JP2003146537A

JP2003146537A - 自動ワインダにおける張力制御方法及び装置

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Publication number: JP2003146537A
Application number: JP2001342118A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yamauchi; 利男山内
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2003-05-21
Also published as: DE10248010A1

Abstract

(57)【要約】【課題】ボビンの全解舒期間を通じて張力が安定に制
御できる自動ワインダにおける張力制御方法及び装置を
提供する。【解決手段】ボビンＢから解舒される糸Ｙを巻取ドラ
ム１３によって回転駆動されるパッケージＰに巻き取る
糸道中に配され、糸道に干渉する方向に付勢力を付与し
つつ、糸の張力の変化に応じて変位することにより糸の
張力を制御する張力付与手段１とを設けた自動ワインダ
において、この張力付与手段１を第１の張力制御手段と
して、該張力付与手段の変位の変化量に基づき張力制御
状況を判定し、この判定に基づいて前記張力付与手段１
の変位調整による張力制御と、第２の張力制御手段を設
け、該第２の制御手段による張力制御とを併用させて張
力を所定の範囲に制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、張力付与手段を用
いた張力制御技術に係り、特に、ボビンのほぼ全解舒期
間を通じて張力を所定の範囲内に制御できる自動ワイン
ダにおける張力制御方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動ワインダでボビンから糸を高速で解
舒すると糸には解舒による張力が発生し、その張力はボ
ビンにおける解舒位置や糸層によって異なる。従って、
糸の張力は常時変動することになる。

【０００３】一般に、自動ワインダの各錘には、ボビン
から巻取ドラムに至る糸道中に張力付与手段が設置され
る。張力付与手段は、糸道に干渉する方向に付勢力を付
与することによって糸に張力を付与し、糸の張力の変化
に応じて変位することにより糸の張力を制御するもので
ある。例えば、ゲート式張力付与手段は、櫛歯状のゲー
トを糸道の両側から噛み込ませ糸道をジグザグにするこ
とによって張力を付与するようになっている。噛み込み
量を多くすると、糸道のジグザグの度合いが大きくなっ
て大きな張力が付与される。逆に、噛み込み量を少なく
すると、糸道のジグザグの度合いが小さくなって小さな
張力が付与される。

【０００４】そこで、従来は、糸道中に糸の張力を検出
するテンションセンサを設置し、このテンションセンサ
で前述した解舒による張力の変化を検出し、この張力変
化量を張力付与手段にフィードバックして張力制御する
ことにより、糸の張力を安定させている。糸の張力が安
定する（所定の範囲内に維持される）ことにより、巻取
り時の張力を安定させて、パッケージの品質を良好にす
ることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、給糸ボビン
には、自動ワインダに送られる前工程の精紡機にて上下
方向にトラバースされつつ糸が巻かれているので、ボビ
ンから糸を解舒すると、解舒位置が上下に移動すること
になる。解舒位置の移動の向きが上向きのときと下向き
のときとで解舒による張力が異なるので、向きが変わる
たびに走行中の糸の張力が大から小または小から大へと
変動する。このため張力は時間的に小刻みに変動するこ
とになる。図１０にボビン１本を巻き取る上で張力目標
値をＹｔとしたときの糸の張力変動の時間特性を示す。
周期の短い変動に対して張力付与手段は完全には追従で
きないので、変動する張力の平均的な値が糸の巻取りに
適した値Ｙｔとなるように張力制御の目標が設定され
る。この張力付与手段による張力制御により、張力は制
御目標値Ｙｔの上下にΔＹｔの振幅で変動を許容する制
御を行うことになるが、ΔＹｔが小さい方が望ましいの
は言うまでもない。

【０００６】一方、糸の解除は上位の糸層からほぼ一定
の幅を解舒位置がトラバース（反転）しながら、順次下
方へと移行していくのが一般的であり、満ボビンから解
舒を開始して空ボビンに至るまでの全解舒期間で張力の
変動を見ると、上位の糸層の解舒の開始時期においては
張力が小さく（とりわけ巻取ドラムが定常速度に到達す
るまでは張力が低い）、すぐに張力が大きくなり、中間
の糸層を解舒している期間は張力が安定するが、その
後、下位の糸層を解舒するようになると、張力は急速に
大きくなる。

