JP2010285700A - 丸編機の巻取制御方法および巻取制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】糸や編み組織を変更しても、適切で安定した巻き取り張力で自動的に巻き取ることができる丸編機の巻取制御方法および巻取制御装置を提供する。
【解決手段】編地の巻き取りをトルク制御モードで開始させるので、糸や編み組織を変更してもこれに応じて適切な巻取張力にできる。そして、その巻き取り状態が安定したと判定した後に、位置制御モードに自動的に移行させて前記編地の巻き取りを行うので、適切で安定した巻き取りが可能となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、編地の巻取張力を一定に保持しながら筒状の編地を巻き取る制御を行う丸編機の巻取制御方法および巻取制御装置に関する。

一般に、丸編機は、編針を針溝に収容したシリンダをモータによる駆動で回動させ、編針に糸を供給させて筒状の編地を編み立てる編成部と、この編成部により編み立てられた筒状の編地を巻き取る巻取機構部とを有している。近年では、糸や編地の多様化および品質レベルの高度化に伴い、巻取機構部の巻取ローラを駆動させるために、精密で高速な制御が可能なサーボモータを使用する場合が多い。この場合、巻取制御部は、編機の稼働速度に同期した指令パルスをサーボモータに与えて編地を巻き取る制御を行い、サーボモータの速度制御、位置制御およびトルク制御モードを使用することが知られている。

丸編機の編地巻き取りでは、一定の巻取張力で巻き取る必要があり、例えば伸縮性のある糸や編み組織の場合に巻取張力が一定でないとき、編地が伸びた状態または弛んだ状態で巻き取ることになり、製品不良が生じ得る。また、反物のロールの巻き径が大きく反物重量も重くなるラージ巻き取りの場合、編地の巻き始めと巻き終わりではロールの巻き径が大きく異なるため、編地に加わる巻取張力が変動する。このため、糸や編み組織、ロールの巻き径の変化に応じて巻取モータのトルクを変化させ、巻取張力が一定になるように制御する。

なお、前記ラージ巻き取りの場合、反物のロールの巻き径をポテンショメータによる電圧で計測し、反物の重量加算からの負荷変動によるＤＣモータのような巻取モータの回転不足を補うのに必要な電流加算を例えばＤＣモータに対して行い、一定の巻取張力で編地を巻き取ることも知られているが、ポテンショメータなどの部品点数が多くなる問題や、また近年では長繊維を編成し、品質レベルが高度化しているため、このポテンショメータを使用した制御方法は現在ではほとんど使用されなくなりつつある。

従来の巻取制御において、織機の布巻き取りにトルク（サーボ）モータのトルク制御を使用したもので、巻き取り時にロールの重量の変化に応じて、トルクを漸次増加させるように、トルクモータを制御して、自動トルク調整を行うことが知られている（例えば、特許文献１）。

その一方、巻き取りにサーボモータの位置制御を使用したもので、糸や編み組織ごとに、予め編機１回転あたりのサーボモータの回転角度である編地生産量、つまりサーボモータへの指令パルス数の１パルスあたりの移動量データ（位置制御データ）をサーボモータドライバに与えることにより、編地を一定の巻取張力で巻き取ることも知られている。

特許第２７３３７６０号公報

しかし、サーボモータのトルク制御は、ロール重量の変化に応じて、または糸や編み組織の変更に応じて、トルクを変化させることにより、一定範囲内の巻取張力は得られるものの、このトルクは本来モータ軸のトルクから得たものであるため、巻取機構部のギアやローラなどの機械的な負荷変動の影響を回避できず、特にスタート／ストップを繰り返したときに編地の巻き取りに与える影響が大きくなり、必ずしも安定した巻取張力での巻取制御とはいえなかった。

その一方、従来のサーボモータの位置制御では、糸や編み組織を変更したとき、これに応じてその都度、適切な巻取張力となるように上記サーボモータへの指令パルス数の１パルスあたりの移動量データを設定する必要があって煩雑であり、巻取制御の自動化が困難であった。また、新たな糸や編み組織の場合、前記移動量データを適切に設定するために、巻き始めに例えば仮の設定に基づき一反を編成してその編地の状態を確認してみることが必要となり、一層自動化が困難だった。

