(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
糸条巻取操作時の走行糸条の張力を非接触型張力検出器によって測定し、糸条巻取パッケージから空ボビンへの糸切替操作時の張力を接触型張力検出器によって測定せしめるようにしたことを特徴とする糸条の張力測定方法。
【請求項２】
糸切替操作直前に非接触張力検出器の張力値に基づいて接触型張力検出器の表示値の較正を行って糸切替操作時の張力を測定せしめるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の糸条の張力測定方法。
【請求項３】
走行糸条の張力を測定する非接触型張力検出器を振り支点ガイドとトラバース装置との間に、糸条巻取パッケージから空ボビンへの糸切替操作時の張力を測定する接触型張力検出器を振り支点ガイドの上流に配設せしめたことを特徴とする糸条の張力測定装置。
【請求項４】
糸切替操作直前に非接触型張力検出器の張力値に基づいて接触型張力検出器の表示値を較正せしめる較正装置を設けたことを特徴とする請求項３に記載の糸条の張力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は合成繊維糸条の製造設備等において少なくとも２本のボビン保持用スピンドルが巻取位置と待機位置に移動する構成のターレット型巻取機を使用して糸条の巻取を行なう際の糸条の張力測定方法およびその装置に関するものである。
【従来の技術】
一般に、合成繊維糸条の製造設備等において少なくとも２本のボビン保持用スピンドルが巻取位置と待機位置に移動する構成のターレット型巻取機を使用して糸条の巻取を行なう際に糸条の張力を測定する場合は、図１１に示されるようなケーシング４３に２個の固定ガイド４４、４５の間に可動ガイド４６が設けられ、糸条の張力による可動ガイド４６の動き量（たわみ量）をストレンゲージ等の歪み計あるいは変位計によって検出し、可動ガイド４６の動き量に応じた張力信号を出力するようにした３点接触式張力計（以下接触型張力型という）が用いられる。
上述の様な接触型張力検出器は、糸条が３個のガイドに掛け渡されてガイド部における接触抵抗が大きくなるため、糸質、糸条走行速度、糸張力によっては毛羽、単糸切れ等が発生するという問題がある。
また、接触型張力検出器は張力の絶対値を検出するものではないため必ず較正の必要があり、理想的には張力を測定する対象の３０００ｍ／分以上の速度で走行する糸条で行うべきであるが、現実には較正用として予め分っている目安の張力で安定した状態で糸条を走行させることは困難である。
そこで一般には糸条を走行させない状態で静的に測定範囲の重りを吊るした状態の糸条を張力計によって重りの重量と測定値を合致させることで較正を行っているが、静的な較正では張力計のガイドの僅かな表面状態や形状、位置、測定する糸条の太さ糸質等の違いによる糸条とガイドとの間における摩擦係数の違いとその影響の現われ方の違いによって同一の値を示す張力計が走行している糸条を測定すると異なる値を示すことが多いという問題がある。
さらに、目盛合わせを定期的に行なう必要があると共に、可動ガイドの動き量（撓み量）を張力に置き換えた相対値であるため、目盛合わせ操作時の糸条速度と測定時の糸条走行速度が異なることによってその誤差が大きくなると共に各接触型張力検出器における測定値差が大きくなるという問題がある。
そこで、上述の様な問題点を解決し、不安定な摩擦が介在することなく観測でき糸条走行速度による摩擦抵抗の変化による誤差を含まない測定値を得ることができる非接触型張力測定装置を特願平10-62272号として出願している。
該非接触型張力測定装置はトラバース装置による横波を検出する糸条位置検知手段とトラバース装置に設置され糸条の案内位置を検出する糸条案内位置検知手段と、トラバース装置によって付与された横波が前記糸条位置検知手段によって検出されるまでの時間差を検出する時間差検出回路からの時間差に基づいて見掛けの横波伝達速度を算出し、該伝達速度と、予め入力された糸条走行速度と繊度とから絶対値張力を算出するように構成されている。
【発明が解決しようとする課題】
