JP5128679B2 - クロス巻きボビンの作成方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、巻き取られる糸の勾配角を巻取り中に変化させるようにした、繊維機械の巻取りヘッドにクロス巻きボビンを作成する方法および装置に関するものである。この装置は、クロス巻きボビンを回転させるための駆動部と、各巻取りヘッドに設けられ、巻き取られる糸を可変な勾配角でクロス巻きボビンの軸線方向へ変位させるための可変駆動可能な糸ガイドとを含んでいる。勾配角の代わりに、しばしばいわゆる交差角も使用される。交差角の値は、勾配角の２倍に相当している。

冒頭で述べた種類の技術水準の方法および装置は、特許文献１から知られている。特許文献１の目的は、硬いコアを備えたクロス巻きボビンを作成すること、或いは、内側領域は高密度で、外側領域は低密度のクロス巻きボビンを作成することである。このため、ボビン作成工程の開始時に糸は小さな勾配角で巻き取られ、ボビン作成工程中に勾配角は連続的にまたは小ステップで増大させられる。増大量をいかに選定するか、そして増大量が可変であるかどうか、或いは、増大量をいかに可変にするかについては述べられていない。特許文献１の方法にしたがって形成されたクロス巻きボビンは、いわゆる巻数比が巻取り中に常に変化するので、乱雑な巻き体を有している。巻数比は、糸ガイドがクロス巻きボビンの幅にわたってダブルストロークを実施している間のクロス巻きボビンの回転回数として定義されている。従って、基本的には、巻数比が整数値をとり、クロス巻きボビンの繰り出し挙動に著しく悪影響するいわゆるリボン巻きゾーンが発生する恐れがある。これに応じて、リボン巻きゾーンの発生を阻止する装置を付加的に設けなければならない。前記公開公報からはそのための記載が見て取れない。

独国特許出願公開第１０３４２２６６Ａ１号明細書

本発明の課題は、クロス巻きボビンの作成方法および装置を改善することである。

この課題は、本発明の方法では、勾配角をボビン径に依存して選定すること、及び既に巻き取った糸の長さに基づいてボビン径を算出することによって解決される。本発明の装置においては、上記課題は、既に巻き取った糸の長さからボビン径を算出するための制御部が設けられ、該制御部が糸ガイドの駆動部と接続されていることによって解決される。

本発明には、ボビン径がいつでも既知であるという利点がある。これまで、公知の装置では、これは各巻取りヘッドにボビン径を測定する固有のセンサを設けることによってのみ達成することができた。本発明によれば、各巻取りヘッドにこの径センサを設ける必要がない。

ボビン径が常に既知であることによって、同様に既知であるクロス巻きボビンの周速を用いてボビン回転数を算出でき、よって現在の巻数比をも算出することができる。クロス巻きボビンはその周囲を巻取りローラを介して駆動され、その結果巻取りローラの周速に実質的に相当する周速で回転する。巻き取られる糸をクロス巻きボビンの軸線方向に変位させるための糸ガイドは、制御部によって制御される速度可変な駆動部を備えており、その結果糸ガイドの速度も既知である。これから制御部において巻数比を算出可能であり、その結果クロス巻きボビンの作成時にいつでも巻数比は既知である。

ボビン径が既知であれば、常に最適な勾配角で糸の合目的な巻取りが可能になる。以後の加工ステップに最適に適合したクロス巻きボビンを作成することができる。たとえば、ボビン径が小さくて勾配角が比較的大きく、ボビン径に伴って勾配角が減少することにより、クロス巻きボビンの好適な繰り出し特性を達成できる。また、特に機織での更なる処理に適している高密度のクロス巻きボビン、或いは、特に均質なコップ構成を備えた染色ボビンを作成することができる。

乱雑な巻き体を備えたクロス巻きボビンの作成の場合、リボン巻きゾーンを発生させるような望ましくない巻数比での糸の巻取りを確実に阻止することができる。というのは、勾配角の変化に関する望ましくない値が発生する直前に糸ガイド速度を変化させることによって巻数比を適合させることができるからである。

さらに、巻数比がある程度の径範囲にわたって一定に保持されているワインド数一定バンク巻き体を備えたクロス巻きボビンを非常に低コストで作成することが可能である。

本発明は、特に、糸を既知の供給速度（通常は一定）で供給するようにした紡糸機に適している。制御部にとっては、巻き取った糸の長さを既知の供給速度から直接に特定可能である。供給速度が一定であるときに糸を一定の糸引張り応力で巻き取るには、勾配角を変化させるための糸ガイドの揺動速度を変化させ、これと同時に巻取りローラの周速を逆方向に変化させ、その結果、生じた巻きつけ速度が一定のままであることが必要である。ボビン径が制御部において既知であることにより、クロス巻きボビンのある程度の径範囲で糸張力が最適化されるようにしてもよい。たとえば、クロス巻きボビンの安定性を改善するため、下側径範囲にある糸を幾分より高い糸張力で巻き取るのが有利である。

