JP5177701B2 - トラバース制御方法およびその装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワイヤソー用ワイヤのトラバース装置において、トラバースローラの移動速度を制御する方法およびその装置に関する。

送り出し側のリールは、ワイヤソーにワイヤを供給するために、ワイヤを整列巻きの状態として備えている。ワイヤは、送り出し側のリールから送り出し側のトラバース装置を経てワイヤソーの切断位置に供給され、切断位置で半導体などのワークを切断した後に、巻き取り側のトラバース装置を経て巻き取り側のリールに整列巻きの状態として巻き取られる。

このように、トラバース装置は、送り出し側のリール、巻き取り側のリールの双方に設けられており、それぞれのリールに近い位置で、トラバースローラをワイヤの走行方向に対して横方向、換言すると、リールの軸方向に往復移動させることによって、ワイヤをそれぞれのリールの軸方向に対して直角方向に維持しながら、送り出し側のリールからワイヤをワイヤソーに送り出し、またワイヤソーからのワイヤを巻き取り側のリールに巻き取らせる。

特に、送り出し側のリールにおいて、ワイヤの整列巻きが正確でない時に、ワイヤの送り出し位置とトラバース数値制御によるトラバースローラの位置とにずれが発生し、送り出し側のリールでのワイヤの送り出し位置とトラバースローラの往復移動との同期が外れてしまう。このため、トラバースローラの往復移動について、速度の補正制御が不可欠となる。

特許文献１や特許文献２は、タッチローラ式のトラバース制御技術を開示している。その制御技術は、リールの近くでワイヤを挟み込むように、一対のタッチローラを配置し、いずれかのタッチローラとワイヤとの接触に応じて、トラバース用の案内ローラの往復移動の速度を補正し、トラバース用の案内ローラの位置をワイヤの位置に追従させている。

従来のタッチローラ式のトラバース制御では、いずれかのタッチローラにワイヤが接触するまで、速度の補正制御が実行されないため、リールでのワイヤの小さな飛びには殆ど対応ができるが、リールの部分でワイヤの巻きピッチが大きく狂っているときには、制御系の遅れによって、大きな巻きピッチの変化にトラバース用の案内ローラが速やかに追従できず、ワイヤが案内ローラから外れたり、ワイヤが断線したりするという、不具合が発生していた。

特開平６−２９７３２０号公報 特開平７−２３７８１６号公報

したがって、本発明の課題は、従来の技術の欠点、すなわちワイヤの巻きピッチの大きな変化にも追従できるトラバース制御技術を提供し、ワイヤの外れや断線を未然に防止できるようにすることである。

上記課題のもとに、本発明のトラバース制御方法は、ワイヤソー（２）用のリール（４）のワイヤ（３）をトラバースローラ（５）およびテンションローラ（１４）に巻き掛け、トラバースローラ（５）をリール（４）の軸方向に往復移動させる過程で、リール（４）とトラバースローラ（５）との間でワイヤ（３）の目標位置をリール（４）の軸方向に対して直角方向とするトラバース装置（１）において、テンションローラ（１４）の位置でワイヤ（３）の基準合力（Ｆ１）を検出すると共に、トラバースローラ（５）の位置でワイヤ（３）の目標位置からの変位に基づく変動合力（Ｆ２）を検出し、基準合力（Ｆ１）と変動合力（Ｆ２）との差（ΔＦ）の変動に基づいてトラバースローラ（５）の往復移動の速度（Ｖ）を制御する、ようにしている（請求項１）。

上記のトラバース制御方法において、補正速度（ΔＶ）は、基準合力（Ｆ１）と変動合力（Ｆ２）との差（ΔＦ）の変動に基づいて求められ、トラバースローラ（５）の往復移動の速度（Ｖ）は、トラバースローラ（５）の往復移動の基準速度（Ｖ１）に、補正速度（ΔＶ）を加減算して算出している（請求項２）。

また、本発明のトラバース制御装置（１０）は、ワイヤソー（２）用のリール（４）のワイヤ（３）をトラバースローラ（５）およびテンションローラ（１４）に巻き掛け、トラバースローラ（５）をリール（４）の軸方向に往復移動させる過程で、リール（４）とトラバースローラ（５）との間でワイヤ（３）の目標位置をリール（４）の軸方向に対して直角方向とするトラバース装置（１）において、テンションローラ（１４）の位置でワイヤ（３）の基準合力（Ｆ１）を検出する基準合力検出器（１１）と、トラバースローラ（５）の位置でワイヤ（３）の目標位置からの変位に基づく変動合力（Ｆ２）を検出する変動合力検出器（１２）と、基準合力（Ｆ１）と変動合力（Ｆ２）との差（ΔＦ）の変動に基づいてトラバースローラ（５）の往復移動の速度（Ｖ）を求め、求めた速度（Ｖ）に応じてトラバースモータ（６）に速度指令を与える速度制御器（１３）とを有している（請求項３）。

