JP2007332477A - 織機の駆動装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 織機の停止位置が遅れる傾向にある織機に対し、電磁ブレーキの負担を増大させることなく、織機主軸の制動能力が維持されるようにすることにより、停止位置の遅れに起因する織物品質上の問題を未然に防止する。
【解決手段】 織機上の各装置に回転力を伝達する主軸と、交流モータで構成される原動モータと、原動モータの回転を所定比率で減速して主軸に伝達する減速手段と、励磁電流の供給により制動トルクを主軸に作用させる電磁ブレーキと、原動モータに交流電力を供給する駆動回路と、電磁ブレーキに励磁電流を供給する制動回路とを備える。織機停止時には、駆動回路は、原動モータの回転速度に対して低い同期速度に対応する周波数の交流電圧を出力することにより、回転方向に抗する制動トルクを原動モータから発生させ、また制動回路は、励磁電流を出力して主軸を停止させる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、運転回転数が容易に変更可能に構成された織機で、仮に織機が重い負荷状態であったり織機が高速運転されたとしても、織機主軸の制動能力を維持可能な駆動装置に関する。

一般的な織機の主軸駆動系について、例えば原動モータと、織機の各装置の駆動源として機能する織機主軸と、複数のプーリおよび伝達ベルトとからなる原動モータの回転を織機主軸に伝達する減速手段とで構成されるとともに、主軸を停止させるための電磁ブレーキが主軸に連結されている。織機運転中には、電磁ブレーキが不作動とされるとともに原動モータに交流電源が接続されて織機駆動され、また糸切れなどの停台原因が発生すれば、織機の停止信号出力により、電磁ブレーキを作動させて織機を停止させる主軸駆動装置が知られている。（例えば、特許文献１を参照。）

一方、織布工場では、回転数変更のために径の異なるプーリに交換する作業を行うことなく、織機の回転数を容易に設定可能にすることが求められており、これを実現しうる技術として、特許文献２の技術が知られている。特許文献２では、主軸の駆動系に、原動モータとしての多相誘導電動機と、原動モータに交流電力を供給する可変周波数型インバータ装置とを構成するとともに、織機の連続運転中には、予め設定された織機回転数に対応される周波数の交流電力をインバータ装置から出力することで、織機を所望回転数で駆動する装置が示されており、上記特許文献１に示した減速手段で主軸駆動される織機に対し、可変周波数型インバータ装置を用いて織機回転数を設定することも一般的に行われている。
特開平６−１５８４７８号公報（［００１４］〜［００２６］、図１） 実開昭６１-９０８７７号公報（全文明細書第１頁〜第８頁、第１図）

近年求められている織機、例えば経糸開口装置としていわゆるカム開口装置、ドビー装置、ジャカード装置が採用される高付加価値織物を製織可能な織機や、高速運転される織機では、織機の停止位置（停止する主軸角度）が遅れる傾向にある。特に停台原因が発生されてから織機が２回転以上惰走して停止されることになると、惰走回転中の２回以上の過剰な筬打ちにともなって織段が発生したり、パイル織り織機においては、パイル抜けが発生するなど織物品質上の問題が発生するという問題がある。これを解消するために、電磁ブレーキ側の制動トルクを高めるように設定することも考えられるが、電磁ブレーキの負担が逆に増加される分だけ電磁ブレーキの摩耗が早期に進行し、上記した織物品質上の問題も周期的に発生する。

電磁ブレーキは、例えば回転軸側のプーリなどの回転体に板バネなどを介して取付けられるアーマチュアを、摩擦材料が積層されてなるステータの表面に電磁的に吸着させて摩擦トルクを発生させる構造になっている。このため、摩擦材料の摩耗が進むと、停止位置に遅れが発生し、最終的にはアーマチュア〜ステータ間の空隙の調整などの機械的なメンテナンス作業が必要になる。しかしこのような作業は、複雑でかつ調整に時間を要する。摩耗がさらに進めば、電磁ブレーキの交換が必要になる。このように、織布の生産性を損なったり織機の保全コストが増大されるなど管理上の問題も発生する。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、高付加価値織物を製織可能な織機や高速運転される織機のような、織機の停止位置（停止する主軸角度）が遅れる傾向のある織機に対し、電磁ブレーキの負担を増大させることなく、織機主軸の制動能力が維持されるようにすることにより、上記した織物品質上の問題などを未然に防止することにある。

課題を解決するための手段・発明の効果

そこで本発明の織機の駆動装置は、織機上の各装置に回転力を伝達する主軸と、交流モータで構成される原動モータと、前記原動モータの回転を所定比率で減速して前記主軸に伝達する減速手段と、前記主軸側に設けられるとともに励磁電流の供給により制動トルクを主軸に作用させる電磁ブレーキと、前記原動モータに交流電力を供給する駆動回路と、前記電磁ブレーキに励磁電流を供給する制動回路とを備え、織機停止時には、前記駆動回路は、前記交流電力の供給を中止し、前記制動回路は、励磁電流を出力して前記主軸を停止させる。さらに本発明の特徴的な構成として、前記駆動回路は、織機運転時には、設定された織機回転数に対応する周波数の交流電力を供給して主軸を回転駆動し、織機停止時には、前記交流電力の供給が中止されてから織機主軸の回転が停止するまでの少なくとも一部の期間では、織機運転時における出力周波数よりも低い周波数の交流電圧を出力することにより、主軸に対する制動トルクを前記原動モータから発生させることをその要旨とする。

