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TWI872731B - 線材張力控制機構、應用其之繞線系統及線材張力控制方法 - Google Patents

線材張力控制機構、應用其之繞線系統及線材張力控制方法 Download PDF

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Publication number
TWI872731B
TWI872731B TW112138088A TW112138088A TWI872731B TW I872731 B TWI872731 B TW I872731B TW 112138088 A TW112138088 A TW 112138088A TW 112138088 A TW112138088 A TW 112138088A TW I872731 B TWI872731 B TW I872731B
Authority
TW
Taiwan
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wire
tension control
rotor
control mechanism
wire tension
Prior art date
Application number
TW112138088A
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English (en)
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TW202515808A (zh
Inventor
林思瑋
黎尚昆
林欣儀
Original Assignee
財團法人工業技術研究院
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Publication date
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Application granted granted Critical
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/10—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by devices acting on running material and not associated with supply or take-up devices
    • B65H59/18—Driven rotary elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2555/00—Actuating means
    • B65H2555/20—Actuating means angular
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    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/36—Wires

Landscapes

  • Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)

Abstract

線材張力控制機構包括給線裝置、連接裝置及線材引導裝置。連接裝置包括固定件及轉子。固定件連接於給線裝置。轉子相對固定件可活動地配置。線材引導裝置連接於轉子。

Description

線材張力控制機構、應用其之繞線系統及線材張 力控制方法
本發明是有關於一種線材張力控制機構、應用其之繞線系統及線材張力控制方法。
現有繞線製程的繞線系統可提供線材給一載體，使線材纏繞或編織於載體上。在繞線過程，若線材的張力不穩定，將導致纏繞在載體上的線材發生包覆瑕疵，例如線材滑移、分裂或扭絞等瑕疵。因此，提出一種能改善前述習知問題之技術是本技術領域業者努力的目標之一。
本發明之目的係提出一種線材張力控制機構、應用其之繞線系統及線材張力控制方法，可改善前述習知問題。
本發明一實施例提出一種線材張力控制機構。線材張力控制機構包括一給線裝置、一連接裝置及一線材引導裝置。連接裝置包括一固定件及一轉子。固定件連接於給線裝置。轉子相對固定件可活動地配置。線材引導裝置連接於轉子。
