JP5426323B2 - Tension device - Google Patents
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Description
本発明は、巻線に所望のテンションを加えて繰り出すテンション装置に関する。 The present invention relates to a tension device that applies a desired tension to a winding and feeds it out.
従来から、巻芯に巻線を巻き付ける巻線機に巻線を繰り出す際に、巻線にテンションを加えるテンション装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。このテンション装置は、巻線源から導かれた巻線をガイドプーリを介して繰り出し制御プーリに巻き付け、繰り出し制御プーリからテンションバー先端の巻線ガイドを介してコイルボビン等の巻芯に繰り出す構成である。繰り出し制御プーリには、サーボモータが連結され、テンションバーは、基端を支点として回動可能に保持されると共に、付勢部材により所定の回動方向に対して付勢力が与えられ巻線にテンションを加える構成となっている。巻線に加えられるテンションが変化すると、テンションの変化に応じてテンションバーが回動し、サーボモータがテンションバーの所定の角度になるように巻線の繰り出し速度を制御して巻線に過大なテンションが加わらないようにしている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a tension device that applies tension to a winding when winding the winding to a winding machine that winds the winding around a winding core is known (for example, see Patent Document 1). This tension device has a configuration in which a winding led from a winding source is wound around a feeding control pulley via a guide pulley, and is fed from a feeding control pulley to a winding core such as a coil bobbin via a winding guide at the tip of the tension bar. . A servo motor is connected to the feed-out control pulley, and the tension bar is rotatably held with the base end as a fulcrum, and an urging force is applied to the winding by a urging member in a predetermined rotation direction. It is configured to add tension. When the tension applied to the winding changes, the tension bar rotates according to the change in tension, and the winding speed of the winding is controlled so that the servo motor is at a predetermined angle of the tension bar. The tension is not applied.
また、線材源からの線材の繰り出し量を、常に正確に適切な値に制御するために、線材繰り出しモータにより回転駆動されるスプールからの線材を、テンションアーム先端のプーリから、エンコーダの回転軸に固定されたプーリをへて、スピンドル先端のコイルボビンに導くとともに、線材繰り出しモータの回転速度を、エンコーダにより検出されたコイルボビンへの線材の供給量にしたがって制御する巻線装置が知られている(例えば、特許文献2参照)。 In addition, in order to control the amount of wire drawn from the wire source to an appropriate value at all times, wire from the spool driven by the wire feeding motor is transferred from the pulley at the tip of the tension arm to the rotary shaft of the encoder. A winding device that guides a fixed pulley to a coil bobbin at the tip of the spindle and controls the rotation speed of a wire rod feeding motor according to the amount of wire rod supplied to the coil bobbin detected by an encoder is known (for example, , See Patent Document 2).
しかしながら、特許文献2等に記載の巻線装置にあっては、線速の検出にエンコーダを用いていたため、線速検出用のエンコーダによる慣性負荷が巻線に加わってしまい、巻線に加えるべきテンションを適切な値に保つことができないという問題がある。
However, in the winding apparatus described in
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、線速検出用エンコーダを用いることなく、線速や線材送出し長さを推定することができるテンション装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a tension device capable of estimating a wire speed and a wire feed length without using a wire speed detecting encoder. .
本発明は、巻芯に巻線を巻回する巻線機にボビンから前記巻線を所望のテンションを加えて繰り出すために、前記ボビンから導かれた前記巻線を前記巻線機に向かって繰り出すテンションプーリと、前記テンションプーリと前記巻線機との間で前記巻線を案内するアームプーリを先端に有し、基端を支点にして前記アームプーリを前記テンションプーリ及び前記巻線機のそれぞれと近接離間させるように回動自在なテンションアームと、前記アームプーリが前記テンションプーリ及び前記巻線機から離間するようにテンションアームを付勢する付勢部材と、前記テンションアームの基端及び先端を結ぶ直線と、水平方向とのなす角度であるアーム角度を検出する角度検出部と、前記テンションプーリに結合され、前記テンションプーリを回転させるモータと、前記角度検出部が検出した前記アーム角度と、入力される目標アーム角度とに応じて前記モータの駆動を制御して、前記巻線の繰り出す速度を増減させる制御部とを備えるテンション装置であって、前記角度検出部において検出した前記アーム角度信号と、前記モータの回転速度信号とを入力し、前記アーム角度信号と、前記回転速度信号と、前記テンションプーリと前記テンションアームの配置位置情報とに基づいて送り出し巻線長さを演算によって求め、前記送り出し巻線長さを微分することにより前記巻線の線速を求めて推定線速信号を出力する線速推定部と、前記推定線速信号を入力し、前記推定線速信号を積分することにより前記巻線の巻取り長さを求めて推定巻取り長さ信号を出力する推定巻取り長さ推定部とをさらに備えたことを特徴とする。 