| 【発明の名称】 |
一斉式管替装置及びニューマ装置を備えた紡機 |
| 【発明者】 |
【氏名】篠崎 豊
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| 【要約】 |
【課題】ニューマ装置の省エネ運転と管替作業のための紡機の停止時間の短縮化を図り、ニューマ装置と管替装置とで可変周波数変換器を共用しても支障が生じない一斉式管替装置及びニューマ装置を備えた紡機を提供する。
【解決手段】管替装置用モータ13及びニューマ装置用モータ20には電源周波数の変更により変速可能なモータが使用されている。管替装置用モータ13はインバータ22の出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに常開接点ＭＳ１を介して接続されている。ニューマ装置用モータ20は商用電源21に常開接点ＭＳ２を介して接続され、インバータ22の出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに常開接点ＭＳ３を介して接続されている。インバータ22は制御装置Ｃからの指令信号により制御される。制御装置Ｃは管替装置用モータ13への電力供給時にはニューマ装置用モータ20への電力供給を商用電源21から行うように各常開接点ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３を開閉制御する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 一斉式管替装置及びニューマ装置を備えた紡機であって、前記一斉式管替装置を駆動する管替装置用モータと、前記ニューマ装置を駆動するニューマ装置用モータとを周波数の変更により変速可能なモータとし、前記両モータに電力を供給する共通の可変周波数変換器を設け、前記ニューマ装置用モータへの電力供給を前記可変周波数変換器からと工場用電源からとに切換え可能とし、前記管替装置用モータへの電力供給時には前記ニューマ装置用モータへの電力供給を工場用電源から行うように切り換える電源切換手段を設けた一斉式管替装置及びニューマ装置を備えた紡機。
【請求項２】 前記管替装置のドッフィング動作を変速制御する制御手段を備えている請求項１に記載の一斉式管替装置及びニューマ装置を備えた紡機。
【請求項３】 前記管替装置はドッフィングバーをスピンドル列とスピンドル列の下方に配置されたボビン移送装置との間で昇降変位させるパンタグラフ機構を備え、前記ボビン移送装置はモータにより駆動されるとともに該モータも周波数の変更により変速可能に構成され、前記可変周波数変換器を共用している請求項１又は請求項２に記載の一斉式管替装置及びニューマ装置を備えた紡機。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一斉式管替装置及びニューマ装置を備えたリング精紡機等の紡機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般にリング精紡機では、糸切れが発生した場合、ドラフト装置から送り出されるフリースがドラフトローラに巻き付いたり、また、糸切れ錘以外の錘に悪影響を及ぼすのを防止するため、糸継ぎが行われるまでの間にドラフト装置から供給されるフリースを吸引するためのニューマ装置が設置されている。ニューマ装置は紡機機台に沿って延びる吸引ダクトと、吸引ダクトの端部に接続された集綿ボックスとを備えている。ニューマ装置は紡機本体の駆動とは別に単独モータで駆動され、多くの電力を消費する。近年、省エネを目的として、ニューマ装置のモータをインバータで変速制御するものがある。
【０００３】また、紡績工場における自動化が進み、リング精紡機、リング撚糸機等の紡機においては、満管にともなう玉揚げ及び新たな空ボビンをスピンドルに挿入する管替作業を全錘一斉式の管替装置により自動的に行うものがある。一斉式管替装置は、ドッフィングバーをスピンドル列とスピンドル列の下方に配置された移送装置との間で昇降変位させるパンタグラフ機構を備え、パンタグラフ機構をモータで駆動する。
【０００４】紡機の生産性を高めるためには管替作業による紡機機台の停止時間を短くするのが有効である。そして、管替時間を短縮するため、パンタグラフ機構を駆動するモータに極変モータを使用したものがある。
