JP4603637B2 - 綾巻ボビンを形成する繊維機械のドラムワインダ駆動装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念に規定した綾巻ボビンを形成する繊維機械のドラムワインダ駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
巻取り機では例えば、ＤＥ４３３６３１２Ａ１により、巻取りボビンを摩擦ロール、いわゆるドラムワインダ−これは、同時に糸のセッティング、案内をもなす−を用いて駆動することが公知である。各巻取り部、ステーションのドラムワインダは、固有の巻取り部、ステーションのコンピュータにより制御される駆動装置機構を有する。ドラムワインダ駆動装置は、屡々電子的に整流可能な直流モータとして構成されている、それというのは、その種駆動装置は、構成上簡単且つ従って、比較的コスト的に有利であるからである。
【０００３】
その種直流モータの場合、駆動電流の整流がホールセンサを介して制御される。類似のホールセンサは、ドラムワインダ駆動装置の回転数の検出のためにも使用される。即ち、１つの角度センサは、回転数情報を生成し、該回転数情報は、公知の制御方式、プロセスを用いて、例えば、ＰＩＤ−制御器を用いて所定のドラムワインダ回転数に変換される。
【０００４】
前記の公知の制御システムでは、ドラムワインダが低回転数で回転する場合−このことは、例えば、始動フェーズの場合生じる−前記のセンサシステムは、それの粗い角度分解能に基づき、所定の回転数を下回ると、駆動モータの角度位置についての十分精確な情報を送出できず、その結果衝撃のないドラムワインダ回転がもはや行われ得ない。例えば、９０°ずれた２つのホールセンサを有する１つのホールセンサ系及び例えば、３２の極対を有する１つの磁石リングが利用できる場合、角度分解能、ひいては、駆動装置のロータの回転運動の識別検出がほぼ２．８°のステップでしか可能でない。
【０００５】
図１のカーブａで示すように、ダイナミックな駆動装置−ドラムワインダのシステムにて、均一な始動及び糸切れ端サーチの際の逆転動作を確保すべく、そのような粗い角度分解能では、駆動モータの電流整流コミュテーションのための制御には十分でない。図１のカーブａから明らかなように、公知システムでは、角速度の直線的増大が行なわれずに、階段的な加速が行われる。そのような衝撃的な動作が、殊に、糸結合、つなぎの後、ドラムワインダのランニングアップの際障害原因となる、それというのは、不均一な糸張力を来たし、該不均一な糸張力は、糸品質にのみならず、糸巻きボビン形成にも不都合な影響を及ぼすからである。例えば、糸切れ端部探索サーチの際の加速度センサの緩慢な動作の際巻取り作動モードにおける障害を惹起し得る、それというのは、ドラムワインダの回転不整の動作により、例えば、綾巻ボビンに巻取られる糸におけるループ形成を来す恐れがあるからである。
【０００６】
低回転数における駆動モータひいてはドラムワインダの回転不整を、相応に高い角度分解能を以てのセンサ系の使用により回避できないことはないが、そのような高分解能の系に必要なコストが著しく大である。したがって、前記系は、著しくコスト大であり、ここで角度分解能において、達成可能な精度と共にコストが著しく増大する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の課題とするところは、始動フェーズにおいてのみならず、低回転数においても、所望の回転不整、むらのない回転動作状態を確保するコスト上有利なドラムワインダ駆動装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題は、請求項１の構成要件を備えた装置により解決される。
【０００９】
