JP2015209305A - パッケージの制動制御装置及び糸巻取装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パッケージのイナーシャの大小に応じて適切にパッケージを停止させることできるパッケージの制動制御装置及び糸巻取装置を提供する。
【解決手段】パッケージの制動制御装置７０は、パッケージＰを回転駆動する巻取ボビン駆動モータ１３と、巻取ボビン駆動モータを制御するモータドライバ７４と、パッケージの径及び質量に基づいてイナーシャを算出し、算出したイナーシャの情報をモータドライバ７４に出力するイナーシャ把握部７３ｙと、を備えている。モータドライバ７４は、イナーシャ把握部７３ｙから入力されたイナーシャの情報に基づいて、パッケージＰを制動停止させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、パッケージの制動制御装置及び糸巻取装置に関する。

従来、糸巻取装置のパッケージの制動制御装置として、例えば特許文献１に記載されてものが知られている。特許文献１に記載のパッケージの制動制御装置では、パッケージ径と当該パッケージ径に対応した減速条件とに基づいてパッケージ駆動モータを制御して、パッケージを制動停止させることが図られている。

特開２０１２−２５０７９６号公報

通常、例えばパッケージへの糸の巻取りが進展して当該パッケージが大きくなると、そのイナーシャが大きくなるのに伴ってパッケージが停止しにくくなり、パッケージの停止に要する時間が増加する。従来想定していたよりも大きいパッケージ（例えば直径２５０ｍｍ以上で３ｋｇ以上の高密度巻の大玉のパッケージ）を作成しようとする場合には、停止時間の増加が各停止時で見ればわずかであっても、停止を繰り返して停止時間の増加分が累積されることにより、糸巻取装置の稼働効率に影響を与えるおそれがある。このため、従来よりも大きいパッケージの作成にも良好に対応できるように、上記パッケージの制動制御装置とは別の構成の制動制御装置の開発が期待されている。

そこで、本発明は、パッケージのイナーシャの大小に応じて適切にパッケージを停止させることができるパッケージの制動制御装置及び糸巻取装置を提供することを目的とする。

本発明のパッケージの制動制御装置は、パッケージを回転駆動するパッケージ駆動部と、パッケージ駆動部を制御するパッケージ駆動制御部と、パッケージの径及び質量に基づいてイナーシャを算出し、算出したイナーシャの情報をパッケージ駆動制御部に出力するイナーシャ把握部と、を備え、パッケージ駆動制御部は、イナーシャ把握部から入力されたイナーシャの情報に基づいてパッケージを制動停止させる。

このパッケージの制動制御装置では、パッケージの径と質量との双方に基づきイナーシャが算出され、このイナーシャの情報に基づきパッケージが減速されて停止される。これにより、パッケージのイナーシャの大小に応じて適切にパッケージを停止させることができ、例えば大玉のパッケージについても、短時間でぴたりと停止させることが可能となる。

本発明のパッケージの制動制御装置では、パッケージ駆動部は、パッケージを直接回転駆動してもよい。パッケージを直接回転駆動する場合（いわゆるダイレクトドライブ方式の場合）、パッケージの大小に伴うイナーシャの影響をパッケージ駆動部が受けやすい。よってこの場合、パッケージのイナーシャの大小に応じて適切にパッケージを停止できる上記作用効果は、特に効果的である。

本発明のパッケージの制動制御装置は、パッケージに巻き取られる糸の速度を測定する糸速測定部と、パッケージの回転速度を把握する回転速度把握部と、を備え、イナーシャ把握部は、糸速測定部で測定された糸の速度と回転速度把握部で測定された回転速度とに基づいて、パッケージの径を算出してもよい。この場合、パッケージの径を簡易かつ有効に算出することができる。

本発明のパッケージの制動制御装置は、パッケージに巻き取られた糸の巻取り長さを測定する糸長測定部と、糸の番手を設定する設定部と、を備え、イナーシャ把握部は、糸長測定部で測定された糸の巻取り長さと設定部で設定された糸の番手とに基づいて、パッケージの質量を算出してもよい。この場合、パッケージの質量を簡易かつ有効に算出することができる。

本発明のパッケージの制動制御装置では、イナーシャ把握部は、下記（１）式に基づいてイナーシャを算出してもよい。この場合、パッケージの制動制御に適したイナーシャを算出することができる。
I＝（１／２）×ｍ×ｒ^２ …（１）
I：イナーシャ、ｍ：パッケージの質量、ｒ：パッケージの半径。

本発明のパッケージの制動制御装置では、パッケージ駆動制御部は、パッケージの回転方向と逆向きの力がパッケージに付与されるようにパッケージ駆動部を制御することで、前記パッケージを制動停止させてもよい。この場合、パッケージを制動停止させるための別途の独立した減速機構（例えば、ブレーキドラム又はブレーキディスク等）が不要となる。

本発明のパッケージの制動制御装置では、パッケージ駆動制御部は、下記（２）式に基づいてパッケージ駆動部を駆動するための電圧制御値に関する最終制御量を算出し、算出した最終制御量に基づいてパッケージ駆動部の駆動を制御してもよい。この場合、パッケージをスムーズに駆動及び停止させることができる。
Ｆ_０＝Ｆ_１＋Ｆ_２ …（２）
Ｆ_０：前記最終制御量、Ｆ_１：第１制御量、Ｆ_２：第２制御量。

本発明のパッケージの制動制御装置では、パッケージ駆動制御部は、通常減速時には、第１制御量に０を設定して最終制御量を算出し、制動停止時には、第２制御量に０を設定して最終制御量を算出してもよい。この場合、パッケージをスムーズに通常減速及び制動停止させることができる。

