JPH07323958A - 線材繰り出し装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 張力可変で線材の速度変化への応答が速く、
センサレスでも良く、バックテンションが簡単に掛けら
れて、線材繰り出しができる。 【構成】 サーボモータにプーリを取り付け、このプー
リに線材を巻付け、線材の進行方向とは逆向きにモータ
トルクが発生するようにし、作業工程に合わせてモータ
電流を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、巻線機，ワイヤーカッ
ト放電加工機等において、引っ張られる線材に対して張
力を掛けながら、線材を繰り出す装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術としては、一般的には図５に示
すダンサロール方式［従来例１］、つまりダンサロール
を使いこのダンサロール16a の上下の位置変位量を検出
し、それに対応した線材16c の送り速度をコントロール
する方式や、巻線機では図６に表すようにダンサアーム
17a の先端にあるプーリ17b から巻線用線材17c が巻き
取られて行くときのダンサアーム17a にブレーキ機構17
d が固着しており、先端にあるプーリ17b へ線材17c を
送り出すもう一つのプーリ17e にブレーキ機構17d のブ
レーキシュー17f が接触するようにしてあり、巻取り部
分で巻取りトルクが増大するとダンサアーム17a が下が
りブレーキシュー17f が緩むようにした機構［従来例
２］が適用されている。また、図７に示すようにパウダ
ーブレーキ18d やマグネット［不図示］を使用したブレ
ーキにて、張力を制御する方法［従来例３］もある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところがこれらの各従
来例においては、いずれも問題点を持っている。すなわ
ち、従来例１，２では機械的に張力を掛けているため、
張力設定が難しいし、張力を任意にコントロールできな
いので、線材の速い変化時は応答が遅れ、大きな張力が
掛り線材の断線が発生する事態があり、さらに従来例３
ではバックテンションが掛からないために、ダンサアー
ムが必要となり、応答の遅れが生起することになる。そ
こで、本発明は、これら全ての従来例の諸問題点を払拭
した線材繰り出し装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、線材を引き取る装置に対して、その線
材に任意の張力を与えながら繰り出す装置に於いて、張
力を与える手段として、サーボモータを使用し、張力プ
ーリを取り付け、そのプーリに線材を一回以上巻き付
け、線材の進行方向とは逆向きにモータトルクが発生す
るようにして、サーボモータの発生トルクに比例するサ
ーボモータ電流を制御することにより、線材の張力を任
意にコントロールできるようにした線材繰り出し装置で
あり、さらにプーリに線材を一回以上巻き付け線材の進
行方向とは逆向きにモータトルクが発生するようにして
駆動する張力プーリを駆動するサーボモータへの電流を
制御する手段と、線材を引き出し送り出す送りプーリを
駆動するサーボモータへの電流を制御する手段と、前記
張力プーリと前記送りプーリ間の線材の弛みを検出して
２つの前記サーボモータの線材送り出し量の誤差累積値
を補正する手段を備えた前項に記載の線材繰り出し装置
である。

【０００５】

【作用】本発明はこのような構成であるから、線材に張
力を与える張力プーリを駆動するサーボモータへの電流
を制御することで、作業工程に合わせてセンサーレスで
線材の張力を任意に調整可能となる。さらには張力プー
リを駆動するサーボモータに加えて線材の送りプーリを
駆動するサーボモータへの電流を制御することで、送り
モータで線材を引き出すようにして、両サーボモータ間
の線材送り出し量の誤差累積による弛みの変化を検出し
て補正を掛けるので、全く円滑な線材繰り出しができ
る。

【０００６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の一実施例における回路構成の概要
を表す図であり、図３はその図１の回路構成の詳細を示
すブロック図である。図１において、先ず始めに線材１
は矢印方向に図示しない引出し手段にて引出され走行す
る。そこで、張力設定７［後述の図３における７Ｓを除
く７Ａ〜７Ｄ］により張力が設定されるとコントローラ
６はモータ４に通電して、張力モータ４はプーリ２を介
してプーリ２に巻回された線材１を線材巻き束から抑え
ロール３を経て矢印方向へ引っ張られて行くのに反抗す
る張力を加える。すなわちモータ４の回転速度は回転軸
に搭載されたパルスジェネレータ［例えばエンコーダ］
５を介してコントローラ６へ負帰還されて、張力設定７
の指令通りの運転制御が行われる。

