JP2014169511A - 紡機の糸切れ検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リングの径変更が行われてもセンサの位置調整が不要な取り付け位置や、糸継ぎ時に糸継ぎ作業の邪魔にならない取り付け位置にセンサを配置することができる紡機の糸切れ検出装置を提供する。
【解決手段】糸切れ検出装置は、リングプレート１１に固定されたリング１２上を走行する磁性体製のトラベラ１３を検知して糸切れの有無を検出する。糸切れ検出装置は、リングプレート１１上に設けられ、リング１２上を走行するトラベラ１３を磁化可能な永久磁石１４と、磁化されたトラベラ１３の磁気を検出する磁気インピーダンス素子を用いた磁気センサ１５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、紡機の糸切れ検出装置に係り、詳しくはリング精紡機、リング撚糸機等のリングを有する紡機においてトラベラの走行を検知して糸切れを検出する紡機の糸切れ検出装置に関する。

紡機の糸切れ検出装置として、紡出中の糸に接触する糸切れ検知用のレバーを有する接触式の糸切れ検出装置があった。しかし、接触式の糸切れ検出装置は、長期間動作すると、レバーが受ける振動の結果としてレバーの支持機構が摩耗する。また、レバーの支持機構に風綿やその他のゴミが付着して検出感度を低下させるという問題があった。そのため、非接触式の糸切れ検出装置が提案され、また使用されている。

非接触式の糸切れ検出装置として、紡機のリングサポートに固定される永久磁石と、少なくとも一部を強磁性体で作ったトラベラの通路に近接してリングサポートに固定した電磁インパルス検出器とを備えたものが提案されている（特許文献１参照）。この糸切れ検出装置では、永久磁石によって僅かに磁化されているトラベラは、インパルス検出器のコイルにダイナミックなパルス電圧を誘起させる。

また、磁性体製のリングプレート（リングレール）に固定されたリング上を走行する磁性体製のトラベラが磁気回路を横切ることによる電磁誘導作用によりトラベラの走行を検知する検知部と備えた糸切れ検出装置も提案されている（特許文献２参照）。

特開昭５０−１２３９４０号公報 特開２０１０−１１１９８２号公報

ところが、特許文献１及び特許文献２の糸切れ検出装置は、いずれも電磁誘導式のため、トラベラの磁気的影響が微弱なために検知可能距離が短く、センサ（検知部）をトラベラが周回するリングの近くに配置する必要がある。しかし、センサをリングの近くに配置すると、センサが糸継ぎ作業の邪魔になる可能性がある。そして、センサをリングの近くに配置すると、センサとセンサの検出信号を処理して糸切れの有無を判断する判断装置とを接続する配線の取り回し等が複雑になり、コスト面で不利になる。また、リング精紡機においては、リング径の異なるリングを準備しておき、紡出条件によってはリング径の異なるリングを使用する場合がある。その場合、リング径の異なるリングに交換するたびに、センサの位置を適正位置に調整する必要があり、リングの交換時における作業工数が増大する。

本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、リングの径変更が行われてもセンサの位置調整が不要な取り付け位置や、糸継ぎ時に糸継ぎ作業の邪魔にならない取り付け位置にセンサを配置することができる紡機の糸切れ検出装置を提供することにある。

上記課題を解決する紡機の糸切れ検出装置は、リングプレートに固定されたリング上を走行する磁性体製のトラベラを検知して糸切れの有無を検出する紡機の糸切れ検出装置であって、前記リングプレート上に設けられ、前記リング上を走行する前記トラベラを磁化可能な磁石と、磁化された前記トラベラの磁気を検出する磁気インピーダンス素子を用いた磁気センサとを備えている。

この構成によれば、リング上を周回走行するトラベラは、一周ごとに磁石の前を横切り、磁石が作る磁界によって磁化されるため、外乱などにより一時的に減磁されても磁石で再び磁化されるため、トラベラの減磁によって磁気センサでトラベラを検知できなくなる心配がない。磁化されたトラベラを磁気インピーダンス素子を用いた磁気センサで検知することにより、電磁誘導式センサや磁化されていないトラベラを磁気センサを用いて検知する場合よりも極めて大きな信号強度を得ることができる。ゆえに、従来では取り付けできなかった位置、例えば、リングの径変更が行われても磁気センサの位置調整が不要な取り付け位置や、糸継ぎ時に糸継ぎ作業の邪魔にならない取り付け位置に磁気センサを配置することができる。