【０００７】ゲート式張力付与手段は、解舒による張力
が小さいときには、噛み込み量を多くすることによって
張力を大きくすることができ、噛み込み量を減らすこと
によって張力を小さくすることができるが、解舒が進む
に従ってボビンから解舒される糸のバルーンブレーカか
ら解舒点までの長さが長くなる等の諸要因によって解舒
による張力が大きくなったときに噛み込み量を減らす場
合、ゲートが開き切る状態に近付くと、それ以上は張力
を減らすことができない。即ち、解舒による張力がある
程度の大きさになると張力制御が不能になる。

【０００８】従って、図１０に見られるように、ゲート
式張力付与手段によって張力制御できないために１つの
ボビンの全解舒期間の終盤ｔａでは、解舒による張力の
平均値が大きくなるとともに、解舒位置の移動の向きの
反転による張力変動の振幅ΔＹｔも非常に大きくなる。
この状態では、張力付与手段の存在は意味を持たない。
ここでは振幅ΔＹｔが非常に大きくなっているが、張力
平均値が大きくなっているため、ゲートの噛み込み量は
張力の変動ΔＹｔに対応して変化せず、ゲートは開きき
っている。言い換えれば張力の変動をゲート式張力付与
手段が吸収できず、ありのままの張力変動が現れてい
る。

【０００９】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、ボビンの全解舒期間を通じて張力が安定するように
制御できる自動ワインダにおける張力制御方法及び装置
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、ボビンから解舒される糸を巻
取ドラムによって回転駆動されるパッケージに巻き取る
糸道中に配され、糸道に干渉する方向に付勢力を付与し
つつ、糸の張力の変化に応じて変位することにより糸の
張力を制御する張力付与手段とを設けた自動ワインダに
おいて、この張力付与手段を第１の張力制御手段とし
て、該張力付与手段の変位の変化量に基づき張力制御状
況を判定し、この判定に基づいて、前記張力付与手段の
変位量調整による張力制御と、第２の張力制御手段を設
け、該第２の制御手段による張力制御とを併用させて張
力を所定の範囲に制御するものである。

【００１１】請求項２記載の発明では、第２の張力制御
手段を巻取ドラムとし、第２の制御手段による張力制御
を前記巻取ドラムの回転速度の速度制御を行うことによ
るものである。

【００１２】請求項３記載の発明では、前記張力付与手
段は、上記付勢力を付与するためのソレノイドを設け、
上記変位の変化量はソレノイドの電気的特性の変化を演
算処理することにより検出され、この変位の変化量に基
づき張力制御状況を判定する。

【００１３】また、請求項４記載の発明は、ボビンから
解舒される糸をパッケージに巻き取る糸道中に配され、
糸道に干渉する方向に付勢力を付与しつつ、糸の張力の
変化に応じて変位することにより糸の張力を制御する張
力付与手段とを設けた自動ワインダにおいて、この張力
付与手段を第１の張力制御手段とし、該張力付与手段の
変位の変化量を検出する変位変化量検出手段と、第２の
張力制御手段と、該変位変化量検出手段の検出結果に基
づき張力制御状況を判定する張力制御状況判定手段と、
該張力制御状況判定手段の判定に基づく張力付与手段の
変位調整により糸の張力を制御するための第一の張力制
御部と、前記張力制御状況判定手段の判定に基づいて第
２の張力制御手段により糸の張力を制御するための第二
の張力制御部と、前記判定に基づいて前記第一及び第二
の張力制御手段を併用させる制御形態切換手段とを設け
たものである。

【００１４】請求項５記載の発明では、第２の張力制御
手段は、上記パッケージを回転駆動させる巻取ドラムで
ある。

【００１５】請求項６記載の発明では、前記張力付与手
段に、糸道に干渉する方向へ付勢力を付与するソレノイ
ドを設け、前記変位変化量検出手段はこのソレノイドの
電気的特性の変化を演算処理して、前記ソレノイドの電
気的特性の変化から前記変位の変化量を検出する電気的
特性変化検出手段である。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００１７】図１に示されるように、本発明に係る張力
制御装置は、第１の張力制御手段としての櫛歯状のゲー
ト５１，５３（図５参照）を糸道に噛み込ませるゲート
式張力付与手段１と、コイルへ駆動電流の印加によりそ
のゲート式張力付与手段１のゲートに糸道を横切る方
向、即ち、糸に干渉する方向に付勢力を付与するロータ
リ式ソレノイド２と、このロータリ式ソレノイド２のコ
イルに付勢力を付与するための電流を流すロータリ式ソ
レノイド駆動回路３と、この駆動回路３内には、コイル
２の導通、非導通のデューティを制御して回転子のトル
クを任意に保持するＰＷＭコントローラ４と、このＰＷ
Ｍコントローラ４に制御目標値をアナログ値で与えるＤ
／Ａ変換器５とを備えている。ロータリ式ソレノイド２
のコイルにおける電圧又は電流波形を観測してリアクタ
ンス等の電気特性の変化を検出する変位変化量検出手段
としての電気的特性変化検出手段６と、マイクロコンピ
ュータ７と、巻取ドラム１３を回転駆動するモータ８
と、このモータ８の回転速度を可変に駆動するモータド
ライバ９とからなる。１０は増幅回路、１１は整流、サ
ンプルホールド及びタイミング成生回路であり、マイク
ロコンピュータ７のＩ／Ｏポート１９に接続される。１
２はマイクロコンピュータ７に内蔵されたＡ／Ｄ変換器
である。

