CN1274573C - 纱线检测器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检测纱线路径/停止状况和/或纱线张力的纱线检测器(F)。所述检测器设有一个用于使纱线改道的偏导器，所述装置将纱线所受的应力传递给至少一个传感设备(W)，它产生信号并对所传递的应力机械性地做出响应。偏导器还设有至少一个用于获得输出信号(i1，i2)的电子评估电路(6)和被设置在偏导器装置的上游和下游并限定纱线路径的导纱器(8)。偏导器装置包括一前一后排列在纱线路径上的第一和第二偏导器(D1，D2)，其中一个将来自纱线张力的应力，另一个将来自路径/停止状况的应力分别传递给各自的传感设备(W)。具有第一和第二偏转面(9，10)的偏导器相对于纱线轴横向设置，两者一起构成一个小于180°的角，(当从纱线轴的方向观察时)，所述偏转面对纱线的偏转起作用。

Description

纱线检测器

技术领域

本发明涉及一种用于检测纱线的运行/停止状况或纱线的张力的纱线检测器。

这种纱线检测器例如用在纬纱线的喂纱设备和织机的织造车间之间的纱线路径中。除了由一个分离的纬纱线监视器所提供的纱线运行/停止状况的信息以外，关于停止的或运行中的纱线的瞬间纱线张力的信息也用于控制几个不同的操作。

背景技术

从德国专利DE4323748A中已知可以使用单独的纱线检测器来实现两个功能。纱线通过一个单独的偏导器驱动一个被连接至一个控制单元、用于信号传递的压电元件。通过使用被永久测量的纱线张力，如纬线闸的制动力适合于纬纱插入条件。根据纱线张力的明显下降，可以得到纬纱断裂(纬纱监视器功能)的结论。

在一个从德国专利DE3110462A中已知的、另外用于纬纱监视器功能的纬纱检测器中，还扫描了纱线张力。通过使用单个偏导器和如压电类的单个转换元件来实现这两个功能。

美国专利US4,228,828A公开了一种用于两种功能的相似的纬纱监视器。

在一个从欧洲专利EP0357975已知的纱线检测器中，为了控制纱线制动，一个由偏导器驱动的纬纱监视器的单个传感器同时用作纱线张力传感器。

其它涉及测量纱线张力的现有技术包含在欧洲专利EP0605550A、欧洲专利EP0574062A、美国专利US3,300,161A和国际专利WO97/13131中。

用于这两个功能(纱线张力测量和纱线运行/停止状况的扫描)的清楚的和有用的输出信号仅能通过使用较精密的电子设备从单个偏导器中获得(该电子设备导致了纱线检测器的高成本和对故障的灵敏度)，因为监视纱线运行/停止状况的前提条件与测量纱线张力的前提条件是完全不同的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种如本说明书开始所公开的纱线检测器，它能以另一种方式收集信息，对各自的前提条件有更好的适应性，它采用对纱线的低机械负荷获得信息，以合理的成本和可靠的操作行为进行生产，它能覆盖很宽的应用范围(用于操作不同的纱线加工体系或织机和喂纱设备以及用于在实践中加工的各种纱线质量)。

此目的由下列技术特征实现，即一种纱线检测器包括一个用于使纱线偏转的偏导器装置、由导向装置机械地驱动并响应由导向装置上的纱线所施加的负荷的信号发生转换器装置、用于获得输出信号的电子评估电路，以及设置在偏导器装置的上游和下游、用于限定一条通过该纱线检测器的纱线路径的固定的导纱器，其特征在于该偏导器装置包括一前一后排列在纱线路径上的第一偏导器和第二偏导器，每个偏导器连接各自的转换装置，第一和第二偏导器包括分别与纱线轴交叉取向的第一和第二偏转面，并且该偏转面包括一个从纱线轴方向看相互成一个小于180°的角，并共同对总的纱线偏转起作用。

