專利名稱：用來檢測紗線張力的裝置和紗線傳感器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用來檢測紗線張力的裝置、和一種適于用在用來生產(chǎn)紗線的設備或類似設備中的紗線傳感器。
一種在用于合成紗線生產(chǎn)的設備或其他設備中用來檢測紗線張力的裝置是已知的，并且已經(jīng)在日本未審查專利出版物(Kokai)No.H10-305966中公開。
用來檢測紗線張力的以上裝置包括一個紗線位置傳感器，提供在一個橫動裝置的上游側(cè)，用來檢測在紗線中由于橫動裝置的運動產(chǎn)生的橫波；一個導紗器位置傳感器，布置在橫動裝置附近，用來檢測導紗器的位置；測量裝置，用來根據(jù)從橫波產(chǎn)生的時刻至由紗線位置傳感器檢測到橫波的時刻的時間周期，測量由橫動裝置產(chǎn)生的橫波的視在傳播速度；及計算裝置，用來根據(jù)紗線的行進速度和橫波的視在傳播速度，計算橫波的真實傳播速度。
在用來檢測紗線張力的上述裝置中，根據(jù)在從紗線位置傳感器和導紗器位置傳感器分別發(fā)出的紗線檢測信號之間的時間差、和在紗線位置傳感器與導紗器位置傳感器之間的距離，測量由橫動裝置的往復運動產(chǎn)生的橫波重復變化的波峰，并且然后由測量值計算紗線張力。
在用來檢測紗線張力的上述裝置中的第一問題是如果在紗線位置傳感器與導紗器位置傳感器之間的距離較小，則測量時間變得太短以致于得不到希望精度的測量速度，除非使時間測量精度升高。
而且，第二問題是當橫向?qū)蚱黝嵉顾鼤r，紗線張力在瞬時運動方向上升高，并且增大的值被測量為平均張力值。
此外，第三問題是如果紗線位置傳感器布置得較靠近頂點導向器，從而在紗線位置傳感器與導向器位置傳感器之間的距離變得較長，以解決第一和第二問題，則在紗線檢測位置處的紗線位移較小而引起紗線停留在紗線位置傳感器的檢測范圍內(nèi)，由此不能確切地檢測紗線的彎曲部分。
如果紗線位置傳感器布置在頂點導向器與橫動裝置之間的中間位置處，則由于橫動裝置的突然轉(zhuǎn)向運動向頂點導向器傳播(在上游方向上)的在紗線中的橫波的彎曲部分變大，由此紗線易于與紗線位置傳感器接觸并且貼著紗線位置傳感器摩擦，導致對紗線質(zhì)量的不利影響或引起不進入檢測范圍而使紗線檢測無效。這是第四個問題。
紗線位置傳感器包括一個帶有一個發(fā)光元件和一個光接收元件的紗線傳感器，并且布置在頂點導向器與橫向?qū)蚱髦g的一個位置處，從而光束從包含橫向?qū)蚱骱晚旤c導向器的紗線路徑平面的外發(fā)射到紗線上。
然而，由于從頂點導向器至橫向?qū)蚱餍羞M的紗線在橫向?qū)蚱鞯倪\動方向和與其垂直的方向上振動，所以如果紗線密度和/紗線張力在一定范圍內(nèi)，則紗線可能大都在垂直于橫向引導器的運動方向上移動。
如果已經(jīng)建立這樣一種狀態(tài)，紗線路徑從發(fā)光元件和光接收元件的可檢測區(qū)域偏離，以使紗線檢測無效。
如果不可能檢測紗線，則把測量張力值判斷為異常，這導致這樣一個問題當按照測量張力值進行紗線質(zhì)量控制時，具有正常質(zhì)量的紗線可能錯誤地分類為具有異常質(zhì)量。
因而，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠準確測量平均張力而不降低紗線質(zhì)量的張力檢測裝置，該平均張力不受由紗線橫向運動造成的張力升高的影響。
本發(fā)明的另一個目的在于，提供一種即使相對于紗線傳感器的紗線位置偏離垂直于橫向?qū)蚱鞯倪\動方向的方向。
