JP5630082B2 - 織機の織布巻取り制御装置 - Google Patents

Description

本願発明は、織布巻取りローラの専用モータを織布巻取り張力により制御する織機の織布巻取り制御装置に関する。

特許文献１には、布巻ロールの布巻径の変化に応じて、布巻き張力を適正値に制御する織機の布巻制御装置が開示されている。特許文献１では、トルク制御可能なモータによって布巻ロールを駆動し、布巻駆動制御装置の記憶器には予め布巻径と布巻径に応じた布巻付け張力を記憶させておく。布巻駆動制御装置は、布巻径検出器により実測された布巻径と現在の製織ピック数（製織長）に応じて記憶器から読み出される布巻径とを比較する。なお、布巻径検出器としては、布巻径を直接検出する手段を設ける方法と製織長やピック数などから布巻径を計算により間接的に検出する方法とが開示されている。布巻径の差が許容値を越えていない時は、布巻径検出器からの布巻径の実測値に基づいて、その布巻径に対応する布巻付け張力を記憶器から読み出し、読み出した布巻付け張力に応じたトルクによりモータを駆動する。布巻径の差（絶対値）が許容値を越えている時は、製織ピック数（製織長）に対応する布巻径に基づいてその布巻径に対応する布巻付け張力を記憶器から読み出し、読み出した布巻付け張力に応じたトルクによりモータを駆動する。

特許文献２には、粗目シート材のように織目の粗い織布の巻取りに際して、織布の巻き始めから巻き終りまで、所定の布張力のもとで理想的に巻き上げられ、目ズレ、耳縁ズレ等を発生させることがない織布の巻取り制御装置が開示されている。特許文献２の巻取り装置は２本の支持ローラ上に織布の巻取りボビンを装架保持して駆動する構成である。巻取りボビンは一方のサーボモータに連結して駆動され、２本の支持ローラは布ガイドローラよりもボビン駆動ローラを若干増速するように他方のサーボモータに連結して駆動される。各サーボモータは巻取り長さに対応してサーボモータのトルクと回転を制御する演算処理部とサーボモータ駆動部を備えている。織布の総合張力を検出する布張力センサ（ロードセル）は布ガイドローラに向かって移動中の織布に接触するガイドローラに取り付けられている。布張力センサの出力は演算処理部に入力され、織布の総合張力が所定のテーパーテンションとなるようにサーボモータを制御する。

特開２００２−３０２８４８号公報 特開平６−１０１１３８号公報

特許文献１では、布巻径検出器として、布巻径を直接検出する手段を設ける方法と製織長やピック数などから布巻径を計算により間接的に検出する方法とが開示されている。しかし、布巻ロールは通常、モータから減速機を介して回転される構成であるため、織機毎に、また同一の織機であっても経時的に減速機の効率のバラツキが生じ、布巻ロールに伝達されるトルクにもバラツキが生じている。従って、モータの回転と布巻ロールの回転との関係は織機毎又は経時的にバラツキが生じているため、特許文献１のように布巻径と布巻付け張力との関係を画一的に設定した布巻制御装置では、正確な布巻付け張力の制御が困難である。

また、布巻径を直接検出する手段は電気的、機械的な検出器を布巻ロール周面に接触あるいは対向して配置しなければならないため、布巻ロールの取り付け、取り外し時に邪魔になり、現在のように生産性を高めるために高速運転化された織機においては現実的な手段でない。また、製織長やピック数などから布巻径を計算により間接的に検出する方法は、製織に使用する緯糸、経糸あるいは織柄の種類によって布の伸長、収縮度あるいは布厚等が全て異なるため、布巻径の正確な検出が難しい。従って、特許文献１の布巻制御装置では、織機毎の正確な布巻付け張力の制御がより困難になる。

特許文献２は、移動中の織布にガイドローラを接触させ、このガイドローラに布張力センサを取り付ける構成である。このため、織布の弾性による影響を受け、しかも織布の幅全体、少なくとも織布の両端部分で布張力を検出しなければならないため、検出精度が悪く、正確な布張力を得ることが難しい。

