JP2003176080A

JP2003176080A - 長手物体の巻き替え装置

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Publication number: JP2003176080A
Application number: JP2001374444A
Authority: JP
Inventors: Seiichirou Satou; 清市郎佐藤
Original assignee: Sanken Electric Co Ltd
Current assignee: Sanken Electric Co Ltd
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2003-06-24
Anticipated expiration: 2021-12-07
Also published as: JP3826780B2; CN1260108C; CN1424243A

Abstract

(57)【要約】【課題】長手物体の線速度を一定にし且つ張力を一定
にして、手動操作を行うことなく、超極細線等でも安定
して巻き替えを行うことができる長手物体の巻き替え装
置を提供する。【解決手段】線状又は帯状のワイヤ１を供給する給線
部２と、給線部２を回転するための給線部モータ３と、
ワイヤ１を巻き取る巻き取り部５と、巻き取り部５を回
転するための巻き取り部モータ６と、ワイヤ１に加わる
張力を検出する張力検出装置８と、ワイヤ１の速度を検
出する速度検出装置９と、張力検出装置８で検出された
張力検出値と張力基準値との差に基づきワイヤ１の張力
を張力基準値に保持するための操作量を作成して給線部
モータ３に供給する給線部インバータ４と、速度検出装
置９で検出された速度検出値と速度基準値との差に基づ
きワイヤ１の速度を速度基準値に保持するための操作量
を作成して巻き取り部モータ６に供給する巻き取り部イ
ンバータ７とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ワイヤや帯状物体
等の長手物体の巻き替え装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】長手物体の巻き替え装置は、ワイヤ等の
長手物体が満巻きされたボビン（以下、給線部）から空
巻きのボビン（以下、巻き取り部）に長手物体を巻き替
えるもので、従来のこの種の長手物体の巻き替え装置と
しては、例えば特公平７−１２８８４号公報に記載され
たものがある。この巻き替え装置（従来例１）は、ワイ
ヤ供給側回転体（例えばキャプスタン）と、ワイヤ巻き
取り側回転体（巻き取り部）と、ワイヤ供給側回転体を
駆動するモータと、ワイヤ巻き取り側回転体を駆動する
モータと、給線部と巻き取り部との間に設けられ且つ張
力調整及び張力検出機能を有するダンサーとを備えてい
る。この巻き替え装置によれば、給線部を強制的に駆動
させず、巻き取り部のみをモータで回転させ、ダンサー
を加味した単純な構成で、巻き取り側の回転速度にまか
せて、ワイヤの巻き替えを行うことができる。

【０００３】また、前述した巻き替え装置の構成にさら
に給線部に給線部モータ等の駆動装置を装備した巻き替
え装置（従来例２）は、ダンサーからの張力検出信号と
ダンサーの基準位置を示す基準値との誤差信号即ち偏差
信号を作成し、この偏差信号により速度指令を補正し
て、ダンサー位置を一定に制御することもできる。さら
に、ダンサー位置を一定に制御しない巻き替え装置（従
来例３）の場合には、時間の経過とともに給線部あるい
は巻き取り部の回転数を手動で変更して調整していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来例１及び従来例２の巻き替え装置にあっては、給
線部及び巻き取り部の各々をモータにより一定の回転数
で駆動している場合、給線部では、時間の経過と共に、
図７（ａ）に示すように長手物体の線速度が遅くなる。
これは、給線部において時間の経過と共に長手物体の巻
径が小さくなるため、単位時間あたりの長手物体の給線
量が小さくなるからである。また、巻き取り部では、時
間の経過と共に、図７（ｂ）に示すように長手物体の線
速度が速くなる。これは、巻き取り部において時間の経
過と共に長手物体の巻径が大きくなるため、単位時間あ
たりの長手物体の巻き取り量が大きくなるからである。

【０００５】このため、巻き替え開始時に、給線部、巻
き取り部の互いの回転数比を正確に合わせたとしても、
徐々に互いの線速度が合わなくなってしまい、大きくダ
ンサーが中心から外れて動作することになってしまう。
このため、最終的には、断線することになる。

【０００６】このように、従来例１及び従来例２の巻き
替え装置にあっては、長手物体の線速度が時間の経過と
ともに変化する。線径の比較的太い線（約１ｍｍ以上）
や、張力の比較的大きい線（約１００ｇ以上）の巻き取
りでは、線速度の変化は比較的問題にならない場合があ
る。しかし、超極細線等の巻き取りでは、ちょっとした
張力の変化、速度の変化により巻きむらや断線等の影響
が出てしまう。

【０００７】また、従来例３の巻き替え装置にあって
は、手動で給線部又は巻き取り部の回転数を変更してい
たため、その操作が大変であった。

【０００８】本発明は、長手物体の線速度を一定にし且
つ張力を一定にして、手動操作を行うことなく、超極細
線等でも安定して巻き替えを行うことができる長手物体
の巻き替え装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
し、上記目的を達成するために以下の手段を採用した。
請求項１の発明の長手物体の巻き替え装置は、線状又は
帯状の長手物体を供給する供給側回転体と、前記供給側
回転体を回転するための供給モータと、前記長手物体を
巻き取る巻き取り側回転体と、前記巻き取り回転体を回
転するための巻き取りモータと、前記長手物体に加わる
張力を検出する張力検出手段と、前記長手物体の速度を
検出する速度検出手段と、前記張力検出手段で検出され
た張力検出値と張力基準値との差に基づき前記長手物体
の張力を前記張力基準値に保持するための操作量を作成
して前記供給モータ及び前記巻き取りモータの一方のモ
ータに供給する第１の制御手段と、前記速度検出手段で
検出された速度検出値と速度基準値との差に基づき前記
長手物体の速度を前記速度基準値に保持するための操作
量を作成して前記供給モータ及び前記巻き取りモータの
他方のモータに供給する第２の制御手段とを有すること
を特徴とする。

