JP2017105657A - ガラス繊維ストランドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス繊維ストランドの歩留まり向上を図るべく、ガラス繊維フィラメントの糸切れを即座に検知することを可能にしたガラス繊維ストランドの製造方法を提供する。
【解決手段】ブッシング３と集束ローラ６との間のガラス繊維フィラメント群Ｆをカメラ１０によって撮像して一次画像データＤ１を生成する撮像工程（ＳＴＥＰ−１）と、一次画像データＤ１を画像処理装置１１によって画像処理する画像処理工程（ＳＴＥＰ−２）と、画像処理工程（ＳＴＥＰ−２）で実行した画像処理結果に基づいてガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知装置１２により検知する糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ−３）と、を備え、糸切れ検知工程においてガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知したときに、ガラス繊維ストランドＳの形成を停止する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ガラス繊維ストランドの製造方法の技術に関し、より詳しくは、ガラス繊維ストランドの製造において、ガラス繊維フィラメントの糸切れを検知するための方法に関する。

従来、ガラス繊維ストランドの製造に際し、ガラス繊維ストランドを構成するガラス繊維フィラメントの糸切れを検知する方法が種々検討されている。
特許文献１に記載された従来のガラス繊維フィラメントの切断検知方法では、ブッシング（オリフィス）を通して紡出されつつあるガラス繊維フィラメントが切断した際に、オリフィス位置に生成する溶融ガラスビーズの成長に伴う輝度もしくは輻射熱の変化を放射温度計によって電気信号としてとらえて、ガラス繊維フィラメントの切断を検知するように構成している。

特開昭５３−４１５２１号公報

特許文献１に記載のガラス繊維フィラメントの切断検知方法では、放射温度計を用いてガラス繊維フィラメントの切断を検知する構成としているが、放射温度計の検知範囲は狭いため、放射温度計を水平往復運動可能に構成して、ガラス繊維フィラメントの束に対して放射温度計を走査して、ガラス繊維フィラメントの切断を検知する構成としている。

このため、特許文献１に記載のガラス繊維フィラメントの切断検知方法では、放射温度計による計測位置以外で糸切れが生じた場合には、その糸切れ位置が次に走査されるまでは糸切れを検知することができず、糸切れの検知が遅れる場合がある、という問題があった。
このため、従来のガラス繊維フィラメントの切断検知方法では、紡糸作業の停止が遅れて、製品として使えないガラス繊維ストランドが長時間製造されてしまい、ガラス繊維ストランドの歩留まりの悪化を招いていた。

本発明は、斯かる現状の課題に鑑みてなされたものであり、ガラス繊維ストランドの歩留まり向上を図るべく、ガラス繊維フィラメントの糸切れを即座に検知することを可能にしたガラス繊維ストランドの製造方法を提供することを目的としている。

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を説明する。

即ち、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法は、ブッシングに設けられた複数の孔部から溶融ガラスを引き出すことで形成された複数のガラス繊維フィラメントからなるガラス繊維フィラメント群を、集束装置によって集束してガラス繊維ストランドを形成するガラス繊維ストランドの製造方法であって、前記ブッシングと前記集束装置との間の前記ガラス繊維フィラメント群を撮像手段によって撮像して一次画像データを生成する撮像工程と、前記一次画像データを画像処理手段によって画像処理する画像処理工程と、前記画像処理工程で実行した画像処理結果に基づいて前記ガラス繊維フィラメントの糸切れを検知手段により検知する糸切れ検知工程と、を備え、前記糸切れ検知工程において前記ガラス繊維フィラメントの糸切れを検知したときに、前記ガラス繊維ストランドの形成を停止することを特徴とする。
このような構成のガラス繊維ストランドの製造方法によれば、ガラス繊維フィラメントの糸切れを即座に検知することができる。

また、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法において、前記画像処理手段は、前記一次画像データを高輝度領域と低輝度領域に二値化処理する手段であり、前記検知手段は、前記画像処理工程で実行した画像処理結果から前記高輝度領域を検出して、前記ガラス繊維フィラメントの糸切れを検知することを特徴とする。
このような構成のガラス繊維ストランドの製造方法によれば、ガラス繊維フィラメントの糸切れを確実に検知することができる。

また、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法において、前記検知手段は、前記画像処理工程で実行した画像処理結果から高輝度領域の大きさを検出し、前記高輝度領域の大きさが第一の閾値以上である場合に、前記ガラス繊維フィラメントの糸切れを検知することを特徴とする。
このような構成のガラス繊維ストランドの製造方法によれば、ガラス繊維フィラメントの糸切れをより確実に検知することができる。

