JPWO2008032451A1 - 編糸の弾性特性測定方法および編機 - Google Patents

Abstract

使用する弾性糸の特性を編機で自己評価することが可能な編糸の弾性特性測定方法および編機を提供する。編糸５の先端をグリッパ７で保持し、糸送りローラ１６を逆転させると、糸送りローラ１６とグリッパ７との間の編糸５の糸張力を増大させることができる。この糸張力Ｔ下でＷの距離の区間に残る編糸５の自由長は、糸送りローラ１６を正転させて、糸張力を０付近の下限以下に戻す際に送り出す編糸５の戻し量をｄとすると、Ｗ−ｄとなる。糸張力Ｔでの伸び率は、Ｗ／（Ｗ−ｄ）×１００％となるので、横編機１で編糸５の弾性特性を自己評価することができる。

Description

本発明は、編機での編地の編成に弾性糸を使用する場合の編糸の弾性特性測定方法および編機に関する。

従来から、編機で編成する編地のうち、伸縮性を大きくする部分には、編糸として伸び率が大きく、ゴム糸などとも呼ばれる弾性糸を使用する場合がある。弾性糸は、ポリウレタン繊維やポリエーテル・エステル系繊維などの伸縮性のある繊維がそのままで、またはカバードヤーンやコアスパンヤーンなどの芯繊維として、表面側を覆う他繊維との複合で使用される。

編機へのゴム糸の給糸を、正逆回転可能なモータを具備したゴム糸供給装置によって行い、モータを逆回転させてゴム糸に送り方向に対して逆方向に張力を掛ける技術も開示されている（たとえば、特許文献１参照。）。逆方向に張力を掛けることによって、靴下などの編地に、狭く収縮したゴム幅部分を形成することができる。また、編糸として弾性糸を使用し、供給長さと糸張力とを制御することによって、編成される編地で部分的にゲージ風合いを変化させる技術も開示されている（たとえば、特許文献２参照。）。所望の張力で編糸を編機に供給することが可能な編糸供給装置の構成も開示されている（たとえば、特許文献３参照。）。
特開平３−１３０４４３号公報 再表２００４−０９４７１２号公報 米国特許第３８５８４１６号公報

特許文献１や特許文献２に開示されているように、弾性糸を使用すれば、編成時の張力を変化させて、編地に変化を与えることができる。ただし、この変化を制御するためには、使用する弾性糸の特性を求めるという事前の準備作業が必要である。必要な弾性糸の特性としては、張力と伸び率や送り量との関係などがある。編糸の給糸経路でスリップを起す可能性や、糸切れを起す可能性がある場合などは、最大張力を測定することが必要となる。ただし、糸切れやスリップは、実際に使用する編機を使用して、比較的容易に判断することができる。張力と伸び率や送り量との関係は、引張り試験機などを用いて測定する必要がある。引張り試験機では、一定の長さの試料を引張るときの張力と伸びとの関係を測定する。また、種々の条件で編地を編成する試編みを行い、その結果に基づいて特性を判断することもある。このような作業は、非常に手間と熟練を要する作業である。さらに、この作業は、使用する弾性糸が変更されれば、その度に行う必要がある。

本発明の目的は、使用する弾性糸の特性を編機で自己評価することが可能な編糸の弾性特性測定方法および編機を提供することである。

本発明は、編機に、弾性糸を編糸として供給する糸送り装置と、糸送り装置が供給する編糸の供給経路の途中で糸張力を測定する糸張力測定装置とを備えておき、
糸送り装置から糸張力測定装置を含む供給経路の範囲で、糸送り装置が供給する編糸の長さを変化させ、
該供給経路の範囲に供給される編糸の長さの変化と、糸張力測定装置で測定する糸張力の変化との関係に基づいて、編糸の弾性特性を測定することを特徴とする編糸の弾性特性測定方法である。