In the present invention, in order to feed the winding from the bobbin with a desired tension to a winding machine that winds the winding around the winding core, the winding guided from the bobbin is directed toward the winding machine. A tension pulley that feeds out, an arm pulley that guides the winding between the tension pulley and the winding machine at a distal end, and the arm pulley is used as a fulcrum for the tension pulley and the winding machine, respectively. A tension arm that is rotatable so as to be closely spaced, a biasing member that biases the tension arm so that the arm pulley is separated from the tension pulley and the winding machine, and a base end and a distal end of the tension arm are connected to each other. An angle detection unit that detects an arm angle that is an angle formed by a straight line and a horizontal direction, and is coupled to the tension pulley and rotates the tension pulley. A tension motor, and a control unit that controls driving of the motor in accordance with the arm angle detected by the angle detection unit and an input target arm angle, and increases or decreases the speed at which the winding is extended. An apparatus for inputting the arm angle signal detected by the angle detection unit and a rotation speed signal of the motor, and arranging the arm angle signal, the rotation speed signal, the tension pulley, and the tension arm. determined by calculating the winding length feed and based on the position information, the linear velocity estimating unit for outputting an estimated line speed signal seeking linear velocity of the winding by differentiating the feed winding length, An estimated winding length estimation unit that inputs the estimated linear velocity signal and calculates the winding length of the winding by integrating the estimated linear velocity signal and outputs an estimated winding length signal; Further characterized by comprising.
本発明は、巻芯に巻線を巻回する巻線機にボビンから前記巻線を所望のテンションを加えて繰り出すために、前記ボビンから導かれた前記巻線を前記巻線機に向かって繰り出すテンションプーリと、前記テンションプーリと前記巻線機との間で前記巻線を案内するアームプーリを先端に有し、基端を支点にして前記アームプーリを前記テンションプーリ及び前記巻線機のそれぞれと近接離間させるように回動自在なテンションアームと、前記アームプーリが前記テンションプーリ及び前記巻線機から離間するようにテンションアームを付勢する付勢部材と、前記テンションアームの基端及び先端を結ぶ直線と、水平方向とのなす角度であるアーム角度を検出する角度検出部と、前記テンションプーリに結合され、前記テンションプーリを回転させるモータと、前記角度検出部が検出した前記アーム角度と、入力される目標アーム角度とに応じて前記モータの駆動を制御して、前記巻線の繰り出す速度を増減させる制御部とを備えるテンション装置であって、前記角度検出部において検出した前記アーム角度信号と、前記モータの回転角度信号とを入力し、前記アーム角度信号と、前記回転角度信号から前記モータの回転速度に変換した回転速度信号と、前記テンションプーリと前記テンションアームの配置位置情報とに基づいて送り出し巻線長さを演算によって求め、前記送り出し巻線長さを微分することにより前記巻線の線速を求めて推定線速信号を出力する線速推定部と、前記推定線速信号を入力し、前記推定線速信号を積分することにより前記巻線の巻取り長さを求めて推定巻取り長さ信号を出力する推定巻取り長さ推定部とをさらに備えたことを特徴とする。 In the present invention, in order to feed the winding from the bobbin with a desired tension to a winding machine that winds the winding around the winding core, the winding guided from the bobbin is directed toward the winding machine. A tension pulley that feeds out, an arm pulley that guides the winding between the tension pulley and the winding machine at a distal end, and the arm pulley is used as a fulcrum for the tension pulley and the winding machine, respectively. A tension arm that is rotatable so as to be closely spaced, a biasing member that biases the tension arm so that the arm pulley is separated from the tension pulley and the winding machine, and a base end and a distal end of the tension arm are connected to each other. An angle detection unit that detects an arm angle that is an angle formed by a straight line and a horizontal direction, and is coupled to the tension pulley and rotates the tension pulley. A tension motor, and a control unit that controls driving of the motor in accordance with the arm angle detected by the angle detection unit and an input target arm angle, and increases or decreases the speed at which the winding is extended. A rotation speed obtained by inputting the arm angle signal detected by the angle detection unit and the rotation angle signal of the motor, and converting the arm angle signal and the rotation angle signal into a rotation speed of the motor. signal and the tension pulley and based on the the arrangement position information of the tension arm determined by calculating the winding length delivery by said delivery determined Umate the linear velocity of the winding by differentiating the winding length A linear speed estimator that outputs an estimated linear speed signal; and the estimated linear speed signal is input, and the estimated linear speed signal is integrated to obtain and estimate the winding length of the winding. Further comprising further the estimated winding length estimator for outputting a length signal takes characterized.
