(57)【要約】【課題】リボンを巻き付けるための新規な方法および対応の装置を提供する。【解決手段】本発明は、第１の繰り出しスプール（１１）から第２の巻き取りスプール（１３）へリボン（１２）を巻き付けるための方法であって、両スプール（１１、１３）は、それぞれ駆動部（１６、１７）によって、所定のリボン引っ張り応力および／または所定の目標リボン速度に応じて、目標回転数および／または目標回転モーメントで駆動され、それぞれの目標回転数および／またはそれぞれの目標回転モーメントが、両スプール（１１、１３）の巻き付け円周の幾何平均（ＵＭＧ）に応じて求められる、方法に関する。本発明によると、両スプール（１１、１３）の巻き付け円周の幾何平均（ＵＭＧ）は、巻き付けている間連続的に求められる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の繰り出しスプール（１１）から第２の巻き取りスプール（１２）へリボン（１２）を巻き付けるための方法であって、前記両スプール（１１、１３）は、駆動部（１６、１７）によって、所定のリボン引っ張り応力および／または所定の目標リボン速度に応じて、目標回転数および／または目標回転モーメントで駆動され、それぞれの目標回転数および／またはそれぞれの目標回転モーメントが、前記両スプール（１１、１３）の巻き付け円周の幾何平均（ＵＭＧ）に応じて求められる、方法において、
前記両スプール（１１、１３）の巻き付け円周の幾何平均（ＵＭＧ）は、巻き付けている間連続的に求められることを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記両スプール（１１、１３）の巻き付け円周の幾何平均（ＵＭＧ）を求めるために、巻き取りスプール（１３）のスタート時の半径（ｒ１３，ＳＴＡＲＴ）が設定および／または測定され、さらに、前記両スプール（１１、１３）の実際の回転数（Ｎ１１、Ｎ１３）が測定され、これらの値から、前記両スプール（１１、１３）の巻き付け円周の幾何平均（ＵＭＧ）を、以下の式
【数１】
2006327199.tif 000014
によって算出することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記両スプール（１１、１３）の巻き付け円周の幾何平均（ＵＭＧ）を求めるために、繰り出しスプール（１１）のスタート時の半径（ｒ１１，ＳＴＡＲＴ）が設定および／または測定され、さらに、前記両スプール（１１、１３）の実際の回転数（Ｎ１１、Ｎ１３）が測定され、これらの値から、前記両スプール（１１、１３）の巻き付け円周の幾何平均（ＵＭＧ）を、以下の式
【数２】
2006327199.tif 000015
によって算出することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記巻き取りスプール（１３）のスタート時の半径（ｒ１３，ＳＴＡＲＴ）が設定されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記繰り出しスプール（１１）のスタート時の半径（ｒ１１，ＳＴＡＲＴ）が設定されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記巻き取りスプール（１３）のスタート時の半径（ｒ１３，ＳＴＡＲＴ）を測定するために、リボン速度（νＢＡＮＤ）が測定され、スタート時の半径（ｒ１３，ＳＴＡＲＴ）は、以下の式
【数３】
2006327199.tif 000016
によって算出されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
リボン速度（νＢＡＮＤ）を測定するために、リボンガイドロール（２３）の回転数（Ｎ２３）が測定され、リボン速度（νＢＡＮＤ）は、前記リボンガイドロール（２３）の半径（ｒ２３）を設定した状態で、以下の式
【数４】
2006327199.tif 000017
によって算出されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記巻き取りスプール（１３）のスタート時の半径（ｒ１３，ＳＴＡＲＴ）を測定するために、巻き付けをスタートしてから巻き付けられたリボンの長さ（ＬＢＡＮＤ）を測定し、スタート時の半径（ｒ１３，ＳＴＡＲＴ）は、以下の式
【数５】
2006327199.tif 000018
によって算出されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
巻き付けをスタートしてから巻き付けられたリボンの長さ（ＬＢＡＮＤ）を測定するために、リボンガイドロール（２３）の回転数（Ｎ２３）が測定され、巻き付けられたリボンの長さ（ＬＢＡＮＤ）は、前記リボンガイドロール（２３）の半径（ｒ２３）を設定した状態で、以下の式
【数６】
2006327199.tif 000019
