JP2019173214A - Beating apparatus for loom, and motor control method in beating apparatus for loom - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、織機の筬打ち装置、および、織機の筬打ち装置におけるモータ制御方法に関する。 The present invention relates to a loom hammering device and a motor control method in the loom hammering device.
織機は、経糸と緯糸を組み合わせて織物を織り上げる際に、上下に分けた経糸の間に緯糸を通す緯入れと、緯糸を筬で打ち込む筬打ちを行う。緯入れと筬打ちを含む織機の基本的な動作は、織機のメインモータを一定速で回転させることにより、一定の周期（以下、「織機の基本動作周期」ともいう。）で繰り返される。その際、織機の基本動作周期内で緯入れが許容される緯入れ許容時間を長く確保できれば、それだけ遅い速度で緯糸を移動させることができる。このため、エアジェット織機では、緯入れに必要となる圧縮空気の消費量や電力の消費量を低減することが可能となる。 When weaving a woven fabric by combining warps and wefts, the loom performs a weft insertion in which the weft is passed between the upper and lower warps and a beating operation in which the weft is hammered. The basic operation of the loom including weft insertion and beating is repeated at a constant cycle (hereinafter also referred to as “the basic operation cycle of the loom”) by rotating the main motor of the loom at a constant speed. At this time, if a weft insertion allowable time in which weft insertion is allowed within the basic operation cycle of the loom can be secured long, the weft can be moved at a slower speed. For this reason, in the air jet loom, it is possible to reduce the consumption of compressed air and the consumption of electric power required for weft insertion.
そこで、特許文献１には、メインモータとは別個の可変速モータを使用して、所定の運転条件に従って筬打ち装置を駆動する技術が開示されている。この技術によれば、筬打ち曲線の設定の自由度が大きくなる。このため、緯入れ許容時間を長く確保するのに有利な運転条件に従って筬打ち装置を駆動することが可能となる。なお、筬角度は、予め決められた範囲で揺動運動する筬の傾きを示す角度であり、筬打ち曲線は、筬角度と織機角度の関係を示す曲線である。
Therefore,
しかしながら、特許文献１に記載の技術には以下のような課題がある。
筬打ち装置には、筬を揺動運動させるためのロッキングシャフトが含まれる。ロッキングシャフトは、織機の左右方向に長い金属製のシャフトであるため、ロッキングシャフトを含む駆動系の質量が大きくなる。このため、ロッキングシャフトと一体に筬を揺動運動させるときの慣性モーメントが大きくなり、その分だけモータの負荷も高くなる。したがって、筬打ちのための可変速モータには、容量の大きなモータを使用する必要がある。また、モータの負荷が大きくなることで消費電力も大きくなる。
However, the technique described in
The scissor driving device includes a rocking shaft for swinging the scissors. Since the rocking shaft is a long metal shaft in the left-right direction of the loom, the mass of the drive system including the rocking shaft increases. For this reason, the moment of inertia when the rod is swung integrally with the locking shaft is increased, and the load on the motor is increased accordingly. Therefore, it is necessary to use a motor with a large capacity as the variable speed motor for beating. In addition, the power consumption increases as the motor load increases.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的は、筬打ちに可変速モータを用いる場合に、モータの負荷を低減することができる織機の筬打ち装置、および、織機の筬打ち装置におけるモータ制御方法を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and its object is to use a loom hammering device that can reduce the load on the motor when a variable speed motor is used for the hammering, and the loom. It is providing the motor control method in a hammering apparatus.
本発明に係る織機の筬打ち装置は、筬打ち用のモータと、前記モータの駆動に従って回転運動する回転シャフトと、前記回転シャフトの回転運動を揺動運動に変換する変換機構と、前記変換機構により揺動運動する揺動シャフトと、前記揺動シャフトと一体に揺動運動する筬と、前記回転シャフトの角変位を指定する指定変位に基づいて、前記モータの回転速度を制御する制御回路と、を備え、前記モータは可変速モータであり、前記制御回路は、前記回転シャフトを回転運動させるために必要となる前記モータのトルクと前記揺動シャフトを揺動運動させるために必要となる前記モータのトルクとが打ち消し合うよう、前記回転シャフトを一定速で回転運動させたときの角変位と織機の基本動作周期よりも短い周期を有する正弦波に基づく角変位とを組み合わせた前記指定変位に基づいて、前記モータの回転速度を変更する。 A striking device for a loom according to the present invention includes a striking motor, a rotating shaft that rotates according to the driving of the motor, a conversion mechanism that converts the rotating motion of the rotating shaft into a swinging motion, and the converting mechanism. An oscillating shaft that oscillates with the oscillating shaft, an eaves that oscillates integrally with the oscillating shaft, and a control circuit that controls the rotational speed of the motor based on a designated displacement that designates an angular displacement of the rotating shaft; The motor is a variable speed motor, and the control circuit is required for swinging the torque of the motor and the swinging shaft required for rotating the rotating shaft. Based on a sine wave having a shorter cycle than the basic operation cycle of the loom when the rotary shaft is rotated at a constant speed so that the torque of the motor cancels out. On the basis of the specified displacement of a combination of a displacement, for changing the rotational speed of said motor.
本発明に係る織機の筬打ち装置において、前記正弦波に基づく角変位は、複数の正弦波を重ね合わせた合成波で表される角変位であってもよい。 In the weaving device for a loom according to the present invention, the angular displacement based on the sine wave may be an angular displacement represented by a composite wave obtained by superimposing a plurality of sine waves.
