JP2009296692A - Motor drive control device, motor drive control method, and bobbin winder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主要には、モータ駆動制御装置に関する。 The present invention mainly relates to a motor drive control device.
従来より、モータの駆動制御方式として様々な方式が提案されている。例えば、特許文献1は、高速回転時はベクトル制御を行い、低速回転時には矩形波制御を行うように、制御方法を切り替える構成のモータ駆動制御装置を開示する。特許文献1は、この構成によりモータが低速回転時であってもロータの正確な位置検出が可能になるとする。
一方、例えば自動ワインダ等の糸巻取機においては、糸を巻き取るためのパッケージ駆動装置として、ブラシレスDCモータ(以下、ブラシレスモータ)を採用することがある。ブラシレスモータは、消費電力が少ない、長寿命である、等の優れた特質を有する。 On the other hand, for example, in a yarn winding machine such as an automatic winder, a brushless DC motor (hereinafter referred to as a brushless motor) may be employed as a package driving device for winding a yarn. A brushless motor has excellent characteristics such as low power consumption and long life.
ところで、前記のような自動ワインダ等の糸巻取機においては、パッケージの回転速度が数十rpm〜数千rpmといった広い範囲で正確な巻取速度制御を行うことが要求される。正確な巻取速度制御を行うためには、モータの駆動コイルへの電流をフィードバック制御する必要があるため、正確な回転速度の検出が不可欠である。 By the way, in a yarn winding machine such as an automatic winder as described above, it is required to perform accurate winding speed control over a wide range of package rotation speeds of several tens to several thousand rpm. In order to perform accurate winding speed control, it is necessary to feedback control the current to the drive coil of the motor. Therefore, accurate rotation speed detection is essential.
ブラシレスモータの回転速度の検出方法としては、ロータ位置検出用の位置センサ(ホール素子)からのパルス信号の間隔を測定して回転速度を算出する方法が公知である。しかし、前記位置センサからの信号は1回転当たりの分解能が低く(モータの極数にもよるが、1回転当たり数パルス程度)、例えば500rpm以下の低速回転時においては正確な速度制御を実現できなかった。このため、糸巻取機においては例えば以下のような問題が発生していた。 As a method for detecting the rotational speed of a brushless motor, a method is known in which the rotational speed is calculated by measuring the interval of pulse signals from a position sensor (hall element) for detecting the rotor position. However, the signal from the position sensor has a low resolution per rotation (although it depends on the number of poles of the motor, it is about several pulses per rotation). For example, accurate speed control can be realized at a low speed of 500 rpm or less. There wasn't. For this reason, for example, the following problems have occurred in the yarn winding machine.
即ち、糸巻取時に糸切れ等が発生して糸継作業を行う場合、パッケージの回転を瞬時に正確に止めることができなかった。その結果、糸継作業に時間が掛かり、自動ワインダのパッケージ生産効率を低下させていた。 That is, when the yarn splicing operation occurs when the yarn is wound, the rotation of the package cannot be stopped instantaneously and accurately. As a result, the yarn splicing operation took time, and the automatic winder package production efficiency was reduced.
また、糸継作業を行うためにはパッケージを低速度で逆回転させて糸端を引き出す必要があるが、このときの制御を正確に行うことができず、糸継ぎに必要な長さ以上の糸が引き出されることがあった。その結果、糸が弛んでヤーントラップに吸われてしまい、ビリが発生してしまうことがあった。また、このときにヤーントラップ中のゴミが糸に付着してしまうことがあった。そして、この糸がそのままパッケージに巻き取られることにより、パッケージの品質が低下してしまっていた。 Also, in order to perform the yarn splicing operation, it is necessary to reverse the package at a low speed and pull out the yarn end. However, the control at this time cannot be performed accurately, and the length exceeding the length necessary for the yarn splicing is required. Yarn was sometimes pulled out. As a result, the yarn may be loosened and sucked into the yarn trap, resulting in the occurrence of chatter. Also, at this time, dust in the yarn trap may adhere to the yarn. And the quality of a package has fallen because this thread | yarn is wound up in a package as it is.
なお、位置センサからのパルス信号に基づいて回転速度を算出する構成に代えて、低速回転時の制御に十分な分解能のパルス信号を発生させる回転パルス生成装置を別途設ける構成も考えられる。しかしながら、低速回転時の回転速度を正確に検出するために十分な分解能でパルス信号を生成すると、高速回転時にはパルス信号の発生頻度が過剰に増大することになる。その結果、糸巻取機においては、高速回転時の速度検出処理においてCPUに過剰な負荷が掛かり、速度制御(例えばディスターブ制御等)の応答性が悪くなるという問題があった。そして、正確な回転速度制御が行われない結果、パッケージの品質を低下させてしまっていた。 In addition, instead of the configuration for calculating the rotation speed based on the pulse signal from the position sensor, a configuration in which a rotation pulse generation device that generates a pulse signal with sufficient resolution for control during low-speed rotation can be considered. However, if the pulse signal is generated with sufficient resolution to accurately detect the rotation speed at the low-speed rotation, the frequency of generation of the pulse signal excessively increases at the high-speed rotation. As a result, the yarn winding machine has a problem that an excessive load is applied to the CPU in the speed detection process at the time of high-speed rotation, and the responsiveness of the speed control (for example, disturb control) is deteriorated. And as a result of not being able to perform accurate rotation speed control, the quality of the package has been degraded.
本願発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、低速回転から高速回転までモータの正確な駆動制御が可能なモータ駆動制御装置、及び低速回転から高速回転までパッケージの正確な巻取速度制御が可能な糸巻取機を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and its main purpose is a motor drive control device capable of accurate drive control of a motor from low-speed rotation to high-speed rotation, and a package drive from low-speed rotation to high-speed rotation. An object of the present invention is to provide a yarn winding machine capable of accurate winding speed control.
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。 The problems to be solved by the present invention are as described above. Next, means for solving the problems and the effects thereof will be described.
本発明の第1の観点によれば、以下の構成のモータ駆動制御装置が提供される。即ち、このモータ駆動制御装置は、信号検出部と、第1速度算出部と、第2速度算出部とを備える。前記信号検出部は、周波数が回転速度に対応して変化する信号を検出する。前記第1速度算出部は、前記信号検出部が検出した信号に基づき所定の速度以下の回転速度を算出する。前記第2速度算出部は、前記信号検出部が検出した信号を分周した分周信号に基づき所定の速度より高い回転速度を算出する。 According to the 1st viewpoint of this invention, the motor drive control apparatus of the following structures is provided. That is, the motor drive control device includes a signal detection unit, a first speed calculation unit, and a second speed calculation unit. The signal detection unit detects a signal whose frequency changes corresponding to the rotation speed. The first speed calculation unit calculates a rotation speed equal to or lower than a predetermined speed based on the signal detected by the signal detection unit. The second speed calculation unit calculates a rotation speed higher than a predetermined speed based on a frequency-divided signal obtained by dividing the signal detected by the signal detection unit.
これにより、低速回転時には信号の分周を行わずに十分な分解能の信号に基づいて回転速度を算出できるとともに、高速回転時には信号の分周を行うことにより計算時の負荷を軽減して制御の応答性を向上させることができる。従って、低速回転から高速回転まで正確な駆動制御が可能なモータ駆動制御装置を提供することができる。 This makes it possible to calculate the rotation speed based on a signal with sufficient resolution without dividing the signal during low-speed rotation, and to reduce the load during calculation by dividing the signal during high-speed rotation. Responsiveness can be improved. Therefore, it is possible to provide a motor drive control device capable of accurate drive control from low speed rotation to high speed rotation.
前記のモータ駆動制御装置においては、前記第1速度算出部及び前記第2速度算出部の何れが算出した回転速度を用いて制御を行うかの切替を行う切替部を備えることが好ましい。 The motor drive control device preferably includes a switching unit that switches which of the first speed calculation unit and the second speed calculation unit performs control using the calculated rotation speed.
これにより、低速回転時及び高速回転時において、それぞれの速度域に応じて適切な分解能の信号を用いて回転速度の算出を行うことができる。従って、モータの正確な駆動制御が可能になる。 Thereby, at the time of low speed rotation and high speed rotation, it is possible to calculate the rotation speed using a signal with an appropriate resolution in accordance with each speed range. Therefore, accurate drive control of the motor becomes possible.
