专利名称：张力控制设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用浮动轮装置的张力控制设备，该浮动轮装置将张力作用于一线状体，如光导纤维和电线。
传统上已知的用于线状体的张力控制设备是在日本专利申请公开No.6-255885中公开的那一种。如图12所示，此设备包括导向轮2和浮动轮3，在两者上面都缠绕有运行的线状体10。设置浮动轮3，以使其能相对于固定的导向轮2沿近似于垂直方向(沿导向轮2和浮动轮3的各自的旋转中心的联线)移动，并且借助于将浮动轮3保持在一预定位置(控制中点位置)对线状体10作用一预定的张力值。为调节该张力，张力控制设备包括一用于可变地控制作用在线状体10上的张力的力矩马达102、一用于将力矩马达102的转矩产生的力矩作用于浮动轮3的臂4，一用于检测线状体10上张力的张力检测计91，和一用于接收张力检测计91的信号并将驱动信号送至力矩马达102的张力控制装置100。
但是，传统的张力控制设备的缺点在于，它承担高的设备费用。这就是，除了已有的浮动轮装置以外，此张力控制设备还需要有许多仪器，例如力矩马达、用于将驱动信号送给力矩马达的张力控制装置等等，从而使之必须大大地改装浮动轮装置。特别是，在要生产多纤维电缆或其类似产品时，需要控制多纤维中每根纤维的张力。在采用这种技术的情况下，必须为每根纤维设置力矩马达及其类似装置，由此，设备有可能变得庞大，线状体的布置困难，以及张力控制不稳定。
为了克服上述难题，本发明的一个目的是提供一种张力控制方法和结构简单的设备，它们能保证线状体张力的可变控制。
因此，按照本发明的张力控制设备包括至少两个导向轮和至少一个浮动轮，所设的浮动轮可相对于导向轮移动并对缠绕在导向轮和浮动轮上的线状体作用一预定的张力值，并且还包括借助于调节垂线与导向轮和浮动轮各自旋转中心联线之间的夹角，可变地控制作用于线状体上张力的张力控制装置。
借助于下列机构调节的浮动轮自重和类似载荷所产生的一预定力，对围绕导向轮和浮动轮缠绕的线状体产生一张力。由自重及其类似载荷产生的该力沿垂直方向作用。沿上述旋转中心联线方向的该力的分力值可借助于改变垂线与导向轮和浮动轮各自旋转中心联线之间的夹角而改变。作用在线状体上的张力取决于力的这一方向的分力，因而可以容易地控制。
在可变的张力控制中，线状体相对于导向轮与浮动轮的进料速度与排料速度可随时调节，以改变浮动轮相对于导向轮的相对位置。
按照本发明，不用增添专用装置，如力矩马达，线状体的张力就能可变地控制至一预定值。
为了调节浮动轮相对于导向轮的相对位置，浮动轮可以相对于导向轮水平和/或垂直地移动。
根据下文的详述和附图，本发明将更为一目了然；但，详述和附图仅以例证的方式给出，因此不得视为对本发明的限定。
本发明的其它应用范围根据下文给出的详细说明将显而易见。不过，应当理解，详细的说明与具体的实例虽然表示了本发明的最佳实施例，但是它只是作为例示给出的，因为，对于本专业的技术人员而言，在本发明的精神与范围内，根据本详细说明，各种变更与改进都将是显而易见的。
图1是按照本发明的张力控制设备的第一实施例的说明图；图2和3是用于说明第一实施例中的张力控制的图；图4是一曲线图，示出了第一实施例中臂的仰角或俯角θ与作用在线状体上的张力T之间的关系；图5是第一实施例中的张力控制的程序方框图；图6是按照本发明的张力控制设备的第二实施例(和第三实施例)的说明图；图7是一曲线图，示出了第二实施例中浮动轮的水平位移量e与作用在线状体上的张力T之间的关系；图8是一曲线图，示出了第三实施例中臂的仰角或俯角θ、浮动轮的水平位移量e和作用在线状体上的张力T之间的关系；图9是按照本发明的张力控制设备的第四实施例的说明图；图10是一曲线图，示出了第四实施例中浮动轮的垂直位移量h与作用在线状体上的张力T之间的关系；图11是按照本发明的张力控制设备的第五实施例的说明图；以及图12是传统的张力控制设备的说明图。
