JP3697583B2 - トラバース制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラバースモータにより往復駆動されるトラバースガイドの位置や速度の制御を行う、トラバース制御装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、単錘トラバース装置では、各錘のトラバースガイドが、それぞれトラバースモータにより往復駆動されるものがある。
このような単錘トラバース装置として、特表２００１−５１６３１９号公報のように、トラバースガイドを駆動するトラバースモータのステータに供給する電圧を、磁束制御装置を用いて連続的に生じさせ、それによりトラバースモータのロータの回転運動が、ステータ電圧により定まるステータ磁束により制御するようにした構成が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のトラバース装置では、ステータコイルに流れる電流を常に所望のタイミングで流すことができず、ロータに対して常に最大のトルクを作用させることができなかった。
従って、トラバースストロークの全域における高精度な位置精度を維持できず、巻取りパッケージの巻き形状不良が発生することがある。
また、前述のトラバース装置では、トルク不足により高速ターンができず、高速ターンを行うためには大容量のトラバースモータが必要であるという問題がある。
コイル電流を所望のタイミングで流すことができない原因としては、ステータコイルのインダクタンスの影響により電流の立ち上がりに遅れが発生することや、必要とする電流量（トルク）が大きくなる加減速時に電流指令の変化率が大きくなることがある。
そこで、本発明においては、最小限のトラバースモータを使用して高速ターンを可能にするとともに、トラバースストロークの全域において高精度な位置制御を実現し、それによって、トラバースを高速化し、巻取りパッケージの巻き形状を改善することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような課題を解決すべく、次のような手段を用いるものである。即ち、請求項１の発明においては、トラバースガイドを往復動させるためにトラバースモータの正逆駆動を制御するトラバース制御装置において、トラバースモータのロータの現在位置を検出する位置検出手段と、
該位置検出手段により検出した現在位置に基づいて、ロータの現在位置に対して所定の進角量だけ進めたタイミングでモータコイルへの通電を行う進角制御手段とを備える。
これにより、電流立ち上がりの遅れによる影響を排除し、ロータに対して最大トルクが作用するような電流を常にモータコイルに流すことができる。
従って、高速運転時においても、実際のモータ電流が目標電流に追従しないということがない。
例えば、進角制御手段は、ロータに作用するトルクが最大となる最大トルク励磁位置（ロータの現在位置に対して直交する位置）よりも所定の進角量だけ進めた位置である進角励磁位置を算出する進角励磁位置算出手段と、モータコイルに対する通電により発生する磁束の向きが前記進角励磁位置となるようにモータコイルに対する通電を制御する通電制御手段とを有する構成にできる。
【０００５】
また、請求項２の発明においては、ロータの現在速度を検出する速度検出手段を備え、前記進角制御手段は、ロータの現在速度に応じて進角量を変更する。
例えば、所定の基準速度を予め設定し、ロータの現在速度が基準速度より速い場合には進角量を大きく、基準速度より遅い場合には進角量を小さくすることができる。
また、ロータの現在速度に比例するように進角量の大きさを変更することもできる。
ロータの現在速度と進角量との関係は、予め設定記憶しておけばよく、またその関係をパラメ一夕として設定変更可能にしておくことが好ましい。
これにより、ロータの現在速度に応じて、進角量を自動的に変更することができる。
【０００６】
さらに、請求項３の発明においては、前記進角制御手段は、トラバースガイドの現在位置に応じて進角量を変更する。
例えば、トラバースガイドがトラバースストロークの中央部にあるときは進角量を大きくし、トラバース端部（ターン位置含む）にあるときは進角畳を小さくすることができる。
トラバースガイドの位置と進角量との関係は予め設定記憶しておけばよく、またその関係をパラメータとして設定変更可能にしておくことが好ましい。
これにより、トラバースガイドの位置に応じて、自動的に進角量を変更することができる。
【０００７】
さらに、請求項４の発明においては、前記進角制御手段は、ロータの目標位置と現在位置との偏差に基づいて進角量を変更する。
例えば、ロータの目標位置と現在位置との偏差が大きい場合（目標位置に対する遅れが大きい場合）には進角量を大きくし、偏差が小さい場合（目標位置に対する遅れが小さい場合）には進角量を小さくすることができる。
偏差と進角量との関係は予め設定記憶しておけばよく、またその関係をパラメータとして設定変更可能にしておくことが好ましい。
これにより、目標位置に対するロータの追従性に応じて自動的に進角量を変更することができる。
【０００８】
さらに、請求項５の発明においては、前記進角制御手段は、進角量を予め設定した上限値以内に制限するリミッタを有する。
これにより、進角量が大きくなり過ぎることによるトルクの低下を防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、添付の図面より説明する。図１は本発明のトラバース装置の全体構成を示す図、図２はトラバースストローク内における各トラバース位置でのトラバース速度を示す図、図３はトラバースモータをベクトル制御及び進角制御するためのモータドライバの構成を示すブロック図、図４はモータ回転座標（ｄ-ｑ座標）を用いて進角制御を説明するためのベクトル図である。
【００１０】
本発明のトラバース制御装置を搭載するトラバース装置の構成について説明する。
図１に示すように、本案にかかるトラバース制御装置を搭載したトラバース装置１は、図示しない給糸パッケージから解舒された糸条Ｙをボビン軸方向にトラバースしながら巻取りパッケージ３に巻き返す、巻取装置に用いられている。
巻取りパッケージ３は、ボビン３１に糸条Ｙを巻き取ることで形成され、クレードル３２により回転自在に支持されている。
尚、図１では、巻取りパッケージ３として、巻太りに伴って次第にトラバース幅（巻き幅）を狭くして形成したテーパーエンドパッケージが図示されているが、パッケージ形状は、このようなテーパーエンド形状に限定されるものではない。
巻取りパッケージ３の外周面には、巻取用モータにより回転駆動される巻取りローラ２が当接しており、該巻取りローラ２により巻取りパッケージ３を回転駆動している。
【００１１】
トラバース装置１は、例えばステッピングモータに構成されるトラバースモータ１１と、該トラバースモータ１１により正逆回転切換可能に回転駆動される駆動プーリ１２と、トラバース範囲の両側方に配置される従動プーリ１３・１３と、該駆動プーリ１２及び従動プーリ１３・１３に巻回される駆動ベルト１４と、該駆動ベルト１４に固設され糸条Ｙをガイドするトラバースガイド１５とを備えている。
尚、駆動ベルト１４としては、タイミングベルト等の各種ベルトや金属製ワイヤをはじめ、その他同様の機能を有する可撓性のエンドレス体を使用することができる。
トラバースガイド１５は、駆動プーリ１２の正逆回転に伴って、ボビン３１の軸方向における一端側から他端側、又は他端側から一端側へ往復移動し、これにより、巻取りパッケージ３に巻き取られる糸条Ｙをトラバースするように構成している。