各偏导器根据特殊的前提条件最佳地扫描纱线，用于执行与各偏导器相关联的任务(测量纱线张力或/和运行/停止状况)。为此，各偏导器可以和一个为各功能定制的、较简单的转换装置协同工作。万一一个功能失败，可维持另一个功能不受影响。由于两个检测器都参与在它们中进行的纱线检测并且作为一个单一形式配合的导纱器或甚至作为一个二维的导纱器工作，因此纱线的机械负荷保持适度，而且总偏转满足要求，该总偏转显著小于在两个完全独立的装置中正常发生的偏转的总和，其中每个装置用于实现各自的功能。由于两个偏转面之间形成的角小于180°，每个偏转面得到一个有力地将纱线压向另一个偏转面的分力。尽管偏转角很小，但是该分力直接来自于纱线负荷。由此，可以提高反应的灵敏度而不会使纱线过量负载。由于采用了优选的几何结构，因此每个偏导器仅消耗有利于执行其相关功能的总的纱线负荷。

方便地，两个偏导器直接地且不接触地相邻位于纱线路径上，使得在至少一个偏转面上由纱线负荷所产生的力尽可能直接地在另一个偏导器的偏转面上起作用。而且，邻近安置偏导器的好处是，它们共同运转，像一个运转良好的单一二维导纱器一样有效地稳定运行中的纱线。这对于检测的准确性而言是有利的。

偏转面之间的角度至少应基本上为90°。在这种情况下，能够保证对正在运行的纱线的积极导向作用。

如果至少一个偏导器的偏转面沿另一个偏导器的偏转面的取向方向、相对于延伸的纱线路径与纱线轴发生交叉偏移，则偏移量将决定纱线检测器中的纱线的偏转。方便地，安置两个偏导器的偏转面，使其与延伸的纱线路径产生交叉偏移，使得纱线将预定负荷按照单独和可靠的检测的需要施加在两个偏转面上。

特别重要的是至少一个偏导器的偏转面相对于一个由虚拟直线纱线路径和实际纱线路径所限定的一个平面的一个倾斜位角。调整倾斜位置，使得施加在另一个偏导器的偏转面上的一个滑动分力由倾斜偏转面上的纱线负荷产生。结果，另一个偏导器的偏转面不仅被纱线偏转的反作用力(该力在这一位置可以很小)所驱动，另外还被该滑动分力所驱动。该布置为纱线提供了一个较小的总偏转角，这个小的总偏转角有利于防止纱线的损坏。

相对于所述平面的约70°的倾斜位角对于一个偏转面来说是有利的。如果两个偏导器交叉成90°，则另一个偏导器相对同一平面的倾斜位角将达到约20°。这两个角度都是可以变化的。方便地，使用该通过其偏转面来限定偏转位置与上述平面成70°倾斜位角的偏转器来测量纱线的张力。这是因为如果纱线将相当大的一部分由纱线张力产生的负荷施加在这个检测器上，则可以更加准确地确定纱线张力。为了监视纱线的运行/停止状况，为另一个偏导器提供一个较小的倾斜位角就足够了，因为主要通过摩擦负荷和振动负荷的形式检测运行/停止状况的信息。为了清楚地测量摩擦负荷和振动负荷，纱线的接触压力可以小于或在方向上不同于用于测量纱线张力的压力。

为了生产简单、操作的可靠性高以及为了适用于几乎所有不同的纱线质量，可以使用杆形或管形的检测器。检测器的外径相同是有利的，但并不是在每种情况下必需的。陶瓷材料提供了高度耐磨和本身固有的质量轻且带有阻尼功能的优势。

将独立操作的偏导器设置在各转换器元件中，每一个都被固定地支承。方便地，偏导器通过其底部固定在转换器元件上，使得由纱线所施加的负荷通过大型杠杆臂来传递而不产生错误影响。压电或光弹性类的转换器元件是特别有利的，因为这些类的转换器元件只需适当的控制就能够输出清楚和有用的信号。可选择地，可以使用感应式、静电式或其它转换器元件，或者甚至是直接固定在偏导器上的应变带。

如果将每个压电转换器元件并入一个已经含有至少部分测量电路的薄膜芯片中，就可以少在结构上费力。

被光穿透的光弹性转换器元件分别根据形变或其内部的张力情况改变它的光学性质。出射光的强度在较宽的范围内变化，并传递可按光电方式被检测并可被评估的清晰信号。

方便地，光弹性转换器元件由如聚碳酸酯(或光玻璃)制成的板构成。该板至少固定其一侧，优选固定其两侧，由偏导器驱动几乎专用于产生扭转。当没有内应力且不存在一旦增加内应力(如扭转张力)而导致的各向异性的变化时，所述材料实际上是各向同性的。光电检测装置跟随光特性的变化并输出一个例如代表纱线张力的信号。可以根据放大或调节实现这一点，而无需很费力。在这种情况下，检测装置的光轴应当垂直于板面穿过该板。

