JP2022115233A - 線材送り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】線材加工装置における線材の送り速度の変化に起因する、リールの線材束の緩み、線材加工装置に対する線材の供給速度不足、線材の断面形状の変形を抑制する。【解決手段】情報取得部１９０は、線材加工装置２００における線材３００の送り速度の情報を取得する。この情報に基づいて送り制御部１６３が決定した制御量で、送り制御部１６３は、送りロール１２０の回転速度を制御する。この制御により、送りロール１２０は、送りロール１２０による線材３００の送り速度を、線材加工装置２００における線材３００の送り速度に追従させる。リール制御部１５３は、線材束３１０の直径に対応する速度にリール１１０の回転速度を制御する。繰り出し側可動ロール１３０は、リール１１０及び送りロール１２０間の繰り出し側線材部分３２０に接触し、繰り出し側線材部分３２０の弛み量の変化により変位する。【選択図】図１

Description

本発明は、線材送り装置に関する。

線材送り装置は、リールの線材を線材加工装置に送り込む。線材加工装置では、加工部における線材の加工工程の進行に応じて、加工部に対する線材の送りが間欠的に停止される。線材送り装置が線材加工装置に追従して線材の送りを停止させると、送りの停止後にリールが惰性でしばらく回転する間に線材束の巻きが緩み、線材がリールの周りにだぶついてしまう。

特許文献１には、リールの回転速度を制御して、リールから繰り出される線材の送り速度を線材加工装置の加工部に対する線材の送り速度に追従させる技術が記載されている。この技術では、リールから線材加工装置に送り込まれる線材を、２つの定位置ローラ間の可動ローラにループさせる。リールと線材加工装置との送り速度差による線材のループ長さの変化量を演算し、この変化量を考慮して推定したリールの線材束の直径に応じて、リールの回転速度を制御する。

特許第４０４４４０９号公報

特許文献１に記載された技術では、線材加工装置における線材の送り速度の変化を線材のループ長さの変化により緩和させて、線材加工装置の線材の送り速度に対するリールが繰り出す線材の送り速度の追従性を下げている。このため、線材加工装置が送り速度を急激に増加させると、追従性の低いリール側では線材の送り速度の増加が追いつかなくなる可能性がある。線材加工装置における線材の送り速度の増加にリール側が追いつかないと、線材加工装置に供給される線材に過剰な張力が加わる。

線材加工装置に供給された線材に過剰な張力が加わった場合、線材加工装置の加工部に線材を送るフィードローラによる線材のニップ力が低いと、フィードローラが線材の送り速度よりも早く回転して空回りする。この空回りにより、フィードローラが線材を必要な速度で加工部に送ることができなくなってしまう。空回りを回避するためにフィードローラのニップ力を高くすると、ニップ力により線材の断面形状が変形し、線材を加工した製品の表面に本来は存在しない凹凸ができてしまう。

本発明の１つの態様に係る線材送り装置は、
リールの線材束から繰り出された線材の線材加工装置への供給経路において前記線材を送る送りロールと、
前記供給経路の前記線材のうち前記リール及び前記送りロール間の繰り出し側線材部分が掛け渡され、前記繰り出し側線材部分の弛み量の変化により変位して前記繰り出し側線材部分への接触を維持する繰り出し側可動ロールと、
前記線材加工装置における前記線材の送り速度の情報を取得する情報取得部と、
前記情報に基づいて、前記送りロールによる前記線材の送り速度を前記線材加工装置における前記線材の送り速度に追従させるための、前記送りロールの回転速度の制御量を決定する送り制御量決定部と、
前記送り制御量決定部が決定した制御量で前記送りロールの回転速度を制御する送り制御部と、
前記線材束の直径が短いほど速い速度に前記リールの回転速度を制御するリール制御部と、
を備える。

本発明の１つの態様に係る線材送り装置では、リールと線材加工装置との間の送りロールが、線材加工装置における線材の送り速度に追従して、リールから繰り出された線材を線材加工装置に送り出す。このため、送りロールは、線材加工装置に必要な速度で線材を送り込むことができる。リールは、リール制御部の制御により、リールの線材束の直径が短いほど速い速度で回転する。このため、リールは、線材束の線材を一定の繰り出し速度で送りロールに繰り出す。

線材を一定の速度で繰り出すリールと、線材加工装置に追従して線材を送り出す送りロールとの間には、線材の送り速度の差が生じる。この速度差は、リール及び送りロール間の繰り出し側可動ロールに掛け渡したリール及び送りロール間の繰り出し側線材部分の弛み量の増減によって吸収される。線材加工装置における線材の送り速度に追従して、送りロールによる線材の送り速度が変動しても、その速度変動が伝わって、リールからの線材の繰り出し速度が変動することが抑制される。

