KR100473988B1 - 방적사의장력을측정하는방법과장치및방적사를권취하는방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 방적사(紡績絲)의 장력을 측정하는 장치에 관한 것으로, 이는 실가닥이 절단되거나 루프가 발생되는 것을 방지하는 한편 조절하지 않고서도 바람직한 측정의 정밀도를 유지할 수 있고, 주행되는 방적사에 진동을 가하는 가진 유니트(1)와, 방적사의 겉보기 횡파전달속도를 측정하는 측정유니트(2) 및, 방적사의 주행속도와 계산된 방적사의 겉보기 횡파전달속도에 의해 방적사의 실제 횡파전달속도를 계산하는 연산유니트(3)로 구성되며, 횡파전달속도에 따라 방적사의 권취를 제어하는 방법도 설명된다.

Description

방적사의 장력을 측정하는 방법과 장치 및 방적사를 권취하는 방법
본 발명은 방적사(紡績絲)의 장력을 측정하는 방법과 장치 및 방적사를 권취하는 방법에 관한 것이다.
공지된 바와 같이 합성섬유 방적사의 권취공정에서는, 방적사의 굵기와, 방적사 송출속도 및, 방적사의 품종에 따라 최적의 권취장력이 달라진다.
권취장력이 너무 크면 벌지(bulge)라고 하는 권취된 패키지(package) 측부의부풀림이 커지게 되고, 권취된 패키지를 묶어 이송할 때에 부푼 부분이 마찰되어 후공정에서 방적사를 풀어헤칠 수 없게 되는 문제가 있다. 또한, 새들(saddle)이라고 하는 패키지 바깥둘레면의 중앙부가 커지면, 패키지 바깥둘레면의 중앙부와 양 단부에서 실의 품질에 차이가 생겨 염색에 얼룩이 발생하는 문제가 있다. 더욱이,장력이 너무 크면 패키지의 내부응력이 커지게 되고, 이 응력을 완화하기 위해 스파이럴(spiral)이라고 하는 실의 층이 벗어나는 단층이 생겨 패키지를 풀 때의 성질이 나쁘지게 되어, 패키지의 심이 되는 보빈의 변형이 커져서 권취기에서 패키지를 뺄 수 없게 되는 문제가 있다.
한편, 권취장력이 너무 작으면 방적사의 주행이 불안정해져서 방적사의 주행을 안내하는 안내부에서 방적사를 형성하는 실가닥들(filaments)이 분리되거나 루프형상으로 되어서 방적사의 품질이 저하되는 문제가 있다. 또한, 패키지의 밀도가 저하되어 소정의 형상을 유지할 수 없게 되어 권취 중에 패키지가 허물어지기도 하고, 후공정으로의 이송 중에 허물어짐이 생겨서 사용이 불가능하게 되는 문제가 있다. 그리고, 방적사의 구속력이 작기 때물에 권취 중에 패키지의 중간층부에서 일부 실이 패키지의 중앙부로 벗어나는 밀림현상이 발생하여 그 부분이 풀릴 수 없게되는 문제가 있다.
전술한 바와 같은 부적당한 권취장력에 의한 문제를 발생시키지 않게 하기 위해 통상 시험권취를 하여서, 권취된 패키지가 최적의 형상으로 되는 장력을 측정하고, 이 장력을 발생시키는 데에 필요한 방적사의 권취속도를 결정하고 있다,
하지만, 결정된 권취속도를 항상 유지하면 최적의 권취상태가 영구적으로 유지될 수 없고, 실내 습온도의 변화와, 폴리머(polymer)재의 점도의 약간의 변동, 공정 중 온도조건의 변동, 방적사 안내부재의 마모 등의 영향으로 권취속도가 같더라도 권취장력이 최적치와 달라져서 전술한 문제가 발생된다.
따라서, 방적사의 권취공정에 있어서, 항상 또는 정기적으로 권취상태에 이상이 없는지 측정하고, 이 측정된 정보를 이용하여 본래의 권취조건과 방사조건 및 설비의 상태 등을 수정하거나, 권취된 패키지의 품질등급을 결정하는 등의 관리를 할 필요가 있다.
종래부터 방적사의 권취상태를 관리하는 방법으로는 2가지가 있는데, 권취된 패키지의 형상과 권취밀도를 측정하는 방법과, 권취 중의 장력을 항상 또는 정기적으로 측정하여 관리하는 방법이 있다.
전자의 패키지의 형상과 권취밀도를 측정하는 방법에서는 이상이 발생하여도 패키지에 방적사가 권취되어, 외관검사를 하든가 권취밀도를 측정할 때까지는 이상을 발견할 수 없는 문제가 있다. 또한, 아주 짧은 순간에만 발생한 이상은 패키지의 외관검사만으로는 발견될 수 없고, 후공정에 불량패키지가 섞여 들어가는 문제가 있다. 더욱이, 급격히 증가된 장력이상이 발생한 경우에는 권취 중의 패키지가 허물어지는 사고를 미연에 방지할 수 없는 문제가 있다.
후자의 권취 중 방적사의 장력을 항상 또는 정기적으로 측정하여 관리하는 방법에 있어서는, 장력을 항상 측정하여 그 장력이 대략 일정하게 되도록 적극적으로 권취속도를 제어하는 장력제어 권취방법이 실용화되어 있다.
이 장력을 측정하는 수단으로서 대개 소위 3점식 장력측정장치가 이용되는 바, 이 장치는 도 27에 도시된 바와 같이 서로 이격된 고정안내부(61,62)와, 이 고 정안내부(61,62)의 사이에 정렬된 가동안내부(63) 및, 운동량(굽힘량)을 측정하는 스트레인 게이지(strain gauge)와 같은 변위센서(64)를 구비한다.
그런데, 이러한 3점식 장력측정장치에서는 장력의 절대값이 측정되는 것이 아니므로 반드시 교정할 필요가 있다. 이러한 교정은 방적사를 3OOOm/분 이상의 권 취 중의 속도에 상응하는 속도로 주행시키면서 하는 것이 바람직하다. 하지만, 실제로는 고속의 조건에서 방적사가 주행하는 동안 교정을 실시하는 것은 곤란하다. 그래서, 일반적으로는 방적사의 장력은 정적인 상태에서 측정되고, 이 때 장력의 측정범위에서 추가 매달리게 되며, 측정된 값이 추의 중량에 일치되도록 교정된다.
하지만, 장력측정장치에 의해 정적인 교정에서 측정된 값이 주행하고 있는 방적사를 측정할 때에는 다른 값을 나타내는 일이 많다. 이는 방적사의 표면상태와, 형상, 측정위치 및, 두께에 의한 안내부의 마찰계수와 같은 측정된 값에 대해 다른 영향정도를 갖는 다양한 인자들의 작은 차이에 의해 발생된다. 즉, 동일한 작동원리의 장력측정장치가 이용된다 하더라도, 측정된 장력값은 정밀도의 차이에 의해 다르게 될 수 있는데, 즉 측정장치들 사이에 호환성은 없다. 더욱이, 측정된 값은 방적사 안내부의 마모에 의해서도 영향을 받는다.
상기 설명된 관점에서, 종래의 3점식 장력측정장치에서 측정된(표시된) 값에는 호환성이 없다. 다시 말하면, 실제 권취시험에서 측정된 최적의 장력은 특정 측정시스템에서의 고유한 값이며, 다른 측정장치에서의 최적의 장력은 알 수 없다. 즉, 장력측정장치들 사이의 최적의 장력은 차이가 있게 되고, 실용적인 관점에서는 공장에서 장기간에 걸쳐 높은 정밀도의 권취상태를 얻는 데에 복수의 장력측정장치를 이용하는 것이 필수적이다. 이에 따라, 복수의 장치가 나타내는 수치의 편차와 시간의 경과에 따른 변화가 있기 때문에, 결함이 클 때에만 결함의 정확한 평가가 이뤄질 수 있으며, 이 때문에 작은 결함을 갖는 패키지가 후공정으로 흘러가는 것을 방지하는 것이 불가능하게 된다.
더욱이, 방적사의 장력을 제어하는 종래의 방법에서, 측정된 방적사의 장력이 동일해도 권취되는 방적사의 실제 장력은 다를 수 있기 때문에, 측정된 장력이 같아도 최종패키지는 동일한 형상으로 제어될 수 없다.
