SE511091C2 - Garnmatare för textilmaskiner - Google Patents

Description

511 091 4 LOSNINGEN Uppfinningens primära syfte uppfylls med de i patentkravets 1 kännetecknande del angivna särdragen.

Vid en garnmatare för textilmaskiner med ett roterbart garnhjul som har en med varierande bakgrund försedd bäryta för ett garnlager uppfylls uppfinningens syfte således genom att av- känningen av garnlagrets tillstànd och/eller styrningen av motorn sker med utnyttjande av den varierande bakgrunden.

Avlindning kan ske utan kontroll medan garnlagret som sådant på kroppen kontrolleras.

Garnpälindningen kan kontrolleras med utgångspunkt från garnlagrets storlek. l en utföringsform är motorn anordnad på eller med en gemensam drivaxel. Motorn kan därvid arbeta i två olika funktionsfaser. Den första funktionsfasen avser därvid nor- malmatning för garn och den andra funktionsmatningen positiv matning av garn. l ytterligare vidareutvecklingar av uppfinningstanken anordnas enheten i stommen på en aktuell textilmaskin i anslutning till garnmataren. Enheten kan innefatta en eller flera ljuskällor som företrädesvis har formen av lysdioder. Ljuskällorna eller stràlkâllorna emitterar ljus resp. strålning mot spolkroppens garnlageruppbärande yta via ett linsarrangemang. Detta kan i en utföringsform innefatta en eller flera linser. Flesp. lins kan arbeta med stor strålgenomsläppande area och t.ex. uppvisa en area av 10-30 mm2.

Enheten kan även innefatta detektororgan som mottar från avkänd area på aktuella garnvarv reflekterad strålning via nämnda linsarrangemang. l en ytterligare utfö- ringsform är emitterings- och detektororganen anordnade parallellt med varandra. Med detta avses att emitterings- och detektororganens längdaxlar är väsentligen parallellt anordnade med varandra. Nämnda linser är därvid anordnade att trots parallelliteten hos emitterings- och detektororganen medge att detektororganen betraktar samma delytor på spolkroppens garnlageruppbärande yta som emitteringsorganet belyser. Nämnda linser kan i en utföringsform innefatta i ett gemensamt plan anordnade ytor där det gemen- samma planet är väsentligen parallellställt med den garnlageruppbärande ytan.

Parallellställning kan även ses så att ett plan som sträcker sig genom kroppens längdaxel är parallellt med nämnda gemensamma plan. l en föredragen utföringsform är emitte- rings-, lins och detektorarrangemanget anordnat så att dess komponenter och inbördes avstånd är låsta i samband med tillverkningen av enheten. Nämnda låsning avser därvid 511 091 utföras utan krav pà stor monteringsnoggrannhet. Uppfinningen löser även detta problem och föreslår att i enheten ingående komponenter och avstånden mellan och lägen för dessa skall fastställas genom att ingående komponenter har styrningar och anlägg- ningsytor för bestämning av avstànden och lägena.

Det är angeläget att avkänningsfunktionen blir ändamålsenligt exakt och inte så känslig mot smutspartiklar, damm, etc., samtidigt som enheten och dess komponenter blir tillverkningsvänliga och hopsättningsförfarandet för enheten som sådant blir så enkel som möjligt. Uppfinningen löser även detta problem b l.a. genom att alla yttre ytor är plana och så positionerade att dammet med svårighet kan fastna på ytan. De olika delarna är utrustade med sådana fogar så att genomträngnlngen av dammet försvåras. Dessutom är den interna optiken monterad på så sätt att dammet måste passera flera skikt/delar innan den kan avsätta sig på de kritiska delama.

Ytan kan t.ex. anordnas pà eller med stavformade element eller pinnar som effektuerar garnseparationsfunktion på känt sätt. Pinnarnas passage framför mätpunkten att ge signalstörning varje gäng en pinne kommer i mätpunkten. Denna störning kan vara både positiv, negativ eller förstärkande, och för vissa garner kommer signalen att minska då garnet täcker pinnen medan för andra gamer kommer signalen att förstärkas då den täcks av garnet. Nämnda pinnar kan ge problem vid mätningen som försvårar mätningen.

