JPH06235124A - 紡機におけるモータの回転数制御方法及び回転数制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 デジタル制御でモータを制御する際の加減速
過程においても、モータの実回転数を目標回転数にほぼ
一致させる。 【構成】 粗紡機の各モータはデジタル制御により速度
制御される。まず、ＣＰＵは入力装置から入力された紡
出条件に基づいて目標回転数曲線Ａを設定する。そし
て、目標回転数曲線Ａ上の時刻ｔ_i における目標回転数
Ｎ_i に対して目標回転数曲線Ａの時刻ｔ_i 直前のΔｔ間
の変化分ΔＮ_i に補正値ｋを掛けた値（ｋ・ΔＮ_i ）を
加算した値（Ｎ_i ＋ｋ・ΔＮ_i ）を第ｉ番目の速度指示
値Ｂ_i とする。ここで、ｋはモータの実回転数Ｃが目標
回転数曲線Ａとほぼ一致するように予備試験から得られ
た値（０＜ｋ≦１）である。ＣＰＵは速度指示値Ｂを所
定時間Δｔ毎に出力して各モータを速度制御し、実回転
数Ｃが目標回転数曲線Ａ上の目標回転数Ｎとほぼ一致す
るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は例えば粗紡機や精紡機等
の紡機におけるモータの回転数制御方法及び回転数制御
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、多品種少ロット生産に対応して紡
出条件が頻繁に変更されるため、頻繁に変更される紡出
条件に対応できるように紡出駆動系、巻取駆動系、リフ
ティング駆動系にそれぞれ可変速モータを備えた粗紡機
が提案されている（例えば、特開平４−１７４７２４号
公報）。又、紡出駆動系と巻取駆動系、リフティング駆
動系に別々の可変速モータを配設した精紡機も提案され
ている（例えば、特開昭６２−２０６０３３号公報）。
又、モータが１個の場合でもモータに可変速モータを使
用した紡機が多い。そして、これらの紡機では各可変速
モータの駆動制御をマイクロコンピュータにより行うよ
うになっている。

【０００３】マイクロコンピュータによるモータの速度
制御は、通常インバータを介したデジタル制御で行われ
ている。マイクロコンピュータは紡出条件に対応したモ
ータの目標回転数曲線Ａに基づいて速度指示信号を出力
する。図４に示すように、マイクロコンピュータがイン
バータへ出力するモータの回転数を指示する速度指示信
号は、所定時間Δｔ毎に出力され、その速度指示値は当
該時刻における目標回転数と等しい値に設定されてい
る。すなわち、速度指示値Ｂは所定時間Δｔ毎にその時
刻における目標回転数と同じ値に更新され、モータの加
速・減速過程では同図におけるＢ線のように目標回転数
曲線Ａに対して遅れた側で接するステップ形状の信号と
なっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記したよ
うに速度指示信号Ｂは所定時間Δｔ毎にその時刻におけ
る目標回転数と同じ値に更新されるため、モータの加速
・減速過程では速度指示信号Ｂは常に目標回転数曲線Ａ
に対して時間的な遅れをもっていた。さらに、モータの
実回転数（実際の回転数）が速度指示値に到達するまで
には、モータに働く負荷トルク（負荷抵抗）や負荷慣性
力のために所定時間を要するので、その時間分だけ実回
転数は速度指示信号Ｂよりも遅れていた。その結果、紡
機の起動時や停止時などのモータの加速・減速過程で
は、モータの実回転数は図４におけるＣ曲線のようにな
り、目標回転数曲線Ａとの間に差が生じていた。このよ
うにモータの加減速過程では、モータの実回転数を目標
回転数にほぼ一致して追従させることができないという
問題があった。

【０００５】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであって、その目的はデジタル制御でモータを
制御する際の加減速過程においても、モータの実回転数
を目標回転数にほぼ一致させることができる紡機におけ
るモータの回転数制御方法及び回転数制御装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
め、請求項１に記載の発明では、モータの駆動制御をデ
ジタル制御により行う紡機において、目標回転数と同じ
値の速度指示値に基づいてモータを駆動させたときに発
生する目標回転数に対するモータの実回転数の遅れを予
め予測してその遅れを補正する補正値を設定し、実回転
数が目標回転数とほぼ一致するように前記補正値を用い
て演算された速度指示値に基づいてモータを駆動制御さ
せるようにした。

