JP2865461B2 - ワイヤーの張力制御方法および装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は張力制御装置に関する。
更に詳しくは、本発明はワイヤー張力制御装置に関す
る。本発明は特に、限定するわけではないが、ワイヤー
移送の間のワイヤー張力を制御する方法および装置に関
する。

【０００２】

【従来技術】ワイヤーにコーティング処理やその他の処
理を施すためにワイヤー処理領域を通してワイヤーを移
送することが必要とされる広範なさまざまな製造方法が
存在する。例えば、幾つかの製造方法がワイヤー基体に
超伝導物質をコーティングするために存在している。こ
のような方法の例は、“長い超伝導ファイバー（線材）
の溶融組織”と題する関連出願の米国特許願第５２３，
２２１号、“非水溶液中でのイットリウム金属の電気メ
ッキ方法”と題する同第５２８，７０７号に開示されて
いる。これ両特許願は本発明の譲受人に譲渡されてい
る。

【０００３】典型的に上述した何れの方法も、ワイヤー
を半径方向に支持することなくワイヤー基体が正確に処
理領域を通されることを必要としている。ワイヤーは普
通は半径方向に支持されることはない。何故ならば、半
径方向の支持構造はワイヤー処理装置と干渉を引き起こ
すからである。従ってワイヤーが実質的に真っ直ぐな正
確な経路に沿って処理領域を通過することを保証するた
めに、ワイヤーはその領域を通して引っ張られる際に緊
張状態に保持されることが必要となる。

【０００４】超伝導物質の製造やその他のワイヤー（線
材）処理方法に於いては、比較的薄く、ときには脆い金
属ワイヤーやセラミック基体の使用される場合がしばし
ばある。これは不都合である。何故ならば、よく知られ
ているように、薄く脆いセラミック超伝導基体のような
ワイヤー基体は典型的に引っ張り強度が小さいからであ
る。従って、基体の張力は処理の間に基体の破損や変形
を排除するために十分に小さく維持されねばならない。
他方に於いて上述したように、基体は十分な緊張状態に
保持されてワイヤー基体が処理領域を通過する際に容易
に整合状態を得ることができねばならない。本発明で
は、処理領域を通過されるワイヤー基体の張力は、ワイ
ヤーの破断や変形を生じることなくその領域内でのワイ
ヤーの半径方向の整合を保証するために確定できるもの
と認識する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
はワイヤー処理の行われる間にワイヤーに予め定めた張
力を確定する装置を提供することである。本発明の更に
他の目的は、ワイヤーが処理領域を通過する間のワイヤ
ーの破損や変形を防止するためにワイヤーに張力を確定
する装置を提供することである。最後に、本発明の目的
は比較的容易に使用でき、製造に関してのコスト−効果
が比較的高いワイヤー張力制御装置を提供することであ
る。

【０００６】

【課題を達成する手段】ワイヤーに予め定めた取りを確
定する装置は、ワイヤー供給スプール、モーター駆動の
ワイヤー巻き取りスプール、そしてモーター駆動のワイ
ヤー張力制御スプールが回転可能に取り付けられた装置
を含む。ワイヤー巻き取りスプールおよびワイヤー張力
制御スプールのそれぞれのモーターは選択される回転速
度を有する。

【０００７】ワイヤーの一端は回転可能なワイヤー供給
スプールに巻き付けられ、ワイヤーの他端は回転可能な
ワイヤー巻き取りスプールに取り付けられる。従って、
ワイヤー巻き取りスプールは回転してワイヤーをその供
給スプールから巻き取ることができるのである。重要な
ことは、ワイヤーがワイヤー供給スプールとワイヤー巻
き取りスプールとの間を延在するときに、ワイヤー給送
スプールの外周面の一部を回って移動されることであ
る。摩擦層、例えばゴムやラテックスがワイヤー給送ス
プールの外周面に取り付けられている。この摩擦層によ
り、給送スプールがワイヤーを効果的に握って供給スプ
ールから引き出せるようにしている。従って、ワイヤー
はワイヤー供給スプールからワイヤー巻き取りスプール
へと、ワイヤー給送スプールが適当方向へ回転している
ときにのみ給送できるのである。従って、ワイヤー巻き
取りスプールが回転してワイヤーをその供給スプールか
ら巻き取る際に、給送スプールはワイヤーが巻き取りス
プールに巻き取られる速度と同じ速度で供給スプールか
らワイヤーを引っ張るのである。

【０００８】給送スプールの回転速度を確定するため
に、張力制御装置は巻き取りスプールの速度を検出し、
これに応答してワイヤー給送スプールの回転速度を確定
する。更に詳しくは、張力制御装置は細長い枢動アーム
（例えばシーソー）を含む。このアームは自由端と枢動
端とを有している。枢動アームは枢動点にて回転可能と
なるように装置に取り付けられる。湾曲ガイドもしくは
プーリーが枢動アームの自由端に取り付けられ、ワイヤ
ーはこのガイドもしくはプーリーの回りに位置決めされ
る。従って、巻き取りスプールの速度が供給スプールに
対して変化するとワイヤーはガイドに対して押圧され
（従って枢動アームに対して押圧される）、これにより
ガイドおよび枢動アームは移動を起こす。装置に於ける
如何なる張力もアームに対して重量物やばねを取り付け
ることで枢動アーム自体によって与えられる。

