JP2001221819A - 導電性繊維の電気抵抗測定方法及びその測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】単繊維、繊維束状或いは繊維シート状の炭素繊
維や金属繊維などからなる導電性繊維の電気抵抗を非破
壊的に且つ連続的に測定する際の、接触子と導電性繊維
との間に生じる接触抵抗の影響を排除した電気抵抗測定
方法を提供すると共に、更には、測定精度が高く且つ小
型化を達成した導電性繊維の電気抵抗測定装置を提供す
る。 【解決手段】導電性繊維(1) の長手方向の電気抵抗を非
破壊的に連続して測定する電気抵抗測定方法は、所定の
間隔を直列的に配された４つの第１〜第４通電手段(10,
20,30,40) に前記繊維(1) を順次接触させて走行させ、
前記第１及び第４通電手段(10,20,30,40) を介して前記
繊維(1) に電流を供給し、前記繊維(1)に供給された前
記電流(I) を測定し、同時に前記第１及び第４通電手段
(10,40)の間に配された第２及び第３通電手段(20,30)
を介して前記繊維(1) に生じた電圧降下(E) を測定し
て、前記第２及び第３通電手段(20,30) の間の前記繊維
(1)の電気抵抗値(R1b) を前記電圧降下(E) に対応する
電圧値と前記電流値との比から求めている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の技術分野】本発明は、導電性繊維の電気抵抗
測定方法及びその測定装置に係わり、例えば単繊維、繊
維束状、或いは繊維シート状の炭素繊維や金属繊維など
の導電性を有する繊維の長手方向の電気抵抗を非破壊的
に連続して測定する電気抵抗測定方法及びその測定装置
と同測定装置を装備した炭素繊維製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、炭素繊維や金属繊維などの導電性
を有する高機能性繊維は、例えば密度、弾性率、強度な
どの各種特性が長手方向に均一であることが特に要求さ
れる製品である。このような繊維の長手方向の品質の均
一性を評価する方法としては、繊維の電気抵抗を測定
し、繊維の均一度の目安とする各種の電気抵抗測定方法
が採用される。しかしながら、従来の電気抵抗測定方法
にあっては、完全には非破壊的でなかったり、測定精度
が不十分であるがため、繊維の製造ラインに組み込んで
同繊維の電気抵抗測定を連続的に実施することは難し
い。

【０００３】この種の電気抵抗測定方法は、例えば特開
昭５４−１２７３９８号公報や特開平７−１４６３１８
号公報等に開示されている。前記特開昭５４−１２７３
９８号公報に開示された電気抵抗測定方法によれば、超
音波が照射されている一対の溶融金属槽にそれぞれロー
ラーを配し、各ローラーを介して炭素繊維を前記溶融金
属槽に浸漬走行させながら、同溶融金属槽内の溶融金属
を接触子として炭素繊維の電気抵抗を連続的に測定して
いる。この電気抵抗測定方法では、溶融金属に超音波を
照射することにより、張力がかかった炭素繊維の単繊維
間に溶融金属を均一に浸透させ、炭素繊維とローラーと
の接触抵抗を低減且つ安定化させて、炭素繊維の電気抵
抗の測定を行っている。

【０００４】一方、上記特開平７−１４６３１８号公報
に開示された電気抵抗測定方法は、接触子として金属ロ
ーラーを用いる。この測定方法では、間隔をおいて配置
された２個の自由回転する各金属ローラーに導電性繊維
を捲回させて一定張力下で走行させ、前記金属ローラー
間に定電圧を印加し、各金属ローラー間を走行する導電
性繊維に流れる電流値を検出し、繊維の電気抵抗を連続
的に測定するものである。この電気抵抗測定方法によれ
ば、可能な限り大きな間隔をおいて配された２個の大径
の金属ローラーを接触子として、これに導電性繊維を捲
回させて一定張力に保持して走行させることにより、導
電性繊維と各ローラーとの大きな接触長を確保して接触
抵抗を減少させると共に、その接触抵抗の影響を相対的
に少なくするため導電性繊維の測定長を長くとり、測定
誤差を低減させようとしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記特開昭
５４−１２７３９８号公報に開示された電気抵抗測定方
法では、図１２に示した電気抵抗測定装置の等価回路に
示すように、電気抵抗の測定値には、繊維の電気抵抗Ｒ
ｓに加えて接触抵抗Ｒ２０１とＲ２０２が含まれるが、
超音波により振動する溶融金属を接触子として用いるこ
とにより前記接触抵抗の絶対値を小さくし、その影響を
低減させるようにしている。

【０００６】しかして、接触抵抗の影響が低減すること
は確かであるが、一方で炭素繊維が溶融金属槽から大気
中に出る際に繊維表面に溶融金属が付着して固化し、溶
融金属槽間の被測定部分である炭素繊維の電気抵抗に、
付着した溶融金属の抵抗が並列に加わり、しかも同伴す
る溶融金属の量が一定であるという保証がないことか
ら、却って炭素繊維自体の電気抵抗を測定する精度を低
下させるという不具合がある。また、特に炭素繊維の繊
維束のような繊維本数の多い場合には、溶融金属を同伴
する量が増え、測定速度を速くすることが困難となり、
更に溶融金属に接触させることは測定温度を高めること
となり、炭素繊維或いは添加物の劣化を起こす原因にな
り、非破壊測定とは言いがたい。

【０００７】また更に、炭素繊維に付着固化された溶融
金属は不純物であるから、溶融金属が付着固化したまま
の炭素繊維は製品として出荷できず不良品として扱わざ
るを得ない。また前述のように、炭素繊維の繊維表面に
対する溶融金属の付着は一様ではないため、例えば炭素
繊維の密度、弾性率、強度などの各種特性を不均一にす
ることにもつながる。

【０００８】一方、上記特開平７−１４６３１８号公報
に開示された電気抵抗測定方法は、上述したように走行
する導電性繊維を大きく間隔をおいて配された２個の回
転する大径の金属ローラーに捲回して一定張力で走行さ
せることにより、金属ローラーと導電性繊維との接触抵
抗の絶対値を低減して安定化し、更に測定間隔を長くし
て相対的に接触抵抗の影響を低減させている。しかしな
がら、接触抵抗そのものをゼロにはできないため、電気
抵抗が小さい金属繊維や半導体である炭素繊維などの導
電性繊維の正確な電気抵抗値を求めることは難しい。