また、トラバース装置１はトラバース制御装置５を備えており、トラバースモータ１１の駆動を制御して、トラバースガイド１５の位置及び駆動速度を制御している。
このように、トラバースモータ１１の正逆駆動を制御することにより、糸条Ｙが係合したトラバースガイド１５を所定のトラバース幅で往復動させることができる。
【００１２】
以上の如く構成されるトラバース装置１は、単一の巻取りパッケージ３に対して個別にトラバースモータ１１を設け、マイクロコンピュータを有するトラバース制御装置５により、トラバースガイド１５の位置及び速度を制御するようにしている。
そして、トラバース制御装置５は、後述するモーションコントローラ５２及びモータドライバ５１により構成されている。モーションコントローラ５２は、トラバースモータ１１に対する位置指令に相当するモーションパルスを出力し、モータドライバ５１は、モーションパルス数に応じた回転量となるようにトラバースモータ１１を制御する。
【００１３】
次に、トラバース制御装置５による、トラバースモータ１１の制御について説明する。
トラバース制御装置５は、トラバースモータ１１を介してトラバースガイド１５の位置制御を行うものであり、上述したように、トラバースモータ１１に所定の駆動動作を行わせるための指令信号（位置指令）を生成するモーションコントローラ５２と、生成した指令信号に従ってトラバースモータ１１を駆動するモータドライバ５１とを備えている。
モーションコントローラ５２及びモータドライバ５１の主な機能は、共通のマイクロコンピュータ（図示略）により実現されている。
このマイクロコンピュータは、モーションコントロール機能及びモータドライバ機能を実行する手段の主構成となる、単一の中央処理装置（ＣＰＵ）と、トラバースの制御プログラム（モーションプログラム）等を格納するＲＯＭと、演算データ等を一時的に格納するＲＡＭとを備えている。中央処理装置は、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより、後述するようなトラバースモータ１１の制御（トラバース制御）を行う。尚、モーションコントローラ５２とモータドライバ５１とにそれぞれ個別にマイクロコンピュータ（中央処理装置）を設け、各機能を別個のマイクロコンピュータにより実現するようにしてもよい。
また、トラバース制御装置５には、トラバースモータ１１の回転速度を検出するためのモータ回転検出器（ロータリエンコーダ）５３、及び巻取りパッケージ３の回転速度を検出するためのパッケージ回転検出器５４が接続されており、それぞれの検出値がトラバース制御装置５に入力されている。
【００１４】
トラバース制御装置５のモーションコントローラ５２内にはパッケージ径算出手段５２ａが設けられており、巻取中パッケージ回転検出器５４の検出値に基づいて常時パッケージ径が算出される。
また、モーションコントローラ５２内に設けられる指令信号生成手段５２ｂが、予め設定された駆動パターン及び算出されたパッケージ径に基づいて、トラバースモータ１１を駆動制御するための指令信号（モーションパルス）を生成する。
尚、パッケージ径算出方法としては、巻取りローラ２に対する巻取りパッケージ３の相対位置（クレードル３２の角度）を検出する等、他の方法を使用することもできる。
【００１５】
モータドライバ５１は、複数のスイッチング素子を有する駆動回路（図示略）を含み、モーションコントローラ５２により生成されたモーションパルスに従い、トラバースモータ１１に対してモータ駆動信号を出力する。
モータ駆動信号が入力されたトラバースモータ１１は、モーションパルスの周波数に応じた速度で、モーションパルス数に応じた角度だけ回転駆動される。即ち、モータドライバ５１は、トラバースモータ１１の回転位置をロータリエンコーダ等の回転検出器５３により検出し、その検出された回転位置と位置指令値（モーションパルス数）との偏差をマイクロコンピュータにより求めて、この偏差がゼロになるように、即ち検出位置が位置指令に追従するようにトラバースモータ１１の位置制御を行う。
具体的には、後に図３を用いて説明するように、モータドライバ５１は、モータ電流を検出する電流検出手段（電流検出器７０）を備え、モーションパルス数に応じた位置指令と回転検出器５３により検出した現在位置とに基づいて速度指令値を算出し、該速度指令値と回転検出器５３により検出した現在速度とに基づいて電流指令値を算出し、該電流指令値と電流検出値とに基づいてトラバースモータ１１の励磁を制御する。
【００１６】
以上の如くトラバースモータ１１の駆動制御を行うトラバース制御装置５では、往復動するトラバースガイド１５が、トラバース範囲の一端から他端までのトラバースストローク内における中央部に位置しているときには、該トラバースガイド１５が高速の定速度で移動するようにトラバースモータ１１が駆動され、トラバースガイド１５がトラバースストローク内における両端部に位置しているときには、中央部での速度よりも低速度にて速度を変化させながら移動するようにトラバースモータ１１が駆動されている。
【００１７】
具体的には、図２に示すように、トラバースガイド１５のトラバースストロークＲは、中央部の定速領域Ｒｃと、両端部の端部領域Ｒｅとに分割されており、定速領域Ｒｃにおいては、トラバースガイド１５は、所定のガイド速度Ｓｇにて略定速で移動している。また、端部領域Ｒｅにおいては、トラバースガイド１５がターンするストローク端でトラバース速度はゼロとなり、ストローク端から中央側へ移動するに従ってトラバース速度が上昇し、端部領域Ｒｅと定速領域Ｒｃとの境界でガイド速度Ｓｇに達する。
【００１８】
また、本案では、実際のロータの位置に対して、該ロータ位置に対して所定角度だけ進めたタイミングで（即ち進角させて）、モータコイルの通電制御を行う、進角制御を行うことを可能としている。
この場合、ロータの速度及び位置（或いはトラバースガイド１５の速度及び位置）を規定したトラバースパターンが予めＲＯＭに記憶されており、このトラバースパターンに従うようにトラバースモータ１１が制御される。
【００１９】
次に、ベクトル制御されるトラバースモータ１１に対して進角制御を行った場合について図３、図４を用いて説明する。
前述の如く指令信号生成手段５２ｂにて生成されるモーションパルス（指令信号）は、トラバースモータ１１を構成するステッピングモータの目標回転角（位置指令信号）を示す信号である。
モータドライバ５１内における、位置制御部６１は、モーションパルスの個数により算出した位置指令信号（目標位置）と、ロータリエンコーダであるモータ回転検出器５３の検出パルスを基にして算出した位置演算部６７による位置演算結果（現在位置）とに基づいて速度指令信号を生成する。具体的には、偏差演算部６０により算出される位置指令信号と位置演算結果との偏差と、予め設定されたゲインとを用いてＰＩ制御又はＰＩＤ制御により速度指令信号を生成する。
【００２０】
速度制御部６２は、位置制御部６１で生成した速度指令信号（目標速度）と、エンコーダの検出パルスを基にして算出した速度演算部６８による速度演算結果（現在速度）とに基づいてトルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ：ｑ軸目標電流）を生成する。具体的には、速度指令信号と速度演算結果との偏差と予め設定されたゲインとを用いてＰＩ制御又はＰＩＤ制御によりトルク電流指令信号を生成する。
