異物検出装置および繊維機械および異物検出方法
【課題】糸条に混入している異物の検出において、残存させたい異物がある場合に、残存させたい異物を検出しないようにすると、除去したい異物の検出精度を落とすことになる。
【解決手段】綿繊維で形成される紡績糸９にＬＥＤ３７ａ・３７ｂから交互に光（直射光Ｄａ・Ｄｂ）を照射して、その紡績糸９からの反射光Ｒｂ・Ｒａの強度を測定し、その強度情報に基づいて、紡績糸９に混入している異物の有無を検出する異物検出装置３２であって、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂの光源色を、除去せず残存させたい異物である綿繊維の茎葉のトラッシュの色と、色相環において、同一の系統色もしくは類似の系統色である黄色もしくは黄燈色とする。
【解決手段】綿繊維で形成される紡績糸９にＬＥＤ３７ａ・３７ｂから交互に光（直射光Ｄａ・Ｄｂ）を照射して、その紡績糸９からの反射光Ｒｂ・Ｒａの強度を測定し、その強度情報に基づいて、紡績糸９に混入している異物の有無を検出する異物検出装置３２であって、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂの光源色を、除去せず残存させたい異物である綿繊維の茎葉のトラッシュの色と、色相環において、同一の系統色もしくは類似の系統色である黄色もしくは黄燈色とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
糸条に混入している異物の有無を検出する異物検出装置、およびそれを用いた繊維機械、および異物検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紡績糸や繊維束等の糸条の製造において、原料となる繊維に異物が混入していて、この異物が、製造工程の途中段階で除去されず、原料の繊維により糸条が形成された段階でも、残存していることがある。異物が残存していると、糸条の品質低下を招くことになるので、糸条に混入している異物の有無を検出して、糸条のうち、異物の混入している部位を切除して除去する必要がある。
綿糸（綿繊維で形成される糸条）の場合、原料としての繊維（綿樹より取り出された原綿）には、異物として、綿の茎葉のトラッシュ（くず）が含まれている。トラッシュは原綿より、梳綿（カーディング）等の工程で除去されるが、一部は残存する。また、変色した繊維なども、異物である。
【０００３】
特許文献１に開示されるように、従来、糸条に混入している異物を検出するセンサーが知られている。
このセンサーは、糸条に光源より光を照射して、その反射光の強度を測定し、その強度情報に基づいて、糸条に混入している異物の有無を判定するものである。
ここで、光照射対象の外面色の相違、つまり、原料となる繊維の光反射率と、異物の光反射率とが、異なることを利用している。繊維と異物（変色繊維を含む）とで光反射率が違うため、繊維からの反射光の強度と、異物からの反射光の強度とは、異なるものとなる。
光源としては、コスト的な面で、緑色（特許文献１：赤にピークを有する）、黄緑色、等が利用されている。
また、このセンサーは、糸条の太さの変動によって、反射光の強度の大きさが変動しないように構成されている。具体的には、糸条の背後に、原料とする繊維と同じ反射率の背景（反射部）を設け、糸条および反射部からの反射光全体の強度を測定するものである。このようにすることで、糸条に異物が含まれていない場合は、糸条の太さに関わりなく、同じ強度の反射光が得られるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−２９２０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
綿糸の場合、後工程で染色処理等を施すと、茎葉のトラッシュが残存していても、一緒に染色されて目立たなくなるため、トラッシュを必ずしも除去する必要がない。逆に、トラッシュを悉く除去しようとすると、原綿からの綿糸の製造速度（紡績速度又は結束紡績速度）を損なって生産効率を落としたり、廃棄原料を増大させることにもなる。
このように、糸条において、原料となる繊維とは異なる異物であっても、除去しないで残存させておきたい異物が存在する場合がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されるような従来のセンサーは、原料となる繊維と色の異なる異物を、一律に異物と認識する。もちろん、トラッシュと、変色した繊維繊維とでは、色が異なり、反射光の強度の大きさが異なるため、異物と認識する閾値の大きさを適宜設定することで、トラッシュを異物として認識させないようにすることも可能である。しかし、このような閾値を設定するとなると、閾値の設定が複雑化したり、検出精度の低下を招くことにもなる。
【０００７】
つまり、解決しようとする問題点は、糸条に混入している異物の検出において、残存させたい異物がある場合に、残存させたい異物を検出しないようにすると、除去したい異物の検出精度を落とすことになる点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
請求項１に係る異物検出装置は、
白色の繊維で形成される糸条に光源から光を照射して、その糸条からの反射光の強度を測定し、その強度情報に基づいて、前記糸条に混入している異物の有無を検出する異物検出装置であって、
前記光源の光源色を、
除去せず残存させたい異物の色と、色相環において、同一の系統色もしくは類似の系統色とする、ものである。
【００１０】
前記糸条としては、紡績糸（結束紡績糸）であっても、単なる繊維束であってもよい。
前記白色の繊維としては、綿繊維や羊毛等、白色の繊維であって、糸条を形成可能な繊維であれば、限定されない。
光源色の変更は、光源自体の発色を変更しても、光源に色フィルタを設けて放射光の色を変更したものであってもよい。
【００１１】
以上構成により、次の作用がある。
糸条を形成する繊維の反射率と、この糸条に混入している除去せず残存させたい異物の反射率とが、ほぼ同じとなる。そして、糸条を形成する繊維と、除去せず残存させたい異物とで、反射光の強度が、ほぼ同じとなる。このため、強度情報自体に、糸条を形成する繊維と、除去せず残存させたい異物と、を区別する情報が含まれにくくなる。
【００１２】
請求項２に係る異物検出装置は、請求項１において、次の構成としたものである。
前記糸条を、綿繊維で形成される紡績糸とし、
前記除去せず残存させたい異物を、黄色もしくは黄燈色である綿の葉茎のトラッシュとし、
前記光源色を、黄色もしくは黄燈色とする、ものである。
【００１３】
以上構成により、次の作用がある。
強度情報で異物の有無を検出する異物検出装置において、糸条を形成する綿繊維と、除去せず残存させたいトラッシュとの区別がつきにくくなる。
【００１４】
請求項３に係る繊維機械は、次の構成としたものである。
請求項１または請求項２に係る異物検出装置と、
この異物検出装置による前記異物の検出に基づいて作動する前記糸条の切断装置と、
前記糸条を巻き取る巻取り装置と、
を備えるものである。
【００１５】
以上構成により、次の作用がある。
除去せず残存させたい異物を、切断装置で除去することなく、糸条の巻取りが行われる。
【００１６】
請求項４に係る異物検出方法は、
白色の繊維で形成される糸条に光源から光を照射して、その糸条からの反射光の強度を測定し、その強度情報に基づいて、前記糸条に混入している異物の有無を検出する異物検出方法であって、
前記光源の光源色を、
除去せず残存させたい異物の色と、色相環において、同一の系統色もしくは類似の系統色とする、ものである。
【００１７】
以上構成により、次の作用がある。
糸条を形成する繊維の反射率と、この糸条に混入している除去せず残存させたい異物の反射率とが、ほぼ同じとなる。そして、糸条を形成する繊維と、除去せず残存させたい異物とで、反射光の強度が、ほぼ同じとなる。このため、強度情報自体に、糸条を形成する繊維と、除去せず残存させたい異物と、を区別する情報が含まれにくくなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１９】
請求項１においては、