【０００９】すなわち、図１３に示した上記特開平７−
１４６３１８号公報の電気抵抗測定装置における等価回
路からも理解できるように、繊維の電気抵抗Ｒｓに対し
て、接触抵抗Ｒ３０２及び接触抵抗Ｒ３０２が大きけれ
ば、それらの接触抵抗が測定値の殆どを占め、繊維自体
がもつ電気抵抗を正確に測定することができなくなる。
このことは、同公報で述べているように、仮に繊維の張
力を一定に保って安定化させたとしても、その測定手法
を変更しないかぎり前記接触抵抗Ｒ３０２及びＲ３０２
を排除することはできない。

【００１０】また更に、２個の前記金属ローラー間の距
離を長く設定して、同金属ローラーと導電性繊維との接
触抵抗の影響を相対的に少なくすることも考えられる
が、測定装置が大型化するという新たな課題が発生す
る。

【００１１】このように、上記各公報に開示された従来
の電気抵抗測定方法では、ローラーと導電性繊維との接
触抵抗を少なくすると共に測定精度を高めようとしてい
るものの、特に、金属繊維や半導体の炭素繊維等のよう
に低い抵抗の導電性繊維に対しては、前記接触抵抗が余
りにも大きいため満足な結果が得られない。

【００１２】また、上述の２つの公報に開示された測定
装置は、それぞれの構造が複雑化し、且つ大型化せざる
を得ず、測定装置に要する費用が高くなり、いずれにし
ても汎用化することは難しい。

【００１３】本発明は、かかる課題を解決すべくなされ
たものであり、走行する導電性繊維と接触子との接触抵
抗の影響を測定回路の工夫により排除した高精度の導電
性繊維の電気抵抗測定方法及び測定装置を提供すること
を目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段及び作用効果】前記目的は
本件請求項１〜８に記載された各発明により効果的に達
成される。本発明における導電性繊維の電気抵抗測定方
法は、請求項１に係る発明のごとく、単繊維、繊維束状
或いは繊維シート状の炭素繊維や金属繊維などからなる
導電性繊維の長手方向の電気抵抗を非破壊的に連続して
測定する電気抵抗測定方法であって、所定の間隔を直列
的に配された４つの第１〜第４通電手段に前記繊維を順
次接触させて走行させること、前記第１及び第４通電手
段を介して前記繊維に電流を供給すること、前記繊維に
供給された前記電流を測定すること、前記第１及び第４
通電手段の間に配された第２及び第３通電手段を介して
前記繊維に生じた電圧降下を測定すること、前記第２及
び第３通電手段の間の前記繊維の電気抵抗値を、前記電
圧降下に対応する電圧値と前記電流値との比から求める
ことを含んでなることを特徴としている。

【００１５】かかる導電性繊維の電気抵抗測定方法は、
以下の導電性繊維の電気抵抗測定装置を使って実施され
る。その代表的な装置発明が、本件請求項２に係る発明
であり、単繊維、繊維束状或いは繊維シート状等の炭素
繊維や金属繊維などからなる導電性繊維の長手方向の電
気抵抗を非破壊的に連続して測定する電気抵抗測定装置
であって、連続走行する前記繊維の走行路に所定の間隔
をおいて順次配された４つの第１〜第４通電手段と、前
記第１及び第４通電手段を介して前記繊維に電流を供給
する電流源と、同電流源から前記第１〜第４通電手段に
供給される電流を測定する電流計と、前記第１及び第４
通電手段の間に配された２つの前記第２及び第３通電手
段を介して前記繊維に生じた電圧降下を測定する電圧計
と、前記電圧計により測定された電圧と前記電流計によ
り測定された電流により、前記第２及び第３通電手段の
前記繊維の電気抵抗値を演算する演算部とを備えている
ことを特徴としている。

【００１６】また、従来の上記公報のごとく、測定ロー
ラー径を大きくすると共にその測定間隔を長く設定した
り、或いは繊維に対する接触子として溶融金属を貯蔵し
た溶融金属槽を配して接触抵抗の大きさとその変動を低
減する必要がないため、電気抵抗測定装置の簡略化はも
とより、その小型化が実現できる。

【００１７】請求項３に係る発明は前記電流源が定電流
源であることを規定している。電流源として定電流源を
使用すると、前記第１〜第４通電手段の接触抵抗及び電
導性繊維電気抵抗の変動に影響されずに一定の電流を供
給できるため、第２及び第３通電手段の間にある繊維の
長手方向の電圧降下の値は、繊維自体のもつ抵抗に依存
することになり、簡単に所定長さの繊維がもつ抵抗値を
求めることができ、しかもその値は繊維以外の抵抗によ
る影響を殆ど受けることがなく高精度な測定値となる。

【００１８】請求項４に係る発明にあっては、回路中に
接続端子を介して直列的に接続することなく電流の測定
が可能である電流プローブを備えた電流計を採用してい
る。繊維の供給手段及び同引き取り手段が既存の製造設
備であって建物や大地に設置されているとき、電気的に
絶縁状態にすることが困難となる場合がある。この場合
には、電流源からの電流は測定目的とする回路以外の道
筋を通って分流される。このため、第２及び第３通電手
段の間にある被測定部分の電導性繊維を流れる電流を測
定する必要があり、繊維を切らずに測定できる前記電流
プローブを使用する。

【００１９】本発明にあっては、上記のように電流プロ
ーブを適当な位置に設置することにより、前記周辺設備
に流れる電流による影響を排除して、前記第２及び第３
通電手段の間に流れる電流と電圧降下だけを独立して測
定し、繊維の電気抵抗を求める。

【００２０】請求項５に係る発明にあっては、前記通電
手段は１個以上の接触子の役目をする金属ローラーを備
えていることを規定している。接触子の役目を図２や図
３に示すような構造のニップローラーは被測定電導性繊
維を挟み通電するために、少なくとも一方が接触子の役
目をする金属ローラーである。ニップローラー間に繊維
を通せば、線接触で通電できるため、繊維の測定距離に
変動をもたらすことなく、常に一定長の繊維の電気抵抗
の測定ができる。その結果、上記回路と相まって電気抵
抗が極めて小さい金属繊維や半導体である炭素繊維等の
導電性繊維であっても、その電気抵抗を効果的に測定す
ることができる。