進角励磁位置算出部５５ａには、磁束電流指令信号（Ｉｄｒｅｆ：ｄ軸目標電流）が入力される。本例では、ロータが永久磁石により形成され、ロータ磁束が確立しているため、磁束電流指令信号をゼロとして、前記トルク電流指令信号のみを変化させ、トルク電流に比例したトルクを発生させるように制御する。
尚、磁束電流指令信号はゼロ以外の値として負の値を取ることもできる。
【００２１】
また、進角励磁位置算出部５５ａには、前記位置演算結果が入力される。進角励磁位置算出部５５ａは、位置演算結果に基づいて、ロータの現在位置に対して所定の進角量を有する進角励磁位置を算出する。
即ち、図４に示すように、ロータの現在位置を示すロータ磁束ｄに作用するトルクが最大となる最大トルク励磁位置（ロータの現在位置に対して直交する位置）ｑよりも、所定の進角量θだけ進めた位置である進角励磁位置ｑ’が算出される。尚、図４におけるｄ’は、進角励磁位置ｑ’に直交する方向の磁束を示すものであり、進角を付与した後の仮想ロータ位置を示している。
また、進角量θは予め設定記憶されている。
【００２２】
さらに、進角励磁位置算出部５５ａには、速度演算部６８の速度演算結果が入力される。進角励磁位置算出部５５ａは、ロータの現在速度を示す速度演算結果に基づいて、進角量θを変更する。
また、進角励磁位置算出部５５ａには、速度制御部６２で生成したトルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ：ｑ軸目標電涜）が入力される。進角励磁位置算出部５５ａは、トルク電流指令信号に基づいて、進角付与後トルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ’：進角付与後ｑ軸目標電流）の大きさを決定する。
これにより、速度偏差量に応じた大きさのステータ磁束（トルク）がロータに対して作用することになる。
【００２３】
以上の入力に基づいて、進角励磁位置算出部５５ａは、進角付与後磁束電流指令信号（Ｉｄｒｅｆ’：進角付与後ｄ軸目標電流）及び進角付与後トルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ’：進角付与後ｑ軸目標電流）を生成する。
次に、ｓｉｎ、ｃｏｓ計算部（三角関数発生部）７７は、位置演算部６７の位置演算結果である電気角度検出信号に基づいて三角関数信号（ｓｉｎ信号及びｃｏｓ信号）を生成する。
磁束電流制御部６４は、進角付与後磁束電流指令信号（Ｉｄｒｅｆ’）と実際の磁束電流値（ｉｄ：ｄ軸電流検出値）とに基づいて磁束電圧指令信号（ｄ軸電圧指令信号）を出力する。具体的には、進角付与後磁束電流指令信号（Ｉｄｒｅｆ’）と実際の磁束電流値（ｉｄ）との偏差と、予め設定されたゲインとを用いてＰＩ制御又はＰＩＤ制御により磁束電圧指令信号を生成する。
【００２４】
トルク電流制御部６３は、進角付与後トルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ’）と実際のトルク電流値（ｉｑ：ｑ軸電流検出値）とに基づいてトルク電圧指令信号（ｑ軸電圧指令信号）を出力する。具体的には、進角付与後トルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ’）と実際のトルク電流値（ｉｑ）との偏差と、予め設定されたゲインとを用いてＰＩ制御又はＰＩＤ制御によりトルク電圧指令信号を生成する。座標変換部（ｄｑ／ＡＢ相変換部）６５は、三角関数信号に基づいて、磁束電圧指令信号及びトルク電圧指令信号を、ステ一夕電圧指令信号（Ａ相電圧指令信号及びＢ相電圧指令信号）に変換する。
【００２５】
Ａ，Ｂ相波形出し部（ＰＷＭインバータ部）６６は、ステータ電圧指令信号に基づいて、Ａ相及びＢ相電圧をステッピングモータに供給する。即ち、Ａ，Ｂ相波形出し部６６は電力変換部であって、ＰＷＭ変調部（図示略）及び駆動回路（図示略）を含み、Ａ相及びＢ相電圧指令をＰＷＭ変調し、ベースドライブ回路を介して、複数のスイッチング素子を有する駆動回路のスイッチングを制御する。また、速度位置検出器５３は、トラバースモータ１１の回転に伴い、モータロータの絶対位置を検出する。例えば、速度位置検出器５３には、ステッピングモータの出力軸の回転角に応じた検出パルス（絶対位置パルス）を生成する光学式エンコーダを使用することができる。光学式エンコーダの代わりに、レゾルバやホール素子等が使用でき、またタコメータを使用して回転角速度を検出し、それを積分して出力してもよい。
【００２６】
また、前記電流検出器７０・７０により検出されたモータ電流は、Ｄ／Ａコンバータ７８・７８を介して電流サンプリング部７９によりＡ相電流値ＩA、Ｂ相電流値ＩBとして抽出される。
このＡ相電流値ＩA及びＢ相電流値ＩBは、ｓｉｎ、ｃｏｓ計算部７７にて生成された三角関数信号に基づいて、座標変換部（ＡＢ／ｄｑ相変換部）８０により、ｄ相電流値ｉｄ及びｑ相電流値ｉｑに変換される。
【００２７】
また、位置演算部６７は、速度位置検出器５３の検出信号を基に、信号処理部６９を介してロータの現在位置を算出する。一方、速度演算部６８は、速度位置検出器５３の検出信号を基に、信号処理部６９を介してロータの現在速度を算出する。
また、電流検出器７０は、トラバースモータ１１のモータ電流を検出するものであり、Ａ相及びＢ相それぞれに電流検出器７０が設けられている。
尚、前述のトルク電流制御部６３、磁束電流制御部６４、座標変換部（ｄｑ／ＡＢ相変換部）６５、及びＡ，Ｂ相波形出し部（ＰＷＭインバータ部）６６等により、モータコイルに対する通電により発生する磁束の向きが前記進角励磁位置となるようにモータコイルに対する通電を制御する通電制御手段を構成している。
また、ｄ−ｑ座標はロータの回転に伴って回転するモータ座標であり、ｄ軸はロータの磁束に沿った座標軸であり、ｑ軸はｄ軸に直交する座標軸である。
【００２８】
このように、ロータ位置に応じてトルク電流を制御する、ベクトル制御を行うことにより、トラバースモータ１１の速度やトルクを高性能に制御することができる。
これにより、トラバースガイドの位置精度をより高精度にできるとともに、トラバース端部においてより高速ターンが可能となる。 従って、巻取りパッケージの巻き形状を改善でき、後工程での解舒性を向上させることができる。
尚、トラバースモータ１１の制御に用いている、ベクトル制御とは、検出したモータ電流（Ａ相及びＢ相電流）を、ロータに同期して回転する回転モータ座標系（ｄ−ｑ座標系）に変換した後、モータ電流をｄ軸成分（磁束を発生させるための電流）とｑ軸成分（トルク発生に寄与する電流）とに分割して制御することにより、常にロータ磁束に対して直交する方向のステータ磁束を発生させる方法である。
【００２９】
また、本例では、トラバースモータ１１のロータの現在速度を検出する速度位置検出器５３を備えているが、検出したロータの現在速度に応じて進角量を変更するように構成することができる。
即ち、速度位置検出器５３により検出されたロータの現在速度に基づき、進角励磁位置算出部５５ａによって進角量を設定するのである。
このように、ロータの現在速度に応じて進角量を変更することで、例えば、所定の基準速度を予め設定しておき、ロータの現在速度が基準速度よりも速いときには進角量を大きくし、基準速度よりも遅いときには進角量を小さくすることができる。
また、ロータの現在速度に比例するように進角量の大きさを変更することもできる。いずれの場合においても、ロータの現在速度と進角量との関係は、予め設定記憶しておけばよく、またその関係をパラメ一夕として設定変更可能にしておくことが好ましい。これにより、ロータの現在速度に応じて、進角量を自動的に変更することができる。