【００１０】請求項１の発明によれば、第１の制御手段
が張力検出手段で検出された張力検出値と張力基準値と
の差に基づき長手物体の張力を張力基準値に保持するた
めの操作量を作成して一方のモータに供給して、張力一
定制御を行う。また、第２の制御手段が速度検出手段で
検出された速度検出値と速度基準値との差に基づき長手
物体の速度を速度基準値に保持するための操作量を作成
して他方のモータに供給して、長手物体の速度一定制御
を行う。即ち、長手物体の速度を一定にし且つ張力を一
定に制御したので、長手物体のわずかな張力の変化や線
速度の変化があっても、長手物体の巻きむらや断線を防
止することができ、手動操作を行うことなく、超極細線
等でも安定して巻き替えを行うことができる。

【００１１】請求項２の発明は、請求項１記載の長手物
体の巻き替え装置において、前記張力検出手段は、前記
一方のモータ側に配置され、前記速度検出手段は、前記
他方のモータ側に配置され、前記第１の制御手段は、前
記速度検出手段で検出された速度検出値を入力し、入力
された速度検出値に前記操作量を加算又は減算し、得ら
れた操作量を前記一方のモータに供給することを特徴と
する。

【００１２】請求項２の発明によれば、第１の制御手段
は、他方のモータ側に配置された速度検出手段から入力
した速度検出値に操作量を加算又は減算し、得られた操
作量を一方のモータに供給する。即ち、得られた操作量
の内の、速度検出値に相当する操作量が一方のモータに
供給されるので、速度検出値に連動した回転速度で一方
のモータが駆動される。このため、供給側及び巻き取り
側の各々において長手物体の速度が一定となり、定常中
の巻き替え時でも巻きむらを防止することができる。

【００１３】請求項３の発明は、請求項２記載の長手物
体の巻き替え装置において、前記第１の制御手段及び第
２の制御手段の各々は、前記長手物体の巻き替え時間の
経過と共に、前記長手物体の速度が一定となるように前
記操作量を変化させることを特徴とする。

【００１４】請求項３の発明によれば、第１の制御手段
及び第２の制御手段の各々が、長手物体の巻き替え時間
の経過と共に、長手物体の速度が一定となるように操作
量を変化させるので、供給側及び巻き取り側の各々にお
いて長手物体の速度が一定となり、長手物体の巻きむら
や断線等を防止することができる。

【００１５】請求項４の発明は、請求項１乃至請求項３
のいずれか１項記載の長手物体の巻き替え装置におい
て、前記張力基準値を入力する張力基準値入力手段を有
し、前記張力基準値入力手段は、前記長手物体の巻き替
え時間の経過と共に、張力が徐々に大きくなるように前
記張力基準値を徐々に変化させることを特徴とする。

【００１６】請求項４の発明によれば、張力が徐々に高
くなるように制御されるので、巻きむらの少ない巻き替
えを行うことができる。

【００１７】請求項５の発明は、請求項１乃至請求項４
のいずれか１項記載の長手物体の巻き替え装置におい
て、前記張力検出手段は、前記供給側回転体と前記巻取
り側回転体との間で前記長手物体に接触して前記長手物
体に張力を付与する加圧体と、前記加圧体を鉛直方向に
移動自在に案内する案内手段と、前記加圧体の鉛直方向
の位置に基づいて検知された張力検出信号を出力するセ
ンサとを有することを特徴とする。

【００１８】請求項５の発明によれば、加圧体と案内手
段とセンサとを用いた簡単な構成で、張力調整と張力検
出とを行うことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の長手物体の巻き替
え装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

【００２０】（第１の実施の形態）図１は第１の実施の
形態に係る長手物体の巻き替え装置を示す構成図であ
る。図１に示す長手物体の巻き替え装置は、線状又は帯
状の長手物体としてのワイヤ１と、このワイヤ１を供給
するための供給側回転体としての給線部２と、この給線
部２を回転するための供給モータとしての給線部モータ
３と、この給線部モータ３の回転を制御する第１の制御
手段としての給線部インバータ４と、ワイヤ１を巻き取
る巻き取り側回転体としての巻き取り部５と、この巻き
取り部５を回転するための巻き取り部モータ６と、この
巻き取り部モータ６の回転を制御する第２の制御手段と
しての巻き取り部インバータ７と、給線部２側に配置さ
れ且つワイヤ１の巻き取り時にワイヤ１に加わる張力を
検出する張力検出手段としての張力検出装置８と、巻き
取り部５側に配置され且つワイヤ１の線速度を検出する
速度検出手段としての線速度検出装置９と、ワイヤ１の
通路に配置された複数のローラ２１〜２５とを有して構
成されている。