上記要旨によれば、前記駆動回路は、織機運転時には、設定された織機回転数に対応する周波数の交流電力を供給して主軸を回転駆動するから、従来のようにプーリの交換作業をしなくても、織機回転数を所望の値に容易に設定できるとともに、織機停止時における交流電力の供給が中止されてから織機主軸の回転が停止されるまでの回転状態において、駆動回路は、織機運転時における出力周波数よりも低い周波数の交流電圧を出力することにより、交流モータで構成される原動モータは、回転方向に抗する方向に制動トルクを発生することができる。言い換えれば、電磁ブレーキの制動トルクに加えて原動モータ側からの制動トルクが主軸の駆動系に作用されるため、電磁ブレーキからの制動トルクのみによって停止させていた従来装置のように、電磁ブレーキの制動トルクを増大させるようなことをしなくても、織機停止位置の遅れが減少し、従来発生していた停止位置の遅れにともなう織段やパイル織機におけるパイル抜けなどの織物欠点を防止できる。しかも、原動モータ側からの制動トルクが加わることにともなって電磁ブレーキにおける制動仕事量が減少されるから、電磁ブレーキの摩耗を遅らせることができる。よって電磁ブレーキの摩耗に起因する織物欠点の発生頻度が減少し、電磁ブレーキがより長命になるとともに、減速手段に対して織機停止時に加わる衝撃が減少するから減速手段もより長命になる。

上記織機の駆動装置について、具体的には、原動モータの出力軸と前記織機主軸は、それらの回転軸心が互いに離間するように織機フレーム上に配置される一方、減速手段は、例えば原動モータの出力軸および前記主軸に対してともに同軸に取付けられる第１のプーリ並びに第２のプーリと、前記２つのプーリに巻掛けられる無端ベルトとで構成される。しかしながら減速手段について、そのような例に限らず、出力軸および主軸にそれぞれ同軸に取付けられる歯数の異なる歯車を介して減速するなど、公知の減速機構を構成するようにしても良い。

好ましくは、電磁ブレーキに供給する電圧を、保持用電圧とこれよりも大なる過励磁用電圧の中から選択的に出力可能に構成されており、前記制動回路は、予め設定された制動開始タイミングを通過したことにより、前記過励磁用電圧を供給し、主軸回転の停止後には、保持用電圧を供給するように構成される。これにより、織機停止時における制動トルクの必要な期間では、主軸回転の停止後における制動トルクよりも大なる制動トルクを発生させるから、織機主軸の回転をより早期に停止させることができるとともに、主軸回転の停止後は、保持用電圧に切り換えることにより、停止状態を保てる程度の制動トルクを発生させるため、織機停止に係わる電磁ブレーキの消費電力を抑制でき、省エネになる。

より好適には、前記交流電力の供給が中止されてから織機主軸の回転が停止するまでの少なくとも一部の期間において、前記駆動回路が出力する交流電力は、その出力時点における実際の原動モータの回転速度よりも低い同期速度に対応する周波数の交流電圧であるようにされる。これにより、原動モータは、上記一部の期間において確実にかつ連続的に回転方向に抗する方向に制動トルクを発生することができる。このような上記一部の期間の形態について、具体的は、１）その始点が原動モータへの交流電力の供給が中止される時点よりも後に決定される形態、２）その終点が織機主軸の回転が停止する時点よりも前に決定される形態、３）原動モータへの交流電力の供給が中止されてから織機主軸の回転が停止するまでの期間全体となるようにその始点および終点が決定される形態、のいずれも含む。そのような一部の期間の始点および終点は、織機メーカ側にて予め決定される。

さらにより好適には、前記一部期間の始点は、前記電磁ブレーキの制動開始タイミングよりも先行されるように決定される。これにより、電磁ブレーキが作用される時点では、従来に比べて原動モータからの制動トルクが発生されている分だけ回転数が既に減速されているため、織機主軸をより早期に停止させることができるとともに、電磁ブレーキからの制動トルク作動期間中における主軸回転量（制動仕事量）が減少されるので、電磁ブレーキがより長命になる。しかも電磁ブレーキの作動時に減速手段に加わる衝撃が既に減速されている分だけ減少するから、減速手段を構成するギアや無端ベルトなどの構成材もより長命になる。

上記した交流モータとされる原動モータについて、電圧値が経時的に正逆反転される電源により駆動されるものであればよく、多相モータあるいは単相モータのいずれであってもよい。具体的には、商用電源で駆動可能な誘導電動機、同期電動機のほか、ブラシレス直流モータ、ロータに電磁石や永久磁石による磁極を有しないいわゆるリラクタンスモータなどを列挙することができる。

上記した同期電動機やリラクタンスモータの場合、駆動回路は、上記一部の期間では、脱調しないように（つまり回転状態の原動モータに対し制動トルクが発生されるように）徐々に減少される指令周波数に基づいて交流電圧を出力することにより、原動モータに制動トルクを有効に作用させて減速させることができる。また誘導電動機とされる場合には、駆動回路は、可変周波数可変電圧型インバータ装置で構成することができ、そのようなインバータ装置は、上記一部の期間では上記駆動回路と同様、徐々に減少される指令周波数に基づく交流電圧を発生させてもよいし、原動モータの定格運転周波数に対して低い周波数（具体的には１／３以下の周波数）の交流電圧に切り換えて出力するように構成しても良い。誘導電動機に関し上記いずれの出力によっても、回転される原動モータに対し制動トルクを発生することができる。

