JPH11200231A

JPH11200231A - 糸条異常検出装置および糸条の製造方法

Info

Publication number: JPH11200231A
Application number: JP36873697A
Authority: JP
Inventors: Harumi Tanaka; 治美田中; Tomio Kato; 臣男加藤
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】合成繊維の糸条の製造工程において、走行中
の糸条を非接触で測定して異常の有無の検出を可能にす
ることにより、異常損失を最小限に抑え、生産効率を向
上させる糸条異常検出装置を提供する。また、製品の品
質が良好な紡糸装置を提供する。【解決手段】走行する糸条の異常の有無を検出する装
置であって、糸条から発せられる熱情報を非接触で感知
するセンサを有し、そのセンサが、１μｍ以上の波長域
に最大感度を有する感熱素子を備えた赤外線センサであ
る糸条異常検出装置、および、綾振り運動させて糸条を
巻き取る糸条の製造方法であって、糸条の走行方向に関
して綾振り運動支点の下流側で請求項１ないし１０のい
ずれかに記載の装置を用いて糸条の異常の有無を検出
し、欠陥を除去する糸条の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成繊維等の製造
工程中で走行中の糸条の異常を検出する装置に関し、糸
条を連続測定して製品の品質の向上と生産効率の向上を
達成することが可能な糸条異常検出装置に関する。さら
に、その糸条異常検出装置を用いて、合成繊維等の製造
工程で糸条からの温度情報に基づいて異常糸を検出し、
その異常糸を製品から除去する、紡糸等に用いて最適な
糸条の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、合成繊維等の糸条の製造工程にお
いては、紡糸口金から溶融ポリマーが糸条の状態で溶出
され、チムニーから吹き出される冷却風によって固化さ
れて糸条になる。続いて、該糸条に油剤付与装置によっ
て後工程に必要な油剤が付与され、場合によってはホッ
トローラやその他の手段によって熱処理された後、トラ
バース装置によって綾振りされて巻取機で糸パッケージ
に巻き取られるようになっている。

【０００３】ナイロン、ポリエステル等の熱可塑性合成
繊維を紡糸する際の油剤付与は、糸条の集束性、平滑
性、制電性、ひいては、製糸工程での糸条通過を円滑に
する目的で行われる。この処理は、紡糸、延伸の工程を
安定に行ったり、さらには、製織、製編染色の加工を行
なう上で、製品の品質向上やトラブルを未然に防ぐため
に非常に重要である。油剤付着量を糸条に対して均一に
することが非常に重要であるが、油剤の付着が部分的に
行われなかったり、油剤付着量が全体的に減少してしま
うことが原因で品質が大きく低下してしまうことがあ
る。通常、油剤の付着異常は油剤供給ポンプの回転異常
や、供給用管路の詰まりなどの原因で発生し、品質管理
は、紡糸工程で一旦ボビンに巻き上げたパッケージから
定期的に糸条を抜き取り、その油剤付着量を測定するこ
とにより行っているのが現状である。

【０００４】従来、ポリマ溶融紡糸から巻き取りまでの
紡糸工程で糸条の状態を非接触で連続計測する手段は無
く、巻き取り後の抜き取り検査で異常が発見された時点
では、すでに、大量の異常製品糸が生産されており、大
きな損失が発生していた。

【０００５】紡糸工程で油剤付着量を評価する方法とし
ては、絶縁抵抗計を糸条に接触させ単位距離間の抵抗変
化から異常を測定する方法がある。しかし、糸条の絶縁
抵抗は通常１０¹⁰Ω以上と非常に高く、測定の再現性が
良くないことなどから、測定が困難であった。さらに、
絶縁抵抗測定には、糸条とセンサとを接触させる必要が
あるため、該接触により糸条に余分な熱をかけ品質が変
化する可能性があるため、紡糸装置に組み込んでの連続
測定には適用できなかった。

【０００６】また、紡糸プロセスにおける他の不具合
は、時にチムニーからの冷却風の異常によって冷却過程
に斑が生じて繊度異常が発生したり、ホットローラでの
加熱異常によって糸処理温度に違いが生じ、巻き取られ
た糸の物性にばらつきが生じることがあった。最悪の場
合、これらの異常によって糸切れが発生することがまま
ある。

【０００７】一方、糸条紡糸工程中の他の不具合や糸欠
陥を非接触で連続計測する検出器としては、発光ダイオ
ードとフォトトランジスタなどの発光素子と受光素子を
組み合わせた構成で、受光量変化を電気変位として出力
する検出器がある。受発光素子間を糸条が通過すると、
糸条が遮蔽物となるため入射光量が減少し、電気信号量
が変化するという原理に基づいている。受光量の情報に
は糸の太さむらに関する情報が含れており、その量を解
析することで糸の太さ異常を検出することが、特許第２
５４１０８５号公報に開示されている。また、糸切れ検
出も同様で、発光素子と受光素子を組み合わせ糸条の遮
蔽による光量変化信号の有無で糸切れを検出している。

【０００８】しかし、上述の受光量の変動から糸条の形
状に関する情報は得られるが、油剤の付着異常や熱処理
の異常に対しては検出できないでいた。つまり、合成繊
維等の紡糸工程中に、走行糸条の油剤切れによる摩擦増
大や加熱ホットローラやガイドによる巻き取り時の異常
発熱等が発生しても、瞬時に対処できないという問題点
があった。

