JPH04273031A - 材料センサー - Google Patents
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- JPH04273031A JPH04273031A JP3231079A JP23107991A JPH04273031A JP H04273031 A JPH04273031 A JP H04273031A JP 3231079 A JP3231079 A JP 3231079A JP 23107991 A JP23107991 A JP 23107991A JP H04273031 A JPH04273031 A JP H04273031A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に、フィラメント
や糸のような連続した材料の張力を感知し、そのような
材料の切断の発生を検出するための装置に関し、特に、
合成糸又は天然糸の処理工程中糸の張力を感知し、糸の
切断の発生を検出するための装置、特に圧電フィルムを
利用した装置に関する。
や糸のような連続した材料の張力を感知し、そのような
材料の切断の発生を検出するための装置に関し、特に、
合成糸又は天然糸の処理工程中糸の張力を感知し、糸の
切断の発生を検出するための装置、特に圧電フィルムを
利用した装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】繊維工場における織物の製造の最初の工
程の１つは、いわゆる「ラッピング」と称される工程で
ある。ラッピングとは、複数個の個別ボビンから糸を繰
り出し、それらの糸を大径のドラム上に並置させて巻取
ることにより糸を収集する作業のことである。この作業
を行う装置は、「ラッパー」と称される。
程の１つは、いわゆる「ラッピング」と称される工程で
ある。ラッピングとは、複数個の個別ボビンから糸を繰
り出し、それらの糸を大径のドラム上に並置させて巻取
ることにより糸を収集する作業のことである。この作業
を行う装置は、「ラッパー」と称される。
【０００３】このラッピング作業は、すべての糸を均一
な、あるいは実質的に均一な張力で巻取り、かつ、例え
ば糸の切断等による途切れのない状態でできるだけ迅速
に実施しなければならない。各糸ごとの張力の差の許容
範囲は、１０％未満とされる場合もある。しかしながら
、実際には、相当な張力のばらつきが生じるので、その
ばらつきを許容範囲内に収めるための手段、例えば、ラ
ッパーに装備された糸引張装置の調節を行わなければな
らない。更に、切れた糸の端が上記ドラム上で見失われ
る前にラッパーを停止することができるように糸の切断
の発生はできるだけ早く検出しなければならない。これ
らの要件を充足することができないと、品質管理の問題
が生じるばかりでなく、装置を休止することによる製造
コストの増大を招くことになる。
な、あるいは実質的に均一な張力で巻取り、かつ、例え
ば糸の切断等による途切れのない状態でできるだけ迅速
に実施しなければならない。各糸ごとの張力の差の許容
範囲は、１０％未満とされる場合もある。しかしながら
、実際には、相当な張力のばらつきが生じるので、その
ばらつきを許容範囲内に収めるための手段、例えば、ラ
ッパーに装備された糸引張装置の調節を行わなければな
らない。更に、切れた糸の端が上記ドラム上で見失われ
る前にラッパーを停止することができるように糸の切断
の発生はできるだけ早く検出しなければならない。これ
らの要件を充足することができないと、品質管理の問題
が生じるばかりでなく、装置を休止することによる製造
コストの増大を招くことになる。
【０００４】従来技術においては、糸の切断を検出する
ために、一般に、機械的装置が用いられている。そのよ
うな機械的装置の最も一般的なものは、自由端を糸に圧
接させるように偏倚させた片持ちアームを備えたもので
ある。片持ちアームは、糸が切れたとき、開放する（即
ち、離脱する）電気接点に連結されている。この装置の
大きな欠点は、作動中に生じる糸の張力の変動を表示す
ることができないことである。もう１つの欠点は、片持
ちアームと糸との機械的接触が、腐蝕、塵埃又は糸フィ
ラメントの付着等により不安定であり、信頼性が低いこ
とである。
ために、一般に、機械的装置が用いられている。そのよ
うな機械的装置の最も一般的なものは、自由端を糸に圧
接させるように偏倚させた片持ちアームを備えたもので
ある。片持ちアームは、糸が切れたとき、開放する（即
ち、離脱する）電気接点に連結されている。この装置の
大きな欠点は、作動中に生じる糸の張力の変動を表示す
ることができないことである。もう１つの欠点は、片持
ちアームと糸との機械的接触が、腐蝕、塵埃又は糸フィ
ラメントの付着等により不安定であり、信頼性が低いこ
とである。
【０００５】米国特許第４，８８３，５３１号は、糸を
走行させる１対の案内ローラに連結した１対の歪みゲー
ジを用いた糸摩擦力測定装置を開示している。これらの
歪みゲージは、糸が案内ローラの周りを回る前後の糸の
張力に相応する電気出力を発生するといわれている。し
かしながら、このタイプの装置は、糸張力及び切断セン
サーとしての実用上の利用を制限する多くの欠点を有し
ている。第１に、糸の移動経路内に案内ローラを配置す
ることは、摩擦を増大させ、従って、糸引張装置によっ
て設定された値を越えて糸の張力を増大させることにな
る。案内ローラによって課せられる摩擦は、特に、糸が
細い場合、糸を切断してしまう程大きくなる場合がある
。第２に、糸を通す経路が曲がりくねっているので、糸
が切れた場合、再度糸を通すのが困難である。第３に、
糸の張力を測定するのに複数個のセンサー、上記米国特
許の場合は２つの歪みゲージを必要とするので、このタ
イプの装置は製造コストが高くつく。第４に、装置が複
雑であるため、張力検出に必要とされる感度の信頼性が
低く、又、糸の切断発生に対して所要の速度で確実に応
答することができない。第５に、歪みゲージは、その負
荷状態に関係なく出力を発するスタティックデバイスで
あり、構成のためにゼロ調節及びスパン調節のような回
路を設けなければならない。短時間の間にドリフトが起
きることがあり、それに温度や湿度の変化が加わり、誤
った出力を出すことがある。
走行させる１対の案内ローラに連結した１対の歪みゲー
ジを用いた糸摩擦力測定装置を開示している。これらの
歪みゲージは、糸が案内ローラの周りを回る前後の糸の
張力に相応する電気出力を発生するといわれている。し
かしながら、このタイプの装置は、糸張力及び切断セン
サーとしての実用上の利用を制限する多くの欠点を有し
ている。第１に、糸の移動経路内に案内ローラを配置す
ることは、摩擦を増大させ、従って、糸引張装置によっ
て設定された値を越えて糸の張力を増大させることにな
る。案内ローラによって課せられる摩擦は、特に、糸が
細い場合、糸を切断してしまう程大きくなる場合がある
。第２に、糸を通す経路が曲がりくねっているので、糸
が切れた場合、再度糸を通すのが困難である。第３に、
糸の張力を測定するのに複数個のセンサー、上記米国特
許の場合は２つの歪みゲージを必要とするので、このタ
イプの装置は製造コストが高くつく。第４に、装置が複
雑であるため、張力検出に必要とされる感度の信頼性が
低く、又、糸の切断発生に対して所要の速度で確実に応
答することができない。第５に、歪みゲージは、その負
荷状態に関係なく出力を発するスタティックデバイスで
あり、構成のためにゼロ調節及びスパン調節のような回
路を設けなければならない。短時間の間にドリフトが起
きることがあり、それに温度や湿度の変化が加わり、誤
った出力を出すことがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って、ラッパーに装
備された引張装置に関連して用いるためのものとして、
構造が簡単で、作動の信頼性が高く、製造コストが比較
的安く、糸の移動経路を実質的に変更せず、摩擦が少な
く、従って糸に余分の張力をかけることのない糸センサ
ーを提供することが望ましい。又、そのような糸センサ
ーは、糸の張力の僅か１０％の変動をも検出することが
でき、糸の切断に極めて迅速に応答することができるが
望ましい。本発明は、このような課題を解決することを
企図したものである。
備された引張装置に関連して用いるためのものとして、
構造が簡単で、作動の信頼性が高く、製造コストが比較
的安く、糸の移動経路を実質的に変更せず、摩擦が少な
く、従って糸に余分の張力をかけることのない糸センサ
ーを提供することが望ましい。又、そのような糸センサ
ーは、糸の張力の僅か１０％の変動をも検出することが
でき、糸の切断に極めて迅速に応答することができるが