【００２１】ワイヤ１は、例えば直径φ０．０５ｍｍの
超極細線である。給線部２は、穴部２ａに給線部モータ
３の回転軸３ａが取り付けられて回転自在に構成され、
巻き替え開始時にはワイヤ１が満巻きされた状態にあ
り、給線部インバータ４を電源とした給線部モータ３に
より駆動されてワイヤ１が送り出される。給線部モータ
３は、例えば誘導電動機等の交流モータである。

【００２２】張力検出装置８（ダンサー）は、給線部２
と巻き取り部５との間で且つローラ２２とローラ２３と
の間（給線部側）に設置されており、ワイヤ１の張力の
吸収と張力（ダンサーの位置に対応）を検出し、ダンサ
ー位置信号として０〜１０Ｖのアナログ電圧信号を給線
部インバータ４へ出力する。

【００２３】張力検出装置８は、ワイヤ１に接触してい
るダンサーとしての円柱状の加圧体８ａと、この加圧体
８ａの鉛直方向の位置を電気信号に変換する張力センサ
８ｂと、案内手段８ｃと、引張りばね８ｄとからなり、
ローラ２２とローラ２３との間に配置されている。な
お、ワイヤ１は、加圧体８ａの上側に接触している。加
圧体８ａの軸は、案内手段８ｃとしての支持板８ｅの鉛
直方向に伸びるスリット８ｆに挿入されているので、加
圧体８ａはスリット８ｆの範囲において上下動可能であ
る。ワイヤ１に張力を与えるために、加圧体８ａは引張
りばね８ｄによって常に上方向に偏倚されている。ワイ
ヤ１の張力が強くなると、ダンサー即ち加圧体８ａは下
方に移動し、逆に張力が弱くなると、加圧体８ａは上方
に移動する。この具体例では、最適張力の時にスリット
８ｆの中間に加圧体８ａが位置するようにばね８ｄの強
さが調整されている。

【００２４】張力センサ８ｂは、加圧体８ａに連動する
位置センサとも呼ばれ、図２に示すように例えば可変抵
抗器２５と可動接触子２６とローパスフィルタ２７とか
らなり、加圧体８ａの位置に比例した電圧Ｖtを張力検
出電圧として出力する。可変抵抗器２５は、電源端子２
８とグランドとの間に接続され、可動接触子２６は加圧
体８ａの位置に比例して変位し、周期の短い振動を伴な
った位置検出信号即ち張力検出信号Ｖpを出力する。ロ
ーパスフィルタ２７は、可変抵抗器２５の出力信号Ｖp
から高い周波数成分を除去して平滑化された張力検出信
号Ｖtを出力する。なお、この具体例では張力検出信号
Ｖtがワイヤ１の張力に反比例した値を有し、ワイヤ１
の張力が大きくなるに従って張力検出値Ｖtが低下す
る。ダンサー基準値指令入力装置１０は、ダンサーの位
置を示すダンサー基準値を設定入力し、入力されたダン
サー基準値を給線部インバータ４に出力する。

【００２５】給線部インバータ４は、給線部モータ３に
接続され、ダンサー基準値指令入力装置１０により予め
設定されたダンサー基準値と張力検出装置８からのダン
サー位置信号の値との誤差即ち偏差信号によりＰＩ（比
例積分）制御を行い、常にダンサー位置がダンサー基準
値になるように（ダンサー位置一定制御）、給線部モー
タ３に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を決定する
とともに、周波数を変化させるとこの周波数変化に応じ
て電圧を変化する。

【００２６】巻き取り部５は、半径Ｒの円柱状巻き付け
部分を有し、穴部５ａに巻き取り部モータ６の回転軸６
ａが取り付けられて回転自在に構成され、巻き替え開始
時にはワイヤ１が空の状態にあり、巻き取り部インバー
タ７を電源とした巻き取り部モータ６により駆動されて
ワイヤ１を巻き取る。巻き取り部モータ６は、例えば誘
導電動機等の交流モータであり、巻き取り部インバータ
７に接続されている。巻き取り部インバータ７は、巻き
取り部モータ６に供給する正弦波交流電圧の周波数を制
御して巻き取り部モータ６の回転速度を制御する。

【００２７】線速度検出装置９は、ワイヤ１の線速度を
検出するもので、張力検出装置８と巻き取り部５との間
で且つローラ２４と共にワイヤ１を圧接して設けられて
いる。この線速度検出装置９は、例えば、パルスジェネ
レータエンコーダ（以下、ＰＧエンコーダと略称す
る。）であり、このＰＧエンコーダは、図２に示すよう
に、ワイヤ１の移動に伴って回転し且つ外周上に等間隔
に穴部９ｂを設けた円筒体９ａと、この円筒体９ａの穴
部９ｂに向けて発光する発光部９ｃと、穴部９ｂを通っ
た光を受光する受光部９ｄと、受光部９ｄからの光信号
によりパルス信号を発生するパルス発生器９ｅとを有し
て構成されている。即ち、パルス信号のパルス数は円筒
体９ａの回転数に比例し、この円筒体９ａの回転数は、
ワイヤ１の線速度に比例する。このため、パルス信号の
パルス数によりワイヤ１の線速度を検出することができ
る。線速度検出装置９で検出されたパルス信号を線速度
検出信号として巻き取り部インバータ７に出力する。

