(57)【要約】【課題】駆動モータにより糸ガイドを旋回させる場合において、十分な角加速度が得られるように駆動モータおよび糸ガイドを設計することができる綾振装置およびこれを備えた巻取装置を提供する。【解決手段】綾振装置７０は、パッケージ３０の回転軸線Ｌ４方向に沿って糸２０を綾振りしてパッケージ３０に糸２０を案内する糸ガイド７４と、糸ガイド７４を駆動する駆動モータ７６と、を備え、駆動モータ７６は、回転軸７７と、回転軸７７に取り付けられた永久磁石８０と、磁場を発生させることにより永久磁石８０を移動させて、回転軸７７を回転させるコイル部８２と、回転軸７７と糸ガイド７４とを固定する固定部７２と、を有し、永久磁石８０および回転軸７７の慣性モーメントＢと、糸ガイド７４および固定部７２の慣性モーメントＣとは、下記関係式（１）を満たす。    [数１]【選択図】図４
2014094787.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パッケージの回転軸線方向に沿って前記糸を綾振りして前記パッケージに前記糸を案内する糸ガイドと、
前記糸ガイドを駆動する駆動モータと、を備え、
前記駆動モータは、
回転軸と、
前記回転軸に取り付けられた永久磁石と、
磁場を発生させることにより前記永久磁石を移動させて、前記回転軸を回転させるコイル部と、
前記回転軸と前記糸ガイドとを固定する固定部と、を有し、
前記永久磁石および前記回転軸の慣性モーメントＢと、前記糸ガイドおよび前記固定部の慣性モーメントＣとは、下記関係式（１）を満たす、綾振装置。
【数１】
2014094787.tif 000019
【請求項２】
前記駆動モータは同期モータである、請求項１記載の綾振装置。
【請求項３】
前記駆動モータはサーボモータである、請求項２記載の綾振装置。
【請求項４】
前記駆動モータはＳＰＭモータである、請求項２または３記載の綾振装置。
【請求項５】
前記永久磁石の前記回転軸方向の長さをＬ、前記永久磁石の半径をＲ、前記永久磁石および前記回転軸の密度をρとしたときに、半径Ｒが下記関係式（２）を満たす、請求項４記載の綾振装置。
【数２】
2014094787.tif 000020
【請求項６】
前記糸ガイドは、前記駆動モータの前記回転軸が基端部に固定されると共に、前記糸を係止する係止部が先端部に形成されたアーム式の糸ガイドである、請求項１〜５のいずれか一項記載の綾振装置。
【請求項７】
前記駆動モータは、
前記永久磁石を有するロータ部と、
前記コイル部を有するステータ部と、を有し、
前記ステータ部は、
前記ロータ部が配置される円柱形状のロータ配置部と、
前記ロータ配置部の周囲に配置され、前記コイル部の巻線が巻き付けられるコイル巻き付け部を有する複数のティース部と、を備え、
前記ロータ配置部の直径Ｇと前記コイル巻き付け部の長さＦとは、下記関係式（３）を満たす、請求項１〜６のいずれか一項記載の綾振装置。
【数３】
2014094787.tif 000021
【請求項８】
前記パッケージを回転させて前記糸を巻き取る巻取部と、
請求項１〜７のいずれか一項記載の綾振装置と、
を備える、巻取装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、駆動モータにより糸ガイドを旋回させる綾振装置およびこれを備えた巻取装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、特許文献１および２に記載されるように、糸を綾振り（トラバース）してパッケージに案内する綾振装置が知られている。この装置は、先端部に糸を係止するアーム式の糸ガイドを備えるアームトラバース式の綾振装置である。この装置では、糸ガイドの基端部に駆動モータの回転軸が固定される。そして、糸ガイドが駆動モータによって駆動されて、糸ガイドの先端部が旋回することにより、パッケージの回転軸線方向に糸を往復案内する。綾振装置によって案内された糸は、巻取部において回転するパッケージに巻き取られる。また、特許文献２には、所定の軌道上を走行するベルトに糸ガイドを装着したベルト式の綾振装置も記載されている。
【０００３】
特許文献１に記載される装置では、糸ガイドの先端部付近の糸道と、糸ガイドの円弧状の軌跡である旋回面とが垂直となるようなレイアウトとし、トラバース端部における糸の屈曲を軽減している。特許文献２に記載される装置では、駆動モータの永久磁石において、その直径に対する軸方向の長さの比率を０．７以上とすることで、トラバース端部における糸ガイドのクイックターンを可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１９５２１７号公報
【特許文献２】特開２００６−２９８４９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した装置のように、綾振装置が巻取部と独立したシステムにおいては、糸ガイドを高速にターンさせる必要がある。そのためには、駆動モータの出力トルクを大きくしなければならない。永久磁石の直径（つまりはロータ径）を大きくすることによって、駆動モータの出力トルクを上げることができる。しかしながら、永久磁石の直径を大きくし過ぎると、ロータ自体の慣性モーメントにより、高速なターンが困難となる。
