6598413 テーピング装置および張力検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6598413

(24)【登録日】2019年10月11日

(45)【発行日】2019年10月30日

(54)【発明の名称】テーピング装置および張力検出装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 5/10 20060101AFI20191021BHJP

【ＦＩ】

   G01L5/10 Z

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2019-112961(P2019-112961)

(22)【出願日】2019年6月18日

【審査請求日】2019年6月18日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000161231

【氏名又は名称】宮▲崎▼機械システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106024

【弁理士】

【氏名又は名称】稗苗 秀三

(74)【代理人】

【識別番号】100167841

【弁理士】

【氏名又は名称】小羽根 孝康

(74)【代理人】

【識別番号】100168376

【弁理士】

【氏名又は名称】藤原 清隆

(72)【発明者】

【氏名】西林 秀晃

(72)【発明者】

【氏名】後藤 洋紀

(72)【発明者】

【氏名】高岡 伸樹

【審査官】 大森 努

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０３８６６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１５／０１９３９５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開平０８−１５２３６９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２４７２４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−００６４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４７０５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３０６５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５１１１６４６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第３６６９３７０（ＵＳ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０９８６２５（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 韓国登録特許第１０−０４９６４４６（ＫＲ，Ｂ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｌ ５／０４−５／１０，

Ｈ０１Ｂ １３／０８，

Ｂ６５Ｈ ８１／０６−８１／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

線材が進行する軸線方向を中心にして回転するテーピングヘッドと、テーピングヘッドの前側に回転可能に取り付けられたテープパッドと、テープパッドから引き出されたテープを線材に導く複数のテープガイドと、テープパッドから繰り出されるテープの張力を調整するためにテープパッドに制動を与えるブレーキと、ブレーキの制動力を制御する制御装置とを備え、テーピングヘッドと一体的に回転するテープガイドの１つがテープの張力に応じた荷重を受けるように設けられた測定用テープガイドとされ、測定用テープガイドは、テープパッドの外周上に引き出されたテープをテーピングヘッドの中心側に向けて折り返し、テープの通過方向とは異なる方向であって、軸線方向と平行な方向に直線移動可能とされ、テーピングヘッドに、測定用テープガイドが受ける荷重に基づいてテープの張力を検出する張力検出器と、張力検出器の出力を無線通信によってテーピングヘッドの外部に設置された制御装置に送信する送信機とが設けられ、制御装置は、張力検出器の出力に応じてテープの張力が一定になるようにブレーキの制動力を制御することを特徴とするテーピング装置。

【請求項2】

テーピングヘッドの外周側に取り付けられた測定用テープガイドよりも前側に、テープパッドから外周上に引き出されたテープをテーピングヘッド上の測定用テープガイドに向けて折り返す前ガイドローラが設けられ、テーピングヘッドの中心側に、測定用テープガイドによって折り返されたテープを線材に巻き付ける巻付ローラが設けられたことを特徴とする請求項１記載のテーピング装置。

【請求項3】

前ガイドローラと測定用テープガイドとの間に、テープを通す鞘が前側から後側に向けて設けられたことを特徴とする請求項２記載のテーピング装置。

【請求項4】

テーピングヘッドと一体的に回転するテープパッドから引き出されたテープをテーピングヘッドに設けられた複数のテープガイドを介して進行する線材に導いて、線材にテープを巻き付けるテーピング装置において、テープの張力を検出するために用いられる張力検出装置であって、テープの通過方向とは異なる方向にテープを折り返すテープガイドを支持する支持体と、支持体が取り付けられる直線移動する直動体と、直動体を保持するケースと、テープの張力に応じた直動体からの荷重を検出する張力検出器と、テーピング装置の外部に設置された制御装置と無線通信する送信機とを備え、直動体の移動方向は線材が進行する軸線方向と平行な方向とされ、張力検出器は直動体に対向するようにケースに装着され、ケースがテーピングヘッドに着脱可能とされたことを特徴とする張力検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、進行する線材にテープを巻き付けるテーピング装置およびテーピング装置において、テープの張力を検出するために用いられる張力検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

