JP5765118B2 - 織機における運転制御装置及び運転制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、織機駆動モータを駆動するためのインバータを備え、織機駆動モータを励磁するためのスター結線回路を開閉可能に備え、織機駆動モータを過励磁するためのデルタ結線回路を開閉可能に備えた織機における運転制御装置及び運転制御方法に関する。

織機の運転開始直後の筬打ち力不足に起因する織段の発生を防止するため、定常運転時の定格電圧を越える過電圧を織機駆動用モータに印加する起動方法が特許文献１，２に開示されている。

特許文献２に開示の起動方法では、デルタ結線回路に切り換える構成が無く、織機駆動モータの加速回転中にインバータ装置によって過電圧が掛けられる。
しかし、デルタ結線回路を用いないで織機駆動モータを起動時させるため、織機駆動モータの容量を超える起動トルクを発生できないという問題がある。

特許文献３には、負荷の大きさに応じてデルタ結線回路とスター結線回路との切り換えを起動前に行ない、そのままインバータによってモータを駆動する技術思想が開示されている。この技術思想を織機駆動モータに適用した場合、デルタ結線回路を用いて起動することになるが、定常運転時にはデルタ結線回路に合わせてインバータを大きなものにしなければならないという問題が生じる。

特許文献１に開示の起動方法では、織機の起動時には、デルタ結線回路を用いて商用電源で織機駆動モータが加速駆動され、織機の定常運転時にはスター結線回路を用いてインバータによって織機駆動モータが駆動される。

特許文献１においては、特許文献２，３における問題は生じない。

特開平６−２３５１４５号公報 特開２００５−２７４１０号公報 特開２００６−１４８９９９号公報

しかし、デルタ結線回路を用いて商用電源によって起動すると、織機の目標回転速度が低い場合には、織機の回転速度が目標回転速度を超えてしまうというオーバーシュートのおそれがある。そのため、特許文献１では、目標回転速度が低い場合の製織を行えないという問題がある。

本発明は、起動時の筬打ち不足を解消し、かつ織機の目標回転速度の下限を下げることを目的とする。

請求項１の発明は、織機駆動モータを駆動するためのインバータと、織機駆動モータを励磁するためのスター結線回路と、織機駆動モータを過励磁するためのデルタ結線回路とを備えた織機における運転制御装置を対象とし、請求項１の発明では、織機の起動時に前記インバータと前記デルタ結線回路とを用いて前記織機駆動モータを起動する起動運転制御機能と、織機の定常運転時に前記インバータと前記スター結線回路とを用いて前記織機駆動モータを駆動する定常運転制御機能とを有し、さらに織機の回転速度を検出する回転速度検出手段と、織機の起動時に、前記デルタ結線回路で、且つ予め設定された目標周波数及び加速電圧で前記織機駆動モータを起動し、前記回転速度検出手段によって検出された回転速度が予め設定された目標回転速度に達したときに、前記加速電圧よりも低い定常運転電圧へ切り換え、その後に制御手段とを備え、前記制御手段は、起動時に筬位置検出手段によって検出された筬位置情報に基づいて、筬打ちタイミングと、該筬打ちタイミングにおける織機回転速度とを把握し、把握した前記筬打ちタイミングと前記織機回転速度とに基づいて、次回の起動時に用いる前記加速電圧を設定する制御機能を有している。

デルタ結線回路を用いて織機駆動モータが起動されるため、起動時の筬打ち不足を解消する起動トルクが得られる。又、織機の駆動がインバータによって行なわれるため、オーバーシュートが生じないように制御することができ、織機の目標回転速度の下限を下げることができる。また、モータやインバータへの長時間の過大な負荷をかけない様にするとともに、過大なトルクによる定常運転中のモータすべりの減少とそれに伴う筬打ち速度の差を生じないよう制御することができる。

