JP5636785B2 - 繊維条体測定装置及び糸巻取機 - Google Patents

Description

本発明は、主として、繊維条体に含まれる異物を検出するための繊維条体測定装置に関する。

紡績糸などの繊維条体を巻き取る装置においては、繊維条体に含まれる異物や、当該繊維条体の太さムラを検出するための、繊維条体測定装置を備える場合がある。ここで、例えば紡績糸の太さムラと異物の混入を検出する構成としては、近赤外ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）による透過光の変化で太さムラを検出するとともに、可視光ＬＥＤを用いて紡績糸に照射した光の反射光の変化から異物検出を行うという光学式の測定装置が一般的である。光量の変化は、透過光、反射光のいずれもフォトダイオードなどの受光素子で電気的に変換される。

反射光による異物検出は、繊維条体と異物で光の反射率が異なることを利用したものである。例えば白い紡績糸に色の付いた異物が含まれていると、当該異物の部分で反射光が減少するので、当該反射光の変化を測定することにより異物を検出することができる。

ここで、可視光ＬＥＤを用いた異物検出は、異物の色と光源の色との関係で検出感度が変わる。例えば緑ＬＥＤを用いて緑色の光を紡績糸に照射した場合は、その補色である赤色異物の検出感度は高いが、緑色異物の検出感度は低い。同様に、黄色ＬＥＤを用いて黄色の光を紡績糸に照射した場合は、その補色である青色異物の検出感度は高いが、黄色異物の検出感度は低い。従来は、目立ち易い赤色異物の検出感度を上げたいというニーズがあり、また入手し易いということもあってもっぱら緑色ＬＥＤを用いて異物検出を行っていた。従って、従来の繊維条体測定装置では緑色の異物の検出感度が低かったのである。

一方、特許文献１は、黄色ＬＥＤを用いることで黄色の異物の検出感度が低下することを逆に利用し、トラッシュを除去しないようにした異物検出装置を開示している。即ち、トラッシュ（綿の茎葉）は除去しなくても良い異物であるから、当該トラッシュと同系の色である黄色の光を用いて異物検出を行うことにより、当該トラッシュを異物として検出しにくくすることができる。

特開２００７−２１２４２３号公報

以上のように、従来の繊維条体測定装置における異物検出では、検出することができる異物の色に制限があった。上記特許文献１の構成はこの性質をうまく利用しているものの、除去する必要がある異物が黄色の場合、このような異物を検出することが困難であるという問題は未解決である。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、あらゆる色の異物を検出できる繊維条体測定装置を提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の第１の観点によれば、以下の構成の繊維条体測定装置が提供される。即ち、この繊維条体測定装置は、第１光源部と、第２光源部と、第１受光部と、第２受光部と、第１検出部と、第２検出部と、を備える。前記第１光源部は、第１の色である黄色の光を繊維条体に照射する。前記第２光源部は、前記第１の色とは補色の関係にある第２の色である青色の光を前記繊維条体に照射する。前記第１受光部は、前記第１光源部の光が前記繊維条体で反射した反射光と、前記第１光源部の光が前記繊維条体を透過した透過光と、を受光する。前記第２受光部は、前記第２光源部の光が前記繊維条体で反射した反射光と、前記第２光源部の光が前記繊維条体を透過した透過光と、を受光する。前記第１検出部は、前記第１受光部及び前記第２受光部が受光した前記反射光に基づいて、前記繊維条体の異物を検出する。前記第２検出部は、前記第１受光部又は前記第２受光部が受光した前記透過光に基づいて、前記繊維条体の太さを検出する。

即ち、上記のように補色の関係にある２つの色の光を用いることにより、一方の光源の光で検出感度が落ちてしまう色の異物であっても、他方の光源の光で検出することができる。このように、苦手な色を２つの光源で互いに補い合うことができるので、上記の繊維条体測定装置は、あらゆる色の異物を良好な感度で検出することができる。また、何れか一方の光源を、糸太さ検出のための光源としても利用することにより、繊維条体検出装置の構成をシンプルにしてコストダウンを図ることができる。また、ポリプロピレンは青色の光の反射率が高いという特性があることから、繊維条体測定装置は、上記のように青色の光源を用いて異物検出を行うことで、ポリプロピレンを検出することができる。そして、繊維条体測定装置は、上記青色の補色である黄色の光源も用いて異物検出を行うことで、青色の光源では検出することが難しい青色異物を良好に検出することができる。

本発明の第２の観点によれば、以下の構成の繊維条体測定装置が提供される。即ち、この繊維条体測定装置は、第１光源部と、第２光源部と、第１受光部と、第２受光部と、第１検出部と、第２検出部と、を備える。前記第１光源部は、黄色の光を繊維条体に照射する。前記第２光源部は、紫外光を前記繊維条体に照射する。前記第１受光部は、前記第１光源部の光が前記繊維条体で反射した反射光と、前記第１光源部の光が前記繊維条体を透過した透過光と、を受光する。前記第２受光部は、前記第２光源部の光が前記繊維条体で反射した反射光と、前記第２光源部の光が前記繊維条体を透過した透過光と、を受光する。前記第１検出部は、前記第１受光部及び前記第２受光部が受光した前記反射光に基づいて、前記繊維条体の異物を検出する。前記第２検出部は、前記第１受光部又は前記第２受光部が受光した前記透過光に基づいて、前記繊維条体の太さを検出する。

即ち、ポリプロピレンは紫外光の反射率が高いという特性があることから、繊維条体測定装置は、上記のように紫外光の光源を用いて異物検出を行うことで、ポリプロピレンを検出することができる。一方、上記紫外光の光源では、波長の近い青色の異物を検出することが難しい。そこで、繊維条体測定装置は、青色の補色である黄色の光源も用いて異物検出を行うことで、紫外光では検出することが難しい青色異物を良好に検出することができる。

上記の繊維条体測定装置において、前記第１検出部は、前記反射光の測定値を閾値と比較して、前記繊維条体に混在するトラッシュと、トラッシュ以外の異物と、を判別する判別部を備えることが好ましい。