该光弹性元件可以被等色光如发光二极管发出的红光穿过。在光线射入侧和光线射出侧使用极化轴相互交叉的极化元件，以调整位置使元件没有负荷时几乎没有光线射出，而出射光的强度按照某一函数随着内部应力的增加而增加，甚至能通过技术上简单的控制装置使其线性化。例如可以用光敏晶体管扫描出射光强度的变化。

该纱线检测器的一个结构简单的实施例具有一个包括用于转换器装置、偏导器和导纱器的支座的基体。偏导器应当在空间中相互交叉没有接触。有利地，支座相对于纱线轴是倾斜的，使得从在至少一个检测器的纱线上的负荷中产生一个强制的纱线接触压力，作用于另一个偏导器的偏转面上，从而提高纱线检测器的响应性能，且可以在该纱线检测器中选择较小的总的偏转角。

有利地，该支座甚至是可调节的，以使得纱线检测器分别适应单独的操作条件或不同的纱线质量。

附图说明

将结合附图说明本发明的实施例。在附图中：

图1是纱线检测器的立体图，

图2、3和4是图1的纱线检测器的详细变体的三个示意图，和

图5是另一个详细变体的立体示意图。

具体实施方式

图1所示的纱线检测器F试图用于纱线加工系统，如用在纬纱线的喂纱设备和织机之间的纱线路径中。使用本实施例的纱线检测器，可以选择性地测量纱线的张力和/或监视纬纱的纱线运行/停止状况。各功能独立执行。如果需要，可以停止两个功能中的一个，而不影响另一个功能。当然，两个功能可以持续地和共同地执行。

在图1中，纱线检测器F具有基体1，其中两个转换器装置W的支座2安装在分别成型的槽3中。桥形固定器7支持两个限定通过纱线检测器F的虚拟直线纱线路径的导纱器8。为了便于说明，固定器7的表面4限定一个水平参考面。

转换器元件20固定地支持在各转换器装置W中。转换器元件20如可以是压电转换器元件或光弹性转换器元件。第一和第二偏导器D1和D2以自由悬臂方式置于转换器元件20上，如都具有圆棒或圆管5的形状，如由陶瓷材料制成。转换器元件20被连接至释放出射信号i1，i2的电子评估电路。测量电路可以置于基体1内。将各转换器元件20并入已经包含至少一部分测量电路的薄膜芯片中可能是有利的。两个偏导器D1和D2沿着纱线路径直接相邻排列，但不发生接触。当纱线Y被导纱器8支持时，每个偏导器D1，D2都构成纱线Y的一个偏转面9，10。偏转面9，10互相限定一个由支座2决定的角度β，如约90°的角度。在两个导纱器之间，纱线Y在两个偏转面9，10上偏转。

由实线表示的真实偏转纱线路径和由点划线表示的虚拟延伸纱线路径共同限定了一个平面E。至少与纱线轴交叉取向的偏转面9相对于平面E以一个倾斜位角X倾斜。偏导器D1的轴和平面4之间的角α也表示了这一关系。第二偏导器D2可以垂直于平面4所限定的平面取向，或者也可以，如图所示，通过图1的支座2以一个相对于第一偏导器D1成约90°的交叉角β而向右和向上倾斜。倾斜位角可以在支座2上通过设置在基体1内的调节装置22根据支座需要而改变倾斜位角X。

具有转换器元件W的偏导器D1可以方便地用于测量纱线的张力。相反地，偏导器D2用于监视纱线的运行/停止状况。第一和第二偏转面9，10共同对纱线的总的偏转起作用。为了测量纱线的张力，由纱线Y施加在偏转面9上的负载比由同一纱线Y施加在偏转面10上的负载更大。

