JP2651007B2 - タフテイング機用油圧針棒位置決め装置の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多針タフテイング機用の油圧式針棒位置決
め装置に関し、さらに詳しくいえば、多針タフテイング
機用の油圧式針棒位置決め装置に用いる計算機制御装置
に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、タフテツド布の生産時に、種々のジグザグ模様
などの特徴的な模様が針棒を横に送ることによるかまた
は針の下で基布支持具を予め定めた模様に従つて一針ご
とに数針ゲージ増分だけ送ることによつて作られた。

針棒または基布支持具のこの横送りを行う一つの手段
は、タフテイング機の回転駆動と同期して、連続的に回
転される模様カムであり、タフテイング機の中で模様カ
ムが可動針棒または横に往復運動可能な基布支持具に係
合する。横送り可能な針棒または布支持具に対するこの
ような模様カム制御機構の例が以下のような多数の先行
米国特許に開示されている。

第2,513,261号ベーレンス（Behrens）1950年６月27日 第2,679,218号ジオーンズ（Jones）1954年５月25日 第2,682,841号マクカツチエン（McCutchen）1954年７
月６日 第2,855,879号マニング（Manning）ほか1958年10月14
日 第3,0268,830号ブライアント（Bryant）ほか1962年３
月27日 第3,100,465号ブローデリツク（Brooderick）1963年
８月13日 第3,109,395号バツテイ（Batty）ほか1963年11月５日 第3,396,687号ノウイツキイ（Nowicki）1968年８月13
日 針棒または布支持具の横送りを制御するために模様カ
ムを用いることには多くの欠点がある。

模様カム制御機構は、完全に機械的なので、カム面お
よびカムローラまたはカム従動子の両方にかなりの摩耗
がある。

異なるデザインの模様が必要なとき、模様カムを切り
替えるのに長い時間がかかる。

機械の速度は、機械的構成だけでなく模様カム面の急
な変化によつても制限される。

鋭いカムローブがあるために針棒の横運動を無限大近
くまで加速しなければならないことによつて極めて高い
機械応力が生ずる。

カムの輪郭の機械加工が不正確な場合、フツクと針と
の間の横向きの関係が模様位置が異なると異なることが
ある。

模様カムおよびカム従動子を連続して作動すると雑音
レベルが過大になる。

共通譲り受け人の先行米国特許第4,173,192号は、針
棒に結合されてタフテイング機のステツチ模様を決める
PROMCプログラマブルROM）を含む電子制御回路によつて
制御される油圧作動器を含む電動油圧針棒位置決め装置
を開示している。

先行米国特許第4,173,192号の電動油圧針棒位置決め
装置は、カム制御された針棒位置決め装置または給送装
置の欠点の多くをなくしたが、それでも、以前の電動油
圧針棒位置決め装置用電子制御装置は、油圧作動器への
指令を瞬間的に変えて、横方向に動く針棒の速度を瞬間
的に最大にすることを要求した。このような急な速度変
化は、機械に過大な衝撃負荷を生じさせ、次にそれが機
械の寿命を制限した。

〔発明が解決しようとする課題〕

従つて、本発明の目的は、多針タフテイング機用針棒
位置決め装置に用いる油圧作動器のための改良された制
御装置で、針棒の急な横方向運動を最小にし、タフテイ
ング機に加わる衝撃負荷を著しく小さくするものを提供
することである。

本発明のもう一つの目的は、タフテイング機にかかる
衝撃負荷を小さくするために、針棒位置決めをタフテイ
ング機の主軸速度またはステツチ速度と厳密に同期させ
る電子計算機制御装置を提供することである。

本発明のもう一つの目的は、針棒の運動の開始時に横
に動く針棒の速度を次第に大きくし、針棒の運動の終り
に針棒の速度を次第に小さくする電動油圧針棒位置決め
装置用計算機制御装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の電動油圧位置決め装置は、針棒に結合され、
針棒を横に送る、すなわち位置決めする油圧作動器を備
えている。前記作動器は、作動器の横方向の位置をどの
現在時点でも監視する帰還変換器を備えている。作動器
と変換器の両方が計算機制御装置と好ましくはマイクロ
プロセツサの形で電気的に連絡されている。マイクロプ
ロセツサはまた、タフテイング機の主軸の１回転ごと
に、従つて針の１ステツチごとに複数の符号化計数また
は信号を発生する符号器から入力信号を受ける。マイク
ロプロセツサ制御装置は、どちらの方向にも横に数針ゲ
ージ増分で針が基布の上方にある間だけ針棒を送る所望
のステツチ模様を作るようにプログラムされている。さ
らに、マイクロプロセツサ内のプログラム模様情報は、
位置指令信号を作る。この位置指令信号は、針が基布の
上方にあるステツチサイクルのその部分の間だけエンコ
ーダ計数とともに線形に変化する。さらに、模様指令信
号は、針棒が一つの針ゲージステツチ位置からもう一つ
のステツチ位置へ動くとき、迅速に横方向に往復運動す
る針棒の慣性に適応するように発生される。詳しくいえ
ば、針棒を送るための指令信号は、針が基布から離れる
少し前に始まり、針が基布に再び入るすなわち、基布に
突入する前に終る。

マイクロプロセツサ制御装置はまた、デイジタル位置
指令信号を油圧作動器上の帰還変換器によつて発生さ
れ、作動器の現在位置に対応する帰還信号からのデイジ
タル情報と比較して油圧作動器のサーボ弁を付勢する合
成駆動信号を作るように設計されている。

