JP2903894B2

JP2903894B2 - 粗紡機における粗糸張力制御装置

Info

Publication number: JP2903894B2
Application number: JP24832292A
Authority: JP
Inventors: 勉中野; 克己中根
Original assignee: Toyoda Jidoshokki Seisakusho KK
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1992-09-17
Filing date: 1992-09-17
Publication date: 1999-06-14
Anticipated expiration: 2014-06-14
Also published as: JPH06101125A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は粗紡機における粗糸張力
制御装置に係り、特にフロントローラとフライヤトップ
間の粗糸位置を連続的に検出し得る非接触式センサから
の出力信号に基づいてボビンの巻取り速度を変速制御す
る制御部を備えた粗紡機の粗糸適正基準位置の設定方法
に特徴を有する粗紡機における粗糸張力制御装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】ボビンリード式の粗紡機においては、フ
ロントローラより一定速度で送り出される粗糸を、所定
速度で回転しているフライヤとそれより高速で回転する
ボビンとの回転速度差により粗糸に撚りを掛けつつボビ
ンに巻取る。ボビンはボビンレールに支承されてボビン
レールとともに昇降動され、ボビンレールの昇降運動の
方向が変わる毎にボビンレールの移動距離が短縮され、
粗糸巻の両端部が円錘形状となるように粗糸の巻取りが
行われる。

【０００３】粗糸の巻取りを良好に行うにはフロントロ
ーラとフライヤトップ間の粗糸に適度なたるみがある状
態が必要である。又、巻取り時の粗糸張力に変動がある
と、巻き取られた粗糸の単位長さ当たりの重量が変動し
て糸むらの原因となる。

【０００４】粗糸張力を一定に保持するには粗糸の送出
量と巻取り量とがほぼ同一となるように巻取りを行う必
要がある。巻取り開始から終了までボビンの回転速度を
一定に保持した場合は、巻取り粗糸層の増加（粗糸巻径
の増加）に伴い巻取り速度が増大する。従来、巻取時の
粗糸の張力を一定に保持する方法として、一対のコーン
ドラム及びベルトシフタを用いた変速装置により、ボビ
ンの回転速度がボビンに巻取られた粗糸層の増大に伴い
順次低下するように制御していた。ところが、紡出条件
によりボビンに巻取られた粗糸層の数に対する粗糸巻径
の増加の割合が変わるため、紡出条件に対応してコーン
ドラムの形状を変更（コーンドラムを交換）するか、ベ
ルトシフタの移動量を調整可能な補助カムを用いて紡出
条件に対応して変更する（特公昭５２−４８６５２号公
報）必要があり、紡出条件の変更毎に前記の面倒な交換
あるいは調整作業が必要であった。

【０００５】これらの不都合を解消するため、フロント
ローラとフライヤトップ間に、フロントローラからフラ
イヤトップ間に至る粗糸の位置を検出するセンサを設
け、紡出中の粗糸の位置が予め設定した目標位置となる
ようにコーンドラムに巻掛けられたベルトをシフトさせ
てボビンの回転速度を調節して巻取り張力を制御するよ
うにした装置が提案され（例えば、特開昭６２−８５０
３６号公報）、又、実施されている。

【０００６】従来前記目標位置の設定は、作業者がフロ
ントローラからフライヤトップ間に至る粗糸の状態を目
視により判断し、粗糸が適正粗糸張力状態にあると判断
した時点で設定ボタンを押す等の操作により行われる。
すなわち、前記操作によりその時のセンサによる粗糸検
出位置が目標位置として制御装置に記憶される。そし
て、制御装置は紡出運転中、この記憶された位置（制御
目標位置）と、センサの出力信号による粗糸位置との比
較を行い、粗糸位置が制御目標位置となるように粗糸巻
取り速度すなわちボビンの回転速度を変更制御するよう
になっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の目標
位置設定方法では粗糸の張力状態が紡出条件に対応した
最適状態であるという客観的な基準がなく、設定者（作
業者）の経験等に基づく判断に委ねられている。従っ
て、経験不足の者には判定が難しいという問題がある。
又、目標位置の設定は定量値ではなく、目視による判定
に基づくため、経験者でも異なる機台間の設定値を一意
的に合わせることが難しい。その結果、同一紡出条件で
も目標位置が機台間でばらつき、粗糸張力がばらつくこ
とにより、最終的には粗糸巻の巻取り粗糸長や粗糸品質
が機台間でばらつくという問題がある。

