JP2001271233A - 紡機のスピンドル駆動モータへの給電システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 紡機の運転条件に対応した電圧で、かつエネ
ルギー損失の少ない状態でスピンドルを駆動する。 【解決手段】 交流電源１にはＡＣ／ＤＣコンバータ部
７と、チョッパ部８の出力電圧を調整する制御部９とを
備えたチョッパ電源６が接続されている。チョッパ部８
は各錘毎に設けられたモータドライバ10を介して、スピ
ンドル駆動モータ５に接続されている。制御部９及び各
モータドライバ10は、紡機の主制御装置11に接続されて
いる。主制御装置11はＣＰＵ12及びメモリ13を備え、メ
モリ13には種々の繊維種、紡出糸番手等の紡出条件と、
巻取り開始からの巻取り運転時間とチョッパ電源６の出
力電圧との関係を示すデータが記憶されている。制御部
９は主制御装置11からの指令により、チョッパ部８の出
力電圧を紡機の運転条件に応じて調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は各錘のスピンドルを
駆動するリング精紡機、リング撚糸機等の紡機のスピン
ドル駆動モータへの給電システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、精紡機機台の多数錘化あるいはス
ピンドルの回転の高速化を図るため、精紡機機台の全錘
を１台のモータで駆動する代わりに、各錘毎にスピンド
ル駆動用のモータを設けた装置が提案されている。この
ような単錘駆動タイプの紡機においては、各錘のモータ
にＤＣブラシレスモータを使用し、ドラフト装置用のド
ラフトモータにインバータで変速制御するモータを使用
することが多い。

【０００３】特開平４−２０７９９８号公報には、図２
に示すように、交流電源５１の電力を共通のコンバータ
５２で低圧化した直流（ＤＣ）電源を、ドラフトモータ
５３と各錘のスピンドル駆動用モータ５４に供給するこ
とが提案されている。各スピンドル駆動用モータ５４は
インバータ５５を介して変速制御され、ドラフトモータ
５３はインバータ５６を介して変速制御される。また、
同公報には糸切れ時に単錘だけを急停止（急減速）する
ためと、糸切れ修復後に急加速で立ち上げるための、急
加減速用インバータ５７を設け、切替手段５８及び切替
信号発生手段５９を設けることが開示されている。この
装置では、制御装置６０の指令により切替手段５８及び
切替信号発生手段５９を切り替えて、定常運転時には各
スピンドル駆動用モータ５４はインバータ５５を介して
変速制御され、糸切れ時及び修復後の急減速及び急加速
が必要なときに、当該１台のスピンドル駆動用モータ５
４が急加減速用インバータ５７を介して変速制御され
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】紡機における巻取り運
転では巻取り速度を、巻取り開始から次第に増速し、所
定の最高速度に達した後、その速度で所定時間運転し、
その後、減速して１回の巻取り運転が完了する。従来装
置では各スピンドル駆動モータを変速制御するインバー
タへ電源から一定電圧の電力を供給し、インバータで周
波数を変更してモータへの供給電力を制御することによ
り変速制御が行われる。そして、インバータは所定の変
速制御を行うときのエネルギー消費が有効に行われる容
量のものが使用される。

【０００５】従来は、最大負荷条件でスピンドルを回す
ことができる一定電圧をインバータへ供給し、負荷の大
きい状態ではＰＷＭ（Pulse Width Modulation）のＯＮ
デューティを大きくし、負荷が小さい場合はＯＮデュー
ティを小さくしている。そして、負荷が小さい場合は、
ＰＷＭのＯＮデューティが非常に小さくなることによ
り、脈動電流が増加し、スイッチング損失が増大する。
紡機においては繊維種、紡出番手（糸の太さ）、スピン
ドル回転速度等が異なるとスピンドル駆動モータに加わ
る負荷も異なる。例えば、比重が重い繊維を原料とした
紡出時では、糸の巻取り量が少なく、スピンドル回転速
度も最高速に達していない状態と、巻取り量が多くなり
スピンドル回転速度が最高速度の状態では負荷が大きく
異なる。その結果、前記軽負荷時のスイッチング損失が
より増大し、エネルギーロスがより大きくなる。

