JP2006017500A - Apparatus for measuring tension of traveling wire rod - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、巻き取り或いは延伸などの作業を行っている走行中の線材の張力或いは、線密度をオンライン計測(線材製品を製作しながらのリアルタイム計測)することにより、線材の品質の向上および品質管理を強化する張力測定装置に関するものである。 The present invention improves the quality and quality of a wire by measuring the tension or the wire density of a running wire that is performing winding or stretching work on-line (real-time measurement while manufacturing a wire product). The present invention relates to a tension measuring device that strengthens management.
大型のリールに巻かれた約20Km程の金属の線材(電線)を1000m〜2000m位に切断して、それぞれを小型のリールに巻き取って、小分けする場合、巻き取られる線材の張力が大きいと線材が延びて細く変形してしまう。そのため、線材の巻き取り工程では、巻き取られる線材が走行中に接触している滑車に抵抗を与えることにより張力を調整している。走行線材の張力の値は通常3ローラ式の接触式張力計等で時々計測し、繰出機等の出線機構の制動力を調整したり、中間滑車の軸の摩擦を調整することにより、線材の張力を調整しているが、張力計を線材に接触させ曲げ変形を与えることで、張力に影響を与えたり、線材の品質を損なったりし易い。またそのためオンラインで張力を測定できないため、負荷部材の当接による張力の調整が遅れ、多くの不良品を出してしまうおそれがある。 When a metal wire (electric wire) of about 20 km wound on a large reel is cut to about 1000 m to 2000 m, and each is wound up on a small reel and divided into small parts, the tension of the wound wire is large. The wire extends and deforms thinly. Therefore, in the winding process of the wire, the tension is adjusted by applying resistance to the pulley that is in contact with the wound wire. The tension value of the running wire is usually measured from time to time with a three-roller type contact tension meter, etc., and the wire rod is adjusted by adjusting the braking force of the outgoing mechanism such as the feeder or adjusting the friction of the shaft of the intermediate pulley. Although the tension of the wire is adjusted, the tension meter is easily brought into contact with the wire to cause bending deformation, so that the tension is affected and the quality of the wire is easily lost. Moreover, since the tension cannot be measured online, the adjustment of the tension due to the contact of the load member is delayed, and many defective products may be produced.
線材に影響を与えずに張力をオンラインで測定することが求められるが、そのような方法としては、線材加工工程などのローラ等の把持部から把持部の間を走行する線材に対し、環境外乱による自由振動を測定し、それを周波数分析して卓越成分を求め、これと線材支持間距離の値、線材線密度の値及び卓越振動の規準振動次数より線材の張力を演算する方法が提案されている。(特許文献1参照) It is required to measure the tension online without affecting the wire, but as such a method, there is an environmental disturbance to the wire running between the gripping parts such as rollers, etc. A method has been proposed in which the free vibration is measured by frequency analysis and the dominant component is obtained, and the wire tension is calculated from the value of the distance between the wire support, the value of the wire linear density, and the reference vibration order of the dominant vibration. ing. (See Patent Document 1)
以上の他、走行線材の張力をオンラインで測定する装置としては把持の一端において線材走行方向と垂直な方向に急激な速度変化を与え、それにより生じる線材の屈曲変形の波動(横波)の線材走行方向への伝播速度を測定し、それと線材線密度より張力を演算する方法が提案されている。(特許文献2参照) In addition to the above, as a device that measures the tension of the running wire online, a sudden speed change in the direction perpendicular to the running direction of the wire is given at one end of the grip, and the wire running due to the bending deformation wave (lateral wave) of the resulting wire A method has been proposed in which the propagation velocity in the direction is measured and the tension is calculated based on the measured velocity. (See Patent Document 2)
走行線材の太さをオンラインで計測する方法にはレーザー光を測定対象の線材に投光し、その透過光をフォトダイオードやCCDラインセンサー等で受光しその受光量や受光位置により太さを求める方法などがあるが、機械に仕掛かり中の走行線材の線密度をオンラインで測定する測定器は、必要性が高いにもかかわらず、これまでほとんど開発されていない
3ローラ式の張力測定装置は、前述したごとく、線材に接触し線材を曲げるため、精密なオンライン測定が必要な線材や曲げにより損傷を受けやすい撚り線や曲げ剛性が大きく曲げにもろい光ファイバーなどの加工工程には向いていない。そこで、本発明が解決しようとする課題の(1)は、線材への影響を小さく押さえ、かつオンライン測定が可能な測定装置の提供である。 As described above, the 3-roller type tension measuring device is in contact with the wire and bends the wire, so that the wire requires precise on-line measurement, the twisted wire that is easily damaged by bending, the bending rigidity is large, and the fiber is fragile. Not suitable for processing. Therefore, (1) of the problem to be solved by the present invention is to provide a measuring apparatus that can suppress the influence on the wire and reduce the on-line measurement.