本発明に従つて作られた電動油圧針棒位置決め装置
は、実用上は、摩耗部品がなく、従つて従来のカム制御
位置決め装置より、かなり長い寿命と長い連続運転時間
をもつことができる。

ステツチ模様は、上記特許第4,173,192号に開示され
た位置決め装置に用いられたものと同様の手動入出力オ
ペレータ端末装置またはPROMによつてマイクロプロセツ
サに導入してもよい。

本発明によつて作られた位置決め装置は、機械的部品
を正確に機械加工する必要なしに、正確な針位置決め情
報を与えるとともに、従来の針棒送り装置におけるよ
り、特にカム制御されるものにおけるよりかなり多数の
ステツチを有する反復模様を可能にする。

この位置決め装置は、針棒の送り運動をよりよく制御
するために、つねに針の正確な位置を表わす一定の帰還
情報を与える「閉ループシステム」である。

低離音レベルでタフテイング機に与える急激な衝撃を
できるだけ小さくしてタフテイング機の動作速度を大き
くすることが、本発明の計算機制御装置を組込んだ位置
決め装置で可能である。

〔実施例〕

多針タフテイング機は、当該技術において非常によく
知られているので、代表的な多針タフテイング機の基本
要素だけを第１図に略図で示した。

第１図に示されたタフテイング機10は、針棒を往復運
動させる手段であるステツチ駆動区項12によつて駆動モ
ータ13から駆動される回転針軸または主軸11を備えてい
る。回転針軸11に取付けられた回転偏心機構15は、針棒
送り台ホルダ17および針棒18を垂直にかつ往復自在に動
かす垂直押し棒16を往復自在に動かすように構成されて
いる。針棒18は、複数の均一に間隔をおいたタフテイン
グ針20を基布または基材22の送り方向21の横方向に伸び
る縦一列に、または互い違いの縦列に支持する。

基布22は、基布を給送する手段である基布給送機構23
によつてタフテイング機10を縦に通り、かつ針板24（第
２図）を含む基布支持具を横切つて動かされる。

糸25は糸供給手段である糸供給装置26からそれぞれの
針20へ供給される。各針20が糸25を基布22を通して運
び、フツク27がルーパ駆動装置29によつて往復自在に駆
動されて各対応する針20を横切つてループ30（第２図）
を形成するように対応する糸25を保持する。カツトパイ
ルタフト31は、ループ30を各ナイフ28で切断することに
よつて形作られる。

もちろん、ナイフ28を除いて、ループフツクの方向を
逆にして、ループフツクをカツトパイルフツク27に置換
えることによつて、未切断ループ30を公知の方法で第２
図に示されたカツトパイルタフト31の代りに作つてもよ
い。

針棒位置決め装置32は、針棒28を針棒ホルダ17に対し
て針ゲージまたは針ゲージの倍数に等しい所定の横方向
距離だけ、基布22に対して針棒の規定中央位置からどち
らの横方向にも針20の各ステツチごとに横方向に送るよ
うに設計されている。

針棒位置決め装置32に用いる針20の各ステツチに対応
する入力エンコーダ信号を発生するために、エンコーダ
34が継手36によつて主軸すなわち回転針軸11に作動可能
に接続されている短軸35に取付けられているので、短軸
35は、回転針軸11と同じ回転速度をもつことになる。回
転針軸11は、毎ステツチごとに１回転するので、短軸35
もまた毎ステツチごとに１回転することになる。

第３図は、針棒位置決め装置32、ステッチエンコーダ
手段であるエンコーダ34、オペレータ入出力端末装置38
であるオペレータインタフエース装置、ならびに糸供給
装置26の一部分を形成する随意選択の糸送りクラツチ機
構40の略ブロツク図である。針棒位置決め装置32には、
計算機制御手段であるマイクロプロセツサ・ベース制御
装置43によつて制御されるように構成された油圧作動器
がある。油圧作動器42は、タフテイング機10に対して横
移動するように針棒18に結合されている。

直線油圧作動器42は、先行米国特許第4,173,192号に
開示されたものと事実上同じで、第３図に最もよく示さ
れているように油圧室47の中で直線的に動くピストン46
を担持し、針棒18に継手48を介して接続された直線的に
往復動自在なピストン棒または作動器棒を囲む細長い油
圧シリンダ44を備えている。作動油は、作動油加圧供給
手段であるポンプ制御装置付ポンプ50からピストン室47
へ流体管路51、サーボ弁52およびマニホルド49を通し
て、または代りにピストン46と作動器棒45、従つて針棒
18の横方向の直線運動を制御するシリンダポート53を通
して供給される。

油圧シリンダ44の針棒18と反対の端に作動器棒45従つ
て針棒18の実際の位置に対応するマイクロプロセツサ・
ベース制御装置43への帰還信号を作るように横に移動す
る作動器棒45と共同作動するように構成された電気帰還
手段である帰還変換器54が取付けられている。用いられ
た特定の位置帰還変換器54は「テンポソニツクス」磁歪
型位置変換器で、パート番号DCTM−402−１のものであ
る。先行米国特許第4,173,192号に記載された変換器機
構を用いてもよいが、それでも、上述の「テンポソニツ
クス」位置変換器は、帰還変換器54の直線性性能を改良
している。

米国特許第4,173,192号に記載されたサーボ弁を用い
てもよいが、それでも、このようなサーボ弁を二つ、作
動器棒または作動器棒45および針棒18の移動最大速度を
大きくするために、第３図に示されているように用いる
ことが好ましい。

