(57)【要約】【課題】複数の錘を有し、錘毎に起動停止が行われる繊維機械において、各錘の起動停止に係る制御系を簡素化することを課題とする。【解決手段】運転用インバータ２１と補助用のインバータ２４とを備え、各錘の駆動源を誘導同期モータ５３・５４で構成し、２つのインバータ２１・２４がそれぞれ各錘の誘導同期モータ５３・５４に並列に接続され、２のインバータ２１・２４と各錘のモータ５３・５４との間に、２つのインバータ２１・２４のいずれかを選択して各錘のモータ５３・５４に接続するための切替スイッチ５６が設けられ、補助用インバータ２４の出力周波数が運転用インバータ２１の通常運転時の指定周波数に設定され、かつ、補助用インバータ２４に少なくとも１つの錘のモータ５３・５４を前記指定周波数に直入れ可能なように補助用インバータ２４の出力電圧値が運転用インバータ２１の出力電圧値より高く設定されている。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の錘を有し、錘毎に起動停止が行われる繊維機械において、運転用インバータ電源と補助用のインバータ電源とを備え、各錘の駆動源を誘導同期モータで構成し、前記２つのインバータ電源がそれぞれ各錘の誘導同期モータに並列に接続され、前記２つのインバータ電源と前記各錘の誘導同期モータとの間に、前記２つのインバータ電源のいずれかを選択して前記各錘の誘導同期モータに接続するための切替手段がそれぞれ設けられ、前記補助用インバータ電源の出力周波数が前記運転用インバータ電源の通常運転時の指定周波数に設定され、かつ、前記補助用インバータ電源に前記少なくとも１つの錘の誘導同期モータを前記指定周波数に直入れ可能なように前記補助用インバータ電源の出力電圧値が前記運転用インバータ電源の出力電圧値より高く設定されていることを特徴とする繊維機械の駆動装置。
【請求項２】
前記運転用インバータ電源と前記補助用インバータ電源との出力周波数同士を同期させていることを特徴とする請求項１に記載の繊維機械の駆動装置。
【請求項３】
前記補助用インバータ電源にて同時期に直入れ可能な錘数を越えて複数の切替手段が補助用インバータ電源を選択した場合に、前記錘数を超えた後に選択された錘について該錘と補助用インバータとの接続を禁止する接続禁止部を備えた制御装置が設けられていることを特徴とする請求項１、又は請求項２に記載の繊維機械の駆動装置。
【請求項４】
前記制御装置が、前記接続を禁止した錘を表示する表示部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の繊維機械の駆動装置。
【請求項５】
前記制御装置が、前記複数の錘の誘導同期モータ全てを起動させるための全錘起動制御部と、前記複数錘のうちの少なくとも１つの錘の誘導同期モータが停止され、残りの錘の誘導同期モータが運転されている状態で、前記停止錘の誘導同期モータを再起動させるための再起動制御部とを備えていることを特徴とする請求項３、又は請求項４に記載の繊維機械の駆動装置。
【請求項６】
前記再起動制御部が、前記補助用インバータ電源にて前記停止錘の誘導同期モータを前記指定周波数に立上げた後に、前記停止鍾の切替手段を切替えて前記運転用インバータ電源を前記停止錘の誘導同期モータに接続することを特徴とする請求項５に記載の繊維機械の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の錘を有し、錘毎に起動停止が行われる繊維機械の駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の錘を有する繊維機械においては、各錘で製造される、あるいは加工される糸条の品質が全錘に亘って均質となることが要求される。例えば、糸条に仮撚を付与する仮撚装置を備えて該糸条に仮撚加工を施す仮撚加工機においては、各錘で加工される糸条に撚りむらが生じないようにしなければならない。仮撚装置として、２本の無端ベルトを十字状に交差させて配置したニップツイスタと呼ばれるベルト式の仮撚装置を備えた仮撚加工機を例に挙げて説明すると、この仮撚加工機において撚りむらが生じないようにするためには、無端ベルトの回転速度が２本のベルト間で、あるいは錘間で、あるいは、経時的にばらつかないようにすることが必要である。
