(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の単繊維からなる繊維束をローラによって折り返す際に、ローラへの単繊維の巻付きを検知する方法であって、
繊維束と接触していないローラ表面に摺接するように、ローラの軸方向に延びる巻き付き防止部材を配置し、
繊維束を構成する単繊維の一部がほつれて、ローラの出側にある繊維束からローラに引き取られる単繊維を光学センサによって検知し、
光学センサは、投光部および受光部を有すると共に、光軸が、ローラから出た繊維束の次の支承点からローラの円周の繊維束が離れる部分に延びる接線と、ローラから出た繊維束の次の支承点と巻き付き防止部材がローラに接する摺接点とを結ぶ線と、前記接線がローラの円周と接する接点から前記摺接点までの円弧とに囲まれた領域内にあることを特徴とする繊維のローラ巻き付き検知方法。
【請求項２】
複数の単繊維からなる繊維束を折り返すローラと、投光部および受光部を有する光学センサと、繊維束と接触していないローラ表面に摺接するように配置され、ローラの軸方向に延びる巻き付き防止部材とを具備し、
前記光学センサの光軸が、ローラから出た繊維束の次の支承点からローラの円周の繊維束が離れる部分に延びる接線と、ローラから出た繊維束の次の支承点と巻き付き防止部材がローラに接する摺接点とを結ぶ線と、前記接線がローラの円周と接する接点から前記摺接点までの円弧とに囲まれた領域内にあることを特徴とするローラ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、繊維の製造工程等において、複数の単繊維からなる繊維束を移送するローラへの繊維の巻付きを検知する繊維のローラ巻き付き検知方法およびローラへの繊維の巻付きを検知する機能を有するローラ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭素繊維、耐炎化繊維、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）系繊維等の繊維束（トウとも称す）と接するローラへの単繊維の巻付きを検出する方法としては、既に多くの方法が知られている。例えば、ローラ表面の近傍に、かつローラの軸方向に光軸を有するように、ローラの両端に投光器および光電管等の受光器を対向配置し、ローラに巻き取られてローラ表面に積み重なった単繊維（巻太り）が光軸を遮ることによってローラへの単繊維の巻き付き発生を検知するようにした透過型の光電検知方法が知られている。
【０００３】
図４および図５は、炭素繊維の製造工程の一工程である耐炎化工程において使用される、透過型の光電検出方法が採用された耐炎化装置の概略構成図である。この耐炎化装置は、複数の単繊維からなる繊維束１を耐炎化する耐炎化炉２と、繊維束１，１…を繰り返し耐炎化炉２内に通糸するためのローラ３，３…と、各ローラ３表面の近傍に、かつローラ３の軸方向に光軸を有するように、各ローラ３の両端に対向配置された投光器４，４…および光電管５，５…とを具備して概略構成される。
【０００４】
このような耐炎化装置においては、図６に示すように、ローラ３に単繊維が巻き付き、重なることによって巻太り６が形成された場合、この巻太り６が光軸を遮ることによってローラ３への単繊維の巻き付き発生を検知することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、巻太り６の有無を光電管５における受光によって判断する透過型の光電検知方法では、金属性のローラ３による光の反射等の影響を受けるため、光軸がローラ３表面からある程度離れるように、投光器４および光電管５を設置する必要があった。そのため、巻太り６の厚さが２ｍｍ程度にならなければ、単繊維の巻き付き発生を検知することができなかった。
【０００６】
このように、巻太り６の有無を光電管５における受光によって判断する透過型の光電検知方法では、巻太り６の厚さが２ｍｍ程度になるまで単繊維がローラに巻き付いた状態、すなわち巻付きがかなり進行している状態になるまで巻付きを検知することができなかった。そのため、巻付きを検知したときには、繊維束１は、糸切れ寸前、もしくは既に糸切れした状態にあり、巻付きを手作業で除去してローラ３を正常な状態に回復させるには、既に手遅れであった。
【０００７】
