(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンドルに装着したボビンに連続的に糸条を巻き取りながら、該糸条をサーボ機構によりボビン軸方向に相対的に往復トラバースさせるようにする糸条巻取機において、前記糸条のトラバース位置が所定の位置に達したことを検知する検知手段をトラバース幅内の所定の位置に固定し、前記検知手段によりトラバース位置が所定の位置に達した時から次のトラバース反転位置を経て再び元の所定位置に戻るまでの区間の前記サーボ機構の目標速度を主コントローラで時間の関数として生成し、かつ前記区間内においては、目標速度を生成することに用いる位置検出を行わず、該目標速度をサーボドライバに対する位相制御装置に速度指令として与える糸条巻取機のトラバース制御方法。
【請求項２】
前記位相制御装置の制御周期に依存して発生するトラバース反転位置の行き過ぎ量を予め制御周期が零と仮定した場合に定める反転位置目標から差し引いた位置が反転位置目標となるようにした前記目標速度を生成する請求項１に記載の糸条巻取機のトラバース制御方法。
【請求項３】
前記サーボ機構がサーボモータである請求項１または２に記載の糸条巻取機のトラバース制御方法。
【請求項４】
前記スピンドル側を静置し、前記糸条をトラバースガイドを介して往復トラバースさせるようにする請求項１、２または３に記載の糸条巻取機のトラバース制御方法。
【請求項５】
前記糸条の給糸位置を固定し、前記スピンドル側を往復トラバースさせるようにする請求項１、２または３に記載の糸条巻取機のトラバース制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は糸条巻取機のトラバース制御方法に関し、さらに詳しくは、スピンドル上のボビンに連続的に巻き取る糸条をサーボモータ等のサーボ機構でボビン軸方向に相対的に往復トラバースさせるようにした糸条巻取機におけるトラバース制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に糸条をパーン状に巻き取る糸条巻取機は、スピンドルに装着されたボビンに糸条を連続的に巻き取りながら、糸条をボビン軸方向に相対的に往復トラバースさせ、その往復トラバース幅を巻き取り中に徐々に狭くしていくか、或いは往復トラバース運動の中心をずらすことにより、ボビン中央域ではパッケージ径が大きく、その両外側域ではパッケージ径が両端に向かって漸減する、所謂パーン状のパッケージを形成するようにしたものである。
【０００３】
上記のように糸条を連続的に巻き取るときのトラバース速度は、糸条のボビン上への均一な巻き付けを実現するため、往復トラバースの反転時を除く中間域では定速性が求められる。また、反転時には速やかな減速、加速動作と正確な反転位置の実現が求められる。トラバース運動を反転させるときは、トラバース速度が低下するが、この間にも糸条は刻々と巻き付けられるため、速やかに反転動作を行わないと、パッケージ端部で糸条が他の部分よりも多く巻き付けられる所謂耳立ちが発生し、それがパッケージ形状の品位の低下や解舒性を低下させる原因になるからである。また、パーン状のパッケージを形成するには、反転位置を巻取り中徐々にずらせる方法が採られるが、その反転位置にばらつきがあると、形状品位の低いパッケージになったり、糸条の解舒性を悪化させる原因になるからである。
【０００４】
上記のように糸条の供給位置とボビンの軸方向位置とを相対的にトラバースさせる駆動装置には、従来は油圧シリンダを用いた往復駆動装置が一般的であった。しかし、近年では特公昭５１−４６１７３号公報、特開平７−１２５９１８号公報等に提案されるような、機構的に簡単になるサーボモータとボールねじを組み合わせたトラバース駆動装置が採用されることが多い。これらのトラバース駆動装置で、糸条パッケージをパーン状に形成するには、巻取りが進むに従って反転位置を適切に変化させる必要があり、その処理には基本的なサーボモータのコントロールを担うサーボドライバの上位に位置する主コントローラで実施されることが多い。一般には複雑な計算処理を行う主コントローラの制御周期は目的特化されたサーボドライバの制御周期に比べて長くなる。
【０００５】
