CN109896335B - 监测从线轴中抽拉纱线的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种监测从线轴中抽拉纱线的方法和系统。一种用于监测从线轴(24a)沿轴向抽拉纱线的方法和系统。期望的是监测以下之一或两者：活动线轴的剩余量和从一个活动线轴(24a)到下一个线轴的转移。随着纱线从线轴抽拉出来，纱线的自由部分(30)围绕线轴沿周向移动。本发明涉及一种响应于电磁辐射的传感器，该传感器被布置用以感测纱线的所述自由部分(30)，并且提供输出，该输出随着周期P而变化，该周期P对应于纱线的所述自由部分围绕线轴(24a)的周向运动的周期。周期P能够被解释用以提供期望的信息。

Description

监测从线轴中抽拉纱线的方法和系统

技术领域

本发明涉及监测从线轴中抽拉纱线的过程。

背景技术

处理纱线的许多类型的纺织机械，无论是为了改善纱线性能还是将它们制成织物，都依赖于先前缠绕的纱线线轴，其被悬挂起来，使得纱线能够通常在高速下以“来回(end over end)”的方式退绕到机器的活动处理部件中。通过本领域技术人员所熟悉的已知的抽拉变形机(texturing machine)，提供了一个示例。

如本文中所用的“纱线”一词是指能够缠绕在线轴上的任何细长的柔性纤维，而与其用途或材料无关。纱线可以是天然的或合成的，并且可以用于织物或用于其它目的。

支撑线轴并将纱线引导到处理机器的活动元件的结构被称为线轴架(creel)。图1示出了已知类型的线轴架10的示例，其具有轻量管状框架结构12，其中线轴14被支撑在销钉16上，销钉16被铰接起来，从而使得它们能够向外摆动，以允许接近线轴14以进行更换。纱线在它的从它的线轴14到机器(未示出)的行程中由一系列安装在线轴架框架之内的陶瓷引导件和管支撑。通常，线轴架10能够容纳数百个线轴14。线轴14能够重10kg或更重，并且通常需要机械辅助，以将它们操纵到线轴架10上的适当位置。

当纱线从线轴14中抽拉出来时，线轴14不旋转。纱线沿着关于线轴大致轴向的方向被抽拉出来，从而允许纱线自由离开线轴14。纱线当然围绕线轴周向缠绕。随着纱线退绕，纱线从线轴脱离的点围绕线轴沿周向移动。在线轴14和供抽拉纱线通过的孔眼引导件之间的纱线的自由部分围绕线轴回旋并且由于纱线的自身重量而被稍稍向外甩出，使得纱线形成被称为气圈(balloon)的旋转包络。

为了便于连续机器操作，将来自备用线轴的纱线拼接到每个活动线轴的自由端上，使得在活动线轴耗尽时，保持将纱线供给到机器的处理部分。拆下用过的线轴的空管，并根据需要将备用线轴安装并拼接到活动线轴上。通常，纱线被以几百米/分钟的恒定速度从线轴架10中拉出。取决于机器的处理速度和供应线轴的尺寸，从活动线轴到备用线轴的这种转移可能需要几个小时或几天。传统上，用过的线轴通过人工巡逻并且识别已经发生从活动线轴到备用线轴的转移的线轴架的位置来替换。

人工记录每个处理位置的转移细节对于生产控制并且尤其是对于质量控制是有用的，因为许多处理故障正是由于上游处理错误而已经存在于所供应的线轴中的故障而引起的。在某些过程中，转移拼接本身就可能是一个显著的缺陷，从而需要将已处理的纱线隔离并降级到第二质量。人工监测涉及人工和随之的费用，故期望的是通过所需监测的自动化来避免这些人工和随之的费用。

已经设计了一种使用一对运动传感器的线轴架监测系统，其中一个运动传感器位于活动线轴处，一个位于备用线轴处，因此从活动线轴到备用线轴的转移能够被直接记录到纺织厂的生产和质量控制系统中。这使得必需将运动传感器靠近它们相应的线轴(活动的和备用的)进行安装，并且必需使向传感器运送电力和信号的电缆沿着通常可移动的线轴架的框架。当新的备用线轴被拼接时，这些系统通常需要人工将传感器穿过，并且不可避免的人为错误导致无法将传感器正确穿过或者根本无法将传感器穿过，致使这些系统不可靠。已经使用了依赖于纱线路径中的微型开关的其它系统，但是这些系统依赖于与纱线接触的某个构件，而且该构件遭受快速磨损和随之的失效。

因此，需要一种改进的方法和设备来监测从线轴中拉出纱线。

发明内容

根据本发明，存在一种监测从线轴抽拉纱线的方法，其中

纱线从线轴沿轴向被抽拉出来，纱线的自由部分围绕线轴沿周向移动；

响应于电磁辐射的传感器被布置用以感测纱线的自由部分，并且提供输出，该输出随着周期而变化，该周期对应于纱线的自由部分围绕线轴的周向运动的周期。

对从线轴沿轴向抽拉出来的纱线的提及并不意味着纱线的路径必需是精确轴向的，而是只是意味着纱线从线轴的一端被拉出，而不是以一种将涉及线轴旋转的方式沿径向抽拉纱线。在提及周期P时，必须理解的是，这意味着某个相对应的频率f，该频率是该周期的倒数，因而基于或涉及周期P的任何估算或计算也涉及该相对应的频率f。对于确定周期P或使用周期P的提及必须被理解为包括对使用或确定该相对应的频率f的提及。

