(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
段差部を有するスリーブを巻取りリールに装着し、巻取りリールを回転駆動して金属帯をスリーブに巻取る金属帯の巻取り方法において、
巻取りリールを起動してスリーブを予め定める周速度Ｖｒで回転し、
回転中のスリーブの段差部から予め定める巻取り開始位置までの周方向距離Ｒｔを回転方向に沿って求め、
金属帯を予め定める走行速度Ｖｄで搬送し、
走行中の金属帯の先端部から前記巻取り開始位置までの走行方向距離Ｌｔを前記周方向距離Ｒｔと同時に求め、
前記求めた周方向距離Ｒｔと走行方向距離Ｌｔとの比（Ｒｔ／Ｌｔ）が前記スリーブの周速度Ｖｒと前記金属帯の走行速度Ｖｄとの比（Ｖｒ／Ｖｄ）に等しくなるように巻取りリールの回転速度を制御することを特徴とする金属帯の巻取り方法。
【請求項２】
巻取りリールは、巻取り開始前に待機位置で停止しており、
スリーブの段差部の待機位置から前記巻取り開始位置までの回転方向に沿う周方向距離Ｒ１を求め、
スリーブの段差部が前記求めた周方向距離Ｒ１だけ回転する間に金属帯の先端部が走行する距離Ｌ１を前記周速度Ｖｒおよび走行速度Ｖｄに基づいて求め、
走行中の金属帯の先端部から前記巻取り開始位置までの走行方向距離Ｌｔが前記求めた走行距離Ｌ１になるときに巻取りリールを起動することを特徴とする請求項１記載の金属帯の巻取り方法。
【請求項３】
巻取りリールの近傍には、金属帯の巻取り時に予め定める押圧力でスリーブに押圧され、スリーブの外周面と部分的に接触して金属帯の先端部をスリーブの外周面に沿って案内するベルトラッパがスリーブに対して近接離反可能に設けられており、
前記予め定める巻取り開始位置は、スリーブとベルトラッパとの接触開始位置であって、
前記周速度Ｖｒは前記走行速度Ｖｄよりも高速度に設定されており、
巻取り開始後、金属帯の先端部が巻取り開始位置よりも走行方向前方のスリーブとベルトラッパとの間で、かつスリーブの段差部よりも前方に先行して存在しているときには、ベルトラッパのスリーブに対する押圧力を低減して金属帯の先端部とスリーブの段差部とを合致させることを特徴とする請求項１または２記載の金属帯の巻取り方法。
【請求項４】
金属帯をコイル状に巻取る巻取りリールと、
巻取りリールを回転駆動するリール駆動手段と、
巻取りリールの回転速度を検出する回転速度検出器と、
段差部を有し、巻取りリールに着脱可能に装着されるスリーブと、
固定位置に設けられ、回転中のスリーブの段差部を検出する段差部検出器と、
巻取りリールの近傍に設けられ、金属帯の巻取り時にはスリーブに予め定める押圧力で押圧され、スリーブの外周面と部分的に接触して金属帯の先端部をスリーブの外周面に沿って案内するベルトラッパと、
ベルトラッパをスリーブに対して近接離反変位駆動し、ベルトラッパのスリーブに対する押圧力を切換え可能なベルトラッパ駆動手段と、
金属帯の走行速度を検出する走行速度検出器と、
巻取りリールの走行方向上流側の固定位置に設けられ、金属帯の先端部を検出する先端検出器と、
回転速度検出器、段差部検出器、走行速度検出器および先端検出器の出力に応答し、走行中の金属帯の先端部が回転中のスリーブの段差部に合致するようにリール駆動手段およびベルトラッパ駆動手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする金属帯の巻取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、段差部を有するスリーブを巻取りリールに装着し、金属帯の先端部とスリーブの段差部とを合致させて金属帯を巻取る金属帯の巻取り方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、金属帯を巻取りリールでコイル状に巻取るとき、巻き始めの数巻には板厚段差によってリールマークと呼ばれる押し疵が発生することが知られている。このリールマークは、製品の歩留り低下をもたらすので、防止対策の確立が望まれており、それに関するいくつかの先行技術が開示されている。
【０００３】
特開平２−２６３５１５号公報には、外周に段差部を形成した段付きスリーブを巻取りリールに装着し、巻取りリールを回転して段差部を所定の位置に設定し、鋼帯の先端部を段差部に合わせて巻取る鋼帯の巻取り方法が提案されている。この先行技術によれば、巻き始めの板厚段差が解消されるので、リールマークの発生を防止することができる。この先行技術には、鋼帯の巻取り時に巻取りリールの回転速度を零とするか、あるいは著しく低速にする必要があるので、巻取り作業時間が長くなり生産性が低下するという問題がある。
【０００４】
特許第２５５８０３０号公報には、巻取り開始から張力確立時までの巻取りリールの回転角度を巻取りリールおよび鋼帯間の滑りと巻取りリールの巻取り速度に達するまでの加速時間とを考慮して求め、前記求めた回転速度に対応する回転位置に段付きスリーブの段差部を停止させておき、走行する鋼帯の先端部が一定の位置に到達したとき、巻取りリールを起動し、鋼帯の先端部と段付きスリーブの段差部とを合致させる鋼帯の巻取り方法が提案されている。この先行技術には、張力確立までの回転角度が鋼帯の板厚、板幅、塗油等の諸条件によってばらつくので、正確な位置合わせが困難であるという問題がある。
【０００５】
