(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行する線材に張力を付与する張力付与装置であって、
電極と、吸着面と、前記電極に印加する電圧を制御する制御部と、を備え、
前記電極は、一対の第一電極要素及び第二電極要素からなる電極要素群を少なくとも一つ有しており、前記第一電極要素、及び前記第二電極要素は、前記線材の走行方向に交互に配列されており、
前記制御部は、前記第一電極要素及び前記第二電極要素に互いに逆極性の電圧を印加すると共に、同一電極要素には正負の逆極性の電圧を交互に継続的に印加することで、前記線材を前記吸着面に吸着させつつ摺動させ、
前記線材が帯状の繊維束であることを特徴とする、
張力付与装置。
【請求項２】
前記第一電極要素及び前記第二電極要素に印加される電圧値が矩形波で与えられることを特徴とする、
請求項１に記載の張力付与装置。
【請求項３】
前記吸着面が、絶縁性材料から成ることを特徴とする、
請求項１または請求項２に記載の張力付与装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記第一電極要素及び前記第二電極要素に印加する電圧値のピーク・トゥ・ピークを変更できることを特徴とする、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の張力付与装置。
【請求項５】
前記電極が複数設けられ、
前記制御部は、電圧を印加する前記電極の数を変更できることを特徴とする、
請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の張力付与装置。
【請求項６】
前記線材の張力を検出するテンションセンサを備え、
前記制御部は、前記テンションセンサの検出値に基づいて、前記第一電極要素及び前記第二電極要素に印加する電圧値のピーク・トゥ・ピークを変更することを特徴とする、
請求項４に記載の張力付与装置。
【請求項７】
前記線材の張力を検出するテンションセンサを備え、
前記制御部は、前記テンションセンサの検出値に基づいて、電圧を印加する前記電極の数を変更することを特徴とする、
請求項５に記載の張力付与装置。
【請求項８】
前記第一電極要素及び前記第二電極要素に印加される電圧値が正弦波で与えられることを特徴とする、
請求項１に記載の張力付与装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、張力付与装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、樹脂を含浸させた繊維をマンドレルに巻き付けて圧力タンクを製造するフィラメントワインディング装置（ＦＷ装置）が開示されている。この装置では、回転するマンドレルによって樹脂含浸繊維が引き出されるが、走行中の樹脂含浸繊維に張力を付与する張力付与装置として、三つのローラ６・７・８で樹脂含浸繊維を挟み込む実施例が開示されている。
【０００３】
特許文献２は、ＦＷ装置において、二枚の板材４１・４３ａで繊維束を挟み込む張力付与装置が開示されている。
【０００４】
これらの先行技術では、走行中の繊維束を屈曲させ、又は、挟み込むことで繊維束に張力を付与しているため、繊維束がダメージを受ける。ダメージを受けると繊維の一部が解かれることがあり、これにより、圧力タンクの性能劣化が引き起こされる、解かれた繊維がＦＷ装置に巻き付いてしまう等の問題が発生しうる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２５５３５９号公報
【特許文献２】特開２０１０−６０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、走行中の線材にダメージを与えることを抑制しつつ、前記線材に張力を付与することができる張力付与装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、
走行する線材に張力を付与する張力付与装置であって、
電極と、吸着面と、前記電極に印加する電圧を制御する制御部と、を備え、