下面将参照
本发明的某些最佳实施例。在各附图中，彼此相同的部件都用彼此相同的序号或字母标注，不必重复说明。在图中各部件的尺寸比例不都与实际相吻合。第一实施例图1是一按照第一实施例的张力控制设备的说明图。如图1所示，借助于调节浮动轮3的位置，该张力控制设备能够控制作用于一线状体10的张力值。虽然张力所作用的线状体10的例子包括光导纤维及其类似制品，但此设备也可用于其它制件，只要它们能用辊轮传送。在张力控制设备1中，在线状体10的运行轨迹中设置导向轮2，而浮动轮3则置于导向轮2的下方。导向轮2轴向支承，以致能在线状体10运行时旋转；然而，它们的位置则是固定的，以便相对于运行的线状体10无位移。浮动轮3轴向固定在臂4的末端部分，以便能够旋转，其位置可随着以支承端为枢轴的臂4的上下摆动而变化。
如图1所示，线状体10缠绕在导向轮2与浮动轮3上，从而形成一将导向轮2与浮动轮3的外周边连在一起的线状体10的椭圆形运行轨迹。在线状体10运行期间，当在线状体10穿过由导向轮2和浮动轮3构成的部分之前的线速度和穿过它们之后的线速度之间产生差别时，臂4适当地向上或向下摆动，以调节此运行轨迹的长度，从而调节该线速度差。这样，张力控制设备1就稳定了线状体10的运行。
臂4上设有配重41，该配重向臂4的自由端作用一向下的力。因而如图1所示，不仅有浮动轮3的自重，而且还有配重41和臂4及其它类似载荷的重量作用在浮动轮3上，以产生垂直向下的重力W。在线状体10运行期间，当浮动轮3位于导向轮的正下方时(其轴心的联线与垂线重合)，同时，浮动轮3保持其位置不变，则作用在浮动轮3上的重力W与张力T将彼此平衡。此张力T是作用在线状体10上的张力之和。作用在线状体10上的张力基本上随线状体缠绕在导向轮和浮动轮3上的圈数按比例减少。
如图1所示，张力控制设备1上设有臂的仰/俯角检测计5和一马达控制器6。臂的仰/俯角检测计5由一弧形构件51和一距离传感器52构成。弧形构件51偏心地装在臂4的近端(支点)部位并设计成能在臂4上下摆动时绕支点旋转。面向弧形构件51的外周表面的距离传感器52是一用于输出与至构件51的外周表面距离相对应的信号的传感器。由于弧形构件51是如上所述偏心地固定在臂4上，因此，支点与外周边之间的距离将根据其转动，即臂的俯仰，而改变。由于距离传感器52与弧形构件51的外周表面之间的距离改变，因此，臂4的仰角或俯角可以根据距离传感器52的输出信号检测出来。任何一种光电型、超声波型或任何其它型式的传感器都可用作距离传感器52，只要可以由它测出至弧形构件51的外周表面的距离。还有，不限于弧形构件51与距离传感器52的组合，臂的仰俯角检测计5也可以有任何其它的构型，只要可以由其检测出臂4的仰角或俯角。
另一方面，在图1中，马达控制器6向马达12提供一驱动信号，用于根据距离传感器52的输出信号驱动绕线筒11旋转，由此控制马达12的旋转。例如，当臂4处于大于其预设角度的状态时，马达控制器6按照距离传感器52的输出信号检测出臂4的状态，并向马达12供给一驱动信号，以便增加其旋转速度。然后，绕线筒11的旋转速度就增加。随之，供给导向轮2与浮动轮3的线状体10的线速度(下文称为“进料速度”)就大于从导向轮2与浮动轮3拉出的线状体10的线速度(下文称为“出料速度”)，由此可加大绕在导向轮2与浮动轮3上的线状体10的长度。其结果是，浮动轮3的位置下移，以使臂4向下。与之相反，当臂4处于小于其预设角度的状态时，马达控制器6根据距离传感器52的输出信号检测出臂4的状态，并向马达12供给一驱动信号，以便减小后者的旋转速度。然后，绕线筒11的旋转速度就减小。因此，出料速度就大于进料速度，从而减少绕在导向轮2与浮动轮3上的线状体10的长度。由此，浮动轮3向上移动，以使臂4向上。
