JP3947909B2 - 長手物体の移送装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤや帯状物体等の長手物体を移送するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
伸線機、撚り線機等におけるワイヤの巻取り装置は、例えば特公平７−１２８８４号公報に開示されているようにワイヤ供給側回転体（例えばキャプスタン）と、ワイヤ巻取り側回転体（巻枠）と、供給側回転体を駆動する電動機と、巻取り側回転体を駆動するための電動機と、張力調整及び張力検出機能を有するダンサー（dancer）とを備えている。この形式の巻取り装置においては、巻取り側電動機が供給側電動機の回転情報に基づいた速度指令に基づいて制御される。また、ワイヤの張力を一定に保つために、ダンサーから得られた張力検出信号とダンサーの基準位置を示す基準値との誤差信号即ち偏差信号を作成し、これによって、電動機の速度指令を補正する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示されている方式を採用すると、理想的には一定張力でワイヤを巻き取ることができる。
しかし、上記公報の方式では供給側電動機から巻取り側電動機に回転速度情報を伝達する必要があり、長手物体移送装置の構成が複雑になる。また、この種の長手物体移送装置では、供給側巻枠からワイヤを送り出すために、供給側巻枠が正方向回転される。ところで、ワイヤに異常なたるみが発生した状態でワイヤの送り出しが継続すると、ワイヤが意図しない所にからみつく恐れがある。また、ワイヤの移送開始前に、ワイヤを供給側巻枠と巻き取り側装置との間に配置する時に、ワイヤに適当な張力を与えることが困難であった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、比較的簡単な構成によって比較的安定的にワイヤ等の長手物体を移送することができる移送装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、上記目的を達成するための本発明は、
線状又は帯状の長手物体を供給するための供給側回転体（２０）と、
前記供給側回転体（２０）に結合された供給側電動機（２１）と、
前記長手物体を巻き取るための巻取り側装置（３）と、
前記供給側回転体（２０）と前記巻取り側装置（３）との間において前記長手物体の張力を検出するための張力検出手段（２４）と、
前記供給側電動機（２１）に接続され且つ前記供給側電動機（２１）を制御することが可能なように構成された駆動手段（２２）と、
前記駆動手段（２２）を制御するために前記張力検出手段（２４）と前記駆動手段（２２）との間に接続され、且つ張力の基準値を示す信号を発生する張力基準値発生手段（５４）、前記張力検出手段（２４）で検出された張力の検出値と前記張力の基準値との差を示す偏差信号を形成する偏差信号形成手段（５５）、及び前記張力の検出値と前記張力の基準値との差を解消するための張力制御指令信号を作成して前記駆動手段（２２）に供給する張力制御指令信号作成手段（５６）を有している制御手段（２３）とを備え、
前記張力制御指令信号作成手段（５６）は、前記張力検出手段（２４）から得られた検出張力値と前記基準値との差の大小関係を判定するレベル判定手段（５７）と、前記偏差信号に比例処理及び積分処理を施して前記張力制御指令信号を形成する比例積分手段（５９）と、不感帯モード制御を選択的に行うための不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）と、前記比例積分手段（５９）の出力を選択的に保持する保持回路（６０）と、前記比例積分手段（５９）の出力と前記保持回路（６０）の出力とを切換える切換回路（６１）とを有し、
前記レベル判定手段（５７）は、前記検出張力値と前記基準値との差の大小関係を複数段階に判定する機能を有し且つ前記検出張力値と前記基準値との差が前記複数段階の内の最低の段階の時に不感帯を示す不感帯判定信号をライン（９０）に出力する機能を有し、
前記不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）は前記不感帯判定信号を選択的に伝送するために前記ライン（９０）に接続され、
前記比例積分手段（５９）は、前記偏差信号形成手段（５５）と前記レベル判定手段（５７）と前記保持回路（６０）と前記切換回路（６１）とに接続され且つ前記レベル判定手段（５７）から得られた前記検出張力値と前記基準値との差の大小関係を示す信号に応答して前記検出張力値と前記基準値との差が大きくなるに従って時定数が小さくなるように構成され、
前記比例積分手段（５９）の前記時定数は、
τ＝τ0 ｛（Ｖe ／Ｋ）＋１｝
ここで、τは求める時定数、
τ0は基準の時定数、
Ｖe は前記張力検出手段で検出された検出張力値Ｖtと前記張力検出手段の出力の基準値Ｖrとの差Ｖt −Ｖr の絶対値、
Ｋは係数、
で示される式に従って決定され、
前記保持回路（６０）は前記比例積分手段（５９）と前記切換回路（６１）と前記不感帯判定信号を伝送するライン（９０）とに接続され且つ前記不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）がオンの時に得られる前記不感帯判定信号に応答して前記不感帯判定信号の発生開始時点における前記比例積分手段（５９）の出力を保持して出力する機能を有し、
前記切換回路（６１）は、前記比例積分手段（５９）と前記保持回路（６０）と前記不感帯判定信号を伝送するライン（９０）とに接続され且つ前記不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）がオンの時に前記ライン（９０）に得られた前記不感帯判定信号に応答して前記保持回路（６０）の出力を選択し、前記ライン（９０）に前記不感帯判定信号が伝送されていないことに応答して前記比例積分手段（５９）の出力を選択する機能を有していることを特徴とする長手物体の移送装置に係わるものである。
【０００６】
なお、請求項2に示すように、前記供給側電動機は、前記長手物体を前記供給側回転体から送り出す正方向の回転と前記長手物体を前記供給側回転体に巻戻す逆方向の回転との両方が可能なように構成されており、前記駆動手段は、前記張力制御指令信号作成手段から供給された前記張力制御指令信号が前記長手物体の張力を低減させるための指令である時に、前記供給側電動機を正方向回転駆動し、前記張力制御指令信号が前記長手物体の張力を増大させるための指令である時に、前記供給側電動機を逆方向回転駆動する機能を有していることが望ましい。
また、請求項３に示すように、前記供給側電動機は、交流電動機であり、前記駆動手段は直流を交流に変換するインバータであることが望ましい。
また、請求項４に示すように、前記張力検出手段は、前記供給側回転体と前記巻取り側装置との間で前記長手物体に接触して前記長手物体に張力を付与する加圧体と、前記長手物体の張力の変化に対応した前記加圧体の変位を許すように前記加圧体を支持する支持手段と、前記加圧体の位置に対応した張力検出信号を出力する張力センサとから成ることが望ましい。
また、請求項５に示すように、複数の線状又は帯状の長手物体を同期して供給するための複数の供給側回転体と、
前記複数の供給側回転体にそれぞれ結合された複数の供給側電動機と、
前記複数の長手物体を同期して巻き取るための巻取り側装置と、
前記複数の供給側回転体と前記巻取り側装置との間において前記複数の長手物体の張力をそれぞれ検出するための複数の張力検出手段と、
前記複数の供給側電動機にそれぞれ接続され且つ前記複数の供給側電動機のそれぞれの回転を制御することが可能なように構成された複数の駆動手段と、
前記複数の駆動手段を制御するために前記複数の張力検出手段と前記複数の駆動手段との間にそれぞれ接続され、且つ張力の基準値を示す張力基準値発生手段、前記張力検出手段で検出された張力の検出値と前記張力の基準値との差を示す偏差信号を形成する偏差信号形成手段、及び前記張力の検出値と前記張力の基準値との差を解消するための張力制御指令信号を作成して前記駆動手段に供給する張力制御指令信号作成手段をそれぞれ有している複数の制御手段とを備えた長手物体の移送装置を構成することができる。
請求項５の移送装置において、前記複数の供給側電動機のそれぞれは、前記長手物体を前記供給側回転体から送り出す正方向の回転と前記長手物体を前記供給側回転体に巻戻す逆方向の回転との両方が可能なように構成されており、前記複数の駆動手段のそれぞれは、前記張力制御指令信号作成手段から供給された前記張力制御指令信号が前記長手物体の張力を低減させるための指令である時に、前記供給側電動機を正方向回転駆動し、前記張力制御指令信号が前記長手物体の張力を増大させるための指令である時に、前記供給側電動機を逆方向回転駆動する機能を有していることが望ましい。
【０００７】
【発明の効果】
各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。
（イ）供給側電動機を制御するという簡単な構成によって長手物体の張力を制御できる。
（ロ）検出張力値と基準値との差が大きくなるに従って比例積分手段の時定数が小さくなる。従って、帰還制御ループ即ちサーボループの応答速度が早くなり、検出張力値を迅速に基準値又はこの近くの値に戻すことができ、長手物体の安定的移送が可能になる。
（ハ）比例積分手段の時定数を、τ＝τ0 ｛（Ｖe ／Ｋ）＋１｝で決定するので、時定数を容易に決定できる。
（ニ）不感帯モード制御を選択的に行うための不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）と比例積分手段（５９）の出力を選択的に保持する保持回路（６０）と比例積分手段（５９）の出力と保持回路（６０）の出力とを切換える切換回路（６１）とを設けたので、不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）がオンの時に不感帯判定信号が得られれば、張力制御指令が一定値となり、張力制御指令の不要な変動がなくなり、制御の安定化を図ることができる。なお、不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）がオフの時でも勿論長手物体の移送制御は可能である。不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）をオンにするか否かは長手物体の種類等を考慮して使用者によって決定される。従って、不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）を設けることによって制御の自由度が大きくなる。
また、請求項２の発明によれば、供給側電動機を正方向と逆の方向との両方向に駆動するので、長手物体に異常なたるみが生じた時に、供給側電動機の逆方向回転によって長手物体を供給側回転体に巻戻してたるみを迅速に除去することができる。
請求項３の発明によれば、インバータを使用することによって電動機の制御及び駆動が容易になる。
請求項４の発明によれば、張力の調整と張力の検出との両方を容易に達成することができる。
請求項５〜６の発明によれば、複数の長手物体を同期して安定的に供給することができる。
【０００８】
【実施形態】
次に、図１〜図８を参照して本発明の実施形態に係わる長手物体の移送装置を説明する。
【０００９】
図１に示す長手物体としての第１、第２、第３及び第４の金属線即ちワイヤ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの移送装置は、ワイヤ供給側装置２と、ワイヤ巻取り側装置３とから成る。
【００１０】