即ち、トラッシュは黄色の光源では検出しにくい色をしているので、黄色光源による反射光と、それ以外の光による反射光と、を比較することにより、繊維条体測定装置は、検出した異物がトラッシュか否かを判別することができる。

上記の繊維条体測定装置において、前記第１光源部及び前記第２光源部に可視光の光源を用いる場合は、前記第１光源部と、前記第２光源部と、前記第１受光部と、前記第２受光部と、を格納する樹脂製のハウジングを更に備えることが好ましい。

即ち、可視光は樹脂を劣化させないので、光源部を樹脂製のハウジングに収めることができる。そして、２つの光源部と、２つの受光部と、を１つのハウジングに収容することにより、繊維条体測定装置をコンパクトに構成することができる。

上記の繊維条体測定装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、繊維条体の走行方向において、前記第１光源部と前記第１受光部は、前記第２光源部と前記第２受光部の上流側に所定距離を隔てて配置されている。そして、繊維条体測定装置は、前記第１受光部及び前記第２受光部が受光した前記透過光と前記所定距離とに基づいて、前記繊維条体の走行速度を取得する走行速度取得部を備えている。

即ち、走行する繊維条体からの透過光を、当該繊維条体の走行方向の上流側と下流側で測定すると、下流側の測定値は上流側の測定値に比べて時間的な遅れがある。そこで、繊維条体測定装置は、この時間的な遅れを検出することにより、繊維条体の走行速度を算出することができる。

上記の繊維条体測定装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記第１光源部は、交互に発光する２つの発光素子を有している。前記第１受光部は、反射光及び透過光を受光する２つの受光素子を有している。前記第２光源部は１つの発光素子を有している。前記第２受光部は、透過光を受光する１つの受光素子を有している。

即ち、第１光源部及び第１受光部は二軸型の測定部、第２光源部及び第２受光部は一軸型の測定部として構成する。二軸型の測定部は繊維条体に対して複数の方向から光を照射できるため、繊維条体の断面形状が扁平であっても良好な検出感度を保つことができる。一軸型の測定部は、光軸に垂直な透過光受光素子が配置されているので、透過光の検出範囲が広い。このように、一軸型と二軸型の測定部にはそれぞれ特徴があるので、この２種類の測定部を組み合わせることにより繊維条体測定装置の検出性能を向上させることができる。

本発明の第３の観点によれば、糸をパッケージに巻き取る巻取装置と、走行する前記糸を測定する前記の繊維条体測定装置と、を備えた糸巻取機が提供される。

これにより、糸巻取機は、異物と糸太さの異常が除去された品質の高いパッケージを形成することができる。

本発明の一実施形態に係る自動ワインダが備えるワインダユニットの側面図。 ワインダユニットの模式的な正面図。 第１測定部の構成を示すクリアラヘッドの平面断面図。 第２測定部の構成を示すクリアラヘッドの平面断面図。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施形態に係る自動ワインダ（糸巻取機）が備えるワインダユニット１０の側面図である。図２はワインダユニット１０の概略的な構成を示した正面図である。

図１及び図２に示すワインダユニット１０は、給糸ボビン２１から解舒される紡績糸（繊維条体）２０をトラバースさせながら巻取ボビン２２に巻き付けて、所定長で所定形状のパッケージ３０とするものである。本実施形態の自動ワインダ（糸巻取機）は、並べて配置された複数のワインダユニット１０と、その並べられた方向の一端に配置された図略の機台制御装置と、を備えている。

それぞれのワインダユニット１０は、正面視で左右一側に設けられたユニットフレーム１１（図１）と、このユニットフレーム１１の側方に設けられた巻取ユニット本体１６と、を備えている。前記巻取ユニット本体１６は、マガジン式供給装置６０と、巻取部３１と、給糸ボビン保持部７１と、を備えている。

マガジン式供給装置６０は、図１に示すように、ワインダユニット１０の下部から正面上方向に斜めに延出するマガジン保持部６５と、このマガジン保持部６５の先端に取り付けられているボビン収納装置６６と、を備えている。このボビン収納装置６６はマガジンカン６７を備え、このマガジンカン６７には複数の収納孔が円状に並べて形成されている。この収納孔のそれぞれには、供給ボビン７０を傾斜姿勢でセットすることができる。前記マガジンカン６７は図略のモータによって間欠的な回転送り駆動が可能であり、この間欠駆動とマガジンカン６７が備える図略の制御弁とによって、マガジン保持部６５が有する図略のボビン供給路に供給ボビン７０を１つずつ落下させることができる。前記ボビン供給路に供給された供給ボビン７０は、傾斜姿勢のまま給糸ボビン保持部７１へ導かれる。

給糸ボビン保持部７１は図略の回動機構を備えており、供給ボビン７０を前記ボビン供給路から受け取った後、当該供給ボビン７０を斜め姿勢から略直立姿勢に引き起こすように回動する。これにより、給糸ボビン保持部７１は、供給された給糸ボビン２１を略直立姿勢で保持することができる。なお、図１に示すようなマガジン式供給装置６０に代えて、自動ワインダの下部に設けられた図略の搬送コンベアにより給糸ボビン２１を図略の給糸ボビン供給部から各ワインダユニット１０の給糸ボビン保持部７１に供給する形態であっても良い。

巻取部３１は、給糸ボビン２１から解舒された紡績糸２０を、巻取ボビン２２の周囲に巻き取ってパッケージ３０を形成するように構成されている。具体的には、巻取部３１は、巻取ボビン２２を把持可能に構成されたクレードル２３と、紡績糸２０をトラバースさせるとともに前記巻取ボビン２２を駆動するための巻取ドラム２４と、を備えている。クレードル２３は、巻取ドラム２４に対し近接又は離間する方向に揺動可能に構成されており、これによって、パッケージ３０が巻取ドラム２４に対して接触又は離間される。図２に示すように、前記巻取ドラム２４の外周面には螺旋状の綾振溝２７が形成されており、この綾振溝２７によって紡績糸２０をトラバース（綾振り）させるように構成している。

