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上取り式払出し装置の伸線素材払出し制御方法
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- 【要約】
【目的】 固定キャリアにコイル状に収納された伸線素材が固定キャリアに巻き付いて払出し不能になったり、弛んで縺れたりするのを防止し、スムーズに固定キャリアから払出すことを目的とする。
【構成】 固定キャリア２の上方に駆動モータ５で回転駆動される回転アーム12と、この回転アーム12に配設された誘導ローラ13とを備えた誘導装置15を設置し、前記固定キャリア２から伸線素材３を解きほどく方向に前後誘導装置15に備えた駆動モータ５により回転される回転アーム12の回転数を伸線機の伸線スピードに基づいて同調制御し、かつ前記駆動モータ５の負荷電流値の変化に応じて回転アーム12の回転数を微調整しながら当該誘導装置15に備えた誘導ローラ13を介して上部ローラ10を経由させ、伸線機に供給して伸線する。
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- 【特許請求の範囲】
【請求項１】 テーブル上の固定キャリアにコイル状に収納された伸線素材を前記固定キャリアから上方に払出し、上部ローラを経由した後、伸線機に供給して伸線するに際し、前記固定キャリアの上方に駆動モータで回転駆動されて斜め下方に延びる回転アームと、この回転アームに配設された誘導ローラとを備えた誘導装置を設置し、前記固定キャリアから伸線素材を解きほどく方向に前記誘導装置に備えた駆動モータにより回転される回転アームの回転数を伸線機の伸線スピードに基づいて同調制御し、かつ前記駆動モータの負荷電流値の変化に応じて回転アームの回転数を微調整しながら当該誘導装置に備えた誘導ローラを介して上部ローラを経由させ、伸線機に供給して伸線することを特徴とする上取り払出し装置の伸線素材払出し制御方法。
- 【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、上取り払出し装置の固定キャリアにコイル状に収納された伸線素材を上方に払出し、上部ローラを経由し、伸線機に供給して伸線するラインに適用される上取り式払出し装置の伸線素材払出し制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、上取り式払出し装置から伸線素材を払出し、伸縮機に供給して伸線作業を行うことが行われている。上取り式払出し装置には、図４に示すようにテーブル１上に固定したキャリア２と呼ばれる容器にコイル状の伸線素材３を収納し、固定したキャリア２から伸線素材３を上取りにより払出し、上部ローラ10を経由して伸線機（図示せず）に供給して伸線するものがある。
【０００３】また、図５に示すように回転テーブル23上のキャリア２に伸線素材３を収納し、駆動モータ24により回転テーブル23を回転させキャリア２から伸線素材３を上方に解きほぐしながら上方に払出し、上部ローラ10を経由させるものが知られている。前記いずれの上取り式払出し装置を用いる場合にも、キャリア２から払出された伸線素材３の速度が大きくなると伸線素材３がキャリア２に巻きついて供給をスムーズに行うことができなくなり、伸線作業に支障が生じることがある。このため、伸線素材の払出し速度は、最大として実際的には 200ｍ／分程度であり、高速化払出しには限界があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述のように従来の上取り式払出し装置を用いて伸線素材３を供給すると、伸線素材３の性質（引張り強さ、線径など）、伸線条件（速度など）により、伸線素材３がキャリア２に巻き付き払出し不能となって伸線作業に支障が発生するという問題点があった。このような伸線素材３がキャリア２に巻き付くのは伸線素材３がキャリア２から払出される時に、たとえばコイルバネを上下に引張ったときのようにコイル状の伸線素材３の払出し量が必要払出し量より少ないとコイルの縮径により絞られるために巻き付くのである。
【０００５】本発明は、前記従来技術の問題点を解消し、上取り式払出し装置のキャリアに伸線素材が巻き付いて払出し不能となるのを防止し、常にスムーズにキャリアからコイル状の伸線素材を払出すことができる上取り式払出し装置の伸線素材の払出し制御方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記目的を達成するために、図１に示すようにテーブル１上に固定したキャリア２に収納したコイル状の伸線素材３の上方に位置させて支柱４の上端部から水平に張り出す支持フレーム４Ａに上部ローラ10を設けると共に誘導装置15を配置して固定キャリア２に伸線素材３が巻き付くのを防止することを試みた。
