CN103728079A - 张力检测装置 - Google Patents

Abstract

一种张力检测装置，即便在存在因温度变化而导致的磁铁的磁场强度的变动的情况下，也能够准确地检测丝线的张力。张力传感器（51）具备对因温度变化而导致的磁铁（53）的磁场强度的变动进行修正的膨胀部件（55）。膨胀部件（55）是设置在板簧（52）与磁铁（53）之间、且伴随着温度上升而膨胀的部件。膨胀部件（55）通过伴随着温度上升的膨胀使磁铁（53）朝接近霍尔元件（54）的方向变位。

Description

张力检测装置

技术领域

本发明涉及检测丝线的张力的张力检测装置。

背景技术

检测丝线的张力的张力检测装置例如在对丝线实施假捻加工的假捻加工机等中使用。专利文献1所记载的张力检测装置具备：活动部件，根据行进的丝线的张力而变位；磁铁，安装于活动部件；以及霍尔元件，设置在与磁铁对置的规定位置。在该张力检测装置中，根据丝线的张力变动，安装于活动部件的磁铁变位，进而，霍尔元件周围的磁场的强度变化。该磁场的强度的变化由霍尔元件检测，并且，根据磁场的强度来检测丝线的张力。

专利文献1：日本特开昭61－212738号公报

通常，磁铁具有由于温度变化而在周围产生的磁场的强度变动的性质。例如，当磁铁被加热时，在周围产生的磁场的强度降低。在专利文献1所记载的张力检测装置中，由于与活动部件接触的丝线而产生摩擦热，所产生的摩擦热经由活动部件传递至磁铁。因此，在专利文献1所记载的张力检测装置中，由于热而磁铁的磁场的强度降低。当由于温度变化而使磁铁在周围产生的磁场的强度变化时，霍尔元件周围的磁场的强度也变化，进而，张力检测值变动。另一方面，由于丝线与活动部件的接触而产生的摩擦热根据涂布于丝线的油剂的特性、生产速度、丝线的材质和形状、纤度的不同而变化。因此，无法预先预测上升温度而对磁场强度的变动进行修正。这样，在专利文献1所记载的张力检测装置中，存在由于磁铁的温度变化而变得无法检测到准确的丝线张力的问题。

发明内容

本发明的目的在于，即便由于温度变化而导致磁铁的磁场强度变动也能够准确地检测丝线的张力。

第1发明的张力检测装置的特征在于，具备：活动部件，与行进的丝线接触，且根据所述丝线的张力而变位；磁铁，安装于所述活动部件；以及检测单元，设置于规定位置，检测所述磁铁的磁场强度；还具备修正单元，该修正单元对因温度变化而导致的所述磁铁的磁场强度的变动进行修正。

在本发明中，利用修正单元对因温度变化而导致的磁铁的磁场强度的变动进行修正。因而，例如即便因与活动部件接触的丝线产生的摩擦热等而使磁铁的磁场强度降低，也能够利用修正单元对磁场强度的降低进行修正。因此，即便存在因温度变化而导致的磁铁的磁场强度的变动，也能够准确地检测丝线的张力。

第2发明的张力检测装置的特征在于，在第1发明的张力检测装置中，所述修正单元伴随着温度上升而使所述磁铁朝接近所述检测单元的方向变位。

在本发明中，利用修正单元，伴随着温度上升使磁铁朝接近检测单元的方向变位。因而，即便因与活动部件接触的丝线产生的摩擦热等使磁铁的磁场强度降低，也能够通过磁铁伴随着温度上升而接近检测单元，来修正相对于检测单元的磁场强度的降低。因此，即便在存在因热而导致的磁铁的磁场强度的降低的情况下，也能够准确地检测丝线的张力。

第3发明的张力检测装置的特征在于，在第2发明的张力检测装置中，所述修正单元是设置在所述活动部件与所述磁铁之间、且伴随着温度上升而膨胀的部件，通过伴随着温度上升的膨胀而使所述磁铁朝接近所述检测单元的方向变位。