本発明は、前記推定巻取り長さ推定部は、巻線動作中のみに前記巻線の巻取り長さを求めて推定巻取り長さ信号を出力することを特徴とする。 The present invention is characterized in that the estimated winding length estimation unit obtains a winding length of the winding only during winding operation and outputs an estimated winding length signal.
本発明によれば、線速エンコーダを設置することなく、線速や線材送出し長さを推定することができるため、線速エンコーダを備える必要がなくなりテンション装置のコスト低減を図ることが可能となる。また、線速エンコーダの慣性の影響による張力の変動が抑えられ、巻太り・断線等の不良品低減につながり、巻線製品の品質向上を図ることができるという効果が得られる。 According to the present invention, since it is possible to estimate the wire speed and the wire feed length without installing a wire speed encoder, it is not necessary to provide a wire speed encoder, and the cost of the tension device can be reduced. Become. In addition, fluctuations in tension due to the influence of the inertia of the linear encoder are suppressed, leading to a reduction in defective products such as thickening and disconnection of the winding, and the effect of improving the quality of the winding product can be obtained.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態によるテンション装置を説明する。図1は同実施形態の構成を示すブロック図である。図示するように、テンション装置1は、巻線Wを供給する巻線源であるボビン2からガイドプーリ3に案内されて導かれた巻線Wに対して所望のテンションを加え、巻線を巻芯、例えば、モータの電機子に巻回する装置であるフライヤ4に、所望のテンションを加えた巻線Wを繰り出す。また、テンション装置1は、バックテンショナ部11と、テンションプーリ12と、モータ13と、テンションアーム14と、アームプーリ15と、固定部16と、バネ17と、ストッパ18、19と、ガイドプーリ20、21と、アーム角度検出部22と、制御部23とを具備している。
Hereinafter, a tension device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. As shown in the figure, the
バックテンショナ部11は、巻線Wを供給する巻線源であるボビン2からガイドプーリ3を介して導かれた巻線Wに一定のテンションを加える。テンションプーリ12は、バックテンショナ部11によりテンションを加えられた巻線Wが巻き付けられて、巻線Wとテンションプーリ12との間に摩擦力が発生するようになっている。また、テンションプーリ12は、方向a(図1においては、時計方向)に回転することにより巻線Wをフライヤ4に向けて繰り出す。
The
また、テンションプーリ12は、回転軸12aがモータ13の回転子に結合され、モータ13が駆動されると、モータ13の回転子と共に回転する。すなわち、モータ13の駆動により、テンションプーリ12が回転して巻線Wが繰り出され、モータ13の駆動を制御することにより巻線Wの繰出速度を制御する。モータ13には、例えば、ブラシレスDCモータが用いられる。また、バックテンショナ部11は、フェルト、モータ及びプーリを組み合わせたものなどを用いて、バックテンショナ部11とテンションプーリ12との間の巻線Wに弛みが生じないようにある程度の摩擦を生じさせる。
Further, the
また、モータ13には、モータ13が有する回転子の位置(回転角)を検出し、回転子の位置を示す位置信号を出力する位置検出部13aが付設されている。ここで、位置検出部13aには、例えば、磁気式位置検出装置であるレゾルバ、ホールIC、又は、光学エンコーダなどが用いられる。テンションアーム14は、基端14aを支点に回動するように回転自在にテンション装置1に保持されている。また、テンションアーム14は、先端14bにアームプーリ15が回転可能に支持され、基端14aから先端14bに向かって離間した位置に設けられた引掛け部14cに、一端がテンション装置1の固定部16に係止されたバネ(付勢部材)17の他端が、係止されている。
The
また、テンションアーム14は、アームプーリ15がテンションプーリ12及びフライヤ4と近接する方向となる上方向への回動がストッパ18により制限され、アームプーリ15がテンションプーリ12及びフライヤ4と離間する方向となる下方向への回動がストッパ19により制限される。また、テンションアーム14は、質量が軽く、応力により変形しない素材、例えば、ガラス繊維又炭素繊維を用いた繊維強化プラスチックにより構成される。
Further, the
ガイドプーリ20、21は、巻線Wの移動方向において、アームプーリ15に対して巻線を供給する側と、巻線を送り出す側とそれぞれに設けられ、巻線Wの移動方向を変えるためのものである。すなわち、巻線Wは、テンションプーリ12により繰り出され、ガイドプーリ20に案内されて移動方向が変更され、アームプーリ15に案内されて移動方向が折り返され、ガイドプーリ21へ導かれる。ガイドプーリ21は、テンション装置1において、最もフライヤ4側に設けられ、アームプーリ15から導かれた巻線Wを案内して、巻線Wの移動方向をフライヤ4に向けて変更する。符号20a、21aは、ガイドプーリ20、21それぞれの回転軸である。