【００２１】請求項６に係る発明は、前記通電手段が、
走行する前記繊維の電気抵抗測定時に、同繊維に押付け
接触させる機構と、繊維の走行速度と同一速度で繊維と
共に移動する機構とを備えていることを規定し、また、
請求項７に係る発明にあっては、前記通電手段は前記繊
維の電気抵抗測定時に、同繊維の走行を停止させ、前記
繊維に押付け接触させる機構を備えていることを規定し
ている。

【００２２】請求項６に係る発明にあっては、繊維が一
定速度で連続走行している場合には、繊維の電気抵抗測
定時に、繊維に前記第１〜第４通電手段を一時的に押し
付けて接触させると共に、同第１〜第４通電手段を繊維
と同一速度で繊維と共に直線的に移動させる。繊維の所
定の測定領域を測定後、前記第１〜第４通電手段を前記
繊維上から退避させたのち、前記移動手段を介して元の
待機位置に復帰させ、再び、前記第１〜第４通電手段を
測定すべき次位の測定領域にある繊維に一時的に押し付
けたまま、繊維と同一速度で繊維と共に直線的に移動さ
せる。この動作を順次繰り返すことにより非破壊的に且
つ連続的に繊維の長手方向の電気抵抗値を連続的に測定
することができる。更に、繊維の測定範囲や長さなどを
正確に把握することができるため、繊維の不良を的確に
且つ簡単に確認することができる。

【００２３】また、請求項７に係る発明にあっては、繊
維の電気抵抗測定時に、繊維の走行路に繊維を間欠的に
所定の距離又は時間で移動させて繊維の走行と停止とを
順次繰り返す間欠的な走行を行わせる。この場合には、
繊維の電気抵抗測定時に製造装置の稼働を停止し、繊維
を所定の位置に停止させたのち、繊維に前記第１〜第４
通電手段を一時的に押し付けて、繊維の長手方向の電気
抵抗を測定する。繊維の電気抵抗を測定したのち、前記
第１〜第４通電手段を繊維上から非接触状態に退避させ
る。続いて、製造装置の稼働を再開し、測定すべき次位
の繊維が所定の測定位置に達する時点で装置を停止させ
たのち、前記第１〜第４通電手段を繊維に一時的に押し
付ける。この動作を順次繰り返すことにより非破壊的に
間欠的に一定長さの繊維の電気抵抗値を測定する。

【００２４】このように、前述の発明にあっては、繊維
の測定時期や測定範囲を適宜に設定して測定することが
可能となる。このため、繊維の測定データを適切に且つ
効率よく整理し、また管理することが可能である。

【００２５】なお、上述のごとく製造設備を停止させる
ことなく電気抵抗測定時に繊維を把持した状態で測定す
る他の手法としては、例えば繊維の製造設備と第１通電
手段との間に、繊維を一時的に貯留する貯留部を設けて
おき、繊維の電気抵抗測定時に繊維の引き取り手段によ
る引き取りを停止させ、その停止の間に上述のごとき繊
維に押付け接触させる機構を作動させて、第１〜第４通
電手段を繊維に接触させて第２及び第３通電手段の間の
繊維の電気抵抗を測定する。この場合には、前記押付け
接触機構だけで、繊維の走行方向への直線的な移動機構
は不要となる。

【００２６】測定後は、前記引き取り手段を駆動して引
き取りを開始する。このときの繊維の引き取り速度は、
製造速度よりも高くなるように設定され、上記貯留部に
溜められた繊維が無くなると、製造速度と同等の速度に
戻される。

【００２７】本発明の電気抵抗測定装置は繊維の一定速
度の供給に対応することが可能であり、繊維を製造した
のち直ちに繊維の電気抵抗値を測定することが可能とな
る。所望の繊維を一定速度で製造する典型的な製造設備
としては炭素繊維の製造装置がある。請求項８に係る発
明は、その典型的な装置を規定しており、上記請求項２
記載の電気抵抗測定装置が組み込まれた炭素繊維製造装
置であって、炭素繊維の品質の均一性の評価が正確にな
され、しかも簡便に検査することができると共に、その
繊維の測定データを効率よく確実に管理することができ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明
の代表的な第１実施形態である電気抵抗測定装置を概略
的に示す機構図であり、図２は同電気抵抗測定装置の通
電手段を概略的に示す側面図である。

【００２９】図１において、符号１００は単繊維、繊維
束或いは繊維シート状等の炭素繊維や金属繊維などから
なる被測定物品である導電性繊維１の電気抵抗を非破壊
的に連続して測定する電気抵抗測定装置である。同電気
抵抗測定装置１００は、前記被測定物品１の供給部２
と、同供給部２とは所定の間隔をおいて配された導電性
繊維１の引取り部３との間に配され、一定速度で連続走
行する導電性繊維１の電気抵抗を連続して測定する。前
記供給部２及び前記引取り部３は、絶縁部材２ａ及び３
ａを介して図示せぬ架台又は大地にそれぞれ設置され、
電気的に絶縁されている。

【００３０】前記導電性繊維１の走行路には所定の間隔
をおいて４つの第１〜第４通電手段１０，２０，３０，
４０が順次配されている。これらの第１〜第４通電手段
１０，２０，３０，４０は同一構造を採用しており、そ
れぞれ上部の接触子の役目をする金属ローラー１１，２
１，３１，４１と下部のゴム張りローラー１２，２２，
３２，４２とから構成されている。前記金属ローラー１
１，２１，３１，４１及びゴム張りローラー１２，２
２，３２，４２は相対して配されたニップローラーとし
ての機能をもっている。これら一対の前記各ローラーは
前記導電性繊維１を一定の力で把持し、前記供給部２及
び前記引取り部３の間を走行する導電性繊維１の速度と
等しい周速度で回転するように構成されている。