【０００８】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたも
のであって、その目的は適正粗糸張力に対応する制御目
標位置の設定を、設定者の主観によらず客観的に設定で
きる粗紡機における粗糸張力制御装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明では、フロントローラとフライヤトップ間の粗
糸位置を連続的に検出し得る非接触式センサからの出力
信号に基づいてボビンの巻取り速度を変速制御する制御
部を備えた粗紡機において、前記制御部に適正張力状態
におけるフロントローラからフライヤトップに至る粗糸
の前記センサの検出範囲の基準位置からのずれ量を適正
たるみ量として、少なくとも紡出粗糸重量の変数として
求めるデータベース又は演算式として記憶する記憶手段
と、入力手段により入力された紡出条件と前記記憶手段
に記憶されたデータベース又は演算式とに基づいて当該
紡出条件での適正たるみ量を求める演算手段と、紡出時
に前記センサからの出力信号に基づいて求められる粗糸
位置の前記基準位置からのずれ量が前記適正たるみ量よ
りも小さい場合は巻取り速度を減速し、前記ずれ量が前
記適正たるみ量よりも大きい場合は巻取り速度を増速す
るようにボビンの巻取り速度を変速制御する制御手段と
を有する。

【００１０】前記基準位置はフロントローラとフライヤ
トップとを結ぶ直線がセンサの検出範囲と交差する位置
とすることが好ましい。

【００１１】

【作用】本発明では、適正張力状態におけるフロントロ
ーラからフライヤトップに至る粗糸の基準位置からのず
れ量を適正たるみ量として、少なくとも紡出粗糸重量の
変数として求めるデータベース又は演算式が記憶手段に
記憶されている。演算手段は入力手段により入力された
紡出条件と前記データベース又は演算式とに基づいて当
該紡出条件での適正たるみ量を求める。そして、その値
が紡出運転時における制御目標値となる。フロントロー
ラとフライヤトップ間の粗糸位置が非接触式センサによ
り連続的に検出される。非接触式センサからの出力信号
が演算手段に入力され、演算手段はその信号に基づいて
粗糸位置の基準位置からのずれ量を演算する。そして、
制御手段はずれ量が前記設定された制御目標値、即ち適
正たるみ量と一致させるべく、前記ずれ量が前記適正た
るみ量よりも小さい場合は巻取り速度を減速し、前記ず
れ量が前記適正たるみ量よりも大きい場合は巻取り速度
を増速するようにボビンの巻取り速度を変速制御する。

【００１２】基準位置をフロントローラとフライヤトッ
プとを結ぶ直線がセンサの検出範囲と交差する位置とす
る場合は、フロントローラとフライヤトップ間の粗糸を
緊張状態とし、そのときのセンサによる粗糸検出位置が
基準位置として制御手段に記憶される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を具体化した一実施例を図面に
従って説明する。粗紡機の駆動系は基本的には本願出願
人が先に提案（特開昭６３ー２６４９２３号公報）した
ものと同じであるが、ボビンレールの昇降動切替機構が
異なっている。図２に示すように、フロントローラ１は
その回転軸１ａの一端と、主モータＭにより回転駆動さ
れるドライビングシャフトとの間に配設された歯車列を
介して回転駆動されるようになっている。フライヤ２の
上部には被動歯車３が一体回転可能に嵌着固定されてい
る。前記ドライビングシャフトの回転がベルト伝動機構
を介して伝達される回転軸４の回転により、回転軸４に
嵌着された駆動歯車５を介して被動歯車３がフライヤ２
とともに回転駆動される。一方、ボビンレール６上に装
備されたスピンドル７には被動歯車７ａが固着されてい
る。該被動歯車７ａと噛合する駆動歯車８が嵌着固定さ
れた回転軸９には、ドライビングシャフトの回転力と、
インバータ１０ｂを介して変速駆動される巻取用モータ
１１による回転力とが差動歯車機構１２により合成され
て伝達されるようになっている。巻取用モータ１１、差
動歯車機構１２等により粗糸巻層の増加に対応してボビ
ン回転速度を減少させる巻取速度変速装置が構成されて
いる。