这样，臂的仰/俯角检测计5和马达控制器6具有合适地调节线状体10线速度的功能，以便保持浮动轮3的控制中点位置(当线状体10运行时浮动轮应当保持的位置)，并且，通过改变浮动轮3本身的控制中点的位置，进而可变地控制绕导向轮2和浮动轮3缠绕的线状体10的张力。当浮动轮3的控制中点位置通过调节线状体10的线速度而改变时，就可由此改变臂4的仰角或俯角；随臂4的仰角或俯角的改变，导向轮2与浮动轮3的各自的轴心的联线方向改变，因此，在此方向与垂线之间的夹角(下文简称为“偏转角”)也改变。通过线状体10的线速度的控制，适度地改变此偏转角时，重力W与作用在线状体10上的张力的合力T的矢量关系也改变。借此可将T调节至预定的值。
图2和3示出了浮动轮3的偏转角与线状体10的张力之间的关系。下文中，浮动轮3的偏转角用α表示。如图2所示，当臂4保持在向上的状态的情况下(线状体10运行期间，臂4的末端的位置高于其近端的状态，臂4的仰角下文都称为θ)，假设作用在浮动轮3上的由浮动轮3的自重和重量4及其类似载荷组成的重力为W，作用在线状体上的张力的合力为T，臂4的支承力为F，则这三个力将相互平衡。这三个力的平衡可用下式表示
由式(1)，
成立。此处，当臂4为水平时，浮动轮3位于导向轮2的正下方。因此，设导向轮2和浮动轮3各自旋转中心之间的距离为a0，臂4的近端与浮动轮3旋转中心之间的距离为b，则下列关系α=tan-1[b(1-cosθ)a0-bsinθ]----(3)]]>成立。
此处，当θ为正，而浮动轮3的旋转中心位于导向轮2的旋转中心与臂4的近端的联线的下方时，支承力F向下作用。必须与支承力的垂直分力和重力W平衡的张力的垂直分力将增大一个与F对应的值。当使臂的仰角θ更大时，偏转角α也按照式(3)加大，由此，式(2)的右侧的分母变得小于其分子。因此，可以看出，仰角θ越大，张力T也变得越大。
与之相反，如图3所示，当线状体10运行期间，臂4保持在向下状态(臂的末端低于近端的状态)时，臂4的支承力F方向向上，由此，张力的合力T将小于重力W。设臂4的俯角用-θ表示，例如-30°，称为向下30度，则上述式子(1)至(3)在此情况下也成立。此处，当俯角越大时，即θ的绝对值越大时，则从式(3)可看出，偏转角α加大。尽管如此，只要导向轮2的位置高于浮动轮3，则α＜θ成立。因此，由于使θ的绝对值越大，式(2)的右侧的分母大于分子，由此，张力T减少。
图4示出了在浮动轮3产生偏转角α的情况下臂4的仰角或俯角θ与作用在线状体10上的张力T之间的特定关系。在图4中，纵坐标表示取臂4在水平时得到的张力为100时，作用在线状体10上的相对张力值。横坐标表示随浮动轮3上下移动，臂4的仰角或俯角θ的波动，它在臂4离开水平状态向上和向下倾斜时分别以正号和负号标注。图4中的仰角或俯角θ与相对张力之间的关系是在臂4的长度约为375mm、导向轮2与臂4为水平状态时的浮动轮3的旋转中心之间的距离约为250mm，同时假设作用在浮动轮3上的重力W恒定时算出的。由图4可以看出，当臂4的仰角或俯角θ相对于水平状态变动，作用在线状体10上的张力也随之不断变化。
如上所述，借助于控制进料和出料速度之差，根据导向轮和浮动轮之间的距离变化，可以改变仰角或俯角的角度θ。
这样，当调节线状体10的线速度时，可以控制在导向轮2与浮动轮3之间的线状体10的张力。
下面说明使用张力控制设备1的方法及其程序。图5是在操作时的控制程序图。
设定要作用在运行的线状体10上的张力值(S1)。此设定可通过一程序，输入一手动设定值或通过输入来自外部装置的设定信号来进行。在线状体10运行期间，张力控制设备1可按下述方式调节张力，将臂4设定成一合适的仰角或俯角θ0，从而将浮动轮3的偏转角保持为预定的角度(S2)。
