JP2005320648A - 粗紡機における粗糸張力の異常検出処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】粗紡機において長期に亘って粗糸張力を適正な状態で紡出できるようにした粗糸張力異常検出処理方法を提供する。
【解決手段】最初の紡出運転で粗糸張力検出装置２１が紡出運転中の粗糸張力を検出し、粗糸張力制御装置２２は検出粗糸張力データに基づき粗糸Ｒの張力制御を行うとともにその巻取りボビン回転数の補正量及び補正タイミングを収集記憶し、以後の紡出運転で粗糸張力制御装置２２は収集記憶データに基づく巻取りボビン回転数の補正を行なうとともに粗糸張力検出装置２１で粗糸張力データを検出記憶し、この粗糸張力と目標値Ｘｏの偏差が第１の基準値Ｄ１を越え、かつ粗糸張力の変化量ｄ２が第２の基準値Ｄ２を越えた場合粗紡機を停止して警告を表示し、粗糸張力の変化量ｄ２が第２の基準値以下の場合次の紡出運転時に粗糸張力制御装置２２が再度粗糸張力検出装置２１の検出粗糸張力データに基づく粗糸張力制御を行なう。
【選択図】 図４

Description

本願発明は、粗糸張力の検出装置及び粗糸張力の制御装置を備えた粗紡機において粗糸張力の異常発生を検出し処理する方法に関するものである。

粗紡機において、粗糸張力を一定に保つために従来から種々の粗糸張力制御方法が提案されているが、その中の一つに特許文献１に開示される方法がある。この粗糸張力制御方法によれば、粗紡機の運転中は常時粗糸張力の検出とそのフィードバックによる粗糸張力制御を行なうという複雑な制御操作を必要とせず、そのために粗紡機運転中における粗糸張力検出錘の異常とか欠錘であったとかの外乱の影響を極力減らすことができる。

即ち、特許文献１に開示された発明は、フロントローラとフライヤトップ間に光電検出器を設け、粗糸巻取りボビンへの粗糸巻き初めから満巻までの紡出粗糸の張力状態を検出しつつ紡出粗糸が目標張力となるようにボビン回転数を制御する。同時にこの検出データに基づくボビン回転数の補正データをボビンレールの昇降切換と対応させて記憶装置に記憶する。そして、以後に紡出する粗糸を巻き取るときには、前記光電検出器からの粗糸張力に基づくことなく、前記記憶データに基づいてボビン回転数を補正する。
特開平４−３７０２２９号公報

前記特許文献１に開示された粗糸張力制御方法は、デ−タ取得後の紡出運転では常にデータに基づく一定の制御のみを行なうことになるため、粗紡機周囲の温湿度等の空調変化及びプレッサパドル部の磨耗やフライヤ粗糸通過部の抵抗変化等による機械部品の経時変化などの外乱に影響された粗糸張力異常の発生を検出することができない。この結果、ある紡出条件での粗紡機の全運転期間という長いスパンで見た場合に粗糸張力の適正状態を維持することができなくなり、いずれかの時点で粗糸斑を発生したり、粗糸切断などを引き起こす恐れがある。

前記特許文献１の明細書末尾には、上記制御方法に加え、記憶データに基づく紡出運転中に粗糸位置検出装置で粗糸張力を検出し、この粗糸張力が、予め設定された張力の上、下限を外れたときに異常信号を出力し警報を出すか又は機台を止めるようにしてもよい点が記載されている。

しかし、粗糸張力が異常となる原因として、作業者の操作ミスや機械故障のようなすぐに機台を停止させなければならないようなものと、機械部品の経時変化や工場内の温湿度変化などの比較的緩やかに影響を与えるものとがあるが、特許文献１に記載された技術では、検出した粗糸張力が単純に上、下限を外れたら警報を出すか機台を停止するものであるため、粗糸張力異常の原因が作業者には分らず、作業者は警報又は機台停止後に適切な復旧作業を行うことができない。

