專利名稱：張力控制設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種采用浮動輪裝置的張力控制設備，該浮動輪裝置將張力作用于一線狀體，如光導纖維和電線。
傳統(tǒng)上已知的用于線狀體的張力控制設備是在日本專利申請公開No.6-255885中公開的那一種。如圖12所示，此設備包括導向輪2和浮動輪3，在兩者上面都纏繞有運行的線狀體10。設置浮動輪3，以使其能相對于固定的導向輪2沿近似于垂直方向(沿導向輪2和浮動輪3的各自的旋轉中心的聯(lián)線)移動，并且借助于將浮動輪3保持在一預定位置(控制中點位置)對線狀體10作用一預定的張力值。為調(diào)節(jié)該張力，張力控制設備包括一用于可變地控制作用在線狀體10上的張力的力矩馬達102、一用于將力矩馬達102的轉矩產(chǎn)生的力矩作用于浮動輪3的臂4，一用于檢測線狀體10上張力的張力檢測計91，和一用于接收張力檢測計91的信號并將驅動信號送至力矩馬達102的張力控制裝置100。
但是，傳統(tǒng)的張力控制設備的缺點在于，它承擔高的設備費用。這就是，除了已有的浮動輪裝置以外，此張力控制設備還需要有許多儀器，例如力矩馬達、用于將驅動信號送給力矩馬達的張力控制裝置等等，從而使之必須大大地改裝浮動輪裝置。特別是，在要生產(chǎn)多纖維電纜或其類似產(chǎn)品時，需要控制多纖維中每根纖維的張力。在采用這種技術的情況下，必須為每根纖維設置力矩馬達及其類似裝置，由此，設備有可能變得龐大，線狀體的布置困難，以及張力控制不穩(wěn)定。
為了克服上述難題，本發(fā)明的一個目的是提供一種張力控制方法和結構簡單的設備，它們能保證線狀體張力的可變控制。
因此，按照本發(fā)明的張力控制設備包括至少兩個導向輪和至少一個浮動輪，所設的浮動輪可相對于導向輪移動并對纏繞在導向輪和浮動輪上的線狀體作用一預定的張力值，并且還包括借助于調(diào)節(jié)垂線與導向輪和浮動輪各自旋轉中心聯(lián)線之間的夾角，可變地控制作用于線狀體上張力的張力控制裝置。
借助于下列機構調(diào)節(jié)的浮動輪自重和類似載荷所產(chǎn)生的一預定力，對圍繞導向輪和浮動輪纏繞的線狀體產(chǎn)生一張力。由自重及其類似載荷產(chǎn)生的該力沿垂直方向作用。沿上述旋轉中心聯(lián)線方向的該力的分力值可借助于改變垂線與導向輪和浮動輪各自旋轉中心聯(lián)線之間的夾角而改變。作用在線狀體上的張力取決于力的這一方向的分力，因而可以容易地控制。
在可變的張力控制中，線狀體相對于導向輪與浮動輪的進料速度與排料速度可隨時調(diào)節(jié)，以改變浮動輪相對于導向輪的相對位置。
按照本發(fā)明，不用增添專用裝置，如力矩馬達，線狀體的張力就能可變地控制至一預定值。
為了調(diào)節(jié)浮動輪相對于導向輪的相對位置，浮動輪可以相對于導向輪水平和/或垂直地移動。
根據(jù)下文的詳述和附圖，本發(fā)明將更為一目了然；但，詳述和附圖僅以例證的方式給出，因此不得視為對本發(fā)明的限定。
本發(fā)明的其它應用范圍根據(jù)下文給出的詳細說明將顯而易見。不過，應當理解，詳細的說明與具體的實例雖然表示了本發(fā)明的最佳實施例，但是它只是作為例示給出的，因為，對于本專業(yè)的技術人員而言，在本發(fā)明的精神與范圍內(nèi)，根據(jù)本詳細說明，各種變更與改進都將是顯而易見的。
圖1是按照本發(fā)明的張力控制設備的第一實施例的說明圖；圖2和3是用于說明第一實施例中的張力控制的圖；圖4是一曲線圖，示出了第一實施例中臂的仰角或俯角θ與作用在線狀體上的張力T之間的關系；圖5是第一實施例中的張力控制的程序方框圖；圖6是按照本發(fā)明的張力控制設備的第二實施例(和第三實施例)的說明圖；圖7是一曲線圖，示出了第二實施例中浮動輪的水平位移量e與作用在線狀體上的張力T之間的關系；圖8是一曲線圖，示出了第三實施例中臂的仰角或俯角θ、浮動輪的水平位移量e和作用在線狀體上的張力T之間的關系；圖9是按照本發(fā)明的張力控制設備的第四實施例的說明圖；圖10是一曲線圖，示出了第四實施例中浮動輪的垂直位移量h與作用在線狀體上的張力T之間的關系；圖11是按照本發(fā)明的張力控制設備的第五實施例的說明圖；以及圖12是傳統(tǒng)的張力控制設備的說明圖。
