JP5291058B2 - 糸の巻き取り方法とその装置 - Google Patents

Description

この発明は糸の巻き取り方法とその装置に関する。

糸の巻き取りでは、パッケージに対してトラバースガイドを往復動させ、トラバースガイドで糸を案内するようにしている。パッケージの周方向に対する糸の角度は綾角と呼ばれ、トラバースガイドの速度を制御することにより、綾角を制御する。トラバースガイドは、在来は多数のパッケージに対して一括してカムなどで制御するようにされていたが、特許文献１は、ステッピングモータでトラバースガイドを個別に制御することを開示している。

上記の点とは別に、綾角は巻き取ったパッケージの性状に影響することが知られている。例えば綾角を大きくすると綾落ちが少なくなる反面で、綾角を小さくするとパッケージの密度を高くできるなどのメリットがある。また巻き取りではリボンの発生を避ける必要があり、これは糸が同じ軌跡に繰り返して巻かれることにより、パッケージの表面が不均一になる現象である。そしてプレシション巻きやステッププレシション巻きでは、ワインド数がリボンが発生しない安全なワインド数（以下「安全ワインド数」）となるように、パッケージの巻径に応じて綾角を変更して、リボンの発生を防止している。

次にステッププレシション巻きに固有の問題として、綾角のジャンプがある。ステッププレシション巻きでは、巻径の増加と共に綾角を低下させ、綾角が所定値まで低下すると、綾角を急増(ジャンプ)させて、リボンが発生する恐れのある綾角を通過させる。綾角を急増させると、糸の張力が急変し、これに伴ってパッケージの端面に段巻き(段差)が生じることがある。このような例を図１３に示す。段巻きの生じたパッケージは、一般に商品価値の低いものと見なされている。

特表平２００１−５１６３１９号公報

この発明の課題は、パッケージの中央部と端部とで綾角を独立に制御できるようにすることにあり、特に、端部の巻き方に依存して生じる綾落ちや段巻き等の発生を防止し、かつパッケージ全体の巻き方に依存して生じるリボン巻き等の発生を防止することにある(請求項１〜８)。

この発明の糸の巻き取り方法は、可動の糸ガイドを往復動させながら、糸を巻き取る方法において、糸の巻き取り装置の制御部に、パッケージの中央部での糸ガイドの速度パターンを記憶もしくは生成する中央部制御手段と、パッケージの端部での糸ガイドの速度パターンを記憶もしくは生成する端部制御手段とを設けることにより、巻き取ったパッケージの端部と中央部とで、綾角の制御目標パターンを可変にかつ独立して設定自在にし、該制御目標パターンに従って前記糸ガイドをパッケージの端部と中央部とで独立して速度制御し、さらにパッケージの中央部で、パッケージの端部と独立して、巻き取りの途中で糸ガイドの速度パターンを変更することを特徴とする。例えば端部での綾角を大きく、中央部での綾角を小さくすると(図１０の実線のパターン)、端部の綾角が大きいので綾落ちがし難く、中央部の綾角が小さいのでパッケージの密度を増すことができる。

好ましくは、前記パッケージの端部では巻き取りの間、糸ガイドの速度パターンを一定にする。
好ましくは、糸ガイドの位置を検出する位置検出部と、糸ガイドが端部あるいは中央部のいずれにあるかを判定する領域判定部とをさらに設けて、中央部制御手段による制御か端部制御手段による制御かを選択する。
また好ましくは、端部での綾角に対して、中央部での平均綾角を小さくするように、糸を巻き取る。

この発明の巻き取り装置は、モータにより糸ガイドを往復動させながら、糸をパッケージに巻き取るための装置において、巻き取り装置の制御部に、パッケージの中央部での糸ガイドの速度パターンを記憶もしくは生成する中央部制御手段と、パッケージの端部での糸ガイドの速度パターンを記憶もしくは生成する端部制御手段とを設けることにより、パッケージの端部と中央部とで綾角の制御目標パターンが可変にかつ独立して設定自在にすると共に、前記記憶もしくは生成した速度パターンに従って、前記モータを制御するための手段とを設け、前記中央部制御手段により、パッケージの中央部で、パッケージの端部と独立して、巻き取りの途中で糸ガイドの速度パターンを変更することを特徴とする。