強度情報に、糸条を形成する繊維と、除去せず残存させたい異物と、を区別する情報が含まれにくくなるため、除去したい異物を検出するための閾値を厳しく設定しても、除去せず残存させたい異物は検出されにくい。つまり、残存させたい異物を検出しないようにしても、除去したい異物の検出精度を落とすことがない。
【００２０】
請求項２においては、
トラッシュを検出しないようにしても、除去したい異物である変色繊維等の異物を検出する精度を落とすことがない。
【００２１】
請求項３においては、請求項１または請求項２の効果に加えて、
原料から糸条を製造する速度（紡績速度・結束紡績速度・延伸速度など）を損なって生産効率を落としたり、廃棄原料を増大させることがない。
【００２２】
請求項４においては、
強度情報に、糸条を形成する繊維と、除去せず残存させたい異物と、を区別する情報が含まれにくくなるため、除去したい異物を検出するための閾値を厳しく設定しても、除去せず残存させたい異物は検出されにくい。つまり、残存させたい異物を検出しないようにしても、除去したい異物の検出精度を落とすことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００２４】
まず、図１を用いて、綿糸を紡糸する空気式精紡機３を説明する。
空気式精紡機３は、綿繊維のスライバ６より、綿繊維の紡績糸９を製造する装置である。
この空気式精紡機３には、スライバ６より紡績糸９が製造される経路（以下、製造経路）に沿って、製造経路の最上流位置のケンス５、ドラフト装置７、空気式精紡装置１０、糸送り装置２０、糸欠点検出装置３０、巻取り装置４０が順に配置されている。
ケンス（スライバ収容器）５には、練条機で生成されたスライバが収容されている。
【００２５】
ドラフト装置７は、スライバ６を挟み込んで延伸するドラフトローラ対を四組備えるものである。前記四組のドラフトローラ対は、スライバ６の搬送方向に沿って配置される次のドラフトローラ対、バックローラ対１１、サードローラ対１２、セカンドローラ対１３、フロントローラ対１４よりなっている。
【００２６】
空気式精紡装置１０は、空気紡績ノズル（空気式精紡装置１０に内蔵）において、旋回流をスライバ６の繊維束に作用させることで、紡績糸（結束紡績糸）９を製造する。
本実施の形態に係る空気式紡績機３は、その精紡速度は３００〜４００ｍ／ｍｉｎであるため、リング精紡機の紡績速度（２０〜３０ｍ／ｍｉｎ）に対して、略２０倍の高速紡績が可能である。
【００２７】
糸送り装置２０は、空気式精紡装置１０で製造された紡績糸９を巻取り装置４０へ送り出す装置であり、紡績糸９をニップして送り出すデリベリローラ２１およびニップローラ２２が備えられている。
【００２８】
糸欠点検出装置３０は、巻取り装置４０へ送られる途中の紡績糸９の糸欠点を検出する装置であり、この糸欠点検出装置３０での糸欠点検出情報に基づいて、糸欠点部位が除去され、不良な糸のパッケージ４への巻取りが防止される。ここで、この糸欠点検出装置３０には、糸欠点の検出に応じて、紡績糸９を切断する切断装置（図示せず）が備えられている。
また、糸欠点部位の切除のため、一旦切断された紡績糸９の両端を繋ぐ糸継ぎ装置（図示せず）も、空気式紡績機３には備えられている。
【００２９】
巻取り装置４０は、空気式精紡装置１０で製造された紡績糸９を、ボビンの軸方向にトラバースして巻き取ってパッケージ４を形成する装置である。
【００３０】
糸欠点検出装置３０を、より詳しく説明する。
糸欠点検出装置３０は、次の二つの系統の糸欠点、スラブ等の糸太さの異常部位の検出と、変色部位等の異物混入部位の検出とを、共に可能に構成されている。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、糸欠点検出装置３０のケーシング３０ａ内には、紡績糸９を挿入するための開口部３０ｂが形成されている。図２において、紙面に垂直な方向が、開口部３０ｂ内に配置された紡績糸９の移動方向である。そして、紡績糸９の径方向外側に、光源としてのＬＥＤ３７ａ・３７ｂと、受光素子３３ａ・３３ｂと、反射板３５ａ・３５ｂと、が都合一対ずつ配置されている。開口部３０ｂ内に配置された紡績糸９を挟んで、ＬＥＤ３７ａと受光素子３３ａとが対向し、ＬＥＤ３７ｂと受光素子３３ｂとが対向する。
また、紡績糸９の移動方向より見て、ケーシング３０ａには、開口部３０ｂを除いて、Ｘ字形の開口部が形成されており、このＸ字の各端部位置に、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂおよび受光素子３３ａ・３３ｂが配置されている。そして、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂおよび受光素子３３ａ・３３ｂのそれぞれは、開口部３０ｂ内に配置された紡績糸９の側を除いて、周囲をケーシング３０ａに囲まれた状態になる。
また、糸欠点検出装置３０には、受光素子３３ａ・３３ｂからの出力信号が入力されるクリアラーコントローラ３６も備えられている。
【００３２】
そして、図２（ｂ）に示すように、糸太さ異常検出装置３１が、ＬＥＤ３７ａおよび受光素子３３ａと、ＬＥＤ３７ｂおよび受光素子３３ｂと、クリアラーコントローラ３６と、から構成される。また、異物検出装置３２が、ＬＥＤ３７ａ・反射板３５ａ・受光素子３３ｂと、ＬＥＤ３７ｂ・反射板３５ｂ・受光素子３３ａと、クリアラーコントローラ３６と、から構成される。これらについて、詳しくは後述する。
【００３３】
糸太さ異常検出装置３１について説明する。
この糸太さの検出装置は、紡績糸９にスラブ等の太さ異常が発生しているか否かを検出する手段である。本実施の形態では、この糸太さの検出装置は、光学式の検出装置として構成されている。
糸太さ異常検出装置３１には、紡績糸９の移動経路を挟んで対向する位置に配置されたＬＥＤおよび受光素子のセットが二組設けられており、ＬＥＤ３７ａおよび受光素子３３ａと、ＬＥＤ３７ｂおよび受光素子３３ｂと、である。そして、ＬＥＤ３７ａから放射された直接光Ｄａが一部紡績糸９に遮断されながら受光素子３３ａで受光され、ＬＥＤ３７ｂから放射された直接光Ｄｂが一部紡績糸９に遮断されながら受光素子３３ａで受光される。受光素子３３ａ・３３ｂより出力される直接光の強度情報は、糸太さに関する情報を提供するものである。
【００３４】
ここで、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂは、時系列で交互に発光するように、クリアラーコントローラ３６に備える時分割回路により制御されている。そして、二つの異なる方向から紡績糸９に光照射することで、紡績糸９の特定部位が扁平であったとしても、確実に糸太さ情報を得ることができるようにしている。
【００３５】
以上構成により、糸太さに応じて、受光素子３３ａ・３３ｂで受光される直射光Ｄａ・Ｄｂの強度が変化する。そして、受光素子３３ａ・３３ｂから出力される受光強度の強度情報に基づいて、クリアラーコントローラ３６が、スラブ等の糸太さ異常の有無を検出する。
なお、糸太さ異常検出装置としては、糸条の断面積に応じた出力を与える静電容量式の検出装置を用いるものとしてもよい。
【００３６】
異物検出装置３２について説明する。
この異物検出装置３２は、紡績糸９に混入している異物の有無を検出する手段である。この異物検出装置３２により検出可能な異物とは、紡績糸９に混入している物のうち、正常な綿繊維（白色）とは色が異なる物を指す。正常な綿繊維と色が異なる物は、光の反射率が、正常な綿繊維とは異なっている。そこで、この異物検出装置３２は、反射率の相違によって変化する反射光の強度変化を利用して、紡績糸９に混入している異物を検出するものである。異物については、より詳しくは後述する。
【００３７】
異物検出装置３２には、紡績糸９の移動経路を挟んで対向する位置に配置されたＬＥＤ・反射板・受光素子のセットが二組設けられており、ＬＥＤ３７ａ・反射板３５ａ・受光素子３３ｂと、ＬＥＤ３７ｂ・反射板３５ｂ・受光素子３３ａと、である。反射板３５ａは、紡績糸９の移動経路を挟んで、ＬＥＤ３７ａおよび受光素子３３ｂの双方に対向する位置に配置されている。同じく、反射板３５ｂは、紡績糸９の移動経路を挟んで、ＬＥＤ３７ｂおよび受光素子３３ａの双方に対向する位置に配置されている。
