(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
供給リールと回収リールの間で往復走行させるワイヤーの途中を複数の多溝ローラ間に巻回し、多溝ローラ間を走行するワイヤーで被切断ワークを切断するワイヤーソーにおけるワイヤー走行制御方法において、運転開始時に多溝ローラ駆動モータと供給リール駆動モータ及び回収リール駆動モータを正転させてワイヤーを低速で走行させ、該ワイヤーの走行が安定した時点での多溝ローラ駆動モータに対する供給リール駆動モータと回収リール駆動モータの速度比を求め、この速度比を基準に各駆動モータを同時に高速起動させてワイヤーを高速走行させ、続いて、ワイヤー高速走行中の多溝ローラ駆動モータに対する供給リール駆動モータと回収リール駆動モータの速度比を記憶し、ワイヤーの復行走行時に上記記憶した速度比をもって各駆動モータを反転させるように制御し、以後のワイヤー往復走行時にこれを繰り返し行うことを特徴とするワイヤーソーにおけるワイヤー走行制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ワイヤーを高速で往復走行させ、このワイヤーの並列走行部分で被切断ワークを切断するワイヤーソーにおいて、ワイヤーを最適な張力で走行させることができるようにしたワイヤー走行制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３は従来のワイヤー走行制御方法を用いたワイヤーソーを示し、駆動モータ１で正逆駆動されてワイヤーａの繰り出しと巻き取りを行う供給リール２と、同じく駆動モータ３で正逆駆動されてワイヤーａの巻き取りと繰り出しを行う回収リール４の間に三個の多溝ローラ５，６，７を配置し、その内の一つの多溝ローラ５を駆動モータ８で正逆駆動するようにすると共に、供給リール２から引き出したワイヤーａの経路は、複数のガイドプーリ９を介して多溝ローラ５，６，７に導き、この多溝ローラ５，６，７の周囲に多数回並列状態で巻回した後、複数のガイドプーリ１０を介して回収リール４で巻き取るようになっている。
【０００３】
上記多溝ローラ５，６，７間の直上にワーク送りテーブル１１を配置し、供給リール２と回収リール４の間でワイヤーａを高速で往復走行させ、上記送りテーブル１１で保持したワークｂを、多溝ローラ６，７間を走行するワイヤーａに向けて送り込むことにより、ワークｂを多数個同時に切断するようになっている。
【０００４】
上記のようなワイヤーソーは、供給リール２と回収リール４の駆動モータ１，３及び多溝ローラ５の駆動モータ８を同時に作動させ、ワイヤーａを高速で往復動させるが、このとき、供給リール２と回収リール４及び多溝ローラ５の回転差を吸収しなければならないと共に、ワイヤーａの張力が一定になるよう制御しなければならない。
【０００５】
このため、従来のワイヤーソーにおいては、多溝ローラ５，６，７に対するワイヤーａの供給側と回収側のガイドプーリ９，１０の途中にそれぞれワイヤーａに動滑車１２，１３を上下動可能に架けて配置し、多溝ローラ５の回転と動滑車１２，１３を同期させ、多溝ローラ５，６，７に巻かれたワイヤーａを往復走行させていた。
【０００６】
また、ワイヤーａに対する張力の付加は、ガイドプーリ９，１０の途中でワイヤーａにプーリを用いてウエイト１４，１５をぶら下げるように架けていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来のワイヤーソーにおける動滑車１２，１３とウエイト１４，１５を用いた構造は、以下に示すような問題点がある。
【０００８】
ａ．多溝ローラ５と動滑車１２，１３の同期を目視で確認して調節しなければならないので、作業者に負担となる。
【０００９】
ｂ．動滑車１２，１３を使用することにより、プーリ数が増え、ワイヤーａの巻き付け作業が煩雑になったり、プーリの摩耗によるランニングコストが増大し、プーリの摩耗によるワイヤーａの断線の可能性増加等が発生する。
【００１０】