【００３１】上述のごとく各通電手段１０，２０，３
０，４０は同一の構造であるため、以下の説明にあって
は、その冗長な説明を避けるため、前記第１通電手段１
０を例に挙げて説明し、他の前記第２〜第４通電手段２
０，３０及び４０については説明を省略する。

【００３２】図２に示すように、接触子の役目をする前
記金属ローラー１１の支軸１１ａが軸受け１５を介して
側面視で略Ｚ形をなす通電部架台１８に取り付けられて
いる。同通電部架台１８は、絶縁部材１９を介して図示
せぬ架台又は大地に設置され、電気的に絶縁されてい
る。前記通電部架台１８の上部先端には導電性板バネ１
３が固定されており、同接触子１３には接続端子１４が
取り付けられている。前記金属ローラー１１は前記導電
性板バネ１３を介して前記接続端子１４と電気的に接続
される。

【００３３】一方、前記金属ローラー１１に相対して配
された前記ゴム張りローラー１２の軸１２ａは、軸受け
１６を介して上下方向に移動するガイド付きエヤーシリ
ンダー１７の可動部１７ａに固設されており、同可動部
１７ａは前記通電部架台１８の下部に固定されたシリン
ダー固定部１７ｂに上下方向に摺動自在に取り付けられ
ている。前記エヤーシリンダー１７に図示せぬ空気供給
口から圧縮空気が供給されると、前記ゴム張りローラー
１２は前記可動部１７ａを介して前記シリンダー固定部
１７ｂに沿って上下方向に位置調整され、前記接触子の
役目をする金属ローラー１１の周面に一定の力で押し付
けられて、前記導電性繊維１を把持するようになってい
る。この把持力は前記シリンダー１７の空気圧によって
任意に調整できる。

【００３４】前記ゴム張りローラー１２は導電性繊維１
を傷めずに確実に挟むことができるため好ましいが、同
ローラー１２に代えて接触子の役目をする金属ローラー
を用いることもできる。また、前記ゴム張りローラー１
２をシリンダーにより上下動させる構成に代えて、前記
金属ローラー１１を上下動可能な構成とすることもでき
る。このような移動ガイド機構や押付け力の発生機構
は、本実施形態に限定されるものではなく、従来から広
く知られた周知の構造、又は同構造の様々な変形例を適
用することができ、これらの変更によって本発明の本質
を変えるものではない。

【００３５】図１に示すように、前記第１通電手段１０
の接続端子１４は電流計５を介して電流源４のプラス側
に接続されており、前記第４通電手段４０の接続端子４
４は前記電流源４のマイナス側に接続されている。前記
第２通電手段２０の接続端子２４と前記第３通電手段３
０の接続端子３４とは電圧計６に接続されている。

【００３６】以上のごとく構成された本発明の第１〜第
４通電手段１０，２０，３０，４０では、前記供給部２
と前記引取り部３との間に導電性繊維１を一定速度で連
続走行させる際に前記電流源４により電流が供給され、
前記電圧計６により前記第２及び第３通電手段２０，３
０の間の電圧降下が測定されるようになっている。な
お、６つの前記絶縁部材１９，２ａ及び３ａのうち任意
の１つの絶縁部材を省略することができる。該当部分に
対応する通電部架台１８が大地に直接接地されていて
も、導電性繊維１の電気抵抗測定は可能である。

【００３７】次に、図３に示した上記電気抵抗測定装置
１００の等価回路を使用して走行中の導電性繊維１の長
手方向の電気抵抗を導電性繊維と接触子との接触抵抗に
影響されずに高精度に連続して測定する方法について説
明する。同図において、前記通電手段１０，２０，３
０，４０により導電性繊維１が把持される位置は、それ
ぞれ符号Ｎ１，Ｎ２，Ｎ３，Ｎ４を付している。符号Ｎ
２と符号Ｎ３との間は導電性繊維１の電圧降下測定域で
ある。

【００３８】符号Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ及びＲ１ｃは、それぞ
れ繊維把持位置Ｎ１〜Ｎ２間、Ｎ２〜Ｎ３間、Ｎ３〜Ｎ
４間における導電性繊維１ａ，１ｂ及び１ｃの各抵抗値
をそれぞれ示している。符号Ｒ１０，Ｒ２０，Ｒ３０及
びＲ４０は、それぞれ上記各接続端子１４，２４，３
４，４４から前記導電性板バネ１３，２３，３３，４３
及び接触子の役目をする前記金属ローラー１１，２１，
３１，４１を経由して、導電性繊維１に至るまでの配線
抵抗と接触抵抗との合計抵抗値を示しており、その大部
分は導電性繊維と前記金属ローラーとの接触抵抗であ
る。抵抗値Ｒｖは前記電圧計６の内部抵抗である。高精
度の電圧計では、通常、この抵抗値Ｒｖは他の抵抗値と
較べると極めて大きなものである。

【００３９】前記電流源４は直流電源からなり、プラス
側が前記電流計５を経由して第１通電手段１０の接続端
子１４に接続され、そのマイナス側は第４通電手段４０
の接続端子４４に接続し、電流Ｉを供給する。前記電圧
計６は第２及び第３の通電手段２０，３０の接続端子２
４，３４とに接続され、各接続端子２４，３４間の電圧
降下Ｅを測定する。

【００４０】測定の目的とする前記抵抗値Ｒ１ｂを測定
するときの誤差の１つは電圧計６の内部抵抗Ｒｖが無限
大でないことにより発生する。このときの近似誤差Ｖｅ
は次の式で表される。

【００４１】 Ｖｅ＝｛Ｒ１ｂ／（Ｒ２０＋Ｒｖ＋Ｒ３０）｝×１００（％）……… 許容される誤差Ｖｅは測定の目的によって異なるが、例
えば炭素繊維の測定では０．１％以下の誤差Ｖｅであれ
ば、十分に実用に供することができる。前記電圧計６と
しては精密測定用のデジタル電圧計を使用することが好
ましく、通常、そのデジタル電圧計の内部抵抗は１００
ＭΩ程度であるため、１００ｋΩ以下の抵抗値の導電性
繊維１を測定することができる。特に、導電性繊維１が
炭素繊維である場合には、この条件を容易に満たすこと
ができる。従って、接触抵抗とその変動に殆ど影響され
ずに被測定部の導電性繊維１ｂの電圧降下を高精度で測
定可能である。また電圧計を流れる電流は極めて少ない
ので、被測定部の導電性繊維１ｂを流れる電流は電流源
の出力電流と等しいと見なせるから、この出力電流を電
流計で測定することで被測定部の導電性繊維１ｂを流れ
る電流を高精度で測定可能である。