【０００７】 その回路構成の詳細について、図３によ
り以下に述べる。張力設定７は送り指令パルス (送り量
指令) ７Ｓ，カウンタ飽和制御値７Ａ, 速度比例分設定
７Ｂ, 加速度比例分設定７Ｃ, ベース張力設定７Ｄより
成る。60はアップダウン（Ｕ／Ｄ）カウンタで指令パル
ス７Ｓから実際の張力モータ４の送り量検出５a を減算
した値を出力しており、61はカウンタ飽和制御器で外部
からの設定７Ａでアップダウン( Ｄ／Ａ) カウンタ60が
飽和するように制御し、設定７ＡによらずＤ／Ａ変換器
62の出力の飽和値は一定になるように制御する。63は第
１の速度検出器63でパルスジェネレータ５からの張力モ
ータ４の回転速度を演算に適する電圧の速度検出信号63
a に変換する。次に速度アンプ64において、Ｄ／Ａ変換
器62の出力に速度検出信号63a を負帰還させた速度偏差
値を求めて、張力モータ４のトルク指令64a を演算す
る。一方で、速度比例分設定７Ｂと速度検出信号63a が
速度比例分設定器66へ与えられ、ここで速度比例分設定
値66a が演算され、さらに送り量検出５a は加速度検出
器67でその時間的変化の加速度67aが検出され、加速度
比例分設定７Ｃとの乗算値68a を加速度比例分設定器68
で求められる。また、ベース張力設定７Ｄがベース張力
設定器69へ与えられるとベース張力指令が69a が発生
し、このベース張力指令値69a と速度比例分設定値66a
を加算器70で加算した振幅制限値70a を得て、第１の振
幅制限器65にて張力モータ４の回転速度64a の振幅に対
する制限域を設ける。また、速度アンプ64の出力64a は
絶対値回路71を経て第２の振幅制限器72に与えられて、
ここで加速度比例分設定器68の出力68a に対して振幅制
限を行い、その第２の振幅制限器72の出力72a は加算器
73に与えられて、ここで振幅制限器65の出力65a と加算
されてトルク指令となり、第１のパワーアンプ８を介し
てサーボモータ４に与えられてこれを駆動する。

【０００８】 図２は本発明の他の実施例の回路構成の
概要を表すブロック図であり、図１の実施例に線材束か
ら線材を引き出す回路を付加した装置の回路構成図であ
る。全ての図面において、同一符号は同一もしくは相当
部材を表す。この実施例は線材１の束から線材１を送り
出すために送りプーリ10を設け、送りプーリ10に巻回さ
れた線材１を抑える抑えロール11, プーリ10を駆動する
サーボモータ12, その回転数を検出するパルスジェネレ
ータ［例えばエンコーダ］13, プーリ２とプーリ10間の
線材１の弛みを検出する弛みセンサ９，弛みセンサ９の
検出値９a から送り量補正値９b を送出する補正回路15
1,パルスジェネレータ13からの送り量検出より速度を演
算し速度検出信号154aを出力する速度検出器154,プーリ
２とプーリ10の速度差を演算しかつ補正回路151 からの
補正値９b で演算値を補正するアップダウン（Ｕ／Ｄ）
カウンタ152,その演算結果をＤ／Ａ変換するＤ／Ａ変換
器153,その出力153aと速度検出信号154aを比較して速度
偏差を導出する速度アンプ155,その出力155aを電力増幅
するパワーアンプ14を備える。

【０００９】 このように構成された本発明の動作を以
下に説明する。もっとも図１の一実施例は図２の他の実
施例の一部分［基本回路］を成すから、後者について詳
細に述べる。システムが起動すると、第１の線材繰り出
しコントローラ６の制御ブロックＡ，第２の線材繰り出
しコントローラ１５のブロックＢ［両者共に鎖線で囲っ
て示す］の位置決めコントロール部の動作により、プー
リ２，プーリ10はサーボロックされる。この状態では線
材１が張取られなければ、張力がかからない。張力設定
７が入りで、プーリ２が線材１の進行方向とは、逆向き
にトルクが発生する方向にＵ／Ｄカウンタ60にカウンタ
飽和制御器61を介してカウンタ飽和制御値設定７Ａをロ
ードする。Ｄ／Ａ変換器62の出力はＵ／Ｄカウンタ60の
飽和値より２／３程度のカウンタ値以上で飽和するよう
にしておく。制御ブロックＡから出力されたトルク指令
はベース張力設定７Ｄによるベース張力70a のベース張
力指令に制限される。すなわち、ベース張力設定７Ｄの
張力でプーリ２が線材１の進行方向とは逆向きに回転し
ようとする。線材１が固定されていれば、一定張力が掛
かった状態で停止する。このときサーボモータ４が少し
動いてＵ／Ｄカウンタ60のカウント値を減ずることにな
るが、Ｄ／Ａ変換器62出力の飽和点はＵ／Ｄカウンタ60
の飽和点より２／３程度の所にあるので、問題がない。

