线材卷取装置的制作方法

本发明涉及一种线材卷取装置，其用于将线材卷绕于在两端具有凸缘的圆筒形状的绕线筒。

背景技术：

当前，使用有用于将线材卷绕于在两端具有凸缘的圆筒形状的绕线筒的卷取装置。在线材卷取装置中，使线材排成列一层一层地进行卷绕。某一层的卷绕结束之后，在其之上再卷绕下一层的线材。重复进行上述动作，将线材层叠成多层，从而卷取起来。

在卷绕线材之际，为了准确地确定线材的卷绕位置，使线材沿着引导轮的槽行进。在线材卷取装置中，绕线筒的旋转轴线大多为水平。因此，后面的记载是以绕线筒的旋转轴线为水平进行的。在绕线筒的旋转轴线为垂直的情况下，将“水平”换成“垂直”，另外将“左右”换成“上下”。在绕线筒的旋转轴线为水平的情况下，一边卷绕线材一边使绕线筒连续地向左或向右移动。也有绕线筒不左右地移动而是引导轮和线材左右移动的类型的线材卷取装置。为了使线材不重合地进行卷绕，绕线筒旋转一周时的绕线筒的移动间距通常比线材的直径大。

例如，在卷绕某一层时，一边使绕线筒向右移动，一边将线材从右端的凸缘卷绕至左端的凸缘。在该层的卷绕结束之后，使绕线筒的移动方向反转而向左，从左端的凸缘至右端的凸缘卷绕下一层。线材以排成列的状态层叠在之前卷绕好的层之上。并且，在该层的卷绕结束之后，使绕线筒的移动方向再次反转而向右，将线材从右端的凸缘卷绕至左端的凸缘。

将使绕线筒或线材往复移动的装置称为“移动台(日文：トラバーサ)”，将绕线筒或线材的往复移动距离称为“横动宽度”，将使绕线筒或线材的移动方向反转的情况称为“移动台的反转”。

绕线筒通常由塑料或者金属做成。绕线筒的种类众多，尺寸各式各样，因此，必须与各个绕线筒相配合地确定横动宽度。

若在移动台的反转位置固定的状态下将线材卷绕于绕线筒，则有时在凸缘附近卷绕量过多(称为“卷绕变粗(日文：巻き太り)”)，或者相反地卷取量过少(称为“卷绕变细(日文：巻き細り)”)。若发生卷绕变粗、卷绕变细，则线材的各层变得不平坦。将层叠起来的线材的各层不平坦的情况称为“线材的卷取状态走样”。

在线材的卷取状态走样的情况下，线材的卷取半径产生偏差，无法准确地送出线材。在这样的情况下，在后工序中使用线材时会引起故障，因此，对于线材的卷取状态，要求各层平坦。

当前，为了以使各层平坦的方式卷绕线材，作业者通过肉眼来监视卷取状态，适当地修正移动台的反转位置，或者，利用传感器等检测凸缘位置来修正移动台的反转位置。

在专利文献1(日本特开平5－8934)中，在光传感器检测到凸缘时，使移动台反转。采用该技术，能够不受凸缘位置的偏差、绕线筒的安装误差影响地将线材卷绕至凸缘附近。但是，无法忽略从检测到凸缘到移动台反转的时滞，可能由于该时滞的偏差导致卷取半径在凸缘附近变大(卷绕变粗)。另外，必须针对卷取中产生的卷绕变粗、卷绕变细进行修正。

在专利文献2(日本特开平7－33326)中，以光传感器检测卷取绕线筒的凸缘并在规定的时间之后使移动台反转的方式进行控制。采用该技术，能够不受绕线筒主体部的长度影响地卷绕线材。但是，在移动台的定速移动下，由于卷取半径的变动而无法以线材的卷取间距恒定的方式进行卷绕。另外，若将线材的卷取间距设为恒定，则不得不根据线材的卷取半径、输送速度来变更移动台的移动速度。并且，若在变更移动台的移动速度的同时光传感器检测卷取绕线筒的凸缘而没有计算出至移动台的反转为止的时间，则无法将线材卷绕得平坦。