本願発明は、上記問題に鑑み、作業者が粗糸張力異常の発生原因に応じた適切な作業を行うことができる粗紡機の粗糸張力異常検出処理方法を提供する。

請求項１に記載の発明は、前記粗糸張力制御装置に第１の基準値及び第２の基準値をそれぞれ設定し、紡出条件設定後の最初の紡出運転では前記粗糸張力検出装置が粗糸の巻き始めから満巻に至る紡出運転中の粗糸張力を検出し、前記粗糸張力制御装置は前記検出された粗糸張力データに基づき粗糸の張力制御を行なうとともに張力制御に使用した巻取りボビン回転数の補正量及び補正タイミングを収集記憶し、以後の紡出運転では前記粗糸張力制御装置が前記収集記憶データに基づく巻取りボビン回転数の補正を行なうとともに前記粗糸張力検出装置を作動させて粗糸張力データを検出記憶し、前記以後の紡出運転中の粗糸張力と目標値との偏差が前記第１の基準値を越え、かつ、粗糸張力の変化割合が前記第２の基準値を越えた場合、粗紡機を停止して警告を表示し、前記以後の紡出運転中の粗糸張力と目標値との偏差が前記第１の基準値を越え、かつ、粗糸張力の変化割合が前記第２の基準値以下である場合、前記粗糸張力制御装置は粗糸張力検出装置によって検出される粗糸張力データに基づく粗糸張力制御を行なうことを特徴とする。
請求項１の発明によれば、作業者の作業ミスやスライバ異常、機械故障等を原因とする瞬時あるいは突発的に発生した粗糸張力の異常なのか、工場内の温湿度変化等を原因とする長期にわたって徐々に変化している粗糸張力異常なのかを的確に区別し、それぞれの異常に応じた対応を行なうことができる。

逐次変化する粗糸張力の瞬時値の変動を常に監視することなしに、簡易な方法で粗糸張力異常の原因を判断することができる。

請求項２に記載の発明は、前記以後の紡出運転中の粗糸張力と目標値との偏差が前記第１の基準値を越え、かつ、粗糸張力の変化割合が前記第２の基準値以下である場合、次の紡出運転時に前記粗糸張力制御装置は粗糸張力検出装置によって検出される粗糸張力データに基づく粗糸張力制御を行なうとともにその張力制御に使用した巻取りボビン回転数の補正量及び補正タイミングを再度収集記憶し、再収集記憶データに基づいて以後の紡出運転における巻取りボビン回転数の補正を行なうことを特徴とする。
請求項２の発明では、粗糸張力の制御目標値からの偏差が第１の基準値を越え、かつ、粗糸張力の変化割合が第２の基準値以下である場合に、すぐには粗糸張力制御を再開させず、次回の紡出運転時に粗糸張力制御が再開されるので、紡出運転中の急激な粗糸張力変化により粗糸品質に悪影響が与えられることが防止される。

請求項３に記載の発明は、前記以後の紡出運転中における粗糸張力の検出は巻き始めの複数層で行なうことを特徴とする
請求項３の発明では、粗糸張力の変化が他に吸収されにくいので、粗糸張力を正確に把握することができる。

以上のように、本願発明は異常に基づく粗糸張力の変化を要因毎に把握し、その要因に応じて適切な処置を行なうことができる。

（第１の実施形態）
以下、第１の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１に示した粗紡機の構造及び粗糸張力検出装置の構造は、以下の通りである。

即ち、フロントローラ１はインバータ９ａを介して回転される主モータＭにより図示しないドライビングシャフト及び歯車列を経て駆動される。プレッサ２ｂを備えたフライヤ２の上部には被動歯車３が固定される。前記主モータＭの回転はベルト伝導機構（図示せず）を介して駆動歯車４に伝えられ、前記被動歯車３がフライヤ２とともに回転される。一方、ボビンレール５上に装備されたスピンドル６には被動歯車７が取り付けられている。スピンドル６を回転するために被動歯車７と噛み合う駆動歯車８には前記モータＭの回転力とインバータ９ｂを介して変速駆動される巻取り用モータ１０の回転力とが差動歯車機構１１により合成されて伝達される。この巻取り用モータ１０と差動歯車機構１１は粗糸巻層の増加に対応してボビン回転速度を変速する巻取り速度変速装置を構成する。

