(57)【要約】【課題】  糸張力による可動ガイドの変位の影響、或いは固定及び可動ガイドの摩擦係数を加味した正確な糸条の張力測定を可能ならしめる方法、及びその実施に使用可能な装置を提供する。【解決手段】  糸条の走行路を規制しつつ、糸条の張力に応じて可動ガイドの変位を電気信号として出力することによって走行する糸条の張力を測定する方法およびその装置であって、上記可動ガイドの変位に伴う糸条の接触角の変化による張力測定値の補正係数Ｋを予め設定しておき、上記可動ガイドの変位により出力される電気信号を上記補正係数によって補完するようにしたことを特徴とする糸条の張力測定方法およびその装置、或いは上記予め設定した補正係数に、可動ガイドと糸条との間の摩擦係数（α，β）の要素を更に加味したものとする。【選択図】  図５
2005098898.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
糸条の走行路を規制しつつ、糸条の張力に応じて変位する可動ガイドの変位を電気信号として出力することによって走行する糸条の張力を測定する方法であって、前記可動ガイドの変位に伴う糸条の接触角の変化による張力測定値の補正係数を予め設定しておき、前記可動ガイドの変位により出力される電気信号を前記補正係数によって補完す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】
糸条の走行路を規制しつつ、糸条の張力に応じて変位する可動ガイドの変位を電気信号として出力することによって走行する糸条の張力を測定する方法であって、前記可動ガイドと糸条との間の摩擦係数を加味した張力測定値の補正係数を予め設定しておき、前記可動ガイドの変位により出力される電気信号を前記補正係数によって補完す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３】
糸条の走行路を固定ガイドと可動ガイドとにより規制し、可動ガイドの糸条張力による変位を電気信号として出力することによって走行する糸条の張力を測定する方法であって、固定ガイドに対する可動ガイドの位置に関する情報を含めた補正係数を設定しておき、前記可動ガイドの変位により出力される電気信号を、この補正係数によって補完することを特徴とする糸条の張力測定方法。
【請求項４】
糸条の走行路を規制しつつ、糸条の張力に応じて変位する可動ガイドと、この可動ガイドの変位を電気信号として出力し、張力測定値に変換する変換手段を備えた糸条の張力測定装置であって、前記可動ガイドの変位に伴う糸条の接触角の変化による張力測定値の補正係数を予め設定可能とし、前記変換手段は、設定された補正係数に基づいて前記出力された電気信号を補完して張力測定値を求める演算部を備えたことを特徴とする糸条の張力測定装置。
【請求項５】
糸条の走行路を規制しつつ、糸条の張力に応じて変位する可動ガイドと、この可動ガイドの変位を電気信号として出力し、張力測定値に変換する変換手段を備えた糸条の張力測定装置であって、前記可動ガイドと糸条との間の摩擦係数を加味した張力測定値の補正係数を予め設定可能とし、前記変換手段は、設定された補正係数に基づいて前記出力された電気信号を補完して張力測定値を求める演算部を備えたことを特徴とする糸条の張力測定装置。
【請求項６】
複数の糸種と、前記摩擦係数を加味した補正係数とを対応させた糸種別係数対応テーブルを格納する記憶部と、糸種の選択に基づいて前記テーブルから補正係数を選択可能とする入力部を備えたことを特徴とする請求項５に記載の糸条の張力測定装置。
【請求項７】
前記入力部は、糸種と、前記摩擦係数を加味した補正係数との組み合わせを新規に前記記憶部に格納可能とする請求項６に記載の糸条の張力測定装置。
【請求項８】
固定ガイドと、前記固定ガイドと相対的に変位する可動ガイドと、前記可動ガイドの変位を電気信号として出力し張力測定値に変換する変換手段とからなる糸条の張力測定装置であって、
無負荷時における固定ガイドに対する可動ガイドの位置情報、単位負荷当りの可動ガイドの変位量および所定の負荷値が設定可能であり、
前記変換手段は、前記設定に基づいて前記所定の負荷を与えた状態で固定ガイドに対する可動ガイドの位置に関する情報を含めた補正係数を算出する第一の演算モードと、
前記可動ガイドの変位に基づき出力される電気信号を前記補正係数によって補完して糸条の張力測定値を求める第二の演算モードと、を備えたことを特徴とする糸条の張力測定装置。
【請求項９】
固定ガイドと、前記固定ガイドと相対的に変位する可動ガイドと、前記可動ガイドの変位を電気信号として出力し張力測定値に変換する変換手段とからなる糸条の張力測定装置であって、
前記可動ガイドと糸条との間の静摩擦係数及び動摩擦係数に関する定数並びに所定の負荷値が設定可能であり、
前記変換手段は、前記所定の負荷を与えた状態で前記静摩擦係数に関する定数に基づき補正係数を算出する第一の演算モードと、
前記可動ガイドの変位に基づき出力される電気信号を、前記補正係数及び前記動摩擦係数に関する定数によって補完して糸条の張力測定値を求める第二の演算モードとを備えたことを特徴とする糸条の張力測定装置。