このように構成することで、進角量を常に最適な値とすることができて、常にタイミングよく有効なトルクを発生させることが可能となる。
そして、トラバース速度に関わらず、進角量を常に最適な値に維持し、高精度な位置制御を実現でき、後工程における巻取りパッケージの解舒性をより向上させることができる。
【００３０】
さらに、本案のトラバース制御装置では、トラバースガイド１５の現在位置に応じて進角量を変更するように構成することもできる。
例えば、図４において進角励磁位置算出部５５ａの内部又は外部に「ガイド位置検出手段」を設け、トラバースガイド１５の現在位置を検出して、トラバースガイド１５が、前述のトラバースストロークＲ内における中央部にある定速領域Ｒｃに位置しているときと、その両端にある端部領域Ｒｅに位置しているときとで、進角量を変更するように構成できる。
即ち、高速駆動されている定速領域Ｒｃの範囲内では進角量が大きくなるように制御し、低速駆動されている端部領域Ｒｅの範囲内では進角量が小さくなるように制御することができる。
この場合、トラバースガイドの位置と進角量との関係は予め設定記憶しておけばよく、またその関係をパラメータとして設定変更可能にしておくことが好ましい。これにより、トラバースガイドの位置に応じて、自動的に進角量を変更することができる。
【００３１】
例えば、トラバースガイド１５の現在位置の検出は、トラバースモータ１１のロータが反転（トラバースガイド１５が反転）した後、回転検出器５３による検出信号のパルス数をカウンタにより計測することにより行うことができる。
これにより、定速領域Ｒｃ及び端部領域Ｒｅのそれぞれの領域で、進角量が最適な値に設定されることとなって、定速領域Ｒｃでの最高速度を上げることができ、トラバースの高速化を図ることができる。また、端部領域Ｒｅでは、迅速な加減速を行うことが可能となって、パッケージ３の端部で耳高が発生することを防止できるとともに、トラバースガイド１５の反転位置を含む端部領域Ｒｅでの高精度な位置制御を行うことが可能となって、綾落ち防止や巻取りパッケージ３の巻き形状の改善を図ることができる。
また、トラバース位置に関わらず、進角量を常に最適な値に維持し、高精度な位置制御を実現でき、後工程における巻取りパッケージの解舒性をより向上させることができる。
【００３２】
また、トラバースモータ１１は、前述のように、入力される位置指令に追従するように位置制御が行われるが、進角励磁位置算出部５５ａによる進角制御は、入力された目標励磁位置と、ロータの現在位置とに基づいて進角量を変更するように構成することができる。
例えば、進角量を、目標励磁位置とロータの現在位置との差の大きさに比例するように連続的に変更することができる。
この構成は、図３において、位置制御部６１の前に位置する偏差演算部６０の出力（位置偏差）を進角励磁位置算出部５５ａに供給することで、実現することができる。尚、ロータの目標位置は、位置指令（モーションパルス数）により算出すればよい。
【００３３】
例えば、ロータの目標位置と現在位置との偏差が大きい場合（目標位置に対する遅れが大きい場合）には進角量を大きくし、偏差が小さい場合（目標位置に対する遅れが小さい場合）には進角量を小さくすることができる。
この場合、偏差と進角量との関係は予め設定記憶しておけばよく、またその関係をパラメータとして設定変更可能にしておくことが好ましい。
これにより、目標位置に対するロータの追従性に応じて自動的に進角量を変更することができる。
このように、駆動されるロータの位置指令に対する追従度合いに応じて進角量を変化させることで、例えば、負荷状態が変化した場合でも、常に進角量を最適な状態に保って高精度な位置制御が実現でき、後工程での解舒性を向上させることができる。
【００３４】
また、前述のような進角制御を行うことで、トラバースモータ１１のトルクを高めることができるが、進角量を大きくしすぎると、逆にトルクが低下するため、前記進角励磁位置算出手段５５ａには、進角量の上限を規制するリミッタが備えられている。
このように、リミッタを設けることで、進角量を大きく制御しすぎて、トラバースモータ１１のトルクが低下することを防止できる。
これにより、位置精度の低下による巻取りパッケージの形状不良の発生を防止できる。
【００３５】
尚、このベクトル制御によると、トラバースモータ１１のトルク特性を改善して、低速領域から高速領域まで定トルク特性を得ることが可能である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。即ち、請求項１記載の如く、トラバースガイドを往復動させるためにトラバースモータの正逆駆動を制御するトラバース制御装置において、トラバースモータのロータの現在位置を検出する位置検出手段と、
該位置検出手段により検出した現在位置に基づいて、ロータの現在位置に対して所定の進角量だけ進めたタイミングでモータコイルへの通電を行う進角制御手段とを備えるので、
トラバースガイドの位置精度をより高精度にできるとともに、トラバース端部においてより高速ターンが可能となる。
従って、巻取りパッケージの巻き形状を改善でき、後工程での解舒性を向上させることができる。
【００３７】
さらに、請求項２記載の如く、ロータの現在速度を検出する速度検出手段を備え、前記進角制御手段は、ロータの現在速度に応じて進角量を変更するので、
トラバース速度に関わらず、進角量を常に最適な値に維持し、高精度な位置制御を実現でき、後工程における巻取りパッケージの解舒性をより向上させることができる。
【００３８】
さらに、請求項３記載の如く、前記進角制御手段は、トラバースガイドの現在位置に応じて進角量を変更するので、
トラバース位置に関わらず、進角量を常に最適な値に維持し、高精度な位置制御を実現でき、後工程における巻取りパッケージの解舒性をより向上させることができる。
【００３９】
さらに、請求項４記載の如く、前記進角制御手段は、ロータの目標位置と現在位置との偏差に基づいて進角量を変更するので、
常に進角量を最適な状態に保って高精度な位置制御が実現でき、後工程での解舒性を向上させることができる。
【００４０】
さらに、請求項５記載の如く、前記進角制御手段は、進角量を予め設定した上限値以内に制限するリミッタを有するので、
位置精度の低下による巻取りパッケージの形状不良の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトラバース装置の全体構成を示す図である。
【図２】トラバースストローク内における各トラバース位置でのトラバース速度を示す図である。
【図３】トラバースモータをベクトル制御及び進角制御するためのモータドライバの構成を示すブロック図である。
【図４】モータ回転座標（ｄ-ｑ座標）を用いて進角制御を説明するためのベクトル図である。
【符号の説明】
１ トラバース装置
３ 巻取りパッケージ
５ トラバース制御装置
１１ トラバースモータ
１５ トラバースガイド
５１ モータドライバ
５３ モータ回転検出器（速度位置検出器）
５５ａ 進角励磁位置算出部
【発明の属する技術分野】
本発明は、トラバースモータにより往復駆動されるトラバースガイドの位置や速度の制御を行う、トラバース制御装置の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、単錘トラバース装置では、各錘のトラバースガイドが、それぞれトラバースモータにより往復駆動されるものがある。