前記磁気センサは、前記リングプレートに最大径の前記リングが装着された状態において、前記リング上を走行する前記トラベラと干渉しない位置に設けられていることが好ましい。紡績工場では紡出条件の変更時に、同じリングプレートでリングを径の異なるものに交換する場合がある。従来技術では、リング径の異なるリングと交換するたびに、センサの感度を確保するためと、センサとトラベラとが干渉するのを防止するため、磁気センサの固定位置を、トラベラと干渉せず、かつトラベラの走行経路に近い適正位置に調整する必要がある。しかし、磁気センサは、リングプレートに最大径のリングが装着された状態において、リング上を走行するトラベラと干渉しない位置に固定された状態でも、リングプレート上に固定された最小径のリング上を走行するトラベラを確実に検出することができるため、リング径の異なるリングと交換した際に、磁気センサの位置調整が不要になる。

前記磁石は、磁化方向が前記リングの径方向に向かうように、かつ磁極が前記リングと対向する状態に設けられていることが好ましい。トラベラは、バルーニングしつつボビンに巻き取られる紡出中の糸によりリングの径方向外側に向かう力を受けつつリング上を走行するため、磁極がリングと対向し、磁化方向がリングの径方向に向かうように磁石が設けられていれば、磁石が他の向きに設けられた場合に比べて、トラベラは磁石による磁化作用を受け易くなる。

前記リングプレート上にトラベラクリアラが取り付けられ、前記磁石は前記トラベラクリアラと一体化されていることが好ましい。トラベラクリアラを備えた紡機では、トラベラクリアラはリング径及び使用されるトラベラの形状に対応してトラベラと干渉せず、かつトラベラの走行経路に近い位置に固定位置が調整される。磁石がトラベラクリアラと一体化されていれば、リング径に合わせてトラベラクリアラの固定位置を調整すると、磁石の位置調整も同時に行われるため、磁石の位置調整の手間を省くことができる。

前記磁石は永久磁石であることが好ましい。磁石を電磁石で構成してもよいが、永久磁石の場合、電磁石と異なり磁界を発生させるエネルギーの供給が不要なため、電磁石を使用する場合に比べて構成が簡単になる。

本発明によれば、リングの径変更が行われてもセンサの位置調整が不要な取り付け位置や、糸継ぎ時に糸継ぎ作業の邪魔にならない取り付け位置にセンサを配置することができる。

（ａ）は一実施形態のリングと糸切れ検出装置の配置を示す模式平面図、（ｂ）は紡出中の管糸とトラベラと糸切れ検出装置を示す概略平面図。 紡出中の管糸とトラベラと磁石の関係を示す概略断面図。 トラベラと糸切れ検出装置の磁石、磁気センサとの関係を示す模式図。 （ａ）は磁石有りの場合の磁気センサの出力を示すグラフ、（ｂ）は磁石無しの場合の磁気センサの出力を示すグラフ。 別の実施形態の糸切れ検出装置を示す概略平面図。 別の実施形態の紡出中の管糸とトラベラと磁石の関係を示す概略平面図。 同じく部分断面図。

以下、リング精紡機の糸切れ検出装置に具体化した一実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。
図１（ａ）に示すように、リングプレート１１にはリング１２が一定間隔で固定されている。図１（ｂ）に示すように、各リング１２のリングフランジ１２ａ上には磁性体製のトラベラ１３が摺動可能に取り付けられている。

糸切れ検出装置は、リングプレート１１に固定されたリング１２上を走行する磁性体製のトラベラ１３を検知して糸切れの有無を検出する構成である。そして、図１（ｂ）に示すように、リングプレート１１上に設けられ、リング１２上を走行するトラベラ１３を磁化可能な磁石としての永久磁石１４と、磁化されたトラベラ１３の磁気を検出する磁気インピーダンス素子を用いた磁気センサ１５とを備えている。

