JPH0592216A - コイルの巻取・巻戻装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コイル半径とコイルの巻取速度又は巻戻速度
とを高精度で測定して、コイルの速度制御を正確に行
う。 【構成】 コイル外周面１０１までの距離を検出する変
位計１１と、該変位計１１がコイル外周面１０１と一定
間隔l ₀ を保つように該変位計１１を移動させるサーボ
機構２０と、該変位計１１の移動量Δl を検出する移動
量検出器２３と、この検出移動量Δl がリール２に巻き
付いているコイル１００の長さＬを算出する演算器３０
とを有するコイルの巻取・巻戻装置において、上記変位
計をレーザ距離計とし、且つこのレーザ距離計に、上記
コイルの周速度を検出するレーザドップラ速度計１２を
一体に併設して、上記コイルの巻取速度又は巻戻速度を
制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コイル半径を測定して
コイルを所望の速度で巻き取り又は巻き戻すコテルの巻
取・巻戻装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】コイル状に巻き付けられる帯状体を扱う
製造ラインにおいては、製造設備の破損を防止したり、
作業効率を高めるために、コイル半径に応じてコイルの
巻取速度と巻戻速度とを制御している。

【０００３】従って、巻取速度を正確に制御するには、
コイルの残長を検出する必要がある。

【０００４】従来、この種の装置として図５に示すよう
なものがある。

【０００５】この装置は、リール５２を一回転させてコ
イル１００を巻き戻す際に、リール５２が一回転する間
のコイル１００の送り量l _B をロール５４で検出し、演
算器６０で式

【数１】 を演算して、コイル半径Ｒを求める。

【０００６】そして、上式（１）で求めたコイル半径Ｒ
と厚み計５６で検出したコイル暑さt とにより、式

【数２】 を演算して、コイルの残長Ｌを求めている。ここで、Ｒ
₀ はリール５２の半径、πは円周率である。

【０００７】又、コイル１００の周速度の制御は、例え
ば特開昭５８−１００９１４号公報記載の方法等で行っ
ている。

【０００８】しかしながら、上述した図５の装置では、
コイル１００の残長Ｌを求めるために、２台のパルス発
生器５３、５５と、厚み計５６とが必要不可欠であるの
で、装置全体の構造が複雑なものとなってしまう。

【０００９】又、ロール５４をコイル１００に接触させ
て、リール一回転当りのコイル送り量l _B を検出する構
造なので、ロール５４がスリップしたり、ロール５４の
摩耗等が生じて、コイル送り量l _B の検出に狂いが生じ
る。その結果、不適当なコイル残長状態でコイルを減速
停止させてしまうという問題が発生していた。

【００１０】この問題を解決する技術として、コイルに
部材を接触させずにコイル半径を求めてコイルの巻取速
度と巻戻速度を制御する発明及び考案が、特開昭５５−
１１４８９び実開昭５６−１４７９０７に記載されてい
る。

【００１１】特開昭５５−１１４８９に記載の発明は、
コイルの幅方向にレーザ光を走査すると共に、特定の検
出方向にのみ感度を有するレーザ受信器等の検出手段に
よって、特定方向のレーザ反射光を検出する。

【００１２】そして、検出時におけるレーザ光の反射角
度αを検出することによって、そのときのコイル半径を
演算し、この演算値に応じてコイルの巻取速度と巻戻速
度を制御するようにしている。

【００１３】又、実開昭５６−１４７９０７に記載の考
案は、巻き付けられたコイルの両側面部に光源と光ファ
イバ群とを対向するように配置し、光ファイバ群で検出
した光出力と圧延速度との比較結果を減速指令として減
速制御するものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
５５−１１４８９に記載の発明では、レーザ光を走査し
てレーザ受信器での受光量ピークとなる反射角度αを探
索するので、レーザ走査に時間を要し、コイル半径測定
に長い時間がかかってしまう。

【００１５】又、レーザ受信器での受光を良くするため
には反射角度αを大きくしなければならず、この角度α
を大きくすれば、受光基準面とコイル表面間の距離を読
み取るための感度が下がり、所望の測定精度を得ること
ができないという欠点がある。

