KR20100093500A

KR20100093500A - 트래버스 제어방법 및 그 장치

Info

Publication number: KR20100093500A
Application number: KR1020100013823A
Authority: KR
Inventors: 시게오 코바야시; 가츠히코 아베; 히토시 쿠시켄
Original assignee: 코마츠 엔티씨 가부시끼가이샤
Priority date: 2009-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2010-08-25
Also published as: JP5177701B2; CN101804927B; JP2010208010A; CN101804927A; TWI526388B; TW201036907A

Abstract

와이어의 권취 피치의 큰 변화에도 추종할 수 있는 트래버스 제어 기술을 제공하고, 와이어의 벗어남이나 단선을 미리 방지할 수 있도록 한다.
와이어 소(2)용 릴(4)의 와이어(3)를 트래버스 롤러(5) 및 텐션 롤러(14)에 권취하고, 트래버스 롤러(5)를 릴(4)의 축방향으로 왕복이동시키는 과정에서, 릴(4)과 트래버스 롤러(5)의 사이에서 와이어(3)의 목표 위치를 릴(4)의 축방향에 대해 직각방향으로 하는 트래버스 장치(1)에 있어서, 텐션 롤러(14)의 위치에서 와이어(3)의 기준 합력(F1)을 검출함과 함께, 트래버스 롤러(5)의 위치에서 와이어(3)의 목표 위치로부터의 변위에 기초하는 변동 합력(F2)을 검출하고, 기준 합력(F1)과 변동 합력(F2)의 차이(△F)의 변동에 기초하여 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 제어한다.

Description

트래버스 제어방법 및 그 장치{TRAVERSE CONTROL METHOD AND TRAVERSE CONTROL DEVICE}

본 발명은, 와이어 소(wire saw)용 와이어의 트래버스 장치에 있어서, 트래버스 롤러의 이동 속도를 제어하는 방법 및 그 장치에 관한 것이다.

송출측의 릴은 와이어 소에 와이어를 공급하기 위하여, 와이어를 정렬 권취 상태로 구비하고 있다. 와이어는 송출측의 릴로부터 송출측의 트래버스 장치를 거쳐 와이어 소의 절단 위치로 공급되고, 절단 위치에서 반도체 등의 피가공물을 절단한 후, 권취측의 트래버스 장치를 거쳐 권취측의 릴에 정렬 권취 상태로 권취된다.

이와 같이, 트래버스 장치는 송출측의 릴과 권취측의 릴 각각에 마련되어 있고, 각각의 릴에 가까운 위치에서 트래버스 롤러를 와이어의 주행방향에 대해 횡방향, 즉, 릴의 축방향으로 왕복이동시키는 것에 의해, 와이어를 각각의 릴의 축방향에 대해 직각방향으로 유지하면서, 송출측의 릴로부터 와이어를 와이어 소에 송출하고, 또한 와이어 소로부터 와이어를 권취측의 릴에 권취시킨다.

특히, 송출측의 릴에 있어서, 와이어의 정렬 권취가 정확하지 않을 때에, 와이어의 송출 위치와 트래버스 수치제어에 의한 트래버스 롤러의 위치 사이에 어긋남이 발생하고, 송출측의 릴에서 와이어의 송출 위치와 트래버스 롤러의 왕복이동 사이의 동기가 이루어지지 않게 된다. 이 때문에, 트래버스 롤러의 왕복이동에 대해, 속도의 보정 제어가 불가결하게 된다.

특허문헌 1 및 특허문헌 2는 터치 롤러 타입의 트래버스 제어 기술을 개시하고 있다. 그 제어 기술은, 릴 부근에서 와이어를 끼워넣도록 한 쌍의 터치 롤러를 배치하고, 어느 한 터치 롤러와 와이어의 접촉에 따라 트래버스용 가이드 롤러의 왕복이동 속도를 보정하고, 트래버스용 가이드 롤러의 위치를 와이어의 위치에 추종시키고 있다.

종래의 터치 롤러 타입의 트래버스 제어에서는, 어느 한 터치 롤러에 와이어가 접촉할 때까지 속도의 보정 제어가 실행되지 않기 때문에, 릴에서의 와이어의 작은 요동에는 대부분 대응할 수 있지만, 릴 부분에서 와이어의 권취 피치가 크게 헝클어져 있을 때에는 제어계의 지연으로 인하여 큰 권취 피치의 변화에 트래버스용 가이드 롤러가 신속하게 추종하지 못하고, 와이어가 가이드 롤러로부터 벗어나거나, 와이어가 단선하거나 하는 문제가 발생하고 있었다.

[특허문헌1]일본특허공개평6-297320호공보 [특허문헌2]일본특허공개평7-237816호공보

따라서, 본 발명의 과제는 종래 기술의 결점, 즉, 와이어의 큰 권취 피치의 변화에도 추종할 수 있는 트래버스 제어 기술을 제공하고, 와이어의 벗어남이나 단선을 미리 방지할 수 있도록 하는 것이다.

상기 과제에 기초하여, 본 발명의 트래버스 제어방법은, 와이어 소(2)용 릴(4)의 와이어(3)를 트래버스 롤러(5) 및 텐션 롤러(14)에 감아 걸고, 트래버스 롤러(5)를 릴(4)의 축방향으로 왕복이동시키는 과정에서, 릴(4)과 트래버스 롤러(5)의 사이에서 와이어(3)의 목표 위치를 릴(4)의 축방향에 대해 직각방향으로 하는 트래버스 장치(1)에 있어서, 텐션 롤러(14)의 위치에서 와이어(3)의 기준 합력(F1)을 검출하는 것과 함께, 트래버스 롤러(5)의 위치에서 와이어(3)의 목표 위치로부터의 변위에 기초하는 변동 합력(F2)을 검출하고, 기준 합력(F1)과 변동 합력(F2)의 차이(△F)의 변동에 기초하여 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 제어하도록 하고 있다(청구항 1).