特許文献1に記述される測定方法は環境の雑音により加振される振動を周波数分析して卓越する周波数より目的とする次数の自由振動数を計測する方法であるため、周波数分析をおこない卓越した周波数を求めるための手段が必要であり、演算等に余分の時間が必要になる欠点があると共に、環境雑音の特性によっては固有振動数の成分が小さく、強制振動による共振振動数より目的とする次数の自由振動数を求める方法に比べ、振動数の精度が得にくい欠点がある
The measurement method described in
さらに測定振動数から張力を演算する情報処理には線材の走行速度が考慮されていないため、[線材の走行速度]/[横波の波動速度]の値が1に対し無視できない走行速度になると、演算による誤差が大きくなる。従って、本発明が解決しようとする課題の(2)は、精度の高い張力の測定値を迅速に求めるために、強制振動による共振振動数を測定する装置の提供である。また、本発明が解決しようとする課題の(3)は、高速走行する線材の張力測定を可能にするため、走行速度を考慮に入れた演算を行う情報処理制御装置の提供である。 Furthermore, since the travel speed of the wire is not taken into account in the information processing for calculating the tension from the measured frequency, when the travel speed of the [wire travel speed] / [wave speed of the transverse wave] is a non-negligible travel speed, The error due to computation increases. Therefore, the problem (2) to be solved by the present invention is to provide an apparatus for measuring the resonance frequency due to forced vibration in order to quickly obtain a highly accurate measured value of tension. In addition, (3) of the problem to be solved by the present invention is to provide an information processing control apparatus that performs an operation taking the traveling speed into consideration in order to enable the tension measurement of the wire that travels at a high speed.
特許文献2に記載される測定法方法は、合成繊維の巻き取り工程のような、曲げ剛性の極度に小さい細い高分子フィラメント線材を計測対象とし、合繊巻き取り機構に設置されている綾振り機構による高速の加振を巧みに利用できる場合には、波動速度の測定を可能にする比較的鋭い屈強部を有する横波の波形が得られるので、きわめて有効であるが、大抵の機械は横波の発生機構は具備されておらず、また曲げ剛性が高分子フィラメントより高い金属やガラスの線材を測定対象とする場合は適用が難しい。従って、本発明が解決しようとする課題の(4)は、金属線材やガラス線材等を扱う工程において、波動速度の測定によらない測定法の提供である。
The measuring method described in
前記線密度は線材断面の質量の目安となるもので単位長さあたりの体積ではなく単位長さあたりの質量を制御・管理したい場合がある。従って、本発明が解決しようとする課題の(5)は、線密度をオンライン計測できる測定装置の提供である。 The linear density is a measure of the mass of the wire cross section, and there is a case where it is desired to control / manage the mass per unit length rather than the volume per unit length. Therefore, (5) of the problem to be solved by the present invention is to provide a measuring apparatus capable of measuring the linear density online.
上記課題を解決するために請求項1に記載の発明は、長手方向に走行する線材を前段と後段の2カ所で拘束する2組のガイドローラ装置と、前記2組のガイドローラ装置に挟まれたスパン部分において線材の加振された振動波形を検出する振動変位検出装置と、前記2組のガイドローラ装置間距離、及び線材線密度或いは線材張力を入力するとき線材張力或いは線材密度を演算する情報処理制御装置により構成され、前記2組のガイドローラ装置の一方は周波数を変化させながら前記線材を径方向に加振して横振動させる加振装置を備えるようにしたことを特徴とする走行線材の張力測定装置である。
In order to solve the above-mentioned problem, the invention described in
また、請求項2に記載の発明は、前記2組のガイドローラ装置のそれぞれは、線材の振動を拘束しかつ走行方向の抵抗を低減する機構として、少なくとも2個の溝付きガイドローラが線材を囲むように並設された線材保持機構と、各溝付きガイドローラの線材に対する設置角度を可変とするローラ設置角度設定機構と、当該線材保持機構の2組をスパン長さ可変機構を有する支持台上にまたは別々の支持台上に設置する機構を含むことを特徴とする請求項1に記載の走行線材の張力測定装置である。
According to a second aspect of the present invention, in each of the two sets of guide roller devices, at least two grooved guide rollers use a wire as a mechanism for restraining vibration of the wire and reducing resistance in the traveling direction. A support base having a wire rod holding mechanism arranged in parallel so as to surround, a roller installation angle setting mechanism for changing the installation angle of each grooved guide roller with respect to the wire rod, and a span length variable mechanism for two sets of the wire rod holding mechanism The traveling wire tension measuring device according to
