JP4135130B2 - Long body winding device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤや帯状物体といった長手物体を巻き取る長手物体の巻き取り装置に関し、特に瞬時停電発生時の巻き取りを制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば撚り線機のような長手物体を巻き取る巻き取り装置が知られている。この巻き取り装置は、ワイヤや帯状物体といった長手物体が満巻きされたボビンから該長手物体を送り出す給線部と、送り出された長手物体を空巻きボビンに巻き取る巻き取り部と、給線部と巻き取り部との間に設けられた張力吸収体としてのダンサーから構成されている。
【０００３】
この巻き取り装置では、主となる巻き取り部の巻き取り線速度が、副となる給線部の送り出し線速度に同期するように制御しつつ巻き取りが行われる。この巻き取り動作中に、送り出し線速度と巻き取り線速度との差が生じた場合は、その差が多少であればダンサーの所定方向への変位によって吸収され、長手物体の断線が防止される。
【０００４】
給線部及び巻き取り部の各ボビンは、インバータによって回転速度が制御されるモータによって回転駆動され、これにより送り出し線速度及び巻き取り線速度が一定になるように制御されている。また、ダンサーの所定方向への変位量を検出し、その位置が一定になるようにシーケンサを用いて制御することも行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように構成される従来の巻き取り装置にあっては、受電中の電源が停電又は瞬時停電した場合には、インバータはモータへの給電を停止し、また、シーケンサも制御を停止する。その結果、巻き取り制御は中断され、一瞬にして長手物体が断線する。
【０００６】
このような断線が発生すると、例えば複数の線を一束に纏める撚り線機では、断線が発生した後の線の絡みつきを解く作業、切断された線を繋ぎ合わせる作業、新しいボビンに変更する作業等が必要になり、膨大な作業が発生する。１本でも断線すれば、複数の線の巻き取りを最初からやり直さなければならないので経済的な損失も大である。
【０００７】
このような停電に伴う問題を回避するためには、巻き取り装置に供給する電源を、例えば大容量無停電電源装置でバックアップすることが考えられる。しかし、このような大容量無停電電源装置は高価であり、しかも、バッテリ交換等のメンテナンス作業が必要であるので、巻き取り装置の導入コスト及び運用コストが上昇するという問題がある。
【０００８】
このような問題を解消する技術として、特開平７−１０１６２９号公報は、瞬間的な停電が発生しても機械を停止又は糸条を切ることなく連続的に品質に問題のない製品を生産できる「製糸装置又は糸処理機における回転数制御方法及び装置」を開示している。
【０００９】
この技術では、各々にモータが連結された複数の回転体が所定の回転比で回転するように、各モータは共通のコンバータを有するインバータ電源によって駆動される。そして、回転体の回転中に、コンバータの入力電圧が所定値以下になったときに、複数の回転体のうち最大の減速勾配を有する回転体の回転を基準にして他の回転体の回転数が所定の回転比になるように各回転体の回転数を減速し、電圧が所定値以上に回復したときに、各回転体の回転数を所定の勾配で、且つ、所定の回転比で、所定の回転数まで増速する。
【００１０】
しかしながら、この特開平７−１０１６２９号公報に開示された技術では、瞬時停電が発生した場合に、各モータの回転数を所定の回転比で減速させ、瞬時停電が復旧した場合に増速させるだけであるので、瞬時停電が発生してから所定時間が経過することにより各モータは停止する。各モータが一旦停止すると、再度運転開始操作を行わなければならず、その操作が面倒である。
【００１１】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、比較的長い瞬時停電であっても、運転を継続できる長手物体の巻き取り装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を達成するために以下の手段を採用した。即ち、請求項１の発明の長手物体の巻き取り装置は、長手物体を供給するための供給側回転体と、前記供給側回転体を回転させる第１モータと、前記長手物体に加わる張力を検出する張力検出手段と、前記張力検出手段からの張力検出値と張力基準値との誤差をＰＩ制御し、前記長手物体の張力が前記張力基準値になるように前記第１モータの回転数を制御して、前記張力をフィードバック制御する第１制御部と、前記長手物体を巻き取るための巻き取り側回転体と、前記巻き取り側回転体を回転させる第２モータと、前記第２モータの巻き取り速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段からの速度検出値と速度基準値との誤差をＰＩ制御し、前記第２モータの巻き取り速度が前記速度基準値になるように前記第２モータの回転数を制御して、前記巻き取り速度をフィードバック制御する第２制御部と、前記第１制御部及び第２制御部に給電する電源とを備え、前記巻き取り側回転体は、前記供給側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能し、前記第２制御部は、前記電源からの給電が停止された場合に、前記巻き取り側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して前記電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、前記電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように前記第２モータの回転数を減速制御して、前記第１制御部及び前記第２制御部への給電とすることを特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明によれば、第１制御部が張力をフィードバック制御し第２制御部が巻き取り速度をフィードバック制御するフィードバック制御系を備えるため、例えば瞬時停電により電源からの給電が停止された場合に、第２制御部は、供給側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能する巻き取り側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように第２モータの回転数を減速制御して、第１制御部及び第２制御部に給電し続ける。これにより、第１制御部及び第２制御部による制御を引き延ばすことができるので、従来のように短い瞬時停電が発生しても直ちに巻き取り装置が停止されることがなく、比較的長い瞬時停電に対応することが可能になる。
【００１４】
なお、巻き取り側回転体としては、大きい慣性エネルギーを蓄えることができるような重い回転体を使用することが望ましい。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１記載の長手物体の巻き取り装置において、前記第２制御部は、前記第２モータの回転数の減速制御に用いる信号を前記第１制御部に送り、前記第１制御部は、該信号に基づき前記第１モータの回転数を減速制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明によれば、第２モータの回転数の減少に応じて第１モータの回転数が減少されるので、供給側回転体の回転数と巻き取り側回転体の回転数とが連動して減少される。従って、供給側回転体と巻き取り側回転体との間に存在する長手物体が切断されることがない。
【００１７】
請求項３の発明は、請求宇項１又は請求項２記載の長手物体の巻き取り装置において、前記第２制御部は、前記電源からの給電が復旧された場合に、前記第２モータの回転数が漸増するように増速制御して所定の定常回転数に戻すことを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明によれば、瞬時停電から復旧した場合は、減速した回転数から定常回転数に復帰するが、この際、第２モータの回転数が漸増するように増速制御されるので、長手物体の張力に大きな変化が与えられることがない。その結果、供給側回転体と巻き取り側回転体との間に存在する長手物体が切断されることがない。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項３記載の長手物体の巻き取り装置において、前記第２制御部は、前記電源からの給電が復旧される前に停止が指示された場合に、前記第２モータの回転数を所定の減速勾配で減速制御して停止させることを特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明によれば、給電が復旧した場合に、通常の運転中に停止が指示された場合と同様に、所定の減速勾配で減速制御されて停止されるので、瞬時停電という異常な事態が発生した場合であっても、安定した運転停止動作が可能になる。
【００２１】
請求項５の発明は、長手物体を供給するための供給側回転体と、前記供給側回転体を回転させる第１モータと、前記第１モータの送り出し速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段からの速度検出値と速度基準値との誤差をＰＩ制御し、前記第１モータの送り出し速度が前記速度基準値になるように前記第１モータの回転数を制御して、前記送り出し速度をフィードバック制御する第１制御部と、前記長手物体を巻き取るための巻き取り側回転体と、前記巻き取り側回転体を回転させる第２モータと、前記長手物体に加わる張力を検出する張力検出手段と、前記張力検出手段からの張力検出値と張力基準値との誤差をＰＩ制御し、前記長手物体の張力が前記張力基準値になるように前記第２モータの回転数を制御して、前記張力をフィードバック制御する第２制御部と、前記第１制御部及び第２制御部に給電する電源とを備え、前記供給側回転体は、前記巻き取り側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能し、前記第１制御部は、前記電源からの給電が停止された場合に、前記供給側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して前記電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、前記電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように前記第１モータの回転数を減速制御して、前記第１制御部及び前記第２制御部への給電とすることを特徴とする。
【００２２】
請求項５の発明は、第１制御部が送り出し速度をフィードバック制御し第２制御部が張力をフィードバック制御するフィードバック制御系を備えるため、第１制御部は、巻き取り側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能する供給側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように第１モータの回転数を減速制御して、第１制御部及び前記第２制御部に給電し続ける。即ち、請求項１の発明と同様に作用し、同様の効果を奏する。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項５記載の長手物体の巻き取り装置において、前記第１制御部は、前記第１モータの回転数の減速制御に用いる信号を前記第２制御部に送り、前記第２制御部は、該信号に基づき前記第２モータの回転数を減速制御することを特徴とする。また、請求項７の発明は、請求項５又は請求項６記載の長手物体の巻き取り装置において、前記第１制御部は、前記電源からの給電が復旧された場合に、前記第１モータの回転数が漸増するように増速制御して所定の定常回転数に戻すことを特徴とする。更に、請求項８の発明は、請求項７の長手物体の巻き取り装置において、前記第１制御部は、前記電源からの給電が復旧される前に停止が指示された場合に、前記第１モータの回転数を所定の減速勾配で減速制御して停止させることを特徴とする。
【００２４】
請求項６、請求項７及び請求項８の発明によれば、それぞれ、請求項２、請求項３及び請求項４の発明と同様の作用及び効果を奏する。
【００２５】
請求項９の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の長手物体の巻き取り装置において、前記供給側回転体は複数の回転体から成り、前記第１モータは前記複数の回転体をそれぞれ回転させる複数のモータから成り、前記第１制御部は、前記複数のモータをそれぞれ駆動する複数の制御部から成ることを特徴とする。
【００２６】
請求項９の発明によれば、上述した請求項１記載の発明と同様の作用及び効果を奏し、複数の長手物体を撚って１本の長手物体を製造する撚り線機に好適である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の長手物体の巻き取り装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機の構成を示す図である。
【００２９】
この撚り線機は、複数の線材１１〜１４を供給する複数の給線部ボビン２１〜２４と、複数の給線部ボビン２１〜２４の各々からガイド３を介して供給される複数の線材１１〜１４を引き取って撚ることにより太線のワイヤ４として供給するための引き取りキャプスタン５と、この引き取りキャプスタン５を回転させるための給線部モータ（Ｍ１）６と、この給線部モータ６の回転を制御する給線部インバータ（ＩＮＶ１）７と、ワイヤ４を巻き取る巻き取り部ボビン８と、この巻き取り部ボビン８を回転させるための巻き取り部モータ（Ｍ２）９と、この巻き取り部モータ９の回転を制御する巻き取り部インバータ（ＩＮＶ２）１０と、引き取りキャプスタン５と巻き取り部ボビン８との間に配置されてワイヤ４の巻き取り時にワイヤ４に加わる張力を検出する張力検出装置１１と、ワイヤ４の通路に配置された複数のローラ２１〜２４とを備えている。
【００３０】
本発明の長手物体はワイヤ４に、供給側回転体は引き取りキャプスタン５に、第１モータは給線部モータ６に、第１制御部は給線部インバータ７に、巻き取り側回転体は巻き取り部ボビン８に、第２モータは巻き取り部モータ９に、第２制御部は巻き取り部インバータ１０に、それぞれ対応する。
【００３１】
複数の線材１１〜１４の各々は超極細線である。複数の給線部ボビン２１〜２４は、それぞれ回転自在に構成されており、撚り動作の開始時には、複数の線材１１〜１４が満巻きされた状態にある。複数の給線部ボビン２１〜２４に巻かれた複数の線材１１〜１４は、ガイド３を介して引き取りキャプスタン５に供給される。
【００３２】
引き取りキャプスタン５は、給線部モータ６の回転軸６ａに連結されて回転自在に構成されている。この引き取りキャプスタン５は、給線部インバータ７からの給電によって動作する給線部モータ６により回転駆動される。そして、複数の線材１１〜１４を撚って１本のワイヤ４を形成し、ワイヤ４として送り出す。給線部モータ６は、例えば誘導電動機等の交流モータである。
【００３３】
張力検出装置１１は、引き取りキャプスタン５と巻き取り部ボビン８との間に配置されており、所謂ダンサーとしての機能を有する。この張力検出装置１１は、ダンサー機能によりワイヤ４の張力を吸収してたるみや断線を防止すると共に、ダンサーの位置に基づいてワイヤ４の張力を検出する。この検出された張力は、ダンサー位置検出信号として０〜１０Ｖのアナログ電圧信号で給線部インバータ７に送られる。
【００３４】
張力検出装置１１は、ワイヤ４に接触しているダンサーとしての円柱状の加圧体１１ａと、この加圧体１１ａの鉛直方向の位置を電気信号に変換する張力センサ１１ｂと、案内手段１１ｃと、引張りばね１１ｄとからなる。なお、ワイヤ４は、加圧体１１ａの上側に接触している。加圧体１１ａの軸は、案内手段１１ｃとしての支持板１１ｅの鉛直方向に伸びるスリット１１ｆに挿入されているので、加圧体１１ａはスリット１１ｆの範囲において上下動可能である。ワイヤ４に張力を与えるために、加圧体１１ａは引張りばね１１ｄによって常に上方向に偏倚されている。ワイヤ４の張力が強くなると、ダンサー即ち加圧体１１ａは下方に移動し、逆に張力が弱くなると、加圧体１１ａは上方に移動する。この具体例では、最適張力の時にスリット１１ｆの中間に加圧体１１ａが位置するようにばね１１ｄの強さが調整されている。張力センサ１１ｂは、加圧体１１ａに連動する位置センサとも呼ばれる。
【００３５】
給線部インバータ７は、給線部モータ６に接続され、ダンサー基準値指令入力装置１２により予め設定されたダンサー基準値と張力検出装置１１からのダンサー位置検出信号の値との誤差即ち偏差信号によりＰＩ（比例積分）制御を行い、ダンサー位置が常にダンサー基準値になるように（ダンサー位置一定制御）、給線部モータ６に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を制御する。
【００３６】
巻き取り部ボビン８は、円柱状巻き付け部分を有し、巻き取り部モータ９の回転軸９ａに連結されて回転自在に構成されている。この巻き取り部ボビン８は、巻き取り部モータ９の約３倍の大きさを有し、慣性体として機能するようになっている。この巻き取り部ボビン８は、巻き取り時間の経過に連れて巻き取られるワイヤ４の量が増大するので重くなり、その慣性は大きくなる。
【００３７】
この巻き取り部ボビン８は、撚り動作の開始時にはワイヤ４が空の状態にあり、巻き取り部インバータ１０からの給電により動作する巻き取り部モータ９により回転駆動されてワイヤ４を巻き取る。巻き取り部モータ９は、例えば誘導電動機等の交流モータである。
【００３８】