상기의 트래버스 제어방법에 있어서, 보정 속도(△V)는, 기준 합력(F1)과 변동 합력(F2)의 차이(△F)의 변동에 기초하여 구하고, 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)는, 트래버스 롤러(5)의 왕복이동의 기준 속도(V1)에 보정 속도(△V)를 가감산하여 산출하고 있다(청구항 2).

또한, 본 발명의 트래버스 제어장치(10)는, 와이어 소(2)용 릴(4)의 와이어(3)를 트래버스 롤러(5) 및 텐션 롤러(14)에 감아 걸고, 트래버스 롤러(5)를 릴(4)의 축방향으로 왕복이동시키는 과정에서, 릴(4)과 트래버스 롤러(5)의 사이에서 와이어(3)의 목표 위치를 릴(4)의 축방향에 대해 직각방향으로 하는 트래버스 장치(1)에 있어서, 텐션 롤러(14)의 위치에서 와이어(3)의 기준 합력(F1)을 검출하는 기준 합력 검출기(11)와, 트래버스 롤러(5)의 위치에서 와이어(3)의 목표 위치로부터의 변위에 기초하는 변동 합력(F2)을 검출하는 변동 합력 검출기(12)와, 기준 합력(F1)과 변동 합력(F2)의 차이(△F)의 변동에 기초하여 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 구하고, 구한 속도(V)에 따라 트래버스 모터(6)에 속도지령을 부여하는 속도제어기(13)를 구비하고 있다(청구항 3).

상기 트래버스 제어장치(10)에 있어서, 속도제어기(13)는, 왕복이동의 기준 속도(V1)를 설정해 놓고, 기준 합력(F1)과 변동 합력(F2)의 차이(△F)의 변동에 기초하여 보정 속도(△V)를 구하고, 기준 속도(V1)에 보정 속도(△V)를 가감산하여 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 산출하고 있다(청구항 4).

상기 트래버스 제어장치(10)에 있어서, 와이어(3)의 직선 경로를 1구간으로 하고, 텐션 롤러(14)는 상기 1구간의 일단측에 배치되고, 기준 합력 검출기(11)는 텐션 롤러(14)의 위치에 설치됨과 함께, 트래버스 롤러(5)는 상기 1구간의 타단측에 설치되고, 변동 합력 검출기(12)는 트래버스 롤러(5)의 위치에 설치된다(청구항 5).

상기 트래버스 제어장치(10)에 있어서, 트래버스 롤러(5)의 위치에서의 와이어(3)의 권취 각도와, 텐션 롤러(14)의 위치에서의 와이어(3)의 권취 각도는 동일 각도의 값으로 설정되어 있다(청구항 6).

상기 트래버스 제어장치(10)에 있어서, 트래버스 롤러(5)의 롤러축(7)은 릴(4)의 축방향에 대해 직각방향으로 되어 있다(청구항 7).

상기 트래버스 제어장치(10)에 있어서, 트래버스 롤러(5)의 롤러축(7)은 요동 암(arm)(9)에 의해 유지되어 있고, 요동 암(9)은 릴(4)의 축방향에 대해 평행인 요동축(8)에 의해 요동 자유롭게 지지되어 있다(청구항 8).

본 발명의 트래버스 제어방법에 의하면, 트래버스 장치(1)에 있어서, 텐션 롤러(14)의 위치에서 와이어(3)의 기준 합력(F1)을 검출함과 함께, 트래버스 롤러(5)의 위치에서 와이어(3)의 목표 위치로부터의 변위에 기초하는 변동 합력(F2)을 검출하고, 기준 합력(F1)과 변동 합력(F2)의 차이(△F)의 변동에 기초하여 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 제어하기 때문에, 와이어(3)의 목표 위치로부터의 변위를, 트래버스 롤러(5)의 위치에서, 합력 값의 연속적인 변동치로서 파악할 수 있다. 이에 따라, 큰 권취 피치의 변화에도 트래버스 롤러(5)의 추종이 가능해지고, 와이어(3)의 권취 피치의 허용 범위가 넓어질 뿐만 아니라, 와이어(3)의 벗어남, 와이어(3)의 단선 등의 문제가 해소됨으로써, 와이어 소(2)에서의 와이어(3)의 주행 신뢰성이 향상한다(청구항 1).

트래버스 롤러(5)의 왕복이동의 기준 속도(V1)에, 기준 합력(F1)과 변동 합력(F2)의 차이(△F)의 변동에 기초하여 구한 보정 속도(△V)를 변동분으로서 가감하여, 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 산출하기 때문에, 변동분으로서의 보정 속도(△V)에 큰 변화가 없고, 속도(V)의 큰 변동이 억제되어, 속도제어가 안정하게 되고, 응답성도 향상한다(청구항 2).

또한, 본 발명의 트래버스 제어장치(10)에 의하면, 와이어(3)의 목표 위치로부터의 변위를 변동 합력(F2)으로서 연속적으로 파악할 수 있고, 이에 따라, 큰 권취 피치의 변화에도 트래버스 롤러(5)가 추종 가능하게 되어, 와이어(3)의 권취 피치의 허용 범위가 넓어질 뿐만 아니라, 와이어(3)의 벗어남, 와이어(3)의 단선 등의 문제가 해소됨으로써, 와이어 소(2)에서의 와이어(3)의 주행 신뢰성이 향상될 뿐만 아니라, 기준 합력 검출기(11), 변동 합력 검출기(12), 속도제어기(13)에 의한 간단한 구성에 의해, 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도조절이 가능해지기 때문에, 최적한 제어가 쉽고 낮은 비용으로 실현된다(청구항 3).

상기 트래버스 제어장치(10)에 있어서, 왕복이동의 일정한 기준 속도(V1)에 변동분으로서 보정 속도(△V)를 가감하여, 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 산출하기 때문에, 변동분으로서의 보정 속도(△V)에 큰 변화가 없고, 속도(V)의 큰 변동이 억제되어, 속도(V)의 속도제어가 안정하게 되고, 제어의 응답성도 향상한다(청구항 4).