また本発明で、前記糸送り装置は、編糸の前記供給経路の範囲への送り出しと、該供給経路の範囲側からの戻しとが切換え可能であり、
前記糸張力測定装置が編糸を該供給経路の範囲側から戻して糸張力を測定してから、糸張力が予め定める下限張力以下になるまで糸送り装置が該供給経路の範囲へ編糸を送り出して、
測定した糸張力下での編糸の伸び率を、該供給経路の範囲の距離から糸送り装置で送り出した編糸の長さを差引いた長さで該距離を除算した値として求めることを特徴とする。

また本発明では、複数の糸張力について前記編糸の伸び率をそれぞれ求め、糸張力と編糸の伸び率との関係を補間して、測定した糸張力とは異なる糸張力下での編糸の伸び率を求めることを特徴とする。

また本発明で、前記伸び率を求める糸張力は、
いったん前記糸送り装置から編糸を前記供給経路の範囲側に、前記糸張力測定装置が測定する糸張力が予め定める下限以下になるまで送り出してから、糸送り装置で編糸を該供給経路の範囲側から戻す際に、
糸張力測定装置によって測定される糸張力が弾性特性を前提として予測される範囲から外れる時点の糸張力とすることを特徴とする。

さらに本発明は、弾性糸を編糸として供給して供給する長さを検出可能な糸送り装置と、編糸を供給する経路の途中で編糸の糸張力を測定する糸張力測定装置と、糸送り装置および糸張力装置を制御する制御装置とを含む編機であって、
制御装置は、前記供給経路の範囲を設定して、前述のいずれか１つに記載の編糸の弾性特性測定方法を実行するように制御することを特徴とする編機である。

本発明によれば、糸張力測定装置が途中に設けられる供給経路の範囲に糸送り装置から編糸を送出し、または戻す際に供給する編糸の長さの変化と、糸張力測定装置で測定する糸張力の変化とに基づいて、編糸の弾性特性を測定するので、編機を使用して編糸の弾性特性を測定することができる。編地の編成に使用する編機を使用して、編糸の弾性特性を測定して自己評価することができるので、事前の準備作業としての弾性特性の測定が不要となり、編糸の弾性特性を把握しての精度の高い編地の編成が可能となる。

また本発明によれば、糸送り装置は糸張力が掛っていない編糸を糸張力が掛っている供給経路の範囲側に送り出すけれども、送出す編糸の長さは糸張力が掛っていない状態で計測することができる。供給経路の範囲側の糸張力が予め定める下限以下になる瞬間には、糸張力が掛っていない編糸の長さが糸送り装置から編糸を送出す供給経路の範囲の距離にほぼ等しくなる。糸張力が下限以下に低下するまでに計測した送り出す編糸の長さは、糸送り装置から編糸の送出しを開始する時点の糸張力に対応する伸びに相当する。供給経路の範囲の距離と計測した編糸の長さとの差が、送出し開始時の糸張力下に存在した編糸の糸張力０付近での長さとなるので、この長さで距離を除算して伸び率を容易に算出することができる。

また本発明によれば、種々の値の糸張力に対応する伸びを測定しないでも、補間によって糸張力と伸び率との対応関係を算出することができる。

さらに本発明によれば、編機を使用して自動的に編糸の弾性特性を自己評価することができる。

本発明の実施の一形態としての編糸の弾性特性測定方法を実行可能な横編機１の構成を簡略化して示すブロック図である。 図１の横編機１で、編糸５の糸端をグリッパ７で保持し、糸送りローラ１６を逆転させる場合の糸張力の時間変化の一例を示すグラフである。 図１の横編機１で、糸送りローラ１６を逆転させた後、糸送りローラ１６を正転させるときの糸張力の変化の一例を示すグラフである。 本発明の実施の一形態としての編糸の弾性特性測定方法の概略的な手順を示すフローチャートである。 図４に従って、編糸５の弾性特性を測定する際の糸張力Ｔの時間変化を示すグラフである。 図４のステップｓ１１での糸張力と伸び率との関係補間の考え方を示すグラフである。

符号の説明

１ 横編機
３ 給糸装置
５ 編糸
６ キャリア
７ グリッパ
１０ 制御装置
１２ 編成制御部
１３ 給糸制御部
１４ 記憶部
１５ 糸コーン
１６ 糸送りローラ
１７ 張力計