上記トラバース制御装置（１０）において、速度制御器（１３）は、往復移動の基準速度（Ｖ１）を設定しており、基準合力（Ｆ１）と変動合力（Ｆ２）との差（ΔＦ）の変動に基づいて補正速度（ΔＶ）を求め、基準速度（Ｖ１）に補正速度（ΔＶ）を加減算してトラバースローラ（５）の往復移動の速度（Ｖ）を算出している（請求項４）。

上記トラバース制御装置（１０）において、ワイヤ（３）の直線状の経路を１区間とし、テンションローラ（１４）は、上記１区間の一端側に配置され、基準合力検出器（１１）は、テンションローラ（１４）の位置に設置されるとともに、トラバースローラ（５）は上記１区間の他端側に設置され、変動合力検出器（１２）は、トラバースローラ（５）の位置に設置される（請求項５）。

上記トラバース制御装置（１０）において、トラバースローラ（５）の位置でのワイヤ（３）の巻き掛け角度とテンションローラ（１４）の位置でのワイヤ（３）の巻き掛け角度とは、等しい角度値として設定されている（請求項６）。

上記トラバース制御装置（１０）において、トラバースローラ（５）のローラ軸（７）はリール（４）の軸方向に対して直角方向としてある（請求項７）。

上記トラバース制御装置（１０）において、トラバースローラ（５）のローラ軸（７）は揺動アーム（９）により保持されており、揺動アーム（９）は、リール（４）の軸方向に対して平行な揺動軸（８）により揺動自在に支持されている（請求項８）。

本発明に係るトラバース制御方法によれば、トラバース装置（１）において、テンションローラ（１４）の位置でワイヤ（３）の基準合力（Ｆ１）を検出するとともに、トラバースローラ（５）の位置でワイヤ（３）の目標位置からの変位に基づく変動合力（Ｆ２）を検出し、基準合力（Ｆ１）と変動合力（Ｆ２）との差（ΔＦ）の変動に基づいてトラバースローラ（５）の往復移動の速度（Ｖ）を制御するから、ワイヤ（３）の目標位置からの変位がトラバースローラ（５）の位置で合力値の連続的な変動値として把握できる。これによって大きな巻きピッチの変化にもトラバースローラ（５）の追従が可能となり、ワイヤ（３）の巻きピッチの許容範囲が大きくできるほか、ワイヤ（３）の外れ、ワイヤ（３）の断線などの不具合がなくなって、ワイヤソー（２）でのワイヤ（３）走行の信頼性が向上する（請求項１）。

トラバースローラ（５）の往復移動の基準速度（Ｖ１）に、基準合力（Ｆ１）と変動合力（Ｆ２）との差（ΔＦ）の変動に基づいて求めた補正速度（ΔＶ）を変動分として加減算し、トラバースローラ（５）の往復移動の速度（Ｖ）を算出するから、変動分としての補正速度（ΔＶ）に大きな変化がなく、速度（Ｖ）の大きな変動が抑えられ、速度制御が安定となり、応答性も向上する（請求項２）。

また、本発明に係るトラバース制御装置（１０）によると、ワイヤ（３）の目標位置からの変位が変動合力（Ｆ２）として連続的に把握でき、これによって大きな巻きピッチの変化にもトラバースローラ（５）が追従可能となり、ワイヤ（３）の巻きピッチの許容範囲が大きくできる他、ワイヤ（３）の外れ、ワイヤ（３）の断線などの不具合がなくなり、ワイヤソー（２）でのワイヤ（３）の走行の信頼性が向上するほか、基準合力検出器（１１）、変動合力検出器（１２）、速度制御器（１３）による簡単な構成によって、トラバースローラ（５）の往復移動の速度調節が可能となるため、最適な制御が容易にかつ安価に実現できる（請求項３）。

上記のトラバース制御装置（１０）において、往復移動の一定の基準速度（Ｖ１）に変動分として補正速度（ΔＶ）を加減算して、トラバースローラ（５）の往復移動の速度（Ｖ）を算出するから、変動分としての補正速度（ΔＶ）に大きな変化がなく、速度（Ｖ）の大きな変動が抑えられ、速度（Ｖ）の速度制御が安定となり、制御の応答性も向上する（請求項４）。

上記のトラバース制御装置（１０）において、ワイヤ（３）の直線状経路の１区間の一端側にテンションローラ（１４）、基準合力検出器（１１）を設置し、上記１区間の他端側にトラバースローラ（５）、変動合力検出器（１２）を設置するから、１区間両端でワイヤ（３）の張力変化が殆どなく、その結果、基準合力（Ｆ１）や変動合力（Ｆ２）の測定のときに、１区間の両端での張力の相違を原因とする検出誤差が現れないため、速度制御の精度がよくなる（請求項５）。