本発明に係る織機の筬打ち装置において、前記正弦波に基づく角変位は、前記織機の基本動作周期の１／２の周期を有する正弦波と、前記織機の基本動作周期の１／３の周期を有する正弦波とを重ね合わせた合成波で表される角変位であってもよい。 In the weaving device for a loom according to the present invention, the angular displacement based on the sine wave includes a sine wave having a cycle that is 1/2 of the basic operation cycle of the loom and a cycle that is 1/3 of the basic operation cycle of the loom. An angular displacement represented by a composite wave obtained by superimposing a sine wave having
本発明に係る織機の筬打ち装置におけるモータ制御方法は、筬打ち用のモータと、前記モータの駆動に従って回転運動する回転シャフトと、前記回転シャフトの回転運動を揺動運動に変換する変換機構と、前記変換機構により揺動運動する揺動シャフトと、前記揺動シャフトと一体に揺動運動する筬と、を備える織機の筬打ち装置におけるモータ制御方法であって、前記回転シャフトを回転運動させるために必要となる前記モータのトルクと前記揺動シャフトを揺動運動させるために必要となる前記モータのトルクとが打ち消し合うよう、前記回転シャフトを一定速で回転運動させたときの角変位と織機の基本動作周期よりも短い周期を有する正弦波に基づく角変位とを組み合わせた指定変位に基づいて、前記モータの回転速度を変更する。 A motor control method in a weaving device for a loom according to the present invention includes a striking motor, a rotating shaft that rotates according to the driving of the motor, and a conversion mechanism that converts the rotating motion of the rotating shaft into a swinging motion. A motor control method for a weaving device of a loom comprising: a swing shaft that swings by the conversion mechanism; and a reed that swings integrally with the swing shaft, wherein the rotary shaft is rotated. Angular displacement when the rotating shaft is rotated at a constant speed so that the torque of the motor required for rotating and the torque of the motor required for swinging the swinging shaft cancel each other. The rotational speed of the motor is changed based on a designated displacement combined with an angular displacement based on a sine wave having a cycle shorter than the basic operation cycle of the loom.
本発明によれば、筬打ちに可変速モータを用いる場合に、モータの負荷を低減することができる。 According to the present invention, when a variable speed motor is used for striking, the load on the motor can be reduced.
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明に係る織機の筬打ち装置の構成例を模式的に示す側断面図である。
本発明の実施形態に係る筬打ち装置１０は、筬打ち用のモータ１１と、回転シャフトの一例となるクランクシャフト１２と、揺動シャフトの一例となるロッキングシャフト１３と、ロッキングシャフト１３と一体に揺動運動する筬１４と、モータ１１を制御する制御回路１５と、を備えている。
FIG. 1 is a side sectional view schematically showing a configuration example of a weaving device for a loom according to the present invention.
A
モータ１１は可変速モータによって構成されている。可変速モータは、回転速度を変更可能なモータである。可変速モータとしては、たとえば、サーボモータを用いることができる。モータ１１には回転角検知センサ２１が設けられている。回転角検知センサ２１は、モータ１１の回転角を検知するもので、たとえば、ロータリーエンコーダによって構成される。回転角検知センサ２１の検知信号は、制御回路１５に入力される。
The
モータ１１の駆動軸とクランクシャフト１２との間にはタイミングベルト２２が掛け渡されている。これにより、モータ１１の駆動力は、タイミングベルト２２を介してクランクシャフト１２に伝達される。ただし、モータ１１の駆動力をクランクシャフト１２に伝達するための機構はタイミングベルト２２に限らず、たとえば、歯車、チェーンなどを用いてもよい。
A
クランクシャフト１２は、モータ１１の駆動に従って回転運動するシャフトである。クランクシャフト１２は、織機の左右端に配置される一対のサイドフレーム（不図示）にクランクシャフト１２の両端を回転自在に保持されることにより、織機の左右方向に長く掛け渡して配置される。クランクシャフト１２には偏心ピン２５が設けられている。偏心ピン２５は、クランクシャフト１２の回転中心から所定量だけ偏心した位置に配置されている。
The
クランクシャフト１２とロッキングシャフト１３の間には、コンロッド２３とロッキングアーム２４が配置されている。コンロッド２３とロッキングアーム２４は、連結ピン２６によって連結されている。コンロッド２３の基端部２３ａは偏心ピン２５に回転自在に嵌合され、ロッキングアーム２４の基端部２４ａはロッキングシャフト１３の小径部１３ａに固定されている。また、コンロッド２３の先端部２３ｂは連結ピン２６に回転自在に嵌合され、ロッキングアーム２４の先端部２４ｂも連結ピン２６に回転自在に嵌合されている。すなわち、連結ピン２６は、コンロッド２３とロッキングアーム２４を互いに回転自在に連結している。連結ピン２６は、コンロッド２３と一体に設けられていてもよいし、コンロッド２３と別体に設けられていてもよい。
A connecting
ロッキングシャフト１３は、回転シャフトの回転運動に従って揺動運動するシャフトである。ロッキングシャフト１３は、前述した一対のサイドフレームにロッキングシャフト１３の両端を回転自在に保持されることにより、クランクシャフト１２と平行な向きで織機の左右方向に長く掛け渡して配置される。ロッキングシャフト１３は、高い剛性を有する金属製のシャフトによって構成される。