本発明のパッケージの制動制御装置では、パッケージ駆動制御部は、パッケージが停止する直前における最終制御量の大きさをイナーシャに応じて異ならせてもよい。この場合、パッケージを停止させる際に、パッケージに付与されるブレーキ量が大きすぎてパッケージが逆回転してしまうのを防止することができる。また、本発明のパッケージの制動制御装置では、パッケージ駆動部は、ＤＣブラシレスモータである場合がある。

本発明の糸巻取装置は、上記パッケージの制動制御装置と、パッケージに巻き取られる糸を供給する給糸部と、給糸部から供給された糸をパッケージに巻き取る巻取部と、を備える。

この糸巻取装置においても、上記パッケージの制動制御装置を備えているため、パッケージのイナーシャの大小に応じて適切にパッケージを停止させることができる。その結果、例えばパッケージを頻繁に停止させることがある場合、糸巻取装置の稼働効率を向上させることが可能となる。

本発明の糸巻取装置は、パッケージに巻き取られる糸をガイドした状態でパッケージ幅方向に往復駆動されることにより、当該糸をトラバースするトラバースガイドをさらに備えていてもよい。この場合、トラバースガイドのトラバース動作によりパッケージの形状を容易に変更できるために、ひいてはイナーシャが大きく変わりやすくなるために、パッケージのイナーシャの大小に応じて適切にパッケージを停止させるという上記作用効果は顕著となる。

本発明によれば、パッケージのイナーシャの大小に応じて適切にパッケージを停止させることできるパッケージの制動制御装置及び糸巻取装置を提供することが可能となる。

一実施形態に係る糸巻取装置の正面図である。 図１の糸巻取装置におけるパッケージの周辺部分の正面図である。 図１の糸巻取装置においてブレーキ量の算出に用いられるブレーキ量テーブルを説明する図である。 図１の糸巻取装置におけるパッケージの駆動制御を説明する図である。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図において同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

図１に示されるように、糸巻取装置（糸巻取ユニット）１は、巻取部１０、トラバース装置２０、糸案内部３０及び給糸部４０を備えている。糸巻取装置１は、給糸部４０に保持された給糸ボビンＢ１の糸Ｙをトラバース装置２０及び糸案内部３０においてトラバース（綾振り）しながら、巻取部１０に保持された巻取管Ｔ上に糸層を形成し、パッケージＰを形成する。糸Ｙの走行方向は、給糸ボビンＢ１からパッケージＰに向かう方向である。このような糸巻取装置１が複数台並設されることで、自動ワインダが構成されている。以下の説明では、巻取管Ｔ及びパッケージＰを総称して巻取ボビンＢ２という場合がある。すなわち、糸層が形成されていない巻取ボビンＢ２が巻取管Ｔであり、糸層が形成された巻取ボビンＢ２がパッケージＰである。

図２に示されるように、巻取部１０は、クレードル１１及び接触ローラ１２を有しており、糸ＹをパッケージＰに巻き取る。ここでのパッケージＰは、両端の径が異なるコーン型（円錐型）の形状を有している。クレードル１１には、ベアリング（図示せず）及び巻取ボビン駆動モータ（パッケージ駆動部）１３が設けられている。クレードル１１は、巻取管Ｔの両端を回転自在に把持するベアリングが交換されることで、異なる長さを有する巻取管Ｔを保持可能となっている。クレードル１１は、揺動軸１６を中心に揺動自在に構成されている。巻取ボビンＢ２に糸Ｙが巻き取られることで巻取ボビンＢ２の径が増大すると、揺動軸１６を中心にクレードル１１が揺動する。これにより、巻取ボビンＢ２の外周面と接触ローラ１２の外周面との適度な接触が保たれる。

巻取ボビン駆動モータ１３の駆動軸は、巻取ボビンＢ２をクレードル１１のベアリングに把持させたときに、巻取ボビンＢ２と相対回転不能に連結される（いわゆるダイレクトドライブ方式）。これにより、巻取ボビン駆動モータ１３は、糸Ｙが巻取ボビンＢ２に巻き取られるように巻取ボビンＢ２を直接的に回転させる。つまり、巻取ボビン駆動モータ１３は、その駆動軸がパッケージＰに相対回転不能に連結され、パッケージＰを直接回転駆動する。

巻取ボビン駆動モータ１３としては、ＤＣ（DIRECT CURRENT）ブラシレスモータが用いられている。巻取ボビン駆動モータ１３は、コーン型のパッケージＰの大径側に配置されて接続されている。これにより、巻取ボビン駆動モータ１３では、伝達する力の効率が高められ、必要なモータトルクが低減される。なお、巻取ボビン駆動モータ１３は、パッケージＰの小径側に配置されて接続されていてもよい。

巻取ボビン駆動モータ１３は、永久磁石で構成されたロータの磁極位置を検出するものとしてステータ側に配置された複数（ここでは３つ）の位置センサ９１ａ，９１ｂ，９１ｃを有している。これら３つの位置センサ９１ａ，９１ｂ，９１ｃは、ホールＩＣから成り、ロータ位置に応じたロータ位置検出信号を後述のモータドライバ７４に出力する。ロータ位置検出信号は、ロータ１回転で数パルス（ここでは８パルス）出力される。また、巻取ボビン駆動モータ１３は、上記位置センサ９１ａ，９１ｂ，９１ｃとは別に、１つの回転センサ９２を備えている。回転センサ９２は、ロータの回転軸に設けられ、巻取ボビン駆動モータ１３の回転速度に応じた回転検出信号を後述の回転速度把握部７３ｘ及びモータドライバ７４に出力する。回転検出信号は、ロータ１回転で数十パルス（ここでは６０パルス）出力される。巻取ボビン駆動モータ１３としては、特に限定されるものではなく、種々のモータを用いることができ、例えばエンコーダ付サーボモータ等を適用してもよい。接触ローラ１２は、トラバース装置２０とは独立して設けられている。接触ローラ１２は、パッケージＰの外周面と接触して従動回転する。これにより、パッケージＰに糸Ｙを好適に巻き取ることができる。