本発明の第2の観点によれば、以下の構成の、糸を巻き取ってパッケージを生成する糸巻取機が提供される。即ち、この糸巻取機は、前記パッケージを回転するためのモータと、前記モータを制御するためのモータ駆動制御部と、を備える。前記モータ駆動制御部は、信号検出部と、第1速度算出部と、第2速度算出部とを備える。前記信号検出部は、周波数が前記モータの回転速度に対応して変化する信号を検出する。前記第1速度算出部は、前記信号検出部が検出した信号に基づき所定の速度以下の回転速度を算出する。前記第2速度算出部は、前記信号検出部が検出した信号を分周した分周信号に基づき所定の速度より高い回転速度を算出する。 According to the 2nd viewpoint of this invention, the yarn winding machine which winds a thread | yarn of the following structures and produces | generates a package is provided. That is, the yarn winding machine includes a motor for rotating the package and a motor drive control unit for controlling the motor. The motor drive control unit includes a signal detection unit, a first speed calculation unit, and a second speed calculation unit. The signal detection unit detects a signal whose frequency changes corresponding to the rotation speed of the motor. The first speed calculation unit calculates a rotation speed equal to or lower than a predetermined speed based on the signal detected by the signal detection unit. The second speed calculation unit calculates a rotation speed higher than a predetermined speed based on a frequency-divided signal obtained by dividing the signal detected by the signal detection unit.
これにより、低速回転から高速回転まで、パッケージの回転速度の正確な制御が可能な糸巻取機を提供することができる。従って、どの速度領域でも的確にパッケージの回転を制御できるため、パッケージの品質を向上させることができる。 Thereby, it is possible to provide a yarn winding machine capable of accurately controlling the rotational speed of the package from low speed rotation to high speed rotation. Therefore, since the rotation of the package can be accurately controlled in any speed region, the quality of the package can be improved.
前記の糸巻取機においては、前記モータ駆動制御部は、前記第1速度算出部及び前記第2速度算出部の何れが算出した回転速度を用いて制御を行うかの切替を行う切替部を備えることが好ましい。 In the yarn winding machine, the motor drive control unit includes a switching unit that switches which of the first speed calculation unit and the second speed calculation unit performs control using the calculated rotation speed. It is preferable.
これにより、低速回転時及び高速回転時において、それぞれの速度域に応じて適切な分解能の信号を用いて回転速度の算出を行うことができる。従って、パッケージの正確な駆動制御が可能になる。 Thereby, at the time of low speed rotation and high speed rotation, it is possible to calculate the rotation speed using a signal with an appropriate resolution in accordance with each speed range. Therefore, accurate drive control of the package becomes possible.
前記の糸巻取機においては、前記モータは、前記パッケージを従動回転させる巻取ドラムを駆動するように構成することができる。 In the yarn winding machine, the motor can be configured to drive a winding drum that rotates the package in a driven manner.
これにより、巻取ドラムの駆動制御を正確に行うことができるため、例えばディスターブ制御等を正確に行うことによってパッケージの品質を向上させることができる。 Thereby, since the drive control of the winding drum can be performed accurately, the quality of the package can be improved by accurately performing the disturb control, for example.
前記の糸巻取機においては、前記モータは、前記パッケージを直接回転駆動するように構成することもできる。 In the yarn winding machine, the motor can be configured to directly rotate the package.
これにより、パッケージの駆動制御を正確に行うことができるため、パッケージの駆動と綾振装置の駆動を正確に同期させて高品質なパッケージを製造することができる。 As a result, the drive control of the package can be performed accurately, so that a high-quality package can be manufactured by accurately synchronizing the drive of the package and the drive of the traverse device.
前記の糸巻取機においては、前記第1速度算出部は、巻取を開始するときの加速時に回転速度の算出を行うことが好ましい。なお、ここでいう「開始」には、糸を最初に巻き始める場合のほか、いったん停止しているパッケージの回転を再開する場合も含む。 In the yarn winding machine, it is preferable that the first speed calculation unit calculates a rotation speed during acceleration when starting winding. The “start” here includes not only the case where the yarn is first wound, but also the case where the rotation of the package which has been stopped is resumed.
これにより、巻取開始時のパッケージの駆動制御を正確に行うことができる。従って、速やかに所望の回転速度まで加速することができるので、パッケージの生産効率を向上させることができる。 Thereby, the drive control of the package at the start of winding can be performed accurately. Therefore, since it can accelerate to a desired rotational speed promptly, the production efficiency of the package can be improved.
前記の糸巻取機においては、前記第1速度算出部は、巻取を停止するときの減速時に回転速度の算出を行うことが好ましい。 In the yarn winding machine, it is preferable that the first speed calculation unit calculates a rotation speed during deceleration when the winding is stopped.
これにより、巻取停止時のパッケージの駆動制御を正確に行うことができるので、パッケージの回転を短時間で完全に停止させることができる。従って、例えば玉揚作業や糸継作業に必要な時間を短縮できるので、パッケージの生産性が向上する。 Thereby, since the drive control of the package at the time of stopping the winding can be performed accurately, the rotation of the package can be completely stopped in a short time. Accordingly, for example, the time required for the doffing operation and the yarn splicing operation can be shortened, so that the productivity of the package is improved.
前記の糸巻取機においては、前記第1速度算出部は、パッケージの逆回転時に回転速度の算出を行うことが好ましい。 In the yarn winding machine, it is preferable that the first speed calculation unit calculates a rotation speed when the package rotates backward.
これにより、逆回転時のパッケージの駆動制御を正確に行うことができる。この結果、パッケージから所望の長さの糸を正確に引き出すことができる。 Thereby, the drive control of the package at the time of reverse rotation can be performed correctly. As a result, a yarn having a desired length can be accurately pulled out from the package.
本発明の第3の観点によれば、以下の工程を含むモータ駆動制御方法が提供される。即ち、このモータ駆動制御方法は、信号検出工程と、比較工程と、駆動制御工程とを含む。前記信号検出工程では、周波数が回転速度に対応して変化する信号を検出する。前記比較工程では、直近に得られた直近回転速度と所定の回転速度とを比較する。前記制御工程では、前記直近回転速度が前記所定の回転速度以下の場合には、前記信号に基づいて算出した回転速度を用いて駆動制御を行い、前記直近回転速度が前記所定の回転速度よりも高い場合には、前記信号を分周した分周信号に基づいて算出した回転速度を用いて駆動制御を行う。 According to a third aspect of the present invention, a motor drive control method including the following steps is provided. That is, the motor drive control method includes a signal detection step, a comparison step, and a drive control step. In the signal detection step, a signal whose frequency changes corresponding to the rotation speed is detected. In the comparison step, the latest rotation speed obtained most recently is compared with a predetermined rotation speed. In the control step, when the latest rotation speed is equal to or lower than the predetermined rotation speed, drive control is performed using the rotation speed calculated based on the signal, and the latest rotation speed is higher than the predetermined rotation speed. When the frequency is high, drive control is performed using the rotation speed calculated based on the divided signal obtained by dividing the signal.
これにより、低速回転時には高い分解能の信号に基づいて速度を算出できるとともに、高速回転時には信号の分周を行うことにより計算時の負荷を軽減して制御の応答性を向上させることができる。従って、この方法により低速回転から高速回転まで正確な駆動制御が可能になる。 As a result, the speed can be calculated based on a signal with a high resolution at the time of low speed rotation, and by dividing the signal at the time of high speed rotation, the load at the time of calculation can be reduced and the control responsiveness can be improved. Therefore, this method enables accurate drive control from low speed rotation to high speed rotation.
次に、発明の実施の形態を説明する。図1は本発明の第1実施形態に係るモータ駆動制御装置の機能及び構成を示したブロック図である。 Next, embodiments of the invention will be described. FIG. 1 is a block diagram showing the function and configuration of the motor drive control device according to the first embodiment of the present invention.
