(57)【要約】【課題】多数の錘を有し、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】前記多数の錘を複数の群に分けて、該群毎にインバータ２５・２５・・・を設け、各錘の駆動源を誘導同期モータ５３・５４・・・で構成して、各錘の誘導同期モータ５３・５４・・・を、その属する群のインバータ２５に並列に接続する。そして、ある錘のモータ５３・５４の再起動信号を受けて、該錘の属する群のインバータ２５の出力電圧だけを定常運転電圧から直入れ可能な電圧まで上昇させ、該インバータ２５に該モータ５３・５４を直入れし、所定時間経過後に、該インバータ２５の出力電圧を定常運転電圧に下げるよう前記インバータ２５の出力電圧を制御する再起動制御部７０ｂを備えた制御装置７０を設ける。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の錘を有し、錘毎に起動停止が行われる繊維機械において、前記多数の錘を複数の群に分けて、該群毎にインバータ電源を設け、そして、各錘の駆動源を誘導同期モータで構成して、各錘の誘導同期モータを、その属する群のインバータ電源に並列に接続したことを特徴とする繊維機械の駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の繊維機械の駆動装置において、ある錘の誘導同期モータの再起動信号を受けて、該錘の属する群のインバータ電源の出力電圧だけを定常運転電圧から直入れ可能な電圧まで上昇させ、該インバータ電源に該誘導同期モータを直入れし、所定時間経過後に、該インバータ電源の出力電圧を定常運転電圧に下げるよう前記インバータ電源の出力電圧を制御する再起動制御部を備えた制御装置を設けたことを特徴とする繊維機械の駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の繊維機械の駆動装置において、前記制御装置に、ある群のインバータ電源の出力電圧を直入れ可能な電圧に上昇させているときに他の群のインバータ電源の出力電圧が上昇するのを禁止する禁止制御部を設けたことを特徴とする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、多数の錘を有し、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】
多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、多数の錘を有し、錘毎に起動停止が行われる繊維機械において、前記多数の錘を複数の群に分けて、該群毎にインバータ電源を設け、そして、各錘の駆動源を誘導同期モータで構成して、各錘の誘導同期モータを、その属する群のインバータ電源に並列に接続する。
【０００５】
また、請求項２に記載のように、請求項１に記載の繊維機械の駆動装置において、ある錘の誘導同期モータの再起動信号を受けて、該錘の属する群のインバータ電源の出力電圧だけを定常運転電圧から直入れ可能な電圧まで上昇させ、該インバータ電源に該誘導同期モータを直入れし、所定時間経過後に、該インバータ電源の出力電圧を定常運転電圧に下げるよう前記インバータ電源の出力電圧を制御する再起動制御部を備えた制御装置を設ける。
【０００６】
そして、請求項３に記載のように、請求項２に記載の繊維機械の駆動装置において、前記制御装置に、ある群のインバータ電源の出力電圧を直入れ可能な電圧に上昇させているときに他の群のインバータ電源の出力電圧が上昇するのを禁止する禁止制御部を設ける。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の一形態を、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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
次に、本発明に係るニップツイスタ５・５・・・の駆動装置の実施例について説明する。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。
【００１３】
図２に示すように、この実施例では、多数の錘を複数の群に分けて、該群毎にインバータ２５・２５・・・が設けられ、各錘のニップツイスタ５・５・・・はその属する群のインバータ２５に並列に接続され、そして、該複数の群のインバータ２５・２５・・・は共通母線（動力線）を介して交流電源２０に並列に接続されている。
符号２８は交流電源２０と全群のインバータ２５・２５・・・との間に介設されたメインスイッチである。
【００１４】
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に駆動されて走行しており、該ベルト５１・５２の回転速度はモータ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、そして、この各モータスイッチ５５は共通母線を介して、その属する群のインバータ２５に接続されている。
【００１５】
また、メインスイッチ２８、各群のインバータ２５・２５・・・、各錘のモータスイッチ５５・５５・・・、及び各群のインバータ２５・２５・・・用のスパンスイッチ７１・７１・・・は、それぞれ、図２中に一点鎖線で示す制御線を介して制御装置７０に通信接続されている。スパンスイッチ７１は、各群のインバータ２５毎に設けられて、ＯＮすることにより、対応するインバータ２５の出力電圧を直入れ可能な電圧に変更させるための再起動信号を出力するようになっている。
【００１６】
この構成において交流電源２０から供給される電力は、前記複数のインバータ２５・２５・・・を介して、所定の周波数に変換されて、各錘のモータ５３・５４・・・へ出力される。
ここで、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。
【００１７】