本発明のドラムワインダ駆動装置の利点とするところは、コスト上有利で粗い分解能の角度センサの使用にも拘わらず、駆動モータの低回転数の際にもドラムワインダの衝撃のない動作が確保されるということである。駆動回転数制御のため制御回路中に挿入接続され、そして、駆動装置−ドラムワインダの実システムをシミュレートするモデルの使用により、駆動装置が、低回転数の際でも、即ち、最小回転数レベルを下回る回転数の際でも衝撃的動作への傾向を呈さないことが保証される。実システム区間の出力へのモデルの結合により、モデルは常時実の、実際の回転数特性経過に整合される。
【００１０】
有利には、巻取り機又はそれぞれの巻取り部、ステーションのコンピュータにて、公知の駆動−及びドラムワインダデータに依拠して、駆動装置−ドラムワインダ−システムのモデルがデジタル形式で構成される。但し、このモデルを外部でアナログ的に構成することもできる。モデルは、制御器にドラムワインダの駆動モータの回転数の制御のため、次のような状態量を供給する、即ち、粗い分解能の角度センサシステムからのパルス間に位置するものであって、当該の粗い分解能の角度センサシステムからは供給され得ない状態量を供給するのである。
【００１１】
スイッチの使用により、選択的に、粗い分解能の角度センサシステムの十分高いパルス密度の場合、シミュレーションモデルを制御回路から分離出来、一方、状態量が実システム区間の出力側から、制御器に直接供給される。限界値を下回ると、モデルは再び作用し、一方、制御器への実システム区間の出力側の直接的結合が切り離される。
【００１２】
モデルは、例えば、いわゆるルーエンバーガー観測器（Ｌｕｅｎｂｅｒｇｅｒ−Ｂｅｏｂａｃｈｔｅｒ；Ｏｂｓｅｒｖｅｒ）の形式で動作し得る。状態観測器は公知であり、例えば、下記の専門書に記載されている。
【００１３】
’Ｒｅｇｅｌｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ’ 著者 Ｏｔｔｏ Ｆｏｅｌｌｉｎｇｅｒ，１９８５， Ｄｒ． Ａｌｆｒｅｄ Ｈｕｔｈｉｇ Ｖｅｒｌａｇ Ｈｅｉｄｅｌｂｅｒｇ，
前記専門書の第３４０頁以降には前述のルーエンバーガー観測器（Ｌｕｅｎｂｅｒｇｅｒ−Ｂｅｏｂａｃｈｔｅｒ；Ｏｂｓｅｒｖｅｒ）に対する相応の詳細説明がなされている。
【００１４】
モデルでは、実際の駆動装置に対するのと同じ操作量が設定される。ある１つの加算点にて、角度センサシステムの測定された実際値信号と、モデルの出力信号との結合により、ある１つの量が生ぜしめられ、該ある１つの量によりモデルのダイナミック特性が実システム区間のダイナミック特性に適合され得る。それにひきつづいて、モデル状態が、駆動装置の回転数制御器、例えば、状態制御器に供給される。前記制御器は、モデル状態に基づき、実システム区間に影響を与える。換言すれば、付加接続された状態観測器は、実システム区間にて生じているような内部状態を十分な精度で制御器に供給することを可能にする。そのために、角度センサシステムの比較的高い角度分解能は不要である。制御回路における信号処理は、使用される技術に依存し、そして、デジタル又はアナログ的に行われ得、ここでそれにより、本発明の要旨への影響が及ぼされることはない。
【００１５】
【実施例】
図２を用いて、本発明のドラムワインダ駆動装置の制御のための方法について詳述する。直流モータの十分高い回転数のもとで、駆動電流ｉ制御のためには、簡単な制御回路で事足り、ここで、制御器１には、制御量として、駆動装置の実際の角速度ωｉｓｔ が供給される。ガイド量ω，巻取速度は、設定値発信器Ｗの相応の調整セッティングにより、制御器１に供給される。駆動装置及びドラムワインダは、実システム区間Ｓの主構成部分を成す。駆動装置−ドラムワインダ−システム２には、ノイズ量Ｚ１及びＺ２が作用する。外部から加算点４にて区間Ｓに作用するノイズ量は、例えば、電流終段１２の誤差であり、前記電流終段は、例えば、パルス幅変調を実施する。更なるノイズ量として、駆動装置−ドラムワインダ−システム２のすべての内部的ノイズ量例えばモデルの内部摩擦、ロータ及びドラムワインダの慣性質量並びにスタート条件−該スタート条件下で、システムが始動する−が作用する。前記システム２の内部状態（角度、角速度、角加速度）の組合せ結合３により、出力量として実際の角速度ωｉｓｔが得られる。
