(57)【要約】【課題】  通常使われる負荷に見合う定格の安価なモータを選定しても、最大負荷などでの編成時には、発熱などによる短命化を防止することができる横編機のキャリッジ駆動用モータの制御装置を提供する。【解決手段】  所定時間に渡り、トルクモニタ１４がメインモータ１０の負荷として、トルクの監視を行う。保護回路１５は、トルクモニタ１４の監視結果である平均負荷トルクを、予め設定される安全負荷率の基準値と比較する。この基準値は、連続定格の８０％に相当するように設定しておくことができる。平均負荷トルクが安全負荷率を超えているときには、速度低減係数を０．９とし、速度制限を行う。平均負荷トルクが回復した場合は、速度低減係数を、初期値１．０に復帰させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
針床に沿って往復走行する横編機のキャリッジ駆動用モータの制御装置において、
キャリッジ駆動用モータに、出力電力を印加可能な出力回路と、
キャリッジ駆動用モータの負荷を監視する監視回路と、
監視回路が監視するキャリッジ駆動用モータの負荷が予め設定される基準を超える場合に、出力回路からキャリッジ駆動用モータに印加する出力電力を低減し、出力の低減中に負荷が基準を超えなくなれば出力電力を戻すように、出力回路を制御してキャリッジ駆動用モータを保護する保護回路とを、
含むことを特徴とする横編機のキャリッジ駆動用モータの制御装置。
【請求項２】
前記出力回路による前記キャリッジ駆動用モータに印加する出力電力の低減は、前記基準を超える負荷が監視されるキャリッジ走行が終了した後の次のコースの走行で行うことを特徴とする請求項１記載の横編機のキャリッジ駆動用モータの制御装置。
【請求項３】
前記出力回路から前記キャリッジ駆動用モータに印加する出力電力の低減は、キャリッジの最大走行速度を低減するように行うことを特徴とする請求項２記載の横編機のキャリッジ駆動用モータの制御装置。
【請求項４】
前記出力回路から前記キャリッジ駆動用モータに印加する出力電力の低減は、キャリッジの加速度を低減するように行うことを特徴とする請求項２または３記載の横編機のキャリッジ駆動用モータの制御装置。
【請求項５】
前記監視回路は、所定時間内の平均負荷率を前記負荷として監視することを特徴とする請求項１記載の横編機のキャリッジ駆動用モータの制御装置。
【請求項６】
前記保護回路は、前記出力回路を制御しての前記出力電力の低減、または前記出力電力の戻しを、複数段階で徐々に行うことを特徴とする請求項１記載の横編機のキャリッジ駆動用モータの制御装置。
【請求項７】
前記保護回路は、前記監視回路が監視する負荷の大きさに応じて、前記出力回路から前記キャリッジ駆動用モータに印加する出力電力を低減する程度を変化させることを特徴とする請求項１記載の横編機のキャリッジ駆動用モータの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、針床に沿って走行しながら、編針に編成動作を行わせるキャリッジを駆動するための横編機のキャリッジ駆動用モータの制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、たとえば特許文献１の従来の技術の欄で一般的な横編機として紹介されているように、編成を行うために編成カムを備えたキャリッジは、編針が列設された針床に沿ってその上を往復動できるようになっている。このような横編機のキャリッジ駆動用モータは、サーボモータが使用され、メインモータと呼ばれて編地編成動作の原動力となっている。
【０００３】
横編機では、負荷が最大となるような編針の使用を伴う編成柄に対して、十分な出力を有するようにキャリッジ駆動用モータの定格が選定される。一般に、モータは、連続して使用可能な連続定格とともに、短時間なら使用可能な間欠定格が定められる。モータを電気的に駆動すると、電気的な損失および機械的な損失が発生して発熱する。キャリッジ駆動用モータの選定は、最大負荷がたとえば連続定格の８０％程度となるように行われる。横編機のユーザが編成可能な範囲でどのような編幅や柄の編地を編成しても、モータの発熱が電気絶縁物などの耐熱温度を超えて、モータの寿命を短縮することがないようにするためである。
【０００４】
キャリッジには、編成カムとともに、選針機構も搭載される。針床に列設される各編針は、キャリッジの通過の際に選針機構で選択されると、編成カムによる作用を受ける。編針の選択は、編地の編幅および編成柄に応じて行われる。通常の編地の編成で、キャリッジ駆動用モータの負荷率は、前述のような定格で選定されていると、定格の５０〜７０％程度にしか達しない。最大負荷での編成は使用頻度が低い。定格の大きいモータは、定格の小さいモータに比較して、大型で高価となる。最大負荷でも十分な出力を有するような条件でのキャリッジ駆動用モータの選定は、稀な条件のために大型で高価なモータを選定することになる。
