JP2816255B2

JP2816255B2 - 張力制御装置

Info

Publication number: JP2816255B2
Application number: JP3054300A
Authority: JP
Inventors: 義之松岡; 泰三奥田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-03-19
Filing date: 1991-03-19
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JPH04292379A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えば超伝導マグネ
ットの定張力巻線作業を行うときに用いられる張力制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来例の構成を図３を参照しながら説明
する。図３は、従来の張力制御装置を示す構成図であ
る。図３において、(１)は巻取りドラム、(２)は巻取り
ドラム(１)に接続された巻取りドラム駆動装置である。
(３)は繰り出しドラム、(４)は繰り出しドラム(３)に接
続された駆動装置である。(5a)及び(5b)はガイドロール
であって、軸方向が平行になるようにして配置されてい
る。(６)はダンサーロールであって、ガイドロール(5a)
と(5b)の間の下方に軸方向が平行になるようにして配置
されている。(７)は線材であり、繰り出しドラム(３)か
ら繰り出され、ガイドロール(5a)、ダンサーロール(６)
及びガイドロール(5b)を介して巻取りドラム(１)に巻き
取られている。(８)はエアシリンダである。(９)はアー
ムであり、一端がダンサーロール(６)の軸に接続され、
かつ他端がエアシリンダ(８)に接続されている。

【０００３】次に、上述した従来例の動作を説明する。
繰り出しドラム(３)は、駆動装置(４)によって回転させ
られることにより、線速ａで線材(７)を繰り出す。他
方、巻取りドラム(１)は、駆動装置(２)によって回転さ
せられることにより、線速ｂで線材(７)を巻き取る。ま
た、エアシリンダ(８)はエア圧によって力量を設定し、
この力量によってアーム(９)、ダンサーロール(６)を通
じて線材(７)に張力を与えている。この張力の制御は、
ダンサーロール(６)の位置変化に応じて駆動装置(４)に
よる繰り出しドラム(３)の回転速度を補正し、巻取りド
ラム(１)側の線速ｂに対する繰り出しドラム(３)側の線
速ａを一定にすることによってなされていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
張力制御装置では、エアシリンダ(８)のストロークやア
ーム(９)の長さにより、ダンサーロール(６)のダンサー
ストロークが制限されるので、急激な張力変動や、繰り
出しドラム(３)側の線速ａと巻取りドラム(１)側の線速
ｂとの大きな差を吸収することは不可能であるという問
題点があった。また、ダンサーストロークを大きくとろ
うとすれば、装置全体が大きくなるという問題点があっ
た。

【０００５】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたもので、繰り出しドラム側と巻取りドラ
ム側の線速の差を吸収でき、また、急激な張力変動に対
しても常に安定した張力を線材に与えることができる張
力制御装置を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係る張力制御
装置は、線材を繰り出す繰り出しドラムと、前記繰り出
しドラムを回転制御する繰出側駆動装置と、前記線材を
巻き取る巻取りドラムと、前記巻取りドラムを回転制御
する巻取側駆動装置と、アーム、複数のダンサーロー
ル、及び複数のガイドロールを通じて前記線材に張力を
与えるシリンダと、前記アームの中心に取り付けられ前
記アームの変位角を検出する変位角検出器と、前記ダン
サーロールのダンサーストロークの所定の上限、中央
部、及び下限を検出する上限位置検出手段、中央位置検
出手段、及び下限位置検出手段と、前記巻取りドラム側
の線材の線速を検出する線速検出器と、前記繰り出しド
ラムの実径を設定する実径設定器と、前記線速検出器に
より検出された巻取側の線速、及び前記実径設定器によ
り設定された前記繰り出しドラムの実径に基づいて前記
繰り出しドラムの回転速度の基準値を算出する基準値演
算部と、前記基準値演算部により算出された前記繰り出
しドラムの回転速度の基準値、及び前記変位角検出器に
より検出された前記アームの変位角に基づいて補正値を
算出する補正値演算部と、前記繰り出しドラムの回転速
度の基準値、及び前記補正値を加算して速度指令値とし
て前記繰出側駆動装置へ出力する加算器とを備え、初期
動作として、前記ダンサーロールのダンサーストローク
が所定の下限の位置のとき前記繰出側駆動装置により前
記繰り出しドラムを繰り出し方向とは逆方向に回転さ
せ、前記ダンサーロールのダンサーストロークが所定の
中央部の位置にきたときには前記繰出側駆動装置により
前記繰り出しドラムの回転を停止させて前記巻取側駆動
装置により前記巻取りドラムを回転させ、繰出側の線速
が巻取側の線速に対して一定の関係になるように前記繰
出側駆動装置により前記繰り出しドラムを回転制御する
ものである。

