JP2017025465A - 複数の紡糸部を有する紡績機およびその動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の紡糸部で同時に糸継ぎを行う必要がある場合の糸継ぎ処理を効率化し、紡績機の作業効率を向上させること。【解決手段】複数の紡糸部を有する紡績機の動作方法であって、紡糸運転中に、各紡糸部に繊維材料が供給され、前記繊維材料から糸が製造される工程と、所定の事象が発生した場合に、一部またはすべての紡糸部で糸製造が中断される工程と、糸製造が中断された紡糸部において、必要に応じ糸継ぎを行って糸製造を再開させる工程とを含み、前記糸継ぎは、紡績機に関連付けられた処理装置によって行われ、各紡糸部は、１つまたは複数の製造パラメータに基づいて分類され、同時に糸継ぎを行う必要がある紡糸部の数が前記処理装置の処理限界数を超える場合に、前記分類に基づいて次に糸継ぎを行う紡糸部が決定されることを特徴とする方法。【選択図】 なし

Description

本発明は、紡糸運転中に、各紡糸部に繊維材料が供給され、繊維材料から糸が製造される工程と、所定の事象が発生した場合に、一部またはすべての紡糸部で糸製造が中断される工程と、糸製造が中断された紡糸部において、必要に応じ糸継ぎを行って糸製造を再開させる工程とを含み、上記糸継ぎは、紡績機に関連付けられた処理装置によって行われることを特徴とする、複数の紡糸部を有する紡績機の動作方法に関する。

本発明はさらに、繊維材料の入口と繊維材料から製造された糸の出口とを備える少なくとも１つの紡糸ユニットと、製造された糸を巻き取るための巻取装置と、紡糸ユニットから引き出された糸の少なくとも１つの糸パラメータを監視するための糸監視装置とをそれぞれ備える複数の紡糸部を有することを特徴とする紡績機に関する。

本発明に係る紡績機は、例えば、エアジェット紡績機として構成される。エアジェット紡績機では、ストランド状の繊維材料（例えば、繊維束）に渦室内の空気ノズルにより生成された旋回空気流を適用することで糸が製造される。エアジェット紡績機では、まず、ストランド状の繊維材料が、好ましくは紡糸方向において紡糸ノズルの上流に配置されたドラフト装置の排出ローラ対として構成される供給装置により、紡糸ノズルの方向に搬送され、紡糸ノズルにより負圧吸引される。その後、繊維材料は、紡糸ノズルの内部に進入し、紡錘形状の糸形成要素の入口開口に到達する。入口開口では、空気ノズルによって生成された旋回空気流の作用により、ストランド状の繊維材料の外側繊維が内側繊維の周りに巻回されることで糸が製造される。製造された糸は、紡糸ノズルの外部に配置された引出装置により引出チャネルを通じて渦室から引き出された後、巻取装置により芯管に巻き取られる。

本発明に係る紡績機は、ロータ紡績機として構成することもできる。ロータ紡績機では、ストランド状の繊維材料の繊維が開繊装置（通常は開繊ローラとして構成される）によって分離された後、紡糸ユニットの回転ロータに搬送される。ロータの回転に伴う遠心力により、個々の繊維がロータの内壁に当接されて互いに撚り合わされる。撚り合わされた繊維は、紡糸ユニットの出口から引き出され、下流の巻取装置の芯管に巻き取られる。

紡糸エラー（糸の厚み誤差、毛羽立ち、繊維材料の供給不足など）が発生した場合や、紡績機が一定時間停止された場合、糸製造を中断する必要がある。糸製造の中断は、例えば、紡糸ユニットに繊維材料を搬送するための装置（例えば、エアジェット紡績機のドラフト装置）および／または紡糸ユニット自体を停止することにより行われる。糸製造の中断後、特に、糸の欠陥部分を除去した後、糸製造を再開するために、停止した紡糸部において糸継ぎを行う必要がある。

上記中断によって生じたボビン側の糸端（すなわち、糸製造の中断の際に最後に巻き取られた部分の端部）は、１つまたは複数の中間工程（糸端準備処理など）を経た後、紡糸方向とは逆方向に搬送され、紡糸ユニットの出口から紡糸ユニット内に進入する。糸端は、紡糸ユニットに搬送された繊維材料またはその個々の繊維と重ね合わされ、紡糸ユニットから紡糸方向に引き出される。糸継ぎが完了すると、紡糸運転が再開され、紡糸ユニットに搬送された繊維材料から糸が製造される。

