(57)【要約】      （修正有）【課題】製品品質に重大な影響を与える円筒状の冷却風吹出面から吹き出される冷却風の風速及び風速分布を、生産現場において日常的に短時間かつ正確に測定できる糸条冷却装置用の風速測定装置の提供。【解決手段】紡出された糸条を冷却風によって冷却して溶融紡糸する際の冷却風を測定する風速測定装置であって、風速センサー４と風速センサー４を上下昇降させるための駆動部５、風速センサー４を収納する収納箱２７を備え、収納箱２７下面に設けられたスリットから風速センサー４が下方に突出して風速測定することを特徴とする糸条冷却装置用風速測定装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の冷却風吹出面が形成された糸条冷却装置から吹き出される冷却風の風速を測定する風速測定装置において、１つまたは複数の風速センサーと、風速センサーを上下昇降させる駆動部と、風速センサーを収納する収納箱とを備え、風速センサーが収納箱下面に設けられたスリットから任意の長さで下方に突出することを特徴とする糸条冷却装置用風速測定装置。
【請求項２】
複数の風速センサーを環状配列させることを特徴とする請求項１記載の糸条冷却装置用風速測定装置。
【請求項３】
風速センサーを回転移動させる回転駆動部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の糸条冷却装置用風速測定装置。
【請求項４】
収納箱の上面と側面部のそれぞれが密閉されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の糸条冷却装置用風速測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィンなどの熱可塑性ポリマーからなる合成繊維を溶融紡糸する際に、紡出された糸条を冷却するために使用する冷却風の風速測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性ポリマーを紡糸口金（以下、単に「口金」という）から紡出した後、紡出糸条を冷却する紡糸方法は、合成繊維を生産するために一般的に行なわれる溶融紡糸プロセスである。このような溶融紡糸では、紡出後の糸条の冷却プロセスが高品質の糸を得る上で重要な役割を果たしている。特に、衣料用長繊維の溶融紡糸プロセスにおいては、この冷却プロセスが紡糸後に得られる糸の強度や伸度、あるいは染色性に非常に大きな影響を持っていることが従来から知られている。
【０００３】
従来から知られる一般的な紡糸方法では、生産効率を向上させることを目的として、一つの口金から複数本のマルチフィラメント糸（以下、単に「糸条」ともいう）を紡出するようになっており、このようなプロセスにおいては、糸条を構成する単糸間に生じる繊度斑を抑制することが非常に重要であり、均質な単糸からなるマルチフィラメント糸を安定して生産するための冷却技術が必要とされる。
【０００４】
このような糸条の冷却技術としては、特許文献１や特許文献２に開示されているように、紡出された糸条の走行方向に対して、横方向から一方向に走行糸条に対して冷却風を吹き付けて、紡出糸条を冷却する横吹式の冷却技術がある。この従来技術では、口金の下方に糸条冷却装置を配置し、糸条の走行方向に沿って一定長さに亘って、均一で一定の風速を有する冷却風を紡出された糸条に対して吹き付けることが肝要である。
【０００５】
このような横吹式冷却技術は、一斉に各錘から紡出されたマルチフィラメント糸群の一団に対して、これらを一方向から吹き出された冷却風によってまとめて冷却することができる。このために、生産効率が高いという利点を有している。しかしながら、この横吹式冷却技術では、各錘毎に紡出されたマルチフィラメント糸間の錘間差を低減することに限界が生じている。
【０００６】
例えば、近年、糸条は風合いや機能性を高めるために、単糸繊度は細く、フィラメント数を多くする傾向にある。このような糸条に対し、従来技術である横吹式冷却技術では、冷却風の吹き付け状態の違いに起因する単糸間の冷却斑が発生する。つまり、冷却風の吹き付け側に位置する糸条と反吹き付け側に位置する糸条の間で冷却状態が異なり、これによって冷却斑が生じる。