本願発明は織布張力の検出精度を高め、正確な織布巻取り制御を行なえる織布巻取り制御装置を提供する。

請求項１は、サーフェスローラから送り出された織布を専用モータにより駆動される織布巻取りローラによって巻き取る織機の織布巻取り装置において、前記織布巻取りローラの巻取りローラ軸に減速機構を介して前記専用モータを連結し、織布巻取り張力の反力により前記織布巻取りローラに加わる反巻取りトルクを検出し、検出された前記反巻取りトルクに基づき織布巻取り張力を算出するとともに前記織布巻取り張力に基づき前記専用モータの回転制御を行なう制御装置を設け、前記減速機構を収容する減速機構ボックスを前記巻取りローラ軸と一体化して配設し、前記減速機構ボックスにロードセルの一端を固定するとともに他端を不動部に固定し、前記ロードセルによって得られる荷重信号から前記反巻取りトルクを検出することを特徴とする。

請求項１によれば、織布巻取りローラの駆動系において検出した巻取りトルクの反力を
利用して織布巻取りローラの専用モータの回転制御を行なうため、織機毎の減速機構にお
けるバラツキの影響を受けること無く、正確な織布巻取り制御を行なうことができる。さらに、織布巻取り制御装置の構成が簡単であるとともに、織布巻取りローラの取り付け、取り外し方向の空間を阻害する構成が無く、織布巻取りローラの取り付け及び取り外しの作業性を高めることができる。

本願発明は織布巻取りローラに加わる反巻取りトルクを用いて織布張力を求めることにより織布張力の検出精度を高めることができ、正確な織布巻取り制御を行なえる。

織布巻取り装置を示す一部断面側面図である。 織布巻取り装置の一部を示す部分正面図である。 巻取り張力の検出を説明する織布巻取り装置の模式図である。

本願発明の実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。サーフェスローラ１及びサーフェスローラ１の周面に接圧する一対のガイドローラ２、３の下方に織布巻取りローラ４が配設されている。なお、織布５はサーフェスローラ１によって送り出され、織布巻取りローラ４に巻き取られる。

織布巻取りローラ４は左右に突出する同心の巻取りローラ軸６（図２では織機の右側のみ示している）を有する。巻取りローラ軸６は織機のサイドフレーム７に形成した貫通空間８内に位置し、軸受９、１０によって回転可能に支持されている。織布巻取りローラ４の右側に位置する巻取りローラ軸６は貫通空間８からサイドフレーム７の外方に突出し、その端部にウォームホイール１１が固定されている。ウォームホイール１１はホイールボックス１２によって密閉されている。

ウォームホイール１１と歯合するウォーム１３はウォームボックス１５内に配設され、ウォーム１３の軸１４がウォームボックス１５に回転可能に支持されている。軸１４には減速ギヤボックス１６内に回転可能に収容された一連の減速ギヤ群１７の一部のギヤ１８が固定され、回転伝達される。減速ギヤボックス１６の上端部背面には、巻取りローラ軸６を駆動するためにサーボモータからなる専用モータ２０が取り付けられており、専用モータ２０の回転軸には減速ギヤ群１７の一部のギヤ１９が固定されている。

専用モータ２０の回転は、ギヤ１９を介して減速ギヤ群１７に伝達されて減速され、またギヤ１８を介してウォーム１３に伝達され、減速された非可逆的な回転をウォームホイール１１に伝達する。従って、本実施形態では、ウォームホイール１１、ウォーム１３及び減速ギヤ群１７によって減速機構２１が構成されている。

一方、ホイールボックス１２、ウォームボックス１５及び減速ギヤボックス１６はそれぞれ適宜手段によって接合固定されており、減速機構２１を収容するための一体化された減速機構ボックス２２を形成している。減速機構ボックス２２はサイドフレーム７から分離され、巻取りローラ軸６と一体化されて自由に回転可能な状態で配設されており、織布５の巻取り張力、即ち、織布巻取りローラ４の巻取りトルクに対する反巻取りトルクを受けて回転することが可能である。従って、専用モータ２０、減速機構２１及び減速機構ボックス２２によって巻取りローラ軸６の駆動系が構成されている。

減速機構ボックス２２の一部を構成するウォームボックス１５には、ロードセル２３の支軸の一端が球面軸受（図示せず）を介してボルト２４により固定されている。ロードセル２３の支軸の他端は球面軸受（図示せず）を介してボルト２５により不動部としてのサイドフレーム７に固定されている。従って、減速機構ボックス２２は織布巻取りローラ４における時計回り（図１参照）の巻取りトルクに対して反時計回りの反巻取りトルクを受けるが、ロードセル２３を介してサイドフレーム７に固定されているから実際に回転することはない。