【０００７】誘導装置15は、支柱４の上端部から水平に延びた支持フレーム４Ａの先端部に配置した軸受14に鉛直に支持されたアーム回転軸12Ａから斜め下方に向けて延びる回転アーム12と、この回転アーム12に配設された誘導ローラ13とを備えている。そして支柱４の途中に設けた支持台４Ｂ上に駆動モータ５およびウォーム減速機６が設置してあり、駆動モータ５とウォーム減速機６とは連結軸11により連結してある。またウォーム減速機６に設けた駆動側タイミングプーリ７はアーム回転軸12Ａに固定した従動側タイミングプーリ８とタイミングベルト９により連結されていて回転アーム駆動系を形成している。
【０００８】固定キャリア２にコイル状に収納された伸線素材３を上取りにより払出した後、駆動モータ５を駆動し、前記回転アーム駆動系を介して伸線素材３を解きほどく方向に回転アーム12を回転させながら誘導ローラ13を介して上部ローラ10に導くことによって固定キャリア２に伸線素材３が巻き付くのを防止することを試みた。
【０００９】この場合、回転アーム12の回転によって固定キャリア２に伸線素材３が巻き付く力とは逆方向の力を付与するようにしても、回転アーム12の回転速度が過少のときには巻き付きを助長し、逆に回転速度が過大のときには伸線素材３の弛みが生じて伸線素材３の縺れを助長することが判明した。本発明は固定キャリア２の上方に設置した誘導装置15により伸線素材３を誘導する試験を重ねた結果により達成されたものであり、その要旨とするところは下記の通りである。
【００１０】本発明は、テーブル１上の固定キャリア２にコイル状に収納された伸線素材３を、前記固定キャリア２から上方に払出し、上部ローラ10を経由した後、伸線機（図示せず）に供給して伸線するに際し、前記固定キャリア２の上方に駆動モータ５で回転駆動されて斜め下方に延びる回転アーム12と、この回転アーム12に配設された誘導ローラ13とを備えた誘導装置15を設置し、前記固定キャリア２から伸線素材３を解きほどく方向に前記誘導装置15に備えた駆動モータ５により回転される回転アーム12の回転数を伸線機の伸線スピードに基づいて同調制御し、かつ前記駆動モータ５の負荷電流値の変化に応じて回転アーム12の回転数を微調整しながら当該誘導装置15に備えた誘導ローラ13を介して上部ローラ10を経由させ、伸線機に供給して伸線することを特徴とする上取り払出し装置の伸線素材払出し制御方法である。
【００１１】
【作用】固定キャリア２から伸線素材３を解きほどく方向に回転される回転アーム12の回転数を伸線機の伸線スピードに基づいて同調制御し、かつ駆動モータ５の負荷電流値の変化に応じて回転アーム12の回転を微調整しながら誘導ローラ13を介して上部ローラ10に導くので伸縮素材３が固定キャリア２に巻き付いたり、弛んで縺れを助長するなどのトラブルを発生することなく安定した状態で伸線機に供給することができる。
【００１２】
【実施例】本発明で使用する上取り式払出し装置は前記図１に基づいて説明したものを使用するが、その制御系統図を図２に示す。コイル状になった伸線材３を固定キャリア２に収納したのち、テーブル１上にセットする。テーブル１上にセットした固定キャリア２の伸線素材３を回転アーム12に配設してある誘導ローラ13を介して上部ローラ10を経由したのち伸線材に導き伸線素材３の伸線を行う。
【００１３】誘導装置15が備えた回転アーム12は支柱４の途中に設けられた支持台４Ｂ上に設置した駆動モータ５から連結軸11、ウォーム減速機６、駆動側タイミングプーリ７、タイミングベルト９および従動側タイミングプーリ８により動力が伝達され回転アーム12自身が回転する。回転アーム12の駆動制御方法は、図２に示すように伸線機自身に設けた速度計16で測定した速度信号を電流電圧変換器17で介して変換したのち駆動制御演算装置19に入力される。また誘導装置15等の設備制約条件および伸線機で伸線される伸線製品径、伸線素材径等の操業制約条件が入力端末装置18に入力され、入力端末装置18から設備制約条件および操業制約条件の各信号が駆動制御演算装置19に入力される。さらに回転アーム12を回転する駆動モータ５に設けた負荷電流計20で計測した負荷電流値を電流電圧変換器21で変換して駆動制御装置19に入力する。
【００１４】駆動制御演算装置19はそれぞれ入力された伸線機速度、設備制約条件および操業制約条件に基づいて回転アーム12を所定の回転数で回転させるための駆動モータ５の必要回転数を決定する。そして駆動制御装置19では、決定した駆動モータ回転数とするためたとえば周波数、電圧値を演算し、その周波数および電圧値を回転アーム駆動モータ５にアウトプットして必要な回転数に制御する。