為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種在具有引導紗線的頂點導向器和引起紗線往復運動的橫動裝置的纏繞器中用來檢測紗線張力的裝置，所述裝置包括一個紗線位置傳感器，提供在頂點導向器與橫動裝置之間，用來檢測由橫動裝置的運動在紗線中產(chǎn)生的橫波；一個導紗器位置傳感器，布置在橫動裝置附近，用來檢測導向紗線的位置；測量裝置，用來根據(jù)從由橫動裝置產(chǎn)生橫波時刻至由紗線位置傳感器檢測到橫波時刻的時間周期，測量橫波的視在傳播速度；及計算裝置，用來根據(jù)紗線的行進速度和橫波的視在傳播速度，計算橫波的真實傳播速度。用來檢測紗線張力的裝置的特征在于紗線位置傳感器布置在一個滿足2H/3＜h＜5H/6關系的位置處，其中“h”是在橫動裝置與紗線位置傳感器之間的距離，而“H”是頂點導向器與橫動裝置之間的距離。
根據(jù)本發(fā)明的紗線傳感器包括殼體和布置在殼體內(nèi)的多對發(fā)光元件和光接收元件，所述發(fā)光和光接收元件具有相應的光軸。紗線傳感器的特征在于，在一對中的發(fā)光元件的光軸與在所述一對中的光接收元件的光軸在一個第一位置處交叉，一個光接收元件的光軸在一個第二位置處交叉相鄰所述一個光接收元件定位的另一個光接收元件的光軸，一個光接收元件的光軸在一個第三位置處交叉相鄰所述一個光接收元件定位的另一個光接收元件的光軸，在所述殼體與所述第二和第三位置每一個之間的距離大于在所述殼體與所述第一位置之間的距離。
參照附圖，由最佳實施例的如下描述使本發(fā)明變得更加明白，在附圖中

圖1是示意圖，表明根據(jù)本發(fā)明第一實施例的一種用來檢測紗線張力的裝置；圖2表明圖1橫動裝置的一個例子；圖3表明具有發(fā)光元件和光接收元件的紗線傳感器；圖4是示意圖，表明當橫向?qū)蚱髟谝粋€方向運動時橫波在紗線中的傳播；圖5是示意圖，表明當橫向?qū)蚱髟谙喾捶较蜻\動時橫波在紗線中的傳播；
圖6是示意圖，用來表明當橫向?qū)蚱髟谝粋€方向運動時橫波在紗線中的傳播；圖7是示意圖，表明紗線位置傳感器相對于從頂點導向器至紗線彎曲部分延伸的紗線路徑的關系；圖8是示意圖，用來表明紗線位置傳感器相對于從紗線彎曲部分至橫向?qū)蚱餮由斓募喚€路徑的關系；圖9是示意圖，表明在來自導紗器位置傳感器的輸出波與來自紗線位置傳感器的輸出波形之間的關系；圖10是示意圖，表明在橫向運動中的紗線張力；圖11是示意圖，表明在傳播路線中紗線彎曲部分的向外膨脹；圖12是示意圖，表明紗線位置傳感器的紗線檢測范圍；圖13是示意圖，表明紗線在橫動方向上的運動狀態(tài)；圖14是立體圖，表明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的紗線傳感器；圖15是示意圖，表明在一個傳感器單元中發(fā)光元件與光接收元件之間的位置關系；圖16是示意圖，表明在圖14中所示的紗線傳感器中在發(fā)光元件之間(在光接收元件之間)的位置關系；圖17是示意圖，表明在圖14中所示的紗線傳感器中在發(fā)光元件與光接收元件之間的位置關系；圖18是示意圖，表明在圖14中所示的紗線傳感器中的紗線檢測范圍；圖19是示意圖，表明在圖14中所示的紗線傳感器中的紗線檢測范圍；圖20是示意圖，表明在圖14中所示的紗線傳感器中的紗線檢測范圍；圖21是示意圖，表明兩個傳感器單元的紗線檢測范圍；圖22是示意圖，表明兩個傳感器單元的紗線檢測范圍；圖23是示意圖，表明兩個傳感器單元的紗線檢測范圍；圖24是示意圖，表明先有技術紗線傳感器的紗線檢測范圍；
圖25是示意圖，表明根據(jù)本發(fā)明布置在紗線纏繞器中的紗線傳感器；圖26是示意圖，表明當發(fā)光元件與光接收元件之間的位置關系不適當時得到的紗線檢測范圍；及圖27是示意圖，表明在圖14中所示的紗線傳感器中在發(fā)光元件與光接收元件之間的不適當位置關系。