【００１８】ゲート式張力付与手段１は、詳しくは図５
に示されるように、櫛歯状の固定ゲート５１とロータリ
式ソレノイド２の出力軸２Ｓに接続された回転軸５２に
取り付けられた櫛歯状の可動ゲート５３とからなる。各
々のゲート５１，５３は上下方向に互い違いに櫛歯が形
成されている。固定ゲート５１は糸道に沿わせて設置さ
れ、可動ゲート５３は固定ゲート５１とは反対側から糸
道に臨ませて配置されている。ロータリ式ソレノイド２
により回転駆動される回転軸５２の回転変位により可動
ゲート５３の各櫛歯が固定ゲート５１の櫛歯間を通って
固定ゲート５１と噛み合う。これにより糸は、両ゲート
５１，５３のひとつひとつの櫛歯を交互に渡ることにな
る。これによって、図４に示されるように、糸道はジグ
ザグになり、巻取り中の糸には張力が付与される。可動
ゲート５３の櫛歯と固定ゲート５１の対向内面接線より
互いが内側に重なり合った量を噛み込み量と呼ぶ。噛み
込み量は、ロータリ式ソレノイド２の出力軸２Ｓの回転
角に比例する。

【００１９】尚、Ａ／Ｄ変換器１２は、マイクロコンピ
ュータ７に内蔵のものを使用したが、マイクロコンピュ
ータ７とは別に設けてもよい。また、逆に、Ｄ／Ａ変換
器５等もマイクロコンピュータ７に内蔵のものを用いて
もよい。

【００２０】給糸ボビンＢから解舒される糸Ｙを巻取ド
ラム１３の回転駆動によりパッケージＰに巻き取る糸道
（糸Ｙで示す）には、ゲート式張力付与手段１のゲート
が両側から噛み込んで糸道がジグザグになっている。
尚、自動ワインダの機構に関する詳細説明は後にゆず
る。

【００２１】尚、本実施形態では、第２の張力制御手段
を巻取ドラム（モータ８）としており、マイクロコンピ
ュータ７には、ＰＷＭコントローラ４を介してゲート式
張力付与手段１の付勢力（トルク）調整により糸の張力
を制御するソフトウェア（第一張力制御部１４）と、モ
ータドライバ９を介して巻取ドラム１３の速度調整によ
り糸の張力を制御するソフトウェア（第二張力制御部１
５）と、電気的特性変化検出手段６が検出した電気特性
の変化に基づいてこれを演算処理してゲート式張力付与
手段１の実際の変位の変化量を検出し、変位の変化量に
基づき張力制御状況を判定するソフトウェア（張力制御
状況判定手段１６）と、その判定に応じて第一及び第二
張力制御部１４，１５を選択的に作動させるソフトウェ
ア（制御形態切換手段１７）とが搭載されている。

【００２２】第一の張力制御手段は、ゲート式張力付与
手段１の付勢力を制御することで糸道への噛み込み量が
変化し、張力を可変にできるというものである。第二の
張力制御手段は、ゲート式張力付与手段１の付勢力が一
定でも巻取ドラム１３の回転速度を制御すると、走行す
る糸の張力を可変にできるというものである。変位変化
量検出は、電気特性が例えば電圧波形で得られる場合に
その電圧を変位の変化量として算出することによりなさ
れる。後述する張力制御状況判定手段は、第一の張力制
御部１４による張力制御を開始させるタイミングの判定
を行う際の第１のしきい値が設定してある。ゲート式張
力付与手段１の付勢力を限界まで小さくしても、変位の
変化量が第１のしきい値より大きくできないとき、ゲー
ト式張力付与手段１のゲート５１，５３が開ききってい
て糸の屈曲量による張力制御の限界と判定するものであ
る。制御形態切換手段１７は、先ずは第一の張力制御手
段のみを運用し、これにて張力制御ができてない状況に
至ると第二の張力制御手段を併用するものである。

