JP2503396B2 - 紡績機用糸ムラ分析装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 （産業上の利用分野） この発明は紡績機用糸ムラ分析装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 一般に結束紡績機等の革新精紡機、ワインダー等の紡
績機においてはスラブキャッチャーが装備され、紡出糸
に存在するスラブ等の糸欠点が機台運転中に検出され、
ただちに糸切断が行われ糸欠点が取除かれるようになっ
ている。ところが、紡出糸にはスラブ等の大きな糸欠点
のほか、糸欠点とは判断されない糸太さの小さな変動が
ある。この糸太さの変動には、ローラの偏心や変形、あ
るいは駆動系の欠陥やオープンエンド精紡機におけるス
ピニングロータの繊維収束溝内への異物の付着等によっ
て引起こされる糸太さの周期的な変動と、非周期的なム
ラとがある。周期的な糸太さの変動はその糸によって布
地を織った場合にモアレ模様等の欠点となって現れ、布
地の商品価値を著しく低下させることとなり、糸太さの
ムラはその態様によって重大な欠点ともなる。ところ
が、前記の糸太さの変動等の欠点は紡績機の運転中には
検出されず、巻上がったボビンの幾つかを抜き取り、該
ボビンに巻かれた糸を別の場所に設置したムラ試験器及
びスペクトログラフ等の試験装置にかけて糸ムラの評価
を行い、それにより当該糸の検定や紡績機の欠陥等を推
定している。

しかし、糸ムラを検出するために前記のような検査方
法を採用した場合には、人手によるサンプリングに手間
を要する上にムラ試験器及びスペクトログラフ等の試験
装置による検査に長時間を要する。また精紡機は連続運
転しているのでその間欠点ムラを有する多量の糸が生産
されることとなる。さらには前記の方法は人手を要する
作業であるため、その作業自体が煩わしいばかりでなく
当該検査を多数の錘の１つ１つについて頻繁に行うこと
は、多人数の人手と多くの検査装置が必要となり実際上
不可能であり、前記のような欠点を有する糸の生産を見
過ごしてしまうおそれがある。

前記の欠点を解消するために、昭和59年９月21日公開
の特開昭59-168139号公報、昭和59年10月12日公開の特
開昭59-179826号公報等には紡績機に装備されたスラブ
キャッチャーからの糸信号を時間の関数から波長の関数
に変換し、高速フーリエ変換（Fast Fourier Transfor
m,略してFFT）の手法を用いて糸の周期的なムラを検出
する装置が提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、前記の装置においては各錘毎に設けられた
スラブキャッチャーからの糸信号による分析をそれぞれ
１回あるいは複数回行っているだけである。このような
分析では各回の分析結果と設定値とが比較されるだけ
で、非周期ムラによって小さい振幅の周期ムラが埋没し
てしまい、上記分析では小さい振幅の周期ムラが発見で
きず、その結果周期ムラの発見が遅れてしまうという問
題が生じる。

そこで、本発明者らは、スラブキャッチャーからの糸
信号による分析を多数回行なうとともに、その分析され
た多数のデータを累加することで、非周期ムラの振幅が
小さくなる一方、周期ムラのみが重なり合って大きく表
れるので、小さい振幅の周期ムラをも確実に発見でき
る、すなわち、糸の周期ムラ検出精度を向上させ得ると
の結論に達した。

そして、累加回数が多い程、より小さな振幅の周期ム
ラを発見することができるが、その一方で、単純に累加
回数を多くするとそれだけ分析時間が長くなってしまう
という新たな問題が生じる。

発明の構成 （問題点を解決するための手段） 前記の問題点を解決するためこの発明においては走行
する糸の径又は断面積に対応した電気信号を出力するセ
ンサーからの出力信号を高速フーリエ変換手法により周
波数分析を行なう周波数分析手段と、前記周波数分析手
段による演算処理データを累加するとともに、累加回数
を任意に設定可能な累加手段と、前記累加手段による演
算処理データと予め設定された基準値とを比較し、比較
演算処理データが基準値を越えたとき異常と判断する判
断手段と、前記判断手段の判断結果を表示する表示手段
とを設けた。