【請求項１０】
複数の糸種と、前記摩擦係数に関する定数とを対応させた糸種別係数対応テーブルを格納する記憶部と、糸種の選択に基づいて前記テーブルから前記定数を選択可能とする入力部を備えたことを特徴とする請求項９に記載の糸条の張力測定装置。
【請求項１１】
前記入力部は、糸種と、前記摩擦係数に関する定数との組み合わせを新規に前記記憶部に格納可能とする請求項１０に記載の糸条の張力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、糸条の張力を測定するための方法、及びこれを実施する際に用いる装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平８−１８４５１２号公報
【特許文献２】特開平６−３００６４８号公報
【特許文献３】特開２０００−１９０３７号公報
【特許文献４】特開平１０−３８７２２号公報
【０００３】
糸条等の被測定長尺物の張力を簡便に測定するための装置としては、特許文献１に代表される所謂ハンディタイプのテンションメータ、或いは特許文献２〜４に記載される様な、紡績機械等に予め組み込まれたタイプのテンションセンサ等が従来知られている。これらの代表的な構成としては、例えば図１Ａに示される様な構成、即ち、入側糸ガイド（第１の固定ガイド１２１）と出側糸ガイド（第２の固定ガイド１２２）の間にピックアップ部（可動ガイド１３）を設け、可動ガイド１３に掛けられた糸の張力で例えば可動ガイドの基部に設けられた板バネ等を撓ませ、撓みの程度を変位検出器やロードセルで検出するもの、即ち二点の糸ガイドの中間部分に位置するピックアップで糸を屈曲させ、糸の張力に応じてピックアップに作用する力を板バネ等を介して測定するもの等が挙げられる（特許文献２〜４参照）。上記構成による場合、可動ガイド１３の変位量（機械的な固有値，単位負荷当たりの変位量はΔＬとする）の検知は、例えば、可動ガイド１３の基部に複数個の抵抗からなる歪みゲージを組み込んでおき、実際に可動ガイド１３が撓んだ際に生じる、各抵抗値の変化に伴うピックアップ（可動ガイド）からの出力電圧の変化を読み取ることによって行なわれている。
尚図１Ａは、糸が掛かっていない無負荷状態におけるテンションメータのヘッド面（検出部）１１の様子を表わしたものである。
【０００４】
上記各張力検出器のピックアップで検出された出力電圧の変化を、実際に糸条に働いている張力値に変換し、これを例えば各張力検出器の表示部に表示する為の手法、およびその演算の流れについては、以下の様なものが従来知られている（特許文献２、特許文献３参照）。
まず、特許文献２に記載されるテンションセンサでは、２つの基準張力における出力電圧値から直線的に出力電圧と張力値との関係を求めている。又特許文献３に於いても同様に、ｙ＝ａｘ＋ｂの直線的な式を基に出力電圧−張力値の変換を行っている。
【０００５】
ところで、図１Ａを参照すれば明らかな様に上記構成でピックアップを構成した場合、糸条に働く張力が大きくなる程、可動ガイド１３に加わる力も大きくなり、可動ガイド１３が撓んで変位する量も増大することになるが、このとき次の様な問題が生じる。これにつき、以下図１Ａを参照しながら説明する。
【０００６】
まず、糸Ｙに働く張力が増加し、可動ガイド１３の移動方向（図１の水平方向左向き）に働く力が大きくなって可動ガイド１３が撓んで変位する量が増えると、糸Ｙの延びる方向と可動ガイドの移動方向との間に形成される角度（接触角）θが図１Ａのθ０からπ／２に向かって増大することになる。ここで、可動ガイドの移動方向に働く力は、可動ガイドの糸方向の張力との関係ではｃｏｓθ成分を含むものであることから、可動ガイドの変位量が増える程、可動ガイドに掛かる力の糸方向成分に対する可動ガイド移動方向に働く力が相対的に減少し、そのため、見かけ上、糸条に働く張力が実際よりも低い値に検出され、実際に生じている張力値と、検出器によって検出され表示される測定値との間の測定誤差が増大するという問題が生じていた。
【０００７】
また、被検体が走っている糸条等の場合、糸条に働く張力即ち可動ガイドの移動方向に加わる力が強い程、各ガイドと糸条との間に実際に存在する摩擦係数に起因して生じる摩擦抵抗分が影響するため、正確な張力値の検出が難しい、という問題があった。
【０００８】
このように、従来知られた手法を用いて張力検出器が構成される場合には、ｉ）糸張力による可動ガイドの変位の影響、或いはｉｉ）ガイドの摩擦係数が及ぼす影響につき何ら手当てされていないため、糸条に働く張力が大きくなる程検出誤差が増大してしまう、という問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って本発明は、糸張力による可動ガイドの変位の影響を加味した正確な糸条の張力測定を可能ならしめる方法、及びその実施に使用可能な装置を提供することを課題とする。
【００１０】
