JP2005068569A - 糸の異物検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 糸に混入する異物を簡素な構成で精度高く検出すること。
【解決手段】 ２つの光源ＵＶ１、ＵＶ２から交互に発する光を走行する糸１に照射し、糸１からの反射光を、糸１と直交する平面上で、糸１を中心として所定の角度離れた位置に配置した３つの受光素子ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３で受光し、受光した各受光素子の受光量により異物の混入を検出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、紡績糸に混入する異物を検出する異物検出装置に関するものである。

綿などの繊維を集合し、その集合体に撚りをかけて糸に仕上げる紡績機では、紡績部から巻取りボビンへ走行する糸の異常を検出する検出装置が配置され、糸に異常が発生するとその異常を検出装置で検出して糸を切断し、異常部を除いた後撚り合わせなどで接続して糸の仕上げを続行することが行われている。

このような糸の異常を検出する一つの装置として、走行する糸に光を照射し、糸を透過した透過光を受光してその糸の太さ求め、また糸からの反射光を受光し、その受光量と求めた糸の太さに基づいて異物繊維の混入を検出する装置が知られている。
特許第３１８９１２３号公報

しかし、このような従来の糸の異物検出装置では、糸の太さを計測することが不可欠であり、そのための検出手段を設けなければならず、異物検出装置としての構成が複雑であるばかりでなく、異物の混入によって糸の太さが扁平状になったような異常に対して検出しない場合があるいう問題があった。

本発明が解決しようとする課題は、糸に混入する異物を簡素な構成で精度高く安定して検出することを可能にし、斯かる問題を解消する点である。

本発明は、走行する糸に異なる方向から光を照射する複数の投光手段と、前記各投光手段から照射された光のうち前記糸で反射した反射光を受光する少なくとも３つの受光手段とを備え、前記各受光手段で受光した受光量により前記糸に混じる異物を検出してなることを最も主要な特徴とする。

本発明に係る糸の異物検出装置は、走行する糸に複数の角度から光を照射し、糸からの反射光を適宜に配置した少なくとも３つの受光手段で受光し、その反射光量で糸に混じる異物を検出するので、ポリプロピレンフィルムなどの異質の物体による扁平状の変形異常もより確実に検出することができ、異物を検出する精度が高められるとともに、反射光量の処理だけで足り異物検出装置の構成を簡素化することができる。

糸に混入する異物を簡素な構成で精度高く安定して検出する目的を、複数の投光手段と、前記各投光手段から照射された光の前記糸からの反射光を受光する少なくとも３つの受光手段を設けることにより実現した。

図１は本発明の実施例に係る糸の異物検出装置のブロック回路、図２は図１に示すブロック回路のタイミングチャート、図３は図１に示すブロック回路の動作説明図、図４は検出部（センサヘッド）の構成を示す構成図である。図１において、１は糸、ＵＶ１およびＵＶ２は光源で本実施例では紫外線を発生するＬＥＤなどの発光素子、ＰＤ１、ＰＤ２およびＰＤ３は受光素子、Ａ１、Ａ２およびＡ３は増幅器、ＳＷ1〜ＳＷ４はスイッチング素子、２ａ〜２ｅはハイパスフィルタ回路、３ａ〜３ｅはサンプルホールド回路、４ａおよび４ｂは加算器、５は発信器、６は時分割回路、７ａおよび７ｂは光源駆動回路、１０は光拡散板である。

光源ＵＶ１およびＵＶ２は糸１に対して２つの異なる方向から照射し、受光素子ＰＤ１は光源ＵＶ１から照射された糸１を透過した透過光と光源ＵＶ２から照射された糸１で反射した反射光を受光する。受光素子ＰＤ２は光源ＵＶ２から照射された糸１を透過した透過光と光源ＵＶ１から照射された糸１で反射した反射光を受光する。受光素子ＰＤ３は光源ＵＶ１、ＵＶ２から照射された糸１で反射した反射光を受光する。

時分割回路６は発信器５の出力パルスを分割し、光源駆動回路７ａ、スイッチング素子ＳＷ１およびＳＷ４、サンプルホールド回路３ａおよび３ｄを同時に、光源駆動回路７ｂ、スイッチング素子ＳＷ２およびＳＷ３、サンプルホールド回路３ｂおよび３ｃを同時に交互に駆動し、サンプルホールド回路３ｅを全出力パルスで駆動する。