このような単錘トラバース装置として、特表２００１−５１６３１９号公報のように、トラバースガイドを駆動するトラバースモータのステータに供給する電圧を、磁束制御装置を用いて連続的に生じさせ、それによりトラバースモータのロータの回転運動が、ステータ電圧により定まるステータ磁束により制御するようにした構成が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前述のトラバース装置では、ステータコイルに流れる電流を常に所望のタイミングで流すことができず、ロータに対して常に最大のトルクを作用させることができなかった。
従って、トラバースストロークの全域における高精度な位置精度を維持できず、巻取りパッケージの巻き形状不良が発生することがある。
また、前述のトラバース装置では、トルク不足により高速ターンができず、高速ターンを行うためには大容量のトラバースモータが必要であるという問題がある。
コイル電流を所望のタイミングで流すことができない原因としては、ステータコイルのインダクタンスの影響により電流の立ち上がりに遅れが発生することや、必要とする電流量（トルク）が大きくなる加減速時に電流指令の変化率が大きくなることがある。
そこで、本発明においては、最小限のトラバースモータを使用して高速ターンを可能にするとともに、トラバースストロークの全域において高精度な位置制御を実現し、それによって、トラバースを高速化し、巻取りパッケージの巻き形状を改善することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上のような課題を解決すべく、次のような手段を用いるものである。即ち、請求項１の発明においては、トラバースガイドを往復動させるためにトラバースモータの正逆駆動を制御するトラバース制御装置において、トラバースモータのロータの現在位置を検出する位置検出手段と、
該位置検出手段により検出した現在位置に基づいて、ロータの現在位置に対して所定の進角量だけ進めたタイミングでモータコイルへの通電を行う進角制御手段とを備える。
これにより、電流立ち上がりの遅れによる影響を排除し、ロータに対して最大トルクが作用するような電流を常にモータコイルに流すことができる。
従って、高速運転時においても、実際のモータ電流が目標電流に追従しないということがない。
例えば、進角制御手段は、ロータに作用するトルクが最大となる最大トルク励磁位置（ロータの現在位置に対して直交する位置）よりも所定の進角量だけ進めた位置である進角励磁位置を算出する進角励磁位置算出手段と、モータコイルに対する通電により発生する磁束の向きが前記進角励磁位置となるようにモータコイルに対する通電を制御する通電制御手段とを有する構成にできる。
【０００５】
また、請求項２の発明においては、ロータの現在速度を検出する速度検出手段を備え、前記進角制御手段は、ロータの現在速度に応じて進角量を変更する。
例えば、所定の基準速度を予め設定し、ロータの現在速度が基準速度より速い場合には進角量を大きく、基準速度より遅い場合には進角量を小さくすることができる。
また、ロータの現在速度に比例するように進角量の大きさを変更することもできる。
ロータの現在速度と進角量との関係は、予め設定記憶しておけばよく、またその関係をパラメ一夕として設定変更可能にしておくことが好ましい。
これにより、ロータの現在速度に応じて、進角量を自動的に変更することができる。
【０００６】
さらに、請求項３の発明においては、前記進角制御手段は、トラバースガイドの現在位置に応じて進角量を変更する。
例えば、トラバースガイドがトラバースストロークの中央部にあるときは進角量を大きくし、トラバース端部（ターン位置含む）にあるときは進角畳を小さくすることができる。
トラバースガイドの位置と進角量との関係は予め設定記憶しておけばよく、またその関係をパラメータとして設定変更可能にしておくことが好ましい。
これにより、トラバースガイドの位置に応じて、自動的に進角量を変更することができる。
【０００７】
さらに、請求項４の発明においては、前記進角制御手段は、ロータの目標位置と現在位置との偏差に基づいて進角量を変更する。
例えば、ロータの目標位置と現在位置との偏差が大きい場合（目標位置に対する遅れが大きい場合）には進角量を大きくし、偏差が小さい場合（目標位置に対する遅れが小さい場合）には進角量を小さくすることができる。
偏差と進角量との関係は予め設定記憶しておけばよく、またその関係をパラメータとして設定変更可能にしておくことが好ましい。
これにより、目標位置に対するロータの追従性に応じて自動的に進角量を変更することができる。
【０００８】
さらに、請求項５の発明においては、前記進角制御手段は、進角量を予め設定した上限値以内に制限するリミッタを有する。
これにより、進角量が大きくなり過ぎることによるトルクの低下を防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、添付の図面より説明する。図１は本発明のトラバース装置の全体構成を示す図、図２はトラバースストローク内における各トラバース位置でのトラバース速度を示す図、図３はトラバースモータをベクトル制御及び進角制御するためのモータドライバの構成を示すブロック図、図４はモータ回転座標（ｄ-ｑ座標）を用いて進角制御を説明するためのベクトル図である。
【００１０】
本発明のトラバース制御装置を搭載するトラバース装置の構成について説明する。
図１に示すように、本案にかかるトラバース制御装置を搭載したトラバース装置１は、図示しない給糸パッケージから解舒された糸条Ｙをボビン軸方向にトラバースしながら巻取りパッケージ３に巻き返す、巻取装置に用いられている。
巻取りパッケージ３は、ボビン３１に糸条Ｙを巻き取ることで形成され、クレードル３２により回転自在に支持されている。
尚、図１では、巻取りパッケージ３として、巻太りに伴って次第にトラバース幅（巻き幅）を狭くして形成したテーパーエンドパッケージが図示されているが、パッケージ形状は、このようなテーパーエンド形状に限定されるものではない。
巻取りパッケージ３の外周面には、巻取用モータにより回転駆動される巻取りローラ２が当接しており、該巻取りローラ２により巻取りパッケージ３を回転駆動している。
【００１１】
トラバース装置１は、例えばステッピングモータに構成されるトラバースモータ１１と、該トラバースモータ１１により正逆回転切換可能に回転駆動される駆動プーリ１２と、トラバース範囲の両側方に配置される従動プーリ１３・１３と、該駆動プーリ１２及び従動プーリ１３・１３に巻回される駆動ベルト１４と、該駆動ベルト１４に固設され糸条Ｙをガイドするトラバースガイド１５とを備えている。
尚、駆動ベルト１４としては、タイミングベルト等の各種ベルトや金属製ワイヤをはじめ、その他同様の機能を有する可撓性のエンドレス体を使用することができる。
トラバースガイド１５は、駆動プーリ１２の正逆回転に伴って、ボビン３１の軸方向における一端側から他端側、又は他端側から一端側へ往復移動し、これにより、巻取りパッケージ３に巻き取られる糸条Ｙをトラバースするように構成している。
また、トラバース装置１はトラバース制御装置５を備えており、トラバースモータ１１の駆動を制御して、トラバースガイド１５の位置及び駆動速度を制御している。
このように、トラバースモータ１１の正逆駆動を制御することにより、糸条Ｙが係合したトラバースガイド１５を所定のトラバース幅で往復動させることができる。
【００１２】
以上の如く構成されるトラバース装置１は、単一の巻取りパッケージ３に対して個別にトラバースモータ１１を設け、マイクロコンピュータを有するトラバース制御装置５により、トラバースガイド１５の位置及び速度を制御するようにしている。
