(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定位置に固定された耐摩耗性軸部材と、
前記軸部材の外周面の略半周部分に係合して回転自在な剛性体からなるレバー部材と、
前記レバー部材の両端部に係合して該レバー部材を弾性的に保持する弾性部材と、
前記レバー部材に回転自在に装着した糸案内部材と、
前記レバー部材に回転中心から若干偏心して設けた磁石と、
前記磁石に対向して定位置に設けた磁気抵抗素子と、
を備えたことを特徴とする糸張力検知センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、糸張力検知センサ、特に、紡績機において、糸の巻き取り時の糸張力を検知する糸張力検知センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の糸張力検知センサとしては、ポテンショメータを使用したもの、あるいは、特公平６−２９８１４号公報に記載のものが知られている。該公報記載の糸張力検知センサは、２個の固定糸案内の間に設けられ、かつ、糸の走行によって糸の走行方向に対して直角に作用を受ける可動糸案内を備え、この可動糸案内に糸を掛ける構造をしている。具体的には、可動糸案内は、一端がハウジングに固定されているバネ板の開放側先端部に取り付けられている。この可動糸案内の下に磁石が取り付けられ、糸が掛けられた状態で磁石がホール効果センサに対向するように設定されている。そして、糸の巻き取り時の糸張力に応じて上下に移動する磁石からの磁束密度の変化を、ホール効果センサにて検知し、糸張力を測定していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記ポテンショメータを使用したものでは、数種類のベアリングで軸受を構成しているため、大型化すると共にコストが高く付いていた。また、回転体の接触にブラシを用いているため、耐久性に欠けていた。
一方、前記公報記載の糸張力検知センサは、可動糸案内及び磁石がバネ板の開放側先端部に取り付けられているため、糸の走行速度が速くなるとバネ板が異常振動して、磁石の上下移動が糸の張力に追従できなくなり、磁石のジャンピングや糸絡み、糸切れが生じ、精度よく糸張力を測定することができないという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、小型で耐久性がよく、しかも糸の走行速度が速くても精度よく糸張力を測定することができる糸張力検知センサを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段と作用】
以上の目的を達成するため、本発明に係る糸張力検知センサは、定位置に固定された耐摩耗性軸部材と、この軸部材の外周面の略半周部分に係合して回転自在な剛性体からなるレバー部材と、このレバー部材の両端部に係合して該レバー部材を弾性的に保持する弾性部材と、前記レバー部材に回転自在に装着した糸案内部材と、前記レバー部材に回転中心から若干偏心して設けた磁石と、この磁石に対向して定位置に設けた磁気抵抗素子とを備えている。
【０００６】
即ち、本発明は、剛性体レバー部材を耐摩耗性軸部材に弾性的に押し付けて回転自在に保持し、このレバー部材に糸の走行をガイドする糸案内部材と磁石を取り付けた。糸案内部材に糸の張力が作用しないとき、レバー部材は弾性部材によってバランスを保持され、所定の角度で静止している。この静止状態での回転角度を０゜とする。糸が高速で走行すると、糸の張力によって糸案内部材を介してレバー部材が一方向への回転力を受け、軸部材を支点として若干回転する。レバー部材と共に磁石も一体的に回転し、定位置に固定された磁気抵抗素子に作用する磁石の磁束密度が変化する。
【０００７】
糸の走行張力はレバー部材／磁石の回転角度に基づいて磁気抵抗素子への磁束密度の変化として作用し、磁束密度の変化が磁気抵抗素子によって抵抗（電圧）変化として検知される。これにて、糸の張力が磁気抵抗素子の電圧変化として測定されることになる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る糸張力検知センサの実施形態について添付図面を参照して説明する。