【０００９】光源が受光器から距離を隔てて配置されて
両者間に空隙が形成され、この空隙内に枢動アームが揺
動して入り込めるようになされている。従って、受光器
は枢動アームがこの空隙間に入り込んで光源から受光器
へいたる光路を遮断したか否かを示す信号を発生するこ
とができる。更に、受光器からの信号は枢動アームの位
置の指示を与える。また、ポテンシオメーターが枢動ア
ームの自由端に接続されて枢動端部の回転方向（すなわ
ち枢動アームの枢動運動の方向）を検出するようになさ
れている。従って、ポテンシオメーターは枢動アームの
枢動端の回転運動の方向を示す信号を発生するのであ
る。

【００１０】ポテンシオメーターおよび受光器からの信
号はマイクロプロセッサーに対して電気的に導かれる。
このマイクロプロセッサーは信号を処理して制御信号を
発生する。本発明によれば、この制御信号はステップモ
ーターに電気的に接続されてステップモーターを選択的
に付勢する。更に、ステップモーターはポテンシオメー
ターに機械的に連続されており、ポテンシオメーターは
ワイヤー張力制御スプールのモーターに対する電流供給
回路に含まれている。従って、ステップモーターが選択
的に付勢されると、ポテンシオメーターの抵抗設定はス
テップモーターによって調整され、これによりワイヤー
給送スプールの速度を制御してその給送スプールの速度
を巻き取りスプールの速度に一致させるようになす。

【００１１】これに代わる実施例では、ワイヤー供給ス
プールはモーター駆動され、ワイヤー給送スプールは使
用されない。この実施例では、ワイヤーの張力は振り子
の安定状態にある配向を適当に事前選択することで確定
される。しかしながら、ワイヤー供給スプールの速度は
巻き取りスプールの装置と直接的に一致される。また、
第２の光源および第２の受光器が装置に備えられて枢動
アームが実質的に自由垂下位置にある、すなわち低い位
置に降下されていることを検出する、すなわちワイヤー
に実質的に張力が作用していないことを検出するように
なされることができる。ワイヤーが緩んだり切れたりし
たときには、第２の受光器がリレーに信号を送り、この
リレーはワイヤー供給スプールのモーターとステップモ
ーターの電流供給回路に含まれていて、ワイヤー供給ス
プールのモーターに対する電流を遮断してワイヤーの過
給送を防止するようになす。

【００１２】本発明の新規な特徴は本発明自体と共にそ
の構造および作動に関して以下の説明に関連する添付図
面を参照して最もよく理解されよう。図面に於いては、
同じ符号は同じ部分を示している。

【００１３】

【実施例】まず図１を参照すれば、本発明によるワイヤ
ーの張力を制御する装置が全体を符号１０で示されてい
る。この装置１０はそれに回転可能に取り付けられてい
る巻き取りスプール１２を含む。巻き取りスプール１２
は適当な交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）モーター１４
によって回転される。図示実施例では、モーター１４は
ＤＣモーターとされ、電気ライン１６および１７を通し
て電源１８により付勢される。手操作調整される可変抵
抗ポテンシオメーター２０が電気ライン１６に接続さ
れ、電気ライン１６に存在する電圧を確定し、これによ
りモーター１４の回転速度を確定する（従って、巻き取
りスプール１２の回転速度を確定する）のである。

【００１４】図１はまたワイヤー２２が例えばワイヤー
２２の一部を巻き取りスプール１２の回りに巻き付ける
ような適当な手段によって巻き取りスプール１２に取り
付けすることができることを示している。ワイヤー２２
は装置１０の特定の応用に適当とされる何れのワイヤー
とされることができる。例えば、ワイヤー２２が超伝導
物質によってコーティングされるべき場合の装置１０の
応用に於いて、ワイヤー２２は直径が約５０〜１５０μ
ｍの適当なニッケル合金とされる。これに代えて、ワイ
ヤー２２は超伝導物質の製造工程に進められる巻き取り
スプール１２の回りに巻き付けられるべきセラミック超
伝導ワイヤーとされることができる。

【００１５】更に図１を参照すれば、ワイヤー２２はワ
イヤー供給スプール２４の回りに巻き付けられて示され
ている。供給スプール２４は装置１０に回転自在にとり
つけられ、回転摩擦が最低な状態で自由に回転できるの
が好ましい。図１はまたワイヤー２２がワイヤー給送ス
プール２６の回りを部分的に経由することを示してお
り、ワイヤー給送スプールは供給スプール２４と巻き取
りスプール１２との間にて回転可能に装置１０に取り付
けられている。ワイヤー給送スプール２６はモーター２
７によって回転される。

【００１６】重要なこととして、ゴムやラテックスのよ
うな摩擦材料の層３０がワイヤー給送スプールの周面に
付着され、或いはその他の方法で取り付けられ、ワイヤ
ー２２が層３０上を自由に滑ってしまうのを防止するよ
うになされている。

