CN108796711A - 用于检测断纱的方法和断纱传感器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种在运动纱线(1)上检测断纱的方法，包括以下步骤：从至少一个发射器(2)向该纱线(1)发射光学信号(5)，由至少两个分别相互间隔设置的接收器(3)接收由该纱线(1)反射的光学信号(7)，并且如果没有接收器(3)收到反射的光学信号(7)则产生断纱信号。

Description

用于检测断纱的方法和断纱传感器

技术领域

本发明涉及用于在运动纱线上检测断纱的方法，包括由至少一个发射器向纱线发出光学信号和由接收器接收由纱线反射的光学信号的步骤。此外，本发明涉及用于在运动纱线上检测断纱的断纱传感器，具有至少一个设立用于发出对准纱线的光学信号的发射器和设立用于接收由纱线反射的光学信号的接收器。

背景技术

用于检测断纱的断纱传感器和相应的方法由现有技术公开了并且被用在纺纱机中以检测发现待纺纱线的断裂。在一个纺纱工位内，通常一个纱线组的许多纱线被并行纺纱、牵伸和络筒。为了避免不希望的卷绕在辊和筒子架上，这些纱线被单独检测是否出现断纱。

从现有技术中知道的装置和方法一般基于光学传感器，其具有一个光发射器和一个光接收器。光发射器对准运动的纱线，纱线造成发出光信号的反射。反射光信号由光接收器接收且作为测量信号被供给分析装置。在出现断纱时不发生光反射，分析装置可以实现纺纱机或纺纱过程的关停。

根据人工纱线的聚合物类型和纱线类型以及根据当前传感器类型，可能出现光反射的误测，其导致不希望的纺纱机停机时间。尤其在纱线纤度很细或者粗纱线着色时，需要所用传感器的很高的测量灵敏度，随之而来需要昂贵的断纱传感器。

为了防止误测，在现有技术中在纱线走向上设置多个传感器且它们相互关联。只要其中一个传感器发现光反射，就认为不存在断纱。但是，因为总是要监测一个纱线组的许多相互平行运动的纱线，故在最狭窄的结构空间情况下要并排布置相应多个所谓复式传感器。这种狭窄布置通常导致光学发射器信号在纺纱机相邻部分上反射，结果，相邻的断纱传感器可能被“炫晕”且出现不希望的误测。为了避免不希望的反射的若干单独断纱传感器的空间校正因为纺纱机上的空间状况狭窄而一般是做不到的。

发明内容

鉴于这种情况，本发明的任务是提出一种用于在运动纱线上检测断纱的方法以及一种相应的断纱传感器，用于在空间状况狭窄情况下以很可靠的方式检测纱线断裂并尽量避免误测。

该任务通过独立权利要求的特征来完成。有利的实施方式由从属权利要求的特征指明。

因此，该任务通过一种用于在运动纱线上检测断纱的方法来完成，其中，该方法包括以下步骤：从至少一个发射器向纱线发出光学信号，由至少两个分别相互间隔设置的接收器接收由纱线反射的光学信号，以及如果没有接收器收到反射的光学信号则产生断纱信号。

因此，本发明的一个重点是，例如设有两个接收器用于接收自唯一的发射器发出的且被纱线反射的光学信号。同样，可以设有多个接收器，在这里，分别有至少两个接收器在纱线相应反射的情况下接收自唯一的发射器发出的光学信号。换言之，本发明的特点是，自一个发射器发出的光学信号同时被至少两个接收器采集。如果至少两个接收器都没有采集到信号，即因为纱线断裂使得纱线没有反射信号，则断纱信号被发出，其可导致纺纱机的中断或停机。

相比于从现有技术中知道的几十年来就是给正好一个发射器配属正好一个接收器的方法，所提出的方法的特点是：误测少了许多且断纱检测可能性相应改善。此外，该方法相比于包括两个发射器和两个接收器的复式传感器可以更省地且也廉价地实现。因为光学信号被两个接收器采集且断纱信号只在没有接收器收到反射光学信号时才产生，故纱线的横向运动且尤其是在卷绕过程中的横向往复运动并未导致不希望的误测。

正是在纱线直径很细或纱线着色很重的情况下，所提出的方法相比于从现有技术中知道的方法被证明是有利许多且在实践尝试中证明了其可靠，因此可以减少不希望的且成本密集的纺纱机停机时间和相应复杂的纱片的重新铺设。此外，通过试验可以表明，相比于从现有技术中知道的设计，在接收器上获得高许多的信号电平，而没有产生让邻近传感器感到困扰的反射，这显著减少了假想断纱的错误识别。