そして、ＬＥＤ３７ａから放射された直接光Ｄａが紡績糸９および反射板３５ａで反射し、その反射光Ｒａが受光素子３３ａで受光される。同様に、ＬＥＤ３７ｂから放射された直射光Ｄｂが紡績糸９および反射板３５ｂで反射し、その反射光Ｒｂが受光素子３３ａで受光される。受光素子３３ａ・３３ｂより出力される反射光の強度情報は、異物混入に関する情報を提供するものである。
【００３８】
前述したように、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂは、時系列で交互に発光するように、クリアラーコントローラ３６に備える時分割回路により制御されている。このため、ＬＥＤ３７ａが発光している際には、受光素子３３ｂから反射光Ｒａの強度情報が出力されると共に、受光素子３３ａからは直射光Ｄａの強度情報が出力される。同様に、ＬＥＤ３７ｂが発光している際には、受光素子３３ａから反射光Ｒｂの強度情報が出力されると共に、受光素子３３ｂからは直射光Ｄｂの強度情報が出力される。
そして、この場合においても、二つの異なる方向から紡績糸９に光照射することで、紡績糸９に混入している位置が紡績糸９の外周で偏っていたとしても、確実に異物混入に関する情報を得ることができるようにしている。
【００３９】
受光素子３３ａ・３３ｂに入射する反射光Ｒａ・Ｒｂの強度は、紡績糸９の糸太さの影響を受けることがないように構成されている。具体的には、次の構成である。
ＬＥＤ３７ａ・３７ｂからは拡散光が放射される。拡散光である直射光Ｄａ・Ｄｂは、一部が紡績糸９で遮られるが、それぞれ反射板３５ａ・３５ｂにも到達する。このため、紡績糸９の糸太さによって、反射板３５ａ・３５ｂに到達する直射光Ｄａ・Ｄｂの強度は変化する。そこで、反射板３５ａ・３５ｂで反射した反射光Ｒａ・Ｒｂの強度と、紡績糸９で反射したＲａ・Ｒｂの強度と、を合わせた反射光Ｒａ・Ｒｂ全体の強度が一定となるように、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂに対する反射板３５ａ・３５ｂや受光素子３３ｂのレイアウトや、反射板３５ａ・３５ｂや受光素子３３ｂの形状等を設定している。そして、異物混入がなく、紡績糸９の糸太さのみが変動する場合には、受光素子３３ａ・３３ｂで受光される反射光Ｒａ・Ｒｂ全体の強度が変動しないようにしている。
ここで、紡績糸９での直射光Ｄａ・Ｄｂの反射率と、反射板３５ａ・３５ｂでの直射光Ｄａ・Ｄｂの反射率とが、同一となるように、反射板３５ａ・３５ｂの表面色が設定されている。反射板３５ａ・３５ｂの表面色は、紡績糸９が白色の綿繊維で形成されることに合わせて、白色に設定されている。
【００４０】
また、図２においては、反射板３５ａ・３５ｂや受光素子３３ａ・３３ｂは、同一平面上にあるように見えるが、紡績糸９の移動方向では、反射板３５ａ・３３ｂの位置は異なり、受光素子３３ａ・３３ｂの位置も異なる。そして、前述したように、ＬＥＤ３７ａの直射光Ｄａは受光素子３３ａに到達し、その反射光Ｒａは受光素子３３ｂに到達し、ＬＥＤ３７ｂの直射光Ｄｂは受光素子３３ｂに到達し、その反射光Ｒｂは受光素子３３ａに到達するものとなっている。
反射板に関しては、反射板を半透過式の反射板として、反射板を透過した透過光が受光素子３３ａ・３３ｂに到達し、反射板を反射した反射光が受光素子３３ａ・３３ｂに到達するようにしてもよい。
いずれにしても、ＬＥＤ３７ａの直射光（透過光）が受光素子３３ａに入射すると共に、ＬＥＤ３７ａの反射光が受光素子３３ｂに入射し、ＬＥＤ３７ｂの直射光（透過光）が受光素子３３ｂに入射すると共に、ＬＥＤ３７ｂの反射光が受光素子３３ｂに入射する。
【００４１】
以上構成により、異物検出装置３２において、紡績糸９に混入している異物の量に応じて、受光素子３３ｂ・３３ａで受光される反射光Ｒａ・Ｒｂの強度が変化する。そして、受光素子３３ｂ・３３ａから出力される受光強度の強度情報に基づいて、クリアラーコントローラ３６が、紡績糸９に混入している異物の有無を検出する。
【００４２】
なお、異物検出装置３２において、糸条からの反射光の強度情報から、糸条の糸太さによる影響を除く方法としては、前記反射板３５ａ・３５ｂを用いて反射光全体の強度を一定にする方法に限定されない。
糸太さに関する検出情報を別に検出して、この糸太さ情報に基づいて、糸条の反射光の強度情報を補正するようにして、糸太さの影響のない糸条の反射光の強度情報を得るようにしてもよい。糸太さに関する検出情報は、例えば前述の糸太さの検出装置（ＬＥＤ３７ａ・３７ｂ・受光素子３３ａ・３４ａ・クリアラーコントローラ３６）を利用して得ることが可能である。この構成とする場合は、反射板を用いる必要はない。
【００４３】
なお、紡績糸９の移動方向に沿って、図２（ａ）に示す装置群（糸太さ検出装置３１および異物検出装置３２、ただしクリアラーコントローラ３６を除く）を、複数組配置する構成としてもよい。そして、各組の糸太さ検出装置３１および異物検出装置３２（クリアラーコントローラ３６を除く）に備える受光素子３３ａ・３３ｂの出力信号が、すべてクリアラーコントローラ３６に入力される構成としてもよい。このように構成することで、クリアラーコントローラ３６における糸太さ異常の検出や異物検出の精度を高めることが可能である。
また、本実施の形態では、糸太さ検出装置３１および異物検出装置３２において、ＬＥＤおよび受光素子（さらに反射板）のセットを二組備える構成としているが、一組であっても差し支えはない。
【００４４】
紡績糸９に混入している異物について説明する。
綿繊維で形成される紡績糸９において、異物とは、紡績糸９に混入している物のうち、綿繊維の茎葉等のトラッシュや、変色した繊維などを指す。トラッシュは黄色・黄燈色であり、変色した繊維は黒系統色（黒・青・赤色）をしている。これらの異物は、正常な綿繊維（白色）とは色が異なっている。これらの異物と正常な綿繊維とでは、通常（後述のように光源色を適切に設定する場合を除く）は、光の反射率が相違するものとなっている。前述したように、異物検出装置３２は、紡績糸９において異物が含まれている部位と、異物の含まれていない部位とで、反射率の相違による反射光の強度変化があることを利用して、異物の有無検出を行うものである。
【００４５】
正常な綿繊維に対する異物において、紡績糸９の品質上、必ずしもすべての異物を除去する必要があるわけではなく、除去せず残存させておいても差し支えのない異物もある。
本実施の形態では、空気式紡績機３で紡糸される紡績糸９は、この紡績工程の後工程で染色するものとしている。この場合、トラッシュは、正常な綿繊維と一緒に染色されて、色違いが目立たなくなる。したがって、空気式紡績機３において、トラッシュの混入している部位を糸欠点として切除して、空気式紡績機３における紡績速度を低下させるよりも、トラッシュを残存させたまま、紡績速度を向上させたほうが、経済的に利得がある。そこで、トラッシュについては、後述する構成により、異物検出装置３２において異物とは認識させないようにしている。
一方、黒系統色（黒・青・赤色）に変色した繊維については、染色した場合にも色違いが目立つため、紡績糸９の品質上、除去する必要がある。そこで、変色繊維については、異物検出装置３２において異物と認識させるものとする。
【００４６】
つまり、異物には、大まかに分けて二種類あり、除去したい異物と、除去せず残存させたい異物と、がある。
【００４７】
除去せず残存させたい異物を、異物検出装置３２に異物と認識させないための構成を説明する。
前述したように、異物検出装置３２における異物検出は、正常な綿繊維と異物との色の違い（反射率の違い）を利用して行うものである。
ここで、光源であるＬＥＤ３７ａ・３７ｂの光源色によって、異物の反射率が変化し、反射光Ｒａ・Ｒｂを受ける受光素子３３ｂ・３３ａでの受光感度が変化する。なお、正常な綿繊維は白色であるので、正常な綿繊維においては、光源色による反射率の変動は無視できる。
そして、光の照射対象物（正常な繊維や異物）の色が、色相環において、光源色と同一の系統色である場合、その照射対象物の反射率は、白色の照射対象物の反射率に近い値となる。一方、光の照射対象物（正常な繊維や異物）の色が、色相環において、光源色に対する補色である場合、その照射対象物の反射率は、黒色の照射対象物の反射率に近い値となる。照射対象物が黒色である場合、反射率はほとんど０になる。
【００４８】