前記巻取ボビン２２は、当該巻取ボビン２２に対向して配置される巻取ドラム２４が回転駆動することにより、従動回転する。紡績糸２０は、前記綾振溝２７によってトラバースされつつ、回転する巻取ボビン２２の周囲に巻き取られる。図２に示すように、この巻取ドラム２４はドラム駆動モータ５３の出力軸に連結されており、このドラム駆動モータ５３の作動はモータ制御部５４により制御される。このモータ制御部５４は、ユニット制御部（制御部）５０からの制御信号を受けて前記ドラム駆動モータ５３を運転及び停止させる制御を行うように構成している。

また、前記巻取ユニット本体１６は、給糸ボビン２１と巻取ドラム２４との間の糸走行経路中に、給糸ボビン２１側から順に、解舒補助装置１２と、テンション付与装置１３と、糸継装置１４と、クリアラ（繊維条体測定装置）１５が備えるクリアラヘッド４９と、を配置した構成となっている。

解舒補助装置１２は、芯管に被さる規制部材４０を給糸ボビン２１からの紡績糸２０の解舒と連動して下降させることにより、給糸ボビン２１からの紡績糸２０の解舒を補助するものである。規制部材４０は、給糸ボビン２１から解舒された紡績糸２０が振り回されることにより給糸ボビン２１の上部に形成されるバルーンに対し接触し、当該バルーンに適切なテンションを付与することによって紡績糸２０の解舒を補助する。

テンション付与装置１３は、走行する紡績糸２０に所定のテンションを付与するものである。テンション付与装置１３としては、例えば、固定の櫛歯に対して可動の櫛歯を配置するゲート式のものを用いることができる。可動側の櫛歯は、櫛歯同士が噛み合わせ状態又は解放状態になるように、ロータリー式のソレノイドにより回動することができる。このテンション付与装置１３によって、パッケージ３０に巻き取られる紡績糸２０に一定のテンションを付与し、パッケージ３０の品質を高めることができる。なお、テンション付与装置１３には、上記ゲート式のもの以外にも、例えばディスク式のものを採用することができる。

クリアラ１５は、クリアラヘッド４９と、アナライザ５５（図２）と、を備えている。紡績糸２０は、クリアラヘッド４９に導入された状態で走行する。クリアラヘッド４９には後述の測定部５１，５２が配置されており、紡績糸２０の状態を測定するように構成されている。測定部５１，５２の測定結果は、アナライザ５５に送信される。アナライザは、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等からなるコンピュータとして構成されており、測定部５１，５２から送信されてきた測定結果に基づいて、紡績糸２０の太さムラや異物を検出する。アナライザ５５は、紡績糸２０の太さに異常が見つかった場合や、除去すべき異物を検出した場合には、その部分を糸欠点とみなして、ユニット制御部５０に糸欠点検出信号を送信する。

前記クリアラヘッド４９の近傍には、図略のカッタが付設されている。ユニット制御部５０は、アナライザ５５が糸欠点を検出したときには、直ちにカッタを作動させて紡績糸２０を切断する。この切断動作及び後述の糸継動作により、前記糸欠点の部分が除去される。

糸継装置１４は、クリアラ１５が糸欠点を検出して紡績糸２０を切断した時、又は給糸ボビン２１からの解舒中の糸切れ時等に、給糸ボビン２１側の下糸と、パッケージ３０側の上糸とを糸継ぎするものである。糸継装置１４としては、機械式のものや、圧縮空気等の流体を用いるもの等を使用することができる。

糸継装置１４の下側及び上側には、給糸ボビン２１側の下糸を捕捉して案内する下糸案内パイプ２５と、パッケージ３０側の上糸を捕捉して案内する上糸案内パイプ２６と、が設けられている。下糸案内パイプ２５の先端には吸引口３２が形成され、上糸案内パイプ２６の先端にはサクションマウス３４が備えられている。下糸案内パイプ２５及び上糸案内パイプ２６には適宜の負圧源がそれぞれ接続されており、前記吸引口３２及びサクションマウス３４に吸引流を作用させることができる。

この構成で、糸切れ時又は糸切断時においては、下糸案内パイプ２５の吸引口３２が図１及び図２で示す位置で下糸を捕捉し、その後、軸３３を中心にして上方へ回動することで糸継装置１４に下糸を案内する。また、これとほぼ同時に、上糸案内パイプ２６が図示の位置から軸３５を中心として上方へ回動し、ドラム駆動モータ５３によって逆転されるパッケージ３０から解舒される上糸をサクションマウス３４によって捕捉する。続いて、上糸案内パイプ２６が軸３５を中心として下方へ回動することで、糸継装置１４に上糸を案内するようになっている。そして、下糸と上糸の糸継ぎが、糸継装置１４によって行われる。

次に、クリアラ１５の構成について詳しく説明する。

本実施形態のクリアラ１５は、紡績糸２０に含まれる異物と、当該紡績糸２０の太さムラと、を検出するための光学式の測定部５１，５２を、紡績糸２０の走行方向に沿って上下に２段設けている。そして、第１測定部５１において測定に用いる光の色と、第２測定部５２において測定に用いる光の色は、補色の関係となるように構成されている。

即ち、前述のように、クリアラ１５による異物の検出感度は、クリアラ１５が紡績糸２０に対して照射する光の色によって異なる。そして、照射する光の補色の関係にある色の異物の検出感度は高く、照射する光と同系の色の異物の検出感度は低い。従って、単一の色の光を照射する光源を用いて異物の検出をしていた従来のクリアラでは、検出できる異物の色の範囲に制限があったのである。

この点、本実施形態のクリアラ１５では、上記のように異物の検出を行う測定部を上下に２つ設け、それぞれ測定部５１，５２で異なる色の光を用いて異物の検出を行っている。しかも２つの測定部５１，５２で用いている光の色は補色の関係であるように設定されている。これにより、一方の色の光で検出できない異物であっても、他方の色の光で検出が可能であるため、検出できない色の異物がなくなり、クリアラ１５による異物の検出感度を飛躍的に向上させることができる。