【０００７】請求項２に記載の発明では、モータの駆動
制御をデジタル制御により行う紡機において、紡出条件
等のデータを入力するための入力装置と、前記入力装置
により入力されたデータを記憶する第１の記憶装置と、
前記第１の記憶装置に記憶されたデータに基づいて起動
から停止までのモータの目標回転数を設定する目標回転
数設定手段と、目標回転数を速度指示値としてモータを
駆動させたときに発生する目標回転数に対するモータの
実回転数の遅れを補正するための補正値を記憶する第２
の記憶装置と、前記目標回転数設定手段により設定され
た目標回転数と前記補正値に基づいて速度指示値を算出
する演算手段と、前記演算手段が算出した速度指示値に
基づいてモータを変速させる変速装置とを備えた。

【０００８】

【作用】上記構成により請求項１に記載の発明によれ
ば、紡機のモータはデジタル制御により駆動制御され
る。モータを目標回転数と同じ値の速度指示値に基づい
て駆動させたときに発生する目標回転数に対するモータ
の実回転数の遅れを予め予測してその遅れを補正する補
正値が設定される。速度指示値は実回転数が目標回転数
とほぼ一致するように補正値を用いて演算される。そし
て、モータは補正値を用いて演算された速度指示値に基
づいて駆動制御される。従って、モータの加減速過程で
も、モータの実回転数は目標回転数とほぼ一致する。な
お、補正値は予め予備試験から求められる。

【０００９】請求項２に記載の発明によれば、紡出条件
等のデータは入力装置により第１の記憶装置に入力され
て記憶される。目標回転数設定手段は第１の記憶装置に
記憶されたデータに基づいて起動から停止までのモータ
の目標回転数を設定する。第２の記憶装置には目標回転
数に対するモータの実回転数の遅れを補正するための補
正値が記憶される。演算手段は前記補正値と目標回転数
設定手段により設定された目標回転数とに基づいて速度
指示値を算出する。変速装置は第２の演算手段が算出し
た速度指示値に基づいてモータを駆動制御する。従っ
て、モータの加減速過程でも、モータの実回転数は目標
回転数とほぼ一致する。

【００１０】

【実施例】以下、本発明を粗紡機に具体化した一実施例
を図１〜図３に基づいて説明する。

【００１１】まず、本発明の方法を実施するための粗紡
機の駆動系を図３に従って説明する。駆動系は紡出駆動
系、巻取駆動系及びリフティング駆動系とからなり、各
駆動系にそれぞれ別の可変速モータを備えている。紡出
駆動系はドラフト部１とフライヤ部２とからなり、ドラ
フト部１を構成するフロントローラ３を備えた回転軸３
ａの一端と、ドライビングシャフト４との間に歯車列５
及びベルト伝動機構６が配設されている。ドライビング
シャフト４はモータとしてのメインモータＭ１とベルト
伝動機構７を介して連結されている。前記ドライビング
シャフト４の回転がベルト伝動機構８を介して伝達され
る回転軸９に駆動歯車１０が嵌着され、フライヤ部２を
構成するフライヤ１１の上部に駆動歯車１０と噛合する
被動歯車１２が一体回転可能に嵌着固定されている。な
お、前記回転軸３ａの一端にはメインモータＭ１の回転
速度を間接的に検出するパルスエンコーダＥ１が接続さ
れている。

【００１２】巻取駆動系を構成するボビンホイール１３
はボビンレール１４上に装備されている。ボビンホイー
ル１３の被動歯車１３ａと噛合する駆動歯車１５が嵌着
固定された回転軸１６には、ドライビングシャフト４の
回転力と、巻取用モータＭ２による回転力とが差動歯車
機構１７により合成されて伝達されるようになってい
る。すなわち、巻取用モータＭ２の回転がベルト伝動機
構１８を介して差動歯車機構１７に入力され、差動歯車
機構１７の出力側に配設された歯車列１９に対して自在
継手２０及び連結軸２１を介して前記回転軸１６が連結
されている。又、巻取用モータＭ２にはパルスエンコー
ダＥ２が取付けられている。

