JPS61136875A - スピンドルの過剰速度監視方法並びに装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、広義には糸、特に合成フィラメント糸の巻取
りに関する。合成フィラメント糸はモノフィラメントで
もマルチフィラメントでもよい。

更に詳しくは、本発明はスピンドル駆動のワインダによ
る糸の巻取りにおける過剰速度を検出する新規な改良さ
れた方法と、少なくとも一本のスピンドルとこれをその
軸回りに回転させる駆動手段を具えた新規な改良された
装置に関する。

〔従来の技術〕

合成フィラメント糸は普通フィラメントワインダのスピ
ンドル上のパッケージに巻取られる。各パンケージはス
ピンドル上に保持されたボビン上に形成され、巻取り作
業の間、供給される糸はボビンの軸方向にトラバースさ
れながらボビン上に巻取られ、所定のパッケージが形成
される。

従来は、パッケージの表面に摩擦接触する摩擦駆動され
るロールによって、スピンドル、従ってパッケージをス
ピンドルの長手方向軸の回りに回転するのが一般的であ
った。巻取り速度が増加するにつれて、摩擦駆動ロール
からパッケージ／スピンドル組立体に伝達することが段
々困難になってきた。そのため、スピンドルを直接駆動
することが一般的になって来つつある。

これを可能ならしめる有利なシステムが１９８２年５月
１７日出願の米国特許出願第３７９１３４号にスピンド
ル駆動システムの名称で開示され、クレームされている
。しかし、本発明はこの米国出願（ヨーロッパ特許公開
第９４４８３号に対応ンに記載されたシステムと連携し
ての使用に限定されるものではない。

スピンドル駆動ワインダに必要な制御システムは摩擦駆
動されるワインダに比べてかなり複雑である。この理由
によって、糸は巻取り作業の際、実質的に一定の直線速
度で供給され、その速度でパッケージの表面に取り上げ
られなければならない、パッケージの直径は巻始め時の
空ボビンの外径に等しい値から、巻取り終期の所定の最
′大値まで増加するので、スピンドルの回転速度は巻取
り期間を通じてこれに対応して減少しなければならない
。制御システムの複雑性の増加のために、作業中の失敗
の危険性も増加する。スピンドル駆動ワインダにおける
特に危険な失敗は“過剰速度”である。

１９８３年７月２０日に発行されたヨーロッパ特許出願
公開第８３７３１号には、巻取り作業中のスピンドル駆
動ワインダの監視及び検出されたスピンドル駆動手段の
過剰速度に対処するためのシステムが開示されている。

この出願公開には、１巻取り中のスピンドル回転速度の
変化に応じて、所定の回転速度変化のパターンよりも若
干高い上限値が予めプログラムされている方法”の代案
として一つの解決策が提案されている。この方法は、９
巻取りパターンのプログラミングは、糸の太さ、巻取り
速度、糸張力などの巻取り条件が変化したときは、いつ
でも必要である°と言う理由で、前記出願公開中で拒絶
されている。

この拒絶された方法の代案として、前述のヨーロッパ特
許出願第８３７３１号は、過剰速度監視シ゛ステムによ
って巻取り作業中の任意のサンプリング時点における速
度はそれ以前のサンプリング時点における速度を所定量
以上越えないことを保証するべきであること提案してい
る。このヨーロッパ特許出願第８３７３１号に述べられ
た監視システムは、スピンドルの回転数の増加に応じて
作動する。

前述のヨーロッパ特許出願第８３７３１号に提案された
解決策は、二つの事実を見逃している。即ちａ）スピン
ドルの過剰速度を監視するために、糸の太さ、巻取り速
度、糸張力などの種々の“プログラミングパラメータが
“パッケージ直径”なるパラメータに包摂されること、 ｂ）増加するスピンドル速度への対処が、次ぎに述べる
理由によって不充分なことの二点である。

スピンドル駆動ワインダの過剰速度の監視は、工程制御
の目的よりも安全の面に直接的に関わっている。糸が所
望の速度で取り上げられることを保証することが主たる
機能ではない。しかし、スピンドルの最大安全速度はパ
ッケージ直径が増加するに従って小さくなることを認識
することが重要である。ワインダの効率的な利用を図る
ために、スピンドルは安全作業限界に近い水準に負荷さ
れている。非常に大きいパンケージ又は一つのスピンド
ル上に複数のパッケージを同時に形成し得るように、比
較的長いスピンドルを具えることが段々普通になってき
ている。スピンドルが一本の空ボビンのみを担持してい
るときに許容される最大回転速度は、満パツケージ又は
複数のパッケージを担持したスピンドルに対する安全限
界より温かに高く設定することができる。従って、巻取
り作業の成る段階では正しいスピンドル回転速度も、そ
の段階を過ぎた後も一定に維持されていれば、パッケー
ジ直径の増加と共に安全ではなくなるが、前述のヨーロ
ッパ特許出願第８３７３１号に提案されたシステムによ
ってはこれは検出されない。

〔発明の概要〕

本発明は、スピンドル回転速度を代表する第１信号とパ
ッケージ直径の関数としての第２信号とを発生するステ
ップを含むスピンドル駆動ワインダのスピンドルの過剰
回転速度を検出する方法を提案する。第１１第２信号は
比較される。この比較によってスピンドル回転速度が前
記第２信号に代表される可変限界を越えていることが示
されると、対策が講じられる。本発明は、更にスピンド
ル回転速度を代表する第１信号を発生する手段、パッケ
ージ直径の関数としての第２信号を発生する手段、及び
第１、第２の信号を比較して、現時点でのスピンドル回
転速度が前記第２信号によって代表される可変限界を越
えている場合には、所定の出力信号を発生する手段から
なるスピンドル駆動ワインダのスピンドルの過剰回転速
度を検出する装置をも提案する。

