JPS61263571A - スピンドル駆動型巻取機の速度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は糸巻取り用のスピンドル駆動型巻取機の速度制
御方法に関する。

〔従来の技術〕

ボビンを装着したボビンホルダーをモータで駆動し、該
ボビン上に巻取られるパッケージにコンタクトローラを
圧接して、該コンタクトローラの回転数が所定の値にな
るように制御されるスピンドル駆動型巻取機においては
、一般に（１）式で表わされるＰ、１．Ｄ、演算制御１
（Ｐは比例制御、■は積分制御、Ｄは微分制御）が行わ
れる。

ここで、Ｑは操作量； ｄはコンタクトローラの外径； Ｄはパッケージの外径； ＫＰ′は比例ゲイン； ＫＩ′は積分ゲイン： ＫＤ′は微分ゲイン； 八〇はコンタクトローラの回転速度の変化員である。

一般に巻取機においては、Ｐ、Ｉ、Ｄ、演算のうちＰ、
Ｉ演算制御が行われる。これらのＰ、Ｉ、Ｄ要素の内、
■（積分項）はボビンホルダーの回転減少パターンを決
める項であるため巻取りには、■の値が最も重要である
。■の値が必要以上に大きければハンチングを起こし、
糸に伸度の斑やデニール斑が発生したり、時にはハンチ
ングが収束しなくなり回転体に振動を誘発して危険であ
る。

一方、■の値が小さ過ぎれば、パッケージの巻太りに追
従してボビンホルダーの回転速度が低下せず、巻取った
糸に伸度の斑やデニールの斑が発生する。

近年、合成繊維の生産は多銘柄化しており、同一の設備
で広範囲のデニール（例えば、５０〜１５００ｄｅ）の
糸を巻取ったり広範囲の巻取速度３０００〜６０００ｍ
／ｗｉｎで巻取りを行うことを要求している。また、ト
ラバースカムを交換することにより、４コツプ（２５０
ｍｍストローク）、６コツプ（１７０ｍｍストローク）
、８コツプ＜１１０ｍｍストローク）のように巻取りコ
ツプ数が可変であることが要求されるようになった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、糸の巻取りに対するボビンホルダーの回転数
の下降速度は、第２図に示すように巻取速度、デニール
、ストローク、密度によって太き（異なる。従来はこれ
らの条件変更に対して、制御のゲインの設定が非常に困
難で、糸質、デニール、巻取速度、パッケージのストロ
ーク等の巻取条件の変更の都度に最適値を探る必要があ
り、生産のＦＭＳ化（フレキシブル生産システム化）に
対応することが困難であった。

また、近年巻取機はボビンホルダー長１２００Ｉ最大者
径４２０〜５５０と大型化し、巻取り径比（最大巻径／
空ボビン径）が大きくなり制御の操作量が大きく変化し
、巻始めから巻終りまで安定した制御をすることが困難
であった。

〔発明の目的〕

本発明は、以上のような従来の欠点を解消し、スピンド
ル駆動式巻取機において、糸質、デニール、巻取速度、
パッケージのストローク、パッケージの密度等の巻取り
条件の変更に対応し、容易に迅速に制御系の最適ゲイン
を設定可能とし、巻取機のＦＭＳ化を可能とする。又、
巻速比、巻取り径比、巻取リゾニール比の大きい巻取り
に対して、安定した速度制御を可能とする、スピンドル
駆動型巻取機の速度制御方法を提供することを目的とす
る。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 本発明においては、ボビンホルダーを駆動するモータと
、該モータに電源を供給するインバータと、ボビンホル
ダーに装着したボビン上に轡き取られるパッケージに接
触して駆動されるコンタクトローラと、該コンタクトロ
ーラの回転数を検出する検出器とから構成され、少なく
とも積分演算制御を行い該コンタクトローラの回転数が
所定の値になるよう該モータの回転を制御するようにし
た巻取機において、積分項のゲインを、巻取速度■、糸
の太さＤｅ１パッケージの径Ｄ１パッケージのストロー
クし、パッケージの密度ρのうち少なくとも１因子に関
する関数として変更するようにしたことを特徴とするス
ピンドル駆動型巻取機における速度制御方法により上述
した目的を達成する。

上記の因子の内、巻取速度■およびパッケージの径りが
重要な要素であり、パッケージのストロークし、糸の太
さ［］ｅおよびパッケージの密度ρは一定な場合が多い
。しかし、ＦＭＳ化を考慮する場合には、これらの要素
も重要となる。

〔作　用） ボビンを装着したボビンホルダーをモータで駆動し、該
ボビンに巻取られるパッケージにコンタクトローラを圧
接し、該コンタクトローラの回転数が所定の値になるよ
うに構成されたスピンドル駆動型巻取機のにおいては、
巻取り速度Ｖとパッケージの巻径りとボビンホルダーの
回転数Ｎは次式で表わすことが出来る。

