JP2002265151A - 長手物体の巻き取り装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ワイヤ等の長手物体を簡単な構成で安定的に
巻き取ることが困難であった。 【解決手段】 キャプスタン３によってワイヤ１を所定
速度で送り出し、巻枠８をモータ９で回転してワイヤ１
を巻枠８に巻き取る。ダンサー兼張力検出器７を設け
る。張力を一定に保つためのサーボループを設ける。ワ
イヤの張力の変動範囲を判定し、張力の変動が大きくな
った時にサーボループの時定数を小さくする。

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取り装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】伸線機、撚り線機等におけるワイヤを巻
き取り装置は、例えば特公平７−１２８８４号公報に開
示されているように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（巻枠）と、供給
側回転体を駆動するモ−タと、巻き取り側回転体を駆動
するためのモ−タと、張力調整及び張力検出機能を有す
るダンサ−（dancer）とを備えている。巻き取り側のモ
−タは、供給側モ−タの回転情報に基づいた速度指令に
基づいて制御される。また、ワイヤの張力を一定に保つ
ために、ダンサ−から得られた張力検出信号とダンサ−
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、これによって、速度指令を補正する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記公報に開示されて
いる方式を採用すると、理想的には一定張力でワイヤを
巻き取ることができる。しかし、巻枠に対するワイヤの
巻きむらが大きくなった時、又は巻き取り開始時や巻き
取り終了時の過渡的駆動時においてダンサ−が大きく変
位し、巻き取りを安定的に継続できない場合がある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、長手物体の巻き
取りを比較的簡単な構成で安定的に進めることができる
巻取り装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決し、上記
目的を達成するための本発明は、線状又は帯状の長手物
体を供給側回転体を使用して供給するための長手物体供
給手段と、前記長手物体を巻き取るための巻き取り回転
体と、前記巻き取り回転体を回転するための巻き取り側
モ−タと、前記長手物体の張力を検出するための張力検
出手段と、前記巻き取り側モ−タを制御するために前記
張力検出手段に接続された制御手段と、前記制御手段と
前記巻き取り側モ−タとの間に接続された駆動手段とか
ら成り、 前記制御手段は、張力の基準値を示す張力基
準値発生手段と、前記張力検出手段で検出された張力の
検出値と前記張力の基準値との差を示す誤差信号を形成
する誤差信号形成手段と、前記張力検出値が前記張力の
基準値よりも所定値だけ小さい第１の張力値と前記張力
の基準値よりも所定置だけ大きい第２の張力値との間に
あるか否かを判定する張力レベル判定手段と、前記誤差
信号形成手段の出力に基づいて前記長手物体の張力を前
記基準値に保つための操作量を作成して前記駆動装置に
供給するものであって、前記張力レベル判定手段の出力
が前記第１の張力値と前記第２の張力値との間にあるこ
とを示していることに応答して第１の時定数となり、前
記張力レベル判定手段の出力が前記第１の張力値と前記
第２の張力値との間にないことを示していることに応答
して前記第１の時定数よりも小さい第２の時定数となる
ように形成されている操作量作成手段とを有しているこ
とを特徴とする巻き取り装置に係わるものである。

【０００６】なお、請求項２に示すように、前記制御手
段は、更に、前記張力検出値が、前記第１の張力値より
も小さく設定された第３の張力値よりも小さいか否かを
判定する手段と、前記張力検出値が前記第２の張力値よ
りも大きく設定された第４の張力値よりも大きいか否か
を判定する手段と、前記張力検出値が前記第３の張力値
よりも小さいことを示す判定結果が得られた時には、張
力を高めるための一定の操作量を発生し、前記張力検出
値が前記第４の張力値よりも大きいことを示す判定結果
が得られた時には張力を低めるための一定の操作量を発
生する手段とを有していることが望ましい。また、請求
項３に示すように、更に、前記巻き取り側モ−タの速度
指令値を供給する手段と、前記操作量作成手段（３３）
で形成された操作量に前記速度指令値を加算又は減算す
る演算器（３５）とを有していることが望ましい。ま
た、請求項４に示すように、前記速度指令値を供給する
手段は、前記供給側回転体の回転に同期した速度指令値
を発生するものであることが望ましい。また、請求項５
に示すように、前記張力基準値発生手段は、巻き取り時
間の経過と共に、張力が徐々に大きくなるように前記張
力の基準値を徐々に変化させるように構成することがで
きる。また、請求項６に示すように、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から成ることが
望ましい。