通常の紡糸運転においては、複数の紡糸部で同時に糸継ぎを行わなければならない場面が多々ある（例えば、すべての紡糸部で糸継ぎが行われる紡績機の立ち上げ時や、複数の紡糸部で同時に糸製造が中断された場合等）。ここで問題になるのは、紡績機が同時に糸継ぎ処理を施すことができる紡糸部の数には限りがあることである。例えば、糸継ぎが複数の紡糸部に沿って往復移動可能な作業ユニット（いわゆる「作業ロボット」）により実行または補助される場合、同時に糸継ぎ処理を施すことができる紡糸部の数は、作業ユニットの数により制限される。また、糸継ぎが紡糸部に関連付けられた糸継ぎ装置によって実行される場合、糸継ぎ装置を駆動するために紡績機から供給されるエネルギーおよび圧縮空気や負圧の量には限界がある。

このように、同時に実行可能な糸継ぎプロセスの数に限界があるにもかかわらず、従来は紡糸部の停止順に従って順次糸継ぎを行っていた。この方法は、制御技術の観点では極めてシンプルであるが、紡績機の紡糸作業全体の中で糸継ぎプロセスに要する時間が長くなるという問題がある。

本発明の目的は、複数の紡糸部で同時に糸継ぎを行う必要がある場合の糸継ぎ処理を効率化し、紡績機の作業効率を向上させることである。

上記目的は、独立請求項に記載の構成を備えた方法および紡績機により達成される。

本発明に係る方法では、紡糸運転中に、各紡糸部の紡糸ユニットから引き出された糸が、各紡糸部に配置された糸監視装置（例えば、光学式センサや静電容量式センサ）により監視される。監視される糸パラメータは、例えば、糸の太さ、毛羽立ちおよび／またはこれらの経時変化などである。１つまたは複数の糸パラメータが所定値から一定以上乖離した場合に、各紡糸部において糸製造が中断される。また、１つまたは複数の紡糸部においてメンテナンスや修理を行う場合にも、糸製造を中断する必要がある。これらの事象が発生すると、停止した紡糸部において糸製造を再開するために、糸継ぎが必要になる。

従来技術と異なり、本発明では、個々の紡糸部が１つまたは複数の製造パラメータに基づいて分類（すなわち、定性的に評価）され、同時に実行される糸継ぎプロセスの数が糸継ぎ処理装置（作業ロボット、および／または、紡糸部に関連付けられた吸引ノズルや噴射ノズルなどの処理装置）の処理限界数を超える場合に、上記分類に基づいて、次に糸継ぎプロセスを実行する紡糸部が決定される。

本発明では、糸継ぎプロセスが行われる紡糸部の順序は、紡糸部の停止順に限定されず、紡糸部ごとに設定されたパラメータに基づいて決定される。上記パラメータは、以下で詳述するように、個々の紡糸部の糸製造および／または糸継ぎの作業状態を特徴付けるために紡糸部ごとに決定される因子である。糸継ぎを行う紡糸部の順序を上記パラメータに基づいて決定することで、紡糸部の糸継ぎに要する時間を最小化し、紡績機の全体効率を向上させることができる。

したがって、本発明では、糸継ぎが行われる紡糸部の順序は、糸製造が中断された紡糸部の順序と少なくとも部分的に異なる。

同時に実行する必要がある糸継ぎプロセスの数が、処理装置の処理限界数以下である場合は、上記分類を用いずに次に糸継ぎプロセスを実行する紡糸部が決定される。この場合、各紡糸部は、例えば、糸製造が中断された順に糸継ぎされる。すなわち、糸継ぎが行われる紡糸部の順序は、同時に糸継ぎを行う必要がある紡糸部の数が、処理装置により同時に糸継ぎを行うことが可能な紡糸部の数を超えるかどうかに影響される。

糸継ぎを行う紡糸部の順序は、１つまたは複数のパラメータ、特に、後述するパラメータに基づいて決定される。上記順序は、好ましくは、紡績機の制御装置または紡績機に連動可能に接続された制御装置により、例えば上記制御装置に記憶された数学モデルにパラメータを適用することで決定される。すなわち、パラメータは糸継ぎが行われる紡糸部の順序に直接影響を与える。あるいは、１つまたは複数のパラメータまたは追加パラメータを算出し、これにより得られたパラメータに基づいて上記順序を決定してもよい。本発明では、紡糸部ごとに別個のパラメータが付与されるため、各紡糸部を個別に分類することができる。