＼ｌ 一方、中心部のボビンを無視して糸が直柱状に巻取られ
ているとすると、 ここで、Ｎ：ボビンホルダーの回転数（ｒｌ）Ｓ）Ｄ：
パッケージ外径（ｃｍ） π：円周率 Ｄｅ：糸のデニール（ｄｅ） Ｖ：巻取速度（Ｃ１ｌ／Ｓｅｃ　） Ｌ：パッケージの長さくＣＩ） ρ：パッケージの密度（Ｇ／ｃｍ３） ｔ：巻取経過時間（ｓｅｃ） ボビンホルダーの回転が下降する速度は（４）式のＮを
微分することにより求められ（５）式で表わされる。な
お、微小ＦＲＩＩｌの間のＤｅ、Ｖ、Ｄ１Ｌ１ρの変化
率は微小であるので省略している。

以上の（５）式のデニール、巻取速度、パッケージの径
、密度を変えた時のｄＮ／ｄｔの値を表わすと第２図の
ようになり、ボビンホルダーの回転の下降速度ｄＮ／ｄ
ｔは、巻取速度、糸のデニール、パッケージのストＯ−
り（長さ）、パッケージの密度等の巻取り条件により大
きく変わることがわかる。

（１）式の積分項の値は巻取り中のボビンホルダーの下
降勾配を表わしており、本発明では前記（５）式による
下降速度ｄＮ／ｄｔに実質的に比例するようにしている
。

〔実施例〕

ボビンホルダー１にボビン１′を装着し、該ボビン１′
上にパッケージ２を形成する。

−ボビンホルダー１にモータ３を連結し、該モータ３に
よりボビンホルダー１を駆動する。モータ３は同期モー
タまたは誘導モータでよいが、本実施例では誘導モータ
を使用する。

インバータ４はモータ３に接続して該モータ３の回転速
度を変化する。

パッケージ２にはコンタクトローラ５が圧接されて回転
する。該コンタクトローラ５の端部に歯１１６が取着さ
れ、該ｍＲ１６の歯を検出Ｎ７で検出して、パッケージ
２の回転速度を検出する。

〜　巻径演算回路８はインバータ４の出力周波数と巻取
速度設定器１３で設定された巻取速度の設定値■とから
パッケージ径りを算出する。

条件設定器１４は、パッケージの密度ρ、パッケージの
ストローク（長さ）Ｌ、糸のデニールＱｅ、定数戒■、
戒ｐｆ設定する。

ゲイン演算回路９は、巻径演算回路８の出力と、条件設
定器１４に設定された値ρ、Ｌ、ＤＯｌＡＩと巻取速度
■とから、積分ＷＡ１ｓ処理のためのゲインを算出する
。

比較回路１５は巻取速度設定器１３で設定された巻取速
度と検出器７で検出した帰還信号とを比較しｌＩｉ！差
を算出する。

積分演算処理回路１０は、比較回路１５で算出した偏差
とゲイン演算回路９で算出した値とに基き積分演算をす
る。

比例演算処理回路１１は比較回路１５で算出した偏差と
、ゲイン演算回路１２の算出した値とで比例演算処理を
する。

ゲイン演算回路１２は巻径演算回路８の出力と条件設定
器１４に設定された値４Ｐから比例Ｗｒｉ算処理のため
のゲインを算出する。

以上の構成からなる装置の動作を以下に説明する。

糸は、トラバース装置（図示せず）により綾撮られ、ボ
ビンホルダー１に装着したボビン１′上にパッケージ２
が巻取られる。該パッケージ２に圧接されて回転するコ
ンタクトローラ５の回転数を検出器７（本実施例では、
電磁ピックアップ）により、回転数をサンプリングする
。

巻取速度設定器１３で設定された値と検出器７で検出し
た帰還信号とを比較回路１５で比較し、偏差Δｎ＠算出
する。

インバータ４の周波数と巻取、速度設定器で設定された
巻取速度とからパッケージの巻径りを算出する。条件設
定器１４で設定されたデニール［）ｅ、パッケージのス
トロークＬ、パッケージの密度ρ、定数！ＬＩと、巻取
速度設定器１３で設定された巻取速度■とコンタクトロ
ー５５の径ｄとパッケージ径りとの比ｄ／Ｄとからゲイ
ン演算回路９において（５）式に基きｄＮ／ｄｔ、すな
わち、積分項のゲインを算出する。更に、比較回路１５
で算出した偏差Δｎとから積分演算回路１０で積分演算
処理を行う。

なお、ｄ／Ｄは、コンタクトローラーの回転速度の偏差
とボビンホルダーの回転速度の偏差の関係より、コンタ
クトローラーの偏差に対して反映量として調整するゲイ
ンの一つであり、比例項、積分項に乗算される。以上の
ｄ／Ｄは、比例項、積分項を加えた後に、乗算しても、
比較回路で求めた偏差ΔＮにｄ／Ｄを乗算した後に比例
・積分項に入力してもよいが、本実施例では、ゲイン演
算回路９．１２で戒β、／Ｌｆ１．：乗算した後に処理
している。