在设定线状体10的张力值以后，驱动马达12旋转，以使绕线筒11旋转。此处，虽未说明，但线状体10是以预定的速度沿张力控制设备1的物料运行方向牵拉。因此，线状体10是从绕线筒11上进入的，它绕导向轮2和浮动轮3的外周边运行一次或多次，最终送至卷取滚筒(图中未示)。在此，臂的仰/俯角检测计5检测出臂4的仰或俯的状态(S3)。在臂4的仰角或俯角θ达到预定值的情况下，进料速度与出料速度按其原样(S5)保持。在发现臂4的仰角或俯角θ与设定值不同之处，因此差异作用在线状体10上的张力T与设定值不一致，在此情况下，调节臂4的仰角或俯角θ，以便适度地调节线状体10的张力。例如，在图2中，当臂4向上摆动得太多时，浮动轮3的偏转角α就会如此之大，以致作用在线状体10上的张力大于设定的张力。在此，马达控制器6用臂的仰/俯角检测计5检测线状体10的张力状态，并向马达12输出一驱动信号，以便加大其旋转速度。于是，马达12的旋转速度增加，由此，线状体10从绕线筒11至浮动轮3的线速度加大。因此，浮动轮3的位置下降，由此，浮动轮3的偏转角α和臂4的仰角或俯角θ减小。当偏转角α和仰角或俯角θ减小时，作用在线体10上的张力T降低，以便调节至设定的张力(S6)。
与之相反，在图3中，当臂4向下摆动得太多时，浮动轮3的偏转角α就会如此之大，以致作用在线状体10上的张力T小于设定的张力。此处，马达控制器6用臂的仰/俯角检测计5检测线状体的张力状态，并向马达12输出一驱动信号，以便降低其旋转速度。于是，马达12的旋转速度降低，由此，线状体10从绕线筒11至浮动轮3的线速度降低。因此，浮动轮3的位置上升，由此，浮动轮3的偏转角α和臂4的仰角或俯角θ的绝对值减小。当偏转角α和仰角或俯角θ的绝对值减小时，作用在线状体10上的张力T加大，以便调节至设定的张力(S7)。
这样，当线状体10的线速度被控制时，臂4的仰角或俯角θ可以调节，同时产生浮动轮3的偏转角α，由此，作用在线状体10上的张力T可以任意调节。
如前所说，仅靠移动浮动轮3，如本实施例的张力控制设备1就可容易地控制作用在线状体10上的张力，将其增大或减小，不必采用复杂的机构或其类似装置。由于线状体10的张力控制可以通过调节进入张力控制设备1或从其排出的线状体10的线速度来进行，因此，即使在线状体10运行期间也可以容易地实施。此外，当改变臂4的支承力的方向时，也可以调节作用在浮动轮3上的重力和与重力匹配的张力，以使有不小于作用在浮动轮3上的重力的力作为张力作用于线状体10，因此，可以大大改变作用在线状体10上的张力T。第二实施例下面将说明按照本发明的第二实施例的张力控制设备。
在第一实施例中，当臂4处于水平状态时，浮动轮3位于导向轮2的正下方，并且臂4上下摆动，以产生一偏转角α，从而控制线状体10的张力。不过，本发明应当不仅限于此。也就是说，按照第二实施例的张力控制设备1a通过浮动轮3相对于导向轮2水平而产生并改变浮动轮3的偏转角α，从而进行线状体10的张力控制。
图6是按照第二实施例的张力控制设备1a的说明图。在图6所示的张力控制设备1a中，臂4的近端装在一滑动机构7上，借助该机构，臂4和浮动轮3可以任意的方式水平移动。例如，滑动机构7由一可移动件71、一滑动驱动部件72、一倾斜件73、一传感器74和一水平位移控制器75构成。臂4的近端部装在可移动件71上，该件可移动，以便调节线状体10的张力。因此，当可移动件71移动时，臂4和浮动轮3将移动。如图6所示，用于检测臂4的仰/俯状态的距离传感器52最好装在可移动件71上。作为用于移动可移动件71的滑动驱动部件72，可以采用例如由电动机、进给丝杠、滑动导轨组成的移动机构及其类似装置。
倾斜件72和传感器74用于检测臂4和浮动轮3的水平位移量。倾斜件73有一相对于可移动件71的移动方向倾斜的倾斜表面73a并且装在可移动件71上，以便与其一起移动。传感器74固定在可移动件71的外侧，以便面向倾斜件73的倾斜表面73a并输出至倾斜表面73a的距离相对应的信号。根据传感器74的输出信号，就可检测出臂4和浮动轮3的水平位移的距离。任何光电型、超声波型以及任何其它型式的传感器都可用作传感器74。只要可以由其检测出至倾斜表面73a的距离。还有，可以用任何其它元件作为检测臂4和浮动轮3的位移量的装置，只要可由其检测出位移量，不必限于倾斜件73和传感器74。