本発明の１つの態様に係る線材送り装置によれば、線材加工装置における線材の送り速度の変化に起因する、リールの線材束の緩み、線材加工装置に対する線材の供給速度不足、線材の断面形状の変形を、総合的に抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態に係る線材送り装置により加工機に供給する線材の供給経路を示す説明図である。 図２Ａは、図１のリールの駆動ユニットを示すブロック図である。 図２Ｂは、図１の送りロールの駆動ユニットを示すブロック図である。 図２Ｃは、図１の第１ダンサロール及び第２ダンサロールのロール位置検出ユニットを示すブロック図である。 図２Ｄは、図１のマスタロールの速度検出ユニットを示すブロック図である。 図３は、図１の線材送り装置において実行される処理の手順を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一あるいは同等の部位、又は構成要素には、同一の符号を付している。

以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものである。この発明の技術的思想は、各構成要素の材質、形状、構造、配置、機能等を下記のものに特定するものでない。

図１は、本発明の実施形態に係る線材送り装置により加工機に供給する線材の供給経路を示す説明図である。図１に示す本実施形態の線材送り装置１００は、送りロール１２０と、繰り出し側可動ロール１３０と、情報取得部１９０と、送り制御量決定部１６３と、送り制御部１６３と、リール制御部１５３とを備える。

送りロール１２０は、リール１１０の線材束３１０から繰り出された線材３００の線材加工装置２００への供給経路において線材３００を送る。繰り出し側可動ロール１３０は、供給経路の線材３００のうちリール１１０及び送りロール１２０間の繰り出し側線材部分３２０が掛け渡され、繰り出し側線材部分３２０の弛みにより変位して繰り出し側線材部分３２０への接触を維持する。情報取得部１９０は、線材加工装置２００における線材３００の送り速度の情報を取得する。

送り制御部１６３は、情報取得部１９０が取得した情報に基づいて、送りロール１２０による線材３００の送り速度を線材加工装置２００における線材３００の送り速度に追従させるための、送りロール１２０の回転速度の制御量を決定する。送り制御部１６３は、送り制御量決定部１６３が決定した制御量で送りロール１２０の回転速度を制御する。リール制御部１５３は、線材束３１０の直径に対応する速度にリール１１０の回転速度を制御する。

以下、線材送り装置１００の詳細な内容について説明する。線材送り装置１００は、線材加工装置である加工機２００のマスタロール２１０に対して線材３００を供給する。線材送り装置１００は、リール１１０、送りロール１２０、第１ダンサロール１３０及び第２ダンサロール１４０を有している。線材送り装置１００は、リール１１０に巻回された線材束３１０から繰り出された線材３００の加工機２００への供給経路において、送りロール１２０が、一対のロール間にニップした線材３００をマスタロール２１０に送る。マスタロール２１０は、一対のロール間にニップした線材３００を、加工機２００による加工内容に応じた速度で加工機２００の内部に送り込む。

リール１１０及び送りロール１２０間の線材３００の搬送経路上では、両者間に位置する線材３００の繰り出し側線材部分３２０に弛みが持たされる。繰り出し側線材部分３２０は、第１ダンサロール１３０（繰り出し側可動ロール）に掛け渡される。第１ダンサロール１３０は、繰り出し側線材部分３２０の弛み量の変化により変位して、繰り出し側線材部分３２０への接触を常時維持する。第１ダンサロール１３０の変位方向は、例えば、重力方向の成分を含む方向とすることができる。第１ダンサロール１３０は、繰り出し側線材部分３２０への接触を常時維持することで、繰り出し側線材部分３２０に一定の大きさの張力を常時付与する。

送りロール１２０及びマスタロール２１０間の線材３００の搬送経路上では、両者間に位置する線材３００の送り側線材部分３３０に、繰り出し側線材部分３２０よりも少ない弛みが持たされる。送り側線材部分３３０は、第２ダンサロール１４０（送り側可動ロール）に掛け渡される。第２ダンサロール１４０は、送り側線材部分３３０の弛み量の変化により変位して、送り側線材部分３３０への接触を常時維持する。第２ダンサロール１４０の変位方向は、例えば、重力方向の成分を含む方向とすることができる。第２ダンサロール１４０は、送り側線材部分３３０への接触を常時維持することで、送り側線材部分３３０に一定の大きさの張力を常時付与する。

図２Ａは、図１のリールの駆動ユニットを示すブロック図である。図２Ｂは、図１の送りロールの駆動ユニットを示すブロック図である。図２Ｃは、図１の第１ダンサロール及び第２ダンサロールのロール位置検出ユニットを示すブロック図である。図２Ｄは、図１のマスタロールの速度検出ユニットを示すブロック図である。

線材送り装置１００は、図２Ａ及び図２Ｂにそれぞれ示す、リール１１０及び送りロール１２０の各駆動ユニット１５０，１６０と、図２Ｃに示す、第１ダンサロール１３０及び第２ダンサロール１４０の各ロール位置検出ユニット１７０，１８０とを有している。線材送り装置１００は、図２Ｄに示すマスタ速度検出ユニット１９０をさらに有している。マスタ速度検出ユニット１９０は、マスタロール２１０による線材３００の搬送速度（以下、「マスタ軸速度」と称する。）を検出する。

図２Ａのリール１１０の駆動ユニット１５０は、リール１１０の回転速度を制御する。リール１１０の回転速度は、送りロール１２０による線材３００の搬送速度（以下、「送り軸速度」と称する。）と、ロール位置検出ユニット１８０が検出する第１ダンサロール１３０の位置とに基づいて、制御することができる。線材３００の送り軸速度は、送りロール１２０の駆動ユニット１６０から駆動ユニット１５０に入力される。