速度指令入力装置１３は、巻き取り部モータ９の定常運転時の回転速度を周波数で指定する定常速度指令値、加速時の回転速度の勾配を指定する加速勾配値及び減速時の回転速度の勾配を指定する減速勾配値を入力するために使用される。この速度指令入力装置１３は、入力された速度指令値、加速勾配値及び減速勾配値を巻き取り部インバータ１０に供給する。
【００３９】
巻き取り部インバータ１０は、巻き取り部モータ９に供給する正弦波交流電圧の周波数を制御して巻き取り部モータ９の回転速度を制御する。即ち、巻き取り部インバータ１０は、巻き取り部モータ９に接続され、速度指令入力装置１３により予め設定された速度指令値とセンサ（図示しない）で検出された速度値との誤差即ち偏差信号をＰＩ（比例積分）制御し、常に巻き取り部モータ９の回転速度が速度指令値になるように（速度一定制御）、巻き取り部モータ９に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を決定する。
【００４０】
また、巻き取り部インバータ１０は、引き取りキャプスタン５からワイヤ４を送り出す速度が巻き取り部ボビン８で巻き取られる速度に連動させるために、巻き取り部インバータ１０の出力周波数（回転）指令を、給線部インバータ７の周波数指令として０〜１０Ｖのアナログ電圧信号で給線部インバータ７に送る。
【００４１】
この撚り線機は、巻き取り部インバータ１０の速度指令に追従して給線部インバータ７が連動運転を行い、巻き太りや外乱等による張力の変化は、給線部インバータ７でダンサー位置一定制御（張力一定制御）を行うことにより吸収する構成を基本とする。
【００４２】
また、巻き取り部インバータ１０の直流電源の正側端子Ｐ及び負側端子Ｎは、直流電源ラインを介して給線部インバータ７の電源の正側端子Ｐ及び負側端子Ｎにそれぞれ接続されている。この構成により、電力の分散が行われ、瞬時停電時に給線部モータ６及び巻き取り部モータ９の給電がバックアップされ、断線が防止される。
【００４３】
次に、給線部インバータ７及び巻き取り部インバータ１０として使用されるインバータの一般的な構成を、図２を参照しながら説明する。
【００４４】
インバータは、コンバータ部３０、突入電流防止抵抗Ｒ、リレーＲＹ、コンデンサＣ及びスイッチング部３１から構成されている。
【００４５】
コンバータ部３０は、ダイオードブリッジから成る整流回路から構成されている。このコンバータ部３０は、交流電源からの例えば２００Ｖの３相交流を入力し、正の脈流に変換して出力する。このコンバータ部３０の出力は、突入電流防止抵抗Ｒを介してコンデンサＣに供給される。コンデンサＣとしては、通常、大容量の電解コンデンサが使用される。コンバータ部３０からの脈流は、このコンデンサＣで平滑される。これにより、コンデンサＣの端子Ｐ及びＮ間に直流電圧が得られる。
【００４６】
突入電流防止抵抗Ｒは、電源投入時にコンデンサＣに流入する過大電流を制限するために設けられている。従って、電源投入から所定時間が経過するとリレーＲＹが作動して突入電流防止抵抗Ｒが短絡され、その後はコンバータ部３０からの脈流がコンデンサＣに直接供給される。このコンデンサＣの両端の直流電圧はスイッチング部３１に供給される。
【００４７】
スイッチング部３１は、例えばインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）から構成されている。このスイッチング部３１は、図示しない速度指令信号に応じて出力側（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のスイッチング素子を駆動することによりＰＷＭ（パルス幅変調）を行い、矩形波の高周波スイッチングを行ってモータＭに正弦波状の電流を供給する。
【００４８】
インバータへの３相交流の給電が停止した場合、コンデンサＣに蓄えられた直流電力は、モータＭ側に徐々に放電される。そして、下限電圧まで低下した時点で、このインバータは不足電圧アラームを発して停止する。この給電停止から不足電圧アラームが発生されるまでは、コンデンサＣの容量に応じて決定されるが、通常は、インバータ定格負荷運転時で１５ｍｓ程度である。
【００４９】
次に、巻き取り部インバータ１０の詳細な構成を図３を参照して説明する。巻き取り部インバータ１０は、図３に示すように、コンバータ部３０、コンデンサＣ、スイッチング部３１、電圧検出部３２、停電判定部３３、停電時基準電圧部３４、加算器３５、電圧−周波数変換部（Ｖ−Ｆ変換部）３６、ΔＦ制御部３７、スイッチ３８、加減速勾配制御部３９及び加算器４０から構成されている。
【００５０】
コンバータ部３０、コンデンサＣ及びスイッチング部３１は、図２を参照して説明したそれらと同じである。なお、突入電流防止抵抗Ｒ及びリレーＲＹは、コンバータ部３０に含まれているものとする。第１の実施の形態では、コンバータ部３０は、給線部インバータ７と巻き取り部インバータ１０とで共用されるものとする。
【００５１】
電圧検出部３２は、コンデンサＣの端子Ｐと端子Ｎとの間の電圧を検出する。この電圧検出部３２で検出された電圧は、検出電圧として停電判定部３３に供給される。
【００５２】
停電判定部３３は、電圧検出部３２から送られてくる検出電圧と、予め内部に記憶されている基準電圧とを比較し、検出電圧が基準電圧より低くなった場合に停電が発生した旨を判定し、その旨を表す信号をスイッチ３８及びΔＦ制御部３７に送る。一方、検出電圧が基準電圧より低い状態から基準電圧より高くなった場合に瞬時停電が復旧した旨を判定し、その旨を表す信号をスイッチ３８及びΔＦ制御部３７に送る。更に、停電判定部３３は、電圧検出部３２から送られてくる検出電圧を加算器３５に供給する。
【００５３】
停電時基準電圧部３４は、停電時の基準電圧として使用される停電時基準電圧を保持する。この停電時基準電圧としては、図４（Ｄ）に示すように、通常の状態で、給線部インバータ７及び巻き取り部インバータ１０のコンデンサＣの両端に発生される電圧（Ｐ−Ｎ間電圧）より若干低い電圧が使用される。この停電時基準電圧部３４に保持されている停電時基準電圧は加算器３５に供給される。
【００５４】
加算器３５は、停電時基準電圧部３４からの停電時基準電圧と停電判定部３３からの差電圧との差を算出する。この加算器３５の出力は電圧−周波数変換部３６に送られる。
【００５５】
電圧−周波数変換部３６（Ｖ−Ｆ変換部ともいう。）は、加算器３５から送られてくる電圧を、該電圧に対応する周波数信号ΔＦに変換する。この変換により生成された周波数信号ΔＦは、ΔＦ制御部３７及びスイッチ３８のＣ入力端子に供給される。
【００５６】
ΔＦ制御部３７は、停電判定部３３から瞬時停電が発生した旨の信号を受け取った時に、電圧−周波数変換部３６から受け取った周波数信号ΔＦを記憶する。また、停電判定部３３から瞬時停電が復旧した旨の信号を受け取った時に、記憶している周波数信号ΔＦを時間の経過に連れて徐々に小さくしながら出力する。このΔＦ制御部３７の出力は、スイッチ３８のＡ入力端子に供給される。
【００５７】
スイッチ３８は、Ａ入力端子、Ｂ入力端子及びＣ入力端子を備え、これらの何れかがＤ出力端子に接続される。なお、Ｂ入力端子は接地されている。このスイッチ３８のＤ出力端子は、停電判定部３３からの瞬時停電が発生した旨の信号に応答してＣ入力端子に接続され、瞬時停電が復旧した旨の信号に応答してＡ入力端子に接続され、これら以外の場合はＢ入力端子に接続されるように制御される。このスイッチ３８のＤ出力端子からの信号は、速度変位値として加算器４０に供給される。
【００５８】
加減速勾配制御部３９は、速度指令入力装置１３から入力された速度指令値、加速勾配値及び減速勾配値に基づき、撚り機の運転開始時、定常運転時及び運転停止時の巻き取り部モータ９の回転速度を周波数で指定する制御値を生成する。この加減速勾配制御部３９で生成された制御値は、加算器４０に送られる。
【００５９】
加算器４０は、スイッチ３８からの速度変位値と加減速勾配制御部３９からの制御値とを加算し、速度指令値Ｆoutを生成する。この加算器４０で生成された速度指令値Ｆoutは、スイッチング部３１に供給されると共に、給線部インバータ７のスイッチング部に供給される。これにより、給線部モータ６及び巻き取り部モータ９は、速度指令値Ｆoutに応じた回転速度でそれぞれ回転駆動される。
【００６０】
以上のように構成される巻き取り部インバータ１０を含む撚り線機の動作を説明する。まず、通常の運転が行われる場合の動作を説明する。即ち、通常は、スイッチ３８のＤ出力端子はＢ入力端子に接続され、加減速勾配制御部３９からの制御値が速度指令値Ｆoutとして使用される。従って、運転開始時は加速勾配値に従って徐々に回転速度が増加し、定常運転に入ると速度指令値に従った回転速度を維持し、運転停止時は減速勾配値に従って徐々に回転速度が減少するように巻き取り部モータ９及び給線部モータ６の回転数が制御される。
【００６１】
次に、瞬時停電が発生した場合の動作を図４に示したタイミングチャート及び図５に示したフローチャートを参照しながら説明する。
【００６２】
まず、巻き取り部インバータ１０は、瞬時停電が発生したかどうかを調べる（ステップＳ１０）。具体的には、巻き取り部インバータ１０の電圧検出部３２はコンデンサＣの両端の電圧（Ｐ−Ｎ間電圧）を常時検出して停電判定部３３に送る。
【００６３】
停電判定部３３は、電圧検出部３２から送られてくる検出電圧が、予め内部に記憶されている基準電圧より低くなったかどうかを調べる。ここで、ＡＣ電源に瞬時停電が発生すると、図４（Ａ）に示すように、ＡＣ電源は通電状態（ＯＮ）から遮断状態（ＯＦＦ）に移行する。これにより、給線部インバータ７は、図４（Ｂ）に示すように、給線部インバータ７から給線部モータ６に電力を供給する定常状態から、給線部モータ６から給線部インバータ７に電力を供給する回生状態に移行する。同様に、巻き取り部インバータ１０は、図４（Ｃ）に示すように、巻き取り部インバータ１０から給線部モータ９に電力を供給する定常状態から、巻き取り部モータ９から巻き取り部インバータ１０に電力を供給する回生状態に移行する。
【００６４】
ここで、停電判定部３３により瞬時停電が発生したことが判定されると、コンデンサＣの両端の直流電圧を一定値に保持するように巻き取り部モータ９の回転数が制御される（ステップＳ１１）。具体的には、以下の制御がなされる。即ち、停電判定部３３は、瞬時停電が発生した旨を表す信号をスイッチ３８に送る。これにより、スイッチ３８のＤ出力端子はＣ入力端子に接続される。
【００６５】
加算器３５は、停電時基準電圧部３４からの停電時基準電圧と停電判定部３３からの電圧との差を算出し電圧−周波数変換部３６に送る。電圧−周波数変換部３６からの差電圧を周波数信号ΔＦに変換し、スイッチ３８を介して加算器４０に送る。加算器４０は、その時点で加減速勾配制御部から出力されている制御値から周波数信号ΔＦを減算し、スイッチング部３１に送る。これにより、巻き取り部モータ９の回転速度が周波数信号ΔＦに応じた回転速度だけ減速される。
【００６６】
以下、同様のループが繰り返されることにより、コンデンサＣの両端電圧は、図４（Ｄ）に示すように徐々に下降し、停電時基準電圧部３４からの停電時基準電圧に一致した時点で平衡を保って一定になる。
【００６７】
この状態で、慣性で回転する巻き取り部ボビン８に連動して回転する巻き取り部モータ９から巻き取り部インバータ１０に回生エネルギーが帰還されてコンデンサＣへの充電がなされ、コンデンサＣの両端電圧は一定になる（ステップＳ１２）。
【００６８】
同時に、直流電源ラインを介して回生エネルギーは給線部インバータ７へも送られる（ステップＳ１３）。従って、給線部インバータ７のコンデンサＣの両端電圧は一定になる。これにより、ステップＳ１１の巻き取り部モータ９の回転数に連動して給線部インバータ７で駆動される給線部モータ６の回転数が制御される（ステップＳ１４）。
【００６９】
上記の動作により給線部モータ６及び巻き取り部モータ９の駆動が維持される（ステップＳ１５）。次に、上述した制御を終了すべきであるか否かが調べられる（ステップＳ１６）。これは、例えば、瞬時停電が復旧せずに不足電圧アラームが出されたかどうか、及び瞬時停電が復旧してコンデンサＣの両端電圧が正常値に戻ったかどうかを調べることにより行われる。このステップＳ１６で、終了でないことが判断されると、ステップＳ１０の処理に戻り、上述した動作が繰り返される。
【００７０】
以上の処理が繰り返されている間、回生エネルギを用いて給線部モータ６の回転数が制御されているので、給線部モータ６の回転数は、図４（Ｅ）に示すように、非常に緩やかに減少する。同様に、巻き取り部モータ９の回転数も、図４（Ｆ）に示すように、非常に緩やかに減少する。そして、瞬時停電が復旧せずに不足電圧アラームが出されると、回生エネルギによる給線部モータ６及び巻き取り部モータ９の回転数の制御は困難になり、ステップＳ１６で終了であることが判断されて停止に至る。
【００７１】
上記ステップＳ１０〜Ｓ１６の繰り返し実行の過程で、ＡＣ電源が瞬時停電から復帰すると、図４（Ａ）に示すように、ＡＣ電源は回生状態（ＯＦＦ）から通電状態（ＯＮ）に移行する。これにより、給線部インバータ７は、図４（Ｂ）に示すように、給線部モータ６から給線部インバータ７に電力を供給する回生状態から、給線部インバータ７から給線部モータ６に電力を供給する定常状態に移行する。同様に、巻き取り部インバータ１０は、図４（Ｃ）に示すように、巻き取り部モータ９から巻き取り部インバータ１０に電力を供給する回生状態から、巻き取り部インバータ１０から給線部モータ９に電力を供給する定常状態に移行する。
【００７２】
この状態で、ステップＳ１０において、瞬時停電が発生していないことが判断されると、次に、瞬時停電が復旧したかどうかが調べられる（ステップＳ１７）。これは、停電判定部３３で瞬時停電が復旧したかどうかを調べることにより行われる。この停電判定部３３で、瞬時停電が復旧したことが判断されると、巻き取り部モータ９及び給線部モータ６の回転数を緩やかに増加させる制御が行われる（ステップＳ１８）。具体的には、停電判定部３３は、瞬時停電が復旧したことを判断すると、その旨を表す信号をスイッチ３８に送る。これにより、スイッチ３８のＤ出力端子はＡ入力端子に接続される。
【００７３】
これにより、ΔＦ制御部３７から出力される周波数信号ΔＦは、スイッチ３８を介して加算器４０に供給される。加算器４０は、加減速勾配制御部３９からの制御値から、時間の経過とともに減少する周波数信号ΔＦを減算して、速度指令値Ｆoutを生成する。従って、最初は、瞬時停電が検出された時の周波数信号ΔＦだけ変位された速度指令値Ｆoutが給線部モータ６及び巻き取り部モータ９に供給される。これにより、巻き取り部モータ９及び給線部モータ６の回転数は増加に転じる。
【００７４】
次に、停止指令が出されたかどうかが調べられる（ステップＳ１９）。これは、図示しない停止スイッチで停止操作がなされたかどうかを調べることにより行われる。ここで、停止指令が出されていないことが判断されると、ステップＳ１６の処理に分岐し、終了がどうかが調べられる。そして、終了でない、つまり瞬時停電が復旧してコンデンサＣの両端電圧が正常値に戻っていないことが判断されると、ステップＳ１０の処理に戻り、以下、ステップＳ１７→Ｓ１８→Ｓ１９→Ｓ１６→Ｓ１０→・・・の処理が繰り返される。
【００７５】
以上の繰り返し実行により、給線部インバータ７で駆動される給線部モータ６の回転数は、図４（Ｅ）に示すように緩やかに上昇する。同様に、巻き取り部インバータ１０で駆動される巻き取り部モータ９の回転数も、図４（Ｆ）に示すように緩やかに上昇する。そして、ステップＳ１６で終了が判断された時点で、元の定常運転に復旧する。
【００７６】
上記の繰り返し実行の過程で、ステップＳ２０で停止指令が出されたことが判断されると、通常の減速勾配で減速がなされる（ステップＳ２０）。より具体的には、スイッチ３８のＤ出力端子はＢ入力端子に接続されると共に、加減速勾配制御部３９から通常の減速勾配に従って減速するような制御値が出力され、速度指令値Ｆoutとして巻き取り部モータ９及び給線部モータ６に供給される。これにより、通常の減速勾配で巻き取り部モータ９及び給線部モータ６の回転速度が減速され、停止に至る。
【００７７】
上記ステップＳ１７で瞬時停電の復帰でないことが判断されると、通常の運転状態であることが判断され、スイッチ３８のＤ出力端子はＢ入力端子に接続されているので、加減速勾配制御部３９から基準の速度指令値が制御値として出力され、速度指令値Ｆoutとして巻き取り部モータ９及び給線部モータ６に供給される。これにより、瞬時停電中でも瞬時停電からの復旧中でもない場合は、速度指令入力装置１３から入力された速度指令値に従った回転速度で巻き取り部モータ９及び給線部モータ６が回転駆動され、通常の運転が行われる。
【００７８】
以下、上述したように構成される撚り機を用いて、瞬時停電時の様子を実測した動作波形を説明する。
【００７９】
図６は、巻き取り部インバータ１０での回生電力吸収制御を行わない場合の動作波形を示す。図６において、Ａ：Ｖａｃは瞬時停電発生時のＡＣ電源電圧、Ｂ：Ｆoutは巻き取り部インバータ１０の周波数アナログ指令値、Ｃ：ωは給線部モータ６の回転数、Ｄ：Ｆoutは給線側インバータの周波数アナログモニタ値を示す。瞬時停電発生後、コンデンサＣに蓄えられたエネルギが放電するまでの約５００ｍｓ間は運転を継続しているが、その後、インバータの直流電圧は下限値を下回り、アラームトリップし、制御不能になり、巻き取り部モータ９は惰性で回転し続ける。この状態になると、ワイヤ４は、一瞬にして断線する。
【００８０】
図７は、巻き取り部インバータ１０での回生電力吸収制御を行った場合の動作波形を示す。瞬時停電後、本来ならトリップするべき時間を経過しても回転数、周波数指令は徐々に低下するが、巻き取り部インバータ１０は周波数指令を出力し、巻き取り部モータ９を駆動することができている。更に、瞬時停電が復旧した後は、徐々に回転数を上昇させ、緩やかに通常の状態に復帰することで断線は発生しない。
【００８１】
図８は、巻き取り部インバータ１０での回生電力吸収制御を行った場合であって、瞬時停電が発生した後、停電中に撚り機の運転を停止させる動作を行った場合の動作を示す。この場合は、瞬時停電が復旧した後は、巻き取り部インバータ１０は加速動作を行わず、本来の設定された減速時間で停止動作に移行する。
