CN103863889A - 线材的卷取装置及线材的卷取方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种线材的卷取装置及线材的卷取方法，在将线材卷绕于卷轴时，不需要卷取张紧件仍然能够将线材平坦地以均等的卷绕直径卷绕于卷轴。该线材的卷取装置包括：往复动作部件，其用于使线材或卷轴横向移动；线材卷绕部件，其用于将线材卷绕于卷轴；长度测量辊，其用于测量线材的卷绕于卷轴的长度；测量部件，其用于测量卷轴的旋转角度；横向移动变向位置控制部件，其用于算出卷轴中央部的平均卷绕直径（RC）及卷轴两端部的平均卷绕直径（RE），且根据平均卷绕直径（RE）与卷轴端部的平均卷绕直径测量区域宽度（WE）之乘积、平均卷绕直径（RC）与卷轴端部的平均卷绕直径测量区域宽度（WE）之乘积这两乘积之差（ΔS）的值决定横向移动变向位置。

Description

线材的卷取装置及线材的卷取方法
技术领域
本发明涉及一种通过使线材或卷轴横向移动（日文：トラバース）来将线材卷绕于卷轴的线材的卷取装置及线材的卷取方法。
背景技术
以往，在例如将钢丝等线材卷绕于卷轴的技术中，使用这样的卷绕线材的装置：为了使线材排列整齐以平坦地进行卷绕，在操作者设定的位于卷轴凸缘部附近的横向移动变向（日文：トラバースターン）位置使线材折回，并反复进行此操作，从而进行线材卷取。
在使用这样的卷取装置将线材卷绕于卷轴时，在卷轴的宽度方向剖面上线材的卷取形状有时会发生卷绕直径变粗或卷绕直径变细这样的现象。在此，卷绕直径变粗是指线材在卷轴凸缘附近卷绕较多、与卷轴中央部的卷绕直径相比卷绕直径变大的现象。另一方面，卷绕直径变细是指线材在卷轴凸缘附近卷绕较少、与卷轴中央部的卷绕直径相比卷绕直径变小的现象。
若存在上述卷绕直径变粗、卷绕直径变细这样的在卷轴的宽度方向上发生卷绕直径的变化，则在将线材卷绕于卷轴时，存在线材从卷绕直径较大的部位向卷绕直径较小的部位倾倒的情况。由此，引起线材之间的接触缺陷、线材与卷轴之间的接触缺陷或者线材弯曲这样的产品的质量问题。
并且，在接下来的工序中将线材从卷轴放出时，也存在线材从卷绕直径较大的部位向卷绕直径较小的部位倾倒的情况，由此，引起线材的相互纠缠、断裂、线材之间的接触缺陷这样的产品的质量问题。
在横向移动变向位置比卷轴凸缘附近靠外侧或者横向移动变向在卷轴凸缘附近较慢时，有可能发生上述的卷绕直径变粗。另外，在横向移动变向位置比卷轴凸缘附近更靠内侧或者横向移动变向在卷轴凸缘附近较快时，有可能发生卷绕直径变细。此外，卷绕直径变粗、卷绕直径变细的原因还在于，卷轴凸缘的变形、卷轴固定部的磨耗导致卷轴把持位置的变化、操作者通过目视设定横向移动变向位置时的设定位置的误差等。
为了在恰当的位置进行横向移动变向，操作者监视在卷取中途的卷绕直径，确认卷绕直径变粗、卷绕直径变细的情况，在卷绕直径变粗时，使横向移动变向位置向更靠内侧的位置移动，在卷绕直径变细时，使横向移动变向位置向更靠外侧的位置移动。
但是，像这样的操作需要监视工作，并且，操作者定性地判断卷绕直径变粗、卷绕直径变细的量，因此有时移动量过小或过大，结果无法顺利地使卷取形状平坦。
