Устройство для контроля уточной нити на многозевном ткацком станке Советский патент 1992 года по МПК D03D51/34 

Изобретение относится к средствам контроля уточных нитей на многозевных. ткацких станках.

Известно устройство, содержащее рефлексные щупы (фотоэлектрические датчики) вращения шпуль, каждый из которых состоит из источника излучения и фотоприемника, шпуль, на торцовой поверхности которых выполнены идентичные по размерам с равномерно уменьшающейся шириной в направлении к центру шпули сектора, соседние из которых имеют различный коэффициент отражения света. Фотоэлектрические датчики контроля вращения шпуль установлены над траекторией перемещения секторов и соединены с входом блока останова станка.

Устройство работает в течение промежутка времени с момента прохождения через рефлексный щуп наружного диаметра шпули до-момента прохождения через него внутреннего диаметра шпули. Этому устройству в большей мере, чем остальным ол- тоэлектронным устройствам,свойственна

низкая помехозащищенность, которая в данном случае приводит к снижению надежности его в работе по обнаружению обрыва уточной нити.

Пусть уточная нить оборвана или ее нет на шпуле и шпуля движется поступательно без вращения. Если в интервале времени работы рефлексного щупа появляется электрическая или механическая помеха, что случается довольно часто, то реакция устройства будет такая же, как при появлении границы светло-темно (границы секторов). Механическая помеха в данном случае может возникнуть хотя бы потому, что между плоскостью шпули с секторами и оптопарой находится тканевая основа. В результате, после операции дифференцирования сигнала с фотоп,атчика на выходе устройства выдается сигнал, показывающий, что уточная нить нормальная, а не оборвана или отсутствует.

Второй недостаток прототипа, также являющийся причиной снижения его надежности, заключается в следующем. Место

сл

с

«ч сл

00

«ю

сл

установки фотоэлектрических датчиков контроля вращения шпуль - прямая, проходящая через центр вращения шпули вдоль движения челнока (этот случай рассмотрен в описании работы устройства-прототипа) В противном случае фотоэлектрические датчики будут регистрировать границу светло- темно и при обрыве уточной нити. Когда фотодатчик размещен на указанной прямой, работа устройства контроля уточной нити опять же будет ненадежна. Известно, что луч фотодатчика является не точечным и фотоприемник имеет некоторый диаметр di приемного окна Шпули подходят к месту расположения фотодатчика случайным произвольным образом

На фиг.1 представлен случай, когда уточная нить оборвана и вращение шпули отсутствует. Пусть при этом граница секторов шпули при подходе последней к фотодатчику не совпадает с прямой, на которой находятся фотодатчики, а несколько смещена относительно нее в любую сторону в пределах толщины луча diВ устройстве-прототипе сектора выполнены с равномерно уменьшающейся шириной в направлении к центру шпули. Тогда, хотя шпуля и не вращается, фотодатчик будет показывать вращение шпули, так как сигнал с датчика изменяет свою амплитуду U (фиг 1), что соответствует переходу светло- темно, Минимальная вероятность возник- .новения такого случая исходя из условия равной вероятности ориентации шпуль при подходе к месту расположения фотодат и- ков вычисляется по формуле

мин

di п nD

где - число границ перехода равное общему числу секторов п;

D - наибольший диаметр шпули.

8 известном устройстве исходя из толщины фотоприемника в 1 мм эта вероятность составляет величину

мин

1мм х 12 лгх 30мм

х 100 % 12,7 %,

т.е. из каждых 100 шпуль на 12 шпулях нельзя обнаружить отсутствие вращения. Увеличение количества секторов приводит к снижению надежности в работе устройства. Уменьшение количества секторов может привести к тому, что даже при вращении уточных шпуль, точка отражения фотодатчика не будет пересекать границу светло-темно, в результате чего появятся ложные

остановы ткацкого станка. Таким образом, надежность в работе устройства-прототипа достаточно низка и составляет Н 100%- ,3%.

Целью изобретения является повышение надежности контроля вращения уточных шпуль.