前記電極は、一対の第一電極要素及び第二電極要素からなる電極要素群を少なくとも一つ有しており、前記第一電極要素、及び前記第二電極要素は、前記線材の走行方向に交互に配列されており、
前記制御部は、前記第一電極要素及び前記第二電極要素に互いに逆極性の電圧を印加すると共に、同一電極要素には正負の逆極性の電圧を交互に継続的に印加することで、前記線材を前記吸着面に吸着させつつ摺動させ、
前記線材が帯状の繊維束である。
【０００８】
第２の発明においては、
前記第一電極要素及び前記第二電極要素に印加される電圧値が矩形波で与えられる。
【０００９】
第３の発明においては、
前記吸着面が、絶縁性材料から成る。
【００１０】
第４の発明においては、
前記制御部は、前記第一電極要素及び前記第二電極要素に印加する電圧値のピーク・トゥ・ピークを変更できる。
【００１１】
第５の発明においては、
前記電極が複数設けられ、
前記制御部は、電圧を印加する前記電極の数を変更できる。
【００１２】
第６の発明においては、
前記線材の張力を検出するテンションセンサを備え、
前記制御部は、前記テンションセンサの検出値に基づいて、前記第一電極要素及び前記第二電極要素に印加する電圧値のピーク・トゥ・ピークを変更する。
【００１３】
第７の発明においては、
前記線材の張力を検出するテンションセンサを備え、
前記制御部は、前記テンションセンサの検出値に基づいて、電圧を印加する前記電極の数を変更する。
【００１４】
第８の発明においては、
前記第一電極要素及び前記第二電極要素に印加される電圧値が正弦波で与えられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１７】
第１の発明によれば、線材が吸着面を摺動するときに、制御部による電圧の印加により、線材に対して静電気の力で吸着面に吸着させる吸着力が付与される。これにより、線材が吸着面に吸着されつつ摺動する。そして、線材に対して吸着力に起因した動摩擦力が生じ、この動摩擦力が線材に付与される張力となる。これにより、走行中の線材を屈曲させたり、板材で挟み込んだりすることなく、前記線材に張力を付与することができる。従って、走行中の線材にダメージを与えることを抑制しつつ、前記線材に張力を付与することができる。また、走行中の樹脂含浸繊維にダメージを与えることを抑制しつつ、前記線材に張力を付与することができる。
【００１８】
第２の発明によれば、制御部が各電極要素に印加する電圧値の立ち上がり時及び立ち下がり時に、急峻な電圧変動を生じさせることができる。これにより、吸着力が大きくなり、線材に付与される張力を大きくすることができる。
【００１９】
第３の発明によれば、吸着面が誘電体であるため、第一電極要素及び第二電極要素に正負の電圧を印加することで誘電分極が起こり、吸着面を帯電させることができる。これにより、線材表面に逆の電荷を誘起させ、線材を吸着させることができる。さらに、吸着面を耐摩耗性の高い材料で構成でき、装置の耐久性も向上させることができる。絶縁性材料として、アルミナ等のセラミック、アルマイト等の酸化アルミニウム、又はポリイミド等の剛性樹脂がある。
【００２０】
第４の発明によれば、前記第一電極要素及び前記第二電極要素に印加する電圧値のピーク・トゥ・ピークを変更することで、線材に付与される張力を所望の大きさに調節することが可能となる。
【００２１】
第５の発明によれば、電圧を印加する前記電極の数を変更することで、線材に付与される張力を所望の大きさに調節することが可能となる。
【００２２】
第６の発明によれば、線材に付与される張力を所望の大きさに調節することが可能となる。
【００２３】
第７の発明によれば、線材に付与される張力を所望の大きさに調節することが可能となる。
【００２４】
第８の発明によれば、正弦波として、例えば商用の交流電圧を昇圧又は降圧して継続的に印加することができ、インバータ回路を必要とせず電気回路が簡単で済む。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）張力付与装置の第一実施形態の斜視図、（ｂ）図１（ａ）の側面図。
【図２】（ａ）クーロンタイプの静電吸着部を示す図、（ｂ）グラディエントタイプの静電吸着部を示す図。