The rocking
筬１４は、スレーソード２７およびスレー２８を介してロッキングシャフト１３に取り付けられている。筬１４には緯入れ案内通路１４ａが設けられている。筬１４およびスレーソード２７は、それぞれ織機の左右方向に長く掛け渡して配置され、スレー２８は、ロッキングシャフト１３の長さ方向に所定の間隔をおいて複数配置される。また、スレーソード２７はロッキングシャフト１３に固定され、スレー２８はスレーソード２７に固定されている。このため、筬１４、スレーソード２７およびスレー２８は、ロッキングシャフト１３と一体に揺動運動する。
The
制御回路１５は、モータ１１の駆動に従ってクランクシャフト１２を回転運動させる場合に、クランクシャフト１２の角変位を指定する指定変位に基づいて、モータ１１を制御する。角変位は、回転運動における回転方向の変位（ｒａｄ）である。制御回路１５は、モータ１１に対してモータ駆動信号を出力することにより、モータ１１を駆動する。モータ駆動信号には、モータ１１の回転速度を変更するための制御パラメータが含まれる。
The
制御回路１５は、たとえば、マイクロコンピュータによって構成される。制御回路１５を構成するマイクロコンピュータは、たとえば、中央演算処理装置と、モータ制御用のプログラムを記憶するＲＯＭ(Read-Only Memory)と、中央演算処理装置による演算結果を一時的に記憶するＲＡＭ(Random Access Memory)と、織機に関する各種の情報を入力するための入力装置と、を備える。中央演算処理装置は、ＲＯＭに記憶されたモータ制御用のプログラムをＲＡＭに読み出し、そのプログラムに従ってモータの制御に必要な演算処理を実行する。入力装置を用いて入力される情報には、織糸の種類、織幅、機台回転数などの他、前述した指定変位が含まれる。
The
また、制御回路１５には、メインモータ２９の回転角を検知する回転角検知センサ３０の検知信号が入力される。メインモータ２９は、予め設定された一定速で回転する。その際、回転角検知センサ３０は一定の周期で基準信号を出力する。織機の基本動作周期は、あるタイミングで基準信号が出力されてから、次の基準信号が出力されるまでの時間に相当する。制御回路１５は、回転角検知センサ３０が基準信号を出力するタイミングで織機角度を０（°）と認識する。織機角度は、織機の基本動作周期内で０（°）〜３６０（°）の値をとる。また、クランクシャフト１２は織機の基本動作周期内で１回転、すなわち３６０（°）回転する。このため、クランクシャフト１２が一定速で回転運動する場合は、織機の基本動作周期内のいずれのタイミングでもクランクシャフト１２の回転角度と織機角度が同じ角度になる。これに対し、クランクシャフト１２が変速で回転運動する場合は、織機の基本動作周期内でクランクシャフト１２の回転角度が織機角度よりも大きくなったり小さくなったりするタイミングが存在する。メインモータ２９は、織機が具備する複数の機構部のうち、筬打ち装置１０の機構部を除いて、所定の機構部を動作させるための駆動源となる。所定の機構部は、メインモータ２９の駆動に従って周期的に同じ動作を繰り返す。
Further, a detection signal of a rotation
制御回路１５は、回転角検知センサ２１の検知信号と回転角検知センサ３０の検知信号とを比較しつつ、織機の基本動作周期とクランクシャフト１２の回転周期が同一となる条件で、モータ１１を制御する。また、メインモータ２９は一定速で回転するのに対し、制御回路１５は、前述した指定変位に基づいて、モータ１１の回転速度を変更するように、モータ１１を制御する。なお、メインモータ２９の制御は、制御回路１５で行ってもよいし、他の制御回路で行ってもよい。
The
上記構成からなる筬打ち装置１０は、４節リンク機構を備えている。詳述すると、筬打ち装置１０は、クランクシャフト１２の中心軸から偏心ピン２５の中心軸までの軸間部分を原動節、偏心ピン２５の中心軸から連結ピン２６の中心軸までの軸間部分を中間節、連結ピン２６の中心軸からロッキングシャフト１３の中心軸までの軸間部分を従動節、クランクシャフト１２の中心軸からロッキングシャフト１３の中心軸までの軸間部分を固定節とする、４節リンク機構を備えている。この４節リンク機構により、クランクシャフト１２の回転運動がロッキングシャフト１３の揺動運動に変換される。このため、モータ１１を駆動源として筬１４を揺動運動させることができる。以下、詳しく説明する。
The
まず、制御回路１５から出力されるモータ駆動信号に従ってモータ１１が駆動すると、モータ１１の駆動力がタイミングベルト２２を介してクランクシャフト１２に伝達される。このため、クランクシャフト１２はモータ１１の駆動に従ってα方向に回転運動し、偏心ピン２５はクランクシャフト１２の回転運動に従ってクランクシャフト１２の中心軸まわりを旋回運動する。そうすると、偏心ピン２５の旋回運動に連動してコンロッド２３とロッキングアーム２４が動作する。このとき、コンロッド２３は、偏心ピン２５の旋回運動に追従してＸ方向とＹ方向に動く。ロッキングアーム２４は、コンロッド２３の動きに追従して動作する。ロッキングアーム２４の動作は、ロッキングシャフト１３の中心軸を中心とした揺動運動となる。
First, when the
ここで、ロッキングアーム２４の基端部２４ａはロッキングシャフト１３の小径部１３ａに固定されているため、ロッキングシャフト１３はロッキングアーム２４と一体に揺動運動する。この場合、ロッキングシャフト１３の揺動運動は、ロッキングシャフト１３の中心軸を中心とした往復回転運動となる。一方、筬１４はスレーソード２７およびスレー２８を介してロッキングシャフト１３に固定されているため、筬１４、スレーソード２７およびスレー２８は、ロッキングシャフト１３およびロッキングアーム２４と一体に揺動運動する。筬１４、スレーソード２７およびスレー２８の揺動運動は、ロッキングシャフト１３の中心軸を中心としたβ方向の往復運動となる。
Here, since the
筬１４は、織機の前後方向に対し、予め設定された筬角度の範囲で揺動運動する。筬角度の範囲は、筬１４が織機の前側の揺動終端位置まで揺動したときの筬角度と、筬１４が織機の後ろ側の揺動終端位置まで揺動したときの筬角度によって規定される。筬１４は、クランクシャフト１２が１回転する間に筬角度の範囲で１回だけ揺動運動し、この揺動運動の途中で１回の筬打ちを行う。筬１４による筬打ちは、筬１４が織機の後ろ側から前側に向かって移動するときに行われる。
The
図２は、本発明の実施形態に係る筬打ち装置が備える４節リンク機構を示す模式図である。
図２において、Ａ点はクランクシャフト１２の中心軸の位置、Ｂ点は偏心ピン２５の中心軸の位置、Ｃ点は連結ピン２６の中心軸の位置、Ｄ点はロッキングシャフト１３の中心軸の位置を示す。また、図中のｒａは原動節、ｒｂは中間節、ｒｃは従動節、ｒｄは固定節を示し、図中のＥは中間節ｒｂの重心の位置、θａは原動節ｒａの角変位、θｂは中間節の角変位、θｃは従動節ｒｃの角変位、θｄは固定節ｒｄの角変位を示す。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a four-bar linkage mechanism provided in the hammering device according to the embodiment of the present invention.