下面將參照


本發(fā)明的某些最佳實施例。在各附圖中，彼此相同的部件都用彼此相同的序號或字母標注，不必重復說明。在圖中各部件的尺寸比例不都與實際相吻合。第一實施例圖1是一按照第一實施例的張力控制設備的說明圖。如圖1所示，借助于調(diào)節(jié)浮動輪3的位置，該張力控制設備能夠控制作用于一線狀體10的張力值。雖然張力所作用的線狀體10的例子包括光導纖維及其類似制品，但此設備也可用于其它制件，只要它們能用輥輪傳送。在張力控制設備1中，在線狀體10的運行軌跡中設置導向輪2，而浮動輪3則置于導向輪2的下方。導向輪2軸向支承，以致能在線狀體10運行時旋轉；然而，它們的位置則是固定的，以便相對于運行的線狀體10無位移。浮動輪3軸向固定在臂4的末端部分，以便能夠旋轉，其位置可隨著以支承端為樞軸的臂4的上下擺動而變化。
如圖1所示，線狀體10纏繞在導向輪2與浮動輪3上，從而形成一將導向輪2與浮動輪3的外周邊連在一起的線狀體10的橢圓形運行軌跡。在線狀體10運行期間，當在線狀體10穿過由導向輪2和浮動輪3構成的部分之前的線速度和穿過它們之后的線速度之間產(chǎn)生差別時，臂4適當?shù)叵蛏匣蛳蛳聰[動，以調(diào)節(jié)此運行軌跡的長度，從而調(diào)節(jié)該線速度差。這樣，張力控制設備1就穩(wěn)定了線狀體10的運行。
臂4上設有配重41，該配重向臂4的自由端作用一向下的力。因而如圖1所示，不僅有浮動輪3的自重，而且還有配重41和臂4及其它類似載荷的重量作用在浮動輪3上，以產(chǎn)生垂直向下的重力W。在線狀體10運行期間，當浮動輪3位于導向輪的正下方時(其軸心的聯(lián)線與垂線重合)，同時，浮動輪3保持其位置不變，則作用在浮動輪3上的重力W與張力T將彼此平衡。此張力T是作用在線狀體10上的張力之和。作用在線狀體10上的張力基本上隨線狀體纏繞在導向輪和浮動輪3上的圈數(shù)按比例減少。
如圖1所示，張力控制設備1上設有臂的仰/俯角檢測計5和一馬達控制器6。臂的仰/俯角檢測計5由一弧形構件51和一距離傳感器52構成?；⌒螛嫾?1偏心地裝在臂4的近端(支點)部位并設計成能在臂4上下擺動時繞支點旋轉。面向弧形構件51的外周表面的距離傳感器52是一用于輸出與至構件51的外周表面距離相對應的信號的傳感器。由于弧形構件51是如上所述偏心地固定在臂4上，因此，支點與外周邊之間的距離將根據(jù)其轉動，即臂的俯仰，而改變。由于距離傳感器52與弧形構件51的外周表面之間的距離改變，因此，臂4的仰角或俯角可以根據(jù)距離傳感器52的輸出信號檢測出來。任何一種光電型、超聲波型或任何其它型式的傳感器都可用作距離傳感器52，只要可以由它測出至弧形構件51的外周表面的距離。還有，不限于弧形構件51與距離傳感器52的組合，臂的仰俯角檢測計5也可以有任何其它的構型，只要可以由其檢測出臂4的仰角或俯角。
另一方面，在圖1中，馬達控制器6向馬達12提供一驅動信號，用于根據(jù)距離傳感器52的輸出信號驅動繞線筒11旋轉，由此控制馬達12的旋轉。例如，當臂4處于大于其預設角度的狀態(tài)時，馬達控制器6按照距離傳感器52的輸出信號檢測出臂4的狀態(tài)，并向馬達12供給一驅動信號，以便增加其旋轉速度。然后，繞線筒11的旋轉速度就增加。隨之，供給導向輪2與浮動輪3的線狀體10的線速度(下文稱為“進料速度”)就大于從導向輪2與浮動輪3拉出的線狀體10的線速度(下文稱為“出料速度”)，由此可加大繞在導向輪2與浮動輪3上的線狀體10的長度。其結果是，浮動輪3的位置下移，以使臂4向下。與之相反，當臂4處于小于其預設角度的狀態(tài)時，馬達控制器6根據(jù)距離傳感器52的輸出信號檢測出臂4的狀態(tài)，并向馬達12供給一驅動信號，以便減小后者的旋轉速度。然后，繞線筒11的旋轉速度就減小。因此，出料速度就大于進料速度，從而減少繞在導向輪2與浮動輪3上的線狀體10的長度。由此，浮動輪3向上移動，以使臂4向上。
