速度張力制御装置
【課題】 糸巻ビームの現時点での巻径値が不明でも、その時点における糸巻ビームを含む制御区間にある糸に作用する糸張力を目標糸張力に一致するように調整することができる糸搬送装置の速度張力制御装置を提供することにある。
【解決手段】
この速度張力制御装置によれば、糸張力偏差に基づいて糸巻ビームの巻径を仮想的に調整するための仮想操作量が演算され、その仮想操作量が糸巻ビームの仮想巻径の補正値に換算され、その補正値を前回使用した糸巻ビームの仮想巻径に加算することで新たな仮想巻径が演算出力され、その仮想巻径をＤ１ｃ［ｍ］、制御区間の糸の基準速度をＶ０［ｍ／ｍｉｎ］としたときに、糸巻ビーム駆動手段への回転数指令Ｎ１＊［ｒｐｍ］が、次の第１式、即ち、
Ｎ１＊＝Ｖ０／（πＤ１ｃ） ……… （第１式）
を満たすように演算出力される。
【解決手段】
この速度張力制御装置によれば、糸張力偏差に基づいて糸巻ビームの巻径を仮想的に調整するための仮想操作量が演算され、その仮想操作量が糸巻ビームの仮想巻径の補正値に換算され、その補正値を前回使用した糸巻ビームの仮想巻径に加算することで新たな仮想巻径が演算出力され、その仮想巻径をＤ１ｃ［ｍ］、制御区間の糸の基準速度をＶ０［ｍ／ｍｉｎ］としたときに、糸巻ビーム駆動手段への回転数指令Ｎ１＊［ｒｐｍ］が、次の第１式、即ち、
Ｎ１＊＝Ｖ０／（πＤ１ｃ） ……… （第１式）
を満たすように演算出力される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、搬送ラインに沿って搬送される糸に糊付けを行う糸糊付け装置に装備され、所定の搬送ラインに沿って糸を上流側から下流側へ搬送するための糸搬送装置に用いられる制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維製品用の糸糊付け装置は、多数の細糸を搬送しながら当該細糸に糊付けを施すものであり、糸を搬送するための糸搬送装置を備えている。この糸搬送装置は、多数の細糸が外周に巻回される送出ビームと、この送出ビームから送り出された多数の細糸に糊付けを施したものを外周に巻回して巻き取る巻取ビームと、これらの送出ビーム及び巻取ビーム間の搬送ライン上に回転可能に複数配設され、多数の細糸が掛架された状態で回転駆動されることで当該細糸を搬送ラインに沿って搬送する複数の搬送ロールとを備えている。
【０００３】
この糸糊付け装置によれば、多数の細糸は、送出ビームから送り出され、筬によって整列され、その下流側にあるフィードロールへ搬送され、このフィードロールを介して更に下流側にある糊付け用のサイジングロールへ向けて搬送される。多数の細糸は、サイジングロールによって糊付けされ、熱風乾燥装置の内部へ送り込まれ、この熱風乾燥装置内を通過する間に、細糸に付着した糊表面が熱風によって乾燥させられる。
【０００４】
熱風乾燥装置を通過した多数の細糸は、次に、乾燥用の複数のシリンダーロールの外周面に接触した状態で巻き掛けられて搬送される。これらのシリンダーロールは、その内部に供給される蒸気によって加熱されており、これらのシリンダーロールによって、糊付けされた多数の細糸は、所定水分率に仕上げ乾燥される。このシリンダーロールによって乾燥された糸は、次にシリンダーロールの下流側にあるクーリング装置へ搬送され、このクーリング装置を通過することで冷却される。
【０００５】
このクーリング装置により冷却された多数の細糸は、その下流側に配設されるテイクアップロールによって巻取ビームへと搬送され、この巻取ビームの外周に巻回されることで巻き取られる。なお、フィードロール、サイジングロール、シリンダーロール及びテークアップロールには、これらの各ロールの外周面に多数の細糸を接触させて搬送するためのガイドロールが付設されている。
【０００６】
なお、本明細書では、送出ビーム、巻取ビームを「糸巻ビーム」と総称し、フィードロール、サイジングロール、シリンダーロール、テークアップロールを「搬送ロール」と総称する。
【０００７】
また、糸糊付け装置の糸搬送装置には、上記した送出ビーム、フィードロール、サイジングロール、シリンダーロール、テークアップロール、及び、巻取ビームを、それぞれ個別に回転駆動するための複数の駆動サーボモータが装備されており、これらのサーボモータによって各糸巻ビーム及び各搬送ロールが回転駆動されることで、多数の細糸が搬送ライン上に沿って上流側から下流側へ搬送移動されるように構成されている。
【０００８】
ところで、このような糸搬送装置を有する糸糊付け装置においては、細糸に作用する張力（以下「糸張力」という。）をできるだけ均一な低張力に調整維持することが求められ、搬送対象である多数の細糸に作用する糸張力を適正値（適正な目標値）に調整することが極めて重要な課題とされている。
【０００９】
なぜなら、過大な糸張力が細糸に作用すると、細糸の強伸度が低下して、糸切れの原因となる一方、過小な糸張力が細糸に作用すると、例えば、多数の細糸同士が絡まり合ったり、又は、熱風乾燥装置内で底ずれした結果、細糸の糊落ちや毛羽立ちの原因となるからである。しかも、このような不具合が細糸に生じた場合には、かかる不具合を解消するため、糸糊付け装置の稼働を停止しなければならず、その復旧に多大な労力を要してしまうからである。
【００１０】
このため、糸搬送装置については、搬送ラインに沿って搬送される糸の糸張力や伸張量を調整しながら糸を搬送するために各種の制御方式や制御方法が提案されており、その中の一つとして、いわゆる同期比率制御方式が知られている。
【００１１】
この同期比率制御方式は、簡潔に言えば、所定の制御区間、例えば、送出ビーム及びフィードロール間（以下「送出区間」という。）、又は、テークアップロール及び巻取ロール間（以下「巻取区間」という。）について、その上流側にある糸巻ビーム又は搬送ロールの回転数と、下流側にある搬送ロール又は糸巻ロールの回転数との回転数比を調整することで、かかる制御区間を所定の速度で移動する糸に所定の糸張力を付与しようとするものである。
【００１２】
例えば、この同期比率制御方式によれば、送出ビームの回転数をフィードロールの回転数より小さく、又は、巻取ビームの回転数をテークアップロールの回転数より大きく調整することによって、送出区間または巻取区間を移動する糸にテンション（伸張）が付与され、その結果、送出区間または巻取区間を移動する糸に必要な糸張力が付与されるのである。
【特許文献１】特許３３１２６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記した同期比率制御方式では、糸巻ビームの回転数指令を演算する場合に、その糸巻ビームの実際の巻径値が用いられることがあり、かかる糸巻ビームの巻径値が既知である必要がある。この糸巻ビームの巻径は、送出ビームからの糸の送り出しや巻取ビームによる糸の巻き取りに伴って経時的に変化するものであり、一定値ではない。
【００１４】
このため、糸張力を目標糸張力に一致させるために、糸巻ビームの適正な回転数指令を演算するには、糸巻ビームの現時点における巻径値を、上記特許文献１に記載するように送出ビームに対して糸の巻き付けを行う前処理工程において予め送出ビームの総回転数と巻径値との相関データを収集したり、或いは、計測器により測定したりする必要がある。
【００１５】
特に、前者の送出ビームの総回転数及び巻径値の相関データを収集する方式については、異なる送出ビームについてそれぞれ個別に相関データを収集しなければならず、結果的に作業が極めて煩雑となるという問題点があった。また、後者の巻径値を測定する方式については、例えば、計測器の測定精度が低い場合や計測器による測定環境が劣悪な場合には巻径値の測定誤差に起因した制御性能の低下を招来してしまう恐れがあるという問題点があった。
【００１６】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するため、糸巻ビームの現時点での巻径値が不明でも、その時点における糸巻ビームを含む制御区間にある糸に作用する糸張力を目標糸張力に一致するように調整することができる糸搬送装置の速度張力制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的を達成するために請求項１の速度張力制御装置は、所定の搬送ライン上に回転可能に配設され外周に糸が巻回される糸巻ビームと、その糸巻ビームのための回転数指令が入力され、この入力された回転数指令を実現するようにその糸巻ビームを回転駆動する糸巻ビーム駆動手段と、その糸巻ビームから所定間隔を隔てて搬送ライン上に回転可能に配設される搬送ロールと、その搬送ロールのための回転数指令が入力され、この入力された回転数指令を実現するようにその搬送ロールを回転駆動する搬送ロール駆動手段とを備えている糸搬送装置に関する制御装置であって、前記糸巻ビームから供給される糸又は前記糸巻ビームにより巻き取られる糸を、当該糸巻ビーム及び搬送ロール間に設定される制御区間にて基準速度Ｖ０で搬送し、かつ、その制御区間における糸張力を、目標糸張力に一致するように調整するためのものであり、前記搬送ロールを基準速度Ｖ０に相当する回転数にて回転させる回転数指令を生成し、その回転数指令を前記搬送ロール駆動手段へ出力する搬送ロール回転数指令手段と、前記糸巻ビームの巻径が制御量であって当該巻径を前記制御区間における糸張力と目標糸張力との偏差である糸張力偏差に基づいて調整する仮想的な制御系を仮定した場合に、その糸張力偏差が入力量として入力され、その入力量に基づいて前記糸巻ビームの巻径を仮想的に調整するための仮想操作量を演算して出力する仮想操作量演算手段と、その仮想操作量演算手段から出力される仮想操作量を前記糸巻ビームの仮想巻径の補正値である仮想巻径補正値に換算し、その仮想巻径補正値を前回使用した前記糸巻ビームの仮想巻径に加算することで、新たな仮想巻径を演算して出力する仮想巻径演算手段と、その仮想巻径演算手段から出力される仮想巻径をＤ１ｃ［ｍ］、円周率をπ、前記制御区間における糸の基準速度をＶ０［ｍ／ｍｉｎ］としたときに、前記糸巻ビーム駆動手段への回転数指令Ｎ１＊［ｒｐｍ］を、次の第１式、即ち、
Ｎ１＊＝Ｖ０／（πＤ１ｃ） ……………………………………………… （第１式）
を満たすように演算し、その回転数指令Ｎ１＊を前記糸巻ビーム駆動手段へ出力する糸巻ビーム回転数指令手段とを備えている。
【００１８】
この請求項１の速度張力制御装置によれば、制御区間にある糸を基準速度Ｖ０で搬送する場合、搬送ロールを回転させるための回転数指令として基準速度Ｖ０に相当する回転数が、搬送ロール回転数指令手段により演算されて、搬送ロール駆動手段へ出力される。この搬送ロール駆動手段によって、搬送ロールは、基準速度Ｖ０に相当する回転数で回転駆動される。
【００１９】
また、糸が搬送ロールによって制御区間を基準速度Ｖ０で搬送される場合に、その糸に目標糸張力を加えるには、糸巻ビームの回転数を、搬送ロールの回転数（基準速度Ｖ０に相当する回転数）に比べて、制御区間の糸張力偏差に相当する分だけ減少させ、これによって、糸巻ビームによる糸の送り出し量と搬送ロールによる糸の搬送量との間に差を与えて、制御区間にある糸を伸張させる必要がある。
【００２０】
ここで、糸巻ビームが搬送ロールと同様に基準速度Ｖ０に相当する回転数で回転されるとき、即ち、制御区間の糸に糸張力が加わらない状態（糸張力がゼロの状態）のときを考えると、糸巻ビームによる糸の送り速度（単位時間当たりの糸送り長さ）は基準速度Ｖ０と一致することなる。
【００２１】
そうした場合に、基準速度Ｖ０で糸を送り出している糸巻ビームの回転数［ｒｐｍ］をＮ１Ｖ０＝０としたとき、この回転数Ｎ１Ｖ０＝０は、次式（１）、即ち、
Ｎ１Ｖ０＝０＝Ｖ０／（πＤ１） ……………………………………………… （１）
の関係を満たすこととなる。
【００２２】
ただし、上記式（１）において、Ｖ０は基準速度［ｍ／ｍｉｎ］、πは円周率、Ｄ１は糸巻ビームの実際の巻径［ｍ］、πＤ１は糸巻ビームの円周長さ［ｍ］である。
【００２３】
これに対し、制御区間の糸張力が目標糸張力に等しいときにおける糸巻ビームの回転数（以下「目標回転数」という。）［ｒｐｍ］をＮ１ｒｅｆとしたとき、この目標回転数Ｎ１ｒｅｆは、次式（２）、即ち、
Ｎ１ｒｅｆ ＝κＶ０／（πＤ１）
＝Ｖ０／（π（Ｄ１／κ）） …………………………………… （２）
の関係を満たすものとなる。
【００２４】
ただし、上記式（２）において、κ（＝Ｎ１ｒｅｆ／Ｎ１Ｖ０＝０）は、糸巻ビームの目標回転数Ｎ１ｒｅｆを、糸巻ビームから基準速度Ｖ０で糸が送り出されるときの糸巻ビームの回転数Ｎ１Ｖ０＝０で割り算した比率（以下「回転数比」という。）である。
【００２５】
つまり、上記（２）式を演算すれば、形式上は、制御区間の糸張力偏差がゼロとなるような糸巻ビームの回転数指令が求められることとなる。
【００２６】
ところが、糸巻ビームの実際の巻径Ｄ１は、糸の送り出し量（長さ）に応じて時々刻々と変化する変数であり、糸の搬送中に逐次計測しなければならない。しかも、このような計測は極めて煩雑であり、当然に計測誤差が伴ってしまう。
【００２７】
そこで、本発明では、上記式（２）中のＤ１／κの部分、即ち、糸巻ビームの実際の巻径Ｄ１を上記した回転数比κで割り算したものを、糸巻ビームの仮想的な巻径である仮想巻径Ｄ１ｃ［ｍ］と考えて、この仮想巻径Ｄ１ｃを仮想的に調整することによって、糸巻ビームの回転数指令Ｎ１＊を求める方式又は方法を採用している。
【００２８】
具体的には、糸巻ビームの回転数指令Ｎ１＊［ｒｐｍ］は、糸巻ビーム回転数指令手段によって、次式（３）、即ち、
Ｎ１＊＝Ｖ０／（πＤ１ｃ） …………………………………………………… （３）
を満たすように演算される。
【００２９】
また、上記式（３）における糸巻ビームの仮想巻径Ｄ１ｃは、以下のようにして演算される。
【００３０】
ここで、仮想巻径Ｄ１ｃの演算手段は、糸巻ビームの仮想巻径Ｄｃ１を仮想的な制御量とする仮想的な制御系を構成しており、当該仮想巻径Ｄ１ｃを制御区間の糸張力偏差に基づいて仮想的に調整するものであり、主に、仮想操作量演算手段と、仮想巻径演算手段とを備えている。
【００３１】
この仮想操作量演算手段は、制御区間の糸張力偏差が入力量として入力され、その入力量に基づいて糸巻ビームの仮想巻径Ｄ１ｃの操作量（変更量）である仮想操作量を演算して出力するものであり、上記した仮想的な制御系の制御器（制御要素）に相当するものである。
【００３２】
また、仮想巻径演算手段は、上記した仮想的な制御系の制御対象（プラント）に相当するものであり、仮想操作量演算手段から出力される仮想操作量を糸巻ビームの仮想巻径Ｄ１ｃの補正値である仮想巻径補正値に換算し、その仮想巻径補正値を前回使用した糸巻ビームの仮想巻径Ｄ１ｃに加算することで、新たな仮想巻径Ｄ１ｃを演算して出力するものである。
【００３３】
この仮想巻径演算手段により演算出力される新たな仮想巻径Ｄ１ｃが糸巻ビーム回転数指令手段へ入力されると、この仮想巻径Ｄ１ｃに基づいて、上記した式（３）によって、糸巻ビームの回転数指令Ｎ１＊が演算されて、糸巻ビーム駆動手段へ出力される。この糸巻ビーム駆動手段によって、糸巻ビームは、入力された糸巻ビームの回転数指令Ｎ１＊を実現するように回転駆動される。
【００３４】
さすれば、糸巻ビームの回転数は、基準速度Ｖ０に相当する回転数から制御区間の糸張力偏差に相当する分だけ増減された回転数、即ち、目標回転数Ｎ１ｒｅｆに一致するように変更され、この糸巻ビームの回転数の変更によって、制御区間を基準速度Ｖ０で搬送される糸の糸張力が目標糸張力に一致するように制御される。
【００３５】
請求項２の速度張力制御装置は、請求項１の速度張力制御装置において、前記仮想操作量演算手段は、前記制御区間の糸張力偏差が入力されることによって、前記糸巻ビームの巻径の仮想操作量を演算して出力するＰＩ制御器又はＰＩＤ制御器などのプロセス制御器である。
【００３６】
このため、仮想操作量演算手段は、ＰＩ制御器やＰＩＤ制御器などのように産業界で幅広く用いられているプロセス制御器によって実現されるので、比較的容易に制御パラメータの決定をすることもでき、かつ、容易に制御系のロバスト安定性も確保できる。
【００３７】
請求項３の速度張力制御装置は、請求項１又は２の速度張力制御装置において、前記仮想巻径演算手段は、離散時間系の時刻をｋ、前記仮想操作量演算手段により演算される仮想操作量をΔＭＶ（ｋ）としたときに、前記糸巻ビームの仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）［ｍ］を、次の第２式、即ち、
Ｄ１ｃ（ｋ）＝（１＋ΔＭＶ（ｋ））Ｄ１ｃ（ｋ−１） ……………… （第２式）
を満たすように算出するものであり、
前記糸巻ビーム回転数指令手段は、前記仮想巻径演算手段により演算される仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）［ｍ］、及び、糸の基準速度Ｖ０［ｍ／ｍｉｎ］を用いるとともに、円周率をπとしたときに、前記糸巻ビーム駆動手段への回転数指令Ｎ１＊（ｋ）［ｒｐｍ］を、次の第３式、即ち、
Ｎ１＊（ｋ）＝Ｖ０／（πＤ１ｃ（ｋ）） ……………………………… （第３式）
を満たすように算出し、その回転数指令Ｎ１＊（ｋ）を前記糸巻ビーム駆動手段へ出力するものである。
【００３８】
