JP2022015132A - 糸切断装置の異常診断装置及び異常診断方法 - Google Patents

Abstract

【課題】切断刃の動作及び／又は形状の異常を正確に診断することができる糸切断装置の異常診断装置及び異常診断方法を提供する。
【解決手段】糸切断装置４０は、ソレノイド４１により切断刃４２を駆動する。異常診断装置６０は、ソレノイド４１に流れる電流の時間的な変化に基づいて、切断刃４２の動作及び／又は形状の異常を診断する診断部６１を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、糸切断装置の異常診断装置及び異常診断方法に関する。

糸巻取機の糸監視装置には、ソレノイドにより切断刃を駆動して糸を切断する糸切断装置が設けられている。従来、ソレノイドに対して異常を検出、判定、又は診断する技術が知られている。例えば、特許文献１に記載されたソレノイド制御装置及び診断方法では、ソレノイドに流れる電流の検出値が異常範囲内にある場合、そのソレノイドが異常であると判定される。また、特許文献２に記載された糸監視装置では、内部の配線に衝撃が付与されたときの制御モジュールへの電気信号の入力に基づいて、配線における断線の有無が判断される。

特開２０１８－０５２２２６号公報 特開２０１６－１２４６２９号公報

上記した従来の診断方法では、糸切断装置における切断刃の動作又は形状の異常を診断することは難しい。例えば、ソレノイド駆動用のコンデンサにおける電圧を監視することで、切断刃の動作又は形状の異常を判定する方法も考えられるが、そのような方法でも、切断刃の動作又は形状の異常を正確に診断することは難しい。

本発明は、切断刃の動作及び／又は形状の異常を正確に診断することができる糸切断装置の異常診断装置及び異常診断方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、ソレノイドにより切断刃を駆動する糸切断装置の異常診断装置であって、ソレノイドに流れる電流の時間的な変化に基づいて、切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断する診断部を備える。

この糸切断装置の異常診断装置では、診断部によって、ソレノイドに流れる電流の時間的な変化に基づき、切断刃の動作及び／又は形状の異常が診断される。ソレノイドに流れる電流（電流の波形）は、切断刃の動きをよく反映している。よって、この異常診断装置では、切断刃の動作及び／又は形状の異常を正確に診断することができる。

診断部は、切断刃に対する動作指令が出力された後にソレノイドに流れる電流の電流値が増大して最初の極大値に達したピーク点におけるピーク電流値に基づいて、切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断してもよい。切断刃が正常に動き出した場合、少なくとも、正常なピーク電流値が検出される。ピーク電流値に基づいて、切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断することにより、より一層正確に切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断することができる。

診断部は、切断刃に対する動作指令が出力された後にソレノイドに流れる電流の電流値が増大して最初の極大値に達し、その後に電流値が減少して最初の極小値に達する谷点における谷電流値に基づいて、切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断してもよい。切断刃が対向する金属部分に正常に衝突した場合、少なくとも、正常な谷電流値が検出される。谷電流値に基づいて、切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断することにより、より一層正確に切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断することができる。

診断部は、切断刃に対する動作指令が出力された後にソレノイドに流れる電流の電流値が増大して最初の極大値に達したピーク点におけるピーク電流値と、ピーク点の後に電流値が減少して最初の極小値に達する谷点における谷電流値との電流差に基づいて、切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断してもよい。ピーク電流値と谷電流値との電流差を用いることにより、切断刃が動かなかったこと（切断刃の不動）や、カット能力不足、切断刃の戻り不良等を好適に診断することができる。

診断部は、切断刃に対する動作指令が出力された後にソレノイドに流れる電流の電流値が増大して最初の極大値に達するピーク点の有無に基づいて、切断刃の動作の異常を診断してもよい。ピーク点の有無によれば、切断刃が動かなかったこと（切断刃の不動）を好適に診断することができる。

診断部は、切断刃に対する動作指令が出力された後にソレノイドに流れる電流の電流値が増大して最初の極大値に達し、その後に電流値が減少して最初の極小値に達する谷点の有無に基づいて、切断刃の動作の異常を診断してもよい。谷点の有無を用いることにより、切断刃が動かなかったこと（切断刃の不動）を好適に診断することができる。

診断部は、切断刃に対する動作指令が出力された後にソレノイドに流れる電流の電流値が増大して最初の極大値に達し、その後に電流値が減少して最初の極小値に達する谷点における谷時間に基づいて、切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断してもよい。谷時間を用いることにより、切断刃が動かなかったこと（切断刃の不動）や、カット能力不足、切断刃の戻り不良等を好適に診断することができる。

診断部は、切断刃に対する動作指令が出力された後にソレノイドに流れる電流の電流値が増大して最初の極大値に達したピーク点におけるピーク時間と、ピーク点の後に電流値が減少して最初の極小値に達する谷点における谷時間との時間差に基づいて、切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断してもよい。ピーク時間と谷時間との時間差を用いることにより、切断刃が動かなかったこと（切断刃の不動）や、カット能力不足、切断刃の戻り不良等を好適に診断することができる。

診断部は、切断刃に対する動作指令が出力された後にソレノイドに流れる電流の電流値が増大して最初の極大値に達したピーク点におけるピーク電流値、ピーク点の後に電流値が減少して最初の極小値に達する谷点における谷電流値、ピーク電流値と谷電流値との電流差、谷点における谷時間、及び、ピーク点におけるピーク時間と谷点における谷時間との時間差の少なくともいずれかの標準偏差に基づいて、切断刃の動作の異常を診断してもよい。ピーク電流値、谷電流値、ピーク電流値と谷電流値との電流差、谷時間、又は、ピーク時間と谷時間との時間差の標準偏差を用いることにより、カット能力不足又はカット性能の劣化等を好適に診断することができる。