【０００９】糸条熱量を計測する装置としては、非接触
で赤外線エネルギーを検出する素子を使用した装置が知
られている。光学レンズを使用し検出面積を微小にした
り、糸条特有の赤外透過フィルターを使用したり、波長
に関するデータ処理を行って糸熱量を測定している。し
かし、従来用いられていたこれらの糸熱量計には、感
度、応答性が極端に悪かったり、装置が大きく紡糸機器
周辺の限られたスペースには配置できないという問題点
があった。そのため、１錘１錘の紡糸糸条をオンライン
で連続測定ができる装置は提供できなかった。特に、数
千ｍ／分で紡糸される糸条に対して、応答性が充分でな
く、例えば、綾振り支点ガイド下流のような綾振り運動
する糸条の走行路で（たとえば、数１０Ｈｚの綾振り運
動）、微弱な信号を検出しその変化を読みとり糸条の異
常を検出することはきわめて困難であった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の課題
は、紡糸プロセス等における種々の処理条件の変化を検
出するため、走行糸条の温度情報を非接触で連続計測
し、それによってプロセス処理条件を効率よく管理で
き、かつ、異常により発生する異常糸損失を最小限に押
さえることが可能な、糸条異常検出装置、およびそれを
用いた糸条の製造方法を提供することにある。すなわ
ち、高速応答が可能で、かつ、ＳＮ比が高い高感度の糸
条異常検出措置を提供することにある。

【００１１】なお、糸条異常検出器、及び、検出方法と
して、先に本出願人により、特願平７−２７４６５６
号、特願平９−８５４３９１号において、糸条の温度を
検出することによって糸条の異常を検出する方法が提供
されている。これら先の出願では、異常検出器として主
に熱型の焦電センサを提供してきた。本発明ではさらに
検出性能の改善、糸条異常の検出精度の向上に努めた結
果、１μｍ以上に最大感度波長を持つ赤外線センサの利
用の可能性を見いだし、本発明に至ったものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の糸条異常検出装置は、走行する糸条の異常
の有無を検出する装置であって、糸条から発せられる熱
情報を非接触で感知するセンサを有し、そのセンサは、
１μｍ以上の波長域に最大感度を有する感熱素子を備え
た赤外線センサであることを特徴とするものからなる。

【００１３】上記感熱素子は、光導電素子であって、そ
の材料がセレン化鉛、あるいは、イオウ化鉛であること
を特徴とするものである。

【００１４】上記糸条異常検出装置においては、たとえ
ば、赤外線のみを透過するフィルタを有する筐体の中
に、そのフィルタを通して糸条に対向するように感熱素
子が配置されている構成を採ることができる。また、上
記センサに対して糸条の流れ方向上流側に、走行する糸
条のガイドを有していてもよく、感熱素子の形状を糸条
の走行方向に長く延びる形状とすることもできる。

【００１５】また、本発明に係る糸条異常検出装置で
は、上記センサからの信号により糸条異常の有無を判断
する手段と、この判断手段からの信号により警報を発す
る手段とを備えた構成とすることもできる。

【００１６】さらに、とくに本発明に係る糸条異常検出
装置を紡糸装置に適用する場合には、糸条の走行方向に
関して上記センサの上流側に綾振り支点ガイドを有し、
その綾振り支点ガイドの下流側で糸条異常検出装置によ
り糸条異常の有無を検出する構成とできる。このような
糸条異常検出装置を有する紡糸装置では、上記センサか
らの信号のうち、綾振り運動する周波数成分のみを帯域
通過させる手段と、センサからの信号により糸条異常の
有無を判断する手段と、この判断手段からの信号により
警報を発する手段とを備えていることが好ましく、これ
によって糸条異常の検出精度を向上することができる。
つまり、本発明に係る紡糸装置は、以上に記載のいずれ
かの構成を有する糸条異常検出装置を備えたものからな
る。

【００１７】本発明に係る糸条の製造方法は、綾振り運
動させて糸条を巻き取る糸条の製造方法であって、糸条
の走行方向に関してその綾振り運動支点の下流側で上記
のいずれかの装置を用いて糸条の異常の有無を検出し、
欠陥を除去することを特徴とする方法からなる。

【００１８】上記のような本発明に係る糸条異常検出装
置においては、周期的に綾振り運動する糸条であって
も、高感度で、かつ、高速に応答できるため、糸条の状
態を非接触で連続測定することができ、その異常の有無
を瞬時に検出できる。ごく僅かな異常の有無が初期に発
見されれば、工程処理装置の修正を行うことにより多量
の不良糸の発生を防止でき、また、従来のように最悪の
場合には操業を停止したりすることを余儀なくされてい
たような事態には至らず、最も効率のよい処置を行って
生産性を向上できる。また、上記のような糸条異常検出
装置を有する紡糸装置では、検出した異常糸条を製品か
ら確実に除去できるため、製品の品質を保証、向上する
ことができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明について、望まし
い実施の形態とともに詳細に説明する。本発明で使用す
る赤外線センサの感熱素子は、一般に、量子型と呼ばれ
ている。赤外線センサの感熱素子は検出原理によって
「熱型」と「量子型」に大別される。熱型は赤外線を
「熱」として利用するもので、一方、量子型は赤外線の
波動エネルギーを利用するものである。量子型感熱素子
の一種である光導電型素子は、材料特有のエネルギーバ
ンドに相当する赤外線を吸収して光電効果によって導電
率が変化する素子である。例えば、本素子に負荷抵抗を
付け外部から電圧を印加したときに生じる電圧信号は、
光電効果による導電率変化に左右され、センサに入射し
た赤外線量に比例した信号を瞬時に発生できるものであ
る。