本発明は同様に糸巻き機にも好適に適用可能である。糸巻き機においては、既に巻き取った糸の長さは、周速のベクトルと揺動速度のベクトルとの加算から得られる巻きつけ速度から算出することができる。糸巻き機では、糸張力は糸調子によって修正でき、その結果勾配角を変更させるために揺動速度を変更した場合、これと同時に巻取りローラの周速を適合させることは必ずしも必要でない。

巻き取った糸の長さを特定する際の精度を向上させるため、巻き取った糸の速度を直接測定するのが有利である。糸速度は、たとえば、巻取りヘッドの手前に配置される無接触の速度センサによって検出することができる。

既に巻き取った糸の長さに基づくボビン径の算出は、繊維機械の制御部内または巻取りヘッドの固有の制御部内に、事前の実験に基づいて求めた数学的モデルがファイルされていることによって行うことができる。数学的モデルは、たとえば材質、回転、細さのような所定の糸パラメータと、既知の交差角と、既知の糸引張り応力とでもって巻き取られる所定の糸に対し求められ、その際スリーブの径を出発点にしてボビン径が常時測定され、巻き取った糸の長さの関数として記憶される。その後、制御部に記憶されたこの数学的モデルに基づき、繊維機械の各巻取りヘッドにおいてボビン径を既に巻き取った糸の長さに基づき算出することができ、その際径の更なる測定は必要ない。ボビン径を算出する際に、糸引張り応力および／または糸を巻き取ったときの交差角を考慮するのが有利である。糸引張り応力と交差角とを同様に変数として考慮できるならば、数学的モデルの精度を向上させることができる。

本発明の他の構成では、ボビン径の算出値を修正するため、特定の時間間隔でボビン径の参照測定を実施するのが有利である。ボビン径の算出のために考慮される、巻き取った糸の長さのような変数は、公差を含んでおり、その結果算出したボビン径が実際の値と異なっている場合がある。この不正確さはボビン径の参照測定によって解消することができる。ボビン径の実際に測定した値は、ボビン径の以後の算出のための新たな出発点として使用することができ、その結果公差を含んでいる算出ボビン径の誤差は許容できないほどに大きくならない。ボビン径の参照測定は、複数の巻取りヘッドにおいて測定するための１つの共通なセンサによって実施することができる。センサは複数の巻取りヘッドに順次送り可能であり、有利には繊維機械に沿って走行可能な台車に配置されている。繊維機械全体に対し１つのセンサのみが必要であり、その結果固有の径センサのない巻取りヘッドの構成はこの点でも非常に簡潔である。ボビン径を算出するための数学的モデルを、センサが提供する測定値に基づいて整合させ、最適化するのも有利である。これにより、クロス巻きボビンの作成時の精度と、たとえば良好な繰り出し挙動のようなクロス巻きボビンの所望の特性との一致とを、さらに改善することができる。

センサは、クロス巻きボビンのボビン径をそれ自体任意の異なる態様で測定することができる。たとえばセンサはクロス巻きボビンに直接送り可能であり、クロス巻きボビンの径を無接触で走査することができる。しかし、センサを、クロス巻きボビンのスリーブを受容するためのボビンフレームに送り可能であるようにすることによって、ボビン径の特定を間接的に行ってもよい。巻取りローラ上方でのボビンフレームの位置の機械的または光学的走査により、ボビン径を算出することができる。

