JP3826780B2 - 長手物体の巻き替え装置 - Google Patents
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Description
【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、回転自在に構成され、巻き替え開始時には満巻きされた状態にある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、前記長手物体の線速度を検出する線速度検出手段と、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誤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に供給する第１の制御手段と、前記線速度検出手段で検出された線速度検出値と線速度基準値との誤差に基づき前記長手物体の線速度を前記線速度基準値に保持するための操作量を作成して前記巻き取りモータに供給する第２の制御手段とを有し、前記張力検出手段は、前記供給モータ側に配置され、前記線速度検出手段は、前記巻き取り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線速度検出値を入力し、入力された線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供給モータに供給し、前記長手物体の巻き替え時間の経過と共に、前記供給側回転体側での前記長手物体の線速度が一定となるように前記供給モータの回転速度を変化させ、前記第２の制御手段は、前記長手物体の巻き替え時間の経過と共に、前記巻き取り側回転体側での前記長手物体の線速度が一定となるように前記巻き取りモータの回転速度を変化させ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誤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供給モータに供給して、張力一定制御を行う。また、第２の制御手段が線速度検出手段で検出された線速度検出値と線速度基準値との誤差に基づき長手物体の線速度を線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、長手物体の線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。また、第１の制御手段は、巻き取りモータ側に配置された線速度検出手段から入力した線速度検出値に操作量を加算又は減算し、得られた操作量を供給モータに供給する。即ち、得られた操作量の内の、線速度検出値に相当する操作量が供給モータに供給されるので、線速度検出値に連動した回転速度で供給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。また、第１の制御手段は、長手物体の巻き替え時間の経過と共に、供給側回転体側での長手物体の線速度が一定となるように供給モータの回転速度を変化させ、第２の制御手段は、長手物体の巻き替え時間の経過と共に、巻き取り側回転体側での長手物体の線速度が一定となるように巻き取りモータの回転速度を変化させるので、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。
【００１１】
請求項２の発明は、回転自在に構成され、巻き替え開始時には満巻きされた状態にある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、前記長手物体の線速度を検出する線速度検出手段と、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誤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巻き取りモータに供給する第１の制御手段と、前記線速度検出手段で検出された線速度検出値と線速度基準値との誤差に基づき前記長手物体の線速度を前記線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に供給する第２の制御手段とを有し、前記張力検出手段は、前記巻き取りモータ側に配置され、前記線速度検出手段は、前記供給モータ側に配置され、前記第１の制御手段は、前記線速度検出手段で検出された線速度検出値を入力し、入力された線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巻き取りモータに供給し、前記長手物体の巻き替え時間の経過と共に、前記巻き取り側回転体側での前記長手物体の線速度が一定となるように前記巻き取りモータの回転速度を変化させ、前記第２の制御手段は、前記長手物体の巻き替え時間の経過と共に、前記供給側回転体側での前記長手物体の線速度が一定となるように前記供給モータの回転速度を変化させることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果と同様な効果が得られる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項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、張力が徐々に小さ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。
【００１４】
請求項３の発明によれば、張力が徐々に小さ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。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項３記載の長手物体の巻き替え装置において、前記第１の制御手段は、前記張力検出手段の前記張力検出値と前記張力基準値との前記誤差を増幅する第１の誤差増幅器と、前記第１の誤差増幅器からの前記誤差を比例積分処理して得られた第１操作量を出力する第１の比例積分回路と、前記第１の比例積分回路からの前記第１操作量と前記線速度検出手段からの線速度検出値に比例した第２操作量とを加算又は減算して得られた第３操作量を前記供給モータに出力する演算器とを有し、前記第２の制御手段は、前記線速度検出手段からの前記線速度検出値と前記線速度基準値との前記誤差を増幅する第２の誤差増幅器と、前記第２の誤差増幅器からの前記誤差を比例積分処理して得られた第４操作量を前記巻き取りモータに供給する第２の比例積分回路とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明によれば、第１の誤差増幅器が張力検出手段の張力検出値と張力基準値との誤差を増幅し、第１の比例積分回路が第１の誤差増幅器からの誤差を比例積分処理して第１操作量を得て、演算器が第１の比例積分回路からの第１操作量と線速度検出手段からの線速度検出値に比例した第２操作量とを加算又は減算して得られた第３操作量を供給モータに出力し、第２の誤差増幅器が線速度検出手段からの線速度検出値と線速度基準値との誤差を増幅し、第２の比例積分回路が第２の誤差増幅器からの誤差を比例積分処理して得られた第４操作量を巻き取り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。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項２又は請求項３記載の長手物体の巻き替え装置において、前記第１の制御手段は、前記張力検出手段の前記張力検出値と前記張力基準値との前記誤差を増幅する第１の誤差増幅器と、前記第１の誤差増幅器からの前記誤差を比例積分処理して得られた第１操作量を出力する第１の比例積分回路と、前記第１の比例積分回路からの前記第１操作量と前記線速度検出手段からの線速度検出値に比例した第２操作量とを加算又は減算して得られた第３操作量を前記巻き取りモータに出力する演算器とを有し、前記第２の制御手段は、前記線速度検出手段からの前記線速度検出値と前記線速度基準値との前記誤差を増幅する第２の誤差増幅器と、前記第２の誤差増幅器からの前記誤差を比例積分処理して得られた第４操作量を前記供給モータに供給する第２の比例積分回路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、請求項４の発明の効果と同様の効果が得られる。
