Устройство для контроля уточной нити на многозевном ткацком станке

 

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.

СОЮЗ СОВ ТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ni)s 0 03 О 51/34

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (Х) .О1 (21) 4867380/12 (22) 19,07.90 (46) 15.08.92, Бюл, N 30 (71) Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения и

Климовское специальное конструкторское бюро по проектированию ткацкого оборудования (72) Е.В.Шаульский, Н.Г.Романов, В.В.Бабурин, B.Н.Гудков и А.М,Шебаршин (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1520159, кл. 0 03 D 51/34, 1986.

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 оптоэлектронным устройствам, свойственна, Я2,, 1754815 А1 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ УТОЧНОЙ НИТИ НА МНОГОЗЕВНОМ ТКАЦКОМ .СТАНКЕ (57) 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, низкая помехозащищенность, которая в данном случае приводит к снижению надежности его в работе по обнару>кению 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. B результате, после операции дифференцирования сигнала с фотодатчика 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

17548 15 остановы ткацкого станка, Таким образом, надежность в работе устройства-прототипа достаточно низка и составляет Н=100 g

Р=8,3y,.

5 Целью изобретения является повышение надежности контроля вращения утачных шпуль.

Поставленная цель достигается путем размещения фотодатчиков по касательным

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

15 надежности и памехозащищеннасти по зависимости

20 где N — количество секторов;

d — диаметр намотки утачнай нити на ш пулю;

25 .D — внешний диаметр шпули;

d> — диаметр окна фотоприемника, а также введения между фатодатчиком и блоком останова станка электрической цепи преобразования сигнала фотодатчика из

30 аналогового в цифровой вид и распознавания вращения шпули, Электрическая цепь включает в себя блок формирования импульсов, счетчик, блок сравнения и декадный переключатель, 35 Известно, что при нормальном процессе тканеабразавания шпуля совершает плоское движение, в котором поступательное перемещение шпули происходит одновременна с вращательным, В случае обрыва

40 утачной нити или ее отсутствия, вращательное движение шпули отсутствует.

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

45 шпули, имеющих большой коэффициент отражения, при вращении шпули фотадатчик регистрирует один или два импульса, а в случае отс тствия вращения — три и более импульсов (1 вариант постановки фотодат50 чиха) в зависимости от выбранного числа секторов, либо 3-4 импульса — при отсутствии вращения, и 6 и более импульсов — при нормальном тканеобразовании (2 вариант постановки фотодатчика); Разность между

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

d1 и

Р мин

mD т.е. иэ каждых 100 шпуль на 12 шпулях нельзя обнаружить отсутствие вращения. Увели-. чение количества секторов приводит к снижению надежности в работе устройства, Уменьшение количества секторов мажет 5 привести к тому, что даже при вращении уточных шпуль, точка отражения фотодатчи. ка не будет пересекать границу "светло-темно", в результате чего появятся ложные 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 "светлотемно" и при обрыве уточной нити. Когда фотодатчик размещен на указанной прямой, работа устройства контроля утачной нити опять же будет ненадежна. Известно, чта луч фотодатчика является не точечным и фотоприемник имеет некоторый диаметр d> 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 л обую сторону в пределах толщины луча d>. В 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 сво о амплитуду U (фиг.1), что соответствует переходу "светлотемно". Минимальная вероятность возник.новения такого случая исходя из условия равной вероятности ориентации шпуль при подходе к месту расположения фатадатчи,ков вычисляется по формуле где п=п — число границ перехода, равное общему числу секторов и;

D — наибольший диаметр шпули.

В известном устройстве исходя из толщины фотоприемника в t мм эта вероятность составляет величину

Р лин 30 00 о = 12. /о

1мм х 12 ягх 30мм

18.85 6,28!

arccos—

" 75i1 815

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 иэ условия максимального различия по скоростям точек наиболее рационально в области точки 0 и зоны СВ. Если учесть, что для получения наибольшей разности числа импульсов на выходе фотодатчика необходима не голько максимальная разность между скоростями, сколько наибольшая разность между длиной хорды NM, по которой чувствительная ось фотодатчика пересекает торцовую поверхность невращающейся шпули, от 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 фотодатчиков является существенным.

Число секторов на торцовой поверхности шпули выбирается, исходя из условия

6 Я -.6,28d

arccos—

9 где xi=-3,14.

Минимальное число секторов

Й м«,з обеспечивает такой

arccos—

D 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 Nменьшее,,чем N>«, то при вращении шпули устройство будет регистриро40

50 схемы. Следовательно, введение вустройст55 Во блока формирования импульсов можно считать cущественным, Введение в цепь преобразования сигнала с фотодатчлка счетчика и блока сравнения необходимо для подсчета импульсов в

35 вать 1 импульс, при отсутствии вращенйя—

2 импульса.

