JPS6219653Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は光フアイバケーブル等のケーブルコ
アの外周にテープを巻きつけるテープ巻装置にお
いて、該装置よりテープを繰出す方法としてテー
プの繰出し速度を自動制御することによりテープ
の張力を一定にする際のテープ張力コントロール
装置の改良に関するものである。

この考案の説明に当り、最初に従来のテープ巻
装置におけるテープ張力コントロール装置を第１
図および第２図に基づいて説明する。

第１図において、１は中空の主軸であつて軸受
２，２′によりフレーム３に回転自在に支持さ
れ、主モータ２５によつて駆動される。４は主軸
１と同心の中空軸で主軸１に対し軸受６，６′に
よつて回転自在に支持されている。５はテープリ
ールで側板８，８′およびナツト９で中空軸４に
固定される。７は中空軸４の端に設けた歯車、１
０は主軸１と１体となつている円板状のフレーム
である。また１２，３２はフレーム１０に取付け
られたガイドローラ、１１はエントリーガイドロ
ーラ、３３は後述する張力コントロールアーム
（以下コントロールアームという）３６に取付け
られているガイドローラである。１３は歯車７と
噛合する歯車であつて、軸１４にて歯車１６と連
結している。軸１４は、フレーム１０に組込まれ
た軸受１５により回転自在に支持されている。３
４は歯車１６と噛合する内歯歯車であり、その外
周部にベルト車３９が設置されており、軸受３５
によりフレーム１０に回転自在に支持されてい
る。コントロールアーム３６は、その先端には前
述のガイドローラ３３を有し、その先部はベルト
車３７に固着され、該ベルト車３７は軸受８７に
より主軸１に回転自在に支持されている。

次にテープリール５の繰出し駆動構造について
説明する。３８はベルト車３９と係合するベルト
であつて、その一方はベルト車４０と係合し、該
ベルト車４０の軸４１は軸受４２，４２′により
回転自在となつている。４３，４４は反転用歯車
群である。また、歯車４４は差動歯車装置４５の
第１軸４６に直結している。４７は前記差動歯車
装置４５の第２軸４８に直結したベルト車であ
る。３０はベルトであつて、ベルト車４７と主軸
１に取付けられたベルト車４９とを係合してい
る。前記差動歯車装置４５のケーシング５０に
は、歯車５１が固着されており、テープリール駆
動モータ５３の出力軸に直結している歯車５２と
係合している。

次にコントロールアーム３６関連の装置の構造
について説明する。

まず、コントロールアーム３６の変位を検出す
る装置について述べると、５４はベルト車３７と
係合するベルトで、変位検出器５５の検出軸５６
に取付けたベルト車５７と係合している。前記検
出軸５６は変位検出器収納ケーシング５８により
支持される軸受５９により回転自在に支持されて
いる。

またケーシング５８は、軸受６０，６０′によ
りフレーム３の適所に回転自在に支持され、ケー
シング端に設けられたベルト車６１、ベルト６２
を介して主軸１に取付けられたベルト車６３によ
り駆動されるようになつている。

次に、コントロールアーム３６によるテープ張
力コントロール装置６５においては、該コントロ
ール装置６５のケーシング６８に回転自在に支持
したベルト車６４を、ベルト５４に係合させる。
つまり、ベルト車３７とベルト５４を介してベル
ト車５７，６４が連動するようになつている。

上記張力コントロール装置６５は軸受６６，６
６′によりフレーム３に回転自在に支持されてい
る。また張力コントロール装置６５の端に設けた
ベルト車６７は、ベルト車６１に係合するベルト
６２と同一のベルトに係合されている。つまりベ
ルト車６７は、主軸１に取付けられたベルト車６
３により駆動されるのである。

さらに、上記張力コントロール装置６５の構造
については、第２図および第３図に基づいて以下
説明する。

第２図における６８はケーシングで軸受６６，
６６′により回転自在となつている。また、ベル
ト車６４の軸６９は、ケーシング６８に支持され
る軸受７０により回転自在に支持されている。軸
６９にはかさ歯車７１があり、かさ歯車７２と係
合するようにしてある。