図面に基づいて本発明の゛種々の実施例を説明する。

〔実施例〕 スピンドル駆動ワインダ 図面に言及すると、図を簡単にするために・当業者が本
発明の原理と概念を容易に理解するのに必要な程度にワ
インダの構造を図示している。

第１図には、本発明が適用される多数のワインダシステ
ムが図示されている。最初に実線で表された部分を参照
する。

この図はスピンドル駆動ワインダ１８の正面図を示す。

符号２０は駆動手段と取り付は要素を内蔵したヘッドス
トックを示し、これらは通常の構造を有しているので本
明細書では詳述しない。符号２２はへ７ドストツク２０
から前方に片持ち式に突出したスピンドルを示す。スピ
ンドル２２はその長手方向軸２４を中心に回転自在にヘ
ッドストック２０内に取り付けられている。このワイン
ダは、従来型の、従って詳述は省略されたヘッドストッ
ク２０内の適宜なモータがスピンドル２２に直接結合さ
れてこれを矢印Ａ方向に回転せしめるタイプのものであ
る。

説明と図示を簡単にするため、一本の糸２６の巻取りに
ついてのみ言及する。しかし、周知の如ぐ、一本のスピ
ンドル上の複数のパッケージに同時に多数の糸を巻くこ
とができ、本発明の原理はこれらのシステムに同様に適
用され得ることは明らかであろう。

パッケージは、巻取り作業中スピンドル２２に取り外し
自在に取り付けられてこれと共廻りするボビン２８上に
形成される。所望のパッケージを形成するために、糸２
６は公知のトラバース機構３０によってボビン２８の軸
方向にトラバースせしめられる。

第１図に実線で示されたワインダ構造は、糸２６がトラ
バース機構３０を離れた後、ボビン２８上に形成されつ
つあるパッケージに移転する前に、ローラ３２の外周面
の一部を通過する、所謂印刷−摩擦型のものである。図
示のシステムにおいては、ローラ３２は長手方向軸３４
を中心に回転し得るようにヘッドストック２０内に支持
され、該軸３４はスピンドルの軸２４に平行に、ヘッド
ストック２０に対して固定されているものと仮定する。

巻取り作業（即ち一つのパッケージの巻取り）が開始さ
れると、ローラ３２はスピンドル３２上の空ボビンに接
触する。ローラ３２は巻取り作業が完了するまで（即ち
同じパッケージの巻取りが完了するまで）ボビン２８上
で形成されるパッケージの外周面に接触し続ける。この
ような仮定の条件下において、スピンドル２２は、スピ
ンドル２２と印刷−摩擦ローラ３２との間でパッケージ
が成長し得るようにローラ３２に対して可動である。

スピンドル２２は全巻取り作業期間を通じてローラ３２
の方へ押し付けられ、これによってローラ３２はパッケ
ージの現時点の瞬間周速度に等しい外周速度（即ち接線
速度）で回転するように拘束される。特には図示しない
通常のタコジェネレータがローラ３２に結合されており
、駆動手段を制御するためのフィードバック信号を提供
し、パッケージとローラの外周速度を実質的に一定の、
糸２６がワインダ１８に供給される線速度に等しく維持
する。上述の如く、この制御においてはパッケージがス
ピンドル２２とローラ３２の間で成長するにつれて、ス
ピンドル２２の回転速度を一定の割合で減速することが
必要である。

スピンドル２２とローラ３２との間でのパンケージの成
長は、ローラ３２とトラバース機構３０を、ヘッドスト
ック２０に固定された軸２４を中心に回動自在となし、
スピンドル２２に対して可動となすことによって吸収で
きることは明らかであろう。別の例として、スピンドル
２２とローラ３２　（トラバース機構３０と共に）をヘ
ッドストック２０に対して可動になしてもよい。

第１図の点線はローラ３２を有する畝上の印刷−摩擦型
ワインダの別のシステムを示す。この別の例においては
、トラバース機構３８と接触ローラ４０の間の糸径路内
に補助の溝付きローラ３６が設けられ、該接触ローラ４
０は糸２６がパッケージと接する領域でパッケージの外
周面に係合している。印刷−摩擦ローラ゛３２に比べて
、接触ローラ４０の周囲への糸の巻付き角は（例え存在
していたとしても）比較的小さい。このシステムはフィ
ラメントを取り技術においては周知であり、その−変形
は１９８１年６月２３日に許可された米国特許第４２７
６０４号に見ることができる。印刷−摩擦システムの場
合のように、“溝付きローラ゛システムにおいてもスピ
ンドル２２か接触ローラ４０（溝付きローラ３６とトラ
バース機構３８と共に）のどちらかがパッケージの成長
を可能にするために可動になされ、又はこれらの動きの
組合わせによってパッケージの成長が可能となる。

第１図は一本のスピンドル２２のみを示し、所与の巻取
り作業が完了したときには巻取りを中止され、パッケー
ジはスピンドル２２から取り外され、新しいボビン２８
と交換される必要がある。

この作業の際、糸２６は屑として除去される必要がある
。周知の如く、ワインダ１８に複数のスピンドルを設け
ることも可能であり、一つのスピンドルでの巻取り作業
が終わると、他のスピンドルが自動的に巻取り位置に動
いて糸の移転が行われるので、実質的に連続した屑を生
じない巻取りが可能になる。このような自動交換システ
ムは周知である。個々の巻取り作業（パッケージ形成）
は単一のスピンドル上でのパッケージの巻取りの場合と
同じ原理を利用しており、従って、本発明はこれらの自
動交換機械にも適用し得る。