【００２３】電気的特性変化検出手段６は、図２に示さ
れるように、特性の変化した部分のみを取り出すための
ロータリ式ソレノイド駆動回路３に接続されたコンデン
サ２２ａと抵抗器２１ｂと一端が接地されたコンデンサ
２２ｂとこのコンデンサ２２ｂに並列に接続された抵抗
器２１ｃとを用いたＣＲ回路により構成される。回転軸
５２を経由してロータリ式ソレノイド２の出力軸にゲー
ト５１，５３の噛込み量の変化が伝達され、その結果生
じるロータリ式ソレノイド２のリアクタンスの変化を補
正すべくＰＷＭコントローラ４がデューティを変化させ
るため、コンデンサ２２ｂの両端には瞬時変化するＶｃ
（図７）の電気的波形が得られ、これによりゲート５
１，５３の噛込み量の変化量が電気的特性に変換され
る。

【００２４】ロータリ式ソレノイド駆動回路３は、図３
に示されるように、トランジスタ等からなる２つのスイ
ッチング素子３１，３２にロータリ式ソレノイド２のコ
イルを直列に組んで構成されるもので、スイッチング素
子３１，３２の両端に一定電圧Ｖを印加した状態でスイ
ッチング素子３１の導通、非導通をＯＮ／ＯＦＦ制御回
路１８を介してマイクロコンピュータ７で制御すること
により、ロータリ式ソレノイド２のＯＮ，ＯＦＦを制御
し、スイッチング素子３２の導通、非導通をＰＷＭコン
トローラ４からのパルス信号により適宜繰り返し、導
通、非導通の時間を制御することにより、即ち、印加電
圧のデューティ比を制御することにより、ロータリ式ソ
レノイド２の付勢力を制御できる。更にスイッチング素
子３２の低圧側は抵抗器２１ａを介して接地され、抵抗
器２１ａの高圧側はＰＷＭコントローラ４に接続されて
いる。コイル内に流れる電流の変化量をとらえるべく、
抵抗器２１ａの両端電圧を測定し、ＰＷＭコントローラ
４にその測定結果が送られる。

【００２５】次に、自動ワインダの機構を１つの錘につ
いて説明する。

【００２６】図４に示されるように、錘の下部に起立さ
せて置かれたボビンＢから錘の上部で軸を水平にし、ト
ラバース用の溝が形成された巻取ドラム１３に接するよ
うに置かれたパッケージＰまでの間に、ボビンＢ側から
順にバルーンブレーカ４１、ゲート式張力付与手段１、
下糸サクションアーム４２、上糸サクションアーム４
３、糸継装置４４、スラブキャッチャ４５が設けられて
いる。スラブキャッチャ４５は、糸が通過するスリット
を有し、そのスリットにおける静電容量や透過光量の変
化からスラブ等の糸欠陥を検出すると共に、図示しない
カッター刃を備え、スラブ等の糸欠陥を検出したときに
は走行中の糸を切断するようになっている。下糸サクシ
ョンアーム４２は、糸継ぎに際して下糸を空気吸引しつ
つ、糸継装置４４の上部へと回動することにより、下糸
を糸継装置４４に案内するものである。上糸サクション
アーム４３は、糸継ぎに際してパッケージＰから垂れて
いる上糸を空気吸引しつつ、糸継装置４４の下部へと回
動することにより、上糸を糸継装置４４に案内するもの
である。糸継装置４４は、下糸と上糸とをスプライサ等
によって１本の糸にするものである。この際、上述した
糸の切断の後、欠点部分を除去してから糸継装置４４で
糸継ぎを行う。

【００２７】さて、以上の構成を使用して張力を制御す
る手順を説明する。以下の説明はボビン１本においてそ
の解舒の終盤に解舒張力が所望の張力を上回るという条
件下におけるものである。

