特開 2016-59933 線材張力制御方法及びダンサーロール装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-59933(P2016-59933A)

(43)【公開日】2016年4月25日

(54)【発明の名称】線材張力制御方法及びダンサーロール装置

(51)【国際特許分類】

   B21C 47/00 20060101AFI20160328BHJP

   B21C 47/02 20060101ALI20160328BHJP

【ＦＩ】

   B21C47/00 F

   B21C47/02 D

【審査請求】有

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2014-188428(P2014-188428)

(22)【出願日】2014年9月17日

(71)【出願人】

【識別番号】000147464

【氏名又は名称】株式会社サイカワ

(74)【代理人】

【識別番号】100092691

【弁理士】

【氏名又は名称】黒田 勇治

(72)【発明者】

【氏名】大橋 洋

【テーマコード（参考）】

4E026

【Ｆターム（参考）】

4E026AA01

4E026AA04

4E026AA13

4E026AA18

4E026BA01

4E026BA15

(57)【要約】

【課題】ダンサーロールをダンサーロールの上側外周面に線材の下側外周面が接触して線材を上に凸の円弧状に折返案内可能な位置に配設し、ダンサーロール及びその支持要素の自重の方向と線材の張力の方向とが下向きの方向となると共にサーボモータのトルクの力の方向が上向きの方向となるように構成されているから、ダンサーロールの上側外周面と線材の下側外周面との離反及び自重落下による衝撃接触を回避することができ、線材の張力制御を良好に行うことができる。
【解決手段】ダンサーロールＲをダンサーロールの上側外周面に線材Ｓの下側外周面が接触して線材を上に凸の円弧状に折返案内可能な位置に配設し、ダンサーロール及びその支持要素の自重Ｗの方向と線材の張力Ｔの方向とが下向きの方向となると共にサーボモータＭのトルクＴＱの力Ｆの方向が上向きの方向となるように構成してなる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

連続移送される線材の移送路途中に配設され、該線材の張力を可変設定する張力制御機構及び該線材の移送速度と該線材の巻取速度とを同調制御する速度同調制御部を備えてなり、該張力制御機構は、該線材を折返案内して該線材の移送速度と該線材の巻取速度との速度差に応じて変位するダンサーロールと、該ダンサーロールを支持するダンサーアームと、該ダンサーアームを介して該線材に所定の張力を付与するサーボモータと、該ダンサーアームの回転角を検出する角度検出機構とからなり、上記ダンサーロールを該ダンサーロールの上側外周面に該線材の下側外周面が接触して該線材を上に凸の円弧状に折返案内可能な位置に配設し、該ダンサーロール及びその支持要素の自重の方向と該線材の張力の方向とが下向きの方向となると共に該サーボモータのトルクの力の方向が上向きの方向となるようにして該サーボモータにより該線材に所定の張力を付与することを特徴とする線材張力制御方法。

