JPS6117928B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は紡績機において生産される紡績糸の糸
品質管理装置に関する。

精紡機で紡糸される糸は、当該糸に付着してい
るスラブ等の欠点は、精紡機自体に取付けられて
いるスラブキヤツチヤによつて精紡運転中に検出
され、そこで即時に切断されて除かれるのである
が、糸太さの変動等の欠点は精紡運転中には検出
されず、換上がつたボビンのいくつかを抜き取つ
てきて、該ボビンに捲かれた糸を別個の場所に設
置したウスタムラ試験器およ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
によつて当該糸の検定や当該糸を紡糸した精紡機
の欠陥等を推定している。

上記のような糸太さの変動には、ローラの偏心
や変形、あるいは駆動系の欠陥等によつてひき起
こされる糸太さの周期的な変動と、エプロン表面
の摩耗等によつてひき起こされる非周期的なムラ
とがあり、周期的な糸太さの変動は、その糸によ
つて布地を織つた場合に、モアレ模様等の欠点と
なつて顕われ布地の商品価値を著しく低下せしめ
ることとなる等、糸太さのムラはその態様によつ
て重大な欠点となる。

ところが、そのような糸ムラを検出するため
に、前述のような検出方法によつていたのでは人
手によるサンプリングに手間を要する上にウスタ
ムラ試験器およびスペクトログラフ等の試験器に
よる検査が長時間を要し、しかも精度が低く、最
終の信頼性の高い解折結果を得るまでにも精紡機
は連続運転しているので、前述のような欠陥を持
つた精紡機からは、その間に、欠点ムラを有する
多量の糸が生産されることとなる。

そして、また前述の方法は人手を要する作業で
あるので、その作業自体が煩らわしいばかりでな
く当該検査を多数の錘のひとつひとつについて、
頻繁に行うことは、多人数の人手と多くの検査装
置を用いても実際上、ほとんど不可能であり、そ
のことによつても上記のような欠点を有する糸の
生産を看過してしまうおそれが一層高くなつてい
る。

つまり、上記のような欠点ムラを有する糸はで
きるだけ早く検出し、その原因となる精紡機等の
欠陥箇所もできるだけ早く、しかも適確に検出し
てそれをすみやかに改善しなければならないので
あるが、この発明は精紡機等の繊維機械に直接取
付けた糸ムラ検出器から発せられるアナグロ信号
をデジタル化し、該デジタル化した信号を計算機
によつてリアルタイム処理せしめることによつ
て、糸ムラ信号を極く短時間のうちに高精度に解
析し、もつて上述のような要求を全面的に満た
し、しかも全行程において全く人手を要しない多
数錘についての糸ムラの監視システムを実現しう
る紡績糸の品質管理装置を提供するものである。

本発明の構成を第１図において説明する。

紡績機１の選択された紡績錘の糸ムラ検出手段２
からの電気信号が糸ムラ信号処理手段３によつ
て、数学的処理を施されて、時間の関数を周波数
の関数に変換され、この変換されたデータが制御
手段４に入力されると共に、紡績機における糸速
検出手段５からの糸速信号が糸速信号処理手段６
により周波数変換され、該変換されたデータに基
づいて上記糸ムラデータの読取位置が読取位置補
正手段７により補正され、予め設定したアラーム
レベル８と、糸速の変動を考慮して読み取られた
実側値とを比較手段９により比較し、比較演算し
た値が設定レベル以上であれば、表示手段１０に
異常箇所を表示するのである。

次に、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。

本発明は、総ての種類の精紡機および少くとも
１つの給糸口を有する繊維機械に適用できるので
あるが、以下においては空気式精紡機に適用した
例を示す。

第２図において、１１はバツクローラ１２エプ
ロン１３およびフロントローラ１４によつてドラ
フトされたスライバーに撚りをかけるノズルで、
該ノズル１１を通過して生成された糸Ｙはデリベ
リローラ１５を経て図示しない捲取ボビンに捲取
られるのであるが、前記デリベリローラ１５の直
後には、第３図に詳細に示したような発光ダイオ
ード１６とフオトトランジスタ１７からなるスラ
ブキヤツチヤ１８が設けてあり、本実施例では、
当該スラブキヤツチヤ１８からの電気信号（第４
図）を利用して糸ムラ解析用の信号としている。