图2-4表示了第一和第二偏导器D1，D2相对于导纱器8的相对定位的不同的具体变体。

图2中，设置在两个偏导器D1和D2上的第一和第二偏转面9，10的位置相对于导纱器8所限定的虚拟延伸纱线路径具有一个偏移量，使得纱线在偏转面9，10之间形成的膝形角区(angle shaped knee region)被引导并且在两个偏转面9，10上均发生偏转，从而使纱线从在偏导器D1和D2处的负荷中产生一个滑动分力K，该滑动分力K至少指向第一偏转面9的取向方向并作用于另一偏转面10。如此产生的滑动分力K使得纱线在另一偏转面10上的较小的接触压力增大。在图2中延伸至第一偏转面9的纱线Y的一部分11向上并稍微向左侧移动，然后在第一偏转面9发生偏转并转移至第二偏转面10。然后纱线Y在第二偏转面作用下偏转并且又在滑动分力K的作用下压向偏转面10。纱线的一部分12进一步延伸至另一导纱器8。

在图3中，第二偏转面10设置在与导纱器8所限定的延伸纱线路径呈垂直方向的位置。第一偏转面9向右侧倾斜，与平面E呈倾斜位角X，这样，纱线Y的引入的偏转部分11从第一偏转面9处的负荷中产生一个滑动分力K，该滑动分力K指向右侧，使得纱线还被压向第二偏转面10。

在图4中，两个偏导器D1和D2相互呈约90°的交叉角排列。第一偏导器D1向右侧倾斜，与平面E呈倾斜位角X(如70°)，从而纱线Y的引入部分11在第一偏转面9处产生一个滑动分力K，该滑动分力K指向右侧，朝向第二偏转面10，而且该滑动分力K更有力地将纱线的导出部分12压向第二偏转面10。另外，纱线的导出部分12在第二偏导器D2处也在第二偏导器D2的倾斜位置作用下发生偏转。

图5表示了用作如偏导器D1的转换器装置W的光弹性转换器元件20。转换器元件20具有纵向薄板13的形状，由光弹性材料如塑料材料或光玻璃构成，这种材料在不存在应力的情况下基本上是各向同性的。如果内部应力增大，则这种材料会改变其光学性质，如在某个方向上变得各向异性。当光线如单色光通过转换器元件20时，这种变化会被转换成一个清晰的输出信号。在这种情况下，出射光的强度是变化的并可被扫描，以便首先对转换器元件20的应力情况做出结论并间接地对纱线的张力做出结论。

板13如被固定地支持在14的两端。偏导器D1以自由悬臂方式固定在板13上，使得由纱线Y施加在偏导器D1上的负荷在板13上产生净转矩，即内部转矩应力。光电扫描设备T设置在偏导器D1的固定部分和张力部分14之间。当光线透过板13时(或通过反射)，扫描设备T1扫描板13的光学特性。光电扫描设备T具有一个光轴21，它沿基本垂直于板面17的方向穿过板13。在板13的一侧且在光轴21中安装一个光源15，如红光发光二极管，发射如基本上准单色光。

第一极化元件16具有一个有特定方向的线性极化轴，该元件16被置于板13的面17的前面。第二极化元件18被置于靠近板13的面17的反面，使得第二极化元件18的特定线性极化轴与第一极化元件16的极化轴相交。接收器19，如一个光电晶体管，置于第二极化元件18后面的光路中。调整极化元件16和18之间的甚至任意相对于板13的透光轴而言的相对位置，如使得当板13处于没有应力的条件下时，没有光线从板13透过，例如因为光波会由于极化元件的双衍射作用而消失。

一旦由于偏导器D1上的纱线Y的负荷造成板13的内部转矩应力增加，出射光的强度根据数学函数增加，如按照偏导器D1施加的转矩的平方的函数。接收器19响应光强度的增加。通过对比接收光和出射光，或者甚至以一个直接的方式，发射一个能够代表纱线的瞬间张力的输出信号，如i1。

在所描述的实施例中，所形成的偏导器D1和D2的偏转面按与纱线的轴交叉的方向径直延伸。然而，可能会形成分别具有凹状或凸状的偏转面。而且，两个偏导器D1和D2不需要设置得彼此距离很近。可能存在小的中间距离，或者相反地，如通过在相互作用的偏导器中设置相应的断路装置，可以在两个偏导器之间设置一个空间重叠部分，使得偏导器的两个偏转面9和10能比所示的位置放置得更近。另外，包含在两个偏转面9和10之间的角度甚至可能明显地小于或大于90°，但是不大于180°。对于几乎所有纱线品质，纱线的总偏转角±15°足够用于准确测量纱线的张力和监视纱线的运行/停止状况。这两个功能中的每一个都能够单独地开启或关闭。一个功能失效不影响另一功能。