原则上，所提出的方法可以在各种各样的纺纱机上执行，尤其当在熔纺工艺中制造人造纱线时，在这里，在一个纺纱工位内，许多纱线的纱线组被同时并行纺纱、牵伸和卷绕成交叉卷绕筒子。一个纱线组的纱线最好被单独检测是否出现断纱，以避免不希望的卷绕在纺纱机的辊和输送辊上。

发射器和接收器原则上可以任意形式构成。该发射器优选以光源、二极管或激光器的形式构成，和/或沿着发射器的光学中心轴线或发射轴线发出光学信号。同样，可以设有多个发射器，其光锥在纱线区域内加强和/或至少部分叠覆并由此合作。

该接收器的间隔布置被证明是极其有利的，因为纺织纱线因其由具有圆形的或近似圆形的横截面的许多长丝构成的结构而无法实现理想的反射。就此而言，对准纱线的光学信号一般不是平行反射的，而是以一个角度被反射。一系列实验表明，在5毫米直径的发射器情况下，接收器布置成距发射器的距离不超过10、15、20或25毫米，以获得尽量高的断纱检测可能性。纱线最好距发射器5-25毫米地移动。在这样的几何形状情况下，可以尽量避免在纺纱机的机器部件上的不希望的反射并减少误测。为了提高光学信功号功率，该发射器可以被脉冲化，即按照快速顺序被通断。只要设有多个发射器，这些单独的发射器可以被交替脉冲化，以获得连续高的光学信号功率。

根据本发明的一个优选改进方案，所有的发射器和接收器布置在一个共同轴线上，或者所有的接收器围绕所有的发射器同心布置，使得所有的发射器设置在所述接收器之间。因为纺织纱线的上述反射几何状况，可以通过这种设计来尽量排除误测。在采用多个发射器的情况下，它们最好如此布置和设计，即光学信号锥尽量与发射器的共同光学中心轴线平行地或同心地传播。所有的发射器和接收器最好均相互间隔布置。更优选的是，在有一个发射器和两个接收器的情况下，该发射器居中设置在两个接收器之间。

在另一个优选实施方式中，所有的发射器和接收器布置在一个共同轴线上，在这里，该共同轴线和发射器的光学发射轴线分别垂直于纱线的运动方向延伸，或者该共同轴线平行于纱线的运动方向延伸，而发射器的光学发射轴线垂直于纱线的运动方向延伸。该发射轴线最好是由发射器发出的光学信号锥的中心轴线。在一个优选改进方案中，所有的发射器和接收器布置在同一个壳体内。在有许多发射器的情况下，两个发射器的发射轴线最好布置成相互间隔不超过15、17、20或25毫米。

与此相关，根据一个优选改进方案而规定，接收器的光学接收轴线相对于该共同轴线偏转了一个角度α，使得纱线在“所有接收器的接收轴线”与“发射器的发射轴线”的焦点处经过。根据一个替代实施方式而优选的是，第一接收器的光学接收轴线相对于该共同轴线偏转了一个角度α，而第二接收器的第二光学接收轴线相对于该共同轴线偏转了一个角度β≠α，使得纱线在“第一和第二接收轴线”与“发射轴线”的焦点处经过，和/或第一和第二接收轴线与发射轴线尤其在纱线区域内相交。

根据这些优选实施方式，所有的发射器和接收器布置在一个共同轴线上且尤其是在往复运动纱线前方的一个共同平面上。β和/或α优选是≤75°且≥25°，尤其最好是45°。更优选的是，这些接收器以所述角度α或β相对于发射器偏转布置。通过偏转布置所述接收器，可以掌握在各不同方向上的纱线反射，这改善了检测可能性。光学信号在纱线上的可能有的暂时较弱的反射不会同时在所有接收器上导致假定的错误识别。

根据另一个替代实施方式而优选的是，第一接收器的第一光学接收轴线相对于共同轴线偏转了一个角度α，第二接收器的第二光学接收轴线相对于共同轴线偏转了一个角度β≠α，使得纱线在“第一接收轴线和发射轴线的第一焦点”与“第二接收轴线和发射轴线的第二焦点”之间经过。根据此改进方案，这些接收器聚焦到各不同的识别区域，它们可以沿着各自的接收轴线分布或者可横向于发射轴线设置。就是在纱线较大幅度地横向往复运动时，这种设计导致了可能有的误测的补偿。