【０００５】また、特開平６−４１８２６号公報には管替装置（ドッファ）用モータを周波数変換器を介して変速制御するようにした紡機が提案されている。この紡機では、図５に示すように、制御装置５１が主周波数変換器５２と付加周波数変換器５３に接続されている。主周波数変換器５２はリング精紡機のスピンドルを駆動する主モータ５４にスイッチ５５を介して接続され、ボビン交換装置（管替装置）用の付加モータ５６にスイッチ５７を介して接続されている。付加周波数変換器５３はスイッチ５８を介してリングフレームを駆動する付加モータ５９に接続され、スイッチ６０を介してボビン搬送装置を駆動する付加モータ６１に接続されている。そして、紡機が停止している際に主周波数変換器５２を介して管替装置の付加モータ５６をより高い電力で駆動するとともに、実質的にドッファビーム（ドッフィングバー）を一定速度で駆動することにより管替時間の短縮を図ることが開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】管替時間の短縮を図るには、紡機の満管停止時に、紡機が完全に停止する前に管替装置のドッフィングバーを満ボビンの近傍の玉揚げ準備位置に待機させておき、紡機の停止後、直ちに満ボビンと空ボビンの交換作業を開始する必要がある。しかし、リング精紡機における糸切れはボビンへの糸の巻き取り開始時及び巻き終わり時に比較的発生し易く、あまり早くからドッフィングバーを玉揚げ準備位置に待機させておくと、作業者が糸切れに対する処理を行うのに支障を来す。従って、ドッフィングバーの玉揚げ準備位置への移動開始をできるだけ遅くし、移動開始後はできるだけ速く玉揚げ準備位置まで移動させる必要がある。
【０００７】また、スピンドルの近傍に空ボビンを一時載置する中間ペッグを備えた管替装置では、ドッフィングバーの玉揚げ準備位置への移動は、空ボビンを中間ペッグに挿入する動作を伴うため、単純に一定の高速運動を行うことができず、変速しながら移動する必要がある。従って、管替装置用のモータを変速制御する必要がある。変速制御を極数変換モータで行う場合は２段階で、細かい速度制御ができない。
【０００８】特開平６−４１８２６号公報に開示された装置では、管替装置用モータを可変周波数電源で変速制御できる。ところが、ドッフィングバーを高速で移動させることができるのは紡機の停止後、主周波数変換器５２を介して付加モータ５６を駆動制御可能なときであるため、ドッフィングバーを玉揚げ準備位置へ移動させるのに機台運転中の時間を有効に利用することができない。また、一般にスピンドル駆動用の主モータの容量に比較して管替装置用のモータの容量はかなり小さいため、主モータ用の主周波数変換器を使用して管替装置用のモータを駆動する場合には、主周波数変換器に装備されている保護回路と別の保護回路が管替装置用のモータに必要になる。従って、主モータと管替装置用のモータとで周波数変換器を共用するのは、メリットが少ない。一方、リングフレーム（リングレール）用モータと管替装置用モータとで周波数変換器を共用すると、リングレールの変速が優先されるため、機台運転中に管替装置用モータの適正な変速制御ができないという問題がある。
【０００９】本発明は前記の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的はニューマ装置の省エネ運転と、管替作業のための紡機の停止時間の短縮化とを図ることができ、ニューマ装置と管替装置とで可変周波数変換器を共用しても支障が生じない一斉式管替装置及びニューマ装置を備えた紡機を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、一斉式管替装置及びニューマ装置を備えた紡機であって、前記一斉式管替装置を駆動する管替装置用モータと、前記ニューマ装置を駆動するニューマ装置用モータとを周波数の変更により変速可能なモータとし、前記両モータに電力を供給する共通の可変周波数変換器を設け、前記ニューマ装置用モータへの電力供給を前記可変周波数変換器からと工場用電源からとに切換え可能とし、前記管替装置用モータへの電力供給時には前記ニューマ装置用モータへの電力供給を工場用電源から行うように切り換える電源切換手段を設けた。
【００１１】従って、この発明では、管替装置用モータ及びニューマ装置用モータは同じ可変周波数変換器によって駆動可能となる。管替装置用モータには必ず可変周波数変換器から電力が供給され、必要な速度で効率よく駆動されるため管替作業の時間短縮が可能になる。管替装置が作動されるときは、ニューマ装置用モータには工場用電源から電力が供給され、管替装置が作動されないときにニューマ装置用モータに可変周波数変換器から電力が供給される。可変周波数変換器から電力が供給される際は、ニューマ装置用モータを低速で駆動することにより省エネ運転が可能になる。管替装置は紡機の運転停止時より少し前から作動が開始される。また、紡機の運転再開後もしばらく作動を継続する。管替装置の作動期間は、ボビンへの糸の巻き取り開始時及び巻き終わり時の、糸切れが発生し易い期間のため、ニューマ装置用モータを高速で駆動するのが好ましく、工場用電源から電力が供給されて高速で運転されても支障はない。
【００１２】請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の発明において、前記管替装置のドッフィング動作を変速制御する制御手段を備えている。この発明では、管替装置の動作速度を細かく制御でき、管替作業に支障なく管替時間の短縮が可能になる。