다른 종래기술로 소위 FTS식의 접촉형 장력측정장치가 공지되어 있는 바, 이는 가동안내부가 방적사주행로에 정렬되어, 방적사의 횡이동 동안 안내부에 접촉될 때 가동안내부의 이동(변형)이 감지되고, 방적사의 장력을 나타내는 안내부의 이동신호가 스트레인 게이지에 의해 측정되게 된다.
방적사의 장력을 측정하는 이러한 형태의 장치는 안내부에 작은 저항력이 있는 도 27에 도시된 3점식 장치에 비해 바람직하다. 하지만, 방적사의 속도가3OOOm/min보다 크면 동일한 방적사의 품질이 변경되어 실가닥이 절단되거나 루프가발생된다.
더욱이, 3점식 장치와 FTS식 장치에서는 주기적으로 조정이 필요하고, 센서에서 가동안내부의 이동량을 측정한 값이 장력으로 치환되기 때문에, 눈금을 조정하는 동안의 방적사의 속도와 측정하는 동안의 방적사의 속도차가 커서 오차가 증가되고, 각 측정장치에서 측정한 값의 차이도 커진다.
상기 관점에서, 심사되지 않은 일본특허공개공보의 특개소 59-88654호에는 방적사가 초음파에 의해 진동되고 이 진동의 상태변화가 검출장치에 의해 검출되는 방법이 공지되어 있으며, 이에 의해 방적사의 장력을 알 수 있다. 이 방법에서, 방적사의 장력에 의해 결정되는 공진점으로부터 진폭량이 측정된다. 더욱이, 공진진동수를 찾음으로써 방적사의 장력을 측정하는 공명점이 알려진다.
하지만, 초음파에 의한 방적사의 진폭을 이용하여 방적사의 장력을 측정하는 상기 방법은, 편차와 크기 사이에 비례관계가 없기 때문에 편차가 커지면 크기의 변화가 감소되어 방적사의 장력을 측정하기가 어려워진다. 더욱이, 크기의 변화를 측정하는 동안 검출된 값은 초음파검출장치와 방적사 사이의 접촉상태와, 초음파검출장치의 감도변화와 같은 다양한 조건에 따라 변경되며, 각 검출위치에서 조정을 필요로 한다.
또한, 공진진동수를 추적하여 공진점을 검출하는 방법에서는 제 1차, 제 2차, ‥, 제 n차와 같은 다수의 공진진동수가 있기 때문에, 진동수의 크기만으로는 공진점의 차수를 결정하기가 어려워서 장력을 결정하는 것도 어렵게 된다.
이에 본 발명의 목적은 실가닥의 절단이나 루프와 같은 결함을 발생시키지 않으면서 방적사의 장력을 측정하는 방법과 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 다른 목적은 방적사의 권취속도나 형태와 같은 권취조건에 영향을받지 않고 측정의 정밀도를 증가시킬 수 있도록 된 방적사의 장력을 측정하는 방법과 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 주기적인 조정이 필요하지 않은 방적사의 장력을 측정하는 장치를 제공하는 데에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 바람직한 형상의 권취된 패키지를 유지할 수 있도록 된 방적사를 권취하는 방법을 제공하는 데에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방적사의 장력을 측정하는 방법은, 소 정의 속도로 방적사주행로를 따라 방적사를 주행시키는 단계와; 방적사주행로내의 제 1위치에서 방적사에 진동을 가하여 방적사에 횡파를 발생시키는 단계; 및, 제 1 위치로부터 이격된 방적사주행로내의 제 2위치에서 방적사의 장력을 측정하기 위해 겉보기 횡파전달속도를 측정하는 단계;로 구성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면 방적사의 장력을 측정하는 장치가 제공되는바, 이는 방적사주행로를 따라 방적사를 주행시키는 수단과; 방적사주행로내의 제 1위치에서 방적사에 진동을 가하여 방적사에 횡파를 발생시키는 수단; 제 1위치로부터 이격된 방적사주행로내의 제 2위치에서 겉보기 횡파전달속도를 측정하는 수단; 방적사의 주행속도와, 겉보기 횡파전달속도에 의해 실제 횡파전달속도를 계산하는 수단; 및, 실제 횡파전달속도에 의해 방적사의 장력을 계산하는 수단;으로 구성된다.
본 발명의 구성에 따르면 방적사의 장력의 측정이 방적사를 안내부와 접촉시키지 않고도 이루어지며, 이에 의해 실가닥의 절단 또는 루프의 발생을 방지할 수있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면 방적사를 권취하는 방법이 제공되는 바, 이 방법은 방적사주행로를 따라 방적사를 주행시키고 방적사를 패키지에 권취하는 단계와; 방적사주행로내의 제 1위치에서 방적사에 진동을 가하여 방적사에 횡파를 발생시키는 단계; 제 1위치로부터 이격된 방적사주행로내의 제 2위치에서 방적사의 장력을 측정하기 위해 겉보기 횡파전달속도를 측정하는 단계; 및, 측정된 겉보기 횡파전달속도에 따라 방적사의 권취를 제어하는 단계;로 구성된다. 바람직하기로 상기 제어단계는 방적사의 횡파전달속도가 40∼7Om/sec범위의 값으로 제어되도록 권취속도를 제어하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 권취방법에 따르면, 바람직한 형상의 최종패키지에 방적사를 권취하는 과정이 방적사를 안내부와 접촉시키지 않고 전달속도를 검출함으로써 수행되어 권취공정 중에 마찰을 감소시키게 되며, 이에 의해 방적사 패키지를 바람직한 형상으로 제어하는 데에 있어 오차를 감소시키게 된다.
또한, 본 발명에 따른 권취방법에 따르면, 바람직한 형상의 최종패키지에 마모의 영향을 받지 않고도 정밀하고 안정적인 제어가 장기간 지속되므로, 결함이 있는 패키지를 발생시킬 가능성이 감소하여 편물(knitting)과 같은 후공정에서의 손상이 방지될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 방적사의 장력을 측정하는 시스템의 제 1실시예를 도시한 것으로, 이 시스템은 방적사주행로를 따라 주행하는 방적사(100)의 장력을 측정하도록 되어 있는 바, 방적사에 진동을 가하는 가진(加振)유니트(1)와, 방적사에 발생된 겉보기 횡파전달속도를 측정하는 측정유니트(2), 측정된 겉보기 횡파전달속도와 측정된 방적사의 속도에 의해 실제의 횡파전달속도를 계산하는 연산유니트(3)및, 관찰자가 계산된 장력값을 보고 제어장치를 바람직한 방식으로 작동시켜 바람직한 신호를 출력하는 출력인터페이스(4)로 구성된다.
상기 설명에서 횡파전달속도는 방적사의 주행방향에 대해 횡방향으로의 방적사 변위의 주행속도를 나타낸다.
도 2에 도시된 바와 같이, 가진유니트(1)는 와인더(winder)와 같은 방적사 처리기계의 프레임(도시되지 않음)에 부착된 브래킷(bracket;7)과, 방적사용 U자형 홈(5a)을 구비하고 브래킷(7)에 부착된 방적사 안내부(5) 및, 브래킷(7)과 방적사 안내부(5) 사이에 설치되어 방적사에 진동을 가하는 압전소자(6)로 구성된다. 방적사 안내부(5)는 방적사 처리기계에 의해 권취될 방적사가 도 1의 방적사주행로(100)내에 적절하게 위치되도록 설치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 가진유니트(1)는 진동(發振)신호를 발생시키는 진동회로(8)와, 이 진동회로(8)로부터의 신호가 인가되도록 진동회로(8)에 연결된 게이트(10) 및, 시간 tl 동안의 고상태 신호와 시간 t2 동안의 저상태 신호의 반복으로 바람직한 온/오프신호를 게이트(10)에 공급하도록 게이트(10)에 연결되어서 진동신호가 소정 간격으로 압전소자(6)에 가해지도록 된 다중진동기(9)를 추가로 구비한다.