【００２０】ここで、赤外線センサの量子型感熱素子の
信号検出感度は、素子材料のエネルギーバンドギャップ
に相当する赤外線エネルギーに対して感度が良く、特有
の波長依存性を持っている。「最大感度波長」は、感度
が最も良い赤外線波長を示すもので、極端な材料の場合
にはこの波長以上の長波長赤外線には応答しないために
「遮断波長」とも呼ばれている。本発明での光導電素子
は最も感度の良い波長をピークとして長波長側と短波長
側の両方に分布を持っている。一例として光導電素子で
あるイオウ化鉛の波長特性を図２に示す。図２の縦軸
は、１Ｗのエネルギーが入射されたときに検出素子の交
流的なＳＮ比に相当するもので、ノイズは１Ｈｚあた
り、また、検出面積も規格化されており、「比検出能：
Ｄ^*」と呼ばれている。単位はｃｍ・Ｈｚ^1/2Ｗ^-1で、
Ｄ^*が大きいほどセンサ検出感度が良いことを示す。

【００２１】光導電素子の一種であるイオウ化鉛の場合
には、常温駆動で２．２μｍの波長において最も感度が
良く、より長波長では検出感度が急激に低下する。ま
た、短波長側においては長波長側ほどではないが、検出
感度が徐々に低下する傾向がある。これらの素子は低温
にすることで、感度が向上し最大感度波長もやや長波長
側にシフトするのが一般的である。

【００２２】このように、センサの感熱素子の波長特性
（言い換えると温度特性）は、糸条異常検出装置に大き
な影響を及ぼす。実際、紡糸工程の綾振り支点ガイドの
近傍は、糸条温度が５０℃から１００℃程度と比較的低
く、長波長（数μｍ以上）の感熱素子を備えた赤外線セ
ンサを利用すると感度が良く、高精度の異常検出ができ
る。短い波長域に検出域がある感熱素子を備えた赤外線
センサで糸条の測定しても、センサからの信号が得られ
なかったり、得られたとしても非常に小さいため信号処
理が困難であった。

【００２３】本発明の１つの実施態様では、測定波長域
が２〜４．５μｍで最大感度波長が３．８μｍであるセ
レン化鉛（ＰｂＳｅ）を利用した素子が好ましいことが
分かった。ＰｂＳｅ以外でも、たとえば、ＩｎＡｓ、Ｉ
ｎＳｂ、ＨｇＣｄＴｅ、ＰｂＳｎＴｅを用いることがで
き、特に、ＨｇＣｄＴｅは数μｍから１０μｍまでの赤
外線域をカバーできるので糸条異常検出装置の感熱素子
として好ましい。さらに、量子型素子の１つである光起
電力素子（例えば、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ、ＩｎＳ
ｂ）でも長波長に適応できるものであれば、本発明の糸
条異常検出装置の感熱素子となり得る可能性がある。ま
た、ＳｉやＧｅにＡｕやＣｕ、Ｈｇ等の不純物を混入し
た「不純物型赤外線センサ」を用いてもよい。このよう
な比較的長波長（数μｍ以上）の検出できる赤外線検出
素子を用いて、糸条異常検出装置を構成することで高い
感度を有したセンサが得られる。

【００２４】このように、感度の高い糸条異常検出装置
は、最大感度波長が１μｍ以上、好ましくは、２μｍ以
上、より好ましくは３．５μｍ以上の波長域に最大感度
をもつ光導電性素子を利用することで達成できる。ま
た、大気中で透過率の高い３〜５μｍ帯、８〜１４μｍ
帯を使用してもよく、必要ならば、光学的なフィルター
を設置してもよい。

【００２５】逆に最大感度波長が１μｍ未満の場合に
は、次の点で問題がある。０．７μｍ以下の可視光の場合：生産現場に設置され
た蛍光灯や装置のＬＥＤ等の発光の影響を受けるため、
誤信号が多くなり、糸条異常の誤検出が起りやすくな
る。

【００２６】０．７μｍ以上で１μｍ未満の場合：上
述のように、糸条の温度は１００℃以下の温度であるた
め、放射波長が数μｍである。赤外線エネルギーの分布
によると、１μｍ未満のエネルギーは、ピーク波長帯の
１％以下と非常に少ない。したがって、糸条異常検出装
置の信号が小さくなるため、異常判定の閾値が非常に狭
くなって、誤動作の可能性が高くなり、問題である。

【００２７】の影響を避けるため、可視光の影響を
除去する赤外透過フィルターの影響がある。通常、フィ
ルターの透過波長は１μｍであることが多く、１μｍ未
満に最大感度波長を持つセンサでは信号が得られないと
いう問題点がある。以上の問題点を解決するため、最大
感度波長として１μｍ以上が必要である。

【００２８】さらに、長波長の特性を有する赤外線セン
サの中には、電子クーラでの冷却や液体窒素温度で駆動
する大型の検出器が多い。一方、生産現場、特に、綾振
り支点ガイド付近は装置が近接しており非常に狭い空間
しかない。このような場所に設置するためには、冷却機
構のない常温駆動のできる小型の赤外線センサの使用が
好ましい。