トラバース装置２０は、トラバースアーム２１、トラバースガイド２２及びトラバースガイド駆動モータ２３を有しており、糸Ｙの走行方向における巻取ボビンＢ２の上流側近傍に設けられている。トラバースガイド２２は、パッケージＰに巻き取られる糸Ｙと係合し、当該糸ＹをパッケージＰに応じたトラバース幅でトラバースするトラバース動作を行う。トラバースガイド２２は、開口部２２ａを有するフック状の部材であり、揺動自在に構成されたトラバースアーム２１の先端に設けられている。トラバースガイド駆動モータ２３は、例えばサーボモータであり、トラバースガイド２２が往復移動するようにトラバースアーム２１を揺動させる。つまり、トラバースガイド２２は、パッケージＰに巻き取られる糸Ｙをガイドした状態でパッケージ幅方向に往復駆動されることにより、当該糸Ｙをトラバースする。なお、トラバースガイド駆動モータ２３として、ステップモータ等を用いてもよい。また、トラバースガイド２２のトラバース幅は、高い自由度で適宜に変更可能である。これにより、多様な幅で多様な質量のパッケージＰを容易に形成することができる。

糸案内部３０は、主案内プレート３１、第１補助案内プレート３２及び第２補助案内プレート３３を有しており、糸Ｙの走行方向におけるトラバースガイド２２の上流側近傍に設けられている。主案内プレート３１は、糸Ｙをトラバース方向に案内する部材である。第１補助案内プレート３２及び第２補助案内プレート３３は、後述する上糸捕捉案内装置６０によって案内される糸Ｙをトラバース領域（主案内プレート３１と第１補助案内プレート３２及び第２補助案内プレート３３との間における主案内プレート３１上の領域）に案内する。糸Ｙの走行方向における主案内プレート３１の上流側には、トラバース装置２０によってトラバースされる糸Ｙの綾振支点となるガイド３４が設けられている。

図１に示されるように、給糸部４０と巻取部１０との間の糸走行経路上には、給糸部４０側から順に、テンション付与装置２、糸継装置３及びヤーンクリアラ（糸欠陥検出装置）４が設けられている。テンション付与装置２は、糸Ｙに適切なテンションを付与する。ヤーンクリアラ４は、糸Ｙの太さを検出することにより、スラブ等の糸欠陥を検出する。ヤーンクリアラ４には、例えば糸欠陥を検出した場合に糸Ｙを切断するためのカッタが設けられている。なお、ヤーンクリアラ４は、糸Ｙに含まれる異物の有無を検出する場合もある。

糸継装置３は、例えば、ヤーンクリアラ４による糸Ｙの切断時又は給糸ボビンＢ１からの糸Ｙの糸切れ時等に、給糸ボビンＢ１側の下糸と巻取ボビンＢ２側の上糸とを継ぐ糸継動作を行う。このとき、給糸ボビンＢ１側の下糸は、下糸捕捉案内装置５０によって糸継装置３に案内される。一方、巻取ボビンＢ２側の上糸は、上糸捕捉案内装置６０によって糸継装置３に案内される。

下糸捕捉案内装置５０は、給糸ボビンＢ１側の下糸を吸引捕捉して糸継装置３に案内する下糸捕捉案内動作を行う。下糸捕捉案内装置５０は、パイプ状に構成されており、機台高さ方向において、軸５１を中心に上下回動可能となっている。下糸捕捉案内装置５０の先端部には、糸吸引口５２が設けられている。

上糸捕捉案内装置６０は、巻取ボビンＢ２側の上糸（巻取ボビンＢ２に巻き取られた糸Ｙ）を吸引捕捉して糸継装置３に案内する上糸捕捉案内動作を行う。上糸捕捉案内装置６０は、パイプ状に構成されており、機台高さ方向において、軸６１を中心に上下回動可能となっている。上糸捕捉案内装置６０の先端部には、糸吸引口６２が設けられている。下糸捕捉案内装置５０及び上糸捕捉案内装置６０には、負圧源（図示せず）が接続されている。これにより、糸吸引口５２及び糸吸引口６２に、それぞれ、下糸及び上糸を捕捉するための吸引作用が生じさせられる。なお、上糸捕捉案内装置６０の糸吸引口６２は、上糸捕捉案内装置６０が上側に回動して糸吸引口６２がパッケージＰの近傍に位置した際に、パッケージＰの外周面全体に吸引作用を生じさせることができるように、巻取ボビンＢ２の中心線方向に沿って延在した形状を有している。

また、本実施形態の糸巻取装置１は、回転するパッケージＰを制動するためのものとして、パッケージの制動制御装置７０（単に「制動制御装置７０」ともいう）を備えている。制動制御装置７０は、上述の巻取ボビン駆動モータ１３、光電式定長装置（糸速測定部，糸長測定部）７１、設定部７２、ユニット制御部７３、及びモータドライバ（パッケージ駆動制御部）７４を含んで構成されている。

光電式定長装置７１は、非接触の光電式の定長装置であって、巻き取る糸Ｙの速度（走行速度）である糸速を糸Ｙに触れることなく検出する。具体的には、光電式定長装置７１は、糸Ｙを受光素子上に投影し、その投影された糸Ｙが走行する際に生じる光電流の変化をいわゆる空間フィルタ原理を用いて処理することにより、糸Ｙの糸速を検出する。また、光電式定長装置７１は、検出した糸Ｙの糸速を換算することにより、巻き取った糸Ｙの巻取り長さ（糸長）を検出する。光電式定長装置７１は、糸継装置３とヤーンクリアラ４との間の糸走行経路上に設けられている。光電式定長装置７１は、ユニット制御部７３に接続され、検出したモニタ値である糸Ｙの糸速及び巻取り長さをユニット制御部７３へ送信する。このような光電式定長装置７１では、糸Ｙの糸速を高精度で検出できることから、糸速を換算することで巻取り長さを好適に求めることができる。

