JP5368205B2 - トラバース装置の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、糸条を綾振るためのトラバース装置の制御装置に関する。

この種の技術として、特許文献１は、トラバース装置の糸ガイドの正確な位置制御を可能とする方法を開示している。具体的には、糸ガイドの現在位置をモニタリングすると共に、糸ガイドの現在位置と所定の目標位置とを比較し、その差を解消するように上記の糸ガイドの走行速度を調整するようにしている。必要であれば特許文献１の請求項１、請求項２、段落番号０００５、０００９、００１１を参照されたい。

特許第４１５５７０５号公報

上記文献１に開示されているトラバース装置の制御装置（以下、Ｂ制御装置と称する。）の制御ブロック図を図１（ａ）のように再現したので参照されたい。

図１（ａ）に示すようにＢ制御装置は、時間−位置パターン生成部１と、目標位置計算部２と、位置制御部３と、速度制御部４と、電流制御部５と、ＰＷＭインバータ６と、ステッピングモータ７と、を主たる構成として有し、更に、エンコーダ８と、速度信号及び位置信号処理部９と、電流検出器１０と、記憶部１１と、を有する。この構成で、時間−位置パターン生成部１は、記憶部１１からパッケージ回転数や巻取速度、巻取制御パラメータを読み込んで１ストローク毎に（糸ガイドが１往復する毎に）時間−位置パターンを生成し、このパターン情報を目標位置計算部２へ送信する。時間−位置パターンとは、時間と糸ガイドの位置との対応関係を例えばテーブル形式で表現するものであり、わかりやすく言えば、糸ガイドがいつどこに位置すべきかという情報を意味している。目標位置計算部２は、時間−位置パターン生成部１から受信したパターン情報と、適宜の方法により取得した現在時刻１２と、に基づいて、現時点における糸ガイドの目標位置を計算し、計算した目標位置を位置指令として位置制御部３に送信する。位置制御部３は、目標位置計算部２から受信した位置指令に基づいて、現時点における糸ガイドの目標速度を計算し、計算した目標速度を速度指令として速度制御部４に送信する。速度制御部４は、位置制御部３から受信した速度指令に基づいて、現時点におけるステッピングモータ７の目標トルクを計算し、計算した目標トルクをトルク指令として電流制御部５に送信する。電流制御部５は、速度制御部４から受信したトルク指令に基づいてＰＷＭインバータ６が生成するパルス電圧のパルス幅を制御する。そして、ＰＷＭインバータ６が生成したパルス電圧がステッピングモータ７に印加されることで、ステッピングモータ７が所定の方向へ所定の回転数で回転し、もって、糸ガイドが往復走行する。そして、エンコーダ８は、ステッピングモータ７の出力軸の回転に応じたパルス信号を発生し、発生したパルス信号を速度信号及び位置信号処理部９に送信する。速度信号及び位置信号処理部９は、エンコーダ８から受信したパルス信号に基づいて糸ガイドの現在の走行速度に相当する速度信号と、糸ガイドの現在の位置に相当する位置信号を生成する。また、電流検出器１０は、ステッピングモータ７内の電流を検知して、この電流に相当する電流信号を生成する。この構成で、速度制御部４が電流制御部５に送信するトルク指令は、速度信号及び位置信号処理部９から送信される位置信号と、電流検出器１０から送信される電流信号と、に基づいて調整され、もって、速度制御部４による電流制御部５のフィードバック制御が実現されている。同様に、位置制御部３が速度制御部４に送信する速度指令は、速度信号及び位置信号処理部９から送信される速度信号に基づいて調整され、もって、位置制御部３による速度制御部４のフィードバック制御が実現されており、目標位置計算部２が位置制御部３に送信する位置指令は、速度信号及び位置信号処理部９から送信される位置信号に基づいて調整され、もって、目標位置計算部２による位置制御部３のフィードバック制御が実現されている。以上説明したＢ制御装置の特色は、先ず時間−位置パターンありきで、糸ガイドが所定の時刻で所定の位置を通過するように糸ガイドの走行速度が所謂調整役となるところにある。