また本発明は、ガイドの摩擦係数を加味した正確な糸条の張力測定を可能ならしめる方法、及びその実施に使用可能な装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決すべく種々検討を行った結果、本発明者は、可動ガイドの変位する量を表わす電気信号を用いて変換手段により糸条に作用する張力を求める際、固定ガイドに対する可動ガイドの位置情報、或いは可動ガイドと糸条との間の摩擦係数の要素を含む補正係数を予め設定値として決定しておき、上記可動ガイドの変位により出力される電気信号を、この補正係数によって補完することで、糸条の張力を正確に算出することが可能なことを見出し、本発明を完成した。
【００１２】
上記課題を解決可能な本発明の張力測定方法は、糸条の走行路を規制しつつ、糸条の張力に応じて変位する可動ガイドの変位を電気信号として出力することによって走行する糸条の張力を測定する方法であって、前記可動ガイドの変位に伴う糸条の接触角の変化による張力測定値の補正係数を予め設定しておき、前記可動ガイドの変位により出力される電気信号を前記補正係数によって補完するようにしたことを特徴とするものである。
又上記方法を実施する際に利用可能な本発明の糸条の張力測定装置は、糸条の走行路を規制しつつ、糸条の張力に応じて変位する可動ガイドと、この可動ガイドの変位を電気信号として出力し、張力測定値に変換する変換手段を備えた糸条の張力測定装置であって、前記可動ガイドの変位に伴う糸条の接触角の変化による張力測定値の補正係数を予め設定可能とし、前記変換手段は、設定された補正係数に基づいて前記出力された電気信号を補完して張力測定値を求める演算部を備えたことを特徴とするものである。
【００１３】
同様に上記課題を解決可能な本発明の張力測定方法は、糸条の走行路を規制しつつ、糸条の張力に応じて変位する可動ガイドの変位を電気信号として出力することによって走行する糸条の張力を測定する方法であって、前記可動ガイドと糸条との間の摩擦係数を加味した張力測定値の補正係数を予め設定しておき、前記可動ガイドの変位により出力される電気信号を前記補正係数によって補完するようにしたことを特徴とするものである。
又上記方法を実施する際に利用可能な本発明の糸条の張力測定装置は、糸条の走行路を規制しつつ、糸条の張力に応じて変位する可動ガイドと、この可動ガイドの変位を電気信号として出力し、張力測定値に変換する変換手段を備えた糸条の張力測定装置であって、前記可動ガイドと糸条との間の摩擦係数を加味した張力測定値の補正係数を予め設定可能とし、前記変換手段は、設定された補正係数に基づいて前記出力された電気信号を補完して張力測定値を求める演算部を備えたことを特徴とするものである。
【００１４】
尚、本発明にいう固定ガイドに対する可動ガイドの位置情報とは、以下説明するＳ、Ｈから決定される（図２参照）。ここで、Ｓは糸走行方向（図の垂直方向）における可動ガイドと固定ガイドとの距離、Ｈは糸走行方向に直交する方向（図の水平方向）の可動ガイドと固定ガイドとの距離である。尚無負荷時におけるＳ，Ｈ両者の関係は、ｃｏｓθ０＝Ｈ／（√（Ｓ２＋Ｈ２））で表わされる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、可動ガイドの位置成分或いは静摩擦係数の要素を含む補正係数のほか、動摩擦係数を用いて実際に糸に生じている張力の算出を行なうことが出来るので、正確な糸条の張力測定を実現することが出来る。従来例によれば糸条に働いている張力が大きくなる程、テンションメータに表示される値は実際に糸条に働いている張力値よりも小さくなり、誤差が拡大する傾向にあったところ、本発明によれば、検出される張力値と実際に糸条に働いている張力値の誤差を、張力の大きさに関わらず抑制することが可能となる。
【００１６】
すなわち、本発明によれば、各ガイドと糸条との間に存在する摩擦係数に起因して生じる摩擦抵抗分の影響に伴って発生する測定誤差の問題を解消することができる。
更に本発明によれば、可動ガイドの変位によって生じる、糸条の延びる方向と可動ガイドの移動方向との間に形成される角度（接触角）θの変化に伴って発生する測定誤差の問題も解消でき、上記角度θの影響を受けることなく正確な張力の測定を行うことができる。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［基本検出原理］
以下、添付図面に基づいて、本発明に係る糸条の測定に当たって使用する計算の手順につき説明する。
図１は、各ガイドに作用する糸張力の関係について示す図、図２は、可動ガイドの水平方向に力が働いたときの可動ガイドの移動量について示す図である。尚図１は、テンションメータのヘッド面（検出部）１１を示しており、機構的に可動ガイド（張力の変化を電気信号の変化として出力するピックアップ部）１３の水平位置から固定ガイド１２（第１の固定ガイド１２１又は第２の固定ガイド１２２）までの角度がθ０となる様に設計されている（図１Ａ参照）。
【００１８】
１．  各ガイドに作用する糸張力について
まずはじめに、固定及び可動の各ガイドに作用する糸張力につき整理しておく。
【００１９】
（１）  糸が静止している場合
先ず、図１Ｂにおいて、実際の張力をｔとした場合、下側の第１の固定ガイド１２１において、上向きの力がαｔとなり値が上昇する。尚αは固定ガイドに係る静摩擦係数に比例した定数である。