すなわち、このスラブキヤツチヤ１８は、発光
ダイオード１６から送光される光量をフオトトラ
ンジスタ１７により検出し、該検出した光量を端
子間の電気変位として出力する方式の、高感度で
応答性が高い検出器１８であり、スラブが通過し
て、きわめて大きな電気量の変位を検出すると、
その信号によつて図示しない切断装置が働いてそ
の箇所で糸Ｙを切断するようになつているのであ
るが、このスラブキヤツチヤ１８すなわち糸ムラ
検出器１８からの電気信号Ｓは、また次のように
してデジタル化された後後述の糸ムラ信号処理手
段３へ入力され解析されるようになつている。

即ち、第５図において、マルチプレクサ１９を
通して測定錘の糸ムラ信号、即ち電気信号は増巾
器２０により増巾され、さらに増巾器２１により
Ａ／Ｄ変換するのに最も適した電圧レベルに増巾
された後、Ａ／Ｄ変換器２２でアナグロ信号をデ
ジタル信号に変換される。

上記Ａ／Ｄ変換器２２は解析する周波数帯域幅
に応じて決められたデータサンプリング時間を作
る正確な発振器で入力信号をサンプリングしてデ
ジタル信号に変換する。

そして、上記のようにしてデジタル信号に変換
された信号は、次のような計算器２３，２４に入
力され、この例の場合にはスペクトル分析と積分
析とを行われる。

まず、スペクトル分析から説明すると、Ａ／Ｄ
変換器２２からの信号は、まずウインドウで重み
をかけられてからフーリエ変換器２３に送られて
演算され、演算された結果は、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
クトルとして出力される。

各周波数成分のパワースペクトルとして出力さ
れた信号は、アウトプツト処理回路によつて所定
の周波数、例えば50ヘルツ以上の周波数に関する
信号をカツトされる等解析に適するよう処理さ
れ、処理された信号はメモリーRAMに記憶さ
れ、場合によつて計算器２３を出て、Ｄ／Ａ変換
器に入力され、アナグロ値に変換された上表示装
置１０に第６図示のグラフとして表示される。

積分分析については、Ａ／Ｄ変換器２２によつ
てデジタル信号に変換された糸ムラ信号は、積分
器２４へと送られて、一定区間（測定対象とする
糸長さ）ｌについて振幅の平均値Ｅからの変位量
の絶対値（斜線部）を積分される（第７図）。

積分された値は比較器９へ入力されると共に表
示装置１０にそのまゝデジタル値として表示され
る。

一方、第５図において、紡績機のボトムフロン
トローラBRの回転を検出するセンサー５から入
力されるパルス信号はインターフエイ２５を経て
マイクロコンピユータ４に入力され演算処理され
て周波数信号に変換される。

該信号によつて上述のパワスペクトルのデータ
読取位置が補正される。

なお、マイクロコンピユータ４は基本的には演
算装置であるCPU２６、メモリーのROM２７、
RAM２８より構成され、ROM２７には後述する
プログラムが書き込まれており、CPU２６は該
プログラムに従つて糸速信号、錘信号、糸ムラ信
号処理手段からのデータ信号等を取込んだり、あ
るいはRAM２８との間で、データを授受し、演
算処理し、必要に応じて処理したデータを出力す
る。

ここで、糸ムラのスペクトルグラフから異常箇
所を読取る方法について説明する。

例えば、第２図に誇張して示したような周期ム
ラを有する糸Ｙが糸速152ｍ／分で紡糸され、そ
れぞれを糸ムラ検出器１８が検出し、第４図に示
したような電気信号Ｓを発したとすると、当該電
気信号は前述のようにしてデジタル化され、フー
リエ変換器２３によつてリアルタイム処理されて
得られたデータと設定値とが比較器によつて比較
され、糸の検定および当該精紡機の異常箇所の推
定が行れる。

