JPH0776462A - 糸条のフイ−ド制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】糸条のフイ−ドレベルが上がっても、フィ−ド
ロ−ラを瞬時に速度制御できる極めて応答性能が高い糸
条のフイ−ド制御装置を提供する。 【構成】サ−ボモ−タにロ−ラを直結したフイ−ドロ−
ラと、該ロ−ラの回転数を制御するサ−ボドライバと、
該サ−ボドライバにフイ−ドロ−ラの回転数を制御する
信号パタ−ンを発する信号源とから構成された糸条のフ
イ−ド制御装置であって、１台の信号源からフイ−ドロ
−ラの回転数を制御する信号パタ−ンを複数台の各サ−
ボドライバに並列に入力させ、且つ各フイ−ドロ−ラの
回転数を信号に対するフイ−ドロ−ラの応答時間が３０
ｍｓ以下で制御するようにした糸条のフイ−ド制御装
置。信号源を各サ−ボドライバに組み込んでもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、糸条のフイ−ド制御装
置に関する。詳しくはサ−ボモ−タにフイ−ドロ−ラを
直結し、該フイ−ドロ−ラの回転数を信号パタ−ンどう
りにサ−ボドライバによって制御する糸条のフイ−ド制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、糸条のフイ−ド制御を行うに当
り、複数台のフイ−ドロ−ラを速度制御するには、イン
バ−タを用いて速度制御している。メインモ−タ１台が
１対（トップ−ボトム）のロ−ラを複数台にわたって、
ベルトまたはギヤ−などの伝達・駆動方式により速度制
御する糸条のフイ−ド装置が提案されている。この方式
は、例えば糸加工機、ネン糸機、引取り機、引き伸し機
などに応用されている。糸条のフイ−ドロ−ラ速度制御
が糸加工機に応用された例をとりあげると、合成繊維の
フィラメント糸に嵩高加工を施すに際し、嵩高加工条件
のフイ−ド量を瞬時に変更し、嵩高加工糸の形態にイレ
ギュラ−化を加える装置がある。この嵩高加工糸の形態
のイレギュラ−化は、最終製品の風合・表面変化に新規
な特徴を付与し商品としてその付加価値を上げることを
目的として実施される。しかして、商品の付加価値を上
げ、さらに高級品化を計るなどして、合理的に生産を行
なうには、フイ−ドロ−ラの回転数を、高速で精密に可
変速制御することが要求される。

【０００３】例えば、特開昭６１−１８６５４４号に可
変速糸条供給方法に用いる装置が提案されている。この
提案は、フイ−ドロ−ラの動力モ−タを可変速するのに
インバ−タを用いたフイ−ド装置である。この装置の場
合、可変速信号に対して時間遅れ（立上がり、立ち下が
り）が大きく、モ−タが高速回転中では、可変速が機能
的に困難になる。糸条のフイ−ドレベルが高くなれば高
くなるほどこの傾向は厳しくなり致命的な問題となり、
未だ解決されていない。そのため、最終製品の風合・表
面変化に新規な特徴を付与して商品の付加価値を上げる
ことや、製造工程を合理的に実現することには適してい
ない。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した点に鑑み糸条のフイ−ドレベルが上がっても、フィ
−ドロ−ラを瞬時に速度制御できる極めて応答性能が高
く、かつ製造速度が合理的な糸条のフイ−ド制御装置を
提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、サ−ボモ−タ
にロ−ラを直結したフイ−ドロ−ラと、該ロ−ラの回転
数を制御するサ−ボドライバとを使用し、該フイ−ドロ
−ラの回転数を信号パタ−ンどうりにサ−ボドライバに
よって制御するようにし、上記の目的を達成した糸条の
フイ−ド制御装置であって、以下の構成からなる。