在本发明中，修正单元设置在活动部件与磁铁之间。并且，利用伴随着温度上升的修正单元的膨胀使磁铁朝接近检测单元的方向变位。因而，通过利用与活动部件接触的丝线产生的摩擦热使修正单元膨胀，能够利用简单的结构使磁铁朝接近检测单元的方向变位，结果，能够对磁铁的磁场强度的降低进行修正。

第4发明的张力检测装置的特征在于，在第2或第3发明的张力检测装置中，所述修正单元是具有绝热性的部件。

在本发明中，设置在活动部件与磁铁之间的修正单元是具有绝热性的部件。因而，抑制与活动部件接触的丝线所产生的摩擦热传递至磁铁。这样一来，由于通过抑制因热而导致的磁铁的磁场强度的降低，来将修正单元对磁铁的磁场强度的降低的修正量抑制在较小的限度，因此使丝线的张力的检测精度进一步提高。

第5发明的张力检测装置的特征在于，在第1～第4发明中任一项的张力检测装置中，所述活动部件具有：接触部，供行进的所述丝线接触；以及凹部，相对于所述接触部设置在所述丝线的行进方向的前后的至少任一方的位置，所述丝线在该凹部的内部空间中行进。

在本发明中，活动部件具有凹部，该凹部相对于接触部设置在丝线的行进方向的前后的至少任一方的位置，丝线在凹部的内部空间中行进。因而，在凹部中行进的丝线所产生的伴随流使得活动部件被冷却。因此，因热而导致的磁铁的磁场强度的降低得到抑制。

发明效果

在本发明中，利用修正单元对因温度变化而导致的磁铁的磁场强度的变动进行修正。因而，例如即便由于与活动部件接触的丝线产生的摩擦热等而使磁铁的磁场强度降低，也能够利用修正单元对磁场强度的降低进行修正。因此，即便存在因温度变化而导致的磁铁的磁场强度的变动的影响，也能够准确地检测丝线的张力。

附图说明

图1是本实施方式所涉及的假捻加工机的概要主视图。

图2是张力传感器的概要主视图。

图3是张力传感器的概要立体图。

图4是变形例所涉及的张力传感器的概要主视图。

图5是简要地示出具备变形例所涉及的张力传感器的假捻加工机的电结构的框图。

符号说明

1  假捻加工机

21 第二导丝器（接触部）

51 张力传感器（张力检测装置）

52 板簧（活动部件）

53 磁铁

54 霍尔元件（检测单元）

55 膨胀部件（修正单元）

57 凹部

具体实施方式

以下对本发明的实施方式进行说明。在本实施方式中，对将本发明的张力检测装置使用于对丝线施加假捻加工的假捻加工机的实施方式进行说明。图1是示出本实施方式所涉及的假捻加工机的概要主视图。假捻加工机1的目的例如是对聚酯、聚酰胺等热塑性合成纤维施加假捻而对其赋予弯曲，从而制造富有伸缩性的加工丝线。

如图1所示，假捻加工机1具备主机台2、两个卷取台3、支承部4等，在它们之上配置有后述的各装置。主机台2沿铅垂方向延伸。两个卷取台3在夹着主机台2的对称的位置隔开作业空间6与主机台2分别对置配置。在卷取台3的与作业空间6相反侧存在作业者取下由设置于卷取台3的后述的卷取装置13进行卷取而形成的满筒的卷装P的空间7。支承部4连结主机台2和两个卷取台3。

假捻加工机1具备分别夹着空间7而与两个卷取台3对置配置的两个供丝架11、设置在主机台2的上部的两个假捻装置12、以及分别设置于两个卷取台3的卷取装置13等。供丝架11是保持供丝卷装S、并供给供丝卷装S的丝线Y的装置。假捻装置12是对从供丝架11供给的丝线Y进行假捻的装置。卷取装置13是卷取由假捻装置12施加假捻后的丝线Y而形成卷装P的装置。卷取装置13在铅垂方向配置有三级。