設定部７２は、オペレータが所定の設定値を入力することで、各糸巻取装置１に対する各種設定を行う。ここでの設定部７２は、少なくとも、巻き取られる糸Ｙの番手を設定する。設定される番手には、糸Ｙの糸種も反映されている。すなわち、例えば綿番手、毛番手、麻番手等、糸種に応じて単位系が異なる番手種類のうち、任意の番手種類の番手数（例えば綿番手４０番）をオペレータが設定部７２で設定できるようになっている。設定部７２としては、例えば、機台の運転条件の設定入力等の操作や、機台効率や糸品質管理等の生産状況のモニタを行うためのタッチパネル式の設定管理装置（ビジュアルオンデマンドシステム）を採用することができる。設定部７２は、機台制御装置８０に設けられている。設定部７２は、ユニット制御部７３に接続されており、設定した糸Ｙの番手に関する情報をユニット制御部７３へ送信（出力）する。

ユニット制御部７３は、回転速度把握部７３ｘと、イナーシャ把握部７３ｙと、目標制御量設定部７３ｚと、記憶部７３ｍと、を有している。

記憶部７３ｍには、通常減速制御に用いる減速時間と、通常減速制御から制動停止制御へと切り替える閾値として用いる巻取ボビン駆動モータ１３の回転速度（制動開始回転速度）と、が予め記憶されている。この巻取ボビン駆動モータ１３の制動開始回転速度は、図４に示すパッケージＰの回転速度Ｎ２に対応している。記憶部７３ｍに記憶されている減速時間や回転速度Ｎ２は、モータドライバ７４に送信される。

ここで、「通常減速」とは、減速開始から巻取ボビン駆動モータ１３の回転速度が所定回転速度（制動開始回転速度）となるまでの減速であって、制動停止に先立って実施される。具体的には、図４に示すｔ２〜ｔ３の期間に行われる減速である。また、「制動停止」とは、巻取ボビン駆動モータ１３の回転速度が所定回転速度（制動開始回転速度）以下のときにおけるパッケージＰへのブレーキ力（制動力）付与による停止であって、通常減速の後に実施される。具体的には、図４に示すｔ３以降の期間に行われる制動による停止である。

回転速度把握部７３ｘは、巻取ボビン駆動モータ１３の現在の回転速度（実回転速度）を把握する。具体的には、回転速度把握部７３ｘは、回転センサ９２から出力された検出信号の時間間隔に基づいて、巻取ボビン駆動モータ１３の実回転速度を算出し、当該巻取ボビン駆動モータ１３の実回転速度からパッケージＰの回転速度を算出する。回転速度把握部７３ｘは、算出したパッケージＰの回転速度をイナーシャ把握部７３ｙへ出力する。

イナーシャ把握部７３ｙは、後述するような停止要求がある毎に、パッケージＰの慣性モーメントであるイナーシャを算出して把握する。具体的には、イナーシャ把握部７３ｙは、次の処理を実行する。すなわち、光電式定長装置７１で測定された糸Ｙの糸速と回転速度把握部７３ｘで算出されたパッケージＰの回転速度とに基づいて、パッケージＰの径を算出する。なお、トラバースガイド駆動モータ２３のモータドライバがパッケージＰの径を算出してもよい。具体的には、トラバース速度と糸速とからまず綾角を算出し、次いで、綾角と糸速とに基づいてパッケージＰの周速を算出し、パッケージＰの周速とパッケージＰの回転速度とに基づいてパッケージＰの径を算出してもよい。

なお、パッケージＰには、例えばコーン型や、両端の径が同一であるチーズ型（直円柱型）等が存在することから、同じパッケージＰ内においても、パッケージＰの形状によっては、径が軸方向位置で変化する。そのため、イナーシャ把握部７３ｙは、パッケージＰの形状に応じたパッケージＰの径を算出する。本実施形態では、パッケージＰがコーン型であるところ、トラバース装置２０で綾振りされる糸Ｙの平均糸速が光電式定長装置７１によって測定されるため、パッケージＰにおける軸方向の中央径がパッケージＰの径として算出される。

イナーシャ把握部７３ｙは、光電式定長装置７１で測定された糸の巻取り長さと設定部７２で設定された糸Ｙの番手とに基づいて、パッケージＰの質量を算出する。そして、イナーシャ把握部７３ｙは、算出したパッケージＰの径及び質量に基づいて、パッケージＰの慣性モーメントであるイナーシャを算出する。ここでは、下記（１Ａ）式に基づいてイナーシャを算出する。
I＝（１／２）×ｍ×ｒ^２ …（１Ａ）
I：イナーシャ、ｍ：パッケージの質量、ｒ：パッケージの半径。

イナーシャ把握部７３ｙは、算出したイナーシャの実値を、複数（例えば０〜２５５の２５６区分）に区分けされた擬似イナーシャ値に換算し、当該疑似イナーシャ値をモータドライバ７４に出力する。

目標制御量設定部７３ｚは、制御期間に応じて、巻取ボビン駆動モータ１３の目標回転速度を設定する。加速時〜定速時（図４に示す０〜ｔ２の期間）には、最適な形状のパッケージＰを作成できる値に目標回転速度が設定される。目標制御量設定部７３ｚは、例えば設定部７２に入力された糸速に対応したパッケージＰの回転速度となるように、巻取ボビン駆動モータ１３の目標回転速度を設定する。減速時には、目標回転速度として例えばゼロが設定される。減速時間については、前述のように記憶部７３ｍに予め適切な値が記憶されている。