Поставленная цель дбртигается путем размещения фотодатчиков по касательным

к окружности намотки уточной нити на шпуле в направлении перемещения челнока; выбора необходимого числа секторов, равномерно распределенных по торцовой поверхности шпули, из условия максимальной

надежности и помехозащищенности по зависимости

18,85

arccos

N

6.28 di

где N - количество секторов;

d - диаметр намотки уточной нити на шпулю;

D - внешний диаметр шпули;

di - диаметр окна фотоприемника, а также введения между фотодатчиком и блоком останова станка элек грической цепи преобразования сигнала фотодатчика из

аналогового в цифровой вид и распознавания вращения шпули

Электрическая цепь включает в себя блок формирования импульсов, счетчик, блок сравнения и декадный переключатель

Известно, что при нормальном процессе ткачеобразования шпуля совершает плоское движение, в котором поступательное перемещение шпули происходит одновременно с вращательным, В случае обрыва

уточной нити или ее отсутствия, вращательное движение шпули отсутствует.

Суть изобретения состоит в том, что при прохождении через оптическую ось фотодатчика секторов на торцевой поверхности

шпули, имеющих большой коэффициент отражения, при вращении шпули фотодатчик регистрирует один или два импульса, а в случае отсутствия вращения - три и более импульсов (1 вариант постановки фотодатчиха) в зависимости от выбранного числа секторов, либо 3-4 импульса - при отсутствии вращения, и б и более импульсов - при нормальном тканеобразовании (2 вариант постановки фотодатчика). Разность между

количеством импульсов для вращающейся и невращающейся шпули в обоих случаях составляет 2 и более импульсов, что обеспечивает надежное распознавание отсутствия вращения шпули.

Разность в числе регистрируемых фотодатчиком импульсов для двух случаев движения шпули возникает в результате установки фотодатчика по касательным к окружности намотки уточной нити на шпулю в направлении перемещения челнока. Эпюры скоростей точек торцовой поверхности шпули для вращающейся шпули и отсутствия ее вращения .приведены на фиг.2 и показывают, что размещение фотодатчиков из условия максимального различия по скоростям точек наиболее рационально в области точки О и зоны СВ. Если учесть, что для получения наибольшей разности чиг.ла импульсов на выходе фотодатчика необходима не столько максимальная разность между скоростями, сколько наибольшая разность между длиной хорды NM, по которой чувствительная ось фотодатчика пересекает торцовую поверхность невращающейся шпули, чот кривой KL, по которой чувствительная ось датчика пересекает ту же плоскость при вращении шпули. Известно, что любая точка торцовой поверхности шпули при плоском движении описывает циклоиду. Построение линии пересечения KL циклоиды с кругом диаметра D дает, что ее длина максимально отличается от длины хорды NM только в точках О и С (фиг.2), что соответствует максимальной чувствительности фотодатчика и, следовательно, наибольшей надежности в работе устройства. Размещение фотодатчика в любых других точках над траекториями движения секторов шпули приводит к снижению его чувствительности и понижению надежности в работе устройства. Это доказывает, что признак места установки фотодэтчичов является существенным.

Число секторов на торцовой поверхности шпули выбирается, исходя из условия

блг

arccos -p

м -6,28d N di ;

число секторов обеспечивает такой

arccos и

режим работы устройства, при котором разность между количеством импульсов на выходе фотодатчика при вращении шпули и отсутствии ее вращения минимальная и составляет 2 импульса. Если выбрать число секторов N меньшее, чем NMHK, то при вращении шпули устройство будет регистрировать 1 импульс, при отсутствии вращения - 2 импульса

Пусть шпуля вращается и в момент прохождения ее торцовой поверхностью оси

5 чувствительности фотодатчика проскакивает помеха. Тогда фотодатчик регистрирует 1 импульс от вращающейся шпули, а другой - от помехи, в результате чего на выходе фотодатчика появляются 2 импуль0 са, а на выходе устройства появляется сигнал, соответствующий невращающейся шпуле. Это приводит к ложному срабатыванию устройства и, следовательно, снижает надежность контроля. Если выбрать число

5м6,28 d

секторов N Макс -4; , то их ширина

становится соизмеримой с диаметром d 1 луча фотоприемника, что является причиной снижения чувствительности фотоприемни0 ка и также отрицательно влияет на надежность в работе устройства. Это подтверждает существенность признака выбора числа секторов N на торцовой поверхности шпули. Параметры устройства5 прототипа, приведенные в его описании (количество секторов 12), не удовлетворяют предлагаемой зависимости. По своей форме сектора могут быть и не такими, как приведено в прототипе, а, например, равномер0 ной или увеличивающейся ширины в направлении к центру шпули. Это не огра- жается на надежности в работе устройства. Сектора могут и не иметь идентичные размеры, важно, чтобы они были равномерно

5 распределены по торцовой плоскости шпули.