によって算出されることを特徴とする、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記スプール（１１、１３）の目標回転数（ＮＳＯＬＬ）は、所定の目標リボン速度（νＢＡＮＤ，ＳＯＬＬ）から、以下の式
【数７】
2006327199.tif 000020
を用いて算出されることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記スプール（１１、１３）の目標回転モーメント（ＭＳＯＬＬ）は、所定のリボン引っ張り応力（ＦＢＡＮＤ，ＳＯＬＬ）から、以下の式
【数８】
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を用いて算出されることを特徴とする、請求項１ないし９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
前記両スプール（１１、１３）の回転数比の変化速度は、以下の式
【数９】
2006327199.tif 000022
によって求められることを特徴とする、請求１ないし１０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
第１の繰り出しスプール（１１）から第２の巻き取りスプール（１３）へリボン（１２）を巻き付けるための装置であって、請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の方法を実施するための制御または調整装置（２０）を特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１のおいて書き部分に記載のリボンを巻き付けるための方法に関する。さらに、本発明は、請求項１２のおいて書き部分に記載のリボンを巻き付けるための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
リボンを巻き付ける際には、リボン速度およびリボンの応力を所定の値になるよう調整または制御するという課題がしばしば生じる。しかし、対応する駆動部の目標回転数または目標回転モーメントは、巻き付け工程の間に、またはリボンを新しく巻き付ける間に、スプールの直径が変化することに起因して変化するため、設定することができない。
【０００３】
特許文献１は、第１の繰り出しスプールから第２の巻き取りスプールへリボンを巻き付けるための方法であって、両スプールはそれぞれ、駆動部を介して所定のリボン引っ張り応力および所定の目標リボン速度に応じて、目標回転数および／または目標回転モーメントで駆動される、方法を開示している。特許文献１によると、両スプールそれぞれの、目標回転数および目標回転モーメントを、両スプールの巻き付け円周（Wicklungsumfang）の数理幾何平均（mathematisch-geometrisches Mittel）に応じて求める。この場合、巻き付け円周の幾何平均が一定であることが前提である。特許文献１によると、巻き付け円周の幾何平均を求めるために、両スプールの実際の半径をいったん（einmalig）測定して、そこから巻き付け円周の幾何平均を算出する、ということが提案される。この提案には、両スプールの実際の半径を測定しなくてはならない、という欠点がある。代替的に、特許文献１は、巻き付けをスタートする際に、一方のスプールの既知のスタート時の半径とスタート時に測定された両スプールの回転数比とに基づいて巻き付け円周の幾何平均を求めること、を提案している。この場合、測定を短いタイムスパンで行わなくてはならないので、結果が不正確になるおそれがある。両バリエーションには、巻き付け円周の幾何平均が一定であることが前提であり、よって、巻き付けている間またはリボンを交換する際に生じ得る、厚さおよび長さというリボンパラメータの変化を考慮することができない、という欠点がある。
【特許文献１】独国特許発明第４４２７７８０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような背景のもと、本発明の課題は、リボンを巻き付けるための新規な方法および対応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】
【０００５】
上記課題は、請求項１に記載のリボンを巻き付けるための方法によって解決される。本発明によると、両スプールの巻き付け円周（Wicklungsumfang）の幾何平均が、巻き付けている間連続的に求められる。
【０００６】
本発明による装置は、請求項１２に定義されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の好適な構成は、従属請求項および以下の記載から明らかとなる。本発明の実施例を、図面に基づいて詳細に説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。
【０００８】
以下、図１を参照して本発明を詳細に説明する。
【０００９】