ワイヤ供給側装置２は、第１、第２、第３及び第４のワイヤ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを供給するための第１、第２、第３及び第４のワイヤ供給装置２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄから成る。第１、第２、第３及び第４のワイヤ供給装置２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは互いに同一に構成され、実質的に同期して第１、第２、第３及び第４のワイヤ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを送り出す。
【００１１】
ワイヤ巻取り側装置３は、第１、第２、第３及び第４のワイヤ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを一体化してフラットケーブル４を形成し、巻取り側回転体としての巻枠５に巻き取るものであり、巻取り側電動機６、インバータ７、制御回路８、及び直流電源９から成る典型的なワイヤ巻取り手段の他に、ワイヤ整列装置１０、絶縁体被覆装置１１、及び色付け装置１２を有している。
【００１２】
第１、第２、第３及び第４のワイヤ１ａ、１ｂ、ｃ、１ｄは、整列装置１０で互いに平行になるように整列され、次に被覆装置１１で例えばゴムから成る絶縁体で被覆され且つ一体化されてフラットケーブル４になる。色付け装置１２は所定の塗料をフラットケーブル４に塗布する。巻枠５に結合された交流電動機６は例えば誘導電動機から成る。インバータ７は直流電源８の直流電圧を交流電圧に変換して電動機６に供給する。制御回路８は電動機６及び巻取り側巻枠５が所定の速度で回転するようにインバータ７を制御する。なお、巻枠５に対するフラットケーブル４の巻き取りが進むに従って巻枠５の回転速度が低下するように電動機６を駆動することが望ましい。巻取り側の巻枠５の回転によってフラットケーブル４を巻き取ると、第１、第２、第３及び第４のワイヤ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが巻取り側装置３の方向に走行する。第１、第２、第３及び第４のワイヤ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは所定の張力を有していることが望ましい。
【００１３】
第１、第２、第３及び第４のワイヤ供給装置２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは互いに同一構成であり、且つ、同様に動作する。従って、第１のワイヤ供給装置２ａを図２〜図８を参照して詳しく説明し、第２、第３及び第４のワイヤ供給装置２ｂ、２ｃ、２ｄの説明を省略する。
【００１４】
ワイヤ供給装置２ａは、一般に給線機と呼ばれているものであって、ワイヤ１ａを供給するための供給側回転体としての巻枠２０と、供給側巻枠２０に結合された供給側電動機２１と、供給側電動機２１の駆動手段としてのインバータ２２と、供給側制御回路２３と、ダンサー兼張力検出器２４と、直流電源２５とから成る。
【００１５】
ワイヤ１ａが巻き回された供給側巻枠２０は、供給側電動機２１の回転子に結合され、回転子と共に回転する。供給側電動機２１は交流電動機としての誘導電動機であって、周波数及び電圧の変化によって回転速度を変えることができ、且つ正方向回転と逆方向回転との両方が可能なものである。この実施形態では、ワイヤ１ａの正常移送時には、ワイヤ１ａの張力を一定に保つように供給側電動機２１が駆動される。もし、ワイヤ１ａの張力が所定値よりも大きい時には、供給側巻枠２０からのワイヤ１ａの送り出し速度を早めるように電動機２１の正方向回転速度を大きくする。逆に、ワイヤ１ａの張力が所定値よりも小さい時には、巻枠２０からのワイヤ１ａの送り出し速度を下げるように電動機２１の回転速度を下げる。ワイヤ１ａの張力が大幅に低下した時には、電動機２１が逆方向に駆動される。なお、電動機２１を逆方向に駆動しても、逆方向の駆動トルクがワイヤ１ａの巻き取りのトルクと巻枠２０の慣性力との和よりも小さい場合にはワイヤ１ａのたるみが生じないので、電動機２１及び巻枠２０は逆転状態にはならず、巻枠２０からのワイヤ１ａの送り出しは継続する。しかし、ワイヤ１ａにたるみが生じ、ワイヤ１ａの張力が大幅に低下すると、電動機２１は逆方向に回転し、ワイヤ１ａが供給側巻枠２０に巻戻される。
【００１６】
供給側インバータ２２即ち直流−交流変換装置は、直流電源２５の直流電圧を３相交流電圧に変換して電動機２１に供給するものである。図３は、電動機２１と直流電源２５との間に接続されたインバータ２２を詳しく示す。インバータ２２は、変換回路４１と、制御信号形成回路４２と、回転方向切換回路４３とから成る。変換回路４１は、トランジスタ等の制御可能な半導体スイッチから成る第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチＱ1 、Ｑ2 、Ｑ3 、Ｑ4 、Ｑ5 、Ｑ6 をブリッジ接続した回路から成り、直流電源２５の直流電圧を３相交流電圧に変換し、これを出力ライン４４、４５、４６によって電動機２１に送る。制御信号形成回路４２は第１〜第６のスイッチＱ1 〜Ｑ6 をオン・オフするための第１〜第６の制御信号Ｖg1、Ｖg2、Ｖg3、Ｖg4、Ｖg5、Ｖg6を形成し、回転方向切換回路４３を介して第１〜第６のスイッチＱ1 〜Ｑ6 の制御端子に送る。回転方向切換回路４３は、電動機２１を正転駆動する時には制御信号形成回路４２から得られた第１〜第６の制御信号Ｖg1〜Ｖg6をそのまま変換回路４１に送る機能と、電動機２１を逆転駆動する時に第１〜第６の制御信号Ｖg1〜Ｖg6の順番を変える機能を有する。インバータ２２の制御方法の詳細は追って説明する。
【００１７】
図２のダンサー兼張力検出器２４は、ダンサー２６と張力センサ２７とから成る。ダンサー２６は、テンション付与装置とも呼ぶことができるものであって、加圧体としての加圧ローラ２８と、軸２９ａによって加圧ローラ２８を回転自在に支持するアーム２９と、張力付与用バネ３０と、固定ローラ３１、３２とから成る。加圧ローラ２８の支持手段としてのアーム２９は軸２９ｂに回動自在に支持され、且つバネ３０によって図２で時計回り方向に偏倚されている。バネ３０の一端３０ａはアーム２９に係止され、バネ３０の他端３０ｂは固定部に係止されている。供給側巻枠２０から送り出されたワイヤ１ａは２つの固定ローラ３１、３２の間で加圧ローラ２８に接触している。加圧ローラ２８の中心軸２９ａは、ワイヤ１ａの張力の変化に応じて図２の点線３３上を移動する。即ち、ワイヤ１ａの張力が基準張力値よりも大きくなると、ローラ２８は上方向に移動する。
逆にワイヤ１ａの張力が基準張力値よりも小さくなると、ローラ２８は下方向に移動する。３４は上限ストッパ、３５は下限ストッパであり、ローラ２８及びアーム２９はこの２つのストッパ３４、３５で制限された範囲で移動する。加圧ローラ２８はアーム２９に支持され、アーム２９の移動範囲はストッパ３４、３５で決定されているので、アーム２９及びストッパ３４、３５は加圧ローラ２８の案内手段として機能する。加圧ローラ２８をアーム２９で支持する代りに、直線状に延びるスロットを有する支持板によって加圧ローラ２８を支持し、加圧ロ−ラ２８が直線的に移動するように構成することができる。この場合には、加圧ローラ２８の軸２９ａを支持板のスロットに挿入する。
【００１８】
張力センサ２７は、位置センサと呼ぶことができるものであって、加圧ローラ２８の位置を検出して張力を示す信号Ｖt を出力するものである。この張力センサ２７は、図３に示すように例えば可変抵抗器５０と可動接触子５１とローパスフィルタ５２とから成り、加圧ローラ２８の位置に比例した電圧Ｖt を検出張力値として出力する。可変抵抗器５０は電源端子５３とグランドとの間に接続され、可動接触子５１は加圧ローラ２８の位置に比例して変位するようにアーム２６に連結されている。従って、可動接触子５１とグランドとの間に加圧ローラ２８の位置即ちワイヤ１ａの張力にほぼ比例した電圧を得ることができる。ローパスフィルタ５２は可動接触子５１に得られる電圧に含まれている高い周波数成分を除去するものである。
【００１９】
ダンサー兼張力検出器２４の張力センサ２７とインバータ２２との間に接続された供給側制御回路２３は、張力センサ２７から得られた検出張力値Ｖt に基づく帰還制御によって検出張力値Ｖt を一定に保つようにインバータ２２を制御するものである。この制御回路２３は図３に概略的に示すように、張力基準値発生手段としての基準電圧源５４と、誤差信号又は偏差信号形成手段としての偏差回路５５と、張力制御指令信号作成手段５６とから成る。
【００２０】
基準電圧源５４は、加圧ローラ２８の中心位置又はホームポジションに一致している基準張力値を示す電圧Ｖr を発生する。偏差回路５５の一方の入力端子は張力センサ２７に接続され、他方の入力端子は基準電圧源５４に接続されている。従って、偏差回路５５は減算器であって、検出張力値Ｖt と基準電圧Ｖr との差の信号即ち偏差信号Ｖｐ ＝Ｖt −Ｖr を発生する。
【００２１】
張力制御指令信号作成手段５６は、レベル判定手段５７、可変比例積分回路５９、保持回路６０、及び切換回路６１から成り、偏差回路５５の出力Ｖｐを補正したものに相当する張力制御指令信号を形成し、インバ−タ２２に供給する。
【００２２】
張力レベル判定手段５７はライン５８によって張力センサ２７に接続され、図７（Ａ）に示す検出張力値ｖt と比較基準張力値である第１〜第１０の値Ｖt1〜Ｖt10 との関係を判定する。この張力レベル判定手段５７は図５に示すように第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９及び第１０のコンパレータＣＰ1 、ＣＰ2 、ＣＰ3 、ＣＰ4 、ＣＰ5 、ＣＰ6 、ＣＰ7 、ＣＰ8 、Ｃ 91 、ＣＰ10と、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９及び第１０の基準電圧源Ｅ1 、Ｅ2 、Ｅ3 、Ｅ4 、Ｅ5 、Ｅ6 、Ｅ7 、Ｅ8 、Ｅ9 、Ｅ10と、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９及び第１０のＮＯＴ（否定）回路Ｎ1 、Ｎ2 、Ｎ3 、Ｎ4 、Ｎ5 、Ｎ6 、Ｎ7 、Ｎ8 、Ｎ9 、Ｎ10と、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８及び第９のＡＮＤ（論理積）ゲートＡ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 、Ａ5 、Ａ6 、Ａ7 、Ａ8 、Ａ9 とから成る。第１〜第１０のコンパレータＣＰ1 〜ＣＰ10の正入力端子は張力検出信号入力ライン５８に接続され、これ等の負入力端子は第１〜第１０の基準電圧源Ｅ1 〜Ｅ10に接続されている。第１〜第１０の基準電圧源Ｅ1 〜Ｅ10は、図７（Ａ）に示す第１〜第１０の値Ｖt1〜Ｖt10 を基準電圧として発生する。
【００２３】
第１〜第１０のＮＯＴ回路Ｎ1 〜Ｎ10、及び第１〜第９のＡＮＤゲートＡ1 〜Ａ9 は張力の段階的検出のために設けられている。第１のコンパレータＣＰ1 に接続された第１のＮＯＴ回路Ｎ1 の出力が高レベル即ち論理の１の時には、検出張力値Ｖt が第１の値Ｖt1よりも小さい。
【００２４】
一方の入力端子が第１のコンパレータＣＰ1 に接続され、他方の入力端子が第２のＮＯＴ回路Ｎ2 を介して第２のコンパレータＣＰ2 に接続された第１のＡＮＤゲートＡ1 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第１の値Ｖt1と第２の値Ｖt2との間の値を有する。
【００２５】
一方の入力端子が第２のコンパレータＣＰ2 に接続され、他方の入力端子が第３のＮＯＴ回路Ｎ3 を介して第３のコンパレータＣＰ3 に接続された第２のＡＮＤゲートＡ2 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第２の値Ｖt2と第３の値Ｖt3との間の値を有する。