這樣，臂的仰/俯角檢測計5和馬達控制器6具有合適地調(diào)節(jié)線狀體10線速度的功能，以便保持浮動輪3的控制中點位置(當線狀體10運行時浮動輪應當保持的位置)，并且，通過改變浮動輪3本身的控制中點的位置，進而可變地控制繞導向輪2和浮動輪3纏繞的線狀體10的張力。當浮動輪3的控制中點位置通過調(diào)節(jié)線狀體10的線速度而改變時，就可由此改變臂4的仰角或俯角；隨臂4的仰角或俯角的改變，導向輪2與浮動輪3的各自的軸心的聯(lián)線方向改變，因此，在此方向與垂線之間的夾角(下文簡稱為“偏轉角”)也改變。通過線狀體10的線速度的控制，適度地改變此偏轉角時，重力W與作用在線狀體10上的張力的合力T的矢量關系也改變。借此可將T調(diào)節(jié)至預定的值。
圖2和3示出了浮動輪3的偏轉角與線狀體10的張力之間的關系。下文中，浮動輪3的偏轉角用α表示。如圖2所示，當臂4保持在向上的狀態(tài)的情況下(線狀體10運行期間，臂4的末端的位置高于其近端的狀態(tài)，臂4的仰角下文都稱為θ)，假設作用在浮動輪3上的由浮動輪3的自重和重量4及其類似載荷組成的重力為W，作用在線狀體上的張力的合力為T，臂4的支承力為F，則這三個力將相互平衡。這三個力的平衡可用下式表示
由式(1)，
成立。此處，當臂4為水平時，浮動輪3位于導向輪2的正下方。因此，設導向輪2和浮動輪3各自旋轉中心之間的距離為a0，臂4的近端與浮動輪3旋轉中心之間的距離為b，則下列關系α=tan-1[b(1-cosθ)a0-bsinθ]----(3)]]>成立。
此處，當θ為正，而浮動輪3的旋轉中心位于導向輪2的旋轉中心與臂4的近端的聯(lián)線的下方時，支承力F向下作用。必須與支承力的垂直分力和重力W平衡的張力的垂直分力將增大一個與F對應的值。當使臂的仰角θ更大時，偏轉角α也按照式(3)加大，由此，式(2)的右側的分母變得小于其分子。因此，可以看出，仰角θ越大，張力T也變得越大。
與之相反，如圖3所示，當線狀體10運行期間，臂4保持在向下狀態(tài)(臂的末端低于近端的狀態(tài))時，臂4的支承力F方向向上，由此，張力的合力T將小于重力W。設臂4的俯角用-θ表示，例如-30°，稱為向下30度，則上述式子(1)至(3)在此情況下也成立。此處，當俯角越大時，即θ的絕對值越大時，則從式(3)可看出，偏轉角α加大。盡管如此，只要導向輪2的位置高于浮動輪3，則α＜θ成立。因此，由于使θ的絕對值越大，式(2)的右側的分母大于分子，由此，張力T減少。
圖4示出了在浮動輪3產(chǎn)生偏轉角α的情況下臂4的仰角或俯角θ與作用在線狀體10上的張力T之間的特定關系。在圖4中，縱坐標表示取臂4在水平時得到的張力為100時，作用在線狀體10上的相對張力值。橫坐標表示隨浮動輪3上下移動，臂4的仰角或俯角θ的波動，它在臂4離開水平狀態(tài)向上和向下傾斜時分別以正號和負號標注。圖4中的仰角或俯角θ與相對張力之間的關系是在臂4的長度約為375mm、導向輪2與臂4為水平狀態(tài)時的浮動輪3的旋轉中心之間的距離約為250mm，同時假設作用在浮動輪3上的重力W恒定時算出的。由圖4可以看出，當臂4的仰角或俯角θ相對于水平狀態(tài)變動，作用在線狀體10上的張力也隨之不斷變化。
如上所述，借助于控制進料和出料速度之差，根據(jù)導向輪和浮動輪之間的距離變化，可以改變仰角或俯角的角度θ。
這樣，當調(diào)節(jié)線狀體10的線速度時，可以控制在導向輪2與浮動輪3之間的線狀體10的張力。
下面說明使用張力控制設備1的方法及其程序。圖5是在操作時的控制程序圖。
設定要作用在運行的線狀體10上的張力值(S1)。此設定可通過一程序，輸入一手動設定值或通過輸入來自外部裝置的設定信號來進行。在線狀體10運行期間，張力控制設備1可按下述方式調(diào)節(jié)張力，將臂4設定成一合適的仰角或俯角θ0，從而將浮動輪3的偏轉角保持為預定的角度(S2)。