図１、図２において、糸張力検知センサは、概略、第１固定板１、第２固定板１０、可動レバー１５、可動糸案内ローラ１９、コイルばね２１〜２４、磁石２５、磁気抵抗素子３０にて構成されている。
【０００９】
第１固定板１には支持ブロック２が固定され、該支持ブロック２には耐摩耗性材料（例えば、セラミック）からなる軸部３が設けられている。さらに、第１固定板１にはブロック５，６を介して固定糸案内ローラ７，８が回転自在に装着されている。
可動レバー１５は、剛性体からなり、一側面に形成した半円形状の凹部１６が前記軸部３に係合している。この可動レバー１５は４本のコイルばね２１〜２４を一対ずつ両端部に互いに対向させて圧縮状態で設けることによって弾性的に保持されている。
【００１０】
可動糸案内ローラ１９は可動レバー１５の一端部に回転自在に装着されている。糸４０は前記固定糸案内ローラ７から可動糸案内ローラ１９及び固定糸案内ローラ８へ張り渡され、矢印ａ方向へ走行する。なお、これらのローラ７，８，１９は耐摩耗性材料によって製作されている。
糸４０に張力がかけられていないとき、前記可動レバー１５はコイルばね２１〜２４それぞれのばね力によってバランスを保持し、図１に示す角度で静止している。このとき可動レバー１５の回転角度θを０゜とする。
【００１１】
磁石２５は、矩形状をなし、可動レバー１５の一側面にブロック２６を介して取り付けられている。磁石２５の取り付け位置は軸部３から若干偏心した位置である。
磁気抵抗素子３０は、第２固定板１０に前記磁石２５と対向するように取り付けられている。具体的には、図３，図４に示すように、一対の磁気抵抗体ＭＲ１，ＭＲ２を軸部３を中心に対称に配置したもので、可動レバー１５が前述のようにバランスを保って回転角度θが０゜のとき、磁石２５は磁気抵抗体ＭＲ１，ＭＲ２に対して直交状態で、かつ、均等な面積で対向している（図３参照）。この磁気抵抗体ＭＲ１，ＭＲ２は、電気的に互いに直列に接続され、ＭＲ１の一端は電源端子３１に接続され、ＭＲ２の一端はグランド端子３２に接続されている。さらに、ＭＲ１，ＭＲ２の中継線には出力端子３３が接続されている。
【００１２】
次に、以上の構成からなる糸張力検知センサの動作について説明する。
糸案内ローラ７，１９，８に糸４０が掛けられ、糸４０が矢印ａ方向に、例えば１２００ｍ／ｍｉｎの高速で走行すると、糸４０の張力によって可動糸案内ローラ１９が矢印ｂ方向の力を受け、可動レバー１５が軸部３を支点として矢印ｃ方向に回転する。可動レバー１９は、４本のコイルばね２１〜２４で弾性的に保持されているため、糸４０の張力とコイルばね２１〜２４の弾性力が釣り合った角度θまで回転する。この可動レバー１５の回転と共に磁石２５も回転し（図４参照）、磁石２５から磁気抵抗素子３０へ作用する磁束密度が変化する。この磁束密度の変化が出力端子３３から電圧変化として検知される。
【００１３】
このように、糸４０の張力を可動レバー１５の回転力に変換させることによって、糸４０が高速で走行しても、可動レバー１５を糸４０の張力に応じてスムーズに追随させることができ、磁石２５もスムーズに動作することになる。従って、磁石２５がジャンピングしたり、糸絡みや糸切れが生じるおそれはなく、精度よく糸張力を測定することができる。特に、本実施形態では、耐摩耗性軸部３に可動レバー１５をコイルばね２１〜２４の弾性力のバランスで回転自在に保持しているため、可動レバー１５の保持にベアリング等のコストがかかる大型部品を用いる必要はなく、コンパクトな構成で安価に製造できる。
【００１４】
ここで、磁気抵抗素子３０による糸張力の検知に関して具体的に説明する。
磁気抵抗体ＭＲ１及びＭＲ２の抵抗値をそれぞれＲ1，Ｒ2、電源端子３１に入力される電源電圧をＶINとすると、出力端子３３の出力電圧ＶOUTは以下の（１）式にて表される。
ＶOUT＝｛Ｒ2／（Ｒ1＋Ｒ2）｝×ＶIN      ……（１）
【００１５】
本実施形態では、糸４０に張力がかかっていない（糸張力が０ｇ）状態のとき、図３に示すように、可動レバー１５の回転角度θは０゜であり、磁気抵抗体ＭＲ１，ＭＲ２がそれぞれ等しい面積で磁石２５に対向するように設定されている。従って、糸４０に張力がかかっていない状態の磁気抵抗体ＭＲ１，ＭＲ２の抵抗値は、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ0となり、前記（１）式より、磁気抵抗素子３０の出力電圧ＶOUT0は、以下の（２）式となる。