測定部５１，５２で異物の検出に用いる光の色は、補色の関係にあれば任意の色の組み合わせを用いることができる。ただし、本実施形態のクリアラ１５では、ポリプロピレンの検出感度を向上させることができるとともに、トラッシュを判別することができるという２つの効果を両立できる点に着目し、青色と黄色の組み合わせを採用している。この点については後述する。

なお、クリアラ１５による紡績糸２０の太さの検出感度に関しては、検出に用いる光の色はあまり影響を与えない。ただし本実施形態のクリアラ１５は、異物の検出と同時に糸の太さの検出も行っているので、以下の説明では紡績糸２０の太さの検出についても説明する。

まず、クリアラヘッド４９について説明する。クリアラヘッド４９は樹脂製のハウジングとして構成されており、その内部には、測定部５１，５２が備える各構成（後述の第１光源部６１、第１受光部６２、第２光源部６３、第２受光部６４など）が配置されている。クリアラヘッド４９には、紡績糸２０を通過させるための糸通路４９ａが、当該紡績糸２０の走行方向に沿って形成されている。なお、この糸通路４９ａは、クリアラヘッド４９の装置正面側に向けて開放された形状となっている。

次に、第１測定部５１について説明する。図２に示すように、第１測定部５１は、第２測定部５２よりも糸走行方向上流側に配置されている。また、図３は、クリアラヘッド４９を糸走行方向に直交する平面で切断して、クリアラヘッド４９の内部の第１測定部５１の構成を示した模式的な断面図である。

第１測定部５１は、第１光源部６１と、第１受光部６２と、を備えている。図３に示すように、第１光源部６１は２つの発光素子６１１，６１２を備え、第１受光部６２は２つの受光素子６２１，６２２を備えている。前記２つの発光素子６１１，６１２は黄色ＬＥＤとして構成されており、これにより糸通路４９ａを走行している紡績糸２０に対して黄色の光を照射するように構成されている。受光素子６２１，６２２はフォトダイオードとして構成され、受光した光の強度を電気信号に変換してアナライザ５５に送信するように構成されている。なお、このタイプの測定部を、発光素子を２つ備えているという意味で二軸型測定部と呼ぶ。

なお、糸通路４９ａと、第１光源部６１及び第１受光部６２との間は、樹脂製の透明板３６によって仕切られている。そして、第１光源部６１はこの透明板３６を介して紡績糸２０に対して光を照射し、第１受光部６２は透明板３６を介して光を受光するように構成されている。このように糸通路４９ａと、第１光源部６１及び第１受光部６２と、を仕切ることにより、糸通路４９ａを紡績糸２０が走行することによって発生する糸屑などが第１光源部６１及び第１受光部６２に付着することを防止できるので、クリアラヘッド４９のメンテナンス性が向上する。

第１発光素子６１１と第２発光素子６１２は、糸通路４９ａを走行する紡績糸２０に対して、異なる角度から光を照射するように配置されている。また、第１発光素子６１１と第２発光素子６１２は、交互に何れか一方が発光するように、アナライザ５５によって制御されている。これにより、紡績糸２０に対して２つの異なる方向から光を当てることができる。即ち、このような二軸型測定部は、紡績糸２０を多角的に測定することができるので、例えば図３の断面における断面形状が扁平な糸であっても、異物及び糸太さの検出精度を向上させることができる。

第１受光素子６２１は、紡績糸２０の走行経路を挟んで第２発光素子６１２の反対側に配置されている。従って、第１受光素子６２１は、第２発光素子６１２から紡績糸２０に照射された光の透過光を受光する。他方の第２受光素子６２２は、紡績糸２０の走行経路を挟んで第１発光素子６１１の反対側に配置されている。従って、第２受光素子６２２は、第１発光素子６１１から紡績糸２０に照射された光の透過光を受光する。

また、第１受光素子６２１は、第１発光素子６１１からの光が直接当たらないように配置されているとともに、当該第１発光素子６１１から紡績糸２０に照射された光の反射光を受光できるように配置されている。また、第２受光素子６２２は、第２発光素子６１２からの光が直接当たらないように配置されているとともに、当該第２発光素子６１２から紡績糸２０に照射された光の反射光を受光できるように配置されている。

以上の構成で、図３に示すように、第１発光素子６１１が発光しているときには、第１受光素子６２１は反射光を、第２受光素子６２２は透過光を、それぞれ受光する。第２発光素子６１２が発光しているときの様子の図示は省略するが、この場合は上記とは逆に、第１受光素子６２１が透過光を、第２受光素子６２２が反射光を、それぞれ受光する。

上記透過光は、紡績糸２０によって遮断されながら受光素子６２１，６２２に受光された光であるから、紡績糸２０の太さが変動すれば、透過光の強度も変動する。従って、アナライザ５５において受光素子６２１，６２２が受光した透過光の変動を監視することにより、紡績糸２０の太さムラを検出することができる。

また上記反射光は、紡績糸２０表面で反射して受光素子６２１，６２２に受光された光であるから、紡績糸２０表面の色に応じて、上記反射光の強度も変動する。従って、アナライザ５５において受光素子が受光した反射光の変動を検出することにより、紡績糸２０に含まれる異物を検出することができる。

特に本実施形態の第１測定部５１では黄色ＬＥＤを光源として採用しているので、黄色の補色である青色の異物を感度良く検出することができる。一方、黄色の光源では黄色の異物を検出することは難しいが、この点は第２測定部５２によって補うことができる。