次に、上側の第２の固定ガイド１２２においては、下向きの力がαｔとなり値が上昇する。
【００２０】
（２）  糸が走行している場合
図１Ｃにおいて実際の張力をＴとした場合、下側の第１の固定ガイド１２１において、上向きの力はβＴに値が上昇する。尚βは固定ガイドに係る動摩擦係数に比例した定数である。
次に上側の第２の固定ガイド１２２においては、下向きの力がβＴとなる。
ここで、固定ガイド間にある糸にかかる張力、即ち可動ガイドにかかる力の糸方向成分Ｔ１は、Ｔ１＝βＴとなる。
【００２１】
２．  糸条に働く張力と可動ガイドの水平方向に働く力の関係について
次に、糸条に働く張力と可動ガイドの水平方向に働く力の関係について説明する。
はじめに、図１Ｂの様な糸道にて被検体である糸Ｙを通し、例えば糸Ｙの先端にｍ［ｇ］の錘を吊して静止させたときの錘に働く重力Ｗ［ｃＮ］は、
Ｗ＝ｍ×０．９８                                              （式１）
となる。このときの実際の張力をｔ［ｃＮ］（センチニュートン）とすると、
ｔ＝Ｗ                                                        （式２）
となる。しかし現実には、糸Ｙとガイド表面の間に摩擦力が生じているため、可動ガイド部に掛かる張力（糸方向成分）Ｔ０は、上記１．（１）で求めた様に、
Ｔ０＝αｔ                                                     （式３）
となる。尚、αは静摩擦係数に比例した定数である。
これより、可動ガイド１３の水平方向に働く力ＦＴ０［ｃＮ］は、
ＦＴ０＝αｔｃｏｓθＴ０                                        （式４）
となる。
【００２２】
次に、張力Ｔの糸Ｙが図１Ｃに示す糸道で垂直方向（上方向）に動いているときの可動ガイド部に掛かる張力（糸方向成分）Ｔ１は、上記１．（２）の、
Ｔ１＝βＴ                                                     （式５）
となる。但し、βは動摩擦係数に比例した定数である。
これより、可動ガイド１３の水平方向に働く力ＦＴ１は、
ＦＴ１＝Ｔ１ｃｏｓθＴ１                                         （式６）
となる。
ここで、θＴ１は可動ガイド部に掛かる張力（糸方向成分）Ｔ１によって決定される角度であり、可動ガイドの水平方向の移動量をＬＦ、可動ガイドと固定ガイドとの水平方向の距離をＨ、可動ガイドと固定ガイドとの垂直方向の距離をＳとすると、ＬＦとθＴ１との関係は図２より、
θＴ１＝ｔａｎ−１（Ｓ／（Ｈ−ＬＦ））                     （式７）
となる。
可動ガイドにＦＴ１が働いたとき、ガイド先端が水平方向にＬＦ移動したとする。ここで、単位負荷あたりの移動量をΔＬとすると、
ＬＦ＝ΔＬ・ＦＴ１                                             （式８）
となる。従ってθＴ１は、
θＴ１＝ｔａｎ−１（Ｓ／（Ｈ−ΔＬ・ＦＴ１））              （式９）
となる。
【００２３】
３．  可動ガイド出力を実際の張力に変換する手法について
さらに、上記の関係を基に、実際に可動ガイド出力（センサ電圧信号）を張力に変換する手法について説明する。
以下説明する本発明の一実施形態では、テンションメータ内部に於いて可動ガイド１３に力が働くと、それに応じて出力される例えば歪みゲージ等のひずみ素子のひずみ量に比例した電圧信号をＡ／Ｄ変換器によってディジタル値に変換し、その値を所定の式に従って張力測定値に変換し、表示部にて張力測定値を表示する処理が実行される。
尚、以下説明する本発明の一実施形態では、第一の演算処理として可動ガイド１３の位置成分及び静摩擦係数に比例した定数の要素を含む補正係数を算出するための処理を行なった後、実際に張力の測定を行なう（第二の演算処理）こととしている。
【００２４】
（１）  第一の演算処理（補正係数算出）
はじめに、以下に記す要領で補正係数の算出処理を行なう。
先ず、テンションメータに図１Ｂの様に重量Ｍの錘をぶら下げ、静止させる。このときの錘に働く重力をＷ［ｃＮ］、ガイド表面と糸の間に働く摩擦力をαＷ（αは静摩擦係数に比例する定数）、実際の糸張力をｔ、可動ガイド１３で検出される糸張力（糸方向成分）をＴ０［ｃＮ］とすると、以下の式が成り立つ。
Ｔ０＝αｔ＝αＷ＝αＭ×０．９８                             （式１０）
即ち、可動ガイドの水平方向に働く力ＦＴ０は、
ＦＴ０＝Ｔ０ｃｏｓθＴ０                                       （式１１）
となる。
このとき、ＦＴ０に比例したアナログ電圧信号が、Ａ／Ｄ変換器によって変換されたＡ／Ｄ変換値をＡＤＴ０とすると、
ＦＴ０＝Ｋ・ＡＤＴ０      （Ｋは定数）                          （式１２）
