(57)【要約】【課題】複数の糸条の外径を測定する場合にも、大型の走査機構を必要とせず、安いコストで測定できる測定方法および装置を提供する。【解決手段】形状測定手段と信号処理手段と走査手段と測定ロールとを用い、測定ロール上にある複数の糸条に対し、走査手段により走査させつつ形状測定手段で所定の糸条の表面形状を測定し、得られた表面形状から信号処理手段により測定ロール表面と糸条頂部を認識し、これらの高さの差から糸条の外径を測定することを特徴とする糸条外径測定方法、および糸条外径測定装置。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状測定手段と信号処理手段と走査手段と測定ロールとを用い、測定ロール上にある複数の糸条に対し、走査手段により走査させつつ形状測定手段で所定の糸条の表面形状を測定し、得られた表面形状から信号処理手段により測定ロール表面と糸条頂部を認識し、これらの高さの差から糸条の外径を測定することを特徴とする糸条外径測定方法。
【請求項２】
形状測定手段としてスリットレーザー光源を持つ形状測定手段を用いることを特徴とする、請求項１に記載の糸条外径測定方法。
【請求項３】
測定対象糸条を所定本数づつ束にして測定に供することを特徴とする、請求項１または２に記載の糸条外径測定方法。
【請求項４】
多条糸を測定対象とし、信号処理手段として糸条の重なり状態認識手段を更に有する信号処理手段を用いることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の糸条外径測定方法。
【請求項５】
中空糸かつ複数の多条糸を測定対象とし、測定対象糸条に対し分繊用ガイドと糸整列手段を用いることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の糸条外径測定方法。
【請求項６】
複数の糸条を搬送する測定ロールと、該測定ロールの表面および搬送糸条の表面を測定可能に設置された形状測定手段と、該形状測定手段を走査する走査手段と、前記形状測定手段により得られた信号を処理する信号処理手段とを有することを特徴とする糸条外径測定装置。
【請求項７】
さらに、測定ロール上における測定対象糸条を整列させる糸条整列手段を有することを特徴とする、請求項６に記載の糸条外径測定装置。
【請求項８】
糸条整列手段が、平滑な棒状物または／および表面凹凸のある棒状物からなることを特徴とする、請求項７に記載の糸条外径測定装置。
【請求項９】
信号処理手段が、測定ロール表面と糸条頂部との高さの差から糸条の外径を演算する手段からなることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の糸条外径測定装置。
【請求項１０】
信号処理手段が、測定ロール表面上における糸条の断面積から糸条の外径を演算する手段からなることを特徴とする、請求項６〜８のいずれかに記載の糸条外径測定装置。
【請求項１１】
さらに、測定に供する糸条または／および測定ロール表面から水分を除去可能な水分除去手段を有することを特徴とする、請求項６〜１０のいずれかに記載の糸条外径測定装置。
【請求項１２】
走査手段または測定ロールが軸心方向調整機能を有することを特徴とする、請求項６〜１１のいずれかに記載の糸条外径測定装置。
【請求項１３】
請求項１〜５のいずれか記載の糸条外径測定方法により糸条の外径を測定し、規格から外れている糸条を排除しつつ生産を続行することを特徴とする、中空糸の製造方法。
【請求項１４】
請求項６〜１２のいずれか記載の糸条外径測定装置を用いて糸条の外径を測定し、規格から外れている糸条を排除しつつ生産を続行することを特徴とする、中空糸の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製糸工程等における糸条の外径を測定する方法および装置に関し、とくに、多糸条が走行される場合や糸条が中空糸である場合に適用して好適な糸条外径測定方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
