(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長手物体を供給するための供給側回転体と、
前記供給側回転体を回転させる第１モータと、
前記長手物体に加わる張力を検出する張力検出手段と、
前記張力検出手段からの張力検出値と張力基準値との誤差をＰＩ制御し、前記長手物体の張力が前記張力基準値になるように前記第１モータの回転数を制御して、前記張力をフィードバック制御する第１制御部と、
前記長手物体を巻き取るための巻き取り側回転体と、
前記巻き取り側回転体を回転させる第２モータと、
前記第２モータの巻き取り速度を検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段からの速度検出値と速度基準値との誤差をＰＩ制御し、前記第２モータの巻き取り速度が前記速度基準値になるように前記第２モータの回転数を制御して、前記巻き取り速度をフィードバック制御する第２制御部と、
前記第１制御部及び第２制御部に給電する電源とを備え、
前記巻き取り側回転体は、前記供給側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能し、
前記第２制御部は、前記電源からの給電が停止された場合に、前記巻き取り側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して前記電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、前記電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように前記第２モータの回転数を減速制御して、前記第１制御部及び前記第２制御部への給電とすることを特徴とする長手物体の巻き取り装置。
【請求項２】
前記第２制御部は、前記第２モータの回転数の減速制御に用いる信号を前記第１制御部に送り、
前記第１制御部は、該信号に基づき前記第１モータの回転数を減速制御することを特徴とする請求項１記載の長手物体の巻き取り装置。
【請求項３】
前記第２制御部は、前記電源からの給電が復旧された場合に、前記第２モータの回転数が漸増するように増速制御して所定の定常回転数に戻すことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の長手物体の巻き取り装置。
【請求項４】
前記第２制御部は、前記電源からの給電が復旧される前に停止が指示された場合に、前記第２モータの回転数を所定の減速勾配で減速制御して停止させることを特徴とする請求項３記載の長手物体の巻き取り装置。
【請求項５】
長手物体を供給するための供給側回転体と、
前記供給側回転体を回転させる第１モータと、
前記第１モータの送り出し速度を検出する速度検出手段と、
前記速度検出手段からの速度検出値と速度基準値との誤差をＰＩ制御し、前記第１モータの送り出し速度が前記速度基準値になるように前記第１モータの回転数を制御して、前記送り出し速度をフィードバック制御する第１制御部と、
前記長手物体を巻き取るための巻き取り側回転体と、
前記巻き取り側回転体を回転させる第２モータと、
前記長手物体に加わる張力を検出する張力検出手段と、
前記張力検出手段からの張力検出値と張力基準値との誤差をＰＩ制御し、前記長手物体の張力が前記張力基準値になるように前記第２モータの回転数を制御して、前記張力をフィードバック制御する第２制御部と、
前記第１制御部及び第２制御部に給電する電源とを備え、
前記供給側回転体は、前記巻き取り側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能し、
前記第１制御部は、前記電源からの給電が停止された場合に、前記供給側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して前記電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、前記電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように前記第１モータの回転数を減速制御して、前記第１制御部及び前記第２制御部への給電とすることを特徴とする長手物体の巻き取り装置。
【請求項６】
前記第１制御部は、前記第１モータの回転数の減速制御に用いる信号を前記第２制御部に送り、
前記第２制御部は、該信号に基づき前記第２モータの回転数を減速制御することを特徴とする請求項５記載の長手物体の巻き取り装置。
【請求項７】
前記第１制御部は、前記電源からの給電が復旧された場合に、前記第１モータの回転数が漸増するように増速制御して所定の定常回転数に戻すことを特徴とする請求項５又は請求項６記載の長手物体の巻き取り装置。
【請求項８】
前記第１制御部は、前記電源からの給電が復旧される前に停止が指示された場合に、前記第１モータの回転数を所定の減速勾配で減速制御して停止させることを特徴とする請求項７記載の長手物体の巻き取り装置。
【請求項９】
前記供給側回転体は、複数の回転体から成り、
前記第１モータは、前記複数の回転体をそれぞれ回転させる複数のモータから成り、
前記第１制御部は、前記複数のモータをそれぞれ駆動する複数の制御部から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の長手物体の巻き取り装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ワイヤや帯状物体といった長手物体を巻き取る長手物体の巻き取り装置に関し、特に瞬時停電発生時の巻き取りを制御する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えば撚り線機のような長手物体を巻き取る巻き取り装置が知られている。この巻き取り装置は、ワイヤや帯状物体といった長手物体が満巻きされたボビンから該長手物体を送り出す給線部と、送り出された長手物体を空巻きボビンに巻き取る巻き取り部と、給線部と巻き取り部との間に設けられた張力吸収体としてのダンサーから構成されている。
【０００３】
この巻き取り装置では、主となる巻き取り部の巻き取り線速度が、副となる給線部の送り出し線速度に同期するように制御しつつ巻き取りが行われる。この巻き取り動作中に、送り出し線速度と巻き取り線速度との差が生じた場合は、その差が多少であればダンサーの所定方向への変位によって吸収され、長手物体の断線が防止される。
【０００４】
給線部及び巻き取り部の各ボビンは、インバータによって回転速度が制御されるモータによって回転駆動され、これにより送り出し線速度及び巻き取り線速度が一定になるように制御されている。また、ダンサーの所定方向への変位量を検出し、その位置が一定になるようにシーケンサを用いて制御することも行われている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したように構成される従来の巻き取り装置にあっては、受電中の電源が停電又は瞬時停電した場合には、インバータはモータへの給電を停止し、また、シーケンサも制御を停止する。その結果、巻き取り制御は中断され、一瞬にして長手物体が断線する。
【０００６】
このような断線が発生すると、例えば複数の線を一束に纏める撚り線機では、断線が発生した後の線の絡みつきを解く作業、切断された線を繋ぎ合わせる作業、新しいボビンに変更する作業等が必要になり、膨大な作業が発生する。１本でも断線すれば、複数の線の巻き取りを最初からやり直さなければならないので経済的な損失も大である。
【０００７】
