JP2000337980A

JP2000337980A - 張力検出装置

Info

Publication number: JP2000337980A
Application number: JP11149344A
Authority: JP
Inventors: Yukiko Shintani; 友季子新谷; Taku Iwade; 卓岩出; Masazumi Imae; 正澄今江
Original assignee: Toray Engineering Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-05-28
Filing date: 1999-05-28
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】精度良く、糸条の反転運動による張力上昇に
影響されてない平均的な張力を確実にかつ糸条品質に影
響を与えずに測定できる張力検出装置を提供することで
ある。【解決手段】振り支点ガイド１とトラバース装置２の
間に設置されトラバース装置２による横波を検出する糸
条位置検知手段４と、トラバース装置２の近傍に設置さ
れた糸条案内位置検知手段３と、見かけの横波伝播速度
を計測する計測手段５と、真の横波伝播速度を演算する
演算手段６とを備えた装置において、トラバース装置２
から糸条位置検出手段４までの距離を［ｈ（ｍ）］、振
り支点ガイド１から前記トラバース装置２までの距離を
［Ｈ（ｍ）］とした時、糸条位置検出手段４が、２Ｈ／
３＜ｈ＜５Ｈ／６の位置に設置された構成にしてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は糸条の製造設備等に
おいて使用される張力検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】合成繊維糸条の製造設備等における糸条
の張力測定装置として特開平１０−３０５９６６号公報
に記載されている装置がある。

【０００３】該糸条張力測定装置はトラバース装置の上
流側に設置されトラバース装置による横波を検出する糸
条位置検知手段と、トラバース装置に設置され糸条の案
内位置を検出する糸条案内位置検知手段と、トラバース
装置によって付与された横波が前記糸条位置検知手段に
よって検出されるまでの時間に基づいて見かけの横波伝
播速度を計測する計測手段と、糸条の走行速度と前記見
かけの横波伝播速度とに基づいて真の横波伝播速度を演
算する演算手段とを備えた構成になっている。

【０００４】上述の糸条張力測定装置においては糸条位
置検知手段と糸条案内位置検知手段とによる糸条検知信
号の時間差と、糸条位置検知手段と糸条案内位置検知手
段との距離からトラバース装置の反転運動によって糸条
に付加される折線上の横波の頂点の伝播速度を計測し、
該計測値から張力を算出するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の糸条張力測定装
置において糸条位置検知手段と糸条案内位置検知手段と
の距離が短いと、計測時間が短くなり時間測定精度を上
げないと、計測速度の精度が下がるという第１の問題が
ある。

【０００６】また、トラバース中の張力はトラバースガ
イドの反転時に瞬間的に上昇し、該上昇張力を平均張力
として測定してしまうという第２の問題がある。

【０００７】第１および第２の問題を解決するために糸
条位置検知手段と糸条案内位置検知手段との距離を長く
するため、糸条位置検知手段を振り支点ガイドに近づけ
ると糸条検出位置での糸条の移動距離が短くなり、糸条
位置検知手段の検知範囲内に糸条が留まり、糸条の屈曲
部を確実に検出できないという第３の問題がある。

【０００８】また、糸条位置検知手段を振り支点ガイド
とトラバース装置の中間位置付近に設置すると、糸条の
トラバース装置による急激な折り返し運動によって振り
支点ガイド側（上流側）に伝播する横波の屈曲部が大き
くなり、糸条が糸条位置検知手段に接触して擦過され糸
条品質に影響を与えたり、検知範囲内に糸条が入らず検
出不能になるという第４の問題がある。

【０００９】本発明は精度良く、糸条の反転運動による
張力上昇に影響されてない平均的な張力を確実にかつ糸
条品質に影響を与えずに測定できる張力検出装置を提供
することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の糸条張力検出装
置は走行中の糸条を往復運動させるトラバース装置から
糸条位置検出手段までの距離を［ｈ（ｍ）］、振り支点
ガイドからトラバース装置までの距離を［Ｈ（ｍ）］と
した時、糸条位置検出手段が、２Ｈ／３＜ｈ＜５Ｈ／６
の位置に設置されていることを特徴とするものである。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明の糸条張力検出装置
の構成の１実施例を示す概略系統図であって、糸条張力
検出装置は振り支点ガイド１とトラバース装置２の間に
設置されトラバース装置２による横波を検出する糸条位
置検知手段４と、トラバース装置２の近傍に設置され糸
条の案内位置を検出する糸条案内位置検知手段３と、ト
ラバース装置２によって付与された横波が糸条案内位置
検知手段によって検出されてから糸条位置検知手段４に
よって検出されるまでの時間に基づいて見かけの横波伝
播速度を計測する計測手段５と、糸条の走行速度と見か
けの横波伝播速度とに基づいて真の横波伝播速度を演算
する演算手段６と、張力信号を出力する入出力インター
フェース７とを備えた構成になっている。