なお、紡績糸２０が太いほど、紡績糸２０が光を反射する面積は広いので、反射光の強度も強くなる。従って、紡績糸２０からの反射光の強度は、紡績糸２０の太さの影響も受けてしまう。ただし、受光素子６２１，６２２は、紡績糸２０以外の部分（例えば糸通路４９ａの壁面）からの反射光も受光している。この紡績糸２０以外の部分からの反射光は、紡績糸２０が太いほど弱くなるので、紡績糸２０からの反射光の変動を相殺することができる。これにより、反射光の強度は、糸太さの変動の影響を受けなくなるので、精度良く異物を検出することができる。なお、図示は省略するが、糸通路４９ａの壁面には適切な反射率の反射板を設けており、紡績糸２０からの反射光の変動を適切に相殺できるように工夫されている。

次に、第２測定部５２について説明する。図４は、クリアラヘッド４９を糸走行方向に直交する平面で切断して、クリアラヘッド４９内部の第２測定部５２の構成を示した模式的な断面図である。

第２測定部５２は、第２光源部６３と、第２受光部６４と、を備えている。図４に示すように、第２光源部６３は第３発光素子６３１を備え、第２受光部６４は３つの受光素子（第３受光素子６４１、第４受光素子６４２、第５受光素子６４３）を備えている。第３発光素子は青色ＬＥＤとして構成されており、これにより糸通路４９ａを走行している紡績糸２０に対して青色の光を照射するように構成されている。受光素子６４１，６４２，６４３はフォトダイオードとして構成され、受光した光の強度を電気信号に変換してアナライザ５５に送信するように構成されている。なお、このタイプの測定部を、発光素子を１つ備えているという意味で一軸型測定部と呼ぶ。

糸通路４９ａと、第２光源部６３及び第２受光部６４との間は、樹脂製の透明板３６によって仕切られている。そして、第２光源部６３はこの透明板３６を介して紡績糸２０に対して光を照射し、第２受光部６４は透明板３６を介して光を受光するように構成されている。

第５受光素子６４３は、紡績糸２０の走行経路を挟んで第３発光素子６３１の反対側に配置されている。従って、第５受光素子６４３は、第３発光素子６３１から紡績糸２０に照射された光の透過光を受光する。また、第３受光素子６４１及び第４受光素子６４２は、第３発光素子６３１からの光が直接当たらないように配置されているとともに、当該第１発光素子６３１から紡績糸２０に照射された光の反射光を受光できるように配置されている。また、第３受光素子６４１と第４受光素子６４２は、それぞれ装置奥行方向（図４の上下方向）で第３発光素子６３１の両側に配置されている。

また、第５受光素子６４３は、光軸に対して垂直となるように配置されている。これにより、第１測定部５１のような二軸型測定部に比べて、一軸型測定部は、装置奥行方向（図４の上下方向）で広い範囲で透過光を受光することができる。このように、一軸型の測定部は、透過光を広い範囲で受光できるので、検出範囲を拡げることができ、極太の繊維条体まで測定することができる。

アナライザ５５は、第５受光素子６４３が受光した透過光の変動を監視することにより、紡績糸２０の太さムラを検出することができる。また、アナライザ５５は、第３受光素子６４１及び第４受光素子６４２が受光した反射光の減少を検出することにより、紡績糸２０に含まれる異物を検出することができる。

特に本実施形態の第２測定部５２では青色ＬＥＤを光源として採用しているので、青色の補色である黄色の異物を感度良く検出することができる。一方、青色の光源では青色の異物を検出することは難しいが、この点は第１測定部５１によって補うことができる。なお、この第２測定部５２においても、第１測定部５１と同様に、図略の反射板を適宜配置して、受光素子６４１，６４２が受光する反射光の強度が糸太さの影響を受けないように工夫されている。

次に、アナライザ５５における異物の検出について説明する。アナライザ５５は、第１測定部５１が備える第１受光部６２が受光した反射光と、第２測定部５２が備える第２受光部６４が受光した反射光と、に基づいて、紡績糸２０の異物を検出する第１検出部５５ａとしての機能を有している。

第１検出部５５ａは、第１受光部６２と第２受光部６４が受光した反射光の測定値を閾値と比較して、紡績糸２０に含まれる異物の有無を判定する。例えば綿繊維からなる紡績糸２０の場合は、紡績糸２０自体は白いので光の反射率は大きく、色の付いた異物の光の反射率は低い。従って、色の付いた異物が紡績糸２０に含まれていると、紡績糸２０からの反射光は減少する。そこで、第１検出部５５ａは、異物の無い状態の紡績糸２０から得られる反射光の測定値よりも小さい異物検出閾値を予め設定しておく。そして、第１受光部６２又は第２受光部６４における反射光の測定値が異物検出閾値以下となったときに、第１検出部５５ａは、紡績糸２０に異物が含まれていると判定する。本実施形態のクリアラ１５では、第１受光部６２と第２受光部６４で補色の関係にある色の反射光を受光しているので、上記のように両方の受光部の測定値を考慮することにより、あらゆる色の異物を検出することができる。なお、光の反射率は光源の色によって異なるので、測定結果と比較する前記異物検出閾値は、第１受光部６２と第２受光部６４で異ならせても良い。

なお、紡績糸２０に異物が含まれていても、必ずしも第１受光部６２又は第２受光部６４における反射光の受光量が減少するとは限らない。例えばポリプロピレンの繊維が異物として紡績糸２０に混入していた場合、当該ポリプロピレンは白色なので殆ど反射光を減少させない。このため、従来のクリアラではポリプロピレンを検出することが困難であった。白い紡績糸２０にポリプロピレンが混入していても目立たないが、後の工程で紡績糸２０を染色するとポリプロピレンだけ染色されずに白いまま残ってしまうので、当該白いポリプロピレンが非常に目立つという問題がある。

この点、本実施形態のクリアラ１５では、第２測定部５２において青色の光を使っているので、ポリプロピレンを検出することができる。即ち、ポリプロピレンは、綿繊維に比べて、青色の光の反射率が大きいという特性がある。従って、綿繊維の紡績糸２０にポリプロピレンが混入していると、青色の光の反射光はむしろ増大する。そこで、第１検出部５５ａは、異物の無い状態の紡績糸２０から得られる青色の光の反射光の測定値よりも大きいポリプロピレン検出閾値を予め設定しておく。そして、第２受光部６４が受光した反射光がポリプロピレン検出閾値以上となったときにも、第１検出部５５ａは、紡績糸２０に異物が含まれていると判定するように構成されている。これにより、クリアラ１５は、ポリプロピレンを異物として除去することができる。