【０００５】
工作機械の分野のホーニング盤では、サーボモータを砥石拡張装置駆動用に使用する際に、サーボモータの負荷を監視する先行技術が、たとえば特許文献２に開示されている。ホーニング盤では、砥石を収縮させて外径を小さくした状態で加工穴内に挿入し、続いて加工穴の内壁に接触するまでサーボモータを高速回転させて砥石を急速に拡張する。砥石があまり急速に加工穴に接触すると、砥石に大きな負荷あるいは衝撃がかかり、砥石の破壊や切削性の低下を生ずることがある。この先行技術では、砥石が内壁に接触することを負荷の急激な上昇で検知し、砥石を切削送りで低速拡張するように、サーボモータの回転を低速に切り替える。したがって、この先行技術でのサーボモータの負荷の監視は、サーボモータ自体の寿命短縮を防ぐ保護のためではなく、サーボモータで駆動する砥石の保護のために行っていることになる。
【特許文献１】特開平６−２８０１４１号公報
【特許文献２】特開昭６０−２１７０５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、通常使われる負荷に見合う定格の安価なモータを選定しても、最大負荷などでの編成時には、発熱などによる短命化を防止することができる横編機のキャリッジ駆動用モータの制御装置を提供することである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、針床に沿って往復走行する横編機のキャリッジ駆動用モータの制御装置は、出力回路と監視回路と保護回路とを含む。出力回路は、キャリッジ駆動用モータに、出力電力を印加可能である。監視回路は、キャリッジ駆動用モータの負荷を監視するので、キャリッジ駆動用モータの負荷が予め設定される基準を超える場合には検知することができる。保護回路は、キャリッジ駆動用モータの負荷が予め設定される基準を超える場合に、出力回路からキャリッジ駆動用モータに印加する出力電力を低減する。キャリッジ駆動用モータは、印加される出力電力の低減で回転速度が低下し、キャリッジの走行速度が低下して負荷が軽減されるので、過大な負荷での発熱からキャリッジ駆動用モータを保護することができる。保護回路は、キャリッジ駆動用モータの出力の低減中に負荷が基準を超えなくなれば出力電力を戻すように、出力回路を制御するので、保護の必要がなくなれば、キャリッジ駆動用モータの回転速度を回復させ、キャリッジの走行速度を戻して、生産性の低下を避けることができる。キャリッジ駆動用モータとしては、通常使われる負荷に見合う定格の安価なモータを選定して、効率よく使用することができる。最大負荷などでの編成時には、負荷を監視して、定格などよりも大きな負荷での連続使用による発熱などでの短命化を防止することができる。
【０００８】
また本発明によれば、出力回路によるキャリッジ駆動用モータに印加する出力電力の低減は、基準を超える負荷が監視されるキャリッジ走行が終了した後の次のコースの走行で行う。編成動作中のコースでは、キャリッジを駆動する条件を変えないので、編成される編目ループ長などがコース内で変化して、編地の外観が劣化するのを避けることができる。
【０００９】
また本発明によれば、出力回路からキャリッジ駆動用モータに印加する出力電力の低減は、キャリッジの最大走行速度を低減するように行う。キャリッジの最大走行速度を低減することによって、編針の選針と編成動作のための駆動に要する負荷や走行に伴う摺動摩擦による負荷が軽減される。
【００１０】
また本発明によれば、出力回路からキャリッジ駆動用モータに印加する出力電力の低減は、キャリッジの加速度を低減するように行う。編幅の範囲外での走行方向の反転時には、キャリッジを停止状態から最大走行速度まで加速する必要があるけれども、加速度を低減することによって、負荷を軽減することができる。
【００１１】
また本発明によれば、監視回路は、所定時間内の平均負荷率を負荷として監視するので、編針毎の瞬間的な負荷変動ではなく、保護が必要なモータの使用状態を反映させて負荷を監視することができる。
【００１２】
また本発明によれば、保護回路は、出力回路を制御しての出力電力の低減、または出力電力の戻しを、複数段階で徐々に行うので、キャリッジの走行状態の急激な変動を避けて、編地の編成状態に与える影響も小さくすることができる。
【００１３】
また本発明によれば、保護回路は、監視回路が監視する負荷の大きさに応じて、出力回路からキャリッジ駆動用モータに印加する出力電力を低減する程度を変化させるので、保護の必要性に応じて出力電力の低減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。
【実施例】
【００１５】
