专利名称：卷取线轴的转速控制方法及变换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及在纺织制造业等所使用的卷取装置等中的线状构件卷取时的卷取线轴的转速控制方法及该卷取线轴的转速控制用变换器。
背景技术：
在纺织制造业等所使用的卷取装置中，在由卷取线轴卷取作为线状构件(在本说明书中，不局限于字面的线状的构件，也包括丝条等的丝状构件)的例如丝条时，通过向卷取线轴挂线，一边沿着卷取线轴的轴向横动该丝条，一边转动卷取线轴，来对该卷取线轴进行卷取。
这时，当不进行卷取线轴的转速控制时，伴随卷取经过时间，卷取线轴膨胀，在卷取线轴上所卷取的丝条的卷取速度(所卷取的丝条的速度，线速度)上升，对应该丝条的线速度的上升，导致卷取量增大，很难进行均匀的卷取。
因此，以往，根据卷取经过时间以手动改变频率指令，或者由在丝条的一部分上安装的转速检测器检测丝条的线速度并反馈，来进行线速度恒定控制，进行卷取(参照特开平2002-12368号公报)另外，当针对1个卷取线轴的丝条卷取接近结束时，即当卷取线轴接近满卷状态时，除了将卷取装置停止一次通过手动进行交换的方法之外，已知的还有，将满卷状态的卷取线轴自动交换成另外的空卷状态的卷取线轴，来连续进行卷取的方法(参照特开平2003-171065号公报)。
在以往的反馈控制中，在进行线速度恒定控制时，根据丝条的检测速度与目标速度的偏差，通过PI控制或PID控制算出控制指令值，控制卷取线轴的转速即旋转频率使其跟踪该控制指令值。
但是，在使用上述单纯的PI控制(PID控制)的反馈控制中，因为要经常修正控制卷取线轴的旋转频率，所以PI控制(PID控制)部分负担较大，另外，还产生了发生速度脉动或振荡等现象的危险。
特别是，实现高速旋转(300Hz)的卷取，因为存在显著助长上述速度脉动或振荡等现象发生的危险，所以较困难，难以提高卷取丝条的卷取线轴(以下称产品)的生产效率。
这一点，在上述特开平2002-12368号公报中，公开了组合卷取线轴的加速控制及反馈控制(PI控制(PID控制))的内容。
但是，关于从上述加速控制切换到反馈控制时的具体的方法没有任何说明，而由于因上述切换而导致的频率的急剧变化，产生了卷取不稳定的危险。
再者，在卷取结束时的线轴切换时，当一边减速控制接近满卷状态的卷取线轴，一边起动空卷状态的卷取线轴以继续卷取时，因为从上述卷取时的反馈控制切换为减速控制时的频率变化，所以通过卷取线轴直到最后均匀地卷取丝条较困难。
因此，在产品的卷取状态中发生卷取不均、卷取歪斜或卷取松驰等，在以后工序中就必须要进行修复。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而提出的，目的在于提供通过在切换卷取线轴的速度控制时稳定频率，可以稳定进行依靠卷取线轴的线状构件的卷取的卷取线轴的转速控制方法及变换器。
本发明的第1形态，为解决上述课题，要点是是在在卷取位置及待机位置间一边切换多个卷取线轴一边通过该卷取位置的卷取线轴的旋转卷取依次供给的线状构件时，根据对应该线状构件的线速度所反馈的速度值，来反馈控制上述卷取位置的卷取线轴的转速值的卷取线轴转速控制方法；不管在上述线状构件卷取前在上述卷取位置所配置的卷取线轴的转速的指令值与所反馈的速度值的偏差，将该偏差设定为0，并将上述卷取线轴的转速值强制设定为上述指令值。
根据本发明，例如在卷取线轴从待机位置被切换到卷取位置之后、上述线状构件卷取前的状态，因为根据指令值强制设定了卷取线轴的转速值，所以可以将上述指令值作为基准，来稳定地进行向下面的反馈控制的切换。
因此，可以一边控制在交换时的卷取线轴的频率变动一边进行上述的卷取线轴的交换，可以实现基于连续且稳定的卷取线轴变更动作的生产效率的提高。
在本发明的合适实施方式中，上述转速的指令值、所反馈的速度值以及上述卷取线轴的转速值，是分别对应转速的频率，在与上述卷取线轴的转速对应的频率被强制设定为与上述转速的指令值对应的指令频率的状态下，也可以根据规定的加速时间常数，由上述指令频率的上升，来加速控制上述卷取线轴的转速。
通过该合适实施方式，可以根据指令频率的上升来稳定地进行卷取前的卷取线轴的加速控制。
另外，在本发明的合适实施方式中，可以根据上述加速时间常数来结束上述卷取线轴的加速控制，根据该结束时间，使用上述卷取线轴的转速的指令频率与所反馈的频率的偏差、规定的比例增益以及规定的积分增益，执行使上述偏差为0的比例积分控制，也可以做成根据上述偏差的极性来变化在执行上述比例积分控制时的上述比例增益以及积分增益。
通过该合适实施方式，可以根据上述偏差的极性例如将对一方的极性一侧的增益设定得比对另一方的极性一侧的增益更大那样来变化在执行上述比例积分控制时的上述比例增益以及积分增益。