【００２８】従来の技術で説明したように、満ボビンの
解舒の開始時期においては解舒による張力は大きくない
ので、糸の張力を所定の範囲内に維持するために、ゲー
ト式張力付与手段１の噛み込む方向（糸道に干渉する方
向）への付勢力を大きくする。噛み込み量を大きくする
には、回転軸５２への付勢トルクを大きくすればよいか
ら、コイル駆動回路３においてコイルに流す電流を多く
するべく、スイッチング素子３２の導通期間が長くなる
ようＰＷＭコントローラ４にてデューティを制御する。
図６（ａ）に示されるように、スイッチング素子３２の
オン時間の比率を大きくするべくＤ／Ａ変換器５への制
御量を第一張力制御部１４にて制御する。これにより、
ロータリ式ソレノイド２に供給される電力が大きくなる
ため、トルクが増大しゲート式張力付与手段１の噛み込
み量が大きくなって糸に大きな張力が付与される。

【００２９】その後、糸の解舒の進行によるボビンＢと
バルーンブレーカ４１と糸の解舒点との距離が大きくな
る等の要因により張力が大きくなってきたら、図６
（ｂ）に示されるように、スイッチング素子３２の導通
時間を小さくして、ゲート５１，５３の噛み込みによる
付勢力を減らす。これにより、図１０に示した期間ｔｎ
においては、張力は制御目標値Ｙｔの上下にΔＹｔの振
幅で変動することになる。即ち、第一の張力制御が行わ
れることによって、ゲート式張力付与手段１により張力
変化が吸収され糸の張力が安定していることを表してい
る。

【００３０】解舒の進行に伴い張力がさらに大きくなっ
てくるとゲート式張力付与手段１による張力制御を行
い、図６（ｃ）に示されるように、スイッチング素子３
２の導通時間を小さくしていき、ゲート５１，５３の噛
み込み量が小さくなり、限界に達しても期間ｔａに示す
ように張力が増大し張力の変動振幅も大きくなる。ここ
で張力が増大するとゲート５１，５３が開ききって噛み
込みがなくなってしまい、それ以上は張力を減らすこと
ができない、即ち、上記張力変化の吸収が行われていな
い。（期間ｔａ）。そこで、このような事態に至る前に
第二の張力制御を開始する。即ち、本発明の実施形態で
はモータドライバ９に対して巻取り速度を落とすように
指令する。これにより、第２の張力制御手段である巻取
ドラム１３の速度が低下すると糸の張力も低下するの
で、再び、ゲート式張力付与手段１が張力制御可能な状
態となる。第２の張力制御手段として、巻取りドラム１
３を用い、該巻取りドラム１３の回転速度制御を行うこ
とにより、第二の張力制御のための手段を別途設ける必
要がない。そこで、制御形態切換手段１７は、第二の張
力制御に重ねて第一の張力制御を行う。これにより、下
位の糸層の糸を解舒するボビンＢの解舒の終盤において
も、図１０のような張力の増大及び張力制御不能を招く
ことなく、最後までほぼ安定した張力のままでボビンＢ
の糸を巻き上げることができる。

【００３１】次に、第一の張力制御から第二の張力制御
に移行するための張力制御状況の判定について説明す
る。図１０のように張力がある程度増大してくると、第
一の張力制御のみでは張力制御不能を招くことになるの
で、張力を検出して、張力制御状況の判定に使用すれば
よい。従来より、糸道中にテンションセンサを設置する
ことが知られているので、本発明においても糸道中にテ
ンションセンサを設置して張力を検出すれば張力制御状
況の判定は勿論可能である。しかし、本実施形態では、
従来のようなテンションセンサを設置せず、ゲート式張
力付与手段１の実際の変位の変化量をゲート式張力付与
手段１に付勢力を与えるロータリ式ソレノイド２自体よ
り電気的に検出することによって、張力制御が正常な範
囲で機能しているかどうか、言い換えると張力変動を吸
収すべく作用するゲート式張力付与手段１のゲート噛み
込みの変化量がしきい値Δｄ_L 以上有るか否かにて間接
的に判断している。