为了抑制在接下来的工序中在放出线材时发生线材的相互纠缠、断裂、线材之间的接触缺陷，提出了下述这样的各种方案，即：在将线材卷绕于卷轴时，自动检测卷绕直径变粗的量、卷绕直径变细的量，控制横向移动变向位置，以使卷绕直径均等。
例如，在专利文献1中提出了如下方案，即：测量卷取张紧件（日文：巻取ダンサー）相对于基准位置在上下方向上的变化，由此掌握卷轴两端部的卷绕直径变粗的量、卷绕直径变细的量，根据该卷绕直径变粗的量、卷绕直径变细的量使横向移动变向位置移动，由此使卷绕直径均等。对于该提案，对现有的使用卷取张紧件的线材卷取装置追加控制系统便能使卷绕直径均等，在此点上该提案是优良的提案。
另外，在专利文献2中提出了如下方案，即：测量卷轴1在旋转中的卷取轴和速度检测辊的同步脉冲比，比较在卷轴中央部和卷轴两端部的同步脉冲比的最大值和最小值，由此掌握卷绕直径变粗的量、卷绕直径变细的量，根据该卷绕直径变粗的量、卷绕直径变细的量使横向移动变向位置移动，由此使卷绕直径均等。对于该提案，不需要设置卷取张紧件，能够节省空间，在此点上该提案是优良的提案。
专利文献1：日本特开2003-341932号公报
专利文献2：日本特许2913479号公报
对于上述的专利文献1所公开的线材的卷取装置，为了掌握卷绕直径，必须要有卷取张紧件，需要在卷取装置的长度方向上延长安装空间。并且，为了将卷取张紧件应用于不具有卷取张紧件的现有的卷取装置，需要新增设卷取张紧件和与其相应的控制系统，在成本方面也存在问题。
另一方面，根据本发明人的研究得知，在如专利文献2所公开的自动横向移动装置那样对在卷轴中央部和两端部的同步脉冲比的最大值及最小值进行比较时，有时无法准确地掌握在卷轴端部附近在宽度方向上超过卷轴中央部的平均卷绕直径的量、小于卷轴中央部的平均卷绕直径的量，难以决定恰当的横向移动变向位置。并且，还发现若难以准确地掌握超过卷轴中央部的平均卷绕直径的量、小于卷轴中央部的平均卷绕直径的量，则存在得到均等的卷绕直径为止的横向移动变向次数增加的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不需要卷取张紧件仍然能够将线材平坦地以均等的卷绕直径卷绕于卷轴的线材的卷取装置。
本发明人发现，通过测量卷绕于卷轴的线材的长度而得到的值，测量卷轴的旋转角度，利用卷轴的宽度方向的剖面的面积算出卷轴两端部附近的平均卷绕直径超过卷轴中央部的平均卷绕直径的量、小于卷轴中央部的平均卷绕直径的量，据此决定恰当的横向移动变向位置，由此能够平坦地以均等的卷绕直径进行卷绕，而实现本发明。
即本发明提供一种用于将线材卷绕于卷轴的线材的卷取装置，该线材的卷取装置包括：往复动作部件，其用于使线材或卷轴横向移动；线材卷绕部件，其用于将线材卷绕于卷轴；长度测量辊，其用于测量上述线材的被卷绕于上述卷轴的长度；测量部件，其用于测量上述卷轴的旋转角度；横向移动变向位置控制部件，其用于算出在上述卷轴中央部的平均卷绕直径RC及上述卷轴两端部的平均卷绕直径RE，并且根据上述平均卷绕直径RE与卷轴端部的平均卷绕直径测量区域宽度WE之乘积、上述平均卷绕直径RC与卷轴端部的平均卷绕直径测量区域宽度WE之乘积这两个乘积之差ΔS的值决定横向移动变向位置。
优选本发明的线材的卷取装置包括用于检测卷轴端部的位置及横向移动变向的上限位置的位置检测部件。