【０００６】
糸ガイドを高速にターンさせるためには、十分な角加速度を得る必要がある。上述したように、従来の装置では永久磁石に関する検討がなされているものの、糸ガイドの動きを含めた検討はなされていなかった。そのため、駆動モータにより糸ガイドを旋回させる場合において、駆動モータの出力トルクを上げながらも十分な角加速度が得られるように、駆動モータおよび糸ガイドを設計することは困難であった。
【０００７】
本発明は、駆動モータにより糸ガイドを旋回させる場合において、十分な角加速度が得られるように駆動モータおよび糸ガイドを設計することができる綾振装置およびこれを備えた巻取装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の綾振装置は、パッケージの回転軸線方向に沿って糸を綾振りしてパッケージに糸を案内する糸ガイドと、糸ガイドを駆動する駆動モータと、を備え、駆動モータは、回転軸と、回転軸に取り付けられた永久磁石と、磁場を発生させることにより永久磁石を移動させて、回転軸を回転させるコイル部と、回転軸と糸ガイドとを固定する固定部と、を有し、永久磁石および回転軸の慣性モーメントＢと、糸ガイドおよび固定部の慣性モーメントＣとは、下記関係式（１）を満たす。
【数１】
2014094787.tif 000003
【０００９】
この綾振装置によれば、永久磁石および回転軸の慣性モーメントＢが考慮される。さらには、これらの回転により駆動される、糸ガイドおよび固定部の慣性モーメントＣが考慮される。上記式（１）を満たすように、糸ガイド、固定部、永久磁石、および回転軸を設計することにより、糸ガイドおよび固定部の慣性モーメントＣに対する、永久磁石および回転軸の慣性モーメントＢの比率が適切な比率となり、十分な角加速度が得られる。よって、十分な角加速度が得られるように駆動モータおよび糸ガイドを設計することができる。これによって、糸を綾振りする綾振装置においてクイックターンが実現される。その結果として、パッケージの耳高または糸の綾落ちを防止することができる。
【００１０】
上記綾振装置において、駆動モータは同期モータである。この場合、トラバース制御を確実かつ容易に行うことができる。
【００１１】
上記綾振装置において、駆動モータはサーボモータである。この場合、糸ガイドの位置制御を確実に行うことができる。
【００１２】
上記綾振装置において、駆動モータはＳＰＭモータである。この場合、駆動モータの小型化と高トルク化とを両立することができる。なお、ＳＰＭモータは、「Surface  Permanent  magnet  motor」の略称であり、言い換えれば、表面磁石型モータである。
【００１３】
上記綾振装置において、永久磁石の回転軸方向の長さをＬ、永久磁石の半径をＲ、永久磁石および回転軸の密度をρとしたときに、半径Ｒが下記関係式（２）を満たす。
【数２】
2014094787.tif 000004
この構成によれば、永久磁石の寸法と、糸ガイドおよび固定部の慣性モーメントＣとの関係が適切な範囲に設定され、十分な角加速度が得られる。
【００１４】
上記綾振装置において、糸ガイドは、駆動モータの回転軸が基端部に固定されると共に、糸を係止する係止部が先端部に形成されたアーム式の糸ガイドである。この構成によれば、アーム式の糸ガイドの慣性モーメントが考慮されるため、アーム式の綾振装置における効率の良い駆動が実現される。
【００１５】
上記綾振装置において、駆動モータは、永久磁石を有するロータ部と、コイル部を有するステータ部と、を有し、ステータ部は、ロータ部が配置される円柱形状のロータ配置部と、ロータ配置部の周囲に配置され、コイル部の巻線が巻き付けられるコイル巻き付け部を有する複数のティース部と、を備え、ロータ配置部の直径Ｇとコイル巻き付け部の長さＦとは、下記関係式（３）を満たす。
【数３】
2014094787.tif 000005
【００１６】
従来の駆動モータにおいては、ロータ配置部の直径Ｇに対するコイル巻き付け部の長さＦの比率は、約０．３以下であった。そのため、ロータ部の慣性モーメントＢが大きくなりすぎたり、巻線スペースが狭くなりすぎたりして、トラバース用途としては不利であった。ロータ配置部の直径Ｇとコイル巻き付け部の長さＦとが上記関係式（３）を満たすことにより、ロータ部の慣性モーメントＢを小さくし、かつ、銅損を少なくすることができる。よって、綾振装置の駆動モータとして、効率を向上させることができる。
【００１７】
本発明の巻取装置は、パッケージを回転させて糸を巻き取る巻取部と、上記のいずれかの綾振装置と、を備える。この巻取装置によれば、十分な角加速度が得られるように駆動モータおよび糸ガイドを設計することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、駆動モータにより糸ガイドを旋回させる場合において、十分な角加速度が得られるように駆動モータおよび糸ガイドを設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】発明の一実施形態に係るワインダユニットを備えた自動ワインダの模式図である。
