WO2020075444A1 - 糸巻取装置及び糸巻取方法 - Google Patents

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WO2020075444A1
WO2020075444A1 PCT/JP2019/036046 JP2019036046W WO2020075444A1 WO 2020075444 A1 WO2020075444 A1 WO 2020075444A1 JP 2019036046 W JP2019036046 W JP 2019036046W WO 2020075444 A1 WO2020075444 A1 WO 2020075444A1
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WO
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yarn
control
tension
traverse
unit
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PCT/JP2019/036046
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English (en)
French (fr)
Inventor
一郎 馬場
武史 村上
Original Assignee
村田機械株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/32—Traversing devices; Package-shaping arrangements with thread guides reciprocating or oscillating with variable stroke
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/10—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by devices acting on running material and not associated with supply or take-up devices
    • B65H59/18—Driven rotary elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65H—HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL, e.g. SHEETS, WEBS, CABLES
    • B65H59/00—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators
    • B65H59/38—Adjusting or controlling tension in filamentary material, e.g. for preventing snarling; Applications of tension indicators by regulating speed of driving mechanism of unwinding, paying-out, forwarding, winding, or depositing devices, e.g. automatically in response to variations in tension

Definitions

  • the present invention mainly relates to a yarn winding device including a tension imparting portion that imparts tension to a yarn.
  • Patent Documents 1 and 2 describe a yarn hooking arm provided on a yarn storage roller as an example of this type of tension applying unit.
  • the yarn winding device of Patent Document 1 includes a yarn feeding device, a drum (yarn accumulating roller), an arm (yarn hooking arm), and a winding unit.
  • the drum stores the yarn drawn from the yarn feeder.
  • the arm is arranged in the vicinity of the drum and applies tension to the yarn supplied from the drum to the winding section.
  • the motor that drives the arm is controlled to rotate the arm with a constant torque.
  • the yarn winding device of Patent Document 2 further includes a tension measuring device in addition to the above configuration.
  • the tension measuring device measures the tension of the yarn drawn from the yarn accumulating roller.
  • the arm drive unit that drives the thread hooking arm is feedback-controlled based on the measured tension value and the target tension value.
  • Patent Document 1 since the arm is simply rotated with a constant torque, it may not be possible to control the arm according to the state of the yarn as the yarn speed increases. As a result, it may be difficult to sufficiently suppress the fluctuation in tension.
  • Patent Document 2 does not describe controlling the arm driving unit by using a measured value other than the tension of the thread. Therefore, after the tension fluctuates for some reason and the deviation between the measured tension value and the target tension value becomes large, control is performed to reduce this deviation. Therefore, it may be difficult to sufficiently suppress the fluctuation in tension.
  • Patent Documents 1 and 2 are configured to control the tension applied by the arm provided on the yarn storage roller.
  • this type of problem is a problem common to all devices that apply tension to the yarn.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and a main object of the present invention is to provide a yarn winding device that can sufficiently suppress fluctuations in the tension of the yarn.
  • this yarn winding device includes a yarn supplying unit, a traverse device, a winding unit, a tension applying unit, a first drive unit, and a control unit.
  • the yarn supplying section can supply a yarn.
  • the traverse device traverses the yarn drawn from the yarn supplying section.
  • the winding section winds the yarn traversed by the traverse device to form a package.
  • the tension applying section is arranged upstream of the traverse device in the yarn traveling direction and applies tension to the yarn.
  • the first drive unit drives the tension applying unit.
  • the control unit inputs a value calculated based on the target value of the tension of the yarn and performs a control calculation for calculating a control value for controlling the first driving unit, and outputs the control value.
  • the traverse speed of the traverse device is further input to the controller.
  • the control unit changes a control parameter used in the control calculation based on the traverse speed.
  • the first drive unit can be controlled based on the operation of the traverse device that affects the tension of the yarn, so that the fluctuation of the tension can be suppressed.
  • the above-mentioned yarn winding device preferably has the following configuration. That is, the yarn winding device includes a tension measuring device that is arranged downstream of the tension applying portion in the yarn traveling direction and that measures the tension of the yarn.
  • the control unit calculates the control value by inputting a difference between the target value and the measured value of the tension of the yarn.
  • the target value changes with a step function
  • the transfer function used in the control calculation includes a first function obtained by performing a Laplace transform of the step function.
  • an appropriate control value can be calculated by performing a control calculation in consideration of the change mode of the target value. Further, according to the internal model principle, the steady-state deviation can be reduced by performing the control calculation based on the target value generation model.
  • the tension of the yarn changes with a periodic function due to the traverse of the traverse device, and the transfer function used in the control calculation is a second function obtained by Laplace-transforming the periodic function. It is preferably included.
  • control unit changes the control parameter corresponding to the frequency of the periodic function based on the traverse speed.
  • the control unit calculates a delay amount when the control value is output to the first drive unit based on the traverse speed, and based on the delay amount, the cycle amount. It is preferable to change the control parameter corresponding to the phase of the function.
  • control value that cancels the delay of the control value output from the control unit can be output to the first drive unit, so that the target value can be followed.
  • the above-mentioned yarn winding device preferably has the following configuration. That is, the yarn winding device includes an adjusting unit that adjusts the control value output by the control unit and outputs the adjusted control value toward the first drive unit.
  • the adjustment unit stores responsiveness information regarding responsiveness of the tension applying unit when the control value is input to the first drive unit, and adjusts the control value based on the responsiveness information. To do.
  • the above-mentioned yarn winding device preferably has the following configuration. That is, the yarn winding device includes a yarn storage roller that draws a yarn from the yarn supplying section and stores the yarn on the surface.
  • the tension applying section is disposed on the downstream side in the yarn traveling direction with respect to the yarn accumulating roller, contacts the yarn drawn from the yarn accumulating roller, and applies tension to the yarn.
  • the above-mentioned yarn winding device preferably has the following configuration. That is, this yarn winding device includes a second drive unit that rotationally drives the yarn storage roller. The rotation axes of the yarn accumulating roller and the tension applying section are coaxial. The control unit controls the second drive unit without using the control calculation.
  • this yarn winding method includes a yarn supplying process, a traverse process, a winding process, a tension applying process, and a control process.
  • yarn is supplied.
  • traverse step the yarn drawn from the yarn supplying section is traversed by a traverse device.
  • the winding step the yarn traversed in the traverse step is wound to form a package.
  • tension applying step tension is applied by the tension applying section to the yarn upstream of the traverse device in the yarn traveling direction.
  • a control calculation for calculating a control value for controlling the first drive unit that drives the tension applying unit is performed by inputting a value calculated based on the target value of the yarn tension, and the control value is calculated. Output.
  • the control parameter used in the control calculation is changed based on the traverse speed of the traverse device.
  • the tension imparting unit can be controlled based on the operation of the traverse device that affects the tension of the yarn, so that the fluctuation of the tension can be suppressed.
  • the front view which shows the structure of the winding part vicinity.
  • Schematic which shows the structure of a yarn storage device.
  • a graph of tension fluctuation caused by traversing The figure which shows that the angular velocity of an arm drive part lags behind a control value.
  • the automatic winder has a structure in which a large number of winder units 2 are arranged side by side.
  • the automatic winder includes an unillustrated machine management device for centrally managing the winder unit 2 and an unillustrated blower box provided with a compressed air source and a negative pressure source.
  • the winder unit 2 mainly includes a bobbin supporting part (yarn supply part) 7 and a winding part 8.
  • the winder unit 2 is configured to pull out the yarn (spun yarn) 20 of the yarn supplying bobbin 21 supported by the bobbin supporting portion 7 and rewind it on the package 30.
  • upstream side and downstream side refer to the upstream side and the downstream side when viewed in the traveling direction of the yarn.
  • the bobbin supporting portion 7 is configured to be able to hold the yarn supplying bobbin 21 in a substantially upright state. In addition, the bobbin supporting portion 7 is configured to be able to discharge the empty yarn supplying bobbin 21.
  • the winding unit 8 includes a cradle 23 configured to mount the winding bobbin 22, and a traverse drum (traversing device) 24 for traversing the yarn 20 and driving the winding bobbin 22. I have it.
  • the traverse drum 24 is arranged to face the winding bobbin 22.
  • the traverse drum 24 is rotationally driven by the traverse drum driving unit 44 shown in FIG.
  • the traverse drum driving unit 44 is an electric motor, and the presence / absence of rotation and the angular velocity are controlled by the control unit 60.
  • the control unit 60 By rotating the traverse drum 24, the winding bobbin 22 and the package 30 are driven to rotate.
  • a traverse groove 24a is formed on the outer peripheral surface of the traverse drum 24, and the traverse groove 24a enables the yarn 20 to traverse with a predetermined width. Has become. With the above configuration, the yarn 20 is wound around the winding bobbin 22 while traversing to form the package 30 having a predetermined length and a predetermined shape.
  • a traverse drum rotation sensor 45 is attached to the traverse drum 24.
  • the traverse drum rotation sensor 45 is configured as a rotary encoder, for example, and outputs a pulse signal to the control unit 60 every time the traverse drum 24 rotates by a predetermined angle.