また、次回の起動時に用いる加速電圧を必要以上に大きくしないようにすることができる。
請求項２の発明は、織機駆動モータを駆動するためのインバータと、織機駆動モータを励磁するためのスター結線回路と、織機駆動モータを過励磁するためのデルタ結線回路とを備えた織機における運転制御方法を対象とし、織機の起動時に前記インバータと前記デルタ結線回路とを用いて、予め設定された加速電圧で前記織機駆動モータを起動し、織機回転速度が予め設定された目標回転速度に達した後に、前記加速電圧よりも低い定常運転電圧へ切り換え、その後に前記デルタ結線回路から前記スター結線回路へ切り換えて前記織機駆動モータを駆動するとともに、起動時に検出された筬位置情報に基づいて、筬打ちタイミングと、該筬打ちタイミングにおける織機回転速度とを把握し、把握した前記筬打ちタイミングと前記織機回転速度とに基づいて、次回の起動時に用いる前記加速電圧を設定する。

本発明は、起動時の筬打ち不足を解消し、かつ織機の目標回転速度の下限を下げることができるという優れた効果を奏する。

第１の実施形態を示す模式図。 タイミングチャート。 運転制御プログラムを表すフローチャート。 運転制御プログラムを表すフローチャート。 第２の実施形態の運転制御プログラムを表すフローチャート。 運転制御プログラムを表すフローチャート。

以下、本発明を具体化した第１の実施形態を図１〜図４に基づいて説明する。
図１に示すＭは、三相誘導モータ型の織機駆動モータであり、１１は、織機駆動モータＭから独立した送り出しモータである。１２は、送り出しモータ１１の作動によって回転されるワープビームであり、ワープビーム１２から送り出される経糸Ｔは、バックローラ１３及びテンションローラ１４を経由して綜絖１５、筬１６へ案内される。製織された織布Ｗは、エキスパンションバー１７、サーフェスローラ１８及びプレスローラ１９を経由してクロスロール２０に巻き取られる。

テンションローラ１４は、テンションレバー２１の一端部に取り付けられており、テンションレバー２１の他端部に取り付けられた張力付与ばね２２により張力が経糸Ｔに付与されるようになっている。テンションレバー２１は、検出レバー２３の一端に回転可能に支持されており、検出レバー２３の他端にはロードセル２４が連結されている。経糸張力は、テンションローラ１４、テンションレバー２１及び検出レバー２３を介してロードセル２４に伝えられ、ロードセル２４は経糸張力に応じた電気信号を織機制御コンピュータＣｏに出力する。織機制御コンピュータＣｏは、ロードセル２４からの検出張力情報に基づいて送り出しモータ１１の回転数を制御し、製織時の経糸張力制御が行われる。

織機駆動モータＭでは、デルタ用電磁接触器２５のＯＮにより一次巻線ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３が過励磁用のデルタ結線回路構成となると共に、スター用電磁接触器２６のＯＮによりスター結線回路構成となる。デルタ用電磁接触器２５及び一次巻線ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３は、開閉可能なデルタ結線回路を構成する。スター用電磁接触器２６及び一次巻線ＣＬ１，ＣＬ２，ＣＬ３は、開閉可能なスター結線回路を構成する。

デルタ用電磁接触器２５及びスター用電磁接触器２６は、織機制御コンピュータＣｏのＯＮ−ＯＦＦ制御を受ける。織機駆動モータＭは、インバータ２８を介して商用電源２７に電気的に接続されている。インバータ２８は、織機制御コンピュータＣｏの指令を受けて織機駆動モータＭの運転を制御し、織機制御コンピュータＣｏは、インバータ２８の出力電圧や出力周波数を指令する。織機駆動モータＭは、インバータ２８を介して織機制御コンピュータＣｏの運転制御を受ける。

織機制御コンピュータＣｏには織機回転角度検出用のロータリエンコーダ２９及び起動スイッチ３０が信号接続されている。又、織機制御コンピュータＣｏには入力設定手段３１が信号接続されている。入力設定手段３１は、織機の定常運転時における目標回転速度Ｎｏ、織機駆動モータＭに対する印加電圧情報、周波数情報、時間情報等の各種情報からなる運転情報を織機制御コンピュータＣｏに入力設定するためのものである。