しかし、上記Ｂ制御装置では、糸ガイドの現在位置を糸ガイドの走行速度よりも優先するものであるから、糸ガイドの現在位置を所望通りに合わせ込むために糸ガイドの走行速度は上下することとなり、これは、生産されたパッケージの密度の軸方向における不均一性を招いてしまう。更に詳しく言えば、上記Ｂ制御装置を採用した場合であっても、糸ガイドの走行速度の変動が規則的ではなくある程度ランダムに発生するものであれば、パッケージの密度の軸方向における不均一性もやがては相殺されていく場合があろう。しかしながら、実際に本願発明者らが上記Ｂ制御装置を試験的に実施してみたところ、糸ガイドの走行速度の変動はいつも同じように発生するといったある種の規則性が認められ、そして、現時点に至るまでその規則性を解消するに至っていない。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、パッケージの密度の軸方向における不均一性を解消する技術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。

本願発明の観点によれば、走行する糸条を案内可能な糸ガイドと、前記糸ガイドを往復走行させるための糸ガイド駆動手段と、前記糸ガイドの現在位置を検知する現在位置検知手段と、を備え、ボビンに巻き取られる上記糸条を綾振るためのトラバース装置の制御装置は、以下のように構成される。即ち、トラバース装置の制御装置は、前記糸ガイドの位置と、その位置における前記糸ガイドの走行速度と、の関係である位置−速度パターンを供給するパターン供給手段と、前記パターン供給手段によって供給された位置−速度パターンと、前記現在位置検知手段によって検知された前記糸ガイドの現在位置と、に基づいて前記糸ガイドの目標とする走行速度を計算する目標速度計算手段と、前記目標速度計算手段によって計算された走行速度に基づいて前記糸ガイド駆動手段の動作を制御する駆動制御手段と、を備える。

即ち、上記特許文献１では、糸ガイドの目標とする位置が先ず優先的に決定され、その目標を叶えるために糸ガイドの走行速度が調整役となっている。これに対し、上記の構成によれば、糸ガイドの位置は制御の対象から外され、糸ガイドの目標とする走行速度が優先的に決定されるので、糸ガイドの走行速度の変動が飛躍的に抑制され、もって、パッケージの密度の軸方向における不均一性を解消することができる。

また、上記特許文献１の構成と比較して、逐次位置制御（位置制御部３に相当。）をする必要がなくなるので、簡易な制御が実現される。

上記のトラバース装置の制御装置は、好ましくは、前記現在位置検知手段によって検知された前記糸ガイドの現在位置の変化に基づいて前記糸ガイドの往復走行の実際の周期を計算する周期計算手段と、前記糸ガイドの往復走行の目標とする周期と、前記周期計算部によって計算された前記糸ガイドの往復走行の実際の周期と、が一致するように前記位置−速度パターンを補正する周期補正手段と、を更に備える。即ち、上記特許文献１の技術では現在時刻を制御の材料としているので、前記糸ガイドの往復走行の周期に、目標とする周期からのズレが発生し難い。これに対し、本願の前述の技術では現在時刻を制御の材料としていないので、前記糸ガイドの往復走行の周期に、目標とする周期からのズレが発生し易い。そこで、上記の構成によれば、前記糸ガイドの往復走行の実際の周期の、目標とする周期からのズレを解消することができる。

トラバース装置の制御装置の機能ブロック図 延伸仮撚機の概略図 トラバース装置の正面図 第一変形例のトラバース装置の正面図 第二変形例のトラバース装置の正面図

以下、一例として、本願発明に係るトラバース装置が延伸仮撚機の巻取部に適用されている実施形態を、図１〜３に基づいて説明する。

図２に示すように延伸仮撚加工機１００は、糸条Ｙを供給する給糸部１０１と、糸条Ｙに延伸仮撚加工処理を施す加工処理部１０２と、加工処理した糸条Ｙを巻き取ってパッケージを形成する巻取部１０３と、から構成される加工処理ユニット１０４（錘とも称される。）を複数備えて構成される。上記の加工処理ユニット１０４は図２の紙面に対して垂直の方向に並べて設けられる。ただし、給糸部１０１と巻取部１０３は、省スペース化の要請から２〜４錘分、上下に重ねて配置されている。