因此，在卷取线轴的转速控制时，即在基于卷取线轴的卷粗控制的转速控制时，因为预料偏差变为负的极性，所以通过将负的极性一侧的比例增益以及积分增益设定得比正的极性一侧的比例增益以及积分增益更大，从负侧也可以控制卷取线轴的旋转频率的正侧的变动量。结果，可以回避由于比例积分控制而导致的振荡动作的发生而提高卷取线轴的旋转频率的稳定性。
另外，本发明的合适实施方式，可以准备表示与上述卷取线轴的转速对应的频率的时间变动的频率变动数据，根据上述加速时间常数结束上述卷取线轴的加速控制，根据该结束时间，根据上述频率变动数据设定与上述卷取线轴的转速对应的频率，使用设定的频率与所反馈的频率的偏差、规定的比例增益以及规定的积分增益，执行使上述偏差为0的比例积分控制。
通过该合适实施方式，可以将比例积分控制的控制量设定为必要最小限度，可以回避由于比例积分控制的振荡动作的发生而提高卷取线轴的旋转频率的稳定性。
另外，本发明的第2形态，为解决上述课题，要点是是在在卷取位置及待机位置间一边切换多个卷取线轴一边通过该卷取位置的卷取线轴的旋转卷取依次供给的线状构件时，对应该线状构件，根据所反馈的速度值，来反馈控制上述卷取位置的卷取线轴的转速的卷取线轴转速控制方法；检测出上述卷取位置的卷取线轴变为满卷状态，根据该检测时间，不管该卷取线轴的转速的指令值与所反馈的速度值的偏差，将该偏差设定为0，并将上述卷取线轴的转速值强制锁定为上述检测时间时的转速值。
通过本发明，在上述卷取位置的卷取线轴变为满卷状态时，因为将对于卷取线轴的转速值强制锁定为检测出上述满卷状态时的转速值，所以可以将检测出上述满卷状态时的转速值作为基准，稳定地进行向下面例如减速控制的切换。
因此，可以一边控制在交换时的卷取线轴的频率变动一边进行满卷状态的卷取线轴的交换，可以实现基于连续且稳定的卷取线轴变更动作的生产效率的提高。
本发明的合适实施方式，为解决上述课题，也可以做成上述转速的指令值、所反馈的速度值以及上述卷取线轴的转速值，是分别对应转速的频率，在与上述卷取线轴的转速对应的频率被强制锁定为与上述检测出时间时的转速值对应的频率的状态下，可以根据规定的减速时间常数，根据与上述转速的指令值对应的指令频率的下降，来减速控制上述卷取线轴的转速。
通过该合适实施方式，可以根据指令频率的下降来稳定地进行满卷状态的卷取线轴的减速控制。
本发明的第3局面形态，为解决上述课题，要点是在在卷取位置及待机位置间一边切换多个卷取线轴一边通过该卷取位置的卷取线轴的旋转卷取依次供给的线状构件时，对应该线状构件，根据所反馈的速度值，来反馈控制上述卷取位置的卷取线轴的转速值的变换器；具有不管在上述线状构件卷取前在上述卷取位置所配置的卷取线轴的转速的指令值与所反馈的速度值的偏差，将该偏差设定为0，并将上述卷取线轴的转速值强制设定为上述指令值的装置。
根据本发明，例如在卷取线轴从待机位置被切换到卷取位置之后等上述线状构件卷取前的状态下，因为根据指令值强制设定卷取线轴的转速值，所以可以将上述指令值作为基准，稳定地进行向下面的反馈控制的切换。
因此，可以一边控制在交换时的卷取线轴的频率变动一边进行上述的卷取线轴的交换，可以实现基于连续且稳定的卷取线轴变更动作的生产效率的提高。
本发明的第4形态，为解决上述课题，要点是在在卷取位置及待机位置间一边切换多个卷取线轴一边通过该卷取位置的卷取线轴的旋转卷取依次供给的线状构件时，对应该线状构件，根据所反馈的速度值，来反馈控制上述卷取位置的卷取线轴的转速的变换器；具有在上述卷取位置的卷取线轴变为满卷状态时，根据该满卷时的时间，不管该卷取线轴的转速的指令值与所反馈的速度值的偏差，将该偏差设定为0，并将上述卷取线轴的转速值强制锁定为上述检测时间时的转速值的装置。
通过本发明，在上述卷取位置的卷取线轴变为满卷状态时，因为将对于卷取线轴的转速值强制锁定为检测出上述满卷状态时的转速值，所以可以将检测出上述满卷状态时的转速值作为基准，稳定地进行向下面例如减速控制的切换。
因此，可以一边控制在交换时的卷取线轴的频率变动一边进行满卷状态的卷取线轴的交换，可以实现基于连续且稳定的卷取线轴变更动作的生产效率的提高。
图1是表示本发明的实施方式涉及的卷取装置高速纺织卷取装置的概略构成框图。
图2是表示图1所示的变换器(INV)的功能框图构成以及通过PG的电动机M的反馈控制构成。
图3是表示可以重写并保持在图1所示的变换器(INV)的例如存储器中预先所存储的PI控制部的比例增益P以及积分增益I的设定值的增益设定表。
图4，是在将供给与图1所示的卷取线轴对应的INV的电动机的频率的时间特性以及来自控制器的控制信号的时间图相互附加对应关系后表示的同时，将供给与交换线轴对应的INV的电动机的频率的时间特性以及来自控制器的控制信号的时间图相互附加对应关系后表示的图示。
图5，是表图1所示的控制器以及变换器的处理的一个例子的概略流程图。