図1に示すモータ駆動制御装置52はモータ51の駆動をフィードバック制御するためのものであり、当該モータ駆動制御装置52は、CPU(中央演算処理装置)53と、パワー回路54と、パルス検出部(信号検出部)55と、を主に備えている。
A motor
このモータ51は、例えばブラシレスDCモータとして構成されている。ブラシレスモータの構成は公知であるので詳細な説明は省略するが、このモータ51は、永久磁石からなる図略のロータと、U,V,Wの3つの相を構成する複数のコイルを有する図略のステータと、を主な構成要素として備えている。また、モータ51は、前記ロータの位置を検出するための3つの位置センサ56を備えている。この位置センサ56はホール素子からなっている。
The
この構成で、モータ駆動制御装置52は、位置センサ56からの信号に基づいて前記コイルのU,V,Wの各相に流す電流を順次切り替える制御(即ち、励磁するコイルを順次切り替える制御)を行うことにより、ロータを回転駆動することができる。
With this configuration, the motor
パルス検出部55は、モータ51の回転速度に比例した周波数のパルス信号を検出するように構成されている。具体的には、このパルス検出部55は、円板状に構成されるとともに外周部が多数個に等分されて多極着磁された図略の速度検出用磁石と、前記速度検出用磁石の外周部に対するように配置されたホール素子よりなる図略の速度センサと、から構成されている。前記速度検出用磁石は、前記ロータと一体回転するように構成されている。また、前記速度検出用磁石及び前記速度センサは、モータ51の筐体ケース内部に収納されている。そして、ロータが回転すると、当該ロータと一体回転する速度検出用磁石によって磁場の変化が生じ、1回転当たり所定数(k1個、例えば60個)のパルス信号が速度センサによって検出される。そして、このパルス信号が外部に出力されるように構成されている。
The
このパルス検出部55は、上記のようにモータ51に内蔵される構成に限らず、例えば公知のインクリメンタル型ロータリエンコーダをモータ51の軸に接続することによって構成しても良い。しかし、一般的にロータリエンコーダは高価である一方、ホール素子は非常に安価であるので、上記のようにホール素子と磁石によって構成することがコストの観点から有利である。
The
次に、CPU53の構成について説明する。CPU53は、第1速度算出部57と、分周パルス生成部58と、第2速度算出部59と、カウンタ60と、切替部61と、速度制御部62と、出力部63と、を主に備えている。
Next, the configuration of the
第1速度算出部57は、モータ51の低速回転時において、パルス検出部55が検出したパルス信号に基づいて現在の回転速度を算出する。
The
分周パルス生成部58は、パルス検出部55が検出したパルス信号の分周を行い、1回転当たり所定数(k2個)の分周パルス信号を生成して出力する。例えばパルス検出部55が1回転当たり60個のパルスを生成し、分周パルス生成部58が8分周を行う場合、当該分周パルス生成部58は1回転当たり7.5個のパルスを生成することになる。なお以下の説明において、分周パルス生成部58が出力する信号を「分周パルス」と呼び、パルス検出部55が出力するパルス信号を「生パルス」と呼ぶことがある。
The frequency-divided
第2速度算出部59は、モータ51の高速回転時において、分周パルス生成部58が生成した分周パルスに基づいて現在の回転速度を算出する。
The second
カウンタ60は、整数値のカウント値を記憶しており、マシンクロックの1ステップごとに前記カウント値を1つずつ増加するアップカウンタである。
The
切替部61は、第1速度算出部57及び第2速度算出部59のどちらが算出した回転速度を用いて制御を行うかの切替を、モータ51の回転速度に応じて行う。
The switching
速度制御部62は、公知のPID制御によりモータ51の回転速度のフィードバック制御を行う。PID制御の詳細については省略するが、入力値としての現在の回転速度と、目標値としての目標回転速度との比較を行い、モータ51のコイルに印加する電圧を制御するための電圧制御値を出力値として出力するものである。即ち、現在速度が目標回転速度よりも低い場合には加速するためにコイルに印加する電圧をより高くするように制御し、現在速度が目標回転速度よりも高い場合には減速するためにコイルに印加する電圧をより低くするように制御を行う。
The
前記入力値としての現在速度は、第1速度算出部57及び第2速度算出部59のうち何れか一方が算出した算出値を用いる。なお、どちらの算出値を用いて制御を行うかの選択は、前述のとおり前記切替部61によって決定される。また、本実施形態においてはコイルに印加する電圧の制御をパルス幅変調(PWM)方式によって行うので、前記電圧制御値としては、コイルに流す電流波形のデューティ比を示す値を出力する。
As the current speed as the input value, a calculated value calculated by either one of the
出力部63は、前記速度制御部62からの電圧制御値と、位置センサ56からのロータ位置信号とに基づいて、U,V,Wのそれぞれの相のコイルに流す電流の波形を示す信号を出力する。この信号は、各コイルに印加する電圧を前記PWM方式によって制御するものである。
Based on the voltage control value from the
具体的には、出力部63は、位置センサ56からのロータ位置信号に基づき、コイルに流す電流のON/OFFを示す信号をU,V,Wの各相について生成する。そして、この信号の電流ONとなっている期間について所定のキャリア周期で細かくON/OFFを繰返したパルス信号を生成して出力する。この細かいONとOFFの時間割合は、前記電圧制御値(デューティ比)によって決定される。これにより、適切なコイルに所望の電圧を印加する信号を出力することができる。
Specifically, based on the rotor position signal from the
また、CPU53は制御タイマ64を備えている。この制御タイマ64は、一定の時間間隔(例えば10msec)ごとにタイマイベントを発生させ、速度制御部62の機能を呼び出して電圧制御値(デューティ比)の更新を行う。これにより一定周期ごとに確実にフィードバック制御の処理を行い、モータ51の駆動制御(速度制御)を適切に行うことができる。
The
前記CPU53の出力部63からの出力信号は、パワー回路54に入力される。パワー回路54は、出力部63からの電流波形信号を所定の電圧まで増幅し、モータ51の各コイルに電流を流すことによりモータ51を回転駆動する。
An output signal from the
なお、第1速度算出部57及び第2速度算出部59による回転速度の算出方法、並びに切替部61による制御切替の方法については後述する。
A method for calculating the rotation speed by the first
次に、第1速度算出部57による回転速度の算出方法について説明する。
Next, a calculation method of the rotation speed by the first
まず、速度を算出するためのデータの収集について説明する。図2に示すブロック図を参照して第1速度算出部57の構成を説明すると、第1速度算出部57は、データ計算部571と、直前カウント記憶部572と、環状バッファ573と、回転速度算出部574と、を備えている。
First, collection of data for calculating the speed will be described. The configuration of the first
また、図1及び図2に示すように、第1速度算出部57にはパルス検出部55からモータ1回転当たりk1個の生パルス信号が入力されている。そして、第1速度算出部57は、入力された信号の立上りと立下りの両エッジを検出して割込みを発生させることができるように構成されている。具体的には、第1速度算出部57は1回転当たりk1個のパルス信号の両エッジを検出するので、モータ51の1回転ごとに2×k1回の割込みを発生させる。なお、後述するように、第1速度算出部57はこの割込みを発生させないように設定することもできる。
As shown in FIGS. 1 and 2, k1 raw pulse signals are input to the first
第1速度算出部57は、測定時間に関するデータを複数個(m個)記憶可能な環状バッファ573を有している。そして第1速度算出部57は、上記の割込みが発生すると、直前の割込みからの経過時間を示すデータを環状バッファ573に順次格納していく。
The first
具体的には以下のとおりである。即ち、データ計算部571には、カウンタ60からのカウント値が入力されている。前述したように、このカウント値はCPU53のマシンクロックごとに増加する整数値である。また、直前カウント記憶部572には、直前の割込みが発生した際のカウント値(直前カウント値)が記憶されている。
Specifically, it is as follows. That is, the count value from the
この構成で、データ計算部571は、前記割込みが発生するごとに、カウンタ60から現在のカウント値を取得する。次に、この現在のカウント値から、直前カウント記憶部572が記憶している直前カウント値を減算した値(即ち、前回の割込みからの経過ステップ数)を計算して、環状バッファ573に格納する。そして、直前カウント記憶部572に現在のカウント値を記憶する。これにより、環状バッファ573には、生パルスの両エッジを検出したタイミングの間隔を示す値が次々と記憶されていく。
With this configuration, the
次に、第1速度算出部57が回転速度を実際に算出する方法について説明する。第1速度算出部57は、前記環状バッファ573に蓄積したデータに基づいてモータ51の回転速度を算出する回転速度算出部574を備えている。この回転速度算出部574の計算処理機能は、速度制御部62が当該計算結果を必要とするたびに、切替部61を介して呼び出される。即ち、回転速度の算出値は、一定間隔(本実施形態では前述の制御タイマ64のタイマイベント間隔である10msecごと)で実行されるフィードバック制御に用いられるのであるから、回転速度の算出処理もこの一定間隔ごとに実行されるものである。
Next, a method in which the first
速度制御部62から切替部61を介して回転速度算出部574の機能が呼び出されると、環状バッファ573に格納されたm個のデータに基づいて回転速度の算出が行われる。以下に計算式を示して具体的に説明する。
When the function of the rotational
環状バッファ573に格納されている各データは、モータ51の1回転当たり(2×k1)回検出される生パルスの両エッジ検出間隔をマシンクロックのステップ数で表現したものである。従って、例えばマシンクロックをC[nsec]とすると、エッジ検出間隔の平均値は、環状バッファ573に格納されているm回分のデータの総和を用いて以下のように計算される。
エッジ検出間隔の平均値[nsec]=(データの総和/m)×C
1回転当たり(2×k1)回エッジを検出するのであるから、
1回転当たりの時間[nsec]=エッジ検出間隔の平均値[nsec]×2×k1
従って、回転速度は以下の式で算出することができる。
回転速度[rpm]=60/(1回転当たりの時間[nsec]×10-9)
=3×m×1010/(データの総和×C×k1)
Each data stored in the
Average value of edge detection interval [nsec] = (sum of data / m) × C
Since the edge is detected (2 × k1) times per rotation,
Time per rotation [nsec] = Average value of edge detection interval [nsec] × 2 × k1
Therefore, the rotation speed can be calculated by the following equation.
