JP4651821B2 - 糸の走行/停止状態を監視する方法および糸検知器 - Google Patents

糸の走行/停止状態を監視する方法および糸検知器 Download PDF

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Description

【0001】
本発明は、特許請求の範囲の請求項1の前文に記載された発明及び請求項8の前文に記載された糸検知器に関するものである。
【0002】
編機や整経機等の繊維機械における糸切れを検出するために、トランスジューサを作動させる糸の走行/停止状態を示す論理的な最終出力信号を出力することができる糸検知器が知られている。糸検知器の代表的な構造は、前記トランスジューサと、可変利得増幅器と、検出された走行信号を得るためにしきい値によって作動する検出器/比較器と、所定の時間遅れを以て作動して最終出力信号を出力する出力フィルタとを具えている。電気的走行入力信号は、糸の速度のみならず、糸張力、糸の直線的比重、糸番手、糸の可撓性、糸の表面荒さ、糸の静電荷等のその他の直接前記トランスジューサに接する糸のパラメータにも基づいて発生される。パラメータに固有の影響とは無関係に安定した出力信号が確保されるように、増幅利得を最小になる方向に調節する必要があるので、可変利得増幅器が使用されている。利得増幅が強すぎると、出力の時間精細度(time definition)が悪くなり、出力が外部のノイズに起因する偽の糸の動きに敏感になる。利得増幅が低すぎると、糸が正しく走行しているにもかかわらず、変な出力信号が発せられる。この公知の糸検知器においては可変利得増幅器は手動で調節されるが、これは使用者には受け入れられ難い。なぜならばこうした経験的な調節又はトリミング操作は、機械に複数の糸検知器が設けられている場合には特に、時間がかかると共に特別な技能を要するからである。調節が正しく行われないと云う定常的な大きなリスクもある。
FR 2161471 Bは、糸の経路を形成している二つの圧電セラミックの超音波式ピックアップヘッドによって、走行糸の存否を監視する検出器を開示している。糸の経路に糸が停止している状態は検出できない。大きな時定数を有する利得コントローラが設けられて、前記セラミックピックアップヘッドの安定な振動を確実にしている。信号評価回路の内部には別の利得修正器が設けられ、前記セラミックのピックアップヘッドの出力信号が疑似正弦波の範囲に留まるように、増幅器の利得を維持する役目をしている。前記利得修正器は、抵抗器、ダイオードおよびトランジスタによって構成されている。糸の経路に糸が存在しない場合には、前記ピックアップヘッドの出力信号は平均値即ち同じ大きさの規則的な振幅を有するものに調整される。糸経路に存在してそこを走行している糸は、振幅の大きさが低い周波数で変動するように、前記出力信号の振幅を変調させている。端末トランジスタとフィルタ装置は、出力信号の振幅が変わらないか或いは低い周波数で変動するかに応じて、最終的な0又は1の論理信号を出力する。
US 4,476,901は、エアジェット織機の光電式無接触緯糸到着検知器を開示している。前記検知器は緯糸の存否を監視するが、前記緯糸の走行/停止状態は監視しない。利得ファクタを増加させるために、即ち検知ヘッドの光感度が埃や綿屑によって劣化した場合に増幅器の作用点を高い方に変更するために、利得変更回路が増幅器に連携されている。利得の制御は、二つの基準値、即ち基準電圧供給源の基準電圧と緯糸が存在していない場合の検知器の出力信号レベルとを比較することによって行われる。この比較によって修正信号が誘導されて、その利得ファクタを検知ヘッドの感度の減少に比例して増加させ、増幅利得を常に一定に維持するために、可変利得増幅器に供給される。
【0003】
本発明の課題は、高品質の糸監視を行うことのできる、即ち出力信号の時間精細度の悪さを回避し、外部ノイズに対して敏感ではない出力信号を獲得し、糸が正しく走行しているのに間違って最終的な停止信号が発せられることを確実に回避し得る方法とこの方法に基づいて作動可能な糸検知器を提供することにある。
