JP2002160152A - ワイヤーソーにおけるワイヤー走行制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 プーリの数を少なくしてワイヤー架け
の作業性がよく、走行速度を高めることができ、精度の
よい張力を加工部に与えることができるワイヤー走行制
御方法を提供する。 【解決手段】 ワイヤー走行制御方法において、運転
開始時に多溝ローラ駆動モータ２８と供給リール駆動モ
ータ２１及び回収リール駆動モータ２３を正転させてワ
イヤーａを低速で走行させ、該ワイヤーａの走行が安定
した時点での駆動モーター２８に対する駆動モータ２１
と駆動モータ２３の速度比を求め、この速度比を基準に
各駆動モータ２１，２３，２８を同時に高速起動させて
ワイヤーａを高速走行させる。続いて、高速走行中の駆
動モータ２８に対する駆動モータ２１と駆動モータ２３
の速度比を記憶し、ワイヤーａの復行走行時に上記記憶
した速度比をもって各駆動モータ２１，２３，２８を反
転させるように制御し、以後のワイヤーａの往復走行時
にこれを繰り返し行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ワイヤーを高速
で往復走行させ、このワイヤーの並列走行部分で被切断
ワークを切断するワイヤーソーにおいて、ワイヤーを最
適な張力で走行させることができるようにしたワイヤー
走行制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は従来のワイヤー走行制御方法を用
いたワイヤーソーを示し、駆動モータ１で正逆駆動され
てワイヤーａの繰り出しと巻き取りを行う供給リール２
と、同じく駆動モータ３で正逆駆動されてワイヤーａの
巻き取りと繰り出しを行う回収リール４の間に三個の多
溝ローラ５，６，７を配置し、その内の一つの多溝ロー
ラ５を駆動モータ８で正逆駆動するようにすると共に、
供給リール２から引き出したワイヤーａの経路は、複数
のガイドプーリ９を介して多溝ローラ５，６，７に導
き、この多溝ローラ５，６，７の周囲に多数回並列状態
で巻回した後、複数のガイドプーリ１０を介して回収リ
ール４で巻き取るようになっている。

【０００３】上記多溝ローラ５，６，７間の直上にワー
ク送りテーブル１１を配置し、供給リール２と回収リー
ル４の間でワイヤーａを高速で往復走行させ、上記送り
テーブル１１で保持したワークｂを、多溝ローラ６，７
間を走行するワイヤーａに向けて送り込むことにより、
ワークｂを多数個同時に切断するようになっている。

【０００４】上記のようなワイヤーソーは、供給リール
２と回収リール４の駆動モータ１，３及び多溝ローラ５
の駆動モータ８を同時に作動させ、ワイヤーａを高速で
往復動させるが、このとき、供給リール２と回収リール
４及び多溝ローラ５の回転差を吸収しなければならない
と共に、ワイヤーａの張力が一定になるよう制御しなけ
ればならない。

【０００５】このため、従来のワイヤーソーにおいて
は、多溝ローラ５，６，７に対するワイヤーａの供給側
と回収側のガイドプーリ９，１０の途中にそれぞれワイ
ヤーａに動滑車１２，１３を上下動可能に架けて配置
し、多溝ローラ５の回転と動滑車１２，１３を同期さ
せ、多溝ローラ５，６，７に巻かれたワイヤーａを往復
走行させていた。

【０００６】また、ワイヤーａに対する張力の付加は、
ガイドプーリ９，１０の途中でワイヤーａにプーリを用
いてウエイト１４，１５をぶら下げるように架けてい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した従
来のワイヤーソーにおける動滑車１２，１３とウエイト
１４，１５を用いた構造は、以下に示すような問題点が
ある。

【０００８】ａ．多溝ローラ５と動滑車１２，１３の同
期を目視で確認して調節しなければならないので、作業
者に負担となる。

【０００９】ｂ．動滑車１２，１３を使用することによ
り、プーリ数が増え、ワイヤーａの巻き付け作業が煩雑
になったり、プーリーの摩耗によるランニングコストが
増大し、プーリの摩耗によるワイヤーａの断線の可能性
増加等が発生する。

【００１０】ｃ．ワイヤー走行速度を高めようとする
と、動滑車１２，１３の移動ストロークが長くなり、装
置の全体サイズが大きくなり、しかも、必要以上にワイ
ヤー走行往復サイクルが増え、必然的に多溝ローラ５及
び動滑車１２，１３の加減速時間も短くなり、機械的に
負担が増える。