ところで、特許文献１が開示しているように、綿の茎葉等のトラッシュ（くず）は、後工程で綿糸と一緒に染色されて目立たなくなるため、除去しなくても良い異物である。逆にこのように除去しなくても良い異物までも除去してしまうと、ワインダユニット１０によるパッケージの生産効率が低下してしまう。そこで第１検出部５５ａは、トラッシュを判別する判別部５５ｃを備えている。

判別部５５ｃは、異物が検出されると、当該異物が黄色の異物か否かを判定する。即ち、特許文献１が開示しているように、トラッシュは黄色ないし黄橙色であるから、黄色と判定された異物はトラッシュである可能性が高い。具体的には、判別部５５ｃは、黄色い光の反射光を受光している第１受光部６２の測定結果では異物が検出されず、青色の光の反射光を受光している第２受光部６４の測定結果で異物が検出された場合、当該異物の色は黄色であると判定する。

しかし、紡績糸２０には、トラッシュ以外の黄色の異物が含まれている可能性もある。クリアラ１５は、トラッシュを除去する必要はないが、トラッシュ以外の黄色の異物は除去する必要がある。ここで、トラッシュ以外の黄色の異物は、他の工程で紡績糸２０に混入した黄色の繊維片（色糸と呼ばれる）であることが多い。

そこで判別部５５ｃは、当該黄色の異物がトラッシュか色糸かを判別する。ここで、トラッシュは「色が濃くて短い」、色糸は「色が薄くて長い」という特徴がある。従って、青色の光を紡績糸２０に照射することにより、トラッシュは「色が濃くて短い」、色糸は「色が薄くて長い」異物として検出できる。以上の点を考慮し、判別部５５ｃは、黄色異物の長さに閾値を設け、閾値よりも長い黄色異物が検出された場合にのみ、当該黄色異物が色糸であると判定するように構成されている。またこれに代え、あるいはこれに加えて、黄色異物の色の濃さに閾値を設け、閾値よりも薄い黄色異物が検出された場合にのみ、当該黄色異物が色糸であると判定するように判別部５５ｃを構成しても良い。

なお、黄色の光を紡績糸２０に照射したときには黄色の異物を検出できないので、黄色異物の色の濃淡や長さを検出することもできない。本実施形態のクリアラ１５のように黄色以外の色の光を紡績糸２０に照射することにより、はじめて黄色異物の色の濃淡や長さを検出することができる。従って、黄色光源のみを備えた特許文献１の構成では、トラッシュと、黄色の色糸と、の判別をすることはできなかったのである。

以上のように、本実施形態のクリアラ１５は、黄色の光と青色の光とを組み合わせて異物検出を行うことにより、トラッシュは残しつつ、トラッシュ以外の黄色い異物を除去することができる。更に、本実施形態のクリアラ１５は、青色の光を用いて異物の検出を行っているので、前述のようにポリプロピレンを検出することが可能となっている。

次に、アナライザ５５における糸の太さムラの検出について説明する。アナライザ５５は、第２測定部５２が備える第２受光部６４が受光した透過光に基づいて、紡績糸２０の糸の太さムラを検出する第２検出部５５ｂとしての機能を有している。

第２検出部５５ｂは、第２受光部６４が受光した透過光の測定値を監視し、測定値の変動が許容範囲を外れたときに、紡績糸２０の太さが異常であると判定するように構成されている。

またアナライザ５５は、第１受光部６２と第２受光部６４が受光した透過光に基づいて、紡績糸２０の走行速度を取得する速度取得部（走行速度取得部）５５ｄとしても機能するように構成されている。即ち、本実施形態のクリアラ１５において、第１測定部５１は、第２測定部５２よりも糸走行方向で所定距離隔てて上流側に配置されている。従って、第２受光部６４の透過光の測定結果は、第１受光部６２の透過光の測定結果よりも時間的に遅れて出力される。この時間的な遅れは、紡績糸２０の走行速度に比例している。

そこで速度取得部５５ｄは、第１受光部６２の透過光の測定結果に対して第２受光部６４の透過光の測定結果がどの程度時間的に遅れているかを検出して、この検出結果と上記所定距離とに基づいて紡績糸２０の走行速度を取得するように構成されている。本実施形態のクリアラ１５では、２種類の色の光源を用いて測定を行うため測定部５１，５２を上下２段で備えているので、この上下２段構成をそのまま速度の検出にも利用しているのである。上記のようにして取得した糸走行速度は、ユニット制御部５０等に送信され、紡績糸２０の巻き取りの制御に用いられる。

以上で説明したように、本実施形態のクリアラ１５は、第１光源部６１と、第２光源部６３と、第１受光部６２と、第２受光部６４と、第１検出部５５ａと、第２検出部５５ｂと、を備える。第１光源部６１は、黄色の光を紡績糸２０に照射する。第２光源部６３は、黄色とは補色の関係にある青色の光を紡績糸２０に照射する。第１受光部６２は、第１光源部６１の光が紡績糸２０で反射した反射光を受光する。第２受光部６４は、第２光源部６３の光が紡績糸２０で反射した反射光と、第２光源部６３の光が紡績糸２０を透過した透過光と、を受光する。第１検出部５５ａは、第１受光部６２及び第２受光部６４が受光した反射光に基づいて、紡績糸２０の異物を検出する。第２検出部５５ｂは、第２受光部６４が受光した透過光に基づいて、紡績糸２０の太さを検出する。