また、請求項3に記載の発明は、加振装置は前記一方の線材保持機構を構成する溝付きガイドローラの一つを、該ガイドローラの軸を介して、それに付設された磁石及び周囲同心に配したコイルよりなる電磁力加振機により,前記ガイドローラ軸の方向に振動させるように構成したことを特徴とする請求項1または2に記載の走行線材の張力測定装置である。
According to a third aspect of the present invention, in the vibration exciter, one of the grooved guide rollers constituting the one wire holding mechanism is connected to a magnet attached to the guide roller and a surrounding concentricity via the shaft of the guide roller. The traveling wire rod tension measuring device according to
また、請求項4に記載の発明は、レーザー光を投光する手段と受光するCCDラインセンサーにより構成されているレーザー変位計、対象物との間の静電容量により変位を測定する静電容量型変位計、対象物との間の距離による渦電流変化により変位を測定する渦電流型変位計の内の一つによって測定スパン間の線材の横振動変位を検出する線材に非接触の振動変位検出装置を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の走行線材の張力測定装置である。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a laser displacement meter comprising a means for projecting laser light and a CCD line sensor for receiving the light, and a capacitance for measuring displacement by a capacitance between the object and the object. Type displacement gauge, one of the eddy current type displacement gauge that measures displacement by eddy current change depending on the distance to the object, non-contact vibration displacement to detect the transverse vibration displacement of the wire between measurement spans It is a tension | tensile_strength measuring apparatus of the running wire in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
また、請求項5に記載の発明は、前記情報処理制御装置は前記加振装置に必要な振幅と振動数の振動を発生させる制御入力を与える機能を有し、前記振動変位検出装置により測定された振動波形より共振を与える加振周波数を演算し、演算した加振周波数と予め入力された測定スパン距離、線材走行速度、線材線密度或いは線材張力より線材張力或いは線材密度を演算するものであることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の走行線材の張力測定装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, the information processing control device has a function of giving a control input for generating a vibration having a required amplitude and frequency to the vibration exciting device, and is measured by the vibration displacement detecting device. The vibration frequency giving resonance is calculated from the measured vibration waveform, and the wire tension or wire density is calculated from the calculated excitation frequency and the previously input measurement span distance, wire travel speed, wire rod density or wire tension. It is a tension | tensile_strength measuring apparatus of the running wire in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
本発明は、線材を保持する溝付きガイドローラの一端を直接加振し、共振振動数より張力を演算する方法であるため、加振周波数変化に対し振幅極大を与える振動数(振幅ピークを与える共振振動数)を求めればよく、振幅そのものの値を求める必要がないので振動振幅は小さくてもよく、共振振動数付近の加振では加振振幅を極小さくしても振幅極大を与える振動数を高精度で求めることができる。そのため比較的線材に対する加振力を小さくでき、自由振動を使った方法などに比べ、測定精度を高くできる。 