０に向かう線材１１を第２転向プーリ４７により転向させて第２テンションプーリ２８においてその線材１１を再び折り返させている。このため、第１及び第２テンションプーリ２７，２８において線材１１がクランク状に折曲がるように転向する場合（図５）に比較して、線材１１のテンションの変動を吸収する第１及び第２テンションプーリ２７，２８の移動量、即ち、一対のテンションアーム３１，３２の回動角度を従来の約１／４とすることができる。
具体的に説明すると、繰出しプーリ２４から繰出された線材１１が、例えば、巻線機１０における線材１１の巻取り速度が高まって単位時間に所定の長さＬ１だけ余計に巻取られる場合には、その線材１１は第１及び第２テンションプーリ２７，２８の双方に掛け回されているので、その第１及び第２テンションプーリ２７，２８に掛け回された線材１１をその部分において、それぞれその長さＬ１の約１／２ずつ余計に線材１１を繰出せば良いことになる。ここで、線材１１は第１及び第２テンションプーリ２７，２８において折返すように転向しているので、第１及び第２テンションプーリ２７，２８はその長さＬ１の約１／４だけ折り返された線材１１方向に移動することにより、その第１及び第２テンションプーリ２７，２８に掛け回された線材１１は、それぞれその長さＬ１の約１／２ずつ余計に繰出されることになる。即ち、第１及び第２テンションプーリ２７，２８がその長さＬ１の約１／４だけ互いに近づくと、第１及び第２テンションプーリ２７，２８の双方の移動量の和はＬ１／２となる。そして、第１及び第２転向プーリ４６，４７により第１及び第２テンションプーリ２７，２８に線材１１がそれぞれ折り返されているので、繰出しプーリ２４からの新たな線材１１の繰出しが無いとすると、第２転向プーリ４７から巻線機１０に向かう線材１１の量はその倍となる。このため、結果的に、その余計に巻取られる所定の長さＬ１だけその線材１１は、第２転向プーリ４７から巻線機側に向かって引っ張られて余計に繰出されるのである。
よって、第１及び第２転向プーリ４６，４７により第１及び第２テンションプーリ２７，２８に線材１１が折り返されている場合、第１及び第２テンションプーリ２７，２８の移動量の４倍の長さの線材１１を第２転向プーリ４７から巻線機側に向かって繰り出すことができる。そして、その第１及び第２テンションプーリ２７，２８が先端に設けられたテンションアーム３１，３２は、弾性部材３３，３４の弾性力に抗して回動し、その先端における第１及び第２テンションプーリ２７，２８がその長さＬの１／４だけ互いに近づくことを許容することになる。
逆に、その巻線機１０における線材１１の巻取り速度が低下して単位時間に所定の長さＬ２だけ巻取られる量が減少する場合には、弾性部材３３，３４の弾性力により、第１及び第２テンションプーリ２７，２８はその長さＬ２の約１／４だけ互いに離間する。第１及び第２転向プーリ４６，４７により第１及び第２テンションプーリ２７，２８に線材１１が折り返されている場合、繰出しプーリ２４からの新たな線材１１の繰出しが無いとすると、第１及び第２テンションプーリ２７，２８の移動量の４倍の長さの線材１１を第２転向プーリ４７から繰出しプーリ２４側に引き戻すことができる。このため、その単位時間に所定の長さＬ２だけ巻取られる量の減少を、第１及び第２テンションプーリ２７，２８がその長さＬ２の約１／４だけ互いに離間することにより、巻取りが減少した所定の長さＬ２を吸収することができる。
このように、本発明では、線材１１のテンションの変動を吸収する第１及び第２テンションプーリ２７，２８の移動量を従来より軽減させることができるので、異径の巻芯１０ａを比較的高速で回転させて巻線しても、その巻線速度に、第１及び第２テンションプーリ２７，２８が先端に設けられた一対のテンションアーム３１，３２の回動を確実に追従させることができる。そして、一対のテンションアーム３１，３２の回動角度の変化はポテンショメータ１３により検出され、繰出し制御手段である図示しないコントローラにフィードバックされる。このようなフィードバックを受けたコントローラは、一対のテンションアーム３１，３２の回動角度が所定角度に戻るように、繰出し制御モータ２６の回転速度を制御し、繰出しプーリ２４からの線材１１繰出し速度を、巻芯１０ａへの巻取り速度と均衡させる。これにより、一対のテンションアーム３１，３２の回動角度は所定角度に復帰し、線材１１にかかるテンションを所定の値に戻すことができる。