附图说明

现在将参考附图，仅以示例的方式描述本发明的具体实施例，在附图中：

图1是从一侧看到的属于现有技术的线轴架的视图；和

图2是从上方看到的结合了体现本发明的监测装置的线轴架的一部分的视图。

具体实施方式

图2仅示出了包括一对线轴支撑装置22a、22b的线轴架20的一部分。在操作时的任何给定时刻，线轴中的一个线轴24a是活动线轴，而一个是备用线轴24b。从活动线轴中抽拉出来纱线，以用于处理。如上所述，纱线被拼接起来，使得当活动线轴24a耗尽时，纱线自动开始从另一个线轴24b抽拉出来，然后该另一个线轴24b成为活动线轴。从一个线轴到另一个线轴的这种过渡在本文中被称为“转移”。在转移之后，更换耗尽的线轴24a并将其纱线拼接到新的活动线轴24b上，使得在新的活动线轴24b耗尽之后进行另一次转移。通过这种方式，能够在不间断的情况下抽拉纱线。

为了便于更换线轴24a、24b，线轴支撑装置22a、22b每个都以可旋的方式安装，使它们能够在图中以实线示出的“使用中”位置和以虚线示出的“装载”位置之间转动，并且每个都设置有相应的手柄26，以帮助操作者使它们在上述两个位置之间移动。在线轴支撑装置在装载位置的情况下，也如图中的虚线所示，操作者能够拆卸耗尽的线轴并用完整的线轴替换它。

在它们的使用中位置，线轴支撑布置22a、22b每个都将它们相应的线轴24a、24b支撑在这样的朝向上，即：使得线轴的轴线指向(至少近似指向)引导件28，通过该引导件28将纱线抽拉出来，引导件28在本发明的实施例中采用孔眼的形式。

活动线轴24a的纱线的自由部分30从线轴引到引导件28，并且如上所述，它围绕线轴24a回旋，从而形成本领域技术人员所称的气圈。图显示出自由部分30是直的，但在实践中，它稍微向外弯曲，以形成曲线。

根据本发明，线轴架20结合有传感器模块32，传感器模块32感测气圈，以便监测来自线轴24a、24b的纱线的抽拉。在本发明的实施例中，传感器是光学的。具体而言，它响应于光谱的可见光部分中的光。在其它实施例中，它原则上能够响应于其它频率范围中的电磁辐射，例如在光谱的紫外或红外部分中的电磁辐射。

在所示实施例中，引导件28被结合在传感器模块32中，纱线穿过该引导件28，以进入线轴架的引导结构，但是在其它实施例中，这些可以单独形成。

在本发明的实施例中，传感器以反射构造使用。光源(在该实施例中，其被结合在传感器模块32中，但是在其它实施例中，它可以与传感器模块分离)被布置用以在大致远离传感器模块32的方向上发光并照亮气圈。从气圈反射的光能够由传感器模块32检测到，并通过纱线围绕线轴24a的旋转运动来调节。在其它实施例中，传感器装置可以是透射型的，其使用通过气圈朝向传感器模块32指向的光源，使得气圈的阴影调节在传感器模块处接收到的光。可以证明专用光源不是必需的。

传感器提供输出信号，该输出信号由于回转的纱线提供的调节而周期性变化。传感器信号当然可以包括一些噪声，但是能够应用本领域技术人员熟悉的信号处理技术，以从信号中获得信号变化的频率(或等同地是，周期)值，并因此获得纱线的自由部分30围绕活动线轴24a的运动的频率(周期)。原则上，信号处理能够例如利用诸如快速傅立叶变换之类的数值频率分析技术，但是在实践中，发现这种方法的计算复杂性是不必需的，并且发现一种简单的技术就足以达到此目的，该技术例如涉及平滑化信号，然后确定信号过阈值时所处的频率。这可被称为“过零”技术，但是在这种情况下，信号不一定降至零，除非从信号中减去偏移值。

因而，监测装置提供输出，该输出是纱线围绕活动线轴24a移动的周期的实时指示，下面将其称为“周期P”。对于本领域技术人员将显而易见的是，基于周期P的计算和其它的确定同样能够很好地基于相对应的频率进行。