【０００７】
そこで、近年では、例えば、特許文献３や特許文献４に開示されているような縦吹式冷却技術が用いられるようになってきた。この技術では、各錘毎に独立した円筒状の冷却風吹出面が形成された冷却風吹出装置が設けられている。そして、円筒状の冷却風吹出面に糸条群を通して、内部を走行する糸条に対して、その外周部全面から吹き出される冷却風によって、糸条を冷却しようとするものである。
【０００８】
確かに、この従来技術では、各錘から紡出された糸条群の周りを囲繞すると共に、その外周側の近接した位置に設けられた冷却風吹出面から吹き出す冷却風を紡出された単糸群に吹き付けることができる。このため、冷却風吹出面と糸条との間の距離を小さく保つことができ、更に、走行糸条に対して全周方向から放射状に冷却風を吹き出すことができる。
【０００９】
このため、冷却風の吹出流速を小さくしても、吹き出された冷却風が乱れることなく整流された状態で紡出された糸条を構成するフィラメント群間へ確実かつ容易に進入することができる。したがって、紡出されたフィラメント群に大きな糸揺れを発生させることもなく、極めて効率的に紡出糸条を冷却することができる。このため、この縦吹式冷却技術は、横吹式冷却技術と比較して、得られる糸条に発生する冷却斑を効果的に抑制できるので、均一な繊度を有するマルチフィラメントからなる糸条を得ることができる。
【００１０】
ところが、前述の円筒状の冷却風吹出面が形成された糸条冷却装置では、各糸条に対して放射状に冷却風を吹き付ける円筒状の冷却風吹出面には、吹き出す冷却風を均等にしたり吹出方向を揃えたりするために緻密な多孔質体で製作された整流体が設けられている。このため、長期に亘って使用を続けると、多孔質体に経時的な目詰まりが発生して、目詰まりによる風速の低下や風速分布の変化が懸念される。このため、日常的に風速や風速分布が正常かどうかを管理すると同時に、もし、目詰まりが生じた時には、正常な状態に復帰させるために、冷却風吹出面の交換周期及び交換時期を的確に捉える必要がある。
【００１１】
仮に、各糸条に供給される冷却風に関して、いずれかの錘での風速分布あるいは風速が低下すると、冷却斑を惹起するため品質の良い製品が得られず、冷却斑が抑制された製品との間の層別作業が必要となる。また、不良製品を市場に供給することはできないので、屑ロスの発生となって、生産工程における歩留まり低下と、生産コストの上昇を招く。
【００１２】
そこで、各錘毎に設けられた円筒状の冷却風吹出面の風速分布を常に一定にすると共に、各錘間での冷却風の風速斑を少なくすることが均質かつ優れた品質を有する糸条を得るための大きな管理項目となる。したがって、冷却風吹出面から吹き出される冷却風の風速及び風速分布を常に一定に管理するためには、各錘毎に対応して設けられた冷却風吹出面における風速分布を風速センサーにより正確に測定して管理しなければならない。しかも、風速分布の測定は、一般的には、円筒状の冷却風吹出面の周方向と上下方向に沿って、それぞれ少なくとも数箇所で行なう必要があり、しかも、これを各錘毎に行なって全錘で実施しなければならない。
【００１３】
このような糸条の冷却風を測定する装置としては、特許文献５や特許文献６が開示されている。特許文献５に記載の風速測定装置は、複数箇所で風速を測定するための駆動手段と、得られた風速の情報をデータ処理する手段を有することで、従来は測定とデータの処理に多大な時間と労力が必要とされた作業を、短時間で効率的に行うことを可能としている。
【００１４】
また、特許文献６に記載の冷却風管理装置は、昇降手段を有する縦吹式冷却装置を、下降させ、円筒上部に冷却風が上端から漏れるのを防ぐための蓋を設けることで、実際の紡糸状態を再現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開平７−９７７０９号公報
【特許文献２】特開２０００−３４６１５号公報
【特許文献３】特開２００４−３００６１４号公報
【特許文献４】特開２００３−２５３５２２号公報
【特許文献５】特開２００１−１７４４７６号公報