望ましい。本発明は、このような課題を解決することを
企図したものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、糸のような連続した材料（ただし、糸の
限定されるわけではない）に使用するための材料センサ
ーであって、センサーに通される材料に接触するための
ものであり、該材料によって撓まされる撓み自在部材と
、該撓み自在部材に作動的に連結されており、該撓み自
在部材の撓みに応答して、該材料の状態を表す信号を発
生するための圧電フィルム部材とから成る材料センサー
を提供する。本発明の構成によれば、材料は、センサー
を通る実質的に直線状の移動経路に沿って走行し、前記
撓み自在部材は、材料の張力に対応する量だけ撓むよう
になされる。圧電フィルム部材によって発せられる信号
は、材料の張力の瞬間の大きさを表す瞬間的大きさと、
材料の瞬間走行速度を表す瞬間振動数を有する。かくし
て、このセンサーは、材料の張力と、材料の移動速度の
両方を監視するとともに、材料の切断の発生を監視する
のに使用することができる。
に、本発明は、糸のような連続した材料（ただし、糸の
限定されるわけではない）に使用するための材料センサ
ーであって、センサーに通される材料に接触するための
ものであり、該材料によって撓まされる撓み自在部材と
、該撓み自在部材に作動的に連結されており、該撓み自
在部材の撓みに応答して、該材料の状態を表す信号を発
生するための圧電フィルム部材とから成る材料センサー
を提供する。本発明の構成によれば、材料は、センサー
を通る実質的に直線状の移動経路に沿って走行し、前記
撓み自在部材は、材料の張力に対応する量だけ撓むよう
になされる。圧電フィルム部材によって発せられる信号
は、材料の張力の瞬間の大きさを表す瞬間的大きさと、
材料の瞬間走行速度を表す瞬間振動数を有する。かくし
て、このセンサーは、材料の張力と、材料の移動速度の
両方を監視するとともに、材料の切断の発生を監視する
のに使用することができる。
【０００８】
【実施例】ここでは、本発明の材料センサーは、糸に適
用した場合に関連して説明するが、本発明はこれに限定
されるものではなく、張力や切断の有無を監視しなけれ
ばならないほとんどどのような連続材料にでも適用する
ことができることは明らかであろう。なお、ここでは糸
に適用した場合に関連して説明するので、「材料センサ
ー」のことを「糸センサー」又は単に「センサー」と称
することとする。添付図に示された本発明の各実施例の
細部は、何らかの点で異るが、いずれも、本発明の要部
をなす以下の特徴を備えている。 ａ）センサーに通される糸に接触するためのものであり
、糸によって撓まされる撓み自在部材（１４，１４’’
’ ，１４’’，１４’’’ ）と、ｂ）撓み自在部材
に作動的に連結されており、撓み自在部材の撓みに応答
して、糸の状態、例えば張力、走行速度、及び、又は切
断を表す信号を発生するための圧電フィルム部材（１６
，１６’’’ ，１６’’，１６’’’ ）。 更に、どの実施例においても、糸は実質的に直線経路に
沿って走行するようになされているので、センサーに糸
を挿通する作業が簡単である。
用した場合に関連して説明するが、本発明はこれに限定
されるものではなく、張力や切断の有無を監視しなけれ
ばならないほとんどどのような連続材料にでも適用する
ことができることは明らかであろう。なお、ここでは糸
に適用した場合に関連して説明するので、「材料センサ
ー」のことを「糸センサー」又は単に「センサー」と称
することとする。添付図に示された本発明の各実施例の
細部は、何らかの点で異るが、いずれも、本発明の要部
をなす以下の特徴を備えている。 ａ）センサーに通される糸に接触するためのものであり
、糸によって撓まされる撓み自在部材（１４，１４’’
’ ，１４’’，１４’’’ ）と、ｂ）撓み自在部材
に作動的に連結されており、撓み自在部材の撓みに応答
して、糸の状態、例えば張力、走行速度、及び、又は切
断を表す信号を発生するための圧電フィルム部材（１６
，１６’’’ ，１６’’，１６’’’ ）。 更に、どの実施例においても、糸は実質的に直線経路に
沿って走行するようになされているので、センサーに糸
を挿通する作業が簡単である。
【０００９】本発明の実際の実施においては、上記圧電
フィルム部材１６，１６’’’ ，１６’’，１６’’
’ は、分極化されたポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）
のような分極化重合体圧電材料；弗化ビニリデン（ＶＤ
Ｆ）と、トリフルオロエチレン（ＴｒＦＥ）、テトラフ
ルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン及び塩化ビニ
リデンのうちの少くとも１つとの共重合体のような弗化
ビニリデン（ＶＤＦ）の分極化共重合体；ポリ塩化ビニ
ルの分極化重合体；又はアクリロニトリルの分極化重合
体であることが好ましい。ポリ弗化ビニリデンの好適な
１例は、アトケム・ノース・アメリカ社製のキナールｒ
（登録商標）であるが、他の重合体圧電フィルムを使
用することもできる。本発明の実施に使用することがで
きるものとして上述したをの他のフィルムも市販されて
いる。これらの特定の圧電材料の詳細は、アトケム・ノ
ース・アメリカ社の「キナールｒ 圧電フィルム製品一
覧と価格表」（１９８８）に記載されている。又、キナ
ールｒ 圧電フィルムの構造、特性、用途及び製造法に
関する上方は、やはりアトケム・ノース・アメリカ社の
「キナールｒ圧電フィルム技術便覧」（１９８７）に記
載されている。 特に断らない限り、以下に説明する本発明の各実施例の
圧電フィルムは、上述したいろいろな材料で形成するこ
とができる。
フィルム部材１６，１６’’’ ，１６’’，１６’’
’ は、分極化されたポリ弗化ビニリデン（ＰＶＤＦ）
のような分極化重合体圧電材料；弗化ビニリデン（ＶＤ
Ｆ）と、トリフルオロエチレン（ＴｒＦＥ）、テトラフ
ルオロエチレン、ヘキサフルオロエチレン及び塩化ビニ
リデンのうちの少くとも１つとの共重合体のような弗化
ビニリデン（ＶＤＦ）の分極化共重合体；ポリ塩化ビニ
ルの分極化重合体；又はアクリロニトリルの分極化重合
体であることが好ましい。ポリ弗化ビニリデンの好適な
１例は、アトケム・ノース・アメリカ社製のキナールｒ
（登録商標）であるが、他の重合体圧電フィルムを使
用することもできる。本発明の実施に使用することがで
きるものとして上述したをの他のフィルムも市販されて
いる。これらの特定の圧電材料の詳細は、アトケム・ノ
ース・アメリカ社の「キナールｒ 圧電フィルム製品一
覧と価格表」（１９８８）に記載されている。又、キナ
ールｒ 圧電フィルムの構造、特性、用途及び製造法に
関する上方は、やはりアトケム・ノース・アメリカ社の
「キナールｒ圧電フィルム技術便覧」（１９８７）に記
載されている。 特に断らない限り、以下に説明する本発明の各実施例の
圧電フィルムは、上述したいろいろな材料で形成するこ
とができる。
【００１０】第１〜３図は、本発明による糸センサーの
第１実施例を示す。糸センサー１０は、糸４０を通すた
めのそれぞれ入口と出口を画定する１対のアイレット３
０ａ，３０ｂを有する本体１２から成っている。従って
、アイレット３０ａ，３０ｂは、糸４０をセンサー１０
の本体１２に通すための案内手段を構成する。本体１２
内には、後述する手段によって該本体に一端を固定され
た撓み自在手段即ち片持ちビーム１４が設けられている
。片持ちビーム（以下、単に「ビーム」とも称する）１
４は、焼き戻しされた、厚さ０．００４ｉｎ（０．１０
１６ｍｍ）のばね鋼（例えば、ＳＡＥ１０９５ばね鋼）
で形成することができる。本発明の一実施例においては
、ビーム１４の寸法は、１．４２５ｉｎ（３６．１９５
ｍｍ）（長さ）×０．３１２ｉｎ（７．９２４８）（幅
）とする。ビーム１４は、その自由端２８がアイレット
３０ａ，３０ｂを通る糸４０に圧接するように偏倚され
ている（予備負荷を与えられている）。以下の説明から
分かるように、アイレット３０ａ，３０ｂは、糸４０を
通すための実質的に直線状の経路を画定し、ビーム１４
は、糸の張力に変化に応答して撓む。ビーム１４は、又
、糸が単にその自由端２８上を通るだけでも振動する。 図に示されるように、ビーム１４の自由端２８は、糸４
０に接触するための円滑な縁を呈するように下向きに曲
げてある。
第１実施例を示す。糸センサー１０は、糸４０を通すた
めのそれぞれ入口と出口を画定する１対のアイレット３
０ａ，３０ｂを有する本体１２から成っている。従って
、アイレット３０ａ，３０ｂは、糸４０をセンサー１０
の本体１２に通すための案内手段を構成する。本体１２
内には、後述する手段によって該本体に一端を固定され