在从供丝架11到卷取装置13的丝道上，从丝线行进方向的上游开始依次配置有第一喂丝辊14、第一加热装置17、冷却装置19、假捻装置12、第二喂丝辊15、第二加热装置18以及第三喂丝辊16。上述各装置沿图1的纸面垂直方向排列配置有多个。即，在假捻加工机1中，沿着从供丝架11到卷取装置13的丝道的各装置夹着主机台2对称地分别配置，并且在图1的纸面垂直方向排列配置有多个。并且，在从供丝架11到卷取装置13的丝道上设置有用于变更丝线Y的丝道的第一导丝器20～第四导丝器23。

第一喂丝辊14配置在卷取台3的上端部。第一加热装置17配置于作业空间6的上方。冷却装置19配置在作业空间6上方的相比第一加热装置17靠主机台2侧的位置。第二喂丝辊15配置在主机台2的相比假捻装置12靠下方的位置。第二加热装置18配置在主机台2的相比第二喂丝辊15靠下方的位置。并且，第一加热装置17和冷却装置19在作业空间6的上方沿着水平方向大致呈直线状配置。从供丝架11到卷取装置13的丝道形成为包围作业空间6。第一加热装置17和冷却装置19连接于支承部4从而其位置被固定。作业者能够在作业空间6中搭乘未图示的生头用的作业台车进行第一加热装置17、冷却装置19附近的高位置处的生头、或者进行维护。

第一～第三喂丝辊14～16是以从丝线行进方向的上游侧朝下游侧输送丝线Y为目的的辊。各丝线输送速度设定成：第二喂丝辊15的丝线输送速度比第一喂丝辊14的丝线输送速度快。因此，丝线Y在第一喂丝辊14与第二喂丝辊15之间被拉伸。各丝线输送速度设定成：第三喂丝辊16的丝线输送速度比第二喂丝辊15的丝线输送速度慢。因此，丝线Y在第二喂丝辊15与第三喂丝辊16之间被实施松式热处理。

其次，对从供丝架11供给的丝线Y被卷取装置13卷取为止的假捻加工机1的动作进行说明。在第一喂丝辊14与第二喂丝辊15之间被拉伸后的丝线Y由假捻装置12赋予捻转。假捻装置12例如是带式的夹持加捻装置，夹着在相互交叉的一对带之间行进的丝线Y，对丝线Y赋予捻转并进行输送。利用假捻装置12形成的捻转被传输至第一喂丝辊14。被拉伸并被加捻后的丝线Y由第一加热装置17热固定，然后由冷却装置19冷却。被加捻以及热固定后的丝线Y在通过假捻装置12之后，在到达第二喂丝辊15之前被解捻。这样，被拉伸假捻加工后的丝线Y由第二加热装置18进行松式热处理，并由卷取装置13卷取于纸管而形成卷装P。

丝线Y通过假捻装置12之后立刻供纱线Y行进的第二导丝器21构成图2以及图3所示的检测丝线Y的张力的张力传感器51（张力检测装置）的一部分。即，在假捻加工机1中，为了确认刚刚被施加假捻之后的丝线Y的张力，利用张力传感器51检测刚刚被施加假捻之后的丝线Y的张力。由此，能够确认刚刚被施加捻转之后的丝线Y的质量。以下对张力传感器51进行说明。

图2是示出张力传感器的概要主视图。图3是示出张力传感器的概要立体图。如图2以及图3所示，张力传感器51具备板簧（活动部件）52、磁铁53、霍尔元件（检测单元）54以及膨胀部件55（修正单元）等。板簧52与行进的丝线Y接触，并根据丝线Y的张力而变位。板簧52形成为大致矩形状。在板簧52中，其长度方向的一端部借助螺栓56固定于主机台2，且沿大致水平方向延伸。并且，板簧52在长度方向另一端部的表面设置有第二导丝器21（接触部）。行进的丝线Y与该第二导丝器21接触从而其丝道被变更。并且，在板簧52的长度方向另一端部设置有凹部57。与第二导丝器21接触的丝线Y在该凹部57的内部空间行进。因而，凹部57相对于第二导丝器21设置于丝线Y的行进方向后方的位置。

