专利名称：长尺寸材料重绕装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及长尺寸材料例如线材或带材的重绕装置。
而且，在重绕装置中(普通例2)，控制部分设置在普通例1的重绕装置内的供给部分，导致产生误差信号。该误差信号表示由调节棍输出的张力检测信号和指示调节棍参考位置的参考值之间的不同。此后，按照误差信号校正速度指示，缠绕部分的转速受到控制，以便恒定调节棍位置。另外，在不控制缠绕部分转速的重绕装置中(普通例3)，随着时间的推移，供给部分的转速和缠绕部分的转速采用人工调整，以使调节棍位置保持恒定。
然而，在普通例1和例2所述的重绕装置中，出现如下问题。在供给部分和缠绕部分分别由供给部分电机和缠绕部分电机以恒定转数驱动的情况下，如图7A所示，随着时间的推移，供给部分侧的长尺寸材料的线速度变慢，这是因为随着时间的推移，供给部分的长尺寸材料的缠绕直径变得比较小，每单位时间内长尺寸材料的供给量变得比较少。然而，如图7B所示，随着时间的推移，缠绕部分侧的长尺寸材料线速度变得较快，这是因为随着时间的推移，缠绕部分的长尺寸材料的缠绕直径变得比较大，每单位时间内的长尺寸材料的缠绕量变得更大。
因此，在开始重绕长尺寸材料的时，为避免拉断长尺寸材料，即使精确调整了供给部分的转数相对于缠绕部分的转数比率，供给部分的线速度势必逐渐与缠绕部分不同。其结果，调节棍极有可能在滑离线材中心的状况下工作。因此，张力测定信号不代表真正张力，转速不能得到恰当的校正，最终长尺寸材料被拉断。
采用这种方式，在普通例1和例2的重绕装置中，随着时间的推移，一部分的线速度与另一部分的线速度不同。在缠绕具有相当厚(不少于约1mm)或者相当大的张力(不少于约100g)的线材情况下，在供给部分和缠绕部分之间的线速度的不同不成为一个严重问题。然而，在缠绕超细线材或类似材料的情况下，由于线材的张力或速度略有改变，缠绕的线材会出现不正常缠绕、拉断或类似情况。
而且，在普通例3的重绕装置中，因为供给部分的转数和缠绕部分的转数靠人工调整，缠绕装置的操作易出故障。
为了实现上述目的，本发明提供的长尺寸材料重绕装置包括供给长尺寸材料的供给侧旋转体；使供给侧旋转体旋转的供给电机；缠绕长尺寸材料的缠绕侧旋转体；使缠绕侧旋转体旋转的缠绕电机；检测长尺寸材料上产生张力的张力检测装置；检测长尺寸材料速度的速度检测装置；产生第一操作量的第一控制装置，该装置根据张力参考值和由张力检测装置检测的张力测定值的不同，使产生于长尺寸材料上的张力保持在张力参考值，并向供给电机供给作为供给电机操作量的第一操作量。使产生于长尺寸材料上的张力保持在某一张力参考值；产生第二操作量的第二控制装置，该装置根据速度参考值和由速度检测装置测定的速度测定值的不同，使长尺寸材料的速度保持在某一速度参考值，并向缠绕电机供给作为缠绕电机操作量的第二操作量。
按照本发明，第一控制装置产生第一操作量，按照张力参考值和由张力检测装置检测的张力测定值之间的不同，第一控制装置使长尺寸材料的张力保持在张力参考值。此后，第一操作量作为供给电机操作量提供给供给电机。第二控制装置产生第二操作量，按照速度参考值和由速度检测装置检测的速度测定值之间的不同，该装置使长尺寸材料的速度保持在速度参考值。此后，第二操作量作为缠绕电机操作量提供给缠绕电机。因为长尺寸材料的张力和速度均受到恒定控制，即使长尺寸材料的张力和线速度稍有改变，也能够防止长尺寸材料的不正常缠绕和拉断，因此，无需人工操作，长尺寸材料重绕装置也能够稳定重绕超细线材或类似材料。
在本发明优选实施例中，张力检测装置和速度检测装置分别设置在供给侧和缠绕侧，第一控制装置接收由速度检测装置检测的速度测定值，根据速度测定值和第一操作量快速响应于长尺寸材料的速度和张力的变化产生控制电机的第三操作量，并且向供给电机输送作为供给电机操作量的第三操作量。
按照优选实旋例，根据第一操作量和由设置在缠绕侧的速度检测装置输入的速度测定值，第一控制装置产生第三操作量，第三操作量迅速响应于长尺寸材料的速度和张力的改变来控制电机。此后，第三操作量作为供给电机操作量提供给供给电机。换句话说，因为包括速度测定值的第三操作量提供给供给电机，供给电机也以与速度测定值相关的转速被驱动。因此，在供给侧和缠绕侧的各自的线速度均不变，即使在稳定重绕时，也能够防止不正常的缠绕。
为了达到上述目的，本发明提供的长尺寸材料重绕装置包括供给长尺寸材料的供给侧旋转体；使供给侧旋转体旋转的供给电机；缠绕长尺寸材料的缠绕侧旋转体；使缠绕侧旋转体旋转的缠绕电机；检测产生于长尺寸材料上的张力的张力检测装置；检测长尺寸材料速度的速度检测装置；为了向缠绕电机供给作为其操作量的第一操作量，第一控制装置产生第一操作量，第一操作量按照张力参考值和由张力检测装置检测的张力测定值之间的不同，使长尺寸材料上产生的张力保持在张力参考值；为了向供给电机供给作为其操作量的第二操作量，第二控制装置产生第二操作量，第二操作量基于速度参考值和由速度检测装置检测的速度测定值的不同，使长尺寸材料上的速度保持在参考值。