图6，是用于说明与图1所示的卷取线轴对应的变换器的处理的功能框图。
图7，是除供给与图1所示的卷取线轴对应的INV的电动机的频率的时间特性以及来自控制器的控制信号的时间图之外，还表示从INV的PI控制部所输出的比例输出Pout以及积分输出Iout的时间特性的图示。
图8，是用于说明本实施方式的变形例涉及的与图1所示卷取线轴对应的变换器的处理的功能框图。
图9，是用于说明本实施方式的其他变形例涉及的与图1所示卷取线轴对应的变换器的处理的功能框图。
具体实施例方式
图1作为本发明的实施方式涉及的卷取装置的一个例子，是表示用于高速卷取例如作为被多个线轴B1～Bn(在图1中，表示了5个圆筒状线轴B1～B5)分别卷取的线状构件的源线(以下都记为丝条)S1～Sn(在图1中Sn＝S5)的高速纺织卷取装置(以下只称为卷取装置)1的概略构成的框图。
如图1所示，卷取装置1，具有由在可以同时卷取从上述线轴B1～B5依次供给的丝条S1～S5的在规定位置(以下称为卷取位置)所配置的多个(是与成为上述卷取对象的丝条对应的数，在本实施方式中为5个)线轴所构成的圆筒状的卷取线轴2；和由与在该卷取位置所配置的卷取线轴2自由接离地所支持的引导线轴3。
该引导线轴3具有以下功能在由通过从线轴B1～B5所供给的未图示的横臂沿着卷取线轴2的轴向一边横动一边送出丝条S1～S5的卷取线轴2进行的卷取时，对于卷取线轴2一边以规定的接压接压而一体旋转，一边引导丝条S1～S5。
再者，卷取装置1具有作为卷取线轴2的交换用，被配设在与上述卷取位置对应的待机位置，由卷取线轴2和相同数的线轴所构成的交换线轴4。
卷取装置1，具有自由接离以及自由旋转地支持卷取线轴2以及交换线轴4的支持机构5，通过该支持机构5的旋转动作，可以分别将卷取线轴2移动到待机位置，且将交换线轴4移动到卷取位置。
卷取装置1，具有直接或间接地安装在引导线轴3的旋转轴，例如作为脉冲输出来检测引导线轴3的转速的转速检测器的脉冲发生器(PulseGeneratorPG)10；用于旋转驱动卷取线轴2的电动机M11；和用于旋转驱动交换线轴4的电动机M12。
而且，卷取装置1，具有用于分别与PG10以及电动机M11电连接，分别可变控制向对应的电动机M11供给的电压(V)以及频率(Fout)，分别控制电动机M11的转速的变换器(INP)21；用于分别与PG10以及电动机M12电连接，分别可变控制向对应的电动机M12供给的电压(V)以及频率(Fout)，分别控制电动机M12的转速的变换器(INP)22。
卷取装置1，具有用于将基于满卷时的卷取线轴2的惯性能量的电动机M11的再生能量(由电动机M11的发电机动作产生的电能)作为热能进行消耗的电阻R31；用于将基于满卷时的交换线轴4的惯性能量的电动机M12的再生能量作为热能进行消耗的电阻R32。
另外，卷取装置1，具有设置于卷取线轴2的卷取位置的附近，作为在卷取位置包括旋转的线轴(卷取线轴2或交换线轴4)的满卷时的卷取状态，用于分别检测出至少例如到达对于满卷状态的规定比率(例如70％等)的状态、以及到达满卷状态的状态(满卷时)，并作为满卷前脉冲及满卷脉冲输出的满卷传感器35。
而且，卷取装置1，具有分别与INV21、INV22以及满卷传感器35电连接，根据从满卷传感器35输出的满卷前脉冲及满卷脉冲，向INV2 1及INV22输出包括指令频率的驱动控制信号的控制器42。
INV21作为其硬件构成，分别具有未图示的二极管等整流元件；电容等平滑化元件；晶体管等多个开关元件以及存储器内置型的微处理器等。另外，作为INV21的外部输出/输入端子的运转指令输入端子IT1、控制切换信号输入端子IT2、频率锁定信号输入端子IT3以及微处理器的存储器(闪存器等)清除指令输入端子IT4，分别与控制器42的控制端子连接。
图2是表示具有上述硬件构成的图1所示的INV21的功能框图构成以及通过PG10的电动机M11的反馈控制构成的图示。
在此，如上所示，引导线轴3，在卷取线轴2的丝条S1～S5卷取时，具有根据卷取线轴2的旋转而旋转，并引导丝条S1～S5的功能，因为其自身不进行卷取丝条S1～S5的动作，所以尽管也旋转，也不发生因为由于丝条卷取引起膨胀而导致的线速度上升。因此，在本实施方式中，通过PG10检测引导线轴3的转速，为了使该转速保持恒定，通过INV21来控制卷取线轴2的转速，由此，使被卷取线轴2所卷取的丝条的线速度维持恒定。
即，如图2所示，INV21，具有设定由控制器42所供给的指令频率FR的加减速时间常数的加减速部50。
另外，所谓加速时间常数，意思是停止状态的电动机M11直到到达根据后述的V/Fout恒定控制所设定的最大频率(在本实施方式中为300Hz)的时间。所谓减速时间常数，意思是电动机M11从最大频率300Hz直到变为“0”(停止运转)的时间。