た撓み自在手段即ち片持ちビーム１４が設けられている
。片持ちビーム（以下、単に「ビーム」とも称する）１
４は、焼き戻しされた、厚さ０．００４ｉｎ（０．１０
１６ｍｍ）のばね鋼（例えば、ＳＡＥ１０９５ばね鋼）
で形成することができる。本発明の一実施例においては
、ビーム１４の寸法は、１．４２５ｉｎ（３６．１９５
ｍｍ）（長さ）×０．３１２ｉｎ（７．９２４８）（幅
）とする。ビーム１４は、その自由端２８がアイレット
３０ａ，３０ｂを通る糸４０に圧接するように偏倚され
ている（予備負荷を与えられている）。以下の説明から
分かるように、アイレット３０ａ，３０ｂは、糸４０を
通すための実質的に直線状の経路を画定し、ビーム１４
は、糸の張力に変化に応答して撓む。ビーム１４は、又
、糸が単にその自由端２８上を通るだけでも振動する。 図に示されるように、ビーム１４の自由端２８は、糸４
０に接触するための円滑な縁を呈するように下向きに曲
げてある。
【００１１】ビーム１４の上面には圧電フィルム部材（
単に「圧電フィルム」又は「フィルム」とも称する）１
６のストリップが適当な手段によって取付けられる。 第２図に示された実施例では、圧電フィルム１６のスト
リップは接着剤によってビーム１４に取付けられている
。圧電フィルム１６のストリップ（便宜上、圧電フィル
ムも、圧電フィルムのストリップも同じ参照番号１６で
表すこととする）の正極面は、接地されるフィルム１６
の負極面と、やはり接地されるビーム１４の上面との間
に挟まれるようにすることが好ましい。換言すれば、フ
ィルム１６の上面をその負極面とし、フィルムの正極面
即ち下面をビーム１４の上面に対面させる。ビーム１４
とフィルム１６との間の接着剤は、フィルム１６の正極
面をビーム１４の上面から電気的に絶縁する役割をも果
たす。それによって、フィルム１６は有効に遮蔽される
。第１０Ａ及び１１図は、圧電フィルム１６の一実施例
のそれぞれ正極面と負極面を示す。図に示されるように
、負極面は全面的に金属化されているが、正極面は一部
分だけが金属化されている。フィルム１６の金属化につ
いては後に詳述する。正極面の図示の金属化パターン（
並びに穴遊隙）は、以後の説明から明らかになるように
、圧電フィルム１６を回路に電気的に接続することがで
きるように設計されている。
単に「圧電フィルム」又は「フィルム」とも称する）１
６のストリップが適当な手段によって取付けられる。 第２図に示された実施例では、圧電フィルム１６のスト
リップは接着剤によってビーム１４に取付けられている
。圧電フィルム１６のストリップ（便宜上、圧電フィル
ムも、圧電フィルムのストリップも同じ参照番号１６で
表すこととする）の正極面は、接地されるフィルム１６
の負極面と、やはり接地されるビーム１４の上面との間
に挟まれるようにすることが好ましい。換言すれば、フ
ィルム１６の上面をその負極面とし、フィルムの正極面
即ち下面をビーム１４の上面に対面させる。ビーム１４
とフィルム１６との間の接着剤は、フィルム１６の正極
面をビーム１４の上面から電気的に絶縁する役割をも果
たす。それによって、フィルム１６は有効に遮蔽される
。第１０Ａ及び１１図は、圧電フィルム１６の一実施例
のそれぞれ正極面と負極面を示す。図に示されるように
、負極面は全面的に金属化されているが、正極面は一部
分だけが金属化されている。フィルム１６の金属化につ
いては後に詳述する。正極面の図示の金属化パターン（
並びに穴遊隙）は、以後の説明から明らかになるように
、圧電フィルム１６を回路に電気的に接続することがで
きるように設計されている。
【００１２】第１〜３図に示された実施例の実際上の好
ましい実施においては、圧電フィルム１６のストリップ
の長さを約０．５ｉｎ（１２．７ｍｍ）とし、その幅を
約０．２３２ｉｎ（５．８９２ｍｍ）とする。フィルム
の厚さは２８μｍとする。っこの圧電フィルム１６は、
プラズマ食刻した分極化キナールｒ であり、銀インク
スクリーン印刷法等の任意周知の技法によって金属化層
を被覆することが好ましい。１つの好ましい例では、こ
の金属化層の表面抵抗は、１ｉｎ２ 当り１．５Ω未満
とする。
ましい実施においては、圧電フィルム１６のストリップ
の長さを約０．５ｉｎ（１２．７ｍｍ）とし、その幅を
約０．２３２ｉｎ（５．８９２ｍｍ）とする。フィルム
の厚さは２８μｍとする。っこの圧電フィルム１６は、
プラズマ食刻した分極化キナールｒ であり、銀インク
スクリーン印刷法等の任意周知の技法によって金属化層
を被覆することが好ましい。１つの好ましい例では、こ
の金属化層の表面抵抗は、１ｉｎ２ 当り１．５Ω未満
とする。
【００１３】圧電フィルム１６のストリップは、穴１８
ａ，１８ｂを有する一体の直立耳片１６ａを備えたもの
とすることができる。これらの穴のうちの１つ１８ｂの
周りの金属化層は、フィルム１６の正極面と回路板３６
のめっきされた貫通穴（めっきスルーホール）１８ｃの
１つとの間に、接地側又はフィルム１６の負極面に短絡
することなく、導電性締着具１８により電気的接続が設
定されるようになされている（第１、１０Ａ、１１図参
照）。同様にして、他方の穴１８ａの周りの金属化層は
、フィルム１６の負極面と回路板３６の他方のめっきさ
れた貫通穴１８ｃ（接地側を画定する）との間に、フィ
ルム１６の正極面に短絡することなく、導電性締着具１
８により電気的接続が設定されるようになされている。 回路板３６は、後述するように、圧電フィルム１６から
供給される信号を処理するための回路を有している。締
着具１８，２４，３２は慣用の爆発鋲であってよい。
ａ，１８ｂを有する一体の直立耳片１６ａを備えたもの
とすることができる。これらの穴のうちの１つ１８ｂの
周りの金属化層は、フィルム１６の正極面と回路板３６
のめっきされた貫通穴（めっきスルーホール）１８ｃの
１つとの間に、接地側又はフィルム１６の負極面に短絡
することなく、導電性締着具１８により電気的接続が設
定されるようになされている（第１、１０Ａ、１１図参
照）。同様にして、他方の穴１８ａの周りの金属化層は
、フィルム１６の負極面と回路板３６の他方のめっきさ
れた貫通穴１８ｃ（接地側を画定する）との間に、フィ
ルム１６の正極面に短絡することなく、導電性締着具１
８により電気的接続が設定されるようになされている。 回路板３６は、後述するように、圧電フィルム１６から
供給される信号を処理するための回路を有している。締
着具１８，２４，３２は慣用の爆発鋲であってよい。
【００１４】この実施例及び他のどの実施例においても
、圧電フィルム１６がその圧電作用を高めるために機械
的な配向を必要とするポリ弗化ビニリデンのような材料
である場合は、圧電フィルム１６の延伸方向をストリッ
プ１６の長手方向とすることが好ましい。換言すれば、
圧電フィルムのストリップ１６の長手と圧電フィルム１
６自体の延伸方向を一致させる。
、圧電フィルム１６がその圧電作用を高めるために機械
的な配向を必要とするポリ弗化ビニリデンのような材料
である場合は、圧電フィルム１６の延伸方向をストリッ
プ１６の長手方向とすることが好ましい。換言すれば、
圧電フィルムのストリップ１６の長手と圧電フィルム１
６自体の延伸方向を一致させる。
【００１５】ビーム１４が撓むと、その撓み方向に応じ
て圧電フィルムのストリップ１６に圧縮又は引張が惹起
され、それによって圧電フィルムは対応する電気信号を
発生する。又、電気信号の大きさは、ビーム１４の撓み
の大きさに対応する。換言すれば、ビーム１４の撓みが
大きいほど、発生する電気信号の大きさが大きい。従っ
て、糸の張力に変動が生じると、ビーム１４がどちらか
の方向に撓み、それに応じた電気信号を発生する。糸の
張力変動の大きさが大きいほど、発生する電気信号の大
きさが大きい。更に、平常の作動中、糸の張力に小さな
変動が生じても、ビーム１４は、糸の運動の結果として
僅かな撓み又は振動を受け、その結果、電気信号が振動
する。この信号の振動数は、センサーの本体１２を通り
、ビーム１４の自由端２８の上を通る糸４０の速度に直
接対応する。従って、信号は、糸の張力の瞬間の大きさ
を表す瞬間的大きさと、糸の瞬間速度を表す瞬間振動数
を有する。糸の速度が増大すると、その結果、信号の振
動数も増大する。上述したことは、特に断らない限り、
ここに説明する本発明のすべての実施例に当てはまる。
て圧電フィルムのストリップ１６に圧縮又は引張が惹起
され、それによって圧電フィルムは対応する電気信号を
発生する。又、電気信号の大きさは、ビーム１４の撓み
の大きさに対応する。換言すれば、ビーム１４の撓みが
大きいほど、発生する電気信号の大きさが大きい。従っ
て、糸の張力に変動が生じると、ビーム１４がどちらか
の方向に撓み、それに応じた電気信号を発生する。糸の