本發明另一實施例提出一種繞線系統。繞線系統包括一線材張力控制機構及一驅動機構。線材張力控制機構包括一給線裝置、一連接裝置及一線材引導裝置。連接裝置包括一固定件及一轉子。固定件連接於給線裝置。轉子相對固定件可活動地配置。線材引導裝置連接於轉子。驅動機構連接線材張力控制機構，且用以驅動穿設於線材張力控制機構之一線材包覆一載體。
本發明另一實施例提出一種線材張力控制方法。線材張力控制方法包括以下步驟：提供一線材張力控制機構，其中線材張力控制機構包括一給線裝置、一連接裝置及一線材引導裝置。連接裝置包括一固定件及一轉子。固定件連接於給線裝置。轉子相對固定件可活動地配置。線材引導裝置連接於轉子；以及，線材張力控制機構基於一線材的拉動，提供線材一阻力。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式詳細說明如下：
1:繞線系統
10:驅動機構
11:連接件
12:基座
100,200,300,400,500,600,700:線材張力控制機構
110:給線裝置
111:凸緣
111a,131a,1132a:穿孔
112:連接軸
113:承載件
1131:基座
1132:止擋部
114,132:滾輪
1141,1321:連接軸
1142,1322:輪子
120,220,320,420,520,620,720:連接裝置
121,221:固定件
121t,122t:螺孔
122,222:轉子
122a:穿孔
1221:第一連接部
1222:第二連接部
1223,2223:凸緣
1223P:突出部
123:第一軸承
124:第二軸承
130:線材引導裝置
131:線材引導件
1311:套設部
1312:基座
132’:滾輪
2211:本體
2212:遮蓋
225,525,625:驅動模組
2251,5251,6251:驅動器
2251c,5251c,6251c:轉軸
2252:齒輪
325,425:彈性器
3251:第一端
3252:第二端
3253:彈性部
526:控制器
640:應變規
TC1:穩定張力值
Td:所測張力值
C1:載體
S1:控制訊號
x,y,z:軸
W1:線材
θ0,θ+MAX ,θ-MAX :角度
AX1:軸向
第1A及1B圖繪示依照本發明一實施例之繞線系統1於不同視角的示意圖。
第2A圖繪示第1圖之繞線系統1之線材張力控制機構100的示意圖。
第2B及2C圖繪示第2A圖之線材張力控制機構100於不同視角的示意圖。
第2D圖繪示第2A圖之線材張力控制機構100沿方向2D-2D’的剖面圖。
第3圖繪示第2A圖之線材張力控制機構100的爆炸圖。
第4圖繪示第2A圖之穿過線材張力控制機構100的線材W1的受力示意圖。
第5A圖繪示依照本發明另一實施例之線材張力控制機構200的示意圖。
第5B圖繪示第5A圖之線材張力控制機構200的側視圖。
第5C圖繪示第5A圖之線材張力控制機構200沿方向5C-5C’的剖面圖。
第6圖繪示第5A圖之線材張力控制機構100的爆炸圖。
第7圖繪示依照本發明另一實施例之線材張力控制機構300的示意圖。
第8圖繪示第7圖之線材張力控制機構300的爆炸圖。
第9圖繪示依照本發明另一實施例之線材張力控制機構400的爆炸圖
第10A圖繪示依照本發明另一實施例之線材張力控制機構500的示意圖。
第10B圖繪示第10A圖之線材張力控制機構500沿方向10B-10B’的剖面圖。
第11圖繪示第10A圖之線材張力控制機構500的爆炸圖。
第12A圖繪示依照本發明另一實施例之線材張力控制機構600的示意圖。
第12B圖繪示第12A圖之線材張力控制機構600的爆炸圖。
第13A圖繪示依照本發明另一實施例之線材張力控制機構700的示意圖。
第13B圖繪示第13A圖之線材張力控制機構700的爆炸圖。
被動式搖擺方式-利用自重
請參照第1A~4圖，第1A及1B圖繪示依照本發明一實施例之繞線系統1於不同視角的示意圖，第2A圖繪示第1圖之繞線系統1之線材張力控制機構100的示意圖，第2B及2C圖繪示第2A圖之線材張力控制機構100於不同視角的示意圖，第2D圖繪示第2C圖之線材張力控制機構100沿方向2D-2D’的剖面圖，第3圖繪示第2A圖之線材張力控制機構100的爆炸圖，而第4圖繪示第2A圖之穿過線材張力控制機構100的線材W1的受力示意圖。
如第1A~1B圖所示，繞線系統1包括驅動機構10及線材張力控制機構100。驅動機構10連接線材張力控制機構100，且用以驅動穿設於線材張力控制機構100之線材W1包覆一載體C1。繞線系統1可應用於馬達的繞線製程、紗束展紗製程、捲料製程等各種需要將線材W1纏繞(winding)或編織(braiding)在載體C1的製程。
如第1A及1B圖所示，在本實施例中，驅動機構10例如是機器手臂，然也可以是其它能驅動線材張力控制機構100的機構。機械 手臂例如是具有六個自由度，例如沿x、y、z軸向平移及繞x、y、z軸向轉動等六個自由度。驅動機構10包括一連接件11，其可繞z軸向轉動。連接件11也可稱為法蘭(flange)。線材張力控制機構100可配置於(或固定於)連接件11，以隨連接件11繞z軸向轉動。