なお、原動モータが誘導電動機で構成される前記後者の場合、すなわち低い周波数の交流電圧に切り換えて出力する場合には、電磁ブレーキとの協働によって、切り換え出力された周波数に対応する同期速度よりも低い速度まで減速されることになると、原動モータは、制動トルクではなく、加速トルクを発生することになる。従って、そのようなことがないように、より好適には、電磁ブレーキとの協働によって減速される原動モータの実際の回転速度が上記切り換え出力された周波数に対応する同期速度に達する時点に対して、上記一部の期間の終点をこれよりも前となるように、予め決定しておけばよい。あるいはこれを防止する別の方法としては、上記時点に達したことにより、さらに、このときの回転速度よりも低い同期速度に対応する周波数の交流電圧に切り換え出力するように構成することも考えられる。

織機の停止位置は、予め設定される織機の回転数や、例えば、開口装置に設定される経糸開口に関する設定（経糸開口パターン、経糸開口量など）により織機主軸に加わる負荷が大きく変化し、これに伴って織機の停止位置も大きく変化する。このため、連続運転を開始する前の調整運転の段階で、原動モータ側で制動トルクを発生させる時期および電磁ブレーキ側の制動開始タイミングを予め適切に設定しておけばよく、少なくとも原動モータ側あるいは電磁ブレーキ側のうち少なくともいずれか一方の時期が設定可能に構成される。しかし、その後織機の運転回転数が変更される等により、当初設定した織機の停止位置と変わることが多々ある。従って、より好適には、織機の停止位置の目標停止位置に対する偏差により次回織機停止時における上記設定時期を補正可能に構成すればよい。より具体的には、 織機の駆動装置には、さらに主軸の回転が停止されたときの目標停止位置に対する停止位置の偏差量に基づく補正信号を出力する補正回路を備えるとともに、次回の織機停止時における前記駆動回路からの前記低い同期速度に対応する周波数の交流電圧の出力が開始される時期および前記制動回路による前記制動開始タイミングのうち少なくともいずれか一方を、前記補正信号に従って補正するように構成される。これにより、原動モータおよび電磁ブレーキにおける制動トルクが発生される時期が、目標停止位置に対する実際の停止位置の偏差が解消される方向に自動的に補正されるから、停止位置の遅れを放置することにともなう事故や織物品質上の問題を未然に防止できる。

以下、本発明を実施するための具体的な形態を図面を用いて説明する。図１には、織機主軸の駆動系を平面的に簡略化して示している。織機１０は、左右一対のフレーム１１，１２に対し、原動モータ１６が設けられる右側フレーム１１より他方の左側フレーム１２に回転力を伝達するための主軸１４が、両フレーム１１，１２を貫通するように配置され、かつフレーム１１，１２により両側で回転可能に支持されている。

主軸１４の駆動部について、大まかに言えば、原動モータ１６と、モータプーリ１８と、ルームプーリ１９と、無端ベルト２０と、電磁ブレーキ２４とで構成されており、図１の紙面右側に示すように、右側フレーム１１を中心に配置されている。原動モータ１６の出力軸には、モータプーリ１８が同軸にかつこれと一体に取付けられる一方、主軸１４の右側端部には、モータプーリ１８に比べて大径に設けられるルームプーリ１９が、主軸１４に対して同軸にかつこれと一体に取付けられている。モータプーリ１８およびルームプーリ１９には、その外周にＶ字状の溝が軸方向に対して複数設けられるとともに、複数本のＶベルトで構成される無端ベルト２０が、モータプーリ１８およびルームプーリ１９に所定の張力状態で巻掛けられており、これらは、原動モータ１６の出力軸の回転を減速して主軸１４に伝達する減速手段を構成する。

ルームプーリ１９の右側フレーム１１に向かい合う対向面には、ディスク状のアーマチュア２５が板バネ２６を介してルームプーリ１９と同軸に取付けられ、前記他方を構成するディスク状のステータ２７が、上記アーマチュア２５に対向するように右側フレーム１１に取付けられる。アーマチュア２５は、鉄鋼などの磁性材料で構成され、ステータ２７は、円環状の電磁コイル上に、摩擦材料が積層されるいわゆるブレーキシューをその対向面に形成してディスク状に形成されるとともに、アーマチュア２５に対向するように取付けられている。そしてアーマチュア２５とステータ２７とは、数ｍｍの空隙を有するように、その取付位置が右側フレーム１１に対してその取付位置が調節されている。そして、後述される制動回路３６からの電磁コイルへの通電により、アーマチュア２５は板バネ２６の作用力に反してステータ２７に電磁的に吸着されて制動トルクを発生し、また電磁コイルへの通電が遮断されることにより、アーマチュア２５は板バネ２６の作用力をうけてステータ２７から解放される、いわゆる励磁型と呼ばれる電磁ブレーキ２４を構成する。