Since the present invention is a method of directly exciting one end of a grooved guide roller for holding a wire and calculating the tension from the resonance frequency, the frequency giving an amplitude maximum with respect to a change in the excitation frequency (giving an amplitude peak) (Resonance frequency) can be obtained, and it is not necessary to obtain the value of the amplitude itself, so the vibration amplitude may be small, and in the vicinity of the resonance frequency, the frequency that gives the maximum amplitude even if the excitation amplitude is minimized. Can be obtained with high accuracy. For this reason, the excitation force on the wire can be made relatively small, and the measurement accuracy can be increased as compared with a method using free vibration.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明に係る第1の実施の形態の張力測定装置の概略図、図2は図1のレーザー変位計40の作用を説明するための概略図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic diagram of a tension measuring device according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the operation of the
図1において、線材1の走行路の下側には、支持台16が配置されていて、線材1の走行路の入口側の支持台16には線材1の保持と加振の機能を有するガイドローラ装置10が配置されている。また、線材1の走行路の出口側の支持台16には線材1を保持するガイドローラ装置20が配置されている。
In FIG. 1, a
そして、線材1の走行路の入口側と出口側の支持台16の間には、連結板6が設けられていて、ネジにより支持台16の連結位置を可変して、ガイドローラ装置10と20のスパン長さを可変にしたスパン長さ可変機構を構成している。なお、上記の連結板6を使用しない場合には、支持台上16を入口側と出口側で分離し、ガイドローラ装置10と20を別々の支持台上16に設置してスパン長さを可変できるようにしてもよい。
A connecting plate 6 is provided between the
ガイドローラ装置10、20は、共に走行線材1の保持を行うもので、ガイドローラ装置10が加振の機能を有する点を除けば、略同様の構成である。ガイドローラ装置10とガイドローラ装置20は、共に長円状の固定ブロック2に、溝付きガイドローラ11と、溝付きガイドローラ12のそれぞれを支持しているローラ軸11a、12aが貫通して回転可能に並設されており、溝付きガイドローラ11、12は、線材1を囲むように配置されて線材1の振動を拘束しかつ走行方向の抵抗を低減する線材保持機構を構成している。
The
本実施例でのガイドローラ装置10とガイドローラ装置20における線材保持機構は、2個の溝付きガイドローラ11、12により構成したもので説明するが、線材保持機構を構成する溝付きガイドローラは、3個あるいはそれ以上線材を囲むように近接して配置したものであってもよい。
The wire holding mechanism in the
また、線材1の走行路の入口側と出口側の支持台16にはスライドベアリング21で軸受け部が構成された筒状の軸受け部材17、18が固定されている。筒状の軸受け部材17、18の上面には、スライドベアリング21を軸として回転可能に固定ブロック2より一回り大きい長円状のローラ設置角度設定プレート3が取付けられている。ローラ設置角度設定プレート3の一端部には支点としての孔3aが設けられている。そして、スライドベアリング21を軸とする設置角度を設定して、孔3aに挿通した固定用ネジ4によりローラ設置角度設定プレート3を軸受け部材17または18の上面に固定して、各溝付きガイドローラ11,12の線材1に対する設置角度を固定できるようになっている。
Further, cylindrical bearing
また、固定ブロック2を貫通した溝付きガイドローラ11のローラ軸11aがスライドベアリング21の孔21aに嵌合し、溝付きガイドローラ12のローラ軸12aがローラ軸設定プレート3に設けられた孔3bに嵌合している。
Further, the
以上の構成までは、ガイドローラ装置10とガイドローラ装置20は、略同様の構成であるが、ガイドローラ装置10は軸受け部材17内に加振装置を備えているので、ここでは、ガイドローラ装置10の軸受け部材17における加振装置27について詳細に説明する。
Up to the above configuration, the
以下の説明では、ガイドローラ装置20の溝付きガイドローラ11、12と区別するため、ガイドローラ装置10の溝付きガイドローラ11を加振ローラ11、ガイドローラ装置10の溝付きガイドローラ12を付属ローラ12と称する。
In the following description, the
加振ローラ11のローラ軸11aは、スライドベアリング21を貫通しており、その先端には円柱形の永久磁石22が同軸に固定されている。円柱形の永久磁石22は、外周にコイル23が巻かれ底面が支持台16に固定されて軸受け部材17内に設置された筒24内に収納配置されている。筒24は、コイル23に電流が流れたときに磁気遮蔽しないような材料、例えば樹脂で形成されている。この筒24内において、永久磁石22の上面には軸11aに遊嵌されたコイルバネ25が配置され、永久磁石22は、筒24内の上面と底面の中間の位置に保持されており、加振ローラ11、軸受け部材17、スライドベアリング21、永久磁石22、コイル23、筒24、コイルバネ25が、加振装置27を構成する。
The
本実施の形態の張力測定装置100は、上記した入口側の線材1の保持と加振の機能を有するガイドローラ装置10、出口側の線材1を保持するガイドローラ装置20、及びレーザー変位計40と、情報処理制御装置30により構成される。
The
先ず、ガイドローラ装置10について説明する。加振ローラ11はローラ軸11aの上下運動により加振され線材1に横振動を起こさせる。ローラ軸11aはスライドベアリング21に拘束され上下運動のみ許される構造になっており、その下端には永久磁石22が付設(固定)され、上下運動はコイルバネ25により弾性的に拘束されている。コイル23には制御電流が流され、ローラ軸11a及びその周囲同心にコイル23を配した電磁力により磁石を駆動することでローラ軸11aの上下振動を起こし、加振ローラ11をその軸方向に振動させる。このようにガイドローラ装置10は電磁力加振機を構成している。
First, the
ローラ軸11a、12aは、固定ブロック2により固定結合されており、そのためローラ軸11aの上下運動に伴い付属ローラ12も加振ローラ11と共に運動する。加振ローラ11、付属ローラ12はそれぞれローラ軸11a、12aに回転可能に取り付けられており、そのため線材の走行に対する接触抵抗は小さく押さえる構造になっている。