【0004】
この課題は、特許請求の範囲の請求項1の特徴部分及び請求項8の特徴部分によって達成される。
【0005】
この方法によれば、利得増幅は恒常的且つ自動的に、最適値即ち安定した最終出力信号が確保されるのに丁度充分な最小値に調節される。人手による調節は不要である。糸検知器は、それ自体で安定した最終出力信号を確実にする最適感度になるよう構成されているので、出力信号の時間精細度の悪さや外部ノイズの影響が回避されると共に、糸が正しく走行している場合に間違った最終出力停止信号が発生することも防がれる。前記最小値は、影響を与えるすべてのパラメータの瞬間的な総和に対処するように恒常的に構成されている。
【0006】
糸検知器は自動的に最適な利得増幅を探索するので、人手による何らのトリミング或いは調節を必要としない。複数のそのような糸検知器を具えた編機や整経機では、各糸検知器の質は作用挙動に関して著しく良好になる。この改善された監視の質は、オペレータによって行われることが必要な調節手順を要せずして得られる。特に有利な点は、各糸検知器それ自体が自己学習制御機能を有し、瞬間的な状態と影響を及ぼすパラメータに自動的に適合するので、糸の番手や品質が変わっても、設置されている糸検知器において何らの準備作業も必要としないことである。使用される制御方法は、可変利得増幅器における調整の様式に干渉して、最終出力信号を特定の限界内に、走行入力信号の振幅とは無関係に維持するための自動的な利得制御技術である。制御がこれらのパラメータの固有の変動に追随し得るように制御帯域幅が入力走行信号の変動より大きいことが、前提条件である。この制御は一定の反応時間だけ行われる。糸が正しく走行している際に偽の出力停止信号が出ることを防ぐために、制御の反応時間より僅かに長い時間遅れで出力信号が濾波される。前記付加的な遅れは、糸速度の変動が穏やかな用途、及び編機や整経機におけるように走行中の糸の最高速度が予め決められた適度なものである用途の場合には受入れ可能である。圧電式、静電式トランスジューサ等のすべてのタイプの電子式トランスジューサを、糸検知器に組み込むことができる。正しい機能の最終的な前提条件は、糸切れによって生じる信号の帯域幅が制御帯域幅よりも遙かに大きいことである。糸切れは、制御の反応時間よりずっと速く起こる入力走行信号の低下をもたらし、正しい最終的な出力停止信号が確実に得られる。
【0007】
特に、編機や整経機においては、糸が穏やかに加速されながら走行を開始し、円滑な減速の後に停止するまで長時間にわたって実質的に一定の速度で走行するので、パラメータの固有変動は充分に遅い。物理現象が遅いと、最終的な出力信号を出す前に受入れ可能な時間遅れを以て濾波を行うことによって、偽の最終停止信号が発生する恐れなしに利得増幅を調節するのに充分な時間が提供される。
【0008】
増幅された走行入力信号を所定のしきい値と比較して、検出走行信号を出力し、それに基づいて最終出力信号を安全に発生可能とし、それと同時にこの検出走行信号を利得増幅の制御に使用して、増幅された走行入力信号が前記しきい値よりも高くなるようにすることができる。既に述べたように、互いに関連する制御帯域幅と走行入力信号の固有変動の帯域幅は、前記変動を制御に追随させ、基本的に安定な検出走行信号を確実に得ることを可能にし、この信号の変動は、これが糸切れによる急速な低下によって生じたものでない限り、出力フィルタによって濾波される。
【0009】
この方法の別の態様によれば、利得増幅の変動は走行入力信号の振幅とは無関係に制御され、最終的な出力信号を特定の限界内に維持する。
【0010】
前記AGC制御法は、前記検出走行信号に基づいて増幅利得制御信号を発生させることによって、確実且つ恒常的に行われることができ、増幅器はその増幅定数又は感度を適宜に変えることによってこの増幅利得制御信号に対して応答する。前記検出走行信号が上昇又は下降傾向を示し始めると、利得増幅はそれに応じて直ちに下降又は上昇するであろう。