圖1是示意圖，表明根據(jù)本發(fā)明一個實施例的一種用來檢測紗線張力的裝置。用來檢測紗線張力的裝置布置在一個帶有一個引導紗線的頂點導向器1和一個使紗線往復的橫動裝置2的纏繞器中。該裝置包括一個紗線位置傳感器4，布置在頂點導向器1與橫動裝置2之間，用來檢測由橫動裝置2的運動在紗線中產(chǎn)生的橫波；一個導紗器位置傳感器3，布置在用來檢測紗線引導位置的橫動裝置2附近；測量裝置5，用來根據(jù)從由橫動裝置產(chǎn)生橫波的時刻至由紗線位置傳感器檢測到橫波的時刻的時間周期，測量橫波的視在傳播速度；計算裝置6，用來根據(jù)紗線的行進速度和橫波的視在傳播速度，計算橫波的真實傳播速度；及一個I/O接口15，用來發(fā)出一個張力信號。
橫波的傳播速度是紗線位移在垂直于紗線行進方向上的運動速度。
橫動裝置2包括通過與由電動機8轉(zhuǎn)動的渦形凸輪9的嚙合往復運動的橫向?qū)Ъ喥?0，如圖2中所示。
紗線位置傳感器4包括一個反射型光電傳感器，該反射型光電傳感器包括一個發(fā)光體、一個光接收器、一個信號放大器及一個比較器。
紗線位置傳感器4布置成從包含頂點導向器1和橫向?qū)蚱?0往復運動的路線B’至C’的紗線運動平面的外部向一個一般與其平行的平面中的紗線發(fā)射光束(即在一般平行于紗線的運動平面的方向上)。
導紗器位置傳感器3包括一個反射型光電傳感器或一個電容型傳感器，并且檢測橫動導向器10的紗線引導部分的相位。
測量裝置5包括一個用來根據(jù)來自導紗器位置傳感器3的一個信號和來自紗線位置傳感器4的一個信號檢測時差的時差檢測電路11、和一個用來根據(jù)在時差檢測電路11中得到的時差計算橫波的視在傳播速度的計算電路12。
計算裝置6包括一個用來根據(jù)橫波的視在傳播速度和預先輸入的紗線行進速度計算橫波的真實傳播速度的速度計算電路13、和一個用來由紗線尺寸和橫波的真實傳播速度計算紗線的張力計算電路14。
I/O接口15連接到一個由其輸入紗線尺寸、紗線行進速度或其他的鍵盤19上，如有必要則連接到用來打印數(shù)據(jù)的一個CRT顯示器16和一個打印機17上。
不用說，在上述計算電路12、速度計算電路13、和張力計算電路14中單獨進行的計算，可以在單個計算裝置中執(zhí)行。
計算機軟件可以用來進行以上計算，而不是硬件電路。
紗線位置傳感器4布置在一個滿足2H/3＜h＜5H/6關系的位置處，其中“h(m)”是在橫動裝置2與紗線位置傳感器4之間的距離，而“H(m)”是頂點導向器1與橫動裝置2之間的距離。
下面將解釋紗線張力檢測裝置的張力檢測運算。
在紗線100在頂點導向器1與橫動裝置2之間行走的同時，當橫向?qū)蚱?0到達橫向端點C’時導紗器位置傳感器3檢測到橫動導紗器10，并且發(fā)出一個信號。
而且，由在點C與點A之間的紗線位置傳感器4檢測紗線100，如圖3中所示。在圖3中，紗線位置傳感器4包括一個帶有透鏡的發(fā)光元件4a和帶有透鏡的光接收元件4b，并且按所示的那樣定義檢測區(qū)域。
圖4至6表示紗線100的輪廓，以表明在紗線100中的橫向波的傳播。圖4表示當橫向?qū)蚱?0在方向F運動時橫波在紗線100中的傳播。圖5表示當橫向?qū)蚱?0在方向F運動時在紗線100中的傳播。圖6表示在一種有些不同于圖4的模式中，當橫向?qū)蚱?0在方向F運動時橫波在紗線100中的傳播。紗線位置傳感器4適于檢測圖5狀態(tài)中的紗線100。