【０００６】また、スピンドルの回転開始時にドラフト
パートからトラベラを経てボビンに繋がっている糸のバ
ルーンが良好に形成されないと、糸切れが発生し易くな
る。定常紡出時より加速を大きくしてスピンドルを回転
するには、インバータの容量を大きくする必要がある。
スピンドル駆動モータを制御する全てのインバータの容
量を大きくすると、製造コストが高くなる。

【０００７】特開平４−２０７９９８号公報ではこのス
ピンドル回転開始時の糸切れ発生を回避するため、定常
紡出時にスピンドル駆動用モータ５４に電力を供給する
インバータ５５とは別に、急加減速用インバータ５７を
１台設けている。そして、糸切れ修復後のスピンドルの
回転開始時に急加減速用インバータ５７を使用してスピ
ンドル駆動用モータ５４を駆動し、その後、それより容
量の小さなインバータ５５でスピンドル駆動用モータ５
４を駆動するようにしている。ところが、この装置では
全錘一斉に巻取り運転を開始する場合には急加減速用イ
ンバータ５７を使用することはできない。

【０００８】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は電源装置を変更することなく、
紡機の運転条件に対応した電圧で、かつエネルギー損失
の少ない状態でスピンドルを駆動することができる紡機
のスピンドル駆動モータへの給電システムを提供するこ
とにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、請求項１に記載の発明では、各錘のスピンドルを
スピンドル駆動モータで駆動するとともに、前記スピン
ドル駆動モータの回転速度を制御するモータドライバを
設けた紡機において、前記モータドライバへ電力を供給
する電源の出力電圧を紡機の運転条件に応じて調整す
る。

【００１０】この発明では、各錘のスピンドルを駆動す
るスピンドル駆動モータがモータドライバで変速制御さ
れる。そして、モータドライバへ電力を供給する電源の
出力電圧が紡機の運転条件に応じて調整される。従っ
て、モータドライバがチョッピング制御でスピンドル駆
動モータを制御する場合、スピンドルを回転させるのに
必要なトルクが大きくなる運転条件では、電源の出力電
圧が高くなる。その結果、チョッピングのＯＮデューテ
ィが同じでもトルクが大きくなり、エネルギー損失の少
ない状態でスピンドルを所望の速度あるいは加速度で回
転させることができる。

【００１１】請求項２に記載の発明では、請求項１に記
載の発明において、前記運転条件は、紡出繊維種、紡出
糸番手及びスピンドル回転速度の少なくとも一つであ
る。従って、この発明では、例えば、紡出繊維種や紡出
糸番手の変更に伴い、スピンドルを回転させるのに必要
なトルクが変わる場合、その変化量に対応して電源の出
力電圧が変更される。また、急加速が必要な場合に、電
源の出力電圧を定常運転時より高く調整すれば、加速を
円滑に行うことができる。

【００１２】請求項３に記載の発明では、前記運転条件
は紡出運転時間であり、前記モータドライバへ電力を供
給する電源の出力電圧を紡機の巻取り運転開始時から所
定時間、通常紡出運転時より高くする。従って、この発
明では、全錘のスピンドルを急加速状態で回転させる必
要がある紡機の巻取り運転開始から所定時間、スピンド
ルが急加速状態で回転される。その結果、紡機のフロン
トローラからトラベラを経てボビンに繋がっている糸の
バルーンが良好な状態で形成され、糸切が発生し難くな
る。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明をリング精紡機にお
いて具体化した一実施の形態を図１に従って説明する。
図１は給電システムの概略構成図を示す。

【００１４】商用の交流電源１にはＡＣ／ＤＣコンバー
タ２が接続され、ドラフトモータ３はインバータ４を介
してＡＣ／ＤＣコンバータ２に接続されている。また、
交流電源１にはスピンドル駆動モータ５用のチョッパ電
源６が接続されている。スピンドル駆動モータ５として
ブラシレスＤＣモータが使用されている。チョッパ電源
６は交流電源１から得られる交流電力を直流電力に変換
するコンバータ部（ＡＣ／ＤＣコンバータ部）７と、コ
ンバータ部７で変換された直流電力をチョッパ出力とし
て出力するチョッパ部８と、チョッパ部８の出力電圧を
調整する制御部９とを備えている。チョッパ部８は各錘
毎に設けられたモータドライバ（スピンドル制御装置）
１０を介して、各錘毎に設けられたスピンドル駆動モー
タ５に接続されている。制御部９はチョッパ方式で出力
電圧の調整を行う。