【００４２】一方、走行している被測定部の導電性繊維
１ｂを流れる電流は、導電性繊維１ａの電気抵抗Ｒ１
ａ、導電性繊維１ｂの電気抵抗Ｒ１ｂおよび導電性繊維
１ｃの電気抵抗Ｒ１ｃ、接触抵抗Ｒ１０、接触抵抗Ｒ２
０の変動により変動している。しかし、本発明ではこの
電流を、僅かに式の誤差を伴ってはいるが、導電性繊
維１を切ることなく、電流計５により測定可能である。
この電流測定値と、別途独立に測定した前記電圧降下測
定値との比から、導電繊維１ｂの電気抵抗を接触抵抗の
変動を排除して高精度に求めることが可能となる。

【００４３】また、前記電流源４として定電流源を使用
すると、各第１〜第４通電手段１０，２０，３０，４０
等の接触抵抗の変動に影響されずに一定の電流Ｉを供給
できるため、電流を刻々測定する必要はない。前記電圧
降下の測定により導電性繊維の電気抵抗の変動を知るこ
とができ、測定装置が簡単になる。

【００４４】上述したごとき測定及び演算は、前記電流
計５と前記電圧計６との出力を図示せぬパソコンに接続
することにより容易に実施できる。また、４端子抵抗測
定可能な抵抗測定器を用いて、同抵抗測定器の電流出力
側を前記第１及び第４通電手段の接続端子１４及び４４
に接続し、その電圧入力側を前記第２及び第３通電手段
の接続端子２４及び３４に接続すると、導電性繊維１ｂ
の抵抗値Ｒ１ｂを直読することができる。

【００４５】本発明の電気抵抗測定方法によれば、被測
定部の導電性繊維１ｂの電圧降下を測定するための通電
手段２０，３０と前記導電性繊維１ｂに測定電流を供給
するための通電手段１０，４０を別々に設置したことに
より、前記導電性繊維１ｂの電圧降下値と電流値を独立
に測定できるので、接触抵抗やその変動の影響を排除し
て、高精度に電気抵抗を求めることが出来る。以上は直
流抵抗の測定について説明したが、電源を交流電源にす
ることにより、交流での電気抵抗測定も可能である。

【００４６】次に、図４を参照して本発明の第２実施形
態を説明する。図４は本発明の電気抵抗測定装置におけ
る通電手段の変形例を示している。なお、同図におい
て、上記第１実施形態と実質的に同じ部材には同一の符
号と部材名を付している。従って、これらの部材に関す
る詳細な説明は省略する。

【００４７】同図において、第２実施形態の通電手段１
０は接触子の役目をする金属ローラ１１及びゴム張りロ
ーラー１２を相対向して配しており、導電性繊維１を一
定速度で駆動できる機構を備えた構成になっている。前
記金属ローラ１１は、その支軸１１ａを介して軸受け１
５に取り付けられており、この軸受け１５は絶縁部材１
０９を介して略Ｌ形をなす通電部架台１８の上部に固定
されている。前記支軸１１ａは、前記絶縁部材１０９と
前記通電部架台１８に接触することなく、同通電部架台
１８に設けられたロータリーコネクター１０３に接続さ
れている。同ロータリーコネクター１０３は接続端子１
０４を介して接触子の役目をする前記金属ローラ１１と
電気的に接続されている。

【００４８】一方、前記ゴム張りローラー１２は図示せ
ぬキーを介して一定速度で回転するサ−ボモーター１０
６の出力軸１０６ａと結合されている。同モーター１０
６はガイド付きエヤーシリンダー１７の可動部１７ａに
固定されており、同可動部１７ａは前記通電部架台１８
の下部に固設された固定部１７ｂに摺動自在に取り付け
られている。

【００４９】この第２実施形態の通電手段１０によれ
ば、導電性繊維１を供給する前記供給装置２に駆動部を
設けていない場合に、同導電性繊維１を一定速度で供給
することができると共に前記エヤーシリンダー１７に供
給する空気圧を調整して、導電性繊維１に対する挟持力
を調節することができる。また、前記サーボモーター１
０６の代わりに、トルクモーターを採用してもよく、こ
の場合には、各通電手段の間を走行する導電性繊維１に
かかる張力を任意に制御することができる。

【００５０】次に、図５を参照して本発明の第３実施形
態である電気抵抗測定装置について説明する。導電性繊
維１の前記供給部２及び前記引取り部３が既存の製造設
備であって建物や大地に設置されているとき、電気的に
絶縁状態にすることが困難となる場合がある。図５は、
このような場合の、本発明の方法を実施する際の電気抵
抗測定装置の等価回路を示している。なお、同図は、図
３に示した等価回路と殆ど同じであるので、実質的に同
じ部材には同一の符号と部材名を付して、これらの部材
に関する詳細な説明は省略し、異なる点について説明す
る。

【００５１】同図において、抵抗値Ｒ１ｄは導電性繊維
供給部２と第１通電手段１０との間を連続走行する導電
性繊維１の電気抵抗を示しており、抵抗値Ｒ１ｅは第４
通電手段４０と導電性繊維引取り部３との間を走行する
導電性繊維１の電気抵抗を示している。また、抵抗値Ｒ
１ｆは前記供給部２と前記引取り部３との間の電気抵抗
を示している。

【００５２】第１及び第４通電手段１０，４０の各接続
端子１４，４４に供給される電流Ｉは導電性繊維１が把
持される位置Ｎ１，Ｎ４において電流Ｉ₁ と電流Ｉ₂ と
に分流される。ここで、電流Ｉ₂ が電流Ｉ₁ に対して無
視できないほど大きい場合は、電流Ｉ₁ を直接測定し、
その電流Ｉ₁ と第２及び第３通電手段２０，３０の各接
続端子２４，３４間の電圧降下Ｅとから電気抵抗を求め
る必要がある。

