УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ ТКАНИ ПО УТКУ Российский патент 2015 года по МПК D03J1/20 

Изобретение относится к ткацкому производству, а именно измерительно-контрольным устройствам, и служит для оперативного или непрерывного контроля плотности ткани по утку, скорости и производительности ткацкого станка. Устройство может входить в систему автоматизированного контроля указанных выше параметров.

Известно устройство [а.с. 1158631 СССР, МКИ D03J 1/20. Устройство для контроля плотности ткани / А.В. Гусев, А.Н. Ступников, В.А. Тягунов (СССР). - №3684196/28-12; заявл. 02.01.84; опубл. 30.056.85, Бюл.№20. - 2 с.: ил.] для контроля плотности ткани по утку, содержащее импульсный датчик длины ткани, выходом связанный со счетным входом триггера, прямым входом подключенного к первому входу элемента «И», второй выход которого соединен с выходом измерителя числа уточных нитей, а выход подключен к суммирующему входу счетчика. С целью повышения точности путем обеспечения непрерывного контакта без потери информации о текущей плотности, оно имеет последовательно соединенные дополнительные элемент «И» и счетчик, при этом инверсный выход триггера и выход измерителя уточных нитей связаны соответствующими входами дополнительного элемента «И». Измеритель числа уточных нитей выполнен в виде датчика положения берда ткацкого станка.

Недостатком данного устройства является низкая точность измерения длины в условиях возвратно-поступательного движения ткани, поскольку имеет место: точечный контакт преобразователя длины с тканью, вибрации станка и электромагнитные помехи.

Известно устройство для контроля плотности ткани по утку [Пат. 2264487 Российская Федерация, МПК7 D03J 1/20, G01N 33/36. Устройство для контроля плотности ткани по утку / К.А. Харахнин, О.В. Блинов, Е.Н. Калинин.; заявитель и патентообладатель ГОУВПО Ивановская государственная текстильная академия - №2003138032/12; заявл. 29.12.2003; опубл. 10.06.2005, Бюл.№32. - 2 с.: ил.], содержащее корпус, датчик приближения берда, датчик длины, усилитель сигнала от датчика приближения берда, формирователь импульсов, схему «И», счетчик, индикатор, и вычислительное средство, при этом вычислительное средство своими входами подключено к выходу счетчика, к выходу таймера и к выходу датчика длины, а своими выходами вычислительное средство соединено с входом схемы «И» и входом таймера, при этом чувствительный элемент преобразователя выполнен из шариковых подшипников, соединенных между собой, одновременно являющихся контактами, и свободно вращающихся роликов, установленных с возможностью возвратно-поступательного перемещения.

Недостатком данного устройства является большая длина дорожки (10 см - контрольная длина участка ткани), на которой производится подсчет уточных нитей, в результате чего увеличивается влияние негативных факторов, в виде сложного возвратно-поступательного движения ткани, вибрации ткацкого станка, электромагнитных помех и т.д. Следствием выше перечисленных недостатков является низкая точность измерения контрольной длины ткани. Кроме того, устройство невозможно использовать при непрерывном или автоматизированном контроле плотности ткани по утку.

Известно устройство [а.с. 937562 СССР, МКИ D03J 1/20. Устройство для контроля плотности ткани по утку на ткацком станке / П.Л. Гефтер, В.В. Чамов, И.Р. Бренер, Л.Г. Городисский, А.Г. Чхеидзе (СССР). - №3224146/28-12; заявл. 24.12.80; опубл. 23.06.82, Бюл. №23. - 2 с.: ил.], которое содержит импульсный датчик длины ткани, измеритель числа уточных нитей, кинематически связанный с главным валом ткацкого станка и электрически - с первым входом элемента «И», второй вход которого подключен к выходу первого триггера, а выход - к регистратору, второй триггер входом соответственно связанный с выходом и с установочным входом первого триггера, счетный вход которого соединен с импульсным датчиком длины ткани и имеет последовательно включенные счетчик числа уточных нитей и третий триггер, а измеритель числа уточных нитей выполнен в виде датчика количества прибоев уточных нитей, при этом выход элемента «И» подключен к выходу счетчика, а выход третьего триггера - к сбросовому входу первого триггера.