【００１６】一方、実開昭５６−１４７９０７に記載の
考案では、コイル幅の大きさによって測定精度が変わっ
てしまうという欠点がある。

【００１７】つまり、コイル幅によってコイル端と光フ
ァイバ群との間隔が開くと、半影の影響によって測定精
度が低下してしまう。

【００１８】上記の解決策として特公平３−５６４０４
が提案されている。これは、巻取りもしくは巻戻し用リ
ール上のコイルに対し該コイル半径方向移動可能に対向
配置された非接触式距離検出器と、この非接触式距離検
出器を上記コイル半径方向に駆動する検出器駆動装置
と、この検出器駆動装置に連結された上記非接触式距離
検出器のコイル半径方向移動量を検出する位置検出器を
備え、上記検出器駆動装置を上記非接触式距離検出器の
出力値が基準対向距離設定器の出力値と等しくなるよう
に位置制御器で制御し、他方、上記リールの回転数を回
転数検出器を介して取出して該回転数検出器の出力信号
の値が所定値に達する毎に上記位置検出器が検出した上
記コイル半径方向移動量をサンプリングし、該サンプリ
ング値に基づきコイル径演算装置で上記コイルのコイル
径を演算するものである。

【００１９】この特公平３−５６４０４によって、コイ
ル直径の測定精度はかなり向上するが、コイル巻取りあ
るいは巻戻しにおける速度制御に関して課題が残る。特
に、巻取りコイルを小サイズのコイルに分割しつつ巻取
るときに、制動停止の精度を高めようとすると、巻取り
速度を上げられず、従って、作業能率が低下するという
問題があった。

【００２０】本発明は、上述した従来の課題を解決する
ためになされたもので、コイル半径と巻取速度又は巻戻
速度とを高精度で測定して、コイルの速度制御を正確に
行うコイルの巻取・巻戻装置を提供することを目的とす
る。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、リールを回転させてコイルの巻き取り又は
巻き戻しを行う回転手段と、上記コイルの外周面に対向
して配設され、コイル外周面までの距離を検出する変位
計と、この変位計の検出距離に基づいて、変位計が上記
コイル外周面と一定の間隔を保つように変位計を移動さ
せるサーボ機構と、このサーボ機構による上記変位計の
移動量を検出する移動量検出器と、この移動量検出器が
検出した移動量から、上記リールに巻き付いているコイ
ルの長さを算出する演算器とを有するコイルの巻取・巻
戻装置において、上記変位計をレーザ距離計とし、且つ
このレーザ距離計に、上記コイルの周速度を検出するレ
ーザドップラ速度計を一体に併設して、上記コイルの巻
取速度又は巻戻速度を制御することができるようにした
ものである。

【００２２】

【作用】本発明によれば、回転手段によってリールが回
転させられ、コイルの巻き取り又は巻き戻しが行われ
る。

【００２３】このとき、コイルの外周面に対向して配設
された変位計によってコイル外周面までの距離が検出さ
れ、この検出距離に基づいて、変位計がサーボ機構によ
り移動させられ、変位計とコイル外周面との間隔が一定
に保たれる。

【００２４】従って、変位計の移動量は、巻き取り又は
巻き戻しによるコイルの増量又は減量を示すことにな
る。

【００２５】この移動量は移動量検出器によって検出さ
れ、この検出移動量に基づいて、リールに巻き付いてい
るコイルの長さが演算器で算出される。

【００２６】従って、このコイル長に合せてリールの回
転速度を制御すれば、適切な巻取速度又は巻戻速度を得
ることができる。

【００２７】更に、レーザ距離計とレーザドップラ速度
計とによって、コイル長とコイルの周速度とをリアルタ
イムに高精度で検出することができ、その結果、巻取速
度又は巻戻速度を正確に制御することができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
して説明する。

【００２９】図１は、本実施例のコイルの巻取・巻戻装
置を示し、図２は、本実施例の装置の側方より見た状態
を一部省略して示す。

【００３０】１は、コイル１００が巻き付けられたリー
ル２を回転させるためのモータであり、３は、リール２
の一回転当りのタイミングで、後述の演算器３０にパル
スを出力するパルス発生器（ＰＬＧ）である。

【００３１】１０は、コイル１００の半径方向からコイ
ル外周面１０１を狙うレーザ距離計１１と、レーザドッ
プラ速度計１２とを一体に組み込んで形成した距離・速
度検出器で、コイル外周面１０１に接触しないようにコ
イル外周面１０１から離れて配設される。

