JPH08301530A - 巻取機の駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 発明の目的はスピンドルと接触ローラ間のト
ルク、滑り量が変化しない糸条巻取機の駆動制御方法を
提供することである。 【構成】 張力検出器１２からの検出信号に基づいてス
ピンドル１駆動用の誘導電動機４を所定の回転速度にな
るように制御せしめると共に、回転検出器１４によって
検出された接触ローラ２の検出回転数に基づいて接触ロ
ーラ２駆動用の誘導電動機５に対するインバータ８の指
令周波数を制御せしめるようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はスピンドル駆動用の誘導
電動機を糸条巻取張力、糸条走行速度、糸条走行速度等
の内の１つを検出する手段からの検出信号に基づいて制
御せしめる巻取機において、接触ローラ駆動用の誘導電
動機を該接触ローラの回転数検出信号に基づいて制御せ
しめるようにした巻取機の駆動制御方法に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、紡糸機の口金から紡出された合成
繊維糸条を巻取る場合には、チューブ挿着用のスピンド
ルと、該スピンドルに挿着されたチューブまたはチュー
ブ上に巻取られた糸条に所定の接触力で当接する接触ロ
ーラと、前記スピンドルと接触ローラに夫々対応して設
けられた駆動用の誘導電動機と、各誘導電動機に対応し
て設置されたインバータと、接触ローラの回転数検出器
あるいは糸条張力検出器からの信号に基づいてスピンド
ルの回転速度を制御する制御装置とにより構成する巻取
機が使用されている。

【０００３】上述の巻取機におけるスピンドル駆動用の
誘導電動機の駆動制御は、接触ローラの回転数検出器に
よって検出された値が予め設定された値（一定値あるい
は曲線値）になるように該誘導電動機に対する指令周波
数を制御する速度制御方法、あるいは張力検出器によっ
て検出された糸条巻取張力値が予め設定された値（一定
値あるいは曲線値）になるように該誘導電動機に対する
指令周波数を制御する張力制御方法によって行なわれて
おり、接触ローラ駆動用の誘導電動機の駆動制御は、接
触ローラの回転速度が図４の破線で示すように巻取開始
時から巻取終了時まで略同一の状態になるように該誘導
電動機に対する指令周波数を設定値（一定値）にする制
御方法によって行なわれている。

【０００４】上述の接触ローラ駆動用の誘導電動機の駆
動制御を行なう具体的な方法は、例えば特公平３−６７
９４１号公報に記載されている。

【０００５】上述のスピンドル駆動用の誘導電動機の駆
動制御を速度制御方法によって行なう場合は、制御目標
値が接触ローラの回転速度であるため、接触ローラ駆動
用の誘導電動機に対する指令周波数を一定にすることで
スピンドルと接触ローラ間のトルクの伝達をほぼ一定の
状態にして糸条の巻取を行なうようになっており、この
時の接触ローラの回転速度は図３に示すように変化せず
略一定の状態である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スピン
ドル駆動用の誘導電動機の駆動制御を張力制御方法によ
って行なう場合は、制御目標値が糸条巻取張力であるた
め、糸条巻取張力の変化に伴なってスピンドルの回転速
度が変化することになり、接触ローラが誘導電動機によ
って一定の同期回転速度で駆動されていても接触ローラ
駆動用の誘導電動機の容量がスピンドル駆動用の誘導電
動機の容量に対して通常小さいために、スピンドルによ
って接触ローラが駆動されて該接触ローラの回転速度が
（＋）側あるいは（−）側に変化する。

【０００７】また、糸条巻取張力は綾角の大小によって
変動するため、綾角が変化すると接触ローラの回転数も
同じように変化する。

【０００８】該張力制御方法においては、ワインド比一
定巻きの条件で糸条の巻取を行なった場合には、巻取途
中で綾角が変化することによって巻取開始時［チューブ
径（Ｄb ）の状態］から巻取終了時［満巻パッケージ径
（Ｄfull）の状態］までの接触ローラの回転速度は図４
に示すように１％以上も変化する。

【０００９】さらに、接触ローラは巻取パッケージ周面
の凸部すなわちサドルの頂点と接触した状態で回転する
ため、糸条巻取張力の検出値はパッケージ周面の凹凸の
平均値にほぼ対応するものであり、パッケージ上のサド
ルの大小により接触ローラの回転数が変動する。