本発明の他の利点および構成は、１実施形態に関する以下の説明から明らかである。

紡糸機を巻取りヘッドの領域で非常に概略的に示した側面図である。 複数個の巻取りヘッドを並設した図１の紡糸機の前面図である。 速度ベクトルの図である。

図１および図２には、一部分のみを非常に概略的に図示した紡糸機が認められる。紡糸ユニット１内で生成された糸２は、供給ローラ対３，４によって紡糸ユニット１から引き出されて、供給速度ｖ_１で巻取りヘッド５に供給され、そこでクロス巻きボビン６に巻き取られる。紡糸ユニット１はそれ自体任意であってよく、たとえばエア型紡糸装置またはオープンエンド型紡糸装置によって形成することができる。この種の紡糸ユニットでの糸の生成はそれ自体公知であり、これ以上詳細に説明する必要はない。供給ローラ対３，４の供給ローラ３は駆動部７によって駆動可能であり、紡糸ユニット１内での均質な撚り糸形成を保証するため、供給ローラ３と４の間でクランプされる糸を可能な限り一定の供給速度ｖ_１で搬送する。糸２は供給ローラ対３，４から定置の糸ガイド８と二重矢印Ｂ方向に揺動可能な糸ガイド９とを介してクロス巻きボビン６へ到達する。クロス巻きボビン６はスリーブ１０と筒状または円錐状の撚り糸体１１とから成り、撚り糸体１１はスリーブ１０上に層状に巻き取った糸２によって形成される。スリーブ１０は回転自在にボビンフレーム１２で保持され、クロス巻きボビン６はその外周面でもって巻取りローラ１３上に載置されている。ボビンフレーム１２は軸１４で回動可能に支持され、場合によっては、巻取りローラ１３に対するクロス巻きボビン６の押圧力を増大させる荷重装置を図示していない態様でボビンフレーム１２に付設してよい。巻取りローラ１３は駆動部１５によって回転駆動される。クロス巻きボビン６は巻取りローラ１３の周速ｖ_２で回転する。クロス巻きボビン６のボビン径Ｄは巻き取られる糸２の量とともに増大するので、与えられた周速ｖ_２でクロス巻きボビン６の回転数は変化する。

方向Ｂに揺動する糸ガイド９は、クロス巻きボビン６が巻取りローラ１３によって回転駆動される間に、巻き取られる糸２をクロス巻きボビンの軸線方向へ変位させるために用いる。これによって糸２は勾配角αでクロス巻きボビン６にねじ線状に巻き取られる。糸ガイド９は揺動速度ｖ_３で運動し、その変化によって勾配角αを変更可能である。図３に図示したように、互いに垂直な周速ｖ_２と揺動速度ｖ_３のベクトルとを加算することによって、糸２がクロス巻きボビン６に巻きつけられるときの合成巻きつけ速度ｖ_４が得られる。

糸ガイド９は、ここに図示した実施形態では、回動レバー１６に取り付けられたアイレットとして図示され、回動レバー１６と結合されている駆動部１７を介して揺動方向Ｂに、すなわち軸線方向に該クロス巻きボビンに対し往復動することができる。しかし、糸ガイド９の構成およびその駆動態様は例示したにすぎず、別様に構成してもよい。たとえば、糸ガイド９を、互いに逆方向に回転して糸を揺動方向Ｂに変位させる２つの羽根車によって形成してもよい。

糸ガイド９の駆動部１７と巻取りローラ１３の駆動部１５とは制御部１８と接続されている。制御部１８は駆動部１５と１７を制御し、その結果所望の周速ｖ_２と揺動速度ｖ_３とが生じる。制御部１８は同様に供給ローラ対３，４の駆動部７とも接続されている。制御部１８が駆動部７を制御しない場合には、該制御部は供給ローラ対３，４の供給速度ｖ_１に関する少なくとも１つの情報を得る。

供給速度ｖ_１が一定のとき、巻きつけ速度ｖ_４も実質的に一定のままであることが重要である。糸２のある程度の糸引張り応力を保証するため、巻きつけ速度ｖ_４は供給速度ｖ_１と幾分異なっていてよい。制御部１８により、勾配角αが可変であり、その際に巻きつけ速度ｖ_４が一定のままであるように、周速ｖ_２と揺動速度ｖ_３を制御することができる。図３には、勾配角αをより大きな勾配角α’へ増大させる一例が図示されている。このため、周速ｖ_２を値ｖ’_２へ減少させ、揺動速度ｖ_３を値ｖ’_３へ増大させる。

本発明によれば、所定の特性を備えたクロス巻きボビン６を作成するため、勾配角αはボビン径Ｄに依存して選定されるようになっている。ボビン径Ｄは既に巻き取った糸２の長さに基づいて算出される。このため制御部１８には数学的モデルがファイルされており、該数学的モデルを用いてボビン径Ｄを既に巻き取った糸２の長さに基づき算出可能である。

精度を向上させるため、複数の巻取りヘッド５でボビン径Ｄを測定するための１つの共通のセンサ１９が設けられている。図２に認められるように、紡糸機には、多数の紡糸ユニット１と付属の巻取りヘッド５とが紡糸機内に並べて配置されている。通常の紡糸機は、並設された数百個の紡糸ユニット１を含んでおり、これらの紡糸ユニットは同時にそれぞれ１本の糸２を生成する。紡糸機には、該紡糸機の長手方向に走行可能で、個々の巻取りヘッド５または紡糸ユニット１へ送り可能な台車２０が配置されている。台車２０は、たとえば、紡糸ユニット１内の糸屑を除去するために用いる、および／または、満杯になったクロス巻きボビン６を空のスリーブ１０と交換するために用いるメンテナンス台車であってよい。台車２０には前記センサ１９が配置されている。センサ１９は、台車２０が通過したところの巻取りヘッド５でクロス巻きボビン６のボビン径Ｄを測定する。その際センサ１９は、たとえば、破線で示した矢印２１によって示唆したように、直接撚り糸体１１の表面を走査して、それからボビン径Ｄを特定することができる。