かさ歯車７２の軸７３は、ケーシング６８に支
持されている軸受７４により回転自在に支持さ
れ、一端に歯車７５を有している。該歯車７５は
歯車７６に係合し、その軸７７は軸受７８により
回転自在に支持され、軸の一端にはレバー７９を
有している。このレバー７９には引張りバネ８０
が係合され、このバネの一端は軸８１に係合して
ある。

軸８１はケース６８に対し、回転軸方向には移
動できるので回転方向にはケース６８と同一回転
数で回転するように構成されている。軸８１の一
端には軸方向の荷重を受ける回転軸受８２を有
し、この回転軸受８２はケーシング８３により保
持される。ケーシング８３はリニアアクチユエー
タ８４の軸８５に連結している。このリニアアク
チユエータ８４は電動で軸８５を第２図における
矢印イの方向に変位するものであるが、軸受８２
を境に軸８１はケーシング６８と同一回転数でま
わり軸８５は回転しない。これはリニアアクチユ
エータ８４の作動によりバネ８０を変位させ、バ
ネ荷重を変位させるための機構上の働きによるも
のである。

このバネ８０の引張力は、第３図のようにレバ
ー７９により歯車７６の矢印ロ方向の回転トルク
に変換され、第２図に示した歯車７６，７５，７
２，７１を介してベルト車６４に第３図で示し矢
印ハ方向の回転トルクが生ずる。つまり、ケーシ
ング６８に対し、矢印ハ方向のトルクが常に生じ
ていることになる。このようにバネ８０の変位を
変えることにより、トルクは自在に変えることが
できるものであり、これは第２図で示したリニア
アクチユエータ８４の作動により自動的にトルク
を変えることができることを意味する。

なお、リニアアクチユエータ８４の変位は、ポ
テンシヨメータ８６により検出することになる。

上記テープ巻き装置を構成するテープリール５
のくり出し制御駆動系は次のように作動する。

即ち、前述の第２図、第３図に示したように、
ベルト車３９と歯車４４との回転数比とベルト車
４９と４７との回転数比を等しくしておき、その
比をi₁とする。また歯車４４の回転数をN₁、ベル
ト車４７の回転数をN₂、ケーシング５０の歯車
５１の回転数をN₃とすると、一般的な差動歯車
装置の原理より、N₁＋N₂＝2N₃、従つてN₁＝2N₃
−N₃となる。

また、ベルト車３９の回転数は反転ギヤ４３，
４４により運転されるからマイナスで表され、−
i₁N₁であるから−i₁N₁＝−（2N₃−N₂）i₁となる。

ここで主軸１の回転速度は、i₁N₂、主軸１に対
するベルト車３９の相対速度はi₁N₂−（−i₁N₁）で
あるから、i₁N₂＋（2N₃−N₂）i₁＝2N₃i₁となる。

すなわち、主軸１の回転速度に無関係にベルト
車３９の主軸１に対する相対回転数は、歯車５１
の回転数に比例し、モータ５３の回転数にも比例
する。従つて１６，１３，７を介して中空軸を回
転させ、テープリール５を同時に回転させること
になる。これらからテープを繰出す速度は、主軸
の回転に関係なく、モータ５３の回転数に依存さ
れるものであることがわかる。

さらに、テープリール５より繰出されたテープ
は第１図にて示すように、ガイドローラ３２、コ
ントロールアームのガイドローラ３３とガイドロ
ーラ１２、エントリーガイドローラ１１を通り、
ケーブルへと供給されていくが、このケーブルは
巻取装置（図示せず）などにより、矢印ニの方向
に進行する。またコントロールアーム３６は矢印
ｂにおいて矢印ホで示す範囲で揺動する。