【００３２】レーザ距離計１１は、図３に示すように、
コイル外周面１０１を狙ったレーザ光を照射し、三角測
量の原理を用いてコイル外周面１０１までの距離l を高
感度で測定して、距離信号a を出力する計器である。

【００３３】レーザドップラ速度計１２は、コイル１０
０の周速度を光のドップラ効果を利用して測定する計器
である。

【００３４】具体的には、図３に示すように、送信光学
系１３、１４から互いに反対方向のレーザ光をコイル外
周面１０１に照射し、正負のドップラシフトを受けたレ
ーザ散乱光を受信光学系１５で受信する。そして、この
受信光信号を電気信号に変換して、速度演算器１６で速
度演算し、その速度信号b を出力する。

【００３５】図１において、２０は、距離・速度検出器
１０の位置をコイル外周面１０１に対して移動させるサ
ーボ機構で、サーボ増幅器２１とサーボモータ２２とパ
ルス発生器（ＰＬＧ）２３とを備えている。

【００３６】サーボ増幅器２１は、距離・速度検出器１
０のレーザ距離計１１からの距離信号a を増幅して、こ
の距離信号a が示す距離l と予め設定された基準測定距
離l ₀ とを比較する。そして、距離・速度検出器１０と
コイル外周面１０１との間隔が常に距離l ₀ となるよう
に、距離・速度検出器１０を移動させる制御信号c をサ
ーボモータ２２に出力する。又、サーボ増幅器２１は、
レーザドップラ速度計１２からの速度信号b を増幅する
機能も有する。

【００３７】サーボモータ２２は、制御信号c を受け
て、距離・速度検出器１０とコイル外周面１０１との間
隔が常に距離l ₀ になるように、距離・速度検出器１０
を移動させるモータである。

【００３８】パルス発生器２３は、サーボモータ２２で
移動させられた距離・速度検出器１０の変位変動量Δl
をサーボモータ２２の回転から検出して、変位変動量Δ
l を示す信号を出力するものである。

【００３９】３０は、パルス発生器３からコイル一回転
毎のタイミングでパルスを入力し、この１パルス間隔で
コイル１００の巻付長Ｌを算出すると共に、このコイル
巻付長Ｌに基づいてモータ１の回転速度を制御する制御
信号e をモータ１に出力する演算器である。

【００４０】図４は、演算器３０が行うコイル巻付長Ｌ
の演算過程を示す。

【００４１】即ち、サーボ機構２０のパルス発生器２３
から入力した変位変動量Δl が、積分部３１によって１
パルス間隔で積分され、コイル一回転におけるコイル１
００の減少量又は増加量（インテグラル）Δl が求めら
れる。

【００４２】そして、この減少量又は増加量（インテグ
ラル）Δl からコイル巻付径算出部３２で、式

【数３】 が計算されて、コイル１００の巻付半径Ｒが求められ
る。ここで、Ｒ₁ は元々のコイル半径である。

【００４３】更に、このコイル巻付半径Ｒと変位変動量
Δl とから、コイル巻付長算出部３３で式

【数４】 が計算されて、コイル巻付長Ｌが求められ、図示省略の
表示部にその値Ｌが表示される。ここで、Ｒ₀ はリール
２の半径である。

【００４４】そして、求めたコイル巻付長Ｌと、レーザ
ドップラ速度計１２からの速度信号b とによって、モー
タ１の回転速度を制御する制御信号e が演算器３０から
モータ１に出力される。

【００４５】次に、本実施例の動作について説明する。

【００４６】但し、理解を容易にするため、ここでは、
主に巻戻動作について説明する。

【００４７】モータ１でリール２を回転させ、図２の矢
印で示すように、コイル１００を巻き戻していくと、コ
イル１００の半径は減少していく。

【００４８】これに合せて、距離・速度検出器１０とコ
イル外周面１０１との距離l を示す距離信号a が、レー
ザ距離計１１からサーボ増幅器２１に入力され、この制
御信号c を受けたサーボモータ２２によって、距離・速
度検出器１０がコイル１００の減り具合に対応して、左
方向に移動させられる。その結果、距離・速度検出器１
０とコイル外周面１０１との間隔が、基準測定距離l ₀
に保たれる。

【００４９】このとき、レーザ距離計１１は、測定誤差
要図となる反射ミラーなどを用いることなく、三角測量
の原理によって距離測定を行っているので、その測定精
度は高い。その結果、サーボモータ２２による距離・速
度検出器１０に対する移動制御は高精度で行われ（１０
０μm 程度の精度）、距離・速度検出器１０の正確な変
化変動量Δl がパルス発生器２３から演算器３０に入力
されることとなる。

