(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コード類の張力を制御する装置であって、
前記コード類が巻かれるプーリと、前記プーリに設けられ回転速度に応じて逆起電圧を発生するモータと、前記モータに接続された定電流回路とを備え、前記定電流回路とモータとの間に、モータの回転速度が低下し、その出力電圧が低下した場合に、前記定電流回路に順方向バイアス電圧を加えるための電圧回路を挿入し、
前記電圧回路の電圧値は、前記定電流回路に一定の電流を流すことができる最低電圧以上に選ばれていることを特徴とするコード類の張力制御装置。
【請求項２】
前記モータは、ブラシレスモータであり、前記ブラシレスモータの巻き線に整流回路が接続されていることを特徴とする請求項１記載のコード類の張力制御装置。
【請求項３】
前記モータが複数あり、これらのモータと前記定電流回路と前記電圧回路とが直列に接続されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のコード類の張力制御装置。
【請求項４】
モータの逆起電圧がしきい値を超えて発生したことを条件として、モータ電流を負荷に流す電力回生回路をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載のコード類の張力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、糸、リボン、ベルト、電線などのコード類に一定の張力を与えるためのコード類の張力制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コード類の張力制御装置は、コード類を巻き取る巻き取り機に使用され、一定の張力でのコード類の巻き取りを可能にする。
この張力制御装置は、図４に示すように、テンションプーリ１１と、テンションプーリ１１と同軸に設けられ同伴回転するモータＭとを有している。コード類１２が走行すると、テンションプーリ１１を介してモータＭが回され、モータＭに発生したトルクによってコード類１２に張力が付与される。
【０００３】
前記モータＭは、回転が加えられると逆起電圧が生じる。この逆起電圧をモータＭに内蔵されている定電流回路に入力すると、モータの回転速度にかかわらずトルクが一定になり、一定の張力を付与できるようになる（特開平11-325203号公報、特開平11-301927号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記のコード類の張力制御装置では、コード類の繰り出し速度が下がって、その結果モータの回転速度が下がると、定電流回路が一定の電流を維持できなくなるという問題がある。
詳しく説明すると、定電流回路は、一般に、トランジスタのコレクタ電流が、コレクタ−エミッタ電圧（又はコレクタ−ベース電圧）の変動にかわらず一定となるという原理を利用している。一定のコレクタ電流を流すためには、最低限必要なコレクタ−エミッタ電圧（又はコレクタ−ベース電圧）が存在する。
【０００５】
ところが、モータの回転速度が下がると、モータの逆起電圧が低下する。ブラシレスモータを用いた場合整流回路のダイオードによる電圧降下があり、ブラシ付きのモータを用いた場合ブラシ接触抵抗による電圧降下があるために、いずれも低回転速度時の逆起電圧の低下が著しくなる。
このため、定電流回路に一定の電流を流すために必要な電圧が確保できず、定電流を維持できなくなる。したがって、モータのトルクが一定にならず、コード類に一定張力がかからなくなってしまう。
【０００６】
そこで、本発明は、モータの回転速度にかかわらず、張力を一定に制御することができるコード類の張力制御装置を実現することを目的とする。
また本発明は、モータの回転によって生じた電力を回収することができるコード類の張力制御装置を実現することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のコード類の張力制御装置は、コード類が巻かれるプーリと、前記プーリに設けられ回転速度に応じて逆起電圧を発生するモータと、前記モータに接続された定電流回路とを備え、前記定電流回路とモータとの間に、モータの回転速度が低下し、その出力電圧が低下した場合に、前記定電流回路に順方向バイアス電圧を加えるための電圧回路を挿入し、前記電圧回路の電圧値は、前記定電流回路に一定の電流を流すことができる最低電圧以上に選ばれている（請求項１）。
