JP7052683B2

JP7052683B2 - 紡機のスピンドル制御方法およびスピンドル制御装置

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Publication number: JP7052683B2
Application number: JP2018212608A
Authority: JP
Inventors: 直樹小島
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2018-11-13
Filing date: 2018-11-13
Publication date: 2022-04-12
Anticipated expiration: 2038-11-13
Also published as: EP3666943A1; JP2020079458A; EP3666943B1; CN111172632A; CN111172632B

Description

本発明は、紡機のスピンドル制御方法およびスピンドル制御装置に関する。

精紡機や撚糸機などの紡機には、１台の機台に対して、たとえば２千程度の錘が設けられる。このように複数の錘を備える紡機には、各々の錘ごとにスピンドルが設けられる。そして、紡機を運転する場合は、スピンドルの回転速度が予め設定された変速パターンに従って制御される。

ところで、紡機の紡出期間中には、何らかの原因で糸切れが発生することがある。紡出期間とは、スピンドルの回転によってボビンに糸を巻き始めてから巻き終えるまでの期間、すなわち１ドッフ間をいう。紡出期間中に糸切れが発生すると、作業者による糸継ぎ作業が必要になる。このため、糸切れの発生をなるべく抑えたいという要望がある。

そこで、特許文献１には、スピンドルの回転速度が速くなると糸切れが発生しやすくなることを考慮して、紡出期間に発生した糸切れ数の積算値が予め設定された許容値を超えたとき、次回の運転時にスピンドルの回転速度を下げる技術が記載されている。また、特許文献１には、紡出期間を複数の区間に分けて、区間ごとに積算した糸切れ数の積算値が予め設定された許容値を超えた区間があった場合は、その区間について、次回の運転時にスピンドルの回転速度を下げる技術が記載されている。

特開２００２－１０５７７２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、今回の運転による紡出期間中に糸切れ数の積算値が許容値を超えた場合に、次回の運転時にスピンドルの回転速度を下げるようにしているため、糸切れの発生に対するスピンドル制御の応答性が低いという欠点がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、糸切れの発生に対するスピンドル制御の応答性を高めることができる、紡機のスピンドル制御方法およびスピンドル制御装置を提供することにある。

本発明は、複数の錘にそれぞれスピンドルが設けられた紡機のスピンドル制御方法であって、紡出期間を複数の区間に分けて、前記区間ごとにスピンドルの目標回転速度と糸切れの目標数とを設定する設定工程と、前記紡出期間中、前記複数の錘を対象に糸切れの発生数を前記区間ごとに検出する検出工程と、前記紡出期間中、前記糸切れの発生数と前記糸切れの目標数との差分を前記区間ごとに演算する演算工程と、前記紡出期間中、今回の区間に至るまでの複数の区間について、前記糸切れの発生数と前記糸切れの目標数との差分の変化傾向を、前記変化傾向の違いによって分類する分類工程と、前記紡出期間中、前記演算工程での演算結果と前記分類工程での分類結果とに基づいて、次の区間に適用する前記スピンドルの目標回転速度を変更する変更工程と、前記紡出期間中、前記変更後の前記スピンドルの目標回転速度に基づいて、前記次の区間の前記スピンドルの回転速度を制御する制御工程と、を含む。

また、本発明は、複数の錘にそれぞれスピンドルが設けられた紡機のスピンドル制御装置であって、紡出期間を複数の区間に分けて、前記区間ごとにスピンドルの目標回転速度と糸切れの目標数とを設定するための設定部と、前記紡出期間中、前記複数の錘を対象に糸切れの発生数を前記区間ごとに検出する糸切れ検出部と、前記紡出期間中、前記糸切れの発生数と前記糸切れの目標数との差分を前記区間ごとに演算する演算部と、前記紡出期間中、今回の区間に至るまでの複数の区間について、前記糸切れの発生数と前記糸切れの目標数との差分の変化傾向を、前記変化傾向の違いによって分類する分類部と、前記紡出期間中、前記演算部での演算結果と前記分類部での分類結果とに基づいて、次の区間に適用する前記スピンドルの目標回転速度を変更する変更部と、前記紡出期間中、前記変更後の前記スピンドルの目標回転速度に基づいて、前記次の区間の前記スピンドルの回転速度を制御する制御部と、を備える。