また、一対のテンションアーム３１，３２に設けられた第１テンションプーリ２７の双方に線材１１を掛け回すので、線材１１のテンションを一定と考えると、滑車の原理により、その線材１１のテンションに抗して一対のテンションアーム３１，３２を引っ張る力は２倍や４倍必要になり、そのように一対のテンションアーム３１，３２を引っ張る弾性部材であるコイルスプリング３３，３４は従来のものより２倍や４倍の弾性力を有するものを用いことになる。けれども、このようなコイルスプリング３３，３４の弾性力を増加させると、一対のテンションアーム３１，３２の角加速度を大きくすることになり、テンション変動に伴う一対のテンションアーム３１，３２の追従を早くすることができる。よって、異径の巻芯１０ａを比較的高速で回転させて巻線しても、その巻線速度に一対のテンションアーム３１，３２の回動を確実に追従させることができ、巻線機１０に送られる線材１１のテンションを常に一定に保つことが可能となる。
また、一対のテンションアーム３１，３２からの線材１１に作用するテンションを変化させたい場合には、雄ねじ４１，４２に形成された操作リング４１ａ，４２ａを把持して回転させて移動部材３８，３９を移動させ、弾性部材であるコイルスプリング３３，３４の他端における固定位置を調節する。これにより、一対のテンションアーム３１，３２を所定の回動角度としたときの弾性部材であるコイルスプリング３３，３４の長さを変化させることができ、弾性部材であるコイルスプリング３３，３４から一対のテンションアーム３１，３２に及ぼされる弾性力を調整できるので、線材１１に作用するテンションを所望のものにできる。
このように本発明によれば、巻線作業中における線材１１の巻取り速度の変動が著しく大きな場合であっても、この速度変動は一対のテンションアーム３１，３２の先端に設けられた第１及び第２テンションプーリ２７，２８に分散させて移動させることにより過渡的に吸収されるので、異径の巻芯１０ａを比較的高速で回転させて巻線しても、その巻線速度に一対のテンションアーム３１，３２の回動を確実に追従させることができる。それとともに、この第１及び第２テンションプーリ２７，２８の移動に伴う一対のテンションアーム３１，３２の回動角度の変化は、線材１１を繰出す繰出しプーリ２４の回転へとフィードバックされることから、線材１１の繰出し速度を巻線速度に追従させることができ、これにより線材１１のテンションは所定の値に正確に復帰させられる。したがって、巻線機１０に送られる線材１１のテンションを常に一定に保つことができる。
なお、上述した実施の形態では、第１及び第２転向プーリ４６，４７を用い、第１及び第２テンションプーリ２７，２８においてその線材１１を折り返させ、線材１１のテンションの変動を吸収する第１及び第２テンションプーリ２７，２８の移動量、即ち、一対のテンションアーム３１，３２の回動角度を従来の約１／４とする場合を説明した。けれども、第１及び第２テンションプーリ２７，２８の移動量を従来の１／２程度に減ずれば足りるようであるならば、この第１及び第２転向プーリ４６，４７は必ずしも必要としない。第１及び第２転向プーリ４６，４７を用いない場合を図５に示す。図５におけるテンション装置２０では、第１及び第２テンションプーリ２７，２８において、繰出しプーリ２４から巻線機１０に向かう線材１１をクランク状に折曲がるように転向させている。すると、線材１１のテンションの変動を吸収する第１及び第２テンションプーリ２７，２８の移動量、即ち、一対のテンションアーム３１，３２の回動角度を従来の１／２とすることができる。