特開平９−７６０１４号公報には、進行中の鋼帯先端位置および移動速度と、回転中の巻取りリールの段差部の位置とを検出し、鋼帯の移動速度と巻取りリールの回転速度とを同期させ、鋼帯の先端位置と回転中の段差部との位置とがずれた場合に、巻取りリールの回転速度を制御して鋼帯の先端位置と回転中の段差部の位置とを合致させる鋼帯の巻取り方法が提案されている。さらにこの先行技術では、巻取りリールに鋼帯が巻付いた後にも、数巻にわたって制御を継続することによって位置合わせの精度の向上を図っている。この先行技術には、鋼帯と巻取りリールとの速度が巻き始めの数巻間同一であり、鋼帯に張力が付与されない状態で巻取りが行われるので、巻ずれによる疵およびしわが発生しやすいという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、走行中の金属帯の先端部を回転中のスリーブの段差部に精度良く合致させることが可能であり、リールマークの発生を防止することができる金属帯の巻取り方法および装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、段差部を有するスリーブを巻取りリールに装着し、巻取りリールを回転駆動して金属帯をスリーブに巻取る金属帯の巻取り方法において、
巻取りリールを起動してスリーブを予め定める周速度Ｖｒで回転し、
回転中のスリーブの段差部から予め定める巻取り開始位置までの周方向距離Ｒｔを回転方向に沿って求め、
金属帯を予め定める走行速度Ｖｄで搬送し、
走行中の金属帯の先端部から前記巻取り開始位置までの走行方向距離Ｌｔを前記周方向距離Ｒｔと同時に求め、
前記求めた周方向距離Ｒｔと走行方向距離Ｌｔとの比（Ｒｔ／Ｌｔ）が前記スリーブの周速度Ｖｒと前記金属帯の走行速度Ｖｄとの比（Ｖｒ／Ｖｄ）に等しくなるように巻取りリールの回転速度を制御することを特徴とする金属帯の巻取り方法である。
【０００８】
本発明に従えば、前記距離の比（Ｒｔ／Ｌｔ）が前記速度の比（Ｖｒ／Ｖｄ）に等しくなるように巻取りリールの回転速度が制御されるので、回転中のスリーブの段差部が巻取り開始位置に到達するまでの所要時間（Ｒｔ／Ｖｒ）と、走行中の金属帯の先端部が巻取り開始位置に到達するまでの所要時間（Ｌｔ／Ｖｄ）とが等しくなる。したがって、走行中の金属帯の先端部を回転中のスリーブの段差部に精度良く合致させることが可能であり、リールマークの発生を防止することができる。
【０００９】
また本発明は、巻取りリールは、巻取り開始前に待機位置で停止しており、
スリーブの段差部の待機位置から前記巻取り開始位置までの回転方向に沿う周方向距離Ｒ１を求め、
スリーブの段差部が前記求めた周方向距離Ｒ１だけ回転する間に金属帯の先端部が走行する距離Ｌ１を前記周速度Ｖｒおよび走行速度Ｖｄに基づいて求め、
走行中の金属帯の先端部から前記巻取り開始位置までの走行方向距離Ｌｔが前記求めた走行距離Ｌ１になるときに巻取りリールを起動することを特徴とする。
【００１０】
本発明に従えば、スリーブの段差部が待機位置から巻取り開始位置まで回転する間に金属帯の先端部が走行する距離Ｌ１が求められ、走行中の金属帯の先端部が巻取り開始位置から走行方向上流側に前記求めた走行距離Ｌ１だけ離れた位置に到達したときに巻取りリールが起動されるので、走行中の金属帯の先端部と回転中のスリーブの段差部との位置合わせ精度を向上することができる。
【００１１】
また本発明は、巻取りリールの近傍には、金属帯の巻取り時に予め定める押圧力でスリーブに押圧され、スリーブの外周面と部分的に接触して金属帯の先端部をスリーブの外周面に沿って案内するベルトラッパがスリーブに対して近接離反可能に設けられており、
前記予め定める巻取り開始位置は、スリーブとベルトラッパとの接触開始位置であって、
前記周速度Ｖｒは前記走行速度Ｖｄよりも高速度に設定されており、
巻取り開始後、金属帯の先端部が巻取り開始位置よりも走行方向前方のスリーブとベルトラッパとの間で、かつスリーブの段差部よりも前方に先行して存在しているときには、ベルトラッパのスリーブに対する押圧力を低減して金属帯の先端部とスリーブの段差部とを合致させることを特徴とする。
【００１２】
本発明に従えば、スリーブの周速度Ｖｒは金属帯の走行速度Ｖｄよりも高速度に設定されており、巻取り開始後、金属帯の先端部がスリーブとベルトラッパとの間で、かつスリーブの段差部よりも前方に先行して存在しているときにはベルトラッパのスリーブに対する押圧力が低減されるので、スリーブを金属帯に対して前方に滑らすことが可能となり、巻取り開始後においても金属帯の先端部とスリーブの段差部とを合致させることができる。
【００１３】
また本発明は、金属帯をコイル状に巻取る巻取りリールと、
巻取りリールを回転駆動するリール駆動手段と、
巻取りリールの回転速度を検出する回転速度検出器と、
段差部を有し、巻取りリールに着脱可能に装着されるスリーブと、
固定位置に設けられ、回転中のスリーブの段差部を検出する段差部検出器と、
巻取りリールの近傍に設けられ、金属帯の巻取り時にはスリーブに予め定める押圧力で押圧され、スリーブの外周面と部分的に接触して金属帯の先端部をスリーブの外周面に沿って案内するベルトラッパと、
ベルトラッパをスリーブに対して近接離反変位駆動し、ベルトラッパのスリーブに対する押圧力を切換え可能なベルトラッパ駆動手段と、
金属帯の走行速度を検出する走行速度検出器と、
巻取りリールの走行方向上流側の固定位置に設けられ、金属帯の先端部を検出する先端検出器と、
回転速度検出器、段差部検出器、走行速度検出器および先端検出器の出力に応答し、走行中の金属帯の先端部が回転中のスリーブの段差部に合致するようにリール駆動手段およびベルトラッパ駆動手段を制御する制御手段とを含むことを特徴とする金属帯の巻取り装置である。
【００１４】