即ち、まず糸速データから各フロントトツプロ
ーラ、フロントボトムローラの周波数が算出され
て、スペクトルの読み取り位置、即ち、トツプロ
ーラ、ボトムローラ、他の原因によつてスペクト
ルのピーク、特徴部分が表われる領域が決定され
る。

なお、上記糸速とはフロントローラでの糸速を
いい、フロントローラの周速に等しい。

例えば、糸速152ｍ／分、フロントトツプロー
ラＴ，Ｒの直径DT＝28mm、フロントボトムロー
ラＢ，Ｒの直径Ｄ，Ｂ＝25mmとすると、フロント
トツプローラの周波数λＴはλＴ＝糸速／ローラ
の周周長よりλＴ＝152×1000／60÷28×π＝
28.8ヘルツ、フロントボトムローラの周波数λＢ
はλＢ＝152×1000／60÷25×π＝32.3ヘルツと
なる。

上記値から誤差を考慮に入れて、読み取り領域
が決定される。

即ち、32.3±αの周波数領域BZ，28.8±βの周
波数領域TZ、および他の周波数領域AZ１〜AZ３
が第６図のように決定され、各領域におけるピー
クレベルが設定レベルＬと比較される。

第６図の場合、ピークＰ１は領域TZ内にある
ために、フロントトツプローラにより引き起こさ
れたものであり、ピークＰ２は領域BZ内にある
ためフロントボトムローラによつて引き起こされ
たものであることが読み取られ、フロントトツプ
ローラ、およびフロントボトムローラに何らかの
異常が生じ、その結果大きな糸ムラが発生してい
るものとの推定がされる。

上述の場合、糸速が常時一定であればピークＰ
１，Ｐ２等は所定の領域に表われるものであるが
紡出番手の変更、駆動糸における電源電圧の変
動、あるいは負荷の変動等何らかの原因により糸
速即ちフロントローラの周速が変動することがあ
る。

即ち、上記計算により設定した読み取り領域か
らピークがはみ出すことがある。

この場合領域TZからピークＰ１が領域AZ１へ
移動したとすると、領域TZ内はピークが存在し
ないと判断し、フロントボトムローラには異常が
ないものと判断することになる。

従つて、本願発明では第１図示の如く測定時間
内における糸速を測定し、該糸速から周波数を算
出し、スペクトルグラフの読み取り位置を補正す
るのである。

例えば、糸速が140ｍ／mmに変動していたとす
ると、該糸速からフロントボトムローラBRとフ
ロントトツプローラＴ，Ｒの正しい周波数が前記
同様の演算で算出され、λＢ１＝29.7ヘルツ、λ
Ｔ１＝26.5ヘルツが得られ、フロントボトムロー
ラの周波数領域BZ′は29.7±αと補正され、フロ
ントトツプローラの周波数領域TZ′は26.5±βと
補正され、他の領域AZ１′〜AZ３′も自動的に補
正される。

従つて、今仮りに補正した領域BZ′内において
表われたピーク第６図Ｐ１′が設定レベルＬ以上
であればフロントトツプローラに異常が発生して
いると判断するのである。

なお、第５図示の積分器２４により演算された
積分値からは一定区間ｌの糸の太さの変動量が読
取られ、比較器９によつて設定値と比較されて比
較結果が表示される。

例えば、上記例の糸速152ｍの場合で１分間計
測したとすると、152ｍの長さにわたつての変動
量の総和が得られ、その値が例えば250だとすれ
ば予め許容量の範囲（例えば50〜200）が分かつ
ているので、250は上記範囲を越えているので、
エプロン１３の表面が摩耗して、ドラフトに大き
な不規則なムラが生じていることが推定される。

次にマイクロコンピユータ４のROM２７に書
き込まれている測定シーケンスのプログラムをフ
ローチヤートで示すと第８図のようになる。

プログラムがスタートすると、マイクロコンピ
ユータ４はマルチプレクサ１９へ測定錘指定信号
を信号線２９を介して与え、マルチプレクサ１９
を選定し、測定錘を指定するステツプ１。