【００１５】インバータ４、制御部９及び各モータドラ
イバ１０は、紡機の主制御装置１１に電気的に接続され
ている。主制御装置１１はＣＰＵ１２及びメモリ１３を
備え、主制御装置１１とインバータ４、制御部９及び各
モータドライバ１０とはシリアル・インタフェースを介
して通信可能となっている。

【００１６】メモリ１３には種々の繊維種、紡出糸番手
等の紡出条件と、定常運転時のスピンドル回転速度及び
ドラフトモータ３の回転速度との対応データ等が記憶さ
れている。また、メモリ１３には繊維種及び紡出糸番手
に対応する、巻取り開始からの巻取り運転時間と前記チ
ョッパ電源６の出力電圧との関係を示すデータがマップ
又は関係式として記憶されている。

【００１７】前記データは例えば、紡績工場での運転実
績である紡出条件に対する、巻取り開始からの巻取り運
転時間とスピンドル回転速度との関係を示すデータから
計算で求めたり、試験紡出運転を行って求める。

【００１８】次に前記のように構成された装置の作用を
説明する。精紡機の運転に先立って紡出繊維種、紡出糸
番手等の紡出条件が入力装置により主制御装置１１に入
力される。そして、精紡機の運転が開始されると、主制
御装置１１のＣＰＵ１２は入力された紡出条件に基づい
てインバータ４を介してドラフトモータ３を所定の回転
速度となるように制御するとともに、各モータドライバ
１０にスピンドルの速度指令信号を出力する。モータド
ライバ１０は各スピンドル駆動モータ５を主制御装置１
１からの指令信号に対応する所定の回転速度となるよう
にフィードバック制御する。

【００１９】定常紡出時の各スピンドル駆動モータ５に
加わる負荷は正常紡出状態であれば、巻き始めから巻取
り量の増加に伴って徐々に増加する。主制御装置１１は
紡出条件から、紡出繊維種及び紡出糸番手に対応したチ
ョッパ電源６の出力電圧をメモリ１３に記憶されている
データマップなどから演算し、その値をチョッパ電源６
の制御部９に指令する。制御部９は主制御装置１１から
指令された出力電圧となるようにチョッパ部８を制御す
る。その結果、各モータドライバ１０でのスイッチング
速度を紡出条件の違いによる負荷の違いに対応して変更
しなくても、各スピンドル駆動モータ５のトルクが変更
されてスピンドルが所定回転速度で回転される。

【００２０】この実施の形態では以下の効果を有する。 （１） 各錘のモータドライバ１０へ供給される電力の
電圧が、紡機の運転条件に応じて調整される。従って、
スピンドルを回転させるときの負荷トルクが小さい場合
でも、モータドライバ１０のＯＮデューティを絞る量を
少なくでき、スイッチングロスによるエネルギー損失を
少なくできる。

【００２１】（２） 紡出繊維種及び紡出糸番手の変更
に対応して各錘のモータドライバ１０へ供給される電力
の電圧が調整される。従って、スピンドルを回転させる
ときの負荷トルクに大きな影響を与える紡出繊維種や紡
出糸番手が変更された場合に、モータドライバ１０のＯ
Ｎデューティをあまり大きく変えることなく、スピンド
ルを負荷に応じた必要なトルクで回転させることができ
る。その結果、紡出条件の変更によりスピンドルの負荷
が大きくなったときでも、モータドライバ１０のスイッ
チング速度を負荷が小さい紡出条件の場合と同じに制御
しても、適正な回転速度でスピンドルが回転され、スイ
ッチングロスによるエネルギー損失の増大を防止でき
る。

【００２２】（３） 主制御装置１１のメモリ１３に紡
出繊維種及び紡出糸番手に対応する、巻取り開始からの
巻取り運転時間と、チョッパ電源からの適正な出力電圧
との関係が記憶されている。従って、作業者が紡出条件
を入力するだけで、チョッパ電源６の出力電圧が紡機の
運転条件に合った適正な出力電圧に調整される。