このような停電に伴う問題を回避するためには、巻き取り装置に供給する電源を、例えば大容量無停電電源装置でバックアップすることが考えられる。しかし、このような大容量無停電電源装置は高価であり、しかも、バッテリ交換等のメンテナンス作業が必要であるので、巻き取り装置の導入コスト及び運用コストが上昇するという問題がある。
【０００８】
このような問題を解消する技術として、特開平７−１０１６２９号公報は、瞬間的な停電が発生しても機械を停止又は糸条を切ることなく連続的に品質に問題のない製品を生産できる「製糸装置又は糸処理機における回転数制御方法及び装置」を開示している。
【０００９】
この技術では、各々にモータが連結された複数の回転体が所定の回転比で回転するように、各モータは共通のコンバータを有するインバータ電源によって駆動される。そして、回転体の回転中に、コンバータの入力電圧が所定値以下になったときに、複数の回転体のうち最大の減速勾配を有する回転体の回転を基準にして他の回転体の回転数が所定の回転比になるように各回転体の回転数を減速し、電圧が所定値以上に回復したときに、各回転体の回転数を所定の勾配で、且つ、所定の回転比で、所定の回転数まで増速する。
【００１０】
しかしながら、この特開平７−１０１６２９号公報に開示された技術では、瞬時停電が発生した場合に、各モータの回転数を所定の回転比で減速させ、瞬時停電が復旧した場合に増速させるだけであるので、瞬時停電が発生してから所定時間が経過することにより各モータは停止する。各モータが一旦停止すると、再度運転開始操作を行わなければならず、その操作が面倒である。
【００１１】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、比較的長い瞬時停電であっても、運転を継続できる長手物体の巻き取り装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を達成するために以下の手段を採用した。即ち、請求項１の発明の長手物体の巻き取り装置は、長手物体を供給するための供給側回転体と、前記供給側回転体を回転させる第１モータと、前記長手物体に加わる張力を検出する張力検出手段と、前記張力検出手段からの張力検出値と張力基準値との誤差をＰＩ制御し、前記長手物体の張力が前記張力基準値になるように前記第１モータの回転数を制御して、前記張力をフィードバック制御する第１制御部と、前記長手物体を巻き取るための巻き取り側回転体と、前記巻き取り側回転体を回転させる第２モータと、前記第２モータの巻き取り速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段からの速度検出値と速度基準値との誤差をＰＩ制御し、前記第２モータの巻き取り速度が前記速度基準値になるように前記第２モータの回転数を制御して、前記巻き取り速度をフィードバック制御する第２制御部と、前記第１制御部及び第２制御部に給電する電源とを備え、前記巻き取り側回転体は、前記供給側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能し、前記第２制御部は、前記電源からの給電が停止された場合に、前記巻き取り側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して前記電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、前記電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように前記第２モータの回転数を減速制御して、前記第１制御部及び前記第２制御部への給電とすることを特徴とする。
【００１３】
請求項１の発明によれば、第１制御部が張力をフィードバック制御し第２制御部が巻き取り速度をフィードバック制御するフィードバック制御系を備えるため、例えば瞬時停電により電源からの給電が停止された場合に、第２制御部は、供給側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能する巻き取り側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように第２モータの回転数を減速制御して、第１制御部及び第２制御部に給電し続ける。これにより、第１制御部及び第２制御部による制御を引き延ばすことができるので、従来のように短い瞬時停電が発生しても直ちに巻き取り装置が停止されることがなく、比較的長い瞬時停電に対応することが可能になる。
【００１４】
なお、巻き取り側回転体としては、大きい慣性エネルギーを蓄えることができるような重い回転体を使用することが望ましい。
【００１５】
請求項２の発明は、請求項１記載の長手物体の巻き取り装置において、前記第２制御部は、前記第２モータの回転数の減速制御に用いる信号を前記第１制御部に送り、前記第１制御部は、該信号に基づき前記第１モータの回転数を減速制御することを特徴とする。
【００１６】
請求項２の発明によれば、第２モータの回転数の減少に応じて第１モータの回転数が減少されるので、供給側回転体の回転数と巻き取り側回転体の回転数とが連動して減少される。従って、供給側回転体と巻き取り側回転体との間に存在する長手物体が切断されることがない。
【００１７】
請求項３の発明は、請求宇項１又は請求項２記載の長手物体の巻き取り装置において、前記第２制御部は、前記電源からの給電が復旧された場合に、前記第２モータの回転数が漸増するように増速制御して所定の定常回転数に戻すことを特徴とする。
【００１８】
請求項３の発明によれば、瞬時停電から復旧した場合は、減速した回転数から定常回転数に復帰するが、この際、第２モータの回転数が漸増するように増速制御されるので、長手物体の張力に大きな変化が与えられることがない。その結果、供給側回転体と巻き取り側回転体との間に存在する長手物体が切断されることがない。
【００１９】
請求項４の発明は、請求項３記載の長手物体の巻き取り装置において、前記第２制御部は、前記電源からの給電が復旧される前に停止が指示された場合に、前記第２モータの回転数を所定の減速勾配で減速制御して停止させることを特徴とする。
【００２０】
請求項４の発明によれば、給電が復旧した場合に、通常の運転中に停止が指示された場合と同様に、所定の減速勾配で減速制御されて停止されるので、瞬時停電という異常な事態が発生した場合であっても、安定した運転停止動作が可能になる。
【００２１】
請求項５の発明は、長手物体を供給するための供給側回転体と、前記供給側回転体を回転させる第１モータと、前記第１モータの送り出し速度を検出する速度検出手段と、前記速度検出手段からの速度検出値と速度基準値との誤差をＰＩ制御し、前記第１モータの送り出し速度が前記速度基準値になるように前記第１モータの回転数を制御して、前記送り出し速度をフィードバック制御する第１制御部と、前記長手物体を巻き取るための巻き取り側回転体と、前記巻き取り側回転体を回転させる第２モータと、前記長手物体に加わる張力を検出する張力検出手段と、前記張力検出手段からの張力検出値と張力基準値との誤差をＰＩ制御し、前記長手物体の張力が前記張力基準値になるように前記第２モータの回転数を制御して、前記張力をフィードバック制御する第２制御部と、前記第１制御部及び第２制御部に給電する電源とを備え、前記供給側回転体は、前記巻き取り側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能し、前記第１制御部は、前記電源からの給電が停止された場合に、前記供給側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して前記電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、前記電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように前記第１モータの回転数を減速制御して、前記第１制御部及び前記第２制御部への給電とすることを特徴とする。