在纏繞紗線100的同時，橫向?qū)蚱?0一般以近似恒定的速度運動，而橫向?qū)蚱?0在橫向端部B’或C’處顛倒其運動方向，伴隨有突然減速和加速。由于這樣一種突然變化，產(chǎn)生一種橫波，并且向上向作為紗線100中小曲率彎曲部分D的頂點引導器1傳播；紗線100的形狀是當橫向?qū)蚱?0以恒定速度從點B’至點C’運動時與紗線100的形狀相對應的一個第一部分、和一個當橫向?qū)蚱?0以恒定速度從點C’至點B’運動時與紗線100的形狀相對應的一個第二部分之和，彎曲部分D形成在其之間。
因此，有可能以這樣一種方式布置帶有發(fā)光元件4a和光接收元件4b的紗線位置傳感器4，從而當紗線位置傳感器4位于把頂點導向器1連接到彎曲部分D的紗線路徑上時，反射束基本上與光接收元件4b對準以使接收束的量最大，如圖7中所示，而當紗線位置傳感器4位于把彎曲部分D以角度φ連接到橫向?qū)蚱?0的A’點的紗線路徑上時，反射束不與光接收元件4b對準以使接收束的量較小，如圖8中所示。
即使在彎曲部分D與紗線位置傳感器4之間的距離δ在發(fā)光元件4a和光接收元件4b的發(fā)光和光接收區(qū)域E內(nèi)變化，通過檢測從紗線位置傳感器4發(fā)出的信號的變化，有可能確保檢測彎曲部分D的通道，因為信號在彎曲部分D的通道之后肯定比在彎曲部分D的通道之前小。
角度φ最好在從10度至30度的范圍內(nèi)，并且距離δ在從10mm至30mm的范圍內(nèi)。
圖9表示來自導紗器位置傳感器3的輸出波形和來自紗線位置傳感器4的輸出波形，波形具有所示的關系。
在時差檢測電路11中，計算從由導紗器位置傳感器3檢測到橫波的時刻到由紗線位置傳感器4檢測到橫波的時刻的時間周期t1，并且由其作為橫波的傳播時間輸出。
在計算電路12中，根據(jù)橫波的傳播時間t1和在橫動裝置2與導紗器位置傳感器3之間的距離L(m)、使用如下關系計算橫波的視在傳播速度Vo(m/sec)。
Vo＝L/t1然后把視在傳播速度Vo(m/sec)輸出到計算裝置6，并且在速度計算電路13中，根據(jù)橫波的視在傳播速度Vo(m/sec)和紗線行進速度Va(m/sec)使用下述關系計算橫波的真實傳播速度V(m/sec)。在這方面，紗線行進速度可以是紗線纏繞速度或上游側(cè)紗線輸送速度。
如果使用紗線纏繞速度，則有可能通過改進纏繞速度、考慮橫向角度θ按如下提高精度Va＝纏繞速度×1/cosθ。
Va可以經(jīng)鍵盤19輸入，或者直接輸入由安裝到纏繞器上的速度傳感器檢測的纏繞速度。
如果導紗器位置傳感器4在紗線行進方向的意義上布置在橫動裝置2的上游，則橫波的真實傳播速度V(m/sec)由V＝L/t1+Va表示，而如果導紗器位置傳感器4在紗線行進方向的意義上布置在橫動裝置2的下游，則由V＝L/t1-Va表示。
當把由速度計算電路13計算的橫波真實傳播速度V輸入到張力計算電路14時，根據(jù)橫波的真實傳播速度V和每單位長度的紗線重量(線性密度)ρ(Kg/m)使用如下公式計算紗線張力T(Kgf)T＝ρV2/9.807在該例子中，這樣布置上述紗線張力檢測裝置，從而在頂點導向器1與橫動裝置2之間的距離H是0.46m，相對于紗線路徑的傳感器布置角φ是20度，及在彎曲部分D與紗線位置傳感器4之間的距離δ是20mm，并且相對于具有0.008g/m紗線重量(紗線密度)的聚酯復絲(75d/36f)檢測紗線張力，該聚酯復絲隨橫向運動以4800m/min的纏繞速度纏繞。在實際張力測量范圍內(nèi)，橫波的傳播速度在從30m/s至100m/s的范圍內(nèi)。
當測量傳播速度時，在其中橫動裝置2與紗線位置傳感器3之間的距離是0.31 m的情況下，測量時間“t”在從0.01秒至0.0031秒的范圍內(nèi)，這意味著為了得到用于1m/sec傳播速度的測量分辨率，0.00003秒的分辨率是必需的。相反，如果在橫動裝置2與紗線位置傳感器3之間的距離h是0.1m，則測量時間“t”在從0.003秒至0.001秒的范圍內(nèi)，這意味著0.00001秒的分辨率對于得到用于1m/sec的傳播速度的測量分辨率是必需的。