磁铁53安装于板簧52。具体而言，磁铁53隔着后述的膨胀部件55安装于板簧52的长度方向另一端部的背面。磁铁53形成为大致圆柱状。霍尔元件54与磁铁53对置地设置在规定位置。霍尔元件54检测磁铁53的磁场的强度。霍尔元件54由未图示的恒电流驱动电路驱动，并通过输出与从磁铁53施加的磁场、即与自身交链的磁通密度相应的电压值来检测磁铁53的磁场的强度。由霍尔元件54检测到的电压值被放大至合适值，并被进行A/D转换。进而，基于A/D转换后的数字值检测丝线Y的张力。

在以上说明的张力传感器51中，当丝线Y的张力变动（增大）时，板簧52以一端部（主机台2侧）作为支点而朝下方弯曲（变位）。此时，设置于板簧52的另一端部的磁铁53朝斜下方移动（变位）。通过磁铁53移动，磁铁53与霍尔元件54之间的距离接近，与霍尔元件54交链的磁通密度变化（增加）。进而，当与霍尔元件54交链的磁通密度变化时，霍尔元件54所输出的电压值也变化（增加）。基于该变化后的电压值检测丝线Y的张力。

通常，磁铁具有当被加热时在周围产生的磁场的强度降低的性质。因而，隔着膨胀部件55安装于板簧52的磁铁53的磁场的强度也由于与板簧52的第二导丝器21接触的丝线Y产生的摩擦热而降低。此处，本发明的张力传感器51具备膨胀部件55。

膨胀部件55在板簧52的长度方向另一端部的背面设置在板簧52与磁铁53之间。膨胀部件55由耐热树脂形成，是伴随着温度上升而膨胀的部件。因而，膨胀部件55伴随着温度上升而沿箭头A方向（参照图2）膨胀，因此，伴随着温度上升而使磁铁53朝接近霍尔元件54的方向（箭头A方向）变位。由此，即便在由于与板簧52的第二导丝器21接触的丝线Y产生的摩擦热等而使磁铁53的磁场的强度降低的情况下，通过伴随着温度上升而磁铁53接近霍尔元件54，由此相对于霍尔元件54的磁场强度的降低得到修正。即，膨胀部件55进行修正，以使得伴随着温度上升而相对于霍尔元件54的磁场强度的变动变小。因此，即便因热而导致磁铁53的磁场的强度降低，霍尔元件54也能够准确地检测丝线Y的张力。并且，膨胀部件55利用与板簧52的第二导丝器21接触的丝线Y产生的摩擦热而膨胀，从而使磁铁53朝接近霍尔元件54的方向变位。因此，张力传感器51能够利用简单的结构对磁铁53的磁场强度的降低进行修正。并且，通过适当选择形成膨胀部件55的材料（线膨胀系数）、膨胀部件55的大小（箭头A方向上的长度），张力传感器51能够适当地对磁铁53的磁场强度的降低进行修正。

并且，膨胀部件55是耐热树脂，是具有绝热性的部件。因而，抑制与板簧52的第二导丝器21接触的丝线Y产生的摩擦热传递至磁铁53。因此，抑制因热而导致的磁铁53的磁场强度的降低。除此之外，由于通过膨胀部件55来修正磁铁53的磁场强度的降低，因此丝线Y的张力的检测精度进一步上升。

并且，板簧52具有凹部57，该凹部57相对于第二导丝器21设置在丝线Y的行进方向的后方的位置，且供丝线Y在该凹部57的内部空间行进。因而，由于在凹部57中行进的丝线Y产生的伴随流，板簧52被冷却。因此，因热而导致的磁铁53的磁场强度的降低得到抑制。

实施例

其次，对张力传感器51的具体的实施例进行说明。在本实施例中，作为膨胀部件55，使用线膨胀系数为3.5×10^－5的耐热树脂，作为丝线Y，使用165dtex/288f的聚酯加工丝线。表1中示出测定使丝线Y在张力传感器51上行进的情况下的膨胀部件55以及磁铁53的温度上升而得的结果。