【００２２】
請求項５の発明は、第１制御部が送り出し速度をフィードバック制御し第２制御部が張力をフィードバック制御するフィードバック制御系を備えるため、第１制御部は、巻き取り側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能する供給側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように第１モータの回転数を減速制御して、第１制御部及び前記第２制御部に給電し続ける。即ち、請求項１の発明と同様に作用し、同様の効果を奏する。
【００２３】
請求項６の発明は、請求項５記載の長手物体の巻き取り装置において、前記第１制御部は、前記第１モータの回転数の減速制御に用いる信号を前記第２制御部に送り、前記第２制御部は、該信号に基づき前記第２モータの回転数を減速制御することを特徴とする。また、請求項７の発明は、請求項５又は請求項６記載の長手物体の巻き取り装置において、前記第１制御部は、前記電源からの給電が復旧された場合に、前記第１モータの回転数が漸増するように増速制御して所定の定常回転数に戻すことを特徴とする。更に、請求項８の発明は、請求項７の長手物体の巻き取り装置において、前記第１制御部は、前記電源からの給電が復旧される前に停止が指示された場合に、前記第１モータの回転数を所定の減速勾配で減速制御して停止させることを特徴とする。
【００２４】
請求項６、請求項７及び請求項８の発明によれば、それぞれ、請求項２、請求項３及び請求項４の発明と同様の作用及び効果を奏する。
【００２５】
請求項９の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の長手物体の巻き取り装置において、前記供給側回転体は複数の回転体から成り、前記第１モータは前記複数の回転体をそれぞれ回転させる複数のモータから成り、前記第１制御部は、前記複数のモータをそれぞれ駆動する複数の制御部から成ることを特徴とする。
【００２６】
請求項９の発明によれば、上述した請求項１記載の発明と同様の作用及び効果を奏し、複数の長手物体を撚って１本の長手物体を製造する撚り線機に好適である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の長手物体の巻き取り装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機の構成を示す図である。
【００２９】
この撚り線機は、複数の線材１１〜１４を供給する複数の給線部ボビン２１〜２４と、複数の給線部ボビン２１〜２４の各々からガイド３を介して供給される複数の線材１１〜１４を引き取って撚ることにより太線のワイヤ４として供給するための引き取りキャプスタン５と、この引き取りキャプスタン５を回転させるための給線部モータ（Ｍ１）６と、この給線部モータ６の回転を制御する給線部インバータ（ＩＮＶ１）７と、ワイヤ４を巻き取る巻き取り部ボビン８と、この巻き取り部ボビン８を回転させるための巻き取り部モータ（Ｍ２）９と、この巻き取り部モータ９の回転を制御する巻き取り部インバータ（ＩＮＶ２）１０と、引き取りキャプスタン５と巻き取り部ボビン８との間に配置されてワイヤ４の巻き取り時にワイヤ４に加わる張力を検出する張力検出装置１１と、ワイヤ４の通路に配置された複数のローラ２１〜２４とを備えている。
【００３０】
本発明の長手物体はワイヤ４に、供給側回転体は引き取りキャプスタン５に、第１モータは給線部モータ６に、第１制御部は給線部インバータ７に、巻き取り側回転体は巻き取り部ボビン８に、第２モータは巻き取り部モータ９に、第２制御部は巻き取り部インバータ１０に、それぞれ対応する。
【００３１】
複数の線材１１〜１４の各々は超極細線である。複数の給線部ボビン２１〜２４は、それぞれ回転自在に構成されており、撚り動作の開始時には、複数の線材１１〜１４が満巻きされた状態にある。複数の給線部ボビン２１〜２４に巻かれた複数の線材１１〜１４は、ガイド３を介して引き取りキャプスタン５に供給される。
【００３２】
引き取りキャプスタン５は、給線部モータ６の回転軸６ａに連結されて回転自在に構成されている。この引き取りキャプスタン５は、給線部インバータ７からの給電によって動作する給線部モータ６により回転駆動される。そして、複数の線材１１〜１４を撚って１本のワイヤ４を形成し、ワイヤ４として送り出す。給線部モータ６は、例えば誘導電動機等の交流モータである。
【００３３】
張力検出装置１１は、引き取りキャプスタン５と巻き取り部ボビン８との間に配置されており、所謂ダンサーとしての機能を有する。この張力検出装置１１は、ダンサー機能によりワイヤ４の張力を吸収してたるみや断線を防止すると共に、ダンサーの位置に基づいてワイヤ４の張力を検出する。この検出された張力は、ダンサー位置検出信号として０〜１０Ｖのアナログ電圧信号で給線部インバータ７に送られる。
【００３４】
張力検出装置１１は、ワイヤ４に接触しているダンサーとしての円柱状の加圧体１１ａと、この加圧体１１ａの鉛直方向の位置を電気信号に変換する張力センサ１１ｂと、案内手段１１ｃと、引張りばね１１ｄとからなる。なお、ワイヤ４は、加圧体１１ａの上側に接触している。加圧体１１ａの軸は、案内手段１１ｃとしての支持板１１ｅの鉛直方向に伸びるスリット１１ｆに挿入されているので、加圧体１１ａはスリット１１ｆの範囲において上下動可能である。ワイヤ４に張力を与えるために、加圧体１１ａは引張りばね１１ｄによって常に上方向に偏倚されている。ワイヤ４の張力が強くなると、ダンサー即ち加圧体１１ａは下方に移動し、逆に張力が弱くなると、加圧体１１ａは上方に移動する。この具体例では、最適張力の時にスリット１１ｆの中間に加圧体１１ａが位置するようにばね１１ｄの強さが調整されている。張力センサ１１ｂは、加圧体１１ａに連動する位置センサとも呼ばれる。
【００３５】
給線部インバータ７は、給線部モータ６に接続され、ダンサー基準値指令入力装置１２により予め設定されたダンサー基準値と張力検出装置１１からのダンサー位置検出信号の値との誤差即ち偏差信号によりＰＩ（比例積分）制御を行い、ダンサー位置が常にダンサー基準値になるように（ダンサー位置一定制御）、給線部モータ６に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を制御する。
【００３６】
巻き取り部ボビン８は、円柱状巻き付け部分を有し、巻き取り部モータ９の回転軸９ａに連結されて回転自在に構成されている。この巻き取り部ボビン８は、巻き取り部モータ９の約３倍の大きさを有し、慣性体として機能するようになっている。この巻き取り部ボビン８は、巻き取り時間の経過に連れて巻き取られるワイヤ４の量が増大するので重くなり、その慣性は大きくなる。
【００３７】
この巻き取り部ボビン８は、撚り動作の開始時にはワイヤ４が空の状態にあり、巻き取り部インバータ１０からの給電により動作する巻き取り部モータ９により回転駆動されてワイヤ４を巻き取る。巻き取り部モータ９は、例えば誘導電動機等の交流モータである。
【００３８】
速度指令入力装置１３は、巻き取り部モータ９の定常運転時の回転速度を周波数で指定する定常速度指令値、加速時の回転速度の勾配を指定する加速勾配値及び減速時の回転速度の勾配を指定する減速勾配値を入力するために使用される。この速度指令入力装置１３は、入力された速度指令値、加速勾配値及び減速勾配値を巻き取り部インバータ１０に供給する。
【００３９】