これとは択一的に、台車２０が糸屑を除去するために紡糸ユニットで停止したときに、センサ１９がボビン径Ｄを特定するようにしてもよい。

たとえば、破線で示した矢印２２によって示唆したように、センサ１９がボビンフレーム１２の位置を走査するのが有利な場合がある。ボビンフレーム１２の位置の走査は、ボビン径Ｄに対する間接的な尺度である。ボビンフレーム１２の走査はたとえば機械的にレバーを介して或いは光学的に無接触でも行うことができる。

ある程度の時間間隔でセンサ１９によってボビン径Ｄのチェック測定を行うことにより、制御部１８で算出されるボビン径Ｄの値を修正することができる。参照測定で特定した径値はこの巻取りヘッドでの以後のボビン径の算出のベースになりうるもので、その結果算出値が著しく精確になる。また、測定した各ボビン径Ｄにより、制御部１８にファイルされているボビン径Ｄの算出用の数学的モデルを修正し最適化するようにしてもよい。これによってすべての巻取りヘッド５での径算出精度を改善することができる。本発明によれば、以後の加工のために精確に所定の特性を備えているクロス巻きボビン６を非常に簡単に且つ適正コストで製造することができ、しかも各巻取りヘッド５にボビン径Ｄを継続的に検知するためのセンサ１９を設ける必要がない。

Claims (8)

1. 紡糸機または糸巻き機の巻取りヘッドにクロス巻きボビンを作成する方法であって、巻き取られる糸の勾配角を巻取り中に変化させるようにした方法において、前記勾配角をボビン径に依存して選定すること、既に巻き取った糸の長さを、紡糸機の巻取りヘッドでの供給速度に基づいて、または糸巻き機の巻取りヘッドでの巻きつけ速度に従って算出すること、数学的モデルを使用して、および前記既に巻き取った糸の長さに基づいて前記ボビン径を算出すること、および前記ボビン径の算出の際に、糸引張り応力および／または糸が巻き取られた勾配角を考慮することを特徴とする方法。
2. 前記ボビン径の算出値を修正するため、前記ボビン径の参照測定を実施することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. クロス巻きボビン（６）を回転させるための駆動部（１３）と、各巻取りヘッド（５）に設けられ、巻き取られる糸（２）を可変な勾配角（α）で前記クロス巻きボビン（６）の軸線方向へ変位させるための可変駆動可能な糸ガイド（９）とを備えた、紡糸機または糸巻き機の複数個の巻取りヘッド（５）にクロス巻きボビン（６）を作成するための装置において、既に巻き取った糸（２）の長さからボビン径（Ｄ）を算出するための制御部（１８）が設けられ、該制御部（１８）が前記糸ガイド（９）の駆動部（１７）と接続されていること、数学的モデルが該制御部（１８）にファイルされていること、該制御部（１８）により、既に巻き取った糸の長さを、紡糸機の巻取りヘッドでの供給速度に基づいて、または糸巻き機の巻取りヘッドでの巻きつけ速度に従って算出可能であること、数学的モデルを使用して、および前記既に巻き取った糸の長さに基づいて前記ボビン径が算出されること、および前記ボビン径の算出の際に、糸引張り応力および／または糸が巻き取られた勾配角が考慮されることを特徴とする装置。
4. 複数個の前記巻取りヘッド（５）で前記ボビン径（Ｄ）を測定するために１つの共通のセンサ（１９）が設けられていることを特徴とする、請求項３に記載の装置。
5. 前記センサ（１９）が複数個の前記巻取りヘッド（５）に順次送り可能であることを特徴とする、請求項３または４に記載の装置。
6. 前記センサ（１９）が前記繊維機械に沿って走行可能な台車（２０）に配置されていることを特徴とする、請求項３から５までのいずれか一つに記載の装置。
7. 前記センサ（１９）が１つのクロス巻きボビン（６）に直接送り可能であることを特徴とする、請求項３から６までのいずれか一つに記載の装置。
8. 前記センサ（１９）が前記クロス巻きボビン（６）のスリーブ（１０）を受容するためのボビンフレーム（１２）に送り可能であることを特徴とする、請求項３から６までのいずれか一つに記載の装置。

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