JP6894191B2 - プロジェクタイル織機に横糸を挿入するための電磁装置 - Google Patents

Description

本発明は、プロジェクタイル（projectile）タイプの織機に横糸を挿入するための電磁装置に関する。

公知のように、プロジェクタイル織機は、横糸がプロジェクタイル、すなわち、横糸端を把持する、適切な質量及び形状の傾斜した金属製の本体を介して、杼口に挿入される点で、他のタイプの織機とは相違している。

杼口の出口（通常、織り位置に対して織機の右側）では、プロジェクタイルがブレーキ装置によって減速及び停止され、横糸が緩められているので、プロジェクタイルが、適切に連続した搬送システムによって織機の送り出し側（通常左手側）に戻される。送り出し側では、入ってくる個々のプロジェクタイルが装置上に載せられ、送出ステーションの前方に搬送される。送出ステーションは、それらを再度、杼口内に送り出し、同じ他の横糸へと搬送する。

この種の織機は、取外可能という利点があるにも拘わらず、特に非常に幅広の布を織る場合に幾つかの重大な欠点がある。まず、プロジェクタイルに伝達されなければならない瞬間的な高い推力に直結されるという機械的な欠点がある。特に、プロジェクタイルが送出部材によって受ける瞬間的な推力によって決まる問題に加えて、十分に大きいが過度に侵入しない推力を生み出す適切な機構を構成するという複雑さがある。

特許文献１は、プロジェクタイルの後端に隣接する推進部材が、カム機構を介して周期的に力を付与されるトーションバーによって駆動されるレバーに支持されている、従来の推進装置を開示する。

容易に推測できるように、カム駆動式のトーションバーを使用するシステムは、受けた負荷と与えた負荷に関すること、及び、送出ステップでプロジェクタイルの運動法則を決定して制御する機会のいずれに関しても、むしろ不安定な機械的構成要素である。

実際のところ、プロジェクタイルは、非常に高加速で瞬時に杼口から送出され、どのような駆動部材によっても制御されないので、幾つかの典型的な編むことの問題は、プロジェクタイル織機、特に横糸の高い初期応力と、実質的に杼口内での全ての流れに沿ってプロジェクタイルの制御されない振る舞いとして発生する。特に、信頼できる推進力がプロジェクタイルで完全かつ同時に起こらないとき、プロジェクタイルの軌道は、プロジェクタイルがスライドするガイドによって制御されるが、送出の効率及び規則性を悪化させる水平方向の振動を受ける。

特許文献２には、プロジェクタイルの送出についての代替可能な解決方法が開示されており、プロジェクタイルは、機械的なスラスト部材というより、プロジェクタイルが位置する電磁場でプロジェクタイルに引き起こされる加速度によって最大設定送出速度とされている。特に、前記電磁場は、プロジェクタイルの軌道に沿って連続して並べた１又は２のコイルによって生成され、その軌跡は、電磁場を均等で、そのような軌跡の周辺にできるだけ平行に生成するように、コイルの内軸キャビティを通過する。

上述の送出技術は数十年も知られているが、今のところ実施されていない。上述タイプの第１世代の横糸の電磁挿入システムを厳密に分析した内容が、刊行物「織機の横糸挿入に於ける電磁力の使用」（Fibres & Textiles in Eastern Europe - July/September 2005, Vol. 13, No. 3(51) - pages 67-70）に開示されている。その著者であるS.A. Mirjalili氏は、電磁装置により強磁性材料で形成されたプロジェクタイルの送出を正確に実行するために、ヤズド大学の織物工学科で行った研究結果を記載している。

この刊行物には、電磁送出装置のコイルへの供給電流は、プロジェクタイルがコイルの中心位置に到達したときにオフされなければならず、その結果、コイルの第２半部によって付与されるブレーキ動作によって影響を受けることになる。実際に、プロジェクタイルが安定して釣り合った位置は、コイルに継続的に電流が流れていれば、その中心位置に正確に一致しており、そこではプロジェクタイルは、その中心位置の周囲に、速くて連続した振動が続かないようにしている。

一方、この観察に基づいて、プロジェクタイルの望ましい出口速度と、電磁場での動作の良好な使用効率との間の適切な妥協を達成することを可能とするために、前記著者はプロジェクタイルをコイル長さの７５％から１２５％の長さとすることを提案している。

しかしながら、その問題研究は、この送出装置では、機械的に送出されたプロジェクタイルの速度と比較できるほどの速度を得ることができないことは何もないと結論付けている。