主軸１４は、この回転に同期して機械的に駆動される織機上の各装置に回転力を伝達する駆動軸として用いられ、いわゆる織機のクランク軸としての機能を有する。より具体的には、織機１０は、さらに左右一対に設けられる耳組装置（右）、耳組装置（左）を駆動するための各駆動軸ｓｈ１、ｓｈ２と、筬打ち装置を駆動するための駆動軸ｓｈ３と、経糸開口装置を駆動するための駆動軸ｓｈ４と、織布の巻取装置を駆動するための駆動軸ｓｈ５であり、図中の歯車ｇ１〜ｇ５は、主軸１４と一体に回転される歯車であり、歯車ｇ１１〜ｇ１５は、駆動軸ｓｈ１〜ｓｈ５と一体に回転される歯車であり、歯車ｇ２１〜ｇ２２、および歯車ｇ２５は、主軸側の歯車と各装置の駆動軸と一体の歯車の双方に噛合されて、主軸の回転力を各駆動軸に伝達するアイドリング歯車である。

さらに、主軸１４には、角度検出器としてのエンコーダ２９が設けられる。エンコーダ２９の入力軸には、歯車ｇ１６がこれと一体に取付けられるとともに、主軸１４の端部には、歯車ｇ１６と同じ歯数を有する歯車ｇ６がこれと一体に取付けられ、エンコーダ２９は、その入力軸の歯車ｇ１６が歯車ｇ６に噛み合うように、左側フレーム１２に取付けられる。このため、エンコーダ２９は、主軸１４の回転にともない、その回転角度θに対応される角度信号Ｓ０を出力することができる。

（１）第１実施例
図２には、第１実施例である、織機１０の駆動装置３０の内部構成を示している。織機の駆動装置３０は、大まかに言えば、織機の全体動作を制御する主制御器３２と、原動モータ１６に供給する電力を発生させる駆動回路３４と、電磁ブレーキ２４に制動電流を供給する制動回路３６とを有してなり、主制御器３２には、エンコーダ２９からの主軸角度信号Ｓ０が入力されている。さらに主制御器３２には、運転ボタン３７，停止ボタン３８などの織機の各操作ボタンが接続されて、これらからの操作信号すなわち運転操作信号Ｓ１，停止操作信号Ｓ２などが入力される一方、緯入れミスを検知するフィーラや経糸切れセンサ等からの停止原因信号Ｓ３が入力されている。主制御器３２は、予め織機制御メーカ側で組み込まれる制御プログラムを実行することにより、対応する制御信号を出力して織機全体の動作に関する制御を実現可能にされている。より具体的には、主制御器３２は、運転操作信号Ｓ１がオン入力されることにより、運転信号Ｓ５を出力し、また停止操作信号Ｓ２や停止原因信号Ｓ３が入力されると、その後所定の設定角度ＳＴ1 に達することにより、運転信号Ｓ５をオフ出力しつつ停止信号Ｓ８をオン出力するとともに、所定の設定角度ＳＴ２に達することにより制動信号Ｓ９を出力することができる。

ここで本実施例では、交流モータである原動モータとして３相誘導電動機を採用し、また駆動回路３４として可変周波数可変電圧型インバータ装置（ＶＶＶＦインバータ装置）３４を採用する装置を一例として説明する。しかし、原動モータについて、単相や２相以上の誘導電動機として構成してもよいし、２相以上の同期電動機やパルスモータなどで構成し、駆動回路をそのモータに対応する回路で構成することも可能である。

インバータ装置３４は、３相の交流電力を供給する商用電源４６に接続される一方、その出力端子は、原動モータ１６の図示しない一次巻線に接続されている。またインバータ装置３４には、その制御信号の入力端子として４つの入力端子Ａ〜Ｄに、主制御器３２からの運転信号Ｓ５，低速正転信号Ｓ６，低速逆転信号Ｓ７および停止信号Ｓ８が個々に入力可能に接続されるとともに、設定器３９を介して織機の設定回転数などの情報を設定値信号Ｓ４として受けるべく、電気的に情報を送受可能に接続されている。

インバータ装置３４の入力端子について、端子Ａは、運転信号の入力端子であり、端子Ｂは低速正転信号の入力端子であり、端子Ｃは、低速逆転信号の入力端子である。また端子Ｄは、停止指令信号の入力端子であり、インバータ装置３４は、この信号がオン入力されることにより、後述される回生制動を実行するように構成されている。一方、設定器３９には、織機の運転回転数（織機の主軸回転数）が作業者によって予め入力されており、設定器３９は、予め入力されているモータプーリ１８やルームプーリ１９の外径情報、および原動モータの極数や定格運転周波数などの情報をもとに、インバータ装置から出力すべき出力指令周波数を決定し、その情報を設定値信号Ｓ４として、インバータ装置３４に送る。

このためインバータ装置３４は、運転信号Ｓ５が入力されると、例えば、予めプログラムされている出力周波数と出力電圧との比率である、いわゆるＶ／Ｆパターンに従って、上記送り込まれる指令周波数に対応する交流電圧を出力して、原動モータ１６を指令周波数に対応する速度で回転駆動することができる。また、主制御器３２から低速正転信号Ｓ６及び低速逆転信号Ｓ７が入力されると、上記原動モータの定格運転周波数に対して数分の１程度の低周波数（具体的には、５Ｈｚ〜１０Ｈｚ）の交流電圧を出力することにより、原動モータを低速で正転あるいは逆転することができ、また停止信号Ｓ８が入力されると、詳細は後述するが、惰走回転中の原動モータ１６に電気的な制動トルクを発生させるべく、現在の回転数に対する同期速度に比べて低い周波数の交流電圧を出力するように構成される。