この構成によれば、モータの回転速度が低下し、出力電圧が低下しても、定電流回路には、最低限、前記電圧回路で発生する順方向バイアス電圧が加えられる。したがって、モータの回転速度低下時における定電流回路の不動作はなくなり、コード類の張力は、常に、一定に制御される。
【０００８】
前記モータがブラシレスモータであり、ブラシレスモータの巻き線に整流回路が接続されている場合は、請求項１記載の作用が得られるとともに,整流回路の中のダイオードの順方向電圧低下を、前記電圧回路によって補償することができる（請求項２）。
前記モータが複数あり、これらのモータと前記定電流回路が直列に接続されている場合にも、前記電圧回路を挿入することによって（請求項３）、請求項１記載の作用が得られる。この構成では、1つの電圧回路で、複数のモータに対応することができる。
【０００９】
モータの逆起電圧がしきい値を超えて発生したことを条件として、モータ電流を負荷に流す電力回生回路をさらに備えることが望ましい（請求項４）。この電力回生回路によって、モータの回転速度が高回転のときに、モータから発生する電力を回生して、従来ならば熱になって棄てられていたエネルギーを有効に利用することができるようになる。
本発明のコード類の張力制御装置は、回転速度に応じて逆起電圧を発生するモータと、前記モータに接続された定電流回路と、モータの逆起電圧がしきい値を超えて発生したことを条件として、モータ電流を負荷に流す電力回生回路とを備えるものでもよい。この電力回生回路によって、高回転時にモータから発生する電力を回生して、電力を有効に利用することができるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本発明の張力制御装置の一例を示す回路図である。
張力制御装置１は、三相ブラシレスモータ（以下「ブラシレスモータ」という）Ｍの出力電圧を整流回路２により整流し、この整流出力を定電流回路３に供給している。整流回路２、定電流回路３はブラシレスモータＭの内部基板に搭載されていてモータ回転軸とともに回転するものであってもよく、ブラシレスモータＭに外付けされるものであってもよいが、図１ではブラシレスモータＭに内蔵されるものとして説明をする。
【００１１】
整流回路２の出力電圧は、ブラシレスモータＭの回転速度の変動に応じて変動する。そこで、整流回路２の出力電圧を時間ｔの関数Ｅ(t)で表す。
定電流回路３は、定電流トランジスタＱ１、抵抗Ｒ１、並びに定電流トランジスタＱ１のベースに一定電圧を供給するための定電圧ダイオードＺＤ及び抵抗Ｒ２を有している。
さらに、定電流回路３と直列に、定電圧回路４が挿入されている。定電圧回路４の回路構成は、任意であり、公知の定電圧回路や充電式電池などを使用することができる。定電圧回路４は、外部から電源を供給する必要があることから、ブラシレスモータＭに内蔵することはできないものである。そこで、定電圧回路４は、ブラシレスモータＭの外部端子Ｔ１，Ｔ２に接続される（図において○印は端子を表す。以下同じ）。
【００１２】
この定電圧回路４の電圧をバイアス電圧Ｅ0という。バイアス電圧Ｅ0は時間変動しない一定の値となる。
前記定電流回路３の定電流トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間には、前記整流回路２の出力電圧Ｅ(t)と、定電圧回路４のバイアス電圧Ｅ0との合計した電圧Ｅ(t)＋Ｅ0が印加される。
前記定電流トランジスタＱ１は、定電圧ダイオードＺＤによりベースに一定電圧が供給されるので、常時オン状態にされている。
【００１３】
前記定電流トランジスタＱ１のコレクタ−エミッタ間に与えられる電圧は、ブラシレスモータＭの回転速度が低下して、電圧Ｅ(t)が0にまで低下しても、定電圧回路４があるために、最低限、バイアス電圧Ｅ0が確保される。
このため、バイアス電圧Ｅ0の値を、前記定電流トランジスタＱ１に一定のコレクタ電流を流すことができる最低電圧以上に選べば、前記ブラシレスモータＭに常に、一定の電流を流すことができる。したがって、ブラシレスモータＭの回転トルクを、低回転時でも一定に制御することができる。
【００１４】
次に、複数のブラシレスモータＭ１，Ｍ２，．．．，Ｍｎを使用した場合の本発明の実施形態を説明する。本発明の実施形態では、定電流回路３と定電圧回路４とは、それぞれ１つ設置するだけで済ませている（したがって、各ブラシレスモータＭ１，Ｍ２，．．．，Ｍｎは定電流回路を内蔵しないタイプとなる）。
図２は、複数のブラシレスモータＭ１，Ｍ２，．．．，Ｍｎを使用したコード類の張力制御装置１の回路図である。
【００１５】