また、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法において、前記ガラス繊維フィラメント群は、アプリケータによって集束剤を塗布された後で、前記集束装置によって集束されるものであって、前記撮像手段は、前記ブッシングと前記アプリケータの間の、前記ガラス繊維フィラメント群を撮像することを特徴とする。
このような構成のガラス繊維ストランドの製造方法によれば、ガラス繊維フィラメントの糸切れを確実に検知することができる。

また、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法において、前記ガラス繊維フィラメント群は、噴霧ノズルから噴霧される冷却液によって冷却された後で、前記アプリケータによって前記集束剤が塗布されるものであって、前記撮像手段は、前記ブッシングと前記噴霧ノズルの間の、前記ガラス繊維フィラメント群を撮像することを特徴とする。
このような構成のガラス繊維ストランドの製造方法によれば、ガラス繊維フィラメントの糸切れをより確実に検知することができる。

また、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法において、前記画像処理手段は、前記一次画像データおよび前記画像処理工程で実行した画像処理結果における、前記ブッシングの近傍のデータを除外することを特徴とする。
このような構成のガラス繊維ストランドの製造方法によれば、ガラス繊維フィラメントの糸切れをより即座に検知することができる。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法によれば、ガラス繊維フィラメントの糸切れを即座に検知することができる。これにより、ガラス繊維ストランドの歩留まり向上を図ることができる。

ガラス繊維フィラメントの紡出状況を示す図、（ａ）糸切れがない状態を示す図、（ｂ）糸切れが生じ、溶融ガラスビーズが生成されている状態を示す図、（ｃ）奥まった位置で糸切れが生じ、溶融ガラスビーズが生成されている状態を示す図。 本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法における糸切れを検知するための工程を示すフローチャート。 ガラス繊維製造装置の全体構成を示す正面模式図。 ガラス繊維製造装置の全体構成を示す側面模式図。 画像処理装置による二値化処理（糸切れが無い場合）を説明するための模式図、（ａ）一次画像データの生成状況を示す図、（ｂ）二次画像データの生成状況を示す図。 画像処理装置による二値化処理（糸切れがある場合）を説明するための模式図、（ａ）一次画像データの生成状況を示す図、（ｂ）二次画像データの生成状況を示す図。

次に、発明の実施の形態を説明する。
まず始めに、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法について、図１および図２を用いて説明をする。

本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法は、多数のガラス繊維フィラメントを集束してガラス繊維ストランドを製造する方法であり、図１（ａ）に示すように、ブッシングから紡出された複数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・を集束してガラス繊維ストランドを製造するものである。

本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法では、溶融炉（図示せず）において溶融された溶融ガラスＧが、フィーダー（図示せず）に供給され、フィーダーの底部に設けられた多数の孔部を備えるブッシングから、溶融ガラスＧが引き出され、略円錐状の溶融ガラスコーンＣを形成しつつ、溶融ガラスコーンＣの下端から糸状のガラス繊維フィラメントｆとして引き出される。そして、複数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・を集束して、ガラス繊維ストランドを製造する。

このような製造方法でガラス繊維ストランドを製造するときには、図１（ｂ）に示すように、ブッシングから引き出されたガラス繊維フィラメントｆに糸切れが生じる場合があり、糸切れした部位では、ガラス繊維フィラメントｆではなく溶融ガラスビーズＢが形成される。溶融ガラスビーズＢは、ブッシングから引き出された溶融ガラスＧが糸状とならずに略球状に成長したものである。

また、奥まった位置でガラス繊維フィラメントｆが糸切れした場合には、図１（ｃ）に示すような状態で溶融ガラスビーズＢが現れるが、視認方向においてガラス繊維フィラメントｆと溶融ガラスビーズＢが重なっていたとしても、溶融ガラスビーズＢの外観は、容易に認識することができる。

そして、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法では、図２に示すように、複数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・の束を撮像手段によって撮像して一次画像データを生成する撮像工程（ＳＴＥＰ−１）と、一次画像データを画像処理手段によって画像処理し、該画像処理結果に基づいて二次画像データを生成する画像処理工程（ＳＴＥＰ−２）と、前記画像処理結果に基づいて糸切れを検知する糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ−３）を備える構成としている。

次に、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法に用いるガラス繊維製造装置について、図３および図４を用いて説明する。
図３および図４に示すガラス繊維製造装置１は、多数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・を集束してガラス繊維ストランドＳを製造するための装置であり、フィーダー２、ブッシング３、噴霧ノズル４、アプリケータ５、集束ローラ６、ワインダー７、トラバース機構８、等を備えるとともに、カメラ１０、画像処理装置１１、検知装置１２、制御装置１３を備えている。そして、ガラス繊維製造装置１は、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法を実現することができる。

