(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体と、この回転体を駆動するモータと、このモータを制御する制御装置と、電源からの電力供給の電力断を検出する電力断検出手段とを備えた回転体の急速停止装置であって、
前記制御装置は、前記電力断検出手段で電力断が検出されると、前記モータに減速を指令し、前記モータによる回生電力を当該制御装置に供給させ、
前記制御装置は、前記モータの減速制御として、前記電力断検出手段で電力断を検出してから瞬間停電保証時間が経過するまでの間に保証時間内制御を行い、保証時間経過後に保証時間経過後制御を行うように構成され、前記保証時間経過後制御における前記モータの単位時間当たりの減速量は前記保証時間内制御における前記モータの単位時間当たりの減速量よりも大きく設定されている、
ことを特徴とする回転体の急速停止装置。
【請求項２】
回転体と、この回転体を駆動するモータと、このモータを制御する制御装置とを備え、この制御装置が前記モータに減速を指令することで前記回転体を急速停止させると共に、この減速時には前記モータによる回生電力がこの制御装置に供給される構成とした、回転体の急速停止装置であって、
電源からの電力供給の電力断を検出する電力断検出手段と、前記電源からの電力供給を遮断可能とする断接切替器とを備え、
前記制御装置は、前記電力断検出手段で電力断が検出された場合と、前記断接切替器の切断状態を検出した場合とで、異なる減速制御により前記回転体を急速停止させる、
ことを特徴とする回転体の急速停止装置。
【請求項３】
前記制御装置は、前記モータの減速制御として、前記電力断検出手段で電力断を検出してから瞬間停電保証時間が経過するまでの間に保証時間内制御を行い、保証時間経過後に保証時間経過後制御を行うように構成され、前記保証時間経過後制御における前記モータの単位時間当たりの減速量は前記保証時間内制御における前記モータの単位時間当たりの減速量よりも大きく設定されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の回転体の急速停止装置。
【請求項４】
メカニカルブレーキが設けられ、このメカニカルブレーキは前記保証時間経過後の所定時期に作動する、
ことを特徴とする請求項１または請求項３に記載の回転体の急速停止装置。
【請求項５】
メカニカルブレーキが設けられ、このメカニカルブレーキは前記断接切替器の切断状態を検出した後の所定時期に作動する、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の回転体の急速停止装置。
【請求項６】
前記制御装置は、回生電力が不足してシステムダウンするまで、前記モータへの減速を継続して指令する、
ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の回転体の急速停止装置。
【請求項７】
前記制御装置は、回生電力が不足してシステムダウンするまで、前記モータへの減速を継続して指令するように構成され、前記メカニカルブレーキの作動時期は前記制御装置のシステムダウン後に設定されている、
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の回転体の急速停止装置。
【請求項８】
前記回転体は、巻取り装置における、糸を巻き取ってパッケージを形成するためのスピンドルとした、
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の回転体の急速停止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転体の急速停止装置に関し、特に、回生ブレーキを利用して回転体の停止を行う構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高速回転する重量物である回転体を備えた装置の一例として、繊維機械の高速ワインダーがある。このような装置の電力源は一般に外部電源である商用交流電源が用いられる。ワインダーに備える制御装置は、商用交流電源の電力をインバータを介して電力変換し、スピンドルを高速回転させて糸の巻取りを行う。
巻き上がったパッケージを備えたスピンドルは、重量物である。そして、高速ワインダーは、通常の停止時においては、巻き上がったパッケージを備えたスピンドルの大きな回転エネルギーを、電気回生ブレーキを利用してモータに吸収し、回転体を停止させている。
【０００３】
電力供給の瞬間停止時においては、例えば図５（ａ）に示すように、商用交流電源からの供給電力が５０％程度低下することがある。このとき、制御装置は、図５（ｂ）に示すように、スピンドルモータにインバータを介して減速を指令するが、停止時間が所定時間（例えば１ｓｅｃ程度）に収まる場合は、再び加速を指令して、巻取り時の回転速度に復帰させる。
減速されたスピンドルモータは発電機として機能し、該スピンドルモータより回生電力が発生するが、この電力を制御装置等への作動維持電力として活用する。そしてこの回生電力の活用により、商用交流電力の電力低下幅によらず、制御装置の作動維持が可能である。このような制御は、瞬間停電時のキネティックバッファリングとして、公知のものである。