【００１０】上述の制御目標値である糸条巻取張力は巻
取中に漸減させることもあり、接触ローラの回転数は複
雑に変化することになる。

【００１１】上述のように接触ローラの回転速度が変化
すると、接触ローラ駆動用の誘導電動機はスピンドルと
接触ローラ間のトルクが変動して過負荷が掛って該誘導
電動機が過熱されて破損したり、該誘導電動機に対して
指令周波数を出力するインバータが過負荷の状態あるい
は負荷が負になって過電圧の状態になって機能が停止す
るという問題がある。

【００１２】また、接触ローラとスピンドル間の滑り量
が変動することによって糸条の実巻取張力が変化し、糸
条に染め斑を発生したり糸品質が低下したりするという
問題がある。

【００１３】本発明はスピンドルと接触ローラ間のトル
ク、滑り量が変化しない糸条巻取機の駆動制御方法を提
供することである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
めに本発明の巻取機の駆動制御方法は、請求項１のよう
にスピンドル駆動用の誘導電動機を糸条巻取張力、糸条
走行速度、巻取パッケージの表面速度、巻取パッケージ
径の内の１つを検出する手段からの検出信号に基づいて
所定の回転速度になるように制御せしめると共に、接触
ローラ駆動用の誘導電動機を、該接触ローラの検出回転
速度の関数として算出された指令周波数に基づいて制御
せしめるようにしてある。

【００１５】また、請求項２のように接触ローラ駆動用
の誘導電動機に対する指令周波数を、誘導電動機の極数
を［ＰS ］、接触ローラの回転検出値を［ＮD （Ｒ．
Ｐ．Ｍ）］、巻取中のスピンドルと接触ローラ間のトル
ク伝達量を規定するためのオーバフィード率を［ＯF
（％）］、接触ローラ単独回転時の接触ローラの同期回
転数を［ＮS （Ｒ．Ｐ．Ｍ）］、接触ローラ単独回転時
の接触ローラの実回転数を［ＮP （Ｒ．Ｐ．Ｍ）］とし
て計算式ＳR ＝［（ＮS −ＮP ）／ＮS ］×１００によ
って算出した滑り率を［ＳR （％）］とすると、接触ロ
ーラ駆動用の誘導電動機に対する指令周波数（ＩF ）
を、計算式 ＩF ＝（ＰS ／１２０）×ＮD ×（１００
＋ＯF ）／（１００−ＳR ）によって算出するのが好ま
しい。

【００１６】

【実施例】図１は本発明の巻取機の駆動制御方法を実施
するための制御ブロック図であって、巻取機は機枠（図
示せず）に回動自在に装着されたチューブ挿着用のスピ
ンドル１と、該機枠に垂直方向に昇降自在に設置された
可動枠体（図示せず）に回転自在に取付けられ、スピン
ドル１に挿着されたチューブ３０またはチューブ３０上
に巻かれたパッケージ３１に当接する接触ローラ２と、
該可動枠体に接触ローラ２と平行な状態で取付けられた
糸条綾振り用のトラバース装置３と、スピンドル１を回
転させる誘導電動機４と、接触ローラ２を回転させる誘
導電動機５と、トラバース装置３のトラバース用スクロ
ールカムローラまたは回転羽根を回転させる誘導電動機
６と、該誘導電動機４、５、６に対して所定の指令周波
数を出力するインバータ７、８、９と、該インバータ
７、８、９に制御信号を送る制御装置１０とにより構成
されている。

【００１７】上述の制御装置１０は、入力機能、記憶機
能、比較演算機能、動作指令機能等を有するマイクロコ
ンピュータあるいはプログラマブルロジックコントロー
ラＰＬＣ等を使用することができる。

【００１８】上述のトラバース装置３の上流側に設けら
れた綾振り支点ガイド１１の近傍には糸条の巻取張力を
検出する張力検出器１２がブラケット（図示せず）等に
よって機枠（図示せず）に取付けられていると共に、ス
ピンドル１、接触ローラ２、トラバース装置３には夫々
パルス検出器等の回転検出器１３、１４、１５が装着さ
れており、該張力検出器１２、回転検出器１３、１４、
１５の検知信号は制御装置１０に送られる。