【００５３】この第３実施形態によれば、被測定部の導
電性繊維 1ｂに流れる電流を測定するために、これを切
断することなく測定可能な電流プローブ５ｂを備えた電
流計５ａを用い、Ｉ₂ を測定する。電圧降下Ｅは上記と
同様にして測定可能であるから、電気抵抗Ｒ１ｂを精度
良く測定できる。

【００５４】また、この場合に電流源４に定電流源を用
いると共に、前記抵抗値Ｒ１ｄと抵抗値Ｒ１ｅとの和が
増加するように、繊維の供給部２及び前記引取り部３と
の距離を極力隔てることにより、電流Ｉ₂ の変動影響を
低減することが電気抵抗の測定精度を高める上で好まし
い。

【００５５】次に、図６を参照して本発明の第４実施形
態である電気抵抗測定装置について説明する。図６は本
発明の第４実施形態である電気抵抗測定装置の機構を概
略的に示している。上記第１〜第３実施形態では各通電
手段が導電性繊維を挟持するニップローラーの機能を介
して通電するものであったものを、この第４実施形態で
は各通電手段が導電性繊維に接触子の役目をする金属ロ
ーラーに張力を加えて押し付けることにより通電する機
能にしてある。なお、同図において上記各実施形態と実
質的に同じ部材には同一の符号と部材名とを付してい
る。従って、これらの部材に関する詳細な説明は省略す
る。

【００５６】同図に示すように、この第４実施形態にお
ける電気抵抗測定装置１００は、導電性繊維供給部２及
び導電性繊維引取り部３の間を連続走行する導電性繊維
１に張力を加えて、導電性繊維１に対して接触子の役目
をする４つの金属ローラー７１〜７４に押付け通電す
る。前記金属ローラー７１〜７４は所定の間隔をおいて
配され、同ローラー７１〜７４のうち両側に配された同
じ大きさをもつ２つの金属ローラー７１及び７４は、接
触長を長くするために、中央に配される同じ大きさをも
つ２つの金属ローラー７２及び７３よりも径の大きい寸
法に設定してある。各金属ローラー７１〜７４は第１〜
第４通電手段１０，２０，３０，４０の各接続端子１
４，２４，３４，４４と電気的に接続されている。

【００５７】前記導電性繊維供給部２と繊維導入側の金
属ローラー７１との間には、接触長を長くするために、
ガイドローラー７０が配され、繊維引出し側の金属ロー
ラー７４と導電性繊維引取り部３との間にはガイドロー
ラー７５が配されている。前記ローラー７０〜７５は図
示せぬ絶縁部材を介して同じく図示せぬ架台等と絶縁さ
れている。導電性繊維１は中央部の金属ローラー７２，
７３よりも径が大きく設定された両端の金属ローラー７
１，７４と前記ガイドローラー７０，７５との周囲をジ
グザグ状に掛け回され、導電性繊維１との接触長さを長
くすることにより、それらの接触抵抗を減少させると共
に安定化させている。電流源４から電流計５を経由し、
前記第１及び第４通電手段１０，４０の各接続端子１４
及び４４を通って電流Ｉが導電性繊維１に流れる。

【００５８】一方、抵抗測定域にある導電性繊維１ｂの
両端位置Ｎ２及びＮ３の間の長さ精度を考慮すると線接
触が好ましい。このため、抵抗測定域の前記導電性繊維
１ｂの電気抵抗を測定するには、小径の金属ローラー７
２及び７３が使用されている。しかし、こうすることに
よっても、通常は電圧計６の内部抵抗Ｒｖが他の抵抗よ
りも極めて大きいため、電圧降下や接触抵抗が増加する
ことは殆ど問題にならない。

【００５９】なお、各接続端子１４，２４，３４，４４
から接触子の役目をする各金属ローラー７１〜７４まで
は電気的に接続されているが、図示を省略してある。ま
た、絶縁部材についても同じく図示を省略したが、前記
ガイドローラー７０，７５を含め、上記各実施形態のよ
うに、図示せぬ架台等に対して絶縁されている。また、
前記金属ローラー７１〜７４の代わりに非回転状態の金
属製丸棒などを使用することも、導電性繊維１の材質に
よっては可能である。

【００６０】次に、図７及び図８を参照して本発明の第
５実施形態である電気抵抗測定装置について説明する。
図７は本発明の第５実施形態である電気抵抗測定装置の
機構を概略的に示しており、図８は同電気抵抗測定装置
の通電手段を示している。なお、これらの図において、
上述の各実施形態と実質的に同じ部材には同一の符号と
部材名とを付している。従って、これらの部材に関する
詳細な説明は省略する。

【００６１】図７及び図８に示すように、電気抵抗測定
装置１００の第１〜第４通電手段１０，２０，３０、４
０はナイフエッジ状の接触子の役目をする金属製通電部
材８１を備えており、同通電部材８１はガイド付きエヤ
ーシリンダー１７を有している。この通電部材８１の先
端形状はナイフエッジ状ではなく、実質的に導電性繊維
１に対して線に近い接触が可能な形状であれば、半円形
等をなす先端形状であっても良い。第１〜第４通電手段
１０，２０，３０及び４０は、それぞれ略Ｌ字状の通電
部架台８８に固着支持されており、同通電部架台８８は
導電性繊維１に対して平行に往復動可能な直線移動装置
８０に取り付けられている。

【００６２】繊維供給部２が導電性繊維１の製造装置で
ある場合には、導電性繊維１は一定速度で供給される。
導電性繊維１の電気抵抗測定時には、前記通電部材８１
を絶縁材料からなる受け台８２に対して導電性繊維１を
押し付けて接触させると共に、各通電手段１０，２０，
３０及び４０を前記通電部架台８８に不動の状態とし
て、前記直線移動装置８０を導電性繊維１と同一速度で
導電性繊維１と共に、その走行方向に直線的に移動させ
る。