按照本发明，第一控制装置产生第一操作量，第一操作量基于张力参考值和由张力检测装置检测的张力测定值之间的不同，使长尺寸材料的张力保持在张力参考值。此后，作为缠绕电机操作量的第一操作量提供给缠绕电机。第二控制装置产生第二操作量，第二操作量按照速度参考值和由速度检测装置检测的速度测定值的不同，使长尺寸材料的速度保持在速度参考值。此后，第二操作量作为供给电机操作量提供给供给电机。因为长尺寸材料的张力和速度均受到恒定控制，即使长尺寸材料的张力和线速度稍有改变，也能够避免长尺寸材料不正常缠绕和破坏长尺寸材料。从而，无需手工操作长尺寸材料的重绕装置就能够稳定地重绕超细线材或类似材料。
在本发明的优选实施例中，张力检测装置和速度检测装置分别设置在缠绕侧和供给侧，第一控制装置接收通过速度检测装置检测的速度测定值，为了向缠绕电机供给作为缠绕电机操作量的第三操作量，按照速度测定值和第一操作量产生迅速响应于长尺寸材料的速度和张力的变化来控制电机的第三操作量。
按照本实施例，第一控制装置产生第三操作量，第三操作量根据第一操作量和由设置在供给侧的速度检测装置输入的速度测定值并且迅速响应长尺寸材料的速度和张力的变化控制电机。此后，第三操作量作为缠绕电机操作量供给电机。换言之，因为包含速度测定值的第三操作量供给缠绕电机，缠绕电机也以与速度测定值关联的转速被驱动。因此，在供给侧和缠绕侧的每个线速度是恒定的。此外，即使在稳定重绕时，也能够杜绝不正常的缠绕长尺寸材料。
在本发明优选实施例中，相对于重绕开始期间，所设定的速度参考值应使得长尺寸材料的速度逐渐变快，在重绕期间保持恒定，在重绕结束期间逐渐变慢。
按照本实施例，因为长尺寸材料的速度受到控制，使其在重绕开始期间逐渐变快，在重绕期间保持恒定，在重绕结束期间逐渐变慢，以在重绕全过程中实现正常的缠绕。
在本发明优选实施例中，设定的张力参考值，使产生于长尺寸材料上的张力随着长尺寸材料重绕时间的推移逐渐变大。
按照本实施例，因为长尺寸材料的张力被控制成使其逐渐变大，能够实现重绕过程的正常缠绕。
在本发明优选实施例中，张力检测装置包括与长尺寸材料接触的压紧元件；响应于压紧元件垂直方向位置而输出张力测定值的传感器；沿垂直方向自由地移动压紧元件的引导装置；一根弹簧，为了向长尺寸材料施加张力，弹簧总是向上或向下对压紧元件施加偏压。
按照本实施例，因为使用了压紧元件、传感器、引导装置和弹簧的简单结构，能够实现张力的调整和检测。
在本发明优选实施例中，速度检测装置包括随长尺寸材料的移动而转动并在其外表面等间隔的设置若干个孔的圆柱体；向圆柱体孔辐射光的光幅射部分；通过圆柱体孔接收光的光接收部分；脉冲发生器，为了按照速度测定值输出脉冲信号，脉冲发生器基于由光接收部分输出的光信号产生脉冲信号。
按照本实施例，使用结构简单的圆柱体、光幅射部分、光接收部分和脉冲发生器的这些简单结构，就能够检测长尺寸材料的速度。
在本发明的优选实施例中，第一控制装置包括基于张力参考值和由张力检测装置检测的张力测定值之不同产生误差信号的第一误差放大器；第一比例和积分电路，该电路执行由第一误差放大器产生的误差信号输出的比例和积分过程，以便获得第一操作量；计算单元，该计算单元把通过速度检测装置检测的速度测定值附加到第一操作量输出或者减去由第一比例加整电路产生的第一操作量输出。
按照本实施例，由于使用误差放大器，比例和积分(proportional-plus-integral)电路和计算单元这种简单结构，能够控制长尺寸材料的张力，以获得长尺寸材料的张力参考值。
在本发明优选实施例中，第二控制装置包括按照速度参考值和由速度检测装置检测的速度测定值之间的不同产生误差信号的第二误差放大器；第二积分和比例(integral-plus-proportional)电路，该电路执行由第二误差放大器产生的误差信号输出的积分和比例过程，以便获得第二操作量。
按照本实施例，由于采用了误差放大器和比例和积分电路，长尺寸材料的速度得到控制，便能获得长尺寸材料的速度参考值。
图2是按照第一个实施例的长尺寸材料重绕装置设置的供给部分变换器和缠绕部分变换器的详细结构图。
图3展示调节棍参考值随时间的变化图。
图4展示从缠绕线材开始至结束，速度指示值、线速度检测值、供给部分电机转速和缠绕部分电机的转速随时间的变化图。
图5展示的是按照第二个实施例的长尺寸材料重绕装置的结构图。
图6是设置到第二个实施例的长尺寸材料重绕装置的供给部分变换器和缠绕部分变换器的结构图。