具体的には、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂの光源色を緑とした場合、緑色の異物が紡績糸９に混じっていても、この異物の反射率が正常な繊維と変わらないため、受光素子３３ｂ・３３ａに入射する反射光Ｒａ・Ｒｂの強度が変化しない。したがって、異物検出装置３２において、緑色の異物は、異物としては認識されにくくなる。
一方、この場合において、赤色（緑色の補色）の異物が紡績糸９に混じっていると、この異物の反射率が０に近い程度に低下するため、受光素子３３ｂ・３３ａに入射する反射光Ｒａ・Ｒｂの強度が低下する。この強度低下の大きさは、紡績糸９に混じっている赤色異物の量が多くなるほど、大きくなる。したがって、異物検出装置３２において、赤色の異物は、異物として認識される。
【００４９】
本実施の形態では、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂは、黄色光源を採用している。
図３に示すように、より詳しくは、この光源は、放射光の波長のピーク値が５８０〜６００ｎｍ（ナノメートル）であり、この光源より、このピーク値を挟んだ前後の波長の光も放射される。したがって、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂの光源色は、より正確には、黄色から黄燈色に渡るものである。
本実施の形態において、綿繊維の紡績糸９中より、除去せず残存させたい異物は、茎葉のトラッシュである。この茎葉のトラッシュの色も、黄色から黄燈色の範囲内の色である。そこで、綿繊維の茎葉のトラッシュの色と、色相環において、同一または類似の系統色である黄色（黄色から黄燈色）を、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂの光源色としている。この構成とすることで、異物検出装置３２は、トラッシュを異物として認識しにくくなる。
一方、本実施の形態において、綿繊維の紡績糸９中より除去したい異物は、黒系統色（黒・青・赤色）に変色した繊維である。黒系統の色は、光源色に係りなく、反射率が低い状態にある。このため、黒系統色（黒・青・赤色）の変色繊維は、異物検出装置３２により、異物として認識される。
【００５０】
次に、異物検出装置３２に備える光源を、黄色光源であるＬＥＤ３７ａ・３７ｂにした場合と、緑色光源にした場合と、について比較説明する。
【００５１】
図４には、黄色光源（ＬＥＤ３７ａ・３７ｂ）を用いる場合の閾値設定の一例を示している。
図４の縦軸は、異物検出装置３２を通過する部位（紡績糸９）からの反射光Ｒａ・Ｒｂの強度を示している。除去すべき異物（黒系統色（黒・青・赤色）の変色繊維）がない場合を、反射光Ｒａ・Ｒｂの強度を基準として、除去すべき異物がある場合に、この強度の低下割合を％表示で表現している。また、図４の横軸は、同じ強度（反射光Ｒａ・Ｒｂの強度）が継続する糸長さを示している。例えば、紡績糸９に黒系統色（黒・青・赤色）の変色繊維が一本混じっているような場合に、同じ強度（例えば−１０％）の部位が一定の長さ（例えば３０ｍｍ）の長さに渡って、異物検出装置３２で検出される。ここで、同じ強度の部位の糸長さの算出は、同じ強度の部位が異物検出装置３２で連続して検出される検出時間と、紡績糸９の移動速度と、を掛け合わせることで行われる。
【００５２】
前記閾値は、変色部位等の異物混入部位を糸欠点と判断する場合の判定基準を与えるものである。
この閾値の設定として、設定Ｙ１（下限強度−１５％・下限長さ２０ｍｍ）と、設定Ｙ２（下限強度−１０％・下限長さ３５ｍｍ）と、が設けられている。設定Ｙ１は、異物検出装置３２において、強度が−１５％を下回った状態が２０ｍｍ以上の長さに渡る部位（紡績糸９）が検出された場合を、糸欠点と判定するための基準である。設定Ｙ２は、異物検出装置３２において、強度が−１０％を下回った状態が３５ｍｍ以上の長さに渡る部位（紡績糸９）が検出された場合を、糸欠点と判定するための基準である。
図４において、ドットパターンで示す領域が、設定Ｙ１・Ｙ２の少なくとも一方で糸欠点と判定された領域を示している。
なお、設定Ｙ１における２０ｍｍ以下、設定Ｙ２における３５ｍｍ以下、においては、強度と長さとの関係が曲線状となる判定基準が設定されており、この領域では、長さが短くても強度が高い場合には、糸欠点と判定するようにしている。
【００５３】
図５には、緑色光源を用いる場合の閾値設定の一例を示している。
縦軸・横軸の設定は、図４に示す黄色光源の場合と同様である。
また、この場合の閾値の設定として、設定Ｕ１（下限強度−３０％・下限長さ１５ｍｍ）と、設定Ｕ２（下限強度−２０％・下限長さ３５ｍｍ）と、が設けられている。設定Ｕ１における１５ｍｍ以下、設定Ｕ２における３５ｍｍ以下、においては、前記設定Ｙ１・Ｙ２の場合と同様に、長さが短くても強度が高い場合には、糸欠点と判定するように設定されている。
図５に示す緑色光源の閾値設定は、図４に示す黄色光源の閾値設定の場合に比べて、糸欠点の判定基準としては、より緩い設定となっている。
【００５４】
図６には、黄色光源・緑色光源の場合のカット数の比較を示している。
これは、空気式紡績機３において、黄色光源を用いた場合と、緑色光源を用いた場合とで、同じ原料より製造した紡績糸９について、一定長さ（例えば１００ｋｍ）でのカット数を比較したものである。したがって、黄色光源を用いた場合と、緑色光源を用いた場合とで、紡績糸９の組成は、同等とみなすことができるものである。
ここで、変色部位等の異物混入部位を糸欠点としてカットした場合のカット数のみを示しており、糸太さ異常による糸欠点のカット数は除いている。
【００５５】
図６に示すように、除去せず残存させたい異物であるトラッシュのカット数は、黄色光源を用いた場合は、緑色光源を用いた場合の半分程度となっている。しかも、前述したように、黄色光源を用いた場合は、緑色光源を用いた場合よりも、糸欠点の判定基準を厳しくしたものである。
一方、除去すべき異物である黒系統色（黒・青・赤色）の変色繊維については、黄色光源を用いた場合と、緑色光源を用いた場合とで、相違はない。
【００５６】
このように、光源色を、除去せず残存させたい異物の色と、色相環において、同一または類似の系統色とすることで、他の色の光源や、可視光線外の光源を用いる場合よりも、除去せず残存させたい異物を、異物検出装置３２に異物として検出させないようにすることが可能である。したがって、空気式紡績機３の紡績速度を落とすことなく、しかも除去すべき異物を適切に除去でき、紡績糸９の品質を損なうこともない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】空気式紡績機の構成を示す図である。
【図２】糸欠点検出装置の構成を示す図である。
【図３】黄色光源のスペクトルを示す図である。
【図４】黄色光源を用いる場合の閾値設定の一例を示す図である。
【図５】緑色光源を用いる場合の閾値設定の一例を示す図である。
【図６】黄色光源・緑色光源の場合のカット数の比較図である。
【符号の説明】
【００５８】
３ 空気式紡績機
９ 紡績糸
３０ 糸欠点検出装置
３２ 異物検出装置
３７ａ・３７ｂ ＬＥＤ（黄色光源）
４０ 巻取り装置
【技術分野】
【０００１】
糸条に混入している異物の有無を検出する異物検出装置、およびそれを用いた繊維機械、および異物検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
紡績糸や繊維束等の糸条の製造において、原料となる繊維に異物が混入していて、この異物が、製造工程の途中段階で除去されず、原料の繊維により糸条が形成された段階でも、残存していることがある。異物が残存していると、糸条の品質低下を招くことになるので、糸条に混入している異物の有無を検出して、糸条のうち、異物の混入している部位を切除して除去する必要がある。
綿糸（綿繊維で形成される糸条）の場合、原料としての繊維（綿樹より取り出された原綿）には、異物として、綿の茎葉のトラッシュ（くず）が含まれている。トラッシュは原綿より、梳綿（カーディング）等の工程で除去されるが、一部は残存する。また、変色した繊維なども、異物である。
【０００３】
特許文献１に開示されるように、従来、糸条に混入している異物を検出するセンサーが知られている。