Rotational speed [rpm] = 60 / (time per rotation [nsec] × 10 −9 )
= 3 × m × 10 10 / (total data × C × k1)
次に、図3のブロック図を参照して第2速度算出部59の構成について説明する。第2速度算出部59は、データ計算部591と、直前カウント記憶部592と、環状バッファ593と、回転速度算出部594と、を備えている。
Next, the configuration of the second
第2速度算出部59においても、第1速度算出部57とほぼ同様の処理が行われる。図1及び図3に示すように、第2速度算出部59には分周パルス生成部58からの分周パルス信号(モータ51の1回転当たりk2個のパルス信号)が入力されている。そして、第2速度算出部59も第1速度算出部57と同様に、入力された信号の立上りと立下りの両エッジを検出して割込みを発生させることができるように構成されている。具体的には、第2速度算出部59は1回転当たりk2個のパルス信号の両エッジを検出するので、モータ51の1回転ごとに2×k2回の割込みを発生させる。
The second
第2速度算出部59は、測定時間に関するデータを複数個(n個)記憶可能な環状バッファ593を有している。そして第2速度算出部59は、上記の割込みが発生すると、直前の割込みからの経過時間を示すデータを環状バッファ593に順次格納していく。
The second
具体的には以下のとおりである。即ち、データ計算部591には、カウンタ60からのカウント値が入力されている。また、直前カウント記憶部592には、直前の割込みが発生した際の直前カウント値が記憶されている。
Specifically, it is as follows. That is, the count value from the
この構成で、データ計算部591は、前記割込みが発生するごとに、カウンタ60から現在のカウント値を取得する。次に、この現在のカウント値から、直前カウント記憶部592が記憶している直前カウント値を減算した値(即ち、前回の割込みからの経過ステップ数)を計算して、環状バッファ593に格納する。そして、直前カウント記憶部592に現在のカウント値を記憶する。これにより、環状バッファ593には、分周パルスの両エッジを検出したタイミングの間隔を示す値が次々と記憶されていく。
With this configuration, the
次に、第2速度算出部59が回転速度を実際に算出する方法について説明する。第2速度算出部59は、前記環状バッファ593に蓄積したデータに基づいてモータ51の回転速度を算出する回転速度算出部594を備えている。この回転速度算出部594の計算処理機能は、速度制御部62が当該計算結果を必要とするたびに、切替部61を介して呼び出される。
Next, a method by which the second
速度制御部62から切替部61を介して回転速度算出部594の機能が呼び出されると、環状バッファ593に格納されたn個のデータに基づいて回転速度の算出が行われる。以下に計算式を示して具体的に説明する。
When the function of the rotational
環状バッファ593に格納されている各データは、モータ51の1回転当たり(2×k2)回検出される分周パルスの両エッジ検出間隔をマシンクロックのステップ数で表現したものである。従って、マシンクロックをC[nsec]とすると、エッジ検出間隔の平均値は、環状バッファ593に格納されているn回分のデータの総和を用いて以下のように計算される。
エッジ検出間隔の平均値[nsec]=(データの総和/n)×C
1回転当たり(2×k2)回エッジを検出するのであるから、
1回転当たりの時間[nsec]=エッジ検出間隔の平均値[nsec]×2×k2
従って、回転速度は以下の式で算出することができる。
回転速度[rpm]=60/(1回転当たりの時間[nsec]×10-9)
=3×n×1010/(データの総和×C×k2)
Each piece of data stored in the
Average value of edge detection interval [nsec] = (sum of data / n) × C
Because the edge is detected (2 × k2) times per rotation,
Time per rotation [nsec] = Average value of edge detection interval [nsec] × 2 × k2
Therefore, the rotation speed can be calculated by the following equation.
Rotational speed [rpm] = 60 / (time per rotation [nsec] × 10 −9 )
= 3 × n × 10 10 / (total data × C × k2)
次に、本実施形態に係るモータ51の駆動制御方法について図4を参照して説明する。図4はモータ駆動制御装置52によるモータ51の制御方法の流れを示すフローチャートである。なお、図4のフローの開始時点では、モータ51は回転を停止しているものとする。
Next, a drive control method for the
まず、制御を開始すると、モータ51の現在の回転速度を表す変数に初期値として0[rpm]が設定される(S101)。次に、パルス検出部55によるパルス信号の検出が開始される(S102)。
First, when control is started, 0 [rpm] is set as an initial value in a variable representing the current rotation speed of the motor 51 (S101). Next, detection of a pulse signal by the
次に、S103において、上述の速度変数の値が調べられる。そして、現在速度が1500[rpm]以下であれば、生パルスに基づいた速度検出(S104)と、分周パルスに基づいた速度検出(S105)の両方を行う。現在速度が1500[rpm]より高ければ、生パルスに基づいた速度検出はスキップし、分周パルスに基づいた速度検出(S105)のみを行う。 Next, in S103, the value of the speed variable described above is examined. If the current speed is 1500 [rpm] or less, both speed detection based on the raw pulse (S104) and speed detection based on the divided pulse (S105) are performed. If the current speed is higher than 1500 [rpm], the speed detection based on the raw pulse is skipped, and only the speed detection based on the divided pulse (S105) is performed.
次に、S106〜S108において、生パルスに基づいた回転速度と、分周パルスに基づいた回転速度のどちらを現在速度として採用するかの切替を行う。即ち、S106において速度変数の値が調べられ、現在速度が1000[rpm]以下であれば、生パルスに基づいて算出した(第1速度算出部57によって算出された)回転速度の値で、速度変数の値を上書きして記憶する(S107)。現在速度が1000[rpm]より高ければ、分周パルスに基づいて算出した(第2速度算出部59によって算出された)回転速度の値で、速度変数の値を上書きして記憶する(S108)。これにより、速度変数に新しい値が代入される。 Next, in S106 to S108, switching between the rotational speed based on the raw pulse and the rotational speed based on the divided pulse is adopted as the current speed. That is, the value of the speed variable is checked in S106, and if the current speed is 1000 [rpm] or less, the speed value is calculated based on the raw pulse (calculated by the first speed calculator 57). The variable value is overwritten and stored (S107). If the current speed is higher than 1000 [rpm], the value of the speed variable is overwritten and stored with the value of the rotational speed (calculated by the second speed calculator 59) calculated based on the divided pulse (S108). . This assigns a new value to the speed variable.
S109においては、上述のとおり決定された速度変数の値(現在速度)に基づき、速度制御部62によるモータ51の回転速度の制御が行われる。そして、S103に戻り、上記の処理を繰り返し実行する。
In S109, the rotational speed of the
上記の制御方法について、図5を参照して更に詳しく説明する。図5は、時間が経過するに従い回転速度が変化するモータの回転速度を、本実施形態に係るモータ駆動制御装置によって制御する様子を概念的に示すグラフである。なお、図5のグラフの縦軸は回転速度、横軸は時間を表している。 The above control method will be described in more detail with reference to FIG. FIG. 5 is a graph conceptually showing how the motor drive control device according to the present embodiment controls the rotation speed of the motor whose rotation speed changes as time elapses. In addition, the vertical axis | shaft of the graph of FIG. 5 represents rotation speed, and the horizontal axis represents time.
まず、回転を開始した直後は回転速度が低いため、高い分解能で速度算出を行うために生パルスを用いて(第1速度算出部57によって)速度算出を行い、速度制御にも生パルスに基づいた回転速度を用いる。 First, since the rotation speed is low immediately after starting rotation, speed calculation is performed using the raw pulse (by the first speed calculation unit 57) in order to calculate the speed with high resolution, and the speed control is also based on the raw pulse. Use the rotation speed.