巻き取り部インバータ１０は、巻き取り部モータ９に供給する正弦波交流電圧の周波数を制御して巻き取り部モータ９の回転速度を制御する。即ち、巻き取り部インバータ１０は、巻き取り部モータ９に接続され、速度指令入力装置１３により予め設定された速度指令値とセンサ（図示しない）で検出された速度値との誤差即ち偏差信号をＰＩ（比例積分）制御し、常に巻き取り部モータ９の回転速度が速度指令値になるように（速度一定制御）、巻き取り部モータ９に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を決定する。
【００４０】
また、巻き取り部インバータ１０は、引き取りキャプスタン５からワイヤ４を送り出す速度が巻き取り部ボビン８で巻き取られる速度に連動させるために、巻き取り部インバータ１０の出力周波数（回転）指令を、給線部インバータ７の周波数指令として０〜１０Ｖのアナログ電圧信号で給線部インバータ７に送る。
【００４１】
この撚り線機は、巻き取り部インバータ１０の速度指令に追従して給線部インバータ７が連動運転を行い、巻き太りや外乱等による張力の変化は、給線部インバータ７でダンサー位置一定制御（張力一定制御）を行うことにより吸収する構成を基本とする。
【００４２】
また、巻き取り部インバータ１０の直流電源の正側端子Ｐ及び負側端子Ｎは、直流電源ラインを介して給線部インバータ７の電源の正側端子Ｐ及び負側端子Ｎにそれぞれ接続されている。この構成により、電力の分散が行われ、瞬時停電時に給線部モータ６及び巻き取り部モータ９の給電がバックアップされ、断線が防止される。
【００４３】
次に、給線部インバータ７及び巻き取り部インバータ１０として使用されるインバータの一般的な構成を、図２を参照しながら説明する。
【００４４】
インバータは、コンバータ部３０、突入電流防止抵抗Ｒ、リレーＲＹ、コンデンサＣ及びスイッチング部３１から構成されている。
【００４５】
コンバータ部３０は、ダイオードブリッジから成る整流回路から構成されている。このコンバータ部３０は、交流電源からの例えば２００Ｖの３相交流を入力し、正の脈流に変換して出力する。このコンバータ部３０の出力は、突入電流防止抵抗Ｒを介してコンデンサＣに供給される。コンデンサＣとしては、通常、大容量の電解コンデンサが使用される。コンバータ部３０からの脈流は、このコンデンサＣで平滑される。これにより、コンデンサＣの端子Ｐ及びＮ間に直流電圧が得られる。
【００４６】
突入電流防止抵抗Ｒは、電源投入時にコンデンサＣに流入する過大電流を制限するために設けられている。従って、電源投入から所定時間が経過するとリレーＲＹが作動して突入電流防止抵抗Ｒが短絡され、その後はコンバータ部３０からの脈流がコンデンサＣに直接供給される。このコンデンサＣの両端の直流電圧はスイッチング部３１に供給される。
【００４７】
スイッチング部３１は、例えばインテリジェントパワーモジュール（ＩＰＭ）から構成されている。このスイッチング部３１は、図示しない速度指令信号に応じて出力側（Ｕ、Ｖ、Ｗ）のスイッチング素子を駆動することによりＰＷＭ（パルス幅変調）を行い、矩形波の高周波スイッチングを行ってモータＭに正弦波状の電流を供給する。
【００４８】
インバータへの３相交流の給電が停止した場合、コンデンサＣに蓄えられた直流電力は、モータＭ側に徐々に放電される。そして、下限電圧まで低下した時点で、このインバータは不足電圧アラームを発して停止する。この給電停止から不足電圧アラームが発生されるまでは、コンデンサＣの容量に応じて決定されるが、通常は、インバータ定格負荷運転時で１５ｍｓ程度である。
【００４９】
次に、巻き取り部インバータ１０の詳細な構成を図３を参照して説明する。巻き取り部インバータ１０は、図３に示すように、コンバータ部３０、コンデンサＣ、スイッチング部３１、電圧検出部３２、停電判定部３３、停電時基準電圧部３４、加算器３５、電圧−周波数変換部（Ｖ−Ｆ変換部）３６、ΔＦ制御部３７、スイッチ３８、加減速勾配制御部３９及び加算器４０から構成されている。
【００５０】
コンバータ部３０、コンデンサＣ及びスイッチング部３１は、図２を参照して説明したそれらと同じである。なお、突入電流防止抵抗Ｒ及びリレーＲＹは、コンバータ部３０に含まれているものとする。第１の実施の形態では、コンバータ部３０は、給線部インバータ７と巻き取り部インバータ１０とで共用されるものとする。
【００５１】
電圧検出部３２は、コンデンサＣの端子Ｐと端子Ｎとの間の電圧を検出する。この電圧検出部３２で検出された電圧は、検出電圧として停電判定部３３に供給される。
【００５２】
停電判定部３３は、電圧検出部３２から送られてくる検出電圧と、予め内部に記憶されている基準電圧とを比較し、検出電圧が基準電圧より低くなった場合に停電が発生した旨を判定し、その旨を表す信号をスイッチ３８及びΔＦ制御部３７に送る。一方、検出電圧が基準電圧より低い状態から基準電圧より高くなった場合に瞬時停電が復旧した旨を判定し、その旨を表す信号をスイッチ３８及びΔＦ制御部３７に送る。更に、停電判定部３３は、電圧検出部３２から送られてくる検出電圧を加算器３５に供給する。
【００５３】
停電時基準電圧部３４は、停電時の基準電圧として使用される停電時基準電圧を保持する。この停電時基準電圧としては、図４（Ｄ）に示すように、通常の状態で、給線部インバータ７及び巻き取り部インバータ１０のコンデンサＣの両端に発生される電圧（Ｐ−Ｎ間電圧）より若干低い電圧が使用される。この停電時基準電圧部３４に保持されている停電時基準電圧は加算器３５に供給される。
【００５４】
加算器３５は、停電時基準電圧部３４からの停電時基準電圧と停電判定部３３からの差電圧との差を算出する。この加算器３５の出力は電圧−周波数変換部３６に送られる。
【００５５】
電圧−周波数変換部３６（Ｖ−Ｆ変換部ともいう。）は、加算器３５から送られてくる電圧を、該電圧に対応する周波数信号ΔＦに変換する。この変換により生成された周波数信号ΔＦは、ΔＦ制御部３７及びスイッチ３８のＣ入力端子に供給される。
【００５６】
ΔＦ制御部３７は、停電判定部３３から瞬時停電が発生した旨の信号を受け取った時に、電圧−周波数変換部３６から受け取った周波数信号ΔＦを記憶する。また、停電判定部３３から瞬時停電が復旧した旨の信号を受け取った時に、記憶している周波数信号ΔＦを時間の経過に連れて徐々に小さくしながら出力する。このΔＦ制御部３７の出力は、スイッチ３８のＡ入力端子に供給される。
【００５７】
スイッチ３８は、Ａ入力端子、Ｂ入力端子及びＣ入力端子を備え、これらの何れかがＤ出力端子に接続される。なお、Ｂ入力端子は接地されている。このスイッチ３８のＤ出力端子は、停電判定部３３からの瞬時停電が発生した旨の信号に応答してＣ入力端子に接続され、瞬時停電が復旧した旨の信号に応答してＡ入力端子に接続され、これら以外の場合はＢ入力端子に接続されるように制御される。このスイッチ３８のＤ出力端子からの信号は、速度変位値として加算器４０に供給される。
【００５８】
加減速勾配制御部３９は、速度指令入力装置１３から入力された速度指令値、加速勾配値及び減速勾配値に基づき、撚り機の運転開始時、定常運転時及び運転停止時の巻き取り部モータ９の回転速度を周波数で指定する制御値を生成する。この加減速勾配制御部３９で生成された制御値は、加算器４０に送られる。
【００５９】
加算器４０は、スイッチ３８からの速度変位値と加減速勾配制御部３９からの制御値とを加算し、速度指令値Ｆoutを生成する。この加算器４０で生成された速度指令値Ｆoutは、スイッチング部３１に供給されると共に、給線部インバータ７のスイッチング部に供給される。これにより、給線部モータ６及び巻き取り部モータ９は、速度指令値Ｆoutに応じた回転速度でそれぞれ回転駆動される。
【００６０】