請求項４の速度張力制御装置は、請求項１から３のいずれかの速度張力制御装置において、前記糸張力偏差演算手段は、離散時間系の時刻をｋ、前記制御区間を移動する糸の糸張力をｆ（ｋ）、その制御区間を移動する糸の目標糸張力をｆ０としたときに、これらの偏差である糸張力偏差ｅ（ｋ）を、次の第４式、即ち、
ｅ（ｋ）＝ｆ０−ｆ（ｋ） ………………………………………………… （第４式）
を満たすように算出するものであり、
前記仮想操作量演算手段は、前記糸張力偏差演算手段により演算された糸張力偏差ｅ（ｋ）を用い、かつ、比例ゲインをＫｐ、微分時間をＴｄ、積分時間をＴｉとしたときに、前記糸巻ビームの巻径に対する仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を、次の第５式、即ち、
ΔＭＶ（ｋ）＝Ｋｐ｛ｅ（ｋ）−ｅ（ｋ−１）｝
＋ＫｐＴｄ｛ｅ（ｋ）−２ｅ（ｋ−１）−ｅ（ｋ−２）｝
＋（Ｋｐ／Ｔｉ）ｅ（ｋ） ……………………………… （第５式）
を満たすように算出するものである。
【００３９】
請求項５の速度張力制御装置は、請求項１から４のいずれかの速度張力制御装置において、前記糸巻ビーム駆動手段は、前記糸巻ビームを回転させる駆動力を付与する駆動サーボモータと、その駆動サーボモータの回転制御を行うためのモータ制御器とを備えており、そのモータ制御器は、離散時間系の時刻をｋ、制御周期をΔｔ［ｓｅｃ］、前記糸巻ビームの回転数指令をＮ１＊（ｋ）［ｒｐｍ］、前記駆動サーボモータから前記糸巻ビームへの駆動力の伝達比をγ１、円周率をπ、１パルス分の駆動パルスによる前記駆動サーボモータの回転角度をδθ１［ｒａｄ］、駆動パルスの発生する時間間隔であるパルス間隔をτ１［ｓｅｃ］としたときに、そのパルス間隔τ１を、次の第６式、即ち、
τ１＝δθ１Δｔ／（２πγ１Ｎ１＊（ｋ）Δｔ） …………………… （第６式）
を満たすように演算し、このパルス間隔τ１で駆動パルスを制御周期Δｔに等しい時間発生させて、この駆動パルスの信号列に基づいて前記駆動サーボモータを回転させることで、前記糸巻ビームを回転数指令Ｎ１＊（ｋ）で回転させるものである。
【００４０】
このように、駆動サーボモータは、実質的にパルス制御によって駆動制御されるので、速度制御やトルク制御を用いる場合のように大重量の糸巻ビームの回転に伴う慣性力に起因した制御性能の低下が防止される。
【００４１】
つまり、速度制御系やトルク制御系による場合は、糸巻ビームが概ね２００ｋｇｆ以上もある大重量物であることから、かかる糸巻ビームの慣性力の影響がその他の要素（減衰性や弾性）に比べて大きくなる結果、糸張力やストレッチ率の速応性を重視すると定常偏差が増加したり減衰性が低下し、逆に、糸張力又はストレッチ率の定常偏差や減衰性を重視すると速応性が低下してしまうが、パルス制御による場合は、これらの制御性能の低下が回避される。
【００４２】
このため、例えば、糸巻ビームに糸太さ１０〜３０デニールの約１０００本程度の極細糸が巻回された状態であっても、これらの糸を約２０〜５０Ｎｍの糸張力を加えて安定的に搬送することが十分に可能となるのである。
【００４３】
なお、請求項１から５のいずれかの速度張力制御装置において、前記搬送ロール回転数指令手段は、離散時間系の時刻をｋ、円周率をπ、前記搬送ロールの外径をＤ２［ｍ］としたときに、糸の基準速度Ｖ０［ｍ／ｍｉｎ］を用いて、前記搬送ロールの回転数指令Ｎ２＊（ｋ）［ｒｐｍ］を、次の第７式、即ち、
Ｎ２＊（ｋ）＝Ｖ０／（πＤ２） ………………………………………… （第７式）
を満たすように算出し、その回転数指令Ｎ２＊（ｋ）を前記搬送ロール駆動手段へ出力するものであっても良い。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の速度張力制御装置によれば、糸巻ビームの巻径が糸の搬送状態に伴って経時的に変化するような場合でも、かかる糸巻ビームの回転数指令を演算するにあたって、糸巻ビームの現時点における巻径値を計測器により測定する必要がないので、測定誤差に起因した制御性能の低下を回避できるという効果がある。しかも、糸巻ビームの巻径を推定するために、予め糸巻ビームの総回転数と巻径値との相関データを個々の糸巻ビーム毎に収集する手間も省略でき、作業効率を向上できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例である制御装置２０を備えた繊維糸用の糊付け装置１の構成を示した概略図である。この糊付け装置１は、いわゆるサイザーと呼ばれるものであり、糸に糊付けを施す装置である。なお、搬送ラインは、図１中に図示した糸λの軌跡に相当するものであり、図１では糸λと一致している。
【００４６】
図１に示すように、糊付け装置１は、糸λの搬送ライン上に配設される複数の回転体１１〜１９を回転させることによって、この搬送ラインに沿って上流側（図１左側）から下流側（図１右側）へと多数の糸λを搬送する搬送装置２を備えており、多数の糸λを搬送する過程で、これらの糸λに対し、糊付け、乾燥および冷却を施した後、これらの糸λを巻き取って回収するものである。
【００４７】
なお、この搬送装置２は、多数の糸λを図１の紙面に対する垂直方向に並列させた状態で同時搬送する構造となっている（図示せず。）。
【００４８】
送出ビーム１１は、上記した搬送装置２の回転体１１〜１９の一つであり、糸λの搬送ラインの最上流側（図１左側）に回転可能に配設されている。この送出ビーム１１は、その外周に多数の糸λが巻回可能に形成されており、巻回された糸λは、この送出ビーム１１の回転によって搬送ラインの下流側へ送出される。
【００４９】
また、送出ビーム１１の下流側には、筬（図示せず）、テンションロール１７、フィードロール１２、サイジングロール１３、熱風乾燥装置３、複数のシリンダーロール１４，１４，・・・、クーリング装置４、テークアップロール１５、テンションロール１８及び巻取ビーム１６が、この順番で糊付け装置１の搬送ライン上に配設されている。
【００５０】
フィードロール１２、サイジングロール１３、各シリンダーロール１４，１４，・・・、テークアップロール１５及びテンションロール１７，１８は、上記した搬送装置２の回転体１１〜１９に含まれるものであり、いずれも搬送ライン上に回転可能に配設されている。これらの回転体１１〜１８の回転によって、送出ビーム１１から送出された糸λが搬送ラインに沿って搬送される。
【００５１】
なお、フィードロール１２、サイジングロール１３、第１段目及び第５段目のシリンダーロール１４，１４、テークアップロール１５、及び、各テンションロール１７，１８には、それらの外周面に多数の糸λを接触させて搬送するため、ガイドロール１９，１９，・・・が回転可能な状態で付設されている。各ガイドロール１９は、搬送装置２の回転体１１〜１９の一つである。
【００５２】
巻取ビーム１６は、上記した搬送装置２の回転体１１〜１９の一つであり、搬送ラインの最下流側（図１右側）に回転可能に配設されている。この巻取ビーム１６は、その外周に多数の糸λが巻回可能に形成されており、糊付け、乾燥および冷却の各処理が施された糸λは、この巻取ビーム１６の回転に伴って巻取ビーム１６の外周に巻回されて巻き取られる。
【００５３】
テンションロール１７は、搬送ライン上における送出ビーム１１とフィードロール１２との間の区間（以下「送出区間」という。）７に配設されており、このテンションロール１７の回転軸の端部にはロードセル５が連結されている。このロードセル５は、送出区間７内にある糸λに作用する糸張力を検出するための張力センサ（張力検出手段）である。
【００５４】
テンションロール１８は、搬送ライン上におけるテークアップロール１５と巻取ビーム１６との間の区間（以下「巻取区間」という。）８に配設されており、このテンションロール１８の回転軸の端部には別のロードセル６が連結されている。このロードセル６は、巻取区間８内にある糸λに作用する糸張力を検出するための張力センサである。
【００５５】
ところで、送出ビーム１１、フィードロール１２、サイジングロール１３、各シリンダーロール１４，１４，・・・、テークアップロール１５、及び、巻取ビーム１６は、いずれもサーボモータＭ１〜Ｍ６から付与される回転力（駆動力）によって回転駆動される原動型の回転体（以下「原動体」ともいう。）ＤＢである。
【００５６】
具体的には、送出ビーム１１がサーボモータＭ１によって、フィードロール１２がサーボモータＭ２によって、サイジングロール１３がサーボモータＭ３によって、複数のシリンダーロール１４，１４，・・・がサーボモータＭ４によって、テークアップロール１５がサーボモータＭ５によって、巻取ビーム１６がサーボモータＭ６によって、それぞれ回転駆動されるように構成されている。
【００５７】
なお、以下の説明において、サーボモータＭ１のことを送出モータＭ１、サーボモータＭ２のことをフィードモータＭ２、サーボモータＭ５のことをテークアップモータＭ５、サーボモータＭ６のことを巻取モータＭ６ともいう。
【００５８】
これに対し、各テンションロール１７，１８やガイドロール１９，１９，・・・などは、サーボモータＭ１〜Ｍ６によって直接的に回転駆動されない従動型の回転体（以下「従動体」ともいう。）ＦＢであって、搬送移動される糸λとの摩擦接触、又は、いずれかの原動体との摩擦接触を介して回転されるものである。
【００５９】
原動体ＤＢ（シリンダーロール１４を除く。）は、その回転軸が伝達機構（図示せず。）を介して各サーボモータＭ１〜Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５と連結されている。また、複数のシリンダーロール１４，１４，・・・は、その回転軸が伝達機構（図示せず。）を介して１台のサーボモータＭ４と連結され、このサーボモータＭ４から付与される回転力が各シリンダーロール１４に分岐伝達されることで同期回転される。
【００６０】
また、各サーボモータＭ１〜Ｍ６の回転軸には、パルスエンコーダ（ロータリーエンコーダ）ＥＮ１〜ＥＮ６がそれぞれ連結されている。パルスエンコーダＥＮ１〜ＥＮ６は、サーボモータＭ１〜Ｍ６の回転軸の回転数を検出するための回転センサであり、下記する制御装置２０は、これらのパルスエンコーダＥＮ１〜ＥＮ６による検出結果に基づいて各原動体ＤＢを回転制御し、結果、糸λの搬送速度、糸張力を調整する。
【００６１】
図２は、制御装置２０を備えた糊付け装置１の電気的構成を示すブロック図である。図２に示すように、糊付け装置１は、その各部の動作の制御を行う制御装置２０を備えており、この制御装置２０の内部には、演算装置であるＣＰＵ２１が搭載されている。このＣＰＵ２１は、一定の制御周期（サンプリング周期）Δｔ［ｓｅｃ］毎に制御演算を行い、糊付け装置１の各部に対する制御指令を更新するものである。
【００６２】
この制御装置２０は、その内部に下記する搬送ロール駆動制御ユニット４０、及び、糸巻ビーム駆動制御ユニット５０が構成されており、これらの各駆動制御ユニット４０，５０には離散時間コントローラにより連続時間プラントを制御するサンプル値制御方式が用いられている。よって、これらの駆動制御ユニット４０，５０には、図３及び図６では図示を省略してはいるが、実際にはサンプラ及びホールド要素（サンプルホールド）が含まれる。
【００６３】
また、制御装置２０のＣＰＵ２１は、制御周期Δｔ毎にタイマー割込処理を実行して、糊付け装置１の各部に対する制御指令を出力する。ここで、制御周期Δｔは、離散時間系の時刻ｋ（ｋ＝１，２，…）から時刻ｋ＋１までの時間間隔である。したがって、実際の時刻ｔはｔ＝ｋΔｔによって表される。なお、本実施例では、制御周期Δｔとして、例えば略１０μｓｅｃを用いることができる。
【００６４】
さらに、制御装置２０の内部には、基本プログラムや各種の固定データを記憶した書換え不能な不揮発性メモリであるＲＯＭ２２と、ＣＰＵ２１により演算される各種データを一時的に記憶したり各種プログラムを展開するためのワークエリアとなる書換可能な揮発性メモリであるＲＡＭ２３と、設定変更可能な各種データや、糊付け装置１の各部を制御する各種制御プログラムを記憶する書換可能な不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ２４とが搭載されている。
【００６５】
このＥＥＰＲＯＭ２４には、例えば、原動体１１〜１６の回転数や糸λの糸張力などを調整する各種処理を実行するための制御プログラムが記憶されており、これらの制御プログラムは、ＲＡＭ２３上に展開されて実行される。この制御プログラムの中には、制御装置２０を構成するハードウェアと協働して搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０として機能する制御プログラムも含まれている。
【００６６】
また、ＥＥＰＲＯＭ２４には、後述する糊付け装置１の各部の制御に必要な各種のパラメータ値が記憶されており、特に、搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０による制御において用いられる各種の制御パラメータ（数値データ）が設定記憶されている。
【００６７】
例えば、後述する搬送装置２の設定速度Ｖｓｅｔ、各原動体１１〜１６の加速時間及び減速時間、制御周期Δｔ、伝達比γ１，γ２、単位パルス回転角度δθ１，δθ２、円周率π、比例ゲインＫｐｍ、目標糸張力ｆ０、仮想操作量演算器５３で用いられる比例ゲインＫｐ、微分時間Ｔｄ及び積分時間Ｔｉなどが、ＥＥＰＲＯＭ２４には記憶されている。
【００６８】
さらに、ＥＥＰＲＯＭ２４には、熱風乾燥装置３の設定温度、各シリンダーロール１４，１４，・・・の設定温度、及び、クーリング装置４の設定温度等の数値データも記憶されている。
【００６９】
また、これらの他にも制御装置２０には、各種の設定値を入力するために操作される操作表示パネル２５、熱風乾燥装置３の加熱装置３ａ、各シリンダーロール１４，１４，・・・の加熱装置１４ａ、クーリング装置４の冷却装置４ａ、熱風乾燥装置３内の温度を検出する温度センサＴＳ１、各シリンダーロール１４，１４，・・・内の温度を検出する温度センサＴＳ２、クーリング装置４内の温度検出する温度センサＴＳ３などが、それぞれ接続されている。
【００７０】
操作表示パネル２５は、ディスプレイ機能を有したタッチパネルであり、糊付け装置１の稼働状況を示す各種情報が画面上に表示可能となっている。また、この操作表示パネル２５が操作されることによって、上記したＥＥＰＲＯＭ２４に記憶される各種の数値データが入力設定される。
【００７１】
また、制御装置２０には、上記したロードセル５，６、６個のパルスエンコーダＥＮ１〜ＥＮ６、及び、６台のサーボモータＭ１〜Ｍ６も、それぞれ接続されている。さらに、制御装置２０の内部にはサーボアンプ３１〜３６が内蔵されており、これらが各サーボモータＭ１〜Ｍ６と個々に接続されている。各サーボモータＭ１〜Ｍ６は、各サーボアンプ３１〜３６から出力される３相電圧に応じて回転駆動される。
【００７２】
なお、サーボモータＭ１はサーボアンプ３１によって、サーボモータＭ２はサーボアンプ３２によって、サーボモータＭ３はサーボアンプ３３によって、サーボモータＭ４はサーボアンプ３４によって、サーボモータＭ５はサーボアンプ３５によって、サーボモータＭ６はサーボアンプ３６によって、それぞれ駆動される。
【００７３】
次に、図３から図６を参照して、糊付け装置１の送出区間７を移動する糸λに関する搬送速度及び糸張力を調整する制御要素、即ち、搬送ロール駆動制御ユニット４０と、糸巻ビーム駆動制御ユニット５０とについて説明する。
【００７４】
（Ａ）搬送ロール駆動制御ユニット
図３は、搬送ロール駆動制御ユニット４０について示したブロック図である。この搬送ロール駆動制御ユニット４０は、フィードロール１２の回転駆動制御を行うために制御装置２０の内部に構成されるものである。
【００７５】
図３に示すように、搬送ロール駆動ユニット４０は、主として、搬送ロール制御器４１と、フィードロール１２を回転させる駆動力を付与するフィードモータＭ２と、そのフィードモータＭ２を搬送ロール制御器４１からの指令に基づいて駆動するサーボアンプ３２とを備えている。
【００７６】
（Ａ−１）搬送ロール制御器
搬送ロール制御器４１は、フィードロール１２の回転駆動を制御するための制御器であって、基準速度生成器４２と、基準回転数指令器４３と、パルス発生器４４とを備えている。
【００７７】
（Ａ−１−１）基準速度生成器
基準速度生成器４２は、搬送装置２による糸λの搬送速度の設定値である設定速度Ｖｓｅｔ［ｍ／ｍｉｎ］に従って、フィードロール１２の加速時、減速時および定常運転時における基準速度Ｖ０（ｋ）（加減速カーブ）［ｍ／ｍｉｎ］を生成して基準回転数指令器４３へ出力するものである。
【００７８】
この基準速度生成器４２によれば、搬送装置２の設定速度Ｖｓｅｔ、加速時間及び減速時間に基づいて、フィードロール１２の基準速度Ｖ０（ｋ）が生成されて基準回転数指令器４３へ出力される。なお、定常運転時におけるフィードロール１２による糸λの送り速度（搬送速度）は、搬送装置２の設定速度Ｖｓｅｔと一致する。
【００７９】
（Ａ−１−２）基準回転数指令器
基準回転数指令器４３は、その入力端が基準速度生成器４２の出力端と接続されており、この基準速度生成器４２から入力される基準速度Ｖ０（ｋ）に基づいて、基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）［ｒｐｍ］を生成してパルス発生器４４へ出力するものである。この基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）は、制御周期Δｔの間にフィードロール１２が出力すべき回転数の指令値であって、基準速度Ｖ０（ｋ）に基づいて決定される。