進行する線材にテープを巻き付けるテーピング装置では、テープパッドから引き出されたテープが複数のテープガイドにより線材に導かれ、所定の張力でテープが線材に巻き付けられる。このとき、テープの張力が一定であることが製品品質上望まれる。テープが満巻されたテープパッドからテープが引き出されると、テープの巻径が小さくなり、テープの張力が大きくなっていく。そこで、特許文献１では、テープパッドの回転数を検出して、テープパッドの回転数と繰り出し速度に基づいてテープの巻径を計算し、テープの巻径に応じてヒステリシスブレーキのブレーキトルクを制御して、このブレーキトルクをテープパッドの回転軸に付与する。テープの巻径にかかわらず常に一定のテープ張力でテープを繰り出すことができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１６−１１１７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記では、テープの巻径からテープの張力が推測されることになり、実際の張力ではない。高速回転するテープパッドから引き出されたテープは線材に達するまでに風圧や遠心力の影響を受け、実際の張力が変動する。そのため、一定の張力でテープが巻き付けられていないおそれがある。

【0005】

本発明は、上記に鑑み、線材に巻き付けられる直前のテープの張力を検出することができる張力検出装置を用いて、実際のテープの張力に基づいてブレーキを制御して、一定の張力でテープを巻き付けることができるようにしたテーピング装置の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のテーピング装置は、線材が進行する軸線方向を中心にして回転するテーピングヘッドと、テーピングヘッドに回転可能に取り付けられたテープパッドと、テープパッドから引き出されたテープを線材に導く複数のテープガイドと、テープパッドから繰り出されるテープの張力を調整するためにテープパッドに制動を与えるブレーキと、ブレーキの制動力を制御する制御装置とを備え、テープガイドの１つがテープの張力に応じた荷重を受けるように設けられた測定用テープガイドとされ、テーピングヘッドに、測定用テープガイドが受ける荷重に基づいてテープの張力を検出する張力検出器と、張力検出器の出力を無線通信によってテーピングヘッドの外部に設置された制御装置に送信する送信機とが設けられる。制御装置は、張力検出器の出力に応じてテープの張力が一定になるようにブレーキの制動力を制御する。

【0007】

測定用テープガイドは、テープの張力に応じた荷重を受ける。そのため、この測定用テープガイドを通じてテープに巻き付けられる直前のテープの張力を実測することができる。

【0008】

測定用テープガイドは、テーピングヘッドに設けられ、テープパッドの外周上に引き出されたテープを線材に向けて折り返し、テープの通過方向とは異なる方向であって、軸線方向と平行な方向に直線移動可能とされる。テープの張力の変動に応じて測定用テープガイドを移動させる荷重が生じる。この荷重を検出することにより、テープの張力の変動を実測できる。

【0009】

テープパッドから引き出されたテープをテープガイドを介して進行する線材に導いて、線材にテープを巻き付けるテーピング装置において、テープの張力を検出するために用いられる張力検出装置は、テープを線材に導くテープガイドを支持する支持体と、支持体が取り付けられる直線移動する直動体と、直動体を保持するケースと、テープの張力に応じた直動体からの荷重を検出する張力検出器とを備え、張力検出器は直動体に対向するようにケースに装着され、ケースがテーピング装置に着脱可能とされる。これにより、張力検出装置がユニット化され、ケースをテーピング装置に取り付けることにより、張力測定機能を簡単に付加できる。

【0010】

テーピング装置の外部に設置された制御装置と無線通信する送信機を備え、送信機は、張力検出器の出力を制御装置に送信する。テーピング装置のテーピングヘッドが回転しても、確実に測定した張力を出力することができる。

【発明の効果】

【0011】

本発明によると、線材に巻き付けられる直前のテープの張力を実測することができ、運転中テープの張力を常時監視することが可能になるとともに、張力が変化したときにすぐに対応でき、テープの張力を常に一定に維持できる。また、張力検出装置をユニット化することにより、テーピング装置に簡単に着脱でき、張力検出装置の後付けが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施形態に係るテーピング装置のテープの通過経路を示す図

【図2】テーピング装置の側面図

【図3】テーピング装置のテーピングヘッドの反対側の側面図

【図4】張力検出装置を示す図

【図5】張力検出装置の断面図

【図6】テーピング装置の張力検出にかかる制御ブロック図

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明の実施形態に係るセンタ式テーピング装置を図１〜３に示す。進行する線材にテープ１を巻き付けるテーピング装置は、線材が進行する軸線方向を中心にして回転するテーピングヘッド２と、テープ１を供給するテープパッド３と、テープパッド３から引き出されたテープ１を線材に導く複数のテープガイドとを備えている。そして、図４に示すように、テーピング装置は、テープパッド３から繰り出されるテープ１の張力を調整するためにテープパッド３に制動を与えるブレーキ５と、テープパッド３から引き出されたテープ１の張力を検出する張力検出装置６と、検出されたテープ１の張力に応じてブレーキ５の制動力を制御する制御装置７とを備えている。