フィーダー２は、溶融炉（図示せず）において溶融された溶融ガラスＧが供給され、一旦貯溜される槽状の部位であり、フィーダー２の底部に、ブッシング３が設けられている。

ブッシング３は、複数の孔部（図示せず）が複数行複数列のマトリックス状に形成された白金製の部材であり、その下面において、それぞれの前記孔部に連通し、中空部を有する複数のノズル３ａ・３ａ・・・を備えている。

噴霧ノズル４は、ブッシング３のノズル３ａから引き出されたガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・の束（以下、ガラス繊維フィラメント群Ｆと呼ぶ）に冷却液を噴霧するためのノズルである。ガラス繊維フィラメント群Ｆは、噴霧ノズル４から冷却液が噴霧されることによって冷却される。

アプリケータ５は、ガラス繊維フィラメント群Ｆを集束する前に、ガラス繊維フィラメント群Ｆに集束剤Ａを塗布するための部位であり、集束剤Ａが貯溜されるトレイ５ａと、集束剤Ａを塗布するための塗布ローラ５ｂを備えている。

集束ローラ６は、ガラス繊維フィラメント群Ｆを集束するための集束装置であり、集束ローラ６の軸方向における中央において、両端に比して小径となっている部位である集束部６ａが形成されている。
ガラス繊維フィラメント群Ｆは、集束ローラ６の集束部６ａに寄せ集められることによって集束され、１本の紐状の形態をなすガラス繊維ストランドＳが形成される。

ワインダー７は、ガラス繊維ストランドＳを巻き取るコレット９を回転駆動するための機構であり、トラバース機構８は、ワインダー７に配置されたコレット９に対してガラス繊維ストランドＳを均等に巻きつけるために、ガラス繊維ストランドＳを綾振りするための機構である。

このような構成のガラス繊維製造装置１では、溶融炉（図示せず）において溶融された溶融ガラスＧがフィーダー２に供給され、フィーダー２の底部に設けられたブッシング３の多数のノズル３ａ・３ａ・・・から、溶融ガラスＧが引き出されることで、複数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・が形成される（図１（ａ）参照）。

そして、ガラス繊維製造装置１は、ブッシング３の多数のノズル３ａ・３ａ・・・から引き出されたガラス繊維フィラメント群Ｆに対して、アプリケータ５によって集束剤Ａを塗布し、集束ローラ６でガラス繊維フィラメント群Ｆを集束しながらワインダー７で巻き取ることで、ガラス繊維ストランドＳを製造することができる。

さらに、ガラス繊維製造装置１では、撮像手段であるカメラ１０と、カメラ１０により撮像した一次画像データを画像処理するための手段である画像処理装置１１と、糸切れして揺らめくガラス繊維フィラメントｆや溶融ガラスビーズＢを検知する検知装置１２と、検知装置１２からの信号に従ってガラス繊維製造装置１の動作を制御する制御装置１３、を備えている。

カメラ１０は、例えば、撮像素子としてＣＣＤイメージセンサやＣＭＯＳイメージセンサを備えたものを採用することができる。
ガラス繊維製造装置１では、ブッシング３の多数のノズル３ａ・３ａ・・・から引き出された直後のガラス繊維フィラメント群Ｆを視野に捉えることができる位置に、カメラ１０を配置する構成としている。

尚、本実施形態で示すガラス繊維製造装置１は、１系統のガラス繊維ストランドＳを製造することができるものであるが、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法を実現するガラス繊維製造装置は、同時に２系統以上のガラス繊維ストランドＳを製造できる構成であってもよい。
その場合のガラス繊維製造装置は、ガラス繊維ストランドＳの系統ごとにカメラ１０を配置する構成としても良いし、２系統以上のガラス繊維ストランドＳ・Ｓ・・・を１台のカメラ１０で撮像する構成としてもよい。
さらに、本実施形態では、１系統のガラス繊維ストランドＳに対して、１台のカメラ１０を備える構成のガラス繊維製造装置１を例示したが、１系統のガラス繊維ストランドＳに対して、左右から複数（例えば２台）のカメラ１０・１０によって一次画像データを撮像する構成としても良い。

そして、ガラス繊維製造装置１では、カメラ１０によって、ブッシング３から引き出された直後のガラス繊維フィラメント群Ｆを撮像することによって、ガラス繊維フィラメント群Ｆと、ガラス繊維フィラメント群Ｆと同じ領域において形成される溶融ガラスビーズＢと、糸切れして揺らめくガラス繊維フィラメントｆ等を捉えた一次画像データを生成するように構成されている。