【０００７】

【作用】この発明においては、初期動作として、ダンサ
ーロールのダンサーストロークが所定の下限の位置のと
き繰出側駆動装置により繰り出しドラムを繰り出し方向
とは逆方向に回転させ、前記ダンサーロールのダンサー
ストロークが所定の中央部の位置にきたときには前記繰
出側駆動装置により前記繰り出しドラムの回転を停止さ
せて巻取側駆動装置により巻取りドラムを回転させ、繰
出側の線速が巻取側の線速に対して一定の関係になるよ
うに前記繰出側駆動装置により前記繰り出しドラムを回
転制御するものである。

【０００８】

【実施例】この発明の一実施例の構成を図１を参照しな
がら説明する。図１は、この発明の一実施例を示す構成
図である。図１において、(１)〜(３)及び(７)〜(９)は
上記従来装置のものと全く同じである。(5a)、(5b)及び
(5c)は、軸方向が一致するように連結されている３個の
ガイドロール、(6a)及び(6b)は軸方向が一致するように
連結されている２個のダンサーロールである。線材(７)
は、繰り出しドラム(３)からガイドロール(5a)、ダンサ
ーロール(6a)、ガイドロール(5b)、ダンサーロール(6
b)、ガイドロール(5c)の順に巻き付けられ、巻取りドラ
ム(１)に巻き取られている。(10a)はダンサーロール(6
a)及び(6b)のダンサーストロークの所定の上限を検出す
る位置検出手段、(10b)はダンサーストロークの所定の
中央部を検出する位置検出手段、(10c)はダンサースト
ロークの所定の上限を検出する位置検出手段である。(1
1)はアーム(９)の中心に取り付けられた変位角検出器で
ある。(12)はエアシリンダ(８)に接続された減圧弁、(1
3)はこの減圧弁(12)に接続されたエア源である。(14)は
ガイドロール(5c)と巻取りドラム(１)との間の線材(７)
に取り付けられた張力検出部、(15)はこの張力検出部(1
4)に接続された張力表示器である。(16)は張力検出部(1
4)と巻取りドラム(１)との間の線材(７)に接続された線
速検出器である。(17)は実径設定器である。(18)は基準
値演算部であり、線速検出器(16)及び実径設定器(17)に
接続される。(19)は補正値演算部であり、変位角検出器
(11)及び基準値演算部(18)に接続される。(20)は加算器
であり、入力側が基準値演算部(18)及び補正値演算部(1
9)に接続され、出力側が駆動装置(4A)に接続されてい
る。(21)は繰り出しドラム(３)と駆動装置(4A)との間に
接続されたクラッチである。

【０００９】

【００１０】次に、上述した一実施例の動作を図１を参
照しながら説明する。まず、初期の準備作業として、エ
アシリンダ(８)により、アーム(９)を介してダンサーロ
ール(6a)及び(6b)をダンサーストロークの下限(10c)に
セットしておく。このとき、エア源(13)に通じる減圧弁
(12)を調整し、線材(７)に所定張力が与えられるよう
に、エアシリンダ(８)によるダンサーロール(6a)及び(6
b)の押し下げ力を設定する。

【００１１】ここで駆動ボタン（図示しない）を押す
と、駆動装置(4A)は繰り出しドラム(３)を繰り出しの方
向（図中の矢印の向き）と逆の向きに低速で回転させる
ので、弛んでいた線材(７)に張力が加わる。この張力
が、エアシリンダ(８)によるダンサーロール(6a)及び(6
b)の押し下げ力に打ち勝つと、ダンサーロール(6a)及び
(6b)は徐々に上昇する。このとき張力表示器(15)は、所
定張力に達している。ダンサーロール(6a)及び(6b)がダ
ンサーストロークの所定の中央部に達し、位置検出器(1
0b)によって検知されると、駆動装置(4A)は繰り出しド
ラム(３)の回転を停止する。これで初期の準備作業は終
了し、次に通常の作業を開始する。