好ましくは、前記パッケージの端部では巻き取りの間、糸ガイドの速度パターンを一定にする。
好ましくは、糸ガイドの位置を検出する位置検出部と、糸ガイドが端部あるいは中央部のいずれにあるかを判定する領域判定部とをさらに設けて、中央部制御手段による制御か端部制御手段による制御かを選択する。
また好ましくは、前記中央部制御手段及び前記端部制御手段により、端部での綾角に対して、中央部での平均綾角を小さくするように、糸を巻き取る。

発明の作用と効果

この発明では、パッケージの中央部と端部とで綾角を独立して制御できるので、種々の効果が得られる。例えば中央部で綾角を小さくするとパッケージの密度を増すことができ、また巻き取りテンションを小さくするなどのことができる。そして端部で綾角を大きくすると、綾落ちを防止できる。さらに綾落ちがしにくくなると、その分だけパッケージ端部のテーパ角を小さくするなどのことができる。以上のように、この発明ではパッケージの中央部と端部とで綾角を独立に制御できるので、種々の効果が得られる。パッケージの中央部と端部とで綾角を独立に制御することの効果は多様で、これらの効果の全てを追求する必要はなく、所望の効果を達成するように、綾角の制御パターンを定めればよい。

実施例の巻き取り装置の機構部を示す要部側面図 実施例の巻き取り装置での、パッケージと巻き取りローラとトラバースガイドとの鉛直方向の関係を示す図 実施例の巻き取り装置での制御部のブロック図 実施例の巻き取り装置で、全体用の参照表に記憶した、巻径(パッケージ径)と綾角との関係を示す図 実施例での、端部付近での綾角αの制御パターンを示す図 実施例での、パッケージの両端間での綾角αのパターンを示す図 実施例での、パッケージの巻径とトラバース長さとの関係を示す図 実施例での糸の巻き取り位置をパッケージを展開して示す図で、中央部の綾角を端部の綾角よりも小さくした例を示す 実施例での糸の巻き取り位置の他の例を、パッケージを展開して示し、中央部の綾角を端部の綾角よりも大きくした例を示す 変形例での、パッケージの両端間での綾角αのパターンを示す図 実施例の制御アルゴリズムを示すフローチャート 実施例の糸の巻き取り方法で巻き取ったパッケージのテーパ部を示す写真 従来例の糸の巻き取り方法で巻き取ったパッケージのテーパ部での、段巻きの発生を示す写真

以下に本発明を実施するための最適実施例を示す。この発明の範囲は、特許請求の範囲の記載に基づき、明細書の記載とこの分野での周知技術とを参酌し、当業者の理解に従って定められるべきである。

図１〜図１２に、実施例とその変形とを示す。実施例では仮撚加工機での仮撚加工後の糸の巻き取りを例にするが、これに限るものではない。また糸の巻き取り方法は、ステッププレシション巻きとするが、単なるプレシション巻きやその他の糸の巻き取り方法などでも良い。これらの図において、２はボビンで、ボビン２上に糸を巻き取って(巻き取り)パッケージ４とし、揺動自在のクレードル６によりボビン２を回動自在に支持して、接触ローラ８を駆動ローラとしてパッケージ４を回転させる。接触ローラ８とパッケージ４間の滑りは無視できるので、接触ローラ８の周速とパッケージ４での巻き取り速度は同じ値ｕとなる。なおクレードル６側に設けた駆動軸で、パッケージ４を回転させても良い。

化学繊維や合成繊維などの糸１０は、図示しないパッケージなどから、トラバースストロークのセンター位置に設けた固定ガイド１３と、トラバースガイド１２とを介して給糸され、トラバースガイド１２は、パッケージ４での巻き取り幅(パッケージの巻き取り面での両端間の幅）とほぼ等しい距離を、所定の速度パターンで往復動する。この距離がトラバースストロークで、単にストロークということがある。モータ１４はステッピングモータなどのモータからなり、図示しないサーボ機構によりサーボ制御され、駆動用のプーリ１６と従動用のプーリ１７，１８とを介して、ベルト２０などを往復動させる。なおベルト２０に代えて、ワイヤなどを用いても良い。

