JP2661926B2 - 長尺物の巻取り装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、少なくとも１条の長尺物を、一定の線速度
で、リール又はビボンに巻取る装置に関する。ここで言
う長尺物とはその長さが断面が少なくとも10倍のもの
で、又例えば、シート、プラスチックホイル、ウエブ、
ケーブル、ストランド、ワイヤ、スレッド等を含んでい
る。 この記述に於いて、“巻取り装置”（Winding up app
aratus）という言葉が用いられるが、この言葉は長尺物
をリール又はボビンから巻戻す作業をする装置も又包含
している。 ［従来の技術及びその問題点］ 長尺物を極力一定の適当な張力を掛けながら巻取るこ
とが必要又は好ましい場合がしばしばある。例えば、ワ
イヤをビボン又はリールにある張力を掛けながら巻取る
場合、この張力が高過ぎると損傷され、一方この巻取り
張力が低過ぎると、次に巻戻すときに問題が発生する。 英国特許GB第1,205,162号は既に次のことを示してい
る、即ち、リール又はボビンに一定速度で繰出される長
尺物が一定の場合、リール又はボビンによって掛けられ
る有効巻取りトルクM_Eはその回転速度に関する双曲関数
として変化する。リール又はボビンの駆動モーターの所
要トルクM_Mは有効巻取りトルクM_Eと摩擦トルクM_Fとの合
計である。即ち、 M_M＝M_E＋M_F 摩擦トルクM_Fの値は有効トルクM_Eの値より小さい、即
ち、M_FはM_Eの10から50％である。これが意味すること
は、長尺物に一定張力を与える為には、リールを駆動す
るモーターのトルク／回転速度特性がM_Mに近似しなけれ
ばならないと言うことである。 巻取り装置は一般的に繰出し機構と巻取ボビン又はリ
ールとを含んでいる。この繰出し機構は又長尺物を一定
速度に繰り出す為のモーターとキャプスタンとを含んで
いる。 従来技術に於いても、長尺物の張力を極力一定に保つ
為の提案が色々となされている。 ある公知の巻取り装置い於いては、長尺物の張力が
“ダンサー”即ち繰出しレバーによってモニターされて
いる。若しも張力が変化すると、このダンサーが回動
し、機械的又は電気的速度制御装置の適切な修正を行
う。これは、一般的に、ボビン又はリールを駆動するDC
モーターの速度を変更するのに用いられるポテンシオメ
ーター・システムである。この“ダンサー・システム”
が、希望するトルク／回転速度の特性曲線に極めて近い
実際のトルク／回転速度曲線を与える。このダンサーシ
ステムは、しかし、設備費が高く、又DCモーターなるが
故に保守費用もかかる。 上述した英国特許GB第1,205,162号はこの次点を回避
した１つのシステムを開示している。即ち、その巻取り
装置が、リャパシター・モーターの形をしたリール又は
ボビンの電気駆動装置を有し、このキャパシター・モー
ターが、そのトルク／回転速度性が希望するトルク／回
転速度特性に略等しい能力のキャパシターを持ってい
る。このことにより、費用の掛かるクローズドループの
制御システムの必要も無くなり、又DCモーターと言う保
守の困難なものも無くなる。しかし、ボビン又はリール
が、一定のギヤを有するトランスミッションを介して、
モーターによって駆動されるので、１つの長尺物を前の
長尺物より高い張力で巻き取らねばならない場合、例え
ば前のワイヤより径の大きいワイヤの場合、トランスミ
ッションを変更即ちギヤー・ダウンし、リール又はボビ
ンの回転を遅くし、トルクが余計に掛かるようにする。
このギヤダウン（又はアップ）即ち、固定ギヤ比の順
応、が、ほかの巻取り張力を必要とする場合のみなら
ず、長尺物の他の送出し線速度が必要なとき又はボビン
又はリール寸法が変わるときでも必要となる。この固定
ギヤ比の変更は機械的に、又巻取り装置が動いていない
ときにのみ、例えばギヤシステム又はベルト・システム
のギヤ比によって行われる。この作業は時間が掛り、又
その結果としてのギヤ比が必ずしも、希望するトルク及
び線速度に関して、正確に制御されるとは限らない。 ［問題を解決する為の手段及び作用］ 本発明はリールにワイヤー等の長尺物を巻取る装置を
提供するもので、その１つの態様に於いて、この装置
は、上記長尺物を実質的に一定な希望線速度で上記リー
ルに繰出す手段と、上記リールを回転させる駆動手段
で、上記長尺物が張力を掛けられながらそれに巻かれる
如くにするものとを含み、この場合上記駆動手段が、ロ
ーター抵抗を有する誘導モーターで、モーターの傾斜す