【００８２】
このように、第１の実施の形態に係る撚り機によれば、瞬時停電によりＡＣ電源からの給電が停止された場合に、巻き取り部ボビン８を駆動する巻き取り部モータ９の回転数を減速制御することにより、つまり現在の回転数より回転数を落とす指令を巻き取り部モータ９に与えることにより、この巻き取り部モータ９から回生電力を取り出す。そして、取り出した回生電力を用いて、例えば本来の給電電圧より若干低い停電時基準電圧を給線部インバータ７及び巻き取り部インバータ１０に供給し続ける。これにより、給線部インバータ７及び巻き取り部インバータ１０による制御を引き延ばすことができるので、従来のように短い瞬時停電が発生しても直ちに巻き取り装置が停止されることがなく、比較的長い瞬時停電に対応することが可能になる。
【００８３】
本発明の第１の実施の形態に係る撚り機においては、瞬時停電時の運転継続時間は、慣性体としての巻き取り部ボビン８の大きさにより左右されるが、上述したように、巻き取り部モータ９の約３倍の大きさであっても、従来、１５ｍｓ程度であった瞬時停電耐量を１５〜２０秒程度まで引き延ばすことが可能なことが確認された。
【００８４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、長手物体の巻き取り装置の一例としての巻き替え装置である。第２の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置では、ワイヤ４を送り出す給線部ボビンが慣性体になるように構成されている。なお、以下では、第１の実施の形態と同一又は相当部分には、第１の実施の形態と同一符号を付して説明する。
【００８５】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての長手物体の巻き取り装置の構成を示す図である。
【００８６】
この巻き取り装置は、ワイヤ４を供給する給線部ボビン１４と、この給線部ボビン１４を回転させるための給線部モータ（Ｍ１）６と、この給線部モータ６の回転を制御する給線部インバータ（ＩＮＶ１）７ａと、ワイヤ４を巻き取る巻き取り部ボビン８ａと、この巻き取り部ボビン８ａを回転させるための巻き取り部モータ（Ｍ２）９と、この巻き取り部モータ９の回転を制御する巻き取り部インバータ（ＩＮＶ２）１０ａと、給線部ボビン１４と巻き取り部ボビン８ａとの間に配置されてワイヤ４の巻き取り時にワイヤ４に加わる張力を検出する張力検出装置１１と、ワイヤ４の通路に配置された複数のローラ２１〜２４とを備えている。
【００８７】
本発明の長手物体はワイヤ４に、供給側回転体は給線部ボビン１４に、第１モータは給線部モータ６に、第１制御部は給線部インバータ７ａに、巻き取り側回転体は巻き取り部ボビン８ａに、第２モータは巻き取り部モータ９に、第２制御部は巻き取り部インバータ１０ａに、それぞれ対応する。
【００８８】
ワイヤ４は極細線である。給線部ボビン１４は、給線部モータ６の回転軸６ａに連結されて回転自在に構成されており、巻き取り動作の開始時には、ワイヤ４が満巻きされた状態にある。この給線部ボビン１４は、給線部モータ６の約３倍の大きさを有し、慣性体として機能するようになっている。この給線部ボビン１４は、給線部インバータ７ａからの給電によって動作する給線部モータ６により回転駆動され、ワイヤ４を送り出す。給線部モータ６は、例えば誘導電動機等の交流モータである。
【００８９】
速度指令入力装置１３は、給線部モータ６の定常運転時の回転速度を周波数で指定する定常速度指令値、加速時の回転速度の勾配を指定する加速勾配値及び減速時の回転速度の勾配を指定する減速勾配値を入力するために使用される。この速度指令入力装置１３は、入力された速度指令値、加速勾配値及び減速勾配値を給線部インバータ７ａに供給する。
【００９０】
給線部インバータ７ａは、給線部モータ６に供給する正弦波交流電圧の周波数を制御して給線部モータ６の回転速度を制御する。即ち、給線部インバータ７ａは、給線部モータ６に接続され、速度指令入力装置１３により予め設定された速度指令値とセンサ（図示しない）で検出された速度値との誤差即ち偏差信号をＰＩ（比例積分）制御し、常に給線部モータ６の回転速度が速度指令値になるように（速度一定制御）、給線部モータ６に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を決定する。
【００９１】
また、給線部インバータ７ａは、給線部ボビン１４からワイヤ４を送り出す速度が巻き取り部ボビン８ａで巻き取られる速度に連動させるために、給線部インバータ７ａの出力周波数（回転）指令を、給線部インバータ７の周波数指令として０〜１０Ｖのアナログ電圧信号で巻き取り部インバータ１０ａに送る。
【００９２】
張力検出装置１１は、実施の形態１のそれと同じである。この張力検出装置１１で検出された張力は、ダンサー位置検出信号として０〜１０Ｖのアナログ電圧信号で巻き取り部インバータ１０ａに送られる。
【００９３】
巻き取り部ボビン８ａは、円柱状巻き付け部分を有し、巻き取り部モータ９の回転軸９ａに連結されて回転自在に構成されている。この巻き取り部ボビン８ａは、巻き替え動作の開始時にはワイヤ４が空の状態にあり、巻き取り部インバータ１０ａからの給電により動作する巻き取り部モータ９により回転駆動されてワイヤ４を巻き取る。巻き取り部モータ９は、例えば誘導電動機等の交流モータである。
【００９４】
巻き取り部インバータ１０ａは、巻き取り部モータ９に接続され、ダンサー基準値指令入力装置１２により予め設定されたダンサー基準値と張力検出装置１１からのダンサー位置検出信号の値との誤差即ち偏差信号によりＰＩ（比例積分）制御を行い、ダンサー位置が常にダンサー基準値になるように（ダンサー位置一定制御）、巻き取り部モータ９に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を制御する。
【００９５】
この巻き取り装置は、給線部インバータ７ａの速度指令に追従して巻き取り部インバータ１０ａが連動運転を行い、巻き太りや外乱等による張力の変化は、巻き取り部インバータ１０ａでダンサー位置一定制御（張力一定制御）を行うことにより吸収する構成を基本とする。
【００９６】
また、給電部インバータ７ａの直流電源の正側端子Ｐ及び負側端子Ｎは、直流電源ラインを介して巻き取り部インバータ１０ａの電源の正側端子Ｐ及び負側端子Ｎにそれぞれ接続されている。この構成により、電力の分散が行われ、瞬時停電時に給線部モータ６及び巻き取り部モータ９への給電がバックアップされ、断線が防止される。
【００９７】
以上のように構成される巻き取り装置の動作は、給線部インバータ７ａが第１の実施の形態の巻き取り部インバータ１０と同様に動作し、巻き取り部インバータ１０ａが第１の実施の形態の給線部インバータ７と同様に動作することを除けば、第１の実施の形態に係る撚り線機の動作と同じである。
【００９８】
この第２の実施の形態に係る巻き取り装置によれば、瞬時停電によりＡＣ電源からの給電が停止された場合に、給線部ボビン１４を駆動する給線部モータ６の回転数を減速制御することにより、つまり現在の回転数より回転数を落とす指令を給線部モータ６に与えることにより、この給線部モータ６から回生電力を取り出す。そして、取り出した回生電力を用いて、例えば本来の給電電圧より若干低い停電時基準電圧を巻き取り部インバータ１０ａ及び給線部インバータ７ａに供給し続ける。これにより、巻き取り部インバータ１０ａ及び給線部インバータ７ａによる制御を引き延ばすことができるので、従来のように短い瞬時停電が発生しても直ちに巻き取り装置が停止されることがなく、比較的長い瞬時停電に対応することが可能になる。
【００９９】
なお、この第２の実施の形態に係る巻き取り装置では、ワイヤ４を送り出す側の給線部ボビン１４を慣性体として使用するように構成したが、同様に、上述した第１の実施の形態に係る撚り線機において、引き取りキャプスタン５を慣性体として使用するように構成することもできる。この場合も、上記巻き替え機と同様の作用及び効果を奏する。
【０１００】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機である。この第３の実施の形態に係る巻き取り装置では、ワイヤ４を形成する線材を送り出す複数の給線部ボビンが慣性体になるように構成されている。なお、以下では、第１の実施の形態と同一又は相当部分には、第１の実施の形態と同一符号を付して説明する。
【０１０１】
この撚り線機は、図１０に示すように、複数の線材１１〜１４を供給する複数の給線部ボビン２１〜２４と、複数の給線部ボビン２１〜２４の各々からガイド３を介して供給される複数の線材１１〜１４を引き取って撚ることにより太線のワイヤ４として供給するための引き取りキャプスタン５と、複数の給線部ボビン２１〜２４を回転させるための複数の給線部モータ（Ｍ１）６１〜６４と、これら複数の給線部モータ６１〜６４の回転を制御する給線部インバータ（ＩＮＶ１）７１〜７４と、ワイヤ４を巻き取る巻き取り部ボビン８と、この巻き取り部ボビン８を回転させるための巻き取り部モータ（Ｍ２）９と、この巻き取り部モータ９の回転を制御する巻き取り部インバータ（ＩＮＶ２）１０と、引き取りキャプスタン５と巻き取り部ボビン８との間に配置されてワイヤ４の巻き取り時にワイヤ４に加わる張力を検出する張力検出装置１１と、ワイヤ４の通路に配置された複数のローラ２１〜２４とを備えている。
【０１０２】
本発明の長手物体はワイヤ４に、供給側回転体は複数の給線部ボビン２１〜２４に、第１モータは複数の給線部モータ６１〜６４に、第１制御部は複数の給線部インバータ７１〜７４に、巻き取り側回転体は巻き取り部ボビン８に、第２モータは巻き取り部モータ９に、第２制御部は巻き取り部インバータ１０に、それぞれ対応する。
【０１０３】
複数の線材１１〜１４の各々は超極細線である。複数の給線部ボビン２１〜２４は、それぞれ回転自在に構成されており、撚り動作の開始時には、複数の線材１１〜１４が満巻きされた状態にある。複数の給線部ボビン２１〜２４は、給線部モータ１１〜１４に連結されて回転自在に構成されている。複数の給線部ボビン２１〜２４は、給線部インバータ７１〜７４からの給電によって動作する給線部モータ６１〜６４により回転駆動される。各給線部モータ６１〜６４は、例えば誘導電動機等の交流モータである。複数の給線部ボビン２１〜２４に巻かれた複数の線材１１〜１４は、ガイド３を介して引き取りキャプスタン５に供給される。
【０１０４】
引き取りキャプスタン５は、複数の線材１１〜１４を撚って１本のワイヤ４を形成し、ワイヤ４として送り出す。
【０１０５】
張力検出装置１１は、引き取りキャプスタン５と巻き取り部ボビン８との間に配置されており、所謂ダンサーとしての機能を有する。この張力検出装置１１は、ダンサー機能によりワイヤ４の張力を吸収してたるみや断線を防止すると共に、ダンサーの位置に基づいてワイヤ４の張力を検出する。この検出された張力は、ダンサー位置検出信号として０〜１０Ｖのアナログ電圧信号で給線部インバータ７１〜７４に送られる。
【０１０６】
給線部インバータ７１〜７４は、給線部モータ６１〜６４に接続され、ダンサー基準値指令入力装置１２１〜１２４により予め設定されたダンサー基準値と張力検出装置１１からのダンサー位置検出信号の値との誤差即ち偏差信号によりＰＩ（比例積分）制御を行い、ダンサー位置が常にダンサー基準値になるように（ダンサー位置一定制御）、給線部モータ６１〜６４に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を制御する。
【０１０７】
巻き取り部ボビン８は、円柱状巻き付け部分を有し、巻き取り部モータ９の回転軸９ａに連結されて回転自在に構成されている。この巻き取り部ボビン８は、巻き取り部モータ９の約３倍の大きさを有し、慣性体として機能するようになっている。この巻き取り部ボビン８は、巻き取り時間の経過に連れて巻き取られるワイヤ４の量が増大するので重くなり、その慣性は大きくなる。
【０１０８】
この巻き取り部ボビン８は、撚り動作の開始時にはワイヤ４が空の状態にあり、巻き取り部インバータ１０からの給電により動作する巻き取り部モータ９により回転駆動されてワイヤ４を巻き取る。巻き取り部モータ９は、例えば誘導電動機等の交流モータである。
【０１０９】
速度指令入力装置１３は、巻き取り部モータ９の定常運転時の回転速度を周波数で指定する定常速度指令値、加速時の回転速度の勾配を指定する加速勾配値及び減速時の回転速度の勾配を指定する減速勾配値を入力するために使用される。この速度指令入力装置１３は、入力された速度指令値、加速勾配値及び減速勾配値を巻き取り部インバータ１０に供給する。
【０１１０】
巻き取り部インバータ１０は、巻き取り部モータ９に供給する正弦波交流電圧の周波数を制御して巻き取り部モータ９の回転速度を制御する。即ち、巻き取り部インバータ１０は、巻き取り部モータ９に接続され、速度指令入力装置１３により予め設定された速度指令値とセンサ（図示しない）で検出された速度値との誤差即ち偏差信号をＰＩ（比例積分）制御し、常に巻き取り部モータ９の回転速度が速度指令値になるように（速度一定制御）、巻き取り部モータ９に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を決定する。
【０１１１】
また、巻き取り部インバータ１０は、引き取りキャプスタン５からのワイヤ４が供給される速度を巻き取り部ボビン８で巻き取られる速度に連動させるために、巻き取り部インバータ１０の出力周波数（回転）指令を、給線部インバータ７１〜７４の周波数指令として０〜１０Ｖのアナログ電圧信号で給線部インバータ７１〜７４に送る。
【０１１２】
この撚り線機は、巻き取り部インバータ１０の速度指令に追従して給線部インバータ７１〜７４が連動運転を行い、巻き太りや外乱等による張力の変化は、給線部インバータ７１〜７４でダンサー位置一定制御（張力一定制御）を行うことにより吸収する構成を基本とする。
【０１１３】
また、巻き取り部インバータ１０の直流電源の正側端子Ｐ及び負側端子Ｎは、直流電源ラインを介して給線部インバータ７の電源の正側端子Ｐ及び負側端子Ｎにそれぞれ接続されている。この構成により、電力の分散が行われ、瞬時停電時に給線部モータ６及び巻き取り部モータ９の給電がバックアップされ、断線が防止される。
【０１１４】
以上のように構成される撚り機の動作は、給線部インバータ７１〜７４が第１の実施の形態の給線部インバータ７と同様に動作することを除けば、第１の実施の形態に係る撚り線機の動作と同じである。
【０１１５】
この第３の実施の形態に係る巻き替え装置によれば、瞬時停電によりＡＣ電源からの給電が停止された場合に、給線部ボビン２１〜２４を駆動する給線部モータ６１〜６４の回転数を減速制御することにより、つまり現在の回転数より回転数を落とす指令を給線部モータ６１〜６４に与えることにより、この給線部モータ６１〜６４から回生電力を取り出す。そして、取り出した回生電力を用いて、例えば本来の給電電圧より若干低い停電時基準電圧を巻き取り部インバータ１０及び給線部インバータ７１〜７４に供給し続ける。これにより、巻き取り部インバータ１０及び給線部インバータ７１〜７４による制御を引き延ばすことができるので、従来のように短い瞬時停電が発生しても直ちに巻き取り装置が停止されることがなく、比較的長い瞬時停電に対応することが可能になる。
【０１１６】
（変形例）
本発明は、上述した実施の形態に係る長手物体の撚り線機及び巻き取り装置に限定されるものでなく、例えば次の変形例が可能である。
【０１１７】
（１）ワイヤ４の送り側と巻き取り側の連動運転には必ずしも連動するための速度指令が必要とは限らない。ダンサーによる補正のみで制御するように構成することができる。
【０１１８】
（２）給線側及び巻き取り側の各インバータは、交流電源を入力するインバータに限らず、直流電源が入力されるインバータを用いることもできる。
【０１１９】
（３）他の周辺装置、例えばマグネットコンタクタ（ＭＣ）やシーケンサ等をインバータの直流電源としてバックアップ駆動させるように構成できる。
【０１２０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、第１制御部が張力をフィードバック制御し第２制御部が巻き取り速度をフィードバック制御するフィードバック制御系を備えるため、例えば瞬時停電により電源からの給電が停止された場合に、第２制御部は、供給側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能する巻き取り側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように第２モータの回転数を減速制御して、第１制御部及び第２制御部に給電し続ける。これにより、第１制御部及び第２制御部による制御を引き延ばすことができるので、従来のように短い瞬時停電が発生しても直ちに巻き取り装置が停止されることがなく、比較的長い瞬時停電に対応することが可能になる。
【０１２１】
請求項２の発明によれば、第２モータの回転数の減少に応じて第１モータの回転数が減少されるので、供給側回転体の回転数と巻き取り側回転体の回転数とが連動して減少される。従って、供給側回転体と巻き取り側回転体との間に存在する長手物体が切断されることがない。
【０１２２】
請求項３の発明によれば、瞬時停電から復旧した場合は、減速した回転数から定常回転数に復帰するが、この際、第２モータの回転数が漸増するように増速制御されるので、長手物体の張力に大きな変化が与えられることがない。その結果、供給側回転体と巻き取り側回転体との間に存在する長手物体が切断されることがない。
【０１２３】
請求項４の発明によれば、給電が復旧した場合に、通常の運転中に停止が指示された場合と同様に、所定の減速勾配で減速制御されて停止されるので、瞬時停電という異常な事態が発生した場合であっても、安定した運転停止動作が可能になる。
【０１２４】