【００１２】横波伝播速度とは糸条の走行方向に対し
て、直交方向への糸条の変位の糸条走行方向への移動速
度のことである。

【００１３】上述のトラバース装置２は図２に示される
ような電動機８によって回転されるスクロールカムロー
ラ９に係合して往復動するトラバースガイド１０とによ
り構成されている。

【００１４】糸条位置検知手段４は反射式の光電センサ
が使用されており、該光電センサは投光器と受光器と信
号増幅器と比較回路とを備えた構成になっている。

【００１５】該糸条位置検知手段４はトラバースガイド
１０の移動軌跡（Ｂ′）ー（Ｃ′）と振り支点ガイド１
を結ぶ糸道の移動平面に対して略平行な面上の外側から
糸条に向けて（糸条の移動平面と略平行な方向から）投
光するように設けられている。

【００１６】糸条案内位置検知手段３は反射式の光電セ
ンサまたは静電容量型センサが使用され、トラバースガ
イド１０の糸案内部を位相として検知するようになって
いる。

【００１７】計測手段５は糸条案内位置検知手段３から
の信号と横波を検出する糸条位置検知手段４からの信号
とによって時間差を検出する時間差検出回路１１と、該
時間差検出回路１１からの時間差に基づいて横波の見か
けの横波伝播速度を算出する演算回路１２とにより構成
されている。

【００１８】演算手段６は見かけの横波伝播速度と予め
入力された糸条走行速度から真の横波伝播速度を算出す
る速度演算回路１３と、糸条の繊度と真の横波伝播速度
から張力を算出する張力演算回路１４とにより構成され
ている。

【００１９】入出力インタフェース７には糸条の繊度お
よび糸条速度等を入力するキーボード１５、ディスプレ
イ用のＣＲＴ１６、データを印刷するプリンタ１７が必
要に応じて連結されている。

【００２０】上述の演算回路１２、速度演算回路１３、
張力演算回路１４における演算を一つの演算手段によっ
て行うことができることは言うまでもない。

【００２１】また、ハードウェアではなくコンピーュー
タのソフトウェアによっても実施できる。

【００２２】上述の糸条位置検出手段４は、走行中の糸
条を往復運動させるトラバース装置２から糸条位置検出
手段４までの距離を［ｈ（ｍ）］、振り支点ガイド１か
らトラバース装置２までの距離を［Ｈ（ｍ）］とした
時、２Ｈ／３＜ｈ＜５Ｈ／６の位置に設置されている。

【００２３】上述の糸条張力測定装置における張力測定
動作を説明する。

【００２４】糸条１００が走行している状態で、糸条案
内位置検知手段４によるトラバースガイド１０の検出は
トラバースガイド１０が（Ｃ′）点から（Ｂ′）点に向
って移動して（Ａ′）点を通過する時に行われて発信信
号が出力される。

【００２５】該トラバースガイド１０が（Ｂ′）点から
（Ｃ′）点に向って移動する時には発信信号が出力され
ないようになっている。

【００２６】また、糸条位置検出手段４における糸条１
００は、（Ｃ）点から（Ａ）点までの間図３に示される
ような状態で検出される。

【００２７】この時の横波の伝播の様子はトラバースガ
イド１０が（イ）方向に移動する場合は図４、図５に示
されるような状態になり、トラバースガイド１０が
（ロ）方向に移動する場合は図６示されるような状態に
なる。

【００２８】該糸条の巻取においてトラバースガイド１
０は略等速運動を行っているが、トラバース端部
（Ｂ′）においては急激に減速して反転すると加速して
略等速運動を行うようになっている。この急激な反転に
よって上流側に伝播する横波の形状は（Ｂ′）から
（Ｃ′）への等速運動部と、（Ｃ′）から（Ｂ′）への
等速運動部を繋ぐ曲率の小さな屈曲部（Ｄ）となって振
り支点ガイド１へ向かって上昇する。

【００２９】そのため、該糸条位置検出手段４の投光器
４ａと受光器４ｂが振り支点ガイド１と屈曲部（Ｄ）を
結ぶ糸道に対しては図７に示されるように反射光と受光
器４ｂとが略同一線上に位置して受光量が大きくなり、
屈曲部（Ｄ）とトラバースガイド１０の（Ａ）位置とを
結ぶ糸道に対しては図８に示されるように反射光と受光
器４ｂとが同一線上に位置せず受光量が小さくなるよう
な角度（φ）に設定する。