The
溝付きガイドローラ11、12の中心を結ぶ線と線材1の成す角度を変えると線材1に対する両溝付きガイドローラの接触圧力を変えることができる。このため、ローラ設置角度設定プレート3は、スライドベアリング21の外周に回転自由に嵌合しており、同時にローラ軸12aもその先端がローラ設置角度設定プレート3の孔3bに回転自由に嵌合している。ローラ設置角度設定プレート3をスライドベアリング21の外周(ガイドローラ軸11aの中心軸周り)に回転させ、ローラ設定角度固定用ネジ4により回転を固定してローラ設置角度を任意に設定できる。
When the angle formed between the wire connecting the centers of the
次にガイドローラ装置20について説明する。ガイドローラ装置10と同様に、ガイドローラ装置20は上端に2個の溝付きガイドローラ11、12を有し、これにより線材1を保持する。ローラ軸11a、12aに対し溝付きガイドローラ11、12はスライドベアリング21により自由に回転する構造とし、両軸は固定ブロック2により固定されている。
Next, the
ローラ設置角度設定プレート3はスライドベアリング21にその周りに回転自由となるよう嵌合され、ローラ軸12aの下端はローラ設置角度設定プレート3の孔3aに回転可能に嵌合されている。このため、2個の溝付きガイドローラ11、12と線材1の接触抵抗力は、ローラ設置角度設定プレート3をスライドベアリング21の周りに回し、2個のローラ軸11a、12aを結ぶ線と線材1の成す角度を変えることにより調整できる。
The roller installation
次に、走行線材1における張力測定について説明する。ガイドローラ装置10により加振されると走行線材1は振動し、その横振動すなわち図1における上下方向の振動は、支持台16上の適当な位置に固定された固定部材19を介して支持された振動変位検出装置(以下の説明ではレーザー変位計を例にとって説明する)40により測定される。
Next, the tension measurement in the running
レーザー光源41からのレーザー光は走行線材1に入射され、その反射光はCCDラインセンサー42で受光される。CCDラインセンサー42上の受光位置は図2に示すように走行線材1の上下方向位置により変化するので、その受光位置より走行線材1の上下方向変位を検出し、走行線材1の振動波形を出力する。
Laser light from the
レーザー変位計40は上記の反射光式以外に透過光式のものを用いることもできる。その場合はレーザー光源41とCCDラインセンサー42は図1において紙面に垂直な方向に線材1を挟んで対置される。線材1が金属線材の場合には、走行線材1の変位の測定に上記レーザー変位計40の代わりに静電容量型非接触変位計或いは渦電流型非接触変位計を使用するのが、効果的である。
The
情報処理制御装置30のシステムと情報の流れは次の通りである。測定に先立ち、測定対象スパンの長さL、測定に使用するモード次数n、線材1の走行速度V、線材1の密度ρ等が外部入力装置33から演算部35へ入力される。
The system of the information
演算部35は予め定められた制御指令に従い、ガイドローラ装置10の加振ローラ11に振動数f、振幅h0の振動を行わせる情報を波形発生回路32に対し出力し、波形発生回路32は上記振動数、振幅を発生させる電流をガイドローラ装置10のコイル23に与える。この時レーザー変位形で検出した振動波形がインターフェース回路34を通して演算部35に入力される。
The
演算部35では出力された加振ローラの振動数f、加振振幅h0、入力された線材1の振動の振幅hが記憶され、必要に応じ、表示装置50に出力して表示される。以上の加振、計測、記録を、演算部の制御指令に従い、加振ローラ12の振動数fと振幅h0を変えて順次行い、振動数変化に対し、振幅比τ=h/h0が極大を与える振動数fnを求める。fnは振動数変化に対し第n番目の極大を与える振動数、すなわち第n次の共振振動数である。
The
(a)張力測定の場合
予め入力されている測定対象スパンL、線材の線密度ρ、線材の走行速度Vと、測定より得られた第n次共振振動数fnより、次式の演算により張力Tが算出される。
(b)線密度測定の場合
線材張力が別の測定方法で求められる場合、或いは張力が測定対象機械の構造上運転中に変化せず一定と見なせ、その値が分かっている場合には、外部入力装置より入力された線材張力T、測定対象スパンL、線材の走行速度V、及び測定された第n次共振振動数fnより、次式により線材のスパン間の線密度ρが算出される。
上式は線材のスパン間ではほぼ線密度が一定と見なせる場合に対する線密度を与える式である。走行線材の線密度をオンラインで計測することは通常極めて困難なことであるが、本計測法は、線材の線に沿う方向の線密度の変化の波長がスパンに比べある程度長い場合に有効である.また線材の体積密度が一定の場合には線材の太さのオンライン制御に用いることができる。 The above expression is an expression that gives the linear density for the case where the linear density can be considered to be almost constant between the spans of the wire. Although it is usually very difficult to measure the line density of a running wire online, this measurement method is effective when the wavelength of the change in the line density along the wire of the wire is somewhat longer than the span. . When the volume density of the wire is constant, it can be used for on-line control of the thickness of the wire.
以下、情報処理制御装置30の動作について図3、図4(a)〜(e)に示すフローチャートを参照して説明する。
最初S1において、本測定装置を張力測定用に使うか、線密度測定用に使うかを選定する。
既知物理用として、張力測定の場合には、線材の線密度ρと走行速度Vを入力する。線密度測定の場合には、線材張力Tと走行速度Vを入力する。S2において、両測定に共通して測定スパンLと測定共振次数nを入力する。
Hereinafter, the operation of the information
First, in S1, it is selected whether this measuring apparatus is used for tension measurement or linear density measurement.