Uppfinningen löser även detta problem.

Vid förekommande normal- och tvångs(-positiv)-matning har man tidigare föreslagit antingen två utföranden för garnmataren eller en garnmatare med tekniskt komplicerad konstruktion och funktion som bl.a. innefattar ett dubbelaxelsystem. Det föreligger behov av att kunna utnyttja en och samma garnmatare för både normal- och tvångs- matningsfunktionerna. Uppfinningen löser även detta problem och föreslår enkel uppbyggnad av kropp och motor kring en gemensam solid axel.

I en utföringsform utnyttjar uppfinningen ett-linssystem med linser som uppvisar sfärisk begränsningsyta. Det är ett problem att anordna dylika ytor i förhållande till strälemitterande- och strålmottagande organ så att de senare trots att parallell- arrangemang via linssystemet bestrålar och betraktar samma fläck på ifrågavarande garnvarv/yta. Uppfinningen löser även detta problem. Det är även väsentligt att i av- känningsfunktionen erhålla rätt infallsvinkel för strålgången mot garnet på den garn- lageruppbärande ytan. Uppfinningen löser detta problem. 511 091 Avkännings- och styrorganen eller nämnda enhet år anordnade att effektuera en väsentligen konstant trådspänning före garnkonsumerande delar i aktuell textilmaskin.

Detektororganen kan tack vare sina placeringar vara anordnade att fokusera pà resp. garnlager på den garnlageruppbärande ytan. Den gamlageruppbärande ytans variation eller mönster möjliggör relationsställning av ytan till motorns vridningsvarv. Detta utgör en bestämningsfaktor pà garnmatningsfunktionen. Vid utnyttjandet av t.ex. en trefasmotor kan läget pà motorn erhållas genom kunskap att då en viss fas är inkopplad intar motorn ett av sex vridningslägen. Elektroniken kan dessutom detektera rörelse och upphöra med att styra motorn, men kan också kvarstå med förorsakande med en viss hjälpstyrning för att åstadkomma en tystare och jämnare gäng pà motorn. Styrningen blir dà tvàngstyrd till remdriften och fungerar som en servofunktion till remmen.

Dá det elektriska fältet därvid roterar i statorn kommer rotorn att tvångsmässigt följa detta eller stà helt stilla, dvs. rotorn kommer att gå helt synkront med fältet. Med denna vetskap vet man att motorn antingen följer inkoppiingen till motorn, eller står still.

Alternativt kan motorn gå med halva hastigheten, men skillnaden mellan fältets rota- tionshastighet och garnhjulets eller den roterande kroppens hastighet kommer att vara stor och lätt detekterbar.

Den i ovan omnämnda störningen frán pinnarna som bildar den roterande garnupp- bärande kroppen kan användas för att mäta in positionen pà kroppen. Kännedom om positionen gör det möjligt styra funktionen pà motorn. Positionen (störningen fràn pinnarna) kan i sig själv användas för att i mätutrustningen undertrycka störningen fràn själva pinnen.

