(57)【要約】【課題】  走行している糸について、走行方向における無視し得ないような長い毛羽や塊状の毛羽の存在を検出できる毛羽検出装置を提供する。【解決手段】  走行糸に光を投射する投光器と、投光器から投射された光の、走行糸の毛羽による光量変化を受光する受光器と、受光器による光量変化から光量の変化量を求め、その変化量があらかじめ定めた閾値を超えているときにオン信号を出力する２値化回路と、２値化回路によるオン信号の継続時間があらかじめ定めた時間を超えているときにオン信号を出力する判定回路とを備えている。【選択図】  図４
2004316055.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行糸に光を投射する投光器と、投光器から投射された光の、走行糸の毛羽による光量変化を受光する受光器と、受光器による光量変化から光量の変化量を求め、その変化量があらかじめ定めた閾値を超えているときにオン信号を出力する２値化回路と、２値化回路によるオン信号の継続時間があらかじめ定めた時間を超えているときにオン信号を出力する判定回路とを備えていることを特徴とする毛羽検出装置。
【請求項２】
２値化回路によるオン信号を計数するカウンタを備えている、請求項１に記載の毛羽検出装置。
【請求項３】
判定回路によるオン信号を計数するカウンタを備えている、請求項１または２に記載の毛羽検出装置。
【請求項４】
判定回路によるオン信号に基づいて警報を発する警報回路を備えている、請求項１〜３のいずれかに記載の毛羽検出装置。
【請求項５】
判定回路によるオン信号に基づいて、走行糸が供給される装置に停止信号を発する緊急停止回路を備えている、請求項１〜４のいずれかに記載の毛羽検出装置。
【請求項６】
判定回路によるオン信号に基づいて、毛羽の発生位置を示すマーキングを施すマーカーを備えている、請求項１〜５のいずれかに記載の毛羽検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、走行している糸の毛羽を検出する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
走行糸に発生する毛羽は、後の工程におけるトラブルの原因となるばかりでなく、製品の品位を低下させる原因となる。
【０００３】
たとえば、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）の成形に用いられる一方向プリプレグ、すなわち、炭素繊維等の強化繊維を一方向に互いに並行かつシート状に引き揃え、Ｂ−ステージの熱硬化性樹脂を含浸してなる一方向プリプレグを製造する場合、強化繊維に毛羽があると、得られる一方向プリプレグの品位は低いものとなる。また、毛羽がガイド等に蓄積され、その蓄積された毛羽が、徐々に、またはある時点で一気に後工程に流れると、一方向プリプレグの表面に毛羽が付着して、品位の低下のみならず、著しい場合には、熱硬化性樹脂の含浸中に強化繊維が破断したり、得られる一方向プリプレグに破れを生じたりすることもある。
【０００４】
そのような一方向プリプレグの製造における強化繊維の毛羽は、毛羽の有無もさることながら、強化繊維の走行方向における長さや、塊状の毛羽が問題になることが多い。特に、走行方向における長さが１ｃｍを超えるような長い毛羽や、局部的な単繊維切れのために毛羽が集合して大きな塊となっているような部分が存在すると、上述したような不都合を生じやすくなる。
【０００５】
ところで、そのような毛羽は、従来、走行糸に光を投射する投光器と、投光器により投射された光の、走行糸の毛羽による光量変化を受光する受光器とを有し、受光器による光量の変化量があらかじめ定めた閾値を超えたときに、毛羽信号、すなわち、毛羽が存在することを示す信号を発する毛羽信号発生回路とを備えた毛羽検出装置を用いて検出している（たとえば、特許文献１、２参照）。しかしながら、このような装置では、毛羽の有無を検出することはできても、その毛羽が強化繊維の走行方向においてどの程度の長さを有するものであるかといったことや、塊状のものであるか否かといった毛羽の状態までは検出することができない。そのため、これを、たとえば一方向プリプレグの製造工程で用いても、上述の不都合を回避することは難しい。
【特許文献１】特許第３２５１３９６号公報
【特許文献２】特開２００１−２２６８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、従来の技術の上述した問題点を解決し、走行している糸について、走行方向における無視し得ないような長い毛羽や塊状の毛羽の存在を検出することができる毛羽検出装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、走行糸に光を投射する投光器と、投光器から投射された光の、走行糸の毛羽による光量変化を受光する受光器と、受光器による光量変化から光量の変化量を求め、その変化量があらかじめ定めた閾値を超えているときにオン信号を出力する２値化回路と、２値化回路によるオン信号の継続時間があらかじめ定めた時間を超えているときにオン信号を出力する判定回路とを備えていることを特徴とする毛羽検出装置を提供する。
