(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライヤーを直結して線材をワークに巻回装着する可変速スピンドルモータと、
可動子に取り付けられたプーリを前記線材に押し付けたり引っ張ったりして前記線材に張力を与えるリニアモータと、
前記線材の張力を設定する張力設定手段と、
前記張力設定手段の出力信号に基づいて前記リニアモータの電機子電流を決定する定電流手段とを備え、
前記線材に印加する張力を前記張力設定手段の設定張力に応じて制御する
線材張力制御装置において、
前記スピンドルモータには速度検出手段が設けられており、
その速度検出手段の検出信号に基づいて、前記定電流手段の出力電流が補償されることを特徴とする線材張力制御装置。
【請求項２】
前記リニアモータは、
円筒状の固定子と、
その固定子の中心に具えられて左右に可動する推力可動シャフトと、
前記固定子の窪みの中に僅かの空隙を経由して対向するように挿入され外周面にボイスコイル状の電機子巻線が貼付して配設された円筒状の可動子と、
から構成されていることを特徴とする請求項１に記載の線材張力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば巻線機、ワイヤーカット放電加工機等において、引き取られ走行する線材に対して張力を加える線材張力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術としての巻線機の線材張力制御装置として、一般的には図４ないし図６に示すような手段が見られる。図４に示すダンサロール方式［従来例１］、つまりダンサロールを使いこのダンサロール１６ａ  の上下の位置変位量を検出し、それに対応した線材１６ｃ  の送り速度をコントロールする方式がある。
巻線機では図５に表すように、ダンサアーム１７ａ  の先端に設けた円周部に溝のあるプーリ１７ｂ  から、巻線用線材１７ｃ  が巻き取られて行くときのダンサアーム
１７ａ  に、ブレーキ機構１７ｄ  が固着しており、先端にあるプーリ１７ｂ  へ線材１７ｃ  を送り出すもう一つのプーリ１７ｅ  に、コイルバネ１７ｇ  のバネ圧力でブレーキ機構１７ｄ  のブレーキシュー１７ｆ  が接触するようにしてあり、巻取り部分で巻取りトルクが増大するとダンサアーム１７ａ  が下がりブレーキシュー１７ｆ  が緩むようにした機構［従来例２］が適用されて、線材１７ｃ  はダンサアーム１７ａ  に加えられるコイルバネ１７ｇ  のバネ力を作用させ、機械的に線材１７ｃ  に張力をかけている。
また、図６に示すようにパウダーブレーキ１８ｄ  やマグネット［不図示］を使用したブレーキにて、張力を制御する方法［従来例３］もある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところがこれらの各従来例においては、いずれも問題点を持っている。すなわち、従来例１，２では張力調整に時間がかかり、巻線の速度を高めると張力調整に遅れがでて、巻き取られる線材に断線や弛みが生じるのみならず、バネ圧力など機械的に張力を掛けているため、張力設定が難しいし、張力を任意にコントロールできないので、線材の速い速度変化時は応答が遅れ、大きな張力が掛り線材の断線が発生する事態があり、さらに従来例３ではバックテンションが掛からないために、ダンサアームが必要となり、応答の遅れが生起することになる。
そこで、本発明は、これら全ての従来例の諸問題点を払拭し構成が簡単で、高速巻線にも線材に最適な張力を与える線材張力制御装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本発明は、フライヤーを直結して線材をワークに巻回装着する可変速スピンドルモータと、可動子に取り付けられたプーリを前記線材に押し付けたり引っ張ったりして前記線材に張力を与えるリニアモータと、
前記線材の張力を設定する張力設定手段と、前記張力設定手段の出力信号に基づいて前記リニアモータの電機子電流を決定する定電流手段とを備え、前記線材に印加する張力を前記張力設定手段の設定張力に応じて制御する線材張力制御装置において、前記スピンドルモータには速度検出手段が設けられており、その速度検出手段の検出信号に基づいて、前記定電流手段の出力電流が補償されることを特徴としており、また、前記リニアモータは、円筒状の固定子と、その固定子の中心に具えられて左右に可動する推力可動シャフトと、前記固定子の窪みの中に僅かの空隙を経由して対向するように挿入され外周面にボイスコイル状の電機子巻線が貼付して配設された円筒状の可動子と、から構成されていることを特徴としている。
【０００５】
【作用】
本発明はこのような手段により、一般的な定電流直流電源の外部電圧による調整機能で、巻線機のフライヤ速度電圧に応じた電流をリニアモータに流すことにより、線材に任意の張力をかけることができる。