図２は、電磁接触器２５，２６のＯＮ−ＯＦＦ、インバータ２８の出力のＯＮ−ＯＦＦ、印加電圧の変化及び織機回転速度の変化のタイミングチャートを表す。
図３及び図４は、織機制御コンピュータＣｏによって実行される織機駆動モータＭの運転制御プログラムを表すフローチャートである。以下、運転制御プログラムを表す図３及び図４のフローチャートに基づいて織機駆動モータＭの運転制御及び第１の実施形態の作用を説明する。

織機制御コンピュータＣｏは、起動スイッチ３０のＯＮに伴う起動信号の入力の有無を判断している（ステップＳ１）。起動信号が入力された場合（ステップＳ１においてＹＥＳ）、織機制御コンピュータＣｏは、起動クッション制御を開始する（ステップＳ２）。図２における時刻ｔ１は、起動信号の入力時点を示す。起動クッション制御は、デルタ用電磁接触器２５がＯＮ状態にあって、入力設定手段３１によって予め入力設定された起動クッション周波数、及び入力設定手段３１によって予め入力設定された起動クッション電圧Ｖｃによって織機駆動モータＭを駆動する制御である。

織機制御コンピュータＣｏは、起動クッション制御開始からの経過時間が入力設定手段３１によって予め入力設定された所定時間ｘに達したか否かを判断する（ステップＳ３）。経過時間が所定時間ｘに達した場合（ステップＳ３においてＹＥＳ）、織機制御コンピュータＣｏは、加速運転制御を開始する（ステップＳ４）。図２における時刻ｔ２は、起動クッション制御開始から経過時間が所定時間ｘになった時点を示す。加速運転制御は、デルタ用電磁接触器２５をＯＮした状態、かつ、入力設定手段３１によって予め入力設定された定常周波数、及び入力設定手段３１によって予め入力設定された加速電圧Ｖδによって織機駆動モータＭを駆動する制御である。

織機制御コンピュータＣｏは、ロータリエンコーダ２９から得られる織機回転角度情報と経過時間とに基づいて、刻々の織機回転速度Ｎｘを把握している。ロータリエンコーダ２９及び織機制御コンピュータＣｏは、織機の回転速度を検出する回転速度検出手段を構成する。織機制御コンピュータＣｏは、加速運転制御開始後の織機回転速度Ｎｘが入力設定手段３１によって予め入力設定された目標回転速度Ｎｏに達したか否かを判断する（ステップＳ５）。

織機回転速度Ｎｘが目標回転速度Ｎｏに達した場合（ステップＳ５においてＹＥＳ）、織機制御コンピュータＣｏは、加速電圧Ｖδから入力設定手段３１によって予め入力設定された定常運転電圧Ｖｓ１（＜Ｖδ）へ切り換える（ステップＳ６）。図２における時刻ｔ３は、織機回転速度Ｎｘが目標回転速度Ｎｏに達した時点を示す。

織機の起動時には、デルタ結線回路を用いて定常運転電圧Ｖｓ１よりも高い加速電圧Ｖδで織機駆動モータＭを駆動するため、起動時の筬打ち不足を解消する大きな起動トルクを得ることができる。又、織機の駆動がインバータ２８によって行なわれ、オーバーシュートが生じないように制御される。

織機回転速度Ｎｘが目標回転速度Ｎｏに達したときには加速電圧Ｖδから定常運転電圧Ｖｓ１へ切り換えてモータやインバータへの長時間の過大な負荷をかけない様にするとともに、過大なトルクによる定常運転中のモータすべりの減少とそれに伴う筬打ち速度の差を生じないよう制御する。

