JP5862024B2 - 炭素繊維パッケージの巻密度測定装置、巻密度測定方法、ならびに炭素繊維パッケージ巻き上げ工程管理方法 - Google Patents
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T={(A/2)2−(C/2)2}×π×B
T:繊維の体積
A:繊維の巻径
B:繊維の巻幅
C:繊維を巻いている筒状体の外径
π:円周率。
G=D―E
G:繊維の重量
D:パッケージ重量(筒状体を含む繊維の総重量)
E:繊維を巻いている筒状体の重量。
PD=G/T
PD:繊維の巻密度。
また、本発明の第2の態様は、前記炭素繊維パッケージの巻密度測定装置において、重量測定手段(II)が、計測器としての上皿電子天秤(II−1)、および上皿電子天秤を待機位置と測定位置との間に垂直移動させる天秤移動手段(II−2)を有してなり、かつ、パッケージ保持手段(I)の垂直下部に配置されており、チャック(I−3)がスピンドル(I−2)を解放した際に、スピンドル(I−2)が受け皿(I−1)に積載された状態となった後、天秤移動手段(II−2)が、上皿電子天秤(II−1)を垂直上方に移動させることによって、スピンドル(I−2)が受け皿(I−1)から上皿電子天秤(II−1)上に移動した状態で重量測定が可能となるとともに、その後天秤移動手段(II−2)が、上皿電子天秤(II−1)を垂直下方に移動することによって、スピンドル(I−2)が受け皿(I−1)に移動し、再度チャック(I−3)がスピンドル(I−2)を受け皿に固定されるように構成されており、スピンドルの底部(I−2−3)または鍔部(I−2−2)は、チャック(I−3)がスピンドル(I−2)を固定されるのに十分な高さを有し、かつ、スピンドル(I−2)の底部(I−2−3)は、チャック(I−3)が解放され上皿電子天秤(II−1)が測定位置に移動したときに、スピンドル(I−2)が受け皿(I−1)から外れ上皿電子天秤(II−1)上に移動して重量測定することができるだけの高さを有している炭素繊維パッケージの巻密度測定装置、である。
また、本発明の第3の態様は、前記炭素繊維パッケージの巻密度測定装置において、繊維パッケージがスクエアエンド状に筒状体に巻かれたパッケージであり、該パッケージを、巻き軸を鉛直方向にして、その巻き形状を測定する装置であって、巻幅測定用センサ(III−1)が上下各1対設置されており、各々の巻幅測定用センサ(III−1)を垂直方向に巻軸に平行に個別に移動させ、予め決められた位置に移動可能とする巻幅センサ垂直移動手段(III−3)、巻径測定用センサ(III−2)がパッケージをはさむ前後に各1対設置されており、巻径測定用センサ(III−2)を水平方向に予め決められた位置に移動させる巻径センサ水平移動手段(III−4)、巻径測定用センサ(III−2)を垂直方向に予め決められた位置に移動させる巻径センサ垂直移動手段(III−5)、およびスピンドル(I−2)を一定角度回転させて停止させる回転手段(III−6)を有してなる炭素繊維パッケージの巻密度測定装置、である。
スピンドルの底部(I−2−3)または鍔部は、チャック(I−3)がスピンドル(I−2)を固定するのに十分な高さを有し、スピンドル(I−2)の底部(I−2−3)はチャック(I−3)が解放され上皿電子天秤(II−1)が測定位置に移動したときに、スピンドル(I−2)が受け皿(I−1)から外れ上皿電子天秤(II−1)上に移動して重量測定することが可能なだけの高さを有していると良い。
また、別の態様として、一つの巻き幅センサと一つの巻き径センサを具備し、例えば巻き幅センサが巻き幅下端位置を検出した後、巻き幅上端位置に移動して巻き幅を計測することも可能である。
(A)繊維パッケージを巻かれた繊維に非接触状態で保持するパッケージ保持手段(I)
(B)繊維パッケージの重量を測定する重量測定手段(II)
(C)繊維パッケージの巻形状を非接触で測定する形状測定手段(III)