張力変動の大きさが大きいほど、発生する電気信号の大
きさが大きい。更に、平常の作動中、糸の張力に小さな
変動が生じても、ビーム１４は、糸の運動の結果として
僅かな撓み又は振動を受け、その結果、電気信号が振動
する。この信号の振動数は、センサーの本体１２を通り
、ビーム１４の自由端２８の上を通る糸４０の速度に直
接対応する。従って、信号は、糸の張力の瞬間の大きさ
を表す瞬間的大きさと、糸の瞬間速度を表す瞬間振動数
を有する。糸の速度が増大すると、その結果、信号の振
動数も増大する。上述したことは、特に断らない限り、
ここに説明する本発明のすべての実施例に当てはまる。
【００１６】以上に説明した本発明のセンサーは、糸の
張力及び速度を表す信号を十分な信頼性を持って発生す
ることが認められた。しかしながら、センサーは、糸の
切断（切れた端）を迅速に検出し、その事象を表す信号
を発生する能力を有することが望ましい。以上に説明し
たセンサーは、（例えば、その信号を監視し、それがゼ
ロボルト等の基準線にまで減衰したかどうかを観察する
ことによって）糸の切断を検出するのに使用することが
できるが、第１〜３図のセンサーに、より高い信頼性を
もって、かつ、より迅速に切れた糸を検出し、対応する
出力信号を発生するための手段を設けることができる。 その目的のために、第１〜３図の糸センサーのブラケッ
ト２０に、糸の切断が発生したときビーム１４の自由端
２８に対するストッパーを構成するようにビーム１４の
自由端２８を覆うように突出した１対の耳片２２を設け
ることができる。耳片２２によって構成されるストッパ
ー（並びに後述する他の実施例のストッパー）は、以下
のような効果を提供することが認められた。即ち、第１
図及び第９図から分かるように、ビーム１４は、平常は
その自由端２８の上を通る糸４０の作用により下向きに
撓まされている。この平常作動中、ビーム１４の撓み度
は、糸４０の通常の変動の結果として多少増減する。従
って、この間は波形１００（第９図）のような波形が予
測される。（第９図の波形は後述するタイプの回路によ
って緩衝されたものである。）糸の切断が発生すると、
糸の張力が減少し、ビーム１４は大きな撓みを受けて耳
片２２の方へ戻る。耳片２２の方に向かってのこの大き
な撓みは、フィルム１６に作用する張力を低下させ、そ
の結果、大きな信号１０４を発生する。ビーム１４は耳
片２２にぶつかった後、過渡的な振動を受け、過渡的信
号１１０を発生する。信号のこの過渡部分１１０は、大
信号１０４の放出に重なる。信号のこのような重なりは
、過渡信号１１０がゼロ出力レベル１０６から離され、
糸の切断が生じた後はゼロ出力レベル１０６より上に位
置する信号がほとんど、あるいは、全く存在しないよう
にすることである。かくして、糸の切断は、大信号１０
４の発生を見出すか、あるいは、ゼロ出力レベル１０６
より上に位置する信号の欠落を見出すことによって、切
断の発生すると直ちに検出することができる。従って、
後述するＲＣ時間常数は、糸が切れてビーム１４を耳片
２２の方へ撓み戻したときにフィルム１６がその電荷を
放出する時間を引き延ばすように選択することが好まし
い。この時間延長は、張力の存在を表す極性及び振幅の
信号を排除する手段として機能し、従って、糸張力の欠
落及び糸切断の発生を迅速に表示する手段として機能す
る。
張力及び速度を表す信号を十分な信頼性を持って発生す
ることが認められた。しかしながら、センサーは、糸の
切断（切れた端）を迅速に検出し、その事象を表す信号
を発生する能力を有することが望ましい。以上に説明し
たセンサーは、（例えば、その信号を監視し、それがゼ
ロボルト等の基準線にまで減衰したかどうかを観察する
ことによって）糸の切断を検出するのに使用することが
できるが、第１〜３図のセンサーに、より高い信頼性を
もって、かつ、より迅速に切れた糸を検出し、対応する
出力信号を発生するための手段を設けることができる。 その目的のために、第１〜３図の糸センサーのブラケッ
ト２０に、糸の切断が発生したときビーム１４の自由端
２８に対するストッパーを構成するようにビーム１４の
自由端２８を覆うように突出した１対の耳片２２を設け
ることができる。耳片２２によって構成されるストッパ
ー（並びに後述する他の実施例のストッパー）は、以下
のような効果を提供することが認められた。即ち、第１
図及び第９図から分かるように、ビーム１４は、平常は
その自由端２８の上を通る糸４０の作用により下向きに
撓まされている。この平常作動中、ビーム１４の撓み度
は、糸４０の通常の変動の結果として多少増減する。従
って、この間は波形１００（第９図）のような波形が予
測される。（第９図の波形は後述するタイプの回路によ
って緩衝されたものである。）糸の切断が発生すると、
糸の張力が減少し、ビーム１４は大きな撓みを受けて耳
片２２の方へ戻る。耳片２２の方に向かってのこの大き
な撓みは、フィルム１６に作用する張力を低下させ、そ
の結果、大きな信号１０４を発生する。ビーム１４は耳
片２２にぶつかった後、過渡的な振動を受け、過渡的信
号１１０を発生する。信号のこの過渡部分１１０は、大
信号１０４の放出に重なる。信号のこのような重なりは
、過渡信号１１０がゼロ出力レベル１０６から離され、
糸の切断が生じた後はゼロ出力レベル１０６より上に位
置する信号がほとんど、あるいは、全く存在しないよう
にすることである。かくして、糸の切断は、大信号１０
４の発生を見出すか、あるいは、ゼロ出力レベル１０６
より上に位置する信号の欠落を見出すことによって、切
断の発生すると直ちに検出することができる。従って、
後述するＲＣ時間常数は、糸が切れてビーム１４を耳片
２２の方へ撓み戻したときにフィルム１６がその電荷を
放出する時間を引き延ばすように選択することが好まし
い。この時間延長は、張力の存在を表す極性及び振幅の
信号を排除する手段として機能し、従って、糸張力の欠
落及び糸切断の発生を迅速に表示する手段として機能す
る。
【００１７】第９図において、負方向に進む信号部分１
０４は、増幅器Ｕ１（第８図参照）への供給電圧の大き
さを越えることができないことを示すために点線で示さ
れているが、増幅器回路は、信号部分１０４の発生を上
述したように検出することができるように信号部分１０
４を取出すことができる構成とすることができることは
当業者には明らかであろう。
０４は、増幅器Ｕ１（第８図参照）への供給電圧の大き
さを越えることができないことを示すために点線で示さ
れているが、増幅器回路は、信号部分１０４の発生を上
述したように検出することができるように信号部分１０
４を取出すことができる構成とすることができることは
当業者には明らかであろう。
【００１８】耳片２２は、振動するビーム１４が耳片の
表面にぶつかったときビーム１４のエネルギーをたに形
態のエネルギーに変換することによって、過渡信号１１
０が減衰するのに要する時間を短縮する。この過渡信号
の減衰時間の短縮は、信号の欠落を見出すことによる糸
切断の検出をより迅速にする。所望ならば、糸が切れた
ときのビーム１４の過渡的振動を減衰させるためにビー
ム１４の下面にフォーム２６のストリップを付設してお
くことができるが、フォームストリップの使用は、本発
明の実施において必須の要件ではない。
表面にぶつかったときビーム１４のエネルギーをたに形
態のエネルギーに変換することによって、過渡信号１１
０が減衰するのに要する時間を短縮する。この過渡信号
の減衰時間の短縮は、信号の欠落を見出すことによる糸
切断の検出をより迅速にする。所望ならば、糸が切れた
ときのビーム１４の過渡的振動を減衰させるためにビー
ム１４の下面にフォーム２６のストリップを付設してお
くことができるが、フォームストリップの使用は、本発
明の実施において必須の要件ではない。
【００１９】圧電フィルムストリップ１６によって発生
される信号を処理するための、例えば、その信号を緩衝
・蓄積する、及び、又は駆動能力を得るための回路を設
けることができる。そのような回路は、回路板３６に設
けるのが好都合である。回路板３６は、締着具３８のよ
うな適当な手段によってセンサー１０の本体１２に取付
けることができる。回路板３６には、任意のタイプのエ
ッジコネクタに嵌合させるためのエッジ３４を設けるこ
とができる。
される信号を処理するための、例えば、その信号を緩衝
・蓄積する、及び、又は駆動能力を得るための回路を設
けることができる。そのような回路は、回路板３６に設
けるのが好都合である。回路板３６は、締着具３８のよ
うな適当な手段によってセンサー１０の本体１２に取付
けることができる。回路板３６には、任意のタイプのエ
ッジコネクタに嵌合させるためのエッジ３４を設けるこ
とができる。
【００２０】第８図は、本発明と連携して使用するのに