サーボ弁52は、作動油の作動油への流れを制御する手
段である電気母線55を介してマイクロプロセツサ制御装
置43に接続され、一方、変換器54は制御装置43へ電気母
線56を介して接続されている。

本発明に用いられたエンコーダ34は、指標インパルス
付き直角位相増分エンコーダであるのが好ましい（デイ
スク・インスツルメンツ製．パート番号702FR−1000−L
BF−５−LD）。第３図および第４図に示されているよう
に、エンコーダ34は、短軸35に固定されて、ランプ58と
光電管59との間で回転する透明シヤツタ円板を備えてい
て、透明シヤツタ円板57の周辺近くを通過する光ビーム
60を遮ぎる。第４図に最もよく示されているように、シ
ヤツタ円板57には、複数の一様に円周上に間隔をおいた
不透明線61が形成され、各線61は、それが円板57の回転
運動の間光ビーム60を横切るとき光ビーム60を遮断する
ように構成されている。本発明の好ましい形では、1,00
0本の放射状不透明線61が円板60に印されている。従つ
て、円板57が１回転し終るたびごとに、光ビーム60は1,
000回中断されて、主軸11の１回転ごとに1,000エンコー
ダ信号を生じる。光ビーム60が中断されるごとに、光電
管59によつて電気入力信号またはエンコーダ信号に変換
され、その信号は、導線62によつてマイクロプロセツサ
・ベース制御装置43に伝送される。

オペレータ入出力端末装置（第３図）は「フルーク
（Fluke）、モデル1021」オペレータ端末装置であつて
もよく、データをマイクロプロセツサ・ベース制御装置
43に母線64を介して入れる手段として働き、母線64は、
工業標準［RS232シリアル・コミニユケーシヨン線」で
あつてもよい。

第５図のブロツク図は、マイクロプロセツサ・ベース
制御装置43の種々の構成要素を例示している。基本的に
は、制御装置43には、計算機処理装置65、信号処理装置
66、および機械インタフエース付電源67がある。計算機
処理装置65は、計算および理論実行要素としてだけ働
く。この装置65によつて利用される情報はすべて８ビツ
トバイトまたは16ビツト語にデイジタルに符号化され
る。すべての実ワールド信号は、そのような信号をアナ
ログレベルから計算機処理装置65によつて使用できるデ
イジタルに符号化された情報に変換する信号処理装置66
で調整される。

機械インタフエース付き電源67は、計算機処理装置65
および信号処理装置66の内部の電子要素に適当な電力を
与え、入力として利用できる標準の120V交流電力を用い
る。調整された電力がパワ・ゼネラル（パート番号DC50
−2A）電源によつて発生される。機械の別々のインタフ
エースは、市販の電気機械リレーおよび光アイソレータ
を介して作られる。

第５図に示されているように、計算機処理装置65に
は、中央処理装置（CPU）68、具体的には、モトロラ・
パート番号MC68000、マイクロプロセツサ集積回路があ
る。中央処理装置68は、すべての計算操作および論理操
作を必要な入力手段と出力手段を含むシステム母線69を
介してアドレス、データおよび制御の機能を発生して行
う。中央処理装置はまた、プログラム・ディジタル模様
情報を利用して、複数のエンコーダ計数に対応し、各々
が作動器の横位置に対応する複数の位置指令信号を生ず
る手段と、プログラム・デイジタル模様情報を利用し
て、所定の位置決め窓エンコーダ計数区間の間前記位置
指令信号に前記エンコーダ計数で直線的に変化させる手
段と、各位置指令信号を対応する帰還信号と比較して、
対応する駆動信号を生ずる手段とを備えている。マイク
ロプロセツサ・ベース制御装置43内のすべての素子は、
フオツクス製の水晶発振器（パート番号F1100）である
クロツク70によつて同期をとられる。システムクロツク
70の速度は10MHzである。

制御アルゴリズムは、システムROMまたはPROM71に記
憶されている。PROM71に組込まれた集積回路は、シグネ
テイクツス社のパート番号27C256−15FAのものであるの
が好ましい。

並列入出力制御装置およびタイマ集積回路73は、モス
テツクのパート番号MK68230N−10であるのが好ましく、
システムに用いる臨界的内部タイミングマーカを発生す
るとともにシステムに論理レベルインタフエースを与え
る。

緩衝記憶装置RAM74は、東芝のパート番号TC556APLで
あるのが好ましい。RAM74は、すべての動的制御変数、
特にあとで検討するエンコーダ計数ならびに指令と帰還
位置信号などの非常に高速度で変化するものに用いる記
憶場所として働く。

オペレータ入出力端末装置38からの逐次通信母線64
は、DUART（dual universal asynchronous receiver tr
ansmitter−複式汎用非同期送受信器）75（モトローラ
集積回路パート番号MC68681が好ましい）を介してシス
テム母線69と連絡する。

第５図に示されているように、母線56、位置変換器イ
ンタフエース76および母線77を介してA/D変換器78に接
続され、A/D変換器78は、直流帰還電圧をシステム母線6
9を介して計算機処理装置65に送られる対応するデイジ
タル情報に変換する。A/D変換器78は、作動器の位置
に、比例する正または負の直流10Vのアナログ帰還信号
を処理するためのもので、ナシヨナルのパート番号AD57
4AJDであつてもよい。