即ち、上記のように補色の関係にある２つの色の光を用いることにより、一方の光源の光で検出感度が落ちてしまう色の異物であっても、他方の光源の光で検出することができる。このように、苦手な色を２つの光源で互いに補い合うことができるので、本実施形態のクリアラ１５は、あらゆる色の異物を良好な感度で検出することができる。また、何れか一方の光源を、糸太さ検出のための光源としても利用することにより、クリアラ１５の構成をシンプルにしてコストダウンを図ることができる。また、ポリプロピレンは青色の光の反射率が高いという特性があることから、クリアラ１５は、上記のように青色の光源を用いて異物検出を行うことで、ポリプロピレンを検出することができる。そして、クリアラ１５は、上記青色の補色である黄色の光源も用いて異物検出を行うことで、青色の光源では検出することが難しい青色異物を良好に検出することができる。

また、本実施形態のクリアラ１５において、第１検出部５５ａは、反射光の測定値を閾値と比較して、紡績糸２０に混在するトラッシュと、トラッシュ以外の異物と、を判別する判別部５５ｃを備えている。

即ち、トラッシュは黄色の光源では検出しにくい色をしているので、黄色光源による反射光と、それ以外の光による反射光と、を比較することにより、クリアラ１５は、検出した異物がトラッシュか否かを判別することができる。

また、本実施形態のクリアラ１５は、第１光源部６１と、第２光源部６３と、第１受光部６２と、第２受光部６４と、を格納する樹脂製のハウジングであるクリアラヘッド４９を備えている。

即ち、上記実施形態で採用している可視光は樹脂を劣化させないので、第１光源部６１と第２光源部６３とを樹脂製のハウジングに収めることができる。そして、２つの光源部と、２つの受光部と、を１つのハウジングに収容することにより、クリアラ１５をコンパクトに構成することができる。

また、本実施形態のクリアラ１５は、以下のように構成されている。即ち、第１受光部６２は、反射光に加えて、第１光源部６１の光が紡績糸２０を透過した透過光を受光する。紡績糸２０の走行方向において、第１光源部６１と第１受光部６２は、第２光源部６３と第２受光部６４の上流側に所定距離を隔てて配置されている。そして、クリアラ１５は、第１受光部６２及び第２受光部６４が受光した透過光と上記所定距離とに基づいて、前記紡績糸２０の走行速度を取得する速度取得部５５ｄを備えている。

即ち、走行する紡績糸２０からの透過光を、当該紡績糸２０の走行方向の上流側と下流側で測定すると、下流側の測定値は上流側の測定値に比べて時間的な遅れがある。そこで、クリアラ１５は、この時間的な遅れを検出することにより、紡績糸２０の走行速度を算出することができる。

また、本実施形態のクリアラ１５は、以下のように構成されている。即ち、第１光源部６１は、交互に発光する２つの発光素子６１１，６１２を有している。第１受光部６２は、反射光及び透過光を受光する２つの受光素子６２１，６２２を有している。第２光源部６３は１つの発光素子６３１を有している。第２受光部６４は、透過光を受光する１つの受光素子６４３を有している。

即ち、第１光源部６１及び第１受光部６２は二軸型の測定部、第２光源部６３及び第２受光部６４は一軸型の測定部として構成する。二軸型の測定部は紡績糸２０に対して複数の方向から光を照射できるため、紡績糸２０の断面形状が扁平であっても良好な検出感度を保つことができる。一軸型の測定部は、光軸に垂直な受光素子６４３が配置されているので、透過光の検出範囲が広い。このように、一軸型と二軸型の測定部にはそれぞれ特徴があるので、この２種類の測定部を組み合わせることによりクリアラ１５の検出性能を向上させることができる。

また、本実施形態の自動ワインダは、紡績糸をパッケージに巻き取る巻取部３１と、走行する紡績糸を測定するクリアラ１５と、を備えている。

これにより、自動ワインダは、異物と糸太さの異常が除去された品質の高いパッケージを形成することができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。なお、以下の変形例の説明において、上記実施形態と同一又は類似の構成については、上記実施形態と同一の符号を付して説明を省略する。

この変形例では、第２測定部５２において、青色ＬＥＤの代わりに紫外ＬＥＤを第２光源部６３として用いる。即ち、ポリプロピレンは、青色の可視光の反射率に比べて、紫外光の反射率が更に高いため、紫外ＬＥＤを採用することでポリプロピレンの検出感度を更に向上させることができる。

また、紫外線はスペクトルが青色に近いため、青色の補色である黄色の異物の検出感度は高いが、青色の異物の検出感度は低い。そこで、この変形例においても、上記実施形態と同様に、第１光源部６１には黄色ＬＥＤを用いている。これにより、この変形例に係るクリアラにおいても、様々な色の異物を検出することが可能になる。

なお、紫外光は樹脂を劣化させるので、クリアラヘッド４９に樹脂製の透明板３６を用いることができない。そこで本実施形態では、クリアラヘッド４９に合成石英製の透明板３６を用いている。安価な樹脂製の透明板３６を採用することができるという点では、可視光のみを利用した上記実施形態の方が好適である。

以上に説明したように、本変形例のクリアラ１５は第１光源部６１と、第２光源部６３と、第１受光部６２と、第２受光部６４と、第１検出部５５ａと、第２検出部５５ｂと、を備える。第１光源部６１は、黄色の光を紡績糸２０に照射する。第２光源部６３は、紫外光を紡績糸２０に照射する。第１受光部６２は、第１光源部６１の光が紡績糸２０で反射した反射光を受光する。第２受光部６４は、第２光源部６３の光が紡績糸２０で反射した反射光と、第２光源部６３の光が紡績糸２０を透過した透過光と、を受光する。第１検出部５５ａは、第１受光部６２及び第２受光部６４が受光した反射光に基づいて、紡績糸２０の異物を検出する。第２検出部５５ｂは、第２受光部６４が受光した透過光に基づいて、紡績糸２０の太さを検出する。

即ち、ポリプロピレンは紫外光の反射率が高いという特性があることから、上記のように紫外光の光源を用いて異物検出を行うことで、ポリプロピレンを検出することができる。一方、上記紫外光の光源では、波長の近い青色の異物を検出することが難しい。そこで、青色の補色である黄色の光源も用いて異物検出を行うことで、紫外光では検出することが難しい青色異物を良好に検出することができる。