(D)測定された重量及び形状から巻密度を演算して出力するデータ処理手段(V)
(E)好ましくは、該繊維パッケージを保持する保持手段を繊維に非接触状態で予め定められた位置間で移動させるパッケージ移動手段(IV)
(F)好ましくは、巻幅または巻径が予め決められた範囲を外れた場合に警報を出力する警報装置(VI)。
巻密度がほぼ1.20g/cm3の筒状に巻かれた4kg巻の炭素繊維のサンプルについて、人手により巻密度を測定した。この炭素繊維は目付0.8g/mフィラメント数12000本の高強度タイプ炭素繊維である。筒状体の外径はほぼ8.35cmであり、その重量は平均190gである。
(実施例1)
同様のテストを、本発明に係る巻密度測定装置を用いて実施した。評価結果を表1、2に示す。
比較例1の作業者1では、測定値の変動計数は約0.6%で特に問題ないレベルにあるが、作業効率が低く、パッケージへの傷も多い。また作業者2は測定値の変動計数が約1.5%と大きく、作業効率も低く、作業者1同様パッケージへ圧痕を残している。
I−1受け皿
I−2スピンドル
ストレート部(I−2−1)、鍔部(I−2−2)、底部(I−2−3)
I−3 チャック
II:重量測定手段
II−1 上皿電子天秤
II−2 天秤移動手段
II−3 パッケージセンサ
II−4 エリアセンサ
III: 形状測定手段(III)
III−1 巻幅測定用センサ
III−2 巻径測定用センサ
III−3 巻幅センサ垂直移動手段
III−4 巻径センサ水平移動手段
III−5 巻径センサ垂直移動手段
III−6 スピンドル回転手段
IV: 移動手段
IV−1 ターレット機構
V データ処理手段
VI 警報装置
S:パッケージ
Claims (14)
- 筒状体に巻かれた炭素繊維からなる繊維パッケージの巻密度を測定する装置であって、測定対象の繊維パッケージを、炭素繊維に非接触な状態で保持するパッケージ保持手段(I)、パッケージに巻かれた炭素繊維の重量を、炭素繊維に非接触な状態で風袋とともに測定する重量測定手段(II)、繊維パッケージの巻形状を炭素繊維に非接触で測定する形状測定手段(III)、測定された重量、風袋重量、および形状から巻密度を演算して出力するデータ処理手段(V)からなる炭素繊維パッケージの巻密度測定装置において、パッケージ保持手段(I)が、開口部を有した受け皿(I−1)、筒状体を保持するスピンドル(I−2)、およびスピンドルを受け皿に固定するチャック(I−3)を有してなり、スピンドル(I−2)は筒状体をその内層で保持するストレート部分(I−2−1)、ストレート部分の下に該ストレート部分より外径が大きい鍔部(I−2−2)、および鍔部の下に底が平坦な底部(I−2−3)を有しており、受け皿(I−1)に設けられた開口部(I−1−1)は、スピンドル(I−2)の底部(I−2−3)は差し込まれ、鍔部(I−2−2)は差し込まれず、かつ鍔部(I−2−2)が受け皿(I−1)によって支えられるように配置されており、スピンドルの鍔部(I−2−2)または底部(I−2−3)は、スピンドルが開口部(I−1−1)に差し込まれた際には、スピンドルの鍔部(I−2−2)または底部(I−2−3)がチャック(I−3)によって締結され、それによってスピンドル(I−2)が受け皿(I−1)に固定されるように構成されている、炭素繊維パッケージの巻密度測定装置。
- 重量測定手段(II)が、計測器としての上皿電子天秤(II−1)、および上皿電子天秤を待機位置と測定位置との間に垂直移動させる天秤移動手段(II−2)を有してなり、かつ、パッケージ保持手段(I)の垂直下部に配置されており、チャック(I−3)がスピンドル(I−2)を解放した際に、スピンドル(I−2)が受け皿(I−1)に積載された状態となった後、天秤移動手段(II−2)が、上皿電子天秤(II−1)を垂直上方に移動させることによって、スピンドル(I−2)が受け皿(I−1)から上皿電子天秤(II−1)上に移動した状態で重量測定が可能となるとともに、その後天秤移