상기 측정유니트(2)는 가진유니트(1)에 의해 가해진 방적사(100)의 횡파를 검출하는 횡파검출유니트(11)와, 이 횡파검출유니트(11)에 의해 가진유니트(1)에서 발생된 횡파의 검출시간에 의해 겉보기 횡파전달속도를 나타내는 신호를 발생시키는 신호처리유니트(12)로 구성된다.
상기 신호처리유니트(12)는 횡파검출유니트(11)의 검출신호와 다중진동기(9)의 진동신호에 의한 시간차를 계산하는 시간차연산회로(13)와, 겉보기 횡파전달속도를 계산하는 연산회로(14)로 구성된다.
연산유니트(3)는 겉보기 횡파전달속도와 방적사 속도의 설정값으로부터 실제의 횡파전달속도를 계산하는 속도연산회로(15)와, 방적사의 두께와 실제의 횡파전달속도로부터 방적사의 장력을 계산하는 장력연산회로(16)로 구성된다.
상기 횡파검출유니트(11)는 가진유니트(1)와 유사한 구조를 가지며, 방적사를 안내하는 U자형 홈을 갖춘 안내부(17)와, U자형 홈이 방적사주행로에 위치되도록 프레임(도시되지 않음)에 부착되는 브래킷(19) 및, 안내부(17)에 진동이 전달되도록 안내부(17)와 브래킷(19)을 연결하는 압전소자(18)로 구성된다. 횡파검출유니트(11)는 가진유니트(1)로부터 소정거리 L(m)만큼 이격되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 출력인터페이스(4)에는 방적사의 두께나 방적사의속도와 같은 데이터를 입력하는 키보드(l9a)와, 디스플레이용 단말기(20) 및, 원하는 정보를 인쇄하는 프린터(21)가 연결되어 있다.
이제, 방적사의 장력을 측정하는 상기 설명된 방적사의 장력측정시스템의 동작을 설명한다.
방적사(100)가 주행되거나 권취되고 있는 상황하에서, tl초 동안의 저상태 신호와 t2초 동안의 고상태 신호의 반복으로 20∼5O x 10-3초의 범위에 있는 온/오프 신호와 진동회로(8)로부터 진동수가 30∼4OKHz의 범위에 있는 진동신호가 게이트(10)에 입력된다. 그 결과, 도 5(b)에 도시된 온/오프신호에 의해 변조된 진동신호가 얻어지는데, 즉 변조된 신호에서, tl초 동안의 저상태신호 후에 t2초 동안의 고상태신호가 이어진다.
그리고, 도 5a에 도시된 다중진동기(9)로부터의 온/오프신호도 측정유니트(2)의 시간차연산회로(13)에 출력된다.
압전소자(6)는 게이트(10)로부터의 진동신호에 의해 작동되고, 이로써 안내 부(5)가 tl+t2 주기 동안 진동을 받게 되며, 방적사(100)도 동일한 주기의 진동을 받게 된다.
가진유니트(1)에서 진동을 받는 방적사(100)가 횡파검출유니트(11)의 위치로 주행되고 방적사(100)가 안내부(17)와 접촉될 때 압전소자(18)가 작동하게 되는데,즉 온/오프신호가 압전소자(18)에 의해 수신된다. 도 6a에 도시된 것과 같은 수신된 온/오프신호는 시간차연산회로(13)에 출력되고, 여기서 도 6b에 도시된 바와 같이, 다중진동기(9)로부터의 진동신호에 대해 수신된 온/오프신호의 시간 t3초와 t4초의 시간차가 계산되어 연산회로(14)에 출력된다.
t3초와 t4초의 시간차 사이의 관계가 t3<t4가 되고, 수신된 온/오프신호의 선단과 진동신호의 선단 사이의 시간차인 t3는 방적사의 종파전달시간에 상응하며, 수신된 온/오프신호의 말단과 진동신호의 말단 사이의 시간차인 t4는 방적사의 장력의인자인 횡파전달시간에 상응하므로, 연산회로에 출력된 측정값은 시간차 t4가 된다.
그 다음, 연산회로(14)에서 횡파전달시간 t4와, 가진유니트(1)와 횡파검출유니트(11) 사이의 거리 L(m)을 사용하여, 겉보기 횡파전달속도 Vo(m/sec)가 다음 식에 의해 계산된다.
V0 = L/t4 (1)
계산된 겉보기 횡파전달속도 V0(m/sec)는 연산유니트(3)에 출력되고, 속도연산회로(15)에서 겉보기 횡파전달속도 V0와 방적사의 주행속도 Va를 사용함으로써, 실제의 횡파전달속도 V(m/sec)가 다음과 같이 계산된다. 다시 말해서, 횡파검출유니트(11)가 방적사 주행방향의 가진유니트(1) 상류에 위치될 때, 실제의 횡파전달속도 V는 다음의 식에 의해 계산된다.
V = L/t4 + Va (2)
이와는 반대로, 횡파검출유니트(11)가 방적사 주행방향의 가진유니트(1) 하류에 위치될 때, 실제의 횡파전달속도 V는 다음의 식에 의해 계산된다.
V = L/t4 - Va (3)
상기 식에서, 방적사의 주행속도는 방적사의 권취속도이거나 방적사가 나오는 위치에서의 방적사의 송출속도이다. 그리고, 권취속도가 사용될 때, 다음의 식에 의해 방적사의 주행속도 Va를 계산함으로써 방적사의 횡이동 중에 방적사의 권취각도 θ의 영향이 고려된다면 정밀도가 증가할 것이다.
Va = Vw × (1/cosθ) (4)
여기서, Vw는 방적사의 권취속도이고, 방적사의 주행속도 Va의 계산값은 키보드(l9a)로부터 속도연산회로(15)로 출력된 값이며, 이 속도연산회로(15)로 출력되는 권취속도를 나타내는 신호를 얻기 위해 센서가 권취기계에 연결된다.
속도연산회로(15)에서 계산된 실제의 횡파전달속도 V는 방적사의 장력연산회로(16)에 출력되는 바, 여기서 속도 V와 단위길이당 방적사의 중량(선밀도p (Kg/m))을 근거로 하여, 방적사의 장력 G(Kgf)가 다음의 식에 의해 계산된다.
T = ρ × V2 / 9.807 (5)
횡파검출유니트가 상류쪽과 하류쪽의 위치 모두에 설치되는 경우에, 방적사 의 주행속도 Va는 다음의 식에 의해 계산된다.
Va = (L/t4 - L/t4')/2 (6)
여기서, t4는 상류쪽에서 계산된 시간차이고, t4'는 하류쪽에서 계산된 시간차로서, 작업자는 상기 실시예에서와 같이 방적사의 주행속도 Va의 데이터를 입력하기 위해 키보드를 조작하지 않아도 된다.
상기 설명된 회로들(14,15,16)에서의 계산을 하나의 연산유니트에 의해 수행할 수 있음은 당연하다.
또한, 상기 회로들(14,15,16)의 기능은 컴퓨터의 소프트웨어에 의해서도 실시될 수 있다.
도 3은 가진유니트(1)의 변형예를 내타내는 바, 이는 방적사(100)가 주행하는 방적사주행로(22a)를 갖춘 노즐(22)과, 방적사주행로(22b)의 옆으로 개방되어 압축된 공기가 방적사주행로(22a)로 분사되도록 된 노즐홀(22b), 이 노즐홀(22b)에 연결된 유니온(23), 이 유니온(23)에 연결된 파이프라인(25) 및, 2포트의 전자기 밸브(24)를 구비한다. 게이트(10)가 개방된 상태에서, 다중진동기(9)로부터의 진동신호가 전자기밸브(24)에 전달되어 이 전자기밸브(24)가 진동되며, 압축공기 공급원으로부터 압축된 공기가 노즐홀(22b)을 통해 옆으로 분사되어 방적사(100)가 진동됨으로써 방적사(100)에 횡파가 발생된다. 제 1실시예와 마찬가지로, 도 3에는 도시되지 않았지만 도 1에 도시된 것과 유사한 구조를 갖는 횡파검출유니트가 가진유니트(1)로부터 전달된 횡파와, 방적사에 진동을 가하여 발생되는 횡파의 시간차를 검출하는데, 이 시간차는 방적사의 장력을 계산하는 데에 사용된다.