【００１４】ボビンレール６にはリフターラック１３が
固定されている。リフターラック１３と噛合する歯車１
４が嵌着された回転軸１５には、駆動軸１７の回転が切
替機構１８及び歯車列を介して伝達される。駆動軸１７
はインバータ１０ｃを介して変速駆動される昇降用モー
タ１６により駆動される。切替機構１８は中間軸１９
と、該中間軸１９と前記駆動軸１７との間に設けられた
一対の歯車列２０，２１と、歯車列２０，２１の回転を
中間軸１９に伝達する電磁クラッチ２２，２３とから構
成されている。そして、電磁クラッチ２２，２３の励消
磁により回転軸１５の回転方向すなわちボビンレール６
の昇降動の方向が変更されるようになっている。回転軸
１５の端部にはボビンレール６の上下移動方向を検知す
るセンサとしてのロータリエンコーダ２４が接続されて
いる。

【００１５】フロントローラ１とフライヤトップ２ａと
の間には、フロントローラ１からフライヤトップ２ａに
至る粗糸Ｒの位置を連続的に検出する非接触式のセンサ
２５が設けられている。センサ２５は特開昭６２−８５
０３６号公報に開示された装置と同様に、千鳥状に配設
された多数の赤外線発光ダイオード列からなる発光部
と、それに対向する受光素子の列によって構成される受
光部とを備えている。そして、発光部と受光部との間に
粗糸Ｒが位置するようになっている。各受光素子は発光
部からの光を受光すると電気信号を出力するようになっ
ている。すなわち、粗糸Ｒが発光部からの光を遮ること
により、粗糸Ｒの位置と対応した受光素子が光を受けな
くなり、その受光素子を検出することによって粗糸Ｒの
位置が求められる。センサ２５は粗紡機機台に１個でも
よいが複数個設けてもよい。

【００１６】次に前記駆動系を駆動制御するための制御
回路を図３に従って説明する。制御部としての制御装置
２６を構成するマイクロコンピュータ２７は、演算手段
及び制御手段としての中央処理装置（以下ＣＰＵとい
う）２８と、制御プログラムを記憶した読出し専用メモ
リ（ＲＯＭ）よりなる記憶手段としてのプログラムメモ
リ２９と、入力装置３０により入力された入力データ及
びＣＰＵ２８における演算処理結果等を一時記憶する読
出し及び書替可能なメモリ（ＲＡＭ）よりなる作業用メ
モリ３１とからなり、ＣＰＵ２８はプログラムメモリ２
９に記憶されたプログラムデータに基づいて動作する。

【００１７】紡出粗糸重量、繊維種、フライヤ回転数等
の紡出条件を入力する入力手段としての入力装置３０は
制御装置２６にキーボードとして一体に組込まれてい
る。前記ロータリエンコーダ２４及びセンサ２５からの
出力信号は入力インタフェース３２を介してＣＰＵ２８
に入力されるようになっている。又、制御装置２６には
設定スイッチＳが接続され、設定スイッチＳをオンする
とそのときのセンサ２５の粗糸検出位置が作業用メモリ
３１に記憶されるようになっている。

【００１８】又、電磁クラッチ２２，２３はＣＰＵ２８
からの信号に基づき、電磁クラッチ励消磁回路３３を介
してその励消磁が制御され、ボビンレール６の昇降切換
が行われるようになっている。又、ＣＰＵ２８は出力イ
ンタフェース３４、モータ駆動回路３５ａ，３５ｂ，３
５ｃ及びインバータ１０ａ，１０ｂ，１０ｃを介して主
モータＭ、巻取用モータ１１及び昇降用モータ１６を駆
動制御するようになっている。

【００１９】プログラムメモリ２９には適正張力状態に
おけるフロントローラ１からフライヤトップ２ａに至る
粗糸Ｒのセンサ２５の検出範囲の基準位置からのずれ
量、即ち適正たるみ量を、紡出粗糸重量（ゲイン）の変
数として求めるデータベースが記憶されている。

【００２０】データベースを作成する場合は図４に示す
ように、フロントローラ１とフライヤトップ２ａとを結
ぶ直線ＬをＸ座標としてセンサ２５の位置を表す。そし
て、センサ２５の位置を変えるとともに、各位置につい
て紡出粗糸重量が異なる種々の紡出条件において、フロ
ントローラ１とフライヤトップ２ａ間に適正張力状態で
粗糸Ｒが張設されたときのセンサ２５による粗糸検出位
置の直線Ｌからの距離（たるみ量）Δｘを測定する。た
るみ量Δｘはセンサ２５の位置Ｘと紡出粗糸重量ｇとの
変数になるとともに、図５に示すように、適正張力Ｔの
関数として表される。そして、プログラムメモリ２９に
は図５に示すように、種々のセンサ２５の位置及び紡出
粗糸重量の組について、適正張力Ｔと適正たるみ量Δｘ
の関係を示すグラフの形でデータベースが記憶されてい
る。適正張力状態におけるたるみ量Δｘは実験、あるい
は理論的に求める。