画像処理装置１１は、カメラ１０によって撮像した一次画像データを画像処理するための装置であり、一次画像データを二値化処理し、該二値化処理した結果に基づいて二次画像データを生成することができるように構成されている。

また、検知装置１２は、二値化処理した結果に基づいて、糸切れして揺らめくガラス繊維フィラメントｆや溶融ガラスビーズＢを検知することができるように構成されている。

尚、画像処理装置１１としては、カメラ１０と接続するインターフェースと、ＲＯＭ・ＲＡＭ・ＨＤＤ等の記憶装置と、ＣＰＵ（演算装置）と、表示装置等を備え、所定の画像処理プログラムがインストールされた汎用のパーソナルコンピュータを使用することができる。検知装置１２としては、画像処理装置１１と接続するインターフェースと、ＲＯＭ・ＲＡＭ・ＨＤＤ等の記憶装置と、ＣＰＵ（演算装置）と、表示装置等を備え、所定の糸切れ検知プログラムがインストールされた汎用のパーソナルコンピュータを使用することができる。

ここで、ガラス繊維製造装置１における一次画像データと二次画像データの生成状況について、図５および図６を用いて説明をする。

一次画像データは、カメラ１０によって、ガラス繊維フィラメント群Ｆを撮像することによって生成される（図３参照）。尚、カメラ１０によって、ガラス繊維フィラメント群Ｆを撮像するときには、糸切れして揺らめくガラス繊維フィラメントｆや、ガラス繊維フィラメント群Ｆと同じ領域において形成される溶融ガラスビーズＢ等が撮像される。

図５（ａ）および図６（ａ）に示す如く、ガラス繊維製造装置１において、カメラ１０の視野Ｘには、ブッシング３から引き出された直後の複数のガラス繊維フィラメントｆ（即ち、ガラス繊維フィラメント群Ｆ）が捉えられている。

溶融ガラスＧは、高温に熱せられて赤熱しており、輝度が高い状態となっている。また、ブッシング３は、溶融ガラスＧとともに高温に熱せられており、赤熱し輝度が高い状態となっている。

一方、ガラス繊維フィラメント群Ｆは、ブッシング３から離間するにつれて自然に冷却されていくため、溶融ガラスＧに比して輝度が低くなっている。
しかしながら、ガラス繊維フィラメントｆは、糸切れしたときに揺らめくと、ブッシング３の輻射光が糸切れしたガラス繊維フィラメントｆで反射して、高輝度に輝くという特性を有している。

また、ブッシング３のノズル３ａから溶融ガラスＧが引き出されてガラス繊維フィラメントｆが形成されるとき、ブッシング３とガラス繊維フィラメントｆとの境界部には、溶融ガラスコーンＣが形成されている。このとき形成される溶融ガラスコーンＣは、輻射により輝度が高い状態となっている。

さらに、図６（ａ）に示す如く、ガラス繊維フィラメントｆに糸切れが発生したときに、ブッシング３の直後において形成される溶融ガラスビーズＢは、赤熱し輝度が高い状態となっている。溶融ガラスビーズＢは、成長しブッシング３から離間するにつれて自然に冷却されていくが、ガラス繊維フィラメントｆに比して熱容量が大きく、冷却の進行が緩やかであるため、ガラス繊維フィラメントｆの輝度に比して高い輝度に保持されている。

つまり、カメラ１０によって、ガラス繊維フィラメント群Ｆを撮像して生成された一次画像データＤ１には、糸切れして揺らめくガラス繊維フィラメントｆ、ガラス繊維フィラメント群Ｆ、溶融ガラスビーズＢ、溶融ガラスコーンＣ等の各部位の輝度の情報が含まれており、高輝度領域が発生する様子が画像として記録されている。

尚、カメラ１０との配置の関係において、より奥まった位置でガラス繊維フィラメントｆに糸切れが発生したとき、ガラス繊維フィラメントｆと重なった溶融ガラスビーズＢは、外観において容易に認識可能である（図１（ｃ）参照）。このため、カメラ１０によって撮像された一次画像データには、糸切れが発生した場所に関わらず、溶融ガラスビーズＢに係る情報が含まれる。

二次画像データは、カメラ１０によって生成された一次画像データを、画像処理装置１１で画像処理した結果に基づいて生成される（図３参照）。
画像処理装置１１による画像処理は、一次画像データを二値化処理することによって行われる。