도 4는 가진유니트(1)의 다른 변형예를 나타내는 바, 이는 케이싱(26)과, 이 케이싱(26)에 내장된 스틸코어(27) 및, 다중진동기(9)에 의해 작동되는 게이트(10)에 연결된 전자기코일(28)을 포함한다. 스틸코어(27)는 방적사에 접촉되는 단부를갖추고 있으며, 다중진동기(9)에 의해 작동된 게이트(10)가 개방된 동안, 다중진동 기(9)로부터의 진동신호가 전자기코일(28)에 인가되어 스틸코어(27)를 진동시킴으로써, 스틸코어(27)에 접촉된 방적사(100)가 진동을 받게 된다. 상기 실시예와 유사하게, 횡파검출유니트는 가진유니트(1)로부터 전달된 횡파와, 방적사에 진동을 가하여 발생되는 횡파의 시간차를 검출하는데, 이 시간차는 방적사의 장력을 계산하는 데에 사용된다.
<테스트 1의 결과>
이제, 본 발명에 따른 장치를 사용한 방적사의 장력측정 테스트의 결과를 기술한다. 이 테스트는 후술하는 조건하에서 권취기계내의 보빈에 방적사를 권취함으로써 수행되었다.
방적사 : 두께가 75데니어(denier)이고 36개의 실가닥(filament)으로 된 폴리에스테르 다중실가닥 방적사
고데 로울러(godet roller)에서 방적사의 주행속도 : 48OOm/min
진동회로(8)로부터의 진동신호의 진동수 : 3OKHz
다중진동기(9)로부터의 온/오프신호 지속시간 : 0.02초
가진유니트(1)와 횡파검출유니트(11) 사이의 거리(L) : 0.1m
방적사의 중량(선밀도 p ) : 0.OO8Kg/m
진동신호와 온/오프신호의 값들은 가진유니트에 의해 적절하게 결정된다.
상기 조건하에서, 변경된 방적사의 권취속도와 이렇게 변경된 속도에서 횡파전달의 시간차가 계산되어, 온라인사(ONLINE CO.)에 의해 생산된 종래의 접촉식 장력측정장치에 의해 측정된 방적사의 장력과 함께 다음 [표 1]에 나타내어져 있다.
도 7은 측정된 장력과 계산된 장력 사이의 관계를 나타내는데, 도 7에서 명확히 알 수 있듯이 상기 관계는 좌표의 원점(0,0)을 통과하는 1차방정식으로 된다. 장력값들 사이에 차이가 있을지라도, 제조사와 형태에 따라 방적사가 주행하는 동안에 마찰계수가 동일하지 않아 일반적으로 장력값이 동일하지 않기 때문에 이 차이는 중요하지 않다. 다시 말하자면, 방적사의 장력을 측정하기 위해서, 종래의 접촉식 장력측정장치 대신에 본 발명에 따른 장치가 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 측정의 정밀도를 감소시킬 수 있는 마찰이 발생하지 않으므로 정밀한 측정이 이루어질 수 있는 장점을 가지고 있다.
이제, 본 발명의 제 2실시예가 도 8을 참조하여 설명되는 바, 이는 인조섬유제조용 용융방사시스템과 같은 시스템의 권취기계 상에 방적사 패키지가 형성되는 동안 방적사의 장력을 측정하도록 되어 있으며, 본 실시예에서 방적사의 장력측정장치는 방적사 권취기계의 횡이동장치로 구성된 가진유니트를 포함한다. 도 8에서, 권취기계는 널리 공지된 바와 같이 방적사를 권취하는 보빈이 분리가능하게 장착되는 스핀들(도시되지 않음) 위에 위치되는 횡이동장치(30)와, 방사노즐(도시되지 않음)에서 나오는 방적사의 횡이동을 위한 진동지점 안내부(35)를 포함한다. 도 9에 도시된 바와 같이, 횡이동장치는 전동기(31)와, 이 전동기(31)에 연결되어 회전되도록 된 스크롤캠롤러(scroll cam roller;32) 및, 스크롤캠롤러(32)의 축을 따라 왕복동되는 횡이동 안내부(33)를 포함한다. 상기 방적사(100)는 횡이동 안내부(33)에서 방적사 패키지의 폭에 상응하는 폭으로 횡이동된다.
제 1실시예와 유사하게, 방적사의 장력측정장치에서 횡파검출유니트인 광전센서(36)는, 횡이동장치(30)에 의해 횡파를 가할 때부터 이 광전센서(36)에 의해 횡파를 검출할 때까지의 시간차를 계산하는 시간차연산회로(13)와, 이 시간차연산회로(13)에 의해 계산된 시간차에 의해 겉보기 횡파전달속도를 계산하는 연산회로(14) 및, 겉보기 횡파전달속도와 방적사의 주행속도로부터 방적사의 장력을 계산하는 연산유니트(3)에 연결된다. 제 1실시예와 유사하게, 단말기나 인쇄장치와 같은 주변장치는 적당한 인터페이스회로를 매개로 연산유니트(3)에 연결된다.
요약하면, 본 실시예에서 횡이동 안내부(33)와 광전센서(34)는 제 1실시예의 가진유니트(1)에 상응하며, 2개 부품(33,34)은 소정거리 L(m)만큼 이격되어 있다.
광전센서(34)로는 정용량형 센서 또는 광전변환형 센서가 사용가능하다.
광전센서(34)에 의하여 횡이동 안내부(33)의 위치를 검출하는 대신에 도 9에 도시된 구조가 사용될 수 있는데, 즉 횡이동 안내부(33)와 동일한 갯수의 다수의 이격된 검출부(37)들이 전동기(31)의 회전축(31-1) 둘레에 정렬되어, 검출부(37)들이 횡이동장치(30)가 한번 왕복동하는 주기 동안 대응되는 횡이동 안내부(33)에 관해 동일한 상태의 위치에 위치된다. 또한, 광전센서(34)는 검출부(37)가 회전하는 궤도에 면하여 설치되는 바, 이는 생산비용을 감소시키는 데에 바람직하다.
상기 실시예에서, 광전센서(34,36)를 사용함으로써 방적사의 장력을 측정하기 위해 방적사와 접촉하는 임의의 안내부는 사용하지 않아도 된다. 이러한 구조는 방적사가 손상되는 것을 방지한다는 점에서 바람직한데, 종래기술(도 27)에서는 안 내부를 방적사와 접촉시킴으로써 손상이 발생될 수 있다.
도 10과 도 11은 공지되어 있는 횡이동장치(30)의 변형예를 나타내는 바, 이는 다수의 회전블레이드 유니트(38)와, 구동축(39-1)을 갖춘 전동기(39), 구동축(39-1)에 고정된 풀리(pulley;40) 및, 벨트(41)를 구비한다. 그리고, 각 회전블레이드 유니트(38)는 3개의 블레이드(38a-1)를 갖춘 제 1회전자조립체(38a)와 2개의 블레이드(38b-1)를 갖춘 제 2회전자조립체(38b) 및 전동기(39)를 구비한다. 회전블레이드 유니트(38)는 제 1 및 제 2회전자조립체(38a,38b)를 서로 반대방향으로 회전시키는 회전축(38-1)을 구비한다. 이에 따라, 회전축(38-1)이 회전하는 동안, 방적사에 맞물리는 블레이드(38a-1)는 방적사의 횡이동이 한방향으로 이루어지게 하는 한편, 다른 블레이드(38b-1)는 방적사의 횡이동이 그 반대방향으로 이루어지게 한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 풀리(38-2)는 회전축(38-1)에 연결되는데, 상기 풀리(38-2)는 전동기(39)의 구동축(39-1) 상에서 풀리(40)에 맞물리는 벨트(41)에 의해 폐회로를 형성한다.
상기 풀리(40)는 그 외주를 따라 각각의 제 1회전자조립체(38a)의 왕복동에대해 바람직한 위상에 상응하는 각 위치에 검출부(42)들을 구비한다. 방적사에 진동을 가하는 시간을 검출하기 위한 검출센서(43)는 도 11에 도시된 바와 같이 검출 부(42)의 궤도에 설치되어 있다.
