JP2014122117A - リボン巻を防止する方法及び綾巻きパッケージの巻取り装置 - Google Patents

Abstract

【課題】十分なリボン巻防止を可能にし且つ不要なエネルギは消費しない所望のスリップを、巻取りパラメータに関係無く簡単に自動調節することを可能にする方法及び装置を提供する。
【解決手段】リボン巻防止サイクル中の第１の機能状態に相当する、駆動ドラム（３）の最高回転数と、これに追従する綾巻きパッケージ（２）の最高回転数との間の第１の時間（Δｔ）と、リボン巻防止サイクル中の別の機能状態の時間又は複数の機能状態の合計時間に相当する、巻取りパラメータに関連した第２の時間とを検出し、第１の時間と第２の時間とから指数を求め、この指数と少なくとも１つの基準値との比較に基づいて、駆動ドラム（３）の加速段階を適合させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、糸ガイド用の反転ねじ溝を備えた駆動ドラムによりモータによって駆動される綾巻きパッケージを巻き取る際に、リボン巻を防止するための方法であって、繰り返されるリボン巻防止サイクルにおいて駆動ドラムを加速及び減速させ、駆動ドラムの加速及び減速により、駆動ドラムと綾巻きパッケージとの間に生じるスリップを変化させるものに関する。本発明は更に、綾巻きパッケージを巻き取り且つ前記方法を実施する装置に関する。この装置は、綾巻きパッケージの駆動用及び糸ガイド用の、反転ねじ溝を備えた駆動ドラムと、駆動ドラムの駆動用のモータと、リボン巻を防止するスリップを生ぜしめるために駆動ドラムを繰り返し加速及び減速させるように電流をモータに供給するために形成された制御手段とを有している。

特許文献１には、糸ガイド用の反転ねじ溝を備えた駆動ドラムにより駆動される綾巻きパッケージを巻き取る際に、リボン巻を防止するための方法及び装置が開示されている。このような駆動ドラムは、溝付きドラムとも呼ばれる。

溝付きドラムにより、綾巻きパッケージは一定の綾巻き角度で仕上げられる。構造上、綾巻きパッケージの周速度と、糸の綾振り周波数との比は一定である。この場合、巻取り比、つまり糸の綾振り周波数に対する綾巻きパッケージの回転数は、直径の増大に伴って低下する。特定の巻取り比において、いわゆるリボン巻が発生する。この場合、糸は、比較的高い回転数で回転している間は常に綾巻きパッケージの周面の狭い領域に巻き付けられ、これにより、綾巻きパッケージの繰出し特性にネガティブな影響が及ぼされる。

駆動ドラムの加速と減速とを繰り返すことにより、連続的に変化するスリップが、駆動ドラムと綾巻きパッケージとの間に生ぜしめられる。この場合、スリップは、駆動ドラムの周速度と綾巻きパッケージの周速度との間のずれである。スリップの変化により、ゆっくりと連続して低下する巻取り比に、連続的な変化が重ねられる。このようにして、リボン巻の発生を概ね阻止することができる。

駆動ドラムは、電動モータにより駆動可能である。このモータは、駆動ドラムに所定のトルクを加えて、所望の加速を生ぜしめる。モータが所要トルクを加えるために、所定の電流がモータに供給される。モータの遮断時には、摩擦に基づく制動トルクのみが駆動ドラムに作用するに過ぎない。この摩擦トルクにより、モータ遮断時に駆動ドラムが減速される。モータに電流を適宜供給することによって、モータは減速段階においても付加的な制動トルクを加えることができる。

一般に、駆動ドラムの回転数は、所定の限界値間で変化する。モータは、所定の加速トルク及び制動トルクを加える。しかしながらこの場合、実際のスリップは激しく変化することがある。それというのも、スリップはモータトルクのみならず、その時々の巻取りパラメータにも関連しているからである。スリップに影響を及ぼすこのような巻取りパラメータは、例えば支持圧、糸張力、パラフィン処理及び綾巻きパッケージ直径である。