最後に、電磁力を活用するより最近の横糸挿入装置が、Konrad Hilmarの特許文献３に開示されており、杼口の２つの反対側の端部に配置され、それぞれ４つの隣接するコイルからなる２つの同様な電磁装置のために、代わりに杼口に送られた単一のプロジェクタイルを設けた織機を備える。マイクロコントローラが連続する前記コイルを励磁し、プロジェクタイルの速度と、織機の主動作の角度に関する情報とに基づいて、プロジェクタイルを加速したりブレーキをかけたりする。コイルを励磁する方法は、詳細には開示されていないが、いずれにしても、プロジェクタイルが前進する際、連続して起こることは明らかである。

プロジェクタイルの長さとコイルの長さの割合は、ここでは特に開示していないが、図面から、上述のMirjaliliの研究によって開示された範囲の上方値であって、それがどれほどであるのかは明らかである。

しかしながら、上述の従来技術で提案されたいずれの解決方法であっても、実際の適用では満足のいく結果が得られていない。実際に、図１に示す三菱の解法は、プロジェクタイルとコイルの間の相対的な位置Ｐの小さい範囲でしか有効な引力Ｆを付与できないという重大な欠点がある。コイルがプロジェクタイルに比べて長手方向に非常に大きいにも拘わらず、加速のために利用可能な空間は、大きく制限されており、プロジェクタイルの最終希望送出速度が得られるとすれば、これは非常に大きな加速度と力とを意味することになる。そのような加速度及び力は、コイルでのジュール効果のために顕著な損失が発生する高電流の使用を必要とし、この結果、プロジェクタイルの運動エネルギー／プロジェクタイルの送出のために使用される電気エネルギーを意味する、送出システムの非常に低い全体効率がもたらされる。この解決方法ではコイル冷却という大きな問題もあり、重要な横糸の機械的負荷が増大する。

図２に示すように、プロジェクタイルがコイル内に完全に位置すると、既に上述したように、プロジェクタイルに付与される電磁力Ｆがゼロとなるため、いずれにせよこれ以上のコイルの伸長はその状況を改善しない。このため、エネルギーの浪費が大きくなり、プロジェクタイルを加速する目的のための効果としてではなく、他の全てのコイル領域でのジュール効果のため、有効な領域での電磁力は同じとなる。

最後に、ヒルマー解法では、ジュール効果による損失を制限し、システムの効率を改善するように、コイルの数を増加させ、同時にプロジェクタイルの長さよりも非常に短い長手方向の寸法を削減することが提案されている。しかしながら、そのような控えめな長さのコイルによって付与される電磁力は非常に小さく、たとえ全ての単一コイルの効率が前述の解法の１つに比べて高いとしても、現在の産業用途の観点から、興味ある速度までプロジェクタイルを加速するのを成功させる可能性はやはりない。

ドイツ特許第2.003.198号公報 特開昭４８−４４５５９号公報 ドイツ特許第10 2009 019935号公報

そこで、本発明の目的は、プロジェクタイル織機において、横糸を挿入するための電磁装置を提供することであり、それは上述の欠点をなくし、長手領域に沿ってできるだけ長く高い電磁力をプロジェクタイルに付与可能とし、システムの効率と、横糸に作用する過剰な機械的な張力に関する上述の欠点を受けることなく、プロジェクタイルの希望する最終速度を達成する。

この目的は、独立請求項１に記載した特徴を有するプロジェクタイル織機に電磁力により横糸を挿入することによって達成される。そのような横糸挿入装置の他の好ましい特徴は、独立項に記載されている。

上述の三菱の従来技術の横糸挿入装置において、コイルによってプロジェクタイルに付与される電磁力の変化が、プロジェクタイルチップの位置に対して同じ位置で行われることを示す図である。 プロジェクタイルよりも十分に長いコイルの場合に於ける図１と同様な図である。 個々に励磁するコイルを備え、これらコイルがヒルマー特許に記載したのと同様なプロジェクタイルよりも短くなっている装置の動作図を示す。 本発明に係る電磁式横糸挿入装置の動作図を示す。 プロジェクタイルの位置のより精巧な制御装置を備えた図４の電磁式横糸挿入装置の異なる実施形態を示す。

発明のよりよい理解のために、図１から図３には、さらに伸長したコイルを備える三菱や、プロジェクタイルチップの位置Ｐに対向するヒルマーの公報に開示されるような従来タイプの電磁式横糸挿入装置によってプロジェクタイルに付与される電磁気力Ｆの曲線が図示されている。図面では簡略化のため、力Ｆのプラス側のみを図示している。Mirjalili氏の公報に記載されるように、コイルに対して中心位置を超えてプロジェクタイルが前進する際、コイルの電力供給は停止されるので、反対符号の電磁力と、同じ方向の電磁力とが発生する。