本発明は、前記の問題点を解決して、糸や編み組織を変更しても、編地を適切で安定した巻取張力で自動的に巻き取ることができる丸編機の巻取制御方法および巻取制御装置を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の一構成にかかる丸編機の巻取制御方法は、巻取ローラおよびローラ駆動用の巻取サーボモータを含む巻取機構部により、編成部で編み立てられた筒状の編地を巻き取り、巻取制御部により前記巻取機構部を制御するものであって、前記巻取制御部は、前記巻取サーボモータの制御モードを、前記編地の巻取張力が一定となるように巻取サーボモータを回転させるトルク制御モード、および編機の回転に対して巻取サーボモータを一定の回転角度で回転させる位置制御モードを含むモードに設定可能とし、前記編地の巻き取りを前記トルク制御モードで開始させ、該トルク制御モードにおける巻き取り状態が安定したと判断された後に、前記位置制御モードに移行させて自動的に前記編地の巻き取りを行うものである。
ここで、巻き取り状態の安定とは、編機の稼動速度が安定し、編機１回転あたりの巻取サーボモータの回転角度がほぼ一定になることをいう。

本発明の他の構成にかかる丸編機の巻取制御装置は、編成部で編み立てられた筒状の編地を巻き取る巻取ローラおよびローラ駆動用の巻取サーボモータを含む巻取機構部と、この巻取機構部を制御する巻取制御部とを有するものであって、前記巻取制御部は、前記巻取サーボモータの制御モードを、前記編地の巻取張力が一定となるように巻取サーボモータを回転させるトルク制御モード、および編機の回転に対して巻取サーボモータを一定の回転角度で回転させる位置制御モードを含むモードに設定可能な制御モード設定手段を有し、前記編地の巻き取りを前記トルク制御モードで開始させ、該トルク制御モードにおける巻き取り状態が安定したと判断された後に、前記位置制御モードに移行させて自動的に前記編地の巻き取りを行うものである。

上記の構成によれば、編地の巻き取りをトルク制御モードで開始させるので、糸や編み組織を変更してもこれに応じて適切な巻取張力で編地を巻き取ることができる。そして、その巻き取り状態が安定したと判断された後に、位置制御モードに自動的に移行させて前記編地の巻き取りを行うので、適切で安定した巻き取りが可能となる。したがって、糸や編み組織を変更しても、適切で安定した巻取張力で自動的に巻き取ることができる。

好ましくは、前記トルク制御モードにおける巻き取り状態で、前記編地における編機１回転あたりの巻取サーボモータの回転角度である生産量データを所定数取得させ、前記編地の所定数の生産量データが所定範囲内に収束したとき、前記巻き取り状態が安定したと判断し、前記巻き取り状態が安定したときの編地の生産量データを前記巻取制御部に対して自動設定して、前記位置制御モードに移行させる。したがって、トルク制御モードにおける巻き取り状態で、編地の生産量データを所定数取得させ、これに基づき巻き取り状態が安定したと判断し、糸や編み組織に応じた巻取サーボモータの生産量データ（位置制御データ）を自動設定して、トルク制御モードから位置制御モードに移行させるので、糸や編み組織を変更しても、より適切で安定した巻取張力で自動的に巻き取ることができる。

丸編機全体の正面図である。 本発明の一実施形態に係る丸編機の巻取制御装置を示すブロック図である。 図２の丸編機の巻取制御装置の動作を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。図１は、丸編機全体の正面図である。図１に示すように、丸編機１は、筒状の編地を編み立てる編成部２と、編み立てられた筒状の編地を巻き取る巻取機構部３および巻取機構部３を制御する巻取制御部６からなる巻取部とを備えている。編成部２を含む編機本体側には、編機へのデータ入力や各種の表示などを行うための編機制御パネル２０が設けられている。

図１において、複数個の脚２１によって支持されたベッド２２の上方に編成部２が設置されている。ベッド２２上には複数本のポスト２４が立てられてあり、その上部は連結部材によって水平部材２５が固定されている。水平部材２５に給糸部９が支持されている。編成部２は、図示しない複数の編針を滑動自在に針溝に収容したシリンダをメインモータ７による駆動で回動させ、編針に給糸部９から糸を供給させて螺旋状に編目を積み重ね、筒状の編地を編み立てる。