【０００６】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施例における主要部の回路構成を示すブロック図である。図２は、この一実施例に適用されたリニアモータ周辺の一部を切り欠いて上半分を表した側断面図である。図１において、線材３は一連の制御手順を指令するシーケンサ１４にプログラムされた巻線速度で、スピンドルモータ８に直結されたフライヤ７によりワーク６に巻回装着される。ところで本発明は、ワイヤボビン５から引き出された線材３を、リニアモータ１の可動子１ａ［図２に示す］にプーリ２を取り付け、そのリニアモータ１に発生する軸方向の推力でプーリ２を線材３に押し付けたり、引っ張ったりすることに基づき、線材３に張力を得るように構成し、さらにリニアモータ１に発生する推力とその電機子に与える電機子電流［直流］が比例関係にあることから、その電流を制御することににより、別に線材３の張力を測定するセンサを設ける必要がなく、線材３の張力を任意にコントロールできるようにするものである。さらに、リニアモータ１へ与えられる電流は、定電流直流電源回路１２からの外部電圧による調整機能により、フライヤ７の速度電圧が直流タコジェネ（線材走行速度検出手段）９の検出電圧に比例するようにして調整される。図２において、装置の固定部分にあるブラケット１ｆに固着した円筒状の固定子１ｃは中心に左右に可動する推力可動シャフト１ｇを具え、スラスト軸受１ｅを介して接している。可動子１ａも円筒状で、恰も固定子１ｃの窪みの中に僅かの空隙を経由して対向するように挿入されており、可動子１ａの外周面に貼付して配設されたボイスコイル状の電機子巻線１ｂは、固定子１ｃの可動子１ａに対向し内周面に固着された永久磁石［界磁Ｍｇ］１ｄに空隙を経て対峙する。固定子１ｃの永久磁石Ｍｇ・１ｄが作る界磁内で、可動子１ａの電機子巻線１ｂに直流電流をその電流値と電流の流れる方向を調整することで、推力可動軸１ｇの推力の強さとスライドの方向を制御する。なお、図２で図示する状態は線材３を引っ張る方向の張力制御であるが、可動子１ａを一旦右行して線材３をプーリ２から外し、そしてリニアモータ１全体が紙面に対して前方に逃げ、左行してから、リニアモータ１全体が紙面に対して後方へ戻り、右行すれば、線材３を押し付けて張力制御が行える。図３は、本発明の張力発生について各部における動作特性の説明図である。図３（ａ）はフライヤ速度の時間変化図、図３（ｂ）はフライヤ速度検出電圧［ＶTG］の時間変化図、図３（ｃ）はリニアモータの電機子電流［Ａ］の時間変化図、図３（ｄ）は線材に加える張力［Ｎ］の時間変化図、図３（ｅ）は定電流直流電源回路への外部電圧による調整機能の特性図で縦軸に電機子電流ｉnをとり横軸にフライヤ速度検出電圧［ＶTG］をとった場合の説明図である。そして、定電流直流電源回路１２からの外部入力電圧による調整機能による制御特性は、次の（１）式で表せる。
ｉn＝ｉm×（Ｒt／Ｒs）×ＶTG……………………（１）
ここで、
ｉnは任意の電機子電流
ｉmは定電流直流電源回路12からの最大電機子電流
Ｒtは定電流直流電源回路で設定された分圧抵抗値
Ｒsは定電流直流電源回路の基準抵抗値
ＶTGは外部入力電圧［直流タコジェネ（速度検出手段）９の検出電圧］
この（１）式を基に張力設定抵抗回路１３において、線材３に対応した張力を予め選定し設定することが可能である。つまり、外部入力電圧ＶTG［線材走行速度検出電圧］が一定ならば、分圧抵抗値ＲtがＲt1、Ｒt2、Ｒt3と変えれば、電機子電流はｉ1、ｉ2、ｉ3と変わり、張力を設定どうりに制御できる。また、本発明は、スピンドルモータ８に速度検出手段［直流タコゼネ９］を設け、この速度検出手段の検出信号ＶTGに基いて定電流手段［定電流直流電源１２］の出力電流ｉnを補償することのできる線材張力制御装置である。
【０００７】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、従来例のバネによる機械式の張力装置をリニアモータによる電気式の張力装置に変換することができ、張力設定が極めて容易になり、段取り時間が短くなると共に、張力設定に対するリニアモータの応答が速く、高速巻線ができることになり、巻線作業の効率・生産性の向上が可能という特段の効果を奏することができる。
また、フライヤ速度が変化した場合でも、フライヤ速度検出電圧ＶＴＧにより、リニアモータの電機子電流を補償することができるので、線材速度が変化した場合でも安定した張力制御ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例における回路構成を示すブロック図
【図２】本発明の一実施例のリニアモータの周辺部分の一部を切り欠いだ上半分の側面図
【図３】本発明の一実施例における張力特性の説明図を表し
（ａ）  はフライヤ速度の時間変化図
（ｂ）  はフライヤ速度検出電圧の時間変化図
（ｃ）  はリニアモータの電機子電流の時間変化図
（ｄ）  は線材に加える張力の時間変化図
（ｅ）  は定電流直流電源回路への外部入力電圧による調整機能の特性図
【図４】従来例１の張力装置の概要説明図
【図５】従来例２の張力装置の概要説明図
【図６】従来例３の張力装置の概要説明図
【符号の説明】
１  リニアモータ
１ａ    可動子
１ｂ    電機子巻線［ボイスコイル］
１ｃ    固定子
１ｄ    界磁［永久磁石Ｍｇ］
１ｅ    ［スラスト］軸受
１ｆ    ブラケット［固定側］
２  プーリ
３  線材
４  ワイヤー押さえ
４ａ    ピンチローラ
５  ワイヤーボビン
６  ワーク
７  フライヤー
８  スピンドルモータ
９  直流タコジェネ
１０  速度コントローラ
１１    コンバータ
１２    定電流直流電源回路
１３    張力設定抵抗回路
１４    シーケンサ
１５    トランス
２０  商用交流電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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