根据另一个优选改进方案，该方法包括以下步骤：从所接收的至少两个反射的光学信号的时间偏差中确定纱线的位置。在纱线横向往复运动时，可能出现所接收的反射的光学信号的时间偏差或不同的信号电平可能出现在接收器上，这是因为接收器与一个共同的发射器例如一个共同的光源合作。从所述时间偏差中，可以通过计算来确定纱线相对于接收器或发射器的位置，或者掌握是否发生了纱线的横向运动。

根据一个优选改进方案，设有至少两个相邻设置的发射器，它们设立用于共同发出光学信号。这些发射器最好设立和设计用于尽量平行于发射器的共同发射轴线地发出这些单独的光学信号。与此相关优选的是，发射器的这些光学发射轴线彼此相向地朝向纱线偏转，这导致这些单独的光学信号更好地集束且提高信号强度。发射器的光学发射功率最好可适配于纱线和纱线距发射器的距离。根据接收器上所需要的最小信号电平(其目的是接收器可靠检测反射的光学信号)，可以在有多个发射器的情况下以不同的功率驱动这些发射器，或者单独的发射器被通断。

本发明的任务还通过一种用于在运动纱线上检测断纱的断纱传感器来完成，它尤其是设立利用执行前述方法，具有至少一个设立用于发出对准纱线的光学信号的发射器、至少两个分别设立用于接收由纱线反射的光学信号且彼此间隔设置的接收器和设立用于在没有接收器收到反射的光学信号情况下产生断纱信号的分析装置。

所提出的断纱传感器的特点是断纱的识别可靠性提高许多，因为断纱信号只在所述至少两个接收器都没有检测到由纱线反射的且自发射器发出的光学信号时才产生。通过尤其与发射器间隔地布置接收器，可以在接收器上获得高许多的信号电平，这基本上消除了不希望地检测到假定的断纱。同样，所提出的断纱传感器通过总是有至少两个接收器接收自一个发射器发出的信号的设计来防止在相邻的断纱传感器上的反射未造成假定断纱的错误检测。

当发射器和接收器在一个横向于纱线走向的平面内取向时，还可以获得断纱传感器的扁平的壳体几何形状，从而所提出的断纱传感器也可以在空间状况很狭窄时被用在已知的纺纱机上。断纱传感器最好具有最大20毫米、20毫米或者30毫米的结构高度。在接收器和分析装置之间可以设置用于准备和/或过滤所接收的反射光学信号的放大器。在尤其是基于计算机或微处理器的分析装置中，有利地设有比较器，其将所接收的反射光学信号与预定的阈值相比较并且只在低于和/或高出该阈值时发出断纱信号。该分析装置可以包含可见的和/或声学的控制单元例如发光二极管，和/或设立用于在发现断纱时借助纺纱机的控制装置关停纺纱机。

根据断纱传感器的一个有利改进方案，所有的发射器和接收器布置在一个共同轴线上，或者所有的接收器围绕所有发射器同心布置，尤其以同轴布置形式，使得所有发射器设置在所述接收器之间，该反射光学信号的接收器以距离发出光学信号的发射器有不同的或相同的距离的形式布置，和/或所有发射器布置在所述接收器之间。同样，所有接收器可以设置在所述至少一个发射器的侧旁，并且尤其与发射器间隔。

根据断纱传感器的另一个优选改进方案，该分析装置设立用于从所接收的至少两个反射的光学信号的时间偏差中确定纱线相对于断纱传感器的位置。在有两个接收器的情况下，这两个传感器最好相互间隔30毫米设置，其中，该发射器居中设置在所述接收器之间。在断纱传感器或发射器和/或接收器与纱线之间的距离最好为5-25毫米。

根据一个优选改进方案，该断纱传感器具有至少两个相邻设置的发射器，它们设立用于共同发射光学信号。优选地，该发射器的光学发射轴线彼此相向地尤其朝向纱线偏转，以便以有利的方式将由发射器发出的若干单独的光学信号叠加且发出共同的光学信号。尤其优选地，该发射器的光学发射轴线分别彼此相向偏转了≥0°且≤20°的角度。

原则上存在各种不同的设计至少一个发射器和至少两个接收器的可能方式。根据一个优选改进方案，该发射器以二极管形式构成，而该接收器以光电二极管形式构成。更优选地，该发射器被选择为红外二极管，其红外光线在近红外范围内。代替光电二极管，也可以采用光电晶体管等。另外，该发射器可以以激光器和其它光源形式构成。