織機制御コンピュータＣｏは、ロータリエンコーダ２９から得られる回転角度情報に基づいて、織機回転速度Ｎｘが目標回転速度Ｎｏに達した以後において織機回転角度が筬打ち角度になったか否かを判断する（ステップＳ７）。筬打ち角度（筬打ち位置）は、筬１６〔図１参照〕が織布Ｗの織前に打ち付けられたときの織機回転角度のことである。織機制御コンピュータＣｏ及びロータリエンコーダ２９は、筬位置を検出する筬位置検出手段を構成する。図２における時刻ｔ４は、織機回転角度が筬打ち角度になった時点を示す。

織機回転角度が筬打ち角度になった場合（ステップＳ７においてＹＥＳ）、織機制御コンピュータＣｏは、筬打ち後の経過時間が入力設定手段３１によって予め入力設定された所定時間ｙに達したか否かを判断する（ステップＳ８）。筬打ち後の経過時間が所定時間ｙに達した場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）、織機制御コンピュータＣｏは、インバータ２８の出力を遮断し、且つ、デルタ用電磁接触器２５をＯＦＦすると共に、スター用電磁接触器２６をＯＮする（ステップＳ９）。図２における時刻ｔ５は、インバータ２８の出力を遮断すると共に、電磁接触器２５，２６のＯＮ−ＯＦＦを切り換える時点を示す。

インバータ２８の出力が遮断されると織機が空走するが、筬打ちから所定時間ｙ後の時期は、織機回転速度が低下し難い時期である。そのため、この時期にインバータ２８の出力の遮断期間があって織機が空走しても、織機回転速度の大きな低下は生じない。なお、所定時間ｙとしては筬打ち直後（０°近辺）が最も好ましいが、織機回転角度９０°に対応する時間までであれば、織機回転速度の低下を十分に抑制できる。

又、商用電源用電磁接触器を備えた従来の織機では、商用電源用電磁接触器がＯＮ状態からＯＦＦ状態へ切り換えられた後に、デルタ用電磁接触器がＯＮ状態からＯＦＦ状態へ切り換えられると共に、スター用電磁接触器がＯＦＦ状態からＯＮ状態へ切り換えられる。このような２段階の機械的な切り換えが行なわれるため、この２段階の切り換えの応答遅れがある。この２段階の切り換えの応答遅れは、機械的な切り換えの応答遅れによる織機の空走時間を長くする。

しかし、本実施形態では、機械的な切り換えは、デルタ用電磁接触器２５をＯＮ状態からＯＦＦ状態へ切り換えると共に、スター用電磁接触器２６をＯＦＦ状態からＯＮ状態へ切り換えるという１段階の切り換えのみである。そのため、機械的な切り換えの応答遅れによる織機の空走時間は、２段階の機械的な切り換えの場合に比べて、短くなる。空走時間の短縮化は、織機回転速度の低下の抑制に寄与する。

ステップＳ８の処理後、織機制御コンピュータＣｏは、インバータ２８の出力遮断以後の経過時間が入力設定手段３１によって予め入力設定された所定時間ｚに達したか否かを判断する（ステップＳ１０）。所定時間ｚは、電磁接触器２５，２６のＯＮ−ＯＦＦ切り換えの応答遅れを考慮した時間である。インバータ２８の出力遮断以後の経過時間が所定時間ｚに達した場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、織機制御コンピュータＣｏは、インバータ２８の出力を再開する制御を行なう（ステップＳ１１）。図２における時刻ｔ６は、インバータ２８の出力開始時点を示す。出力再開制御は、印加電圧をＶｓ２まで徐々に立ち上げてゆく制御である。なお、Ｖｓ１は（１／√３）×Ｖｓ２の大きさにする。このように電圧を設定することで、Ｖｓ１印加時とＶｓ２印加時とで発生トルクがほぼ同じになる。