图7A展示的是供给部分侧的线材的线速度随重绕过去的时间变化图。
图7B展示的是缠绕部分侧的线速度随重绕过去的时间变化图。
(第一实施例)
图1展示的是第一实施倒的长尺寸材料重绕装置的结构图。
图1展示的长尺寸材料重绕装置由线材1、供给部分2、供给部分电机3、供给部分变换器4、缠绕部分5、缠绕部分电机6、缠绕部分变换器7、张力检测装置8、线速度检测装置9和滚轴21至25构成。线材1是线状或带状长尺寸材料。供给部分2是向缠绕部分5供给线材1的供给侧旋转体。供给部分电机3是使供给部分2旋转的电机。供给部分变换器4是控制供给部分电机3的第一控制装置。缠绕部分5是由供给部分2供给的线材1缠绕侧旋转体缠绕。缠绕电机6是使缠绕部分5旋转的电机。缠绕变换器7是控制缠绕部分电机6转动的第二控制装置。张力检测装置8设置在供给部分2右侧，缠绕线材1时用来检测其上所产生的张力的张力检测装置。线速检测装置9设置在缠绕部分5左侧，用来检测线材1的线速度的速度检测装置，在线材1的路径上设置多个控制器21至25。
线材1是具有例如直径为φ0.05毫米的超细线材。供部分电机3的转轴3a安装在供给部分2的孔2a上，以便供给部分2能够自由地转动。然而，在开始重绕线材1时，线材1完全环绕供给部分2被缠绕。供部分电机3驱动供给部分2，以把线材1送出供给部分2。供给部分电机3是交流电机例如感应电机。
张力检测装置8(调节棍)安装在供给部分2和缠绕部分5之间，更具体地说，是在滚轴22和滚轴23(供给部分侧)之间。张力检测装置8吸收线材1的张力，并且响应于模拟电压所对应的调节棍位置测量线材1的张力。此后，具有0至10V电压值的模拟电压作为调节棍位置测定信号DS输出到供给部分变换器4。
张力测量装置8包括压紧元件8a、张力传感器8b、导向器8c和伸缩弹簧8d。张力测量装置8安装在滚轴22和滚轴23之间柱形压紧元件8a是一个与线材1接触的调节棍。张力传感器8b将压紧元件8a的垂直方向位置转换成与该位置成正比例的电信号。需要注意的是线材1与压紧元件8a的上侧接触。因为压紧元件8a的轴插入相对于导向元件8c的支承面8e作垂直方向延伸的槽8f内，故压紧元件8a可在8f范围内上下移动。为了向线材1施加张力，压紧元件8a总是被伸缩簧8d朝向上方施以偏压。随着线材1的张力逐渐增强，调节棍，即压紧元件8a向下移动，随着线材1的张力逐渐变弱，压紧元件8a向上移动。在本实施例中，线材1具有适当的张力时，调节弹簧8d的强度，以使压紧元件8a位于槽8f中部。
张力传感器8b也被称作与压紧元件8a关联的位置传感器。如图2所示，张力传感器8b例如由可变电阻器29、可移动接触元件26和低通过过滤器27组成。张力传感器8b将压紧元件的位置转换成于与该位置相对应的模拟电压，并且把作为调节棍位置测定信号DS的模拟电压值(张力测定值Vt)输出到供给部分变换器4。压紧元件8a的位置与张力测定值Vt成正比。可变电阻器29连接于电源终端28和地面之间。可变换接触元件26与压紧元件8a的位置成正比例的移动，然而，可变换接触元件26使用可变电阻器29将压紧元件8a的位置转换成与该位置成比例的电压Vp，并且把作为包含短循环振动的张力测定信号Ts的电压Vp输出到低通过过滤器27，低通过过滤器27消除由可变换触元件26产生的张力测定信号TS的高频部分。并且输出0至10V之间的平稳模拟电压值，即作为调节棍位置测定信号DS的张力测定值Vt。在本实施例中，因为张力测定值Vt与线材1的张力成反比，随着线材1张力变得比较强，张力测定值Vt进一步降低。表示调节棍参考位置的调节棍参考值Vr1预先设置在调节棍参考值指示装置10内，调节棍参考值Vr1被输出到供给部分变换器4。
如图1所示，供给部分变换器4与供给部分电机3和调节棍参考值指示装置10连接。在供给部分变换器4内，比例和积分(下面称作PI)控制是基于误差信号做出的。而误差信号表示调节棍参考值Vr1的输出和张力检测值Vt的输出两者之间的不同，这里的调节棍参考Vr1是由调节棍参考值指示装置10输出的，张力测定值Vt的是作为调节棍位置测定信号DS由张力测量装置8输出的。据此，总是需要调整调节棍的位置。以便获得调节棍参考值Vr1(调节棍位置恒定控制)。实际上，确定施于供给部分电机3的正弦波交流电压的输出频率，是为了能够以调节棍参考值Vr1保持调节棍的位置。此时，如果频率改变，电压也随频率的改变而改变。
缠绕部分5具有半径为R的柱形缠绕部分。缠绕部分电机6的旋转轴6a安装到旋转部分5的孔5a内，以使缠绕部分5能够自由地旋转。然而，在开始重绕线材1时，缠绕部分5未缠绕线材1。缠绕部分电机6驱动缠绕部分5，使得线材1环绕缠绕部分5被缠绕。缠绕部分电机6是交流电机，例如是感应电机，并且与缠绕部分变换器7相连接。缠绕部分变换器7控制施于缠绕部分电机6的正弦波交流电压的频率，以便控制缠绕部分电机6的转速。