【0014】

テーピングヘッド２は、モータを搭載した駆動装置１０の前側から突出した中空軸１１に取り付けられる。中空軸１１は、モータによって回転駆動され、テーピングヘッド２が高速回転（Ｍａｘ１５００ｒｐｍ）する。テーピングヘッド２に支持棒１２を介してパッドホルダ１３が取り付けられ、パッドホルダ１３はテーピングヘッド２と一体的に回転する。前後一対の前板１４と後板１５とによって構成されるパッドホルダ１３にテープパッド３が取り付けられる。後板１５に回転可能に支持された取付筒１６の前側にテープパッド３が取り付けられ、取付筒１６の後側は後板１５に取り付けられたブレーキ５に連結されている。線材は、取付筒１６の内部を進行する。なお、ブレーキ５として、ヒステリシスブレーキが用いられる。これにより、テープパッド３は、テーピングヘッド２に相対的に回転可能に取り付けられる。

【0015】

複数のテープガイドは、テープパッド３からテープ１を外周上に引き出す引出ローラ２０、引き出したテープ１をテーピングヘッド２に向けて案内する前ガイドローラ２１、前ガイドローラ２１から鞘２２を通って案内されたテープ１をテーピングヘッド２の中心に向けて案内する後ガイドローラ２３、テープ１を所定の角度で線材に巻き付ける巻付ローラ２４とされる。

【0016】

引出ローラ２０は前板１４に取り付けられ、前ガイドローラ２１は前板１４と後板１５を連結するバー２５に取り付けられる。後ガイドローラ２３は、テーピングヘッド２の外周側に取り付けられる。鞘２２は、後板１５に取り付けられ、後板１５を貫通している。巻付ローラ２５は、テーピングヘッド２の中心側に取り付けられる。巻付ローラ２４は傾斜角度を変えることができ、テープ１の巻付角度を変更できる。

【0017】

図５、６に示すように、後ガイドローラ２３は、テープパッド３の外周上に引き出されたテープ１をテーピングヘッド２上において線材に向けて折り返す。そして、後ガイドローラ２３は、直線移動可能とされ、テープ１の張力６に応じた荷重を受ける測定用テープガイドとされる。後ガイドローラ２３の移動方向は、テープ１の通過方向Ｙとは異なる方向かつテーピングヘッド２の回転方向Ｚとも異なる方向であって、軸線方向Ｘと平行な方向とされる。テープ１が後ガイドローラ２３で折り返すときに発生する張力の分力により、後ガイドローラ２３は軸線方向Ｘの荷重を受ける。このような後ガイドローラ２３は、風圧や遠心力の影響を受けて移動することはない。

【0018】

張力検出装置６は、後ガイドローラ２３を回転可能に支持する支持体３０と、支持体３０が取り付けられる直線移動する直動体であるスライドウェイ３１と、スライドウェイ３１を保持するケース３２と、テープ１の張力に応じたスライドウェイ３１からの荷重を検出する張力検出器３３と、張力検出器３３の検出信号を制御装置７に送信する送信機３４とを備えている。

【0019】

後ガイドローラ２３は、スライドウェイ３１に一体的に設けられる。テープ１の張力によって後ガイドローラ２３が荷重を受けると、同じ荷重をスライドウェイ３１が受ける。張力検出装置６は、スライドウェイ３１が受ける荷重を検出することにより実際のテープ１の張力を測定できる。

【0020】

張力検出器３３は、ロードセルとされ、ケース３２に装着される。張力検出器３３は、軸線方向Ｘにおいてスライドウェイ３１よりも前側に対向するように配置される。テープ１の張力が後ガイドローラ２３に作用すると、スライドウェイ３１は移動しようとするが、スライドウェイ３１は張力検出器３３に当接しているので移動できず、スライドウェイ３１は張力検出器３３を押圧する。したがって、張力検出器３３は、テープ１の張力に応じた荷重をスライドウェイ３１から受ける。テープ１の張力が一定のとき、スライドウェイ３１に一定の荷重がかかる。テープ１の張力が変動すると、スライドウェイ３１にかかる荷重も変動する。張力検出器３３では、スライドウェイ３１からの荷重を受けると、この荷重に応じた微小な出力電圧が得られ、出力電圧をアナログ変換した検出信号が出力される。このように、張力検出器３３は、テープ１の張力に応じた検出信号を出力する。