システム母線69はまた、出力デイジタル信号または情
報を直流電圧の形の対応するアナログ駆動信号に変換す
るD/A変換器80と連絡し、アナログ駆動信号は、次にサ
ーボ弁駆動回路81で増幅される。増幅されたアナログ駆
動信号は、次に、母線55を介してサーボ弁52を付勢する
ために送られて油圧作動器42に至る作動油の流れを駆動
信号の大きさと極性に比例する量と方向で開始させる。
D/A変換器80はナシヨナルD/A変換器IC、パート番号DAC1
209LCJであつてもよい。

またシステム母線69には増分エンコーダ34からの出力
パルスを計数するのに必要な論理回路からなるエンコー
ダインタフエース82が接続されている。エンコーダイン
タフエース82は、ナシヨナル74HC193アツプ／ダウン計
数器であつてもよい。

また、システム母線69には、システムに予めプログラ
ムされた模様情報を与える働きをする遠隔データ記憶イ
ンタフエース84が接続されている。エンコーダインタフ
エース82は、通常、米国特許第4,173,192号の第４図に
記載されたものと機能が同様であるプラグインPROMの形
になつている。異なつてプログラムされたPROMまたはイ
ンタフエース84が異なる模様を基布22に形成するために
用いられてもよい。このインタフエース84は、外部雑音
または妨害がシステム母線69をそこなわないために設け
られ、ナシヨナル74HCT245 ３状態ラツチであるのが好
ましい。

異なる模様情報をインタフエース84を介して導入する
代りに、その情報は、そのような情報がPROM71に記憶さ
れる場合、オペレータ入出力端末装置38を介して導入し
てもよい。オペレータ入出力端末装置38はまた、特定の
タフテイング機10に関する較正データ情報を入れるのに
用いることができる。オペレータ入出力端末装置38はま
た、監視および修正のための誤差信号ならびに特定のタ
フテイング機10の生産統計を表示するのに用いることも
できる。

第６図は、針棒作動器42の横送り運動を制御するため
にマイクロプロセツサ・ベース制御装置43において用い
られるアルゴリズムをグラフ線図で示している。

タフテイング機10が動作しているとき、マイクロプロ
セツサ・ベース制御装置43は、第６図に示されたグラフ
のＸ軸によつて例示されているように１回転当り1,000
の割合でエンコーダ信号を連続的に受ける。エンコーダ
信号は、制御装置43によつて読出されて復号され、第６
図のグラフによつて例示されたランプ付き指令信号を計
算するために制御装置43によつて用いられる。

制御装置43に組込まれたアルゴリズムは、Ｘ軸上のエ
ンコーダ計数と針棒18の所望の横位置に対応するＹ軸上
のある位置指令信号との間の関係を定めており、それら
は第６、７および８図に表示されたグラフで表わされて
いる。エンコーダ34は例えば、340計数などの値を有す
る脱基布エンコーダ計数におけるような所定数のエンコ
ーダ計数の後、針20は、針先が丁度基布22を抜けたばか
りの位置へ針棒18によつて持ち上げられるように設定さ
れる。エンコーダ34が計数し続けて第６図のグラフに例
示されている例えは590計数の値を有するエンコーダ計
数に達すると、下降する針20は、基布22に丁度入ろうと
しているところである。

水平線88は、針棒18が移動していない横方向の静止位
置１に針棒18があるとき、そして好ましくは、針棒18が
正規の中央位置にあるときのデイジタル位置指令信号の
一定値を表わしている。なお、水平線88の長さは、針20
が基布22を貫通しているステツチサイクル中のエンコー
ダ計数の数と対応しており、サーボ弁52への駆動信号は
発生されない。

水平線89は、針棒18が移動していないが、横に位置１
から１針ゲージだけ移動されたもう一つの横方向の静止
位置２に針棒18があるときのデイジタル位置指令信号の
もう一つの一定値を表わす。なお、水平線89の長さは、
針20が基布22を貫通しつつあるステツチサイクルにおけ
るエンコーダ計数と対応し、サーボ弁52への駆動信号は
発生されない。

直線傾斜ランプ線90が好ましくはエンコーダ計数91お
よび92に対応する点において２本の水平位置線88および
89を接続し、90゜未満の傾斜を形成する。傾斜ランプ線
90は、指令信号が発生されるステツチサイクルの間のエ
ンコーダ計数の数またはスパンに対応し、指令信号は、
計算機処理装置内の駆動信号を生ずる手段によって、帰
還変換器54からの現在の帰還信号と比較された後に作動
器に針棒18を横位置１から横位置２へ移動させる駆動信
号を生ずる。ランプ線90の初期エンコーダ計数91（以後
初期移動計数という）とランプ線90の最終エンコーダ計
数92の間の差を「位置決め窓」（PW）、（第６図）とい
う。

脱基布エンコーダ計数86と基布進入エンコーダ計数87
の間の差をタイミング手段となる「移動窓」（SW）とい
いタイミング手段となり、エンコーダ計数の数すなわち
回転針軸11の回転角を表わし、その間に針20が持上げら
れて、基布22を貫通しておらず、また、針棒18が横にど
ちらの方向にも移動できる。