【０００７】

【発明の効果】各請求項の発明によれば、張力基準値に
対する張力検出値の偏差が第１の張力値と第２の張力値
との間に収まらない時には、時定数が小さい値に切換え
られる。これにより、サ−ボの応答速度が速くなり、張
力を第１及び第２の張力値の間に迅速に戻すことが可能
になり、長手物体の切断が防止される。また、張力の異
常変動による巻き取り側モ−タの過電流や過電圧を防止
することができる。また、請求項２の発明によれば、張
力検出値が第３の張力値よりも小さくなった時、及び張
力検出値が第４の張力値よりも大きくなった時には、操
作量が一定値に固定される。このため、長手物体が切断
した時等の異常時において操作量の大幅な変動が発生せ
ず、巻き取りモ−タの過電流、過電圧を防止することが
できる。また、請求項３の発明によれば、張力検出値に
よるフィ−ドバック制御と速度指令による制御との両方
で巻き取り側モ−タを制御できるので、制御の安定性を
向上又は多様化を図ることができる。また、請求項４の
発明によれば、供給側回転体と巻き取り側回転体とを同
期させて安定的な巻き取りを行うことができる。また、
請求項５の発明によれば、張力が徐々に高くなるように
制御されるために、巻き緩みの少ない巻き取りを行うこ
とができる。また、請求項６の発明によれば、張力調整
と張力検出とを簡単な構成で達成することができる。

【０００８】

【実施形態】次に、図１〜図７を参照して本発明の実施
形態を説明する。

【０００９】

【第１の実施形態】図１に示す本発明の第１の実施形態
に従う伸線機における巻き取り装置は、長手物体として
の金属ワイヤ１と、このワイヤ１を供給するための供給
側の巻枠２と、供給側回転体としてのキャプスタン３
と、キャプスタン３に結合されたモータ４と、このモー
タ４の駆動装置としてのインバータ５と、ダイス部即ち
伸線部６と、ダンサー兼張力検出器７と、巻き取り側回
転体としての巻枠８と、巻き取り側巻枠８に結合された
巻き取り側モータ９と、このモータ９の駆動装置として
のインバータ１０と、ワイヤ１の通路に配置された複数
のローラ１１〜１８と、トラバーサ１９と、供給側イン
バータ５の制御手段２０と、巻き取り側インバータ１０
の制御手段２１とを備えている。

【００１０】ワイヤ１は、伸線部６よりも供給側で例え
ば直径１ｃｍの大径スチールワイヤ１ａであり、伸線部
６よりも巻き取り側で直径１ｍｍの小径スチールワイヤ
１ｂである。ワイヤ１が巻き回された供給側巻枠２は、
回転自在に支持され、必要に応じて供給側モータ（図示
せず）によってワイヤ１を送り出すように回転される。
キャプスタン３はモータ４によって駆動され、ワイヤ１
を送り出す。キャプスタン３によってワイヤ１を供給側
巻枠２から引き出し且つこれを送り出すために、ワイヤ
１をキャプスタン３にα状に巻き付けるか、又は点線で
示すピンチローラ３ａにワイヤ１を介してキャプスタン
３を転接させる。モータ４は例えば誘導電動機等の交流
モータである。この具体例では、キャプスタン３とモー
タ４とインバータ５でワイヤ１の供給手段が構成されて
いる。

【００１１】モータ４に接続されたインバータ５は、直
流電源５ａの直流電圧を例えば５０Ｈｚの正弦波交流電
圧に変換するものである。キャプスタン３を定速回転さ
せると、ワイヤ１は一定線速度で送り出される。供給側
インバータ制御手段２０はインバータ５の周波数を制御
するための周波数指令ｆｏを発生するものであり、ワイ
ヤ１の巻き取り開始時にはインバータ５の出力周波数を
徐々に高め、定常巻き取り時にはインバータ５の出力周
波数を一定に保ち、巻き取り終了時にはインバータ５の
出力周波数を徐々に低下させるようにインバータ５を制
御する。モータ４の回転速度はインバータ５の出力周波
数に比例する。この具体例では供給側インバータ制御手
段２０がライン２２によって巻き取り側インバータ制御
手段２１に接続されている。このライン２２は巻き取り
側モータ９の速度指令値供給手段として機能する。

【００１２】伸線部６は一般にダイス部と呼ばれる周知
のものであり、大径ワイヤ１ａを小径ワイヤ１ｂに加工
する。この伸線部６は供給側巻枠２とキャプスタン３と
の間に配置されている。