Claims (14)

1.用于检测纱线的运行/停止状况或纱线的张力的纱线检测器，它包括一个用于使纱线偏转的偏导器装置、由导向装置机械地驱动并响应由导向装置上的纱线所施加的负荷的信号发生转换器装置(W)、用于获得输出信号(i1，i2)的电子评估电路(6)，以及设置在偏导器装置的上游和下游、用于限定一条通过该纱线检测器的纱线路径的固定的导纱器(8)，其特征在于该偏导器装置包括一前一后排列在纱线路径上的第一偏导器(D1)和第二偏导器(D2)，每个偏导器连接各自的转换装置(W)，第一和第二偏导器(D1，D2)包括分别与纱线轴交叉取向的第一和第二偏转面(9，10)，并且该偏转面(9，10)包括一个从纱线轴方向看相互成一个小于180°的角(β)，并共同对总的纱线偏转起作用。

2.如权利要求1所述的纱线检测器，其特征在于第一和第二偏导器(D1，D2)在纱线路径上没有接触地紧密相邻设置。

3.如权利要求1所述的纱线检测器，其特征在于角(β)至少为90°左右。

4.如权利要求1所述的纱线检测器，其特征在于偏转面(9，10)相对于由导纱器(8)所限定的虚拟延伸纱线路径分别沿另一偏转面的取向方向偏离并与纱线轴交叉。

5.如权利要求1所述的纱线检测器，其特征在于由导纱器(8)限定的虚拟延伸纱线路径和沿偏导器(D1，D2)偏转的实际纱线路径共同限定一个平面(E)，并且偏导器(D1)的偏转面(9)具有沿与其上的纱线轴交叉的方向并相对于平面(E)倾斜的倾斜位角(X)，使得施加在该偏转面(9)上的纱线负荷在纱线上产生一个滑动分力(K)，该滑动力分力(K)指向另一个偏导器(D2)的偏转面(10)。

6.如权利要求5所述的纱线检测器，其特征在于检测器(D1)的倾斜位角约为70°，并且，另一个偏导器(D2)的偏转面(10)形成一个与平面(E)约成20°的倾斜位角。

7.如权利要求1所述的纱线检测器，其特征在于两个偏导器(D1，D2)都是具有相等的外径的圆杆或陶瓷材料的圆管(5)，这些杆或管(5)被支持在一端。

8.如权利要求1所述的纱线检测器，其特征在于每个偏导器(D1，D2)布置在其转换器装置(W)的固定设置的转换器元件(20)上。

9.如权利要求8所述的纱线检测器，其以一个压电或光弹性转换器元件(20)为特征。

10.如权利要求9所述的纱线检测器，其特征在于该压电转换器元件(20)并入一个薄膜芯片中。

11.如权利要求9所述的纱线检测器，其特征在于光弹性转换器元件(20)是由透明的聚碳酸酯材料制成板状体而形成，该转换器元件(20)被固定，并由偏导器(D1)驱动用于产生扭转，设置光电扫描设备(T)用于扫描转换器元件的内应力状况，该扫描设备(T)有一个沿垂直于板面(17)的方向穿过转换器元件(20)的光轴(21)。

12.如权利要求11所述的纱线检测器，其特征在于该光电检测设备(T)包括一个单色光或红光的光源(15)、位于转换器元件(20)两侧的极化元件(16，18)，极化元件(16，18)具有分别交叉的极化轴、以及一个用作接收器(19)的光学元件。

13.如前述权利要求1所述的纱线检测器，其特征在于在基体(1)中设置一个支座(2)，该支座(2)具有供转换器装置(W)使用的槽(3)，槽(3)相互倾斜形成一个约90°的角，两个导纱器(8)固定在基体(1)上用于限定纱线的路径，两个偏导器(D1，D2)从支座(2)中伸出，斜向延伸穿过纱线路径，相互交叉形成一个小于180°的角，相对于平面(E)和纱线轴支座(2)的位置是倾斜的，该倾斜位置由两个导纱器(8)之间的虚拟延伸纱线路径和沿两个偏导器(D1，D2)的实际偏转的纱线路径限定。

14.如权利要求13所述的纱线检测器，其特征在于设置了用于调整纱线检测器(F)的倾斜位置的调节设备(22)，以用于基体(1)中的支座(2)的调节。

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