以產品類別來說，載體C1例如是交通裝置的部件(如飛機機架、車輛機架、腳踏車機架等)、運動器材的部件(如羽球拍、曲棍球柄、泛舟船槳等)、民生類用品的部件(如液化石油氣瓶、氫氣瓶、氧氣瓶與高壓管材)等需要高強度(但不限定)的產品。線材W1例如是金屬線，如週期表上任一金屬元素或複合材料，如碳纖維、玻璃纖維等質輕且高強度的線材；或者，線材W1可以是用於紡織業的各種線材，如紗線、棉線等。在一實施例中，完成載體C1的線材包覆作業後，可將包覆有線材W1的載體C1進行固化成型。線材W1係由線體(強化材)與樹脂(基材)所組成，線材W1包覆於載體C1後，可經由高溫烘烤使樹脂固化後，形成具耐高應力複合材料。
如第2A~2D圖及第3圖所示，線材張力控制機構100包括給線裝置110、連接裝置120及線材引導裝置130。如第2D圖，連接裝置120包括固定件121及轉子122。固定件121連接於給線裝置110。轉子122相對固定件121可活動地配置。線材引導裝置130連接於轉子122。如此，線材引導裝置130與給線裝置110可相對活動。當線材W1拉動(例如，在繞線作業時)給線裝置110時，線材W1也會拉動線材引導裝置130。藉由線材引導裝置130的自重可提供線材W1一阻力，由於線材引導裝置130可相對給線裝置110活動(例如，擺動)，因此此阻力 可傳遞至給線裝置110，使線材W1的張力保持在穩定張力值TC1(穩定張力值TC1繪示於第4圖)。
如第4圖所示，曲線C1是第1A圖之穿過線材張力控制機構100的線材W1的受力曲線，而曲線C2是省略線材引導裝置130的線材的受力曲線。第4圖的橫軸表示給線裝置110的角度。當線材引導裝置130處於垂直方位時，給線裝置110的角度定義以θ0表示。例如，當線材引導裝置130的線材引導件131的延伸方向朝向地心(或垂直於地面)，給線裝置110的角度可定義為θ0，此時線材W1的所受張力最小或甚至是0。在一實施例中，線材引導裝置130的線材引導件131的延伸方向可大致上可平行於第1B圖所示之AX1軸向)。第1B圖所示之AX1軸向例如是驅動機構10之基座12的轉動軸向。當給線裝置110往順時針(例如，往θ-MAX 與θ+MAX 之一者的方向變化)或逆時針方向(例如，往θ-MAX 與θ+MAX 之另一者的方向變化)轉動時，穿過給線裝置110的線材W1會有鬆、緊變化。比較曲線C1及C2，由於線材引導裝置130的配置，無論給線裝置110的角度為何，線材W1的張力都能大致上保持穩定。
如第1B及4圖所示，當線材引導件131相對於垂直方位轉動時，線材W1的張力變緊或變鬆。當線材引導件131相對垂直方位的夾角愈大，表示線材W1的張力變得更緊或更鬆。在本實施例中，當線材引導件131相對垂直方位的夾角愈大時，線材引導件131的自重產生的扭矩也愈大，對線材W1的張力修正效果也愈大，因此能讓線材W1的張力大致保持在穩定張力值TC1。
如第2D及3圖所示，給線裝置110包括凸緣111、連接軸112、承載件113及至少一滾輪114。連接軸112連接於凸緣111，例如，連接軸112與凸緣111彼此固定。在一實施例中，連接軸112與凸緣111例如是一體成形結構。此外，連接裝置120之固定件121連接於凸緣111。例如，固定件121與凸緣111彼此固定。至少一螺合元件(未繪示)可穿過凸緣111之穿孔111a而螺合於固定件121之螺孔121t，以固定凸緣111與固定件121之間的相對位置。此外，轉子122具有穿孔122a，連接軸112可穿過轉子122之穿孔122a。連接軸112與轉子122係共軸地連接。穿孔122a的內徑大於連接軸112的外徑，使連接軸112與轉子122鬆配合，因此連接軸112與轉子122可相對轉動。由於連接軸112與轉子122鬆配合，當線材W1拉動轉子122繞z軸轉動時，轉子122與可在不干涉連接軸112下相對連接軸112轉動，如此可不干擾或不改變線材W1的纏繞或編織路(若轉子122在干涉連接軸112下轉動，會帶動給線裝置110運動，反而會非預期地干擾或改變線材W1的纏繞或編織路徑)。
如第2D及3圖所示，承載件113包括基座1131及止擋部1132。基座1131與止擋部1132連接。例如，基座1131與止擋部1132彼此固定。在一實施例中，基座1131與止擋部1132例如是一體成形結構。在實施例中，基座1131與止擋部1132實質上垂直地連接，然二者間亦可夾銳角或鈍角。承載件113連接於連接軸112。至少一螺合元件(未繪示)可穿過止擋部1132之穿孔1132a而螺合於連接軸112之螺孔(未繪示)，以固定連接軸112與止擋部1132之間的相對位置。由於承載 件113與連接軸112係可拆卸地連接，可允許線材引導裝置130先套設於連接軸112，然後止擋部1132再組裝於連接軸112。組裝後，連接裝置120及線材引導裝置130被限制在止擋部1132與凸緣111之間的區域。