本発明に従えば、回転中のスリーブの段差部を段差部検出器によって検出し、段差部の段差部検出器からの周方向移動距離を回転速度検出器によって求めることができるので、回転中におけるスリーブの段差部の位置を検出することが可能となる。また走行中の金属帯の先端部を先端検出器によって検出し、金属帯の先端部の先端検出器からの走行方向移動距離を走行速度検出器によって求めることができるので、走行中における金属帯の先端部の位置を検出することが可能となる。これによって、簡単な構成で確実に金属帯の先端部とスリーブの段差部との位置合わせ精度を向上することが可能となり、リールマークの発生を防止することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である巻取り装置１の構成を簡略化して示す系統図である。図１には、巻取り装置１の電気的構成を示すブロック図も合わせて示されている。巻取り装置１は、走行する金属帯３をコイル状に巻取る装置であり、巻取りリール４を備える。巻取りリール４には、ゴム製のスリーブ５が装着されており、スリーブ５には段差部６が形成されている。段差部６は、スリーブ５の外周面に形成され、金属帯３の巻き始めの板厚段差を吸収する。スリーブ５の上方の固定位置には、スリーブ５の段差部６を回転中に検出する段差部検出器７が設けられている。スリーブ５および段差部検出器７の構成についてはさらに後述する。
【００１６】
巻取りリール４には、巻取りリール４を回転駆動するためにリール駆動手段９が設けられている。リール駆動手段９は駆動電動機１０と第１電力調整器１１とを備える。第１電力調整器１１は、電力素子であるサイリスタなどによって実現され、制御信号に応答して駆動電動機１０への印加電圧を調整する。駆動電動機１０には、回転速度検出器１３が取付けられている。回転速度検出器１３は、たとえばパルス発生器によって実現され、巻取りリール４の回転速度および段差部６の周方向移動距離を検出する。巻取りリール４の近傍には、ベルトラッパ１４が設けられている。ベルトラッパ１４は、ゴム製のベルト１６を有する。
【００１７】
ベルトラッパ１４の近傍には、ベルト１６をスリーブ５に対して押付けるためにベルト押付け手段１７が設けられている。ベルト押付け手段１７は、複動油圧シリンダ１８と油圧調整手段１９とを備える。複動油圧シリンダ１８は、ベルトラッパ１４に連結され、ベルト１６をスリーブ５に対して押付ける。油圧調整手段１９は、複動油圧シリンダ１８に高圧力の作動油と低圧力の作動油とを切換え可能に供給し、ベルトラッパ１４のスリーブ５に対する押圧力を２段階に切換える。複動油圧シリンダ１８および油圧調整手段１９の構成についてはさらに後述する。
【００１８】
金属帯３は、走行方向２１に沿って走行する。巻取りリール４の走行方向２１の上流側には、デフレクタロール２３、剪断機２４およびブライドルロール２５が下流側から上流側に向けてこの順序で配設されている。
【００１９】
デフレクタロール２３の近傍には、金属帯３の先端部を検出する先端検出器２７が設けられている。先端検出器２７は、光源２８と光電管２９とを有する。剪断機２４で剪断された金属帯３の先端部が先端検出器２７に到達すると、光源２８から光電管２９に向う光が遮断されるので、金属帯３の先端部を検出することができる。
【００２０】
ブライドルロール２５には、ブライドルロール２５を回転駆動するために電動機３３が設けられており、電動機３３には第２電力調整器３４が接続されている。第２電力調整器３４は、第１電力調整器１１と同様にサイリスタなどによって実現され、制御信号に応答して電動機３３への印加電圧を調整する。電動機３３には走行速度検出器３５が取付けられている。走行速度検出器３５は、たとえばパルス発生器によって実現され、金属帯３の走行速度および移動距離を検出する。
【００２１】
ブライドルロール２５を通過した金属帯３は先行材と後行材との接合部を剪断機２４によって剪断される。先行材は、スリーブ５を介して巻取りリール４に巻取られ、後行材は剪断位置で停止して待機する。巻取りリール４に巻取られた先行材はコイル状の状態で巻取りリール４から抜出され、巻取りリール４は停止状態で後行材の巻取りに備えて待機する。このときスリーブ５の段差部６は段差部検出器７よりも巻取りリール４の回転方向下流側の任意の位置に存在する。先行材の抜出し完了後、後行材は走行を開始し、ベルトラッパ１４はスリーブ５に押圧される。後行材の先端部は、ベルトラッパ１４とスリーブ５との接触開始位置に噛み込まれ、後行材の巻取りが開始される。この噛み込み位置を以後、巻取り開始位置と呼ぶ。
【００２２】
図２は、図１に示すスリーブ５および段差部検出器７の構成を簡略化して示す斜視図であり、図３は図２の巻取りリール４の遊端部側から見た側面図である。スリーブ５は、ほぼ円筒状の形状を有し、巻取りリール４の軸線４ａと同軸に巻取りリール４に装着されている。スリーブ５の外周面には、軸線４ａと平行な方向に延びる段差部６がスリーブ５の長手方向全長にわたって形成されている。巻取りリール４の基端部付近には、段差部検出器７が設けられている。
【００２３】
段差部検出器７は、たとえば反射形光電管３７と反射テープ３８とから成る。反射テープ３８は、スリーブ５の段差部６における駆動電動機１０側の端部付近に反射形光電管３７に対向して貼付けられている。反射形光電管３７から光を放射しながら巻取りリール４を回転すると、放射光の経路上に反射テープ３８が到達したとき、放射光が反射し、反射形光電管３７が反射光を受光する。これによって、段差部検出器７は、回転中のスリーブ５の段差部６を検出することができる。
【００２４】
図４は、図１に示す複動油圧シリンダ１８および油圧調整手段１９の構成を簡略化して示す系統図である。複動油圧シリンダ１８は、ピストン４１とピストンロッド４３とを備え、ピストン４１によって仕切られる第１および第２油圧室４４，４５を有する。ピストンロッド４３にはベルトラッパ１４が連結されている。
【００２５】
油圧調整手段１９は、油圧ポンプ４７と、第１方向切換弁４８と、第１および第２減圧弁４９，５０と、第２方向切換弁５１とを備える。第１減圧弁４９は、油圧ポンプ４７からの作動油の圧力を予め定める第１圧力Ｐ１に減圧し、第２減圧弁５０は作動油の圧力を第１圧力Ｐ１よりも低圧力の予め定める第２圧力Ｐ２に減圧する。第１方向切換弁４８は、３ポート２位置切換弁であり、油圧ポンプ４７と第１減圧弁４９とを連通される第１位置５３と、油圧ポンプ４７と第２減圧弁５０とを連通させる第２位置５４とを有する。第２方向切換弁５１は４ポート３位置切換弁であり、第３〜第５位置５５〜５７を有する。第１および第２方向切換弁４８，５１の位置切換えはソレノイドによって行われる。