在图6中，水平位移控制器75用于向滑动驱动部件72输出驱动信号并接收传感器74的输出信号，以便控制浮动轮3的位移。一旦浮动轮3的位移量e已经设定，就从水平位移控制器75输出与其对应的驱动信号，由此，滑动驱动部件72借助移动件71移动浮动轮3。
还有，在张力控制设备1a中，采用了与第一实施例相同的导向轮2、马达控制器6和马达12。
下面参照图6说明张力控制设备1a中的浮动轮3的偏转角和线状体10的张力之间的关系。在图6中，通过水平移动浮动轮3，以改变浮动轮3的偏转角α，张力控制设备1a就可任意地控制作用在线状体10上的张力。例如，在图6所示的状态中，当浮动轮3用滑动机构7移动，以减少其水平位移量e(从导向轮2至垂线的距离)时，浮动轮3的偏转角α减小，由此，作用在浮动轮3上的张力的合力T的方向趋近于垂直方向。因此，张力T按一个与张力T的水平分力对应的量(与臂4的支承力F匹配的分力)减少。此处，线状体10的线速度借助臂的仰/俯角检测计5和马达控制器6(在图6中未示出)适度地调节，以使臂4保持水平状态。
与之相反，在图6的状态中，当滑动机构7移动浮动轮3，以便加大水平位移量e时，浮动轮3的偏转角α加大，由此，作用在浮动轮3上的张力的合力T明显地偏离垂直方向倾斜。因此，张力的合力T的水平分力加大，由此，加大了张力的合力T。
考虑到三个合力T、F和W之间的平衡，偏转角α和张力的合力T之间的上述关系可用下式表示
此处，式(4)中的α可由下式确定α=tan-1ea0---(5)]]>图7示出了水平位移量e与作用在线状体10上的张力之间的特定关系。在图7中，纵坐标表示为取浮动轮3位于导向轮2的正下方而臂4处于水平状态得到的张力为100时，作用在线状体10上的相对张力值。横坐标代表浮动轮3偏离导向轮2正下方位置的水平位移量e。在图7中，水平位移量e与张力值之间的关系是在臂4的长度约为375mm以及臂4处于水平状态时、导向轮2与浮动轮3之间的距离约为500mm时得到的。从图7可以看出，浮动轮3偏离导向轮2的垂线越远，作用在线状体10上的张力值越大。这是因为，浮动轮3偏离导向轮的垂线的距离越远，浮动轮3的偏转角α越大。
于是，通过水平移动浮动轮3，以改变其偏转角α，张力控制设备1a就可任意控制作用在线状体10上的张力。
下面将说明使用张力控制设备1a的方法及其程序。
在图6中，向水平位移控制器75发出一指令，以移动浮动轮3，从而设定要作用在运行的线状体10上的张力值。此设定可通过工序，输入一手动设定值或通过输入来自外部装置的设定信号进行。张力控制设备1a中的张力调节要如此进行，以使在线状体10运行期间，将浮动轮3的水平位移量e保持成使浮动轮3的偏转角α达到预定的角度。
在设定线状体10的张力之后，驱动马达12旋转，以使绕线筒11旋转。此处，虽未说明，但线状体10是以预定的速度沿张力控制设备1a的物料运行方向牵拉。因此，线状体10是从绕线筒上进入，它绕导向轮2和浮动轮3的外周边运行一次或多次，最终送至卷取滚筒(图中未示)。此处，当要改变作用在线状体10上的张力T时，就用滑动机构7水平地移动浮动轮3。例如，在图6中，当浮动轮3用滑动机构7移向导向轮2时(在图6中朝右)，浮动轮3的偏转角α减小，从而减小作用在线状体10上的张力T的水平分力，由此，张力T可以按与其对应的量减少。与之相反，在图6中，当浮动轮3用滑动机构7远离导向轮2移动时(在图6中朝左)，浮动轮3的偏转角α加大，从而加大作用在线状体10上的张力的水平分力，由此，张力T可以按与其对应的量加大。
这样，当适度地水平移动浮动轮3，以控制其偏转角α时，可以任意地调节作用在线状体10上的张力T。