図１は、本発明の実施の一形態としての編糸の弾性特性測定方法を実行可能な横編機１の構成を簡略化して示す。横編機１は、大略的に、編機本体２と給糸装置３とで形成される。編機本体２には、多数の編針を備える針床４が含まれ、編針に編糸５が供給されて、編針の編成動作が行われると、編地が形成される。編糸５は、編成動作を行う編針に給糸装置３からキャリア６を経由する供給経路で供給される。一定の編地を編成すると、編糸５は切断され、次の編地の編成開始まで、編糸５の先端はグリッパ７で保持される。本件出願人は、糸端保持装置であるグリッパ７の構成を、たとえば特開２００５−０８９９３３号公報などで開示している。

編機本体２には、制御装置１０も設けられる。制御装置１０には、入力部１１、編成制御部１２、給糸制御部１３および記憶部１４が含まれる。入力部１１には、横編機１の操作者からの指示や、編成する編地のデータなどが入力される。入力は、キーボードなどへの操作や、データ通信、またはＵＳＢメモリなどの記憶媒体の装着などによって行われる。編成制御部１２は、編機本体２の各部を制御して、編地の編成を行う。給糸制御部１３は、給糸装置３の糸送りローラ１６などを制御して、編糸５の供給を行わせる。記憶部１４には、編成すべき編地のデータなどが記憶され、生産状況などの実績データが蓄積される。

編機本体２への編糸５の供給は、給糸装置３によって行われる。糸コーン１５から編糸５を供給可能な給糸装置３では、糸送りローラ１６が設けられる。糸送りローラ１６を正転させれば編糸５を送り出し、糸送りローラ１６を逆転させれば編糸５を戻すことができる。糸送り装置である糸送りローラ１６では、スリップが生じない範囲で、回転量と編糸５の送り長さとが対応している。編糸５の先端をグリッパ７で保持したり、編糸５が針床４に係止される編地に編込まれている状態で、糸送りローラ１６を逆転させると、糸送りローラ１６とグリッパ７または編地との間の編糸５の糸張力を増大させることができる。編地の編成で編糸５が消費されても、糸送りローラ１６の正転が遅れる場合も、糸張力は増大する。糸送りローラ１６が正転して、編糸５を過剰に供給すると、編糸５の糸張力は低下する。糸張力は、張力計１７で測定することができる。

図２は、図１の横編機１で、編糸５の糸端をグリッパ７で保持し、糸送りローラ１６を一定の角速度で逆転させる場合を想定し、試験的に測定した糸張力の時間変化の一例を示す。ただし、試験の都合上、自由長Ｗが１００ｍｍとなるように、糸送りローラ１６からキャリア６を経由しないで、グリッパ７に相当する糸端保持装置を配置している。糸送りローラ１６と糸端保持装置との間には、張力計１７を設ける。実際の横編機１では編糸５の糸張力が０のときの糸送りローラ１６からグリッパ７までの編糸５の自由長Ｗは、約１ｍ程度となる。糸送りローラ１６の回転速度は低速であるけれども、回転開始から２５秒を過ぎると糸張力は急激に増大する。糸張力は張力計１７で測定可能な上限を越え、３３秒付近で編糸５は切断されて、糸張力は０に戻る。

図３は、図１に示す編糸５について、自由長Ｗを１９０ｍｍとして、糸張力が０．１４７Ｎ（１５ｇｆ）に達するまで糸送りローラ１６を逆転させた後、糸送りローラ１６を糸張力が０付近の下限値以下になるまで正転させる試験での糸張力の変化の一例を示す。糸張力の変化は、糸張力が小さい範囲では誤差が大きいと推定され、この誤差が大きい範囲を除いて、指数関数の変化に類似しているように見える。糸送りローラ１６を正転させて、糸張力が０付近の下限値以下になるまでに送り出す編糸５の長さは、糸送りローラ１６の糸コーン１５側での長さに対応する。糸コーン1５側での糸張力が０付近であれば、糸送りローラ１６から送り出す編糸５の長さは、自由長状態での長さとなる。糸張力が０．１４７Ｎから０までの間に送り出す編糸５の長さをｄとすると、糸張力が０．１４７Ｎのときに糸送りローラ１６からグリッパ７までの距離Ｗの区間には、自由長がＷ−ｄの編糸５が存在し、伸び率はＷ／（Ｗ−ｄ）×１００％となっていることが判る。