織機制御コンピュータＣｏは、織機の起動時にインバータ２８とデルタ結線回路とを用いて織機駆動モータＭを起動する起動運転制御機能を有する制御手段である。織機制御コンピュータＣｏは、織機の定常運転時にインバータ２８とスター結線回路とを用いて織機駆動モータＭを駆動する定常運転制御機能とを有する制御手段である。又、織機制御コンピュータＣｏは、織機の起動時に、デルタ結線回路で、且つ予め設定された目標周波数及び加速電圧で織機駆動モータＭを起動する制御機能を有する制御手段である。又、織機制御コンピュータＣｏは、回転速度検出手段によって検出された回転速度Ｎｘが予め設定された目標回転速度Ｎｏに達したときに、デルタ結線回路からスター結線回路へ切り換える制御機能を有する制御手段である。

第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）織機の起動時には、デルタ用電磁接触器２５を用いて定常運転電圧Ｖｓ１よりも高い加速電圧Ｖδで織機駆動モータＭが駆動される。そのため、起動時の筬打ち不足を解消する大きな起動トルクを得ることができる。

（２）織機の駆動がインバータ２８によって行なわれ、織機回転速度Ｎｘが目標回転速度Ｎｏに達したときにはインバータ２８によって加速電圧Ｖδから定常運転電圧Ｖｓ１へ切り換えられる。そのため、織機回転速度が定常運転時の目標回転速度Ｎｏを大きく超えてしまうようなオーバーシュートを回避することができる。

（３）織機回転速度が低下し難い筬打ち後の期間にインバータ２８の出力を遮断するため、織機の空走による織機回転速度の大きな低下は生じない。
（４）電磁接触器のＯＮ−ＯＦＦの切り換えという機械的な切り換えは、デルタ用電磁接触器２５をＯＮ状態からＯＦＦ状態へ切り換えると共に、スター用電磁接触器２６をＯＦＦ状態からＯＮ状態へ切り換えるという１段階の切り換えのみである。そのため、機械的な切り換えの応答遅れによる織機の空走時間を短くでき、織機回転速度の低下を抑制することができる。

次に、図５及び図６にフローチャートで示す第２の実施形態を説明する。装置構成は、第１の実施形態の場合と同じである。図５及び図６のフローチャートにおいて第１の実施形態と同じ制御ステップについては同じ符合を付し、その詳細説明は省略する。

ステップＳ３においてＹＥＳの場合（所定時間ｘが経過したとき）、織機制御コンピュータＣｏは、織機の起動が再起動か否かを判断する（ステップＳ１２）。再起動とは、入力設定手段３１によって最初に入力設定された各種情報を用いて運転制御を継続する場合の再起動のことである。

再起動でない場合（ステップＳ１２においてＮＯ）、織機制御コンピュータＣｏは、ステップＳ４〜ステップＳ７へ移行する。ステップＳ７においてＹＥＳの場合（織機回転角度が筬打ち角度になったとき）、織機制御コンピュータＣｏは、ステップＳ８へ移行すると共に、ステップＳ１３の処理を実行する。ステップＳ１３における処理は、筬打ちタイミングの把握と、把握した筬打ちタイミングにおける織機回転速度の把握とである。そして、織機制御コンピュータＣｏは、把握した筬打ちタイミングと把握した織機回転速度とに基づいて、次回の起動（再起動）における加速電圧Ｖδｆを設定する（ステップＳ１４）。

ステップＳ１２においてＹＥＳの場合（再起動である場合）、織機制御コンピュータＣｏは、設定されている加速電圧Ｖδｆの加速運転制御を実行する（ステップＳ１５）。織機回転速度Ｎｘが目標回転速度Ｎｏに達した場合（ステップＳ１６においてＹＥＳ）、織機制御コンピュータＣｏは、加速電圧Ｖδｆから定常運転電圧Ｖｓ１（＜Ｖδｆ）へ切り換える（ステップＳ１７）。ステップＳ１７の処理後、織機制御コンピュータＣｏは、ステップＳ７へ移行する。