回転速度が徐々に上り、速度制御切替レベル(1000rpm)に達すると、切替部61は、速度制御部62によってフィードバック制御を行う際に用いられる回転速度を、生パルスに基づいた回転速度から分周パルスに基づいた回転速度に切り替える。この切替処理は、例えば切替部61が実行する条件分岐によって実現される。
When the rotational speed gradually increases and reaches the speed control switching level (1000 rpm), the switching
更に回転速度が高くなると、データ収集切替レベル(1500rpm)に達する。この時点で、切替部61は、第1速度算出部57における割込み処理(生パルスの両エッジ検出)を行わないように切替える。この切替処理は、例えばデータ計算部571のエッジ検出処理の設定を行うための設定レジスタにフラグを設定することにより行う。
When the rotational speed further increases, the data collection switching level (1500 rpm) is reached. At this point, the switching
即ち、一回転当たり多数回の割込みを発生させる生パルスの両エッジ検出処理は、CPUに多大な負荷をかけることになる。この負荷は特に高速回転時に過大になり、場合によっては速度制御部62が実行する10msecごとのフィードバック制御を遅延させてしまう。この点を考慮して、本実施形態ではデータ収集切替レベルより高い回転速度においては、生パルスの両エッジの検出を中止し、CPUの処理を遅延させない程度に分周した分周パルスの両エッジの検出のみを行っている。これにより、高速回転時でもモータ51の駆動を正確に制御することができる。
In other words, the processing for detecting both edges of a raw pulse that generates many interruptions per rotation places a great load on the CPU. This load becomes excessive particularly during high-speed rotation, and in some cases, the feedback control every 10 msec executed by the
次に、高速回転時から徐々に速度が下がっていき、回転速度がデータ収集切替レベル以下になると、切替部61は、第1速度算出部57における生パルスの両エッジ検出を再開させる。この時点においては回転速度が未だ速度制御切替レベルを下回っていないので、速度制御部62における速度制御では、第2速度算出部59によって算出された回転速度が用いられる。しかし、上記において説明したように、速度の算出処理を行うためには、前もって一定のデータをバッファに蓄積しておく必要がある。この点を考慮して、本実施形態においては、速度制御切替レベルとは別にデータ収集切替レベルを設定しておき、速度制御に用いる回転速度算出値の切替を行う前にバッファにデータを蓄積するための余裕を確保できるように構成している。
Next, the speed gradually decreases from the time of high-speed rotation, and when the rotational speed becomes equal to or lower than the data collection switching level, the switching
そして、回転速度が速度制御切替レベル以下になると、低速回転時の正確な制御を行うために、第1速度算出部57によって生パルスに基づいて算出された回転速度を用いて駆動制御が行われる。
Then, when the rotation speed becomes equal to or lower than the speed control switching level, drive control is performed using the rotation speed calculated based on the raw pulse by the first
以上に説明したように、本実施形態のモータ駆動制御装置52は、パルス検出部(信号検出部)55と、第1速度算出部57と、第2速度算出部59とを備えている。パルス検出部55は、周波数が回転速度に対応して変化する信号を検出する。第1速度算出部57は、パルス検出部55が検出した信号に基づき所定の速度以下の回転速度を算出する。第2速度算出部59は、パルス検出部55が検出した信号を分周した分周信号に基づき所定の速度より高い回転速度を算出する。
As described above, the motor
これにより、低速回転時には信号の分周を行わずに十分な分解能の信号に基づいて回転速度を算出できるとともに、高速回転時には信号の分周を行うことにより計算時の負荷を軽減して制御の応答性を向上させることができる。従って、このモータ駆動制御装置52は、低速回転から高速回転まで正確な駆動制御が可能になる。
This makes it possible to calculate the rotation speed based on a signal with sufficient resolution without dividing the signal during low-speed rotation, and to reduce the load during calculation by dividing the signal during high-speed rotation. Responsiveness can be improved. Therefore, the motor
また本実施形態のモータ駆動制御装置52は、第1速度算出部57及び第2速度算出部59の何れが算出した回転速度を用いて制御を行うかの切替を行う切替部61を備えている。
In addition, the motor
これにより、低速回転時及び高速回転時において、それぞれの速度域に応じて適切な分解能の信号を用いて回転速度の算出を行うことができる。従って、モータ51の正確な駆動制御が可能になる。
Thereby, at the time of low speed rotation and high speed rotation, it is possible to calculate the rotation speed using a signal with an appropriate resolution in accordance with each speed range. Therefore, accurate drive control of the
また、本実施形態におけるモータ駆動制御方法は、信号検出工程と、比較工程と、駆動制御工程とを含んでいる。信号検出工程では、パルス検出部55が、周波数が回転速度に対応して変化する信号を検出する。比較工程では、直近に得られた直近回転速度と所定の回転速度とを比較する(図4のS106)。制御工程では、前記直近回転速度が前記所定の回転速度以下の場合には、前記信号に基づいて算出した回転速度を用いて駆動制御を行い(S107、S109)、前記直近回転速度が前記所定の回転速度よりも高い場合には、前記信号を分周した分周信号に基づいて算出した回転速度を用いて駆動制御を行う(S108、S109)。
In addition, the motor drive control method in the present embodiment includes a signal detection process, a comparison process, and a drive control process. In the signal detection step, the
これにより、低速回転時には高い分解能の信号に基づいて速度を算出できるとともに、高速回転時には信号の分周を行うことにより計算時の負荷を軽減して制御の応答性を向上させることができる。従って、低速回転から高速回転まで正確な駆動制御が可能になる。 As a result, the speed can be calculated based on a signal with a high resolution at the time of low speed rotation, and by dividing the signal at the time of high speed rotation, the load at the time of calculation can be reduced and the control responsiveness can be improved. Therefore, accurate drive control from low speed rotation to high speed rotation is possible.
次に、本発明の第2実施形態に係る糸巻取機としての自動ワインダについて図6を参照して説明する。図6は、自動ワインダ90の概略的な構成を示している。
Next, an automatic winder as a yarn winding machine according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a schematic configuration of the
図6に示すように、自動ワインダ90は、並べて配置された複数の糸巻取ユニット16と、機台制御装置93と、給糸ボビン供給装置92と、自動玉揚装置91と、を主に備えている。
As shown in FIG. 6, the
給糸ボビン供給装置92は、各糸巻取ユニット16に対し、給糸ボビン21を図略の供給経路に沿って搬送して供給するように構成されている。自動玉揚装置91は、各糸巻取ユニット16においてパッケージ30が満巻となった際に、当該糸巻取ユニット16の位置まで走行し、当該満巻パッケージを回収するとともに空ボビンを供給することができるように構成されている。また、前記給糸ボビン供給装置92と自動玉揚装置91の動作は、機台制御装置93によって制御されている。
The yarn supplying
それぞれの糸巻取ユニット16は、給糸ボビン21から解舒された紡績糸20を巻取ドラム24によって綾振りしながらボビンに巻き取り、パッケージ30を形成できるように構成されている。また、それぞれの前記糸巻取ユニット16はユニット制御部50を備えている。
Each of the
機台制御装置93は、装置の稼動状況等をモニタリングするためのモニタ94と、オペレータが各種設定値を入力するための入力キー95とを主に備えている。
The
次に、図7を参照して説明する。図7はこの自動ワインダ90の機能的な構成を示すブロック図である。
Next, a description will be given with reference to FIG. FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of the
機台制御装置93は、オペレータが入力キー95を操作する等して入力した各種制御パラメータを記憶し、そのパラメータを中継装置96に送信する。前記制御パラメータとしては、例えば、目標巻取速度、タッチ巻き速度、糸継時におけるパッケージ逆回転速度などがある。