好ましい形態の回路を示す。図に示されるように、圧電
フィルム１６の出力は、抵抗器Ｒ１に、次いで増幅器Ｕ
１の入力端に直列に接続する。増幅器Ｕ１の利得は、抵
抗器Ｒ２及びＲ３の値を調節することによって所望の値
に選定することができる。第８図の回路は、２つの主要
な機能を果たす。第１の機能は、圧電フィルム１６によ
って発せられた信号を緩衝・蓄積し、その信号に利得を
与えることである。第２の機能は、以下に述べるように
、圧電フィルム１６によって発せられた信号の減衰時間
常数を調節することである。第２の機能について以下に
説明する。圧電フィルム１６は、その素材、大きさ及び
厚みによって異る固有キャパシタンスＣを有しているこ
とが認められた。上述した特定の圧電フィルムストリッ
プ１６は、約０．３９ナノファラッドのキャパシタンス
を有している。従って、この圧電フィルムストリップ１
６によって発せられた信号の減衰に関連した時間常数が
存在する。この時間常数は、第８図の回路の抵抗器Ｒ１
を適正に選択することによって調節することができるこ
とが判明している。糸が切れた後信号１０４の極性と反
対の極性の信号が存在しないことが望ましいので、抵抗
器Ｒ１の抵抗値Ｒ及び圧電フィルム１６の固有キャパシ
タンスＣの値を（Ｃの値を変更することができる範囲内
で）選択することによって、ゼロレベルの線を横切る過
渡信号１１０の反対極性の部分の大きさを変更すること
ができる。換言すれば、信号１０４の放出がゼロに近づ
くにつれて、過渡信号１１０の振幅がほとんどゼロにな
り、従って、過渡信号はゼロレベルの線を横切って反対
極性にまで至ることがほとんどないようにするために、
信号１０４の放出の時間常数を大きくすることにより、
過渡信号が減衰する時間の余裕を与えるようにする。実
験結果によれば、上述した固有キャパシタンスを有する
圧電フィルムストリップ１６の場合、抵抗器Ｒ１の値を
１〜１０メガオームの範囲にすれば、良好な結果が得ら
れることが認められた。換言すれば、約０．３９〜３．
９ミリ秒の範囲の時間常数が得られるようにＲとＣの値
を（Ｃの値を変更することができる範囲内で）選択する
ことによって良好な結果が得られることが認められた。 第９図の波形は、抵抗器Ｒ１の値を１０メガオーム（時
間常数＝３．９ミリ秒）とした場合に得られたものであ
る。第９図を参照してより具体的にいえば、時間常数を
上述のように選定すれば、信号１０４、１１０が実質的
にゼロＤＣレベル１０８にまで減衰する時間（即ち、時
点１０２から時点１１２までの時間）を３０〜８０ミリ
秒、平均５０ミリ秒の低い値にすることができる。
好ましい形態の回路を示す。図に示されるように、圧電
フィルム１６の出力は、抵抗器Ｒ１に、次いで増幅器Ｕ
１の入力端に直列に接続する。増幅器Ｕ１の利得は、抵
抗器Ｒ２及びＲ３の値を調節することによって所望の値
に選定することができる。第８図の回路は、２つの主要
な機能を果たす。第１の機能は、圧電フィルム１６によ
って発せられた信号を緩衝・蓄積し、その信号に利得を
与えることである。第２の機能は、以下に述べるように
、圧電フィルム１６によって発せられた信号の減衰時間
常数を調節することである。第２の機能について以下に
説明する。圧電フィルム１６は、その素材、大きさ及び
厚みによって異る固有キャパシタンスＣを有しているこ
とが認められた。上述した特定の圧電フィルムストリッ
プ１６は、約０．３９ナノファラッドのキャパシタンス
を有している。従って、この圧電フィルムストリップ１
６によって発せられた信号の減衰に関連した時間常数が
存在する。この時間常数は、第８図の回路の抵抗器Ｒ１
を適正に選択することによって調節することができるこ
とが判明している。糸が切れた後信号１０４の極性と反
対の極性の信号が存在しないことが望ましいので、抵抗
器Ｒ１の抵抗値Ｒ及び圧電フィルム１６の固有キャパシ
タンスＣの値を（Ｃの値を変更することができる範囲内
で）選択することによって、ゼロレベルの線を横切る過
渡信号１１０の反対極性の部分の大きさを変更すること
ができる。換言すれば、信号１０４の放出がゼロに近づ
くにつれて、過渡信号１１０の振幅がほとんどゼロにな
り、従って、過渡信号はゼロレベルの線を横切って反対
極性にまで至ることがほとんどないようにするために、
信号１０４の放出の時間常数を大きくすることにより、
過渡信号が減衰する時間の余裕を与えるようにする。実
験結果によれば、上述した固有キャパシタンスを有する
圧電フィルムストリップ１６の場合、抵抗器Ｒ１の値を
１〜１０メガオームの範囲にすれば、良好な結果が得ら
れることが認められた。換言すれば、約０．３９〜３．
９ミリ秒の範囲の時間常数が得られるようにＲとＣの値
を（Ｃの値を変更することができる範囲内で）選択する
ことによって良好な結果が得られることが認められた。 第９図の波形は、抵抗器Ｒ１の値を１０メガオーム（時
間常数＝３．９ミリ秒）とした場合に得られたものであ
る。第９図を参照してより具体的にいえば、時間常数を
上述のように選定すれば、信号１０４、１１０が実質的
にゼロＤＣレベル１０８にまで減衰する時間（即ち、時
点１０２から時点１１２までの時間）を３０〜８０ミリ
秒、平均５０ミリ秒の低い値にすることができる。
【００２１】第８図の回路及びそれに関連して説明した
原理は、ここに開示した本発明のすべての実施例に適用
することができる。所望ならば、第８図の回路に、平均
糸張力を表す大きさのＤＣ信号を供給するための積分手
段を設けることができる。をのような積分手段は、例え
ば積分演算増幅器のような任意の周知のタイプのものと
することができる。
原理は、ここに開示した本発明のすべての実施例に適用
することができる。所望ならば、第８図の回路に、平均
糸張力を表す大きさのＤＣ信号を供給するための積分手
段を設けることができる。をのような積分手段は、例え
ば積分演算増幅器のような任意の周知のタイプのものと
することができる。
【００２２】第６図は、第１〜３図の実施例を改変した
変形実施例によるセンサーを示す。第６図のセンサーは
、ビーム１４の下面とビームのブラケット２０の間に横
断ロッド５２を介設した点を除いては第１〜３図のセン
サーと同じである。図に示されるように横断ロッド５２
を用いると、糸４０によってビーム１４に及ぼされる平
常の力に対するセンサーの応答性が高められることが認
められた。実験結果によれば、ロッド５２はビーム１４
をその固定端と該ロッド５２との間で屈曲させ、それに
よって圧電フィルム１６に張力を及ぼし、圧電フィルム
はそれに対応する出力信号を発することが判明した。
変形実施例によるセンサーを示す。第６図のセンサーは
、ビーム１４の下面とビームのブラケット２０の間に横
断ロッド５２を介設した点を除いては第１〜３図のセン
サーと同じである。図に示されるように横断ロッド５２
を用いると、糸４０によってビーム１４に及ぼされる平
常の力に対するセンサーの応答性が高められることが認
められた。実験結果によれば、ロッド５２はビーム１４
をその固定端と該ロッド５２との間で屈曲させ、それに
よって圧電フィルム１６に張力を及ぼし、圧電フィルム
はそれに対応する出力信号を発することが判明した。
【００２３】第５図は、本発明の更に別の実施例による
糸センサー１０’ を示す。第１〜３図の実施例に関連
して説明した原理が、以下に述べる点を除いてはこの実
施例にも当てはまる。先の実施例の場合と同様に、この
糸センサー１０’ は、その入口と出口を画定する１対
のアイレット３０ａ’ ，３０ｂ’ を有する本体１２
’ から成っており、やはり先の実施例の場合と同様に
、片持ちビーム１４’ には、接着剤のような適当な手
段によって圧電フィルム１６’ のストリップが付設さ
れている。圧電フィルム１６’ の特性は、先に述べた
ものと同様のものであってよい。片持ちビーム１４’
の自由端２８’ は、糸張力の変動に応答して撓み、糸
の動きに応答して振動するように本体１２’ を通る糸
４０’ に圧接するように偏倚されている。第５図の実
施例と第１〜３図の実施例との主な相違は、以下の通り
である。第１に、ビーム１４’ の上面に隣接して配置
された横断ロッド２２’ が、本体１２’ の横断方向
に延在し、ビーム１４’ の上向き撓みに対するストッ
パーを構成する。第２にビーム１４’ の、自由端２８
’ とは反対側の端（即ち、固定端）が、締着具６２に
よって調節自在ブラケット５８に固定されている。ブラ
ケット５８は、ねじ６０により側方に調節することがで
きる。即ち、ねじ６０を弛めれば、ブラケット５８を第
５図でみて左右に動かすことができ、それによって自由
端２８’ のストッパー２２’ に対する接触点を変更
することができる。このように接触点を変更すれば、ビ
ーム１４’が休止位置（平常位置）にあるときの自由端