另外，INV21，具有基于与卷取线轴2对应的电动机M11的转速(例如18000rpm)的引导线轴3的转速{例如，对于电动机M11的转速，乘以在包括线轴2及3间的直径比等的线轴2及线轴3间产生的机械增益(Gain)G的值}，在通过PG10，例如通过规定的脉冲重复频率(例如每1次旋转32脉冲(32p/r))检测并反馈给INV21时，将该引导线轴3的转速乘以增益倍，将乘以增益倍的转速(rpm)变换为频率(Fb(Hz)，例如1800rpm-300Hz)的频率变换部51。
在该频率变换部51，做成为可以增益倍转速，是因为上述的PG10的输出脉冲重复频率或在上述线轴2及3间产生的机械增益即使是因机器或构件的变更而产生变化的时候，也可以根据该变更变化上述增益，由此，可以容易地检测出正确的转速。
再者，INV21，具有求出由加减速部50设定的加减速时间常数的指令频率Fin与通过频率变换部51所反馈来的引导线轴3的旋转频率Fb的偏差ΔF，为使该偏差ΔF总是为0，控制供给电动机M11的频率Fout(即，频率Fout的驱动信号(例如PWM(Pulse Width Modulation)信号))，来控制电动机M11的转速(卷取线轴2的转速)的速度控制部52。
在本实施方式中，速度控制部52作为使偏差ΔF为0的反馈控制，进行PI控制。
即，如图2所示，速度控制部52，具有从指令频率Fin减去反馈频率Fb，求得其偏差的减算部52a1；和具有以下功能的PI控制部(PI)52a2。PI控制部(PI)52a2，具有将通过该减算部52a1所得到的偏差ΔF乘以比例增益所得的值P*ΔF作为比例输出Pout的功能；以及将偏差ΔF乘以规定的积分增益I的值I*ΔF保存在例如INV21的存储器，在时间上进行累加，将该累加值作为积分输出Iout，将上述比例输出Pout以及积分输出Iout相加作为控制输出(频率输出Fout)的功能。
在此，图3是表示可以重写并保持在INV21的例如存储器预先所存储的PI控制部52a2的比例增益P以及积分增益I的设定值的增益设定表T的图示。
如图3所示，在增益设定表中，比例增益P及积分增益I，根据频率偏差ΔF的极性(ΔF→正“+”，ΔF→负“-”)预先设定该值。
例如，作为增益设定例1，当频率偏差ΔF的极性为正“+”时，将比例增益P及积分增益I分别设为“0”；当频率偏差ΔF的极性为负“-”时，将比例增益P及积分增益I分别设为“1”。
另外，作为另外的增益设定例2，当频率偏差ΔF的极性为负“-”时，将比例增益P及积分增益I分别设为“1”。当频率偏差ΔF的极性为正“+”时，将比例增益P及积分增益I分别设定为比上述增益“1”小的值例如“1/2”。
另外，对于另外的INV22的硬件构成以及功能框图构成，因为都与INV21相同，所以省略重复说明。
下面，对本实施方式涉及的卷取装置1的卷取线轴2以及交换线轴4的转速(频率)控制的整体动作进行说明。
图4，是将供给与卷取线轴2对应的INV21的电动机M11的频率的时间特性(图中C1)以及来自控制器42的控制信号的时间图相互附加对应关系后所表示的图示。
再者，图4是将供给与交换线轴4对应的INV22的电动机M12的频率的时间特性(图中C2)以及来自控制器42的控制信号的时间图相互附加对应关系后所表示的图示。
另外，图4中，上段表示INV21的频率-时间特性C1以及来自针对INV21的控制器42的控制信号的时间图，下段表示INV22的频率-时间特性C2以及来自针对INV22的控制器42的控制信号的时间图。
最初，在为了卷取丝条S1～S5而在卷取位置配置了挂线前的卷取线轴2的状态(初期时或再交换时，引导线轴3距离卷取线轴2有间隙时间t＝t0)时，控制器42，通过控制端子以及输入端子IT1对INV21发送运转指令(指令频率)FR。而后，控制器42，通过控制端子以及输入端子IT2向INV21发送控制切换信号(ON脉冲)VFPID(图5，步骤S1)。另外，对于输入端子IT3以及输入端子IT4的信号是OFF状态。
这时，INV21，根据与发送来的运转指令FR对应的指令频率Fin以及控制切换信号VFPID，无视由PG10检测出的引导线轴3的转速，强制进行开环的V/Fout恒定控制，即使供给电动机M11的电压V以及频率Fout的比V/Fout为恒定的控制(步骤S2)。
即，INV21，在控制切换信号VFPID为ON状态时，如图6及图7所示，无视与反馈的引导线轴3的转速对应的旋转频率Fb，将频率偏差ΔF强行设定为0(ΔF＝0)(步骤S2a1)，无视上述所反馈的旋转频率Fb，将积分输出Iout强制设定为指令频率Fin(Iout＝Fin)(步骤S2a2)。
因为指令频率Fin和所反馈的频率Fb的偏差ΔF与反馈的频率Fb的值没有关系，通常为0，所以如图6及图7所示，比例输出Pout(P*ΔF)也为0。