図５（ａ）（ｂ）では、糸切れが生じない場合の一次画像データＤ１と二次画像データＤ２の生成状況を示している。また、図６（ａ）（ｂ）では、糸切れが生じ、溶融ガラスビーズＢが生じた場合の一次画像データＤ１と二次画像データＤ２の生成状況を示している。尚ここでは、説明の便宜上、視野Ｘに表示されている一つの格子が、各画像データＤ１・Ｄ２における一つの画素に対応しているものとする。

画像処理装置１１は、画像処理プログラムによって、一次画像データＤ１の各画素における輝度を算出する。
そして、画像処理装置１１は、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、所定の閾値以上の輝度を有する画素を「高輝度領域」として白色で表示し、所定の閾値未満の輝度である画素を「低輝度領域」として黒色で表示することによって二値化し、二次画像データＤ２を生成する。
尚、このときの「所定の閾値」は、糸切れしていないときのガラス繊維フィラメントｆの最大輝度よりも高い値で、溶融ガラスビーズＢの最低輝度よりも低い値とする。

図５（ａ）（ｂ）に示す如く、ガラス繊維フィラメントｆに糸切れが発生していない場合において、生成された二次画像データＤ２には、最もブッシング３に近い（即ち、ブッシング３の直後の）１段目の各画素において、高輝度領域が現れている。
このような１段目の高輝度領域は、正常にガラス繊維フィラメントｆを紡糸しているときの溶融ガラスコーンＣの輻射に起因するものや、ブッシング３の輻射に起因するものである。また、斯かる二次画像データにおいては、２段目以後の各画素においては高輝度領域が現れていない。

一方、図６（ａ）（ｂ）に示す如く、ガラス繊維フィラメントｆに糸切れが発生し、溶融ガラスビーズＢが生じている場合において、生成された二次画像データＤ２には、２段目以後の各画素において、高輝度領域が現れている。
このときの高輝度領域の増大は、溶融ガラスコーンＣやブッシング３に起因するものではなく、溶融ガラスビーズＢの発生に起因するものであると認められる。

即ち、図５（ｂ）と図６（ｂ）を比較して判るように、溶融ガラスビーズＢが生じると、高輝度領域が増大するため、増大した高輝度領域を検出することによって、溶融ガラスビーズＢの発生を検知することができる。

あるいは、ガラス繊維フィラメントｆに糸切れが発生し、未だ溶融ガラスビーズＢが生じていない段階であっても、糸切れしたガラス繊維フィラメントｆが揺らめくと、ブッシング３からの輻射光が糸切れしたガラス繊維フィラメントｆで反射して高輝度に輝くため、この場合にも高輝度領域が増大する。

即ち、ガラス繊維フィラメントｆに糸切れが発生すると、ガラス繊維フィラメントｆが揺らめくことによって、あるいは、溶融ガラスビーズＢが生じることによって、高輝度領域が増えるため、このようにして増加した高輝度領域を検出することによって、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知することができる。

そして、検知装置１２は、ガラス繊維フィラメントｆが糸切れした時点で、あるいは遅くとも、溶融ガラスビーズＢが、二次画像データＤ２における２段目の各画素に対応する位置まで成長した時点で、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知することができる。

即ち、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法において、画像処理装置１１は、一次画像データＤ１を二値化処理して二次画像データＤ２を生成して、検知装置１２は、画像処理した結果である二次画像データＤ２から増加した高輝度領域を検出して、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知するものである。
このような構成のガラス繊維ストランドの製造方法によれば、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを即座に検知することができる。

また、ガラス繊維製造装置１では、高輝度領域の増大面積に第一の閾値（以下、第一閾値Ｚ１と呼ぶ）を設定しておき、検出した高輝度領域の増大面積が第一閾値Ｚ１以上である場合に、検知装置１２によって、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知する構成としてもよい。

即ち、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法において、画像処理装置１１は、一次画像データＤ１を二値化処理して二次画像データＤ２を生成して、検知装置１２は、画像処理した結果である二次画像データＤ２から高輝度領域の大きさを検出し、前記高輝度領域の大きさが第一閾値Ｚ１以上である場合に、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知するものである。
このような構成のガラス繊維ストランドの製造方法によれば、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを確実に検知することができる。

また、例えば、第一閾値Ｚ１のみを設定した場合には、カメラ１０の視野Ｘに外光等のノイズが入った場合に、検知装置１２は、溶融ガラスビーズＢが生じたものと誤判断をする可能性がある。
このため、高輝度領域の面積に係る閾値には、第二の閾値（以下、第二閾値Ｚ２と呼ぶ）を設定してもよい。
溶融ガラスビーズＢが成長できる大きさには限界があるため、溶融ガラスビーズＢの想定される最大の大きさに基づいて第二閾値Ｚ２を設定する。