このセンサーは、糸条に光源より光を照射して、その反射光の強度を測定し、その強度情報に基づいて、糸条に混入している異物の有無を判定するものである。
ここで、光照射対象の外面色の相違、つまり、原料となる繊維の光反射率と、異物の光反射率とが、異なることを利用している。繊維と異物（変色繊維を含む）とで光反射率が違うため、繊維からの反射光の強度と、異物からの反射光の強度とは、異なるものとなる。
光源としては、コスト的な面で、緑色（特許文献１：赤にピークを有する）、黄緑色、等が利用されている。
また、このセンサーは、糸条の太さの変動によって、反射光の強度の大きさが変動しないように構成されている。具体的には、糸条の背後に、原料とする繊維と同じ反射率の背景（反射部）を設け、糸条および反射部からの反射光全体の強度を測定するものである。このようにすることで、糸条に異物が含まれていない場合は、糸条の太さに関わりなく、同じ強度の反射光が得られるようにしている。
【０００４】
【特許文献１】特開昭６１−２９２０４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
綿糸の場合、後工程で染色処理等を施すと、茎葉のトラッシュが残存していても、一緒に染色されて目立たなくなるため、トラッシュを必ずしも除去する必要がない。逆に、トラッシュを悉く除去しようとすると、原綿からの綿糸の製造速度（紡績速度又は結束紡績速度）を損なって生産効率を落としたり、廃棄原料を増大させることにもなる。
このように、糸条において、原料となる繊維とは異なる異物であっても、除去しないで残存させておきたい異物が存在する場合がある。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示されるような従来のセンサーは、原料となる繊維と色の異なる異物を、一律に異物と認識する。もちろん、トラッシュと、変色した繊維繊維とでは、色が異なり、反射光の強度の大きさが異なるため、異物と認識する閾値の大きさを適宜設定することで、トラッシュを異物として認識させないようにすることも可能である。しかし、このような閾値を設定するとなると、閾値の設定が複雑化したり、検出精度の低下を招くことにもなる。
【０００７】
つまり、解決しようとする問題点は、糸条に混入している異物の検出において、残存させたい異物がある場合に、残存させたい異物を検出しないようにすると、除去したい異物の検出精度を落とすことになる点である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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。
【０００９】
請求項１に係る異物検出装置は、
白色の繊維で形成される糸条に光源から光を照射して、その糸条からの反射光の強度を測定し、その強度情報に基づいて、前記糸条に混入している異物の有無を検出する異物検出装置であって、
前記光源の光源色を、
除去せず残存させたい異物の色と、色相環において、同一の系統色もしくは類似の系統色とする、ものである。
【００１０】
前記糸条としては、紡績糸（結束紡績糸）であっても、単なる繊維束であってもよい。
前記白色の繊維としては、綿繊維や羊毛等、白色の繊維であって、糸条を形成可能な繊維であれば、限定されない。
光源色の変更は、光源自体の発色を変更しても、光源に色フィルタを設けて放射光の色を変更したものであってもよい。
【００１１】
以上構成により、次の作用がある。
糸条を形成する繊維の反射率と、この糸条に混入している除去せず残存させたい異物の反射率とが、ほぼ同じとなる。そして、糸条を形成する繊維と、除去せず残存させたい異物とで、反射光の強度が、ほぼ同じとなる。このため、強度情報自体に、糸条を形成する繊維と、除去せず残存させたい異物と、を区別する情報が含まれにくくなる。
【００１２】
請求項２に係る異物検出装置は、請求項１において、次の構成としたものである。
前記糸条を、綿繊維で形成される紡績糸とし、
前記除去せず残存させたい異物を、黄色もしくは黄燈色である綿の葉茎のトラッシュとし、
前記光源色を、黄色もしくは黄燈色とする、ものである。
【００１３】
以上構成により、次の作用がある。
強度情報で異物の有無を検出する異物検出装置において、糸条を形成する綿繊維と、除去せず残存させたいトラッシュとの区別がつきにくくなる。
【００１４】
請求項３に係る繊維機械は、次の構成としたものである。
請求項１または請求項２に係る異物検出装置と、
この異物検出装置による前記異物の検出に基づいて作動する前記糸条の切断装置と、
前記糸条を巻き取る巻取り装置と、
を備えるものである。
【００１５】
以上構成により、次の作用がある。
除去せず残存させたい異物を、切断装置で除去することなく、糸条の巻取りが行われる。
【００１６】
請求項４に係る異物検出方法は、
白色の繊維で形成される糸条に光源から光を照射して、その糸条からの反射光の強度を測定し、その強度情報に基づいて、前記糸条に混入している異物の有無を検出する異物検出方法であって、
前記光源の光源色を、
除去せず残存させたい異物の色と、色相環において、同一の系統色もしくは類似の系統色とする、ものである。
【００１７】
以上構成により、次の作用がある。
糸条を形成する繊維の反射率と、この糸条に混入している除去せず残存させたい異物の反射率とが、ほぼ同じとなる。そして、糸条を形成する繊維と、除去せず残存させたい異物とで、反射光の強度が、ほぼ同じとなる。このため、強度情報自体に、糸条を形成する繊維と、除去せず残存させたい異物と、を区別する情報が含まれにくくなる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。
【００１９】
請求項１においては、
強度情報に、糸条を形成する繊維と、除去せず残存させたい異物と、を区別する情報が含まれにくくなるため、除去したい異物を検出するための閾値を厳しく設定しても、除去せず残存させたい異物は検出されにくい。つまり、残存させたい異物を検出しないようにしても、除去したい異物の検出精度を落とすことがない。
【００２０】
請求項２においては、
トラッシュを検出しないようにしても、除去したい異物である変色繊維等の異物を検出する精度を落とすことがない。
【００２１】
請求項３においては、請求項１または請求項２の効果に加えて、
原料から糸条を製造する速度（紡績速度・結束紡績速度・延伸速度など）を損なって生産効率を落としたり、廃棄原料を増大させることがない。
【００２２】
請求項４においては、
強度情報に、糸条を形成する繊維と、除去せず残存させたい異物と、を区別する情報が含まれにくくなるため、除去したい異物を検出するための閾値を厳しく設定しても、除去せず残存させたい異物は検出されにくい。つまり、残存させたい異物を検出しないようにしても、除去したい異物の検出精度を落とすことがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
【００２４】
まず、図１を用いて、綿糸を紡糸する空気式精紡機３を説明する。
空気式精紡機３は、綿繊維のスライバ６より、綿繊維の紡績糸９を製造する装置である。
この空気式精紡機３には、スライバ６より紡績糸９が製造される経路（以下、製造経路）に沿って、製造経路の最上流位置のケンス５、ドラフト装置７、空気式精紡装置１０、糸送り装置２０、糸欠点検出装置３０、巻取り装置４０が順に配置されている。
ケンス（スライバ収容器）５には、練条機で生成されたスライバが収容されている。
【００２５】
ドラフト装置７は、スライバ６を挟み込んで延伸するドラフトローラ対を四組備えるものである。前記四組のドラフトローラ対は、スライバ６の搬送方向に沿って配置される次のドラフトローラ対、バックローラ対１１、サードローラ対１２、セカンドローラ対１３、フロントローラ対１４よりなっている。
【００２６】
空気式精紡装置１０は、空気紡績ノズル（空気式精紡装置１０に内蔵）において、旋回流をスライバ６の繊維束に作用させることで、紡績糸（結束紡績糸）９を製造する。
本実施の形態に係る空気式紡績機３は、その精紡速度は３００〜４００ｍ／ｍｉｎであるため、リング精紡機の紡績速度（２０〜３０ｍ／ｍｉｎ）に対して、略２０倍の高速紡績が可能である。
【００２７】
