专利名称：张力测定装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及测定外部作用力的大小的张力测定装置。
背景技术：
作为测定力的大小的测力装置，有测定丝、线等的张力的装置。例
如，在专利文献(日本特开2002-90239号公报)中记载了一种张力4企测 装置，将线的彼此隔离的2点挂在安装部上，同时将线挂在2点之间的 中间部分从连结该2点的直线向与该直线正交的方向上伸出的弯曲部 上，并通过使用应变计测定作用于弯曲部的力去测定线的张力。
这里，在丝的制造过程中，当将多根原丝捆扎在一起时为了不使被 捆扎的丝束不均匀，必须在多根原丝的张力均匀的状态下对多根原丝进 行捆扎。为此，有必要测定每一根原丝的张力。但是，若使用专利文献 1记载的张力检测装置测定原丝的张力，则使用了应变计的张力测定装 置的响应性较高(lKHz以上)，所以，例如当安装张力测定装置时 机器本身的振动或天然纤维的结碰到弯曲部引起丝的振动等情况下，会
出现反应过于灵敏，导致可能无法正确地测定张力的大小。此外，当将 多根原丝捆扎时，多根原丝之间的间隔大多都很小，需要将按照多根原 丝的每一根原丝配置的张力检测装置厚度变薄。
发明内容
本发明的目的在于提供一种张力测定装置，厚度^f艮薄，而且能正确 地测定张力的大小。
本发明第一技术特征的特征在于，包括在一个平面内沿一个方向 上相互隔开的多个固定电极；在与上述多个固定电极之间构成电容元 件，并能够在靠近上述平面的方向和离开上述平面的方向中的至少一个 方向上发生位移的可动电极；通过接受来自外部的作用力使上述可动电 极发生位移从而改变构成各电容元件的上述固定电极和上述可动电^L 之间的距离的受力部，根据各电容元件的静电电容值的变化来测定作用 于上述受力部的力的大小。根据该构成，因受力部接受来自外部的作用力而使固定电极和可动 电极之间的距离发生变化。而且，可以根据在固定电极和可动电极之间 形成的电容元件的静电电容值的变化来测定受力部接受的力的大小。此 外，如上所述，当测定丝等的张力时，若张力测定装置的响应性太高， 会对安装张力测定装置时机器本身的振动或因天然纤维的结引起的丝 的振动等也进行响应，导致不能正确地测定张力的大小。但是，在本发 明中，根据由可动电极的位移引起的的静电电容值的变化来测定张力的 大小，故响应性不会太高，对上述情况难以进行响应。因此，能正确地
测定张力的大小。此外，本发明的张力测定装置采用了如下单一结构 根据固定电极和与该固定电极相对置的可动电极的距离变化来检测力。 因此，能够提供一种厚度薄、不易损坏、且成本低廉的张力测定装置。
在本发明的张力测定装置中，最好设置2个上述固定电极，当上述 受力部受力时，在上述2个固定电极和上述可动电极之间形成的2个电 容元件中的一个电容元件的静电电容值变大，而另一个静电电容值变 小。
若按照该结构，根据由2个固定电极和可动电极构成的各电容元件 的静电电容值的增加量和减小量，能够正确地测定作用于受力部的力。
在本发明的张力测定装置中，上述受力部最好配置在上述2个固定 电极的与上述一个方向的外侧对应的位置上，上述可动电极与上述平面 平行且能够围绕配置在与上述2个固定电极之间相对应的位置上的转动 轴转动。
若按照该构成，容易制作如下结构，在该结构中，在2个固定电极 和可动电极之间形成的2个电容元件中的 一个电容元件的静电电容值变 大，而另一个电容元件的静电电容值变小。
在本发明的张力测定装置中，最好设置2个上述固定电极，上述受 力部配置在上述2个固定电极的与上述一个方向的外侧相对应的位置 上，上述可动电极以其一端作为支点，只能够在靠近上述平面的方向以 及离开上述平面的方向中的任意一个方向上发生位移。