診断部は、切断刃に対する動作指令が出力された後にソレノイドに流れる電流の電流値が増大して最初の極大値に達したピーク点におけるピーク電流値、ピーク点の後に電流値が減少して最初の極小値に達する谷点における谷電流値、ピーク電流値と谷電流値との電流差、及び、ピーク点におけるピーク時間と谷点における谷時間との時間差の少なくともいずれかの製造時を基準とする変化量に基づいて、切断刃の動作の異常を診断してもよい。ピーク電流値、谷電流値、ピーク電流値と谷電流値との電流差、又は、ピーク時間と谷時間との時間差の製造時を基準とする変化量を用いることにより、カット能力不足又はカット性能の劣化等を好適に診断することができる。製造時とは、工場出荷時と同意である。製造時は、糸切断装置の使用開始時と同意である。製造時を基準とする変化量とは、使用開始後の経年変化と同意である。

本発明の別の態様は、ソレノイドにより切断刃を駆動する糸切断装置の異常診断方法であって、ソレノイドに流れる電流の時間的な変化に基づいて、切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断する。

この糸切断装置の異常診断方法では、ソレノイドに流れる電流の時間的な変化に基づき、切断刃の動作及び／又は形状の異常が診断される。ソレノイドに流れる電流（電流の波形）は、切断刃の動きをよく反映している。よって、この異常診断方法では、切断刃の動作及び／又は形状の異常を正確に診断することができる。

本発明によれば、切断刃の動作及び／又は形状の異常を正確に診断することができる。

本発明の一実施形態に係る糸切断装置が適用された糸巻取機の正面図である。 図１中の糸切断装置の構成を模式的に示した図である。 ソレノイドに流れる電流の時間的な変化の典型例を示す図である。 図２中の異常診断装置で診断可能な項目と診断基準を示す図である。 図２中の異常診断装置で診断可能な項目と診断基準を示す図である。 ソレノイドに流れる電流の時間的な変化の異常な例を示す図である。

以下、図面を参照して一実施形態の糸監視装置１について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。図１及び図２に示されるように、糸監視装置１は、主に糸Ｙの糸太さ変化及び色糸などの異物を検出する装置である。糸監視装置１は、例えば、図１に示すような自動ワインダ２００（糸巻取機）に搭載される。自動ワインダ２００は、巻取ボビン（図示せず）に糸Ｙを巻き付けるワインダユニット（糸処理ユニット）２０１が複数台配列されて構成される。糸監視装置１は、各ワインダユニット２０１に搭載され、走行する糸Ｙの状態を検出する。

糸監視装置１は、図２に示されるように、ケーシング１０、ホルダ１５、投光部２１、第１反射光受光部２２、第２反射光受光部２３、透過光受光部２４、配線３１ａ～３１ｄ、糸切断装置４０及び制御モジュール（制御部）５０を備えている。

ケーシング１０は、樹脂製のハウジングとして構成されている。ケーシング１０には、ホルダ１５、糸切断装置４０及び制御モジュール５０が保持されている。ホルダ１５には、糸監視装置１の検出部を構成する投光部２１、第１反射光受光部２２、第２反射光受光部２３及び透過光受光部２４が保持されている。糸監視装置１では、いわゆる光学式の検出部が採用されている。配線３１ａ～３１ｄは、ケーシング１０及びホルダ１５に保持されている。配線３１ａ～３１ｄは、ケーブル及び／又は基板上に形成されたプリント配線である。なお、制御モジュール５０には、ワインダユニット２０１ごとに設けられたユニットコントローラ（図示せず）と、制御モジュール５０に電力を供給する電源（図示せず）とが電気的に接続されている。

ホルダ１５には、糸Ｙが走行する糸道となる部分を含む検出空間としての糸通路１１が、当該糸Ｙの走行方向に沿って形成されている。この糸通路１１は、糸監視装置１の装置正面側に向けて開放された形状となっている。

投光部２１は、糸通路１１に対して光を投光する。投光部２１は、例えばＬＥＤであって、一方向に光を出射する。投光部２１は、制御モジュール５０が出力する電気信号を配線３１ａを通じて入力し、入力（制御モジュール５０から印加される電圧）に基づいて光を発光する。第１反射光受光部２２は、糸Ｙによって反射された投光部２１からの光を受光する。第１反射光受光部２２は、受光面に対して入射する光を受光する。第１反射光受光部２２は、フォトダイオードであり、配線３１ｂを通じて、受光した光の受光量に応じた電気信号を制御モジュール５０に出力する。第２反射光受光部２３は、糸Ｙによって反射された投光部２１からの光を受光する。第２反射光受光部２３は、受光面に対して入射する光を受光する。第２反射光受光部２３は、フォトダイオードであり、配線３１ｃを通じて、受光した光の受光量に応じた電気信号を制御モジュール５０に出力する。透過光受光部２４は、糸Ｙを透過した投光部２１からの光を受光する。透過光受光部２４は、フォトダイオードであり、配線３１ｄを通じて、受光した光の受光量に応じた電気信号を制御モジュール５０に出力する。

糸切断装置４０は、ソレノイド４１、切断刃４２、及びアンビル４３を有している。ソレノイド４１は、電気的エネルギーを機械的エネルギーに変換するアクチュエータであって、所定方向に直線的に可動するプランジャー４４と、プランジャー４４を包囲するように配置されたコイル４５とを有している。プランジャー４４は、シャフトとも呼ばれる。切断刃４２は、当該プランジャー４４の先端部に固定され、ソレノイド４１から付与される駆動力によって当該所定方向に沿って直線的に移動される。糸切断装置４０は、ソレノイド４１に電流を供給することにより、切断刃４２を駆動する。アンビル４３は角張ったＵ字型（コ字型）に形成され、一対の側壁が糸通路１１を挟んで対向するように配置されている。ソレノイド４１がアンビル４３の第１の側壁４３ａに取り付けられている。プランジャー４４が糸Ｙに向けて移動し、切断刃４２がアンビル４３の第２の側壁（受止部）４３ｂに衝突する。この動作により、糸Ｙが切断される。