도 12는 횡파검출유니트인 광전센서(36)의 상세구조를 도시하는 바, 이 광전센서(36)는 렌즈(48)를 구비한 광방사기(44)와, 렌즈(49)를 구비한 광수신기(45),이 광수신기(45)에 연결된 증폭기(46) 및, 케이싱(47)을 포함한다. 더 상세하게는, 광방사기(44)와 광수신기(45)는 케이싱(47)에 설치되어 이들 광방사기(44)와 광수신기(45)가 방적사주행로(IOOa)에 대하여 바람직한 각도를 갖도록 되어 있다. 그리고, 광전센서(36)는 방적사주행로에서 방적사(100)에 의해 빛이 반사된 후에 광방사기(44)에서 방사된 빛이 광수신기(46)에 의해 수신되도록 된 반사형이며, 증폭기(46)에서 증폭된 후에 방적사의 겉보기 횡파전달속도를 나타내는 신호를 발생시키는 신호처리유니트(12)내에서 전기신호가 발생된다.
도 13은 광전센서(36)의 변형된 구조를 도시하는 바, 이는 광방사기(50)와, 광수신기(51), 증폭기(52) 및, 케이싱(53)을 구비한다. 상기 케이싱(53)에는 U자형상의 단면을 갖는 방적사주행로(53a)가 형성되어 있다. 더 상세하게는, 광방사기(50)와 광수신기(51)는 케이싱(53)에 설치되어 방적사주행로(53a)를 매개로 서로 마주보게 배치되어 있다. 광전센서(36)의 이러한 변형예는 광방사기(50)로부터 방사된 빛이 방적사주행로(53a)내로 주행된 방적사를 통해 광수신기(51)에 의해 수신되는 광전달형이다.
방적사에 횡파를 가하는 유니트로서 횡이동을 가하도록 된 제 2실시예의 작동에서, 도 8의 광전센서(34)는 우측끝점(C')에서부터 좌측끝점(B')까지 전진행정하여 이동하는 동안 횡이동 안내부(33)를 검출하고 방적사(100)에 횡파의 발생시간을 나타내는 신호를 발생시킨다. 그리고, 이 광전센서(34)는 좌측끝점(B')에서부터 우측끝점(C')까지 횡이동 안내부(33)가 후진행정하여 이동하는 동안 이 횡이동 안내부(33)에 의해 신호가 발생되지 않도록 구성된다.
그리고, 도 14에서 YA선은 광전센서(36)를 구비하는 수평면에서 횡이동을 받는 방적사의 궤도를 나타내는 바, 즉 도 8에서 우측끝점(C')과 좌측끝점(B') 사이의 횡이동 안내부(33)의 횡이동은 위로 전달되는 횡파를 발생시키고, 광전센서(36)에서는 방적사를 도 14에 도시된 위치 C와 위치 B 사이에서 횡이동시킨다. 상기 광전센서(36)는 방적사가 위치 C와 위치 A 사이의 방적사의 궤도를 포함하는 궤도 YA의 검출영역 X내에 위치되었을 때 방적사를 검출한다. 더욱이, 이 센서(36)의 구조는 광방사기의 렌즈(48)가 검출영역 X를 조명하고, 방적사가 검출영역 X내에 있을때 방적사로부터 반사된 빛을 광수신기의 렌즈(49)가 수신한다.
도 16은 횡이동 안내부(33)가 화살표 a의 방향으로 이동될 때 방적사(100)에 발생된 횡파의 전달을 나타내고, 도 17은 횡이동 안내부(33)가 화살표 b, 즉 도 16과 반대 방향으로 이동될 때 횡파의 전달을 나타내며, 도 18은 횡이동 안내부(33)가 화살표 b의 방향으로 이동될 때 방적사(100)의 횡파전달의 다른 모드를 나타내고 있다.
도 19(a)는 횡이동 안내부(33)에 면한 광전센서(34)로부터의 진동신호를 나타내는데, 즉 이 진동신호는 횡이동 안내부(33)가 좌측으로(우측끝점 C'에서 좌측끝점 B'로) 이동하는 동안 점 A' 상에 위치될 때 발생된다. 이와는 반대로, 횡이동안내부(33)가 도 8에서 우측으로(좌측끝점 B'에서 우측끝점 C'로) 이동될 때에는 점 A'에서 진동신호가 발생되지 않는다.
도 19(b)는 광전센서(36)에 의해 검출된 횡파검출신호를 나타내는 바, 도 16에 도시된 바와 같이 횡이동 안내부(33)가 좌측으로 이동하는 동안, 광전센서(36)는 위치 A에서 방적사를 검출하는데 이 때는 고상태 신호가 나타나며, 광전센서(36)의 고상태 조건은 방적사의 이동방향이 바뀌는 점 C에서 유지된다, 방적사가 좌측으로 이동하는 동안에는, 방적사의 이동은 도 16에 도시된 바와 같이 방적사 안내부(33)의 이동에 대하여 지연되므로, 위치 A'에 대한 횡이동 안내부(33)의 도착시간에 대하여 광전센서(36)를 기준으로 하는 방적사 궤도의 위치 A에 대한 방적사의 도착이 지연된다. 그러므로, 점 A'로의 횡이동 안내부(33)의 도착시간과 점 A로의 방적사(횡파)의 도착시간 사이에는 시간차 T5가 있게 된다. 다시 말해서, 시간차 T5는 횡이동 안내부(33)에서 발생된 횡파를 거리 L만큼 떨어진 위치로 전달하는 데에 필요한 시간이다. 이에 따라, 제 1실시예와 유사하게 연산유니트(3)가 방적사의 장력을 계산하여 단말기와 인쇄장치에 출력한다.
도 8에 도시된 바와 같이 횡이동 안내부(33)의 바람직한 상위치를 검출하는 횡이동장치(30)의 횡이동 안내부(33)의 횡이동 궤도에 광전센서(34)를 설치하는 대신에, 진동신호발생기로서의 센서(54)가 도 15에 도시된 횡파검출기인 광전센서(36)로부터 거리 L만큼 떨어져서 횡이동 안내부(33)의 횡이동 궤도 위의 수직위치에 설치된다. 센서들(54,36)로부터의 신호에 근거하여, 겉보기 횡파전달속도의 계산이 유사한 방식으로 수행되며, 이 변형예는 종래의 횡이동장치가 구조변경없이 사용가능하다는 장점을 갖는다.
<테스트 2의 결과>
제 1실시예의 제 1테스트와 유사하게, 다음 조건하에서 권취기계의 보빈에 방적사를 권취함으로써 도 8의 제 2실시예에 대하여 다른 테스트가 수행되었다.
방적사 : 두께가 75데니어이고 36개의 실가닥으로 된 폴리에스테르 다중 실가닥 방적사
방적사의 이송을 위한 고데 로울러에서 방적사의 주행속도 : 48OOm/min
센서들(34,36) 사이의 거리(L) : 0.39m
상기 조건하에서, 변경된 방적사의 주행속도와 이렇게 변경된 속도에서 횡파전달의 시간차가 계산되어, 온라인사(ONLINE CO.)에 의해 생산된 종래의 접촉식 장력측정장치에 의해 측정된 방적사의 장력과 함께 다음의 표에 나타내어져 있다.
도 20은 제 2실시예에서 측정된 장력과 계산된 장력 사이의 관계를 도시하는 바, 제 1실시예의 [표 1] 및 도 7과 비교되는 상기 [표 2]와 도 20으로 명확해지듯이, 유사한 결과가 제 2실시예에서도 얻어진다. 그러므로, 제 1실시예에서 방적사의 장력을 검출하는 접촉식 시스템 대신에, 제 2실시예의 장치가 유사한 결과를 얻는 데에 사용가능하다.
도 21은 제 2실시예와 유사한 방적사의 장력을 측정하는 시스템의 제 3실시예를 도시하는 바, 이 시스템은 가진유니트인 와인더의 방적사 횡이동 안내부(33)와, 횡이동되는 행정에서 우측 끝점 C'에 횡이동 안내부(33)가 도착하는 것을 검출하는 광전센서(34), 횡이동 안내부(33)와 횡파검출기인 횡이동의 진동지점 안내부(35) 사이에 위치된 반사형 광전센서(36), 센서들(34,36)로부터의 신호에 의해 방적사(100)에 진동을 가할 때와 횡파를 검출할 때 사이의 시간차를 계산하는 시간차연산회로(13), 상기 시간차에 의해 겉보기 횡파전달속도를 계산하는 연산회로(14) 및, 겉보기 횡파전달속도와 방적사의 주행속도에 의해 실제의 횡파전달속도를 계산하고, 이 실제의 횡파전달속도에 의해 방적사의 장력을 계산하는 연산유니트(3)로 구성된다. 더불어 제 1실시예와 유사하게 단말기와 인쇄장치에 연결된 인터페이스회로도 구비된다.
