(57)【要約】【課題】  線材をリールに巻取る際に、巻取ダンサーを必要とせず、尚且つ平坦で均一な巻径でリールに巻ける線材の巻取方法およびその装置を提供する。【解決手段】  トラバース機構を用いて線材をリールに巻取る線材の巻取り方法において、前記線材が前記リールに巻取られる長さを計測した値と前記リールの回転角度を計測した値とに基づき、前記リール中央部における平均巻径ＲＣ、前記リール両端部における平均巻径ＲＥＬ、ＲＥＲを算出し、前記平均巻径ＲＥＬとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積と前記平均巻径ＲＣとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積との差ΔＳＬと、前記平均巻径ＲＥＲとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積と前記平均巻径ＲＣとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積との差ΔＳＲを算出し、前記ΔＳＬおよびΔＳＲの値に基づいてトラバースターン位置を決める線材の巻取り方法。【選択図】  図１
2014114143.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラバース機構を用いて線材をリールに巻取る線材の巻取り方法において、前記線材が前記リールに巻取られる長さを計測した値と前記リールの回転角度を計測した値とに基づき、前記リール中央部における平均巻径ＲＣ、前記リール両端部における平均巻径ＲＥＬ、ＲＥＲを算出し、前記平均巻径ＲＥＬとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積と前記平均巻径ＲＣとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積との差ΔＳＬと、前記平均巻径ＲＥＲとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積と前記平均巻径ＲＣとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積との差ΔＳＲを算出し、前記ΔＳＬおよびΔＳＲの値に基づいてトラバースターン位置を決めることを特徴とする線材の巻取り方法。
【請求項２】
線材の巻取り装置において、線材またはリールをトラバースする往復動作手段と、線材をリールに巻取る線材巻取り手段と、前記線材が前記リールに巻取られる長さを計測する測長ロールと、前記リールの回転角度を計測する計測手段と、前記リール中央部および前記リール両端部における平均巻径ＲＣ、ＲＥを算出して前記平均巻径ＲＥとリール端部の計測領域幅ＷＥの積と前記平均巻径ＲＣとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積との差ΔＳの値に基づきトラバースターン位置を決めるトラバースターン位置制御手段とを具備することを特徴とする線材の巻取り装置。
【請求項３】
前記リール端部の位置およびトラバースターンの上限位置を検出する位置検出手段を具備することを特徴とする請求項２に記載の線材の巻取り装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線材またはリールをトラバースして線材をリールに巻取る、線材の巻取り方法および巻取り装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば鋼線等の線材をリールに巻取る技術では、線材を整列して平坦に巻取るために、作業者が設定するリールフランジ部近傍におけるトラバースターン位置で線材を折り返させ、これを繰り返し行うことで、線材を巻取る装置が用いられていた。
【０００３】
このような巻取り装置を用いて線材をリールに巻取ると、リールの幅方向断面における線材の巻取形状に関して巻太りまたは巻細りという現象が生じる場合がある。ここで、巻太りとは、線材がリールフランジ近傍に多く巻取られ、リール中央部の巻径と比べて大きくなる現象のことをいう。一方、巻細りとは、線材がリールフランジ近傍に少なく巻取られ、リール中央部の巻径と比べて小さくなる現象のことをいう。
この巻太りや巻細りといったリールの幅方向での巻径の変化があると、線材をリールに巻取る際に、線材が巻径の大きいところから小さいところに向かって崩れる場合がある。これにより、線材同士の接触疵、線材とリールとの接触疵、あるいは線材が折れ曲がるといった製品の品質問題を誘発する。