若按照该构成，能够提供一种张力测定装置，在该张力测定装置中， 因可动电极相对于2个固定电极分别在相同的方向上移动，在2个固定 电极和可动电极之间形成的2个电容元件的静电电容值均变大或者均变 小。因此，2个电容元件的温度特性大致相同，基于2个电容元件的静电电容值的张力测定装置的输出的温度特性较好。即，即使例如因温度 的影响而产生热膨胀从而导致可动电极发生位移，与2个电容元件的静 电电容值的差相对应的输出的变化也较小。因此，张力测定装置空载时 的输出(偏移)变化较小，故测定误差变小。此外，因可动电极的位移 限定在一个方向，故难以发生由温度变化引起的不需要的位移、即静电 电容值的变动，故总的温度特性较好。
本发明第二技术特征的特征在于，包括在一个平面内沿一个方向 相互隔开的多个第一固定电极；在与上述平面相对置的另一个平面内沿 一个方向相互隔开的多个第二固定电极；在与上述多个第一固定电极和 上述多个第二固定电极之间分别构成电容元件，并能够在靠近上述平面 的方向和离开上述平面的方向中的至少一个方向上发生位移的可动电 极；通过接受来自外部的作用力而使上述可动电极发生位移从而改变构 成各电容元件的上述第一固定电极和上述可动电极之间的距离及上述 第二固定电极和上述可动电极之间的距离的受力部，根据各电容元件的 静电电容值的变化来测定作用于上述受力部的力的大小。
根据该构成，因受力部接受来自外部的作用力而导致固定电极和可 动电极之间的距离变化。而且，可以根据在固定电极和可动电极之间形 成的电容元件的静电电容值的变化来测定受力部接受的力的大小。此 外，如上所述，当测定丝等的张力时，若张力测定装置的响应频性太高， 则对安装张力测定装置时机器本身的振动或因天然纤维的结引起的丝 的振动等进行响应，导致不能正确地测定张力的大小。但是，在本发明 中，根据由可动电极的位移引起的的静电电容值的变化来测定张力的大 小，故响应性不会太高，对上述情况难以进行响应。因此，能正确地测 定张力的大小。此外，本发明的张力测定装置根据固定电极和与其相对 置的可动电极的距离变化来检测力，结构简单。因此，能够提供一种厚 度薄、易损坏、且成本低廉的张力测定装置。此外，当在可动电极的两 侧配置第一固定电极和第二固定电极时，在各固定电极和可动电极之间 形成的电容元件的静电电容值发生变化。因此，张力测定装置的总静电 电容值的变化增大，提高了张力测定装置的灵敏度。
在本发明的张力测定装置中，最好使上述第 一 固定电极和上述第二 固定电极两两相对置地设置，当上述受力部受力时，上述2个第一固定 电才及和上述可动电才及之间形成的2个电容元件中的 一个电容元件的"l争电电容值变大，而另一个电容元件的静电电容值变小，另一方面，在上述
2个第二定固定电极和上述可动电极之间形成的2个电容元件中的一个 电容元件的静电电容值变大，而另一个电容元件的静电电容值变小。
若按照该构成，根据在2个第一固定电极和2个第二固定电极及可 动电极之间形成的各电容元件的静电电容值的增加量和减小量，能够正 确地测定作用于受力部的力。
在本发明的张力测定装置中，上述受力部最好配置在上述2个第一 固定电^l的与上述一个方向的外侧对应的位置上，上述可动电^ L与上述 平面平行且能够围绕配置在与上述2个第一固定电极和上述2个第二固 定电极各自之间对应的位置上的转动轴转动。
若按照该构成，容易制作成如下的结构，即在2个第一固定电极 和可动电极之间形成的2个电容元件中的一个电容元件的静电电容值变 大，而另一个电容元件的静电电容值变小，并且，在2个第二固定电极 和可动电极之间形成的2个电容元件中的 一个电容元件的静电电容值变 大而另一个电容元件的静电电容值变小。
图1是包含本发明实施方式的张力测定装置的制丝装置的概要构成图。
图2是从箭头II方向观察图1的张力测定装置的剖面图。
图3是图1的张力测定装置中包含的部件的构成图。
图4是表示在对图1的张力测定装置作用了张力时的状态的图。
图5是图1的张力测定装置的电路构成的图。
图6是表示张力计算电路的构成的图。
图7是本发明第二实施方式的张力测定装置的剖面图。
图8是表示图7的张力测定装置的张力计算电路构成的图。
图9是本发明第3实施方式的张力测定装置的剖面图。
