JPH10182004A - パッケージ監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 誤検出を起こすことがなく、パッケージの異
常を確実に検出することができると共に、投光器の光軸
と受光器の光軸とを合わせ易いパッケージ監視装置を提
供する。 【解決手段】 パッケージと該パッケージに接触して回
転を伝えるドラム８との接線近傍を検知光が通過するよ
う投光器２４と受光器２３とを対向して設け、上記投光
器２４にその光束を絞るための絞りを設けた。光束の断
面４４に対して糸が占める面積比率が大きいので受光光
量に差が出る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、互いに対向した投
光器と受光器とを用いてパッケージの異常の有無を検出
するパッケージ監視装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】糸のパッケージは、例えば図８に示すよ
うな自動ワインダにて成形される。この自動ワインダの
ワインディングユニット１には、下部に設けられた給糸
ボビン２からの糸Ｙを導くガイド３と、その糸Ｙに適宜
な張力を与えるテンサ４と、糸Ｙの欠陥を検出するスラ
ブキャッチャ５と、糸切れ或いはスラブキャッチャ５に
よる糸切断時に糸Ｙを結ぶ糸継装置６と、クレードルア
ーム７に支持されたパッケージＰを摩擦接触で回転させ
るためのドラム８とが順に配置されている。ドラム８の
外周面には糸Ｙをトラバースさせるための溝９が形成さ
れ、その前面側には端面落ち防止用のカバー１０が設け
られている。また糸継ぎ時に旋回移動して糸継装置６へ
パッケージ側の糸及び給糸ボビン側の糸を案内するため
のサクションマウス１１とサクションパイプ１２とが設
けられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところでパッケージＰ
の生産工程においては、糸Ｙ自体の欠点はワインディン
グユニット１のスラブキャッチャ５により取り除き、巻
き上がりのパッケージＰの表面に表われた不良部分は出
荷時等の品質チェックで発見できるが、もしパッケージ
の成形途中で不適正な巻取がなされてパッケージ内部に
不良な箇所が生じると、その不良パッケージは次工程で
使用しパッケージを解舒しないかぎり発見できないとい
う問題があった。

【０００４】この問題に対し、本出願人は、パッケージ
を巻取成形過程で監視するべく、パッケージとドラムと
の接線近傍を検知光が通過するよう光センサを設け、該
光センサによって巻取中のパッケージの異常の有無を検
出することを既に提案している。このようなセンサを投
光器と受光器とからなるインタラプト型の光センサで構
成した場合、受光光量の大小で糸の有無を判別するた
め、光の拡散を極力少なくする必要がある。ビーム径の
小さいレーザ光を使用した高精度のレーザセンサを使え
ば、問題は解決されるが、このようなセンサをワインデ
ィングユニット毎に取り付けるのは、ワインダの機械全
体が高価となる。また、糸は細いので糸の有無による受
光光量の差が顕著に得られないことが危惧される。ま
た、投光器からの光束の指向性にばらつきがあると投光
器の光軸と受光器の光軸とを合わせることが困難であ
る。

【０００５】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、誤検出を起こすことがなく、パッケージの異常を確
実に検出することができるパッケージ監視装置を提供
し、更に投光器の光軸と受光器の光軸とを合わせ易いパ
ッケージ監視装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、パッケージと該パッケージに接触して回転
を伝えるドラムとの接線近傍を検知光が通過するよう投
光器と受光器とを対向して設け、上記投光器にその光束
を絞るための絞りを設けたものである。

【０００７】上記絞りは、上記パッケージから引き出さ
れる異常糸の延びる方向と略平行に延びる偏平形状のス
リットであるとよい。

【０００８】上記投光器の発光体からの光を直接上記絞
りに通すとよい。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を添付
図面に基づいて詳述する。

【００１０】図１〜図４は、本発明のパッケージ監視装
置を自動ワインダに適用した場合を示したものである。
自動ワインダは、図８に示したワインディングユニット
１が多数ユニット並設されたものである。パッケージ監
視装置には、ワインディングユニット１毎にパッケージ
Ｐの巻取成形過程でパッケージＰの正規の最外層２１の
外側に糸が存在するか否かを感知する糸検知センサ２２
が設けられている。