【００１７】図１は更にプーリー３２が細長い枢動アー
ム３４に取り付けられ、この枢動アーム３４がワイヤー
巻き取りスプール１２とワイヤー張力制御スプール２６
との間で装置１０のベース３５に枢動可能に取り付けら
れていることを示している。図１に示されるように、ガ
イド３２は回転自在なプーリーとして形成されており、
ワイヤー２２はプーリー３２の周面に対して位置決めさ
れる。枢動アーム３４は枢動ピン３６によって装置１０
に取り付けられ、このピンは枢動アーム３４の枢動端３
８から延在されている。枢動ピン３６は装置１０に回転
可能に取り付けられる。図１は枢動アーム３４の長手方
向の軸線が実質的に矢印３５で示される重力方向に対し
て直角であることを示している。また、図１に概略的に
示されているポテンシオメーター４０の調整可能な中央
タップ４１はリンク４３を介して枢動ピン３６に機械的
に連結されており、従って枢動ピン３６が回転すると回
転される。従って、ライン８２のポテンシオメーター４
０の出力信号は枢動アーム３４の枢動によって調整され
る。ワイヤー２２の張力を増減するために重り８３のよ
うな固定的な力が枢動点の何れかの側にて枢動アーム３
４に付与される。

【００１８】重要なこととして、図１は枢動アーム３４
の自由端４２がガイド３２に取り付けられ、ガイドはワ
イヤー２２に接触されるのである。従って、給送スプー
ル２６と巻き取りスプール１２との速度差は正か負とな
り、プーリー３２に対するワイヤー２２の力が枢動アー
ム３４の自由端４２を矢印４６で示す方向（すなわち反
時計方向）および矢印４４で示す方向（すなわち時計方
向）に移動させる。

【００１９】引き続き図１を参照すれば、光源６２が枢
動アーム３４の一方の側にて装置１０に配置されて示さ
れ、また、受光器６４が光源６２から距離を隔てて両者
間に空隙を形成するように配置されて示されている。光
源６２はワイヤー２２が空隙６３内に枢動アーム３４を
引っ張り込んだか否かを示すために信号をマイクロプロ
セッサー８４に送る。更に詳しくは、光源６２および受
光器６４は何れかの知られている光学センサー装置とさ
れることができ、巻き取りスプール１２が給送スプール
２６よりも速く回転されるときに枢動アーム３４によっ
て光源６２と受光器６４との間の光路が遮断されるよう
に配置されるのである。別の説明をすれば、枢動アーム
３４はプーリー３２が予め定めた中央位置（以下に説明
する）の上を矢印４６の方向へ移動されると光源６２と
受光器６４との間の光路を遮断するのである。

【００２０】図１はステップモーターコントローラー６
８が装置１０に含まれていることを示している。ステッ
プモーターコントローラー６８は技術分野で知られてい
る何れ可能適当なステップモーターコントローラーとさ
れることができる。電源１１２からのＤＣ電力が電気ラ
イン７０を通してステップモーターコントローラー６８
へ導かれる。ステップモーターコントローラー６８は更
にこのＤＣ電力をマイクロプロセッサー８４およびライ
ン７２に通してステップモーター７４へ伝え、ステップ
モーター７４の回転子（図示せず）を回転させる。ステ
ップモーター７４は更にシャフト７６に機械的に連結さ
れている。従って、ステップモーター７４の回転子が回
転すると、シャフト７６も回転される。ステップモータ
ー７４がシャフト７６を回転させる方向は、ステップモ
ーターコントローラー６８によって確定される。シャフ
ト７６は更に隣接のポテンシオメーター７８の中央タッ
プに機械的に連結されている。従って、シャフト７６が
回転すると、ポテンシオメーター７８の抵抗設定が調整
されるのである。ポテンシオメーター７８の出力はライ
ン１１８を通してワイヤー給送スプール２６のＤＣモー
ター２７へ送られる。よく知られている原理によって、
ＤＣモーター２７の速度（従ってワイヤー給送スプール
２６の回転速度）はポテンシオメーター７８の調整可能
とされた抵抗設定によって確定されるのである。

【００２１】最後に、図１は枢動アーム３４の枢動運動
に応答してポテンシオメーター４０が発生した電気信号
がライン８２を通してマイクロプロセッサー８４へ送ら
れることを示している。また、受光器６４からの信号は
ライン６６を通してマイクロプロセッサー８４へ送られ
る。マイクロプロセッサー８４はさまざまな電子部品を
含んでおり、以下に更に詳しく説明する。マイクロプロ
セッサー８４は更にライン８６を通してステップモータ
ーコントローラー６８に電気的に接続されており、ま
た、ライン８８を通してＤＣモーター２７に接続されて
おり、その作動について簡単に説明する。

【００２２】図２をここで参照すれば、ほんの他の実施
例が符号１０ａによって示されている。更に詳しくは図
２に示すようにこの装置１０ａはワイヤー給送スプール
を備えていない。この代わりに、装置１０ａはモーター
２５によって回転されるワイヤー供給スプール２４ａを
備えている。モーター２５は電気的ライン８８を通して
マイクロプロセッサー８４に電気的に接続されている。
また、装置１０ａは細長い枢動アーム４８を有してい
る。この枢動アーム４８は装置１０ａに枢動可能に取り
付けられている。枢動アーム４８は振り子である。更に
詳しくは、枢動アーム４８は枢動ピン３６を含み、この
ピンは装置１０ａに回転可能に取り付けられる。ポテン
シオメーター４０の中央タップ４１は適当なリンク４３
を介して枢動ピン３６と機械的に結合している。ポテン
シオメーター４０は更にマイクロプロセッサー８４に電
気的に接続されている。枢動アーム４８の自由端４２は
湾曲ガイド５６に取り付けられている。図２に示すよう
に、湾曲ガイド５６は円弧形であり、開かれたカーブを
形成している。しかしガイド５６は、ディスクやプーリ
ーのように閉じたカーブとして形成されることもでき
る。ワイヤー２２のいずれの張力も予め選択された状態
に垂下された、すなわち垂直位置から外れた予め定めた
角度位置とされた枢動アーム４８の力によって生み出さ
れる。