図２Ｂの送りロール１２０の駆動ユニット１６０は、リール１１０の回転速度を制御する。リール１１０の回転速度は、マスタ速度検出ユニット１９０が検出する線材３００のマスタ軸速度と、ロール位置検出ユニット１７０が検出する第２ダンサロール１４０の位置とに基づいて、制御することができる。

図２Ｄのマスタ速度検出ユニット１９０は、加工機２００のコントローラ２２０に接続されている。

コントローラ２２０は、マスタ軸速度に応じた周期の駆動パルスをアンプ２２１に出力する。アンプ２２１は、入力された駆動パルスに応じた制御信号を、マスタロール２１０を回転させるモータ２２２に出力する。コントローラ２２０は、アンプ２２１がモータ２２２に出力する制御信号により、モータ２２２の動作を制御する。コントローラ２２０の制御によりモータ２２２は、マスタロール２１０がマスタ軸速度で線材３００を搬送する速度で回転することができる。モータ２２２は、内蔵する不図示のグレイコードエンコーダユニットから、駆動軸の回転方向及び回転速度に応じた周期のエンコーダパルスを出力してもよい。エンコーダパルスは、アンプ２２１を介してマスタ速度検出ユニット１９０に入力することができる。

マスタ速度検出ユニット１９０は、パルス速度入力部１９１、単位変換部１９２及び移動平均フィルタ部１９３を有している。マスタ速度検出ユニット１９０は、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備えるマイクロコンピュータを用いて実現可能である。マスタ速度検出ユニット１９０は、マイクロコンピュータをマスタ速度検出ユニット１９０として機能させるためのコンピュータプログラムを、マイクロコンピュータにインストールして実行する。これにより、マイクロコンピュータは、マスタ速度検出ユニット１９０が備える各部（１９１～１９３）として機能させることができる。

ここでは、マスタ速度検出ユニット１９０が備える各部（１９１～１９３）をソフトウェアによって実現する例を示す。しかし、勿論、各部の処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、マスタ速度検出ユニット１９０を構成することも可能である。専用のハードウェアには、実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や従来型の回路部品のような装置を含む。

パルス速度入力部１９１には、コントローラ２２０がアンプ２２１に出力した駆動パルスの分周信号が入力される。パルス速度入力部１９１は、分周信号に基づいて、単位時間当たりの分周信号のパルス数を検出し、単位変換部１９２に出力する。パルス速度入力部１９１は、アンプ２２１からエンコーダパルス信号を入力させ、このエンコーダパルス信号に基づいて、単位時間当たりのエンコーダパルス信号のパルス数を検出し、単位変換部１９２に出力してもよい。

単位変換部１９２は、パルス速度入力部１９１が単位時間当たりのパルス数を検出する度に、マスタ軸速度の基礎値を求める。単位変換部１９２は、パルス速度入力部１９１が検出したパルス数と、１パルス当たりにマスタロール２１０が回転する角度（回転分解能）と、マスタロール２１０の直径とに基づいて、マスタ軸速度の基礎値を求めることができる。

移動平均フィルタ部１９３は、単位変換部１９２がマスタ軸速度の基礎値を求める度に、直近の複数回に亘るマスタ軸速度の基礎値の移動平均値を算出する。移動平均フィルタ部１９３は、算出した移動平均値を、マスタ軸速度の確定値としてマスタ速度検出ユニット１９０の外部に出力する。

図２Ｃに示すように、ロール位置検出ユニット１７０，１８０は、共通の構成とすることができる。ロール位置検出ユニット１７０は、ポテンショメータ１７１及び信号処理部１７２を有している。ロール位置検出ユニット１８０は、ポテンショメータ１８１及び信号処理部１８２を有している。

ポテンショメータ１７１は、第１ダンサロール１３０の変位方向における位置に応じた信号を出力する。ポテンショメータ１８１は、第２ダンサロール１４０の変位方向における位置に応じた信号を出力する。例えば、第１ダンサロール１３０及び第２ダンサロール１４０は、揺動可能な支持アーム１７３，１８３にそれぞれ支持させて、変位方向に変位させることができる。各ポテンショメータ１７１，１８１は、例えば、各支持アーム１７３，１８３の揺動角度に応じた信号をそれぞれ出力するものとすることができる。

信号処理部１７２は、Ａ／Ｄ変換部１７４、単位変換部１７５、移動平均フィルタ部１７６及び偏差出力部１７７を有している。信号処理部１８２は、Ａ／Ｄ変換部１８４、単位変換部１８５、移動平均フィルタ部１８６及び偏差出力部１８７を有している。

各信号処理部１７２，１８２は、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備えるマイクロコンピュータを用いてそれぞれ実現可能である。各信号処理部１７２，１８２は、マイクロコンピュータを各信号処理部１７２，１８２としてそれぞれ機能させるためのコンピュータプログラムを、マイクロコンピュータにインストールして実行する。これにより、マイクロコンピュータは、各信号処理部１７２，１８２がそれぞれ備える各部（１７４～１７７，１８４～１８７）として機能させることができる。