  • the number of pulses per unit time substantially indicates the angular velocity (rotational velocity) of the traverse drum 24.
  • the control unit 60 specifically calculates the angular velocity of the traverse drum 24 and uses it for various controls.
  • the winder unit 2 includes the unwinding assisting device 10 and the lower unwinding assist device 10 in order in the yarn traveling route between the bobbin supporting portion 7 and the winding portion 8 from the bobbin supporting portion 7 side toward the winding portion 8 side.
  • the yarn accumulating device 18 are arranged.
  • the unwinding assisting device 10 brings the movable member 10a into contact with the balloon formed on the upper part of the yarn supplying bobbin 21 by swinging the yarn 20 unwound from the yarn supplying bobbin 21 to appropriately adjust the size of the balloon. This is for assisting the unwinding of the yarn 20 by controlling.
  • the lower yarn blowing portion 11 is an air sucker device arranged between the bobbin supporting portion 7 and the yarn joining device 14. At the time of yarn joining, the lower yarn of the yarn supplying bobbin 21 is placed on the yarn joining device 14 side. It is configured to deliver toward.
  • the gate type tensor 12 applies a predetermined tension to the running yarn 20.
  • the gate type tensor 12 of the present embodiment is configured as a gate type in which movable comb teeth are arranged with respect to fixed comb teeth.
  • the movable comb teeth are configured to be rotatable by a rotary solenoid so that the comb teeth are brought into a meshed state or a released state.
  • a disk type tensor may be provided instead of the gate type.
  • the upper thread catching section 13 is arranged between the yarn joining device 14 and the bobbin supporting section 7.
  • the needle thread catching portion 13 is connected to a negative pressure source (not shown) and can generate a suction air flow when the yarn is spliced.
  • the yarn trap 15 is arranged between the yarn joining device 14 and the yarn accumulating device 18.
  • the tip of the yarn trap 15 is formed as a tubular member, is provided close to the traveling path of the yarn 20, and is connected to a negative pressure source (not shown).
  • the clearer 17 is configured to detect a thread defect such as a slab by monitoring the thread thickness of the thread 20. When the clearer 17 detects a yarn defect, the clearer 17 transmits a disconnection signal instructing cutting and removal of the yarn defect to the control unit 60 and the like.
  • a cutter 16 for cutting the yarn 20 according to the cutting signal is arranged near the clearer 17. The lower yarn on the yarn supplying bobbin 21 side cut by the cutter 16 is suction-held by the yarn trap 15 provided immediately upstream thereof.
  • the yarn splicing device 14 detects the yarn defect by the clearer 17 and cuts the yarn 20 by the cutter 16, when the yarn is being unwound from the yarn supplying bobbin 21, or when the yarn supplying bobbin 21 is replaced. For example, when the yarn 20 between the yarn supplying bobbin 21 and the package 30 is divided, the lower yarn on the yarn supplying bobbin 21 side and the upper yarn on the yarn accumulating device 18 side are spliced together. Is.
  • a device using a fluid such as compressed air or a mechanical device can be used.
  • the upper thread withdrawing portion 35 is an air sucker, and pulls out the upper thread on the side of the thread accumulating device 18 and sends it toward the deflection guide member 36 at the time of yarn joining.
  • the upper yarn on the yarn accumulating device 18 side is fed to the deflection guide member 36 by the upper yarn drawing portion 35 as described above.
  • the deflection guide member 36 discharges the delivered upper yarn from the lower end portion.
  • the yarn discharged by the deflection guide member 36 is sucked by the upper yarn catching section 13.
  • the upper thread catching section 13 sucking the upper thread, the upper thread is taken out from a slit (not shown) formed in the deflection guide member 36, and the upper thread can be guided to the yarn joining device 14.
  • the lower thread sent out by the lower thread blowing section 11 is sucked by the yarn trap 15. Thereby, the lower yarn can be guided to the yarn joining device 14. In this way, yarn joining is performed.
  • the yarn storage device 18 is configured to temporarily store the yarn 20 unwound from the yarn supplying bobbin 21. In this way, the yarn accumulating device 18 is interposed between the bobbin supporting portion 7 and the winding portion 8, and the yarn accumulating device 18 stores a fixed amount of the yarn 20. Therefore, even if the unwinding of the yarn from the yarn supplying bobbin 21 is interrupted for some reason (for example, during the yarn joining operation), the winding unit 8 keeps the yarn stored in the yarn storage device 18 20 can be pulled out and wound up. As a result, the winding of the yarn 20 around the package 30 can be continued.
  • the winding operation in the winding section 8 is not interrupted by the yarn joining operation or the like, so that the package 30 can be generated at high speed and stably.
  • the yarn 20 is not sucked and captured from the package 30 for each yarn joining operation. Therefore, it is possible to prevent the surface of the package 30 from being disturbed. Furthermore, since the occurrence of yarn breakage in the winding section 8 is reduced, it is possible to prevent the yarn 20 from falling onto the end surface of the package 30 and the occurrence of defective winding shape.
  • a first guide portion 41, a second guide portion 42, and a tension measuring device 43 are arranged on the downstream side of the yarn accumulating device 18.
  • the first guide unit 41 guides the yarn 20 drawn out from the yarn accumulating device 18 to one position and converges the yarn 20.
  • the second guide portion 42 is arranged downstream of the first guide portion 41.
  • the second guide portion 42 forms a traverse fulcrum of the yarn 20 wound around the winding portion 8.
  • the tension measuring device 43 is arranged between the first guide portion 41 and the second guide portion 42.
  • the tension measuring device 43 is configured as a load cell type sensor. When the yarn 20 travels while being pressed against the contact portion of the tension measuring device 43, the load cell portion is distorted according to the tension of the yarn 20, and an electric signal corresponding to this distortion is output from the strain gauge.
  • a magazine type bobbin supplying device 26 is arranged on the front side of the winder unit 2.
  • the bobbin supplying device 26 includes a rotary magazine can 27.
  • the magazine can 27 is configured to be able to hold a plurality of spare yarn supplying bobbins 21.
  • the bobbin supplying device 26 is configured to be able to supply a new yarn supplying bobbin 21 to the bobbin supporting portion 7 by intermittently rotating the magazine can 27.
  • the yarn accumulating device 18 includes a yarn accumulating roller 51, a roller driving unit (second driving unit) 52, a yarn hooking arm (tension applying unit) 53, a transmission mechanism 54, and an arm driving unit (first driving unit) 55. And
  • the yarn accumulating roller 51 is formed as a substantially cylindrical member, and is configured so that the yarn 20 can be wound around the outer peripheral surface thereof and accumulated.
  • the roller driving unit 52 drives the yarn accumulating roller 51 to rotate about its central axis. Specifically, the belt 70 is wound around the output shaft 52a of the roller driving unit 52 and the connecting member 51a fixed to the inner surface of the yarn accumulating roller 51, and the output shaft 52a rotates. The yarn accumulating roller 51 can be rotated.
  • the operation of the roller driving unit 52 is controlled by the control unit 60.
  • the roller driving unit 52 is a servo motor, a stepping motor, or the like.
  • the arm driving unit 55 rotationally drives the thread hooking arm 53 by transmitting the driving force by the transmission mechanism 54.
  • the transmission mechanism 54 of the present embodiment mainly includes a shaft 54a, and the shaft 54a transmits the driving force. With this configuration, the yarn hooking arm 53 can be rotationally driven coaxially with the yarn storage roller 51.
  • the operation of the arm drive unit 55 is controlled by the control unit 60 independently of the roller drive unit 52. Therefore, in this embodiment, the angular velocities of the yarn accumulating roller 51 and the yarn hooking arm 53 can be made different.
  • the arm drive unit 55 is a servo motor, a stepping motor, or the like.
  • the control unit 60 included in each winder unit 2 is configured as a control device including an arithmetic device such as a CPU and a storage device such as a flash memory or a hard disk. A program is stored in the storage device, and the arithmetic unit executes the program to control each component of the winder unit 2.
  • the control unit 60 may include a plurality of control devices. For example, the control device that controls the arm driving unit 55 and the like may be different from the control device that controls the winding unit 8 and the like.
  • control unit 60 changes the angular velocity of the thread hooking arm 53 by controlling the arm driving unit 55. As a result, a torque can be applied to the yarn 20 based on the speed difference between the yarn accumulating roller 51 and the like, so that the tension of the yarn 20 changes.
  • the control unit 60 inputs the difference between the measured value of the tension measured by the tension measuring device 43 and the target value of the tension, and outputs the control value for operating the arm drive unit 55.
  • the target value of the tension is a value derived from the winding conditions such as the type of the yarn 20 and the yarn traveling speed, and is calculated by the control unit 60 or a machine stand management device (not shown).
  • the control value is a value for defining the angular velocity of the arm drive unit 55, and the arm drive unit 55 rotates at the angular velocity according to the input control value. Strictly speaking, the control value is input to the motor driver, and the motor driver supplies an electric signal according to the control value to the arm driving unit 55. However, in the following description, the description of the motor driver is omitted to simplify the description.