【００２８】速度指令入力装置１１は、ワイヤ１の線速
度指令値を予め設定入力し、入力された線速度指令値を
巻き取り部インバータ７に出力する。

【００２９】巻き取り部インバータ７は、巻き取り部モ
ータ６に接続され、速度指令入力装置１１により予め設
定された線速度指令値と線速度検出装置９からの線速度
検出信号に相当する例えば０〜１０Ｖのアナログ変換値
との誤差即ち偏差信号をＰＩ（比例積分）制御し、常に
ワイヤ１の線速度が線速度指令値になるように（速度一
定制御）、巻き取り部モータ６に供給する正弦波交流電
圧の出力周波数を決定するとともに、周波数を変化させ
るとこの周波数変化に応じて電圧を変化する。

【００３０】次に、給線部インバータ４及び巻き取りイ
ンバータ７の各々の詳細な構成を図２を参照して説明す
る。

【００３１】巻き取り部インバータ７は、図２に示すよ
うに、誤差増幅器４１と、この誤差増幅器４１に接続さ
れた比例積分回路４２とを有して構成されている。誤差
増幅器４１の非反転入力端子は線速度検出装置９に接続
され、反転入力端子は速度指令入力装置１１に接続され
ている。従って、誤差増幅器４１は、線速度検出装置９
からの線速度検出値Ｖｖと速度指令値Ｖｒ２との誤差信
号ΔＶｅ２＝Ｖｖ−Ｖr２を発生する。比例積分回路
（ＰＩ回路）４２は、所定の時定数を有し、誤差増幅器
４１の出力である誤差信号ΔＶe２を比例積分処理して
操作量ｆｄを巻き取り部モータ６に出力する。なお、比
例積分回路４２は、誤差信号ΔＶe２の比例積分値に比
例した周波数値を操作量ｆｄとして出力する。従って、
操作量ｆｄは、線速度検出値の変化に迅速に応答する。

【００３２】給線部インバータ４は、図２に示すよう
に、誤差増幅器３１と、この誤差増幅器３１に接続され
た比例積分回路３２と、この比例積分回路３２及び線速
度検出装置９に接続された演算器３３とを有して構成さ
れている。誤差増幅器３１の非反転入力端子は張力セン
サ８ｂに接続され、反転入力端子はダンサー基準値指令
入力装置１０に接続されている。従って、誤差増幅器３
１は、張力センサ８ｂからの張力検出値Ｖｔとダンサー
基準値Ｖｒ１との誤差信号ΔＶｅ１＝Ｖｔ−Ｖr１を発
生する。比例積分回路（ＰＩ回路）３２は、所定の時定
数を有し、誤差増幅器３１の出力である誤差信号ΔＶe
１を比例積分処理して操作量ｆａを出力する。なお、比
例積分回路３２は、誤差信号ΔＶe１の比例積分値に比
例した周波数値を操作量ｆａとして出力する。

【００３３】演算器３３は、比例積分回路３２からの周
波数値である操作量ｆａと線速度検出装置９からの線速
度検出信号に比例した周波数値である操作量ｆｂとを加
算し、得られた操作量ｆｃを給線部モータ３に出力す
る。操作量ｆｂは、実際の線速度であり、給線部インバ
ータ４の速度指令値として与えられる。

【００３４】張力検出値Ｖｔがダンサー基準値Ｖｒ１よ
りも高い場合には操作量ｆａは正になり、演算器３３か
ら出力される操作量ｆｃは操作量ｆｂよりも大きくな
り、給線部モータ３は加速制御される。一方、張力検出
値Ｖｔがダンサー基準値Ｖｒ１よりも低い場合には操作
量ｆａは負になり、演算器３３から出力される操作量ｆ
ｃは操作量ｆｂよりも小さくなり、給線部モータ３は減
速制御される。

【００３５】次にこのように構成された第１の実施の形
態の長手物体の巻き替え装置の動作を図４を参照しなが
ら説明する。図４はワイヤの巻き取り開始から終了まで
の速度指令値と速度検出値と給線部モータの回転速度と
巻き取りモータの回転速度の変化を示す図である。

【００３６】まず、巻き取り部インバータ７は、速度指
令入力装置１１からの速度指令値と線速度検出装置９か
らの速度検出値との誤差信号の比例積分値に比例した周
波数値を操作量ｆｄとして巻き取り部モータ６に供給し
て、常にワイヤ１の線速度が線速度指令値になるように
する。即ち、ワイヤ１の速度を一定に制御する。

【００３７】このため、図４に示すように、速度指令値
Ｆ１が、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで（巻き替え開始時
間）徐々に上昇し、時刻ｔ１から時刻ｔ２まで一定値Ｆ
１１を保持し、時刻ｔ２から時刻３まで（巻き替え終了
時間）徐々に低下すると、これに伴って、速度検出値Ｆ
２も、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで徐々に上昇し、時刻ｔ
１から時刻ｔ２まで一定値Ｆ２１を保持し、時刻ｔ２か
ら時刻３まで徐々に低下する。

【００３８】また、このとき、巻き取り部モータ６の回
転速度Ｆ４は、給線部モータ３の回転速度Ｆ３に比例し
て時刻ｔ１で所定速度Ｆ４１まで立ち上がり、時刻ｔ１
から、巻き取り部５に対するワイヤ１の巻径の増大に応
じて徐々に低下して時刻ｔ２で所定速度Ｆ４２になる。
なお、時刻１から時刻２において、巻き取り部５の回転
速度を一定値にすると、巻き取り部側のワイヤ１の線速
度は、図７（ｂ）に示すように巻き替え経過時間の経過
と共に徐々に上昇する。このため、実施の形態では、時
刻ｔ１から時刻ｔ２において、ワイヤ１の線速度が一定
値Ｆ２１になるように、巻き取り部モータ６の回転速度
Ｆ４を時刻ｔ１から時刻ｔ２において、徐々に低下させ
るようにする。そして、時刻ｔ２でワイヤ１の巻き取り
を終了させる時には、巻き取り部モータ６の回転速度Ｆ
４を所定速度Ｆ４２から徐々に下げる。