角速度センサ２２はボビン２やパッケージ４の角速度あるいは回転速度を検出し、間接的にパッケージ４の径を求める。ロータ位置センサ２４は、モータ１４のロータや出力軸の向きや角速度などを検出し、トラバースガイド１２の位置を求める。トラバースガイド１２の位置や、パッケージ４の径の求め方は任意で、例えばクレードル６の揺動角からパッケージ４の径が判明するし、巻き取り時間から巻き取った糸１０の量を求めて、パッケージ４の径を求めても良い。またトラバースガイド１２の位置を直接監視して、その位置を求めても良い。

パッケージ４は例えばテーパエンドパッケージで巻き取り、端面が鉛直面からなす角をテーパ角βとし、巻き取った糸が鉛直軸からなす角を綾角αとする。糸１０は接触ローラ８の表面を、その周方向に平行に伝うので、接触ローラ８とトラバースガイド１２間の糸１０の向きも、鉛直軸から角α離れている。ただしパッケージ４をチーズ状(テーパ角βが０)やコーン状に巻き取っても良い。コーンの場合は、左右でテーパ角βが異なるものと見なして、実施例を変形すればよい。通常の巻き取り条件では綾角αと、トラバースガイドの速度ｖおよび巻き取り速度ｕの間には、
ｕ・Ｔａｎα≒ｖ (1)
の関係があり、綾角αは例えば２０°以下で、近似的にトラバースガイド１２の速度ｖと綾角αが比例するものと見なすことができる。なお糸速は(ｕ２＋ｖ２)１／２で与えられる。

実施例では、接触ローラ８の周速ｕを一定にして、トラバースガイド１２の速度パターンの制御により、綾角αを制御する。ただし周速ｕを制御しても、(1)式により、綾角αを制御できる。パッケージ４の半径をパッケージ径Ｒとする。パッケージ径には、この径Ｒからボビン２の半径を引いたものを用いても良い。

図３に、モータ１４の制御部３０を示す。制御部３０は、マイクロプロセッサとデータメモリ及びプログラムメモリなどで構成されている。また図３は実際のハードウェア構成を示すというよりも、トラバース制御に関係する要素をハードウェアで実際に存在するかのように、仮想的に示したものである。機台制御盤３２などに設けられた入力部３３からは、錘毎にあるいは多数の錘に対して一括して、基準綾角（ステッププレシション巻きなどでの綾角の平均や最大値と、下限値など）、基準トラバースストローク（トラバースのストロークの基準値）、安全ワインド数（パッケージ径に対してリボン巻きになる恐れのないワインド数）などが入力される。綾角の制御用の変数として、ターン部綾角、ターン時間、等速時間、変速時間が入力され、パッケージ４の形状を示す変数としてテーパ角が入力され、他に巻き取り速度などが入力される。そしてこれらの変数は記憶部３４に記憶される。なお変数を入力する代わりに、記憶値を用いても良く、制御盤３２や入力部３３は錘毎に設けても良い。

トラバースガイド１２の位置は、センサ２４からの位置信号を用いて位置検出部３６で求められ、パッケージ４のパッケージ径はセンサ２２の角速度信号から、巻径検出部３８で求められる。パッケージの角速度をω、パッケージ半径をＲ、周速をｕとすると、
Ｒω＝ｕ (2)
となる。パッケージ径Ｒとテーパ角βとが分かると、その径におけるトラバースストロークＴが判明し、端部の長さＴ1は一定で、トラバースストロークＴの減少と共に、中央部の長さＴ2は減少する（図７）。
Ｔ−Ｔ1＝Ｔ2 (3)

そしてトラバースガイド１２の位置が位置信号により判明すれば、端部または中央部のいずれの領域にトラバースガイド１２があるかが、領域判定部４０で判明し、領域選択部４１で端部での制御か中央部での制御かの選択信号が得られる。