上記のトラバース制御装置（１０）において、トラバースローラ（５）の位置およびテンションローラ（１４）の位置でのワイヤ（３）の巻き掛け角度が等しい値として設定されていると、基準合力検出器（１１）の出力および変動合力検出器（１２）の出力が換算することなく、そのままそれらを比較して差（ΔＦ）が求められるため、信号処理が容易となる（請求項６）。

上記のトラバース制御装置（１０）において、トラバースローラ（５）のローラ軸（７）をリール（４）の軸方向に対して直角方向としてあると、トラバースローラ（５）の溝の向きがリール（４）上でのワイヤ（３）の変位方向と一致しているため、ワイヤ（３）に多少の変位があっても、ワイヤ（３）はトラバースローラ（５）から外れず、その断線も少なくできる（請求項７）。

上記のトラバース制御装置（１０）において、トラバースローラ（５）のローラ軸（７）を揺動アーム（９）により保持し、揺動アーム（９）をリール（４）の軸方向に対して平行な揺動軸（８）により往復移動用のスライダー（１７）に対して揺動自在に支持する構成とすると、リール（４）でのワイヤ（３）の巻き径が変化したとき、揺動アーム（９）の揺動によってトラバースローラ（５）の溝方向が常にワイヤ（３）の方向と一致するため、ワイヤ（３）の巻き径の変化を原因とするワイヤ（３）の外れが確実に防止できる（請求項８）。

本発明の前提となるワイヤソー用のトラバース装置の正面図である。 本発明の前提となるワイヤソー用のトラバース装置においてトラバースローラの支持部分の平面図である。 本発明に係るトラバース制御装置のブロック線図である。 ワイヤの目標位置での制御原理の説明図である。 ワイヤの＋方向の走行時における制御原理の説明図である。 ワイヤの−方向の走行時における制御原理の説明図である。 基準合力の他の測定例の説明図である。 基準合力の他の測定例の説明図である。 基準合力の他の測定例の説明図である。 基準合力のさらに他の測定例の説明図である。

図１は、トラバース装置１を組み込み対象のワイヤソー２との関係で示している。トラバース装置１は、ワイヤソー２に対して、ワイヤ３の送り出し側のほか、ワイヤ３の巻き取り側にも設けられる。

図１において、送り出し側のトラバース装置１は、ワイヤソー２にワイヤ３を供給するために、ワイヤ３を送り出し側のリール４に巻き付けて貯えており、そのリール４からワイヤ３を引き出して、溝付きのトラバースローラ５に巻き掛けてから、溝付きのテンションローラ１４、溝付きのダンサーローラ１５、さらに１または２以上の溝付きのガイドローラ１８を経てワイヤソー２の方向に案内する。ワイヤソー２は、走行するワイヤ３によりワークを切断する。このあと、ワイヤ３は、１または２以上の溝付きのガイドローラ１８から巻き取り側に案内され、溝付きのダンサーローラ１５、溝付きのテンションローラ１４、巻き取り側のトラバース装置１の溝付きのトラバースローラ５を経て、巻き取り側のリール４に巻き取られる。

図示の具体例は、送り出し側のトラバース装置１と巻き取り側のトラバース装置１とを同じ構成としている。そこで、上記のように、巻き取り側のトラバース装置１にも、送り出し側のトラバース装置１と同様の符号を付すものとし、以下の記述は、特に重要な送り出し側のトラバース装置１について行い、巻き取り側のトラバース装置１についての説明を適宜省略することとする。

送り出し側のリール４は、フレーム２０の支持軸１９により回転自在に支持されている。送り出し時にリール４の回転は、ワイヤ３の引き出しによって従動的に行われるか、または必要に応じて、図示しない駆動モータによってワイヤ３の張力を所定の値に維持しながら送り出し方向の積極的な駆動によって行われる。

そして、トラバースローラ５は、トラバースモータ６および回転・往復直線運動変換手段１６によりワイヤ３の走行方向に対して横方向、換言すると、リール４の軸方向に往復移動することによって、リール４とトラバースローラ５との間でワイヤ３を目標位置に維持する。ここでワイヤ３の目標位置は、リール４の位置で隣合うワイヤ３を干渉させず、こすれ合わない位置、すなわちリール４の軸方向に対し直角方向として設定されている。

回転・往復直線運動変換手段１６は、実際には送りねじ式直動ユニットにより構成されている。このため、トラバースモータ６は、回転・往復直線運動変換手段１６としての送りねじ式直動ユニットに対して回転方向の転換、一定の回転速度または回転速度の変化によって、駆動対象のスライダー１７に所定の往復移動を与える。

なお、回転・往復直線運動変換手段１６は、スライダクランク式ユニットとして構成することもできる。上記のスライダクランク式ユニットとして構成した場合、トラバースモータ６は、クランクを同一回転方向に駆動し、クランクの回転をリンクによってスライダー１７に所定の直線往復運動を与えることになる。