【００３９】一方、給線部側では、給線部インバータ４
は、ダンサー基準値指令入力装置１０からのダンサー基
準値と張力検出装置８からのダンサー位置信号の値との
誤差信号の比例積分値に比例した周波数値を操作量ｆａ
として給線部モータ３に供給して、常にダンサー位置が
ダンサー基準値になるようにする。即ち、ダンサー位置
を一定に制御する。

【００４０】また、給線部インバータ４の演算器３３
は、比例積分回路３２からの周波数値である操作量ｆａ
と線速度検出装置９からの線速度検出信号に比例した周
波数値である操作量ｆｂとを加算し、得られた操作量ｆ
ｃを給線部モータ３に出力する。即ち、給線部インバー
タ４は、ダンサー基準値指令入力装置１０からのダンサ
ー基準値と張力検出装置８からのダンサー位置信号との
誤差信号と、線速度検出装置９からの線速度検出信号
と、に基づいて正弦波交流電圧の出力周波数を決定する
とともに、周波数を変化させるとこの周波数変化に応じ
て電圧を変化する。従って、操作量ｆｃは、張力検出値
Ｖｔの変化及び線速度検出値Ｖｖの変化に迅速に応答す
る。

【００４１】このとき、給線部モータ３の回転速度Ｆ３
は、時刻ｔ１で所定速度Ｆ３１まで立ち上がり、時刻ｔ
１から、給線部２に対するワイヤ１の巻径の減少に応じ
て徐々に上昇して時刻ｔ２で所定速度Ｆ３２になる。な
お、時刻１から時刻２において、給線部２の回転速度を
一定値にすると、給線部側のワイヤ１の線速度は、図７
（ａ）に示すように巻き替え経過時間の経過と共に徐々
に低下する。このため、実施の形態では、時刻ｔ１から
時刻ｔ２において、給線部側でのワイヤ１の線速度が一
定値になるように、給線モータ３の回転速度Ｆ３を時刻
ｔ１から時刻ｔ２において、徐々に上昇させるようにす
る。

【００４２】そして、時刻ｔ２でワイヤ１の巻き取りを
終了させる時には、給線部モータ３の回転速度Ｆ３を所
定速度Ｆ３２から徐々に下げる。

【００４３】このように第１の実施の形態の長手物体の
巻き替え装置によれば、給線部側でダンサー位置の一定
制御を行い、巻き取り部側でワイヤ１の速度一定制御を
行うので、超極細線等の巻き取りにおいて、ワイヤ１の
わずかな張力の変化や線速度の変化があっても、ワイヤ
１の巻きむらや断線を防止することができ、超極細線等
でも安定して巻き替えを行うことができる。

【００４４】また、給線部インバータ４を巻き取り部イ
ンバータ７と連動させるようにした。即ち、給線部イン
バータ４は、巻き取り部インバータ７から実際の線速度
検出値を線速度指令値として入力し、入力した線速度指
令値に連動した回転速度で給線部モータ３を駆動する。
このため、給線部側及び巻き取り部側の各々において、
ワイヤ１の線速度が一定となり、定常中の巻き替え時で
も、巻きむらを防止することができる。

【００４５】また、巻き替え開始時や巻き替え終了時に
は、巻き取り部側の速度指令値が緩やかに上昇・下降す
るため、この速度指令値に従って実際の線速度も緩やか
に上昇・下降する。そして、その実際の線速度を速度指
令値とし、給線部側も巻き取り側に連動して徐々に線速
度が上昇・下降することになる。このため、巻き替え開
始時や巻き替え終了時における給線部２及び巻き取り部
５の回転数の過渡的な変化でも、超極細線等のワイヤ１
の断線を防止することができる。

【００４６】また、張力一定制御及び線速度一定制御を
行い、超極細線等でも安定して巻き替えを行うことがで
きるので、手動操作が不要となる。

【００４７】なお、巻き取り部５と給線部２とを連動さ
せる手法として、（ａ）給線部インバータ４の周波数指
令値のアナログ変換値を巻き取り部インバータ７の周波
数指令値にする手法。（ｂ）巻き取り部インバータ７の
周波数指令値のアナログ変換値を給線部インバータ４の
周波数指令値にする手法がある。

【００４８】（ａ）（ｂ）のどちらの手法も、主となる
インバータの出力周波数を副となるインバータの周波数
指令値とするものであり、線速度一定及びダンサー位置
一定制御を行っている状況では、巻き替え時間の経過と
共に、出力周波数が変化してしまう。この周波数の変化
は、即ち、給線部２や巻き取り部５の回転速度の変化で
あり、図４に示すように、給線部２（給線部モータの回
転速度Ｆ３に対応）では、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの
巻き替え時間の経過と共に徐々に回転数が上昇し、巻き
取り部５（巻き取り部モータの回転速度Ｆ４に対応）で
は、時刻ｔ１から時刻ｔ２までの巻き替え時間の経過と
共に徐々に回転数が下降することになる。ただし、線速
度及び張力は制御されるため、一定値を保持する。