給糸部１０１は、給糸パッケージ１０５を保持するペグ１０６が設けられ、各ペグ１０６は共通のクリールスタンド１０７に取り付けられている。

加工処理部１０２は、糸条Ｙの上流から下流へ向かって順に、第１フィードローラ１０８と、１次ヒータ１０９と、冷却器１１０と、仮撚装置１１１と、第２フィードローラ１１２と、２次ヒータ１１３と、第３フィードローラ１１４と、から構成されている。第１フィードローラ１０８による糸条送り速度は第２フィードローラ１１２による糸条送り速度よりも低く、第２フィードローラ１１２による糸条送り速度は第３フィードローラ１１４の糸条送り速度よりも高くなるように設定され、もって、糸条Ｙは、第１フィードローラ１０８と第２フィードローラ１１２の間では延伸され、第２フィードローラ１１２と第３フィードローラ１１４の間では弛緩されるようになっている。

また、仮撚装置１１１によって糸条Ｙに対して付与された撚りは第１フィードローラ１０８に至るまで遡上するので、糸条Ｙは、延伸され加撚された状態で、１次ヒータ１０９にて加熱され、冷却器１１０にて熱セットされる。糸条Ｙに対して付与された撚りは、糸条Ｙが第２フィードローラ１１２を通過する際に消失する。このように延伸仮撚加工された糸条Ｙは、弛緩された状態で、２次ヒータ１１３にて適宜の熱処理が施され、巻取部１０３にてボビンに巻き取られ、やがてパッケージを形成する。

詳しくは、上記の巻取部１０３は、図３に示すように、ボビン（図略）を回転可能に支持するクレードル１１５と、このクレードル１１５に支持されたボビン（乃至パッケージＰ）を回転させるためのコンタクトローラ１１６と、糸条Ｙを捕捉可能な糸ガイド３３を有し、この糸ガイド３３を往復運動させることでボビン（又はパッケージＰ）に対して糸条Ｙを綾振るトラバース装置３４と、を備えている。この構成で、走行する糸条Ｙは、トラバース装置３４にて例えば１分間に７００〜８００回程度に高速で往復走行する糸ガイド３３によって綾振られながらボビン上に巻き取られ、もって、パッケージＰが生産されるようになっている。

上記のトラバース装置３４は、本実施形態において所謂ベルト式に構成される。即ち、図３に示すようにベルト式トラバース装置３４は、上記の糸ガイド３３が取り付けられた無端ベルト４２と、この無端ベルト４２の一部がコンタクトローラ１１６の長手方向に対して平行となるように無端ベルト４２を支持する一対の支持ユニット４３と、無端ベルト４２を駆動するＡＣサーボモータ４４と、を備える。そして、ベルト式トラバース装置３４は、ＡＣサーボモータ４４の出力軸に設けられた駆動プーリ４５を介して無端ベルト４２を往復走行させることで、糸ガイド３３がコンタクトローラ１１６の長手方向に対して平行に往復運動できるようなっている。なお、上記の支持ユニット４３及びＡＣサーボモータ４４は、板状のベース４６に取り付けられている。また、無端ベルト４２を往復走行させる際に糸ガイド３３がばたつかないよう、糸ガイド３３を直線的に案内するレール４７が上記一対の支持ユニット４３の間に延設される。無端ベルト４２として本実施形態ではタイミングベルトが採用され、無端ベルト４２は、一対の支持ユニット４３のプーリ４８とＡＣサーボモータ４４の駆動プーリ４５とに巻き掛けられることで二等辺三角形状の軌道上を走行する。また、ＡＣサーボモータ４４には、出力軸の回転に応じたパルス信号を送信可能なエンコーダ４９が設けられている。上記のトラバース装置３４に要求される性能は、一般に、綾振中間部（一対の支持ユニット４３に挟まれた領域：概ね２５０［ｍｍ］）では所定の速度を安定的に維持し、一方で、綾振端部（支持ユニット４３の近傍領域）では極めて精確な急速反転を実現することとされる。