続いて１秒間の待時間ステツプ２の間に糸走行
信号、マルチプレクサ状態信号、糸ムラ信号が入
力され、糸が走行中かどうか、マルチプレクサが
正しく選ばれているかどうか、糸ムラ信号の入力
状態が正常かどうかか判断され、測定可能のチエ
ツクが行われるステツプ３。測定可能であれば測
定開始命令が出力されステツプ４、測定不能であ
れば測定を中止し、次の錘の測定に移る。

設定時間（本実施例では72秒間）の間に糸ムラ
の測定が行われステツプ５、糸ムラ信号が第５図
の糸ムラ信号処理手段３へ入力され、上述したフ
ーリエ変換処理、積分処理等が施される。

なお、この待ち時間の間に、後述する糸速測定
が行われる。

測定が終了すると、マイクロコンピユータ４か
ら、糸ムラ信号処理手段３へデータ転送命令が出
力されステツプ６、測定したデータをマイクロコ
ンピユータ４が受信するステツプ７。

続いて、上記受信したデータと設定値が比較器
９において比較されるステツプ８。

即ち、トツプローラの周波数領域TZにおける
ピーク値が設定値を越えているかどうか、ボトム
ローラの周波数領域BZにおけるピーク値が設定
値を越えているかどうか、さらには他の領域AZ
のピーク値が設定値を越えているかまた積分値
SDが設定値を越えているかどうかが比較され、
上記各値が設定値を越えていなければ測定シーケ
ンスはエンドとなり、当該錘には異常がないもの
と判断し、次の錘へ移り、実測値が設定値を越え
るものがあれば、上記測定が一回目の測定である
かどうかが比較されステツプ９、一回目であれば
もう一度初めに戻り、２回目の測定が上記プログ
ラムに従つて実行される。

ステツプ９において２回目の測定であれば、２
回の測定値のうち、２回とも設定値を越えたデー
タがあるかどうかが判断されステツプ１０なけれ
ばプログラムは終り、２回とも設定値を越えたデ
ータがあれば該データに該当する錘の該当箇所の
表示ランプを点灯させてステツプ１１プログラム
は終了し、次の錘の測定に移る。

次に糸速の測定プログラムを第９図のフロチヤ
ート図に従つて説明する。

プログラムがスタートするとまず、タイマーが
スタートすると共にパルス数をカウントするカウ
ンターがリセツトされるステツプ２１。

フロントローラの駆動軸即ち全錘を貫通するフ
ロントボトムローラの１回転毎に１パルスを発生
するセンサ５から測定時間（本実施例では、32秒
間）内に入力されるパルスが第５図のインターフ
エイス２５を介して適当な信号に変換されてマイ
クロコンピユータ４に入力される。パルスの入力
毎に測定時間を越えているかどうかがチエツクさ
れステツプ２２，32秒が経過すると、測定時間内
に入力されたパルス数を読み取りステツプ２３、
設定された演算式により糸速YSが計算されるス
テツプ２４。

ステツプ２４のＫは定数で、フロントボトムロ
ーラの周長と測定時間とから定まる値であり、例
えばフロントボトムローラの直径を25mm、測定時
間を32秒、この間の入力パルス数をＮとすると
YS＝25×π×Ｎ／32＝2.45×Ｎmm／secとなり、
Ｋ＝2.45となる。

さらに、上記計算された値YSが正しいデータ
かどうかがチエツクされステツプ２５、即ち、紡
績機の糸速範囲の値と比較され、範囲内にあれば
次ステツプ２７へ進み、範囲外にあればステツプ
２６へ進みエラー処理、即ち測定が中止され、測
定不能錘として記憶される。