【図３】線材に付与される張力と、電極に印加される電圧との関係を示す図。
【図４】線材に付与される張力を示す側面図。
【図５】（ａ）張力付与装置の第二実施形態を示す概略構成図、（ｂ）張力付与装置の第三実施形態を示す概略構成図。
【図６】第一電極要素及び第二電極要素に正弦波を連続的に印加しているときの電圧値と時間との関係を示す図。
【図７】第一電極要素及び第二電極要素に正弦波を連続的に印加したときの実験結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
［第一実施形態］
張力付与装置の第一実施形態である張力付与装置１００について説明する。
【００２８】
張力付与装置１００は、走行する線材１０に張力Ｔを付与する。
線材１０は、糸状又は帯状の長尺物である。線材１０は、例えば、帯状の繊維束、帯状の樹脂含浸繊維、ロール紙等である。繊維束や、樹脂含浸繊維は、フィラメントワインディング装置、ブレイダー等で採用される。
【００２９】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、張力付与装置１００は、静電吸着部１１０と、制御部１２０と、を備える。
【００３０】
本実施形態の静電吸着部１１０は、ベース台１１に設置されている。
ベース台１１は、板状の部材である。ベース台１１の上方には、線材１０の走行経路が設けられている。
ベース台１１の上面１１ａの両端にはローラ１２・１２が設置されている。線材１０は、ローラ１２・１２に巻き掛けられており、ローラ１２・１２の回転により、ベース台１１の上面１１ａに対して平行に走行する。線材１０は、その長手方向に走行する。
ベース台１１の上面１１ａには静電吸着部１１０が設置されている。
【００３１】
静電吸着部１１０は、シート状の部材である。静電吸着部１１０は、絶縁層（誘電層）１１１、及び絶縁層１１１で被覆される電極１１２を有する。
絶縁層１１１は、ベース台１１の上面１１ａに固定されている。また、絶縁層１１１は、線材１０の走行経路の下方に設置されている。これにより、線材１０が走行するときに、絶縁層１１１の外面である吸着面１１１ａに沿って走行する。線材１０は、吸着面１１１ａを摺動する。
吸着面１１１ａは、平面である。吸着面１１１ａ（絶縁層１１１）は、誘電体であり、絶縁性材料から成る。絶縁性材料として、アルミナ等のセラミック、アルマイト等の酸化アルミニウム、又はポリイミド等の剛性樹脂がある。これにより、吸着面１１１ａを耐摩耗性の高い材料で構成でき、装置の耐久性も向上させることができる。
線材１０が走行する領域のうちで、吸着面１１１ａに沿って走行する領域を吸着領域Ｘと称する。線材１０は、吸着領域Ｘを走行するとき、吸着面１１１ａに沿って直線方向に走行する。
【００３２】
電極１１２は、絶縁層１１１で被覆されている。電極１１２は、一対の第一電極要素１１３及び第二電極要素１１４からなる電極要素群１１５を少なくとも一つ有している。本実施形態では、複数の電極要素群１１５が設けられている。第一電極要素１１３及び第二電極要素１１４は、線材１０の走行方向Ｄに交互に配列されている。第一電極要素１１３、及び第二電極要素１１４は、吸着領域Ｘに沿って設けられる。第一電極要素１１３、及び第二電極要素１１４は、線材１０における吸着領域Ｘを走行している部分Ｐに対して、吸着面１１１ａを介して対向するように配置される。第一電極要素１１３、及び第二電極要素１１４は、絶縁層１１１を介して隣接して配設される。
【００３３】
静電吸着部１１０は、例えば、クーロンタイプのもの、グラディエントタイプのもの等が用いられる。
図２（ａ）に示すように、クーロンタイプの静電吸着部１１０は、比較的広い面積からなる一対の電極要素１１３・１１４を有しており、一対の電極要素１１３・１１４を線材１０の走行方向Ｄに配置している。クーロンタイプの静電吸着部１１０は、線材１０との間に発生するクーロン力によって、線材１０を吸着する。なお、電極要素は、二対以上としてもよい。
図２（ｂ）に示すように、グラディエントタイプの静電吸着部１１０は、数ｍｍピッチで配置された複数対の電極要素１１３・１１４を有している。電極要素１１３・１１４は、互いに入り組んで対をなす櫛歯状に形成されており、線材１０の走行方向Ｄに交互に配置されている。グラディエントタイプの静電吸着部１１０は、線材１０の吸着面Ｐ１に不均一電界を発生させて、線材１０との間で生じるグラディエント力によって線材１０を吸着する。