The
また、ガイドプーリ20は、テンションアーム14の配設方向14d(基端14aと先端14bとを結ぶ直線方向)が水平方向と平行となるとき、ガイドプーリ20とアームプーリ15との間の巻線Wの移動方向が鉛直方向(図面において上下方向)となる位置に配設される。また、ガイドプーリ21は、ガイドプーリ20と同様に、テンションアーム14の配設方向が水平方向と平行となるとき、ガイドプーリ21とアームプーリ15との間の巻線Wの移動方向が鉛直方向となる位置に配設される。
Further, the
アーム角度検出部22は、例えば、抵抗式ポテンショメータ、光学式ポテンショメータ、光学式エンコーダなどにより構成され、テンションアーム14の基端14aに設けられ、基端14aとアームプーリ15の回転軸15aを結ぶ直線が水平方向(図面の左右方向、鉛直方向に対して垂直方向)に対してなす角度であるアーム角度θTを計測し、計測したアーム角度θTを示すアーム角度信号を出力する。
The arm
制御部23は、アーム角度検出部22が出力したアーム角度信号と、入力される目標アーム角度θTrefを示す目標アーム角度信号とから、アーム角度θTと目標アーム角度θTrefの差である角度偏差ΔθTを算出し、算出した角度偏差ΔθTが0(零)になるように、算出した角度偏差ΔθTと、位置検出部13aが出力する位置信号とに応じてモータ13をPI制御により駆動させる。すなわち、制御部23は、角度偏差ΔθTと位置信号とにより、モータ13及びテンションプーリ12を介して、巻線Wの繰出速度を制御することにより、アーム角度θTと目標アーム角度θTrefとを一致させる制御を行う。また、制御部23は、モータ13を駆動するモータ駆動制御部23aを備える。
The
図2は、同実施形態におけるアーム角度検出部22が検出するアーム角度θTの一例を示す概略図である。なお、図2においては、アーム角度θTに係る一部の構成を示している。図示するように、アーム角度検出部22は、テンションアーム14の回動支点である基端14aと、アームプーリ15の回転軸15aとを結ぶ直線が、水平方向(鉛直方向(重力方向)に対して垂直な方向)に対してなすアーム角度θTを検出する。アーム角度θTは、アームプーリ15がガイドプーリ20、21に近づく方向を正の値とし、アームプーリ15がガイドプーリ20、21から遠ざかる方向を負の値とする。また、アーム角度θTが増加すると(テンションアーム14が上方に回動すると)、バネ17が伸びることにより、テンションアーム14とアームプーリ15とを介して、巻線Wに加えられるテンションが増加する。一方、アーム角度θTが減少すると(テンションアーム14が下方に回動すると)、バネ17が縮むことにより、テンションアーム14とアームプーリ15とを介して、巻線Wに加えられるテンションが減少する。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of the arm angle θT detected by the arm
ここで、テンションプーリ12の動作について説明する。フライヤ4への巻線速度が、テンションプーリ12により繰り出される巻線の繰出速度より速い場合、速度の差により巻線Wに加えられるバネ17による巻線張力は大きくなり、テンションアーム14は、上方に回動する。この場合、テンションプーリ12の回転速度(回転角)を増加させることにより、巻線の繰出速度を速くして巻線Wに加えられるテンションを減少させる。
Here, the operation of the
一方、フライヤ4への巻線速度が、テンションプーリ12により繰り出される巻線Wの繰出速度より遅い場合、速度の差により巻線Wに弛みが生じ、この弛みにより、テンションアーム14がバネ17の弾性力により下方に回動する。この場合、テンションプーリ12の回転速度(回転角)を減少させることにより、巻線Wの繰出速度を遅くして巻線Wに加えられるバネ17による巻線張力を増加させる。
On the other hand, when the winding speed to the flyer 4 is slower than the winding speed of the winding W fed by the
このように、テンションプーリ12には、ダイレクトドライブ方式によるモータ13の回転軸が連結されており、テンションプーリ12には巻線が巻き付けられ、これらテンションプーリ12と巻線Wとの間に摩擦力が発生するようになっている。テンションプーリ12が回転することによって、巻線Wが下流側に向かって送出されるため、テンションプーリ12の回転速度を制御することによって巻線Wの送出速度を制御することができる。また、テンションアーム14とバネ17とを用いることで、巻線Wに張力が加わることになる。バネ17による巻線張力の値は、テンションアーム14の角度に応じて、調整を行うことができる。このことを利用し、目標アーム角度を変更することにより、巻線張力を調整することが可能となる。
Thus, the
次に、図3を参照して、図1に示す制御部23の構成を説明する。図3は、図1に示す制御部23の構成を示すブロック図である。図示するように制御部23は、ローパスフィルタ(LPF)230、231、減算器232、PI(Proportional Integral;比例積分)演算部233、加算器234、巻取り長さ・線速推定器235、乗算器236及びモータ駆動制御部23aとを備える。また、PI演算部233は、乗算器241、244と、積分演算器242と、リミッタ243と、加算器245とから構成する。
Next, the configuration of the