第６図にさらに示されているように、初期移動計数91
は、例えば340の計数の値によつて表わされる脱基布エ
ンコーダ計数86よりわずかに先立つている例えば310計
数の値によつてＸ軸上に表わされている。エンコーダ34
が初期移動計数91まで計数すると、結果として生ずる信
号は、信号処理装置66によつて処理され、第６図に示さ
れたランプ線90によつて表わされた位置指令信号を発生
するためにCPU68へ送られ、最後にエンコーダ計数92に
達して、水平線89によつて表わされた一定指令信号が、
サーボ弁52を除勢するために発生される。

例えば540計数の値をもつエンコーダ計数92が例えば5
90計数の値をもつ基布進入エンコーダ計数87に先立つ所
定数の計数で生じて、この例で50計数の値をもつクツシ
ヨン区間93を定めることが第６図から分るであろう。

タフテイング機10の回転針軸11の1,250RPMというよう
なかなりの速度のため、ならびにサーボ弁52および針棒
18や作動器棒48を含むタフテイング機の横に動く部品な
どのハードウエアの慣性のために、初期移動計数91およ
びクツシヨン区間93はマイクロプロセツサ・ベース制御
装置43のアルゴリズムに用意される。

従つて、第６図に示されているように、脱基布エンコ
ーダ計数86にわずかに先立つて初期移動計数91において
発生される初期位置指令信号は、制御装置43の中の一連
のデイジタル操作を開始し、制御装置43は、引き続き横
に動くハードウエアの慣性に打勝つた後に針棒45の移動
を開始する。従つて、作動器棒45と針棒18が「移動窓」
（第６図）の始めにそれらの横移動運動を開始するとき
までに、針20は、エンコーダ計数86のときまたはその直
後に基布22から離れてしまつているであろう。

また、針棒18と作動器棒45を含む横に動くハードウエ
アの慣性のために、位置指令信号は、エンコーダ計数92
において終りにされ、横に動くハードウエアを惰性で進
ませるか減速ししたあとで、エンコーダ計数87において
またはその直前に下降する針20を基布に導入する寸前に
ハードウエアを止めることができるようになつている。

初期移動計数91において「移動窓」（SW）の間位置指
令信号の発生は、回転針軸11の角度位置、すなわちエン
コーダ計数の数によつて変るが、クツシヨン区間93は時
間にだけしか関係しない。別のいい方をすれば、回転針
軸11の回転速度に関係なく、第６図のグラフにおけるエ
ンコーダ計数の値は、クツシヨン区間93の長さを除いて
変らない。位置１および２に対する位置指令信号は、変
らないが、ランプ線90の勾配は、クツシヨン区間93の長
さで変る。クツシヨン区間93が大きくなると、ランプ線
90の勾配は、大きくなる。クツシヨン区間93は時間に関
係するので、クツシヨン区間93は、回転針軸11の速度が
一定である限り一定で変らない。回転針軸11の速度が例
えば200RPMというように低ければ、クツシヨン区間93
は、著しく短くなる、すなわち、タフテイング機が低い
速度で動作しているとき、多くのクツシヨンを与える必
要がないので、エンコーダ計数92と87の間の差が小さく
なる。なお、ランプ線90の勾配は、小さくなる。一方、
かなり高い速度では、クツシヨン区間93の長さ、すなわ
ちエンコーダ計数の数は、タフテイング機の速度、すな
わち回転針軸11の速度に比例して大きくなり、ランプ線
の勾配は、大きくなる。

以下の定義と関係は、マイクロプロセツサ・ベース制
御装置43にプログラムされたアルゴリズムに組込まれて
いる。要 素 単 位 位置決め窓（PW） エンコーダ計数 基布進入計数（IB） エンコーダ計数 脱基布計数（OB） エンコーダ計数 機械速度（Ｖ） エンコーダ計数 ミリ秒 次のステツプまたは位置（NP） （例えば位置２） 位置指令計数（Ｙ軸） 前のステツプまたは位置（PP） （例えば位置１） 位置指令計数（Ｙ軸） ランプ指令（RC） 位置指令計数 デルタエンコーダ位置（DELTA EP） エンコーダ計数 ランプ傾斜（RS） 位置指令計数／エンコーダ計数 クツシヨン区間（CI） ミリ秒 現在のエンコーダ位置（CURRENT EP） エンコーダ計数 初期移動計数（ES） エンコーダ計数 計算 位置窓（PW）＝〔IB−ES〕−〔Ｖ×CI〕 上記の計算は、回転針軸11の毎回転ごとに１回、かつ
初期移動計数（ES）の前にマイクロプロセツサ・ベース
制御装置43によつて実行される。

制御装置43の更新のたびに、すなわち１秒に2000回、
回転針軸のRPMまたは機械速度（Ｖ）に関係なく、次式
を計算する。

デルタ・エンコーダ位置（DELTA EP）＝CURRENT EP−ES ランプ指令（RC）＝PP＋（DELTA EP×RS） 上記の関係を組込んでいるアルゴリズムは、ソフトウ
エアにプログラムで組入れられ、システムROMまたはPRO
M71の中に入つている。実際の位置指令または模様情報
は、先行米国特許第4,173,192号に記載されたPROMと同
様のプラグインPROMまたはインタフエース84（第５図）
のようなPROMに記憶されるか、またはオペレータ入出力
端末装置38を介してデータとして入れられる。

位置１と位置２に対する位置指令信号の間の間隔は、
各針20がそれの対応するルーパもしくはフツク27または
ナイフ28（第２図）と共同作動できるように針棒18は、
横位置で精確に止められなければならないので、針ゲー
ジと同一の大きさでなければならないことが第６図で分
るであろう。