【０００４】
また、緊急停止時や長時間におよぶ停電時等においては、商用交流電源がワインダーから切断されるため、制御装置への電力供給が停止する。図６（ａ）に示すような状況である。このとき、回転体（パッケージを備えたスピンドル）の減速制御は次のようにして行われている。
（１）電力供給の停止もしくは電力断の検出により、制御装置は自動的にダウンし、回転体は制動されず、慣性に従って自由回転した後停止する。回転体の回転速度の変化は、図６（ｂ）に示すようなものである。
（２）電力供給の停止もしくは電力断の検出により、制御装置はメカブレーキを作動させて回転体を停止させる。もしくは制御装置が自動的にダウンしてメカブレーキが作動される。回転体の回転速度の変化は、図６（ｃ）に示すようなものである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
緊急停止時や長時間におよぶ停電時等において、前記（１）の方法では、回転体は積極的に制動されることがない。回転体は自由回転しながら、軸部の摩擦抵抗や空気抵抗等によって減速される。したがって、回転体が停止するまでに長時間を要することとなる。
また、前記（２）の方法では、高速回転すると共に重量物である回転体をメカブレーキにより停止させるため、メカブレーキには非常に大きな制動容量が要求される。高速ワインダーの巻取り軸の最高回転数は数万ｒｐｍに達する。この制動容量を満たすように、回転ディスクの大きさとブレーキ本体の強度を設計する必要があるが、ワインダーのレイアウト上、前記要求を満たす大きさの回転ディスクは、強度的に設計できない。しかも、通常の停止時においては、このようなメカブレーキを作動させる必要がないため、コスト的に見合わないものとなってしまう。
本発明は、緊急停止時や長時間におよぶ停電時等の（外部）電源切断時に、電源から制御装置への電力供給が停止しても、回転体の制動を回生ブレーキによって行うことを可能とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
即ち、請求項１の発明は、
回転体と、この回転体を駆動するモータと、このモータを制御する制御装置と、電源からの電力供給の電力断を検出する電力断検出手段とを備えた回転体の急速停止装置であって、
前記制御装置は、前記電力断検出手段で電力断が検出されると、前記モータに減速を指令し、前記モータによる回生電力を当該制御装置に供給させ、
前記制御装置は、前記モータの減速制御として、前記電力断検出手段で電力断を検出してから瞬間停電保証時間が経過するまでの間に保証時間内制御を行い、保証時間経過後に保証時間経過後制御を行うように構成され、前記保証時間経過後制御における前記モータの単位時間当たりの減速量は前記保証時間内制御における前記モータの単位時間当たりの減速量よりも大きく設定されている、ものである。
【０００７】
請求項２の発明は、
回転体と、この回転体を駆動するモータと、このモータを制御する制御装置とを備え、この制御装置が前記モータに減速を指令することで前記回転体を急速停止させると共に、この減速時には前記モータによる回生電力がこの制御装置に供給される構成とした、回転体の急速停止装置であって、
電源からの電力供給の電力断を検出する電力断検出手段と、前記電源からの電力供給を遮断可能とする断接切替器とを備え、
前記制御装置は、前記電力断検出手段で電力断が検出された場合と、前記断接切替器の切断状態を検出した場合とで、異なる減速制御により前記回転体を急速停止させる、ものである。
請求項３の発明は、請求項２において、
前記モータの減速制御として、前記電力断検出手段で電力断を検出してから瞬間停電保証時間が経過するまでの間に保証時間内制御を行い、保証時間経過後に保証時間経過後制御を行うように構成され、前記保証時間経過後制御における前記モータの単位時間当たりの減速量は前記保証時間内制御における前記モータの単位時間当たりの減速量よりも大きく設定されている、ものである。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項１または請求項３において、
メカニカルブレーキが設けられ、このメカニカルブレーキは前記保証時間経過後の所定時期に作動する、ものである。
請求項５の発明は、請求項２または請求項３において、
メカニカルブレーキが設けられ、このメカニカルブレーキは前記断接切替器の切断状態を検出した後の所定時期に作動する、ものである。
請求項６の発明は、請求項１から請求項５のいずれかにおいて、
前記制御装置は、回生電力が不足してシステムダウンするまで、前記モータへの減速を継続して指令する、ものである。
請求項７の発明は、請求項４または請求項５において、
前記制御装置は、回生電力が不足してシステムダウンするまで、前記モータへの減速を継続して指令するように構成され、前記メカニカルブレーキの作動時期は前記制御装置のシステムダウン後に設定されている、ものである。
請求項８の発明は、請求項１から請求項７のいずれかにおいて、
前記回転体は、巻取り装置における、糸を巻き取ってパッケージを形成するためのスピンドルとした、ものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