また、次工程で線材をリールから巻出す際にも、線材が巻径の大きいところから小さいところに崩れる場合があり、これにより、もつれや破断、線材同士の接触疵といった製品の品質問題を誘発する。
上述した巻太りは、トラバースターン位置がリールフランジ近傍より外側であったり、トラバースターンがリールフランジ近傍で遅くなったりすると発生する虞がある。また、巻細りは、トラバースターン位置がリールフランジ近傍よりさらに内側であったり、トラバースターンがリールフランジ近傍で早くなったりすると発生する虞がある。さらに、巻太りや巻細りは、リールフランジの変形、リール固定部の摩耗によるリール把持位置のばらつき、作業者が目視によりトラバースターン位置を設定する際の設定位置のばらつき等も原因として考えられる。
【０００４】
適正な位置でトラバースターンさせるためには、作業者が巻取り途中の巻径を監視し、巻太り、巻細りを認識して、巻太りの場合は、トラバースターン位置をより内側へ移動し、巻細りの場合は、トラバースターン位置をより外側へ移動していた。
しかし、このような作業は、監視業務が必要となり、また巻太り、巻細りの量を作業者が定性的に判断するため、移動量が小さすぎたり、大きすぎたりして、うまく巻き形状が平坦にならない結果となることがあった。
【０００５】
次工程の巻出しにおける線材のもつれや破断、線材同士の接触疵の発生を抑制することを目的として、線材をリールに巻取る際に、巻太り量、巻細り量を自動で検知して、トラバースターン位置を制御して巻径を平坦にする種々の提案がされている。
例えば、特許文献１には、基準となる位置からの巻取ダンサーの上下方向の変化を計測することで、リール両端部の巻太り量、巻細り量を把握し、それに応じてトラバースターン位置を移動することにより、巻径を平坦にすることが提案されている。この提案は、既存の巻取ダンサーを使用している線材巻取装置に制御システムを加えることで巻径が平坦にできるという点で優れたものである。
また、特許文献２には、リール１回転中の巻取軸と速度検出ロールのクロックパルス比を計測し、リール中央部とリール両端部におけるクロックパルス比の最大値と最小値の比較により、巻太り量、巻細り量を把握し、それに応じてトラバースターン位置を移動することにより、巻径を平坦にすることが提案されている。この提案は、巻取ダンサーの設置を必要とせず、省スペース化できるという点で優れたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−３４１９３２号公報
【特許文献２】特許２９１３４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１に開示される線材の巻取り装置は、巻径を把握するために、巻取りダンサーが必須となり、巻取り装置の長手方向で設置スペースを長くする必要がある。また、巻取ダンサーを具備しない既存の巻取り装置に巻取りダンサーを適用するためには、あらたに巻取りダンサーとそれに伴う制御システムを追加する必要があり、コスト面でも問題がある。
一方、本発明者の検討によると、特許文献２に開示されるオートトラバース装置のように、リール中央部と両端部におけるクロックパルス比の最大値および最小値を比較すると、リール端部近傍の幅方向において、リール中央部の平均巻径に対する過不足量を正確に把握することができない場合があり、適正なトラバースターン位置の決定が困難になることを知見した。また、リール中央部の平均巻径の過不足量の正確な把握が困難になると、均一な巻径に達するまでのトラバースターン回数が増える問題があることを知見した。
本発明の目的は、巻取ダンサーを必要とせず、尚且つ平坦で均一な巻径でリールに巻ける線材の巻取方法およびその装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、リールに巻取られる線材の長さを計測した値とリールの回転角度を計測し、リール中央部の平均巻径に対するリール両端部近傍における平均巻径の過不足量を、リールの幅方向の断面における面積で算出し、それを基に適正なトラバースターン位置を決定することで、平坦で均一な巻径で巻取ることができることを見出し、本発明に到達した。
【０００９】