第７図は、第６図と同様のグラフであるが位置指令信
号と作動機42および針棒18の逆向き運動、すなわち針棒
18が位置２から位置１へ戻るように動かされている場合
のエンコーダ計数との間の関係をグラフで示している。
直線ランプ線95は、第６図のランプ線90の逆すなわち鏡
像である。こゝで再び、初期移動計数91は、脱基布エン
コーダ計数86に先立つており、エンコーダ計数92におけ
る位置決め窓の終りにおける指令信号の終了も基布進入
エンコーダ計数87に先立つていて、エンコーダ計数87に
先立つクツシヨン区間93を与える。

第８図は、位置指令信号と回転針軸11の１回転ごとに
針棒を位置１から位置３へ移すのに用いられるエンコー
ダ計数との間の関係の第６図にあるものと同様のグラフ
図である。針20が基布22から抜け出て、回転針軸11の各
回転の同一角間隔の間基布22に入るので、臨界エンコー
ダ計数91、86、92および87における差は、第６図におけ
るものと同一であるが、針棒18が２倍遠く、すなわち２
針ゲージの間隔にわたつて移動されなければならないこ
とが第８図で分るであろう。位置１に対する位置指令信
号は水平線88によつて表わされ、一方、位置３に対する
位置指令信号は水平線98によつて表わされる。ランプ指
令信号は急なランプ線99によつて表わされている。

第９図は、先行米国特許第4,173,192号に開示された
従来技術の電動油圧針棒位置決め装置において用いられ
た針棒の位置指令信号と各回転ごとのエンコーダ計数の
グラフである。

第９図において、針棒の横位置に対応する位置１およ
び位置２の指令信号の表わし方は、第６図に示されたも
のと同じである。しかし、先行米国特許第4,173,192号
に開示されている装置においては、回転針軸の１回転ご
とに１入力エンコーダ信号しかなかつたので、位置指令
信号は、瞬間的に発生されて、「移動窓」の間タフテイ
ング機の回転針軸11の速度に関係なく最大速度で動くよ
うに油圧作動器に指示した。

従つて、そのような動作は、作動器および針棒18の急
な停止および始動ならびに方向の変化のために機械に過
大な衝撃荷重が生じた。従つて、そのような急峻な信号
およびハードウエアの方向変化は、タフテイング機の動
作中にかなりの雑音を生ずるとともに機械寿命を制限し
た。

第９図に示されているように、ランプ線190の傾斜は9
0゜なので、無限大の速度の指令信号を生ずる。

各単位装置とそれらの関係およびそれらの第６〜８図
におけるグラフ図の上記説明ならびに本発明の残りの説
明と先行米国特許第4,173,192号における開示は、マイ
クロプロセツサおよびそれのプログラミングの特定の知
識をもつたデイジタル計算機技術において普通に熟練し
た者に前述の装置を再製できるようにするのに十分であ
る。

タフテイング機10が動作している間、回転針軸11の回
転は、軸の１回転当り1000エンコーダ信号というよう
な、一様な間隔で逐次エンコーダ信号を生ずる。これら
の信号は、マイクロプロセツサ制御装置43に受けられ、
復号されて読出される。計数91の後の次のエンコーダ計
数がシステムに入れられると、傾斜する直線ランプ指令
線90によつて定まる値に対応するデイジタル位置ランプ
指令信号が発生される。次に位置指令信号は、作動器棒
45の実際の位置に対応する帰還変換器54からの現在の帰
還信号と計算機科学の技術において周知の方法で比較さ
れてデイジタル駆動信号を作る。駆動信号は、次に、次
式に示されるように、一定値を乗ぜられる。

デイジタル駆動信号（Ｄ） ＝Ｋ〔デイジタル位置指令信号（Ｃ） −デイジタル帰還信号（Ｆ）〕 Ｄ＝Ｋ（Ｃ−Ｆ），こゝでＫ＝定数 次に調整デイジタル駆動信号（Ｄ）を最大限度レベル
と比較し、D/A変換器80を介して伝送して、デイジタル
駆動信号をアナログ駆動信号に変換する。アナログ駆動
信号を次に駆動回路81において増幅し、サーボ弁52へ伝
送して作動油の流れをピストン42の片側に送るように弁
52を直ちに作動し、作動器棒45を第６図、第７図または
第８図のいずれかに表わされている値によつて指図され
た方向に針棒18の所望の次の横位置へ駆動する。作動器
棒45の運動の初期部分と終末部分は、漸進的である。し
かし、作動器棒の運動の大部分の中間部分は、例えば35
0RPMのような低速度における直線動程を通じて事実上均
一で、あり、針棒18に対して雑音と作動器および機械部
品についての摩耗を最小にして滑らかな移行をもたら
す。例えば、1250RPMのような高速度では、駆動信号電
圧は、針棒動程の中点附近まで徐々に増加し、次に可動
機械要素またはハードウエアの慣性のために徐々に減少
する。

エンコーダ34が、０と初期移動計数91（位置１）との
間または終末計数92と1000（位置２）との間のエンコー
ダ計数区間において計数しているとき、位置１または位
置２に対応する同じ一定指令信号を発生する。このよう
な一定指令信号を変換器54からの等しい一定帰還信号と
比較してゼロ駆動信号を作るので、針棒18は、それの対
応する横位置１または２に留つている。