るトルク／回転速度特性を有するものと、上記モーター
への駆動信号の周波数を制御し、又駆動信号の電圧強さ
か又はローター抵抗のいずれかを制御する為の制御手段
と、を含み、このことにより、長尺物が所定の線速度で
リールに巻き取られるとき、モーターのトルク／回転速
度特性が、長尺物に実質的に一定な希望張力を与えるの
に必要とする特性に略近似する如くにするものである。 上記の制御手段は誘導モーターの電圧又はその代わり
に誘導モータのローター抵抗を制御することが出来る。
後者は、誘導モーターがスリップリング・電子モーター
の場合である。 上記繰出し機構は、好ましくは、モーターと、ベルト
又はギヤ・システムの如き電動装置と、及び長尺物を一
定の線速度で動かすキャプスタンとを含んでいる。繰出
し機構のモーターはDC又はACモーターのいずれでもよ
い。 リールの誘導モーターはスリップリング・電機子を有
するが、好ましくは、短絡ローターを含んでいる。スリ
ップリング・電機子モーターの場合、スリップリングに
適切な抵抗器を置くことにより、適切なトルク／回転速
度特性が得られる。短絡ローターを持った誘導モーター
の場合は、このローターを適切な材料で作ることにより
上記傾斜したトルク／回転速度特性が得られる。鋳鉄よ
り鋼の方が好ましく、これはその方が安価であること
と、鋼ローターのローター抵抗が鋳鉄で作られたロータ
ー抵抗より予知し易いからである。 誘導モーターの駆動信号の周波数及び電圧を制御する
制御手段は、静止周波数変換器を含むことが出来るが、
好ましくは、AC発電機を含む。本発明によって可能とな
る電気的制御は、上述した英国特許GB第1,205,162号の
如く、固定ギヤ比を用いる機構より正確で迅速である。 誘導モーターの駆動信号の電圧を制御する制御手段
は、長尺物の巻取り張力を測定する手段を含むことが出
来、上記制御手段がAC発電機を含む場合は、このAC発電
機の送出電流はこの測定された張力により変化する（即
ち、AC発電機の送出電流の変化により、その出力電力が
変化し、従って誘導モーターの駆動電圧が変化する）。
別の実施例に於いては、この制御手段がPLC（Programma
ble Logic Controller）を含んでいる。長尺物の特性が
PLCに与えられ、これが適切な張力を計算し、これによ
りAC発電機の送出電流が制御される。 以上により明らかな如く、本発明の基礎となる認識の
一つは、先ず、実際のモーターのトルク／回転速度の特
性曲線と、ある特定の送出し線速度の長尺物に特定の一
定の張力を与えるのに必要とある特性と、の間の近似的
整合即ち“ベスト・フィット”が得られたならば、次
に、異なった所要張力に対しては、モーターに送られる
駆動信号の電圧強さを適宜変更することにより、又はそ
のモーターの抵抗を変更することにより、このベストフ
ィットしたトルク／回転速度特性が得られ、及び又は長
尺物の異なった送出し線速度に対しては、駆動信号の周
波数を適宜変更することにより、これが得られると言う
ことである。 実施例の１つに於いて見出だされたことは、誘導モー
ターの駆動信号の周波数がAC発電機によって制御されて
いる場合、及び、長尺物の繰出し手段を駆動する電動モ
ーターの速度に比例する速度でAC発電機を回転させる手
段が設けられている場合、異なった線速度の為の誘導モ
ーターの他のベストフィットのトルク／回転速度特性が
自動的に得られということである。これが意味すること
は、即ち、径Ｄのワイヤを巻く為、ベストフィットのト
ルク／回転速度の特性曲線が一度得られたならば、異な
る線速度でこのワイヤを巻く為に、最速、トルク／回転
速度の特性曲線を手動で変更する必要が無いと言うこと
である。繰出し機構の為の電動モーターとAC発電機との
間の固定された回転速度比はギヤ又はベルト・システム
で容易に得ることが出来る。 本発明は安価で保守の容易な巻き取り装置を提供す
る。これはいかなる複雑なクローズドループの制御機構
も、張力を一定に保つ為に必要とせず、DCモーターの代
わりに誘導モーターがボビン又はリールを駆動し、又よ
く知られている如く、誘導モーターはDCモーターより保
守費用が安い、からである。 以上のことから、本発明が複数の長尺物を巻取る為の
装置にも用いられることが容易に理解される。この場
合、繰出し機構は、好ましくは、１個の電動モーター
で、各長尺物の為の複数のキャプスタンを例えばウオー
ムギアによる駆動するものを含んでいる。各長尺物は各