第一および第二の発明を共に備えた二実施例である急速停止装置３０・４０について、これより説明する。
第一の発明は、長時間の停電時における回転体の急速停止装置である。また、第二の発明は、緊急停止時における回転体の急速停止装置である。両発明において、前提条件は異なるが、回転体の急速停止が要求される点は同一である。
両発明の相違を簡単に説明する。第一の発明は、停電の開始後に、瞬間停電か否かの判定が制御装置５（後述）において行われた後に、制御装置５による回転体の急速停止制御が行われる装置である。第二の発明は、なんらかの異常等により、電源からの電力供給を遮断する断接切替器が切断状態となると、制御装置５が直ちに、回転体の急速停止制御を行う装置である。
急速停止装置３０・４０には、それぞれ第一の発明および第二の発明が適用されている。
【００１０】
まず、第一実施例である急速停止装置３０について、図１を用いて説明する。急速停止装置３０は、商用交流電源２０から巻取り装置２に至る装置構成に適用されている。
図１は急速停止装置３０の構成を示すブロック図である。
【００１１】
巻取り装置２は、紡糸システムにおいて糸を巻き取る装置である。該紡糸システムは、糸送出方向に沿って、紡糸装置、コデットローラ、巻取り装置２を直列に配置して構成される。
紡糸装置は、溶融ポリマーを糸状に紡糸する装置である。また、コデットローラは、紡糸された糸を引き取り油剤を付与する装置である。巻取り装置２は、糸をトラバース（綾振り）しながらスピンドルに巻き取る装置である。
【００１２】
巻取り装置２の構成について、図１を用いて説明する。
巻取り装置２には、一対のスピンドル９Ａ・９Ｂ、コンタクトローラ１０、トラバースカム１１が備えられている。スピンドル９Ａ・９Ｂの基部には、巻取り装置２本体に回動自在に設けられるターレット板１２が設けられている。ターレット板１２の回動により、スピンドル９Ａ・９Ｂの上下位置を変更して、スピンドル９Ａ・９Ｂのいずれか一方のうち満巻きとなったパッケージ１３を回収可能である。
スピンドル９Ａ・９Ｂのうち、上方の巻取位置にあるスピンドル上に、前記紡糸装置およびコデットローラより送出された糸１２が巻き取られて、パッケージ１３が形成される。コンタクトローラ１０は、上方位置にあるスピンドル上のパッケージ１３に当接する。そして、該パッケージ１３の巻取り速度をコンタクトローラ１０の回転速度より検出する。また、トラバースカム２４の駆動により、パッケージ１３は巻取り幅が一定の状態で巻き取られる。
【００１３】
スピンドル９Ａ・９Ｂの駆動手段として、スピンドルモータ６Ａ・６Ｂがそれぞれスピンドル９Ａ・９Ｂと同軸上に設けられている。コンタクトローラ１０の駆動手段として、コンタクトローラモータ７が同軸上に設けられている。コンタクトローラモータ７は、コンタクトローラ１０の助走に用いられる補助的な駆動手段である。また、トラバースカム１１の駆動手段として、トラバースモータ８が同軸上に設けられている。
【００１４】
前記各モータ６Ａ・６Ｂ・７・８には、回転速度を検出するための手段として、それぞれエンコーダ１４Ａ・１４Ｂ・１５・１６が設けられている。該エンコーダ１４Ａ・１４Ｂ・１５・１６は、信号線を介して制御装置５に接続されており、各モータ６Ａ・６Ｂ・７・８の回転速度に関する情報が制御装置５に送信される。
【００１５】
また、糸１２の張力を検出する張力センサ１７が設けられており、張力センサ１７は、糸１２毎の張力を検出するセンサ群からなる。張力センサ１７も信号線を介して制御装置５に接続されており、糸１２の張力に関する情報が制御装置５に送信される。
【００１６】
インバータ４は集積インバータであり、複数のモータ（多負荷）を同時に電力制御可能である。インバータ４と前記各モータ６Ａ・６Ｂ・７・８との間は、それぞれ電力線を介して電力供給可能にされている。
インバータ４と制御装置５とは信号線を介して信号伝達可能に接続されている。制御装置５は、エンコーダ１４Ａ・１４Ｂ・１５・１６および張力センサ１７の検出信号に基づいて、インバータ４に、各モータ６Ａ・６Ｂ・７・８への電力供給量が適切となるように指令する。
ここで「適切」とは、例えば、パッケージ１３の巻取り速度が一定となるように、制御装置５が各モータ６Ａ・６Ｂ・７・８の回転速度を制御することを意味する。なお、「適切」とされる制御はこの制御に限定されず、糸１２の張力が一定となることを目標とした制御の場合もある。
【００１７】
スピンドル９Ａ・９Ｂ、特にパッケージ１３を巻回したスピンドル９Ａ・９Ｂは、重量物である。スピンドル９Ａ・９Ｂ又はパッケージ１３を巻回したスピンドル９Ａ・９Ｂは、スピンドルモータ６Ａ・６Ｂにより駆動される回転体である。
また、コンタクトローラ１０はコンタクトローラモータ７により駆動される回転体であり、トラバースカム１１はトラバースモータ８により駆動される回転体である。
【００１８】
巻取り装置２において、スピンドル９Ａ・９Ｂ又はパッケージ１３を巻回したスピンドル９Ａ・９Ｂは、重量物であると共に、駆動時は高速回転しており、メカブレーキのみによって停止させるのは現実的な方策ではない。