中空糸の製膜において、空中走行部の製膜中の中空糸膜の外径を測定し、その変化を検知する中空糸膜欠陥検出方法が知られている（特許文献１）。この方法では、例えば図２（ａ）に示すように、ポリマー溶液タンク１から定量ギアポンプ２により吐出され、内部注入液タンク３から内部注入液定量ギアポンプ４を介して内部注入液が注入されて環状紡口５より紡出された中空糸６が、凝固浴７から引き出されて巻取手段１４に巻き取られる工程において、環状紡口５後の空中走行部にて、外径検出器１００にて中空糸６の外径が測定され、その変化が検知される。
【０００３】
この方法では、上記の如く空走部で外径検出器１００を使用して外径を測定しており、外径検出器１００として透過型レーザー変位計を使用している。より具体的には、特許文献１の実施例にもあるように、レーザー外径測定機（（株）キーエンス製、測定部ＬＳ−３０３６、コントローラＬＳ−３００２）を使用している。この方式は、図２（ｂ）に示すように、複数本走行されつつある中空糸６に対しレーザーをスキャンさせ、糸がレーザーを遮った長さから外径を測定するもので、投光側と受光側を位置ずれ無く一定の位置関係に固定し、その間に糸を流す必要がある。
【０００４】
また、糸の製造工程では、生産性向上のため図２（ｂ）に示すように複数の糸を同時に走行させている。このため、複数の糸の外径を１台の測定器で測定する場合、図２（ｂ）に示すように投光器と受光器を長いフォーク部材１０１の先に取り付けて走査する必要があり、大型の走査機構となるためコストが高くなる。
【０００５】
また、図２（ｂ）に示したような測定方式では、単糸毎に分繊された糸のみしか計測できない。すなわち、２本以上の糸が接触した状態では原理上測定できないので、１本づつ単糸分繊する必要がある。そのため、錘が多くなった場合、単糸分繊するのに時間がかかる、糸道の幅が広くなり設置スペースが広くなる、等から、やはり製造コストが高くなるという問題を招く。
【特許文献１】特許第３２６２８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明の課題は、上記のような従来の技術における問題点を解決し、複数の糸条の外径を測定する場合にも、大型の走査機構を必要とせず、安いコストで測定できる測定方法および装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明に係る糸条外径測定方法は、形状測定手段と信号処理手段と走査手段と測定ロールとを用い、測定ロール上にある複数の糸条に対し、走査手段により走査させつつ形状測定手段で所定の糸条の表面形状を測定し、得られた表面形状から信号処理手段により測定ロール表面と糸条頂部を認識し、これらの高さの差から糸条の外径を測定することを特徴とする方法からなる。
【０００８】
この糸条外径測定方法においては、形状測定手段として、例えばスリットレーザー光源を持つ形状測定手段を用いることができる。
【０００９】
また、測定対象糸条は、所定本数づつ束にして測定に供することができる。
【００１０】
多条糸を測定対象とする場合、信号処理手段として糸条の重なり状態認識手段を更に有する信号処理手段を用いることが好ましい。
【００１１】
また、中空糸かつ複数の多条糸を測定対象とする場合には、測定対象糸条に対し分繊用ガイドと糸整列手段を用いることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る糸条外径測定装置は、複数の糸条を搬送する測定ロールと、該測定ロールの表面および搬送糸条の表面を測定可能に設置された形状測定手段と、該形状測定手段を走査する走査手段と、前記形状測定手段により得られた信号を処理する信号処理手段とを有することを特徴とするものからなる。
【００１３】
この糸条外径測定装置においては、さらに、測定ロール上における測定対象糸条を整列させる糸条整列手段を有することが好ましい。糸条整列手段としては、平滑な棒状物または／および表面凹凸のある棒状物から構成することができる。
【００１４】
また、信号処理手段としては、測定ロール表面と糸条頂部との高さの差から糸条の外径を演算する手段から構成することができる。また、信号処理手段として、測定ロール表面上における糸条の断面積から糸条の外径を演算する手段から構成することもできる。
【００１５】
上記糸条外径測定装置は、さらに、測定に供する糸条および測定ロール表面から水分を除去可能な水分除去手段を有することが好ましい。
【００１６】
また、上記走査手段または測定ロールは、軸心方向調整機能を有していることが好ましい。
【００１７】