就是說，在其中分辨率相同的情況下，如果距離變成三倍，則速度的測量分辨率成為三倍。
如圖10中所示，當橫向?qū)蚱?0顛倒其運動方向時在橫向運動期間的紗線張力升高，其中如果距離h是0.1m，則測量張力是15.5g，而如果距離h是0.31m，則測量張力是14.2g，這意味著距離h越大，瞬時張力上升與測量周期內(nèi)的其他張力值的比值越小。因此，有可能得到合理的平均張力。
可能有一種其中在紗線橫向運動期間彎曲部分向外膨脹的傳播路徑，如圖11中所示。當距離h是0.1m和0.31m時，膨脹量是約10mm。與此相反，當距離h是0.2m時，膨脹的最大量達到約20mm。由于紗線位置傳感器4的可檢測范圍是在從5mm至15mm的范圍內(nèi)，如圖12中所示，紗線可能跑出可檢測范圍，導致紗線檢測的失效，或者導致與紗線位置傳感器4接觸，導致對紗線質(zhì)量的不利影響，這時距離h是0.2m。
如果距離h是0.4m，則紗線位移是約15mm，如圖13中所示，并且紗線可以總保持在紗線位置傳感器4的可檢測范圍內(nèi)，這意味著彎曲部分不是可檢測的。另一方面，如果距離h是0.38m，則紗線位移成為20mm，超過紗線位置傳感器4的可檢測范圍，導致彎曲部分的可靠檢測。
當距離h是0.4m時，在傳感器前面的紗線運動范圍是如此之短，從而在檢測彎曲部分D之后可能立即由傳感器檢測來自頂點導向器1的反射波，引起錯誤紗線檢測。
鑒于這些問題，在橫動裝置2與紗線位置傳感器4之間的距離h應該在0.31m至0.38m的范圍內(nèi)。
其次，假定在頂點導向器1與橫動裝置2之間的距離H(m)是0.3m。如果在橫動裝置2與紗線位置傳感器4之間的距離h是0.2m，則由于要測量的時間加倍，所以測量速度的分辨率與其中距離h是0.1m的情況相比加倍。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當距離h是0.2m時，得到15.3g的更合理平均張力值。在這方面，在后一種情況下，平均張力值是16.2g。
紗線路徑的變形量當距離h是0.2m時是8mm，當距離h是0.15m時是15mm，及當空隙h是0.24m時是10mm，當h是0.26m時是16mm。當空隙h是0.25m或更多時，可能有一種其中紗線不進入測量區(qū)域而引起錯誤操作的情形。
假定在頂點導向器1與橫動裝置2之間的空隙H是0.6。如果橫動裝置2與紗線位置傳感器4之間的空隙h是0.4m，測量速度的分辨率與其中空隙是0.1m的情況相比成為約四倍，因為要測量的時間是四倍。而且，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當距離h是0.4m時，得到14.2g的更合理平均張力值。在這方面，在后一種情況下，平均張力值是15.5g。
紗線路徑的變形量當距離h是0.4m時是12mm，當距離h是0.3m時是22mm，當距離h是0.46m時是39mm，及當距離h是0.55m時是16mm。當距離h是0.5m或更多時，可能有一種其中紗線不進入測量區(qū)域而引起錯誤操作的情形。
鑒于這些問題，紗線位置傳感器4最好盡可能靠近頂點導向器1布置，從而合理平均張力是可檢測的，并且紗線路徑的向外變形確保進入紗線位置傳感器4的檢測區(qū)域。
如上所述，檢測到行進紗線的橫波處的位置(紗線位置傳感器的位置)必須滿足如下公式，2H/3＜h＜5H/6其中h是橫動裝置2與檢測到紗線信號處的位置(紗線傳感器的位置)之間的距離，而H是在頂點導向器1與橫動裝置2之間的距離。