ｃ．ワイヤー走行速度を高めようとすると、動滑車１２，１３の移動ストロークが長くなり、装置の全体サイズが大きくなり、しかも、必要以上にワイヤー走行往復サイクルが増え、必然的に多溝ローラ５及び動滑車１２，１３の加減速時間も短くなり、機械的に負担が増える。
【００１１】
ｄ．多溝ローラ５と動滑車１２，１３又は貯線リールの間の同期ズレが発生すると、ウエイト１４，１５のぶら下げ部にしわ寄せが集まり、重量物のウエイト１４，１５が上下することにより、重力加速が働き、ワイヤーａの張力が安定しない。
【００１２】
そこで、この発明の課題は、使用するプーリの数を少なくしてワイヤー架けの作業性がよく、構造がシンプルでワイヤーの走行速度を高めることができ、しかもワイヤーの走行速度を加工条件に見合った設定が可変的に容易に行え、ワイヤーの走行制御、張力付加制御が安定し、精度のよい張力を加工部に与えることができるワイヤーソーにおけるワイヤー走行制御方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記のような課題を解決するため、この発明は、供給リールと回収リールの間で往復走行させるワイヤーの途中を複数の多溝ローラ間に巻回し、多溝ローラ間を走行するワイヤーで被切断ワークを切断するワイヤーソーにおけるワイヤー走行制御方法において、運転開始時に多溝ローラ駆動モータと供給リール駆動モータ及び回収リール駆動モータを正転させてワイヤーを低速で走行させ、該ワイヤーの走行が安定した時点での多溝ローラ駆動モータに対する供給リール駆動モータと回収リール駆動モータの速度比を求め、この速度比を基準に各駆動モータを同時に高速起動させてワイヤーを高速走行させ、続いて、ワイヤー高速走行中の多溝ローラ駆動モータに対する供給リール駆動モータと回収リール駆動モータの速度比を記憶し、ワイヤーの復行走行時に上記記憶した速度比をもって各駆動モータを反転させるように制御し、以後のワイヤー往復走行時にこれを繰り返し行う構成を採用したものである。
【００１４】
ここで、ワイヤーに対する張力の付加は、ダンサーロールと角度検出エンコーダ及び張力付加モータを用い、ワイヤーの張力はロードセルで測定し、ワイヤーを低速で走行させたときのダンサーロールの変位量を角度検出エンコーダで検出し、この検出値を供給リール駆動モータ及び回収リール駆動モータにフィードバックして該モータの回転を制御し、多溝ローラ駆動モータに対する供給リール駆動モータと回収リール駆動モータの速度を追従させ、ダンサーロールの触れが無くなってワイヤーの走行が安定したところで、多溝ローラ駆動モータに対する供給リール駆動モータと回収リール駆動モータの速度比を記憶する。
【００１５】
この記憶した速度比を基準にして多溝ローラ駆動モータと供給リール駆動モータ及び回収リール駆動モータを同時に高速起動させ、往復ワイヤー走行を安定させると共に、往復走行中もダンサーロールの触れが安定しているタイミングでこの速度比を記憶し、この記憶した速度比でもって次に各駆動モータを反転させるように制御し、そして運転中は際限なくこれの繰り返しを行う。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００１７】
図１は、この発明のワイヤー走行制御方法を採用したワイヤーソーを示し、駆動モータ２１で正逆駆動されてワイヤーａの繰り出しと巻き取りを行う供給リール２２と、同じく駆動モータ２３で正逆駆動されてワイヤーａの巻き取りと繰り出しを行う回収リール２４の間に三個の多溝ローラ２５，２６，２７を配置し、その内の一つの多溝ローラ２５を駆動モータ２８で正逆駆動するようにすると共に、供給リール２２から引き出したワイヤーａの経路は、複数のガイドプーリ２９を介して多溝ローラ２５，２６，２７に導き、この多溝ローラ２５，２６，２７の周囲に多数回並列状態で巻回した後、複数のガイドプーリ３０と駆動モータ３１で横移動が付与されるトラバースプーリ３２を介して回収リール２４で巻き取るようになっている。
【００１８】
上記多溝ローラ２５，２６，２７間の直上にワーク送りテーブル３３を配置し、供給リール２２と回収リール２４の間でワイヤーａを高速で往復走行させ、上記送りテーブル３３で保持したワークｂを、多溝ローラ２６、２７間を平行状態で走行するワイヤーａに向けて送り込むことにより、ワークｂを多数個同時に切断するようになっている。