【図２】ワインダユニットの概略的な構成を示した模式図及びブロック図である。
【図３】ワインダユニットの綾振装置近傍を拡大して示す左側面図である。
【図４】綾振装置の断面図である。
【図５】（ａ）は糸ガイドの正面図、（ｂ）は糸ガイドの右側面図である。
【図６】駆動モータの内部を概略的に示した断面図であり、（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ、６スロット、９スロット、１２スロットの駆動モータを示す図である。
【図７】ロータ配置部の直径とコイル巻き付け部の長さとの関係を示す図である。
【図８】慣性モーメント比（Ｂ/Ｃ）の変化に対する、角加速度および効率のそれぞれの値を示す図である。
【図９】慣性モーメント比（Ｂ/Ｃ）の変化に対する、角加速度および効率のそれぞれの値を示す図である。
【図１０】慣性モーメント比（Ｂ/Ｃ）の変化に対する、角加速度および効率のそれぞれの値を示す図である。
【図１１】慣性モーメント比（Ｂ/Ｃ）の変化に対する、角加速度および効率のそれぞれの値を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
まず、自動ワインダ（糸巻取機）１の全体的な構成について説明する。本明細書において「上流」及び「下流」は、糸巻取時での糸の走行方向における上流及び下流を意味する。
【００２２】
図１に示されるように、自動ワインダ１は、並べて配置された複数のワインダユニット（巻取ユニット）１０と、玉揚装置６０と、機台制御装置９０とを備えている。複数のワインダユニット１０に対して、１台の玉揚装置６０および１台の機台制御装置９０が設けられている。本実施形態のパッケージ排出装置１００は、玉揚装置６０に設けられている。
【００２３】
それぞれのワインダユニット１０は、給糸ボビン２１から解舒された糸２０を綾振り（トラバース）しながら巻き取り、パッケージ３０を形成する。
【００２４】
自動玉揚装置６０は、各ワインダユニット１０においてパッケージ３０が満巻となった際に、当該ワインダユニット１０の位置まで走行し、満巻のパッケージ３０を回収するとともに空ボビンを供給する。
【００２５】
機台制御装置９０は、制御部９１と、表示部９２とを備えている。制御部９１は、オペレータが所定の設定値を入力したり適宜の制御方法を選択したりすることで、各ワインダユニット１０に対する設定を行うためのものである。表示部９２は、各ワインダユニット１０の糸２０の巻取状況、及び、発生したトラブルの内容等を表示可能である。
【００２６】
次に、図２を参照して、ワインダユニット１０の構成について説明する。各ワインダユニット１０は、巻取ユニット本体１６と、ユニット制御部５０とを備えている。
【００２７】
ユニット制御部５０は、たとえば、ＣＰＵと、ＲＡＭと、ＲＯＭと、Ｉ／Ｏポートと、通信ポートと、を備えている。上記ＲＯＭには、巻取ユニット本体１６の各構成を制御するためのプログラムが記録されている。Ｉ／Ｏポートと通信ポートには、当該巻取ユニット本体１６が備える各部および機台制御装置９０が接続されており、制御情報等の通信ができるように構成されている。これにより、ユニット制御部５０は、巻取ユニット本体１６が備える各部の動作を制御することができる。
【００２８】
巻取ユニット本体１６において、給糸ボビン２１と接触ローラ（タッチローラ）２９との間の糸走行経路中に、給糸ボビン２１側から順に、糸解舒補助装置１２と、テンション付与装置１３と、スプライサ装置（糸継装置）１４と、クリアラ１５と、が配置されている。
【００２９】
巻取ユニット本体１６の下部には、巻取ボビン２２側へ糸２０を供給するための給糸部１１が備えられている。給糸部１１は、図略のボビン搬送システムによって搬送されてきた給糸ボビン２１を所定の位置に保持できる。
【００３０】
糸解舒補助装置１２は、給糸ボビン２１の芯管に被さる規制部材４０を給糸ボビン２１からの糸２０の解舒と連動して下降させることにより、給糸ボビン２１からの糸２０の解舒を補助する。規制部材４０は、給糸ボビン２１から解舒された糸２０の回転と遠心力によって給糸ボビン２１上部に形成されたバルーンに接触し、当該バルーンを適切な大きさに制御することによって糸２０の解舒を補助する。規制部材４０の近傍には給糸ボビン２１のチェース部を検出するための図略のセンサが備えられている。糸解舒補助装置１２は、このセンサがチェース部の下降を検出すると、それに追従して規制部材４０をたとえば図略のエアシリンダによって下降させることができる。
【００３１】
テンション付与装置１３は、走行する糸２０に所定のテンションを付与する。テンション付与装置１３としては、たとえば、固定の櫛歯に対して可動の櫛歯を配置するゲート式のものを用いることができる。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することができる。なお、テンション付与装置１３には、ゲート式のもの以外にも、たとえば、ディスク式のものを採用することができる。