【００２３】ワイヤー２２はガイド５６に対して滑り可
能に配置されて示されている。理解されるべきこととし
て、枢動アーム４８はワイヤー２２に実質的に張力が作
用していないときに自由垂下され、すなわち枢動アーム
４８は図２に矢印３３で示す重力方向とほぼ平行とな
る。従って、スプール１２とスプール２４ａとの速度差
が変化すると、枢動アーム４８はそれぞれ矢印４６，４
４で示される方向へ移動される。

【００２４】更に、図２は第１の光源６２ａが装置１０
ａに固定され、第１の受光器６４ａから距離を隔てられ
て龍者間に空隙が形成されていることを示している。容
易に認識できるように、第１のアーム４８がこの空隙内
に侵入すると、光源６２ａと受光器６４ａとの間の光学
回路が遮断されて、枢動アーム４８が予め定めた張力角
度を越えて矢印４４の方向へ進んだことを示す。別の説
明をすれば、光源６２ａと受光器６４ａとの間の光学回
路は巻き取りスプール１２が供給スプール２４よりも速
い速度となったときに枢動アーム４８によって遮断され
るのである。図２に示すように、受光器６４ａはマイク
ロプロセッサー８４に電気的に接続されている。

【００２５】最後に、図２は第２の光源６２ｂおよび第
２の受光器６４ｂが装置１０ａに固定されてワイヤー２
２が実質的に緩んだときや切れたときを支持するように
なされていることを示している。更に詳しくは、枢動ア
ーム４８はワイヤー２２に実質的に張力が作用していな
いときに光源６２ｂおよび受光器６４ｂの間の光路を遮
断する。受光器６４ｂはマイクロプロセッサー８４に電
気的に接続されて信号をマイクロプロセッサー８４へ送
り、このマイクロプロセッサーがワイヤー２２の緩んだ
ときにこれを示すのである。この信号に応答して、マイ
クロプロセッサー８４はモーター２５およびステップモ
ーター７４に対する電力供給を停止する。当業者には認
識されるように、光源６４ｂからの信号は従って、巻き
取りスプール１２が停止されるかその他の故障を生じて
供給スプール２４の速度を十分に維持する速度ではワイ
ヤー２２を巻き取ることができなくなったときに、モー
ター２５に対する電力を停止させてワイヤー２２の引き
続く給送を防止するようになす。

【００２６】理解されるべきこととして、装置１０ａの
その他の部分は上述した装置１０の同じ符号を付された
部分と本質的な点ですべて同じである。

【００２７】さて図３を参照すれば、マイクロプロセッ
サー８４の詳細が見られる。ここで、マイクロプロセッ
サー８４は電気的な微分器９０を含んで示されている。
微分器９０はライン８２を通してポテンシオメーター４
０に電気的に接続され、ポテンシオメーター４０からの
信号を電気的に微分するようになされている。更に詳し
くは、巻き取りスプール１２と供給スプール２６との速
度差が変化すると、すなわちそれぞれ正または負になる
と、枢動アーム３４はさきに説明したように矢印４６ま
たは４４で示される方向へそれぞれ枢動される。枢動ア
ーム３４のこの動きは従って枢動ピン３６を矢印４６ま
たは４４で示す方向へ回転させる。枢動ピン３６が矢印
４６または４４で示す方向へ回転すると、ポテンシオメ
ーター４０の中央タップ４１の抵抗設定が調整されてポ
テンシオメーター４０の電圧出力をそれぞれ高めまたは
低めるようになす。ポテンシオメーター４０の出力の増
大は微分器９０によって正の電圧信号に変換される。他
方、ポテンシオメーター４０の出力の低下は微分器９０
によって負の電圧信号に変換される。

【００２８】装置１０ａに関しては、スプール１２とス
プール２４との角速度の差が変化（いっそう正または負
になる）すると、枢動アーム４８は矢印４６または４４
で示される方向へそれぞれ枢動される。従ってこの枢動
アーム４８の動きは枢動ピン３６を矢印４６または４４
で示される方向へ回転させ、ポテンシオメーター４０の
中央タップ４１を調整する。装置１０ａに於けるポテン
シオメーター４０の作動は、総てのその他の本質的な点
に関して上述した図１のポテンシオメーター４０の作動
と同じである。