【0021】

ケース３２は、後ガイドローラ２３を搭載したスライドウェイ３１とともに張力検出器３３を収容している。ケース３２は、テーピングヘッド２にねじによって着脱可能に取り付けられる。このように、張力検出装置６は、ユニット化され、テーピング装置に着脱可能とされる。

【0022】

送信機３４は、テーピングヘッド２に取り付けられ、ケース３２から離れた位置に配置される。送信機３４は、内蔵の電源あるいは駆動装置１０から供給される電源によって駆動され、駆動装置１０に設けられた制御装置７と無線通信を行う。張力検出器３３と送信機３４が接続ケーブルによって接続される。接続ケーブルを通じて、張力検出器３３から送信機３４に検出信号が伝送される。

【0023】

制御装置７は、受信機４０、アイソレーションアンプ４１、Ａ／Ｄコンバータ４２、制御部４３、Ｄ／Ａコンバータ４４、張力制御用アンプ４５を有する。受信機４０は、送信機３４と無線ＬＡＮ、ブルートゥース（登録商標）などの無線通信を行い、送信機３４から検出信号を受信する。アイソレーションアンプ４１は、微小電圧である検出信号を増幅する。Ａ／Ｄコンバータ４２は、アナログの検出信号をデジタル信号に変換して、制御部４３に出力する。制御部４３は、検出信号に基づいてテープ１の張力を演算し、一定の張力になるように張力の変化分に対応する補正値を加味した張力制御信号を出力する。Ｄ／Ａコンバータ４４は、デジタルの張力制御信号をアナログ信号に変換する。張力制御用アンプ４５は、アナログの張力制御信号を増幅する。制御装置７は、この張力制御信号をブレーキ５に出力する。ここで、測定した張力をディスプレイなどに表示して、可視化を図ってもよい。

【0024】

張力制御信号は、スリップリングを介してブレーキ５に伝送される。ブレーキ５の出力トルクは、張力制御信号に応じて制御される。ブレーキ５は、回転している取付筒１６に対して出力トルクを付与して、テープパッド３の回転に制動をかける。

【0025】

テープパッド３の巻径が小さくなると、テープ１の張力が大きくなる。張力検出装置６はこの張力を実測できる。測定された張力に応じてブレーキ５の出力トルクが制御されるので、テープパッド３の巻径が変わってもテープ１の張力を一定に維持できる。また、テープ１に風圧や遠心力が影響して張力が変動しても、この張力の変動をすぐに検出してフィードバックすることにより、張力の変動に応じてブレーキ５の制動力が制御される。これにより、テープ１の張力の変動をすばやく抑制することができ、常に一定の張力を維持できる。

【0026】

張力検出装置６はユニット化されているので、簡単にテーピング装置に取り付けることができる。そのため、張力検出装置６を備えていないテーピング装置に対して、張力検出装置６を容易に後付けすることができる。

【0027】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。スライドウェイ３１とケース３２との間にばねを設け、テープ１の張力による荷重に抗するようにスライドウェイ３１を荷重がかかる方向との逆方向に付勢してもよい。テープ１の張力の変動に応じてスライドウェイ３１が軸線方向Ｘに移動する。張力検出器３３がスライドウェイ３１の移動を検出する。張力検出器３３として、変位センサを用いる。直動体として、リニアガイドを用いてもよい。また、ケース３２に送信機３４を装着してもよい。送信機３４も一体化され、張力検出装置６の利用価値が高まる。

【符号の説明】

【0028】

１ テープ
２ テーピングヘッド
３ テープパッド
５ ブレーキ
６ 張力検出器
７ 制御装置
２３ 後ガイドローラ
３０ 支持体
３１ スライドウェイ
３２ ケース
３３ 張力検出器
３４ 送信機

【要約】

【課題】線材に巻き付けられる直前のテープの張力を測定できるようにする。
【解決手段】テープパッド３から引き出されたテープ１を線材に導く複数のテープガイドの１つである後ガイドローラ２３がテープ１の張力に応じた荷重を受けるように移動可能に設けられる。テーピングヘッド２に、後ガイドローラ２３が受ける荷重に基づいてテープ１の張力を検出する張力検出器３３と、張力検出器３３の出力を無線通信によってテーピングヘッド２の外部に設置された制御装置７に送信する送信機３４が設けられる。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】