【００３２】
スプライサ装置１４は、クリアラ１５が糸欠点を検出して行う糸切断時、又は給糸ボビン２１からの解舒中の糸切れ時等に、給糸ボビン２１側の下糸と、パッケージ３０側の上糸とを糸継ぎする。このような上糸と下糸とを糸継ぎする糸継装置としては、機械式のもの又は、圧縮空気等の流体を用いるもの等を使用することができる。
【００３３】
クリアラ１５は、糸２０の太さを検出するための図略のセンサが配置されたクリアラヘッド４９と、このセンサからの糸太さ信号を処理するアナライザ５２と、を備えている。クリアラ１５は、上記センサからの糸太さ信号を監視することにより、スラブ等の糸欠点を検出する。クリアラ１５が検出する糸欠点には、糸２０の太さ異常の他、糸２０に含まれる異物が含まれる。クリアラヘッド４９の近傍には、クリアラ１５が糸欠点を検出したときに直ちに糸２０を切断するためのカッタ３９が設けられている。
【００３４】
スプライサ装置１４の下側及び上側には、給糸ボビン２１側の糸端を捕捉してスプライサ装置１４に案内する下糸捕捉部材２５と、パッケージ３０側の糸端を捕捉してスプライサ装置１４に案内する上糸捕捉部材２６と、がそれぞれ設けられている。下糸捕捉部材２５は、下糸パイプアーム３３と、この下糸パイプアーム３３の先端に形成された下糸吸引口３２と、を備えている。上糸捕捉部材２６は、上糸パイプアーム３６と、この上糸パイプアーム３６の先端に形成された上糸吸引口（糸端捕捉部）３５と、を備えている。
【００３５】
下糸パイプアーム３３と上糸パイプアーム３６は、それぞれ軸３４と３７を中心にして回動可能である。下糸パイプアーム３３及び上糸パイプアーム３６には適宜の負圧源（図略）がそれぞれ接続されている。下糸パイプアーム３３と上糸パイプアーム３６は、下糸吸引口３２及び上糸吸引口３５に吸引流を発生させて、上糸及び下糸の糸端を吸引捕捉する。
【００３６】
図２および図３に示されるように、巻取ユニット本体１６は、巻取ボビン２２に糸２０を巻き取る巻取装置７５を備えている。巻取装置７５は、巻取ボビン２２を着脱可能に保持するクレードル（保持部）２３と、パッケージ３０の周面に接触して回転可能な接触ローラ２９と、を備えている。
【００３７】
巻取装置７５は、糸２０をトラバースさせるためのアーム式のトラバース装置（綾振装置）７０をクレードル２３近傍に備えており、このトラバース装置７０によって糸２０をトラバースしながらパッケージ３０に糸２０を巻き取る。トラバース箇所のやや上流にはガイドプレート２８が設けられ、上流側の糸２０をトラバース箇所へと案内している。このガイドプレート２８の更に上流には、セラミック製のトラバース支点部２７が設けられている。
【００３８】
トラバース装置７０は、同期モータにより構成されるトラバース駆動モータ（駆動モータ）７６を有する。トラバース駆動モータ７６は、サーボモータである。より詳細には、トラバース駆動モータ７６は、ＳＰＭモータ（Surface  Permanent  magnet  motor；表面磁石型モータ）である。トラバース駆動モータ７６の作動は、トラバース制御部７８により制御される。トラバース装置７０は、トラバース駆動モータ７６を作動させてトラバースアームを駆動することにより、トラバース支点部２７を支点として、図２の矢印に示す方向に糸２０をトラバースさせる。トラバース制御部７８は、専用のマイクロプロセッサによるハードウエア等から構成されており、ユニット制御部５０からの信号を受けてトラバース駆動モータ７６の運転及び停止を制御する。トラバース駆動モータ７６としては、サーボモータに限られず、ステップモータ、ボイスコイルモータ等の各種のモータを採用することができる。
【００３９】
クレードル２３は回動軸４８を中心に回動可能に構成されている。クレードル２３が回動することによって、巻取ボビン２２への糸２０の巻取に伴う糸層径の増大を吸収できる。
【００４０】
クレードル２３の巻取ボビン２２を狭持する部分には、サーボモータで構成されるパッケージ駆動モータ（パッケージ駆動部）４１が取り付けられている。このパッケージ駆動モータ４１により巻取ボビン２２が回転駆動されて、糸２０が巻き取られる。パッケージ駆動モータ４１は、巻取ボビン２２を（パッケージ３０を）巻取方向に回転駆動可能であり、反巻取方向にも回転駆動可能である。パッケージ駆動モータ４１のモータ軸は、巻取ボビン２２をクレードル２３に支持させたときに、当該巻取ボビン２２と相対回転不能に連結される（いわゆるダイレクトドライブ方式）。パッケージ駆動モータ４１の動作はパッケージ駆動制御部４２により制御され、このパッケージ駆動制御部４２は、ユニット制御部５０からの運転信号を受けてパッケージ駆動モータ４１の運転及び停止を制御する。なお、パッケージ駆動モータ４１としては、サーボモータに限られず、ステップモータ、インダクションモータといった各種のモータを採用することができる。
【００４１】