実際のスリップを求めるには、駆動ドラムと綾巻きパッケージの周速度を知ることが必要である。駆動ドラムの周速度は、駆動ドラムの回転数と、駆動ドラムの既知の直径とから、容易に求められる。綾巻きパッケージの場合は、巻取り過程中に直径が変化するので、測定された回転数から周速度を求めることは、簡単にはできない。

特許文献２は、特に巻取り速度若しくは糸速度の正確な測定及びこのために適した装置に関する。巻取り速度は、綾巻きパッケージの周速度にほぼ等しい。スリップは、巻取り速度とドラム回転数とから求めることが望ましい。つまりスリップを求めるには、付加的なセンサが必要とされている。これにより、溝付きドラムと綾巻きパッケージとの間に、リボン巻防止法に基づいて意図的に生ぜしめられたスリップを監視することができる。スリップが、所定の目標値と異なっているか、又は所定の限界値を超過したり、下回ったりした場合は、警告信号が送出され且つ／又は有利には制御ユニットにより自動的に、リボン巻防止行程が修正され得る。

既に特許文献３において、上述したリボン巻防止法に関連して、駆動ドラムと綾巻きパッケージの回転数のみから、スリップを求めることを可能にする方法が開示された。減速段階の終わりに、駆動ドラムが駆動されない、又は最早駆動されないと、駆動ドラムと綾巻きパッケージとは、ほぼスリップ無しで回転する。スリップの生じないこの惰性回転段階において、両者の回転数から、実際の綾巻きパッケージ直径が求められる。スリップが一切生じていない場合、駆動ドラムと綾巻きパッケージとの回転数の比は、駆動ドラムと綾巻きパッケージの直径の比と合致する。複数の惰性回転段階にわたる綾巻きパッケージ直径の推移から、加速段階における綾巻きパッケージ直径の増大を、予め算出することができる。更に、惰性回転段階と同様に、加速段階においてスリップに基づき改変された直径を算出することができる。加速段階に関して求められた前記２つの直径のずれから、スリップが算出され得る。スリップの実際値を目標値と比較して、ずれが存在する場合は、実際値を目標値に調整する調整値として巻取り装置の１つ又は複数の運転パラメータを変更する。これにより、加速段階の時間を、一方では十分なスリップが生じるように且つ他方では極端に大きなスリップは生じないように設定することが可能である。これにより、効果的なリボン巻防止に基づいてパッケージの品質が改良されるだけでなく、更に付加的に、巻取り装置のエネルギ消費も最適化される。

駆動ドラムと綾巻きパッケージの回転数を検出するための装置は、一般に綾巻きパッケージ直径を求めるために、いずれにしろ必要とされる。要するに、特許文献３に記載の構成は、付加的なセンサを一切必要としない。しかしながら、スリップの算出、特に加速段階の間の実際の綾巻きパッケージ直径の外挿には、ある程度の計算手間がかかるので、プロセッサ能力を占有してしまう。

ＤＥ１９５１９５４２Ａ１ ＷＯ２００８／１０７１７０Ａ１ ＤＥ１９６２５５１０Ａ１

本発明の課題は、十分なリボン巻防止を可能にし且つ不要なエネルギは消費しない所望のスリップを、巻取りパラメータに関係無く簡単に自動調節することを可能にする方法及び装置を提供することにある。

この課題を解決するために、リボン巻防止サイクル中の第１の機能状態に相当する、駆動ドラムの最高回転数と、これに追従する綾巻きパッケージの最高回転数との間の第１の時間と、リボン巻防止サイクル中の別の機能状態の時間又は複数の機能状態の合計時間に相当する、巻取りパラメータに関連する第２の時間とを検出する。第１の時間と第２の時間とから指数を求め、この指数と少なくとも１つの基準値との比較に基づいて、駆動ドラムの加速段階を適合させる。