【００３４】
図１（ａ）及び図１（ｂ）に示すように、制御部１２０は、静電吸着部１１０に接続されている。制御部１２０は、電極１１２に印加する電圧を制御する。
制御部１２０は、第一電極要素１１３及び第二電極要素１１４に互いに逆極性の電圧を印加すると共に、同一電極要素１１３・１１４には正負の電圧を交互に継続的に印加する。
これにより、制御部１２０は、各電極要素１１３・１１４について、印加する電圧値Ｖ１・Ｖ２の上げ下げを交互に行う（図３参照）。第一電極要素１１３に対する印加電圧値Ｖ１を下げるタイミングと、第二電極要素１１４に対する印加電圧値Ｖ２を上げるタイミングとは一致しており、かつ、第一電極要素１１３に対する印加電圧値Ｖ１を上げるタイミングと、第二電極要素１１４に対する印加電圧値Ｖ２を下げるタイミングとは一致している（図３参照）。また、「同一電極要素１１３・１１４には正負の電圧を交互に継続的に印加する」とは、同一電極要素１１３・１１４に正負の電圧を交互に印加し、正の電圧の印加及び負の電圧の印加を複数回行うことである。正負の電圧を印加する具体的な回数は、線材１０に張力Ｔを付与する時間の長さ等を考慮して決定される。
【００３５】
図１（ｂ）及び図４に示すように、制御部１２０が第一電極要素１１３及び第二電極要素１１４に互いに逆極性の電圧を印加することで、線材１０における吸着領域Ｘを走行している部分（吸着部分）Ｐの吸着面Ｐ１には強い電界が形成され、吸着面Ｐ１が分極する。そして、静電吸着部１１０と線材１０の吸着部分Ｐとの間に電位差が発生する。これにより、線材１０の吸着部分Ｐに対して、静電気の力で、絶縁層１１１の吸着面１１１ａに吸着させる吸着力Ｆ１が付与される。すなわち、吸着面１１１ａが誘電体であるため、制御部１２０が、第一電極要素１１３及び第二電極要素１１４に正負の電圧を印加することで誘電分極が起こり、吸着面１１１ａを帯電させることができる。これにより、線材１０の吸着部分Ｐの表面（吸着面Ｐ１）に、絶縁層１１１の吸着面１１１ａとは逆の電荷が誘起され、線材１０の吸着部分Ｐに対して静電気の力で吸着面１１１ａに吸着させる吸着力Ｆ１が付与される。本実施形態の静電気の力は、上記クーロン力あるいは上記グラディエント力である。
線材１０が走行しているとき、線材１０は、吸着面１１１ａに静電気の力で吸着されつつ吸着面１１１ａを摺動する。詳細には、線材１０が走行しているとき、線材１０の吸着部分Ｐは、吸着力Ｆ１を付与された状態で、吸着面１１１ａを摺動する（吸着面１１１ａに接触してすり動く）。これにより、線材１０に対して動摩擦力Ｆ２が生じる（Ｆ２＝μＮ）。μは、吸着面１１１ａの動摩擦係数である。Ｎは、線材１０の吸着部分Ｐが、吸着面１１１ａからうける垂直抗力である。本実施形態では、説明の便宜上、線材１０の吸着部分Ｐの重量等を無視することとし、垂直抗力Ｎは、吸着力Ｆ１と等しいこととする（Ｎ＝Ｆ１）。
以上のように、制御部１２０が線材１０に対して吸着力Ｆ１を生じさせる。これにより、線材１０に対して、その走行方向Ｄとは反対方向に動摩擦力Ｆ２が生じる（Ｆ２＝μＮ＝μＦ１）。この動摩擦力Ｆ２が、線材１０に付与される張力Ｔとなる（Ｆ２＝Ｔ）。
すなわち、制御部１２０は、第一電極要素１１３及び第二電極要素１１４に互いに逆極性の電圧を印加すると共に、同一電極要素１１３・１１４には正負の逆極性の電圧を交互に印加することで、線材１０を吸着面１１１ａに摺動させる。これによると、線材１０が吸着面１１１ａを摺動するときに、制御部１２０による電圧の印加により、線材１０に対して静電気の力で吸着面１１１ａに吸着させる吸着力Ｆ１が付与される。そして、線材１０に対して吸着力Ｆ１に起因した動摩擦力Ｆ２が生じ、この動摩擦力Ｆ２が線材１０に付与される張力Ｔとなる（Ｆ２＝Ｔ）。
【００３６】