以上のように構成される巻き取り部インバータ１０を含む撚り線機の動作を説明する。まず、通常の運転が行われる場合の動作を説明する。即ち、通常は、スイッチ３８のＤ出力端子はＢ入力端子に接続され、加減速勾配制御部３９からの制御値が速度指令値Ｆoutとして使用される。従って、運転開始時は加速勾配値に従って徐々に回転速度が増加し、定常運転に入ると速度指令値に従った回転速度を維持し、運転停止時は減速勾配値に従って徐々に回転速度が減少するように巻き取り部モータ９及び給線部モータ６の回転数が制御される。
【００６１】
次に、瞬時停電が発生した場合の動作を図４に示したタイミングチャート及び図５に示したフローチャートを参照しながら説明する。
【００６２】
まず、巻き取り部インバータ１０は、瞬時停電が発生したかどうかを調べる（ステップＳ１０）。具体的には、巻き取り部インバータ１０の電圧検出部３２はコンデンサＣの両端の電圧（Ｐ−Ｎ間電圧）を常時検出して停電判定部３３に送る。
【００６３】
停電判定部３３は、電圧検出部３２から送られてくる検出電圧が、予め内部に記憶されている基準電圧より低くなったかどうかを調べる。ここで、ＡＣ電源に瞬時停電が発生すると、図４（Ａ）に示すように、ＡＣ電源は通電状態（ＯＮ）から遮断状態（ＯＦＦ）に移行する。これにより、給線部インバータ７は、図４（Ｂ）に示すように、給線部インバータ７から給線部モータ６に電力を供給する定常状態から、給線部モータ６から給線部インバータ７に電力を供給する回生状態に移行する。同様に、巻き取り部インバータ１０は、図４（Ｃ）に示すように、巻き取り部インバータ１０から給線部モータ９に電力を供給する定常状態から、巻き取り部モータ９から巻き取り部インバータ１０に電力を供給する回生状態に移行する。
【００６４】
ここで、停電判定部３３により瞬時停電が発生したことが判定されると、コンデンサＣの両端の直流電圧を一定値に保持するように巻き取り部モータ９の回転数が制御される（ステップＳ１１）。具体的には、以下の制御がなされる。即ち、停電判定部３３は、瞬時停電が発生した旨を表す信号をスイッチ３８に送る。これにより、スイッチ３８のＤ出力端子はＣ入力端子に接続される。
【００６５】
加算器３５は、停電時基準電圧部３４からの停電時基準電圧と停電判定部３３からの電圧との差を算出し電圧−周波数変換部３６に送る。電圧−周波数変換部３６からの差電圧を周波数信号ΔＦに変換し、スイッチ３８を介して加算器４０に送る。加算器４０は、その時点で加減速勾配制御部から出力されている制御値から周波数信号ΔＦを減算し、スイッチング部３１に送る。これにより、巻き取り部モータ９の回転速度が周波数信号ΔＦに応じた回転速度だけ減速される。
【００６６】
以下、同様のループが繰り返されることにより、コンデンサＣの両端電圧は、図４（Ｄ）に示すように徐々に下降し、停電時基準電圧部３４からの停電時基準電圧に一致した時点で平衡を保って一定になる。
【００６７】
この状態で、慣性で回転する巻き取り部ボビン８に連動して回転する巻き取り部モータ９から巻き取り部インバータ１０に回生エネルギーが帰還されてコンデンサＣへの充電がなされ、コンデンサＣの両端電圧は一定になる（ステップＳ１２）。
【００６８】
同時に、直流電源ラインを介して回生エネルギーは給線部インバータ７へも送られる（ステップＳ１３）。従って、給線部インバータ７のコンデンサＣの両端電圧は一定になる。これにより、ステップＳ１１の巻き取り部モータ９の回転数に連動して給線部インバータ７で駆動される給線部モータ６の回転数が制御される（ステップＳ１４）。
【００６９】
上記の動作により給線部モータ６及び巻き取り部モータ９の駆動が維持される（ステップＳ１５）。次に、上述した制御を終了すべきであるか否かが調べられる（ステップＳ１６）。これは、例えば、瞬時停電が復旧せずに不足電圧アラームが出されたかどうか、及び瞬時停電が復旧してコンデンサＣの両端電圧が正常値に戻ったかどうかを調べることにより行われる。このステップＳ１６で、終了でないことが判断されると、ステップＳ１０の処理に戻り、上述した動作が繰り返される。
【００７０】
以上の処理が繰り返されている間、回生エネルギを用いて給線部モータ６の回転数が制御されているので、給線部モータ６の回転数は、図４（Ｅ）に示すように、非常に緩やかに減少する。同様に、巻き取り部モータ９の回転数も、図４（Ｆ）に示すように、非常に緩やかに減少する。そして、瞬時停電が復旧せずに不足電圧アラームが出されると、回生エネルギによる給線部モータ６及び巻き取り部モータ９の回転数の制御は困難になり、ステップＳ１６で終了であることが判断されて停止に至る。
【００７１】
上記ステップＳ１０〜Ｓ１６の繰り返し実行の過程で、ＡＣ電源が瞬時停電から復帰すると、図４（Ａ）に示すように、ＡＣ電源は回生状態（ＯＦＦ）から通電状態（ＯＮ）に移行する。これにより、給線部インバータ７は、図４（Ｂ）に示すように、給線部モータ６から給線部インバータ７に電力を供給する回生状態から、給線部インバータ７から給線部モータ６に電力を供給する定常状態に移行する。同様に、巻き取り部インバータ１０は、図４（Ｃ）に示すように、巻き取り部モータ９から巻き取り部インバータ１０に電力を供給する回生状態から、巻き取り部インバータ１０から給線部モータ９に電力を供給する定常状態に移行する。
【００７２】
この状態で、ステップＳ１０において、瞬時停電が発生していないことが判断されると、次に、瞬時停電が復旧したかどうかが調べられる（ステップＳ１７）。これは、停電判定部３３で瞬時停電が復旧したかどうかを調べることにより行われる。この停電判定部３３で、瞬時停電が復旧したことが判断されると、巻き取り部モータ９及び給線部モータ６の回転数を緩やかに増加させる制御が行われる（ステップＳ１８）。具体的には、停電判定部３３は、瞬時停電が復旧したことを判断すると、その旨を表す信号をスイッチ３８に送る。これにより、スイッチ３８のＤ出力端子はＡ入力端子に接続される。
【００７３】
これにより、ΔＦ制御部３７から出力される周波数信号ΔＦは、スイッチ３８を介して加算器４０に供給される。加算器４０は、加減速勾配制御部３９からの制御値から、時間の経過とともに減少する周波数信号ΔＦを減算して、速度指令値Ｆoutを生成する。従って、最初は、瞬時停電が検出された時の周波数信号ΔＦだけ変位された速度指令値Ｆoutが給線部モータ６及び巻き取り部モータ９に供給される。これにより、巻き取り部モータ９及び給線部モータ６の回転数は増加に転じる。
【００７４】
次に、停止指令が出されたかどうかが調べられる（ステップＳ１９）。これは、図示しない停止スイッチで停止操作がなされたかどうかを調べることにより行われる。ここで、停止指令が出されていないことが判断されると、ステップＳ１６の処理に分岐し、終了がどうかが調べられる。そして、終了でない、つまり瞬時停電が復旧してコンデンサＣの両端電圧が正常値に戻っていないことが判断されると、ステップＳ１０の処理に戻り、以下、ステップＳ１７→Ｓ１８→Ｓ１９→Ｓ１６→Ｓ１０→・・・の処理が繰り返される。
【００７５】
以上の繰り返し実行により、給線部インバータ７で駆動される給線部モータ６の回転数は、図４（Ｅ）に示すように緩やかに上昇する。同様に、巻き取り部インバータ１０で駆動される巻き取り部モータ９の回転数も、図４（Ｆ）に示すように緩やかに上昇する。そして、ステップＳ１６で終了が判断された時点で、元の定常運転に復旧する。
【００７６】
上記の繰り返し実行の過程で、ステップＳ２０で停止指令が出されたことが判断されると、通常の減速勾配で減速がなされる（ステップＳ２０）。より具体的には、スイッチ３８のＤ出力端子はＢ入力端子に接続されると共に、加減速勾配制御部３９から通常の減速勾配に従って減速するような制御値が出力され、速度指令値Ｆoutとして巻き取り部モータ９及び給線部モータ６に供給される。これにより、通常の減速勾配で巻き取り部モータ９及び給線部モータ６の回転速度が減速され、停止に至る。