そして、トラバース制御装置５は、後述するモーションコントローラ５２及びモータドライバ５１により構成されている。モーションコントローラ５２は、トラバースモータ１１に対する位置指令に相当するモーションパルスを出力し、モータドライバ５１は、モーションパルス数に応じた回転量となるようにトラバースモータ１１を制御する。
【００１３】
次に、トラバース制御装置５による、トラバースモータ１１の制御について説明する。
トラバース制御装置５は、トラバースモータ１１を介してトラバースガイド１５の位置制御を行うものであり、上述したように、トラバースモータ１１に所定の駆動動作を行わせるための指令信号（位置指令）を生成するモーションコントローラ５２と、生成した指令信号に従ってトラバースモータ１１を駆動するモータドライバ５１とを備えている。
モーションコントローラ５２及びモータドライバ５１の主な機能は、共通のマイクロコンピュータ（図示略）により実現されている。
このマイクロコンピュータは、モーションコントロール機能及びモータドライバ機能を実行する手段の主構成となる、単一の中央処理装置（ＣＰＵ）と、トラバースの制御プログラム（モーションプログラム）等を格納するＲＯＭと、演算データ等を一時的に格納するＲＡＭとを備えている。中央処理装置は、ＲＯＭに格納された制御プログラムを実行することにより、後述するようなトラバースモータ１１の制御（トラバース制御）を行う。尚、モーションコントローラ５２とモータドライバ５１とにそれぞれ個別にマイクロコンピュータ（中央処理装置）を設け、各機能を別個のマイクロコンピュータにより実現するようにしてもよい。
また、トラバース制御装置５には、トラバースモータ１１の回転速度を検出するためのモータ回転検出器（ロータリエンコーダ）５３、及び巻取りパッケージ３の回転速度を検出するためのパッケージ回転検出器５４が接続されており、それぞれの検出値がトラバース制御装置５に入力されている。
【００１４】
トラバース制御装置５のモーションコントローラ５２内にはパッケージ径算出手段５２ａが設けられており、巻取中パッケージ回転検出器５４の検出値に基づいて常時パッケージ径が算出される。
また、モーションコントローラ５２内に設けられる指令信号生成手段５２ｂが、予め設定された駆動パターン及び算出されたパッケージ径に基づいて、トラバースモータ１１を駆動制御するための指令信号（モーションパルス）を生成する。
尚、パッケージ径算出方法としては、巻取りローラ２に対する巻取りパッケージ３の相対位置（クレードル３２の角度）を検出する等、他の方法を使用することもできる。
【００１５】
モータドライバ５１は、複数のスイッチング素子を有する駆動回路（図示略）を含み、モーションコントローラ５２により生成されたモーションパルスに従い、トラバースモータ１１に対してモータ駆動信号を出力する。
モータ駆動信号が入力されたトラバースモータ１１は、モーションパルスの周波数に応じた速度で、モーションパルス数に応じた角度だけ回転駆動される。即ち、モータドライバ５１は、トラバースモータ１１の回転位置をロータリエンコーダ等の回転検出器５３により検出し、その検出された回転位置と位置指令値（モーションパルス数）との偏差をマイクロコンピュータにより求めて、この偏差がゼロになるように、即ち検出位置が位置指令に追従するようにトラバースモータ１１の位置制御を行う。
具体的には、後に図３を用いて説明するように、モータドライバ５１は、モータ電流を検出する電流検出手段（電流検出器７０）を備え、モーションパルス数に応じた位置指令と回転検出器５３により検出した現在位置とに基づいて速度指令値を算出し、該速度指令値と回転検出器５３により検出した現在速度とに基づいて電流指令値を算出し、該電流指令値と電流検出値とに基づいてトラバースモータ１１の励磁を制御する。
【００１６】
以上の如くトラバースモータ１１の駆動制御を行うトラバース制御装置５では、往復動するトラバースガイド１５が、トラバース範囲の一端から他端までのトラバースストローク内における中央部に位置しているときには、該トラバースガイド１５が高速の定速度で移動するようにトラバースモータ１１が駆動され、トラバースガイド１５がトラバースストローク内における両端部に位置しているときには、中央部での速度よりも低速度にて速度を変化させながら移動するようにトラバースモータ１１が駆動されている。
【００１７】
具体的には、図２に示すように、トラバースガイド１５のトラバースストロークＲは、中央部の定速領域Ｒｃと、両端部の端部領域Ｒｅとに分割されており、定速領域Ｒｃにおいては、トラバースガイド１５は、所定のガイド速度Ｓｇにて略定速で移動している。また、端部領域Ｒｅにおいては、トラバースガイド１５がターンするストローク端でトラバース速度はゼロとなり、ストローク端から中央側へ移動するに従ってトラバース速度が上昇し、端部領域Ｒｅと定速領域Ｒｃとの境界でガイド速度Ｓｇに達する。
【００１８】
また、本案では、実際のロータの位置に対して、該ロータ位置に対して所定角度だけ進めたタイミングで（即ち進角させて）、モータコイルの通電制御を行う、進角制御を行うことを可能としている。
この場合、ロータの速度及び位置（或いはトラバースガイド１５の速度及び位置）を規定したトラバースパターンが予めＲＯＭに記憶されており、このトラバースパターンに従うようにトラバースモータ１１が制御される。
【００１９】
次に、ベクトル制御されるトラバースモータ１１に対して進角制御を行った場合について図３、図４を用いて説明する。
前述の如く指令信号生成手段５２ｂにて生成されるモーションパルス（指令信号）は、トラバースモータ１１を構成するステッピングモータの目標回転角（位置指令信号）を示す信号である。
モータドライバ５１内における、位置制御部６１は、モーションパルスの個数により算出した位置指令信号（目標位置）と、ロータリエンコーダであるモータ回転検出器５３の検出パルスを基にして算出した位置演算部６７による位置演算結果（現在位置）とに基づいて速度指令信号を生成する。具体的には、偏差演算部６０により算出される位置指令信号と位置演算結果との偏差と、予め設定されたゲインとを用いてＰＩ制御又はＰＩＤ制御により速度指令信号を生成する。
【００２０】
速度制御部６２は、位置制御部６１で生成した速度指令信号（目標速度）と、エンコーダの検出パルスを基にして算出した速度演算部６８による速度演算結果（現在速度）とに基づいてトルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ：ｑ軸目標電流）を生成する。具体的には、速度指令信号と速度演算結果との偏差と予め設定されたゲインとを用いてＰＩ制御又はＰＩＤ制御によりトルク電流指令信号を生成する。
進角励磁位置算出部５５ａには、磁束電流指令信号（Ｉｄｒｅｆ：ｄ軸目標電流）が入力される。本例では、ロータが永久磁石により形成され、ロータ磁束が確立しているため、磁束電流指令信号をゼロとして、前記トルク電流指令信号のみを変化させ、トルク電流に比例したトルクを発生させるように制御する。
尚、磁束電流指令信号はゼロ以外の値として負の値を取ることもできる。
【００２１】
また、進角励磁位置算出部５５ａには、前記位置演算結果が入力される。進角励磁位置算出部５５ａは、位置演算結果に基づいて、ロータの現在位置に対して所定の進角量を有する進角励磁位置を算出する。