【００１３】ダンサー兼張力検出器７は、ワイヤ１ｂに
接触しているダンサ−としての円柱状の加圧体７ａと、
この加圧体７ａの鉛直方向の位置を電気信号に変換する
張力センサ７ｂと、案内手段７ｃと、引張りばね７ｄと
からなり、キャプスタン３と巻き取り側巻枠８との間に
配置されている。なお、ワイヤ１ｂは、対のロ−ラ１
６、１７間において逆Ｕ字状に屈曲され、加圧体７ａの
上側に接触している。加圧体７ａの軸は、案内手段７ｃ
としての支持板２３の鉛直方向に伸びるスリット２４に
挿入されているので、加圧体７ａはスリット２４の範囲
において上下動可能である。ワイヤ１ｂに張力を与える
ために、加圧体７ａは引張りばね７ｄによって常に上方
向に偏倚されている。ワイヤ１ｂの張力が強くなると、
ダンサー即ち加圧体７ａは下方に移動し、逆に張力が弱
くなると、加圧体７ａ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２４の中間に加圧体７ａが
位置するようにばね７ｄの強さが調整されている。

【００１４】加圧体７ａに連動する位置センサとも呼ぶ
ことができる張力センサ７ｂは図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２
７とから成り、加圧体７ａ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７ａの位置に比例して変位し、図３に示す周期の
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図３
（Ａ）で破線で示す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１ｂの張力に反比例した値を有し、ワイヤ１ｂの張力
が大きくなるに従って張力検出値Ｖｔが低下する。ロー
パスフィルタ２７の時定数は制御遅れを小さくするため
に例えば２０〜３０ｍｓのよに極めて短く設定される。

【００１５】巻き取り側巻枠８は、半径Ｒの円柱状巻き
付け部分を有し、回転自在に支持されている。巻枠８に
結合されたモータ９は例えば誘導電動機等の交流モータ
であり、インバータ１０に接続されている。モータ駆動
装置としてのインバータ１０は直流電源１０ａの直流電
圧を交流電圧に変換するものであって、モータ９に供給
する交流電圧の周波数を変えることができるように構成
されている。巻き取り側巻枠８の近くに周知のトラバー
サ（traverser）１９が配置されている。トラバーサ１
９は巻枠８にワイヤ１ｂを均等に巻くために巻枠８の軸
方向における一方の端から他方の端及びこの逆にワイヤ
１ｂを移動させるものである。

【００１６】インバータ１０に接続された制御手段２１
は、インバータ１０の出力電圧と周波数を制御してモー
タ９及び巻枠８の回転速度を制御するものであり、速度
指令値供給手段としてのライン２２と張力センサ７ｂと
に接続されている。この制御手段２１は、供給側インバ
ータ５に同期したライン２２の速度指令ｆ0 と張力セン
サ７ｂから得られる張力検出値Ｖt とに基づいてインバ
ータ１０の出力周波数ｆ10 を決定する。

【００１７】巻き取り側制御手段２１は、図２に概略的
に示すように、張力基準値発生手段としての基準電圧源
３０と、誤差信号又は偏差信号形成手段としての誤差増
幅器３１と、張力レベル判定手段３２と、補正値作成手
段とも呼ぶことができる操作量作成手段３３と、係数乗
算器３４と、演算器３５とから成る。

【００１８】基準電圧源３０は、加圧体７ａの中心位置
又はホームポジションに一致している張力基準値を示す
基準電圧Ｖr を発生する。誤差増幅器３１の一方の入力
端子は張力センサ７ｂに接続され、他方の入力端子は基
準電圧源３０に接続されている。従って、誤差増幅器３
１は、張力検出値Ｖt と基準電圧Ｖr との誤差信号ΔＶ
t ＝Ｖt −Ｖr を発生する。