本発明の根底には、リボン巻の防止に最適なスリップを調整若しくは制御するために、スリップの絶対値を知ることは全く必要ない、という技術思想がある。スリップの程度を表し且つその他の影響とは無関係の値を求めれば十分である。本発明に基づき時間若しくは期間を検出するために時間を測定することは、最新の制御技術により簡単に実現され得る。駆動ドラムの回転数は、一般に予め設定される。この場合、駆動ドラムは所定の回転数限界値の間、つまり上下の限界値の間で運動する。したがって、駆動ドラムがいつ最高回転数に到達するのかは、既知である。駆動ドラムが所定の回転数に到達すると、駆動装置が遮断されるか、又は駆動ドラムに逆向きのトルク、つまり制動トルクが供給される。この時点で時間測定を開始する。駆動ドラムの回転数は、直ちに低下する。綾巻きパッケージの慣性力に基づいて、綾巻きパッケージは、さしあたってはまだ綾巻きパッケージよりも高い周速度を有する駆動ドラムに、すぐに追従することはできない。綾巻きパッケージの回転数は、綾巻きパッケージが最高回転数に到達するまで、さしあたっては引き続き増大する。綾巻きパッケージが最高回転数に到達して初めて、綾巻きパッケージの回転数は、駆動ドラムの回転数に追従して低下する。綾巻きパッケージの最高回転数は、目下の回転数の値と、事前に求めた回転数の値との比較に基づいて、容易に求められる。目下の値が事前の値よりも小さいか、又は事前の値に等しい場合には最高値に達しているので、時間測定はストップしてよい。

綾巻きパッケージの回転数の変化が反転する時点は、スリップに著しく関連している。スリップが大きいほど、駆動ドラムの減速開始から、綾巻きパッケージの回転数が減少するまでの時間が長くなる。但し、この時間は、別の要素、特に綾巻きパッケージ直径にも著しく関連している。大きな綾巻きパッケージを制動する時間は、小さな綾巻きパッケージを制動するよりも長くなる。

別のパラメータとの関連を補償するために、巻取りパラメータに関連する第２の時間が求められる。この第２の時間は、同じリボン巻防止サイクルの機能状態に属しているので、同一の巻取りパラメータ、特に同一の直径で求められる。２つの時間を対比させることにより、これらの影響値が相殺されて、指数は実質的にスリップにのみ関係するものになる。第２の時間もやはり容易に求められる。それというのも、機能状態は一般に、特定の状態又は測定値に関連していて、制御介入により導入され且つ終了されるからである。時間検出を開始及び終了しなければならない時点は、いずれにしろ既知である。

これにより、本発明では、その他のパラメータとは概ね無関係のスリップの程度を示す条件が、簡単に求められる。次いでこの条件若しくは指数を、所定の基準値と比較することにより、次の加速段階のパラメータを決定することができる。基準値は、巻取りパラメータとは無関係である。基準値は、所望のリボン巻防止若しくは所望のエネルギ節約にのみ関連している。つまり、１つ若しくは複数の基準値は、少ない手間で経験的に求められる。これは１回限りの過程である。それというのも、既に上述したように、基準値は巻取りパラメータとは無関係だからである。

好適には、駆動ドラムの駆動用モータには、減速のために第１の時間の間しか、制動電流は供給されない。つまり、制動電流は、制動過程を導入するために接続され、綾巻きパッケージが最高回転数に到達すると、再び遮断される。この場合、駆動ドラムと綾巻きパッケージとは、摩擦トルクにより制動されて惰性回転するに過ぎない。制動電流をより長く供給することは、場合によっては逆効果であり得る。綾巻きパッケージの回転数が減少すると、綾巻きパッケージと駆動ドラムの周速度は、ほぼ等しくなる。駆動ドラムが引き続き能動的に制動されると、駆動ドラムは再びスリップする可能性がある。このことは、不必要に摩擦を発生させて、エネルギを消費させる。つまり、上述した制動電流の供給過程により、制動過程が最適化されて、エネルギ消費が少なくなる。

好適な構成では、加速のために、モータに所定の電流若しくは駆動トルクを供給し、第２の時間として、駆動ドラムの加速時間を用いる。これは、駆動ドラムが下限の回転数から上限の回転数まで加速するために必要とする時間に相当する。駆動ドラム自体だけでなく、載置された綾巻きパッケージも加速する必要があるので、一定の加速電流における駆動ドラムの加速時間は、綾巻きパッケージ直径に関連している。第１の時間も、第２の時間も、綾巻きパッケージの直径に相応して増大する。除算により、直径による影響を相殺することができる。