In the case of tension measurement for the known physics, the wire density ρ and the traveling speed V of the wire are input. In the case of linear density measurement, a wire tension T and a traveling speed V are input. In S2, the measurement span L and the measurement resonance order n are input in common to both measurements.
次に本測定装置をマニュアルモードS3で使用するか、オートモードS6で使用するかの選択をする。マニュアルモードS3は共振振動数を探す際の判断を使用者がおこない、また最終精度の判断を使用者がおこなうもので、準備測定等に使用する。 Next, it is selected whether the measuring apparatus is used in the manual mode S3 or in the auto mode S6. In the manual mode S3, the user makes a determination when searching for the resonance frequency, and the user makes a determination of the final accuracy. The manual mode S3 is used for preparation measurement and the like.
これに対し、オートモードS6は予め共振点探索の条件や最終精度を入力しておき、それに従って、共振点の探索を自動で行うものであり、リアルタイム、オンライン計測や制御に使用する。 On the other hand, in the auto mode S6, the resonance point search conditions and final accuracy are input in advance, and the resonance point search is automatically performed in accordance therewith, and is used for real-time, online measurement and control.
マニュアルモードS3はS4において使用者が加振周波数f、加振振幅h0を選んで加振をおこない、これに対する線材の振幅hを測定し、S5迄のループを繰り返し、トライアルに振幅比τに極大値を与える共振振動数fnを見出し、それよりサブプログラムEにより計測モードS23を実行し、張力T或いは線密度ρを測定し、続いて表示し、終了する。 Manual mode S3 are user excitation frequency f in S4, performs Pick vibration amplitude h 0 vibrate, measuring the amplitude h of the wire against which loops around until S5, the amplitude ratio τ in the trial The resonance frequency f n giving the maximum value is found, and then the measurement mode S23 is executed by the subprogram E, the tension T or the linear density ρ is measured, subsequently displayed, and the process ends.
オートモードS6においては、まず、図4(a)に示されるサブプログラムAにおいてスイープ測定条件として、fのスイープの上、下限fp *、fq *及びその間の測定個数Nを入力する。続いて初期加振振幅h0 *、h測定のフルスケールhf、加振振幅の調整係数m1、m2及び共振振動数探索における相対精度を与える係数εを入力する。 In automatic mode S6, first, as a sweep measurement conditions in the subprogram A shown in FIG. 4 (a), on the sweep f, entering a lower limit f p *, f q * and between the number of measurements N. Subsequently, the initial excitation amplitude h 0 * , h measurement full scale h f , excitation amplitude adjustment coefficients m 1 and m 2, and coefficient ε giving relative accuracy in the resonance frequency search are input.
上記のスイープ条件より、図4(b)に示されるサブプログラムBにおいて、測定開始初期値を定め、図4(c)に示されるサブプログラムCによりスイープ振動数の範囲内のN等分された各振動数で順次加振を行い、j=1〜Nに対し、j番目の振動数における線材振幅h(j)を求める。線材の振幅h(j)が大きすぎて測定のフルスケールhfを越える場合や小さすぎて測定精度が取りにくい場合は、S13、S14、S15、S16、S13のループ或いはこのループのS13を通る経路をS17、S19の経路で置き換えたループにより、加振振幅を増減して線材振幅測定のフルスケールに収まるようにする。このときの加振振幅h0を許容加振振幅H(j)とする。これよりj番目の振動数における振幅比τ(j)=h(j)/H(j)を算出する。 From the above sweep conditions, in the subprogram B shown in FIG. 4 (b), the measurement start initial value was determined, and the subprogram C shown in FIG. 4 (c) was equally divided into N within the sweep frequency range. The vibration is sequentially performed at each frequency, and the wire amplitude h (j) at the j-th frequency is obtained for j = 1 to N. If the amplitude h (j) of the wire is too large and exceeds the full scale h f of the measurement, or if it is too small and the measurement accuracy is difficult to obtain, it passes through the loop of S13, S14, S15, S16, S13 or S13 of this loop. The excitation amplitude is increased or decreased by a loop in which the route is replaced with the route of S17 and S19 so that it is within the full scale of the wire rod amplitude measurement. The excitation amplitude h 0 at this time is set as an allowable excitation amplitude H (j). From this, the amplitude ratio τ (j) = h (j) / H (j) at the j-th frequency is calculated.
次に図4(d)に示されるサブプログラムDにより、スイープ範囲j=0〜Nにおいて、振幅比τ(j)に最大を与える振動数f(J)を求める。続いてメインフローのプログラムS7によりf(J)の精度を上げる演算をおこなう。すなわちプログラムS8により、f(J)とそれまでに求めた共振振動数fnと比較し、相対差異がfより大きい場合には、プログラムS10によりJ−1〜J+1をスイープ範囲としてC以下のループを繰り返す。 Next, the frequency f (J) that gives the maximum to the amplitude ratio τ (j) is obtained in the sweep range j = 0 to N by the subprogram D shown in FIG. Subsequently, an operation for increasing the accuracy of f (J) is performed by the program S7 of the main flow. The That program S8, f compared (J) and the resonant frequency f n obtained so far, if the relative difference is greater than f is, C following loop as the sweep range J-1 to J + 1 by the program S10 repeat.