基途上星工塁念 第２図から第５図までに示す四つのグラフには、横軸に
パンケージ直径りが表され、この直径は最小径Ｄ　ｗａ
ｘから最大径Ｄｍｉｎまで変化している。

最小パッケージ直径は実際上ボビン（第２図の２８）の
外径で表され、最大直径は機械全体の設計によって決定
される。

第２図には、スピンドル２２の回転速度Ｎ（単位時間当
たり回転数）が縦軸に表されており、このカーブはパッ
ケージの一定外周速度Ｖｃに対して放物線関数に従って
減少しなければならないことを示している。第３図には
、同じ一定外周速度Ｖｃに対して一回転に要する時間Ｔ
が縦軸に表されている。所要時間はパッケージ径りの直
線関数として増加している。

第４図と第５図には、スピンドルの回転速度Ｎが縦軸に
示されている。所与の機械設計に対して、設計上の最大
外周速度Ｖｍが存在する。しかし、所与の巻取り作業に
対して、ワインダ１８はこの最大設計速度よりも低い速
度、即ち“実際”巻取り速度Ｖａで使用されている。従
って図は二つの基本的に異なった監視原理を図示してい
る。第４図には、最大巻取り速度Ｖｍより高い値の限界
巻取り速度ｖｌが規定されている。第５図には、実際巻
取り速度Ｖａよりも低い限界巻取り速度Ｖｔが規定され
、この■（は任意の巻取り作業において■…に等しくて
も、等しくなくてもよい。

これらの監視原理のいずれかが本発明に用いられる。両
者の場合に、スピンドル２２の許容最大回転速度Ｎｌは
パッケージ直径りの逆関数に従って減少することに注目
すべきである。第４図から明らかなように、選択された
任意のパッケージ直径りにおいて、第４図に示されたシ
ステムは、ＶａがＶｍに等しいときを除いて、比較的高
いスピンドルの過剰速度（Ｖｌ　とＶａに相当する回転
速度間の差）を許容している。実際の作業環境によって
、このような作業が受は入れ可能か否かを決定される。

第４図に示すシステムの場合には、限界速度Ｖ１は全て
の状況下においてワインダ１８の可能最大作業速度を表
している。しかし第５図に示すシステムにおいては、絶
対的な限界は存在せず、限界を取り速度は設定された巻
取り速度Ｖａに関連しており、ワインダを駆動するモー
タが設計上の最大作業速度Ｖｍよりも実質的に高速でワ
インダ１８を駆動することが可能ならば、設定又は制御
の誤りによって不安全な作業となる可能性が存在する。

このような状況下においては、設定可能な最大速度を限
定する補助監視手段も望まれる。

第４図のシステムに比較して第５図のシステムに伴う付
加的な複雑性にも関わらず、このシステムは本発明の好
適実施例の基礎となっている。しかし、第４図にかかる
実施例についても説明される。しかしながら、説明され
るすべての実施例の基本的な特長は、パッケージの最小
径Ｄｍｉｎから最大径Ｄ　ｍａｘまでの成長を表す出力
信号を発生する手段が設けられていることである。特に
第１図を参照すると、この手段は選択されるワインダの
構造に従って多くの形を取り得ることが判るであろう。

スピンドル２２が”固定”された印刷−摩擦型ローラ３
２に対して可動の印刷−摩擦型システムの場合には、ス
ピンドル２２の軸２４は、第１図に４２で示されたカー
ブの経路に沿って動くことができる。公知の型のセンサ
手段が、該経路４２に沿うスピンドル軸２４の位置を検
出するために設けられている。可動スピンドル２２を存
する”溝付きローラ”型システムにおいては、点線で示
された同様な経路４４が設定され、同じようなセンサが
設けられる。

スピンドル軸２４がヘッドストック２０に対して固定位
置に維持され、印刷−摩擦ローラ３２又は接触ローラ４
０が動いてパッケージの成長を許容する場合にも、全く
同様な装置配列を作ることができる。経路４２．４４は
例示として第１図のみに示され、担持構造としての揺動
アーム上に取り付けられた可動スピンドルに対応してい
る。可動の摩擦ローラ３２又は接触ローラ４０を、ベッ
ドストック２０に対して直線的に往復動し得るキャリッ
ジ上に取り付ける方が簡単である。往復動キャリッジは
可動スピンドル２２を担持するためにも使用される。

スピンドル２２とローラ３２又は４０の両者がヘッドス
トックに対して可動のシステムにおいては、ローラ３２
の軸３４又璧接触ローラ４０の軸からスピンドル軸２４
までの間隔を検出する更に複雑なセンサが必要であろう
。

畝上のシステムにおいては、パッケージの成長を表す信
号は、機械の一部品（例えばスピンドル２２）の他の部
品（例えばヘッドスト−／り２０又はローラ３２，４０
）に対する位置に対応して発せられる。しかし、例えば
１９７２年６月２０日に許可された米国特許第３６７１
８２４号に示されたような、パッケージ自身の成長を直
接検出するセンナを設けてもよい。しかし、このような
システムは、通常、複雑で実際の機械構造に組み込むこ
とは難しい。従って、パッケージ形成作業に関連する機
械部品の相対的な動きを検出することが望ましい。

パッケージの成長を表す信号は、パッケージの直径りが
増加するにつれて連続的に変化する必要はなく、段階的
に変わればよい。段階の数は過剰速度に関する許容限界
によって決められる。