【００１９】上述の制御装置１０には予め種々な運転条
件が入力されており、これ等の条件と各検出器１２、１
３、１４、１５からの検知信号を比較演算して誘導電動
機４、５、６に対して所定の指令周波数を出力するよう
インバータ７、８、９に制御信号を供給するようになっ
ている。

【００２０】上述の張力検出器１２からの検出値が一
定、または巻取時間あるいは巻径に対して予め設定され
た関数値となるようにスピンドル駆動用の誘導電動機４
に対してインバータ７から出力される指令周波数が制御
される。

【００２１】上述の糸条の巻取中に巻径によって糸条張
力を漸増減させる場合には、巻径の検出をスピンドル１
の回転検出器１３と接触ローラ２の回転検出器１４から
の検出信号値を制御装置１０内で比較演算することよっ
て算出する。

【００２２】上述のトラバース装置駆動用の誘導電動機
６に対してインバータ９から出力される指令周波数は、
通常のリボンブレークを行ないながら糸条の巻取りを行
なう場合には、オープンループ制御によって行なうが、
ワインド比一定巻きの条件でリボンと巻取綾角の関係を
制御する場合にはスピンドル１の回転検出器１３とトラ
バース装置３の回転検出器１５からの検出信号値を制御
装置１０内で比較演算することよって算出する。

【００２３】また、接触ローラ駆動用の誘導電動機５に
対してインバータ８から出力される指令周波数は巻取中
に接触ローラ２の回転速度が変化する場合には、該回転
速度の変化をも考慮した指令周波数にする必要がある。

【００２４】このため、インバータ８から誘導電動機５
へ出力される指令周波数は接触ローラ２の回転検出器１
４からの検知信号に基づいて演算する。

【００２５】すなわち、インバータ８からの指令周波数
［ＩF （Ｈｚ）］を算出する計算式は、誘導電動機の極
数を［ＰS ］、接触ローラの回転検出値を［ＮD （Ｒ．
Ｐ．Ｍ）］、接触ローラの回転数をスピンドルの回転数
に対して（＋）、（０）、（−）の状態にするためのオ
ーバフィード率を［ＯF （％）］とすると下記のように
なる。

【００２６】 ここで、滑り率［ＳR （％）］は接触ローラ４をチュー
ブ等に接触させない状態で単独回転させた時の誘導電動
機の滑り率であり、接触ローラ単独回転時の接触ローラ
の同期回転数を［ＮS （Ｒ．Ｐ．Ｍ）］、接触ローラ単
独回転時の接触ローラの実回転数を［ＮP （Ｒ．Ｐ．
Ｍ）］とすると下記計算式（２）により算出することが
できる。

【００２７】 上述の滑り率［ＳR （％）］は巻取開始までに予め制御
装置１０に入力しておく必要がある。

【００２８】そこで、巻取開始前に接触ローラ２をチュ
ーブに接触させない状態で回転させ、この時のインバー
タ８からの指令周波数値と接触ローラ２の回転検出器１
４からの回転数に基づいて計算する。

【００２９】また、計算式（１）中のオーバフィード率
［ＯF （％）］は巻取中のスピンドル１と接触ローラ２
間のトルク伝達量を規定するものであり、巻取開始まで
に予め設定しておく必要がある。

【００３０】該オーバフィード率［ＯF （％）］は巻取
中一定の値でもよいが、巻径、巻取時間の関数とするこ
とでパッケージの巻姿をよくすることができ、該オーバ
フィード率［ＯF （％）］は正、０、負いずれでもかま
わない。

【００３１】ここで、計算式（１）は厳密には上記式と
なるが、実用上差し支えながない範囲で簡略化した計算
式にすることができる。

【００３２】すなわち、計算式（１）中におけるオーバ
フィード率（ＯF ）と滑り率（ＳR）が数％程度以下の
小さい値である場合には、計算式（１）に代えて下記計
算式（１′）を使用することができる。

【００３３】 また、計算式（１）中における滑り率（ＳR ）がオーバ
フィード率（ＯF ）に比べて充分小さい値の場合には、
計算式（１）に代えて下記計算式（１″）を使用するこ
とができる。