したがって、商用交流電源２０（自体は含まない）から巻取り装置２に至る装置構成上に、回生ブレーキを主たる制動手段とする急速停止装置３０が備えられている。
【００１９】
巻取り装置２は、外部電源である商用交流電源２０を電力源としており、商用交流電源２０より実線で示される電力線２１を介して、電力が供給される。該電力は、巻取り装置２に備えるインバータ４および制御装置５に供給される。なお、制御装置５へは、電力線２１より図示せぬコンバータや変圧器を介して、直流電力が供給される。
また、前述したように、インバータ４からは各モータ６Ａ・６Ｂ・７・８に電力が供給される。
【００２０】
電力線２１上には断接切替器２２が設けられており、商用交流電源２０と巻取り装置２との間の電気的接続が、遮断可能に構成されている。断接切替器２２は、巻取り装置２で異常が発生した際に、商用交流電源２０から巻取り装置２への電力供給を強制的に遮断するための手段であり、機械的に（電気的にではなく）構成される。断接切替器２２は通常状態では、接続状態であり、商用交流電源２０から巻取り装置２への電力供給が可能とされる。
【００２１】
巻取り装置２には、回転体（後述のパッケージ１３を巻き取ったスピンドル）の急速停止指示の入力手段として、非常停止スイッチ２３が設けられている。該非常停止スイッチ２３は、制御装置５と断接切替器２２とに、信号線を介して信号伝達可能に接続されている。
作業者による非常停止スイッチ２３の入力操作により、断接切替器２２は商用交流電源２０から巻取り装置２への電力供給を遮断する。図１には、非常停止スイッチ２３を一つのみ図示するが、巻取り装置２内に複数配置する構成としても良い。
また、作業者による非常停止スイッチ２３の入力操作により、前記回転体の急速停止指示が、前記信号線を介して制御装置５に送信される。
【００２２】
また、巻取り装置２で異常が発生した際にも、断接切替器２２は、商用交流電源２０から巻取り装置２への電力供給を遮断する。例えば、制御装置５がシステムダウンして、断接切替器２２への信号送信が途絶えると、断接切替器２２が作動して電力供給が遮断される構成である。
【００２３】
電力線２１上には、断接切替器２２の下流側で、停電を検出するための停電検出器２５が設けられている。
商用交流電源２０による電力供給が停止すると、停電検出器２５が停電状態を検出する。停電検出器２５と制御装置５とは、信号線を介して信号伝達可能に接続されており、停電検出器２５の検出信号が制御装置５に送信可能とされる。
【００２４】
また、停電検出器２５には、タイマ２５ａが設けられている。タイマ２５ａは、瞬間停電時の保障時間が経過すると、保障時間終了を警告する信号を制御装置５に向けて送信する。
【００２５】
特に、急速停止装置３０による停止を必要とされる回転体は、重量物且つ高速回転を行うパッケージ１３を含めたスピンドル９Ａ・９Ｂである。パッケージ１３を含めたスピンドル９Ａ・９Ｂが、他の回転体トラバースカム１１等と比べて、著しく大きな回転エネルギーを有しており、従来において急速停止が困難な対象（本発明の解決対象）である。したがって以下では、回転体としてスピンドル９Ａ・９Ｂのみを扱う。
【００２６】
まず、急速停止装置３０の構成要素のうち、第一の発明に関わる部分について説明する。第一の発明は、前述したように、長時間の停電時における回転体の急速停止装置である。
第一の発明に関わる部分としては、急速停止装置３０は、回転体として、パッケージ１３を含めたスピンドル９Ａ・９Ｂを備えると共に、これらの回転体を駆動するモータ６Ａ・６Ｂを備えている。また、モータ６Ａ・６Ｂの駆動をインバータ４を介して制御する制御装置５を備えている。さらに、商用交流電源２０からの電力供給の電力断を検出する検出手段として、停電検出器２５を備えている。
【００２７】
なお、巻取り装置２に備えるスピンドルモータ６Ａ・６Ｂのうち、上側の巻取位置で駆動しているスピンドルモータが、減速制御の対象とされる。スピンドルモータ６Ａ・６Ｂはスピンドル９Ａ・９Ｂと同軸上にあり、ターレット板１２の回転で上下位置が変更される。このため以下では、両モータ６Ａ・６Ｂのうち、上側に位置するモータを扱い、スピンドルモータの符号を省略する。同じく、該スピンドルモータに対応するスピンドルの符号をも省略する。
【００２８】
第一の発明（長時間停電時）の実施例としての急速停止装置３０における回転体の減速制御について、図２（ａ）・図２（ｂ）を用いて説明する。
図２は急速停止装置３０での減速制御において、電力および回転体（パッケージ１３を巻き取ったスピンドル）の回転速度の時間変化を示す図である。
特に、図２（ａ）は商用交流電源２０からの供給電力の時間変化を示す図であり、図２（ｂ）は長時間の停電時における回転体の回転速度の時間変化を示す図である。
【００２９】
第一の発明（長時間停電時）においては、回転体の減速制御が二段階に分かれている。停電の瞬間より、瞬間停電時の保障時間が経過するまでの間に行われる保障時間内制御と、保障時間経過後に行われる保障時間後制御と、である。
瞬間停電の保障時間の計測は、前述したように、停電検出器２５に備える前記タイマ２５ａにより行っている。そして、該保障時間が経過すると、保障時間終了を警告する信号がタイマ２５ａより制御装置５に向けて送信される。
【００３０】