【００２９】再び図３を参照すれば、微分器９０の出力
信号は作動増幅器９２のような適当な増幅器によって増
幅される。作動増幅器９２からの増幅された信号はつぎ
にアナログ−デジタル（Ａ／Ｄ）コンバーター９４に電
気的に伝えられる。Ａ／Ｄコンバーター９４は作動増幅
器９２からのアナログ信号をデジタル化できる何れの知
られている装置とすることができる。例えば、Ａ／Ｄコ
ンバーター９４は電気的比較器とされることができる。
よく知られている原理によれば、Ａ／Ｄコンバーター９
４は作動増幅器９２からのアナログ信号が正であるなら
ば“１”信号を出力し、増幅器９２からのアナログ信号
が負であるならば“０”信号を出力する。Ａ／Ｄコンバ
ーター９４からの出力信号は次にナンドゲート９６へ送
られる。標準のナンドゲート作動によれば、ナンドゲー
ト９６はデジタル入力“１”信号に応答してデジタル
“０”信号を出力する。そうでないときはナンドゲート
９６の出力信号はデジタル“１”である。

【００３０】図３はまたマイクロプロセッサー８４がＡ
／Ｄコンバーター９８を含んでいることを示している。
Ａ／Ｄコンバーター９８はライン６６を通して受光器６
４に接続され、受光器６４からのアナログ信号をデジタ
ル信号に変換する。受光器６４からのアナログ信号（従
ってＡ／Ｄコンバーター９８のデジタル信号）は枢動ア
ーム３４が光源６２から受光器６４へいたる光路を遮断
したことを示す。更に詳しくは、枢動アーム３４が光源
６２と受光器６４との間の光路を遮断すると、受光器６
４は“遮断”を示す信号をＡ／Ｄコンバーター９８へ出
力する。更に、Ａ／Ｄコンバーター９８はデジタル
“０”信号をナンドゲート９６およびコントローラー６
８へ出力する。これと逆に、枢動アーム３４が光源６２
と受光器６４との間の光路を遮断しないときには、受光
器６４は“遮断されない”を示す信号をＡ／Ｄコンバー
ター９８へ出力する。更にＡ／Ｄコンバーター９８はデ
ジタル信号“１”をナンドゲート９６およびコントロー
ラー６８へ出力する。図３に示されるように、Ａ／Ｄコ
ンバーター９８からのデジタル信号はそれぞれ電気的ラ
イン１０２，８６を通してナンドゲート９６およびステ
ップモーターコントローラー６８へ電気的に伝えられ
る。理解されるべきこととして、図２に示された実施例
に於ける受光器６４ａは、枢動アーム４８が光源６２ａ
と受光器６４ａとの間の光路を遮断したときに、“遮
断”を示す信号をＡ／Ｄコンバーター９８へ送る。これ
以外のときは、受光器６４ａは“遮断されない”を示す
信号をコンバーター９８へ送るのである。

【００３１】図３に示された電気回路の説明を続けれ
ば、パワートランジスター１０４がライン１０６を介し
てナンドゲート９６に電気的に接続されて示されてお
り、ナンドゲート９６の出力信号の増幅を目的としてい
る。パワートランジスター１０４の増幅した出力信号は
更にそれぞれ電気ライン１１１，８９を通してリレー１
０８，１１０に送られる。リレー１０８は電気的ライン
１１４を通してステップモーターコントローラー６８に
電気的に接続されている。他方では、リレー１１０がポ
テンシオメーター７８とモーター２７との間に電気的ラ
イン１１８，８８を通して接続されている。リレー１０
８，１１０はマイクロプロセッサー８４のハウジング内
部に取り付けられるのが好ましい。

【００３２】以下に詳細に説明するようにナンドゲート
９６からのデジタル信号に応じて、リレー１０８，１１
０は共に付勢されてそれぞれ電気的な短絡回路として機
能するか、或いは共に消勢されてそれぞれ電気的なオー
プン回路として機能するようになされる。別な説明をす
れば、ナンドゲート９６はリレー１０８（マイクロプロ
セッサー８４の内部に収容されている）を制御して、Ｄ
Ｃ電圧を電源１１２からライン７０、ステップモーター
コントローラー６８、ライン１１４そしてライン７２を
通してステップモーター７４へ選択的に導くようにす
る。また、図１に示した実施例では、ナンドゲート９６
はリレー１１０を制御して、ＤＣ電圧を電源１８からラ
イン８０、ポテンシオメーター７８、ライン１１８そし
てライン８８を通してワイヤー張力制御スプールモータ
ー２７へ選択的に導くようにする。他方に於いて、図２
に示した実施例では、ナンドゲート９６はリレー１１０
を制御して、ＤＣ電圧を電源１８からライン８０、ポテ
ンシオメーター７８、ライン７８、ライン１１８そして
ライン８８を通して供給スプールモーター２５へ選択的
に導くようにする。図２に示した実施例では、受光器６
４ｂがパワートランジスター１０４の出力側に電気的に
接続され、アーム４８が光源６２ｂと受光器６４ｂとの
間の光路を遮断したときに、トランジスター１０４を、
それ故にオープンリレー１０８および１１０を不作動状
態となす。

【００３３】

【作動の説明】装置１０の全体的な作動に於いて、図１
に示されるＤＣモーター１４は電源１８により付勢され
て巻き取りスプール１２を回転させる。ワイヤー２２は
供給スプール２４から給送スプール２６の回りを部分的
に回り、枢動アーム３４のプーリー３２の回って、巻き
取りスプール１２へ進む。モーター１４の回転速度（従
って巻き取りスプール１２の回転速度）は適当に調整さ
れるポテンシオメーター２０によって確定される。対比
すれば、給送スプール２６は最初には回転されない。給
送スプール２６の周面に摩擦層３０が付着されていて、
ワイヤー２２は給送スプール２６上を自由には滑ること
ができないということを思い出されたい。従って、巻き
取りスプール１２が回転されると、枢動アーム３４は上
昇を開始する。

