カ バ リ ン グ マ シ ンの 自動 糸 交 換 装 置 の 開 発
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(2) 繊 維機 械 学 会 誌. 72. Fig. 2. Fig. 1. Yarn Detecting System E : Ejector, SV : Solenoid Valve, R : Regulator, DU : Yarn Detecting Unit, P : Pad, Sp : Spindle, B : Bobbin, PS : Pressure Sensor, SW : Switch, Sq : Sequencer, DR : Data Recorder. Automatic Yarn Drawing‑in Device (1):Ejector,(2):Pad, (3): UpPer Spindle,(4): Spandex Yarn End,(5) :Lower Spindle. (6) InjectionUnit,(7)Spandex Package on Feed Unit. 空 エ ジ ェ ク タ排 気 口 ま で が 一 連 の 閉 じた 管 路 で あ る (図1a‑a').こ. の 装 置 を 用 い た 前 報 ま で の芯 糸 通 し. 実 験 で は,実 験 者 が 芯 糸 通 しの 成 否 を 判 別 す る た め に,糸 先 が 真 空 エ ジ ェ ク タ排 気 口 か ら排 気 と と も に 出 て く る と こ ろ を 目 視 で 確 認 し て い た.飛 た 糸 を検 出 す る セ ンサ ー と して,ジ. 走 して き. ェ ッ トル ー ム の. よ こ糸 検 出 に使 わ れ る よ こ フ ィ ー ラ が あ る.よ. こ糸 Fig. 3. フ ィー ラの 主 な 形 式 は1)電. 気 式,2)光. リズ ム 式,4)圧. 械 式 が 挙 げ られ る4)が,. 電 式,5)機. 電 式,3)プ. Dimension. of Yarn. Detecting. Unit. ス パ ンデ ッ ク ス は, 1)非 常 に細 く見 え に くい. 角 に 立 て られ た 分 岐 管(以. 2)断. 成 され る.Dは. 面 形 状 は 円 形 と は 極 端 に 異 な り,場 所 に よ り. す る た め,芯. 時 々 刻 々 と変 化 して い る.5). さ,dsは. り に くい な どの 特 性 を 持 つ た め扱 い に く く,光 学 的 ・機 械 的 な 検 出 が 困 難 で あ る.ま. の 圧 力 は,圧. 気 吸 い込 み 部 の よ うな 閉 管 路 中 に,新 を 取 り付 け る の も難 しい.そ. な る べ く細 く した.Lは. 圧 力 検 出 管 直 径 で あ る,dsに. 確 に加 工 で き て,な. た,自 動 芯 糸 通 し装 置 の 空. 力 検 出管)か. つ い て は,正. 力 検 出 管 か ら チ ュ ー ブ を 介 して ダ イ ア. フ ラ ム式 の 圧 力 セ ン サ(図2のPS:OMRON製E8. た に検 出 装 置. CA‑R8)に. こ で 本 研 究 で は,管 路. 接 続 され る.圧 力 は 圧 力 セ ンサ に よ っ て. 電 圧 信 号 に 変 換 後,デ. して,管 路 内 を 流 れ に よ り進 む ス パ ンデ ッ ク スを 検. 製DR‑M2a)に. 出 す る芯 糸 検 出 装 置 を開 発 し た.. グ ラ ム 使 用 時 に は シ ー ケ ンサ(Sq:KEYENCE製. 芯 糸 検 出 装 置 を 図2に 示 す.芯. 糸 検 出 部(DU). 密 着 す る パ ッ ド(P)と. 空 エ ジ ェ ク タ(E:SMC製ZH07DL)と す る.芯 糸 検 出 部 を 図3に 示 す.芯 径 を 絞 った 管(以. 後,主. 真. ー タ レ コ ー ダ(DR:TEAC. 記 録 さ れ る.ま た,後 述 の 判 別 プ ロ. KZ‑300)に. 接 続 さ れ たA/Dコ. KZ‑AN6)に. 入 力 さ れ る.な. 供 給 さ れ る空 気 圧 は,あ. の 間 に挿 入. に よ り0.4MPa(4kgf/cm2)に. 糸 検 出部 は,内. 管 と 呼 ぶ)と,主. 主管長. る べ く細 い 内 径 と し た.主 管 内. 内 の空 気 流 中 に 置 か れ た糸 が 流 れ を 乱 す 現 象 を 利 用. を,上 ス ピ ン ドル(Sp)に. ら構. 糸 通 し時 に必 要 な 吸 い 込 み性 能 に 影 響. の 出 な い範 囲 でDを. 3)し な や か で,伸 縮 性 が 高 い の で 手 で 触 って も わ か. 後,圧. 主 管 直 径 で あ る.主 管 内 芯 糸 が 通 過. 管 か ら直. T60. ン バ ー タ(同 社 製 お,真. 空 エ ジェ ク タに. ら か じめ レギ ュ レ ー タ(R) 調 整 さ れ る..