上述したニップツイスタを備えたタイプの仮撚加工機においては、各錘に設けたニップツイスタを駆動するために、各錘のニップツイスタ駆動用のモータを備えるようにしたものが、近年、公知となっている。この公知の技術においては、駆動モータとして、同期モータの一種である直流ブラシレスモータを使用し、無端ベルトの回転速度のばらつきを無くすように考慮されている。上記公知の技術は、以前から知られていた、共通の駆動モータを使い、共通のタイミングベルトを介して全錘のニップツイスタを駆動するという方式と比較して、低騒音及び省エネルギである点で優れている。また、錘毎にニップツイスタの起動及び停止ができるというメリットを有している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記公知の技術は、錘毎にニップツイスタの起動及び停止ができるようにするため、錘毎にドライバ（インバータ）が必要であり、制御系が複雑化するという欠点を有していた。
本発明は、この点を鑑みて、繊維機械の駆動装置を改良する。
【０００４】
【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、次にこの課題を解決するための手段を説明する。
まず、請求項１に記載のように、複数の錘を有し、錘毎に起動停止が行われる繊維機械において、運転用インバータ電源と補助用のインバータ電源とを備え、各錘の駆動源を誘導同期モータで構成し、前記２つのインバータ電源がそれぞれ各錘の誘導同期モータに並列に接続され、前記２つのインバータ電源と前記各錘の誘導同期モータとの間に、前記２つのインバータ電源のいずれかを選択して前記各錘の誘導同期モータに接続するための切替手段がそれぞれ設けられ、前記補助用インバータ電源の出力周波数が前記運転用インバータ電源の通常運転時の指定周波数に設定され、かつ、前記補助用インバータ電源に前記少なくとも１つの錘の誘導同期モータを前記指定周波数に直入れ可能なように前記補助用インバータ電源の出力電圧値が前記運転用インバータ電源の出力電圧値より高く設定されている。
【０００５】
また、請求項２に記載のように、前記運転用インバータ電源と前記補助用インバータ電源との出力周波数同士を同期させている。
【０００６】
そして、請求項３に記載のように、前記補助用インバータ電源にて同時期に直入れ可能な錘数を越えて複数の切替手段が補助用インバータ電源を選択した場合に、前記錘数を超えた後に選択された錘について該錘と補助用インバータとの接続を禁止する接続禁止部を備えた制御装置が設けられている。
【０００７】
さらに、請求項４に記載のように、前記制御装置が、前記接続を禁止した錘を表示する表示部を備えている。
【０００８】
そして、請求項５に記載のように、前記制御装置が、前記複数の錘の誘導同期モータ全てを起動させるための全錘起動制御部と、前記複数錘のうちの少なくとも１つの錘の誘導同期モータが停止され、残りの錘の誘導同期モータが運転されている状態で、前記停止錘の誘導同期モータを再起動させるための再起動制御部とを備えている。
【０００９】
また、請求項６に記載のように、前記再起動制御部が、前記補助用インバータ電源にて前記停止錘の誘導同期モータを前記指定周波数に立上げた後に、前記停止鍾の切替手段を切替えて前記運転用インバータ電源を前記停止錘の誘導同期モータに接続する。
【００１０】
以上のような構成の駆動装置を次のようにして起動させる。すなわち、複数錘全ての誘導同期モータを停止させている状態から、複数錘全ての切替手段において運転用インバータ電源を選択して複数錘全ての誘導同期モータを運転用インバータ電源に接続し、該運転用インバータ電源にて複数錘全ての誘導同期モータを一斉に稼動させる。その後、少なくとも１つの錘の誘導同期モータを停止させた場合に、予め補助用インバータ電源を運転用インバータ電源の指定周波数で稼動させておいてから、停止させた錘の切替手段を切替えて停止させた錘の誘導同期モータと補助用インバータ電源とを接続させ、該停止錘の誘導同期モータが指定周波数に立ち上がったならば、該停止錘の切替手段を再度切替えて該停止錘の誘導同期モータと接続されるインバータ電波を補助用インバータ電源から運転用インバータ電源に受け渡す。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、仮撚加工機１に適用した例を参照しながら説明する。図１は仮撚加工機１の側面図、図２は本発明に係るニップツイスタ５・５・・・の駆動装置の構成図である。