【００１９】
上記多溝ローラ２５，２６，２７に対するワイヤーａの供給側で、ガイドプーリ２９間を走行するワイヤーａの途中に、供給側の張力付加モータ３４と張力測定用ロードセル３５を配置し、張力付加モータ３４はこれを制御するエンコーダ３６の揺動アーム３７に取り付けたダンサーロール３８をワイヤーａに巻架し、張力測定用ロードセル３５はそのプーリ３９をワイヤーａに巻架している。
【００２０】
同じく、多溝ローラ２５，２６，２７に対するワイヤーａの回収側で、ガイドプーリ３０間を走行するワイヤーａの途中に、回収側の張力付加モータ４０と張力測定用ロードセル４１を配置し、張力付加モータ４０はこれを制御するエンコーダ４２の揺動アーム４３に取り付けたダンサーロール４４をワイヤーａに巻架し、張力測定用ロードセル４１はそのプーリ４５をワイヤーａに巻架している。
【００２１】
次に、この発明のワイヤー走行制御方法を説明する。
【００２２】
図１に示すように、ワイヤーａの経路は、供給リール２２より繰り出された新線ワイヤーａが、ガイドプーリ２９群とダンサーロール３８及びロードセル３５のプーリ３９を経由して多溝ローラ２５，２６，２７まで架けられる。
【００２３】
この多溝ローラ２５，２６，２７で数１０回巻き付けられ、その後同様にガイドプーリ３０群とダンサーロール４４、ロードセル４１のプーリ４５及びトラバースプーリ３２を経由し、回収リール２４に巻き取られる。
【００２４】
上記ワイヤーａに対する張力の付加は、ダンサーロール３８，４４により予め設定された張力（基準値となる）になるようにそれぞれ張力付加モータ３４，４０にてトルクが与えられる。
【００２５】
ワイヤーａの張力はすぐさまそれぞれロードセル３５，４１で測定され、基準値との誤差が算出される。
【００２６】
その誤差をダンサーロール３８，４４にフィードバックし、設定通りの張力になるよう常に制御される。
【００２７】
これはワイヤーａの走行中であっても停止中であっても同様に行われ、停止中でもワイヤーａに張力がかかっているようにする。
【００２８】
ワイヤーａの走行を行うには、多溝ローラ２５の駆動モータ２８に対して、供給リール２２の駆動モータ２１と回収リール２４の駆動モータ２３をそれぞれ追従するように正逆回転させる。
【００２９】
この際ダンサーロール３８，４４が極力上下に動かないことが、追従が精度よく行われているということになり、ワイヤーａの張力の変動が最小限となる。
【００３０】
しかしながら、供給リール２２と回収リール２４のリール径は刻々と変化するものであり、このため、ダンサーロール３８，４４の変位（偏差）をＰＩ制御にて供給リール２２の駆動モータ２１と回収リール２４の駆動モータ２３に高速フィードバックすることが必要となる。
【００３１】
しかし、処理速度には限界もあり、更に処理速度を早くすればする程、角度検出エンコーダ３６，４２の分解能も高めなくてはならず、好ましい方法ではない。
【００３２】
そこで、この発明の方法では、ワークｂの切断時の往復ワイヤー走行を行う前に、先ず、低速でワイヤーａの走行を行い、ＰＩ制御にてダンサロール３８，４４の振れが無くなり安定したところで、多溝ローラ２５の駆動モータ２８と供給リール２２の駆動モータ２１，多溝ローラ２５の駆動モータ２８と回収リール２４の駆動モータ２３の速度比をコンピュータに記憶する。
【００３３】
この記憶した速度比を基準にして、多溝ローラ２５の駆動モータ２８と供給リール２２の駆動モータ２１及び回収リール２４の駆動モータ２３を同時に高速起動させることにより、ダンサーロール３８，４４の変位が最小限の状態で往復ワイヤー走行を開始することが可能となる。
【００３４】
ここで、ワイヤーａの低速走行は、２〜３秒の片側走行であり、例えば、切断速度の1/5程度で具体的には１００m/minである。
【００３５】
供給リール２２と回収リール２４のリール径が判らない状態で最初から高速走行させると、多溝ローラ２５の駆動モータ２８と供給リール２２の駆動モータ２１及び回収リール２４の駆動モータ２３の回転速度がうまく追従しないことになる。
【００３６】