すなわち本発明は、トラバース機構を用いて線材をリールに巻取る線材の巻取り方法において、前記線材が前記リールに巻取られる長さを計測した値と前記リールの回転角度を計測した値とに基づき、前記リール中央部における平均巻径ＲＣ、前記リール両端部における平均巻径ＲＥＬ、ＲＥＲを算出し、前記平均巻径ＲＥＬとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積と前記平均巻径ＲＣとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積との差ΔＳＬと、前記平均巻径ＲＥＲとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積と前記平均巻径ＲＣとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積との差ΔＳＲを算出し、前記ΔＳＬおよびΔＳＲの値に基づいてトラバースターン位置を決める線材の巻取り方法の発明である。
【００１０】
また、本発明は、線材をリールに巻取る線材の巻取り装置において、線材またはリールをトラバースする往復動作手段と、線材をリールに巻取る線材巻取り手段と、前記線材が前記リールに巻取られる長さを計測する測長ロールと、前記リールの回転角度を計測する計測手段と、前記リール中央部および前記リール両端部における平均巻径ＲＣ、ＲＥを算出して前記平均巻径ＲＥとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積と前記平均巻径ＲＣとリール端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積との差ΔＳの値に基づきトラバースターン位置を決めるトラバースターン位置制御手段とを具備する線材の巻取り装置の発明である。
【００１１】
本発明の線材の巻取り装置は、リール端部の位置およびトラバースターンの上限位置を検出する位置検出手段を具備することが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、巻取ダンサーの設置を必要とせず、尚且つ平坦で均一な巻径で線材を巻取ることができ、線材のもつれや破断、線材同士の接触疵の抑制が可能となり、線材の製造にとって有用な技術となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】線材の巻形状の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の線材の巻取り装置の一例を示す模式図である。
【図３】位置検出手段の適用例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の特徴は、リールに巻取られる線材の長さとリールの回転角度の計測値に基づいて、リール中央部に対するリール両端部近傍における平均巻径の過不足量を、リールの幅方向の断面における面積として算出し、それを基に適正なトラバースターン位置を決定する算出方法を採用したことにある。これにより、本発明は、巻径を把握するために、巻取りダンサーを必要とせず、巻取りダンサーの設置に伴う制御システムを追加する必要もなくコスト面でも有利である。
図１は、本発明の線材の巻取方法を模式的に表した図である。図１に示すように、本発明の線材の巻取り方法では、線材がリール１に巻取られる長さとリール１の回転角度とを計測し、リール１中央部における平均巻径ＲＣ、リール１左端の平均巻径ＲＥＬおよびリール１右端の平均巻径ＲＥＲをそれぞれ算出する。
【００１５】
次に、算出したリール１左端の平均巻径ＲＥＬとリール１端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積と、リール１中央部の平均巻径ＲＣとリール１端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積との差ΔＳＬを算出する。また、リール１右端でも同様にして、算出したリール１右端の平均巻径ＲＥＲとリール１端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積と、リール１中央部の平均巻径ＲＣとリール１端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積との差ΔＳＲを算出する。