ボビンレール５にはリフターラック１２が固定される。リフターラック１２と噛み合う歯車１３にはインバータ９ｃにより変速駆動される昇降用モータ１４の回転が切替機構１５を介して伝達される。切替機構１５は歯車列１６、１７及び各歯車列に設けられた電磁クラッチ１８、１９によって構成され、各電磁クラッチ１８、１９の励消磁により歯車１３の回転方向、即ちボビンレール５の昇降動の方向が変更される。また、歯車１３にはボビンレール５の移動方向を検知するロータリエンコーダ２０が設けられている。

フロントローラ１とフライヤトップ２ａとの間には、フロントローラ１からフライヤトップ２ａに至る粗糸Ｒの位置を連続的に検出する非接触式の粗糸張力検出装置としてのセンサー２１が３錘にそれぞれ設けられている。センサー２１には投光器及びリニアに配列された多数の受光素子からなる光電式検出装置が使用されている。センサー２１は受光素子に対する粗糸Ｒの位置に応じて高さ位置信号を発信することができる。即ち、センサー２１の各受光素子は光を受けると電気信号を出力するが、粗糸Ｒが受光素子へ向かう光を遮断するとその受光素子は電気信号を発信しないので、この受光素子の位置を特定することによって粗糸Ｒの高さ位置を知ることができる。

なお、前記インバータ９ａ、９ｂ、９ｃ、エンコーダ２０及びセンサー２１はそれぞれ後述する制御装置２２に電気的に接続されている。また、制御装置２２は紡出条件等のデータ入力装置２３及びセンサー２１から得られた情報及びその加工情報等の各種データを表示できる表示装置２４に接続されている。

次に前記粗紡機の駆動系及び粗糸張力を制御する制御部の構成を図２に従い説明する。制御装置２２に備えた演算手段及び制御手段としての中央処理装置（以下ＣＰＵという）２５は、制御プログラムを記憶した読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）からなるプログラムメモリ２６、演算処理結果等を一時記憶する読み出し及び書替え可能なメモリ（ＲＡＭ）からなる記憶手段としての作業用メモリ２７及び入力インターフェース２８、出力インターフェース２９とそれぞれ接続されている。

紡出粗糸重量、繊維種、フライヤ回転数等の紡出条件は入力装置２３から入力され、ＣＰＵ２５に送信される。前記ロータリエンコーダ２０及び３錘に設けられた各センサー２１からの検出信号は入力インターフェース２８を介してＣＰＵ２５に送信される。

電磁クラッチ１８、１９はＣＰＵ２５から出力インターフェース２９を介して電磁クラッチ励消磁回路３０に出力された信号により励消磁が制御され、その結果ボビンレール５の昇降切換が行われる。また、ＣＰＵ２５は出力インターフェース２９、主モータ駆動回路３１、巻取り用モータ駆動回路３２、昇降用モータ駆動回路３３及びインバータ９ａ、９ｂ、９ｃを介して主モータＭ、巻取り用モータ１０、昇降用モータ１４を駆動制御する。

プログラムメモリ２６には紡出条件に基づく適正な張力状態におけるフロントローラ１からフライヤトップ２ａに至る粗糸Ｒの高さ位置、即ち目標粗糸位置を演算する演算式あるいは目標粗糸位置を求めるためのデータベースが記憶されている。また、プログラムメモリ２６には前記センサー２１の各受光素子と粗糸Ｒの高さ位置との関係を示す演算式が記憶されている。

ＣＰＵ２５は粗紡機の運転中に３錘の各センサー２１から送信されてくる信号に基づいて粗糸Ｒの高さ位置を演算する。また、演算された粗糸Ｒの高さ位置と設定されている目標高さ位置とを比較し、その差に基づいて巻取りボビンの回転数の補正量を算出する。また、粗糸巻き始めの１層から３層で検出された粗糸Ｒの高さ位置の平均値がドッフィング回数毎に作業用メモリ２７に記憶される。
なお、表示装置２４はＣＰＵ２５と接続し、センサー２１によって検出された粗糸張力データやボビン回転数の補正データ等を表示する他、粗糸張力の異常状態を視覚的あるいは聴覚的に警告表示することができる。