図１の下方部分には、プロジェクタイル１がコイル２の前方の待機位置に示されている。コイルが励磁されると、図１の上方部分に図示されるように、位置Ｐに依存する、プロジェクタイルに可変の電磁力Ｆを作用させるが、それはスタート位置から、プロジェクタイルチップがコイルの入口領域に到達する、やや制限された最大値の範囲に続く位置までの急速な増加を含み、プロジェクタイルチップがコイルから出口領域近傍に位置するまでに急激に降下する。

既に上述したように、S.A. Mirjalili氏による前記公報を解説すると、このコイルの配置により、プロジェクタイルとコイルの間の相対的な位置の制限範囲内でのみ、すなわち、実際にはコイル長さの第１部分でのみ顕著な吸引力を作用させることができる。この環境により、上述したように、顕著な欠点が引き起こされる。

図２に示すように、より長いコイル２を使用すると、初期上昇及び最大値の一部で、上述の電磁力Ｆの曲線形状は変化せず、曲線の下り部分が長くなるだけであるが、その領域では、電磁力は非常に小さな値となり、（プロジェクタイルがコイル内に完全に位置するとき）最後にはゼロとなる。したがって、この解法はシステム効率を大きく損なうことを意味している。

これに対して、最近のヒルマー公報で提案され、図３に図示されるように、コイルすなわちより短い一連のコイル２の使用により、装置のより高い効率を保証しているにも拘わらず、電磁力Ｆの最大ピーク値が小さくなるため、このタイプの織機に実装された装置で使用することができる幾分制限された空間では、プロジェクタイル１に所望の送出速度を得ることができない。

図４に示すように、本技術分野において、本発明によって提案される解法は、多数のコイル３を使用することである。コイル３はプロジェクタイルの送出軌跡に沿って連続して配置されている。各コイルは、最適コイル長さの、好ましくは整数の約数（１／ｎ）の長さを有する。最適コイルは、静止状態で、プロジェクタイル１に所望の電磁力を得ることができ、前記コイルでのジュール効果による電力損失を最小化する。前記最適コイルの長さは、プロジェクタイルの強磁性体による動作長の３０％から７０％の範囲、好ましくは、４０％から６０％の範囲、最適には半分の長さである。約数１／ｎすなわち個々のコイル３の長さを決定する値は、例えば、ｎの値が２から１０、好ましくは３から６の範囲で、構造上及び経済上の要因に基づいて最適化することができる。この結果、コイル３はプロジェクタイル１よりも顕著に短くなる。

本発明の重要な特徴によれば、前述の短くなったコイル３は、上述のヒルマーの従来技術に於ける個々のコイルの代わりに、より多くのコイルのグループ４において連続的に励磁し、プロジェクタイル１に最適な電磁吸引効果を作用させるが、通常の同様な欠点によって影響を受けることはない。

また、プロジェクタイル１が前方に移動するとき、励磁したコイルのグループ４の位置も、これに対応して前方に移動され、プロジェクタイル１が到達した位置に基づいて、単一のコイル３によって非常にゆっくりと、プロジェクタイル１に最大電磁力を常に付与するために同期する。このため、プロジェクタイル１の位置に対する前記力Ｆの曲線は図４の上方部分に図示される形状となり、システムは常に、電磁吸引力Ｆが最大効率を得られる状態、すなわち最も小さなエネルギー損失となる状態で動作する。図４は、コイル３の長さに適合した約数１／ｎが１／３である本発明の実施形態を示しており、同期して励磁するコイルのグループ４は正確に３つのコイルであり、この結果、同期して励磁するコイルの各グループ４は、上述のように、最適長さのコイルがプロジェクタイルに作用するのと同様な性能を発揮する。

上述するように、コイル３の長さを決定するために選択された約数１／ｎの値を小さくするとき、プロジェクタイルに作用する電磁力Ｆの曲線は、装置が複雑化してコストが上昇するという点で、益々一定傾向になることが明らかである。このため、簡単な最適の計算方法により、個々の装置又はタイプの織機にとって、前述のグローバル経済面で、前記約数を好ましい値とすることができる。

コイルの連続した励磁を十分に制御するために、送出軌跡に沿って隣接するコイル３の間に位置センサ５が設けられている。コイル３の長さが短くなっているため、プロジェクタイル１の位置制御が特に効率的なものとなるように、センサ５は非常に短いピッチで配置されている。センサ５は、本発明の特定の実施形態では、市場で利用可能な（光、赤外線。静電容量、電磁誘導等の）多くのタイプから１つが選択され、電磁式横糸挿入装置内のプロジェクタイル１の位置を検出し、その位置信号をライン６を介して電子制御ＣＰＵに伝送する。ＣＰＵは、織機の制御ユニットからコイル３の供給電流の信号７を受信する。また、ＣＰＵは、プロジェクタイル１の位置に基づいて、連続して電流を供給するように電力ステージ８を起動させる。さらに、ＣＰＵは、単一のコイル３によって移動させる毎に、連続するコイルのグループ４で、加速されるべきプロジェクタイル１に対して、すなわち、コイルの各グループ４の第１コイルの入口近傍のプロジェクタイルチップに対して、相対的に理想的な位置に配置された適切な長さのコイルの電磁力を、各瞬間で同期するようにして、電力ステージ８を起動させる。上述の短くなったコイル３の電子管理により、コイルでのジュール効果によるエネルギーロスを最小に抑えたプロジェクタイル１の送出が可能となり、生成される熱を廃棄するという大きな問題を含み、システムの全効率を最大化する。