반사형 광전센서(36)는, 궤도 C'-B'를 따라 이동되는 횡이동 안내부(33)와 진동지점 안내부(35) 사이의 횡방향 방적사에 의해 구획된 평면내 방적사 외부의 위치로부터 빛이 방적사(100)에 비취지도록 되어 있다. 다시 말하면, 빛의 조명은방적사의 횡방향 평면에 평행한 평면에서 이루어진다. 반사형 광전센서(36)는 광방사기(36a)와 광수신기(36b)로 구성되며, 이 광전센서(36)는 제 1실시예와 유사한 증폭기와 비교측정회로를 구비한다.
방적사가 권취되는 동안 횡이동 안내부(33)는 일반적으로 균일한 속도로 이동되지만, 횡이동의 좌측끝점 B' 주변의 구역에서 횡이동 안내부(33)가 좌측끝점 B'에 도착할 때까지 빠르게 속도가 줄어들고, 좌측 끝점 B'에서 역으로 이동되면 횡이동 안내부(33)는 균일한 속도로 가속된다. 이와 같은 횡이동 안내부(33)의 빠른 역이동으로 인해 횡이동 안내부(33)에서 발생된 횡파가 진동지점 안내부(35)를 향해 전달되어, 전진행정(B'-C')으로부터 후진행정(C'-B')으로 역이동될 때 횡이동안내부(33)에서 발생된 감소된 곡률반경을 갖는 방적사의 만곡부(D)가 진동지점 안 내부(35)를 향해 위로 이동된다.
광전센서(36)의 광방사기(36a)와 광수신기(36b)의 배치는, 도 22에 도시된 바와 같이 광방사기(36a)로부터의 빛이 만곡부(D)와 진동지점 안내부(35) 사이의 방적사의 상부를 조명할 때 광수신기(36b)가 광방사기(36a)에서 나온 반사광의 주행로 상에 위치되기 때문에 방적사에 의해 반사되어 광수신기(36b)에 의해 수신된 빛의 양이 증가되고, 도 23에 도시된 바와 같이 광방사기(36a)로부터의 빛이 만곡부(D)와 횡이동 안내부(33) 사이의 방적사의 하부를 조명할 때에는 광수신기(36b)가 광방사기(36a)에서 나온 반사광의 주행로 외부에 위치되기 때문에 방적사에 의해 반사되어 광수신기(36b)에 의해 수신된 빛의 양이 감소되도록 되어 있다.
상기 배치에서, 만곡부(D)와 광전센서(36) 사이의 거리(δ)는 광방사기(36a)에서 광수신기(36b)까지의 빛의 주행로를 검출하는 영역(I)내에서 변화가능하다. 그러나, 만곡부(D)를 통과한 후에 광수신기(36b)에 의해 수신된 빛의 수준은 만곡부(D)를 통과하기 이전에 광수신기(36b)에 의해 수신된 빛의 수준보다 항상 감소된다. 그러므로, 빛의 수준에 있어 이러한 감소를 검출함으로써, 방적사가 만곡부(D)를 통과하는 정확한 시간을 알 수 있다.
도 24(a)에서, 상부의 곡선은 만곡부(D)와 광전센서(36) 사이의 거리(δ )가6mm일 때 시간의 경과에 대해 광수신기(36b)에 의해 수신된 빛의 수준의 변화를 나타내고, 하부의 곡선은 거리(δ)가 10mm일 때 빛의 수준의 유사한 변화를 나타낸다. 이들 곡선에서, 검출된 빛의 수준의 급격한 하락은 동일한 시간(t)에서 얻어지는데, 여기서 검출된 신호(횡파검출신호)는 도 24(b)에 도시된 바와 같이 광전센서(36)로부터 출력된다. 횡파검출신호가 발생하기 이전에, 횡이동 안내부(33)에 면한 검출센서(34;도 21참조)에서는 도 24(c)에 도시된 진동신호를 출력한다. 제 2실시예와 유사하게, 진동신호와 검출신호의 발생으로부터 시간차 t5가 계산되고, 겉보기 횡파전달속도 VO(m/Sec)는 다음 식에 의해 계산된다.
Vo = L/t5 (7)
상기 구조에 따라, 반사형 광전센서(36)와 방적사주행로 사이의 거리가 변화한다 해도 겉보기 횡파전달속도 Vo는 정확하게 알려질 수 있는데, 이는 제 1 및 제2실시예에 대해 장점이 되며, 검출광은 방적사주행로의 이동평면에 대하여 횡방향으로 나온다. 더불어, 도 10에 도시된 바와 같이 방적사가 횡이동방향에 대하여 횡으로 연장되는 안내블레이드를 구비한 회전자조립체(38a,38b)에 의해 안내되도록 된 방적사의 횡이동장치에서, 반사형 광전센서(36)에 의해 측정된 방적사주행로는 장력의 변화로 인해 횡이동방향에 대하여 횡방향으로 이동될 수 있다. 이러한 상태에서도, 다수의 광방사기(36a)나 광수신기(36b) 또는 이들 장치(36a,36b)의 설비가 검출영역을 횡이동방향에 대하여 측방향으로 넓어지게 하여, 방적사의 만곡부(D)가 신뢰할 수 있게 검출된다.
이제, 방적사의 장력에 관한 횡파전달속도에 대한 정보를 근거로 바람직한 형상의 패키지를 얻기 위한 방적사 권취방법에 관한 본 발명의 제 4실시예가 설명될 것이다. 즉, 후술되는 바와 같이, 방적사의 장력을 나타내는 횡파전달속도는 최종패키지의 상태와 밀접하게 관련되어 있다. 다시 말하면, 바람직한 분배량을 유지하는 횡파전달속도에 의해 바람직한 권취상태, 즉 바람직한 최종패키지의 형상을 얻을 수 있다.
제 4 실시예에서, 방적사는 제 2실시예의 도 8 내지 도 12를 참조하여 설명된 것과 기본적으로 동일한 와인더를 사용하여 권취된다. 도 8을 다시 참조하면, 노즐(도시되지 않음)로부터 나온 방적사는 횡이동 안내부(33)로 안내되는 진동지점안내부(35)를 매개로 횡방향으로 이동되고 스핀들(도시되지 않음) 상의 보빈에 권 취되어, 방적사 패키지가 보빈 상에 형성된다. 횡이동 안내부는 가진유니트로 작용하여 진동신호를 발생시킨다. 횡이동장치(30)의 구성은 도 9 또는 도 10을 참조하여 설명된 제 2실시예와 같다. 검출센서(34)는 진동신호를 발생시키는 횡이동 안내 부(33)에 면하여 설치되고, 검출센서(34)로부터 거리 L만큼 이격되어 설치된 광전센서(36)는 횡방향으로 이동되는 방적사, 즉 방적사에서 발생된 횡파를 검출한다.
이 실시예에서, 제 2실시예의 도 13 또는 도 14를 참조하여 설명된 광전센서(36)의 변형된 배치도 가능하다. 마찬가지로, 제 2실시예의 도 15를 참조하여 설명된 광전센서(54)의 변형된 배치도 가능하며, 결국 본 실시예에서는, 제 3 실시예의 도 21 내지 도 25를 참조하여 설명된 바와 같이 방적사의 횡평면내에 센서(36)를 배치하는 것도 가능하다.
처리회로는 도 8의 제 2실시예와 유사한데, 즉 도 8의 시간차연산회로(13)에 상응하는 시간차연산회로는 센서(34 또는 54; 도 15참조)로부터 진동신호의 발생시간과 광전센서(36)에 의한 횡파의 도착시간 사이의 시간차 t5를 계산한다. 도 8의 연산회로(14)에 상응하는 횡파전달속도 계산회로는 V=L/t5에 의하여 횡파의 속도 V를 계산한다.