【００２３】（４） スピンドル駆動モータ５専用のチ
ョッパ電源６を設けたので、商用電源をドラフトモータ
３とスピンドル駆動モータ５で使用する所定電圧に変更
する共通のチョッパ電源を設ける場合と異なり、チョッ
パ電源６の出力電圧をドラフトモータ３を考慮せずに、
スピンドル駆動モータ５の駆動に適した値に調整でき
る。また、ドラフトモータ３の制御用のインバータ４に
は商用電源をＡＣ／ＤＣコンバータ２で変換した直流電
力が供給されるため、共通のチョッパ電源で低圧化され
た電源を使用する場合と異なり、ドラフトモータ３用の
インバータ４に汎用インバータを使用できる。

【００２４】なお、実施の形態は前記に限定されるもの
ではなく、例えば次のように具体化してもよい。 ○ チョッパ電源６の出力電圧を紡出条件によって巻取
り開始時から巻終わり時まで負荷に応じて変更する代わ
りに、管替後の巻取り運転開始時から所定時間、通常紡
出運転時より高くするようにしてもよい。管替後の巻取
り運転開始時には、紡機のフロントローラからトラベラ
を経てボビンに繋がっている糸のバルーンが良好な状態
で形成される必要があり、バルーンの形成が良好でない
と糸切が発生し易くなる。そして、バルーンを良好な状
態で形成するには、スピンドルを急加速で回転させる必
要がある。大きな加速トルクを得るため、個々のモータ
ドライバ１０のＰＷＭのＯＮデューティを大きくするの
に加えてチョッパ電源６の出力電圧を高くすることによ
り、急加速ができる。その結果、巻取り運転開始時の糸
切れの発生を抑制できる。

【００２５】○ ドラフトモータ３とスピンドル駆動モ
ータ５とでコンバータを共用する構成にしてもよい。例
えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ２にコンバータ部７を装備
しないチョッパ電源を接続し、該チョッパ電源と各モー
タドライバ１０とを接続する。この場合、スピンドル駆
動モータ用のチョッパ電源に専用のコンバータを設ける
必要がなく、構造が簡単になる。

【００２６】○ 最初からメモリ１３に繊維種及び紡出
糸番手と、巻取り開始からの巻取り運転時間と前記チョ
ッパ電源６の出力電圧との関係を示すデータがマップ又
は関係式として記憶されている構成に代えて、作業者が
紡出条件の変更時に、巻取り開始からの巻取り運転時間
と前記チョッパ電源６の出力電圧との関係を入力装置で
メモリ１３に入力する構成としてもよい。この場合、紡
出条件変更時に、前回入力された前記巻取り運転時間と
前記出力電圧との関係を削除して書き替える代わりに、
入力された前記関係を逐次メモリに蓄積させる構成とし
てもよい。

【００２７】○ 紡出繊維種、紡出糸番手及びスピンド
ル回転速度のすべてに対応してチョッパ電源６の出力電
圧を変更する構成に代えて、紡出繊維種、紡出糸番手及
びスピンドル回転速度の少なくとも一つに対応して前記
出力電圧を変更する構成にしてもよい。例えば、紡出繊
維種、紡出糸番手及びスピンドル回転速度のいずれか一
つに対応して前記出力電圧を変更する構成としたり、紡
出繊維種及び紡出糸番手の両者に対応して出力電圧を変
更する構成とする。これらの場合も従来装置のようにモ
ータドライバへ一定電圧を供給する構成に比較して、エ
ネルギー損失の少ない状態で各スピンドル駆動モータを
駆動できる。

【００２８】○ 全ての紡出繊維種及び紡出糸番手に対
応してモータドライバ１０への出力電圧を変更する構成
に代えて、紡出繊維種及び紡出糸番手の組み合わせによ
る負荷の大きさを複数段階（例えば、３段階）に分け、
紡出条件の変更により前記段階が変わる場合に、それに
対応して出力電圧を調整するようにしてもよい。

