CN110656409B - 线材旋转外径判断装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种线材旋转外径判断装置及方法，它包括设置在旋转外径高度范围内的一组光电发射管和光电接收管，还包括用于反射光束的反射板，光电发射管与反射板之间的第一光束被设置为与过大旋转外径或过小旋转外径相切，反射板与光电接收管之间的第二光束被设置为与过小旋转外径或过大旋转外径相切，用于根据旋转外径旋转一个周期内光电接收管接收到的脉冲数量检测旋转外径直径是否位于合适范围内。锭子组件带动纱线旋转形成的旋转外径，在旋转一周范围内对接收到的脉冲计数，若计数为小于2，则判断为旋转外径直径过小，若计数为2，则判断为旋转外径直径合适，若计数大于2，则判断为旋转外径直径过大，由此实现旋转外径直径快速检测。

Description

线材旋转外径判断装置及方法

技术领域

本发明涉及捻线机领域，特别是一种线材旋转外径判断装置及方法。

背景技术

捻线机的纱线被锭子组件驱动在锭罐外以4000~10000转/分钟旋转形成旋转外径，旋转外径的直径对能耗和成品质量影响很大，过大的旋转外径直径使能耗急剧上升，能耗增加能够达到30%，而过小的旋转外径直径使纱线与锭罐摩擦而造成断纱事故影响成品质量。

现有技术中有采用传感器观察纱线旋转外径直径的方案。

例如在德国专利文献DE102015014382中记载了用于检测测量值i的设备是传感器设备25，其构造为光栅，即，包括光源26和光接收器27。该光学方式工作的光栅被线旋转外径B的环行的纱线遮挡，在示例性实施方式中，源自第一喂给筒管7的外纱线5，在线旋转外径B的每次旋转中间歇性地遮挡光束28，其能够推断锭子2的瞬时旋转速度和线旋转外径B的尺寸。在文件中未给出如何确定线旋转外径B的尺寸。在德国专利文献DE102016001099中记载了传感装置33既可以被构造为单路-光栅，其中光源41和光接收器40被设置在待监控的纱线旋转外径B的相互对置的两侧上，或被构造为反射-光栅，其中该光源41和光接收器40被定位在待监控的纱线旋转外径的同一侧上并例如被设置在共同的传感器壳体中。传感装置33的测量光束42因此在纱线旋转外径B的每个环绕时被纱线25两次相交。调节电路18基于两个测量脉i的时间间隔t、测量光束42至锭子2的转动轴线35的已知间距毫无问题地计算当前的纱线旋转外径B的直径。由该方案，对传感装置33和调节电路18的精度要求非常高，以10000转/分钟为例，纱线旋转一周的时间约为6毫秒，而PLC刷新一次所需时间为100~200毫秒，需要在6毫秒一周的时间范围内检测两次脉冲之间1~3毫秒之间的时间差，对于传感装置33和调节电路18的精度要求极高，而且对设备的抗干扰能力要求也极高，造成设备的成本较高，抗干扰能力较弱。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种线材旋转外径判断装置及方法，能够以较低的成本实现旋转外径直径检测，且抗干扰能力强。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种线材旋转外径判断装置，它包括设置在旋转外径高度范围内的一组光电发射管和光电接收管，还包括用于反射光束的反射板，光电发射管与反射板之间的第一光束被设置为与过大旋转外径相切，反射板与光电接收管之间的第二光束被设置为与过小旋转外径相切；

或者光电发射管与反射板之间的第一光束被设置为与过小旋转外径相切，反射板与光电接收管之间的第二光束被设置为过大旋转外径相切；

用于根据旋转外径旋转一个周期内光电接收管接收到的脉冲数量检测旋转外径直径是否位于合适范围内。

优选的方案中，所述的光电发射管的光源为可见光、红外光或激光。

优选的方案中，光电发射管和光电接收管与光电管座连接；

反射板与反射座连接；

光电管座与反射座之间通过连接杆连接，以便于确保光电发射管、反射板和光电接收管之间的相对位置对应。

优选的方案中，光电管座和反射座与支架座之间以可前、后、左、右调节的方式固定连接。

优选的方案中，光电管座与支架座之间通过销轴连接；

反射座与支架座之间第一弧形导轨滑动连接，在支架座上还通过轴承座设有丝杆，丝杆一端与电机连接，在光电管座内设有关节螺母，丝杆与关节螺母螺纹连接，以通过丝杆驱动反射座沿第一弧形导轨滑动。