【００２６】
第２方向切換弁５１を第３位置５５に設定して、第１方向切換弁４８を第１位置５３に設定すると、図４に示すように油圧ポンプ４７からの作動油は第１減圧弁４９、第１逆止弁５９、第２方向切換弁５１の第３位置５５を経由して複動油圧シリンダ１８の第１油圧室４４に第１圧力Ｐ１の圧力で流入し、ベルトラッパ１４をスリーブ５に対して第１圧力Ｐ１に対応する押圧力で押圧する。第２油圧室４５の作動油は、第２方向切替弁５１の第３位置５５を経由してタンク５８に流入する。
【００２７】
第２方向切換弁５１を第３位置５５に保持したまま、第１方向切換弁４８を第２位置５４に切換えると、油圧ポンプ４７からの作動油は第２減圧弁５０、第２逆止弁６０、第２方向切換弁５１の第３位置５５を経由して第１油圧室４４に第２圧力Ｐ２の圧力で流入し、ベルトラッパ１４をスリーブ５に対して第１圧力Ｐ１よりも低圧の第２圧力Ｐ２に対応する押圧力で押圧する。
【００２８】
第２方向切換弁５１を第４位置５６に切換えると、第１方向切換弁４８の位置にかかわらず、複動油圧シリンダ１８に対する作動油の給排が停止されるので、ピストン４１の位置が固定される。第２方向切換弁５１を第５位置５７に切換えると、作動油は複動油圧シリンダ１８の第２油圧室４５に流入し、ベルトラッパ１４はスリーブ５から離間する。
【００２９】
このように、第１方向切換弁４８の位置切換え操作によって、ベルトラッパ１４のスリーブ５に対する押圧力を高圧および低圧の２段階に切換えることができる。
【００３０】
再び図１を参照して、巻取り装置１はさらに制御手段６３を備える。制御手段６３は、たとえばプログラマブルコントローラによって実現され、金属帯の巻取りを制御する。すなわち、制御手段６３は、回転速度検出器１３、段差部検出器７、先端検出器２７および走行速度検出器３５の出力に応答し、巻取りリール４の回転速度制御および金属帯３の走行速度制御を行うとともに、後述のように走行する金属帯３の先端部が回転するスリーブ５の段差部６に合致するように第１電力調整器１１、第２電力調整器３４および油圧調整手段１９を介して駆動電動機１０、電動機３３および複動油圧シリンダ１８を駆動制御する。
【００３１】
図５は、図１に示す制御手段６３の動作を説明するための第１のフローチャートであり、図６は制御手段６３の後続の動作を説明するための第２のフローチャートである。図５および図６を参照して、巻取り装置１における金属帯３の巻取り方法について説明する。
【００３２】
ステップａ１では、スリーブ５の段差部６の待機位置が検出される。この処理は、先行材の巻取り完了後、完了時に段差部検出器７で段差部６を検出してから巻取りリール４が任意の位置に停止するまでの回転速度検出器１３の発生パルス数ＮＴＲを制御手段６３でカウントすることによって行われる。すなわち、巻取りリール４を１回転するときの発生パルス数が既知であるので、発生パルス数ＮＴＲに基づいて段差部６の段差部検出器７を基準にした周方向位置を一義的に定めることができる。ステップａ２では、段差部６の待機位置から前記巻取り開始位置までの周方向距離Ｒ１が算出され、ステップａ３では、段差部６が待機位置から周方向距離Ｒ１だけ回転する間に金属帯３が走行する距離Ｌ１が算出される。周方向距離Ｒ１および走行距離Ｌ１の算出は次のようにして行われる。
【００３３】
図７は、段差部検出器７、巻取り開始位置Ｍ１および段差部６の待機位置Ｔ１の周方向の位置を示す図である。図７を参照して前記周方向距離Ｒ１の算出式を導出する。段差部６は、段差部検出器７と巻取りリール４の軸線４ａとを結ぶ直線上で検出される。したがってこの直線の周方向位置を段差部６の検出位置Ｋ１とすれば、巻取り開始位置Ｍ１は検出位置Ｋ１よりも角度θ１だけ回転方向下流側に存在し、段差部６の待機位置Ｔ１は検出位置Ｋ１よりも角度θ２だけ回転方向下流側に存在する。検出位置Ｋ１と巻取り開始位置Ｍ１とは巻取り装置１の固有の位置であるので、検出位置Ｋ１と巻取り開始位置Ｍ１との成す角度θ１は固有の角度となる。これによって、段差部６が検出位置Ｋ１から１周し、さらに角度θ１だけ角変位して巻取り開始位置Ｍ１に到達するまでの回転速度検出器１３の発生パルス数をＮＯとし、１パルス当りのスリーブ５の周方向距離を表すパルス／距離換算係数をαとすれば、段差部６が検出位置Ｋ１から角度θ２だけ角変位して待機位置Ｔ１に到達するまでの回転速度検出器１３の発生パルス数が前述のようにＮＴＲであるので、段差部６の待機位置Ｔ１から巻取り開始位置Ｍ１までの回転方向に沿う周方向距離Ｒ１は式１によって表される。
Ｒ１＝（ＮＯ−ＮＴＲ）×α                              …（１）
【００３４】
式１中のパルス数ＮＯおよび換算係数αは定数であるので、ステップａ１で求めた発生パルス数ＮＴＲを式１に代入すれば前記周方向距離Ｒ１を容易に算出することができる。
【００３５】
図８は、段差部６が待機位置Ｔ１から周方向距離Ｒ１だけ回転する間に金属帯３が走行する走行距離Ｌ１の算出方法を説明するための図である。走行距離Ｌ１は、図８（１）に示すように走行する金属帯３の先端部が巻取り開始位置Ｍ１から上流側に距離Ｌ１だけ離れた位置Ｓ１に到達したとき、巻取りリール４を起動すれば、金属帯３の先端部とスリーブ５の段差部６とが同時に巻取り開始位置Ｍ１に到達するように設定される。巻取りリール４の駆動電動機１０は制御手段６３から第１電力調整器１１に起動信号が送信されても直ちに回転を開始しないで、起動むだ時間ｔ０だけ遅れて起動する。したがって、スリーブ５の周速度は、図８（３）に示すように起動むだ時間ｔ０経過後に増速を開始し、加速時間ｔ１経過後に予め定める周速度Ｖｒに到達する。この結果、加速中の加速度ａ１はａ１＝Ｖｒ／ｔ１で表される。スリーブ５の周速度が前記周速度Ｖｒまで加速されると、巻取りリール４の回転速度が一定に保持され、スリーブ５の周速度が前記周速度Ｖｒに一定に制御される。スリーブ５の段差部６は、起動信号が送信されてから、総経過時間ｔｄ後に巻取り開始位置Ｍ１に到達する。