并且，优选上述位置检测部件与上述长度测量辊的通过线路配置在同一直线上。
优选在上述长度测量辊上附设有旋转编码器。
优选用于测量上述卷轴的旋转角度的测量部件具有旋转编码器。
优选上述横向移动变向位置控制部件具有用于检测横向移动位置的旋转编码器。
本发明还提供一种使用横向移动机构将线材卷绕于卷轴的线材的卷取方法，其特征在于，根据测量卷绕于上述卷轴的上述线材的长度而得到的值、测量上述卷轴的旋转角度而得到的值，算出在上述卷轴的中央部的平均卷绕直径RC、在上述卷轴的两端部的平均卷绕直径REL、RER，将上述平均卷绕直径REL与卷轴端部的平均卷绕直径测量区域宽度WE之乘积、上述平均卷绕直径RC与卷轴端部的平均卷绕直径测量区域宽度WE之乘积这两乘积之差、即第一差值ΔSL计算出来，并将上述平均卷绕直径RER与卷轴端部的平均卷绕直径测量区域宽度WE之乘积、上述平均卷绕直径RC与卷轴端部的平均卷绕直径测量区域宽度WE之乘积这两乘积之差、即第二差值ΔSR计算出来，根据上述第一差值和第二差值ΔSL、ΔSR的值来确定横向移动转向位置。
采用本发明，不需要设置卷取张紧件，仍然能够平坦地以均等的卷绕直径卷绕线材，能够抑制产生线材的相互纠缠、断裂、线材之间的接触缺陷，对于线材制造而言是有用的技术。
附图说明
图1是表示线材的卷绕形状的一例的示意图。
图2是表示本发明的线材的卷取装置的一例的示意图。
图3是表示位置检测部件的应用例的示意图。
附图标记说明
1、卷轴；2、电动机；3、横向移动用电动机；4、旋转编码器；5、旋转编码器；6、长度测量辊；7、旋转编码器；8、位置检测部件；9、控制部。
具体实施方式
本发明的特征在于，采用如下计算方法：根据卷绕于卷轴的线材的长度和卷轴的旋转角度的测量值，作为卷轴的宽度方向的剖面的面积算出卷轴两端部附近的平均卷绕直径超过卷轴中央部的平均卷绕直径的量、小于卷轴中央部的平均卷绕直径的量，据此决定恰当的横向移动变向位置。由此，对于本发明，不需要为了掌握卷绕直径而设置卷取张紧件，也不需要追加与卷取张紧件的设置相应的控制系统，还有利于节省成本。
图1是示意性地表示利用本发明的线材的卷取装置进行线材的卷取的图。如图1所示，在本发明中，测量线材的被卷绕于卷轴1的长度和卷轴1的旋转角度，分别算出在卷轴1中央部的平均卷绕直径RC、在卷轴1左端的平均卷绕直径REL及在卷轴1右端的平均卷绕直径RER。
接着，将已算出的卷轴1左端的平均卷绕直径REL与卷轴1端部的平均卷绕直径测量区域宽度WE之乘积、卷轴1中央部的平均卷绕直径RC与卷轴1端部的平均卷绕直径测量区域宽度WE之乘积这两乘积之差ΔSL计算出来。并且，对于卷轴1右端，也同样地，将已算出的卷轴1右端的平均卷绕直径RER与卷轴1端部的平均卷绕直径测量区域宽度WE之乘积、卷轴1中央部的平均卷绕直径RC与卷轴1端部的平均卷绕直径测量区域宽度WE之乘积这两乘积之差ΔSR计算出来。