【特許文献６】特開２００８−２８０６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、特許文献５記載の風速測定装置の測定対象は、横吹式冷却装置のみであり、円筒状の縦吹式冷却装置は考慮されていない。一般に円筒状の縦吹式冷却装置は、昇降手段を有しており、紡糸中は口金下面または口金の周囲を囲むハウジング部に円筒上部を密着させて使用する。そのため、冷却風は下方にのみ流れる。したがって、単に風速センサーを駆動させ上方または下方から円筒内部に挿入するだけでは、実際の紡糸状態を再現することができないばかりか、センサーとその構成部材が気流の妨げとなることで、実際よりも風速を低下させてしまう問題がある。また、特許文献６記載の冷却風管理装置も、やはり下方よりセンサーを挿入するため、その構成部材が気流の妨げとなることで、実際よりも風速が低下してしまう問題がある。
【００１７】
本発明の目的は、以上に説明した従来技術が有する諸問題を解決することにある。より具体的には、製品品質に重大な影響を与える円筒状の冷却風吹出面から吹き出される冷却風の風速及び風速分布を、生産現場において日常的に短時間で容易にかつ正確に測定することが可能な風速測定装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明によれば、紡出された糸条を冷却するために使用される、（１）円筒状の冷却風吹出面が形成された糸条冷却装置から吹き出される冷却風の風速を測定する風速測定装置であって、１つまたは複数の風速センサーと風速センサーを上下昇降させる駆動部と、風速センサーを収納する収納箱とを備え、風速センサーが収納箱下面に設けられたスリットから任意の長さで下方に突出することを特徴とする糸条冷却装置用風速測定装置を提供するものである。（１）の発明によれば、測定装置を円筒上部に据えるだけで、冷却装置の円筒上部を口金下面または口金の周囲を囲むハウジング部に密着させて使用する実際の紡糸状態を再現した状態で風速センサーを所望の箇所に配することが可能となる。よって、実際の紡糸時と同じ風速を測定することが可能となる。
【００１９】
また、（２）複数の風速センサーを環状配列させることを特徴とする前記風速測定装置を提供する。（２）の発明によれば、円筒状の冷却風吹出面の風速分布を円周方向で複数箇所同時に測定することが可能となる。
【００２０】
また、（３）１つまたは複数の風速センサーを回転移動させる回転駆動部を備える前記風速測定装置を提供する。（３）の発明によれば、円筒状の冷却風吹出面の風速分布を円周方向で連続的に測定することが可能となる。
【００２１】
また、（４）収納箱の上面と側面部のそれぞれが密閉されていることを特徴とする前記風速測定装置を提供する。（４）の発明によれば、測定装置を円筒状の糸条冷却装置の上部に据えるだけで、糸条冷却装置の円筒上部を口金下面または口金の周囲を囲むハウジング部に密着させて使用する実際の紡糸状態を再現した状態で風速センサーを所望の箇所に配することが可能となる。よって、実際の紡糸時と同じ風速を測定することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、以上に説明した構成を採用することによって、形状が円筒状である冷却風吹出面からその円筒中心へ向って放射状に吹き出される冷却風の風速を簡易且つ短時間で測定することができる。したがって、紡出された糸条を各錘毎に設けた前記冷却風吹出面から吹き出す冷却風によって冷却する溶融紡糸のように、冷却風吹出面が極めて多数形成されている場合の冷却風の風速管理を極めて効率的に行なうことができる。
【００２３】
また、本発明においては、風速センサーを上部より挿入することで、下方に流れる気流の妨げを最小限に抑えることができる。
しかも、本発明によれば、煩雑且つ人手の掛かる冷却風の風速測定作業を効率的に簡易、迅速、そして正確にデータのバラツキもなく行なうことができるようになり、冷却風の風速値及び風速分布を日常的に管理することが可能となる。さらに、風速測定に特別な技能を必要としないので、作業者間の測定ばらつきを少なくでき、冷却風を適切に管理できることとなって、冷却斑を抑制することができる。