【００１９】張力レベル判定手段３２は図３（Ａ）に示
す張力検出値Ｖt と第１、第２、第３及び第４の張力値
Ｖt1、Ｖt2、Ｖt3、Ｖt4との関係を判定するものであっ
て、第１、第２、第３及び第４のコンパレータ３６、３
７、３８、３９と、第１、第２、第３及び第４の張力値
発生手段としての第１、第２、第３及び第４の比較基準
電圧源４０、４１、４２、４３と、ＡＮＤゲート４４
と、第１及び第２のＮＯＴ回路４５、４６とから成る。
第１、第２及び第４のコンパレータ３６、３７、３９の
正入力端子と第３のコンバータ３８の負入力端子は誤差
増幅器３１に接続されている。第１の比較基準電圧源４
０は、図３（Ａ）のＶt1−Ｖr ＝−Ｖ1 に相当する第１
の比較基準電圧を発生する。第１のコンパレータ３６の
負入力端子は第１の比較基準電圧源４０に接続されてい
るので、第１のコンパレータ３６は第１の比較基準電圧
−Ｖ1 よりも誤差信号ΔＶt が高い時に高レベルの出力
を発生し、逆にΔＶt が−Ｖ1 よりも低い時に低レベル
の出力を発生する。同様に第２、第３及び第４の比較基
準電圧源４１、４２、４３はＶt2−Ｖr ＝＋Ｖ1 、Ｖt3
−Ｖr ＝−Ｖ2 、Ｖt4−Ｖr ＝＋Ｖ2 に相当する第２、
第３及び第４の比較基準電圧を発生する。第２及び第４
のコンパレータ３７、３９の負入力端子は第２及び第４
の比較基準電圧源４１、４３にそれぞれ接続されている
ので、それぞれの正入力端子の電圧が負入力端子の電圧
よりも高い時に高レベルの出力を発生し、逆に正入力端
子の電圧が負入力端子の電圧よりも低い時に低レベルの
出力を発生する。また、第３のコンパレータ３８の正入
力端子は第３の比較基準電圧源４２に接続されているの
で、張力検出値Ｖt が第３の比較基準電圧−Ｖ2 よりも
低くなった時に高レベルの出力を発生する。上述から明
らかなように、第１のコンパレータ３６は、張力検出値
Ｖt が図３（Ａ）に示す第１の張力値Ｖt1よりも高いか
否かを判定する。第２のコンパレータ３７は、張力検出
値Ｖt が第２の張力値Ｖt2よりも高いか否かを判定す
る。また、第３のコンパレータ３８は張力検出値Ｖt が
第３の張力値Ｖt3よりも高いか否かを判定する。また、
第４のコンパレータ３９は張力検出値Ｖt が第４の張力
値Ｖt4よりも高いか否かを判定する。張力検出値Ｖt が
第１の張力値Ｖt1と第２の張力値Ｖt2との間の第１の領
域Ｚ1 収まっているか否かを判定するためにＡＮＤゲー
ト４４の一方の入力端子が第１のコンパレータ３６に接
続され、他方の入力端子が第１のＮＯＴ回路４５を介し
て第２のコンパレータ３７に接続されている。従って、
第１のコンパレータ３６の出力が高レベル、第２のコン
パレータ３７の出力が低レベルの時にはＡＮＤゲート４
４の出力が高レベルとなり、張力検出値Ｖt が第１の領
域Ｚ1 に収まっていることが判定される。ＡＮＤゲート
４４に接続されたＮＯＴ回路４６は張力検出値Ｖt が第
１の領域Ｚ1 から外れている時に高レベル出力を発生す
る。

【００２０】第１の操作量作成手段３３は、補正値作成
手段とも呼ぶことができるものであり、誤差増幅器３１
の出力に所定の処理を施して第１の操作量ｆaを出力す
る。この第１の操作量作成手段３３はサーボループにお
ける応答速度を張力検出値Ｖt の大小に関連して切換え
るために、第１、第２及び第３のスイッチ４７、４８、
４９と、積分回路５０と、比例積分回路５１と、保持回
路５２とを有している。

【００２１】第１の時定数回路としての積分回路５０は
第１のスイッチ４７を介して誤差増幅器３１に接続され
ている。第１のスイッチ４７は、ＡＮＤゲート４４の高
レベル出力でオン制御され、張力検出値Ｖt が図３
（Ａ）のｔ0 〜ｔ1 期間に示すようにＶt1〜Ｖt2の間の
第１の領域Ｚ1 に収まっている時にオンになる。従っ
て、積分回路５０は図３（Ｂ）のｔ0 〜ｔ1 期間に示す
ように第１の時定数τ1 を有して誤差信号ΔＶt を積分
して第１の操作量ｆaを出力する。なお、積分回路５０
は、誤差信号△Ｖｔの積分値に比例した周波数値を第１
の操作量ｆａとして出力する。