【００３２】このために電気的特性変化検出手段６が設
けられている。ロータリ式ソレノイド２の電気的特性の
変化は次のように生じる。ロータリ式ソレノイド２にお
いて回転軸５２のトルクはロータリ式ソレノイド２に印
加する電流の導通、非導通のデューティ比制御によって
決められ、これによって噛み込みの付勢力が決まるが、
実際には、ゲート５１，５３に掛かっている糸が負荷と
なり、解舒位置の上下移動（トラバース）の向きの反転
による張力の変動があるため、これを吸収すべくゲート
５１，５３が微小ながら揺動変位する。具体的には、張
力が大きくなると、ゲート５１，５３はロータリ式ソレ
ノイド２の付勢力に対抗する負荷により噛み込み量を減
らす方向に変位を受け、回転軸５２の回転角は小さくな
る。張力が小さくなると噛み込み量は元に戻る方向とな
り大きくなる。回転軸５２の角度変化はこれに結合され
た（直接でも間接でもよい）ロータリ式ソレノイド２の
軸の回転角に反映される。その結果、ロータリ式ソレノ
イド２のコイルの固定子と回転子との位置関係が解舒点
の反転に応じて瞬時に変わるので、これに伴ってコイル
のリアクタンスが変化する。時間軸上の瞬時を取ると、
コイルには一定電圧Ｖを定まったデューティで印加して
いるのでコイルのリアクタンスの変化はコイルに流れる
電流の変化として現れる。そこで、抵抗器２１ａの両端
電圧により、前記電流の変化をとらえ、該変化に伴いＰ
ＷＭコントローラはＤ／Ａ変換器５の指示に合った電流
を与えるべくデューティを変化させる。ＣＲで構成され
たデューティの変化を検出する手段としての電気的特性
変化検出手段６の出力側には図７で示される電圧Ｖｃが
得られる。従って、ロータリ式ソレノイド２のコイルの
リアクタンスの変化を利用して、ゲート５３の変位の変
化量を検出できるため、該変位の変化量を検出するため
の位置検出センサなどを不要とすることができる。ここ
ではＣＲで構成されたデューティ変化検出手段を示した
がこれに限定されるものではない。

【００３３】電気的特性変化検出手段６が抽出した図７
の電気的波形は、解舒位置の上下移動の向きの反転によ
る張力の変動に応じて上述の通りゲート５３が揺動して
いる様子を反映しており、ゲート式張力付与手段１の実
際の変位量も、この波形のように変動している。上記ゲ
ート式張力付与手段１の変位の変化量は電圧Ｖｃの波形
の振幅の変化に反映される。このコイルのリアクタンス
変化による信号は非常に小さいので、増幅回路１０で増
幅し整流し、Ｖｃ´を得る（図８（ａ）参照）。

【００３４】この全波整流後の図８（ａ）の波形をサン
プルホールドの入力とするとともに、この波形からサン
プリングのための図８（ｂ）のゲート信号を作成する。
図８（ａ）のしきい値Ｖｓはその目的で設けてある。こ
のゲート信号によってサンプルホールドＳ／Ｈには図８
（ａ）にてハッチングを描いた部分の積分値がサンプリ
ングされホールドされる。マイクロコンピュータ７は、
サンプルホールド“Ｈ”→“Ｌ”に変化したタイミング
を基にタイミングを作成し、Ａ／Ｄ変換器１２によりデ
ジタル変換し、ゲート式張力付与手段１の変位の変化量
を得る。Ａ／Ｄ変換のタイミングを図８（ｃ）に示す。

【００３５】このようにして連続的に起こる変位の変化
量を逐次得ることができる。この変化量がしきい値Δｄ
_L 以上であれば、ゲート式張力付与手段１による張力制
御は行わず、張力増加に伴い上記変化量がしきい値Δｄ
_L まで降下し達すると、ゲート式張力付与手段１による
張力制御を開始し、この変化量が上記のしきい値Δｄ _L
以上であれば、ゲート式張力付与手段１による張力制御
が有効に機能し張力変化を吸収し適正な張力が得られて
いると判断し、第一の張力制御を続行する。以降、ロー
タリ式ソレノイドのコイルへの印加電流の減少により、
ゲート５１，５３の噛み込みが少なくなって、ゲート式
張力付与手段１によるしきい値Δｄ_L 以上を維持するこ
とが不能になると、第二の張力制御を開始する。

【００３６】次に、本発明の実施形態による制御と従来
方式とを波形で比較する。

【００３７】図９（ａ）には、巻取速度を示す。従来
は、１つのボビンの全解舒期間に亘り巻取ドラム１３の
回転速度が一定であり、張力制御には巻取ドラムの回転
速度は関与していなかった。本発明の実施形態では、ゲ
ート式張力付与手段１のみで張力制御が適切に行える期
間ｔｎを過ぎると、巻取速度の調整が行われる。このた
め下位の糸層の糸を解舒する終盤においては、張力の増
大に応じて巻取速度が低下される。