断纱传感器的其它设计和优点与上述方法相似地出现在技术人员面前。

附图说明

以下，参照附图并结合优选实施例来详述本发明，附图示出：

图1以侧视示意图示出根据本发明的一个实施例的断纱传感器，

图2在上侧以侧视示意图并在下侧以俯视示意图示出根据本发明的另一个实施例的断纱传感器，

图3以侧视示意图示出根据本发明的又一个实施例的断纱传感器，

图4以侧视示意图示出根据本发明的再一个实施例的断纱传感器，

图5在上侧以侧剖示意图并在下侧以俯视示意图示出根据本发明的另外一个实施例的断纱传感器，

图6以剖视示意图示出根据本发明的另一个实施例的断纱传感器。

具体实施方式

图1-6示出了在未示出的纺纱机中的用于在运动纱线1上检测断纱的断纱传感器的各种不同的实施例。通常，许多纱线1用纺纱机来同时纺纱、牵伸和络筒。一般，每根纱线1配设有一个断纱传感器，其监测纱线1是否断裂，以避免按照不希望的方式卷绕在辊和筒子架上。

断纱传感器具有至少一个发射器2和至少两个接收器3，它们安置在断纱传感器的壳体4的一侧。虽然图1所示的纱线传感器具有恰好一个发射器2和两个接收器3，但具有两个或以上的发射器2或三个或以上的接收器3的其它实施方式也是可行的，以下还将对此详加说明。发射器2可以一方面连续运行或间歇运行，例如按照规定的频率被通断。

如图1所示的断纱传感器以距纱线1有5-25毫米距离的方式安置在纺纱机上。在此呈红外光电二极管形式的发射器2发出对准纱线1的光学信号5，如图3更详细所示。图1所示的两个接收器3分别以光电二极管形式构成且分别距发射器2间隔15毫米设置，从而发射器2被居中围在两个接收器3之间。

自发射器2对准纱线1的光学信号5被纱线1的长丝反射回至接收器3。如果纱线1断裂，则光学信号5相应地未被反射回到接收器3。如果没有接收器3收到反射的光学信号5，则与接收器3相连的分析装置6于是产生断纱信号。结果，分析装置6造成纺纱过程或纺纱机关断，使纱线1可被重新铺设。

如图1所示，所有的发射器2和接收器3在断纱传感器的壳体4的一侧布置在共同轴线8上。在如图5所示的替代实施方式中，这些接收器3围绕发射器2同心布置。虽然在图5中各个发射器2的光学发射轴线9平行延伸，但图3示出了这样的设计，在此，各个发射器2的光学发射轴线9彼此相向地朝向纱线1偏转，以实现在纱线1区域内的光学信号5的最大信号电平。

返回图1，接收器3的光学接收轴线10可以原则上平行于发射器2的发射轴线9延伸。为了获得最佳的检测可能性，接收器3的光学接收轴线10如图1所示相对于共同轴线8偏转了一个角度α，从而纱线1在所有接收器3的光学接收轴线10和发射器2的发射轴线9的焦点11处经过。

在如图所示的实施例中，共同轴线8和发射器2的光学发射轴线9分别垂直于纱线1的运动方向12延伸，如图2的下方所示。或者，在断纱传感器竖向布置的情况下，共同轴线8可以平行于纱线的运动方向12延伸，而发射器2的光学发射轴线9可以垂直于纱线1的运动方向12延伸。

在如图6所示的替代实施方式中设有三个接收器3，它们一方面全都设置在所述两个发射器2的侧旁且其光学接收轴线10分别相对于共同轴线8偏转了不同的角度α、β和γ。图4示出了一个相似设计，在此，两个外接收器3的光学接收轴线10相对于共同轴线8偏转了角度α，而两个内接收器3的光学接收轴线10相对于共同轴线8偏转了角度β≠α。如此在光学接收轴线10和发射器2的共同发射轴线9之间的以及在内接收器3的光学接收轴线10和接收器2的共同发射轴线9之间形成两个焦点11。

通过这种设计，可以补偿通常出现的纱线1沿发射轴线9的横向运动，称之为横向往复运动，而没有出现假想断纱的误测，这是因为纱线1并非总在焦点11处经过。在纱线1如图2所示在共同轴线8方向上横向往复运动时，如图所示的设计方案被证明对避免可能有的误测是有利的。另外，通过两个仅相互间隔的发射器2来产生共同光锥，该共同光锥在发射轴线9方向上延伸以及延伸向共同轴线8。

基于微处理器的分析装置6还设立用于：从所接收的至少两个反射的光学信号7的时间偏差中确定纱线1相对于断纱传感器的位置。在接收器3相对于发射器2对称布置的情况下，所接收的反射的光学信号7的时间偏差源自纱线1的横向往复运动。