【００２２】第２の時定数回路としての比例積分回路
（ＰＩ回路）５１は、第２のスイッチ４８を介して誤差
増幅器３１に接続されている。第２のスイッチ４８はＮ
ＯＴ回路４６の高レベル出力でオン制御され、張力検出
値Ｖt が図３（Ａ）のｔ1 〜ｔ3 期間に示すようにＶt1
〜Ｖt2の第１の領域Ｚ1 から逸脱した時にオンになる。
従って、比例積分回路５１は、図３（Ｂ）のｔ1 〜ｔ3
期間に第２の時定数τ2を有して誤差信号ΔＶe を比例
積分処理して第１の操作量ｆaを出力する。なお、比例
積分回路５１は、誤差信号△Ｖｅの比例積分値に比例し
た周波数値を第１の操作量ｆａとして出力する。比例積
分回路５１の第２の時定数τ2 は積分回路５０の第１の
時定数τ1 よりも小さく設定されているので、サーボル
ープに比例積分回路５１が接続されている時の応答速度
は、サーボループに積分回路５０が接続されている時の
応答速度よりも速い。従って、図３（Ｃ）のｔ1 〜ｔ2
期間に示すように第１の操作量ｆa は図３（Ａ）の張力
検出値Ｖt の変化に迅速に応答する。

【００２３】比例積分回路５１と演算器３５との間に第
３のスイッチ４９と保持回路５２が接続されている。第
３のスイッチ４９は第３及び第４のコンパレータ３８、
３９の出力によって制御される。第３及び第４のコンパ
レータ３８、３９の出力の両方が低レベルの時には第３
のスイッチ４９の第１の接点ａがオン、第２の接点ｂが
オフになり、比例積分回路５１が演算器３５に接続され
る。第３及び第４のコンパレータ３８、３９の出力のい
ずれか一方が高レベルの時には第１の接点ａがオフ、第
２の接点ｂがオンになり、比例積分回路５１が保持回路
５２に接続され、保持回路５２の出力が演算器３５に送
られる。保持回路５２は第３のスイッチ４９を介して比
例積分回路５１に接続されており、張力検出値Ｖt が図
３のｔ2〜ｔ3 期間に示すように第４の張力検出値Ｖt4
よりも大きくなった時、及び第３の張力検出値Ｖt3より
も小さくなった時に、比例積分回路５１の出力を抽出し
て保持し、一定の第１の操作量を演算器３５に送る。な
お、保持回路５２は、第３のスイッチ４９の接点bがオ
フになった時に保持内容を消去するように形成されてい
る。

【００２４】係数乗算器３４は供給側モータ４の回転速
度又は供給側インバータ５の出力電圧に比例した周波数
指令値ｆｏに所定の係数Ｋを乗算した値ｆｂ＝Ｋｆｏを
第２の操作量ｆｂとして出力する。この第２の操作量ｆ
ｂ を巻き取り側モータ９の回転速度指令値と呼ぶこと
もできるものであって、第１の操作量ｆａ よりも大き
な値を有する。なお、Ｋ＝１として、ｆｂ＝ｆｏとする
ことができる。演算器３５は、この具体例では加算器で
あって、第２の操作量ｆｂに 第１の操作量ｆａ を加算
し、ｆｃ ＝ｆｂ＋ｆａ から成る操作量を出力する。張
力検出値Ｖt が基準張力を示す基準電圧Ｖr よりも高い
時には第１の操作量ｆａは正になり、演算器３５から出
力される操作量ｆｃは第２の操作量ｆｂ よりも大きく
なり、巻き取り側モータ９は加速制御される。これとは
逆に、張力検出値Ｖt が基準張力を示す基準電圧Ｖr よ
りも低い時には第１の操作量ｆa が負になり、演算器３
５から出力される操作量ｆc は第２の操作量ｆb よりも
小さくなり、巻き取り側モータ９は減速制御される。

【００２５】演算器３５の出力は図１のインバータ１０
に送られる。インバータ１０は、周知の直流−交流変換
回路とこの変換回路の制御回路とから成る。インバータ
１０の制御回路は、図２の演算器３５から供給された周
波数指令から成る操作量ｆcに比例した出力周波数を得
るようにインバ−タ１０を制御する。また、インバ−タ
１０はこの出力電圧が出力周波数に比例して変化するよ
うに構成されている。インバータ１０に接続された巻き
取り側モータ９の回転速度はインバータ１０の出力周波
数に比例する。