线速检测装置9检测线材1的线速度。线速度检测装置9设置在张力检测装置8和缠绕部分5之间，并与线材1和滚轴24加压接触。线速度检测装置9例如是脉冲发生器编码器(下面是指PG编码器)，如图2所示，PG编码器由圆柱体9a，光发射部分9c、光接收部分9d和脉冲发生器9e组成，圆柱体按照线材1的移动而旋转，并且在其外表面等间隔的设置多个孔9b。光发射部分9c向圆柱体9a的孔9b发射光线。光接收部分9d接收通过圆柱体9a上的孔9b的光线。脉冲发生器9e根据来自光接收部分9d的光信号产生脉冲信号。采用这种结构，脉冲信号的脉冲数正比于圆柱体9a的转数，圆柱体9a的转数正比于线材1线速度。为此，线材1的线速度通过脉冲信号的脉冲数予以测量。由线速度测量装置9测得的脉冲信号作为线速度测定信号LS输出到缠绕部分变换器7。
线材1的速度指示值Vr2预先设定在速度指示装置11内，速度指示值Vr2输出到缠绕部分变换器7。
如图1所示，缠绕部分变换器7与缠绕部分电机6和速度指示装置11连接。然而，脉冲电压作为由线速度检测装置9测得的线速度测定信号LS的输出被转换为具有0至10V之间(未显示)的模拟电压(线速度测定值Vv)。在缠绕部分变换器7内，根据误差信号实施PI控制，而误差的信号表示由速度指示装置11检测的速度指示值Vr2的输出和由线速度检测装置9检测的作为线速度测定信号LS的线速度测定值Vv的输出二者之间的差异。据此，需调整线材1的线速度，从而总能够获得速度指示值Vr2(速度恒定控制)。实际上，确定施于缠绕部分电机6的正弦波交流电压的输出频率，是为了使线材1的线速度符合线速度指示值Vr2。此时，当频率发生变化，电压也随着频率的变化而改变。
下面，将参照图2说明供给部分变换器4和缠绕变换器7的详细结构。
缠绕部分变换器7由误差放大器41和与误差放大器41相连接的PI电路42构成，误差放大器41的非变换输入终端与线速度指示装置9连接，误差放大器41的变换输入终端与速度指示装置11连接。需注意的是，脉冲电压作为线速度检测装置9检测的线速度测定信号LS的输出被转换为模拟电压，(线速度测定值Vv)(未显示)。此后，具有0至10V电压值的模拟电压输出到误差放大器41的非变换输入终端。同时，线速度测定值Vv作为线速度指示信号LSS输出到供给部分变换器4。误差放大器41产生误差信号ΔVe2＝Vv-Vr2，误差信号ΔVe2表示作为由线速度检测装置9检测的线速度测定信号LS的线速度测定值Vv的输出和由线速度指示装置11检测的速度指示值Vr2的输出二者之间的差异。具有预定恒定时间的PI电路42执行来自误差放大器41的误差信号？Ve2输出的PI过程，并向缠绕部分电机6输出操作量fd。应当注意的是，PI电路42按照操作量fd，输出的频率值与误差信号ΔVe2的PI值成正比。从而所述操作量fd迅速地响应于线速度测定值Vv的变化。
供给部分变换器4由误差放大器31、与误差放大器引相连接的PI电路32、与PI电路32和缠绕部分变换器7相连接的计算单元33组成。误差放大器31的非变换输入终端与张力传感器86连接，误差放大器31的变换输入终端与调节棍参考值指示装置10连接。误差放大器31产生误差信号ΔVe1＝Vt-Vr1，该误差信号ΔVe1表示张力测定值Vt的输出和调节棍参考值Vr1的输出二者之间的差异，而所述的张力测定值Vt作为调节棍位置测定信号DS是由张力传感器8b输出的，调节棍参考值Vr1是由调节棍参考值指示装置10输出的。具有预定的恒定时间的PI电路32执行由误差放大器31输出的误差信号？Ve1输出的PI过程，并且向计算单元33输出操作量fa。需注意的是，PI电路32输出的作为操作量fa的频率值正比于误差信号ΔVe1的PI值。
计算单元33添加操作量fa和fb，以获得操作量fc。操作量fa是由PI电路32输出的频率值，操作量fb是频率值，该频率值作为由缠绕部分变换器7输出的线速度指示信号LSS正比于线速度测定值Vv。操作量fc输出到供给部分电机3。因为操作量fb反映线材1的真实线速度，它成为相对于供给部分变换器4的速度指示值。
在张力测量值Vt高于调节棍参考值Vr1的情况下，操作量fa为正值。因此，鉴于由计算单元33产生的操作量fc输出值比操作量fb大，供给部分电机3被加速控制。此时，在张力测定值Vt比调节棍参考值Vr1低的情况下，操作量fa为负值。如果由计算单元33产生的操作量fc输出值比操作量fb小，供给部分电机3被减速控制。
下面，将结合图4说明具有第一个实例所述结构的长尺寸材料重绕装置的操作。图4表示从缠绕线材开始至结束的速度指示值Vr2、线速度测定值Vv、供给部分电机转速F1和缠绕电机转速F2随时间变化情况。