【００６３】この場合には、第１〜第４通電手段１０，
２０，３０及び４０を導電性繊維１と同一速度で前記直
線移動装置８０を介して移動させて、導電性繊維１の電
気抵抗を一点測定している。導電性繊維１の所定の測定
域を測定後、４つの前記通電部材８１を導電性繊維１上
から離間させたのち、各通電手段１０，２０，３０及び
４０は前記直線移動装置８０を介して元の待機位置に復
帰し、再び、４つの前記通電部材８１を測定すべき次位
の測定域である導電性繊維１に一時的に押し付け、その
状態で各通電手段１０，２０，３０及び４０を導電性繊
維１と同一速度で導電性繊維１の走行方向に一緒に移動
させる。この動作を順次繰り返すことにより非破壊的に
且つ連続的に導電性繊維１の長手方向の電気抵抗値を測
定することができる。

【００６４】また、導電性繊維１の電気抵抗測定時に、
導電性繊維１を間欠的に所定の距離又は時間で移動させ
て導電性繊維１の走行と停止とを順次繰り返す不等速走
行を行わせる。この場合には、導電性繊維１の電気抵抗
測定時に図示せぬ製造装置の稼働を停止し、導電性繊維
１を所定の位置に停止させたのち、４つの絶縁体である
受け台８２に対して導電性繊維１の４つの位置Ｎ１〜Ｎ
４を４つの前記通電部材８１により一時的に押し付けて
通電する。

【００６５】この場合にも、導電性繊維の電気抵抗を測
定しないときは、前記シリンダー８７を作動させること
により４つの前記通電部材８１を導電性繊維１上から非
接触状態に離間させておく。続いて、図示せぬ製造装置
の稼働を再開し、測定すべき導電性繊維１が所定の測定
位置に達する時点で、同導電性繊維１を停止させたの
ち、４つの前記通電部材８１を導電性繊維１に一時的に
押し付ける。これにより、導電性繊維１の所望の測定域
の電気抵抗が得られる。この動作を順次繰り返すことに
より非破壊的に間欠的に一定長さの繊維の電気抵抗値を
測定することができる。

【００６６】また、図示せぬ製造設備を停止させること
なく電気抵抗測定時に被測定物１を把持した状態で測定
する他の方法としては、例えば前記供給部２と前記第１
通電手段１０の間に、導電性繊維１を一時的に滞留する
図示せぬ糸溜め装置を設けることができる。この場合に
は、電気抵抗測定時に、前記糸溜め装置に導電性繊維１
を一時的に溜めておき、導電性繊維１の電気抵抗測定時
に導電性繊維１の前記引取り部３による引き取りを停止
させ、その停止の間に４つの前記通電部材８１を作動さ
せることにより導電性繊維１に接触させて第２及び第３
通電手段２０，３０の間の導電性繊維１ｂの電気抵抗を
測定する。その測定終了後、前記糸溜め装置に溜められ
た導電性繊維１を導電性繊維１の製造速度より速い速度
で送りだす。導電性繊維１の送山しを繰り返すことによ
り導電性繊維１の一定速度の供給に対応することができ
る。前記糸溜め装置に溜められた導電性繊維１がなくな
ると、製造速度と同等の速度に戻される。

【００６７】本発明の電気抵抗測定装置１００は、導電
性繊維１の一定速度の供給に対応することができると共
に、導電性繊維１を製造し、ボビンなどに巻き取った後
にその１部又は全部の導電性繊維１の電気抵抗値を測定
することもできる。また、導電性繊維１の測定時期や測
定範囲を適宜に設定して測定することができ、繊維の測
定データを適切に且つ効率よく整理し、また管理するこ
とができる。このため、導電性繊維１の品質の均一性の
評価が正確になされ、しかも簡便に検査することができ
ると共に、その繊維の測定データを効率よく確実に管理
することができる。また、一定速度で連続走行する導電
性繊維１の供給に対応させることができるばかりではな
く、導電性繊維１を間欠的に所定の距離又は時間で移動
させることもできる。

【００６８】図９に示したグラフは１２，０００本の束
状の導電性繊維１である炭素繊維について本発明の電気
抵抗測定を行った測定データの一例を示している。この
測定データは上記第１実施形態の通電手段に第２実施形
態を適用した電気抵抗測定装置によって測定した電気抵
抗値である。その測定条件としては、導電性繊維１の走
行速度を６ｍ／分として、定電流源の電流を１０ｍＡと
した。図１０に示したグラフは同じ焼成炉内に並べて焼
成して製造した他の炭素繊維の測定データの一例を示し
ている。

【００６９】図９及び図１０において、約１，３００ｍ
付近で製造条件を変更したことに対する影響が電気抵抗
の変化として検出されていることが分かる。次に、図１
１に示したグラフは炭素繊維の焼成条件を５０ｍ付近で
変更した測定データの一例を示している。１０ｍから２
０ｍ付近では特に明瞭であるが、約３ｍ程度の周期で電
気抵抗の変動があり、しかも再現性のあるものであり、
その測定の際のノイズではない。

【００７０】以上の説明からも明らかなように、本発明
に係る導電性繊維の電気抵抗測定方法によれば、被測定
部分の電導性繊維１ｂに電流を供給するための第１通電
手段および第４通電手段を設けて、前記電導性繊維に電
流源から電流を供給し、その値を電流計で測定すると共
に、第１通電手段および第４通電手段の間に第２通電手
段及び第３通電手段を設けて、前記第２及び第３通電手
段の間の被測定部分の電導性繊維１ｂに生じる電圧降下
を内部抵抗の非常に大きい電圧計で測定することによ
り、第１〜第４通電手段の間に生じた接触抵抗の影響を
殆ど受けることなく、前記電流値と電圧値の比から電導
性繊維１ｂの電気抵抗を高精度で且つ非破壊的に求める
ことが可能になる。

【００７１】以上説明したように、接触子と電導性繊維
との接触抵抗の影響を殆ど受けないので、格別に接触抵
抗を減少させるためローラー径を大きくし、或いは誤差
を少なくするため繊維上の測定距離長く設定したり、繊
維に対する接触子として溶融金属槽を配した溶融金属中
を潜らせて、繊維の電気抵抗を測定する必要がないた
め、電気抵抗測定装置の簡略化や小型化を達成すること
ができる。なお、本発明は上記実施例に限定されるもの
ではなく、それらの実施例から当業者が容易に変更可能
な技術的な範囲をも当然に包含するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な第１実施形態である電気抵抗
測定装置を概略的に示す機構図である。