在专利文献3(日本特开平6－115810)中，求出绕线筒的中央部的卷取外径和凸缘附近的卷取外径之差，根据该差修正移动台的反转位置。采用该方法，能够在不考虑绕线筒尺寸、绕线筒外形的情况下确定移动台的反转位置。

在该方法中，没有考虑移动台滑轮的磨损、绕线筒的旋转速度的变动造成的影响。在固定磨粒方式的线锯钢线中，移动台滑轮的槽的磨损的影响较大，难以提高移动台的反转位置的计算精度。另外，由于在传感器检测到凸缘时仅在一处计算卷取外径，因此即使在除此之外的位置上存在卷取外径异常的情况下也无法检测到。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开平5－8934号公报

专利文献2:日本特开平7－33326号公报

专利文献3:日本特开平6－115810号公报

技术实现要素：

发明要解决的问题

本发明的目的在于提供一种线材卷取装置，该线材卷取装置不受所使用的绕线筒的尺寸的影响，并且也不受线材的输送速度的变化、绕线筒的旋转速度的变化的影响，能自动地将各层卷取得平坦。

用于解决问题的方案

(1)本发明的线材卷取装置是用于将线材卷绕于在两端具有凸缘的圆筒形状的绕线筒的线材卷取装置。本发明的线材卷取装置具有如下构件。

·旋转单元，其用于使绕线筒旋转；

·移动台，其用于使线材向绕线筒进入的进入位置或者绕线筒与绕线筒的旋转轴线平行地移动；

·距离传感器，其用于测量线材的卷取半径；

·存储装置，其用于存储由距离传感器测量到的卷取半径的值；以及

·控制单元，其能够基于存储在存储装置中的卷取半径的值，计算线材的进入位置或者绕线筒的移动台的反转位置；

距离传感器位于线材向绕线筒进入的进入位置和凸缘之间的位置。

“线材向绕线筒进入的进入位置”是指，在将线材卷绕于绕线筒之际，线材与绕线筒或者与已卷绕于绕线筒上的线材相接的位置。

(2)在本发明的线材卷取装置中，在凸缘接近线材的进入位置时，能够利用距离传感器在凸缘到达线材的进入位置之前检测到凸缘。

(3)在本发明的线材卷取装置中，基于距离传感器检测到凸缘的时刻的卷取半径的值来设定移动台的反转位置。

(4)在本发明的线材卷取装置中，基于按照卷取顺序存储在存储装置中的三个位置以上的卷取半径，来设定移动台的反转位置。

(5)在本发明的线材卷取装置中，绕线筒或者线材的移动台每次反转都对移动台的反转位置进行修正。

(6)在本发明的线材卷取装置中，线材是在表面固定有磨粒的线材。

发明的效果

采用本发明，即使所使用的绕线筒的尺寸不同，也能够自动地将线材的各层的卷取状态保持平坦。另外，即使在卷取的过程中由于引导轮的磨损、绕线筒的旋转速度的变化等导致线材的输送速度变化，也不影响卷取半径的测量，因此，卷取状态不会走样。

附图说明

图1是本发明的线材卷取装置的主要部分结构图。

图2是本发明的线材卷取装置的横动宽度控制的说明图(卷取平坦时)。

图3是本发明的线材卷取装置的横动宽度控制的说明图(卷绕变粗时)。

图4是本发明的线材卷取装置的横动宽度控制的说明图(卷绕变细时)。

具体实施方式

本发明为用于将线材卷绕于在两端具有凸缘的圆筒形状的绕线筒的线材卷取装置，特别地其特征在于对于移动台的反转位置的控制。作为线材，可列举出金属线、钢丝绳(金属捻线)、电线、光纤、金属管、树脂线、树脂管、丝线、网等。但是，线材不限于这些。