如第2D及3圖所示，多個滾論114可轉動地連接於基座1131，使穿過二滾論114之間的線材W1減少摩擦阻力。在實施例中，各滾輪114可包含連接軸1141及輪子1142，其中連接軸1141可固定於基座1131，而輪子1142樞接於連接軸1141。
如第2D及3圖所示，連接裝置120之轉子122與線材引導裝置130之線材引導件131彼此固定。至少一螺合元件(未繪示)可穿過線材引導件131之穿孔131a而螺合於轉子122之螺孔122t，以固定線材引導件131與轉子122之間的相對位置。由於線材引導件131與轉子122彼此固定，當線材W1拉動線材引導件131繞z軸轉動時，轉子122可隨之轉動。
如第2D及3圖所示，連接裝置120更包括至少一軸承，如第一軸承123及第二軸承124。第一軸承123及第二軸承124配置在固定件121與轉子122之間，以連接固定件121與轉子122，使固定件121與轉子122可透過軸承相對轉動。轉子122包括第一連接部1221、第二連接部1222及凸緣1223，其中第一連接部1221及第二連接部1222分別配置在凸緣1223的相對二面，而凸緣1223相對第一連接部1221的周緣面及第二連接部1222的周緣面突出。凸緣1223可定義第一軸承123及第二軸承124的組裝位置。例如，由於凸緣1223的止擋，可確定第一軸 承123及第二軸承124沿z軸向的位置。在一實施例中，第一連接部1221、第二連接部1222與凸緣1223例如是一體成形結構。此外，軸承包含內圈、外圈及至少一滾珠，其中滾珠可滾動地容納於內圈與外圈之間。軸承之內圈與轉子122固定，而軸承之外圈與固定件121固定，如此，固定件121與轉子122可透過軸承相對轉動。軸承可降低轉動阻力，如此，當線材W1拉動轉子122轉動時，線材引導件131的自重幾乎或全部反應給線材W1(若阻力愈大，會減損自重所產生的扭矩)。
如第2D及3圖所示，線材引導裝置130包括前述線材引導件131及至少一滾輪132。線材引導件131包括套設部1311及基座1312。套設部1311與基座1312連接。在一實施例中，套設部1311與基座1312係一體成形結構。前述穿孔131a形成於套設部1311。多個滾輪132可轉動地連接於基座1312，可減少穿過二滾輪132之間的線材W1的摩擦阻力。在實施例中，各滾輪132包括連接軸1321及輪子1322，其中連接軸1321可固定於基座1312，而輪子1322樞接於連接軸1321。
本揭露實施例之線材張力控制機構100透過自重提供線材W1一阻力的方式屬於「被動式搖擺方式」。以下介紹本揭露另一實施例之張力控制方式。
被動式阻尼搖擺方式-利用驅動模組(磁阻模組)
請參照第5A~6圖，第5A圖繪示依照本發明另一實施例之線材張力控制機構200的示意圖，第5B圖繪示第5A圖之線材張力控制機構200的側視圖，第5C圖繪示第5A圖之線材張力控制機構200沿方向5C-5C’的剖面圖，而第6圖繪示第5A圖之線材張力控制 機構100的爆炸圖。
前述繞線系統1之線材張力控制機構100可以線材張力控制機構200取代。線材張力控制機構200包括與前述線材張力控制機構100相同或相似特徵(例如，材料、結構及/或連接關係)，不同處之一在於，線材張力控制機構200的連接裝置220與連接裝置120相異。
如第5C~6圖所示，線材張力控制機構200包括給線裝置110、連接裝置220及線材引導裝置130。連接裝置220包括固定件221、轉子222、第一軸承123、第二軸承124及驅動模組225。固定件221連接於給線裝置110。轉子222相對固定件221可活動地配置。線材引導裝置130連接於轉子222。驅動模組225連接轉子222，並隨轉子222轉動。如此，線材引導裝置130與給線裝置110可相對活動(例如，擺動)。當線材W1拉動(例如，在繞線作業時)給線裝置110時，線材W1也會拉動線材引導裝置130。驅動模組225可依據轉子222的轉動量提供線材引導裝置130(或線材W1)一反向扭力，此反向扭力對線材W1而言為阻力，使線材W1的張力保持在穩定張力值TC1(穩定張力值TC1繪示於第4圖)。前述反向扭力可避免線材引導裝置130過大或過快轉動。
當轉子222的轉動量愈大，驅動模組225所提供反向扭力愈大。當線材引導件131相對於垂直方位轉動時，線材W1的張力變緊或變鬆。當線材引導件131相對垂直方位的夾角愈大，表示線材W1的張力變得更緊或更鬆。當轉子222的轉動量愈大，驅動模組225的轉動量也隨之愈大，所提供反向扭力愈大，對線材W1的張力修正效果也愈 大，因此能讓線材W1的張力保持在穩定張力值TC1(穩定張力值TC1繪示於第4圖)。