上記の制御装置を用いた本願発明による粗糸張力の異常検出処理方法を図３のフローチャート及び図４を用いて説明する。

まず、スライバー替え等により粗紡機の紡出条件が変わると、粗紡機の運転に先立って入力装置２３により紡出条件が入力され、ＣＰＵ２５に送信される。ＣＰＵ２５は入力データを基にプログラムメモリ２６に記憶されている演算式を用いて目標とする粗糸位置を算出設定し、管理限界値を含めて作業用メモリ２７に記憶する。この粗糸位置は前記入力設定された紡出条件に対応する最適粗糸張力の代用特性として設定されるものである。その後運転スイッチ（図示せず）をＯＮすると、ＣＰＵ２５は紡出条件が新規設定されていることを確認し、粗紡機の最初の紡出運転を開始する。

粗紡機の運転中は３錘の各センサー２１から粗糸Ｒの高さ位置信号が継続的に発信され、インターフェイス２８を介してＣＰＵ２５に送信される。ＣＰＵ２５では受信した３錘の高さ位置信号の平均値を用いて粗糸位置を算出し、これを検出時の糸層と対応させて作業用メモリ２７に記憶する。

一方、ＣＰＵ２５は前記算出した粗糸位置を前記予め設定した目標粗糸位置と比較する。粗糸位置と目標粗糸位置との間に差がない場合は粗糸張力が正常状態にあると見なし、紡出運転を継続する。粗糸位置と目標粗糸位置との間に差がある場合は、粗糸張力が異常状態に向かっていると見なし、目標値に近づけるためにボビン回転数の補正量を演算する。ここで算出された補正量は所定のタイミングにおいてＣＰＵ２５から補正信号として出力インターフェイス２９を介して巻取り用モータ駆動回路３２に指令され、インバータ９ｂを介して巻取り用モータ１０の回転数を変更する。同時にその補正量と補正タイミングは作業用メモリ２７に収集記憶される。

粗紡機は上記のように必要に応じてボビン回転数を補正しながら紡出運転を行ない、粗糸Ｒの位置が目標粗糸位置に一致、即ち粗糸張力を適正状態に維持することができる。粗糸が満巻になると紡出運転は終了され、ドッフィングにより満巻ボビンと空ボビンが交換され、以後粗紡機の紡出運転が再度開始される。

粗紡機の再運転のために運転スイッチがＯＮされると、運転開始前にＣＰＵ２５は紡出条件が新規に設定されたか否かを確認する。前記ドッフィングは１回目であり、通常は１スライバー収容ケンスで十数回のドッフィングが行なわれ、また同一紡出条件のスライバー収容ケンスを複数ケンス使用して紡出するので、紡出条件の新規設定は無い。

そこで、ＣＰＵ２５では、先に設定されている紡出条件に応じて粗糸位置に関する第１の基準値Ｄ１及び第２の基準値Ｄ２を設定する。第１の基準値Ｄ１は目標粗糸位置Ｘ０からの許容偏差を規定するものである。また、第２の基準値Ｄ２は、粗糸位置の前回の紡出運転と今回の紡出運転との間の変化量と比較されるもので、粗糸張力の変化割合を判断するための基準値となる。
なお、粗糸巻き始めの１層から３層では粗糸張力の変動が粗糸層に吸収されることがないので、そのときの粗糸張力を最も正確に検出することができるため、本実施形態では、粗糸巻き始めの１層から３層で検出された粗糸位置の平均値が用いられている。
第２の基準値Ｄ２は、粗糸位置の平均値の変化割合を判断するためのもので、、例えば、前回と今回との粗糸位置平均値の偏差が第２の基準値Ｄ２を上回る場合には、ドッフィング後のボビンへの粗糸巻き付け時におけるプレッサー２ｂへの粗糸巻き付け回数間違い等の作業者の操作ミスや、スライバ品質異常、機械故障等に起因する粗糸張力異常であると判断することができる。

また、前回と今回との粗糸位置平均値の偏差が第２の基準値Ｄ２を下回る場合には、工場内あるいは粗紡機周囲の温湿度等の空調変化が徐々に進行しているような場合やプレッサパドル部の磨耗、フライヤ粗糸通過部の抵抗変化など機械部品が経時変化する場合等の影響による粗糸張力変化であると判断することができる。