々自分の誘導モーターによって駆動されるボビン又はリ
ールに巻かれる。従って、この実施例においては、長尺
物の数だけ、ボビン又はリール及び誘導モーターが設け
られる。 ［実施例］ 第１図は従来技術のダンサー・システムを示す。長尺
物１が、キャプスタン３を介して案内プーリー２の上を
走り、案内プーリー４に至る。長尺物の線速度は一定で
ある。この線速度は、例えば線引き機、科学的又は電気
的酸洗装置、パテント装置、電気めっき装置、又は各種
装置の組合わさったもの等、上流の設備によって決ま
る。 長尺物１は案内５を通過し、一定速度でボビン又はリ
ール６に巻き取られる。適当な張力は長尺物の性質によ
って決まる。例えば、径が0.80から2.50mmの丸鋼線の場
合、巻き取り張力は80Nから220Nの間にある。上記の小
さい径が小さな張力に対し、大きな径が大きな張力に対
応している。ダンサー・システムは回動ダンサー10と、
ポテンシオメーター11と、及び手段12とを含み、この手
段がベルト40によりボビン又はリール６を駆動するDCモ
ーターに回転速度を与える。 第２図に於いて、曲線７はモーターの希望するトルク
／回転速度の特性曲線で、キャプスタン３により一定線
速度で繰出される長尺物に一定の張力を与えるのに必要
なものである。巻取り作業の開始当初は、ボビンの有効
巻取り径は小さく（例えば440mm）、従ってボビン又は
リールの所要回転速度は比較的速い（例えば21.9rp
m）。一方巻取り作業の終末では、巻取り径が大きく
（例えば750mm）、従ってボビン又はリールの回転速度
は下げられる。（例えば12.7rpm）。同様に、巻取り径
が増加すると、モーターによって掛けられるトルクが、
図に示す如く、長尺物の張力を一定に保つ為に増加す
る。 第２図の曲線８も又長尺物の張力を一定にする為に必
要なモーターのトルク／回転速度の特性曲線であり、こ
の場合は、曲線８による長尺物の一定線速度（例えば60
m/min）が曲線７の場合の一定線速度（例えば30m/min）
より高い。曲線14及び15はダンサー・システムにより得
られた実際のトルク／回転速度の特性曲線で、曲線14及
び15が曲線７及び８にそれぞれ非常に接近していること
がわかる。 本発明による装置の実施例の１つが第３図に示されて
いる。多数の長尺物がキャプスタン３により案内プーリ
ー２の上を通り、もう１つの案内プーリー４に至る。長
尺物１が案内５を通過し、ボビン又はリール６に至る。
電動モーター30、これはDC又はACモーターのいずれでも
よい、が、ベルト31、ウオームシャフト32、エンドレス
・スクリュー・ウオーム33、ウオーム・ホイール34及び
ベルト35を介してキャプスタン３を動かす。若しもキャ
プスタン３がウオームホイール34と同一軸に装着されて
いるならば、ベルト35は除くことが出来る。電動モータ
ー30は又ベルト36を介してAC発電機37を駆動する。この
AC発電機37は破線の手段38により誘導モーター39に給電
し、これが、ベルト40を介して、ボビン又はリール６を
駆動する。誘導モーター39は鋼で作られた短絡ローター
を持っている。測定器41が長尺物１の巻取り張力を測定
し、接続線42は長尺物１の張力に基づきAC発電機37の駆
動電流を決める手段を含んでいる。 第４図の曲線７は、特定の一定の線速度、この列の場
合は30m/min、に対し長尺物が特定の一定の張力を得る
のに必要とするモーターの希望するトルク／回転速度の
特性曲線である。又第４図の曲線８は誘導モーター39の
トルク／回転速度の特性曲線である。図示したトルク／
回転速度の特性曲線はボビン又はリール上で測定された
もので、誘導モーター39そのものの実際のトルク／回転
速度の特性曲線が、ボビンの回転速度ｎに、ボビン又は
リール６と誘導モーター39との間の固定されたギヤ比を
掛合わせた値と、一方ボビンのトルクＭを同じく固定さ
れたギヤ比で割った値とによって、曲線43〜48から引出
すことが出来る。 曲線43〜45は全て、誘導モーター39に対する駆動信号
の周波数30Hzに対応し、一方曲線43は駆動信号電圧125V
に、曲線44は電圧135Vに、又曲線45は電圧150Vに対応し
ている。 曲線46〜48全て、誘導モーター39に対する駆動信号の
周波数60Hzに対応し、一方曲線46は駆動信号電圧210V
に、曲線47は電圧230Vに対応している。曲線43〜45に対
する回転数範囲は21.9から12.7rpmで、曲線46から48に
