JPS58500580A - 走行する糸の張力測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は走行する糸の張力測定方法に関し、特に糸が相互に離れた２つのビン上 に導かれ、スピーカにより発生される圧力変化によって上記ビンの間で振動させ られるものに係る。本発明は更に、上記方法を実施するための装置に関するもの でもある。

種々の方法による走行糸の張力測定は公知である。

これらの方法の１つは静力学的法則に基くものであり、糸を偏向させるローラを 設け、偏向する糸の案内装置における力を測定する。最も簡単な場合には、糸の 経路を１８０ｕにわたって偏向する。しかし通常は糸の経路のかかる反転は行な わせていない。すなわち検出装置に所定の経路（第１図）を形成するための３つ のヒ。

ンまたは３つのローラを設けている。ビンＡｌこおｃする力を測定する。原理的 には、糸の張力測定技術の発展は上記方法の改良に限定されており、糸の偏向を 最／ＪＸとしたり、ビンＡにおける力の測定精度を高めたり、測定用増幅器の安 定性を高めたり、デジタル表示を行なったり、高速測定を採用したりすること等 であった。

糸の走行が高速となった最近においては上記方法の欠点は明らかである。糸の経 路は測定により妨害される。測定の間に糸切れが生じたり検出装置自体の設置に より糸の真の張力状態が測定できない場合がある。

糸を３５００　ｍ　／　ｍｌｎの速度で反転させ、糸案内ビンの直径が５ｔｒＬ ｍであるとすれば、糸には重力の１４００００倍に対応する加速度が及ぼされる 。糸は所望の偏向に追従しえず、その結果として測定精度が低下する。その糸が かけられたローラは直径が１２ｍｍであれば速度が約１０００　ｏ　Ｏｒｐｍと なり、その速度下ではボールベアリングの寿命が著しく低下する。さらに、その 理由から、ベアリングの摩擦力が一定ではなく、これにより測定誤差が発生する 。

また、走行する糸の張力を測定する他の方法として振動原理に基くものが公知で ある。糸は緊張した弦と□みなすことができる。緊張した弦は、弦の自由長さ、 質量及び張力により決定される周波数で振動する。このようにして決定される周 波数は共振周波数または固有振動数とも称される。緊張した弦は、周波数を変化 させうる力の場において励振されると、励振周波数が固有振動数又はその整数倍 （１次、２次又は高次の調和振動）と等しいときにのみ比較的大振幅で振動する 。

２つの糸案内素子の間で走行する糸の挙動も同様である。励振は、例えば、ダイ ヤフラムを狭いスロット以外の位置でマスクしたスピーカによって行なわせる内 で走行させる。オーディオ周波数発振器を用いてスピーカの周波数を変化させる ことにより、糸の共振周波数をめることが可能である。この周波数がまれば糸の 張力は算出可能である。この方法の欠点は、第１に、張力が変化する毎に糸の固 有振動数を新たな値に手動調整する必要があり、第２に、共振周波数は常に絶対 的な精度の下で視覚的に決定できないため誤差が生じうろことである。

製紙技術においても紙ウェブの張力測定は極めて重要である。米国特許第３，８ ５４．１９号及びドイツ国特許出顆公開公報第２，９０７，９０４号は紙ウェブ を励振装置、例えばスピーカによって振動させる原理を開示している。しかし、 この公知技術は繊維産業における問題とは比較すべくもない特有の問題を対象と するものであり、それ故に別の解決理念に根ざしている。

本発明は前述した２つの公知方法の欠点を解決可能とし、糸をその直線経路から 偏向させることなく糸の張力を自動的に測定可能とするものである。

走行する糸の本発明による張力測定方法は、糸が相互に離れた２つのビン上に導 かれ、スピーカにより発生される圧力変化によって上記ビンの間で振動させられ るものにおいて、増幅器により増幅された信号をスピーカに供給し、その信号は 糸の位置に依存するものであって検出器により検出し、スピーカにより糸をその 共振周波数で振動させ、その共振振動を連続的に持続させること、並びに検出器 が光源と光センサとを具えることを特徴とする。