【0011】
圧電式トランスジューサの場合には、糸とその走行に起因する殆どすべてのパラメータは、走行入力信号にとって重要な糸張力を除いて基本的に一定であるから、検出走行信号に基づいて発せられた増幅利得制御信号は、張力変動を補償するのに必要な制御の成果を比較的正確に反映している。前記の相互関係は糸の瞬間張力を測定するのに使用することができる。
【0012】
信頼性の高い論理的な検出走行信号又は走行/停止信号を発生させるために、検出しきい値を変えることが必要な場合もある。
【0013】
糸検知器を具えた機械の正しい作業サイクル内で最終出力停止信号が発生する場合、即ち糸切れに起因しないで意図した通りに糸が停止する場合があるので、糸の走行/停止状態を表す最終出力信号を、正常な即ち正しい走行/停止状態に関連する同期信号を参照して評価することが有用である。関連する同期信号が糸が走行していなければならないことを示している場合には、糸切れを表す最終出力停止信号は機械を停止させる。
【0014】
糸検知器においては、検出走行信号内で充分に遅い速度で生じる前述したようなパラメータの固有変動即ちスパイクを補償するのに充分な弱さのAGC制御法の反応時間を有することが有利である。逆に、糸切れは糸入力信号の急激な低下を招くので、検出走行信号はそれ以後は安定して維持不可能となり、出力フィルタでもこの急激な低下を除くことはできず、糸切れの場合には確実な最終出力停止信号が発せられるであろう。
【0015】
増幅利得制御回路の反応時間は、パラメータの固有変動を補償するように構成されていなければならない。
【0016】
糸検知器にはすべてのタイプのトランスジューサを使用することができる。特に有利なのは、確実且つ安全に作動する圧電式又は静電式トランスジューサである。
【0017】
図面を参照して本発明の実施例を説明する。
【0018】
図1には糸を消費する繊維機械の一例として、糸供給装置Fに中間的に貯留された糸Yを消費する編機Kが示されている。糸供給装置Fは、ブレーキリング2を担持した回転可能な貯留体1を具え、糸は出口アイレットと糸検知器Aを経て下方に引き出され、編機Kの編成ステーション7に導入される。糸供給装置Fは、制御ユニット4によって制御される電気式駆動装置3と、貯留体1に貯留された糸を監視するセンサ5を具えている。
【0019】
糸検知器Aは糸案内エレメント6を具え、これを通じて引き出される糸Yは偏って走行し、その速度及び/又は張力によって電子式トランスジューサTに作用を及ぼし、制御ユニットCで処理される信号を発生するように構成されている。糸検知器Aは、例えば糸切れが生じた場合に編機K及び/又は糸供給装置Fを停止させる役目を持っている。更に、糸検知器Aによってもたらされた最終出力信号は、例えば編機の作業サイクル又はその同期信号に応じた信頼性のある糸の走行/停止状態を表さなければならない。
【0020】
制御回路Cを有する糸検知器Aが図2にブロックダイアグラムの形で描かれている。走行出力信号Sを提供するトランスジューサT(例えば圧電式又は静電式トランスジューサ)は、検出器/比較器D/Cのためのいわゆる「色付き」ノイズの形の増幅された走行出力信号ASを発生する可変利得増幅器VAに接続され、検出器/比較器D/Cは検出された走行信号DSを出力する。この目的のために、検出器/比較器D/Cは所定のしきい値によって作動し、増幅出力信号ASのレベルがしきい値よりも高い場合には、検出走行信号DSは糸が走行していることを検出器/比較器D/Cの出力端において表す。検出走行出力信号DSは出力フィルタOFによって最終的に濾波され、最終出力信号OSの形、即ち最終出力走行信号か最終出力停止信号のいずれかで出力される。前記最終出力信号は、例えば編機の制御ユニット又はストップモーション・リレー及び/又はフィーダにおいて、例えば糸供給装置Fからの糸Yが走行しているかいないかを示すいわゆる同期信号と相関を有するものと考えられる。(それぞれがそれ自体の糸検出器Aを持っている複数の同様な糸供給装置Fが配置され、編機Kの編成ステーションに数本の糸を供給している場合もある。)