図１に示すような一定の距離Ｗを保つ状態で、糸送りローラ１６を逆転させれば、糸送りローラ１６とグリッパ７との間の編糸６は引き延され、糸張力が増大している状態で距離Ｗを占める編糸５の自由長はＷよりも小さくなる。弾性糸が弾性的に伸びる範囲では、伸びΔＷと糸張力Ｔとは比例すると考えられる。すなわち、ｋを比例の係数として、次の（１）式が成立する。
ΔＷ＝ｋ×Ｔ …（１）

糸張力Ｔでは、自由長Ｗの編糸５は、Ｗ＋ΔＷの長さに伸びるので、図１の糸送りローラ１６とグリッパ７との間に存在する編糸５の自由長は、次の（２）式で求められる。
Ｗ×（Ｗ／（Ｗ＋ΔＷ））＝Ｗ／（１＋（ｋ×Ｔ）／Ｗ） …（２）

糸送りローラ１６が微小時間Δｔだけ逆転すると、糸送りローラ１６の半径をｒ、角速度をωとして、糸張力Ｔの状態の編糸５がｒ×ω×Δｔだけ伸びることになる。（２）式の状態の編糸５が伸びるのであるから、これによる糸張力Ｔの増加量をΔＴとすると、次の（３）式が得られる。
ｒ×ω×Δｔ×Ｗ／（１＋（ｋ×Ｔ）／Ｗ）＝ｋ×ΔＴ …（３）

（３）式を整理すると、α、βを定数として、次の（４）式が得られる。
Δｔ＝（α×ΔＴ）／（１＋β×Ｔ） …（４）

（４）式の両辺を積分すると、Ｃを定数として、次の（５）式が得られる。
ｔ＝（α／β）×ｌｎ（１＋β×Ｔ）＋Ｃ …（５）

（５）式から糸張力Ｔの時間ｔについての変化は、次の（６）式のように得られる。
Ｔ＝ａ×（ｅｘｐ（ｔ−ｂ）−ｃ） …（６）
ここで、ａ，ｂ，ｃは定数である。

図２および図３からも、糸張力が大きい範囲では、（６）式に示すような指数関数に従って糸張力が変化しているように推定される。張力計１７が、一定区間の糸に対して錘で荷重を付加するときの沈下量を糸張力に対応させるような形式で糸張力を測定するものの場合、糸張力が小さい範囲では、測定精度が低下するために指数関数に従うようには変化しないと考えられる。

図４は、本発明の実施の一形態としての編糸の弾性特性測定方法の概略的な手順を示す。ステップｓ０から手順を開始し、ステップｓ１では編糸５の糸端を図１に示すようにグリッパ７で保持する。ステップｓ２では、糸送りローラ１６を正転させる。ステップｓ３では、糸張力が下限以下になるか否かを確認する。原理的には糸張力が０となるか否かを確認することが望ましいけれども、実際上、糸張力が０付近となって小さくなる範囲では糸張力の測定精度が低下するので、予め下限を設定しておく。また、編糸５の糸端をグリッパ７で保持する状態では、小さな糸張力が掛っている可能性がある。糸張力がこのような小さな値に達すれば、編糸５はほぼ自由長になっていると考えられる。糸張力が下限以下でなければ、ステップｓ２の正転を続ける。すなわち、糸端をグリッパ７で保持した後、糸張力が下限以下になるまで糸送りローラ１６を正転させる。