상기 트래버스 제어장치(10)에 있어서, 와이어(3)의 직선 경로인 1구간의 일단측에 텐션 롤러(14), 기준 합력 검출기(11)를 설치하고, 상기 1구간의 타단측에 트래버스 롤러(5), 변동 합력 검출기(12)를 설치하기 때문에, 1구간의 양단에서 와이어(3)의 장력변화가 거의 없고, 그 결과, 기준 합력(F1)이나 변동 합력(F2)의 측정시에, 1구간의 양단에서의 장력의 차이를 원인으로 하는 검출 오차가 나타나지 않기 때문에, 속도제어의 정밀도가 향상된다(청구항 5).

상기 트래버스 제어장치(10)에 있어서, 트래버스 롤러(5)의 위치 및 텐션 롤러(14)의 위치에서의 와이어(3)의 권취 각도가 동일한 값으로 설정되어 있으면, 기준 합력 검출기(11)의 출력 및 변동 합력 검출기(12)의 출력을 환산하지 않고, 그대로 그들을 비교하여 차이(△F)를 구할 수 있기 때문에, 신호 처리가 용이하게 된다(청구항 6).

상기 트래버스 제어장치(10)에 있어서, 트래버스 롤러(5)의 롤러축(7)을 릴(4)의 축방향에 대해 직각방향으로 되어 있으면, 트래버스 롤러(5)의 홈의 방향이 릴(4) 위에서의 와이어(3)의 변위 방향과 일치하기 때문에, 와이어(3)에 다소 변위가 있어도, 와이어(3)는 트래버스 롤러(5)로부터 벗어나지 않고, 그 단선도 줄일 수 있다(청구항 7).

상기 트래버스 제어장치(10)에 있어서, 트래버스 롤러(5)의 롤러축(7)을 요동 암(9)에 의해 유지하고, 요동 암(9)을, 릴(4)의 축방향에 대해 평행인 요동축(8)에 의해, 왕복이동용 슬라이더(17)에 대해 요동 자유롭게 지지하는 구성으로 하면, 릴(4)에서의 와이어(3)의 권취 지름이 변화했을 때, 요동 암(9)의 요동에 의해 트래버스 롤러(5)의 홈의 방향이 항상 와이어(3)의 방향과 일치하기 때문에, 와이어(3)의 권취 지름의 변화를 원인으로 하는 와이어(3)의 벗어남을 확실하게 방지할 수 있다(청구항 8).

도 1은 본 발명의 전제가 되는 와이어 소용 트래버스 장치의 정면도.
도 2는 본 발명의 전제가 되는 와이어 소용 트래버스 장치에 있어서, 트래버스 롤러의 지지부분의 평면도.
도 3은 본 발명의 트래버스 제어장치의 블록도.
도 4는 와이어의 목표 위치에서의 제어 원리 설명도.
도 5는 와이어의 ＋방향의 주행시에 있어서의 제어 원리 설명도.
도 6은 와이어의 －방향의 주행시에 있어서의 제어 원리 설명도.
도 7은 기준 합력의 다른 측정예의 설명도.
도 8은 기준 합력의 다른 측정예의 설명도.
도 9는 기준 합력의 다른 측정예의 설명도.
도 10은 기준 합력의 또 다른 측정예의 설명도.

도 1은 트래버스 장치(1)를 장착 대상인 와이어 소(2)와의 관계와 함께 나타내고 있다. 트래버스 장치(1)는 와이어 소(2)에 대해 와이어(3)의 송출측과 와이어(3)의 권취측 각각에 마련된다.

도 1에 있어서, 송출측의 트래버스 장치(1)는, 와이어 소(2)에 와이어(3)를 공급하기 위하여, 와이어(3)를 송출측의 릴(4)에 권취하여 축적하고, 상기 릴(4)로부터 와이어(3)를 인출하여, 홈을 구비하는 트래버스 롤러(5)에 감아 걸고, 홈을 구비하는 텐션 롤러(14), 홈을 구비하는 댄서 롤러(15), 및 하나 또는 2 이상의 홈을 구비하는 가이드 롤러(18)를 거쳐 와이어 소(2)의 방향으로 안내한다. 와이어 소(2)는 주행하는 와이어(3)에 의해 피가공물을 절단한다. 그 후, 와이어(3)는 하나 또는 2 이상의 홈을 구비하는 가이드 롤러(18)로부터 권취측으로 안내되고, 홈을 구비하는 댄서 롤러(15), 홈을 구비하는 텐션 롤러(14), 권취측의 트래버스 장치(1)의 홈을 구비하는 트래버스 롤러(5)를 거쳐 권취측의 릴(4)에 권취된다.

도시된 구체적인 예는 송출측의 트래버스 장치(1)와 권취측의 트래버스 장치(1)를 동일한 구성으로 하고 있다. 따라서, 상기한 바와 같이, 권취측의 트래버스 장치(1)에도 송출측의 트래버스 장치(1)와 동일한 부호를 부여하며, 이하의 기술은 중요한 송출측의 트래버스 장치(1)에 대해 중점적으로 설명하고, 권취측의 트래버스 장치(1)에 관한 설명을 적절히 생략하기로 한다.

송출측의 릴(4)은 프레임(20)의 지지축(19)에 의해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 송출시에 릴(4)의 회전은 와이어(3)의 인출에 따라 종속적으로 이루어지거나, 또는 필요에 따라 도시하지 않는 구동 모터에 의해 와이어(3)의 장력을 소정의 값으로 유지하면서 송출 방향으로의 적극적인 구동에 의해 이루어진다.

그리고, 트래버스 롤러(5)는 트래버스 모터(6) 및 회전·왕복 직선운동 변환수단(16)에 의해, 와이어(3)의 주행방향에 대해 횡방향, 즉, 릴(4)의 축방향으로 왕복이동 함으로써, 릴(4)과 트래버스 롤러(5)의 사이에서 와이어(3)를 목표 위치에 유지시킨다. 여기서, 와이어(3)의 목표 위치는 릴(4)의 위치에서 인접하는 와이어(3)를 간섭하게 하지 않고, 서로 스치지 않는 위치, 즉, 릴(4)의 축방향에 대해 직각방향으로 설정되어 있다.