在設定線狀體10的張力值以后，驅動馬達12旋轉，以使繞線筒11旋轉。此處，雖未說明，但線狀體10是以預定的速度沿張力控制設備1的物料運行方向牽拉。因此，線狀體10是從繞線筒11上進入的，它繞導向輪2和浮動輪3的外周邊運行一次或多次，最終送至卷取滾筒(圖中未示)。在此，臂的仰/俯角檢測計5檢測出臂4的仰或俯的狀態(tài)(S3)。在臂4的仰角或俯角θ達到預定值的情況下，進料速度與出料速度按其原樣(S5)保持。在發(fā)現(xiàn)臂4的仰角或俯角θ與設定值不同之處，因此差異作用在線狀體10上的張力T與設定值不一致，在此情況下，調(diào)節(jié)臂4的仰角或俯角θ，以便適度地調(diào)節(jié)線狀體10的張力。例如，在圖2中，當臂4向上擺動得太多時，浮動輪3的偏轉角α就會如此之大，以致作用在線狀體10上的張力大于設定的張力。在此，馬達控制器6用臂的仰/俯角檢測計5檢測線狀體10的張力狀態(tài)，并向馬達12輸出一驅動信號，以便加大其旋轉速度。于是，馬達12的旋轉速度增加，由此，線狀體10從繞線筒11至浮動輪3的線速度加大。因此，浮動輪3的位置下降，由此，浮動輪3的偏轉角α和臂4的仰角或俯角θ減小。當偏轉角α和仰角或俯角θ減小時，作用在線體10上的張力T降低，以便調(diào)節(jié)至設定的張力(S6)。
與之相反，在圖3中，當臂4向下擺動得太多時，浮動輪3的偏轉角α就會如此之大，以致作用在線狀體10上的張力T小于設定的張力。此處，馬達控制器6用臂的仰/俯角檢測計5檢測線狀體的張力狀態(tài)，并向馬達12輸出一驅動信號，以便降低其旋轉速度。于是，馬達12的旋轉速度降低，由此，線狀體10從繞線筒11至浮動輪3的線速度降低。因此，浮動輪3的位置上升，由此，浮動輪3的偏轉角α和臂4的仰角或俯角θ的絕對值減小。當偏轉角α和仰角或俯角θ的絕對值減小時，作用在線狀體10上的張力T加大，以便調(diào)節(jié)至設定的張力(S7)。
這樣，當線狀體10的線速度被控制時，臂4的仰角或俯角θ可以調(diào)節(jié)，同時產(chǎn)生浮動輪3的偏轉角α，由此，作用在線狀體10上的張力T可以任意調(diào)節(jié)。
如前所說，僅靠移動浮動輪3，如本實施例的張力控制設備1就可容易地控制作用在線狀體10上的張力，將其增大或減小，不必采用復雜的機構或其類似裝置。由于線狀體10的張力控制可以通過調(diào)節(jié)進入張力控制設備1或從其排出的線狀體10的線速度來進行，因此，即使在線狀體10運行期間也可以容易地實施。此外，當改變臂4的支承力的方向時，也可以調(diào)節(jié)作用在浮動輪3上的重力和與重力匹配的張力，以使有不小于作用在浮動輪3上的重力的力作為張力作用于線狀體10，因此，可以大大改變作用在線狀體10上的張力T。第二實施例下面將說明按照本發(fā)明的第二實施例的張力控制設備。
在第一實施例中，當臂4處于水平狀態(tài)時，浮動輪3位于導向輪2的正下方，并且臂4上下擺動，以產(chǎn)生一偏轉角α，從而控制線狀體10的張力。不過，本發(fā)明應當不僅限于此。也就是說，按照第二實施例的張力控制設備1a通過浮動輪3相對于導向輪2水平而產(chǎn)生并改變浮動輪3的偏轉角α，從而進行線狀體10的張力控制。
圖6是按照第二實施例的張力控制設備1a的說明圖。在圖6所示的張力控制設備1a中，臂4的近端裝在一滑動機構7上，借助該機構，臂4和浮動輪3可以任意的方式水平移動。例如，滑動機構7由一可移動件71、一滑動驅動部件72、一傾斜件73、一傳感器74和一水平位移控制器75構成。臂4的近端部裝在可移動件71上，該件可移動，以便調(diào)節(jié)線狀體10的張力。因此，當可移動件71移動時，臂4和浮動輪3將移動。如圖6所示，用于檢測臂4的仰/俯狀態(tài)的距離傳感器52最好裝在可移動件71上。作為用于移動可移動件71的滑動驅動部件72，可以采用例如由電動機、進給絲杠、滑動導軌組成的移動機構及其類似裝置。
傾斜件72和傳感器74用于檢測臂4和浮動輪3的水平位移量。傾斜件73有一相對于可移動件71的移動方向傾斜的傾斜表面73a并且裝在可移動件71上，以便與其一起移動。傳感器74固定在可移動件71的外側，以便面向傾斜件73的傾斜表面73a并輸出至傾斜表面73a的距離相對應的信號。根據(jù)傳感器74的輸出信號，就可檢測出臂4和浮動輪3的水平位移的距離。任何光電型、超聲波型以及任何其它型式的傳感器都可用作傳感器74。只要可以由其檢測出至傾斜表面73a的距離。還有，可以用任何其它元件作為檢測臂4和浮動輪3的位移量的裝置，只要可由其檢測出位移量，不必限于傾斜件73和傳感器74。