【００３０】上述の屈曲部（Ｄ）と糸条位置検出手段４
との距離（δ）は投光器４ａと受光器４ｂの投光、受光
範囲（Ｅ）内で変化しても、屈曲部（Ｄ）の通過前の信
号に対して屈曲部（Ｄ）の通過後の信号は確実に小さい
方に変化するため、この変化を検出して出力することで
確実に屈曲部（Ｄ）の通過タイミングを検知することが
できる。

【００３１】角度（φ）は望ましくは１０度から３０度
に、距離（δ）は１０ｍｍから３０ｍｍに設定する。

【００３２】上述の糸条案内位置検出手段３からの出力
波形と糸条位置検出手段からの出力波形は図９に示され
るような関係になる。

【００３３】上述の時間差検出回路１１において糸条案
内位置検知手段３から糸条位置検出手段４に横波が伝播
されるまでの時間差（ｔ１）が検出されて演算回路に横
波伝播時間として出力される。

【００３４】演算回路１２において横波伝播時間（ｔ
１）と、トラバース装置２と糸条位置検出手段３との間
隔寸法［Ｌ（ｍ）］とに基づいて見かけの横波伝播速度
［Ｖo（ｍ／ｓｅｃ）］が下記計算式によって計算され
る。

【００３５】Ｖo （ｍ／ｓｅｃ）＝Ｌ／ｔ１そして、見かけの横波伝播速度［Ｖo （ｍ／ｓｅｃ）］
が演算手段６に出力されると、速度演算回路１３におい
て該横波伝播速度［Ｖo （ｍ／ｓｅｃ）］と糸条の走行
速度［Ｖａ（ｍ／ｓｅｃ）］とに基づいて真の横波伝播
速度［Ｖ（ｍ／ｓｅｃ）］が下記計算式によって計算さ
れる。糸条の走行速度は糸条の巻取速度または上流側の
糸条送り出し速度を用いるとよい。

【００３６】また、巻取速度を用いる場合巻取速度にト
ラバースの綾角（θ）による巻取速度の加算分を考慮
し、Ｖａ＝巻取速度×１／ｃｏｓθとするとさらに精度
を高めることができる。

【００３７】この（Ｖａ）はキーボード１５から入力す
るか、巻取機と接続して該巻取機に設置されている速度
検知器によって検出された巻取速度を取り込む。

【００３８】この真の横波伝播速度［Ｖ（ｍ／ｓｅ
ｃ）］は、糸条案内位置検知手段４がトラバース装置２
より糸条走行方向の上流側に位置する場合はＶ＝Ｌ／ｔ
１＋Ｖａとなり、糸条案内位置検知手段４がトラバース
装置２より糸条走行方向の下流側に位置する場合はＶ＝
Ｌ／ｔ１−Ｖａとなる。

【００３９】該速度演算回路１３において算出された真
の横波伝播速度（Ｖ）が張力演算回路１４に出力される
と、該真の横波伝播速度（Ｖ）と単位長さ当たりの糸条
の質量（線密度）を［ρ（Kg／ｍ）］に基づいて張力
［Ｔ（Kgｆ）］が下記計算式によって計算される。

【００４０】Ｔ＝ρＶ² ／９．８０７となる。

【００４１】上述の糸条張力検出装置を、振り支点ガイ
ド１とトラバース装置２との間隔寸法（Ｈ）が０．４６
ｍ、糸道に対するセンサ取付角度（φ）が２０度、糸条
の屈曲部（Ｄ）と糸条位置検知手段４との距離（δ）が
２０ｍｍになるように組み付け、糸条質量（繊密度）
（ρ）が０．００８ｇ／ｍのポリエステルフィラメン
ト（７５デニール−３６フィラメント）を糸条巻取速度
が４８００ｍ／分でトラバースさせて糸条の張力を測定
した。なお、実用的な張力測定範囲では、横波伝播速度
は３０ｍ／ｓから１００ｍ／ｓであった。

【００４２】伝播速度を計測する際、トラバース装置２
と糸条位置測定手段３との間隔寸法（ｈ）が０．３１ｍ
の場合には、計測時間（ｔ）は０．０１秒から０．００
３１秒となり、伝播速度の計測分解能を１ｍ／ｓとする
ためには、０．００００３秒の分解能が必要となる。こ
れに対し、トラバース装置２と糸条位置測定手段３との
間隔寸法（ｈ）が０．１ｍの場合には、０．００３秒か
ら０．００１秒となり、伝播速度の計測分解能を１ｍ／
ｓとするためには、０．００００１秒の分解能が必要と
なる。