如第5C~6圖所示，固定件221包括本體2211及遮蓋2212。本體2211與前述固定件121包括相同或相似結構，於此不再贅述。遮蓋2212連接本體2211。遮蓋2212與本體2211例如是一體成形結構。遮蓋2212可蓋住驅動模組225的一部分。
如第5C~6圖所示，轉子222包括第一連接部1221、第二連接部1222及凸緣2223，其中第一連接部1221及第二連接部1222分別配置在凸緣2223的相對二面，而凸緣2223相對第一連接部1221的周緣面及第二連接部1222的周緣面突出。凸緣2223可定義第一軸承123及第二軸承124的組裝位置。例如，由於凸緣2223的止擋，可確定第一軸承123及第二軸承124沿z軸向的位置。在本實施例中，凸緣2223例如是齒輪。凸緣2223嚙合於驅動模組225，可驅動驅動模組225轉動。
如第5C~6圖所示，驅動模組225包括驅動器2251及齒輪2252。在本實施例中，驅動模組225例如是磁阻模組，其驅動器2251例如是磁阻器。驅動器2251內的磁鐵例如是永久磁鐵(permanent magnet)。齒輪2252與驅動器2251連接，以帶動驅動器2251的轉軸2251c轉動。驅動器2251可依據轉軸2251c的轉動，產生前述反向扭力。當轉軸2251c的轉動量愈大，驅動器2251所產生的反向扭力也愈大。
如前述，本揭露實施例之線材張力控制機構200透過驅動模組225提供線材引導裝置130(或線材W1)一阻力的方式屬於「被動式阻尼搖擺方式」。以下介紹本揭露另一實施例之張力控制方式。
被動式阻尼搖擺方式-利用彈性器(彈片)
請參照第7~8圖，第7圖繪示依照本發明另一實施例之線材張力控制機構300的示意圖，而第8圖繪示第7圖之線材張力控制機構300的爆炸圖。
前述繞線系統1之線材張力控制機構100可以線材張力控制機構300取代。線材張力控制機構300包括與前述線材張力控制機構100相同或相似特徵(例如，材料、結構及/或連接關係)，不同處之一在於，線材張力控制機構300的連接裝置320與連接裝置120相異。
如第7~8圖所示，線材張力控制機構300包括給線裝置110、連接裝置320及線材引導裝置130。連接裝置320包括固定件121、轉子122、第一軸承123、第二軸承124及彈性器325。固定件121連接於給線裝置110。轉子122相對固定件121可活動地配置。線材引導裝置130連接於轉子122。彈性器325連接固定件121與轉子122。如此，線材引導裝置130與給線裝置110可相對活動(例如，擺動)。當線材W1拉動(例如，在繞線作業時)給線裝置110時，線材W1也會拉動線材引導裝置130，線材引導裝置130驅使轉子122轉動，使彈性器325形變而提供線材引導裝置130(或線材W1)一彈性回復力。此彈性回復力對線材W1而言為阻力，使線材W1的張力保持在穩定張力值TC1(穩定張力 值TC1繪示於第4圖)。前述彈性回復力可避免線材引導裝置130過大或過快轉動。
如第8圖所示，彈性器325例如是彈片。彈性器325包括第一端3251、第二端3252及彈性部3253。彈性部3253連接第一端3251與第二端3252。第一端3251固定於轉子122，例如固定於轉子122之凸緣1223的突出部1223P。第一端3251與突出部1223P的固定方式例如是採用螺合、卡合、焊合等結合技術。第二端3252固定於固定件121。第二端3252與固定件121的固定結構及固定方式同於或相似於前述第一端3251與轉子122的方式，於此不再贅述。
此外，當線材引導裝置130處於垂直方位(例如，其線材引導件131處於垂直方位，如平行於第1B圖之AX1軸向)時，彈性器325處於自由狀態。當轉子122轉動時，彈性器325形變而提供彈性回復力。當轉子122的轉動量愈大，彈性器325的形變量愈大，所提供彈性回復力也愈大。詳言之，當線材引導件131相對垂直方位的夾角愈大，表示線材W1的張力變得更緊或更鬆，彈性器325的形變量也隨之愈大，所提供彈性回復力愈大，對線材W1的張力修正效果也愈大，因此能讓線材W1的張力保持在穩定張力值TC1(穩定張力值TC1繪示於第4圖)。
如前述，本揭露實施例之線材張力控制機構300透過彈性器325提供線材引導裝置130(或線材W1)一阻力的方式屬於「被動式阻尼搖擺方式」。以下介紹本揭露另一實施例之張力控制方式。
被動式阻尼搖擺方式-利用彈性器(彈簧)
請參照第9圖，其繪示依照本發明另一實施例之線材張力控制機構400的爆炸圖。