本発明によれば、紡機でスピンドルを制御する際に、糸切れの発生に対するスピンドル制御の応答性を高めることができる。

本実施の形態に係るスピンドル制御装置の概略構成図である。スピンドルの目標回転速度の設定例を示す図である。糸切れの目標数の設定例を示す図である。本実施の形態に係るスピンドル制御方法を示すフローチャートである。（Ａ）および（Ｂ）は糸切れ発生数と糸切れ目標数との差分の変化傾向が安定傾向に分類されるパターンの一例を示す図である。（Ａ）および（Ｂ）は糸切れ発生数と糸切れ目標数との差分の変化傾向が良化傾向に分類されるパターンの一例を示す図である。（Ａ）および（Ｂ）は糸切れ発生数と糸切れ目標数との差分の変化傾向が悪化傾向に分類されるパターンの一例を示す図である。スピンドルの目標回転速度の変更例を示す図である。（Ａ）は次の区間に適用するスピンドルの目標回転速度を遅くする場合の変更例を示し、（Ｂ）は次の区間に適用するスピンドルの目標回転速度を速くする場合の変更例を示す図である。

実施の形態
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本実施の形態に係るスピンドル制御装置の概略構成図である。
本実施の形態に係るスピンドル制御装置１０は、図示しない複数の錘を備える紡機に用いられるものである。スピンドル制御装置１０は、上述した複数の錘にそれぞれ設けられるスピンドル１の回転速度を制御する装置である。スピンドル１にはボビン２が装着され、スピンドル１の回転によってボビン２に糸（図示せず）が巻かれる。

図１に示すように、スピンドル制御装置１０は、スピンドルモータ１２と、スピンドルモータ１２を制御するモータ制御部１３と、スピンドル制御に用いられる各種のデータを記憶する記憶部１４と、スピンドルの目標回転速度と糸切れの目標数とを設定するための設定部１５と、糸切れ数を検出する糸切れ検出部１６と、糸切れの発生数と糸切れの目標数との差分を演算する演算部１７と、糸切れの発生数と糸切れの目標数との差分の変化傾向を分類する分類部１８と、演算部１７での演算結果と分類部１８での分類結果とに基づいて、スピンドルの目標回転数を変更する変更部１９と、区間認識部２０とを備えている。

スピンドルモータ１２は、スピンドル１を回転させる駆動源となるものである。モータ制御部１３は、記憶部１４に記憶されるスピンドル変速パターンに基づいて、スピンドルモータ１２の駆動を制御する。

記憶部１４には、図２に示すように、区間ごとにスピンドルの目標回転速度を示すデータ、すなわちスピンドル変速パターンが記憶される。図２においては、縦軸にスピンドル目標回転速度（ｒｐｍ）、横軸に区間をとっている。本実施の形態においては、一例として、紡出期間を該期間の開始側から順に、第１区間から第１０区間までの計１０区間に分けている。そして、区間ごとにスピンドルの目標回転速度を設定している。紡出期間は、ボビン２に巻き取られる糸の長さによって規定される期間である。スピンドルの目標回転速度は、第１区間から第６区間までは段階的に速くなるように設定され、第６区間から第９区間までは最高速に維持するように設定され、第１０区間では最高速よりも遅くなるように設定されている。また、記憶部１４には、図３に示すように、区間ごとに糸切れの目標数を示すデータが記憶される。図３においては、縦軸に糸切れの目標数、横軸に区間をとっている。糸切れの目標数は、第１区間から第５区間までは段階的に少なくなるように設定され、第５区間から第１０区間までは「２」または「１」に設定されている。

設定部１５は、上述のように紡出期間を複数の区間に分けた場合に、紡機を管理するオペレータが、区間ごとにスピンドルの目標回転速度と糸切れの目標数とを設定するためものである。設定部１５は、たとえば図示はしないが、設定用の画面を表示する表示部と、キーボードなどの入力部とを有する。設定部１５によって設定される各区間のスピンドルの目標回転速度と糸切れの目標数とは、記憶部１４に記憶される。

糸切れ検出部１６は、紡出期間中、複数の錘を対象に糸切れの発生数を区間ごとに検出するものである。糸切れ検出部１６は、糸切れを検知する糸切れ検知センサ２１と、糸切れ検知センサ２１の検知結果に基づいて、糸切れの発生数をカウントするカウンタ部２１とを有する。糸切れ検知センサ２１は、上述した複数の錘と１対１の対応関係で設けられる。糸切れ検知センサ２１は、対応する錘において糸切れが発生すると、糸切れの発生を知らせる検知信号をカウンタ部２２に送る。