なお、ユニット制御部７３には、糸巻取装置１の各部（巻取部１０、トラバース装置２０、下糸捕捉案内装置５０、上糸捕捉案内装置６０、テンション付与装置２、糸継装置３及びヤーンクリアラ４等）が接続されている。ユニット制御部７３は、糸巻取装置１の各部の動作を制御する。ユニット制御部７３は、自動ワインダを構成する複数の糸巻取装置１を統括して制御する統括制御部７５に接続されている。統括制御部７５は、設定部７２と同様に、機台制御装置８０に設けられている。

モータドライバ７４は、巻取ボビン駆動モータ１３の駆動を制御するものであり、巻取ボビン駆動モータ１３及びユニット制御部７３に接続されている。モータドライバ７４は、ユニット制御部７３から運転指令（加速指令）と目標回転速度と加速時間とが入力されることで、巻取ボビン駆動モータ１３の加速制御を開始する。また、モータドライバ７４は、ユニット制御部７３から運転指令（停止指令）と目標回転速度と減速時間とイナーシャ情報とが入力されることで、巻取ボビン駆動モータ１３の減速制御を開始する。モータドライバ７４は、巻取ボビン駆動モータ１３のステータのコイル（Ｕ，Ｖ，Ｗの３相のコイル）に印加する電圧の値を、ＰＷＭ（パルス幅変調）のデューティ比の調整によって可変し、巻取ボビン駆動モータ１３に流れる電流の値（モータ電流値）を変化させている。

モータドライバ７４は、下記（２Ａ）式に基づいて、巻取ボビン駆動モータ１３を駆動するための電圧制御値に関する最終制御量Ｆ_０を算出する。
Ｆ_０＝Ｆ_１＋Ｆ_２ …（２Ａ）
Ｆ_０：最終制御量、Ｆ_１：第１制御量、Ｆ_２：第２制御量。

モータドライバ７４は、算出した最終制御量Ｆ_０に基づき巻取ボビン駆動モータ１３の駆動を制御する。具体的には、モータドライバ７４は、算出した最終制御量Ｆ_０を、コイルに印加する電圧のデューティ比に変換する。次いで、モータドライバ７４は、デューティ比を示すスイッチング信号を、位置センサ９１ａ，９１ｂ，９１ｃから入力されるロータ位置信号によってタイミングを計って巻取ボビン駆動モータ１３に出力する。巻取ボビン駆動モータ１３は、各コイルの印加電圧に応じた電流が流れることで、適宜の回転速度で回転する。

モータドライバ７４は、制動停止時を除く定常運転時において、第１制御量Ｆ_１を０とした上で最終制御量Ｆ_０を算出する、すなわち、通常減速時においては第２制御量Ｆ_２のみを最終制御量Ｆ_０として用いる。一方、モータドライバ７４は、制動停止時において、第２制御量Ｆ_２を０とした上で最終制御量Ｆ_０を算出する。すなわち、制動停止時においては第１制御量Ｆ_１のみを最終制御量Ｆ_０として用いる。

第１制御量（制動制御量）Ｆ_１は、パッケージＰのイナーシャに応じて算出されたブレーキ量に基づいて算出される制御量である。モータドライバ７４は、制動停止時には、自身の記憶部に予め格納されたブレーキ量テーブルＺを用いて、イナーシャ把握部７３ｙから入力された疑似イナーシャ値に応じてブレーキ量を算出する。ブレーキ量テーブルＺは、イナーシャからブレーキ量を算出するためのテーブルである。ブレーキ量テーブルＺは、前述の擬似イナーシャ値とブレーキ量とを対応付けてテーブル化している。これによって、モータドライバ７４は、パッケージＰが停止するためのブレーキ量をイナーシャの大小に応じて異ならせることができる。なお、ここでのブレーキ量テーブルＺは疑似イナーシャ値とブレーキ量とを対応づけているが、イナーシャ把握部７３ｙが算出したイナーシャの実値とブレーキ量とを対応づけたテーブルであってもよい。この場合、イナーシャ把握部７３ｙは、算出したイナーシャの実値をそのままモータドライバ７４に出力する。

モータドライバ７４は、巻取ボビン駆動モータ１３の実回転速度が停止したら、制動制御を停止する。モータドライバ７４は、位置センサ９１ａ，９１ｂ，９１ｃ及び／又は回転センサ９２から出力された検出信号の時間間隔に基づいて、巻取ボビン駆動モータ１３が停止したことを把握する。例えば、モータドライバ７４は、位置センサ９１ａ，９１ｂ，９１ｃ及び／又は回転センサ９２の検出信号を所定時間を超えても受信できなかった場合、巻取ボビン駆動モータ１３は停止したと認定する。

第２制御量（定常制御量）Ｆ_２は、回転速度把握部７３ｘから入力された実回転速度と目標制御量設定部７３ｚから入力された目標回転速度との偏差に基づいて算出される制御量である。モータドライバ７４は、実回転速度と目標回転速度との偏差がゼロになるように第２制御量Ｆ_２を算出する。なお、第２制御量Ｆ_２を算出する際にもイナーシャ情報を用いてもよい。

次に、糸巻取装置１におけるパッケージＰの駆動制御の一例について説明する。

図４に示されるように、まず、モータドライバ７４からの出力電圧に応じて巻取ボビン駆動モータ１３の電流値が上昇され、これにより、停止状態のパッケージＰが始動してその回転速度が上昇される。そして、パッケージＰの回転速度が目標回転速度Ｎ１に達したとき（時間＝ｔ１）、パッケージＰの回転速度が目標回転速度Ｎ１を維持するように、モータ電流値が制御される。

