Устройство для контроля уточной нити на многозевном ткацком станке

СОЮЗ СОВ ТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИ 9) ; (1) РЕСПУБ(5)5 О 03 О 51/3 ЕНИЯ ОЙС И НА ОЛЯ УТОЧМ ТКАЦКОМ(54) УСТ НОЙ НИ СТАНКЕ (57) Сущ азме е ТВО ДЛЯ КОНТ МНОГОЗЕВНизобретения: о отоэлектричес ули на челнокрхности шпули сва секторов с ротражения дает ульсов в показа йся шпуле и и ил,пределенное кого датчикаи выбор на оответствуюаэличным ко разность по ниях да 1 чика и отсутствии ность ние ф ия шп и пове ичест нтом ву имп щающе ения 4 р щ положен торцово щего ко эффицие количест при вра ее вращ прототипа, также явнижения его надежследующем. Место ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Центральный научно-исследовательский институт точного машиностроения иКлимовское специальное конструкторскоебюро по проектированию ткацкого оборудования(56) Авторское свидетельство СССРМ 1520159, кл. О 03 О 51/34, 1986. Изобретение относится к средствамконтроля уточных нитей на многозевных,ткацких станках,Известно устройство, содержащее рефлексные щупы (фотоэлектрические датчики) вращения шпуль, каждый из которыхсостоит из источника излучения и фотоприемника, шпуль, на торцовой поверхностикоторых 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 шпульустановлены над траекторией перемещениясекторов и соединены с входом блока останова станка,Устройство работает в течение промежутка времени с момента прохождения через рефлексный щуп наружного диаметрашпули до момента прохождения через неговнутреннего диаметра шпули, Этому устройству в большей мере, чем остальным оптоэлектронным устройствам, свойственна низкая помехозащищенность, которая в данном случае приводит к снижению надежности его в работе по обнарукению обрыва уточной нити,Пусть уточная нить оборвана или ее нетна шпуле и шпуля движется поступательно беэ 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. В результате, после операции дифференцирования сигнала с фотодатчика на выходе устройства выдается сигнал, показывающий, что уточная нить нормальная, а не оборвана или отсутствует,Второй недостатокляющийся причиной сности, заключается в1754815 20 где Й - количество секторов;б - диаметр намотки утачнай нити нашпулю;25,0 - внешний диаметр шпули;а 1 - диаметр окна фотоприемника,а также введения между фатодатчиком иблоком астанова станка электрической цепипреобразования сигнала фотодатчика из30 аналогового в цифровой вид и распознавания вращения шпули,Электрическая цепь включает в себяблок формирования импульсов, счетчик,блок сравнения и декадный переключатель,35 Известна, что при нормальном процессетканеабразавания шпуля совершает плоское движение, в котором поступательноеперемещение шпули происходит одновременна с вращательным, В случае обрыва40 утачной нити или ее отсутствия, вращательное движение шпули отсутствует,Суть изобретения состоит в том, что припрохождении через. оптическую ось фотодатчика секторов на торцевой поверхности45 шпули, имеющих большой коэффициент отражения, при вращении шпули фотадатчикрегистрирует один или два импульса, а вслучае отс тствия вращения - три и болееимпульсов 1 вариант постановки фотодат 50 чиха) в зависимости от выбранного числасекторов, либо 3-4 импульса - при отсутствии вращения, и 6 и более импульсов - принормальном тканеобразовании 2 вариантпостановки фотодатчика); Разность между5 количествам импульсов для вращающейся иневращающейся шпули в обоих случаях составляет 2 и более импульсов, что обеспечивает надежное распознавание отсутствиявращения шпули. б 1 иР миняО 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 утачных 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 "светло- темно" 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 б 1 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 фото- датчику не совпадает с прямой, на которой находятся фотодатчики, а несколько смещена относительно нее в лобую сторону в пределах толщины луча б 1. В устройстве-прототипе сектора выполнены с равномерно уменьшающейся шириной в направлении к центру шпули. Тогда, хотя шпуля и не вращается, фотодатчик будетпоказь 1 вать вращение шпули. так как сигнал с датчика изменяет своО амплитуду О (фиг.1), что соответствует переходу "светло- темно". 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=пс - число границ перехода, равное общему числу секторов и;0 - наибольший диаметр шпули, В известном устройстве исходя из толщины фотоприемника в 1 мм эта вероятность составляет величину Рулив 30 х 100 , =12,71 мм х 12 Ох 30 мм остановы ткацкого станка, Таким образом, надежность в работе устройства-прототипа достаточно низка и составляет Н=100- Р=87,3 .5 Целью изобретения является повышение надежности контроля вращения утачных шпуль.Поставленная цель достигается путемразмещения фотодатчиков по касательным 10 к окружности намотки уточной нити на шпуле в направлении перемЕщения челнока; выбора необходимого числа секторов, равномерно распределенных па торцовой поверхности шпули, из условия максимальной 15 надежности и памехозащищеннасти по за- висимости 18,85 6,28Разность в числе регистрируемых фото- датчиком 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 О 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 КМ, по которой чувствительная ось фотодатчика пересекает торцову 1 о поверхность невращающейся шпули, от кривой К, 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 К циклоиды с кругом диаметра О дает, что ее длина максимально отличается от длины хорды ИМ 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 условия6 к .6,280агссоэбгде 3,14.