具体而言，测量在1次横向移动中分别在图1所示的卷轴1中央部k1～k2的区域(C)、从横向移动变向位置X1起宽度为平均卷绕直径测量区域宽度WE的区域(L)、从横向移动变向位置X2起宽度为平均卷绕直径测量区域宽度WE的区域(R)卷绕于卷轴1的的长度LC、LEL、LER和卷轴1的旋转角度θC、θEL、θER[°]。在此，1次横向移动是指，从在卷轴的左端或右端进行横向移动变向后到下一横向移动变向之间的横向移动。之后，进行R=(L/(θ/360))/2π的计算，分别算出平均卷绕直径RC、REL、RER。据此进行ΔSL=REL·WE-RC·WE、ΔSR=RER·WE-RC·WE的计算，利用面积ΔSL、ΔSR算出卷轴1两端部的卷绕直径变粗/卷绕直径变细的超过/小于卷轴1中央部的平均卷绕直径的量。每进行1次横向移动便进行一次该ΔSL及ΔSR的计算，根据ΔSL、ΔSR的值决定线材的恰当的横向移动变向位置。
其中，在本发明中，所谓的卷轴中央部k1～k2的区域(C)及平均卷绕直径测量区域宽度WE(L)(R)能够根据用于卷取的卷轴的宽度W适当选择。相对于卷轴宽度W，优选卷轴1中央部k1～k2的区域(C)为W/4～W/3。并且，相对于卷轴宽度W，优选平均卷绕直径测量区域宽度WE(L)(R)为W/20～W/10。
如图1所示，例如在ΔSL为正值的情况下，线材较多地卷绕在卷轴1的左端，发生卷绕直径变粗的情况。此时，在本发明中，使横向移动变向位置向比卷轴1左端的凸缘部靠内侧的位置移动，由此能够平坦地以均等的卷绕直径将线材卷绕于卷轴1。
另一方面，如图1所示，例如在ΔSR为负值的情况下，线材较少地卷绕在卷轴1的右端，发生卷绕直径变细的情况。此时，在本发明中，使横向移动变向位置向接近卷轴1右端的凸缘部的位置移动，由此能够平坦地以均等的卷绕直径将线材卷绕于卷轴1。
在本发明中，通过反复进行上述的动作，能够平坦地以均等的卷绕直径卷绕线材，能够抑制发生线材的相互纠缠、断裂、线材之间的接触缺陷。
在本发明中，通过算出上述的ΔSL及ΔSR，从而能够准确地掌握卷轴1端部的平均卷绕直径的超过卷轴1中央部的平均卷绕直径的量、小于卷轴1中央部的平均卷绕直径的量，每次都能准确地决定恰当的横向移动变向位置，因此能够使得到平坦、卷绕直径均等为止的横向移动变向次数减少，能够抑制发生线材的相互纠缠、断裂、线材之间的接触缺陷。
本发明的横向移动变向位置X′例如能够如以下那样决定。根据上述算出的ΔSL、ΔSR的值，在线材的直径为d、横向移动变向次数为N、横向移动间距（日文：トラバースピッチ）为p、卷绕于卷轴的线材的填充率为j时，横向移动变向位置能够通过进行下述式(1)的计算来决定。其中，在本发明中所谓的填充率j为线材在以面积的形式计算超过/小于卷轴中央部的平均卷绕直径的量所得到的ΔSL及ΔSR中所占有的面积的比率，能够在0.50～1.00的范围内适当调整。
X′=(ΔS/(πd2/4)·N)·p·j   (1)
另外，在本发明中，将上述横向移动变向次数N设定为1次也能够准确地决定恰当的横向移动变向位置，因此能够使得到平坦、卷绕直径均等为止的横向移动变向次数减少，能够抑制发生线材的相互纠缠、断裂、线材之间的接触缺陷。
图2是示意性地表示本发明的卷取装置的一例的图。本发明的线材的卷取装置以使线材横向移动的方式将线材卷绕于卷轴1。在向卷轴1卷绕线材时，利用线材卷绕部件的电动机2使卷轴1旋转，一边利用用于使线材横向移动的往复动作部件的横向移动用电动机3使线材横向移动一边卷绕线材。在此，在图2中图示了使线材横向移动的情况，但也可以使卷轴1横向移动。