如上所述，仅靠移动浮动轮3，如本实施例的张力控制设备1a就可容易地控制作用在线状体10上的张力，将其加大或减少，不必采用复杂的机构或其类似装置。由于线状体10的张力控制可以通过水平移动浮动轮3来进行，因此，即使在线状体10运行期间也可以容易地实施。此外，由于作用在浮动轮3上的重力和线状体10的张力的垂直分力相互平衡，因此有不小于作用在浮动轮3上的重力的力作为张力作用在线状体10上。因此，可以大大改变作用在线状体10上的张力T。第三实施例下面将说明按照本发明的第三实施例的张力控制设备。
在按照第二实施例的张力控制设备1a中，在线状体10运行期间，而臂4保持水平时，浮动轮3与臂4一起水平移动，以改变浮动轮3的偏转角α，由此控制线状体10的张力。不过，虽然浮动轮3是水平移动，但是臂4的仰角或俯角可以调节，以控制线状体10的张力。
也就是说，按照第三实施例的张力控制设备1b连同其近端一起水平地移动臂4，以使在臂4水平时，浮动轮3所处的位置偏离导向轮2的正下方，并在此状态使臂4上下摆动，从而控制线状体10的张力。作为张力控制设备1b，可以采用与按照第二实施例的张力控制设备1a相类似的一种。这种张力控制设备1b也可以根据臂4的仰角或俯角控制线状体10的张力，由此可以达到与按照第一和第二实施例的张力控制设备1和1a近似的效果。
张力的合力T可以用第一实施例的上述式(2)表示。此处，偏转角α由下式确定α=tan-1(b+e-bcosθa0-bsinθ)----(6)]]>图8示出了在按照第三实施例的张力控制设备1b中，臂4的仰角或俯角θ与作用在线状体10上的张力的合力T之间的关系。在图8中，纵坐标表示在取浮动轮3位于导向轮2的正下方而臂4为水平时得到的张力为100时，作用在线状体上的张力合力的相对值。横坐标表示当浮动轮3上下移动时，臂4的仰角或俯角的变化，它在臂4离开水平状态向上和向下倾斜时分别用正号和负号标注。图8中的仰角或俯角θ与张力值之间的关系是在臂4的长度(b)约为375mm、导向轮2与浮动轮3在臂4处于水平状态时的旋转中心间的距离(a0)约为500mm时得到的。此处，在浮动轮3偏离导向轮2的正下方水平移动约200mm(e＝200mm)的状态下，张力T相对于仰角或俯角θ的变化用实线表示；而在浮动轮3位于导向轮2的正下方的状态之处，张力T相对于仰角或俯角的变化用虚线表示。
从图8可以看出，当臂4的仰角或俯角θ跟随浮动轮3的垂直位移相对于其水平状态变化时，线状体10的张力值也随之变化。还有与用虚线表示的浮动轮3位于导向轮2的正下方(对应于第一实施例)的情况相比，用实线表示的按照第三实施例的张力控制设备1b中的线状体10的张力随臂4的仰角或俯角θ的变化而有较大的变化量，并且与第一实施例相比，同时还形成一个张力T相对于仰角或俯角θ线性变化的较宽的范围。与之相应，更容易随时调节线状体10的张力，由此有助于它的控制。第四实施例下面将说明按照本发明的第四实施例的张力控制设备。
在按照第二实施例的张力控制设备1a中，水平移动浮动轮3，以便改变浮动轮3的偏转角α，由此控制线状体的张力。不过，浮动轮3也可垂直移动，以改变偏转角α，由此控制线状体10的张力。
图9是按照第四实施例的张力控制设备1c的说明图。在图9所示的张力控制设备1c中，浮动轮3位于导向轮2的下方，同时又能垂直地滑动。在此，使浮动轮3可在偏离导向轮2正下方的位置上滑动，由此，随其垂直滑动时，浮动轮3的偏转角α得以改变。例如，如图9所示，用于浮动轮3的滑动机构的结构应使浮动轮3固定在能垂直滑动的一可移动件81上。为了形成可移动件81用的滑动机构，可移动件81可锁定垂直延伸的导轨或其类似装置。
在可移动件81上装有倾斜件82，而传感器83则位于倾斜件82附近。倾斜件82与传感器83用于检测浮动轮3的垂直位移量。倾斜件82有一相对于可移动件81的移动方向倾斜的倾斜表面82a，并且装在可移动件81上，以便与其一起移动。传感器83固定在可移动件81的外侧，以便面向倾斜件82的倾斜表面82a并输出与至倾斜表面82a的距离对应的信号。根据传感器83的输出信号，就可检测出浮动轮3的垂直位移距离。任何光电型，超声波型和任何其它型式的传感器都可用作距离传感器83，只要可以由其检测出至倾斜表面82a的距离。还有，可以用任何其它元件作为用于检测浮动轮位移量的装置，只要可由其检测出位移量，而不必限于倾斜件82和传感器83。此处，在张力控制设备1C中，采用了与第一实施例相同的导向轮2、马达控制器6和马达12及其类似装置。