この糸切断装置４０は、切断刃４２の可動方向が糸Ｙの走行方向と直交するようにケーシング１０に保持されている。糸切断装置４０は、ネジなどの固定手段によってケーシング１０に固定されている。切断刃４２は、ソレノイド４１から駆動力が付与されることによって糸通路１１を横切り、ケーシング１０に保持されたアンビル４３の第２の側壁４３ｂに衝突する。糸Ｙは、切断刃４２とアンビル４３との間に挟まれることによって切断される。なお、アンビル４３の形状はＵ字型に限定されない。また、アンビル４３をケーシング１０から独立した部材として設けずに、糸切断装置４０をケーシング１０に直接取り付け、糸通路１１を形成する面を切断刃４２の受止部としてもよい。

制御モジュール５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、アナログフロントエンド部などで構成されている。アナログフロントエンド部は、フィルタ部、信号増幅部、及びＡ／Ｄ変換部等を有している。制御モジュール５０は、糸切断装置４０の各部の動作を制御する。

糸監視装置１は、糸Ｙの巻取り動作において、糸通路１１を走行する糸Ｙの状態を監視する。具体的には、制御モジュール５０は、各受光部２２，２３，２４が出力する電気信号に基づいて糸Ｙの状態を判定する。制御モジュール５０は、糸Ｙに太さムラ又は異物の混入が有ると判定すると、糸切断装置４０を駆動させて糸Ｙを切断させる。

糸監視装置１には、ソレノイド４１に流れる電流を監視することにより、切断刃４２の動作及び／又は形状の異常を検出（診断）する異常診断装置６０が設けられている。異常診断装置６０は、例えば、各ワインダユニット２０１に搭載され、１台の糸切断装置４０に対応して設けられる。糸切断装置４０では、ソレノイド４１のコイル４５に電流が流れてコンデンサが放電しても、ソレノイド４１の摺動部に異常が発生していたり、プランジャー４４又は切断刃４２を構成する部品に異常が発生していたりすることがある。異常診断装置６０は、そのような糸切断装置４０の各部における異常を診断可能である。また、異常診断装置６０は、糸切断装置４０の糸切断装置４０の各部における故障予知をも実施可能である。

ソレノイド４１の電流経路について説明すると、ソレノイド４１のコイル４５は、電源電圧に接続されると共に、コイル４５の第１端に接続された配線に、スイッチ信号が入力される。さらにシャント抵抗が挿入されており、このシャント抵抗の両端にオペアンプが接続されている。そして、オペアンプで増幅された電圧値が、ソレノイド４１の電流経路に接続されたマイコンによって読み取られる。

異常診断装置６０は、制御モジュール５０に接続された診断部６１を備える。診断部６１は、ソレノイド４１に流れる電流値を検知可能である。本明細書において、「ソレノイド４１に流れる電流」は、上記のように測定され得る、「ソレノイド４１のコイル４５に流れる電流」を意味する。診断部６１は、ソレノイド４１に流れる電流の時間的な変化に基づいて、切断刃４２の動作及び／又は形状の異常を診断する。診断部６１は、ソレノイド４１に流れる電流の時間的な変化に基づいて、切断刃４２の動作の異常のみを診断してもよい。診断部６１は、ソレノイド４１に流れる電流の時間的な変化に基づいて、切断刃４２の形状の異常のみを診断してもよい。診断部６１は、ソレノイド４１に流れる電流の時間的な変化に基づいて、切断刃４２の動作の異常及び形状の異常の両方を診断してもよい。診断部６１は、例えば、ＣＰＵ等のプロセッサ、ＲＯＭ及びＲＡＭ等のメモリ、ストレージ及び通信デバイス等を含むコンピュータ装置として構成されている。図２に示されるように、診断部６１は、例えば、糸監視装置１の外部の装置である異常診断装置６０内に設けられており、糸監視装置１と通信可能である。

診断部６１は、機能要素として、取得部６２、演算部６３、及び判定部６４を備える。取得部６２は、例えば制御モジュール５０から出力される、ソレノイド４１に流れる電流値を示す電気信号を入力することにより、ソレノイド４１に流れる電流値を取得する。演算部６３は、ソレノイド４１に流れる電流値に基づいて、切断刃４２の動作及び／又は形状の異常を診断するための診断基準に係る複数種類の数値（電流値、電流差、時間、時間差、及びこれらの標準偏差）を演算する。判定部６４は、演算部６３によって演算された数値と、予め記憶した閾値とを比較し、その比較結果に応じて、切断刃４２の動作の異常の有無又は動作の異常の種類（いずれの診断項目に該当するか）を判定する。判定部６４は、演算部６３によって演算された数値と、予め記憶した閾値とを比較し、その比較結果に応じて、切断刃４２の形状の異常の有無を判定する。演算部６３によって求められる複数種類の数値及び判定部６４による判定に用いられる複数種類の閾値の詳細については、後述する。診断部６１では、プロセッサが、メモリ等に読み込まれた所定のソフトウェア（プログラム）を実行し、メモリ及びストレージにおけるデータの読み出し及び書き込み、並びに、通信デバイスによる通信を制御することによって、診断部６１の各機能要素が実現される。

本発明者らは、ソレノイド４１に流れる電流が、切断刃４２の動作の正常又は異常に関係して、特有の波形を示すことを見出している。本発明者らは、ソレノイド４１に流れる電流が、切断刃４２の形状の正常又は異常に関係して、特有の波形を示すことを見出している。以下の説明において、切断刃４２の動作の正常又は異常、及び、切断刃４２の形状の正常又は異常を、「切断刃４２の状態の正常又は異常」という。図３には、ソレノイド４１に流れる電流の時間的な変化の典型例が示される。図３では、横軸が時間（ｍｓ）であり、縦軸が電流（Ａ）である。図３に示される電流波形は、切断刃４２の動作が正常なときの波形である。切断刃４２に対する制御モジュール５０による動作指令が出力された時点が、横軸における０（ｍｓ）である。