【００１２】まず、繰り出しドラム(３)の実径が実径設
定器(17)に設定される。そして、駆動装置(２)が駆動さ
れて巻取りドラム(１)を回転させる。繰り出しドラム
(３)の実径がやせてきて、実径設定器(17)に設定された
値よりも小さくなると、繰り出しドラム(３)側の線速ａ
が巻取りドラム(１)側の線速ｂよりも小さくなるので、
ダンサーロール(6a)及び(6b)は上昇し、線材(７)が巻取
りドラム(１)側へ移動し始める。この間、線速ｂは線速
検出器(16)によって検出されて基準値演算部(18)に入力
される。そして、基準値演算部(18)は、線速検出器(16)
の出力と、実径設定器(17)において設定された繰り出し
ドラム(３)の実径とに基づいて、繰り出しドラム(３)の
回転速度の基準値を算出する。この基準値は、補正値演
算部(19)及び加算器(20)へ出力される。一方、ダンサー
ロール(6a)及び(6b)の上昇分が変位角検出器(11)によっ
てアナログ値で検出され、この検出値も補正値演算部(1
9)に出力される。

【００１３】補正値演算部(19)は、入力された回転速度
の基準値と変位角検出器(11)の検出値とに基づいて補正
値を算出する。この補正値は加算器(20)へ出力される。
加算器(20)は、入力された補正値と回転速度の基準値と
を加算する。そして、この加算値は速度指令値として駆
動装置(4A)に出力される。

【００１４】駆動装置(4A)は、この速度指令に応じて繰
り出しドラム(３)の回転を制御して、線材(７)が所定の
張力になるように線速ａを変える。このようにして線速
ａが線速ｂに対して一定の関係になるように制御され、
線材(７)が所定の張力になると、ダンサーロール(6a)及
び(6b)は初期の準備作業で設定したダンサーストローク
の所定の中央部よりもやや上方で安定するようになる。
そして、実径設定器(17)において、繰り出しドラム(３)
の実径が新たに設定される。さらに繰り出しドラム(３)
の実径がやせてくると、ダンサーロール(6a)及び(6b)は
上述した制御により、ダンサーストロークの所定の中央
部よりもさらに上方で安定するようになる。

【００１５】ところで、この一実施例では、ダンサーロ
ール(6a)及び(6b)に線材(７)が２重掛けされた構造にな
っている。この場合、ダンサーロール(6a)及び(6b)の上
昇分は、ダンサーロールが１個で１重掛けされた場合の
上昇分の半分である。従って、繰り出しドラム(３)の実
径が最小になったとしても、このときのダンサーロール
(6a)及び(6b)の安定点はダンサーストロークの所定の上
限部まで十分余裕がある。

【００１６】なお、上記一実施例では、ガイドロール(5
a)、(5b)及び(5c)並びにダンサーロール(6a)及び(6b)
は、軸方向が一致するように連結されて配置されている
が、次に説明すように軸方向が平行になるように配置さ
せて線材(７)を２重掛けしてもよい。

【００１７】図２は、この発明の他の実施例のガイドロ
ール及びダンサーロールを示す構成図である。図２にお
いて、ガイドロール(5a)、(5b)及び(5c)は軸方向が平行
になるようにして配置され、ガイドロール(5a)と(5b)の
間の下方、ガイドロール(5b)と(5c)の間の下方に、それ
ぞれダンサーロール(6a)、(6b)が、軸方向を平行にして
配置されている。線材(７)はガイドロール(5a)、ダンサ
ーロール(6a)、ガイドロール(5b)、ダンサーロール(6
b)、ガイドロール(5c)の順に巻かれ、ダンサーロール(6
a)の軸とダンサーロール(6b)の軸との間の部材の中心の
軸にアーム(９)の一端が取り付けられている。エアシリ
ンダ(８)の押し下げ力は、このアーム(９)を介し、ダン
サーロール(6a)及び(6b)に伝えられ、上述した一実施例
の場合と同様の効果を期待できる。

【００１８】また、ダンサーロール(6a)及び(6b)の運動
による機械的な消耗は極めて小さく、エアシリンダ(８)
の応答性は非常に優れているので、張力変動は安定点で
殆ど無い。

【００１９】なお、上記２つの実施例では、線材(７)
は、ダンサーロール(6a)及び(6b)に２重掛けされている
が、線材(７)の剛性が張力制御精度を満足すれば、ダン
サーロールを３個以上用いてもよい。また、ダンサーロ
ールをｎ個用いれば、ガイドロールはｎ＋１個必要であ
ることはいうまでもない。