特公昭５１−４６１７３号公報に記載の装置では正転用の定速サーボモータと反転用の定速サーボモータとをそれぞれ備え、ボールねじに取り付けられたロータリーエンコーダからの読みとり位置が所定の反転位置と一致した瞬間に、サーボモータを切替えることでトラバース運動を反転させている。また、特開平７−１２５９１８号公報に記載の装置では、単一のサーボモータを備え、サーボモータに取り付けられたロータリーエンコーダからの読みとり位置が所定の反転位置と一致した瞬間に、主コントローラが下位のサーボドライバの正転プログラムを反転プログラムに書き換えてトラバース運動を反転させている。
【０００６】
しかしながら、上記従来の装置では、いずれも主コントローラによる反転位置の検出後に反転動作に入るため、サーボモータの追従性や反転制御の方法に関わらず、主コントローラの位置検出の時間遅れに起因して反転位置の行き過ぎ、ばらつきが発生し、そのため糸条パッケージの幅がばらつき、形状品位が低下すると共に、糸条の解舒性が悪化するという問題があった。
【０００７】
特に生産性向上のために巻取速度を高くすることによりトラバース速度を高速化すると、一層問題が深刻にならざるを得なかった。また、トラバースの行き過ぎ、ばらつきを押さえるには、主コントローラの制御周期を限りなく短くしていく方法が考えられるが、装置費用が著しく高くなる問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題を解消し、安価な装置構成で形状品位が高く、糸条の解舒性に優れたパッケージを形成可能にする糸条巻取機のトラバース制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明は、スピンドルに装着したボビンに連続的に糸条を巻き取りながら、該糸条をサーボ機構によりボビン軸方向に相対的に往復トラバースさせるようにする糸条巻取機において、前記糸条のトラバース位置が所定の位置に達したことを検知する検知手段をトラバース幅内の所定の位置に固定し、前記検知手段によりトラバース位置が所定の位置に達した時から次のトラバース反転位置を経て再び元の所定位置に戻るまでの区間の前記サーボ機構の目標速度を主コントローラで時間の関数として生成し、かつ前記区間内においては、目標速度を生成することに用いる位置検出を行わず、該目標速度をサーボドライバに対する位相制御装置に速度指令として与えることを特徴とするものである。
【００１０】
上記のように糸条のトラバース位置が所定の位置に達した時から次のトラバース反転位置を経て再び所定位置に戻るまでの間のサーボ機構の目標速度を時間の関数として主コントローラで生成し、それをサーボモータの位相制御装置に速度指令として与えるようにしたため、主コントローラの有限な制御周期による位置検出の時間遅れに関わらず、トラバース反転位置のばらつきをなくすことができる。したがって、パッケージ幅にばらつきや行き過ぎがなく、形状品位の高い、かつ糸条解舒性の良好なパーン状パッケージを形成することができる。
【００１１】
また、主コントローラの制御周期に依存して発生するトラバース反転位置の行き過ぎ量をあらかじめ制御周期が零と仮定した場合に定める反転位置目標から差し引いた位置が反転位置目標となるようにして速度指令を生成するようにすれば、ばらつきとともに固定的な行き過ぎ量もなくなり、一層パッケージ形状の品位に優れた、かつ解舒性にすぐれたパーン状パッケージを得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２は本発明のトラバース制御方法を適用する糸条巻取機の一例を示す。
【００１３】
図２に示す糸条巻取機において、スピンドル２３は誘導モータ２２に連結され、そのスピンドル２３にボビン２４が装着されている。誘導モータ２２によりスピンドル２３が回転駆動されると、ボビン２４の上に糸条Ｙがトラバースガイド２１に案内されながら巻き付けられる。
【００１４】
他方、上記トラバースガイド２１のトラバース駆動装置の駆動源として、正転、逆転を交互に行うサーボモータ４が設けられている。サーボモータ４にはカップリング２０を介してボールねじ５が連結され、ボールねじ５は両端部がボールベアリングを介してブラケット１９，１９に回転自在に支持されている。ボールねじ５にはボールナット６が螺合して軸方向に移動可能になっており、そのボールナット６にトラバースガイド２１が取り付けられている。そのボールナット６は、ボールねじ５と平行に設けられた２本の案内ガイド１８，１８に摺動自在に支持されている。各案内ガイド１８の両端部はブラケット１９，１９に固定されている。