【００８０】
具体的には、フィードロール１２の外径（一定値）をＤ２［ｍ］、円周率をπとしたとき、基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）は、基準速度Ｖ０（ｋ）を用いて、次式（４）を満たすように演算される。
Ｎ２＊（ｋ）＝Ｖ０（ｋ）／（πＤ２） ……………………………………… （４）
【００８１】
（Ａ−１−４）パルス発生器
パルス発生器４４は、その入力端が基準回転数指令器４３の出力端と接続されており、この基準回転数指令器４３から基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）が入力される。このパルス発生器４４は、入力されるフィードロール１２の基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）に基づいて、その回転動力源であるフィードモータＭ２を回転させるための駆動パルス信号列（以下「基準パルス指令」という。）ＰＬ２＊（ｋ）を生成して、サーボアンプ３２（の偏差カウンタ３０ａ）へ出力するものである。
【００８２】
なお、図４は、本実施例における駆動パルス信号列ＰＬ＊（ｋ）の概念図である。この図４に示すように、駆動パルス信号列ＰＬ＊（ｋ）は、離散時間系の時刻ｋから時刻ｋ＋１までの時間間隔に等しい制御周期Δｔの間に、駆動パルスＰがパルス間隔τ［ｓｅｃ］毎に立ち上がる信号列である。なお、「駆動パルス信号列ＰＬ＊（ｋ）」とあるのは、上記した基準パルス指令ＰＬ２＊（ｋ）又は下記するビームパルス指令ＰＬ１＊（ｋ）を意味しており、「パルス間隔τ」とあるのは、下記するフィードモータＭ２に関するパルス間隔τ２及び送出モータＭ１に関するパルス間隔τ１を意味している。
【００８３】
このパルス発生器４４によれば、フィードロール１２を基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）に等しい回転数で制御周期Δｔの間回転させるため、次式（５）に基づいて、基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）がフィードモータＭ２の回転数指令Ｎｍ２＊（ｋ）［ｒｐｍ］に換算される。ここで、γ２は、フィードモータＭ２からフィードロール１２への駆動力の伝達比である。
Ｎｍ２＊（ｋ）＝γ２Ｎ２＊（ｋ） …………………………………………… （５）
【００８４】
そして、このフィードモータＭ２の回転数指令Ｎｍ２＊（ｋ）に相当する数の駆動パルスを制御周期Δｔ内に含んだ駆動パルス信号列が、基準パルス指令ＰＬ２＊（ｋ）として生成される。
【００８５】
具体的には、まず、制御周期Δｔ、基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）、円周率π、１パルス分の駆動パルスによるフィードモータＭ２の単位パルス回転角度δθ２［ｒａｄ］を用いて、駆動パルスの発生時間間隔であるパルス間隔τ２［ｓｅｃ］が、次式（６）に基づいて演算される。
τ２＝δθ２Δｔ／（２πγ２Ｎ２＊（ｋ）Δｔ） ………………………… （６）
【００８６】
さすれば、制御周期Δｔに等しい時間が経過するまで、パルス発生器４４によって、そのパルス間隔τ２毎に駆動パルスの発生が繰り返されることで、基準パルス指令ＰＬ２＊（ｋ）がサーボアンプ３２の偏差カウンタ３０ａへ出力される。
【００８７】
なお、上記した伝達比γ２の導出方法を例示すると、以下のようになる。例えば、糸λの基準速度Ｖ０が設定速度Ｖｓｅｔと等しくて当該設定速度Ｖｓｅｔ＝１００ｍ／ｍｉｎで、フィードモータＭ２の最大回転数Ｎ２ｍａｘが４２００ｒｐｍで、フィードロール１２の外径がＤ２＝０．２ｍである場合、フィードロール１２の必要回転数Ｎ２は１５９．２ｒｐｍ（≒１００／（π×０．２））となり、かかる値とフィードモータＭ２の最大回転数との比、即ち、伝達比γ２（＝Ｎ２ｍａｘ／Ｎ２）は２６．４ｒｐｍ（≒４２００／１５９．２）となる。
【００８８】
（Ａ−２）サーボアンプ
図５は、サーボアンプ３０の内部構造を示すブロック図である。ここで、以下に説明するサーボアンプ３０は、上記した送出モータＭ１用のサーボアンプ３１及びフィードモータＭ２用のサーボアンプ３２として用いられるものであり、このサーボアンプ３０の内部構造についての説明は、実質的にはサーボアンプ３１、サーボアンプ３２の内部構造を説明したものである。
【００８９】
図５に示すように、サーボアンプ３０は、主に、偏差カウンタ３０ａと、位置制御器３０ｂと、速度制御器３０ｃと、電流制御器３０ｄとを備えている。なお、以下の説明中において、「サーボモータＭ」とあるのは、送出モータＭ１又はフィードモータＭ２を意味しており、「パルスエンコーダＥＮ」とあるのは、送出モータＭ１用のパルスエンコーダＥＮ１又はフィードモータＭ２用のパルスエンコーダＥＮ２を意味している。
【００９０】
（Ａ−２−１）偏差カウンタ
偏差カウンタ３０ａは、その入力端が搬送ロール制御器４１のパルス発生器４４の出力端（図３参照。）とサーボモータＭ用のパルスエンコーダＥＮの出力端とにそれぞれ接続されており、その出力端が位置制御器３０ｂの入力端と接続されている。
【００９１】
この偏差カウンタ３０ａによれば、搬送ロール制御器４１のパルス発生器４４（図３参照。）から入力される基準パルス指令ＰＬ＊（ｋ）のパルス数が計数され、そのパルス数に相当するサーボモータＭの回転角度指令Δθｍ＊（ｋ）（＝サーボモータＭの単位パルス回転角度δθ２×基準パルス指令ＰＬ＊（ｋ）のパルス数）が演算される。
【００９２】
また、偏差カウンタ３０ａによれば、サーボモータＭに連結されるパルスエンコーダＥＮから入力されるパルス信号列ＰＬ（ｋ）のパルス数が計数され、サーボモータＭの実際の回転量（以下「検出回転量」ともいう。）Δθｍ（ｋ）が検出される。そして、このサーボモータＭに関する検出回転量Δθｍ（ｋ）と上記した回転量指令Δθｍ＊（ｋ）との偏差Ｅｍ（ｋ）（＝Δθｍ＊（ｋ）−Δθｍ（ｋ））が演算されて位置制御器３０ｂへ出力される。
【００９３】
（Ａ−２−２）位置制御器
位置制御器３０ｂは、その入力端が偏差カウンタ３０ａの出力端と接続されており、この偏差カウンタ３０ａから入力される偏差Ｅｍ（ｋ）に基づいて、サーボモータＭの速度指令ｖｍ＊（ｋ）を、次式（７）に基づいて演算して出力するものである。但し、Ｋｐｍは、位置制御器３０ｂの比例ゲインである。
ｖｍ＊（ｋ）＝ＫｐｍＥｍ（ｋ） …………………………………………… （７）
【００９４】
（Ａ−２−３）速度制御器
速度制御器３０ｃは、その入力端が位置制御器３０ｂの出力端と接続されており、この位置制御器３０ｂから入力されるサーボモータＭの速度指令ｖｍ＊（ｋ）に基づいて、モータ電流指令ｉｍ＊（ｋ）を演算し、このモータ電流指令ｉｍ＊（ｋ）を電流制御器３０ｄへ出力するものである。
【００９５】
ここで、速度制御器３０ｃとしては、例えば、ＰＩＤ制御器が用いられており、かかる制御器に含まれる比例制御要素や積分制御要素及び微分制御要素の比例ゲイン、積分時間及び微分時間などの制御パラメータ値は、操作表示パネル２５の操作によって、上記したＥＥＰＲＯＭ２４に入力設定及び設定変更可能となっている。なお、速度制御器３０ｃとしてＰＩ制御器を用いても良い。
【００９６】
（Ａ−２−４）電流制御器
電流制御器３０ｄは、その入力端が速度制御器３０ｃの出力端と接続されており、この速度制御器３０ｃから入力されるモータ電流指令ｉｍ＊（ｋ）に基づいて、所定の３相電圧をサーボモータＭに印加することによってサーボモータＭを回転駆動させるものである。
【００９７】
以上のように構成される搬送ロール駆動制御ユニット４０によれば、搬送ロール制御器４１によって、フィードロール１２を基準速度Ｖ０（ｋ）に相当する回転数にて回転させるための基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）が生成され、この基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）に等しい回転数で回転するようにフィードロール１２がサーボアンプ３２によって制御される。すると、フィードロール１２による糸λの搬送速度は、基準速度Ｖ０（ｋ）に一致するように調整される。
【００９８】
（Ｂ）糸巻ビーム駆動制御ユニット
図６は、糸巻ビーム駆動制御ユニット５０について示したブロック図である。この糸巻ビーム駆動制御ユニット５０は、送出ビーム１１の回転駆動制御を行うために制御装置２０の内部に構成されるものである。
【００９９】
図６に示すように、糸巻ビーム駆動制御ユニット５０は、主として、糸巻ビーム制御器５１と、送出ビーム１１を回転させる駆動力を付与する送出モータＭ１と、その送出モータＭ１を糸巻ビーム制御器５１からの指令に基づいて駆動するサーボアンプ３１とを備えている。
【０１００】
（Ｂ−１）糸巻ビーム制御器
糸巻ビーム制御器５１は、送出ビーム１１の回転駆動を制御するための制御器であって、糸張力偏差演算器５２と、仮想操作量演算器５３と、仮想巻径演算器５４と、糸巻ビーム回転数指令器５５と、パルス発生器５６とを備えている。
【０１０１】
（Ｂ−１−１）糸張力偏差演算器
糸張力偏差演算器５２には、制御区間である送出区間７を移動する糸λに作用させるべき目標糸張力ｆ０と、送出区間７を移動する糸λに作用する糸張力（以下「検出糸張力」ともいう。）ｆ（ｋ）とが、それぞれ入力されている。この糸張力偏差演算器５２は、目標糸張力ｆ０と検出糸張力ｆ（ｋ）との偏差（以下「糸張力偏差」という。）ｅ（ｋ）を、次式（８）に基づいて演算し、
ｅ（ｋ）＝ｆ０−ｆ（ｋ） ……………………………………………………… （８）
これを仮想操作量演算器５３へ出力するものである。
【０１０２】
ここで、送出区間７の検出糸張力ｆ（ｋ）は、送出区間７に配設されるロードセル５によって検出される検出信号を、アンプ５７により増幅してＡ／Ｄ変換器５８により検出糸張力を示すデータ値に変換したものであり、このＡ／Ｄ変換器５８から糸張力偏差演算器５２へ入力される。
【０１０３】
（Ｂ−１−２）仮想操作量演算器
仮想操作量演算器５３は、その入力端が糸張力偏差演算器５２の出力端と接続されており、この糸張力偏差演算器５２からの入力量である糸張力偏差ｅ（ｋ）に基づいて、仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を演算し、その仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を仮想巻径演算器５４へ出力するものである。
【０１０４】
ここで、仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）は、糸張力偏差ｅ（ｋ）を入力量とし、かつ、送出ビーム１１についての仮想的な巻径（以下「仮想巻径」という。）Ｄ１ｃ（ｋ）［ｍ］を制御量とする仮想的な制御系（以下「仮想制御系」という。）を想定した場合において、かかる仮想巻径Ｄ１ｃを仮想的に調整するための操作量である。
【０１０５】
本実施例では、仮想操作量演算器５３としてデジタルＰＩＤ制御器が用いられており、仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）は、糸張力偏差演算器５２から入力される糸張力偏差ｅ（ｋ）、比例ゲインＫｐ、微分時間Ｔｄ、積分時間Ｔｉを用いて、次式（９）に基づいて演算される。
ΔＭＶ（ｋ）＝Ｋｐ｛ｅ（ｋ）−ｅ（ｋ−１）｝
＋ＫｐＴｄ｛ｅ（ｋ）−２ｅ（ｋ−１）−ｅ（ｋ−２）｝
＋（Ｋｐ／Ｔｉ）ｅ（ｋ） ……………………………………… （９）
【０１０６】
ただし、送出区間７に関する仮想操作量演算器５３によって仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を求める場合、上記式（９）における比例ゲインＫｐが正数値とされる（Ｋｐ＞０）。これは、送出区間７における糸張力偏差ｅ（ｋ）が正値のとき、仮想的な送出ビーム１１の仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）を増加させることで、送出区間７を移動する糸の糸延伸量が増加され、かかる送出区間７における糸張力ｆ（ｋ）が目標糸張力ｆ０に一致するように増加されるという搬送装置２の構造的特徴から、仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を下記式（１０）において仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）を増加させる要素として機能させるためである。
【０１０７】
なお、本実施例では、仮想操作量演算器５３としてデジタルＰＩＤ制御器を用いたが、かかる仮想操作量演算器５３は必ずしもこれに限定されるものではなく、サンプル値制御方式を用いたものであれば異なるもの、例えば、デジタルＰＩ制御器又はその他のプロセス制御器を用いるようにしても良い。
【０１０８】
（Ｂ−１−３）仮想巻径演算器
仮想巻径演算器５４は、その入力端が仮想操作量演算器５３の出力端と接続されており、この仮想操作量演算器５３から入力される仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）に基づいて仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）を演算し、その仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）を糸巻ビーム回転数指令器５５へ出力するものである。
【０１０９】
この仮想巻径演算器５４によれば、仮想巻径Ｄ１（ｋ）は、仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）、及び、この仮想巻径演算器５４により前回演算された仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ−１）を用いることで、次式（１０）に基づいて演算される。
Ｄ１ｃ（ｋ）＝（１＋ΔＭＶ（ｋ））Ｄ１ｃ（ｋ−１） ………………… （１０）
【０１１０】
つまり、今回演算される新たな仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）は、仮想操作量演算器５３から入力される仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を送出ビーム１１の仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）の補正値である仮想巻径補正値ΔＭＶ（ｋ）Ｄ１ｃ（ｋ−１）に換算し、この換算値に前回演算した送出ビーム１１の仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ−１）を加算することで算出される。
【０１１１】
ところで、時刻がｋ＝０の場合、即ち、初期状態の場合、前回演算した送出ビーム１１の仮想巻径Ｄ１ｃ（−１）＝０ｍとなるので、予め、ＥＥＰＲＯＭ２４に仮想巻径Ｄ１ｃ（０）の値を設定する必要がある。そこで、かかる仮想巻径の初期値であるＤ１ｃ（０）については、以下のようにして導出している。
【０１１２】
例えば、初期状態（未使用状態）の送出ビーム１１の巻径Ｄ１０を実測し、その巻径実測値Ｄ１０を目標糸張力ｆ０に相当するストレッチ率εの分だけ増加させた値を、仮想巻径初期値Ｄ１ｃ（０）（＝（１＋ε）Ｄ１０）として設定するのである。
【０１１３】
具体的には、初期状態の送出ビーム１１の巻径実測値がＤ１０＝０．６ｍであって、目標糸張力ｆ０に相当するストレッチ率がε＝０．０１（＝１％）であるなら、仮想巻径初期値はＤ１ｃ（０）＝０．６０６ｍ（＝（１＋０．０１）×０．６）に設定されることとなる。
【０１１４】
（Ｂ−１−４）糸巻ビーム回転数指令器
糸巻ビーム回転数指令器５５は、その入力端が仮想巻径演算器５４の出力端と搬送ロール制御器４１の基準速度生成器４２の出力端とにそれぞれ接続されている。この糸巻ビーム回転数指令器５５は、これらの仮想巻径演算器５４及び基準速度生成器４２から入力される仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）及び基準速度Ｖ０（ｋ）に基づいて、糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）を生成してパルス発生器５６へ出力するものである。
【０１１５】
ここで、糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）は、制御周期Δｔの間に送出ビーム１１が回転すべき回転数［ｒｐｍ］の指令値であって、送出区間７を移動する糸λに作用する糸張力ｆを目標糸張力ｆ０に一致させて糸張力偏差ｅ（ｋ）がゼロとなるように調整するための制御指令である。
【０１１６】