紡績工場では紡出条件の変更時に、同じリングプレートでリングを径の異なるものに交換する場合がある。この実施形態では、磁気センサ１５は、リングプレート１１に最大径のリング１２が装着された状態において、リング１２上を走行するトラベラ１３と干渉しない位置に設けられている。また、磁気センサ１５は、検知部がリング１２の中心に向かう状態で設けられている。

リングプレート１１上にはトラベラ１３に付着した風綿等の繊維を除去するトラベラクリアラ１６が固定されている。トラベラクリアラ１６は、トラベラ１３に付着した繊維を引っ掻けて除去する機能を果たす掛止部１６ａのエッジとトラベラ１３の走行領域との間隔が所定の値となるように固定位置が正確に調整可能に構成されている。具体的には、トラベラクリアラ１６は長孔１６ｂを有し、リングプレート１１に形成されたねじ孔に長孔１６ｂを貫通した状態で螺合するねじ１７により、リング１２の径方向へ固定位置変更可能にリングプレート１１に固定されている。この実施形態では、永久磁石１４はトラベラクリアラ１６に一体化されている。永久磁石１４は、磁化方向がリング１２の径方向に向かうように、かつ磁極がリング１２と対向する状態に、例えば、接着剤でトラベラクリアラ１６に固定されている。

図１（ａ）に示すようにリングプレート１１の前側（図１（ａ）の下側）には、磁気センサ１５の検知信号を処理して糸切れの有無を判断するＣＰＵ（図示せず）を備えた制御基板１８が設けられている。制御基板１８は、支持部材１９を介してリングプレート１１に支持されている。この実施形態では１つのリングプレート１１に複数個のリング１２が固定され、各リング１２の斜め後寄りに、磁気センサ１５が１個ずつ設けられている。制御基板１８はリングプレート１１の前側に１個設けられ、ＣＰＵは各磁気センサ１５の検知信号を処理するようになっている。

一般にリング精紡機は数百以上の錘を備え、多数のリングプレート１１が機台の長手方向に沿って各リング１２が一定間隔となるように配置されている。例えば、リング精紡機が片側４８０錘で、１つのリングプレート１１に２４個のリング１２が固定された構成であれば、リングプレート１１はリング精紡機の片側に２０個配置される。そして、各リングプレート１１に設けられたＣＰＵは、図示しない配線等を介して主制御装置２０に接続され、各磁気センサ１５の検知信号の処理結果をシリアル通信で主制御装置２０に送るようになっている。

次に前記のように構成された装置の作用を説明する。
トラベラクリアラ１６に固定された永久磁石１４は、磁束がリング１２の径方向に向かって発生した状態に保持される。紡出運転時にスピンドル（図示せず）の回転に伴って管糸３０が回転すると、図２に示すように、トラベラは糸切れ状態でなければ糸Ｙと係合した状態で管糸３０の回転速度に対応した速度でリングフランジ１２ａ上を周回走行する。図３に模式的に示すように、トラベラ１３は、リング１２上を周回するたびに１回の割合で永久磁石１４の磁極からリング１２に向かう磁束を横切る状態となり、磁束により磁化される。したがって、外乱などにより一時的に減磁されても永久磁石１４で再び磁化されるため、トラベラ１３の減磁によって磁気センサ１５でトラベラ１３を検知できなくなる心配がない。

そして、トラベラ１３が周回途中に磁気センサ１５の検知領域を通過するとき、磁気センサ１５は磁化されているトラベラ１３を検知する。磁気センサ１５の検出信号は制御基板１８のＣＰＵに出力され、ＣＰＵは、各磁気センサ１５からの出力信号を順次入力して、パルス電圧が出力されていれば正常紡出状態と判断し、パルス電圧が出力されなければ糸切れと判断する。ＣＰＵは、主制御装置２０からの指令信号に基づいて糸切れ錘の有無及び糸切れ錘の位置（錘番号）を主制御装置２０に出力する。主制御装置２０はＣＰＵの出力信号に基づいて各錘の紡出状態を判断する。

