(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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テンション装置。
【請求項２】
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テンション装置。
【請求項３】
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請求項１または２に記載のテンション装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−１２８４３３号公報
【特許文献２】特開平１１−２２２３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【発明の効果】
【００１０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示すアーム角度検出部２２が検出角度の一例を示す説明図である。
【図３】図１に示す制御部２３の構成を示すブロック図である。
【図４】図１に示す制御部２３の動作を示すフローチャートである。
【図５】図３に示す巻取り長さ・線速推定器２３５における線速推定及び巻取り長さ推定を行う原理を示す説明図である。
【図６】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７】図３に示す巻取り長さ・線速推定器２３５の動作を示すフローチャートである。
【図８】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９】図３に示す巻取り長さ・線速推定器２３５の動作を示すフローチャートである。
【図１０】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、本発明による推定器を用いて推定した線速の比較結果を示す図である。
【図１１】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、本発明による推定器を用いて推定した送出長さの比較結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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）。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
【数１】
0005426323.tif 000002
ここで、（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）は、テンションアーム回転軸を原点としたときのガイドプーリ２０、２１の中心の座標、ｒｐは、テンションプーリ１２の半径（ただし、巻線が巻かれている円弧として）、ｒｔは、テンションアーム１４の長さ（ただし、回転軸から先端プーリ中心まで）、θは、ｔ＝ｔ時のテンションアーム１４の角度、ωｍは、テンションプーリ１２の回転速度である。ただし、座標（ｘ，ｙ）は図５において水平右方向をｘ方向、鉛直上方向をｙ方向とする。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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）。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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）。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
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。
【符号の説明】
【００５０】
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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