２８’ の上向き又は下向き偏倚度を増減することがで
きる。かくして、ブラケット５８の調節は、ビーム１４
’ の予備負荷を調節することができる。
糸センサー１０’ を示す。第１〜３図の実施例に関連
して説明した原理が、以下に述べる点を除いてはこの実
施例にも当てはまる。先の実施例の場合と同様に、この
糸センサー１０’ は、その入口と出口を画定する１対
のアイレット３０ａ’ ，３０ｂ’ を有する本体１２
’ から成っており、やはり先の実施例の場合と同様に
、片持ちビーム１４’ には、接着剤のような適当な手
段によって圧電フィルム１６’ のストリップが付設さ
れている。圧電フィルム１６’ の特性は、先に述べた
ものと同様のものであってよい。片持ちビーム１４’
の自由端２８’ は、糸張力の変動に応答して撓み、糸
の動きに応答して振動するように本体１２’ を通る糸
４０’ に圧接するように偏倚されている。第５図の実
施例と第１〜３図の実施例との主な相違は、以下の通り
である。第１に、ビーム１４’ の上面に隣接して配置
された横断ロッド２２’ が、本体１２’ の横断方向
に延在し、ビーム１４’ の上向き撓みに対するストッ
パーを構成する。第２にビーム１４’ の、自由端２８
’ とは反対側の端（即ち、固定端）が、締着具６２に
よって調節自在ブラケット５８に固定されている。ブラ
ケット５８は、ねじ６０により側方に調節することがで
きる。即ち、ねじ６０を弛めれば、ブラケット５８を第
５図でみて左右に動かすことができ、それによって自由
端２８’ のストッパー２２’ に対する接触点を変更
することができる。このように接触点を変更すれば、ビ
ーム１４’が休止位置（平常位置）にあるときの自由端
２８’ の上向き又は下向き偏倚度を増減することがで
きる。かくして、ブラケット５８の調節は、ビーム１４
’ の予備負荷を調節することができる。
【００２４】先の実施例の場合と同様にして、圧電フィ
ルムストリップ１６’から信号が発せられ、電線１８’
を介して第８図に示されるような回路へ送られる。電
線１８’ ははんだ継手５４を介して例えばシールドケ
ーブル５６に接続されている。先の実施例の場合と同様
に、回路は、所望ならば、本体１２’ に付設した回路
板に設けることができる。
ルムストリップ１６’から信号が発せられ、電線１８’
を介して第８図に示されるような回路へ送られる。電
線１８’ ははんだ継手５４を介して例えばシールドケ
ーブル５６に接続されている。先の実施例の場合と同様
に、回路は、所望ならば、本体１２’ に付設した回路
板に設けることができる。
【００２５】第４図は、本発明による更に別の実施例の
糸センサー１０’’を示す。やはり、糸センサー１０’
’は、その入口と出口を画定する１対のアイレット３０
ａ’’，３０ｂ’’を有する本体１２’’から成ってお
り、片持ちビーム１４’’には、接着剤のような適当な
手段によって圧電フィルム１６’’のストリップが付設
されている。第１〜３図及び５図の実施例の場合と同様
に、アイレット３０ａ’’，３０ｂ’’は糸４０’’を
通すための実質的に直線状の移動経路を画定する。第４
図のセンサー１０’’の構造は、第１〜３図及び５図の
実施例のものとは多少異るが、その作動は実質的に同じ
である。片持ちビーム１４’’（撓み自在部材）は、１
対のアルミニウム板４６と４８の間に挟着され、固定さ
れている。片持ちビーム１４’’の自由端には、アイレ
ット（案内手段）４２が設けられている。アルミニウム
板４６は、ビーム１４’’の撓みストッパーを構成する
ようにビームの大部分に亙って延在している。アルミニ
ウム板４６の先端には、アイレット４２に実質的に整列
する別のアイレット（案内手段）４４が設けられている
。重要なことは、アイレット３０ａ’’，３０ｂ’’が
、図示のように、それらを通って走行する糸４０’’を
ビーム１４’’の自由端のアイレット４２に摩擦係合さ
せるように構成されていることである。糸４０’’をア
イレット４２の内周面に摩擦係合させておくと、ビーム
１４’’が、アイレット４２を通す糸によって振動せし
められ、糸の張力の変動に応答して撓まされる。圧電フ
ィルム１６’’は、先に述べた特性を有するものであっ
てよっく、ビーム１４’’の信号及び撓みに応答して信
号を発生する。その信号を第８図のタイプの回路へ送る
のに、所望ならば、電線１８’’を用いることができる
。アイレット３０ａ’’，３０ｂ’’は、糸４０’’の
入来角及び退出角が圧電フィルム１６’’の出力に影響
を及ぼさないようにするために、糸４０’’をビーム１
４’’の端部に近接した状態に保持するように配置する
ことが好ましい。糸の張力が増大すると、ビームがより
大きく撓まされ、圧電フィルム１６’’が発生する信号
の振幅が増大する。反対に、例えば糸が切れたときのよ
うに、糸の張力がゼロに低下すると、ビームが急激にそ
の原位置に戻り（アルミニウム板４６に当接し）、それ
によって出力信号を急激に減衰して減衰時間を３０〜８
０ミリ秒の範囲、好ましくは平均５０ミリ秒以内に短縮
する。
糸センサー１０’’を示す。やはり、糸センサー１０’
’は、その入口と出口を画定する１対のアイレット３０
ａ’’，３０ｂ’’を有する本体１２’’から成ってお
り、片持ちビーム１４’’には、接着剤のような適当な
手段によって圧電フィルム１６’’のストリップが付設
されている。第１〜３図及び５図の実施例の場合と同様
に、アイレット３０ａ’’，３０ｂ’’は糸４０’’を
通すための実質的に直線状の移動経路を画定する。第４
図のセンサー１０’’の構造は、第１〜３図及び５図の
実施例のものとは多少異るが、その作動は実質的に同じ
である。片持ちビーム１４’’（撓み自在部材）は、１
対のアルミニウム板４６と４８の間に挟着され、固定さ
れている。片持ちビーム１４’’の自由端には、アイレ
ット（案内手段）４２が設けられている。アルミニウム
板４６は、ビーム１４’’の撓みストッパーを構成する
ようにビームの大部分に亙って延在している。アルミニ
ウム板４６の先端には、アイレット４２に実質的に整列
する別のアイレット（案内手段）４４が設けられている
。重要なことは、アイレット３０ａ’’，３０ｂ’’が
、図示のように、それらを通って走行する糸４０’’を
ビーム１４’’の自由端のアイレット４２に摩擦係合さ
せるように構成されていることである。糸４０’’をア
イレット４２の内周面に摩擦係合させておくと、ビーム
１４’’が、アイレット４２を通す糸によって振動せし
められ、糸の張力の変動に応答して撓まされる。圧電フ
ィルム１６’’は、先に述べた特性を有するものであっ
てよっく、ビーム１４’’の信号及び撓みに応答して信
号を発生する。その信号を第８図のタイプの回路へ送る
のに、所望ならば、電線１８’’を用いることができる
。アイレット３０ａ’’，３０ｂ’’は、糸４０’’の
入来角及び退出角が圧電フィルム１６’’の出力に影響
を及ぼさないようにするために、糸４０’’をビーム１
４’’の端部に近接した状態に保持するように配置する
ことが好ましい。糸の張力が増大すると、ビームがより
大きく撓まされ、圧電フィルム１６’’が発生する信号
の振幅が増大する。反対に、例えば糸が切れたときのよ
うに、糸の張力がゼロに低下すると、ビームが急激にそ
の原位置に戻り（アルミニウム板４６に当接し）、それ
によって出力信号を急激に減衰して減衰時間を３０〜８
０ミリ秒の範囲、好ましくは平均５０ミリ秒以内に短縮
する。
【００２６】第７図は、本発明のされに別の実施例によ
る糸センサー１０’’’ を示す。この実施例の特徴は
、製造コストを安くすることである。この実施例によれ
ば、糸センサー１０’’’ は、耐摩耗材９０を積層し
た圧電フィルム１６’’’ のストリップから成る。圧
電フィルム１６’’’ と耐摩耗材即ち積層部材９０と
で、上述した圧電フィルム部材と撓み自在部材（片持ち
ビーム）の両方を構成する。圧電フィルム１６’’’
は、上述した特性を有するものであってよい。耐摩耗材
９０は、ポリテトラフルオロエチレンのフィルム（テフ
ロンＲ ）のようなプラスチックであることが好ましい
。図に示されるように、積層圧電フィルム１６’’’
，９０の一端は、片持ちビームを構成するようにクラン
プ９２に固定し、クランプ９２をブラケット９４に固定
する。この片持ちビームの自由端９６は、やはり実質的
に直線状の経路を通って走行する糸４０’’’ に接触
する。糸の走行中、積層圧電フィルム１６’’’ ，９
０は、糸の張力の通常の変動に応答して多少撓む。糸が
切れると、積層圧電フィルム１６’’’ ，９０は園も
との休止位置へ戻る。かくして、積層圧電フィルム１６
’’’ ，９０は、走行する糸が存在するときは信号を
発するが、糸の切断が発生した後は信号を発しない。
る糸センサー１０’’’ を示す。この実施例の特徴は