仮に、静電吸着部に対して、静止物体を吸着させる場合は、静電吸着部の電極に電圧を印加したときに、静止物体に対して静電吸着部に吸着させる吸着力が発生し、これにより、静止物体が静電吸着部に吸着される。そして、印加した電圧値を変更せずにそのまま維持する場合、静止物体に付与される吸着力は、急激に減少することなく、非常に緩やかに減少する。これは、静止物体が静電吸着部に対して静止しているため、印加時の電圧値が維持されるだけで、静止物体と静電吸着部との間の電位差の減少が妨げられ、その結果、吸着力の減少が妨げられるからである。これにより、安定した吸着力を得ることができる。従って、静止物体を静電吸着部に吸着させる場合は、長時間の間、静止物体を静電吸着部に吸着させる場合を除き、印加した電圧値をそのまま維持すればよく、変更する必要がない。
【００３７】
これに対し、本実施形態のように、走行中の線材１０を吸着させる場合は、線材１０と静電吸着部１１０との接触面が常時変化する。これにより、電極１１２に電圧を印加したとき、吸着力Ｆ１が発生するが、印加した電圧値Ｖ１・Ｖ２を変更せずにそのまま維持しているだけでは、吸着力Ｆ１がすぐに急激に減少してしまう。これは、電圧の印加により、線材１０と静電吸着部１１０との間に電位差が生じても、線材１０の走行により線材１０と静電吸着部１１０との接触面が変化するので、生じた電位差がすぐに解消されてしまうからである。その結果、線材１０に付与された張力Ｔがすぐに急激に減少してしまう。これにより、線材１０に張力Ｔを安定的に付与することが困難となる。
【００３８】
そこで、本実施形態では、制御部１２０が、同一電極要素１１３・１１４には正負の逆極性の電圧を交互に継続的に印加するように構成した（図３参照）。すなわち、制御部１２０は、各電極要素１１３・１１４について、印加する電圧値Ｖ１・Ｖ２の上げ下げを交互に継続的に行う。
これによると、制御部１２０が電圧値Ｖ１・Ｖ２の上げ下げを行う度に、線材１０と静電吸着部１１０との間の電位差が復活する。これにより、制御部１２０が電圧値Ｖ１・Ｖ２の上げ下げを行う度に、線材１０に付与される吸着力Ｆ１が上昇し、これに伴って、線材１０に付与される張力Ｔも上昇する（図３及び図４照）。
従って、線材１０の走行により張力Ｔが減少しても、制御部１２０が電圧値Ｖ１・Ｖ２の上げ下げを行う度に、張力Ｔを上昇させて、張力Ｔの減少を回復させることができるので（図３参照）、走行中の線材１０に張力Ｔを付与し続けることができる。これにより、走行中の線材１０に張力Ｔを安定的に付与することが可能となる。
【００３９】
なお、制御部１２０は、同一電極要素１１３・１１４には正負の逆極性の電圧を一定の周期で交互に印加する。これにより、線材１０付与される張力Ｔは略周期的に変動する。張力Ｔの変動周期は、制御部１２０による電圧値Ｖ１・Ｖ２の上げ下げの周期と一致している（図３参照）。
制御部１２０が電極要素１１３・１１４に印加する電圧値Ｖ１・Ｖ２を上げ下げするときの電圧値Ｖ１・Ｖ２の変動幅（ピーク・トゥ・ピーク）Ｗ１・Ｗ２は、一定の大きさを有する（図３参照）。
【００４０】
また、制御部１２０は、同一電極要素１１３・１１４には正負の逆極性の電圧を交互に継続的に印加し、各電極要素１１３・１１４に印加する電圧の極性を所定の時間間隔ｔαで変更する（図３参照）。
時間間隔ｔαは、線材１０に付与される張力Ｔが、所定の許容下限値Ｔ０以上になる状態を保持できるような値である（図３参照）。時間間隔ｔα、及び許容下限値Ｔ０は、作業者等により予め決定されている。時間間隔ｔαの情報は、制御部１２０に記憶されている。
【００４１】
図３に示すように、電極要素１１３・１１４に印加される電圧値Ｖ１・Ｖ２は、矩形波Ｌ１・Ｌ２で与えられる。詳細には、縦軸を電極要素１１３・１１４に印加される電圧値Ｖ１・Ｖ２とし、横軸を時間ｔとする座標系において、電極要素１１３・１１４に印加される電圧値Ｖ１．Ｖ２は、矩形波Ｌ１・Ｌ２のグラフになる。なお、第一電極要素１１３に印加される電圧値Ｖ１を示す第一矩形波Ｌ１と、第二電極要素１１４に印加される電圧値Ｖ２を示す第二矩形波Ｌ２とについては、周期が同一（２ｔα）であり、かつ、第一矩形波Ｌ１の位相が第二矩形波Ｌ２の位相に対して半周期（ｔα）だけずれるように構成される。制御部１２０は、矩形波Ｌ１・Ｌ２に基づいて電極要素１１３・１１４に印加する電圧値Ｖ１・Ｖ２の上げ下げを行うことで、電圧値Ｖ１・Ｖ２の上げ下げを急峻に行い、電圧値の立ち上がり時及び立ち下がり時に、急峻な電圧変動を生じさせる。これにより、制御部１２０が電圧値Ｖ１・Ｖ２を上げ下げするときの張力Ｔの上昇量Ｔｕを大きくすることができる。その結果、吸着力Ｆ１が大きくなり、線材１０に付与される張力Ｔを大きくすることができる。