【００３８】図９（ｂ）には、ソレノイド電流の変化量
を示す。期間ｔｎでは、ゲート式張力付与手段１の噛み
込み量を減らすべく、変位の変化量がしきい値Δｄ_L に
降下し達する毎に、ロータリ式ソレノイド２のコイルへ
の印加電流を少しずつ低下させる。噛み込み量が限界に
近付くと、第二の張力制御による巻取ドラム１３の回転
速度の減速により、ゲート式張力付与手段１の変位の変
化量はしきい値Δｄ_L以上を維持できることとなり、そ
の結果張力が所定の範囲内となるので、制御形態切換手
段１７は、ＰＷＭコントローラ４を介してロータリ式ソ
レノイド２のコイルへの印加電流の制御によるゲート式
張力付与手段１と巻取ドラム１３の回転速度減速制御と
を併用するよう作動切換する。以降、しきい値Δｄ_L に
達する毎に巻取ドラムの回転速度を低下させゲート式張
力付与手段１による張力制御と併用することにより、ゲ
ート５３の揺動による変位の変化量をしきい値Δｄ_L 以
上になるよう制御する。

【００３９】図９（ｃ）には、ゲート式張力付与手段１
の可動ゲート５３の揺動による変位の変化量を示す。従
来では期間ｔｎを過ぎると可動ゲート５３の揺動がなく
なり（図９（ｃ）のハッチング部分）、張力制御に寄与
していないことになるが、本発明では期間ｔｎを過ぎて
も、巻取ドラム１３の回転速度の調整で継続してゲート
式張力付与手段１の揺動が起きる状態とするため、可動
ゲート５３の変位の変化量はしきい値Δｄ_L 以上に維持
される。本発明の実施形態では張力制御状況判定手段１
６の演算処理を介してマイクロコンピュータ７にて、こ
の可動ゲート５３の変位の変化量のしきい値Δｄ_L を維
持することにより、張力変化が適切に吸収されて張力が
所定の範囲内に維持されていると判定する。このよう
に、ゲート５３の変位の変化量を得ることにより、張力
センサを別途設けることなく、ゲート式張力付与手段１
による張力制御と、巻取ドラム１３の回転速度の調整に
よる張力制御とを併用させる状態に切換えるための判定
を行うことが可能となり、張力が所定の範囲内に維持さ
れる。ただし、しきい値Δｄ_L は一定値でなく糸種（マ
テリアル、番手）、巻取り速度、パッケージの使途等に
よって変わるものであり、テンションの設定同様、慣例
や経験的、実験的に求めたモデルを元にしたソフトウェ
アによって求める。ここで、図９（ｃ）に示すように、
一旦しきい値Δｄ_L に達してから再びしきい値Δｄ_L に
達するまでの周期Ｔは徐々に短くなっている。上記第二
の張力制御の開始は、例えば、制御形態切換手段１７に
この周期の下限値を予め設定し、上記変位の変化量がし
きい値Δｄ_L に達し、しかも、前記周期が下限値に達し
たところで制御形態切換手段１７が指令を出すようにす
ることにより可能となる。又は図９（ｂ）に示すよう
に、制御形態切換手段１７にロータリ式ソレノイド２
（コイル）の電流下限値を予め設定し、上記変位の変化
量がしきい値Δｄ_L に達し、しかも、前記電流が下限値
に達したところで制御形態切換手段１７が指令を出すよ
うにしてもよい。

【００４０】以上の実施形態ではゲート式張力付与手段
１のアクチュエータであるロータリ式ソレノイド２をデ
ューティ比制御して所望の変位を得るようにしたが、ア
ナログ的にコイル印加電圧を変えて電流を制御し所望の
変位を得るようにしてもよい。また、ロータリ式ではな
く往復式ソレノイドを使用してもよい。

【００４１】また、第１の張力付与手段はゲート式張力
付与手段１に限らないし、第２の張力制御手段を巻取ド
ラム１３とし該巻取ドラム１３の回転速度制御を行う方
法以外にも、もう一つゲート式張力付与手段を設けて第
一の張力制御手段同様の制御を行うものでもよい。テン
ションセンサを使用しない本発明を実施するには、糸の
張力変動の影響を受けた変位量の変化を電気信号として
取り出すことのできる張力付与手段とすることにより張
力の変化を間接的に検出できる。

【００４２】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００４３】（１）請求項１及び４記載の発明によれ
ば、張力付与手段とは別途に張力センサの設置を必要と
することなく、張力付与手段と第２の張力制御手段とを
併用する状態に切換えるための判定が行え、張力が所定
の範囲に維持される。