図３に示されるように、コイル４５のリアクタンス成分により、時間０（ｍｓ）から電流値は増大し、最初の極大値（ピーク点）であるａ点に達する。ａ点における電流値（ピーク電流値）はｉａ（Ａ）である。ａ点における時間（ピーク時間）はｔａ（ｍｓ）である。電流値は、ａ点を過ぎた後（ａ点に達した後）、現象して最初の極小値（谷点）であるｂ点に達する。ｂ点における電流値（他に電流値）はｉｂ（Ａ）である。ｂ点における時間（谷時間）はｔｂ（ｍｓ）である。ｂ点を過ぎた後（ｂ点に達した後）、電流値は再び増大し、二度目の極大値（ピーク点）であるｃ点に達する。ｃ点における電流値（ピーク電流値）はｉｃ（Ａ）である。ｃ点における時間（ピーク時間）はｔｃ（ｍｓ）である。その後、電流値は徐々に減少する。通常であれば（正常な切断刃４２の動作においては）、ｃ点以降に極大値は表れない。なお、図示はされないが、糸切断装置４０によっては、ｃ点の次に二度目の極小値（谷点）であるｂ´点が表れる場合もある。

本発明者らの知見によれば、このような標準的な波形において、ｂ点は、切断刃４２がアンビル４３の第２の側壁４３ｂに衝突してプランジャー４４が跳ね返ることを意味する。例えば、ソレノイド４１が何らかの理由により動かない場合、図３に示されるｂ点のように、電流値が再び増大に転じる時点が存在しなくなる。したがって、ｂ点の有無に基づく異常の判断が可能となる。

以下、異常診断装置６０によって診断可能な、切断刃４２の動作の異常（不良）の例を列挙する。第１に、プランジャー４４の不動が挙げられる。これは、プランジャー４４及び切断刃４２が機構的に押さえられて、ソレノイド４１に電流は流れるがプランジャー４４及び切断刃４２が動かない現象（以下、「不動」という）である。第２に、切断刃４２が糸Ｙを切る能力が不足する現象（以下、「カット能力不足」という）が挙げられる。例えば出荷時にカット能力不足の有無が判定される。第３に、切断刃４２が動作した後、プランジャー４４が待機位置まで戻らない現象（以下、「カッター戻り不良」という）が挙げられる。第４に、ソレノイド４１のケーブルの断線又は地絡により、ソレノイド４１に電流が流れないという現象（以下、「不動（断線又は地絡）」という）が挙げられる。第５に、ソレノイド４１の摺動部の摩擦力増加（経時変化等に起因する）により、切断刃４２が糸Ｙを切る性能が劣化する現象（以下、「カット性能の劣化」という）が挙げられる。カット性能の劣化は、故障予知（予兆診断）項目の一種である。例えば使用時にカット性能の劣化の有無が判定される。異常診断装置６０によって診断可能な、切断刃４２の形状の異常（不良）の例として、切断刃４２の刃先変形が挙げられる。例えば使用時に刃先変形の有無が判定される。なお、本明細書において「不動」とは、プランジャー４４又は切断刃４２が全く動かないことと、少しは動くが最終的な位置（切断刃４２が第２の側壁４３ｂに到達する位置）まで移動しないことの両方の意味を含んでいる。「刃先変形」は、切断刃４２の刃先が衝突によって変形することを意味する。

これらの診断項目は、図４及び図５に示される診断基準に基づいて、異常診断装置６０の診断部６１によって診断可能である。診断可能な項目が、表の左側の列に示されており、診断基準が、表の最上段の行に示されている。診断部６１によって診断可能な場合には、表中において、「検出可能」と示されている。

図４に示されるように、ｂ点における電流値ｉｂが所定の電流値（第１谷電流閾値）よりも小さい場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０はカット能力不足、カット性能の劣化、又は刃先変形であると診断される。ｂ点における電流値ｉｂが所定の電流値（第２谷電流閾値）よりも大きい場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０はカッター戻り不良であると診断される。第１谷電流閾値は、例えば図３に示されるような、糸切断装置４０における標準的な（理想的な）電流波形から読み取られる参照谷電流値よりも小さな値に設定される。第２谷電流閾値は、参照谷電流値よりも大きな値に設定される。

ａ点とｂ点との電流差（ピーク電流値と谷電流値との電流差）Δｉが最大値である場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０は不動であると診断される。この電流差の最大値は、例えば図３に示されるような標準的な波形に基づいて、糸切断装置４０における「不動」を検出するために十分大きな値に設定される。ａ点とｂ点との電流差Δｉが所定の電流差（第１電流差閾値）よりも大きい場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０はカット能力不足、カット性能の劣化、又は刃先変形であると診断される。ａ点とｂ点との電流差Δｉが所定の電流差（第２電流差閾値）よりも小さい場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０はカッター戻り不良であると診断される。第１電流差閾値は、例えば図３に示されるような、糸切断装置４０における標準的な（理想的な）電流波形から読み取られる参照電流差よりも大きな値に設定される。第２電流差閾値は、参照電流差よりも小さな値に設定される。なお、ａ点とｂ点との電流差に基づいて診断可能である旨が説明されたが、これに限られず、ａ点、ｂ点、ｃ点、及びｂ´点（ｂ´点が表れる場合）のいずれか２つの点の間の電流差に基づいて、上記と同様に診断が行われることもできる。

ｂ点における時間（谷時間）ｔｂが最大値である場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０は不動であると診断される。この時間の最大値は、例えば図３に示されるような、糸切断装置４０における標準的な波形に基づいて、「不動」を検出するために十分大きな値に設定される。ｂ点における時間ｔｂが所定の時間（第１谷時間閾値）よりも大きい場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０はカット能力不足、カット性能の劣化、又は刃先変形であると診断される。ｂ点における時間ｔｂが所定の時間（第２谷時間閾値）よりも小さい場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０はカッター戻り不良であると診断される。第１谷時間閾値は、例えば図３に示されるような、糸切断装置４０における標準的な（理想的な）電流波形から読み取られる参照谷時間よりも大きな値に設定される。第２谷時間閾値は、参照谷時間よりも小さな値に設定される。