動手段(II−2)が、上皿電子天秤(II−1)を垂直下方に移動することによって、スピンドル(I−2)が受け皿(I−1)に移動し、再度チャック(I−3)がスピンドル(I−2)を受け皿に固定されるように構成されており、スピンドルの底部(I−2−3)または鍔部(I−2−2)は、チャック(I−3)がスピンドル(I−2)を固定されるのに十分な高さを有し、かつ、スピンドル(I−2)の底部(I−2−3)は、チャック(I−3)が解放され上皿電子天秤(II−1)が測定位置に移動したときに、スピンドル(I−2)が受け皿(I−1)から外れ上皿電子天秤(II−1)上に移動して重量測定することができるだけの高さを有している、請求項1に記載の炭素繊維パッケージの巻密度測定装置。
- 筒状体に巻かれた炭素繊維からなる繊維パッケージの巻密度を測定する装置であって、測定対象の繊維パッケージを、炭素繊維に非接触な状態で保持するパッケージ保持手段(I)、パッケージに巻かれた炭素繊維の重量を、炭素繊維に非接触な状態で風袋とともに測定する重量測定手段(II)、繊維パッケージの巻形状を炭素繊維に非接触で測定する形状測定手段(III)、測定された重量、風袋重量、および形状から巻密度を演算して出力するデータ処理手段(V)からなる炭素繊維パッケージの巻密度測定装置において、重量測定手段(II)が、計測器としての上皿電子天秤(II−1)、および上皿電子天秤を待機位置と測定位置との間に垂直移動させる天秤移動手段(II−2)を有してなり、かつ、パッケージ保持手段(I)の垂直下部に配置されており、チャック(I−3)がスピンドル(I−2)を解放した際に、スピンドル(I−2)が受け皿(I−1)に積載された状態となった後、天秤移動手段(II−2)が、上皿電子天秤(II−1)を垂直上方に移動させることによって、スピンドル(I−2)が受け皿(I−1)から上皿電子天秤(II−1)上に移動した状態で重量測定が可能となるとともに、その後天秤移動手段(II−2)が、上皿電子天秤(II−1)を垂直下方に移動することによって、スピンドル(I−2)が受け皿(I−1)に移動し、再度チャック(I−3)がスピンドル(I−2)を受け皿に固定されるように構成されており、スピンドルの底部(I−2−3)または鍔部(I−2−2)は、チャック(I−3)がスピンドル(I−2)を固定されるのに十分な高さを有し、かつ、スピンドル(I−2)の底部(I−2−3)は、チャック(I−3)が解放され上皿電子天秤(II−1)が測定位置に移動したときに、スピンドル(I−2)が受け皿(I−1)から外れ上皿電子天秤(II−1)上に移動して重量測定することができるだけの高さを有している、炭素繊維パッケージの巻密度測定装置。
- 繊維パッケージがスクエアエンド状に筒状体に巻かれたパッケージであり、該パッケージを、巻き軸を鉛直方向にして、その巻き形状を測定する装置であって、測定対象の繊維パッケージを、炭素繊維に非接触な状態で保持するパッケージ保持手段(I)、パッケージに巻かれた炭素繊維の重量を、炭素繊維に非接触な状態で風袋とともに測定する重量測定手段(II)、繊維パッケージの巻形状を炭素繊維に非接触で測定する形状測定手段(III)、測定された重量、風袋重量、および形状から巻密度を演算して出力するデータ処理手段(V)からなる炭素繊維パッケージの巻密度測定装置において、巻幅測定用センサ(III−1)が上下各1対設置されており、各々の巻幅測定用センサ(III−1)を垂直方向に巻軸に平行に個別に移動させ、予め決められた位置に移動可能とする巻幅センサ垂直移動手段(III−3)、巻径測定用センサ(III−2)がパッケージをはさむ前後に各1対設置されており、巻径測定用センサ(III−2)を水平方向に予め決められた位置に移動させる巻径センサ水平移動手段(III−4)、巻径測定用センサ(III−2)を垂直方向に予め決められた位置に移動させる巻径センサ垂直移動手段(III−5)、およびスピンドル(I−2)を一定角度回転させて停止させる回転手段(III−6)を有してなる、炭素繊維パッケージの巻密度測定装置。