ここでは、各信号処理部１７２，１８２がそれぞれ備える各部（１７４～１７７，１８４～１８７）をソフトウェアによって実現する例を示す。しかし、勿論、各部の処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、各信号処理部１７２，１８２をそれぞれ構成することも可能である。専用のハードウェアには、実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や従来型の回路部品のような装置を含む。

各Ａ／Ｄ変換部１７４，１８４は、各ポテンショメータ１７１，１８１が出力する信号をそれぞれデジタル変換して、各支持アーム１７３，１８３の揺動角度に応じたビット数のデジタル信号を各単位変換部１７５，１８５にそれぞれ出力する。

各単位変換部１７５，１８５は、所定のサンプリング周期毎に、各Ａ／Ｄ変換部１７４，１８４からそれぞれ入力されたデジタル信号のビット数に基づいて、第１ダンサロール１３０及び第２ダンサロール１４０の変位方向における現在位置をそれぞれ求める。所定のサンプリング周期は、例えば、マスタ速度検出ユニット１９０のパルス速度入力部１９１に入力される分周信号の周期とすることができる。

第１ダンサロール１３０及び第２ダンサロール１４０の現在位置は、例えば、各支持アーム１７３，１８３の揺動角度でそれぞれ表すことができる。各単位変換部１７５，１８５は、各支持アーム１７３，１８３の揺動範囲の最大及び最小角度値と、それらの角度値で各Ａ／Ｄ変換部１７４，１８４が出力するデジタル信号のビット数とを用いて、各支持アーム１７３，１８３の揺動角度を求めることができる。

各移動平均フィルタ部１７６，１８６は、各単位変換部１７５，１８５が第１ダンサロール１３０及び第２ダンサロール１４０の変位方向における現在位置をそれぞれ求める度に、直近の複数回に亘る現在位置の移動平均値を算出する。各移動平均フィルタ部１７６，１８６は、算出した各移動平均値を、第１ダンサロール１３０及び第２ダンサロール１４０の変位方向における現在位置の確定値としてそれぞれ出力する。第１ダンサロール１３０及び第２ダンサロール１４０がそれぞれの目標位置に対して重力方向の上側に位置する場合と下側に位置する場合とでは、現在位置の確定値の符号が逆になる。

各偏差出力部１７７，１８７は、第１ダンサロール１３０及び第２ダンサロール１４０の変位方向における目標位置と現在位置との偏差をそれぞれ算出する。各偏差出力部１７７，１８７は、算出した第１ダンサロール１３０及び第２ダンサロール１４０の偏差値を、各ロール位置検出ユニット１７０，１８０の外部にそれぞれ出力する。

図２Ｂに示すように、送りロール１２０の駆動ユニット１６０は、アンプ１６１、モータ１６２及びコントローラ１６３を有している。

コントローラ１６３は、送り軸速度に応じた周期の駆動パルスをアンプ１６１に出力する。アンプ１６１は、入力された駆動パルスに応じた制御信号を、送りロール１２０を回転させるモータ１６２に出力する。コントローラ１６３は、アンプ１６１がモータ１６２に出力する制御信号により、モータ１６２の動作を制御する。コントローラ１６３の制御によりモータ１６２は、送りロール１２０が送り軸速度で線材３００を搬送する速度で回転することができる。

コントローラ１６３は、補正値算出部１６４、指令速度設定部１６５、フィルタ部１６６、パラメータ設定部１６７及び速度指令部１６８を有している。コントローラ１６３は、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備えるマイクロコンピュータを用いて実現可能である。コントローラ１６３は、マイクロコンピュータをコントローラ１６３として機能させるためのコンピュータプログラムを、マイクロコンピュータにインストールして実行する。これにより、マイクロコンピュータは、コントローラ１６３が備える各部（１６４～１６８）として機能させることができる。

ここでは、コントローラ１６３が備える各部（１６４～１６８）をソフトウェアによって実現する例を示す。しかし、勿論、各部の処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、コントローラ１６３を構成することも可能である。専用のハードウェアには、実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や従来型の回路部品のような装置を含む。

補正値算出部１６４には、ロール位置検出ユニット１８０の偏差出力部１８７が出力した第２ダンサロール１４０の偏差値が入力される。補正値算出部１６４は、入力された第２ダンサロール１４０の偏差値から、例えば、ＰＩ（比例積分）制御による送り軸速度の補正値を算出する。補正値算出部１６４が積分制御に用いる伝達関数（ゲイン）は、送り軸速度をマスタ軸速度に追従させるのに適した値に設定される。

指令速度設定部１６５には、マスタ速度検出ユニット１９０の移動平均フィルタ部１９３が出力したマスタ軸速度の確定値が入力される。マスタ軸速度の確定値は、マスタロール２１０の手前で測定した、加工機２００に送り込まれる線材３００の実際の送り速度の測定値に代えてもよい。指令速度設定部１６５は、所定のサンプリング周期毎に、入力されたマスタ軸速度の確定値と、補正値算出部１６４が算出した送り軸速度の補正値との偏差を、送り軸速度の基礎値として求める。所定のサンプリング周期は、ロール位置検出ユニット１７０，１８０の単位変換部１７５，１８５と同じく、例えば、マスタ速度検出ユニット１９０のパルス速度入力部１９１に入力される分周信号の周期とすることができる。