【００４９】このように、巻き替え時間の経過と共に互
いに逆方向に回転数が変化するインバータの周波数指令
では、給線部インバータ４と巻き取り部インバータ７と
を連動することは困難である。そこで、実施の形態で
は、常に一定値で制御されている線速度検出値を用いて
給線部インバータ４を巻き取り部インバータ７と連動さ
せて安定した巻き替えを行うようにしている。

【００５０】また、ダンサー基準値指令入力装置１０
は、図３に示すように、ワイヤ１の巻き替え開始時刻ｔ
１から巻き替え終了時刻ｔ２に向かって、ダンサー基準
値を徐々に低下させるようにしても良い。このようにす
れば、図１のワイヤ１の張力を徐々に低下させる操作量
ｆｃが発生し、ワイヤ１の張力はダンサー基準値に比例
して低下する。巻き替え時間の経過とともに、ワイヤ１
の張力を低下させると、巻きむらの少ない巻き替えを行
うことができる。

【００５１】（第２の実施の形態）図５は第２の実施の
形態に係る長手方向の巻き替え装置を示す構成図であ
る。第２の実施の形態の長手物体の巻き替え装置は、第
１の実施の形態の長手物体の巻き替え装置に対して、線
速度検出装置９及び速度指令入力装置１１を給線部側に
配置し、張力検出装置８及びダンサー基準値指令入力装
置１０を巻き取り部側に配置し、給線部インバータ４ａ
から巻き取り部インバータ７ａに線速度指令信号を出力
したことを特徴とする。なお、図５に示すその他の構成
は、図１に示す第１の実施の形態の長手物体の巻き替え
装置に示す部分と同一であり、同一部分には同一符号を
付し、その詳細は省略する。

【００５２】線速度検出装置９は、ローラ２１とローラ
２３との間に配置され、ローラ２２と共にワイヤ１を圧
接して設けられている。この線速度検出装置９で検出さ
れたパルス信号を線速度検出信号として給線部インバー
タ４ａに出力する。速度指令入力装置１１は、ワイヤ１
の線速度指令値を予め設定入力し、入力された線速度指
令値を給線部インバータ４ａに出力する。

【００５３】給線部インバータ４ａは、給線部モータ３
に接続され、速度指令入力装置１１からの線速度指令値
と線速度検出装置９からの線速度検出信号に相当する例
えば０〜１０Ｖのアナログ変換値との誤差即ち偏差信号
をＰＩ（比例積分）制御し、常にワイヤ１の線速度が線
速度指令値になるように（速度一定制御）、給線部モー
タ３に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を決定する
とともに、周波数を変化させるとこの周波数変化に応じ
て電圧を変化する。

【００５４】張力検出装置８は、ローラ２４とローラ２
５との間に設置されており、ワイヤ１の張力の吸収と張
力を検出し、ダンサー位置信号として０〜１０Ｖのアナ
ログ電圧信号を巻き取り部インバータ７ａへ出力する。
ダンサー基準値指令入力装置１０は、ダンサーの位置を
示すダンサー基準値を設定入力し、入力されたダンサー
基準値を巻き取り部インバータ７ａに出力する。

【００５５】巻き取りインバータ７ａは、巻き取り部モ
ータ６に接続され、ダンサー基準値指令入力装置１０か
らのダンサー基準値と張力検出装置８からのダンサー位
置信号の値との誤差即ち偏差信号によりＰＩ（比例積
分）制御を行い、常にダンサー位置がダンサー基準値に
なるように（ダンサー位置一定制御）、巻き取り部モー
タ６に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を決定する
とともに、周波数を変化させるとこの周波数変化に応じ
て電圧を変化する。

【００５６】次に、給線部インバータ４ａ及び巻き取り
インバータ７ａの各々の詳細な構成を図６を参照して説
明する。

【００５７】給線部インバータ４ａは、図６に示すよう
に、誤差増幅器４１と、この誤差増幅器４１に接続され
た比例積分回路４２とを有して構成されている。誤差増
幅器４１の非反転入力端子は線速度検出装置９に接続さ
れ、反転入力端子は速度指令入力装置１１に接続されて
いる。従って、誤差増幅器４１は、線速度検出装置９か
らの線速度検出値Ｖｖと速度指令値Ｖｒ２との誤差信号
ΔＶｅ２＝Ｖｖ−Ｖr２を発生する。比例積分回路（Ｐ
Ｉ回路）４２は、所定の時定数を有し、誤差増幅器４１
の出力である誤差信号ΔＶe２を比例積分処理して操作
量ｆｄを給線部モータ３に出力する。なお、比例積分回
路４２は、誤差信号ΔＶe２の比例積分値に比例した周
波数値を操作量ｆｄとして出力する。従って、操作量ｆ
ｄは、線速度検出値の変化に迅速に応答する。