【００７７】
上記ステップＳ１７で瞬時停電の復帰でないことが判断されると、通常の運転状態であることが判断され、スイッチ３８のＤ出力端子はＢ入力端子に接続されているので、加減速勾配制御部３９から基準の速度指令値が制御値として出力され、速度指令値Ｆoutとして巻き取り部モータ９及び給線部モータ６に供給される。これにより、瞬時停電中でも瞬時停電からの復旧中でもない場合は、速度指令入力装置１３から入力された速度指令値に従った回転速度で巻き取り部モータ９及び給線部モータ６が回転駆動され、通常の運転が行われる。
【００７８】
以下、上述したように構成される撚り機を用いて、瞬時停電時の様子を実測した動作波形を説明する。
【００７９】
図６は、巻き取り部インバータ１０での回生電力吸収制御を行わない場合の動作波形を示す。図６において、Ａ：Ｖａｃは瞬時停電発生時のＡＣ電源電圧、Ｂ：Ｆoutは巻き取り部インバータ１０の周波数アナログ指令値、Ｃ：ωは給線部モータ６の回転数、Ｄ：Ｆoutは給線側インバータの周波数アナログモニタ値を示す。瞬時停電発生後、コンデンサＣに蓄えられたエネルギが放電するまでの約５００ｍｓ間は運転を継続しているが、その後、インバータの直流電圧は下限値を下回り、アラームトリップし、制御不能になり、巻き取り部モータ９は惰性で回転し続ける。この状態になると、ワイヤ４は、一瞬にして断線する。
【００８０】
図７は、巻き取り部インバータ１０での回生電力吸収制御を行った場合の動作波形を示す。瞬時停電後、本来ならトリップするべき時間を経過しても回転数、周波数指令は徐々に低下するが、巻き取り部インバータ１０は周波数指令を出力し、巻き取り部モータ９を駆動することができている。更に、瞬時停電が復旧した後は、徐々に回転数を上昇させ、緩やかに通常の状態に復帰することで断線は発生しない。
【００８１】
図８は、巻き取り部インバータ１０での回生電力吸収制御を行った場合であって、瞬時停電が発生した後、停電中に撚り機の運転を停止させる動作を行った場合の動作を示す。この場合は、瞬時停電が復旧した後は、巻き取り部インバータ１０は加速動作を行わず、本来の設定された減速時間で停止動作に移行する。
【００８２】
このように、第１の実施の形態に係る撚り機によれば、瞬時停電によりＡＣ電源からの給電が停止された場合に、巻き取り部ボビン８を駆動する巻き取り部モータ９の回転数を減速制御することにより、つまり現在の回転数より回転数を落とす指令を巻き取り部モータ９に与えることにより、この巻き取り部モータ９から回生電力を取り出す。そして、取り出した回生電力を用いて、例えば本来の給電電圧より若干低い停電時基準電圧を給線部インバータ７及び巻き取り部インバータ１０に供給し続ける。これにより、給線部インバータ７及び巻き取り部インバータ１０による制御を引き延ばすことができるので、従来のように短い瞬時停電が発生しても直ちに巻き取り装置が停止されることがなく、比較的長い瞬時停電に対応することが可能になる。
【００８３】
本発明の第１の実施の形態に係る撚り機においては、瞬時停電時の運転継続時間は、慣性体としての巻き取り部ボビン８の大きさにより左右されるが、上述したように、巻き取り部モータ９の約３倍の大きさであっても、従来、１５ｍｓ程度であった瞬時停電耐量を１５〜２０秒程度まで引き延ばすことが可能なことが確認された。
【００８４】
（第２の実施の形態）
本発明の第２の実施の形態は、長手物体の巻き取り装置の一例としての巻き替え装置である。第２の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置では、ワイヤ４を送り出す給線部ボビンが慣性体になるように構成されている。なお、以下では、第１の実施の形態と同一又は相当部分には、第１の実施の形態と同一符号を付して説明する。
【００８５】
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての長手物体の巻き取り装置の構成を示す図である。
【００８６】
この巻き取り装置は、ワイヤ４を供給する給線部ボビン１４と、この給線部ボビン１４を回転させるための給線部モータ（Ｍ１）６と、この給線部モータ６の回転を制御する給線部インバータ（ＩＮＶ１）７ａと、ワイヤ４を巻き取る巻き取り部ボビン８ａと、この巻き取り部ボビン８ａを回転させるための巻き取り部モータ（Ｍ２）９と、この巻き取り部モータ９の回転を制御する巻き取り部インバータ（ＩＮＶ２）１０ａと、給線部ボビン１４と巻き取り部ボビン８ａとの間に配置されてワイヤ４の巻き取り時にワイヤ４に加わる張力を検出する張力検出装置１１と、ワイヤ４の通路に配置された複数のローラ２１〜２４とを備えている。
【００８７】
本発明の長手物体はワイヤ４に、供給側回転体は給線部ボビン１４に、第１モータは給線部モータ６に、第１制御部は給線部インバータ７ａに、巻き取り側回転体は巻き取り部ボビン８ａに、第２モータは巻き取り部モータ９に、第２制御部は巻き取り部インバータ１０ａに、それぞれ対応する。
【００８８】
ワイヤ４は極細線である。給線部ボビン１４は、給線部モータ６の回転軸６ａに連結されて回転自在に構成されており、巻き取り動作の開始時には、ワイヤ４が満巻きされた状態にある。この給線部ボビン１４は、給線部モータ６の約３倍の大きさを有し、慣性体として機能するようになっている。この給線部ボビン１４は、給線部インバータ７ａからの給電によって動作する給線部モータ６により回転駆動され、ワイヤ４を送り出す。給線部モータ６は、例えば誘導電動機等の交流モータである。
【００８９】
速度指令入力装置１３は、給線部モータ６の定常運転時の回転速度を周波数で指定する定常速度指令値、加速時の回転速度の勾配を指定する加速勾配値及び減速時の回転速度の勾配を指定する減速勾配値を入力するために使用される。この速度指令入力装置１３は、入力された速度指令値、加速勾配値及び減速勾配値を給線部インバータ７ａに供給する。
【００９０】
給線部インバータ７ａは、給線部モータ６に供給する正弦波交流電圧の周波数を制御して給線部モータ６の回転速度を制御する。即ち、給線部インバータ７ａは、給線部モータ６に接続され、速度指令入力装置１３により予め設定された速度指令値とセンサ（図示しない）で検出された速度値との誤差即ち偏差信号をＰＩ（比例積分）制御し、常に給線部モータ６の回転速度が速度指令値になるように（速度一定制御）、給線部モータ６に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を決定する。
【００９１】
また、給線部インバータ７ａは、給線部ボビン１４からワイヤ４を送り出す速度が巻き取り部ボビン８ａで巻き取られる速度に連動させるために、給線部インバータ７ａの出力周波数（回転）指令を、給線部インバータ７の周波数指令として０〜１０Ｖのアナログ電圧信号で巻き取り部インバータ１０ａに送る。
【００９２】
張力検出装置１１は、実施の形態１のそれと同じである。この張力検出装置１１で検出された張力は、ダンサー位置検出信号として０〜１０Ｖのアナログ電圧信号で巻き取り部インバータ１０ａに送られる。
【００９３】
巻き取り部ボビン８ａは、円柱状巻き付け部分を有し、巻き取り部モータ９の回転軸９ａに連結されて回転自在に構成されている。この巻き取り部ボビン８ａは、巻き替え動作の開始時にはワイヤ４が空の状態にあり、巻き取り部インバータ１０ａからの給電により動作する巻き取り部モータ９により回転駆動されてワイヤ４を巻き取る。巻き取り部モータ９は、例えば誘導電動機等の交流モータである。
【００９４】