第二閾値Ｚ２を設定した場合において、高輝度領域の面積が第二閾値Ｚ２以上となった場合には、検知装置１２によって、高輝度領域の増大が溶融ガラスビーズＢの発生に起因するものではないと判断させることができる。

即ち、前記ガラス繊維ストランドの製造方法において、高輝度領域の大きさが第一閾値Ｚ１以上であって、かつ、第二閾値Ｚ２以下である場合に、検知装置１２はガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知するものである。
このような構成のガラス繊維ストランドの製造方法によれば、外乱による影響を排除して、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを確実に検知することができる。

ガラス繊維製造装置１を用いたガラス繊維ストランドの製造方法について、図５および図６を用いて説明をする。
図５（ａ）および図６（ａ）に示す如く、ガラス繊維製造装置１によってガラス繊維ストランドＳを製造するとき、カメラ１０の視野Ｘには、ブッシング３から紡出された直後のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・（即ち、ガラス繊維フィラメント群Ｆ）が捉えられており、カメラ１０によって、視野Ｘにおけるガラス繊維フィラメント群Ｆを撮像することによって、撮像工程（ＳＴＥＰ−１）が実行される（図２参照）。

撮像工程（ＳＴＥＰ−１）では、カメラ１０の視野Ｘにおいて、ガラス繊維フィラメント群Ｆを捉えた画像が撮像され、一次画像データＤ１が生成される。このとき生成された一次画像データＤ１は、リアルタイムで画像処理装置１１に入力される。

ガラス繊維製造装置１を用いたガラス繊維ストランドの製造方法では、撮像工程（ＳＴＥＰ−１）におけるカメラ１０の視野Ｘを、ガラス繊維フィラメント群Ｆが存在する範囲であるブッシング３から集束ローラ６の間の領域Ｗ１内とする。
カメラ１０の視野Ｘを、ブッシング３から集束ローラ６の間の領域Ｗ１内の範囲とすることによって、カメラ１０によって、ガラス繊維フィラメント群Ｆと溶融ガラスビーズＢを捉えた一次画像データＤ１を生成することができる。

溶融ガラスビーズＢは、集束剤Ａが塗布されると冷却され、溶融ガラスビーズＢとガラス繊維フィラメントｆとの輝度の差異が小さくなって、溶融ガラスビーズＢの検知がしにくくなる。
このため、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法では、撮像工程（ＳＴＥＰ−１）におけるカメラ１０の視野Ｘを、ブッシング３からアプリケータ５の間の領域Ｗ２内の範囲とすることが好ましい。
カメラ１０の視野Ｘを、ブッシング３からアプリケータ５の間の領域Ｗ２内の範囲とすることによって、溶融ガラスビーズＢの輝度が高い状態で一次画像データＤ１を生成することができるため、溶融ガラスビーズＢを確実に検知することができる。

即ち、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法において、ガラス繊維フィラメントｆは、アプリケータ５によって集束剤Ａを塗布された後で、集束ローラ６によって集束されるものであって、撮像手段たるカメラ１０は、ブッシング３とアプリケータ５の間の領域Ｗ２において、ガラス繊維フィラメント群Ｆを撮像するものである。
このような構成のガラス繊維ストランドの製造方法によれば、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを確実に検知することができる。

さらに、溶融ガラスビーズＢは、噴霧ノズル４から冷却液が噴霧されると冷却され、溶融ガラスビーズＢとガラス繊維フィラメントｆとの輝度の差異が小さくなるため、溶融ガラスビーズＢの検知がしにくくなる。
このため、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法では、撮像工程（ＳＴＥＰ−１）におけるカメラ１０の視野Ｘを、アプリケータ５の手前であって、さらにブッシング３から噴霧ノズル４の間の領域Ｗ３内の範囲とすることがより好ましい。
カメラ１０の視野Ｘを、ブッシング３から噴霧ノズル４の間の領域Ｗ３内の範囲とすることによって、溶融ガラスビーズＢの輝度がより高い状態で一次画像データＤ１を生成することができるため、溶融ガラスビーズＢをより確実に検知することができる。

即ち、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法において、ガラス繊維フィラメントｆは、噴霧ノズル４から噴霧される冷却液によって冷却された後で、アプリケータ５によって集束剤Ａが塗布されるものであって、撮像手段たるカメラ１０は、ブッシング３と噴霧ノズル４の間の領域Ｗ３において、ガラス繊維フィラメント群Ｆを撮像するものである。
このような構成のガラス繊維ストランドの製造方法によれば、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れをより確実に検知することができる。