  • the control unit 60 controls the arm drive unit 55 based on the internal model principle.
  • the target value generation model may be included in the closed loop system.
  • the target value of the tension of the yarn 20 is basically constant, and when the winding condition or the like changes, the target value may change accordingly. Therefore, when the target value is a function of time, this function is a step function. Therefore, the transfer function of the control calculation includes the function A1 (first function, see FIG. 4) obtained by performing Laplace transform of this step function. Further, although K I is a constant in the function A1, it may be changed according to the winding condition and the measured value (for example, traverse speed).
  • the transfer function of the control calculation includes a function A2 obtained by performing a Laplace transform on the ramp function.
  • the function A2 By including the function A2, the tracking of the target value by the function A1 can be supplemented.
  • the function A2 may be omitted.
  • K R is a constant, but it may be changed according to the winding condition and the measured value (for example, traverse speed).
  • the target value and the disturbance can be treated mathematically equivalently.
  • the traverse by the traverse device (the traverse drum 24 in this embodiment) becomes a disturbance. This is because the tension of the yarn 20 changes as the traverse device traverses. That is, in the present embodiment, it is necessary to control the arm driving unit 55 so as to suppress the fluctuation of the tension of the yarn 20 due to the traverse of the traverse drum 24.
  • the traverse device such as the traverse drum 24 performs a periodic operation
  • the tension fluctuation caused by the traverse also becomes periodic as shown in each graph of FIG. 5, for example. Therefore, the function indicating the tension fluctuation caused by the traverse can be described by using a trigonometric function (for example, a series sum of trigonometric functions). Therefore, in order to calculate the control value in consideration of the tension fluctuation (disturbance) caused by the traverse, the transfer function of the control calculation is the function B1 to B3 obtained by Laplace transforming the function showing the tension fluctuation caused by the traverse. (Second function) is included.
  • ⁇ indicates the traverse frequency
  • ⁇ indicates the phase.
  • ⁇ , ⁇ , and K are control parameters.
  • the functions B1 to B3 are examples, and the functions represented by other formulas may be used as long as they are Laplace-transformed functions indicating tension fluctuations caused by traverse.
  • the function Bn may be set to 3 or more.
  • the control unit 60 changes the control parameter of the transfer function based on the traverse speed of the traverse drum 24.
  • "based on the traverse speed” means not only a process of directly using the traverse speed but also a process of substantially using the traverse speed (specifically, a value corresponding to the traverse speed, or Processing using a value related to traverse speed) is also included.
  • the control parameter is changed using the angular velocity of the traverse drum 24, which is a value corresponding to the traverse velocity.
  • the tension fluctuation caused by the traverse is determined based on the structure of the traverse drum 24 and the traverse speed.
  • the control unit 60 stores in advance the measurement result of the tension variation when the traverse drum 24 is operated at a predetermined reference traverse speed (reference waveform in FIG. 5).
  • the control unit 60 compares the reference traverse speed with the traverse speed corresponding to the angular velocity measured by the traverse drum rotation sensor 45, and thereby the tension caused by the current traverse of the traverse drum 24.
  • the fluctuation cycle can be calculated.
  • the value of ⁇ of the control parameter is determined based on this calculation result.
  • the value of K of the control parameter is determined based on the value of ⁇ of the determined control parameter.
  • the tension may increase or decrease as compared with the reference waveform due to the speed difference between the yarn accumulating roller 51 and the winding unit 8 and the force with which the winding unit 8 pulls the yarn 20.
  • the control unit 60 can calculate the increase / decrease amount of tension based on the traverse speed, the measured value of tension, and the like.
  • the tension fluctuation (disturbance) caused by the traverse is calculated by the above-described Laplace-transformed function A1 or the like, and the control value for canceling the tension fluctuation is output from the control unit 60.
  • the function A1 is a Laplace-transformed function of the step function, and K I of the function A1 may be changed according to the winding condition, the measured value (for example, the traverse speed), and the like.
  • the operation of the arm drive unit 55 does not completely follow the control value, and there is a delay. Therefore, as shown in FIG. 6, it is preferable to output the control value at a timing that considers the delay, not at the timing that coincides with the tension fluctuation.
  • the delay amount changes according to the frequency ( ⁇ described above). Therefore, for example, the relationship between the delay amount and the frequency is checked in advance by an experiment or the like and stored in the control unit 60, and the current delay amount can be calculated by applying the relationship according to the current frequency. .
  • the value of ⁇ of the control parameter is determined based on this delay amount. As will be described later, when the responsiveness of the arm driving unit 55 is improved by the adjusting unit 65, the delay amount is calculated based on the improved responsiveness.
  • control calculation is performed in consideration of the tension fluctuation (in other words, the tension fluctuation acting as a disturbance) due to the current traverse of the traverse drum 24.
  • the control value can be calculated by Then, the control value is calculated by subtracting the values obtained by the functions B1 to B3 from the sum of the values obtained by the functions A1 and A2.
  • the adjusting unit 65 is configured as a control device that includes a computing device such as a CPU and a storage device such as a flash memory or a hard disk.
  • the adjustment unit 65 may be configured as a part of the control unit 60.
  • the adjustment unit 65 adjusts the control value output by the control unit 60 to improve the responsiveness and reduce the delay as illustrated in FIG. 7. Specifically, an experiment is performed in advance to create data in which a control value input to the arm drive unit 55 and an operation of the arm drive unit 55 based on the control value are associated with each other. Based on this data, it is possible to create responsiveness information that is data (model) indicating how much the arm drive section 55 is delayed with respect to the change in the control value. The adjusting unit 65 adjusts the control value based on this responsiveness information.
  • the adjusted control value is input to the arm drive unit 55 as an instruction current (instruction torque) for driving the arm drive unit 55 without delay. As a result, a torque can be applied to the yarn 20 based on the speed difference between the yarn accumulating roller 51 and the like, so that the tension of the yarn 20 changes.
  • the delay of the arm driving unit 55 can be reduced. Further, the behavior (correspondence between frequency and phase delay) of the arm drive unit 55 after the improvement of responsiveness is also stored in the control unit 60, and is used for calculating ⁇ of the control parameter.
  • the arm drive unit 55 (thread hooking arm 53) can be operated so as to more reliably follow the tension variation. Further, by reducing the influence of the tension fluctuation, the yarn 20 is less likely to be broken even when the yarn 20 is wound at high speed.
  • the automatic winder of the above-described embodiment has the bobbin supporting portion 7, the traverse drum 24, the winding portion 8, the thread hooking arm 53, the arm driving portion 55, and the control portion 60. Equipped with.
  • the bobbin supporting portion 7 can supply the yarn 20 (yarn feeding process).
  • the traverse drum 24 traverses the yarn 20 drawn from the yarn supplying bobbin 21 of the bobbin supporting portion 7 (trailing process).
  • the winding unit 8 winds the yarn 20 traversed by the traverse drum 24 to form the package 30 (winding step).
  • the yarn hooking arm 53 is arranged upstream of the traverse drum 24 in the yarn traveling direction and applies tension to the yarn 20 (tensioning step).
  • the arm driving section 55 drives the thread hooking arm 53.
  • the control unit 60 receives a value calculated based on the target value of the tension of the yarn 20 (difference between the target value and the measured value in the above embodiment) as an input and calculates a control value for controlling the arm driving unit 55. Then, the control value is output (control step). The traverse speed of the traverse drum 24 is further input to the control unit 60. The control unit 60 changes the control parameter used in the control calculation based on the traverse speed.
  • the automatic winder of the above embodiment is provided with a tension measuring device 43 arranged downstream of the yarn hooking arm 53 in the yarn traveling direction and measuring the tension of the yarn 20.
  • the control unit 60 calculates the control value by inputting the difference between the target value of the tension of the yarn 20 and the measured value.
  • the arm driving unit 55 can be controlled based on the operation of the traverse drum 24 that affects the tension of the yarn 20, so that the fluctuation of the tension can be suppressed.
  • the target value changes with the step function
  • the transfer function used in the control calculation includes the first function obtained by performing the Laplace transform of the step function.
  • an appropriate control value can be calculated by performing a control calculation in consideration of the change mode of the target value. Further, according to the internal model principle, the steady-state deviation can be reduced by performing the control calculation based on the target value generation model.
  • the tension of the yarn 20 changes due to the traverse of the traverse drum 24, and the transfer function used in the control calculation is the second Laplace transform of the periodic function. Contains functions.
  • control unit 60 changes the control parameter ( ⁇ ) corresponding to the frequency of the periodic function based on the traverse speed.
  • control unit 60 calculates the delay amount when the control value is output to the arm drive unit 55 based on the traverse speed, and based on the delay amount, the periodic function The control parameter ( ⁇ ) corresponding to the phase is changed.
  • a control value that cancels the delay of the control value output from the control unit 60 can be output to the arm drive unit 55, and thus a control value that follows the target value can be output.
  • the automatic winder of the above-described embodiment includes the adjusting unit 65 that adjusts the control value output by the control unit 60 and outputs the adjusted control value to the arm driving unit 55.