正常な糸速であれば、ステツプ２７において、
糸速／周波数の変換処理が行なわれる。

即ち、前述した如くローラの周波数λは糸速
YS／ローラの周長により計算され、各フロント
トツプ、ボトムローラの周波数が計算されるステ
ツプ２７。

続いて上記周波数から、スペクトルグラフの各
ローラの特徴、即ちピークＰ１，Ｐ２の表れるべ
き位置が計算されるステツプ２８。

即ち、第６図に示すグラフの横軸が最大50ヘル
ツで０〜50ヘルツ間が401に分割されている場
合、分解能は50／401＝0.125となり即ち、各ロー
ラのピークの表われる位置TRNOおよびBRNOは
ローラの周波数／分解能0.125の値で示される位
置となる。

さらに上記結果から、測定誤差を考慮に入れて
読み取り領域が決定されるステツプ２９。

即ち、フロントトツプローラの領域TZ＝
TRON±α、（ただしαは整数）フロントボトム
ローラの領域BZ＝BRNO±α（ただしβは整
数）が計算され、他の領域AZ１〜AZ３が計算さ
れる。

即ち、TRNO＜BRNO場合、Ｏ＜AZ１＜TRNO
−α，TRNO＋α＜AZ２＜BRNO−β，BRNO＋
β＜AN３＜401となる。

このようにして計算された読取位置の補正デー
タはメモリRAMにいつたん格納されステツプ３
０、糸測定プログラムが完了する。

上記プログラムステツプ２１〜ステツプ３０は
第８図のステツプ５において実行され、待ち時間
72秒が経過すると、糸ムラ信号処理手段３からの
データと、上記補正データとがマイクロコンピユ
ータ４に入力され、設定値との比較が行われる。

即ち、例えばフロントトツプローラＴ，Ｒ領域
のレベル比較は、TZ＝TRNO±αの間のレベル
が順次設定レベルと比較され、ピークレベル第６
図Ｐ１が設定レベルＬより大きい時は出力インタ
ーフエイス３０を介して表示装置上の当該箇所の
ランプが点灯されて異常を示すのである。

フロントボトムローラＢ，Ｒによる異常も同様
にして示される。

また、他の領域において設定レベル以上のピー
クが表われた場合は、糸ムラ信号を第６図のアナ
ログデータのまゝデイスプレイ上に表示させピー
ク位置の周波数を求め、他の異常原因を推定する
ことができる。

なお、積分値SDについては予め設定された許
容量を糸速の変化によつて補正する必要はなく、
初期に設定された値と比較される。

即ち、糸ムラ測定時間と該時間内におけるスペ
クトルグラフからのサンプリング数が一定である
ので、第７図示の長さｌ、即ち測定時間内に走行
する糸長は異なるが、サンプリング数が同じであ
れば、積分値は等しくなるので、該積分値に関し
ては糸速の変化による補正は必要ないのである。

以上のようにして測定された結果は例えば第１
０図に示す表示装置１０に表示される。

即ち、紡績機の一錘目から順次測定し、異常箇
所即ち第７図に示したピークの値が設定値を越え
た箇所にランプを点灯させる。

第１０図では一錘目のその他の箇所ANTHが
点灯３２し、第二錘目は異常なし、第三錘目はフ
ロントトツプローラと積分値のところが点灯３
３，３４しており、現在第四錘目の測定中３５で
あることを示している。