【００２９】○ 標準となる紡出条件に対応して、巻取
り開始からの巻取り運転時間と前記チョッパ電源６の出
力電圧との関係を示す標準データをメモリ１３に記憶し
ておくとともに、その標準データに紡出条件毎に定めた
所定の割合を掛けた値を前記出力電圧とする構成として
もよい。この場合、各紡出条件毎に前記巻取り運転時間
と前記出力電圧との関係を示すデータを記憶しておく場
合に比較して、メモリ１３の容量が小さくてよい。

【００３０】○ スピンドル駆動モータ５の電源を、交
流電源１に接続されるＡＣ／ＤＣコンバータと、その直
流出力を昇圧及び降圧可能な昇降圧形コンバータとを接
続した構成としてもよい。

【００３１】○ 本発明は単錘駆動でない通常の駆動方
式（例えば、チンプーリ駆動方式やタンゼンシャルベル
ト駆動方式）を採用した場合のスピンドル駆動モータへ
の給電や、単錘駆動方式で複数錘を１グループとして複
数のグループに分け、各グループをそれぞれ１台のモー
タドライバで制御する集団ドライバ方式での給電に適用
してもよい。

【００３２】○ 主制御装置１１からインバータ４、モ
ータドライバ１０及び制御部９への指令信号の指令をシ
リアル通信に代えてパラレル通信で行ってもよい。ま
た、デジタル信号での指令に代えて、アナログ電圧信号
としてもよい。

【００３３】○ スピンドル駆動モータ５として、直流
で駆動されるモータに変えて交流で駆動されるモータを
使用してもよい。 ○ リング精紡機に限らず、単錘駆動方式のリング撚糸
機等に適用してもよい。

【００３４】前記実施の形態から把握できる請求項記載
以外の発明（技術思想）について、以下にその効果とと
もに記載する。 （１） 請求項１又は請求項２に記載の発明において、
前記電源はＡＣ／ＤＣコンバータ部、チョッパ部及び制
御部を備え、該制御部は紡機の主制御装置からの指令に
より前記チョッパ部の出力電圧を調整し、主制御装置に
は少なくとも、繊維種、紡出糸番手と、巻取り開始から
の巻取り運転時間と前記チョッパ電源の出力電圧との関
係を示すデータがマップ又は関係式として記憶されてい
る。この場合、作業者が紡出繊維種、紡出糸番手等の紡
出条件を入力するだけで、主制御装置からの指令に基づ
いてチョッパ電源の出力電圧が紡機の運転条件に合った
適正な出力電圧に調整される。

【００３５】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項
３に記載の発明によれば、電源装置を変更することな
く、紡機の運転条件に対応した電圧で、かつエネルギー
損失の少ない状態でスピンドルを駆動することができ
る。

【００３６】請求項３に記載の発明によれば、紡機の巻
取り運転開始に、紡機のフロントローラからトラベラを
経てボビンに繋がっている糸のバルーンが良好な状態で
形成され、糸切が発生し難くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 一実施の形態の概略構成図。

【図２】 従来装置の構成図。

【符号の説明】

５…スピンドル駆動モータ、６…電源としてのチョッパ
電源、１０…モータドライバ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金子 政司 愛知県刈谷市豊田町２丁目１番地 株式会 社豊田自動織機製作所内 Ｆターム(参考） 4L056 AA02 AA32 BD01 BD32 DA33 DA52 EB12 EB20 EC70 EC85 5H570 AA23 AA30 BB02 BB03 CC06 DD03 DD04 DD08 FF02 FF03 HB07 HB16 JJ03 JJ17 LL40

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各錘のスピンドルをスピンドル駆動モー
   タで駆動するとともに、前記スピンドル駆動モータの回
   転速度を制御するモータドライバを設けた紡機におい
   て、前記モータドライバへ電力を供給する電源の出力電
   圧を紡機の運転条件に応じて調整する紡機のスピンドル
   駆動モータへの給電システム。
2. 【請求項２】 前記運転条件は、紡出繊維種、紡出糸番
   手及びスピンドル回転速度の少なくとも一つである請求
   項１に記載の紡機のスピンドル駆動モータへの給電シス
   テム。
3. 【請求項３】 前記運転条件は紡出運転時間であり、前
   記モータドライバへ電力を供給する電源の出力電圧を紡
   機の巻取り運転開始時から所定時間、通常紡出運転時よ
   り高くする請求項１に記載の紡機のスピンドル駆動モー
   タへの給電システム。