この糸巻ビーム回転数指令器５５によれば、糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）は、仮想巻径演算器５４により演算される仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）、糸の基準速度Ｖ０（ｋ）、円周率πを用いることで、次式（１１）に基づいて演算される。
Ｎ１＊（ｋ）＝Ｖ０（ｋ）／（πＤ１ｃ（ｋ）） ………………………… （１１）
【０１１７】
（Ｂ−１−５）パルス発生器
パルス発生器５５は、その入力端が糸巻ビーム回転数指令器５４の出力端と接続されており、この糸巻ビーム回転数指令器５４から糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）が入力される。このパルス発生器５５は、入力される送出ビーム１１の糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）に基づいて、その回転動力源である送出モータＭ１を回転させるための駆動パルス信号列（以下「ビームパルス指令」という。）ＰＬ１＊（ｋ）を生成して、サーボアンプ３１（の偏差カウンタ３０ａ）へ出力するものである。
【０１１８】
このパルス発生器５５によれば、送出ビーム１１を糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）に等しい回転数で制御周期Δｔの間回転させるため、次式（１２）に基づいて、糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）が送出モータＭ１の回転数指令Ｎｍ１＊（ｋ）［ｒｐｍ］に換算される。ここで、γ１は、送出モータＭ１から送出ビーム１１への駆動力の伝達比である。
Ｎｍ１＊（ｋ）＝γ１Ｎ１＊（ｋ） ………………………………………… （１２）
【０１１９】
そして、この回転数Ｎｍ１（ｋ）に相当する数の駆動パルスを制御周期Δｔ内に含んだ駆動パルス信号列が、ビームパルス指令ＰＬ１＊（ｋ）として生成される。
【０１２０】
具体的には、まず、制御周期Δｔ、糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）、円周率π、１パルス分の駆動パルスによる送出モータＭ１の単位パルス回転角度δθ１［ｒａｄ］を用いて、駆動パルスの発生時間間隔であるパルス間隔τ１［ｓｅｃ］が、次式（１３）に基づいて演算される。
τ１＝δθ１Δｔ／（２πγ１Ｎ１＊（ｋ）Δｔ） ……………………… （１３）
【０１２１】
さすれば、制御周期Δｔに等しい時間が経過するまで、パルス発生器５５によって、そのパルス間隔τ１毎に駆動パルスの発生が繰り返されることで、ビームパルス指令ＰＬ１＊（ｋ）がサーボアンプ３１の偏差カウンタ３０ａへ出力される。
【０１２２】
なお、上記した伝達比γ１の導出方法を例示すると、以下のようになる。例えば、糸λの基準速度Ｖ０が設定速度Ｖｓｅｔと等しくて当該設定速度Ｖｓｅｔ＝１００ｍ／ｍｉｎで、送出モータＭ１の最大回転数Ｎ１ｍａｘが３０００ｒｐｍで、送出ビーム１１の胴径がＤ１ｍｉｎ＝０．２ｍであってフランジ径がＤ１ｍａｘ＝０．８ｍである場合、送出ビーム１１の必要回転数Ｎ１は１５９．２ｒｐｍ（≒１００／（π×０．２））となり、かかる値と送出ビームモータＭ１の最大回転数との比、即ち、伝達比γ１（＝Ｎ１ｍａｘ／Ｎ１）は１８．８ｒｐｍ（≒３０００／１５９．２）となる。
【０１２３】
（Ｂ−２）サーボアンプ
送出モータＭ１用のサーボアンプ３１については、上記したサーボアンプ３０（図５参照。）を用いて既に説明しているので、ここでは説明を省略する。
【０１２４】
以上のように構成される糸巻ビーム駆動制御ユニット５０によれば、糸巻ビーム制御器５１によって、送出区間７を移動する糸λに作用する糸張力ｆ（ｋ）が目標糸張力ｆ０に一致するように送出ビーム１１を回転させるための糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）が生成され、この糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）に等しい回転数で回転するように送出モータＭ１がサーボアンプ３１によって制御される。すると、送出ビーム１１による糸λの送り出し速度は、糸張力偏差ｅ（ｋ）をゼロにするように基準速度Ｖ０（ｋ）に比べて減速され、その結果、送出区間７を移動する糸λの糸張力ｆ（ｋ）が目標糸張力に一致するように調整される。
【０１２５】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【０１２６】
例えば、本実施例では、送出ビーム１１及びフィードロール１２の間の送出区間７を移動する糸λの搬送速度及び糸張力を調整するために、搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０を用いたが、これらの各ユニット４０，５０の制御対象や駆動対象は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、テークアップロール１５及び巻取ビーム１６の間の巻取区間８を移動する糸λの搬送速度及び糸張力を調整する場合について用いても良い。
【０１２７】
かかる場合には、上記した搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０の説明を、テークアップロール１５用の搬送ロール駆動制御ユニット、及び、巻取ビーム１６用の糸巻ビーム駆動制御ユニットの説明として準用する。
【０１２８】
この場合において、上記した搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０の説明（明細書段落００７３〜０１２４、及び、図３から図６）中の用語及び符号について、明細書中「送出区間７」とあるのは「巻取区間８」と、「ロードセル５」とあるのは「ロードセル６」と、「送出ビーム１１」とあるのは「巻取ビーム１６」と、「フィードロール１２」とあるのは「テークアップロール１５」と、「送出モータＭ１」とあるのは「巻取モータＭ６」と、「フィードモータＭ２」とあるのは「テークアップモータＭ５」と、「サーボアンプ３１」とあるのは「サーボアンプ３６」と、「サーボアンプ３２」とあるのは「サーボアンプ３５」と、「パルスエンコーダＥＮ１」とあるのは「パルスエンコーダＥＮ６」と、「パルスエンコーダＥＮ２」とあるのは「パルスエンコーダＥＮ５」と読み替えるものとし、図３中符号「３２」とあるのは「３５」と、符号「Ｍ２」とあるのは「Ｍ５」と、符号「ＥＮ２」とあるのは「ＥＮ５」と読み替えるものとし、図６中「（送出区間用）」とあるのは「（巻取区間用）」と、符号「５」とあるのは「６」と、符号「３１」とあるのは「３６」と、符号「Ｍ１」とあるのは「Ｍ６」と、符号「ＥＮ１」とあるのは「ＥＮ６」と読み替えるものとする。
【０１２９】
特に、上記した搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０の説明中の段落０１０６については、その全文を「ただし、巻取区間８に関する仮想操作量演算器５３によって仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を求める場合、上記式（９）における比例ゲインＫｐが負数値とされる（Ｋｐ＜０）。これは、巻取区間８における糸張力偏差ｅ（ｋ）が正値のとき、仮想的な巻取ビーム１６の仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）を減少させることで、巻取区間８を移動する糸の糸延伸量が増加され、かかる巻取区間８における糸張力ｆ（ｋ）が目標糸張力ｆ０に一致するように増加されるという搬送装置２の構造的特徴から、仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を下記式（１０）において仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）を減少させる要素として機能させるためである。」と読み替えるものとする。
【０１３０】
また、段落０１１２については、その全文を「例えば、初期状態（未使用状態）の巻取ビーム１６の胴径Ｄ１ｍｉｎを実測し、その胴径実測値Ｄ１ｍｉｎを目標糸張力ｆ０に相当するストレッチ率εの分だけ減少させた値を、仮想巻径初期値Ｄ１ｃ（０）（＝（１−ε）Ｄ１ｍｉｎ）として設定するのである。」と読み替えるものとする。
【０１３１】
さらに、その次の段落０１１３については、その全文を「具体的には、初期状態の巻取ビーム１２の胴径実測値がＤ１ｍｉｎ＝０．２ｍであって、目標糸張力ｆ０に相当するストレッチ率がε＝０．０１（＝１％）であるなら、仮想巻径初期値はＤ１ｃ（０）＝０．１９８ｍ（＝（１−０．０１）×０．２）に設定されることとなる。」と読み替えるものとする。
【０１３２】
また、本実施例では、制御装置２０の内部に構成される搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０としてサンプル値制御方式を用いて説明したが、かかる搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０は必ずしもデジタル制御を目的としたサンプル値制御方式による制御器に限定されるものではなく、電気回路により構成されるアナログ制御器を用いても良い。
【０１３３】
また、本実施例では、糸巻ビーム回転数指令器５５への入力として基準速度生成器４２により演算出力される基準速度Ｖ０（ｋ）を用いたが、この基準速度Ｖ０（ｋ）の演算値に代えて、パルスエンコーダＥＮにより検出されるサーボモータＭの実際の回転数から求められる糸λの実際の搬送速度を、基準速度Ｖ０（ｋ）として糸巻ビーム回転数指令器５５へ入力するようにしても良い。
【０１３４】
また、本実施例では、本発明の搬送ロールとしてフィードロール１２やテークアップロール１５を用いて説明したが、かかる搬送ロールは必ずしもこれに限定されるものではなく、糸搬送装置の構成に応じて適宜変更しても良く、例えば、サイジングロール１３、シリンダーロール１４などであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の一実施例である制御装置を備えた繊維糸用の糊付け装置の構成を示した概略図である。
【図２】制御装置を備えた糊付け装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】搬送ロール駆動制御ユニットについて示したブロック図である。
【図４】駆動パルス信号列の概念図である。
【図５】サーボアンプの内部構造を示すブロック図である。
【図６】糸巻ビーム駆動制御ユニットについて示したブロック図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１ 糊付け装置（糸糊付け装置）
２ 搬送装置（糸搬送装置）
７ 送出区間（制御区間）
８ 巻取区間（制御区間）
１１ 送出ビーム（糸巻ビーム）
１２ フィードロール（搬送ロール）
１５ テークアップロール（搬送ロール）
１６ 巻取ビーム（糸巻ビーム）
３１，３６ サーボアンプ（モータ制御器の一部、糸巻ビーム駆動手段の一部）
３２，３５ サーボアンプ（搬送ロール駆動手段の一部）
４０ 搬送ロール駆動制御ユニット（速度張力制御装置の一部）
４４ パルス発生器（搬送ロール駆動手段の一部）
５０ 糸巻ビーム駆動制御ユニット（速度張力制御装置の一部）
５２ 糸張力偏差演算器（糸張力偏差演算手段）
５３ 仮想操作量演算器（仮想操作量演算手段）
５４ 仮想巻径演算器（仮想巻径演算手段）
５５ 糸巻ビーム回転数指令器（糸巻ビーム回転数指令手段）
５６ パルス発生器（モータ制御器の一部、糸巻ビーム駆動手段の一部）
Ｍ１ 送出ビーム用のサーボモータ（駆動サーボモータ、糸巻ビーム駆動手段の一部）
Ｍ２ フィードロール用のサーボモータ（搬送ロール駆動手段の一部）
Ｍ５ テークアップロール用のサーボモータ（搬送ロール駆動手段の一部）
Ｍ６ 巻取ビーム用のサーボモータ（駆動サーボモータ、糸巻ビーム駆動手段の一部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、搬送ラインに沿って搬送される糸に糊付けを行う糸糊付け装置に装備され、所定の搬送ラインに沿って糸を上流側から下流側へ搬送するための糸搬送装置に用いられる制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
繊維製品用の糸糊付け装置は、多数の細糸を搬送しながら当該細糸に糊付けを施すものであり、糸を搬送するための糸搬送装置を備えている。この糸搬送装置は、多数の細糸が外周に巻回される送出ビームと、この送出ビームから送り出された多数の細糸に糊付けを施したものを外周に巻回して巻き取る巻取ビームと、これらの送出ビーム及び巻取ビーム間の搬送ライン上に回転可能に複数配設され、多数の細糸が掛架された状態で回転駆動されることで当該細糸を搬送ラインに沿って搬送する複数の搬送ロールとを備えている。
【０００３】
この糸糊付け装置によれば、多数の細糸は、送出ビームから送り出され、筬によって整列され、その下流側にあるフィードロールへ搬送され、このフィードロールを介して更に下流側にある糊付け用のサイジングロールへ向けて搬送される。多数の細糸は、サイジングロールによって糊付けされ、熱風乾燥装置の内部へ送り込まれ、この熱風乾燥装置内を通過する間に、細糸に付着した糊表面が熱風によって乾燥させられる。
【０００４】
熱風乾燥装置を通過した多数の細糸は、次に、乾燥用の複数のシリンダーロールの外周面に接触した状態で巻き掛けられて搬送される。これらのシリンダーロールは、その内部に供給される蒸気によって加熱されており、これらのシリンダーロールによって、糊付けされた多数の細糸は、所定水分率に仕上げ乾燥される。このシリンダーロールによって乾燥された糸は、次にシリンダーロールの下流側にあるクーリング装置へ搬送され、このクーリング装置を通過することで冷却される。
【０００５】
このクーリング装置により冷却された多数の細糸は、その下流側に配設されるテイクアップロールによって巻取ビームへと搬送され、この巻取ビームの外周に巻回されることで巻き取られる。なお、フィードロール、サイジングロール、シリンダーロール及びテークアップロールには、これらの各ロールの外周面に多数の細糸を接触させて搬送するためのガイドロールが付設されている。
【０００６】
なお、本明細書では、送出ビーム、巻取ビームを「糸巻ビーム」と総称し、フィードロール、サイジングロール、シリンダーロール、テークアップロールを「搬送ロール」と総称する。
【０００７】
また、糸糊付け装置の糸搬送装置には、上記した送出ビーム、フィードロール、サイジングロール、シリンダーロール、テークアップロール、及び、巻取ビームを、それぞれ個別に回転駆動するための複数の駆動サーボモータが装備されており、これらのサーボモータによって各糸巻ビーム及び各搬送ロールが回転駆動されることで、多数の細糸が搬送ライン上に沿って上流側から下流側へ搬送移動されるように構成されている。
【０００８】
ところで、このような糸搬送装置を有する糸糊付け装置においては、細糸に作用する張力（以下「糸張力」という。）をできるだけ均一な低張力に調整維持することが求められ、搬送対象である多数の細糸に作用する糸張力を適正値（適正な目標値）に調整することが極めて重要な課題とされている。
【０００９】
なぜなら、過大な糸張力が細糸に作用すると、細糸の強伸度が低下して、糸切れの原因となる一方、過小な糸張力が細糸に作用すると、例えば、多数の細糸同士が絡まり合ったり、又は、熱風乾燥装置内で底ずれした結果、細糸の糊落ちや毛羽立ちの原因となるからである。しかも、このような不具合が細糸に生じた場合には、かかる不具合を解消するため、糸糊付け装置の稼働を停止しなければならず、その復旧に多大な労力を要してしまうからである。
【００１０】
このため、糸搬送装置については、搬送ラインに沿って搬送される糸の糸張力や伸張量を調整しながら糸を搬送するために各種の制御方式や制御方法が提案されており、その中の一つとして、いわゆる同期比率制御方式が知られている。
【００１１】
この同期比率制御方式は、簡潔に言えば、所定の制御区間、例えば、送出ビーム及びフィードロール間（以下「送出区間」という。）、又は、テークアップロール及び巻取ロール間（以下「巻取区間」という。）について、その上流側にある糸巻ビーム又は搬送ロールの回転数と、下流側にある搬送ロール又は糸巻ロールの回転数との回転数比を調整することで、かかる制御区間を所定の速度で移動する糸に所定の糸張力を付与しようとするものである。
【００１２】
例えば、この同期比率制御方式によれば、送出ビームの回転数をフィードロールの回転数より小さく、又は、巻取ビームの回転数をテークアップロールの回転数より大きく調整することによって、送出区間または巻取区間を移動する糸にテンション（伸張）が付与され、その結果、送出区間または巻取区間を移動する糸に必要な糸張力が付与されるのである。
【特許文献１】特許３３１２６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記した同期比率制御方式では、糸巻ビームの回転数指令を演算する場合に、その糸巻ビームの実際の巻径値が用いられることがあり、かかる糸巻ビームの巻径値が既知である必要がある。この糸巻ビームの巻径は、送出ビームからの糸の送り出しや巻取ビームによる糸の巻き取りに伴って経時的に変化するものであり、一定値ではない。
