JPH07172692A - 接圧ローラの駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 接圧ローラ駆動用の電動機に発生するすべり
を自動的に補正することにより、各巻取機の個体間差の
影響を無くし、均一な巻姿のパッケージを得ることであ
る。 【構成】 接圧ローラ５を電動機６によって駆動するに
際し、予め、接圧ローラ５をスピンドル２に接触させな
い状態で電動機６によって回転させ、この時の前記電動
機６に発生するすべりを算出し、巻取中の接圧ローラ５
の回転指令周波数を前記すべりに基づいて補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は合成繊維等の糸条を巻取
るスピンドル駆動型巻取機における接圧ローラの駆動制
御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、巻取速度の高速化に伴ってスピン
ドル駆動型巻取機においても接圧ローラを電動機によっ
て駆動するようになっている。

【０００３】上述の接圧ローラはオープンループ制御さ
れる電動機によって設定速度に対応する回転数になるよ
うに駆動されている。そして、ボビンを緊締したスピン
ドルが電動機によって回転され、該ボビンに接圧ローラ
が当接されて糸条の巻取が開始されると、接圧ローラの
回転数を検出して該接圧ローラが設定回転数になるよう
にスピンドル駆動用の電動機がフィードバック制御され
るようになっている。

【０００４】上述の接圧ローラは、電動機単体のすべり
があると共に、電動機の軸受部のベアリングの回転抵抗
およびローラ支持用軸受部のベアリングの回転抵抗等が
あるため電動機に生じるすべりを考慮しないで電動機を
駆動制御すると、電動機に対する指令回転数に対して実
際の接圧ローラの回転数が遅くなって、その分スピンド
ルによって接圧ローラが駆動されることになり、パッケ
ージに余分な負荷がかかってパッケージの巻姿が悪くな
るという問題がある。

【０００５】これとは別に接圧ローラ駆動用の電動機が
オープンループ制御されているターレット型巻取機にお
いては、糸切替え時に接圧ローラとパッケージとの接触
がなくなると、指令回転数に対して実際の接圧ローラの
回転数が遅くなっても補正されず、その分糸条巻取張力
が低下する。

【０００６】この様な状態で満巻パッケージから空ボビ
ンへの糸切替えを行なうと、巻取機より上流側にあるロ
ーラへの糸巻付きを生じて糸条切替え成功率が低下する
という問題がある。

【０００７】上述のような問題を解決するため、巻取機
の組立完了時に接圧ローラ駆動用の電動機に発生するす
べりを測定して補正定数に変換し、制御装置に人手によ
って入力して記憶させている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、電動機単体の
すべり特性、ベアリングの回転抵抗には固体間差がある
ため、上述のすべりの測定および補正係数の入力は各巻
取機１台１台に対して実施する必要があり、多大な時間
と労力が必要である。

【０００９】該補正係数は制御装置に記憶されるため、
巻取機と制御装置の組合わせが変わるだけでも補正係数
を再度入力する必要がある。

【００１０】また、停機状態から運転を開始した運転初
期におけるベアリングと、連続して長時間運転された時
のベアリングとでは温度差があるため回転抵抗が異なっ
て電動機のすべりが大きく変化する。またベアリングの
回転抵抗が経時変化することによっても電動機のすべり
が変化する。

【００１１】そのため、予め測定して入力してあるすべ
りと実際のすべりに差を生じて接圧ローラの回転数が低
下した場合は、該接圧ローラがパッケージによって回転
されることになり、パッケージの巻姿が不均一になると
いう問題が生じる。

【００１２】また、逆に接圧ローラの回転数が増加した
場合は、該接圧ローラがパッケージを駆動することにな
り、過負荷によって電動機が発熱したり、損傷したりす
るという問題が生じる。

【００１３】さらに、ターレット型巻取機においては糸
切替え動作時に糸条巻取張力が変動して糸切れあるいは
ローラへの糸巻付きが生じて糸切替え成功率が低下する
という問題が生じるが、これ等の問題を解決することが
できなかった。

【００１４】本発明は上述の問題点を解決し、接圧ロー
ラ駆動用の電動機のすべりを自動的に補正することによ
り、各巻取機の個体間差および経時変化の影響を無くす
ことを目的とするものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め本発明の接圧ローラの駆動制御方法は、接圧ローラ駆
動用の電動機を有するスピンドル駆動型巻取機によって
糸条の巻取が開始される糸掛け動作時または糸切替え動
作時に、接圧ローラをスピンドルに緊締されたボビンに
接触させない状態で電動機によって回転させ、この時の
前記電動機に発生するすべりを算出し、前記電動機に対
する回転指令周波数を前記すべりに基づいて補正せしめ
るようにしてある。