よって、本発明の目的は、繊維がローラに巻き付き始める段階において、早期に繊維のローラ巻き付きを検知することができる繊維のローラ巻き付き検知方法およびローラ装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題について鋭意検討した結果、繊維がローラに巻き付き始める段階に、繊維束を構成する単繊維の一部がほつれて、複数の単繊維がローラ出側にある繊維束からローラに網状に絡まりながら引き取られていくことを発見し、そして、この網状の単繊維は光学センサによって検知可能であることを見いだし、本発明に至った。
【０００９】
すなわち、本発明の繊維のローラ巻き付き検知方法は、複数の単繊維からなる繊維束のローラへの巻付きを検知する方法であって、繊維束を構成する単繊維の一部がほつれて、ローラの出側にある繊維束からローラに引き取られる単繊維を、光学センサによって検知することを特徴とする。
また、本発明の繊維のローラ巻き付き検知方法においては、繊維束と接触していないローラ表面に摺接するように、ローラの軸方向に延びる巻き付き防止部材を配置することが望ましい。
【００１０】
また、本発明のローラ装置は、複数の単繊維からなる繊維束と接触するローラと、光学センサとを具備し、前記光学センサが、ローラの出側にある繊維束の次の支承点から延びてローラ円周に接する２本の接線と、これら接線がローラ円周と接する２つの接点の間の円弧とに囲まれた領域にある単繊維を検知するように設置されていることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のローラ装置は、複数の単繊維からなる繊維束と接触するローラと、光学センサと、繊維束と接触していないローラ表面に摺接するように配置され、ローラの軸方向に延びる巻き付き防止部材とを具備し、前記光学センサが、ローラ出側にある繊維束と、該繊維束の次の支承点と巻き付き防止部材とを結ぶ線と、ローラ出側にある繊維束がローラ円周と接する接点から巻き付き防止部材までの円弧とに囲まれた領域にある単繊維を検知するように設置されていることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
図１および図２は、耐炎化装置に設置された本発明のローラ装置の一例を示す概略図である。このローラ装置は、耐炎化炉２のスリット７から導出した繊維束１，１…を再びスリット７から耐炎化炉２内に導入するためのローラ３と、ローラ３の軸方向に光軸を有するようにローラ３の両端に対向配置された反射型センサ８および反射板９と、反射型センサ９に接続された警報装置１０を具備して概略構成される。
【００１３】
前記繊維束１は、単繊維が数千〜数十万本束ねられたトウである。単繊維としては、ＰＡＮ系繊維、ピッチ系繊維、フェノール樹脂系繊維など、耐炎繊維の前駆体として通常使用されているものが使用できる。
前記耐炎化炉２は、その外壁が断熱材とこれを覆うステンレス板とか構成されているものであり、耐炎化炉２外に通ずるスリット７以外は外壁で閉塞された状態のものである。
前記ローラ３は、複数の繊維束１，１…を平行に揃えるための複数の溝１１が等間隔に形成された金属性のローラ、若しくは表面が平滑なフラットローラーである。
【００１４】
前記反射型センサ８および反射板９は、繊維束１を構成する単繊維の一部がほつれて、ローラ３の出側にある繊維束１からローラ３に引き取られ、次第にローラ３の入側に向かって巻き上がっていく網状の単繊維１２を検知できるように設置される。すなわち、ローラ３の出側にある繊維束１の耐炎化炉２内への導入口となるスリット７（支承点Ａ）から延びてローラ円周１３に接する２本の接線Ｂ，Ｃと、これら接線がローラ円周１３と接する２つの接点Ｄ，Ｅの間の円弧Ｆとに囲まれた領域に光軸を有するように反射型センサ８および反射板９は設置される。
また、反射型センサ８および反射板９は、より早期に、かつ確実に網状の単繊維１２を検知するために、ローラ３表面から１００ｍｍ以内、かつローラ３の出側にある繊維束１から５０ｍｍ以内の範囲に設置されることが好ましい。
【００１５】
反射型センサ８は、レーザを投光する投光部と、反射板９から反射してくるレーザを受光する受光部と、制御部とを有するものである。反射型センサ８において、投光部と受光部とは一体に構成されたものであるので、光軸の調整が比較的容易である。
【００１６】