In FIG. 2, point A is the position of the center axis of the
ここで、中間節ｒｂの重心まわりの慣性モーメントをＩｅ、中間節ｒｂの質量をｍ、中間節ｒｂの重心のＸ方向の変位をＸｅ、同Ｙ方向の変位をＹｅ、ロッキングシャフト１３の中心軸まわりの慣性モーメントをＩｃ、クランクシャフト１２の中心軸まわりの慣性モーメントをＩａとすると、筬打ちのために必要となるモータ１１のトルクＴｍは、以下の（１）式で表される。式中、Ｔｂは中間節に係るモータ負荷、Ｔｃはロッキングシャフト１３に係るモータ負荷、Ｔａはクランクシャフト１２に係るモータ負荷を示す。このうち、モータ負荷Ｔｂ＋Ｔｃは、後述するトルクＴ２に相当し、モータ負荷Ｔａは、後述するトルクＴ１に相当する。
なお、４節リンク機構を構成するコンロッド２３やロッキングアーム２４の質量は、クランクシャフト１２やロッキングシャフト１３の質量に比べて非常に小さい。このため、コンロッド２３やロッキングアーム２４がモータトルクに与える影響も非常に小さなものとなる。
Note that the masses of the connecting
続いて、本発明の実施形態に係る筬打ち装置１０において、制御回路１５によるモータ１１の制御方法について説明する。
Then, the control method of the
まず、筬打ちに際して、クランクシャフト１２を回転運動させるために必要となるモータ１１のトルクをＴ１（Ｎ・ｍ）、ロッキングシャフト１３を揺動運動させるために必要となるモータ１１のトルクをＴ２（Ｎ・ｍ）とする。そうした場合、筬打ちのために必要となるモータ１１の出力トルクＴｍ（Ｎ・ｍ）は、以下の（２）式で表される。
Ｔｍ＝Ｔ１＋Ｔ２ （２）
First, when striking, the torque of the
Tm = T1 + T2 (2)
クランクシャフト１２を回転運動させるために必要となるモータ１１のトルクＴ１は、クランクシャフト１２にコンロッド２３が取り付けられていないと仮定した場合、すなわちクランクシャフト１２を単独で回転運動させる場合に必要なモータトルクである。これに対し、ロッキングシャフト１３を揺動運動させるために必要となるモータ１１のトルクＴ２は、筬打ちのために必要となるモータ１１の出力トルクＴｍからトルクＴ１を差し引いたモータトルクである。換言すると、トルクＴ２は、所定の筬打ち曲線にならって筬１４を揺動運動させる場合に、筬１４、スレーソード２７およびスレー２８と一体にロッキングシャフト１３を揺動運動させるために必要なモータトルクである。
The torque T1 of the
ここで、クランクシャフト１２が一定速で回転運動するものと仮定すると、クランクシャフト１２の回転運動の加速度はゼロになる。また、クランクシャフト１２を回転運動させるのに必要なモータ１１のトルクＴ１は、クランクシャフト１２の回転運動における慣性モーメントと加速度の積で表される。このため、クランクシャフト１２の回転運動の加速度がゼロであればモータ１１のトルクＴ１もゼロになる。したがって、筬打ちのために必要となるモータ１１の出力トルクＴｍは、以下の（３）式で表される。
Ｔｍ＝Ｔ２ （３）
Here, assuming that the
Tm = T2 (3)
ただし、筬打ちに際してはロッキングシャフト１３が、スレーソード２７、スレー２８および筬１４と一体に揺動運動する。また、ロッキングシャフト１３、スレーソード２７、スレー２８および筬１４の合計質量は非常に大きく、しかもそれらが加速と減速を繰り返しながら揺動運動する。このため、ロッキングシャフト１３を揺動運動させるのに必要なモータ１１のトルクＴ２は大きく、その分だけモータ１１の負荷が高くなる。
However, the rocking
そこで本実施形態では、トルクＴ１とトルクＴ２とが打ち消し合うよう、クランクシャフト１２を一定速で回転運動させたときの角変位と正弦波に基づく角変位とを組み合わせた指定変位に基づいて、モータ１１を制御することとした。ここで、トルクＴ１とトルクＴ２とが打ち消し合うとは、クランクシャフト１２の回転周期のすべての位相でトルクＴ１とトルクＴ２が完全に打ち消し合う、すなわちＴ１＋Ｔ２＝ゼロになる、ということではなく、特定の位相においてトルクＴ１とトルクＴ２が正負異なる値をとることを意味する。また、正弦波に基づく角変位とは、その角変位を表す波形が、織機の基本動作周期よりも短い周期を有する一つの正弦波である場合、または、織機の基本動作周期よりも短い周期を有する複数の正弦波を重ね合わせた合成波である場合を意味する。織機の基本動作周期よりも短い周期を有する正弦波とは、織機の基本動作周期をＴref（秒）とすると、Ｔｒｅｆ／ｎ（ただし、ｎは２以上の整数）の周期を有する正弦波をいう。以下、具体的に説明する。
Therefore, in the present embodiment, the motor is based on a specified displacement that is a combination of an angular displacement when the
図３は、クランクシャフトを一定速で回転運動させる場合の、モータのトルクと織機角度との関係を示す図である。
モータのトルク（Ｎ・ｍ）は、クランクシャフト１２の回転運動とロッキングシャフト１３の揺動運動とを含む筬打ち運動を加速させるときに正の値をとり、減速させるときに負の値をとる。トルクＴ１は、クランクシャフト１２を一定速で回転運動させるときに必要なモータのトルクを示す。トルクＴ２は、クランクシャフト１２を一定速で回転運動させる条件のもとで、ロッキングシャフト１３を揺動運動させるために必要なモータのトルクを示す。この場合、トルクＴ１はゼロであるため、筬打ち運動に必要なモータの出力トルクＴｍは、Ｔｍ＝Ｔ２となる。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the motor torque and the loom angle when the crankshaft is rotated at a constant speed.