ここで、例えばクリアラによる欠陥除去時、オペレータによる停止操作実行時、パッケージＰの満巻時、何らかのアラームの作動時、又は停電時等のパッケージＰの停止要求がある時において（時間＝ｔ２）、次のパッケージＰの制動制御が実施される。すなわち、ユニット制御部７３からモータドライバ７４へ、停止指令、目標回転速度（ここでは、ゼロの値）、イナーシャ情報、減速時間が出力される。そして、モータドライバ７４により、上記（２Ａ）式において、第１制御量Ｆ_１に０が設定されると共に、パッケージＰの実回転速度と目標回転速度との偏差に応じて第２制御量Ｆ_２が設定されて、通常減速に係る最終制御量Ｆ_０が算出される。次いで、当該最終制御量Ｆ_０に基づく電圧がモータドライバ７４から巻取ボビン駆動モータ１３へ印加され、パッケージＰが減速される。

例えば図４に示す一例では、通常減速時、目標回転速度プロファイルに追従するように出力電圧を変化させ、パッケージＰの回転速度が直線的に低下される。このとき、パッケージＰの回転方向と逆向きの力がパッケージＰに付与されるように巻取ボビン駆動モータ１３が制御され、パッケージＰが定常減速されている。なお、図４の例ではパッケージＰに逆向きの力が付与されているが、ケースによっては、逆向きの力までは付与されない。

続いて、パッケージＰの回転速度が所定回転速度Ｎ２まで低下したとき、すなわち、巻取ボビン駆動モータ１３の回転速度が制動開始回転速度Ｎ２まで低下したとき（時間＝ｔ３）、モータドライバ７４により、上記（２Ａ）式において、第２制御量Ｆ_２に０が設定されると共に第１制御量Ｆ_１が算出されて、制動停止に係る最終制御量Ｆ_０が算出される。モータドライバ７４は、当該最終制御量Ｆ_０に基づいて巻取ボビン駆動モータ１３に流れる電流を調整し、これにより、パッケージＰが停止される。

具体的には、パッケージＰの停止要求がある毎に、イナーシャ把握部７３ｙにおいてリアルタイムでイナーシャが算出され、イナーシャ情報がモータドライバ７４に送信される。イナーシャの算出では、光電式定長装置７１で測定された糸Ｙの糸速と回転速度把握部７３ｘで測定された回転速度とに基づいて、パッケージＰの径が算出される。これと共に、光電式定長装置７１で測定された糸Ｙの巻取り長さと設定部７２で設定された糸Ｙの番手とに基づいて、パッケージＰの質量が算出される。そして、算出されたパッケージＰの径及び質量に基づいて、上記（１Ａ）式によりイナーシャが算出される。

続いて、モータドライバ７４において、イナーシャ把握部７３ｙから送信（入力）されたイナーシャ情報に基づいて、ブレーキ量が算出される。ここでは、イナーシャの実値が擬似イナーシャ値に割り当てられ、図３に示されるブレーキ量テーブルＺに基づいて、当該擬似イナーシャ値に対応するブレーキ量が求められる。モータドライバ７４では、このブレーキ量に対応する第１制御量Ｆ_１が算出される。そして、第２制御量Ｆ_２を働かせないために第２制御量Ｆ_２に０が設定されることにより、最終制御量Ｆ_０が算出され、この最終制御量Ｆ_０でもって巻取ボビン駆動モータ１３が制御され、パッケージＰが減速停止される。

これにより、パッケージＰが停止する直前において、最終制御量Ｆ_０の大きさがイナーシャに応じて異なることなる。例えば図４に示されるように、イナーシャが小さい場合における最終制御量Ｆ_０の大きさ（図中の線分Ｘ_１と横の時間軸と縦の電流値の軸とで囲まれる三角形の面積）が、イナーシャが大きい場合における最終制御量Ｆ_０の大きさ（図中の線分Ｘ_２と横の時間軸と縦の電流値の軸とで囲まれる三角形の面積）よりも小さくされる。その結果、パッケージＰのイナーシャの大小に応じてブレーキ量が変化され、ブレーキ量の過不足がなく、パッケージＰがぴたりと停止される。図示する例では、イナーシャが小さい場合におけるパッケージＰの回転速度Ｋ_１は、イナーシャが大きい場合におけるパッケージＰの回転速度Ｋ_２に対して先だって（早い時点で）０となる。

以上、本実施形態の制動制御装置７０及び糸巻取装置１によれば、パッケージＰの径と質量との双方に基づきイナーシャが算出され、このイナーシャに基づきパッケージＰが制動停止される。これにより、パッケージＰのイナーシャの大小に応じて適切にパッケージＰを停止させることができる。例えば、３ｋｇ以上で直径２５０ｍｍ以上の大玉のパッケージＰについても、制動停止時にブレーキ量が大きすぎてパッケージＰが逆回転してしまうことなく、短時間でぴたりと停止させることが可能となる。その結果、大容量モータを巻取ボビン駆動モータ１３として用いる必要がなく（換言すると、低容量モータを巻取ボビン駆動モータ１３として用いることができ）、ひいては、低負荷時に効率が悪化するという大容量モータのデメリットを回避することが可能となる。その結果、糸巻取装置１の稼働効率を向上させることが可能となる。