(3) (論 文 集)Vol.. 3.糸. 51, No. 3. (1998). 73. の 通 過 に よ る主 管 の圧 力 変 化. 3.1圧. 力変化の計測. 芯 糸 の挿 入 に よ る 芯 糸 検 出 装 置 の 挙 動 を 調 べ る た め に,本 装 置 を 実 機 の ス ピ ン ドル に 取 り付 け な い 状 態 で,主. 管 内 に 糸 を一 定 長 さ挿 入 した と き の 圧 力 を. 圧 力 セ ン サ で 計 測 した.糸. の端 か ら5mm,8mm,. 10mm,12mm,15mm,20mmの6種 印 を 付 け,主. 類 の位 置 に 目. 管 の ス ピ ン ドル 接 続 側 か ら各 目 印 位 置. ま で 挿 入 後,吸 い 込 み 流 を 作 用 さ せ た.ま ず 始 め に, ナ イ ロ ン製 釣 糸4号(直. 径330μm),2号(235μm),. 1号(165μm),0.6号(128μm)を 結 果 を 図4(a)に 示 す.な る た め,下. 実 験 した . お,縦. 軸 は ゲ ー ジ圧 で あ. の 方 ほ ど真 空 状 態 を示 す.ま. た,10mm. の 位 置 で は実 験 の度 に値 が 大 き く異 な り,特 定 の 値 を 得 られ な か っ た.こ. れ は,こ の 位 置 に 圧 力 検 出 孔. が あ るか らだ と思 わ れ る.挿 入 長 が10mmよ い と き は圧 力 は 減 少 傾 向 で あ るが,挿. り少 な. 入 長 が10mm. よ り多 い と き は 転 じて 増 加 傾 向 に な る こ と が 観 察 さ れ た.細. Fig. 4. Relation between Inserted Observed Pressure (a) Nylon, (b) Spandex. 管 内 で の 空 気 流 に よ る 糸 の挙 動 と流 れ に 及. ぼ す 影 響 は 複 雑 で あ り,今 後 詳 し い検 討 が 必 要 で あ ろ う.な. お,横. 軸 がOmmの. 力(約‑26kPa)は. 位 置 に プ ロ ッ トし た圧. れ,計 測 され る圧 力 が大 き く変化 す る.ま た,70D. 主 管 内 に糸 が な い状 態 で あ る.こ. の 図 よ り,主 管 内 へ の 糸 の挿 入 長 に よ っ て,検 れ る圧 力 が,糸. Yarn Length and. よ り太 い糸 で は,糸 先 が主管 内を通 過す る前(領 域. 出さ. 1)に 比 べ て,通 過 した後(領 域III)は 圧力 が大 き く. が な い と き の 値 を 跨 ぐ大 き な変 化 を. 変 動す る ことが観察 され た.芯 糸 検 出部 の主管 は直. す る こ とが わ か る.同 様 に ス パ ンデ ッ ク ス(420D, 280D,140D)を. 径 が細 く,主 管 断面 積 に比 べて糸 の断面積 が無 視 で. 用 い た 実 験 の 結 果 を 図4(b)に 示 す .. きな い.主 管 内 に糸 が存 在 すれ ば,管 内空 気流 を妨. 糸 の 挿 入 に伴 い ナ イ ロ ンの と き と 同 じよ うな 傾 向 を. げ る.ま た,空 気 流 中 に置 かれ た糸 は流 れ によ り振. 示 した.ま. た,ナ. イ ロ ン に比 べ 圧 力 の変 化 が 大 き く. 動 し,さ らに流 れ を乱す.本 装置 は,管 内 に糸 が存. な った.以. 上 の こ とか ら,芯 糸 検 出 部 内 へ の 芯 糸 の. 在 す る ことに よ る管 内空 気流 の変 化 を検 出 してい る. 挿 入 長 に よ って,計. 測 さ れ る圧 力 が 変 化 す る こ とが. と考 え られ る.な お,本 装 置 を実 機 の ス ピ ン ドル に. 先 が吸 い込 み流 によ って主管 内 を通過 す. 取 り付 け た状 態 で同様 の測定 を行 ったが,特 に大 き な差 異 は認 め られな か った.. わ か っ た. 次 に,糸. る と き の圧 力 変 動 の 様 子 を 調 べ る た め に,主 を 吸 い 込 ま せ な が ら圧 力 を 測 定 し た.サ. 管 に糸. 3.2自. ンプ ル と し. て ス パ ンデ ック ス(30D,70D,140D,280D,420D) を 用 い た.そ れ ぞ れ の 様 子 の 一 例 を 図5に ン プ リ ン グ周 波 数 は1kHzで 域I,II,IIIは. あ る.な. 図5か ら,糸 の太 さ によ り変 化 す る圧 力 の大 き さ 示 す.サ. お,図. は違 う もの の 糸 が吸 い込 まれ る ときに は,同 様 の パ ター ンの圧力 変化 が観 測 され る ことがわ か った.. 中 の領. た だ し,30Dの 場合,領 域1と 領 域IIIの圧 力 の差 は,. 説 明 の 便 宜 上 記 入 した も の で あ る.各. 図 中 の 領 域Iは,主. 管 内 に 糸 が な い 状 態 で あ る.こ. の 領 域 で の 圧 力 の 変 動 幅 は お お む ね1kPa以. 動 判 別 プ ログ ラ ム と評 価. 圧 力 の変動 に比 べ て十分 大 き くな いた め,直 接 の比. 内 に収. 較 で は明確 で な い.そ こで,糸 先 が主管 内 を とお り. ま っ て い る.領 域IIIは糸 先 が 通 過 した 後 の 状 態 で,. 抜 け る瞬 間 に圧 力 が大 き く跳 ね上 が る こ とに注 目. 1の 状 態 に 比 べ て 高 い 圧 力 を示 す .そ の 間 の 区 間 の. し,そ の圧 力変 化 の大 きさに よ り芯 糸 の通 過 を判断. 領 域IIは,主. す るこ とに した.. 管 内 を 糸 先 が 進 ん で い る 状 態 と考 え ら. T61.