光源駆動回路７ａの駆動により図２に示すように、光源ＵＶ２が紫外線を発生して、その光を拡散板１０で拡散して糸１に照射する。受光素子ＰＤ２は糸１を透過した紫外線を受光し、受光量に応じた信号を出力し、また、受光素子ＰＤ１および受光素子ＰＤ３は糸１により反射した紫外線を受光し、受光量に応じた信号を出力する。このときスイッチング素子ＳＷ1とＳＷ４が閉じられており（スイッチング素子ＳＷ２とＳＷ３は開）、受光素子ＰＤ２の透過受光量に係る出力信号はハイパスフィルタ回路２ａを経てサンプルホールド回路３ａに保持され、受光素子ＰＤ１の反射受光量に係る出力信号はハイパスフィルタ回路２ｄを経てサンプルホールド回路３ｄに保持される。また、受光素子ＰＤ３の反射受光量に係る出力信号はハイパスフィルタ回路２ｅを経てサンプルホールド回路３ｅに保持される。

つぎに光源駆動回路７ｂが駆動され、この駆動により図２に示すように、光源ＵＶ１が紫外線を発生して、糸１に照射する。受光素子ＰＤ１は糸１を透過した紫外線を受光し、受光量に応じた信号を出力し、また、受光素子ＰＤ２および受光素子ＰＤ３は糸１により反射した紫外線を受光し、受光量に応じた信号を出力する。このとき、スイッチング素子ＳＷ２とＳＷ３（ＳＷ1とＳＷ４は開）閉じられており、受光素子ＰＤ１の透過受光量に係る出力信号はハイパスフィルタ回路２ｂを経てサンプルホールド回路３ｂに保持され、受光素子ＰＤ２の反射受光量に係る出力信号はハイパスフィルタ回路２ｃを経てサンプルホールド回路３ｃに保持される。また、受光素子ＰＤ３の反射受光量に係る出力信号はハイパスフィルタ回路２ｅを経てサンプルホールド回路３ｅに保持される。

サンプルホールド回路３ａと３ｂに保持された信号は加算器４ａで加算して透過信号Ｆとして出力される。サンプルホールド回路３ｃと３ｄに保持された信号は加算器４ｂで加算して反射信号Ｒとして出力される。サンプルホールド回路３ｅに保持された信号はＰＰチャンネルＣとして出力される。透過信号Ｆは糸１の太さ信号であり、反射信号Ｒは異物混入の有無を示す信号となる。また、ＰＰチャンネルの反射信号Ｃは、紡績糸の原材料となる綿繊維を梱包する際の梱包材であるポリプロピレンフィルムが混打綿工程で混入し、そのポリプロピレンフィルムが撚られず糸が扁平状となっている場合、その扁平状の位置によって反射信号Ｒに現れず、これを補う信号となる。

すなわち、光源ＵＶ１、ＵＶ２および光拡散板１０により投光手段が構成され、受光素子ＰＤ１、ＰＤ２およびＰＤ３、増幅器Ａ１、Ａ２およびＡ３、スイッチング素子ＳＷ３およびＳＷ４、ハイパスフィルタ回路２ｃ、２ｄおよび２ｅ、サンプルホールド回路３ｃ，３ｄおよび３ｅ、加算器４ｂからなる回路により反射光受光手段が構成されている。

光源ＵＶ１、ＵＶ２、各スイッチング素子および各サンプルホールド回路を時分割回路６の出力パルスに同期させて駆動することにより、外部から侵入する光や他の光源による影響を防止することができる。さらに２つの異なる方向から糸１の異物混入に対する監視を行うことができ、より確実な異物検出を可能とし、時分割回路６により、２方向からの入力信号を交互に入力することによって、全体として連続した異物監視を実現することができる。さらにまた、時分割回路６により、２方向からの入力信号を交互に入力することによって、反射光のみならず、透過光をも入力可能にすることができる。

以上の構成において、いま、図３に示すように、糸１に太い部分１ａ、暗い異物が混入している部分１ｂ、明るい異物が混入している部分１ｃ、細い部分１ｄ、太く暗い異物が混入している部分１ｅがあるとすると、反射信号Ｒおよび反射信号Ｃは、図３のＲに示すように太い部分１ａおよび細い部分１ｄの変動は小さく、異物が混入している部分１ｂ、１ｃ、１ｅでは変動は大きく、これにより糸１の太さにかかわらず異物の混入を検出することができる。

また、透過信号Ｆは図３のＦに示すように、太い部分１ａおよび細い部分１ｄ、および異物が混入して太い部分１ｅでは太さに比例して変化するが、異物が混入していても太さ変化のない１ｂ、１ｃでは変化はなく太さ変化のある部分では太さに比例して変化する。これにより異物の混入にかかわらず糸の太さにかかる異常を検出することができる。