ところで、巻取ボビン駆動モータ１３でパッケージＰを直接駆動させる場合、パッケージＰを間接回転駆動する場合に比べ、パッケージＰの大小に伴うイナーシャの影響を巻取ボビン駆動モータ１３が受けやすい。これは、パッケージＰを間接回転駆動させる場合、巻取ボビン駆動モータ１３は巻取ボビンＢ２の表面に接触させられたドラム（回転ドラム）を介してパッケージＰを従動回転させることから、当該ドラムは径が変化せず、パッケージＰに及ぶイナーシャの大小の影響が少ないためである。また、パッケージＰを間接回転駆動させる場合、当該ドラムをパッケージＰから離隔させ、別の減速機構（ブレーキドラム又はブレーキディスク等）で減速させることからも、パッケージＰに及ぶイナーシャの大小の影響が少ないためである。よって、パッケージＰを直接回転駆動させる本実施形態では、パッケージＰのイナーシャの大小に応じて適切にパッケージＰを停止できる上記作用効果は顕著となる。

本実施形態では、イナーシャ把握部７３ｙにおいて、光電式定長装置７１で測定された糸Ｙの糸速と回転速度把握部７３ｘで測定された回転速度とに基づいて、パッケージＰの径が算出される。この場合、パッケージＰの径を簡易かつ有効に算出することができる。また、イナーシャ把握部７３ｙにおいて、光電式定長装置７１で測定された糸Ｙの巻取り長さと設定部７２で設定された糸Ｙの番手とに基づいて、パッケージＰの質量が算出される。この場合、パッケージＰの質量を簡易かつ有効に算出することができる。また、イナーシャ把握部７３ｙにおいて、上記（１Ａ）式に基づいてイナーシャが算出される。この場合、パッケージＰの制動制御に適したイナーシャを算出することができる。

本実施形態では、モータドライバ７４により、パッケージＰの回転方向と逆向きの力がパッケージＰに付与されるように巻取ボビン駆動モータ１３が制御され、パッケージＰが制動停止させられる。この場合、パッケージＰを制動停止させるための別途に独立した減速機構が不要となる。また、高速回転する大径・大質量のパッケージＰを停止させる際に、特に有効となる。

本実施形態では、モータドライバ７４において、上記（２Ａ）式に基づいて最終制御量Ｆ_０が算出され、算出された最終制御量Ｆ_０に基づいて巻取ボビン駆動モータ１３の駆動が制御される。この場合、パッケージＰをスムーズに駆動及び停止させることができる。

本実施形態では、モータドライバ７４において、通常減速時には、第１制御量Ｆ_１に０が設定されて最終制御量Ｆ_０が算出され、制動停止時には、第２制御量Ｆ_２に０が設定されて最終制御量Ｆ_０が算出される。これにより、パッケージＰをスムーズに通常減速及び制動停止させることができる。

本実施形態では、モータドライバ７４により、パッケージＰが停止する直前における最終制御量Ｆ_０の大きさがイナーシャに応じて異なっている。これにより、パッケージＰを停止させる際に、ブレーキ量が大きすぎてパッケージＰが逆回転してしまうのを防止できる。

ちなみに、本実施形態のように、巻取ボビン駆動モータ１３としてＤＣブラシレスモータが適用され、そのホールＩＣから成る位置センサからの検出信号に基づき巻取ボビン駆動モータ１３の回転速度が把握される場合、分解能が粗いことから、低回転領域にて回転速度の検出精度が低くなる傾向がある。よってこの場合、低回転領域であるパッケージＰの制動停止時、検出した回転速度に応じた第２制御量Ｆ_２のみで巻取ボビン駆動モータ１３の制御を行うと、回転速度の検出精度の低下に起因して、パッケージＰの停止性能が悪化することがある。この点、本実施形態では、低回転領域であるパッケージＰの制動停止時、パッケージＰの回転速度に応じた第２制御量Ｆ_２のみで巻取ボビン駆動モータ１３を制御するのではなく、イナーシャに応じた第１制御量Ｆ_１を含む最終制御量Ｆ_０で巻取ボビン駆動モータ１３を制御できる。したがって、巻取ボビン駆動モータ１３にＤＣブラシレスモータを適用した場合でも、回転速度の検出精度低下によるパッケージＰの停止性能の悪化を抑制でき、パッケージＰを適切に停止させることが可能となる。

本実施形態の糸巻取装置１では、パッケージＰを頻繁に停止させることがある場合、パッケージＰの大小に応じて適切にパッケージＰを停止させることができることから、稼働効率を向上させることができる。

本実施形態の糸巻取装置１においては、トラバースガイド２２のトラバース動作により、パッケージＰの形状が適宜に変更され、ひいてはイナーシャが変動されやすいところ、パッケージＰのイナーシャの大小に応じて適切にパッケージを停止させるという上記作用効果は顕著となる。

なお、コーン型のパッケージＰの場合、このパッケージＰの径として最大径又は最小径を算出すると、パッケージＰの径を実際よりも大きく又は小さく見積もってしまうことが懸念される。この点、本実施形態では、コーン型のパッケージＰの径として中央径が算出されるため、パッケージＰの径を適切に把握することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、巻取ボビン駆動モータ１３によってパッケージＰを直接回転駆動させたが、パッケージＰを間接回転駆動させてもよい。パッケージＰの形状は特に限定されるものではなく、コーン型に代えてチーズ型等であってもよい。

上記実施形態では、モータドライバ７４の機能をユニット制御部７３により実行してもよい。この場合、モータドライバ７４は不要となる。また、ユニット制御部７３の回転速度把握部７３ｘ，イナーシャ把握部７３ｙ，目標制御量設定部７３ｚに係る機能をモータドライバ７４により実行し、ユニット制御部７３の記憶部７３ｍに記憶されている情報（例えば、加減速時間等の巻取ボビン駆動モータ１３の制御に必要な情報）をモータドライバ７４の記憶部に記憶してもよい。この場合、モータドライバ７４内で制動停止制御を完結でき、制御処理速度を高めることができる。上記実施形態では、パッケージＰの径として中央径を算出したが、最大径又は最小径を算出してもよい。