前述繞線系統1之線材張力控制機構100可以線材張力控制機構400取代。線材張力控制機構400包括與前述線材張力控制機構300相同或相似特徵(例如，材料、結構及/或連接關係)，不同處之一在於，線材張力控制機構400的連接裝置420與連接裝置320相異。
如第9圖所示，線材張力控制機構400包括給線裝置110、連接裝置320及線材引導裝置130。連接裝置420包括固定件121、轉子122、第一軸承123、第二軸承124及彈性器425。線材張力控制機構400之連接裝置420包括與前述連接裝置320相似或相同的技術特徵，不同處之一在於，連接裝置420之彈性器425為彈簧，例如拉伸彈簧或壓縮彈簧。彈性器425與固定件121及轉子122的連接方式類似或同於前述彈性器325與固定件121及轉子122的連接方式，於此不再贅述。
本揭露實施例之線材張力控制機構400透過彈性器425提供線材引導裝置130(或線材W1)一阻力的方式也屬於「被動式阻尼搖擺方式」。以下介紹本揭露另一實施例之張力控制方式。
主動式電控搖擺方式-利用驅動模組(馬達模組)
請參照第10A~11圖，第10A圖繪示依照本發明另一實施例之線材張力控制機構500的示意圖，第10B圖繪示第10A圖之線材張力控制機構500沿方向10B-10B’的剖面圖，而第11圖繪示第10A 圖之線材張力控制機構500的爆炸圖。
前述繞線系統1之線材張力控制機構100可以線材張力控制機構500取代。線材張力控制機構500包括與前述線材張力控制機構200相同或相似特徵(例如，材料、結構及/或連接關係)，不同處之一在於，線材張力控制機構500的連接裝置520與連接裝置220相異。
如第10A、10B及11圖所示，線材張力控制機構500包括給線裝置110、連接裝置520及線材引導裝置130。連接裝置520包括固定件221、轉子222、第一軸承123、第二軸承124、驅動模組525及控制器526。固定件221連接於給線裝置110。轉子222相對固定件221可活動地配置。線材引導裝置130連接於轉子222。驅動模組525連接轉子222，並隨轉子222轉動。如此，線材引導裝置130與給線裝置110可相對活動(例如，擺動)。當線材W1拉動(例如，在繞線作業時)給線裝置110時，線材W1也會拉動線材引導裝置130，線材引導裝置130驅使轉子222轉動。驅動模組525可依據轉子222的轉動量提供線材引導裝置130(或線材W1)一反向扭力，此反向扭力對線材W1而言為阻力，使線材W1的張力保持在穩定張力值TC1(穩定張力值TC1繪示於第4圖)。前述反向扭力可避免線材引導裝置130過大或過快轉動。
在本實施例中，控制器526是連接裝置520的子元件，然於另一實施例中，控制器526與連接裝置520可以是同階元件。
如第10A、10B及11圖所示，驅動模組525包括驅動器5251及齒輪2252。在本實施例中，驅動模組525例如是馬達模組，其 驅動器5251例如是馬達。齒輪2252與驅動器5251連接，以帶動驅動器5251的轉軸5251c轉動。控制器526電性連接於驅動器5251，且可感測驅動器5251的轉軸5251c的一所受扭力，並依據驅動器5251的所受扭力，控制驅動器5251施加在轉子222的反向扭力，讓線材W1的張力保持在穩定張力值TC1。驅動模組525的所受扭力愈大，驅動模組525所提供反向扭力也愈大。此外，在本實施例中，穩定張力值TC1可由控制器526設定。
如前述，本揭露實施例之線材張力控制機構500透過驅動模組525提供線材引導裝置130(或線材W1)一阻力的方式屬於「主控式電控方式」。以下介紹本揭露另一實施例之張力控制方式。
主動式電控搖擺方式-利用驅動模組及應變規
請參照第12A及12B圖，第12A圖繪示依照本發明另一實施例之線材張力控制機構600的示意圖，而第12B圖繪示第12A圖之線材張力控制機構600的爆炸圖。
前述繞線系統1之線材張力控制機構100可以線材張力控制機構600取代。線材張力控制機構600包括與前述線材張力控制機構200相同或相似特徵(例如，材料、結構及/或連接關係)，不同處之一在於，線材張力控制機構600更包括應變規640。
如第12A及12B圖所示，線材張力控制機構600包括給線裝置110、連接裝置620、線材引導裝置130及及應變規640。在本實施例中，應變規640與連接裝置620屬於同一階元件。在另一實施例中，應變規640可以是連接裝置620的子元件。此外，應變規640可配置於 引導裝置130之任一滾輪，只要能受到線材W1抵壓而感測線材W1之張力變化即可。在一實施例中，如第12A圖所示，應變規640例如可配置在三個滾輪132’的一中間者，如此，應變規640的所測張力值與線材W1的實際所受張力值之間的差異較小或最小，但不限於此實施方式。線材W1的張力會施加至滾輪132上的應變規640，而造成應變規的形變。應變規的形變造成阻抗變化，此阻抗變化所產生的電壓或電流訊號可傳輸給驅動模組625及/或控制器526。