下面参考图9说明张力控制设备1C中的浮动轮3的偏转角与线状体10的张力之间的关系。在图9中，通过垂直移动浮动轮3，以改变其偏转角α，张力控制设备1C就可任意地控制作用在线状体10上的张力T。例如，在图9所示的状态中，当调节线状体10的线速度，以使浮动轮3向下移动时，浮动轮3的偏转角α就减小，由此，作用在浮动轮3上的张力T的方向趋近于垂直方向。因此，张力T的水平分力减小，由此，张力T按与其对应的量减小。
与之相反，在图9的状态中，当调节线状体10的线速度，以使浮动轮3向上移动时，浮动轮3的偏转角α加大，由此，作用在浮动轮3上的张力T明显倾斜。因此，张力T的水平分力加大，从而加大张力T。
此关系由上述式(4)表示。在此，α由下式确定α=tan-1(ea0-h)----(7)]]>其中α0为导向轮2与在基准点处浮动轮3的各自的旋转中心之间的距离，h为浮动轮3从基准点位移的量，其向上方向表示为正。
图10示出了浮动轮3的垂直位移量h与作用在线状体10上的张力T之间的特定关系。横坐标表示浮动轮3的垂直位移量h，即从与导向轮2相距约500mm的基准位置向上位移的量。在此，浮动轮3的轴线偏离与导向轮2旋转中心相交的垂线的距离为150mm(e＝150mm)。图10中表示当e＝0mm，h＝0mm所得张力为100时，作用于线状体10的相对张力值。
从图10可以看出，浮动轮3向上移得越远，线状体10的张力值变得越大。这是由于这样一个事实，即浮动轮3的偏转角α随着浮动轮3上移而越来越大。
这样，通过垂直移动浮动轮3，以改变其偏转角α，张力控制设备1c就可任意地控制作用在线状体10上的张力T。
下面将说明使用张力控制设备1C的方法及其程序。
在图9中，首先设定要作用在运行的线状体10上的张力值。此设定可通过程序，输入一手动设定值或通过输入来自外部装置的设定信号来进行。张力控制设备1C中的张力调节要如此进行，以使在线状体10运行期间，将浮动轮3设定至预定的垂直位置，使浮动轮3的偏转角保持为预定的角度。
在线状体10的张力值被设定之后，驱动马达12旋转，以使绕线筒11旋转。此处，虽然未说明，但线状体10是以预定的速度沿张力控制设备1C的物料运行方向牵拉。因此，线状体10是从绕线筒11上进入的，它绕导向轮2和浮动轮3的外周边运行一次或多次，最终送至卷取滚筒(图中未示)。此处，当要改变作用在线状体10上的张力T时，要调节线状体10的线速度，以改变浮动轮3的垂直位置。例如，在图9中，当调节线状体10的线速度使浮动轮3向下移时，浮动轮3的偏转角α减小，从而减小了作用在线状体10上的张力T的水平分力。因此，张力T按该减小的水平分力对应的量减小。与之相反，在图9中，当调节线状体10的线速度使浮动轮3上移时，浮动轮3的偏转角α加大，从而加大了作用在线状体10上的张力T的水平张力，由此，张力T按与其对应的量加大。
这样，当浮动轮3的垂直位置适当改变，以控制其偏转角α时，就可任意地调节作用在线状体10上的张力T。如上所述，仅靠移动浮动轮3，如本实施例的张力控制设备1C就可容易地控制作用在线状体10上的张力，将其加大或减小，而不必采用复杂的机构或其类似装置。由于线状体10的张力控制可以通过垂直移动浮动轮3来进行，因此，即使在线状体10运行期间也可以容易地实施。此外，由于作用在浮动轮3上的重力和线状体10的张力合力的垂直分力相互平衡，因此有不小于作用在浮动轮3上的重力的力作为张力作用在线状体10上。因此，可以大大改变作用在线状体10上的张力T。第五实施例下面将说明按照第五实施例的张力控制设备。