图IO是图9的张力测定装置中包含的板状部件的平面图。
具体实施例方式
下面，参照
本发明的最佳实施方式。图l是包含本发明的 实施方式的张力测定装置的制丝装置的概要构成图。如图l所示，制丝装置1具有多个筒管2、筒管3和多个张力测定 装置4。多个筒管2上缠绕了原丝。张力测定装置4与多个筒管2分别 对应地设置，测定从多个筒管2引出的原丝A的张力的大小。
在制丝装置l中，从多个筒管2中分别引出原丝A,从而由多个张 力测定装置4测定的张力值均匀。而且，通过将引出的多根原丝捆扎成 束来制成丝B,制成的丝B缠绕在筒管3上。然后，对筒管3上缠绕的 丝B进行捻丝等处理。
其次，说明张力测定装置4。图2是从箭头II方向观察图1的张力 测定装置的剖面图。图3是图1的张力测定装置中包含的部件的构成图。
张力测定装置4如图2、图3所示具有基板10、 2个固定电极11、 12以及电极13、隔片20、板状部件30、隔片40、外罩层50和受力部 70。
基板IO如图3 (a)所示，近似矩形。在基板10的一个面上配置了 2个固定电极11、 12和电极13,在另一个面上配置用来检测张力测定 装置4的力的电路元件14。
2个固定电极11、 12如图3 (b)所示，是大小基本相同的近似矩 形，并相互隔开地配置在图2的左右方向( 一个方向)。这2个固定电 极ll、 12用较薄的绝缘膜(未图示)覆盖。
电极13如图3 (b)所示，近似U字形。而且，电极13不用较薄 的绝缘膜覆盖，通过配置在其上的隔片20与板状部件30电连接。
隔片20如图3(c)所示，近似U字形，与电极13的大小基本相同， 由金属等导电性材料形成。
板状部件30如图3 (d)所示，具有固定部31、可动电极32和连 结部33。固定部31近似U字形，在其内侧配置了由连结部33连结的 可动电极32。可动电极32与固定电极11和12平行地对置配置，可动 电极32的图2的左右方向的一个端部经连接部71与受力部70连结。 受力部70配置在，与配置于图2的左右方向上的固定电极11、 12中的 固定电极11右侧相对应的位置(一个方向的外侧)上。当测定原丝A 的张力时，通过使原丝A紧压在该受力部70上，由此向基板10作用垂 直的力。
这里，可动电极32在受力部70受力时，围绕连结部33转动。即， 可动电极32与基板平行，可以围绕配置在与2个固定电极11、 12之间对应的位置上的转动轴33P转动。
此外，因电极13、隔片20和板状部件30具有导电性，故电极13 和可动电极32处于电连接状态。此外，在2个固定电极11、 12以及与 它们相对置的可动电极32之间分别形成电容元件C11、C12(参照图5 )。
隔片40如图3 (e)所示，近似U字形，具有与隔片20的大致相同 的形状，并由金属等导电性材料形成。
外罩层50如图3 (f)所示，是近似矩形的板状部件，由金属或树 脂形成。外罩层50经隔片40配置在板状部件30上。
再有，在张力测定装置4中，基板10、电极13、隔片20、板状部 件30、隔片40和外罩层50被积层后，使用螺丝或铆钉(未图示)，通 过分别设置在上述各部件的4个圆孔结合成一体。
其次，说明计算当原丝A紧压在受力部70上时的张力的方法。图 4是表示在对图1的张力测定装置作用了张力时的状态的图。图5是图 1的张力测定装置的电路构成的图。图6是表示张力计算电路构成的图。
如图4所示，当原丝A紧压在受力部70上时，受力部70接受原丝 A向下的力。可动电极32因该力的作用而绕转动轴33P转动。
这时，可动电才及32的一端(图4的右端)向4姿近固定电才及11的方 向发生位移，其另一端(图4的左端)向离开固定电极12的方向发生 位移。因此，第一固定电才及11和可动电才及32的距离变小，固定电才及12 和可动电极32的距离变大。
这里，如图5所示，2个固定电极11、 12和可动电极32之间分别 形成电容元件Cll、 C12。由此，电极间的距离和电容元件的静电电容 值成反比，故当受力部70受向下的力时，电容元件Cll的静电电容值 变大，电容元件C12的静电电容值变小。