駆動ドラムが、相応の制御により所定の回転数特性線を予め設定することも可能である。この場合、巻取りパラメータは制御により補償されるので、加速時間は巻取りパラメータとは無関係である。この場合、加速時間を第２の時間として用いることはできない。

本発明による方法に関して、第２の時間については別の機能状態を選択する必要がある。

択一的な構成では、第２の時間として、第１の時間に続く、スリップが生じない惰性回転時間が用いられる。惰性回転時間は、綾巻きパッケージ直径に相応して増大する。直径相殺も同様に機能する。

別の択一的な構成として、駆動ドラムの加速時間と、第１の時間に続く、スリップが生じない惰性回転時間との合計を、第２の時間として用いることができる。

リボン巻防止サイクル全体の時間も、やはり第２の時間として用いることができる。

加速段階の適合は、駆動ドラムの加速度の値の適合により行うことができる。これは、駆動トルクの適合によって行われる。駆動トルク若しくはモータ電流を変更した場合、加速時間は巻取りパラメータに関連したままである。択一的な構成では、駆動ドラムの加速時間が適合される。このことは、例えばその間で駆動ドラムが加速される回転数限界値の適合により行うことができる。つまりこの場合は、具体的な加速時間が設定されるのではなく、加速時間は間接的に適合される。よって加速時間は、巻取りパラメータに関連したままである。加速時間及び加速度の値は、もちろん回転数の設定変更によっても適合され得る。この場合は上述したように、加速時間は最早巻取りパラメータに関連してはいない。

１つの基準値のみを用いて、この基準値を上回るか又は下回った場合に、加速度の値又は加速時間を、適宜上方又は下方に適合させることが可能である。

択一的な方法では、指数が第１の基準値よりも大きい場合は、駆動ドラムの加速を適合させ、指数が第２の基準値よりも小さい場合は、駆動ドラムの加速を反対方向に適合させる。このようにしてヒステリシスが生ぜしめられて、指数は両基準値間の帯域内に維持される。

前記課題を解決するために、更に前記方法を実施するための装置を提案する。この装置の制御手段は、リボン巻防止サイクル中の第１の機能状態に相当する、駆動ドラムの最高回転数と、これに追従する綾巻きパッケージの最高回転数との間の第１の時間と、リボン巻防止サイクル中の別の機能状態の時間又は複数の機能状態の合計時間に相当する、巻取りパラメータに関連した第２の時間とを検出し、第１の時間と第２の時間とから指数を求め、この指数と少なくとも１つの基準値との比較に関連して、駆動ドラムの加速段階を適合させるように形成されている。

綾巻きパッケージの巻取り装置を示した図である。 駆動ドラム及び綾巻きパッケージの周速度の時間的な推移を示した図である。

以下に、本発明を図示の実施形態に基づき詳しく説明する。

図１には、綾巻きパッケージ２の巻取り装置１が示されている。この巻取り装置１は、綾巻きパッケージを製造する繊維機械の１つの作業部の一部である。このような綾巻きパッケージを製造する繊維機械は、例えば糸を繰出しボビンから綾巻きパッケージ２へと巻き取るワインダであるか、又は紡績された糸が直接に綾巻きパッケージに巻き取られるロータ紡績機である。

巻取り装置１は、綾巻きパッケージ２を保持するためのパッケージフレーム４を有している。綾巻きパッケージ２は、反転ねじ溝９を備えた駆動ドラム３に載置されている。駆動ドラム３は、摩擦接続により綾巻きパッケージ２を駆動する。反転ねじ溝９は、糸が綾状の糸層を成して周面に巻き付けられるために役立つ。駆動ドラム３は、モータ７によって駆動される。両者は軸１３を介して直接に結合されているので、同じ回転数で回転する。巻取り装置１は更に、制御装置８を有している。制御装置８はモータ７に電流を供給する。この電流は所定のモータトルクを生ぜしめ、このモータトルクが駆動ドラム３に伝達される。

制御装置８は更に、センサ５及びセンサ６の信号を評価する。センサ５は、綾巻きパッケージ２の回転数を測定し、センサ６は、駆動ドラム３の回転数を測定する。図示の実施形態では、センサ６は、駆動ドラム３と同じ回転数を有するモータ７に取り付けられている。択一的に、駆動ドラム３において直接に回転数を測定してもよい。駆動ドラム３の回転数を、センサを用いずにモータ７の電気的な値から求めることも可能である。