【００２６】図４はワイヤ１ｂの巻き取り開始から終了
までの供給側モータ４と巻き取り側モータ９の回転速度
Ｆ1 、Ｆ2 を概略的に示す。図４のｔ0 で供給側インバ
ータ５の出力周波数を徐々に高めてｔ1 で供給側モータ
４を所定回転速度にする。図４（Ｂ）に示す巻き取り側
モータ９の回転速度Ｆ2 は図４（Ａ）の供給側モータ４
の回転速度Ｆ1 に比例的関係を有して所定速度Ｆs まで
立上り、その後、巻枠８に対するワイヤ１ｂの巻き取り
量即ち巻径の増大に応じて徐々に低下する。ｔ2 時点で
ワイヤ１ｂの巻き取りを終了させる時には、供給側モー
タ４の速度Ｆ1を徐々に下げると共に、巻き取り側モー
タ９の速度Ｆ2 も巻き終り速度Ｆe から徐々に下げる。

【００２７】ワイヤ１ｂの巻き取りは、ワイヤ１ｂの張
力をフィードバックして進められるので、ワイヤ１ｂの
張力をほぼ一定に保つことができる。ところで、常に理
想的にワイヤ１ｂの巻き取りが進行するとは限らない。
ワイヤ１ｂの巻き取り開始時、巻き取り終了時、及び巻
枠８に対するワイヤ１ｂの巻きむら等によってワイヤ１
ｂの張力が異常に上昇すること又は異常に低下すること
がある。もし、図２の比較的長い時定数が積分回路５０
のみが常に接続されていると、張力の急激な変化に追従
して操作量ｆc を変えることができず、ワイヤ１ｂが切
断する恐れがある。これに対して、図２に示す具体例で
は、張力検出値Ｖt が第１の張力値Ｖt1から第２の張力
値Ｖt2までの第１の領域Ｚ1 から逸脱すると、サーボル
ープに比例積分回路５１が接続される。比例積分回路５
１は積分回路５０よりも小さい時定数τ2 を有している
ので、操作量ｆｃ がワイヤ１ｂの張力変化に迅速に応
答して張力を基準値に戻す動作が生じ、ワイヤ１ｂの断
線を防ぐことができる。

【００２８】もし、張力検出値Ｖｔが図３の第４の張力
値Ｖt4以上、又は第３の張力値Ｖt3以下に急激に変化し
た時に、これに対応する操作量ｆa を発生させると、張
力が基準値Ｖr を大幅にオーバーシュート又はアンダー
シュートする恐れがある。また、ワイヤ１ｂが断線した
時に、巻き取り側インバータ１０の出力周波数を急激に
大幅に変化させると、インバータ１０が過電流又は過電
圧によって停止状態になることがある。そこで、図２に
示す具体例では、張力検出値Ｖt が第３の張力値Ｖt3以
下又は第４の張力値Ｖt4以上になると、第１の操作量ｆ
ａ が図３（Ｃ）に示すように下限値Ｌmin 又は上限値
Ｌmax に保持される。即ち、張力検出値Ｖt が第３の張
力値Ｖt3以下になった時又は第４の張力値Ｖt4以上にな
った時の比例積分回路５１の出力が保持回路５２で保持
され、これが第３のスイッチ４９を介して第１の操作量
ｆa として出力される。従って、第１の操作量ｆａ の
大幅な変化が防止され、ワイヤ１ｂの切断が防止され
る。また、インバータ１０の過電流又は過電圧を防ぐこ
とができる。

【００２９】

【第２の実施形態】次に、第２の実施形態の巻き取り装
置を説明する。第２の実施形態の巻き取り装置は、図１
及び図２の制御手段２１を図５の制御手段２１ａに変形
し、この他は図１と同一に形成したものである。

【００３０】図５の第２の実施形態の制御手段２１ａ
は、図２の制御手段２１の張力基準電圧源３０、第１、
第２、第３及び第４の比較基準電圧源４０、４１、４
２、４３を、可変張力基準電圧源３０′、第１、第２、
第３及び第４の比較基準電圧源４０′、４１′、４
２′、４３′に変形し、この他は図２と同一に構成した
ものである。可変張力基準電圧源３０ａは、図６に示す
ようにワイヤの巻き始め時間ｔ1 から巻き終り時間ｔ2
に向って徐々に低下する基準電圧Ｖr ′を発生する。こ
れにより、図１のワイヤ１ｂの張力を徐々に上昇させる
操作量ｆc が発生し、ワイヤ１ｂの張力は張力基準電圧
Ｖr ′に反比例的に上昇する。時間の経過と共にワイヤ
１ｂの張力を増大させると、巻き緩みの少ない巻き取り
が可能になる。第２の実施形態の第１、第２、第３及び
第４の比較基準電圧源４０′、４１′、４２′、４３′
は、 −Ｖ1 ′＝Ｖt1′−Ｖr ′ ＋Ｖ1 ′＝Ｖt2′−Ｖr ′ −Ｖ2 ′＝Ｖt3′−Ｖr ′ ＋Ｖ2 ′＝Ｖt4′−Ｖr ′ を発生する。上記式のＶt1′、Ｖt2′、Ｖt3′、Ｖt4′
は、図３（Ａ）で一定値に固定されているＶt1、Ｖt2、
Ｖt3、Ｖt4を時間の経過と共に基準電圧Ｖr ′と同じ傾
きで低下させたものである。

