(57)【要約】【課題】構造が簡素で、安価で、かつ精度良く糸のテンションを測定することができるテンションセンサを提供する。【解決手段】本発明に係るテンションセンサ１は、自由端と固定端とを有するバネ部材と、自由端側に設けられた位置変位センサＳと、自由端側に設けられ、テンションを測定すべき糸Ｙと係合する係合部５を含み、バネ部材が、所定間隔をおいて平行に配置された２枚の板バネ２ａ、２ｂと、自由端側と固定端側の２箇所において、２枚の板バネ２ａ、２ｂにそれぞれ接続され、２枚の板バネの所定間隔を決定づけるスペーシング部材６と、を含むことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自由端と固定端とを有するバネ部材と、当該バネ部材の自由端側に設けられた位置変位センサと、前記バネ部材の自由端側に設けられ、テンションを測定すべき糸と係合する係合部と、を含むテンションセンサであって、
前記バネ部材が、
所定間隔をおいて平行に配置された２枚の板バネと、
前記自由端側と前記固定端側の２箇所において、２枚の前記板バネにそれぞれ接続され、前記所定間隔を決定づけるスペーシング部材と、
を含むことを特徴とするテンションセンサ。
【請求項２】
自由端と固定端とを有するバネ部材と、当該バネ部材の自由端側に設けられた位置変位センサと、前記バネ部材の自由端側に設けられ、テンションを測定すべき糸と係合する係合部と、を含むテンションセンサであって、
前記バネ部材が、直方体の金属部材の中央部に貫通孔を設けてなる弾性ヒンジであることを特徴とするテンションセンサ。
【請求項３】
前記位置変位センサが、磁気式変位センサ、抵抗式変位センサ、または静電容量式変位センサの群から選択されたものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のテンションセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動ワインダ、紡績機等の繊維機械における巻取中の糸のテンションを測定するテンションセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、自動ワインダは、精紡機等で生産した給糸ボビンから、所定形状のパッケージを形成するものである。図５に示すように、自動ワインダＵには、給糸ボビンＢ、綾振ドラム１１、パッケージＰ、テンションセンサ１、テンサー１０が備えられる。
【０００３】
図５に示す自動ワインダＵにおいて、給糸ボビンＢはトレイ１２上に挿立され、糸Ｙが解舒される。解舒される際の糸Ｙのテンションは、バルーンコントローラ１３によってほぼ一定に保たれる。解舒された糸Ｙは、最終的に、綾振ドラム１１の表面に形成された綾振溝によって綾振されつつ、パッケージＰに巻き取られる。
【０００４】
自動ワインダＵにおいて、巻取時の糸Ｙのテンションを一定に保つことは非常に重要であり、テンションが適当に制御されない場合には、生産されるパッケージＰの歩留まりの悪化や、過剰テンションによる糸切れが発生する。そこで、従来から、巻取時の糸Ｙのテンションをテンションセンサ１によって測定し、その測定結果に応じたテンションをテンサー１０でかけることにより、巻取時のテンションが一定に保たれるようになっている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
図６（Ａ）に示すように、従来のテンションセンサ１において、板バネ２の一端は支持部材３に固定されて固定端となり、他端は自由端となっている。板バネ２の自由端側の端面には、ロッド４が備えられ、さらにその先端に糸Ｙと係合する係合部５が備えられる。通常、係合部５の材料としては、セラミック系の材料が用いられる。また、板バネ２の自由端側の下部には、位置変位センサＳが備えられている。図６（Ａ）に示す位置変位センサＳは、一例として、円筒状の第２センサ部材Ｓ２と、第２センサ部材Ｓ２の中心軸に沿って挿入される棒状の第１センサ部材Ｓ１とからなり、第１センサ部材Ｓ１の挿入量（位置変位）をセンサ出力として得ることができるものである。
【０００６】
図６（Ｂ）は、図６（Ａ）に示すテンションセンサ１をＡ方向から見た模式図である。係合部５と係合した糸ＹにテンションＴがかると、糸Ｙから係合部５に対して押付力Ｗがかかる。押付力Ｗが発生すると、板バネ２が撓み、係合部５がΔＸ変位するとともに、第１センサ部材Ｓ１と第２センサ部材Ｓ２の相対的な位置がΔＸ’変位する。理想的には、ΔＸ＝ΔＸ’の関係が成立するので、結局、位置変位センサＳからは、テンションＴに比例したセンサ出力を得ることができる。