该结果，在控制切换信号VFPID为ON期间(t0～t4)，无视引导线轴3的速度检测，执行基于跟踪基于上述积分输出Lout的指令频率Fin的加速时间常数(t0～t2)的V/Fout恒定的加速控制，卷取线轴2通过INV21的V/Fout恒定控制，被加速到V/Fout图形的最大频率300Hz。
另一方面，在上述卷取线轴2的V/Fout恒定的加速控制中，控制器42通过控制端子以及输入端子IT4向与交换线轴对应的INV22发送存储清除信号MCL，清除INV22的存储器(参照图4t1～t2)在上述V/Fout恒定控制的卷取线轴2的加速控制时，卷取线轴2一到达高速领域的300Hz，则在该卷取线轴2的高速旋转状态，通过未图示的支持机构的挂线部、自动地分别对卷取丝条S1～S5与卷取线轴2对应的各线轴进行挂线，在挂线结束时，引导线轴3移动并向卷取线轴2接压，开始丝条S1～S5的卷取。
另外，在挂线结束时(时间t＝t3)，控制器42为准备卷取的线速度恒定控制，在时间t＝t3～t4期间，将来自INV21的输出频率Fout降低若干(约为30Hz左右)，设定为约270Hz(步骤S3)。这是为了在上述卷取线轴安装(交换)后的最初的卷取时，通过以若干加快的旋转速度卷取丝条，以防止卷不均匀。
接着，控制器42，在时间t＝t4时，将控制切换信号VFPID从ON切换到OFF(步骤S4)。
这时，INV21，根据控制切换信号VFPID从ON向OFF的切换，分别中止上述的频率偏差强制控制以及积分输出Iout强制控制，进行通常的PI控制，即线速度恒定控制(步骤S5)。
即，INV21，通过减算部52a1从指令频率Fin减去与当前的引导线轴3的转速对应的反馈频率Fb求得其偏差，通过PI控制部52a2，将求得的偏差ΔF乘以规定的比例增益P所得的值P*ΔF加上指令频率Fin，求出比例输出pout。
而后，INV21，通过PI控制部52a2，将偏差ΔF乘以规定的积分增益I所得的值I*ΔF与存储器所存储的累加值进行累加，求出积分输出Iout(参照图7，另外，在图7中，对将偏差ΔF作为极性为负的恒定值的情况进行了图示)。
这时，在本实施方式，因为作为积分值指令频率Fin被保存到存储器，所以在PI控制被开始的阶段，通过积分输出Iout强制控制，从当前的积分值(指令频率Fin)继续进行积分。
这样，通过PI控制，在将引导线轴3的转速即丝条S1～S5的线速度维持在大致恒定的状态下，通过卷取线轴2卷取丝条S1～S5。
在此，如图4所示，对于卷取线轴2的丝条S1～S5的卷取一进行，则卷取线轴2的外径膨胀，所以可以料想到因为伴随该卷取线轴2的外径增大的线速度上升，导致通过反馈控制所反馈的频率Fb变得比指令频率Fin大，即频率偏差ΔF的极性为负(-)。
这一点，在本实施方式中，考虑到上述频率偏差ΔF的极性偏于负(-)，预先根据频率偏差ΔF的极性(ΔF→+，或ΔF→-)，例如作为增益设定例1，当频率偏差ΔF的极性为“+”时，将比例增益P以及积分增益I分别设为“0”，当频率偏差ΔF的极性为“-”时，将比例增益P以及积分增益I分别设为“1”。
因此，PI控制的修正量，只为频率偏差ΔF的极性为“-”一侧，作为PI控制的输出结果的输出频率Fout，为只是负侧(降低指令频率值Fout的方向)的变动。
另外，作为增益设定例2，当频率偏差ΔF的极性为负“-”时，将比例增益P及积分增益I分别设为“1”。当频率偏差ΔF的极性为正“+”时，即使是将比例增益P及积分增益I分别设定为比上述增益“1”小的值例如“1/2”时，向作为PI控制的输出结果的输出频率Fout的正侧的变动，也为相对负侧变动的约“1/2”，被大幅抑制。
在上述的频率偏差ΔF的极性为负“-”时，通过使用大的比例增益P及积分增益I的PI控制，来自INV21的输出频率Fout，即电动机M11的转速，随着卷取的进行被减速控制(参照图4，时间t＝t4～t5)。
在此，当由卷取线轴2所卷取的丝条S1～S5的量，相对于其线轴2的满卷状态到达规定比率(例如70％)时(例如时间t＝t5)，满卷传感器35将满卷前脉冲P1发送给控制器42，控制器42接收发送来的满卷前脉冲P1。
控制器42，根据接收到的满卷前脉冲P1，与上述的步骤S1相同，作为运转指令FR发送指令频率FR，同时，将控制切换信号VFPID设为ON(步骤S6)。
这时，INV22，通过执行与INV21的步骤S2同样的处理，无视由PG10检测出的引导线轴3的转速，强制进行开环的V/Fout恒定控制，即使供给电动机M12的电压V以及频率Fout的比V/Fout为恒定的控制(步骤S7)。
之后，在时间t＝t5～t6，卷取线轴2的丝条S1～S5的卷取前进，当卷取线轴2到达满卷状态时(时间t＝t6，将这时的来自INV21的输出频率设为30Hz)，则INV22的输出频率Fout到恒定状态(300Hz)。