【００１０】 この状態で線材１が引っ張られると、プ
ーリ２が回転し、サーボモータ４のパルスジェネレータ
５より、パルスが返って来る。このパルスにて、Ｕ／Ｄ
カウンタ60が増加する方向に動作するが、カウンタ飽和
制御器61により、一定値で飽和する。つまり、第１の振
幅制御器65の入力は常に飽和状態にあり、張力指令がそ
のまま、トルク指令として出力される。サーボモータ４
のパルスジェネレータ５よりのパルスを、制御ブロック
Ｂの指令パルスとしても使用し、プーリ２の送り量だ
け、プーリ10で供給するようにする。サーボモータ４と
サーボモータ12のパルスジェネレータ５とパルスジェネ
レータ13が同一で、プーリ２とプーリ10が同径なら、プ
ーリ２とプーリ10間の弛みは、一定となるが、径の誤差
により、送り量の差が累積されるので、この送り量の差
９a を検出して、プーリ10の送り量に補正を掛ける補正
回路15を設ける。線材１の急激な速度変化は、プーリ２
の角加速度の変化をもたらし、このエネルギーを線材１
から得ると、張力が大きく変化するので、加速度検出器
67により角加速度を検出し、加速度比例分設定器68と第
２の振幅制限器72により、プーリ２の加速トルク相当分
の指令72a を作り、第１の振幅制限器65の出力に加算す
る。

【００１１】 速度比例分設定器66は線材１の速度に比
例して張力を変化させるので、適用するアプリケーショ
ンにより、係数が決められる。線材１に断線が発生する
と、プーリ２は線材１の進行方向とは逆向きに今まで設
定されていた張力に見合うトルクで加速されるが、逆転
することにより、Ｕ／Ｄカウンタ60が０を通過して逆方
向に加算されると、トルク指令の向きは逆になり、これ
には振幅制限は掛からない様にしているので、プーリ２
は線材１の進行方向に引き戻される。結果として、Ｕ／
Ｄカウンタ60が０の位置でプーリ２が停止することにな
り、暴走することはない。また、線材１が引き戻される
量は、カウンタ飽和制限器61の設定７Ａにより任意に変
えられる。制御ブロックＡに送り指令パルス７Ｓを与え
れば、プーリ２により線材１を送り込むことも可能であ
る。

【００１２】 ここで、図４を適用して速度アンプの出
力について少しく説明を加える。図４において、縦軸は
速度アンプ64の出力電圧、横軸はその入力電圧である。
電源を入れると、41点で停止し、線材１にはトルクは掛
からない。強制的にＵ／Ｄカウンタ60に42点データをロ
ードすると、43のトルクで線材１を引っ張る。線材１の
弛み等でΔｘぐらい戻っても、43のトルクで飽和したま
である。強制的にＵ／Ｄカウンタ60をセットしなくと
も、線材１をｘ₁ 相当の長さだけ引き出せば同じであ
る。この43のトルクにリミッタ［太い横の破線部分］を
掛けることにより、テンションをコントロールする。リ
ミッタは片側だけである。加速度比例分にては、線材１
が引き出された時、プーリ２の加速エネルギーを加える
ために、43のトルクとは逆方向になるようにしている。
正常にテンションコントロールしている時は、42点にあ
り、速度アンプ64の出力は常に43で一定である。加速度
比例分の後で、速度アンプ64の出力を使うのは、次の線
材断線時の動作を安定にさせるためである。もし、41点
を通過した時は、プラス側のリミッタの無いトルクで41
点に引き戻される。テンションコントロールのみなら、
制御ブロックＡの回路は単純化され、速度アンプ64は通
常43のトルクで飽和状態であるから不要であるが、線材
１の断線時に一定量ｘ引き戻した所で停止させるために
付加している。ところで、従来例では線材繰り出し部の
ダンサロール16a(図５参照）やバネ17g(図６参照) 力や
パウダブレーキ18d(図７参照) を利用して線材に一定張
力を掛ける装置を使用しているが、応答性が遅く線材の
速度変化が大きいと張力が変動し、また張力設定に時間
が掛かる等の問題があり、さらに巻線機では巻きはじめ
及び巻き終わりの端子へのからげ時に張力を大きくした
い時があるが、現状では張力一定となっており、バック
テンションを自由に掛けられないため別の装置が必要で
あった。しかるに、本発明は、サーボモータ４にプーリ
２を取り付け、このプーリ２に線材１を巻付け、線材１
の進行方向とは逆向きにモータトルクが発生するように
して、モータトルクと電流は比例の関係にあるので、モ
ータ電流を制御することにより、センサーレス( 図１参
照) で張力を制御することができる。これにより作業工
程に合わせて線材の張力を任意に変えることができるよ
うにしている線材繰り出し装置である。さらに、サーボ
モータ４は張力コントロール中発電機となり、パワーア
ンプ８には発電エネルギが溜るが、パワーアンプ８とパ
ワーアンプ14の主回路電源を並列接続することにより、
パワーアンプ８の発電エネルギはパワーアンプ14で消費
され、特別に発電エネルギを消費させる回路を設ける必
要が無いというメリットがある。