【００３４】 上述の滑り率［ＳR （％）］を接触ローラ２の直径が９
０ｍｍ、長さ寸法が９００mm〜１２００mmで巻取速度が
５０００ｍ／min の条件で測定すると０．６％〜１．０
％であった。

【００３５】また、オーバフィード率（ＯF ）は滑り率
（ＳR ）が０．６％〜１．０％の場合には−０．６％〜
＋５．０％の範囲に設定するのが好ましい。

【００３６】ここで、上述の測定によって得られた滑り
率（ＳR ）と設定したオーバフィード率（ＯF ）を制御
装置１０に入力して糸条の巻取を行なうと、接触ローラ
２の回転検出値（ＮD ）に基づいて接触ローラ駆動用の
誘導電動機５に対する指令周波数（ＩF ）が算出され、
図２に示すように滑り率（ＳR ）とオーバフィード率
（ＯF ）を常時演算した状態で接触ローラ２を駆動する
ことができ、接触ローラ駆動用の誘導電動機５、インバ
ータ８に対する過負荷や負電力が生じるのを防止でき
る。

【００３７】上述の接触ローラの駆動制御方法は機枠に
回動自在に設置されたターレット部材に複数本のスピン
ドルが回転自在に装着され、該ターレット部材を回動さ
せることによってスピンドルを巻取位置に順次移動させ
て満巻パッケージから空チューブに切替えて連続的に糸
条の巻取を行なうターレット型巻取機にも適用すること
ができる。

【００３８】この場合、次のような点に留意する必要が
ある。

【００３９】すなわち、満巻パッケージから空チューブ
に糸条の切替えを行なう際、接触ローラは巻取パッケー
ジから一旦離れ、その後空チューブ側に接触することに
なる。この時、接触ローラ駆動用の誘導電動機の回転速
度を計算式（１）によって算出された周波数に基づいて
制御すると、オーバフィード率［ＯF ］が正の値の時は
接触ローラが増速され続け、オーバフィード率［ＯF ］
が負の値の時は接触ローラが減速され続けることにな
る。

【００４０】そのため、接触ローラが巻取パッケージと
接触していない時は、接触ローラの検出回転数が目標値
と等しくなるようにインバータの出力周波数をフィード
バック制御するか、下記計算式（３）によってオープン
ループ制御する必要がある。

【００４１】 ここで、ＮM は接触ローラの目標回転数（Ｒ．Ｐ．Ｍ）
である。

【００４２】さらに、巻取中に何等かの原因で接触ロー
ラと巻取パッケージとの接触が離れて接触ローラ駆動用
の誘導電動機が暴走することを回避するため、制御装置
にはインバータの出力周波数の上下限を設定するか、急
激に接触ローラの回転数が変動した場合に巻取機全体の
誘導電動機の回転を停止させる等の安全装置を設けるの
が好ましい。

【００４３】また、接触ローラの検出回転数はパルス検
出のタイミング等によって変動する可能性があるため、
十分長い時間検出して平均値を求めるか、ローパスフイ
ルタを設けて短時間の変動要素を除去せしめるようにす
るのが好ましい。

【００４４】上述のスピンドル駆動用の誘導電動機の駆
動制御は糸条巻取張力の検出値に基く制御に代えて、糸
条走行速度、巻取パッケージの表面速度、巻取パッケー
ジ径の内の１つの検出値に基いて制御することができ
る。

【００４５】この場合、糸条走行速度と巻取パッケージ
の表面速度は非接触型の速度検出器によって検出し、巻
取パッケージ径はスピンドル１の回転検出器１３と接触
ローラ２の回転検出器１４からの検出信号値に基づいて
制御装置１０内で比較演算するか、光電管式あるいは超
音波式の距離検知器によって検出する。

【００４６】

【発明の効果】本発明の巻取機の駆動制御方法は、請求
項１のようにスピンドル駆動用の誘導電動機を糸条張
力、糸条走行速度、巻取パッケージの表面速度、巻取パ
ッケージ径の内の１つを検出する手段からの検出信号に
基づいて所定の回転速度になるように制御せしめると共
に、接触ローラ駆動用の誘導電動機を該接触ローラの検
出回転速度の関数として算出された指令周波数に基づい
て制御せしめるようにしているため、巻取パッケージの
表面速度が徐徐に変動しても接触ローラと該パッケージ
との間に生じる滑りの量が大きく変動せず、接触ローラ
と該パッケージ間のトルクの伝達を一定、あるいは目標
値から大きく外れないようにすることができる。そのた
め、接触ローラ駆動用の誘導電動機、あるいはスピンド
ル駆動用の誘導電動機に過負荷が掛かって発熱したり、
インバータが負電力の過電圧で機能停止したりするのを
防止することができると共に、糸条巻取張力が安定して
染め斑のない高品質の糸条を得ることができる。