【請求項2】

連続移送される線材の移送路途中に配設され、該線材の張力を可変設定する張力制御機構及び該線材の移送速度と該線材の巻取速度とを同調制御する速度同調制御部を備えてなり、該張力制御機構は、該線材を折返案内して該線材の移送速度と該線材の巻取速度との速度差に応じて変位するダンサーロールと、該ダンサーロールを支持するダンサーアームと、該ダンサーアームを介して該線材に所定の張力を付与するサーボモータと、該ダンサーアームの回転角を検出する角度検出機構とからなり、上記ダンサーロールを該ダンサーロールの上側外周面に該線材の下側外周面が接触して該線材を上に凸の円弧状に折返案内可能な位置に配設し、該ダンサーロール及びその支持要素の自重の方向と該線材の張力の方向とが下向きの方向となると共に該サーボモータのトルクの力の方向が上向きの方向となるように構成したことを特徴とするダンサーロール装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は例えば半導体分野や医療分野に用いられる金、銅、ステンレスなどの金属線材を直径１０μｍ〜２０μｍ程度の極細金属線に伸線する伸線加工や、線材を平角線に圧延する圧延加工、線材の汚染物質を除去する洗浄加工、線材の巻き替え作業、その他の線材処理を行う際に用いられる線材張力制御方法及びダンサーロール装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、この種のダンサーロール装置として、例えば、図４、図５、図６の如く、図外の連続伸線機の入り側に線材を連続給送する給送機構が配設され、連続伸線機の出側に連続伸線機からの線材を巻取る巻取機構Ｇが配設され、この場合、巻取機構Ｇは線材Ｓを巻き取る巻取ボビンＢ_Ｆ及び巻取ボビンＢ_Ｆを巻取回転させる巻取モータＭ_Ｆからなり、図外の給送機構と巻取機構Ｇとの間の連続移送される線材Ｓの移送路途中に配設され、線材Ｓの張力Ｔを可変設定する張力制御機構Ｐ及び例えばロータリーエンコーダなどの速度検出器Ｌ_Ｓにより検出された線材Ｓの移送速度Ｖ_Ｌと設定された基準速度に依拠する線材Ｓの巻取速度Ｖ_ＲとをＶ_Ｌ−Ｖ_Ｒ＝０に同調制御する速度同調制御部Ｄを備えてなり、この張力制御機構Ｐは、線材Ｓを一対のガイドロールＧ_Ｒ・Ｇ_Ｒにより折返案内して線材Ｓの移送速度Ｖ_Ｌと線材Ｓの巻取速度Ｖ_Ｒとの速度差ΔＶに応じて変位するダンサーロールＲと、ダンサーロールＲを支持するダンサーアームＢと、ダンサーアームＢを介して線材Ｓに所定の張力Ｔを付与するサーボモータＭと、ダンサーアームＢの回転角を検出する例えばポテンションメータなどからなる角度検出機構Ｑとから構成された構造のものが知られている。

【0003】

ここに、例えば、線材を平角線に圧延する圧延加工の場合は上記連続伸線機は圧延加工機となり、線材の汚染物質を除去する洗浄加工の場合は洗浄加工機となり、線材の巻き替え作業の場合は線材巻替機となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平６−２５５８８５号

【特許文献2】特許第２８１６２５５号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながらこれら従来構造の場合、図４の如く、上記ダンサーロールＲをダンサーロールＲの下側外周面に線材Ｓの上側外周面が接触して線材Ｓを下に凸の円弧状に折返案内可能な位置に配設し、ダンサーロールＲ及びその支持要素の自重Ｗの方向が下向きの方向となると共に線材Ｓの張力Ｔの方向とサーボモータＭのトルクＴＱ（＝力Ｆ×長さＬ）の力Ｆの方向とが上向きの方向となるようにしてサーボモータＭにより線材Ｓに所定の張力Ｔを付与する構造であるから、例えば、図４に示す如く、線材Ｓの移送速度Ｖ_Ｌと線材Ｓの巻取速度Ｖ_Ｒとの速度差ΔＶにより線材Ｓの弛み現象が生じた場合、ダンサーロールＲの自重による落下となって降下速度が遅くなることがあり、このため、ダンサーロールＲの下側外周面と線材Ｓの上側外周面との間が離反し、その後、ダンサーロールＲは自重落下によりダンサーロールＲの下側外周面と線材Ｓの上側外周面とが衝撃接触することになり、この離反及び自重落下による衝撃接触により線材Ｓの切断現象が生ずることがある。

【0006】

又、この場合、図５の如く、Ｆ＋２Ｔ−Ｗ＝０のつりあい関係となり、すなわち、サーボモータＭにより上向きのＦ＝Ｗ−２ＴのトルクＴＱの力Ｆを付与する構造となり、例えば、直径１０μｍ〜２０μｍ程度の極細線の伸線においては、伸線時の断線を防ぐ意味において、線材Ｓの張力Ｔをきわめて小さくする必要があり、すなわち、線材Ｓに小さい張力Ｔを付与するためには低トルクの小さな力ＦのサーボモータＭが必要となる。

【0007】

例えば、図６中、（例１）Ｗ＝０．０５Ｎ（５ｇｆ）とした場合において、Ｔ＝０．０１Ｎ（１ｇｆ）の張力を発生させる場合、上向きにＦ＝０．０３Ｎ（３ｇｆ）のトルクＴＱを付与することになり、又、（例２）Ｗ＝０．０５Ｎ（５ｇｆ）とした場合において、Ｔ＝０．０１５Ｎ（１．５ｇｆ）の張力を発生させる場合、上向きにＦ＝０．０２Ｎ（２ｇｆ）のトルクＴＱを付与することになり、又、（例３）Ｗ＝０．０５Ｎ（５ｇｆ）とした場合において、Ｔ＝０．０２Ｎ（２ｇｆ）の張力を発生させる場合、上向きにＦ＝０．０１Ｎ（１ｇｆ）のトルクＴＱを付与することになり、又、（例４）Ｗ＝０．０５Ｎ（５ｇｆ）とした場合において、Ｔ＝０．０３５Ｎ（３．５ｇｆ）の張力を発生させる場合、下向きにＦ＝０．０２Ｎ（２ｇｆ）のトルクＴＱを付与するということになる。