这时，控制器42根据来自检测卷取线轴2的满卷状态的满卷传感器35的满卷脉冲P2，为了准备线轴的交换动作并防止交换时的卷取线轴2卷松驰，而在时间t＝t6～t7期间将来自INV21的输出频率Fout上升若干(约5Hz左右)，设定为约35Hz(步骤S8)。
另一方面，在上述时间t＝t6～t7期间，通过支持装置5的动作，卷取线轴2从卷取位置移动到待机位置，交换线轴4从待机位置移动到卷取位置，并进行挂线处理。
线轴的交换结束后(时间t＝t7)，控制器42为了结束对交换后的卷取线轴2的速度反馈控制，通过控制端子及输入端子IT3，将用于从PI控制切换控制的控制切换信号PIDLCK(ON信号)发送给INV21(步骤S9)。
这时，INV21，根据发送来的控制切换信号PIDLCK，强制锁定对电动机M11的输出频率Fout，无视由PG10检测出的引导线轴3的转速，强制进行使供给电动机M11的电压V以及频率Fout的比V/Fout为恒定的控制(步骤S10)。
即，INV21，在控制切换信号PIDLCK为ON状态时，如图6及图7所示，无视与所反馈的引导线轴3的转速对应的旋转频率Fb，将频率偏差ΔF强制设定为“0”(ΔF＝0)(步骤S10a1)，无视上述所反馈的旋转频率Fb，将积分输出Iout强制设定为指令频率Fin的α倍(Iout＝αFin)(步骤S10a2)。
下面，对步骤S10a2的积分输出Iout的设定进行说明。
该系数α作为控制切换信号PIDLCK为ON时(时间t＝t7)的积分值(累加值)Ia与指令频率Fin的比(α＝Ia/Fin)被定义。
即，系数α是在控制切换信号PIDLCK从OFF切换到ON的时刻的积分值(累加值)Ia与在上述切换时刻的指令频率Fin的比率。
通常，在控制切换信号PIDLCK从OFF切换到ON的状态，因为通过PI控制，稳定地进行速度控制，所以频率偏差ΔF基板上是0的状态。
因此，指令频率Fin，作为卷取开始时的高速频率(270Hz)是恒定的，对于满卷状态时的卷取线轴2的旋转频率(30Hz)的卷粗(外径增大)的修正部分的频率(270Hz-30Hz＝240Hz)为累加值Ia，而被稳定控制。
这一点，在上述稳定状态(作为累加值Ia＝240Hz被稳定控制状态)时，为了锁定输出频率Fout，且在指令频率Fin减少的同时进行停止动作，如在步骤S2a2上述的那样，也要考虑将积分输出Iout强制设定为指令频率Fin(Iout＝Fin)。
但是，在卷取时间经过了到接近结束的状态，因为如果将积分值Iout一下子设为高速的指令频率Fin，则频率一下子上升，所以导致频率输出不稳定。
于是，到现为止，通过进行卷取线轴2的卷粗修正，将所累加的累加值Ia(＝240Hz)与在控制信号PIDLCK上升到ON的时刻(t＝t7)的指令频率Fin的比α(＝Ia/Fin)乘以指令频率，将积分输出Iout设定为(α×Fin＝Ia)，即设定为在控制信号PIDLCK上升到ON的时刻(t＝t7)的累加值Ia(＝240Hz)，由该积分输出Iout锁定输出频率Fout。
另外，之所以只用控制切换信号PIDLCK的ON边缘第1次来计算系数α，是因为在锁定状态，当Fin变化时，与该状态连动变化累加值，并最终使其停止。如果计算每次的α，则指令频率即使减少，累加值也不变化，导致不能停止。
即，将来自INV21的输出频率Fout设定为作为指令频率Fin的函数的积分输出Iout(α×Fin)。
这样一来，通过INV21的切换控制，在卷取线轴2的速度控制从PI控制切换到V/Fout恒定的减速控制时(时间t＝t7)，控制器42，与卷取线轴2的场合同样，在时间t＝t7～t8期间，将来自INV22的输出频率Fout降低若干(约30Hz左右)，设定为约270Hz(步骤S11)，接着，在时间t＝t8时，将控制切换信号VFPID从ON切换到OFF(步骤S12)。
其结果，INV22，根据控制切换信号VFPID向ON的切换，分别中止上述的频率偏差强制控制以及积分输出Iout强制控制，进行通常的PI控制即线速度恒定控制(步骤S13(参照步骤S5))。
其结果，与卷取线轴2相同，丝条S1～S5以恒定的线速度被卷取到交换线轴4。
另一方面，在时间t＝t9时，在运转指令FR变为OFF时，执行基于对应的指令频率Fin的减速时间常数(t9～t10)的V/Fout恒定的减速控制(步骤S14)，其结果，卷取线轴2被INV21的V/Fout恒定控制减速控制，在符合设定的减速时间常数的时间停止(0Hz)。
之后，卷取线轴2被交换为空线轴，作为待机位置的交换线轴(图1中的交换线轴4)准备下次卷取。