The torque (N · m) of the motor takes a positive value when accelerating the striking motion including the rotational motion of the
図３において、モータの出力トルクＴｍは、織機角度が０°または３６０°でゼロとなっている。また、モータの出力トルクＴｍは、織機角度が０°から６０°過ぎまで変化する間は正の値をとり、６０°過ぎから１８０°手前まで変化する間は負の値をとっている。その後、モータの出力トルクＴｍは、織機角度が１８０°手前から３００°手前まで変化する間は正の値をとり、３００°手前から３６０°まで変化する間は負の値をとっている。 In FIG. 3, the output torque Tm of the motor is zero when the loom angle is 0 ° or 360 °. Further, the output torque Tm of the motor takes a positive value while the loom angle changes from 0 ° to over 60 °, and takes a negative value while the loom angle changes from over 60 ° to before 180 °. Thereafter, the output torque Tm of the motor takes a positive value while the loom angle changes from 180 ° to 300 °, and takes a negative value while the loom angle changes from 300 ° to 360 °.
このようにモータの出力トルクＴｍが変化する場合の筬１４の動作は次のようになる。まず、織機角度が０°のときは、筬１４が織機の前側の揺動終端位置まで移動した状態になる。また、織機角度が０°から６０°過ぎまで変化する間は、筬１４が織機の後ろ側に向かって加速しながら移動し、織機角度が６０°過ぎから１８０°手前まで変化する間は、筬１４が織機の後ろ側に向かって減速しながら移動する。また、織機角度が１８０°手前のときは、筬１４が織機の後ろ側の揺動終端位置まで移動した状態になる。また、織機角度が１８０°手前から３００°手前まで変化する間は、筬１４が織機の前側に向かって加速しながら移動し、織機角度が３００°手前から３６０°まで変化する間は、筬１４が織機の前側に向かって減速しながら移動する。そして、織機角度が３６０°のときは、筬１４が織機の前側の揺動終端位置まで移動した状態で停止する。
In this way, the operation of the
図４は、本発明の実施形態において、クランクシャフトを変速で回転運動させる場合の、モータのトルクと織機角度との関係を示す図である。
図４においては、クランクシャフト１２を変速で回転運動させるときに必要なモータのトルクＴ１が、織機角度に応じて変化している。また、ロッキングシャフト１３を揺動運動させるときに必要なモータのトルクＴ２も、織機角度に応じて変化している。そして、トルクＴ１およびトルクＴ２のうち、一方が正の値、他方が負の値をとるときに、トルクＴ１とトルクＴ２が互いに打ち消し合い、これによってモータに求められる出力トルクＴｍが小さく抑えられている。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the motor torque and the loom angle when the crankshaft is rotated at a speed change in the embodiment of the present invention.
In FIG. 4, the motor torque T <b> 1 necessary for rotating the
本実施形態においては、上述したトルクＴ１とトルクＴ２の打ち消し合いにより、筬打ちのために必要となるモータ１１の出力トルクＴｍが相対的に小さくなるよう、クランクシャフト１２を一定速で回転運動させたときの角変位と正弦波に基づく角変位とを以下のように組み合わせて指定変位を設定することとした。
In the present embodiment, the
図５は、モータの制御に適用される指定変位の設定例を説明する図である。
図５では、縦軸にクランクシャフト１２の角変位（ｒａｄ）をとり、横軸に織機角度（°）をとっている。また、縦軸に示すクランクシャフト１２の角変位は、クランクシャフト１２を一定速で回転運動させたときのクランクシャフト１２の角変位をゼロとし、それよりも角変位が大きい場合を正の値、小さい場合を負の値で表している。
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of setting a designated displacement applied to motor control.