【００３６】
金属帯３の走行速度は、図８（２）に示すように停止状態から加速され、巻取りリール４の起動時には予め定める走行速度Ｖｄに一定に制御される。したがって、金属帯３の前記走行距離Ｌ１は一定の走行速度Ｖｄで前記総経過時間ｔｄにわたって走行したときの走行距離として算出することができる。すなわち、前記走行距離Ｌ１は前記総経過時間ｔｄを図８（３）に示す段差部６の前記周方向距離Ｒ１に基づいて求め、前記求めた総経過時間ｔｄと前記走行速度Ｖｄとを乗算することによって算出することができる。この走行距離Ｌ１は図８（２）の斜線部の面積として表される。前記総経過時間ｔｄおよび走行距離Ｌ１は式２および式３によってそれぞれ表される。前記周速度Ｖｒは走行速度Ｖｄよりも高速に設定される。
【００３７】
【数１】
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【００３８】
式３中の起動むだ時間ｔ０および加速度ａ１は駆動電動機１０の固有値であり、前記周速度Ｖｒおよび走行速度Ｖｄは予め定める値であるので、式１で求めた前記周方向距離Ｒ１を式３に代入すれば前記走行距離Ｌ１を容易に算出することができる。
【００３９】
再び図５を参照してステップａ３で前記走行距離Ｌ１を算出した後、ステップａ４に進む。ステップａ４では、剪断位置で停止していた金属帯３が走行を開始する。ステップａ５では、金属帯３の先端部が先端検出器２７によって検出された否かが判断される。この判断が否定であれば、金属帯３の先端部が先端検出器２７の位置まで到達していないので、この判断が肯定になるまで判断を繰返す。ステップａ５の判断が肯定であれば、ステップａ６に進む。
【００４０】
ステップａ６では、金属帯３の先端部から巻取り開始位置Ｍ１までの走行方向距離Ｌｔが先端検出器２７から巻取り開始位置Ｍ１までの走行方向距離ＬＯに設定される。前記走行方向距離ＬＯは、巻取り装置１の固有値であり、図８（１）に示すように前記走行距離Ｌ１よりも長い距離に設定される。ステップａ７では、前記走行方向距離Ｌｔが金属帯３の進行に応じて演算される。この走行方向距離Ｌｔは金属帯３の先端部が先端検出器２７によって検出された時点からの金属帯３の移動距離を走行速度検出器３５の発生パルス数を制御手段６３でカウントすることによって求め、前記走行方向距離ＬＯから前記求めた移動距離を減算することによって演算される。したがって、この走行方向距離Ｌｔは金属帯３が走行するにつれて減少し、金属帯３の先端部が巻取り開始位置Ｍ１に到達すると零となる。
【００４１】
ステップａ８では、前記走行方向距離Ｌｔが前記求めた走行距離Ｌ１と等しいか否かが判断される。この判断が否定であれば、金属帯３の先端部が図８（１）のＳ１点に到達していないので、この判断が肯定になるまで判断を繰返す。ステップａ８の判断が肯定であれば、金属帯３の先端部がＳ１点に到達したと判断されるので、ステップａ９に進む。ステップａ９では、巻取りリール４が起動される。さらに正確に述べると、制御手段６３から第１電力調整器１１に起動信号が送信される。巻取りリール４は、前述のように、起動信号が発信されてから起動むだ時間ｔ０後に回転を開始し、加速時間ｔ１経過後にスリーブ５の周速度が予め定める周速度Ｖｒになるように回転駆動される。
【００４２】
図６を参照して、ステップａ１０では、スリーブ５の段差部６から巻取り開始位置Ｍ１までの回転方向に沿う周方向距離Ｒｔが段差部６の回転に応じて演算される。この周方向距離Ｒｔは、段差部６の待機位置Ｔ１からの移動距離を回転速度検出器１３の発生パルス数を制御手段６３でカウントすることによって求め、前記周方向距離Ｒ１から前記求めた移動距離を減算することによって演算される。したがって、この周方向距離Ｒｔは、段差部６が回転するにつれて減少し、段差部６が巻取り開始位置Ｍ１に到達すると零となる。前記周方向距離Ｒｔの演算後、前記求めた周方向距離Ｒｔが後述のように目標値に対して過大および過小であるか否かがそれぞれ判断される。この判断は、次のような判断基準に基づいて行われる。
【００４３】
図９は、段差部６から巻取り開始位置Ｍ１までの周方向距離Ｒｔと、金属帯３の先端部から巻取り開始位置Ｍ１までの走行方向距離Ｌｔとの時間経過に伴う推移を示すグラフである。スリーブ５の周速度が加速されて定速となったとき、すなわち予め定める周速度Ｖｒで一定に保持されているときには、前記周方向距離Ｒｔは時間経過とともに直線６４に沿って直線的に減少する。これに対して、金属帯３の走行速度は前述のように巻取りリール４の起動時には予め定める走行速度Ｖｄで一定に保持されているので、前記走行方向距離Ｌｔは時間経過とともに直線６５に沿って直線的に減少する。前記周方向距離Ｒｔおよび走行方向距離Ｌｔを任意の時刻ｔにおける各距離とすると、前記周方向距離Ｒｔおよび走行方向距離Ｌｔを同一時刻ｔ２において零とするには、前記周方向距離Ｒｔと走行方向距離Ｌｔとの比（Ｒｔ／Ｌｔ）を前記周速度Ｖｒと走行速度Ｖｄとの比（Ｖｒ／Ｖｄ）と等しくなるように制御して、前記周方向距離Ｒｔの移動所要時間と前記走行方向距離Ｌｔの移動所要時間とを等しくする必要がある。これによって、式４が成立する。また式４を変形して式５が求められる。したがって、式５から求められる周方向距離Ｒｔは周方向距離Ｒｔの目標値となる。
【００４４】
【数２】
0004673491.tif 000003
【００４５】