本发明的卷取装置包括附设于用于测量线材的卷绕于卷轴1的长度的长度测量辊6的旋转编码器7、用于测量卷轴1的旋转角度的旋转角度测量部件的旋转编码器4。并且，还包括横向移动变向位置控制部件，该横向移动变向位置控制部件用于根据线材的卷绕于卷轴1的长度和卷轴1的旋转角度的测量结果，算出在卷轴1中央部的平均卷绕直径RC及卷轴1两端部的平均卷绕直径RE，并且根据平均卷绕直径RE与卷轴1端部的平均卷绕直径测量区域宽度WE之乘积、平均卷绕直径RC与卷轴1端部的平均卷绕直径测量区域宽度WE之乘积这两乘积之差ΔS的值决定恰当的横向移动变向位置。
本发明的线材的卷取装置所具有的横向移动变向位置控制部件例如能够利用控制部9构成，该控制部9用于接收分别来自附设于长度测量辊6的旋转编码器7的信号A、来自附设于电动机2的旋转编码器4的信号B及来自横向移动位置检测用的旋转编码器5的信号C。并且，根据该信号A、B、C，利用控制部9算出在卷轴1中央部的平均卷绕直径RC及卷轴1两端部的平均卷绕直径RE，算出平均卷绕直径RE与卷轴1端部的平均卷绕直径测量区域宽度WE之乘积、平均卷绕直径RC与卷轴1端部的平均卷绕直径测量区域宽度WE之乘积这两乘积之差ΔS。根据该ΔS的值决定恰当的横向移动变向位置，由控制部9分别向电动机2发送信号E、向横向移动用电动机3发送信号F，使线材向恰当的横向移动变向位置移动。
本发明的线材的卷取装置能够通过算出上述的ΔS准确地掌握卷轴1端部的平均卷绕直径超过卷轴1中央部的平均卷绕直径的量、小于卷轴1中央部的平均卷绕直径的量，每次都能准确地决定恰当的横向移动变向位置，因此能够使得到平坦、卷绕直径均等为止的横向移动变向次数减少，能够抑制发生线材的相互纠缠、断裂、线材之间的接触缺陷。
优选本发明的线材的卷取装置如图2及图3所示那样包括位置检测部件8。通过将位置检测部件8与长度测量辊6的辊槽中心(通过线路)配置在同一直线上，能够得知线材实际发生横向移动变向的位置。并且，由于包括位置检测部件8，因此能够检测卷轴凸缘在卷轴1的宽度方向上的顶点位置L、R和横向移动变向位置的上限。
另外，用于卷取的卷轴1如图3所示那样由于经年变化等而有时在卷取中途会发生卷轴1的凸缘部向外侧变形的情况。本发明的线材的卷取装置具有位置检测传感器8，因此能够针对各种卷轴形状决定在卷取初期及卷取中途的恰当的横向移动变向位置X01、X02，能够将线材平坦地以均等的卷绕直径卷绕于卷轴1。
实施例
为了确认本发明的效果，利用图2所示的线材的卷取装置，作为本发明的实施例，针对线材卷绕于卷轴的情况确认线材的卷绕形状。并且，作为比较例，针对不利用本发明的横向移动变向位置控制部件地将线材卷绕于卷轴的情况确认线材的卷绕形状。卷轴1采用钢制且图3所示的卷轴凸缘底部的宽度W为410mm、卷轴的主体直径（日文：胴径）为320mm的卷轴。另外，线材采用与JIS G4403规定的SKH59相当的材料，采用20360m(430kg)的直径为1.8mm的线材。
作为测量区域，将图1所示的卷轴中央部k1～k2的区域(C)设为100mm，将平均卷绕直径测量区域宽度WE(L)(R)均设为35mm。并且，将横向移动间距p设为3.6mm，将横向移动变向次数N设为1次，将卷绕于卷轴的线材的填充率j设为0.75，根据上述式(1)决定横向移动变向位置X′来进行线材的卷取。