ステップｓ３で糸張力が下限以下となることを確認すると、ステップｓ４で糸送りローラ１６を逆転させ、編糸５を戻す。糸送りローラ１６からグリッパ７までの距離Ｗの区間から編糸５が糸コーン１６側に戻されるので、グリッパ７側では編糸５が伸び、糸張力が上昇する。編糸５に対して、編地の編成時に使用する糸張力の範囲に基いて設定される基準の張力、または、使用可能な最大張力など、糸張力を測定する上限の条件を予め設定しておく。ステップｓ５では、糸張力が条件を満足するか否かを判断する。満足しなければ、ステップｓ４に戻る。条件として最大張力が設定される場合、たとえば、指数関数に従って変化すると予測される範囲からのずれが予め定める基準を超えると、最大張力と判断し、ステップｓ５での条件が満足されるとすることができる。このように、糸送りローラ１６を逆転させ、糸張力の変化状態から最大張力を求めることができる。求められた最大張力などの糸張力値Ｔは、ステップｓ６で図１の記憶部１４などに記憶される。

ステップｓ７では、再び糸送りローラ１６を正転させ、ステップｓ８で糸張力が下限以下となるのを確認する。糸送りローラ１６の回転量は記憶しておく。ステップｓ８で糸張力が下限以下となるまでは、ステップｓ７の正転を続ける。ステップｓ８で糸張力が下限以下となると、ステップｓ９で、糸送りローラ１６の回転量に基づいて、編糸５の送り量ｄを算出する。前述のように、糸送りローラ１６の糸コーン１５側の糸張力を０付近にしておけば、回転量から送り量ｄを直接求めることができる。なお、糸送りローラ１６が等速で回転する場合は、回転量は回転時間に比例するので、時間を計測して送り量ｄを求めることができる。ただし、起動時の加速や停止時の減速も含めて、回転速度の変化が大きい場合は、糸送りローラ１６の回転軸の角変位量をエンコーダで検出するなどの方法で、回転量を直接求めることが望ましい。

ステップｓ１０では、ステップｓ６で記憶した糸張力値Ｔでの糸送りローラ１６とグリッパ７間に存在する編糸５の自由長を、Ｗ−ｄと算出し、伸び率を、Ｗ／（Ｗ−ｄ）％であると算出して、糸張力と伸び率、送り量との関係を割り出す。ステップｓ１１では、糸張力値Ｔでの伸び率の算出値に基づいて、他の糸張力での伸び率を、補間によって求める。ステップｓ１２で編糸の弾性特性測定の手順を終了する。

以上の測定手順は、ステップｓ１での糸端保持を除いて、図１の制御装置１０に予めプログラムを設定しておいて、自動的に行わせることができる。なお、グリッパ７を用いて編糸５の糸端を保持するようにしているけれども、グリッパ７では、編地から糸送りローラ１６に至る編糸５の途中を保持するようにしてもよい。また、編糸５を試験時に抜けないように編針にフックさせたり、編成した編地自体で弾性特性測定のための保持を行うようにすることもできる。さらに、弾性特性測定専用の保持装置を設けるようにすることもできる。

図５は、図４に従って、編糸５の弾性特性を測定する際の糸張力Ｔの時間変化を示す。糸送りローラ１６を等速回転させることを前提としているので、時間変化の代りに送り量の変化としても、糸張力Ｔは同等に変化する。時間ｔ１までは、図４のステップｓ１からステップｓ３までの手順に従い、糸送りローラ１６を正転させて糸張力を０付近の下限以下にする。時間ｔ１からｔ２では、図４のステップｓ４からステップｓ６までの手順に従い、糸送りローラ１６を逆転させて、ある条件を満たす糸張力Ｔｓを求める。時間ｔ２からｔ３までは、図４のステップｓ７からステップｓ９までの手順に従い、糸送りローラ１６を正転させて、糸張力が下限以下になるまでの戻し量ｄを算出する。

なお、戻し量ｄは、時間ｔ１からｔ２までの糸張力変化から求めることもできる。この時間範囲での糸張力変化が指数関数など、一定の関数に精度良く従う場合は、ｔ２−ｔ１の時間と、糸送りローラ１６の角速度ωおよび半径ｒに基づき、関数の計算で戻し量ｄを、糸送りローラ１６がグリッパ７側から糸コーン１５側に送り出した長さとして求めることができる。糸送りローラ１６の糸コーン１５側に測長ローラなどを設けておいて、戻し量ｄを実測させることもできる。また、図５の時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間の複数の糸張力に対して、それぞれの糸張力に対応する戻し量から、複数の糸張力に対して伸び率をそれぞれ求めることもできる。