【００４２】
制御部１２０が電圧値Ｖ１・Ｖ２を上げ下げするときの張力Ｔの上昇量Ｔｕは、電極要素１１３・１１４に印加される電圧値Ｖ１・Ｖ２の変動幅Ｗ１・Ｗ２が大きくなるにつれて、大きくなる傾向にある（図３参照）。これにより、電圧値Ｖ１・Ｖ２の変動幅Ｗ１・Ｗ２を大きくして、張力Ｔの上昇量Ｔｕを大きくすることで、線材１０に付与される張力Ｔの平均値を大きくすることができる。また、電圧値Ｖ１・Ｖ２の変動幅Ｗ１・Ｗ２を小さくして、張力Ｔの上昇量Ｔｕを小さくすることで、線材１０に付与される張力Ｔの平均値を小さくすることができる。
従って、制御部１２０が、電極要素１１３・１１４に印加する電圧値Ｖ１・Ｖ２の変動幅Ｗ１・Ｗ２を変更することで、線材１０に付与される張力Ｔを調節することができる。
これにより、線材１０に付与される張力Ｔを所望の大きさに調節することが可能となる。
【００４３】
以上のように、張力付与装置１００は、電極１１２と、電極１１２を被覆する絶縁層１１１と、電極１１２に印加する電圧を制御する制御部１２０と、を備え、線材１０が走行するときに、絶縁層１１１の外面である吸着面１１１ａに沿って走行する吸着領域Ｘが存在し、電極１１２は、一対の第一電極要素１１３及び第二電極要素１１４からなる電極要素群１１５を少なくとも一つ有しており、第一電極要素１１３、及び第二電極要素１１４は、線材１０の走行方向Ｄに交互に配列されており、制御部１２０は、第一電極要素１１３及び第二電極要素１１４に互いに逆極性の電圧を印加すると共に、同一電極要素１１３・１１４には正負の逆極性の電圧を交互に継続的に印加することで、線材１０における吸着領域Ｘを走行している部分Ｐについて、静電気の力で吸着面１１１ａに吸着させる吸着力Ｆ１を付与した状態で、吸着面１１１ａを摺動させる。
これによると、線材１０が吸着面１１１ａを摺動するときに、線材１０に対して吸着力Ｆ１に起因した動摩擦力Ｆ２が生じ、この動摩擦力Ｆ２が線材１０に付与される張力Ｔとなる（図４参照）。これにより、走行中の線材１０を屈曲させたり、板材で挟み込んだりすることなく、線材１０に張力Ｔを付与することができる。従って、走行中の線材１０にダメージを与えることを抑制しつつ、線材１０に張力Ｔを付与することができる。
【００４４】
［第二実施形態］
張力付与装置の第二実施形態である張力付与装置２００について説明する。
【００４５】
以下の説明においては、張力付与装置１００との相違点に着目して説明し、張力付与装置１００と同じ構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４６】
図５（ａ）に示すように、張力付与装置２００は、静電吸着部１１０と、制御部１２０と、テンションセンサ１３０と、を備える。
【００４７】
テンションセンサ１３０は、線材１０に付与される張力Ｔを検出する。テンションセンサ１３０は、例えば、歪みゲージを備えた接触式のテンションセンサである。なお、本発明のテンションセンサは、線材の張力を検出できるものであればよく、本実施形態のテンションセンサ１３０に限定されない。
テンションセンサ１３０は、静電吸着部１１０の下流側に設けられる。なお、テンションセンサ１３０を静電吸着部１１０の上流側と下流側の両方に設けてもよい。
テンションセンサ１３０は、制御部１２０に接続されている。テンションセンサ１３０は、線材１０の張力Ｔを検出して、張力Ｔの検出値を制御部１２０に送信する。
【００４８】
制御部１２０は、テンションセンサ１３０の検出値に基づいて、電極要素１１３・１１４に印加する電圧値Ｖ１・Ｖ２を上げ下げするときの電圧値Ｖ１・Ｖ２の変動幅Ｗ１・Ｗ２を変更する（図３参照）。
【００４９】
制御部１２０は、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘと、所定の目標張力Ｔｙと、を比較して、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘが目標張力Ｔｙと異なる場合は、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘが目標張力Ｔｙに近づくように、電圧値Ｖ１・Ｖ２の変動幅Ｗ１・Ｗ２を変更する。