【００１３】ボビンレール１４にはリフティング駆動系
を構成するリフターラック２２が固定され、リフターラ
ック２２と噛合するピニオン２３が嵌着された回転軸２
４に、昇降用モータＭ３の回転がベルト伝動機構２５及
び歯車列２６等を介して伝達される。歯車列２６の途中
には一対の電磁クラッチ２７，２８を装備した切換機構
２９が配設され、電磁クラッチ２７，２８の励消磁によ
り前記回転軸２４の回転方向、すなわちボビンレール１
４の昇降運動の方向が変更可能となっている。回転軸２
４の一端には昇降用モータＭ３の回転速度を間接的に検
出するパルスエンコーダＥ３が接続されている。両電磁
クラッチ２７，２８は同時に励磁されることがなく、ボ
ビンレール１４は第１の電磁クラッチ２７が励磁された
ときに上昇移動され、第２の電磁クラッチ２８が励磁さ
れたときに下降移動されるようになっている。前記各モ
ータＭ１〜Ｍ３は制御装置３０の指令に基づいて制御さ
れるそれぞれ独立のインバータ３１〜３３を介して変速
駆動されるようになっている。

【００１４】図２に示すように、制御装置３０を構成す
るマイクロコンピュータ３４は目標回転数設定手段及び
演算手段としての中央処理装置（以下ＣＰＵという）３
５と、第２の記憶装置としてのプログラムメモリ３６
と、第１の記憶装置としての作業用メモリ３８とからな
る。プログラムメモリ３６は制御プログラムを記憶した
読出し専用メモリ（ＲＯＭ）からなり、作業用メモリ３
８は入力装置３７により入力された入力データ及びＣＰ
Ｕ３５における演算処理結果等を一時記憶する読出し及
び書替え可能なメモリ（ＲＡＭ）からなっている。

【００１５】ＣＰＵ３５はプログラムメモリ３６に記憶
されたプログラムデータに基づいて動作する。プログラ
ムメモリ３６には入力装置３７から作業用メモリ３８に
入力されるゲレン、繊維種、撚数、巻取開始時における
ボビン径等の紡出条件のデータに基づいて各モータＭ１
〜Ｍ３の起動から停止までの目標回転数Ｎを算出するた
めの演算式が記憶されている。モータＭ２，Ｍ３の目標
回転数ＮはモータＭ１の目標回転数Ｎを基準にして設定
されている。又、プログラムメモリ３６にはＣＰＵ３５
から出力される各モータＭ１〜Ｍ３の速度指示信号の速
度指示値Ｂを補正値ｋを用いて算出する演算式が記憶さ
れている。ここで、補正値ｋはモータを駆動させたとき
に発生する目標回転数に対するモータの実回転数の遅れ
を補正するために用いられる数値である。補正値ｋは機
台の機械条件等により決まる固有の値（０＜ｋ≦１．
０）であり、各モータＭ１〜Ｍ３毎に予め試験運転から
求められた値である。又、入力装置３７は制御装置３０
にキーボードとして一体に組み込まれている。ＣＰＵ３
５には前記各パルスエンコーダＥ１，Ｅ２，Ｅ３からの
出力信号が入力される。

【００１６】ＣＰＵ３５は入力装置３７により入力され
た紡出条件に基づいてメインモータＭ１、巻取用モータ
Ｍ２及び昇降用モータＭ３への速度指示を出力インタフ
ェース３９に出力するようになっている。各モータＭ１
〜Ｍ３への速度指示は出力インタフェース３９からそれ
ぞれメインモータ駆動回路４０、巻取用モータ駆動回路
４１、昇降用モータ駆動回路４２を介して変速装置とし
てのインバータ３１，３２，３３へそれぞれ出力される
ようになっている。

【００１７】次に前記のように構成された装置の作用を
説明する。機台の運転に先立ってまずゲレン、繊維種、
撚数、巻取り開始時におけるボビン径等の紡出条件が入
力装置３７により入力される。機台の運転開始によりメ
インモータＭ１、巻取用モータＭ２及び昇降用モータＭ
３が駆動される。メインモータＭ１の駆動によりベルト
伝動機構７、ドライビングシャフト４、ベルト伝動機構
８、回転軸９、駆動歯車１０及び被動歯車１２を介して
フライヤ１１が回転駆動される。又、ベルト伝動機構
７、ドライビングシャフト４、歯車列５及びベルト伝動
機構６を介してフロントローラ３がそれぞれ回転駆動さ
れる。又、差動歯車機構１７に入力されたメインモータ
Ｍ１の回転力と、巻取用モータＭ２の回転力との合成さ
れた回転力が歯車列１９及び連結軸２１を介して回転軸
１６に伝達され、ボビンＢが装着されたボビンホイール
１３が駆動歯車１５及び被動歯車１３ａを介して回転駆
動される。すなわち、メインモータＭ１はドラフト部１
及びフライヤ部２を駆動する他に、巻取駆動系の駆動力
の一部を担っている。特に、起動時及び停止時における
ボビンホイール１３の回転数（回転速度）は、変速時に
比較的に大きな負荷慣性力を受けるメインモータＭ１の
回転数により決まってくる。又、昇降用モータＭ３の駆
動によりベルト伝動機構２５、歯車列２６、切換機構２
９、回転軸２４及びピニオン２３を介してリフターラッ
ク２２とともにボビンレール１４が昇降動される。