【００２１】次に前記のように構成された装置の作用を
説明する。機台の運転に先立ってまずフロントローラ１
とフライヤトップ２ａ間に図４に鎖線で示すように、粗
糸Ｒを緊張状態で張設する。そして、設定スイッチＳを
オンさせて、この時のセンサ２５の遮光位置を作業用メ
モリ３１に記憶させる。この粗糸位置が基準位置ｘ₀と
なる。粗糸Ｒに代えて線状部材を張設してもよい。

【００２２】次に紡出粗糸重量（ゲレン）ｇ、繊維種、
フライヤ回転数ＮF 等の紡出条件及びセンサ２５の位置
が入力装置３０により入力される。紡出条件及びセンサ
２５の位置が入力されるとＣＰＵ２８はプログラムメモ
リ２９に記憶されたデータベースを基に、当該紡出条件
における適正たるみ量Δｘを算出する。例えば、センサ
２５の位置がＸ1 で紡出粗糸重量がｇ1 であれば、それ
に対応する適正たるみ量Δｘ1 がΔｘ1 ＝Ｆ_X1,g1(Ｔ）
のグラフから求められる。センサ２５の位置がＸ2 で紡
出粗糸重量がｇ2 であれば、適正たるみ量Δｘ2 はΔｘ
2 ＝Ｆ_X2,g2(Ｔ）のグラフから求められる。又、センサ
２５の位置がＸ3 で紡出粗糸重量がｇ3であれば、適正
たるみ量Δｘ3 はΔｘ3 ＝Ｆ_X3,g3(Ｔ）のグラフから求
められる。そして、このたるみ量Δｘが作業用メモリ３
１に制御目標値として記憶される。

【００２３】その後、機台の運転が開始され、主モータ
Ｍによりフロントローラ１及びフライヤ２がそれぞれ回
転駆動される。又、機台の起動と同時に巻取用モータ１
１及び昇降用モータ１６も駆動され、差動歯車機構１２
に入力された主モータＭの回転力と、巻取用モータ１１
の回転力とが差動歯車機構１２で合成され、合成された
回転力により回転軸９が駆動されてスピンドル７が回転
駆動される。これによりドラフト装置で延伸された粗糸
Ｒがフライヤ２により加撚され、フライヤ２より高速で
回転するボビンＢに層状に巻取られる。又、昇降用モー
タ１６の駆動により、切替機構１８、回転軸１５等を介
してリフターラック１３とともにボビンレール６が昇降
動される。巻取り速度及びボビンレール６の昇降速度は
巻取用モータ１１及び昇降用モータ１６の回転速度を変
更することにより変更される。

【００２４】又、ＣＰＵ２８はロータリエンコーダ２４
からの出力信号によりボビンレール６の昇降切替えを検
知し、巻取粗糸層が１層増加する毎に、ボビン回転速度
が所定量減速するようにインバータ１０ｂを介して巻取
用モータ１１を駆動制御する。又、昇降用モータ１６の
速度も巻取用モータ１１の速度に対応して減速制御さ
れ、ボビンレール６の移動速度が巻取り速度に同期して
減速される。

【００２５】制御装置２６にはセンサ２５の出力信号が
常に入力され、ＣＰＵ２８はその信号から粗糸Ｒの位置
を演算するとともに、基準位置ｘ₀からのずれ量Δｘ_i
を算出する。そして、ずれ量Δｘ_iと適正たるみ量Δｘ
とを比較して、ずれ量Δｘ_iがたるみ量Δｘと一致する
ようにインバータ１０ｂを介して巻取用モータ１１を駆
動制御する。すなわち、粗糸Ｒが図４に矢印Ａで示す適
正張力状態の粗糸Ｒより下方に位置するＢの状態のとき
は、巻取用モータ１１の駆動速度が速くなるように変速
制御される。又、粗糸Ｒが適正張力状態の粗糸Ｒより上
方に位置するＣの状態のときは、巻取用モータ１１の駆
動速度が遅くなるように変速制御される。

【００２６】前記のようにフロントローラ１とフライヤ
トップ２ａ間の粗糸Ｒのたるみ量を紡出条件に対応した
適正張力状態となるように制御するための基準位置ｘ₀
と、適正たるみ量Δｘとが定量的に設定される。その結
果、同一機台あるいは異なる機台に設けられたセンサ２
５間の設定値のばらつきがなくなる。