在圖6中，水平位移控制器75用于向滑動驅動部件72輸出驅動信號并接收傳感器74的輸出信號，以便控制浮動輪3的位移。一旦浮動輪3的位移量e已經(jīng)設定，就從水平位移控制器75輸出與其對應的驅動信號，由此，滑動驅動部件72借助移動件71移動浮動輪3。
還有，在張力控制設備1a中，采用了與第一實施例相同的導向輪2、馬達控制器6和馬達12。
下面參照圖6說明張力控制設備1a中的浮動輪3的偏轉角和線狀體10的張力之間的關系。在圖6中，通過水平移動浮動輪3，以改變浮動輪3的偏轉角α，張力控制設備1a就可任意地控制作用在線狀體10上的張力。例如，在圖6所示的狀態(tài)中，當浮動輪3用滑動機構7移動，以減少其水平位移量e(從導向輪2至垂線的距離)時，浮動輪3的偏轉角α減小，由此，作用在浮動輪3上的張力的合力T的方向趨近于垂直方向。因此，張力T按一個與張力T的水平分力對應的量(與臂4的支承力F匹配的分力)減少。此處，線狀體10的線速度借助臂的仰/俯角檢測計5和馬達控制器6(在圖6中未示出)適度地調(diào)節(jié)，以使臂4保持水平狀態(tài)。
與之相反，在圖6的狀態(tài)中，當滑動機構7移動浮動輪3，以便加大水平位移量e時，浮動輪3的偏轉角α加大，由此，作用在浮動輪3上的張力的合力T明顯地偏離垂直方向傾斜。因此，張力的合力T的水平分力加大，由此，加大了張力的合力T。
考慮到三個合力T、F和W之間的平衡，偏轉角α和張力的合力T之間的上述關系可用下式表示
此處，式(4)中的α可由下式確定α=tan-1ea0---(5)]]>圖7示出了水平位移量e與作用在線狀體10上的張力之間的特定關系。在圖7中，縱坐標表示為取浮動輪3位于導向輪2的正下方而臂4處于水平狀態(tài)得到的張力為100時，作用在線狀體10上的相對張力值。橫坐標代表浮動輪3偏離導向輪2正下方位置的水平位移量e。在圖7中，水平位移量e與張力值之間的關系是在臂4的長度約為375mm以及臂4處于水平狀態(tài)時、導向輪2與浮動輪3之間的距離約為500mm時得到的。從圖7可以看出，浮動輪3偏離導向輪2的垂線越遠，作用在線狀體10上的張力值越大。這是因為，浮動輪3偏離導向輪的垂線的距離越遠，浮動輪3的偏轉角α越大。
于是，通過水平移動浮動輪3，以改變其偏轉角α，張力控制設備1a就可任意控制作用在線狀體10上的張力。
下面將說明使用張力控制設備1a的方法及其程序。
在圖6中，向水平位移控制器75發(fā)出一指令，以移動浮動輪3，從而設定要作用在運行的線狀體10上的張力值。此設定可通過工序，輸入一手動設定值或通過輸入來自外部裝置的設定信號進行。張力控制設備1a中的張力調(diào)節(jié)要如此進行，以使在線狀體10運行期間，將浮動輪3的水平位移量e保持成使浮動輪3的偏轉角α達到預定的角度。
在設定線狀體10的張力之后，驅動馬達12旋轉，以使繞線筒11旋轉。此處，雖未說明，但線狀體10是以預定的速度沿張力控制設備1a的物料運行方向牽拉。因此，線狀體10是從繞線筒上進入，它繞導向輪2和浮動輪3的外周邊運行一次或多次，最終送至卷取滾筒(圖中未示)。此處，當要改變作用在線狀體10上的張力T時，就用滑動機構7水平地移動浮動輪3。例如，在圖6中，當浮動輪3用滑動機構7移向導向輪2時(在圖6中朝右)，浮動輪3的偏轉角α減小，從而減小作用在線狀體10上的張力T的水平分力，由此，張力T可以按與其對應的量減少。與之相反，在圖6中，當浮動輪3用滑動機構7遠離導向輪2移動時(在圖6中朝左)，浮動輪3的偏轉角α加大，從而加大作用在線狀體10上的張力的水平分力，由此，張力T可以按與其對應的量加大。
這樣，當適度地水平移動浮動輪3，以控制其偏轉角α時，可以任意地調(diào)節(jié)作用在線狀體10上的張力T。