首先，缠绕部分变换器7按照操作量fd向缠绕部分电机6输送频率值。该频率值正比于误差信号PI值，误差信号PI值表示由速度指示装置11产生的速度指示值Vr2的输出和由线速度检测装置9产生的作为线速度测定信号LS的线速度测定值Vv的输出二者之间的差异。其结果，线材1的线速度受到控制，所以总能获得速度指示值Vr2。由于线速度受到控制，故在时间t1和时间t2内线速度是不变的。
如图4所示，从时间t0至t1，设定的速度指示值Vr2(重绕开始期间)逐渐升高，从时间t1至t2(重绕期间)保持恒定值，从时间t2至t3(重绕结束期间)逐渐降低。所以，速度测定值Vv从时间t0至t1逐渐上升，从时间t1至t2保持恒定值E21，然后从时间t2至t3逐渐降低。
另外，在重绕开始期间，缠绕部分电机6的转度F2与供给电机3的转速F1成正比例的增加，并且在时间t1上升至预定速度F2。在重绕期间，缠绕部分电机6的转速F2随着缠绕部分5内的线材1的缠绕直径增大而逐渐下降，并且在时间t2点达到预定速度F22。应当注意的是，在重绕期间，如果将缠绕部分5的转速设为恒定值，如图7B所示，在缠绕部分侧的线材1的线速度将随重绕已通过的时间的推移逐渐上升。鉴此，在本实施例中，重绕期间为使线材1的线速度保持在恒定值E21，缠绕部分电机6的转速F2应逐渐降低。在时间t2及其后，即在结束线材1的缠绕时，缠绕部分电机6的转速F2从预定速度F22逐渐降低。
同时，在供给部分侧，PI电路32向计算单元33传输作为操作量fa的频率值。该频率值正比于误差信号PI值，该误差信号PI值表示由调节棍参考值指示装置10产生的调节棍参考值Vr1的输出和由张力检测装置8产生的作为调节棍位置测得信号DS的张力测定值Vt的输出二者之间的不同。其结果，调节棍位置被恒定，以便一直能够获得调节棍参考值Vr1。所以被控制的调节棍位置是恒定的。
另外，供给部分变换器4的计算单元33附加操作量fa和fb，以便获得操作量fc。操作量fa是由PI电路32输出的频率值，操作量fb是由缠绕部分变换器7产生的作为线速度指示信号LSS的并且正比于线速度测得值Vv的频率值。操作量fc输出到缠绕部分电机3。因此，供给部分变换器4按照线速度测定值Vv和误差信号确定施加到供给部分电机3的正弦波交流电压输出频率值，所述误差信号表示调节棍参考值Vr1和张力测定值Vt之间的不同。此时，若频率改变，电压也随频率的改变而改变。所以，操作量fc迅速响应于张力测定值Vt和线速度测定值Vv的变化。
此时，供给部分电机3的转速F1在时间t1上升至预定速度F11，在重绕期间，随着在供给部分2上的线材1的缠绕直径的减小而逐渐上升，在时间t2达到预定速度F12。应注意的是，在重绕期间，如果供给部分2的转速设为恒定值，如图7A所示，那么在供给部分侧的线材1的线速度随着重绕时间的推移而逐渐降低。因此，在重绕期间，本实施例中的供给部分电机3的转逐渐上升，以便在供给部分侧上的线材1的线速度保持恒定。
在时间t2及其后，也就是说在线材1缠绕结束时，供给部分电机3的转速F1由预定速度F12逐渐下降。
按照第一个实施例的长尺寸材料的重绕装置，因为在供给部分侧的调节棍位置受到恒定的控制，并且在缠绕部分侧的线材1的速度也受到恒定的控制，即使在缠绕超细线材时，线材1的张力和线速度稍有改变，也能够防止线材1的不正常缠绕和断裂。从而，能够稳定地缠绕超细线材或类似材料。
另外，供给部分变换器4缠绕部分变换器7相关联。即，响应于实际线速度的线速度测定值Vv由缠绕部分变换器7输入到供给部分变换器4，使供给部分变换器4以与实际线速度关联的转速驱动供给部分电机3。鉴此，相对于稳定的重绕期间来说，因为供给部分的线速度值和缠绕部分侧的线速度值相同，能够杜绝不正常缠绕。
在重绕开始期间，当缠绕部分侧的速度指示值Vr2缓和上升时，缠绕部分侧的实际线速度也逐渐上升。然而，在重绕结束期间，当缠绕部分侧的速度指示值Vr2缓和下降时，缠绕部分侧的实际线速度也缓和下降。另外，缠绕部分侧的实际线速度作为线速度指示信号LSS被输入到供给部分，以使供给部分的与缠绕侧的线速度关联的线速度也逐渐上升和下降。鉴此，在重绕开始期间或重绕结束期间，即使供给部分2的转数和缠绕部分5的转数出现瞬时的改变，也能够防止拉断线材1例如超细线。
另外，与调节棍位置恒定控制、线速度恒定控制有关的张力恒定控制的实施，甚至能够稳定地缠绕超细线材或类似材料，最终免去了手工操作。
考虑下面的两种方法作为关联缠绕部分5的线速度和供给部分2的线速度的另一种方法(a)输入频率值fc的方法，频率值作为速度指示值，由供给部分变换器4输送到供给部分电机3和缠绕部分电机6；(b)输入频率值fd的方法，频率值作为速度指示值，由供给部分变换器7输送到供给部分电机3和缠绕部分电机6。
