JPH0656346A

JPH0656346A - 線材のテンション制御装置

Info

Publication number: JPH0656346A
Application number: JP22928692A
Authority: JP
Inventors: Junichi Sakamoto; 純一坂本; Takashi Shoji; 孝東海林
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1992-08-05
Filing date: 1992-08-05
Publication date: 1994-03-01

Abstract

(57)【要約】【目的】線速が高速になっても所定のテンションで積極
的に線材を供給することができる。【構成】線材Ｗにテンションを与えて被供給部に供給す
るための線材Ｗのテンション制御装置１０であり、線材
Ｗに加わるテンションを検出する検出部４０と、検出部
４０で得られたテンションに関する検出信号ＤＳに基い
て指令信号を出す調整部４２と、調整部４２の指令信号
ＩＳにより所定のテンションを線材Ｗに加えて線材Ｗを
被供給部へ供給する操作部４４とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、線材のテンション制御
装置に関し、特にたとえば巻線装置等により線材を偏向
ヨークのような対象部材に巻き付ける際に、線材をある
テンションで供給することができる線材のテンション制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の線材のテンション制御装置は、た
とえばブラウン管に装着して電子線を偏向する偏向ヨー
クに線材を巻く時に使用する。このような線材のテンシ
ョン制御装置は、線材の供給側だけでテンションを制御
する。このテンション制御装置では、加わるテンション
の大きさに応じて、線材に対して直接的にもしくは間接
的にブレーキをかけたり緩めたりする。あるいはバネを
用いてバックテンションを加える。さらには、このブレ
ーキによる方式とバックテンションを加える方式を組み
合せる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの従来
の線材のテンション制御装置では、下記の問題がある。（１）積極的に線材を送りだす構造ではないので、完全
にブレーキを解除しても、制御装置の一部もしくは制御
装置の前にある負荷によって、線材の線速が速くなる程
テンションが高くなってしまう。（２）線材を引き戻す場合においては、その戻し速度が
バネ定数によって決まる。このバネ定数は、バックテン
ションを加えるという役割上適正値より高く設定はでき
ないため、十分な戻し速度が得られない。つまり、戻し
工程のサイクルタイムを短くすることが困難である。こ
の（１）と（２）の問題があるために、結果的に線材の
巻き線をする際のタクトタイムが長くなり生産性が悪い
という欠点があった。

【０００４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであって、線速が高速になっても常に所定のテン
ションで積極的に線材を供給することができる線材のテ
ンション制御装置を提供することを目的としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的は、本発明にあ
っては、線材にテンションを与えて被供給部に供給する
ための線材のテンション制御装置であり、線材に加わる
テンションを検出する検出部と、検出部で得られたテン
ションに関する検出信号に基いて指令信号を出す調整部
と、調整部の指令信号により所定のテンションを線材に
加えて線材を被供給部へ供給する操作部と、を備える線
材のテンション制御装置により、達成される。

【０００６】前記操作部は、好ましくは正逆回転可能な
モータを備え、線材を送り出しおよび引き戻し可能な構
成とされている。

【０００７】前記検出部は、好ましくは線材を案内する
可動プーリとテンション検出センサを有し、可動プーリ
の移動によりテンション検出センサが線材のテンション
を検出する。

【０００８】前記テンション検出センサは、好ましくは
ロードセルである。

【０００９】前記調整部は、好ましくは検出部で得られ
たテンションに関する検出信号と予め定めた設定値を比
較して前記指令信号を出す構成である。

【００１０】

【作用】上記構成によれば、線材のテンション制御装置
の操作部自体が所定のテンションを線材に常に与えて積
極的に線材の送り出しを行える。線材を引き戻す場合に
は、応答性の高いモータにより、早く引き戻せる。調整
部は電気的に複雑な処理を高速に実行して、より適切な
制御を行う。好ましくは調整部は、ソフトウエアサーボ
による構成としているので、線材に与えるテンションの
指令パターンの変更が行える。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の好適な一実施例を添付図面に
基づいて詳細に説明する。尚、以下に述べる実施例は、
本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種
々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説
明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、
これらの態様に限られるものではない。