、製造コストを安くすることである。この実施例によれ
ば、糸センサー１０’’’ は、耐摩耗材９０を積層し
た圧電フィルム１６’’’ のストリップから成る。圧
電フィルム１６’’’ と耐摩耗材即ち積層部材９０と
で、上述した圧電フィルム部材と撓み自在部材（片持ち
ビーム）の両方を構成する。圧電フィルム１６’’’
は、上述した特性を有するものであってよい。耐摩耗材
９０は、ポリテトラフルオロエチレンのフィルム（テフ
ロンＲ ）のようなプラスチックであることが好ましい
。図に示されるように、積層圧電フィルム１６’’’
，９０の一端は、片持ちビームを構成するようにクラン
プ９２に固定し、クランプ９２をブラケット９４に固定
する。この片持ちビームの自由端９６は、やはり実質的
に直線状の経路を通って走行する糸４０’’’ に接触
する。糸の走行中、積層圧電フィルム１６’’’ ，９
０は、糸の張力の通常の変動に応答して多少撓む。糸が
切れると、積層圧電フィルム１６’’’ ，９０は園も
との休止位置へ戻る。かくして、積層圧電フィルム１６
’’’ ，９０は、走行する糸が存在するときは信号を
発するが、糸の切断が発生した後は信号を発しない。
【００２７】第１〜６図の実施例の場合と同様に、第７
図の実施例に使用される圧電フィルム１６’’’ がそ
の圧電作用を高めるために機械的な配向を必要とする材
料である場合は、圧電フィルム１６’’’ の延伸方向
をその長手方向とすることが好ましい。
図の実施例に使用される圧電フィルム１６’’’ がそ
の圧電作用を高めるために機械的な配向を必要とする材
料である場合は、圧電フィルム１６’’’ の延伸方向
をその長手方向とすることが好ましい。
【００２８】以上、本発明を実施例に関連して説明した
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。
が、本発明は、ここに例示した実施例の構造及び形態に
限定されるものではなく、本発明の精神及び範囲から逸
脱することなく、いろいろな実施形態が可能であり、い
ろいろな変更及び改変を加えることができることを理解
されたい。
【図１】第１図は、本発明による材料センサーの一実施
例の側面図である。
例の側面図である。
【図２】第２図は、第１図のセンサーの上からみた平面
図である。
図である。
【図３】第３図は、第１図のセンサーの分解透視図であ
る。
る。
【図４】第４図は、本発明による材料センサーの別の実
施例の断面図である。
施例の断面図である。
【図５】第５図は、本発明による材料センサーの更に別
の実施例の断面図である。
の実施例の断面図である。
【図６】第６図は、第１図のセンサーの変型例の側面図
である。
である。
【図７】第７図は、本発明による材料センサーの更に別
の実施例の断面図である。
の実施例の断面図である。
【図８】第８図は、本発明のセンサーによって発せられ
る信号を調整し監視するための電子回路の一例の概略図
である。
る信号を調整し監視するための電子回路の一例の概略図
である。
【図９】第９図は、本発明のセンサーに説蔵された第８
図の回路によって供給される信号の一例を示す図である
。
図の回路によって供給される信号の一例を示す図である
。
【図１０】第１０図は、本発明に使用される圧電フィル
ムの一例の正極面を示す平面図である。
ムの一例の正極面を示す平面図である。
【図１１】第１１図は、第１０図の圧電フィルムの負極
面を示す平面図である。
面を示す平面図である。
１０：材料センサー（糸センサー）
１２：本体
１４：撓み自在部材（片持ちビーム）
１６：圧電フィルム部材、圧電フィルムのストリップ２
０：ブラケット ２２：耳片（ストッパー） ２８：自由端 ３０ａ，３０ｂ：アイレット（案内手段）３６：回路板 ４２，４４：アイレット（案内手段） ４６：アルミニウム板（ストッパー） ２２’ 横断ロッド（ストッパー） ５８：ブラケット ６０：ねじ ５２：横断ロッド ９０：耐摩耗材（積層材） ９２：クランプ
０：ブラケット ２２：耳片（ストッパー） ２８：自由端 ３０ａ，３０ｂ：アイレット（案内手段）３６：回路板 ４２，４４：アイレット（案内手段） ４６：アルミニウム板（ストッパー） ２２’ 横断ロッド（ストッパー） ５８：ブラケット ６０：ねじ ５２：横断ロッド ９０：耐摩耗材（積層材） ９２：クランプ
Claims (46)
- 【請求項１】材料センサーであって、 ａ）センサーに通される材料に接触するためのものであ
り、該材料によって撓まされる撓み自在部材と、ｂ）該
撓み自在部材に作動的に連結されており、該撓み自在部
材の撓みに応答して、該材料の状態を表す信号を発生す
るための圧電フィルム部材と、 から成る材料センサー。 - 【請求項２】該センサーを通る実質的に直線状の材料移
動経路を画定するための手段を含むことを特徴とする請
求項１に記載の材料センサー。 - 【請求項３】前記撓み自在部材は、材料の張力に対応す
る量だけ撓むようになされていることを特徴とする請求
項１に記載の材料センサー。 - 【請求項４】前記信号は、前記材料の張力の瞬間の大き
さを表す瞬間的大きさと、該材料の瞬間走行速度を表す
瞬間振動数を有することを特徴とする請求項３に記載の
材料センサー。 - 【請求項５】前記材料の状態は、材料の張力であること
を特徴とする請求項１に記載の材料センサー。 - 【請求項６】前記材料の状態は、材料が切れたかどうか
ということであることを特徴とする請求項１に記載の材
料センサー。 - 【請求項７】材料の平均張力を表す大きさを有するＤＣ
信号を供給するために前記圧電フィルム部材に作動的に
連結された回路を含むことを特徴とする請求項１に記載
の材料センサー。 - 【請求項８】前記回路は、積分回路であることを特徴と
する請求項７に記載の材料センサー。 - 【請求項９】前記撓み自在部材は、材料の切断が生じる
と急激な撓みを受け、その結果として前記圧電フィルム
部材が電荷を発生するようになされており、該圧電フィ
ルム部材は、固有キャパシタンスＣを有しており、前記
回路は、前記電荷を放電するための、特定のＲＣ時間常
数を有する放電経路を画定するように前記圧電フィルム
部材にＲＣ関係に接続された抵抗器Ｒを含み、該ＲＣ時
間常数は、前記発生した電荷の極性とは反対の極性の信
号を実質的に最小限にするように選定されていることを
特徴とする請求項６に記載の材料センサー。 - 【請求項１０】前記圧電フィルム部材は、ポリ弗化ビニ
リデン；弗化ビニリデンの共重合体；弗化ビニリデンと
、トリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、ヘ
キサフルオロエチレン及び塩化ビニリデンのうちの少く
とも１つとの共重合体；ポリ塩化ビニルの重合体；又は
アクリロニトリルの重合体であることを特徴とする請求
項１に記載の材料センサー。 - 【請求項１１】前記圧電フィルム部材は、材料の走行方
向である長手方向に延長した圧電フィルムのストリップ
であり、該圧電フィルムのストリップの長手と該圧電フ
ィルム自体の延伸方向が一致していることを特徴とする
請求項１に記載の材料センサー。 - 【請求項１２】前記撓み自在部材は、自由端を前記材料
に圧接させるように偏倚された片持ちビームであること
を特徴とする請求項１に記載の材料センサー。 - 【請求項１３】前記片持ちビームは、ばね鋼のストリッ
プであり、前記圧電フィルム部材は、該ばね鋼に取付け
られていることを特徴とする請求項１２に記載の材料セ
ンサー。 - 【請求項１４】該センサーの本体に固定されたブラケッ
トを含み、該ブラケットは、前記ビームの自由端のため
のストッパーを構成するように該ビームの一部分を覆う
ようにして突出した１対の耳片を有することを特徴とす
る請求項１２に記載の材料センサー。 - 【請求項１５】前記ビームの振動を減衰させるために該
ビームの下面にフォームのストリップが付設されている
ことを特徴とする請求項１２に記載の材料センサー。 - 【請求項１６】それぞれ該センサーの入口及び出口を画
定する１対の案内部材が該センサーの本体に取付けられ
ており、該１対の案内部材は、前記材料を前記ビームの
自由端を覆うようにして導くように並置されていること
を特徴とする請求項１２に記載の材料センサー。 - 【請求項１７】前記ビームの下面と前記ブラケットの間
にロッドが配設されており、該ビームは、前記材料の張
力を受けて該ロッドに圧接されて該ロッドとビームの固
定端の間で屈曲せしめられ、それによって前記圧電フィ
ルム部材は、該材料から及ぼされる平常の力に応答し、
該平常の力を表す信号を発することを特徴とする請求項
１４に記載の材料センサー。 - 【請求項１８】前記ビームの上面と前記材料の間にロッ
ドが配設されており、該ロッドは、該ビームの自由端の