上述の前者のような接触型張力検出器では毛羽、単糸切れ等が発生するという問題、目盛合わせ操作時の糸条速度と測定時の糸条走行速度が異なることによってその誤差が大きくなると共に各接触型張力検出器における測定値差が大きくなるという問題がある。
また、後者のような非接触型張力検出器ではトラバース装置によって付与された横波を検出するようになっているため、ターレット型巻取機において満巻パッケージから空ボビンに切替える際にトラバース装置から糸条が切り離される間糸条の張力を検出することができないという問題がある。
本発明は糸条巻取操作時および糸切替え操作時の張力を容易に、かつ正確に検出することができるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
本発明の糸条の張力測定方法は請求項１に記載のように糸条巻取操作時の走行糸条の張力を非接触型張力検出器によって測定し、糸条巻取パッケージから空ボビンへの糸切替操作時の張力を接触型張力検出器によって測定せしめるようにしたことを特徴とするものである。
本発明の糸条の張力測定方法は請求項２に記載のように糸切替操作直前に非接触張力検出器の張力値に基づいて接触型張力検出器の表示値の較正を行って糸切替操作時の張力を測定せしめるようにすることができる。
また、本発明の糸条の張力測定装置は請求項３に記載のように走行糸条の張力を測定する非接触型張力検出器を振り支点ガイドとトラバース装置との間に、糸条巻取パッケージから空ボビンへの糸切替操作時の張力を測定する接触型張力検出器を振り支点ガイドの上流に配設せしめたことを特徴とするものである。
本発明の糸条の張力測定装置は請求項４に記載のように糸切替操作直前に非接触型張力検出器の張力値に基づいて接触型張力検出器の表示値を較正せしめる較正装置を設けた構成にすることができる。
【発明の実施の態様】
図１は 本発明の全体構成を示す概略図、図２は張力測定装置の構成を示す概略系統図であって、糸条製造設備は溶融ポリマーを紡出するメタリングポンプ、口金等からなる紡糸装置１と、紡出された糸条を所定の速度で引き取る第１引き取りローラ２、第２引き取りローラ３と、トラバース機構５、２本のスピンドル６、７が回転自在に装着されたレボルビング部材（図示せず）、接触ローラ８等により形成されたターレット型の巻取装置４と、巻取装置４の近接位置に設置された制御装置９と、張力モニタリング、較正装置１０とにより構成されている。該巻取装置４はスピンドルが回転自在に装着された可動部材が巻取装置の機枠に形成されたレールに沿って巻取位置と待機位置に移動する構成のターレット型の巻取装置を使用することは可能である。
上述の第２引き取りローラ３と巻取装置４との間には糸分けガイド１１と、振り支点ガイド１２が支持部材（図示せず）によって所定の位置に設置されている。
該振り支点ガイド１２とトラバース機構５との間には走行糸条の張力の絶対値を測定できる非接触型張力検出器１３（１３-1〜１３-4）が支持部材（図示せず）によって所定の位置に取り付けられている。非接触型張力検出器１３は巻取装置４に巻き取られる糸条の内の１糸条にのみ設けることは可能である。
また、糸分けガイド１１と振り支点ガイド１２との間には糸切替操作時の張力を測定するための３点接触式張力計である接触型張力検出器１４が一個支持部材（図示せず）によって所定の位置に取り付けられている。該糸分けガイド１１が設けられていない場合は、接触型張力検出器１４が振り支点ガイド１２の上流側の所定位置に取り付けられる。
これ等の検出器１３、１４の各検出信号は張力モニタリング、較正装置１０に送られるようになっている。
制御装置９には、ラインコントローラ（図示せず）が接続されており、該ラインコントローラ（図示せず）からの制御設定指令信号に基づいて各巻取装置４のトラバース機構５、スピンドル６、７の速度を制御すると共に張力モニタリング、較正装置１０に糸条張力検出の切替え（非接触型張力検出器１３と接触型張力検出器１４からの張力信号の取り込みを切替える。）を行なうようになっている。
張力モニタリング、較正装置１０は糸条張力のモニタリングと糸条切替え操作時の張力検出の較正操作を行なう機能を有するもので、図２に示されるように非接触型張力検出器１３（１３-1〜１３-n）からの検出信号の張力信号入力部１６と接触型張力検出器１４からの検出信号の張力信号入力部１７と巻取速度検出器１５（１５-1〜１５-m）からの検知信号の巻取速度信号入力部１８と、各検出信号値に基づいて張力補正処理を行うコントロール部１９とにより構成され、設定値入力操作用のキーボード２０とマウス２１、警報用のランプ２２とブザー２３、表示用のディスプレイであるＣＲＴ２４、データ記述用のプリンタ２５等が接続されている。