この制御装置７０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７０ａ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の再起動信号を受けて、該錘の属する群のインバータ２５の出力電圧だけを定常運転電圧から直入れ可能な電圧まで上昇させ、該インバータ２５に該モータ５３・５４を直入れし、所定時間経過後に、該インバータ２５の出力電圧を定常運転電圧に下げるよう、インバータ２５の出力電圧を制御する再起動制御部７０ｂとを備えており、さらに、ある錘のインバータ２５の出力電圧を直入れ可能な電圧に上昇させているときに、他の群のインバータ２５の出力電圧が上昇するのを禁止する禁止制御部７０ｃを備えている。
【００１８】
まず、全錘一斉始動時には、各群のスパンスイッチ７１・７１・・・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７０の全錘起動制御部７０ａから制御信号が出力されて、該制御信号によって、全群のインバータ２５・２５・・・が駆動され、全錘のモータ５３・５４・・・が一斉に駆動されて、該全群のインバータ２５・２５・・・の出力周波数を徐々に上昇させるように各群のインバータ２５・２５・・・が制御装置７０の全錘起動制御部７０ａ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。
【００１９】
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、該錘の属する群のインバータ２５に対応するスパンスイッチ７１を投入し、これにより制御装置７０の再起動制御部７０ｂから該群のインバータ２５に出力電圧変更指令が出力されて、該錘のモータ５３・５４を再起動する際、トルクブーストを掛けるために、該インバータ２５の出力電圧が上げられ、定常運転電圧よりも高い、直入れ可能な電圧に設定される。ただし、該インバータ２５の出力周波数は前記の指定周波数のままで、変更されない。
【００２０】
そして、該錘のモータスイッチ５５が投入され、これにより該錘のモータ５３・５４はその属する群のインバータ２５に直入れされ、再起動される。
【００２１】
前記のインバータ２５は直入れ電圧に設定されて、指定周波数が出力されており、よって、再起動直後、該糸切れした錘のモータ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、該モータ５３・５４のモータスイッチ５５が投入されてから、制御装置７０に内蔵されたタイマー７０ｄで、所定時間（直入れ時間）が計測されて、該モータ５３・５４の滑りがゼロとなる直後のタイミングで、インバータ２５からの出力電圧が定常運転電圧に下げられる。こうして再起動が完了し、該糸切れした錘のモータ５３・５４は、同群の他の錘のモータ５３・５４・・・と同期して回転するようになる。
【００２２】
なお、モータ５３・５４を再起動する際、トルクブーストを掛けるために、その錘の属する群のインバータ２５の出力電圧を、一時的に、定常運転電圧から直入れ電圧に上昇させているが、同群の他の錘のモータ５３・５４・・・を該直入れ電圧であまり長く駆動していると、必要以上の電流が消費されるため、前記の糸切れした錘のモータスイッチ５５が投入されてから、該錘の属する群のインバータ２５を定常運転電圧に下げるまでの直入れ時間は、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。
【００２３】
そして、モータ５３・５４の滑りがゼロとなった後は、同期回転速度で回転して、誘導モータとしての加速トルクが不要となり、このため定常運転時のインバータ２５の出力電圧（定常運転電圧）は低く抑えられて、省エネルギー化が図られ、設備容量の低減化が図られている。
【００２４】
ところで、ときには、ある錘のモータ５３・５４を再起動中に、同じ群の他の錘で糸切れが発生することもあり、この場合、引き続き該同じ群の他の錘のモータ５３・５４の再起動も行われる。すなわち、ある錘のモータ５３・５４を再起動している、前記直入れ時間内に、同じ群の他の錘のモータスイッチ５５が投入されると、このときからもう一度新たに直入れ時間が計測されて、これによりインバータ２５が直入れ電圧に維持される時間が延長され、引き続き該同じ群の他の錘のモータ５３・５４の再起動も行われ、該同じ群で、最初に糸切れした錘から最後に糸切れした錘までの再起動の時間が短縮されて、作業効率が向上する。
【００２５】
また、ある群のモータ５３・５４を再起動中に、他の群で糸切れが発生した場合は、該他の群の糸切れした錘のモータ５３・５４の再起動は、該ある群のモータ５３・５４の再起動の完了後に行われる。すなわち、ある群のモータ５３・５４を再起動している、前記直入れ時間内に、他の群のインバータ２５に対応するスパンスイッチ７１が投入されても、制御装置７０の禁止制御部７０ｃにより、制御装置７０から該他の群のインバータ２５に出力電圧変更指令が出力されず、前記制御装置７０の制御盤等に設けられたエラー表示ランプが点滅する。なお、このエラー表示ランプは、前記スパンスイッチ７１をＯＦＦにすることで、消灯する。
【００２６】
そして、ある群のモータ５３・５４の再起動が完了して、前記直入れ時間が経過し、該ある群のインバータ２５の出力電圧が定常運転電圧に下がったときに、前記他の群のインバータ２５に対応するスパンスイッチ７１を再び投入すると、該他の群のインバータ２５に出力電圧変更指令が出力され、該他の群のインバータ２５の出力電圧が直入れ電圧に上げられる。
そして、該錘のモータスイッチ５５が投入され、これにより該錘のモータ５３・５４は該他の群のインバータ２５に直入れされて、再起動される。
このように、一度に２台以上のインバータ２５・２５・・・の出力電圧を上昇させないように制御することで、設備容量を小さくすることが可能となる。
【００２７】