共振は次式で表わされた法則に従う： 上式においてｆは糸の振動周波数（Ｈｚ　］、ｎは振動次数（１，２，１，−− −）、Ｆは糸の張力ＣＮ）、 ρは糸の固有質量〔〜〕、 Ａ種糸の断面積〔ｍ２〕、 Ｘは自由振動長さ〔ｍ〕 を示す。

スピーカにより走行する糸を振動させるが、高電圧電極を用いることも可能であ る。

検出器は光束を照射し、その光束は走行する糸にあたった時に反射する。そして 反射光はセンサ内で電気信号を発生し、電気信号は増幅された後にスピーカのダ イヤプラムを変位させる。この変位が空気を介して走行糸を励振させる。本発明 の上記方法によれば糸に振動を生じさせ、その振動を持続させることができる。

糸がその自由長さ乙のほぼ中点に配置されたスピー数のみである。実用上は、ス ピーカと糸とがルーズに結合されていることにより次数を３とするのが困難であ る。その理由がら、この次数ｎは１に等しいものとみなせる。

したがって繊維産業において一般的な物理量に対して式（１）は次式のとおり表 わすことができる：上式においてｆは振動周波数〔Ｈ２〕、Ｘはしさくｍ）、 Ｔは糸のティチルＣｄｔｅｘ　〕、 Ｆは糸の張力（ＣＮ　：］ を示す。

周波数はカウンタによりデジタル的に測定でき、糸の張力は式（２）により算出 可能である。糸のティチルＴは、事前にコーティングがなされていればこれを加 味し、張力下で弾性引張状態により生じることのあるティチルの減少を許容する 実効値として代入する。ティチルの減少も同時に測定する。後代は周波数が糸の 比張力Ｆ／Ｔの関数であることを示し、これはティチルの大小に応じて周波数範 囲を限定するので、アナログ評価機器を簡略化できる利点が得られる。本発明の 方法は測定を自動化することのできるものである。

上記方法を実施するための本発明による装置は、走行する糸を通過させる長手方 向スロットが設けられた本体を含み、本体がスピーカ及び検出器を有し、検出器 がし手方向スロットの側面上に配置され、スピーカ及び検出器が増幅器を介して 接続されていることを特徴とする。本体は糸の自由しさのほぼ中点に配置する。

既に述べたように、糸検出器は反対型センサ又は光バリアである。反射型センサ 及び光バリアは紫外（ＵＶ）領域、赤外（ＩＲ）領域又は可視領域の光源、例え ばＩＲダイオードと、光センサ、例えばフォトトランジスタとを含む。反射型セ ンサは糸の振動面と直角に配置する。

さらに本発明の装置は周波数を直接測定するためのデジタル周波数計を含む。こ の周波数計の代りに、又はこれと組合わせて、装置に周波数コンバータ、フィル タ及び増幅器、乗算器並びに張力表示手段を設けることができる。これらの素子 の機能は次のとおりである。周波数／電圧コンバータは周波数をアナログ電圧に 変換し、このアナログ電圧はフィルタを通され、増幅された後、式（２）に従っ て平方され、この操作は乗算器により行なわれるので乗算器の出力は糸の張力に 線なされるとすれば、糸の張力は電工表示手段により直読可能である。この手段 は一般的には電圧計である。

本発明の装置によれば周波数をデジタル的に読取って糸の張力を式（２）により 手作業で算出すること、　並びに糸の張力を計算によらずに直読することを可能 とする。

周波数のデジタル測定は精度が非常に高く、増幅器、反射型センサ、光バリア又 はスピーカの変化により何ら影響されない。測定をアナログ方法により行なえば 精度は上述の測作方法による場合より向上するが、周波数評価部分における増幅 器の僅かなドリフト効果により誤差を生じるおそれがある。

以下、本発明を図面について詳述する。

第１図及び第２図は従来既知の糸張力測定装置を示す。

第８図は本発明の第１実施例による装置を示す図面である。

第１図は第３図のｙ方向から見た図面である。

第５図は本発明の第２実施例による装置のブロック線図である。

第１図及び第２図の２つの装置については本明細書の冒頭で言及ずみである。糸 ｌは２つの固定ピンＢ。

Ｃ及び可動ピンＡにおいて偏向される。力Ｆ１すなわち糸の張力はピンＡにおい て測定される。

従来技術の第２の方法（第２図）によれば、糸２をスピーカ３により振動させ、 糸の固有振動数をオーディオ周波数ジェネレータ４によりめる。振動の自由長さ Ｘは２つのピン５，６により定まる。したがって糸の張力は式（℃においてｎ＝ １とすることにより算出することができる。