采用两种方法(a)和(b)，由管理部分变换器输出的频率值按照速度指示输入到管理部分电机和随动部分电机。在本发明中，随着时间的推移，为使重绕期间的长尺寸材料线速度和张力恒定不变，所述速度指示必须增大供给部分电机3的转速，并且降低缠绕部分电机5的转速。然而，随着重绕时间的推移，频率值fc增大方法(a)中的两种转速，并且频率值fd减小方法(b)中的两种转速。
如上所述，随着重绕时间的推移，在相同行程中，通过使用频率值改变两种转速以互锁两个绕线盘的线速度是不合适的。因此，在本实施例中，通过使用被控制的线速度测定值Vv，供给部分2的线速度与缠绕部分5的线速度实现互锁，这样便可以始终保持恒定值，能够实现恒定的重绕。
另外，如图3所示，从时间t1到时间t2的重绕线材期间，可在调节棍参考值指示装置10内设定调节棍参考值Vv1，以便逐步降低调节棍参考值Vr1。其结果，产生逐步降低图1中线材1的张力的操作量fc，从而使线材1的张力与调节棍参考值Vr1成比例的下降。即随着重绕时间的推进，降低线材1的张力，以实现有规律地重绕线材。(第二实施例)图5是按照第二实施例的长尺寸材料重绕装置的结构图。第二实施例的长尺寸材料重绕装置与第一实施例的长尺寸材料重绕装置不同之处有以下几点。线速度检测装置9和速度指示装置11设置在供给部分侧，张力检测装置8和调节棍参考值指示装置10设置在缠绕部分侧。然而，线速度指示信号LSS由供给部分变换器4a输入到缠绕部分变换器7a。应当注意的是，图5所示其它结构均与图1所示的第一实施例相同，并且同样的部件以同样的数字标号表示，其中的细节结构予以忽略。
线速度检测装置9设置在滚轴21和23之间，与线材1和滚轴22贴紧接触。线速度检测装置9把作为线速度测定信号LS的脉冲信号输出到供给部分变换器4a。线材1的速度指示值Vr2预先设置在速度指示装置11内，速度指示值Vr2输出到供给部分变换器4a。
供给部分变换器4a与供给部分电机3连接。然而，由线速度检测装置9产生的作为线速度测定信号LS的脉冲信号输出被转换为具有0至10V的模拟电压值(线速度测定值Vv)(未示出)。因为供给部分变换器4a根据误差信号实施PI控制，所述误差信号表示由速度指示装置11产生的速度指示值Vr2的输出和由线速度检测装置9检测的作为线速度测定信号LS的线速度测测定值Vv的输出二者之间的不同。调整线材1的线速度，以便总能够获得速度指示值Vr2(速度恒定控制)。具体地说，确定施加到供给部分电机3的正弦波交流电压输出频率，以使线材1的线速度变成速度指示值Vr2。此时，当频率改变时，电压也随频率的改变而改变。
张力测量装置8设置在滚轴24和25之间。张力检测装置8吸收线材1的张力，响应于调节棍位置的线材1的张力作为模拟电压予以检测。此后，具有0至10V的模拟电压值作为调节棍位置测定信号DS输出到供给部分变换器4。表示调节棍参考位置的调节棍参考值Vr1事前设定在调节棍参考值指示装置10内，调节棍参考值Vr1输出到缠绕部分变换器7a。
缠绕部分变换器7a与缠绕部分电机b连接。缠绕部分变换器7a基于误差信号实施PI控制，该误差信号表示由调节棍参考值指示装置10产生的调节棍参考值Vr1输出和由张力检测装置8产生的作为调节棍位置测定信号DS的张力测定值Vt输出二者之间的不同。为此，需调整调节棍位置，以便一直获得调节棍参考值Vr1(调节棍位置恒定控制)。具体而言，确定施于缠绕部分电机6的正弦波交流电压的输出频率，以始终按照调节棍参考值Vr1保持调节棍位置。此时，如果频率改变，电压也随其改变。
下面，将结合图6说明供给部分变换器4a和缠绕部分变换器7a的详细结构。
供给部分变换器4a由误差放大器41和与误差放大器连接的PI电路42组成。误差放大器41的非变换输入终端与线速度检测装置9相连接，误差放大器41的变换输入终端与速度指示装置11相连接。这里，脉冲电压输出作为由线速度检测装置9产生的线速度测定信号LS被转换为模拟电压(线速度测定值Vv)(未示出)。此后，具有数值为0至10V的模拟电压输出到误差放大器41的非变换输入终端。同时，线速度测定值Vv作为线速度指示信号LSS输出到缠绕部分变换器7a。误差放大器41产生误差信号ΔVe2＝Vv-Vr2，误差信号ΔVe2表示由线速度检测装置9产生的作为线速度测定信号LS的线速度测定值Vv输出和由速度指示装置11产生的速度指示值Vr2输出之间的差异。具有不变的预定时间的PI电路42对来自误差放大器41的误差信号ΔVe2执行PI程序，以便向供给部分电机3输出操作量fd。PI电路42输出作为操作量的与误差信号ΔVe2的PI值成比例的频率值。为此，操作量fd迅速响应于线速度测定值Vv的变化。