の関係式が成り立つ。このＫが本発明に言う補正係数であり、本実施形態では比例定数となるため、以下ではＡ／Ｄ変換定数という。これより、上式をＫを求める式に変換すると、
Ｋ＝ＦＴ０／ＡＤＴ０＝Ｔ０ｃｏｓθＴ０／ＡＤＴ０    （式１３）
となる。
ここで、可動ガイドを距離ＬＦ移動するのに必要な力Ｆ０は、
Ｆ０＝Ｔ０ｃｏｓθ０                                         （式１４）
であり、これよりＬＦは、
ＬＦ＝ΔＬ・Ｆ０＝ΔＬ・Ｔ０ｃｏｓθ０                         （式１５）
尚、  ｃｏｓθ０＝Ｈ／（√（Ｓ２＋Ｈ２））                        （式１６）
となる。
従って、可動ガイドが移動したときの角度θＴ０は、
θＴ０＝ｔａｎ−１（Ｓ／（Ｈ−ΔＬ・Ｔ０ｃｏｓθ０））      （式１７）
となる。故に、ＦＴ０は、
ＦＴ０＝Ｔ０ｃｏｓθＴ０
＝Ｔ０ｃｏｓ（ｔａｎ−１（Ｓ／（Ｈ−ΔＬ・Ｔ０ｃｏｓθ０）））        （式１８）
となりＫを、
Ｋ＝Ｔ０ｃｏｓθＴ０／ＡＤＴ０
＝Ｔ０ｃｏｓ（ｔａｎ−１（Ｓ／（Ｈ−ΔＬ・Ｔ０ｃｏｓθ０）））／ＡＤＴ０
（式１９）
即ち、
Ｋ＝０．９８・αＭ
×ｃｏｓ（ｔａｎ−１（Ｓ／（Ｈ−ΔＬ・Ｔ０ｃｏｓθ０）））／ＡＤＴ０  
（式２０）
として求めることができる。
このように、Ａ／Ｄ変換定数Ｋは、静摩擦係数に比例した定数αの要素及び可動ガイド１３の位置成分であるｃｏｓ（ｔａｎ−１（Ｓ／（Ｈ−ΔＬ・Ｔ０ｃｏｓθ０）））を含む比例定数となる。
【００２５】
（２）  第二の演算処理（張力測定処理）
以下では、糸Ｙに実際に働いている張力Ｔを、上で求めたＡ／Ｄ変換定数Ｋを用いて算出する様子につき説明する。本実施形態において、糸張力を実際に測定するときは、走行している糸を対象とする。
【００２６】
張力Ｔの糸をテンションメータで測定するとき、図１Ｃに示すような糸道となる。ここでは、糸とガイド表面の接触により発生する摩擦力が糸の走行方向と反対方向に働くため、可動ガイドで検出する実張力をＴ１としたとき、Ｔ１＞Ｔとなる。このＴ１につき式で表すと、
Ｔ１＝βＴ                                                  （式２１）
となる。ここで、βは動摩擦係数に比例した定数である。
いま、張力Ｔ１の糸を測定したときのＡ／Ｄ変換値をＡＤＴ１としたとき、可動ガイドに働く力ＦＴ１は、
ＦＴ１＝Ｔ１ｃｏｓθＴ１＝Ｋ・ＡＤＴ１                     （式２２）
θＴ１＝ｔａｎ−１（Ｓ／（Ｈ−ΔＬ・ＦＴ１））
＝ｔａｎ−１（Ｓ／（Ｈ−ΔＬ・Ｋ・ＡＤＴ１））             （式２３）
即ち、
Ｔ１＝Ｋ・ＡＤＴ１／ｃｏｓ（ｔａｎ−１（Ｓ／（Ｈ−ΔＬ・Ｋ・ＡＤＴ１）））
（式２４）
これより、
Ｔ＝Ｔ１／β
＝Ｋ・ＡＤＴ１／
（ｃｏｓ（ｔａｎ−１（Ｓ／（Ｈ−ΔＬ・Ｋ・ＡＤＴ１）））・β）          （式２５）
となる。
このように、本発明に係る手法によれば、Ｓ、Ｈ、ΔＬ、α、βを予め設定しておくことで、糸張力Ｔの正しい値を求めることが可能となる。
以下では、上記手法を適用した本発明の一実施例について説明する。
【実施例１】
【００２７】
次に、本発明の一実施例として、ハンディタイプのテンションメータに本発明を適用した場合につき、図面を参照しながら説明する。図３は、本実施例に係るテンションメータの外形を示す図（Ａは正面図、Ｂは左側面図）、図４は、本実施例に係るテンションメータの中央縦断面図（図３Ｂのａ−ａ線断面図，Ａはレバー１７を押し上げた状態を示す図、Ｂはレバー１７を戻した状態を示す図）、図５は、本実施例に係るテンションメータの検出回路の構成を示すブロック図、図６は、第一の演算処理（Ａ／Ｄ変換定数Ｋ算出）を行なう際の様子を表わした図である。
【００２８】
［構成］
１．  外部構成
図３に示す通り、本実施例のハンディタイプのテンションメータ１は、本体１０上側に検出部１１が設けられたものであって、検出部１１は２個の固定ガイド１２と、これらの中間に設けられた張力検出用ピックアップたる可動ガイド１３とからなる。固定ガイド１２の先端部分には、糸Ｙの脱落を防止するためのガイド溝１９が設けられている。
又図４に示す通り、両固定ガイド１２は、本体１０上において取付軸２４を中心として角度変位可能な様構成されたヘッドカバー１４上に立設されている一方、可動ガイド１３は本体１０上面より直接上方に突出している。この実施例ではテンションメータ１に糸がセットされた際、糸が確実に３つのガイドに掛る様構成されている。
【００２９】