Пусть шпуля вращается и в момент прохождения ее торцовой поверхностью оси чувствительности фотодатчика "проскакивает" помеха. Тогда фотодатчик регистрирует 1 импульс от вращающейся шпули, а другой — от помехи, в результате чего на выходе фотодатчика появляются 2 импульса, а на выходе устройства появляется сигнал, соответствующий невращающейся шпуле, Это приводит к ложному срабатыванию устройства и, следовательно, снижает надежность контроля. Если выбрать число

6,28 б секторов N Ma =, то их ширина

01 становится соизмеримой с диаметром б луча фотоприемника, что является причиной снижения чувствительности фотоприемника и также отрицательно влияет на надежность в работе устройства. Это подтверждает существенность признака выбора числа секторов N на торцовой поверхности шпули. Параметры устройствапрототипа, 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, равномерной или увеличивающейся ширины в направлении к центру шпули. Это не отражается на надежности в работе устройства.

Сектора могут и не иметь идентичные размеры, важно, чтобы они были .равномерно распределены по торцовой плоскости шпули, Ввиду того, что тканевая основа, находящаяся между торцовой поверхностью шпули и фотоприемником, имеет различные 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 выходе фотодатчика имеют различную форму, амплитуду и интервал следования в пакете, Поэтому для обеспечения большой крутизны фронта и постоянной амплитуды сигналов в устройство введен блок формирования сигналов, B случае отсутствия.в устройстве указанного блока любое изменение внешних по отношению к фотодатчику условий приводит к сбою в работе электрической пакете, сравнения полученного числа импульсов с числом импульсов, заданным де кадным 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 располо>кения фотодатчика при отсутствии вращения шпули число импульсов равно 3, при наличии помехи — 4, при вращении шпули—

6, 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,3 — 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

5 с уточной нитью 6, имеющую на торцовой поверхности сектора 7 с различным коэффициентом отражения, синхронизатор 8, блок

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

10 последовательно соединенных компаратора и триггера Шмитта, счетчик 11, блок 12 сравнения, декадный переключатель 13, Устройство работает следующим образом, 15 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

20 электрический сигнал.

Работу электрической схемы рассмотрим первоначально для первого варианта установки фотодатчика по касательной к окружности намотки уточной нити, проходя25 щей через точку О (фиг.2). Если шпуля вращается, то сектора в точке О имеют нулевую скорость. В результате оптическую ось фотодатчика пересекает максимум один сектор и на выходе фотодатчика появляется

30 один или с учетом воэможности 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

35 движется поступательно без вращения (уточная нить оборвана или ее нет на шпуле), чувствительная ось фотодатчика пересекает торцовую поверхность шпули по хорде

О О, через которую проходит минимум три

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

45 фотодатчика подается на компаратор блока

10 формирования импульсов, где преобразуется в пакет импульсов прямоугольной формы, фиксированной амплитуды и положительной полярности, Этот сигнал посту50 пает на триггер Шмитта, который устраняет

"дребезг" фронтов импульсов (фиг,4б). С триггера Шмитта пакет импульсов поступает на счетчик 11, в качестве которого может быть использована, например, микросхема

55 типа 561Е10, 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 поверх О54815

10 станка будет появляться лишь в том случае, если количество импульсов в пакете не превышает порогового значения, которое уста- . навливается 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 фотоэлектрический датчик положения установленной на челноке шпули, на торцовой поверхности которой выполнены равномерно расположенные сектора с различным коэффициентом отражения, синхронизатор и блок останова станка, о т л и ч а ю щ е ес 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 синхронизатора 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 ити на шпуле в направлении перемещения елнока, а количество N секторов на шпуле

ыбрано из соотношения

40 н

18,85 („6,28d ч

arccos—

D где d — диаметр намотки уточной нити на шпуле;

0 — внешний диаметр шпули;

Ф вЂ” диаметр окна фотоприемника. ность 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 укаэанные интервалы времени. 5

Синхронизатором в этом случае может служить, например, индуктивный датчик углового положения приводного вала.

Цифровой код, соответствующий количеству импульсов в пакете, со счетчика подается 10 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 пере- 15 ключателе 13, например, трем импульсам.

Блок сравнения сравнивает код, соответствующий числу импульсов в пакете, с кодом, соответствующим пороговому числу импульсов декадного переключателя. При 20 совпадении или превышении числа импульсов в пакете установленного порогового значения на выходе блока сравнения вырабатывается импульс положительной полярности (фиг,4г}, который подается на блок 25 останова ткацкого станка. Если число импульсов в пакете не превышает порогового значения, значит тканеобразование идет нормально, и сигнал на выходе блока сравнения отсутствует, 30

Для второго варианта размещения фотодатчика на касательной к той же окружности, проходящей через точку С (фиг,2), число импульсов при вращающейся шпуле будет превышать число импульсов, регистрируе- 35 мых фотодатчиком, при отсутствии ее вращения. Если количество секторов на торцовой поверхности шпули выбрано в соответствии с зависимостью то при отсутствии вращения на выходе фо- 45 тодатчика 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 50 которого положительный сигнал останова

18,85 („(6,28d

arccos—

1754815

1754815 г

Ф г 4

Составитель В. Шаульский

Техред М,Моргентау . Корректор О ©РковеЧкаЯ

Редактор С. Лисина

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2871 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5