第３図及び第を図は本発明の第１実施例による装置を示す。この装置は、スロッ ト９を有する本体７を含む。スピーカＢをスロット９の下側に設置し、反射型セ ンサｌＯをそのスロットの側面上に設置する。反射型センサ１ｏは電流源１１に 接続すると共に増幅器１２を介してスピーカ８に接続する。糸１３はスロット９ 内を走行する。反射型センサはＩＲダイオード（光源ン１４及びフォトトランジ スタ（光センサ）１５を収めたものである。光源１４により照射される光はスロ ット９内をカバーする。走行する糸１８が光束内に位置すると、その光が反射さ れ光センサ１５が電気的信号を発生し、その信号は増幅器１２内で処理される。

この増幅信号はスピーカダイヤフラム１６を振動させ、ダイヤフラムは空気を介 して走行糸１３を矢印１９の方向に励振する。糸の振動の自由しさＸは２つのピ ンＪ７及び１Ｂにより定まる。このように糸を振動させ、その振動を持続させる ニエＲダイオードからの光が反射されると、換言すれば糸が光束内に位置すると ダイヤフラムが変位する。測定方法全体は手動調整を絶対に必要としないので一 １人為的誤差が排除される。

第５図は本発明の第２実施例による装置を示す。本例は第３図及び第４図のもの と比較して糸の張力の算出及び読取素子が付加されたものである。ディジタル周 波数計２０は糸の振動数を直読可能とするものであり、したがって糸の張力は式 ＠）により算出することができる。

糸の張力を直接的に得ることもできる。この場合、装置には周波数をアナログ電 圧に変換する周波数／電圧フンバータ２１と、フィルタ及び増幅器２２と、増幅 電圧を２乗して糸の張力に対応する出力を生じさせる乗算器２３と、その出力を 直読可能とする電圧計２黍とを付加する。

本発明の装置は完全に自動化されたものであり、糸をその真直ぐな経路から偏向 させることなく糸の張力を測定可能とする。この装置はティチルの大小を問わず あらゆる糸の張力測定に適しており、糸の張力測定が必要とされるいかなる形式 の繊維機械にも設置することができる。

八戸 工９ヱ ・　月１１ 几区 工９旦 国際調査卸牛

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．　走行する糸の張力測定方法であって、糸が相互に離れた２つのピン上に導 かれ、スピーカにより発生される圧力変化によって上記ピンの間で振動させられ るものにおいて、増幅器により増幅された信号をスピーカに供給し、その信号は 糸の位置に依存する−　ものであって゛検出器により検出し、スピーカにより糸 をその共振周波数で振動させ、その共振振動を連続的に持続させること、並びに 検出器が光源と光センサとを具えることを特徴とする測定方法。 ２、　請求の範囲第１項の測定方法であって、検出器が反射型センサ又は光バリ アであることを特徴とする測定方法。 ８、　請求の範囲第１項の測定方法を実施するための装置であって、走行する糸 を通過させるし子方向スロットが設けられた本体を含み、本体がスピーカ及び検 出器を有し、検出器がし子方向スロットの側面上に配置され、スピーカ及び検出 器が増幅器を介して接続されていることを特徴とする測定装置。 ４０．請求の範囲第３項の測定装置であって、検出器が反射型センサ又は光バリ アであることを特徴とする測定装置。 ５、　請求の範囲第各項の測定装置であって、反射型センサ及び光バリアがＩＲ ダイオード及び光センサを含むことを特徴とする測定装置。 ６　請求の範囲第３項の測定装置であって、デジタル周波数計を含むことを特徴 とする測定装置。 ７、　請求の範囲第８項の測定装置であって、直列接続された周波数／電圧コン バータ、フィルタ及び増幅器、２乗素子としての乗算器、並びに張力表示手段を 含むことを特徴とする測定装置。 ８、請求の範囲第７項の測定装置であって、張力表示手段が電圧計であることを 特徴とする測定装置。