磁気センサ１５は、磁気インピーダンス素子を用いている。磁気インピーダンス素子は、コイルとアモルファス・ワイヤを備えており、外部磁界が変動したときにアモルファス・ワイヤのインピーダンスが変化するＭＩ(magneto-impedance) 効果を利用するため感度が高くなる。

電磁誘導式のセンサの場合、トラベラ１３（リング１２）との信号検知可能距離は３ｍｍ程度である。これに対して、磁化されたトラベラ１３を磁気センサ１５で検出する場合は、永久磁石１４無しの場合にはトラベラ１３（リング１２）との信号検知可能距離は５ｍｍ程度であり、永久磁石１４有りの場合には、トラベラ１３（リング１２）との信号検知可能距離は２０ｍｍ程度である。

リング１２のリング径は直径で３６ｍｍ〜５１ｍｍのバリエーションがあり、半径差は最大で７．５ｍｍである。したがって、永久磁石１４有りの場合、最大径（直径５１ｍｍ）のリング１２が装着された状態において、磁気センサ１５がリング１２上を走行するトラベラ１３と干渉しない位置、例えば、リング１２との距離が７ｍｍの位置に設けられていれば、最小径のリング１２を装着した状態では磁気センサ１５とリング１２との距離が１４．５ｍｍになる。そのため、磁気センサ１５の位置を固定したままでも最大径から最小径まで全てのリング１２に対して感度良くトラベラ１３を検知することができる。

図４に、磁気センサ１５とリング１２との距離が２０ｍｍになる位置に固定した状態で、１００番手の糸をスピンドル回転数２００００ｒｐｍで紡出した場合の磁気センサ１５の出力結果を示す。縦軸は磁気センサ１５の出力をフィルタ回路に通した後の電圧値を示し、横軸は時間である。図４（ａ）は永久磁石１４有りの場合を示し、図４（ｂ）は永久磁石１４無しの場合を示す。

図４から、永久磁石１４無しの場合は出力電圧のピークを明確に識別することができない。したがって、磁気センサ１５をピークが識別できるようになる距離（５ｍｍ程度）までリング１２に近接させる必要があるが、この場合はリング１２の径変更に伴って磁気センサ１５の取り付け位置を調整しなければならない。また、リング１２に近接配置された磁気センサ１５は糸継ぎ作業の邪魔となる。一方、永久磁石１４有りの場合は、磁気センサ１５とリング１２との距離が２０ｍｍでも、トラベラの１周回毎に１回の割合で発生するパルスのピークを明確に識別することができ、パルスピークの有無で糸切れか否かを容易に判断することができる。最小径のリング１２を装着した状態での磁気センサ１５とリング１２との距離を２０ｍｍとすれば、リング１２を最大径のものに交換する場合であっても磁気センサ１５の位置を調整する必要はない。また、リング１２を最大径のものとしても磁気センサ１５とリング１２との間にはなお１０ｍｍ以上の距離が確保されるから、磁気センサ１５が糸継ぎ作業の邪魔となることもない。

また、紡績工場では紡出条件の変更時に、同じリングプレート１１でリング１２を径の異なるものに交換する場合がある。また、紡出糸の太さによりトラベラ１３のサイズを変更する場合があり、トラベラ１３のサイズの変更に伴ってトラベラクリアラ１６の固定位置が調整される。トラベラクリアラ１６は、長孔１６ｂを貫通するねじ１７を介してリングプレート１１に固定され、長孔１６ｂがリング１２の径方向に延びる状態でリングプレート１１に固定されている。したがって、トラベラクリアラ１６は、ねじ１７を弛めた状態でトラベラクリアラ１６をリング１２の径方向に移動させた後、ねじ１７を締め付けることにより簡単に適正位置に位置調整された状態で固定される。