アーム角度信号は、アーム角度検出部22からの電圧信号をアーム角度θTのデータに変換した信号である。目標アーム角度信号は、外部装置からの電圧信号を取り込み目標アーム角度θTrefのデータに変換した信号である。モータ駆動制御部23aから出力する回転信号(位置信号or速度信号)は、回転情報を含んだ電圧信号を取り込み、角度データもしくは角速度データに変換した信号である。巻線動作信号は、フライヤ4が巻線動作を行っているか否かを示す信号であり、外部装置から入力する。加算器234から出力する速度指令は、得られた速度指令値を電圧信号に変換して出力する信号である。
Arm angle signal is a signal obtained by converting the data of the arm angle theta T the voltage signal from the
PI演算部233は、角度偏差ΔθTに対してPI演算を行い、巻取り長さ・線速推定器235において推定した推定線速に対してFF(フィードフォワード)演算を行い、PI演算値とFF演算値と加算して速度指令値とする。単にPI補償器として用いる場合には、FFゲインKFを0とすればよい。また、積分器242による角度偏差の積分値に対して、リミッタ243により上限および下限リミットを設けており、リミット値は実験により適当な値を求める。また、目標アーム角度、アーム角度に対してそれぞれ2次のバターワース型ローパスフィルタ230、231を通して、高周波成分をカットしている。カットオフ周波数については実験により適当な値を求める。なお、制御部23の制御周期は、例えば1msである。
The
次に、図4を参照して、図3に示す制御部23の動作を説明する。まず、制御部23は、目標アーム角度θTref、アーム角度θT、巻線動作信号を入力する(ステップS1)。ローパスフィルタ230、231のそれぞれは、目標アーム角度θTref、アーム角度θT、の高周波成分をカットして出力する(ステップS2)。続いて、減算器232は、ローパスフィルタ230、231から出力されるローパスフィルタ通過後の目標アーム角度θTrefから、ローパスフィルタ通過後の目標アーム角度θTを減算することにより角度偏差ΔθTを示す角度偏差信号を生成してPI演算部233に出力する(ステップS3)。積分器242は、減算器232が出力した角度偏差信号を予め定められた期間において累算する累積演算により時間積分を行い(ステップS4)、累積演算結果を積分値として出力する。なお、積分演算器242の出力する積分値の初期値は、0(零)とする。リミッタ243は、積分器242が出力した積分値が、予め定められた上限値及び下限値により定められる範囲内の値であるか否かを判定し、積分値が範囲内の値である場合、積分値を出力し、積分値が下限値より小さい場合、下限値を出力し、積分値が上限値より大きい場合、上限値を出力する(ステップS5)。
Next, the operation of the
乗算器241は、減算器232が出力した角度偏差信号に対して予め定められた比例ゲインKθPを乗算する。乗算器244は、リミッタ243の出力に対して、予め定められた積分ゲインKθIを乗算する。加算器245は、乗算器241の出力と、乗算器244の出力とを加算して出力する(ステップS6)。ここで、加算器245が出力する加算結果は、角度偏差ΔθTに応じたモータ13の回転子に対する回転速度(PI演算値)であり、この回転速度は、テンションプーリ12を回転させる回転速度である。すなわち、PI演算部233において、乗算器241が比例項の算出を行い、積分演算器242、リミッタ部243、及び、乗算器244が積分項の算出を行う構成としている。ここで、比例ゲインKθP、積分ゲインKθI及び角度偏差信号を累算する期間は、シミュレーションや、実験などから統計的に算出した値を用いる。
The
一方、巻取り長さ・線速推定器235は、ローパスフィルタ通過後の目標アーム角度θTと、巻線動作信号とを入力して、推定線速信号と推定巻取り長さ信号とを出力する(ステップS7)。この推定線速信号と推定巻取り長さ信号とを出力する詳細な処理動作は後述する。
On the other hand, the winding length /
次に、乗算器236は、推定線速信号に対して予め定められたゲインKFを乗算して出力する(ステップS8)。これがFF演算値となる。加算器234は、乗算器236から出力するFF演算値と、加算器245が出力するPI演算値とを加算する(ステップS9)。加算器234の出力が速度指令値となる。加算器234は、得られた速度指令をモータ駆動制御部23aに出力する(ステップS10)。この動作によって、モータ13の回転が制御されて、巻線Wのテンションが適切に制御されることになる。
Then, the
次に、図5を参照して、巻取り長さと線速を推定する原理について説明する。フライヤ4への送り出し巻線長さlout(推定巻取り長さ)は、テンションプーリ12の回転角度およびテンションアーム14のアーム角度、ガイドプーリの位置から演算によって算出する。また、フライヤ4への送出し巻線速度vout(推定線速)は送り出し巻線長さloutを微分(差分)することで求める。この演算は、(1)〜(6)式を用いて行う。(1)式によりテンションプーリ12からの送出し巻線速度vmが求められる。(2)〜(4)式によりガイドプーリ20、21間の巻線長さが求められる。また、(5)式によりガイドプーリ21からフライヤ4側への送り出し巻線速度が求められる。(6)式によりガイドプーリ21からフライヤ4側への送り出し巻線長さが求められる。
Next, the principle of estimating the winding length and the linear velocity will be described with reference to FIG. The feed winding length lout (estimated winding length) to the flyer 4 is calculated by calculation from the rotation angle of the