【００２９】また、高感度な糸条異常検出装置を得るた
めには、信号成分を向上させるだけでなく、信号以外の
ノイズ信号の低減が必要である。紡糸周辺では高速回転
体による振動や騒音が非常に大きいため、このような周
辺ノイズの耐性向上が課題である。前述の焦電センサで
は圧電効果（応力に対して電気信号が発生する効果）を
併せ持つため、振動や騒音といったノイズにも反応して
しまうという問題があり、耐ノイズ性を改善するために
は、これらのノイズに反応しない本発明の赤外線センサ
が有効である。本発明による赤外線センサは、信号発生
メカニズムが赤外線エネルギーのもつ波動によって導電
率が向上するものであるため、振動や騒音といったノイ
ズには不感である。そのため騒音が非常に大きくてもノ
イズ信号がほとんどないため、信号とノイズの差が明確
でセンサのＳＮ比が向上する。

【００３０】一般に、糸熱量計、あるいは、糸温度計に
は、サーモパイルやサーミスタ、ボロメータが用いられ
ており、数十Ｈｚの高速応答は不可能である。これらの
素子の応答性（信号が入射してから、ピーク値の７０％
に達する時間）は数十秒と長く、また、検出感度はそれ
ほど高いものではない。特願平９−８５４３９１号で開
示した高速応答可能な高分子焦電薄膜を使用した焦電セ
ンサでは、応答性が２〜３ｍｓｅｃであり、綾振り運動
周波数に追従することができることが特徴であった。本
発明の赤外線センサでも応答性は１ｍｓｅｃ以下であ
り、上記綾振り運動（通常数１０〜１００Ｈｚ）に充分
に対応できる能力を有するのである。

【００３１】糸条異常検出装置のセンサ部周りの構成の
一例を図４に示す。ノイズとなる可視光線を遮断し、赤
外線光のみを入射する特性を有する物質をフィルタ（赤
外透過性フィルタ１５）とし、その後方に感熱素子１６
を配置する構成が望ましい。感熱素子１６は糸条１３に
沿って平行に設置することが望ましく、素子１６からの
信号は極短いリード線で後続の電子回路１７に導かれる
ように構成する。これら感熱素子１６と電子回路１７を
用いて糸条異常検出装置のセンサ１９が構成されてい
る。

【００３２】また、素子の形状に関しては、糸条１３の
走行方向に沿う方向に長尺の短冊状が好ましい。糸条の
熱量は非常に微弱なため、素子の形状が電圧感度（単位
エネルギーあたりの信号出力値）を左右し、ＳＮ比に影
響するためである。これは、素子を抵抗として利用して
いるためで、当然、素子の抵抗は距離に比例し断面積に
反比例する。素子では糸条走行方向に垂直な方向を抵抗
間の距離とし、走行方向に平行な方向を断面積とする
と、糸条の持つ極微小な熱量が測定しやすい。つまり、
感熱素子を糸条走行方向に長く、横方向には短くする
と、同じエネルギーに対しても抵抗の変化が大きくなっ
てセンサのＳＮ比が向上する。

【００３３】以上のように、本発明による赤外線センサ
を糸条異常検出装置に用いると、ＳＮ比が良く高速応答
が可能であるため、微小な糸条熱情報の変化を非接触で
瞬時にとらえることができるばかりでなく、紡糸装置周
辺に設置できる小型の糸条異常検出装置を提供すること
ができる。

【００３４】図１は本発明に係る糸条異常検出装置を備
えた紡糸装置での糸条の製造工程を示す概略構成図、図
３は図１における糸条異常検出装置部分の概略構成図で
ある。紡糸口金１より融けたポリマーが小さな孔から吐
出され、冷却チムニー２によって冷たい風が吹き付けら
れて糸条が冷却固化された後、油剤付着ガイド３によっ
て後工程でトラブルを発生させないようにするための油
剤が付着され、収束ガイド４を経て、例えば６０００ｍ
／分程度で回転している第１ゴデーロール５に送り込ま
れる。続いて、第１ゴデーロールとほぼ同一速度で回転
している第２ゴデーロール６と綾振り支点ガイド７を経
て、糸条巻き取りのトラバース装置（図示せず）で綾振
りされながら糸パッケージ（ボビン）８に巻き取られ
る。

【００３５】本発明の１つの実施態様によると、上述の
綾振り支点ガイド７を経てトラバース装置で綾振りされ
る糸条１３は、図３の糸道Ａと糸道Ｂとの間をトラバー
ス装置の動きにつれて往復運動している。すなわち、綾
振り支点ガイド７を通過した糸条１３は糸道を周期的に
綾振り運動しながら糸パッケージ７に巻き取られるので
ある。

【００３６】周期的に綾振り運動している糸道Ａと糸道
Ｂの間で綾振り運動のほぼ中央になるように、糸条異常
検出装置９を設置する。また、糸条異常検出装置９は糸
の振動周期の一端に設置されてもよく、このときは糸道
中央に設置された時の１／２の周期で糸条異常検出装置
に熱情報を送ることになる。糸条異常検出装置の位置を
いずれにするかは、糸条巻取装置の構造や、綾振り支点
でのトラバース周波数により好適に選べばよい。１０は
糸条異常検出装置から信号を外部に引き出すためのリー
ド線である。また、１１はフレーム、１２は糸条異常検
出装置９取付け用のブラケット、１４は綾振り支点ガイ
ド一体ブラケットを示している。