【００１１】ｄ．多溝ローラ５と動滑車１２，１３又は
貯線リールの間の同期ズレが発生すると、ウエイト１
４，１５のぶら下げ部にしわ寄せが集まり、重量物のウ
エイト１４，１５が上下することにより、重力加速が働
き、ワイヤーａの張力が安定しない。

【００１２】そこで、この発明の課題は、使用するプー
リの数を少なくしてワイヤー架けの作業性がよく、構造
がシンプルでワイヤーの走行速度を高めることができ、
しかもワイヤーの走行速度を加工条件に見合った設定が
可変的に容易に行え、ワイヤーの走行制御、張力付加制
御が安定し、精度のよい張力を加工部に与えることがで
きるワイヤーソーにおけるワイヤー走行制御方法を提供
することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、この発明は、供給リールと回収リールの間で
往復走行させるワイヤーの途中を複数の多溝ローラ間に
巻回し、多溝ローラ間を走行するワイヤーで被切断ワー
クを切断するワイヤーソーにおけるワイヤー走行制御方
法において、運転開始時に多溝ローラ駆動モータと供給
リール駆動モータ及び回収リール駆動モータを正転させ
てワイヤーを低速で走行させ、該ワイヤーの走行が安定
した時点での多溝ローラ駆動モータに対する供給リール
駆動モータと回収リール駆動モータの速度比を求め、こ
の速度比を基準に各駆動モータを同時に高速起動させて
ワイヤーを高速走行させ、続いて、ワイヤー高速走行中
の多溝ローラ駆動モータに対する供給リール駆動モータ
と回収リール駆動モータの速度比を記憶し、ワイヤーの
復行走行時に上記記憶した速度比をもって各駆動モータ
を反転させるように制御し、以後のワイヤー往復走行時
にこれを繰り返し行う構成を採用したものである。

【００１４】ここで、ワイヤーに対する張力の付加は、
ダンサーロールと角度検出エンコーダ及び張力付加モー
タを用い、ワイヤーの張力はロードセルで測定し、ワイ
ヤーを低速で走行させたときのダンサーロールの変位量
を角度検出エンコーダで検出し、この検出値を供給リー
ル駆動モータ及び回収リール駆動モータにフィードバッ
クして該モータの回転を制御し、多溝ローラ駆動モータ
に対する供給リール駆動モータと回収リール駆動モータ
の速度を追従させ、ダンサーロールの触れが無くなって
ワイヤーの走行が安定したところで、多溝ローラ駆動モ
ータに対する供給リール駆動モータと回収リール駆動モ
ータの速度比を記憶する。

【００１５】この記憶した速度比を基準にして多溝ロー
ラ駆動モータと供給リール駆動モータ及び回収リール駆
動モータを同時に高速起動させ、往復ワイヤー走行を安
定させると共に、往復走行中もダンサーロールの触れが
安定しているタイミングでこの速度比を記憶し、この記
憶した速度比でもって次に各駆動モータを反転させるよ
うに制御し、そして運転中は際限なくこれの繰り返しを
行う。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
示例と共に説明する。

【００１７】図１は、この発明のワイヤー走行制御方法
を採用したワイヤーソーを示し、駆動モータ２１で正逆
駆動されてワイヤーａの繰り出しと巻き取りを行う供給
リール２２と、同じく駆動モータ２３で正逆駆動されて
ワイヤーａの巻き取りと繰り出しを行う回収リール２４
の間に三個の多溝ローラ２５，２６，２７を配置し、そ
の内の一つの多溝ローラ２５を駆動モータ２８で正逆駆
動するようにすると共に、供給リール２２から引き出し
たワイヤーａの経路は、複数のガイドプーリ２９を介し
て多溝ローラ２５，２６，２７に導き、この多溝ローラ
２５，２６，２７の周囲に多数回並列状態で巻回した
後、複数のガイドプーリ３０と駆動モータ３１で横移動
が付与されるトラバースプーリ３２を介して回収リール
２４で巻き取るようになっている。

【００１８】上記多溝ローラ２５，２６，２７間の直上
にワーク送りテーブル３３を配置し、供給リール２２と
回収リール２４の間でワイヤーａを高速で往復走行さ
せ、上記送りテーブル３３で保持したワークｂを、多溝
ローラ２６、２７間を平行状態で走行するワイヤーａに
向けて送り込むことにより、ワークｂを多数個同時に切
断するようになっている。

【００１９】上記多溝ローラ２５，２６，２７に対する
ワイヤーａの供給側で、ガイドプーリ２９間を走行する
ワイヤーａの途中に、供給側の張力付加モータ３４と張
力測定用ロードセル３５を配置し、張力付加モータ３４
はこれを制御するエンコーダ３６の揺動アーム３７に取
り付けたダンサーロール３８をワイヤーａに巻架し、張
力測定用ロードセル３５はそのプーリ３９をワイヤーａ
に巻架している。