表1

如表1所示，可知通过丝线Y与第二导丝器21接触并行进，磁铁53的温度上升。因该温度上升而导致的磁铁53的磁力的降低如表2所示。

表2

磁铁的温度上升（℃）	磁铁的磁力（mT）	磁铁的磁力降低（mT）
			0	20.862	0
10.5	20.785	0.077
			12.6	20.769	0.093

如表2所示，当存在0.077～0.093mT的磁力降低时，所检测到的丝线Y的张力会产生1.5～1.8cN的误差，结果无法进行准确的丝线Y的张力检测。在本发明中，通过伴随着温度上升而利用膨胀部件55使磁铁53朝接近霍尔元件54的方向变位，由此对磁铁53的磁场强度的降低进行修正，进而能够进行准确的张力检测。此处，当设膨胀部件55的因温度变化而导致的长度的变化量为△L、设膨胀部件55的温度为St、设室温为Rt、设膨胀部件55的线膨胀系数（3.5×10^－5）为γ、设膨胀部件55的长度为L的情况下，在它们之间，下式的关系成立。

△L=（St－Rt）＊γ＊L    （1）

并且，对于距离与磁力（磁通密度）之间的关系，当利用x表示磁铁53与霍尔元件54之间的距离、利用B表示施加于霍尔元件54的磁力（磁通密度）时，当磁铁53与霍尔元件54之间的距离处于2.1～3.0mm之间的情况下，能够近似成以下的一次式。

B=－70/4＊x+70

这里，将距离x的变化量表示为△x，将磁力B的变化量表示为△B时，下式的关系成立。

△B=－70/4＊△x    （2）

即，当距离增加一个单位（磁铁53从霍尔元件54离开）时，磁力降低70/4。相反，当距离减少一个单位（磁铁53接近霍尔元件54）时，磁力增加70/4。

因此，根据式（2）求出用于适当地修正表2的磁力降低的磁铁53与霍尔元件54之间的距离x的适当的变化量△x。其次，将该值代入式（1）的因温度而导致的长度变化量△L来进行计算，由此能够求出适当的膨胀部件55的长度L。当丝线Y的速度为800m/min时，磁铁53的温度上升为10.5℃，磁铁53的磁力降低为0.077mT。因而，根据式（2），适当的变化量△x为0.0044mm。当将该值代入式（2）的△L而进行计算时，膨胀部件55的长度L为3.2mm。并且，当丝线的速度为1000m/min时，磁铁53的温度上升为12.6℃，磁铁53的磁力降低为0.093mT。因而，根据式（2），适当的变化量△x为0.0053mm。将该值代入式（2）的△L而进行计算时，膨胀部件55的长度L为3.0mm。因而，例如在膨胀部件55的线膨胀系数为3.5×10^－5的情况下，通过使膨胀部件55的长度为3.0mm，能够适当地修正磁铁53的磁场强度的降低。

如以上说明了的那样，通过适当选择形成膨胀部件55的材料（线膨胀系数）、膨胀部件55的大小（箭头A方向上的长度），能够进行适当的修正。进而，即便在使165dtex/288f的聚酯加工丝线以800～1000m/min行进的情况下，也能够将因磁铁53的磁力降低而导致的张力检测值的误差抑制在大约0.02cN以下。