【００１４】
このため、糸張力を目標糸張力に一致させるために、糸巻ビームの適正な回転数指令を演算するには、糸巻ビームの現時点における巻径値を、上記特許文献１に記載するように送出ビームに対して糸の巻き付けを行う前処理工程において予め送出ビームの総回転数と巻径値との相関データを収集したり、或いは、計測器により測定したりする必要がある。
【００１５】
特に、前者の送出ビームの総回転数及び巻径値の相関データを収集する方式については、異なる送出ビームについてそれぞれ個別に相関データを収集しなければならず、結果的に作業が極めて煩雑となるという問題点があった。また、後者の巻径値を測定する方式については、例えば、計測器の測定精度が低い場合や計測器による測定環境が劣悪な場合には巻径値の測定誤差に起因した制御性能の低下を招来してしまう恐れがあるという問題点があった。
【００１６】
そこで、本発明は、上述した問題点を解決するため、糸巻ビームの現時点での巻径値が不明でも、その時点における糸巻ビームを含む制御区間にある糸に作用する糸張力を目標糸張力に一致するように調整することができる糸搬送装置の速度張力制御装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
この目的を達成するために請求項１の速度張力制御装置は、所定の搬送ライン上に回転可能に配設され外周に糸が巻回される糸巻ビームと、その糸巻ビームのための回転数指令が入力され、この入力された回転数指令を実現するようにその糸巻ビームを回転駆動する糸巻ビーム駆動手段と、その糸巻ビームから所定間隔を隔てて搬送ライン上に回転可能に配設される搬送ロールと、その搬送ロールのための回転数指令が入力され、この入力された回転数指令を実現するようにその搬送ロールを回転駆動する搬送ロール駆動手段とを備えている糸搬送装置に関する制御装置であって、前記糸巻ビームから供給される糸又は前記糸巻ビームにより巻き取られる糸を、当該糸巻ビーム及び搬送ロール間に設定される制御区間にて基準速度Ｖ０で搬送し、かつ、その制御区間における糸張力を、目標糸張力に一致するように調整するためのものであり、前記搬送ロールを基準速度Ｖ０に相当する回転数にて回転させる回転数指令を生成し、その回転数指令を前記搬送ロール駆動手段へ出力する搬送ロール回転数指令手段と、前記糸巻ビームの巻径が制御量であって当該巻径を前記制御区間における糸張力と目標糸張力との偏差である糸張力偏差に基づいて調整する仮想的な制御系を仮定した場合に、その糸張力偏差が入力量として入力され、その入力量に基づいて前記糸巻ビームの巻径を仮想的に調整するための仮想操作量を演算して出力する仮想操作量演算手段と、その仮想操作量演算手段から出力される仮想操作量を前記糸巻ビームの仮想巻径の補正値である仮想巻径補正値に換算し、その仮想巻径補正値を前回使用した前記糸巻ビームの仮想巻径に加算することで、新たな仮想巻径を演算して出力する仮想巻径演算手段と、その仮想巻径演算手段から出力される仮想巻径をＤ１ｃ［ｍ］、円周率をπ、前記制御区間における糸の基準速度をＶ０［ｍ／ｍｉｎ］としたときに、前記糸巻ビーム駆動手段への回転数指令Ｎ１＊［ｒｐｍ］を、次の第１式、即ち、
Ｎ１＊＝Ｖ０／（πＤ１ｃ） ……………………………………………… （第１式）
を満たすように演算し、その回転数指令Ｎ１＊を前記糸巻ビーム駆動手段へ出力する糸巻ビーム回転数指令手段とを備えている。
【００１８】
この請求項１の速度張力制御装置によれば、制御区間にある糸を基準速度Ｖ０で搬送する場合、搬送ロールを回転させるための回転数指令として基準速度Ｖ０に相当する回転数が、搬送ロール回転数指令手段により演算されて、搬送ロール駆動手段へ出力される。この搬送ロール駆動手段によって、搬送ロールは、基準速度Ｖ０に相当する回転数で回転駆動される。
【００１９】
また、糸が搬送ロールによって制御区間を基準速度Ｖ０で搬送される場合に、その糸に目標糸張力を加えるには、糸巻ビームの回転数を、搬送ロールの回転数（基準速度Ｖ０に相当する回転数）に比べて、制御区間の糸張力偏差に相当する分だけ減少させ、これによって、糸巻ビームによる糸の送り出し量と搬送ロールによる糸の搬送量との間に差を与えて、制御区間にある糸を伸張させる必要がある。
【００２０】
ここで、糸巻ビームが搬送ロールと同様に基準速度Ｖ０に相当する回転数で回転されるとき、即ち、制御区間の糸に糸張力が加わらない状態（糸張力がゼロの状態）のときを考えると、糸巻ビームによる糸の送り速度（単位時間当たりの糸送り長さ）は基準速度Ｖ０と一致することなる。
【００２１】
そうした場合に、基準速度Ｖ０で糸を送り出している糸巻ビームの回転数［ｒｐｍ］をＮ１Ｖ０＝０としたとき、この回転数Ｎ１Ｖ０＝０は、次式（１）、即ち、
Ｎ１Ｖ０＝０＝Ｖ０／（πＤ１） ……………………………………………… （１）
の関係を満たすこととなる。
【００２２】
ただし、上記式（１）において、Ｖ０は基準速度［ｍ／ｍｉｎ］、πは円周率、Ｄ１は糸巻ビームの実際の巻径［ｍ］、πＤ１は糸巻ビームの円周長さ［ｍ］である。
【００２３】
これに対し、制御区間の糸張力が目標糸張力に等しいときにおける糸巻ビームの回転数（以下「目標回転数」という。）［ｒｐｍ］をＮ１ｒｅｆとしたとき、この目標回転数Ｎ１ｒｅｆは、次式（２）、即ち、
Ｎ１ｒｅｆ ＝κＶ０／（πＤ１）
＝Ｖ０／（π（Ｄ１／κ）） …………………………………… （２）
の関係を満たすものとなる。
【００２４】
ただし、上記式（２）において、κ（＝Ｎ１ｒｅｆ／Ｎ１Ｖ０＝０）は、糸巻ビームの目標回転数Ｎ１ｒｅｆを、糸巻ビームから基準速度Ｖ０で糸が送り出されるときの糸巻ビームの回転数Ｎ１Ｖ０＝０で割り算した比率（以下「回転数比」という。）である。
【００２５】
つまり、上記（２）式を演算すれば、形式上は、制御区間の糸張力偏差がゼロとなるような糸巻ビームの回転数指令が求められることとなる。
【００２６】
ところが、糸巻ビームの実際の巻径Ｄ１は、糸の送り出し量（長さ）に応じて時々刻々と変化する変数であり、糸の搬送中に逐次計測しなければならない。しかも、このような計測は極めて煩雑であり、当然に計測誤差が伴ってしまう。
【００２７】
そこで、本発明では、上記式（２）中のＤ１／κの部分、即ち、糸巻ビームの実際の巻径Ｄ１を上記した回転数比κで割り算したものを、糸巻ビームの仮想的な巻径である仮想巻径Ｄ１ｃ［ｍ］と考えて、この仮想巻径Ｄ１ｃを仮想的に調整することによって、糸巻ビームの回転数指令Ｎ１＊を求める方式又は方法を採用している。
【００２８】
具体的には、糸巻ビームの回転数指令Ｎ１＊［ｒｐｍ］は、糸巻ビーム回転数指令手段によって、次式（３）、即ち、
Ｎ１＊＝Ｖ０／（πＤ１ｃ） …………………………………………………… （３）
を満たすように演算される。
【００２９】
また、上記式（３）における糸巻ビームの仮想巻径Ｄ１ｃは、以下のようにして演算される。
【００３０】
ここで、仮想巻径Ｄ１ｃの演算手段は、糸巻ビームの仮想巻径Ｄｃ１を仮想的な制御量とする仮想的な制御系を構成しており、当該仮想巻径Ｄ１ｃを制御区間の糸張力偏差に基づいて仮想的に調整するものであり、主に、仮想操作量演算手段と、仮想巻径演算手段とを備えている。
【００３１】
この仮想操作量演算手段は、制御区間の糸張力偏差が入力量として入力され、その入力量に基づいて糸巻ビームの仮想巻径Ｄ１ｃの操作量（変更量）である仮想操作量を演算して出力するものであり、上記した仮想的な制御系の制御器（制御要素）に相当するものである。
【００３２】
また、仮想巻径演算手段は、上記した仮想的な制御系の制御対象（プラント）に相当するものであり、仮想操作量演算手段から出力される仮想操作量を糸巻ビームの仮想巻径Ｄ１ｃの補正値である仮想巻径補正値に換算し、その仮想巻径補正値を前回使用した糸巻ビームの仮想巻径Ｄ１ｃに加算することで、新たな仮想巻径Ｄ１ｃを演算して出力するものである。
【００３３】
この仮想巻径演算手段により演算出力される新たな仮想巻径Ｄ１ｃが糸巻ビーム回転数指令手段へ入力されると、この仮想巻径Ｄ１ｃに基づいて、上記した式（３）によって、糸巻ビームの回転数指令Ｎ１＊が演算されて、糸巻ビーム駆動手段へ出力される。この糸巻ビーム駆動手段によって、糸巻ビームは、入力された糸巻ビームの回転数指令Ｎ１＊を実現するように回転駆動される。
【００３４】
さすれば、糸巻ビームの回転数は、基準速度Ｖ０に相当する回転数から制御区間の糸張力偏差に相当する分だけ増減された回転数、即ち、目標回転数Ｎ１ｒｅｆに一致するように変更され、この糸巻ビームの回転数の変更によって、制御区間を基準速度Ｖ０で搬送される糸の糸張力が目標糸張力に一致するように制御される。
【００３５】
請求項２の速度張力制御装置は、請求項１の速度張力制御装置において、前記仮想操作量演算手段は、前記制御区間の糸張力偏差が入力されることによって、前記糸巻ビームの巻径の仮想操作量を演算して出力するＰＩ制御器又はＰＩＤ制御器などのプロセス制御器である。
【００３６】
このため、仮想操作量演算手段は、ＰＩ制御器やＰＩＤ制御器などのように産業界で幅広く用いられているプロセス制御器によって実現されるので、比較的容易に制御パラメータの決定をすることもでき、かつ、容易に制御系のロバスト安定性も確保できる。
【００３７】
請求項３の速度張力制御装置は、請求項１又は２の速度張力制御装置において、前記仮想巻径演算手段は、離散時間系の時刻をｋ、前記仮想操作量演算手段により演算される仮想操作量をΔＭＶ（ｋ）としたときに、前記糸巻ビームの仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）［ｍ］を、次の第２式、即ち、
Ｄ１ｃ（ｋ）＝（１＋ΔＭＶ（ｋ））Ｄ１ｃ（ｋ−１） ……………… （第２式）
を満たすように算出するものであり、
前記糸巻ビーム回転数指令手段は、前記仮想巻径演算手段により演算される仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）［ｍ］、及び、糸の基準速度Ｖ０［ｍ／ｍｉｎ］を用いるとともに、円周率をπとしたときに、前記糸巻ビーム駆動手段への回転数指令Ｎ１＊（ｋ）［ｒｐｍ］を、次の第３式、即ち、
Ｎ１＊（ｋ）＝Ｖ０／（πＤ１ｃ（ｋ）） ……………………………… （第３式）
を満たすように算出し、その回転数指令Ｎ１＊（ｋ）を前記糸巻ビーム駆動手段へ出力するものである。
【００３８】
請求項４の速度張力制御装置は、請求項１から３のいずれかの速度張力制御装置において、前記糸張力偏差演算手段は、離散時間系の時刻をｋ、前記制御区間を移動する糸の糸張力をｆ（ｋ）、その制御区間を移動する糸の目標糸張力をｆ０としたときに、これらの偏差である糸張力偏差ｅ（ｋ）を、次の第４式、即ち、
ｅ（ｋ）＝ｆ０−ｆ（ｋ） ………………………………………………… （第４式）
を満たすように算出するものであり、
前記仮想操作量演算手段は、前記糸張力偏差演算手段により演算された糸張力偏差ｅ（ｋ）を用い、かつ、比例ゲインをＫｐ、微分時間をＴｄ、積分時間をＴｉとしたときに、前記糸巻ビームの巻径に対する仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を、次の第５式、即ち、
ΔＭＶ（ｋ）＝Ｋｐ｛ｅ（ｋ）−ｅ（ｋ−１）｝
＋ＫｐＴｄ｛ｅ（ｋ）−２ｅ（ｋ−１）−ｅ（ｋ−２）｝
＋（Ｋｐ／Ｔｉ）ｅ（ｋ） ……………………………… （第５式）
を満たすように算出するものである。
【００３９】
請求項５の速度張力制御装置は、請求項１から４のいずれかの速度張力制御装置において、前記糸巻ビーム駆動手段は、前記糸巻ビームを回転させる駆動力を付与する駆動サーボモータと、その駆動サーボモータの回転制御を行うためのモータ制御器とを備えており、そのモータ制御器は、離散時間系の時刻をｋ、制御周期をΔｔ［ｓｅｃ］、前記糸巻ビームの回転数指令をＮ１＊（ｋ）［ｒｐｍ］、前記駆動サーボモータから前記糸巻ビームへの駆動力の伝達比をγ１、円周率をπ、１パルス分の駆動パルスによる前記駆動サーボモータの回転角度をδθ１［ｒａｄ］、駆動パルスの発生する時間間隔であるパルス間隔をτ１［ｓｅｃ］としたときに、そのパルス間隔τ１を、次の第６式、即ち、
τ１＝δθ１Δｔ／（２πγ１Ｎ１＊（ｋ）Δｔ） …………………… （第６式）
を満たすように演算し、このパルス間隔τ１で駆動パルスを制御周期Δｔに等しい時間発生させて、この駆動パルスの信号列に基づいて前記駆動サーボモータを回転させることで、前記糸巻ビームを回転数指令Ｎ１＊（ｋ）で回転させるものである。
【００４０】
このように、駆動サーボモータは、実質的にパルス制御によって駆動制御されるので、速度制御やトルク制御を用いる場合のように大重量の糸巻ビームの回転に伴う慣性力に起因した制御性能の低下が防止される。
【００４１】
つまり、速度制御系やトルク制御系による場合は、糸巻ビームが概ね２００ｋｇｆ以上もある大重量物であることから、かかる糸巻ビームの慣性力の影響がその他の要素（減衰性や弾性）に比べて大きくなる結果、糸張力やストレッチ率の速応性を重視すると定常偏差が増加したり減衰性が低下し、逆に、糸張力又はストレッチ率の定常偏差や減衰性を重視すると速応性が低下してしまうが、パルス制御による場合は、これらの制御性能の低下が回避される。
【００４２】
このため、例えば、糸巻ビームに糸太さ１０〜３０デニールの約１０００本程度の極細糸が巻回された状態であっても、これらの糸を約２０〜５０Ｎｍの糸張力を加えて安定的に搬送することが十分に可能となるのである。
【００４３】
なお、請求項１から５のいずれかの速度張力制御装置において、前記搬送ロール回転数指令手段は、離散時間系の時刻をｋ、円周率をπ、前記搬送ロールの外径をＤ２［ｍ］としたときに、糸の基準速度Ｖ０［ｍ／ｍｉｎ］を用いて、前記搬送ロールの回転数指令Ｎ２＊（ｋ）［ｒｐｍ］を、次の第７式、即ち、
Ｎ２＊（ｋ）＝Ｖ０／（πＤ２） ………………………………………… （第７式）
を満たすように算出し、その回転数指令Ｎ２＊（ｋ）を前記搬送ロール駆動手段へ出力するものであっても良い。
【発明の効果】
【００４４】
本発明の速度張力制御装置によれば、糸巻ビームの巻径が糸の搬送状態に伴って経時的に変化するような場合でも、かかる糸巻ビームの回転数指令を演算するにあたって、糸巻ビームの現時点における巻径値を計測器により測定する必要がないので、測定誤差に起因した制御性能の低下を回避できるという効果がある。しかも、糸巻ビームの巻径を推定するために、予め糸巻ビームの総回転数と巻径値との相関データを個々の糸巻ビーム毎に収集する手間も省略でき、作業効率を向上できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
以下、本発明の好ましい実施例について、添付図面を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例である制御装置２０を備えた繊維糸用の糊付け装置１の構成を示した概略図である。この糊付け装置１は、いわゆるサイザーと呼ばれるものであり、糸に糊付けを施す装置である。なお、搬送ラインは、図１中に図示した糸λの軌跡に相当するものであり、図１では糸λと一致している。
【００４６】
図１に示すように、糊付け装置１は、糸λの搬送ライン上に配設される複数の回転体１１〜１９を回転させることによって、この搬送ラインに沿って上流側（図１左側）から下流側（図１右側）へと多数の糸λを搬送する搬送装置２を備えており、多数の糸λを搬送する過程で、これらの糸λに対し、糊付け、乾燥および冷却を施した後、これらの糸λを巻き取って回収するものである。
【００４７】
なお、この搬送装置２は、多数の糸λを図１の紙面に対する垂直方向に並列させた状態で同時搬送する構造となっている（図示せず。）。
【００４８】
送出ビーム１１は、上記した搬送装置２の回転体１１〜１９の一つであり、糸λの搬送ラインの最上流側（図１左側）に回転可能に配設されている。この送出ビーム１１は、その外周に多数の糸λが巻回可能に形成されており、巻回された糸λは、この送出ビーム１１の回転によって搬送ラインの下流側へ送出される。
【００４９】
また、送出ビーム１１の下流側には、筬（図示せず）、テンションロール１７、フィードロール１２、サイジングロール１３、熱風乾燥装置３、複数のシリンダーロール１４，１４，・・・、クーリング装置４、テークアップロール１５、テンションロール１８及び巻取ビーム１６が、この順番で糊付け装置１の搬送ライン上に配設されている。
【００５０】
フィードロール１２、サイジングロール１３、各シリンダーロール１４，１４，・・・、テークアップロール１５及びテンションロール１７，１８は、上記した搬送装置２の回転体１１〜１９に含まれるものであり、いずれも搬送ライン上に回転可能に配設されている。これらの回転体１１〜１８の回転によって、送出ビーム１１から送出された糸λが搬送ラインに沿って搬送される。
【００５１】
なお、フィードロール１２、サイジングロール１３、第１段目及び第５段目のシリンダーロール１４，１４、テークアップロール１５、及び、各テンションロール１７，１８には、それらの外周面に多数の糸λを接触させて搬送するため、ガイドロール１９，１９，・・・が回転可能な状態で付設されている。各ガイドロール１９は、搬送装置２の回転体１１〜１９の一つである。
【００５２】