次に、ガラス繊維製造装置１では、画像処理装置１１に入力された一次画像データＤ１を画像処理装置１１によって画像処理して、画像処理工程（ＳＴＥＰ−２）が実行される（図２参照）。
画像処理工程（ＳＴＥＰ−２）では、図５（ａ）および図６（ａ）に示すような一次画像データＤ１を、画像処理装置１１によって二値化処理して、画像処理結果に基づいて図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すような二次画像データＤ２を生成する。

次に、ガラス繊維製造装置１では、画像処理工程（ＳＴＥＰ−２）で実行した画像処理結果に基づいて糸切れを検知して、検知装置１２により糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ−３）が実行される（図２参照）。
糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ−３）では、検知装置１２によって、画像処理結果に基づく図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すような二次画像データＤ２に基づいて高輝度領域を検出し、ガラス繊維フィラメントｆが糸切れしているか否かを判断する。
尚、糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ−３）では、検知装置１２によって、画像処理結果に基づく二次画像データＤ２に基づいて高輝度領域の面積を算出し、第一閾値Ｚ１や第二閾値Ｚ２を用いて、ガラス繊維フィラメントｆが糸切れしているか否かの判断をしてもよい。

尚、ガラス繊維製造装置１では、ブッシング３自体が熱せされて赤熱しており、ブッシング３の直後では、ブッシング３の像と溶融ガラスビーズＢの像が重なってしまうため、ブッシング３に近接している部位では、溶融ガラスビーズＢの生成を検知することが困難である。

このため、ガラス繊維製造装置１では、撮像工程（ＳＴＥＰ−１）において、ブッシング３を含んだ範囲をカメラ１０の視野Ｘとしておき、画像処理工程（ＳＴＥＰ−２）の時点で、画像処理装置１１によって、ブッシング３の赤熱が影響を及ぼす範囲（例えば、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すブッシング３の直後の１段目の画素）の画像データを除外して、画像処理を行う構成としている。

例えば、図５（ｂ）および図６（ｂ）に示すブッシング３の直後の１段目の画素の画像データを除外しておけば、２段目の画素に高輝度領域が検出されたときに、即座にガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知することが可能になる。

即ち、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法において、画像処理手段たる画像処理装置１１は、一次画像データＤ１と画像処理工程（ＳＴＥＰ−２）で実行した画像処理結果における、ブッシング３の近傍のデータを除外するものである。
このような構成のガラス繊維ストランドの製造方法によれば、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れをより即座に検知することができる。

あるいは、ガラス繊維製造装置１では、ブッシング３から少し下に離間した位置が、カメラ１０の視野Ｘの上端となるように構成してもよく、撮像工程（ＳＴＥＰ−１）におけるカメラ１０の視野Ｘに、ブッシング３の直後におけるガラス繊維フィラメント群Ｆを含まないように構成してもよい。

そして、ガラス繊維製造装置１では、検知装置１２が、糸切れ検知プログラムによって溶融ガラスビーズＢの発生を検知したときには、検知装置１２から制御装置１３にその旨の信号を出力し、制御装置１３によって、ワインダー７の動作を停止して、ガラス繊維ストランドＳの巻き取りを中止するように構成している。

ガラス繊維製造装置１では、ガラス繊維フィラメント群Ｆの各部位で死角ができないようにカメラ１０の視野Ｘを設定しておけば、もれなく溶融ガラスビーズＢの発生を検知することができるため、糸切れが生じたときに、ガラス繊維ストランドＳの製造を即座に中止することができる。

このようにガラス繊維製造装置１を用いたガラス繊維ストランドの製造方法では、画像処理の手法によって、溶融ガラスビーズＢの発生を検知して、即座に糸切れを検知することができ、さらに、糸切れを検知したときに、即座に紡糸作業を停止させることができるため、製品として出荷できない無駄なガラス繊維ストランドの生成を最小限にとどめることができ、ガラス繊維ストランドＳの歩留まり向上を図ることができる。

即ち、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法は、ブッシング３に設けられた複数の孔部から溶融ガラスＧを引き出すことで形成された複数のガラス繊維フィラメントｆ・ｆ・・・からなるガラス繊維フィラメント群Ｆを、集束ローラ６によって集束してガラス繊維ストランドＳを生成するガラス繊維ストランドの製造方法であって、ブッシング３と集束ローラ６との間のガラス繊維フィラメント群Ｆを撮像手段たるカメラ１０によって撮像して一次画像データＤ１を生成する撮像工程（ＳＴＥＰ−１）と、一次画像データＤ１を画像処理手段たる画像処理装置１１によって画像処理する画像処理工程（ＳＴＥＰ−２）と、画像処理工程（ＳＴＥＰ−２）で実行した画像処理結果に基づいてガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知装置１２により検知する糸切れ検知工程（ＳＴＥＰ−３）と、を備え、糸切れ検知工程においてガラス繊維フィラメントｆの糸切れを検知したときに、ガラス繊維ストランドＳの形成を、ワインダー７の動作を停止させて停止するものである。