上記の設定が完了すると粗紡機は紡出運転を開始する。ＣＰＵ２５は、前記最初の紡出運転時の粗糸張力制御で収集記憶されたボビン回転数の補正量とその補正タイミング等の制御データを作業用メモリ２７から順次読み出し、この制御データに基づき補正信号を巻取り用モータ駆動回路３２に送信する。巻取り用モータ駆動回路３２はインバータ９ｂを介して巻取り用モータ１０の回転数を調整しながら、紡出運転が継続される。

一方、３錘の各センサー２１は紡出運転開始後の粗糸巻き始めの１層から３層までの間粗糸Ｒの高さ位置を検出し、その高さ位置信号を入力インターフェース２８を介してＣＰＵ２５に送信する。ＣＰＵ２５では各センサー２１の信号の平均値を演算し、平均高さ位置Ｘｎ（ｎはドッフィング回数、図４参照）を求める。次に平均高さ位置Ｘｎと目標粗糸位置Ｘｏとの偏差｜Ｘｏ−Ｘ（ｎ）｜＝ｄ１が第１の基準値Ｄ１以下であれば正常と判断し、紡出運転が継続される。
図４（ａ）に示すように、前記平均高さ位置Ｘｎと目標粗糸位置Ｘｏとの偏差ｄ１が第１の基準値Ｄ１を越えた場合は、前回（ｎ−１）と今回（ｎ）との粗糸位置の変化量｜Ｘ（ｎ−１）−Ｘ（ｎ）｜＝ｄ２が第２の基準値Ｄ２と比較され、粗糸位置変化量ｄ２が第２の基準値Ｄ２を越えた場合には、直ちに粗紡機を停止し、同時にランプ点灯や警報音の発生等の警告信号を表示する。また、表示装置に異常を表示しても良い。作業者は粗紡機の緊急停止と表示により、作業ミスやスライバ異常、機械故障等が発生していると判断し、粗紡機を調査して異常を復旧する。

一方、図４（ｂ）に示すように、粗糸位置変化量ｄ２が第２の基準値Ｄ２以下である場合には、粗糸張力が環境変化の影響を受けて緩やかに変化して目標値からの偏差が第１の基準値Ｄ１を越えたと判断する。この場合、環境変化に対応した適正な粗糸張力にするため、ＣＰＵ２５はこの紡出運転終了後の次の紡出運転時に前記段落００２６以降に記載した方法と同様の粗糸張力検出によるフィードバック方式の粗糸張力制御を行なうよう指令する。また、ＣＰＵ２５はそのときのボビン回転数の補正量及び補正タイミングを再度収集記憶させ、次のドッフィング後の紡出運転時にはこの再収集記憶データによりボビン回転数制御が行われる。

従って、環境の変化に伴ない粗糸張力に異常をもたらしつつある状況を早期に発見し、粗紡機の運転を変化した環境に適合させることができるので、常に適正な粗糸張力状態で紡出運転を続けることができる。

なお、本発明は、前記した第１の実施形態に限定されるものではなく発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、例えば、次のように変更してもよい。
○ 粗糸張力の変化割合を判断する手段として、粗糸位置の平均値の所定期間における累積値を記憶し、この累積値が基準値を越えた場合に環境変化等の緩やかな粗糸張力変化によって張力異常が発生したと判断してもよい。また、前回の紡出運転中のみとの比較ではなく、複数回遡って粗糸位置変化量を基準値と比較してもよい。具体的には、粗糸位置の目標値からの偏差が第１の基準値を越え、かつ、過去数回の粗糸位置変化量ｄ２が全て第２の基準値Ｄ２以下である場合に粗糸張力データに基づく粗糸張力制御を再開させ、数回の内でひとつでも粗糸位置変化量ｄ２が第２の基準値Ｄ２を越えている場合には粗紡機を停止させてもよい。この方法によれば、粗糸位置の偏差ｄ１が第１の基準値Ｄ１を越えるまでに、作業者の操作ミスなどにより急激に粗糸張力が変動したものの、目標値との比較では第１の基準値を越えていないような状況を経た場合であっても、粗紡機を停止し、作業者に警告することが可能となる。、
○ 前記第１の基準値Ｄ１と第２の基準値Ｄ２は、第１の実施形態において紡出条件設定後の最初の紡出運転後の紡出運転に入るときに設定するようにしたが、このタイミングに限らず、紡出条件設定時に予め設定しておいても良い。
○ 粗糸張力検出装置としてのセンサー２１は、ＣＣＤカメラ等のイメージセンサーや
他の光学的なセンサーを利用することができる。
○ 粗糸位置は粗糸巻き始めの１層から３層までの平均値に限定されず、紡出運転中に出力される粗糸位置信号の瞬時値又は任意期間毎（例えば１層毎）の平均値であってもよい。
○ 粗糸張力を検出する方法として、粗糸位置検出に限られず、粗糸の振動数や太さなど他の特性を用いて粗糸張力を検出するようにしてもよい。
○ 粗糸張力データに基づく粗糸張力制御への復帰は次の紡出運転開始時からに限られず、粗糸張力の変化割合が第２の基準値以下である場合にすぐに粗糸張力制御を復帰させるようにしてもよい。また、自動的に復帰させるのではなく、粗糸張力データに基づく粗糸張力制御への復帰が必要である旨を表示し、作業者が手動で粗糸張力データに基づく粗糸張力制御への復帰を行うようにしてもよい。