即ち、図４に示すように、ロータの現在位置を示すロータ磁束ｄに作用するトルクが最大となる最大トルク励磁位置（ロータの現在位置に対して直交する位置）ｑよりも、所定の進角量θだけ進めた位置である進角励磁位置ｑ’が算出される。尚、図４におけるｄ’は、進角励磁位置ｑ’に直交する方向の磁束を示すものであり、進角を付与した後の仮想ロータ位置を示している。
また、進角量θは予め設定記憶されている。
【００２２】
さらに、進角励磁位置算出部５５ａには、速度演算部６８の速度演算結果が入力される。進角励磁位置算出部５５ａは、ロータの現在速度を示す速度演算結果に基づいて、進角量θを変更する。
また、進角励磁位置算出部５５ａには、速度制御部６２で生成したトルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ：ｑ軸目標電涜）が入力される。進角励磁位置算出部５５ａは、トルク電流指令信号に基づいて、進角付与後トルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ’：進角付与後ｑ軸目標電流）の大きさを決定する。
これにより、速度偏差量に応じた大きさのステータ磁束（トルク）がロータに対して作用することになる。
【００２３】
以上の入力に基づいて、進角励磁位置算出部５５ａは、進角付与後磁束電流指令信号（Ｉｄｒｅｆ’：進角付与後ｄ軸目標電流）及び進角付与後トルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ’：進角付与後ｑ軸目標電流）を生成する。
次に、ｓｉｎ、ｃｏｓ計算部（三角関数発生部）７７は、位置演算部６７の位置演算結果である電気角度検出信号に基づいて三角関数信号（ｓｉｎ信号及びｃｏｓ信号）を生成する。
磁束電流制御部６４は、進角付与後磁束電流指令信号（Ｉｄｒｅｆ’）と実際の磁束電流値（ｉｄ：ｄ軸電流検出値）とに基づいて磁束電圧指令信号（ｄ軸電圧指令信号）を出力する。具体的には、進角付与後磁束電流指令信号（Ｉｄｒｅｆ’）と実際の磁束電流値（ｉｄ）との偏差と、予め設定されたゲインとを用いてＰＩ制御又はＰＩＤ制御により磁束電圧指令信号を生成する。
【００２４】
トルク電流制御部６３は、進角付与後トルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ’）と実際のトルク電流値（ｉｑ：ｑ軸電流検出値）とに基づいてトルク電圧指令信号（ｑ軸電圧指令信号）を出力する。具体的には、進角付与後トルク電流指令信号（Ｉｑｒｅｆ’）と実際のトルク電流値（ｉｑ）との偏差と、予め設定されたゲインとを用いてＰＩ制御又はＰＩＤ制御によりトルク電圧指令信号を生成する。座標変換部（ｄｑ／ＡＢ相変換部）６５は、三角関数信号に基づいて、磁束電圧指令信号及びトルク電圧指令信号を、ステ一夕電圧指令信号（Ａ相電圧指令信号及びＢ相電圧指令信号）に変換する。
【００２５】
Ａ，Ｂ相波形出し部（ＰＷＭインバータ部）６６は、ステータ電圧指令信号に基づいて、Ａ相及びＢ相電圧をステッピングモータに供給する。即ち、Ａ，Ｂ相波形出し部６６は電力変換部であって、ＰＷＭ変調部（図示略）及び駆動回路（図示略）を含み、Ａ相及びＢ相電圧指令をＰＷＭ変調し、ベースドライブ回路を介して、複数のスイッチング素子を有する駆動回路のスイッチングを制御する。また、速度位置検出器５３は、トラバースモータ１１の回転に伴い、モータロータの絶対位置を検出する。例えば、速度位置検出器５３には、ステッピングモータの出力軸の回転角に応じた検出パルス（絶対位置パルス）を生成する光学式エンコーダを使用することができる。光学式エンコーダの代わりに、レゾルバやホール素子等が使用でき、またタコメータを使用して回転角速度を検出し、それを積分して出力してもよい。
【００２６】
また、前記電流検出器７０・７０により検出されたモータ電流は、Ｄ／Ａコンバータ７８・７８を介して電流サンプリング部７９によりＡ相電流値ＩA、Ｂ相電流値ＩBとして抽出される。
このＡ相電流値ＩA及びＢ相電流値ＩBは、ｓｉｎ、ｃｏｓ計算部７７にて生成された三角関数信号に基づいて、座標変換部（ＡＢ／ｄｑ相変換部）８０により、ｄ相電流値ｉｄ及びｑ相電流値ｉｑに変換される。
【００２７】
また、位置演算部６７は、速度位置検出器５３の検出信号を基に、信号処理部６９を介してロータの現在位置を算出する。一方、速度演算部６８は、速度位置検出器５３の検出信号を基に、信号処理部６９を介してロータの現在速度を算出する。
また、電流検出器７０は、トラバースモータ１１のモータ電流を検出するものであり、Ａ相及びＢ相それぞれに電流検出器７０が設けられている。
尚、前述のトルク電流制御部６３、磁束電流制御部６４、座標変換部（ｄｑ／ＡＢ相変換部）６５、及びＡ，Ｂ相波形出し部（ＰＷＭインバータ部）６６等により、モータコイルに対する通電により発生する磁束の向きが前記進角励磁位置となるようにモータコイルに対する通電を制御する通電制御手段を構成している。
また、ｄ−ｑ座標はロータの回転に伴って回転するモータ座標であり、ｄ軸はロータの磁束に沿った座標軸であり、ｑ軸はｄ軸に直交する座標軸である。
【００２８】
このように、ロータ位置に応じてトルク電流を制御する、ベクトル制御を行うことにより、トラバースモータ１１の速度やトルクを高性能に制御することができる。
これにより、トラバースガイドの位置精度をより高精度にできるとともに、トラバース端部においてより高速ターンが可能となる。 従って、巻取りパッケージの巻き形状を改善でき、後工程での解舒性を向上させることができる。
尚、トラバースモータ１１の制御に用いている、ベクトル制御とは、検出したモータ電流（Ａ相及びＢ相電流）を、ロータに同期して回転する回転モータ座標系（ｄ−ｑ座標系）に変換した後、モータ電流をｄ軸成分（磁束を発生させるための電流）とｑ軸成分（トルク発生に寄与する電流）とに分割して制御することにより、常にロータ磁束に対して直交する方向のステータ磁束を発生させる方法である。
【００２９】
また、本例では、トラバースモータ１１のロータの現在速度を検出する速度位置検出器５３を備えているが、検出したロータの現在速度に応じて進角量を変更するように構成することができる。
即ち、速度位置検出器５３により検出されたロータの現在速度に基づき、進角励磁位置算出部５５ａによって進角量を設定するのである。
このように、ロータの現在速度に応じて進角量を変更することで、例えば、所定の基準速度を予め設定しておき、ロータの現在速度が基準速度よりも速いときには進角量を大きくし、基準速度よりも遅いときには進角量を小さくすることができる。
また、ロータの現在速度に比例するように進角量の大きさを変更することもできる。いずれの場合においても、ロータの現在速度と進角量との関係は、予め設定記憶しておけばよく、またその関係をパラメ一夕として設定変更可能にしておくことが好ましい。これにより、ロータの現在速度に応じて、進角量を自動的に変更することができる。
このように構成することで、進角量を常に最適な値とすることができて、常にタイミングよく有効なトルクを発生させることが可能となる。
そして、トラバース速度に関わらず、進角量を常に最適な値に維持し、高精度な位置制御を実現でき、後工程における巻取りパッケージの解舒性をより向上させることができる。
【００３０】
さらに、本案のトラバース制御装置では、トラバースガイド１５の現在位置に応じて進角量を変更するように構成することもできる。
例えば、図４において進角励磁位置算出部５５ａの内部又は外部に「ガイド位置検出手段」を設け、トラバースガイド１５の現在位置を検出して、トラバースガイド１５が、前述のトラバースストロークＲ内における中央部にある定速領域Ｒｃに位置しているときと、その両端にある端部領域Ｒｅに位置しているときとで、進角量を変更するように構成できる。