  • the adjusting unit 65 stores responsiveness information regarding the responsiveness of the thread hooking arm 53 when the control value is input to the arm driving unit 55, and adjusts the control value based on the responsiveness information.
  • the arm drive unit 55 can be controlled with a control value that takes the responsiveness of the thread hooking arm 53 into consideration. Therefore, even if there is a delay in the control of the thread hooking arm 53, the arm drive unit 55 can be controlled with a control value that takes the delay into consideration.
  • the automatic winder of the above embodiment includes the yarn storage roller 51 that draws the yarn 20 from the bobbin supporting portion 7 and stores the yarn on the surface.
  • the yarn hooking arm 53 is disposed on the downstream side in the yarn traveling direction with respect to the yarn accumulating roller 51, contacts the yarn 20 drawn from the yarn accumulating roller 51, and applies tension to the yarn 20.
  • the automatic winder of the above embodiment includes the roller driving unit 52 that rotationally drives the yarn accumulating roller 51.
  • the rotation axes of the yarn accumulating roller 51 and the yarn hooking arm 53 are coaxial.
  • the control unit 60 controls the roller driving unit 52 without using the above control calculation.
  • the traverse drum 24 is used as the traverse device, but instead of this, an arm type traverse device may be provided. That is, the arm type traverse device includes an arm having a yarn hooking portion for hooking the yarn 20, and the yarn 20 traverses by reciprocating the arm. Therefore, similar to the above-described embodiment, by controlling the arm driving unit 55 that drives the yarn hooking arm 53 based on the arm driving speed (traverse speed), the same effect as in the above-described embodiment can be exhibited.
  • the traverse device may have a different structure (for example, a belt type traverse device).
  • the present invention can be applied to the gate type tensor 12 instead of the thread hooking arm 53.
  • the control unit 60 controls the drive unit that drives the movable comb teeth of the gate type tensor 12.
  • the present invention can be applied to a disk type tensor instead of the gate type tensor 12. That is, the present invention is a device for applying tension to the yarn 20, and the present invention can be applied to various devices as long as the device can change the magnitude of the tension.
  • roller driving unit 52 and the arm driving unit 55 are arranged inside the yarn accumulating roller 51, but they may be arranged outside the yarn accumulating roller 51. Further, the yarn hooking arm 53 may be arranged outside the yarn storage device 18.
  • the tension measuring device 43 may use a tension sensor that uses, for example, a spring and / or a piezoelectric element instead of the load cell type.
  • the present invention is applied to an automatic winder
  • it can also be applied to other yarn winding devices such as a spinning machine.
  • the spinning section that spuns the spun yarn from the sliver corresponds to the yarn feeding section.
  • these spinning machines include an air spinning machine having an air swirling spinning section and an open-end spinning machine having a rotor spinning section.
  • Input of control calculation is not limited to the difference between the target value and the measured value as long as it is a value calculated based on the target value of tension. More specifically, the arm type traverse device and the belt type traverse device described above have less fluctuation in tension due to traverse. Further, in the case of the above-mentioned spinning machine, the winding speed of the yarn is about 1/3 of that of the automatic winder, and also in this case, the fluctuation in tension is small. When the fluctuation in tension is small, the feedback of the measurement value of the tension measuring device 43 is omitted as shown in FIG. It is also possible to perform a control calculation for outputting a control value for operating 55. In order to properly obtain the difference between the tension target value and the output value from the adjusting unit 65, the output value from the adjusting unit 65 may be appropriately converted to obtain the difference from the target value.
  • the rotation of the package 30 causes a suction air flow to be generated when the yarn 20 is wound and is attached to the traveling yarn 20. You may suck away the cotton dust.