回動軸４８には、クレードル２３の角度を検出するための角度センサ４４が取り付けられている。この角度センサ４４は例えばロータリエンコーダからなり，クレードル２３の角度に応じた角度信号をユニット制御部５０に対して送信する。クレードル２３はパッケージ３０が巻き太るに従って角度が変化するので、クレードル２３の回動角を角度センサ４４によって検出することにより、パッケージ３０のパッケージ径を検出することができる。なお、パッケージ径を検出する方法としては、角度センサ４４以外にも、ホールＩＣを用いたものやアブソリュート型エンコーダ等、パッケージの径を検出できるものであれば、適宜の構成を用いることができる。
【００４２】
これらのクレードル２３、接触ローラ２９、パッケージ駆動モータ４１、パッケージ駆動制御部４２、角度センサ４４、および回動軸４８により、巻取部６５が構成されている。巻取部６５は、パッケージ３０を回転させて糸２０を巻き取る。
【００４３】
次に、図３を参照して、トラバース装置７０の構成とトラバース装置７０近傍の構成のレイアウトについて説明する。図３は、トラバース装置７０近傍の拡大左側面図である。なお、本実施形態では接触ローラ２９は、軸方向が巻取ユニット本体１６の側方を向くように配置されているため、例えば図３のような側面図は、接触ローラ２９の軸方向に見た図であるということができる。また、パッケージ３０の巻取方向の回転は、図３において時計回りであり、パッケージ３０の反巻取方向の回転は、図３において反時計回りである。
【００４４】
図３および図４に示されるように、トラバース装置７０は、トラバースアーム（糸ガイド）７４と、トラバースアーム７４を駆動するトラバース駆動モータ７６と、を備える。
【００４５】
トラバース駆動モータ７６は、上述のとおり、ＳＰＭモータにより構成されている。トラバース駆動モータ７６は、筐体７９内に配置されて筐体７９から突出する回転軸７７と、回転軸７７の周囲に取り付けられた円筒状の永久磁石８０と、筐体７９の内面に固定され永久磁石８０の周囲に配置された円筒状の電気コイル（コイル部）８２とを有する。永久磁石８０としては、たとえばネオジム磁石を用いることができる。電気コイル８２は、永久磁石８０と電気コイル８２との間には、円環状の空間８５が形成される。回転軸７７は、ベアリング８４，８４によって回転自在に支持されている。
【００４６】
図４および図７に示されるように、筐体７９には、金属製のヨーク部８９が固定されており、ヨーク部８９から永久磁石８０に向けて、複数のティース部９４（図７の例では９個）が配置されている。ヨーク部８９および回転軸７７によって、トラバース駆動モータ７６のロータ部９１が構成されている。ヨーク部８９、電気コイル８２、ベアリング８４、およびティース部９４によって、トラバース駆動モータ７６のステータ部９２が構成されている。
【００４７】
図７に示されるように、ステータ部９２の中央には、円柱形状の空間であるロータ配置部９３が形成されている。ロータ配置部９３には、ロータ部９１が配置される。複数のティース部９４は、ロータ配置部９３の周囲に配置されている。ティース部９４は、コイル巻き付け部９５を有している。電気コイル８２は、ティース部９４のコイル巻き付け部９５に巻線が巻き付けられることによって形成される。トラバース駆動モータ７６では、ステータ部９２の電気コイル８２によって磁場が発生し、この磁場により永久磁石８０が移動させられ、永久磁石８０と回転軸７７とが一体となって回転軸線Ｌ１を中心に回転する。ロータ配置部９３およびコイル巻き付け部９５の適切な寸法に関し、詳しくは後述する。
【００４８】
図６に示されるように、電気コイル８２のスロット数および永久磁石８０の極数は、適宜選択することができる。たとえば、図６（ａ）に示されるように、６スロットからなる電気コイル８２Ａと４極からなる永久磁石８０Ａとを有するトラバース駆動モータ７６Ａを採用してもよい。図６（ｂ）に示されるように、９スロットからなる電気コイル８２Ｂと６極からなる永久磁石８０Ｂとを有するトラバース駆動モータ７６Ｂを採用してもよい。図６（ｃ）に示されるように、１２スロットからなる電気コイル８２Ｃと８極からなる永久磁石８０Ｃとを有するトラバース駆動モータ７６Ｃを採用してもよい。
【００４９】
図４に示されるように、トラバースアーム７４とは反対側の回転軸７７の端部には、円盤状の被検出体８６が取り付けられている。被検出体８６の円盤面には、長手方向を半径方向に向けたスリットが被検出体８６の円周方向に多数形成されている。筐体７９には、光学式検出手段であるエンコーダ８７が取り付けられている。エンコーダ８７のＵ字状の検出部内に、被検出体８６の一端部が配置されている。このエンコーダ８７によって被検出体８６のスリットを検出してカウントすることで、回転軸７７の回転位置が検出される。
【００５０】
エンコーダ８７は、トラバース駆動モータ７６の駆動量をパルス値として検出し、検出したパルス値をトラバース制御部７８に出力する。エンコーダ８７は、インクリメンタル型エンコーダであってもよく、アブソリュート型エンコーダであってもよい。エンコーダ８７は、上記のスリットが形成されることにより、所定の分解能を有している。
【００５１】