회전·왕복 직선운동 변환수단(16)은, 실제로는 스크류 방식의 직동(直動, 선형운동) 유닛에 의해 구성되어 있다. 이 때문에, 트래버스 모터(6)는 회전·왕복 직선운동 변환수단(16)으로서 스크류 방식의 직동 유닛에 대해 회전방향의 전환, 일정한 회전속도 또는 회전속도의 변화에 의해 구동 대상인 슬라이더(17)에 소정의 왕복이동을 부여한다.

그리고, 회전·왕복 직선운동 변환수단(16)은 슬라이더 크랭크 방식의 유닛으로 구성할 수도 있다. 상기 슬라이더 크랭크 방식의 유닛으로 구성한 경우, 트래버스 모터(6)는 크랭크를 동일 회전방향으로 구동하고, 크랭크의 회전을 링크에 의해 슬라이더(17)에 소정의 직선왕복운동을 부여하게 된다.

도 1과 더불어, 도 2는 트래버스 롤러(5)의 지지 예를 나타내고 있다. 슬라이더(17)는 트래버스 롤러(5)를 지지하기 위하여, 릴(4)의 축방향에 대해 평행인 요동축(8)에 의해 요동 암(9)의 일단을 요동 자유롭게 유지하고 있고, 요동 암(9)은 타단에서 릴(4)의 축방향에 대해 바람직하게는 직각방향임과 동시에, 릴(4)과 교차하지 않는 롤러축(7)에 의해 트래버스 롤러(5)를 회전 자유롭게 지지하고 있다. 그리고, 트래버스 롤러(5)의 롤러축(7)은 요동 암(9)에 설치되어 있는 변동 합력 검출기(12)의 검출부에 직접 설치되거나, 또는 와이어(3)의 합력 발생 방향으로 변위 가능한 상태로 요동 암(9)의 타단에 설치되고, 합력 검출을 위하여 변동 합력 검출기(12)의 검출부에 접하고 있다.

그리고, 텐션 롤러(14)는 롤러축(24)에 대해 회전 자유롭게 지지되어 있다. 텐션 롤러(14)의 롤러축(24)은 프레임(20)에 설치되어 있는 기준 합력 검출기(11)의 검출부에 직접 설치되거나, 또는 와이어(3)의 합력 발생 방향으로 변위 가능한 상태로 프레임(20)에 설치되고, 합력 검출을 위하여 기준 합력 검출기(11)의 검출부에 접하고 있다.

또한, 댄서 롤러(15)는 회동 가세(付勢,부세) 수단(21)의 가세 암(22), 가세 암(22) 선단의 롤러축(23)에 의해 원호방향으로 변위 자유롭게 지지되어 있다. 회동 가세수단(21)은 댄서 롤러(15)에 원호방향의 요동 변위를 허용함으로써, 와이어(3)의 경로 길이의 변화를 흡수하면서, 항상 와이어(3)에 소정의 장력을 부여한다. 그리고, 댄서 롤러(15)는 회동 가세수단(21) 대신에 직동식 보조수단으로 구성할 수 있지만, 그 구체적인 예는, 후술되는 도 10과 함께 설명되어 있다.

도시된 예에 있어서, 트래버스 롤러(5)와 텐션 롤러(14)는 인접하고 있고, 그들의 사이에서 와이어(3)는 직선으로 권취되고, 와이어 경로의 1구간을 형성하고 있다. 텐션 롤러(14)는 상기 1구간의 일단측에 배치되고, 트래버스 롤러(5)는 동일한 1구간의 타단측에 설치되어 있다. 이 때문에, 트래버스 롤러(5)의 위치 및 텐션 롤러(14)의 위치에 있어서, 와이어(3)의 장력(T)은 동일한 값으로 되어 있다.

또한, 트래버스 롤러(5)의 위치에서의 와이어(3)의 권취 각도와 텐션 롤러(14)의 위치에서의 와이어(3)의 권취 각도는, 각각의 위치에서 합력을 검출할 때의 측정의 편의를 고려하여, 바람직하게는 동일 각도의 값, 일 예로서 직각으로 설정되어 있다.

그리고, 도 3은 본 발명의 트래버스 제어장치(10)를 나타내고 있다. 트래버스 제어장치(10)는, 상기 트래버스 장치(1)를 전제로, 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 보정하기 위하여, 기준 합력 검출기(11), 변동 합력 검출기(12) 및 속도제어기(13)를 구비하고 있다.

기준 합력 검출기(11)는 로드셀, 자기증폭 센서 등의 힘-전기신호 변환 센서에 의해 구성되어 있고, 텐션 롤러(14)의 위치에서 와이어(3)의 장력(T)을 분력(Component force)으로 하는 합력의 발생 방향으로 변위 가능한 롤러축(24)에 접하여, 텐션 롤러(14)의 위치의 합력을 와이어(3)의 기준 합력(F1)으로서 검출하고, 기준 합력(F1)에 비례한 전기적인 신호(S1)를 속도제어기(13)에 보낸다.

여기서, 기준 합력(F1)은 텐션 롤러(14)에 대한 권취 상태의 와이어(3)의 장력(T)을 분력으로 하고 있기 때문에, 와이어(3)의 장력(T)은 권취 각도 90°의 ½을 이용하여, T=F1·cos45°로 구해진다. 상기 장력(T)은 와이어(3)의 주행 중에 항상 목표 값이 되도록 장력제어되어 있기 때문에, 기준 합력(F1)도 와이어(3)의 주행 중에 항상 일정한 값으로 되어 있다.

한편, 변동 합력 검출기(12)는 상기와 마찬가지로 힘-전기신호 변환 센서에 의해 구성되어 있고, 트래버스 롤러(5)의 위치에 있어서, 합력의 발생 방향으로 변위 가능한 롤러축(7)에 접하여, 트래버스 롤러(5)에 대한 권취 상태의 와이어(3)의 합력을 와이어(3)의 실제 변동 합력(F2)으로서 검출하고, 변동 합력(F2)에 비례한 전기적인 신호(S2)를 속도제어기(13)에 보낸다.