【００４３】すなわち、分解能が同じ場合、間隔寸法
（ｈ）が３倍になれば、計測速度の分解能も３倍にあが
ることになる。

【００４４】また、トラバース中の張力状態は図１０に
示されるようにトラバースガイド１０の反転時に上昇
し、間隔寸法（ｈ）が０．１ｍの場合は測定張力が１
５．５ｇ、間隔寸法（ｈ）が０．３１ｍの場合は測定張
力が１４．２ｇとなり、該間隔寸法（ｈ）が大きいと測
定時間内にしめる瞬間に上昇する張力の割合が小さくな
る。このことから平均的な張力を測定することができる
ということができる。

【００４５】該糸条がトラバースされる時図１１示され
るように屈曲部の伝播経路が外側に膨らむことがあり、
間隔寸法（ｈ）が０．１ｍ、０．３１ｍの場合は膨らみ
が１０ｍｍ程度である。これに対して間隔寸法（ｈ）が
０．２ｍの場合は膨らみが最大２０ｍｍ程度になり、糸
条位置検知手段４の糸条検知範囲は図１２に示されるよ
うに５〜１５ｍｍ程度であるため、間隔寸法（ｈ）が
０．２ｍの場合には糸条が糸条検知範囲に入らず検出不
能になったり、糸条が糸条位置検知手段４に接触して糸
条品質に影響を与えることになる。

【００４６】また、上述の間隔寸法（ｈ）が０．４ｍの
場合は図１３に示されるように糸条の移動距離が１５ｍ
ｍ程度であるため、糸条位置検知手段４の糸条検知範囲
内に留まることがあり、屈曲部を確実に検知できないこ
とがある。これに対して間隔寸法（ｈ）が０．３８ｍの
場合は糸条の移動距離が２０ｍｍになり、糸条位置検知
手段４の糸条検知範囲より糸条の移動距離の方が大きく
なって確実に屈曲部を検出することができる。

【００４７】該間隔寸法（ｈ）が０．４ｍの場合には、
検知器の検出距離に対して、検知器前面の糸条の運動範
囲が小さいため、屈曲部（Ｄ）を検出した直後に振り支
点ガイド１からの反射波を検知してしまい糸条の検知が
行われて誤作動することがある。

【００４８】これ等のことからトラバース装置２と糸条
位置測定手段４との間隔寸法（ｈ）を０．３１ｍ〜０．
３８ｍの範囲になるように設定する必要がある。

【００４９】次に、振り支点ガイド１からトラバース装
置２までの距離［Ｈ（ｍ）］が０．３ｍの場合はトラバ
ース装置２と糸条位置測定手段４との間隔寸法（ｈ）を
０．２ｍにすると、間隔寸法（ｈ）が０．１ｍの場合と
比較して同じ時間分解能の測定装置を用いて速度を計測
した場合、測定すべき時間が２倍になるため、測定され
た速度の分解能が２倍になると共に、張力が前者の場合
１５．３ｇ、後者の場合１６．２ｇとなり、間隔寸法
（ｈ）が０．２ｍの方が平均的張力を測定することがで
きる。

【００５０】該間隔寸法（ｈ）が０．２ｍ位置の場合の
糸条の膨らみは８ｍｍ程度であるが、間隔寸法（ｈ）が
０．１５ｍの場合は１５ｍｍ、間隔寸法（ｈ）が０．２
４ｍの場合は１０ｍｍ、間隔寸法（ｈ）が０．２６ｍの
場合は１６ｍｍであり、間隔寸法（ｈ）が０．２５ｍ以
上の場合は糸条が測定範囲に入らず誤動作する場合があ
る。

【００５１】振り支点ガイド１からトラバース装置２ま
での距離［Ｈ（ｍ）］が０．６ｍの場合、トラバース装
置２と糸条位置測定手段４との間隔寸法（ｈ）を０．４
ｍにすると、間隔寸法（ｈ）が０．１ｍの場合と比較し
て同じ時間分解能の測定装置を用いて速度を計測した場
合、測定すべき時間が４倍になるため、測定された速度
の分解能が４倍程度になると共に、張力が前者の場合１
４．２ｇ、後者の場合１５．５ｇとなり、間隔寸法
（ｈ）が０．４ｍの方が平均的張力が測定することがで
きる。

【００５２】該間隔寸法（ｈ）が０．４ｍ位置の場合の
糸条の膨らみは１２ｍｍ程度であるが、間隔寸法（ｈ）
が０．３ｍの場合は２２ｍｍ、間隔寸法（ｈ）が０．４
６ｍの場合は３９ｍｍ、間隔寸法（ｈ）が０．５５ｍの
場合は１６ｍｍであり、間隔寸法（ｈ）が０．５ｍ以上
の場合は糸条が測定範囲に入らず誤動作する場合があ
る。