該コントロール部１９には、図３に示されるような時間差を検出する時間差検出回路２７と、該時間差検出回路２７からの時間差に基づいて横波伝達速度と張力の絶対値を算出する演算手段２８と、算出された張力の絶対値を作業者に知らせるディスプレイ用のＣＲＴ２４、データを印刷するプリンタ２５等を接続するための出力インタフェース２９が設けられている。また、コントロール部１９からシリアル通信２６にて張力信号を外部に出力することができる。
非接触型張力検出器１３は、糸条巻取装置４のトラバース機構５により発生する横波の伝達速度によって走行糸条の張力の絶対値を測定して把握するものであり、ここで言う横波伝達速度とは糸条の走行方向に対して直交方向への糸条の変位の糸条走行方向への移動速度である。
上述の横波伝達速度は図３に示されるように振り支点ガイド１２と、トラバース装置５のトラバースガイド５ａと、トラバースガイド５ａの動きを検出する検知器３０と、振り支点ガイド１２とトラバースガイド５ａの間に設けられた糸条を検出するための光電センサ３１と、検知器３０と光電センサ３１とからの発信信号に基づいて時間差を検出する時間差検出回路２７と、該時間差検出回路２７からの時間差に基づいて横波伝達速度と張力の絶対値を算出する演算手段２８とによって張力の絶対値として検出される。
そして、算出された張力の絶対値がディスプレイ（ＣＲＴ）２４に表示されると共にプリンタ２５によってプリントされる。
該時間差検出回路２７は図１０に示されるような検知器３０と光電センサ３１とから出力されている間の時間差を検出するようになっている。
上述のトラバースガイド５ａと検知器３０は所定の間隔寸法［Ｌ（ｍｍ）］を有するように設置されている。該検知器３０は近接型センサ、光電センサ等を使用する。
また、光電センサ３１は図４に示されるような発光素子３３とアンプ３５を有する受光素子３４が糸条走行通路部１００ａに対して所定の角度を有するようにケーシング３２に取付られていると共に発光部と受光部にレンズ３６、３７が設けられた反射式光電センサ、あるいは図５に示されるような発光素子３９とアンプ４１を有する受光素子４０が糸条走行通路（スリット）３８ａを挟むようにしてケーシング３８に取付られた透過式光電センサの何れかを使用する。
上述の図３における検知器３０によるトラバースガイド５ａの検出はトラバースガイド５ａが（Ｃ′）点を通過する時に行われて発信信号が出力される。
この時の横波の伝達の様子はトラバースガイド５ａが図３の右（イ）方向に移動する場合は図６、図８に示すような状態になり、トラバースガイド５ａが図３の左（ロ）方向に移動する場合は図７に示すような状態になる。
上述の検知器３０からの出力波形と光電センサ３１の入力波形は図１０に示されるような関係になる。
上述の時間差検出回路２７において検知器３０から光電センサ３１に横波が伝達されるまでの時間差[ｔ５（ｓｅｃ）]が検出されると、演算手段２８において横波伝達速度が算出されてディスプレイ２４、プリンタ２５に出力される。また、場合によってはシリアル通信２６によって外部に出力される。
上述の横波伝達速度は横波が伝達されるまでの時間差[ｔ５（ｓｅｃ）]と、検知器３０から光電センサ３１との間隔寸法［Ｌ（ｍ）］とに基づいて見かけの横波伝達速度［Ｖo （ｍ／ｓｅｃ）］が下記計算式によって計算される。
Ｖo （ｍ／ｓｅｃ）＝Ｌ／ｔ５
ここで、［Ｌ（ｍ）］は固定された値なので単に[ｔ５（ｓｅｃ）]の逆数を見かけの横波伝達速度の代用として用いることもできる。
上述のトラバース装置５におけるトラバースガイド５ａの糸案内部の位相を検知する検知器３０に代えて、図９に示されるように光電センサ３１とトラバースガイド５ａとの間に第２の光電センサ４２を、光電センサ３１と間隔寸法[ Ｌ（ｍ）] を有するように設置し、第２の光電センサ４２と光電センサ３１とからの発信信号に基づいて見かけの横波伝達速度を算出するようにすることもできる。この場合には既設の巻取機のトラバース装置を改造することなく実施することができる。