Недостатком данного устройства является невозможность его использования при оперативном контроле текущей плотности ткани по утку, так как измеритель числа уточных нитей, кинематически (жестко) связан с главным валом ткацкого станка.

В качестве прототипа устройства для контроля плотности ткани по утку выбрано устройство [Пат. 2482231 Российская Федерация, МПК D03J 1/20. Устройство для контроля плотности ткани по утку и измерительный преобразователь длины участка, пройденного тканью в процессе работы ткацкого станка / О.В. Блинов, Е.Н. Калинин; заявитель и патентообладатель ФГБО УВПО Ивановская государственная текстильная академия - №2012125121/12; заявл. 15.06.2012; опубл. 20.05.2013, Бюл. №14. - 12 с.: ил.], содержащее корпус, датчик положения берда, измерительный преобразователь длины участка, пройденного тканью, усилитель сигнала от датчика положения берда, формирователь импульсов, схему «И», счетчик, таймер, вычислительное средство и дисплей, при этом в устройстве дополнительно введены усилитель сигнала измерительного преобразователя длины участка, пройденного тканью, счетчик участков и логические элементы, установленные на выходе измерительного преобразователя длины и соединенные с вычислительным средством, при этом входы усилителя сигнала соединены с выходами измерительного преобразователя длины, связанного со счетчиком участков, а выходы усилителя через логические элементы «И-НЕ» и счетчик участков связаны с вычислительным средством, имеющим интерфейс с ЭВМ и соединенным с электронной системой управления исполнительными механизмами. Измерительный преобразователь содержит цилиндрический элемент, контактирующий с тканью, установленный с возможностью вращения и связанный через контрольную метку со счетным средством, при этом цилиндрический элемент представлен в виде барабана, внутри которого соосно установлен металлизированный с одной торцевой поверхности диск, на которой выполнены трапецеидальные сектора, большие основания которых расположены по периметру диска, а длина меньшего основания трапецеидального сектора выполнена прямопропорциональной количеству секторов, соответствующему контрольной длине образца ткани; по меньшим основаниям трапецеидальных секторов на диске выполнена концентричная канавка, по всей длине окружности изолирующая внутреннюю часть диска, выполняющую роль общего контакта; при этом сектора изолированы друг от друга и являются контактными площадками; на кронштейне, закрепленном на внутренней торцевой стороне барабана, на уровне линии канавки размещен контакт, установленный с возможностью вращения вокруг своей оси.

Недостатком данного прототипа является невысокая надежность датчика длины вследствие контактного способа измерения длины участков, пройденных тканью с одновременным повышением точности.

Техническим результатом изобретения является: повышение надежности устройства контроля плотности ткани по утку в процессе работы ткацкого станка.

Указанный технический результат достигается тем, что в устройстве для контроля плотности ткани по утку, содержащем корпус, датчик положения берда, измерительный преобразователь длины участка, пройденного тканью, усилитель сигнала от датчика положения берда, формирователь импульсов, схему «И», счетчик, таймер, вычислительное средство и дисплей, усилитель сигнала измерительного преобразователя длины участка, пройденного тканью, счетчик участков, связанный с вычислительным средством, имеющим интерфейс с ЭВМ и соединенным с электронной системой управления исполнительными механизмами, согласно изобретению за усилителем сигнала измерительного преобразователя контрольной длины размещен формирователь импульсов, который через счетчик участков связан с задатчиком числа участков, количества импульсов на участке, контрольной длины ткани и длины отдельного участка ткани, при этом задатчик связан с вычислительным средством, а в корпусе преобразователя контрольной длины ткани установлен инкрементный бесконтактный датчик угла поворота соосно с барабаном, размеры которого соответствуют минимальному разрешающему углу инкрементного бесконтактного датчика угла поворота.