优选的方案中，光电发射管与发射座固定连接，在发射座内设有关节螺母；

光电接收管与接收座固定连接，在接收座内设有关节螺母；

发射座和接收座与第二弧形导轨滑动连接；

在支架座上还通过轴承座设有双螺纹丝杆，双螺纹丝杆上设有两段旋向相反的螺纹，双螺纹丝杆上的两段螺纹分别与反射座和发射座内的关节螺母螺纹连接，以通过双螺纹丝杆驱动发射座和接收座沿着第二弧形导轨相向或相背滑动。

优选的方案中，所述的光电发射管、光电接收管和反射板大致位于同一水平位置，第一光束和第二光束在竖直面上的投影与锭子组件的转动轴线的投影互相垂直。

一种采用上述的线材旋转外径判断装置的方法，包括以下步骤：

锭子组件带动纱线旋转形成的旋转外径，在旋转一周范围内对接收到的脉冲计数，若计数为小于2，则判断为旋转外径直径过小，若计数为2，则判断为旋转外径直径合适，若计数大于2，则判断为旋转外径直径过大，由此实现旋转外径直径快速检测。

优选的方案中，若计数为0，则判断为旋转外径直径过小或断纱。

优选的方案中，当计数大于2，则张力调节装置增大对纱线的张力；

当计数为1，则张力调节装置减小对纱线的张力；

当计数为2，张力调节装置维持现有张力；

当计数为0，则张力调节装置减小对纱线的张力，在一个时间段后，若计数仍为0，则确定为断纱；若计数增加为1，则张力调节装置继续减小对纱线的张力，直至计数为2。

本发明提供的一种线材旋转外径判断装置及方法，通过采用两条具有夹角的反射光束来检测旋转外径极限直径的方法，能够以精度较低的光电发射管、光电接收管和采集电路实现旋转外径直径检测。采用计数的检测方式与采用时间差的检测方式相比，具有更高的稳定性。采用将光电管座与反射座之间通过连接杆连接的方案，能够确保光电发射管、光电接收管和反射板之间的相对位置，便于总成的安装和调试。采用光电管座和反射座与支架座之间以可前、后、左、右调节的方式固定连接的方案，能够根据纱线的品种进行方便地调节。设置的光电管座与第一弧形导轨滑动连接和反射座与第二弧形导轨滑动连接的方案，能够实现自动化的根据纱线的品种调节第一光束和第二光束之间的相对位置。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明中线材旋转外径判断装置的整体结构示意图。

图2为本发明中另一优选线材旋转外径判断装置的整体结构示意图。

图3为本发明中光电发射管、光电接收管和反射板与旋转外径相对安装位置的俯视结构示意图。

图4为本发明中采集装置采集到的纱线一个旋转周期内，不同旋转外径直径对应的脉冲信号图。

图5为本发明中另一优选的光电发射管、光电接收管和反射板与旋转外径相对安装位置的俯视结构示意图。

图6为本发明中光电管座与支架座之间优选的连接结构示意图。

图7为本发明中发射座、接收座、反射座和支架座之间优选的连接结构示意图。

图8为本发明中反射座与支架座之间优选的连接结构示意图。

图中：旋转外径1，过大旋转外径101，合适旋转外径102，过小旋转外径103，光电发射管2，第一光束21，发射座22，光电接收管3，第二光束31，接收座32，张力调节装置4，纱线5，锭子组件6，锭罐7，反射板8，加捻组件9，采集装置10，光电管座11，销轴111，支架座12，第一弧形导轨121，连接杆13，反射座14，第二弧形导轨141，丝杆15，轴承座16，电机17，双螺纹丝杆18，关节螺母19。

具体实施方式

实施例1：

如图1~4中，一种线材旋转外径判断装置，它包括设置在旋转外径1高度范围内的一组光电发射管2和光电接收管3，还包括用于反射光束的反射板8，光电发射管2与反射板8之间的第一光束21被设置为与过大旋转外径101或过小旋转外径103相切，反射板8与光电接收管3之间的第二光束31被设置为与过小旋转外径103或过大旋转外径101相切，用于根据旋转外径1旋转一个周期内光电接收管3接收到的脉冲数量检测旋转外径1直径是否位于合适范围内。由此方案，通过检测第一光束21和第二光束31被截断的次数，即可判断旋转外径1直径是否位于合适位置的判断，从而降低对设备精度的要求。尤其是在工厂的复杂工况下，灰尘、振动、电路扰动等原因会影响光电发射管2与光电接收管3的精度，采用检测脉冲数量的方案，能够降低对精度的要求。优选的方案如图1、2中，第一光束21和第二光束31位于加捻组件9底部至锭罐7底部之间的区域范围内。