在本发明的实施例中，周期P能够用于确定(a)何时发生从一个线轴到另一个线轴的转移和(b)线轴上剩余的纱线的近似量和/或线轴耗尽之前的近似运行时间。

为了理解如何进行这些确定，首先要注意的是纱线30的自由部分是从缠绕在线轴24a上的纱线的主体34的最外层抽拉出来的。随着纱线从线轴中抽拉出来，纱线的该主体的直径减小。在图2中，活动线轴24a被部分用尽，并且活动线轴承载的纱线的主体小于完整的备用线轴24b的纱线的主体。通常，纱线从线轴24a抽拉出来的线速度大体恒定。因此，随着线轴用尽，纱线的自由部分30围绕线轴24a移动的旋转速度必定逐渐提高，因而周期P减小。在实际示例中，对于完整的线轴测量到的周期P大约是在耗尽点时对于线轴测量到的周期P的四倍。因而，在周期P和线轴上剩余的纱线的大致长度(或者等同地是，到线轴耗尽的剩余时间)之间存在数学关系。因而，通过处理传感器模块32的输出信号，能够获得活动线轴24a到耗尽的大致时间和/或活动线轴24a上剩余的纱线的长度的指示。

紧挨在从一个活动线轴24a到下一个活动线轴的转移之前，周期P处于最小值，因为在此时，纱线的主体34的直径处于其最小直径。在转移到下一个活动线轴时，由于纱线开始从完整的线轴中抽拉出来，所以周期P突然变为最大值。检测周期P的这种变化并将其解释为何时发生转移的指示。因而，处理来自传感器模块32的输出，以提供转移时刻的实时或几乎实时的指示。

在实际系统中，线轴架或多个线轴架上的每对线轴支撑装置22a、22b通常设置有相应的传感器模块32，来自所有传感器模块32的输出被数字化(例如通过模数转换器)，并被传输到在36处示意性示出的计算机或计算机网络。可通过图形界面向用户呈现传感器数据，从而为用户提供关于每个线轴对的实时数据。由这种系统记录和呈现的数据可以例如包括安装的线轴的日志、线轴之间的转移的日志以及活动线轴到耗尽的大致时间的日志。这样的数据有助于确保在需要时安装新的线轴以维持生产，而无需持续的人工监督，而且还有助于跟踪来自已知来源的特定批次的纱线的处理，这可以例如有助于将生产中的任何问题的来源追溯到具体的纱线供应。

上述实施例用作本发明的一种可能的实施方式的示例，但是上述实施例是非限制性的，并且在不脱离根据所附权利要求书所述的本发明的范围的情况下，能够存在多种变型、改变和改型。所示实施例使用单个传感器模块32，其具有被布置用以监测两个线轴24a、24b(无论哪个当前是活动的)的气圈的单个传感器，这在简单性和经济性方面是有利的，但是本发明能够针对该对线轴24a、24b中的每一个线轴使用一个相应的传感器来实现。

Claims (14)

1.一种监测从线轴中抽拉纱线的方法，其中

所述纱线从所述线轴沿轴向被抽拉出来，并且所述纱线的自由部分围绕所述线轴沿周向移动；

响应于电磁辐射的传感器，所述传感器被布置用以感测所述纱线的所述自由部分，并且提供输出，所述输出随着周期P而变化，所述周期P对应于所述纱线的所述自由部分围绕所述线轴的周向运动的周期。

2.根据权利要求1所述的方法，其中对从用尽的线轴到新的线轴的转移而导致的周期P的变化进行检测。

3.根据权利要求2所述的方法，包括通过向用户提供指示所述转移已经发生的输出而响应于周期P的所述变化。

4.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，还包括基于周期P估算下列中的任一项或两者

(a)到所述线轴耗尽的时间，和

(b)所述线轴上剩余的纱线的量。

5.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中所述传感器为光学传感器。

6.根据权利要求5所述的方法，其中光源照亮所述纱线的所述自由部分，并且所述传感器被构造用以检测从所述纱线的所述自由部分反射的光。

7.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，所述方法在线轴架中实现，在所述线轴架中，活动线轴安装在相应的备用线轴附近，所述传感器被构造用以监测从两个所述线轴抽拉出来的纱线。

8.一种用于监测过程的系统，在所述过程中，纱线从线轴沿轴向被抽拉出来，并且所述线轴的自由部分围绕所述线轴沿周向移动，所述系统包括：

响应于电磁辐射的传感器，所述传感器能够安装在所述线轴附近，以感测所述纱线的所述自由部分并提供输出，所述输出随着周期P而变化，所述周期P对应于所述纱线的所述自由部分围绕所述线轴的周向运动的周期；和

处理装置，所述处理装置用于基于所述传感器的所述输出而确定所述周期P。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述处理装置被构造用以检测从用尽的线轴到新的线轴的转移而导致的周期P的变化，并且作为响应记录转移事件。

10.根据权利要求8或权利要求9所述的系统，其中所述处理装置被构造用以基于周期P估算下列中的任一项或两者

(a)到所述线轴耗尽的时间，和

(b)所述线轴上剩余的纱线的量。

11.根据权利要求8或9所述的系统，其中所述传感器为光学传感器。

12.根据权利要求11所述的系统，还包括光源，所述光源用于照亮所述纱线的所述自由部分，所述传感器被构造用以检测从所述纱线的所述自由部分反射的光。

13.一种线轴架，其设置有根据权利要求8至12中的任一项所述的系统。

14.根据权利要求13所述的线轴架，其中活动线轴被安装在相应的备用线轴附近，单个传感器被构造用以监测从两个所述线轴抽拉出来的纱线。

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