上記の構成において、本実施形態において、糸ガイド３３を往復走行させるための糸ガイド駆動手段は、ＡＣサーボモータ４４と無端ベルト４２、支持ユニット４３を含んで構成される。

コンタクトローラ１１６は、トラバース装置３４と、クレードル１１５のボビン把持部１１５ａと、の間に設けられ、パッケージＰを所望の回転数で回転させる。

次に、上記のトラバース装置３４のトラバース制御部８０（制御装置）について説明する。図３及び図１（ｂ）に示すトラバース制御部８０は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、ＣＰＵが実行する制御プログラム及び制御プログラムに使用されるデータが記憶されているＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）と、プログラム実行時にデータを一時記憶するためのＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、を備える。そして、ＲＯＭに記憶された上記制御プログラムがＣＰＵに読み込まれＣＰＵ上で実行されることで、制御プログラムは、ＣＰＵなどのハードウェアを、位置−速度パターン生成部６０（パターン供給手段）や、目標速度計算部６１（目標速度計算手段）、速度制御部６２、電流制御部６３、ＰＷＭインバータ６４、電流検出器６５、速度信号及び位置信号処理部６６、原点検出部６７、ストローク周期計算部６８（周期計算手段）、記憶部６９、ストローク周期補正部７０（周期補正手段）として機能させるようになっている。

記憶部６９には、パッケージ回転数や巻取速度、巻取制御パラメータが記憶されている。ここで、「パッケージ回転数」とはパッケージの回転数を意味し、「巻取速度」は上記パッケージの周速を意味し、「巻取制御パラメータ」は例えばチーズやコーンといったようなパッケージ形状の種別を意味する。

速度信号及び位置信号処理部６６は、エンコーダ４９から受信したパルス信号に基づいて糸ガイド３３の現在の位置と走行速度を取得すると共に、取得した糸ガイド３３の現在の位置と走行速度に基づいて位置信号と速度信号を生成し、この位置信号と速度信号を目標速度計算部６１などに送信する。

位置−速度パターン生成部６０は、記憶部６９からパッケージ回転数や巻取速度、巻取制御パラメータを読み込んで１ストローク毎に（糸ガイド３３が１往復する毎に）１ストローク分の位置−速度パターンを生成し、このパターン情報をストローク周期補正部７０へ送信し、ストローク周期補正部７０で後述のように補正されたパターン情報は目標速度計算部６１へと送信される。位置−速度パターンとは、糸ガイドの位置と走行速度との対応関係を例えばテーブル形式で表現するものであり、わかりやすく言えば、糸ガイドがどの位置ではどのくらいの走行速度であるべきかという情報を意味している。

目標速度計算部６１は、位置−速度パターン生成部６０からストローク周期補正部７０を介して受信した位置−速度パターンと、速度信号及び位置信号処理部６６から受信した位置信号と、に基づいて糸ガイド３３の目標走行速度を計算し、計算した目標走行速度を速度指令として速度制御部６２に送信する。

速度制御部６２は、目標速度計算部６１から受信した速度指令に基づいてＡＣサーボモータ４４の目標トルクを計算し、計算した目標トルクをトルク指令として電流制御部６３に送信する。

電流制御部６３は、速度制御部６２から受信したトルク指令に基づいてＰＷＭインバータ６４が生成するパルス電圧のパルス幅を制御する。そして、ＰＷＭインバータ６が生成したパルス電圧がＡＣサーボモータ４４に印加されることで、ＡＣサーボモータ４４が所定の方向へ所定の回転数で回転し、もって、糸ガイド３３が往復走行することになる。

電流検出器６５は、ＡＣサーボモータ４４内の電流を検知し、この電流に相当する電流信号を生成する。

この構成で、速度制御部６２が電流制御部６３に送信するトルク指令は、速度信号及び位置信号処理部６６から受信した位置信号と、電流検出器６５から受信した電流信号と、に基づいて調整され、もって、速度制御部６２による電流制御部６３のフィードバック制御（電流ループ制御）が実現されている。同様に、目標速度計算部６１が速度制御部６２に送信する速度指令は、速度信号及び位置信号処理部６６から受信した速度信号に基づいて調整され、もって、目標速度計算部６１による速度制御部６２のフィードバック制御（速度ループ制御）が実現されている。