以下に、本発明で用いるパラメータの一例を示す。

糸継ぎの成功確率（糸継ぎの実行回数に対する成功回数の割合）
糸継ぎは、本数値が大きい紡糸部で行われることが好ましい。

単位時間当たりの糸継ぎの開始回数（単位時間当たりの糸製造の中断回数）
糸継ぎは、本数値が小さい紡糸部で行われることが好ましい。

単位時間当たりの糸継ぎの終了回数
糸継ぎは、本数値が大きい紡糸部で行われることが好ましい。

糸製造が中断されてからの経過時間
本数値は、紡糸部の信頼性および糸製造量の指標ともなる。糸継ぎは、本数値が大きい紡糸部で行われることが好ましい。

直近に開始された糸継ぎの開始時または終了時からの経過時間
糸継ぎは、本数値が大きい紡糸部で行われることが好ましい。

単位時間当たりの糸の製造量または製造長さ
糸継ぎは、本数値が大きい紡糸部で行われることが好ましい。

紡糸部の構成要素の動作時間
本数値は、紡糸部における糸継ぎの作業状態や製造速度に直接的または間接的に関連する。紡糸部の構成要素としては、例えば、エアジェット紡績機のドラフト装置や糸形成要素、ロータ紡績機のロータなどが挙げられる。糸継ぎは、本数値が小さい紡糸部で行われることが好ましい。

１つの糸パッケージが製造されるまでの間に行われる糸継ぎの回数
本数値は、糸製造の中断が発生する頻度、すなわち、紡糸部の動作信頼性を示す。糸継ぎは、本数値が小さい紡糸部で行われることが好ましい。

糸製造の中断の原因
例えば、製造された糸のうちのわずかな部分で糸の厚み誤差が検出されたことにより糸製造が中断された紡糸部と、数ｍもの長さにわたって糸の厚み誤差が検出されて糸製造が中断された紡糸部とでは、前者で糸継ぎが行われることが好ましい。後者では、繊維材料の供給装置が正確に機能せず、再調整が必要となるからである。

糸の製造量に対する糸継ぎ回数
糸の製造量としては、所定時間内における糸の製造量が用いられる。

各紡糸部は、分類に応じて一時的に糸継ぎが保留されることが好ましい。例えば、１つまたは複数のパラメータが所定の閾値から外れた紡糸部について、糸継ぎを制限することが考えられる。上記制限の解除は、例えば、所定時間の経過により、または手動により行われる。また、個々の紡糸部における糸継ぎの制限は、手動で、または制御装置によって自動的に行われる。糸継ぎが自動的に制限される場合は、紡績機のオペレータにメッセージ（例えば、視覚信号など）が送信される。また、例えば、同時に糸継ぎを行うことが必要な紡糸部の数が所定数を超える場合に、個々の紡糸部において一定時間糸継ぎを保留することが考えられる。

各紡糸部は、紡績機の全体効率に応じて一時的に糸継ぎが保留されることが好ましい。全体効率は、例えば、糸継ぎが制限されていない紡糸部により単位時間当たりに製造された糸の量または長さによって評価される。紡績機の全体効率が経時的に低下している場合、より多くの紡糸部で糸継ぎを制限してもよい。紡績機の全体効率が経時的に上昇している場合、より多くの紡糸部で糸継ぎの制限を解除してもよい。

紡糸部の糸継ぎ制限は、紡績機の全体効率が所定値以上となった場合に解除されることが好ましい。すなわち、各紡糸部では、紡績機の全体効率が所定の閾値を下回った場合に糸継ぎが保留され、所定の閾値を上回った場合に上記保留が解除される。この場合、糸継ぎの制限および解除を行う紡糸部は、上述のパラメータに基づいて決定される。

また、例えば、紡績機においてバッチ変更を行う（すなわち、異なるタイプの糸を製造する）場合には、パラメータによる分類にかかわらず、適切な制御コマンドによって紡糸部の糸継ぎ制限を解除してもよい。

紡糸部の糸継ぎ制限は、糸継ぎが実行または要求されている紡糸部の数が所定値以下となった場合に解除されることが好ましい。ここで、同時に糸継ぎを行うことができる紡糸部の最大数をＸ（例えば５であり、本数値は制御装置に記憶されている）とすると、ある時点で糸継ぎを必要とする紡糸部の数がＸ＋２である場合、２つの紡糸部は糸継ぎが保留される。糸継ぎが実行され、上記数値（Ｘ＋２）が所定値Ｘを下回ると、上記２つの紡糸部の糸継ぎ制限が解除される。

また、糸継ぎは、少なくとも部分的に、紡糸部に関連付けられた処理装置により実行されることが好ましい。処理装置には、例えば、吸引または噴射ノズル、あるいは、糸を案内または搬送することが可能な把持要素やローラ対などの機械的に動作する装置が含まれる。