【0021】
図2の糸検出器Aの制御回路には、更に増幅利得制御回路AGCが設けられ、これは可変利得増幅器VAの調節入口と検出器/比較器D/Cの出力端にも接続されている。例えば「ブロックされた発振器(例えば約2.5KHzの発振周波数)」の形の増幅利得制御回路AGCは、可変利得増幅器VAの利得増幅或いは各増幅定数或いは増幅された出力信号ASを変化させるための増幅利得制御信号CSを発生することが可能である。検出された走行信号DSの瞬間値又はレベルは、増幅された利得制御信号CSを発生するための重要なパラメータとして使用される。増幅利得制御回路AGCは、約40msの一定反応時間Tcだけ作用する。同様に、出力フィルタOFは約50msの所定の一定時間遅れToだけ作用する。即ち、時間遅れToは反応時間Tcより僅かに長い。
【0022】
糸検出器Aの作用を図2と図3を参照して述べる。糸検出器Aの適正な作用の前提条件は、既に述べたToとTcとの間の差である。更に、AGC制御がこれらのパラメータの固有変動に追随できるように、制御の帯域幅を走行入力信号Sのすべてのパラメータの固有変動の帯域幅よりも広くする必要がある。糸切れは走行入力信号のパラメータの固有変動ではなく、走行入力信号はAGC回路の反応時間Toよりも遙かに急速に減少する。
【0023】
図3の上一段目のグラフに示されているように、編機において、糸が切れない場合には、糸はゆるやかに加速されながらスタートし、次ぎに長時間一定の速度で走行し、最後に円滑な減速の後に停止する。上一段目のグラフのカーブの第2の部分においては、糸は再びなだらかに加速されながらスタートし、実質的に一定の速度で走行している。しかし、この場合には糸切れBが生じ、糸の速度が突然ゼロまで低下していることを意味している。
【0024】
図3の二段目のカーブは、検出された走行速度DS(上から三段目のグラフ)に基づいて、或いはこれを安定に維持するように発生された増幅利得制御信号CSを表している。上から二段目のグラフは、糸の速度が消失した場合に増幅利得制御信号CSが最大になるように制御され、糸速度の挙動に対して反比例している。実際には、AGC回路の介在によって、糸の走行中に増幅利得制御信号CSは、比較的安定な検出走行信号DSを維持し且つ安定な出力信号OS(上から四段目のグラフ)を確保するのに丁度充分なだけの最適浮動最小値Mに調節される。時間の特定な点における感度又は増幅利得の最も有利な最小値は、糸の速度及び作業条件を代表するその他のパラメータから誘導される安定な最終出力信号が発生する値に対応し、その最小値において最終出力信号は外部ノイズのみによる偽の糸の動きには反応せず、糸が正しく走行しているにもかかわらず間違った最終出力停止信号が発せられる恐れが解消する。増幅走行出力信号ASが常に検出器/比較器D/Cにおいて考えられたしきい値の上に留まるように、既に述べた如く信号CSは走行入力信号S即ち糸の速度プロファイルに実質的に反比例するように変調され、その結果、信号連鎖DS即ち上から三段目のグラフにおける検出走行信号DSが得られる。
【0025】
糸の走行中はパラメータの固有の変動は不可避なので、AGC回路は前述の反応時間Tcだけ作動する。この信号の変動が生じた時に増幅利得制御が反応時間Tc内に直ちにこれを補償すると云う事実の結果として、これらの変動によって、信号連鎖DSにスパイクEが生じる。しかし、これらのスパイクEは出力フィルタOFの時間遅れToよりも短い時間で補償されるので、最終的に発生する出力走行信号OSは全くスパイクの無い安定したものとなり、監視される糸の走行/停止状態を高い信頼性を以て判断することを可能にする。
【0026】
図3の最も下の図は、いわゆる同期信号、即ち、例えば各糸供給装置或いは糸検知器Aの制御回路Cに対して糸が走行していなければならない時期とそうでない時期を示すために編機の制御ユニットから発せられる信号を示している。