【００１６】
制御量として、前記の実際の角速度ωｉｓｔは、通常動作モードで制御器１の前にて加算点５に加えられる。制御器１への通常の巻取り動作中の制御量ωｉｓｔのフィードバックは、図示のスイッチング位置にてスイッチ９を介して行われる。
【００１７】
既述のように、僅かな回転数、例えば、ランニングアップ時及び綾巻ボビン表面上での糸サーチの際の逆転の時並びに糸切れの除去と関連しての糸端部の繰出の際実際角速度を検出する粗い分解能の角度センサのパルス列が過度に不精確である。
【００１８】
電流とか角速度の実際のシステムの内部状態は、不精確にしか検出され得ず、その結果、電子的にコミュテーション、整流された直流モータの制御ひいては、ドラムワインダの衝撃のない動作がもはや可能でない。この場合において、本発明によれば、存在している制御回路に対して、バイパス迂回する回路が形成される。換言すれば、加算点５への実際値角速度ωｉｓｔの直接の信号経路が一切切り離され、そして、実際の制御回路Ｓに状態観測器Ｂが並列区間として付加接続される。前記モデルＢには、殊に、制御器１から到来する操作量ｉ、ドラムワインダ駆動装置に対するその都度の駆動電流が供給される。この駆動電流の供給は、状態観測器Ｂへの操作量ｉの信号経路中のスイッチ１０が閉成されたときに行われる。換言すれば、状態観測器Ｂのコンピュータ中で、相応の計算モデルに依拠して、実システム区間Ｓの特性が同一操作量ｉの設定、セッティングの際制御器１によりシミュレートされる。
【００１９】
モデルＢは駆動装置−ドラムワインダのシミュレートされた系６及び該シミュレートされた系６の内部状態の組合せ結合部７を有する。系６から取出可能な内部状態である電流ｉＢ及び角速度ωＢモデル状態であり、該モデル状態は、フィードバックベクトル部１１−ここでは、定数との乗算が行われる−制御量ωｂとして加算点５ひいては、制御器１へ供給され、そこで、区間Ｓの実際のドラムワインダ駆動装置の制御のために使用される。
【００２０】
駆動装置−ドラムワインダをシミュレートしたシステム６の内部状態の組合せ結合部７は、シミュレートされた角速度ωＢを送出し、該シミュレートされた角速度は加算点８にて実際の角速度ωｉｓｔとは逆符号で加えられる。生成量ωｄは、オブザーバ動作モード中駆動装置−ドラムワインダをシミュレートしたシステム６に供給され、ひいては駆動装置−ドラムワインダをシミュレートしたシステム６のダイナミック特性が、実際の駆動装置−ドラムワインダ−システム２の特性に整合される。
【００２１】
ここで、モデルである状態観測器Ｂは、有利に少なくとも次のような状態生起まで制御回路に付加接続状態に保持される、即ち、粗い分解能の角度センサの角速度が十分高い回転数に基づきドラムワインダの駆動装置の衝撃のない動作を保証するような高い密度の信号列を供給するまで保持される。
【００２２】
モデルＢのコンピュータが十分高速である場合状態観測器Ｂは常時制御回路中に挿入接続状態に保持されても良い。但し、このことは、高い回転数の場合、衝撃のない動作には高い信号密度に基づき不要である。
【００２３】
前記の制御の結果は、図１のカーブｂで示されている。カーブｂから明らかなように状態観測器Ｂのドラムワインダ駆動装置の制御への状態観測器Ｂの組込、結合により信号の平滑化が生ぜしめられ、その結果駆動モータ（カーブａ）のロータの階段的加速が行なわれるのではなく、カーブｂに示されているように殆ど波状リプルの認められないような波形で、駆動装置の角速度のωの上昇が行われる、ここで、カーブｂは、インクリメンタルな小さなステップから成る。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、始動フェーズにおいてのみならず、低回転数においても、所望の回転不整、むらのない状態を確保するコスト上有利なドラムワインダ駆動装置を実現することができるという効果が奏される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ドラムワインダの角速度の特性図。