なお、図示例では、光学センサとして、反射型センサ８および反射板９を組み合わせたレーザ回帰反射式の光学センサを用いているが、本発明のローラ装置における光学センサは、網状の単繊維１２を検知できるものであれば、この方式に限定はされない。例えば、レーザを投光する投光部と、網状の単繊維１２から反射してくるレーザを受光する受光部とが一体に構成された反射型センサ８のみを用いたレーザー反射方式の光学センサ；レーザを投光する投光部と、網状の単繊維１２を透過したレーザを受光する受光部とが、ローラ３の軸方向に光軸を有するようにローラ３の両端に対向配置されたレーザ透過式の光学センサなどが挙げられる。
【００１７】
また、単繊維が比較的太い場合、具体的には繊維径が０．５ｍｍ以上の場合には、投光器と光電管とを組み合わせた光電検知方式の光学センサを使用することもできる。
中でも、繊維径が５μｍからの単繊維の検知が可能であり、１０ｍまでの長距離の検出が可能な、レーザ回帰反射式の光学センサが好適に使用される。
【００１８】
前記制御部は、処理部と、インターフェース部とを有して概略構成されている。
処理部は、インターフェース部を介して受光部に接続されており、受光部からの受光情報に基づいて、網状の単繊維１２の有無を判断し、網状の単繊維１２を検知した際には、警告装置に検知信号を送信するものである。
【００１９】
なお、処理部は専用のハードウエアにより実現されるものであってもよく、また、この処理部はメモリおよび中央演算装置（ＣＰＵ）によって構成され、処理部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
また、前記制御部には、周辺機器として、入力装置、表示装置等が接続されていてもよい。ここで、入力装置とは、ディスプレイタッチパネル、スイッチパネル、キーボード等の入力デバイスのことをいい、表示装置とは、ＣＲＴや液晶表示装置のことをいう。
【００２０】
前記警報装置１０は、反射型センサ８の処理部からの検知信号に基づいて、警報ランプを点灯したり、警報音を発したりすることよって、作業者等に繊維のローラ巻き付きを報知するものである。
【００２１】
本発明のローラ装置には、図３に示すように、繊維束１，１…と接触していないローラ３表面に摺接するように、ローラ３の軸方向に延びるブラシ１４（巻き付き防止部材）を配置してもよい。このブラシ１４は、毛の部分１５をローラ３表面の溝１１，１１…に摺接させることによって、ローラ３に巻き付こうとしている単繊維を除去するものである。
【００２２】
また、本発明においては、このブラシ１４は、ローラ３表面に巻き取られようとする網状の単繊維１２の巻上がりを止め、網状の単繊維１２を反射型センサ８の光軸付近に留めることによって、反射型センサ８による網状の単繊維１２の検知をより確実にするものである。さらに、単繊維のローラ３への巻付きを遅らせ、巻付きを手作業で除去するまでの時間稼ぎをするものである。
【００２３】
ローラ装置にブラシ１４を設置する場合、反射型センサ８および反射板９は、ローラ３出側にある繊維束１（Ｂ）と、該繊維束１の次の支承点Ａとブラシ１４がローラに摺接する摺接点Ｈとを結ぶ線Ｇと、ローラ３出側にある繊維束１がローラ円周１３と接する接点Ｄから摺接点Ｈまでの円弧Ｉとに囲まれた領域に光軸を有するように設置される。
なお、図示例では、巻き付き防止部材として、ブラシを用いているが、本発明のローラ装置における巻き付き防止部材は、ローラ３表面に摺接するものであればよく、巻き付き防止用のバー、ブレードなどを用いてもよい。
【００２４】
このようなローラ装置によれば、繊維束１を構成する単繊維の一部がほつれて、ローラ３の出側にある繊維束１からローラ３に引き取られる網状の単繊維１２を検知する反射型センサ８が設けられているので、繊維がローラに巻き付き始める段階において、早期に繊維のローラ巻き付きを検知することができる。
【００２５】
なお、本発明のローラ装置は、図示例のような耐炎化装置用の折り返しローラに限定はされず、他の繊維、例えばアクリル繊維等の製造工程におけるガイドローラ、テンションローラ、ニップローラ等として用いてもよい。
また、本発明のローラ装置を耐炎化装置以外に用いる場合、本発明における支承点としては、本発明のローラ装置の次の別のローラなど、繊維束が次に固定される点が適用される。
【００２６】