【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２８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６ａ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ΔＶe１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ｆｃ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Ｆ１１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Ｆ２も、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで徐々に上昇し、時刻ｔ１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Ｆ４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ｆｃ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ｔ１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２５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（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ｆｄ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ΔＶe１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。
【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、長手物体の線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。また、第１の制御手段は、巻き取りモータ側に配置された線速度検出手段から入力した線速度検出値に操作量を加算又は減算し、得られた操作量を供給モータに供給する。即ち、得られた操作量の内の、線速度検出値に相当する操作量が供給モータに供給されるので、線速度検出値に連動した回転速度で供給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。また、第１の制御手段は、長手物体の巻き替え時間の経過と共に、供給側回転体側での長手物体の線速度が一定となるように供給モータの回転速度を変化させ、第２の制御手段は、長手物体の巻き替え時間の経過と共に、巻き取り側回転体側での長手物体の線速度が一定となるように巻き取りモータの回転速度を変化させるので、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。
【００７３】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果と同様な効果が得られる。
【００７４】
請求項３の発明によれば、張力が徐々に小さ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。
【００７５】
請求項４の発明によれば、第１の誤差増幅器が張力検出手段の張力検出値と張力基準値との誤差を増幅し、第１の比例積分回路が第１の誤差増幅器からの誤差を比例積分処理して第１操作量を得て、演算器が第１の比例積分回路からの第１操作量と線速度検出手段からの線速度検出値に比例した第２操作量とを加算又は減算して得られた第３操作量を供給モータに出力し、第２の誤差増幅器が線速度検出手段からの線速度検出値と線速度基準値との誤差を増幅し、第２の比例積分回路が第２の誤差増幅器からの誤差を比例積分処理して得られた第４操作量を巻き取り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。
【００７６】
請求項５の発明によれば、請求項４の発明の効果と同様な効果が得られる。
【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
【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、回転自在に構成され、巻き替え開始時には満巻きされた状態にある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、前記長手物体の線速度を検出する線速度検出手段と、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誤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に供給する第１の制御手段と、前記線速度検出手段で検出された線速度検出値と線速度基準値との誤差に基づき前記長手物体の線速度を前記線速度基準値に保持するための操作量を作成して前記巻き取りモータに供給する第２の制御手段とを有し、前記張力検出手段は、前記供給モータ側に配置され、前記線速度検出手段は、前記巻き取り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線速度検出値を入力し、入力された線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供給モータに供給し、前記長手物体の巻き替え時間の経過と共に、前記供給側回転体側での前記長手物体の線速度が一定となるように前記供給モータの回転速度を変化させ、前記第２の制御手段は、前記長手物体の巻き替え時間の経過と共に、前記巻き取り側回転体側での前記長手物体の線速度が一定となるように前記巻き取りモータの回転速度を変化させ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誤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供給モータに供給して、張力一定制御を行う。また、第２の制御手段が線速度検出手段で検出された線速度検出値と線速度基準値との誤差に基づき長手物体の線速度を線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、長手物体の線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。また、第１の制御手段は、巻き取りモータ側に配置された線速度検出手段から入力した線速度検出値に操作量を加算又は減算し、得られた操作量を供給モータに供給する。即ち、得られた操作量の内の、線速度検出値に相当する操作量が供給モータに供給されるので、線速度検出値に連動した回転速度で供給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。また、第１の制御手段は、長手物体の巻き替え時間の経過と共に、供給側回転体側での長手物体の線速度が一定となるように供給モータの回転速度を変化させ、第２の制御手段は、長手物体の巻き替え時間の経過と共に、巻き取り側回転体側での長手物体の線速度が一定となるように巻き取りモータの回転速度を変化させるので、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。