【００２６】
一方の入力端子が第３のコンパレータＣＰ3 に接続され、他方の入力端子が第４のＮＯＴ回路Ｎ4 を介して第４のコンパレータＣＰ4 に接続された第３のＡＮＤゲートＡ3 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第３の値Ｖt3と第４の値Ｖt4との間の値を有する。
【００２７】
一方の入力端子が第４のコンパレータＣＰ4 に接続され、他方の入力端子が第５のＮＯＴ回路Ｎ5 を介して第４のコンパレータＣＰ5 に接続された第４のＡＮＤゲートＡ4 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第４の値Ｖt4と第５の値Ｖt5との間の値を有する。
【００２８】
一方の入力端子が第５のコンパレータＣＰ5 に接続され、他方の入力端子が第６のＮＯＴ回路Ｎ6 を介して第６のコンパレータＣＰ6 に接続された第５のＡＮＤゲートＡ5 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第５の値Ｖt5と第６の値Ｖt6との間の値を有する。
【００２９】
一方の入力端子が第６のコンパレータＣＰ6 に接続され、他方の入力端子が第７のＮＯＴ回路Ｎ7 を介して第７のコンパレータＣＰ7 に接続された第６のＡＮＤゲートＡ6 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第６の値Ｖt6と第７の値Ｖt7との間の値を有する。
【００３０】
一方の入力端子が第７のコンパレータＣＰ7 に接続され、他方の入力端子が第８のＮＯＴ回路Ｎ8 を介して第８のコンパレータＣＰ8 に接続された第７のＡＮＤゲートＡ7 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第７の値Ｖt7と第８の値Ｖt8との間の値を有する。
【００３１】
一方の入力端子が第８のコンパレータＣＰ8 に接続され、他方の入力端子が第９のＮＯＴ回路Ｎ9 を介して第９のコンパレータＣＰ9 に接続された第８のＡＮＤゲートＡ8 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第８の値Ｖt8と第９の値Ｖt9との間の値を有する。
【００３２】
一方の入力端子が第９のコンパレータＣＰ9 に接続され、他方の入力端子が第１０のＮＯＴ回路Ｎ10を介して第１０のコンパレータＣＰ10に接続された第９のＡＮＤゲートＡ9 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第９の値Ｖt9と第１０の値Ｖt10 との間の値を有する。
【００３３】
第１０のコンパレータＣＰ10の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第１０の値Ｖt10 よりも高い値を有する。
【００３４】
可変比例積分回路５９は、電動機２１の速度制御ループの時定数即ち応答速度を調整するものであって、偏差回路５５の出力に周知の比例処理を施す比例回路（Ｐ回路）と積分処理を施す積分回路（Ｉ回路）とから成る。この具体例では、積分回路の時定数τがレベル判定手段５６の出力で切換えられる。制御ループ即ちサーボループの時定数は、周知のようにコンデンサ、抵抗、インダクタ等の回路定数を変えること、又は制御ループのゲインを変えることによって達成される。例えば、ゲインを高めると、時定数は小さくなり、応答速度が早くなる。
【００３５】
可変比例積分回路５９は、張力レベル判定手段５７の出力に応答して６段階の時定数τ1〜τ6を設定するために、図５に示すように第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチＳ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 、Ｓ5 、Ｓ6 と、第１、第２、第３、第４、第５及び第６の比例積分回路５９ａ、５９ｂ、５９ｃ，５９ｄ、５９ｅ、５９ｆとを有する。第１〜第６の比例積分回路５９ａ〜５９ｆは、順次に大きくなる第１〜第６の時定数τ1 〜τ6 を有し、第１〜第６のスイッチＳ1 〜Ｓ6 を介して入力信号ライン６２と出力信号ライン６３との間に接続されている。各比例積分回路５９ａ〜５９ｆは偏差回路５５の出力のレベル調整と平滑化とを図る。レベル判定回路５６の出力によって可変比例積分回路５９を制御するために、第１のＮＯＴ回路Ｎ1 の出力端子と第１０のコンパレータＣＰ10の出力端子とが第１のスイッチＳ1 の制御端子に接続されている。第１及び第９のＡＮＤゲートＡ1 、Ａ9 の出力端子が第２のスイッチＳ2 の制御端子に接続されている。第２及び第８のＡＮＤゲートＡ2 、Ａ8 の出力端子が第３のスイッチＳ3 の制御端子に接続されている。第３及び第７のＡＮＤゲートＡ3 、Ａ7 の出力端子が第４のスイッチＳ4 の制御端子に接続されている。第４及び第６のＡＮＤゲートＡ4 、Ａ6 の出力端子が第５のスイッチＳ5 の制御端子に接続されている。第５のＡＮＤゲートＡ5 の出力端子が第６のスイッチＳ6 の制御端子に接続されている。なお、図示の簡略化のために、図５では、第５〜第９のＡＮＤゲートＡ5 〜Ａ9 の出力端子と第５〜第２のスイッチＳ5 〜Ｓ2 との接続、及び第１０のコンパレータＣＰ10の出力端子と第１のスイッチＳ1 との接続が省略されている。
【００３６】
制御回路２３は、図５に示すように不感帯モード選択スイッチＳａ を有する。不感帯モード選択スイッチＳａ は第５のＡＮＤゲートＡ5と図４の保持回路６０の制御端子及び切換回路６１の制御端子とを結ぶライン９０に直列に接続されている。このスイッチＳａは不感帯モード制御を選択する時にオン操作される。
ここで、不感帯モ−ド制御とは、張力センサ２７における中心位置即ちホ−ムポジションに対する加圧ロ−ラ２８の位置のずれが小さい時の制御を意味する。この不感帯モ−ド制御の選択は使用者にまかされている。不感帯モ−ド選択スイッチＳａがオンに操作されている状態で、第５のＡＮＤゲ−トＡ5の出力が不感帯を示す高レベルに転換すると、保持回路６０はこの転換時の可変比例積分回路５９の出力を保持する。なお、本願において、第５のＡＮＤゲ−トＡ 5 の高レベル出力が不感帯判定信号と呼ばれている。切換回路６１は第５のＡＮＤゲ−トＡ5の高レベル出力に応答して可変比例積分回路５９の出力の代りに保持回路６０の出力をライン６７に送出する。このため、不感帯モ−ド選択スイッチＳａがオン状態であり且つ第５のＡＮＤゲ−トＡ5の出力が高レベルの時には張力制御指令が一定値になる。ワイヤ１ａの種類等によっては、第５のＡＮＤゲ−トＡ 5 の高レベル出力の時即ちＶt5〜Ｖt6区間を不感帯モ−ド制御にした方が良い場合がある。
【００３７】
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の検出張力値Ｖt に対する可変比例積分回路５９の時定数の変化を示す。これから明らかなように、検出張力値Ｖt が中心の基準値Ｖr から離れるに従って時定数τが小さくなる。換言すれば、図２の加圧ローラ２８がホームポジション（中心位置）から離れるに従って制御ループの時定数τが小さくなり且つ応答速度が早くなる。
可変比例積分回路５９の時定数τは、例えば次式で決定することができる。
τ＝τ0 ｛（Ｖe ／Ｋ）＋１｝
ここで、τ0は元の時定数、
Ｖe はＶt −Ｖr の絶対値、
Ｋは係数である。
【００３８】
図４に示す保持回路６０は、可変比例積分回路５９の出力ライン６３に接続され、この出力ライン６３の張力制御指令信号を選択的に保持して出力する。この保持回路６０における選択的保持を制御するために、レベル判定手段５６の第１のＮＯＴ回路Ｎ1 の出力ライン６４と第１０のコンパレータＣＰ10の出力ライン６５とが保持回路６０の制御端子に接続されている。従って、保持回路６０は、例えば図７のｔ5 時点及びｔ11時点の可変比例積分回路５９の出力を保持する。なお、前述したように第５のＡＮＤゲ−トＡ5の出力ライン９０も不感帯モ−ド選択スイッチＳａを介して保持回路６０の制御端子に接続されている。
【００３９】
図４の切換回路６１は、可変比例積分回路５９の出力ライン６３と保持回路６０の出力ライン６６と制御回路２３の出力ライン６７とに接続され、且つこの制御のためにレベル判定手段５７の出力ライン６４，６５，９０に接続され、ライン６３の信号とライン６６の信号とを選択的にライン６７に送出する。即ち、不感帯モ−ド選択スイッチＳａがオフの時には図７のｔ0 〜ｔ5 及びｔ6 〜ｔ11期間にはライン６３の信号をライン６７に送り、ｔ5 〜ｔ6 期間及びｔ11以後の期間にはレベル判定手段５７の出力ライン６４，６５の信号に応答してライン６６の信号をライン６７に送る。既に説明したように保持回路６０はｔ５時点及びｔ１１時点の可変比例積分回路５９の出力を保持し、これを出力する。これは制御指令に上限と下限とを設けることを意味する。
また、不感帯モ−ド選択スイッチＳａがオン状態に操作され且つ第５のＡＮＤゲ−トＡ5の出力が高レベルの時には、切換回路６１はレベル判定手段５７の出力ライン９０の信号に応答して保持回路６０の出力をライン６７に送る。既に説明したように不感帯モ−ド選択スイッチＳａがオンの時には、保持回路６０はＡＮＤゲートＡ５の出力が高レベルに転換した時の可変比例積分回路５９の出力を保持して出力する。
【００４０】
図７（Ｃ）はライン６７の偏差回路５５の出力Ｖp の変化を概略的に示す。ｔ0 〜ｔ6 期間は検出張力値Ｖtが基準値Ｖｒよりも高いことを示し、ｔ6以後は検出張力値Ｖｔが基準値Ｖｒよりも低いことを示す。
【００４１】
図３のインバータ２２の制御信号形成回路４２は、図６に概略的に示すように、周波数及び電圧指令形成回路８０と、第１、第２及び第３相制御信号形成回路８１、８２、８３と、正転逆転指令形成回路８９とから成る。制御信号形成回路４２の多くの部分はディジタル回路で構成されているが、図６では制御信号形成回路４２が等価的なアナログ回路で示されている。
【００４２】
周波数及び電圧指令形成回路８０は、図４の制御回路２３の出力ライン６７に接続されており、このライン６７の張力制御指令信号に応答してインバータ２２の出力周波数指令値及び出力電圧指令値を形成する。第１相制御信号形成回路８１は、正弦波発生器８４と、乗算器８５と、鋸波発生器８６と、コンパレータ８７と、反転回路即ちＮＯＴ回路８８とから成る。正弦波発生器８４は図８（Ａ）に示す正弦波Ｖs を発生する。正弦波発生器８４は周波数及び電圧指令形成回路８０の周波数指令ライン８０ａに接続され、指令された周波数の正弦波を発生する。第２及び第３相制御信号形成回路８２、８３に設けられている正弦波発生器からは、第１相制御信号形成回路８１の正弦波Ｖa に対して順次に１２０度位相差を有している第２相及び第３相の正弦波が発生する。正弦波Ｖaの周波数はインバータ２２の出力周波数に一致する。インバータ２２の出力周波数を変えると、電動機２１の回転速度が変化する。乗算器８５は、正弦波発生器８４から出力された正弦波Ｖaに周波数及び電圧指令形成回路８０の電圧指令ライン８０ｂの電圧指令を乗算して正弦波Ｖa の振幅を調整する。
鋸波発生器８６は、図８（Ａ）に示す鋸波Ｖb を発生する。鋸波Ｖb は、正弦波Ｖa の周波数よりも十分に高い周波数（例えば２０〜１００ｋＨｚ）を有する。
コンパレータ８７は、乗算器８５の出力と鋸波発生器８６の出力とを図８（Ａ）に示すように比較して図８（Ｂ）に示すＰＷＭ（パルス幅変調）パルスから成る第１の制御信号Ｖg1を形成する。ＮＯＴ回路８８はコンパレータ８７の出力の逆位相信号を図８（Ｃ）に示すように形成し、これを第２の制御信号Ｖg2として出力する。
【００４３】
第２及び第３相制御信号形成回路８２、８３は、第１及び第２の制御信号Ｖg1、Ｖg2と異なる位相の制御信号Ｖg3〜Ｖg6を形成する点を除いて第１相制御信号形成回路８１と同一に構成されている。
【００４４】