図４および図５に示されるように、トラバースアーム７４の先端部７４ａには、フック形状の係止部７３が形成されている。この係止部７３によって、糸２０が係止される。トラバースアーム７４の基端部７４ｂには、トラバース駆動モータ７６の回転軸７７が挿通される挿通孔７４ｃが形成されている。この基端部７４ｂのトラバース駆動モータ７６側には、略円盤状のボス部（固定部）７２が固定されている。ボス部７２は、回転軸線Ｌ１方向において挿通孔７４ｃに重なる位置に、切り欠き７２ａを有する。回転軸７７は、挿通孔７４ｃおよび切り欠き７２ａに挿通されて、トラバースアーム７４の基端部７４ｂに固定される。すなわち、ボス部７２によって、回転軸７７とトラバースアーム７４とが固定されている。挿通孔７４ｃの中心Ｃ１（すなわち回転軸７７の中心）と係止部７３の中心Ｃ２との距離Ｄは、綾振り（トラバース）に適した長さとされている。
【００５２】
トラバース駆動モータ７６の動力は、回転軸７７を介して、トラバースアーム７４の基端部７４ｂに伝達される。そして、トラバース駆動モータ７６のロータが正逆回転することで、トラバースアーム７４が、パッケージ３０の回転軸線Ｌ４方向（図３の紙面垂直方向）に往復旋回運動を行う。すなわち、トラバースアーム７４は、パッケージ３０の回転軸線Ｌ４方向に沿って係止部７３を往復旋回させて、糸２０を案内する。トラバース駆動モータ７６では、ロータ部９１、トラバースアーム７４、およびボス部７２の慣性モーメントを考慮することにより、クイックターンが可能となっている。クイックターンを実現するためのトラバース駆動モータ７６の構成については、後述する。
【００５３】
トラバース制御部７８は、専用のマイクロプロセッサによるハードウエア等から構成されており、ユニット制御部５０からの信号を受けてトラバース駆動モータ７６の運転及び停止を制御する。トラバース制御部７８は、エンコーダ８７から出力される回転軸７７の位置に基づいて、フィードバック制御により、トラバースアーム７４が折り返す（反転する）タイミングおよび反転位置を制御する。
【００５４】
図３には、トラバース駆動モータ７６の回転軸線（トラバースアーム７４の回転軸線）が符号Ｌ１で、トラバースアーム７４の基端部７４ｂからトラバースアーム７４の側面における長手方向へ真っ直ぐ引いた仮想線（トラバースアーム７４の側面における中心線）が符号Ｌ２で、それぞれ示されている。トラバースアーム７４の往復旋回運動に伴って、係止部７３は、トラバースアーム７４の回転軸線Ｌ１に垂直な仮想平面内で円弧状の軌跡を描いて往復運動する（以下、この仮想平面を「旋回面」と称する）。本実施形態においてトラバースアーム７４は回転軸線Ｌ１に対してほぼ垂直に配置されているので、仮想線Ｌ２は回転軸線Ｌ１に対して垂直となっている。従って、トラバースアーム７４は上記旋回面内で往復旋回運動するということができる。
【００５５】
本実施形態では、トラバースアーム７４の先端部付近の糸道（ガイドプレート２８の端部から接触ローラ２９に至る糸道）を示す直線である糸道線Ｌ３を考えたときに、当該糸道線Ｌ３と、トラバースアーム７４の回転軸線Ｌ１と、が平行になるようなレイアウトが実現されている。言い換えれば、糸道線Ｌ３と上記の旋回面（及び仮想線Ｌ２）とが垂直なレイアウトとなっている。
【００５６】
このように、トラバースアームの長手方向が糸巻取機の設置面に対して略平行であるように綾振りを行う方式は、「水平トラバース方式」と称される。水平トラバース方式が採用されたワインダユニット１０では、トラバース時に糸２０を糸道線Ｌ３の方向に引っ張ったり弛ませたりする力がほとんど加わらない。そのため、特にトラバース端部において係止部に起因する糸の屈曲を軽減させることができるので、パッケージ３０の品質低下を抑制することができる。
【００５７】
続いて、トラバース駆動モータ７６における、トラバース端部におけるクイックターンを実現するための詳細な構成について説明する。
【００５８】
トラバース駆動モータ７６の設計においては、永久磁石８０および回転軸７７の慣性モーメントＢと、トラバースアーム７４およびボス部７２の慣性モーメントＣと、が考慮されている。永久磁石８０および回転軸７７と、トラバースアーム７４およびボス部７２とのそれぞれは、剛体とみなされる。慣性モーメントＢと慣性モーメントＣとは、回転軸７７の回転軸線Ｌ１（すなわち挿通孔７４ｃの中心Ｃ１）を基準として算出される。
【００５９】
永久磁石８０および回転軸７７の慣性モーメントＢと、トラバースアーム７４およびボス部７２の慣性モーメントＣとは、下記関係式（１）を満たしている。すなわち、下記関係式（１）を満たすように、ロータ部９１と、ロータ部９１によって旋回させられるトラバースアーム７４およびボス部７２と、が設計されている。
【数４】
2014094787.tif 000006
【００６０】
このように、駆動する側である永久磁石８０および回転軸７７（すなわちロータ部９１）の慣性モーメントＢと、駆動される側であるトラバースアーム７４およびボス部７２の慣性モーメントＣとを考慮することにより、クイックターンに必要となる出力トルクおよび角加速度を十分に確保することができる。トラバース用途のトラバース駆動モータ７６においては、モータの出力トルクを上げるために永久磁石８０の径（すなわちロータ部９１の径）を大きくすることが考えられるが、これを大きくし過ぎると、今度はロータ部９１自身の慣性モーメントＢによってクイックターンが不可能となってしまう。上記関係式（１）を満たすように、永久磁石８０の径または長さを決めることで、クイックターンが可能な範囲において、十分な出力トルクおよび角加速度を実現することができる。