この揺動は、テープの繰出し速度を制御するた
めのもので該揺動変位は、変位検出器５５により
検出する。

一方ベルト車３７と５７の回転速度比とベルト
車６３と６１の回転速度比は、完全に等しくして
おき、この比をi₂とする。そして主軸１の回転速
度をNmとすれば変位検出器５５の回転速度は
i₂Nmとなる。即ち、主軸１の回転速度は、変位
検出器５５と同一方向、同一回転数で回転するも
のであるから、変位検出器本体５５と検出軸５６
との位相の変化はない。ここでコントロールアー
ム３６が主軸１に相対的に△Ｎの速度で△ｔだけ
変位すると、検出軸５６は△ｔ（Nm＋△Ｎ）i₂
だけ回転し、その間検出器本体５５は△tNmi₂だ
け回転する。従つて位相差は△ｔ（Nm＋△Ｎ）
i₂−△tNmi₂＝△ｔ△Ni₂となる。即ち、コントロ
ールアーム３６が主軸に対し、△ｔ△Ｎだけ変位
すると、変位検出器５５は△ｔ△Ni₂だけ変位す
るが、△ｔ△Ｎは角度変化であるから、これを
W₁とすれば、変位検出器５５はW₁i₁だけ変位す
る。これからコントロールアーム３６と主軸１の
位相差は、そのまま比例した値で変位検出器の位
相差となるものである。

その位相差信号は、変位検出器５５に取付けた
スリツプリング９２により外へ取出すことにな
る。

次にテープ張力を発生するのは、コントロール
アーム３６のトルク、即ち反力であるが、この反
力を発生させるテープ張力コントロール装置６５
の作用については、第２図および第３図に基づい
て既に説明した通り、ケーシング６８に対し第３
図に示した矢印ハ方向のトルクが常に発生してお
り、その値はバネ８０の引張荷重に比例してい
る。

またベルト車３７と６４の速度比とベルト車６
３と６７の速度比は完全に等しくしてあるので、
上述の変位検出装置と同様にコントロールアーム
３６の変位分に比例した値の変位がケーシング６
８とベルト車６４の間に生じるだけで、トルクは
ベルト５４の張力となり、第１図のベルト車３７
に伝えられる。即ち主軸１とベルト車３７との間
に相対的なトルクが発生する。従つて、コントロ
ールアーム３６に矢印ヘ方向の反力が発生する。
この反力はテープの張力と均合いをとるもので、
換言すればこの反力に相当するようなテープの張
力が発生することになる。

以上説明したように、従来のテープ巻装置で
は、テープ張力コントロールアーム３６に付与す
る反力は、主軸１の外部に配置されるテープ張力
コントロール装置６５により調整されている。こ
の張力コントロール装置６５は、主軸１が高速で
回転してもベルト車６４と３７の歯数比によつて
低速化することができ、従つて遠心力の影響を小
さくすることができるから、高速回転するテープ
巻装置においては極めて有効な装置である。

しかしながらベルト５４の走行エネルギーに基
づく補正を必要とすることが欠点である。

この考案は比較的低速回転用として、ベルト走
行エネルギーおよび走行摩擦抵抗が小さく、従つ
て補正の必要がない張力コントロール装置をテー
プ巻装置の主軸と同軸に設置したテープ巻装置を
提供するものである。

以下この考案のテープ巻装置の一実施例を添付
図面の第４図乃至第６図により説明する。

なお図面において第１〜３図と同一の符号を付
した部分は同じ構成と機能を有するものであるか
らその説明を省略する。第４図において、１００
は主軸１に固定されたブラケツトであり、１０１
はベルト車３７に固定されたブラケツトである。
そしてブラケツト１００と１０１の間にはバネ１
０２がかけられている。このバネ１０２に圧縮ま
たは引張りの荷重をかけると、主軸１とベルト車
３７との間にトルクが発生し、このトルクはコン
トロールアーム３６からガイドローラ３３へ伝達
される結果、テープリール５に張力を発生するも
のである。この実施例ではバネ１０２を用いてい
るが、トルクを発生するものであればバネ以外の
部品即ち、機械的または電気的すべりクラツチな
どであつても差支えない。

なおコントロールアーム３６の変位検出は、従
来のテープ巻装置と同様、主軸１の外部に設けら
れる変位検出装置の検出器軸側プーリー５７と収
納ケーシング５８側のプーリー６１をそれぞれベ
ルト車３７と６３にタイミングベルト５４および
６２で連結することにより行なわれる。