相対差異がS8の条件を満たしたら、これを共振振動数fnと定め、図4(e)に示されるサブプログラムEにより線材張力測定の場合は張力Tを算出し、線材の線密度測定の場合には線密度ρを算出する。次にこれらを表示する。 When the relative difference satisfies the condition of S8, this is set as the resonance frequency f n , the tension T is calculated in the case of the wire tension measurement by the subprogram E shown in FIG. In this case, the linear density ρ is calculated. These are then displayed.
計測を連続して継続する場合にはメインフローのB以下S11までを繰り返す。 When the measurement is continued continuously, the process from B to S11 in the main flow is repeated.
[張力測定実施例]
線材線密度ρ=0.000113kg/mの金属線材について、測定スパンL=0.2m、使用モードn=1により、設定張力を0.14N、0.26N、0.36N、0.47N、0.57Nとしたそれぞれの場合に対し、走行速度を0から250m/minまで変えて測定した結果を図5に示す。ここで設定張力とは線材が静止状態のとき線材抵抗を変えるバランスウエイトを加減して得られる3ローラ式張力測定器が示す値である。この条件の範囲で誤差は数%以内となり金属線材加工、巻き返しなどのオンライン制御などへの応用可能性が立証される。
[Tension measurement example]
For a metal wire having a wire rod density ρ = 0.000113 kg / m, the set tension is 0.14N, 0.26N, 0.36N, 0.47N, 0 according to the measurement span L = 0.2 m and the use mode n = 1. FIG. 5 shows the measurement results obtained by changing the traveling speed from 0 to 250 m / min for each case of .57N. Here, the set tension is a value indicated by a three-roller tension measuring instrument obtained by adjusting the balance weight that changes the wire resistance when the wire is stationary. Within this condition, the error is within a few percent, and the applicability to online control such as metal wire processing and rewinding is proved.
[線密度測定実施例]
a、b、c、d4種の金属線材について、測定スパンL=0.2m、使用モードn=1の条件の下で、線材張力が0.49N、0.686Nの場合について、線密度を測定した結果を図6に示す。この条件下では線密度のオンライン制御などへの応用が可能であることが立証される。
[Example of linear density measurement]
Measure the wire density for the a, b, c, and d4 types of metal wires under the conditions of the measurement span L = 0.2 m and the use mode n = 1, where the wire tension is 0.49 N and 0.686 N. The results are shown in FIG. Under these conditions, it is proved that application to on-line control of linear density is possible.
本発明においては測定スパン両端の支持部を横振動は拘束するが走行に対しては抵抗が小さい溝付きの回転ローラにし接触抵抗を押さえ、一方のローラを線材の横方向に変位加振し、線材の横振動をレーザー変位計等を用い非接触測定することにより、走行線材への接触抵抗を小さく押さえた連続測定を可能にしている。 In the present invention, the lateral vibration is constrained at the support portions at both ends of the measurement span, but with respect to running, a grooved rotary roller having a small resistance is pressed to suppress contact resistance, and one roller is displaced and excited in the lateral direction of the wire. By measuring the lateral vibration of the wire in a non-contact manner using a laser displacement meter or the like, continuous measurement with reduced contact resistance to the running wire is made possible.
また、本発明においては一方の支持ローラ部を変位加振することにより線材にほとんど影響を与えることなく確実な強制加振を実現している。従来本発明のごとく走行に対する抵抗のごく小さい支持ローラによる線材の把持が発想されなかったため、設定されたスパン間の線材に接触することなく線材を加振することは、強磁性体の線材に対しマグネット加振器により加振する方法及び軽量で体積の大きい糸に対し音圧で加振する方法以外ほとんど不可能であった。 Further, in the present invention, the forced excitation is realized with little influence on the wire by displacing and exciting one of the support roller portions. Conventionally, the gripping of the wire by the support roller having a very low resistance to running as in the present invention has not been conceived. Therefore, the vibration of the wire without contacting the wire between the set spans can be applied to the ferromagnetic wire. It was almost impossible except for a method of exciting with a magnet vibrator and a method of exciting a light and large volume yarn with sound pressure.
また、本発明においては線材の走行速度を考慮に入れた理論式を高次規準振動にまで適用可能な形で導き、それを張力を算出する演算部に導入した情報処理制御装置を開発することで高速度走行線材に対する適用を可能にしている。 Also, in the present invention, a theoretical formula taking into account the traveling speed of the wire rod is derived in a form that can be applied to higher order vibrations, and an information processing control device is introduced that is introduced into a calculation unit that calculates tension. This enables application to high-speed running wire.