【００５８】巻き取り部インバータ７ａは、図６に示す
ように、誤差増幅器３１と、この誤差増幅器３１に接続
された比例積分回路３２と、この比例積分回路３２及び
線速度検出装置９に接続された演算器３３とを有して構
成されている。誤差増幅器３１の非反転入力端子は張力
センサ８ｂに接続され、反転入力端子はダンサー基準値
指令入力装置１０に接続されている。従って、誤差増幅
器３１は、張力センサ８ｂからの張力検出値Ｖｔとダン
サー基準値Ｖｒ１との誤差信号ΔＶｅ１＝Ｖｔ−Ｖr１
を発生する。比例積分回路（ＰＩ回路）３２は、所定の
時定数を有し、誤差増幅器３１の出力である誤差信号Δ
Ｖe１を比例積分処理して操作量ｆａを出力する。な
お、比例積分回路３２は、誤差信号ΔＶe１の比例積分
値に比例した周波数値を操作量ｆａとして出力する。演
算器３３は、比例積分回路３２からの周波数値である操
作量ｆａと線速度検出装置９からの線速度検出信号に比
例した周波数値である操作量ｆｂとを加算し、得られた
操作量ｆｃを巻き取り部モータ６に出力する。

【００５９】次にこのように構成された第２の実施の形
態の長手物体の巻き替え装置の動作を図４を参照しなが
ら説明する。

【００６０】まず、給線部インバータ４ａは、速度指令
入力装置１１からの速度指令値と線速度検出装置９から
の速度検出値との誤差信号の比例積分値に比例した周波
数値を操作量ｆｄとして給線部モータ３に供給して、常
にワイヤ１の線速度が線速度指令値になるようにする。
即ち、ワイヤ１の速度を一定に制御する。

【００６１】このため、図４に示すように、速度指令値
Ｆ１の変化に応じて、速度検出値Ｆ２も変化する。この
とき、給線部モータ３の回転速度Ｆ３は、時刻ｔ１で所
定速度Ｆ３１まで立ち上がり、時刻ｔ１から、給線部２
に対するワイヤ１の巻径の減少に応じて徐々に増大して
時刻ｔ２で所定速度Ｆ３２になる。なお、時刻１から時
刻２において、給線部２の回転速度を一定値にすると、
給線部側のワイヤ１の線速度は、図７（ａ）に示すよう
に巻き替え経過時間の経過と共に徐々に低下する。この
ため、実施の形態では、時刻ｔ１から時刻ｔ２におい
て、ワイヤ１の線速度が一定値Ｆ２１になるように、給
線部モータ３の回転速度Ｆ３を時刻ｔ１から時刻ｔ２に
おいて、徐々に増大させるようにする。そして、時刻ｔ
２でワイヤ１の巻き取りを終了させる時には、給線部モ
ータ３の回転速度Ｆ３を所定速度Ｆ３２から徐々に下げ
る。

【００６２】一方、巻き取り部側では、巻き取り部イン
バータ７ａは、ダンサー基準値指令入力装置１０からの
ダンサー基準値と張力検出装置８からのダンサー位置信
号の値との誤差信号の比例積分値に比例した周波数値を
操作量ｆａとして巻き取り部モータ６に供給して、常に
ダンサー位置がダンサー基準値になるようにする。即
ち、ダンサー位置を一定に制御する。

【００６３】また、巻き取り部インバータ７ａの演算器
３３は、比例積分回路３２からの周波数値である操作量
ｆａと線速度検出装置９からの線速度検出信号に比例し
た周波数値である操作量ｆｂとを加算し、得られた操作
量ｆｃを巻き取り部モータ６に出力する。従って、操作
量ｆｃは、張力検出値Ｖｔの変化及び線速度検出値Ｖｖ
の変化に迅速に応答する。

【００６４】このとき、巻き取り部モータ６の回転速度
Ｆ４は、時刻ｔ１で所定速度Ｆ４１まで立ち上がり、時
刻ｔ１から、巻き取り部５に対するワイヤ１の巻径の増
大に応じて徐々に低下して時刻ｔ２で所定速度Ｆ４２に
なる。なお、時刻１から時刻２において、巻き取り部５
の回転速度を一定値にすると、巻き取り部側のワイヤ１
の線速度は、図７（ｂ）に示すように巻き替え経過時間
の経過と共に徐々に増大する。このため、実施の形態で
は、時刻ｔ１から時刻ｔ２において、巻き取り側でのワ
イヤ１の線速度が一定値になるように、巻き取り部モー
タ６の回転速度Ｆ４を時刻ｔ１から時刻ｔ２において、
徐々に低下させるようにする。そして、時刻ｔ２でワイ
ヤ１の巻き取りを終了させる時には、巻き取り部モータ
６の回転速度Ｆ４を所定速度Ｆ４２から徐々に下げる。

【００６５】このように第２の実施の形態の長手物体の
巻き替え装置によれば、給線部側でワイヤ１の速度一定
制御を行い、巻き取り部側でダンサー位置の一定制御を
行うので、第１の実施の形態の長手物体の巻き替え装置
の効果と同様な効果を得ることができる。

【００６６】（変形例）本発明は、上述の実施の形態の
長手物体の巻き替え装置に限定されるものでなく、例え
ば次の変形例が可能である。

【００６７】（１）比例積分回路の代りに比例回路又は
積分回路を設けても良い。

【００６８】（２）線速度検出装置９は、巻き取り部イ
ンバータ７に線速度検出信号としてパルス信号を出力し
たが、これに代えて、例えば、アナログ電圧信号を出力
しても良い。

【００６９】（３）速度指令入力装置１１は、巻き取り
部インバータ７に線速度指令値としてアナログ電圧信号
を出力したが、これに代えて、例えば、電流値や上位コ
ンピュータからの通信指令を出力しても良い。