図３及び図４に示す通り、ヘッドカバー１４の下端部右側面側は、取付軸２４に向かって楔状に切り欠かれ、その切欠部１５はリターンスプリング１６によって担われている。リターンスプリング１６の働きにより、平常時は、ヘッドカバー１４は回転せず、両固定ガイド１２と可動ガイド１３とは実質的に一列に並んでいる状態が維持される（図３Ａ及び図４Ｂ参照）。他方、ヘッドカバー１４の下端部左側面側にはそのような切り欠きはなく、またこの部分を上方へ押し上げることができる様に、本体１０の左側面部にはレバー１７が設けられている。従ってユーザーがレバー１７を上方に押し上げれば、図４Ａに示す様にヘッドカバー１４が取付軸２４を中心に時計方向に角度変位し、両固定ガイド１２と可動ガイド１３との相対的位置をずらすことができる様になっている。この状態において、図４Ａに示す様にヘッドカバー１４上に立設された糸入れガイド１８に沿って糸Ｙを両固定ガイド１２と可動ガイド１３との間に差し挟んだ後、レバー１７から手を離し、リターンスプリング１６の働きでヘッドカバー１４を下方へ引き戻すことによって、テンションメータ１に対する糸Ｙのセットを行う。
【００３０】
その他、図３に示す様に本体１０の正面には張力値等を表わすための表示部２０と、表示部２０に表示する情報を切り替えたり、或いは後記する演算モードを切り替えたりするための操作キー２３とが設けられている。
【００３１】
２．  内部構成
図５は、本実施例のテンションメータ１に内蔵されている、テンション測定のための内部構成を示すブロック図である。
本実施例の場合、テンション測定系は、図４に示される様に可動ガイド１３の基部に形成された平面部（第一面２１、第二面２２）に設けられた歪みゲージからなるピックアップ部（検出ヘッド）３０と、ピックアップ部３０からの出力電圧（アナログ値）を増幅する増幅回路３１と、外部より所定の定数を入力するための入力部３２と、ピックアップ部３０からのアナログ値及び入力部３２に入力された各種定数に基づいて所定の演算を行なうことによって、糸条に働く張力を算出するための変換手段４０と、後記する第一の演算モードと第二の演算モードとの切換を行なうための演算モード切換部３３と、変換手段４０より出力される張力値等の各種情報を表示させるための表示部２０と、表示部２０に表示される各種情報の選択、送出を行なうための表示制御部３４と、からなっている。
尚図５に示す様に本実施例のテンションメータ１は、変換手段４０より出力される張力測定値を、表示部２０に表示する機能のほか、後記する様にこの値を外部にアナログ出力し得る機能をも有している（アナログ出力部５４，アナログ出力制御部５５）。
【００３２】
本実施例では、入力部３２に入力される各種の定数は、糸条と可動ガイドとの間の静摩擦係数に比例した定数α，動摩擦係数に比例した定数β，可動ガイド１３の単位負荷あたりの移動量ΔＬ，調整用錘Ｍの質量，一方の固定ガイド１２と可動ガイド１３との水平方向の距離Ｈ，一方の固定ガイド１２と可動ガイド１３との垂直方向の距離Ｓとされる。これらの値は予め準備され、変換手段４０の記憶部４１内に格納されている。
尚摩擦係数に比例した定数（α，β）については、本実施例では、被検物である糸種等に関わらず、ガイドの素材を重視した値を設計、製造時に本実施例のテンションメータ１の固定値として決定しておき、これを予め記憶部に格納する様にしている。
【００３３】
次に、ピックアップ部３０の構成につき説明する。ピックアップ部３０は、図４の可動ガイド１３の基部に設けられた歪みゲージからなるものである。
図４に示す様に、本実施例の可動ガイド１３の基部が細く形成された箇所には、可動ガイド１３の移動方向と実質的に直交する様なかたちで平面（第一面２１、第二面２２）が形成されている。各平面には、抵抗成分（第一面側；Ｒ１１，Ｒ１２、第一面側；Ｒ２１，Ｒ２２）が設けられている。各抵抗成分は歪みゲージに相当する。これら各抵抗成分（Ｒ１１，Ｒ１２，Ｒ２１，Ｒ２２）は、図５に示す様に結線され、ホイートストンブリッジ構成により差動で出力が得られる様になっている。尚、ホイートストンブリッジを構成するのは、ｉ）抵抗値の変化に伴う出力電圧の変化量が、各々の抵抗成分変化量の４倍となるので、その増幅効果を得るため、更にｉｉ）各抵抗で発生し得る温度特性に依存した抵抗値の変化を、差動出力とすることで互いにキャンセルし、外部環境によって検出値がばらつくのを抑えるため、等による。
【００３４】
ここで、例えば糸Ｙの張力によって第一面２１側から第二面２２側に向かって押圧力が生じた場合、第一面２１側は伸張、そして第二面２２側は収縮するため、それぞれの面に設けられた抵抗値は、第一面２１側が増大する一方、第二面２２側が減少することとなる。糸Ｙの張力検出は、このようにして生じる抵抗値の変化に伴う出力電圧の変化を検出することによって行われる。
【００３５】
又図５に示される様に、変換手段４０は、入力部３２に入力された各種定数の値を格納しておく記憶部４１のほか、ピックアップ部３０からのアナログ値をディジタル値に変換するためのＡ／Ｄ変換器４２と、Ａ／Ｄ変換器４２からのディジタル値及び入力部３２に入力された各種定数に基づいて所定の演算を行ない、糸条に働く張力を算出して表示制御部３４及びアナログ出力制御部５５へ演算結果を送出する演算部５０とからなる。本実施例では変換手段４０は従来知られたＡ／Ｄ変換インターフェース内蔵のマイクロコンピュータであって、演算部５０はその中のＣＰＵに相当する。演算部５０は、可動ガイド１３の位置成分及び静摩擦係数に比例した定数αの要素を含むＡ／Ｄ変換定数Ｋを算出するためのＡ／Ｄ変換定数算出部５１と、記憶部４１にＡ／Ｄ変換定数Ｋが格納されているか否かを判定する定数入力判定部５２と、Ａ／Ｄ変換器４２からのディジタル値及び記憶部４１に格納されたＡ／Ｄ変換定数Ｋを含む各種定数値に基づいて所定の演算を行ない、糸条に働く張力を算出して表示制御部３４及びアナログ出力制御部５５へ演算結果を送出する張力実測値算出部５３とからなっている。