第２の実施形態では、最低限必要な加速電圧Ｖδｆで織機の再起動が行なわれるため、インバータ２８に投入される電流が必要以上に流されることはなく、インバータ２８を構成するダイオードやトランジスタに掛かる熱的ストレスを低減することができる。ダイオードやトランジスタに掛かる熱的ストレスが低減すれば、ダイオードやトランジスタの寿命が延びる。

本発明では以下のような実施形態も可能である。
○ステップＳ５において、定常運転時の目標回転速度の代わりに、筬打ちに必要な織機回転速度を採用してもよい。

○織機駆動モータＭとして、エンコーダ付きモータを用い、織機回転速度を該エンコーダによって検出するようにしてもよい。
○インバータに流れる電流の値によってモータトルク（負荷）を把握し、ステップＳ８において負荷が小さいときにインバータ出力遮断及び電磁接触器のＯＮ−ＯＦＦ切り換えを行なうようにしてもよい。

○第２の実施形態において、１回目の再起動に用いられる加速電圧Ｖδｆをさらに後の再起動のとき全てにわたって用いてもよい。
○ステップＳ２，Ｓ３を省略してもよい。

○ステップＳ８における所定時間ｙを零としてもよい。
○ステップＳ５における目標回転速度を定常運転時の目標回転速度から若干ずらした値としてもよい。

前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
（イ）前記制御手段は、前記目標回転速度に達した時点で加速電圧から定常運転電圧に切り換える制御機能を有する請求項２に記載の織機における運転制御装置。

２５…デルタ結線回路を構成するデルタ用電磁接触器。２６…スター結線回路を構成するスター用電磁接触器。２８…インバータ。２９…回転速度検出手段及び筬位置検出手段を構成するロータリエンコーダ。３１…入力設定手段。Ｍ…織機駆動モータ。Ｖδ，Ｖδｆ…加速電圧。Ｎｏ…目標回転速度。Ｎｘ…検出された回転速度。

Claims (2)

1. 織機駆動モータを駆動するためのインバータを備え、織機駆動モータを励磁するためのスター結線回路と、織機駆動モータを過励磁するためのデルタ結線回路とを備えた織機における運転制御装置において、
   織機の起動時に前記インバータと前記デルタ結線回路とを用いて前記織機駆動モータを起動する起動運転制御機能と、織機の定常運転時に前記インバータと前記スター結線回路とを用いて前記織機駆動モータを駆動する定常運転制御機能とを有し、
   さらに織機の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   織機の起動時に、前記デルタ結線回路で、且つ予め設定された目標周波数及び加速電圧で前記織機駆動モータを起動し、前記回転速度検出手段によって検出された回転速度が予め設定された目標回転速度に達したときに、前記加速電圧よりも低い定常運転電圧へ切り換え、その後に前記デルタ結線回路から前記スター結線回路へ切り換える制御手段とを備え、
   前記制御手段は、起動時に筬位置検出手段によって検出された筬位置情報に基づいて、筬打ちタイミングと、該筬打ちタイミングにおける織機回転速度とを把握し、把握した前記筬打ちタイミングと前記織機回転速度とに基づいて、次回の起動時に用いる前記加速電圧を設定する制御機能を有する織機における運転制御装置。
2. 織機駆動モータを駆動するためのインバータを備え、織機駆動モータを励磁するためのスター結線回路と、織機駆動モータを過励磁するためのデルタ結線回路とを備えた織機における運転制御方法において、
   織機の起動時に前記インバータと前記デルタ結線回路とを用いて、予め設定された加速電圧で前記織機駆動モータを起動し、織機回転速度が予め設定された目標回転速度に達した後に、前記加速電圧よりも低い定常運転電圧へ切り換え、その後に前記デルタ結線回路から前記スター結線回路へ切り換えて前記織機駆動モータを駆動するとともに、
   起動時に検出された筬位置情報に基づいて、筬打ちタイミングと、該筬打ちタイミングにおける織機回転速度とを把握し、把握した前記筬打ちタイミングと前記織機回転速度とに基づいて、次回の起動時に用いる前記加速電圧を設定する織機における運転制御方法。

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