【００７０】（４）給線部インバータと巻き取り部イン
バータを互いに連動させる実速度指令信号は、超低速や
極細線等の特殊条件外では省略することができる。この
場合、インバータには周波数指令値を外部より入力す
る。

【００７１】（５）加圧体８ａを図１とは逆にワイヤ１
の上側に配置し、ワイヤ１の張力が大きい時に図２の張
力検出値Ｖｔが大きくなるように張力検出装置８を変形
することができる。この場合には、図２及び図６の演算
器３３をｆｃ＝ｆｂ−ｆａを求める減算器とする。

【００７２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、長手物体の速
度を一定にし且つ張力を一定に制御したので、長手物体
のわずかな張力の変化や線速度の変化があっても、長手
物体の巻きむらや断線を防止することができ、手動操作
を行うことなく、超極細線等でも安定して巻き替えを行
うことができる。

【００７３】請求項２の発明によれば、第１の制御手段
は、他方のモータ側に配置された速度検出手段から入力
した速度検出値に操作量を加算又は減算し、得られた操
作量を一方のモータに供給するので、供給側及び巻き取
り側の各々において長手物体の速度が一定となり、定常
中の巻き替え時でも巻きむらを防止することができる。

【００７４】請求項３の発明によれば、第１の制御手段
及び第２の制御手段の各々が、長手物体の巻き替え時間
の経過と共に、長手物体の速度が一定となるように操作
量を変化させるので、供給側及び巻き取り側の各々にお
いて長手物体の速度が一定となり、長手物体の巻きむら
や断線等を防止することができる。

【００７５】請求項４の発明によれば、張力が徐々に高
くなるように制御されるので、巻きむらの少ない巻き替
えを行うことができる。

【００７６】請求項５の発明によれば、加圧体と案内手
段とセンサとを用いた簡単な構成で、張力調整と張力検
出とを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る長手物体の巻き替え装
置を示す構成図である。

【図２】第１の実施の形態に係る長手物体の巻き替え装
置に設けられた給線部インバータ及び巻き取り部インバ
ータの詳細な構成図である。

【図３】ダンサー基準値の変化を示す図である。

【図４】ワイヤの巻き取り開始から終了までの速度指令
値と速度検出値と給線部モータの回転速度と巻き取りモ
ータの回転速度の変化を示す図である。

【図５】第２の実施の形態に係る長手方向の巻き替え装
置を示す構成図である。

【図６】第２の実施の形態に係る長手物体の巻き替え装
置に設けられた給線部インバータ及び巻き取り部インバ
ータの詳細な構成図である。

【図７】巻き替え経過時間に対する給線部側のワイヤの
線速度の変化及び巻き取り部側のワイヤの線速度の変化
を示す図である。

【符号の説明】

１ワイヤ２給線部３給線部モータ４給線部インバータ５巻き取り部６巻き取り部モータ７巻き取り部インバータ８張力検出装置８ｂ張力センサ９線速度検出装置１０ダンサー基準値指令入力装置１１速度指令入力装置２１〜２５ローラ３１，４１誤差増幅器３２，４２比例積分回路３３演算器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】線状又は帯状の長手物体を供給する供給
側回転体と、前記供給側回転体を回転するための供給モータと、前記長手物体を巻き取る巻き取り側回転体と、前記巻き取り回転体を回転するための巻き取りモータ
と、前記長手物体に加わる張力を検出する張力検出手段と、前記長手物体の速度を検出する速度検出手段と、前記張力検出手段で検出された張力検出値と張力基準値
との差に基づき前記長手物体の張力を前記張力基準値に
保持するための操作量を作成して前記供給モータ及び前
記巻き取りモータの一方のモータに供給する第１の制御
手段と、前記速度検出手段で検出された速度検出値と速度基準値
との差に基づき前記長手物体の速度を前記速度基準値に
保持するための操作量を作成して前記供給モータ及び前
記巻き取りモータの他方のモータに供給する第２の制御
手段と、を有することを特徴とする長手物体の巻き替え
装置。
【請求項２】前記張力検出手段は、前記一方のモータ
側に配置され、前記速度検出手段は、前記他方のモータ
側に配置され、前記第１の制御手段は、前記速度検出手
段で検出された速度検出値を入力し、入力された速度検
出値に前記操作量を加算又は減算し、得られた操作量を
前記一方のモータに供給することを特徴とする請求項１
記載の長手物体の巻き替え装置。
【請求項３】前記第１の制御手段及び第２の制御手段
の各々は、前記長手物体の巻き替え時間の経過と共に、
前記長手物体の速度が一定となるように前記操作量を変
化させることを特徴とする請求項２記載の長手物体の巻
き替え装置。
【請求項４】前記張力基準値を入力する張力基準値入
力手段を有し、前記張力基準値入力手段は、前記長手物
体の巻き替え時間の経過と共に、張力が徐々に大きくな
るように前記張力基準値を徐々に変化させることを特徴
とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の長手
物体の巻き替え装置。
【請求項５】前記張力検出手段は、前記供給側回転体
と前記巻取り側回転体との間で前記長手物体に接触して
前記長手物体に張力を付与する加圧体と、前記加圧体を
鉛直方向に移動自在に案内する案内手段と、前記加圧体
の鉛直方向の位置に基づいて検知された張力検出信号を
出力するセンサとを有することを特徴とする請求項１乃
至請求項４のいずれか１項記載の長手物体の巻き替え装
置。