正転逆転指令形成回路８９は、図４の張力制御指令信号形成回路５６の出力ライン６７に接続されており、ライン６７の張力制御指令信号に基づいて電動機２１の正方向回転と逆方向回転とを区別する信号をライン７６に送出する。即ち、可変比例積分回路５９の出力が所定レベル（例えば零レベル）よりも低くなった時に、正転逆転指令回路８９から逆転指令が発生する。例えば、ワイヤ１ａが大幅にたるみ、張力が大幅に低下した時には、張力制御指令信号が負になり、正転逆転指令形成回路８９から逆転指令が発生する。
【００４５】
周波数及び電圧指令形成信号回路８０は、正転逆転指令形成回路８９から逆転指令が発生している期間に周波数指令を例えば１０Ｈｚ以下に制限する。これにより、供給側電動機２１の逆方向の高速回転が阻止される。
【００４６】
図３の回転方向切換回路４３は、ワイヤ１ａの張力を制御するために供給側電動機２１の駆動形態の切換えを実行するものである。交流電動機２１の回転方向は周知のように３相入力ライン４４、４５、４６の中の２つを切換えることによって逆転する。従って、ライン４４、４５、４６に切換器を設けて、電動機２１の正転駆動と逆転駆動との切換えを実行することができる。この実施形態では、電動機２１の入力ライン４４〜４６の切換えと等価の動作を第１〜第６の制御信号Ｖg1〜Ｖg6の供給先の変更によって達成している。図６の正転逆転指令形成回路８９から正転を示す信号が発生している時には、第１〜第６の制御信号Ｖg1〜Ｖg6を第１〜第６のスイッチＱ1 〜Ｑ6 にそのまま印加する。電動機２１を逆転駆動する時には、第１及び第２の制御信号Ｖg1、Ｖg2を第３及び第４のスイッチＱ3 、Ｑ4 に供給し、第３及び第４の制御信号Ｖg3、Ｖg4を第１及び第２のスイッチＱ1 、Ｑ2 に供給する。ワイヤ１ａにたるみが無い状態で、供給側電動機２１が低いレベルで逆転駆動された時には、供給側電動機２１が逆転せずにワイヤ１ａに引張られて正転を継続する。この結果、供給側電動機２１はワイヤ１ａにバックテンションを与える。ワイヤ１ａにたるみがある時に、供給側電動機２１が逆転駆動されると、巻枠２０及び電動機２１が逆転してワイヤ１ａを巻き戻す。
【００４７】
ワイヤ１ａを供給側巻枠２０と巻取り側装置３との間に張り渡す時には、ワイヤ１ａのたるみが生じる。このため、検出張力値Ｖt が低下し、正転逆転指令形成回路８９から逆転指令が発生し、電動機２１が逆転する。この結果、ワイヤ１ａが供給側巻枠２０に巻戻され、ワイヤ１ａのたるみが取れる。
【００４８】
本実施形態は次の効果を有する。
（１） ワイヤ１ａの供給の準備工程においてワイヤ１ａを供給側巻枠２０と巻取り側装置３との間に配置する時、又はワイヤ１ａの供給開始後におけるワイヤ１ａの切断等の異常時に、ワイヤ１ａにたるみが発生した時には、供給側電動機２１が逆転し、ワイヤ１ａが供給側巻枠２０に巻戻され、たるみが除去される。従って、ワイヤ１ａの不要な供給を防止し、ワイヤ１ａの意図しない箇所への絡みつき等を防ぐことができる。
（２）第１〜第４のワイヤ供給装置２ａ〜２ｄと巻取り側装置３との間の第１〜第４のワイヤ１ａ〜１ｄの張力調整を独立に行うことができるので、第１〜第４のワイヤ１ａ〜１ｄの同期した供給の準備を容易に行うことができる。即ち、第１〜第４のワイヤ１ａ〜１ｄの供給の準備工程においてワイヤ１ａを供給側巻枠２０と巻取り側装置３との間に配置する時に、第１〜第４のワイヤ１ａ〜１ｄの内にたるんでいるものがあっても、自動的に巻き戻し動作が生じ、たるみが除去される。従って、第１〜第４のワイヤ１ａ〜１ｄの同期した供給を迅速且つ容易に開始できる。
（３） 供給側電動機２１の逆転時の周波数が例えば１０Ｈｚ以下に制限されているので、供給側電動機２１が高速に逆転しない。従って、危険が少ない。
（４） 検出張力値Ｖｔと基準値Ｖｒとの差が大きくなるに従って帰還制御ループの時定数を小さくするので、検出張力値Ｖｔが大きく変化した時の制御ループの応答速度が早くなり、検出張力値Ｖｔを迅速に基準値Ｖｒ又はこの近くに戻すことができる。この結果、安定性の高いワイヤ１ａ〜１ｄの供給が可能になる。
（５） 供給側電動機２１をインバータ２２で駆動しているので、供給側電動機２１の制御を容易に達成することができる。
（６） ダンサー兼張力検出器２４を使用するので、ワイヤ１ａ〜１ｄの張力の調整と、張力の検出との両方を容易に達成することができる。
（７） 不感帯モード選択スイッチＳａ がオン操作されている状態で、検出張力値Ｖt が第５の値Ｖt5と第６の値Ｖt6の範囲にある時には、保持回路６０の出力がライン６７に送られる。ワイヤの種類によって不感帯モ−ドを設けた方が良い場合と良くない場合とがあるので、制御の自由度が大きくなる。
【００４９】
【変形例】
本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なものである。
（１） 供給側装置２を例えば１台のワイヤ供給装置２ａのみで構成し、１本のワイヤ１ａを供給する場合にも本発明を適用できる。
（２） 図１では供給側装置２から４本のワイヤ１ａ〜１ｄが供給されているが、任意の複数本とすることができる。
（３） 図５では6個の比例積分回路59ａ〜59ｆが設けられているが、比例積分回路５９に時定数切換回路を設け、レベル判定手段5７の出力で時定数のみを切り換えることができる。
（４） 比例積分回路５９の時定数の可変は、積分回路のゲインのみの可変又は比例回路のゲインのみの可変で行ってもよい。
（５） レベル判定手段５７を偏差回路５５の出力端子に接続することができる。この場合は第１〜第１０の基準電圧源Ｅ1 〜Ｅ10の電圧値を図５よりもＶr だけ低くする。
（６） レベル判定手段５７のレベル判定の段数を任意に変えることができる。
（７） 電動機２１の回転速度制御方式を、インバータ２２の出力電圧を一定に保って出力周波数を制御する方式、又はインバータ２２の出力周波数を一定に保って出力電圧を制御する方式、又はインバータ２２の出力電圧Ｖとインバータ２２の出力周波数ｆとの比Ｖ／ｆを一定に保つ制御方式とすることができる。
（８） 電動機２１を直流電動機とすることができる。
（９） 供給側巻枠２０の代りにワイヤ１ａを定速送りするためのキャプスタを本発明に従って制御することができる。この場合には、図２の電動機２１に供給側回転体としてのキャプスタを結合させる。
（１０） 制御回路２３の一部又は全部をディジタル回路で形成することができる。ディジタル回路とする場合には張力センサ２７の出力段にアナログ・ディジタル変換器を接続する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う実施形態のワイヤ移送装置を示すブロック図である。
【図２】図１の第１のワイヤ供給装置を示すブロック図である。
【図３】図２の供給側インバータを詳しく示す回路図である。
【図４】図２の張力センサ、制御回路、インバータ及び電動機を更に詳しく示すブロック図である。
【図５】図４のレベル判定手段及び可変比例積分回路を示す回路図である。
【図６】供給側インバータの制御信号形成回路を詳しく示すブロック図である。
【図７】図４及び図５の各部の状態を示す図である。
【図８】図３の各部の状態を示す波形図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ ワイヤ
２０ 巻枠
２１ 電動機
２２ インバータ
２３ 制御回路
２４ ダンサー兼張力検出器
２７ 張力センサ
５６ 張力制御指令信号形成回路
５７ レベル判定手段
５９ 可変比例積分回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤや帯状物体等の長手物体を移送するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
伸線機、撚り線機等におけるワイヤの巻取り装置は、例えば特公平７−１２８８４号公報に開示されているようにワイヤ供給側回転体（例えばキャプスタン）と、ワイヤ巻取り側回転体（巻枠）と、供給側回転体を駆動する電動機と、巻取り側回転体を駆動するための電動機と、張力調整及び張力検出機能を有するダンサー（dancer）とを備えている。この形式の巻取り装置においては、巻取り側電動機が供給側電動機の回転情報に基づいた速度指令に基づいて制御される。また、ワイヤの張力を一定に保つために、ダンサーから得られた張力検出信号とダンサーの基準位置を示す基準値との誤差信号即ち偏差信号を作成し、これによって、電動機の速度指令を補正する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に開示されている方式を採用すると、理想的には一定張力でワイヤを巻き取ることができる。
しかし、上記公報の方式では供給側電動機から巻取り側電動機に回転速度情報を伝達する必要があり、長手物体移送装置の構成が複雑になる。また、この種の長手物体移送装置では、供給側巻枠からワイヤを送り出すために、供給側巻枠が正方向回転される。ところで、ワイヤに異常なたるみが発生した状態でワイヤの送り出しが継続すると、ワイヤが意図しない所にからみつく恐れがある。また、ワイヤの移送開始前に、ワイヤを供給側巻枠と巻き取り側装置との間に配置する時に、ワイヤに適当な張力を与えることが困難であった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、比較的簡単な構成によって比較的安定的にワイヤ等の長手物体を移送することができる移送装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し、上記目的を達成するための本発明は、
線状又は帯状の長手物体を供給するための供給側回転体（２０）と、
前記供給側回転体（２０）に結合された供給側電動機（２１）と、
前記長手物体を巻き取るための巻取り側装置（３）と、
前記供給側回転体（２０）と前記巻取り側装置（３）との間において前記長手物体の張力を検出するための張力検出手段（２４）と、
前記供給側電動機（２１）に接続され且つ前記供給側電動機（２１）を制御することが可能なように構成された駆動手段（２２）と、
前記駆動手段（２２）を制御するために前記張力検出手段（２４）と前記駆動手段（２２）との間に接続され、且つ張力の基準値を示す信号を発生する張力基準値発生手段（５４）、前記張力検出手段（２４）で検出された張力の検出値と前記張力の基準値との差を示す偏差信号を形成する偏差信号形成手段（５５）、及び前記張力の検出値と前記張力の基準値との差を解消するための張力制御指令信号を作成して前記駆動手段（２２）に供給する張力制御指令信号作成手段（５６）を有している制御手段（２３）とを備え、
前記張力制御指令信号作成手段（５６）は、前記張力検出手段（２４）から得られた検出張力値と前記基準値との差の大小関係を判定するレベル判定手段（５７）と、前記偏差信号に比例処理及び積分処理を施して前記張力制御指令信号を形成する比例積分手段（５９）と、不感帯モード制御を選択的に行うための不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）と、前記比例積分手段（５９）の出力を選択的に保持する保持回路（６０）と、前記比例積分手段（５９）の出力と前記保持回路（６０）の出力とを切換える切換回路（６１）とを有し、
前記レベル判定手段（５７）は、前記検出張力値と前記基準値との差の大小関係を複数段階に判定する機能を有し且つ前記検出張力値と前記基準値との差が前記複数段階の内の最低の段階の時に不感帯を示す不感帯判定信号をライン（９０）に出力する機能を有し、
前記不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）は前記不感帯判定信号を選択的に伝送するために前記ライン（９０）に接続され、
前記比例積分手段（５９）は、前記偏差信号形成手段（５５）と前記レベル判定手段（５７）と前記保持回路（６０）と前記切換回路（６１）とに接続され且つ前記レベル判定手段（５７）から得られた前記検出張力値と前記基準値との差の大小関係を示す信号に応答して前記検出張力値と前記基準値との差が大きくなるに従って時定数が小さくなるように構成され、