次に、図6を参照して、図3に示す巻取り長さ・線速推定器235の構成を説明する。図6は、図3に示す巻取り長さ・線速推定器235の構成を示すブロック図である。図6に示す巻取り長さ・線速推定器235は、モータ駆動制御部23aから回転速度信号が出力されて、この回転速度信号を入力して処理を行う場合の構成である。図6に示すように、巻取り長さ・線速推定器235は、アーム角度信号θTと速度信号ωmを入力し、演算によって推定線速を出力する線速推定部251と、線速推定部251の出力の高周波成分を除去するローパスフィルタ(LPF)252と、推定線速信号を積分して推定巻取り長さ信号を出力する積分器253とから構成する。積分器253は、巻線動作信号が入力されている間のみ積分処理を実行して推定巻取り長さ信号を出力する。
Next, the configuration of the winding length /
次に、図7を参照して、図6に示す巻取り長さ・線速推定器235の動作を説明する。まず、アーム角度θT、回転速度信号ωm、巻線動作信号が入力される(ステップS11)と、線速推定部251は、入力アーム角度をθ、速度信号をωmとして、(1)〜(4)式を演算する(ステップS12)。そして、線速推定部251は、(4)式で得られたガイドプーリ20、21間の巻線長さltの時間微分値を差分により算出する(ステップS13)。このとき、最新(今回割込時)のltと前回割込時のltとの差分に対して、Fs(=1/Ts)を掛ける。
Next, the operation of the winding length /
次に、線速推定部251は、(5)式を演算する(ステップS14)。これにより、ガイドプーリ21からフライヤ4側への送り出し巻線速度が得られる。ローパスフィルタ252は、線速推定部251から出力する送り出し巻線速度信号の高周波成分をカットする(ステップS15)。この出力が推定線速値となる。
Next, the linear
次に、積分器253は、巻線動作信号が入力されているか否かに基づいて、巻線動作中であるか否かを判定する(ステップS16)。この判定の結果、巻線動作中であれば、積分器253は、ローパスフィルタ252から出力する推定線速値を積分して((6)式)出力する(ステップS17)。この出力が推定巻取り長さの値となる。一方、巻線動作中でなければ、積分器253は、出力を0に初期化する(ステップS18)。
Next, the
次に、図8を参照して、図3に示す巻取り長さ・線速推定器235の構成の変形例を説明する。図8は、図3に示す巻取り長さ・線速推定器235の構成を示すブロック図である。図8に示す巻取り長さ・線速推定器235は、モータ駆動制御部23aから回転位置信号が出力されて、この回転位置信号を入力して処理を行う場合の構成である。図8に示す巻取り長さ・線速推定器235は、図6に示す巻取り長さ・線速推定器235に対して、速度変換部254が新たに設けられている。速度変換部254は、モータ駆動制御部23aから出力される回転位置信号θmを入力して、回転速度信号ωmに変換する。
Next, a modification of the configuration of the winding length /
次に、図9を参照して、図8に示す巻取り長さ・線速推定器235の動作を説明する。まず、アーム角度θT、回転位置信号θm、巻線動作信号が入力される(ステップS21)と、速度変換部254は、回転位置信号θmを回転速度(角速度)信号ωmに変換して出力する(ステップS22)。このとき、最新(今回割込時)の位置(角度)と前回割込時の位置(角度)との差分に対して、Fs(=1/Ts)を掛ける。
Next, the operation of the winding length /
次に、線速推定部251は、入力アーム角度をθ、速度信号をωmとして、(1)〜(4)式を演算する(ステップS23)。そして、線速推定部251は、(4)式で得られたガイドプーリ20、21間の巻線長さltの時間微分値を差分により算出する(ステップS24)。このとき、最新(今回割込時)のltと前回割込時のltとの差分に対して、Fs(=1/Ts)を掛ける。
Next, the
次に、線速推定部251は、(5)式を演算する(ステップS25)。これにより、ガイドプーリ21からフライヤ4側への送り出し巻線速度が得られる。ローパスフィルタ252は、線速推定部251から出力する送り出し巻線速度信号の高周波成分をカットする(ステップS26)。この出力が推定線速値となる。
Next, the linear
次に、積分器253は、巻線動作信号が入力されているか否かに基づいて、巻線動作中であるか否かを判定する(ステップS27)。この判定の結果、巻線動作中であれば、積分器253は、ローパスフィルタ252から出力する推定線速値を積分して((6)式)出力する(ステップS28)。この出力が推定巻取り長さの値となる。一方、巻線動作中でなければ、積分器253は、出力を0に初期化する(ステップS29)。
Next, the
このように、演算のみによって推定線速値と推定巻取り長さ値を求めるようにしたため、線速検出用エンコーダを用いることなく、線速や線材送出し長さの値を得ることができる。これにより、線速検出用エンコーダを用いる必要がなくなるため、線速検出用のエンコーダによる慣性負荷が巻線に加わってしまい、巻線に加えるべきテンションを適切な値に保つことができないという問題を解決することができるため、巻線品質を向上させることが可能となる。 Thus, since the estimated linear velocity value and the estimated winding length value are obtained only by calculation, the linear velocity and the wire feed length can be obtained without using the linear velocity detecting encoder. This eliminates the need to use an encoder for detecting the linear velocity, so that an inertial load due to the encoder for detecting the linear velocity is applied to the winding, and the tension to be applied to the winding cannot be maintained at an appropriate value. Since this can be solved, the winding quality can be improved.