図１のほか、図２は、トラバースローラ５の支持例を示している。スライダー１７は、トラバースローラ５を支持するために、リール４の軸方向に対して平行な揺動軸８により揺動アーム９の一端を揺動自在に保持しており、揺動アーム９は、他端でリール４の軸方向に対し好ましくは直角方向でそれに交わらないローラ軸７によりトラバースローラ５を回転自在に支持している。なお、トラバースローラ５のローラ軸７は、揺動アーム９に取付けられている変動合力検出器１２の検出部に直接取付けられるか、またはワイヤ３の合力発生方向に変位可能な状態として揺動アーム９の他端に取付けられ、合力の検出のために変動合力検出器１２の検出部に当接している。

次に、テンションローラ１４は、ローラ軸２４に対して回転自在に支持されている。テンションローラ１４のローラ軸２４は、フレーム２０に取付けられている基準合力検出器１１の検出部に直接取付けられるか、またはワイヤ３の合力発生方向に変位可能な状態としてフレーム２０に取付けられ、合力の検出のために基準合力検出器１１の検出部に当接している。

また、ダンサーローラ１５は、回動付勢手段２１の付勢アーム２２、付勢アーム２２の先端のローラ軸２３によって円弧方向に変位自在に支持されている。回動付勢手段２１は、ダンサーローラ１５に円弧方向の揺動変位を許容することによって、ワイヤ３の経路長の変化を吸収しながら、常にワイヤ３に所定の張力を与える。なお、ダンサーローラ１５は回動付勢手段２１に代えて直動式の付勢手段として構成できるが、その具体例は、後に図１０とともに説明されている。

図示の例において、トラバースローラ５とテンションローラ１４とは隣接しており、それらの間でワイヤ３は、直線状に張られ、ワイヤ経路の１区間を形成している。テンションローラ１４は、その１区間の一端側に配置され、トラバースローラ５は同一の１区間の他端側に設置されている。このため、トラバースローラ５の位置およびテンションローラ１４の位置において、ワイヤ３の張力Ｔは、等しい値となっている。

また、トラバースローラ５の位置でのワイヤ３の巻き掛け角度とテンションローラ１４の位置でのワイヤ３の巻き掛け角度は、それぞれの位置で合力を検出するときの測定の便宜上から、好ましい態様として等しい角度値、一例として直角に設定されている。

そして、図３は、本発明のトラバース制御装置１０を示している。トラバース制御装置１０は、前記のトラバース装置１を前提として、トラバースローラ５の往復移動の速度Ｖを補正するために、基準合力検出器１１、変動合力検出器１２および速度制御器１３を有している。

基準合力検出器１１は、ロードセル、磁気増幅式センサなどの力−電気信号変換センサによって構成されており、テンションローラ１４の位置で、ワイヤ３の張力Ｔを分力とする合力の発生方向に変位可能なローラ軸２４に当って、テンションローラ１４の位置の合力をワイヤ３の基準合力Ｆ１として検出し、基準合力Ｆ１に比例した電気的な信号Ｓ１を速度制御器１３に送る。

ここで、基準合力Ｆ１は、テンションローラ１４に対する巻き掛け状態のワイヤ３の張力Ｔを分力としているから、ワイヤ３の張力Ｔは、巻き掛け角度９０°の１／２を用いて、Ｔ＝Ｆ１・ｃｏｓ４５°として求められる。この張力Ｔは、ワイヤ３の走行中に常に目標値となるように張力制御されているから、基準合力Ｆ１もワイヤ３の走行中に常に一定の値となっている。

一方、変動合力検出器１２は、上記と同様に力−電気信号変換センサにより構成されており、トラバースローラ５の位置において、合力の発生方向に変位可能なローラ軸７に当って、トラバースローラ５に対する巻き掛け状態のワイヤ３の合力をワイヤ３の実際の変動合力Ｆ２として検出し、変動合力Ｆ２に比例した電気的な信号Ｓ２を速度制御器１３に送る。

既述のように、トラバースローラ５の位置でも、ワイヤ３の張力Ｔは、テンションローラ１４の位置での張力Ｔと等しい。したがって、トラバースローラ５とリール４との間でワイヤ３が目標位置、つまりリール４の軸方向に対して直角であれば、トラバースローラ５での巻き掛け角度とテンションローラ１４の位置での巻き掛け角度が同じ角度値となるから、トラバースローラ５が横移動（リール４の軸方向の移動）していても、その位置での変動合力Ｆ２は、基準合力Ｆ１と等しくなっている。

しかし、トラバースローラ５とリール４との間でワイヤ３が目標位置から変位すると、トラバースローラ５に対するワイヤ３の巻き掛け角度は、直角からはずれ、鋭角の方向または鈍角の方向に変化する。このため、トラバースローラ５の位置で、張力Ｔに変化がないにもかかわらず、変動合力Ｆ２は、鋭角の巻き掛け角度のときに、基準合力Ｆ１よりも大きくなり、鈍角の巻き掛け角度のときに、基準合力Ｆ１よりも小さくなるように変動することになる。