缠绕部分变换器7a由误差放大器31、与误差放大器31相连接的PI电路32和与PI电路32以及供给部分变换器4相连接的计算单元33组成。误差放大器31的非变换输入终端与张力传感器8b连接，误差放大器31的变换输入终端与调节棍参考值指示装置10连接。因此，误差放大器31产生误差信号ΔVe1＝Vt-Vr1，误差信号ΔVe1表示由张力传感器8b检测的作为调节棍位置测定信号DS的张力测定值Vt输出和由调节棍参考值指示装置10检测的调节棍参考值Vr1输出二者之间的差异。具有预定恒定时间的PI电路32执行由误差放大器产生的误差信号ΔVe1输出的PI处理过程，以便向计算单元33输出操作量fa。PI电路32输出作为操作量fa且与误差信号Δe1的PI值成正比例的频率值。计算单元33附加操作量fa和fb，以获得操作量fc。操作量fa是由PI电路32产生的频率值输出量，操作量fb是由供给部分变换器4a输出的作为线速度指示信号LSS且正比于线速度测定值Vv输出量的频率值。操作量fc输出到缠绕部分电机6。
下面，将参照图4说明具有上述结构的第二实施例的长尺寸材料重绕装置的操作。
首先，供给部分变换器4a按照向供给部分电机3输送作为操作量fd的一个频率值。所述频率值正比于误差信号的PI值，该误差信号PI值表示由速度指示装置11产生的速度指示值Vr2输出和由线速度检测装置9输出的作为线速度测定信号LS的线速度测定值Vv输出之间的差异。其结果，线材1的线速度受到控制。以便一直获得速度指示值Vr2。这样，在重绕期间，线材1的速度受到恒定不变的控制。
因为速度指示值Vr2和速度测定值Vv受到互相相同的控制，如图4所示，速度测定值Vv也随速度指示值Vr2的改变而改变。同时，在时间t1，供给部分电机3升至预定速度f11。在重绕期间，供给部分电机3的转速f1随着在供给部分2上的线材1的缠绕直径的减小而逐渐增大，以便在时间t2保持预定转速f12。应当注意，如果在重绕期间供给部分2的转速设定为恒定值，如图7A所示，那么在供给部分侧的线材1的线速度随着重绕所经过时间的推移而逐渐下降。因此，在本实施例中，为了使供给部分侧的线材1的线速度在重绕期间保持恒定值，供给部分电机的转速f1逐渐增大。在时间t2及其后，也就是在线材1缠绕结束时，供给部分电机3的转速f1由预定速度f12逐渐下降。
同时，在缠绕部分侧，缠绕部分变换器7a向缠绕部分电机6传输作为操作量fc的一个频率值。所述频率值包括正比于误差信号PI值的操作量fa，该误差信号PI值表示由调节棍参考值指示装置10产生的调节棍参考值Vr1的输出和由张力检测装置8产生的作为张力位置测定信号DS的张力测定值Vt的输出两者之间的差异。因此，调节棍位置予以保持，以能够一直获得调节棍参考值Vr1。也就是说，调节棍位置受到恒定不变的控制。
另外，缠绕部分变换器7a的计算单元33附加操作量fa和fb，以获得操作量fc。操作量fa是由PI电路32输出的频率值，操作量fb是正比于由供给部分变换器4a产生的线速度测定值Vv输出的频率值。操作量fc输出到缠绕部分电机6。因此，操作量fc对张力测定值Vt和线速度测定值Vv的改变迅速作出反应。
同时，在时间t1，缠绕部分电机6的转速f2上升到预定速度f21，在重绕期间，随着在缠绕部分5的线材料1的缠绕直径的增大而逐渐下降，然后在时间t2变成预定速度f22。应当注意，在重绕期间，如果缠绕部分5的转速设定为恒定值，如图7B所示，那么在缠绕部分侧的线材1的线速度随重绕经过时间的推移逐步增大。因此，在本实施例中，为了保持缠绕部分侧的线材1在重绕期间的线速度为恒定值，缠绕部分电机6的转速f2逐渐下降。在时间t2及其后，即线材1缠绕结束时，缠绕部分电机6的转速f2由预定速度f22逐渐下降。
就第二个实施例的长尺寸材料重绕装置而言，因为在供给部分侧实现线材1的速度恒定控制，并且在缠绕部分侧的调节棍位置也受到恒定控制，所以能够获得第一个实施例中的长尺寸材料重绕装置的同样效果。
应当注意，本发明不仅限于上述实施例和做出的包含在本申请中的各种改进和变换。除非这种改进和变换超出本发明的范围。例如，下面的变换是可能的。
可以设置比例电路或集成电路以取代PI电路32或42。
在线速度检测装置9中，取代脉冲电压作为线速度测定信号LS输出到缠绕部分变换器7，例如，模拟信号也可以输出。
在速度指示装置11中，取代模拟电压作为速度指示值Vr21输出到缠绕部分变换器7，例如由高指令计算机产生的电流或通讯指令也可以输出。
除了超细线材或者需要超低速操作的特殊场合以外，关联供给部分变换器和缠绕部分变换器的线速度指示信号LSS可以省略。在这种情况下，频率指示值由外部输入到变换器上。
与图1相反，压紧元件8a设置在线材1上，并且可以改进张力检测装置8，以使张力测定值Vt随着线材1的张力的增大而变大。在这种情况下，图2和图6中的计算单元33是一个获得fc＝fb-fa的减法器。