他方、制動回路３６には、電圧値Ｖ１１の直流過励磁電圧を出力する過励磁用電源４７と、電圧値Ｖ１２の保持用電圧を出力する保持用電源４８に接続される一方、その出力端子は、ステータ２７に内蔵される図示しない電磁コイルに接続されている。また制動回路３６には、主制御器３２からの制動信号Ｓ９が入力可能に接続されている。そこで、制動信号Ｓ９がオン入力されると、制動回路３６は、まず過励磁用電源４７から供給される直流電圧を電磁ブレーキ２４に出力するとともに、その後所定時間Ｐ２が経過されたことにより、保持用電源４８から供給される直流電圧を電磁ブレーキ２４に出力し、また制動信号Ｓ９がオフ入力されることにより、電磁ブレーキ２４への直流電圧の供給を中止するように構成されている。

そこで、織機停止時における駆動装置３０の動作について、図３を用いて以下説明する。図３は、主制御器３２から出力される各制御信号の信号レベル、これにともなう織機主軸の回転数を縦軸とし経過時刻を横軸とする動作タイミングチャートであり、駆動回路３４としてのインバータ装置３４の動作状況とその出力周波数・出力電圧、ならびに制動回路の電圧出力状況とを合わせて示している。なお、織機主軸の回転数について、本発明による回転数の変化状況を実線にて図示し、また従来装置である、同じ電圧値ｖ１１の過励磁用電源を用いて電磁ブレーキのみを作動させることによって制動される織機主軸の回転数の変化状況を点線にて図示する。

さて時刻ｔ０において、主制御器３２は、運転信号Ｓ５をオン出力する一方、制動信号Ｓ９をオフ出力しており、織機１０は緯入れをともなう連続運転状態にある。より詳しくは、インバータ装置３４は、運転信号Ｓ５がオン入力されていることにより、設定回転数に対応する出力周波数ｆ１で出力電圧Ｖ１の交流電力を連続的に出力する結果、主軸回転数がｒ０で連続運転されている。

その後、連続運転中に経糸切れが発生し停台原因信号としての糸切れ信号Ｓ３がオン入力されると、主制御器３２は、直ちに織機を停止させるための一連のシーケンス処理を開始する。具体的には、先ず主制御器３２は、所定の角度タイミングＳＴ１を通過した時刻ｔ１にて、運転信号Ｓ５をオフ出力するとともに停止信号Ｓ８をオン出力することにより、インバータ装置３４は、期間Ｐ１（つまり時刻ｔ１から時刻ｔ３までの間）にわたり、原動モータへの出力周波数を運転駆動の出力周波数ｆ１からこれの数分の１以下である周波数ｆ２に切り換えるとともに、ｖ／ｆパターンに従いこれに対応する出力電圧ｖ２の交流電圧に切り換えて、交流電力として原動モータ１６に出力する。つまり、これまで運転駆動されていた原動モータ１６が、周波数ｆ２の交流電力をインバータ装置３４に送り返す発電制動、すなわち回生制動状態に切り換わることになって、回転速度ｒ０で回転状態にある原動モータ１６の出力軸でその回転方向に抗する方向に制動トルクＱ１が発生される。このため原動モータ１６は、出力周波数ｆ２に対応する同期回転速度である回転数ｒ３に向けて徐々に減速されていく。なお、出力周波数ｆ１〜ｆ２、出力電圧ｖ１〜ｖ２について、ｆ１≧３*ｆ２、ｖ１＞ｖ２の関係にあり、数値的な範囲としては、ｆ１＝３０〜６０Ｈｚ、ｖ１＝１００〜２００Ｖ、ｆ２＝１〜１０Ｈｚ、ｖ２＝６０〜８０Ｖであり、具体的な数値例としては、ｆ１＝６０Ｈｚ、ｖ１＝２００Ｖ、ｆ２＝１５Ｈｚ、ｖ２＝８０Ｖとすることができる。また、インバータ装置３４に回生された交流電力は、例えばその内部で蓄電されたり熱エネルギーとして放熱される等により、消費される。

一方、主制御器３２は、設定器３９を介して予め入力されている制動開始タイミングに達する時刻ｔ２にて、制動信号Ｓ９をオン出力することにより、制動回路３６は、過励磁用電源４７から期間Ｐ２にわたり電圧値Ｖ１１の過励磁直流電圧を電磁ブレーキ２４に供給する。これにより、電磁ブレーキ２４は、通常の保持状態に比べて強い制動トルクを主軸１４に対して作用させる結果、主軸１４の回転数は、時刻ｔ１から発生される原動モータ側の制動トルクＱ１と電磁ブレーキからの制動トルクＱ２とにより、回転数ｒ１から急速に減速されていく。