見かけの横波伝達速度［Ｖo （ｍ／ｓｅｃ）］は、糸条の走行速度［Ｖａ（ｍ／ｓｅｃ）］と真の横波伝達速度［Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）］により下記計算式によって計算される。
Ｖo ＝ Ｖ −Ｖａ
変形して
Ｖ ＝ Ｖo ＋ Ｖａ
で求められる。
この糸条の走行速度（Ｖａ）は糸条の巻取速度または上流側の糸条送り出し速度を用いるとよい。
この巻取速度は巻取装置４の巻取中の運転速度をキーボード２０によって入力設定する方法と、巻取速度検出器１５からの入力信号を巻取速度とし算出する方法がある。
なお、巻取速度を用いる場合巻取速度にトラバースの綾角（θ）による巻取速度の加算分を考慮し、Ｖａ＝巻取速度×１／ｃｏｓθとするとさらに精度を高めることができる。
真の横波伝達速度（Ｖ）と単位長さ当たりの糸条の質量（線密度）［ρ（g／ｍ）］に基づいて真の絶対値張力［Ｔ（ｃＮ）］が下記計算式によって計算される。
Ｔ＝ρ×Ｖ×Ｖ／１０
通常、この絶対値張力［Ｔ（ｃＮ）］が出力されてディスプレイ２４によって表示されると共に、プリンタ２５によってプリントされる。
これらの演算はハードウェアあるいはコンピーュータのソフトウェアのどちらによっても実施することができる。
接触型張力検出器１４である３点接触式張力計は、図１１に示されるような２個の固定ガイド４４、４５の間に可動ガイド４６が設けられ糸条の張力による可動ガイド４６の動き量（たわみ量）をストレンゲージ等の歪みあるいは変位計によって検出し、可動ガイドの動き量に応じた張力信号を出力するように構成されている。
上述の巻取装置４における糸切替え操作時の非接触型張力検出器１３の張力出力と接触型張力検出器１３の張力出力との関係は図１２に示される通りであり、非接触型張力検出器１３による張力出力は糸条切替えを行なうために糸条張力をアップさせておく数秒間の糸切替え準備期間を経て約１０秒間の糸切替え期間となる。この糸切替え期間の約１０秒間中の約６秒間はトラバースが停止するために張力出力が無くゼロの状態になっている。一方、第２の張力検出器１４の張力出力は途切れることなく連続した状態になっている。上述の糸切替え準備期間の前に較正が行われる自動較正期間がある。
該糸切替えに際しての自動較正は図１２に示されるように糸切替前の張力値が安定している期間に第１の張力検知器１３を用いて第２の張力検知器１４を３０００〜６０００ｍ／ｍｉｎという高速度かつ実運転中の動的な自動較正によって絶対張力の目盛付けを行うものである。
即ち、糸切替え前の数秒間の自動較正期間中に非接触型張力検知器１３と接触型張力検知器１４からの張力信号を張力モニタリング、張力較正装置１０に同時に取り込んで張力モニタリング、張力較正装置１０のコントロール部１９内において第２の張力検知器１４の目盛付けを行うものである。
上述の第１の張力検出器１３による検出張力値Ｘ（ｃＮ）と第２の張力検出器１４による検出張力値Ｙは図１３に示されるような直線（Ｙ＝ａ×Ｘ＋ｂ）となる。
図１３においてｄ0は非接触型張力検出器１３の検出張力値のゼロ点で常に０（ｃＮ）であり、ｄ1は非接触型張力検出器１３の張力値の糸条切替え操作前の較正用平均値（ｃＮ）、ｃ0は接触型張力検出器１４の張力値のゼロ点入力値（ｃＮ）である。
このゼロ点入力値ｃ0（ｃＮ）を入力する方法として手動操作入力と自動入力があり、手動操作入力は、例えばディスプレイ２４の画面上にマウス２１、キーボード２０で操作できる操作エリアを設け、この操作エリアをマウス２１、キーボード２０で操作することによって行ない、自動入力は巻取機が運転を停止している時に随時ゼロ点入力値を入力する。
ｃ0＝ａ×ｄ0＋ｂ
ｃ1＝ａ×ｄ1＋ｂ
ｄ0＝０
これらよりａ、ｂを求めて整理するとＹは下記の通り表すことができる。
Ｙ＝[（ｃ1−ｃ0）×Ｘ] ／ｄ1＋ｃ0
これらの自動較正された糸切替え時の測定張力はディスプレイ２４によって表示されると共に、プリンタ２５によってプリントされる。また、必要な場合はシリアル通信２６によって外部に出力される。
上述の演算はハードウェアあるいはコンピュータのソフトウェアのどちらかで行なう。