Ввиду того, что ткгневая основа, нахо дящаяся между торцовой поверхностью

шпули и фотоприемником, имеет различные

0 цвет и плотность, коэффициент отражения Секторов от шпули к шпуле меняется в результате загрязнения и износа последних, а сектора сами по себе могут и не иметь идентичные формы и размеры, импульсы на вы5 ходе фотодатчика имеют различную форму, амплитуду и интервал следования в пакете. Поэтому для обеспечения большой крутиз- ны фронта и постоянной амплитуды сигналов в устройство введен блок формирования

0 сигналов. В случае отсутствия.в устройстве указанного блока любое изменение внешних по отношению к фотодатчику условий приводит к сбою в работе электрической схемы. Следовательно, введение вустройст5 во блока формирования импульсов можно считать существенным.

Введение в цепь преобразования сигнала с фотодатчика счетчика и блока сравнения необходимо для подсчета импульсов в

пакете, сравнения полученного числа импульсов с числом импульсов, заданным декадным переключателем, и распознавания отсутствия вращения шпули. Распознавание вращения шпули по аналоговому сигналу с фотодатчика без использования счетчика и блока сравнения затруднительно, так-как импульсы разнятся между собой по длительности, форме и интервалу следования в пакете. Для сравнения подсчитанного числа импульсов с заданным в цифровом виде необходима лишь информация о количестве импульсов и стабильность их амплитуды, обеспечиваемая блоком формирования. Это повышает надежность контроля и, следовательно, введение в устройство счетчика и блока сравнения также можно считать существенным признаком.

Декадный переключатель введен в устройство для задания порогового числа импульсов, превышение над которым свидетельствует или об отсутствии вращения шпули (при расположении фотодатчика на касательной, проходящей через точку О, фиг.2, 1 вариант постановки фотодатчика), или о вращении шпули (при расположении фотодатчика на касательной, проходящей через точку С, второй вариант фотодатчика). Например, если при вращении шпули и первом варианте постановки фотодатчика число импульсов с фотодатчика равно 1, в случае возникновения помехи - 2, а при отсутствии вращения 3 и более, то число, задаваемое декадным переключателем, равно 3. Пусть при втором варианте расположения фотодатчика при отсутствии вращения шпули число импульсов равно 3, при наличии помехи - 4, при вращении шпули - б, то число, задаваемое декадным переключателем, будет 5 и выше. При этом, чем больше выбранное число секторов N, тем больше пороговое число импульсов, задаваемое декадным переключателем. Следовательно, использование фиксированного порогового числа импульсов на втором входе блока сравнения невозможно. Это является доказательством необходимости введения декадного переключателя и существенности рассматриваемого отличительного признака.

На фиг.1 схематически показан обрыв уточной нити и отсутствие вращения шпули; на фиг.2 - эпюры скоростей точек торцовой поверхности шпули, вращающейся и не вращающейся; на фиг.З - схема конструкции предлагаемого устройства; на фиг.4 - формы рабочих сигналов на выходах блоков устройства.

Схема содержит основание 1 с размещенным на нем фотоэлектрическим датчиком 2 положения установленной на челноке шпули , приводной вал 3, челнок 4, шпулю 5 с уточной нитью б, имеющую на торцовой поверхности сектора 7 с различным коэффициентом отражения, синхронизатор 8, блок

9останова станка, блок 10 формирования импульсов, выполненный, например, в виде

0 последовательно соединенных компаратора и триггера Шмитта, счетчик 11, блок 12 сравнения, декадный переключатель 13,

Устройство работает следующим образом.

5 Источник излучения фотоэлектрического датчика 2 облучает торцовую поверхность шпули 5 с нанесенными на нее секторами, Отраженный световой сигнал поступает на вход фотоприемника, где преобразуется в

0 электрический сигнал.

Работу электрической схемы рассмотрим первоначально для первого варианта установки фотодатчика по касательной к окружности намотки уточной нити, проходя5 щей через точку О (фиг,2). Если шпулч вращается, то сектора в точке О имеют нулевую скорость. В результате оптическую ось фотодатчика пересекает максимум один сектор и на выходе фотодатчика появляется

0 один или с учетом возможности появления помехи два импульса. Практика показывает, что за время прохождения шпули через оптическую ось фотодатчика (0,01 с) больше чем одна помеха не возникает. Если шпуля

5 движется поступательно без вращения (уточная нить оборвана или ее нет на шпуле), чувствительная ось фотодатчика пересекает торцовую поверхность шпули по хорде OiOa, через которую проходит минимум три

0 сектора с большим коэффициентом отражения. В результате, на выходе фотодатчика появляется пакет из трех и более импульсов, Форма сигнала на выходе фотодатчика представлена на фиг.4а. Сигнал с выхода

5 фотодатчика подается на компаратор блока

10формирования импульсов, где преобразуется в пакет импульсов прямоугольной формы, фиксированной амплитуды и положительной полярности. Этот сигнал посту0 пает на триггер Шмитта, который устраняет дребезг фронтов импульсов (фиг.46). С триггера Шмитта пакет импульсов поступает на счетчик 11, в качестве которого может быть использована, например, микросхема

5 типа 561 ЕЮ, где сигнал преобразуется в цифровой двоичный код.