カウンタ部２２は、複数の糸切れ検知センサ２１から送られてくる検知信号を用いて、複数の錘を対象に糸切れの発生数をカウントするものである。また、カウンタ部２２は、区間認識部２０からカウンタ部２２へと送られる区間識別信号を基に、現在の区間が紡出期間中のいずれの区間であるかを識別する。そして、上述した糸切れの発生数を区間ごとにカウントする。

演算部１７は、紡出期間中、糸切れ検出部１６が検出した糸切れの発生数と記憶部１４に記憶されている糸切れの目標数との差分を区間ごとに演算するものである。演算部１７での演算結果は、分類部１８と変更部１９とに送られる。

分類部１８は、紡出期間中、今回の区間に至るまでの複数の区間について、糸切れの発生数と糸切れの目標数との差分の変化傾向を、その変化傾向の違いによって分類するものである。具体的な分類の仕方については後段で説明する。分類部１８での分類結果は、変更部１９に送られる。

変更部１９は、紡出期間中、演算部１７での演算結果と分類部１８での分類結果とに基づいて、次の区間に適用するスピンドルの目標回転速度を変更するものである。変更部１９による目標回転速度の変更は、記憶部１４に記憶されているスピンドル変速パターンのデータを書き換えることで行われる。

区間認識部２０は、紡出期間中、第１区間から第１０区間までのうち、現在紡糸を行っている区間、すなわち今回の区間が、いずれの区間であるかを認識するものである。紡機においては、１つのボビン２に巻き取るべき糸の長さが予め決められている。このため、区間認識部２０は、スピンドル１の回転に従ってボビン２に巻き取られる糸の長さを計測し、この計測結果に基づいて、現在紡糸を行っている区間がいずれの区間であるかを認識する。区間認識部２０での認識結果は、モータ制御部１３、演算部１７、分類部１８、変更部１９およびカウンタ部２２にそれぞれ送られる。

続いて、本実施の形態に係るスピンドル制御方法について説明する。
本実施の形態に係るスピンドル制御方法は、図４に示すように、設定工程Ｓ１と、検出工程Ｓ２と、演算工程Ｓ３と、分類工程Ｓ４と、変更工程Ｓ５と、制御工程Ｓ６を含む。

（設定工程Ｓ１）
設定工程Ｓ１は、上述した設定部１５を用いてオペレータにより行われる。設定工程Ｓ１においては、上述したように紡出期間を計１０区間に分けて、区間ごとにスピンドルの目標回転速度と糸切れの目標数とを設定する。設定工程Ｓ１で設定されたスピンドルの目標回転速度および糸切れの目標数に関するデータは記憶部１４に記憶される。

（検出工程Ｓ２）
検出工程Ｓ２は、紡出期間中、糸切れ検出部１６によって行われる。その際、複数の糸切れ検知センサ２１は、対応する錘において糸切れが発生すると、その旨を知らせる検知信号をカウンタ部２２に送る。これに対し、カウンタ部２２は、区間認識部２０からカウンタ部２２に与えられる区間識別信号を基に、現在の区間が紡出期間中のいずれの区間であるかを識別する。そして、カウンタ部２２は、紡出期間中の各区間において、いずれかの糸切れ検知センサ２１から検知信号が送られてくると、その都度、糸切れの発生数を１ずつ増やすようにカウントする。これにより、たとえば、第３区間において、５個の糸切れ検知センサ２１からそれぞれ検知信号がカウンタ部２２に送られたとすると、第３区間の糸切れの発生数は「５」と検出される。また、第５区間において、３個の糸切れ検知センサ２１からそれぞれ検知信号がカウンタ部２２に送られたとすると、第５区間の糸切れの発生数は「３」と検出される。

（演算工程Ｓ３）
演算工程Ｓ３は、紡出期間中、演算部１７によって行われる。その際、演算部１７は、上述のように検出工程Ｓ２で検出した糸切れの発生数と糸切れの目標数との差分を区間ごとに演算する。たとえば、Ｘ区間のおける糸切れの発生数をＣｘ、Ｘ区間における糸切れの目標数をＹｘとすると、演算部１７は、糸切れの発生数Ｃｘと糸切れの目標数Ｙｘとの差分ΔＸを、ΔＸ＝Ｃｘ－Ｙｘの数式に従って演算する。これにより、Ｘ区間において、糸切れの発生数Ｃｘと糸切れの目標数Ｙｘとが同じであれば、差分ΔＸがゼロになる。また、Ｘ区間において、糸切れの発生数Ｃｘが糸切れの目標数Ｙｘよりも多ければ、差分ΔＸが正の値となり、糸切れの発生数Ｃｘが糸切れの目標数Ｙｘよりも少なければ、差分ΔＸが負の値となる。