【００４４】（２）請求項２及び５記載の発明によれ
ば、張力付与手段の変位調整による第一の張力制御手段
と、巻取ドラムの速度調整による第二の張力制御手段と
を併用するようにしたので、別途第二の張力制御手段を
設けることなくボビンの全解舒期間を通じて張力が安定
に制御できる。

【００４５】（３）請求項３及び６記載の発明によれ
ば、張力付与手段の変位の変化量を検出するための特別
な検出センサを不要とし、構成を簡素なものにすること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す張力制御装置の回路
構成図である。

【図２】本発明に用いる電気的特性変化検出手段の一実
施形態を示すＣＲ回路の回路構成図である。

【図３】本発明に用いるコイル駆動回路の回路構成図で
ある。

【図４】本発明を適用する自動ワインダの機械的構成図
である。

【図５】本発明に用いるゲート式張力付与手段の機械的
構成図である。

【図６】本発明に用いるソレノイドをデューティ制御す
る制御波形図である。

【図７】本発明において図２の回路で抽出したコイルの
電流波形図である。

【図８】本発明において図７の波形から取り出した変位
量の変化量を表す信号の波形図である。

【図９】本発明において１つのボビンの解舒を行う間の
（ａ）巻取速度、（ｂ）ソレノイド電流、（ｃ）ゲート
の振幅の時間特性図である。

【図１０】巻取速度一定で１つのボビンの解舒を行う間
の張力変動の時間特性図である。

【符号の説明】

１ゲート式張力付与手段２ロータリ式ソレノイド３コイル駆動回路４ＰＷＭコントローラ６電気的特性変化検出手段７マイクロコンピュータ８モータ９モータドライバ１３巻取ドラムＢボビンＰパッケージＹ糸

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ボビンから解舒される糸を巻取ドラムに
よって回転駆動されるパッケージに巻き取る糸道中に配
され、糸道に干渉する方向に付勢力を付与しつつ、糸の
張力の変化に応じて変位することにより糸の張力を制御
する張力付与手段とを設けた自動ワインダにおいて、こ
の張力付与手段を第１の張力制御手段として、該張力付
与手段の変位の変化量に基づき張力制御状況を判定し、
この判定に基づいて、前記張力付与手段の変位量調整に
よる張力制御と、第２の張力制御手段を設け、該第２の
制御手段による張力制御とを併用させて張力を所定の範
囲に制御することを特徴とする自動ワインダにおける張
力制御方法。
【請求項２】第２の張力制御手段を巻取ドラムとし、
第２の制御手段による張力制御を前記巻取ドラムの回転
速度の速度制御を行うことによるものであることを特徴
とする請求項１記載の自動ワインダにおける張力制御方
法。
【請求項３】前記張力付与手段は、上記付勢力を付与
するためのソレノイドを設け、上記変位の変化量はソレ
ノイドの電気的特性の変化を演算処理することにより検
出され、この変位の変化量に基づき張力制御状況を判定
することを特徴とする請求項１又は２記載の自動ワイン
ダにおける張力制御方法。
【請求項４】ボビンから解舒される糸をパッケージに
巻き取る糸道中に配され、糸道に干渉する方向に付勢力
を付与しつつ、糸の張力の変化に応じて変位することに
より糸の張力を制御する張力付与手段とを設けた自動ワ
インダにおいて、この張力付与手段を第１の張力制御手
段とし、該張力付与手段の変位の変化量を検出する変位
変化量検出手段と、第２の張力制御手段と、該変位変化
量検出手段の検出結果に基づき張力制御状況を判定する
張力制御状況判定手段と、該張力制御状況判定手段の判
定に基づく張力付与手段の変位調整により糸の張力を制
御するための第一の張力制御部と、前記張力制御状況判
定手段の判定に基づいて第２の張力制御手段により糸の
張力を制御するための第二の張力制御部と、前記判定に
基づいて前記第一及び第二の張力制御手段を併用させる
制御形態切換手段とを設けたことを特徴とする自動ワイ
ンダにおける張力制御装置。
【請求項５】第２の張力制御手段は、上記パッケージ
を回転駆動させる巻取ドラムであることを特徴とする請
求項４記載の自動ワインダにおける張力制御装置。
【請求項６】前記張力付与手段に、糸道に干渉する方
向へ付勢力を付与するソレノイドを設け、前記変位変化
量検出手段はこのソレノイドの電気的特性の変化を演算
処理して、前記ソレノイドの電気的特性の変化から前記
変位の変化量を検出する電気的特性変化検出手段である
ことを特徴とする請求項４又は５記載の自動ワインダに
おける張力制御装置。