フィルタ部１６６は、モータ１６２が脱調した場合に、指令速度設定部１６５が求めた送り軸速度の基礎値にフィルタをかけて、送り軸速度の確定値を決定し、決定した確定値を出力する。フィルタ部１６６が出力する送り軸速度の確定値は、モータ１６２の回転速度が増加するにつれて、送り軸速度の基礎値に近づく。フィルタ部１６６が送り軸速度の基礎値にフィルタをかけて確定値とすることで、脱調したモータ１６２を確実に復調させることができる。モータ１６２が脱調を起こさず正常に回転している場合は、フィルタ部１６６は、送り軸速度の基礎値をそのまま確定値として出力する。

パラメータ設定部１６７は、送り軸速度の確定値に応じた周期の駆動パルスを速度指令部１６８が生成するのに必要なパラメータを設定する。パラメータ設定部１６７は、例えば、送りロール１２０の直径、送りロール１２０の回転による線材３００の送り速度、送りロール１２０の１回転当たりの線材３００の送り量等を、パラメータとして設定することができる。

速度指令部１６８は、フィルタ部１６６が出力した送り軸速度の確定値に基づいて、パラメータ設定部１６７で設定されたパラメータを用いて、送り軸速度の確定値に応じた周期の駆動パルスを生成し、アンプ１６１に出力する。

図２Ａに示すように、リール１１０の駆動ユニット１５０は、アンプ１５１、モータユニット１５２及びコントローラ１５３を有している。

コントローラ１５３は、リール１１０からの線材３００の繰り出し速度に応じた周期の駆動パルスをアンプ１５１に出力する。アンプ１５１は、入力された駆動パルスに応じた制御信号を、モータユニット１５２に出力する。モータユニット１５２は、アンプ１５１からの制御信号によって回転されるモータ１５２ａと、モータ１５２ａの回転を減速してリール１１０に伝達する減速機構１５２ｂとを有している。コントローラ１５３は、アンプ１５１がモータユニット１５２に出力する制御信号により、モータユニット１５２の動作を制御する。コントローラ１５３の制御によりモータユニット１５２のモータ１５２ａは、リール１１０が繰り出し速度で線材３００を繰り出す速度で回転することができる。

コントローラ１５３は、補正値算出部１５４、指令速度設定部１５５、フィルタ部１５６、径補正計算部１５７、パラメータ設定部１５８及び速度指令部１５９を有している。コントローラ１５３は、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力部を備えるマイクロコンピュータを用いて実現可能である。コントローラ１５３は、マイクロコンピュータをコントローラ１５３として機能させるためのコンピュータプログラムを、マイクロコンピュータにインストールして実行する。これにより、マイクロコンピュータは、コントローラ１５３が備える各部（１５４～１５９）として機能させることができる。

ここでは、コントローラ１５３が備える各部（１５４～１５９）をソフトウェアによって実現する例を示す。しかし、勿論、各部の処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、コントローラ１５３を構成することも可能である。専用のハードウェアには、実施形態に記載された機能を実行するようにアレンジされた特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や従来型の回路部品のような装置を含む。

補正値算出部１５４には、ロール位置検出ユニット１７０の偏差出力部１７７が出力した第１ダンサロール１３０の偏差値が入力される。補正値算出部１５４は、入力された第１ダンサロール１３０の偏差値から、例えば、ＰＩ（比例積分）制御による線材３００の繰り出し速度の補正値を算出する。補正値算出部１５４が積分制御に用いる伝達関数（ゲイン）は、マスタ軸速度又は送り軸速度が変動しても、リール１１０からの線材３００の繰り出し速度が一定の速度に保たれるようにするのに適した値に設定される。

指令速度設定部１５５には、送りロール１２０の駆動ユニット１６０のフィルタ部１６６が出力した送り軸速度の確定値が入力される。指令速度設定部１５５は、所定のサンプリング周期毎に、入力された送り軸速度の確定値と、補正値算出部１５４が算出した線材３００の繰り出し速度の補正値との偏差を、繰り出し速度の基礎値として求める。所定のサンプリング周期は、ロール位置検出ユニット１７０，１８０の単位変換部１７５，１８５と同じく、例えば、マスタ速度検出ユニット１９０のパルス速度入力部１９１に入力される分周信号の周期とすることができる。

フィルタ部１５６は、指令速度設定部１５５が求めた繰り出し速度の基礎値にフィルタをかけて、繰り出し速度の確定値を決定し、決定した確定値を出力する。フィルタ部１５６が出力する繰り出し速度の確定値は、繰り出し速度の基礎値よりも現在の繰り出し速度に近い値となる。フィルタ部１５６が繰り出し速度の基礎値にフィルタをかけて確定値とすることで、リール１１０からの線材３００の繰り出し速度が大きく変動することが抑制される。