以上，对本发明的实施方式进行了说明。能够应用本发明的实施方式并不限于上述的实施方式，如以下所举例示出的那样，能够在不脱离本发明的主旨的范围内施加适当变更。

图4是变形例所涉及的张力传感器51的概要主视图。变形例所涉及的张力传感器51与上述的实施方式不同，不具备膨胀部件55。在该变形例中，设置有检测磁铁53的温度的温度传感器71。图5是简要地示出具备第二变形例所涉及的张力传感器51的假捻加工机1的电结构的框图。假捻加工机1具备对假捻加工机1的各部分进行控制的控制装置73。并且，张力传感器51具备修正电路72。该修正电路72根据由温度传感器71检测到的磁铁53的温度对由霍尔元件54检测到的磁场强度（电压值）的变动进行修正，从而检测丝线Y的张力。即，大幅度修正由霍尔元件54检测到的磁场强度（电压值），以便对因温度上升而导致的磁铁53的磁场强度的降低进行修正，从而检测丝线Y的张力。进而，修正电路72将所检测到的丝线Y的张力输出至控制装置73。控制装置73基于丝线Y的张力对各部分进行控制。另外，在该变形例中，具备对磁铁53的磁场强度的变动进行修正的修正电路72，但是也可以利用控制装置73来进行修正。

在上述的实施方式中，对因温度上升而导致的磁铁53的磁场强度的降低进行修正。并不限于此，只要对因温度上升而导致的磁铁53的磁场强度的变动进行修正即可。例如，在因温度变化而使磁铁53的磁场强度上升的情况下，通过使磁铁53朝从霍尔元件54离开的方向变位，磁铁53的磁场强度的上升得到修正。也可以为，当因温度变化而使磁铁53的磁场强度降低的情况下，通过使磁铁53朝接近霍尔元件54的方向变位，磁铁53的磁场强度的降低得到修正。这样，即便存在因温度变化而导致的磁铁53的磁场强度的变动，也能够检测丝线Y的张力。

在上述实施方式中，通过伴随着温度上升而使磁铁53朝接近霍尔元件54的方向变位，磁铁53的磁场强度的降低得到修正。并不限于此，只要伴随着温度上升对磁铁53的磁场强度的降低进行修正即可。例如，也可以为，通过伴随着温度上升使霍尔元件54朝接近磁铁53的方向变位而对磁铁53的磁场强度的降低进行修正。

在上述实施方式中，利用膨胀部件55，伴随着温度上升而使磁铁53朝接近霍尔元件54的方向变位。并不限于此，代替利用因热膨胀而导致的长度变化的膨胀部件55，例如能够使用粘贴具有不同的线膨胀率的材料而成的构造物。由此能够构成为，当温度上升时形状变化，从而磁铁53与霍尔元件54之间的距离接近。

在上述实施方式中，使用霍尔元件54检测磁铁53的磁场强度。并不限于此，也可以使用霍尔元件54以外的其他磁传感器来检测磁铁53的磁场强度。

在上述实施方式中，凹部57相对于第二导丝器21设置在丝线Y的行进方向的后方的位置。并不限于此，凹部57只要相对于第二导丝器21设置在丝线Y的行进方向前后的至少任一方的位置（前方、后方、前方以及后方中的任一位置）即可。

在上述实施方式中，对将张力传感器51应用于假捻加工机的实施方式进行了说明。并不限于此，张力传感器51也能够应用于假捻加工机以外的对丝线进行处理的纤维机械。

Claims (5)

1.一种张力检测装置，其特征在于：

具备：

活动部件，与行进的丝线接触，且根据所述丝线的张力而变位；

磁铁，安装于所述活动部件；以及

检测单元，设置于规定位置，检测所述磁铁的磁场强度，

还具备修正单元，该修正单元对因温度变化而导致的所述磁铁的磁场强度的变动进行修正。

2.根据权利要求1所述的张力检测装置，其特征在于，

所述修正单元伴随着温度上升而使所述磁铁朝接近所述检测单元的方向变位。

3.根据权利要求2所述的张力检测装置，其特征在于，

所述修正单元是设置在所述活动部件与所述磁铁之间、且伴随着温度上升而膨胀的部件，通过伴随着温度上升的膨胀而使所述磁铁朝接近所述检测单元的方向变位。

4.根据权利要求2或3所述的张力检测装置，其特征在于，

所述修正单元是具有绝热性的部件。

5.根据权利要求1～4中任一项所述的张力检测装置，其特征在于，

所述活动部件具有：

接触部，供行进的所述丝线接触；以及

凹部，相对于所述接触部设置在所述丝线的行进方向的前后的至少任一方的位置，所述丝线在该凹部的内部空间中行进。

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