【００２４】
その結果として、品質に優れた熱可塑性マルチフィラメント糸条を安定に生産することができ、生産歩留まりの向上、生産コスト低減に大いに寄与する。しかも、冷却風の測定データに異常が見つかれば、問題となった冷却風吹出面を構成する部材を新品と交換することができるなど予防保全にも役立つものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る風速測定装置の概略構成図である。
【図２】風速測定装置における風速測定部の詳細を示す図である。
【図３】本発明の風速測定装置における風速測定方法の実施形態例において、通常の操業状態を示す図である。
【図４】本発明の風速測定装置における風速測定方法の実施形態例において、糸条冷却装置を下降させた状態を示す図である。
【図５】本発明の風速測定装置における風速測定方法の実施形態例において、測定部を、糸条冷却装置上に置いた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
図１において、詳細を説明する。風速測定装置は、大きく分けて測定部１と制御・データ処理部２およびその２つを結ぶ中継ケーブル３から構成される。測定部１には風速センサー４と駆動部５が設けられており、制御・データ処理部２には、風速計本体６、駆動制御部７、風速測定装置全体を制御するとともに、測定値及び測定箇所のデータを取り込みデータ処理して出力するシーケンサー８、出力されたデータを保存、記録、解析するパーソナルコンピューター（以下パソコンという）９、及びその周辺機器が設けられている。中継ケーブル３は、測定部の風速センサー４と駆動部５を、制御・データ処理部２の風速計本体６と駆動制御部７にそれぞれ接続する役割を担う。なお、風速センサー４及び風速計本体６で風速検知手段として機能する。
【００２８】
続いて、図２において、詳細を説明する。風速測定装置における測定部１は、１つまたは複数の風速センサー４と、それらを上下させるための駆動部５、風速センサー４の上下動に伴い可動するセンサーケーブルを案内するケーブルキャリア１０、さらに上下する風速センサー４が通過するスリット２６の面積を極小化するためのスリットカバー１１、測定部の外周を覆うためのカバー（図省略）から構成される。
【００２９】
ここで、風速センサー４は、市販されている一般的な風速計を用いてよく、例えば、熱式、翼車（ベーン）式、超音波式などいずれの方式でもよい。風速センサーは一般的に指向性の有るものと無いものがあるが、本発明の風速測定装置においては、いずれを用いてもよい。ただし、風速が小さい場合には、風速センサー周辺の気流が安定せず、無指向性センサーでは正確な測定が困難となることから、指向性の有る風速センサーを用いることが好ましい。
【００３０】
そして１つまたは複数の風速センサー４は風速センサー保持部材１２に取付けられている。さらに、複数の風速センサー４を用いる場合は、円筒状の糸条冷却装置の冷却風吹出面に沿って、環状配列とすることで、冷却風の風速分布を正確に把握することが可能となる。駆動部５は風速センサー保持部材１２を鉛直方向（Ｙ軸方向）に作動させるアクチュエーター（単軸ロボット）となっており、モーター１３を駆動することによってプーリー１４を介してボールネジ１５が夫々旋回し、ボールネジ１５に直結固定された風速センサー保持部材１２が上下に移動する構造となっている。なお、モーター１３は中継ケーブル３により制御・データ処理部２の駆動制御部７に接続され、回転量すなわち、風速センサー保持部材１２および風速センサー４の移動が上下自在に制御されている。
また、１つまたは複数の風速センサーを円筒状の糸条冷却装置の冷却風吹出面に沿って、回転移動させる回転駆動部を備えることで、円筒状の冷却風吹出面の風速分布を円周方向で連続的に測定することが可能となる。なお、モーター１３や、前記回転駆動部は、サーボモーター、ステッピングモーターなど、速度と位置の制御が可能なものであれば、いずれの方式でもよい。
【００３１】