【００１５】
サーボモータ４が正逆に回転するとボールねじ５が正逆に回転し、正転か逆転かに応じてボールナット６がボールねじ５の軸方向に往復移動する。したがって、ボールナット６上のトラバースガイド２１に糸条Ｙが案内されながら、ボビン２４の軸方向に往復トラバースし、そのボビン２４の上に巻き取られる。このように糸条Ｙが往復トラバースするトラバース区間は、糸条Ｙの巻取中において本発明のトラバース制御方法により変化するように制御され、ボビン２４上にパーン状のパッケージ２５を形成する。
【００１６】
トラバース区間の制御は、例えば図３に破線で示すようなトラバース軌跡の目標包絡線に従って反転位置を変化させるように実施される。図３において、Ｘはトラバース運動方向軸線上の或る位置を原点０にしたときのトラバース位置を示す。Ｘf(t)、Ｘb(t)は、それぞれ左右両端部の反転位置での目標包絡線であり、この例では時間ｔの関数として与えられている。
【００１７】
この目標包絡線は、パッケージ径やトラバースの反転回数などの関数として表すことも可能である。また、巻幅Ｗ(t) を目標値として、Ｘf(t)＝Ｘc ＋Ｗ(t) ／２，Ｘb(t)＝Ｘc −Ｗ(t) ／２などとして表すこともできる。この包絡線に従って、目標反転位置をＸf1，Ｘf2，・・・，Ｘfn；Ｘb1，Ｘb2，・・・，Ｘbnというように決めていく。
【００１８】
このようなトラバース駆動装置を有する糸条巻取機に適用する本発明のトラバース制御方法を、ブロック図として示すと図１のようになる。
【００１９】
図１のブロック図において、１は糸条巻取機全体を制御する主コントローラである。主コントローラ１は、トラバース速度設定値Ｖtr、反転加減速時間ｔa1、ｔa2と、前述したトラバース目標包絡線若しくは目標反転位置のデータ１７を、上位システムまたはユーザーから受け取り、後述するトラバース速度目標値を作成し、その速度目標値をトラバース制御周期毎に速度指令９として位相制御装置２に出力する。また、主コントローラ１には、位相制御装置２からトラバース現在位置データ１４がフィードバックされる。
【００２０】
位相制御装置２は、上記主コントローラ１からの速度指令９に基づいて基準位置指令を作成し、これに基づく回転数指令１０をサーボドライバ３に出力し、かつサーボドライバ３から回転数フィードバック１３を受け取ることにより、サーボモータ４に対して回転速度と反転位置とをフィードバック制御する。サーボドライバ３は、サーボモータ４に取り付けられた回転数ピックアップ７からの回転パルスフィードバック１２を受け取りながら、位相制御装置２より与えられる回転数指令に追従するよう、サーボモータ４に与える電流、電圧、周波数１１を調整し、回転数をフィードバック制御する。８は、トラバースガイド２１（ボールナット６）が所定位置に到達したことを検出するセンサである。例えば、そのセンサ８をトラバース幅の中心位置Ｘc に設置し、主コントローラ１にトラバースガイド２１（ボールナット６）が中心位置Ｘc に到達した検知信号１５を入力することで認識させることができる。
【００２１】
位相制御装置２でのトラバース速度目標値の作成は、図４に示すような方法で行う。すなわち、トラバースガイド２１（ボールナット６）がトラバース幅の中心位置Ｘc に到達した時の検出信号１５をトリガとして、次の反転位置を経由して再び中心位置Ｘc に帰ってくるまでの間のトラバース速度の目標値を作成するのである。
【００２２】
トリガが入った時刻ｔm0において計算される次の反転目標位置Ｘbi（或いは  Ｘfi）とトラバース速度設定Ｖtr、反転加減速時間設定ｔa1、ｔa2から、等速運動終了時刻ｔm1、減速終了時刻ｔm2、加速終了時刻ｔm3が計算される。再び中心位置Ｘc に戻る時刻若しくは中心位置Ｘc に至るより十分に遠い時刻をｔm4として、この区間のトラバース速度目標値Ｖm(t)は（ｔ、Ｖ）＝｛（ｔm0、＋Ｖtr）、（ｔm1、＋Ｖtr）、（ｔm2、０）、（ｔm3、−Ｖtr）、（ｔm4、−Ｖtr）｝を直線補完して得られる関数として与えられる。
【００２３】