上述の糸条製造設備において紡糸装置１から紡糸された糸条を巻取装置４に連続して巻取る際に、糸条巻取操作中の張力を非接触型張力検出器１３によって測定する。そして、巻取位置にあるボビンに予め設定された量の糸条が巻き取られると制御装置９から糸条切替え信号が巻取装置４に送られ、巻取位置の満巻パッケージを待機位置に、待機位置の空ボビンを巻取位置に移動させて糸条を満巻パッケージから空ボビンに切替える。該切替え信号が張力モニタリング、較正装置１０のコントロール部１９に送られると、糸条切替え操作の張力アップのためにスピンドルの回転速度が増速される前に、接触型張力検出器１４の較正（目盛付け）を非接触型張力検出器１３によって測定された糸条切替え直前の張力信号によって行ない、次いで、糸条張力の測定を非接触型張力検出器１３から接触型張力検出器１４に切替えて満巻パッケージから空ボビンへの糸切替え操作時の張力を該接触型張力検出器１４によって測定する。そして、糸条が空ボビンに切替えられると、糸条張力の測定を接触型張力検出器１４から非接触型張力検出器１３に切替えて糸条巻取操作中の張力を測定する。
【発明の効果】
本発明の糸条の張力測定方法は請求項１に記載のように糸条巻取操作時の走行糸条の張力を非接触型張力検出器によって測定し、糸条巻取パッケージから空ボビンへの糸切替操作時の張力を接触型張力検出器によって測定せしめるようにしているため、糸条巻取操作中および糸切替え操作中の張力を容易にかつ正確に測定することができる。
また、請求項２に記載のように糸切替操作直前に非接触張力検出器の張力値に基づいて接触型張力検出器の表示値の較正を行って糸切替操作時の張力を測定せしめるようにすると、従来のような目盛合わせ操作時の糸条速度と測定時の糸条走行速度が異なることによる誤差が生じることなく、正確に張力を測定することができる。
本発明の糸条の張力測定装置は請求項３に記載のように走行糸条の張力を測定する非接触型張力検出器を振り支点ガイドとトラバース装置との間に、糸条巻取パッケージから空ボビンへの糸切替操作時の張力を測定する接触型の張力検出器を振り支点ガイドの上流に配設せしめた構成にしているため、請求項１に記載されている効果を確実に奏することができる。
また、請求項４に記載のように糸切替操作直前に非接触型張力検出器の張力値に基づいて接触型張力検出器の表示値を較正せしめる較正装置を設けた構成にすると、請求項２に記載されている効果を確実に奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の糸条の張力測定装置が設置された糸条製造設備の構成の１実施例を示す概略図である。
【図２】本発明の糸条の張力測定装置の１実施例を示す概略系統図である。
【図３】図１における非接触型張力検出器の構成の第１の実施例を示す概略系統図である。
【図４】光電センサの構成の第１の実施例を示す概略図である。
【図５】光電センサの構成の第２の実施例を示す概略図である。
【図６】、
【図７】、
【図８】横波の伝達状態を示す概略図である。
【図９】非接触型張力検出器の構成の第２の実施例を示す概略系統図である。
【図１０】検知器からの出力波形と光電センサの入力波形の関係を示す概略線図である。
【図１１】図１における接触型張力検出器の構成の１実施例を示す概略図である。
【図１２】非接触型張力検出器と接触型張力検出器とによって測定された張力の関係を示す概略線図である。
【図１３】自動較正ときの非接触型張力検出器と接触型張力検出器とによって測定された張力の関係を示す概略線図である。
【符号の説明】
４  巻取装置
５  トラバース装置
６、７  スピンドル
９  制御装置
１０  張力モニタリング、較正装置
１１  糸分けガイド
１２  振り支点ガイド
１３  非接触型張力検出器
１４  接触型張力検出器
１５  巻取速度検出器
１６  第１の張力信号入力部
１７  第２の張力信号入力部
１８  巻取速度入力部
１９  コントロール部
２６  シリアル通信
２７  時間差検出回路
２８  演算手段
２９  出力インタフェース
３０  検知器
３１  光電センサ
５ａ  トラバースガイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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