前記比例積分手段（５９）の前記時定数は、
τ＝τ0 ｛（Ｖe ／Ｋ）＋１｝
ここで、τは求める時定数、
τ0は基準の時定数、
Ｖe は前記張力検出手段で検出された検出張力値Ｖtと前記張力検出手段の出力の基準値Ｖrとの差Ｖt −Ｖr の絶対値、
Ｋは係数、
で示される式に従って決定され、
前記保持回路（６０）は前記比例積分手段（５９）と前記切換回路（６１）と前記不感帯判定信号を伝送するライン（９０）とに接続され且つ前記不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）がオンの時に得られる前記不感帯判定信号に応答して前記不感帯判定信号の発生開始時点における前記比例積分手段（５９）の出力を保持して出力する機能を有し、
前記切換回路（６１）は、前記比例積分手段（５９）と前記保持回路（６０）と前記不感帯判定信号を伝送するライン（９０）とに接続され且つ前記不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）がオンの時に前記ライン（９０）に得られた前記不感帯判定信号に応答して前記保持回路（６０）の出力を選択し、前記ライン（９０）に前記不感帯判定信号が伝送されていないことに応答して前記比例積分手段（５９）の出力を選択する機能を有していることを特徴とする長手物体の移送装置に係わるものである。
【０００６】
なお、請求項2に示すように、前記供給側電動機は、前記長手物体を前記供給側回転体から送り出す正方向の回転と前記長手物体を前記供給側回転体に巻戻す逆方向の回転との両方が可能なように構成されており、前記駆動手段は、前記張力制御指令信号作成手段から供給された前記張力制御指令信号が前記長手物体の張力を低減させるための指令である時に、前記供給側電動機を正方向回転駆動し、前記張力制御指令信号が前記長手物体の張力を増大させるための指令である時に、前記供給側電動機を逆方向回転駆動する機能を有していることが望ましい。
また、請求項３に示すように、前記供給側電動機は、交流電動機であり、前記駆動手段は直流を交流に変換するインバータであることが望ましい。
また、請求項４に示すように、前記張力検出手段は、前記供給側回転体と前記巻取り側装置との間で前記長手物体に接触して前記長手物体に張力を付与する加圧体と、前記長手物体の張力の変化に対応した前記加圧体の変位を許すように前記加圧体を支持する支持手段と、前記加圧体の位置に対応した張力検出信号を出力する張力センサとから成ることが望ましい。
また、請求項５に示すように、複数の線状又は帯状の長手物体を同期して供給するための複数の供給側回転体と、
前記複数の供給側回転体にそれぞれ結合された複数の供給側電動機と、
前記複数の長手物体を同期して巻き取るための巻取り側装置と、
前記複数の供給側回転体と前記巻取り側装置との間において前記複数の長手物体の張力をそれぞれ検出するための複数の張力検出手段と、
前記複数の供給側電動機にそれぞれ接続され且つ前記複数の供給側電動機のそれぞれの回転を制御することが可能なように構成された複数の駆動手段と、
前記複数の駆動手段を制御するために前記複数の張力検出手段と前記複数の駆動手段との間にそれぞれ接続され、且つ張力の基準値を示す張力基準値発生手段、前記張力検出手段で検出された張力の検出値と前記張力の基準値との差を示す偏差信号を形成する偏差信号形成手段、及び前記張力の検出値と前記張力の基準値との差を解消するための張力制御指令信号を作成して前記駆動手段に供給する張力制御指令信号作成手段をそれぞれ有している複数の制御手段とを備えた長手物体の移送装置を構成することができる。
請求項５の移送装置において、前記複数の供給側電動機のそれぞれは、前記長手物体を前記供給側回転体から送り出す正方向の回転と前記長手物体を前記供給側回転体に巻戻す逆方向の回転との両方が可能なように構成されており、前記複数の駆動手段のそれぞれは、前記張力制御指令信号作成手段から供給された前記張力制御指令信号が前記長手物体の張力を低減させるための指令である時に、前記供給側電動機を正方向回転駆動し、前記張力制御指令信号が前記長手物体の張力を増大させるための指令である時に、前記供給側電動機を逆方向回転駆動する機能を有していることが望ましい。
【０００７】
【発明の効果】
各請求項の発明によれば、次の効果が得られる。
（イ）供給側電動機を制御するという簡単な構成によって長手物体の張力を制御できる。
（ロ）検出張力値と基準値との差が大きくなるに従って比例積分手段の時定数が小さくなる。従って、帰還制御ループ即ちサーボループの応答速度が早くなり、検出張力値を迅速に基準値又はこの近くの値に戻すことができ、長手物体の安定的移送が可能になる。
（ハ）比例積分手段の時定数を、τ＝τ0 ｛（Ｖe ／Ｋ）＋１｝で決定するので、時定数を容易に決定できる。
（ニ）不感帯モード制御を選択的に行うための不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）と比例積分手段（５９）の出力を選択的に保持する保持回路（６０）と比例積分手段（５９）の出力と保持回路（６０）の出力とを切換える切換回路（６１）とを設けたので、不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）がオンの時に不感帯判定信号が得られれば、張力制御指令が一定値となり、張力制御指令の不要な変動がなくなり、制御の安定化を図ることができる。なお、不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）がオフの時でも勿論長手物体の移送制御は可能である。不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）をオンにするか否かは長手物体の種類等を考慮して使用者によって決定される。従って、不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）を設けることによって制御の自由度が大きくなる。
また、請求項２の発明によれば、供給側電動機を正方向と逆の方向との両方向に駆動するので、長手物体に異常なたるみが生じた時に、供給側電動機の逆方向回転によって長手物体を供給側回転体に巻戻してたるみを迅速に除去することができる。
請求項３の発明によれば、インバータを使用することによって電動機の制御及び駆動が容易になる。
請求項４の発明によれば、張力の調整と張力の検出との両方を容易に達成することができる。
請求項５〜６の発明によれば、複数の長手物体を同期して安定的に供給することができる。
【０００８】
【実施形態】
次に、図１〜図８を参照して本発明の実施形態に係わる長手物体の移送装置を説明する。
【０００９】
図１に示す長手物体としての第１、第２、第３及び第４の金属線即ちワイヤ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの移送装置は、ワイヤ供給側装置２と、ワイヤ巻取り側装置３とから成る。
【００１０】
ワイヤ供給側装置２は、第１、第２、第３及び第４のワイヤ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを供給するための第１、第２、第３及び第４のワイヤ供給装置２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄから成る。第１、第２、第３及び第４のワイヤ供給装置２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは互いに同一に構成され、実質的に同期して第１、第２、第３及び第４のワイヤ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを送り出す。
【００１１】
ワイヤ巻取り側装置３は、第１、第２、第３及び第４のワイヤ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを一体化してフラットケーブル４を形成し、巻取り側回転体としての巻枠５に巻き取るものであり、巻取り側電動機６、インバータ７、制御回路８、及び直流電源９から成る典型的なワイヤ巻取り手段の他に、ワイヤ整列装置１０、絶縁体被覆装置１１、及び色付け装置１２を有している。
【００１２】
第１、第２、第３及び第４のワイヤ１ａ、１ｂ、ｃ、１ｄは、整列装置１０で互いに平行になるように整列され、次に被覆装置１１で例えばゴムから成る絶縁体で被覆され且つ一体化されてフラットケーブル４になる。色付け装置１２は所定の塗料をフラットケーブル４に塗布する。巻枠５に結合された交流電動機６は例えば誘導電動機から成る。インバータ７は直流電源８の直流電圧を交流電圧に変換して電動機６に供給する。制御回路８は電動機６及び巻取り側巻枠５が所定の速度で回転するようにインバータ７を制御する。なお、巻枠５に対するフラットケーブル４の巻き取りが進むに従って巻枠５の回転速度が低下するように電動機６を駆動することが望ましい。巻取り側の巻枠５の回転によってフラットケーブル４を巻き取ると、第１、第２、第３及び第４のワイヤ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが巻取り側装置３の方向に走行する。第１、第２、第３及び第４のワイヤ１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは所定の張力を有していることが望ましい。
【００１３】
第１、第２、第３及び第４のワイヤ供給装置２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは互いに同一構成であり、且つ、同様に動作する。従って、第１のワイヤ供給装置２ａを図２〜図８を参照して詳しく説明し、第２、第３及び第４のワイヤ供給装置２ｂ、２ｃ、２ｄの説明を省略する。
【００１４】
ワイヤ供給装置２ａは、一般に給線機と呼ばれているものであって、ワイヤ１ａを供給するための供給側回転体としての巻枠２０と、供給側巻枠２０に結合された供給側電動機２１と、供給側電動機２１の駆動手段としてのインバータ２２と、供給側制御回路２３と、ダンサー兼張力検出器２４と、直流電源２５とから成る。
【００１５】
ワイヤ１ａが巻き回された供給側巻枠２０は、供給側電動機２１の回転子に結合され、回転子と共に回転する。供給側電動機２１は交流電動機としての誘導電動機であって、周波数及び電圧の変化によって回転速度を変えることができ、且つ正方向回転と逆方向回転との両方が可能なものである。この実施形態では、ワイヤ１ａの正常移送時には、ワイヤ１ａの張力を一定に保つように供給側電動機２１が駆動される。もし、ワイヤ１ａの張力が所定値よりも大きい時には、供給側巻枠２０からのワイヤ１ａの送り出し速度を早めるように電動機２１の正方向回転速度を大きくする。逆に、ワイヤ１ａの張力が所定値よりも小さい時には、巻枠２０からのワイヤ１ａの送り出し速度を下げるように電動機２１の回転速度を下げる。ワイヤ１ａの張力が大幅に低下した時には、電動機２１が逆方向に駆動される。なお、電動機２１を逆方向に駆動しても、逆方向の駆動トルクがワイヤ１ａの巻き取りのトルクと巻枠２０の慣性力との和よりも小さい場合にはワイヤ１ａのたるみが生じないので、電動機２１及び巻枠２０は逆転状態にはならず、巻枠２０からのワイヤ１ａの送り出しは継続する。しかし、ワイヤ１ａにたるみが生じ、ワイヤ１ａの張力が大幅に低下すると、電動機２１は逆方向に回転し、ワイヤ１ａが供給側巻枠２０に巻戻される。
【００１６】