如第12A及12B圖所示，連接裝置620包括固定件221、轉子222、第一軸承123、第二軸承124、驅動模組625及控制器526。固定件221連接於給線裝置110。轉子222相對固定件221可活動地配置。線材引導裝置130連接於轉子222。驅動模組625連接轉子222，並隨轉子222轉動。如此，線材引導裝置130與給線裝置110可相對活動(例如，擺動)。當線材W1拉動(例如，在繞線作業時)給線裝置110時，線材W1也會拉動線材引導裝置130。驅動模組625可依據轉子222的轉動量提供線材引導裝置130(或線材W1)一反向扭力，此反向扭力對線材W1而言為阻力，使線材W1的張力保持在穩定張力值TC1(穩定張力值TC1繪示於第4圖)。前述反向扭力可避免線材引導裝置130過大或過快轉動。
如第12A及12B圖所示，應變規640配置在多個滾輪132之一者，用以感測抵壓其之線材W1的張力。在一實施例中，只要線材W1可抵壓在應變規640即可，本揭露實施例不限定應變規640之配置位置。此外，驅動模組625包括驅動器6251及齒輪2252。齒輪2252與驅 動器6251連接，以帶動驅動器6251的轉軸6251c轉動。在本實施例中，驅動器6251內的磁鐵(未繪示)例如是電磁鐵，其可依據所接收的電流改變磁場。詳言之，控制器526可接收應變規640的訊號，以取得線材W1的所測張力值Td，然後依據所測張力值Td發出控制訊號S1，以控制驅動器6251內的磁鐵的控制電流。當所測張力值Td與預設張力值的差異愈大時，施加在驅動器6251內磁鐵的控制電流愈大，以將線材W1的張力保持在穩定張力值TC1。
在本實施例中，控制器526是連接裝置620的子元件，然於另一實施例中，控制器526與連接裝置620可以是同階元件。
如前述，本揭露實施例之線材張力控制機構600依據線材W1的張力控制驅動模組625施加給轉子222的反向扭力的方式屬於「主動式電控搖擺方式」。以下介紹本揭露另一實施例之張力控制方式。
主動式電控搖擺方式-利用驅動模組及應變規
請參照第13A及13B圖，第13A圖繪示依照本發明另一實施例之線材張力控制機構700的示意圖，而第13B圖繪示第13A圖之線材張力控制機構700的爆炸圖。
前述繞線系統1之線材張力控制機構100可以線材張力控制機構700取代。線材張力控制機構700包括與前述線材張力控制機構600相同或相似特徵(例如，材料、結構及/或連接關係)，不同處之一在於，線材張力控制機構700之連接裝置720與連接裝置620相異。
如第13A及13B圖所示，線材張力控制機構700包括給線裝置110、連接裝置720、線材引導裝置130及應變規640。在本實施例中，應變規640與連接裝置720屬於同一階元件。在另一實施例中，應變規640可以是連接裝置720的子元件。
如第13A及13B圖所示，線材張力控制機構700包括給線裝置110、連接裝置720及線材引導裝置130。連接裝置720包括固定件221、轉子222、第一軸承123、第二軸承124、驅動模組525及控制器526。連接裝置720包括固定件221、轉子222、第一軸承123、第二軸承124、驅動模組225及控制器526。固定件221連接於給線裝置110。轉子222相對固定件221可活動地配置。線材引導裝置130連接於轉子222。驅動模組525連接轉子222，並隨轉子222轉動。如此，線材引導裝置130與給線裝置110可相對活動(例如，擺動)。當線材W1拉動(例如，在繞線作業時)給線裝置110時，線材W1也會拉動線材引導裝置130，線材引導裝置130驅使轉子222轉動。驅動模組525可依據轉子222的轉動量提供線材引導裝置130(或線材W1)一反向扭力，此反向扭力對線材W1而言為阻力，使線材W1的張力保持在穩定張力值TC1(穩定張力值TC1繪示於第4圖)。前述反向扭力可避免線材引導裝置130過大或過快轉動。
在本實施例中，控制器526是連接裝置720的子元件，然於另一實施例中，控制器526與連接裝置720可以是同階元件。
如第13A及13B圖所示，驅動模組525包括驅動器5251及齒輪2252。齒輪2252與驅動器5251連接，以帶動驅動器5251的轉軸 5251c轉動。在本實施例中，控制器526可接收應變規640的訊號，以取得線材W1的所測張力值Td，然後依據所測張力值Td發出控制訊號S1，以控制驅動器5251施加在轉子222的反向扭力。當所測張力值Td與預設張力值的差異愈大時，控制器526控制驅動器5251施加在轉子222的反向扭力愈大，以將線材W1的張力保持在穩定張力值TC1。