図４は紫外線を発生する光源ＵＶ１およびＵＶ２、光源ＵＶ１およびＵＶ２からの紫外線を受光する受光素子ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３の配置構成の一具体例を示すもので、これらの光源、受光素子は１つのケース８内に収納されている。ケース８は糸１を通す通過空間としての通路８ａ、通路８ａに糸１を挿入可能とする開口部８ａ１、光源ＵＶ１を設置する中空室８ｂ、光源ＵＶ２を設置する中空室８ｃ、受光素子ＰＤ１を設置する中空室８ｄおよび受光素子ＰＤ２を設置する中空室８ｅ、受光素子ＰＤ３を設置する中空室８ｈを備えている。

各中空室８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｈは糸１に向けて開口され、中空室８ｄ、８ｅ、８ｈの開口部には可視光線カットフィルタ９が設けられ、中空室８ｂ、８ｃの開口部には紫外線を拡散する拡散板１０が設けられており、少なくとも通路８ａの底面８ｆ、すなわち前記開口部８ａ１と対向する面は黒色とされている。これにより開口部８ａ１より入る光が前記通過空間を規定する内壁面で反射するのを抑制しつつ、光源ＵＶ１が発し、糸１を透過した紫外線を受光素子ＰＤ１で、糸１で反射した紫外線を受光素子ＰＤ２で受光し、光源ＵＶ２が発し、糸１を透過した紫外線を受光素子ＰＤ２で、糸１で反射した紫外線を受光素子ＰＤ１で受光し、光源ＵＶ１、ＵＶ２が発し、糸１で反射した反射光のみを受光素子ＰＤ３で受光する。すなわち受光素子ＰＤ３は反射光のみを受光する反射光専用の受光素子となる。その際、拡散板１０により紫外線はあらゆる方向に拡散して糸１に照射するので、各受光素子ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３で受光する反射光量を増加させることができる。

なお、上記の具体例では反射光のみを受光する反射光専用の受光素子ＰＤ３を設置する中空室８ｈを設けているが、図５（ａ）に示すように通路８ａの底面８ｆに設置するようにしてもよい。なお、図５（ａ）において、図４に示す具体例と対応する部分に同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。

図４および図５（ａ）に示す配置構成では、光源ＵＶ１、ＵＶ２は、走行する糸１と直交する平面上（平面視）で、走行する糸１を中心として挟角略９０度離れた位置に配置され、受光素子ＰＤ１は糸１を挟み光源ＵＶ１と対向する位置に、受光素子ＰＤ２は糸１を挟み光源ＵＶ２と対向する位置に、受光素子ＰＤ３は光源ＵＶ１、ＵＶ２が略９０度離れた間の位置にそれぞれ配置されている。

この配置により受光素子ＰＤ１は光源ＵＶ１の糸１を透過した光と光源ＵＶ２の糸１から９０度方向に反射する光を受光することができる。受光素子ＰＤ２は光源ＵＶ２の糸１を透過した光と光源ＵＶ１の糸１から前記９０度方向と反対方向に反射する光を受光することができる。受光素子ＰＤ３は光源ＵＶ１およびＵＶ２の糸１から受光素子ＰＤ１とＰＤ２の間方向に反射する光を受光することができる。すなわち、糸１にポリプロピレンフィルムが混入し、扁平形状の異物の発生に対して、その扁平部が現れる広い角度の範囲でその異常を検出することができる。

しかし、この配置ではその異物がたとえば光源ＵＶ１の光軸上に偏平断面形状が伸びた状態で検出位置にある場合、ＵＶ２からの光は、ＵＶ２側に反射するので、受光素子ＰＤ１は反射光を検出することができないし、また、受光素子ＰＤ２の受光面が、扁平状の糸１の面に対向するような関係にあるため、糸1に光源ＵＶ１から紫外光を照射しても、光は糸1の細い面に照射されてしまい、その光を受光秦子ＰＤ２に向かって反射させることができない恐れがある。

その恐れを解消するには、図５（ｂ）に示すように、走行する糸１と直交する平面上（平面視）で、走行する糸１を中心として、光源ＵＶ１、ＵＶ２との開き角θ３を９０度から１３５度内とし、光源ＵＶ１と光源ＵＶ１の反射光および光源ＵＶ２の透過光を受光する受光素子ＰＤ２との開き角θ１を９０度以内に、光源ＵＶ２と光源ＵＶ２の反射光および光源ＵＶ１の透過光を受光する受光素子ＰＤ１との開き角θ２を９０度以内に受光素子ＰＤ２と受光素子ＰＤ１とが互いに近づく方向にそれぞれ配置し、受光素子ＰＤ３を光源ＵＶ１と光源ＵＶ２との間で、受光素子ＰＤ１とＰＤ２の糸１を中心とする挟角内（一点鎖線で示す範囲）に配置すればよい。この配置と拡散板１０の配置とにより最少の受光素子ですべての向きの扁平異常を検出することができる。