ａ点とｂ点との間の時間差（ピーク時間と谷時間との時間差）Δｔが最大値である場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０は不動であると診断される。この時間差の最大値は、例えば図３に示されるような、糸切断装置４０における標準的な波形に基づいて、「不動」を検出するために十分大きな値に設定される。ａ点とｂ点との時間差Δｔが所定の時間差（第１時間差閾値）よりも大きい場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０はカット能力不足、カット性能の劣化、又は刃先変形であると診断される。ａ点とｂ点との時間差Δｔが所定の時間差（第２時間差閾値）よりも小さい場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０はカッター戻り不良であると診断される。第１時間差閾値は、例えば図３に示されるような、糸切断装置４０における標準的な（理想的な）電流波形から読み取られる参照時間差よりも大きな値に設定される。第２時間差閾値は、参照時間差よりも小さな値に設定される。なお、ａ点とｂ点との時間差に基づいて診断可能である旨が説明されたが、これに限られず、ａ点、ｂ点、ｃ点、及びｂ´点（ｂ´点が表れる場合）のいずれか２つの点の間の時間差に基づいて、上記と同様に診断が行われることもできる。

ｂ点が無い場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０は不動、又は不動（断線又は地絡）であると診断される。この場合は、時間差が∞（無限大）であり測定不能であるとも言え、ｂ点は測定不能である。図６には、このように診断され得る電流波形が示されている。また、ａ点とｂ点の両方が無い場合は、診断部６１によって、糸切断装置４０は不動（断線又は地絡）であると診断される。この場合は、例えば、ａ点における電流値（ピーク電流値）が０である、ｂ点における電流値（谷電流値）が０である、ａ点とｂ点との時間差が∞（無限大）であり測定不能である、又はａ点とｂ点との電流差が０である、等の現象が考えられる。

さらには、図５に示されるように、糸切断装置４０を複数回にわたって作動させた（経年使用した）場合の、各数値の標準偏差を診断に用いることもできる。例えば、ａ点における電流値（ピーク電流値）の標準偏差σｉａが所定の標準偏差（ピーク電流標準偏差閾値）よりも大きい場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０はカット能力不足、又はカット性能の劣化であると診断される。ピーク電流標準偏差閾値は、例えば図３に示されるような、糸切断装置４０における標準的な（理想的な）電流波形におけるピーク電流値の複数回の使用におけるばらつきに基づいて算出される参照ピーク電流標準偏差よりも大きな値に設定される。

さらには、ｂ点における電流値（谷電流値）ｉｂの標準偏差σｉｂが所定の標準偏差（谷電流標準偏差閾値）よりも大きい場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０はカット能力不足、又はカット性能の劣化であると診断される。谷電流標準偏差閾値は、例えば図３に示されるような、糸切断装置４０における標準的な（理想的な）電流波形における谷電流値の複数回の使用におけるばらつきに基づく参照谷電流標準偏差よりも大きな値に設定される。

ａ点とｂ点との電流差Δｉの標準偏差σΔｉが所定の標準偏差（電流差標準偏差閾値）よりも大きい場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０はカット能力不足、又はカット性能の劣化であると診断される。電流差標準偏差閾値は、例えば図３に示されるような、糸切断装置４０における標準的な（理想的な）電流波形における電流差の複数回の使用におけるばらつきに基づく参照電流差標準偏差よりも大きな値に設定される。

ｂ点における時間（谷時間）ｔｂの標準偏差σｔｂが所定の標準偏差（谷時間標準偏差閾値）よりも大きい場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０はカット能力不足、又はカット性能の劣化であると診断される。谷時間標準偏差閾値は、例えば図３に示されるような、糸切断装置４０における標準的な（理想的な）電流波形における谷時間の複数回の使用におけるばらつきに基づく参照谷時間標準偏差よりも大きな値に設定される。

ａ点とｂ点との時間差Δｔの標準偏差σΔｔが所定の標準偏差（時間差標準偏差閾値）よりも大きい場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０はカット能力不足、又はカット性能の劣化であると診断される。時間差標準偏差閾値は、例えば図３に示されるような、糸切断装置４０における標準的な（理想的な）電流波形における時間差の複数回の使用におけるばらつきに基づく参照時間差標準偏差よりも大きな値に設定される。

あるいは、図には示されていないが、ａ点における電流値、ｂ点における電流値、ａ点とｂ点との電流差、ｂ点における時間、又は、ａ点とｂ点との時間差の製造時を基準とする変化量が所定の変化量（変化量閾値）よりも大きい場合には、診断部６１によって、糸切断装置４０はカット能力不足、又はカット性能の劣化であると診断される。変化量閾値は、例えば図３に示されるような、糸切断装置４０における標準的な（理想的な）電流波形の経時変化に基づく参照変化量よりも大きな値に設定される。

以上説明したとおり、不動は、ａ点とｂ点との電流差Δｉ、ｂ点における時間ｔｂ、ａ点とｂ点との間の時間差Δｔ、又はｂ点が無いこと（欠如）に基づいて、診断部６１によって検出可能である。診断部６１は、これらすべての診断基準を用いてもよく、これらの一部の診断基準を用いてもよい。診断部６１は、これらのうち、いずれか１つのみの診断基準を用いてもよい。

カット能力不足は、ｂ点における電流値ｉｂ、ａ点とｂ点との電流差Δｉ、ｂ点における時間ｔｂ、ａ点とｂ点との間の時間差Δｔ、ａ点における電流値の標準偏差σｉａ、ｂ点における電流値（谷電流値）ｉｂの標準偏差σｉｂ、ａ点とｂ点との電流差Δｉの標準偏差σΔｉ、ｂ点における時間ｔｂの標準偏差σｔｂ、ａ点とｂ点との時間差Δｔの標準偏差σΔｔ、又は上記した種々の製造時を基準とする変化量に基づいて、診断部６１によって検出可能である。これらのうち、電流値ｉｂ、電流差Δｉ、時間ｔｂ、及び時間差Δｔは、診断基準として、カット能力不足の検出に適している。診断部６１は、これらすべての診断基準を用いてもよく、これらの一部の診断基準を用いてもよい。診断部６１は、これらのうち、いずれか１つのみの診断基準を用いてもよい。