（作用） この発明の装置においては、センサーから走行する糸
の径又は断面積に対応した電気信号が出力され、その出
力信号がデジタル信号に変換された後周波数分析手段へ
と入力される。周波数分析手段においては入力データが
高速フーリエ変換手法により演算処理される。そして演
算処理されたデータが予め設定された基準値と比較さ
れ、比較演算処理データが基準値を越えたときに異常と
判断され判断結果が表示手段に表示される。高速フーリ
エ変換手法による演算時の累加回数は、糸ムラの発生に
影響を与える紡出条件を考慮して最適な回数に設定され
る。従って、糸ムラの出にくい紡出条件下では、累加回
数を増やせば小さい振幅の周期ムラを確実に発見し得
る。又、糸ムラの出やすい紡出条件下では、累加回数を
減らしても周期ムラを発見できるため、必要以上の累加
回数を抑えることにより分析時間の短縮化を図り得る。

（実施例） 以下この発明を結束紡績機に具体化した一実施例を図
面に従って説明する。結束紡績装置は第１図に示すよう
に、ケンス（図示せず）から供給されたスライバＳがバ
ックローラ１、エプロン２、フロントローラ３からなる
ドラフト装置により偏平なリボン状繊維束にドラフトさ
れた後加撚ノズル４により加撚されて糸Ｙとして紡出さ
れ、ドローオフローラ５及びトップローラ６により上方
へ引出されて図示しない巻取ボビンに巻取られるように
なっている。そして、前記ドローオフローラ５の下流
（第１図の上方）には走行する糸の径又は断面積に対応
した電気信号を出力するセンサーとしてのスラブキャッ
チャー７が配設されている。スラブキャッチャー７は通
過する糸の質量変化に応じた電気量を出力する静電容量
型のセンサーで構成されている。又、スラブ等の通過に
よる極めて大きな電気量の変位を検出した場合にはその
信号によって図示しない切断装置が働き糸Ｙを切断する
ようになっている。又、センサーとして光電変換による
システムを採用することも可能である。

次に前記スラブキャッチャー７からの出力信号に基づ
いて紡出時における糸Ｙのムラを分析する糸ムラ分析装
置について説明する。この糸ムラ分析装置はスラブキャ
ッチャー７からの出力信号がA/D変換器８によりデジタ
ル化された後解析手段へ入力されて解析され、解析結果
が表示手段により表示されるようになっている。

この実施例の装置においては片側60錘左右両側合計12
0錘の紡出糸の糸ムラ分析を１台の分析装置により分析
するようになっている。各錘毎に配設されたスラブキャ
ッチャー７からの出力信号は錘選択手段を構成する第１
のマルチプレクサ９及び第２のマルチプレクサ10を経て
増幅器11へ送られ、増幅器11においてA/D変換器８でデ
ジタル化するのに最も適した電圧レベルに増幅された
後、ローパスフィルタ12において50Hz以上の信号がカッ
トされた後、A/D変換器８でアナログ信号がデジタル信
号に変換されて解析手段としての中央処理装置（CPU）1
3に入力される。スラブキャッチャー７は12錘分ずつ１
つのグループとして合計10個の第１のマルチプレクサ９
に電気的に接続され、前記10個の第１のマルチプレクサ
９がそれぞれ第２のマルチプレクサ10に電気的に接続さ
れている。そして、CPU13からの錘選択信号により両マ
ルチプレクサ9,10を介して所定の錘のスラブキャッチャ
ー７からの出力信号がCPU13へ入力可能な状態となる。

CPU13は制御プログラムが記憶された読出し専用メモ
リROM15に基づいて動作し、CPU13における演算処理結果
が読出し及び書替え可能なメモリRAM16に一時記憶され
るようになっている。

CPU13はA/Dコントロールタイマ17によりA/D変換器８
から所定時間サンプリング信号を入力し、周波数分析
（スペクトル分析）とAD変換データの統計処理とを行な
う。