本発明のすべての実施例の基本的な特長の一つは、信号
（以降“回転信号”と言う）がスピンドル２２の回転速
度Ｎの関数として変化することである０例えば、タコジ
ェネレータの一部品がスピンドル２２と共に回転するよ
うにスピンドル２２に連動せしめられ、タコジェネレー
タが該部品の回転速度を表す信号（回転信号）を発する
。この回転信号はパルス型でもアナログ型でも構わない
。

しかし、スピンドルがＡＣモータで駆動されている場合
には、このタコジェネレータは不要であり、モータに供
給される電力の周波数がモータ速度の代表値として採用
される。これは同期モータが用いられる場合に当てはま
る。非同期モータの場合にも、モータの滑りが所望の作
動範囲において一定であるか、又は無視できる程小さい
場合には通用できる。この場合、回転信号はモータの電
源から直接にもたらされる。

第６図のブロックダイアグラムにおいて、スピンドル回
転速度Ｎを検出するタコジェネレータは符号５０で示さ
れている。このタコジェネレータ５０は第６Ａ図に示す
パルス型出力信号（回転信号）を発生する。スピンドル
２２の各回転毎に所定数のパルスがタコジェネレータか
ら出力されるものと仮定する。

図示の便宜のため、第６Ａ図においては、スピンドル２
２の一回転毎に一つのパルスがタコジェネレータ５０か
ら発せられるものと仮定する。連続するパルス間の間隔
はＴ゛で表され、第３図の縦軸に示された一回転当たり
の時間に相当する。しかし、これは基本的なことではな
く、更に精度が要求される場合には、−回転毎に更に多
くのパルスが回転信号に使用されることが望ましい。回
転信号は周波数変換器５２への入力となり、ここから第
６Ｂ図の一連の方形パルスとして出力される。

周波数変換器５２は、高低両状態に切り換え可能な出力
を発生する装置であり、該装置は各回転信号に応じて現
時点の出力状態を維持する。

周波数変換器５２の出力は、該変換器５２から供給され
た各方形パルスの波長に応じるパルス波長感知装置５４
に供給される。第６図において、このパルス波長感知装
置５４は、入力が高の場合には所定の率で連続的に充電
され、入力が低の場合には急速に放電されるコンデンサ
を具えた鋸歯波形発生器である。パルス波長感知装置５
４の出力側の鋸歯波形は第６Ｃ図に示されている。

第３図から、回転信号（第６Ａ図）の連続するパルス間
の間隔Ｔは、パッケージ直径の増加と共に連続的に増加
することが判る。これは第１パルスに対して第２パルス
を右（点線の位置）に移動することによって、第６Ａ図
の最初の二つのパルスに対して表されている。周波数変
換器５２から出力される各方形パルスの波長は回転信号
のパルス間の間隔１゛が長くなるに従って増加せしめら
れる。これは第６Ｂ図に示された第１方形パルスを点線
で延長して表されている。パルス波長感知器５４のコン
デンサに対する充電率が一定だとすると、コンデンサは
第６Ｃ図の第１鋸歯波形・に対して点線で示された長い
方形パルスによってより高い電圧に充電される。

パルス感知器５４の鋸歯型出力はコンパレータ５６に入
力として供給される。このコンパレータは周波数変換器
５２　（第６Ｂ図）からの方形パルスも受は取り、周波
数変換器５２の出力信号のサイクル（第６Ｂ図）に対応
する作業サイクルに従って、即ち第６Ｂ図の方形パルス
め波長の２倍に相当する変化周期に従って作動する。各
サイクルの間、コンパレータ５４は、パルス波長感知器
５４から受領した人力信号の電圧を、後述の感知装置５
８によって決められたしきい値と比較する。

感知器５８はパッケージの成長を検出する前述のセンサ
である。センサ５８はこの場合出力信号としてＤＣ電圧
りを発生する。該電圧りはパッケージ直径の直線関数と
して最小値Ｌｍｉｎから最大値Ｌｍａｘまで増加する。

このＤＣ電圧りの瞬間値はコンパレータ５６に対する瞬
間しきい値を表し、第６Ｃ図に例示として最小、最大し
きい値が示されている。二つのセンサ５４と５８は、通
常のパッケージ形成の場合には、第６Ｃ図の各鋸歯波形
におけるピーク電圧が対応するしきい値りを所定の値以
上越えるように、相互に配置されている。

任意のパッケージ直径りにおいて、スピンドル２２が過
剰速度で回転しているならば、回転信号（６Ａ）のパル
ス間隔Ｔは各方形パルス（６Ｂ）のこれに対応する波長
は設計値より短くなり、センサ５４のコンデンサによっ
て達成されたピーク電圧は設計レベルより低くなるであ
ろう。過剰速度が大き過ぎる場合、第６Ｃ図の鋸は型波
形のピークは対応するしきい値以下に下がり、コンパレ
ータ５６はその出力端６０に警告信号を発する。

この警告信号はワインダ１８を停止するのに用いられた
り、耳に聴こえ又は目に見える警報を発するのに使われ
る。要するに、周波数変換器５２からの出力信号（第６
Ｂ図）が高の状態にある周期内に、パルス波長センサ５
４からの出力信号がセンサ５８によって設定されたしき
い値を越えていなければ、警報が発せられる。

第６図を参照して説明された前述の実施例は、しきい値
りがパッケージ直径りのみに依存している第４図のシス
テムに対応するものであり、システムを設定された速度
の変化に対応させるのに他のステップは用いられていな
い。しかし、設定された巻取り速度に応じてコンデンサ
の充電率を変化させる手段をパルス波長センサ５４内に
設けることによって、第５図に示されたシステムを実行
するように変形することができる。これは第６ｃ図の第
６Ｃ図の鋸歯波形上に点線で示されている。