如前述，本揭露實施例之線材張力控制機構700依據線材W1的張力控制驅動模組525施加給轉子222的反向扭力的方式屬於「主動式電控搖擺方式」。
綜上，本揭露實施例提出一種線材張力控制機構、應用其之繞線系統及線材張力控制方法，線材張力控制機構可採用被動式(阻尼)搖擺方式或主動式電控搖擺方式，使線材大致上保持在穩定張力值。無論是被動式搖擺方式或主動式電控搖擺方式，線材張力控制機構都能自動或適應性地調整線材的張力值，使線材大致上保持在穩定張力值。
綜上所述，雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100:線材張力控制機構
110:給線裝置
120:連接裝置
130:線材引導裝置
x,y,z:軸
W1:線材

Claims (18)

  1. 一種線材張力控制機構，包括：一給線裝置；一連接裝置，包括：一固定件，連接於該給線裝置；及一轉子，相對該固定件可活動地配置；一線材引導裝置，連接於該轉子；其中，該給線裝置包括一連接軸，該轉子具有一穿孔，該連接軸穿過該轉子之該穿孔，該連接軸與該轉子係共軸地連接。
  2. 如請求項1所述之線材張力控制機構，其中該連接裝置更包括：一軸承，配置在該固定件與該轉子之間。
  3. 如請求項1所述之線材張力控制機構，其中該給線裝置更包括一凸緣，該連接軸連接於該凸緣，該固定件連接於該凸緣。
  4. 如請求項3所述之線材張力控制機構，其中該固定件固定於該凸緣，而該轉子與該連接軸係鬆配合。
  5. 如請求項1所述之線材張力控制機構，其中當該線材引導裝置處於一垂直方位時，一線材的張力最小。
  6. 如請求項1所述之線材張力控制機構，其中該連接裝置更包括：一彈性器，連接該固定件與該轉子。
  7. 如請求項6所述之線材張力控制機構，其中當該線材引導裝置處於一垂直方位時，該彈性器處於一自由狀態。
  8. 如請求項1所述之線材張力控制機構，其中該連接裝置更包括：一磁阻模組，連接於該轉子，且用以：依據該轉子的一轉動量提供該轉子一反向扭力。
  9. 如請求項1所述之線材張力控制機構，其中該連接裝置更包括：一馬達模組，連接於該轉子，且用以：依據該轉子的一轉動量提供該轉子一反向扭力。
  10. 如請求項1所述之線材張力控制機構，其中該線材引導裝置包括一線材引導件及複數個滾輪，該連接裝置更包括：一驅動模組，連接於該轉子；一應變規，配置在該些滾輪之一者且用以感測一線材之一所測張力值；一控制器，電性連接該驅動模組及該應變規，且用以：依據該所測張力值，控制該驅動模組施加在該轉子的扭力。
  11. 如請求項10所述之線材張力控制機構，其中該驅動模組為一磁阻模組或一馬達模組。
  12. 一種繞線系統，包括：如請求項1~11之任一項所述之線材張力控制機構；以及一驅動機構，連接該線材張力控制機構，且用以驅動穿設於該線材張力控制機構之一線材包覆一載體。
  13. 一種線材張力控制方法，包括：提供如請求項1所述之線材張力控制機構；以及該線材張力控制機構基於一線材的拉動，提供該線材一阻力。
  14. 如請求項13所述之線材張力控制方法，其中當該線材引導裝置處於一垂直方位時，該線材的張力最小；該線材張力控制機構基於該線材的拉動提供該線材該阻力之步驟包括：基於該線材引導裝置相對該垂直方位的擺動，該線材引導裝置藉由自重提供該線材該阻力。
  15. 如請求項13所述之線材張力控制方法，其中該連接裝置更包括一彈性器，該彈性器連接該固定件與該轉子；當該線材引導裝置處於一垂直方位時，該彈性器處於一自由狀態；該線材張力控制機構基於該線材的拉動提供該線材該阻力之步驟包括：基於該線材引導裝置相對該垂直方位的擺動，該彈性器提供一彈性回復力給該線材引導裝置。
  16. 如請求項13所述之線材張力控制方法，其中該連接裝置更包括一磁阻模組，該磁阻模組連接於該轉子；該線材張力控制機構基於該線材的拉動提供該線材該阻力之步驟包括：該磁阻模組依據該轉子的一轉動量提供該轉子一反向扭力。
  17. 如請求項13所述之線材張力控制方法，其中該連接裝置更包括一馬達模組，該馬達模組連接於該轉子；該線材張力控制機構基於該線材的拉動提供該線材該阻力之步驟包括：該馬達模組依據該轉子的一轉動量提供該轉子一反向扭力。
  18. 如請求項13所述之線材張力控制方法，其中該線材引導裝置包括一線材引導件及複數個滾輪；該連接裝置更包括一驅動模組、一應變規及一控制器，該驅動模組連接於該轉子，該應變規配置在該些滾輪之一者，該控制器電性連接該驅動模組及該應變規；該線材張力控制機構基於該線材的拉動提供該線材該阻力之步驟包括：該應變規感測一線材之一所測張力值；以及該控制器依據該所測張力值，控制該驅動模組施加在該轉子的扭力。
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