即ち変位検出器は比較的低回転といつても毎分
500回転もするような回転体の中に組込むこと
は、耐遠心力性の点から無理があるからである。

前述したように、これを前記ベルト車６１，５
７，３７，６３の歯数比を適当にすることにより
低遠心力の場で検出することができる。ここでベ
ルト５４は従来の装置では張力コントロール装置
６５よりコントロールアーム３６に力を伝達する
ため、それ相応の伝達力に耐えるベルト、即ち太
いベルトが必要であるが、この考案の装置では張
力コントロールアーム３６の変位を検出する役目
を持つのであるから、殆んど伝達力は不要であ
り、従つて細いベルトで十分である。

そしてこのことは、ベルトが走行するとプーリ
ーへの出入の際ベルトを曲げるためのエネルギー
を消費する。

ベルトが完全弾性体であれば、プーリーへ入る
場合のエネルギー消費と出る場合のエネルギー放
出は、ほぼ等しいのでエネルギーとしての消費は
ないが、ベルトのような不完全弾性体ではエネル
ギー消費があり、これがベルト走行の抵抗となる
のである。

従つて当然ベルトが太いほど抵抗は大となる。
またベルトとベルト車の摩擦抵抗もベルトが太い
ほど大きくなる。

従来の装置では非常に高速回転域で使用するた
めこの抵抗を張力コントロール装置で補正してい
るのである。

これに対し、この考案の装置では細いベルトを
用いるから補正は実質的に不要となるのであり、
これがこの考案の特徴であり、効果である。

しかしてこの考案の装置においても、細いベル
トを用いて補正を不要とする特徴は、張力コント
ロール装置のみで達成でれるものではなく、コン
トロールアーム変位を電気的に検出することと協
働してはじめて達成されるものである。

即ち、張力コントロールアーム３６の作用は、
テープａに張力を与えると同時にテープ５の繰出
し速度を制御するための変位検出が必要であつて
不可分の関係にあるからである。

なお第６図は張力コントロール装置の一実施例
であつて、１０３は主軸１に係合するリングで、
そのナツト１０３とベルト車３７の間にトルク発
生のためのゼンマイ１０４が取付けられている。
従つてリング１０３を主軸１に対して相対的に回
転方向に位相を変えると、トルクが変化する。

さらにリング１０３の外周にベルト車を設け、
主軸１に設けるベルト車１０６と差動装置１０８
のベルト車１１０，１０９との間をベルト１０
７，１０５で連動すれば、張力変更レバー１１１
を操作することにより、主軸１の回転中、即ちテ
ープ巻きしながら張力を変えることもできる。

なおこの考案は上詰実施例に記載したテープ巻
装置に限られるものでなく糸、ロープ、ケーブル
等の線条体の巻付けにも適用して同様の効果を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のテープ巻装置の構造を示す説明
図、、第２図は同じく張力コントロール装置の説
明図、第３図は第２図のＡ−Ａ線における切断平
面図、第４図はこの考案のテープ巻装置の構造を
示す説明図、第５図は第４図のＢ−Ｂ線断面図、
第６図はこの考案の張力コントロール装置の一実
施例を示す説明図である。 １……主軸、５……テープリール、３６……張
力コントロールアーム、５５……変位検出器、６
５……テープ張力コントロール装置、１００，１
０１……ブラケツト、１０２……バネ、１０３…
…リング、１０４……ゼンマイ、１０６，１０
９，１１０……ベルト車、１０５，１０７……ベ
ルト、１０８……差動装置、１１１……張力変更
レバー。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 主モータにより駆動される中空主軸に対し、回
   転自在に設けたテープまたはケーブルの繰出しま
   たは巻取りを行うリールをリール駆動モータによ
   り駆動回転させる型式のテープ巻装置であつて、
   前記主軸に対して相対的に同軸可動に張力コント
   ロールアームを設けて、その変位を電気的に検出
   し、テープ等の繰出し速度を制御するテープ張力
   コントロール装置において、該テープ張力コント
   ロール装置を前記主軸と実質同軸に設置したこと
   を特徴とするテープ巻装置。