(4) 繊 維 機 械 学 会 誌. 74. らの 経 過 時 間 で あ る.真 空 エ ジ ェ ク タ に よ る 主 管 内 へ の 空 気 の 吸 い 込 み 開 始 の0.4s後. か ら,圧 力 の サ ン. プ リ ン グを 開 始 す る.圧 力 セ ンサ か ら出 力 さ れ る 電 圧(す. な わ ち 主 管 内 の 負 圧)は,図6の. フ で 示 す よ う に変 動 す る た め,サ か ら測 定 値500個(0.5s)ご. 折 れ線 グ ラ. ンプ リング開始 後. と の 平 均 値Pi(図6の. 棒. グ ラ フ)で 扱 う.現 在 の 平 均 値 と 直 前 の 平 均 値 と の 差 δ=Pi‑Pi‑1(i≧2)を. 計 算 し,糸 の 有 無 を 判 別 す. る し き い 値A(後. 比 較 す る.糸 先 が 検 出 部 を. 述)と. 通 過 す る 前 後 で 圧 力 は 大 き く変 化 し,平 均 値Piも ス テ ッ プ状 に上 昇 す る.こ. の 上 昇 分 の δが δ>Aと. な った と き に糸 先 が 通 過 した と 判 断 し,こ の と き の δ の 値 を δ'と して 記 憶 す る. こ の プ ロ グ ラ ム を 用 い て,芯 っ た.ま. ず,主. 1000回 行 っ た.そ. の 結 果,δ. よ う にOkPa〜0.20kPaの Aの. 糸 検 出 の試 験 を 行 な. 管 内 に糸 が な い 状 態 で 吸 い込 み を の 最 大 値 は 図7に. 間 に 分 布 した.し. 設 定 値 は 少 な く と も0.20kPaよ. が あ る.そ. こ で,し. 示す. き い値. り大 き い 必 要. き い値Aを0.30kPaと. た.次 に30D,70D,140D,280D,420の. 設 定 し スパ ンデ ッ. ク ス に つ い て500回 ず つ 主 管 内 に 糸 を 吸 い込 ま せ, プ ロ グ ラ ム が 糸 先 の 通 過 を 判 断 し た と き の δの 値 δ' が 分 布 す る 範 囲 を 調 べ た.そ δ'の最 小 値 は,図 の0.30kPaを. の結 果 を 図8に. 示 す.. に 示 す よ う に どの 糸 で も し き い値. 越 えて お り,100%の. 確率 で糸 の通 過. を 検 出 す る こ とが で き た. 4.芯. 糸 通 し装 置 へ の 適 用. 自動 芯 糸 通 し装 置 の 作 業 失 敗 時 に は,糸 ケ ー ジ に逆 に巻 き込 ま れ る.こ. 先 がパ ッ. の不良 パ ッケー ジを. 再 び使 用 す る に は,人 手 に よ り糸 先 を 見 つ け 出 す 必 要 が あ る.今 回 開 発 した 芯 糸 検 出 部 装 置 に よ って, 芯 糸 通 しの 成 否 の 確 認 が 自動 で 行 え る よ う に な っ た の で,失. Fig. 5. 敗 と判 断 さ れ た と き は,そ. の 不 良 パ ッケ ー. Pressure Variation with Yarn Running in Yarn Detecting Unit 1) 30D, 2) 70D, 3) 140D, 4) 280D , 5) 420D. 前 節 で 述 べ た 基 本 的 な デ ー タ に 基 づ い て,ス. パ ン. デ ッ ク ス の有 無 を 自動 で 判 別 す る プ ロ グ ラ ム を試 作 した.プ. ロ グ ラ ム は シ ー ケ ンサ 上 で 動 作 す る.処 理. 過 程 を 図6に. 基 づ い て 説 明 す る.図6は420Dの. ス. パ ンデ ック スを主管 内 に吸 い込 ませ た と きの圧 力変. Fig. 6. 動 の 一 例 で あ り,横 軸 の 時 間 は サ ンプ リ ン グ開 始 か. T62. Detecting 420D). Process. (Sample. Yarn:. Spandex.