巻き取り部インバータ１０ａは、巻き取り部モータ９に接続され、ダンサー基準値指令入力装置１２により予め設定されたダンサー基準値と張力検出装置１１からのダンサー位置検出信号の値との誤差即ち偏差信号によりＰＩ（比例積分）制御を行い、ダンサー位置が常にダンサー基準値になるように（ダンサー位置一定制御）、巻き取り部モータ９に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を制御する。
【００９５】
この巻き取り装置は、給線部インバータ７ａの速度指令に追従して巻き取り部インバータ１０ａが連動運転を行い、巻き太りや外乱等による張力の変化は、巻き取り部インバータ１０ａでダンサー位置一定制御（張力一定制御）を行うことにより吸収する構成を基本とする。
【００９６】
また、給電部インバータ７ａの直流電源の正側端子Ｐ及び負側端子Ｎは、直流電源ラインを介して巻き取り部インバータ１０ａの電源の正側端子Ｐ及び負側端子Ｎにそれぞれ接続されている。この構成により、電力の分散が行われ、瞬時停電時に給線部モータ６及び巻き取り部モータ９への給電がバックアップされ、断線が防止される。
【００９７】
以上のように構成される巻き取り装置の動作は、給線部インバータ７ａが第１の実施の形態の巻き取り部インバータ１０と同様に動作し、巻き取り部インバータ１０ａが第１の実施の形態の給線部インバータ７と同様に動作することを除けば、第１の実施の形態に係る撚り線機の動作と同じである。
【００９８】
この第２の実施の形態に係る巻き取り装置によれば、瞬時停電によりＡＣ電源からの給電が停止された場合に、給線部ボビン１４を駆動する給線部モータ６の回転数を減速制御することにより、つまり現在の回転数より回転数を落とす指令を給線部モータ６に与えることにより、この給線部モータ６から回生電力を取り出す。そして、取り出した回生電力を用いて、例えば本来の給電電圧より若干低い停電時基準電圧を巻き取り部インバータ１０ａ及び給線部インバータ７ａに供給し続ける。これにより、巻き取り部インバータ１０ａ及び給線部インバータ７ａによる制御を引き延ばすことができるので、従来のように短い瞬時停電が発生しても直ちに巻き取り装置が停止されることがなく、比較的長い瞬時停電に対応することが可能になる。
【００９９】
なお、この第２の実施の形態に係る巻き取り装置では、ワイヤ４を送り出す側の給線部ボビン１４を慣性体として使用するように構成したが、同様に、上述した第１の実施の形態に係る撚り線機において、引き取りキャプスタン５を慣性体として使用するように構成することもできる。この場合も、上記巻き替え機と同様の作用及び効果を奏する。
【０１００】
（第３の実施の形態）
本発明の第３の実施の形態は、長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機である。この第３の実施の形態に係る巻き取り装置では、ワイヤ４を形成する線材を送り出す複数の給線部ボビンが慣性体になるように構成されている。なお、以下では、第１の実施の形態と同一又は相当部分には、第１の実施の形態と同一符号を付して説明する。
【０１０１】
この撚り線機は、図１０に示すように、複数の線材１１〜１４を供給する複数の給線部ボビン２１〜２４と、複数の給線部ボビン２１〜２４の各々からガイド３を介して供給される複数の線材１１〜１４を引き取って撚ることにより太線のワイヤ４として供給するための引き取りキャプスタン５と、複数の給線部ボビン２１〜２４を回転させるための複数の給線部モータ（Ｍ１）６１〜６４と、これら複数の給線部モータ６１〜６４の回転を制御する給線部インバータ（ＩＮＶ１）７１〜７４と、ワイヤ４を巻き取る巻き取り部ボビン８と、この巻き取り部ボビン８を回転させるための巻き取り部モータ（Ｍ２）９と、この巻き取り部モータ９の回転を制御する巻き取り部インバータ（ＩＮＶ２）１０と、引き取りキャプスタン５と巻き取り部ボビン８との間に配置されてワイヤ４の巻き取り時にワイヤ４に加わる張力を検出する張力検出装置１１と、ワイヤ４の通路に配置された複数のローラ２１〜２４とを備えている。
【０１０２】
本発明の長手物体はワイヤ４に、供給側回転体は複数の給線部ボビン２１〜２４に、第１モータは複数の給線部モータ６１〜６４に、第１制御部は複数の給線部インバータ７１〜７４に、巻き取り側回転体は巻き取り部ボビン８に、第２モータは巻き取り部モータ９に、第２制御部は巻き取り部インバータ１０に、それぞれ対応する。
【０１０３】
複数の線材１１〜１４の各々は超極細線である。複数の給線部ボビン２１〜２４は、それぞれ回転自在に構成されており、撚り動作の開始時には、複数の線材１１〜１４が満巻きされた状態にある。複数の給線部ボビン２１〜２４は、給線部モータ１１〜１４に連結されて回転自在に構成されている。複数の給線部ボビン２１〜２４は、給線部インバータ７１〜７４からの給電によって動作する給線部モータ６１〜６４により回転駆動される。各給線部モータ６１〜６４は、例えば誘導電動機等の交流モータである。複数の給線部ボビン２１〜２４に巻かれた複数の線材１１〜１４は、ガイド３を介して引き取りキャプスタン５に供給される。
【０１０４】
引き取りキャプスタン５は、複数の線材１１〜１４を撚って１本のワイヤ４を形成し、ワイヤ４として送り出す。
【０１０５】
張力検出装置１１は、引き取りキャプスタン５と巻き取り部ボビン８との間に配置されており、所謂ダンサーとしての機能を有する。この張力検出装置１１は、ダンサー機能によりワイヤ４の張力を吸収してたるみや断線を防止すると共に、ダンサーの位置に基づいてワイヤ４の張力を検出する。この検出された張力は、ダンサー位置検出信号として０〜１０Ｖのアナログ電圧信号で給線部インバータ７１〜７４に送られる。
【０１０６】
給線部インバータ７１〜７４は、給線部モータ６１〜６４に接続され、ダンサー基準値指令入力装置１２１〜１２４により予め設定されたダンサー基準値と張力検出装置１１からのダンサー位置検出信号の値との誤差即ち偏差信号によりＰＩ（比例積分）制御を行い、ダンサー位置が常にダンサー基準値になるように（ダンサー位置一定制御）、給線部モータ６１〜６４に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を制御する。
【０１０７】
巻き取り部ボビン８は、円柱状巻き付け部分を有し、巻き取り部モータ９の回転軸９ａに連結されて回転自在に構成されている。この巻き取り部ボビン８は、巻き取り部モータ９の約３倍の大きさを有し、慣性体として機能するようになっている。この巻き取り部ボビン８は、巻き取り時間の経過に連れて巻き取られるワイヤ４の量が増大するので重くなり、その慣性は大きくなる。
【０１０８】
この巻き取り部ボビン８は、撚り動作の開始時にはワイヤ４が空の状態にあり、巻き取り部インバータ１０からの給電により動作する巻き取り部モータ９により回転駆動されてワイヤ４を巻き取る。巻き取り部モータ９は、例えば誘導電動機等の交流モータである。
【０１０９】
速度指令入力装置１３は、巻き取り部モータ９の定常運転時の回転速度を周波数で指定する定常速度指令値、加速時の回転速度の勾配を指定する加速勾配値及び減速時の回転速度の勾配を指定する減速勾配値を入力するために使用される。この速度指令入力装置１３は、入力された速度指令値、加速勾配値及び減速勾配値を巻き取り部インバータ１０に供給する。
【０１１０】
巻き取り部インバータ１０は、巻き取り部モータ９に供給する正弦波交流電圧の周波数を制御して巻き取り部モータ９の回転速度を制御する。即ち、巻き取り部インバータ１０は、巻き取り部モータ９に接続され、速度指令入力装置１３により予め設定された速度指令値とセンサ（図示しない）で検出された速度値との誤差即ち偏差信号をＰＩ（比例積分）制御し、常に巻き取り部モータ９の回転速度が速度指令値になるように（速度一定制御）、巻き取り部モータ９に供給する正弦波交流電圧の出力周波数を決定する。