ベッド２２の下方には編み立てられた編地を巻き取る巻取ローラ４およびローラ駆動用の巻取サーボモータ５を含む巻取機構部６が設置されている。ベッド２２の下方左側には前記編機制御パネル２０および丸編機全体を制御する全体制御部８が設けられている、ベッド２２の下方前面には、図示しないが、丸編機内への進入を阻止する安全用のゲートが設けられており、編機稼働中は安全確保のために閉鎖されており、編地取り出しや保守などのために編機を停止させたとき開放される。

編機（シリンダ）を回転させるメインモータ７は、丸編機１の全体制御部８により、例えばインバータによる周波数制御によって所定回転数で駆動するように制御される。

図２は、巻取制御部６のブロック図を示す。前記巻取制御部６は、図１の巻取機構部３に設けられた巻取サーボドライバ１０と、全体制御部８に設けられたデータ処理設定部１３に含まれる制御モード設定手段１１と、図１の巻取機構部３に設けられて（シリンダと巻取機構部３とは連結されている）、メインモータ７によるシリンダの回転数を検知する編機回転検出部（ロータリーエンコーダ）１２とを備えている。

巻取サーボドライバ１０は、巻取サーボモータ５に対して例えばＰＷＭ制御出力（図示ｃ）をしてＰＷＭ制御するもので、編機回転検出部１２から入力するメインモータ７によるシリンダの回転角度（図示ｇの編機回転検出信号）に同期した指令パルスの出力パルス数を巻取サーボモータ５に与えることにより、巻取サーボモータ５の回転角度を制御する。巻取サーボドライバ１０は、いずれも図示しないが、これらモータ制御・ＰＷＭ制御出力部および編機回転検出信号入力部のほかに、データ処理設定部１３とのシリアル通信部、後述する巻取サーボドライバ５との間におけるフィードバック電流検出部、モータ回転角度入力部を有している。

図２の制御モード設定手段１１は、巻取サーボモータ５の制御モードを、トルク制御モードおよび位置制御モードに設定する（図示ｅ）。トルク制御モードは、編地の巻取張力が一定となるように巻取サーボモータ５を回転させる制御を行う。このトルク制御では、糸や編み組織の変更、ロール重量の変化にかかわらず、一定範囲内の巻取張力が得られる。

位置制御モードは、編機の回転に対して巻取サーボモータ５を一定の回転角度（図示ｂのモータ回転信号）で回転させる制御を行う。この位置制御では、一定の巻取張力を保持しながら巻取サーボモータ５の高精度な回転角度制御を行うので、上記トルク制御と異なり、巻取機構部３のギアやローラなどの機械的な負荷変動の影響を受けないから、安定した巻取張力で巻き取ることが可能となる。

図２のデータ処理設定部１３は、編機本体および巻取部全体のデータを処理し、データ設定するもので、前記制御モード設定手段１１のほかに生産量データ取得手段１４および安定判断手段１５を備えている。

生産量データ取得手段１４は、トルク制御モードにおける巻き取り状態で、巻取サーボドライバ１０から巻取サーボモータ５の編機１回転ごとの回転角度（図示ｄのモータ回転角度）を取得して、編地における編機１回転あたりの巻取サーボモータ５の回転角度である生産量データを所定数取得させる処理を行う。この生産量データは、前記したメインモータ７によるシリンダの回転角度に同期した巻取サーボモータ５への指令パルスの出力パルス数における１パルスあたりの移動量データ（位置制御データ）である。

通常巻き取りの場合、トルク制御モードでは、糸や編み組織の変更に応じて、編地の巻取張力が一定のときトルク（巻取サーボモータ５の電流）もほぼ一定となり、前記生産量データに基づく当該電流データが得られる。そして、位置制御モードでは、トルク制御モードで得られた生産量データで位置制御されるとともに、前記生産量データに基づく電流データ、つまり当該編地巻き取りに適した一定の巻取張力（トルク）に自動設定されて、位置制御される。

ラージ巻き取りの場合には、トルク制御モードでは、編地の巻取張力が一定となるようにトルクを変化、つまり、糸や編み組織の変更やロール重量の変化に応じて巻取サーボモータ５の電流（図示ａのフィードバック電流の検出）を変化させることにより、編地の巻取張力を一定とすることができ、前記生産量データに基づく当該電流データが得られる。そして、位置制御モードでは、同様にトルク制御モードで得られた生産量データで位置制御されるとともに、前記生産量データに基づく電流データ、つまり、当該編地巻き取りに適した負荷変動に応じて巻取張力が一定となるような巻取サーボモータ５の電流に自動設定されて、位置制御される。