具体的には、図１に示すリール１中央部ｋ１からｋ２の領域（Ｃ）、トラバースターン位置Ｘ１からの平均巻径計測領域幅ＷＥの領域（Ｌ）、トラバースターン位置Ｘ２からの平均巻径計測領域幅ＷＥの領域（Ｒ）で、１回のトラバースにおいてそれぞれリール１に巻取られた長さＬＣ、ＬＥＬ、ＬＥＲとリール１の回転角度θＣ、θＥＬ、θＥＲ［°］とを計測する。ここで、１回のトラバースとは、リールの左端または右端における一のトラバースターンからその次のトラバースターンまでの間のトラバースをいう。そして、Ｒ＝（Ｌ／（θ／３６０））／２πの算出を行い、それぞれ平均巻径ＲＣ、ＲＥＬ、ＲＥＲを算出する。これを基にΔＳＬ＝ＲＥＬ・ＷＥ−ＲＣ・ＷＥ、ΔＳＲ＝ＲＥＲ・ＷＥ−ＲＣ・ＷＥの算出を行い、リール１両端部で巻太り・巻細といったリール１中央部の平均巻径に対する過不足量を面積ΔＳＬ、ΔＳＲで算出する。このΔＳＬおよびΔＳＲの算出は、１回のトラバースごとに行い、ΔＳＬ、ΔＳＲの値に基づき、線材を適正なトラバースターン位置を決める。
尚、本発明でいう、リール中央部ｋ１からｋ２の領域（Ｃ）および平均巻径計測領域幅ＷＥ（Ｌ）（Ｒ）は、巻取りに用いるリールの幅Ｗにより適宜選択できる。リール１中央部ｋ１からｋ２の領域（Ｃ）は、リール幅Ｗに対しＷ／４〜Ｗ／３が好ましい。また、平均巻径計測領域幅ＷＥ（Ｌ）（Ｒ）はリール幅Ｗに対しＷ／２０〜Ｗ／１０が好ましい。
【００１６】
図１に示すように、例えばΔＳＬが正の値を示した場合は、線材がリール１の左端に多く巻取られ、巻太りが発生する。このとき、本発明では、トラバースターン位置をリール１左端のフランジ部よりも内側に移動させることにより、線材を平坦で均一な巻径でリール１に巻取ることができる。
一方、図１に示すように、例えばΔＳＲが負の値を示した場合は、線材がリール１の右端に少なく巻取られ、巻細りが発生する。このとき、本発明では、トラバースターン位置をリール１右端のフランジ部に近接した位置へ移動させることにより、線材を平坦で均一な巻径でリール１に巻取ることができる。
本発明の巻取り方法は、上記の動作を繰り返し行うことで、平坦で均一な巻径で線材を巻取ることができ、線材のもつれや破断、線材同士の接触疵の抑制が可能となる。
本発明では、上記のΔＳＬおよびΔＳＲを算出することで、リール１端部において、リール１中央部の平均巻径に対する過不足量を正確に把握することができ、適正なトラバースターン位置をその都度正確に決定できるので、平坦で均一な巻径に達するまでのトラバースターン回数を減少させることができ、線材のもつれや破断、線材同士の接触疵の抑制が可能となる。
【００１７】
本発明におけるトラバースターン位置Ｘ‘は、例えば以下のようにして決めることができる。上記で算出したΔＳＬ、ΔＳＲの値に基づき、線材の直径をｄ、トラバースターン回数をＮ、トラバースピッチをｐ、リールに巻かれる線材の充填率をｊとしたときに、トラバースターン位置は、下記の式（１）の算出を行なうことで、決定することができる。尚、本発明でいう充填率ｊは、リール中央部の平均巻径に対する過不足量を面積で算出したΔＳＬおよびΔＳＲに占める線材の面積率で表され、０．５０〜１．００の範囲で適宜調整できる。
Ｘ´＝（ΔＳ／（πｄ２／４）・Ｎ）・ｐ・ｊ            （１）
また、本発明の線材の巻取り方法では、上記トラバースターン回数Ｎを１回に設定しても適正なトラバースターン位置を正確に決定できるので、平坦で均一な巻径に達するまでのトラバースターン回数を減少させることができ、線材のもつれや破断、線材同士の接触疵の抑制が可能となる。
【００１８】
図２は、本発明の巻取り装置の一例を模式的に表した図である。本発明の線材の巻取り装置は、線材をトラバースしてリール１に巻取る。線材をリール１に巻取る際には、線材巻取り手段のモータ２によりリール１を回転させ、線材をトラバースする往復動作手段のトラバースモータ３により線材をトラバースさせながら線材を巻取る。ここで、図２では線材をトラバースするように図示しているが、リール１をトラバースしてもよい。
本発明の巻取り装置は、線材がリール１に巻取られる長さを計測する測長ロール６に併設されたロータリーエンコーダ７と、リール１の回転角度を計測する回転角度計測手段のロータリーエンコーダ４を備えている。そして、線材がリール１に巻取られる長さと、リール１の回転角度の計測結果に基づき、リール１中央部およびリール１両端部における平均巻径ＲＣ、ＲＥを算出して、平均巻径ＲＥとリール１端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積と平均巻径ＲＣとリール１端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積との差ΔＳの値に基づき適正なトラバースターン位置を決めるトラバースターン位置制御手段を具備する。