これらの信号は共用データとして、参照表４４の読み出しに用いられ、また制御部４８，５０等に入力される。端部制御部４８は参照表４５を参照して、端部でのトラバースガイド１２の速度パターンを発生し、中央部制御部５０は参照表４６と参照表４４などを参照して、中央部でのトラバースガイド１２の速度パターンを発生する。参照表４４には図４に示すように、１ストローク全体に対する巻径Ｒと綾角αとの関係などが記載され、リボン巻きの発生を避けるために、綾角αはパッケージ径と共に減少し、ある程度まで減少すると、ジャンプして急増する。このように、巻径Ｒから平均的な綾角が求まる。なお実施例で用いたステッププレシション巻きは、ワインド数が安全ワインド数となり、かつ綾角の変化が目標範囲に収まるように、巻径の増加に連れて綾角を変化させながら、間欠的に綾角をジャンプさせて糸を巻き取る方法である。またプレシション巻きは、ワインド数が一定でかつ安全ワインド数となるように綾角を変化させて、糸を巻き取る方法である。

参照表４５には、端部での速度パターンが記憶されている。なお単に速度パターンと言う時は、トラバースガイド１２の速度パターンを言う。参照表４６は、参照表４４からの平均的な綾角に対して、端部での固定の軌跡に対する綾角に対応する値を除いたものに対する、中央部での綾角のパターンを求める表である。このようにして中央部での綾角のパターンとそれに応じたトラバースガイドの速度、並びに端部での速度パターンが定まると、モータ１４への制御信号が得られ、これに従ってモータ１４を、マルチプレクサ５２とモータ制御部５４とを介して、サーボ制御する。なおマルチプレクサ５２は設けなくても良い。

端部での綾角αの制御パターンを図５に示す。端部は、トラバースガイドの速度が直線的に０に低下して反転するターン部（軌跡としては図８，図９参照）、ターン部の両側の定速部（トラバースガイドの速度一定）からなり、ターン部及び定速部でのトラバースガイドの速度パターンは一定で、これらの時間幅も一定である。そして例えば、ターン部及び定速部でのトラバースガイドの速度パターンは、巻き始めから巻き終わりまでの全ストロークで一定とする。変速部は中央部の両端に設け、変速部は例えば全ストロークで時間幅が一定とし、定速部での速度から中央部の速度へ徐々に移行できるようにする。そして綾角の制御パターンが定まると、トラバースガイドの速度パターンの目標値が定まる。

図６の破線はトラバースガイドの速度を示し、実線は綾角のパターンを示し、綾角αはトラバースガイドの速度パターンをやや鈍らせたような波形となる。また巻径によって、１ストローク当たりの時間や平均の綾角も変化するが、端部での綾角のパターンは一定で、例えば中央部中の平坦部の綾角をαからα’に変化させて、これらに対応する。変速区間（変速部）での加減速度は、これによって変更される。また中央部には両端の変速部とその間の平坦部（速度一定）とを設けたが、平坦部を設けなくても良い。

端部や中央部での、トラバースガイドの速度パターンの発生方法の例を説明する。基準トラバースストロークやテーパ角が定まり、パッケージ径が定まると、トラバースのストロークＴが定まる。次に図４に示した綾角の平均値から、トラバース時間が定まる。端部のターン部や定速部の時間や速度パターンは一定なので、端部でのトラバースガイドの走行距離が定まり、この結果、中央部での走行距離と走行時間が定まる。中央部では、変速部の時間幅が一定なので、中央部の平坦部の走行時間が定まる。すると、中央部は、両端の速度が既知で、中央部の平坦部では定速走行し、かつその両側の変速部で定加減速度運動を行うので、中央部の平坦部での速度が定まり、これに伴って変速部の加減速度も定まる。

図８，図９に端部付近での糸の軌跡７０，７１を示し、これはパッケージ４を端部の付近で展開して示したものである。また図８と図９との間に、ステッププレシション巻きでの綾角パターンのジャンプを行うものとする。ターン部では、図５，図６のように等加減速度運動を行うので、焦点からの距離は一定で曲率半径も一定であり、等速部では速度の絶対値が一定で、この部分での綾角をターン部綾角とし、変速部では中央部中央の平坦部との間で速度を徐々に変更する。ここで図９の軌跡７１のように、平均としての綾角（図９での基本綾角）が変わっても、ターン部や定速部の軌跡は一定で、変速部を図８の軌跡７０での減速から図９の加速に変えて、中央部の中央綾角を増加させる。