【０００６】すなわち、請求項１の発明は、サ−ボモ−
タにロ−ラを直結したフイ−ドロ−ラと、該ロ−ラの回
転数を制御するサ−ボドライバと、該サ−ボドライバに
フイ−ドロ−ラの回転数を制御する信号パタ−ンを発す
る信号源とから構成された糸条のフイ−ド制御装置であ
って、１台の信号源からフイ−ドロ−ラの回転数を制御
する信号を複数台のサ−ボドライバに並列に入力させ、
且つ各フイ−ドロ−ラの回転数を信号に対するフイ−ド
ロ−ラの応答時間が３０ｍｓ以下で制御することを特徴
とする糸条のフイ−ド制御装置である。

【０００７】また請求項２の発明は、サ−ボモ−タにロ
−ラを直結したフイ−ドロ−ラと、該ロ−ラの回転数を
制御するサ−ボドライバと、該サ−ボドライバにフイ−
ドロ−ラの回転数を制御する信号パタ−ンを発する信号
源とから構成された糸条のフイ−ド制御装置であって、
該サ−ボドライバにフイ−ドロ−ラの回転数を制御する
信号源を組み込むことを特徴とする糸条のフイ−ド制御
装置である。

【０００８】以下、さらに詳しく本発明について説明を
する。まず、請求項１の発明について説明する。この発
明においては、フイ−ド制御装置を、サ−ボモ−タにロ
−ラを直結したフイ−ドロ−ラと、該ロ−ラの回転数を
制御するサ−ボドライバと、回転数を制御する該サ−ボ
ドライバへ信号を送る信号源から構成し、信号源からの
サ−ボドライバへの速度制御信号を、１台の信号源から
複数台のサ−ボドライバの夫々に並列に入力するもので
ある。斯くすることによって、１つの信号源から複数台
の各サ−ボドライバを介し各サ−ボドライバに接続する
複数の各フイ−ドロ−ラの回転数を、信号どうりに同時
に制御することができる。

【０００９】信号源の信号発生機の電気容量にもよる
が、１つの信号源により数十台から数百台のフイ−ドロ
−ラの回転数を、信号どうりに同時に制御することがで
きるので、例えば糸加工機に該制御装置を搭載した場
合、生産機一台あるいは生産機数台を信号どうりに同時
制御することができる。なお、生産機１台あたりのフイ
−ドロ−ラ数は一般に７２錘、１４４錘、２１６錘など
の単位から構成されている。そして、各フ−ドロ−ラは
０〜４０００ｒｐｍの範囲において高速回転で極めて精
度良く速度制御することができる。信号源にはコンピュ
−タを用いるのが好ましい。コンピュ−タの使用によ
り、信号パタ−ンの設計、信号パタ−ンの変更、信号パ
タ−ンの微調整が容易に操作でき、目的のフイ−ド量を
精密に制御することができる。

【００１０】またこの発明においては、制御精度は、信
号に対するフイ−ドロ−ラの応答時間が３０ｍｓ以下で
あるようにする。例えば一定速度で該フイ−ドロ−ラを
回転中、矩形的に速度増加させた場合、信号の速度に到
達するまでの遅れ時間あるいは応答時間が１５ｍｓ以
下、同様に一定速度で該フイ−ドロ−ラを回転中、矩形
的に速度減少させた場合、信号の速度に到達するまでの
遅れ時間あるいは応答時間が同じく１５ｍｓ以下であ
り、遅れ時間あるいは応答時間の合計が３０ｍｓ以下に
する。３０ｍｓ以上になれば信号に対するフイ−ドロ−
ラの動きが緩慢になり、高速回転で精度良く速度制御す
ることができなくなる。信号に対するフイ−ドロ−ラの
応答時間（応答性能）はサ−ボモ−タのワット数に最も
支配される。ワット数が大きくなると、サ−ボモ−タ自
身の回転慣性が大きくなるので、応答性能は低下する。
一方、ワット数を小さくすると、サ−ボモ−タ自身の回
転慣性が小さくなり、応答性能は向上するが、反面馬力
が低下することになる。したがって、馬力を考慮しなが
ら応答時間が３０ｍｓ以下になるように適宜設計する必
要がある。精度良く速度制御するためにはパルス列制御
のデジタル式より電圧制御のアナログ式が実用的にはよ
り好ましく、モ−タの出力数では小型の５０〜３００Ｗ
のサ−ボモ−タを用いることが適している。