상술한 바와 같이, 트래버스 롤러(5)의 위치에도, 와이어(3)의 장력(T)은 텐션 롤러(14)의 위치에서의 장력(T)과 동일하다. 따라서, 트래버스 롤러(5)와 릴(4)의 사이에 와이어(3)가 목표 위치, 즉 릴(4)의 축방향에 대해 직각이면, 트래버스 롤러(5)에서의 권취 각도와 텐션 롤러(14)의 위치에서의 권취 각도가 동일 각도의 값이 되기 때문에, 트래버스 롤러(5)가 횡이동(릴(4)의 축방향으로 이동)하고 있어도, 그 위치에서의 변동 합력(F2)은 기준 합력(F1)과 동일하게 되어 있다.

하지만, 트래버스 롤러(5)와 릴(4)의 사이에서 와이어(3)가 목표 위치로부터 변위되면, 트래버스 롤러(5)에 대한 와이어(3)의 권취 각도는 직각으로부터 어긋나서 예각방향 또는 둔각방향으로 변화된다. 이 때문에, 트래버스 롤러(5)의 위치에서, 장력(T)에 변화가 없음에도, 변동 합력(F2)은 예각의 권취 각도일 때에 기준 합력(F1)보다 커지고, 둔각의 권취 각도일 때에 기준 합력(F1)보다 작아지도록 변동하게 된다.

이와 같이, 트래버스 롤러(5)의 횡이동 중에, 트래버스 롤러(5)의 위치에서 와이어(3)의 권취 각도가 변동하는 것에 의하여, 변동 합력(F2)은 권취 각도의 변화량에 비례하여 변동하기 때문에, 와이어(3)의 목표 위치로부터의 변위(벗어남)를 검출하는 파라미터가 된다. 트래버스 모터(6)의 속도제어(회전수 제어)는, 상기의 점에 착안하여, 와이어(3)의 목표 위치로부터의 변위(벗어남)를, 트래버스 롤러(5)의 위치에서 와이어(3)의 권취 각도의 변화로부터 검출하고 있다.

속도제어기(13)는 신호(S1)에 기초하는 기준 합력(F1)과 신호(S2)에 기초하는 변동 합력(F2)을 비교하여, 그 차이(△F)의 변동에 기초하여 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 구하고, 구한 속도(V)에 따라 트래버스 모터(6)에 속도지령의 신호(S3)를 부여한다. 도시된 바와 같이, 구체적으로는, 속도제어기(13)에 기준 속도설정기(25)에 의해 왕복이동의 기준 속도(V1)가 설정되어 있고, 속도제어기(13)는, 차이(△F)의 ±부호에 따라 가속 또는 감속을 결정하고, 차이(△F)의 절대값에 따라 보정 속도(△V)를 구하고, 기준 속도(V1)에 보정 속도(△V)를 가산 또는 감산하여 속도지령의 신호(S3)를 발생시키고, 이 신호(S3)에 의해 트래버스 모터(6)를 구동한다.

상기한 바와 같이, 트래버스 롤러(5)의 위치에서의 와이어(3)의 권취 각도와 텐션 롤러(14)의 위치에서의 와이어(3)의 권취 각도는 동일하게 설정되어 있다. 이 때문에, 기준 합력 검출기(11)의 출력으로서의 신호(S1) 및 변동 합력 검출기(12)의 출력으로서의 신호(S2)는, 그대로 비교할 수 있는 상태가 된다. 이에 따라, 신호 처리가 용이하게 된다.

하지만, 트래버스 롤러(5)의 위치에서의 와이어(3)의 권취 각도와 텐션 롤러(14)의 위치에서의 와이어(3)의 권취 각도가 상이한 각도의 값으로 설정되어 있을 때, 기준 합력 검출기(11) 또는 변동 합력 검출기(12)의 출력에 계수를 곱하거나, 또는 신호(S1, S2)의 전달경로 중에 환산기를 개재시키는 것으로, 그들의 신호(S1, S2)를 비교 가능한 레벨로 변환하고나서 비교하게 된다. 그들의 권취 각도가 상이한 각도의 값으로 설정되어 있는 구체적인 예는, 후술의 도 7 내지 도 10에 예시되어 있다.

송출측의 트래버스 제어장치(10)는, 속도지령의 신호(S3)의 지령에 기초하여 트래버스 모터(6)를 주기적으로 회전방향을 전환시키면서 소정의 속도로 구동하고, 회전. 왕복 직선운동 변환수단(16)에 의해 슬라이더(17)를 릴(4)의 축방향으로 왕복 직선 이동시켜, 슬라이더(17)의 왕복운동을 권취 피치에 동기화시키는 것에 의해, 릴(4)과 트래버스 롤러(5)의 사이에서 와이어(3)의 위치를 릴(4)의 축방향에 대해 직각방향의 목표 위치로 유지하고 있다. 그리고, 왕복이동의 행정은, 릴(4)의 권취 몸통의 범위로 설정되어 있다.

이러한 트래버스 제어의 과정에 있어서, 송출측의 릴(4)에서 와이어(3)의 권취 피치가 크게 헝클어져, 릴(4)과 트래버스 롤러(5)의 사이에서 와이어(3)의 위치가 목표 위치로부터 벗어났을 때에, 속도제어기(13)는 와이어(3)의 목표 위치로부터의 차이를 해소하는 방향으로 왕복이동 속도(V)를 조절하는 것으로, 릴(4)과 트래버스 롤러(5)의 사이에서 와이어(3)의 위치를 목표 위치에 복귀시킨다.

도 4 내지 도 6은 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 행정으로서, 릴(4)과 트래버스 롤러(5)의 사이의 와이어(3)의 위치 변화, 그때의 신호(S1)에 기초하는 기준 합력(F1)과, 신호(S2)에 기초하는 변동 합력(F2)의 크고 작음의 비교 관계를 나타내고 있다. 도 4 내지 도 6에 있어서, 일 예로서 트래버스 롤러(5)가 텐션 롤러(14)에 접근하는 방향의 속도(V)를 ＋부호로 하고, 반대로 트래버스 롤러(5)가 텐션 롤러(14)로부터 멀어지는 방향의 속도(V)를 －부호로 설정하고 있다.