停電検出器２５で電力断が検出されると、まず、瞬間停電時の保障時間内での制御である前記保障時間内制御が開始される。
制御装置５は、停電検出器２５での電力断の検出に基づいて、スピンドルモータに減速を指令する。商用交流電源２０から断接切替器２２を経て供給される電力の変化の様子は、図２（ａ）に示すようなものとなる。
そして、慣性で回転しようとするスピンドルモータに減速が指令されると、該スピンドルモータに回生電力が発生すると共に、回生電力分の回転エネルギーが失われる。このとき、図２（ｂ）に示すように、該スピンドルモータの回転速度が低下する。同時に制御装置５は、生成された回生電力を、インバータ４を介して制御装置５へ供給させて、自らを作動を継続するための電力を得る。
【００３１】
瞬間停電時の保障時間（例えば１ｓｅｃ程度）は、スピンドルモータによる回生電力を利用して、制御装置５およびインバータ４を作動可能としながら、巻取り速度の低下はできるだけ避けるように、スピンドルモータが制御される。そして、瞬間停電によって巻取り作業が中断されることなく、巻取り装置２における巻取り作業を継続可能とさせるものである。
これに対し、瞬間停電時の保障時間の経過後は、糸の品質維持に適切な巻取りが不可能と判断される。したがって、前記保障時間の経過後においては、パッケージ１３を巻き取ったスピンドルを停止すべく減速制御が行われる。急速停止が必要とされる一つの理由としては、停電後の電力回復時に、パッケージ１３を巻き取ったスピンドルが停止していて、直ちに再開が期待できる状態が望ましいためである。
【００３２】
つまり、瞬間停電時の保障時間内では、制御装置５は、制御装置５およびインバータ４を作動可能な最低限の回生電力をスピンドルモータから得るようにして、パッケージ１３を巻き取ったスピンドルの回転速度はできるだけ高めに維持する。
一方、瞬間停電時の保障時間経過後では、制御装置５は、パッケージ１３を巻き取ったスピンドルを、できる限り早く停止させるように減速制御を行う。
【００３３】
瞬間停電時の保障時間が経過すると、パッケージ１３を巻き取ったスピンドル（回転体）を急速停止させるための前記保障時間後制御が行われる。
制御装置５は、タイマ２５ａから保障時間終了を警告する信号が送信されると、スピンドルモータに減速を継続して指令する。保障時間経過後の減速指示は、パッケージ１３を巻き取ったスピンドルの停止を目的とするものである。したがって、このときスピンドルモータへ指示する減速量は、保障時間内での減速量よりも、大きな減速量となっている。図２（ｂ）に示すように、保障時間の前後で、減速の傾きに変化が生じている。
【００３４】
以上構成により、長時間の停電時など、瞬間停電時の保障時間経過後においても、回転体（パッケージ１３を巻き取ったスピンドル）を急速停止することができる。
このため、巻取り装置２に備えるスピンドル等のように、回転速度を均一に保つ必要と、速度が低下した後は一旦停止させる必要とがある装置において、緩い減速制御（前記保障時間内制御）と急速の減速制御（前記保障時間後制御）とを使い分けることができ、好適である。
【００３５】
また、制御装置５は、前記回生電力が不足して、自らがシステムダウンするまで、スピンドルモータに減速を継続して指令する。
これは、スピンドルの回転速度が、制御装置５を作動可能とする最低電力を供給可能なスピンドルモータの最小回転速度、より低回転となってしまった状況を意味する。
制御装置５がシステムダウンすると、スピンドルモータを発電機（回生電力の発生源）として機能させることができなくなる。したがって、図２（ｂ）に示すように、制御装置５のシステムダウン後は、スピンドルは自由回転する。自由回転状態のスピンドルは、軸部との摩擦抵抗や空気抵抗等により減速され、前記回生ブレーキやメカブレーキ等により積極的に減速させる場合と比較して、緩やかに減速して停止する。
【００３６】
以上のように、制御装置５がシステムダウンするまでスピンドルモータへの減速指令を継続するので、回生ブレーキを最大限利用して回転体の急速停止制御を行うことが可能である。
【００３７】
次に、急速停止装置３０の構成要素のうち、第二の発明に関わる部分について説明する。第二の発明は、前述したように、緊急停止時における回転体の急速停止装置である。
第二の発明に関わる部分としては、急速停止装置３０は、回転体として、パッケージ１３を含めたスピンドル９Ａ・９Ｂを備えると共に、これらの回転体を駆動するモータ６Ａ・６Ｂを備えている。また、モータ６Ａ・６Ｂの駆動をインバータ４を介して制御する制御装置５を備えている。さらに、商用交流電源２０からの電力供給を遮断可能とする断接切替器２２を備えている。
【００３８】
第二の発明（緊急停止時）の実施例としての急速停止装置３０における回転体の減速制御について、図２（ｃ）を用いて説明する。
図２（ｃ）は緊急停止時における回転体の回転速度の時間変化を示す図である。
【００３９】
第二の発明（緊急停止時）においては、第一の発明（長時間停電時）と異なり、回転体の減速制御は一段階である。第二の発明では、異常時において、回転体の急速停止を行うことが目的とされており、電力断の発生時から直ちに減速制御が開始される。