In FIG. 5, the vertical axis represents the angular displacement (rad) of the
図５においては、前述した正弦波に基づく角変位として、織機の基本動作周期よりも短い周期を有する２つの正弦波を重ね合わせた合成波で表される角変位を適用して指定変位を設定している。２つの正弦波は互いに異なる周期を有する。ここで、クランクシャフト１２の角変位を指定する指定変位をθａ（ｒａｄ）、クランクシャフト１２の角速度をω（ｒａｄ／秒）、時間をｔ（秒）とすると、指定変位θａは、以下の（４）式のように設定される。
θａ＝ωｔ＋Ａｓｉｎ（２ωｔ）＋Ｂｓｉｎ（３ωｔ） （４）
In FIG. 5, as the angular displacement based on the sine wave described above, the specified displacement is set by applying an angular displacement represented by a composite wave obtained by superimposing two sine waves having a period shorter than the basic operation period of the loom. is doing. Two sine waves have different periods. Here, if the designated displacement for designating the angular displacement of the
θa = ωt + Asin (2ωt) + Bsin (3ωt) (4)
上記（４）式において、ωｔは、クランクシャフト１２を一定速で回転運動させるときのクランクシャフト１２の角変位である。これに対し、Ａｓｉｎ（２ωｔ）は、織機の基本動作周期の１／２の周期でクランクシャフト１２を加減速しながら回転運動させるときのクランクシャフト１２の角変位を表す正弦波であり、Ａはその振幅を決める係数である。また、Ｂｓｉｎ（３ωｔ）は、織機の基本動作周期の１／３の周期でクランクシャフト１２を加減速しながらクランクシャフト１２を回転運動させるときのクランクシャフト１２の角変位を表す正弦波であり、Ｂはその振幅を決める係数である。本実施形態においては、好ましい例として、上述したトルクＴ１とトルクＴ２の打ち消し合いにより、筬打ちのために必要となるモータ１１の出力トルクＴｍの実効値（ＲＭＳ）が最小となるよう、各々の正弦波Ａｓｉｎ（２ωｔ），Ｂｓｉｎ（３ωｔ）の係数Ａ，Ｂを決定している。モータトルクの実効値は、クランクシャフト１２の回転周期内で変化するモータトルクの値を二乗平均することにより得られるものである。
In the above equation (4), ωt is an angular displacement of the
正弦波Ａｓｉｎ（２ωｔ）で表されるクランクシャフト１２の角変位と、正弦波Ｂｓｉｎ（３ωｔ）で表されるクランクシャフト１２の角変位とを足し合わせると、その結果は、Ａｓｉｎ（２ωｔ）＋Ｂｓｉｎ（３ωｔ）、すなわち２つの正弦波を重ね合わせた合成波で表される。指定変位θａは、この合成波で表されるクランクシャフト１２の角変位を、クランクシャフト１２を一定速で回転運動させたときのクランクシャフト１２の角変位ωｔと組み合わせることで得られる。具体的には、上記（４）式に示すように、クランクシャフト１２を一定速で回転運動させたときのクランクシャフト１２の角変位ωｔに対して、合成波Ａｓｉｎ（２ωｔ）＋Ｂｓｉｎ（３ωｔ）で表されるクランクシャフト１２の角変位を加算する。そして、この加算結果を指定変位θａとして設定する。
When the angular displacement of the
制御回路１５は、上述のように設定された指定変位θａに基づいて、モータ１１の回転速度を変更するように、モータ１１を制御する。具体的には、制御回路１５は、合成波Ａｓｉｎ（２ωｔ）＋Ｂｓｉｎ（３ωｔ）で表されるクランクシャフト１２の角変位が正の値をとる区間では、クランクシャフト１２を一定速で回転運動させるときに比べて、クランクシャフト１２の回転速度が速くなるように、モータ１１の回転速度を変更する。また、制御回路１５は、合成波Ａｓｉｎ（２ωｔ）＋Ｂｓｉｎ（３ωｔ）で表されるクランクシャフト１２の角変位が負の値をとるときは、クランクシャフト１２を一定速で回転運動させるときに比べて、クランクシャフト１２の回転速度が遅くなるように、モータ１１の回転速度を変更する。つまり、制御回路１５は、クランクシャフト１２の角変位が指定変位θａに一致するように、モータ１１の回転速度を制御する。
The
これにより、筬打ち装置１０においては、クランクシャフト１２を回転運動させるために必要となるモータ１１のトルクＴ１と、ロッキングシャフト１３を揺動運動させるために必要となるモータ１１のトルクＴ２とが互いに打ち消し合いながら筬打ちが行われる。このため、筬打ちに必要なモータ１１の出力トルクＴｍの実効値を小さくし、モータ１１の負荷を低減することができる。その結果、筬打ち装置１０の駆動源として、より容量の小さなモータを使用することが可能となる。また、モータ１１の負荷が低減することで消費電力を小さく抑えることができる。
Thereby, in the
特に、正弦波に基づく角変位として、織機の基本動作周期よりも短い周期を有する複数の正弦波を重ね合わせた合成波で表される角変位を適用すれば、複数の正弦波の各係数をパラメータとして、角変位ωｔに組み合わせる角変位の波形を自在に変えることができる。このため、モータトルクの実効値を低減するのに適した指定変位を容易に得ることができる。 In particular, as an angular displacement based on a sine wave, if an angular displacement represented by a composite wave in which a plurality of sine waves having a period shorter than the basic operation period of the loom is applied, each coefficient of the plurality of sine waves is calculated. As a parameter, the waveform of the angular displacement combined with the angular displacement ωt can be freely changed. For this reason, the designated displacement suitable for reducing the effective value of the motor torque can be easily obtained.