도 4와 같이, 트래버스 롤러(5)가 어느 한 방향으로 이동하는 과정에서, 와이어(3)가 목표 위치에 있으면, 트래버스 롤러(5) 및 텐션 롤러(14)의 각각의 위치에 있어서 장력(T)이 동일한 동시에, 와이어(3)의 권취 각도가 동일한 값으로 되어 있기 때문에, 기준 합력(F1)과 변동 합력(F2)은 동일하게 된다. 따라서, 기준 합력(F1)과 변동 합력(F2)의 차이(△F)는 0, 즉 F1-F2=△F=0이 된다. 와이어(3)가 목표 위치에 유지되고 있는 한, △F=0의 관계는 변하지 않는다. 이 경우, 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)에 대해, 속도보정의 제어는 불필요하다. 이 상태는 이상적인 제어 태양이다.

그 다음, 도 5와 같이, 트래버스 롤러(5)가 왕복이동 속도(＋V)의 방향으로 이동하고 있을 경우에, a와 같이, 트래버스 롤러(5)의 위치에서 와이어(3)의 권취 각도가 예각으로 되었을 때, F2＞F1 이 되기 때문에, 속도제어기(13)는 신호(S1) 및 신호(S2)를 입력하여 F1-F2=－△F의 변동에 대응하는 보정 속도(－△V)를 발생시키고, 기준 속도(＋V)로부터 보정 속도(－△V)를 감산하는 것으로, 속도지령 {(＋V)-(－△V)}=＋(V＋△V)에 대응하는 신호(S3)를 발생시키고, 이 신호(S3)에 의해 트래버스 모터(6)를 가속한다. 반대로, 도 5의 b와 같이, 트래버스 롤러(5)의 위치에서 와이어(3)의 권취 각도가 둔각으로 되었을 때, F2＜F1 이 되기 때문에, 속도제어기(13)는 F1-F2=＋△F의 변동에 대응하는 보정 속도(＋△V)를 발생시키고, 기준 속도(＋V)로부터 보정 속도(＋△V)를 감산하는 것으로, 속도지령 {(＋V)-(＋△V)}=＋(V－△V)에 대응하는 신호(S3)를 발생시키고, 이 신호(S3)에 의해 트래버스 모터(6)를 감속한다.

또한, 도 6과 같이, 트래버스 롤러(5)가 왕복이동 속도(－V)의 방향으로 이동하고 있을 경우에, a와 같이, 트래버스 롤러(5)의 위치에서 와이어(3)의 권취 각도가 예각으로 되었을 때, F2＞F1 이 되기 때문에, 속도제어기(13)는 신호(S1) 및 신호(S2)를 입력하여 F1-F2=－△F의 변동에 대응하는 보정 속도(－△V)를 발생시키고, 기준 속도(－V)로부터 보정 속도(－△V)를 감산하는 것으로, 속도지령 {(－V)-(－△V)}=－(V－△V)에 대응하는 신호(S3)를 발생시키고, 이 신호(S3)에 의해 트래버스 모터(6)를 감속한다. 반대로, 도 6의 b와 같이, 트래버스 롤러(5)의 위치에서 와이어(3)의 권취 각도가 둔각으로 되었을 때, F2＜F1 이 되기 때문에, 속도제어기(13)는 F1-F2=＋△F의 변동에 대응하는 보정 속도(＋△V)를 발생시키고, 기준 속도(－V)로부터 보정 속도(＋△V)를 감산하는 것으로, 속도지령 {(－V)-(＋△V)}=－(V＋△V)에 대응하는 신호(S3)를 발생시키고, 이 신호(S3)에 의해 트래버스 모터(6)를 가속한다.

그리고, 상기의 예와 달리, 트래버스 롤러(5)가 텐션 롤러(14)에 접근하는 방향의 속도(V)를 －부호로 하고, 반대로 트래버스 롤러(5)가 텐션 롤러(14)로부터 멀어지는 방향의 속도(V)를 ＋부호로 설정했을 때, 보정 속도(±△V)는, 기준 속도(±V)에 대해 감산이 아닌 항상 가산하게 된다.

상기한 바와 같이, 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 중에, 와이어(3)의 권취 피치의 변화 등에 의해 와이어(3)의 위치가 목표 위치로부터 벗어났을 때에, 속도제어기(13)는 기준 속도(±V)에 대해 보정 속도(±△V)를 가감하여, 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 가속 또는 감속하는 방향으로 조절하는 것으로, 와이어(3)의 위치를 목표 위치의 방향으로 복귀시키고, 와이어(3)의 위치를 목표 위치에 자동으로 추종시킨다. 그리고, 기동 초기에 와이어(3)의 위치가 목표 위치로부터 벗어나 있어도, 이상의 속도제어에 의해 와이어(3)의 위치는, 단시간에 목표 위치로 이동하고, 거기에서 안정하게 된다.

이 속도제어는 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 일정하게 하여 구동할 때 이외에도, 소정의 속도 패턴을 따라 속도(V)를 시간의 경과와 함께 점차 높여 가속 구동할 때, 및 속도(V)를 시간의 경과와 함께 점차 줄여 감속 구동할 때도 모두 적용할 수 있다.

상기한 바와 같이, 트래버스 롤러(5)의 롤러축(7)은 릴(4)의 축방향에 대해 직각방향으로 되어 있기 때문에, 트래버스 롤러(5)의 홈의 방향은 항상 릴(4) 위에서의 축방향의 와이어(3)의 변위 방향과 일치한다. 따라서, 와이어(3)가 릴(4)의 축방향으로 변위 되어도, 와이어(3)는 트래버스 롤러(5)로부터 벗어나지 않고, 그 단선도 줄어든다.