【００１１】
請求項２の発明は、回転自在に構成され、巻き替え開始時には満巻きされた状態にある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、前記長手物体の線速度を検出する線速度検出手段と、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誤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巻き取りモータに供給する第１の制御手段と、前記線速度検出手段で検出された線速度検出値と線速度基準値との誤差に基づき前記長手物体の線速度を前記線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に供給する第２の制御手段とを有し、前記張力検出手段は、前記巻き取りモータ側に配置され、前記線速度検出手段は、前記供給モータ側に配置され、前記第１の制御手段は、前記線速度検出手段で検出された線速度検出値を入力し、入力された線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巻き取りモータに供給し、前記長手物体の巻き替え時間の経過と共に、前記巻き取り側回転体側での前記長手物体の線速度が一定となるように前記巻き取りモータの回転速度を変化させ、前記第２の制御手段は、前記長手物体の巻き替え時間の経過と共に、前記供給側回転体側での前記長手物体の線速度が一定となるように前記供給モータの回転速度を変化させることを特徴とする。
【００１２】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果と同様な効果が得られる。
【００１３】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項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、張力が徐々に小さ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。
【００１４】
請求項３の発明によれば、張力が徐々に小さ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。
【００１５】
請求項４の発明は、請求項１又は請求項３記載の長手物体の巻き替え装置において、前記第１の制御手段は、前記張力検出手段の前記張力検出値と前記張力基準値との前記誤差を増幅する第１の誤差増幅器と、前記第１の誤差増幅器からの前記誤差を比例積分処理して得られた第１操作量を出力する第１の比例積分回路と、前記第１の比例積分回路からの前記第１操作量と前記線速度検出手段からの線速度検出値に比例した第２操作量とを加算又は減算して得られた第３操作量を前記供給モータに出力する演算器とを有し、前記第２の制御手段は、前記線速度検出手段からの前記線速度検出値と前記線速度基準値との前記誤差を増幅する第２の誤差増幅器と、前記第２の誤差増幅器からの前記誤差を比例積分処理して得られた第４操作量を前記巻き取りモータに供給する第２の比例積分回路とを有することを特徴とする。
【００１６】
請求項４の発明によれば、第１の誤差増幅器が張力検出手段の張力検出値と張力基準値との誤差を増幅し、第１の比例積分回路が第１の誤差増幅器からの誤差を比例積分処理して第１操作量を得て、演算器が第１の比例積分回路からの第１操作量と線速度検出手段からの線速度検出値に比例した第２操作量とを加算又は減算して得られた第３操作量を供給モータに出力し、第２の誤差増幅器が線速度検出手段からの線速度検出値と線速度基準値との誤差を増幅し、第２の比例積分回路が第２の誤差増幅器からの誤差を比例積分処理して得られた第４操作量を巻き取り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。
【００１７】
請求項５の発明は、請求項２又は請求項３記載の長手物体の巻き替え装置において、前記第１の制御手段は、前記張力検出手段の前記張力検出値と前記張力基準値との前記誤差を増幅する第１の誤差増幅器と、前記第１の誤差増幅器からの前記誤差を比例積分処理して得られた第１操作量を出力する第１の比例積分回路と、前記第１の比例積分回路からの前記第１操作量と前記線速度検出手段からの線速度検出値に比例した第２操作量とを加算又は減算して得られた第３操作量を前記巻き取りモータに出力する演算器とを有し、前記第２の制御手段は、前記線速度検出手段からの前記線速度検出値と前記線速度基準値との前記誤差を増幅する第２の誤差増幅器と、前記第２の誤差増幅器からの前記誤差を比例積分処理して得られた第４操作量を前記供給モータに供給する第２の比例積分回路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、請求項４の発明の効果と同様の効果が得られる。
【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２８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６ａ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ΔＶe１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ｆｃ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Ｆ１１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Ｆ２も、時刻ｔ０から時刻ｔ１まで徐々に上昇し、時刻ｔ１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Ｆ４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ｆｃ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ｔ１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２５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（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ｆｄ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ΔＶe１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。