权利要求
1.一个长尺寸材料重绕装置，包括一供给长尺寸材料的供给侧旋转体；一使供给侧旋转体旋转的供给电机；一缠绕长尺寸材料的缠绕侧旋转体；一使缠绕侧旋转体旋转的缠绕电机；一检测长尺寸材料上产生的张力的张力检测装置；一检测长尺寸材料速度的速度检测装置；一第一控制装置，用于产生第一操作量并按照张力参考值和由张力检测装置检测的张力测定值之间的不同，使长尺寸材料上形成的张力保持在张力参考值以便向供给电机供给作为电机操作量的第一操作量；一第二控制装置，用于产生第二操作量并按照速度参考值和由速度检测装置检测的速度测定值之间的不同，使长尺寸材料的速度保持在速度参考值，以便向缠绕电机供给作为缠绕电机操作量的第二操作量。
2.按照权利要求1的长尺寸材料重绕装置，其中张力检测装置和速度检测装置分别设置在供给侧和缠绕侧，第一控制装置接收由速度检测装置检测的速度测定值，基于速度测定值和第一操作量，迅速响应于长尺寸材料速度和张力的变化产生控制电机的第三操作量，并且向供给电机输送作为供给电机操作量的第三操作量。
3.一个长尺寸材料的重绕装置，包括一提供长尺寸材料的供给侧旋转体；一使供给侧旋转体旋转的供给电机；一缠绕长尺寸材料的缠绕侧旋转体；一使缠绕侧旋转体旋转的缠绕电机；一检测形成于长尺寸材料上的张力的张力检测装置；一检测长尺寸材料速度的速度检测装置；一第一控制装置，用于产生第一操作量，以基于张力参考值和由张力检测装置检测的张力测定值的不同，使形成于长尺寸材料的张力保持在张力参考值，并向缠绕电机供给作为缠绕电机操作量的第一操作量；和一第二控制装置，用于产生第二操作量，以基于速度参考值和由速度检测装置检测的速度测定值之间的不同，使长尺寸材料的速度保持速度参考值，并向供给电机输送作为供给电机操作量的第二操作量。
4.按照权利要求3的长尺寸材料的重绕装置，其中张力检测装置和速度检测装置分别设置在缠绕侧和供给侧，第一控制装置接收由速度检测装置检测的速度测定值，以基于速度测定值和第一操作量，迅速响应于长尺寸材料的速度和张力的变化产生第三操作量以控制电机，并向供给电机输送作为缠绕电机操作量的第三操作量。
5.按照权利要求1或3的长尺寸材料的重绕装置，其中设定张力参考值，以使长尺寸材料速度在重绕开始期间逐渐变快，在重绕期间保持恒定，在重绕结束期间逐渐变慢。
6.按照权利要求1或3的长尺寸材料的重绕装置，其中设定张力参考值，使长尺寸材料上形成的张力随着重绕长尺寸材料的时间的推移逐渐变强。
7.按照权利要求1或3的长尺寸材料的重绕装置，其中张力检测装置包括一压紧元件，与长尺寸材料接触；一传感器，在垂直方向响应于压紧元件位置而输出张力测定值；一引导装置，向垂直方向自由移动压紧元件；一弹簧，总是在向上或向下的方向对压紧元件施以偏压，以便向长尺寸材料施加张力。
8.按照权利要求1或3的长尺寸材料重绕装置，其中速度监测装置包括一圆柱体，按照长尺寸材料的移动来旋转并且在圆柱体外圆周上等间隔设置若干个孔；一光幅射部分，向圆柱体上的孔幅射光；一光接收部分，通过圆柱体上的孔接收光；一脉冲发生器，基于从光接收部分输出的光信号而产生脉冲信号，以便按照速度测定值输出脉冲信号。
9.按照权利要求2或4的长尺寸材料重绕装置，其中，第一控制装置包括一第一误差放大器，基于张力参考值和由张力检测装置检测的张力测定值之间的不同，产生误差信号。一第一比例和积分电路，该电路基于第一误差放大器输出的误差信号执行比例和积分过程，以获得第一操作量；一计算单元，将第一比例和积分电路输出的第一操作量加上由速度检测装置检测的速度测定值和从第一操作量中减去由速度检测装置检测的速度测定值，以便获得第三操作量。
10.按照权利要求2或4的长尺寸材料重绕装置，其中第二控制装置包括一第二误差放大器，基于速度参考值和由速度检测装置检测的速度测定值之间的不同产生误差信号；一第二积分和比例电路，基于由第二误差放大器输出的误差信号执行比例和积分过程，以便获得第二操作量。
全文摘要
长尺寸材料重绕装置，由线材、供给部分、供给部分电机、供给部分变换器、缠绕部分、缠绕部分电机、缠绕部分变换器、张力检测装置和线速度检测装置组成。供给部分向缠绕部分供给线材。缠绕部分缠绕由供给部分供给的线材。供给部分变换器控制供给部分转动。缠绕部分变换器控制缠绕部分的转动。张力检测装置检测线材产生的张力，将其输送到供给部分的变换器。线速度检测装置检测线材的线速度，将其输送到缠绕部分的变换器。
文档编号B65H59/00GK1424243SQ0215540
公开日2003年6月18日 申请日期2002年12月6日 优先权日2001年12月7日
发明者佐藤清市郎 申请人:三垦电气株式会社