또한, 트래버스 롤러(5)의 롤러축(7)이 요동 암(9)에 의해 유지되고, 요동 암(9)이 릴(4)의 축방향에 대해 평행인 요동축(8)에 의해 왕복이동용 슬라이더(17)에 대해 요동 자유롭게 지지되어 있기 때문에, 릴(4)에서의 와이어(3)의 권취 지름이 변화되어도, 트래버스 롤러(5)의 홈의 방향이 항상 와이어(3)의 방향과 일치하기 때문에, 와이어(3)의 권취 지름의 변화를 원인으로 하는 와이어(3)의 벗어남을 확실하게 방지할 수 있다.

합력 검출 과정에서, 트래버스 롤러(5)와 텐션 롤러(14)의 사이에서, 와이어(3)의 직선 경로인 1구간에 있어서, 와이어(3)에 장력변동이 거의 없고, 기준 합력(F1)이나 변동 합력(F2)의 검출시에, 각 측정 위치에서의 장력값의 차이에 기인하는 오차가 나타나지 않기 때문에, 속도제어의 정밀도가 향상된다.

기준 합력 검출기(11)의 설치 위치는 텐션 롤러(14)의 위치에 한정되지 않고, 다른 위치로 할 수도 있다. 도 7은 댄서 롤러(15)의 위치에 기준 합력 검출기(11)를 설치하고, 댄서 롤러(15)에 텐션 롤러(14)의 기능을 겸용시켜, 댄서 롤러(15)(텐션 롤러(14))의 위치에서 기준 합력 검출기(11)에 의해 기준 합력(F1)을 검출하는 예이다. 이 때문에, 트래버스 롤러(5)와 댄서 롤러(15)(텐션 롤러(14)) 사이의 롤러는, 단순히 방향전환용 가이드 롤러(18)가 된다.

도 7의 댄서 롤러(15)의 설치 위치에 있어서, 장력(T)의 값은 와이어(3)의 굴곡이나 와이어 경로 중의 가이드 롤러(18)의 존재에 의해, 트래버스 롤러(5)의 위치에서의 장력(T)과 약간 상이할 수도 있다. 또한, 댄서 롤러(15)에 대한 와이어(3)의 권취 각도는, 예를 들면, 180°로 되어 있고, 트래버스 롤러(5)의 위치에서의 와이어(3)가 목표 위치에 있을 때의 권취 각도 90°와 상이하다. 이 때문에, 기준 합력(F1)의 크기도, 도 1에서의 기준 합력(F1)과 상이하다.

따라서, 댄서 롤러(15)의 위치에 있는 기준 합력 검출기(11)에 의해 검출된 측정값은, 그대로 신호(S1)로서 속도제어기(13)에 출력할 수 없다. 이 경우, 상술한 바와 같이, 기준 합력 검출기(11)의 측정값은, 그 값에 적당한 계수를 곱하거나, 또는 출력 신호의 전달경로 중에 환산기를 개재시키는 것으로, 변동 합력(F2)과 비교 가능한 레벨의 기준 합력(F1)에 대응하는 신호(S1)로 연산하여, 속도제어기(13)에 보내진다.

또한, 도 8은 텐션 롤러(14)에서의 와이어(3)의 권취 각도를, 트래버스 롤러(5)의 위치에서의 와이어(3)의 권취 각도 90°와 상이한 각도의 값으로 하는 예이다. 와이어(3)는 텐션 롤러(14)에, 예를 들면 180°의 권취 각도로 감아 걸려진 후, 필요에 따라 하나 또는 2 이상의 가이드 롤러(18)를 거쳐 댄서 롤러(15) 등의 소정의 위치로 안내된다.

다음으로, 도 9는 트래버스 롤러(5)의 다음에 댄서 롤러(15)를 배치하고, 댄서 롤러(15)에 텐션 롤러(14)의 기능을 겸용시켜, 댄서 롤러(15)(텐션 롤러(14))의 위치에서 기준 합력 검출기(11)에 의해 기준 합력(F1)을 검출하는 예이다. 도 9의 댄서 롤러(15)(텐션 롤러(14))는, 회동 가세수단(21)의 수평방향의 가세 암(22)에 의해 회동 자유롭게 지지되어 있고, 와이어(3)는 댄서 롤러(15)(텐션 롤러(14))에 예를 들면 180°의 권취 각도로 감아 걸려진 후, 댄서 롤러(15) 등의 소정의 위치로 안내된다. 가세 암(22)은, 수평방향을 기준 위치로 하여 어느 방향으로도 회동 하지만, 이 기준 위치는 수평방향에 한정되지 않고 수평선에 대해 경사 방향으로 설정할 수도 있다. 이 예는 도 7의 변형 예이지만, 도 7의 가이드 롤러(18)를 생략할 수 있다. 가이드 롤러(18)의 생략은, 가이드 롤러(18)의 설치 개수를 줄임으로써, 회전 부하를 낮추고 부품수를 줄이는 관점에서 바람직하다.

그리고, 도 10은 회동 가세수단(21) 대신에, 직동식 보조수단(26)에 의해 댄서 롤러(15)(텐션 롤러(14))를 변위 자유롭게 지지하는 예이다. 그리고, 직동식 보조수단(26)은 주로 전기계, 예를 들면 리니어 모터, 전동 모터와 회전 스크류·너트 등의 직선운동 변환수단의 조합, 나아가, 스프링이나 유체압력 또는 추(weight)의 중력에 의해, 필요한 방향으로 가압력을 발생시킨다.

도 7 내지 도 10의 예에 있어서, 기준 합력(F1)의 검출에 있어서, 텐션 롤러(14)에서의 와이어(3)의 권취 각도는 90°에 한정되지 않고, 적당한 각도로 설정할 수 있고, 또한, 기준 합력 검출기(11)의 설치 위치, 즉 텐션 롤러(14)의 설치 위치는 트래버스 롤러(5)를 일단으로 하여 포함하는 1구간에 한정되지 않고, 비교 가능한 레벨의 신호(S1)(기준 합력(F1))의 연산 처리를 하는 것으로, 와이어(3)의 임의의 경로에 선정할 수 있다.