下面，通过将卷取线轴2作为交换线轴4，将INV21作为INV22，将交换线轴4作为卷取线轴2以及将INV22作为INV21，反复执行上述的图4所示的时间图及从步骤S1～步骤S13的处理，可以反复、高速且自动执行线轴交换。
如上上述，依据本实施方式，在例如卷取线轴2挂线前等的开环的V/Fout恒定控制时，无视与引导线轴3的转速对应的旋转频率Fb，将频率偏差ΔF强制设定为“0”(ΔF＝0)，无视上述所反馈的旋转频率Fb，将积分输出Iout强制设定为指令频率Fin(Iout＝Fin)。
因此，在从上述V/Fout恒定控制切换到基于反馈环的通常的PI控制即线速度恒定控制时，在开始PI控制的阶段，可以从当前的积分值(指令频率Fin)继续进行积分。
而后，在上述控制切换时，因为指令频率Fin与反馈频率Fb大致相等，所以不发生急骤的频率偏差ΔF。
因此，即使是从V/Fout恒定控制切换到PI控制(线速度恒定控制)的时候，也可以稳定输出频率Fout。
再者，在本实施方式中，在线轴交换结束后，在将对交换后的卷取线轴2的速度控制从PI控制切换到V/Fout恒定控制时，无视所反馈的引导线轴3的旋转频率Fb，将频率偏差ΔF强制设定为“0”(ΔF＝0)，无视上述所反馈的旋转频率Fb，将积分输出Iout强制设定为指令频率Fin的α(α在控制切换信号PIDLCK从OFF切换到ON的时刻的积分值(累加值)Ia与在上述切换时刻的指令频率Fin的比率)。
即，可以将在控制切换信号PIDLCK上升到ON的时刻的频率输出Fout锁定为与在该时刻的卷粗修正量对应的累加值Ia(＝240Hz)。
因此，即使是从PI控制切换到V/Fout恒定的速度减速控制的时候，也不产生频率变化，可以稳定输出频率Fout。
进而，通过本实施方式，在PI控制时，可以只在负侧(降低指令频率值Fout的方向)一方抑制作为该PI控制的输出结果的输出频率Fout的变动，或者比负侧更大幅地抑制正侧的变动量。
即，PID控制是总使偏差ΔF为0的控制以使反馈值(步骤Fb)跟踪指令值(频率Fin)，所以，通过总是进行PID计算，作为其结果的输出(输出频率Fout)是总在小的范围内一边上下(向正侧及负侧变动)变动，一边逐渐减少下去的动作，故此，存在产生微小振荡动作的危险。
但是，通过本实施方式，如上所述，在PI控制中，因为可以只在负侧(降低指令频率值Fout的方向)一方抑制输出频率Fout的变动，或者与负侧比更大幅地抑制正侧的变动量，所以可以回避因为PI控制而导致振荡动作的发生，进一步提高输出频率Fout的稳定性。
另外，在本实施方式中，作为速度控制部52的功能，通过执行PI控制实现了线速度恒定控制，但是，本发明不局限于该构成。
即，将与本实施方式的卷取线轴2的转速对应的频率F的时间轴上的减少曲线(将按时间的减少量(倾斜度)作为Δft)作为基本频率变动数据(计算式/表)FD预先保存在INV21A的存在器内。
而且，作为图8的PI控制52a2a，将从规定的时间的输出频率Fout中减去与规定的时间对应的减少量Δft所得的值作为输出频率Fout，由PI控制只补尝该输出频率Fout与实际的频率Fb的偏差ΔF部分，由此，可以减少PI控制的偏差控制量，可回避伴随上述的输出频率Fout的上下变动的振荡等的发生。
该PI的修正归根到底是频率(线速度)的反馈值的修正，与伸线机等的储线器位置反馈的张力反馈不同。
另外，如图9所示，通过预备好与对应卷取线轴2的转速的频率减少曲线准确一致的指令频率Fin的减少曲线，可以不必使用PI控制进行输出频率控制，也可以完全防止因为伴随PI控制的频率上下变动而导致的振荡的发生，来更稳定地进行线速度恒定控制。
在上述的实施方式以及变形例中，对INV21、22以及21A的频率指令，也可以通过来自上级计算机的通信、或用开关等切换INV21、22以及21A的多级速度指令来进行。
另外，在上述的实施方式以及变形例中，线轴的切换不局于2个线轴，在同时切换多个线轴时也可以通过同一控制实现。
再者，丝条的速度检测不局限于PG传感器，也可以使用TG(转速表传感器)等的模拟量输出的传感器。
在上述的实施方式以及变形例中，各INV21、22以及21A，作为反馈控制，通过PI控制部52a2以及52a2a进行PI控制。但是，本发明不局限于该构成，也可以进行加上微分(Differential)控制的PID控制。在进行该PID控制时，微分控制中的微分增益D与比例控制中的P一样，当频率偏差ΔF的极性为正“+”时，将微分增益D设为“0”，当频率偏差ΔF的极性为负“-”时，将微分增益D设为“1”，或者作为另外的增益设定例2，当频率偏差ΔF的极性为负“-”时，将微分增益D设为“1”，当频率偏差ΔF的极性为正“+”时，将微分增益D设定为比上述增益“1”小的值例如“1/2”。
在进行该PID控制时，PID控制的修正量，可以是频率偏差ΔF的极性只在负“-”侧的变动、即可以将作为PID的输出结果的输出频率Fout作为只在负侧的变动，故此，可以回避因为PID控制而导致的振荡动作的发生，更加提高输出频率Fout的稳定性。