このように、前記周方向距離Ｒｔを目標値になるように制御すれば、スリーブ５の段差部６と金属帯３の先端部とを同一時刻ｔ２において巻取り開始位置Ｍ１に到達させることができるけれども、実操業においては外乱等によって前記周方向距離Ｒｔが目標値からずれることがあるので、ずれ量が予め定める許容量を上下限側とも超えないように制御される。すなわち、ずれ量が上限側において許容量βを超えるときには前記周方向距離Ｒｔが目標値に対して過大であると判断され、下限側において許容量γを超えるときには過小であると判断される。したがって前記周方向距離Ｒｔが目標値に対して過大であるか過小であるかの判断基準は式６および式７によってそれぞれ表される。前記許容値β，γは、たとえばそれぞれ１０ｍｍである。
【００４６】
【数３】
0004673491.tif 000004
【００４７】
再び図６を参照して、ステップａ１１では、前記周方向距離Ｒｔが過大であるか否かが式６に基づいて判断される。この判断が肯定であれば、ステップａ１２に進み、否定であればステップａ１３に進む。ステップａ１２では、巻取りリール４の回転速度が増速される。回転速度の増速は、予め定める速度増分量単位で行われ、制御手段６３から第１電力調整器１１に速度指令を送信することによって行われる。増速終了後、ステップａ１５に進む。ステップａ１３では前記周方向距離Ｒｔが過小であるか否かが式７に基づいて判断される。この判断が肯定であれば、ステップａ１４に進み、否定であればステップａ１５に進む。
【００４８】
ステップａ１４では、巻取りリール４の回転速度が減速される。回転速度の減速は前記増速と同様の方法で行われる。前記ステップａ１２およびステップａ１４の処理によって前記周方向距離Ｒｔは目標値に近接する。ステップａ１５では、前記周方向距離Ｒｔが零であるか否かが判断される。この判断が否定であれば、ステップａ１１に戻り、ステップａ１１〜ステップａ１４の処理が繰返される。これによって、前記周方向距離Ｒｔは目標値になるように制御される。ステップａ１５の判断が肯定であれば、スリーブ５の段差部６が巻取り開始位置Ｍ１に到達したと判断され、ステップａ１６に進む。
【００４９】
スリーブ５の段差部６と金属帯３の先端部とが同時に巻取り開始位置Ｍ１に到達すれば、金属帯３はリールマークを発生させることなく円滑にスリーブ５に巻取られる。これに対して、スリーブ５の段差部６と金属帯３の先端部とが時間的にずれて巻取り開始位置Ｍ１に到達するときには、巻取り開始後に段差部６と金属帯３の先端部との位置合わせが必要である。本実施の形態では、巻取り開始後に金属帯３の先端部が段差部６よりも回転方向前方に先行している場合にベルトラッパ１４の押圧力を調整することによって段差部６と金属帯３の先端部との位置合わせを行うように構成されている。以下にベルトラッパ１４の押圧力の調整による位置合わせの原理および方法について説明する。
【００５０】
図１０は、巻取り開始後、金属帯３の先端部がスリーブ５の段差部６よりも回転方向前方に先行している状態を示す図であり、図１１は段差部６から巻取り開始位置Ｍ１までの周方向距離Ｒｔと、金属帯３の先端部から巻取り開始位置Ｍ１までの走行方向距離Ｌｔとの時間経過に伴う推移を巻取り開始前後にわたって示すグラフである。図１０および図１１を参照して、ベルトラッパ１４の押圧力の調整による位置合わせの原理について説明する。
【００５１】
巻取り開始後、スリーブ５の段差部６は巻取り開始位置Ｍ１から回転方向に沿って周方向距離Ｒｔだけ回転した位置に存在し、金属帯３の先端部は巻取り開始位置Ｍ１から回転方向に沿って周方向距離Ｒｔよりも大きい走行距離Ｌｔだけ走行した位置に存在する。したがって、段差部６と金属帯３の先端部との位置ずれ量ΔＲは式８によって表される。ここで、巻取り開始後の周方向距離Ｒｔおよび走行距離Ｌｔは負の値で表される。
ΔＲ＝Ｒｔ−Ｌｔ                                        …（８）
【００５２】
前記走行方向距離Ｌｔは図１１の直線６６に従って時間経過とともに減少し、時刻ｔ１１でＬｔ＝０である巻取り開始位置Ｍ１に到達し、巻取り開始後もさらに直線６６に従って減少する。すなわち、金属帯３は巻取り開始後もベルトラッパ１４とスリーブ５との間を巻取り開始前と同一走行速度で走行する。金属帯３は、ベルトラッパ１４によってスリーブ５に押付けられているので、金属帯３の走行速度よりも高速のスリーブ５の周速度は金属帯３の走行速度とほぼ同一速度まで低下する。金属帯３は、ベルトラッパ１４およびスリーブ５に対して摺動変位するけれども、ベルトラッパ１４およびスリーブ５はともにゴム製であるので金属帯３にはすり疵などは発生しない。
【００５３】
前記周方向距離Ｒｔは、前記直線６６よりも減少勾配の大きい図１１の直線６７に従って時間経過とともに減少し、時刻ｔ１１で金属帯３がスリーブ５と接触してスリーブ５の周速度が減少すると、直線６６と平行で、かつ直線６６よりも減少勾配の小さい図１１の直線６８に従って時間経過とともに減少し、時刻ｔ１２でＲｔ＝０である巻取り開始位置Ｍ１に到達し、さらに直線６８に従って時間経過とともに減少する。直線６８と前記直線６６とは平行であるので、直線６８と直線６６との距離軸方向の間隔が前記位置ずれ量ΔＲとなる。
【００５４】
このように、スリーブ５の周速度が金属帯の走行速度とほぼ同一になるように金属帯３がベルトラッパ１４によってスリーブ５に高圧の押圧力で押圧されているときには、前記位置ずれ量ΔＲは一定に保たれるけれども、ベルトラッパ１４の押圧力を低圧にして緩めれば、直線６８の減少勾配が大きくなるので、前記位置ずれ量ΔＲは時間経過とともに減少する。押圧力の調整による位置合わせはこのような原理に基づいて行われる。図１１には、段差部６が金属帯３の先端部と同時刻ｔ１１に巻取り開始位置Ｍ１に到達する最も好ましい場合を仮想線で示している。
【００５５】
図１２は、巻取り開始後におけるスリーブ５の周速度、段差部６と金属帯３の先端部との位置ずれ量ΔＲおよびベルトラッパ１４の押圧力の時間経過に伴う推移を示すタイミングチャートである。図１２を参照して、ベルトラッパ１４の押圧力の調整による位置合わせ方法について説明する。図１２（１）には、スリーブ５の周速度の時間推移が示されており、図１２（２）には前記位置ずれ量ΔＲの時間推移が示されており、図１２（３）にはベルトラッパ１４の押圧力の時間推移が示されている。