【００３４】スプール１２とスプール２６との間の角回
転速度の差が上述したように大きくなると、その速度差
は枢動アーム３４の自由端４２を矢印４６の方向へ移動
させる。従って枢動アーム３４が枢動すると、枢動アー
ム３４は光源６２と受光器６４との間の光路を遮断す
る。従って受光器６４は“遮断”信号を図３に示すＡ／
Ｄコンバーター９８へ送る。Ａ／Ｄコンバーター９８は
受光器６４からの“遮断”信号をデジタルに変換して、
デジタル信号“０”をナンドゲート９６へ送る。また、
枢動アーム３４が矢印４６で示す方向へ枢動すると、ポ
テンシオメーター４０の電圧出力は相応に増大する。ポ
テンシオメーター４０のこの増大した電圧出力は既に説
明したように、微分器９０、作動増幅器９２およびＡ／
Ｄコンバーター９４を通して処理され、デジタル信号
“１”としてナンドゲート９６へ入力される。

【００３５】理解すべきこととして、上述した処理が図
４のステップ１にて表されており、図４はナンドゲート
９６のロジックを説明する表である。図４に見られるよ
うにステップ１に於いて、ナンドゲート９６はＡ／Ｄコ
ンバーター９８から“０”入力を受入れ、Ａ／Ｄコンバ
ーター９４から“１”入力を受け入れる。よく知られて
いる原理によって、ナンドゲート９６はリレー１０８，
１１０にデジタル信号“１”を出力して、リレー１０
８，１１０を閉結する。この結果電源１８から給送スプ
ールモーター２７へいたる電気回路はリレー１１０を通
して完結され、一方、電源１１２からステップモーター
７４へいたる電気回路はリレー１０８を通して完結され
る。従って、モーター２７とステップモーター７４とは
ナンドゲート９６がデジタル信号“１”を出力するとき
に付勢される。重要なこととして、Ａ／Ｄコンバーター
９８のデジタル出力信号“０”もまた図３に示すライン
８６を通してステップモーターコントローラー６８へ送
られるのである。Ａ／Ｄコンバーター９８からのデジタ
ル信号はステップモーターコントローラー６８によって
ステップモーター７４の回転子（図示せず）の方向（従
ってポテンシオメーター７８の調整方向）を確定する。
Ａ／Ｄコンバーター９８からの信号が“０”であると
き、ステップモーターコントローラー６８はステップモ
ーター７４をしてポテンシオメーター７８の中央タップ
の抵抗設定を連続的に調整させ、ポテンシオメーター７
８を横断する電圧降下を連続的に低減させるようにな
す。ライン１１８，８８に存在する電圧は連続的に増大
して、給送スプールモーター２７を比較的速い速度で矢
印１２２（図１に示されている）の方向へ回転させる。

【００３６】従って給送スプール２６の回転速度が巻き
取りスプール１２の速度に対して増大すると、両速度の
差は相応に低減する。両スプール１２，２６が同じ速度
となると枢動アーム３４の上方（矢印４６の方向）へ向
かう動きはゼロ動作となるまで低減し、しかる後に給送
スプール２６の速度が次第に増大するにつれて枢動アー
ム３４は下方、すなわち図１の矢印４４の方向へ移動を
開始する。装置１０の作動に於けるこのステップは、図
４にステップ２として表されている。図４を参照する
と、Ａ／Ｄコンバーター９４からのデジタル信号は枢動
アーム３４の上述した動作方向が変化するに応答して
“０”に変化する。そうでないならばナンドゲート９６
の出力は“１”を維持する。この結果、給送スプールモ
ーター２７はリレー１１０を通して付勢され続け、ステ
ップモーター７４はモーター２７の回転速度を増大させ
るように（従って張力制御スプール２６の回転速度を増
大させるように）ポテンシオメーター７８を調整し続け
る。

【００３７】給送スプール２６が巻き取りスプール１２
に対して連続的に速度を増大するならば、枢動アーム３
４は連続的に下方、すなわち矢印４４の方向へとそのア
ーム３４がもはや光源６２と受光器６４との間の光路を
遮断しなくなるまで移動する。この結果、受光器６４は
“遮断されていない”信号をＡ／Ｄコンバーター９８へ
送り、Ａ／Ｄコンバーター９８からのデジタル出力信号
が“０”から“１”へ変化されるようになされる。装置
１０のこの作動ステップは図４のステップ３に表されて
いる。しかしながらＡ／Ｄコンバーター９４からのデジ
タル信号は“０”を維持し、これによりナンドゲート９
６の出力はデジタル“１”を維持し、リレー１０８，１
１０は閉結状態を維持する。しかしながら、Ａ／Ｄコン
バーター９８からの“１”信号に応答して、ステップモ
ーターコントローラー６８は状態を変化して、ステップ
モーター７４によりポテンシオメーター７８の中央タッ
プの調整方向が反転されるようになす。従って、ポテン
シオメーター７８を横断する電圧降下は増大して、ライ
ン１１８，８８に存在する電圧を低下させる。この結
果、給送スプールモーター２７の矢印１２２の方向へ向
かう回転速度は遅くなるのである。