利用上述的特征计算张力的张力计算电路5的构成如图6所示。张 力计算电路5具有电容元件Cll、 C12、 C/V变换器80、 81和减法器82。 此外，因在张力计算电路5中除了电容元件Cll、 C12之外，构成C/V 变换器80、 81和减法器82的电路的厚度只有lmm左右，故张力测定 装置5不会因设置C/V变换器80、 81和减法器82而变大。
在张力计算电路5中，C/V变换器80输出与电容元件Cll的静电 电容值对应的电压，C/V变换器81输出与电容元件C12的静电电容值 对应的电压。减法器82输出与C/V变换器80输出的电压和C/V变换器81输出的电压的差相对应的电压。这里，分别与电容元件Cll、 C12对 应的静电电容值与作用在受力部70上的力的大小对应地变化。因此， 通过检测从变换器81输出的电压，可以测定原丝A作用于受力部70的力。
如上所述，在本实施方式的张力测定装置4中，当受力部70接受 原丝A作用的力时，可动电极32绕转动轴33P转动，4吏可动电4及32和 2个固定电极11、 12之间的距离发生变化。而且，根据在可动电极32 和固定电极11、 12之间分别形成的电容元件Cll、 C12的静电电容值的 变化，可以准确地测定原丝A作用于受力部70的力的大小。
再有，当作用于受力部70上的力很大时，因可动电极32与配置在 其两侧的基板10和外罩层50接触，故可动电极32被限制在能转动的 范围内。因此，基板10和外罩层50具有防止连结部33因可动电极32 转动大而产生塑性变形和破损的功能。
此外，张力的测定范围可以通过板状部件30的材质和厚度、连结 部33的宽度和长度、可动电极32的宽度、隔片20、 40的厚度和从连 结部33到受力部70的受力点的距离等来调整。
其次，参照
本发明第二实施方式的张力测定装置。图7是 本发明第二实施方式的张力测定装置的剖面图。图8是表示图7的张力 计算电路构成的图。
本实施方式的张力测定装置IOO的构成与第一实施方式的张力测定 装置4结构的不同点在于在张力测定装置4中，固定电极只配置在可 动电极32的一侧，而在张力测定装置100中，固定电极配置在可动电 才及32的两侧。即，在张力测定装置4中，固定电^111、 12配置在可动 电极32的一侧，而在张力测定装置100中， 一侧配置了固定电极ll、 12,另一侧配置了固定电极111、 112。再有，张力测定装置100的其他 构成和张力测定装置4一样，所以，附加相同的符号并省略详细说明。
张力测定装置IOO如图7所示，配置有基板IO、 2个固定电极11、 12和电极13、隔片20、板状部件30、隔片40、 2个固定电极111、 112 和电极113、外罩层50和受力部70。而且，在基板10的另一面上配置 了电路元件14。
固定电极111、 112与固定电极11、 12相对置，配置在外罩层50 的表面上。此外，固定电极lll、 112近似矩形且和固定电极11、 12的大小大致相同，分别相互隔开地配置在图7的左右方向(一个方向)。 这2个固定电极111、 112由较薄的绝缘膜(未图示)覆盖。
电极113近似U字形。而且，电极113不被较薄的绝缘膜覆盖，经 配置在其下面的隔片40与板状部件30电连接。
这时，当受力部70被紧压在原丝A上时，受力部70接受原丝A向 下的力，可动电极32绕转动轴33P转动。由此，可动电极32的一端(图 7的右端)向靠近固定电极11、 112的方向，另一端(图7的左端)向 离开固定电极12、 111的方向发生位移。因此，可动电极32和固定电 极ll、 112的距离分别变小，可动电极32和固定电极12、 111的距离 分别变大。
这里，在可动电才及32和固定电^ l 11、 12之间形成电容元件C11、 C12,在可动电极32和固定电极111、 112之间形成电容元件C111、C112 (参照图8)。因此，电容元件Cll、 C112的静电电容值变大，电容元 件C12、 Clll的静电电容值变小。