【００３７】綾振り支点ガイド７の下流側では、糸条１
３は感熱素子１６の長手方向と直交する方向に周期的な
往復運動をしており、センサ１９では、糸条１３が存在
したり、存在しなかったりすることで間欠的な情報が得
られる。この糸条１３の周期的な綾振り運動に伴う変動
は、交流化された信号を得ることができるために直流方
式よりも情報量が多く、必要な信号成分の周波数成分の
みに着目すればよいため、測定精度が良くなるという利
点がある。また、綾振り運動している位置に糸条異常検
出装置を設置していれば、糸条がない状態では振動周期
にあたる信号の周波数成分が無くなるので、検出が容易
である。

【００３８】上述した溶融紡糸巻取工程では、糸条の持
つ熱量は、「ポリマの溶融熱」「ホットローラ加熱」
「ローラやガイドとの擦過熱」「油剤による冷却効果」
などによって決まり、何れか１つ、あるいは、複合した
結果で決まるが、糸条の熱量は一定ではなく、連続的で
あったり断続的であったり様々に変化する。このような
糸条の熱情報を綾振り運動する糸条などの周期的に熱情
報が得られる場所に糸条異常検出装置を設置することで
糸条の異常を検出することができる。綾振り支点ガイド
７付近での綾振り運動は、通常数Ｈｚから数十Ｈｚであ
り、綾振り支点ガイド７付近の糸条の温度は、通常、１
００℃以下である。

【００３９】上述の紡糸工程の熱の授受だけでなく、熱
情報を左右する要因には、糸種、糸の太さ、糸条数が挙
げられる。例えば、糸条は太いものほど放射エネルギー
が大きく、糸条異常検出装置の信号の振幅（＝出力値）
が大きくなるのが特徴である。本発明の糸条異常検出装
置は、こうした糸条の熱的な情報を総合的に得ることが
できるばかりでなく、その熱情報の変動を瞬時に検知す
ることができる特性を有する。

【００４０】綾振り支点ガイド７の下流に設置する糸条
異常検出装置は、ガイド７から３０mm以内の下流側で、
熱情報を検出しようとする走行糸条１３から１５mm以内
の距離に設置することが望ましい。より好ましくは、ガ
イド７から１５mm以内の下流で走行糸条１３から５mm以
内に設置するほうが、糸条の熱情報を好適に取り出せる
ので有効である。

【００４１】非接触状態での検出は放射エネルギーが距
離の２乗に反比例することから、糸条と接触しない程度
に極力接近させるようにしたほうが好ましい。また、糸
条異常検出装置の感度がばらつかず、安定した測定を行
うためには、綾振り支点ガイドとの距離を一定にするこ
とが有効である。そこで、綾振り支点ガイド７を糸条異
常検出装置と一体でフレーム１４に固定すると容易に距
離が保たれるので、好ましい。

【００４２】なお、糸条異常検出装置が、熱情報を得る
場所としては、綾振り支点ガイド下流側に限らず、綾振
り支点ガイド以外を利用する方法でもよい。このような
場所では、糸条は一定の糸道を走行するので、糸条から
の赤外線の入射を間欠的に遮るように回転ブレードなど
の手段を利用することにより、糸道のいかなる場所でも
糸条の熱情報を非接触で得ることができる。つまり、糸
条の熱量を定量できるので、小型の糸温度計が得られ
る。ただし、糸温度計として利用するためには、糸面積
や糸の放射率等を加味して温度換算する必要がある。

【００４３】本発明に係る糸条異常検出装置で検出でき
る異常としては、走行糸条の油剤付着量異常、または、
ホットローラ温度異常、または、チムニー冷却異常、ま
たは、紡糸溶融温度異常、または、油剤温度異常、糸切
断異常が挙げられる。なお、走行糸条の綾振り運動から
得られた信号波形等から、糸条の張力異常をも検出する
ことができる。

【００４４】糸条の異常の一つとして、油剤付着異常の
場合について説明する。例えば、油剤付与ガイド３から
の供給油剤量異常が、油剤供給ポンプの回転異常や、油
剤付与ガイドの穴詰まりになどの原因で発生すると、所
定量の油剤が油剤付与ガイドから供給されず、付着油剤
量の規定値より少ないか多いかあるいは付着していない
状態で糸条が走行することになる。

【００４５】通常の状態ならば、途中にあるガイドやロ
ーラとの摩擦接触走行も油剤が潤滑剤の役割をしてあま
り問題にならないが、油剤の付着していない、あるい
は、油剤が少ない糸条が図１に示す製造工程を走行する
と、糸条１３は綾振り支点ガイド７におけるガイドへの
巻き付き角が大きいため、通常とは異なって非常に大き
く摩擦発熱し、糸条温度が通常より高い温度になってパ
ッケージに巻き取られることになる。従って、糸条異常
検出装置には通常より高い熱情報が得られることにな
る。また、摩擦擦過によって糸切れが発生した場合に
は、上述のように、例えば綾振り運動周期にあたる周波
数信号が無くなる。