（分類工程Ｓ４）
分類工程Ｓ４は、紡出期間中、分類部１８によって行われる。その際、分類部１８は、たとえば、今回の区間が第４区間であるとすると、今回の区間に至るまでの複数の区間、たとえば、第２区間、第３区間および第４区間の３つの区間について、糸切れの目標数と糸切れの発生数との差分の変化傾向を、その変化傾向の違いに応じて分類する。

本実施の形態においては、一例として、今回の区間をＸ区間、前回の区間をＸ－１区間、前々回の区間をＸ－２区間とし、上記差分の変化傾向を、今回の区間に至るまでの３つの区間、すなわちＸ区間、Ｘ－１区間およびＸ－２区間について、良化傾向、安定傾向および悪化傾向のいずれかに分類することとした。安定傾向は、たとえば図５（Ａ）または（Ｂ）に示すように、最小値のゼロを中心とした±２の範囲を所定範囲とすると、糸切れの発生数と糸切れの目標数との差分が所定範囲内で変化している場合である。良化傾向は、たとえば図６（Ａ）または（Ｂ）に示すように、糸切れの発生数と糸切れの目標数との差分が上記所定範囲を超える区間が存在し、かつ、その差分が今回の区間に近づくにつれて正の値の領域から負の値の領域に向かって変化している場合である。悪化傾向は、たとえば図７（Ａ）または（Ｂ）に示すように、糸切れの発生数と糸切れの目標数との差分が上記所定範囲を超える区間が存在し、かつ、その差分が今回の区間に近づくにつれて負の値の領域から正の値の領域に向かって変化している場合である。なお、上記差分の変化傾向を分類するにあたって、分類数や分類の仕方はこれに限らず、種々の変更が可能である。

（変更工程Ｓ５）
変更工程Ｓ５は、紡出期間中、変更部１９によって行われる。その際、変更部１９は、上述した演算部１７での演算結果と分類部１８での分類結果とに基づいて、次の区間に適用するスピンドルの目標回転速度を変更する。

図８は、スピンドルの目標回転速度を変更するための参照データを示す図である。この参照データは、あらかじめ記憶部１４に記憶しておき、必要に応じて変更部１９が記憶部１４から読み出して参照する構成とすればよい。図８においては、今回の区間をＸ区間とし、このＸ区間における糸切れの発生数と糸切れの目標数との差分ΔＸが、４≦ΔＸの場合、０＜ΔＸ≦３の場合、ΔＸ＝０の場合、－３≦ΔＸ＜０の場合、ΔＸ≦－４の場合に分けられている。差分ΔＸをどのような基準で分けるかは任意に変更可能である。また、図８においては、今回の区間に至るまでの差分の変化傾向が、良化傾向、安定傾向および悪化傾向の３つに分けられている。そして、次の区間に適用するスピンドルの目標回転速度を変更するための係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６およびＫ７が設定されている。係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６およびＫ７は、次の区間に適用するスピンドルの目標速度を変更する場合に、変更前のスピンドルの目標回転数に乗算される係数である。変更工程Ｓ５において、変更部１９は、演算部１７での演算結果と分類部１８での分類結果とに基づいて、いずれかの係数を抽出し、抽出した係数を、次の区間に適用予定であった、変更前のスピンドルの目標回転数に乗算することにより、次の区間に適用するスピンドルの目標回転速度を変更する。一例を挙げると、変更部１９は、演算部１７での演算結果が０＜ΔＸ≦３であり、かつ、分類部１８での分類結果が安定傾向であった場合は、係数Ｋ３を抽出し、この係数Ｋ３を変更前のスピンドルの目標回転数に乗算することにより、次の区間に適用するスピンドルの目標回転速度を変更する。