パルス波長センサ５４内のコンデンサが周波数変換器５
２から受領した各方′形パルスに応じて更にゆっくりと
充電される場合は、任意のしきい値しは長い方形パルス
として周波数変換器５２から出力される。しかし、この
しきい値レベルＬがコンデンサの充電率に無関係に同一
パッケージ直径りに対して設定されている場合には、周
波数変換器から出力される長い方形パルスは遅い設定巻
取り速度に合わす必要がある（第３図参照）。

パルス波長センサ５４のコンデンサの充電率の変更は、
実質的に公知の方法でコンデンサ充電回路を調節するこ
とによって行われる。充電回路調節手段は、主たる機械
制御装置内の巻取り速度設定装置に自動的にリンクされ
ている。コンデンサ充電回路は設定速度の調節に従って
、連続的に調整されるか、又は予め規定された設定巻取
り速度の範囲に従って、段階的に調整される。後者の場
合、予め設定された速度範囲の数に対応する複数のコン
デンサ充電回路が存在し、パルス波長センサ５４は、所
与の巻取り作業の設定速度の選択に応じて、一つの充電
回路から他の回路へと切り換えられる。

上述の例においては、周波数変換器５２はその出力周波
数が回転信号（第６Ａ図）のパルス周波数の半分になる
ように設定されている。しかしこれは本質的なことでは
なく、他の周波数分割比を選択することも可能である。

特に、小さな、受は入れ可能な速度変動のために回転信
号の周波数が変動することが判明した場合には、これら
の変動の成るものを平均化するために、周波数変換器の
周波数分割比を高くすることが有用である０周波数変換
器に続く回路の応答時間に問題があるときも、大きい分
割比にすることが有用である。第７図の実施例は第６図
の実施例と同様の原理に基づいて作動し、図には可能な
限り同じ部品には同じ符号が用いられている。第６Ａ図
に示された形のパルス出力を発生するタコジェネレータ
５０が設けられているｉ第６Ｂ図の形の方形パルスを発
生する周波数変換器５２も設けられている。更に、パッ
ケージ直径の成長の関数として変化する出力信号を発生
するセンサ５８も設けられている。

この場合、しかしながら、周波数変換器５２からの方形
パルスはカウンタ６２に供給され、該カウンタにはクロ
ックパルス発生器６４からのパルスも入力される。カウ
ンタ６２は、パルス波長センサ５２からの方形パルスの
前縁を感知するとクロックパルスの計数を開始し、同じ
方形パルスの後縁を感知するとクロックパルスの計数を
停止するようになされている。カウンタ６２は“オーバ
フロー”型と称されるものであり、計数値が所定値を越
えると出力側６６に出力信号を発する。このようなオー
バフロー型カウンタの詳細は、例えばＳｐｒｉｎｇｅｒ
　Ｖｅｒｌａｇ社発行のＵ、ＴｉｅｔｚｅとＣｈ、　５
ｃｈｅｎＫ著“半導体回路技術”　（第５版）第２０．
　１．　２章、第４９６頁に記載されている。

クロ・２クパルス発生器６４は制御自在な可変パルスを
出力するものであり、センサ５８からクロックが受領す
る人力によって制御される。センサ５８とクロック６４
は、出力されるクロックパルスの発生率がパッケージ直
径の逆関数となるように配置されている。従って、カウ
ンタ６２に設定された一定の“オーバフロー”値によっ
て、パッケージ直径りが巻取り作業中に増大するにつれ
て周波数変換器５２から出力される次第に長くなる方形
パルスに対応して、クロック６４からのクロックパルス
発生率は減少する。

カウンタ６２からの出力６６は双安定回路６８、例えば
マルチバイブレーク又は“フリップフロップ”に伝達さ
れる。双安定回路６８は周波数コンバータ５２からの方
形パルスをも受ける。双安定回路６８は周波数変換器５
２からの方形パルスの前縁によって一つの状態にセット
され、カウンタ６２からの“オーバフロー”人力によっ
て元の状態にリセットされる。双安定回路６８の出力は
“過剰速度検出器”７０に伝達され、該検出器は周波数
変換器５２からの方形パルスをも受領する。

周波数変換器５２からの方形パルスの前縁によってカウ
ンタ６２のカウント動作が開始され、双安定回路６８が
セットされた後、周波数変換器５２の出力が同じ方形パ
ルスの後縁において低下するまで出力側６６の“オーバ
フロー”信号によって双安定回路がリセットされ°なか
った場合には、検出器７０はその出力側７２に“過剰速
度検出”信号を発する。しかし、検出器７０はこの警告
信号を所定の遅れ時間を経過した後にのみ発するように
なされ、作業が所定数のサイクルの間に正常に復帰した
場合には警告信号は出されない。

第７図の実施例は第４図に示された原理に基づいて作動
する。即ち、限界巻取り速度はパッケージ直径の増加に
従って（クロック６４のパルス発生率が低下するので）
減少するが、（カウンタ６２の“オーバフローカウント
”値が予め設定されているので）設定巻取り速度には無
関係である。市販されているオーバフローカウンタは、
通常、調節自在なオーバフロー値を持たないので、第７
図の実施例は第５図に従って作動するように改変するこ
とは困難である。しかし、第８図に示す改変によれば、
これを行うことかできる。