図２には、駆動ドラム３及び綾巻きパッケージ２の周速度の時間的な推移が示されている。これらの周速度は、スリップが生じていない段階においては同一である。スリップが発生した場合の周速度のずれは、僅かでしかない。これに対して、駆動ドラム３及び綾巻きパッケージ２の回転数は、駆動ドラム３及び綾巻きパッケージ２の直径に関連して、互いに著しく異なっていることがある。駆動ドラム３の回転数は、常にその周速度に比例している。綾巻きパッケージ２の回転数は、直径の増大とともに低下する。しかしながら同時に、本発明で問題となる極値（極大値−極小値）の位置は、周速度又は回転数が評価されるか否か、ということには関係無く同じである。このことは、駆動ドラム３にも、綾巻きパッケージ２にも同様に当てはまる。

上述した理由から、本発明によるリボン巻防止を、図２に示した周速度に基づき説明する。制御装置８によって評価が実施され、制御装置８により相応の電流がモータ７に供給される。曲線１０は、駆動ドラム３の周速度を表す。駆動ドラム３と綾巻きパッケージ２との間にスリップを生ぜしめるには、駆動ドラム３が適当なモータトルクにより加速される。この加速は、ｔ_０の時点で開始される。図２では、速度の増大は直線的である。つまり、この加速段階においてモータトルクは一定である。但し、別の曲線を用いることも、同様に可能である。重要なのは、駆動ドラム３が加速される、ということだけである。綾巻きパッケージ２の周速度を表す曲線１１は、曲線１０に遅れて追従しているに過ぎない。曲線１０と曲線１１との間の間隔１２がスリップである。ｔ_１の時点で駆動ドラム３が所定の回転数若しくは所定の周速度ｖ_２に達すると、モータ電流が変化して、駆動ドラム３にはモータ７により、制動トルクが加えられる。次いでモータ７が遮断される。存在する摩擦トルクが、ドラム回転数を引き続き低下させるために役立つ。原則的には、駆動ドラム３を最初から付加的な制動電流無しで惰性回転させることも可能である。ｔ_３の時点で駆動ドラム３の回転数若しくは周速度が所定の値ｖ_１に達すると、駆動ドラム３が再び加速され、この過程が繰り返される。

ｔ_１の時点でドラム回転数が上限値に達して、駆動ドラム３が制動若しくは減速される。しかしながら、綾巻きパッケージ２はこの減速にすぐには追従することができない。綾巻きパッケージ２の回転数は、差し当たっては引き続き上昇する。ｔ_２の時点でようやく、綾巻きパッケージ２の回転数はその最大値に到達する。図示の実施形態では、ｔ_２の時点で同時にモータ７の制動電流が遮断される。このようにして、最適な減速段階が達成される。ｔ_２−ｔ_１の時間を表すΔｔは、スリップに著しく関係しているが、別のパラメータにも関係している。

スリップの一義的な基準を表す値を得るために、ある指数が求められる。この指数は、時間Δｔを、別の機能状態の時間によって除することにより求められる。このような時間としては、加速時間ｔ_１−ｔ_０、惰性回転時間ｔ_３−ｔ_２又はリボン巻防止サイクル時間ｔ_３−ｔ_０が考慮される。これらの時間の合計を用いることもできる。つまり、時間Δｔを、加速時間と惰性回転時間との合計（ｔ_１−ｔ_０）＋（ｔ_３−ｔ_２）で割ってもよい。

本発明では、上述した形式の指数は、スリップを最適に調節するために用いられる。このために指数が１つ又は複数の基準値と比較され、この比較に関連して、駆動ドラムの加速段階を適合させる。

加速度値か加速時間のいずれかを適合させることが可能である。加速度値は、モータ７の駆動トルク、つまりモータ電流を変化させることにより、変更可能である。これにより、曲線１０の勾配が変えられる。加速時間には、速度ｖ_２と速度ｖ_１との間の差Δｖにより影響を及ぼすことができる。