【００１２】
まず、図１を参照しながら仮撚加工機１の概略構成について説明する。
仮撚加工機１は糸条の仮撚加工処理を行う錘を複数備え、各錘は、第１フィードローラ１１と第２フィードローラ１２とを有し、各錘においては、給糸パッケージ１６から解舒された糸条Ｙが第１フィードローラ１１と、該第１フィードローラ１１の下流側に配置される第２フィードローラ１２とによって延伸可能な糸張力に保持されている。
ここで、糸条Ｙとは、ポリエステルやポリアミド等の熱可塑性合成繊維からなる糸だけでなく、他の糸条部材をも含む概念とする。
【００１３】
これら第１・第２フィードローラ１１・１２間には上流側から順に熱固定用のヒータ３、冷却プレート４、及び仮撚装置としてのニップツイスタ５が設けられ、撚りが入った糸条Ｙを該ヒータ３で延伸温度まで加熱し、冷却プレート４でヒータ３により加熱された糸条Ｙを冷却している。ニップツイスタ５は２本の無端ベルト５１・５２を十字状に交差させて配置し、交差部分に糸を挟んで、回転する２本の無端ベルト５１・５２で糸に撚りを付与する装置である。
【００１４】
次に、ニップツイスタ５によって糸条Ｙには撚りがかけられ、第１フィードローラ１１からニップツイスタ５までの間（加撚領域）の糸条Ｙは、撚りが入った加撚状態となっている。
【００１５】
また、第２フィードローラ１２と第３フィードローラ１３との間には第２ヒータ８が設けられ、糸条Ｙが再度加熱される。ただし、第２ヒータ８については使用しない場合もある。その後、糸条Ｙは、オイリング装置９によりオイリング処理され、ボビンに巻き取られ、巻取パッケージ１７・１７・・・を形成する。
このように、仮撚加工機１は、各錘においてそれぞれ給糸パッケージ１６から解舒した糸条Ｙを必要な延伸比で延伸しながらニップツイスタ５で撚りを付与し、この撚りを熱固定することで、該糸条Ｙを捲縮性及び収縮性を有した嵩高加工糸に加工するようにしている。
【００１６】
次に、本発明に係るニップツイスタ５・５・・・の駆動装置について説明する。本発明では、各錘毎にニップツイスタ５・５・・・の発停を可能に構成し、以下、この構成について説明する。
【００１７】
図２に示すように、各錘におけるニップツイスタ５の一対のベルト５１・５２はそれぞれモータ（駆動源）５３・５４で駆動されて走行しており、該ベルト５１・５２の回転速度（走行速度）はモータ５３・５４の回転速度で決まるように構成されている。各錘のモータ５３・５４はそれぞれ各錘のモータスイッチ５５に共通接続され、この各モータスイッチ５５の入力側には切替スイッチ５６が設けられて、該切替スイッチ５６の一方の切替端子５６ａは第１共通母線（動力線）を介して運転用の第１インバータ２１に接続され、他方の切替端子５６ｂは第２共通母線（動力線）を介して補助用の第２インバータ２４に接続されている。
【００１８】
言い換えれば、２つのインバータ２１・２４がそれぞれ各錘のモータ５３・５４に並列に接続され、この２つのインバータ２１・２４と各錘のモータ５３・５４との間に、該２つのインバータ２１・２４のいずれかを選択して該各錘のモータ５３・５４に接続するための切替スイッチ５６がそれぞれ設けられている。
【００１９】
そして、この第１インバータ２１と第２インバータ２４とは、メインスイッチ２８を介して交流電源２０に共通接続されており、該第２インバータ２４と該メインスイッチ２８との間には、第２インバータ２４の起動スイッチ２９が介設されている。
【００２０】