主コントローラ１は、経過時間を管理しながら自身の制御周期毎にその時点でのＶm(t)の目標値を計算し、これを位相制御装置２に対して出力する。次の制御周期がくるまでは、その出力は保持される。主コントローラ１の制御周期をｔs とすると、減速運動の間は、図５に示されるような形で出力は変化することになる。
【００２４】
図５中に斜線で表示される部分の累積は、目標速度で理想的にトラバース反転運動を行った場合に対して実際に主コントローラ１の出力する速度指令に従ってトラバース反転運動を行った場合の反転位置からの行き過ぎ距離を示している。この距離ΔＸは、制御周期と減速開始時刻ｔm1がどのようなずれ方をしてもそのずれが制御周期内であれば、そのずれ量にかかわらずΔＸ＝Ｖtr×ｔs ／２となる。したがって、主コントローラ１の制御周期の有限性に起因する反転位置のばらつきはない。
【００２５】
また、予め分かっている上記距離ΔＸを制御周期が零と仮定した場合に定める反転目標位置Ｘbi（若しくはＸfi）から差し引いてトラバース速度目標を作成するようにすれば、この固定的な行き過ぎ量ΔＸも解消できることになる。
【００２６】
上述した実施例では、サーボモータをトラバース駆動源に用いた糸条巻取機について説明したが、本発明は、トラバース駆動源として位相制御装置の提供されるサーボ機構を用いたものであれば、サーボモータに限定されず、例えばリニアサーボ機構のようなものにも適用することが可能である。また、上述した実施例では、トラバース速度設定が一定の場合について例示したが、トラバース反転毎にトラバース速度が変化する場合にも適用可能である。また、トラバース駆動装置として、給糸ガイド（トラバースガイド）をトラバースさせ、スピンドル機構を静置した糸条巻取機に適用した場合について説明したが、スピンドル機構をトラバースさせて給糸ガイドを静置するような糸条巻取機にも適用可能であることは言うまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
上述したように、本発明の糸条巻取機のトラバース制御方法によれば、糸条のトラバース位置が所定の位置に達したことを検知する検知手段をトラバース幅内の所定の位置に固定し、その検知手段により糸条のトラバース位置が所定の位置に達した時から次のトラバース反転位置を経て再び元の所定位置に戻るまでの間のサーボ機構の目標速度を時間の関数として主コントローラで生成し、それをサーボモータの位相制御装置に速度指令として与えるようにしたため、主コントローラの有限な制御周期による位置検出の時間遅れに関わらず、トラバース反転位置のばらつきをなくすことができる。したがって、パッケージ幅にばらつきや行き過ぎがなく、形状品位の高い、かつ糸条解舒性の良好なパーン状パッケージを形成することができる。
【００２８】
また、主コントローラの制御周期に依存して発生するトラバース反転位置の行き過ぎ量をあらかじめ、制御周期が零と仮定した場合に定める反転位置目標から差し引いた位置が反転位置目標となるようにして速度指令を生成するようにすれば、ばらつきとともに固定的な行き過ぎ量もなくなり、一層パッケージ形状の品位に優れた、かつ解舒性にすぐれたパーン状パッケージを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の糸条巻取機のトラバース制御方法を表したブロック図である。
【図２】本発明のトラバース制御方法を適用する糸条巻取機を例示する概略図である。
【図３】本発明を適用する糸条巻取機に与えられるトラバース目標反転位置を例示する図である。
【図４】本発明に係るトラバース制御方法において作成するトラバース速度目標値の概念図である。
【図５】本発明に係るトラバース制御方法において作成された目標速度と実際に出力される速度指令の差を示した図である。
【符号の説明】
１  主コントローラ
２  位相制御装置
３  サーボドライバ
４  サーボモータ
５  ボールねじ
６  ボールナット
９  速度指令
１０  回転数指令
１２  回転パルスフィードバック
２１  誘導モータ
２３  スピンドル
２４  ボビン
２５  糸条パッケージ
Ｙ  供給糸条
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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