図１は、第１のスプール１１に巻き取られたリボン１２を第２のスプール１３に巻き付けるための装置１０を示す。第１のスプール１１は繰り出しスプールとも呼ばれ、第２のスプール１３は巻き取りスプールとも呼ばれる。両スプール１１および１２は、通常、シャフト１４または１５を介して、両スプールを駆動するためのモータ１６および１７に接続されている。モータ１６または１７の回転数、よってスプール１１または１３の回転数を、センサ１８または１９によって検出することができる。センサ１８、１９は、エンコーダとして構成することができる。エンコーダの替わりに、別のセンサ、たとえばタコメータ、電磁式回転検出器、または渦電流式回転検出器を使用することもできる。図１によると、センサ１８を用いて第１の繰り出しスプール１１の回転数Ｎ１１を測定することができ、また、センサ１９を用いて第２の巻き取りスプール１３の回転数Ｎ１３を測定することができる。
【００１０】
第１の繰り出しスプール１１は、複数の半径、すなわち、いわゆる空状態の半径（Leerradius）ｒ１１、いわゆるスタート時の半径ｒ１１，ＳＴＡＲＴ、および実際の半径Ｒ１１によって特徴付けられる。同様に、第２の巻き取りスプール１３は、複数の半径、すなわち、いわゆる空の半径ｒ１３、スタート時の半径ｒ１３，ＳＴＡＲＴ、および実際の半径Ｒ１３によって特徴付けられる。スタート時の半径ｒ１１，ＳＴＡＲＴおよびｒ１３，ＳＴＡＲＴは、巻き付けのスタート時のスプール１１、１３の半径である。実際の半径Ｒ１１およびＲ１３は、スプール１１、１３の、巻き動作の間に変化する半径のことである。リボンの全長が一方のスプール１１または１３に巻き取られている場合、そのスプールが半径ｒ１１、ＶＯＬＬまたはｒ１３、ＶＯＬＬとなる一方、他方のスプール１３または１１は、空の半径ｒ１３またはｒ１１となる。
【００１１】
ここで、上記の実施形態は別として、本発明では、当然、スプールの回転数を非接触的に検出する（abtasten）ことができる、ということを指摘しておく。この場合、モータおよびスプールは、適切な速度比によって相関させられ（Korrelierung）、その際、回転数センサをたとえばスプールに設けることもできる。
【００１２】
リボン１２が一方向にのみ巻き付けられる場合、繰り出す側のシャフト１４または１５のモータ１６または１７は、ブレーキとして使用することもできる。
【００１３】
本発明によれば、図１に図示された装置１０によって、第１の繰り出しスプール１１に巻き付けられているリボン１２は、第２の巻き取りスプール１３に巻き付けられることになる。その際、制御または調整装置２０は、両スプール１１および１３の測定された回転数Ｎ１１およびＮ１３に応じて、かつ、所定の目標リボン速度νＢＡＮＤ，ＳＯＬＬおよび／または所定のリボン引っ張り応力ＦＢＡＮＤ，ＳＯＬＬに応じて、目標回転数および／または目標回転モーメントが、スプール１１、１３の駆動部１６、１７用の操作変数（Stellgroesse）２１、２２として生成される。
【００１４】
この場合、本発明によると、目標回転数および／または目標回転モーメントの生成は、両スプール１１および１３の巻き付け円周の数理幾何平均ＵＭＧに応じて行われる。その際、本発明によると、巻き付け円周の幾何平均ＵＭＧは、巻き付けている間連続的に求められる、または算出される。巻き付け円周の数理幾何平均ＵＭＧは、以下の式によって求められる。
【００１５】
【数１０】
2006327199.tif 000003
【００１６】
両スプール１１、１３の巻き付け円周の幾何平均ＵＭＧを連続的に求めるためには、両スプール１１、１３の回転数Ｎ１１、Ｎ１３を測定するのに加えて、巻き取りスプール１３のスタート時の半径ｒ１３，ＳＴＡＲＴまたは繰り出しスプール１１のスタート時の半径ｒ１１，ＳＴＡＲＴを知り、かつ／または測定することが必要である。これらの値から、両スプール１１、１３の巻き付け円周の幾何平均ＵＭＧを、以下の式を用いて算出することができる。式中、Ｕ１１およびＵ１３は、巻き付けのスタートまたは開始以降の時点ｔ０における駆動部１６、１７の計算された回転の回数（Umdrehungen）であり、ｘｗａは、繰り出しスプール１１に対する巻き取りスプール１３の回転数比である。
【００１７】
【数１１】
2006327199.tif 000004
【００１８】
スタート時の半径ｒ１１，ＳＴＡＲＴおよびｒ１３，ＳＴＡＲＴは、以下の式のように互いに換算することができる（実際の半径は、適宜式を変形することによってその都度計算することができる）。
【００１９】
【数１２】
2006327199.tif 000005
【００２０】
上述したように、両スプール１１、１３の巻き付け円周の幾何平均ＵＭＧを算出するために、巻き取りスプール１３のスタート時の半径ｒ１３，ＳＴＡＲＴまたは繰り出しスプール１１のスタート時の半径ｒ１１，ＳＴＡＲＴが必要である。巻き取りスプール１３のこのスタート時の半径ｒ１３，ＳＴＡＲＴまたは繰り出しスプール１１のこのスタート時の半径ｒ１１，ＳＴＡＲＴは、設定するか、または巻き付けている間に測定することによって求めることができる。