その後、回生制動の実行期間Ｐ１が終了される時刻ｔ３に達した時点では、主軸１６は、回転数ｒ３よりも幾分高い回転数ｒ２まで減速されている。この時点では、主制御器３２は、停止信号Ｓ８をオフ出力することにより、インバータ装置３４は、回生制動のためにこれまで出力していた周波数ｆ２出力電圧ｖ２の交流電圧出力を中止するとともに、その出力を電気的に開路状態にして原動モータ１６をフリーラン状態にする。このため、原動モータ１６の側では制動トルクが発生されないが、制動回路３６は、依然として過励磁電圧ｖ１１の直流電圧を供給して高い制動トルクＱ２を発生しているため、主軸１４は、その後も減速を続け、やがて時刻ｔ４においてその回転が完全に停止される。そして、時刻ｔ２より期間Ｐ２が経過された時刻ｔ５にて、制動回路３６は、電圧値Ｖ１２の直流の保持用電圧に切り換えて電磁ブレーキ２４に出力する。これにより、電磁ブレーキ２４は、依然として制動トルクＱ３で主軸を保持しているため、その停止位置をそのまま維持することができる。なお、電磁ブレーキの連続定格電圧をＶ１３としたとき、直流電圧の大小関係について、ｖ１１＞Ｖ１３≧Ｖ１２の関係にあり、具体的な数値としては、Ｖ１３＝２４Ｖとしたとき、ｖ１１＝６０Ｖ、ｖ１２＝９〜２４Ｖである。

図３に示すように、本発明の駆動装置によれば、織機停止時における惰走回転状態において、駆動回路は、その回転速度に対して低い同期速度に対応する周波数の交流電圧を出力することにより、原動モータは、回転方向に抗する方向に制動トルクを発生し、従来装置における主軸の停止時刻ｔ６よりも速い時刻ｔ４にて、織機の主軸回転を停止させることができる。また図３から明らかなように、本発明装置によれば、電磁ブレーキ２４による制動仕事量（制動中の回転量）が従来装置に比べて軽減される結果、電磁ブレーキの摩耗の進行を遅らせることができるので電磁ブレーキがより長命になる。また、減速手段を構成する無端ベルトに対して、電磁ブレーキ作動時に加わる衝撃が従来のような電磁ブレーキからの制動トルクのみによって停止させていた織機に比べて減少されるから、減速手段を構成する無端ベルトやプーリなどの構成材がより長命になる。

上記実施例は、電磁ブレーキ２４の制動開始タイミングである時刻ｔ２よりも前の時刻ｔ１より、原動モータ１６側で回生制動を実行する例である。これにより、電磁ブレーキ２４が作用される時刻ｔ２では、従来に比べて、時刻ｔ１より原動モータからの制動トルクが発生されている分だけ回転数がｒ１まで既に減速されているため、主軸１６をより早期の時刻ｔ４で停止させることができ、結果として主軸の停止位置をより前方の角度で停止させることができる。しかし、これに限らず、原動モータ１６側で回生制動の実行開始時期を時刻ｔ２以降に設定することも可能である。

なお、回生制動が実行される期間Ｐ１、および過励磁電圧を出力する期間Ｐ２の各期間長さ（時間）は、織機で想定される負荷状況や設定回転数を考慮して織機製造メーカ側にて決定され、主制御器３２および制動回路３６に予めプログラミングされる。期間Ｐ１の始点について、より好適には、電磁ブレーキの作動開始タイミングと同じあるいはこれよりも前となるように決定されていれば良いが、少なくとも原動モータの回転速度が電磁ブレーキの作動によって運転中の回転速度ｒ０に対してその２／３程度の回転速度に達する時期よりも前となるように決定されていればよい。また期間Ｐ１の終点について、より好適には、原動モータならびに電磁ブレーキからの制動トルクによって、運転中の回転速度ｒ０に対して１／２程度の回転速度に達する時期から主軸１６が停止される直前時期までの範囲の内で決定されていれば、原動モータからの制動トルクをより有効に作用させることができる。これに対し期間Ｐ２の終点について、主軸の回転が完全に停止している時期に設定されていれば良く、好適には、主軸１６が停止される直後の時期に設定される。

またインバータ装置３４が期間Ｐ１において原動モータ１６に制動トルクを発生させる際の電圧出力形態について、上記実施例は、出力周波数を周波数ｆ２に１度で切り換える例であり、周波数ｆ２について、原動モータの定格運転周波数５０Ｈｚ〜６０Ｈｚに対し、現実的には、１／３以下の周波数、好適には、５Ｈｚ〜１０Ｈｚとすることができる。しかし上記したように１度で切り換える代わりに、中間的な複数の低い周波数に徐々に切り換える複数の回生制動工程を実行し、最終的に周波数ｆ２に切り換える回生制動工程を実行するようにしてもよい。

また別の電圧出力の形態について、インバータ装置３４には、出力周波数の減少パターンを時間に対応させて予め設定しておき、運転信号Ｓ５のオフ入力されることにより、予め設定しておいた周波数の減少パターンに従って出力周波数を減少させることにより回生制動を実現しても良い。あるいは、インバータ装置３４が、原動モータに出力する電流と鎖交磁束との関係からベクトル演算等を行って原動モータの回転速度を計算により順次求め、求めた回転数から制動トルクが最大となるように出力周波数を順次減少させるように構成したり、出力軸に取付けた回転速度センサからの実測回転数をもとに、駆動回路が原動モータから制動トルクを発生されるべく出力周波数を順次減少させるように構成することも可能である。

さらには、最終的な周波数ｆ２で回生制動を実行させた後、これよりもさらに低い周波数に切り換えて回生制動を実行するようにしたり、別の制動トルクを発生させる制動動作、より具体的には多相の巻線のうちいずれかに対して直流電流を流すことによって制動トルクを発生させるいわゆる直流制動などを実行させるように構成しても良い。