【００５６】
時刻ｔ２１では、金属帯３の先端部が巻取り開始位置Ｍ１に到達して巻取りが開始される。また少し遅れてスリーブ５の段差部６が巻取り開始位置Ｍ１に到達する。これによって、スリーブ５の周速度はＶｒから金属帯３の走行速度Ｖｄに向って減少する。時刻ｔ２１では、前記位置ずれ量ΔＲは予め定める許容位置ずれ量εよりも大きい値に保たれ、ベルトラッパ１４の押圧力も高圧に保たれる。前記許容位置ずれ量εは金属帯３の先端部が段差部６からずれていても、沈み込んで段差が付かない値に選ばれる。許容位置ずれ量εの値は、たとえば１０ｍｍである。
【００５７】
時刻ｔ２２では、位置ずれ量ΔＲの大きさが許容位置ずれ量εよりも大きいか否かの１回目の判定が行われる。この１回目の判定は、たとえば金属帯３の走行距離がＬｔ＝−２００ｍｍで行われ、以後、５００ｍｍの間隔をあけて−７００ｍｍ，−１２００ｍｍでスリーブ５が１回転するまで行われる。時刻ｔ２２では、図１２（２）に示すようにΔＲ＞εであるので、ベルトラッパ１４の押圧力が低圧に切換えられる。これによって、押圧力が低下するともに位置ずれ量ΔＲが低下する。またリール周速度が増加する。
【００５８】
時刻ｔ２３では、予め定める低圧保持時間に達し、ベルトラッパ１４の圧力が高圧力に切換えられる。これによって、位置ずれ量ΔＲが低下しなくなるとともに、スリーブ５の周速度が低下する。時刻ｔ２４では、金属帯３の走行方向距離がＬｔ＝−７００ｍｍに到達し、第２回目の判定が行われる。時刻ｔ２４では、図１２（２）に示すようにΔＲ＞εであるので、再度ベルトラッパ１４が低圧に切換えられる。これによって、ベルトラッパ１４の押圧力が低下するとともに位置ずれ量ΔＲの大きさが再び低下する。またスリーブ５の周速度が増加する。時ｔ２５では、再度ベルトラッパ１４が同様の理由で、高圧に切換えられ、位置ずれ量ΔＲが低下しなくなるとともにスリーブ５の周速度が低下する。
【００５９】
時刻ｔ２６では、金属帯３の走行距離がＬｔ＝−１２００ｍｍに到達し、第３回目の判定が行われる。時刻ｔ２６では、図１２（２）に示すようにΔＲ＜εであるので、段差部６と金属帯３の先端部とがほぼ合致していると判断される。したがって、ベルトラッパ１４の押圧力はそのまま高圧に保持され、スリーブ５の周速度も走行速度Ｖｄに保持される。
【００６０】
このように、複数回（本実施の形態では３回）の判定タイミングにおいて、位置ずれ量ΔＲの判定が行われ、位置ずれ量ΔＲが許容位置ずれ量εよりも大きいと判定される毎にベルトラッパ１４が低圧に切換えられるので、位置ずれ量ΔＲが大きくても確実に許容位置ずれ量ε未満に低減することができる。またベルトラッパ１４の押圧力が低圧である期間が間欠的に設定されているので、低圧保持期間が連続的な同一時間に設定される場合に比べて金属帯３の巻き始めの張力を大きく保つことができる。
【００６１】
再び図６を参照して、ステップａ１６では、金属帯３の巻取り開始後における段差部６から巻取り開始位置Ｍ１までの周方向距離Ｒｔと、金属帯３の先端部から巻取り開始位置Ｍ１までの走行方向距離Ｌｔと、段差部６と金属帯３の先端部との位置ずれ量ΔＲとが算出される。前記周方向距離Ｒｔおよび走行方向距離Ｌｔは回転速度検出器１３および走行速度検出器３５の発生パルス数を制御手段６３でカウントすることによって算出され、前記位置ずれ量ΔＲは前記求めた周方向距離Ｒｔおよび走行方向距離Ｌｔを式８に代入することによって求められる。
【００６２】
ステップａ１７では、前記走行方向距離Ｌｔが位置ずれ量ΔＲの判定位置に到達しているか否かが判断される。すなわち、前記走行距離Ｌｔが−２００ｍｍ，−７００ｍｍ，−１２００ｍｍのいずれかに到達しているか否かが判断される。この判断が否定であれば、この判断が肯定になるまで繰返し判断される。この判断が肯定であれば、ステップａ１８に進む。ステップａ１８では、位置ずれ量ΔＲが過大であるか否かが判断される。すなわち、前記求めた位置ずれ量ΔＲが予め定める許容位置ずれ量εを超えているか否かが判断される。この判断が肯定であれば、ステップａ１９に進み、否定であればステップａ２０に進む。
【００６３】
ステップａ１９では、ベルトラッパ１４の押圧力が低圧に切換えられる。これによって金属帯３とスリーブ５との間にすべりが発生し、金属帯３の先端部がスリーブ５の段差部６に近接する。ステップａ２０では、前記走行距離Ｌｔが位置ずれ量ΔＲの最終判定位置に到達しているか否かが判断される。すなわち、前記走行距離Ｌｔが−１２００ｍｍに到達しているか否かが判断される。この判断が否定であれば、再度ステップａ１６に戻り、この判断が肯定になるまでステップａ１６〜ステップａ２０の処理を繰返す。この判断が肯定であれば、制御手段６３の一連の動作を終了する。
【００６４】
このように本実施の形態によれば、走行中の金属帯の先端部と回転中のスリーブ５の段差部６とを巻取り開始位置Ｍ１にほぼ同時に到達させることが可能であり、さらに巻取り開始位置Ｍ１において金属帯３の先端部とスリーブ５の段差部６との間に位置ずれが存在していても、巻取り開始後にベルトラッパ１４の押圧力を調整することによって金属帯３の先端部とスリーブ５の段差部６とを合致させることができる。したがって、リールマークの発生を防止することができる。また巻取り開始後、巻取りリール４が１回転するまでに複数回（本実施の形態では３回）の位置合わせが行われるので、１回転後には前記位置ずれ量ΔＲを許容位置ずれ量ε以下に低減することができる。したがって、２巻目から張力を付与することが可能となり、無張力巻取りによる巻ずれの発生を防止することができる。
【００６５】