Минимальное число секторов К минс обеспечивает такойагссоэ -Орежим 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 й меньшее, чем Ими то при вращении шпули устройство будет регистриро 40 45 50 схемьь Следовательно, введение вустройст 55 во блока формирования импульсов можносчитать существенным, Введение в цепь преобразования сигнала с фотодатчлка счетчика и блока сравнения необходимо для подсчета импульсов в 5 10 15 20 25 30Ф 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 число6,28 бсекторов Й макс = о, то их ширина01становится соизмеримой с диаметром б 1 луча фотоприемника, что является причиной снижения чувствительности фотоприемника и также отрицательно влияет на надежность в работе устройства. Это подтверждает существенность признака выбора числа секторов й на торцовой поверхности шпули. Параметры устройства- прототипа, 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 поверхностьюшпули 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, В случае отсутствия.в устройствеуказанного блока любое изменение внешних по отношению к фотодатчику условий приводит к сбою в работе электрическойпакете, 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 располокения 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 И, 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 челнокешпули, приводной вал 3, челнок 4, шпулю 55 с уточной нитью 6, имеющую на торцовойповерхности сектора 7 с различным коэффициентом отражения, синхронизатор 8, блок9 останова станка, блок 10 формированияимпульсов, выполненный, например, в виде10 последовательно соединенных компаратора и триггера Шмитта, счетчик 11, блок 12сравнения, декадный переключатель 13,Устройство работает следующим образом,15 Источник излучения фотоэлектрического датчика 2 облучает торцовую поверхностьшпули 5 с нанесенными на нее секторами,Отраженный световой сигнал поступает навход фотоприемника, где преобразуется в20 электрический сигнал,Работу электрической схемы рассмотрим первоначально для первого вариантаустановки фотодатчика по касательной к окружности намотки уточной нити, проходя 25 щей через точку О (фиг,2). Если шпулявращается, то сектора в точке О имеют нулевую скорость. В результате оптическуюось фотодатчика пересекает максимум одинсектор и на выходе фотодатчика появляется30 один или с учетом воэможности появления. помехи два импульса. Практика показывает,что за время прохождения шпули через оптическую ось фотодатчика (0,01 с) большечем одна помеха не возникает, Если шпуля35 движется поступательно без вращения(уточная нить оборвана или ее нет на шпуле),чувствительная ось фотодатчика пересекаетторцовую поверхность шпули по хордеО 102, через которую проходит минимум три40 сектора с большим коэффициентом отракения, В результате, на выходе фотодатчикапоявляется пакет из трех и более импульсов,Форма сигнала на выходе фотодатчикапредставлена на фиг.4 а. Сигнал с выхода45 фотодатчика подается на компаратор блока10 формирования импульсов, где преобразуется в пакет импульсов прямоугольнойформы, фиксированной амплитуды и положительной полярности, Этот сигнал посту 50 пает ва триггер Шмитта, который устраняет"дребезг" фронтов импульсов (фиг,4 б). Стриггера Шмитта пакет импульсов поступает на счетчик 11, в качестве которого можетбыть использована, например, микросхема55 типа 561 Е 10, где сигнал преобразуется вцифровой двоичный код.С целью максимального исключения помех счетчик работает не на всем интервалевремени движения челнока 4, а лишь в промежутки времени, когда торцовая поверх10 станка будет появляться лишь в том случае, если количество импульсов в пакете не превышает порогового значения, которое устанавливается 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 й секторов на шпуле ыбрано из соотношения 40 н 18,85 ( 6,280 ч агссоз -Огде о - диаметр намотки уточной нити нашпуле;О - внешний диаметр шпули;д - диаметр окна фотоприемника. ность шпули проходит через оптическую ось фотодатчика. Для этого на второй вход счетчика 11 подается сигнал с синхронизатора фиг.4 в), 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 561 ИП 2. На второй вход блока сравнения подается двоичный код, соответствующий пороговому числу импульсов, установленному на декадном пере 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,4 г), 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, 30Для второго варианта размещения фотодатчика на касательной к той же окружности, проходящей через точку С (фиг,2), числоимпульсов при вращающейся шпуле будет превышать число импульсов, регистрируемых фотодатчиком, при отсутствии ее вращения. Если количество секторов на торцовой поверхности шпули выбрано в соответствии с зависимостью то при отсутствии вращения на выходе фотодатчика пакет будет содержать три и более импульсов. При вращении шпуликоличество импульсов будет не менее шести. При этом варианте изменяется лишь режим работы блока сравнения, на выходе 50которого положительный сигнал останова 18856280 3 агссоз -б1754815 Составитель В. ШаульскийТехред М,Моргентау ектор О. Юрковецка ул. Гагарина, 10 изводствен едактор С. Лисиаказ 2871ВНИИПИ Госу Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ С 113035, Москва, Ж, Раущская наб., 4/5 . ательский комбинат "Патент", г. Уж