因为由一个发射器2发出的光学信号5在被纱线1相应反射的情况下总是被至少两个接收器3接收，故可以通过所提出的断纱传感器比从现有技术中知道的设计可靠许多地检测纱线1的断纱，这是因为断纱信号只在没有接收器3收到反射信号7时才由分析装置6产生。

所述实施例只是可在权利要求书范围内以各种方式被改动和/或补充的例子。针对某一个实施例所描述的每个特征可被单独使用或与任一其它实施例中的其它特征组合地使用。针对某一类别的实施例所描述的每个特征也可以按照相应的方式被应用在另一类别的实施例中。

附图标记列表

纱线 1

发射器 2

接收器 3

壳体 4

光学信号 5

分析装置 6

反射的光学信号 7

共同轴线 8

发射轴线 9

接收轴线 10

焦点 11

运动方向 12

Claims (14)

1.一种在运动纱线(1)上检测断纱的方法，包括以下步骤：

从至少一个发射器(2)向该纱线(1)发射光学信号(5)，

由至少两个分别相互间隔设置的接收器(3)接收由该纱线(1)反射的光学信号(7)，以及

如果没有接收器(3)接收到反射的光学信号(7)，则产生断纱信号，

其中，所有的发射器(2)和接收器(3)布置在一个共同轴线(8)上，或者所有的接收器(3)围绕所有的发射器(2)同心布置，使得所有的发射器(2)设置在所述接收器(3)之间。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所有的发射器(2)和接收器(3)布置在一个共同轴线(8)上，并且该共同轴线(8)和该发射器(2)的光学发射轴线(9)分别垂直于该纱线(1)的运动方向(12)延伸，或者该共同轴线(8)平行于该纱线(1)的运动方向(12)延伸且该发射器(2)的光学发射轴线(9)垂直于该纱线(1)的运动方向延伸。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，该接收器(3)的光学接收轴线(10)相对于该共同轴线(8)偏转了角度α，使得该纱线(1)在所有的接收器(3)的接收轴线(10)与该发射器(2)的发射轴线(9)的焦点(11)处经过。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，第一接收器(3)的第一光学接收轴线(10)相对于该共同轴线(8)偏转了角度α，第二接收器(3)的第二光学接收轴线(10)相对于该共同轴线(8)偏转了角度β≠α，使得该纱线(1)在所述第一和第二接收轴线(10)与该发射轴线(9)的焦点(11)处经过。

5.根据权利要求2所述的方法，其中，第一接收器(3)的第一光学接收轴线(10)相对于该共同轴线(8)偏转了角度α，第二接收器(3)的第二光学接收轴线(10)相对于该共同轴线(8)偏转了角度β≠α，使得该纱线(1)在第一接收轴线(10)和该发射轴线(9)的第一焦点(11)与第二接收轴线(10)和该发射轴线(9)的第二焦点(11)之间经过。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，包括以下步骤：从所接收的至少两个反射的光学信号(7)的时间偏差中确定该纱线(1)的位置。

7.根据权利要求6所述的方法，包括至少两个相邻设置的发射器(2)，它们设立用于共同发出该光学信号(5)。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，这些发射器(2)的光学发射轴线(9)彼此相向地朝向该纱线(1)偏转。

9.一种在运动纱线(1)上检测断纱的断纱传感器，尤其设立用于执行根据前述权利要求之一的方法，具有：

至少一个发射器(2)，其设立用于发射对准该纱线(1)的光学信号(5)，

至少两个接收器(3)，所述接收器均设立用于接收由该纱线(1)反射的光学信号(7)并且相互间隔布置，和

分析装置(6)，其设立用于：在没有接收器(3)收到反射的光学信号(7)的情况下输出断纱信号，

其中，所有的发射器(2)和接收器(3)布置在一个共同轴线(8)上，或者所有的接收器(3)围绕所有的发射器(2)同心布置，使得所有的发射器(2)设置在所述接收器(3)之间。

10.根据权利要求9所述的断纱传感器，其中，所述发射器(2)按照距该发射器(2)的距离相同或不同的方式布置。

11.根据权利要求9或10所述的断纱传感器，其中，该分析装置(6)设立用于：从所接收的至少两个反射的光学信号(7)的时间偏差中确定该纱线(1)相对于该断纱传感器的位置。

12.根据权利要求9或10所述的断纱传感器，包括至少两个相邻设置的发射器(2)，它们设立用于共同发射该光学信号(5)。

13.根据权利要求12所述的断纱传感器，其中，该发射器(2)的光学发射轴线(9)彼此相向偏转。

14.根据权利要求9或10所述的断纱传感器，其中，该发射器(2)以二极管形式构成，该接收器(3)以光电二极管形式构成。