【００１１】応答時間遅れが短いほど高速レベルで精密
に制御することができ、且つ誤差は少なくなるので、具
体的なレベルとしては前記の如く応答時間（立上がり、
立下がり）が１５ｍｓ以下となるよう設計することが好
ましい。例えば１０ｍｓの応答時間遅れがあるとした場
合、３００ｍ／ｍｉｎで糸条を走行させると、１０ｍｓ
に相当する糸条の長さは５ｃｍになり、立ち上げと立ち
下げの応答時間遅れによって５ｃｍの制御不可域がでる
計算になる。

【００１２】図１は、この請求項１の発明による糸条の
フイ−ド制御装置を示した系統図である。１はサ−ボド
ライバへ信号を送るための信号発生器である。７、８、
９、１０はフイ−ドロ−ラの回転数を制御するサ−ボド
ライバである。１５、１６、１７、１８はフイ−ドロ−
ラを直結したサ−ボモ−タである。信号発生器１から発
生せられた信号は、ケ−ブル２をとおり、ケ−ブル３、
４、５、６を介して各サ−ボドライバ７、８、９、１０
に並列に入力される。さらにサ−ボドライバ７、８、
９、１０は入力された信号に基づき、制御ケ−ブル１
１、１２、１３、１４を介してサ−ボモ−タ１５、１
６、１７、１８を制御し、サ−ボモ−タに直結したフイ
−ドロ−ラの回転数を制御する。なお、図１は１軸を制
御する装置の例であるが、位置決めのＤＣ型サ−ボモ−
タを用いた場合は２軸、３軸、４軸を同時に制御できる
が、他のサ−ボモ−タの干渉を受けやすい。

【００１３】次に、請求項２の発明について説明する。
この発明は、フイ−ド制御装置を、サ−ボモ−タにロ−
ラを直結したフイ−ドロ−ラと、該ロ−ラの回転数を制
御するサ−ボドライバと、該サ−ボドライバにフイ−ド
ロ−ラの回転数を制御する信号パタ−ンを発する信号源
とから構成し、この信号源をサ−ボドライバに組み込む
ものである。この場合、信号源は、サ−ボドライバに入
力させる信号パタ−ンとしてあらかじめフロッピ−ディ
スク、テ−プ又はＩＣカ−ドなどに一旦記憶させてサ−
ボドライバに組み込む。この組み込み自体はこの種の機
器で採用されている方式で行える。このサ−ボドライバ
に入力させた信号パタ−ンによってフイ−ドロ−ラの回
転数が制御される。この場合は記憶させた信号パタ−ン
をそのまま使用するようになるのでパタ−ンの微調整は
殆どできないが、装置の取扱いが簡単で故障も少なく、
装置のコストが低くなる利点がある。

【００１４】またサ−ボドライバに入力させる信号パタ
−ンを各サ−ボドライバごとに変更して各サ−ボドライ
バに組み込み、各フイ−ドロ−ラの回転数を個々に異な
るパタ−ンで制御させることもできる。例えば、フイ−
ドロ−ラのＮｏ．１〜Ｎｏ．１００はＡパタ−ン、Ｎ
ｏ．１０１〜Ｎｏ．２００はＢパタ−ン、Ｎｏ．２０１
〜Ｎｏ．３００はＣパタ−ンと言うように、同一の生産
機において異なる風合や表面変化をもつ加工糸を製造す
ることができる。その他、位置決めを行なうＤＣ型サ−
ボモ−タのシステムを用いてパルス列信号入力によりサ
−ボドライバ１台からサ−ボモ−タを２軸、３軸、４軸
を同時に速度制御することができる。ＩＣカ−ドにより
回転数を制御することができるが、入力デ−タ数が限ら
れたり、入力デ−タを容易に変化することが困難であ
り、前記のＤＣ電圧入力で速度制御する方式が実用的で
ある。