【００１１】なお、パッケージＰは巻取チューブＢに糸
Ｙを巻付けたものである。巻取成形過程とは、糸Ｙを巻
取チューブＢに巻取ってパッケージＰを成長させている
過程をいい、糸継ぎのためにサクションマウス１１によ
りパッケージＰ側の糸Ｙを糸継装置６へ案内し、糸継ぎ
後に巻取りを再開する段階も含む。パッケージＰの正規
の最外層２１とは、パッケージＰの軸線Ｃを中心とし
て、その中心からパッケージＰとドラム（駆動ドラム又
は綾振ドラムとも言う）８との接線２５（断面図では接
点）までを半径とする円で規定される糸層の最外層をい
う。パッケージＰはコーン形状でもチーズ形状でもよ
い。コーン形状のパッケージＰの場合、パッケージＰの
軸線ＣがパッケージＰとドラム８との接線２５に対し軸
方向に傾斜しているので、当然のことながら、パッケー
ジＰの正規の最外層２１の半径もパッケージＰの軸方向
に異なる。

【００１２】糸検知センサ２２は、半導体からなる投光
素子（発光体）２４ａを備えた投光器２４とこれに対向
する受光素子（受光体）２３ａを備えた受光器２３とで
成り、投光素子２４ａからの検知光ＬがパッケージＰを
摩擦接触にて回転させるためのドラム８とそのパッケー
ジＰとの接線２５の近傍を接線２５に沿って通過するよ
うに設けられている。詳しくは、検知光Ｌがパッケージ
Ｐの正規の最外層２１及びドラム８の近傍で、かつ最外
層２１及びドラム８の周面に接しない位置を通過するよ
うに糸検知センサ２２が設けられている。検知光Ｌが接
線２５の近傍を通過するように糸検知センサ２２を設け
ているのは、パッケージＰの巻径が増大しても、最外層
２１に対する検知光Ｌの位置が変化しないからである。
更に、本監視装置においては、糸ＹがパッケージＰに導
入される側（ワインディングユニットの前面側）Ｆを検
知光Ｌが通過するように糸検知センサ２２を設けてい
る。このようにしたのは、後述するように二重口出しや
端面落ちの検出を行うためである。また、検知光Ｌが通
過する位置のパッケージＰの最外層部分は、ドラムに接
する直前であるため、後述するスクランブルによる異常
糸やパッケージに巻き込まれた屑糸がパッケージＰの高
速回転による遠心力によって正規の最外層からより一層
突出した状態となるため、異常糸検出に有利であるため
でもある。

【００１３】なおパッケージＰは、巻径の増大とともに
接線２５位置がわずかに後退するようクレードルアーム
（パッケージ支持機構）７に支持されているが、もちろ
ん、巻径が変わっても接線２５位置が変化しないようク
レードルアーム７でパッケージＰを支持することが好ま
しい。

【００１４】本発明のパッケージ監視装置の目的は、パ
ッケージＰの表面（最外層）２１を監視することであ
り、この意味では検知光ＬがパッケージＰの最外層２１
の近くを通過していることが重要である。このためには
投光素子２４ａからの検知光Ｌが、接線２５とほぼ平行
であるのが望ましいが、投光器２４からの検知光がドラ
ム８の表面で反射して受光器２３に入り、誤検出を起こ
すのを防ぐため、図４に示されるように、検知光Ｌがド
ラム８の表面（接線２５）に対しやや傾斜するよう投光
素子２４ａを受光素子２３ａよりもドラム８に近付けて
配置してある。即ち、糸検知センサ２２は、検知光Ｌが
最外層２１の外側の糸などの異物によって遮られたとき
に、感知状態（ＯＮ）となるように形成されているが、
投光素子２４ａに指向性が有ると言えども検知光Ｌが拡
散し、この検知光Ｌが金属からなるドラム８の滑らかな
表面で反射して異物に遮られることなく受光素子２３ａ
に入射すると異物が存在しても感知状態にならない。そ
こで、投光素子２４ａから受光素子２３ａへ向かう検知
光Ｌが受光体２３に向かうに従って若干ドラム８から遠
ざかるよう接線２５に対しやや傾斜させたものである。
また、投光素子２４ａのほうを受光素子２３ａよりもド
ラム８に近付けて配置したのは、受光素子２３ａは所定
の受光面積を必要とするため、受光素子２３ａをドラム
８に近付けるには限度があるが、投光素子２４ａは、投
光面がドラム８に隠されなければ投光素子２４ａの本体
の一部がドラム８に隠れてもよいため、ドラム８に近付
けやすいからである。