以上のように本実施の形態では、制御手段６３は１基のみで構成されているけれども、２基の制御手段、たとえばプログラマブルコントローラとシーケンサとを設けて、分担して制御するように構成してもよい。またスリーブ５の段差部６が待機位置から巻取り開始位置まで回転する間に金属帯３の先端部が走行する距離Ｌ１を求め、走行中の金属帯３の先端部から巻取り開始位置Ｍ１までの走行方向距離Ｌｔが前記求めた走行距離Ｌ１に合致したとき、巻取りリール４を起動するように構成されているけれども、この構成に限定されるものではなく、スリーブ５の段差部６から巻取り開始位置Ｍ１までの周方向距離Ｒｔと前記走行方向距離Ｌｔとの比（Ｒｔ／Ｌｔ）がスリーブ５の予め定める周速度Ｖｒと金属帯３の予め定める走行速度Ｖｄとの比（Ｖｒ／Ｖｄ）に等しくなるように巻取りリール４の回転速度を制御することが可能であれば、異なるタイミングで巻取りリール４を起動するように構成してもよい。また巻取り開始後においてもベルトラッパ１４の押圧力を調整して金属帯３の先端部とスリーブ５の段差部６とを合致させるように構成されているけれども、巻取り開始位置Ｍ１に金属帯３の先端部とスリーブ５の段差部６とを同時に精度良く到達させることが可能なときには、巻取り開始後における位置合わせを省略するように構成してもよい。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように請求項１記載の本発明によれば、回転中のスリーブの段差部が巻取り開始位置に到達するまでの所要時間（Ｒｔ／Ｖｒ）と、走行中の金属帯の先端部が巻取り開始位置に到達するまでの所要時間（Ｌｔ／Ｖｄ）とが等しくなるので、走行中の金属帯の先端部を回転中のスリーブの段差部に精度良く合致させることが可能であり、リールマークの発生を防止することができる。
【００６７】
また請求項２記載の本発明によれば、スリーブの段差部が待機位置から巻取り開始位置まで回転する間に金属帯の先端部が走行する距離Ｌ１に基づいて巻取りリールの起動タイミングが決定されるので、走行中の金属帯の先端部と回転中のスリーブの段差部との位置合わせ精度を向上することができる。
【００６８】
また請求項３記載の本発明によれば、巻取り開始後、金属帯の先端部がスリーブとベルトラッパとの間で、かつスリーブの段差部よりも前方に先行して存在しているときには、ベルトラッパのスリーブに対する押圧力が低減されるので、スリーブを金属帯に対して前方に滑らすことが可能となり、巻取り開始後においても金属帯の先端部とスリーブの段差部とを合致させることができる。
【００６９】
また請求項４記載の本発明によれば、回転中のスリーブの段差部を段差部検出器によって検出し、段差部の段差部検出器からの周方向移動距離を回転速度検出器によって求めることができるので、回転中におけるスリーブの段差部の位置を検出することができる。また走行中の金属帯の先端部を先端部検出器によって検出し、金属帯先端部の先端検出器からの走行方向移動距離を走行速度検出器によって求めることができるので、走行中における金属帯の先端部の位置を検出することができる。これによって、簡単な構成で確実に金属帯の先端部とスリーブの段差部との位置合わせ精度を向上することが可能となり、リールマークの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である巻取り装置１の構成を簡略化して示す系統図である。
【図２】図１に示すスリーブ５および段差部検出器７の構成を簡略化して示す斜視図である。
【図３】図２の巻取りリール４の遊端部側から見た側面図である。
【図４】図１に示す複動油圧シリンダ１８および油圧調整手段１９の構成を簡略化して示す系統図である。
【図５】図１に示す制御手段６３の動作を説明するための第１のフローチャートである。
【図６】制御手段６３の後続の動作を説明するための第２のフローチャートである。
【図７】段差部検出器７、巻取り開始位置Ｍ１および段差部６の待機位置Ｔ１の周方向の位置を示す図である。
【図８】段差部６が待機位置Ｔ１から周方向距離Ｒ１だけ回転する間に金属帯３が走行する走行距離Ｌ１の算出方法を説明するための図である。
【図９】段差部６から巻取り開始位置Ｍ１までの周方向距離Ｒｔと、金属帯３の先端部から巻取り開始位置Ｍ１までの走行方向距離Ｌｔとの時間経過に伴う推移を示すグラフである。
【図１０】巻取り開始後、金属帯３の先端部がスリーブ５の段差部６よりも回転方向前方に先行している状態を示す図である。
【図１１】段差部６から巻取り開始位置Ｍ１までの周方向距離Ｒｔと、金属帯３の先端部から巻取り開始位置Ｍ１までの走行方向距離Ｌｔとの時間経過に伴う推移を巻取り開始前後にわたって示すグラフである。
【図１２】巻取り開始後におけるスリーブ５の周速度、段差部６と金属帯３の先端部との位置ずれ量ΔＲおよびベルトラッパ１４の押圧力の時間経過に伴う推移を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  巻取り装置
４  巻取りリール
５  スリーブ
６  段差部
７  段差部検出器
９  リール駆動手段
１０  駆動電動機
１１  第１電力調整器
１３  回転速度検出器
１４  ベルトラッパ
１７  ベルト押付け手段
１８  複動油圧シリンダ
１９  油圧調整手段
２７  先端検出器
３３  電動機
３４  第２電力調整器
３５  走行速度検出器
６３  制御手段
【図１】
0004673491.tif 000005
【図２】
0004673491.tif 000006
【図３】
0004673491.tif 000007
【図４】
0004673491.tif 000008
【図５】
0004673491.tif 000009
【図６】
0004673491.tif 000010
【図７】
0004673491.tif 000011
【図８】
0004673491.tif 000012
【図９】
0004673491.tif 000013
【図１０】
0004673491.tif 000014
【図１１】
0004673491.tif 000015
【図１２】
0004673491.tif 000016