Технический результат заключается в повышении надежности устройства и достигается благодаря исключению трения между контактами чувствительных элементов измерительного преобразователя контрольной длины ткани, что в свою очередь позволяет исключить преждевременный износ деталей конструкции. При этом повышение надежности чувствительных элементов измерительного преобразователя способствует повышению точности контроля плотности ткани по утку.

На фиг.1 приведена блок-схема заявляемого устройства; на фиг.2а показан заявляемый измерительный преобразователь контрольной длины ткани с датчиком положения берда, фронтальная проекция; на фиг.2б - то же, горизонтальная проекция; на фиг.2в - то же, разрез по А-А; на фиг.3 приведена технологическая схема узла формирования ткани ткацкого станка с использованием заявляемого устройства контроля плотности ткани по утку; на фиг.4 - фотография заявляемого устройства в работе.

Блок-схема заявляемого устройства содержит датчик положения берда 1, преобразующий приближение берда к опушке ткани в электрический сигнал; усилитель сигнала от датчика положения берда 2, служащий для усиления и детектирования сигнала; блок формирования импульсов 3, предназначенный для формирования поступающего сигнала в импульс прямоугольной формы; схему «И» 4, с помощью которой импульсы подаются или не подаются на счетчик импульсов 5. Счетчик импульсов 5 соединен с вычислительным средством 6, которое подключено к выходу таймера 7, а своими выходами вычислительное средство 6 соединено с входом схемы «И» 4, входом таймера 7 и дисплеем 8. Установленный на выходе измерительного преобразователя контрольной длины ткани 9 усилитель сигнала измерительного преобразователя контрольной длины 10, соединен с блоком формирования импульсов 11, который связан со счетчиком участков 12. Задатчик 13 числа участков, количества импульсов на участке, контрольной длины ткани и длины отдельного участка ткани, соединен с вычислительным средством 6, имеющим интерфейс с ЭВМ 14, и с электронной системой управления исполнительными механизмами 15. Измерительный преобразователь контрольной длины ткани 9, состоит из корпуса 16 (фиг.2), чувствительного элемента, в виде инкрементного бесконтактного датчика угла поворота 18, жестко закрепленного в корпусе, на валу 19 которого установлен барабан 17, имеющий резиновое покрытие 20 для улучшения сцепления барабана с тканью.

Устройство работает следующим образом

С помощью задатчика 13 в вычислительное средство 6 вводится число участков, количество импульсов на участке, контрольная длина ткани и длина отдельного участка ткани (количество импульсов рассчитывается в зависимости от разрешающей способности датчика и диаметра барабана). Измерительный преобразователь контрольной длины ткани 9, соединенный с датчиком положения берда 1, подносится в зону формирования ткани 22 (фиг.3 и 4), так чтобы расстояние от датчика положения берда 1 до берда 21 не превышало 20 мм. Движущаяся ткань за счет силы трения вращает барабан 17, жестко закрепленный на валу 19 инкрементного бесконтактного датчика угла поворота 18, установленного в корпусе 16 измерительного преобразователя длины 9. Вращающийся барабан 17 передает движение на вал инкрементного бесконтактного датчика угла поворота 18, который генерирует определенное число импульсов. Импульсы, поступающие с датчика 18, усиливаются блоком 10, формируются в сигналы четкой формы блоком формирователя импульсов 11 и поступают на вход счетчика 12, информация с которого поступает на вход вычислительного средства 6. В свою очередь датчик положения берда 1 (Фиг.1) при каждом приближении берда выдает сигнал, который усиливается и детектируется в блоке усиления 2, формируется в импульс прямоугольной формы в блоке 3 и поступает на один из входов логического элемента «И» 4. Как только на выходе инкрементного бесконтактного датчика угла поворота 18 появляется первый импульс и поступает в вычислительное средство 6, последнее средство подает сигнал на логический элемент «И» 4, при этом импульсы начинают поступать на вход счетчика 5, а также включается таймер 7. Счетчик 5 начинает подсчитывать импульсы (соответствующие прокинутым уточинам). Включенный таймер 7 формирует определенный временной интервал (необходимый для определения скорости работы ткацкого станка), по окончании которого, подается сигнал в вычислительное средство 6 и посчитанное число импульсов сохраняется в памяти устройства, при этом импульсы продолжают подсчитываться счетчиком 5. Вычислительное средство 6 в соответствии с заданным количеством импульсов на участке отслеживает прохождение тканью отдельного участка, по окончании которого число импульсов со счетчика 5 (П_(уч)) (см. математическое выражение) сохранится. Таким образом, отслеживается последовательное перемещение ткани на N участках. Далее импульсы, подсчитанные на отдельных участках, суммируются в вычислительном средстве 6, которое и определяет текущую плотность ткани по утку по математическому выражению:

где: П_у - плотность ткани по утку (нитей/см); П_уч - плотность ткани по утку (число уточин) на отдельном участке (секторе); N - количество задействованных участков (секторов); L_треб - требуемая (заданная) длина контрольного участка ткани; L_уч - длина отдельного участка ткани.

[Блинов О.В. Разработка системы оперативного контроля плотности ткани по утку / О.В. Блинов: автореф. дис. канд. техн. наук. - Иваново, 2006 - 15 с.]

В вычислительном средстве 6 после получения данных также рассчитываются рабочая скорость ткацкого станка (частота вращения главного вала) и производительность.

Данные сохраняются в энергонезависимой памяти вычислительного средства. В зависимости от функционального использования заявляемого устройства полученные данные выводятся на дисплей 8, и могут быть использованы для выработки управляющего воздействия, поступающего в электронную систему управления исполнительными механизмами 15, и далее, полученные данные о станках могут быть переданы в процессе работы в ЭВМ 14 через СОМ или USB-порт.

Устройство для контроля плотности ткани по утку, содержащее корпус, датчик положения берда, измерительный преобразователь длины участка, пройденного тканью, усилитель сигнала от датчика положения берда, формирователь импульсов, схему «И», счетчик, таймер, вычислительное средство и дисплей, усилитель сигнала измерительного преобразователя длины участка, пройденного тканью, счетчик участков, связанный с вычислительным средством, имеющим интерфейс с ЭВМ и соединенным с электронной системой управления исполнительными механизмами, при этом за усилителем сигнала измерительного преобразователя контрольной длины размещен формирователь импульсов, который через счетчик участков связан с задатчиком числа участков, количества импульсов на участке, контрольной длины ткани и длины отдельного участка ткани, при этом задатчик связан с вычислительным средством, а в корпусе преобразователя контрольной длины ткани установлен инкрементный бесконтактный датчик угла поворота соосно с барабаном, размеры которого соответствуют минимальному разрешающему углу инкрементного бесконтактного датчика угла поворота. 6 ил.

Устройство для контроля плотности ткани по утку, содержащее корпус, датчик положения берда, измерительный преобразователь длины участка, пройденного тканью, усилитель сигнала от датчика положения берда, формирователь импульсов, схему «И», счетчик, таймер, вычислительное средство и дисплей, усилитель сигнала измерительного преобразователя длины участка, пройденного тканью, счетчик участков, связанный с вычислительным средством, имеющим интерфейс с ЭВМ и соединенным с электронной системой управления исполнительными механизмами, отличающееся тем, что за усилителем сигнала измерительного преобразователя контрольной длины размещен формирователь импульсов, который через счетчик участков связан с задатчиком числа участков, количества импульсов на участке, контрольной длины ткани и длины отдельного участка ткани, при этом задатчик связан с вычислительным средством, а в корпусе преобразователя контрольной длины ткани установлен инкрементный бесконтактный датчик угла поворота соосно с барабаном, размеры которого соответствуют минимальному разрешающему углу инкрементного бесконтактного датчика угла поворота.