また、フライヤ4が動作しているのに、線材が送出されていない状態が検出可能となるため、推定線速に基づきフライヤ4側で断線した場合などの断線判定を行うことが可能になる。巻き付けた巻線長さを得ることができるため、なんらかのトラブルにより異常な巻き付け状態等が検出可能となる。また、推定線速をテンション制御に使用できるため、線速に対するFF(フィードフォワード)演算を行わないアーム角フィードバック制御よりも高度な張力制御を行うことが可能となる。 Further, since it is possible to detect a state in which the wire rod is not delivered even though the flyer 4 is operating, it is possible to perform a disconnection determination such as when the flyer 4 is disconnected based on the estimated linear velocity. Since the wound winding length can be obtained, an abnormal winding state or the like can be detected due to some trouble. In addition, since the estimated linear velocity can be used for tension control, it is possible to perform tension control that is higher than arm angle feedback control that does not perform FF (feed forward) computation on linear velocity.
図10、図11に、実際に巻線動作を行った際の、線速エンコーダで検出した線速と、本発明による推定値の比較結果を示す。図10は、実際に巻線動作を行った際に、線速エンコーダで検出した線速と、本発明による巻取り長さ・線速推定器235を用いて推定した線速の比較結果を示す図である。図10に示すように、本発明による線速推定値は、実測値とほぼ一致している。また、図11は、実際に巻線動作を行った際に、線速エンコーダの検出に基づく送出長さと、本発明による巻取り長さ・線速推定器235を用いて推定した送出長さの比較結果を示す図である。図10に示すように、本発明による巻取り長さ推定値は、実測値とほぼ一致している。
10 and 11 show a comparison result between the linear velocity detected by the linear velocity encoder and the estimated value according to the present invention when the winding operation is actually performed. FIG. 10 shows a comparison result of the linear velocity detected by the linear velocity encoder and the linear velocity estimated using the winding length /
以上説明したように、線速エンコーダを設置することなく、線速や線材送出し長さを推定することができるため、線速エンコーダを備える必要がなくなりテンション装置1のコスト低減を図ることが可能となる。また、線速エンコーダによる慣性の影響により張力の変動が抑えられ、巻太り・断線等の不良品低減につながり、巻線製品の品質向上を図ることができる。
As described above, since it is possible to estimate the wire speed and the wire feed length without installing a wire speed encoder, it is not necessary to provide a wire speed encoder, and the cost of the
なお、図3に制御部23の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより線速や線材送出し長さを推定する処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
In FIG. 3, a program for realizing the function of the
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。 The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
巻線に所望のテンションを加えて繰り出すことが不可欠な用途に適用できる。 The present invention can be applied to an application in which it is indispensable to apply a desired tension to the winding and feed it out.