Ett förfarande enligt uppfinningen kan anses vara kännetecknat av att enheten utföres med en första plan frontdel på vars insida appliceras ett linssystem med plana ytor som anordnas i anslutning till den företrädesvis plana ytterytan pà frontdelen och med välvda ytor som riktas mot enhetens inre. Enheten utföres även med öppningar för stràlgàng försedd del och med en elektroniska komponenter och kretsar/tryckta kretsar uppbä- rande del. Nämnda komponenter kan därvid innefatta strälemitterande och stràldetek- terande organ. Enheter anordnas företrädesvis med en sockel- och/eller styrdel för de stràlemitterande- och stràldetekterande organen. Garnmataren och enheten monteras fast i en stomdel pà nämnda maskin. Alternativt kan enheten monteras till en redan be- fintlig garnmatare eller vice versa. Genom enhetens uppbyggnad är för avkännings- funktionen kritiska avstànd inbyggda fast i enhetens konstruktion och relationsställ- Ut 511 091 de för avkänningen kritiska värdena och placeringarna. Genom nämnda låsning möjlig- göres en okritisk inbyggnad eller montering i anslutning till garnmataren vid vilken enheten skall anordnas i aktuell maskin. Fixeringen och positioneringen av delarna kan ske genom att de ingående delama är utrustade med kanter, anläggningsytor, hål, styr- ningar och fixeringar. På detta sätt kan det relativa läget mellan de ingående delarna erhållas med god precision på ett enkelt och säkert sätt. l en ytterligare föredragen utföringsform är de vid enheten in- och utgående strålarna vid emittering och reflektion tilldelade asymmetriska passager genom enhetens linsorgan. l en ytterligare utföringsform är resp. lins utformad med en väsentligen plan yta som är vänd mot kroppens garnuppbárande yta. Resp. lins innefattar därvid även en välvd yta som är riktad från kroppens garnlager uppbärande yta. l enheten ingående elektroniska komponenter och kretsar, tillsammans med nämnda strälemitterings- och detektororgan är företrädesvis placerade pà ett och samma monteringskort. Enheten ifråga kan utföras med en främre linsuppbärande del, en strälningsgenomsläppningsdel som uppvisar öppningar för strålgången, en sockel- eller styrdel för emitterings- och detektororgan och nämnda elektronkomponent- och/eller kretskort. Ett första avstånd mellan den linsuppbärande delen och sockeldelen är 2 till 4 gånger större än ett andra avstånd, som därvid kan vara mellan 10-100 mm, mellan den linsuppbärande delen och den garnlageruppbårande ytan på kroppen. På så sätt erhålles en linsapplicering nära gamet på den garnuppbárande ytan på kroppen och stor känslighet eller indikations- effekt av garnet med hjälp av detektororganens placeringar. Samtidigt erhålles stor okänslighet mot smutspartiklar, damm, etc. Genom nämnda avstånd utnyttjas optimalt befintliga egenskaper i lysdioden. energin från lysdioden kommer ut från en viss area.

För att avbilda denna energi i mätpunkten med en given area måste i normalfallet en förminskas göras. Genom att kravet på energin har ställts att energin skall vara liten kan en liten del av lysdioden .avbildas och därmed kan lysdioden flyttas närmare optiken.

Detta kan i och för sig lösas genom att montera ytterligare optik framför lysdioden, vilket resulterar i ett högre pris. l en utföringsform är garnmataren anslutbar till remdrift och i samband med anslutning till remdriften är elektroniken anordnad att bortkoppla nämnda styrfunktion för motorn. Den gamlageruppbârande ytan på kroppen är företrädesvis anordnad med varierande bakgrund för betraktande optik eller för detektororganen. Ett ytterligare särdrag av en viktig utföringsform är att den av optiken effektuerade strålemitterlngen infaller väsentligen vinkelrätt mot trådarna på den garnlageruppbårande kroppen. 511 091 8 figur 1 i vertikalsnitt visar en garnmatare och en tillhörande enhet för kontaktlös avkänning av garnmatarens garnlager och styrning av garnmatarens motor, figur 2 i horisontalsnitt visar enheten enligt figuren 1, figur 3 i vertikalvy visar inbördes placeringar av emitterings- och detekteringsorgan, linsorgan och den gamuppbärande ytan pà den roterande kroppen med avkännbart garnlager, och figur 4 i schemaform visar elektronik i avkännings- och styrenheten och däri ingående emitterings- och detekteringsorgan.

DETALJERAD UTFÖRINGSFOFIM l figuren 1 är en stomme i en textilmaskin angiven med 1. Garnmataren är via sitt hus infäst i stommen. Garnmataren är samverkbar med eller innefattar en enhet 3 för av- känning av garnmatarens garnlager och styming av garnmatarens motor. Även enheten 3 är fast anordnad i nämnda maskinstomme och bildar en separat till maskinstommen applicerbar del. Garnmataren är försedd med en motor 4 med lindning 5 och rotordel 6 i magnetiskt material. Motorn är lagrad till maskinstommen via en axel 7 som utgör en solid garnmataren väsentligen genomgående axel. Axeln är lagrad i kullager 8a och 8b.