【００１６】また、接圧ローラ駆動用の電動機に発生す
るすべりを、前記電動機によって所定の回転数で回転さ
せた時の接圧ローラ回転検出パルス数または検出回転数
とすべりを無視した計算によって求められたパルス数ま
たは回転数によって算出するか、前記電動機によって所
定の回転数で回転させた時の指令周波数値とすべりを無
視した計算によって求められた周波数値とによって算出
するのが好ましい。

【００１７】

【実施例】図１は本発明のスピンドル駆動型巻取機の全
体構成を示す概略斜視図であって、巻取機は、駆動用の
電動機３を有し、機枠１に回転自在に設置されたボビン
緊締用のスピンドル２と、該スピンドル２の上方に機枠
１に形成されたガイド（図示せず）に沿って垂直方向に
昇降するトラバースヘッド４と、駆動用の電動機６を有
し、該トラバースヘッド４に回転自在に装着された接圧
ローラ５と、電動機３の後部に設置されたスピンドル回
転速度検出用の第１検知器７と、電動機６の出力軸に近
接して設置された接圧ローラ回転速度検出用の第２検知
器８と、各電動機の回転速度を制御する制御装置９とに
より構成されている。

【００１８】上述の第１検知器７、第２検知器８は光
式、磁石式、近接式等のパルスピックアップを使用す
る。

【００１９】上述の制御装置９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
ュータを使用する。

【００２０】上述の巻取機において接圧ローラを回転さ
せた時に接圧ローラ駆動用の電動機に発生するすべり
は、巻取機が長時間停止して軸受等が低温の状態で巻取
機の運転を開始した場合と巻取機が所定時間運転されて
軸受等が高温になった状態で引き続き巻取機を運転する
場合とで異なる。

【００２１】そのため、糸掛けおよび糸切替えのターレ
ット開始時から遅くとも接圧ローラが巻取パッケージに
接触を開始する以前にすべりを算出する必要があり、図
１に示すような手動糸切替え型巻取機においては、巻取
機を停止状態から運転を開始して糸掛け動作が完了する
前、巻取りが終了した後満巻ボビンと空ボビンを交換し
て再び糸掛け動作を行ない該動作が完了する前にすべり
を算出することもでき、ターレット型巻取機においては
巻取を開始するための糸掛け動作が完了する前、糸条の
巻取りが終了して満巻ボビンから空ボビンに切替える前
にすべりを算出することもできる。

【００２２】一方、糸掛け成功率、糸切替え成功率を向
上させるために糸掛け時あるいは糸切替え時のスピンド
ルの回転速度が巻取速度に対して若干高めの値に成るよ
うに設定されており、糸掛け動作が完了した後あるいは
糸切替え動作が完了した後に定常巻取速度に減速してい
る。

【００２３】そのため、最初の糸掛け動作時、および最
初の糸切替え動作時の接圧ローラ５を回転させた時に電
動機６に発生するすべりの算出は、巻取機が糸掛け速
度、糸切替え速度で運転され、接圧ローラ５がスピンド
ル２に接触していない状態で行なう。

【００２４】先ず、すべりの算出方法について説明す
る。

【００２５】最初の糸掛け動作時を例にとれば、糸掛け
速度を〔ＳＩ（ｍ／min ）〕、接圧ローラ５の直径寸法
を〔ＤＲ（ｍ）〕、電動機６のポール数を〔ｐ1 〕とす
ると、すべりを無視した指令周波数〔ＲＯ1 （Ｈｚ）〕
は、 であり、接圧ローラ１回転当りのパルス数を〔Ｐ1 〕と
すると、接圧ローラの糸掛け速度〔ＳＩ〕に対応するパ
ルス数〔ＲＦＰ1 （パルス／sec ）〕を算出する計算式
は次の通り、 として表すことができ、接圧ロール回転検出パルス数を
〔ＲＦＰ2 （パルス／sec ）〕とすると、該すべり〔η
Ｆ〕を算出する計算式は次の通りである。