第８図においては、第７図と同じ符号が用いられている
部品については個々の説明は省略する。

クロックパルス発生器６４から発せられるクロックパル
スをカウントするカウンタは、符号７４で示されている
。このカウンタはオーバフロー型ではなく、その都度の
カウントをコンパレータ７６に出力するように設計され
ている。このコンパレータ７６はカウンタ出力を、メモ
リ７８から提供される可変しきい値と比較する。メモリ
７８から提供されるしきい値信号は、前述のセンサ５８
の瞬間出力に応じて巻取り作業中に制御自在に変更し得
る。メモリ７８によって設定されるしきい値は巻取り作
業中のパッケージ直径の直線関数として増加する。

カウンタ７４の出力がメモリ７８によって設定されたし
きい値に等しいがこれよりも大きいことをコンパレータ
７６が検出すると、８亥コンパレータはその出力側８０
にリセット信号を発し、第７図に関連して説明したのと
同様の機能を有する双安定回路６８をリセットする。従
って、パッケージ直径りの増加につれて、カウンタ７４
は、カウンタ５２からの次第に長くなる方形パルスによ
って、出力側７２に“過剰速度検出″信号が発せられる
ことを防ぎ、限界巻取り速度がパッケージ直径の増加と
共に減少するようにできなければならない。

システムを設定巻取り速度に対応するようにするために
、調節自在なりロックパルス発生器６４が設定器８２に
連動せしめられ、これによって所望の巻取り速度が別の
出力８４によって主ワインダ制御装置内に設定される。

好適な設定装置の形式ニついては後述する。今の所は、
クロックパルスの発生率は設定巻取り速度の直線関数で
あることを指摘すれば充分である。かくして、メモリ７
８によって決定されたしきい値は、設定装置８２によっ
てセットされたクロックパルス発生率に依存する調節自
在な限界巻取り速度Ｖｔを表す。

設定装置８２自体は明らかにスピンドル２２に使用され
る駆動手段に成る程度依存している。好適な駆動手段は
、モータに励磁々界を生じる電力源の周波数を調節する
ことによって制御可能な非同期モータである。フィラメ
ント巻取り技術において周知の如く、そのようなモータ
に供給する電力源の調節は、例えばリーター社から“テ
キシンフェルト”　（Ｔｅｘｉｎｖｅｒｔ）の名称で提
供されているタイプの周波数インバータによって行うこ
とが便利である。このインバータの一例が１９７７年１
２月６日に許可された米国特許第４０６１９４８号に記
載されているが、他の構造のインバータも本発明に使用
可能である。モータに電力を供給するのに周波数インバ
ータを使用するシステムにおいては、設定装置８２はク
ロックパルス発生器６４と公知の（従って特に図示しな
い）発振器の両者をセットする。この発振器はスピンド
ル駆動モータに対する供給周波数を決定する。スピンド
ル駆動モータが最大安全限界を越える回転速度Ｎでスピ
ンドル２２を機械的に駆動することができる機械全体の
設計になっている場合には、設定装置８２はワインダ１
８をそのような高速作動に設定することが不可能なよう
にされることが必要である。後述するように、間違いを
避けるために補助の監視装置を設けてもよい。

第９図に示す実施例は次式をシミュレートするように設
計されたコンピュ°−夕の形式をなしている。

ここでＮはスピンドル回転速度、Ｖｃは一定巻取り速度
、Ｄはパッケージ直径、及びπは円周率を表す。

タコジェネレータ５０はスピンドルの回転速度Ｎを表す
パルス周波数を有するパルス出方を提供する。これはコ
ンパレータ８６へ入力される。設定装置８２と可変クロ
ックパルス発生器６４も設定巻取り速度に直接関連する
パルス発生率を存するパルス出力信号を発生するように
仕組まれていル、シかし、この場合、クロック６４から
のパルス出力はパルス分割器８８に供給され、パルスは
ここで一定の係数Ｋによって分割される。装置８８から
の分割されたパルス出力は第２分割器９０に供給され、
そこで該パルス発生率は分割係数制御装置９２からの人
力に基づいて調節自在な係数によって分割される。分割
係数制御袋Ｗ９２の出力はパッケージ直径りを検出する
センサ５８によって決定される。分割係数制御装置装置
９２の出力は、センサ５８によって調節され、分割器９
０の分割係数はパッケージ直径りの直線関数として増加
し、従って、分割器９０の出力はパッケージ直径の増加
と共に減少するパルス発生率とな不。

この出力も又コンパレータ８６に供給される。

制御ｌｌＩ装置９２はセンサ５８と分割器９０の間を適
合させるリンクを形成しているので、分割係数制御装置
９２の詳しい構造は、センサ５８と分割器９０の構造に
よって決められる。センサ５８がアナログ出力信号を発
する場合には、分割係数制御装置９０はアナログ−デジ
タル変換器である。

タコジェネレータ５０からの出力信号のパルス発生率は
スピンドル２２の回転速度Ｎを直接的に表している（第
２図参照）。クロックパルス発生器６４のパルス発生率
は、分割器９０からの出力における分割されたパルス発
生率が装置８２にセットされた設定速度■に対する限界
巻取り速度Ｖｔの代表値となるように選ばれなければな
らない。

コンパレータ８６は、タコジェネレータ５０からの入力
におけるパルス発生率が分割器９０からの入力における
パルス発生率よりも大きいことを検出したとき、出力９
４に警告信号を生ずるように仕組まれている。分割器９
０からのパルス出力は設定された巻取り速度とパッケー
ジ直径とに依存しているので、この実施例は第５図に従
って作動する。