径補正計算部１５７は、リール１１０に巻回された線材束３１０の直径を計算する。リール１１０の線材束３１０の最外周から線材３００を繰り出し続けると、線材束３１０の直径が徐々に短くなる。線材束３１０の直径が短くなると、リール１１０が１回転する間に線材束３１０から繰り出される線材３００の長さが減り、リール１１０からの線材３００の繰り出し速度が低下する。線材３００の繰り出し速度を一定に保つには、線材束３１０の直径が減るにつれてリール１１０の回転速度を増やす必要がある。

径補正計算部１５７は、例えば、線材束３１０からの線材３００の繰り出しを開始してからのリール１１０の累積回転量に基づいて、線材束３１０の現在の直径を計算することができる。径補正計算部１５７は、線材束３１０の径補正値として、例えば、計算した線材束３１０の現在の直径と基準の直径との差分を出力する。線材束３１０の基準の直径は、例えば、リール１１０から線材３００を繰り出す前の線材束３１０の直径とすることができる。

パラメータ設定部１５８は、径補正計算部１５７が出力する線材束３１０の径補正値に基づいて、フィルタ部１５６が出力する繰り出し速度の確定値に応じた周期の駆動パルスを速度指令部１５９が生成するのに必要なパラメータを設定する。パラメータ設定部１５８は、例えば、線材束３１０の現在の直径、リール１１０の回転による線材３００の送り速度、リール１１０の１回転当たりの線材３００の送り量等を、パラメータとして設定することができる。

速度指令部１５９は、パラメータ設定部１５８で設定されたパラメータを用いて、繰り出し軸速度の確定値に応じた周期の駆動パルスを生成し、アンプ１５１に出力する。

図３は、図１の線材送り装置において実行される処理の手順を示すフローチャートである。以上に説明した本実施形態の線材送り装置１００では、図３のフローチャートに示す手順の処理が繰り返し実行される。マスタ速度検出ユニット１９０（情報取得部）によって、加工機２００のマスタロール２１０による線材３００送り速度の情報が取得される（ステップＳ１）。マスタ速度検出ユニット１９０は、加工機２００における線材３００の送り速度の情報として、マスタ軸速度の確定値を取得することができる。

線材送り装置１００では、駆動ユニット１６０のコントローラ１６３によって、送りロール１２０の回転速度の制御量（送り軸速度の確定値）が決定される（ステップＳ３）。コントローラ１６３（送り制御量決定部）は、送りロール１２０の回転速度の制御量として、線材３００の送り軸速度をマスタ軸速度に追従させるための、送り軸速度の確定値を決定する。このとき、コントローラ１６３は、第２ダンサロール１４０の目標位置と現在位置との偏差に基づいて、送り軸速度の確定値を決定することができる。

線材送り装置１００では、コントローラ１６３が、決定した送り軸速度の確定値に応じて駆動パルスを出力し、アンプ１６１が、駆動パルスに応じた制御信号をモータ１６２に出力する。これにより、送りロール１２０が、送り軸速度の確定値に応じた速度で回転するように、コントローラ１６３（送り制御部）によって制御される（ステップＳ５）。

線材送り装置１００では、駆動ユニット１５０のコントローラ１５３によって、リール１１０の回転速度の制御量（繰り出し速度の確定値）が決定される（ステップＳ７）。コントローラ１５３（リール制御量決定部）は、リール１１０の回転速度の制御量として、リール１１０を線材束３１０の直径に応じた速度で回転させるための、繰り出し速度の確定値を決定する。このとき、コントローラ１５３は、第１ダンサロール１３０の目標位置と現在位置との偏差に基づいて、繰り出し速度の確定値を決定することができる。

線材送り装置１００では、コントローラ１５３が、決定した繰り出し速度の確定値に応じて駆動パルスを出力し、アンプ１５１が、駆動パルスに応じた制御信号をモータユニット１５２のモータ１５２ａに出力する。これにより、リール１１０が、線材３００を一定の速度で繰り出す速度で回転するように、コントローラ１５３（リール制御部）によって制御される（ステップＳ９）。

以上に説明した線材送り装置１００では、リール１１０から繰り出された線材３００を加工機２００のマスタロール２１０に送り出す送りロール１２０を、マスタロール２１０に追従して回転させる。送りロール１２０は、マスタロール２１０に追従して回転することで、加工機２００における加工工程の進行に応じて線材３００を必要な速度でマスタロール２１０に送り出す。

線材送り装置１００では、マスタロール２１０に対する送りロール１２０の追従とは無関係に、リール１１０を線材束３１０の直径に応じた速度で回転させる。リール１１０は、線材束３１０の直径に応じた速度で回転することで、線材束３１０の線材を一定の速度で繰り出す。

線材３００を一定の速度で繰り出すリール１１０と、マスタロール２１０に追従して線材３００を送り出す送りロール１２０との間には、線材３００の送り速度の差が生じる。この速度差は、第１ダンサロール１３０に掛け渡した線材３００の繰り出し側線材部分３２０の弛み量の増減によって吸収される。送りロール１２０による線材３００の送り軸速度が変動しても、その速度変動が伝わって、リール１１０による線材３００の繰り出し速度が変動することが抑制される。