図１は、本発明の一実施例である横編機１の概略的な外観構成を示す。横編機１は、針床２を前後に備え、中間の歯口３で対峙させている。前後の針床２には、それぞれキャリッジ４が設けられ、歯口３の部分では前後のキャリッジ４をブリッジ５で連結している。キャリッジ４は、図の左右方向である針床２の長手方向に、往復走行するように駆動される。歯口３の上方には複数の糸道レール６が架設される。糸道レール６には、図示を省略しているけれども、歯口３に編糸を供給する給糸部材としてのヤーンフィーダが走行可能に支持される。ブリッジ５は、糸道レール６に跨るように設けられ、複数のうちから１つのヤーンフィーダを選択して連行することができる。添え糸編みなどを行う際には、１組の選針機構およびカム機構に対し、複数のヤーンフィーダを連行することもある。各ヤーンフィーダには、編糸コーン７から天ばね装置８などの給糸機構を介して、編糸が供給される。
【００１６】
針床２には、多数の編針が列設され、キャリッジ４に搭載される選針機構およびカム機構で、選択的に編成動作を行う。編成動作は、編針の先端のフックを歯口３に進出させて、ヤーンフィーダから供給される編糸を針床２に引き込むことを繰り返す。キャリッジ４には、１または複数システムの選針機構やカム機構が搭載される。キャリッジ４に複数システムのカム機構が搭載されているときは、その複数のヤーンフィーダを連行して、キャリッジ４の１回の走行でその複数コースの編地を編成することもできる。編地の編成は、予め作成される編成データが入力されるコントローラ９による制御に従って行われる。
【００１７】
キャリッジ４の往復走行は、キャリッジ駆動用モータとしてのメインモータ１０によって駆動される。キャリッジ４には、たとえば針床２に沿って設置される駆動ベルト１１が接合され、タイミングベルトなどを含む伝達機構１２を介してメインモータ１０の回転力が直線的な駆動力に変換される。メインモータ１０の回転方向の切り替えで、キャリッジ４の走行方向の切り替えが行われる。
メインモータ１０には、サーボモータが使用される。コントローラ９は、サーボアンプ１３、トルクモニタ１４および保護回路１５を含む。サーボアンプ１３は、メインモータ１０に出力電力を供給するための出力回路として機能する。トルクモニタ１４は、サーボアンプ１３の出力電流に比例するメインモータ１０の出力トルクを負荷として検出し、監視回路として機能する。
【００１８】
図２は、図１に示す横編機１のコントローラ９で、メインモータ１０を保護しながら使用する制御の一例を示す。この制御は、コントローラ９の処理周期毎に実行される。処理周期は、ステップｓ１で実行する平均負荷トルク計算を、所定時間に渡って行うものとすれば、この所定時間よりも長くする。所定時間は、たとえば３０秒程度とすることができる。
【００１９】
各処理周期では、まずステップｓ１で、所定時間に渡って、トルクモニタ１４がトルクの監視を行う。次にステップｓ２で、保護回路１５は、トルクモニタ１４の監視結果である平均負荷トルクを、予め設定される安全負荷率の基準値と比較する。この基準値は、たとえばメインモータ１０として連続的に使用することを前提とする連続定格の８０％に相当するように設定しておくことができる。ステップｓ２で、平均負荷トルクが安全負荷率を超えていると判断するときには、ステップｓ３で、初期値が１．０である速度低減係数に、たとえば０．９の低減率を乗算して、速度低減係数を０．９とし、速度制限を行うとともに、ステップｓ４で速度低減中の表示を行う。速度低減中の表示は、たとえば、横編機１のコントローラ９の操作パネルに備えられる表示器で行ったり、横編機１の上部に設ける表示ランプを点滅させることなどで行う。
【００２０】
なお、低減率は、たとえば０．１〜１．０の範囲内で、０．１きざみで設定可能としておくことができる。安全負荷率は、たとえば連続定格の５０％〜８０％の範囲で、５％きざみで設定可能としておくことができる。モータでは、連続定格の１００％を超えても、たとえば１５０％では２００秒間など、短時間なら耐えられるという間欠定格も有している。したがって、安全負荷率を超える負荷トルクがかかっても、間欠定格内の短時間ならモータの寿命を短縮することはなく、瞬間的に増大する負荷に見合う出力でキャリッジ４を駆動することができる。
【００２１】
ステップｓ２で、平均負荷トルクが安全負荷率を超えないと判断するときは、ステップｓ５で速度低減係数を初期値の１．０に設定する。速度低減係数を１．０に設定する場合としては、ステップｓ２で平均負荷トルクが安全負荷率を全く超えないと判断する場合と、いったん平均負荷トルクが安全負荷率を超えて、編成速度を低減した後での負荷の軽減で、平均負荷トルクが安全負荷率を超えないように回復する場合とがある。平均負荷トルクが回復した場合は、速度低減係数を１．０に設定することは、ステップｓ３で低減率を乗算して低下させた速度低減係数を、初期値に復帰させることを意味する。
【００２２】