ＶOUT0＝ＶIN／２      ……（２）
【００１６】
次に、糸４０が高速で走行することにより、糸４０に５０ｇの張力がかかると、可動糸案内ローラ１９が矢印ｂ方向の力を受け、コイルばね２１〜２４の弾性力と釣り合う位置まで可動レバー１５がスムーズに回転する。本実施形態では、張力５０ｇでの釣り合い位置を可動レバー１５の回転角度θが５゜になる位置とした。図４に示すように、可動レバー１５の回転と共に磁石２５が回転し、磁気抵抗体ＭＲ１と磁石２５の対向面積が減少し、磁気抵抗体ＭＲ２と磁石２５の対向面積が増加する。従って、磁石２５から磁気抵抗体ＭＲ１への磁束密度は小さくなり、磁気抵抗体ＭＲ２への磁束密度は大きくなる。つまり、磁気抵抗体ＭＲ１の抵抗値Ｒ1はＲ0−ΔＲとなり、磁気抵抗体ＭＲ２の抵抗値Ｒ2はＲ0＋ΔＲとなる。この結果、前記（１）式より、磁気抵抗素子３０の出力電圧ＶOUT5は、以下の（３）式となる。なお、本実施形態では可動レバー１５の回転角度１゜に対して出力電圧ＶOUTが１４ｍＶ高くなるように設定した。
ＶOUT5＝（ＶIN／２）＋（ＶIN・ΔＲ／２Ｒ0）      ……（３）
【００１７】
さらに、糸４０にかかる張力が１００ｇになると、可動レバー１５はさらに矢印ｃ方向にコイルばね２１〜２４の弾性力と釣り合う位置まで回転する。本実施形態では、張力１００ｇでの釣り合い位置を可動レバー１５の回転角度が１０゜になる位置とした。この場合、磁気抵抗体ＭＲ１と磁石２５の対向面積はさらに減少し、磁気抵抗体ＭＲ２と磁石２５の対向面積がさらに増加する。磁気抵抗体ＭＲ１の抵抗値Ｒ1はＲ0−２ΔＲとなり、磁気抵抗体ＭＲ２の抵抗値Ｒ2はＲ0＋２ΔＲとなる。この結果、前記（１）式より、磁気抵抗素子３０の出力電圧ＶOUT10は、以下の（４）式となる。
ＶOUT10＝（ＶIN／２）＋（ＶIN・ΔＲ／Ｒ0）      ……（４）
【００１８】
図５は可動レバー１５の回転角度と磁気抵抗素子３０の出力電圧の関係を示すグラフである。こうして、糸４０の張力を磁気抵抗素子３０の出力電圧ＶOUTの変化として測定することができる。
【００１９】
なお、本発明に係る糸張力検知センサは前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
特に、磁石や磁気抵抗体の形状は、仕様に合わせて種々の形状のものが用いられる。また、可動レバーの形状も同様であり、コイルばねに関しては引張り状態で可動レバーを保持してもよい。
【００２０】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、剛性体からなるレバー部材を弾性部材のバランスによって耐摩耗性軸部材に回転自在に係合／保持させたため、レバー部材に取り付けた糸案内部材から作用する糸張力によってレバー部材及び磁石がスムーズに回転し、磁石のジャンピングや糸絡み、糸切れが生じることなく、磁気抵抗素子の出力電圧の変化として張力を精度よく検知できる。しかも、レバー部材をベアリングで支持する必要はなくコンパクトに構成でき、コストの低減を達成できる。また、ブラシを使用することもなく、軸部材に耐摩耗性材料を使用しているため、耐久性にも優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である糸張力検知センサを示す平面図。
【図２】前記糸張力検知センサを示す側面図。
【図３】前記糸張力検知センサにおいて磁気抵抗素子と磁石との位置関係を示す説明図、可動レバーの回転角度が０゜の場合である。
【図４】前記糸張力検知センサにおいて磁気抵抗素子と磁石との位置関係を示す説明図、可動レバーが一定量回転した場合である。
【図５】可動レバーの回転角度と磁気抵抗素子の出力電圧との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
３…耐摩耗性軸部
１５…可動レバー
１９…可動糸案内ローラ
２１〜２４…コイルばね
２５…磁石
３０…磁気抵抗素子
【図１】
0003760512.tif 000002
【図２】
0003760512.tif 000003
【図３】
0003760512.tif 000004
【図４】
0003760512.tif 000005
【図５】
0003760512.tif 000006