請求項５の発明によれば、第１制御部が送り出し速度をフィードバック制御し第２制御部が張力をフィードバック制御するフィードバック制御系を備えるため、第１制御部は、巻き取り側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能する供給側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように第１モータの回転数を減速制御して、第１制御部及び前記第２制御部に給電し続ける。即ち、請求項１の発明と同様に作用し、同様の効果を奏する。請求項６〜請求項８の発明によれば、それぞれ、上述した請求項２〜請求項４の発明と同様の効果を奏する。また、請求項９の発明によれば、上述した請求項１の発明と同様の作用及び効果を奏し、複数の長手物体を撚って１本の長手物体を製造する撚り線機に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機に設けられた給線部インバータ及び巻き取り部インバータの一般的な構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機に設けられた巻き取り部インバータの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機で、瞬時停電時に回生電力吸収制御を行わない場合の実測した動作波形を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機で、瞬時停電時に回生電力吸収制御を行った場合の実測した動作波形を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機で、瞬時停電時に回生電力吸収制御を行って且つ停止操作を行った場合の実測した動作波形を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１〜１４ 線材
２１〜２４ 給線部ボビン
３ ガイド
４ ワイヤ
５ 引き取りキャプスタン
６ 給線部モータ
７ 給線部インバータ
８ 巻き取り部ボビン
９ 巻き取り部モータ
１０ 巻き取り部インバータ
１１ 張力検出装置
１２ ダンサー基準値指令入力装置
１３ 速度指令入力装置
１４ 給線部ボビン
３０ コンバータ部
３１ スイッチング部
３２ 電圧検出部
３３ 停電判定部
３４ 停電時基準電圧部
３５、４０ 加算器
３６ 電圧−周波数変換部
３７ ΔＦ制御部
３８ スイッチ
３９ 加減速勾配制御部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a winding device for a long object such as a wire or a belt-like object, and more particularly to a technique for controlling winding when an instantaneous power failure occurs.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a winding device for winding a longitudinal object such as a stranded wire machine is known. The winding device includes a feeder unit that feeds out a longitudinal object from a bobbin that is fully wound with a longitudinal object such as a wire or a band-like object, a winding unit that winds the fed longitudinal object around an empty bobbin, and a feeder unit. And a dancer as a tension absorber provided between the winding part and the winding part.
[0003]
In this winding device, winding is performed while controlling the winding linear velocity of the main winding unit to be synchronized with the feeding linear velocity of the auxiliary feeding unit. If there is a difference between the feed line speed and the take-up line speed during this winding operation, if the difference is small, it is absorbed by the displacement of the dancer in a predetermined direction and the disconnection of the longitudinal object is prevented. .
[0004]
Each bobbin of the feeder section and the winding section is rotationally driven by a motor whose rotational speed is controlled by an inverter, and thereby, the feeding linear speed and the winding linear speed are controlled to be constant. Further, the amount of displacement of the dancer in a predetermined direction is detected, and control is performed using a sequencer so that the position becomes constant.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional winding device configured as described above, when the power receiving power is interrupted or an instantaneous power failure, the inverter stops supplying power to the motor, and the sequencer also stops control. To do. As a result, the winding control is interrupted, and the longitudinal object is disconnected in an instant.
[0006]
When such a disconnection occurs, for example, in a stranding machine that bundles multiple wires into one bundle, work to untangling the wires after the disconnection occurs, work to connect the cut wires, work to change to a new bobbin Etc. are required, and a huge amount of work occurs. If even one wire is disconnected, a plurality of wires must be wound up from the beginning, so that the economic loss is great.
[0007]
In order to avoid such a problem associated with a power failure, it is conceivable to back up the power supplied to the winding device with, for example, a large-capacity uninterruptible power supply. However, such a large-capacity uninterruptible power supply is expensive, and maintenance work such as battery replacement is necessary, so that there is a problem that the introduction cost and operation cost of the winding device increase.
[0008]
As a technique for solving such a problem, Japanese Patent Laid-Open No. 7-101629 can continuously produce a product having no quality problem without stopping the machine or cutting the yarn even if an instantaneous power failure occurs. A “rotation speed control method and apparatus in a yarn making apparatus or a yarn processing machine” is disclosed.
[0009]
In this technique, each motor is driven by an inverter power source having a common converter so that a plurality of rotating bodies each having a motor coupled thereto rotate at a predetermined rotation ratio. Then, when the input voltage of the converter becomes equal to or lower than a predetermined value during the rotation of the rotating body, the rotation speed of the other rotating body is based on the rotation of the rotating body having the maximum deceleration gradient among the plurality of rotating bodies. The rotational speed of each rotating body is decelerated so that becomes a predetermined rotational ratio, and when the voltage recovers to a predetermined value or more, the rotational speed of each rotating body is at a predetermined gradient and at a predetermined rotational ratio. The speed is increased to a predetermined speed.
[0010]
However, in the technique disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-101629, when an instantaneous power failure occurs, only the rotational speed of each motor is reduced by a predetermined rotation ratio, and when the instantaneous power failure is restored, the speed is increased. Therefore, each motor stops when a predetermined time elapses after an instantaneous power failure occurs. Once each motor stops, the operation start operation must be performed again, which is troublesome.
[0011]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a winding device for a longitudinal object that can continue operation even in a relatively long instantaneous power failure.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to achieve the above-mentioned problems. That is, the longitudinal object winding device according to the first aspect of the invention detects a supply-side rotator for supplying a longitudinal object, a first motor for rotating the supply-side rotator, and a tension applied to the longitudinal object. Tension detecting means and the tension detecting means from Error between tension detection value and tension reference value PI control, The tension of the longitudinal object becomes the tension reference value. As described above, the number of rotations of the first motor is controlled to feedback control the tension. A first control unit, a winding side rotator for winding the longitudinal object, a second motor for rotating the winding side rotator, A speed detecting means for detecting a winding speed of the second motor, and the speed detecting means. Between the speed detection value and the speed reference value PI control, Of the second motor Winding Speed becomes the speed reference value As described above, the rotational speed of the second motor is controlled to feedback control the winding speed. A second control unit; and a power source for supplying power to the first control unit and the second control unit. The winding-side rotator functions as an inertial body capable of storing inertia energy larger than the supply-side rotator. The second control unit, when power supply from the power source is stopped, The inertial energy of the winding side rotating body is taken out as regenerative power and used as a substitute for the power supply, and the power supply voltage from the regenerative power is kept at a power failure reference voltage lower than the power supply voltage from the power supply. Deceleration control of the rotation speed of the second motor do it, Power supply to the first control unit and the second control unit To It is characterized by that.