まずスペクトル分析について説明すると、A/D変換器
８からの信号は高速フーリエ変換（FFT）の手法により
演算処理されるとともに所定回数の累加が行なわれ、パ
ワースペクトルにベクトル合成されて各周波数成分のパ
ワースペクトル信号となりRAM16に記憶され、必要に応
じてグラフィックプロセッサ18を介して表示装置19とし
てのCRT20の画面に第４図あるいは第10図に示すグラフ
として表示される。この場合周波数領域が50Hz以下に処
理されているが、これは糸の周期ムラの原因となるフロ
ントローラの偏心や変形等に起因する周期ムラが現れる
周波数領域が30〜40Hz付近であるため50Hz以上の周波数
についてはあまり意味がないためである。

例えば、糸速180m/分、オーバーフィード率1.047、フ
ロントトップローラ３bの直径を28mm、フロントボトム
ローラ３aの直径を25mmとすると、フロントボトムロー
ラ３aの周波数（FB）はFB＝（180×1.047×1000/60）÷
（25×π）＝40.0Hzとなる。また、フロントトップロー
ラ３bの周波数（FT）とFT＝｛（フロントボトムローラ
径）／（フロントトップローラ径）｝×FBよりFT＝（2.
5/2.8）×40.0＝35.7HZとなる。すなわち、前記の紡出
条件においてはフロントトップローラ３bに起因する周
期ムラは35.7Hzの周波数部分に現れ、フロントボトムロ
ーラ３aに起因する周期ムラは40.0Hzの部分に現れるこ
とになる。

そして、CPU13はFFTの手法により演算処理された処理
データをRAM16に記憶させるとともに、そのフロントボ
トムローラ３a及びフロントトップローラ３bの周波数と
対応する値を予め設定された基準値と比較することによ
り、糸の周期ムラが許容される範囲であるか否かを判断
し判断結果をRAM16に記憶する。

前記基準値との比較判断をする際、フロントボトムロ
ーラ３a及びフロントトップローラ３bに対応する周波数
FB、FTの値の誤差を考慮にいれて読取領域はFB±αの周
波数領域BZ、FT±βの周波数領域TZ及び他の周波数領域
とに区別され、各領域におけるピークレベルが糸種等に
応じて予め算出されRAM16に記憶された基準値と比較さ
れる。

第４図の場合ピークP1は領域TZ内にあるためフロント
トップローラ３bに起因するものであり、ピークP2は領
域BZ内にあるためフロントボトムローラ３aに起因する
ものであることが読取られ、基準値LB,LTより大きな値
であることから、フロントトップローラ３b及びフロン
トボトムローラ３aに何等かの異常が生じ、その結果大
きな周期的糸ムラが発生しているものと推定される。な
お、基準値LB,LTはその値を越えたものが製品として不
合格となる値に定めるのではなく、そのまま放置した場
合には製品として不良品が発生するという値を設定す
る。このように基準値を設定することにより多数錘を１
台の糸ムラ分析装置で管理する場合においても、一度分
析が行なわれ次の分析が行われるまでに不良品の糸が紡
出されるという事態が防止される。

周期ムラ以外の変動はA/D変換器８によってデジタル
信号に変換された糸信号を次の式に従って処理し、Ｖ＝
｛Σ（データ）^２｝／（データ数）Ｖの値を所定の基準
値と比較することにより糸ムラの状態が判断される。そ
してＶの値及び判断結果はRAM16に記憶される。

表示装置19は第３図に示すように表示画面としてのブ
ラウン管（CRT）20を備え、CRT画面に前記CPU13による
スペクトル分析の途中経過あるいは演算処理結果及びそ
れに基づく異常の有無の判断結果等の情報が文字あるい
は図形として表示される。

スペクトル分析（周波数分析）を行なう際の条件であ
る累加回数、糸速、フロントトップローラ３bの直径、
あるいは演算結果が一定の基準レベル以下であるか否か
の判定基準となる基準値、読取領域等の設定値をRAM16
に入力する入力装置21は表示装置19にキーボードとして
一体に組込まれている。キーボードには０〜９までの数
字キーとL,R,Eの文字キーとカーソル移動用の矢印キー
と小数点キー及び予備のキーが設けられている。