图8示出了计算张力的张力计算电路150的构成。张力计算电路150 具有电容元件Cll、 C12、 Clll、 C112、 C/V变换器80、 81和减法器 82。
在张力计算电路150中，C/V变换器80输出与电容元件C11和C112 的静电电容值的和相对应的电压，C/V变换器81输出与电容元件C12 和Clll的静电电容值的和相对应的电压。而且，减法器82输出与C/V 变换器80输出的电压和C/V变换器81输出的电压的差相对应的电压。 因此，通过检测该输出的电压，可以测定原丝A作用于受力部70的力。
如上所述，在本实施方式的张力测定装置100中，当受力部70受 到原丝A的作用力时，可动电极32绕转动轴33P转动，分别改变可动 电极32和配置在其两侧的2个固定电极11、 12及2个固定电极111、 112之间的距离。而且，可以才艮据在可动电才及32与固定电极11、 12、 及固定电极lll、 112之间分别形成的电容元件C11、 C12和C111、 C 112的静电电容值的变化，高灵敏度地测定受力部70受到原丝A的作用 力的大小。
其次，参照
本发明第3实施方式的张力测定装置200。图 9是本发明第3实施方式的张力测定装置的剖面图。图IO是表示图9的 张力测定装置中包含的板状部件的平面图。本实施方式的张力测定装置200的构成与第一实施方式的张力测定 装置4的不同点在于在张力测定装置4中，可动电极32绕转动轴33 P转动，而在张力测定装置200中，可动电极232以一端作为支点发生 弯曲并发生位移。再有，张力测定装置200的其他构成和张力测定装置 4一样，故附加相同的符号并省略详细说明。
张力测定装置200如图9所示，配置有基板IO、 2个固定电极11、 12和电才及13、隔片20、 ^^状部件230、外罩层50和受力部70。而且， 在基板10的另一面上配置了电路元件14。
板状部件230如图IO所示，具有固定部231和可动电才及232。固定 部231近似U字形，在其内侧配置了一端与固定部连接的可动电极232。
这时，当原丝A紧压在受力部70上时，受力部70受到原丝A向下 的作用力，可动电极232以一端(图9的左端)作为支点发生弯曲。由 此，可动电极232向分别靠近固定电极11、 12的方向发生位移。而且， 固定电极ll、 12和可动电极232的距离分别变小。这时，固定电极ll 和可动电极232的距离比固定电极12和可动电极232的距离小。因此， 在固定电极11、 12和可动电极232之间形成的电容元件的静电电容值 分别变大，在固定电极11和可动电极232之间形成的电容元件的静电 电容值比在固定电极12和可动电4及232之间形成的电容元件的静电电 容值大。
另一方面，当解除原丝A对受力部70的作用力时，可动电极232 以一端(图9的左端)为支点向离开固定电才及11、 12的方向发生位移。 而且，固定电^ L11、 12和可动电4及232的3巨离分别变大。因此，在固 定电极11、 12和可动电极232之间形成的电容元件的静电电容值分别 变小。
而且，在本实施方式的张力测定装置200中，板状部件230上不配 置隔片而直接配置了外罩层50。因此，当解除原丝A对受力部70的作 用力时，可动电极232通过与外罩层50接触，可以回到原丝A被紧压 之前的位置，并能够始终准确地测定张力。
如上所述，在本实施方式的张力测定装置200中，当受力部70受 到原丝A的作用力时，可动电极232以一端(图9的左端)作为支点进 行弯曲，可动电极232与2个固定电极11、 12的距离分别变化。而且， 根据在可动电极232和固定电极11、 12之间形成的电容元件的静电电容值的变化，可以测定受力部70受到的原丝A的作用力。