対する回転数範囲は43.7から25.6rpmである。 図からわかる如く、トルク／回転速度特性の実際値と
希望値とを旨く一致させるには、リールの誘導モーター
への駆動信号の周波数と電圧とを変更すればよい。曲線
43〜45の中で曲線44が“ベスト・フィット”のトルク／
回転速度の特性曲線である。曲線46〜48の中では曲線47
が“ベスト・フィット”のトルク／回転速度の特性曲線
である。注意すべきことは、この２つのケース（第１の
ケース：曲線７−43−44−45;第２のケース：曲線８−4
6−47−48）に対する線速度の比 30m/min/60m/min＝1/2 が第２のケースの駆動電圧周波数の比 30Hz/60Hz＝1/2 と同じと言うことである。 これは、繰出し機構の電動モーター30とAC発電機37と
の間のギヤ比36が固定されているからである。 長尺物として異なった径のワイヤが使用されている場
合、巻取りの間にかけられる張力は一般的に変更の必要
がある。これが、図示した装置に於いては誘導モーター
に掛けられる駆動信号の電圧強さを増加又は減少させる
ことによって行われ、この結果として、手段41,42を介
してAC発電機に掛けられる励起信号が変化する。この場
合、第４図に曲線７及び８によって例として示したトル
ク／回転速度の特性曲線の希望する曲線が上又は下にず
らされ、駆動電圧量を調整することによって実際の曲線
は適切に変更され、この２つの間の近似的調和が達成さ
れる。 第３及び４図に例示した装置の１キャプスタン当たり
の設備費はダンサー・ポテンシオメーター・システムの
約半分で、一方この装置の保全費は従来のダンサー・ポ
テンシオメーター・システムの約３分の１である。 以上記述し且つ図示した装置に対し、その利点を利用
し変形を行うことは当該技術者にとっては容易なことで
あろう。冒頭に記載した特許請求の範囲は、このような
変形を全て包含するものである。

【図面の簡単な説明】 第１図は従来技術のダンサー・システムの概念図、 第２図は従来技術のダンサー・システムのモーターのト
ルク／回転速度の特性曲線を示す図、 第３図は本発明による装置の部分を示す側面図、 第４図は本発明による装置のトルク／回転速度の特性曲
線を示す図である。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．繰り出し手段（30,31,32,33,34,35）、駆動手段（3
   9,40）および制御手段（37,38）を備え、下記の（ａ）
   （ｂ）（ｃ）（ｄ）からなる長尺物（１）をリール
   （６）に巻取る装置。 （ａ）前記繰り出し手段は、電動モーター（30）を含
   み、長尺物（１）を一定の線速度でリール（６）に繰り
   出す、 （ｂ）前記駆動手段は、前記長尺物（１）を所定の張力
   でリール（６）に巻き取るために、前記リール（６）を
   回転させるための誘導モーター（39）を含み、 前記誘導モーター（39）は、傾斜したトルク／回転速度
   特性をもたらすローター抵抗を有する、 （ｃ）前記制御手段は、 前記トルク／回転速度特性が、長尺物（１）がリール
   （６）に巻き取られていく過程で前記長尺物（１）に対
   し、所望のほぼ一定の張力を付与するのに必要な特性と
   少なくともほぼ一致するように、前記誘導モーター（3
   9）の駆動信号周波数を制御するためのAC発電機（37）
   を含む、 （ｄ）さらに、前記AC発電機を、前記電動モーター（3
   0）の速度に比例する速度で回転する手段を含む、 ２．上記誘導モーター（39）が短絡ローターを有する、
   特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ３．上記繰出し手段の電動モーター及びAC発電機の間の
   固定されたギヤ比を得る為の手段（36）が設けられてい
   る特許請求の範囲第１項に記載の装置。 ４．上記誘導モーターの為の駆動信号の電圧強さを制御
   する為の制御手段が、長尺物の巻取り張力を測定する為
   の測定器（41）と、この張力に基きAC発電機に発電を行
   なわせる手段（42）と、を含む特許請求の範囲第１から
   ３項のいずれか１に記載の装置。 ５．上記長尺物がワイヤである、特許請求の範囲第１か
   ら４項のいずれか１に記載の装置。 ６．上記ワイヤの径が2.80mmまでである、特許請求の範
   囲第５項に記載の装置。 ７．上記ワイヤの径が0.80から1.70mmの間である、特許
   請求の範囲第５項に記載の装置。