【００２０】同じく、多溝ローラ２５，２６，２７に対
するワイヤーａの回収側で、ガイドプーリ３０間を走行
するワイヤーａの途中に、回収側の張力付加モータ４０
と張力測定用ロードセル４１を配置し、張力付加モータ
４０はこれを制御するエンコーダ４２の揺動アーム４３
に取り付けたダンサーロール４４をワイヤーａに巻架
し、張力測定用ロードセル４１はそのプーリ４５をワイ
ヤーａに巻架している。

【００２１】次に、この発明のワイヤー走行制御方法を
説明する。

【００２２】図１に示すように、ワイヤーａの経路は、
供給リール２２より繰り出された新線ワイヤーａが、ガ
イドプーリ２９群とダンサーロール３８及びロードセル
３５のプーリ３９を経由して多溝ローラ２５，２６，２
７まで架けられる。

【００２３】この多溝ローラ２５，２６，２７で数１０
回巻き付けられ、その後同様にガイドプーリ３０群とダ
ンサーロール４４、ロードセル４１のプーリ４５及びト
ラバースプーリ３２を経由し、回収リール２４に巻き取
られる。

【００２４】上記ワイヤーａに対する張力の付加は、ダ
ンサーロール３８，４４により予め設定された張力（基
準値となる）になるようにそれぞれ張力付加モータ３
４，４０にてトルクが与えられる。

【００２５】ワイヤーａの張力はすぐさまそれぞれロー
ドセル３５，４１で測定され、基準値との誤差が算出さ
れる。

【００２６】その誤差をダンサーロール３８，４４にフ
ィードバックし、設定通りの張力になるよう常に制御さ
れる。

【００２７】これはワイヤーａの走行中であっても停止
中であっても同様に行われ、停止中でもワイヤーａに張
力がかかっているようにする。

【００２８】ワイヤーａの走行を行うには、多溝ローラ
２５の駆動モータ２８に対して、供給リール２２の駆動
モータ２１と回収リール２４の駆動モータ２３をそれぞ
れ追従するように正逆回転させる。

【００２９】この際ダンサーロール３８，４４が極力上
下に動かないことが、追従が精度よく行われているとい
うことになり、ワイヤーａの張力の変動が最小限とな
る。

【００３０】しかしながら、供給リール２２と回収リー
ル２４のリール径は刻々と変化するものであり、このた
め、ダンサーロール３８，４４の変位（偏差）をＰＩ制
御にて供給リール２２の駆動モータ２１と回収リール２
４の駆動モータ２３に高速フィードバックすることが必
要となる。

【００３１】しかし、処理速度には限界もあり、更に処
理速度を早くすればする程、角度検出エンコーダ３６，
４２の分解能も高めなくてはならず、好ましい方法では
ない。

【００３２】そこで、この発明の方法では、ワークｂの
切断時の往復ワイヤー走行を行う前に、先ず、低速でワ
イヤーａの走行を行い、ＰＩ制御にてダンサロール３
８，４４の振れが無くなり安定したところで、多溝ロー
ラ２５の駆動モータ２８と供給リール２２の駆動モータ
２１，多溝ローラ２５の駆動モータ２８と回収リール２
４の駆動モータ２３の速度比をコンピュータに記憶す
る。

【００３３】この記憶した速度比を基準にして、多溝ロ
ーラ２５の駆動モータ２８と供給リール２２の駆動モー
タ２１及び回収リール２４の駆動モータ２３を同時に高
速起動させることにより、ダンサーロール３８，４４の
変位が最小限の状態で往復ワイヤー走行を開始すること
が可能となる。

【００３４】ここで、ワイヤーａの低速走行は、２〜３
秒の片側走行であり、例えば、切断速度の1/5程度で具
体的には１００m/minである。

【００３５】供給リール２２と回収リール２４のリール
径が判らない状態で最初から高速走行させると、多溝ロ
ーラ２５の駆動モータ２８と供給リール２２の駆動モー
タ２１及び回収リール２４の駆動モータ２３の回転速度
がうまく追従しないことになる。

【００３６】この結果、ダンサロール３８，４４の振れ
が大きく（変位増大）発生する。そして、この場合、ダ
ンサロール３８，４４の変位量を高速フィードバックさ
せる必要があるので、ＰＩ制御に負担がかかりすぎ、誤
差動の原因となる。