在线材为在钢丝锯中使用的、在表面固定有磨粒的直径为100μm左右的线锯钢线的情况下，由于相邻的线材的磨粒互相钩挂，因此线材彼此不会相对滑动，若没有精度较佳地实施移动台的反转，则无法将线材卷绕得平坦。另外，线锯钢线在表面固定有磨粒，引导轮的磨损较快，引导轮的槽形状的变动较大。因此，难以根据引导轮的转速求出线速、卷取距离并且基于该数据准确地计算卷取半径。本发明特别适用于线锯钢线这样的难以卷取的线材。

图1中示出本发明的线材卷取装置的一例。线材卷取装置10具有：旋转单元12，其用于使绕线筒11绕绕线筒11的旋转轴线13旋转；以及移动台14，其用于使绕线筒11向与绕线筒11的旋转轴线13平行的方向移动。绕线筒11拆装自如地安装于线材卷取装置10。对于绕线筒11的尺寸，例如，线材17的卷取部的直径为100mm，凸缘21的直径为150mm，卷取部的长度为200mm。但是，绕线筒11的尺寸不限于此。另外，图1中的虚线表示信号线。线材17从未图示的线材送出装置以恒定张力送出。

作为绕线筒11的旋转单元12，例如可列举电动机。期望在用于使绕线筒11旋转的电动机中附带有用于对旋转角度进行检测的编码器24，从而能够精密地控制电动机的旋转速度。

作为绕线筒11的移动台14，例如可列举出往复移动单元15，其利用绕线筒支承台30来支承绕线筒11和绕线筒11的旋转单元12，能够使绕线筒支承台30与绕线筒11的旋转轴线13平行地往复运动。往复移动单元15包含：绕线筒支承台30，其以绕线筒11旋转自如的方式支承绕线筒11；步进电动机16，其固定于支承绕线筒支承台30的基座体31；滚珠丝杠25，其与步进电动机16相连结；以及螺母(未图示)，其与滚珠丝杠25螺纹接合并固定于绕线筒支承台30。随着利用步进电动机16使滚珠丝杠25旋转并使绕线筒支承台30往复移动，绕线筒11进行往复移动。也可以使用伺服电动机来代替步进电动机16。也可以使用线性步进电动机或者线性伺服电动机来代替步进电动机16和滚珠丝杠25的组合。但是，绕线筒11的移动台14不限于上述这些往复移动单元。

在将线材17卷绕于绕线筒11之际，为了准确地设定线材17的进入位置，线材17被引导轮18的槽引导而行进。在图1的线材卷取装置10中，绕线筒11左右地平行移动，但也可以使引导轮18以及线材17左右地平行移动来代替使绕线筒11左右地平行移动。

本发明的线材卷取装置10具有距离传感器20。距离传感器20以绕线筒11的凸缘21的外周为基准(零点)，测量从零点到已卷绕的线材17的表面的层19的距离l。本说明书中的“卷取半径r”是通过从绕线筒11的凸缘21的外周径L中减去到已卷绕的线材17的表面的层19的距离l而得的值求出的。

期望隔着线材17在左右各设置一个距离传感器20。在左侧的凸缘21接近线材17的进入位置时在移动台的反转的控制中使用朝向附图位于左侧的距离传感器20(L)。在右侧的凸缘21接近线材17的进入位置时在移动台的反转的控制中使用右侧的距离传感器20(R)。将线材17的进入位置和左侧的距离传感器20(L)之间的距离LO称为左侧偏移量，将线材17的进入位置和右侧的距离传感器20(R)之间的距离RO称为右侧偏移量。在考虑了移动台的移动速度、距离传感器20(R)的反应速度、距离传感器20(L)的反应速度等的基础上，将左侧偏移量以及右侧偏移量设定为适当的值。在距离传感器20(L)或者距离传感器20(R)检测到凸缘21之后使移动台开始反转之前，由于移动台具有惯性，因此需要一定程度的时间。因此，若左侧偏移量以及右侧偏移量过小，则移动台的反转可能会来不及。

距离传感器20在绕线筒11的旋转轴线13方向上的多个位置处依次测量线材17的卷取半径r。卷取半径r的测量间隔能够自由地设定，但期望的是，在绕线筒11每旋转一周时(绕线筒11的移动台每前进1个间距)测量卷取半径r。