【０００８】
上記において、２値化回路によるオン信号を計数するカウンタや、判定回路によるオン信号を計数するカウンタを備えているのも好ましい。
【０００９】
また、判定回路によるオン信号に基づいて警報を発する警報回路を備えているのも好ましく、判定回路によるオン信号に基づいて、走行糸が供給される装置に停止信号を発する緊急停止回路や、毛羽の発生位置を示すマーキングを施すマーカーを備えているのも好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の毛羽検出装置は、受光器による光量変化から光量の変化量を求め、その変化量があらかじめ定めた閾値を超えているときにオン信号を出力する２値化回路と、２値化回路によるオン信号の継続時間があらかじめ定めた時間を超えているときにオン信号を出力する判定回路とを備えているから、走行している糸について、走行方向における無視し得ないような長い毛羽や塊状の毛羽の存在を検出することができ、よりきめ細かい品質管理等を行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明の一形態に係る毛羽検出装置の光学系を、図４はその電気回路系を、図５は図４の電気回路系における各回路要素の電気信号を、それぞれ示している。
【００１２】
図１において、複数本（この例では４本）の糸Ｙ1、Ｙ2、・・・は、ロール１上を走行せしめられている。もっとも、糸はただ１本であってもよい。ロール１の上方には、ロール軸方向に沿って、発光ダイオード、白色光源、ネオン管等からなる投光器２と、光電管、ＣＣＤカメラ等からなる受光器３とが対向配置されている。これら投光器２および受光器３は、投光器２による光束Ｆがロール１の表面から所望の高さｈになるように配置されている。この高さｈは、検出したい毛羽の大きさや高さ等に応じて任意に設定される。
【００１３】
そして、いま、糸Ｙ1に毛羽や毛羽塊（以下、毛羽という）Ｙ1Nがあり、糸Ｙ2に毛羽Ｙ2Nがあるものとする。すると、受光器３からは、毛羽による光量変化に対応した電気信号が得られる。
【００１４】
この電気信号は、図４に示す２値化回路４に送られる。この２値化回路４は、受光器３からの電気信号を、毛羽による光量の変化量に対応した、図５（ａ）に示すような電気信号に変換する。図５において、ピークＰ1は糸Ｙ1の毛羽Ｙ1Nに基づくものであり、ピークＰ2は糸Ｙ2の毛羽Ｙ2Nに基づくものである。２値化回路４は、また、光量の変化量に対応した電気信号があらかじめ定めた閾値Ｓ（図５（ａ））を超えているか否かを判定し、超えている場合には、図５（ｂ）に示すオン信号を出力する。
【００１５】
２値化回路４からのオン信号は、図４に示す判定回路５に送られる。この判定回路５は、２値化回路４からのオン信号について、オン信号の継続時間があらかじめ定めた時間τ（図５（ｂ））を超えている場合には、図５（ｃ）に示すオン信号を出力する。この例では、糸Ｙ1の毛羽Ｙ1Nに基づく電気信号は時間τを超えて継続しているのでオン信号が発生するが、糸Ｙ2の毛羽Ｙ2Nに基づく電気信号の継続時間は時間τ以内であるからオン信号は発生しない。すなわち、判定回路５が発するオン信号は、この例では、糸Ｙ1にその走行方向において時間τに対応する長さ以上の毛羽が存在していることを示している。したがって、この電気信号を駆動回路６に送って警報回路７を作動させたり、糸Ｙ1、Ｙ2、・・・が供給される次工程の装置の緊急停止回路８を作動させしたり、毛羽の発生位置を示すマーキングを施すマーカー９を作動させたりする。
【００１６】
一方、２値化回路４のオン信号は、同時にカウンタ１０にも送られ、オン信号の個数、すなわち、発生した毛羽の個数が計数される。同様に、判定回路５のオン信号は、同時にカウンタ１１にも送られ、オン信号の個数、すなわち、糸Ｙ1、Ｙ2、・・・に発生している、時間τに対応する長さ以上の毛羽の個数が計数される。したがって、これらの情報からも、糸Ｙ1、Ｙ2、・・・の異常の程度を知ることができる。これらの情報は、たとえば品質管理や出荷前の製品の格付けに利用することができる。
【００１７】
また図２は、本発明の別の形態に係る毛羽検出装置の光学系を、図３はそれを横から水平に見た同光学系をそれぞれ示している。
【００１８】
図２に示す形態と図１に示す形態の違いは、投受光器の設置位置にあり、毛羽により遮られる面積に応じた光量の変化量に対応した電気信号があらかじめ定めた閾値Ｓ（図５（ａ））を超えているか否かを判定し、超えている場合には、図５（ｂ）に示すオン信号を出力する。図２の形態を用いることで、走行糸条の両面に存する毛羽の検出が可能となるだけでなく、装置の振動や走行糸条の振動等によるノイズや、糸同士の重なりによるノイズをキャンセルでき、毛羽検出精度を向上することが可能となるため、より好ましい実施形態であると言える。同時に、検出した毛羽個数情報はより信頼できるデータとして、品質管理や技術開発にフィードバック可能となる。