【００４６】また、ホットローラを用いた紡糸工程で
は、油剤中に含まれる水分が百数十度のホットローラに
接触すると、一瞬に蒸発気化するので糸条から「気化
熱」を奪うため、糸条温度を下げることになる。油剤供
給装置の異常によって油剤付着量が少なくなると、含ま
れる水分量も比例して少なくなり気化熱が全体的に減少
するため、糸条温度が通常の糸条よりも高温を保ったま
ま走行してくる。本発明の糸条異常検出装置で糸条熱量
を計測していると、出力の振幅が大きくなって熱情報の
変化が読みとれる。

【００４７】別の異常検出にはホットローラの加熱異常
がある。例えば糸条をホットローラで百数十度に加熱し
つつ延伸するようになっている場合は、ホットローラの
温度が異常になって糸条温度が異常に上昇したり、ある
いは、温度が一定であるがローラとの接触面積が異なっ
て糸条に必要な熱が得られずに温度が低すぎたりするこ
とがある。異常な温度がかかった状態で走行する糸条
は、糸条異常検出装置においても通常とは異なる熱情報
をもたらすので異常を検出することができる。

【００４８】得られた熱情報を基に糸条や処理工程の異
常の有無を検出するには、感熱素子からの信号出力を糸
条の振動周期、振動周波数にあわせて帯域増幅回路に導
き、糸条からの熱情報に該当する周波数成分に着目して
出力値を得ればよい。綾振り周波数のような規則的に振
動しているものは、あらかじめ、振動周期が既知である
ので、容易に帯域増幅回路を用いることができる。

【００４９】さらに、所定の電圧比較回路に情報を送り
異常な状態であるか否か判定し、異常が検出されれば、
直ちに、警報器が動作して作業者に紡糸状態の異常の有
無を知らせるので、糸条の異常発生とほぼ同時に、糸条
の巻き上げを停止して不良糸の撤去、回収ができるの
で、不良製品糸の発生を最小限にくい止めることができ
る。

【００５０】糸条のもつ熱量は紡糸中のあらゆる熱履歴
が総合したものであることは上述したが、各装置の固有
のパラメータに左右されることがままある。たとえば、
空調用のエアー吹き出し口直下の紡糸装置では、溶融熱
の空気中への拡散が顕著であるため糸条温度が低くなり
やすく、また、ガイド設置角度の微妙な違いが個々の糸
条の熱特性に影響している。また、糸種間でも違いがあ
り、例えば、艶消しのために混入する酸化チタンを含有
した糸条と含有しないものとでは摩擦係数が異なるので
熱情報も異なる。さらに、糸条の太さが異なると放射面
積が大きくなって、センサに入射されるエネルギー量が
変わる。このように、個々の糸条によって熱特性は異な
っているため、各錘毎に出力値の変動量を比較検討する
必要がある。さらに、糸条の熱量検出では、周囲温度と
の温度差をエネルギーとしているため、糸条の温度が一
定でも、周囲温度が変化した場合出力値が変動すること
がある。

【００５１】そこで、通常状態の糸条温度情報を個々に
測定し、異常が発生する直前の平均値と比較することで
紡糸装置間の差異や周囲温度の影響を受けることなく、
精度の高い測定が可能になる。単位時間毎のサンプリン
グデータから第１の平均値を算出して、その平均値に対
して閾値を設定し、その閾値を越えた直後のサンプリン
グデータから単位時間サンプリングデータを積算して第
２の平均値を求める。第２の平均値が第１の平均値と比
較して大きい、あるいは、小さいときに、糸条の異常が
発生したと判断するように設定する。つまり、移動平均
を用いて信号を処理していくことで誤動作が少ない安定
した異常検出ができるのである。ここで、閾値を２つ以
上設定し比較器を複数用いれば、複数の糸条異常項目を
検出することができる。

【００５２】例えば、複数の電圧比較器を用いて複数の
異常を検出する実施態様として、「油剤付着異常」と
「糸切れ」の２つの異常検出について説明する。油剤付
着異常時の振幅変化量と糸切れ時の振幅変化量（信号な
し）は異なるが、糸切れが発生した場合の閾値を例え
ば、第１の平均値が１／２以下になった時とし、油剤切
れ異常が発生した場合の閾値を、第１の平均値が２倍に
なった時として、この閾値を越えた直後からデータを平
均化して第２の平均値を求め、それぞれの電圧比較器で
異常を判断すると２つの糸条異常の検出ができ、その異
常が発生したならば警報が鳴るようになっている。

【００５３】すなわち、本発明に係る糸条異常検出装置
を用いて、走行する糸条から放射される熱情報を、感熱
素子によって電気信号に変換し、例えば、綾振り運動す
る糸条の交流化した電気信号を使って糸条の異常の有無
を判断し、それを警報して作業者に知らせるようにした
ものである。本測定方法は非接触であるので、製品の品
質をなんら下げることなく管理できることが特徴であ
る。また、ごく僅かな糸条異常の有無が初期に発見され
れば、糸条の巻き上げを停止するまでもなく、工程処理
装置等の修正を行ってそのまま糸条巻き上げを続けるこ
とができるのでさらに生産性が良い。また、糸条異常検
出装置を有する紡糸装置で製品を生産すれば、異常糸を
検出しその欠陥部分または欠陥糸を製品糸から取り除け
るため、製品の品質を一定に保つことができる。このよ
うに、走行する糸条の温度を測定することにより糸条製
造工程に異常が生じたことが直ちに察知できることにな
る。