CRT20の画面の表示はモード切換キー22,23,24によ
り、前記初期設定値を入力する際のセットモードにおけ
る表示、各錘のスラブキャッチャー７からの糸信号の分
析を順次連続的に行なうオートモードにおける表示ある
いは所望の錘の糸信号を選択的に分析するマニュアルモ
ードにおける表示のいずれかに切換えられるようになっ
ている。そして、CRT画面の保護及び残像の影響をなく
すためCRT画面には常には画像の表示がされず、画像表
示キー25を押すことによりまず第７図に示す画像が表示
されるようになっている。すなわち、CPU13が糸信号の
分析を行なった結果異常を検知した際には警報ランプ26
が点灯するようになっており、作業者は警報ランプ26が
点灯した際どの錘に異常があるのかを調べるために画像
表示キー25を押してCRT20の画面に画像を表示するよう
になっている。

次に、第５図のフローチャートに従ってCPU13の糸ム
ラ分析動作を説明する。

測定が開始されるとまずCPU13はマルチプレクサ9,10
へ錘選択信号を送り、錘選択信号に基づいてマルチプレ
クサ9,10が作動され所定の錘のスラブキャッチャー７の
出力信号が入力可能となる。そして、A/Dコントロール
タイマ17にサンプリング信号が送られサンプリング信号
に基づいてA/D変換器８からCPU13に信号が入力される
（ステップS1）。次に所定時間（0.5〜１秒）の間入力
信号があるか否かが判断され、測定可能か否かのチェッ
クが行われる（ステップS2）。入力信号が無い場合には
測定を中止し測定不能処理（ステップS3）を行ないその
錘の測定を終了し次の錘の測定を行なう。測定不能処理
とは測定不能であることをRAM16に記憶するとともにCRT
20の画面に分析結果を表示する際第８図に示すように＊
＊＊表示を行なう。

一方、測定可能であればFFT手法を用いたスペクトル
解析処理及びデータ統計が行なわれる（ステップS4）。
FFT分析を１回行なうごとに前回までの結果と合わせて
平均がとられ（ステップS5）、平均回数がカウントされ
る（ステップS6）。そして、平均回数すなわち累加回数
が設定値と等しいか否かが判断される（ステップS7）。
平均回数が設定値と等しくない場合にはステップS1から
の動作が繰返される。平均回数が設定値に等しい場合に
は演算処理結果が各項目すなわちフロントボトムローラ
３aと対応する周波数領域、フロントトップローラ３bと
対応する周波数領域、その他の周波数領域及びＶの値が
基準値と比較される（ステップS8）。そして各項目につ
いて設定値を越えるか否かが判断され（ステップS9）、
設定値を越えるものがない場合には正常であることがRA
M16に記憶される。一方、前記各項目のうち１つでも設
定値を越えるものがある場合には異常確認処理（ステッ
プS10）が行なわれた後測定が終了する。異常確認処理
とは警報ランプ26を点灯するとともに異常項目及び異常
値をRAM16に記憶しCRT20の画面に表示可能な状態とする
ことである。

次に第６図に示すフローチャートに従いモード切換キ
ー22,23,24の作用を説明する。電源投入によりまず初期
化が行なわれた後、糸ムラ分析装置はROM15の制御プロ
グラムに従って左側に配設された錘のギヤエンド側から
順次オートモードにより測定を開始する。この状態で画
像表示キー25を押すと第７図に示す情報がCRT20の画面
に表示される。測定の順序はL1,L2・・・L5,R1,R2・・
・R5の順で行なわれ現在分析中の錘には三角印が表示さ
れる。又、分析の結果４項目のうち１項目でも基準値を
越えるものがあれば該当錘に異常表示が行なわれる。
又、測定不能の錘には＊印が表示される。CRT20の画面
の上部には現在分析中の錘の番号及びその１つ前の錘の
測定データが表示され、基準値を越えた測定値は反転表
示で現わされる。又、画面の下部には糸速、各測定項目
の基準値及びフィード比が表示される。従って、第７図
に示す画面の場合には現在L2ブロックの３番目の錘（左
側の15番目の錘）を分析中であることが分る。