[0013]
According to the invention of claim 1, Since the first control unit includes a feedback control system that feedback-controls the tension and the second control unit feedback-controls the winding speed, For example, when power supply from the power supply is stopped due to an instantaneous power failure, The second control unit takes out the inertial energy of the winding-side rotator that functions as an inertial body capable of storing inertial energy larger than the supply-side rotator as regenerative power, substitutes the power supply, and supplies the supply voltage from the regenerative power. Then, the rotational speed of the second motor is decelerated and controlled so as to keep the reference voltage during power failure lower than the power supply voltage from the power source, and power is continuously supplied to the first control unit and the second control unit. As a result, the control by the first control unit and the second control unit can be extended, so that even if a short instantaneous power failure occurs as in the prior art, the winding device does not stop immediately, and a relatively long instantaneous power failure It becomes possible to cope with.
[0014]
In addition, as a winding side rotary body, it is desirable to use a heavy rotary body that can store large inertia energy.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, in the longitudinal object winding device according to the first aspect, the second control unit sends a signal used for speed reduction control of the second motor to the first control unit, and The first control unit performs deceleration control of the rotational speed of the first motor based on the signal.
[0016]
According to the invention of claim 2, since the rotation speed of the first motor is decreased in accordance with the decrease in the rotation speed of the second motor, the rotation speed of the supply-side rotator and the rotation speed of the winding-side rotator are Decreased in conjunction. Therefore, the longitudinal object existing between the supply-side rotator and the winding-side rotator is not cut.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, in the longitudinal object winding device according to the first or second aspect, the second control unit rotates the second motor when power supply from the power source is restored. The speed increase control is performed so that the number gradually increases, and the predetermined rotational speed is restored.
[0018]
According to the third aspect of the invention, when the instantaneous power failure is restored, the decelerated rotational speed returns to the steady rotational speed. At this time, the speed increase control is performed so that the rotational speed of the second motor gradually increases. The tension of the longitudinal object is not greatly changed. As a result, the longitudinal object existing between the supply-side rotator and the winding-side rotator is not cut.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the longitudinal object winding device according to the third aspect, wherein the second control unit is configured to stop the second motor when instructed to stop before the power supply from the power source is restored. The number of rotations is controlled by decelerating at a predetermined deceleration gradient and stopped.
[0020]
According to the fourth aspect of the present invention, when power supply is restored, as in the case where a stop is instructed during normal operation, the vehicle is decelerated and controlled at a predetermined deceleration gradient. Even when a situation occurs, a stable operation stop operation is possible.
[0021]
The invention of claim 5 provides a supply-side rotator for supplying a longitudinal object, a first motor for rotating the supply-side rotator, A speed detecting means for detecting a delivery speed of the first motor; Error between speed detection value and speed reference value PI control, Of the first motor Send out Speed becomes the speed reference value As described above, the rotational speed of the first motor is controlled to feedback control the delivery speed. A first control unit, a winding-side rotator for winding the longitudinal object, a second motor for rotating the winding-side rotator, tension detecting means for detecting a tension applied to the longitudinal object, Tension detection means from Error between tension detection value and tension reference value PI control, The tension of the longitudinal object becomes the tension reference value. And controlling the number of revolutions of the second motor to feedback control the tension A power source for supplying power to the first control unit and the second control unit, and the supply-side rotator functions as an inertial body capable of accumulating inertia energy larger than the winding-side rotator. The first control unit, when power supply from the power source is stopped, The inertial energy of the supply-side rotating body is taken out as regenerative power and used as a substitute for the power supply, and the power supply voltage from the regenerative power is kept at a power failure reference voltage lower than the power supply voltage from the power supply. Deceleration control of the rotation speed of the first motor do it, Power supply to the first control unit and the second control unit To It is characterized by that.
[0022]
The invention of claim 5 Since the first control unit includes a feedback control system in which the feed speed is feedback-controlled and the second control unit feedback-controls the tension, the first control unit is an inertial body that can accumulate inertia energy larger than the winding-side rotating body. The inertial energy of the functioning supply-side rotating body is taken out as regenerative power and used as a substitute for the power source. The number is decelerated and power is supplied to the first control unit and the second control unit. That is, It operates similarly to the invention of claim 1 and has the same effect.
[0023]
According to a sixth aspect of the present invention, in the longitudinal object winding device according to the fifth aspect, the first control unit sends a signal used for speed reduction control of the first motor to the second control unit, and The second control unit controls to reduce the rotation speed of the second motor based on the signal. The invention according to claim 7 is the longitudinal object winding device according to claim 5 or claim 6, wherein the first control unit is configured such that the power supply from the power source is restored when the power supply from the power source is restored. It is characterized in that speed increase control is performed so that the rotational speed gradually increases, and a predetermined steady rotational speed is restored. Further, the invention according to claim 8 is the longitudinal object winding device according to claim 7, wherein the first control unit is configured such that when the stop is instructed before the power supply from the power source is restored, The motor rotation speed is controlled to decelerate at a predetermined deceleration gradient, and the motor is stopped.
[0024]
According to the invention of Claim 6, Claim 7, and Claim 8, there exists an effect | action and effect similar to invention of Claim 2, Claim 3, and Claim 4, respectively.
[0025]
According to a ninth aspect of the present invention, in the longitudinal object winding device according to any one of the first to fourth aspects, the supply-side rotator comprises a plurality of rotators, and the first motor comprises the plurality of rotators. The first control unit is composed of a plurality of control units that respectively drive the plurality of motors.
[0026]
According to the ninth aspect of the present invention, the same action and effect as the first aspect of the invention described above can be achieved, and the present invention is suitable for a stranded wire machine that produces a single longitudinal object by twisting a plurality of longitudinal objects.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of a longitudinal object winding device of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0028]
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a stranded wire machine as an example of a longitudinal object winding device according to a first embodiment of the present invention.
[0029]
This strand wire machine is composed of a plurality of wires 1 1 ~ 1 4 Supply line bobbins 2 for supplying 1 ~ 2 4 And a plurality of feeder sections bobbins 2 1 ~ 2 4 A plurality of wire rods 1 supplied from each of these via the guide 3 1 ~ 1 4 A take-up capstan 5 for feeding and twisting the take-up wire as a thick wire 4, a feeder motor (M1) 6 for rotating the take-up capstan 5, and rotation of the feeder motor 6 A supply line inverter (INV1) 7 for controlling the winding, a winding part bobbin 8 for winding the wire 4, a winding part motor (M2) 9 for rotating the winding part bobbin 8, and this winding part Tension detection for detecting the tension applied to the wire 4 when winding the wire 4 by being arranged between the winding part inverter (INV2) 10 for controlling the rotation of the motor 9 and the take-up capstan 5 and the winding part bobbin 8 The apparatus 11 includes a plurality of rollers 21 to 24 arranged in the passage of the wire 4.
[0030]
The longitudinal object of the present invention is the wire 4, the supply side rotator is the take-up capstan 5, the first motor is the feeder unit motor 6, the first control unit is the feeder unit inverter 7, and the winding side rotator is The second motor corresponds to the winding unit motor 9, and the second control unit corresponds to the winding unit inverter 10, respectively.
[0031]
Multiple wires 1 1 ~ 1 4 Each of these is a superfine wire. Multiple feeder bobbins 2 1 ~ 2 4 Are each configured to be rotatable, and at the start of the twisting operation, a plurality of wires 1 1 ~ 1 4 Is in a fully wound state. Multiple feeder bobbins 2 1 ~ 2 4 Multiple wires 1 wound around 1 ~ 1 4 Is supplied to the take-up capstan 5 via the guide 3.
[0032]
The take-up capstan 5 is connected to the rotating shaft 6a of the feeder motor 6 and is configured to be rotatable. The take-up capstan 5 is rotationally driven by a feeder unit motor 6 that operates by feeding from a feeder unit inverter 7. And several wire 1 1 ~ 1 4 Are twisted to form a single wire 4, which is fed out as a wire 4. The feeder motor 6 is an AC motor such as an induction motor.
[0033]
The tension detector 11 is disposed between the take-up capstan 5 and the take-up part bobbin 8 and has a function as a so-called dancer. The tension detecting device 11 absorbs the tension of the wire 4 by the dancer function to prevent sagging and disconnection, and detects the tension of the wire 4 based on the position of the dancer. This detected tension is sent to the feeder inverter 7 as an analog voltage signal of 0 to 10 V as a dancer position detection signal.
[0034]
The tension detection device 11 includes a cylindrical pressure body 11a as a dancer that is in contact with the wire 4, a tension sensor 11b that converts the vertical position of the pressure body 11a into an electric signal, and a guide unit 11c. And a tension spring 11d. The wire 4 is in contact with the upper side of the pressurizing body 11a. Since the axis of the pressure body 11a is inserted into the slit 11f extending in the vertical direction of the support plate 11e as the guide means 11c, the pressure body 11a can move up and down within the range of the slit 11f. In order to apply tension to the wire 4, the pressurizing body 11a is always biased upward by a tension spring 11d. When the tension of the wire 4 increases, the dancer, that is, the pressurizing body 11a moves downward, and conversely, when the tension decreases, the pressurizing body 11a moves upward. In this specific example, the strength of the spring 11d is adjusted so that the pressurizing body 11a is positioned in the middle of the slit 11f at the optimum tension. The tension sensor 11b is also referred to as a position sensor that is linked to the pressurizing body 11a.
[0035]
The feeder inverter 7 is connected to the feeder motor 6 and is an error, that is, a deviation signal between the dancer reference value preset by the dancer reference value command input device 12 and the value of the dancer position detection signal from the tension detector 11. PI (proportional integration) control is performed to control the output frequency of the sine wave AC voltage supplied to the feeder motor 6 so that the dancer position always becomes the dancer reference value (dancer position constant control).
[0036]
The winding part bobbin 8 has a cylindrical winding part, and is connected to the rotating shaft 9a of the winding part motor 9 so as to be rotatable. The winding portion bobbin 8 has a size approximately three times that of the winding portion motor 9 and functions as an inertial body. The winding portion bobbin 8 becomes heavy because the amount of the wire 4 to be wound increases as the winding time elapses, and its inertia increases.
[0037]
The winding portion bobbin 8 is in an empty state when the twisting operation is started, and is rotated by a winding portion motor 9 that is operated by power feeding from the winding portion inverter 10 to wind the wire 4. The winding unit motor 9 is an AC motor such as an induction motor.
[0038]
The speed command input device 13 is a steady speed command value that designates the rotation speed of the winding unit motor 9 during steady operation by frequency, an acceleration gradient value that designates a gradient of the rotation speed during acceleration, and a gradient of the rotation speed during deceleration. Used to enter a deceleration slope value that specifies. The speed command input device 13 supplies the input speed command value, acceleration gradient value, and deceleration gradient value to the winding unit inverter 10.
[0039]
The winding unit inverter 10 controls the rotation speed of the winding unit motor 9 by controlling the frequency of the sine wave AC voltage supplied to the winding unit motor 9. That is, the winding unit inverter 10 is connected to the winding unit motor 9 and outputs an error, that is, a deviation signal between a speed command value preset by the speed command input device 13 and a speed value detected by a sensor (not shown). PI (proportional integration) control is performed, and the output frequency of the sine wave AC voltage supplied to the winding unit motor 9 is determined so that the rotational speed of the winding unit motor 9 always becomes the speed command value (constant speed control).
[0040]
In addition, the winding unit inverter 10 outputs an output frequency (rotation) command of the winding unit inverter 10 in order to synchronize the speed at which the wire 4 is sent out from the take-up capstan 5 with the speed of winding by the winding unit bobbin 8. As a frequency command for the feed line inverter 7, an analog voltage signal of 0 to 10 V is sent to the feed line inverter 7.
[0041]
In this stranded wire machine, the feeder inverter 7 performs an interlocking operation following the speed command of the winding inverter 10, and a change in tension due to winding up or disturbance is controlled by the feeder inverter 7 at a constant dancer position. The basic structure is to absorb by performing (constant tension control).
[0042]
Further, the positive side terminal P and the negative side terminal N of the DC power source of the winding unit inverter 10 are respectively connected to the positive side terminal P and the negative side terminal N of the power source of the feeder unit inverter 7 through the DC power source line. Yes. With this configuration, power is distributed, power supply of the feeder motor 6 and the take-up motor 9 is backed up at the time of an instantaneous power failure, and disconnection is prevented.
[0043]
Next, a general configuration of inverters used as the feeder inverter 7 and the winding inverter 10 will be described with reference to FIG.
[0044]
The inverter includes a converter unit 30, an inrush current prevention resistor R, a relay RY, a capacitor C, and a switching unit 31.
[0045]
The converter part 30 is comprised from the rectifier circuit which consists of a diode bridge. This converter unit 30 receives, for example, a 200 V three-phase alternating current from an alternating current power source, converts it into a positive pulsating flow, and outputs it. The output of the converter unit 30 is supplied to the capacitor C via the inrush current preventing resistor R. As the capacitor C, a large-capacity electrolytic capacitor is usually used. The pulsating flow from the converter unit 30 is smoothed by the capacitor C. Thereby, a DC voltage is obtained between the terminals P and N of the capacitor C.
[0046]
The inrush current prevention resistor R is provided to limit an excessive current flowing into the capacitor C when the power is turned on. Therefore, when a predetermined time elapses after the power is turned on, the relay RY is activated to short-circuit the inrush current prevention resistor R, and thereafter, the pulsating flow from the converter unit 30 is directly supplied to the capacitor C. The DC voltage across the capacitor C is supplied to the switching unit 31.
[0047]
The switching unit 31 is composed of, for example, an intelligent power module (IPM). The switching unit 31 performs PWM (pulse width modulation) by driving a switching element on the output side (U, V, W) according to a speed command signal (not shown), and performs high-frequency switching of a rectangular wave to perform the motor M. Is supplied with a sinusoidal current.