このような構成により、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れを即座に検知することができ、これにより、ガラス繊維ストランドＳの歩留まり向上を図ることができる。また、ガラス繊維フィラメントｆの糸切れに早く気付くことができるため、切断したガラス繊維フィラメントｆ等がトラバース機構８等に絡みついて、ガラス繊維製造装置１が破損するようなことも防止でき、さらに、ガラス繊維製造装置１の停止から復旧までに要する時間の短縮化を図ることもできる。

また、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法によれば、溶融ガラスビーズＢ等が、コレット９に巻き取られた製品（ケーキ）に付着することを抑制できるため、製品の品質向上も図ることができる。

尚、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法では、ガラス繊維ストランドを巻き取る構成としているが、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法は、このような態様に限定されず、ガラス繊維ストランドを巻き取らずに、引き出した直後に切断する構成としてもよい。この場合、ローラカッターと、回転可能なウレタンローラとを備えた切断装置の間にガラス繊維ストランドを送ることで、ガラス繊維ストランドが切断され、ウレタンローラの回転を停止させることで、ガラス繊維ストランドの生成を停止させることができる。

また、本発明の一実施形態に係るガラス繊維ストランドの製造方法では、画像処理装置で画像処理し、検知装置によって糸切れを検知する構成としているが、本発明に係るガラス繊維ストランドの製造方法は、このような態様に限定されず、１つの装置により画像処理を実行し、糸切れを検知する構成としてもよい。

１ ガラス繊維製造装置
３ ブッシング
４ 噴霧ノズル
５ アプリケータ
６ 集束ローラ
７ ワインダー
１０ カメラ
１１ 画像処理装置
１２ 検知装置
１３ 制御装置
ｆ ガラス繊維フィラメント
Ｆ ガラス繊維フィラメント群
Ｓ ガラス繊維ストランド

Claims (6)

1. ブッシングに設けられた複数の孔部から溶融ガラスを引き出すことで形成された複数のガラス繊維フィラメントからなるガラス繊維フィラメント群を、集束装置によって集束してガラス繊維ストランドを形成するガラス繊維ストランドの製造方法であって、
   前記ブッシングと前記集束装置との間の前記ガラス繊維フィラメント群を撮像手段によって撮像して一次画像データを生成する撮像工程と、
   前記一次画像データを画像処理手段によって画像処理する画像処理工程と、
   前記画像処理工程で実行した画像処理結果に基づいて前記ガラス繊維フィラメントの糸切れを検知手段により検知する糸切れ検知工程と、
   を備え、
   前記糸切れ検知工程において前記ガラス繊維フィラメントの糸切れを検知したときに、前記ガラス繊維ストランドの形成を停止する、
   ことを特徴とするガラス繊維ストランドの製造方法。
2. 前記画像処理手段は、
   前記一次画像データを高輝度領域と低輝度領域に二値化処理する手段であり、
   前記検知手段は、
   前記画像処理工程で実行した画像処理結果から前記高輝度領域を検出して、前記ガラス繊維フィラメントの糸切れを検知する、
   請求項１に記載のガラス繊維ストランドの製造方法。
3. 前記検知手段は、
   前記画像処理工程で実行した画像処理結果から高輝度領域の大きさを検出し、前記高輝度領域の大きさが所定の閾値以上である場合に、前記ガラス繊維フィラメントの糸切れを検知する、
   請求項２に記載のガラス繊維ストランドの製造方法。
4. 前記ガラス繊維フィラメント群は、アプリケータによって集束剤を塗布された後で、前記集束装置によって集束されるものであって、
   前記撮像手段は、前記ブッシングと前記アプリケータの間の、前記ガラス繊維フィラメント群を撮像する、
   請求項１〜３のいずれか一項に記載のガラス繊維ストランドの製造方法。
5. 前記ガラス繊維フィラメント群は、噴霧ノズルから噴霧される冷却液によって冷却された後で、前記アプリケータによって前記集束剤が塗布されるものであって、
   前記撮像手段は、前記ブッシングと前記噴霧ノズルの間の、前記ガラス繊維フィラメント群を撮像する、
   請求項４に記載のガラス繊維ストランドの製造方法。
6. 前記画像処理手段は、
   前記一次画像データおよび前記画像処理工程で実行した画像処理結果における、前記ブッシングの近傍のデータを除外する、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載のガラス繊維ストランドの製造方法。

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