【００５３】これ等のことから糸条位置測定手段４は平
均的張力が検出できると共に糸条の膨らみが糸条位置測
定手段４の検知範囲内になるように振り支点ガイド１に
できるだけ近い位置に設けるのが好ましい。

【００５４】上述の結果からトラバース装置２から糸条
信号検出位置（糸条位置検出手段４）までの距離を［ｈ
（ｍ）］、振り支点ガイド１から前記トラバース装置２
までの距離を［Ｈ（ｍ）］とすると、走行中の糸条の横
波を検出する糸条信号検出位置（糸条検出手段位置）
が、２Ｈ／３＜ｈ＜５Ｈ／６になるようにする必要があ
る。

【００５５】

【発明の効果】本発明の糸条張力検出装置は走行中の糸
条を往復運動させるトラバース装置から糸条信号検出位
置までの距離を［ｈ（ｍ）］、振り支点ガイドから前記
トラバース装置までの距離を［Ｈ（ｍ）］とした時、走
行中の糸条の横波を検出する糸条信号検出位置が、２Ｈ
／３＜ｈ＜５Ｈ／６になるようにしているため必要な計
測時間を確実に保つことができ、速度分解能を上げるた
めに伝播速度の分解能を上げることなく測定精度を維持
することがで可能になる。また、計測時間が保たれるこ
とで、トラバース中の張力がトラバースガイドの反転時
に瞬間的に上昇し、該上昇張力を平均張力として測定す
ることがなく、糸条の反転運動による張力上昇に影響さ
れてない平均的な張力を確実に精度良く測定することが
できる。さらに、糸条の移動距離が適正な範囲に設定さ
れるので、糸条が糸条位置検知手段の検知範囲内に留ま
ったり、糸条が検知部に接触したりすることがなく確実
に屈曲点を検出することができると共に、糸条の品質を
損なうのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の糸条張力測定装置の構成の１実施例を
示す概略系統図である。

【図２】図１におけるトラバース装置の１実施例を示す
概略図である。

【図３】糸条検出手段の発光素子用レンズおよび投光素
子用レンズの位置関係を示す概略図である。

【図４】、

【図５】、

【図６】横波の伝播状態を示す概略図である。

【図７】糸条の屈曲部（Ｄ）とトラバースガイド１０の
（Ａ）位置とを結ぶ糸道に対する糸条位置検出手段４の
関係を示す概略図である

【図８】振り支点ガイド１と屈曲部（Ｄ）を結ぶ糸道に
対する糸条位置検出手段４の関係を示す概略図である。

【図９】糸条案内位置検出手段３からの出力波形と糸条
位置検出手段からの出力波形の関係を示す概略図であ
る。

【図１０】トラバース中の張力変化の状態を示す概略図
である。

【図１１】糸条の屈曲部の伝播経路における膨らみ状態
を示す概略図である。

【図１２】糸条位置検知手段４の糸条検出範囲を示す概
略図である。

【図１３】トラバース方向における糸条の移動状態を示
す概略図である。

【符号の説明】

１振り支点ガイド２トラバース装置３糸条案内位置検出手段４糸条位置検出手段５計測手段６演算手段７入出力インタフェース８電動機９スクロールカムローラ１０トラバースガイド１１時間差検出回路１２演算回路１３速度演算回路１４張力演算回路１５キーボード１６ＣＲＴ１７プリンタ４ａ投光器４ｂ受光器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振り支点ガイドとトラバース装置の間に
設置されトラバース装置による横波を検出する糸条位置
検知手段と、トラバース装置の近傍に設置され糸条の案
内位置を検出する糸条案内位置検知手段と、トラバース
装置によって付与された横波が前記糸条案内位置検知手
段によって検出されてから前記糸条位置検知手段によっ
て検出されるまでの時間に基づいて見かけの横波伝播速
度を計測する計測手段と、糸条の走行速度と前記見かけ
の横波伝播速度とに基づいて真の横波伝播速度を演算す
る演算手段とを備えている張力検出装置において、走行
中の糸条を往復運動させるトラバース装置から糸条位置
検出手段までの距離を［ｈ（ｍ）］、振り支点ガイドか
ら前記トラバース装置までの距離を［Ｈ（ｍ）］とした
時、糸条位置検出手段が、２Ｈ／３＜ｈ＜５Ｈ／６の位
置に設置されていることを特徴とする張力検出装置。