【００４７】また、請求項２のように誘導電動機の極数
を［ＰS ］、接触ローラの回転検出値を［ＮD （Ｒ．
Ｐ．Ｍ）］、巻取中のスピンドルと接触ローラ間のトル
ク伝達量を規定するためのオーバフィード率を［ＯF
（％）］、接触ローラ単独回転時の接触ローラの同期回
転数を［ＮS （Ｒ．Ｐ．Ｍ）］、接触ローラ単独回転時
の接触ローラの実回転数を［ＮP （Ｒ．Ｐ．Ｍ）］とし
て計算式ＳR ＝［（ＮS −ＮP ）／ＮS ］×１００によ
って算出した滑り率を［ＳR （％）］として接触ローラ
駆動用の誘導電動機に対する指令周波数（ＩF ）を、計
算式 ＩF ＝（ＰS／１２０）×ＮD ×（１００＋ＯF
）／（１００−ＳR ）によって算出すると、確実に実
施することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスピンドル駆動型巻取機の速度制御方
法を実施する制御ブロック図である。

【図２】本発明の糸条巻取機の駆動速度制御方法によっ
て糸条を巻取った場合の巻取開始時から巻取終了時まで
の接触ローラの回転速度の変化状態を示す概略線図であ
る。

【図３】スピンドルを速度制御方法によって駆動した場
合の接触ローラの回転速度の変化状態を示す概略線図で
ある。

【図４】スピンドル駆動用の誘導電動機をワインド比一
定巻きの条件で張力制御方法によって駆動すると共に、
接触ローラ駆動用の誘導電動機に対する指令周波数を一
定の状態で駆動した場合の接触ローラの回転速度の変化
状態を示す概略線図である。

【符号の説明】

１ スピンドル ２ 接触ローラ ３ トラバース装置 ４、５、６ 誘導電動機 ７、８、９ インバータ １０ 制御装置 １１ 綾振り用支点ガイド １２ 張力検出器 １３、１４、１５ 検知器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 チューブ挿着用のスピンドルと、前記ス
   ピンドルに挿着されたチューブまたはチューブ上に巻取
   られた糸条に所定の接触力で当接する接触ローラと、前
   記スピンドルと接触ローラに夫々対応して設けられた駆
   動用の電動機とにより構成する巻取機において、前記ス
   ピンドル駆動用の誘導電動機を、糸条巻取張力、糸条走
   行速度、巻取パッケージの表面速度、巻取パッケージ径
   の内の１つを検出する手段からの検出信号に基づいて所
   定の回転速度になるように制御せしめると共に、前記接
   触ローラ駆動用の誘導電動機を、該接触ローラの検出回
   転速度の関数として算出された指令周波数に基づいて制
   御せしめるようにしたことを特徴とする巻取機の駆動制
   御方法。
2. 【請求項２】 接触ローラ駆動用の誘導電動機に対する
   指令周波数を、下記計算式によって算出するようにした
   ことを特徴とする請求項１の巻取機の駆動制御方法。 式中、 ＩF ；誘導電動機に対する指令周波数（Ｈｚ） ＰS ；誘導電動機の極数 ＮD ；接触ローラの回転検出値（Ｒ．Ｐ．Ｍ） ＯF ；巻取中のスピンドルと接触ローラ間のトルク伝達
   量を規定するためのオーバフィード率（％） ＳR ；接触ローラ単独回転時の滑り率（％） ＳR ＝［（ＮS −ＮP ）／ＮS ］×１００ ＮS ；接触ローラ単独回転時の接触ローラの同期回転数
   （Ｒ．Ｐ．Ｍ） ＮP ；接触ローラ単独回転時の接触ローラの実回転数
   （Ｒ．Ｐ．Ｍ）