由于根據(jù)本發(fā)明用來檢測紗線張力的裝置是適用的，從而用來檢測行進紗線中橫波的紗線信號檢測位置位于2H/3＜h＜5H/6的范圍內(nèi)，有可能確保保持必要的測量周期、和測量精度，而不用為了提高速度分辨率的目的提高用于傳播速度的分辨率。而且，由于保持必要的測量周期，所以有可能減小紗線張力在橫向?qū)蚱鞣聪驎r的突然升高，由此合理平均張力值是可靠的，并且在避免紗線張力突然升高的不利影響的同時準確地得到。而且，由于在適當范圍內(nèi)選擇紗線運動距離，所以在紗線位置傳感器的檢測區(qū)域中的紗線停留和紗線與傳感器的接觸是可避免的，導致紗線彎曲部分的可靠檢測，而不降低紗線質(zhì)量。
圖14是立體圖，表明根據(jù)本發(fā)明第二實施例的紗線傳感器41。紗線傳感器41能用作圖1的紗線位置傳感器4。標號50a指示一根行進紗線。
紗線傳感器41包括一個其中一個第一傳感器單元43、一個第二傳感器單元44和一個第三傳感器單元45布置成一行的殼體42。
第一傳感器單元43包括一個發(fā)光元件46a、一個光接收元件47a、及一個放大器48a。發(fā)光和光接收元件46a和47a以其之間的角度α1排列在殼體42中，如圖15中所示。發(fā)光元件46a的軸線在點I1處與光接收元件47a的軸線相交。透鏡9a和10a分別提供在發(fā)光和光接收元件46a和47a上。在圖15和16中，點劃線指示發(fā)光和光接收元件的光軸。
第二傳感器單元44具有與第一傳感器單元43相同的結(jié)構(gòu)，并且使發(fā)光和光接收元件46b和47b以角度α1排列在殼體42中。發(fā)光元件46b的軸線在點I2處與光接收元件47b的軸線相交。另外，第一傳感器單元43的發(fā)光元件46a(光接收元件47a)和第二傳感器單元44的發(fā)光元件46b(光接收元件47b)以其之間的角度α2排列，如圖16和17中所示，由此第二傳感器單元44的發(fā)光元件46b在一個位置P處與第一傳感器單元43的發(fā)光元件46a的光軸相交，并且第二傳感器單元44的光接收元件47b的光軸在一個位置Q處與第一傳感器單元43的光接收元件47a的光軸相交，在位置P或Q與殼體42之間的距離大于在位置I1或I2與殼體42之間的距離。
第三傳感器單元45也具有與第一傳感器單元43相同的結(jié)構(gòu)，并且使發(fā)光和光接收元件46c和47c以角度α1排列在殼體42中。發(fā)光元件46c的軸線在點I3處與光接收元件47c的軸線相交。另外，發(fā)光元件46c與光接收元件47c以其之間的角度α2排列，由此第三傳感器單元45的發(fā)光元件46c的光軸在一個位置P處與第二傳感器單元44的發(fā)光元件46b的光軸相交，并且第三傳感器單元45的光接收元件47c的光軸在位置Q處與第二傳感器單元44的光接收元件47b的光軸相交，在位置P或Q與殼體42之間的距離大于在位置I1或I3與殼體42之間的距離。
圖17表明發(fā)光元件46a、46b和46c與光接收元件47a、47b和47c之間的關系，其中實線指示光軸。
發(fā)光元件46a、46b和46c及光接收元件47a、47b和47c這樣布置，從而在兩個相鄰光接收元件之間的距離A是8mm，在兩個相鄰光接收元件之間的距離B是8mm，及在每個發(fā)光元件46a、46b或46c與每個光接收元件47a、47b或47c之間的距離是7mm。而且，在第一傳感器單元43的發(fā)光元件46a的軸線與光接收元件47a的軸線之間的角度是30度，并且在第一和第二傳感器單元43和44的發(fā)光元件46a與46b的軸線之間和光接收元件47a與47b的軸線之間的角度是5度。