ためのストッパーを構成するように配置されていること
を特徴とする請求項１３に記載の材料センサー。 - 【請求項１９】前記ビームの、前記自由端とは反対側の
部分がブラケットに固定されており、該ブラケットは、
該ビームに対する予備負荷を調節するために該ストッパ
ーに対するビームの接触点を変更することができるよう
に調節自在であることを特徴とする請求項１８に記載の
材料センサー。 - 【請求項２０】前記回路は、該センサーの本体に付設さ
れた回路板上に設けられており、該回路板は、エッジコ
ネクタに嵌合するためのエッジを有していることを特徴
とする請求項９に記載の材料センサー。 - 【請求項２１】前記撓み自在部材は、その自由端に、前
記材料を通すための案内部材を備えた片持ちビームから
成り、前記圧電フィルム部材は、該ビームの一表面に接
着されており、該ビームは、前記材料が該案内部材を通
って走行する際振動するようになされていることを特徴
とする請求項１に記載の材料センサー。 - 【請求項２２】前記ビームの、前記自由端とは反対側の
部分は、１対の板の間に挟着されており、該板のうちの
一方の板は、該ビームの全長のうちの大部分に亙って延
長しており、該ビームの撓みに対するストッパーを構成
することを特徴とする請求項２１に記載の材料センサー
。 - 【請求項２３】該センサーの入口側と出口側にそれぞれ
１つづつ追加の案内部材が配設されており、それらの追
加の案内部材は、前記材料を前記ビームに設けられた前
記案内部材に摩擦係合させるように配置されていること
を特徴とする請求項２２に記載の材料センサー。 - 【請求項２４】前記撓み自在部材は、その自由端を前記
材料に接触させるようにした耐摩耗材から成り、該耐摩
耗材は、前記圧電フィルム部材に積層されていることを
特徴とする請求項１に記載の材料センサー。 - 【請求項２５】前記耐摩耗材は、プラスチックであるこ
とを特徴とする請求項２４に記載の材料センサー。 - 【請求項２６】前記プラスチックは、ポリテトラフルオ
ロエチレンであることを特徴とする請求項２５に記載の
材料センサー。 - 【請求項２７】前記信号の大部分は、平常状態では、前
記材料が該センサーを通っている間少くとも第１の極性
を示すが、材料の切断が生じると、前記ビームが急激に
撓んで該センサーの本体内に設けられたストッパーに衝
接して該信号は該第１の極性を実質的に示さなくなり、
それによって材料が切断したことを表示することを特徴
とする請求項９に記載の材料センサー。 - 【請求項２８】前記信号は、材料の切断が生じると直ち
に、第２の反対の極性の過渡現象を示すことを特徴とす
る請求項２７に記載の材料センサー。 - 【請求項２９】材料の張力と材料の切断を表示するため
の装置であって、 ａ）前記材料を本体に通すための実質的に直線状の移動
経路を画定する案内手段と、 ｂ）該本体内に配置されており、該本体に通される材料
に圧接するように偏倚された自由端を有し、該材料の張
力の変化に応答して撓み自在である片持ちビームと、ｃ
）該片持ちビームに取付けられており、該片持ちビーム
の撓みに応答して電気信号を発生する圧電フィルムのス
トリップと、 ｄ）該圧電フィルムによって発せられた信号を処理する
ための回路と、 から成り、該回路は、平常状態では、前記材料の張力を
表す大きさの出力を供給し、該材料の張力が失われたと
き該材料の切断を表す特定の画然とした状態を示す出力
を供給することを特徴とする装置。 - 【請求項３０】前記本体内にストッパーが配設されてお
り、前記片持ちビームは、前記材料の張力が失われたと
き該ストッパーに圧接されるようになされていることを
特徴とする請求項２９に記載の装置。 - 【請求項３１】前記ストッパーは、前記本体に固定され
たブラケットから前記片持ちビームの自由端を覆うよう
にして突出した１対の耳片から成ることを特徴とする請
求項３０に記載の装置。 - 【請求項３２】前記ストッパーは、前記ビームの上面と
前記移動経路の間に配設されたロッドから成り、該ビー
ムの、前記自由端とは反対側の部分が調節自在のブラケ
ットに固定されており、該ブラケットは、該ストッパー
に対する該ビームの接触点を変更し、該ビームに対する
予備負荷を変更するめに調節自在であることを特徴とす
る請求項３０に記載の装置。 - 【請求項３３】前記ビームの下面に近接してロッドが配
設されており、該ビームは、前記材料の張力を受けて該
ロッドに圧接されて該ロッドとビームの固定端の間で屈
曲せしめられ、それによって前記圧電フィルムは、該材
料から及ぼされる平常の力に応答し、該平常の力を表す
信号を発することを特徴とする請求項２９に記載の装置
。 - 【請求項３４】前記ビームは、前記材料の切断が生じる
と急激な撓みを受け、その結果として前記圧電フィルム
が電荷を発生するようになされており、該圧電フィルム
は、固有キャパシタンスＣを有しており、前記回路は、
前記電荷を放電するための、特定のＲＣ時間常数を有す
る放電経路を画定するように前記圧電フィルムにＲＣ関
係に接続された抵抗器Ｒを含み、該ＲＣ時間常数は、前
記発生した電荷の極性とは反対の極性の信号を実質的に
最小限にするように選定されていることを特徴とする請
求項２９に記載の装置。 - 【請求項３５】前記ビームの振動を減衰させるために該
ビームの下面にフォームのストリップが付設されている
ことを特徴とする請求項２９に記載の装置。 - 【請求項３６】前記片持ちビームは、ばね鋼であること
を特徴とする請求項２９に記載の装置。 - 【請求項３７】前記回路は、前記本体に付設された回路
板上に設けられており、該回路板は、エッジコネクタに
嵌合するためのエッジを有していることを特徴とする請
求項２９に記載の装置。 - 【請求項３８】材料の張力と材料の切断を表示するため
の装置であって、 ａ）前記材料を本体に通すための実質的に直線状の移動
経路を画定する第１案内手段と、 ｂ）該本体内に配置されており、該材料を通し、該材料
に摩擦係合するように前記第１案内手段に対して位置づ
けされた第２案内手段を備えた自由端を有し、該材料が
該第２案内手段を通る振動し、該材料の張力の変化に応
答して撓み自在である片持ちビームと、ｃ）該片持ちビ
ームに取付けられており、該片持ちビームの振動および
撓みに応答して電気信号を発生する圧電フィルムのスト
リップと、 ｄ）該圧電フィルムによって発せられた信号を処理する
ためのものであって、前記材料の張力と、該材料の切断
を表す出力を供給する回路と、 から成る装置。 - 【請求項３９】前記ビームの、前記自由端とは反対側の
部分は、１対の板の間に挟着されており、該板のうち一
方の板は、該ビームの全長のうちの大部分に亙って延長
しており、該ビームの撓みに対するストッパーを構成す
ることを特徴とする請求項２１に記載の装置。 - 【請求項４０】前記ビームは、前記材料の切断が生じる
と急激な撓みを受け、その結果として前記圧電フィルム
が電荷を発生するようになされており、該圧電フィルム
は、固有キャパシタンスＣを有しており、前記回路は、
前記電荷を放電するための、特定のＲＣ時間常数を有す
る放電経路を画定するように前記圧電フィルムにＲＣ関
係に接続された抵抗器Ｒを含み、該ＲＣ時間常数は、前
記発生した電荷の極性とは反対の極性の信号を実質的に
最小限にするように選定されていることを特徴とする請
求項３８に記載の装置。 - 【請求項４１】前記片持ちビームは、ばね鋼であること
を特徴とする請求項３８に記載の装置。 - 【請求項４２】前記回路は、前記本体に付設された回路
板上に設けられており、該回路板は、エッジコネクタに
嵌合するためのエッジを有していることを特徴とする請
求項３８に記載の装置。 - 【請求項４３】材料の張力と材料の切断を表示するため
の装置であって、弾性の耐摩耗材を積層された圧電フィ
ルムのストリップから成り、該圧電フィルムのストリッ
プは、走行する材料にその切断の有無を監視するために
接触するようになされた自由端を有しており、該材料の
張力の変化に応答して撓み自在であるが、該材料の切断
が生じたときは休止位置へ戻るようになされており、該
圧電フィルムは、走行する材料が存在するときは信号を
発するが、材料の切断が生じたときは信号を発生しない
ことを特徴とする装置。 - 【請求項４４】前記耐摩耗材は、プラスチックであるこ
とを特徴とする請求項４３に記載の装置。 - 【請求項４５】前記プラスチックは、ポリテトラフルオ
ロエチレンであることを特徴とする請求項４３に記載の
装置。 - 【請求項４６】前記圧電フィルムからの信号を受け取っ
て処理し、材料の切断の発生を表示するための回路を含
むことを特徴とする請求項４３に記載の装置。
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