制御装置５と断接切替器２２とは、信号線を介して接続されており、断接切替器２２における電力の接続状態および切断状態の違いを、制御装置５は検出可能である。
【００４０】
制御装置５は、断接切替器２２の切断状態を検出すると、スピンドルモータに減速を指示する。商用交流電源２０から断接切替器２２を経て供給される電力の変化の様子は、図２（ａ）に示すようなものとなる。
そして、慣性で回転しようとするスピンドルモータに減速が指令されると、該スピンドルモータに回生電力が発生すると共に、回生電力分の回転エネルギーが失われる。このとき、図２（ｃ）に示すように、該スピンドルモータの回転速度が低下する。同時に制御装置５は、生成された回生電力を、インバータ４を介して制御装置５へ供給させて、自らを作動を継続するための電力を得る。
【００４１】
緊急停止時においては、できる限り、パッケージ１３を巻き取ったスピンドルを急速に停止させることが望ましい。
緊急停止指示入力手段である非常停止スイッチ２３が操作されて、緊急停止が指令されるのは、巻取り装置２内でなんらかの異常が発生した場合である。異常状態のまま、巻取り装置２の駆動が継続されるのを、一刻も早く中断するために、回転体の急速停止が必要とされる。
【００４２】
緊急停止時においては、パッケージ１３を巻き取ったスピンドルを、できる限り早く停止させるように減速制御を行う。図２（ｃ）に示す緊急停止時での減速の傾きは、図２（ｂ）に示す瞬間停電時の保障時間経過後の減速の傾きと同様に、瞬間停電時の保障時間内の減速の傾きより、大きなものである。
【００４３】
以上構成により、緊急停止時のように、急速停止装置３０が適用される装置（巻取り装置３０）内で、異常が発生した際に、回転体を急速停止させることで、異常状態のまま回転体が回転しつづけるのを中断させることができる。
【００４４】
次に、第二実施例の急速停止装置４０について、図３を用いて説明する。図３は急速停止装置４０の構成を示すブロック図である。
第二実施例の急速停止装置４０は、回転体（スピンドル）の制動手段として、回生ブレーキに加えて、メカブレーキ１８（後述）が設けられている。急速停止装置４０において、第一実施例の急速停止装置３０との構成の違いは、メカブレーキ１８が設けられている点である。
以下、第一実施例の急速停止装置３０と同一の部分に関しては、同一の符号を用いると共に、その部分に関する説明を省略する。
【００４５】
急速停止装置４０が適用される巻取り装置４２には、前記急速停止装置３０と異なり、図３に示すように、スピンドル９Ａ・９Ｂの一側に、メカブレーキ１８・１８がそれぞれ設けられている。
メカブレーキ１８は、回転ディスク１８ａと、回転ディスク１８ａをスピンドル側に押し付けるブレーキ装置１８ｂと、を備えている。また、スピンドル９Ａ・９Ｂの軸上の一端には、回転ディスク１８ａが当接されるディスク９ａ・９ａがそれぞれ設けられている。
ブレーキ装置１８ｂには、付勢部材等により常時回転ディスク１８ａを制動側へ押圧機構と、該押圧を制止する制止機構とが備えられている。例えば、後述する制御装置４５からの信号送信が途絶えると、前記制止機構による制止が外れて押圧機構が駆動し、回転ディスク１８ａがスピンドルのディスク９ａに押し付けられて、スピンドルの制動が行われる。
【００４６】
巻取り装置４２の制御装置４５は、前記制御装置５の機能や、制御装置５への信号線、電力線の接続構成に加えて、メカブレーキ１８・１８の制御を可能とする構成が設けられている。メカブレーキ１８・１８と制御装置４５とは、信号線を介して信号伝達可能に接続されており、制御装置４５はメカブレーキ１８の作動が可能である。
【００４７】
急速停止装置４０も急速停止装置３０と同じく、第一の発明（長時間停電時）と第二の発明（緊急停止時）との双方の実施例である。
まず、急速停止装置４０の構成要素のうち、第一の発明（長時間停電時）に関わる部分について説明する。
第一の発明に関わる部分としては、急速停止装置４０は、回転体として、パッケージ１３を含めたスピンドル９Ａ・９Ｂを備えると共に、該回転体を駆動するスピンドルモータ６Ａ・６Ｂを備えている。また、スピンドルモータ６Ａ・６Ｂの駆動をインバータ４を介して制御する制御装置４５を備えている。さらに、商用交流電源２０からの電力供給の電力断を検出する検出手段として、停電検出器２５を備えている。
【００４８】
以上構成の急速停止装置４０における回転体の減速制御について、図４（ａ）・図４（ｂ）を用いて説明する。急速停止装置４０での減速制御において、電力および回転体（パッケージ１３を巻き取ったスピンドル）の回転速度の時間変化を示す図である。
特に、図４（ａ）は商用交流電源２０からの供給電力の時間変化を示す図であり、図４（ｂ）は長時間の停電時における回転体の回転速度の時間変化を示す図である。
【００４９】
第一の発明（長時間停電時）の実施例としての急速停止装置４０における回転体の減速制御について説明する。
該回転体の減速制御は三段階に分かれている。前述したように、第一の発明（長時間停電時）においては、回転体の減速制御が二段階に分かれている。この二段階の減速制御は、スピンドルモータの回生ブレーキを利用したものである。これに加えて、前記回転体の減速制御には、第三段階として、メカブレーキ１８による減速制御が設けられている。