上下する風速センサー４が通過するスリット２６は、気流の通り道となってしまうことを防ぐため、スリットカバー１１を設けることでスリット面積を小さくすることが好ましい。さらに、気流がスリットの僅かな隙間から装置上方に流れるのを防止すべく、測定部外周を覆うカバー（図省略）を取付けることが好ましい。このように風速センサーを収納する収納箱２７とすることで、糸条冷却装置から吹き出す冷却風が上方に流れることを完全防止することができ、実際の紡糸状態と同じ気流を再現することが可能となる。
【００３２】
続いて、図３、図４、図５について、詳細を説明する。  熱可塑性ポリマーからなる糸条は、押出機１７により溶融、押出され、紡糸口金１８より繊維として吐出される。そして、昇降装置１９を備えた円筒状の糸条冷却装置２０に導かれ、円筒状の内側に吹き出される冷却風により所定の温度（ポリエステルであればガラス転移温度）以下に冷却される。その後、油剤付与装置２１により油剤付与され、必要に応じて図示省略した糸条交絡装置（インターレース付与装置）によって、フィラメント同士を微小交絡させた後、引取ローラー２２を経て、巻取装置２３によって糸巻体２４に巻取られる。
ここで、円筒状の糸条冷却装置２０は、その上部を、スピンブロック２５の下面またはその周辺に装着された部品に接触または接圧され、糸条冷却装置の上側から外部に冷却風が漏れたり、外気が混入したりするのを防止している。そうすることで、常に安定した冷却風の噴出しを実現することが可能となる。
【００３３】
このとき、各錘毎に設けられた円筒状の糸条冷却装置２０からその円筒中心に向って放射状に冷却風を吹き出して，各錘糸条をそれぞれに冷却する糸条冷却方式では、冷却風が適切に吹き出されているかどうかを各錘毎に管理しなければならない。しかしながら、冷却風の管理は、図３のような通常の操業状態にできるだけ近い条件で実施する必要がある。操業状態では、雰囲気温度が紡糸口金からの伝熱によって高くなる。このため、特に熱線式風速計を使用する場合には、風速センサーの抵抗値に誤差が生じ易く、正確な風速を測定できない。そこで、図４のように、糸条冷却装置２０を昇降装置１９によって下降させて、温度の影響を回避することが好ましい。しかしながら、糸条冷却装置２０を下降させることによって、スピンブロック２５下面と糸条冷却装置２０の上端面との間に、空間が形成され、糸条冷却装置２０上方が開放された状態となってしまう。この状態では、冷却風の噴出しが操業時と異なる状態となってしまう。
【００３４】
そこで、図５のように風速測定装置の制御・データ処理部２に中継ケーブル３を介して接続された測定部１を、円筒状の糸条冷却装置２０の上に置く。上述したように、測定部１には、上下する風速センサー４が通過するスリット２６から、気流の流れてしまうことを防ぐためにスリットカバー１１が設けられている。さらに、わずかな気流がスリットから装置上方に流れるのを防止すべく、測定部上面と側面が密閉となるカバーが取付けられ、測定部下部で出入りするセンサーの収納箱２７となっている。そのため、冷却風が糸条冷却装置上方から漏れ出るのを防止することができ、糸条冷却装置が下降した状態であっても、本発明の風速測定装置を用いれば、糸条冷却装置の上に据え置くだけで、操業状態に近い気流状態で風速測定さらには風速管理することが可能となるのである。
実際に円筒状をした糸条冷却装置２０内の風速を測定する場合には、測定箇所までモーター１３を回転駆動させることにより、センサー保持部材１２すなわち風速センサー４を所要位置まで移動し位置決め停止させて、風速センサー４により風速値を読み取るものである。
【００３５】
測定者は風速測定装置を円筒状の糸条冷却装置２０の上部に設置し、位置合わせ後、スイッチ（図示していない）を操作することで、駆動部５により風速センサー４を移動させて、風速測定に入る。なお、風速センサーを移動させることにより、風速センサーを測定箇所まで移動し、位置決め停止させ、停止後、風速センサーの振動の減衰を待ち、風速測定値の応答時間を考慮する。本実施形態の測定では、風速センサー４の移動速度は２０．０ｍｍ／秒であり、風速センサーを移動し位置決め完了して３秒後の風速測定値を検出しているが、風速センサーの移動速度に応じて位置決め完了後、風速測定の読み取り開始時間を決めればよい。