例えば、糸1にポリプロピレンフィルムが混入し、扁平状の形状で図示点線（図５（ｂ））のように光源ＵＶ１の光軸上に偏平断面形状が伸びた状態で検出位置にある場合、ＵＶ２からの紫外光のうち、糸１を透過した透過光は受光素子ＰＤ２で、糸１で反射した反射光は受光素子ＰＤ３で受光する。また、扁平状の形状で光源ＵＶ２の光軸上に偏平断面形状が伸びた状態で検出位置にある場合、ＵＶ１からの紫外光のうち、糸１を透過した透過光は受光素子ＰＤ１で、糸１で反射した反射光は受光素子ＰＤ３で受光し、３６０度のあらゆる位置に現れる扁平部を検出することができる。

なお、実施例では、紫外線を発生する光源としており、原料として綿繊維を含む糸の太さによる反射光量の変化が極めて小さく、また、様々な色の同質の繊維や白色ポリプロピレンフィルムなどの異質の白色物体に対して、反射光量の変化が大きいので、反射光量を検出するだけで精度の高い異物異常の検出装置を得ることができ好適である。特に、糸の原料として白色の綿繊維を含む場合、紫外線を照射すると、綿糸に対しては、反射光量が少なく、しかも糸太さに対する影響が小さいにもかかわらず、異物混入時の反射光量変化が大きいので、反射光量を検出するだけで、様々な異なる色の同質の繊維や、特に、白色ポリプロピレンフィルムなどの異質の白色物体の混入を確実に検出する精度の高い異物異常の検出装置を得ることができる。しかし、糸に照射する光を拡散し、糸で反射する反射光を受光する専用の受光素子を別途設けるので、他の可視光線あるいは赤外線を発生する光源としてもよく、また、これらの光源と紫外線を発生する光源とを組み合わせてもよい。

また、上述した実施例では、紡績系の原材料として、白色の綿糸を用いた場合を説明したが，これに限定されない。例えば合繊の一種であるポリエステルを等長カットしたものと綿（両者ともに白色）とを混ぜて紡績糸を生成する場合であっても本発明を適用することができる。

本発明に係る糸の異物検出装置のブロック回路図である。（実施例１） 図１に示すブロック回路のタイミングチャートである。 図１に示すブロック回路の動作説明図である。 実施例１の検出部の構成を示す構成図である。 実施例１の検出部の他の構成を示す構成図である。

符号の説明

１ 糸
ＵＶ１、ＵＶ２ 光源
ＰＤ１、ＰＤ２、ＰＤ３ 受光素子
ＳＷ１〜ＳＷ４ スイッチング素子
２ａ〜２ｅ ハイパスフィルタ回路
３ａ〜３ｅ サンプルホールド回路
４ａ、４ｂ 加算器
５ 発信器
６ 時分割回路
７ａ、７ｂ 光源駆動回路
８ ケース
１０ 拡散板

Claims (5)

1. 走行する糸に異なる方向から光を照射する複数の投光手段と、前記各投光手段から照射された光のうち前記糸で反射した反射光を受光する少なくとも３つの受光手段とを備え、前記各受光手段で受光した受光量により前記糸に混じる異物を検出してなることを特徴とする糸の異物検出装置。
2. ２つの投光手段を走行する糸と直交する平面上で前記糸を中心として挟角１８０度未満の離れた位置に配置するとともに、１つの受光手段を前記離れた位置の間に配置してなることを特徴とする請求項１に記載の糸の異物検出装置。
3. ２つの投光手段を走行する糸と直交する平面上で前記糸を中心として挟角９０度〜１３５度離れた位置に配置し、１つの受光手段を前記離れた位置の間に配置し、残りの２つの受光手段の各々を前記挟角９０度〜１３５度内を外れ前記各投光手段と挟角９０度以内の離れた位置に配置するとともに、前記１つの受光手段の配置位置を、前記糸を中心として前記２つの受光手段が形成する挟角内としてなることを特徴とする請求項２に記載の糸の異物検出装置。
4. ２つの投光手段を走行する糸と直交する平面上で前記糸を中心として挟角略９０度離れた位置に配置し、２つの受光手段を各々前記各投光手段と糸を挟む対向位置に配置し、前記各投光手段から照射された光の前記糸からの反射光と透過光とを受光し、前記離れた位置の間に配置した１つの受光手段を前記各投光手段から照射された光の前記糸からの反射光のみを受光してなることを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の糸の異物検出装置。
5. 走行する糸に照射する光を紫外光とするとともに、前記糸からの前記反射紫外光の受光量により前記糸に混じる異物を検出してなることを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３又は請求項４に記載の糸の異物検出装置。

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