巻取りトルクの反巻取りトルクにより減速機構ボックス２２が受ける力（荷重）はロードセル２３によって検出され、力の大きさに応じた電圧信号（荷重信号）として信号線２６を介して制御装置２７にリアルタイムに出力される。ロードセル２３によって検出された力は、制御装置２７に記憶される。また、制御装置２７は信号線２８によって専用モータ２０と接続し、専用モータ２０へ回転指令信号を出力することができる。

巻取りトルクの反巻取りトルク検出を利用した巻取り張力の制御例を図３に基づいて説明する。図３の各符号は以下の項目を示すものである。
ＮＳはサーフェスローラ１の回転速度（ラジアン＝ｒａｄ／ｓ）、
ＤＳはサーフェスローラ１の径（メートル＝ｍ）、
ＮＷは織布巻取りローラ４の回転速度（ラジアン＝ｒａｄ／ｓ）、
ＤＷは織布巻取りローラ４の巻径（メートル＝ｍ）、
Ｔは巻取りトルク（ニュートンメートル＝Ｎ・ｍ）、
Ｔ’は反巻取りトルク（ニュートンメートル＝Ｎ・ｍ）、
Ｆは織布巻取り張力（ニュートン＝Ｎ）、
Ｆ’は織布巻取り張力の反力（ニュートン＝Ｎ）、
ＬＤは織布巻取りローラ４の中心からボルト２４の中心までの距離（メートル＝ｍ）、
ＬＳはロードセル２３で検出した力（ニュートン＝Ｎ）である。

図３の制御例は、ロードセル２３で検出した力ＬＳと織布巻取りローラ４の中心からボルト２４の中心までの距離ＬＤから得られる反巻取りトルクＴ’から織布の巻取り張力Ｆを算出し、巻取り張力Ｆに基づき専用モータ２０の回転数を算出してフィードバック制御する方法である。
織布巻取り張力Ｆとその反力Ｆ’は釣り合っており、巻取りトルクＴと反巻取りトルクＴ’の大きさは等しい（Ｔ＝Ｔ’）ので、
Ｆ×ＤＷ／２＝ＬＤ×ＬＳ・・・（１）
である。
（１）式から Ｆ＝（ＬＤ×ＬＳ×２）／ＤＷ・・・（２）
が得られ、巻取り張力Ｆはロードセル２３で検出した力ＬＳと巻径ＤＷ、及び織布巻取りローラ４の中心からボルト２４の中心までの距離ＬＤから求めることができる。

一方、サーフェスローラ１の織布５の送り量と織布巻取りローラ４の織布５の巻取り量が等しいため、
π×ＤＳ×ＮＳ＝π×ＤＷ×ＮＷ・・・（３）
である。
（３）式から ＤＷ＝（ＮＳ×ＤＳ）／ＮＷ・・・（４）
が得られ、巻径ＤＷはサーフェスローラ１及び織布巻取りローラ４の回転速度ＮＳ、ＮＷとサーフェスローラ１の径ＤＳから求めることができる。
なお、サーフェスローラ１の回転速度ＮＳはサーフェスローラ１に取り付けた速度センサ（図示せず）あるいは織機の主制御装置（図示せず）の有する速度データから演算により得ることができ、速度センサあるいは織機の主制御装置を回転速度ＮＳの入力手段として構成することができる。また、織布巻取りローラ４の回転速度ＮＷは専用モータ２０の回転速度から演算により得ることができ、制御装置２７における回転速度設定手段を回転速度ＮＷの入力手段として構成することができる。また、サーフェスローラ１の径ＤＳは製織中には変化しない固定値である。

従って、（２）式に（４）式を代入すれば
Ｆ＝（ＬＤ×ＬＳ×ＮＷ×２）／（ＮＳ×ＤＳ）・・・（５）
が得られ、巻取り張力Ｆは力ＬＳとサーフェスローラ１及び織布巻取りローラ４の回転速度ＮＳ、ＮＷ、織布巻取りローラ４の中心からボルト２４の中心までの距離ＬＤ及びサーフェスローラ１の径ＤＳから求めることができる。