巻取ビーム１６は、上記した搬送装置２の回転体１１〜１９の一つであり、搬送ラインの最下流側（図１右側）に回転可能に配設されている。この巻取ビーム１６は、その外周に多数の糸λが巻回可能に形成されており、糊付け、乾燥および冷却の各処理が施された糸λは、この巻取ビーム１６の回転に伴って巻取ビーム１６の外周に巻回されて巻き取られる。
【００５３】
テンションロール１７は、搬送ライン上における送出ビーム１１とフィードロール１２との間の区間（以下「送出区間」という。）７に配設されており、このテンションロール１７の回転軸の端部にはロードセル５が連結されている。このロードセル５は、送出区間７内にある糸λに作用する糸張力を検出するための張力センサ（張力検出手段）である。
【００５４】
テンションロール１８は、搬送ライン上におけるテークアップロール１５と巻取ビーム１６との間の区間（以下「巻取区間」という。）８に配設されており、このテンションロール１８の回転軸の端部には別のロードセル６が連結されている。このロードセル６は、巻取区間８内にある糸λに作用する糸張力を検出するための張力センサである。
【００５５】
ところで、送出ビーム１１、フィードロール１２、サイジングロール１３、各シリンダーロール１４，１４，・・・、テークアップロール１５、及び、巻取ビーム１６は、いずれもサーボモータＭ１〜Ｍ６から付与される回転力（駆動力）によって回転駆動される原動型の回転体（以下「原動体」ともいう。）ＤＢである。
【００５６】
具体的には、送出ビーム１１がサーボモータＭ１によって、フィードロール１２がサーボモータＭ２によって、サイジングロール１３がサーボモータＭ３によって、複数のシリンダーロール１４，１４，・・・がサーボモータＭ４によって、テークアップロール１５がサーボモータＭ５によって、巻取ビーム１６がサーボモータＭ６によって、それぞれ回転駆動されるように構成されている。
【００５７】
なお、以下の説明において、サーボモータＭ１のことを送出モータＭ１、サーボモータＭ２のことをフィードモータＭ２、サーボモータＭ５のことをテークアップモータＭ５、サーボモータＭ６のことを巻取モータＭ６ともいう。
【００５８】
これに対し、各テンションロール１７，１８やガイドロール１９，１９，・・・などは、サーボモータＭ１〜Ｍ６によって直接的に回転駆動されない従動型の回転体（以下「従動体」ともいう。）ＦＢであって、搬送移動される糸λとの摩擦接触、又は、いずれかの原動体との摩擦接触を介して回転されるものである。
【００５９】
原動体ＤＢ（シリンダーロール１４を除く。）は、その回転軸が伝達機構（図示せず。）を介して各サーボモータＭ１〜Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５と連結されている。また、複数のシリンダーロール１４，１４，・・・は、その回転軸が伝達機構（図示せず。）を介して１台のサーボモータＭ４と連結され、このサーボモータＭ４から付与される回転力が各シリンダーロール１４に分岐伝達されることで同期回転される。
【００６０】
また、各サーボモータＭ１〜Ｍ６の回転軸には、パルスエンコーダ（ロータリーエンコーダ）ＥＮ１〜ＥＮ６がそれぞれ連結されている。パルスエンコーダＥＮ１〜ＥＮ６は、サーボモータＭ１〜Ｍ６の回転軸の回転数を検出するための回転センサであり、下記する制御装置２０は、これらのパルスエンコーダＥＮ１〜ＥＮ６による検出結果に基づいて各原動体ＤＢを回転制御し、結果、糸λの搬送速度、糸張力を調整する。
【００６１】
図２は、制御装置２０を備えた糊付け装置１の電気的構成を示すブロック図である。図２に示すように、糊付け装置１は、その各部の動作の制御を行う制御装置２０を備えており、この制御装置２０の内部には、演算装置であるＣＰＵ２１が搭載されている。このＣＰＵ２１は、一定の制御周期（サンプリング周期）Δｔ［ｓｅｃ］毎に制御演算を行い、糊付け装置１の各部に対する制御指令を更新するものである。
【００６２】
この制御装置２０は、その内部に下記する搬送ロール駆動制御ユニット４０、及び、糸巻ビーム駆動制御ユニット５０が構成されており、これらの各駆動制御ユニット４０，５０には離散時間コントローラにより連続時間プラントを制御するサンプル値制御方式が用いられている。よって、これらの駆動制御ユニット４０，５０には、図３及び図６では図示を省略してはいるが、実際にはサンプラ及びホールド要素（サンプルホールド）が含まれる。
【００６３】
また、制御装置２０のＣＰＵ２１は、制御周期Δｔ毎にタイマー割込処理を実行して、糊付け装置１の各部に対する制御指令を出力する。ここで、制御周期Δｔは、離散時間系の時刻ｋ（ｋ＝１，２，…）から時刻ｋ＋１までの時間間隔である。したがって、実際の時刻ｔはｔ＝ｋΔｔによって表される。なお、本実施例では、制御周期Δｔとして、例えば略１０μｓｅｃを用いることができる。
【００６４】
さらに、制御装置２０の内部には、基本プログラムや各種の固定データを記憶した書換え不能な不揮発性メモリであるＲＯＭ２２と、ＣＰＵ２１により演算される各種データを一時的に記憶したり各種プログラムを展開するためのワークエリアとなる書換可能な揮発性メモリであるＲＡＭ２３と、設定変更可能な各種データや、糊付け装置１の各部を制御する各種制御プログラムを記憶する書換可能な不揮発性メモリであるＥＥＰＲＯＭ２４とが搭載されている。
【００６５】
このＥＥＰＲＯＭ２４には、例えば、原動体１１〜１６の回転数や糸λの糸張力などを調整する各種処理を実行するための制御プログラムが記憶されており、これらの制御プログラムは、ＲＡＭ２３上に展開されて実行される。この制御プログラムの中には、制御装置２０を構成するハードウェアと協働して搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０として機能する制御プログラムも含まれている。
【００６６】
また、ＥＥＰＲＯＭ２４には、後述する糊付け装置１の各部の制御に必要な各種のパラメータ値が記憶されており、特に、搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０による制御において用いられる各種の制御パラメータ（数値データ）が設定記憶されている。
【００６７】
例えば、後述する搬送装置２の設定速度Ｖｓｅｔ、各原動体１１〜１６の加速時間及び減速時間、制御周期Δｔ、伝達比γ１，γ２、単位パルス回転角度δθ１，δθ２、円周率π、比例ゲインＫｐｍ、目標糸張力ｆ０、仮想操作量演算器５３で用いられる比例ゲインＫｐ、微分時間Ｔｄ及び積分時間Ｔｉなどが、ＥＥＰＲＯＭ２４には記憶されている。
【００６８】
さらに、ＥＥＰＲＯＭ２４には、熱風乾燥装置３の設定温度、各シリンダーロール１４，１４，・・・の設定温度、及び、クーリング装置４の設定温度等の数値データも記憶されている。
【００６９】
また、これらの他にも制御装置２０には、各種の設定値を入力するために操作される操作表示パネル２５、熱風乾燥装置３の加熱装置３ａ、各シリンダーロール１４，１４，・・・の加熱装置１４ａ、クーリング装置４の冷却装置４ａ、熱風乾燥装置３内の温度を検出する温度センサＴＳ１、各シリンダーロール１４，１４，・・・内の温度を検出する温度センサＴＳ２、クーリング装置４内の温度検出する温度センサＴＳ３などが、それぞれ接続されている。
【００７０】
操作表示パネル２５は、ディスプレイ機能を有したタッチパネルであり、糊付け装置１の稼働状況を示す各種情報が画面上に表示可能となっている。また、この操作表示パネル２５が操作されることによって、上記したＥＥＰＲＯＭ２４に記憶される各種の数値データが入力設定される。
【００７１】
また、制御装置２０には、上記したロードセル５，６、６個のパルスエンコーダＥＮ１〜ＥＮ６、及び、６台のサーボモータＭ１〜Ｍ６も、それぞれ接続されている。さらに、制御装置２０の内部にはサーボアンプ３１〜３６が内蔵されており、これらが各サーボモータＭ１〜Ｍ６と個々に接続されている。各サーボモータＭ１〜Ｍ６は、各サーボアンプ３１〜３６から出力される３相電圧に応じて回転駆動される。
【００７２】
なお、サーボモータＭ１はサーボアンプ３１によって、サーボモータＭ２はサーボアンプ３２によって、サーボモータＭ３はサーボアンプ３３によって、サーボモータＭ４はサーボアンプ３４によって、サーボモータＭ５はサーボアンプ３５によって、サーボモータＭ６はサーボアンプ３６によって、それぞれ駆動される。
【００７３】
次に、図３から図６を参照して、糊付け装置１の送出区間７を移動する糸λに関する搬送速度及び糸張力を調整する制御要素、即ち、搬送ロール駆動制御ユニット４０と、糸巻ビーム駆動制御ユニット５０とについて説明する。
【００７４】
（Ａ）搬送ロール駆動制御ユニット
図３は、搬送ロール駆動制御ユニット４０について示したブロック図である。この搬送ロール駆動制御ユニット４０は、フィードロール１２の回転駆動制御を行うために制御装置２０の内部に構成されるものである。
【００７５】
図３に示すように、搬送ロール駆動ユニット４０は、主として、搬送ロール制御器４１と、フィードロール１２を回転させる駆動力を付与するフィードモータＭ２と、そのフィードモータＭ２を搬送ロール制御器４１からの指令に基づいて駆動するサーボアンプ３２とを備えている。
【００７６】
（Ａ−１）搬送ロール制御器
搬送ロール制御器４１は、フィードロール１２の回転駆動を制御するための制御器であって、基準速度生成器４２と、基準回転数指令器４３と、パルス発生器４４とを備えている。
【００７７】
（Ａ−１−１）基準速度生成器
基準速度生成器４２は、搬送装置２による糸λの搬送速度の設定値である設定速度Ｖｓｅｔ［ｍ／ｍｉｎ］に従って、フィードロール１２の加速時、減速時および定常運転時における基準速度Ｖ０（ｋ）（加減速カーブ）［ｍ／ｍｉｎ］を生成して基準回転数指令器４３へ出力するものである。
【００７８】
この基準速度生成器４２によれば、搬送装置２の設定速度Ｖｓｅｔ、加速時間及び減速時間に基づいて、フィードロール１２の基準速度Ｖ０（ｋ）が生成されて基準回転数指令器４３へ出力される。なお、定常運転時におけるフィードロール１２による糸λの送り速度（搬送速度）は、搬送装置２の設定速度Ｖｓｅｔと一致する。
【００７９】
（Ａ−１−２）基準回転数指令器
基準回転数指令器４３は、その入力端が基準速度生成器４２の出力端と接続されており、この基準速度生成器４２から入力される基準速度Ｖ０（ｋ）に基づいて、基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）［ｒｐｍ］を生成してパルス発生器４４へ出力するものである。この基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）は、制御周期Δｔの間にフィードロール１２が出力すべき回転数の指令値であって、基準速度Ｖ０（ｋ）に基づいて決定される。
【００８０】
具体的には、フィードロール１２の外径（一定値）をＤ２［ｍ］、円周率をπとしたとき、基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）は、基準速度Ｖ０（ｋ）を用いて、次式（４）を満たすように演算される。
Ｎ２＊（ｋ）＝Ｖ０（ｋ）／（πＤ２） ……………………………………… （４）
【００８１】
（Ａ−１−４）パルス発生器
パルス発生器４４は、その入力端が基準回転数指令器４３の出力端と接続されており、この基準回転数指令器４３から基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）が入力される。このパルス発生器４４は、入力されるフィードロール１２の基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）に基づいて、その回転動力源であるフィードモータＭ２を回転させるための駆動パルス信号列（以下「基準パルス指令」という。）ＰＬ２＊（ｋ）を生成して、サーボアンプ３２（の偏差カウンタ３０ａ）へ出力するものである。
【００８２】
なお、図４は、本実施例における駆動パルス信号列ＰＬ＊（ｋ）の概念図である。この図４に示すように、駆動パルス信号列ＰＬ＊（ｋ）は、離散時間系の時刻ｋから時刻ｋ＋１までの時間間隔に等しい制御周期Δｔの間に、駆動パルスＰがパルス間隔τ［ｓｅｃ］毎に立ち上がる信号列である。なお、「駆動パルス信号列ＰＬ＊（ｋ）」とあるのは、上記した基準パルス指令ＰＬ２＊（ｋ）又は下記するビームパルス指令ＰＬ１＊（ｋ）を意味しており、「パルス間隔τ」とあるのは、下記するフィードモータＭ２に関するパルス間隔τ２及び送出モータＭ１に関するパルス間隔τ１を意味している。
【００８３】
このパルス発生器４４によれば、フィードロール１２を基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）に等しい回転数で制御周期Δｔの間回転させるため、次式（５）に基づいて、基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）がフィードモータＭ２の回転数指令Ｎｍ２＊（ｋ）［ｒｐｍ］に換算される。ここで、γ２は、フィードモータＭ２からフィードロール１２への駆動力の伝達比である。
Ｎｍ２＊（ｋ）＝γ２Ｎ２＊（ｋ） …………………………………………… （５）
【００８４】
そして、このフィードモータＭ２の回転数指令Ｎｍ２＊（ｋ）に相当する数の駆動パルスを制御周期Δｔ内に含んだ駆動パルス信号列が、基準パルス指令ＰＬ２＊（ｋ）として生成される。
【００８５】
具体的には、まず、制御周期Δｔ、基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）、円周率π、１パルス分の駆動パルスによるフィードモータＭ２の単位パルス回転角度δθ２［ｒａｄ］を用いて、駆動パルスの発生時間間隔であるパルス間隔τ２［ｓｅｃ］が、次式（６）に基づいて演算される。
τ２＝δθ２Δｔ／（２πγ２Ｎ２＊（ｋ）Δｔ） ………………………… （６）
【００８６】
さすれば、制御周期Δｔに等しい時間が経過するまで、パルス発生器４４によって、そのパルス間隔τ２毎に駆動パルスの発生が繰り返されることで、基準パルス指令ＰＬ２＊（ｋ）がサーボアンプ３２の偏差カウンタ３０ａへ出力される。
【００８７】
なお、上記した伝達比γ２の導出方法を例示すると、以下のようになる。例えば、糸λの基準速度Ｖ０が設定速度Ｖｓｅｔと等しくて当該設定速度Ｖｓｅｔ＝１００ｍ／ｍｉｎで、フィードモータＭ２の最大回転数Ｎ２ｍａｘが４２００ｒｐｍで、フィードロール１２の外径がＤ２＝０．２ｍである場合、フィードロール１２の必要回転数Ｎ２は１５９．２ｒｐｍ（≒１００／（π×０．２））となり、かかる値とフィードモータＭ２の最大回転数との比、即ち、伝達比γ２（＝Ｎ２ｍａｘ／Ｎ２）は２６．４ｒｐｍ（≒４２００／１５９．２）となる。
【００８８】
（Ａ−２）サーボアンプ
図５は、サーボアンプ３０の内部構造を示すブロック図である。ここで、以下に説明するサーボアンプ３０は、上記した送出モータＭ１用のサーボアンプ３１及びフィードモータＭ２用のサーボアンプ３２として用いられるものであり、このサーボアンプ３０の内部構造についての説明は、実質的にはサーボアンプ３１、サーボアンプ３２の内部構造を説明したものである。
【００８９】
図５に示すように、サーボアンプ３０は、主に、偏差カウンタ３０ａと、位置制御器３０ｂと、速度制御器３０ｃと、電流制御器３０ｄとを備えている。なお、以下の説明中において、「サーボモータＭ」とあるのは、送出モータＭ１又はフィードモータＭ２を意味しており、「パルスエンコーダＥＮ」とあるのは、送出モータＭ１用のパルスエンコーダＥＮ１又はフィードモータＭ２用のパルスエンコーダＥＮ２を意味している。
【００９０】
（Ａ−２−１）偏差カウンタ
偏差カウンタ３０ａは、その入力端が搬送ロール制御器４１のパルス発生器４４の出力端（図３参照。）とサーボモータＭ用のパルスエンコーダＥＮの出力端とにそれぞれ接続されており、その出力端が位置制御器３０ｂの入力端と接続されている。
【００９１】
この偏差カウンタ３０ａによれば、搬送ロール制御器４１のパルス発生器４４（図３参照。）から入力される基準パルス指令ＰＬ＊（ｋ）のパルス数が計数され、そのパルス数に相当するサーボモータＭの回転角度指令Δθｍ＊（ｋ）（＝サーボモータＭの単位パルス回転角度δθ２×基準パルス指令ＰＬ＊（ｋ）のパルス数）が演算される。
【００９２】
また、偏差カウンタ３０ａによれば、サーボモータＭに連結されるパルスエンコーダＥＮから入力されるパルス信号列ＰＬ（ｋ）のパルス数が計数され、サーボモータＭの実際の回転量（以下「検出回転量」ともいう。）Δθｍ（ｋ）が検出される。そして、このサーボモータＭに関する検出回転量Δθｍ（ｋ）と上記した回転量指令Δθｍ＊（ｋ）との偏差Ｅｍ（ｋ）（＝Δθｍ＊（ｋ）−Δθｍ（ｋ））が演算されて位置制御器３０ｂへ出力される。
【００９３】
（Ａ−２−２）位置制御器
位置制御器３０ｂは、その入力端が偏差カウンタ３０ａの出力端と接続されており、この偏差カウンタ３０ａから入力される偏差Ｅｍ（ｋ）に基づいて、サーボモータＭの速度指令ｖｍ＊（ｋ）を、次式（７）に基づいて演算して出力するものである。但し、Ｋｐｍは、位置制御器３０ｂの比例ゲインである。
ｖｍ＊（ｋ）＝ＫｐｍＥｍ（ｋ） …………………………………………… （７）
【００９４】
（Ａ−２−３）速度制御器