【００２１】
巻き取りスプール１３のスタート時の半径ｒ１３，ＳＴＡＲＴを求める、または計算する際に、リボンの測定速度νＢＡＮＤが用いられる。このリボン速度νＢＡＮＤは、実施形態では、センサ２４を用いてリボンガイドロール２３において測定される。もちろん、リボンの走行速度の他の測定方法、たとえば非接触的にまたは光学的に行う測定方法も考えられ得る。センサ２４は、制御または調整装置２０に、リボンガイドロール２３の回転数Ｎ２３を提供する。この回転数Ｎ２３から、リボンガイドロール２３の半径ｒ２３を設定した状態で、巻き付けられるリボン１２のリボン速度νＢＡＮＤを、よって巻き取りスプール１３のスタート時の半径ｒ１３，ＳＴＡＲＴを、以下の式を用いて算出することができる。
【００２２】
【数１３】
2006327199.tif 000006
【００２３】
代替的に、巻き取りスプールのスタート時の半径ｒ１３，ＳＴＡＲＴを、巻き付けのスタート以降の時点ｔ０における巻き付けられたリボンの長さＬＢＡＮＤに基づいて測定することができる。この場合、巻き付けをスタートしてから巻き付けられたリボンの長さＬＢＡＮＤは、リボンの走行速度νＢＡＮＤの積分から計算することができる。この代替形態によると、巻き取りスプール１３のスタート時の半径ｒ１３，ＳＴＡＲＴは、以下の両式を用いて計算される。
【００２４】
【数１４】
2006327199.tif 000007
【００２５】
続いて、上述した方法およびやり方で連続的に求められたスプール１１、１３の巻き付け円周の幾何平均ＵＭＧを用いて、駆動部１６、１７の目標回転数ＮＳＯＬＬおよび／または目標回転モーメントＭＳＯＬＬを、以下の両式を用いて求めることができる。その場合、制御または調整装置２０によって求められた目標回転数および目標回転モーメントが、制御信号２１または２２として駆動部１６、１７に送信される。
【００２６】
【数１５】
2006327199.tif 000008
【００２７】
本発明によると、さらなる値を算出することができる。たとえば、以下の式を用いて、繰り出しスプール１１の半径ｒ１１，ＶＯＬＬを計算することができる。ここで、スプール１１は、全リボン１２がスプール１１に完全に巻き取られると、半径ｒ１１，ＶＯＬＬとなる。
【００２８】
【数１６】
2006327199.tif 000009
【００２９】
さらに、巻きの全断面積を、スプール１１、１３両方の巻き断面積Ａ１１、Ａ１３から、以下の式を用いて算出することができる。
【００３０】
【数１７】
2006327199.tif 000010
【００３１】
さらに、本発明によると、巻き付けられるリボン１２のリボンの厚さＤは、以下の式を用いて求めることができる。
【００３２】
【数１８】
2006327199.tif 000011
【００３３】
この場合、リボン幅によっては、上記式を用いて算出された厚さＤが個々の巻き層間に閉じ込められた空気を含んでいる場合がある、ということを考慮しなくてはならない。実際のリボンの公称厚さが既知であるかまたは測定可能である場合、本発明の方法を用いて、閉じ込められた空気の厚さ、または巻き付け工程によるこの厚さの変化を決定することができる。
【００３４】
同様に、本発明による方法を用いて、リボンの全長ＬＢＡＮＤ，ＧＥＳＡＭＴを、以下の式に基づいて算出することができる。
【００３５】
【数１９】
2006327199.tif 000012
【００３６】
この場合、両スプール１１および１３間のリボン１２の巻き取られていない行路の長さ（freie Weglaenge）を、上記の式を用いて求められた値に合計することができる。
【００３７】
さらに、両スプール１１および１３の回転数比の変化速度を、以下のように求めることができる。
【００３８】
【数２０】
2006327199.tif 000013
【００３９】
まず、本発明による、２つのスプール間でリボンを巻き付けるための方法によって、両スプールの駆動部の目標回転数および目標回転モーメントを求めるのに必要な数理幾何平均ＵＭＧを連続的に求めることが提案される。これによって、巻き付けている間に、またはリボンを交換する際に生じ得る、リボンの長さおよび厚さに関する可変パラメータを考慮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明による方法を詳細に示すための、リボンを巻き付けるための装置の図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０  装置
１１  スプール
１２  リボン
１３  スプール
１４  シャフト
１５  シャフト
１６  駆動部
１７  駆動部
１８  センサ
１９  センサ
２０  制御または調整装置
２１  制御信号
２２  制御信号
２３  リボンガイドロール
２４  センサ
【図１】
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