しかし、エンコーダ計数が「位置窓」区間で計数して
いるときはいつも、位置指令信号またはランプ指令は直
線的に増加する（第６図および第８図において）。これ
らの位置指令信号は、次に、作動器棒45の横位置で変化
するが、対応する位置指令信号より小さな値の帰還信号
と比較されて出力信号を生じ、この出力信号は、定数Ｋ
を乗ぜられると、ついには、作動器棒45と針棒18にPROM
71およびインタフエース84の中のプログラムされた模様
情報によつて決められたプログラムされた位置１−２
（第６図）、２−１（第７図）、１−３（第８図）また
は他の二つの位置の間を横に移動させる駆動信号を発生
する。

マイクロプロセツサ・ベース制御装置43は、機構速度
に応じ、糸送りクラツチ装置40を作動する信号を生ずる
ように動作できる。適当な時点で、クラツチ100は糸送
り軸101から外されて、針棒18が横に動いているとき針2
0に供給される糸25にたるみを作る。本装置は、糸送り
クラツチ装置40なしで用いてもよく、その場合には、横
に動く針が必要とする余分の糸を、前に形成されたルー
プをバツクロブすることによつて、周知の方法で得られ
るであろう。

基布22に形成される糸の模様を針棒18の横運動を変え
ることによつて変えることが望まれる場合、先行米国特
許第4,173,192号に開示されたような異なる模様情報を
恒久的に印された記憶インタフエース84内の他のプラグ
インPROMを代用することによつて異なる模様情報をROM
またはPROM71に導入してもよいし、または、そのような
情報をオペレータ入出力端末装置38を介して導入しても
よい。

〔発明の効果〕

本発明は以上に説明したように、タフテイング機にお
いて針棒を異なる横位置に移動させる油圧作動器の動作
を計算機を用いて制御するものにしている。この計算機
制御は計算機制御回路内にあつて、各ステツチ場所ごと
に針棒の相対横移動量を、針棒が１回に１針ゲージまた
は針ゲージの倍数だけ、かつ針が基布から外れていると
きだけ横に移動させるように定めている予め定めたステ
ツチ模様情報に応じて油圧作動器を駆動するようにして
いる。そして、計算機制御は、針棒の横運動の速度を漸
進的になるように制御して針棒の横運動がタフテイング
機に与える衝撃を最小にしているので、タフテイング機
運転時の騒音を小さくするとともにタフテイング機の寿
命を長くするので実用上の効果が大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の電動油圧針棒位置決め装置を組込ん
だ多針タフテイング機の前面略斜視図、 第２図は、第１図の基布にカツトパイルステツチを形成
する針とルーパの拡大部分断面立面図、 第３図は、第１図の針棒位置決め装置の略ブロツク図、 第４図は、第３図の線４−４に沿つてとつた拡大断面
図、 第５図は、第３図に示されたマイクロプロセツサ・ベー
ス制御装置のブロツク図、 第６図は、位置指令信号と針の第１の位置と第２の位置
との運動に対する制御装置によつて発生されたエンコー
ダ計数との間の線形関係のグラフ、 第７図は、第６図のグラフと同様であるが、針棒の第２
の位置と第１の位置との間の移動運動に対する位置指令
信号とエンコーダ計数の関係を示すグラフ、 第８図は、第６図のグラフと同様であるが、針棒の第１
の位置と第３の位置の間、すなわち多ゲージ区間を通し
ての移動運動に対する位置指令信号とエンコーダ計数の
関係を示すグラフ、 第９図は、第６図のグラフと同様であるが、先行米国特
許第4,173,192号に開示された従来の電動油圧針棒位置
決め装置に対する位置指令信号とエンコーダ計数との間
の関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 クリストフアー・ラ メンドラ アメリカ合衆国ニユーヨーク州ケンモア ー（番地なし) (72)発明者 ランデール・イー・スタンフイールド アメリカ合衆国テネシー州ヒクソン（番 地なし)