線材送り装置１００では、加工機２００の加工工程の進行に伴いマスタロール２１０が線材３００の送りを停止、再開した場合、これに追従して、送りロール１２０が線材の送りを停止、再開する。このため、マスタロール２１０と送りロール１２０との双方による線材３００の送り速度（マスタ軸速度、送り軸速度）に大きな速度差は生じない。よって、送りロール１２０及びマスタロール２１０間の送り側線材部分３３０に、弛み量の大きな変化は生じない。送り側線材部分３３０に常時接触する第２ダンサロール１４０は、大きい範囲で変位するものでなくてもよい。

マスタロール２１０が線材３００の送りを停止する際には、これに追従した送りロール１２０による線材３００の送り停止が若干遅れて、送り側線材部分３３０の弛み量が増える可能性がある。マスタロール２１０が線材３００の送り速度を低下させる際にも、これに追従した送りロール１２０による線材３００の送り速度の低下が若干遅れて、同様のことが生じる可能性がある。送り側線材部分３３０の弛み量が増えた場合は、第２ダンサロール１４０が変位範囲の下方に変位して、弛み量が増えた送り側線材部分３３０に張力を付与し弛みを解消する。

マスタロール２１０が停止した線材３００の送りを再開する際には、これに追従した送りロール１２０による線材３００の送り再開が若干遅れて、送り側線材部分３３０の張力が増える可能性がある。マスタロール２１０が線材３００の送り速度を増加させる際にも、これに追従した送りロール１２０による線材３００の送り速度の増加が若干遅れて、同様のことが生じる可能性がある。送り側線材部分３３０の張力が増えた場合は、第２ダンサロール１４０が送り側線材部分３３０に接触したまま変位範囲の上方に変位して、送り側線材部分３３０の増えた張力を解放する。

したがって、送りロール１２０は、必要な速度で線材３００を加工機２００に送ることができる。よって、マスタロール２１０の回転速度に線材３００の送り速度が追いつかず、線材３００よりも早く回転したマスタロール２１０が線材３００に対して空回りするのを、抑制することができる。この抑制により、空回りしたマスタロール２１０のニップ力により線材３００の断面形状が変形し、加工機２００が線材３００を加工した製品の表面に本来は存在しない凹凸ができるのを、抑制することができる。

線材送り装置１００では、加工機２００の加工工程の進行に追従して送りロール１２０が線材３００の送りを停止、再開し、あるいは、送り速度を増減速させた場合でも、リール１１０は、線材束３１０の直径に応じた送り速度で線材３００の送りを継続する。このため、送りロール１２０とリール１１０との双方による線材３００の送り速度（送り軸速度、繰り出し速度）に大きな速度差が生じる可能性がある。よって、リール１１０及び送りロール１２０間の繰り出し側線材部分３２０に、弛み量の大きな変化が生じる可能性がある。繰り出し側線材部分３２０に常時接触する第１ダンサロール１３０は、第２ダンサロール１４０よりも大きい範囲で変位する必要がある。

送りロール１２０がマスタロール２１０に追従して線材３００の送りを停止する際、リール１１０はそれ以後も線材３００の送りを継続するので、繰り出し側線材部分３２０の弛み量が大きく増える可能性がある。送りロール１２０がマスタロール２１０に追従して線材３００の送り速度を低下させる際にも、リール１１０は一定の速度で線材３００の送りを継続するので、同様のことが生じる可能性がある。繰り出し側線材部分３２０の弛み量が大きく増えた場合は、第１ダンサロール１３０が変位範囲の下方に大きく変位して、弛み量が大きく増えた繰り出し側線材部分３２０に張力を付与し弛みを解消する。

送りロール１２０がマスタロール２１０に追従して停止した線材３００の送りを再開する際には、リール１１０が線材３００の送り速度を変えないので、繰り出し側線材部分３２０の張力が大きく増える可能性がある。送りロール１２０がマスタロール２１０に追従して線材３００の送り速度を増加させる際にも、リール１１０は線材３００の送り速度を変えないので、同様のことが生じる可能性がある。繰り出し側線材部分３２０の張力が大きく増えた場合は、第１ダンサロール１３０が繰り出し側線材部分３２０に接触したまま変位範囲の上方に大きく変位して、繰り出し側線材部分３２０の増えた張力を解放する。

したがって、リール１１０は、送りロール１２０がマスタロール２１０に追従して線材３００の送りを停止あるいは再開しても、一定の速度で線材束３１０から線材３００を繰り出すことができる。よって、送りロール１２０による線材３００の送りの停止又は減速後に、惰性で回転したリール１１０が送りロール１２０よりも速い送り速度で線材束３１０から線材３００を送り出すのを、抑制することができる。この抑制により、線材束３１０の巻きが緩んで線材３００がリール１１０の周りにだぶつくのを、抑制することができる。

本実施形態では、送りロール１２０と加工機２００のマスタロール２１０との間の送り側線材部分３３０を第２ダンサロール１４０に掛け渡して、送り側線材部分３３０に第２ダンサロール１４０が張力を付与する。このため、マスタロール２１０による線材３００の送り停止、再開又は増減速に対する送りロール１２０の追従が遅れても、第２ダンサロール１４０の変位により、弛み量が変化する送り側線材部分３３０に適切な張力を付与し続けることができる。