また、織機の基本動作周期よりも周期が短い正弦波を適用して指定変位を設定しているため、緯入れ可能角を減らすことなく、モータ負荷を低減することができる。その理由は次のとおりである。織機の基本動作周期よりも周期が短い正弦波を適用して指定変位を設定した場合、その影響は角変位には現れにくいが、モータトルクを決める角加速度には大きく表れる。このことは、たとえば、正弦波Ａｓｉｎ（２ωｔ）を２回時間微分して角加速度を求めたときに、−４ω２Ａｓｉｎ（２ωｔ）となることからも分かる。したがって、織機の基本動作周期よりも周期が短い正弦波で表される角変位を角変位ωｔに組み合わせて指定変位θａを設定すれば、クランクシャフト１２を一定速で回転運動させたときに比べて、筬１４の変位の差が小さくなる。これにより、図６に示すように、クランクシャフト１２を一定速で回転運動させたときの筬打ち曲線Ｓａと、前述した指定変位θａに基づくモータ制御よりクランクシャフト１２を変速で回転運動させたときの筬打ち曲線Ｓｂを、ほぼ一致させることができる。すなわち、図中破線で示す筬打ち曲線Ｓａに対し、図中実線で示す筬打ち曲線Ｓｂがほぼ重なるように、筬１４を揺動運動させることができる。このため、クランクシャフト１２を一定速で回転運動させる場合と同等の緯入れ可能角を確保したうえで、モータ負荷を低減することができる。なお、緯入れ可能角は、織機の基本動作周期内で緯入れが許容される筬角度の範囲である。よって、緯入れ可能角を減らさずにモータ負荷を低減できれば、緯入れ許容時間を長く確保するうえで有利になる。
In addition, since the designated displacement is set by applying a sine wave having a cycle shorter than the basic operation cycle of the loom, the motor load can be reduced without reducing the weft insertion angle. The reason is as follows. When the specified displacement is set by applying a sine wave whose cycle is shorter than the basic operation cycle of the loom, the effect hardly appears in the angular displacement, but it greatly appears in the angular acceleration that determines the motor torque. This can also be seen from, for example, when the angular acceleration is obtained by differentiating the sine wave Asin (2ωt) twice with respect to time, it becomes −4ω 2 Asin (2ωt). Therefore, if the specified displacement θa is set by combining the angular displacement represented by a sine wave whose cycle is shorter than the basic operation cycle of the loom with the angular displacement ωt, compared to when the
＜変形例等＞
本発明の技術的範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、発明の構成要件やその組み合わせによって得られる特定の効果を導き出せる範囲において、種々の変更や改良を加えた形態も含む。
<Modifications>
The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes forms to which various changes and improvements are added within the scope of deriving specific effects obtained by constituent elements of the invention and combinations thereof.
たとえば、上記実施形態では、正弦波に基づく角変位として、正弦波Ａｓｉｎ（２ωｔ）と正弦波Ｂｓｉｎ（３ωｔ）を重ね合わせた合成波で表される角変位を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らない。たとえば、正弦波Ａｓｉｎ（２ωｔ）で表される角変位のみ、または、正弦波Ｂｓｉｎ（３ωｔ）で表される角変位のみを、前述した角変位ωｔに組み合わせて指定変位θａを求めてもよい。あるいは、正弦波Ａｓｉｎ（２ωｔ）と正弦波Ｂｓｉｎ（３ωｔ）に加えて、さらに周期の短い正弦波Ｃｓｉｎ（４ωｔ）、Ｄｓｉｎ（５ωｔ）等を重ね合わせた合成波で表される角変位（Ｃ，Ｄは係数）を、前述した角変位ωｔに組み合わせて指定変位θａを求めてもよい。 For example, in the above embodiment, the angular displacement based on the sine wave is described as an example of the angular displacement represented by the combined wave obtained by superimposing the sine wave Asin (2ωt) and the sine wave Bsin (3ωt). The invention is not limited to this. For example, the specified displacement θa may be obtained by combining only the angular displacement represented by the sine wave Asin (2ωt) or only the angular displacement represented by the sine wave Bsin (3ωt) with the above-described angular displacement ωt. Alternatively, in addition to the sine wave Asin (2ωt) and the sine wave Bsin (3ωt), an angular displacement (C, The designated displacement θa may be obtained by combining D with a coefficient) and the angular displacement ωt described above.
ただし、複数の正弦波を重ね合わせた合成波で表される角変位を角変位ωｔに組み合わせる場合、合成波の元になる正弦波の数が一定数以上に多くなると、より複雑な形状の合成波で角変位を表せても、効果の点ではそれほど大きな差は生じない。したがって、合成波の元になる正弦波の数としては、上記実施形態で記述したように２つが好ましい。特に、より少ない数の正弦波で、より大きな効果を得るには、正弦波Ａｓｉｎ（２ωｔ）と正弦波Ｂｓｉｎ（３ωｔ）を組み合わせた合成波を適用することが好ましい。 However, when the angular displacement represented by a composite wave obtained by superimposing a plurality of sine waves is combined with the angular displacement ωt, if the number of sine waves that are the basis of the composite wave increases beyond a certain number, a more complex shape is synthesized. Even if the angular displacement can be expressed by a wave, the difference in effect is not so great. Accordingly, the number of sine waves that are the basis of the combined wave is preferably two as described in the above embodiment. In particular, in order to obtain a greater effect with a smaller number of sine waves, it is preferable to apply a combined wave combining the sine wave Asin (2ωt) and the sine wave Bsin (3ωt).
また、上記実施形態では、互いに異なる周期を有する複数の正弦波を重ね合わせた合成波で表される角変位を角変位ωｔに組み合わせたが、本発明はこれに限らない。たとえば、互いに同じ周期を有し、かつ、互いに位相のずれた複数の正弦波を重ね合わせた合成波で表される角変位を角変位ωｔに組み合わせてもよい。 In the above-described embodiment, the angular displacement represented by the combined wave obtained by superimposing a plurality of sine waves having different periods is combined with the angular displacement ωt, but the present invention is not limited to this. For example, the angular displacement ωt may be combined with an angular displacement represented by a combined wave obtained by superimposing a plurality of sine waves having the same period and being out of phase with each other.