[0048]
When the three-phase AC power supply to the inverter is stopped, the DC power stored in the capacitor C is gradually discharged to the motor M side. When the voltage drops to the lower limit voltage, the inverter issues an undervoltage alarm and stops. The period from the power supply stop to the occurrence of an undervoltage alarm is determined according to the capacity of the capacitor C. Usually, it is about 15 ms during inverter rated load operation.
[0049]
Next, a detailed configuration of the winding unit inverter 10 will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 3, the winding unit inverter 10 includes a converter unit 30, a capacitor C, a switching unit 31, a voltage detection unit 32, a power failure determination unit 33, a power failure reference voltage unit 34, an adder 35, and a voltage-frequency conversion. Section (VF conversion section) 36, ΔF control section 37, switch 38, acceleration / deceleration gradient control section 39, and adder 40.
[0050]
The converter unit 30, the capacitor C, and the switching unit 31 are the same as those described with reference to FIG. Note that the inrush current preventing resistor R and the relay RY are included in the converter unit 30. In the first embodiment, the converter unit 30 is shared by the feeder unit inverter 7 and the winding unit inverter 10.
[0051]
The voltage detector 32 detects the voltage between the terminal P and the terminal N of the capacitor C. The voltage detected by the voltage detection unit 32 is supplied to the power failure determination unit 33 as a detection voltage.
[0052]
The power failure determination unit 33 compares the detection voltage sent from the voltage detection unit 32 with a reference voltage stored in advance, and indicates that a power failure has occurred when the detection voltage becomes lower than the reference voltage. A signal indicating that is sent to the switch 38 and the ΔF control unit 37. On the other hand, when the detected voltage is lower than the reference voltage and becomes higher than the reference voltage, it is determined that the instantaneous power failure has been restored, and a signal indicating that is sent to the switch 38 and the ΔF control unit 37. Further, the power failure determination unit 33 supplies the detection voltage sent from the voltage detection unit 32 to the adder 35.
[0053]
The power failure time reference voltage unit 34 holds a power failure time reference voltage used as a power failure time reference voltage. As a reference voltage at the time of power failure, as shown in FIG. 4D, a voltage (voltage between PN) generated at both ends of the capacitor C of the supply line inverter 7 and the winding part inverter 10 in a normal state. A slightly lower voltage is used. The power failure time reference voltage held in the power failure time reference voltage unit 34 is supplied to the adder 35.
[0054]
The adder 35 calculates the difference between the power failure reference voltage from the power failure reference voltage unit 34 and the voltage difference from the power failure determination unit 33. The output of the adder 35 is sent to the voltage-frequency converter 36.
[0055]
The voltage-frequency converter 36 (also referred to as a VF converter) converts the voltage sent from the adder 35 into a frequency signal ΔF corresponding to the voltage. The frequency signal ΔF generated by this conversion is supplied to the C input terminal of the ΔF control unit 37 and the switch 38.
[0056]
The ΔF control unit 37 stores the frequency signal ΔF received from the voltage-frequency conversion unit 36 when receiving a signal indicating that an instantaneous power failure has occurred from the power failure determination unit 33. Further, when a signal indicating that the instantaneous power failure has been recovered is received from the power failure determination unit 33, the stored frequency signal ΔF is output while gradually decreasing with the passage of time. The output of the ΔF control unit 37 is supplied to the A input terminal of the switch 38.
[0057]
The switch 38 includes an A input terminal, a B input terminal, and a C input terminal, any one of which is connected to the D output terminal. The B input terminal is grounded. The D output terminal of the switch 38 is connected to the C input terminal in response to a signal indicating that an instantaneous power failure has occurred from the power failure determination unit 33, and is connected to the A input terminal in response to a signal indicating that the instantaneous power failure has been recovered. Connected, otherwise controlled to be connected to B input terminal. A signal from the D output terminal of the switch 38 is supplied to the adder 40 as a velocity displacement value.
[0058]
The acceleration / deceleration gradient control unit 39 is based on the speed command value, acceleration gradient value, and deceleration gradient value input from the speed command input device 13, and the winding unit motor at the start of operation of the twister, at the time of steady operation, and at the time of operation stop. A control value for designating the rotation speed of 9 by frequency is generated. The control value generated by the acceleration / deceleration gradient control unit 39 is sent to the adder 40.
[0059]
The adder 40 adds the speed displacement value from the switch 38 and the control value from the acceleration / deceleration gradient control unit 39 to generate a speed command value Fout. The speed command value Fout generated by the adder 40 is supplied to the switching unit 31 and also to the switching unit of the feeder unit inverter 7. As a result, the feeder motor 6 and the winding motor 9 are driven to rotate at a rotational speed corresponding to the speed command value Fout.
[0060]
Operation | movement of the strand wire machine containing the winding part inverter 10 comprised as mentioned above is demonstrated. First, the operation when normal operation is performed will be described. That is, normally, the D output terminal of the switch 38 is connected to the B input terminal, and the control value from the acceleration / deceleration gradient control unit 39 is used as the speed command value Fout. Therefore, the rotation speed gradually increases according to the acceleration gradient value at the start of operation, maintains the rotation speed according to the speed command value when entering the steady operation, and gradually decreases according to the deceleration gradient value when the operation stops. Thus, the rotation speeds of the winding unit motor 9 and the feeder unit motor 6 are controlled.
[0061]
Next, the operation when an instantaneous power failure occurs will be described with reference to the timing chart shown in FIG. 4 and the flowchart shown in FIG.
[0062]
First, the winding unit inverter 10 checks whether or not an instantaneous power failure has occurred (step S10). Specifically, the voltage detection unit 32 of the winding unit inverter 10 constantly detects the voltage across the capacitor C (voltage between PN) and sends it to the power failure determination unit 33.
[0063]
The power failure determination unit 33 checks whether the detection voltage sent from the voltage detection unit 32 has become lower than the reference voltage stored in advance. Here, when an instantaneous power failure occurs in the AC power supply, the AC power supply shifts from the energized state (ON) to the cut-off state (OFF) as shown in FIG. As a result, the feeder inverter 7 is connected from the feeder motor 6 to the feeder inverter from the steady state in which power is supplied from the feeder inverter 7 to the feeder motor 6 as shown in FIG. 7 shifts to a regenerative state in which power is supplied to 7. Similarly, as shown in FIG. 4C, the winding unit inverter 10 starts from the winding unit inverter 9 with the winding unit inverter from the steady state in which power is supplied from the winding unit inverter 10 to the feeder unit motor 9. 10 shifts to a regenerative state in which power is supplied to 10.
[0064]
Here, when it is determined by the power failure determination unit 33 that an instantaneous power failure has occurred, the rotation speed of the winding unit motor 9 is controlled so as to maintain the DC voltage across the capacitor C at a constant value (step S11). ). Specifically, the following control is performed. That is, the power failure determination unit 33 sends a signal indicating that an instantaneous power failure has occurred to the switch 38. As a result, the D output terminal of the switch 38 is connected to the C input terminal.
[0065]
The adder 35 calculates the difference between the power failure reference voltage from the power failure reference voltage unit 34 and the voltage from the power failure determination unit 33 and sends the difference to the voltage-frequency conversion unit 36. The difference voltage from the voltage-frequency conversion unit 36 is converted into a frequency signal ΔF and sent to the adder 40 via the switch 38. The adder 40 subtracts the frequency signal ΔF from the control value output from the acceleration / deceleration gradient control unit at that time, and sends it to the switching unit 31. Thereby, the rotational speed of the winding unit motor 9 is reduced by the rotational speed corresponding to the frequency signal ΔF.
[0066]
Thereafter, the same loop is repeated, so that the voltage across the capacitor C gradually decreases as shown in FIG. 4 (D), and is balanced when it matches the power failure reference voltage from the power failure reference voltage unit 34. Keep it constant.
[0067]
In this state, regenerative energy is fed back to the winding unit inverter 10 from the winding unit motor 9 that rotates in conjunction with the winding unit bobbin 8 that rotates due to inertia, and the capacitor C is charged. Becomes constant (step S12).
[0068]
At the same time, the regenerative energy is also sent to the feeder inverter 7 through the DC power supply line (step S13). Accordingly, the voltage across the capacitor C of the feeder inverter 7 becomes constant. Thereby, the rotational speed of the feeder motor 6 driven by the feeder inverter 7 is controlled in conjunction with the rotational speed of the winding motor 9 in step S11 (step S14).
[0069]
The driving of the feeder motor 6 and the winding motor 9 is maintained by the above operation (step S15). Next, it is checked whether or not the above-described control should be terminated (step S16). This is performed, for example, by examining whether the undervoltage alarm has been issued without the instantaneous power failure being restored, and whether the voltage across the capacitor C has returned to a normal value after the instantaneous power failure has been restored. If it is determined in step S16 that the process has not ended, the process returns to step S10, and the above-described operation is repeated.
[0070]
While the above processing is repeated, the rotational speed of the feeder motor 6 is controlled using regenerative energy, so the rotational speed of the feeder motor 6 is as shown in FIG. Decrease very slowly. Similarly, the rotational speed of the winding unit motor 9 also decreases very slowly as shown in FIG. 4 (F). If an undervoltage alarm is issued without recovering from the instantaneous power failure, it becomes difficult to control the rotational speeds of the feeder motor 6 and the take-up motor 9 with regenerative energy, and it is determined that the process is finished in step S16. Being stopped.
[0071]
When the AC power supply returns from the instantaneous power failure in the process of repeatedly executing steps S10 to S16, the AC power supply shifts from the regenerative state (OFF) to the energized state (ON) as shown in FIG. Thereby, the feeder inverter 7 is connected to the feeder motor from the feeder inverter 7 from the regenerative state in which power is supplied from the feeder motor 6 to the feeder inverter 7 as shown in FIG. 6 shifts to a steady state in which power is supplied to 6. Similarly, as shown in FIG. 4C, the winding unit inverter 10 starts from the regenerative state in which power is supplied from the winding unit motor 9 to the winding unit inverter 10, and then is supplied from the winding unit inverter 10 to the feeder unit motor. 9 shifts to a steady state in which power is supplied to 9.
[0072]
In this state, if it is determined in step S10 that an instantaneous power failure has not occurred, it is next checked whether the instantaneous power failure has been recovered (step S17). This is performed by checking whether or not the instantaneous power failure has been recovered by the power failure determination unit 33. When it is determined by the power failure determination unit 33 that the instantaneous power failure has been recovered, control is performed to gently increase the rotational speeds of the winding unit motor 9 and the feeder motor 6 (step S18). Specifically, when the power failure determination unit 33 determines that the instantaneous power failure has been restored, the power failure determination unit 33 sends a signal indicating that to the switch 38. As a result, the D output terminal of the switch 38 is connected to the A input terminal.
[0073]
As a result, the frequency signal ΔF output from the ΔF control unit 37 is supplied to the adder 40 via the switch 38. The adder 40 subtracts the frequency signal ΔF that decreases with the passage of time from the control value from the acceleration / deceleration gradient control unit 39 to generate a speed command value Fout. Therefore, initially, the speed command value Fout displaced by the frequency signal ΔF when the instantaneous power failure is detected is supplied to the feeder motor 6 and the winding motor 9. Thereby, the rotation speeds of the winding unit motor 9 and the feeder unit motor 6 start to increase.
[0074]
Next, it is checked whether or not a stop command has been issued (step S19). This is done by examining whether a stop operation has been performed with a stop switch (not shown). Here, if it is determined that a stop command has not been issued, the process branches to the process of step S16, and it is checked whether or not the process is finished. When it is determined that the power failure has not been completed, that is, the instantaneous power failure has been recovered and the voltage across the capacitor C has not returned to the normal value, the process returns to step S10. The process of → ... is repeated.
[0075]
By repeatedly executing the above, the rotational speed of the feeder motor 6 driven by the feeder inverter 7 gradually increases as shown in FIG. Similarly, the number of rotations of the winding unit motor 9 driven by the winding unit inverter 10 also gradually increases as shown in FIG. Then, when the end is determined in step S16, the original steady operation is restored.
[0076]
If it is determined in step S20 that a stop command has been issued in the process of repeated execution, the vehicle is decelerated with a normal deceleration gradient (step S20). More specifically, the D output terminal of the switch 38 is connected to the B input terminal, and a control value that decelerates according to the normal deceleration gradient is output from the acceleration / deceleration gradient control unit 39, and is wound as the speed command value Fout. It is supplied to the take-up motor 9 and the feeder motor 6. As a result, the rotational speeds of the winding unit motor 9 and the feeder unit motor 6 are decelerated at a normal deceleration gradient, leading to a stop.
[0077]
If it is determined in step S17 that the instantaneous power failure has not been recovered, it is determined that the operation is in a normal operation state, and the D output terminal of the switch 38 is connected to the B input terminal. The reference speed command value is output as a control value, and is supplied as the speed command value Fout to the winding unit motor 9 and the feeder unit motor 6. Thereby, when it is neither during a momentary power failure nor during recovery from a momentary power failure, the winding unit motor 9 and the feeder unit motor 6 are rotationally driven at a rotational speed according to the speed command value input from the speed command input device 13, Normal operation is performed.
[0078]
Hereinafter, the operation waveform which measured the mode at the time of an instantaneous power failure using the twist machine comprised as mentioned above is demonstrated.
[0079]
FIG. 6 shows an operation waveform when the regenerative power absorption control in the winding unit inverter 10 is not performed. In FIG. 6, A: Vac is the AC power supply voltage at the time of the instantaneous power failure, B: Fout is the frequency analog command value of the winding unit inverter 10, C: ω is the rotational speed of the feeder motor 6, and D: Fout is the supply. Indicates the frequency analog monitor value of the line-side inverter. After the momentary power failure, the operation continues for about 500 ms until the energy stored in the capacitor C is discharged. After that, the inverter's DC voltage falls below the lower limit, causes an alarm trip, and becomes uncontrollable. The winding motor 9 continues to rotate with inertia. In this state, the wire 4 is disconnected in an instant.
[0080]
FIG. 7 shows operation waveforms when regenerative power absorption control is performed in the winding unit inverter 10. After an instantaneous power outage, the rotational speed and frequency command gradually decrease even if the trip time should have elapsed, but the winding unit inverter 10 can output the frequency command and drive the winding unit motor 9. ing. Furthermore, after the instantaneous power failure is restored, the number of revolutions is gradually increased, and the disconnection does not occur by slowly returning to the normal state.