【００１５】なお通常、糸Ｙはドラム８の綾振溝９に入
ってトラバースされながらパッケージＰの表面に巻かれ
る。このため、検知光Ｌがドラム８の周面近くを通って
も糸Ｙが糸検知センサ２２によって感知されることはな
い。

【００１６】投光素子２４ａ及び受光素子２３ａは、接
線近傍で互いに対向するよう設けられているとともに、
ブラケット２８によって一体的に連結されている。具体
的には、ドラム８の前面側Ｆに設けられたカバー２７の
外側でドラム８を軸方向に跨ぐ一体のブラケット２８が
ワインディングユニット１の本体フレーム３５に取り付
けられ、そのブラケット２８の両側に投光素子２４ａ及
び受光素子２３ａが振り分けて取り付けられている。カ
バー２７は、図２に示されるように、ドラム８の周面に
接近して設けられた断面円弧状の板で成り、端面落ちを
防止するものである。ブラケット２８は、図４に示され
るように、カバー２７の下縁に沿ってドラム８の両端を
跨ぐ連絡部と、ドラム８の両端に位置してカバー２７の
湾曲面に沿って立ち上がる立上げ部と、投光素子２４ａ
及び受光素子２３ａを固定するための台座部とからな
り、この台座部に予め投光素子２４ａ及び受光素子２３
ａを埋め込んで固定して一体的に連結した後、ブラケッ
ト２８ごとワインディングユニット１の本体フレーム３
５に取り付けることにより、取り付けを簡素化すると共
に、取り付け後の光軸合わせを不要にしたものである。

【００１７】パッケージＰを支持しているクレードルア
ーム３０は、ワインディングユニット１の背面側Ｒに旋
回中心点があり、巻径が大きくなっても接線２５の位置
はほとんど変わらず、接線２５近傍のパッケージ表面の
位置は大きく動くことがないので、糸検知センサ２２は
位置が固定されていても常に同じ条件で異物の有無を検
知できるものである。ただし糸検知センサ２２がパッケ
ージＰの表面に過度に接近すると、最外層２１の毛羽に
感知するおそれがあるので、表面からは所定の微小距離
だけ離すものとする。

【００１８】投光素子２４ａ及び受光素子２３ａの配置
は、光の直進性、対象性からすればドラム両端のいずれ
でもよいが、本監視装置にあっては投光素子２４ａをパ
ッケージＰの小径側に配置している。これは、特に端面
落ちの検出に有利な配置としたものである。即ち、端面
落ちがパッケージＰの小径側に発生しやすいという性質
と、投光素子２４ａからの検知光Ｌの光束が徐々に拡散
するために投光素子２４ａに近い位置では遠い位置に比
べて糸に対する感度が高いという性質とを利用し、パッ
ケージＰの小径側に投光素子２４ａを配置してある。

【００１９】また、本監視装置にあっては投光素子２４
ａをドラム８の自由端側に配置している。即ち、ドラム
８がワインディングユニット１の本体フレーム３５に片
持ち状態で固定されており、この固定端側に受光素子２
３ａを配置し、投光素子２４ａを反対の自由端側に配置
している。これは、前述のように投光素子２４ａをドラ
ム８に近付ける配置において、投光素子２４ａの本体の
一部がドラム８に隠れることを許容するためには、固定
端側では本体フレーム３５が障害となる。その点、自由
端側には干渉する部材がないため、投光素子２４ａの配
置が自由となり、取り付けが簡単となる。なお、ドラム
８の固定端側を大径側、自由端側を小径側とすれば、ド
ラム８の自由端側が必然的にパッケージＰの小径側とな
るので、投光器２４をパッケージＰの小径側で、かつド
ラム８の固定端側に配置できる。

【００２０】本実施の形態の投光器２４は、図１に示さ
れるように、円筒形のハウジング４１を形成し、このハ
ウジング４１底部に投光素子２４ａである投光ＩＣを収
容し、ハウジング４１内には投光ＩＣからの光束を円形
に絞る丸孔スリット（第１の絞り）４２及びその光束を
偏平に絞る偏平形状の矩形スリット（第２の絞り）４３
を設けたものである。投光ＩＣは、赤外光又は赤色可視
光を発光するのであり、その発光部分には凸レンズが装
着されていないものが使用されている。丸孔スリット４
２の径は０．５〜１ｍｍ、矩形スリット４３の短辺幅は
０．２〜０．５ｍｍであり、これらの寸法は、糸Ｙの番
手（太さ）や検出距離によって決定することになる。受
光器２３の受光素子２３ａは、高感度の受光ＩＣであ
る。