ステップｓ４またはステップｓ５の終了後、ステップｓ６でキャリッジ４を走行させる編成速度を、コントローラ９が指令する指令速度に速度低減係数を乗算して算出し、コース毎に反映させる。すなわち、ステップｓ１での平均負荷トルクの計算時点でキャリッジ４が走行中であれば、ステップｓ６での編成速度の反映は、走行中のコースが終了して、次のコースの走行の時点から反映させる。編成動作中のコースでは、キャリッジを駆動する条件を変えないので、編成される編目ループ長などがコース内で変化するのを避けることができる。
【００２３】
なお、ステップｓ３での速度制限やステップｓ５での速度復帰は、１回の処理で行うようにしているけれども、複数回に分けて、徐々に変化させるようにすることもできる。出力電力の低減、または出力電力の戻しを、複数段階で徐々に行うので、キャリッジ４の走行状態の急激な変動を避けて、編地の編成状態に与える影響も小さくすることができる。また、変化を１回で行うか、複数回に分けて行うかは、トルクモニタ１４によって計算される平均負荷トルクが安全負荷率を超える程度に応じて決めることもできる。トルクモニタ１４が監視する負荷の大きさに応じて、サーボアンプ１３からメインモータ１０に印加する出力電力を低減する程度を変化させるので、保護の必要性に応じて出力電力の低減を図ることができる。
【００２４】
さらに、メインモータ１０の負荷は、トルクモニタ１４が検出する出力トルクで監視しているけれども、たとえばメインモータ１０の表面温度を検知して、監視することもできる。また、コントローラ９は編成データに応じてメインモータ１０や編針の編成動作を制御するので、制御状態に応じて負荷を計算し、平均負荷トルクを計算のみで求めることもできる。
【００２５】
以上のように、コントローラ９の保護回路１５は、キャリッジ駆動用モータであるメインモータ１０の負荷率をフィードバックし、編成柄によってモータ負荷率が大きくなる場合には、次のコース編成でキャリッジ４を走行させるためのメインモータ１０の出力を下げるので、メインモータ１０が発熱して寿命が短くなることを防止することができる。メインモータ１０として、通常使われる出力に見合う定格の安価なモータを選定しながらも、最大負荷での編成を行う場合には、負荷を軽減するように保護するので、発熱による短命化を避けることができる。
【００２６】
図３ａおよび図３ｂは、図２のステップｓ３での低減率を０．９とするときのキャリッジ走行速度の変更前と速度を変更した後との走行速度の変化をそれぞれ示す。キャリッジ４は、往復走行での方向反転時に、いったん停止してから加速し、最大の走行速度を維持してから減速する。図３ａに示す変更前には最大の走行速度が最大編成速度Ｖであるのに対し、図３ｂに示す速度変更では、最大の走行速度を０．９Ｖに低減している。キャリッジ４が最大の走行速度で走行している間にかかる負荷は、走行速度の低減で軽減することができる。
【００２７】
なお、キャリッジ駆動用モータであるメインモータ１０の負荷の軽減は、図３ｃに示すように、加速度を変更して行うこともできる。すなわち、変更前には、図３ａに示すように、停止状態から時間ｔ１で最大編成速度Ｖに達するように加速しているけれども、図３ｃに示すように、加速度を低減し、時間ｔ１より長い時間ｔ２で最大編成速度Ｖに達するようにすれば、加速時の負荷を低減することができる。さらに、図３ｄに示すように、速度と加速度とをともに変更し、時間ｔ１より長い時間ｔ３で達する最大の走行速度を０．９Ｖに低減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の一実施例であるキャリッジ駆動用モータの制御装置を備える横編機１の概略的な外観構成を示す正面図である。
【図２】図１に示す横編機１のコントローラ９で、キャリッジ駆動用モータを保護しながら使用する制御の一例を示すフローチャートである。
【図３】図３ａは保護のため変更前のキャリッジ駆動用モータの走行速度変化を示すタイムチャート、図３ｂは最大速度を低減するように変更してキャリッジ駆動用モータの保護を図る場合の走行速度変化を示すタイムチャート、図３ｃは加速度を低減するように変更してキャリッジ駆動用モータの保護を図る場合の走行速度変化を示すタイムチャート、図３ｄは最大速度をおよび加速度を低減するように変更してキャリッジ駆動用モータの保護を図る場合の走行速度変化を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００２９】
１  横編機
２  針床
３  歯口
４  キャリッジ
９  コントローラ
１０  メインモータ
１３  サーボアンプ
１４  トルクモニタ
１５  保護回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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