具体的に説明すると、繰出しプーリ２４から繰出された線材１１が、例えば、巻線機１０における線材１１の巻取り速度が高まって単位時間に所定の長さＬ１だけ余計に巻取られる場合には、第１及び第２テンションプーリ２７，２８がその長さＬ１の約１／２だけ実線矢印で示すように互いに近づく。すると、第１及び第２テンションプーリ２７，２８の双方の移動量の和はＬ１となる。そして、第１及び第２テンションプーリ２７，２８において、繰出しプーリ２４から巻線機１０に向かう線材１１をクランク状に折曲がるように転向させているので、繰出しプーリ２４からの新たな線材１１の繰出しが無いとすると、第２テンションプーリ２８から直接巻線機１０に向かう線材１１の量は、第１及び第２テンションプーリ２７，２８の双方の移動量の和であるＬ１となる。このため、結果的に、その余計に巻取られる所定の長さＬ１だけその線材１１は、第２テンションプーリ２８から直接巻線機１０に向かって余計に繰出されることになる。
逆に、繰出しプーリ２４から繰出された線材１１が、例えば、巻線機１０における線材１１の巻取り速度が低下して単位時間に所定の長さＬ２だけ巻取られる量が減少する場合には、第１及び第２テンションプーリ２７，２８がその長さＬ２の約１／２だけ破線矢印で示すように互いに遠ざかる。すると、第１及び第２テンションプーリ２７，２８の双方の移動量の和はＬ２となる。そして、第１及び第２テンションプーリ２７，２８において、繰出しプーリ２４から巻線機１０に向かう線材１１をクランク状に折曲がるように転向させているので、繰出しプーリ２４からの新たな線材１１の繰出しが無いとすると、第２テンションプーリ２８から繰出しプーリ２４に向かって引き戻される線材１１の量は、第１及び第２テンションプーリ２７，２８の双方の移動量の和であるＬ２となる。このため、結果的に、巻取られる量の減少である所定の長さＬ２だけその線材１１は、第２テンションプーリ２８から繰出される量が減少することになる。即ち、第１及び第２テンションプーリ２７，２８において、繰出しプーリ２４から巻線機１０に向かう線材１１をクランク状に折曲がるように転向させている場合、第１及び第２テンションプーリ２７，２８の移動量の２倍の長さの線材１１を巻線機１０に向かって繰出し又は引き戻すことができるのである。
一方、一対のテンションアーム３１，３２の回動角度が従来の約１／４でも足りない場合には、第１及び第２テンションプーリ２７，２８に線材１１を複数回掛け回すようにしても良い。第１及び第２テンションプーリ２７，２８に線材１１を２回掛け回す場合を図６に示す。図６におけるテンション装置２０では、第１及び第２テンションプーリ２７，２８において線材１１が２回掛け回されているものとし、このように２回掛け回すと、滑車の原理により、線材１１が１回掛け回された図４に示す場合の更に倍に減じることができる。ここで、図４では１／４に減じていたので、図６に示す場合では１／８となって、線材１１のテンションの変動を吸収する第１及び第２テンションプーリ２７，２８の移動量、即ち、一対のテンションアーム３１，３２の回動角度を従来の１／８とすることができる。
また、上述した実施の形態では、一対のテンションアーム３１，３２の先端に第１及び第２テンションプーリ２７，２８が枢支される場合を説明したけれども、付勢手段により第１テンションプーリ２７と第２テンションプーリ２８間の間隔を拡大するように付勢し得る限り、この一対のテンションアーム３１，３２は必ずしも必要としない。
例えば、このようなテンションアーム３１，３２に代えて、図７に示すように、第１テンションプーリ２７が枢支された第１基台５１が長手方向に移動可能な第１レール５２と、その第１レール５２と同軸に又は平行に設けられ第２テンションプーリ２８が枢支された第２基台５３が長手方向に移動可能な第２レール５４とを備えるようにしても良い。この場合、付勢手段は第１及び第２レール５４に対する第１及び第２基台５３の位置に応じた弾性力を第１及び第２テンションプーリ２８に及ぼす弾性部材３３，３４であることが好ましく、第１及び第２基台５１，５３のいずれか一方又は双方の位置を検出する位置検出手段としては、その第１及び第２レール５２，５４に沿った直線上の位置を検出するリニアポテンショメータ１３が用いられることになる。