【００１８】ＣＰＵ３５から出力インタフェース３９及
び各モータ駆動回路４０，４１，４２を介してインバー
タ３１，３２，３３に出力された各速度指示信号に従っ
てメインモータＭ１、巻取用モータＭ２、昇降用モータ
Ｍ３がそれぞれ駆動される。各モータＭ１〜Ｍ３への各
速度指示信号は入力装置３７により入力された紡出条件
に基づいて出力される。そして、各モータＭ１〜Ｍ３の
回転速度がパルスエンコーダＥ１〜Ｅ３により検出され
てＣＰＵ３５にフィードバックされる。

【００１９】次に、ＣＰＵ３５による各モータＭ１〜Ｍ
３の速度制御について説明する。ただし、各モータＭ１
〜Ｍ３に対する速度制御は基本的に同じ制御なので、こ
こではメインモータＭ１についてのみ説明する。まずＣ
ＰＵ３５は入力装置３７から作業用メモリ３８に入力さ
れたゲレン、繊維種、撚数、巻取り開始時におけるボビ
ン径等の紡出条件のデータに基づいて、メインモータＭ
１の目標回転数を時間ｔの関数として表される図１にお
ける目標回転数曲線Ａとして算出する。

【００２０】ＣＰＵ３５から出力インターフェイス３９
及びメインモータ駆動回路４０を介してインバータ３１
に出力される速度指示値Ｂは、プログラムメモリ３６に
記憶されたプログラムデータに基づいてＣＰＵ３５によ
り算出される。その速度指示値Ｂは所定時間Δｔ毎に順
次に更新される。例えば、図１に示すように時刻ｔ_iに
おける第ｉ番目の速度指示値Ｂ_i は、時刻ｔ_i 直前の所
定時間Δｔ間における目標回転数曲線Ａの変化量ΔＮ_i
（＝Ｎ_i −Ｎ_i-1 ）に補正値ｋを掛けた値（ｋ・Δ
Ｎ_i ）を時刻ｔ_i における目標回転数Ｎ_i に加算した値
（Ｎ_i ＋ｋ・ΔＮ_i）として算出される。そして、速度
指示値Ｂ_i は所定時間Δｔ毎に順次に更新されてゆく。
よって、インバータ３１に出力される速度指示値Ｂは、
同図のように経時に対してステップ形状に変化する。な
お、ΔＮ_i はメインモータＭ１の加速過程では正とな
り、メインモータＭ１の減速過程では負となるので、速
度指示値Ｂ_i は加速過程では目標回転数Ｎより大きな値
として更新され、減速過程では目標回転数Ｎより小さな
値として更新される。

【００２１】速度指示値を算出する際に用いられた補正
値ｋは、メインモータＭ１の実回転数が目標回転数Ｎと
ほぼ一致するように設定された値であるので、速度指示
値Ｂに基づくメインモータＭ１の実回転数Ｃは同図の曲
線のように目標回転数曲線Ａとほぼ一致する。一方、巻
取用モータＭ２及び昇降用モータＭ３についても、同様
にして算出された各速度指示値Ｂに基づいて速度制御さ
れるので、各モータＭ２，Ｍ３の実回転数もそれぞれの
目標回転数曲線Ａとほぼ一致する。