引き続く惰性回転において、駆動ドラム３の周速度と、綾巻きパッケージ２の周速度とが互いに適合される。つまり、ある特定の時点から、最早スリップは生じない。この時点で駆動ドラムと綾巻きパッケージの回転数から、公知の方法で目下の直径を求めることができる。

１ 巻取り装置、 ２ 綾巻きパッケージ、 ３ 駆動ドラム、 ４ パッケージフレーム、 ５，６ センサ、 ７ モータ、 ８ 制御装置、 ９ 反転ねじ溝、 １０ 駆動ドラムの周速度、 １１ 綾巻きパッケージの周速度、 １２ スリップ

Claims (10)

1. 糸ガイド用の反転ねじ溝（９）を備えた駆動ドラム（３）によりモータ（７）によって駆動される綾巻きパッケージ（２）を巻き取る際に、リボン巻を防止するための方法であって、繰り返されるリボン巻防止サイクルにおいて駆動ドラム（３）を加速及び減速させ、駆動ドラム（３）の加速及び減速により、駆動ドラム（３）と綾巻きパッケージ（２）との間に生じるスリップ（１２）を変化させるものにおいて、
   リボン巻防止サイクル中の第１の機能状態に相当する、駆動ドラム（３）の最高回転数と、これに追従する綾巻きパッケージ（２）の最高回転数との間の第１の時間（Δｔ）と、リボン巻防止サイクル中の別の機能状態の時間又は複数の機能状態の合計時間に相当する、巻取りパラメータに関連した第２の時間とを検出し、
   第１の時間と第２の時間とから指数を求め、
   この指数と少なくとも１つの基準値との比較に基づいて、駆動ドラム（３）の加速段階を適合させることを特徴とする、綾巻きパッケージ（２）を巻き取る際に、リボン巻を防止するための方法。
2. 駆動ドラム（３）を減速させるために、モータ（７）に第１の時間の間だけ、制動電流を供給する、請求項１記載の方法。
3. 加速のために、モータに所定の電流を供給し、第２の時間として駆動ドラム（３）の加速時間を用いる、請求項１又は２記載の方法。
4. 第２の時間として、第１の時間に続く、スリップの生じない惰性回転時間を用いる、請求項２記載の方法。
5. 第２の時間として、駆動ドラムの加速時間と、第１の時間に続く、スリップの生じない惰性回転時間との合計を用いる、請求項２記載の方法。
6. 第２の時間として、リボン巻防止サイクル全体の時間を用いる、請求項１又は２記載の方法。
7. 駆動ドラム（３）の加速度の値を適合させる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 駆動ドラム（３）の加速時間を適合させる、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
9. 指数が第１の基準値よりも大きい場合は、駆動ドラム（３）の加速を適合させ、指数が第２の基準値よりも小さい場合は、駆動ドラム（３）の加速を反対方向に適合させる、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
10. 綾巻きパッケージ（２）を巻き取り且つ請求項１から９までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置（１）であって、
    綾巻きパッケージ（２）の駆動兼糸ガイド用の、反転ねじ溝（９）を備えた駆動ドラム（３）と、
    駆動ドラム（３）の駆動用のモータ（７）と、
    制御手段（８）とを有しており、
    該制御手段（８）は、モータ（７）に電流を供給するように形成されており、これにより、繰り返されるリボン巻防止サイクルにおいてリボン巻を防止するスリップ（１２）を生ぜしめるために駆動ドラム（３）を加速及び減速させるものにおいて、
    前記制御手段（８）は更に、リボン巻防止サイクル中の第１の機能状態に相当する、駆動ドラム（３）の最高回転数と綾巻きパッケージ（２）の最高回転数との間の第１の時間（Δｔ）と、リボン巻防止サイクル中の別の機能状態の時間又は複数の機能状態の合計時間に相当する、巻取りパラメータに関連した第２の時間とを検出し、第１の時間と第２の時間とから指数を求め、該指数と少なくとも１つの基準値との比較に基づいて、駆動ドラム（３）の加速段階を適合させるように形成されていることを特徴とする、綾巻きパッケージ（２）を巻き取り且つ請求項１から９までのいずれか１項記載の方法を実施するための装置（１）。

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