The machine
中継装置96は、前記機台制御装置93からのデータを、自動玉揚装置91、給糸ボビン供給装置92、及び各糸巻取ユニット16が備えるユニット制御部50に対して中継する。
The
ユニット制御部50は、中継装置96を経由して受信した機台制御装置93からの制御パラメータに基づいて、各糸巻取ユニット16の動作を制御する。
The
次に、図8を参照して糸巻取ユニット16の構成について説明する。図8は、糸巻取ユニット16の概略的な構成を示した図である。
Next, the configuration of the
図8に示す糸巻取ユニット16は、給糸ボビン21から解舒される紡績糸20をトラバースさせながら巻取ボビン22に巻き付けて、所定長で所定形状のパッケージ30とするものである。前述したように、それぞれの糸巻取ユニット16はユニット制御部50を備えている。
The
前記糸巻取ユニット16は、給糸ボビン21と巻取ドラム24との間の糸走行経路中に、給糸ボビン21側から順に、解舒補助装置12と、テンション付与装置13と、スプライサ装置14と、クリアラ(糸品質測定器)15と、を配置した構成となっている。
The
解舒補助装置12は、芯管に被さる規制部材40を給糸ボビン21からの糸の解舒と連動して下降させることにより、給糸ボビン21からの糸の解舒を補助するものである。規制部材40は、給糸ボビン21から解舒された糸の回転と遠心力によって給糸ボビン21上部に形成されたバルーンに対し接触し、当該バルーンに適切なテンションを付与することによって糸の解舒を補助する。
The unwinding assisting
テンション付与装置13は、走行する紡績糸20に所定のテンションを付与するものである。テンション付与装置13としては、例えば、固定の櫛歯に対して可動の櫛歯を配置するゲート式のものを用いることができる。このテンション付与装置13によって、巻き取られる糸に一定のテンションを付与し、パッケージ30の品質を高めることができる。なお、テンション付与装置13には、上記ゲート式のもの以外にも、例えばディスク式のものを採用することができる。
The
スプライサ装置14は、クリアラ15が糸欠点を検出して行う糸切断時、又は給糸ボビン21からの解舒中の糸切れ時等に、給糸ボビン21側の下糸と、パッケージ30側の上糸とを糸継ぎするものである。
The
クリアラ15のクリアラヘッド49には、紡績糸20の太さを検出するための図略のセンサが備えられている。クリアラ15はこのセンサからの糸太さ信号を監視することにより糸欠陥を検出するように構成されている。また、前記クリアラヘッド49の近傍には、前記クリアラ15が糸欠点を検出したときに直ちに紡績糸20を切断するための図略のカッタが付設されている。
The
スプライサ装置14の下側及び上側には、給糸ボビン21側の下糸を捕捉してスプライサ装置14に案内する下糸案内パイプ25と、パッケージ30側の上糸を捕捉してスプライサ装置14に案内する上糸案内パイプ26と、が設けられている。また、下糸案内パイプ25と上糸案内パイプ26は、それぞれ軸33,35を中心にして回動可能に構成されている。下糸案内パイプ25の先端には吸引口32が形成され、上糸案内パイプ26の先端にはサクションマウス34が備えられている。下糸案内パイプ25及び上糸案内パイプ26には適宜の負圧源がそれぞれ接続されており、前記吸引口32及びサクションマウス34に吸引流を発生させて、上糸及び下糸の糸端を吸引捕捉することができるように構成されている。
On the lower side and upper side of the
スプライサ装置14の更に上側には、巻取ボビン22を回転可能に挟持できるように構成されたクレードル23と、紡績糸20をトラバースさせるとともに前記巻取ボビン22を回転させるための巻取ドラム(綾振ドラム)24と、が設けられている。この巻取ドラム24の外周面には螺旋状の綾振溝27が形成されており、この綾振溝27によって巻取ボビン22の外周に紡績糸20がトラバースされながら巻き取られ、パッケージ30が形成される。
On the further upper side of the
パッケージ30は、当該パッケージ30に対向して配置される前記巻取ドラム24が回転駆動することにより、従動回転される。この巻取ドラム24はモータ51の出力軸に連結されており、このモータ51の作動はモータ駆動制御装置(モータ駆動制御部)52によって制御されている。なお、モータ駆動制御装置52としては、第1実施形態で説明した構成のものを用いている。そのため、図8においてモータ駆動制御装置52の部分には第1実施形態と同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
The
クレードル23は、巻取ドラム24に対し近接又は離間する方向に揺動可能に構成されている。これによって、パッケージ30の糸層が徐々に厚くなっていっても、クレードル23の揺動によって糸層厚さの変化を吸収し、パッケージ30を巻取ドラム24に確実に接触させることができる。これにより、巻取ドラム24の駆動によってパッケージ30を適切に従動回転させることができる。
The
また、ユニット制御部50は、最適な形状のパッケージ30を生成するために、巻取ドラム24の回転速度を指示する速度指示信号を適宜出力している。この速度指示信号は、CPU53に受信され、図8に図示しない速度制御部62に入力される。速度制御部62は、この速度指示信号を制御の目標値としてPID制御を行う。この構成により、給糸ボビン21から解舒された紡績糸20を適切な速度で巻取ボビン22に巻き取ることができる。
In addition, the
以上に説明したように、本実施形態の自動ワインダ90は、パッケージ30を回転するためのモータ51を備えており、このモータ51は、前記のモータ駆動制御装置52によって制御されている。
As described above, the
即ち、糸巻取機においては、低速回転から高速回転まで、幅広い速度範囲でパッケージの回転速度を正確に制御する必要がある。この点、この自動ワインダ90は、前記のモータ駆動制御装置52によってパッケージ30の回転速度を制御しているので、低速回転から高速回転まで、パッケージ30の回転速度の正確な制御が可能である。この結果、どの速度領域でも的確にパッケージの回転を制御できるため、パッケージの品質を向上させることができる。
That is, in the yarn winding machine, it is necessary to accurately control the rotation speed of the package in a wide speed range from low speed rotation to high speed rotation. In this respect, since the
この点についてより具体的に説明する。高速回転時においては、パッケージ30の駆動は分周パルスに基づいて算出された回転速度を用いて制御される。従って、高速回転時でもCPU53に回転速度検出のための過剰な負荷が掛かることがなく、パッケージ30の駆動制御処理を遅延なく所定の間隔で実行することができる。これにより所望の形状のパッケージを正確に形成し、高い品質のパッケージを高速で生産することができる。このことは、高速回転時のディスターブ制御を正確に行えるという点で特に有利であるので、以下にディスターブ制御について簡単に説明する。
This point will be described more specifically. During high-speed rotation, the driving of the
即ち、パッケージ30の巻取中に、巻取ドラム24とパッケージ30の回転数が整数倍或いは整数分の1になったときに、綾振り周期とパッケージ30の巻取周期が同期して、巻き取られる糸が同じところに集まり重なるいわゆるリボン巻きが発生する。このようにリボン巻きが発生したパッケージでは、リボン巻き糸同士が相互に絡み合い、後工程でパッケージの糸を解舒する際に糸切れが発生するなどの問題がある。
That is, when the number of rotations of the winding
このリボン巻きを崩すために、リボン巻き発生径の近傍で巻取ドラム24の回転を急激に増減速させてパッケージ30と巻取ドラム24間にスリップを生じさせ、綾振り糸の糸道を分散させて巻き取る方法が知られている。これがディスターブ制御である。本発明のモータ駆動制御装置52を用いて巻取ドラム24の駆動制御を行うことにより、高速回転時においても前記急激な増減速を正確に行うことが可能となるので、高精度なディスターブ制御を実現することができる。
In order to break the ribbon winding, the rotation of the winding
以上に説明したように、本実施形態の自動ワインダ90においては、前記モータ51は、パッケージ30を従動回転させる巻取ドラム24を駆動するように構成されている。そして、高速回転時に分周パルスに基づいて回転速度を算出することにより、高速回転時においても巻取ドラム24の駆動制御に遅延の発生しないモータ駆動制御方法を採用している。
As described above, in the
これにより、巻取ドラム24の駆動制御を正確に行うことができるため、ディスターブ制御等を正確に行いパッケージの品質を向上させることができる。
Thereby, since the drive control of the winding
一方、巻取開始時の加速時、巻取停止時の減速時、逆回転時などの低速回転時においては、従来、速度算出のためのパルスの分解能が不足し、パッケージ30の正確な速度制御を行えなかった。この点、本実施形態では、1回転につき60パルスという高い分解能の生パルスに基づいて算出された回転速度を用いてパッケージ30の回転速度を制御することにより、低回転速度領域でも正確な制御を実現している。以下具体的に説明する。
On the other hand, at the time of acceleration at the start of winding, deceleration at the time of winding stop, and low speed rotation such as reverse rotation, conventionally, resolution of pulses for speed calculation is insufficient, and accurate speed control of the
例えば、巻取開始時においては、停止状態から目的の回転速度まで加速する制御を行う。この場合、0rpmから速度制御切替レベルに達するまでの低速回転域においては、生パルスに基づいて算出された回転速度を用いてパッケージ30の駆動制御が行われる。
For example, at the start of winding, control for accelerating from a stopped state to a target rotational speed is performed. In this case, in the low speed rotation range from 0 rpm to the speed control switching level, the drive control of the