このように、トラバースローラ５の横移動中に、トラバースローラ５の位置でワイヤ３の巻き掛け角度が変動することによって、変動合力Ｆ２は、巻き掛け角度の変化量に比例して変動するから、ワイヤ３の目標位置からの変位（ずれ）を検出するパラメータとなる。トラバースモータ６の速度制御（回転数制御）は、上記の点に着目して、ワイヤ３の目標位置からの変位（ずれ）をトラバースローラ５の位置でワイヤ３の巻き掛け角度の変化から検出している。

速度制御器１３は、信号Ｓ１に基づく基準張力Ｆ１と信号Ｓ２に基づく変動張力Ｆ２とを比較し、その差ΔＦの変動に基づいてトラバースローラ５の往復移動の速度Ｖを求め、求めた速度Ｖに応じてトラバースモータ６に速度指令の信号Ｓ３を与える。図示の具体的によると、速度制御器１３に基準速度設定器２５によって往復移動の基準速度Ｖ１が設定されており、速度制御器１３は、差ΔＦの正負符号に応じて加速または減速を決定し、差ΔＦの絶対値に応じて補正速度ΔＶを求め、基準速度Ｖ１に補正速度ΔＶを加算または減算して、速度指令の信号Ｓ３を発生し、この信号Ｓ３によってトラバースモータ６を駆動する。

前記のように、トラバースローラ５の位置でのワイヤ３の巻き掛け角度とテンションローラ１４の位置でのワイヤ３の巻き掛け角度とは、等しく設定されている。このため、基準合力検出器１１の出力としての信号Ｓ１および変動合力検出器１２の出力としての信号Ｓ２は、そのまま比較できる状態となる。これによって信号処理が容易となる。

しかし、トラバースローラ５の位置でのワイヤ３の巻き掛け角度とテンションローラ１４の位置でのワイヤ３の巻き掛け角度とが等しくない角度値として設定されているとき、基準合力検出器１１または変動合力検出器１２の出力に係数を掛けるか、または信号Ｓ１、Ｓ２の伝達経路中に換算器を介在させることによって、それらの信号Ｓ１、Ｓ２を比較可能なレベルに変換してから比較することになる。それらの巻き掛け角度が等しくない角度値として設定されている具体例は、後述の図７から図１０までに例示されている。

送り出し側のトラバース制御装置１０は、速度指令の信号Ｓ３の指令に基づいてトラバースモータ６を周期的に回転方向を転換させながら所定の速度で駆動し、回転・往復直線運動変換手段１６によりスライダー１７をリール４の軸方向に往復直線移動させて、スライダー１７の往復運動を巻きピッチに同期させることにより、リール４とトラバースローラ５との間でワイヤ３の位置をリール４の軸方向に対して直角方向の目標位置に維持している。なお、往復移動の行程は、リール４の巻き胴の範囲に設定されている。

このような、トラバース制御の過程において、送り出し側のリール４でワイヤ３の巻きピッチが大きく狂って、リール４とトラバースローラ５との間でワイヤ３の位置が目標位置からずれたときに、速度制御器１３は、ワイヤ３の目標位置からのずれを解消する方向に往復移動の速度Ｖを調節することによって、リール４とトラバースローラ５との間でワイヤ３の位置を目標位置に戻す。

図４ないし図６は、トラバースローラ５の往復移動行程で、リール４とトラバースローラ５との間のワイヤ３の位置変化、そのときの信号Ｓ１に基づく基準合力Ｆ１と信号Ｓ１に基づく変動合力Ｆ２との大小比較の関係を示している。これらの図において、一例としてトラバースローラ５がテンションローラ１４に近づく方向の速度Ｖを＋符号とし、逆にトラバースローラ５がテンションローラ１４から離れる方向の速度Ｖを−符号として設定している。

図４のように、トラバースローラ５がいずれかの方向に移動している過程で、ワイヤ３が目標位置にあれば、トラバースローラ５およびテンションローラ１４のそれぞれの位置において、張力Ｔが等しく、かつワイヤ３の巻き掛け角度が同じ値となっているため、基準合力Ｆ１と変動合力Ｆ２とは等しくなる。したがって、基準合力Ｆ１と変動合力Ｆ２との差ΔＦは零、つまりＦ１−Ｆ２＝ΔＦ＝０となる。ワイヤ３が目標位置に維持されている限り、ΔＦ＝０の関係は変わらない。この場合、トラバースローラ５の往復移動の速度Ｖについて、速度補正の制御は不要である。この状態は理想的な制御態様である。