第７図に示す画面の状態で入力装置21のキーのうち目
的のブロックを現わすL1,L2・・・L5,R1・・・R5を押す
と対応するブロックの詳細を表示する第８図に示す画面
に切換わる。この時オートモードの測定は継続して順次
行なわれる。例えば、第７図の状態からL1ブロックの詳
細を知りたい場合にはL1のキーを押すと第８図に示す画
面に変わり、L1ブロックの９番目の錘（L9）の異常項目
が何であるかが分る。第８図に示すディーテイル画面と
対応する他のブロックの画面を表示したい場合には前記
と同様に対応するブロックのキーを押すことによっても
表示されるが、カーソルキーの↑↓キーを押すことによ
り別のブロックのデータ表を表示することもできる。こ
の場合には↑キーを押せば１ブロック前進し、↓キーを
押せば１ブロック後退する。データ表の下部には各項目
の基準値とフロントボトムローラ３a及びフロントトッ
プローラ３bの周波数が表示される。従って、各錘の測
定値を基準値と比較することによりどの項目に異常があ
るかが明らかになる。すなわち、第８図のデータ表のCH
1の欄にはフロントボトムローラに起因するデータが、C
H2の欄にはフロントトップローラに起因するデータが、
CH3の欄にはその他の原因によるデータが、Ｖの欄には
統計のデータがそれぞれ表示される。

ディーテイル画面表示の際、表示中のブロックに測定
中の錘がある場合には測定途中における各平均ごとのデ
ータが表示される。又、ディーテイル画面におけるデー
タは新たに測定が開始された錘についてのみ開始時点で
前測定サイクルのデータがクリアされるようになってい
る。従って、測定中の錘より前の錘のデータは現測定サ
イクルにおけるデータが表示され測定中の錘より後の錘
のデータは前サイクルのデータが表示される。CRT20の
画面にディーテイル画面が表示されている状態で入力装
置21のＥキーを押すと第７図に示すノーマル画面に復帰
する。又モード切換キー24（MANUAL）、22（SET）を押
すとマニュアルモードあるいはセットモードに切換わ
る。マニュアルモードに切換わるとオートモードの測定
が中断され、測定途中の錘のデータは破棄される。そし
て、マニュアルモードから再びモード切換キー23（AUT
O）を押すことによりオートモードに切換えられた場合
には中断された錘から測定が再開される。

マニュアル分析を開始するにはまず入力装置21のキー
により分析を必要とする錘の番号を入力する。次にアベ
レージ回数（累加回数）を入力する。マニュアルモード
におけるアベレージ回数はオートモードにおけるアベレ
ージ回数と異なる所定の値が初期値として設定されてお
り、その初期値からアベレージ回数を変更する場合には
１〜128の範囲でアベレージ回数を設定する。アベレー
ジ回数を変更する必要がない場合にはエンターキー
（Ｅ）を押すのみで分析が開始される。マニュアルモー
ドにおける画面には第10図に示すように周波数分析（ス
ペクトル分析）の処理グラフとＶ値及びアベレージ回数
の表示が行われる。アベレージ回数は現在処理中の回数
と設定回数とが対応して表示され、グラフは各アベレー
ジ毎に平均処理されたものが表示される。又、画面には
フロントボトムローラ３a、フロントトップローラ３bに
対応する監視幅とリミットレベルが線分で表示されスペ
クトルのピークが対応する線分を越えているか否かで異
常の有無が判断できるようになっている。又、カーソル
キーを用いてカーソルを移動させることにより、画面に
XY座標の表示が行なわれピーク位置の正確な値を読取る
ことができる。マニュアルモードにおける測定中に入力
キーＥを押した場合あるいは測定終了後は測定錘の入力
待ちの状態に戻る。

このようにマニュアルモードに切換えることによりオ
ートモードにおけるアベレージ回数すなわち累加回数と
独立してアベレージ回数の設定が可能なため、必要に応
じてアベレージ回数の変更が簡単にでき結果的に分析を
必要最小限の時間で行なうことが可能となる。