  • Winding unit 24 Traverse drum (traversing device) 43 Tension Measuring Device 45 Traverse Drum Rotation Sensor 51 Yarn Storage Roller 52 Roller Drive Unit (Second Drive Unit) 53 Thread hook arm (tensioner) 55 Arm Drive Unit (First Drive Unit) 65 Adjustment unit

Landscapes

  • Tension Adjustment In Filamentary Materials (AREA)

Abstract

糸巻取装置は、給糸部と、綾振装置と、巻取部と、テンション付与部と、アーム駆動部と、制御部と、を備える。テンション付与部は、綾振装置に対して糸走行方向の上流に配置され、糸にテンションを付与する。アーム駆動部は、テンション付与部を駆動する。制御部は、糸のテンションの目標値に基づいて算出される値を入力としてアーム駆動部を制御する制御値を算出する制御演算を行って、当該制御値を出力する。制御部には、綾振装置の綾振速度が更に入力されている。制御部は、綾振速度に基づいて、制御演算で用いる制御パラメータを変化させる。

Description

糸巻取装置及び糸巻取方法
　本発明は、主として、糸にテンションを付与するテンション付与部を備える糸巻取装置に関する。
　従来から、パッケージに巻き取られる糸にテンションを付与するテンション付与部が知られている。特許文献１及び２には、この種のテンション付与部の一例として、糸貯留ローラに設けられる糸掛けアームが記載されている。
　特許文献１の糸巻取装置は、給糸装置と、ドラム（糸貯留ローラ）と、アーム（糸掛けアーム）と、巻取部と、を備える。ドラムは、給糸装置から引き出した糸を貯留する。アームは、ドラムの近傍に配置されており、ドラムから巻取部へ供給される糸にテンションを付与する。アームを駆動するモータは、アームを一定のトルクで回転させるように制御される。
　特許文献２の糸巻取装置は、上記の構成に加えて、更にテンション測定装置を備える。テンション測定装置は、糸貯留ローラから引き出される糸のテンションを測定する。糸掛けアームを駆動するアーム駆動部は、テンションの測定値とテンションの目標値に基づいてフィードバック制御される。
特開２０１４－２００００号公報 特開２０１６－１３８９２号公報
　上述のように特許文献１では、アームを一定のトルクで回転させているだけなので、糸速が速くなるに従って糸の状態に合わせてアームを制御することができないことがある。その結果、テンションの変動を十分に抑えることが困難になることがある。
　特許文献２では、糸のテンション以外の測定値を用いてアーム駆動部を制御することは記載されていない。そのため、何らかの原因でテンションが変動して、テンションの測定値とテンションの目標値の偏差が大きくなった後に、この偏差を小さくするための制御が行われる。従って、テンションの変動を十分に抑えることが困難になることがある。
　特許文献１及び２の糸巻取装置は、糸貯留ローラに設けられるアームが付与するテンションを制御する構成である。ただし、この種の課題は、糸にテンションを付与する装置の全般に共通する課題である。
　本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、糸のテンションの変動を十分に抑えることができる糸巻取装置を提供することにある。
課題を解決するための手段及び効果
　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
　本発明の第１の観点によれば、以下の構成の糸巻取装置が提供される。即ち、この糸巻取装置は、給糸部と、綾振装置と、巻取部と、テンション付与部と、第１駆動部と、制御部と、を備える。前記給糸部は、糸を供給可能である。前記綾振装置は、前記給糸部から引き出した糸を綾振りする。前記巻取部は、前記綾振装置が綾振りした糸を巻き取ってパッケージを形成する。前記テンション付与部は、前記綾振装置に対して糸走行方向の上流に配置され、糸にテンションを付与する。前記第１駆動部は、前記テンション付与部を駆動する。前記制御部は、糸のテンションの目標値に基づいて算出される値を入力として前記第１駆動部を制御する制御値を算出する制御演算を行って、当該制御値を出力する。前記制御部には、前記綾振装置の綾振速度が更に入力されている。前記制御部は、前記綾振速度に基づいて、前記制御演算で用いる制御パラメータを変化させる。
　これにより、糸のテンションに影響を与える綾振装置の動作に基づいて第１駆動部を制御できるため、テンションの変動を抑えることができる。
　前記の糸巻取装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この糸巻取装置は、前記テンション付与部に対して糸走行方向の下流に配置され、糸のテンションを測定するテンション測定装置を備える。前記制御部は、糸のテンションの前記目標値と測定値の差異を入力として前記制御値を算出する。
　これにより、糸のテンションの測定値を更に考慮することで、より適切な制御値を算出できる。
　前記の糸巻取装置においては、前記目標値はステップ関数で変化し、前記制御演算で用いる伝達関数には、当該ステップ関数をラプラス変換した第１関数が含まれていることが好ましい。
　これにより、目標値の変化態様を考慮した制御演算を行うことで適切な制御値を算出できる。また、内部モデル原理によれば、目標値の発生モデルに基づいて制御演算を行うことで定常偏差を小さくすることができる。
　前記の糸巻取装置においては、前記綾振装置の綾振りに起因して糸のテンションは周期関数で変化し、前記制御演算で用いる伝達関数には、当該周期関数をラプラス変換した第２関数が含まれていることが好ましい。
　これにより、綾振りに起因する糸のテンション変動を外乱と捉えて制御演算を行うことで適切な制御値を算出できる。また、内部モデル原理によれば、目標値と等価である外乱の発生モデルに基づいて制御演算を行うことで定常偏差を小さくすることができる。
　前記の糸巻取装置においては、前記制御部は、前記綾振速度に基づいて、前記周期関数の周波数に相当する前記制御パラメータを変化させることが好ましい。
　これにより、綾振速度に基づく周波数の変化の影響を修正して、目標値に追従するような制御値を出力できる。
　前記の糸巻取装置においては、前記制御部は、前記綾振速度に基づいて、前記第１駆動部に前記制御値を出力した際の遅れ量を算出し、当該遅れ量に基づいて、前記周期関数の位相に相当する前記制御パラメータを変化させることが好ましい。
　これにより、制御部から出力された制御値の遅れを打ち消すような制御値を第１駆動部に出力できるので、目標値に追従させることができる。
　前記の糸巻取装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この糸巻取装置は、前記制御部が出力した前記制御値を調整して前記第１駆動部に向けて出力する調整部を備える。前記調整部は、前記制御値が前記第１駆動部に入力された場合の当該テンション付与部の応答性に関する応答性情報を記憶しており、当該応答性情報に基づいて、前記制御値を調整する。
　これにより、テンション付与部の応答性を考慮した制御値で第１駆動部を制御できる。そのため、仮にテンション付与部の制御に遅れが存在する場合であっても、当該遅れを考慮した制御値で第１駆動部を制御できる。
　前記の糸巻取装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この糸巻取装置は、前記給糸部から糸を引き出して当該糸を表面に貯留する糸貯留ローラを備える。前記テンション付与部は、前記糸貯留ローラに対して糸走行方向の下流側に配置され、糸貯留ローラから引き出される糸に接触して当該糸にテンションを付与する。
　これにより、糸貯留ローラから引き出されてパッケージを形成する部分の糸のテンションの変動を抑えることができる。
　前記の糸巻取装置においては、以下の構成とすることが好ましい。即ち、この糸巻取装置は、前記糸貯留ローラを回転駆動する第２駆動部を備える。前記糸貯留ローラと前記テンション付与部の回転軸は同軸である。前記制御部は、前記制御演算を用いることなく前記第２駆動部を制御する。
　これにより、糸貯留ローラとテンション付与部の回転速度及び向きの違いは、糸のテンション変動に繋がり、この糸のテンションの測定値が制御演算の入力となるため、糸貯留ローラと同軸で回転するテンション付与部のみを上記の制御演算で制御することで、糸貯留ローラ（第２駆動部）を上記の制御演算で制御することなく、糸のテンションの変動を抑えることができる。
　本発明の第２の観点によれば、以下の糸巻取方法が提供される。即ち、この糸巻取方法は、給糸工程と、綾振工程と、巻取工程と、テンション付与工程と、制御工程と、を含む。前記給糸工程では、糸を供給する。前記綾振工程では、前記給糸部から引き出した糸を綾振装置で綾振りする。前記巻取工程では、前記綾振工程で綾振りした糸を巻き取ってパッケージを形成する。前記テンション付与工程では、前記綾振装置に対して糸走行方向の上流の糸に対して、テンション付与部でテンションを付与する。前記制御工程では、糸のテンションの目標値に基づいて算出される値を入力として前記テンション付与部を駆動する第１駆動部を制御する制御値を算出する制御演算を行って、当該制御値を出力する。前記制御工程では、前記綾振装置の綾振速度に基づいて、前記制御演算で用いる制御パラメータを変化させる。
　これにより、糸のテンションに影響を与える綾振装置の動作に基づいて、テンション付与部を制御できるため、テンションの変動を抑えることができる。
本発明の実施形態に係る自動ワインダが備えるワインダユニットの模式的な側面図。 巻取部の近傍の構成を示す正面図。 糸貯留装置の構成を示す概略図。 制御値を算出するための処理を概念的に示す図。 綾振りに起因するテンション変動に関するグラフ。 制御値に対してアーム駆動部の角速度が遅れることを示す図。 応答性の改善の前後のアーム駆動部の遅れを示す図。 変形例に係る制御値を算出するための処理を概念的に示す図。