【００３１】第２の実施形態においても張力検出値Ｖt
が急激に変化すると、第２のスイッチ４８がオンにな
り、第１の実施形態と同様な効果が得られる。

【００３２】

【第３の実施形態】第３の実施形態の巻き取り装置は、
図１及び図２の制御手段２１を図７の制御手段２１ｂに
変形し、この他は図１と同一に形成したものである。

【００３３】図７の制御手段２１ｂは、図２の第１〜第
４のコンパレータ３６〜３９の接続箇所及び第１〜第４
の比較基準電圧源４０〜４３を変え、この他は図２と同
一に形成したものである。従って、図７において図２と
同一の部分には同一の符号を付してその説明を省略す
る。図７の第１、第２及び第４のコンパレータ３６、３
７、３９の正入力端子及び第３のコンパレータ３８の負
入力端子は張力センサ７ｂに接続されている。第１〜第
４のコンパレータ３６〜３９に接続されている第１、第
２、第３及び第４の比較基準電圧源４０ａ、４１ａ、４
２ａ、４３ａは、図３（A）のＶt1、Ｖt2、Ｖt3、Ｖt4
を発生する。

【００３４】上述のように張力センサ７ｂの出力を第１
〜第４のコンパレータに直接に接続しても図２の場合と
同様な張力レベルの判定を行うことができる。従って、
第３の実施形態によっても第１の実施形態と同一の効果
が得られる。

【００３５】

【変形例】本発明は上述の実施形態に限定されるもので
なく、例えば次の変形が可能なものである。 （１） 積分回路５０の代りに比例積分回路又は比例回
路を設けることができる。また、比例積分回路５１の代
りに比例回路又は積分回路を設けることができる。即
ち、第１のスイッチ４７によって選択される一方の回路
５０の時定数τ1が第２のスイッチ４８によって選択さ
れる他方の回路５１の時定数τ2 よりも大きいような関
係を有していれば、２つの回路５０、５１はどのような
回路であってもよい。 （２） 第３のスイッチ４９及び保持回路５２を省くこ
とができる。また、第３のスイッチ４９の動作を使用者
が選択的に禁止することができる。 （３） 張力検出値Ｖt が第３の張力値Ｖt3又は第４の
張力値Ｖt4になったことを示す第３及び第４のコンパレ
ータ３８、３９の出力によって巻き取り動作を停止させ
る回路を設けることができる。 （４） 制御手段２１、２１ａ、２１ｂの一部又は全部
をディジタル回路で形成することができる。 （５） 供給側制御手段２０から速度指令値をライン２
２によって巻き取り側制御手段２１に送る代りに、巻き
取り側制御手段２１の中に速度指令値発生手段を設ける
ことができる。また、速度指令値が常に一定で良い場合
には、演算器３５を省き、第１の操作量ｆa をそのまま
操作量ｆc とすることができる。 （６） ワイヤ１ｂの供給速度が時間経過と共に変化す
る場合にも本発明を適用することができる。 （７） 本発明を撚り線機及び給線機等にも適用するこ
とができる。 （８） 加圧体７ａを図１とは逆にワイヤ１ｂの上側に
配置し、ワイヤ１ｂ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ダンサ−兼張力検出器７を変
形することができる。この場合には、図２、図５、及び
図７の演算器３５をｆｃ＝ｆｂ−ｆａを求める減算器と
する。 （９） 図２、図５及び図７においては、係数乗算器３
４、演算器３５、積分回路５０及び比例積分回路５１が
周波数を示す操作量を出力するが、この代りに、インバ
−タ１０の周波数又はモ−タ９の回転速度に比例した電
圧値を操作量として出力するように構成することができ
る。この場合には、インバ−タ１０の中に電圧／周波数
変換回路即ち電圧を周波数に変換するための例えば電圧
制御発振器（ＶＣＯ）を設け、このＶＣＯからインバ−
タ１０の周波数を示す信号を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の巻き取り装置を示すブロック図であ
る。