【００３８】従って、給送スプール２６の回転速度が遅
くなると、給送スプール２６と巻き取りスプール１２と
の速度差は、枢動アーム３４が再び上方へ、すなわち矢
印４６の方向へ向けて移動を開始するまで低減されるの
である。図４のスフップ４で表された装置１０のこの作
動ステップに於いては、張力制御スプール２６の回転速
度が巻き取りスプール１２の回転速度とほぼ等しくな
る。図４のステップ４に於いて、光源６２と受光器６４
との間の光路は遮断されない状態を維持し、従ってＡ／
Ｄコンバーター９８からナンドゲート９６へいたる信号
はデジタル“１”を維持する。しかしながらＡ／Ｄコン
バーター９４からの信号はデジタル“１”に変化して、
枢動アーム３４が再び上方へ、すなわち矢印４６の方向
へ向けて移動していることを示す。この結果、ナンドゲ
ート９６のデジタル出力信号は“１”から“０”へ変化
し、これがリレー１０８，１１０を開離させる。従っ
て、リレー１０８，１１０はそれぞれステップモーター
７４および給送スプールモーター２７に対する電力供給
を停止する。これにより、給送スプールモーター２７は
停止し、ステップモーター７４はポテンシオメーター７
８の中央タップの調整を終えるのである。この結果、巻
き取りスプール１２の回転速度にほぼ等しい給送スプー
ル２６の回転速度に応答したポテンシオメーター７８の
抵抗設定はステップ４に於いてステップモーター７４に
よる調整を終えるのである。

【００３９】ステップ４に於ける給送スプールモーター
２７の停止によって、枢動アーム３４は矢印４６の方向
へ向けて上方へ移動を続け、この移動は枢動アーム３４
が光源６２と受光器６４との間の光路を遮断するまで持
続される。このステップは図４のステップ５に表されて
いる。ステップ５に於いて、Ａ／Ｄコンバーター９８の
デジタル出力信号は“０”から“１”へ変化し、ナンド
ゲート９６のデジタル出力信号を“０”から“１”に変
化させる。従ってリレー１０８，１１０は閉結するよう
に作動され、ステップモーター７４および給送スプール
モーター２７はそれぞれ付勢される。重要なこととし
て、上述したように、ステップ４およびステップ５に於
けるポテンシオメーター７８の設定は給送スプールモー
ター２７の回転速度に対応されるのであり、この速度は
巻き取りスプール１２の回転速度にほぼ等しいのであ
る。このようにして、給送スプールモーター２７がステ
ップ５にて付勢されると、給送スプール２６は巻き取り
スプール１２と実質的に同一の回転速度で即座に回転を
開始する。

【００４０】装置１０の引き続く作動は上述したステッ
プ１〜ステップ５を繰り返して行うことである。しかし
ながら、装置１０の最初の作動サイクルが装置１０の始
動によって行われた後、装置１０の引き続く次の作動サ
イクルに際して枢動アーム３４が移動する距離の大きさ
は、比較的小さく、取るに足らない程度である。ワイヤ
ー２２に作用するすべての張力はこの時点で枢動アーム
３４自体の重さに起因する。ワイヤー２２の予め定めた
実質的に一定した張力はこれにより確定され、装置１０
によって維持される。更に理解されるべきこととして、
図２の装置１０ａの作動はすべての本質的な点で装置１
０の作動と同じであり、装置１０の作動に関して説明し
たように、相違点はモーター２７に代えてモーター２５
の回転が制御されていることである。更に理解されねば
ならないこととして、装置１０の予め定めた張力は枢動
アーム３４の下方へ向かう力（例えば重量）によって確
定され、これに対して装置１０ａの予め定めた張力は振
り子アーム４８が垂下された状態での垂直線からの角度
変位によって確定されるのであって、この角度は向き合
う第１の光学センサー６２ａおよび受光器６４ａの位置
によって確定されるのである。

【００４１】更に、例えば巻き取りスプール１２が停止
したりワイヤー２２が切断されたことによってワイヤー
２２に緩みを生じたときには、振り子アーム４８が自由
に垂下されて、光源６２ｂと受光器６４ｂとの間の光路
を遮断する。受光器６４ｂはリレー１０８，１１０に信
号を送ってそれらのリレー１０８，１１０をしてそれぞ
れステップモーター７４およびモーター２５に対する電
力供給を停止させるようになす。

【００４２】ここに詳細に示され説明されたような特定
の低張力移送装置は冒頭に述べた目的を達成し且つまた
利点を得ることが完全にできるのである。現在好ましい
とされるほんの実施例を単に説明したのであり、また、
特許請求の範囲の欄に記載されている以外に関してはこ
の構造およびデザインの詳細に限定することを意図して
いないということが理解されねばならない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による新規なワイヤー移送装置の概略
図。