【図２】 本発明のドラムワインダの制御プロセスの説明のための制御構成図。
【符号の説明】
１ 制御器
２ 駆動装置−ドラムワインダ−システム
２ａ 粗い分解能付角度センサ系
３ 内部状態量の組合せ結合部
４ 加算点
５ 加算点
６ システム
７ 信号組合せ部
８ 加算点
９ スイッチ
１０ スイッチ
１１ フィードバックベクトル部
１２ 電流終段
Ｂ モデル
Ｓ 実システム区間
Ｗ 角度センサ
ｉ 操作量
ωｉｓｔ 制御量、実際の角速度
ωｄ 生成量
ωｂ 状態量、シミュレートされた角速度
ωsoll 設定−角速度

Claims (6)

1. 綾巻ボビンを形成する繊維機械のドラムワインダ駆動装置であって、前記駆動装置の駆動モータは、電気的に整流可能な直流電動モータとして構成されており、そして、ロータ、回転子の回転数の制御のため、角度センサの出力値を処理する制御器（１）が設けられている当該の駆動装置において、
   駆動装置−ドラムワインダの実際角速度（ωｉｓｔ)を検出する粗分解能角度センサ系（２ａ）を備えた駆動装置−ドラムワインダである実システム（２）を含む実システム区間（Ｓ）及び該実システム区間に並列接続されたシミュレーションモデル（Ｂ）が設けられており、該シミュレーションモデル（Ｂ）は駆動装置−ドラムワインダをシミュレートしたシステム（６）を含んでおり、
   前記実システム区間（Ｓ）の出力側と前記シミュレーションモデル（Ｂ）の相応の出力側は１つの加算点（８）に接続されており、当該加算点（８）において前記実システム区間（Ｓ）の出力と前記シミュレーションモデル（Ｂ）の出力が互いに逆符号で加算され、
   前記シミュレーションモデル（Ｂ）は、前記実システム区間（Ｓ）への常時の整合のために前記加算点（８）で求められた前記実システム区間（Ｓ）の実際角速度（ωｉｓｔ）と前記シミュレーションモデル（Ｂ）の少なくとも１つの状態量（ωＢ）との差（ωｄ）が供給されるように構成されており、前記シミュレーションモデルの少なくとも１つの状態量（ωｂ）が制御量として用いられ、
   前記和は前記実システム区間（Ｓ）への前記シミュレーションモデル（Ｂ）の動的な整合のために再び前記シミュレーションモデル（Ｂ）の１つの入力側に供給される、
   ることを特徴とする綾巻ボビンを形成する繊維機械のドラムワインダ駆動装置。
2. シミュレーションモデル（Ｂ）は、スイッチ（９）を用いて、駆動モータのロータの回転数の制御のための制御回路から分離されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. スイッチ（９）は、限界値スイッチとして構成され、該限界値スイッチは、角速度の所定値を上回ると、シミュレーションモデル（Ｂ）への制御回路の接続を分離するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の装置。
4. シミュレーションモデル（Ｂ）は、いわゆるルーエンバーガー（Ｌｕｅｎｂｅｒｇｅｒ）観測器であることを特徴とする請求項１から３までのうちいずれか１項記載の装置。
5. 実システム区間（Ｓ）又はシミュレーションモデル（Ｂ）の角速度（ωｉｓｔ，ωｂ）が１つの加算点（５）へ供給され、前記の加算点は、逆符号で目標角速度（ωｓｏｌｌ）をも亦供給され、それの出力側が制御器（１）に接続されていることを特徴とする請求項１から４までのうちいずれか１項記載の装置。
6. シミュレーションモデル（Ｂ）の入力側が制御器（１）の出力側に接続可能であることを特徴とするドラムワインダ駆動装置。

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