【００１９】
本発明の線材の巻取り装置で具備するトラバースターン位置制御手段は、例えば、測長ロール６に併設されたロータリーエンコーダ７から信号Ａ、モータ２に併設されたロータリーエンコーダ４から信号Ｂ、およびトラバース位置検出用のロータリーエンコーダ５から信号Ｃをそれぞれ受信する制御部９で構成することができる。そして、この信号Ａ、Ｂ、Ｃに基づき、制御部９でリール１中央部およびリール１両端部における平均巻径ＲＣ、ＲＥを算出し、平均巻径ＲＥとリール１端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積と平均巻径ＲＣとリール１端部の平均巻径計測領域幅ＷＥの積との差ΔＳを算出する。このΔＳの値に基づき、適正なトラバースターン位置を決定し、制御部９から信号Ｅをモータ２へ、信号Ｆをトラバースモータ３へそれぞれ送信し、線材を適正なトラバースターン位置へ移動させる。
本発明の線材の巻取り装置は、上記のΔＳを算出することで、リール１端部において、リール１中央部の平均巻径に対する過不足量を正確に把握することができ、適正なトラバースターン位置をその都度正確に決定できるので、平坦で均一な巻径に達するまでのトラバースターン回数を減少させることができ、線材のもつれや破断、線材同士の接触疵の抑制が可能となる。
【００２０】
本発明の線材の巻取り装置は、図２および図３に示すように、位置検出手段８を具備することが好ましい。位置検出手段８は、測長ロール６のロール溝中心（パスライン）と同一線上に配置させることにより、線材が実際にトラバースターンする位置を認識することができる。また、位置検出手段８を具備することにより、リール１の幅方向におけるリールフランジの頂点位置Ｌ、Ｒと、トラバースターン位置の上限を検知することができる。
また、巻取りに用いるリール１は、図３に示すように、経年変化や巻取り途中に、リール１のフランジ部が外側へ変形する場合がある。本発明の線材の巻取り装置は、位置検出センサ８を具備することにより、個々のリール形状に応じた、巻取り初期および巻取り途中における適正なトラバースターン位置Ｘ０１、Ｘ０２を決定することができ、平坦で均一な巻径でリール１に巻取ることが可能になる。
【実施例】
【００２１】
本発明の効果を確認するため、図２に示す線材の巻取り装置を用いて、本発明の実施例として、線材をリールに巻取りした場合について、線材の巻形状を確認した。また、比較例として、本発明のトラバースターン位置制御手段を用いずに線材をリールに巻取りした場合について、線材の巻形状を確認した。リール１には、鋼製で、図３に示すリールフランジボトムの幅Ｗが４１０ｍｍ、胴径が３２０ｍｍのもの用いた。また、線材には、ＪＩＳ  Ｇ  ４４０３で規定されるＳＫＨ５９相当材で、直径が１．８ｍｍのものを２０３６０ｍ（４３０ｋｇ）用いた。
計測領域としては、図１に示すリール中央部ｋ１からｋ２の領域（Ｃ）を１００ｍｍとし、平均巻径計測領域幅ＷＥ（Ｌ）（Ｒ）をそれぞれ３５ｍｍとした。また、トラバースピッチｐを３．６ｍｍ、トラバースターン回数Ｎを１回、リールに巻かれる線材の充填率ｊを０．７５とし、段落００１７に記載の式（１）によりトラバースターン位置Ｘ´を決定して線材の巻取りを行なった。
【００２２】
上記の条件により、線材をリールに巻取ったあとの線材の巻形状をΔＳＬおよびΔＳＲとして測定した。その結果を表１に示す。
本発明のトラバースターン位置制御手段を用いずに線材をリールに巻取りした比較例では、リール右端部で８０ｍｍ２の巻太り、リール左端部で７０ｍｍ２の巻細りの発生が確認された。
一方、本発明の線材の巻取り装置を用いて線材をリールに巻取ると、リール左端部で４ｍｍ２の巻太り、リール右端部で３ｍｍ２の巻細りに抑制でき、比較例に対しで平坦で均一な巻径で巻き取ることができた。そして、巻取り時の線材同士あるいは線材とリールとの接触疵、線材の折れ曲がり、次工程でのもつれや破断、線材同士の接触疵の発生は確認されず、本発明の有効性が確認できた。
【００２３】
【表１】
2014114143.tif 000003
【符号の説明】
【００２４】
１  リール
２  モータ
３  トラバースモータ
４  ロータリーエンコーダ
５  ロータリーエンコーダ
６  測長ロール
７  ロータリーエンコーダ
８  位置検出手段
９  制御部
【図１】
2014114143.tif 000004
【図２】
2014114143.tif 000005
【図３】
2014114143.tif 000006