【００１３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、セン
サレスであることの他に 張力設定がリアルタイムで可能である、 張力が（ベース張力）＋（線材速度比例分）＋（線
材加速度比例分）という形で設定できる、 線材の断線時の線材引き戻し量が自由に設定でき
る、 線材の送り込みが可能であると共に、張力プーリの
パワーアンプの発電エネルギを送りプーリのパワーアン
プで消費可能というエネルギのバランスが可能となり、
自動機に適した繰り出し装置であるという特段の効果を
奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における主要部の概要図

【図２】本発明のたの実施例おける主要部の概要図

【図３】本発明の一実施例と他の実施例における主要部
の回路構成を示すブロック図

【図４】本発明の一実施例と他の実施例における速度ア
ンプの動作説明図

【図５】従来例１の主要部の概要図

【図６】従来例２の主要部の概要図

【図７】従来例３の主要部の概要図

【符号の説明】

１ 線材 ２ 第１の張力プーリ ３ 第１の抑えプーリ ４ 第１のサーボモータ ５ 第１のパルスジェネレータ（エンコーダ） ６ 第１の線材繰り出し装置コントローラ［制御ブロッ
クＡを含む］ 60 第１のＵ／Ｄ（アップダウン）カウンタ 61 カウンタ飽和値制御器 62 第１のＤ／Ａ（デジタル→アナログ）変換器 63 速度検出器 64 第１の速度アンプ 65 第１の振幅制限器 66 速度比例分設定器 67 加速度検出器 68 加速度比例分設定器 69 ベース張力分設定器 70 加算器 71 絶対値回路 72 第２の振幅制限器 73 加算器 ７ 張力設定［７Ｓを除く７Ａ〜７Ｄを指す］ ７Ａ カウンタ飽和値設定 ７Ｂ 速度比例分設定 ７Ｃ 加速度比例分設定 ７Ｄ ベース張力設定 ７Ｓ 送り指令パルス設定 ８ 第１のパワーアンプ ９ 弛みセンサ 10 第２の抑えプーリ 11 送りプーリ 12 第２のサーボモータ 13 第２のパルスジェネレータ（エンコーダ） 14 第２のパワーアンプ 15 第２の線材繰り出し装置コントローラ［制御ブロッ
クＢを含む］ 151 補正回路 152 第２のＵ／Ｄ（アップダウン）カウンタ 153 第２のＤ／Ａ（デジタル→アナログ）変換器 154 第２の速度検出器 155 第２の速度アンプ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線材を引き取る装置に対して、その線材
   に任意の張力を与えながら繰り出す装置に於いて、 張力を与える手段として、サーボモータを使用し、モー
   タの出力軸に張力プーリを取り付け、そのプーリに線材
   を巻き付け、線材の進行方向とは逆向きにモータトルク
   が発生するようにして、サーボモータの発生トルクに比
   例するサーボモータ電流を制御することにより、線材の
   張力を任意にコントロールできるようにしたことを特徴
   とする線材繰り出し装置。
2. 【請求項２】 プーリに線材を巻き付け線材の進行方向
   とは逆向きにモータトルクが発生するようにして駆動す
   る張力プーリを駆動するサーボモータへの電流を制御す
   る手段と、線材を引き出し送り出す送りプーリを駆動す
   るサーボモータへの電流を制御する手段と、前記張力プ
   ーリと前記送りプーリ間の線材の弛みを検出して２つの
   前記サーボモータの線材送り出し量の誤差累積値を補正
   する手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の線材
   繰り出し装置。