【００１３】請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記管替装置はドッフィングバーをスピンドル列とスピンドル列の下方に配置されたボビン移送装置との間で昇降変位させるパンタグラフ機構を備え、前記ボビン移送装置はモータにより駆動されるとともに該モータも周波数の変更により変速可能に構成され、前記可変周波数変換器を共用している。従って、この発明では移送装置のソフトスタート及びソフト停止が可能となり、定速モータで駆動する場合と異なり、高速で駆動するときに始動時及び停止時のショックが小さくなるので、満ボビンや空ボビンの姿勢が支障を来すほど傾く虞がなくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施の形態を図１〜図４に基づいて説明する。図３に示すように、紡機としてのリング精紡機１のスピンドルレール２上には多数のスピンドル３が一定ピッチで配設されている。スピンドルレール２の下方にはペッグトレイ４を利用してボビンの移送を行う公知（例えば、特開昭６３−１４５４３８号公報）のボビン移送装置５が配設されている。スピンドルレール２の前側には支持バー６がスピンドルレール２に沿って延設され、支持バー６の上面にはスピンドルピッチと同ピッチで中間ペッグ７が突設されている。
【００１５】紡機機台には公知の構成の一斉式管替装置８（以下、単に管替装置８と称す）が装備されている。管替装置８は、ボビン把持装置９ａ（図４に図示）を備えたドッフィングバー９をスピンドル列とスピンドル列の下方に配置されたボビン移送装置５との間で昇降変位させるパンタグラフ機構１０を備え、パンタグラフ機構１０を作動する駆動シャフト１１を中心にパンタグラフ機構１０全体が回動可能に構成されている。
【００１６】また、駆動シャフト１１は紡機機台の一端に配設された変換装置としてのパワーシリンダ１２の作動により往復動されるようになっている。パワーシリンダ１２は、管替装置用モータ１３によって駆動されるボールねじ機構を介して駆動シャフト１１を往復動するようになっている。この構成は例えば特開２０００−３４６３２号公報に開示されたものと同じである。
【００１７】図３に示すように、リング精紡機１には運転中の糸切れ時にドラフト装置１４のローラパートから送出されるフリースが糸切れ錘以外の錘に悪影響を及ぼすのを防止するため、糸切れ時にフリースを確実に吸引するニューマ装置１５が装備されている。ニューマ装置１５を構成する吸引ダクト１６はリング精紡機１の長手方向に沿って延設され、紡機機台のアウトエンドＯＥ側に配設された集綿ボックス１７に接続されている。集綿ボックス１７はフィルタ１８により区画された集綿室１９を有し、フィルタ１８を挟んで集綿室１９と対向する室にニューマ装置用モータ２０で駆動されるファン２０ａが配設されている。そして、ニューマ装置用モータ２０の駆動により集綿室１９が負圧になり、吸引ダクト１６に接続された吸引ノズル（図示せず）に吸引作用が及ぶようになっている。
【００１８】管替装置用モータ１３及びニューマ装置用モータ２０には電源周波数の変更により変速可能なモータ、例えば誘導モータが使用されている。図１に示すように、工場用電源としての商用電源（３相交流電源）２１に可変周波数変換器としてのインバータ２２が接続されている。管替装置用モータ１３はインバータ２２の出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに常開接点ＭＳ１を介して接続されている。ニューマ装置用モータ２０は商用電源２１に常開接点ＭＳ２を介して接続され、インバータ２２の出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗに常開接点ＭＳ３を介して接続されている。
【００１９】インバータ２２は制御手段としての制御装置Ｃからの指令信号により制御される。また、前記各常開接点ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３は制御装置Ｃからの指令信号に基づいて開閉されるようになっている。制御装置Ｃは管替装置用モータ１３への電力供給時にはニューマ装置用モータ２０への電力供給を商用電源２１から行うように各常開接点ＭＳ１，ＭＳ２，ＭＳ３を開閉制御する。制御装置Ｃ及び常開接点ＭＳ２，ＭＳ３が、ニューマ装置用モータ２０への電力供給をインバータ２２からと商用電源２１からとに切換える電源切換手段を構成する。
【００２０】次に前記のように構成された装置の作用を説明する。紡機機台の運転開始と同時にニューマ装置用モータ２０の駆動が開始されて集綿ボックス１７に負圧が発生し、吸引ノズルに吸引作用が生じる。その結果、糸切れ時にローラパートから送出されるフリースは吸引ノズルに吸引される。また、ニューマ装置１５は正常紡出時には糸に撚り込まれない繊維の一部や風綿を吸引する作用をなす。吸引ノズルにより吸引されたフリース等は吸引ダクト１６を介して集綿室１９に一時貯溜される。