例如，在上述第1~第3实施方式中，虽然在基板上配置了2个固 定电极，但并不限于这一数量。即，可以采用如下方式来配置电极使 电极间的距离因外力作用而发生变化，并且形成在电极间的电容元件的 静电电容值发生变化。因此，配置在基板上的固定电极的数量也可以是 3个或3个以上。
结合具体实施例对本发明进行了概要性描述，很明显，对本领域技 术人员来说，可对其进行各种修改、变更和替换。因此，上述本发明的 优选实施方式仅仅是示例，并不是对本发明的限制。在本发明的权利要 求定义的精神和范围内，可进行各种变更。
权利要求
1.一种张力测定装置，其特征在于，包括多个固定电极，在一个平面内沿一个方向相互隔开；可动电极，在与上述多个固定电极之间分别构成电容元件，并能够在靠近上述平面的方向和离开上述平面的方向中的至少一个方向上发生位移；和受力部，通过接受来自外部的作用力使上述可动电极发生位移，从而改变形成各电容元件的上述固定电极和上述可动电极之间的距离，根据各电容元件的静电电容值的变化来测定作用于上述受力部的力的大小。
2. 权利要求1记载的张力测定装置，其特征在于 设置有2个上述固定电极，当上述受力部受力时，在上述2个固定电极和上述可动电极之间形 成的2个电容元件中一个电容元件的静电电容值变大，而另一个电容元 件的静电电容值变小。
3. 权利要求2记载的张力测定装置，其特征在于 上述受力部配置在上述2个固定电极的与上述一个方向的外侧相对应的位置上，上述可动电极与上述平面平行，并且能够围绕着配置在与上述2个 固定电极之间相对应的位置上的转动轴进行转动。
4. 权利要求1记载的张力测定装置，其特征在于 设置2个上述固定电极，上述受力部配置在上述2个固定电极的与上述一个方向的外侧相对 应的位置上，上述可动电极以其一端作为支点，并只能在靠近上述平面的方向以 及离开上述平面的方向中的一个方向上发生位移。
5. —种张力测定装置，其特征在于，包括 多个第一固定电才及，在一个平面沿一个方向上相互隔开； 多个第二固定电极，在与上述平面相对置的另一个平面内沿上述一个方向相互隔开；可动电极，在与上述多个第一固定电极和上述多个第二固定电极之 间分别构成电容元件，并能够在靠近上述平面的方向和离开上述平面的方向中的至少一个方向上发生位移；和受力部，通过接受来自外部的作用力使上述可动电极发生位移，从 而改变构成各电容元件的上述第一固定电极和上述可动电极之间的距 离及上述第二固定电极和上述可动电极之间的距离，根据各电容元件的静电电容值的变化来测定作用于上述受力部的 力的大小。
6. 权利要求5记载的张力测定装置，其特征在于 使上述第一固定电极和上述第二固定电极两两相对置设置， 当上述受力部受力时，在上述2个第一固定电极和上述可动电极之间形成的2个电容元件中的一个电容元件的静电电容值变大，而另一个 电容元件的静电电容值变小，并且形成在上述2个第二定电极和上述可 动电极之间的2个电容元件中的一个电容元件的静电电容值变大，而另 一个电容元件的静电电容值变小。
7. 权利要求6记载的张力测定装置，其特征在于上述受力部配置 在上述2个第 一 固定电极的与上述一个方向的外侧相对应的位置上，上述可动电极与上述平面平行，并且能够围绕着配置在与上述2个 第一固定电极和上述2个第二固定电极各自之间相对应的位置上的转动 轴转动。
全文摘要
本发明涉及一种张力测定装置，其中，在同一个平面内相互隔开地配置2个固定电极(11、12)，可动电极(32)平行地相对置配置。当原丝A紧压在受力部(70)上时，可动电极(32)绕转动轴(33P)转动。这时，固定电极(11、12)和可动电极(32)之间的距离发生变化。而且，可以根据在可动电极(32)和2个固定电极(11、12)之间形成的各电容元件C11、C12的静电电容值的变化来测定受力部(70)从原丝A受到的力。
文档编号G01L1/14GK101290254SQ20081009333
公开日2008年10月22日 申请日期2008年4月18日 优先权日2007年4月18日
发明者森本英夫 申请人:新田株式会社