【００１５】またこの発明において、制御精度は、信号
に対するフイ−ドロ−ラの応答時間が３０ｍｓ以下にす
るのが好ましい。図２はこの請求項２の発明による糸条
のフイ−ド制御装置を示した系統図である。ＩＣカ−ド
などで信号パタ−ンを組み込んだサ−ボドライバ１９、
２０、２１、２２によって、制御ケ−ブル２３、２４、
２５、２６を介してサ−ボモ−タ２７、２８、２９、３
０を制御し、このサ−ボモ−タに直結したフイ−ドロ−
ラの回転数を制御する。なお、図２は１軸を制御する装
置の例であるが、位置決めのＤＣ型サ−ボモ−タを用い
た場合は２軸、３軸、４軸を同時に制御できるが他のサ
−ボモ−タの干渉を受けやすい。

【００１６】次に請求項１及び請求項２の発明の糸条の
フィ−ド装置の各部材について説明する。まずサ−ボモ
−タの軸に直結するフイ−ドロ−ラについて説明する。
フイ−ドロ−ラは、それ自身の負荷慣性を小さくするよ
うに設計する観点から、軽量且つ小径の形状が好まし
い。フイ−ドロ−ラの形状は、軽量化するために体積が
少なくなるようにするべく、ロ−ラの側面に穴を開けた
非ちゅう実形や断面形状がつづみ形、工形、中空形の形
状が適している。フイ−ドロ−ラの構成材料としては、
Ａ１を主原料としＮｉ、Ｃｒ、Ｍｇを含む軽量合金を使
用し、その表面の摩擦抵抗をあげ磨耗を防止するために
鏡面あるいは梨地のＣｒメッキをほどこしたものや、表
面にセラミックの微粉末を焼射したものが適している。
そのほかプラスチックを主原料とし炭素繊維、ポリアミ
ド系繊維などを含む複合材のものや、ポリブチレンテレ
フタレ−トなどの硬質プラスチックの表面に高硬度のプ
ラスチック・ハ−ドコ−テイングしたもの、プラスチッ
クの表面にＡｌやＮｉ、Ｃｒなどを蒸着したものなどが
用いられる。

【００１７】サ−ボモ−タには、ＤＣ型のサ−ボモ−
タ、ＡＣ型のサ−ボモ−タ、ステッピングモ−タ、高周
波モ−タ、インバ−タモ−タ、リニア−モ−タ−等多く
の種類があるが、本発明では、高応答性能および耐久性
に優れるという点から、ＤＣ型のサ−ボモ−タ、ＡＣ型
のサ−ボモ−タ或いはステッピングモ−タを用いるのが
が好ましい。モ−タの出力数では小型の５０〜３００Ｗ
のサ−ボモ−タを用いることが適している。サ−ボモ−
タの回転数を制御するサ−ボドライバは、サ−ボモ−タ
１台の速度を制御するものであるが、サ−ボモ−タとサ
−ボドライバは一対型にする。この一対型にすることに
より、サ−ボモ−タ台数が増えても台数間のフィ−ドロ
−ラの回転数が他のサ−ボモ−タの干渉を受けることは
ない。

【００１８】サ−ボモ−タの回転数を定常的あるいは非
定常的に複数レベルに設定しうる信号を発生させる信号
発生器には、任意波形発生器、プログラマブルコントロ
−ラ、パ−ソナルコンピュ−タ或いはオシログラフなど
の波形信号発生器を用いる。その他、例えば糸の太さむ
ら測定器から得られるデ−タを電気的信号に変換させ
て、信号の代わりとして用いてもよい。

【００１９】図３は、本発明のフイ−ド制御装置の斜視
図を示したものである。３１は糸条、３２はサ−ボモ−
タ、３３はフイ−ドロ−ラ、３４はセパレ−トガイド、
３５はサ−ボモ−タ用ケ−ブルである。本装置を使用す
る場合、フイ−ドロ−ラに糸条を少なくとも３６０度以
上つまり１回以上ロ−ラに巻き付けるのが好ましく、半
分あるいは３分の１回以下では該ロ−ラと糸条がスリッ
プするので好ましくない。また、糸条とフイ−ドロ−ラ
のスリップを防止するためにニップロ−ラ（トップロ−
ラ）を用いることはニップロ−ラによる負荷抵抗をサ−
ボモ−タに大きく与えるので好ましくない。