供給側インバータ２２即ち直流−交流変換装置は、直流電源２５の直流電圧を３相交流電圧に変換して電動機２１に供給するものである。図３は、電動機２１と直流電源２５との間に接続されたインバータ２２を詳しく示す。インバータ２２は、変換回路４１と、制御信号形成回路４２と、回転方向切換回路４３とから成る。変換回路４１は、トランジスタ等の制御可能な半導体スイッチから成る第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチＱ1 、Ｑ2 、Ｑ3 、Ｑ4 、Ｑ5 、Ｑ6 をブリッジ接続した回路から成り、直流電源２５の直流電圧を３相交流電圧に変換し、これを出力ライン４４、４５、４６によって電動機２１に送る。制御信号形成回路４２は第１〜第６のスイッチＱ1 〜Ｑ6 をオン・オフするための第１〜第６の制御信号Ｖg1、Ｖg2、Ｖg3、Ｖg4、Ｖg5、Ｖg6を形成し、回転方向切換回路４３を介して第１〜第６のスイッチＱ1 〜Ｑ6 の制御端子に送る。回転方向切換回路４３は、電動機２１を正転駆動する時には制御信号形成回路４２から得られた第１〜第６の制御信号Ｖg1〜Ｖg6をそのまま変換回路４１に送る機能と、電動機２１を逆転駆動する時に第１〜第６の制御信号Ｖg1〜Ｖg6の順番を変える機能を有する。インバータ２２の制御方法の詳細は追って説明する。
【００１７】
図２のダンサー兼張力検出器２４は、ダンサー２６と張力センサ２７とから成る。ダンサー２６は、テンション付与装置とも呼ぶことができるものであって、加圧体としての加圧ローラ２８と、軸２９ａによって加圧ローラ２８を回転自在に支持するアーム２９と、張力付与用バネ３０と、固定ローラ３１、３２とから成る。加圧ローラ２８の支持手段としてのアーム２９は軸２９ｂに回動自在に支持され、且つバネ３０によって図２で時計回り方向に偏倚されている。バネ３０の一端３０ａはアーム２９に係止され、バネ３０の他端３０ｂは固定部に係止されている。供給側巻枠２０から送り出されたワイヤ１ａは２つの固定ローラ３１、３２の間で加圧ローラ２８に接触している。加圧ローラ２８の中心軸２９ａは、ワイヤ１ａの張力の変化に応じて図２の点線３３上を移動する。即ち、ワイヤ１ａの張力が基準張力値よりも大きくなると、ローラ２８は上方向に移動する。
逆にワイヤ１ａの張力が基準張力値よりも小さくなると、ローラ２８は下方向に移動する。３４は上限ストッパ、３５は下限ストッパであり、ローラ２８及びアーム２９はこの２つのストッパ３４、３５で制限された範囲で移動する。加圧ローラ２８はアーム２９に支持され、アーム２９の移動範囲はストッパ３４、３５で決定されているので、アーム２９及びストッパ３４、３５は加圧ローラ２８の案内手段として機能する。加圧ローラ２８をアーム２９で支持する代りに、直線状に延びるスロットを有する支持板によって加圧ローラ２８を支持し、加圧ロ−ラ２８が直線的に移動するように構成することができる。この場合には、加圧ローラ２８の軸２９ａを支持板のスロットに挿入する。
【００１８】
張力センサ２７は、位置センサと呼ぶことができるものであって、加圧ローラ２８の位置を検出して張力を示す信号Ｖt を出力するものである。この張力センサ２７は、図３に示すように例えば可変抵抗器５０と可動接触子５１とローパスフィルタ５２とから成り、加圧ローラ２８の位置に比例した電圧Ｖt を検出張力値として出力する。可変抵抗器５０は電源端子５３とグランドとの間に接続され、可動接触子５１は加圧ローラ２８の位置に比例して変位するようにアーム２６に連結されている。従って、可動接触子５１とグランドとの間に加圧ローラ２８の位置即ちワイヤ１ａの張力にほぼ比例した電圧を得ることができる。ローパスフィルタ５２は可動接触子５１に得られる電圧に含まれている高い周波数成分を除去するものである。
【００１９】
ダンサー兼張力検出器２４の張力センサ２７とインバータ２２との間に接続された供給側制御回路２３は、張力センサ２７から得られた検出張力値Ｖt に基づく帰還制御によって検出張力値Ｖt を一定に保つようにインバータ２２を制御するものである。この制御回路２３は図３に概略的に示すように、張力基準値発生手段としての基準電圧源５４と、誤差信号又は偏差信号形成手段としての偏差回路５５と、張力制御指令信号作成手段５６とから成る。
【００２０】
基準電圧源５４は、加圧ローラ２８の中心位置又はホームポジションに一致している基準張力値を示す電圧Ｖr を発生する。偏差回路５５の一方の入力端子は張力センサ２７に接続され、他方の入力端子は基準電圧源５４に接続されている。従って、偏差回路５５は減算器であって、検出張力値Ｖt と基準電圧Ｖr との差の信号即ち偏差信号Ｖｐ ＝Ｖt −Ｖr を発生する。
【００２１】
張力制御指令信号作成手段５６は、レベル判定手段５７、可変比例積分回路５９、保持回路６０、及び切換回路６１から成り、偏差回路５５の出力Ｖｐを補正したものに相当する張力制御指令信号を形成し、インバ−タ２２に供給する。
【００２２】
張力レベル判定手段５７はライン５８によって張力センサ２７に接続され、図７（Ａ）に示す検出張力値ｖt と比較基準張力値である第１〜第１０の値Ｖt1〜Ｖt10 との関係を判定する。この張力レベル判定手段５７は図５に示すように第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９及び第１０のコンパレータＣＰ1 、ＣＰ2 、ＣＰ3 、ＣＰ4 、ＣＰ5 、ＣＰ6 、ＣＰ7 、ＣＰ8 、Ｃ 91 、ＣＰ10と、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９及び第１０の基準電圧源Ｅ1 、Ｅ2 、Ｅ3 、Ｅ4 、Ｅ5 、Ｅ6 、Ｅ7 、Ｅ8 、Ｅ9 、Ｅ10と、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８、第９及び第１０のＮＯＴ（否定）回路Ｎ1 、Ｎ2 、Ｎ3 、Ｎ4 、Ｎ5 、Ｎ6 、Ｎ7 、Ｎ8 、Ｎ9 、Ｎ10と、第１、第２、第３、第４、第５、第６、第７、第８及び第９のＡＮＤ（論理積）ゲートＡ1 、Ａ2 、Ａ3 、Ａ4 、Ａ5 、Ａ6 、Ａ7 、Ａ8 、Ａ9 とから成る。第１〜第１０のコンパレータＣＰ1 〜ＣＰ10の正入力端子は張力検出信号入力ライン５８に接続され、これ等の負入力端子は第１〜第１０の基準電圧源Ｅ1 〜Ｅ10に接続されている。第１〜第１０の基準電圧源Ｅ1 〜Ｅ10は、図７（Ａ）に示す第１〜第１０の値Ｖt1〜Ｖt10 を基準電圧として発生する。
【００２３】
第１〜第１０のＮＯＴ回路Ｎ1 〜Ｎ10、及び第１〜第９のＡＮＤゲートＡ1 〜Ａ9 は張力の段階的検出のために設けられている。第１のコンパレータＣＰ1 に接続された第１のＮＯＴ回路Ｎ1 の出力が高レベル即ち論理の１の時には、検出張力値Ｖt が第１の値Ｖt1よりも小さい。
【００２４】
一方の入力端子が第１のコンパレータＣＰ1 に接続され、他方の入力端子が第２のＮＯＴ回路Ｎ2 を介して第２のコンパレータＣＰ2 に接続された第１のＡＮＤゲートＡ1 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第１の値Ｖt1と第２の値Ｖt2との間の値を有する。
【００２５】
一方の入力端子が第２のコンパレータＣＰ2 に接続され、他方の入力端子が第３のＮＯＴ回路Ｎ3 を介して第３のコンパレータＣＰ3 に接続された第２のＡＮＤゲートＡ2 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第２の値Ｖt2と第３の値Ｖt3との間の値を有する。
【００２６】
一方の入力端子が第３のコンパレータＣＰ3 に接続され、他方の入力端子が第４のＮＯＴ回路Ｎ4 を介して第４のコンパレータＣＰ4 に接続された第３のＡＮＤゲートＡ3 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第３の値Ｖt3と第４の値Ｖt4との間の値を有する。
【００２７】
一方の入力端子が第４のコンパレータＣＰ4 に接続され、他方の入力端子が第５のＮＯＴ回路Ｎ5 を介して第４のコンパレータＣＰ5 に接続された第４のＡＮＤゲートＡ4 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第４の値Ｖt4と第５の値Ｖt5との間の値を有する。
【００２８】
一方の入力端子が第５のコンパレータＣＰ5 に接続され、他方の入力端子が第６のＮＯＴ回路Ｎ6 を介して第６のコンパレータＣＰ6 に接続された第５のＡＮＤゲートＡ5 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第５の値Ｖt5と第６の値Ｖt6との間の値を有する。
【００２９】
一方の入力端子が第６のコンパレータＣＰ6 に接続され、他方の入力端子が第７のＮＯＴ回路Ｎ7 を介して第７のコンパレータＣＰ7 に接続された第６のＡＮＤゲートＡ6 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第６の値Ｖt6と第７の値Ｖt7との間の値を有する。
【００３０】
一方の入力端子が第７のコンパレータＣＰ7 に接続され、他方の入力端子が第８のＮＯＴ回路Ｎ8 を介して第８のコンパレータＣＰ8 に接続された第７のＡＮＤゲートＡ7 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第７の値Ｖt7と第８の値Ｖt8との間の値を有する。
【００３１】
一方の入力端子が第８のコンパレータＣＰ8 に接続され、他方の入力端子が第９のＮＯＴ回路Ｎ9 を介して第９のコンパレータＣＰ9 に接続された第８のＡＮＤゲートＡ8 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第８の値Ｖt8と第９の値Ｖt9との間の値を有する。
【００３２】
一方の入力端子が第９のコンパレータＣＰ9 に接続され、他方の入力端子が第１０のＮＯＴ回路Ｎ10を介して第１０のコンパレータＣＰ10に接続された第９のＡＮＤゲートＡ9 の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第９の値Ｖt9と第１０の値Ｖt10 との間の値を有する。
【００３３】
第１０のコンパレータＣＰ10の出力が高レベルの時には、検出張力値Ｖt が第１０の値Ｖt10 よりも高い値を有する。
【００３４】
可変比例積分回路５９は、電動機２１の速度制御ループの時定数即ち応答速度を調整するものであって、偏差回路５５の出力に周知の比例処理を施す比例回路（Ｐ回路）と積分処理を施す積分回路（Ｉ回路）とから成る。この具体例では、積分回路の時定数τがレベル判定手段５６の出力で切換えられる。制御ループ即ちサーボループの時定数は、周知のようにコンデンサ、抵抗、インダクタ等の回路定数を変えること、又は制御ループのゲインを変えることによって達成される。例えば、ゲインを高めると、時定数は小さくなり、応答速度が早くなる。
【００３５】
可変比例積分回路５９は、張力レベル判定手段５７の出力に応答して６段階の時定数τ1〜τ6を設定するために、図５に示すように第１、第２、第３、第４、第５及び第６のスイッチＳ1 、Ｓ2 、Ｓ3 、Ｓ4 、Ｓ5 、Ｓ6 と、第１、第２、第３、第４、第５及び第６の比例積分回路５９ａ、５９ｂ、５９ｃ，５９ｄ、５９ｅ、５９ｆとを有する。第１〜第６の比例積分回路５９ａ〜５９ｆは、順次に大きくなる第１〜第６の時定数τ1 〜τ6 を有し、第１〜第６のスイッチＳ1 〜Ｓ6 を介して入力信号ライン６２と出力信号ライン６３との間に接続されている。各比例積分回路５９ａ〜５９ｆは偏差回路５５の出力のレベル調整と平滑化とを図る。レベル判定回路５６の出力によって可変比例積分回路５９を制御するために、第１のＮＯＴ回路Ｎ1 の出力端子と第１０のコンパレータＣＰ10の出力端子とが第１のスイッチＳ1 の制御端子に接続されている。第１及び第９のＡＮＤゲートＡ1 、Ａ9 の出力端子が第２のスイッチＳ2 の制御端子に接続されている。第２及び第８のＡＮＤゲートＡ2 、Ａ8 の出力端子が第３のスイッチＳ3 の制御端子に接続されている。第３及び第７のＡＮＤゲートＡ3 、Ａ7 の出力端子が第４のスイッチＳ4 の制御端子に接続されている。第４及び第６のＡＮＤゲートＡ4 、Ａ6 の出力端子が第５のスイッチＳ5 の制御端子に接続されている。第５のＡＮＤゲートＡ5 の出力端子が第６のスイッチＳ6 の制御端子に接続されている。なお、図示の簡略化のために、図５では、第５〜第９のＡＮＤゲートＡ5 〜Ａ9 の出力端子と第５〜第２のスイッチＳ5 〜Ｓ2 との接続、及び第１０のコンパレータＣＰ10の出力端子と第１のスイッチＳ1 との接続が省略されている。