[0081]
FIG. 8 shows the operation when the regenerative power absorption control is performed in the winding unit inverter 10 and when the operation of stopping the operation of the twister is performed during the power failure after the instantaneous power failure occurs. In this case, after the instantaneous power failure is restored, the winding unit inverter 10 does not perform the acceleration operation, and shifts to the stop operation in the originally set deceleration time.
[0082]
As described above, according to the twisting machine according to the first embodiment, when the power supply from the AC power supply is stopped due to an instantaneous power failure, the rotational speed of the winding unit motor 9 that drives the winding unit bobbin 8 is set. Regenerative electric power is taken out from the winding unit motor 9 by performing deceleration control, that is, by giving a command to the winding unit motor 9 to reduce the rotational speed from the current rotational speed. Then, using the extracted regenerative power, for example, a power failure reference voltage slightly lower than the original power supply voltage is continuously supplied to the feeder inverter 7 and the winding inverter 10. As a result, the control by the feeder inverter 7 and the winding inverter 10 can be extended, so that even if a short instantaneous power failure occurs as in the prior art, the winding device is not immediately stopped and is relatively long. It becomes possible to cope with instantaneous power failure.
[0083]
In the twisting machine according to the first embodiment of the present invention, the operation continuation time at the time of an instantaneous power failure depends on the size of the winding part bobbin 8 as an inertial body. It was confirmed that even if the size of the motor 9 is about three times that of the motor 9, it is possible to extend the instantaneous power failure tolerance, which was conventionally about 15 ms, to about 15 to 20 seconds.
[0084]
(Second Embodiment)
The second embodiment of the present invention is a rewinding device as an example of a winding device for a longitudinal object. In the longitudinal object winding device according to the second embodiment, the feeder bobbin for feeding the wire 4 is configured to be an inertial body. In the following description, the same or corresponding parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment.
[0085]
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a longitudinal object winding device as an example of a longitudinal object winding device according to the second embodiment of the present invention.
[0086]
This winding device controls a supply line bobbin 14 for supplying a wire 4, a supply line motor (M 1) 6 for rotating the supply line bobbin 14, and rotation of the supply line motor 6. Supply section inverter (INV1) 7a, winding section bobbin 8a for winding wire 4, winding section motor (M2) 9 for rotating this winding section bobbin 8a, and winding section motor 9 Winding unit inverter (INV2) 10a that controls the rotation, and tension detecting device 11 that is disposed between the feeder bobbin 14 and the winding unit bobbin 8a and detects the tension applied to the wire 4 when the wire 4 is wound. And a plurality of rollers 21 to 24 arranged in the path of the wire 4.
[0087]
The longitudinal object of the present invention is the wire 4, the supply-side rotator is the feeder bobbin 14, the first motor is the feeder motor 6, the first controller is the feeder inverter 7a, and the winding-side rotor. Corresponds to the winding unit bobbin 8a, the second motor corresponds to the winding unit motor 9, and the second control unit corresponds to the winding unit inverter 10a.
[0088]
The wire 4 is a very thin wire. The feeder bobbin 14 is connected to the rotating shaft 6a of the feeder motor 6 so as to be rotatable, and the wire 4 is fully wound at the start of the winding operation. The feeder bobbin 14 is about three times as large as the feeder motor 6 and functions as an inertial body. The feeder bobbin 14 is rotationally driven by a feeder motor 6 that is operated by feeding from the feeder inverter 7a, and feeds out the wire 4. The feeder motor 6 is an AC motor such as an induction motor.
[0089]
The speed command input device 13 is a steady speed command value that designates the rotational speed during steady operation of the feeder motor 6 by frequency, an acceleration gradient value that designates a gradient of the rotational speed during acceleration, and a gradient of the rotational speed during deceleration. Used to enter a deceleration slope value that specifies. The speed command input device 13 supplies the input speed command value, acceleration gradient value, and deceleration gradient value to the feeder inverter 7a.
[0090]
The feeder inverter 7 a controls the rotational speed of the feeder motor 6 by controlling the frequency of the sine wave AC voltage supplied to the feeder motor 6. That is, the feeder inverter 7a is connected to the feeder motor 6 and outputs an error, that is, a deviation signal between a speed command value preset by the speed command input device 13 and a speed value detected by a sensor (not shown). PI (proportional integration) control is performed, and the output frequency of the sinusoidal AC voltage supplied to the feeder motor 6 is determined so that the rotational speed of the feeder motor 6 always becomes a speed command value (constant speed control).
[0091]
Further, the feeder inverter 7a gives an output frequency (rotation) command of the feeder inverter 7a in order to synchronize the speed at which the wire 4 is sent out from the feeder bobbin 14 with the speed wound up by the winder bobbin 8a. Then, an analog voltage signal of 0 to 10 V is sent to the winding unit inverter 10a as a frequency command of the feeder unit inverter 7.
[0092]
The tension detection device 11 is the same as that of the first embodiment. The tension detected by the tension detector 11 is sent to the winding unit inverter 10a as a dancer position detection signal as an analog voltage signal of 0 to 10V.
[0093]
The winding part bobbin 8a has a cylindrical winding part, and is connected to the rotating shaft 9a of the winding part motor 9 so as to be rotatable. The winding portion bobbin 8a is in an empty state when the rewinding operation is started, and is rotated by a winding portion motor 9 that is operated by power feeding from the winding portion inverter 10a to wind the wire 4. The winding unit motor 9 is an AC motor such as an induction motor.
[0094]
The winding unit inverter 10a is connected to the winding unit motor 9 and is an error, that is, a deviation signal between the dancer reference value preset by the dancer reference value command input device 12 and the value of the dancer position detection signal from the tension detection device 11. PI (proportional integration) control is performed to control the output frequency of the sine wave AC voltage supplied to the winding unit motor 9 so that the dancer position always becomes the dancer reference value (constant dancer position control).
[0095]
In this winding device, the winding unit inverter 10a performs an interlocking operation following the speed command of the feeder unit inverter 7a, and a change in tension due to winding up or disturbance is controlled by the winding unit inverter 10a to keep the dancer position constant. The basic structure is to absorb by performing (constant tension control).
[0096]
Further, the positive side terminal P and the negative side terminal N of the DC power source of the power feeding unit inverter 7a are respectively connected to the positive side terminal P and the negative side terminal N of the power source of the winding unit inverter 10a via a DC power source line. . With this configuration, electric power is distributed, power supply to the feeder motor 6 and the winding motor 9 is backed up at the time of an instantaneous power failure, and disconnection is prevented.
[0097]
In the operation of the winding device configured as described above, the feeder inverter 7a operates in the same manner as the winding inverter 10 of the first embodiment, and the winding inverter 10a is the first embodiment. The operation is the same as that of the strand wire machine according to the first embodiment except that it operates in the same manner as the feeder section inverter 7.
[0098]
According to the winding device according to the second embodiment, when the power supply from the AC power supply is stopped due to an instantaneous power failure, the rotational speed of the feeder motor 6 that drives the feeder bobbin 14 is decelerated and controlled. By doing this, that is, by giving a command to lower the rotational speed from the current rotational speed to the feeder section motor 6, regenerative power is taken out from the feeder section motor 6. Then, for example, a power failure reference voltage slightly lower than the original power supply voltage is continuously supplied to the winding unit inverter 10a and the feeder unit inverter 7a using the extracted regenerative power. As a result, the control by the winding unit inverter 10a and the feeder unit inverter 7a can be extended, so that even if a short instantaneous power failure occurs as in the conventional case, the winding device is not immediately stopped and is relatively long. It becomes possible to cope with instantaneous power failure.
[0099]
The winding device according to the second embodiment is configured to use the feeder bobbin 14 on the side from which the wire 4 is fed out as an inertial body. Similarly, in the first embodiment described above. In the stranded wire machine according to the above, the take-up capstan 5 can be used as an inertial body. Also in this case, the same operation and effect as the above-described rewinding machine are obtained.
[0100]
(Third embodiment)
The third embodiment of the present invention is a stranded wire machine as an example of a winding device for a longitudinal object. In the winding device according to the third embodiment, a plurality of feeder bobbins for feeding out the wire forming the wire 4 are configured to be inertial bodies. In the following description, the same or corresponding parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment.
[0101]
As shown in FIG. 10, this stranded wire machine has a plurality of wires 1 1 ~ 1 4 Supply line bobbins 2 for supplying 1 ~ 2 4 And a plurality of feeder sections bobbins 2 1 ~ 2 4 A plurality of wire rods 1 supplied from each of these via the guide 3 1 ~ 1 4 Take-up capstan 5 for feeding as a thick wire 4 by twisting and twisting, and a plurality of feeder bobbins 2 1 ~ 2 4 A plurality of feeder motors (M1) 6 for rotating 1 ~ 6 4 And the plurality of feeder motors 6 1 ~ 6 4 Supply line inverter (INV1) 7 for controlling the rotation of the motor 1 ~ 7 4 A winding unit bobbin 8 for winding the wire 4, a winding unit motor (M2) 9 for rotating the winding unit bobbin 8, and a winding unit inverter for controlling the rotation of the winding unit motor 9 (INV 2) 10, a tension detection device 11 that is disposed between the take-up capstan 5 and the winding portion bobbin 8 and detects the tension applied to the wire 4 when the wire 4 is wound, and is disposed in the passage of the wire 4. And a plurality of rollers 21 to 24.
[0102]
The longitudinal object of the present invention is the wire 4, and the supply side rotating body is a plurality of feeder bobbins 2. 1 ~ 2 4 The first motor is a plurality of feeder motors 6. 1 ~ 6 4 In addition, the first control unit includes a plurality of feeder unit inverters 7. 1 ~ 7 4 The winding side rotating body corresponds to the winding unit bobbin 8, the second motor corresponds to the winding unit motor 9, and the second control unit corresponds to the winding unit inverter 10.
[0103]
Multiple wires 1 1 ~ 1 4 Each of these is a superfine wire. Multiple feeder bobbins 2 1 ~ 2 4 Are each configured to be rotatable, and at the start of the twisting operation, a plurality of wires 1 1 ~ 1 4 Is in a fully wound state. Multiple feeder bobbins 2 1 ~ 2 4 Is the feeder unit motor 1 1 ~ 1 4 It is connected to and is configured to be rotatable. Multiple feeder bobbins 2 1 ~ 2 4 Is the feeder inverter 7 1 ~ 7 4 Feeder motor 6 that operates by feeding power from 1 ~ 6 4 It is rotationally driven by. Each feeder motor 6 1 ~ 6 4 Is an AC motor such as an induction motor. Multiple feeder bobbins 2 1 ~ 2 4 Multiple wires 1 wound around 1 ~ 1 4 Is supplied to the take-up capstan 5 via the guide 3.
[0104]
The take-up capstan 5 includes a plurality of wires 1 1 ~ 1 4 Are twisted to form a single wire 4, which is fed out as a wire 4.
[0105]
The tension detector 11 is disposed between the take-up capstan 5 and the take-up part bobbin 8 and has a function as a so-called dancer. The tension detecting device 11 absorbs the tension of the wire 4 by the dancer function to prevent sagging and disconnection, and detects the tension of the wire 4 based on the position of the dancer. The detected tension is an analog voltage signal of 0 to 10 V as a dancer position detection signal, and the feeder inverter 7 1 ~ 7 4 Sent to.
[0106]
Supply line inverter 7 1 ~ 7 4 Is the feeder motor 6 1 ~ 6 4 Connected to the dancer reference value command input device 12 1 ~ 12 4 PI (proportional integration) control is performed by an error, that is, a deviation signal, between the dancer reference value set in advance by the dancer position detection signal value from the tension detector 11 so that the dancer position always becomes the dancer reference value (dancer Constant position control), feeder motor 6 1 ~ 6 4 The output frequency of the sinusoidal AC voltage supplied to is controlled.
[0107]
The winding part bobbin 8 has a cylindrical winding part, and is connected to the rotating shaft 9a of the winding part motor 9 so as to be rotatable. The winding portion bobbin 8 has a size approximately three times that of the winding portion motor 9 and functions as an inertial body. The winding portion bobbin 8 becomes heavy because the amount of the wire 4 to be wound increases as the winding time elapses, and its inertia increases.
[0108]
The winding portion bobbin 8 is in an empty state when the twisting operation is started, and is rotated by a winding portion motor 9 that is operated by power feeding from the winding portion inverter 10 to wind the wire 4. The winding unit motor 9 is an AC motor such as an induction motor.
[0109]
The speed command input device 13 is a steady speed command value that designates the rotation speed of the winding unit motor 9 during steady operation by frequency, an acceleration gradient value that designates a gradient of the rotation speed during acceleration, and a gradient of the rotation speed during deceleration. Used to enter a deceleration slope value that specifies. The speed command input device 13 supplies the input speed command value, acceleration gradient value, and deceleration gradient value to the winding unit inverter 10.
[0110]
The winding unit inverter 10 controls the rotation speed of the winding unit motor 9 by controlling the frequency of the sine wave AC voltage supplied to the winding unit motor 9. That is, the winding unit inverter 10 is connected to the winding unit motor 9 and outputs an error, that is, a deviation signal between a speed command value preset by the speed command input device 13 and a speed value detected by a sensor (not shown). PI (proportional integration) control is performed, and the output frequency of the sine wave AC voltage supplied to the winding unit motor 9 is determined so that the rotational speed of the winding unit motor 9 always becomes the speed command value (constant speed control).
[0111]
In addition, the winding unit inverter 10 outputs an output frequency (rotation) of the winding unit inverter 10 in order to link the speed at which the wire 4 from the take-up capstan 5 is supplied with the speed at which the wire 4 is wound by the winding unit bobbin 8. Command, feed line inverter 7 1 ~ 7 4 Feed line inverter 7 with analog voltage signal of 0-10V as frequency command 1 ~ 7 4 Send to.
[0112]
This stranded wire machine follows the speed command of the winding unit inverter 10 to supply line inverter 7 1 ~ 7 4 Performs interlocking operation, and the tension change due to winding up or disturbance is 1 ~ 7 4 The basic structure is to absorb by performing constant dancer position control (constant tension control).
[0113]
Further, the positive side terminal P and the negative side terminal N of the DC power source of the winding unit inverter 10 are respectively connected to the positive side terminal P and the negative side terminal N of the power source of the feeder unit inverter 7 through the DC power source line. Yes. With this configuration, power is distributed, power supply of the feeder motor 6 and the take-up motor 9 is backed up at the time of an instantaneous power failure, and disconnection is prevented.