第１０図は第９図と実質的に同じ例であるが、デジタル
信号で−なくアナログ信号によって作動する。スピンド
ル回転速度Ｎに基づく出力を生ずるタカジェネレータは
符号５１で示され、この場合には電圧信号を提供し、該
信号はコンパレータ８６に供給される。コンパレータ８
６はこの場合電圧信号を比較するように設計されている
が、その作動原理は第９図で用いられたものと同じなの
で、同じ符号８６が使われている。タコジェネレータ５
１は直接電圧信号を発するか、又は周波数／電圧変換器
を具えた（タコジェネレータ５０と同様の）パルス発生
器を有している。

符号９６で示された電圧発生器は、設定された巻取り速
度によって可変な、そして設定速度に対する適当な限界
速度Ｖｔを表す電圧出力を発生する。電圧発生器９６は
設定された巻取り速度に基づいて直接的に電圧を発する
こともできるが、周波数／電圧変換器に接続されたクロ
ックパルス発生器６４と同様のクロックパルス発生器を
具えていてもよい。電圧発生器９６の出力は点線のブロ
ックで示された電圧分割器９８に供給される。該分割器
９６は固定要素１００と可変要素からなり、該可変要素
の電圧分割能力はパッケージ直径りに直接的に依存する
もので、従って本例においてはこの可変要素はセンサ５
８を表している。電圧分割器９８の出力はバッファ増幅
器１０２、次にコンパレータ８６に伝達される。作動原
理は第９図の実施例と同じであり、固定分割係数が電圧
分割器９８内に直接設定される。従って、この例の作動
について更に詳述する必要はないものと信する。

第１１図はマイクロコンピュータ１０４に過剰速度の監
視機能を果たさせるための配列を示している。このマイ
クロコンビュ°−夕１０４には点線のブロック内に示さ
れたサンプリング装置１０６が接続されており、該装置
１０６はマイクロコンピュータ１０４の制御の下に端子
１０８．１１０．１１２に現れる人力をサンプリングす
る機能を有する。端子１０８には、設定速度に応じた周
波数を有する出力を提供するように仕組まれた周波数発
生器１１４から供給される設定巻取り速度の代表値であ
る入力が現れる。周波数発生器１１４は例えば周波数変
換器からスピンドル駆動モータ２２に供給される周波数
を制御する発振器である。端子１１０には、パッケージ
直径りの代表値である信号が現れる。この信号はセンサ
５８から直接又は間接的に発せられたものである。端子
１１０に現れる信号はパ・ノケージ直径りの直線関数と
して変化する周波数を有している。

端子１１２には、前述のタコジェネレータ５０などから
発せられたスピンドル２２の実際の回転速度Ｎを代表す
る信号が現れる。端子１１２に現れる信号はスピンドル
回転速度Ｎの直線関数として変化する周波数を有する。

サンプリング装置１１６は端子１０Ｂ、１１０．１１２
に現れる周波数を代表するサンプルをマイクロコンピュ
ータ１０４に供給する。

これらのサンプルと既に述べた式に基づくプログラムと
を用いて、マイクロコンピュータ１０４はスピンドル２
２の回転数とそれの限界値とを連続的に比較することが
できる。この限界値はパッケージ直径に基づいて直接的
に作ることが可能であり、そして各巻取り作業の設定速
度と該設定速度を上回る実際巻取り速度の許容限界とに
基づいて、各巻取り作業毎に調節可能である。この許容
限界はマイクロコンピュータ１０４のメモリ内に固定入
力として設定することが・できる。マイクロコンピュー
タ１０４は直接的に速度を計算したり比較したりする必
要はなく、周波数や時間などを間接的に表す関数に基づ
いて作動すればよい。

マイクロコンピュータ１０４は、過剰速度が検出された
場合、警報発生値Ｆｆ　１１５に出力信号を発する。所
謂“番犬”即ち監視装置１１６がマイクロコンピュータ
自身の故障を発見したときにも、警報が発せられる。

マイクロコンピュータ１０４は設定巻取り速度を代表す
る信号をも監視する。前述の如く、設定器８２自身は、
不当に高い設定速度が誤って入り込まないように、仕組
まれなければならない。しかし、装置自体、又はスピン
ドル駆動手段の制御システムに設定速度に関する情報を
伝えるためにこれに連動する図示しない部品に欠陥が発
生する可能性は残っている。マイクロコンピュータ１０
４は、それ故、設定された巻取り速度を表す信号が、マ
イクロコンピュータ１０４内にプログラム可能な成るレ
ベルを越えたことが検出された場合には、警報信号を発
するように仕組まれることができる。

上に述べられた他のシステムはマイクロコンピュータを
具えておらず、従って、これらのシステムにおいては設
定された巻取り速度を表す信号に応じる特別の監視シス
テムを設け、この信号が不当に高い設定速度を示したと
きには、警報を発するようにする必要がある。このよう
な監視システムは電子技術に関する当業者にとっては自
明であり、従って本明細書中ではこのシステムについて
詳述は省略する。

これらの可能な実施例の中で、好適なものは第９図に示
すものである。この実施例を実行するのに好適な二つの
配置を第１２図と第１図を参照して詳細に説明する。第
１図に関しては、スピンドル２２かローラ３２又は４０
のいずれかへラドスト、り２０に対して可動になされて
いる。この可動要素は図示しない適宜なキャリヤに取り
付けられ、この可動キャリヤはポテンショメータ１１８
（第１２Ａ図及び第１２Ｂ図）に結合され、このポテン
ショメータの端子１２０上の電圧はヘッドストックに対
するキャリヤの位置に依存するようになされている。

第１２Ａ図に示された変形においては、ポテンショメー
タ１１８の可変電圧出力は高周波外乱を除去するローパ
スフィルタ１２２に供給される。該フィルタの出力はア
ナログ−デジタル変換器１４４に供給され、ここからの
出力は第１２図に示されたパルス周波数分割器９０に供
給される。この分割器については第９図を参需して既に
説明した。