【００２１】スリットによって光束を絞るようにした理
由は、ドラム８の表面まで検知光Ｌが拡散するのを防ぐ
ことができるからであると共に、投光素子２４ａからの
光束が糸Ｙの太さに比べて大きいと糸の有無による受光
光量の差が小さくなるが、光束が絞られていれば糸によ
って光をうまく遮断して受光光量の差を大きくすること
ができるからである。ただし、光束を絞り過ぎると受光
素子２３ａが良好に作動する受光光量を確保できない。
そこで上記のスリット寸法が決まる。

【００２２】偏平形状の矩形スリット４３を設けた理由
は、光束が偏平に絞られ、この偏平な光束を糸が横切る
際に長辺に平行な状態で横切ると糸の有無による受光光
量の差が顕著となるからである。即ち、偏平に絞られた
光束はハッチングで示すような断面４４を持ち、この断
面４４に対して糸が占める面積比率が大きければ受光光
量に差が出る。従って、二重口出しや端面落ちの後の巻
取再開時の糸検出に有利な構成とするには、矩形スリッ
ト４３の長辺がパッケージから引き出される糸の方向に
平行であるのがよい。

【００２３】投光素子２４ａを構成する投光ＩＣに凸レ
ンズが装着されていない理由は、凸レンズによって集光
した光を偏平に絞り込むと、凸レンズの持つ指向性の僅
かな偏りのために、投光器の光軸が大きくずれてしまう
からである。とはいえ、投光ＩＣに装着した凸レンズの
代わりに、厳密な指向性を持つ別途の光学系を設けて集
光すると、糸検知センサ２２を安価に構成することがで
きない。従って、本発明は、投光ＩＣの発光部分から出
た発散光を集光せずに丸孔及び矩形スリット４２，４３
に直接入射させている。これによって、光軸は投光素子
２４ａとスリット４２，４３との位置関係のみから決ま
り、その延長上に受光素子２３ａを配置すれば光軸ずれ
は起きない。

【００２４】糸検知センサ２２はスラブキャッチャ５
（図６参照）に連絡されており、異物を感知したなら直
ちにスラブキャッチャ５に付属のカッタ又は別途設けた
カッタにて糸Ｙを切断させると共に、図２中矢印ａにて
示すようにクレードルアーム３０を立ち上げてパッケー
ジＰをドラム８から離し、ブレーキを掛けてパッケージ
Ｐの回転を停止させるようになっている。そしてこれと
同時にワインディングユニット１のアラーム（ランプ３
１）を発報させて、オペレータを呼び出し、すぐに回復
作業に掛かれるようになっている。従って、糸検知セン
サ２２を巻取開始（ドラムスタート）時から糸継ぎ時も
含めて作動させることで、巻取中の全過程に亘って常時
パッケージＰを監視することができ、表面の乱れ等を発
見したなら直ちに巻取を中断させることができる。すな
わち例えば、糸Ｙの摩擦抵抗が少ないなどの原因で、円
環状の糸束がコーン形状のパッケージＰの大径側から小
径側にずれる現象（スクランブルと言う）が発生したと
きは、その糸束はパッケージＰの表面から浮き上がった
状態にあるので、投光素子２４ａの検知光Ｌが糸束によ
って遮られて、これを直ちに感知することができる。ま
たテンション変動等によって切れた糸が再びパッケージ
Ｐの表面に巻き付くテンション切れや、接圧及びテンシ
ョンの関係でパッケージ最外層２１から糸が浮く浮き糸
なども、同様にして瞬時に感知できる。

【００２５】さらに糸検知センサ２２は、ワインディン
グユニット１の前面側Ｆに設けられているので、糸継時
において二重口出しに起因する巻取不良を検知できる。
二重口出しは、図５（ａ）に示すように、糸継ぎの際に
糸端捕捉手段（サクションマウス）１１がパッケージＰ
から二本の糸（正規の糸Ｙと既にパッケージＰに巻き取
られた糸３３）を引き出してしまうことであるが、この
二本糸がそのまま糸継装置６に供給されると、糸継装置
６は口出しミスとして判定し、糸継ぎ（巻取再開）は行
われない。しかしながら二重口出しされてもそのうちの
一本のみ糸継装置６に供給された場合は、糸継装置６は
通常の糸継ぎ動作を実行し、巻取を再開した時に、引き
出された他の糸３３がパッケージＰに巻き込まれて、不
良品となってしまう。このとき巻き込まれる糸３３は、
図５（ｂ）に示すように、ワインディングユニット前面
側ＦからパッケージＰ表面へと向かうので、糸検知セン
サ２２によって直ちに検知することができる。