【００５４】

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を説明する。実施例１糸条異常検出装置を次のように製作した。光導電素子で
あるセレン化鉛：ＰｂＳｅ素子（素子大きさ１×５mm
で、窒素を充填したＴＯ−５缶パッケージ）をＳＵＳ性
の筺体に固定した。固定する場所は、シリコン板材（厚
さ０．５mm）がはめこまれた開口部位の後方で、素子の
長手方向が糸条走行方向になるよう設置した。ＴＯ−５
缶の素子から延びたリード電極を負荷抵抗と介して電子
増幅回路と接続した。負荷抵抗は、ＰｂＳｅ素子の暗抵
抗は２３０ｋΩであったので、負荷抵抗２２０ｋΩと
し、±１５Ｖの電圧を加えた。素子の暗抵抗が赤外線の
入射によって変化するため分割比が変化し、所定の電圧
が後続の電子回路に送られ、電子回路で電圧を増幅して
外部に信号を取り出した。こうして得られた糸条異常検
出器の性能は、５００Ｋの黒体炉を用いて評価した結
果、ＳＮ比を示すＤ^*で３×１０⁸ｃｍ√Ｈｚ／Ｗで、
応答性は１ｍｓｅｃ以下であった。

【００５５】本糸条異常検出装置を用いて、実際の糸条
異常を検出した結果について次に示す。製作した糸条異
常検出装置９を巻取のための綾振り支点ガイド７から下
流側１２mmで、糸条との距離が２mmのところに、かつ図
３で示す糸道Ａと糸道Ｂの中間で綾振り運動している糸
条の熱情報が得られるように設置した。設置方法は、綾
振りガイドのフレームにブラケットを介して固定した。

【００５６】７５デニール、３６フィラメント糸のナイ
ロン糸条製造工程において、紡糸速度は４６００ｍ／分
で綾振り支点での糸条変動周波数は２６〜２９．５Ｈｚ
であった（綾振り周波数は巻き上げパッケージの大きさ
と連動している）。センサ信号電圧（Ｖ）と周波数（Ｈ
ｚ）との関係は図６に示すような測定結果が得られた。
図６では通常の巻き取り状態での検出器が得た糸条熱情
報を周波数解析したもので、高速フーリエ変換装置（Ｆ
ＦＴ）を使用したものである。周波数解析結果は、５０
秒間の平均値を算出して表示したものである。トラバー
ス周波数２９．５Ｈｚで信号のピークが見られ、その信
号強度は０．２６ｍＶ（＝−７１．５ｄＢＶ）であっ
た。この熱情報が通常の紡糸糸条の熱情報を示してい
る。ここで、図中の出力表示について説明すると、Ｘ：
出力値（ｄＢＶ）は、ｘ：出力値（Ｖ）とＸ＝−２０lo
gｘの関係にある。糸条がない状態では綾振り周波数に
関連する信号がなく信号強度もノイズレベルと同等であ
った。

【００５７】本紡糸条件において、油剤供給ポンプの回
転数を減少させ油剤付与ガイドによる油剤の付与量を変
化させた。そのとき糸条異常検出器からの熱情報を図６
と同様の方法で測定したところ、図７の結果を得た。周
波数はトラバース周波数に関連したもので２６．２５Ｈ
ｚにあり、０．６１ｍＶ（＝−６４．３ｄＢＶ）であ
る。油剤付着量の減少に伴って信号が大きくなり完全に
油剤の供給が無くなると、信号強度は増加していること
が分かる。このようして得られる出力値について、横軸
に油剤付着量あるいは、糸無し状態をとり、縦軸にセン
サ出力変動量（ｄＢ表示）をとって図８の結果を得た。

【００５８】図８では油剤付着量の減少に伴って、セン
サ出力値が徐々に増大していることがよくわかる。な
お、このセンサ出力値の増大は先に説明した油剤付着量
の変動によるガイドとの摩擦熱の増大が主原因であると
考えられる。

【００５９】異常を検出する閾値として、通常の状態か
ら２ｄＢ大きい値（約２５％アップ）を設定すると、通
常の付与量１００％から７０％に油剤量が減少した場合
に、油剤異常を充分検出可能であり、糸条に異常が生じ
たと判断して必要な警報がなるようにしている。また、
６ｄＢ小さい値（５０％ダウン）を設定して糸切れ状態
を検出するようになっている。

【００６０】実施例２次に、紡糸工程中に加熱延伸する条件での油剤量変動異
常の実施態様を示す。加熱延伸するホットローラ温度は
１５０℃に設定した。検出器は実施例１と同様のものを
用い、また、検出箇所も実施例１とほぼ同じ位置に設置
した。６０デニール、１５フィラメント糸のナイロン糸
条を速度３６００ｍ／分で紡糸し、走行糸条の熱情報を
測定した。油剤供給ポンプの回転数を減少させ油剤付与
ガイドによる油剤の付与を変化させ、糸条異常検出器か
らの熱情報を実施例１と同様の方法で測定した。このよ
うして得られる信号強度を横軸に油剤付着量あるいは、
糸無し状態をとり、縦軸にセンサ出力変動量（ｄＢ表
示）として図９の結果を得た。油剤付着量の減少に伴っ
て信号が大きくなり、完全に油剤の供給が無くなると信
号強度は増加した。