また、糸継ぎは、複数の紡糸部間を移動可能な作業ユニット（いわゆる「作業ロボット」）を用いて行われることが好ましい。作業ユニットの移動は、上述の分類に基づいて行われる。したがって、作業ユニットは、単に最も近い位置にある紡糸部に移動して糸継ぎを行うのではなく、上述のパラメータに基づき、より遠くの紡糸部に移動して糸継ぎを行う場合がある。

各紡糸部の分類は、定期的（すなわち、所定の時間間隔で）かつ連続的に行われることが好ましい。これにより、常に、糸製造率や信頼性が高い紡糸部に対して糸継ぎを行うことができる。監視されるパラメータの量は常時変動しており、それに伴い、各紡糸部の糸継ぎの優先順位も変動するためである。

本発明に係る紡績機は、上述の物理的特性を備えており、さらに、上述の動作方法およびこれらの組み合わせにしたがって本紡績機を動作できるように構成された制御装置を有するか、または、上記制御装置に連動可能に接続されている。また、本発明に係る紡績機は、糸継ぎの際に考慮されるパラメータを測定するためのセンサを有する。

本発明は、図示および説明されている実施形態に限定されない。説明された特徴が、明細書や特許請求の範囲において異なる部分、または異なる実施形態において図示および説明されていたとしても、これらの組み合わせのほか、特許請求の範囲の枠組みの中における種々の変形が可能である。

Claims (11)

1. 複数の紡糸部を有する紡績機の動作方法であって、
   紡糸運転中に、各紡糸部に繊維材料が供給され、前記繊維材料から糸が製造される工程と、
   所定の事象が発生した場合に、一部またはすべての紡糸部で糸製造が中断される工程と、
   糸製造が中断された紡糸部において、必要に応じ糸継ぎを行って糸製造を再開させる工程とを含み、
   前記糸継ぎは、紡績機に関連付けられた処理装置によって行われ、
   各紡糸部は、１つまたは複数の製造パラメータに基づいて分類され、同時に糸継ぎを行う必要がある紡糸部の数が前記処理装置の処理限界数を超える場合に、前記分類に基づいて次に糸継ぎを行う紡糸部が決定されることを特徴とする方法。
2. 同時に糸継ぎを行う必要がある紡糸部の数が前記処理装置の処理限界数以下である場合は、前記分類によらずに次に糸継ぎを行う紡糸部が決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記分類は、以下から選択される１つまたは複数の前記製造パラメータに基づいて行われ、前記パラメータは、紡糸部ごとに決定または算出されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法：
   a) 糸継ぎの成功確率
   b) 単位時間当たりの糸継ぎの開始回数
   c) 単位時間当たりの糸継ぎの終了回数
   d) 糸製造が中断してからの経過時間
   e) 直近に開始された糸継ぎの開始時または終了時からの経過時間
   f) 単位時間当たりの糸の製造量または製造長さ
   g) 紡糸部の構成要素の動作時間
   h) １つの糸パッケージが製造されるまでの間に行われる糸継ぎの回数
   i) 糸製造の中断の原因。
4. 前記各紡糸部は、前記分類に応じて一時的に糸継ぎが保留されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
5. 前記各紡糸部は、前記紡績機の全体効率に応じて一時的に糸継ぎが保留されることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
6. 前記保留は、前記紡績機の全体効率が所定値以上となった場合に解除されることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
7. 前記保留は、糸継ぎが実行または要求されている紡糸部の数が所定値以下となった場合に解除されることを特徴とする請求項４または５に記載の方法。
8. 糸継ぎは、少なくとも部分的に、前記紡糸部に関連付けられた処理装置により実行されることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
9. 糸継ぎは、前記分類に基づいて複数の紡糸部間を移動可能な作業ユニットを用いて行われることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
10. 前記各紡糸部の分類は、定期的かつ連続的に行われることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
11. 繊維材料の入口と、前記繊維材料から製造された糸の出口とを備える少なくとも１つの紡糸ユニットと、
    前記糸を巻き取るための巻取装置と、
    前記紡糸ユニットから引き出された糸の少なくとも１つの糸パラメータを監視するための糸監視装置とをそれぞれ備える複数の紡糸部を有する紡績機であって、
    前記紡績機はさらに、請求項１〜１０のいずれかまたは複数に記載の方法を実行できるように構成された制御装置を有するか、または、前記制御装置に連動可能に接続されていることを特徴とする紡績機。