【特許文献１】特開平１０−８７１７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、実際のテンションセンサ１において、糸Ｙに強いテンションがかかると、テンションセンサ１は、図７の下図のように変形する。板バネ２が大きく撓むと、第１センサ部材Ｓ１は第２センサ部材Ｓ２に傾いて挿入されることになる。そして、位置変位センサＳが測定可能な、第２センサ部材Ｓ２の中心軸に沿った変位量ΔＸ’は、係合部５の変位量ΔＸよりも少なくなり、得られるセンサ出力は実際のテンションよりも低い値を示すことになる（第１の誤差要因）。
【０００８】
また、糸Ｙの走行速度は約１０〜２０ｍ／ｓと非常に高速であるため、糸ＹがＤ方向に走行すると、糸Ｙと係合部５の間には図８に示すような摩擦力μが生じる。摩擦力μによって係合部５がねじられると、ロッド４を介して板バネ２にもＲ方向のねじれが発生する。そして、第１の誤差要因と同様に、第１センサ部材Ｓ１は第２センサ部材Ｓ２に傾いて挿入されることになり、センサ出力に誤差が生じることになる（第２の誤差要因）。
【０００９】
以上のように、従来のテンションセンサでは、上記した２つの誤差要因のために、前提となる関係式ΔＸ＝ΔＸ’が成立せず、糸Ｙのテンションを精度良く測定するのは不可能であるか、または面倒な補正を行う必要があった。
【００１０】
誤差要因の影響を受けないテンションセンサとして、フォトインタラプタ、ムービングマグネット及びサーボアンプを組み合わせたセンサを、位置変位センサＳとして使用したものが検討されている。しかしながら、このセンサは構造が複雑で、しかも高価であるため、自動ワインダに組み込んで使用するのは現実的ではなかった。
【００１１】
そこで、本発明は、構造が簡素で、安価で、かつ精度良く糸のテンションを測定することができるテンションセンサ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】
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明に係るテンションセンサは、自由端と固定端とを有するバネ部材と、当該バネ部材の自由端側に設けられた位置変位センサと、前記バネ部材の自由端側に設けられ、テンションを測定すべき糸と係合する係合部と、を含むテンションセンサであって、前記バネ部材が、所定間隔をおいて平行に配置された２枚の板バネと、前記自由端側と前記固定端側の２箇所において、２枚の前記板バネにそれぞれ接続され、前記所定間隔を決定づけるスペーシング部材と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係るもうひとつのテンションセンサは、自由端と固定端とを有するバネ部材と、当該バネ部材の自由端側に設けられた位置変位センサと、前記バネ部材の自由端側に設けられ、テンションを測定すべき糸と係合する係合部と、を含むテンションセンサであって、前記バネ部材が、直方体の金属部材の中央部に貫通孔を設けてなる弾性ヒンジであることを特徴とする。
【００１４】
上記テンションセンサにおいて、前記位置変位センサは、磁気式変位センサ、抵抗式変位センサ、または静電容量式変位センサの群から選択されたものであることが好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、構造が簡素で、かつ安価であるとともに、上記第１及び第２の誤差要因の発生を抑制することにより、精度良く糸のテンションを測定することができるテンションセンサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明に係るテンションセンサの好ましい実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１に、実施例１に係るテンションセンサを示す。このテンションセンサ１は、一端が支持部材３に固定された固定端で、他端が自由端となっている。テンションセンサ１は、主に、平行に配置された２枚の同一の板バネ２ａ、２ｂからなる。板バネ２ａと２ｂの間には、固定端側及び自由端側に各１個のスペーシング部材６が配置され、板バネ２ａ、２ｂにそれぞれ接続される。２個のスペーシング部材６は同一のもので、これにより板バネ２ａと２ｂの間隔が決定される。板バネ２ａ、２ｂとスペーシング部材６は、ネジ、接着剤等を用いて適当に接続される。
【００１８】
自由端側の端面には、ロッド４が垂直に備えられ、さらにその先端にはセラミック製の係合部５が備えられる。また、自由端側の下部には、位置変位センサＳが備えられる。
【００１９】
本実施例における位置変位センサＳは、一次コイル及びその内側に同軸配置された複数の二次コイルからなる第２センサ部材Ｓ２と、複数の磁気応答部材が所定の間隔で配列された棒状の第１センサ部材Ｓ１とからなる磁気式変位センサである（例えば、実登第３０３６２８５号公報参照）。このタイプの位置変位センサＳにおいて、一次コイルに交流信号を印加すると、二次コイルから、第２センサ部材Ｓ２に対する第１センサ部材Ｓ１の相対的、かつ直線的な位置変位ΔＸ’に応じた電気的なセンサ信号が出力される。分解能は、一例として０．００１ｍｍである。
【００２０】