【００３６】
制御回路２３は、図５に示すように不感帯モード選択スイッチＳａ を有する。不感帯モード選択スイッチＳａ は第５のＡＮＤゲートＡ5と図４の保持回路６０の制御端子及び切換回路６１の制御端子とを結ぶライン９０に直列に接続されている。このスイッチＳａは不感帯モード制御を選択する時にオン操作される。
ここで、不感帯モ−ド制御とは、張力センサ２７における中心位置即ちホ−ムポジションに対する加圧ロ−ラ２８の位置のずれが小さい時の制御を意味する。この不感帯モ−ド制御の選択は使用者にまかされている。不感帯モ−ド選択スイッチＳａがオンに操作されている状態で、第５のＡＮＤゲ−トＡ5の出力が不感帯を示す高レベルに転換すると、保持回路６０はこの転換時の可変比例積分回路５９の出力を保持する。なお、本願において、第５のＡＮＤゲ−トＡ 5 の高レベル出力が不感帯判定信号と呼ばれている。切換回路６１は第５のＡＮＤゲ−トＡ5の高レベル出力に応答して可変比例積分回路５９の出力の代りに保持回路６０の出力をライン６７に送出する。このため、不感帯モ−ド選択スイッチＳａがオン状態であり且つ第５のＡＮＤゲ−トＡ5の出力が高レベルの時には張力制御指令が一定値になる。ワイヤ１ａの種類等によっては、第５のＡＮＤゲ−トＡ 5 の高レベル出力の時即ちＶt5〜Ｖt6区間を不感帯モ−ド制御にした方が良い場合がある。
【００３７】
図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の検出張力値Ｖt に対する可変比例積分回路５９の時定数の変化を示す。これから明らかなように、検出張力値Ｖt が中心の基準値Ｖr から離れるに従って時定数τが小さくなる。換言すれば、図２の加圧ローラ２８がホームポジション（中心位置）から離れるに従って制御ループの時定数τが小さくなり且つ応答速度が早くなる。
可変比例積分回路５９の時定数τは、例えば次式で決定することができる。
τ＝τ0 ｛（Ｖe ／Ｋ）＋１｝
ここで、τ0は元の時定数、
Ｖe はＶt −Ｖr の絶対値、
Ｋは係数である。
【００３８】
図４に示す保持回路６０は、可変比例積分回路５９の出力ライン６３に接続され、この出力ライン６３の張力制御指令信号を選択的に保持して出力する。この保持回路６０における選択的保持を制御するために、レベル判定手段５６の第１のＮＯＴ回路Ｎ1 の出力ライン６４と第１０のコンパレータＣＰ10の出力ライン６５とが保持回路６０の制御端子に接続されている。従って、保持回路６０は、例えば図７のｔ5 時点及びｔ11時点の可変比例積分回路５９の出力を保持する。なお、前述したように第５のＡＮＤゲ−トＡ5の出力ライン９０も不感帯モ−ド選択スイッチＳａを介して保持回路６０の制御端子に接続されている。
【００３９】
図４の切換回路６１は、可変比例積分回路５９の出力ライン６３と保持回路６０の出力ライン６６と制御回路２３の出力ライン６７とに接続され、且つこの制御のためにレベル判定手段５７の出力ライン６４，６５，９０に接続され、ライン６３の信号とライン６６の信号とを選択的にライン６７に送出する。即ち、不感帯モ−ド選択スイッチＳａがオフの時には図７のｔ0 〜ｔ5 及びｔ6 〜ｔ11期間にはライン６３の信号をライン６７に送り、ｔ5 〜ｔ6 期間及びｔ11以後の期間にはレベル判定手段５７の出力ライン６４，６５の信号に応答してライン６６の信号をライン６７に送る。既に説明したように保持回路６０はｔ５時点及びｔ１１時点の可変比例積分回路５９の出力を保持し、これを出力する。これは制御指令に上限と下限とを設けることを意味する。
また、不感帯モ−ド選択スイッチＳａがオン状態に操作され且つ第５のＡＮＤゲ−トＡ5の出力が高レベルの時には、切換回路６１はレベル判定手段５７の出力ライン９０の信号に応答して保持回路６０の出力をライン６７に送る。既に説明したように不感帯モ−ド選択スイッチＳａがオンの時には、保持回路６０はＡＮＤゲートＡ５の出力が高レベルに転換した時の可変比例積分回路５９の出力を保持して出力する。
【００４０】
図７（Ｃ）はライン６７の偏差回路５５の出力Ｖp の変化を概略的に示す。ｔ0 〜ｔ6 期間は検出張力値Ｖtが基準値Ｖｒよりも高いことを示し、ｔ6以後は検出張力値Ｖｔが基準値Ｖｒよりも低いことを示す。
【００４１】
図３のインバータ２２の制御信号形成回路４２は、図６に概略的に示すように、周波数及び電圧指令形成回路８０と、第１、第２及び第３相制御信号形成回路８１、８２、８３と、正転逆転指令形成回路８９とから成る。制御信号形成回路４２の多くの部分はディジタル回路で構成されているが、図６では制御信号形成回路４２が等価的なアナログ回路で示されている。
【００４２】
周波数及び電圧指令形成回路８０は、図４の制御回路２３の出力ライン６７に接続されており、このライン６７の張力制御指令信号に応答してインバータ２２の出力周波数指令値及び出力電圧指令値を形成する。第１相制御信号形成回路８１は、正弦波発生器８４と、乗算器８５と、鋸波発生器８６と、コンパレータ８７と、反転回路即ちＮＯＴ回路８８とから成る。正弦波発生器８４は図８（Ａ）に示す正弦波Ｖs を発生する。正弦波発生器８４は周波数及び電圧指令形成回路８０の周波数指令ライン８０ａに接続され、指令された周波数の正弦波を発生する。第２及び第３相制御信号形成回路８２、８３に設けられている正弦波発生器からは、第１相制御信号形成回路８１の正弦波Ｖa に対して順次に１２０度位相差を有している第２相及び第３相の正弦波が発生する。正弦波Ｖaの周波数はインバータ２２の出力周波数に一致する。インバータ２２の出力周波数を変えると、電動機２１の回転速度が変化する。乗算器８５は、正弦波発生器８４から出力された正弦波Ｖaに周波数及び電圧指令形成回路８０の電圧指令ライン８０ｂの電圧指令を乗算して正弦波Ｖa の振幅を調整する。
鋸波発生器８６は、図８（Ａ）に示す鋸波Ｖb を発生する。鋸波Ｖb は、正弦波Ｖa の周波数よりも十分に高い周波数（例えば２０〜１００ｋＨｚ）を有する。
コンパレータ８７は、乗算器８５の出力と鋸波発生器８６の出力とを図８（Ａ）に示すように比較して図８（Ｂ）に示すＰＷＭ（パルス幅変調）パルスから成る第１の制御信号Ｖg1を形成する。ＮＯＴ回路８８はコンパレータ８７の出力の逆位相信号を図８（Ｃ）に示すように形成し、これを第２の制御信号Ｖg2として出力する。
【００４３】
第２及び第３相制御信号形成回路８２、８３は、第１及び第２の制御信号Ｖg1、Ｖg2と異なる位相の制御信号Ｖg3〜Ｖg6を形成する点を除いて第１相制御信号形成回路８１と同一に構成されている。
【００４４】
正転逆転指令形成回路８９は、図４の張力制御指令信号形成回路５６の出力ライン６７に接続されており、ライン６７の張力制御指令信号に基づいて電動機２１の正方向回転と逆方向回転とを区別する信号をライン７６に送出する。即ち、可変比例積分回路５９の出力が所定レベル（例えば零レベル）よりも低くなった時に、正転逆転指令回路８９から逆転指令が発生する。例えば、ワイヤ１ａが大幅にたるみ、張力が大幅に低下した時には、張力制御指令信号が負になり、正転逆転指令形成回路８９から逆転指令が発生する。
【００４５】
周波数及び電圧指令形成信号回路８０は、正転逆転指令形成回路８９から逆転指令が発生している期間に周波数指令を例えば１０Ｈｚ以下に制限する。これにより、供給側電動機２１の逆方向の高速回転が阻止される。
【００４６】
図３の回転方向切換回路４３は、ワイヤ１ａの張力を制御するために供給側電動機２１の駆動形態の切換えを実行するものである。交流電動機２１の回転方向は周知のように３相入力ライン４４、４５、４６の中の２つを切換えることによって逆転する。従って、ライン４４、４５、４６に切換器を設けて、電動機２１の正転駆動と逆転駆動との切換えを実行することができる。この実施形態では、電動機２１の入力ライン４４〜４６の切換えと等価の動作を第１〜第６の制御信号Ｖg1〜Ｖg6の供給先の変更によって達成している。図６の正転逆転指令形成回路８９から正転を示す信号が発生している時には、第１〜第６の制御信号Ｖg1〜Ｖg6を第１〜第６のスイッチＱ1 〜Ｑ6 にそのまま印加する。電動機２１を逆転駆動する時には、第１及び第２の制御信号Ｖg1、Ｖg2を第３及び第４のスイッチＱ3 、Ｑ4 に供給し、第３及び第４の制御信号Ｖg3、Ｖg4を第１及び第２のスイッチＱ1 、Ｑ2 に供給する。ワイヤ１ａにたるみが無い状態で、供給側電動機２１が低いレベルで逆転駆動された時には、供給側電動機２１が逆転せずにワイヤ１ａに引張られて正転を継続する。この結果、供給側電動機２１はワイヤ１ａにバックテンションを与える。ワイヤ１ａにたるみがある時に、供給側電動機２１が逆転駆動されると、巻枠２０及び電動機２１が逆転してワイヤ１ａを巻き戻す。
【００４７】
ワイヤ１ａを供給側巻枠２０と巻取り側装置３との間に張り渡す時には、ワイヤ１ａのたるみが生じる。このため、検出張力値Ｖt が低下し、正転逆転指令形成回路８９から逆転指令が発生し、電動機２１が逆転する。この結果、ワイヤ１ａが供給側巻枠２０に巻戻され、ワイヤ１ａのたるみが取れる。
【００４８】
本実施形態は次の効果を有する。
（１） ワイヤ１ａの供給の準備工程においてワイヤ１ａを供給側巻枠２０と巻取り側装置３との間に配置する時、又はワイヤ１ａの供給開始後におけるワイヤ１ａの切断等の異常時に、ワイヤ１ａにたるみが発生した時には、供給側電動機２１が逆転し、ワイヤ１ａが供給側巻枠２０に巻戻され、たるみが除去される。従って、ワイヤ１ａの不要な供給を防止し、ワイヤ１ａの意図しない箇所への絡みつき等を防ぐことができる。
（２）第１〜第４のワイヤ供給装置２ａ〜２ｄと巻取り側装置３との間の第１〜第４のワイヤ１ａ〜１ｄの張力調整を独立に行うことができるので、第１〜第４のワイヤ１ａ〜１ｄの同期した供給の準備を容易に行うことができる。即ち、第１〜第４のワイヤ１ａ〜１ｄの供給の準備工程においてワイヤ１ａを供給側巻枠２０と巻取り側装置３との間に配置する時に、第１〜第４のワイヤ１ａ〜１ｄの内にたるんでいるものがあっても、自動的に巻き戻し動作が生じ、たるみが除去される。従って、第１〜第４のワイヤ１ａ〜１ｄの同期した供給を迅速且つ容易に開始できる。
（３） 供給側電動機２１の逆転時の周波数が例えば１０Ｈｚ以下に制限されているので、供給側電動機２１が高速に逆転しない。従って、危険が少ない。
（４） 検出張力値Ｖｔと基準値Ｖｒとの差が大きくなるに従って帰還制御ループの時定数を小さくするので、検出張力値Ｖｔが大きく変化した時の制御ループの応答速度が早くなり、検出張力値Ｖｔを迅速に基準値Ｖｒ又はこの近くに戻すことができる。この結果、安定性の高いワイヤ１ａ〜１ｄの供給が可能になる。
（５） 供給側電動機２１をインバータ２２で駆動しているので、供給側電動機２１の制御を容易に達成することができる。
（６） ダンサー兼張力検出器２４を使用するので、ワイヤ１ａ〜１ｄの張力の調整と、張力の検出との両方を容易に達成することができる。
（７） 不感帯モード選択スイッチＳａ がオン操作されている状態で、検出張力値Ｖt が第５の値Ｖt5と第６の値Ｖt6の範囲にある時には、保持回路６０の出力がライン６７に送られる。ワイヤの種類によって不感帯モ−ドを設けた方が良い場合と良くない場合とがあるので、制御の自由度が大きくなる。
【００４９】
【変形例】
本発明は上述の実施形態に限定されるものでなく、例えば次の変形が可能なものである。
（１） 供給側装置２を例えば１台のワイヤ供給装置２ａのみで構成し、１本のワイヤ１ａを供給する場合にも本発明を適用できる。
（２） 図１では供給側装置２から４本のワイヤ１ａ〜１ｄが供給されているが、任意の複数本とすることができる。