【００１２】図１は、本発明の線材のテンション制御装
置の好適な実施例を、偏向ヨークの巻線装置に適用した
例を示している。この偏向ヨークの巻線装置は、偏向ヨ
ークＨに対して線材Ｗを巻くための巻線機である。本発
明に係る線材のテンション制御装置１０は、テンショナ
ともいい、線材供給ボビン１２から引き出した線材Ｗ
を、常に一定のテンションでノズル１４を介してその線
材Ｗを偏向ヨークＨに導くようになっている。

【００１３】まず、図１の偏向ヨークＨの構造について
説明する。偏向ヨークＨは、漏斗状もしくはラッパ状の
ものであり、開口部側１４とネック側１６を有してい
る。この偏向ヨークＨは、一体型セクション偏向ヨーク
もしくはボビンもしくはセパレータともいい、巻線の芯
となる巻枠の役割を果たし、たとえばプラスチックで作
られている。偏向ヨークＨがブラウン管に設定される
と、開口部側１４はブラウン管の蛍光面側に配置され、
しかもネック側１６は電子銃側に配置されるようになっ
ている。

【００１４】偏向ヨークＨの開口部側１４は、複数のセ
クションＳ１と複数の巻き溝１８とフランジ２６および
１つの開口部側円周溝２０を有している。偏向ヨークＨ
のネック側１６は、同様に複数のセクションＳ２と複数
の巻き溝２２とフランジ２８および１つのネック側円周
溝２４を有している。線材Ｗは、開口部側円周溝２０
と、ネック側円周溝２４と、セクションＳ１と、セクシ
ョンＳ２および巻き溝１８、２２に対して、所定の巻き
線パターンで巻かれるようになっている。

【００１５】図１に示すように、偏向ヨークの巻線装置
の本体３０には、線材のテンション制御装置１０と、線
材供給ボビン１２と、偏向ヨークＨの保持操作部３２を
有している。線材供給ボビン１２には線材Ｗが納めてあ
る。保持操作部３２は、偏向ヨークＨを着脱自在に保持
して、しかも中心軸ＣＨを中心として回転方向にインデ
ックス可能である。ノズル１４は、図示しない手段によ
り中心軸ＣＨと平行な方向にそって上下移動および中心
軸ＣＨと直交する左右方向Ｔに移動可能である。そし
て、線材のテンション制御装置１０もノズル１４の左右
方向Ｔに同期して左右方向Ｔに移動可能になっている。
これにより、ノズル１４から導かれる線材Ｗを所定の巻
き溝１８、２２に巻くことができる。

【００１６】図２は、線材のテンション制御装置１０の
電気的制御に関する構成を示している。図３は、線材の
テンション制御装置１０の機械的な構成を示している。
線材のテンション制御装置１０は、線材格納手段である
線材供給ボビン１２に格納されている線材Ｗに一定のテ
ンションを与えてノズル１４側に供給する装置であり、
検出部４０、調整部４２、操作部４４、基台４６、取り
付け板４８、導出部５０そして案内部５２を有してい
る。

【００１７】基台４６に対して取り付け板４８が固定さ
れている。図３と図４に示すように、この取り付け板４
８には、検出部４０、操作部４４、導出部５０そして案
内部５２が設定されている。

【００１８】検出部４０は、線材Ｗに加わるテンション
を検出する。この検出部４０は、特に図５に概略示すよ
うにプーリ５６、５８と検出用の可動プーリ６０を有し
ていて、これらのプーリ５６、５８、６０に渡って線材
Ｗが通っている。これらのプーリ５６、５８、６０は図
６と図７に示すように、好ましくは同じ直径を有してい
て、軸６２、６４、６６にそれぞれ回転自在に設定され
ている。軸６４を固定している移動体６８は、図６に示
すように矢印Ｒの方向とその反対の矢印Ｓの方向に上下
動自在になっている。

【００１９】図６ないし図８に示すように、移動体６８
の直ぐ上にはテンション検出センサ７２が設定されてい
る。このテンション検出センサ７２は、好ましくはロー
ドセルであり、特に固有振動周波数の高いものが良い。
なぜなら、線材Ｗに加わるテンションの検出に際してよ
り早い応答性を持たせるために、このロードセルとロー
ドセルを組み込むメカニズムが高い周波数を持たせなけ
ればならないからである。

【００２０】図６において、線材Ｗに掛かっているテン
ションの大きさに対応して、可動プーリ６０が移動体６
８とともに矢印ＲもしくはＳに移動することにより、テ
ンション検出センサ７２には圧力が加わる。このテンシ
ョンはプーリ５６、５８、６０の直径と各プーリの間隔
の大きさによって決まり、実測することによってテンシ
ョンの値の較正を行う。