糸送り装置２０は、空気式精紡装置１０で製造された紡績糸９を巻取り装置４０へ送り出す装置であり、紡績糸９をニップして送り出すデリベリローラ２１およびニップローラ２２が備えられている。
【００２８】
糸欠点検出装置３０は、巻取り装置４０へ送られる途中の紡績糸９の糸欠点を検出する装置であり、この糸欠点検出装置３０での糸欠点検出情報に基づいて、糸欠点部位が除去され、不良な糸のパッケージ４への巻取りが防止される。ここで、この糸欠点検出装置３０には、糸欠点の検出に応じて、紡績糸９を切断する切断装置（図示せず）が備えられている。
また、糸欠点部位の切除のため、一旦切断された紡績糸９の両端を繋ぐ糸継ぎ装置（図示せず）も、空気式紡績機３には備えられている。
【００２９】
巻取り装置４０は、空気式精紡装置１０で製造された紡績糸９を、ボビンの軸方向にトラバースして巻き取ってパッケージ４を形成する装置である。
【００３０】
糸欠点検出装置３０を、より詳しく説明する。
糸欠点検出装置３０は、次の二つの系統の糸欠点、スラブ等の糸太さの異常部位の検出と、変色部位等の異物混入部位の検出とを、共に可能に構成されている。
【００３１】
図２（ａ）に示すように、糸欠点検出装置３０のケーシング３０ａ内には、紡績糸９を挿入するための開口部３０ｂが形成されている。図２において、紙面に垂直な方向が、開口部３０ｂ内に配置された紡績糸９の移動方向である。そして、紡績糸９の径方向外側に、光源としてのＬＥＤ３７ａ・３７ｂと、受光素子３３ａ・３３ｂと、反射板３５ａ・３５ｂと、が都合一対ずつ配置されている。開口部３０ｂ内に配置された紡績糸９を挟んで、ＬＥＤ３７ａと受光素子３３ａとが対向し、ＬＥＤ３７ｂと受光素子３３ｂとが対向する。
また、紡績糸９の移動方向より見て、ケーシング３０ａには、開口部３０ｂを除いて、Ｘ字形の開口部が形成されており、このＸ字の各端部位置に、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂおよび受光素子３３ａ・３３ｂが配置されている。そして、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂおよび受光素子３３ａ・３３ｂのそれぞれは、開口部３０ｂ内に配置された紡績糸９の側を除いて、周囲をケーシング３０ａに囲まれた状態になる。
また、糸欠点検出装置３０には、受光素子３３ａ・３３ｂからの出力信号が入力されるクリアラーコントローラ３６も備えられている。
【００３２】
そして、図２（ｂ）に示すように、糸太さ異常検出装置３１が、ＬＥＤ３７ａおよび受光素子３３ａと、ＬＥＤ３７ｂおよび受光素子３３ｂと、クリアラーコントローラ３６と、から構成される。また、異物検出装置３２が、ＬＥＤ３７ａ・反射板３５ａ・受光素子３３ｂと、ＬＥＤ３７ｂ・反射板３５ｂ・受光素子３３ａと、クリアラーコントローラ３６と、から構成される。これらについて、詳しくは後述する。
【００３３】
糸太さ異常検出装置３１について説明する。
この糸太さの検出装置は、紡績糸９にスラブ等の太さ異常が発生しているか否かを検出する手段である。本実施の形態では、この糸太さの検出装置は、光学式の検出装置として構成されている。
糸太さ異常検出装置３１には、紡績糸９の移動経路を挟んで対向する位置に配置されたＬＥＤおよび受光素子のセットが二組設けられており、ＬＥＤ３７ａおよび受光素子３３ａと、ＬＥＤ３７ｂおよび受光素子３３ｂと、である。そして、ＬＥＤ３７ａから放射された直接光Ｄａが一部紡績糸９に遮断されながら受光素子３３ａで受光され、ＬＥＤ３７ｂから放射された直接光Ｄｂが一部紡績糸９に遮断されながら受光素子３３ａで受光される。受光素子３３ａ・３３ｂより出力される直接光の強度情報は、糸太さに関する情報を提供するものである。
【００３４】
ここで、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂは、時系列で交互に発光するように、クリアラーコントローラ３６に備える時分割回路により制御されている。そして、二つの異なる方向から紡績糸９に光照射することで、紡績糸９の特定部位が扁平であったとしても、確実に糸太さ情報を得ることができるようにしている。
【００３５】
以上構成により、糸太さに応じて、受光素子３３ａ・３３ｂで受光される直射光Ｄａ・Ｄｂの強度が変化する。そして、受光素子３３ａ・３３ｂから出力される受光強度の強度情報に基づいて、クリアラーコントローラ３６が、スラブ等の糸太さ異常の有無を検出する。
なお、糸太さ異常検出装置としては、糸条の断面積に応じた出力を与える静電容量式の検出装置を用いるものとしてもよい。
【００３６】
異物検出装置３２について説明する。
この異物検出装置３２は、紡績糸９に混入している異物の有無を検出する手段である。この異物検出装置３２により検出可能な異物とは、紡績糸９に混入している物のうち、正常な綿繊維（白色）とは色が異なる物を指す。正常な綿繊維と色が異なる物は、光の反射率が、正常な綿繊維とは異なっている。そこで、この異物検出装置３２は、反射率の相違によって変化する反射光の強度変化を利用して、紡績糸９に混入している異物を検出するものである。異物については、より詳しくは後述する。
【００３７】
異物検出装置３２には、紡績糸９の移動経路を挟んで対向する位置に配置されたＬＥＤ・反射板・受光素子のセットが二組設けられており、ＬＥＤ３７ａ・反射板３５ａ・受光素子３３ｂと、ＬＥＤ３７ｂ・反射板３５ｂ・受光素子３３ａと、である。反射板３５ａは、紡績糸９の移動経路を挟んで、ＬＥＤ３７ａおよび受光素子３３ｂの双方に対向する位置に配置されている。同じく、反射板３５ｂは、紡績糸９の移動経路を挟んで、ＬＥＤ３７ｂおよび受光素子３３ａの双方に対向する位置に配置されている。
そして、ＬＥＤ３７ａから放射された直接光Ｄａが紡績糸９および反射板３５ａで反射し、その反射光Ｒａが受光素子３３ａで受光される。同様に、ＬＥＤ３７ｂから放射された直射光Ｄｂが紡績糸９および反射板３５ｂで反射し、その反射光Ｒｂが受光素子３３ａで受光される。受光素子３３ａ・３３ｂより出力される反射光の強度情報は、異物混入に関する情報を提供するものである。
【００３８】
前述したように、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂは、時系列で交互に発光するように、クリアラーコントローラ３６に備える時分割回路により制御されている。このため、ＬＥＤ３７ａが発光している際には、受光素子３３ｂから反射光Ｒａの強度情報が出力されると共に、受光素子３３ａからは直射光Ｄａの強度情報が出力される。同様に、ＬＥＤ３７ｂが発光している際には、受光素子３３ａから反射光Ｒｂの強度情報が出力されると共に、受光素子３３ｂからは直射光Ｄｂの強度情報が出力される。
そして、この場合においても、二つの異なる方向から紡績糸９に光照射することで、紡績糸９に混入している位置が紡績糸９の外周で偏っていたとしても、確実に異物混入に関する情報を得ることができるようにしている。
【００３９】
受光素子３３ａ・３３ｂに入射する反射光Ｒａ・Ｒｂの強度は、紡績糸９の糸太さの影響を受けることがないように構成されている。具体的には、次の構成である。
ＬＥＤ３７ａ・３７ｂからは拡散光が放射される。拡散光である直射光Ｄａ・Ｄｂは、一部が紡績糸９で遮られるが、それぞれ反射板３５ａ・３５ｂにも到達する。このため、紡績糸９の糸太さによって、反射板３５ａ・３５ｂに到達する直射光Ｄａ・Ｄｂの強度は変化する。そこで、反射板３５ａ・３５ｂで反射した反射光Ｒａ・Ｒｂの強度と、紡績糸９で反射したＲａ・Ｒｂの強度と、を合わせた反射光Ｒａ・Ｒｂ全体の強度が一定となるように、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂに対する反射板３５ａ・３５ｂや受光素子３３ｂのレイアウトや、反射板３５ａ・３５ｂや受光素子３３ｂの形状等を設定している。そして、異物混入がなく、紡績糸９の糸太さのみが変動する場合には、受光素子３３ａ・３３ｂで受光される反射光Ｒａ・Ｒｂ全体の強度が変動しないようにしている。
ここで、紡績糸９での直射光Ｄａ・Ｄｂの反射率と、反射板３５ａ・３５ｂでの直射光Ｄａ・Ｄｂの反射率とが、同一となるように、反射板３５ａ・３５ｂの表面色が設定されている。反射板３５ａ・３５ｂの表面色は、紡績糸９が白色の綿繊維で形成されることに合わせて、白色に設定されている。