本発明はまた、上記のような糸条外径測定方法により糸条の外径を測定し、規格から外れている糸条を排除しつつ生産を続行することを特徴とする中空糸の製造方法、および、上記のような糸条外径測定装置を用いて糸条の外径を測定し、規格から外れている糸条を排除しつつ生産を続行することを特徴とする中空糸の製造方法も提供するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る糸条外径測定方法および装置によれば、以下のような種々の効果が得られる。
（１）片側から測定でき図２（ｂ）に示したような測定用フォークが不要であるため、設備コストが安く、調整、メンテナンスが容易な外径測定が可能となる。
（２）同じ糸条に対して繰り返して測定することもできるので、複数測定の平均をとるとことで測定精度を向上することができる。
（３）膜厚の薄い中空糸膜や表面の弱い糸条であっても、外径の異常、糸切れの検知が可能である。
（４）合糸された多条糸であっても個々の糸条の外径を測定することができる。
（５）水分除去手段を設けることで糸の余剰水分がなくなり、更に精度良く測定することが可能になる。
（６）測定ロール上での測定であるから、糸の横振れが無くなり、精度良く糸条の外径を測定できる。
（７）場所による誤差がなくなり、さらに精度良く測定することができる。
（８）異常糸が発生した場合にも直ちに検出して排除可能であるので、ロスが少なく、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の望ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る糸条外径測定装置を適用した中空糸膜（以下、単に「中空糸」とも言う。）の製造プロセスを示している。ポリマー溶液は、タンク１から定量ギアポンプ２を通じて円環状紡口５から中空糸６として吐出され、凝固浴７に導入され凝固する。環状紡口５には、内部注入液タンク３から内部注入液定量ギアポンプ４を介して中空糸６形成のための内部注入液が注入される。凝固浴７から出た中空糸６は水分除去手段８が設置されたロール、分繊ガイド９、糸整列手段１０を通り、測定ロールＲに導かれる。測定ロールＲから出た中空糸６は、水洗浴（図中略）を通り、巻取手段１４で巻き取られる。本実施態様では、巻取手段１４の直前に、規格外の糸を排除する（例えば、吸引により排除する）糸排除手段１３が設けられている。なお、中空糸６は生産性向上のため、複数本並べて同時に製膜する。
【００２０】
この製造プロセスにおいて、ギヤポンプの故障、配管および紡糸口の詰まり等で、中空糸６の外径、内径が変動する場合がある。中空糸６の外径、内径は、例えば中空糸膜モジュールの性能に影響を与えるため、製造工程内で管理し、基準値から外れた場合は、その中空糸膜を直ちに除去し製品に混入させないようにする必要がある。ポリマー、内部注入液の供給系が同時に異常となり、外径が同じで膜厚のみ管理基準外となることは極めて希であるため、外径の管理でほとんどの規格外品が除去できる。なお、外径が管理基準内で、膜厚が薄くなり膜壁に貫通部が生じている場合、あるいは、膜厚が厚くなっている場合は、中空糸膜モジュールとした際に実施する、公知のリークテスト、圧損テストで検出する。この場合、モジュール化までに要する時間分、規格外品を作り続けることとなるため、ロスが大きい。
【００２１】
形状測定手段による測定は、水分除去手段８により中空糸６の余剰水分を除去し、分繊ガイド９で所定の本数毎に分繊し、糸条整列手段１０で測定ロールＲ上に糸条を整列させた後に実施する。余剰水分が多い場合には、表面形状が正しく測定できない場合があるため、水分除去手段８を適宜設置することが好ましい。例えば図示の如く、測定ロールＲに対しても水分除去手段８を設置することができる。水分除去手段としては、例えばロールにゴム、プラスチック等の水切り板を設けることで達成できる。
【００２２】
中空糸膜は水洗浴で凝固液を除去するが、合糸数が多いと凝固液が完全に除去できないので、１〜１６本程度毎に分繊する必要がある。合糸数が多いほど、糸道の幅が狭くなり製造装置のスペース面で有利になるため、凝固液の除去性能を満足する合糸数とするのが好ましい。
【００２３】
糸条整列手段１０としては、例えば丸棒を糸条に押しつけることで達成できる。丸棒表面が平滑であるほど整列性能は良いが、測定ロールＲ上での糸条の横振れが生じる。
【００２４】