　次に、本発明の実施の形態について説明する。初めに、図１及び図２を参照して、自動ワインダ（糸巻取装置）の概要について説明する。自動ワインダは、多数のワインダユニット２を並べて配置した構成となっている。また、この自動ワインダは、前記ワインダユニット２を集中的に管理するための図略の機台管理装置と、圧縮空気源及び負圧源を備えた図略のブロアボックスと、を備えている。
　図１に示すように、ワインダユニット２は、ボビン支持部（給糸部）７と、巻取部８と、を主に備えている。このワインダユニット２は、ボビン支持部７に支持された給糸ボビン２１の糸（紡績糸）２０を引き出して、パッケージ３０に巻き返すように構成されている。なお、以下の説明において「上流側」「下流側」は、糸の走行方向で見たときの上流側及び下流側を示す。
　ボビン支持部７は、給糸ボビン２１を略直立状態で保持することが可能に構成されている。また、このボビン支持部７は、空になった給糸ボビン２１を排出することができるように構成されている。巻取部８は、巻取ボビン２２を装着可能に構成されたクレードル２３と、糸２０を綾振りするとともに前記巻取ボビン２２を駆動するための綾振ドラム（綾振装置）２４と、を備えている。
　綾振ドラム２４は巻取ボビン２２に対向して配置されている。綾振ドラム２４は、図３に示す綾振ドラム駆動部４４によって回転駆動される。綾振ドラム駆動部４４は、電動モータであり、制御部６０によって回転の有無及び角速度等が制御される。綾振ドラム２４を回転駆動することにより、巻取ボビン２２及びパッケージ３０が従動回転する。また、綾振ドラム２４の外周面には図２に示すように綾振溝２４ａが形成されており、この綾振溝２４ａによって糸２０を所定の幅で綾振り（トラバース）することが可能になっている。以上の構成で、糸２０を綾振りさせながら巻取ボビン２２に巻き付けて、所定長で所定形状のパッケージ３０を形成する。
　また、綾振ドラム２４には綾振ドラム回転センサ４５が取り付けられている。この綾振ドラム回転センサ４５は例えばロータリエンコーダとして構成され、綾振ドラム２４が所定角度回転するごとにパルス信号を制御部６０へ出力する。単位時間あたりのパルス数は、実質的には綾振ドラム２４の角速度（回転速度）を示している。制御部６０は、綾振ドラム２４の角速度を具体的に算出して様々な制御に用いる。
　また、ワインダユニット２は、ボビン支持部７と巻取部８との間の糸走行経路中に、ボビン支持部７側から巻取部８側へ向かって順に、解舒補助装置１０と、下糸吹上げ部１１と、ゲート式テンサ１２と、上糸捕捉部１３と、糸継装置１４と、ヤーントラップ１５と、カッタ１６と、クリアラ（糸欠陥検出装置）１７と、上糸引出し部３５と、糸貯留装置１８と、が配置されている。
　解舒補助装置１０は、給糸ボビン２１から解舒される糸２０が振り回されて給糸ボビン２１上部に形成されるバルーンに対し、可動部材１０ａを接触させ、当該バルーンの大きさを適切に制御することによって糸２０の解舒を補助するためのものである。
　下糸吹上げ部１１は、ボビン支持部７と糸継装置１４との間に配置されたエアサッカー装置であり、糸継ぎ時において、給糸ボビン２１側の下糸を糸継装置１４側に向かって送出するように構成されている。
　ゲート式テンサ１２は、走行する糸２０に所定のテンションを付与するものである。本実施形態のゲート式テンサ１２は、固定の櫛歯に対して可動の櫛歯を配置するゲート式に構成されている。可動側の櫛歯は、櫛歯同士が噛合せ状態又は解放状態になるように、ロータリ式のソレノイドにより回動可能に構成されている。また、ゲート式に代えてディスク式のテンサを設けてもよい。
　上糸捕捉部１３は、糸継装置１４とボビン支持部７との間に配置されている。この上糸捕捉部１３は図略の負圧源に接続されており、糸継時に吸引空気流を発生させることができる。
　ヤーントラップ１５は、糸継装置１４と糸貯留装置１８との間に配置されている。このヤーントラップ１５の先端は筒状の部材として形成されており、糸２０の走行経路に接近して設けられているとともに、図略の負圧源に接続されている。
　クリアラ１７は、糸２０の糸太さを監視することにより、スラブ等の糸欠陥を検出するように構成されている。クリアラ１７は、糸欠陥を検出すると、当該糸欠陥の切断除去を指示する分断信号を制御部６０等に送信する。クリアラ１７の近傍には、前記分断信号に応じて糸２０を切断するためのカッタ１６が配置されている。このカッタ１６で切断された給糸ボビン２１側の下糸は、その直上流側に設けられたヤーントラップ１５によって吸引保持される。
　糸継装置１４は、クリアラ１７が糸欠陥を検出してカッタ１６で糸２０を切断する糸切断時、給糸ボビン２１からの解舒中の糸の糸切れ時、又は給糸ボビン２１の交換時等において、給糸ボビン２１とパッケージ３０との間の糸２０が分断状態となったときに、給糸ボビン２１側の下糸と、糸貯留装置１８側の上糸とを糸継ぎするものである。このような糸継装置１４としては、圧縮空気等の流体を用いるものや、機械式のものを使用することができる。
　上糸引出し部３５はエアサッカー装置であり、糸継時において、糸貯留装置１８側の上糸を引き出して偏向ガイド部材３６に向けて送出する。
　給糸ボビン２１の交換時に糸継ぎを行う場合、上述のように糸貯留装置１８側の上糸は、上糸引出し部３５によって偏向ガイド部材３６へ送出される。偏向ガイド部材３６は、送出された上糸を下端部から排出する。偏向ガイド部材３６が排出した糸は上糸捕捉部１３に吸引される。上糸捕捉部１３が上糸を吸引することで、偏向ガイド部材３６に形成された図略のスリットから上糸が取り出され、当該上糸を糸継装置１４に案内することができる。
　一方、下糸吹上げ部１１によって送出された下糸は、ヤーントラップ１５によって吸引される。これにより、下糸を糸継装置１４に案内することができる。このようにして、糸継ぎが行われる。
　糸貯留装置１８は、給糸ボビン２１から解舒した糸２０を一時的に貯留することが可能に構成されている。このように、ボビン支持部７と巻取部８との間に糸貯留装置１８が介在しており、当該糸貯留装置１８は一定量の糸２０を貯留している。そのため、何らかの理由で給糸ボビン２１からの糸の解舒が中断された場合（例えば糸継動作の最中）であっても、巻取部８は、糸貯留装置１８上に貯留された糸２０を引き出して巻き取ることができる。その結果、パッケージ３０への糸２０の巻取を継続することができる。
　このように、巻取部８における巻取動作が糸継動作等によって中断されないので、高速かつ安定してパッケージ３０を生成することができる。また、従来の糸巻取装置のように、糸継ぎ作業毎にパッケージ３０から糸２０が吸引捕捉されることがない。そのため、パッケージ３０表面に乱れが発生することを防ぐことができる。更に、巻取部８での糸切れ発生が少なくなるので、糸２０がパッケージ３０の端面に落ちたり、巻き形状不良が発生したりすることを防ぐことができる。
　糸貯留装置１８の下流側には、第１ガイド部４１と、第２ガイド部４２と、テンション測定装置４３と、が配置されている。
　第１ガイド部４１は、糸貯留装置１８から引き出される糸２０を１箇所に導くようにして収束させる。第２ガイド部４２は、第１ガイド部４１の下流に配置されている。第２ガイド部４２は、巻取部８に巻き取られる糸２０の綾振り支点を形成する。
　テンション測定装置４３は、第１ガイド部４１と第２ガイド部４２の間に配置されている。テンション測定装置４３は、ロードセル式のセンサとして構成されている。糸２０がテンション測定装置４３の接触部に押し付けられた状態で走行すると、糸２０のテンションに応じてロードセル部に歪みが生じ、この歪みに対応した電気信号が歪ゲージから出力される。
　また、ワインダユニット２の正面側には、マガジン式のボビン供給装置２６が配置されている。このボビン供給装置２６は、回転式のマガジンカン２７を備えている。このマガジンカン２７は予備の給糸ボビン２１を複数保持することが可能に構成されている。ボビン供給装置２６は、マガジンカン２７を間欠的に回転駆動することにより、ボビン支持部７に対して新しい給糸ボビン２１を供給することができるように構成されている。
　次に、図３を参照して、糸貯留装置１８について詳細に説明する。糸貯留装置１８は、糸貯留ローラ５１と、ローラ駆動部（第２駆動部）５２と、糸掛けアーム（テンション付与部）５３と、伝達機構５４と、アーム駆動部（第１駆動部）５５と、を備える。
　糸貯留ローラ５１は、略円筒状の部材として形成されており、その外周面に糸２０を巻き付けて当該糸２０を貯留することができるように構成されている。
　ローラ駆動部５２は、糸貯留ローラ５１を、その中心軸線を中心として回転駆動する。具体的には、ローラ駆動部５２の出力軸５２ａと、糸貯留ローラ５１の内面に固定された連結部材５１ａと、にはベルト７０が巻き掛けられており、出力軸５２ａが回転することで、糸貯留ローラ５１を回転させることができる。ローラ駆動部５２の動作は制御部６０によって制御されている。なお、ローラ駆動部５２は、サーボモータ又はステッピングモータ等である。
　アーム駆動部５５は、伝達機構５４によって駆動力が伝達されることで、糸掛けアーム５３を回転駆動する。本実施形態の伝達機構５４は、主としてシャフト５４ａを備え、当該シャフト５４ａが駆動力を伝達する。この構成により、糸掛けアーム５３は、糸貯留ローラ５１と同軸で回転駆動することができる。また、アーム駆動部５５の動作は制御部６０によって、ローラ駆動部５２と独立に制御されている。従って、本実施形態では、糸貯留ローラ５１と糸掛けアーム５３の角速度を異ならせることができる。なお、アーム駆動部５５は、サーボモータ又はステッピングモータ等である。
　次に、図４から図６を参照して、制御部６０がアーム駆動部５５に行う制御について説明する。
　各ワインダユニット２が備える制御部６０は、ＣＰＵ等の演算装置と、フラッシュメモリ又はハードディスク等の記憶装置と、を含む制御装置として構成されている。記憶装置にはプログラムが記憶されており、このプログラムを演算装置が実行することで、ワインダユニット２の各構成を制御するように構成されている。なお、制御部６０は、複数の制御装置を含んで構成されていてもよい。例えば、アーム駆動部５５等を制御する制御装置と、巻取部８等を制御する制御装置が別であってもよい。
　上述のように、制御部６０は、アーム駆動部５５を制御することで、糸掛けアーム５３の角速度を変化させる。これにより、糸貯留ローラ５１との速度差等に基づいて糸２０にトルクを掛けることができるので、糸２０のテンションが変化する。