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基布支持具、機体を縦に通して基布を給送
   する手段、機体を横ぎって複数の針を支持する針棒、糸
   を前記針へ給送する糸供給手段、および前記針を基布支
   持具上の基布に出し入れするように駆動するために所定
   の針ステッチ速度で前記針棒を往復運動させる手段を備
   えるタフテイング機において、基布に対する針位置を横
   に移動するもので、 （ａ）針棒を異なる針位置へ横に移動する往復運動自在
   な油圧駆動作動器、 （ｂ）前記作動器のための作動油加圧供給手段、 （ｃ）作動油の前記作動器への流れを制御するサーボ
   弁、 （ｄ）計算機処理装置と信号処理装置を備え、かつ入力
   手段と出力種手段を有し、前記計算機処理装置が前記針
   棒の各縦針ステッチ位置に対応する相対位置を予め定め
   るステッチ模様に対応するプログラム・デイジタル模様
   情報を備えるようにした計算機制御手段、 （ｅ）前記入力手段と連通し、前記計算機処理装置内の
   各針ステッチサイクルに対する複数のエンコーダ計数を
   生ずるステッチエンコーダ手段、 （ｆ）前記計算機処理装置内にあり、前記プログラム・
   デイジタル模様情報を利用して、前記複数のエンコーダ
   計数に対応し、各々が前記作動器の横位置に対応する複
   数の位置指令信号を生ずる手段、 （ｇ）前記計算機処理装置内にあり、前記プログラム・
   デイジタル模様情報を利用して、所定の位置決め窓エン
   コーダ計数区間の間前記位置指令信号に前記エンコーダ
   計数で直線的に変化させる手段、 （ｈ）前記作動器の実際の位置に応じて対応する帰還信
   号を生ずる電気帰還手段、 （ｉ）前記計算機処理装置内にあり、各位置指令信号を
   対応する帰還信号と比較して、対応する駆動信号を生ず
   る手段、 （ｊ）各駆動信号を前記サーボ弁に伝えて、前記針棒を
   各対応する駆動信号に対応する横位置に位置決めするよ
   うに作動油の前記作動器への流れを制御する手段、 （ｋ）前記エンコーダ計数に応じて前記針棒にある針が
   基布の上方にあるときだけ前記作動器が横に移動できる
   ようにするタイミング手段、 を具備するタフティング機用油圧針棒位置決め装置。
2. 【請求項２】前記タイミング手段は針が基布から抜け出
   す針棒の垂直位置に対応する脱基布エンコーダ計数と針
   が基布を貫通し始める針棒の垂直位置に対応する基布進
   入エンコーダ計数との間の移動窓エンコーダ計数区間を
   含み、前記作動器は、前記針棒を前記移動窓エンコーダ
   計数区間内だけ横に移動する請求項１に記載の針棒位置
   決め装置。
3. 【請求項３】前記位置決め窓区間の初期エンコーダ計数
   は前記脱基布エンコーダ計数に先立って現れ、前記位置
   指令信号に変化を生じ始めさせ、駆動信号を最初に生じ
   させる初期移動計数信号である請求項２に記載の針棒位
   置決め装置。
4. 【請求項４】前記プログラム情報が一定位置指令信号を
   生じ、前記駆動信号を針が基布に突入する前に終了させ
   るために、前記位置決め窓区間の終末計数と前記基布進
   入エンコーダ計数との間にクッションエンコーダ計数区
   間をさらに含む請求項２に記載の針棒位置決め装置。
5. 【請求項５】前記クッション区間の長さは針ステッチ速
   度に正比例する請求項４に記載の針棒位置決め装置。
6. 【請求項６】前記電気帰還手段は前記作動器に作動可能
   に接続され前記作動器の実際の位置に対応する帰還信号
   を生ずる帰還変換器と、前記変換器を前記計算機処理装
   置に接続し、かつ前記帰還信号を対応するデイジタル帰
   還情報に変換するA/D変換器手段と、デイジタル指令情
   報を含む前記位置指令信号と、前記デイジタル指令情報
   を前記デイジタル帰還情報と比較して出力誤差デイジタ
   ル情報を生ずる手段と、前記出力誤差デイジタル情報を
   アナログ駆動信号に変換するD/A変換器手段とを備えて
   いる請求項１に記載の針棒位置決め装置。
7. 【請求項７】前記針棒を往復運動させる手段が回転針軸
   を備え、前記ステッチエンコーダ手段が前記針軸の１回
   転ごとに複数の電気入力信号を発生する手段を備えてい
   る請求項１に記載の針棒位置決め装置。
8. 【請求項８】前記作動器が直線的に運動可能な作動器棒
   と前記作動器棒を動かす油圧駆動ピストンを備え、前記
   サーボ弁手段が作動油の流れを前記ピストンの両側へ選
   択的に向ける手段を備えている請求項１に記載の針棒位
   置決め装置。
9. 【請求項９】前記位置決め窓区間の両端において生じた
   位置指令信号の間の差が前記複数の針の針ゲージまたは
   前記針ゲージの倍数と同一量である請求項１に記載の針
   棒位置決め装置。
10. 【請求項１０】前記計算機処理装置内のプログラム情報
    がPW＝エンコーダ計数で表わした位置決め窓区間、IB＝
    エンコーダ計数で表わした基布進入エンコーダ計数、ES
    ＝エンコーダ計数で表わした初期移動計数、Ｖ＝（エン
    コーダ計数）／（ミリ秒）で表わした機械速度または主
    回転速度、OI＝ミリ秒で表わしたクッション区間とした
    とき、式 PW＝〔IB−ES〕−〔Ｖ×OI〕 を含んでいる請求項１に記載の針棒位置決め装置。
11. 【請求項１１】前記計算機処理装置内のプログラム情報
    が RS＝（位置指令係数）／（エンコーダ計数）で表わした
    ランプ勾配、 NP＝位置指令計数で表わした油圧作動器の次の位置、 PP＝位置指令計数で表わした油圧作動器の前の位置、 PW＝エンコーダ計数で表わした位置決め窓としたとき、 式 で含む請求項１に記載の針棒位置決め装置。
12. 【請求項１２】前記計算機処理装置内の前記プログラム
    情報が、Delta EP＝エンコーダ計数で表わしたデルタエ
    ンコーダ位置（またはエンコーダ位置の変化）、Curren
    t EP＝エンコーダ計数で表わした現在のエンコーダ位
    置、およびES＝エンコーダ計数で表わした初期移動計数
    としたとき、式 Delte EP＝Current EP−ES を含む請求項１に記載の針棒位置決め装置。
13. 【請求項１３】前記計算機処理装置内のプログラム情報
    が、 PC＝位置指令計数で表わしたランプ指令、 PP＝位置指令計数で表わした前の位置、 Delte EP＝エンコーダ計数で表わしたデルタエンコーダ
    位置（またはエンコーダ位置の変化）、およびRS＝（位
    置指令計数）／（エンコーダ計数）で表わしたランプ勾
    配としたとき、式 RC＝PP＋（Delta EP×RS） を含む請求項１に記載の針棒位置決め装置。