如上所述，僅靠移動浮動輪3，如本實施例的張力控制設備1a就可容易地控制作用在線狀體10上的張力，將其加大或減少，不必采用復雜的機構或其類似裝置。由于線狀體10的張力控制可以通過水平移動浮動輪3來進行，因此，即使在線狀體10運行期間也可以容易地實施。此外，由于作用在浮動輪3上的重力和線狀體10的張力的垂直分力相互平衡，因此有不小于作用在浮動輪3上的重力的力作為張力作用在線狀體10上。因此，可以大大改變作用在線狀體10上的張力T。第三實施例下面將說明按照本發(fā)明的第三實施例的張力控制設備。
在按照第二實施例的張力控制設備1a中，在線狀體10運行期間，而臂4保持水平時，浮動輪3與臂4一起水平移動，以改變浮動輪3的偏轉角α，由此控制線狀體10的張力。不過，雖然浮動輪3是水平移動，但是臂4的仰角或俯角可以調(diào)節(jié)，以控制線狀體10的張力。
也就是說，按照第三實施例的張力控制設備1b連同其近端一起水平地移動臂4，以使在臂4水平時，浮動輪3所處的位置偏離導向輪2的正下方，并在此狀態(tài)使臂4上下擺動，從而控制線狀體10的張力。作為張力控制設備1b，可以采用與按照第二實施例的張力控制設備1a相類似的一種。這種張力控制設備1b也可以根據(jù)臂4的仰角或俯角控制線狀體10的張力，由此可以達到與按照第一和第二實施例的張力控制設備1和1a近似的效果。
張力的合力T可以用第一實施例的上述式(2)表示。此處，偏轉角α由下式確定α=tan-1(b+e-bcosθa0-bsinθ)----(6)]]>圖8示出了在按照第三實施例的張力控制設備1b中，臂4的仰角或俯角θ與作用在線狀體10上的張力的合力T之間的關系。在圖8中，縱坐標表示在取浮動輪3位于導向輪2的正下方而臂4為水平時得到的張力為100時，作用在線狀體上的張力合力的相對值。橫坐標表示當浮動輪3上下移動時，臂4的仰角或俯角的變化，它在臂4離開水平狀態(tài)向上和向下傾斜時分別用正號和負號標注。圖8中的仰角或俯角θ與張力值之間的關系是在臂4的長度(b)約為375mm、導向輪2與浮動輪3在臂4處于水平狀態(tài)時的旋轉中心間的距離(a0)約為500mm時得到的。此處，在浮動輪3偏離導向輪2的正下方水平移動約200mm(e＝200mm)的狀態(tài)下，張力T相對于仰角或俯角θ的變化用實線表示；而在浮動輪3位于導向輪2的正下方的狀態(tài)之處，張力T相對于仰角或俯角的變化用虛線表示。
從圖8可以看出，當臂4的仰角或俯角θ跟隨浮動輪3的垂直位移相對于其水平狀態(tài)變化時，線狀體10的張力值也隨之變化。還有與用虛線表示的浮動輪3位于導向輪2的正下方(對應于第一實施例)的情況相比，用實線表示的按照第三實施例的張力控制設備1b中的線狀體10的張力隨臂4的仰角或俯角θ的變化而有較大的變化量，并且與第一實施例相比，同時還形成一個張力T相對于仰角或俯角θ線性變化的較寬的范圍。與之相應，更容易隨時調(diào)節(jié)線狀體10的張力，由此有助于它的控制。第四實施例下面將說明按照本發(fā)明的第四實施例的張力控制設備。
在按照第二實施例的張力控制設備1a中，水平移動浮動輪3，以便改變浮動輪3的偏轉角α，由此控制線狀體的張力。不過，浮動輪3也可垂直移動，以改變偏轉角α，由此控制線狀體10的張力。
圖9是按照第四實施例的張力控制設備1c的說明圖。在圖9所示的張力控制設備1c中，浮動輪3位于導向輪2的下方，同時又能垂直地滑動。在此，使浮動輪3可在偏離導向輪2正下方的位置上滑動，由此，隨其垂直滑動時，浮動輪3的偏轉角α得以改變。例如，如圖9所示，用于浮動輪3的滑動機構的結構應使浮動輪3固定在能垂直滑動的一可移動件81上。為了形成可移動件81用的滑動機構，可移動件81可鎖定垂直延伸的導軌或其類似裝置。
在可移動件81上裝有傾斜件82，而傳感器83則位于傾斜件82附近。傾斜件82與傳感器83用于檢測浮動輪3的垂直位移量。傾斜件82有一相對于可移動件81的移動方向傾斜的傾斜表面82a，并且裝在可移動件81上，以便與其一起移動。傳感器83固定在可移動件81的外側，以便面向傾斜件82的傾斜表面82a并輸出與至傾斜表面82a的距離對應的信號。根據(jù)傳感器83的輸出信號，就可檢測出浮動輪3的垂直位移距離。任何光電型，超聲波型和任何其它型式的傳感器都可用作距離傳感器83，只要可以由其檢測出至傾斜表面82a的距離。還有，可以用任何其它元件作為用于檢測浮動輪位移量的裝置，只要可由其檢測出位移量，而不必限于傾斜件82和傳感器83。此處，在張力控制設備1C中，采用了與第一實施例相同的導向輪2、馬達控制器6和馬達12及其類似裝置。