【００３６】
上記構成からなるテンション測定系の概略動作は次の通りである。
ｉ）まずはじめに、予め、入力部３２を介して記憶部４１に必要な定数の値（α，β，ΔＬ，Ｍ，Ｈ，Ｓ）を格納しておき、ｉｉ）次に、操作キー２３を用いて演算モードを第一の演算モードに切換え、図６に示される様な条件下に置かれたテンションメータ１のＡ／Ｄ変換器４２から出力されるディジタル値ＡＤＴ０、及びα，ΔＬ，Ｍ，Ｈ，Ｓの各定数を用いてＡ／Ｄ変換定数Ｋを算出し、これを記憶部４１に格納する。ｉｉｉ）そののち、再び操作キー２３を用いて演算モードを第二の演算モードに切換え、テンションメータ１の検出部１１に所定の通り糸Ｙを掛け渡した上で、Ａ／Ｄ変換器４２からのディジタル値ＡＤＴ１並びに先程求めたＡ／Ｄ変換定数Ｋ及び必要な定数値（β，ΔＬ，Ｈ，Ｓ）を用いて張力実測値算出部５３で実際に糸条に生じている張力Ｔを算出して、表示部２０に表示、及びアナログ出力制御部５５からアナログ出力部５４にアナログ信号を出力する。ここで、例えばアナログ信号表示用の外部機器を本実施例のテンションメータ１のアナログ出力部５４に接続することにより、張力測定値の時間特性等のアナログデータを表示出来る。尚アナログ出力部５４としては、例えば図３や図４に図示するかたちの出力ジャックをテンションメータ１に備えておくことが考えられる。その他詳細な動作については後述の通りである。
【００３７】
［使用例］
以下、本実施例のテンションメータの使用法の一例につき説明する。以下の例では、測定環境等の相違等に応じてＡ／Ｄ変換定数Ｋの調整（キャリブレーション）を行うべく、まずはじめに図６に示される様な状況下で第一の演算モードを用いてＡ／Ｄ変換定数Ｋの算出を行い、そののち、第二の演算モードに切り換えて、Ａ／Ｄ変換器４２からのディジタル値ＡＤＴ１並びに先程求めたＡ／Ｄ変換定数Ｋ及び必要な定数値（β，ΔＬ，Ｈ，Ｓ）を用いて実際に糸Ｙに働いている張力Ｔの算出を行なっている。
【００３８】
１．Ａ／Ｄ変換定数Ｋ算出（第一の演算）モード
図６に示す通り、本実施例では一端が天井等に固定され、他端が所定の質量の調整用錘（所定の負荷）Ｍに接続された調整用糸条ＴＹを、机Ｄ上に載置したテンションメータ１に掛け渡し、その時表示部２０に表示されるディジタル値（可動ガイド１３の水平方向に働く力ＦＴ０に比例したアナログ電圧信号をＡ／Ｄ変換した値ＡＤＴ０）及びα，Ｍ，ΔＬ，Ｈ，Ｓの各定数を用い、上記した式１０〜式２０に従ってＡ／Ｄ変換定数Ｋを算出している。
【００３９】
Ａ／Ｄ変換定数Ｋの算出ができれば、第一の演算モードを終了させ、第二の演算モードに切り換え、テンションメータ１の検出部１１に上述の通り糸Ｙを掛け渡した上でその糸張力の測定を行う。本実施例では、上記モード切替は操作キー２３を用いて行う。尚、Ａ／Ｄ変換定数Ｋの算出が出来た時点で、Ｋは記憶部４１にストアされている。
ここで、第二の演算モードに切り換えた際、第一の演算モードにてＡ／Ｄ変換定数Ｋを求めていない場合、定数入力判定部５２がＡ／Ｄ変換定数Ｋの未入力を判定し、エラーを表示する様になっている。
【００４０】
２．張力値算出（第二の演算）モード
ここでは、先程求めたＡ／Ｄ変換定数Ｋ及び必要な定数値（β，ΔＬ，Ｈ，Ｓ）、並びにＡ／Ｄ変換器４２からのディジタル値ＡＤＴ１を用い、上記した式２１〜２５に従って実際に糸Ｙに生じている張力Ｔの算出を行なっている。
【００４１】
以上、本実施例によれば、可動ガイド１３の位置成分及び静摩擦係数に比例した定数αの要素を含むＡ／Ｄ変換定数Ｋ、並びに動摩擦係数に比例した定数βを用いて実際に糸Ｙに生じている張力Ｔの算出を行なうことが出来るので、正確な糸条の張力測定を実現することが出来る。
かくして、従来例によれば糸条に働いている張力が大きくなる程、テンションメータに表示される値は実際に糸条に働いている張力値よりも小さくなり、誤差が拡大する傾向にあったところ、上記実施例によれば、例えば検出張力範囲を４．９ｃＮ〜１９６ｃＮとした場合、検出される張力値と実際に糸条に働いている張力値の誤差を、張力の大きさに関わらず±２％の範囲内に収めることが出来るという顕著な効果が得られた。
又検出部１１を構成する各構成要素（図１参照）が大きい程、発生する摩擦抵抗分も増大する傾向にあるため、本発明を適用して得られる測定誤差の抑制効果もより顕著となる。
【実施例２】
【００４２】
［変形例１］
先の実施例では、Ａ／Ｄ変換定数Ｋの調整のため、第一の演算モードを用いてＫを算出してから、第二の演算モードの下糸条Ｙに働く張力Ｔを算出しているが、その一方、Ａ／Ｄ変換係数Ｋを例えば可動ガイドの位置成分或いは摩擦係数に比例した定数の要素を含む設定値として予め決定しておき、これをテンションメータ内部の記憶部４１等に格納しておけば、基準とする錘も不要となるほか、Ａ／Ｄ変換係数Ｋを算出する為の第一の演算処理を省略することが出来、張力測定をより手軽に行なうことが可能となる。