【0008】

しかしながら、このようなＦ＝０．０１Ｎ（１ｇｆ）、０．０２Ｎ（２ｇｆ）のような力Ｆの低トルクＴＱを発生するサーボモータＭは構造上の制約があって現実には入手が難しく、このため、サーボモータＭにより線材Ｓに所定の小さな張力Ｔを付与することができず、例えば、連続伸線機にあっては、極細線の伸線を困難にしているという不都合を有している。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明はこのような課題を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の方法の発明は、連続移送される線材の移送路途中に配設され、該線材の張力を可変設定する張力制御機構及び該線材の移送速度と該線材の巻取速度とを同調制御する速度同調制御部を備えてなり、該張力制御機構は、該線材を折返案内して該線材の移送速度と該線材の巻取速度との速度差に応じて変位するダンサーロールと、該ダンサーロールを支持するダンサーアームと、該ダンサーアームを介して該線材に所定の張力を付与するサーボモータと、該ダンサーアームの回転角を検出する角度検出機構とからなり、上記ダンサーロールを該ダンサーロールの上側外周面に該線材の下側外周面が接触して該線材を上に凸の円弧状に折返案内可能な位置に配設し、該ダンサーロール及びその支持要素の自重の方向と該線材の張力の方向とが下向きの方向となると共に該サーボモータのトルクの力の方向が上向きの方向となるようにして該サーボモータにより該線材に所定の張力を付与することを特徴とする線材張力制御方法にある。

【0010】

又、請求項２記載の装置の発明は、連続移送される線材の移送路途中に配設され、該線材の張力を可変設定する張力制御機構及び該線材の移送速度と該線材の巻取速度とを同調制御する速度同調制御部を備えてなり、該張力制御機構は、該線材を折返案内して該線材の移送速度と該線材の巻取速度との速度差に応じて変位するダンサーロールと、該ダンサーロールを支持するダンサーアームと、該ダンサーアームを介して該線材に所定の張力を付与するサーボモータと、該ダンサーアームの回転角を検出する角度検出機構とからなり、上記ダンサーロールを該ダンサーロールの上側外周面に該線材の下側外周面が接触して該線材を上に凸の円弧状に折返案内可能な位置に配設し、該ダンサーロール及びその支持要素の自重の方向と該線材の張力の方向とが下向きの方向となると共に該サーボモータのトルクの力の方向が上向きの方向となるように構成したことを特徴とするダンサーロール装置にある。

【発明の効果】

【0011】

本発明は上述の如く、請求項１又は請求項２にあっては、連続移送される線材の移送路途中に配設され、線材の張力を可変設定する張力制御機構及び線材の移送速度と線材の巻取速度とを同調制御する速度同調制御部を備えてなり、張力制御機構は、線材を折返案内して線材の移送速度と線材の巻取速度との速度差に応じて変位するダンサーロールと、ダンサーロールを支持するダンサーアームと、ダンサーアームを介して線材に所定の張力を付与するサーボモータと、ダンサーアームの回転角を検出する角度検出機構とから構成され、上記ダンサーロールをダンサーロールの上側外周面に線材の下側外周面が接触して線材を上に凸の円弧状に折返案内可能な位置に配設し、ダンサーロール及びその支持要素の自重の方向と線材の張力の方向とが下向きの方向となると共にサーボモータのトルクの力の方向が上向きの方向となるように構成されているから、線材の移送速度と線材の巻取速度との速度差により線材の弛み現象が生じた場合、ダンサーロールはサーボモータの上向きのトルク（＝力×長さ）の力により迅速に追従して上昇し、このため、ダンサーロールの上側外周面と線材の下側外周面との間の離反現象が抑制され、ダンサーロールの上側外周面と線材の下側外周面との離反及び自重落下による衝撃接触を回避することができ、離反及び自重落下による衝撃接触による線材の切断現象を防ぐことができ、サーボモータにより線材に所定の小さな張力を付与することができ、線材の張力制御を良好に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態例の全体説明図である。