【００５０】又、距離・速度検出器１０とコイル外周面
１０１との間隔が常に基準値を距離l ₀ に保たれた状態
でレーザドップラ速度計１２によるコイル外周面１０１
の速度検出が行われ、レーザドップラ速度計１２からコ
イル周速度を示す高精度の速度信号b がサーボ増幅器２
１を介して演算器３０に入力される。

【００５１】これらの変位変動量Δl と速度信号b とは
演算器３０に継続して入力されるが、演算器３０の演算
は、パルス発生器３から入力したパルスの間隔で行われ
る。

【００５２】即ち、演算器１０は、コイル一回転当りの
タイミングで変位変動量Δl の積分量（インテグラル）
Δl を求め、上式（３）及び（４）の計算を経てコイル
残長Ｌを求めて、これを図示省略の表示部に表示する。

【００５３】そして、演算器３０は、制御信号e をモー
タ１に出力し、入力した速度信号bを参照しながら、求
めたコイル残長Ｌに合わせてコイル１００の周速度を制
御する。

【００５４】従って、本実施例の装置によれば、簡単な
構造で、高精度のコイル残長Ｌとコイル周速度とがリア
ルタイムに検出されるので、所定のコイル残長になった
ときに、コイル１００の回転を高精度で自動的に減速停
止することができる。

【００５５】なお、コイル１００の巻取動作について、
上述した動作と略同様である。

【００５６】即ち、コイル１００の半径Ｒが増加するに
従って、距離・速度検出器１０が図１の右方向に移動
し、その変位変動量Δl がパルス発生器２３によって検
出され、この変位変動量Δl に基づいてコイル１００の
巻付長Ｌが演算器３０で算出される。そして、このコイ
ル巻付長Ｌに合せてモータ１の回転速度が制御される。

【００５７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
変位計とサーボ機構と移動量検出器と演算器とによっ
て、リールに巻き付いているコイル長さ、即ちコイル半
径を非接触で検出でき、このコイル半径に合せてコイル
の適切な巻取速度又は巻戻速度を得ることができる。更
に、レーザ距離計とレーザドップラ速度計とによって、
コイル半径とコイルの周速度とをリアルタイムに高精度
で検出することができ、コイルの巻取速度又は巻戻速度
を正確に制御することができる。

【００５８】その結果、鉄鋼や非鉄等の産業の製造ライ
ンにおいて、作業の安全性、作業効率、及び歩留りの向
上を図ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係るコイルの巻取
・巻戻装置を示す概略図である。

【図２】図２は、本実施例を側方より見た一部省略側面
図である。

【図３】図３は、距離・速度検出器の構造を概略的に示
すブロック図である。

【図４】図４は、演算器の演算過程を示すフロー処理図
である。

【図５】図５は、従来のコイルの巻取・巻戻装置の一例
を示す概略図である。

【符号の説明】

１…モータ（回転手段）、 ２…リール、 ３…パルス発生器、 １０…距離・速度検出器、 １１…レーザ距離計（変位計）、 １２…レーザドップラ速度計、 ２０…サーボ機構、 ２１…サーボ増幅器、 ２２…サーボモータ、 ２３…パルス発生器（移動量検出器）、 Δl …変位変動量（移動量）、 ３０…演算器、 １００…コイル、 １０１…コイル外周面。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リールを回転させてコイルの巻き取り又は
   巻き戻しを行う回転手段と、 上記コイルの外周面に対向して配設され、コイル外周面
   までの距離を検出する変位計と、 この変位計の検出距離に基づいて、変位計が上記コイル
   外周面と一定の間隔を保つように変位計を移動させるサ
   ーボ機構と、 このサーボ機構による上記変位計の移動量を検出する移
   動量検出器と、 この移動量検出器が検出した移動量から、上記リールに
   巻き付いているコイルの長さを算出する演算器とを有す
   るコイルの巻取・巻戻装置において、 上記変位計をレーザ距離計とし、 且つこのレーザ距離計に、上記コイルの周速度を検出す
   るレーザドップラ速度計を一体に併設して、上記コイル
   の巻取速度又は巻戻速度を制御することができるように
   したことを特徴とするコイルの巻取・巻戻装置。