【００２０】

【発明の効果】この発明は、以上説明したとおり、線材
を繰り出す繰り出しドラムと、前記繰り出しドラムを回
転制御する繰出側駆動装置と、前記線材を巻き取る巻取
りドラムと、前記巻取りドラムを回転制御する巻取側駆
動装置と、アーム、複数のダンサーロール、及び複数の
ガイドロールを通じて前記線材に張力を与えるシリンダ
と、前記アームの中心に取り付けられ前記アームの変位
角を検出する変位角検出器と、前記ダンサーロールのダ
ンサーストロークの所定の上限、中央部、及び下限を検
出する上限位置検出手段、中央位置検出手段、及び下限
位置検出手段と、前記巻取りドラム側の線材の線速を検
出する線速検出器と、前記繰り出しドラムの実径を設定
する実径設定器と、前記線速検出器により検出された巻
取側の線速、及び前記実径設定器により設定された前記
繰り出しドラムの実径に基づいて前記繰り出しドラムの
回転速度の基準値を算出する基準値演算部と、前記基準
値演算部により算出された前記繰り出しドラムの回転速
度の基準値、及び前記変位角検出器により検出された前
記アームの変位角に基づいて補正値を算出する補正値演
算部と、前記繰り出しドラムの回転速度の基準値、及び
前記補正値を加算して速度指令値として前記繰出側駆動
装置へ出力する加算器とを備え、初期動作として、前記
ダンサーロールのダンサーストロークが所定の下限の位
置のとき前記繰出側駆動装置により前記繰り出しドラム
を繰り出し方向とは逆方向に回転させ、前記ダンサーロ
ールのダンサーストロークが所定の中央部の位置にきた
ときには前記繰出側駆動装置により前記繰り出しドラム
の回転を停止させて前記巻取側駆動装置により前記巻取
りドラムを回転させ、繰出側の線速が巻取側の線速に対
して一定の関係になるように前記繰出側駆動装置により
前記繰り出しドラムを回転制御するので、線速変動に十
分対応でき、また精度の高い張力制御装置を得ることが
できるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す構成図である。

【図２】この発明の他の実施例を示す構成図である。

【図３】従来の張力制御装置を示す構成図である。

【符号の説明】

(１) 巻取りドラム (３) 繰り出しドラム (4A) 駆動装置 (5a)、(5b)、(5c) ガイドロール (6a)、(6b) ダンサーロール (７) 線材 (８) エアシリンダ (９) アーム (11) 変位角検出器 (12) 減圧弁 (13) エア源 (16) 線速検出器 (17) 実径設定器 (18) 基準値演算部 (19) 補正値演算部 (20) 加算器

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】線材を繰り出す繰り出しドラムと、前記繰り出しドラムを回転制御する繰出側駆動装置と、前記線材を巻き取る巻取りドラムと、前記巻取りドラムを回転制御する巻取側駆動装置と、アーム、複数のダンサーロール、及び複数のガイドロー
ルを通じて前記線材に張力を与えるシリンダと、前記アームの中心に取り付けられ前記アームの変位角を
検出する変位角検出器と、前記ダンサーロールのダンサーストロークの所定の上
限、中央部、及び下限を検出する上限位置検出手段、中
央位置検出手段、及び下限位置検出手段と、前記巻取りドラム側の線材の線速を検出する線速検出器
と、前記繰り出しドラムの実径を設定する実径設定器と、前記線速検出器により検出された巻取側の線速、及び前
記実径設定器により設定された前記繰り出しドラムの実
径に基づいて前記繰り出しドラムの回転速度の基準値を
算出する基準値演算部と、前記基準値演算部により算出された前記繰り出しドラム
の回転速度の基準値、及び前記変位角検出器により検出
された前記アームの変位角に基づいて補正値を算出する
補正値演算部と、前記繰り出しドラムの回転速度の基準値、及び前記補正
値を加算して速度指令値として前記繰出側駆動装置へ出
力する加算器とを備え、初期動作として、前記ダンサーロールのダンサーストロ
ークが所定の下限の位置のとき前記繰出側駆動装置によ
り前記繰り出しドラムを繰り出し方向とは逆方向に回転
させ、前記ダンサーロールのダンサーストロークが所定
の中央部の位置にきたときには前記繰出側駆動装置によ
り前記繰り出しドラムの回転を停止させて前記巻取側駆
動装置により前記巻取りドラムを回転させ、繰出側の線速が巻取側の線速に対して一定の関係になる
ように前記繰出側駆動装置により前記繰り出しドラムを
回転制御することを特徴とする張力制御装置。