速度制御器３０ｃは、その入力端が位置制御器３０ｂの出力端と接続されており、この位置制御器３０ｂから入力されるサーボモータＭの速度指令ｖｍ＊（ｋ）に基づいて、モータ電流指令ｉｍ＊（ｋ）を演算し、このモータ電流指令ｉｍ＊（ｋ）を電流制御器３０ｄへ出力するものである。
【００９５】
ここで、速度制御器３０ｃとしては、例えば、ＰＩＤ制御器が用いられており、かかる制御器に含まれる比例制御要素や積分制御要素及び微分制御要素の比例ゲイン、積分時間及び微分時間などの制御パラメータ値は、操作表示パネル２５の操作によって、上記したＥＥＰＲＯＭ２４に入力設定及び設定変更可能となっている。なお、速度制御器３０ｃとしてＰＩ制御器を用いても良い。
【００９６】
（Ａ−２−４）電流制御器
電流制御器３０ｄは、その入力端が速度制御器３０ｃの出力端と接続されており、この速度制御器３０ｃから入力されるモータ電流指令ｉｍ＊（ｋ）に基づいて、所定の３相電圧をサーボモータＭに印加することによってサーボモータＭを回転駆動させるものである。
【００９７】
以上のように構成される搬送ロール駆動制御ユニット４０によれば、搬送ロール制御器４１によって、フィードロール１２を基準速度Ｖ０（ｋ）に相当する回転数にて回転させるための基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）が生成され、この基準回転数指令Ｎ２＊（ｋ）に等しい回転数で回転するようにフィードロール１２がサーボアンプ３２によって制御される。すると、フィードロール１２による糸λの搬送速度は、基準速度Ｖ０（ｋ）に一致するように調整される。
【００９８】
（Ｂ）糸巻ビーム駆動制御ユニット
図６は、糸巻ビーム駆動制御ユニット５０について示したブロック図である。この糸巻ビーム駆動制御ユニット５０は、送出ビーム１１の回転駆動制御を行うために制御装置２０の内部に構成されるものである。
【００９９】
図６に示すように、糸巻ビーム駆動制御ユニット５０は、主として、糸巻ビーム制御器５１と、送出ビーム１１を回転させる駆動力を付与する送出モータＭ１と、その送出モータＭ１を糸巻ビーム制御器５１からの指令に基づいて駆動するサーボアンプ３１とを備えている。
【０１００】
（Ｂ−１）糸巻ビーム制御器
糸巻ビーム制御器５１は、送出ビーム１１の回転駆動を制御するための制御器であって、糸張力偏差演算器５２と、仮想操作量演算器５３と、仮想巻径演算器５４と、糸巻ビーム回転数指令器５５と、パルス発生器５６とを備えている。
【０１０１】
（Ｂ−１−１）糸張力偏差演算器
糸張力偏差演算器５２には、制御区間である送出区間７を移動する糸λに作用させるべき目標糸張力ｆ０と、送出区間７を移動する糸λに作用する糸張力（以下「検出糸張力」ともいう。）ｆ（ｋ）とが、それぞれ入力されている。この糸張力偏差演算器５２は、目標糸張力ｆ０と検出糸張力ｆ（ｋ）との偏差（以下「糸張力偏差」という。）ｅ（ｋ）を、次式（８）に基づいて演算し、
ｅ（ｋ）＝ｆ０−ｆ（ｋ） ……………………………………………………… （８）
これを仮想操作量演算器５３へ出力するものである。
【０１０２】
ここで、送出区間７の検出糸張力ｆ（ｋ）は、送出区間７に配設されるロードセル５によって検出される検出信号を、アンプ５７により増幅してＡ／Ｄ変換器５８により検出糸張力を示すデータ値に変換したものであり、このＡ／Ｄ変換器５８から糸張力偏差演算器５２へ入力される。
【０１０３】
（Ｂ−１−２）仮想操作量演算器
仮想操作量演算器５３は、その入力端が糸張力偏差演算器５２の出力端と接続されており、この糸張力偏差演算器５２からの入力量である糸張力偏差ｅ（ｋ）に基づいて、仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を演算し、その仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を仮想巻径演算器５４へ出力するものである。
【０１０４】
ここで、仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）は、糸張力偏差ｅ（ｋ）を入力量とし、かつ、送出ビーム１１についての仮想的な巻径（以下「仮想巻径」という。）Ｄ１ｃ（ｋ）［ｍ］を制御量とする仮想的な制御系（以下「仮想制御系」という。）を想定した場合において、かかる仮想巻径Ｄ１ｃを仮想的に調整するための操作量である。
【０１０５】
本実施例では、仮想操作量演算器５３としてデジタルＰＩＤ制御器が用いられており、仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）は、糸張力偏差演算器５２から入力される糸張力偏差ｅ（ｋ）、比例ゲインＫｐ、微分時間Ｔｄ、積分時間Ｔｉを用いて、次式（９）に基づいて演算される。
ΔＭＶ（ｋ）＝Ｋｐ｛ｅ（ｋ）−ｅ（ｋ−１）｝
＋ＫｐＴｄ｛ｅ（ｋ）−２ｅ（ｋ−１）−ｅ（ｋ−２）｝
＋（Ｋｐ／Ｔｉ）ｅ（ｋ） ……………………………………… （９）
【０１０６】
ただし、送出区間７に関する仮想操作量演算器５３によって仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を求める場合、上記式（９）における比例ゲインＫｐが正数値とされる（Ｋｐ＞０）。これは、送出区間７における糸張力偏差ｅ（ｋ）が正値のとき、仮想的な送出ビーム１１の仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）を増加させることで、送出区間７を移動する糸の糸延伸量が増加され、かかる送出区間７における糸張力ｆ（ｋ）が目標糸張力ｆ０に一致するように増加されるという搬送装置２の構造的特徴から、仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を下記式（１０）において仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）を増加させる要素として機能させるためである。
【０１０７】
なお、本実施例では、仮想操作量演算器５３としてデジタルＰＩＤ制御器を用いたが、かかる仮想操作量演算器５３は必ずしもこれに限定されるものではなく、サンプル値制御方式を用いたものであれば異なるもの、例えば、デジタルＰＩ制御器又はその他のプロセス制御器を用いるようにしても良い。
【０１０８】
（Ｂ−１−３）仮想巻径演算器
仮想巻径演算器５４は、その入力端が仮想操作量演算器５３の出力端と接続されており、この仮想操作量演算器５３から入力される仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）に基づいて仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）を演算し、その仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）を糸巻ビーム回転数指令器５５へ出力するものである。
【０１０９】
この仮想巻径演算器５４によれば、仮想巻径Ｄ１（ｋ）は、仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）、及び、この仮想巻径演算器５４により前回演算された仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ−１）を用いることで、次式（１０）に基づいて演算される。
Ｄ１ｃ（ｋ）＝（１＋ΔＭＶ（ｋ））Ｄ１ｃ（ｋ−１） ………………… （１０）
【０１１０】
つまり、今回演算される新たな仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）は、仮想操作量演算器５３から入力される仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を送出ビーム１１の仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）の補正値である仮想巻径補正値ΔＭＶ（ｋ）Ｄ１ｃ（ｋ−１）に換算し、この換算値に前回演算した送出ビーム１１の仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ−１）を加算することで算出される。
【０１１１】
ところで、時刻がｋ＝０の場合、即ち、初期状態の場合、前回演算した送出ビーム１１の仮想巻径Ｄ１ｃ（−１）＝０ｍとなるので、予め、ＥＥＰＲＯＭ２４に仮想巻径Ｄ１ｃ（０）の値を設定する必要がある。そこで、かかる仮想巻径の初期値であるＤ１ｃ（０）については、以下のようにして導出している。
【０１１２】
例えば、初期状態（未使用状態）の送出ビーム１１の巻径Ｄ１０を実測し、その巻径実測値Ｄ１０を目標糸張力ｆ０に相当するストレッチ率εの分だけ増加させた値を、仮想巻径初期値Ｄ１ｃ（０）（＝（１＋ε）Ｄ１０）として設定するのである。
【０１１３】
具体的には、初期状態の送出ビーム１１の巻径実測値がＤ１０＝０．６ｍであって、目標糸張力ｆ０に相当するストレッチ率がε＝０．０１（＝１％）であるなら、仮想巻径初期値はＤ１ｃ（０）＝０．６０６ｍ（＝（１＋０．０１）×０．６）に設定されることとなる。
【０１１４】
（Ｂ−１−４）糸巻ビーム回転数指令器
糸巻ビーム回転数指令器５５は、その入力端が仮想巻径演算器５４の出力端と搬送ロール制御器４１の基準速度生成器４２の出力端とにそれぞれ接続されている。この糸巻ビーム回転数指令器５５は、これらの仮想巻径演算器５４及び基準速度生成器４２から入力される仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）及び基準速度Ｖ０（ｋ）に基づいて、糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）を生成してパルス発生器５６へ出力するものである。
【０１１５】
ここで、糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）は、制御周期Δｔの間に送出ビーム１１が回転すべき回転数［ｒｐｍ］の指令値であって、送出区間７を移動する糸λに作用する糸張力ｆを目標糸張力ｆ０に一致させて糸張力偏差ｅ（ｋ）がゼロとなるように調整するための制御指令である。
【０１１６】
この糸巻ビーム回転数指令器５５によれば、糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）は、仮想巻径演算器５４により演算される仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）、糸の基準速度Ｖ０（ｋ）、円周率πを用いることで、次式（１１）に基づいて演算される。
Ｎ１＊（ｋ）＝Ｖ０（ｋ）／（πＤ１ｃ（ｋ）） ………………………… （１１）
【０１１７】
（Ｂ−１−５）パルス発生器
パルス発生器５５は、その入力端が糸巻ビーム回転数指令器５４の出力端と接続されており、この糸巻ビーム回転数指令器５４から糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）が入力される。このパルス発生器５５は、入力される送出ビーム１１の糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）に基づいて、その回転動力源である送出モータＭ１を回転させるための駆動パルス信号列（以下「ビームパルス指令」という。）ＰＬ１＊（ｋ）を生成して、サーボアンプ３１（の偏差カウンタ３０ａ）へ出力するものである。
【０１１８】
このパルス発生器５５によれば、送出ビーム１１を糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）に等しい回転数で制御周期Δｔの間回転させるため、次式（１２）に基づいて、糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）が送出モータＭ１の回転数指令Ｎｍ１＊（ｋ）［ｒｐｍ］に換算される。ここで、γ１は、送出モータＭ１から送出ビーム１１への駆動力の伝達比である。
Ｎｍ１＊（ｋ）＝γ１Ｎ１＊（ｋ） ………………………………………… （１２）
【０１１９】
そして、この回転数Ｎｍ１（ｋ）に相当する数の駆動パルスを制御周期Δｔ内に含んだ駆動パルス信号列が、ビームパルス指令ＰＬ１＊（ｋ）として生成される。
【０１２０】
具体的には、まず、制御周期Δｔ、糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）、円周率π、１パルス分の駆動パルスによる送出モータＭ１の単位パルス回転角度δθ１［ｒａｄ］を用いて、駆動パルスの発生時間間隔であるパルス間隔τ１［ｓｅｃ］が、次式（１３）に基づいて演算される。
τ１＝δθ１Δｔ／（２πγ１Ｎ１＊（ｋ）Δｔ） ……………………… （１３）
【０１２１】
さすれば、制御周期Δｔに等しい時間が経過するまで、パルス発生器５５によって、そのパルス間隔τ１毎に駆動パルスの発生が繰り返されることで、ビームパルス指令ＰＬ１＊（ｋ）がサーボアンプ３１の偏差カウンタ３０ａへ出力される。
【０１２２】
なお、上記した伝達比γ１の導出方法を例示すると、以下のようになる。例えば、糸λの基準速度Ｖ０が設定速度Ｖｓｅｔと等しくて当該設定速度Ｖｓｅｔ＝１００ｍ／ｍｉｎで、送出モータＭ１の最大回転数Ｎ１ｍａｘが３０００ｒｐｍで、送出ビーム１１の胴径がＤ１ｍｉｎ＝０．２ｍであってフランジ径がＤ１ｍａｘ＝０．８ｍである場合、送出ビーム１１の必要回転数Ｎ１は１５９．２ｒｐｍ（≒１００／（π×０．２））となり、かかる値と送出ビームモータＭ１の最大回転数との比、即ち、伝達比γ１（＝Ｎ１ｍａｘ／Ｎ１）は１８．８ｒｐｍ（≒３０００／１５９．２）となる。
【０１２３】
（Ｂ−２）サーボアンプ
送出モータＭ１用のサーボアンプ３１については、上記したサーボアンプ３０（図５参照。）を用いて既に説明しているので、ここでは説明を省略する。
【０１２４】
以上のように構成される糸巻ビーム駆動制御ユニット５０によれば、糸巻ビーム制御器５１によって、送出区間７を移動する糸λに作用する糸張力ｆ（ｋ）が目標糸張力ｆ０に一致するように送出ビーム１１を回転させるための糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）が生成され、この糸巻ビーム回転数指令Ｎ１＊（ｋ）に等しい回転数で回転するように送出モータＭ１がサーボアンプ３１によって制御される。すると、送出ビーム１１による糸λの送り出し速度は、糸張力偏差ｅ（ｋ）をゼロにするように基準速度Ｖ０（ｋ）に比べて減速され、その結果、送出区間７を移動する糸λの糸張力ｆ（ｋ）が目標糸張力に一致するように調整される。
【０１２５】
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【０１２６】
例えば、本実施例では、送出ビーム１１及びフィードロール１２の間の送出区間７を移動する糸λの搬送速度及び糸張力を調整するために、搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０を用いたが、これらの各ユニット４０，５０の制御対象や駆動対象は必ずしもこれに限定されるものではなく、例えば、テークアップロール１５及び巻取ビーム１６の間の巻取区間８を移動する糸λの搬送速度及び糸張力を調整する場合について用いても良い。
【０１２７】
かかる場合には、上記した搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０の説明を、テークアップロール１５用の搬送ロール駆動制御ユニット、及び、巻取ビーム１６用の糸巻ビーム駆動制御ユニットの説明として準用する。
【０１２８】
この場合において、上記した搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０の説明（明細書段落００７３〜０１２４、及び、図３から図６）中の用語及び符号について、明細書中「送出区間７」とあるのは「巻取区間８」と、「ロードセル５」とあるのは「ロードセル６」と、「送出ビーム１１」とあるのは「巻取ビーム１６」と、「フィードロール１２」とあるのは「テークアップロール１５」と、「送出モータＭ１」とあるのは「巻取モータＭ６」と、「フィードモータＭ２」とあるのは「テークアップモータＭ５」と、「サーボアンプ３１」とあるのは「サーボアンプ３６」と、「サーボアンプ３２」とあるのは「サーボアンプ３５」と、「パルスエンコーダＥＮ１」とあるのは「パルスエンコーダＥＮ６」と、「パルスエンコーダＥＮ２」とあるのは「パルスエンコーダＥＮ５」と読み替えるものとし、図３中符号「３２」とあるのは「３５」と、符号「Ｍ２」とあるのは「Ｍ５」と、符号「ＥＮ２」とあるのは「ＥＮ５」と読み替えるものとし、図６中「（送出区間用）」とあるのは「（巻取区間用）」と、符号「５」とあるのは「６」と、符号「３１」とあるのは「３６」と、符号「Ｍ１」とあるのは「Ｍ６」と、符号「ＥＮ１」とあるのは「ＥＮ６」と読み替えるものとする。
【０１２９】