カット性能の劣化は、ｂ点における電流値ｉｂ、ａ点とｂ点との電流差Δｉ、ｂ点における時間ｔｂ、ａ点とｂ点との間の時間差Δｔ、ａ点における電流値の標準偏差σｉａ、ｂ点における電流値（谷電流値）ｉｂの標準偏差σｉｂ、ａ点とｂ点との電流差Δｉの標準偏差σΔｉ、ｂ点における時間ｔｂの標準偏差σｔｂ、ａ点とｂ点との時間差Δｔの標準偏差σΔｔ、又は上記した種々の製造時を基準とする変化量に基づいて、診断部６１によって検出可能である。これらのうち、標準偏差σｉａ、標準偏差σｉｂ、標準偏差σΔｉ、標準偏差σｔｂ、標準偏差σΔｔ、及び製造時を基準とする変化量は、診断基準として、カット性能の劣化の検出に適している。診断部６１は、これらすべての診断基準を用いてもよく、これらの一部の診断基準を用いてもよい。診断部６１は、これらのうち、いずれか１つのみの診断基準を用いてもよい。

カッター戻り不良は、ｂ点における電流値ｉｂ、ａ点とｂ点との電流差Δｉ、ｂ点における時間ｔｂ、又はａ点とｂ点との間の時間差Δｔに基づいて、診断部６１によって検出可能である。これらの電流値ｉｂ、電流差Δｉ、時間ｔｂ、及び時間差Δｔは、診断基準として、カッター戻り不良の検出に適している。診断部６１は、これらすべての診断基準を用いてもよく、これらの一部の診断基準を用いてもよい。診断部６１は、これらのうち、いずれか１つのみの診断基準を用いてもよい。

不動（断線又は地絡）は、ｂ点が無いこと（欠如）又はａ点とｂ点の両方が無いこと（両方の点の欠如）に基づいて、診断部６１によって検出可能である。診断部６１は、これらすべての診断基準を用いてもよく、これらの一部の診断基準を用いてもよい。診断部６１は、これらのうち、いずれか１つのみの診断基準を用いてもよい。

不動が生じる具体的な原因としては、例えば、出荷時においては、周辺機構の組付不良が考えられ、出荷後においては、経年劣化による破損等が考えられる。カット能力不足が生じる具体的な原因としては、例えば、出荷時において、プランジャー４４の摺動不良等が考えられる。カッター戻り不良が生じる具体的な原因としては、例えば、出荷時においては、周辺機能の不具合、またはバネ異常等が考えられ、出荷後においては、異物混入による摺動阻害等が考えられる。不動（断線又は地絡）が生じる具体的な原因としては、例えば、出荷時においては、ケーブル噛み込みによる原因等が考えられ、出荷後においては、経年劣化による断線、被覆はがれ等が考えられる。

刃先変形は、ｂ点における電流値ｉｂ、ａ点とｂ点との電流差Δｉ、ｂ点における時間ｔｂ、又はａ点とｂ点との間の時間差Δｔに基づいて、診断部６１によって検出可能である。診断部６１は、これらすべての診断基準を用いてもよく、これらの一部の診断基準を用いてもよい。診断部６１は、これらのうち、いずれか１つのみの診断基準を用いてもよい。図には示されていないが、刃先変形は、ｂ点とｃ点との電流差（電流変化）に基づいて、診断部６１によって検出可能である。診断部６１は、ｂ点とｃ点との電流差のみを用いて刃先変形を検出してもよいが、ｂ点とｃ点との電流差に加えて、ｂ点における時間ｔｂ（ｂ点のタイミング）に基づいて刃先変形を検出してもよい。ｂ点とｃ点との電流差、あるいはｂ点とｂ´点（上述した二度目の極小値（谷点））との電流差を確認することで、診断部６１は、刃先変形の程度を検出してもよい。ｂ´点における電流値は、ｂ点における電流値よりも小さい。よって、ｂ点とｂ´点との電流差を確認することは、切断刃４２の跳ね返りの減衰を確認することを意味する。ｂ点とｂ´点との電流差に基づいて診断が可能である旨が説明されたが、これに限らず、ａ点、ｂ点、ｃ点、及びｂ´点のいずれか２つの点の間の電流差又は時間差に基づいて、上記と同様に診断が行われることもできる。

上述のとおり、ソレノイド４１に流れる電流の経時変化により、ソレノイド４１の故障予知をすることができる。本発明者らの検討により、ソレノイド４１は、動作回数を重ねる毎に、衝突する点（b点）までの時間が延びていることが分かっている。これは、例えば摩擦による摩耗粉の発生により、ソレノイド４１のプランジャー４４部の摺動性が悪くなり、衝突までに時間がかかると考えられるからである。衝突までにかかる時間がある値を超えると、十分に糸をカットすることが出来なくなり、その時点が故障と判断できる。

続いて、糸切断装置４０の異常診断方法について説明する。異常診断装置６０は、ワインダユニット２０１における糸Ｙの巻取り動作が実行される間、すなわち糸監視装置１によって糸Ｙの状態が監視される間、糸切断装置４０の異常を診断する。まず、取得部６２（図２参照）が、糸切断装置４０のソレノイド４１に流れる電流値を取得する。取得部６２は、ソレノイド４１に流れる電流値を、例えば所定時間ごとに取得する。取得部６２は、取得した電流値を、その電流値が検出された時間に紐づけて、記憶する。

演算部６３は、取得部６２によって取得及び記憶された電流値に基づいて、上述した診断基準に係る複数種類の数値を演算する。演算部６３は、所定時間ごとの電流値に基づいて、電流値の最初の極大値（ピーク点；ａ点）とその後の極小値（谷点；ｂ点）とを求め、ピーク電流値、谷電流値、電流差、ピーク時間、谷時間、及び時間差を演算する。また演算部６３は、演算したこれらの数値を記憶し、複数回にわたる糸切断装置４０の作動（切断刃４２による糸Ｙ切断）の結果より、各数値の標準偏差を演算する。標準偏差の演算対象となる期間は、糸切断装置の使用開始時から診断時までの全期間でもよいし、使用開始時以降の所定時期から診断時までの期間でもよい。