このように、テンションアーム３１，３２に代えて、第１及び第２レール５２，５４を用いたとしてても、巻線作業中における線材１１の巻取り速度の変動は、その第１及び第２レール５２，５４に沿って移動する第１及び第２テンションプーリ２７，２８に分散させて移動させることにより過渡的に吸収することができる。このため、異径の巻芯１０ａを比較的高速で回転させて巻線しても、その巻線速度に第１及び第２テンションプーリ２７，２８の移動を確実に追従させることができる。それとともに、位置検出手段であるリニアポテンショメータ１３により検出された第１及び第２基台５１，５３のいずれか一方又は双方の位置が所定の位置となるように繰出しプーリ２４の回転を制御することにより、この第１及び第２テンションプーリ２７，２８の移動に伴う位置の変化は、線材１１を繰出す繰出しプーリ２４の回転へとフィードバックされることになる。すると、線材１１の繰出し速度を巻線速度に追従させることができ、これにより線材１１のテンションは所定の値に正確に復帰させられる。したがって、巻線機１０に送られる線材１１のテンションを常に一定に保つことができる。
また、上述した実施の形態では、第１テンションプーリ２７と第２テンションプーリ２８間の間隔を拡大するように付勢する付勢手段である弾性部材がコイルスプリングである場合を例示したけれども、エア圧等の流体圧によりロッドを没入又は突出させる方向に付勢するような流体圧シリンダを、その付勢手段である弾性部材として用いても良い。このような流体圧シリンダを弾性部材として用いた場合において、その弾性力を変更したい場合には、そのシリンダにおける圧縮エア等の流体圧力を変更することにより、比較的容易にその弾性力を変更することができる。
また、上述した実施の形態では、繰出しプーリ２４の回転を制御して線材１１の速度を制御する繰出し速度制御手段が、その繰出しプーリ２４を直接的に回転させる繰出し制御モータである場合を説明したけれども、この繰出し速度制御手段は、巻線機１０に巻取られる線材１１により回転する繰出しプーリ２４の回転を制限するブレーキ装置であっても良い。
更に、上述した実施の形態では、断面が円形又は方形を成す被覆銅線から成る線材１１と、その被覆銅線から成る線材１１を巻回することによりコイルを形成する巻線機１０を用いて説明したけれども、図示しないが、線材１１は、糸のように長く連続するものである限り、長尺のフィルムであっても良い。この長尺のフィルムである線材１１を巻取る場合の巻線機１０としては、金属が蒸着されたフィルムを巻取って、コンデンサを形成するようなものが挙げられる。
１０ 巻線機
１１ 線材
１２ 線材供給源
１３ ポテンショメータ（回動角度検出手段）
２０ テンション装置
２４ 繰出しプーリ
２６ 繰出し制御モータ（繰出し速度制御手段）
２７ 第１テンションプーリ
２８ 第２テンションプーリ
３１，３２ テンションアーム
３１ｂ，３２ｂ 円板ギヤ
３３，３４ コイルスプリング（付勢手段）
４６ 第１転向プーリ
４７ 第２転向プーリ
５１ 第１基台
５２ 第１レール
５３ 第２基台
５４ 第２レール

Claims (5)

  1. 線材供給源(12)から繰出された線材(11)が掛け回される繰出しプーリ(24)と、
    前記繰出しプーリ(24)の回転を制御して前記線材供給源(12)から引出されて巻線機(10)に向かう前記線材(11)の速度を制御する繰出し速度制御手段(26)と、
    前記繰出しプーリ(24)から繰出された前記線材(11)を転向させる移動可能な第１テンションプーリ(27)と、
    前記第１テンションプーリ(27)により転向した前記線材(11)を更に転向させて前記巻線機(10)に向かわせる移動可能な第２テンションプーリ(28)と、