而且，在上述的实施方式以及变形例中，是将卷取装置1用于纺织业中的源线(丝条)的卷取，但是，不局限上述纺织业，只要是需要卷取线状构件的领域，在甚么行业中都可适用。
本发明不局限于上述的实施方式以及变形例，在属于本发明的范围内，可以将上述实施方式以及变形例进行各种各样变形后进行实施。
权利要求
1.一种卷取线轴的转速控制方法，其特征在于是在在卷取位置及待机位置间一边切换多个卷取线轴一边通过该卷取位置的卷取线轴的旋转卷取依次供给的线状构件时，根据对应该线状构件的线速度所反馈的速度值，来反馈控制上述卷取位置的卷取线轴的转速值的卷取线轴的转速控制方法；不管在上述线状构件卷取前在上述卷取位置所配置的卷取线轴的转速的指令值与所反馈的速度值的偏差，将该偏差设定为0，并将上述卷取线轴的转速值强制设定为上述指令值。
2.根据权利要求1所述的卷取线轴的转速控制方法，其特征在于上述转速的指令值、所反馈的速度值以及上述卷取线轴的转速值是分别对应转速的频率；在与上述卷取线轴的转速对应的频率被强制设定为与上述转速的指令值对应的指令频率的状态下，根据规定的加速时间常数，通过上述指令频率的上升来加速控制上述卷取线轴的转速。
3.根据权利要求2所述的卷取线轴的转速控制方法，其特征在于根据上述加速时间常数结束上述卷取线轴的加速控制，根据该结束时间，使用上述卷取线轴的转速的指令频率与所反馈的频率的偏差、规定的比例增益以及规定的积分增益，执行使上述偏差为0的比例积分控制，并根据上述偏差的极性、来变化上述比例积分控制执行时的上述比例增益及积分增益。
4.根据权利要求2所述的卷取线轴的转速控制方法，其特征在于准备表示与上述卷取线轴的转速对应的频率相对于时间的变动的频率变动数据；根据上述加速时间常数结束上述卷取线轴的加速控制，根据该结束时间，由上述频率变动数据设定与上述卷取线轴的转速对应的频率，使用设定的频率与所反馈的频率的偏差、规定的比例增益以及规定的积分增益，执行使上述偏差为0的比例积分控制。
5.一种卷取线轴的转速控制方法，其特征在于是在在卷取位置以及待机位置间一边切换多个卷取线轴一边通过该卷取位置的卷取线轴的旋转卷取依次供给的线状构件时，根据对应该线状构件的线速度所反馈的速度值，来反馈控制上述卷取位置的卷取线轴的转速值的卷取线轴的转速控制方法；检测上述卷取位置的卷取线轴变为满卷状态，根据该检测时间，不管该卷取线轴的转速的指令值与所反馈的速度值的偏差，将该偏差设定为0，并将上述卷取线轴的转速值强制锁定为上述检测时间时的转速值。
6.根据权利要求5上述的卷取线轴的转速控制方法，其特征在于上述转速的指令值、所反馈的速度值以及上述卷取线轴的转速值是分别与转速对应的频率；在与上述卷取线轴的转速对应的频率被强制锁定为与上述检测时间时的转速值对应的频率的状态下，根据规定的减速时间常数，通过与上述转速的指令值对应的指令频率的下降来减速控制上述卷取线轴的转速。
7.一种变换器，其特征在于是在在卷取位置及待机位置间一边切换多个卷取线轴一边通过该卷取位置的卷取线轴的旋转卷取依次供给的线状构件时，根据对应该线状构件的线速度所反馈的速度值，来反馈控制上述卷取位置的卷取线轴的转速值的变换器；具有不管在上述线状构件卷取前在上述卷取位置所配置的卷取线轴的转速的指令值与所反馈的速度值的偏差，将该偏差设定为0，并将上述卷取线轴的转速值强制设定为上述指令值的装置。
8.一种变换器，其特征在于是在在卷取位置及待机位置间一边切换多个卷取线轴一边通过该卷取位置的卷取线轴的旋转卷取依次供给的线状构件时，根据对应该线状构件的线速度所反馈的速度值，来反馈控制上述卷取位置的卷取线轴的转速值的变换器；具有在上述卷取位置的卷取线轴变为满卷状态时，根据该满卷时的时间，不管该卷取线轴的转速的指令值与所反馈的速度值的偏差，将该偏差设定为0，并将上述卷取线轴的转速值强制锁定为上述检测时间时的转速值的装置。
全文摘要
提供一种卷取线轴转速控制方法，该方法是在在卷取位置及待机位置间一边切换卷取线轴(2)及交换线轴(4)一边通过卷取位置的卷取线轴(2)的旋转来卷取依次供给的丝条(S1～S5)时，根据对应丝条(S1～S5)的线速度所反馈的速度值，来反馈控制卷取位置的卷取线轴(2)的转速值的卷取线轴转速控制方法。不管在丝条(S1～S5)卷取前在卷取位置所配置的卷取线轴(2)的转速的指令值与所反馈的速度值的偏差，将该偏差设定为0，并将卷取线轴(2)的转速值强制设定为上述指令值。
文档编号B65H54/44GK1611436SQ200410083708
公开日2005年5月4日 申请日期2004年10月14日 优先权日2003年10月30日
发明者佐藤清市郎 申请人:三垦电气株式会社