第１インバータ２１には、多数の錘のモータ５３・５４・・・が並列接続されることから、定格容量は、第１インバータ２１の方が第２インバータ２４よりも大型で、一方、出力電圧については、第２インバータ２４の方が、第１インバータ２１よりも高く設定されている。これはモータ５３・５４・・・の再起動に係る第２インバータ２４にはより高い始動トルクが要求されるためであり、そして、第２インバータ２４の出力周波数は第１インバータ２１の通常運転時の指定周波数に設定されている。
【００２１】
また、モータ５３・５４・・・には、起動時は誘導モータとして立ち上がり、起動完了後は同期モータとして回転する三相交流誘導同期モータを用いるものとする。なお、図２中では、簡略化のため、三相三線の動力線を便宜的に一本の実線で示している。
【００２２】
そして、インバータ２１・２４、メインスイッチ２８、起動スイッチ２９、及び各錘のモータスイッチ５５・５５・・・と、切替スイッチ５６・５６・・・とは、図２中に一点鎖線で示す、制御線を介して制御装置６０に通信接続されている。
【００２３】
この制御装置６０は、複数の錘のモータ５３・５４・・・の全てを一斉起動させるための全錘起動制御部６０ａと、該複数錘のうちの少なくとも１つの錘のモータ５３・５４が停止され、残りの錘のモータ５３・５４・・・が運転されている状態で、停止錘のモータ５３・５４・・・を再起動させるための再起動制御部６０ｂとを備えており、さらに、第２インバータ２４にて同時期に直入れ可能な錘数を越えて複数の切替スイッチ５６・５６・・・が第２インバータ２４を選択した場合に、前記錘数を超えた後に選択された錘について該錘と第２インバータ２４との接続を禁止する接続禁止部６０ｃを備えている。
【００２４】
まず、全錘一斉始動時には、起動スイッチ２９をＯＦＦの状態、かつ、全モータスイッチ５５・５５・・・をＯＮの状態で、メインスイッチ２８を投入し、これにより前記制御装置６０の全錘起動制御部６０ａから制御信号が出力されて、該制御信号によって、全錘の切替スイッチ５６・５６・・・が切替端子５６ａ側に切り替えられるとともに、第１インバータ２１が駆動されて、全錘のモータ５３・５４・・・が一斉に駆動され、該第１インバータ２１の出力周波数を徐々に上昇させるように第１インバータ２１が制御装置６０の全錘起動制御部６０ａにより制御される。これにより該モータ５３・５４・・・は低周波数で同期引入れされ、出力周波数の増加に従ってモータ５３・５４・・・の回転速度は上昇する。このようにして指定周波数まで上昇させる。
【００２５】
運転中にある錘で糸条Ｙが切れたり、メンテナンスの必要性が生じて強制的に糸条Ｙが切断された場合、途中まで巻き取られた、満巻に達していない巻取パッケージ１７が巻取装置から払い出されて、空巻の新たなボビンが装着され、該新たなボビンに糸条Ｙを巻き取るようにする。メンテナンスの前に、該錘のモータスイッチ５５をＯＦＦに切り替え、メンテナンスを終えて新たなボビンへの糸掛け作業の前に、起動スイッチ２９を投入して第２インバータ２４を始動し、そして、該錘のモータスイッチ５５を投入して、このモータスイッチ５５からのＯＮ信号により再起動制御部６０ｂから該錘の切替スイッチ５６に切替信号が出力されて、該切替スイッチ５６が切替端子５６ｂ側に切り替えられる。これにより該錘のモータ５３・５４が第２インバータ２４に直入れされ、再起動される。
【００２６】
第２インバータ２４への直入れ直後は、該錘のモータ５３・５４は滑りを生じた非同期状態で運転される。この状態では誘導モータとしてのトルクが発生し、該トルクによって該モータ５３・５４は加速されていく。一方で、該錘のモータ５３・５４の滑りは徐々に減少していき、やがてゼロとなる。この同期状態では誘導モータとしてのトルクは発生せず、前記制御装置６０の再起動制御部６０ｂでは、該錘のモータ５３・５４を第２インバータ２４に直入れしたときから、該制御装置６０に内蔵されたタイマー６０ｄで所定時間を計測して、該錘のモータ５３・５４の滑りがゼロとなる直後のタイミングで、すなわち、モータ５３・５４が指定周波数に到達すると、該錘の切替スイッチ５６が切替端子５６ａ側に自動的に切り替えられる。このとき、第１インバータ２１の出力周波数と、第２インバータ２４の出力周波数とは同期して同じ指定周波数を出力しており、該モータ５３・５４の回転を、該第２インバータ２４から該第１インバータ２１へ受け渡してやる。こうして再起動が自動的に完了し、一旦停止させたモータ５３・５４は他の運転中のモータ５３・５４・・・と同期して回転する。