- 繊維パッケージがスクエアエンド状に筒状体に巻かれたパッケージであり、該パッケージを、巻き軸を鉛直方向にして、その巻き形状を測定する装置であって、巻幅測定用センサ(III−1)が上下各1対設置されており、各々の巻幅測定用センサ(III−1)を垂直方向に巻軸に平行に個別に移動させ、予め決められた位置に移動可能とする巻幅センサ垂直移動手段(III−3)、巻径測定用センサ(III−2)がパッケージをはさむ前後に各1対設置されており、巻径測定用センサ(III−2)を水平方向に予め決められた位置に移動させる巻径センサ水平移動手段(III−4)、巻径測定用センサ(III−2)を垂直方向に予め決められた位置に移動させる巻径センサ垂直移動手段(III−5)、およびスピンドル(I−2)を一定角度回転させて停止させる回転手段(III−6)を有してなる、請求項1ないし3のいずれかに記載の炭素繊維パッケージの巻密度測定装置。
- 形状測定手段(III)が、1または複数の1対からなる巻幅測定用センサ(III−1)、1または複数の1対からなる巻径測定用センサ(III−2)を有してなるとともに、レーザ光を使用し非接触で測定するものであり、
繊維パッケージの巻幅、巻径、および巻密度の少なくともいずれか一つが、予め決められた範囲を外れた場合に警報を出力する警報装置(VI)を備え、
パッケージ保持手段(I)を、重量測定位置または形状測定位置と待機位置間、および/または重量測定位置と形状測定位置間で、巻上げ糸条に非接触な状態で移動させるパッケージ移動手段(IV)を備え、
パッケージ移動手段(IV)が、ターレット機構(IV−1)を有してなり、前記測定位置、および/または待機位置が同一円周上に配置されてなる、
請求項1ないし5のいずれかに記載の炭素繊維パッケージの巻密度測定装置。 - 筒状体に巻かれた炭素繊維からなる繊維パッケージの巻密度を測定する装置であって、測定対象の繊維パッケージを、炭素繊維に非接触な状態で保持するパッケージ保持手段(I)、パッケージに巻かれた炭素繊維の重量を、炭素繊維に非接触な状態で風袋とともに測定する重量測定手段(II)、繊維パッケージの巻形状を炭素繊維に非接触で測定する形状測定手段(III)、測定された重量、風袋重量、および形状から巻密度を演算して出力するデータ処理手段(V)からなる炭素繊維パッケージの巻密度測定装置を用い、巻密度を測定する繊維パッケージを、パッケージ保持手段(I)に自動または手動で積載し、重量測定手段(II)を構成する上皿電子天秤(II−1)が測定位置に上昇することにより、繊維パッケージを積載したスピンドル(I−2)がパッケージ保持手段の受け皿(I−1)から上皿電子天秤上に移動し、重量測定を行い、その後上皿電子天秤が測定位置から下降することにより、繊維パッケージを保持したスピンドル(I−2)が再度パッケージ保持手段の受け皿(I−1)に移るシーケンスと、そのシーケンスと併行するか、前後して、形状測定手段(III)によってパッケージの巻形状を測定し、その後、それらの測定結果および別途入力されたパッケージの番号等の同定情報に基づき、データ処理手段(V)がパッケージの巻密度を演算して結果を出力するシーケンスを有してなる、巻密度測定方法。
- 繊維パッケージが炭素繊維を筒状体にスクエアエンド型に巻かれたものであり、繊維パッケージの待機位置と、重量測定位置または形状測定位置が同一円周上に設置され、各々の位置にパッケージ保持手段(I)を設置し、待機位置にあるパッケージ保持手段(I−a)に第1の繊維パッケージを自動または手動で積載し、パッケージが積載されたことを検知するパッケージセンサ(II−4)と、繊維パッケージの決められた周辺範囲から、手または自動積載機が退避したことを検知するエリアセンサ(II−5)の出力によって、パッケージ移動手段(IV)がパッケージ保持手段(I−a)を第1の測定位置に移動させ、重量測定または形状測定を行い、その間に待機位置にある