[0114]
The operation of the twisting machine configured as described above is as follows. 1 ~ 7 4 Is the same as the operation of the strand wire machine according to the first embodiment except that the operation is the same as that of the feeder inverter 7 of the first embodiment.
[0115]
According to the rewinding device according to the third embodiment, when the power supply from the AC power supply is stopped due to an instantaneous power failure, the feeder bobbin 2 1 ~ 2 4 Feeder motor 6 for driving 1 ~ 6 4 The feed line motor 6 is instructed to decelerate the rotational speed of the motor, that is, to reduce the rotational speed from the current rotational speed. 1 ~ 6 4 To the feeder motor 6 1 ~ 6 4 Remove regenerative power from Then, using the extracted regenerative power, for example, a power failure reference voltage slightly lower than the original power supply voltage is taken up by the winding unit inverter 10 and the feeder unit inverter 7. 1 ~ 7 4 Continue to supply. Thereby, the winding part inverter 10 and the feeder part inverter 7 1 ~ 7 4 Therefore, even if a short instantaneous power failure occurs as in the prior art, the winding device is not immediately stopped, and it is possible to cope with a relatively long instantaneous power failure.
[0116]
(Modification)
The present invention is not limited to the longitudinal wire stranding machine and the winding device according to the above-described embodiment, and for example, the following modifications are possible.
[0117]
(1) The speed command for interlocking is not necessarily required for the interlocking operation on the feeding side and the winding side of the wire 4. It can be configured to control only by correction by a dancer.
[0118]
(2) Each inverter on the supply line side and the winding side is not limited to an inverter that inputs AC power, but can also be an inverter that receives DC power.
[0119]
(3) Another peripheral device such as a magnetic contactor (MC), a sequencer, or the like can be configured to be backed up as a DC power source of the inverter.
[0120]
【The invention's effect】
According to the invention of claim 1, Since the first control unit includes a feedback control system that feedback-controls the tension and the second control unit feedback-controls the winding speed, For example, when power supply from the power supply is stopped due to an instantaneous power failure, The second control unit takes out the inertial energy of the winding-side rotator that functions as an inertial body capable of storing inertial energy larger than the supply-side rotator as regenerative power, substitutes the power supply, and supplies the supply voltage from the regenerative power. Then, the rotational speed of the second motor is decelerated and controlled so as to keep the reference voltage during power failure lower than the power supply voltage from the power source, and power is continuously supplied to the first control unit and the second control unit. As a result, the control by the first control unit and the second control unit can be extended, so that even if a short instantaneous power failure occurs as in the prior art, the winding device does not stop immediately, and a relatively long instantaneous power failure It becomes possible to cope with.
[0121]
According to the invention of claim 2, since the rotation speed of the first motor is decreased in accordance with the decrease in the rotation speed of the second motor, the rotation speed of the supply-side rotator and the rotation speed of the winding-side rotator are Decreased in conjunction. Therefore, the longitudinal object existing between the supply-side rotator and the winding-side rotator is not cut.
[0122]
According to the third aspect of the invention, when the instantaneous power failure is restored, the decelerated rotational speed returns to the steady rotational speed. At this time, the speed increase control is performed so that the rotational speed of the second motor gradually increases. The tension of the longitudinal object is not greatly changed. As a result, the longitudinal object existing between the supply-side rotator and the winding-side rotator is not cut.
[0123]
According to the fourth aspect of the present invention, when power supply is restored, as in the case where a stop is instructed during normal operation, the vehicle is decelerated and controlled at a predetermined deceleration gradient. Even when a situation occurs, a stable operation stop operation is possible.
[0124]
According to the invention of claim 5, Since the first control unit includes a feedback control system in which the feed speed is feedback-controlled and the second control unit feedback-controls the tension, the first control unit is an inertial body that can accumulate inertia energy larger than the winding-side rotating body. The inertial energy of the functioning supply-side rotating body is taken out as regenerative power and used as a substitute for the power source. The number is decelerated and power is supplied to the first control unit and the second control unit. That is, It operates similarly to the invention of claim 1 and has the same effect. According to the inventions of claims 6 to 8, the same effects as those of the inventions of claims 2 to 4 described above can be obtained. Further, according to the ninth aspect of the invention, the same actions and effects as those of the first aspect of the invention described above can be achieved, and it is suitable for a stranded wire machine that produces a single longitudinal object by twisting a plurality of longitudinal objects. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a stranded wire machine as an example of a longitudinal object winding device according to a first embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a circuit diagram showing a general configuration of a feeder unit inverter and a winding unit inverter provided in a stranding machine as an example of a longitudinal object winding device according to the first embodiment of the present invention; It is.
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a winding unit inverter provided in the stranded wire machine as an example of a longitudinal object winding device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the strand wire machine as an example of the longitudinal object winding device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the strand wire machine as an example of the longitudinal object winding device according to the first embodiment of the present invention;
FIG. 6 is a diagram showing measured operation waveforms when the regenerative power absorption control is not performed at the time of an instantaneous power failure in the stranded wire machine as an example of the longitudinal object winding device according to the first embodiment of the present invention; is there.
FIG. 7 is a diagram showing measured operation waveforms when regenerative power absorption control is performed at the time of an instantaneous power failure in the stranded wire machine as an example of the winding device for the longitudinal object according to the first embodiment of the present invention. is there.
FIG. 8 shows an actual measurement when a regenerative power absorption control is performed at the time of an instantaneous power failure and a stop operation is performed in a stranded wire machine as an example of a longitudinal object winding device according to a second embodiment of the present invention; It is a figure which shows an operation | movement waveform.
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of a stranded wire machine as an example of a longitudinal object winding device according to a second embodiment of the present invention;
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of a stranded wire machine as an example of a longitudinal object winding device according to a third embodiment of the present invention;
[Explanation of symbols]
1 1 ~ 1 4 wire
2 1 ~ 2 4 Supply line bobbin
3 Guide
4 wires
5 Take-up capstan
6 Supply section motor
7 Supply line inverter
8 Winding part bobbin
9 Winding motor
10 Winding part inverter
11 Tension detector
12 Dancer reference value command input device
13 Speed command input device
14 Supply line bobbin
30 Converter section
31 Switching unit
32 Voltage detector
33 Power failure judgment part
34 Reference voltage section at power failure
35, 40 adder
36 Voltage-frequency converter
37 ΔF control unit
38 switches
39 Acceleration / deceleration gradient control unit

Claims (9)

長手物体を供給するための供給側回転体と、
前記供給側回転体を回転させる第１モータと、
前記長手物体に加わる張力を検出する張力検出手段と、
前記張力検出手段からの張力検出値と張力基準値との誤差をＰＩ制御し、前記長手物体の張力が前記張力基準値になるように前記第１モータの回転数を制御して、前記張力をフィードバック制御する第１制御部と、
前記長手物体を巻き取るための巻き取り側回転体と、
前記巻き取り側回転体を回転させる第２モータと、
前記第２モータの巻き取り速度を検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段からの速度検出値と速度基準値との誤差をＰＩ制御し、前記第２モータの巻き取り速度が前記速度基準値になるように前記第２モータの回転数を制御して、前記巻き取り速度をフィードバック制御する第２制御部と、
前記第１制御部及び第２制御部に給電する電源とを備え、
前記巻き取り側回転体は、前記供給側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能し、
前記第２制御部は、前記電源からの給電が停止された場合に、前記巻き取り側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して前記電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、前記電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように前記第２モータの回転数を減速制御して、前記第１制御部及び前記第２制御部への給電とすることを特徴とする長手物体の巻き取り装置。A supply-side rotator for supplying a longitudinal object;
A first motor for rotating the supply-side rotator;
Tension detecting means for detecting tension applied to the longitudinal object;
The error between the tension detection value from the tension detection means and the tension reference value is PI-controlled, and the number of revolutions of the first motor is controlled so that the tension of the longitudinal object becomes the tension reference value. A first control unit for feedback control ;
A winding side rotating body for winding the longitudinal object;
A second motor for rotating the winding side rotating body;
Speed detecting means for detecting a winding speed of the second motor;
An error between the speed detection value from the speed detection means and the speed reference value is PI-controlled, and the rotation speed of the second motor is controlled so that the winding speed of the second motor becomes the speed reference value , A second control unit that feedback-controls the winding speed ;
A power source for supplying power to the first control unit and the second control unit,
The winding side rotator functions as an inertial body capable of accumulating inertia energy larger than the supply side rotator,
When the power supply from the power source is stopped, the second control unit takes out the inertial energy of the winding side rotating body as regenerative power and substitutes for the power source, and supplies the power supply voltage from the regenerative power to the power source. the rotational speed of the second motor deceleration control to so as to keep the low power failure reference voltage than the power supply voltage from the power source, characterized in that the power supply to the first control unit and the second control unit A device for winding a longitudinal object. 前記第２制御部は、前記第２モータの回転数の減速制御に用いる信号を前記第１制御部に送り、
前記第１制御部は、該信号に基づき前記第１モータの回転数を減速制御することを特徴とする請求項１記載の長手物体の巻き取り装置。The second control unit sends a signal used for deceleration control of the rotation speed of the second motor to the first control unit,
The longitudinal object winding device according to claim 1, wherein the first control unit performs deceleration control of the rotation speed of the first motor based on the signal. 前記第２制御部は、前記電源からの給電が復旧された場合に、前記第２モータの回転数が漸増するように増速制御して所定の定常回転数に戻すことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の長手物体の巻き取り装置。  The said 2nd control part is speed-up controlled so that the rotation speed of a said 2nd motor may increase gradually, when the electric power feeding from the said power supply is restored, It returns to predetermined | prescribed steady rotation speed. The longitudinal object winding device according to claim 1 or 2. 前記第２制御部は、前記電源からの給電が復旧される前に停止が指示された場合に、前記第２モータの回転数を所定の減速勾配で減速制御して停止させることを特徴とする請求項３記載の長手物体の巻き取り装置。  The second control unit, when instructed to stop before the power supply from the power source is restored, controls the speed of the second motor to decelerate at a predetermined deceleration gradient and stops the rotation. The longitudinal object winding device according to claim 3. 長手物体を供給するための供給側回転体と、
前記供給側回転体を回転させる第１モータと、
前記第１モータの送り出し速度を検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段からの速度検出値と速度基準値との誤差をＰＩ制御し、前記第１モータの送り出し速度が前記速度基準値になるように前記第１モータの回転数を制御して、前記送り出し速度をフィードバック制御する第１制御部と、
前記長手物体を巻き取るための巻き取り側回転体と、
前記巻き取り側回転体を回転させる第２モータと、
前記長手物体に加わる張力を検出する張力検出手段と、
前記張力検出手段からの張力検出値と張力基準値との誤差をＰＩ制御し、前記長手物体の張力が前記張力基準値になるように前記第２モータの回転数を制御して、前記張力をフィードバック制御する第２制御部と、
前記第１制御部及び第２制御部に給電する電源とを備え、
前記供給側回転体は、前記巻き取り側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能し、
前記第１制御部は、前記電源からの給電が停止された場合に、前記供給側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して前記電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、前記電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように前記第１モータの回転数を減速制御して、前記第１制御部及び前記第２制御部への給電とすることを特徴とする長手物体の巻き取り装置。A supply-side rotator for supplying a longitudinal object;
A first motor for rotating the supply-side rotator;
Speed detecting means for detecting a delivery speed of the first motor;
The error between the speed detection value and the speed reference value from the speed detecting means PI control, delivery speed of the first motor controls the rotation speed of the first motor so that the speed reference value, the A first control unit that feedback-controls the delivery speed ;
A winding side rotating body for winding the longitudinal object;
A second motor for rotating the winding side rotating body;
Tension detecting means for detecting tension applied to the longitudinal object;
An error between a tension detection value from the tension detection means and a tension reference value is PI-controlled, and the number of revolutions of the second motor is controlled so that the tension of the longitudinal object becomes the tension reference value. A second control unit for feedback control ;
A power source for supplying power to the first control unit and the second control unit,
The supply side rotator functions as an inertial body capable of accumulating inertia energy larger than the winding side rotator,
When the power supply from the power supply is stopped, the first control unit takes out the inertial energy of the supply-side rotating body as regenerative power, substitutes the power supply, and supplies the power supply voltage from the regenerative power to the power supply the rotational speed of the first motor so as to keep the low power failure reference voltage than the supply voltage deceleration control to from, characterized in that the power supply to the first control unit and the second control unit longitudinal Object winding device. 前記第１制御部は、前記第１モータの回転数の減速制御に用いる信号を前記第２制御部に送り、
前記第２制御部は、該信号に基づき前記第２モータの回転数を減速制御することを特徴とする請求項５記載の長手物体の巻き取り装置。The first control unit sends a signal used for deceleration control of the rotation speed of the first motor to the second control unit,
6. The apparatus for winding a longitudinal object according to claim 5, wherein the second control unit performs deceleration control of the rotation speed of the second motor based on the signal. 前記第１制御部は、前記電源からの給電が復旧された場合に、前記第１モータの回転数が漸増するように増速制御して所定の定常回転数に戻すことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の長手物体の巻き取り装置。  The said 1st control part is speed-up controlled so that the rotation speed of a said 1st motor may increase gradually, when the electric power feeding from the said power supply is restored, It returns to predetermined | prescribed steady rotation speed. The winding device for a longitudinal object according to claim 5 or 6. 前記第１制御部は、前記電源からの給電が復旧される前に停止が指示された場合に、前記第１モータの回転数を所定の減速勾配で減速制御して停止させることを特徴とする請求項７記載の長手物体の巻き取り装置。  When the stop is instructed before the power supply from the power source is restored, the first control unit controls the number of rotations of the first motor to be decelerated with a predetermined deceleration gradient to stop the first motor. The longitudinal object winding device according to claim 7. 前記供給側回転体は、複数の回転体から成り、
前記第１モータは、前記複数の回転体をそれぞれ回転させる複数のモータから成り、
前記第１制御部は、前記複数のモータをそれぞれ駆動する複数の制御部から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の長手物体の巻き取り装置。The supply side rotator comprises a plurality of rotators,
The first motor includes a plurality of motors that rotate the plurality of rotating bodies, respectively.
5. The longitudinal object winding device according to claim 1, wherein the first control unit includes a plurality of control units that respectively drive the plurality of motors. 6.
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