そこで、図３のように、平滑な丸棒（平滑棒１５）を押しつけ整列させた後、図４に示すような、表面に凹凸を有するワイヤーバー１６でさらに押さえつけることで、整列した状態で横揺れをなくすことが可能である。図３（ａ）、（ｂ）は、これら平滑棒１５とワイヤーバー１６を用いた押さえつけを示している。
【００２５】
ワイヤーバー１６としては、例えば図５に示すように、製造する糸条６の外径と同等の径のワイヤーを巻いたものが望ましい。また、図６に示すように、表面に凹凸をつけた丸棒でも構わない。この場合、凹凸のピッチａは製造する糸条の外径と同等に設定し、深さｂは外径の１／５以上であることが望ましい。なお、平滑棒の表面の凹凸は、製造する糸条外径の１／１０以下が望ましい。このような糸条整列手段は、糸が接する部分のみ丸棒状であればよい。
【００２６】
次に測定ロールＲ上で整列した糸条に対して、形状測定手段１１でロール表面および糸条表面の形状を測定する。図７に測定ロールＲ付近の上面図を示す。形状測定手段１１は、走査手段１２によって測定ロールＲ上を移動可能であり、複数の多条糸について各糸条の外径を測定する。なお、走査手段１２に対しては、点線で示すように退避位置を設けることにより、生産開始時の糸かけ作業が容易に行えるので好ましい。
【００２７】
走査手段１２により形状測定手段１１を移動させる際、走査の軸と測定ロールＲの軸がずれている場合、形状測定手段１１の測定範囲からロール表面が逸脱する可能性がある。このため、走査手段１２または測定ロールＲに軸方向調整機能をさらに具備することで、場所による誤差がなくなり、精度よく測定できるので好ましい。
【００２８】
図８に信号結線図を示す。制御手段１８により、形状測定手段１１、信号処理手段１９、糸条整列手段１０、走査手段１２を制御し、各糸条の外径を測定して、測定結果を表示手段２０に表示する。
【００２９】
図９（ａ）に、４本合糸が測定ロールＲ上で整列した場合の模式図を示す。この糸条に対し、形状測定手段１１での測定結果を図９（ｂ）に示す。この測定結果を信号処理手段１９に送信する。
【００３０】
この信号に対する、信号処理の概略を説明する。まず、最大値−最小値を求め、この値が規定値以下の場合は、糸が存在しないとして処理を中断する。規定値としては外径基準値の１／４程度が望ましい。規定値以上の場合は、高さの平均値をしきい値として２値化し、４本糸条の位置を測定する。次に、４本糸条の存在範囲について、ピークを４つ認識し、それぞれのピーク位置と高さを求める。
【００３１】
次に４本糸条の両側のロール部分の信号に対して、中央位置、高さの平均値を計算する。最後に両側のロール部分の位置、高さ、４つの糸条のピーク位置、高さから、図９（ｃ）に示すように、ロールからの距離、つまり各糸条の外径を測定することができる。このような信号処理を用いると、センサの取り付け時の傾き等を補正でき、高精度に測定できるため好ましい。
【００３２】
分繊ガイド９により分繊される糸条束の位置は予め制御手段に入力し、形状測定手段１１の測定範囲が束位置を含むよう走査手段１２を制御し、外径の測定結果と測定した束の位置を表示手段に表示する。測定した外径が管理基準から外れている場合には、図１に示す糸排除手段１３で合糸単位で吸引し、正常品に混入しないようにする。糸排除手段１３としては、前述の如く、例えばサクションガン等が使用できる。
【００３３】
形状測定手段１１としては、スポットレーザー光源による測定、スリットレーザー光源による測定が望ましい。前者は、いわゆるレーザー変位計としてセンサメーカー各社から販売されているもので、高速に測定ロール全面を走査可能であるが、同じ糸条に対して複数回測定する場合、走査毎の時間間隔、走査による振動のため測定誤差を生じやすい。後者は、いわゆる光切断法による測定であり、整列した合糸本数分の測定範囲があれば、同じ糸条に対して測定値の平均を取りやすく、精度を向上できるので特に好ましい。
【００３４】
中空糸膜の膜厚が薄い品種を製造する場合には、糸整列手段１０を使用すると中空糸膜を扁平にしてしまう可能性があるので、このような中空糸膜を製造する場合には糸整列手段１０を使用できないことがある。
【００３５】