この結果、ダンサロール３８，４４の振れが大きく（変位増大）発生する。そして、この場合、ダンサロール３８，４４の変位量を高速フィードバックさせる必要があるので、ＰＩ制御に負担がかかりすぎ、誤作動の原因となる。
【００３７】
このため、先ず、運転開始時に、低速でワイヤーａを走行させて、リール径の比率、即ち、供給リール２２と回収リール２４の回転比率（速度比）が最も安定（ダンサーロール３８，４４が振れなくなる状態）したところで、その安定した比率を記憶する。
【００３８】
この記憶する比率は、多溝ローラ２５の駆動モータ２８と供給リール２２の駆動モータ２１，多溝ローラ２５の駆動モータ２８と回収リール２４の駆動モータ２３の速度比であり、多溝ローラ２５の駆動モータ２８の速度が基準となる。
【００３９】
また、ＰＩ制御とは比例積分制御であり、単位時間（例えば１秒毎）当たりのダンサーロール３８，４４の変位量を検出し、その検出値を供給リール２２の駆動モータ２１と回収リール２４の駆動モータ２３にフィードバックし、該駆動モータ２１と２３の回転を制御する。
【００４０】
この制御によって多溝ローラ２５の駆動モータ２８に対して供給リール２２の駆動モータ２１を、また、多溝ローラ２５の駆動モータ２８に対して回収リール２４の駆動モータ２３をそれぞれ追従回転（正逆転）せしめて供給リール２２と回収リール２４の回転速度を決定することにより、ワイヤーａの繰り出し量と引き込み量を多溝ローラ２５の駆動モータ２８の回転に追従させるようにしている。
【００４１】
上記往復ワイヤー走行中もダンサーロール３８，４４の振れ角が安定しているタイミングでこの速度比を記憶し、次の多溝ローラ２５の駆動モータ２８と供給リール２２の駆動モータ２１及び回収リール２４の駆動モータ２３の反転時にこの新しい速度比を基準に行動させる。
【００４２】
これにより、供給リール２２と回収リール２４の新線ワイヤーの減少、旧線ワイヤーの増加があっても、常に安定した動作が可能となる。
【００４３】
このような、動的制御は、供給リール２２と回収リール２４のリール径が刻々と変化しているため、その変化につれて供給リール２２の駆動モータ２１と回収リール２４の駆動モータ２３の回転を常に制御してやる必要がある。
【００４４】
このため、ワイヤーａの往復走行毎において、その正転時に前述と同じように、多溝ローラ２５の駆動モータ２８と供給リール２２の駆動モータ２１，多溝ローラ２５の駆動モータ２８と回収リール２４の駆動モータ２３の速度比を記憶し、この記憶した速度比でもって次に多溝ローラ２５の駆動モータ２８と供給リール２２の駆動モータ２１及び回収リール２４の駆動モータ２３を反転させるように制御する。そして運転中は際限なくこの繰り返しを行う。
【００４５】
上記のように、ダンサーロール３８，４４の変位が最小の状態で制御されるため、ＰＩ制御の負担を軽減させることができ、図２に示すように、多溝ローラ２５の駆動モータ２８と供給リール２２の駆動モータ２１及び回収リール２４の駆動モータ２３を、非常に短時間で回転の立ち上げ、立ち下げが行えることになる。
【００４６】
図２は、多溝ローラ２５の駆動モータ２８と供給リール２２の駆動モータ２１及び回収リール２４の駆動モータ２３の低速回転と高速正転及び高速逆転時における速度比と記憶及びフィードバックの関係を示し、低速回転時において、多溝ローラ２５の駆動モータ２８の安定回転数をＡ，供給リール２２の駆動モータ２１の安定回転数をＢ，回収リール２４の駆動モータ２３の安定回転数をＣとし、供給リール２２の駆動モータ２１の立ち上がり後に生じる不安定回転は、ダンサーロール３８の変位量をこの駆動モータ２１にフィードバックして回転数を制御し、また回収リール２４の駆動モータ２３の立ち上がり後に生じる不安定回転は、ダンサーロール４４の変位量をこの駆動モータ２３にフィードバックして回転数を制御することで回転数の安定を図る。
【００４７】
上記回転数Ａ：Ｂ比とＡ：Ｃ比の記憶については、例えば、多溝ローラ２５の駆動モータ２８が１０００ｒｐｍ、供給リール２２の駆動モータ２１が５００ｒｐｍ、回収リール２４の駆動モータ２３が７５０ｒｐｍとすると、Ａ：Ｂは２：１、Ａ：Ｃは２：１．５となり、これを記憶し、高速正転開始時にフィードバックする。