図６は、図５で得られる糸張力Ｔｓでの伸び率が４００％である場合を想定し、図４のステップｓ１１での糸張力と伸び率との関係を補間する考え方を示す。糸張力が０のときの伸び率は１００％であるので、１００％の伸び率と４００％の伸び率との間は、伸び率が糸張力に比例すると考えられる。すなわち、糸張力がＴｓの１／３になれば、伸び率は２００％となり、糸張力がＴｓの２／３になれば、伸び率は３００％となる。編糸５の送り量は、伸び率１００％での送り量を１針分として、糸張力１／３Ｔｓの伸び率２００％では１／２針分、糸張力Ｔｓの伸び率４００％では１／４針分となる。

複数の糸張力に対してそれぞれ伸び率を求めている場合は、データをグラフ上にプロットして糸張力と伸び率との関係が得られる。他の糸張力に対する伸び率は、グラフとして得られている関係を補間して求めることができる。

なお、本発明は、図１に示すような横編機１でたとえば筒状の編地をテーパ状に編成する場合などに好適に適用することができる。テーパ状の部分は、弾性糸の張力を徐々に変化させて編成するけれども、糸張力と伸び率との関係を把握した編糸５を使用することによって、形状の再現性を向上させることができる。さらに、編糸５として弾性糸を使用する場合に適用されるばかりではなく、編地を編成する編機で編糸の弾性特性を把握する必要がある場合に全般的に適用することができる。

Claims (5)

1. 編機に、弾性糸を編糸として供給する糸送り装置と、糸送り装置が供給する編糸の供給経路の途中で糸張力を測定する糸張力測定装置とを備えておき、
   糸送り装置から糸張力測定装置を含む供給経路の範囲で、糸送り装置が供給する編糸の長さを変化させ、
   該供給経路の範囲に供給される編糸の長さの変化と、糸張力測定装置で測定する糸張力の変化との関係に基づいて、編糸の弾性特性を測定することを特徴とする編糸の弾性特性測定方法。
2. 前記糸送り装置は、編糸の前記供給経路の範囲への送り出しと、該供給経路の範囲側からの戻しとが切換え可能であり、
   前記糸張力測定装置が編糸を該供給経路の範囲側から戻して糸張力を測定してから、糸張力が予め定める下限張力以下になるまで糸送り装置が該供給経路の範囲へ編糸を送り出して、
   測定した糸張力下での編糸の伸び率を、該供給経路の範囲の距離から糸送り装置で送り出した編糸の長さを差引いた長さで該距離を除算した値として求めることを特徴とする請求項１記載の編糸の弾性特性測定方法。
3. 複数の糸張力について前記編糸の伸び率をそれぞれ求め、糸張力と編糸の伸び率との関係を補間して、測定した糸張力とは異なる糸張力下での編糸の伸び率を求めることを特徴とする請求項２記載の編糸の弾性特性測定方法。
4. 前記伸び率を求める糸張力は、
   いったん前記糸送り装置から編糸を前記供給経路の範囲側に、前記糸張力測定装置が測定する糸張力が予め定める下限以下になるまで送り出してから、糸送り装置で編糸を該供給経路の範囲側から戻す際に、
   糸張力測定装置によって測定される糸張力が弾性特性を前提として予測される範囲から外れる時点の糸張力とすることを特徴とする請求項２または３記載の編糸の弾性特性測定方法。
5. 弾性糸を編糸として供給して供給する長さを検出可能な糸送り装置と、編糸を供給する経路の途中で編糸の糸張力を測定する糸張力測定装置と、糸送り装置および糸張力装置を制御する制御装置とを含む編機であって、
   制御装置は、前記供給経路の範囲を設定して、請求項１〜４のいずれか１つに記載の編糸の弾性特性測定方法を実行するように制御することを特徴とする編機。

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