作为距离传感器20，例如可列举激光式位移传感器或者超声波式接近传感器。但是，距离传感器20不限于上述传感器。

期望的是，距离传感器20设置于线材17的进入位置和凸缘21之间的位置。其理由是，距离传感器20在凸缘21到达线材17的进入位置之前检测到凸缘21的话，对于移动台的控制较为理想。在距离传感器20测量出的卷取半径r的值超过从凸缘21的半径值中减去规定的值后得到的阈值时，判断为距离传感器20检测到凸缘21。

距离传感器20例如在绕线筒11的移动台每前进1个间距时对卷取半径r进行测量，因此，能够连续不断地获得卷取半径r的值。卷取半径r的值存储在存储装置22中。对于移动台的控制方法而言，只要具有最少三个位置处的卷取半径r的值就能够实现。并且，为了提高精度，对使用了十六个位置处的卷取半径r的值的例子进行说明。例如，将按照卷取顺序最新的十六个位置处的卷取半径r的值存储至存储装置22。在距离传感器20检测到凸缘21时，将所存储的最新的卷取半径r的值(将最接近凸缘21的位置除外的十五个位置处的卷取半径r1～r15)用于后述的移动台的控制。

另外，对于凸缘21的检测，将比凸缘21的半径小的规定的值设为阈值，将距离传感器20所测量出的值超过该阈值的位置识别为凸缘21的位置。

在线材卷取装置10中，基于存储在存储装置22中的线材17的卷取半径的值r1～r15，通过控制单元23变更移动台的反转位置。然后，在由控制单元23指示的反转位置处使移动台反转。

作为一例，如图2所示，对具有左侧的距离传感器20(L)以及右侧的距离传感器20(R)的线材卷取装置10的移动台的控制方法进行说明。在图2中，绕线筒11一边卷绕线材17一边向右方向移动。在图2中，在移动台的控制中使用的是左侧的距离传感器20(L)。在绕线筒11向右方向移动时，在移动台的控制中并未使用右侧的距离传感器20(R)。但是，在绕线筒11向左方向移动时，在移动台的控制中使用右侧的距离传感器20(R)(后述的图3、图4中也相同)。

图2表示在绕线筒11向右方向移动并且左侧的距离传感器20(L)检测到左侧的凸缘21的瞬间。例如，在移动台的控制中使用利用距离传感器20(L)在最接近该瞬间的过去测量并存储的十五个位置处的卷取半径r的值(将该值作为最新的十五个位置的卷取半径的值r1～r15)。

检测到凸缘21时的卷取半径的值r0为凸缘21的半径值，由于不是卷取半径的值，因此将其除外。从靠近凸缘21的一侧起，例如将五个位置处的卷取半径的值r1～r5的平均值作为“凸缘侧的卷取半径r的值的平均值”。另外，将处于远离凸缘21一侧的、例如十个位置处的卷取半径的值r6～r15的平均值作为“中央侧的卷取半径r的平均值”。

将凸缘侧的卷取半径的值r1～r5的平均值设为a，将中央侧的卷取半径的值r6～r15的平均值设为b。如果(a－b)的值为所设定的卷绕变粗的阈值以上，则判断为卷绕变粗，缩小横动宽度(使移动台的反转位置远离凸缘21)。如果(a－b)的值在所设定的卷绕变粗的阈值和卷绕变细的阈值之间，则不改变横动宽度(不改变移动台的反转位置)。另外，如果(a－b)的值为所设定的卷绕变细的阈值以下，则判断为卷绕变细，扩大横动宽度(使移动台的反转位置接近凸缘21)。

在绕线筒11向右方向移动时，移动台的反转的位置被设定在绕线筒11在左侧的距离传感器20(L)检测到左侧的凸缘21之后进一步向右方向移动左侧偏移量LO后到达的位置。这意味着，移动台在线材17的进入位置与左侧的凸缘21相接的位置处反转。在绕线筒11向左方向移动时，移动台的反转的位置被设定在绕线筒11在右侧的距离传感器20(R)检测到右侧的凸缘21之后进一步向左方向移动右侧偏移量RO后到达的位置。这意味着，移动台在线材17的进入位置与右侧的凸缘21相接的位置处反转。