判定部６４は、演算部６３によって演算された数値と、予め記憶した閾値とを比較する。判定部６４は、各閾値に対して各数値が大きいか又は小さいか等に応じて、切断刃４２の状態の異常の有無又は状態の異常の種類（いずれの診断項目に該当するか）を判定する。以上の処理を経て、診断部６１は、ソレノイド４１に流れる電流の時間的な変化に基づいて、切断刃４２の状態の異常を診断する。異常診断装置６０は、切断刃４２の状態の異常を、自動ワインダ２００のディスプレイ等の表示装置（例えば図１に示す表示装置２０５）に表示させてもよい。異常診断装置６０は、切断刃４２の状態の異常を、警報の発生等により報知してもよい。

なお、刃先交換直後に、異常診断装置６０によって、刃先摩耗が生じているか否かを診断するテストモードが実行されてもよい。異常診断装置６０は、このテストモードにおいて、切断刃４２を複数回動作させ、電流波形が正常範囲にあるか否かを判定する。なお、テストモードは、刃先交換直後には限られず、他のタイミングで実行されてもよい。異常診断装置６０は、刃先の交換履歴を記録する。

本実施形態の糸切断装置４０の異常診断装置６０及び異常診断方法では、診断部６１によって、ソレノイド４１に流れる電流の時間的な変化に基づき、切断刃４２の状態の異常が診断される。ソレノイド４１に流れる電流（電流の波形）は、切断刃４２の動きをよく反映している。よって、この異常診断装置では、切断刃４２の状態の異常を正確に診断することができる。

切断刃４２が正常に動き出した場合、少なくとも、正常なピーク電流値が検出される。ピーク電流値に基づいて、切断刃４２の状態の異常を診断することにより、より一層正確に切断刃４２の状態の異常を診断することができる。

切断刃４２が対向する金属部分である第２の側壁４３ｂに正常に衝突した場合、少なくとも、正常な谷電流値が検出される。谷電流値に基づいて、切断刃４２の状態の異常を診断することにより、より一層正確に切断刃４２の状態の異常を診断することができる。

ピーク電流値と谷電流値との電流差を用いることにより、切断刃４２が動かなかったこと（切断刃４２の不動）や、カット能力不足、切断刃４２の戻り不良等を好適に診断することができる。

ピーク点の有無によれば、切断刃４２が動かなかったこと（切断刃４２の不動）を好適に診断することができる。

谷点の有無を用いることにより、切断刃４２が動かなかったこと（切断刃４２の不動）を好適に診断することができる。

谷時間を用いることにより、切断刃４２が動かなかったこと（切断刃４２の不動）や、カット能力不足、切断刃４２の戻り不良等を好適に診断することができる。

ピーク時間と谷時間との時間差を用いることにより、切断刃４２が動かなかったこと（切断刃４２の不動）や、カット能力不足、切断刃４２の戻り不良等を好適に診断することができる。

ピーク電流値、谷電流値、ピーク電流値と谷電流値との電流差、谷時間、又は、ピーク時間と谷時間との時間差の標準偏差を用いることにより、カット能力不足又はカット性能の劣化等を好適に診断することができる。カット性能の劣化の診断によれば、診断時に現に生じている故障のみならず、将来起こり得る故障の予知が可能となる。例えば、ソレノイド４１を構成する部品（プランジャー４４等）を予め交換する等の処置（予知保全）が行われてもよい。

ピーク電流値、谷電流値、ピーク電流値と谷電流値との電流差、又は、ピーク時間と谷時間との時間差の製造時を基準とする変化量を用いることにより、カット能力不足又はカット性能の劣化等を好適に診断することができる。カット性能の劣化の診断によれば、上記した故障予知が可能となり、上述したのと同様の対策（予知保全）が実施され得る。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限られない。例えば、異常診断装置６０は、判定結果に基づいて、部品購入をオペレータに促す旨の報知（ディスプレイ等による視覚的報知、及び、スピーカ等による聴覚的報知の少なくともいずれか）を行ってもよい。部品購入をオペレータに促すことにより、糸切断装置４０が故障する前に切断刃４２等の部品を交換できる。その結果として、操業停止時間を短縮できる。

異常診断装置６０は、発生した事象（上記の異常又は不良）に応じた作業をオペレータに促す旨の報知（ディスプレイ等による視覚的報知、及び、スピーカ等による聴覚的報知の少なくともいずれか）を行ってもよい。異常診断装置６０は、事象に応じて、点検作業又は交換作業のいずれかを促してもよい。異常診断装置６０は、例えば、カッター戻り不良の発生に応じて点検作業を促してもよく、断線又は地絡の発生に応じて交換作業を促してもよい。

異常診断装置６０は、すべてのワインダユニット２０１（すなわち全錘）に対して寿命レベルを判定し、寿命レベルを区別した形で表示させてもよい。寿命レベルは、数段階のレベルとして判定されてもよい。これにより、オペレータは、どのワインダユニット２０１の切断刃４２及び／又はソレノイド４１が寿命に近づいているかを容易に認識することができる。

上記実施形態で図面を用いて説明した電流波形は、コンデンサ放電駆動によるものであるが、コンデンサ放電駆動の代わりに、直流電源駆動とすることもできる。直流電源駆動による電流波形は、コンデンサ放電駆動による電流波形とは異なる形状となるが、ソレノイドに流れる電流の時間的な変化に基づいて異常を診断する点は同じである。

上記した糸切断装置は、プランジャー４４及び切断刃４２が往復動するタイプの糸切断装置４０に限られない。糸切断装置は、回転軸を中心に切断刃が回動してアンビルの受止部に衝突する、いわゆるロータリーソレノイドを備えるタイプの装置であってもよい。

上記実施形態の糸監視装置１では、検出部として、投光部と受光部とを有する光学式の検出部を用いる例を挙げて説明したが、糸Ｙを挟んで対向する一対の電極を含む測定コンデンサを有する静電容量式の検出部を用いてもよい。