【００３６】
本実施形態による風速測定においては、測定する糸条冷却装置の種類により、測定箇所、測定箇所の数、測定の順番、移動速度、位置決め停止時間等の条件をシーケンサーに予めパターン登録する。そして、その登録されているパターンの中から適宜選択して駆動部を駆動することにより、風速センサーが予め定められた測定箇所へ移動、位置決めされ、風速測定を繰り返し実行する。
【００３７】
本実施形態においては、糸条冷却装置内において風速測定の基準位置を予め設定しておいて、風速センサーは風速測定時以外においては、常に基準位置において待機しており、風速測定を開始すると基準位置から、最初の測定箇所へ移動し測定し、最後の測定箇所での測定が終了すると、基準位置に復帰する。
【００３８】
本実施形態においては、駆動部は、鉛直方向（Ｙ軸方向）に作動する単軸のアクチュエータ（ロボット）を使用しているが、糸条冷却装置の形状や測定箇所、風速センサーの移動形態によっては、２軸または、多軸のアクチュエータ（ロボット）を使用してもよい。
【００３９】
さらに、前記実施形態においては、測定箇所、測定箇所の数、測定の順番、移動速度、位置決め停止時間等の条件をシーケンサーに予めパターン登録されていて、その登録されているパターンの中から適宜選択して駆動部を駆動したものを例示したが、測定箇所、測定箇所の数、移動順序等を任意にプログラムして測定することも可能である。
【００４０】
以上に説明したようにして、風速測定が完了した後、その測定データが適正とする管理基準値内に収まっているかいないかを、予めシーケンサーに記憶させておいた管理基準値と比較、判定を行うことで、直ちに、フィルターの交換が必要かどうかを判断することができる。このようにして、１つの糸条冷却装置に対する風速測定および管理基準値との比較、判定が完了したら、次の錘へと移行し同様の作業を繰り返すことで、多数設置されている糸条冷却装置の風速測定、判定を効率的に行うことができる。
【００４１】
本発明の糸条冷却装置用風速測定装置を用いることにより、作業者間の風速測定のばらつきを抑制でき、しかも、正確且つ短時間で効率的に冷却風吹出面からの吹出し風速の測定が可能となる。このため、このような風速管理を日常的に行なうことによって、紡出された糸条の冷却斑に起因する繊度斑や染斑を抑制することができる。その結果として、生産品の品質を安定して確保することが可能となり、製品歩留まりの改善と生産コストの低減が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の糸条冷却装置用風速測定装置を用いることで、製品品質に重大な影響を与える円筒状の冷却風吹出面から吹き出される冷却風の風速及び風速分布を、生産現場において日常的に短時間で容易にかつ正確に測定することが可能となり、風速管理を日常的に行なうことによって、紡出された糸条の冷却斑に起因する繊度斑や染斑を抑制することができる。その結果として、生産品の品質を安定して確保することが可能となり、製品歩留まりの改善と生産コストの低減が可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１．  測定部
２．  制御・データ処理部
３．  中継ケーブル
４．  風速センサー
５．  駆動部
６．  風速計本体
７．  駆動制御部
８．  シーケンサー
９．  パーソナルコンピューター（パソコン）
１０．  ケーブルキャリア
１１．  スリットカバー
１２．  風速センサー保持部材
１３．  モーター
１４．  プーリー
１５．  ボールネジ
１７．  押出機
１８．  紡糸口金
１９．  昇降装置
２０．  糸条冷却装置
２１．  油剤付与装置
２２．  引取ローラー
２３．  巻取装置
２４．  糸巻体
２５．  スピンブロック
２６．  スリット
２７．  収納箱
【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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