이제, 제 4실시예에 관하여 권취조건의 변화에 대한 최종패키지의 권취조건의 테스트 결과가 설명될 것이다. 이는 다양한 형태의 방적사, 즉 36개의 실가닥을 갖춘 두께 l2Od의 POY 폴리에스테르 방적사와; 48개의 실가닥을 갖춘 두께 24Od의 POY 폴리에스테르 방적사; 용융방사형으로부터 직접열간인발로 얻은 36개의 실가닥을 갖춘 두께 75d의 FDY 폴리에스테르 방적사; 6OOOm/min 이상의 속도에서 직접권취로 얻은 36개의 실가닥을 갖춘 두께 75d의 HOY 폴리에스테르 방적사; 및, 두께 l5OOd의 공업용 나일론 방적사;에 대해 이루어졌다. 이 테스트는 전술된 바와 같이 횡이동 안내부에 의한 진동신호의 발생시간과 횡파의 수신시간 사이의 시간차에 의해 방적사의 장력을 검출함으로써 수행된다. 또, 최종패키지의 권취조건의 평가도 수행되었으며, 다음의 [표 3]은 테스트 결과를 나타낸다.
이 테이블에서, ○: 우수, △: 양호, ×: 불량
[표 3]으로부터 알 수 있듯이, 33OOm/min∼6OOOm/min로 권취되는 동안 주행속도의 범위와, 방적사의 두께가 75d∼24Od인 범위의 상기 테스트에서, 최종패키지의 바람직한 형상을 얻기 위해 횡파전달속도는 40∼7Om/s의 범위, 바람직하게는 45∼65m/s의 범위에 있어야 한다. 즉, 횡파전달속도가 7Om/s이상일 때에는 새들현상이나 스파이럴과 같은 결함이 발생되기 쉬운 반면, 횡파전달속도가 4Om/s이하일 때에는 권취부(스파이럴부)를 쉽게 변위시키는 벌지와 같은 결함이 발생되기 쉬워서 패키지의 형상에 손상을 준다. 그러므로, 종래기술에서 방적사의 장력을 측정함으로써 권취를 제어하는 대신에, 횡파전달속도가 방사공장에서 권취조건을 제어하는 수단으로 사용될 수 있다.
테스트의 결과에 따라, 본 발명자는 권취속도 v에 대하여 바람직한 횡파전달속도 V(m/s)의 실험식을 다음 식과 같이 발견하였다.
4.3 × v0.765 - v < V < 5.1 × v0.765 - v (8)
더욱 바람직하기로, 권취속도 v는 제어되어 다음 식에 의해 횡파전달속도 V가 얻어진다.
V = 4.7 × v0.765 - v (9)
전술한 견지에서, 횡파전달속도는 35m/s∼75m/s범위에서 유지되어야만 한다.
도 25는 권취되는 동안 방적사의 장력과 관련된 인자, 즉 방적사에 발생된 횡파전달속도에 따라 방적사 패키지의 형태가 바람직하게 제어되는 제 5실시예를 나타낸다. 제 4실시예에서와 같이 권취기계나 용융방사기계에 있는 횡이동 안내부(33)에 의해 발생된 횡파를 검출하는 대신에, 제 5실시예는 도 2와 도 3을 참조하여 제 1실시예에서 기술된 것과 유사한 구조를 갖는 독립적인 가진유니트(1)를 구비하므로, 이 가진유니트(1)의 상세한 설명은 반복을 피하기 위해 생략한다. 한편, 가진유니트(5)는 방적사주행로의 바람직한 위치에 배치될 수 있다.
제 1실시예를 참조하여 설명된 것과 유사하게, 30∼4OKHz범위의 진동수를 갖는 진동회로(8)로부터의 진동신호가 다중진동기(9)로부터의 고상태 신호에 의해 개방되는 게이트(10)에 가해지며, 상기 다중신호기(9)는 도 5(a)에 도시된 바와 같이 시간 tl 후의 시간 t2 동안 출력되며, 그 속도는 20∼5Om/Sec범위로 지속된다. 그러므로, 제 l실시예와 유사하게, 게이트(10)에 연결된 압전소자(6)는 다중진동기(9)로부터의 온/오프신호에 의해 변조된 진동회로(8)로부터의 진동신호에 의해 작동된다. 그 결과, 방적사(100)에 진동이 가해져서 방적사(100)에 횡파가 발생된다.
제 1실시예에서와 유사한 구조를 갖는 횡파검출유니트(11)는 가진유니트(1)에서 거리 L만큼 떨어져 배치된다. 즉, 제 1 실시예와 유사하게, 검출유니트(11)는 압전소자로 구성되거나 도 12 내지 도 14를 참조하여 설명된 것과 같이 구성될 수 있다. 더불어, 도 21 내지 도 23을 참조하여 설명된 배치도 가능하므로, 상기 횡파 검출유니트(11)는 도 6(a)에 도시된 바와 같이 전달된 횡파를 수신한다. 횡파검출 유니트(11)는 제 1실시예와 동일한 구조를 갖춘, 즉 시간차연산회로(13)와 겉보기횡파전달속도 연산회로(14)를 구비하는 측정유니트(2)에 연결된다. 제 1실시예와 유사하게, 진동신호의 시작과 횡파의 수신개시 사이의 시간차(종파전달시간) t3와, 진동신호의 비활성과 횡파의 수신종료 사이의 시간차(횡파전달시간) t4는 제 1실시예의 도 5(a), 도 5(b), 도 6(a), 도 6(b)를 참조하여 설명된 것과 같이 시간차연산회로(13)에서 계산된다. 연산회로(14)는 시간차 t4와 거리 L(L/t4)에 의해 겉보기 횡파전달속도를 계산한다.
상기 실시예에서 방적사의 장력을 계산하는 도 1의 연산유니트(3)가 불필요하므로, 시간차연산회로(13)는 키보드(l9a)와 단말기(20) 및 프린터(21)가 연결되는 출력인터페이스(4)에 직접 연결된다.
도 25의 구조에 관하여 횡파전달속도의 측정은 다음 조건하에서 이루어진다.
다중진동기로부터 진동신호의 진동수 : 3OKHz
다중진동기로부터 온/오프신호의 지속시간 : 0.020초
가진유니트(1)와 횡파검출장치 사이의 거리 : 0.1m
이 테스트에 따르면 제 4실시예와 유사한 결과가 얻어지므로, 측정장치들 사이의 증가된 호환성이 종래의 방적사의 권취를 감시하는 방법과 다르게 얻어진다.
본 실시예에서, 횡파의 측정은 방적사가 아래로 주행될 때 이루어지지만, 방적사가 위로 주행되어도 측정은 이루어질 수 있다. 이러한 경우에, 위로 주행하는 횡파의 속도는 아래로 주행하는 횡파의 속도에서 방적사 주행속도의 2배를 뺌으로써 계산된다.
본 실시예에서, 두께가 75d이고 실가닥의 갯수가 36개인 폴리에스테르 FDY 방적사가 권취될 때, 권취속도와 횡파전달속도 사이의 관계가 도 26에 도시되어 있다. 도 26으로부터 쉽게 알 수 있듯이, 방적사 권취속도의 증가는 횡파전달속도를 증가시킨다. 이러한 관계를 사용함으로써, 권취속도가 적절히 제어되어 횡파전달속도가 최적값으로 제어되는 반면, 횡파전달속도에 따른 권취속도의 자동제어도 이루어질 수 있다.