即ち、空の巻取ボビン22に最初に糸を巻き始める際には、巻取ボビンの回転が不安定で高速回転を行うことができないため、所定のタッチ巻き速度以下の回転速度で一定回転数だけタッチ巻きを行う。ここで、タッチ巻き速度は巻取ボビン22の回転が不安定にならないような速度制御切替レベル以下の低速に設定されるので、タッチ巻き時の駆動制御には生パルスに基づいて算出された回転速度が用いられる。そして、このタッチ巻きが終了すると、所定の巻取速度まで速やかに加速を行う。この加速時において、回転速度が速度制御切替レベルに達するまでの間は、生パルスに基づいて算出された回転速度を用いてパッケージ30の駆動制御が行われる。
That is, when the yarn is first wound around the empty winding
一方、停止しているパッケージ30を所定の回転速度まで加速する場合であっても、空の巻取ボビン22への糸の巻始め以外の場合には前記タッチ巻きを行う必要は無い。この場合でも、停止状態から前記速度制御切替レベルに達するまでの間は、生パルスに基づいて算出された回転速度を用いてパッケージ30の駆動制御が行われる。
On the other hand, even when the stopped
以上に示すように、本実施形態の自動ワインダ90が備えるモータ駆動制御装置52の第1速度算出部57は、パッケージ30の巻取を開始するときの加速時に回転速度の算出を行う。
As described above, the first
これにより、巻取開始時のパッケージ30の駆動制御を正確に行うことができる。従って、速やかに所望の回転速度まで加速することができるので、パッケージ30の生産効率を向上させることができる。
Thereby, the drive control of the
次に、高速回転状態から減速制御を行い、パッケージの回転を停止させる場合について説明する。この減速制御によりパッケージの速度は低下していくが、回転速度が速度制御切替レベル以下となってから回転が0rpmで完全に停止するまでの間は、生パルスに基づいて算出された回転速度を用いてパッケージ30の回転速度制御が行われる。この巻取停止の処理は、例えば玉揚時や糸継時などに行われる。
Next, the case where deceleration control is performed from the high-speed rotation state to stop the rotation of the package will be described. Although the speed of the package is reduced by this deceleration control, the rotational speed calculated based on the raw pulse is not changed until the rotation is completely stopped at 0 rpm after the rotational speed becomes lower than the speed control switching level. The rotational speed control of the
前記玉揚げは、パッケージ30が満巻となった場合に自動玉揚装置91によって行われるものであり、この玉揚げの際には満巻パッケージの回転を完全に停止させる必要がある。この点、本実施形態では分解能の高い生パルスに基づいて算出された回転速度を用いた駆動制御により、パッケージを短時間で正確に停止させることができるので、玉揚作業を効率的に行い、パッケージ30の生産効率を向上させることができる。
The doffing is performed by the
また、前記糸継ぎは、巻取の途中で糸切れが発生した場合や、クリアラ15が糸欠点を発見して切断除去した場合に、スプライサ装置14によって行われる。この糸継ぎ作業を行う場合にもパッケージ30の回転をいったん停止する必要があるが、本実施形態では分解能の高い生パルスに基づいて算出した回転速度を用いた駆動制御により、パッケージを短時間で正確に停止させることができる。従って、糸継作業を効率的に行うことができる。
The splicing is performed by the
このように、本実施形態の自動ワインダ90において、モータ駆動制御装置52の第1速度算出部57は、パッケージ30の巻取を停止するときの減速時に回転速度の算出を行う。
As described above, in the
これにより、巻取停止時のパッケージ30の駆動制御を正確に行うことができるので、パッケージ30の回転を短時間で完全に停止させることができる。従って、玉揚作業や糸継作業に必要な時間を短縮できるので、パッケージの生産性が向上する。
Thereby, since the drive control of the
また、前記糸継時には、糸継ぎに必要な糸長を確保するため、パッケージ30を逆回転させて、当該パッケージ30側の上糸の糸端を所定長さだけ引き出す制御が行われる。そして本実施形態においては、前記逆回転時の速度は速度制御切替レベル以下の低速に設定されているので、この逆回転時にも生パルスに基づいて算出された回転速度を用いてパッケージ30の駆動制御が行われる。
Further, at the time of the yarn joining, in order to secure the yarn length necessary for the yarn joining, the
このように、本実施形態の自動ワインダ90において、モータ駆動制御装置52の第1速度算出部57は、パッケージ30の逆回転時に回転速度の算出を行う。
As described above, in the
これにより、逆回転時のパッケージ30の駆動制御を正確に行うことができる。この結果、パッケージ30から所望の長さの糸を正確に引き出すことができる。
Thereby, drive control of the
次に、本発明の第3実施形態について説明する。図9にはこの実施形態に係る自動ワインダに備えられた糸巻取ユニット16の構成の概略図が示してある。なお、以降の説明において、前述の第2実施形態と同一又は類似の構成については図面に同一の符号を付して説明を省略する場合がある。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. FIG. 9 is a schematic view of the configuration of the
本実施形態の糸巻取ユニット16は、巻取ボビン22を回転可能に把持できるように構成されたクレードル23と、紡績糸20をトラバースさせるためのアーム式のトラバース装置11と、巻取ボビン22の周面又はパッケージ30の周面に接触して従動回転可能な接触ローラ45と、を備えている。
The
前記クレードル23の巻取ボビン22を挟持する部分にはモータ51が取り付けられている。このモータ51は、第2実施形態とは異なり、パッケージ30(巻取ボビン22)を直接回転駆動して紡績糸20を巻き取るように構成されている。このモータ51の動作はモータ駆動制御装置52により制御されている。
A
また、前記回動軸46には、クレードル23の角度(回動角)を検知するためのアナログ式の角度センサ83が取り付けられている。クレードル23はパッケージ30が巻き太るに従って角度が変化するので、クレードル23の回動角を前記角度センサ83によって検出することにより、パッケージ30の糸層の径を検知することができる。これにより、トラバース装置11をパッケージ糸径に応じて制御することで、糸の綾振りを適切に行うことができる。なお、角度センサ83は、デジタル式のセンサであっても良く、またパッケージ糸径を検出できるものであればその他の手段であっても良い。
An
前記トラバース装置11は、前記接触ローラ45の近傍に設けられている。このトラバース装置11は、支軸のまわりに旋回可能に構成した細長状のアーム部材42と、このアーム部材42の先端に形成されたフック状のトラバースガイド41と、アーム部材42を駆動するトラバースガイド駆動モータ43と、を備える。そして、前記アーム部材42をトラバースガイド駆動モータ43により図9の矢印のように往復旋回運動させることにより、紡績糸20の綾振りを行う構成になっている。このトラバースガイド駆動モータ43の作動はユニット制御部50によって制御されている。
The traverse device 11 is provided in the vicinity of the
この構成の糸巻取ユニットは、第2実施形態のように巻取ドラムによってパッケージを駆動する場合と異なり、パッケージ駆動用とトラバース装置駆動用にそれぞれ別のモータを備えている。そのため、糸をパッケージ表面に巻き取る際には、パッケージの駆動とトラバース装置の駆動を正確に同期させる必要がある。従来、パッケージの駆動を幅広い速度範囲で正確に制御することが難しかったが、本発明のモータ駆動制御装置52を用いることによりパッケージ30の正確な駆動制御が可能となるので、トラバース装置11との正確な同期も容易になる。その結果、パッケージの駆動とトラバース装置の駆動を同期させることができずに発生していた綾落ちの問題も回避することができる。
Unlike the case where the package is driven by the winding drum as in the second embodiment, the yarn winding unit having this configuration includes separate motors for driving the package and driving the traverse device. Therefore, when winding the yarn around the surface of the package, it is necessary to accurately synchronize the driving of the package and the driving of the traverse device. Conventionally, it has been difficult to accurately control the driving of the package in a wide speed range. However, since the driving control of the
以上に説明したように、本実施形態の自動ワインダ90においては、前記モータ51は、パッケージ30を直接回転駆動するように構成されている。
As described above, in the
これにより、パッケージ30の駆動制御を正確に行うことができるため、パッケージ30の駆動とトラバース装置11の駆動を正確に同期させて高品質なパッケージを製造することができる。
Thereby, since the drive control of the
以上に本発明の好適な実施形態及びその変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。 Although the preferred embodiment of the present invention and its modification have been described above, the above-described configuration can be changed as follows, for example.