上記実施例では、原動モータを誘導電動機で構成する例であるが、これに限らず、例えば同期電動機やブラシレス直流モータ、ロータに永久磁石や電磁石がなくいわゆるステータ側からの磁束によりロータ側に磁極を発生させて回転駆動するリラクタンスモータなど、運転中には織機の設定回転数に対応する周波数であって、極性が反転される交流電圧を駆動回路から供給して駆動される交流モータを採用することができる。また駆動回路は、織機の停止時には、周波数が運転周波数に比べて徐々に減少される交流電圧を出力することにより、制動トルクを発生可能に構成される。

電磁ブレーキ２４について、経年的に摩擦材料が摩耗し、アーマチュア２５とステータ２７間の空隙が次第に大きくなる結果、織機停止位置の遅れが発生する。これに対し、例えば織機停止時に過励磁電圧を供給する過励磁用電源４７の出力電圧を切換可能に構成し、停止位置に遅れが生じたときには、過励磁電圧を増大させる（換言すれば制動トルクを増大させる）ことにより、停止位置の遅れを抑制するようにしてもよい。

また別の方法としては、設定器を介して入力する制動開始タイミングを現在の設定角度よりも前に再設定し、制動信号Ｓ９をより早期に出力することにより織機の停止位置の遅れを抑制することも考えられる。さらに省力化を目指すべく、停止位置の遅れ情報に基づき、織機の制動開始タイミングを自動的に補正するように構成することもできる。そこで、以下に示すより好適な第２の実施例では、停止信号Ｓ８の発生時に織機停止位置を測定して目標の停止位置との偏差量を算出し、求めた停止位置の偏差量を、次回織機停止時に用いられる制動開始タイミングを補正するように駆動装置５０が構成される例である。

（２）第２実施例
以下図４に示す第２の実施例は、図２の織機の駆動装置に対し、原動モータ側の前記低い同期速度に対応する周波数の交流電圧の出力開始する時期及び電磁ブレーキ側の制動開始タイミングの双方を補正する補正回路４０を追加する例であり、補正回路４０の周辺部に関してより詳しく示している。なお、図４において、駆動回路３４，制動回路３６の下流側にある原動モータ１６、電磁ブレーキ２４，主制御器３２の上流側の操作ボタン等については、図示省略してある。また先に示した図２と同じ機能を有する部分については、同じ符号を付して、その詳細説明を省略する。

図４に示す駆動装置５０には、主制御器３２に対して新たに補正回路４０が付設されている。なお補正回路４０は、原動モータ側の低い同期速度に対応する周波数の交流電圧の出力開始する時期及び電磁ブレーキ側の制動開始タイミングの双方を補正するための補正量信号を主制御器３２に出力するものであり、補正回路４０について、大まかに言えば設定器４２と、補正量信号発生器４４とを有している。

補正量信号発生器４４には、主制御器３２からの停止信号Ｓ８が分岐入力される一方、エンコーダ２９からの主軸角度信号Ｓ０が入力されており、また補正量信号発生器４４からの出力信号Ｓ１１，Ｓ１２は、主制御器３２に供給可能に接続されている。また、補正量信号発生器４４には、目標停止角度が設定される設定器４２が接続されており、補正量信号発生器４４は、停止信号Ｓ８がオン入力時からの経過時間を計測するとともに、織機主軸が確実に停止されると考えられる所定の時刻ｔｘに達することにより、信号Ｓ０によって入力される主軸角度θと設定器４２によって設定される目標停止角度θＳとを比較し、目標停止角度に対する偏差に対応する遅延角度信号Ｓ１１，Ｓ１２を補正量信号として主制御器３２に出力する。主制御器３２は、このように入力される遅延時間信号Ｓ１１，Ｓ１２の各信号値、すなわち補正すべき角度値Δθ１、Δθ２をそれぞれ読み取る。そして主制御器３２は、基準となる設定角度ＳＴ１，ＳＴ２を通過したことにより、停止信号Ｓ８および制動信号Ｓ９を出力するように予めプログラムされるとともに、設定角度ＳＴ１，ＳＴ２に上記求めた補正角度値Δθ１、Δθ２を、目標停止位置に対する偏差量を解消する方向に加算補正して、角度ＳＴ１’、ＳＴ２’として決定し、次回以降の織機停止時に用いることになる。なお、設定角度ＳＴ２は、作業者が図示しない設定器３９の入力画面により適宜変更可能にされており、また設定角度ＳＴ１は、予めメーカ側にて決定された角度が図示しない記憶器に書き込まれている。

その後、織機が再起動されて連続運転された後、再び糸切れ信号Ｓ３が入力されたとき、主制御器３２は、補正された設定角度ＳＴ１’に達することにより、運転信号Ｓ５をオフ出力するとともに停止信号Ｓ８をオン出力し、また、補正された設定角度ＳＴ２’に達することにより、制動信号Ｓ９をオン出力する。これにより、インバータ装置３４からの低い同期速度に対応する周波数の交流電圧の出力開始する時期ならびに電磁ブレーキ側の制動開始タイミングの双方を、先に求めた補正角度Δθ１、Δθ２だけ目標停止角度θＳに近づける方向に加算補正されるから、織機の停止位置を目標停止角度θＳに近づけることができる。

上記した第２の実施例では、原動モータ側の前記低い同期速度に対応する周波数の交流電圧の出力開始する時期及び電磁ブレーキ側の制動開始タイミングの双方について、補正を行う例であるが、上記のうちいずれか一方のみを補正する構成も可能である。また信号Ｓ８，Ｓ９の出力時期について、上記実施例では、所定角度を尺度に設定するようにしているが、所定角度を通過してからの経過時間を尺度に設定する装置についても同様に適用可能である。