【００２７】機台の運転に先立って紡出条件とともにセ
ンサ２５の位置を入力装置３０により入力したが、セン
サ２５は一般には所定位置に固定されるため、センサ２
５の位置は予め作業用メモリ３１に記憶させておいても
よい。

【００２８】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、例えば、適正たるみ量Δｘを設定するため
のデータベースとして、紡出粗糸重量だけでなく、繊維
品種も変数として加えた関数としたり、グラフのような
データベースに代えて演算式を用いて紡出粗糸重量から
適正たるみ量Δｘを演算するようにしてもよい。

【００２９】又、適正張力状態におけるフロントローラ
１とフライヤトップ２ａ間に至る粗糸Ｒのセンサ２５の
検出範囲の基準位置からのずれ量Δｘ_iを求めるための
基準位置として、フロントローラ１とフライヤトップ２
ａとを結ぶ直線Ｌがセンサ２５と交差する位置に代えて
所定の曲線がセンサ２５と交差する位置を採用してもよ
い。すなわち、フロントローラ１とフライヤトップ２ａ
間の距離より長い所定長の粗糸又は線状部材をフロント
ローラ１とフライヤトップ２ａ間にたるんだ状態で張り
渡し、そのときのセンサ２５の検出位置を基準位置とし
てもよい。

【００３０】又、巻取り速度を変速する構成として、特
開昭６２−８５０３６号公報に開示された装置のよう
に、コーンドラムを使用するとともにベルトシフタと連
動するロングラックを駆動する歯車系をモータで駆動す
る構成としたり、粗紡機の駆動系として、差動歯車機構
１２を設けることなく各駆動系を全て独立してモータで
駆動する構成としてもよい。

【００３１】又、適正たるみ量のデータをプログラムメ
モリ２９に予め入力しておかずに、作業用メモリ３１に
後から入力可能としてもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、粗
糸のたるみ量を適正粗糸張力状態の設定値に調整するた
めの基準位置の設定を、設定者の主観によらず客観的に
設定できるとともに、基準位置からの適正なたるみ量を
定量値として自動的に算出できるため、同じ機台に設け
られた複数のセンサ間あるいは異なる機台間における適
正張力のばらつきがなくなる。従って、紡出中の粗糸張
力が確実に所定の値に調整され、粗紡機から得られる粗
糸巻の品質が機台間でばらつくことがなくなり、高品質
の粗糸が生産できる。

【００３３】又、請求項２に記載の発明によれば、基準
位置の設定を容易にしかも精度良くできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】張力調整手順を示すフローチャートである。

【図２】粗紡機の駆動系の概略図である。

【図３】制御装置の電気的構成を示すブロック図であ
る。

【図４】フロントローラとフライヤトップ間の粗糸の状
態を示す側面図である。

【図５】適正たるみ量と粗糸張力との関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１…フロントローラ、２ａ…フライヤトップ、２５…セ
ンサ、２６…制御部としての制御装置、２８…演算手段
及び制御手段としてのＣＰＵ、２９…記憶手段としての
プログラムメモリ、３０…入力手段としての入力装置、
Ｒ…粗糸、Ｓ…設定スイッチ、Δｘ…適正たるみ量。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】フロントローラとフライヤトップ間の粗
糸位置を連続的に検出し得る非接触式センサからの出力
信号に基づいてボビンの巻取り速度を変速制御する制御
部を備えた粗紡機において、前記制御部に適正張力状態におけるフロントローラから
フライヤトップに至る粗糸の前記センサの検出範囲の基
準位置からのずれ量を適正たるみ量として、少なくとも
紡出粗糸重量の変数として求めるデータベース又は演算
式として記憶する記憶手段と、入力手段により入力され
た紡出条件と前記記憶手段に記憶されたデータベース又
は演算式とに基づいて当該紡出条件での適正たるみ量を
求める演算手段と、紡出時に前記センサからの出力信号
に基づいて求められる粗糸位置の前記基準位置からのず
れ量が前記適正たるみ量よりも小さい場合は巻取り速度
を減速し、前記ずれ量が前記適正たるみ量よりも大きい
場合は巻取り速度を増速するようにボビンの巻取り速度
を変速制御する制御手段とを有する粗紡機における粗糸
張力制御装置。
【請求項２】前記基準位置をフロントローラとフライ
ヤトップとを結ぶ直線がセンサの検出範囲と交差する位
置とする請求項１に記載の粗紡機における粗糸張力制御
装置。