【００２７】
なお、第１インバータ２１よりも出力電圧の高い第２インバータ２４でモータ５３・５４をあまり長く駆動すると、必要以上の電流が該モータ５３・５４に流れることになるので、前記のモータ５３・５４を第２インバータ２４に直入れしてから第１インバータ２１へ受け渡すまでの所定時間は、モータ５３・５４の滑りがゼロに達するのに充分な時間幅であって、できるだけ短い時間幅（数秒程度）に設定されている。
【００２８】
本実施例では、複数の錘で同時期にメンテナンスの必要性が発生した場合、該複数の錘のモータ５３・５４・・・を、それぞれ第２インバータ２４に同時期に直入れしてやることで、同時期に立ち上げることができる。すなわち、メンテナンスの必要性が発生した、ある錘のモータ５３・５４を第２インバータ２４で立ち上げている間に、他の錘でメンテナンスの必要性が生じた場合、先にメンテナンスの必要性が発生した錘のモータ５３・５４の再起動の完了を待たずに、後でメンテナンスの必要性が生じた錘のモータ５３・５４も第２インバータ２４に直入れしてやることができ、各錘のモータ５３・５４を次々に連続して立ち上げることができる。
このように本実施例では、複数の錘でメンテナンスの必要性が発生した場合に、各錘の再起動を終えるまでの時間が短縮されて、作業効率の向上が図られている。
【００２９】
ただし、第２インバータ２４に一度に直入れ可能なモータ５３・５４・・・の台数の上限は制限され、この上限は第２インバータ２４の容量で決まり、該容量が大きくなるに連れて、一度に直入れが可能なモータ５３・５４・・・の台数も増える。
【００３０】
各錘毎に設けられたモータスイッチ５５の周辺には、それぞれその錘のモータ５３・５４の運転状態を表示する表示部として表示ランプ６５が配置されていて、ここで、該第２インバータ２４に一度に直入れが可能な錘の最大数をＮ（Ｎ＝２、３、４、・・・）として、万が一、該最大数Ｎの錘を同時期に直入れしている場合、前記制御装置６０の接続禁止部６０ｃにより、さらに別の錘のモータスイッチ５５をＯＮにしても、切替スイッチ５６がＯＦＦのままで、第２インバータ２４に接続されないように制御され、その錘の表示ランプ６５が点滅するように制御されている。
【００３１】
この表示ランプ６５の点滅によって、該錘の第２インバータ２４への接続が禁止状態にあることが視覚的に報知されて、オペレータが即座に気が付き、一旦、該錘のモータスイッチ５５をＯＦＦにすることで、該錘の表示ランプ６５の点滅が消灯するように構成されている。そして、しばらくしてから、再び、該錘のモータスイッチ５５をＯＮにし、このとき該錘の表示ランプ５５が点滅していれば、依然、該錘の第２インバータ２４への接続が禁止状態にあり、一方、該錘の表示ランプ６５が点灯すれば、該禁止状態が解除されていて、該錘の切替スイッチ５６がＯＮに切り替わり、該錘のモータ５３・５４が再起動される。
このように、第２インバータ２４には、一度に（Ｎ＋１）錘以上のモータ５３・５４・・・が係属されないように制御されて、過負荷にならないように保護が図られている。
【００３２】
また、ときには、モータ５３・５４の再起動を失敗することがあることから、該モータ５３・５４に電流検出器及び温度検出器を取り付けておき、これらの検出器が所定値以上を検出すると、「異常」と判断して、その錘の表示ランプ６５を点滅させてオペレータに報知するように構成してもよい。これに加えて、該錘の切替スイッチ５６が強制的にＯＦＦに切り替わって、該錘のモータ５３・５４に必要以上の電流が流れるのを未然に防ぐように構成してもよい。
【００３３】
以上のように、本実施例では第２インバータ２４を起動用、第１インバータ２１を同期運転用として、２つのインバータ２４・２１を切り替えて、ニップツイスタ５の再起動を行う。このようにすれば、インバータ２１・２４、及びモータ５３・５４・・・が大型化することなく、確実に複数錘同時期に再起動ができるようになる。