【００２１】図２に示す調整部４２は、テンション検出
センサ７２から検出信号ＤＳを受けると、この検出信号
ＤＳに基ずいて指令信号ＩＳを操作部４４側に出力する
ことによりフィードバック制御することができる。調整
部４２は、Ａ／Ｄ変換器８０、設定値供給源８２、演算
ユニット８４、Ｄ／Ａ変換器８６、増幅器８８を有して
いる。

【００２２】テンション検出センサ７２から検出信号Ｄ
ＳをＡ／Ｄ変換器８０が受けると、この検出信号ＤＳ
は、アナログデジタル変換されてデジタル信号Ｓ１とな
り、デジタル信号Ｓ１は演算ユニット８４に入る。一
方、設定値供給源８２から予め定めた所定のテンショ
ン、たとえば２００ｇに対応するデジタル信号Ｓ２が演
算ユニット８４に入る。演算ユニット８４はこれらのデ
ジタル信号Ｓ１，Ｓ２を比較して差分を取り、テンショ
ンに関する差が計算される。演算ユニット８４からはテ
ンションに関する差に対応する差分信号Ｓ３が出力され
る。差分信号Ｓ３はＤ／Ａ変換器８６によりデジタルア
ナログ変換され、さらに増幅器で増幅されて指令信号Ｉ
Ｓとして調整部４４のモータ９０を制御する。

【００２３】次に、図２に示した操作部４４は、図４と
図９に示すように、モータ９０、プーリ７０、回転軸９
２、支持部９４を有している。モータ９０は、図２に示
した上記指令信号ＩＳにより正回転および逆回転が可能
な、たとえば高応答なＡＣサーボモータを採用すること
ができる。このモータ９０は、指令信号ＩＳに基ずいて
トルク制御するサーボコントローラを用いている。図４
に示すように、プーリ７０はプーリ５６、５８、６０と
並んだ位置に配置されている。

【００２４】好ましくは、図１０に示すように雌型のプ
ーリ７０に対抗して別の雄型のローラ１００を回転可能
に配置して、線材Ｗをプーリ７０とローラ１００の間に
挟むようにして、線材Ｗを図２に示すように送りだした
りあるいは引き戻すようにする。このようにすることに
より、線材Ｗを密着して確実に送ることができる。特
に、プーリ７０とローラ１００の線材Ｗに密着する部分
７１、１０１を、線材Ｗが滑らないような摩擦係数の大
きい素材、たとえばゴムなどにより形成もしくは被覆す
るのが好ましい。

【００２５】図３に示した案内部５２は、図９に示すよ
うに溝付きローラ１１０と線材Ｗの集束部材１１２を有
している。溝付きローラ１１０は３本の溝１１４を備
え、３本の線材Ｗを案内する。案内された３本の線材Ｗ
は集束部材１１２で集められてローラ７０に導かれる。

【００２６】図３に示した導出部５０は、図４に示すよ
うにプーリ１２０とモータ１２２を有している。このプ
ーリ１２０はモータ１２２により線材Ｗが弛まないよう
にプーリ７０と好ましくは同期して正回転もしくは逆回
転する。

【００２７】図１１は、図２の検出部４０で得られたテ
ンション対応の検出信号ＤＳから操作部４４のモータ９
０のＡＣサーボ駆動用の出力を演算するフローチャート
である。図１１と図２を参照する。ステップ１０００に
おいて駆動用の出力は初期化される。ステップ１１００
において、たとえば１０ＫＨｚのクロック信号に従って
Ａ／Ｄ変換器８０に検出信号ＤＳが入力する。これによ
り、ステップ１２００に示すように、検出信号ＤＳはＡ
／Ｄ変換されて、線材Ｗの現時点の測定テンションに関
するデジタル信号Ｓ１が演算ユニット８４に入力され
る。

【００２８】一方、演算ユニット８４には、設定値供給
源８２から設定値である目標テンションに関するデジタ
ル信号Ｓ２が入力される。このため、ステップ１３００
で示すように、演算ユニット８４はデジタル信号Ｓ１と
Ｓ２の差分を取る。言い換えれば、測定テンションと目
標テンションの差ｄを求めるのである。そしてこの差ｄ
は、ステップ１４００においてＰＩＤ演算される。つま
り、まず差ｄは、比例演算され（ステップ１５００）、
次に積分演算され（ステップ１６００）、そして微分演
算（ステップ１７００）される。そして差ｄについての
これら３つの演算結果を加える（ステップ１８００）。