根据上述的条件，通过测量ΔSL及ΔSR的方式来测量将线材卷绕于卷轴后的线材的卷绕形状。其结果表示在表1中。
在不使用本发明的横向移动变向位置控制部件地将线材卷绕于卷轴的比较例中，发现在卷轴右端部发生80mm2的卷绕直径变粗，在卷轴左端部发生70mm2的卷绕直径变细。
另一方面，在使用本发明的线材的卷取装置将线材卷绕于卷轴时，能够抑制为在卷轴左端部发生4mm2的卷绕直径变粗、在卷轴右端部发生3mm2的卷绕直径变细，相对于比较例，能够平坦地以均等的卷绕直径进行卷取。并且，没有发现产生如下情况：在卷取时线材之间或者线材与卷轴之间的接触缺陷、线材的弯曲、在接下来的工序中的线材相互纠缠、断裂、线材之间的接触缺陷，能够证实本发明的有效性。
表1
ΔSL（mm2） ΔSR（mm2）
本发明例 4 -3
比较例 -70 80

Claims (7)

1.一种线材的卷取装置，其特征在于，
该线材的卷取装置包括：往复动作部件，其用于使线材或卷轴横向移动；线材卷绕部件，其用于将线材卷绕于卷轴；长度测量辊，其用于测量上述线材的卷绕于上述卷轴的长度；测量部件，其用于测量上述卷轴的旋转角度；横向移动变向位置控制部件，其用于算出上述卷轴中央部的平均卷绕直径（RC）及上述卷轴两端部的平均卷绕直径（RE），并且根据上述平均卷绕直径（RE）与卷轴端部的平均卷绕直径测量区域宽度（WE）之乘积、上述平均卷绕直径（RC）与卷轴端部的平均卷绕直径测量区域宽度（WE）之乘积这两个乘积之差（ΔS）的值决定横向移动变向位置。
2.根据权利要求1所述的线材的卷取装置，其特征在于，
该线材的卷取装置包括用于检测上述卷轴端部的位置及横向移动变向的上限位置的位置检测部件。
3.根据权利要求2所述的线材的卷取装置，其特征在于，
上述位置检测部件与上述长度测量辊的通过线路配置在同一直线上。
4.根据权利要求1所述的线材的卷取装置，其特征在于，
在上述长度测量辊上附设有旋转编码器。
5.根据权利要求1所述的线材的卷取装置，其特征在于，
用于测量上述卷轴的旋转角度的测量部件具有旋转编码器。
6.根据权利要求1所述的线材的卷取装置，其特征在于，
上述横向移动变向位置控制部件具有用于检测横向移动位置的旋转编码器。
7.一种线材的卷取方法，其是使用横向移动机构将线材卷绕于卷轴的线材的卷取方法，其特征在于，
根据测量卷绕于上述卷轴的上述线材的长度而得到的值、测量上述卷轴的旋转角度而得到的值，算出在上述卷轴的中央部的平均卷绕直径（RC）、在上述卷轴的两端部的平均卷绕直径（REL、RER），将上述平均卷绕直径（REL）与卷轴端部的平均卷绕直径测量区域宽度（WE）之乘积、上述平均卷绕直径（RC）与卷轴端部的平均卷绕直径测量区域宽度（WE）之乘积这两乘积之差、即第一差值（ΔSL）计算出来，并将上述平均卷绕直径（RER）与卷轴端部的平均卷绕直径测量区域宽度（WE）之乘积、上述平均卷绕直径（RC）与卷轴端部的平均卷绕直径测量区域宽度（WE）之乘积这两乘积之差、即第二差值（ΔSR）计算出来，根据上述第一差值和第二差值（ΔSL、ΔSR）的值来确定横向移动转向位置。
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