虽然在按照第一至第四实施例的张力控制设备1和1a至1c中，线状体10的张力控制是通过移动或改变浮动轮3的位置状态来进行的，但是它们也可以包括用于实际测量线状体10的张力的装置。也就是说，按照第五实施例的张力控制设备1d包括张力检测装置，用于实际测量线状体10的张力。
图11是按照本实施例的张力控制设备1d的说明图。图11所示的张力控制设备包括一设在线状体10的运行轨迹中的张力检测仪91。张力检测仪91实际测量线状体10的张力，由此可检测出线状体10的精确张力。由于从张力检测仪91输出的张力信号反馈至马达控制器6中。因此可以精确地控制运行的线状体10的张力。
虽然按照第一至第五实施例的张力控制设备是装在线状体10用的排料段中，但是不局限于此，本发明也可包括那些装在线状体10的进料段中的张力控制设备。
如前所述，可以根据本发明达到以下效果。
也就是说，仅靠移动浮动辊，不必采用复杂的机构或其类似装置，就可容易地加大或减小作用在线状体上的张力，从而使张力控制得以实现。
在前面的说明中，就张力所作用的线状体而言，未曾作出限制。这是因为，本发明可用于各种类型的线状体诸如光导纤维、类似电线的金属线和纺成的线纱的张力控制设备。具体而言，本发明可有效地用于要求特别精确地控制张力的领域，例如制造多纤维电缆。
根据如上所述的本发明，很明显，本发明的实施例可以用很多方式变化。这些变化不得视为超越本发明的精髓与范围，而且，对于本领域专业技术人员而言，所有显而易见的各种改型和变更均将包括在下列权利要求范围之内。
权利要求
1.一种张力控制设备，包括至少两个导向轮和至少一个浮动轮，设置浮动轮，使其可相对于上述导向轮移动，并对围绕上述导向轮和浮动轮缠绕的线状体作用一预定的张力值；还包括张力控制装置，以便借助于调节垂线与上述导向轮和浮动轮各自旋转中心联线之间的夹角，可变地控制作用于上述线状体的张力。
2.如权利要求1所述的张力控制设备，其特征在于上述的张力控制装置，借助于调节上述线状体的进料和出料速度之差，实施上述浮动轮的相对位置的移动。
3.如权利要求1所述的张力控制设备，其特征在于上述的张力控制装置包括一用于使上述浮动轮能水平移动的装置。
4.如权利要求1所述的张力控制设备，其特征在于上述的张力控制装置包括一用于使上述浮动轮能垂直移动的装置。
5.如权利要求1所述的张力控制设备，其特征在于上述的张力控制装置包括一用于使上述浮动轮能以其臂的支承端作为枢轴沿圆周摆动的装置。
6.一种张力控制的方法，其中一线状体围绕至少两个导向轮和至少一个浮动轮缠绕。所设的浮动轮可相对于上述导向轮移动，以便对上述线状体作用一预定的张力值；上述方法包括借助于调节垂线与上述导向轮和浮动轮各自旋转中心联线之间的夹角，可变地控制作用于上述线状体的张力的步骤。
7.如权利要求6所述的张力控制方法，其特征在于调节上述线状体的进料和出料速度之差，以便改变上述浮动轮相对于上述导向轮的位置。
8.如权利要求6所述的张力控制方法，其特征在于水平移动上述浮动轮，以改变其相对于上述导向轮的位置。
9.如权利要求6所述的张力控制方法，其特征在于垂直移动上述浮动轮，以改变其相对于上述导向轮的位置。
10.如权利要求6所述的张力控制方法，其特征在于上述浮动轮借助其臂的支承端作为枢轴沿圆周摆动，从而改变其相对于上述导向轮的位置。
全文摘要
一种张力控制设备,包括至少两个导向轮和至少一个浮动轮。所设的浮动轮,使其可相对于上述导向轮位移,并对围绕导向轮和浮动轮缠绕的一线状体作用一预定的张力值。该设备还包括一张力控制装置,借助于调节垂线与导向轮和浮动轮各自旋转中心联线之间的夹角,可变地控制作用于该线状体的张力。
文档编号B65H59/38GK1197033SQ9810635
公开日1998年10月28日 申请日期1998年4月8日 优先权日1997年4月9日
发明者川畑三郎, 末森茂 申请人:住友电气工业株式会社