优选的方案如图1、2中，所述的光电发射管2、光电接收管3和反射板8大致位于同一水平位置，第一光束21和第二光束31在竖直面上的投影与锭子组件6的转动轴线的投影互相垂直。

优选的方案中，所述的光电发射管2和光电接收管3与采集装置10电连接，采集装置10用于收集旋转外径1旋转一个周期内光电接收管3接收到的脉冲数量。采集装置10采集的光电接收管3的脉冲信号经过放大滤波后，能够接收脉冲计数的芯片较多，例如51系列，stm32系列等单芯片，价格较为低廉。

优选的方案中，所述的光电发射管2的光源为可见光、红外光或激光。

优选的方案如图5中，光电发射管2和光电接收管3与光电管座11连接；

反射板8与反射座14连接；

光电管座11与反射座14之间通过连接杆13连接，以便于确保光电发射管2、反射板8和光电接收管3之间的相对位置对应。由此结构，便于安装和调试。大幅降低了总成安装和调试时间。

优选的方案如图8中，光电管座11和反射座14与支架座12之间以可前、后、左、右调节的方式固定连接。图8中仅示出了反射座14与支架座12之间的连接结构，光电管座11与支架座12之间的连接结构也大致相同。具体结构为：反射座14为上下两块，两块之间通过前后方向的槽孔和调节螺钉实现前后调节，其中槽孔位于反射座14上面的一块，此处的前后方向是指图5、8中的上下方向。支架座12上设有左右方向的槽孔，此处的左右方向是指图5、8中的左右方向，螺钉穿过槽孔与反射座14下面的一块螺纹连接。从而实现了光电管座11和反射座14与支架座12之间前、后、左、右调节的方式固定连接。由此结构，能够方便的根据纱线的需求调节第一光束21与第二光束31之间的间距，以及第一光束21和第二光束31的空间位置。

优选的方案如图5~7中，光电管座11与支架座12之间通过销轴111连接；

反射座14与支架座12之间第一弧形导轨121滑动连接，在支架座12上还通过轴承座16设有丝杆15，丝杆15一端与电机17连接，在光电管座11内设有关节螺母19，丝杆15与关节螺母19螺纹连接，本例中的关节螺母19是指带有弧形边缘的螺母，能够自适应丝杆15的角度变化。以通过丝杆15驱动反射座14沿第一弧形导轨121滑动。由此结构，能够以销轴111为圆心实现自动化的调节第一光束21和第二光束31的空间位置。

优选的方案中，光电发射管2与发射座22固定连接，在发射座22内设有关节螺母19；

光电接收管3与接收座32固定连接，在接收座32内设有关节螺母19；

发射座22和接收座32与第二弧形导轨141滑动连接；

在支架座12上还通过轴承座16设有双螺纹丝杆18，双螺纹丝杆18上设有两段旋向相反的螺纹，双螺纹丝杆18上的两段螺纹分别与反射座14和发射座22内的关节螺母19螺纹连接，以通过双螺纹丝杆18驱动发射座22和接收座32沿着第二弧形导轨141相向或相背滑动。由此结构，能够实现自动化的调节第一光束21与第二光束31之间的间距。

实施例2：

如图4中，一种采用上述的线材旋转外径判断装置的方法，包括以下步骤：

锭子组件6带动纱线5旋转形成的旋转外径1，在旋转一周范围内对接收到的脉冲计数，若计数为小于2，则判断为旋转外径1直径过小，若计数为2，则判断为旋转外径1直径合适，若计数大于2，则判断为旋转外径1直径过大，由此实现旋转外径直径快速检测。

优选的方案中，若计数为0，则判断为旋转外径1直径过小或断纱。

优选的方案中，当计数大于2，则张力调节装置4增大对纱线5的张力；

其中，当计数大于3时，以较大的调节速率增大对纱线5的张力，当计数为3时，以较小的调节速率增大对纱线5的张力；

当计数为1，则张力调节装置4以减小对纱线5的张力；

当计数为2，张力调节装置4维持现有张力；

当计数为0，则张力调节装置4以较大的调节速率减小对纱线5的张力，在一个时间段后，若计数仍为0，则确定为断纱；若计数增加为1，则张力调节装置4以较小的调节速率继续减小对纱线5的张力，直至计数为2。张力调节装置4是通过对纱线5施加阻力以调节纱线5张力的装置，为现有技术。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种线材旋转外径判断装置，它包括设置在旋转外径（1）高度范围内的一组光电发射管（2）和光电接收管（3），还包括用于反射光束的反射板（8），其特征是：光电发射管（2）与反射板（8）之间的第一光束（21）被设置为与过大旋转外径（101）相切，反射板（8）与光电接收管（3）之间的第二光束（31）被设置为与过小旋转外径（103）相切；