次に、図５のように、トラバースローラ５が往復移動の速度＋Ｖの方向に移動している場合で、ａのように、トラバースローラ５の位置でワイヤ３の巻き掛け角度が鋭角となったとき、Ｆ２＞Ｆ１となるため、速度制御器１３は、信号Ｓ１および信号Ｓ２を入力としてＦ１−Ｆ２＝−ΔＦの変動に対応する補正速度−ΔＶを発生し、基準速度＋Ｖから補正速度−ΔＶを減算することにより、速度指令｛（＋Ｖ）−（−ΔＶ）｝＝＋（Ｖ＋ΔＶ）に対応する信号Ｓ３を発生し、この信号Ｓ３によってトラバースモータ６を加速する。逆に図４のｂのように、トラバースローラ５の位置でワイヤ３の巻き掛け角度が鈍角となったとき、Ｆ２＜Ｆ１となるため、速度制御器１３は、Ｆ１−Ｆ２＝＋ΔＦの変動に対応する補正速度＋ΔＶを発生し、基準速度＋Ｖから補正速度＋ΔＶを減算することによって、速度指令｛（＋Ｖ）−（＋ΔＶ）｝＝＋（Ｖ−ΔＶ）に対応する信号Ｓ３を発生し、この信号Ｓ３によってトラバースモータ６を減速する。

また、図６のように、トラバースローラ５が往復移動の速度−Ｖの方向に移動している場合で、ａのように、トラバースローラ５の位置でワイヤ３の巻き掛け角度が鋭角となったとき、Ｆ２＞Ｆ１となるため、速度制御器１３は、信号Ｓ１および信号Ｓ２を入力としてＦ１−Ｆ２＝−ΔＦの変動に対応する補正速度−ΔＶを発生し、基準速度−Ｖから補正速度−ΔＶを減算することにより、速度指令｛（−Ｖ）−（−ΔＶ）｝＝−（Ｖ−ΔＶ）に対応する信号Ｓ３を発生し、この信号Ｓ３によってトラバースモータ６を減速する。逆に図５のｂのように、トラバースローラ５の位置でワイヤ３の巻き掛け角度が鈍角となったとき、Ｆ２＜Ｆ１となるため、速度制御器１３は、Ｆ１−Ｆ２＝＋ΔＦの変動に対応する補正速度＋ΔＶを発生し、基準速度−Ｖから補正速度＋ΔＶを減算することによって、速度指令｛（−Ｖ）−（＋ΔＶ）｝＝−（Ｖ＋ΔＶ）に対応する信号Ｓ３を発生し、この信号Ｓ３によってトラバースモータ６を加速する。

なお、上記の例と異なり、トラバースローラ５がテンションローラ１４に近づく方向の速度Ｖを−符号とし、逆にトラバースローラ５がテンションローラ１４から離れる方向の速度Ｖを＋符号として設定したとき、補正速度±ΔＶは、基準速度±Ｖに対して減算でなく常に加算することになる。

上記のように、トラバースローラ５の往復移動中に、ワイヤ３の巻きピッチの変化などによりワイヤ３の位置が目標位置から外れたときに、速度制御器１３は、基準速度±Ｖに対して補正速度±ΔＶの加減算を行い、トラバースローラ５の往復移動の速度Ｖを加速または減速の方向に調節することによって、ワイヤ３の位置を目標位置の方向に戻し、ワイヤ３の位置を目標位置に自動的に追従させる。なお、起動の初期に、ワイヤ３の位置が目標位置から外れていても、以上の速度制御によって、ワイヤ３の位置は、短時間のうちに目標位置に移動し、そこで安定となる。

この速度制御は、トラバースローラ５の往復移動の速度Ｖを一定として駆動するときのほか、所定の速度パターンに従って、速度Ｖを時間の経過とともに次第に大きくして加速駆動する時、および速度Ｖを時間の経過とともに次第に小さくして減速駆動する時の何れのときにも適用できる。

前記のように、トラバースローラ５のローラ軸７は、リール４の軸方向に対して直角方向としてあるため、トラバースローラ５の溝の向きは、常時、リール４上で軸方向のワイヤ３の変位方向と一致している。したがって、ワイヤ３がリール４の軸方向に変位したとしても、ワイヤ３は、トラバースローラ５から外れず、その断線も少なくなる。

また、トラバースローラ５のローラ軸７が揺動アーム９により保持され、揺動アーム９がリール４の軸方向に対して平行な揺動軸８により往復移動用のスライダー１７に対して揺動自在に支持されているため、リール４でのワイヤ３の巻き径が変化しても、トラバースローラ５の溝方向が常にワイヤ３の方向と一致するため、ワイヤ３の巻き径の変化を原因とするワイヤ３の外れが確実に防止できる。

合力の検出過程で、トラバースローラ５とテンションローラ１４との間で、ワイヤ３の直線状経路の１区間において、ワイヤ３に張力変動が殆どなく、基準合力Ｆ１や変動合力Ｆ２の検出時に、各測定位置での張力値の相違が原因となって、誤差が現れないため、速度制御の精度がよくなる。