即ち、高速駆動されている定速領域Ｒｃの範囲内では進角量が大きくなるように制御し、低速駆動されている端部領域Ｒｅの範囲内では進角量が小さくなるように制御することができる。
この場合、トラバースガイドの位置と進角量との関係は予め設定記憶しておけばよく、またその関係をパラメータとして設定変更可能にしておくことが好ましい。これにより、トラバースガイドの位置に応じて、自動的に進角量を変更することができる。
【００３１】
例えば、トラバースガイド１５の現在位置の検出は、トラバースモータ１１のロータが反転（トラバースガイド１５が反転）した後、回転検出器５３による検出信号のパルス数をカウンタにより計測することにより行うことができる。
これにより、定速領域Ｒｃ及び端部領域Ｒｅのそれぞれの領域で、進角量が最適な値に設定されることとなって、定速領域Ｒｃでの最高速度を上げることができ、トラバースの高速化を図ることができる。また、端部領域Ｒｅでは、迅速な加減速を行うことが可能となって、パッケージ３の端部で耳高が発生することを防止できるとともに、トラバースガイド１５の反転位置を含む端部領域Ｒｅでの高精度な位置制御を行うことが可能となって、綾落ち防止や巻取りパッケージ３の巻き形状の改善を図ることができる。
また、トラバース位置に関わらず、進角量を常に最適な値に維持し、高精度な位置制御を実現でき、後工程における巻取りパッケージの解舒性をより向上させることができる。
【００３２】
また、トラバースモータ１１は、前述のように、入力される位置指令に追従するように位置制御が行われるが、進角励磁位置算出部５５ａによる進角制御は、入力された目標励磁位置と、ロータの現在位置とに基づいて進角量を変更するように構成することができる。
例えば、進角量を、目標励磁位置とロータの現在位置との差の大きさに比例するように連続的に変更することができる。
この構成は、図３において、位置制御部６１の前に位置する偏差演算部６０の出力（位置偏差）を進角励磁位置算出部５５ａに供給することで、実現することができる。尚、ロータの目標位置は、位置指令（モーションパルス数）により算出すればよい。
【００３３】
例えば、ロータの目標位置と現在位置との偏差が大きい場合（目標位置に対する遅れが大きい場合）には進角量を大きくし、偏差が小さい場合（目標位置に対する遅れが小さい場合）には進角量を小さくすることができる。
この場合、偏差と進角量との関係は予め設定記憶しておけばよく、またその関係をパラメータとして設定変更可能にしておくことが好ましい。
これにより、目標位置に対するロータの追従性に応じて自動的に進角量を変更することができる。
このように、駆動されるロータの位置指令に対する追従度合いに応じて進角量を変化させることで、例えば、負荷状態が変化した場合でも、常に進角量を最適な状態に保って高精度な位置制御が実現でき、後工程での解舒性を向上させることができる。
【００３４】
また、前述のような進角制御を行うことで、トラバースモータ１１のトルクを高めることができるが、進角量を大きくしすぎると、逆にトルクが低下するため、前記進角励磁位置算出手段５５ａには、進角量の上限を規制するリミッタが備えられている。
このように、リミッタを設けることで、進角量を大きく制御しすぎて、トラバースモータ１１のトルクが低下することを防止できる。
これにより、位置精度の低下による巻取りパッケージの形状不良の発生を防止できる。
【００３５】
尚、このベクトル制御によると、トラバースモータ１１のトルク特性を改善して、低速領域から高速領域まで定トルク特性を得ることが可能である。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。即ち、請求項１記載の如く、トラバースガイドを往復動させるためにトラバースモータの正逆駆動を制御するトラバース制御装置において、トラバースモータのロータの現在位置を検出する位置検出手段と、
該位置検出手段により検出した現在位置に基づいて、ロータの現在位置に対して所定の進角量だけ進めたタイミングでモータコイルへの通電を行う進角制御手段とを備えるので、
トラバースガイドの位置精度をより高精度にできるとともに、トラバース端部においてより高速ターンが可能となる。
従って、巻取りパッケージの巻き形状を改善でき、後工程での解舒性を向上させることができる。
【００３７】
さらに、請求項２記載の如く、ロータの現在速度を検出する速度検出手段を備え、前記進角制御手段は、ロータの現在速度に応じて進角量を変更するので、
トラバース速度に関わらず、進角量を常に最適な値に維持し、高精度な位置制御を実現でき、後工程における巻取りパッケージの解舒性をより向上させることができる。
【００３８】
さらに、請求項３記載の如く、前記進角制御手段は、トラバースガイドの現在位置に応じて進角量を変更するので、
トラバース位置に関わらず、進角量を常に最適な値に維持し、高精度な位置制御を実現でき、後工程における巻取りパッケージの解舒性をより向上させることができる。
【００３９】
さらに、請求項４記載の如く、前記進角制御手段は、ロータの目標位置と現在位置との偏差に基づいて進角量を変更するので、
常に進角量を最適な状態に保って高精度な位置制御が実現でき、後工程での解舒性を向上させることができる。
【００４０】
さらに、請求項５記載の如く、前記進角制御手段は、進角量を予め設定した上限値以内に制限するリミッタを有するので、
位置精度の低下による巻取りパッケージの形状不良の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のトラバース装置の全体構成を示す図である。
【図２】トラバースストローク内における各トラバース位置でのトラバース速度を示す図である。
【図３】トラバースモータをベクトル制御及び進角制御するためのモータドライバの構成を示すブロック図である。
【図４】モータ回転座標（ｄ-ｑ座標）を用いて進角制御を説明するためのベクトル図である。
【符号の説明】
１ トラバース装置
３ 巻取りパッケージ
５ トラバース制御装置
１１ トラバースモータ
１５ トラバースガイド
５１ モータドライバ
５３ モータ回転検出器（速度位置検出器）
５５ａ 進角励磁位置算出部
Claims (5)
- トラバースガイドを往復動させるためにトラバースモータの正逆駆動を制御するトラバース制御装置において、トラバースモータのロータの現在位置を検出する位置検出手段と、
該位置検出手段により検出した現在位置に基づいて、ロータの現在位置に対して所定の進角量だけ進めたタイミングでモータコイルへの通電を行う進角制御手段とを備えることを特徴とするトラバース制御装置。 - ロータの現在速度を検出する速度検出手段を備え、前記進角制御手段は、ロータの現在速度に応じて進角量を変更することを特徴とする請求項１に記載のトラバース制御装置。
- 前記進角制御手段は、トラバースガイドの現在位置に応じて進角量を変更することを特徴とする請求項１に記載のトラバース制御装置。
- 前記進角制御手段は、ロータの目標位置と現在位置との偏差に基づいて進角量を変更することを特徴とする請求項１に記載のトラバース制御装置。
- 前記進角制御手段は、進角量を予め設定した上限値以内に制限するリミッタを有することを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載のトラバース制御装置。
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