第１２Ｂ図の変形においては、ポテンショメータ１１８
の出力に現れる電圧は電圧−周波数変換器１４６への入
力として供給され、そこからカウンタ１４８へ供給され
る。カウンタ１４８は、Ｍ６Ｂ図に示されたのと同じで
あるが一定の波長を有する方形パルスを発する発振器１
５０によって作動する。

カウンタ１４８は変換器１４６の出力におけるパルス発
生率を計測し、その結果をパルス周波数分割器９０に対
する入力として提供する。

第１２図には好適実施例の詳細の幾つかが補助的に示さ
れている。即ち、固定の分割器８８は相固定ループ回路
（詳細は前述の“半導体回路技術゛の第２６．４．５章
、第７１４頁参照）を存する。

この回路は発生器６４の出力をに倍（Ｋは一定係数）す
るように仕組まれている。遅延装置１５２がコンパレー
タ８６の出力側に接続されており、これによって、最初
の信号が検出された後、所定の期間内に検出エラーが修
正された場合には該システムは常態に復帰する。そうで
ないときには、出力信号は遅延値ｆ　１５２によって警
報発生装置１５４に伝達される。警報装置１５４はスピ
ンドル駆動モータを電源を切るように仕組まれているこ
とが望ましい。

この好適実施例の説明においては、回転信号はこの目的
のために特に設けられたタコジェネレータ５０から供給
される。前述の如く、このことは基本的なことではない
。例えば、第８図について述べたように、インバータに
よって通電されるＡＣモータによってスピンドルが駆動
される場合には、回転信号は、モータ内の滑りを無視し
得るならば、インバータの出力から直接又は間接に供給
される。

以上本発明の好適実施例について説明したが、本発明は
これらに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸
脱しない限り、多くの変形をなし得ることを理解すべき
である。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明が適用される型のフィラメントワインダ
の概略図、 第２図乃至第５図は本発明の基礎となる概念の特徴を示
すグラフ、 第６図は本発明にかかるスピンドル過剰速度監視システ
ムの回路図、 第６Ａ図乃至第６Ｃ図は本発明の第１実施例において発
生する信号の波形を示す図、 第７図は本発明の第２実施例にかかるスピンドル過剰速
度監視システムの回路図、 第８図は本発明の第３実施例にかかる回路図、第９図は
本発明の第４実施例にかかる回路図、第１Ｏ図はデジタ
ル信号の代わりにアナログ信号で作動する第９図の実施
例と同様の例の回路図、第１１図は監視回路の一部にマ
イクロコンピュータを利用した別の実施例の回路図、 第１２図は一つの好適実施例の回路図、第１２Ａ図及び
第１２Ｂ図は第１２図の実施例に使用される別の配置の
詳細図である。 ２０・・・ヘッドストック　　２２・・・スピンドル、
　２４・・・軸　　　　　　　　２６・・・糸２８・・
・ボビン

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スピンドル回転速度を表す第１信号を発生し、スピ
   ンドルの限界回転速度を表すと共にパッケージ直径の関
   数である第２信号を発生し、前記第１、第２信号を比較
   し、そして第１信号によって表されたスピンドル回転速
   度が第２信号によって表された限界速度を越えた場合に
   は、過剰速度を表す信号を発生するステップからなるス
   ピンドル駆動ワインダによる糸の巻取りにおける過剰速
   度検出方法。 ２、調節自在な設定速度を基準としてスピンドル回転速
   度を制御し、該設定速度に対応して前記第２信号を改変
   するステップを含む特許請求の範囲第１項に記載された
   方法。 ３、設定速度を基準として実際のスピンドル回転速度を
   制御するステップを含み、前記第２信号は前記設定速度
   とは無関係である特許請求の範囲第１項に記載された方
   法。 ４、前記第１信号が時間と共に変化する信号であり、そ
   の周波数は実際のスピンドル回転速度の所定の関数であ
   り、前記第２信号も時間と共に変化する信号であり、そ
   の周波数はパッケージ直径と設定速度の所定の関数であ
   り、そして前記比較によって第１信号の周波数が第２信
   号の周波数を越えたことが示された場合、過剰速度信号
   が発せられる特許請求の範囲第２項に記載された方法。 ５、少なくとも一つのスピンドル、該スピンドルをその
   長手方向軸を中心に回転駆動せしめる手段、スピンドル
   の回転速度を表す信号を発する手段、スピンドルの回転
   速度の限界値を表す信号を発する手段、及び前記信号を
   比較する手段を具え、前記限界値信号発生手段の出力信
   号はスピンドル上で形成されているパッケージの直径の
   関数として変化するワインダ装置。 ６、前記スピンドルの回転速度を表す信号を発する手段
   がタコジェネレータであり、該ジェネレータの一部はス
   ピンドルと共に回転するようにこれに接続されている特
   許請求の範囲第５項に記載された装置。 ７、支持フレーム、前記パッケージの成長に従って該支
   持フレームに対して動く部品、及びフレームに対する該
   部品の動きに応じてパッケージ直径の関数として前記限
   界速度信号を変更せしめる手段を含む特許請求の範囲第
   ５項に記載された装置。 ８、スピンドルを駆動する手段を制御するための手段と
   該制御手段の基準値として使用するための所定の巻取り
   速度を設定する手段とを具え、前記限界速度信号を発生
   する手段が設定された巻取り速度に依存して前記信号を
   変更するように改変されている特許請求の範囲第５項に
   記載された装置。