(5) (論 文 集)Vol.. Fig.. 7. 51, No. 3. Frequency hout. 75. (1998). Distribution. of. Maximum ƒÂ. wit-. Yarn. Fig. 9. Flow Chart Mechanism. of Automatic. Yarn. Drawing-in. と を利 用 し た スパ ン デ ッ ク ス 芯 糸 検 出 装 置 の提 案 と 実 用 性 の検 証 を 行 っ た.こ. の 現 象 は複 雑 で あ り,流. れ 学 的 な 解 析 は別 の 機 会 に報 告 す る予 定 で あ る.本 装 置 に よ っ て,自 動 芯 糸 通 し装 置 の 作 業 成 否 の 判 別 が 可 能 に な り,失 敗 糸 の 処 理 と再 試 行 動 作 を 行 う こ Fig.. 8. Maximum. and. Minimum. Values. of ƒÂ'. と で,完. ジを取 り除 き,糸 先 の確保 されて い る新 しいパ ッケ ー ジで再 び芯 糸通 しを行 うこ とで,カ バ リングマ シ. 全 自 動 化 が 実 現 で き る.. 本 研 究 で 得 られ た 成 果 は 以 下 の と お りで あ る。 1.管. ン全体 に対 して 自動 で連続 的 な芯糸 通 し作業 が可能. 内 の流 れ に 置か れ た糸 が流 れ を乱 す こ とを利. 用 して,糸. の通 過 を 検 出 す る方 法 を 提 案 し た.. にな る.. 2.市. 図9に 一連 の 自動 芯糸 通 し作 業 を示 す.自 走台 車 が ス ピン ドル軸線 上 に停 止す ると,(1)ス トックヤ ー. 3。 こ の 装 置 を用 い,30Dか. に よ り ス パ ンデ ッ ク ス芯 糸 検 出 装 置 を 試 作 した.. ドか ら新 しいパ ッケー ジ と糸 先 を芯糸通 し装 置 に供. 4.芯. 動で連 続 した芯糸 通 し. 作 業 が 可 能 に な った.. を芯糸 送 出装 置か ら取 り外 し,不 良 品用 ス トックヤ ー ドへ移 す.そ の後(1)に戻 り,も う一 度 同 じ錘 に対. 謝. 辞. 本 研 究 を 進 め る に際 し,多 大 な る ご協 力 を 頂 い た. して芯糸 通 し作 業 を行 う。(5)芯糸検 出装 置が成 功 と. 片 岡 機 械 工 業(株)に感 謝 す る.. 判別 した場合,パ ッケ ージを カバ リングマ シ ンに置 いて,台 車 を次 の錘 に移動 す る.. 参 考文 献 1) 堀,喜 成,新 宅;繊 機誌,50,T24(1997). ミスが発生. 2) 八田,堀,喜 成,新 宅;繊 機誌,50,T343(1997) 3) 堀,八 田,喜 成,新 宅;繊 機誌,51,T42(1998). 増 し程度 のパ ッケ ー ジを余 分 に持つ こ. とで完全 な 自動化 が実 現 され る。 5.結. スパ ンデ ック. 糸 通 し作 業 失 敗 時 に 不 良 パ ッ ケ ー ジ を 取 り除. き,再 試 行 す る こ と で,自. 芯 糸検 出装 置 で芯糸 が通 ったか どうかを判 別す る. (4)芯糸検 出装 置が失 敗 と判別 した場合,パ ッケー ジ. 現在 の 自動 芯糸 通 し装 置で は,数%の. ら420Dの. ス の 通 過 を 安 定 して 検 出 で き た.. 給 す る.(2)空 気流 を用 い芯糸 通 しを行 う.(3)同 時 に. す るが,1割. 販 の 圧 力 セ ン サ ー と簡 単 な 装 置 ・プ ロ グ ラ ム. 4) 日本繊維機械学会織機研究会編;"ジ ェッ トル ーム織布", p.43,日 本繊維機械学会(1989) 5) 八 田,喜 成,新 宅,岩 木;繊 機誌,50,T216(1997). 言. 本報 で は,管 内流 れ に置 かれ た糸 が流 れを乱 す こ. T63.
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