この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）糸切れ検出装置は、リングプレート１１に固定されたリング１２上を走行する磁性体製のトラベラ１３を検知して糸切れの有無を検出する。糸切れ検出装置は、リングプレート１１上に設けられ、リング１２上を走行するトラベラ１３を磁化可能な磁石（永久磁石１４）と、磁化されたトラベラ１３の磁気を検出する磁気インピーダンス素子を用いた磁気センサ１５とを備えている。したがって、磁化されたトラベラ１３を磁気インピーダンス素子を用いた磁気センサ１５で検知することにより従来よりも極めて大きな信号強度（パルスピーク）を得ることができる。そのため、電磁誘導式センサや磁化されていないトラベラ１３を磁気センサ１５で検知する場合には配置ができなかった位置、例えば、リング１２の径変更が行われても磁気センサ１５の位置調整が不要な取り付け位置や、糸継ぎ時に糸継ぎ作業の邪魔にならない取り付け位置に磁気センサ１５を配置することができる。

（２）磁気センサ１５は、リングプレート１１に最大径のリング１２が装着された状態において、リング１２上を走行するトラベラ１３と干渉しない位置に設けられている。紡績工場では紡出条件の変更時に、同じリングプレート１１でリング１２を径の異なるものに交換する場合がある。従来技術では、リング径の異なるリング１２と交換するたびに、磁気センサの感度を確保するためと、磁気センサとトラベラ１３とが干渉するのを防止するため、磁気センサの固定位置を、トラベラ１３と干渉せず、かつトラベラ１３の走行経路に近い適正位置に調整する必要がある。しかし、この実施形態では、磁気センサ１５は、リングプレート１１に最大径のリング１２が装着された状態において、リング１２上を走行するトラベラ１３と干渉しない位置に固定された状態で、リングプレート１１上に固定された最小径のリング１２上を走行するトラベラ１３を確実に検出することができる。そのため、リング径の異なるリング１２と交換した際に、磁気センサ１５の位置調整が不要になる。

（３）磁石（永久磁石１４）は、磁化方向がリング１２の径方向に向かうように、かつ磁極がリング１２と対向する状態に設けられている。トラベラ１３は、バルーニングしつつ管糸３０に巻き取られる紡出中の糸によりリング１２の径方向外側に向かう力を受けつつリング１２上を走行する。したがって、磁極がリング１２と対向し、磁化方向がリング１２の径方向に向かうように永久磁石１４が設けられていれば、永久磁石１４が他の向きに設けられた場合に比べて、トラベラ１３は永久磁石１４による磁化作用を受け易くなる。

（４）磁気センサ１５は、検知部がリング１２の中心に向かう状態で設けられている。そのため、永久磁石１４の磁化方向がリング１２の径方向に向かうように、かつ磁極がリング１２と対向する状態に設けられていることと相俟って、検知部が永久磁石１４により磁化されたトラベラ１３の磁化方向と対向する状態でトラベラ１３の磁気を検知することができ、感度がより良い状態でトラベラ１３を検知することができる。

（５）リングプレート１１上にトラベラクリアラ１６が取り付けられ、磁石（永久磁石１４）はトラベラクリアラ１６と一体化されている。トラベラクリアラ１６を備えた紡機では、トラベラクリアラ１６はリング径及び使用されるトラベラ１３の形状に対応してトラベラ１３と干渉せず、かつトラベラ１３の走行経路に近い位置に固定位置が調整される。磁石がトラベラクリアラ１６と一体化されていれば、リング径に合わせてトラベラクリアラ１６の固定位置を調整すると、磁石の位置調整も同時に行われるため、磁石の位置調整の手間を省くことができる。

（６）磁石は永久磁石１４であるため、電磁石と異なり磁界を発生させるエネルギーの供給が不要なため、電磁石を使用する場合に比べて構成が簡単になる。
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。

○ 磁気センサ１５はリング１２毎に設けられる構成に限らない。例えば、図５に示すように、２個の検知部１５ａを備えた磁気センサ１５を２個のリング１２に対して１個の割合で設けてもよい。