С целью максимального исключения помех счетчик работает не на всем интервале времени движения челнока 4, а лишь в промежутки времени, когда торцовая поверхность шпули проходит через оптическую ось фотодатчика. Для этого на второй вход счетчика 11 подается сигнал с синхронизатора (фиг.4в), открывающий первый вход счетчика только на указанные интервалы времени. Синхронизатором в этом случае может служить, например, индуктивный датчик углового положения приводного вала. Цифровой код, соответствующий количеству импульсов в пакете, со счетчика подается на блок 12 сравнения, выполненный, например, на микросхеме типа 561ИП2. На второй вход блока сравнения подается двоичный код, соответствующий пороговому числу импульсов, установленному на декадном переключателе 13, например, трем импульсам. Блок сравнения сравнивает код, соответствующий числу импульсов в пакете, с кодом, соответствующим пороговому числу импульсов декадного переключателя. При совпадении или превышении числа импульсов в пакете установленного порогового значения на выходе блока сравнения вырабатывается импульс положительной полярности (фиг.4г), который подается на блок останова ткацкого станка. Если число импульсов в пакете не превышает порогового значения, значит тканеобразование идет нормально, и сигнал на выходе блока сравнения отсутствует.

Для второго варианта размещения фотодатчика на касательной к той же окружности, проходящей через точку С (фиг.2), число импульсов при вращающейся шпуле будет превышать числе импульсов, регистрируемых фотодатчиком, при отсутствии ее вращения. Если количество секторов на торцовой поверхности шпули выбрано в соответствии с зависимостью

18.85 ...... 6,28d

.- S N

arccos pjdi

то при отсутствии вращения на выходе фотодатчика пакет будет содержать три и более импульсов. При вращении шпули количество импульсов будет не менее шести. При этом варианте изменяется лишь режим работы блока сравнения, на выходе которого положительный сигнал останова

станка будет появляться лишь в том случае, если количество импульсов в пакете не превышает порогового значения, которое устанавливается декадным переключателем (в

данном примере с учетом помехи четырех и более импульсов). В противном случае сигнал на выходе блока сравнения отсутствует, что означает нормальную работу станка, Применение предлагаемого устройства

контроля уточной нити на многозевном ткацком станке позволяет обеспечить нормальный процесс тканеобразования путем повышения надежности и помехозащищенности контроля целостности уточной нити и

наличия ее на шпуле.

Формула изобретения Устройство для контроля уточной нити на многозевном ткацком станке, содержащее закрепленный на основании фотоэлектрическийдатчикположения

установленной на челноке шпули, на торцовой поверхности которой выполнены равномерно расположенные сектора с различным коэффициентом отражения, синхронизатор

и блок останова станка, отличающее- с я тем, что, с целью повышения надежности контроля, оно снабжено соединенными последовательно блоком формирования импульсов, счетчиком импульсов и блоком

сравнения, а также декадным переключателем, при этом фотоэлектрический датчик связан с входом формирователя импульсов, выход блока сравнения соединен с входом блока останова станка, выход синхрониэатора связан с вторым входом счетчика импульсов, а выход декадного переключателя -с вторым входом блока сравнения, причем фотоэлектрический датчик установлен по касательной к окружности намотки уточной

нити на шпуле в направлении перемещения челнока, а количество N секторов на шпуле выбрано из соотношения

45

18.85 N 6.28d

d di

arccos

где d - диаметр намотки уточной нити на шпуле; 50 D - внешний диаметр шпули;

di - диаметр окна фотоприемника.

г

N

I

Сущность изобретения: определенное размещение фотоэлектрического датчика положения шпули на челноке и выбор на торцовой поверхности шпули соответствующего количества секторов с различным коэффициентом отражения дает разность по количеству импульсов в показаниях датчика при вращающейся шпуле и при отсутствии ее вращения. 4 ил.