【００１９】
本発明の毛羽検出装置は、糸を扱ういろいろな産業分野に適用することができる。たとえば、炭素繊維等の強化繊維を一方向に互いに並行するように引き揃えて強化繊維シートとなし、その強化繊維シートを、少なくとも一方がＢ−ステージのエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を塗布した離型紙である２枚の離型紙で挟み、離型紙の外側から加熱、加圧して離型紙上の熱硬化性樹脂を強化繊維シートに転移、含浸して一方向プリプレグを得る、よく知られた一方向プリプレグの製造装置に適用することができる。そして、たとえば一方向に引き揃えた強化繊維の毛羽を本発明の装置で検出し、時間τに対応する長さ以上の毛羽が検出された場合には、ランプやブザー等で警報を発して作業者がその毛羽を取り除いたり、プリプレグの製造装置に緊急停止信号を送ってその装置を緊急停止させたり、マーカーを駆動して、たとえば離型紙の、毛羽の位置に対応する位置にペンやカッタ等でマーキングを施したりすることができる。
【実施例１】
【００２０】
図１，４，５に示した装置を用い、ロール上を１０ｍ／分の速度で走行する１５６本の炭素繊維束（平均単繊維径：７μｍ、単繊維数：１２，０００本）について毛羽を検出した。投光器および受光器としては、直径２０ｍｍの光束に対応するものを用い、ロール上の炭素繊維束の厚みを考慮してロール表面からの高さ（図１におけるｈ）が１．２ｍｍになるように設置した。また、閾値は、高さ１ｍｍの毛羽に対応できるよう、１０％の光量変化量に対応するものとした。さらに、時間τ（図５（ｂ））は、炭素繊維束の走行方向における長さが１ｃｍ以上の毛羽に対応できるよう、０．０６ｓｅｃに設定した。
【００２１】
このようにして、１００分、炭素繊維束長１，０００ｍにわたって毛羽を検出したところ、図４におけるカウンタ１０は１４個の毛羽の存在を示し、カウンタ１１は２個の毛羽の存在を示した。すなわち、１４個の毛羽のうち、長さが１ｃｍ以上のものは２個であったことになる。時間τを利用しない従来の装置によっては、１４個の毛羽を検出することはできても、単に１４個の毛羽が存在するということを示すにすぎないから、本発明の装置によれば、検出対象とする毛羽の大きさに応じて、よりきめ細かい品質管理等を行うことができることになる。
【実施例２】
【００２２】
図２，図４，図５に示した装置を用い、［実施例１］と同様にロール上を１０ｍ／分の速度で走行する１５６本の炭素繊維束（平均単繊維径：７μｍ、単繊維数：１２，０００本）について毛羽を検出した。投光器および受光器も［実施例１］と同様のものを用い、閾値も同様に、高さ１ｍｍの毛羽に対応できるよう、１０％の光量変化量に対応するものとした。さらに、時間τ（図３（ｂ））についても、炭素繊維束の走行方向における長さが１ｃｍ以上の毛羽に対応できるよう、０．０６ｓｅｃに設定した。このようにして、１００分、炭素繊維束長１，０００ｍにわたって毛羽を検出したところ、図４におけるカウンタ１０は１７個の毛羽の存在を示し、カウンタ１１は４個の毛羽の存在を示した。すなわち、１７個の毛羽のうち、長さが１ｃｍ以上のものは４個であったことになる。時間τを利用しない従来の装置によっては、１７個の毛羽を検出することはできても、単に１７個の毛羽が存在するということを示すにすぎないから、本発明の装置によれば、検出対象とする毛羽の大きさに応じて、よりきめ細かい品質管理等を行うことができる。また、実施例２によれば、かかる毛羽の検出は走行糸条の片面に限られないため、実施例１に比べ、更に精度よい品質管理等を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一形態に係る毛羽検出装置の光学系の概略斜視図である。
【図２】本発明の別の一形態に係る毛羽検出装置の光学系の概略斜視図である。
【図３】図２に示した毛羽検出装置を光束軸横方向から見た概略図である。
【図４】本発明の一形態に係る毛羽検出装置の電気回路系のブロック図である。
【図５】図２に示した電気回路系の各回路要素の電気信号を示すチャートである。
【符号の説明】
【００２４】
１，１’：ロール
２：投光器
３：受光器
４：２値化回路
５：判定回路
６：駆動回路
７：警報回路
８：緊急停止回路
９：マーカー
１０：カウンタ
１１：カウンタ
Ｙ１：糸
Ｙ２：糸
Ｆ  ：光束
Ｙ1N：毛羽
Ｙ2N：毛羽
Ｓ  ：閾値
Ｐ1 ：毛羽Ｙ1Nに基づく電気信号
Ｐ2 ：毛羽Ｙ2Nに基づく電気信号
τ  ：あらかじめ定めた時間
【図１】
2004316055.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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