【００２０】図４は、本発明における速度制御のプログ
ラムパタ−ン（イ）とロ−ラの実速度（ロ）とを示した
グラフである。図４で横軸は時間を、縦軸はロ−ラの表
面速度をそれぞれ示す。（ロ）におけるａは立上がり応
答時間の遅れ、ｂは立下がり応答時間の遅れを夫々示
す。（イ）のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆに対し、（ロ）は
（イ）のそれぞれに対応するＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’、
Ｅ’、Ｆ’を示したものである。（ロ）は（イ）に比べ
ると信号が矩形波では応答時間に遅れが、「Ｆ」のＳＩ
Ｎ波や「Ｄ」の台形波では応答時間の遅れがほとんど生
じない。

【００２１】

【実施例】

実施例１ １８台の１１０ＷのＡＣ型サ−ボモ−タ（オムロン社製
Ｒ８８Ｍ−Ｒ１１０３０）の軸に、アルミニウム９５％
−マグネシュム５％の軽量合金（比重２．６６）で構成
され、表面に鏡面Ｃｒメッキを施した直径５０ｍｍ、重
量３７ｇのロ−ラを取り付けた。上記の交流サ−ボモ−
タの回転数を速度制御するために、各サ−ボモ−タ１台
に対し１台のサ−ボドライバを計１８台接続した。この
１８台のサ−ボドライバへの供給電源は、１１０Ｗ用
（オムロン社製Ｒ８８Ｄ−ＲＢ０４）のサ−ボドライバ
用供給電源ユニット（オムロン社製Ｒ８８−Ｒ３０５）
として３台用いた。また、信号発生器は任意波形発生器
（ＡＧ−１２００横河電機社製）１台を用いて、糸条の
フイ−ド制御装置を組み立てた。フイ−ドロ−ラを下記
条件にて運転した結果、応答時間遅れは立上がりで４ｍ
ｓ、立ち下がりも４ｍｓの合計８ｍｓの応答時間遅れを
示し、極めて高性能の特性が得られた。なお、１８台の
フイ−ドロ−ラ間における応答時間遅れはほとんどな
く、回転数のバラツキも１％以内であった。 定常走行速度 ３００ｍ／分 定常走行時間 １００ｍｓ 瞬時増速 ４５０ｍ／分 瞬時増速時間 １０ｍｓ （なお、速度はロ−ラの表面速度である） このように本発明装置を用いると、１８錘のフイ−ドロ
−ラの回転数を一台の信号発生器によって同時に速度制
御することができ、応答時間（立上がり＋立ち下がり時
間）は１０ｍｓ以下の極めて高い応答性能を得た。

【００２２】実施例２ 実施例１と同様の装置にて下記の条件で速度制御を行っ
たところ応答時間遅れは立上がり５ｍｓ、立ち下がりも
５ｍｓの合計１０ｍｓの応答時間遅れを示し、高性能の
特性が得られた。 停止速度 ０ｍ／分 停止時間 １００ｍｓ 瞬時増速 ３００ｍ／分 瞬時増速時間 １０ｍｓ このように本発明装置を用いると、停止−増速の最も過
酷な条件で実施しても応答時間遅れは短く２０ｍｓ以下
である。