比例演算処理については、巻取り中、外乱（パッケージ
に発生するリボンや接圧変動による速度変動）が発生し
た場合に生ずる速度変動を修正するために、変動に対し
て即応する必要があり、本実施例では比例項のゲインが
パッケージのＧＤ２に比例するようにしである。すなわ
ち、巻径演算し、ゲイン算出回路１２でＤ　　（ＧＤ２
は径Ｄ４に比例）と条件設定器１４で設定された定数４
Ｐとによりゲイン演算回路１２で比例°項のゲインを算
出し、比較回路１５で算出した偏差△ｎを基に比例演算
回路１１で比例演算処理を行う。

なお、比例制御の値はほぼ一定としてもよい。

微分演算処理については、本実施例では、積分項と比例
項の処理のみで充分制御性能が得られるため行っていな
い。

以上の一実施例による演算処理を式で表わすと次の様に
なる。

ここで　Ｑ：インバータへの操作量 、４Ｐ：使用するモータの特性によって操作量を調整す
・る定数 〜＝−！Ｌ　（：使用するモータの特性によって操作量
を調整する定数 Δｎ：Ｉ差 ＡＰ−４■の値は使用するモータの特性によって変化す
る偏差に対する操作量の比を決定するもので、該−！Ｌ
Ｐ−４，の決定は、ある−水準の条件で制御性の安定す
る点を実験的に求めれば、以後、巻取速度、パッケージ
のストローク、パッケージの密度、デニールを入力する
のみで安定した速度制御ができる。本実施例では！　、
−ｔＰの値を上昇・下降方向とも同じ値としているが、
偏差△ｎの符号を判別するようにして上昇・下降で異な
った値としてもよい。戒、の値は、誘導モータを使用し
た場合には、モータのスリップによる不感帯があるため
回転数を上昇方向に制御する場合は値を小さく、下降方
向に制御する場合は大きくするようにした方が好ましい
。

速度制御における積分項は、ボビンホルダーの回転減速
パターンを決定するものであり、巻取機においては、巻
取り中ボビンホルダーは、下降するのみであるため下降
方向は！ＬＩの値を大きく、上昇方向は小さくするよう
にする方が好ましい。

本実施例においては、デニールＤｅ、ストロークし、密
度ρを各々入力するようにしているが、予め種々の設定
条件を記憶させておき、適宜その条件に応じて記憶回路
から値を入力するようにしてもよい。

本実施例によるｄＮ／ｄｔの値は（５）式通りでなくて
も、はぼ近似した値となる近似式でもよい。

本発明の方法は、テンション制御の巻取機においても応
用できることはいうまでもない。

本実施例に使用するモータは、ｄＮ／ｄｔの勾配の２倍
以上の勾配で回転を変化できるように容量を充分大きく
することが好ましい。

前記の実施例はマイクロコンピュータを使用しディジタ
ル演算処理をしているがアナログ処理をすることもでき
る。

〔発明の効果〕

本発明では、積分項の操作量をボビンホルダーの下降勾
配に比例した値とするため、巻太りによる速度制御を安
定化させることができ、ハンチングによる糸の伸度環や
デニール斑を防止することが出来た。また、ハンチング
により誘発される回転体の振動を防止することができた
。

本発明により、巻取機のストローク、デニール、糸銘柄
（密度の異なる糸）、速度の変更に即応して安定した制
御性を得ることができ、ＦＭＳ化に対応することが可能
となった。

本発明では、積分項の操作口を速度、巻径、デニールに
よって変更するようにしているため、巻速比、巻取り径
比、巻取りデニール比の大きい巻取りが可能となった。

本発明では制御のゲインを最適に設定でき、ボビンホル
ダーにハンチング等の急激な変動が発生しないため、イ
ンバータの容１を小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による速度制御の一実施例を表わしたブ
ロック図、第２図は巻取速度Ｖ、デニールＤｅ、パッケ
ージのストローク上１パツケージの密度ρを変えた場合
のパッケージ径りとボビンホルダー回転の下降速度ｄＮ
／ｄｔの関係を表わした線図である。ボビンホルダーの
下降速度は速度、デニール、ストローク、密度によって
大ぎく異なることがわかる。 １・・・ボビンホルダー、　２・・・パッケージ、３・
・・モータ、　　　　　４・・・インバータ、５・・・
コンタクトローラ、７・・・回転数検出器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、ボビンホルダーを駆動するモータと、該モータに電
   源を供給するインバータと、ボビンホルダーに装着した
   ボビン上に巻き取られるパッケージに接触して駆動され
   るコンタクトローラと、該コンタクトローラの回転数を
   検出する検出器とから構成され、少なくとも積分演算制
   御を行い該コンタクトローラの回転数が所定の値になる
   よう該モータの回転を制御するようにした巻取機におい
   て、積分項のゲインを、巻取速度、糸の太さ、パッケー
   ジの径、パッケージのストローク、パッケージの密度の
   うち少なくとも１因子に関する関数として変更するよう
   にしたことを特徴としたスピンドル駆動型巻取機におけ
   る速度制御方法。