【００３７】このため、先ず、運転開始時に、低速でワ
イヤーａを走行させて、リール径の比率、即ち、供給リ
ール２２と回収リール２４の回転比率（速度比）が最も
安定（ダンサーロール３８，４４が振れなくなる状態）
したところで、その安定した比率を記憶する。

【００３８】この記憶する比率は、多溝ローラ２５の駆
動モータ２８と供給リール２２の駆動モータ２１，多溝
ローラ２５の駆動モータ２８と回収リール２４の駆動モ
ータ２３の速度比であり、多溝ローラ２５の駆動モータ
２８の速度が基準となる。

【００３９】また、ＰＩ制御とは比例積分制御であり、
単位時間（例えば１秒毎）当たりのダンサーロール３
８，４４の変位量を検出し、その検出値を供給リール２
２の駆動モータ２１と回収リール２４の駆動モータ２３
にフィードバックし、該駆動モータ２１と２３の回転を
制御する。

【００４０】この制御によって多溝ローラ２５の駆動モ
ータ２８に対して供給リール２２の駆動モータ２１を、
また、多溝ローラ２５の駆動モータ２８に対して回収リ
ール２４の駆動モータ２３をそれぞれ追従回転（正逆
転）せしめて供給リール２２と回収リール２４の回転速
度を決定することにより、ワイヤーａの繰り出し量と引
き込み量を多溝ローラ２５の駆動モータ２８の回転に追
従させるようにしている。

【００４１】上記往復ワイヤー走行中もダンサーロール
３８，４４の振れ角が安定しているタイミングでこの速
度比を記憶し、次の多溝ローラ２５の駆動モータ２８と
供給リール２２の駆動モータ２１及び回収リール２４の
駆動モータ２３の反転時にこの新しい速度比を基準に行
動させる。

【００４２】これにより、供給リール２２と回収リール
２４の新線ワイヤーの減少、旧線ワイヤーの増加があっ
ても、常に安定した動作が可能となる。

【００４３】このような、動的制御は、供給リール２２
と回収リール２４のリール径が刻々と変化しているた
め、その変化につれて供給リール２２の駆動モータ２１
と回収リール２４の駆動モータ２３の回転を常に制御し
てやる必要がある。

【００４４】このため、ワイヤーａの往復走行毎におい
て、その正転時に前述と同じように、多溝ローラ２５の
駆動モータ２８と供給リール２２の駆動モータ２１，多
溝ローラ２５の駆動モータ２８と回収リール２４の駆動
モータ２３の速度比を記憶し、この記憶した速度比でも
って次に多溝ローラ２５の駆動モータ２８と供給リール
２２の駆動モータ２１及び回収リール２４の駆動モータ
２３を反転させるように制御する。そして運転中は際限
なくこの繰り返しを行う。

【００４５】上記のように、ダンサーロール３８，４４
の変位が最小の状態で制御されるため、ＰＩ制御の負担
を軽減させることができ、図２に示すように、多溝ロー
ラ２５の駆動モータ２８と供給リール２２の駆動モータ
２１及び回収リール２４の駆動モータ２３を、非常に短
時間で回転の立ち上げ、立ち下げが行えることになる。

【００４６】図２は、多溝ローラ２５の駆動モータ２８
と供給リール２２の駆動モータ２１及び回収リール２４
の駆動モータ２３の低速回転と高速正転及び高速逆転時
における速度比と記憶及びフィードバックの関係を示
し、低速回転時において、多溝ローラ２５の駆動モータ
２８の安定回転数をＡ，供給リール２２の駆動モータ２
１の安定回転数をＢ，回収リール２４の駆動モータ２３
の安定回転数をＣとし、供給リール２２の駆動モータ２
１の立ち上がり後に生じる不安定回転は、ダンサーロー
ル３８の変位量をこの駆動モータ２１にフィードバック
して回転数を制御し、また回収リール２４の駆動モータ
２３の立ち上がり後に生じる不安定回転は、ダンサーロ
ール４４の変位量をこの駆動モータ４０にフィードバッ
クして回転数を制御することで回転数の安定を図る。

【００４７】上記回転数Ａ：Ｂ比とＡ：Ｃ比の記憶につ
いては、例えば、多溝ローラ２５の駆動モータ２８が１
０００ｒｐｍ、供給リール２２の駆動モータ２１が５０
０ｒｐｍ、回収リール２４の駆動モータ２３が６７０ｒ
ｐｍとすると、Ａ：Ｂは２：１、Ａ：Ｃは２：１．５と
なり、これを記憶し、高速正転開始時にフィードバック
する。