　図４に示すように、制御部６０は、テンション測定装置４３が測定したテンションの測定値と、テンションの目標値と、の差異を入力として、アーム駆動部５５を動作させるための制御値を出力する制御演算を行う。テンションの目標値とは、糸２０の種類及び糸走行速度等の巻取条件から導き出される値であり、制御部６０又は図略の機台管理装置によって算出される。制御値は、アーム駆動部５５の角速度を規定するための値であり、アーム駆動部５５は、入力された制御値に応じた角速度で回転する。なお、厳密には制御値はモータドライバに入力され、制御値に応じた電気信号をモータドライバがアーム駆動部５５へ供給する。ただし、以下の説明では、記載を簡単にするため、モータドライバの説明を省略する。
　制御部６０は、内部モデル原理に基づいてアーム駆動部５５を制御する。内部モデル原理によれば、制御対象の出力（アーム駆動部５５の角速度）から定常偏差を無くすためには、目標値の発生モデルを閉ループ系に含んでいればよい。
　ここで、本実施形態において糸２０のテンションの目標値は基本的には一定であり、巻取条件等が変化した場合はそれに応じて目標値が変化することがある。従って、目標値を時間の関数とした場合、この関数はステップ関数となる。従って、制御演算の伝達関数には、このステップ関数をラプラス変換した関数Ａ１（第１関数、図４を参照）が含まれている。また、関数Ａ１のうち、ＫIは定数であるが、巻取条件及び測定値（例えば綾振速度）等に応じて変更してもよい。
　また、制御演算の伝達関数には、ランプ関数をラプラス変換した関数Ａ２が含まれている。関数Ａ２が含まれることで、関数Ａ１による目標値への追従を補足することができる。なお、関数Ａ２を省略してもよい。また、関数Ａ２のうち、ＫRは定数であるが、巻取条件及び測定値（例えば綾振速度）等に応じて変更してもよい。
　また、内部モデル原理では、目標値と外乱は数学的に等価に取り扱うことができる。ここで、糸２０のテンションに基づいてアーム駆動部５５を制御するモデルにおいて、綾振装置（本実施形態では綾振ドラム２４）による綾振りが外乱となる。なぜなら、綾振装置が綾振りを行うことで糸２０のテンションが変動するからである。つまり、本実施形態では、綾振ドラム２４の綾振りに起因する糸２０のテンションの変動を抑えるように、アーム駆動部５５を制御する必要がある。
　また、綾振ドラム２４等の綾振装置は、周期的な動作を行うため、例えば図５の各グラフに示すように、綾振りに起因するテンション変動も周期的となる。そのため、綾振りに起因するテンション変動を示す関数は、三角関数を用いて（例えば三角関数の級数和で）記述することができる。従って、綾振りに起因するテンション変動（外乱）を考慮して制御値を算出するために、制御演算の伝達関数には、綾振りに起因するテンション変動を示す関数をラプラス変換した関数Ｂ１～Ｂ３（第２関数）が含まれている。関数Ｂｎ（ｎ＝１，２，３）は、それぞれｓｉｎ（ωn＋φn）をラプラス変換してＫnを乗算した値である。ωは綾振りの周波数を示し、φは位相を示す。また、ω、φ、Ｋは制御パラメータである。なお、関数Ｂ１～Ｂ３は一例であり、綾振りに起因するテンション変動を示す関数をラプラス変換した関数であれば、その他の式で表される関数であってもよい。例えば、上記関数Ｂｎを３以上設けることもできる。
　次に、制御パラメータの変更について説明する。図４に示すように、制御部６０には、綾振ドラム回転センサ４５が測定した綾振ドラム２４の角速度が入力される。綾振ドラム２４は回転により綾振りを行うため、綾振ドラム２４の角速度は綾振速度に対応した値である。制御部６０は、綾振ドラム２４の綾振速度に基づいて、上記の伝達関数の制御パラメータを変化させる。ここで、「綾振速度に基づいて」とは、綾振速度を直接用いる処理だけでなく、実質的に綾振速度を用いる処理（具体的には、綾振速度に対応する値、又は、綾振速度に関連する値等を用いる処理）も含まれるものとする。例えば、本実施形態では、綾振速度と対応する値である綾振ドラム２４の角速度を用いて、制御パラメータを変化させる。
　綾振りに起因するテンション変動は、綾振ドラム２４の構造と綾振速度に基づいて定まる。制御部６０には、所定の基準綾振速度で綾振ドラム２４を動作させたときのテンション変動の計測結果が予め記憶されている（図５の基準波形）。
　綾振速度が速くなるに連れて、テンション変動の周期は短くなる（図５の綾振速度の増大）。従って、制御部６０は、基準綾振速度と、綾振ドラム回転センサ４５が測定した角速度に対応する綾振速度と、を比較することで、現在の綾振ドラム２４の綾振りに起因するテンション変動の周期を算出できる。この算出結果に基づいて、制御パラメータのωの値が決定される。更に、決定した制御パラメータのωの値に基づいて、制御パラメータのＫの値が決定される。
　また、糸貯留ローラ５１と巻取部８の速度差及び巻取部８が糸２０を引く力等に起因して、基準波形と比較してテンションが増減することがある（図５のテンションの低減）。制御部６０は、綾振速度及びテンションの測定値等に基づいて、テンションの増減量を算出できる。この綾振りに起因するテンション変動（外乱）が前述したラプラス変換した関数Ａ１等により計算され、テンション変動を相殺する制御値が制御部６０から出力される。前述したように、この関数Ａ１はステップ関数をラプラス変換した関数であり、この関数Ａ１のうちＫIを巻取条件及び測定値（例えば綾振速度）等に応じて変更してもよい。
　また、図６に示すように、アーム駆動部５５の動作は、制御値に完全に追従する訳ではなく、遅れが存在する。従って、図６に示すように、テンション変動に一致するタイミングではなく、遅れを考慮したタイミングで制御値を出力することが好ましい。ここで、遅れ量は周波数（上述のω）に応じて変化する。従って、例えば遅れ量と周波数との関連性を事前に実験等で調べて制御部６０に記憶しておき、現在の周波数に応じて当該関連性を適用することで、現在の遅れ量を算出できる。この遅れ量に基づいて、制御パラメータのφの値が決定される。なお、後述するように調整部６５によりアーム駆動部５５の応答性が改善されている場合は、改善後の応答性に基づいて遅れ量が算出される。
　以上のように関数Ｂ１～Ｂ３の制御パラメータを変化させることで、現在の綾振ドラム２４の綾振りに起因するテンション変動（言い換えれば、外乱として作用するテンション変動）を考慮して制御演算を行って制御値を算出できる。そして、関数Ａ１及びＡ２によって得られた値の和から、関数Ｂ１～Ｂ３によって得られた値を減算することで、制御値が算出される。
　次に、図７を参照して、制御部６０が出力した制御値を調整する調整部６５について説明する。調整部６５は、ＣＰＵ等の演算装置と、フラッシュメモリ又はハードディスク等の記憶装置と、を含む制御装置として構成されている。なお、調整部６５は、制御部６０の一部として構成されていてもよい。
　上述したように制御値と、アーム駆動部５５の動作と、の間には遅れが存在する。調整部６５は、制御部６０が出力した制御値を調整することで、図７に示すように応答性を改善して遅れを小さくする。具体的には、予め実験を行うことにより、アーム駆動部５５に入力する制御値と、当該制御値に基づくアーム駆動部５５の動作と、を対応付けたデータを作成する。このデータに基づいて、制御値の変化に対してアーム駆動部５５にどの程度遅れが発生するかを示すデータ（モデル）である応答性情報を作成できる。調整部６５は、この応答性情報に基づいて、制御値を調整する。調整された制御値は、アーム駆動部５５を遅れ無く駆動させるための指示電流（指示トルク）としてアーム駆動部５５に入力される。これにより、糸貯留ローラ５１との速度差等に基づいて糸２０にトルクを掛けることができるので、糸２０のテンションが変化する。
　以上により、アーム駆動部５５の遅れを小さくすることができる。また、応答性の改善後のアーム駆動部５５の挙動（周波数と位相遅れの対応関係）についても制御部６０に記憶されており、制御パラメータのφを算出するために用いられる。
　このように、アーム駆動部５５の応答性を改善することで、テンション変動に一層確実に追従するようにアーム駆動部５５（糸掛けアーム５３）を動作させることができる。また、テンション変動の影響を小さくすることで、高速で糸２０の巻取りを行っても糸切れが生じにくい。
　以上に説明したように、上記実施形態の自動ワインダは、ボビン支持部７と、綾振ドラム２４と、巻取部８と、糸掛けアーム５３と、アーム駆動部５５と、制御部６０と、を備える。ボビン支持部７は、糸２０を供給可能である（給糸工程）。綾振ドラム２４は、ボビン支持部７の給糸ボビン２１から引き出した糸２０を綾振りする（綾振工程）。巻取部８は、綾振ドラム２４が綾振りした糸２０を巻き取ってパッケージ３０を形成する（巻取工程）。糸掛けアーム５３は、綾振ドラム２４に対して糸走行方向の上流に配置され、糸２０にテンションを付与する（テンション付与工程）。アーム駆動部５５は、糸掛けアーム５３を駆動する。制御部６０は、糸２０のテンションの目標値に基づいて算出される値（上記実施形態では、目標値と測定値の差異）を入力としてアーム駆動部５５を制御する制御値を算出する制御演算を行って、当該制御値を出力する（制御工程）。制御部６０には、綾振ドラム２４の綾振速度が更に入力されている。制御部６０は、綾振速度に基づいて、制御演算で用いる制御パラメータを変化させる。
　また、上記実施形態の自動ワインダは、糸掛けアーム５３に対して糸走行方向の下流に配置され、糸２０のテンションを測定するテンション測定装置４３を備える。制御部６０は、糸２０のテンションの目標値と測定値の差異を入力として制御値を算出する。
　これにより、糸２０のテンションの測定値を更に考慮することで、より適切な制御値を算出できる。
　これにより、糸２０のテンションに影響を与える綾振ドラム２４の動作に基づいてアーム駆動部５５を制御できるため、テンションの変動を抑えることができる。
　また、上記実施形態の自動ワインダにおいて、目標値はステップ関数で変化し、制御演算で用いる伝達関数には、当該ステップ関数をラプラス変換した第１関数が含まれている。
　これにより、目標値の変化態様を考慮した制御演算を行うことで適切な制御値を算出できる。また、内部モデル原理によれば、目標値の発生モデルに基づいて制御演算を行うことで定常偏差を小さくすることができる。
　また、上記実施形態の自動ワインダにおいて、綾振ドラム２４の綾振りに起因して糸２０のテンションは周期関数で変化し、制御演算で用いる伝達関数には、当該周期関数をラプラス変換した第２関数が含まれている。