在图2中，线材17的卷取状态在凸缘21附近并未走样(既没有卷绕变粗也没有卷绕变细的状态)，卷取半径r恒定，因此，(a－b)的值处于所设定的阈值的范围内。因此，不变更移动台的反转位置。

在图3中，线材17的卷取状态在左侧的凸缘21附近走样，线材17的卷取半径r的值在凸缘21附近变大(发生卷绕变粗)。在这样的情况下，若在凸缘21附近的卷绕变粗的位置进一步卷绕线材17进行层叠，则永远也消除不了卷绕变粗。因此，为了消除卷绕变粗而以如下的方式控制移动台。

图3表示绕线筒11向右方向移动并且左侧的距离传感器20(L)检测到左侧的凸缘21的瞬间。如在图2中说明的那样，将位于靠近凸缘21的一侧的、例如五个位置处的卷取半径r1～r5的平均值(凸缘侧的卷取半径r1～r5的平均值)设为a。另外，将位于远离凸缘21的一侧的、例如十个位置处的卷取半径r6～r15的平均值(中央侧的卷取半径r的平均值)设为b。

在图3的情况下，卷取半径r在凸缘21的附近变大(发生卷绕变粗)，因此，(a－b)的值为所设定的阈值以上。因此，以缩小横动宽度的方式变更移动台的反转位置。

也可以基于经验预先设定在发生卷绕变粗时使移动台反转的位置X。在该情况下，反转位置X是固定的。或者，也可以根据(a－b)的值使反转位置X变化。在该情况下，反转位置X是可变的。对于使反转位置X可变，例如，在(a－b)的值较大时，卷绕变粗的程度较大，因此，加大缩小横动宽度的程度。相反地，在(a－b)的值较小时，卷绕变粗的程度较小，因此，减小缩小横动宽度的程度。为了将线材17的卷取状态更理想地保持平坦，期望使反转位置X可变。

通过像上述那样控制移动台，能够迅速地修正左侧的凸缘21附近的线材17的卷绕变粗的状态。并且，为了迅速且精度较佳地修正卷取状态，期望在绕线筒11每一次横动时修正移动台的反转位置X。

在图4中，线材17的卷取状态在左侧的凸缘21附近走样，线材17的卷取半径r在凸缘21的附近变小(发生卷绕变细)。在这样的情况下，为了消除卷绕变细而以如下的方式控制移动台。

在图4的情况下，卷取半径r在凸缘21的附近变小，因此，(a－b)的值为所设定的阈值以下。因此，以扩大横动宽度的方式变更移动台的反转位置。

也可以基于经验预先设定在发生卷绕变细时使移动台反转的位置。在该情况下，反转位置是固定的。或者，也可以根据(a－b)的值使反转位置变化。在该情况下，反转位置是可变的。对于使反转位置可变，例如，在(a－b)的绝对值较大时，卷绕变细的程度较大，因此，加大扩大横动宽度的程度。相反地，在(a－b)的绝对值较小时，卷绕变细的程度较小，因此，减小扩大横动宽度的程度。为了使线材17的卷取状态更理想地平坦，期望使反转位置可变。

在本发明的线材卷取装置中，通过进行上述的移动台的控制，能够自动地实现卷取状态没有走样的平坦的卷取。

产业上的可利用性

本发明的线材卷取装置能够广泛地利用于所有的线材的卷取，例如金属线、钢丝绳(金属捻线)、电线、光光纤、金属管、树脂线、树脂管、丝线、网等的卷取。

附图标记说明

10、线材卷取装置

11、绕线筒

12、绕线筒的旋转单元

13、绕线筒的旋转轴线

14、移动台

15、往复移动单元

16、步进电动机

17、线材

18、引导轮

19、表面的层

20、距离传感器

21、凸缘

22、存储装置

23、步进电动机的控制单元

24、编码器

25、滚珠丝杠