【００４８】また、高速正転時において、多溝ローラ２
５の駆動モータ２８の安定回転数をＡ′、供給リール２
２の駆動モータ２１の安定回転数をＢ′、回収リール２
４の駆動モータ２３の安定回転数をＣ′とし、回転数
Ａ′：Ｂ′比と、Ａ ′：Ｃ ′比を記憶して次の高速正
転開始時にフィードバックすることにより、各駆動モー
タ２１，２４，２８を非常に短時間で回転の立ち上げ、
立ち下げが行えることになる。

【００４９】

【発明の効果】以上のように、この発明によると、運転
開始時にワイヤーを低速で走行させ、該ワイヤーの走行
が安定した時点での多溝ローラ駆動モータに対する供給
リール駆動モータと回収リール駆動モータの速度比を求
め、この速度比を基準に各駆動モータを同時に高速起動
させてワイヤーを高速走行させ、続いてワイヤー高速走
行中の多溝ローラ駆動モータに対する供給リールと回収
リールの駆動モータの速度比を記憶し、ワイヤーの復行
走行時に上記記憶した速度比をもって各駆動モータを反
転させるように制御し、以後のワイヤー往復走行時にこ
れを繰り返し行うようにしたので、以下に列挙する効果
がある。

【００５０】１．ワイヤーの張力付加制御を行うための
使用するプーリ数を少なくでき、動滑車部がないため大
きくジグザグにワイヤー架けを行う必要がなく、ワイヤ
ー架けの作業性が良くなる。

【００５１】２．動滑車の使用が省け、リールの回転部
はモータ軸と直結することにより、ワイヤー駆動部の構
造がシンプルになる。

【００５２】３．モータの回転速度を高めるだけで、装
置サイズを大きくすることなくワイヤー走行速度が高め
られる。

【００５３】４．ワイヤー走行速度、ワイヤー走行サイ
クルは、モータに対する指令のみで行えるため自由にで
き、加工条件に見合ったワイヤー走行条件の設定が可変
的に容易に行える。

【００５４】５．常に動的にワイヤー走行制御、張力付
加制御を行っているため、ワイヤーの走行と張力が安定
する。

【００５５】６．ワイヤーに対する張力付加部と多溝ロ
ーラの間にプーリの数が少ないため精度のよい張力を加
工部に与えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のワイヤー走行制御方法を採用したワ
イヤーソーを示す正面図

【図２】多溝ローラの駆動モータと供給リールの駆動モ
ータ及び回収リールの駆動モータの回転の立ち上げ、立
ち下がりを示す説明図。

【図３】従来のワイヤー走行制御方法を採用したワイヤ
ーソーを示す正面図

【符号の説明】

２１ 駆動モータ ２２ 供給リール ２３ 駆動モータ ２４ 回収リール ２５ 多溝ローラ ２６ 多溝ローラ ２７ 多溝ローラ ２８ 駆動モータ ２９ ガイドプーリ ３０ ガイドプーリ ３１ 駆動モータ ３２ トラバースプーリ ３３ 送りテーブル ３４ 張力付加モータ ３５ 張力測定用ロードセル ３６ エンコーダ ３７ 揺動アーム ３８ ダンサーロール ３９ プーリ ４０ 張力付加モータ ４１ 張力測定用ロードセル ４２ エンコーダ ４３ 揺動アーム ４４ ダンサーロール ４５ プーリ ａ ワイヤー ｂ ワーク

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 供給リールと回収リールの間で往復走行
   させるワイヤーの途中を複数の多溝ローラ間に巻回し、
   多溝ローラ間を走行するワイヤーで被切断ワークを切断
   するワイヤーソーにおけるワイヤー走行制御方法におい
   て、運転開始時に多溝ローラ駆動モータと供給リール駆
   動モータ及び回収リール駆動モータを正転させてワイヤ
   ーを低速で走行させ、該ワイヤーの走行が安定した時点
   での多溝ローラ駆動モータに対する供給リール駆動モー
   タと回収リール駆動モータの速度比を求め、この速度比
   を基準に各駆動モータを同時に高速起動させてワイヤー
   を高速走行させ、続いて、ワイヤー高速走行中の多溝ロ
   ーラ駆動モータに対する供給リール駆動モータと回収リ
   ール駆動モータの速度比を記憶し、ワイヤーの復行走行
   時に上記記憶した速度比をもって各駆動モータを反転さ
   せるように制御し、以後のワイヤー往復走行時にこれを
   繰り返し行うことを特徴とするワイヤーソーにおけるワ
   イヤー走行制御方法。