【００４０】
また、図２においては、反射板３５ａ・３５ｂや受光素子３３ａ・３３ｂは、同一平面上にあるように見えるが、紡績糸９の移動方向では、反射板３５ａ・３３ｂの位置は異なり、受光素子３３ａ・３３ｂの位置も異なる。そして、前述したように、ＬＥＤ３７ａの直射光Ｄａは受光素子３３ａに到達し、その反射光Ｒａは受光素子３３ｂに到達し、ＬＥＤ３７ｂの直射光Ｄｂは受光素子３３ｂに到達し、その反射光Ｒｂは受光素子３３ａに到達するものとなっている。
反射板に関しては、反射板を半透過式の反射板として、反射板を透過した透過光が受光素子３３ａ・３３ｂに到達し、反射板を反射した反射光が受光素子３３ａ・３３ｂに到達するようにしてもよい。
いずれにしても、ＬＥＤ３７ａの直射光（透過光）が受光素子３３ａに入射すると共に、ＬＥＤ３７ａの反射光が受光素子３３ｂに入射し、ＬＥＤ３７ｂの直射光（透過光）が受光素子３３ｂに入射すると共に、ＬＥＤ３７ｂの反射光が受光素子３３ｂに入射する。
【００４１】
以上構成により、異物検出装置３２において、紡績糸９に混入している異物の量に応じて、受光素子３３ｂ・３３ａで受光される反射光Ｒａ・Ｒｂの強度が変化する。そして、受光素子３３ｂ・３３ａから出力される受光強度の強度情報に基づいて、クリアラーコントローラ３６が、紡績糸９に混入している異物の有無を検出する。
【００４２】
なお、異物検出装置３２において、糸条からの反射光の強度情報から、糸条の糸太さによる影響を除く方法としては、前記反射板３５ａ・３５ｂを用いて反射光全体の強度を一定にする方法に限定されない。
糸太さに関する検出情報を別に検出して、この糸太さ情報に基づいて、糸条の反射光の強度情報を補正するようにして、糸太さの影響のない糸条の反射光の強度情報を得るようにしてもよい。糸太さに関する検出情報は、例えば前述の糸太さの検出装置（ＬＥＤ３７ａ・３７ｂ・受光素子３３ａ・３４ａ・クリアラーコントローラ３６）を利用して得ることが可能である。この構成とする場合は、反射板を用いる必要はない。
【００４３】
なお、紡績糸９の移動方向に沿って、図２（ａ）に示す装置群（糸太さ検出装置３１および異物検出装置３２、ただしクリアラーコントローラ３６を除く）を、複数組配置する構成としてもよい。そして、各組の糸太さ検出装置３１および異物検出装置３２（クリアラーコントローラ３６を除く）に備える受光素子３３ａ・３３ｂの出力信号が、すべてクリアラーコントローラ３６に入力される構成としてもよい。このように構成することで、クリアラーコントローラ３６における糸太さ異常の検出や異物検出の精度を高めることが可能である。
また、本実施の形態では、糸太さ検出装置３１および異物検出装置３２において、ＬＥＤおよび受光素子（さらに反射板）のセットを二組備える構成としているが、一組であっても差し支えはない。
【００４４】
紡績糸９に混入している異物について説明する。
綿繊維で形成される紡績糸９において、異物とは、紡績糸９に混入している物のうち、綿繊維の茎葉等のトラッシュや、変色した繊維などを指す。トラッシュは黄色・黄燈色であり、変色した繊維は黒系統色（黒・青・赤色）をしている。これらの異物は、正常な綿繊維（白色）とは色が異なっている。これらの異物と正常な綿繊維とでは、通常（後述のように光源色を適切に設定する場合を除く）は、光の反射率が相違するものとなっている。前述したように、異物検出装置３２は、紡績糸９において異物が含まれている部位と、異物の含まれていない部位とで、反射率の相違による反射光の強度変化があることを利用して、異物の有無検出を行うものである。
【００４５】
正常な綿繊維に対する異物において、紡績糸９の品質上、必ずしもすべての異物を除去する必要があるわけではなく、除去せず残存させておいても差し支えのない異物もある。
本実施の形態では、空気式紡績機３で紡糸される紡績糸９は、この紡績工程の後工程で染色するものとしている。この場合、トラッシュは、正常な綿繊維と一緒に染色されて、色違いが目立たなくなる。したがって、空気式紡績機３において、トラッシュの混入している部位を糸欠点として切除して、空気式紡績機３における紡績速度を低下させるよりも、トラッシュを残存させたまま、紡績速度を向上させたほうが、経済的に利得がある。そこで、トラッシュについては、後述する構成により、異物検出装置３２において異物とは認識させないようにしている。
一方、黒系統色（黒・青・赤色）に変色した繊維については、染色した場合にも色違いが目立つため、紡績糸９の品質上、除去する必要がある。そこで、変色繊維については、異物検出装置３２において異物と認識させるものとする。
【００４６】
つまり、異物には、大まかに分けて二種類あり、除去したい異物と、除去せず残存させたい異物と、がある。
【００４７】
除去せず残存させたい異物を、異物検出装置３２に異物と認識させないための構成を説明する。
前述したように、異物検出装置３２における異物検出は、正常な綿繊維と異物との色の違い（反射率の違い）を利用して行うものである。
ここで、光源であるＬＥＤ３７ａ・３７ｂの光源色によって、異物の反射率が変化し、反射光Ｒａ・Ｒｂを受ける受光素子３３ｂ・３３ａでの受光感度が変化する。なお、正常な綿繊維は白色であるので、正常な綿繊維においては、光源色による反射率の変動は無視できる。
そして、光の照射対象物（正常な繊維や異物）の色が、色相環において、光源色と同一の系統色である場合、その照射対象物の反射率は、白色の照射対象物の反射率に近い値となる。一方、光の照射対象物（正常な繊維や異物）の色が、色相環において、光源色に対する補色である場合、その照射対象物の反射率は、黒色の照射対象物の反射率に近い値となる。照射対象物が黒色である場合、反射率はほとんど０になる。
【００４８】
具体的には、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂの光源色を緑とした場合、緑色の異物が紡績糸９に混じっていても、この異物の反射率が正常な繊維と変わらないため、受光素子３３ｂ・３３ａに入射する反射光Ｒａ・Ｒｂの強度が変化しない。したがって、異物検出装置３２において、緑色の異物は、異物としては認識されにくくなる。
一方、この場合において、赤色（緑色の補色）の異物が紡績糸９に混じっていると、この異物の反射率が０に近い程度に低下するため、受光素子３３ｂ・３３ａに入射する反射光Ｒａ・Ｒｂの強度が低下する。この強度低下の大きさは、紡績糸９に混じっている赤色異物の量が多くなるほど、大きくなる。したがって、異物検出装置３２において、赤色の異物は、異物として認識される。
【００４９】
本実施の形態では、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂは、黄色光源を採用している。
図３に示すように、より詳しくは、この光源は、放射光の波長のピーク値が５８０〜６００ｎｍ（ナノメートル）であり、この光源より、このピーク値を挟んだ前後の波長の光も放射される。したがって、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂの光源色は、より正確には、黄色から黄燈色に渡るものである。
本実施の形態において、綿繊維の紡績糸９中より、除去せず残存させたい異物は、茎葉のトラッシュである。この茎葉のトラッシュの色も、黄色から黄燈色の範囲内の色である。そこで、綿繊維の茎葉のトラッシュの色と、色相環において、同一または類似の系統色である黄色（黄色から黄燈色）を、ＬＥＤ３７ａ・３７ｂの光源色としている。この構成とすることで、異物検出装置３２は、トラッシュを異物として認識しにくくなる。
一方、本実施の形態において、綿繊維の紡績糸９中より除去したい異物は、黒系統色（黒・青・赤色）に変色した繊維である。黒系統の色は、光源色に係りなく、反射率が低い状態にある。このため、黒系統色（黒・青・赤色）の変色繊維は、異物検出装置３２により、異物として認識される。
【００５０】
次に、異物検出装置３２に備える光源を、黄色光源であるＬＥＤ３７ａ・３７ｂにした場合と、緑色光源にした場合と、について比較説明する。
【００５１】
図４には、黄色光源（ＬＥＤ３７ａ・３７ｂ）を用いる場合の閾値設定の一例を示している。