以上に本発明の好適な実施の形態及びその変形例について説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

本明細書において「黄色」「青色」というように光の色を色の名前で特定して説明したが、厳密にその色にのみに限定する意図ではなく、一般的にその色と同系の色と考えられる色も含む。例えば一般的に黄色ＬＥＤといった場合、オレンジ色に近い色（黄橙色）の光を発するＬＥＤも含まれるが、当然この黄橙色の光も本明細書でいうところの黄色い光に含む。

補色の関係にある色としては任意の色の組み合わせを採用することができるが、上記実施形態のように黄色と青色の組み合わせの他にも、例えば赤色と緑色の組み合わせを考えることができる。赤色と緑色のＬＥＤは入手し易いので、光源として赤色ＬＥＤと緑色ＬＥＤを採用すれば、クリアラを安価に構成できる。

上記実施形態では、第１測定部５１は二軸型、第２測定部５２は一軸型としたが、これに限らず、第１測定部５１を一軸型、第２測定部５２を二軸型としても良い。また、一軸型と二軸型の組み合わせに限らず、両方の測定部を一軸型としても良いし、両方の測定部を二軸型としても良い。

また、光源はＬＥＤに限らず、例えば適宜の白色光源に色フィルタを用いた構成でも良い。

また上記実施形態では、第１測定部５１と第２測定部５２の両方で透過光を測定しているが、糸の太さを検出するためには、何れか一方の測定部でのみ透過光を測定すれば良い。従って、糸の走行速度を取得する必要がない場合には、両方の測定部で糸の太さを検出する必要はない。

繊維条体測定装置で測定する繊維条体は紡績糸に限らず、例えばスライバなどでも良い。この場合であっても、スライバに含まれる様々な色の異物を感度良く検出することができる。

上記実施形態では、回転する巻取ドラム２４によってパッケージを回転させつつ、当該パッケージの表面に糸を綾振りする構成としたが、これに限定されず、パッケージの駆動と綾振りとが独立した構成の糸巻取機であっても本発明の構成を適用することができる。このような糸巻取機としては、例えば、旋回運動するアームによって糸を綾振りするアーム式トラバース装置や、ベルトによって左右往復運動する糸掛部材によって糸を綾振りするベルト式トラバース装置を備えた自動ワインダなどを挙げることができる。この場合、パッケージをモータにより直接回転駆動させ、綾振り機構が設けられていない接触ローラを従動回転させる構成としても良い。

また、本発明の構成は、自動ワインダに限らず、例えば紡績機など、他の種類の糸巻取機にも適用することができる。

１５ クリアラ（繊維条体測定装置）
２０ 紡績糸（繊維条体）
６１ 第１光源部
６２ 第１受光部
６３ 第２光源部
６４ 第２受光部

Claims (7)

1. 第１の色である黄色の光を繊維条体に照射する第１光源部と、
   前記第１の色とは補色の関係にある第２の色である青色の光を前記繊維条体に照射する第２光源部と、
   前記第１光源部の光が前記繊維条体で反射した反射光と、前記第１光源部の光が前記繊維条体を透過した透過光と、を受光する第１受光部と、
   前記第２光源部の光が前記繊維条体で反射した反射光と、前記第２光源部の光が前記繊維条体を透過した透過光と、を受光する第２受光部と、
   前記第１受光部及び前記第２受光部が受光した前記反射光に基づいて、前記繊維条体の異物を検出する第１検出部と、
   前記第１受光部又は前記第２受光部が受光した前記透過光に基づいて、前記繊維条体の太さを検出する第２検出部と、
   を備えることを特徴とする繊維条体測定装置。
2. 黄色の光を繊維条体に照射する第１光源部と、
   紫外光を前記繊維条体に照射する第２光源部と、
   前記第１光源部の光が前記繊維条体で反射した反射光と、前記第１光源部の光が前記繊維条体を透過した透過光と、を受光する第１受光部と、
   前記第２光源部の光が前記繊維条体で反射した反射光と、前記第２光源部の光が前記繊維条体を透過した透過光と、を受光する第２受光部と、
   前記第１受光部及び前記第２受光部が受光した前記反射光に基づいて、前記繊維条体の異物を検出する第１検出部と、
   前記第１受光部又は前記第２受光部が受光した前記透過光に基づいて、前記繊維条体の太さを検出する第２検出部と、
   を備えることを特徴とする繊維条体測定装置。
3. 請求項１又は２に記載の繊維条体測定装置であって、
   前記第１検出部は、前記反射光の測定値を閾値と比較して、前記繊維条体に混在するトラッシュと、トラッシュ以外の異物と、を判別する判別部を備えることを特徴とする繊維条体測定装置。
4. 請求項１に記載の繊維条体測定装置であって、
   前記第１光源部と、前記第２光源部と、前記第１受光部と、前記第２受光部と、を格納する樹脂製のハウジングを更に備えることを特徴とする繊維条体測定装置。
5. 請求項１から４までの何れか一項に記載の繊維条体測定装置であって、
   繊維条体の走行方向において、前記第１光源部と前記第１受光部は、前記第２光源部と前記第２受光部の上流側に所定距離を隔てて配置されており、
   前記第１受光部及び前記第２受光部が受光した前記透過光と前記所定距離とに基づいて、前記繊維条体の走行速度を取得する走行速度取得部を備えていることを特徴とする繊維条体測定装置。
6. 請求項１から５までの何れか一項に記載の繊維条体測定装置であって、
   前記第１光源部は、交互に発光する２つの発光素子を有し、
   前記第１受光部は、反射光及び透過光を受光する２つの受光素子を有し、
   前記第２光源部は１つの発光素子を有し、
   前記第２受光部は、透過光を受光する１つの受光素子を有していることを特徴とする繊維条体測定装置。
7. 糸をパッケージに巻き取る巻取装置と、
   走行する前記糸を測定する請求項１から６までの何れか一項の繊維条体測定装置と、
   を備えることを特徴とする糸巻取機。

Images