或者光电发射管（2）与反射板（8）之间的第一光束（21）被设置为与过小旋转外径（103）相切，反射板（8）与光电接收管（3）之间的第二光束（31）被设置为过大旋转外径（101）相切；

用于根据旋转外径（1）旋转一个周期内光电接收管（3）接收到的脉冲数量检测旋转外径（1）直径是否位于合适范围内。

2.根据权利要求1所述的一种线材旋转外径判断装置，其特征是：所述的光电发射管（2）的光源为可见光、红外光或激光。

3.根据权利要求1所述的一种线材旋转外径判断装置，其特征是：光电发射管（2）和光电接收管（3）与光电管座（11）连接；

反射板（8）与反射座（14）连接；

光电管座（11）与反射座（14）之间通过连接杆（13）连接，以便于确保光电发射管（2）、反射板（8）和光电接收管（3）之间的相对位置对应。

4.根据权利要求3所述的一种线材旋转外径判断装置，其特征是：光电管座（11）和反射座（14）与支架座（12）之间以可前、后、左、右调节的方式固定连接。

5.根据权利要求3所述的一种线材旋转外径判断装置，其特征是：光电管座（11）与支架座（12）之间通过销轴（111）连接；

反射座（14）与支架座（12）之间第一弧形导轨（121）滑动连接，在支架座（12）上还通过轴承座（16）设有丝杆（15），丝杆（15）一端与电机（17）连接，在光电管座（11）内设有关节螺母（19），丝杆（15）与关节螺母（19）螺纹连接，以通过丝杆（15）驱动反射座（14）沿第一弧形导轨（121）滑动。

6.根据权利要求5所述的一种线材旋转外径判断装置，其特征是：光电发射管（2）与发射座（22）固定连接，在发射座（22）内设有关节螺母（19）；

光电接收管（3）与接收座（32）固定连接，在接收座（32）内设有关节螺母（19）；

发射座（22）和接收座（32）与第二弧形导轨（141）滑动连接；

在支架座（12）上还通过轴承座（16）设有双螺纹丝杆（18），双螺纹丝杆（18）上设有两段旋向相反的螺纹，双螺纹丝杆（18）上的两段螺纹分别与反射座（14）和发射座（22）内的关节螺母（19）螺纹连接，以通过双螺纹丝杆（18）驱动发射座（22）和接收座（32）沿着第二弧形导轨（141）相向或相背滑动。

7.根据权利要求1所述的一种线材旋转外径判断装置，其特征是：所述的光电发射管（2）、光电接收管（3）和反射板（8）大致位于同一水平位置，第一光束（21）和第二光束（31）在竖直面上的投影与锭子组件（6）的转动轴线的投影互相垂直。

8.一种采用权利要求1~7任一项所述的线材旋转外径判断装置的判断方法，其特征是包括以下步骤：

锭子组件（6）带动纱线（5）旋转形成的旋转外径（1），在旋转一周范围内对接收到的脉冲计数，若计数为小于2，则判断为旋转外径（1）直径过小，若计数为2，则判断为旋转外径（1）直径合适，若计数大于2，则判断为旋转外径（1）直径过大，由此实现旋转外径直径快速检测。

9.根据权利要求8所述的一种采用线材旋转外径判断装置的判断方法，其特征是：若计数为0，则判断为旋转外径（1）直径过小或断纱。

10.根据权利要求9所述的一种采用线材旋转外径判断装置的判断方法，其特征是：当计数大于2，则张力调节装置（4）增大对纱线（5）的张力；

当计数为1，则张力调节装置（4）减小对纱线（5）的张力；

当计数为2，张力调节装置（4）维持现有张力；

当计数为0，则张力调节装置（4）减小对纱线（5）的张力，在一个时间段后，若计数仍为0，则确定为断纱；若计数增加为1，则张力调节装置（4）继续减小对纱线（5）的张力，直至计数为2。

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