【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、長手物体の線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。また、第１の制御手段は、巻き取りモータ側に配置された線速度検出手段から入力した線速度検出値に操作量を加算又は減算し、得られた操作量を供給モータに供給する。即ち、得られた操作量の内の、線速度検出値に相当する操作量が供給モータに供給されるので、線速度検出値に連動した回転速度で供給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。また、第１の制御手段は、長手物体の巻き替え時間の経過と共に、供給側回転体側での長手物体の線速度が一定となるように供給モータの回転速度を変化させ、第２の制御手段は、長手物体の巻き替え時間の経過と共に、巻き取り側回転体側での長手物体の線速度が一定となるように巻き取りモータの回転速度を変化させるので、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。
【００７３】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果と同様な効果が得られる。
【００７４】
請求項３の発明によれば、張力が徐々に小さ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。
【００７５】
請求項４の発明によれば、第１の誤差増幅器が張力検出手段の張力検出値と張力基準値との誤差を増幅し、第１の比例積分回路が第１の誤差増幅器からの誤差を比例積分処理して第１操作量を得て、演算器が第１の比例積分回路からの第１操作量と線速度検出手段からの線速度検出値に比例した第２操作量とを加算又は減算して得られた第３操作量を供給モータに出力し、第２の誤差増幅器が線速度検出手段からの線速度検出値と線速度基準値との誤差を増幅し、第２の比例積分回路が第２の誤差増幅器からの誤差を比例積分処理して得られた第４操作量を巻き取り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。
【００７６】
請求項５の発明によれば、請求項４の発明の効果と同様な効果が得られる。
【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 (5)
- 回転自在に構成され、巻き替え開始時には満巻きされた状態にある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、
前記長手物体の線速度を検出する線速度検出手段と、
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誤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に供給する第１の制御手段と、
前記線速度検出手段で検出された線速度検出値と線速度基準値との誤差に基づき前記長手物体の線速度を前記線速度基準値に保持するための操作量を作成して前記巻き取りモータに供給する第２の制御手段と、
を有し、
前記張力検出手段は、前記供給モータ側に配置され、前記線速度検出手段は、前記巻き取りモータ側に配置され、前記第１の制御手段は、前記線速度検出手段で検出された線速度検出値を入力し、入力された線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供給モータに供給し、前記長手物体の巻き替え時間の経過と共に、前記供給側回転体側での前記長手物体の線速度が一定となるように前記供給モータの回転速度を変化させ、前記第２の制御手段は、前記長手物体の巻き替え時間の経過と共に、前記巻き取り側回転体側での前記長手物体の線速度が一定となるように前記巻き取りモータの回転速度を変化させることを特徴とする長手物体の巻き替え装置。 - 回転自在に構成され、巻き替え開始時には満巻きされた状態にある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、
前記長手物体の線速度を検出する線速度検出手段と、
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誤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巻き取りモータに供給する第１の制御手段と、
前記線速度検出手段で検出された線速度検出値と線速度基準値との誤差に基づき前記長手物体の線速度を前記線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に供給する第２の制御手段と、
を有し、
前記張力検出手段は、前記巻き取りモータ側に配置され、前記線速度検出手段は、前記供給モータ側に配置され、前記第１の制御手段は、前記線速度検出手段で検出された線速度検出値を入力し、入力された線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巻き取りモータに供給し、前記長手物体の巻き替え時間の経過と共に、前記巻き取り側回転体側での前記長手物体の線速度が一定となるように前記巻き取りモータの回転速度を変化させ、前記第２の制御手段は、前記長手物体の巻き替え時間の経過と共に、前記供給側回転体側での前記長手物体の線速度が一定となるように前記供給モータの回転速度を変化させることを特徴とする長手物体の巻き替え装置。 - 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、張力が徐々に小さ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又は請求項２記載の長手物体の巻き替え装置。
- 前記第１の制御手段は、前記張力検出手段の前記張力検出値と前記張 力基準値との前記誤差を増幅する第１の誤差増幅器と、前記第１の誤差増幅器からの前記誤差を比例積分処理して得られた第１操作量を出力する第１の比例積分回路と、前記第１の比例積分回路からの前記第１操作量と前記線速度検出手段からの線速度検出値に比例した第２操作量とを加算又は減算して得られた第３操作量を前記供給モータに出力する演算器とを有し、
前記第２の制御手段は、前記線速度検出手段からの前記線速度検出値と前記線速度基準値との前記誤差を増幅する第２の誤差増幅器と、前記第２の誤差増幅器からの前記誤差を比例積分処理して得られた第４操作量を前記巻き取りモータに供給する第２の比例積分回路とを有することを特徴とする請求項１又は請求項３記載の長手物体の巻き替え装置。 - 前記第１の制御手段は、前記張力検出手段の前記張力検出値と前記張力基準値との前記誤差を増幅する第１の誤差増幅器と、前記第１の誤差増幅器からの前記誤差を比例積分処理して得られた第１操作量を出力する第１の比例積分回路と、前記第１の比例積分回路からの前記第１操作量と前記線速度検出手段からの線速度検出値に比例した第２操作量とを加算又は減算して得られた第３操作量を前記巻き取りモータに出力する演算器とを有し、
前記第２の制御手段は、前記線速度検出手段からの前記線速度検出値と前記線速度基準値との前記誤差を増幅する第２の誤差増幅器と、前記第２の誤差増幅器からの前記誤差を比例積分処理して得られた第４操作量を前記供給モータに供給する第２の比例積分回路とを有することを特徴とする請求項２又は請求項３記載の長手物体の巻き替え装置。
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