(I−a)とは別のパッケージ保持手段(I−b)に、第2の繊維パッケージを自動または手動で積載し、測定完了の信号、パッケージセンサ(II−4)、エリアセンサ(II−5)の出力により、パッケージ移動手段(IV)が第1の繊維パッケージを第1測定位置から第2測定位置に、第2の繊維パッケージを第1の測定位置に移動させ、繊維パッケージ各々の重量測定または形状測定を行い、測定完了の信号、パッケージセンサ(II−4)、エリアセンサ(II−5)の出力により、パッケージ移動手段(IV)が第1の繊維パッケージを第2測定位置から待機位置に、第2の繊維パッケージを第1の測定位置から第2の測定位置に、第3の繊維パッケージを第1の測定位置に移動させ、測定位置にある繊維パッケージ各々の重量測定または形状測定を行い、これらを予め決められた回数繰り返す、請求項7に記載の巻密度測定方法。
- 繊維パッケージの待機位置と、重量測定位置または形状測定位置のいずれかが同位置である巻密度測定方法であって、同一円周上の位置に設置された、各々にパッケージ保持手段(I)を設置した巻密度測定装置を用い、待機位置にあるパッケージ保持手段(I−a)に繊維パッケージを自動または手動で積載し、パッケージが積載されたことを検知するパッケージセンサ(II−4)と、繊維パッケージの決められた周辺位置から、手または自動積載機が退避したことを検知するエリアセンサ(II−5)の出力によって、重量測定または形状測定を自動的に行い、その間に待機位置にある(I−a)とは別のパッケージ保持手段(I−b)に保持されている別のパッケージの、前記重量測定または形状測定のもう一方の測定を行い、両方の項目の測定完了の信号によって、パッケージ移動手段(IV)が、繊維パッケージを再度移動させ、測定が終了したパッケージを自動または手動で測定装置から取り除く操作を必要回繰り返す、請求項7または8に記載の巻密度測定方法。
- 重量測定位置および形状位置が同位置である巻密度測定方法であって、同一円周上の位置に設置された、各々にパッケージ保持手段(I)を設置した巻密度測定装置を用い、待機位置にあるパッケージ保持手段(I−a)に繊維パッケージを自動または手動で積載し、パッケージが積載されたことを検知するパッケージセンサ(II−4)と、繊維パッケージの決められた周辺位置から、手または自動積載機が退避したことを検知するエリアセンサ(II−5)の出力によって、パッケージを測定位置に移動し、重量測定または形状測定を行っている間に、待機位置にある、パッケージ保持手段にあるパッケージを取り除き、次に測定するパッケージを設置するとともに、重量測定および形状測定完了の信号によって、パッケージ移動手段(IV)が、繊維パッケージを再度移動させる操作を必要回繰り返すこと、請求項7ないし9のいずれかに記載の巻密度測定方法。
- 巻径、巻幅、および巻密度の少なくともいずれか一つが、予め決められた値を超えた場合に警報を発する、請求項7ないし10のいずれかに記載の巻密度測定方法。
- 繊維パッケージが、巻き量2kg以上、12kg以下、繊維目付が0.05ないしは7g/mの炭素繊維をスクエアエンドに巻き上げたパッケージである、請求項7ないし11のいずれかに記載の巻密度測定方法。
- 筒状体に巻かれた繊維パッケージを、製造ロットに対して予め定められたサンプリングプランによってサンプリングし、サンプリングされた繊維パッケージの巻密度を、請求項7ないし12のいずれかに記載の方法で測定し、測定値を統計処理した結果を製造工程にフィードバックすることにより製造工程の条件を修正、変更して、巻密度を調整する、炭素繊維パッケージ巻き上げ工程管理方法。
- 繊維パッケージが、巻き量2kg以上、12kg以下、繊維目付が0.05ないしは7g/mの炭素繊維をスクエアエンドに巻き上げたパッケージである、請求項13に記載の炭素繊維パッケージ巻き上げ工程管理方法。
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