【００２６】 上述の計算式（２）のＲＦＰ1 を計算式（３）のＲＦＰ
1 に代入すると指令周波数〔ＲＯ1 （Ｈｚ）〕と接圧ロ
ール回転検出パルス数〔ＲＦＰ2 （パルス／sec ）〕と
からすべり〔ηＦ〕を算出でき、その計算式は下記の通
りである。

【００２７】 一方、パッケージ直径寸法を〔ＤＭ（ｍ）〕、スピンド
ル駆動用の電動機３のポール数を〔ｐ2 〕とすると、該
電動機３の指令周波数〔ＳＦ1 （Ｈｚ）〕は、 であり、スピンドル１回転当りのパルス数を〔Ｐ2 〕と
すると、スピンドルの糸掛け速度〔ＳＩ〕に対応するパ
ルス数〔ＳＦＰ1 （パルス／sec ）〕を算出する計算式
は次の通り、 として表すことができる。

【００２８】上述の手動糸切替え型巻取機における接圧
ローラ駆動制御動作について説明する。

【００２９】先ず、操作用スイッチ（図示せず）を押し
て待機位置にあるトラバースヘッド４を下降させ、接圧
ローラ５がスピンドル２と所定の間隔寸法を有するすべ
り測定位置に停止すると、スピンドル駆動用の電動機３
と、接圧ローラ駆動用の電動機６が作動してスピンドル
２と接圧ローラ５が回転する。

【００３０】この時、予め設定された速度を維持するた
めに第１検知器７から送られてくるスピンドル駆動用の
電動機３の出力軸のパルス数が制御装置９において上述
の計算式（６）によって算出されたスピンドルの糸掛け
速度〔ＳＩ〕に対応するパルス数〔ＳＦＰ1 （パルス／
sec ）〕と等しくなるように該電動機３がフィードバッ
ク制御される。

【００３１】一方、接圧ロール駆動用の電動機６は計算
式（１）によって得られた指令周波数〔ＲＯ1 （Ｈ
ｚ）〕に基づいて駆動される。

【００３２】この状態で接圧ローラ５の接圧ロール回転
検出パルス数〔ＲＦＰ2 （パルス／sec ）〕が第２検知
器８によって検出されて制御装置９に送られると、すべ
り〔ηＦ〕が計算式（４）によって算出されて制御装置
９に記憶される。

【００３３】すると、糸掛け速度〔ＳＩ（ｍ／min ）〕
における接圧ローラ駆動用の電動機６に対する補正指令
周波数〔ＲＦ1 （Ｈｚ）〕がすべり〔ηＦ〕を付加した
次の計算式（７）によって算出される。

【００３４】 上述の補正指令周波数〔ＲＦ1 （Ｈｚ）〕によって電動
機６がオープンループ制御されて接圧ローラ５が回転す
ると、スピンドル２に装着されたボビンに対して糸掛け
を行なう。

【００３５】そして、糸条が該ボビンに巻付けられて巻
取が開始されると、接圧ローラ駆動用の電動機６は、下
記計算式（８）によって得られた指令接圧ローラ周波数
〔ＯＭ（Ｈｚ）〕によってオープンループ制御が行なわ
れる。

【００３６】ここで、定常巻取速度を〔ＳＭ（ｍ／min
）〕とすると、該指令接圧ローラ周波数〔ＯＭ（Ｈ
ｚ）〕を算出する計算式は次の通りある。

【００３７】 一方、スピンドル駆動用の電動機３は、第１検知器７か
ら送られてくる電動機３の出力軸のパルス数が、下記計
算式（９）によって算出されたスピンドルの定常巻取速
度〔ＳＭ〕に対応するパルス数〔ＳＭＰ（パルス／sec
）〕と等しくなるようにフィードバック制御される。

【００３８】 上述の計算式（９）における〔ＤＭ〕はパッケージ直径
寸法（ｍ）であって、糸条巻取開始時においてはボビン
直径寸法となる。

【００３９】ここで、巻取時間を〔Ｔ（min ）〕、紡糸
機（図示せず）から紡出されるポリマーの吐出量を〔Ｌ
（ｇ／min ）〕、糸条巻取幅寸法を〔Ｗ（ｍ）〕、パッ
ケージ密度を〔ρ（ｇ／ｍ³ ）〕、ボビン直径寸法を
〔ＤＳ（ｍ）〕とすると、該パッケージ直径寸法〔ＤＭ
（ｍ）〕は下記計算式（１０）によって算出される。