下面參考圖9說明張力控制設備1C中的浮動輪3的偏轉角與線狀體10的張力之間的關系。在圖9中，通過垂直移動浮動輪3，以改變其偏轉角α，張力控制設備1C就可任意地控制作用在線狀體10上的張力T。例如，在圖9所示的狀態(tài)中，當調(diào)節(jié)線狀體10的線速度，以使浮動輪3向下移動時，浮動輪3的偏轉角α就減小，由此，作用在浮動輪3上的張力T的方向趨近于垂直方向。因此，張力T的水平分力減小，由此，張力T按與其對應的量減小。
與之相反，在圖9的狀態(tài)中，當調(diào)節(jié)線狀體10的線速度，以使浮動輪3向上移動時，浮動輪3的偏轉角α加大，由此，作用在浮動輪3上的張力T明顯傾斜。因此，張力T的水平分力加大，從而加大張力T。
此關系由上述式(4)表示。在此，α由下式確定α=tan-1(ea0-h)----(7)]]>其中α0為導向輪2與在基準點處浮動輪3的各自的旋轉中心之間的距離，h為浮動輪3從基準點位移的量，其向上方向表示為正。
圖10示出了浮動輪3的垂直位移量h與作用在線狀體10上的張力T之間的特定關系。橫坐標表示浮動輪3的垂直位移量h，即從與導向輪2相距約500mm的基準位置向上位移的量。在此，浮動輪3的軸線偏離與導向輪2旋轉中心相交的垂線的距離為150mm(e＝150mm)。圖10中表示當e＝0mm，h＝0mm所得張力為100時，作用于線狀體10的相對張力值。
從圖10可以看出，浮動輪3向上移得越遠，線狀體10的張力值變得越大。這是由于這樣一個事實，即浮動輪3的偏轉角α隨著浮動輪3上移而越來越大。
這樣，通過垂直移動浮動輪3，以改變其偏轉角α，張力控制設備1c就可任意地控制作用在線狀體10上的張力T。
下面將說明使用張力控制設備1C的方法及其程序。
在圖9中，首先設定要作用在運行的線狀體10上的張力值。此設定可通過程序，輸入一手動設定值或通過輸入來自外部裝置的設定信號來進行。張力控制設備1C中的張力調(diào)節(jié)要如此進行，以使在線狀體10運行期間，將浮動輪3設定至預定的垂直位置，使浮動輪3的偏轉角保持為預定的角度。
在線狀體10的張力值被設定之后，驅動馬達12旋轉，以使繞線筒11旋轉。此處，雖然未說明，但線狀體10是以預定的速度沿張力控制設備1C的物料運行方向牽拉。因此，線狀體10是從繞線筒11上進入的，它繞導向輪2和浮動輪3的外周邊運行一次或多次，最終送至卷取滾筒(圖中未示)。此處，當要改變作用在線狀體10上的張力T時，要調(diào)節(jié)線狀體10的線速度，以改變浮動輪3的垂直位置。例如，在圖9中，當調(diào)節(jié)線狀體10的線速度使浮動輪3向下移時，浮動輪3的偏轉角α減小，從而減小了作用在線狀體10上的張力T的水平分力。因此，張力T按該減小的水平分力對應的量減小。與之相反，在圖9中，當調(diào)節(jié)線狀體10的線速度使浮動輪3上移時，浮動輪3的偏轉角α加大，從而加大了作用在線狀體10上的張力T的水平張力，由此，張力T按與其對應的量加大。
這樣，當浮動輪3的垂直位置適當改變，以控制其偏轉角α時，就可任意地調(diào)節(jié)作用在線狀體10上的張力T。如上所述，僅靠移動浮動輪3，如本實施例的張力控制設備1C就可容易地控制作用在線狀體10上的張力，將其加大或減小，而不必采用復雜的機構或其類似裝置。由于線狀體10的張力控制可以通過垂直移動浮動輪3來進行，因此，即使在線狀體10運行期間也可以容易地實施。此外，由于作用在浮動輪3上的重力和線狀體10的張力合力的垂直分力相互平衡，因此有不小于作用在浮動輪3上的重力的力作為張力作用在線狀體10上。因此，可以大大改變作用在線狀體10上的張力T。第五實施例下面將說明按照第五實施例的張力控制設備。