上記実施形態の糸監視装置１は、主に糸Ｙの太さムラ及び異物を検出する検出装置であったが、本発明はこれに限定されない。例えば、糸監視装置は、巻き取る糸の長さを検出（監視）する光電式定長装置、又は糸の張力を検出（監視）する張力検出装置であってもよい。すなわち、本発明は、糸の状態（太さムラ、異物混入、長さ、張力など）を監視する装置であって、電気信号又は電力を供給する配線を備えるものであれば適用できる。

上記実施形態の糸監視装置１は、光学式の検出部及び静電容量式の検出部のいずれか一方を備えている構成となっているが、糸監視装置１は、光学式の検出部及び静電容量式の検出部の両方を備えていてもよい。この場合、各検出部は、糸Ｙの走行方向に沿って配置されることによって、糸Ｙの走行方向における異なった位置から糸Ｙの状態を監視できる。

診断部６１を含む異常診断装置６０が、糸監視装置１の制御モジュール５０内に備えられてもよい。また、診断部６１を含む異常診断装置６０が、糸巻取機の機台端部に設けられた糸巻取機全体を管理する機台管理装置（例えば図１に示す機台管理装置２０４）に備えられてもよい。

糸切断装置を含む糸監視装置、及び異常診断装置は、ワインダユニット２０１以外の糸処理ユニットに適用されてもよい。糸切断装置を含む糸監視装置、及び異常診断装置は、空気紡績ユニット等の紡績ユニット（糸処理ユニット）に適用されてもよい。糸処理ユニットが紡績ユニットである場合も、図１に示される態様と同様に、複数台の糸処理ユニット（符号２０１で示されるユニット）が配列され、これらの糸処理ユニットに対して、糸監視装置及び異常診断装置が設けられる。

１…糸監視装置、４０…糸切断装置、４１…ソレノイド、４２…切断刃、４３…アンビル、４３ｂ…第２の側壁（受止部）、５０…制御モジュール（制御部）、６０…異常診断装置、６１…診断部、６２…取得部、６３…演算部、６４…判定部、Ｙ…糸。

Claims (11)

1. ソレノイドにより切断刃を駆動する糸切断装置の異常診断装置であって、
   前記ソレノイドに流れる電流の時間的な変化に基づいて、前記切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断する診断部を備える、糸切断装置の異常診断装置。
2. 前記診断部は、前記切断刃に対する動作指令が出力された後に前記ソレノイドに流れる前記電流の電流値が増大して最初の極大値に達したピーク点におけるピーク電流値に基づいて、前記切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断する、請求項１に記載の糸切断装置の異常診断装置。
3. 前記診断部は、前記切断刃に対する動作指令が出力された後に前記ソレノイドに流れる前記電流の電流値が増大して最初の極大値に達し、その後に前記電流値が減少して最初の極小値に達する谷点における谷電流値に基づいて、前記切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断する、請求項１または２に記載の糸切断装置の異常診断装置。
4. 前記診断部は、前記切断刃に対する動作指令が出力された後に前記ソレノイドに流れる前記電流の電流値が増大して最初の極大値に達したピーク点におけるピーク電流値と、前記ピーク点の後に前記電流値が減少して最初の極小値に達する谷点における谷電流値との電流差に基づいて、前記切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断する、請求項１～３のいずれか一項に記載の糸切断装置の異常診断装置。
5. 前記診断部は、前記切断刃に対する動作指令が出力された後に前記ソレノイドに流れる前記電流の電流値が増大して最初の極大値に達するピーク点の有無に基づいて、前記切断刃の動作の異常を診断する、請求項１～４のいずれか一項に記載の糸切断装置の異常診断装置。
6. 前記診断部は、前記切断刃に対する動作指令が出力された後に前記ソレノイドに流れる前記電流の電流値が増大して最初の極大値に達し、その後に前記電流値が減少して最初の極小値に達する谷点の有無に基づいて、前記切断刃の動作の異常を診断する、請求項１～５のいずれか一項に記載の糸切断装置の異常診断装置。
7. 前記診断部は、前記切断刃に対する動作指令が出力された後に前記ソレノイドに流れる前記電流の電流値が増大して最初の極大値に達し、その後に前記電流値が減少して最初の極小値に達する谷点における谷時間に基づいて、前記切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断する、請求項１～６のいずれか一項に記載の糸切断装置の異常診断装置。
8. 前記診断部は、前記切断刃に対する動作指令が出力された後に前記ソレノイドに流れる前記電流の電流値が増大して最初の極大値に達したピーク点におけるピーク時間と、前記ピーク点の後に前記電流値が減少して最初の極小値に達する谷点における谷時間との時間差に基づいて、前記切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断する、請求項１～６のいずれか一項に記載の糸切断装置の異常診断装置。
9. 前記診断部は、前記切断刃に対する動作指令が出力された後に前記ソレノイドに流れる前記電流の電流値が増大して最初の極大値に達したピーク点におけるピーク電流値、前記ピーク点の後に前記電流値が減少して最初の極小値に達する谷点における谷電流値、前記ピーク電流値と前記谷電流値との電流差、前記谷点における谷時間、及び、前記ピーク点におけるピーク時間と前記谷点における谷時間との時間差の少なくともいずれかの標準偏差に基づいて、前記切断刃の動作の異常を診断する、請求項１～７のいずれか一項に記載の糸切断装置の異常診断装置。
10. 前記診断部は、前記切断刃に対する動作指令が出力された後に前記ソレノイドに流れる前記電流の電流値が増大して最初の極大値に達したピーク点におけるピーク電流値、前記ピーク点の後に前記電流値が減少して最初の極小値に達する谷点における谷電流値、前記ピーク電流値と前記谷電流値との電流差、及び、前記ピーク点におけるピーク時間と前記谷点における谷時間との時間差の少なくともいずれかの製造時を基準とする変化量に基づいて、前記切断刃の動作の異常を診断する、請求項１～８のいずれか一項に記載の糸切断装置の異常診断装置。
11. ソレノイドにより切断刃を駆動する糸切断装置の異常診断方法であって、
    前記ソレノイドに流れる電流の時間的な変化に基づいて、前記切断刃の動作及び／又は形状の異常を診断する、糸切断装置の異常診断方法。

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