【００４０】 上述の算出値に基づいて糸条の巻取が行なわれてボビン
上に糸層が形成されて該糸層の外周部が接圧ローラ５に
接触して定常巻取状態になると、スピンドル駆動用の電
動機３は接圧ローラ回転検出パルス数が接圧ローラの定
常巻取速度〔ＳＭ〕に対応するパルス数〔ＲＭＰ（Ｈ
ｚ）〕と一致するようにフィードバック制御される。該
接圧ローラの定常巻取速度〔ＳＭ〕に対応するパルス数
〔ＲＭＰ（Ｈｚ）〕を算出する計算式は次の通りであ
る。

【００４１】 尚、オーバフィードされた状態で糸条の巻取が行なわれ
る場合は、オーバフィード率を〔Ｆ（％）〕とすると該
指令接圧ローラ周波数〔ＯＳ（Ｈｚ）〕を算出する計算
式は次の通りである。

【００４２】 上述のオーバフィード率（％）は、一般に、巻始めから
巻終わりまで０、または一定の値に設定することで充分
であるが、パッケージの巻姿の改善を目的とする場合は
巻取径、または巻取時間の関数とすることも可能であ
る。

【００４３】図１に示す手動型巻取機においては、予め
設定された量の糸条がボビンに巻取られると糸条を切断
し、満巻パッケージと空ボビンを交換して糸掛け動作を
行なう。

【００４４】上述の巻取機は糸条の巻取によって所定時
間連続して運転されているため、軸受等の温度が上昇し
てすべりが変化している。

【００４５】そこで、接圧ローラ５のすべりが糸掛け動
作を行なう前に最初の糸掛け時と同じようにして算出さ
れる。

【００４６】上述のすべりの算出は手動糸切替え型巻取
機においては糸掛け動作毎に行なわれるが、一回飛し等
所定の間隔をもって算出することも可能である。

【００４７】次に、ターレット型巻取機におけるすべり
の算出について説明する。

【００４８】複数本のスピンドルがターレット部材に装
着されたターレット型巻取機を使用して糸条を満巻ボビ
ンが装着されているスピンドルから空ボビンの装着され
ているスピンドルに順次切り替えて巻取りを行なう場合
は、最初の糸掛け動作時の他に、予め設定された量の糸
条がボビンに巻取られて満巻ボビンから空ボビンに切替
える前に、接圧ローラ５がスピンドル２と非接触の状態
で接圧ローラ駆動用の電動機６の糸切替え速度に対する
指令周波数と接圧ローラ回転検出パルス数を検出して接
圧ローラ５の軸受と電動機６のすべりを算出する。

【００４９】該ターレット型巻取機におけるすべりは、
上述の計算式（１）における糸掛け速度〔ＳＩ（ｍ／mi
n ）〕を糸切替え速度〔ＳＨ（ｍ／min ）〕に置換し、
電動機６に対する指令周波数（Ｈｚ）糸切替え時の接圧
ローラの糸切替え速度〔ＳＨ〕に対応するパルス数（パ
ルス／sec ）を算出し、次いで、すべり算出用計算式に
よって算出する。

【００５０】すなわち、すべりを無視した指令周波数
〔ＲＨ1 （Ｈｚ）〕は、 であり、接圧ローラフィードバックパルス数を〔ＲＦＨ
Ｐ1 （パルス／sec ）〕を算出する計算式は次の通り、 として表すことができ、接圧ロール回転検出パルス数を
〔ＲＦＨＰ2 （パルス／sec ）〕とすると、すべり〔η
Ｈ〕を算出する計算式は次の通りである。

【００５１】 上述の計算式（１４）のＲＦＨＰ1 を計算式（１５）の
ＲＦＨＰ1 に代入すると、指令周波数〔ＲＨ1 （Ｈ
ｚ）〕と接圧ロール回転検出パルス数〔ＲＦＨＰ2（パ
ルス／sec ）〕とからすべり〔ηＨ〕を算出でき、その
計算式は下記の通りである。

【００５２】 上述のターレット型巻取機におけるすべりの算出は、最
初の糸掛け動作時、および糸切替え動作毎に行なわれる
が、一回飛し等所定の間隔をもって算出することも可能
である。

【００５３】上述の実施例においては接圧ローラの回転
速度をパルス数として検出してすべりを算出したが、回
転速度をタコメータゼネレータによって回転数として検
出してもすべりを算出することができる。