図１０に、定速部を設けない他は、実施例と同様の速度パターンで端部を制御する例を示す。この場合、端部（ターン部）での最大綾角と中央部中央での綾角とを異ならせ、中央部中央での綾角は図４での綾角制御が実現できるように、例えば図の実線と鎖線との範囲などで変更し、ターン部での最大綾角を比較的大きくして、綾落ちし難くなるようにする。また端部の速度パターンを一定にして、パッケージの端面が均一になるようにし、中央部でのジャンプの影響を変速部などで緩和して、段巻きを防止する。

図１１に実施例での制御アルゴリズムを示す。最初に図３の記憶部３４へのデータを入力して記憶し、これには基準綾角や、基準トラバースストローク、安全ワインド数、テーパ角、巻き取り速度などのパッケージ全体に対するデータと、ターン部綾角やターン時間〜変速時間などの端部に関するデータとがある。センサからの信号を処理して、巻径やトラバースガイドの位置を求め、端部か中央部かの領域判定を行い、端部であれば巻径によらずに一定の速度パターンでトラバースガイドを制御し、この結果端部での軌跡は一定となる。そして中央部での速度パターンや綾角のパターンは、１つのストロークが全体的データに従って制御され、端部が端部データに従って制御されるようにすることから定める。ジャンプは例えば前のストロークと次のストロークとで、中央部の綾角パターンを変えることにより行う。求めた制御データによりモータを制御し、この処理を巻き終わりまで繰り返す。

以上のようにすると種々の効果が得られる。ターン部と中央部との間に等速部があることにより、中央部での綾角の変更（綾角のジャンプ）の影響を弱め、段巻きの発生を確実に防止できる。また変速部は、等速部から中央部の中央への綾角の変化を滑らかにして、テンション変動を防止する。さらに端部のターン部と定速部での軌跡は一定で、パッケージの端面が均一になり、端部の綾角を大きくすることにより、綾落ちを防止する。中央部で綾角を小さくすると、密にパッケージを巻くことができ、パッケージ当たりの糸の量を増し、巻き取り張力や解舒張力を均一にできる。

ステッププレシション巻きを行わない場合でも、端部の軌跡を一定にすると、均一で美しいパッケージ端面が得られる。また端部の軌跡を一定にしない場合でも、端部での綾角、例えば定速区間での綾角や端部の最大綾角を、中央部の綾角の平均値よりも高くすると、高密度にしかも綾落ちし難く、巻くことができる。

図１２に実施例でのパッケージの端面を、図１３に従来例でのパッケージ端面を示す。実施例では、ターン部や定速部での綾角のパターンを、全ストロークに対して一定にし、ステッププレシション巻きを行った。従来例では、単にステッププレシション巻きを行った。従来例では段巻きが４個所に見られ、端面は段巻き以外の場所でも不均一であるが、実施例では段巻きがなく、しかも端面は均一である。

実施例では、以下の効果も得られる。
1) ステッププレシション巻きなどのように、リボンの発生を防止するため綾角をジャンプさせる場合、パッケージの中央部でジャンプさせると、張力の変動が端部に及んで段巻きが発生することを防止できる。
2) 次にパッケージ端部での糸ガイドの速度パターンを、パッケージ径にかかわらず実質的に一定にすると、パッケージ端部では、糸は同じ軌跡でかつ同じ条件で巻き取られ、パッケージ端部での張力変動などが防止されて、綾落ちや段巻きを防止できる。また実質的にとは、端部での糸の軌跡がほぼ同じであることや、端部にターン部と定速部とを設けて、これらの区間での速度パターンをほぼ一定にすることをいう。
3) ここでプレシション巻きやステッププレシション巻きなどの場合、パッケージの巻径に応じて綾角を変更する必要が生じる。この発明の場合、綾角は中央部と端部で独立して制御されるので、プレシション巻きやステッププレシション巻きなどの巻き取り条件から定まる綾角は、いわば平均的あるいは全体的な綾角となり、端部での綾角のパターンを定めると、中央部での綾角のパターンが平均的綾角と端部の綾角のパターンとから定まる。そしてこのようにすることにより、端部の綾角のパターンを自由に定めながら、巻き取り条件に応じた平均的な綾角を実現できる。
4) パッケージ端部での糸ガイドの運動を、ターン部、定速部の少なくとも２区間で構成すると、ターン部で糸ガイドを反転させ、定速部では綾角を一定にして、中央部での張力（テンション）変動などの影響がターン部に及んで、段巻きや綾落ちなどが生じることを、確実に防止できる。
5) また中央部の両端に変速部を設けると、定速部の速度から糸ガイドの速度を徐々に変更して、張力の変動を少なくできる。
6) ステッププレシション巻きの場合、パッケージ径の増加に伴い、綾角のパターンをジャンプさせる必要がある。そして段巻きの主因はこのジャンプである。そこで端部と中央部とで綾角を独立に制御し、特に端部での糸ガイドの速度パターンを実質的に一定にして、ジャンプを中央部で行うようにすると、段巻きの発生を防止できる。ジャンプは、１ストローク内で中央部で綾角を変更してもよく、あるいは前のストロークと次のストロークとの間で中央部の綾角パターンを変更するようにしても良い。