이미 명확한 바와 같이, 본 발명은 주로, 송출측의 릴(4)에 권취되어 있는 와이어(3)를 와이어 소(2)로 송출하는 경우에 있어서, 릴(4)에 대한 와이어(3)의 정렬 권취가 불완전한 경우에 유효하다.

하지만, 본 발명은 권취측에서도 이용할 수 있다. 권취측에서는, 트래버스 롤러(5)가 정확하게 왕복이동되고 있으면, 와이어(3)는 권취측의 릴(4)에 정렬 권취 상태가 되지만, 어떠한 원인으로 와이어(3)가 목표 위치로부터 벗어났을 때에, 권취측의 트래버스 제어장치(10)는 트래버스 롤러(5)의 속도(V)를 조절하는 것으로, 와이어(3)를 목표 위치에 복귀시키게 된다.

그리고, 릴(4)은 수직방향의 설치가 아닌 수평방향으로 설치할 수도 있다. 릴(4)을 수평방향으로 설치한 경우, 트래버스 롤러(5)는 수평방향으로 왕복이동하게 된다.

1 트래버스 장치
2 와이어 소
3 와이어
4 릴
5 트래버스 롤러
6 트래버스 모터
7 롤러축
8 요동축
9 요동 암
10 트래버스 제어장치
11 기준 합력 검출기
12 변동 합력 검출기
13 속도제어기
14 텐션 롤러
15 댄서 롤러
16 회전·왕복 직선운동 변환수단
17 슬라이더
18 가이드 롤러
19 지지축
20 프레임
21 회전 보조수단
22 가세 암
23 롤러축
24 롤러축
25 기준 속도 설정기
26 직동식 보조수단
T 장력
F1 기준 합력
F2 변동 합력
△F 차이
S1, S2, S1 신호
V 왕복이동 속도
V1 기준 속도
△V 보정 속도

Claims

와이어 소(2)용 릴(4)의 와이어(3)를 트래버스 롤러(5) 및 텐션 롤러(14)에 감아 걸고, 트래버스 롤러(5)를 릴(4)의 축방향으로 왕복이동시키는 과정에서, 릴(4)과 트래버스 롤러(5)의 사이에서 와이어(3)의 목표 위치를 릴(4)의 축방향에 대해 직각방향으로 하는 트래버스 장치(1)에 있어서,
텐션 롤러(14)의 위치에서 와이어(3)의 기준 합력(F1)을 검출하는 것과 함께, 트래버스 롤러(5)의 위치에서 와이어(3)의 목표 위치로부터의 변위에 기초하는 변동 합력(F2)을 검출하고, 기준 합력(F1)과 변동 합력(F2)의 차이(△F)의 변동에 기초하여 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 제어하는 것을 특징으로 하는 트래버스 제어방법.
제 1항에 있어서,
트래버스 롤러(5)의 왕복이동의 기준 속도(V1)에, 기준 합력(F1)과 변동 합력(F2)의 차이(△F)의 변동에 기초하여 구한 보정 속도(△V)를 가감하여, 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 산출하는 것을 특징으로 하는 트래버스 제어방법.
와이어 소(2)용 릴(4)의 와이어(3)를 트래버스 롤러(5) 및 텐션 롤러(14)에 감아 걸고, 트래버스 롤러(5)를 릴(4)의 축방향으로 왕복이동시키는 과정에서, 릴(4)과 트래버스 롤러(5)의 사이에서 와이어(3)의 목표 위치를 릴(4)의 축방향에 대해 직각방향으로 하는 트래버스 장치(1)에 있어서,
텐션 롤러(14)의 위치에서 와이어(3)의 기준 합력(F1)을 검출하는 기준 합력 검출기(11)와, 트래버스 롤러(5)의 위치에서 와이어(3)의 목표 위치로부터의 변위에 기초하는 변동 합력(F2)을 검출하는 변동 합력 검출기(12)와, 기준 합력(F1)과 변동 합력(F2)의 차이(△F)의 변동에 기초하여 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 구하고 구한 속도(V)에 따라 트래버스 모터(6)에 속도지령을 부여하는 속도제어기(13)를 구비하는 것을 특징으로 하는 트래버스 제어장치(10).
제 3항에 있어서,
속도제어기(13)에 왕복이동의 기준 속도(V1)를 설정해 놓고, 기준 합력(F1)과 변동 합력(F2)의 차이(△F)의 변동에 기초하여 보정 속도(△V)를 구하고, 기준 속도(V1)에 보정 속도(△V)를 가감하여, 트래버스 롤러(5)의 왕복이동 속도(V)를 산출하는 것을 특징으로 하는 트래버스 제어장치(10).
제 3항 또는 제 4항에 있어서,
와이어(3)의 직선 경로를 1구간으로 하고, 상기 1구간의 일단측에 텐션 롤러(14)를 배치하고, 상기 텐션 롤러(14)의 위치에 기준 합력 검출기(11)를 설치하는 것과 함께 상기 1구간의 타단측에 트래버스 롤러(5)를 설치하고, 상기 트래버스 롤러(5)의 위치에 변동 합력 검출기(12)를 설치하는 것을 특징으로 하는 트래버스 제어장치(10).
제 5항에 있어서,
트래버스 롤러(5)의 위치에서의 와이어(3)의 권취 각도와, 텐션 롤러(14)의 위치에서의 와이어(3)의 권취 각도를 동일 각도의 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 트래버스 제어장치(10).
제 3항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
트래버스 롤러(5)의 롤러축(7)을 릴(4)의 축방향에 대해 직각방향으로 하는 것을 특징으로 하는 트래버스 제어장치(10).
제 7항에 있어서,
트래버스 롤러(5)의 롤러축(7)을 요동 암(9)에 의해 유지하고, 요동 암(9)을 릴(4)의 축방향에 대해 평행한 요동축(8)에 의해서 왕복이동용 슬라이더(17)에 대해 요동 자유롭게 지지하는 것을 특징으로 하는 트래버스 제어장치(10).