安定判断手段１５は、トルク制御モードにおける巻き取り状態で、編地の所定数の生産量データ、つまり巻取サーボモータ５への指令パルス数の１パルスあたりの移動量データが所定範囲内に収束したとき、前記巻き取り状態が安定したと判断する処理を行う。例えば１０個の編機１回転あたりの前記移動量データが、その平均値の±１％以内に収束したときに、巻き取り状態が安定したと判断する。

その後、データ処理設定部１３では、編地の生産量データである移動量データ（位置制御データ）および巻取サーボモータ５の電流データを自動設定（図示ｆ）して、巻取サーボドライバ１０に与え、トルク制御モードから位置制御モードに移行させる。

こうして、データ処理設定部１３は巻取サーボドライバ１０に対して、トルク制御モードおよび位置制御モードのモード設定（図示ｅ）をし、生産量データの自動設定（図示ｆ）を行う。巻取サーボドライバ１０は巻取サーボモータ５に対して、前記ＰＷＭ制御出力を行うことにより、トルク制御モードにおいて適切な巻取張力となる巻取サーボモータ５の電流による、および位置制御モードにおいて自動設定された巻取サーボモータ５の前記移動量データ（位置制御データ）と巻取サーボモータ５の電流とによるモータ制御（図示ｃ）を行う。

このように、トルク制御モードにおける巻き取り状態で、編地の生産量データを所定数取得させ、これに基づき巻き取り状態が安定したと判断し、糸や編み組織に応じた巻取サーボモータ５の前記移動量データ（位置制御データ）および巻取サーボモータ５の電流データを自動設定して、トルク制御モードから位置制御モードに移行させるので、従来のように位置制御モードで糸や編み組織が変更するごとに、巻取張力が適切となるように巻取サーボモータ５の前記移動量データを設定する必要がなくなり、糸や編み組織を変更しても、適切で安定した巻取張力で自動的に巻き取ることができる。

なお、巻取機構部３を制御するための編機本体側と巻取部側との接続には、図示しない例えば４極のスリップリングが使用され、ＡＣ２４Ｖの給電用２本と、シリアル通信信号用２本の配線で行われる。例えば編地が途中で他の機器に引っ掛かるなどの異常は巻取サーボドライバ１０により検出され、シリアル通信されて編機本体側の編機制御パネル２０にエラー出力表示される。従来のポテンショメータを使用した制御方法では例えば９極のスリップリングが必要となるが、これに比べて大幅に極数を減少でき、またポテンショメータなどの部品点数を減らすこともできる。

上記構成の丸編機１の巻取制御装置の動作を、図３のフローチャートを使用して説明する。まず、丸編機１の安全用のゲートが閉鎖されているか否かが確認される（ステップＳ１）。丸編機１の稼動中にはゲートは閉鎖されており、丸編機１が停止したとき、編地取り出しや保守などのためにゲートは開放される。ゲートが開放されている場合には、巻取サーボモータ５が停止されて（ステップＳ２）、ステップＳ１に戻る。

ステップＳ１でゲートが閉鎖されている場合には、生産量データの計測を行うか否かが確認される（ステップＳ３）。計測しない場合は、巻取サーボモータ５を位置制御モードにする（ステップＳ８）。

ステップＳ３で、計測を行う場合は、巻取サーボモータ５をトルク制御モードにし（ステップＳ４）、トルク制御モードでの巻き取り中の編機１回転ごとの生産量、つまり巻取サーボモータ５への指令パルス数の１パルスあたりの移動量データ（位置制御データ）が所定数計測される（ステップＳ５）。

つぎに、編機１回転ごとの生産量が安定したか否か、つまり前記移動量データが所定数計測されて、その平均値が所定範囲内で収束したか否かが判断される（ステップＳ６）。生産量が安定していないと判断されたとき、ステップＳ５へ戻る。生産量が安定したと判断されたとき、位置制御モードにおける生産量データである移動量データ（位置制御データ）および巻取サーボモータ５の電流データが自動設定され（ステップＳ７）、トルク制御モードから位置制御モードに移行される（ステップＳ８）。