また、上記実施形態では、モータ１１の出力トルクＴｍの実効値が最小となる条件で、各正弦波の係数を決定して指定変位θａを求めたが、本発明はこれに限らず、指定変位θａ＝ωｔに設定する場合に比べてモータトルクの実効値が小さくなる条件であればよい。
In the above embodiment, the designated displacement θa is determined by determining the coefficient of each sine wave under the condition that the effective value of the output torque Tm of the
また、上記実施形態では、クランクシャフト１２の回転運動をロッキングシャフト１３の揺動運動に変換する変換機構として４節リンク機構を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、たとえば、多節リンク機構またはカム機構を採用してもよい。
In the above embodiment, the four-joint link mechanism has been described as an example of the conversion mechanism that converts the rotational motion of the
また、本発明は、特定の種類の織機に限らず、たとえば、エアジェット織機、ウォータジェット織機、レピア織機など、各種の織機の筬打ち装置に適用することが可能である。 Further, the present invention is not limited to a specific type of loom, and can be applied to a hammering device for various looms such as an air jet loom, a water jet loom, and a rapier loom.
１０ 筬打ち装置、１１ モータ（可変速モータ）、１２ クランクシャフト（回転シャフト）、１３ ロッキングシャフト（揺動シャフト）、１４ 筬、１５ 制御回路。 10 striking device, 11 motor (variable speed motor), 12 crankshaft (rotating shaft), 13 rocking shaft (oscillating shaft), 14 scissors, 15 control circuit.
Claims (4)
前記モータの駆動に従って回転運動する回転シャフトと、
前記回転シャフトの回転運動を揺動運動に変換する変換機構と、
前記変換機構により揺動運動する揺動シャフトと、
前記揺動シャフトと一体に揺動運動する筬と、
前記回転シャフトの角変位を指定する指定変位に基づいて、前記モータの回転速度を制御する制御回路と、
を備え、
前記モータは可変速モータであり、
前記制御回路は、前記回転シャフトを回転運動させるために必要となる前記モータのトルクと前記揺動シャフトを揺動運動させるために必要となる前記モータのトルクとが打ち消し合うよう、前記回転シャフトを一定速で回転運動させたときの角変位と織機の基本動作周期よりも短い周期を有する正弦波に基づく角変位とを組み合わせた前記指定変位に基づいて、前記モータの回転速度を変更する
織機の筬打ち装置。 A hammering motor,
A rotating shaft that rotates according to the driving of the motor;
A conversion mechanism for converting the rotary motion of the rotary shaft into a swing motion;
A swing shaft that swings by the conversion mechanism;
A scissor that swings together with the swing shaft;
A control circuit for controlling the rotational speed of the motor based on a designated displacement for designating an angular displacement of the rotating shaft;
With
The motor is a variable speed motor;
The control circuit adjusts the rotating shaft so that the torque of the motor required to rotate the rotating shaft and the torque of the motor required to swing the swinging shaft cancel each other. The rotational speed of the motor is changed based on the designated displacement, which is a combination of angular displacement when rotating at a constant speed and angular displacement based on a sine wave having a period shorter than the basic operation period of the loom. Hammering device.
請求項１に記載の織機の筬打ち装置。 The hammering device for a loom according to claim 1, wherein the angular displacement based on the sine wave is an angular displacement represented by a composite wave obtained by superimposing a plurality of sine waves.
請求項２に記載の織機の筬打ち装置。 The angular displacement based on the sine wave is a composite wave obtained by superimposing a sine wave having a half of the basic operation period of the loom and a sine wave having a period of 1/3 of the basic operation period of the loom. The loom hammering device according to claim 2, wherein
前記モータの駆動に従って回転運動する回転シャフトと、
前記回転シャフトの回転運動を揺動運動に変換する変換機構と、
前記変換機構により揺動運動する揺動シャフトと、
前記揺動シャフトと一体に揺動運動する筬と、
を備える織機の筬打ち装置におけるモータ制御方法であって、
前記回転シャフトを回転運動させるために必要となる前記モータのトルクと前記揺動シャフトを揺動運動させるために必要となる前記モータのトルクとが打ち消し合うよう、前記回転シャフトを一定速で回転運動させたときの角変位と織機の基本動作周期よりも短い周期を有する正弦波に基づく角変位とを組み合わせた指定変位に基づいて、前記モータの回転速度を変更する
織機の筬打ち装置におけるモータ制御方法。 A hammering motor,
A rotating shaft that rotates according to the driving of the motor;
A conversion mechanism for converting the rotary motion of the rotary shaft into a swing motion;
A swing shaft that swings by the conversion mechanism;
A scissor that swings together with the swing shaft;
A motor control method in a loom hammering device comprising:
The rotary shaft is rotated at a constant speed so that the torque of the motor required to rotate the rotating shaft and the torque of the motor required to swing the swing shaft cancel each other. The motor control in the hammering device of the loom changes the rotational speed of the motor based on a specified displacement that combines the angular displacement when the sine wave is made and the angular displacement based on a sine wave having a cycle shorter than the basic operation cycle of the loom Method.
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| CN113249855B (en) * | 2021-06-22 | 2022-02-22 | 南通欧惠纺织科技有限公司 | Automatic adjusting device for beating-up torque of air-jet loom in cotton cloth production |
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