（５）式において使用する力ＬＳは、減速機構２１より駆動力伝達方向下流側の織布巻取りローラ４に加わる反巻取りトルクＴ‘により生じている力であるため、減速機構２１の機台毎又は経時的なバラツキの影響を受けることが無く、この力ＬＳに基づき正確な巻取り張力Ｆを得ることができる。従って、（５）式の計算式を制御装置２７にプログラムし、（５）式で得られた巻取り張力Ｆに基づいて専用モータ２０の回転数を算出することにより、精度の高い回転制御を行なうことができ、正確な織布５の巻取り制御を行なうことができる。

前記した発明の実施形態は以下の作用効果を有する。
（１）ロードセル２３により得られた力ＬＳと織布巻取りローラ４の中心からボルト２４の中心までの距離ＬＤとにより反巻取りトルクＴ’を検出し、この反巻取りトルクＴ’は巻取りトルクＴと大きさが等しいことを利用して巻取り張力Ｆを算出するため、減速機構２１の機台毎又は経時的なバラツキの影響を受けること無く、正確な織布５の巻取り制御を行なうことができる。
（２）巻径検出器を織布巻取りローラ４の周面近傍に設置する必要が無いため、織布巻取りローラ４の交換作業を容易にし、作業性を高めることができる。
（３）ロードセル２３を設置するのみであるため、織布巻取り制御装置の構成を簡素化することができる。

本願発明は、前記した各実施形態の構成に限定されるものではなく、本願発明の趣旨の範囲内で種々の変更が可能であり、次のように実施することができる。

（１）発明の実施形態に示した計算式の（２）式において、巻径ＤＷをサーフェスローラ１や織布巻取りローラ４の回転速度から求めるのではなく、公知の巻径検出器を用いて求められた織布巻取りローラ４の巻径ＤＷにより巻取り張力Ｆを算出し、織布５の巻取り制御を行なっても良い。
（２）ロードセル２３は他の電気的な反力検出手段に置き換えても良い。
（３）専用モータ２０はサーボモータ以外の種々のモータを使用することができる。
（４）ロードセル２３の減速機構ボックス２２とは反対側の端部（ボルト２５により固定される端部）は、サイドフレーム７以外の織機のフレームやレール等の適宜箇所や、織機が設置される床面等の不動部に固定されていてもよい。
（５）本願発明による織布巻取り制御装置は、エアジェット織機、ウォータジェット織機、レピア織機等、種々の織機において実施することができる。

１ サーフェスローラ
４ 織布巻取りローラ
５ 織布
６ 巻取りローラ軸
７ 不動部としてのサイドフレーム
１１ ウォームホイール
１２ ホイールボックス
１３ ウォーム
１５ ウォームボックス
１６ 減速ギヤボックス
１７ 減速ギヤ群
２０ 専用モータ
２１ 減速機構
２２ 減速機構ボックス
２３ ロードセル
２７ 制御装置
ＤＳ サーフェスローラの径
ＤＷ 織布巻取りローラの巻径
Ｆ 織布巻取り張力
Ｆ’織布巻取り張力の反力
ＬＤ 距離
ＬＳ 力
ＮＳ サーフェスローラの回転速度
ＮＷ 織布巻取りローラの回転速度
Ｔ 巻取りトルク
Ｔ’反巻取りトルク

Claims (1)

1. サーフェスローラから送り出された織布を専用モータにより駆動される織布巻取りローラによって巻き取る織機の織布巻取り装置において、
   前記織布巻取りローラの巻取りローラ軸に減速機構を介して前記専用モータを連結し、織布巻取り張力の反力により前記織布巻取りローラに加わる反巻取りトルクを検出し、検出された前記反巻取りトルクに基づき織布巻取り張力を算出するとともに前記織布巻取り張力に基づき前記専用モータの回転制御を行なう制御装置を設け、
   前記減速機構を収容する減速機構ボックスを前記巻取りローラ軸と一体化して配設し、
   前記減速機構ボックスにロードセルの一端を固定するとともに他端を不動部に固定し、前
   記ロードセルによって得られる荷重信号から前記反巻取りトルクを検出することを特徴とする織機の織布巻取り制御装置。

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