【００５４】上述の実施例のように接圧ローラ駆動用の
電動機６が、すべり算出時にはすべりを無視した計算式
（１）または計算式（１３）によって算出された指令周
波数値に基づいて制御され、すべり算出後には該すべり
によって補正された指令周波数値に基づいて制御される
ため、すべり分だけ接圧ローラの回転数が変化すること
になる。

【００５５】該接圧ローラの回転数の変化量を小さくし
たい場合は、計算式（１）における糸掛け速度（ＳＩ）
あるいは計算式（１３）における糸切替え速度（ＳＨ）
を前回に算出されたすべり分だけ加算した値にする。

【００５６】上述のすべり〔ηＦ、ηＨ〕の算出は、接
圧ローラ駆動用の電動機６の指令周波数と接圧ローラ５
の回転検出パルス数、あるいは接圧ローラ５の回転検出
パルス数とすべりを無視した計算によって求められた接
圧ローラの糸掛け速度あるいは糸切替え速度に対応する
パルス数とによって算出したが、上述のパルス数の計算
式を回転数あるいは周波数の計算式に置換し、接圧ロー
ラを電動機によって回転させた時の接圧ローラ検出回転
数とすべりを無視した計算によって求められた回転数、
あるいは接圧ローラを電動機によって回転させた時の指
令周波数値とすべりを無視した計算によって求められた
周波数値とによって算出することができる。

【００５７】

【発明の効果】本発明の接圧ローラの駆動制御方法は、
接圧ローラ駆動用の電動機を有するスピンドル駆動型巻
取機によって糸条の巻取が開始される糸掛け動作時また
は糸切替え動作時に、接圧ローラをスピンドルに緊締さ
れたボビンに接触させない状態で電動機によって回転さ
せ、この時の前記電動機に発生するすべりを算出し、前
記電動機に対する回転指令周波数を前記すべりに基づい
て補正せしめるようにしてあるため、巻取機、電動機、
ベアリング等を交換しても糸条の巻取が開始される糸掛
け動作時または糸切替え動作時にすべりを自動的に算出
して更新し、予め設定された条件で糸条の巻取を行なう
ことができ、均一な巻姿のパッケージを得ることができ
る。また過負荷にる電動機の発熱、損傷の発生を防止す
ることができる。さらに巻取機の組立完了時、ベアリン
グの交換完了時等における接圧ローラ駆動用の電動機の
すべりの測定が省略できる。

【００５８】また、接圧ローラ駆動用の電動機に発生す
るすべりを、前記電動機によって所定の回転数で回転さ
せた時の接圧ローラ回転検出パルス数または検出回転数
とすべりを無視した計算によって求められたパルス数ま
たは回転数によって算出するか、前記電動機によって所
定の回転数で回転させた時の指令周波数値とすべりを無
視した計算によって求められた周波数値とによって算出
すると、すべりを測定するための特別な装置を設置する
ことなく既存の装置だけで正確なすべりを求めることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の接圧ローラの駆動制御方法を実施する
ためのスピンドル駆動型巻取機の全体構成の１実施例を
示す概略斜視図である。

【符号の説明】

１ 機枠 ２ スピンドル ３、６ 電動機 ４ トラバースヘッド ５ 接圧ローラ ７ 第１検知器 ８ 第２検知器 ９ 制御装置

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接圧ローラ駆動用の電動機を有するスピ
   ンドル駆動型巻取機によって糸条の巻取が開始される糸
   掛け動作時または糸切替え動作時に、接圧ローラをスピ
   ンドルに緊締されたボビンに接触させない状態で電動機
   によって回転させ、この時の前記電動機に発生するすべ
   りを算出し、前記電動機に対する回転指令周波数を前記
   すべりに基づいて補正せしめるようにしたことを特徴と
   する接圧ローラの駆動制御方法。
2. 【請求項２】 接圧ローラ駆動用の電動機に発生するす
   べりを、前記電動機によって所定の回転数で回転させた
   時の接圧ローラ回転検出パルス数または検出回転数とす
   べりを無視した計算によって求められたパルス数または
   回転数によって算出することを特徴とする請求項１の接
   圧ローラの駆動制御方法。
3. 【請求項３】 接圧ローラ駆動用の電動機に発生するす
   べりを、前記電動機によって所定の回転数で回転させた
   時の指令周波数値とすべりを無視した計算によって求め
   られた周波数値とによって算出することを特徴とする請
   求項１の接圧ローラの駆動制御方法。