【図2】本発明の実施の形態例の部分説明図である。

【図3】本発明の実施の形態例の部分拡大説明図である。

【図4】従来構造の全体説明図である。

【図5】従来構造の部分説明図である。

【図6】従来構造の部分拡大説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

図１乃至図３は本発明を連続伸線機に適用した実施の形態例を示し、上記図４、図５、図６の従来構造と同一態様部分には同符号を付して説明すると、この場合、図外の連続伸線機の入り側に線材Ｓを連続給送する給送機構が配設され、連続伸線機の出側に連続伸線機からの線材Ｓを巻取る巻取機構Ｇが配設され、巻取機構Ｇは線材Ｓを巻き取る巻取ボビンＢ_Ｆ及び巻取ボビンＢ_Ｆを巻取回転させる巻取モータＭ_Ｆからなり、図外の給送機構と巻取機構Ｇとの間の連続移送される線材Ｓの移送路途中に配設され、線材Ｓの張力Ｔを可変設定する張力制御機構ＰＮ及び例えばロータリーエンコーダなどの速度検出器Ｌ_Ｓにより検出された線材Ｓの移送速度Ｖ_Ｌと設定された基準速度に依拠する線材Ｓの巻取速度Ｖ_ＲとをＶ_Ｌ−Ｖ_Ｒ＝０に同調制御する速度同調制御部Ｄを備えて構成している。

【0014】

この場合、上記張力制御機構ＰＮは、図２、図３の如く、線材Ｓを一対のガイドロールＧ_Ｒ・Ｇ_Ｒにより折返案内して線材Ｓの移送速度Ｖ_Ｌと線材Ｓの巻取速度Ｖ_Ｒとの速度差ΔＶ（Ｖ_Ｌ−Ｖ_Ｒ＝ΔＶ）に応じて上下に変位するダンサーロールＲと、ダンサーロールＲを支持するダンサーアームＢと、ダンサーアームＢを介して線材Ｓに所定の張力Ｔを付与するサーボモータＭと、ダンサーアームＢの回転角を検出する例えばポテンションメータなどからなる角度検出機構Ｑとから構成され、上記ダンサーロールＲをダンサーロールＲの上側外周面に線材Ｓの下側外周面が接触して線材Ｓを上に凸の円弧状に折返案内可能な位置に配設し、ダンサーロールＲ及びその支持要素としてのダンサーアームＢの自重Ｗの方向と線材Ｓの張力Ｔの方向とが下向きの方向となると共にサーボモータＭのトルクの力Ｆの方向が上向きの方向となるように構成している。

【0015】

この実施の形態例は上記構成であるから、線材Ｓは図外の連続伸線機の複数個のダイスにより順次引抜縮径されて伸線加工が行われ、張力制御機構ＰＮにより連続移送される線材Ｓの張力Ｔは可変設定され、速度同調制御部Ｄにより線材Ｓの移送速度Ｖ_Ｌと線材Ｓの巻取速度Ｖ_ＲとがＶ_Ｌ−Ｖ_Ｒ＝０に同調制御され、ダンサーロールＲを介し巻取機構Ｇの巻取ボビンＢ_Ｆに巻取られることになる。

【0016】

この際、上記張力制御機構ＰＮは、図２、図３の如く、線材ＳをガイドロールＧ_Ｒにより折返案内して線材Ｓの移送速度Ｖ_Ｌと線材Ｓの巻取速度Ｖ_Ｒとの速度差ΔＶに応じて上下に変位するダンサーロールＲと、ダンサーロールＲを支持するダンサーアームＢと、ダンサーアームＢを介して線材Ｓに所定の張力Ｔを付与するサーボモータＭと、ダンサーアームＢの回転角を検出する角度検出機構Ｑとから構成され、上記ダンサーロールＲをダンサーロールＲの上側外周面に線材Ｓの下側外周面が接触して線材Ｓを上に凸の円弧状に折返案内可能な位置に配設し、ダンサーロールＲ及びその支持要素としてのダンサーアームＢの自重Ｗの方向と線材Ｓの張力Ｔの方向とが下向きの方向となると共にサーボモータＭのトルクＴＱの力Ｆの方向が上向きの方向となるように構成されているから、例えば、図２に示す如く、線材Ｓの移送速度Ｖ_Ｌと線材Ｓの巻取速度Ｖ_Ｒとの速度差ΔＶにより線材Ｓの弛み現象が生じた場合、ダンサーロールＲはサーボモータＭの上向きのトルクＴＱ（＝力Ｆ×長さＬ）の力Ｆにより迅速に追従して上昇し、このため、ダンサーロールＲの上側外周面と線材Ｓの下側外周面との間の離反現象が抑制され、ダンサーロールＲの上側外周面と線材Ｓの下側外周面との離反及び自重落下による衝撃接触を回避することができ、離反及び自重落下による衝撃接触による線材Ｓの切断現象を防ぐことができる。