図５に示すように、コイル４のグループを連続して励磁処理するＣＰＵには、閉ループ制御システム１０をさらに追加することができる。この場合、上述の既に予め定義された電流基準７に代えて、時間ｔでの外部速度Ｖ又は位置Ｓの基準９が、織機から送られて制御システム１０に到達する。言い換えれば、そのような外部基準９は、到達した角度位置又は設定された織機の動作時間サイクルに基づいて、織機の中央制御によって常時アップデートされている。そのような基準信号９は、ブロック１１で、センサ５によって検出されるプロジェクタイル１の実際の位置と比較され、制御ＣＰＵに送信される電流基準７は、上述の外部基準に基づいてプロジェクタイル１を減速するか、あるいは、加速させるように適切に調整される。

閉ループ制御１０により、プロジェクタイルは設定した動作法則に従い、プロジェクタイル１が最初、低速度とされ、第１コイル３が長時間励磁されるという事実を考慮して、個々のコイル３によって消費される電力を均一化する。

最後に、織機から受信する外部基準９は、個々の横糸が各時間で加工処理されるという特定情報を備えることができ、この結果、プロジェクタイルの動作法則は、特定の横糸が挿入される必要性に基づいて各機織りサイクルで変更できる。

プロジェクタイルを送出するための公知の電磁装置に対して、本発明の電磁装置は多くの利点を有する。
全てのコスト、すなわち製造コスト及びランニングコストの両方の削減
高信頼性
高効率
横糸のタイプに依存する横糸の機械的負荷又は制御可能な機械的負荷の削減
プロジェクタイルの加速曲線の制御
プロジェクタイルのシステム（フック）の使用、すなわち高い送出方向に基づく重要な機織りの欠点の原因の削減
ブレーキをかけた織機に対する高稼働頻度

しかしながら、本発明は上述の特別な配列に限定して解釈されるべきではなく、実施形態に例示されるものに限らず、本発明の保護範囲から逸脱することなく、当業者が到達する範囲内の全てに於いて異なる変形例が可能であり、それは後述する請求項によって限定される。

Claims (4)

1. プロジェクタイル（１）が、プロジェクタイルの軌跡に沿って、プロジェクタイルの動作中、連続して励磁する、隣接する複数のコイル（３）によって生成される電磁力によって杼口を介して送出されるプロジェクタイル織機の電磁式横糸挿入装置であって、
   前記コイル（３）は、連続するコイルのグループで励磁され、連続するコイルの個々のグループ（４）の長さが、磁気駆動したプロジェクタイル（１）の長さの３０％から７０％の範囲であって、励磁した連続コイル（４）のグループの位置は、プロジェクタイル（１）の位置に応じて一度に単一のコイル（３）によって連続的に前方に移動することを特徴とする電磁式横糸挿入装置。
2. 連続したコイルのグループ（４）の励磁は、プロジェクタイル（１）が前記グループのコイル（３）に侵入したときに開始される請求項１に記載の電磁式横糸挿入装置。
3. さらに、隣接するコイル（３）の間に配置される複数の位置センサ（５）を備え、前記センサは、コイル（３）内の通路に沿ってプロジェクタイル（１）の位置を検出し、前記位置の信号を電子制御処理ユニット（ＣＰＵ）に送信して、コイルのグループ（４）を連続して励磁させる請求項１又は２に記載の電磁式横糸挿入装置。
4. さらに、角度位置又は設定した織機の動作時間のサイクルに基づいて、織機から受信する、ある時間（ｔ）での前記プロジェクタイル（１）の速度（Ｖ）又は位置（Ｓ）の外部の基準信号（９）により制御される閉ループ制御システム（１０）を備え、外部の基準信号（９）は、前記センサ（５）によって検出されるプロジェクタイル（１）の実際の位置と比較され、前記コイルのグループ（４）を連続して励磁するために前記電子制御処理ユニット（ＣＰＵ）に送信された前記コイルへの供給電流の信号（７）は、前記外部の基準信号（９）によって得られた値に従ってプロジェクタイル（１）の速度を低下させたり、加速させたりするために適切に調整される請求項３に記載の電磁式横糸挿入装置。

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