【００２１】そして、ニューマ装置用モータ２０への電力は、管替装置用モータ１３にインバータ２２を介して電力を供給する常開接点ＭＳ１がオンの状態では、商用電源２１から常開接点ＭＳ２を介して供給される。また、常開接点ＭＳ１がオフの状態では、インバータ２２から常開接点ＭＳ３を介して供給される。従って、ニューマ装置用モータ２０は、管替装置８の作動時には商用電源２１により一定の高速で運転される。また、巻き取り開始から所定時間内及び巻き終わり時期以外はインバータ２２を介して駆動制御される。
【００２２】巻き取り運転中、ドッフィングバー９は、図４（ａ）に示す待機位置に配置され、巻き取り終了間近になると、管替装置８の作動が開始される。先ずペッグトレイ４上の空ボビンＥがボビン把持装置９ａに把持されて抜き上げられ、ドッフィングバー９の移動により中間ペッグ７に挿入される。次にボビン把持装置９ａによる空ボビンＥの把持が解放された後、ドッフィングバー９が上昇されて満ボビンＦの近傍の玉揚げ準備位置に配置された図４（ｂ）に示す状態で、管替作業が一時中断される。そして、管替装置８はその状態でスピンドル３が完全に停止するとともにラペットが反転されるのを待つ。
【００２３】紡機の運転停止及びラペット反転が完了して玉揚げ可能な状態になると、管替装置８の作動が再開される。そして、ボビン把持装置９ａが直ちに満ボビンＦの頂部と対応する位置に移動されるとともに、満ボビンＦがボビン把持装置９ａに把持されてスピンドル３から抜き取られる。次いでボビン把持装置９ａがスピンドルレール２の下方に移動されて、満ボビンＦがペッグトレイ４のペッグに挿入される。次に再びボビン把持装置９ａが中間ペッグ７に挿入された空ボビンＥと対応する位置まで移動され、中間ペッグ７から空ボビンＥが引き抜かれた後、空ボビンＥがスピンドル３に挿入される。そして、ボビン把持装置９ａによる空ボビンＥの把持解除後、ボビン把持装置９ａが上方へ移動された後、スピンドル３の真上位置から後退移動され、さらに待機位置に復帰して管替作業が完了する。紡機機台はボビン把持装置９ａが空ボビンＥの把持を解除後、上昇した時点で直ちに再起動される。
【００２４】この実施の形態では以下の効果を有する。
（１） 管替装置用モータ１３及びニューマ装置用モータ２０でインバータ２２を共用し、かつ管替装置用モータ１３の駆動時にはニューマ装置用モータ２０に商用電源２１から電力を供給するようにした。従って、管替装置用モータ１３を必要な速度で変速駆動させることができ、紡機の運転停止時における完全停止までの運転時間を有効に管替作業時間の一部に利用でき、管替作業の時間短縮が可能になる。また、管替作業が行われていないときは、ニューマ装置用モータ２０をインバータ２２で駆動制御でき、低速で駆動することにより省エネ運転が可能になる。また、管替装置８の動作期間は、ボビンへの糸の巻き取り開始時及び巻き終わり時の、糸切れが発生し易い期間のため、ニューマ装置用モータ２０を高速で駆動するのが好ましく、商用電源２１から電力が供給されて高速で運転されても支障はない。
【００２５】（２） 管替装置用モータ１３が制御装置Ｃからの指令信号に基づいてインバータ２２を介して変速制御されるため、ドッフィングバー９の動作速度を細かく制御でき、中間ペッグ７及びスピンドル３への空ボビンＥの挿入や、ペッグトレイ４のペッグへの満ボビンＦの挿入時にボビン把持装置９ａに無理な力が加わることなく、しかもドッフィングバー９の移動にかかる合計時間の短縮ができ、管替作業に支障なく管替作業のための紡機の停止時間を短縮できる。
【００２６】（３） 管替装置用モータ１３を変速制御するインバータ２２を、管替装置用モータ１３と容量の近いニューマ装置用モータ２０とで共用するため、主モータの変速制御用のインバータを共用する場合と異なり、インバータ２２の保護回路と別に管替装置用モータ１３及びニューマ装置用モータ２０にそれぞれ保護回路を設けなくてもよい。
【００２７】（４） 管替装置８はスピンドル列及びボビン移送装置５の中間位置に空ボビンＥを一時載置するための中間ペッグ７を備えている。従って、中間ペッグ７を装備しない管替装置８に比較して、管替作業に必要な動作の多くを紡機の完全停止前に行うことができ、管替作業のために紡機の運転が停止される時間をより短くできる。
【００２８】なお、実施の形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○ ボビン移送装置５としてペッグトレイ４を使用する装置に代えて、スピンドルピッチと同一ピッチでペッグが突設されたベルトコンベヤを採用する。
【００２９】○ ボビン移送装置５をモータにより駆動される構成、例えばベルトコンベアを使用する構成とし、該モータも周波数の変更により変速可能なモータとしてインバータ２２を共用する構成とする。この場合、ニューマ装置用モータ２０は管替装置用モータ１３及びボビン移送装置用のモータが駆動されていない時に、インバータ２２を介して駆動される。ボビン移送装置を変速制御可能なモータで駆動すると、ボビン移送装置のソフトスタート及びソフト停止が可能となる。従って、定速モータで駆動する場合と異なり、高速で駆動するときに始動時及び停止時のショックが小さくなるので、満ボビンや空ボビンの姿勢が支障を来すほど傾く虞がなくなる。