図２を参照して、板バネ幅ｗは８ｍｍ、板バネ長ｌは１８ｍｍ、板バネ厚ｔ＝０．０８ｍｍ、スペーシング部材６によって決定される板バネ間隔ｓは６ｍｍ、板バネ長ｌのうち、スペーシング部材６に接していない有効長ｌａは１０ｍｍである。板バネ２は、リン青銅、バネ用ステンレス鋼板等の公知のバネ用部材からなる。
【００２１】
図３に示す本実施例に係るテンションセンサ１において、係合部５に係合した糸ＹにテンションＴがかかると、そのテンションＴに比例した押付力Ｗが発生する（図６（Ｂ）参照）。押付力Ｗが発生すると、２枚の板バネ２ａ、２ｂが撓み、係合部５がΔＸ押し下げられる。係合部５の変位量ΔＸは押付力Ｗに比例したもので、押付力Ｗは糸ＹのテンションＴに比例したものである。
【００２２】
図３の下図に示すように、糸ＹにテンションＴがかかると、板バネ２ａと２ｂは平行状態を保ったまま撓む。従って、本発明に係るテンションセンサ１よれば、糸Ｙに強いテンションがかかったとしても、第１センサ部材Ｓ１が第２センサ部材Ｓ２に傾いて挿入されることはなく、位置変位センサＳが検出する変位量ΔＸ’は、係合部５の変位量ΔＸとほぼ等しくなる。
【００２３】
また、テンションセンサ１は、薄い板バネ２ａ、２ｂ（ｔ＝０．０８ｍｍ）が所定の間隔（ｓ＝６ｍｍ）をおいて配置され、全体として厚み（ｔ×２＋ｓ＝６．１６ｍｍ）が増している。従って、本発明に係るテンションセンサ１によれば、糸Ｙと係合部５に摩擦力μが生じたとしても、板バネ２ａ、２ｂにはほとんどねじれは生じない。
【００２４】
以上のように、本発明に係るテンションセンサによれば、前述の第１及び第２の誤差要因の発生が抑制され、糸ＹのテンションＴを精度良く測定することができる。
【実施例２】
【００２５】
図４に、実施例２に係るテンションセンサを示す。本実施例に係るテンションセンサ１では、板バネ２ａ、２ｂ、スペーシング部材６に替えて、弾性ヒンジ７が用いられる。弾性ヒンジ７は、直方体の金属部材の中央部に貫通孔８が設けられたもので、放電加工、ワイヤカット等で製造される。弾性ヒンジ７の２ａ’、２ｂ’部は、実施例１の板バネに対応し、６’部は実施例１のスペーシング部材に対応したものである。
【００２６】
実施例２に係るテンションセンサによっても、実施例１に係るテンションセンサと同様の作用効果を得ることができる。すなわち、実施例２に係るテンションセンサによれば、前述の第１及び第２の誤差要因が発生したとしても、糸ＹのテンションＴを精度良く測定することができる。
【００２７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではない。
【００２８】
例えば、本発明に適用される位置変位センサは、磁気式変位センサに限定されず、直線的な変位を検出できる他のセンサに置き換えることができる。置き換え可能なセンサとしては、例えば、特開２００４−３７３５０号公報で開示されている抵抗式変位センサ、及び特開２０００−１８９０５号公報で開示されている静電容量式変位センサがある。
【００２９】
また、実施例１に係るテンションセンサについて、図２を参照して各部の寸法を詳細に説明したが、他の寸法に変更することもできる。例えば、板バネ幅ｗ及び板バネ間隔ｓを大きくすることで、よりねじれ（第２の誤差要因）に強いテンションセンサを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】実施例１に係るテンションセンサの斜視図である。
【図２】実施例１に係るテンションセンサの寸法図である。
【図３】実施例１に係るテンションセンサの断面図であって、糸にテンションがかかる前後の状態を示す図である。
【図４】実施例２に係るテンションセンサの斜視図である。
【図５】自動ワインダの構成を示す模式図である。
【図６】（Ａ）は従来のテンションセンサを示す斜視図、（Ｂ）は糸のテンションと押付力Ｗの関係を示す図である。
【図７】従来のテンションセンサの断面図であって、糸にテンションがかかる前後の状態を示す図である。
【図８】従来のテンションセンサの斜視図であって、糸と係合部の間に摩擦力が生じた状態を示す図である。
【符号の説明】
【００３１】
１      テンションセンサ
２ａ    板バネ
２ｂ    板バネ
３      支持部材
４      ロッド
５      係合部
６      スペーシング部材
７      弾性ヒンジ
８      貫通孔
１０    テンサー
１１    綾振ドラム
１２    トレイ
１３    バルーンコントローラ
Ｂ      給糸ボビン
Ｐ      パッケージ
Ｓ      位置変位センサ
Ｓ１    第１センサ部材
Ｓ２    第２センサ部材
Ｕ      自動ワインダ
Ｙ      糸
【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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