【００６１】
本発明者らは、以下の仮定に基づいて、慣性モーメントＢ，Ｃを変化させた場合における角加速度および効率について考察した。以下、トラバース駆動モータ７６の外径を「モータ外径」とも言い、永久磁石８０の半径を「マグネット径」とも言う。
仮定１：トラバース駆動モータ７６の出力トルクはマグネット径の２乗に比例する。
仮定２：トラバース駆動モータ７６の銅損は（モータ外径−マグネット径）に反比例する。
【００６２】
図８〜図１１には、モータ外径が７５ｍｍ、５０ｍｍ、３５ｍｍ、２５ｍｍの４つのケースについて、（Ｂ／Ｃ）に対する角加速度（ｒａｄ／ｓ２）および効率（％）がそれぞれ示されている。
【００６３】
図８に示されるように、モータ外径の半径が７５ｍｍの場合においては、（Ｂ／Ｃ）＝１００．０％のときに最大角加速度αｍａｘ＝５．４５×１０４（ｒａｄ／ｓ２）が得られた。また、（Ｂ／Ｃ）＝７７．２％のときに最大効率Ｅｍａｘ＝５８．３（％）が得られた。
【００６４】
図９に示されるように、モータ外径の半径が５０ｍｍの場合においては、（Ｂ／Ｃ）＝１００．０％のときに最大角加速度αｍａｘ＝５．４５×１０４（ｒａｄ／ｓ２）が得られた。また、（Ｂ／Ｃ）＝６５．９％のときに最大効率Ｅｍａｘ＝５７．７（％）が得られた。
【００６５】
図１０に示されるように、モータ外径の半径が３５ｍｍの場合においては、（Ｂ／Ｃ）＝１００．０％のときに最大角加速度αｍａｘ＝５．４５×１０４（ｒａｄ／ｓ２）が得られた。また、（Ｂ／Ｃ）＝４９．９％のときに最大効率Ｅｍａｘ＝５７．０（％）が得られた。
【００６６】
図１１に示されるように、モータ外径の半径が２５ｍｍの場合においては、（Ｂ／Ｃ）＝１００．０％のときに最大角加速度αｍａｘ＝５．４５×１０４（ｒａｄ／ｓ２）が得られた。また、（Ｂ／Ｃ）＝３２．７％のときに最大効率Ｅｍａｘ＝５６．８（％）が得られた。
【００６７】
以上の結果をまとめると、表１に示すとおりである。
【表１】
2014094787.tif 000007
【００６８】
表１より、最大加速度を実現する慣性モーメントＢと慣性モーメントＣの比率は、モータ外径によらず１００．０％であった。すなわち、慣性モーメントＢと慣性モーメントＣとが等しいときに、最大加速度が実現される。また、最大効率を実現する慣性モーメントＢと慣性モーメントＣの比率は、３２％〜７８％であった。
【００６９】
この結果より、永久磁石８０および回転軸７７の慣性モーメントＢと、トラバースアーム７４およびボス部７２の慣性モーメントＣとは、下記関係式（４）を満たすこととしてもよい。下記関係式（４）を満たすことにより、トラバース駆動モータ７６の効率が高められる。
【数５】
2014094787.tif 000008
【００７０】
ここで、マグネット径の増加に対する出力トルクの増加は、理想的にはマグネット径の２乗に比例するはずである。この点をさらに考察すると、上記仮定１より、トルクＴは下記式（５）によって求められる。下記式（５）において、ａは定数、Ｒはマグネット径である。
【数６】
2014094787.tif 000009
【００７１】
次に、全イナーシャ（すなわち、トラバース駆動モータ７６全体としての慣性モーメント）Ｊは、下記式（６）によって求められる。下記式（６）において、ｂは定数である。
【数７】
2014094787.tif 000010
【００７２】
次に、角加速度αは、下記式（７）によって求められる。
【数８】
2014094787.tif 000011
【００７３】
角加速度αが最大値となるのは、下記式（８）より、
【数９】
2014094787.tif 000012
ｂ×Ｒ４−Ｃ＝０、つまりＢ＝Ｃのときである。以上より、慣性モーメントＢと慣性モーメントＣとが等しいときに最大加速度が実現され、最大加速度を実現する慣性モーメントＢと慣性モーメントＣの比率は、１００％よりも大きくならないと考えられることが明らかになった。
【００７４】
このように、トラバース装置７０のトラバース駆動モータ７６では、上記式（１）を満たすように、トラバースアーム７４、ボス部７２、永久磁石８０、および回転軸７７を設計することにより、トラバースアーム７４およびボス部７２の慣性モーメントＣに対する、永久磁石８０および回転軸７７の慣性モーメントＢの比率が適切な比率となり、十分な角加速度が得られる。よって、十分な角加速度が得られるようにトラバース駆動モータ７６およびトラバースアーム７４を設計することができる。これによって、糸２０を綾振りするトラバース装置７０においてクイックターンが実現される。その結果として、パッケージ３０の耳高または糸の綾落ちが防止される。
【００７５】
トラバース駆動モータ７６は同期モータであるため、トラバース制御を確実かつ容易に行うことができる。
【００７６】
また、トラバース駆動モータ７６はサーボモータであるため、トラバースアーム７４の位置制御を確実に行うことができる。