【００３０】○ 制御装置Ｃからインバータ２２への指令信号（速度指示）は、アナログ信号でもデジタル信号でもよい。また、デジタル信号の場合、シリアル通信でもパラレル通信でもよい。
【００３１】○ 常開接点ＭＳ１，ＭＳ３に代えてｃ接点（切換接点）を使用してもよい。そして、各ｃ接点の共通端子をインバータ２２の各出力端子Ｕ，Ｖ，Ｗにそれぞれ接続し、各ｃ接点の残りの二つの端子の一方を管替装置用モータ１３の配線に、他方をニューマ装置用モータ２０の配線にそれぞれ接続する。この場合、管替装置用モータ１３にインバータ２２から電力が供給される際には、インバータ２２からニューマ装置用モータ２０への電力供給が確実に停止される。従って、管替装置用モータ１３を変速制御するための電力が誤ってニューマ装置用モータ２０へ供給されることがなく、ニューマ装置１５の負圧が急変する虞がない。
【００３２】○ 特開昭５１−４０４３８号公報に開示された装置のように、スピンドルピッチの半分のピッチでぺッグを備えた搬送装置上に、空ボビンＥをぺッグの１個おきに挿入した状態で準備し、中間ぺッグを使用せずに搬送装置とスピンドル間とで空ボビンＥ及び満ボビンＦを交換する装置に適用してもよい。この場合、紡機の運転停止までに行われる管替動作は、空ボビンが挿入されていないぺッグがスピンドル３と対応する位置に搬送装置を移動させる動作と、ドッフィングバー９を満ボビンＦの頂部と対応する位置に移動させる動作となる。従って、この場合も管替作業のために紡機が停止する時間が短縮される。
【００３３】○ リング精紡機に限らず一斉式管替装置及びニューマ装置を備えたリング撚糸機に適用してもよい。リング撚糸機の場合はドラフト装置１４の代わりに糸を送り出すローラパートが設けられ、糸切れ時には糸がニューマ装置１５に吸引される。
【００３４】○ 工場用電源として商用電源をそのままの周波数で使用する代わりに、異なる周波数に変換して使用してもよい。
○ 可変周波数変換器としてインバータに代えてサイクロコンバータを使用してもよい。
【００３５】前記各実施の形態から把握される請求項記載以外の発明（技術的思想）について、以下にその効果とともに記載する。
（１） 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記管替装置はドッフィングバーをスピンドル列とスピンドル列の下方に配置されたボビン移送装置との間で昇降変位させるパンタグラフ機構を備え、前記スピンドル列及び前記ボビン移送装置の中間位置に空ボビンを一時載置するための中間ペッグを備えている。この場合、中間ペッグを装備しない管替装置に比較して、管替作業に必要な動作の多くを紡機の完全停止前に行うことができ、管替作業のために紡機の運転が停止される時間をより短くできる。
【００３６】（２） 請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記電源切換手段は、前記可変周波数変換器と管替装置用モータあるいはニューマ装置用モータとを接続する配線の途中に設けられる接点として、ｃ接点（切換接点）を備えている。この場合、管替装置用モータを変速制御するための電力が誤ってニューマ装置用モータへ供給されることがなく、ニューマ装置の負圧が急変する虞がない。
【００３７】
【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜請求項３に記載の発明によれば、ニューマ装置の省エネ運転と、管替作業のための紡機の停止時間の短縮化とを図ることができ、ニューマ装置と管替装置とで可変周波数変換器を共用しても支障が生じない。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３２１８
【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機製作所
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| 【出願日】 |
平成１２年３月９日（２０００．３．９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００６８７５５
【弁理士】
【氏名又は名称】恩田 博宣 （外１名）
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| 【公開番号】 |
特開２００１−２５４２３３（Ｐ２００１−２５４２３３Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１３年９月２１日（２００１．９．２１） |
| 【出願番号】 |
特願２０００−６５０３９（Ｐ２０００−６５０３９） |
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