【００５０】
停電検出器２５で電力断が検出されると、まず、第一段階として、瞬間停電時の保障時間内での制御である前記保障時間内制御が開始される。
制御装置４５は、停電検出器２５での電力断の検出に基づいて、スピンドルモータに減速を指令する。商用交流電源２０から断接切替器２２を経て供給される電力の変化の様子は、図４（ａ）に示すようなものとなる。
そして、慣性で回転しようとするスピンドルモータに減速が指令されると、該スピンドルモータに回生電力が発生すると共に、回生電力分の回転エネルギーが失われる。このとき、図４（ｂ）に示すように、該スピンドルモータの回転速度が低下する。同時に制御装置４５は、生成された回生電力を、インバータ４を介して制御装置４５へ供給させて、自らを作動を継続するための電力を得る。
【００５１】
瞬間停電時の保障時間が経過すると、第二段階として、パッケージ１３を巻き取ったスピンドル（回転体）を急速停止させるための前記保障時間後制御が行われる。
制御装置４５は、タイマ２５ａから保障時間終了を警告する信号が送信されると、スピンドルモータに減速を継続して指令する。保障時間経過後の減速指示は、パッケージ１３を巻き取ったスピンドルの停止を目的とするものである。したがって、このときスピンドルモータへ指示する減速量は、保障時間内での減速量よりも、大きな減速量となっている。図２（ｂ）に示すように、保障時間の前後で、減速の傾きに変化が生じている。
【００５２】
また、制御装置４５は、前記回生電力が不足して、自らがシステムダウンするまで、スピンドルモータに減速を継続して指令する。
これは、スピンドルの回転速度が、制御装置４５を作動可能とする最低電力を供給可能なスピンドルモータの最小回転速度、より低回転となってしまった状況を意味する。
【００５３】
制御装置４５がシステムダウンすると、スピンドルモータを発電機（回生電力の発生源）として機能させることができなくなる。
ここで第三段階の減速制御として、制御装置４５がシステムダウンすると、メカブレーキ１８・１８が作動するように構成されている。
【００５４】
この作動構成の一例としては、前述した様に、制御装置４５がシステムダウンして、メカブレーキ１８・１８への信号送信が途絶えると、メカブレーキ１８・１８が作動してスピンドル９Ａ・９Ｂが制動される構成である。
あるいは、ブレーキ装置１８ｂに備える制止機構の駆動源を、インバータ４とし、インバータ４からの電力供給が途絶える、もしくは供給電力が一定以下に落ち込む、などしたら、前記制止機構が停止して前記押圧機構が作動し、メカブレーキ１８が作動する構成としても良い。なお、インバータ４からの電力供給とは、商用交流電源２０からの電力または回生電力が、インバータ４を介して供給されるものである。つまり、商用交流電源２０が遮断されるもしくは一定電力以下に落ち込むか、スピンドルモータによる回生電力が一定以下に落ち込むかすると、メカブレーキ１８が作動することを意味する。
【００５５】
制御装置４５のシステムダウン後における、メカブレーキ１８によるスピンドルの減速の様子は、図４（ｂ）に示すようなものである。メカブレーキ１８による制動効果を、回生ブレーキによる制動効果に匹敵させることは、回転ディスクの強度設計やコスト上非常に困難である。本実施例では、メカブレーキ１８による制動効率は、回生ブレーキによる制動効率の３倍程度である。
【００５６】
以上のように第一の発明の実施例としての急速停止装置４０においては、回生ブレーキの作動後には、メカブレーキ１８の作動により、回転体を減速させている。
このため、回転体（スピンドル）は、回生ブレーキかメカブレーキ１８により制動されて、自由回転の場合と比べて、回転体を急速停止することができる。しかも、予め回生ブレーキによる減速が行われた後に、メカブレーキ１８による減速が行われるので、メカブレーキ１８の負担が軽減され、メカブレーキ１８の耐久性が向上すると共に、コストアップが防止される。
【００５７】
以上においては、制御装置４５のシステムダウン後に、メカブレーキ１８が作動するように構成しているが、この構成に限定されるものではない。
例えば、前記保障時間後制御に移行した段階で、直ちにメカブレーキ１８を回生ブレーキと併用して、回転体の制動を行うようにしてもよい。このようにすることで、単に回生ブレーキのみで回転体を停止させる場合よりも、回転体が急速停止される。
【００５８】
次に、急速停止装置４０の構成要素のうち、第二の発明に関わる部分について説明する。第二の発明は、前述したように、緊急停止時における回転体の急速停止装置である。
第二の発明に関わる部分としては、急速停止装置４０は、回転体として、パッケージ１３を含めたスピンドル９Ａ・９Ｂを備えると共に、これらの回転体を駆動するモータ６Ａ・６Ｂを備えている。また、モータ６Ａ・６Ｂの駆動をインバータ４を介して制御する制御装置４５を備えている。さらに、商用交流電源２０からの電力供給を遮断可能とする断接切替器２２を備えている。
【００５９】
第二の発明（瞬間停電時）の実施例としての急速停止装置４０における回転体の減速制御について、図４（ｃ）を用いて説明する。
図４（ｃ）は緊急停止時における回転体の回転速度の時間変化を示す図である。
【００６０】