Axeln sträcker sig utanför garnmataren med en övre del 7a. Till den andra axeländen 7b är anordnad en roterbar kropp 9 som innefattar en garnlager uppbärande yta 10 pá vilken garnvarv 11 är upplindningsbara. Den roterbara eller roterande kroppen är fast förankrad till nämnda axeldel 7b. Den roterbara kroppen är även försedd med garn- lagerframförande anordningar som frammatar pämatade garnvarv allteftersom de pàlindas. Denna funktion àstadkommes med hjälp av excentriskt arbetande organ 12 som vid sina övre delar är lagrade till eller i denroterbara kroppen via ett kullager 13.

Nämnda anordningar innefattar även stavforrnade element 14a eller pinnar anordnade vid sidan av varandra i nämnda excentriskt arbetande organ 12. Respektive element utför på känt sätt en rotationsrörelse. De stavformade elementen 14a är belägna pà av- ständ fràn varandra runt hela omkretsen pä ifrågavarande kroppsdel. Pà motsvarande sätt är stavforrnade element 14b anordnade på kroppen 9. Pinnarna finns bäde i kroppen 9 och organet 12, varvid pinnarna över varvet varannan sitter monterad i 9 och 511091 ningen mellan gammataren och enheten kan göras mindre toleranskänslig. Optiken kan vara gjord i ett stycke genom gjutning eller slipning. Även om det är normalt och optiskt bäst att ha krökta ytor på båda sidor är av tillverkningstekniska och dammtekniska skäl den ena ytan plan i föreliggande fall. l angivna figurer är utnyttjade lysdioder och sensorer eller givare fixerade till en hållare som sitter ovanpå kretskortet. Fixeringen skulle även kunna göras direkt mot kretskortet med hjälp av distanser mellan lysdiod/senror och kretskortet alternativt ytmonteras.

FÖRDELAR Genom det ovan föreslagna erhålls fördelar genom att ett enda grundutförande som löser olika funktioner i olika maskiner kan utnyttjas om så erfordras. För garnavkänningen kan kontaktfri funktion erbjudas. En separat enhet med väsentligen samtliga kompo- nenter kan tillverkas och tillhandahållas separat, vilket medför att uppfinningen kan erbjudas både vid nytillverkning och modifiering av befintliga maskiner. Arrangemanget blir okritiskt och okänsligt för smuts och beläggningar. All elektronik kan anordnas på ett och samma kort och tillverkas och erbjudas separat. På kortet kan avancerad optik och elektronik integreras. Parallellinriktning av emitterings- och mottagningsorganen och ej vinklade linsappliceringar förenklar enhetens uppbyggnad avsevärt. Systemet blir trots detta känsligt frän funktionssynpunkt och genom arrangemanget kan de parallellt anordnade emitterings- och avkänningsorganen bestràla resp. betrakta samma fläck på garnlagret. Fleflekterad strålning sprids effektivt över resp. detektors hela yta. l fallet med stavformselementsuppbyggd garnlageruppbärande yta kan detektorn hindras från att avkänna densamma. Genom arrangemanget kan elektroniken skilja ut motorns olika lägen och rotationsriktningar, vilket underlättar garnlagerbestämningen på kroppen. Inga speciella korrektionsarrangemang behöver göras vid t.ex. positiv matning.