係数Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６およびＫ７の大小関係は、Ｋ１＜Ｋ２＜Ｋ３＜Ｋ４＜Ｋ５＜Ｋ６＜Ｋ７となっている。また、係数Ｋ４は１．０であり、係数Ｋ１，Ｋ２およびＫ３は、それぞれ０より大きく、かつ１．０より小さい値であり、係数Ｋ５，Ｋ６およびＫ７は、それぞれ１．０より大きい値である。このため、次の区間であるＸ+１区間において、スピンドルの目標回転速度の変更に係数Ｋ４を適用する場合は、変更の前後でスピンドルの目標回転速度は変わらない。これに対し、スピンドルの目標回転速度の変更に係数Ｋ１，Ｋ２およびＫ３のいずれかを適用する場合は、図９（Ａ）に示すように、変更前のスピンドルの目標回転速度Ｖａに比べて変更後のスピンドルの目標回転速度Ｖｂは遅くなる。また、スピンドルの目標回転速度の変更に係数Ｋ５，Ｋ６およびＫ７のいずれかを適用する場合は、図９（Ｂ）に示すように、変更前のスピンドルの目標回転数Ｖａに比べて変更後のスピンドルの目標回転速度Ｖｂが速くなる。なお、上述のようにＸ+１区間でスピンドルの目標回転速度を変更した後、その次の区間であるＸ+２区間でもスピンドルの目標回転速度を変更する場合は、Ｘ+２区間に適用する係数を変更前のスピンドルの目標回転速度に乗算した値に、ｘ+１区間おける変更前後のスピンドルの目標回転速度差を加算して得られる目標回転速度を、Ｘ+２区間のスピンドルの目標回転速度とすればよい。この点は、Ｘ+１区間とＸ+２区間との間だけでなく、Ｘ区間とＸ+１区間との間でも同様である。

（制御工程Ｓ６）
制御工程Ｓ６は、紡出期間中、モータ制御部１３によって行われる。その際、モータ制御部１３は、上記変更工程Ｓ３で変更されたスピンドルの目標回転速度に基づいて、次の区間のスピンドルの回転速度を制御する。具体的には、モータ制御部１３は、次の区間のスピンドルの回転速度が、変更後のスピンドルの目標回転速度となるように、スピンドルモータ１２の駆動を制御する。

＜実施形態の効果＞
本実施の形態においては、紡出期間中に、各区間について糸切れの発生数と糸切れの目標数との差分を演算した演算結果と、糸切れの発生数と糸切れの目標数との差分の変化傾向を分類した分類結果とに基づいて、次の区間に適用するスピンドルの目標回転速度を変更する。そして、紡出期間中に、変更後のスピンドルの目標回転速度に基づいて、次の区間のスピンドルの回転速度を制御する。これにより、紡出期間中の糸切れの発生を迅速かつ適切にスピンドル制御に反映させることができる。このため、糸切れの発生に対するスピンドル制御の応答性を高めることができる。

１スピンドル、１３モータ制御部（制御部）、１５設定部、１６糸切れ検出部、１７演算部、１８分類部、１９変更部。

Claims

複数の錘にそれぞれスピンドルが設けられた紡機のスピンドル制御方法であって、
紡出期間を複数の区間に分けて、前記区間ごとにスピンドルの目標回転速度と糸切れの目標数とを設定する設定工程と、
前記紡出期間中、前記複数の錘を対象に糸切れの発生数を前記区間ごとに検出する検出工程と、
前記紡出期間中、前記糸切れの発生数と前記糸切れの目標数との差分を前記区間ごとに演算する演算工程と、
前記紡出期間中、今回の区間に至るまでの複数の区間について、前記糸切れの発生数と前記糸切れの目標数との差分の変化傾向を、前記変化傾向の違いによって分類する分類工程と、
前記紡出期間中、前記演算工程での演算結果と前記分類工程での分類結果とに基づいて、次の区間に適用する前記スピンドルの目標回転速度を変更する変更工程と、
前記紡出期間中、前記変更後の前記スピンドルの目標回転速度に基づいて、前記次の区間の前記スピンドルの回転速度を制御する制御工程と、
を含む紡機のスピンドル制御方法。
複数の錘にそれぞれスピンドルが設けられた紡機のスピンドル制御装置であって、
紡出期間を複数の区間に分けて、前記区間ごとにスピンドルの目標回転速度と糸切れの目標数とを設定するための設定部と、
前記紡出期間中、前記複数の錘を対象に糸切れの発生数を前記区間ごとに検出する糸切れ検出部と、
前記紡出期間中、前記糸切れの発生数と前記糸切れの目標数との差分を前記区間ごとに演算する演算部と、
前記紡出期間中、今回の区間に至るまでの複数の区間について、前記糸切れの発生数と前記糸切れの目標数との差分の変化傾向を、前記変化傾向の違いによって分類する分類部と、
前記紡出期間中、前記演算部での演算結果と前記分類部での分類結果とに基づいて、次の区間に適用する前記スピンドルの目標回転速度を変更する変更部と、
前記紡出期間中、前記変更後の前記スピンドルの目標回転速度に基づいて、前記次の区間の前記スピンドルの回転速度を制御する制御部と、
を備える紡機のスピンドル制御装置。