基準合力検出器１１の設置位置は、テンションローラ１４の位置に限らず、他の位置とすることもできる。図７は、ダンサーローラ１５の位置に基準合力検出器１１を設置し、ダンサーローラ１５にテンションローラ１４としての機能を兼用させ、ダンサーローラ１５（テンションローラ１４）の位置で基準合力検出器１１によって基準合力Ｆ１を検出する例である。このため、トラバースローラ５とダンサーローラ１５（テンションローラ１４）との間のローラは、単なる方向転換用のガイドローラ１８となる。

図７のダンサーローラ１５の設置位置において、張力Ｔの値は、ワイヤ３の屈曲やワイヤ経路中のガイドローラ１８の存在によって、トラバースローラ５の位置での張力Ｔと少し異なることもある。また、ダンサーローラ１５に対するワイヤ３の巻き掛け角度は、例えば１８０°となっており、トラバースローラ５の位置でのワイヤ３が目標位置にあるときの巻き掛け角度９０°と相違している。このため、基準合力Ｆ１の大きさも、図１での基準合力Ｆ１と相違している。

したがって、ダンサーローラ１５の位置の基準合力検出器１１によって検出された測定値は、そのまま信号Ｓ１として速度制御器１３に出力できない。この場合、既に記載したように、基準合力検出器１１の測定値は、その値に適当な係数を掛けるか、または出力信号の伝達経路中に換算器を介在させることによって、変動合力Ｆ２と比較可能なレベルの基準合力Ｆ１に対応する信号Ｓ１に演算して、速度制御器１３に送られる。

また、図８は、テンションローラ１４でのワイヤ３の巻き掛け角度をトラバースローラ５の位置でのワイヤ３の巻き掛け角度９０°と異なる角度値とする例である。ワイヤ３は、テンションローラ１４に例えば巻き掛け角度１８０°として巻き掛けられた後、必要に応じて１または２以上のガイドローラ１８を経てダンサーローラ１５などの所定の位置に案内される。

つぎに、図９は、トラバースローラ５の次にダンサーローラ１５を配置し、ダンサーローラ１５にテンションローラ１４としての機能を兼用させ、ダンサーローラ１５（テンションローラ１４）の位置で基準合力検出器１１によって基準合力Ｆ１を検出する例である。図９でのダンサーローラ１５（テンションローラ１４）は、回転付勢手段２１の水平方向の付勢アーム２２によって回動自在に支持されており、ワイヤ３は、ダンサーローラ１５（テンションローラ１４）に巻き掛け角度を例えば１８０°で巻き掛けられた後に、ダンサーローラ１５などの所定の位置に案内される。付勢アーム２２は、水平方向を基準の位置として何れの方向にも回動するが、この基準の位置は、水平方向に限らず、水平線に対して傾斜方向に設定することもできる。この例は、図７の変形例に相当するが、この変形例では、図７のガイドローラ１８が省略できる。ガイドローラ１８の省略は、ガイドローラ１８の設置数を少なくし、回転負荷の低減や部品数の減少の観点から好ましい。

そして、図１０は、回転付勢手段２１に代えて、直動式付勢手段２６によってダンサーローラ１５（テンションローラ１４）を変位自在に支持する例である。なお、直動式付勢手段２６は、主として電気系、例えばリニアモータ、電動モータと回転−送りねじ・ナットなどの直線運動変換手段との組み合わせ、その他、ばねや流体圧力またはおもりの重力によって必要な方向に付勢力を発生する。

図７から図１０までの例から、基準合力Ｆ１の検出に際して、テンションローラ１４でのワイヤ３の巻き掛け角度は、９０°に限らず、適当な角度として設定でき、また、基準合力検出器１１の設置位置、つまりテンションローラ１４の設置位置は、トラバースローラ５を一端として含む１区間に限らず、比較可能なレベルの信号Ｓ１（基準合力Ｆ１）の演算処理をすることによって、ワイヤ３の任意の経路に選定できる。

既に明らかなように、本発明は、主として送り出し側のリール４に巻き付けられているワイヤ３をワイヤソー２へ送り出す場合で、リール４に対するワイヤ３の整列巻きが不完全なときに有効である。

しかし、本発明は、巻き取り側でも利用できる。巻き取り側では、トラバースローラ５が正確に往復移動しておれば、ワイヤ３は、巻き取り側のリール４に整列巻きの状態となるが、何らかの原因でワイヤ３が目標位置から外れたときに、巻き取り側のトラバース制御装置１０は、トラバースローラ５の速度Ｖを調節することによって、ワイヤ３を目標位置に戻すことになる。