２ ボビン
４ パッケージ
６ クレードル
８ 接触ローラ
１０ 糸
１２ トラバースガイド
１３ 固定ガイド
１４ モータ
１６〜１８ プーリ
２０ ベルト
２２ 角速度センサ
２４ ロータ位置センサ
３０ 制御部
３２ 機台制御盤
３３ 入力部
３４ 記憶部
３６ 位置検出部
３８ 巻径検出部
４０ 領域判定部
４１ 領域選択部
４４〜４６ 参照表
４８ 端部制御部
５０ 中央部制御部
５２ マルチプレクサ
５４ モータ制御部
７０，７１ 軌跡

Claims (8)

1. 可動の糸ガイドを往復動させながら、糸を巻き取る方法において、
   糸の巻き取り装置の制御部に、パッケージの中央部での糸ガイドの速度パターンを記憶もしくは生成する中央部制御手段と、パッケージの端部での糸ガイドの速度パターンを記憶もしくは生成する端部制御手段とを設けることにより、巻き取ったパッケージの端部と中央部とで、綾角の制御目標パターンを可変にかつ独立して設定自在にし、該制御目標パターンに従って前記糸ガイドをパッケージの端部と中央部とで独立して速度制御し、さらにパッケージの中央部で、パッケージの端部と独立して、巻き取りの途中で糸ガイドの速度パターンを変更することを特徴とする、糸の巻き取り方法。
2. 前記パッケージの端部では巻き取りの間、糸ガイドの速度パターンを一定にすることを特徴とする、請求項１の糸の巻き取り方法。
3. 端部での綾角に対して、中央部での平均綾角を小さくするように、糸を巻き取ることを特徴とする、請求項１または２の糸の巻き取り方法。
4. 糸ガイドの位置を検出する位置検出部と、糸ガイドが端部あるいは中央部のいずれにあるかを判定する領域判定部とをさらに設けて、中央部制御手段による制御か端部制御手段による制御かを選択することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかの糸の巻き取り方法。
5. モータにより糸ガイドを往復動させながら、糸をパッケージに巻き取るための装置において、
   巻き取り装置の制御部に、パッケージの中央部での糸ガイドの速度パターンを記憶もしくは生成する中央部制御手段と、パッケージの端部での糸ガイドの速度パターンを記憶もしくは生成する端部制御手段とを設けることにより、パッケージの端部と中央部とで綾角の制御目標パターンが可変にかつ独立して設定自在にすると共に、
   前記記憶もしくは生成した速度パターンに従って、前記モータを制御するための手段とを設け、
   前記中央部制御手段により、パッケージの中央部で、パッケージの端部と独立して、巻き取りの途中で糸ガイドの速度パターンを変更することを特徴とする、巻き取り装置。
6. 前記パッケージの端部では巻き取りの間、糸ガイドの速度パターンを一定にすることを特徴とする、請求項５の糸の巻き取り装置。
7. 前記中央部制御手段及び前記端部制御手段により、端部での綾角に対して、中央部での平均綾角を小さくするように、糸を巻き取ることを特徴とする、請求項５または６の巻き取り装置。
8. 糸ガイドの位置を検出する位置検出部と、糸ガイドが端部あるいは中央部のいずれにあるかを判定する領域判定部とをさらに設けて、中央部制御手段による制御か端部制御手段による制御かを選択することを特徴とする、請求項５〜７のいずれかの糸の巻き取り装置。

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