以上のように、本実施例では、各錘毎にインバータを設ける必要がなく、群毎にインバータ２５・２５・・・を設けて、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。
【００２８】
また、本実施例では、各群毎にインバータ２５・２５・・・の出力周波数をそれぞれ変えることもでき、これにより群毎に撚り数の異なる製品を作ることができて、多品種少ロット生産が可能となる。
【００２９】
さらに、設備容量についても、本実施例では、全錘のモータを単一のインバータに並列に接続する構成に比べて、かなり小さくなる。これは、本実施例のインバータ２５、１台当たりに係属させるモータ５３・５４・・・の台数は、前記全錘のモータが並列に接続されるインバータに係属されるモータの台数に比べて、遥かに少なくできるため、該本実施例のインバータ２５、１台当たりの容量を、前記全錘のモータが並列に接続されるインバータの容量に比べてかなり小さくすることができる。
【００３０】
このため、停止したモータ５３・５４を再起動する場合、前記全錘のモータが並列に接続されるインバータの出力電圧を定常運転電圧から直入れ可能な電圧まで上昇させるよりも、本実施例で、１台の小容量のインバータ２５の出力電圧だけを定常運転電圧から直入れ可能な電圧まで上昇させる方が、受電電力の上昇率は遥かに小さくなり、この結果、全錘のモータを単一のインバータに並列に接続する構成よりも本実施例の構成の方が設備容量を小さくすることができる。
【００３１】
また、各錘のモータを個別に再起動するために、運転用インバータと、補助用のインバータとの２系統の電力供給ラインをそれぞれ各錘のモータに並列に接続することも考えられるが、この構成では、各錘毎に、系統間を切り替える切替スイッチと、該切替スイッチと補助用インバータとの間に介設される起動スイッチとを設ける必要がある。これに対し、本実施例では、各錘のモータ５３・５４への電力供給ラインが１系統で構成されるため、これらの切替スイッチや起動スイッチは不要となり、部品点数が削減され、コストの削減を図ることができる。
【００３２】
以上、本発明の実施の一形態であり、なお、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。
【００３３】
【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。
まず、請求項１の発明では、制御系が簡素化されるとともに、単一のインバータ電源に全錘の誘導同期モータを並列に接続する構成に比べて、設備容量を小さくすることができる。これは、本発明のインバータ電源１台当たりに係属させる誘導同期モータの台数は、前記全錘のモータが並列に接続されるインバータに係属される誘導同期モータの台数に比べて、遥かに少なくできるためである。例えば、全錘のモータが並列に接続されるインバータ電源では、通常運転時に、Ｘ（ｋＶＡ）の容量が必要であるとし、停止錘を直入れするために、該インバータ電源の出力電圧をａ（ａ＞１）倍上げる必要があるとすると、理論上、設備容量はａＸ（ｋＶＡ）となる。これに対し、本発明では、全錘をｍ個（ｍ＝２、３、・・・）の群に分けて、該群毎にインバータ電源を設けるため、本発明のインバータ電源１台当たりの容量はＸ／ｍ（ｋＶＡ）となり、停止錘を直入れするためには、該錘が属する群のインバータ電源のみ出力電圧をａ倍上昇させればいいので、設備容量の合計はＸ（１＋（ａ−１）／ｍ）（ｋＶＡ）となり、以下の数式で示されるように、本発明のインバータ電源のトータルの設備容量は、前記全錘のモータが並列に接続されるインバータ電源の設備容量に比べて小さくすることができる。
【００３４】
【数１】
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【００３５】
具体例として、全錘のモータが並列に接続されるインバータ電源で、通常運転時に、４０（ｋＶＡ）の容量が必要であるとし、停止錘を直入れするために、該インバータ電源の出力電圧を２倍上げる必要があるとすると、この例では、設備容量は８０（ｋＶＡ）となる。これに対し、本発明では、全錘を、例えば、４個の群に分けて、該群毎にインバータ電源を設けるため、本発明のインバータ電源１台当たりの容量は１０（ｋＶＡ）となり、停止錘を直入れするためには、該錘が属する群のインバータ電源のみ出力電圧を２倍上昇させればいいので、この例では、設備容量の合計は５０（ｋＶＡ）となり、本発明のインバータ電源のトータルの設備容量は、前記全錘のモータが並列に接続されるインバータ電源の設備容量に比べて小さくすることができる。
そして、各錘の駆動源を誘導同期モータとしたことで、（１）各群の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、該錘と同群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。
さらに、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。
【００３６】
また、請求項２の発明では、停止錘のモータを容易に再起動させることができるとともに、必要以上の電流消費を防止することができる。
【００３７】
そして、請求項３の発明では、制御装置の禁止制御部で、一度に２台以上のインバータ電源の出力電圧を上昇させないように制御することで、設備容量を小さくすることができる。
【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
２５　　　　インバータ
５３　　　　モータ
５４　　　　モータ
５５　　　　モータスイッチ
７０　　　　制御装置
７０ａ　　　全錘起動制御部
７０ｂ　　　再起動制御部
７０ｃ　　　禁止制御部
【図１】
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【図２】
2004084107.tif 000005