本実施形態において、目標速度計算部６１によって計算された走行速度に基づいて糸ガイド駆動手段（ＡＣサーボモータ４４等）の動作を制御する駆動制御手段は、速度制御部６２と電流制御部６３、ＰＷＭインバータ６４を含んで構成されている。

原点検出部６７は、速度信号及び位置信号処理部６６から受信した位置信号に基づいて、糸ガイド３３が所定の原点位置を通過したことを検出すると共に、検出する度に原点位置通過信号をストローク周期計算部６８に送信する。

ストローク周期計算部６８は、原点検出部６７から受信した原点位置通過信号に基づいて糸ガイド３３の往復走行の実際の周期を計算し、計算した実際の周期を周期信号としてストローク周期補正部７０に送信する。

ストローク周期補正部７０は、位置−速度パターン生成部６０から受信した位置−速度パターンに基づいて、この位置−速度パターンによって一義的に決まる糸ガイド３３の往復走行の目標とする周期（以下、単に「目標の周期」とも称する。）と、ストローク周期計算部６８から受信した周期信号、即ち糸ガイド３３の往復走行の実際の周期（以下、単に「実際の周期」とも称する。）と、を比較する。そして、ストローク周期補正部７０は、両者が一致するように位置−速度パターンを補正し、補正後の位置−速度パターンを目標速度計算部６１に送信する。具体的に言えば、実際の周期が目標の周期を下回っていた場合は、位置−速度パターンを、糸ガイド３３の走行速度が往路、復路を問わず満遍なく低くなるように補正する。一方で、実際の周期が目標の周期を上回っていた場合は、位置−速度パターンを、糸ガイド３３の走行速度が往路、復路を問わず満遍なく高くなるように補正する。端的に言えば、糸ガイド３３の走行速度を増減することで糸ガイド３３の往復走行の周期を目標の周期に合わせ込む補正、ということである。そして、このストローク周期補正部７０の作動により、周期ズレ補正の帰還制御が実現されることになる。付言するならば、上記の如くストローク周期補正部７０が位置−速度パターンを糸ガイド３３の走行速度が往路、復路を問わず満遍なく増減するように補正することとしているのは、他でもなく、前述した綾振中間部における糸ガイド３３の走行速度の安定を損なわないためである。

（まとめ）
（請求項１）
以上説明したように上記実施形態においてトラバース装置３４のトラバース制御部８０は、糸ガイド３３の位置と、その位置における前記糸ガイド３３の走行速度と、の関係である位置−速度パターンを生成する位置−速度パターン生成部６０と、位置−速度パターン生成部６０によって生成された位置−速度パターンと、エンコーダ４９によって検知された前記糸ガイド３３の現在位置と、に基づいて前記糸ガイド３３の目標とする走行速度を計算する目標速度計算部６１と、前記目標速度計算部６１によって計算された走行速度に基づいて前記糸ガイド駆動手段の動作を制御する駆動制御手段と、を備える。

即ち、上記特許文献１では、糸ガイドの目標とする位置が先ず優先的に決定され、その目標を叶えるために糸ガイドの走行速度が調整役となっている。これに対し、上記の構成によれば、糸ガイド３３の位置は制御の対象から外され、糸ガイド３３の目標とする走行速度が優先的に決定されるので、糸ガイド３３の走行速度の変動が飛躍的に抑制され、もって、パッケージの密度の軸方向における不均一性を解消することができる。