【0017】

又、この場合、図３の如く、Ｆ−２Ｔ−Ｗ＝０のつりあい関係となり、すなわち、サーボモータＭにより上向きのＦ＝Ｗ＋２ＴのトルクＴＱの力Ｆを付与する構造となり、例えば、直径１０μｍ〜２０μｍ程度の極細線の伸線においては、伸線時の断線を防ぐ意味において、線材Ｓの張力Ｔをきわめて小さくする必要があり、すなわち、線材Ｓに小さい張力Ｔを付与するためには低トルクの小さな力ＦのサーボモータＭが必要となるが、例えば、図２、図３中、（例１）Ｗ＝０．０５Ｎ（５ｇｆ）とした場合において、Ｔ＝０．０１Ｎ（１ｇｆ）の張力Ｔを発生させる場合、上向きにＦ＝０．０７Ｎ（７ｇｆ）のトルクＴＱを付与することになり、又、（例２）Ｗ＝０．０５Ｎ（５ｇｆ）とした場合において、Ｔ＝０．０１５Ｎ（１．５ｇｆ）の張力Ｔを発生させる場合、上向きにＦ＝０．０８Ｎ（８ｇｆ）のトルクＴＱを付与することになり、又、（例３）Ｗ＝０．０５Ｎ（５ｇｆ）とした場合において、Ｔ＝０．０２Ｎ（２ｇｆ）の張力Ｔを発生させる場合、上向きにＦ＝０．０９Ｎ（９ｇｆ）のトルクＴＱを付与することになり、又、（例４）Ｗ＝０．０５Ｎ（５ｇｆ）とした場合において、Ｔ＝０．０３５Ｎ（３．５ｇｆ）の張力Ｔを発生させる場合、上向きにＦ＝０．１２Ｎ（１２ｇｆ）のトルクＴＱを付与するということになる。

【0018】

このようなＦ＝０．０７Ｎ（７ｇｆ）、０．０８Ｎ（８ｇｆ）、０．０９Ｎ（９ｇｆ）、０．１２Ｎ（１２ｇｆ）の力ＦのトルクＴＱを発生するサーボモータＭは構造上及び仕様上からも入手が容易であり、このため、サーボモータＭにより線材Ｓに所定の小さな張力Ｔを付与することができ、線材Ｓの張力制御を良好に行うことができ、例えば、極細線の伸線を良好に行うことができ、伸線作業性を向上することができる。

【0019】

尚、本発明は上記実施例で示す構造に限られるものではなく、例えば、線材Ｓの種類や大きさ、ダンサーロールＲの構造、張力制御機構ＰＮ、速度同調制御部Ｄ、巻取機構Ｇの構造等は適宜変更して設計される。

【0020】

又、上記実施の形態例においては連続伸線機の巻取装置に適用しているが、連続伸線機に限らず、他の連続伸線機、あるいは、線材Ｓを平角線に圧延する圧延加工機、線材Ｓの汚染物質を除去する洗浄加工機、線材Ｓの巻き替え作業をなす線材巻替機、その他の、線材処理機の巻取装置に適用することができる。

【0021】

以上、所期の目的を充分達成することができる。

【符号の説明】

【0022】

Ｓ 線材
Ｖ_Ｌ 移送速度
Ｖ_Ｒ 巻取速度
Ｗ 自重
Ｔ 張力
ＴＱ トルク
Ｆ トルクの力
ＰＮ 張力制御機構
Ｄ 速度同調制御部
Ｒ ダンサーロール
Ｂ ダンサーアーム
Ｍ サーボモータ
Ｑ 角度検出機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】