さらに、異常箇所のデータを知りたい場合は選
択つまみ３６を所定位置に回せば当該箇所のデー
タ３７がコンピユータの記憶装置RAMから取り
出されて表示される。

３８〜４１は各箇所の設定値で、手動入力によ
り適当な値にセツトすることができる。

上記のようにして判明した紡績機の欠陥は、ロ
ーラを取り替える等して、直ちに改善され、すみ
やかに良好な状態にもどされるであろう。

以上のように糸ムラ検出器から送られてくるア
ナグロの糸ムラ電気信号をデジタル化し、該デジ
タル化した信号を計算器でもつて、リアルタイム
処理せしめるので、アナグロの糸ムラ信号をアナ
グロのまま処理する場合に比べて解析に要する時
間が極めて短く、実際の計算時間はミリ秒単位で
あつて、本発明における糸ムラ情報の解析処理時
間は測定対象とする一定長の糸が糸ムラ検出器を
通過するに要する時間、つまりデータの採取時間
にほぼ等しく、解析精度もアナグロ処理に比べて
飛躍的に高く、例えばアナグロ処理であれば、そ
の直径の差が少ないトツプローラとボトムローラ
によりひきおこされる周期ムラ等のきわめて近い
周波数の判別などどうしてもできなかつたこと
が、当該デジタル化処理によつて容易に達成で
き、欠点を有する糸の検出が早くできると共に、
きわめて高い精度でその欠点の態様を把握するこ
とができ、したがつてその欠点の原因となる紡績
機等の欠陥箇所を適確に推定することができる。

また、デジタル化された糸ムラ信号は、演算処
理された後のアウトプツト処理での設定レベルと
の比較等においても処理が容易で、しかも精度が
高いといつた長所もある。

そして、また上記装置では上記のように１回あ
たりの糸ムラの解析が極めて短時間でできるの
で、第５図に示したような装置を用いれば、１台
のマイクロコンピユータでもつて非常に多数の錘
をも順番に糸ムラ監視せしめることができ、この
場合にも１回あたりの糸ムラの解析に要する時間
が極めて短時間であることより、ある一錘につい
てみれば短い時間間隔で頻繁に糸ムラの監視を行
つていることになり、ローラの欠損、エプロンの
摩耗等がそれほど短い期間内には起こり得ないこ
とから、多数の錘についても少数の本発明装置で
充分にその監視を行い得る。

以上のように本発明では、糸ムラ信号をマイク
ロコンピユータに入力することにより、簡単に異
常錘の異常箇所を検出できると共に、糸ムラ信号
を周波数の関数として表わし、ピーク位置の値を
読み取る際、糸速の変動に従つてピークレベルの
表われる位置が変化するのに対応して、糸速から
スペクトルの読取り位置を自動的に補正する手段
を設けて読取るようにしたのでトツプローラ、ボ
トムローラ等の異常によるスペクトルグラフ上の
ピーク位置を読み誤まることなく、異常箇所を正
確に検出表示することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すクレーム対応図第
２図は本発明装置を適用した紡績装置の一例を示
す概略構成図、第３図は糸ムラ検出器の一例を示
す構造図、第４図は糸ムラ検出器からの電気信号
の一例を示す図、第５図は本発明装置の構成を示
すブロツク回路図、第６図は糸ムラ信号解析後の
スペクトルの一例を示す図、第７図は積分分析の
原理を示す図、第８図はマイクロコンピユータに
入力されている糸ムラ信号から異常箇所を検出す
るプログラムの一例を示すフローチヤート図、第
９図は糸速信号を処理し読取り位置の補正を行う
プログラムのフローチヤート図、第１０図は表示
装置の一例を示す図である。 １……紡績機、２……糸ムラ検出手段、３……
糸ムラ信号処理手段、４……制御手段、５……糸
速検出手段、６……糸速信号処理手段、７……読
取位置補正手段、８……アラームレベル設定手
段、９……比較手段、１０……表示手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ａ 糸ムラを検出する糸ムラ検出手段 ｂ 紡績機の糸速を検出する糸速検出手段 ｃ 上記糸ムラ検出手段から得られる糸ムラ信号
   を時間の関数から周波数の関数に変換処理する
   糸ムラ信号処理手段 ｄ 上記糸連検出手段により得られる糸連を周波
   数に変換処理する糸連信号処理手段 ｅ 上記糸ムラ信号処理手段により得られるデー
   タの読取位置を上記糸速信号処理手段により得
   られた信号で補正する読取位置補正手段 ｆ 糸ムラ信号検出手段と読取位置補正手段とア
   ラームレベル設定手段からの信号を入力し、糸
   ムラ信号処理後のデータと設定値との比較演算
   処理を行う比較手段を有する制御手段 ｇ 上記比較手段における比較演算値が設定レベ
   ル以上の時異常表示を行う表示手段 とからなることを特徴とする紡績機の糸品質管
   理装置。