【００５０】
線材１０に付与される張力Ｔは、周期的に変動する（図３参照）。これにより、目標張力Ｔｙも、張力Ｔの変動周期に合わせて周期的に変動する値に設定される。目標張力Ｔｙは、作業者等により予め設定されている。目標張力Ｔｙの情報は、制御部１２０に記憶されている。
【００５１】
制御部１２０は、下記（１）及び（２）の制御を行うことで、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘを、目標張力Ｔｙに近づける。
（１）制御部１２０は、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘが、目標張力Ｔｙよりも小さい場合は、電圧値Ｖ１・Ｖ２の変動幅Ｗ１・Ｗ２を大きくする。これにより、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘが大きくなり、目標張力Ｔｙに近づく。
（２）制御部１２０は、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘが、目標張力Ｔｙよりも大きい場合は、電圧値Ｖ１・Ｖ２の変動幅Ｗ１・Ｗ２を小さくする。これにより、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘが小さくなり、目標張力Ｔｙに近づく。
これによると、線材１０に付与される張力Ｔを所望の大きさに調節することが可能となる。
【００５２】
［第三実施形態］
張力付与装置の第三実施形態である張力付与装置３００について説明する。
【００５３】
以下の説明においては、張力付与装置１００・２００との相違点に着目して説明し、張力付与装置１００・２００と同じ構成については、同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５４】
図５（ｂ）に示すように、張力付与装置２００は、静電吸着部１１０と、制御部１２０と、テンションセンサ１３０と、を備える。
【００５５】
静電吸着部１１０は複数設けられている。
各静電吸着部１１０は、絶縁層１１１、及び電極１１２を有する。
制御部１２０は、各静電吸着部１１０に接続されている。制御部１２０は、各静電吸着部１１０の電極１１２に印加する電圧を制御する。
【００５６】
制御部１２０は、テンションセンサ１３０の検出値に基づいて、電圧を印加する電極１１２の数を変更する。
【００５７】
制御部１２０は、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘと、目標張力Ｔｙと、を比較して、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘが目標張力Ｔｙと異なる場合は、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘが目標張力Ｔｙに近づくように、電圧を印加する電極１１２の数を変更する。
【００５８】
制御部１２０は、下記（ｉ）及び（ｉｉ）の制御を行うことで、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘを、目標張力Ｔｙに近づける。
（ｉ）制御部１２０は、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘが、目標張力Ｔｙよりも小さい場合は、電圧を印加する電極１１２の数を増やす。これにより、絶縁層１１１の吸着面１１１ａにおける、吸着力Ｆ１が発生する領域が増加し、線材１０に付与される吸着力Ｆ１が大きくなる。その結果、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘが大きくなり、目標張力Ｔｙに近づく。