次に、このローラ装置を設置した耐炎化装置における繊維のローラ巻き付き検知方法について説明する。
耐炎化炉２のスリット７から導出した繊維束１，１…を再びスリット７から耐炎化炉２内に導入するために、ローラ３によって繊維束１，１…を折り返す際、様々な要因によって繊維束１を構成する単繊維の少なくとも１本がローラ３に巻き取られる現象が希に起こる。この単繊維が完全にローラ３に巻き付くと、この単繊維に隣接する他の単繊維がつられる形となって、複数の単繊維がローラ３出側にある繊維束１からローラ３に網状に絡まりながら引き取られていく。
【００２７】
この網状の単繊維１２が、反射型センサ８と反射板９との間にある光軸上を横切ると、反射型センサ８から投光されたレーザが遮られる。レーザーが遮られた情報は、反射型センサ８内の制御部に伝達され、制御部内の処理部によって繊維のローラ巻き付きが検知される。
【００２８】
ついで、処理部から警報装置に検知信号が送信されることによって、警報装置の警報ランプが点灯、または警報装置から警報音が発せられ、作業者等が繊維のローラ巻き付きを知る。ローラ３に巻き付いた繊維は、作業者等によって除去され、ローラ３は正常な状態に回復する。
【００２９】
このような、繊維のローラ巻き付き検知方法によれば、繊維束１を構成する単繊維の一部がほつれて、ローラ３の出側にある繊維束１からローラ３に引き取られる網状の単繊維１２を、反射型センサ８によって検知しているので、繊維がローラに巻き付き始める段階において、早期に繊維のローラ巻き付きを検知することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の繊維のローラ巻き付き検知方法は、複数の単繊維からなる繊維束のローラへの巻付きを検知する方法であって、繊維束を構成する単繊維の一部がほつれて、ローラの出側にある繊維束からローラに引き取られる単繊維を、光学センサによって検知する方法であるので、繊維がローラに巻き付き始める段階において、早期に繊維のローラ巻き付きを検知することができる。これにより、繊維束の糸切れを防止することができ、また、巻付きを手作業で除去してローラを正常な状態に素早く回復させることができる。また、繊維束の糸切れによる、工程トラブルを未然に防ぐことができる。
【００３１】
また、繊維束と接触していないローラ表面に摺接するように、ローラの軸方向に延びる巻き付き防止部材を配置すれば、ローラに巻き付こうとしている単繊維を除去することができる。また、ローラ表面に巻き取られようとする網状の単繊維の巻上がりを止め、網状の単繊維を光学センサの光軸付近に留めることによって、光学センサによる網状の単繊維の検知をより確実にすることができる。さらに、単繊維のローラへの巻付きを遅らせ、巻付きを手作業で除去するまでの時間稼ぎをすることができる。
【００３２】
また、本発明のローラ装置は、複数の単繊維からなる繊維束と接触するローラと、光学センサとを具備し、前記光学センサが、ローラの出側にある繊維束の次の支承点から延びてローラ円周に接する２本の接線と、これら接線がローラ円周と接する２つの接点の間の円弧とに囲まれた領域にある単繊維を検知するように設置されているので、繊維がローラに巻き付き始める段階において、早期に繊維のローラ巻き付きを検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のローラ装置の一例を示す概略側面図である。
【図２】  本発明のローラ装置の一例を示す概略上面図である。
【図３】  本発明のローラ装置の他の例を示す概略側面図である。
【図４】  従来のローラ装置が設置された耐炎化装置の一例を示す概略正面図である。
【図５】  従来のローラ装置が設置された耐炎化装置の一例を示す概略上面図である。
【図６】  従来のローラ装置の一例を示す概略側面図である。
【符号の説明】
１  繊維束
３  ローラ
７  スリット（支承点）
８  反射型センサ（光学センサ）
１２  網状の単繊維
１３  ローラ円周
１４  ブラシ（巻き付き防止部材）
Ａ  支承点
Ｂ  接線
Ｃ  接線
Ｄ  接点
Ｅ  接点
Ｆ  円弧
Ｇ  接線
Ｈ  摺接点
Ｉ  円弧
【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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