なお、リール４は、たて置きでなく、水平置きとして設置することもできる。リール４水平置きの場合に、トラバースローラ５は、水平方向に往復移動することになる。

１ トラバース装置
２ ワイヤソー
３ ワイヤ
４ リール
５ トラバースローラ
６ トラバースモータ
７ ローラ軸
８ 揺動軸
９ 揺動アーム
１０ トラバース制御装置
１１ 基準合力検出器
１２ 変動合力検出器
１３ 速度制御器
１４ テンションローラ
１５ ダンサーローラ
１６ 回転・往復直線運動変換手段
１７ スライダー
１８ ガイドローラ
１９ 支持軸
２０ フレーム
２１ 回転付勢手段
２２ 付勢アーム
２３ ローラ軸
２４ ローラ軸
２５ 基準速度設定器
２６ 直動式付勢手段

Ｔ 張力
Ｆ１ 基準合力
Ｆ２ 変動合力
ΔＦ 差
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ１ 信号
Ｖ 往復移動の速度
Ｖ１ 基準速度
ΔＶ 補正速度

Claims (8)

1. ワイヤソー（２）用のリール（４）のワイヤ（３）をトラバースローラ（５）およびテンションローラ（１４）に巻き掛け、トラバースローラ（５）をリール（４）の軸方向に往復移動させる過程で、リール（４）とトラバースローラ（５）との間でワイヤ（３）の目標位置をリール（４）の軸方向に対して直角方向とするトラバース装置（１）において、テンションローラ（１４）の位置でワイヤ（３）の基準合力（Ｆ１）を検出すると共に、トラバースローラ（５）の位置でワイヤ（３）の目標位置からの変位に基づく変動合力（Ｆ２）を検出し、基準合力（Ｆ１）と変動合力（Ｆ２）との差（ΔＦ）の変動に基づいてトラバースローラ（５）の往復移動の速度（Ｖ）を制御する、ことを特徴とするトラバース制御方法。
2. トラバースローラ（５）の往復移動の基準速度（Ｖ１）に、基準合力（Ｆ１）と変動合力（Ｆ２）との差（ΔＦ）の変動に基づいて求めた補正速度（ΔＶ）を加減算して、トラバースローラ（５）の往復移動の速度（Ｖ）を算出する、ことを特徴とする請求項１記載のトラバース制御方法。
3. ワイヤソー（２）用のリール（４）のワイヤ（３）をトラバースローラ（５）およびテンションローラ（１４）に巻き掛け、トラバースローラ（５）をリール（４）の軸方向に往復移動させる過程で、リール（４）とトラバースローラ（５）との間でワイヤ（３）の目標位置をリール（４）の軸方向に対して直角方向とするトラバース装置（１）において、テンションローラ（１４）の位置でワイヤ（３）の基準合力（Ｆ１）を検出する基準合力検出器（１１）と、トラバースローラ（５）の位置でワイヤ（３）の目標位置からの変位に基づく変動合力（Ｆ２）を検出する変動合力検出器（１２）と、基準合力（Ｆ１）と変動合力（Ｆ２）との差（ΔＦ）の変動に基づいてトラバースローラ（５）の往復移動の速度（Ｖ）を求め、求めた速度（Ｖ）に応じてトラバースモータ（６）に速度指令を与える速度制御器（１３）とを有する、ことを特徴とするトラバース制御装置（１０）。
4. 速度制御器（１３）に往復移動の基準速度（Ｖ１）を設定しておき、基準合力（Ｆ１）と変動合力（Ｆ２）との差（ΔＦ）の変動に基づいて補正速度（ΔＶ）を求め、基準速度（Ｖ１）に補正速度（ΔＶ）を加減算して、トラバースローラ（５）の往復移動の速度（Ｖ）を算出する、ことを特徴とする請求項３記載のトラバース制御装置（１０）。
5. ワイヤ（３）の直線状の経路を１区間とし、この１区間の一端側にテンションローラ（１４）を配置し、このテンションローラ（１４）の位置に基準合力検出器（１１）を設置するとともに、上記１区間の他端側にトラバースローラ（５）を設置し、このトラバースローラ（５）の位置に変動合力検出器（１２）を設置する、ことを特徴とする請求項３または請求項４記載のトラバース制御装置（１０）。
6. トラバースローラ（５）の位置でのワイヤ（３）の巻き掛け角度とテンションローラ（１４）の位置でのワイヤ（３）の巻き掛け角度とを等しい角度値として設定する、ことを特徴とする請求項５記載のトラバース制御装置（１０）。
7. トラバースローラ（５）のローラ軸（７）をリール（４）の軸方向に対して直角方向とする、ことを特徴とする請求項３、請求項４、請求項５または請求項６記載のトラバース制御装置（１０）。
8. トラバースローラ（５）のローラ軸（７）を揺動アーム（９）により保持し、揺動アーム（９）をリール（４）の軸方向に対して平行な揺動軸（８）により往復移動用のスライダー（１７）に対して揺動自在に支持する、ことを特徴とする請求項７記載のトラバース制御装置（１０）。

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