特に、上記した搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０の説明中の段落０１０６については、その全文を「ただし、巻取区間８に関する仮想操作量演算器５３によって仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を求める場合、上記式（９）における比例ゲインＫｐが負数値とされる（Ｋｐ＜０）。これは、巻取区間８における糸張力偏差ｅ（ｋ）が正値のとき、仮想的な巻取ビーム１６の仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）を減少させることで、巻取区間８を移動する糸の糸延伸量が増加され、かかる巻取区間８における糸張力ｆ（ｋ）が目標糸張力ｆ０に一致するように増加されるという搬送装置２の構造的特徴から、仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を下記式（１０）において仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）を減少させる要素として機能させるためである。」と読み替えるものとする。
【０１３０】
また、段落０１１２については、その全文を「例えば、初期状態（未使用状態）の巻取ビーム１６の胴径Ｄ１ｍｉｎを実測し、その胴径実測値Ｄ１ｍｉｎを目標糸張力ｆ０に相当するストレッチ率εの分だけ減少させた値を、仮想巻径初期値Ｄ１ｃ（０）（＝（１−ε）Ｄ１ｍｉｎ）として設定するのである。」と読み替えるものとする。
【０１３１】
さらに、その次の段落０１１３については、その全文を「具体的には、初期状態の巻取ビーム１２の胴径実測値がＤ１ｍｉｎ＝０．２ｍであって、目標糸張力ｆ０に相当するストレッチ率がε＝０．０１（＝１％）であるなら、仮想巻径初期値はＤ１ｃ（０）＝０．１９８ｍ（＝（１−０．０１）×０．２）に設定されることとなる。」と読み替えるものとする。
【０１３２】
また、本実施例では、制御装置２０の内部に構成される搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０としてサンプル値制御方式を用いて説明したが、かかる搬送ロール駆動制御ユニット４０及び糸巻ビーム駆動制御ユニット５０は必ずしもデジタル制御を目的としたサンプル値制御方式による制御器に限定されるものではなく、電気回路により構成されるアナログ制御器を用いても良い。
【０１３３】
また、本実施例では、糸巻ビーム回転数指令器５５への入力として基準速度生成器４２により演算出力される基準速度Ｖ０（ｋ）を用いたが、この基準速度Ｖ０（ｋ）の演算値に代えて、パルスエンコーダＥＮにより検出されるサーボモータＭの実際の回転数から求められる糸λの実際の搬送速度を、基準速度Ｖ０（ｋ）として糸巻ビーム回転数指令器５５へ入力するようにしても良い。
【０１３４】
また、本実施例では、本発明の搬送ロールとしてフィードロール１２やテークアップロール１５を用いて説明したが、かかる搬送ロールは必ずしもこれに限定されるものではなく、糸搬送装置の構成に応じて適宜変更しても良く、例えば、サイジングロール１３、シリンダーロール１４などであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】本発明の一実施例である制御装置を備えた繊維糸用の糊付け装置の構成を示した概略図である。
【図２】制御装置を備えた糊付け装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図３】搬送ロール駆動制御ユニットについて示したブロック図である。
【図４】駆動パルス信号列の概念図である。
【図５】サーボアンプの内部構造を示すブロック図である。
【図６】糸巻ビーム駆動制御ユニットについて示したブロック図である。
【符号の説明】
【０１３６】
１ 糊付け装置（糸糊付け装置）
２ 搬送装置（糸搬送装置）
７ 送出区間（制御区間）
８ 巻取区間（制御区間）
１１ 送出ビーム（糸巻ビーム）
１２ フィードロール（搬送ロール）
１５ テークアップロール（搬送ロール）
１６ 巻取ビーム（糸巻ビーム）
３１，３６ サーボアンプ（モータ制御器の一部、糸巻ビーム駆動手段の一部）
３２，３５ サーボアンプ（搬送ロール駆動手段の一部）
４０ 搬送ロール駆動制御ユニット（速度張力制御装置の一部）
４４ パルス発生器（搬送ロール駆動手段の一部）
５０ 糸巻ビーム駆動制御ユニット（速度張力制御装置の一部）
５２ 糸張力偏差演算器（糸張力偏差演算手段）
５３ 仮想操作量演算器（仮想操作量演算手段）
５４ 仮想巻径演算器（仮想巻径演算手段）
５５ 糸巻ビーム回転数指令器（糸巻ビーム回転数指令手段）
５６ パルス発生器（モータ制御器の一部、糸巻ビーム駆動手段の一部）
Ｍ１ 送出ビーム用のサーボモータ（駆動サーボモータ、糸巻ビーム駆動手段の一部）
Ｍ２ フィードロール用のサーボモータ（搬送ロール駆動手段の一部）
Ｍ５ テークアップロール用のサーボモータ（搬送ロール駆動手段の一部）
Ｍ６ 巻取ビーム用のサーボモータ（駆動サーボモータ、糸巻ビーム駆動手段の一部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の搬送ライン上に回転可能に配設され外周に糸が巻回される糸巻ビームと、
その糸巻ビームのための回転数指令が入力され、この入力された回転数指令を実現するようにその糸巻ビームを回転駆動する糸巻ビーム駆動手段と、
その糸巻ビームから所定間隔を隔てて搬送ライン上に回転可能に配設される搬送ロールと、
その搬送ロールのための回転数指令が入力され、この入力された回転数指令を実現するようにその搬送ロールを回転駆動する搬送ロール駆動手段とを備えている糸搬送装置に関する制御装置であって、
前記糸巻ビームから供給される糸又は前記糸巻ビームにより巻き取られる糸を、当該糸巻ビーム及び搬送ロール間に設定される制御区間にて基準速度Ｖ０で搬送し、かつ、その制御区間における糸張力を、目標糸張力に一致するように調整するための速度張力制御装置において、
前記搬送ロールを基準速度Ｖ０に相当する回転数にて回転させる回転数指令を生成し、その回転数指令を前記搬送ロール駆動手段へ出力する搬送ロール回転数指令手段と、
前記糸巻ビームの巻径が制御量であって当該巻径を前記制御区間における糸張力と目標糸張力との偏差である糸張力偏差に基づいて調整する仮想的な制御系を仮定した場合に、その糸張力偏差が入力量として入力され、その入力量に基づいて前記糸巻ビームの巻径を仮想的に調整するための仮想操作量を演算して出力する仮想操作量演算手段と、
その仮想操作量演算手段から出力される仮想操作量を前記糸巻ビームの仮想巻径の補正値である仮想巻径補正値に換算し、その仮想巻径補正値を前回使用した前記糸巻ビームの仮想巻径に加算することで、新たな仮想巻径を演算して出力する仮想巻径演算手段と、
その仮想巻径演算手段から出力される仮想巻径をＤ１ｃ［ｍ］、円周率をπ、前記制御区間における糸の基準速度をＶ０［ｍ／ｍｉｎ］としたときに、前記糸巻ビーム駆動手段への回転数指令Ｎ１＊［ｒｐｍ］を、次の第１式、即ち、
Ｎ１＊＝Ｖ０／（πＤ１ｃ） ……………………………………………… （第１式）
を満たすように演算し、その回転数指令Ｎ１＊を前記糸巻ビーム駆動手段へ出力する糸巻ビーム回転数指令手段とを備えていることを特徴とする速度張力制御装置。
【請求項２】
前記仮想操作量演算手段は、前記制御区間の糸張力偏差が入力されることによって、前記糸巻ビームの巻径の仮想操作量を演算して出力するＰＩ制御器又はＰＩＤ制御器などのプロセス制御器であることを特徴とする請求項１記載の速度張力制御装置。
【請求項３】
前記仮想巻径演算手段は、離散時間系の時刻をｋ、前記仮想操作量演算手段により演算される仮想操作量をΔＭＶ（ｋ）としたときに、前記糸巻ビームの仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）［ｍ］を、次の第２式、即ち、
Ｄ１ｃ（ｋ）＝（１＋ΔＭＶ（ｋ））Ｄ１ｃ（ｋ−１） ……………… （第２式）
を満たすように算出するものであり、
前記糸巻ビーム回転数指令手段は、前記仮想巻径演算手段により演算される仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）［ｍ］、及び、糸の基準速度Ｖ０［ｍ／ｍｉｎ］を用いるとともに、円周率をπとしたときに、前記糸巻ビーム駆動手段への回転数指令Ｎ１＊（ｋ）［ｒｐｍ］を、次の第３式、即ち、
Ｎ１＊（ｋ）＝Ｖ０／（πＤ１ｃ（ｋ）） ……………………………… （第３式）
を満たすように算出し、その回転数指令Ｎ１＊（ｋ）を前記糸巻ビーム駆動手段へ出力するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の速度張力制御装置。
【請求項４】
前記糸張力偏差演算手段は、離散時間系の時刻をｋ、前記制御区間を移動する糸の糸張力をｆ（ｋ）、その制御区間を移動する糸の目標糸張力をｆ０としたときに、これらの偏差である糸張力偏差ｅ（ｋ）を、次の第４式、即ち、
ｅ（ｋ）＝ｆ０−ｆ（ｋ） ………………………………………………… （第４式）
を満たすように算出するものであり、
前記仮想操作量演算手段は、前記糸張力偏差演算手段により演算された糸張力偏差ｅ（ｋ）を用い、かつ、比例ゲインをＫｐ、微分時間をＴｄ、積分時間をＴｉとしたときに、前記糸巻ビームの巻径に対する仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を、次の第５式、即ち、
ΔＭＶ（ｋ）＝Ｋｐ｛ｅ（ｋ）−ｅ（ｋ−１）｝
＋ＫｐＴｄ｛ｅ（ｋ）−２ｅ（ｋ−１）−ｅ（ｋ−２）｝
＋（Ｋｐ／Ｔｉ）ｅ（ｋ） ……………………………… （第５式）
を満たすように算出するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の速度張力制御装置。
【請求項５】
前記糸巻ビーム駆動手段は、前記糸巻ビームを回転させる駆動力を付与する駆動サーボモータと、その駆動サーボモータの回転制御を行うためのモータ制御器とを備えており、
そのモータ制御器は、離散時間系の時刻をｋ、制御周期をΔｔ［ｓｅｃ］、前記糸巻ビームの回転数指令をＮ１＊（ｋ）［ｒｐｍ］、前記駆動サーボモータから前記糸巻ビームへの駆動力の伝達比をγ１、円周率をπ、１パルス分の駆動パルスによる前記駆動サーボモータの回転角度をδθ１［ｒａｄ］、駆動パルスの発生する時間間隔であるパルス間隔をτ［ｓｅｃ］としたときに、そのパルス間隔τ１を、次の第６式、即ち、
τ＝δθ１Δｔ／（２πγ１Ｎ１＊（ｋ）Δｔ） ……………………… （第６式）
を満たすように演算し、このパルス間隔τで駆動パルスを制御周期Δｔに等しい時間発生させて、この駆動パルスの信号列に基づいて前記駆動サーボモータを回転させることで、前記糸巻ビームを回転数指令Ｎ１＊（ｋ）で回転させるものであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の速度張力制御装置。
【請求項１】
所定の搬送ライン上に回転可能に配設され外周に糸が巻回される糸巻ビームと、
その糸巻ビームのための回転数指令が入力され、この入力された回転数指令を実現するようにその糸巻ビームを回転駆動する糸巻ビーム駆動手段と、
その糸巻ビームから所定間隔を隔てて搬送ライン上に回転可能に配設される搬送ロールと、
その搬送ロールのための回転数指令が入力され、この入力された回転数指令を実現するようにその搬送ロールを回転駆動する搬送ロール駆動手段とを備えている糸搬送装置に関する制御装置であって、
前記糸巻ビームから供給される糸又は前記糸巻ビームにより巻き取られる糸を、当該糸巻ビーム及び搬送ロール間に設定される制御区間にて基準速度Ｖ０で搬送し、かつ、その制御区間における糸張力を、目標糸張力に一致するように調整するための速度張力制御装置において、
前記搬送ロールを基準速度Ｖ０に相当する回転数にて回転させる回転数指令を生成し、その回転数指令を前記搬送ロール駆動手段へ出力する搬送ロール回転数指令手段と、
前記糸巻ビームの巻径が制御量であって当該巻径を前記制御区間における糸張力と目標糸張力との偏差である糸張力偏差に基づいて調整する仮想的な制御系を仮定した場合に、その糸張力偏差が入力量として入力され、その入力量に基づいて前記糸巻ビームの巻径を仮想的に調整するための仮想操作量を演算して出力する仮想操作量演算手段と、
その仮想操作量演算手段から出力される仮想操作量を前記糸巻ビームの仮想巻径の補正値である仮想巻径補正値に換算し、その仮想巻径補正値を前回使用した前記糸巻ビームの仮想巻径に加算することで、新たな仮想巻径を演算して出力する仮想巻径演算手段と、
その仮想巻径演算手段から出力される仮想巻径をＤ１ｃ［ｍ］、円周率をπ、前記制御区間における糸の基準速度をＶ０［ｍ／ｍｉｎ］としたときに、前記糸巻ビーム駆動手段への回転数指令Ｎ１＊［ｒｐｍ］を、次の第１式、即ち、
Ｎ１＊＝Ｖ０／（πＤ１ｃ） ……………………………………………… （第１式）
を満たすように演算し、その回転数指令Ｎ１＊を前記糸巻ビーム駆動手段へ出力する糸巻ビーム回転数指令手段とを備えていることを特徴とする速度張力制御装置。
【請求項２】
前記仮想操作量演算手段は、前記制御区間の糸張力偏差が入力されることによって、前記糸巻ビームの巻径の仮想操作量を演算して出力するＰＩ制御器又はＰＩＤ制御器などのプロセス制御器であることを特徴とする請求項１記載の速度張力制御装置。
【請求項３】
前記仮想巻径演算手段は、離散時間系の時刻をｋ、前記仮想操作量演算手段により演算される仮想操作量をΔＭＶ（ｋ）としたときに、前記糸巻ビームの仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）［ｍ］を、次の第２式、即ち、
Ｄ１ｃ（ｋ）＝（１＋ΔＭＶ（ｋ））Ｄ１ｃ（ｋ−１） ……………… （第２式）
を満たすように算出するものであり、
前記糸巻ビーム回転数指令手段は、前記仮想巻径演算手段により演算される仮想巻径Ｄ１ｃ（ｋ）［ｍ］、及び、糸の基準速度Ｖ０［ｍ／ｍｉｎ］を用いるとともに、円周率をπとしたときに、前記糸巻ビーム駆動手段への回転数指令Ｎ１＊（ｋ）［ｒｐｍ］を、次の第３式、即ち、
Ｎ１＊（ｋ）＝Ｖ０／（πＤ１ｃ（ｋ）） ……………………………… （第３式）
を満たすように算出し、その回転数指令Ｎ１＊（ｋ）を前記糸巻ビーム駆動手段へ出力するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の速度張力制御装置。
【請求項４】
前記糸張力偏差演算手段は、離散時間系の時刻をｋ、前記制御区間を移動する糸の糸張力をｆ（ｋ）、その制御区間を移動する糸の目標糸張力をｆ０としたときに、これらの偏差である糸張力偏差ｅ（ｋ）を、次の第４式、即ち、
ｅ（ｋ）＝ｆ０−ｆ（ｋ） ………………………………………………… （第４式）
を満たすように算出するものであり、
前記仮想操作量演算手段は、前記糸張力偏差演算手段により演算された糸張力偏差ｅ（ｋ）を用い、かつ、比例ゲインをＫｐ、微分時間をＴｄ、積分時間をＴｉとしたときに、前記糸巻ビームの巻径に対する仮想操作量ΔＭＶ（ｋ）を、次の第５式、即ち、
ΔＭＶ（ｋ）＝Ｋｐ｛ｅ（ｋ）−ｅ（ｋ−１）｝
＋ＫｐＴｄ｛ｅ（ｋ）−２ｅ（ｋ−１）−ｅ（ｋ−２）｝
＋（Ｋｐ／Ｔｉ）ｅ（ｋ） ……………………………… （第５式）
を満たすように算出するものであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の速度張力制御装置。
【請求項５】
前記糸巻ビーム駆動手段は、前記糸巻ビームを回転させる駆動力を付与する駆動サーボモータと、その駆動サーボモータの回転制御を行うためのモータ制御器とを備えており、
そのモータ制御器は、離散時間系の時刻をｋ、制御周期をΔｔ［ｓｅｃ］、前記糸巻ビームの回転数指令をＮ１＊（ｋ）［ｒｐｍ］、前記駆動サーボモータから前記糸巻ビームへの駆動力の伝達比をγ１、円周率をπ、１パルス分の駆動パルスによる前記駆動サーボモータの回転角度をδθ１［ｒａｄ］、駆動パルスの発生する時間間隔であるパルス間隔をτ［ｓｅｃ］としたときに、そのパルス間隔τ１を、次の第６式、即ち、
τ＝δθ１Δｔ／（２πγ１Ｎ１＊（ｋ）Δｔ） ……………………… （第６式）
を満たすように演算し、このパルス間隔τで駆動パルスを制御周期Δｔに等しい時間発生させて、この駆動パルスの信号列に基づいて前記駆動サーボモータを回転させることで、前記糸巻ビームを回転数指令Ｎ１＊（ｋ）で回転させるものであることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の速度張力制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−６４８７５（Ｐ２０１０−６４８７５Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２３４３３５（Ｐ２００８−２３４３３５）
【出願日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【出願人】（３０００７２２６６）有限会社エィブィアール (8)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１２日（２００８．９．１２）
【出願人】（３０００７２２６６）有限会社エィブィアール (8)
【Ｆターム（参考）】
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