（３） 図５では6個の比例積分回路59ａ〜59ｆが設けられているが、比例積分回路５９に時定数切換回路を設け、レベル判定手段5７の出力で時定数のみを切り換えることができる。
（４） 比例積分回路５９の時定数の可変は、積分回路のゲインのみの可変又は比例回路のゲインのみの可変で行ってもよい。
（５） レベル判定手段５７を偏差回路５５の出力端子に接続することができる。この場合は第１〜第１０の基準電圧源Ｅ1 〜Ｅ10の電圧値を図５よりもＶr だけ低くする。
（６） レベル判定手段５７のレベル判定の段数を任意に変えることができる。
（７） 電動機２１の回転速度制御方式を、インバータ２２の出力電圧を一定に保って出力周波数を制御する方式、又はインバータ２２の出力周波数を一定に保って出力電圧を制御する方式、又はインバータ２２の出力電圧Ｖとインバータ２２の出力周波数ｆとの比Ｖ／ｆを一定に保つ制御方式とすることができる。
（８） 電動機２１を直流電動機とすることができる。
（９） 供給側巻枠２０の代りにワイヤ１ａを定速送りするためのキャプスタを本発明に従って制御することができる。この場合には、図２の電動機２１に供給側回転体としてのキャプスタを結合させる。
（１０） 制御回路２３の一部又は全部をディジタル回路で形成することができる。ディジタル回路とする場合には張力センサ２７の出力段にアナログ・ディジタル変換器を接続する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う実施形態のワイヤ移送装置を示すブロック図である。
【図２】図１の第１のワイヤ供給装置を示すブロック図である。
【図３】図２の供給側インバータを詳しく示す回路図である。
【図４】図２の張力センサ、制御回路、インバータ及び電動機を更に詳しく示すブロック図である。
【図５】図４のレベル判定手段及び可変比例積分回路を示す回路図である。
【図６】供給側インバータの制御信号形成回路を詳しく示すブロック図である。
【図７】図４及び図５の各部の状態を示す図である。
【図８】図３の各部の状態を示す波形図である。
【符号の説明】
１ａ〜１ｄ ワイヤ
２０ 巻枠
２１ 電動機
２２ インバータ
２３ 制御回路
２４ ダンサー兼張力検出器
２７ 張力センサ
５６ 張力制御指令信号形成回路
５７ レベル判定手段
５９ 可変比例積分回路
Claims (6)
- 線状又は帯状の長手物体を供給するための供給側回転体（２０）と、
前記供給側回転体（２０）に結合された供給側電動機（２１）と、
前記長手物体を巻き取るための巻取り側装置（３）と、
前記供給側回転体（２０）と前記巻取り側装置（３）との間において前記長手物体の張力を検出するための張力検出手段（２４）と、
前記供給側電動機（２１）に接続され且つ前記供給側電動機（２１）を制御することが可能なように構成された駆動手段（２２）と、
前記駆動手段（２２）を制御するために前記張力検出手段（２４）と前記駆動手段（２２）との間に接続され、且つ張力の基準値を示す信号を発生する張力基準値発生手段（５４）、前記張力検出手段（２４）で検出された張力の検出値と前記張力の基準値との差を示す偏差信号を形成する偏差信号形成手段（５５）、及び前記張力の検出値と前記張力の基準値との差を解消するための張力制御指令信号を作成して前記駆動手段（２２）に供給する張力制御指令信号作成手段（５６）を有している制御手段（２３）とを備え、
前記張力制御指令信号作成手段（５６）は、前記張力検出手段（２４）から得られた検出張力値と前記基準値との差の大小関係を判定するレベル判定手段（５７）と、前記偏差信号に比例処理及び積分処理を施して前記張力制御指令信号を形成する比例積分手段（５９）と、不感帯モード制御を選択的に行うための不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）と、前記比例積分手段（５９）の出力を選択的に保持する保持回路（６０）と、前記比例積分手段（５９）の出力と前記保持回路（６０）の出力とを切換える切換回路（６１）とを有し、
前記レベル判定手段（５７）は、前記検出張力値と前記基準値との差の大小関係を複数段階に判定する機能を有し且つ前記検出張力値と前記基準値との差が前記複数段階の内の最低の段階の時に不感帯を示す不感帯判定信号をライン（９０）に出力する機能を有し、
前記不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）は前記不感帯判定信号を選択的に伝送するために前記ライン（９０）に接続され、
前記比例積分手段（５９）は、前記偏差信号形成手段（５５）と前記レベル判定手段（５７）と前記保持回路（６０）と前記切換回路（６１）とに接続され且つ前記レベル判定手段（５７）から得られた前記検出張力値と前記基準値との差の大小関係を示す信号に応答して前記検出張力値と前記基準値との差が大きくなるに従って時定数が小さくなるように構成され、
前記比例積分手段（５９）の前記時定数は、
τ＝τ0 ｛（Ｖe ／Ｋ）＋１｝
ここで、τは求める時定数、
τ0は基準の時定数、
Ｖe は前記張力検出手段で検出された検出張力値Ｖtと前記張力検出手段の出力の基準値Ｖrとの差Ｖt −Ｖr の絶対値、
Ｋは係数、
で示される式に従って決定され、
前記保持回路（６０）は前記比例積分手段（５９）と前記切換回路（６１）と前記不感帯判定信号を伝送するライン（９０）とに接続され且つ前記不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）がオンの時に得られる前記不感帯判定信号に応答して前記不感帯判定信号の発生開始時点における前記比例積分手段（５９）の出力を保持して出力する機能を有し、
前記切換回路（６１）は、前記比例積分手段（５９）と前記保持回路（６０）と前記不感帯判定信号を伝送するライン（９０）とに接続され且つ前記不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）がオンの時に前記ライン（９０）に得られた前記不感帯判定信号に応答して前記保持回路（６０）の出力を選択し、前記ライン（９０）に前記不感帯判定信号が伝送されていないことに応答して前記比例積分手段（５９）の出力を選択する機能を有していることを特徴とする長手物体の移送装置。 - 前記供給側電動機は、前記長手物体を前記供給側回転体から送り出す正方向の回転と前記長手物体を前記供給側回転体に巻戻す逆方向の回転との両方が可能なように構成されており、
前記駆動手段は、前記張力制御指令信号作成手段から供給された前記張力制御指令信号が前記長手物体の張力を低減させるための指令である時に、前記供給側電動機を正方向回転駆動し、前記張力制御指令信号が前記長手物体の張力を増大させるための指令である時に、前記供給側電動機を逆方向回転駆動する機能を有していることを特徴とする請求項１記載の長手物体の移送装置。 - 前記供給側電動機は、交流電動機であり、前記駆動手段は直流を交流に変換するインバータであることを特徴とする請求項１又は２記載の長手物体の移送装置。
- 前記張力検出手段は、前記供給側回転体と前記巻取り側装置との間で前記長手物体に接触して前記長手物体に張力を付与する加圧体と、前記長手物体の張力の変化に対応した前記加圧体の変位を許すように前記加圧体を支持する支持手段と、前記加圧体の位置に対応した張力検出信号を出力する張力センサとから成ることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の長手物体の移送装置。
- 複数の線状又は帯状の長手物体を同期して供給するための複数の供給側回転体と、
前記複数の供給側回転体にそれぞれ結合された複数の供給側電動機と、
前記複数の長手物体を同期して巻き取るための巻取り側装置と、
前記複数の供給側回転体と前記巻取り側装置との間において前記複数の長手物体の張力をそれぞれ検出するための複数の張力検出手段と、
前記複数の供給側電動機にそれぞれ接続され且つ前記複数の供給側電動機のそれぞれの回転を制御することが可能なように構成された複数の駆動手段と
前記複数の駆動手段を制御するために前記複数の張力検出手段と前記複数の駆動手段との間にそれぞれ接続され、且つ張力の基準値を示す信号を発生する張力基準値発生手段、
前記張力検出手段で検出された張力の検出値と前記張力の基準値との差を示す偏差信号を形成する偏差信号形成手段、及び前記張力の検出値と前記張力の基準値との差を解消するための張力制御指令信号を作成して前記駆動手段に供給する張力制御指令信号作成手段（５６）をそれぞれ有している複数の制御手段とを備え、
前記張力制御指令信号作成手段（５６）は、前記張力検出手段（２４）から得られた検出張力値と前記基準値との差の大小関係を判定するレベル判定手段（５７）と、前記偏差信号に比例処理及び積分処理を施して前記張力制御指令信号を形成する比例積分手段（５９）と、不感帯モード制御を選択的に行うための不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）と、前記比例積分手段（５９）の出力を選択的に保持する保持回路（６０）と、前記比例積分手段（５９）の出力と前記保持回路（６０）の出力とを切換える切換回路（６１）とを有し、
前記レベル判定手段（５７）は、前記検出張力値と前記基準値との差の大小関係を複数段階に判定する機能を有し且つ前記検出張力値と前記基準値との差が前記複数段階の内の最低の段階の時に不感帯を示す不感帯判定信号をライン（９０）に出力する機能を有し、
前記不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）は前記不感帯判定信号を選択的に伝送するために前記ライン（９０）に接続され、
前記比例積分手段（５９）は、前記偏差信号形成手段（５５）と前記レベル判定手段（５７）と前記保持回路（６０）と前記切換回路（６１）とに接続され且つ前記レベル判定手段（５７）から得られた前記検出張力値と前記基準値との差の大小関係を示す信号に応答して前記検出張力値と前記基準値との差が大きくなるに従って時定数が小さくなるように構成され、
前記比例積分手段（５９）の前記時定数は、
τ＝τ0 ｛（Ｖe ／Ｋ）＋１｝
ここで、τは求める時定数、
τ0は基準の時定数、
Ｖe は前記張力検出手段で検出された検出張力値Ｖtと前記張力検出手段の出力の基準値Ｖrとの差Ｖt −Ｖr の絶対値、
Ｋは係数、
で示される式に従って決定され、
前記保持回路（６０）は前記比例積分手段（５９）と前記切換回路（６１）と前記不感帯判定信号を伝送するライン（９０）とに接続され且つ前記不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）がオンの時に得られる前記不感帯判定信号に応答して前記不感帯判定信号の発生開始時点における前記比例積分手段（５９）の出力を保持して出力する機能を有し、
前記切換回路（６１）は、前記比例積分手段（５９）と前記保持回路（６０）と前記不感帯判定信号を伝送するライン（９０）とに接続され且つ前記不感帯モード選択スイッチ（Ｓａ）がオンの時に前記ライン（９０）に得られた前記不感帯判定信号に応答して前記保持回路（６０）の出力を選択し、前記ライン（９０）に前記不感帯判定信号が伝送されていないことに応答して前記比例積分手段（５９）の出力を選択する機能を有していることを特徴とする長手物体の移送装置。 - 前記複数の供給側電動機のそれぞれは、前記長手物体を前記供給側回転体から送り出す正方向の回転と前記長手物体を前記供給側回転体に巻戻す逆方向の回転との両方が可能なように構成されており、
前記複数の駆動手段のそれぞれは、前記張力制御指令信号作成手段から供給された前記張力制御指令信号が前記長手物体の張力を低減させるための指令である時に、前記供給側電動機を正方向回転駆動し、前記張力制御指令信号が前記長手物体の張力を増大させるための指令である時に、前記供給側電動機を逆方向回転駆動する機能を有していることを特徴とする請求項５記載の長手物体の移送装置。
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