各ブラシレスモータＭ１，Ｍ２，．．．，Ｍｎには、それぞれ整流回路２１，２２，．．．，２ｎが接続され、各整流回路２１，２２，．．．，２ｎの出力端子Ｔ１，Ｔ２，．．．と、定電流回路３と電力回生回路５と定電圧回路４とが直列に接続されている。
各整流回路２１，２２，．．．，２ｎ及び定電圧回路４の出力電圧の和をＥ0＋Ｅ(t)と書く。
【００１６】
前記出力電圧Ｅ0＋Ｅ(t)は、直列に接続された定電流回路３と電力回生回路５とに印加される。
定電流回路３の作用及び定電圧回路４の作用は、図１を用いて説明したのと同様、各ブラシレスモータＭ１，Ｍ２，．．．，Ｍｎに、一定の電流を流すことであり、ここでは重複説明は省略する。
電力回生回路５は、ブラシレスモータＭ１，Ｍ２，．．．，Ｍｎの回転速度が比較的高速の時に、負荷ＺLに電力を供給するとともに、コンデンサＣにエネルギーを蓄えるための回路である。
【００１７】
電力回生回路５は、スイッチングトランジスタＱ２を備え、このスイッチングトランジスタＱ２と並列に、互いに直列なダイオードＤ及びコンデンサＣを接続している。コンデンサＣには負荷ＺLがつながれている。この負荷ＺLの種類は、任意である（例えば負荷ＺLは照明器具でもよい）。
スイッチングトランジスタＱ２のゲートには、制御回路６からの信号が供給される。制御回路６は、前記ブラシレスモータＭ及び定電圧回路４の出力電圧Ｅ0＋Ｅ(t)に基づいて、電圧Ｅ0＋Ｅ(t)がしきい値を超えれば、スイッチングトランジスタをオフとし、しきい値以下であれば、スイッチングトランジスタをオンとする制御を行う。制御回路６は、構成は限定されないが、例えばマイクロコンピュータを用いた公知の回路を採用することができる。
【００１８】
以上の電力回生回路５の動作を説明すると、ブラシレスモータＭの回転速度が低く、電圧Ｅ0＋Ｅ(t)がしきい値以下であれば、スイッチングトランジスタＱ２はオンとなるので、電流は、スイッチングトランジスタＱ２を通って流れる。電力回生回路５の抵抗は低く、電力回生回路５はほとんど電力を消費しない。このとき、負荷ＺLにはコンデンサＣに蓄えられた電荷から電流が供給されるのみである。
【００１９】
ブラシレスモータＭの回転速度が高く、電圧Ｅ0＋Ｅ(t)がしきい値を超えると、スイッチングトランジスタＱ２はオフとなるので、電流は、ダイオードＤを通して、負荷ＺLに流れる。負荷ＺLを含めた電力回生回路５の抵抗は等価的に高くなり、ブラシレスモータＭで発生した電力を消費する。また、同時にコンデンサＣにも流れ、ここでエネルギーが蓄積される。
したがって、高回転時、電力回生回路５がない場合なら、定電流回路３やモータＭで発生して失われるはずのエネルギーを、電力回生回路５によって回生して負荷ＺLに供給することができるので、電力の有効利用を図ることができる。また、従来定電流回路３に取り付けていた放熱板をなくすことができる。
【００２０】
以上で、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の実施は、前記の形態に限定されるものではない。例えば、本発明は、ブラシレスモータＭでなく、図３に示すように、ブラシ付きのモータＭ′にも適用できる。この場合は、整流回路２が省略されるのみで、他の定電流回路３と定電圧回路４の動作は同様である。
その他、本発明の範囲内で種々の変更を施すことが可能である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電圧回路を挿入するだけの簡単な構成で、モータの低速回転時でも、張力を一定に制御することができるようになる。
また、モータの高回転によって生じた電力を回収することにより、電力の有効利用が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の張力制御装置の一例を示す回路図である。
【図２】複数のブラシレスモータＭを直列に接続したコード類の張力制御装置の一例を示す回路図である。
【図３】本発明をブラシレスモータＭでなく、ブラシ付きのモータＭ′にも適用した場合の回路図である。
【図４】張力制御装置の斜視図である。
【符号の説明】
１  コード類の張力制御装置
２  整流回路
３  定電流回路
４  定電圧回路
５  電力回生回路
６  制御回路
Ｍ  ブラシレスモータ
Ｍ′ブラシ付きのモータ
【図１】
0003876160.tif 000002
【図２】
0003876160.tif 000003
【図３】
0003876160.tif 000004
【図４】
0003876160.tif 000005