【００６１】本工程では、糸条はホットローラからの熱
の伝達で温度が上昇するだけでなく、油剤量が減少する
と油剤中に含まれる水分量も減少するため、ホットロー
ラでの気化熱が少なくなり、糸条が高い温度を維持した
まま綾振り支点まで走行してくることになり、糸条の熱
情報から異常が発生したことが検出できる。

【００６２】

【発明の効果】上述したように、本発明による走行糸条
の異常検出装置によれば、走行糸条からの熱情報を感度
良く、安定して得られる赤外線センサを得ることがで
き、また、紡糸装置周辺に発生している騒音、振動、圧
力変動に起因するノイズ信号を減少させることができる
ため、センサのＳＮ比の向上が達成することができる。
よって、糸条異常の有無の検出精度を向上することがで
きる。

【００６３】また、本発明の糸条異常検出装置を用いれ
ば、綾振り運動をしながら走行する糸条から放射される
熱情報を非接触の状態で直接測定できるため、糸条製造
工程における糸条異常の有無や処理工程の異常を素早く
発見し、不良製品糸の発生量を少なくすることができる
ため、フィードバック工数の削減、生産性の向上に寄与
する。

【００６４】本発明の糸条異常検出器を用いれば、糸形
状だけでなく、糸条の油剤付着異常、ホットローラ温度
異常等の異常の有無を早期に発見できるため、従来と比
較して発生する異常糸条の量を激減させられるととも
に、その糸で作られる高次製品の欠陥製品の発生をも未
然に防ぐことが可能となる。

【００６５】さらに、本発明の赤外線センサを用いて糸
温度計とし、紡糸中の走行糸条の異常の有無を検出する
だけでなく、巻き取り後の糸条をも含め広く糸物性を知
る有効な手段とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様に係る糸条異常検出装置を
備えた紡糸装置での糸条製造工程の概略構成図である。

【図２】光導電素子：イオウ化鉛の検出波長特性の一例
を示すセンサ感度特性図である。

【図３】図１の装置における糸条異常検出装置周りの概
略構成図である。

【図４】本発明の糸条異常検出装置の一実施態様を示す
概略縦断面図である。

【図５】図４の装置の概略正面図である。

【図６】本発明の実施例１における通常紡糸状態での糸
条からの熱情報を、周波数分析して得られた結果を示す
特性図である。

【図７】本発明の実施例１における異常紡糸状態での糸
条からの熱情報を、周波数分析して得られた結果を示す
特性図である。

【図８】本発明の実施例１における、糸条の油剤付着量
（％）とセンサ出力値変動（ｄＢ）との関係を示す特性
図である。

【図９】本発明の実施例２における、糸条の油剤付着量
（％）とセンサ出力値変動（ｄＢ）との関係を示す特性
図である。

【符号の説明】

１紡糸口金２チムニー３油剤付着ガイド４収束ガイド５第１ゴデーロール６第２ゴデーロール７綾振り支点ガイド８糸パッケージ９糸条異常検出装置１０外部とのリード線１１フレーム１２ブラケット１３糸条１４綾振り支点ガイド一体ブラケット１５赤外線透過フィルタ１６感熱素子１７電子回路１８筺体１９センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】走行する糸条の異常の有無を検出する装
置であって、糸条から発せられる熱情報を非接触で感知
するセンサを有し、そのセンサは、１μｍ以上の波長域
に最大感度を有する感熱素子を備えた赤外線センサであ
ることを特徴とする糸条異常検出装置。
【請求項２】前記感熱素子が光導電素子である、請求
項１の糸条異常検出装置。
【請求項３】前記光導電素子が、セレン化鉛、イオウ
化鉛のいずれかからなる、請求項２の糸条異常検出装
置。
【請求項４】赤外線のみを透過するフィルタを有する
筐体の中に、そのフィルタを通して糸条に対向するよう
に感熱素子が配置されている、請求項１ないし３のいず
れかに記載の糸条異常検出装置。
【請求項５】前記感熱素子が糸条の走行方向に沿って
延びている、請求項１ないし４のいずれかに記載の糸条
異常検出装置。
【請求項６】前記センサからの信号により糸条異常の
有無を判断する手段と、この判断手段からの信号により
警報を発する手段とを備えている、請求項１ないし５の
いずれかに記載の糸条異常検出装置。
【請求項７】前記センサに対して糸条の流れ方向上流
側に、走行する糸条のガイドを有する、請求項１ないし
６のいずれかに記載の糸条異常検出装置。
【請求項８】糸条の走行方向に関して前記センサの上
流側に綾振り支点ガイドを有する、請求項１ないし７の
いずれかに記載の糸条異常検出装置。
【請求項９】前記センサからの信号のうち、綾振り運
動する糸条の周波数成分のみを帯域通過させる手段と、
センサからの信号により糸条異常の有無を判断する手段
と、この判断手段からの信号により警報を発する手段と
を備えている、請求項８の糸条異常検出装置。
【請求項１０】請求項１ないし９のいずれかに記載の
糸条異常検出装置を備えていることを特徴とする紡糸装
置。
【請求項１１】綾振り運動させて糸条を巻き取る糸条
の製造方法であって、糸条の走行方向に関して綾振り運
動支点の下流側で請求項１ないし１０のいずれかに記載
の装置を用いて糸条の異常の有無を検出し、欠陥を除去
することを特徴とする糸条の製造方法。