【実施例３】
【００４３】
［変形例２］
又先の実施例では、摩擦係数に比例した定数に関しては被検物たる糸種に関わらず、テンションメータ１の固定値として予め記憶部に格納する様にしている。ここで、更に測定精度の向上を図るために、糸種によって摩擦係数が相違する点を考慮した機能を備えることもできる。上記実施例の変形例の一つとして、予め、測定の対象となり得るあらゆる糸種毎の補正係数をテーブル（例えば、「糸種別係数対応テーブル」等と称す）として装置内（例えば記憶部４１）に格納しておき、ユーザーが測定する糸種に応じて適宜テーブルからその糸種に対応する係数を、例えば操作キー２３を用いて入力部３２より選択可能とする構成としても良い。
更に、このテーブル内に所望の糸種が無かった場合、新たにテーブルに入力部３２を介して糸種−補正係数のデータを追加、格納する機能を備えることも可能である。
【００４４】
［その他の変形例］
尚、本発明は、上記各実施例の構成に限定されず、種々の設計事項の変更が可能である。
まず、上記各実施例はハンディタイプのテンションメータに対して本発明を適用した場合について説明したものであるが、他の形式の張力測定装置、例えば仮撚装置等を用いた延伸仮撚機の解撚張力を測定するため等に用いられる糸のテンションセンサに対して本発明を適用することも可能である。
また、被検物としても、糸に限定されず、糸状に延びる長尺のものであれば良い。
【００４５】
上記各実施例では、抵抗からなる歪みゲージを用いて可動ガイド１３の変位即ち撓みを検出する構成を説明したが、これに限られず、例えば差動コイルや圧電セラミック（圧電素子）を使用して可動ガイド１３の変位を検出することも可能である。ここで、差動コイルによる例としては、例えば特開平９−７２８０１号に示される様に、コイルの中心に、可動ガイドに連結された金属体を配置し、金属体（可動ガイド）が変位すると電磁誘導によりコイルに流れる電流が変化することによってそれを電気信号として取り込む構成が挙げられる。又圧電素子による例としては、例えば、特開平７−４３２２８号に示される様に、歪みゲージと同様、可動ガイドの変位に伴う撓みを検出する圧電素子をガイドの基部に設けて、電圧信号として取り込む構成が挙げられる。
【００４６】
摩擦係数に比例した定数につき、上記実施例１，２では、被検物である糸種等に関わらずテンションメータ１の固定値として予め記憶部に格納する様にしているが、各被検物の物理的・機械的特性に合わせて更なる精密な張力測定を行なう場合には、糸種等の変更毎に、静摩擦係数に比例した定数或いは動摩擦係数に比例した定数を例えばスベリ係数測定装置等、静及び動摩擦係数を測定可能な装置で測定し、得られた値をその都度入力部３２を介して入力し、テンションメータ１の設定を変更することも可能である。
【００４７】
その他、上記各実施例では式１〜式２５に示される一連の計算式を用いてテンション検出系を構成したが、本発明はこれに限定されず、上述した計算過程に沿ったかたちで固定ガイドに対する可動ガイドの位置情報、或いは摩擦係数の要素を含む補正係数を決定し、変換手段においてこの補正係数と、糸条が掛け渡された可動ガイドより出力される電気信号を用いて糸条に作用する張力を求めることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】各ガイドに作用する糸張力の関係について示す図である。
【図２】可動ガイドの水平方向に力が働いたときの可動ガイドの移動量につき示した図である。
【図３】本実施例に係るテンションメータの外形を示す図である。
【図４】本実施例に係るテンションメータの中央縦断面図である。
【図５】本実施例に係るテンションメータの検出回路の構成を示すブロック図である。
【図６】図６は、第一の演算処理（Ａ／Ｄ変換係数算出）を行なう際の様子を表わした図である。
【符号の説明】
【００４９】
Ｄ  机
Ｍ  調整用錘
Ｒ１１  歪みゲージ
Ｒ１２  歪みゲージ
Ｒ２１  歪みゲージ
Ｒ２２  歪みゲージ
ＴＹ  調整用糸条
Ｙ  糸
１  テンションメータ
１０  本体
１１  検出部
１２  固定ガイド
１３  可動ガイド
１４  ヘッドカバー
１５  切欠部
１６  リターンスプリング
１７  レバー
１８  糸入れガイド
１９  ガイド溝
２０  表示部
２１  第一面
２２  第二面
２３  操作キー
２４  取付軸
３０  ピックアップ部
３１  増幅回路
３２  入力部
３３  演算モード切換部
３４  表示制御部
４０  変換手段
４１  記憶部
４２  Ａ／Ｄ変換器
５０  演算部
５１  Ａ／Ｄ変換定数算出部
５２  定数入力判定部
５３  張力実測値算出部
５４  アナログ出力部
５５  アナログ出力制御部
１２１  第１の固定ガイド
１２２  第２の固定ガイド
【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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