본 발명에 따른 방적사의 장력을 측정하는 방법과 장치에 의해 방적사를 권 취하는 도중에 실가닥이 절단되거나 루프가 형성되는 등의 결함을 방지할 수 있다. 또, 다양한 권취조건에 영향을 받지 않고 측정의 정밀도가 증가된다. 한편, 본 발명의 권취방법에 의해 바람직한 형상을 갖는 방적사의 최종패키지를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 횡파전달속도로부터 방적사의 장력을 측정하는 시스템의 개략도,
도 2는 도 1의 압전소자를 사용하는 가진유니트의 사시도,
도 3은 압축공기분사를 사용하는 가진유니트의 변형예를 도시한 개략도,
도 4는 전자기코일을 사용하는 가진유니트의 다른 변형예를 도시한 개략도,
도 5(a)와 도 5(b)는 각각 다중진동기에 의한 온-오프신호와 진동장치에 의한 진동신호를 시간변화에 따라 나타낸 그래프,
도 6(a)과 도 6(b)는 각각 수신신호와 온/오프신호를 시간변화에 따라 나타낸 그래프,
도 7은 측정된 장력과 계산된 장력 사이의 관계를 나타낸 그래프,
도 8은 방적사의 횡이동장치를 구비한 방적사 권취시스템에서 횡파전달속도를 측정하는 시스템을 도시한 개략도,
도 9는 도 8에서 사용된 방적사의 횡이동장치를 도시한 개략도,
도 10은 도 8에서 사용된 횡이동장치의 변형예를 도시한 개략도,
도 11은 도10에서 ⅩI-ⅩI선에서 본 횡방향 안내부를 검출하는 검출장치의 구조를 도시한 개략도,
도 12는 도 8에서 횡파를 검출하는 검출장치의 구조를 도시한 개략도,
도 13은 도 8에서 횡파를 검출하는 검출장치의 변형예를 도시한 개략도,
도 14는 도 8에서 횡파를 검출하는 검출장치의 다른 변형예를 도시한 개략도,
도 15는 도 8과 유사하지만 진동을 검출하는 검출장치가 횡방향 안내부로부터 이격되어 있는 변형된 구조를 도시한 개략도,
도 16은 횡방향 안내부에서 발생된 방적사의 횡파전달을 도시한 개략도,
도 17은 도 16과 유사하지만 횡이동 안내부의 횡이동방향이 역전될 때 방적사의 횡파전달을 도시한 개략도,
도 18은 횡파전달의 변형된 모드를 도시하는 개략도,
도 19(a)와 도 19(b)는 도 8에 도시된 제 2실시예에서 횡이동장치에 의해 발생된 횡파전달속도를 측정하기 위한 진동신호와 수신신호를 시간변화에 따라 나타낸 그래프,
도 20은 도 7과 유사하지만 도 8에 도시된 제 2실시예에서 측정된 장력과 계산된 장력 사이의 관계를 나타낸 그래프,
도 21은 도 8과 유사하지만 방적사의 횡파를 감출하는 검출장치의 구성이 변형되어 검출장치가 방적사의 횡이동 평면내의 방적사의 일측면 상에 정렬되어 있는개략도,
도 22는 도 21의 시스템내의 방적사에 대하여 검출장치의 배치를 도시한 개략도,
도 23은 도 22와 유사하지만 횡이동 안내부의 횡방향위치 변화에 따라 검출장치에 관한 횡파의 위치변화를 도시한 개략도,
도 24(a)와 도 24(b) 및 도 24(c)는 도 21의 시스템에서 수신장치에 수신된 신호의 변화와, 수신신호의 발생시간 및, 진동신호의 발생시간을 각각 나타낸 그래프,
도 25는 도 1과 유사하지만 권취기계에서 패키지의 형태를 제어하기 위해 권취기계내의 방적사에 진동을 가하는 횡파전달속도를 측정하는 시스템을 도시한 개략도,
도 26은 권취공정 중에 권취속도와 횡파전달속도 사이의 관계를 나타낸 그래프,
도 27은 3점식 장력측정장치의 개략사시도이다.

Claims (12)

  1. 방적사주행로를 따라 방적사를 주행시키는 단계와;
    방적사주행내의 제 1위치에서 방적사에 진동을 가하여 방적사에 횡파를 발생시키는 단계; 및,
    상기 제 1위치로부터 이격된 방적사주행로내의 제 2위치에서 방적사의 장력을 측정하기 위해 겉보기 횡파전달속도를 측정하는 단계;로 구성된 방적사의 장력을 측정하는 방법.
  2. 제 l항에 있어서, 상기 측정단계는 상기 제 1위치에서 진동을 가하는 시간을 측정하는 단계와, 상기 제 2위치에서 횡파의 도착시간을 측정하는 단계, 상기 제 1 위치에서 진동을 가하는 시간과 횡파전달속도에 상응하는 제 2위치에서의 횡파의 도착시간 사이의 시간차를 계산하는 단계로 된 것을 특징으로 하는 방적사의 장력을 측정하는 방법.
  3. 방적사주행로를 따라 방적사를 주행시키는 수단과;
    방적사주행로내의 제 1위치에서 방적사에 진동을 가하여 방적사에 횡파를 발생시키는 수단;
    상기 제 1위치로부터 이격된 방적사주행로내의 제 2위치에서 겉보기 횡파전달속도를 측정하는 수단;
    방적사의 주행속도와 겉보기 횡파전달속도에 의해 실제 횡파전달속도를 계산하는 수단; 및,
    실제 횡파전달속도에 의해 방적사의 장력을 계산하는 수단;으로 구성된 방적사의 장력을 측정하는 장치.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 가진유니트는 방적사를 안내하는 안내부와, 이 안내 부를 진동시켜 방적사에 진동을 가하는 압전소자를 구비하는 것을 특징으로 하는 방적사의 장력을 측정하는 장치.
  5. 제 3항에 있어서, 상기 가진유니트는 공기흐름을 분사하는 노즐과, 이 노즐에 압축된 유체가 진동하면서 유입되도록 하여 방적사에 진동을 가하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 방적사의 장력을 측정하는 장치.
  6. 제 3항에 있어서, 상기 가진유니트는 방적사에 접촉된 로드와, 이 로드를 진동시켜 방적사에 진동을 가하는 전자기수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 방적사의 장력을 측정하는 장치.
  7. 방적사주행로를 따라 방적사가 주행되는 동안 방적사를 권취하는 수단과;
    상기 방적사 권취수단의 상류부에서 방적사주행로를 따라 방적사를 횡이동시 키는 수단;
    상기 방적사를 횡이동시키는 수단에 의해 횡이동된 방적사의 제 1위치를 검출하는 제 1검출수단;
    횡이동으로 발생되고 상기 제 1위치에서 이격된 제 2위치로 전달되는 횡파를 검출하는 제 2검출수단;
    상기 제 1검출수단에 의해 검출된 횡이동의 발생에서부터 상기 제 2검출수단에 의해 검출된 횡파의 수신까지의 시간에 의해 겉보기 횡파전달속도를 계산하는 수단;
    상기 방적사의 주행속도와 겉보기 횡파전달속도에 의해 실제 횡파전달속도를 계산하는 수단; 및,
    실제 횡파전달속도에 의해 방적사의 장력을 계산하는 수단;으로 구성된 방적사를 권취하는 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 제 1검출수단이 상기 횡이동시키는 수단의 횡방향 위치를 검출하도록 된 것을 특징으로 하는 방적사를 권취하는 장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 제 1검출수단이 권취될 방적사의 상류이동방향의 상기 방적사를 횡이동시키는 수단으로부터 이격된 제 1위치에서 방적사를 검출하도록된 것을 특징으로 하는 방적사를 권취하는 장치.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 제 2검출수단은 빛을 방사하는 광방사기와, 방적사로부터 반사된 빛을 수신하는 광수신기를 구비한 반사형의 광전센서를 구비하고, 상기 광방사기는 방적사의 횡평면에 평행한 평면내의 방적사 외부의 위치로부터 빛을 방사하는 것을 특징으로 하는 방적사를 권취하는 장치.
  11. 방적사주행로를 따라 방적사를 주행시키고 방적사를 패키지에 권취하는 단계와;
    방적사주행로내의 제 1위치에서 방적사에 진동을 가하여 방적사에 횡파를 발생시키는 단계;
    상기 제 1위치로부터 이격된 방적사주행로내의 제 2위치에서 방적사의 장력을 측정하기 위해 겉보기 횡파전달속도를 측정하는 단계; 및,
    측정된 겉보기 횡파전달속도에 따라 방적사의 권취를 제어하는 단계;로 구성된 방적사를 권취하는 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 제어단계는 방적사의 주행방향에 반대되는 방향으로 방적사의 겉보기 횡파전달속도가 40∼7Om/sec범위의 값으로 제어되도록 권취속도를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방적사를 권취하는 방법.
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