(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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、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。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。【選択図】図４
2020059599.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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ローラ駆動部を備え、
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、前記駆動部を制御することを特徴とする糸巻取装置。
【請求項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の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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−２００００号公報
【特許文献２】特開２０１６−１３８９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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】
【００１０】
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。
【００１１】
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、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。
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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駆動部を制御できる。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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ローラ駆動部を備える。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、前記駆動部を制御する。
【００２８】
これにより、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、糸のテンションの変動を抑えることができる。
【００２９】
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の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。
【００３０】
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。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】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。
【図２】巻取部の近傍の構成を示す正面図。
【図３】糸貯留装置の構成を示す概略図。
【図４】制御値を算出するための処理を概念的に示す図。
【図５】綾振りに起因するテンション変動に関するグラフ。
【図６】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。
【図７】応答性の改善の前後のアーム駆動部の遅れを示す図。
【図８】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。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
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。
【００３３】
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」という時には、糸の走行方向で見たときの上流側及び下流側をいうものとする。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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を介在させ、当該糸貯留装置１８上に一定量の糸２０を貯留しているので、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ので、パッケージ３０への糸２０の巻取を継続することができる。
【００４９】
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ので、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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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（駆動部）５５と、を備える。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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）。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
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、アーム駆動部５５を制御する。
【００９４】
これにより、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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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。
【符号の説明】
【０１０３】
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
５３  糸掛けアーム（テンション付与部）
５５  アーム駆動部（駆動部）
６３  調整部
【図１】
2020059599.tif 000003
【図２】
2020059599.tif 000004
【図３】
2020059599.tif 000005
【図４】
2020059599.tif 000006
【図５】
2020059599.tif 000007
【図６】
2020059599.tif 000008
【図７】
2020059599.tif 000009
【図８】
2020059599.tif 000010