【００７７】
さらにまた、トラバース駆動モータ７６はＳＰＭモータであるため、トラバース駆動モータ７６の小型化と高トルク化とが両立されている。
【００７８】
また、トラバースアーム７４の慣性モーメントが考慮されるため、アーム式のトラバース装置７０における効率の良い駆動が実現される。
【００７９】
ところで、上記関係式（１）は、次のように表すこともできる。すなわち、永久磁石８０の回転軸７７方向（すなわち回転軸線Ｌ１方向）の長さをＬ（ｍ）、永久磁石８０の半径をＲ（ｍ）、永久磁石８０および回転軸７７の密度をρとしたときに、慣性モーメントＢ（ｋｇ・ｍ２）は、下記式（９）によって求められる。
【数１０】
2014094787.tif 000013
【００８０】
この式（９）を上記関係式（１）に代入すると、下記関係式（２）が得られる。
【数１１】
2014094787.tif 000014
この関係式を満たす構成によれば、永久磁石８０の寸法と、トラバースアーム７４およびボス部７２の慣性モーメントＣ（ｋｇ・ｍ２）との関係が適切な範囲に設定され、十分な角加速度が得られる。
【００８１】
また、式（９）を上記関係式（４）に代入すると、下記関係式（１０）が得られる。
【数１２】
2014094787.tif 000015
この関係式を満たす構成によれば、トラバース駆動モータ７６の効率が高められる。
【００８２】
また、関係式（２）および（１０）に永久磁石８０および回転軸７７の密度７．３×１０３を代入すると、下記関係式（１１）および（１２）が得られる。トラバース駆動モータ７６は、これらの関係式を満たす構成としてもよい。
【数１３】
2014094787.tif 000016
【数１４】
2014094787.tif 000017
【００８３】
次に、ロータ配置部９３およびコイル巻き付け部９５の適切な寸法に関して説明する。図７に示されるように、ロータ配置部９３の直径Ｇとコイル巻き付け部９５の長さＦとは、下記関係式（３）を満たすように設計されている。
【数１５】
2014094787.tif 000018
【００８４】
従来の駆動モータにおいては、ロータ配置部の直径Ｇに対するコイル巻き付け部の長さＦの比率は、約０．３以下であった。そのため、銅損を抑えるために巻線スペースを広く取ろうとするとロータ径が大きくなって、ロータ部の慣性モーメントＢが大きくなりすぎ、トラバース用途としては不利になる。逆にロータ径を小さくしようとすると、巻線スペースが狭くなりすぎ、銅損が大きくなって、トラバース用途としてはやはり不利であった。トラバース駆動モータ７６では、ロータ配置部９３の直径Ｇとコイル巻き付け部９５の長さＦとが上記関係式（３）を満たすことにより、ロータ部９１の慣性モーメントＢが小さく、かつ、銅損が少なくされている。よって、トラバース装置７０の駆動モータとして、効率が向上している。
【００８５】
また、上記構成によれば、巻き線ノズル９６の可動域も確保されている。
【００８６】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではない。トラバース駆動モータ７６として、ＳＰＭモータに限られず、ＩＰＭモータ（Interior  Permanent  magnet  motor；埋込磁石型モータ）を用いてもよい。ＩＰＭモータを用いる場合であっても、上述した慣性モーメントＢと慣性モーメントＣとの関係式を適用することができる。ただしＩＰＭモータでは、ロータ部に磁石が埋め込まれているため、上記した永久磁石８０の寸法をロータ部９１の外径として計算すれば良い。ロータ部全体の慣性モーメントを考慮することで、最適な設計が可能となる。
【００８７】
前記コイル巻き付け部の長さＦとロータ配置部の直径Ｇとの比は、上記関係式（３）の範囲外であってもよい。ロータ配置部９３およびコイル巻き付け部９５の寸法関係は、巻線を巻き付けてから組み立てる分割式モータに適用してもよい。
【符号の説明】
【００８８】
１…自動ワインダ、１０…ワインダユニット、２０…糸、３０…パッケージ、７０…トラバース装置（綾振装置）、７２…ボス部（固定部）、７４…トラバースアーム（糸ガイド）、７４ａ…先端部、７４ｂ…基端部、７５…巻取装置、７６…トラバース駆動モータ（駆動モータ）、７７…回転軸、８０…永久磁石、８２…電気コイル（コイル部）、９１…ロータ部、９２…ステータ部、９３…ロータ配置部、９４…ティース部、９５…コイル巻き付け部、Ｌ４…回転軸線。
【図１】
2014094787.tif 000022
【図２】
2014094787.tif 000023
【図３】
2014094787.tif 000024
【図４】
2014094787.tif 000025
【図５】
2014094787.tif 000026
【図６】
2014094787.tif 000027
【図７】
2014094787.tif 000028
【図８】
2014094787.tif 000029
【図９】
2014094787.tif 000030
【図１０】
2014094787.tif 000031
【図１１】
2014094787.tif 000032