【0027】
上方のグラフの左側に示されているように、この同期信号によって要求されているように糸が減速されて静止している場合には、糸の停止に対応して生じる検出走行信号DSの端は、最終的出力停止信号(左側の信号連鎖OS)を生じるが、これは同期信号の低下によって要求された予定された糸の停止状態を確認するだけのものなので、例えば編機の制御ユニットにおいては重要なものとは考えられない。
【0028】
しかし、図3の上方の図の右側のグラフ(Vが糸切れに起因して低下している)に示されているように、信号の低下が急速で増幅利得制御信号CSがこの急激な信号の低下に追随できず、これを補償できない場合には、増幅された出力信号ASはしきい値に達せず、検出された走行信号DSは、出力フィルタOFの時間遅れToに起因してSDSにおいて低下して、信号連鎖OSの幾分遅延した最終出力停止信号SOSになるであろう。この時点においても、同期信号(図3の最も下のグラフ)が存在して糸が実際には走行しなければならないことを示しているので、編機Kの制御ユニットは最終出力停止信号SOSを糸切れBを示すものとして直ちに認識し、編機及び/又は糸供給装置のスイッチを切るであろう。
【0029】
適用された増幅AGCの制御法は、正常作業中において偽の最終停止信号を発生させてはならない。不可避の固有の信号変動も偽の停止信号を発生させてはならない。これは、AGC回路の反応時間Tcより僅かに長い時間遅れToの間に検出走行信号DSを濾波することで達成される。しかし、この付加される遅れToは、比較的遅いパラメータの固有変動で作動する編機や整経機の場合に受入れ可能である。なぜならば、AGC制御法によって感度又は利得増幅の調節を行い、出力する前に検出走行出力信号DSを前記受入れ可能な時間遅れToを以て濾波することによって、偽の最終停止信号の発生を防ぐのに充分な時間が物理現象の緩慢さによって与えられるからである。更に、糸の張力の他はすべての糸パラメータが基本的に一定である圧電式トランスジューサTの場合における増幅利得制御信号CS(図3の最も上から二番目のグラフ)も、実際には張力変動を補償する制御の成果による測定である。したがって、CSは糸張力の測定又は監視に採用されることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 編機の糸供給及び取り入れ位置である。
【図2】 図1に使用されている糸検知器のブロックダイアグラムである。
【図3】 糸検知器の作動方法を表わす数個の重ねられたグラフである。

Claims (5)

  1. 編機又は整経機等の繊維機械において、最小速度と最大速度の間で変化する糸速度で、予定された走行状態の間に走行する糸(Y)の走行/停止の状態を、糸が作用を及ぼすトランスジューサ(D)を含む電子式糸検知器の使用によって監視する方法であって、
    前記方法は、前記トランスジューサ(D)によって発生される走行入力信号(S)の可変利得増幅器(VA)での可変利得増幅を行い、走行入力信号(S)は、前記走行/停止の状態を示す最終出力信号(OS,SOS)を発生するために、さらに、処理され、そして濾波され、
    最終出力信号(OS,SOS)は、前記予定された糸の走行/停止の状態に関連して、同期して発生される同期信号(SYNC)との比較により常時評価されて、糸が走行していなければならない時期と走行していない時期とを示し、
    前記走行入力信号(S)に対する所定の最大利得増幅から始まり、利得増幅は、恒常的かつ自動的に、実質的に糸速度に反比例するように、一定の反応時間(Tc)を以て、外部の電気的ノイズのみによる偽の糸の動きには反応しない、安定した出力信号(OS)を誘導するために丁度充分な、前記走行入力信号(S)に対する増幅係数を調整するため、利得増幅の浮動最小値(M)の方向に、電子的に制御され、
