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

ワイヤーソーにおけるワイヤー走行制御方法

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JP2002160152A JP2000355774A JP2000355774A JP2002160152A JP 2002160152 A JP2002160152 A JP 2002160152A JP 2000355774 A JP2000355774 A JP 2000355774A JP 2000355774 A JP2000355774 A JP 2000355774A JP 2002160152 A JP2002160152 A JP 2002160152A
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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。
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