本願発明を実施する粗紡機の概略図である。 図１に示した粗紡機の制御装置を示す概略図である。 本願発明を示したフローチャートである。 （ａ）、（ｂ）は検出した粗糸位置を示すグラフである。

符号の説明

フロントローラ １
フライヤ ２
スピンドル ６
インバータ ９ｂ
巻取り用モータ １０
差動歯車機構 １１
センサー ２１
制御装置 ２２
データ入力装置 ２３
表示装置 ２４
ＣＰＵ ２５
プログラムメモリ ２６
作業用メモリ ２７
主モータ駆動回路 ３１
巻取り用モータ駆動回路 ３２
粗糸 Ｒ
主モータ Ｍ

Claims (3)

1. フロントローラから巻取りボビンに至る粗糸の張力を検出する検出装置及び検出した粗糸張力に基づき粗糸の張力を制御する制御装置を備えた粗紡機において、
   前記粗糸張力制御装置に第１の基準値及び第２の基準値をそれぞれ設定し、
   紡出条件設定後の最初の紡出運転では
   前記粗糸張力検出装置が粗糸の巻き始めから満巻に至る紡出運転中の粗糸張力を検出し、
   前記粗糸張力制御装置は前記検出された粗糸張力データに基づき粗糸の張力制御を行なうとともに張力制御に使用した巻取りボビン回転数の補正量及び補正タイミングを収集記憶し、
   以後の紡出運転では
   前記粗糸張力制御装置が前記収集記憶データに基づく巻取りボビン回転数の補正を行なうとともに前記粗糸張力検出装置を作動させて粗糸張力データを検出記憶し、
   前記以後の紡出運転中の粗糸張力と目標値との偏差が前記第１の基準値を越え、かつ、粗糸張力の変化割合が前記第２の基準値を越えた場合、粗紡機を停止して警告を表示し、
   前記以後の紡出運転中の粗糸張力と制御目標値との偏差が前記第１の基準値を越え、かつ、粗糸張力の変化割合が前記第２の基準値以下であった場合、前記粗糸張力制御装置は粗糸張力検出装置によって検出される粗糸張力データに基づく粗糸張力制御を行なうことを特徴とする粗紡機における粗糸張力の異常検出処理方法。
2. 前記粗糸張力制御装置は前記以後の紡出運転中の粗糸張力と目標値との偏差が前記第１の基準値を越え、かつ、粗糸張力の変化割合が前記第２の基準値以下である場合、次の紡出運転時に前記粗糸張力制御装置は粗糸張力検出装置によって検出される粗糸張力データに基づく粗糸張力制御を行なうとともにその張力制御に使用した巻取りボビン回転数の補正量及び補正タイミングを再度収集記憶し、再収集記憶データに基づいて以後の紡出運転における巻取りボビン回転数の補正を行なうことを特徴とする請求項１記載の粗紡機における粗糸張力の異常検出処理方法。
3. 前記以後の紡出運転中における粗糸張力の検出は巻き始めの複数層で行なうことを特徴とする請求項１〜２のいずれか１項に記載の粗紡機における粗糸張力の異常検出処理方法。
   

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