【０１１１】
また、巻き取り部インバータ１０は、引き取りキャプスタン５からのワイヤ４が供給される速度を巻き取り部ボビン８で巻き取られる速度に連動させるために、巻き取り部インバータ１０の出力周波数（回転）指令を、給線部インバータ７１〜７４の周波数指令として０〜１０Ｖのアナログ電圧信号で給線部インバータ７１〜７４に送る。
【０１１２】
この撚り線機は、巻き取り部インバータ１０の速度指令に追従して給線部インバータ７１〜７４が連動運転を行い、巻き太りや外乱等による張力の変化は、給線部インバータ７１〜７４でダンサー位置一定制御（張力一定制御）を行うことにより吸収する構成を基本とする。
【０１１３】
また、巻き取り部インバータ１０の直流電源の正側端子Ｐ及び負側端子Ｎは、直流電源ラインを介して給線部インバータ７の電源の正側端子Ｐ及び負側端子Ｎにそれぞれ接続されている。この構成により、電力の分散が行われ、瞬時停電時に給線部モータ６及び巻き取り部モータ９の給電がバックアップされ、断線が防止される。
【０１１４】
以上のように構成される撚り機の動作は、給線部インバータ７１〜７４が第１の実施の形態の給線部インバータ７と同様に動作することを除けば、第１の実施の形態に係る撚り線機の動作と同じである。
【０１１５】
この第３の実施の形態に係る巻き替え装置によれば、瞬時停電によりＡＣ電源からの給電が停止された場合に、給線部ボビン２１〜２４を駆動する給線部モータ６１〜６４の回転数を減速制御することにより、つまり現在の回転数より回転数を落とす指令を給線部モータ６１〜６４に与えることにより、この給線部モータ６１〜６４から回生電力を取り出す。そして、取り出した回生電力を用いて、例えば本来の給電電圧より若干低い停電時基準電圧を巻き取り部インバータ１０及び給線部インバータ７１〜７４に供給し続ける。これにより、巻き取り部インバータ１０及び給線部インバータ７１〜７４による制御を引き延ばすことができるので、従来のように短い瞬時停電が発生しても直ちに巻き取り装置が停止されることがなく、比較的長い瞬時停電に対応することが可能になる。
【０１１６】
（変形例）
本発明は、上述した実施の形態に係る長手物体の撚り線機及び巻き取り装置に限定されるものでなく、例えば次の変形例が可能である。
【０１１７】
（１）ワイヤ４の送り側と巻き取り側の連動運転には必ずしも連動するための速度指令が必要とは限らない。ダンサーによる補正のみで制御するように構成することができる。
【０１１８】
（２）給線側及び巻き取り側の各インバータは、交流電源を入力するインバータに限らず、直流電源が入力されるインバータを用いることもできる。
【０１１９】
（３）他の周辺装置、例えばマグネットコンタクタ（ＭＣ）やシーケンサ等をインバータの直流電源としてバックアップ駆動させるように構成できる。
【０１２０】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、第１制御部が張力をフィードバック制御し第２制御部が巻き取り速度をフィードバック制御するフィードバック制御系を備えるため、例えば瞬時停電により電源からの給電が停止された場合に、第２制御部は、供給側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能する巻き取り側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように第２モータの回転数を減速制御して、第１制御部及び第２制御部に給電し続ける。これにより、第１制御部及び第２制御部による制御を引き延ばすことができるので、従来のように短い瞬時停電が発生しても直ちに巻き取り装置が停止されることがなく、比較的長い瞬時停電に対応することが可能になる。
【０１２１】
請求項２の発明によれば、第２モータの回転数の減少に応じて第１モータの回転数が減少されるので、供給側回転体の回転数と巻き取り側回転体の回転数とが連動して減少される。従って、供給側回転体と巻き取り側回転体との間に存在する長手物体が切断されることがない。
【０１２２】
請求項３の発明によれば、瞬時停電から復旧した場合は、減速した回転数から定常回転数に復帰するが、この際、第２モータの回転数が漸増するように増速制御されるので、長手物体の張力に大きな変化が与えられることがない。その結果、供給側回転体と巻き取り側回転体との間に存在する長手物体が切断されることがない。
【０１２３】
請求項４の発明によれば、給電が復旧した場合に、通常の運転中に停止が指示された場合と同様に、所定の減速勾配で減速制御されて停止されるので、瞬時停電という異常な事態が発生した場合であっても、安定した運転停止動作が可能になる。
【０１２４】
請求項５の発明によれば、第１制御部が送り出し速度をフィードバック制御し第２制御部が張力をフィードバック制御するフィードバック制御系を備えるため、第１制御部は、巻き取り側回転体より大きい慣性エネルギーを蓄積可能な慣性体として機能する供給側回転体の慣性エネルギーを回生電力として取り出して電源の代用とし、該回生電力からの給電電圧を、電源からの給電電圧よりも低い停電時基準電圧に保つように第１モータの回転数を減速制御して、第１制御部及び前記第２制御部に給電し続ける。即ち、請求項１の発明と同様に作用し、同様の効果を奏する。請求項６〜請求項８の発明によれば、それぞれ、上述した請求項２〜請求項４の発明と同様の効果を奏する。また、請求項９の発明によれば、上述した請求項１の発明と同様の作用及び効果を奏し、複数の長手物体を撚って１本の長手物体を製造する撚り線機に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機の構成を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機に設けられた給線部インバータ及び巻き取り部インバータの一般的な構成を示す回路図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機に設けられた巻き取り部インバータの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機で、瞬時停電時に回生電力吸収制御を行わない場合の実測した動作波形を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機で、瞬時停電時に回生電力吸収制御を行った場合の実測した動作波形を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機で、瞬時停電時に回生電力吸収制御を行って且つ停止操作を行った場合の実測した動作波形を示す図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る長手物体の巻き取り装置の一例としての撚り線機の構成を示す図である。
【符号の説明】
１１〜１４  線材
２１〜２４  給線部ボビン
３  ガイド
４  ワイヤ
５  引き取りキャプスタン
６  給線部モータ
７  給線部インバータ
８  巻き取り部ボビン
９  巻き取り部モータ
１０  巻き取り部インバータ
１１  張力検出装置
１２  ダンサー基準値指令入力装置
１３  速度指令入力装置
１４  給線部ボビン
３０  コンバータ部
３１  スイッチング部
３２  電圧検出部
３３  停電判定部
３４  停電時基準電圧部
３５、４０  加算器
３６  電圧−周波数変換部
３７  ΔＦ制御部
３８  スイッチ
３９  加減速勾配制御部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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