1…テンション装置、2…ボビン、3…ガイドプーリ、4…フライヤ、11…バックテンショナ部、12…テンションプーリ、13…モータ、13a…位置検出部、14…テンションアーム、14a…基端、14b…先端、14c…引掛け部、15、31、41…アームプーリ、16…固定部、17…バネ、18、19…ストッパ 20、21…ガイドプーリ、22…アーム角度検出部、23…制御部、23a…モータ駆動制御部、12a、15a…回転軸、230、231…ローパスフィルタ、232・・・減算器、233…PI演算部、234…加算器、241、244…乗算部、242…積分器、243…リミッタ、245…加算器、235…巻取り長さ・線速推定器、236…乗算器、251…線速推定部、252…ローパスフィルタ、253…積分器、254…速度変換部、W…巻線
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記角度検出部において検出した前記アーム角度信号と、前記モータの回転速度信号とを入力し、前記アーム角度信号と、前記回転速度信号と、前記テンションプーリと前記テンションアームの配置位置情報とに基づいて送り出し巻線長さを演算によって求め、前記送り出し巻線長さを微分することにより前記巻線の線速を求めて推定線速信号を出力する線速推定部と、
前記推定線速信号を入力し、前記推定線速信号を積分することにより前記巻線の巻取り長さを求めて推定巻取り長さ信号を出力する推定巻取り長さ推定部と
をさらに備えたことを特徴とするテンション装置。 A tension pulley that feeds the winding led from the bobbin toward the winding machine in order to feed the winding from the bobbin with a desired tension to a winding machine that winds the winding around the winding core; An arm pulley that guides the winding between the tension pulley and the winding machine at a distal end, and the arm pulley is moved close to and away from each of the tension pulley and the winding machine with a base end as a fulcrum. A tension arm that is freely rotatable, a biasing member that biases the tension arm so that the arm pulley is separated from the tension pulley and the winding machine, a straight line that connects a proximal end and a distal end of the tension arm, An angle detection unit that detects an arm angle that is an angle formed with a direction, and a mode that is coupled to the tension pulley and rotates the tension pulley. And a control unit that controls the driving of the motor in accordance with the arm angle detected by the angle detection unit and the input target arm angle, and increases or decreases the winding speed of the winding. There,
The arm angle signal detected by the angle detection unit and the rotational speed signal of the motor are input, and based on the arm angle signal, the rotational speed signal, and the arrangement position information of the tension pulley and the tension arm. determined by calculating the winding length feed and have Dzu, the linear velocity estimating unit for outputting an estimated line speed signal seeking linear velocity of the winding by differentiating the feed winding length,
An estimated winding length estimation unit that inputs the estimated linear velocity signal, integrates the estimated linear velocity signal, obtains a winding length of the winding, and outputs an estimated winding length signal; A tension device characterized by that.
前記角度検出部において検出した前記アーム角度信号と、前記モータの回転角度信号とを入力し、前記アーム角度信号と、前記回転角度信号から前記モータの回転速度に変換した回転速度信号と、前記テンションプーリと前記テンションアームの配置位置情報とに基づいて送り出し巻線長さを演算によって求め、前記送り出し巻線長さを微分することにより前記巻線の線速を求めて推定線速信号を出力する線速推定部と、
前記推定線速信号を入力し、前記推定線速信号を積分することにより前記巻線の巻取り長さを求めて推定巻取り長さ信号を出力する推定巻取り長さ推定部と
をさらに備えたことを特徴とするテンション装置。 A tension pulley that feeds the winding led from the bobbin toward the winding machine in order to feed the winding from the bobbin with a desired tension to a winding machine that winds the winding around the winding core; An arm pulley that guides the winding between the tension pulley and the winding machine at a distal end, and the arm pulley is moved close to and away from each of the tension pulley and the winding machine with a base end as a fulcrum. A tension arm that is freely rotatable, a biasing member that biases the tension arm so that the arm pulley is separated from the tension pulley and the winding machine, a straight line that connects a proximal end and a distal end of the tension arm, An angle detection unit that detects an arm angle that is an angle formed with a direction, and a mode that is coupled to the tension pulley and rotates the tension pulley. And a control unit that controls the driving of the motor in accordance with the arm angle detected by the angle detection unit and the input target arm angle, and increases or decreases the winding speed of the winding. There,
The arm angle signal detected by the angle detection unit and the rotation angle signal of the motor are input, the arm angle signal, a rotation speed signal converted from the rotation angle signal to the rotation speed of the motor, and the tension determined by calculating the winding length feed and based on the pulley and the position information of the tension arm, the determined Umate estimated line speed signal a linear velocity of said winding by differentiating the feed winding length An output linear velocity estimation unit;
An estimated winding length estimation unit that inputs the estimated linear velocity signal, integrates the estimated linear velocity signal, obtains a winding length of the winding, and outputs an estimated winding length signal; A tension device characterized by that.
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