【００４８】
また、高速正転時において、多溝ローラ２５の駆動モータ２８の安定回転数をＡ′、供給リール２２の駆動モータ２１の安定回転数をＢ′、回収リール２４の駆動モータ２３の安定回転数をＣ′とし、回転数Ａ′：Ｂ′比と、Ａ ′：Ｃ ′比を記憶して次の高速正転開始時にフィードバックすることにより、各駆動モータ２１，２３，２８を非常に短時間で回転の立ち上げ、立ち下げが行えることになる。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によると、運転開始時にワイヤーを低速で走行させ、該ワイヤーの走行が安定した時点での多溝ローラ駆動モータに対する供給リール駆動モータと回収リール駆動モータの速度比を求め、この速度比を基準に各駆動モータを同時に高速起動させてワイヤーを高速走行させ、続いてワイヤー高速走行中の多溝ローラ駆動モータに対する供給リールと回収リールの駆動モータの速度比を記憶し、ワイヤーの復行走行時に上記記憶した速度比をもって各駆動モータを反転させるように制御し、以後のワイヤー往復走行時にこれを繰り返し行うようにしたので、以下に列挙する効果がある。
【００５０】
１．ワイヤーの張力付加制御を行うための使用するプーリ数を少なくでき、動滑車部がないため大きくジグザグにワイヤー架けを行う必要がなく、ワイヤー架けの作業性が良くなる。
【００５１】
２．動滑車の使用が省け、リールの回転部はモータ軸と直結することにより、ワイヤー駆動部の構造がシンプルになる。
【００５２】
３．モータの回転速度を高めるだけで、装置サイズを大きくすることなくワイヤー走行速度が高められる。
【００５３】
４．ワイヤー走行速度、ワイヤー走行サイクルは、モータに対する指令のみで行えるため自由にでき、加工条件に見合ったワイヤー走行条件の設定が可変的に容易に行える。
【００５４】
５．運転開始時のワイヤー高速走行を行う前にワイヤー低速走行によりワイヤー走行が安定する速度比を求めて各駆動モータ制御にフィードバックを行うようにしたので、ＰＩ制御によるワイヤー走行に対する補正を最小限にすることができ、ワイヤー走行と張力が安定することになる。
【００５５】
６．ワイヤーに対する張力付加部と多溝ローラの間にプーリの数が少ないため精度のよい張力を加工部に与えることができる。
７．常に動的に、すなわちワイヤーの往復走行毎に速度比を求め、それに続く反転走行時に速度比を各駆動モータの反転制御にフィードバックするようにし、以後の往復走行時に際限なく繰り返しを行うようにしたので、ＰＩ制御によるワイヤー走行に対する補正を最小限にすることができ、各駆動モータを非常に短時間で回転の立ち上げ、立ち下げが行えるとともにワイヤー走行と張力を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のワイヤー走行制御方法を採用したワイヤーソーを示す正面図
【図２】多溝ローラの駆動モータと供給リールの駆動モータ及び回収リールの駆動モータの回転の立ち上げ、立ち下がりを示す説明図。
【図３】従来のワイヤー走行制御方法を採用したワイヤーソーを示す正面図
【符号の説明】
２１    駆動モータ
２２    供給リール
２３    駆動モータ
２４    回収リール
２５    多溝ローラ
２６    多溝ローラ
２７    多溝ローラ
２８    駆動モータ
２９    ガイドプーリ
３０    ガイドプーリ
３１    駆動モータ
３２    トラバースプーリ
３３    送りテーブル
３４    張力付加モータ
３５    張力測定用ロードセル
３６    エンコーダ
３７    揺動アーム
３８    ダンサーロール
３９    プーリ
４０    張力付加モータ
４１    張力測定用ロードセル
４２    エンコーダ
４３    揺動アーム
４４    ダンサーロール
４５    プーリ
ａ      ワイヤー
ｂ      ワーク
【図１】
0003731864.tif 000002
【図２】
0003731864.tif 000003
【図３】
0003731864.tif 000004