【００２３】実施例３ 実施例１と同様の装置を用い、図４のイにおけるＣ、
Ｄ、Ｅ、Ｆ系条件にて速度制御を行ったところ、応答時
間遅れはロにおけるＣ’、Ｄ’、Ｅ’、Ｆ’となり立上
がり、立ち下がりのいずれも１ｍｓ以下の応答時間遅れ
を示し、極めて高性能の特性が得られた。このように本
発明装置を用いると、信号波形がＳＩＮ波、三角波、台
形波などでは、応答時間遅れは極めて短く１ｍｓ以下で
ある。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、糸条のフイ−ド制御装置を、
サ−ボモ−タにロ−ラを直結したフイ−ドロ−ラと、該
ロ−ラの回転数を制御するサ−ボドライバと、該サ−ボ
ドライバにフイ−ドロ−ラの回転数を制御する信号パタ
−ンを発する信号源とから構成し、１台の信号源からフ
イ−ドロ−ラの回転数を制御する信号パタ−ンを複数台
の各サ−ボドライバに並列に入力させたから、多数台の
フイ−ドロ−ラの回転数を一台の信号発生器によって同
時に速度制御することができ、また、応答時間（立上が
り＋立ち下がり時間）は１０ｍｓ以下の極めて高い応答
性能を得ることができる。なお、従来のインバ−タモ−
タ制御による１モ−タで複数個のロ−ラを駆動系の糸条
のフイ−ド制御装置では、数秒の応答時間遅れを生じて
いた。更に本発明では、１台のサ−ボモ−タ−に１台の
フイ−ドロ−ラを設置した駆動系にし、また各サ−ボモ
−タ毎にサ−ボドライバを設置したので、各フイ−ドロ
−ラは相互に干渉することがなく、各サ−ボドライバを
停止したり、運転してもなんら他のサ−ボモ−タの速度
に影響を与えることがない。また、糸条をフイ−ド制御
中、負荷抵抗が変化しても１対制御であるためフイ−ド
ロ−ラ間のフイ−ド差は起こらない。また本発明におい
て、信号源を各サ−ボドライバに組み込んだ場合には、
装置の取扱いが簡単で故障も少なく、装置のコストが低
くなる利点があり、更にサ−ボドライバに入力させる信
号パタ−ンを各サ−ボドライバごとに変更して各サ−ボ
ドライバに組み込み、各フイ−ドロ−ラの回転数を個々
に異なるパタ−ンで制御させる、同一の生産機において
異なる風合や表面変化をもつ加工糸を製造することがで
きる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の糸条のフイ−ド制御装置の一例の系統
図。

【図２】本発明のサ−ボドライバに速度制御のプログラ
ムパタ−ンを取り込んだ制御装置の一例の系統図。

【図３】サ−ボモ−タにフイ−ドロ−ラを直結し糸条を
フイ−ドさせる工程図を示す斜視図。

【図４】速度制御のプログラムパタ−ン図。

【符号の説明】

１ 信号発生器 ２ 信号用ケ−ブル ３〜６ サ−ボドライバ用ケ−ブル ７〜１０ サ−ボドライバ １１〜１４ サ−ボモ−タ用ケ−ブル １５〜１８ サ−ボモ−タ １９〜２２ 信号プログラムを組み込んだサ−ボドライ
バ ２３〜２６ サ−ボドライバ用ケ−ブル ２７〜３０ サ−ボモ−タ ３１ 糸条 ３２ サ−ボモ−タ ３１ フイ−ドロ−ラ ３４ セパレ−トガイド ３５ サ−ボモ−タ用ケ−ブル

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】サ−ボモ−タにロ−ラを直結したフイ−ド
   ロ−ラと、該ロ−ラの回転数を制御するサ−ボドライバ
   と、該サ−ボドライバにフイ−ドロ−ラの回転数を制御
   する信号パタ−ンを発する信号源とから構成された糸条
   のフイ−ド制御装置であって、１台の信号源からフイ−
   ドロ−ラの回転数を制御する信号パタ−ンを複数台の各
   サ−ボドライバに並列に入力させ、且つ各フイ−ドロ−
   ラの回転数を信号に対するフイ−ドロ−ラの応答時間が
   ３０ｍｓ以下で制御することを特徴とする糸条のフイ−
   ド制御装置。
2. 【請求項２】サ−ボモ−タにロ−ラを直結したフイ−ド
   ロ−ラと、該ロ−ラの回転数を制御するサ−ボドライバ
   と、該サ−ボドライバにフイ−ドロ−ラの回転数を制御
   する信号パタ−ンを発する信号源とから構成された糸条
   のフイ−ド制御装置であって、該サ−ボドライバにフイ
   −ドロ−ラの回転数を制御する信号源を組み込むことを
   特徴とする糸条のフイ−ド制御装置。