FlGURBESKRlVNlNG En för närvarande förslagen utföringsform av en anordning och ett förfarande som uppvisar de för uppfinningen signifikativa kännetecknen skall beskrivas i nedanstående under samtidig hänvisning till bifogade ritningar där 511 091 10 delen 29 är 2-4 gånger större än avståndet A. Avståndet A kan anta värden mellan 10- 100 mm. Alternativt kan hela optiken göras i ett stycke med kanter, styrningar och tätningar inbyggda i den transparanta detaljen 34. Denna detalj 34 är i sig en del av hela enheten och fungerar både som lock, lins. tätning och till en liten del uppstyvning av konstruktionen. Genom arrangemanget kommer linssystemet i nära anslutning till garnlagervarven 11. De stràlemitterande elementen 27 och detektororganen 28 är an- ordnade i väsentligen samma plan på samma sida om linssystemet. Elementens 27 längdaxlar 27a är väsentligen parallella med detektororganens längdaxlar 28. Genom det visade linssystemet där linserna är parallellförskjutna i förhållande till varandra kan, trots lägena för källorna 27 och detektororganen 28 och parallelliteten dem emellan, resp. detektororgan betrakta samma fläck på garnlagret som den tillhörande emitte- ringskällan bestràlar. l figuren 1 har en emitterad stràle eller emitterat ljus symbo- iiserats med 40. Strålen passerar en öppning 41 i öppningsdelen 33 och når fram till den övre gränser för garnlagret på den roterande kroppen. ifrågavarande garnvarv reflekterar den väsentligen vinkelrätt mot varvet infallande strålen 40 och den sålunda reflekterade stràlen är angiven med 42. Nämnda reflekterade stràle bryts i en lins 43 och passerar nämnda öppning 32 tillbaka mot detektom 44. Motsvarande strålgàngar erhålles för källan 45 och den därmed samarbetande detektorn 28. Källan 45 och detektorn 28 arbetar mot det nedersta garnvarvet på garnlagret. En stor mängd reflek- terat ljus erhålles på hela detektorytan 28 resp. 44. Enheten är försedd med en nedre innervägg 46 och en övre innervägg 47, i vilka nedre och övre innerväggar delen 34 âr inspänd eller fastsatt. Delen 23 är fastsatta i den nedre innerväggen 46a och en övre vägg 16a. Enheten 3 utgör således en separat till stomdelen monterbar enhet. l enhetens optiska funktion är avståndet B förhållandevis kritiskt. Även inplaceringen av öpp- ningarna 32 i delen 33 är viktig. Stràlkällornas och detektorernas lägen är även väsentliga. Detektorn kan bestå av lysdiod med en viss storlek,. med ett avstånd till optiken, med en bländare framför, med ett avstånd mellan optik och mätpunkt, ett av- stånd mellan mätpunkt och sensorns linsfunktion, ett avstånd mellan linsen och sensor, och med en viss storlek. Alla dessa parametrar beror på varandra och om någon ändras skall normalt övriga ändras om inte mindre känslighet i mätningen kan accepteras. Alla nämnda kritiska lägen och avstånd inbygges i enheten i anslutning till dennas tillverk- ning. Avståndet A är mindre toleranskänsligt för funktionen i dess helhet.

Figuren 2 och avser att visa linsernas 48 och 49 parallellförskjutriingar. Dessutom framgår att stràlningskällor 45, 50 kan anordnas parallellt vid sidan om varandra även i horisontalplanet, vilket även gäller för nämnda detektororgan 28, 44. 511 091 varannan i 12. Pinnarna ligger på jämn delning över varvet på både 9 och 12. Däremot kan det inbördes avståndet mellan pinnama på 9 och 12 variera över varvet beroende pà vinkel och offset mellan rotationscentrum på kroppsdelarna 9 och 12. Ytterytorna av nämnda stavformade element bildar nämnda garnlager uppbärande yta 10. Då kroppen roteras utför de stavformade elementen smärre rotationsrörelser och åstadkommer en framfordringsrörelse för nämnda garnlager 11 från de i figuren visade övre delarna av de stavformade elementen till de stavformade elementens nedre delar. Det är genom vinkel och offset mellan 9 och 12 som man mellan dessa kroppsdelar erhåller inbördes rörelser som påverkar garnet på så sätt att det flyttas nedåt med jämn delning. Delningen på garnvarvet kan justeras genom att justera det inbördes förhållandet mellan 9 och 12.

Denna funktion är känd i och för sig och skall inte ytterligare beskrivas här.