本実施形態では、送りロール１２０の駆動ユニット１６０のコントローラ１６３が、第２ダンサロール１４０の変位量に基づいて送りロール１２０による線材３００の送り速度の制御量を決定する。このため、送り側線材部分３３０の弛み量に変化が生じても、マスタロール２１０に追従して送りロール１２０が線材３００の送りを停止又は再開し、あるいは、増減速させるように、送りロール１２０による線材３００の送り速度を制御することができる。

マスタロール２１０に対する送りロール１２０の追従性が十分に高い場合は、第２ダンサロール１４０は省略することもできる。第２ダンサロール１４０を省略する場合は、コントローラ１６３が、第２ダンサロール１４０の変位量に基づいて送りロール１２０による線材３００の送り速度の制御量を決定する構成も、省略してよい。

本実施形態では、リール１１０の駆動ユニット１５０のコントローラ１５３が、第１ダンサロール１３０の変位量に基づいてリール１１０からの線材３００の繰り出し速度の制御量を決定する。このため、繰り出し側線材部分３２０の弛み量に変化が生じても、線材束３１０の直径に応じた送り速度でリール１１０から線材３００が繰り出されるように、リール１１０からの線材３００の繰り出し速度を制御することができる。

コントローラ１５３が、第１ダンサロール１３０の変位量に基づいてリール１１０からの線材３００の繰り出し速度の制御量を決定する構成は、省略してもよい。

本実施形態では、コントローラ１６３が決定した送りロール１２０による線材３００の送り速度の制御量（送り軸速度の確定値）に基づいて、コントローラ１５３が、リール１１０からの線材３００の繰り出し速度の基礎値を決定する。コントローラ１５３は、この基礎値にフィルタをかけ、現在の繰り出し速度に近い繰り出し速度の制御量（繰り出し速度の確定値）を決定する。コントローラ１５３は、線材束３１０の現在の直径に基づいて、繰り出し速度の確定値に応じた回転速度でリール１１０を回転させる。このため、線材束３１０の直径が変化してもリール１１０からの線材３００の繰り出し速度を一定の速度に保つことができる。

本実施形態では、駆動ユニット１５０，１６０のコントローラ１５３，１６３、ロール位置検出ユニット１７０，１８０の各信号処理部１７２，１８２、マスタ速度検出ユニット１９０を、それぞれ独立した部材として説明した。しかし、勿論、これらを他の装置と一緒に１つの装置として構成してもよい。あるいは、それぞれが備える各部（１５４～１５９，１６４～１６８，１７４～１７７，１８４～１８７，１９１～１９３）の一部又は全部を、分割して２以上の異なる装置を用いて構成しても構わない。

１００ 線材送り装置
１１０ リール
１２０ 送りロール
１３０ 第１ダンサロール（繰り出し側可動ロール）
１４０ 第２ダンサロール（送り側可動ロール）
１５３ コントローラ（リール制御量決定部、リール制御部）
１６３ コントローラ（送り制御量決定部、送り制御部）
１７０，１８０ ロール位置検出ユニット
１９０ マスタ速度検出ユニット（情報取得部）
２００ 加工機（線材加工装置）
２１０ マスタロール
３００ 線材
３１０ 線材束
３２０ 繰り出し側線材部分
３３０ 送り側線材部分

Claims (4)

1. リールの線材束から繰り出された線材の線材加工装置への供給経路において前記線材を送る送りロールと、
   前記供給経路の前記線材のうち前記リール及び前記送りロール間の繰り出し側線材部分が掛け渡され、前記繰り出し側線材部分の弛み量の変化により変位して前記繰り出し側線材部分への接触を維持する繰り出し側可動ロールと、
   前記線材加工装置における前記線材の送り速度の情報を取得する情報取得部と、
   前記情報に基づいて、前記送りロールによる前記線材の送り速度を前記線材加工装置における前記線材の送り速度に追従させるための、前記送りロールの回転速度の制御量を決定する送り制御量決定部と、
   前記送り制御量決定部が決定した制御量で前記送りロールの回転速度を制御する送り制御部と、
   前記線材束の直径が短いほど速い速度に前記リールの回転速度を制御するリール制御部と、
   を備える線材送り装置。
2. 前記リール制御部は、前記繰り出し側可動ロールの変位量に基づいて前記リールの回転速度を制御する請求項１に記載の線材送り装置。
3. 前記送り制御量決定部が決定した制御量に基づいて、前記リールの回転速度の制御量を決定するリール制御量決定部をさらに備え、前記リール制御部は、前記リール制御量決定部が決定した制御量で前記リールの回転速度を制御する請求項２に記載の線材送り装置。
4. 前記供給経路の前記線材のうち前記送りロール及び前記線材加工装置間の送り側線材部分が掛け渡され、前記送り側線材部分の弛み量の変化により変位して前記送り側線材部分への接触を維持する送り側可動ロールをさらに備え、前記送り制御量決定部は、前記送り側可動ロールの変位量に基づいて前記送りロールの回転速度の制御量を決定する請求項１～３のいずれか１項に記載の線材送り装置。

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