図４の縦軸は、異物検出装置３２を通過する部位（紡績糸９）からの反射光Ｒａ・Ｒｂの強度を示している。除去すべき異物（黒系統色（黒・青・赤色）の変色繊維）がない場合を、反射光Ｒａ・Ｒｂの強度を基準として、除去すべき異物がある場合に、この強度の低下割合を％表示で表現している。また、図４の横軸は、同じ強度（反射光Ｒａ・Ｒｂの強度）が継続する糸長さを示している。例えば、紡績糸９に黒系統色（黒・青・赤色）の変色繊維が一本混じっているような場合に、同じ強度（例えば−１０％）の部位が一定の長さ（例えば３０ｍｍ）の長さに渡って、異物検出装置３２で検出される。ここで、同じ強度の部位の糸長さの算出は、同じ強度の部位が異物検出装置３２で連続して検出される検出時間と、紡績糸９の移動速度と、を掛け合わせることで行われる。
【００５２】
前記閾値は、変色部位等の異物混入部位を糸欠点と判断する場合の判定基準を与えるものである。
この閾値の設定として、設定Ｙ１（下限強度−１５％・下限長さ２０ｍｍ）と、設定Ｙ２（下限強度−１０％・下限長さ３５ｍｍ）と、が設けられている。設定Ｙ１は、異物検出装置３２において、強度が−１５％を下回った状態が２０ｍｍ以上の長さに渡る部位（紡績糸９）が検出された場合を、糸欠点と判定するための基準である。設定Ｙ２は、異物検出装置３２において、強度が−１０％を下回った状態が３５ｍｍ以上の長さに渡る部位（紡績糸９）が検出された場合を、糸欠点と判定するための基準である。
図４において、ドットパターンで示す領域が、設定Ｙ１・Ｙ２の少なくとも一方で糸欠点と判定された領域を示している。
なお、設定Ｙ１における２０ｍｍ以下、設定Ｙ２における３５ｍｍ以下、においては、強度と長さとの関係が曲線状となる判定基準が設定されており、この領域では、長さが短くても強度が高い場合には、糸欠点と判定するようにしている。
【００５３】
図５には、緑色光源を用いる場合の閾値設定の一例を示している。
縦軸・横軸の設定は、図４に示す黄色光源の場合と同様である。
また、この場合の閾値の設定として、設定Ｕ１（下限強度−３０％・下限長さ１５ｍｍ）と、設定Ｕ２（下限強度−２０％・下限長さ３５ｍｍ）と、が設けられている。設定Ｕ１における１５ｍｍ以下、設定Ｕ２における３５ｍｍ以下、においては、前記設定Ｙ１・Ｙ２の場合と同様に、長さが短くても強度が高い場合には、糸欠点と判定するように設定されている。
図５に示す緑色光源の閾値設定は、図４に示す黄色光源の閾値設定の場合に比べて、糸欠点の判定基準としては、より緩い設定となっている。
【００５４】
図６には、黄色光源・緑色光源の場合のカット数の比較を示している。
これは、空気式紡績機３において、黄色光源を用いた場合と、緑色光源を用いた場合とで、同じ原料より製造した紡績糸９について、一定長さ（例えば１００ｋｍ）でのカット数を比較したものである。したがって、黄色光源を用いた場合と、緑色光源を用いた場合とで、紡績糸９の組成は、同等とみなすことができるものである。
ここで、変色部位等の異物混入部位を糸欠点としてカットした場合のカット数のみを示しており、糸太さ異常による糸欠点のカット数は除いている。
【００５５】
図６に示すように、除去せず残存させたい異物であるトラッシュのカット数は、黄色光源を用いた場合は、緑色光源を用いた場合の半分程度となっている。しかも、前述したように、黄色光源を用いた場合は、緑色光源を用いた場合よりも、糸欠点の判定基準を厳しくしたものである。
一方、除去すべき異物である黒系統色（黒・青・赤色）の変色繊維については、黄色光源を用いた場合と、緑色光源を用いた場合とで、相違はない。
【００５６】
このように、光源色を、除去せず残存させたい異物の色と、色相環において、同一または類似の系統色とすることで、他の色の光源や、可視光線外の光源を用いる場合よりも、除去せず残存させたい異物を、異物検出装置３２に異物として検出させないようにすることが可能である。したがって、空気式紡績機３の紡績速度を落とすことなく、しかも除去すべき異物を適切に除去でき、紡績糸９の品質を損なうこともない。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】空気式紡績機の構成を示す図である。
【図２】糸欠点検出装置の構成を示す図である。
【図３】黄色光源のスペクトルを示す図である。
【図４】黄色光源を用いる場合の閾値設定の一例を示す図である。
【図５】緑色光源を用いる場合の閾値設定の一例を示す図である。
【図６】黄色光源・緑色光源の場合のカット数の比較図である。
【符号の説明】
【００５８】
３ 空気式紡績機
９ 紡績糸
３０ 糸欠点検出装置
３２ 異物検出装置
３７ａ・３７ｂ ＬＥＤ（黄色光源）
４０ 巻取り装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
白色の繊維で形成される糸条に光源から光を照射して、その糸条からの反射光の強度を測定し、その強度情報に基づいて、前記糸条に混入している異物の有無を検出する異物検出装置であって、
前記光源の光源色を、
除去せず残存させたい異物の色と、色相環において、同一の系統色もしくは類似の系統色とする、
ことを特徴とする異物検出装置。
【請求項２】
前記糸条を、綿繊維で形成される紡績糸とし、
前記除去せず残存させたい異物を、黄色もしくは黄燈色である綿の葉茎のトラッシュとし、
前記光源色を、黄色もしくは黄燈色とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の異物検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の異物検出装置と、
この異物検出装置による前記異物の検出に基づいて作動する前記糸条の切断装置と、
前記糸条を巻き取る巻取り装置と、
を備えることを特徴とする繊維機械。
【請求項４】
白色の繊維で形成される糸条に光源から光を照射して、その糸条からの反射光の強度を測定し、その強度情報に基づいて、前記糸条に混入している異物の有無を検出する異物検出方法であって、
前記光源の光源色を、
除去せず残存させたい異物の色と、色相環において、同一の系統色もしくは類似の系統色とする、
ことを特徴とする異物検出方法。
【請求項１】
白色の繊維で形成される糸条に光源から光を照射して、その糸条からの反射光の強度を測定し、その強度情報に基づいて、前記糸条に混入している異物の有無を検出する異物検出装置であって、
前記光源の光源色を、
除去せず残存させたい異物の色と、色相環において、同一の系統色もしくは類似の系統色とする、
ことを特徴とする異物検出装置。
【請求項２】
前記糸条を、綿繊維で形成される紡績糸とし、
前記除去せず残存させたい異物を、黄色もしくは黄燈色である綿の葉茎のトラッシュとし、
前記光源色を、黄色もしくは黄燈色とする、
ことを特徴とする請求項１に記載の異物検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の異物検出装置と、
この異物検出装置による前記異物の検出に基づいて作動する前記糸条の切断装置と、
前記糸条を巻き取る巻取り装置と、
を備えることを特徴とする繊維機械。
【請求項４】
白色の繊維で形成される糸条に光源から光を照射して、その糸条からの反射光の強度を測定し、その強度情報に基づいて、前記糸条に混入している異物の有無を検出する異物検出方法であって、
前記光源の光源色を、
除去せず残存させたい異物の色と、色相環において、同一の系統色もしくは類似の系統色とする、
ことを特徴とする異物検出方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−２１２４２３（Ｐ２００７−２１２４２３Ａ）
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３７６９３（Ｐ２００６−３７６９３）
【出願日】平成１８年２月１５日（２００６．２．１５）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月２３日（２００７．８．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月１５日（２００６．２．１５）
【出願人】（０００００６２９７）村田機械株式会社 (4,916)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]