上記実施形態では、光電式定長装置７１により糸Ｙの巻取り長さを検出したが、糸Ｙの巻取り長さを測定する糸長測定部は特に限定されるものではない。例えば、パッケージが直接駆動される場合、パッケージＰに接触して従動回転する接触ドラムの１回転毎のパルス（ドラムパルス）を検出するセンサを備え、ユニット制御部７３により当該パルス数をカウントすることにより巻取り長さを算出してもよい。また、パッケージが間接駆動される場合、回転駆動される綾振ドラムの１回転毎のパルスを検出するセンサを備え、ユニット制御部７３により当該パルス数をカウントすることにより巻取り長さを算出してもよい。

上記実施形態では、例えばクレードル１１に設けられた回転速度センサにより、パッケージＰの回転速度を測定し、測定したパッケージＰの回転速度から巻取ボビン駆動モータ１３の実回転速度を算出してもよい。また、例えば糸Ｙの糸種及び巻取り長さに基づいて、パッケージＰの質量を算出してもよい。また、クレードル１１の回転角を検出する角度センサを設け、クレードルの回転角に基づいてパッケージＰの径を算出してもよい。要は、上記実施形態では、パッケージＰの径とパッケージＰの質量とを別々に算出した上で、当該径及び質量に基づいてイナーシャを算出することができる。

上記実施形態では、糸巻取装置１が自動ワインダを構成するものであったが、エアジェット精紡機、オープンエンド精紡機等の他の糸巻取装置に本発明を適用することも可能である。

１…糸巻取装置、１０…巻取部、１３…巻取ボビン駆動モータ（パッケージ駆動部）、２２…トラバースガイド、４０…給糸部、７０…パッケージの制動制御装置、７１…光電式定長装置（糸速測定部，糸長測定部）、７２…設定部、７３ｘ…回転速度把握部、７３ｙ…イナーシャ把握部、７４…モータドライバ（パッケージ駆動制御部）、Ｐ…パッケージ。

Claims (12)

1. パッケージを回転駆動するパッケージ駆動部と、
   前記パッケージ駆動部を制御するパッケージ駆動制御部と、
   前記パッケージの径及び質量に基づいてイナーシャを算出し、算出した前記イナーシャの情報を前記パッケージ駆動制御部に出力するイナーシャ把握部と、を備え、
   前記パッケージ駆動制御部は、前記イナーシャ把握部から入力された前記イナーシャの情報に基づいて前記パッケージを制動停止させる、パッケージの制動制御装置。
2. 前記パッケージ駆動部は、前記パッケージを直接回転駆動する、請求項１に記載のパッケージの制動制御装置。
3. 前記パッケージに巻き取られる糸の速度を測定する糸速測定部と、
   前記パッケージの回転速度を把握する回転速度把握部と、を備え、
   前記イナーシャ把握部は、前記糸速測定部で測定された前記糸の速度と前記回転速度把握部で測定された回転速度とに基づいて、前記パッケージの径を算出する、請求項１又は２に記載のパッケージの制動制御装置。
4. 前記パッケージに巻き取られた糸の巻取り長さを測定する糸長測定部と、
   前記糸の番手を設定する設定部と、を備え、
   前記イナーシャ把握部は、前記糸長測定部で測定された前記糸の巻取り長さと前記設定部で設定された前記糸の番手とに基づいて、前記パッケージの質量を算出する、請求項１〜３の何れか一項に記載のパッケージの制動制御装置。
5. 前記イナーシャ把握部は、下記（１）式に基づいて前記イナーシャを算出する、請求項１〜４の何れか一項に記載のパッケージの制動制御装置。
   I＝（１／２）×ｍ×ｒ^２ …（１）
   I：前記イナーシャ、ｍ：前記パッケージの質量、ｒ：前記パッケージの半径。
6. 前記パッケージ駆動制御部は、前記パッケージの回転方向と逆向きの力が前記パッケージに付与されるように前記パッケージ駆動部を制御することで、前記パッケージを制動停止させる、請求項１〜５の何れか一項に記載のパッケージの制動制御装置。
7. 前記パッケージ駆動制御部は、下記（２）式に基づいて前記パッケージ駆動部を駆動するための電圧制御値に関する最終制御量を算出し、算出した前記最終制御量に基づいて前記パッケージ駆動部の駆動を制御する、請求項６に記載のパッケージの制動制御装置。
   Ｆ_０＝Ｆ_１＋Ｆ_２ …（２）
   Ｆ_０：前記最終制御量、Ｆ_１：第１制御量、Ｆ_２：第２制御量。
8. 前記パッケージ駆動制御部は、
   通常減速時には、前記第１制御量に０を設定して前記最終制御量を算出し、
   制動停止時には、前記第２制御量に０を設定して前記最終制御量を算出する、請求項７に記載のパッケージの制動制御装置。
9. 前記パッケージ駆動制御部は、前記パッケージが停止する直前における前記最終制御量の大きさを前記イナーシャに応じて異ならせる、請求項７又は８に記載のパッケージの制動制御装置。
10. 前記パッケージ駆動部は、ＤＣブラシレスモータである、請求項１〜８の何れか一項に記載のパッケージの制動制御装置。
11. 請求項１〜１０の何れか一項に記載のパッケージの制動制御装置と、
    前記パッケージに巻き取られる糸を供給する給糸部と、
    前記給糸部から供給された糸を前記パッケージに巻き取る巻取部と、を備える、糸巻取装置。
12. 前記パッケージに巻き取られる糸をガイドした状態でパッケージ幅方向に往復駆動されることにより、当該糸をトラバースするトラバースガイドをさらに備える、請求項１１記載の糸巻取装置。

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