【００１５】回転アーム12を所定の回転数に決定するには以下の式を用いて計算することができる。まず操業時の制約条件は以下の通りとする。伸線により製品化される単位時間内の処理量をＦ1 とし、そのために必要な伸線素材払出し量をＦ2 とすると（単位は全てメートルとする）マスフローは次のようになる。
【００１６】
Ｆ1 ＝製品径（直径）2 ×（π／４）×伸線機伸線速度Ｆ2 ＝伸線素材径（直径）2 ×（π／４）×払出し速度となりＦ1 ＝Ｆ2 が理論上なりたつ。ここで便宜上、製品径（直径）をＤ2 、素材径（直径）をＤ1 、伸線機伸線速度をＶ2 、払出し速度をＶ1 とすると、Ｖ1 ＝（Ｄ2 2 ／Ｄ1 2 ）×Ｖ2となる。
【００１７】さらに回転アーム12の回転直径をＤとし回転アーム12の必要回転数をＮとすると、回転速度Ｖ1 ＝πＤＮが求められ、したがって回転アーム12の回転数は、Ｎ＝（Ｄ2 ／Ｄ1 ）2 ×（１／πＤ）×Ｖ2で決定される。また、回転アーム12を回転させる駆動モータ５と、回転アーム12と一体で回転する従動側タイミングプーリ８間の減速比より回転アーム駆動モータ５自身の必要回転数も求めることができる。
【００１８】回転アーム12の理論上の必要回転数は前述で求めることができるが、操業上において制約条件として入力する伸線材の製品径あるいは、伸線素材径は常に一定ではなく微妙に変化している。このため駆動制御演算装置19では回転アーム12の理論上の回転数Ｎを常に一定でなく変化させ、常に同調を保つように制御する必要がある。このために回転アーム12を回転させる駆動モータ５自身の駆動負荷電流を負荷電流計20を用いて測定し、これを回転アーム12の回転数制御の微調整に用いて制御するのである。
【００１９】実機の回転アーム12を回転する駆動モータ５は交流式モータを用いているが、駆動モータ５の負荷変動が数パーセントある。この負荷変動は前述した単位時間当りの製品化処理量Ｆ1 とその時の払出し量Ｆ2 の関係から発生することが判った。たとえばＦ1 ＞Ｆ2 のときは、キャリア２に収納されたコイル状の伸線素材３は締られる方向になりそれをほどくために必要な動力がアップする。またＦ1＜Ｆ2 の場合は伸線素材３はゆるみすぎるため必要動力が低下する。このようにＦ1 、Ｆ2 のバランスがくずれると伸線素材３がキャリア２に巻き付く現象が発生するため変動幅を必要動力の約５％以内になるよう回転アーム12を回転する駆動モータ５を制御するのが好ましい。
【００２０】すなわち本発明では図１に示すように回転アーム12はコイル状に形成された伸線素材３を解きほどく方向に回転し、図４に示すように固定された条件で伸線素材を払出すときに発生する捩じり力とは逆方向の捩じり力を与えて、この捩じり力を±０にするため伸線速度と伸線素材の払出し速度との同調化を図るものである。
【００２１】本発明によれば、図２の制御系統図に示すように設備制約条件操業時の諸条件を入力することで基本となる回転アーム回転数を求め、さらに回転アーム12を駆動するモータ５の電流負荷変動より捩じり力がどちらの方向、すなわち伸線素材３がキャリア２に巻き付く方向（負荷電流計20の負荷電流が上昇）か、伸線材３が弛む方向（負荷電流計20の負荷電流が下降）かを判断し、それに応じて回転数の微調整を行う。
【００２２】本発明により払出し制御を行った場合には、キャリア２に巻かれたコイル状の伸線素材３は、キャリア２に巻き付くことなく、また弛むこともなく払出すことができ、キャリア２への巻き付きあるいは弛みに起因する縺れによる操業トラブルは大幅に減少することができる。連続伸線機を用いた伸線ラインに本発明を適用した場合と、図４に示す従来装置を適用した場合の伸線素材のもつれ回数と度数との関係を図３に比較して示す。図３に示すように本発明により伸線素材を払出す場合には従来に比較して大幅にもつれ回数を低減することができる。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、固定キャリアに収納されたコイル状の伸縮素材を払出す際に伸線素材が固定キャリアに巻き付いて払出し不能となったり、伸線素材の弛みに起因する縺れを生じることなく誘導装置の回転アームに配設された誘導ロールを介してスムーズに誘導することができる。このためトラブル処理の負荷を解消することができると共に伸線処理の生産性向上が達成できる。
- 【公開番号】特開平７−１０４０
【公開日】平成７年（１９９５）１月６日
【発明の名称】上取り式払出し装置の伸線素材払出し制御方法
- 【出願番号】特願平５−１４８０１９
【出願日】平成５年（１９９３）６月１８日
【出願人】
【識別番号】０００００１２５８
【氏名又は名称】川崎製鉄株式会社
- 【代理人】
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 英一
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