また、上記特許文献１の構成と比較して、逐次位置制御（位置制御部３に相当。）をする必要がなくなるので、簡易な制御が実現される。

（請求項２）
上記のトラバース装置３４のトラバース制御部８０は、エンコーダ４９によって検知された前記糸ガイド３３の現在位置の変化に基づいて前記糸ガイド３３の往復走行の実際の周期を計算するストローク周期計算部６８と、前記糸ガイド３３の往復走行の目標とする周期と、前記ストローク周期計算部６８によって計算された前記糸ガイド３３の往復走行の実際の周期と、が一致するように前記位置−速度パターンを補正するストローク周期補正部７０と、を更に備える。即ち、上記特許文献１の技術では現在時刻を制御の材料としているので、前記糸ガイドの往復走行の周期に、目標とする周期からのズレが発生し難い。これに対し、本願の前述の技術では現在時刻を制御の材料としていないので、前記糸ガイド３３の往復走行の周期に、目標とする周期からのズレが発生し易い。そこで、上記の構成によれば、前記糸ガイド３３の往復走行の実際の周期の、目標とする周期からのズレを解消することができる。

以上に本発明の好適な実施形態を説明したが、上記の実施形態は以下のように変更して実施することができる。

即ち、上記実施形態では、本願発明の適用対象を延伸仮撚加工機１００の巻取部１０３のトラバース装置３４のトラバース制御部８０としたが、これに限らず、例えば、紡糸された多数の糸条を同時に巻き取って多数のパッケージを高い生産性で形成する紡糸巻取機の糸条巻取装置に搭載されるトラバース装置についても適用することができる。

また、上記実施形態では、無端ベルト４２を走行駆動させるモータとしてＡＣサーボモータ４４を採用したが、これに代えて、他の種類のモータであってもよい。一般に、ＡＣサーボモータ４４は、特許文献１に開示のステッピングモータと比較して出力軸の高速回転に適しているので、この点、１分間における糸ガイド３３の往復回数が上記実施形態のように相当数に及ぶ場合は、ＡＣサーボモータ４４を積極的に採用することが好ましい。

また、上記実施形態においてトラバース装置３４は所謂ベルト式としたが、これに代えて、直動モータ式トラバース装置や、アーム揺動式トラバース装置であってもよい。直動モータ式トラバース装置３４は、図４に示すように、糸ガイド３３の往復運動を案内するガイドレール５０と、糸ガイド３３を往復運動させる駆動源５１と、糸ガイド３３の往復運動の位置及び走行速度を検知するエンコーダー５２と、を含んで構成される。駆動源５１は上記実施形態におけるＡＣサーボモータ４４に対応しており、エンコーダー５２はエンコーダ４９に対応している。アーム揺動式トラバース装置３４は、図５に示すように、先端に糸ガイド３３を有するアーム５３と、このアーム５３を揺動駆動する駆動源５４と、アーム５３の回転角を検知するエンコーダ５５と、を含んで構成される。駆動源５４は上記実施形態におけるＡＣサーボモータ４４に対応しており、エンコーダ５５はエンコーダ４９に対応している。

６０ 位置−速度パターン生成部
６１ 目標速度計算部
６２ 速度制御部
４４ ＡＣサーボモータ
４９ エンコーダ

Claims (2)

1. 走行する糸条を案内可能な糸ガイドと、
   前記糸ガイドを往復走行させるための糸ガイド駆動手段と、
   前記糸ガイドの現在位置を検知する現在位置検知手段と、
   を備え、
   ボビンに巻き取られる上記糸条を綾振るためのトラバース装置の制御装置であって、
   前記糸ガイドの位置と、その位置における前記糸ガイドの走行速度と、の関係である位置−速度パターンを供給するパターン供給手段と、
   前記パターン供給手段によって供給された位置−速度パターンと、前記現在位置検知手段によって検知された前記糸ガイドの現在位置と、に基づいて前記糸ガイドの目標とする走行速度を計算する目標速度計算手段と、
   前記目標速度計算手段によって計算された走行速度に基づいて前記糸ガイド駆動手段の動作を制御する駆動制御手段と、
   を備える、トラバース装置の制御装置。
2. 請求項１に記載のトラバース装置の制御装置であって、
   前記現在位置検知手段によって検知された前記糸ガイドの現在位置の変化に基づいて前記糸ガイドの往復走行の実際の周期を計算する周期計算手段と、
   前記糸ガイドの往復走行の目標とする周期と、前記周期計算部によって計算された前記糸ガイドの往復走行の実際の周期と、が一致するように前記位置−速度パターンを補正する周期補正手段と、
   を更に備えた、トラバース装置の制御装置。

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