JP3731864B2 - ワイヤーソーにおけるワイヤー走行制御方法 - Google Patents

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Description

【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14,15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25,26,27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34,40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24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38,44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24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38,44の変位量を検出し、その検出値を供給リール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21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21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23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1000rpm、供給リール22の駆動モータ21が500rpm、回収リール24の駆動モータ23が750rpm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21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、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21,2,28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.運転開始時のワイヤー高速走行を行う前にワイヤー低速走行によりワイヤー走行が安定する速度比を求めて各駆動モータ制御にフィードバックを行うようにしたので、PI制御によるワイヤー走行に対する補正を最小限にすることができ、ワイヤー走行と張力が安定することになる。
【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。
7.常に動的に、すなわちワイヤーの往復走行毎に速度比を求め、それに続く反転走行時に速度比を各駆動モータの反転制御にフィードバックするようにし、以後の往復走行時に際限なく繰り返しを行うようにしたので、PI制御によるワイヤー走行に対する補正を最小限にすることができ、各駆動モータを非常に短時間で回転の立ち上げ、立ち下げが行えるとともにワイヤー走行と張力を安定させることができる。
【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)

  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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