本発明は、流体噴射式織機などの高速運転される織機に限らず、経糸開口装置としてのドビー開口装置やジャカード開口装置など比較的負荷の重い装置を備えた織機に、広く適用することができる。

織機の主軸駆動系を示す平面図である。 本発明の織機の駆動装置の内部構成を示すブロック図である。 本発明の織機の駆動装置の織機停止時におけるインバータ装置と制動回路の各出力状況および織機主軸の回転数の減速状況とを示す動作タイミングチャートである。 本発明の織機の別の駆動装置でその内部構成を示すブロック図である。

符号の説明

１０ 織機
１１ 右側フレーム
１２ 左側フレーム
１４ 主軸
１６ 原動モータ
１８ モータプーリ
１９ ルームプーリ
２０ 無端ベルト
２４ 電磁ブレーキ
２５ アーマチュア
２６ 板バネ
２７ ステータ
２９ エンコーダ
３０ 駆動装置
３２ 主制御器
３４ 駆動回路（インバータ装置）
３６ 制動回路
３７ 運転ボタン
３８ 停止ボタン
３９ 設定器
４０ 補正回路
４２ 設定器
４４ 補正量信号発生器
４６ 商用電源
４７ 過励磁用電源
４８ 保持用電源
５０ 駆動装置
Δｔ１ 〜Δｔ２ 補正時間値
θ 回転角度
θＳ 目標停止角度
Ａ〜Ｄ 入力端子
Ｑ１〜Ｑ３ 制動トルク
Ｓ０ 主軸角度信号
Ｓ１ 運転操作信号
Ｓ２ 停止操作信号
Ｓ３ 停止原因信号
Ｓ４ 設定値信号
Ｓ５ 運転信号
Ｓ６ 低速正転信号
Ｓ７ 低速逆転信号
Ｓ８ 停止信号
Ｓ９ 制動信号
Ｓ１１，Ｓ１２ 遅延時間信号
ＳＴ１，ＳＴ２ 設定時間
Ｖ１１〜Ｖ１２ 電圧値
ｆ１〜ｆ２ 出力周波数
ｇ１〜ｇ６、ｇ１１〜ｇ１６、ｇ２１〜ｇ２２、ｇ２５ 歯車
ｓｈ１〜ｓｈ５ 駆動軸
ｔ０〜ｔ６，ｔｘ 時刻

Claims (6)

1. 織機上の各装置に回転力を伝達する主軸と、
   交流モータで構成される原動モータと、
   前記原動モータの回転を所定比率で減速して前記主軸に伝達する減速手段と、
   前記主軸側に設けられるとともに励磁電流の供給により制動トルクを主軸に作用させる電磁ブレーキと、
   前記原動モータに交流電力を供給する駆動回路と、
   前記電磁ブレーキに励磁電流を供給する制動回路とを備え、
   織機停止時には、前記駆動回路は、前記交流電力の供給を中止し、前記制動回路は、励磁電流を出力して前記主軸を停止させる織機において、
   前記駆動回路は、織機運転時には、設定された織機回転数に対応する周波数の交流電力を供給して主軸を回転駆動し、織機停止時には、前記交流電力の供給が中止されてから織機主軸の回転が停止するまでの少なくとも一部の期間では、織機運転時における出力周波数よりも低い周波数の交流電圧を出力することにより、主軸に対する制動トルクを前記原動モータから発生させることを特徴とする織機の駆動装置。
2. 前記制動回路は、電磁ブレーキに供給する電圧を、保持用電圧とこれよりも大なる過励磁用電圧の中から選択的に出力可能に構成されており、
   前記制動回路は、予め設定された制動開始タイミングを通過したことにより、前記過励磁用電圧を供給し、主軸回転の停止後には、保持用電圧を供給することを特徴とする請求項１に記載の織機の駆動装置。
3. 前記交流電力の供給が中止されてから織機主軸の回転が停止するまでの少なくとも一部の期間において前記駆動回路が出力する交流電力は、その出力時点における実際の原動モータの回転速度よりも低い同期速度に対応する周波数の交流電圧であることを特徴とする、請求項１または２に記載の織機の駆動装置。
4. 前記一部期間の始点は、前記電磁ブレーキの制動開始タイミングよりも先行されるように決定されることを特徴とする請求項１から３のうちいずれか１項に記載の織機の駆動装置。
5. 前記原動モータは、多相誘導電動機で構成されるとともに、前記駆動回路は、前記一部の期間では、原動モータの定格運転周波数に対して１／３以下の周波数の交流電圧に切り換えて出力する可変周波数可変電圧型インバータ装置で構成されることを特徴とする請求項１から４のうちいずれか１項に記載の織機の駆動装置。
6. 前記織機の駆動装置には、さらに主軸の回転が停止されたときの目標停止位置に対する停止位置の偏差量に基づく補正信号を出力する補正回路を備えるとともに、次回の織機停止時における前記駆動回路からの前記低い同期速度に対応する周波数の交流電圧の出力が開始される時期および前記制動回路による前記制動開始タイミングのうち少なくともいずれか一方を、前記補正信号に従って補正することを特徴とする、請求項１から５のうちいずれか１項に記載の織機の駆動装置

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