雖然在按照第一至第四實施例的張力控制設備1和1a至1c中，線狀體10的張力控制是通過移動或改變浮動輪3的位置狀態(tài)來進行的，但是它們也可以包括用于實際測量線狀體10的張力的裝置。也就是說，按照第五實施例的張力控制設備1d包括張力檢測裝置，用于實際測量線狀體10的張力。
圖11是按照本實施例的張力控制設備1d的說明圖。圖11所示的張力控制設備包括一設在線狀體10的運行軌跡中的張力檢測儀91。張力檢測儀91實際測量線狀體10的張力，由此可檢測出線狀體10的精確張力。由于從張力檢測儀91輸出的張力信號反饋至馬達控制器6中。因此可以精確地控制運行的線狀體10的張力。
雖然按照第一至第五實施例的張力控制設備是裝在線狀體10用的排料段中，但是不局限于此，本發(fā)明也可包括那些裝在線狀體10的進料段中的張力控制設備。
如前所述，可以根據(jù)本發(fā)明達到以下效果。
也就是說，僅靠移動浮動輥，不必采用復雜的機構或其類似裝置，就可容易地加大或減小作用在線狀體上的張力，從而使張力控制得以實現(xiàn)。
在前面的說明中，就張力所作用的線狀體而言，未曾作出限制。這是因為，本發(fā)明可用于各種類型的線狀體諸如光導纖維、類似電線的金屬線和紡成的線紗的張力控制設備。具體而言，本發(fā)明可有效地用于要求特別精確地控制張力的領域，例如制造多纖維電纜。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，很明顯，本發(fā)明的實施例可以用很多方式變化。這些變化不得視為超越本發(fā)明的精髓與范圍，而且，對于本領域專業(yè)技術人員而言，所有顯而易見的各種改型和變更均將包括在下列權利要求范圍之內(nèi)。
權利要求
1.一種張力控制設備，包括至少兩個導向輪和至少一個浮動輪，設置浮動輪，使其可相對于上述導向輪移動，并對圍繞上述導向輪和浮動輪纏繞的線狀體作用一預定的張力值；還包括張力控制裝置，以便借助于調(diào)節(jié)垂線與上述導向輪和浮動輪各自旋轉中心聯(lián)線之間的夾角，可變地控制作用于上述線狀體的張力。
2.如權利要求1所述的張力控制設備，其特征在于上述的張力控制裝置，借助于調(diào)節(jié)上述線狀體的進料和出料速度之差，實施上述浮動輪的相對位置的移動。
3.如權利要求1所述的張力控制設備，其特征在于上述的張力控制裝置包括一用于使上述浮動輪能水平移動的裝置。
4.如權利要求1所述的張力控制設備，其特征在于上述的張力控制裝置包括一用于使上述浮動輪能垂直移動的裝置。
5.如權利要求1所述的張力控制設備，其特征在于上述的張力控制裝置包括一用于使上述浮動輪能以其臂的支承端作為樞軸沿圓周擺動的裝置。
6.一種張力控制的方法，其中一線狀體圍繞至少兩個導向輪和至少一個浮動輪纏繞。所設的浮動輪可相對于上述導向輪移動，以便對上述線狀體作用一預定的張力值；上述方法包括借助于調(diào)節(jié)垂線與上述導向輪和浮動輪各自旋轉中心聯(lián)線之間的夾角，可變地控制作用于上述線狀體的張力的步驟。
7.如權利要求6所述的張力控制方法，其特征在于調(diào)節(jié)上述線狀體的進料和出料速度之差，以便改變上述浮動輪相對于上述導向輪的位置。
8.如權利要求6所述的張力控制方法，其特征在于水平移動上述浮動輪，以改變其相對于上述導向輪的位置。
9.如權利要求6所述的張力控制方法，其特征在于垂直移動上述浮動輪，以改變其相對于上述導向輪的位置。
10.如權利要求6所述的張力控制方法，其特征在于上述浮動輪借助其臂的支承端作為樞軸沿圓周擺動，從而改變其相對于上述導向輪的位置。
全文摘要
一種張力控制設備,包括至少兩個導向輪和至少一個浮動輪。所設的浮動輪,使其可相對于上述導向輪位移,并對圍繞導向輪和浮動輪纏繞的一線狀體作用一預定的張力值。該設備還包括一張力控制裝置,借助于調(diào)節(jié)垂線與導向輪和浮動輪各自旋轉中心聯(lián)線之間的夾角,可變地控制作用于該線狀體的張力。
文檔編號B65H59/38GK1197033SQ9810635
公開日1998年10月28日 申請日期1998年4月8日 優(yōu)先權日1997年4月9日
發(fā)明者川畑三郎, 末森茂 申請人:住友電氣工業(yè)株式會社