　これにより、綾振りに起因する糸２０のテンション変動を外乱と捉えて制御演算を行うことで適切な制御値を算出できる。また、内部モデル原理によれば、目標値と等価である外乱の発生モデルに基づいて制御演算を行うことで定常偏差を小さくすることができる。
　また、上記実施形態の自動ワインダにおいて、制御部６０は、綾振速度に基づいて、周期関数の周波数に相当する制御パラメータ（ω）を変化させる。
　これにより、綾振速度に基づく周波数の変化の影響を修正して、目標値に追従するような制御値を出力できる。
　また、上記実施形態の自動ワインダにおいて、制御部６０は、綾振速度に基づいて、アーム駆動部５５に制御値を出力した際の遅れ量を算出し、当該遅れ量に基づいて、周期関数の位相に相当する制御パラメータ（φ）を変化させる。
　これにより、制御部６０から出力された制御値の遅れを打ち消すような制御値をアーム駆動部５５に出力できるので、目標値に追従するような制御値を出力できる。
　また、上記実施形態の自動ワインダは、制御部６０が出力した制御値を調整してアーム駆動部５５に向けて出力する調整部６５を備える。調整部６５は、制御値がアーム駆動部５５に入力された場合の当該糸掛けアーム５３の応答性に関する応答性情報を記憶しており、当該応答性情報に基づいて、制御値を調整する。
　これにより、糸掛けアーム５３の応答性を考慮した制御値でアーム駆動部５５を制御できる。そのため、仮に糸掛けアーム５３の制御に遅れが存在する場合であっても、当該遅れを考慮した制御値でアーム駆動部５５を制御できる。
　また、上記実施形態の自動ワインダは、ボビン支持部７から糸２０を引き出して当該糸を表面に貯留する糸貯留ローラ５１を備える。糸掛けアーム５３は、糸貯留ローラ５１に対して糸走行方向の下流側に配置され、糸貯留ローラ５１から引き出される糸２０に接触して当該糸２０にテンションを付与する。
　これにより、糸貯留ローラ５１から引き出されてパッケージ３０を形成する部分の糸２０のテンションの変動を抑えることができる。
　また、上記実施形態の自動ワインダは、糸貯留ローラ５１を回転駆動するローラ駆動部５２を備える。糸貯留ローラ５１と糸掛けアーム５３の回転軸は同軸である。制御部６０は、上記の制御演算を用いることなくローラ駆動部５２を制御する。
　これにより、糸貯留ローラ５１と糸掛けアーム５３の回転速度及び向きの違いは、糸２０のテンション変動に繋がり、この糸２０のテンションの測定値が制御演算の入力となるため、糸貯留ローラ５１と同軸で回転する糸掛けアーム５３のみを上記の制御演算で制御することで、糸貯留ローラ５１（ローラ駆動部５２）を上記の制御演算で制御することなく、糸２０のテンションの変動を抑えることができる。
　以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
　上記では、綾振装置として綾振ドラム２４が用いられているが、これに代えて、アーム式の綾振装置が設けられていてもよい。即ち、このアーム式の綾振装置は、糸２０を引っ掛ける糸掛け部が形成されたアームを備え、当該アームが往復動することで糸２０の綾振りを行う。従って、上記実施形態と同様に、アームの駆動速度（綾振速度）に基づいて、糸掛けアーム５３を駆動するアーム駆動部５５を制御することで、上記実施形態と同様の効果を発揮できる。なお、綾振装置は、更に別の構成（例えばベルト式の綾振装置）であってもよい。
　上記では、本発明を糸掛けアーム５３に適用する例を説明したが、糸掛けアーム５３に代えてゲート式テンサ１２にも本発明を適用できる。この場合、制御部６０は、ゲート式テンサ１２の可動の櫛歯を駆動する駆動部を制御する。また、ゲート式テンサ１２に代えてディスク式のテンサにも本発明を適用できる。つまり、本発明は、糸２０にテンションを付与する装置であって、テンションの大きさを変化させることができる構成であれば、様々な装置に本発明を適用できる。
　上記では、ローラ駆動部５２及びアーム駆動部５５は、少なくとも一部が糸貯留ローラ５１の内部に配置されているが糸貯留ローラ５１の外部に配置されていても良い。また、糸掛けアーム５３を糸貯留装置１８の外部に配置されていても良い。
　テンション測定装置４３は、ロードセル式に代えて、例えばバネ及び／又は圧電素子を利用したテンションセンサを用いることができる。
　上記では、本発明を自動ワインダに適用する例を説明したが、精紡機等の他の糸巻取装置に適用することもできる。精紡機に適用した場合、スライバから紡績糸を紡績する紡績部が給糸部に該当する。これら紡績機としては、空気旋回式の紡績部を備えた空気紡績機又はロータ式の紡績部を備えたオープンエンド紡績機等が挙げられる。
　制御演算の入力は、テンションの目標値に基づいて算出される値であれば、目標値と測定値との差異に限られない。具体的に説明すると、上述したアーム式の綾振装置やベルト式の綾振装置は、綾振りによるテンション変動が少ない。また、上述した紡績機の場合は糸の巻取り速度が自動ワインダの１／３程度であり、この場合もテンション変動が少ない。テンション変動が少ない場合は、図８に示すようにテンション測定装置４３の測定値のフィードバックを省略し、調整部６５からの出力値と、テンションの目標値と、の差異を入力として、アーム駆動部５５を動作させるための制御値を出力する制御演算を行うこともできる。なお、テンションの目標値と、調整部６５からの出力値と、の差異を適切に求めるために、調整部６５からの出力値を適宜変換して目標値との差異を求めてもよい。
　上記では、マガジン式のボビン供給装置２６により給糸ボビン２１を供給する例を説明したが、トレイ式のボビン供給装置を備えた糸巻取装置であっても良い。
　ヤーントラップ１５は、糸２０の走行経路に接近して設けられているので、パッケージ３０の回転により、糸２０が巻き取られる際に吸引空気流を発生させ、走行する糸２０に付着している風綿等を吸引除去しても良い。
　８　巻取部
　２４　綾振ドラム（綾振装置）
　４３　テンション測定装置
　４５　綾振ドラム回転センサ
　５１　糸貯留ローラ
　５２　ローラ駆動部（第２駆動部）
　５３　糸掛けアーム（テンション付与部）
　５５　アーム駆動部（第１駆動部）
　６５　調整部

Claims (10)

  1. 　糸を供給可能な給糸部と、
    　前記給糸部から供給引き出した糸を綾振りする綾振装置と、
    　前記綾振装置が綾振りした糸を巻き取ってパッケージを形成する巻取部と、
    　前記綾振装置に対して糸走行方向の上流に配置され、糸にテンションを付与するテンション付与部と、
    　前記テンション付与部を駆動する第１駆動部と、
    　糸のテンションの目標値に基づいて算出される値を入力として前記第１駆動部を制御する制御値を算出する制御演算を行って、当該制御値を出力する制御部と、
    を備え、
    　前記制御部には、前記綾振装置の綾振速度が更に入力されており、
    　前記制御部は、前記綾振速度に基づいて、前記制御演算で用いる制御パラメータを変化させることを特徴とする糸巻取装置。
  2. 　請求項１に記載の糸巻取装置であって、
    　前記テンション付与部に対して糸走行方向の下流に配置され、糸のテンションを測定するテンション測定装置を備え、
    　前記制御部は、糸のテンションの前記目標値と測定値の差異を入力として前記制御値を算出することを特徴とする糸巻取装置。
  3. 　請求項１又は２に記載の糸巻取装置であって、
    　前記目標値はステップ関数で変化し、前記制御演算で用いる伝達関数には、当該ステップ関数をラプラス変換した第１関数が含まれていることを特徴とする糸巻取装置。
  4. 　請求項１から３までの何れか一項に記載の糸巻取装置であって、
    　前記綾振装置の綾振りに起因して糸のテンションは周期関数で変化し、前記制御演算で用いる伝達関数には、当該周期関数をラプラス変換した第２関数が含まれていることを特徴とする糸巻取装置。
  5. 　請求項４に記載の糸巻取装置であって、
    　前記制御部は、前記綾振速度に基づいて、前記周期関数の周波数に相当する前記制御パラメータを変化させることを特徴とする糸巻取装置。
  6. 　請求項４又は５に記載の糸巻取装置であって、
    　前記制御部は、前記綾振速度に基づいて、前記第１駆動部に前記制御値を出力した際の遅れ量を算出し、当該遅れ量に基づいて、前記周期関数の位相に相当する前記制御パラメータを変化させることを特徴とする糸巻取装置。
  7. 　請求項１から６までの何れか一項に記載の糸巻取装置であって、
    　前記制御部が出力した前記制御値を調整して前記第１駆動部に向けて出力する調整部を備え、
    　前記調整部は、前記制御値が前記第１駆動部に入力された場合の当該テンション付与部の応答性に関する応答性情報を記憶しており、当該応答性情報に基づいて、前記制御値を調整することを特徴とする糸巻取装置。
  8. 　請求項１から７までの何れか一項に記載の糸巻取装置であって、
    　前記給糸部から糸を引き出して当該糸を表面に貯留する糸貯留ローラを備え、
    　前記テンション付与部は、前記糸貯留ローラに対して糸走行方向の下流側に配置され、糸貯留ローラから引き出される糸に接触して当該糸にテンションを付与することを特徴とする糸巻取装置。
  9. 　請求項８に記載の糸巻取装置であって、
    　前記糸貯留ローラを回転駆動する第２駆動部を備え、
    　前記糸貯留ローラと前記テンション付与部の回転軸は同軸であり、
    　前記制御部は、前記制御演算を用いることなく前記第２駆動部を制御することを特徴とする糸巻取装置。
  10. 　糸を供給する給糸工程と、
    　前記給糸工程で供給した糸を綾振装置で綾振りする綾振工程と、
    　前記綾振工程で綾振りした糸を巻き取ってパッケージを形成する巻取工程と、
    　前記綾振装置に対して糸走行方向の上流の糸に対して、テンション付与部でテンションを付与するテンション付与工程と、
    　糸のテンションの目標値に基づいて算出される値を入力として前記テンション付与部を駆動する第１駆動部を制御する制御値を算出する制御演算を行って、当該制御値を出力する制御工程と、
    を含み、
    　前記制御工程では、前記綾振装置の綾振速度に基づいて、前記制御演算で用いる制御パラメータを変化させることを特徴とする糸巻取方法。
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