【００２６】また、なんらかの原因で端面落ちが生じ
て、図６に示すように、糸継時においてサクションマウ
ス１１がこの端面落ちした糸３４を正規の糸Ｙと一緒に
口出しした場合も、二重口出しと同様に、糸検知センサ
２２はこの端面落ちの糸３４を検知することができる。

【００２７】前述した矩形スリット４３の長く延ばされ
ている方向（長辺方向）は、図５（ｂ）に示す異常糸３
４に対して略平行となる方向となっており、図５の二重
口出しによる糸３３及び図６の端面落ちした糸３４は、
いずれも巻取り再開時に必ず光束を長辺に平行な状態で
横切ることになる。従って、その瞬間に受光光量が顕著
に減少するので、正しく糸を検知することができる。

【００２８】さらに巻取再開時においては、走行する糸
Ｙにつれて糸屑が巻き込まれることがあるが、糸検知セ
ンサ２２はこの糸屑も直ちに感知するので、パッケージ
Ｐへの糸屑混入を防止することができる。なおこの糸継
時にあっては、糸検知センサ２２を巻取再開時（糸継ぎ
直後）にのみ作動させるものとする。すなわちサクショ
ンマウス１１が糸拾い動作を行っているときは検知を行
わないことで、サクションマウス１１の先端又はサクシ
ョンマウス１１によりパッケージＰから正常に引き出さ
れた糸Ｙを糸検知センサ２２によって感知してしまう誤
作動を未然に防ぐことができる。

【００２９】このように本発明の監視手段は、従来後工
程でしか発見できなかったパッケージ内部の不良を、そ
の原因となる現象を確実に検知することで防止できるも
のであり、スラブキャッチャ５による糸欠点の排除、及
び巻き上がり後の表面検査と併用することで、パッケー
ジ生産工程における不良品の発生を完全になくすること
ができる。すなわちパッケージＰの品質向上が達成され
る。

【００３０】なお、糸検知センサ２２の検知光Ｌはレー
ザ光でもよいが、価格面を考慮すると検知光Ｌはレーザ
光以外の例えば、赤外線光等の光とし、投光素子２４ａ
にはＬＥＤ等の半導体素子を使用するのがよく、本監視
装置は、このような通常光が拡散しドラム面で反射する
ことを防ぐ構成となっているので、糸検知センサ２２の
コストダウンに有利である。

【００３１】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３２】投光器にその光束を絞るための絞りを設け
たため、特に指向性の高い光を用いなくても、光が拡散
する恐れがなくなり、誤検出を起こすことが防止され
る。また、絞りを、パッケージから引き出される異常糸
の延びる方向と略平行に延びる偏平形状のスリットとし
たため、発生した異常糸を確実に検出できるようにな
る。さらに、投光器の発光体からの光を直接絞りに通す
ようにしたため、投光器の光軸と受光器の光軸とを合わ
せ易くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を示すワインディングユニッ
ト（部分）の斜視図である。

【図２】図１のワインディングユニットの別角度の斜視
図である。

【図３】図１のワインディングユニットの側面図であ
る。

【図４】図１のワインディングユニットの正面図であ
る。

【図５】図１のワインディングユニットの二重口出し時
の側面図である。

【図６】図１のワインディングユニットの端面落ち時の
側面図である。

【図７】ワインディングユニット（全体）の正面図であ
る。

【符号の説明】

８ ドラム ２３ａ 受光器 ２４ａ 投光器 ２５ 接線 ４２ 丸孔スリット ４３ 矩形スリット Ｐ パッケージ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パッケージと該パッケージに接触して回
   転を伝えるドラムとの接線近傍を検知光が通過するよう
   投光器と受光器とを対向して設け、上記投光器にその光
   束を絞るための絞りを設けたことを特徴とするパッケー
   ジ監視装置。
2. 【請求項２】 上記絞りは、上記パッケージから引き出
   される異常糸の延びる方向と略平行に延びる偏平形状の
   スリットであることを特徴とする請求項１記載のパッケ
   ージ監視装置。
3. 【請求項３】 上記投光器の発光体からの光を直接上記
   絞りに通すことを特徴とする請求項１又は２記載のパッ
   ケージ監視装置。