【図２】本発明による新規なワイヤー移送装置の他の実
施例の概略図。

【図３】本発明による新規なワイヤー移送装置に於ける
電気的部材を示す概略図。

【図４】本発明による新規なワイヤー移送装置に於ける
マイクロプロセッサーのロジックを示す図面。

【符号の説明】

１０，１０ａ ワイヤー張力制御装置 １２ 巻き取りスプール １４ モーター １８ 電源 ２０ ポテンシオメーター ２２ ワイヤー ２４ ワイヤー供給スプール ２６ ワイヤー給送スプール ２７ モーター ３２ プーリー ３４ 枢動アーム ３６ 枢動ピン ４０ ポテンシオメーター ５６ ガイド ６２，６２ａ，６２ｂ 光源 ６４，６４ａ，６４ｂ 受光器 ６８ ステップモーターコントローラー ７４ ステップモーター ７８ ポテンシオメーター ８４ マイクロプロセッサー ９０ 微分器 ９４ Ａ／Ｄコンバーター ９６ ナンドゲート ９８ Ａ／Ｄコンバーター １０８，１１０ リレー １１２ 電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 実開 昭58−196341（ＪＰ，Ｕ) 実公 昭48−5660（ＪＰ，Ｙ１) 実公 平２−11418（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B65H 59/00 - 59/40

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め定めた張力でワイヤーを移送する装
   置であって、 ベースと、 第１の回転スプールと、前記第１の回転スプールを回転する第１の電気モータ
   と、 前記 第１の電気モータに電気的に接続され、該第１のス
   プールの予め定めた回転速度を選択的に確定させるため
   の手段と、 第２の回転スプールであって、ワイヤーが前記第１およ
   び第２のスプールに取り付けられ、第１のスプールが回
   転されると前記第２のスプールから前記第１のスプール
   へ前記ワイヤーが給送されるようになされる第２の回転
   スプールと、前記第２のスプールを回転する第２の電気モータと、 枢動点と自由端を有するアームであって、該アームが、
   前記ワイヤに隣接する ベースに前記枢動点の周りに移動
   可能に取り付けられ、これにより、前記自由端がワイヤ
   ーに押し付けられ且つ前記アームを予め選択された配向
   に位置決めするようになされたアームと、前記アームに電気的に接続されてアームの運動方向を表
   す第１の信号を発生するポテンシオメーターと、 前記アームの近くに配置された光源と、光源から距離を
   隔てて配置されて両者間に空隙が形成され、前記アーム
   が、前記予め選択された配向から外れて、前記空隙内に
   位置したときに第２の信号を発生する受光器を有する 位
   置センサーと、前記ポテンシオメータ、前記 位置センサーおよび前記第
   ２の電気モータに電気的に接続され、前記枢動アームを
   前記予め選択された配向に維持するために前記第１およ
   び第２の信号に応答して前記第２のスプールの回転速度
   を確定する制御手段と、 を含んで構成されたことを特徴とするワイヤー移送装
   置。
2. 【請求項２】 予め定めた張力でのワイヤーの移送を制
   御する装置であって、 予め定めた速度でワイヤーを引っ張る手段であって、第
   １の回転スプールと該第１の回転スプールに接続された
   第１の電気モータを含む、引っ張り手段と、 この引っ張り手段にワイヤーを給送する手段であって、
   速度を有し、かつ第２の回転スプールと該第２の回転ス
   プールに接続された第２の電気モータを含む、給送手段
   と、ガイド、 自由端および枢動点を有する細長い枢動アーム
   であって、該ガイドは該自由端に位置され、該枢動アー
   ムが予め選択された配向を有するように前記ワイヤーを
   前記ガイドに対して接触させるように前記枢動点が位置
   され、更に、前記ガイド内の前記ワイヤーの動きに応答
   して前記枢動点の回りに枢動される枢動アームと、 前記枢動アームに接続され、その動きの方向を表す第１
   の信号を発生するポテンシオメーターと、 前記枢動アームの近くに配置された光源と、 前記光源から距離を隔てて両者間に空隙を形成するよう
   に配置され、前記枢動アームがこの空隙内に位置された
   ときに第２の信号を発生する受光器と、 前記ポテンシオメータ、前記受光器および前記給送手段
   に電気的に接続された制御手段であって、前記第１およ
   び第２の信号に応答して前記給送手段の速度を制御し
   て、前記枢動アームを予め選択された配向に保持するよ
   うになす制御手段と、を含んで構成されたことを特徴と
   するワイヤー移送制御装置。
3. 【請求項３】 ワイヤー移送の間にワイヤーに予め定め
   た張力を維持する方法であって、 選択可能の回転速度を有して回転可能で、且つ第１のモ
   ータで回転されている巻き取りスプールにワイヤーを取
   り付け、 調整可能な速度を有して回転可能で且つ第２のモータで
   回転されている速度制御スプールに前記ワイヤーを取り
   付け、 枢動アームを前記ワイヤーに対して位置決めしてそのア
   ームの予め選択された配向を確定し、 前記巻き取りスプールを回転させてワイヤーを前記速度
   制御スプールから前記巻き取りスプールへ給送させ、 前記アームをポテンシオメーターに接続することによっ
   て、前記予め選択された配向からのアームの枢動運動方
   向を検出してその運動を表す第１の信号を発生し、 光学センサーを前記アームと並置して位置決めすること
   によって枢動アームの位置を検出してその位置を表す第
   ２の信号を発生し、 この第１および第２の信号に応答して前記速度制御スプ
   ールの回転速度を調整して前記アームを前記予め選択さ
   れた配向となるように維持する、 諸段階を包含することを特徴とするワイヤーに予め定め
   た張力を維持する方法。