【００２９】したがって、３つの演算結果を加えること
により図２に示すように差分信号Ｓ３がＤ／Ａ変換器８
６によりＤ／Ａ変換されしかも増幅器８８により増幅さ
れる（ステップ１９００）。

【００３０】この様にして得られる指令信号ＩＳは、た
とえば１０ＫＨｚのクロック信号にしたがって指令信号
ＩＳを出力する（ステップ１９００、２０００）。この
指令信号ＩＳによりモータ９０は正回転もしくは逆回転
して、線材Ｗに図２に示すように調整部４２に設定され
たテンションの設定値が与えられるように、線材Ｗが操
作部４４のモータ９０によりノズル１４側に送り出され
たり、逆に引き戻されたりする。このため、図２に示す
操作部４４により常に一定のテンションで線材Ｗを安定
してノズル１４側に供給できる。実際には巻線過程でテ
ンションが増加した場合、減少させるべくその差分に応
じた速度でモータ９０が正回転して線材Ｗが送りださ
れ、逆にテンションが減少した場合にはその差分に応じ
た速度でモータ９０が逆回転して線材Ｗが引き戻される
ことにより、線材を常に所定もしくは一定のテンション
に保たれる。この後終了の場合にはこれで終わる。そう
でないときは、ステップ１１００に戻る。

【００３１】ところで、本発明は、上述した偏向ヨーク
に巻く絶縁皮膜付きの導線に適用するだけに限らない。

【００３２】

【発明の効果】上記構成としたので、本発明によれば、
線材のテンション制御装置の操作部自体が所定のテンシ
ョンを線材に与えて積極的に線材の送り出しを行えるの
で、線速が高速になっても所定のテンションを保ちなが
ら線材を供給できる。線材を引き戻す場合には、応答性
の高いモータにより、早く引き戻して所定のテンション
を保ちながら線材を供給できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の線材のテンション制御装置の実施例が
適用されている偏向ヨークの巻線装置を示す概略斜視
図。

【図２】図１に示した本発明の線材のテンション制御装
置の実施例の構成を示す図。

【図３】図１に示した本発明の線材のテンション制御装
置の実施例の具体的構成を示す図。

【図４】図３に示した本発明の線材のテンション制御装
置の実施例の平面図。

【図５】図１に示した本発明の線材のテンション制御装
置の実施例における検出部を示す斜視図。

【図６】図５に示した検出部の正面図。

【図７】図５に示した検出部の平面図。

【図８】図５に示した検出部の側面図。

【図９】図１に示した本発明の線材のテンション制御装
置の実施例における操作部の側面図。

【図１０】図９に示した操作部において線材を挟んでい
る状態を示す側面図。

【図１１】図１に示した本発明の線材のテンション制御
装置の実施例におけるモータの制御の例を示す図。

【符号の説明】

Ｗ線材Ｈ偏向ヨーク１０線材のテンション制御装置１２線材供給ユニット１４ノズル４０検出部４２調整部４４操作部６０可動プーリ７２テンション検出センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線材にテンションを与えて被供給部に供給
するための線材のテンション制御装置であり、線材に加わるテンションを検出する検出部と、検出部で得られたテンションに関する検出信号に基いて
指令信号を出す調整部と、調整部の指令信号により所定のテンションを線材に加え
て線材を被供給部へ供給する操作部と、を備えることを
特徴とする、線材のテンション制御装置。
【請求項２】前記操作部は、正逆回転可能なモータを備
え、線材を送り出しおよび引き戻し可能な構成とされて
いる、請求項１に記載の線材のテンション制御装置。
【請求項３】前記検出部は、線材を案内する可動プーリ
とテンション検出センサを有し、可動プーリの移動によ
りテンション検出センサが線材のテンションを検出す
る、請求項１に記載の線材のテンション制御装置。
【請求項４】前記テンション検出センサは、ロードセル
である、請求項３に記載の線材のテンション制御装置。
【請求項５】前記調整部は、検出部で得られたテンショ
ンに関する検出信号と予め定めた設定値を比較して前記
指令信号を出す構成である、請求項１に記載の線材のテ
ンション制御装置。