【図２】図１の張力センサ及び制御手段を概略的に示す
ブロック図である。

【図３】張力検出値、サーボループの時定数、操作量を
概略的に示す図である。

【図４】図１のキャプスタンモータ及び巻き取り側モー
タの回転速度を示す図である。

【図５】第２の実施形態の張力センサ及び制御手段を示
すブロック図である。

【図６】第２の実施形態の基準値の変化を示す図であ
る。

【図７】第３の実施形態の張力センサ及び制御手段を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１ ワイヤ ３ キャプスタン ７ ダンサー兼張力検出器 ８ 巻枠 ９ モータ １０ インバータ ２１ 制御手段 ３２ 張力レベル判定手段 ３３ 操作量作成手段 ３４ 係数乗算器 ３５ 演算器

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【手続補正書】

【提出日】平成１４年４月５日（２００２．４．５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】伸線機、撚り線機等におけるワイヤの巻
き取り装置は、例えば特公平７−１２８８４号公報に開
示されているように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（巻枠）と、供給
側回転体を駆動するモ−タと、巻き取り側回転体を駆動
するためのモ−タと、張力調整及び張力検出機能を有す
るダンサ−（dancer）とを備えている。巻き取り側のモ
−タは、供給側モ−タの回転情報に基づいた速度指令に
基づいて制御される。また、ワイヤの張力を一定に保つ
ために、ダンサ−から得られた張力検出信号とダンサ−
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、これによって、速度指令を補正する。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 線状又は帯状の長手物体を供給側回転体
   を使用して供給するための長手物体供給手段と、 前記長手物体を巻き取るための巻き取り回転体と、 前記巻き取り回転体を回転するための巻き取り側モ−タ
   と、 前記長手物体の張力を検出するための張力検出手段と、 前記巻き取り側モ−タを制御するために前記張力検出手
   段に接続された制御手段と、 前記制御手段と前記巻き取り側モ−タとの間に接続され
   た駆動手段とから成り、 前記制御手段は、 張力の基準値を示す張力基準値発生手段と、 前記張力検出手段で検出された張力の検出値と前記張力
   の基準値との差を示す誤差信号を形成する誤差信号形成
   手段と、 前記張力検出値が前記張力の基準値よりも所定値だけ小
   さい第１の張力値と前記張力の基準値よりも所定置だけ
   大きい第２の張力値との間にあるか否かを判定する張力
   レベル判定手段と、 前記誤差信号形成手段の出力に基づいて前記長手物体の
   張力を前記基準値に保つための操作量を作成して前記駆
   動装置に供給するものであって、前記張力レベル判定手
   段の出力が前記第１の張力値と前記第２の張力値との間
   にあることを示していることに応答して第１の時定数と
   なり、前記張力レベル判定手段の出力が前記第１の張力
   値と前記第２の張力値との間にないことを示しているこ
   とに応答して前記第１の時定数よりも小さい第２の時定
   数となるように形成されている操作量作成手段とを有し
   ていることを特徴とする巻き取り装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、更に、前記張力検出値
   が、前記第１の張力値よりも小さく設定された第３の張
   力値よりも小さいか否かを判定する手段と、 前記張力検出値が前記第２の張力値よりも大きく設定さ
   れた第４の張力値よりも大きいか否かを判定する手段
   と、 前記張力検出値が前記第３の張力値よりも小さいことを
   示す判定結果が得られた時には、張力を高めるための一
   定の操作量を発生し、前記張力検出値が前記第４の張力
   値よりも大きいことを示す判定結果が得られた時には張
   力を低めるための一定の操作量を発生する手段とを有し
   ていることを特徴とする請求項１記載の巻き取り装置。
3. 【請求項３】 更に、前記巻き取り側モ−タの速度指令
   値を供給する手段と、前記操作量作成手段（３３）で形
   成された操作量に前記速度指令値を加算又は減算する演
   算器（３５）とを有していることを特徴とする請求項１
   記載の巻き取り装置。
4. 【請求項４】 前記速度指令値を供給する手段は、前記
   供給側回転体の回転に同期した速度指令値を発生するも
   のである請求項３記載の巻き取り装置。
5. 【請求項５】 前記張力基準値発生手段は、巻き取り時
   間の経過と共に、張力が徐々に大きくなるように前記張
   力の基準値を徐々に変化させるものである請求項１記載
   の巻き取り装置。
6. 【請求項６】 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
   出力するセンサとから成ることを特徴とする請求項１又
   は２又は３記載の巻き取り装置。