ゲートが開くまで、巻取サーボモータ５はステップＳ８の位置制御モードのままで稼働し続ける。なお、稼働中に巻取制御部６が異常を検知した場合は、巻取サーボモータ５を停止させ、スタートに戻る。

こうして、本発明では、編地の巻き取りをトルク制御モードで開始させるので、糸や編み組織を変更してもこれに応じて適切な巻取張力にできる。そして、その巻き取り状態が安定したと判定した後に、位置制御モードに自動的に移行させて前記編地の巻き取りを行うので、適切で安定した巻き取りが可能となる。したがって、糸や編み組織を変更しても、適切で安定した巻取張力で自動的に巻き取ることができ、ＡＣＴ(Automatic Control Tension)を実現できる。

なお、この実施形態では、編機の回転数検出部１２にエンコーダを使用しているが、これに代えてレゾルバや近接センサなどを使用してもよい。

なお、この実施形態では、編機本体側と巻取部側との接続にスリップリングが使用されているが、スリップリングに代えて無接点デバイスなどの回転体への電源供給や回転体などとの信号のやりとりをする手段である回転接続コネクタを使用することもできる。

１：丸編機
２：編成部
３：巻取機構部
４：巻取ローラ
５：巻取サーボモータ
６：巻取制御部
８：全体制御部
１０：巻取サーボドライバ
１１：制御モード設定手段
１２：編機回転検出部
１３：データ処理設定部
１４：生産量データ取得手段
１５：安定判断手段

Claims (4)

1. 巻取ローラおよびローラ駆動用の巻取サーボモータを含む巻取機構部により、編成部で編み立てられた筒状の編地を巻き取り、巻取制御部により前記巻取機構部を制御する丸編機における巻取制御方法であって、
   前記巻取制御部は、
   前記巻取サーボモータの制御モードを、前記編地の巻取張力が一定となるように巻取サーボモータを回転させるトルク制御モード、および編機の回転に対して巻取サーボモータを一定の回転角度で回転させる位置制御モードを含むモードに設定可能とし、
   前記編地の巻き取りを前記トルク制御モードで開始させ、該トルク制御モードにおける巻き取り状態が安定したと判断された後に、前記位置制御モードに移行させて自動的に前記編地の巻き取りを行う、丸編機の巻取制御方法。
2. 請求項１において、
   前記トルク制御モードにおける巻き取り状態で、前記編地における編機１回転あたりの巻取サーボモータの回転角度である生産量データを所定数取得させるとともに、前記取得された所定数の生産量データが所定範囲内に収束したとき、前記巻き取り状態が安定したと判断され、
   前記巻き取り状態が安定したときの編地の生産量データを前記巻取制御部に対して自動設定して、前記位置制御モードに移行させる、丸編機の巻取制御方法。
3. 編成部で編み立てられた筒状の編地を巻き取る巻取ローラおよびローラ駆動用の巻取サーボモータを含む巻取機構部と、この巻取機構部を制御する巻取制御部とを有する丸編機における巻取制御装置であって、
   前記巻取制御部は、
   前記巻取サーボモータの制御モードを、前記編地の巻取張力が一定となるように巻取サーボモータを回転させるトルク制御モード、および編機の回転に対して巻取サーボモータを一定の回転角度で回転させる位置制御モードを含むモードに設定可能な制御モード設定手段を有し、
   前記編地の巻き取りを前記トルク制御モードで開始させ、該トルク制御モードにおける巻き取り状態が安定したと判断された後に、前記位置制御モードに移行させて自動的に前記編地の巻き取りを行うものである、丸編機の巻取制御装置。
4. 請求項３において、
   前記巻取制御部は、
   前記トルク制御モードにおける巻き取り状態で、前記編地における編機１回転あたりの巻取サーボモータの回転角度である生産量データを所定数取得する生産量データ取得手段と、前記取得された所定数の生産量データが所定範囲内に収束したとき、前記巻き取り状態が安定したと判断する安定判断手段とを備え、
   前記編地の生産量データの平均値を巻取制御部に対して自動設定して、前記位置制御モードに移行させる、丸編機の巻取制御装置。

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