マニュアルモードあるいはオートモードにおいてモー
ド切換キー22を押すとCRT20の画面は第９図に示すセッ
トモードの画面に切換わり、各測定項目の基準値、糸
速、読取領域幅（監視幅）、フロントトップローラ３b
の直径、オートモードにおけるアベレージ回数すなわち
累加回数の設定あるいは変更が可能となる。オートモー
ドからセットモードに移行した時点でオートモードにお
ける測定は中断し測定中の錘のデータは破棄される。
又、セットモードにおいて必要項目が入力及び変更され
た後入力キーＥを押すとオートモードに切換えが行なわ
れ、前記中断した錘から測定が再開される。

なお、測定条件あるいは測定項目の基準値等が入力さ
れた後オートモードに移行した時点でロックキー27をロ
ック状態にすると設定値がその状態で保持され、その状
態においてはモード切替スイッチをオート及びマニュア
ルモード間で変更することは可能であるが、セットモー
ドにすることができないようになっている。セットモー
ドにする場合にはロックキー27のロック状態を解除した
状態でセットモード切換キー22を押す必要がある。

又、CRTの画面に画像が表示されている状態で画像表
示キー25を再び押すと画像の表示が行なわれなくなる。

なお、この発明は前記実施例に限定されるものではな
く、例えば、糸速を予め紡出条件に対応した固定値とし
て入力するのではなく、フロントボトムローラの回転を
検出する検出器を設け検出器によるフロントボトムロー
ラの回転数の測定結果とフロントボトムローラの直径か
ら糸速すなわちフロントボトムローラの周速を演算し、
機台の紡出運転中における駆動糸の電圧の変動あるいは
負荷の変動等の原因により糸速すなわちフロントローラ
の周速が変動した場合にも、実際のフロントローラの周
速からフロントボトムローラ３a及びフロントトップロ
ーラ３bの周波数を算出し自動的に読取領域を変更可能
に構成してもよい。又、CPU13で他の処理と一緒にFFT手
法による演算を行なう代わりにCPU13とは独立したフー
リエ変換器を用いFFT処理をフーリエ変換器で独立して
行なうように構成してもよい。さらには、前記実施例に
おいては結束紡績機に具体化したが、オープンエンド精
紡機、リング精紡機等の他の紡績機に具体化することも
もちろん可能である。

発明の効果 以上詳述したように、この発明によれば走行する糸の
径又は断面積に対応した電気信号を出力するセンサーか
らの出力信号を高速フーリエ変換手法を用いて周波数分
析を行なう際、周波数分析による演算処理データを累加
するように構成したことにより、小さい振幅の周期ムラ
をも確実に検出することができ、糸ムラ検出精度を向上
させることができる。又、上記周波数分析手段による演
算処理の累加回数を任意に設定可能なため、機台の経年
変化あるいは紡出糸の原料の違いにより糸ムラのでやす
い紡出条件で機台の運転を行なう場合に累加回数を小さ
くすることにより、多数錘を１台の分析装置で管理する
場合にも紡績機全錘の分析を行なうために要する時間が
短くなるという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を結束紡績装置に適用した場合の該略
図、第２図は電気ブロック回路図、第３図は表示装置及
び入力装置を示す正面図、第４図はスペクトル解析され
た糸信号を示す図、第5,6図はフローチャート、第７図
はオートモードにおけるCRT画面の表示画像を示す図、
第８図は同じくオートモードにおけるディーテイル画面
を示す図、第９図はセットモードにおけるCRT画面の画
像を示す図、第10図はマニュアルモードにおけるCRT画
面の画像を示す図である。 スラブキャッチャー７、A/D変換器８、錘選択手段とし
てのマルチプレクサ9,10、周波数分析手段，累加手段，
判断手段としてのCPU13、ROM15、RAM16、表示装置19、
モード切換キー22,23,24、警報ランプ26。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行する糸の径又は断面積に対応した電気
   信号を出力するセンサーからの出力信号を高速フーリエ
   変換手法により周波数分析を行なう周波数分析手段と、 前記周波数分析手段による演算処理データを累加すると
   ともに、累加回数を任意に設定可能な累加手段と、 前記累加手段による演算処理データと予め設定された基
   準値とを比較し、比較演算処理データが基準値を越えた
   とき異常と判断する判断手段と、 前記判断手段の判断結果を表示する表示手段とを備えた
   紡績機用糸ムラ分析装置。