在這種排列中，在第一傳感器單元43中的發(fā)光元件和光接收元件的光軸彼此相交處的位置I1與在第三傳感器單元45中的發(fā)光元件和光接收元件彼此相交處的位置I3之間的距離是14mm。
圖18表明由發(fā)光元件發(fā)出的和在位置I1、I2和I3處測量的光量。圖18中的曲線水平軸對應于包括在圖14中的位置I1、I2和I3的坐標的X軸。第一傳感器單元43的光量由字符101指示，第二傳感器單元44的光量由字符102指示，及第三傳感器單元45的光量由字符103指示。三個傳感器單元的總光量由字符104指示。
圖19表明包括位置I1、但在相對于X軸Z軸方向上移動+5mm的點處測量的沿X軸的類似光量分布，而圖20表明在相對于X軸的Z軸方向上移動-5mm的點處測量的類似分布。
圖21表明當兩對傳感器單元用在本發(fā)明的實施例布置中時包括位置I1的沿X軸的光量分布。圖22表明在相對于X軸的Z軸方向上移動+5mm的點處測量的類似分布，及圖23表明在相對于X軸的Z軸方向上移動-5mm的點處測量的類似分布。
與此相反，圖24表明在先有技術紗線傳感器(僅使用一對發(fā)光元件和光接收元件)中、與位置I1或I3相對應的、包括發(fā)光元件光軸與光接收元件光軸的相交位置沿X軸的光量的分布。
由圖18、21和23顯見，傳感器單元越多，可檢測范圍在垂直于橫向引導器的運動方向上越寬。
如圖25中所示，紗線傳感器41布置在頂點導向器1與紗線纏繞器的橫向?qū)蚱?0之間，從而一個光束由其從包含運動橫向?qū)蚱?0和頂點導向器1的紗線路徑平面的外部在一般平行于該平面的方向上發(fā)射到紗線上。當使用以3300m/min至4800m/min的速度Vw行進和橫動的聚酯復絲(75d/36f)，從而纏繞角是4度至9度(橫動速度Vt＝Vw×tanθ)時，有可能由帶有兩個傳感器單元的紗線傳感器和由帶有三個傳感器單元的紗線傳感器可靠地檢測紗線。
而且，當使用以3300m/min至4800m/min的速度Vw行進和橫動的聚酯復絲(250d/36f)，從而纏繞角是4度至9度時，有可能如在以上情況中那樣可靠地檢測紗線。
在紗線傳感器41中，如果相鄰兩個發(fā)光元件的軸線之間或在相鄰兩個光接收元件的軸線之間的角度(角α2的對頂角)小于1度，則光軸交點離發(fā)光和光接收元件的光軸相交區(qū)域過遠，從而有在測量區(qū)域中有不可檢測區(qū)域，如圖26中所示。因此，為了消除不可檢測區(qū)域，希望發(fā)光和光接收元件的交角較小，以向位置P移動可檢測區(qū)域，但如果移動測量區(qū)域，則難以檢測較細的紗線，因為發(fā)射到紗線的光量值按距離的平方減小。
如圖27中所示，如果在兩個相鄰光發(fā)射或接收元件的軸線之間的角大于25度，則在兩個相鄰光發(fā)射或接收元件的光軸彼此相交的位置P比相應發(fā)光元件和相應光接收元件彼此相交處的位置I1、I2和I3靠近光發(fā)射和接收元件，從而可檢測區(qū)域在位置P處不膨脹。而且，在第一傳感器單元43、第二傳感器單元44和第三傳感器單元45之間的檢測距離在(+)Z-軸方向上相對于位置I1至I3大大地膨脹，所以不可檢測區(qū)域出現(xiàn)。
鑒于以上問題，在兩個相鄰發(fā)光元件或兩個相鄰光接收元件的軸線之間的角度最好在從1度至25度的范圍。為了提高紗線檢測精度，該角度在從3度至10度的范圍內(nèi)較好，最好在從4度至6度的范圍內(nèi)。
光軸彼此相交在本文中所指的位置是發(fā)光區(qū)域和檢測區(qū)域基本上彼此重疊處的位置，并且不限于光軸準確彼此相交處的點。
當然，本發(fā)明的紗線傳感器能用作紗線斷開檢測器。