【図２】同電気抵抗測定装置の通電手段を概略的に示す
側面図である。

【図３】同電気抵抗測定装置の等価回路である。

【図４】同電気抵抗測定装置の通電手段の変形例を示す
側面図である。

【図５】本発明の第３実施形態である電気抵抗測定装置
の等価回路である。

【図６】本発明の第４実施形態である電気抵抗測定装置
を概略的に示す機構図である。

【図７】本発明の第５実施形態である電気抵抗測定装置
を概略的に示す機構図である。

【図８】同電気抵抗測定装置の通電手段を示す側面図で
ある。

【図９】束状の炭素繊維について本発明の電気抵抗測定
を行った測定データの一例を示すグラフである。

【図１０】図９と同じ焼成炉内に並べて焼成して製造し
た他の炭素繊維の測定データの一例を示すグラフであ
る。

【図１１】炭素繊維の焼成条件を５０ｍ付近で変更開始
した測定データの一例を示すグラフである。

【図１２】従来の電気抵抗測定装置の等価回路である。

【図１３】従来の他の電気抵抗測定装置の等価回路であ
る。

【符号の説明】

１ 導電性繊維 １ａ〜１ｃ 導電性繊維の一部分 ２ 導電性繊維供給手段 ２ａ,3a ，19 絶縁部材 ３ 導電性繊維引き取り手段 ４ 電流源 ５，５ａ 電流計 ５ｂ 電流プローブ ６ 電圧計 10,20,30,40 第１〜第４通電手段 11,21,31,41 接触子の役目をする金属ローラー 11a,21a,31a,41a 軸 12,22,32,42 ゴム張りローラー 12a,22a,32a,42a 軸 １３ 導電性板バネ １４，１０４ 接続端子 １５，１６ 軸受け １７，８７ 直線ガイド付きエヤーシリンダー １７ａ 可動部 １７ｂ シリンダー固定部 １８，８８ 通電部架台 ７０，７５ ガイドローラー ７１〜７４ 接触子の役目をする金属ローラー ８０ 直線移動装置 ８１ 接触子の役目をする通電部材 ８２ 受け台 １００ 電気抵抗測定装置 １０３ ロータリーコネクター １０６ サ−ボモーター １０６ａ 回転軸 １０９ 絶縁部材 Ｉ，Ｉ₁ ，Ｉ₂ 電流 Ｅ 電圧 Ｎ１〜Ｎ４ 導電性繊維の接触位置 Ｒ１ａ〜Ｒ１ｆ 導電性繊維の抵抗値 Ｒ１０〜Ｒ４０ 第１〜第４通電手段の接触抵抗 Ｒｖ 電圧計の内部抵抗

フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G011 AA14 AB07 AC01 AC14 2G028 AA02 AA03 BF10 CG02 JP02 MS04 3B154 AA13 AA14 AB02 AB09 AB20 BA53 BB47 BB76 BC42 CA13 CA22 CA29 CA39 DA11 DA30

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 単繊維、繊維束状或いは繊維シート状の
   炭素繊維や金属繊維などからなる導電性繊維の長手方向
   の電気抵抗を非破壊的に連続して測定する電気抵抗測定
   方法であって、 所定の間隔を直列的に配された４つの第１〜第４通電手
   段に前記繊維を順次接触させて走行させること、 前記第１及び第４通電手段を介して前記繊維に電流を供
   給すること、 前記繊維に供給された前記電流を測定すること、 前記第１及び第４通電手段の間に配された第２及び第３
   通電手段を介して前記繊維に生じた電圧降下を測定する
   こと、 前記第２及び第３通電手段の間の前記繊維の電気抵抗値
   を、前記電圧降下に対応する電圧値と前記電流値との比
   から求めること、を含んでなることを特徴とする導電性
   繊維の電気抵抗測定方法。
2. 【請求項２】 単繊維、繊維束状或いは繊維シート状等
   の炭素繊維や金属繊維などからなる導電性繊維の長手方
   向の電気抵抗を非破壊的に連続して測定する電気抵抗測
   定装置であって、 連続走行する前記繊維の走行路に所定の間隔をおいて順
   次配された４つの第１〜第４通電手段と、 前記第１及び第４通電手段を介して前記繊維に電流を供
   給する電流源と、 同電流源から前記第１〜第４通電手段に供給される電流
   を測定する電流計と、 前記第１及び第４通電手段の間に配された２つの前記第
   ２及び第３通電手段を介して前記繊維に生じた電圧降下
   を測定する電圧計と、 前記電圧計により測定された電圧と前記電流計により測
   定された電流により、前記第２及び第３通電手段の前記
   繊維の電気抵抗値を演算する演算部と、を備えてなるこ
   とを特徴とする導電性繊維の電気抵抗測定装置。
3. 【請求項３】 前記電流源は定電流源である請求項２記
   載の導電性繊維の電気抵抗測定装置。
4. 【請求項４】 前記電流計は、回路中に接続端子を介し
   て直列的に接続することなく電流の測定が可能である電
   流プローブを備えた電流計である請求項２記載の導電性
   繊維の電気抵抗測定装置。
5. 【請求項５】 前記通電手段は１個以上の接触子の役目
   をする金属ローラーを備えてなる請求項２記載の導電性
   繊維の電気抵抗測定装置。
6. 【請求項６】 前記通電手段は走行する前記繊維の電気
   抵抗測定時に、同繊維に押付け接触させる機構と、繊維
   の走行速度と同一速度で繊維と共に移動する機構とを備
   えてなる請求項２記載の導電性繊維の電気抵抗測定装
   置。
7. 【請求項７】 前記通電手段は走行する前記繊維の電気
   抵抗測定時に、同繊維の走行を停止させ、前記繊維に押
   付け接触させる機構を備えてなる請求項２記載の導電性
   繊維の電気抵抗測定装置。
8. 【請求項８】 前記請求項２記載の電気抵抗測定装置が
   組み込まれてなることを特徴とする炭素繊維製造装置。