【００２２】従って、機台の起動時や停止時の加減速過
程において、負荷トルクや負荷慣性力が働くためにメイ
ンモータＭ１の実回転数Ｃが速度指示値Ｂから遅れて
も、実回転数Ｃが目標回転数曲線Ａとほぼ一致する。
又、比較的に負荷トルクや負荷慣性力が小さい巻取用モ
ータＭ２及び昇降用モータＭ３に対しても、加減速過程
において各モータＭ２，Ｍ３の実回転数Ｃをそれぞれの
目標回転数曲線Ａとほぼ一致させることができる。そし
て、各モータＭ２，Ｍ３の目標回転数ＮはモータＭ１の
目標回転数Ｎを基準にして設定されているので、紡出糸
に対する紡出速度、巻取速度及びボビンレールの昇降速
度を常に同期させることができる。その結果、紡出糸の
紡出速度と巻取速度との速度差に起因する紡出糸の張力
変動による糸むらや紡糸切れ等を確実に防止することが
できる。

【００２３】尚、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で例えば次のよ
うに構成することもできる。 （１）速度指示値Ｂの演算方法は上記実施例に限定され
ない。例えば、時刻ｔ _i-1 における速度指示値Ｂの変化
量ΔＢ_i-1 （＝Ｂ_i-1 −Ｂ_i-2 ）を補正値ｋ′倍した値
（ｋ′・ΔＢ_i-1 ）を時刻ｔ_i における目標回転数Ｎ_i
に加算して速度指示値Ｂ_i を算出してもよい。又、上記
実施例では紡出条件毎に異なる補正値ｋを一定値とした
が、補正値ｋを変数としてもよい。例えば、パルスエン
コーダから検出した実回転数Ｃが目標回転数曲線Ａへ収
束するように補正値ｋを設定してもよい。

【００２４】（２）上記実施例では、ｋ値をＣＰＵ３５
のプログラムメモリ（ＲＯＭ）３６に記憶したが、精紡
機の機械条件等に応じてユーザが適宜なｋ値を設定でき
るようにｋ値を不揮発性のＲＡＭに記憶できる構成とし
てもよい。

【００２５】（３）上記実施例ではインバータによる可
変速モータの速度制御としたが、サーボモータとしても
よい。 （４）上記実施例では粗紡機に適用したが、粗紡機以外
の例えば精紡機、撚糸機等の紡機に適用してもよい。

【００２６】（５）複数のモータを同期制御する場合に
限らず、モータ１個の場合でもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、デ
ジタル制御でモータを制御する際の加減速過程において
も、モータの実回転数を目標回転数にほぼ一致させるこ
とができるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施例において、モータ
の加減速過程における目標回転数、速度指示値及び実回
転数を示すタイムチャートである。

【図２】一実施例において各モータを駆動制御する制御
装置のブロック図である。

【図３】一実施例において粗紡機の駆動機構の概略斜視
図である。

【図４】従来技術において、モータの加減速過程におけ
る目標回転数、速度指示値及び実回転数を示すタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

３５…目標回転数設定手段及び演算手段としてのＣＰ
Ｕ、３６…第２の記憶装置としてのプログラムメモリ、
３７…入力装置、３８…第１の記憶装置としての作業用
メモリ、３１…変速装置としてのインバータ、Ｍ１…モ
ータとしてのメインモータ、Ｍ２…モータとしての巻取
用モータ、Ｍ３…モータとしての昇降用モータ、Ｎ…目
標回転数、Ｂ…速度指示値、Ｃ…実回転数、ｋ…補正
値。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータの駆動制御をデジタル制御により
   行う紡機において、 目標回転数と同じ値の速度指示値に基づいてモータを駆
   動させたときに発生する目標回転数に対するモータの実
   回転数の遅れを予め予測してその遅れを補正する補正値
   を設定し、実回転数が目標回転数とほぼ一致するように
   前記補正値を用いて演算された速度指示値に基づいてモ
   ータを駆動制御させる紡機におけるモータの回転数制御
   方法。
2. 【請求項２】 モータの駆動制御をデジタル制御により
   行う紡機において、 紡出条件等のデータを入力するための入力装置と、 前記入力装置により入力されたデータを記憶する第１の
   記憶装置と、 前記第１の記憶装置に記憶されたデータに基づいて起動
   から停止までのモータの目標回転数を設定する目標回転
   数設定手段と、 目標回転数を速度指示値としてモータを駆動させたとき
   に発生する目標回転数に対するモータの実回転数の遅れ
   を補正するための補正値を記憶する第２の記憶装置と、 前記目標回転数設定手段により設定された目標回転数と
   前記補正値に基づいて速度指示値を算出する演算手段
   と、 前記演算手段が算出した速度指示値に基づいてモータを
   変速させる変速装置とを備えた紡機におけるモータの回
   転数制御装置。