根據(jù)本發(fā)明的紗線傳感器，多對發(fā)光元件和光接收元件如此布置，從而在一個發(fā)光元件的光軸與相鄰其的另一個發(fā)光元件的光軸相交處的一個位置、和在一個光接收元件的光軸與另一個與其相鄰的光接收元件的光軸相交處的一個位置，比在發(fā)光元件和光接收元件的光軸彼此相交處的位置離殼體更遠，并且因此，有可能加寬紗線檢測區(qū)域，并且可靠地檢測紗線，即使紗線垂直于橫向?qū)蚱鞯倪\動方向行進也是如此。
權(quán)利要求
1.一種在具有引導紗線的頂點導向器和引起紗線往復運動的橫動裝置的纏繞器中用來檢測紗線張力的裝置，所述裝置包括一個紗線位置傳感器，提供在頂點導向器與橫動裝置之間，用來檢測由橫動裝置的運動在紗線中產(chǎn)生的橫波；一個導紗器位置傳感器，布置在橫動裝置附近，用來檢測被導向紗線的位置；測量裝置，用來根據(jù)從由橫動裝置產(chǎn)生橫波的時刻至由紗線位置傳感器檢測到橫波的時刻的時間周期，測量橫波的視在傳播速度；及計算裝置，用來根據(jù)紗線的行進速度和橫波的視在傳播速度，計算橫波的真實傳播速度。其中紗線位置傳感器布置在一個滿足2H/3＜h＜5H/6關系的位置處，其中“h”是在橫動裝置與紗線位置傳感器之間的距離，而“H”是頂點導向器與橫動裝置之間的距離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用來檢測紗線張力的裝置，其中所述紗線位置傳感器布置在包含所述頂點導向器和所述橫動裝置的平面內(nèi)。
3.用來檢測紗線的反射型紗線傳感器，所述傳感器包括一個殼體；和布置在殼體內(nèi)的多對發(fā)光元件和光接收元件，所述發(fā)光和光接收元件具有相應的光軸；其中在一對中的發(fā)光元件的光軸與在所述一對中的光接收元件的光軸在一個第一位置處交叉，一個光接收元件的光軸在一個第二位置處交叉相鄰于所述一個光接收元件定位的另一個光接收元件的光軸，一個光接收元件的光軸在一個第三位置處交叉相鄰所述一個光接收元件定位的另一個光接收元件的光軸，在所述殼體與所述第二和第三位置每一個之間的距離大于在所述殼體與所述第一位置之間的距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射型紗線傳感器，其中所述多對發(fā)光元件和光接收元件排列成一行，從而所述發(fā)光元件排列在一個平面內(nèi)，而所述光接收元件排列在一個平面內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射型紗線傳感器，其中所述多對包括三對。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的反射型紗線傳感器，其中一個光接收元件的光軸與相鄰于所述一個光接收元件布置的另一個光接收元件的光軸以一個角度相交，所述角度在從1度至25度的范圍內(nèi)。
全文摘要
紗線張力檢測裝置包括在一個纏繞器中的頂點導向器與橫動裝置之間一個紗線位置傳感器、一個布置在橫動裝置附近的導紗器位置傳感器。根據(jù)從由橫動裝置產(chǎn)生橫波的時刻至由紗線位置傳感器檢測到橫波的時刻的時間周期,測量橫波的視在傳播速度,并且根據(jù)視在傳播速度計算橫波的真實傳播速度,以計算紗線張力。紗線位置傳感器布置在一個由2H/3< h< 5H/6定義的位置處。一個反射型紗線傳感器包括布置在一行中的多對發(fā)光元件和光接收元件。
文檔編號B65H54/28GK1275522SQ0011765
公開日2000年12月6日 申請日期2000年5月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年5月28日
發(fā)明者巖出卓, 今江正澄, 新谷友季子 申請人:東麗工程株式會社