    利得増幅制御の前記反応時間(TC)でもって、糸が走行しているにもかかわらず糸が停止したことを示す異常最終出力信号(SOS)を発生する、前記走行入力信号の固有パラメータ変動(E)は補償され、
    一方、予定された走行状態の間に、糸切れ(B)によって生ずる前記走行入力信号(S)の急激な全体的な低下は、前記糸切れ(B)を表す最終出力信号(SOS)に処理されることを特徴とする方法。
  2. 前記走行入力信号(S)は増幅されて増幅走行出力信号(AS)となり、該信号は検出走行信号(DS)を得るために所定のしきい値と常時比較され、
    安定した最終出力信号(OS,SOS)を得るために前記増幅走行出力信号(AS)が前記しきい値の丁度上方に維持されるように、前記利得増幅は、検出走行信号(DS)を得るために前記比較に基づいて前記浮動最小値(M)の方向に制御され
    前記一定の反応時間(Tc)で、可変の利得増幅制御信号(CS)が、前記検出走行信号(DS)を得るため、前記利得増幅制御信号(CS)を前記浮動最小値(M)の方向の前記利得増幅に制御するために前記比較に基いて発生されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 浮動最小値(M)の方向への前記利得増幅の制御は、前記走行入力信号(S)の固有パラメータ変動により生じる帯域幅の大きさよりも大きい制御帯域幅で行われ、上記制御帯域幅は、糸切れ(B)によって生じる走行入力信号の変動の帯域幅の大きさよりも著しく狭いことを特徴とする請求項1に記載の方法。
  4. 前記安定した最終出力信号(OS、SOS)を得るために、前記検出走行信号(DS)は、前記一定の反応時間(Tc)より僅かに大きい時間遅れ(To)を以て、濾波されることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. 編機や整経機等の繊維機械において、最小速度と最大速度の間で変化する糸速度で、予定された走行条件の間に走行する片寄せられた糸(Y)の走行/停止状態を監視する糸検知器(A)であって、
    走行する糸(Y)の作用によって走行入力信号(S)を発生する電子式トランスジューサ(T)と、
    前記走行入力信号(S)を増幅走行信号(AS)に増幅するために前記トランスジューサ(T)に接続された可変利得増幅を有する増幅器(VA)と、
    検出走行信号(DS)を発生するために前記増幅走行出力信号(AS)を検出しきい値と比較するための検出器/比較器(D/C)と、
    予定された糸停止状態を表す最終出力信号(OS)および糸切れ(B)を表す最終出力信号(SOS)を出力するために、前記走行入力信号(S)の固有のパラメータ変動(E)の影響のない時間遅れ(To)を以て、前記検出走行信号(DS)を濾波するために前記検出器/比較器(D/C)に接続された出力フィルタ(OF)とを具えており、
    増幅利得制御回路(AGC)が設けられて、前記検出器/比較器(D/C)の出口と、前記検出走行信号(DS)に基づいて、前記走行入力信号(S)に対する実質的に糸速度に反比例する利得増幅係数を調整し、瞬間的な浮動最小値(M)の方向に増幅を変更するための、可変の利得増幅制御信号(CS)を発生するための前記増幅器(VA)との間に接続されており、これによって前記最小値(M)でもって、前記出力フィルタ(OF)が、前記最終走行出力信号(OS、SOS)を安定して出力し、
    前記増幅利得制御回路(AGC)によって制御される前記利得増幅は、前記出力フィルタ(OF)の時間遅れ(To)よりも短い一定の反応時間(Tc)を備えて、外部の電気的ノイズのみによる偽の糸の動きに反応しないように、可変であり、
    且つ、前記糸検知器(A)は、糸(Y)の速度及び/又は張力に依存して、前記固有パラメータ変動を含む前記走行入力信号(S)を作り出す、圧電式又は静電式トランスジューサ(T)を具えていることを特徴とする糸検知器(A)。
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