（ｉｉ）制御部１２０は、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘが、目標張力Ｔｙよりも大きい場合は、電圧を印加する電極１１２の数を減らす。これにより、絶縁層１１１の吸着面１１１ａにおける、吸着力Ｆ１が発生する領域が減少し、線材１０に付与される吸着力Ｆ１が小さくなる。その結果、テンションセンサ１３０の検出値Ｔｘが小さくなり、目標張力Ｔｙに近づく。
これによると、線材１０に付与される張力Ｔを所望の大きさに調節することが可能となる。
【００５９】
なお、作業者が、電極要素１１３・１１４に印加される電圧値Ｖ１・Ｖ２と、線材１０に付与される張力Ｔとの相関を事前に測定しておき、この測定結果に基づいて、電極要素１１３・１１４に印加される電圧値Ｖ１・Ｖ２を線材１０に付与される張力Ｔに換算する換算式もしくは換算表を作成して、作成した換算式もしくは換算表を制御部１２０に記憶させてもよい。これにより、制御部１２０は、前記換算式もしくは前記換算表に基づいて、線材１０に付与される張力Ｔを調節することが可能となる。この場合、テンションセンサ１３０が不要となる。
【００６０】
また、第１〜第３の実施形態では、第一電極要素１１３及び第二電極要素１１４に互いに逆極性の電圧を印加すると共に、同一電極要素１１３・１１４には正負の電圧を交互に継続的に印加する制御を説明したが、第一電極要素１１３及び第二電極要素１１４に互いに逆極性となる交流電圧を昇圧又は降圧した正弦波Ｌ１'・Ｌ２'を連続的に印加する制御でも周波数が商用の交流電源レベルであれば線材１０に張力を付与できることが、本件発明者らによって確認されている。
従って、制御部１２０が、第一電極要素１１３及び第二電極要素１１４に互いに逆極性の電圧を印加すると共に、同一電極要素１１３・１１４には正負の逆極性の電圧を交互に継続的に印加する場合には、第一電極要素１１３及び前記第二電極要素１１４に印加される電圧値Ｖ１・Ｖ２が正弦波Ｌ１'・Ｌ２'で与えられる場合も含まれる（図６参照）。この場合、縦軸を電極要素１１３・１１４に印加される電圧値Ｖ１・Ｖ２とし、横軸を時間ｔとする座標系において、電極要素１１３・１１４に印加される電圧値Ｖ１．Ｖ２は、正弦波Ｌ１'・Ｌ２'のグラフになる。なお、第一電極要素１１３に印加される電圧値Ｖ１を示す第一正弦波Ｌ１'と、第二電極要素１１４に印加される電圧値Ｖ２を示す第二正弦波Ｌ２'とについては、周期が同一（２ｔα）であり、かつ、第一正弦波Ｌ１'の位相が第二正弦波Ｌ２'の位相に対して半周期（ｔα）だけずれるように構成される。
【００６１】
図７は、第一電極要素１１３及び第二電極要素１１４に正弦波Ｌ１'・Ｌ２'を連続的に印加したときの実験結果を示し、走行する線材１０に付与される張力（テンション）Ｔと経過時間の関係をプロットしている。この図から、第一電極要素１１３及び第二電極要素１１４に正弦波Ｌ１'・Ｌ２'を連続的に印加した場合でも、走行する線材１０に張力Ｔが付与されることが理解できる。特に、印加する正弦波Ｌ１'・Ｌ２'の周波数が高くなるにつれて（３０Ｈｚ→６０Ｈｚ→７０Ｈｚ）、走行する線材１０に付与される張力Ｔが大きくなっている。これは、周波数が高くなるにつれ、電圧変動が急峻となり、矩形波Ｌ１・Ｌ２を印加した場合と同様の効果が得られるためである。従って、第一電極要素１１３及び第二電極要素１１４に印加する正弦波Ｌ１'・Ｌ２'の周波数を動的に変更することにより、走行する線材１０に付与する張力Ｔを制御することができる。
【００６２】
上記した実施形態の張力付与装置１００は、フィラメントワインディング装置、ブレイディング装置またはロール紙等の巻取り装置に好適に適用できる。
【符号の説明】
【００６３】
１０      線材
１００    張力付与装置
１１１    絶縁層
１１１ａ  吸着面
１１２    電極
１１３    第一電極要素
１１４    第二電極要素
１１５    電極要素群
１２０    制御部
【図１】
0006436388.tif 000002
【図２】
0006436388.tif 000003
【図３】
0006436388.tif 000004
【図４】
0006436388.tif 000005
【図５】
0006436388.tif 000006
【図６】
0006436388.tif 000007
【図７】
0006436388.tif 000008