    前記第１テンションプーリ(27)と前記第２テンションプーリ(28)間の間隔を拡大するように付勢する付勢手段(33,34)と、
    前記繰出しプーリ(24)から前記第１テンションプーリ(27)に向かう前記線材(11)を転向させて前記第１テンションプーリ(27)において前記線材(11)を折り返させる第１転向プーリ(46)と、
    前記第２テンションプーリ(28)から前記巻線機(10)に向かう前記線材(11)を転向させて前記第２テンションプーリ(28)において前記線材(11)を折り返させる第２転向プーリ(47)と
    を備え、
    前記第１テンションプーリ(27)と前記第２テンションプーリ(28)とは、前記繰出しプーリ(24)の回転中心を通過して前記巻線機(10)に向かう対称軸(T)に対して互いに対称に設けられ、
    前記第２テンションプーリ(28)から前記巻線機(10)に向かう前記線材(11)は、前記第２転向プーリ(47)を経て前記対称軸(T)上を通過する
    ことを特徴とするテンション装置。
  2. 互いに対称軸(T)に対して線対称を成す一対のテンションアーム(31,32)が基端を中心に回転可能に設けられ、
    一方のテンションアーム(31)の先端に第１テンションプーリ(27)が枢支され、
    他方のテンションアーム(32)の先端に第２テンションプーリ(28)が枢支され、
    付勢手段が前記一対のテンションアーム(31,32)の回動角度に応じた弾性力を前記一対のテンションアーム(31,32)に及ぼす弾性部材(33,34)から成り、
    前記一対のテンションアーム(31,32)のいずれか一方又は双方の回動角度を検出する回動角度検出手段(13)が設けられ、
    繰出し速度制御手段(26)は、前記回動角度検出手段(13)により検出された回動角度が所定の角度となるように繰出しプーリ(24)の回転を制御するように構成された、
    請求項１記載のテンション装置。
  3. 一対のテンションアーム(31,32)の基端に互いに歯合して前記一対のテンションアーム(31,32)の回動角度を同一にする円板ギヤ(31b,32b)がそれぞれ取付けられた請求項２記載のテンション装置。
  4. 第１テンションプーリ(27)が枢支された第１基台(51)が長手方向に移動可能な第１レール(52)と、
    前記第１レール(52)と同軸に又は平行に設けられ第２テンションプーリ(28)が枢支された第２基台(53)が長手方向に移動可能な第２レール(54)とを備え、
    付勢手段が前記第１及び第２レール(52,54)に対する前記第１及び第２基台(51,53)の位置に応じた弾性力を前記第１及び第２テンションプーリ(27,28)に及ぼす弾性部材(33,34)から成り、
    前記第１及び第２基台(512,53)のいずれか一方又は双方の位置を検出する位置検出手段(13)が設けられ、
    繰出し速度制御手段(26)は、前記位置検出手段(13)により検出された前記第１及び第２基台(51,53)のいずれか一方又は双方の位置が所定の位置となるように繰出しプーリ(24)の回転を制御するように構成された、
    請求項１記載のテンション装置。
  5. 請求項１記載のテンション装置を用いて線材供給源(12)から繰出された線材(11)が掛け回された繰出しプーリ(24)の回転を制御し、前記繰出しプーリ(24)から繰出されて巻線機(10)に向かう速度が制御された前記線材(11)に所定のテンションを付与する方法であって、
    第１テンションプーリ(27)と第２テンションプーリ(28)に前記線材(11)を複数回掛け回し、
    前記第１及び第２テンションプーリ(27,28)間の間隔を拡大するように付勢して前記線材(11)に所定のテンションを付与する
    ことを特徴とする巻線用線材のテンション付与方法。
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