○ リング１２上を走行するトラベラ１３を磁化可能な磁石として、永久磁石１４に代えて電磁石を設けてもよい。例えば、図６及び図７に示すように、電磁石２１を構成する鉄心２２及びコイル２３が、鉄心２２の一端が露出する状態においてモールド樹脂２４でモールドされ、モールド樹脂２４と一体形成された支持部２５において、リングプレート１１に形成された長孔１１ａを貫通し、ナット２６に螺合するねじ１７で固定されるように形成してもよい。支持部２５は、リングプレート１１に固定された状態で、鉄心２２がリングフランジ１２ａと対向する高さでリングプレート１１と平行に延びるように形成される。また、支持部２５は、トラベラ１３に付着した繊維を引っ掻けて除去するトラベラクリアラの機能を果たす掛止部２５ａを備えていてもよい。

○ トラベラ１３の磁化に電磁石２１を使用する場合、磁界を間欠的に発生させてもよい。
○ 磁気センサ１５は、リングプレート１１に位置変更可能に固定されてもよい。この場合、リングプレート１１に装着されるリング１２によって固定位置を変更することにより、トラベラ１３の検知感度を高めることができる。

○ 磁気センサ１５をリングプレート１１上で固定位置の変更可能に設ける場合、全ての径のリング１２に対応して固定位置を変更可能に構成する必要はなく、最大径のリング１２に対応する位置と、最大径及び最小径の中間の径のリング１２に対応する位置との２箇所に変更可能に構成してもよい。

○ 永久磁石１４あるいは電磁石２１は、磁化方向がリング１２の径方向に対して斜めに向かうように設けられてもよい。しかし、径方向に向かうように設けられた方が、トラベラ１３の磁化を良好に行うことができる。

○ 磁気センサ１５は、必ずしも検知部がリング１２の中心に向かう状態で設けられている必要はない。例えば、永久磁石１４あるいは電磁石２１が、その磁化方向がリング１２の径方向に対して斜めに向かうように設けられた場合は、永久磁石１４あるいは電磁石２１の磁化方向がリング１２の径方向に対して成す角度に対応した角度で、磁気センサ１５の検知部がリング１２の径方向に対して斜めに向かう状態で設ける方が、感度が高くなる。

○ 永久磁石１４あるいは電磁石２１は、トラベラクリアラ１６と一体化されずに、独立してリングプレート１１上に固定されてもよい。但し、磁気センサ１５が磁気飽和しない位置に固定する必要がある。

○ リングプレート１１は断面逆Ｕ字状に限らず、例えば、断面クランク形状として、磁気センサ１５をリングプレート１１の後壁に取り付ける構成としてもよい。また、断面逆Ｕ字状のリングプレート１１の後壁に、リングプレート１１の上面より高い位置まで突出する取り付け板を固定し、その取り付け板に磁気センサ１５を取り付けるようにしてもよい。

○ 紡機はリング精紡機に限定されない。例えば、糸切れ検出装置をリング撚糸機に適用してもよい。
以下の技術的思想（発明）は前記実施形態から把握できる。

（１）請求項３に記載の発明において、前記磁気センサは検知部が前記リングの中心に向かう状態で設けられている。

１１…リングプレート、１２…リング、１３…トラベラ、１４…磁石としての永久磁石、１５…磁気センサ、１６…トラベラクリアラ、２１…磁石としての電磁石。

Claims (5)

1. リングプレートに固定されたリング上を走行する磁性体製のトラベラを検知して糸切れの有無を検出する紡機の糸切れ検出装置であって、
   前記リングプレート上に設けられ、前記リング上を走行する前記トラベラを磁化可能な磁石と、磁化された前記トラベラの磁気を検出する磁気インピーダンス素子を用いた磁気センサとを備えていることを特徴とする紡機の糸切れ検出装置。
2. 前記磁気センサは、前記リングプレートに最大径の前記リングが装着された状態において、前記リング上を走行する前記トラベラと干渉しない位置に設けられている請求項１に記載の紡機の糸切れ検出装置。
3. 前記磁石は、磁化方向が前記リングの径方向に向かうように、かつ磁極が前記リングと対向する状態に設けられている請求項１又は請求項２に記載の紡機の糸切れ検出装置。
4. 前記リングプレート上にトラベラクリアラが取り付けられ、前記磁石は前記トラベラクリアラと一体化されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の紡機の糸切れ検出装置。
5. 前記磁石は永久磁石である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の紡機の糸切れ検出装置。