【００３４】
この構成では、各錘毎にインバータを設ける必要がなく、制御系が簡素化される。また、前記各錘のモータ５３・５４・・・を誘導同期モータとしたことで、（１）錘間でのベルト５１・５２・・・の回転速度のばらつきがなく、（２）且つ、錘内の２本のベルト５１・５２間での回転速度のばらつきがなく、（３）且つ、経時的な速度ばらつきもない。（４）さらに、１錘、又は数錘のみのニップツイスタ５・５・・・を停止させることができるとともに、その他の錘は停止させることなくそのまま運転を維持したまま、停止させた錘のニップツイスタ５・５・・・だけでの再起動が可能となり、複数の錘のニップツイスタ５・５・・・を同時、又は次々と再起動することができる。
また、各錘のニップツイスタ５・５・・・はモータ５３・５４・・・で直接駆動されるために、タイミングベルト等は不要となり、この結果、低騒音化が実現し、ベルト駆動によるエネルギー損失を無くした高効率なシステム構成となる。
【００３５】
以上のモータ５３・５４・・・の駆動装置は、仮撚加工機１に限定することなく、ダブルツイスタ等の撚糸機や、リング精紡機、粗紡機等、多数の錘、又は処理ユニットが設けられ、各錘、又は各処理ユニット毎に起動・停止が行われる繊維機械全般に設けることができる。
【００３６】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
まず、請求項１の発明では、制御系が簡素化され、特に、各錘の駆動源を誘導同期モータとしたことで、（１）錘間でのモータの回転速度のばらつきがなく、（２）且つ、経時的な速度ばらつきがなくなり、（３）さらに、１錘、又は数錘のみを停止させることができるとともに、その他の錘は停止させることなくそのまま運転を維持したまま、停止させた錘だけでの再起動が可能となる。
また、各錘をモータ駆動としたために、タイミングベルト等は不要となり、この結果、低騒音化が実現し、ベルト駆動によるエネルギー損失を無くした高効率なシステム構成となる。
さらに、複数の錘を停止させた場合に、該複数の錘を同時期に連続して再起動させることが可能となり、各錘の再起動を終えるまでの時間が短縮されて、作業効率が向上する。
【００３７】
また、請求項２の発明では、補助用のインバータ電源で再起動された錘が、該補助用のインバータ電源から運転用のインバータ電源へスムースに受け渡されて、停止させた錘だけでの再起動が可能となる。
【００３８】
そして、請求項３の発明では、補助用のインバータ電源に、同時期に直入れ可能な錘数を越えて錘が接続されないように規制されて、該補助用のインバータ電源が過負荷にならないように保護が図られている。
【００３９】
さらに、請求項４の発明では、同時期に直入れ可能な錘数を越えたために、補助用のインバータ電源への接続が禁止された錘が発生したことを、オペレータは即座に知ることができる。
【００４０】
そして、請求項５の発明では、小さな設備容量で、複数錘全ての一斉起動と、錘毎の個別起動とを行うことができる。
【００４１】
また、請求項６の発明では、停止錘の誘導同期モータが指定周波数まで立ち上がったならば、該モータが低出力の運転用インバータに接続されるので、省エネルギー化が図れるとともに、モータの焼き付けが防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】仮撚加工機１の側面図である。
【図２】本発明に係るニップツイスタ５・５・・・の駆動装置の構成図である。
【符号の説明】
１　　　　仮撚加工機
５　　　　ニップツイスタ
２１　　　　インバータ
２２　　　　インバータ
２４　　　　インバータ
５３　　　　モータ
５４　　　　モータ
５５　　　　モータスイッチ
５６　　　　切替スイッチ
５７　　　　起動スイッチ
５８　　　　起動スイッチ
６０　　　　制御装置
６０ａ　　　全錘起動制御部
６０ｂ　　　再起動制御部
６０ｃ　　　接続禁止部
６５　　　　表示ランプ
【図１】
2004084108.tif 000003
【図２】
2004084108.tif 000004