図1、図2、図3等に示したモータ駆動制御装置の構成は一例であり、本発明を実現することができればどのように構成されていても良いことは言うまでもない。例えば、図10の変形例に示すように、分周パルス生成部58をCPU53の外部に備えられたハードウェアとして構成することができる。
The configuration of the motor drive control device shown in FIGS. 1, 2, 3, etc. is an example, and it is needless to say that the configuration may be any configuration as long as the present invention can be realized. For example, as shown in the modification of FIG. 10, the divided
パルス検出部(信号検出部)55が検出する信号は、低回転時の制御に十分な分解能を確保できるのであれば適宜の周波数で適宜の信号を検出するように変更することができる。また、分周パルス生成部58についても、モータの使用速度範囲やCPUの処理能力に応じて適宜の分周信号を生成するように構成することができる。
The signal detected by the pulse detection unit (signal detection unit) 55 can be changed so as to detect an appropriate signal at an appropriate frequency as long as sufficient resolution can be secured for control during low rotation. Further, the frequency-divided
また、本発明のモータ駆動制御装置の制御対象としてはブラシレスDCモータに限られず、回転速度を検出してフィードバック制御を行うモータであればどのようなものでも良い。例えば、ブラシ付きのDCモータを本発明のモータ駆動制御装置によって駆動制御することができる。なお、この場合、上記実施形態のように3つの位置センサからの信号に基づいてコイルに流す電流を順次変更するという処理は必要ない。 Further, the control target of the motor drive control device of the present invention is not limited to a brushless DC motor, and any motor may be used as long as it detects the rotational speed and performs feedback control. For example, a DC motor with a brush can be driven and controlled by the motor drive control device of the present invention. In this case, the process of sequentially changing the currents flowing through the coils based on the signals from the three position sensors as in the above embodiment is not necessary.
上記実施形態では、速度制御切替レベルを1000rpm、データ収集切替レベルを1500rpmとしたが、特にこれに限定されない。また、これら切替レベルを変更できる変更部を設けて、モータの用途、ユーザの好み及び速度制御範囲などに応じて切替レベルの設定値を適宜変更可能としても良い。 In the above embodiment, the speed control switching level is set to 1000 rpm and the data collection switching level is set to 1500 rpm. However, the present invention is not particularly limited to this. In addition, a change unit that can change the switching level may be provided so that the setting value of the switching level can be appropriately changed according to the use of the motor, the user's preference, the speed control range, and the like.
速度制御部62による制御方法はPID制御に限らず、例えばP制御、PI制御など他のフィードバック制御手法を適宜用いることができる。
The control method by the
給糸ボビン供給装置92及び自動玉揚装置91は、省略又は変更することができる。例えば、給糸ボビン供給装置92によって給糸ボビン21を供給する構成に代えて、各糸巻取ユニット16の前面にマガジン式のボビン供給装置を設ける構成に変更することができる。
The yarn feeding
第3実施形態において糸巻取ユニット16は、上述のとおり、アーム式のトラバース装置11と、パッケージ30を直接回転駆動するモータ51とを備えた構成となっている。しかし、アーム式のトラバース装置11の代わりにベルト式のトラバース装置によって紡績糸20を綾振りする構成の糸巻取ユニットであっても良い。また、パッケージ30をモータ51によって直接回転駆動する代わりに、接触ローラ45をモータ51によって駆動し、接触ローラ45の回転駆動に追従してパッケージ30を回転駆動するように構成しても良い。
In the third embodiment, the
中継装置96の機能は、機台制御装置93の機能の一部として構成しても良い。
The function of the
また、糸巻取機としては自動ワインダに限られず、例えば紡績機などの他の糸巻取機に本発明を適用することができる。 The yarn winding machine is not limited to an automatic winder, and the present invention can be applied to other yarn winding machines such as a spinning machine.
11 トラバース装置
16 糸巻取ユニット
24 巻取ドラム
30 パッケージ
51 モータ
52 モータ駆動制御装置
55 パルス検出部(信号検出部)
57 第1速度算出部
58 分周パルス生成部
59 第2速度算出部
61 切替部
90 自動ワインダ(糸巻取機)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
57 First
Claims (10)
前記信号検出部が検出した信号に基づき所定の速度以下の回転速度を算出する第1速度算出部と、
前記信号検出部が検出した信号を分周した分周信号に基づき所定の速度より高い回転速度を算出する第2速度算出部と、
を備えることを特徴とするモータ駆動制御装置。 A signal detector for detecting a signal whose frequency changes corresponding to the rotation speed;
A first speed calculation unit that calculates a rotation speed equal to or lower than a predetermined speed based on the signal detected by the signal detection unit;
A second speed calculator that calculates a rotational speed higher than a predetermined speed based on a frequency-divided signal obtained by frequency-dividing the signal detected by the signal detector;
A motor drive control device comprising:
前記第1速度算出部及び前記第2速度算出部の何れが算出した回転速度を用いて制御を行うかの切替を行う切替部を備えたことを特徴とするモータ駆動制御装置。 The motor drive control device according to claim 1,
A motor drive control device comprising: a switching unit that switches which of the first speed calculation unit and the second speed calculation unit performs control using the calculated rotation speed.
前記パッケージを回転するためのモータと、
前記モータを制御するためのモータ駆動制御部と、
を備え、
前記モータ駆動制御部は、
周波数が前記モータの回転速度に対応して変化する信号を検出する信号検出部と、
前記信号検出部が検出した信号に基づき所定の速度以下の回転速度を算出する第1速度算出部と、
前記信号検出部が検出した信号を分周した分周信号に基づき所定の速度より高い回転速度を算出する第2速度算出部と、
を備えることを特徴とする糸巻取機。 A yarn winder that winds a yarn to produce a package,
A motor for rotating the package;
A motor drive control unit for controlling the motor;
With
The motor drive controller is
A signal detector for detecting a signal whose frequency changes corresponding to the rotational speed of the motor;
A first speed calculation unit that calculates a rotation speed equal to or lower than a predetermined speed based on the signal detected by the signal detection unit;
A second speed calculator that calculates a rotational speed higher than a predetermined speed based on a frequency-divided signal obtained by frequency-dividing the signal detected by the signal detector;
A yarn winding machine comprising:
前記モータ駆動制御部は、前記第1速度算出部及び前記第2速度算出部の何れが算出した回転速度を用いて制御を行うかの切替を行う切替部を備えたことを特徴とする糸巻取機。 A yarn winding machine according to claim 3,
The motor drive control unit includes a switching unit that switches which of the first speed calculation unit and the second speed calculation unit performs control using the calculated rotation speed. Machine.
前記モータは、前記パッケージを従動回転させる巻取ドラムを駆動することを特徴とする糸巻取機。 The yarn winding machine according to claim 3 or 4,
The yarn winding machine, wherein the motor drives a winding drum that rotates the package in a driven manner.
前記モータは、前記パッケージを直接回転駆動することを特徴とする糸巻取機。 A yarn winding machine according to any one of claims 3 to 5,
The yarn winding machine, wherein the motor directly rotates the package.
前記第1速度算出部は、巻取を開始するときの加速時に回転速度の算出を行うことを特徴とする糸巻取機。 A yarn winding machine according to any one of claims 3 to 6,
The yarn winding machine according to claim 1, wherein the first speed calculator calculates a rotational speed during acceleration when starting winding.
前記第1速度算出部は、巻取を停止するときの減速時に回転速度の算出を行うことを特徴とする糸巻取機。 A yarn winding machine according to any one of claims 3 to 7,
The yarn speed winder according to claim 1, wherein the first speed calculator calculates a rotational speed during deceleration when the winding is stopped.
前記第1速度算出部は、パッケージの逆回転時に回転速度の算出を行うことを特徴とする糸巻取機。 A yarn winding machine according to any one of claims 3 to 8,
The yarn winding machine according to claim 1, wherein the first speed calculation unit calculates a rotation speed when the package rotates backward.
直近に得られた直近回転速度と所定の回転速度とを比較する比較工程と、
前記直近回転速度が前記所定の回転速度以下の場合には、前記信号に基づいて算出した回転速度を用いて駆動制御を行い、前記直近回転速度が前記所定の回転速度よりも高い場合には、前記信号を分周した分周信号に基づいて算出した回転速度を用いて駆動制御を行う駆動制御工程と、
を含むことを特徴とするモータ駆動制御方法。 A signal detection step of detecting a signal whose frequency changes corresponding to the rotation speed;
A comparison step of comparing the latest rotation speed obtained most recently and a predetermined rotation speed;
When the latest rotation speed is equal to or lower than the predetermined rotation speed, drive control is performed using the rotation speed calculated based on the signal, and when the latest rotation speed is higher than the predetermined rotation speed, A drive control step of performing drive control using the rotation speed calculated based on the frequency-divided signal obtained by dividing the signal;
The motor drive control method characterized by including.
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