また、本発明においてはスパン両端のそれぞれのガイドローラを2またはそれ以上(例えば3)を1組とし、それらローラが線材を挟んで対向するように設置することで、あたかも線材が2またはそれ以上のガイドローラのU字形の溝が囲んで作る円形の穴を通過するがごとき拘束を実現している。また線材とローラ溝の接触部分のガタを取り除くため、2つのローラの軸を線材の走行方向に垂直な方向に極わずか移動させることにより、線材とローラの溝の接触圧力を加減できる構造にしている。 In the present invention, two or more (for example, 3) guide rollers at both ends of the span are set as one set, and the rollers are installed so as to face each other with the wire interposed therebetween, as if the wire is 2 or more. The guide roller passes through a circular hole formed by surrounding the U-shaped groove, but the restriction is realized. In addition, in order to remove backlash at the contact portion between the wire rod and the roller groove, the contact pressure between the wire rod and the roller groove can be adjusted by moving the shafts of the two rollers slightly in the direction perpendicular to the wire running direction. Yes.
また、本発明においては走行線材の張力測定装置は線密度が既知の場合、共振振動数の測定より理論式を用いて線材の張力を算出する装置であるが、その全く同じ装置を用いて、線材張力が既知の場合には、同様に共振振動数の測定により上記理論式を用いて線材の線密度を算出することができるので、ソフトプログラムのわずかな違いで、当該の走行線材張力測定装置を走行線材の線密度測定装置として使うことができる。ただし、線密度或いは張力が既知量でないと張力或いは線密度を求めることはできない。 In the present invention, the running wire tension measuring device is a device that calculates the wire tension using the theoretical formula from the measurement of the resonance frequency when the line density is known, but using the exact same device, If the wire tension is already known, the wire density of the wire can be calculated using the above theoretical formula by measuring the resonance frequency in the same way. Can be used as a line density measuring device for running wire. However, the tension or linear density cannot be obtained unless the linear density or tension is a known amount.
本発明は主に金属線材への応用を中心に進められたが、プラスチック線材、ガラス線材、フィラメントファイバー、ステープルファイバー等広範な素材の走行線材に閲し、張力のオンライン測定或いは線密度のオンライン測定が可能である。 The present invention has been mainly focused on the application to metal wires, but it can be used for a wide range of materials such as plastic wires, glass wires, filament fibers, staple fibers, and on-line measurement of tension or on-line density. Is possible.
また、省エネルギー、資源の有効利用、機器の軽量化・携帯化などの観点から機器一般のコンパクト化が叫ばれ機器の小型化が進むと使われる線材も細線化が要求され、その結果張力の不正による伸びや切断が生じやすくなり、線材の加工や巻き返し工程において張力或いは線密度をリアルタイムでオンライン制御することが要求される.そうした場面に本測定器は応用可能である。 In addition, from the viewpoints of energy saving, effective use of resources, weight reduction / portability of equipment, etc. Elongation and cutting are likely to occur, and on-line control of tension or line density is required in the wire processing and rewinding processes. The measuring instrument can be applied to such situations.
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することがなければ、種々の設計変更が可能であり、前記実施例に限定されないことはいうまでもない。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and various design changes can be made without departing from the present invention described in the claims, and the invention is not limited to the embodiments. Not too long.
1 線材
2 固定ブロック
3 ローラ設置角度設定プレート
3a 孔
4 ローラ設定角度固定用ネジ
6 連結板
10,20 ガイドローラ装置
11、12 溝付きガイドローラ
11a、12a ローラ軸
16 支持台
17、18 軸受け部材
19 固定部材
21 スライドベアリング
22 永久磁石
23 コイル
24 筒
25 コイルバネ
27a 孔
30 情報処理制御装置
32 波形発生回路
33 外部入力装置
34 インターフェース回路
35 演算部
40 レーザー変位計
41 レーザー光源
42 CCDラインセンサー
50 表示装置
100 張力測定装置
DESCRIPTION OF
Claims (5)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004193497A JP2006017500A (en) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | Apparatus for measuring tension of traveling wire rod |
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JP2004193497A JP2006017500A (en) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | Apparatus for measuring tension of traveling wire rod |
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JP2006017500A true JP2006017500A (en) | 2006-01-19 |
Family
ID=35791937
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JP2004193497A Pending JP2006017500A (en) | 2004-06-30 | 2004-06-30 | Apparatus for measuring tension of traveling wire rod |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN104180839A (en) * | 2014-07-15 | 2014-12-03 | 常州大学 | Rapid measurement method for vibrating-wire sensor and detection circuit |
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2004
- 2004-06-30 JP JP2004193497A patent/JP2006017500A/en active Pending
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