図１０（ａ）、図１１（ａ）に、糸条整列手段を使用しない場合での測定ロール上での糸条の状態の代表例を示す。４本の糸条は水の表面張力により、表面積が少なくなるような形状に集束する。このような糸条に対して形状を測定すると、図１０（ｂ）、図１１（ｂ）に示すような信号が得られるが、重なり状態認識手段にて、図１０（ｃ）、図１１（ｃ）に示すように、斜線部領域の面積、幅、２次モーメント等を計算し、どのように糸が重なっているのか認識することができる。さらに、重なりのパターン毎に面積のしきい値を持つことで、外径異常、糸切れの発生を検出できる。このような測定方法は、表面の弱い糸条の製造プロセスに有効である。
【００３６】
以上、中空糸膜の製造プロセスでの測定例について説明したが、本発明は中空糸膜のみならず、他の糸条製造プロセス、例えば衣料用途、産業用途の製造プロセスにおける外径測定にも適用可能である。
【実施例】
【００３７】
以下に、本発明を、実施例を用いて、具体的に説明する。ただし、本発明はこれに限定はされない。
実施例１
紡糸溶液としてポリスルホン２０重量％を時メチルアセトアミド８０重量％に溶解したものを用い、外径３００μｍ、膜厚４０μｍとなるように紡糸溶液および注入液体の吐出量を調整して中空糸膜を製膜した。口金数は４００錘、８ｍｍピッチのφ６ｍｍ分繊ガイドを用い、４本合糸として１００束に分繊した。糸条整列手段として、φ８ｍｍの平滑棒およびφ８ｍｍ巻き線０．３ｍｍのワイヤーバーを使用した。平滑棒は測定ロール中心から上流側１５０ｍｍの場所で糸道を１００ｍｍ押し込むよう設定し、ワイヤーバーは測定ロール中心から上流１３０ｍｍの場所で糸道を１２０ｍｍ押し込むように設定した。なお、測定ロールはＳＵＳ製φ１００ｍｍを使用した。
【００３８】
形状測定手段として、オムロン社製のＺ５００を使用し、信号処理手段および制御手段としてＡＴ互換コンピュータを使用し、走査手段としてはボールネジ式のＸ軸ステージを使用した。
【００３９】
分繊ガイドにより分繊される１００束の束位置を予め制御手段に入力し、Ｚ５００の測定範囲が束位置に入るようＸ軸ステージを制御した。ある糸位置での測定結果を図９（ｂ）に示したようになった。この信号に対して信号処理を行い、４本の糸条のそれぞれの外径を測定することができた。また、これら４００本の中空糸外径を顕微鏡で測定し、本発明による測定結果と比較した結果、±２μｍ以内の範囲であった。
【００４０】
紡糸開始から３０分後、中空糸４００本のうち１本、外径が規定値以下となったため、位置情報からその束を特定し、糸束を切断してサクションガンで吸引することで、正常品のみを巻き取ることができた。この排除した中空糸外径は本発明による測定結果がφ２６０μｍであるのに対し、顕微鏡で測定した結果はφ２５９μｍであった。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施態様に係る糸条外径測定装置を適用した中空糸製造装置の概略全体構成図である。
【図２】従来技術による外径測定方法を示す説明図である。
【図３】図１の装置における糸条整列手段の一例を示す部分構成図である。
【図４】図３の糸条整列手段におけるワイヤーバーの断面図である。
【図５】ワイヤーバー上での糸の状態を示す模式図である。
【図６】別の糸条整列手段の部分断面図である。
【図７】図１の装置における測定ロール付近の上面図である。
【図８】本発明の一実施態様に係る糸外径測定装置の信号結線図である。
【図９】測定ロール上でのある糸条の状態、形状測定手段での信号、処理概要を示す模式図である。
【図１０】測定ロール上での別の糸条の状態、形状測定手段での信号、処理概要を示す模式図である。
【図１１】測定ロール上でのさらに別の糸条の状態、形状測定手段での信号、処理概要を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４２】
Ｒ  測定ロール
１  ポリマー溶液タンク
２  定量ギアポンプ
３  内部注入液タンク
４  内部注入液定量ギアポンプ
５  環状紡口
６  中空糸
７  凝固浴
８  水分除去手段
９  分繊ガイド
１０  糸条整列手段
１１  形状測定手段
１２  走査手段
１３  糸排除手段
１４  巻取手段
１５  平滑棒
１６  ワイヤーバー
１７  凹凸表面を有する丸棒
１８  制御手段
１９  信号処理手段
２０  表示手段
【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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