第二の発明の実施例としての急速停止装置４０には、回転体の減速制御が二段階設けられている。前述したように、第二の発明（瞬間停電時）においては、回転体の減速制御が一段階設けられており、スピンドルモータの回生ブレーキを利用したものである。これに加えて、前記回転体の減速制御には、第二段階として、メカブレーキ１８による減速制御が設けられている。
【００６１】
第一段階として、制御装置４５は、断接切替器２２の切断状態を検出すると、スピンドルモータに減速を指示する。商用交流電源２０から断接切替器２２を経て供給される電力の変化の様子は、図４（ａ）に示すようなものとなる。
そして、慣性で回転しようとするスピンドルモータに減速が指令されると、該スピンドルモータに回生電力が発生すると共に、回生電力分の回転エネルギーが失われる。このとき、図４（ｃ）に示すように、該スピンドルモータの回転速度が低下する。同時に制御装置４５は、生成された回生電力を、インバータ４を介して制御装置４５へ供給させて、自らを作動を継続するための電力を得る。
【００６２】
緊急停止時においては、パッケージ１３を巻き取ったスピンドルを、できる限り早く停止させるように減速制御を行う。図４（ｃ）に示す緊急停止時での減速の傾きは、図４（ｂ）に示す瞬間停電時の保障時間経過後の減速の傾きと同様に、瞬間停電時の保障時間内の減速の傾きより、大きなものである。
【００６３】
制御装置４５がシステムダウンすると、スピンドルモータを発電機（回生電力の発生源）として機能させることができなくなる。
ここで第三段階の減速制御として、制御装置４５がシステムダウンすると、メカブレーキ１８・１８が作動するように構成されている。また、制御装置４５のシステムダウン後にメカブレーキ１８が作動する構成に、限定されるものではない。
【００６４】
【発明の効果】
請求項１の発明においては、
長時間の停電時など、瞬間停電時の保証時間経過後においても、回転体を急速停止させることができる。特に、瞬間停電時には回転体の速度をほぼ一定に保つことができ、長時間停電時には回転体を急速に停止させることができ、巻取り装置のスピンドル等に適用した場合に好適である。
【００６５】
請求項２の発明においては、
停電発生時の場合と、緊急停止時の場合とにそれぞれ対応した態様で、回転体を急速停止させることが可能となる。特に、緊急停止時のように、急速停止装置が適用される装置内で、異常が発生した際に回転体を急速停止させることで異常状態のまま回転体が回転しつづけるのを中断させることができる。
請求項３の発明においては、請求項２の効果に加えて、
瞬間停電時には回転体の速度をほぼ一定に保つことができ、長時間停電時には回転体を急速に停止させることができ、巻取り装置のスピンドル等に適用した場合に好適である。
【００６６】
請求項４の発明においては、請求項１または請求項３の効果に加えて、
長時間停電時に回転体をより一層急速に停止させることができる。
請求項５の発明においては、請求項２または請求項３の効果に加えて、
緊急停止時に回転体をより一層急速に停止させることができる。
請求項６の発明においては、請求項１から請求項５のいずれかの効果に加えて、
回生ブレーキを最大限利用して回転体の減速制御を行うことが可能である。
請求項７の発明においては、請求項４または請求項５の効果に加えて、
メカニカルブレーキの耐久性を向上させることができると共に、メカニカルブレーキを小型化することができる。
請求項８の発明においては、請求項１から請求項７のいずれかの効果のため、
巻取り装置によるパッケージの生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】急速停止装置３０の構成を示すブロック図である。
【図２】急速停止装置３０での減速制御において、電力および回転体（パッケージ１３を巻き取ったスピンドル）の回転速度の時間変化を示す図である。
【図３】急速停止装置４０の構成を示すブロック図である。
【図４】急速停止装置４０での減速制御において、電力および回転体（パッケージ１３を巻き取ったスピンドル）の回転速度の時間変化を示す図である。
【図５】瞬間停電時の電力および回転体（スピンドル）の回転速度の時間変化を示す図である。
【図６】従来のワインダーにおける緊急停止時や長時間に及ぶ停電時での電力および回転体（スピンドル）の回転速度の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
２  巻取り装置
４  インバータ
５  制御装置（第一実施例）
６Ａ・６Ｂ  スピンドルモータ
９Ａ・９Ｂ  スピンドル
１８  メカブレーキ
２０  商用交流電源
２２  断接切替器
２５  停電検出器（電力断の検出手段）
３０  第一実施例の急速停止装置
４０  第二実施例の急速停止装置
４２  巻取り装置
４５  制御装置（第二実施例）
【図１】
0003589227.tif 000002
【図２】
0003589227.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0003589227.tif 000006
【図６】
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