Nämnda enhet 3 år ansluten till stomdelens 1 undre delar. Dessutom innefattar enheten 3 en främre väggdel 16 och en övre väggdel 17. Enheten 3 är fastsatt i stomdelen medelst ej speciellt visade skruvar 18 och 19. Dessutom är enheten försedd med anslutnings- organ 20 som är fixerade i en urtagning 21 på stomdelens 1 undersida via en del 22. Via nämnda anslutningsorgan anslutes kraftförsörjningen för enheten. Anslutningsorganen visar även utgångar för styming av motorn 6. Nämnda anslutningar kan göras på i och för sig känt sätt med stiftorgan eller motsvarande. Nämnda anslutningsorgan är dessutom förankrade i ett monteringskort 23 som ingår i nämnda enhet 3. Förankringen är utförd medelst fasthållningsorgan 24. Nämnda kort utgör monteringsstomme för ej speciellt visade elektriska komponenter och tryckta kretsar. Kretsarna innefattar bl.a. en an- slutning 25 för motorlindningen, varvid anslutningsledaren är angiven med 26 (lagd i öglor). Utöver nämnda elektroniska komponenter uppbär kortet 23 även strålnings- emitterande element 27, vilka i utföringsexemplet har formen av lysdioder av i och för sig känt slag. Dessutom är till kortet anslutna detektororgan 28 av likaledes i och för sig känt slag. Strålningskällorna 27 och detektororganen 28 är fixerade till sina lägen medelst en sockel- eller styrdel 29. Elförbindningarna till kortet från strålningskäl- lorna och detektororganen är visade med 30 resp. 31. Dessutom ingår l enheten öpp- ningar 32 för strålgången, som effektueras av arrangemanget, uppbärande del 33.

Framför nämnda del är anordnat ett linsarrangemang uppbärande del 34. l lins- arrangemanget ingår ett antal linser 35. Linsema uppvisar dels en plan yta 36 som väsentligen sammanfaller med en plan ytteryta 37 på delen 34. Resp. lins innefattar även en välvd del 38 som är vänd inåt mot enhetens 3 inre, eller mot delen 33.

Frontytan 37 är belägen på ett avstånd A i förhållande till den garnlager uppbärande ytan 10. Ett avstånd B mellan nämnda yta 37 och detektorytan eller framytan 39 på sockel- s 1 1 09 1 12 Enligt uppfinningen föreslås en anordning med framträdande god funktion på optiken där placering av ljuskällan och sensoren med hänsyn till garnets form och riktning har en avgörande betydelse för efterstråvat resultat. Placeringen av ljuskällan utgår frán hur bakgrunden, dvs. spolkroppen, ser ut, liksom placering. Uppfinningen bygger bl.a. på det förhållande där ljuset belyser en rund speglande pinne som representerar en av de i ovan angivna pinnarna 14a, 14b. Ljuset reflekteras med normalen till ytan mitt emellan inkommande och utgående stråle. Sett från sidan kommer inget ljus att reflekteras uppåt eller nedåt om ljuset kommer vinkelrätt mot pinnen. l normalfallet är dock inte pinnen helt blank och allt ljus kommer ej heller helt parallellt varför en viss spridning i praktiken kommer att ske uppåt och nedåt. Sett uppifrån i pinnens längdriktning ser man att det ljus som träffar mitt på kommer att reflekteras tillbaks till ljuskällan medan det ljus som träffar vid sidan om mitten kommer att reflekteras ut åt sidan.

Med utgångspunkt från detta faktum har en sensor som skall detektera en perfekt reflekterande pinne som belyses med parallellt ljus placerats vinkelrätt mot pinnen i samma plan som ljuskällan är placerad. Vid användning av vitt màngtrådigt bomullsgarn har man större valfrihet vid placeringen av sensorn eftersom ytan därvid utgör en långt ifrån perfekt reflektor.

Uppfinningen bygger bl.a. på insikten att material-och former, åtminstone runda, som belyses kommer alltid att reflektera ljus tillbaka till ljuskällan när den passerar framför ljuskällan. Det är önskvärt att i en utföringsform kunna mäta på flera punkter på den roterande kroppen eller garnhjulet. Detta kräver ett eller flera par med ljuskälla och detektor. Det är önskvärt att dessa komponenter placeras pà ett och samma krets- kort. En normal placering av sådana komponenter på ett kretskort medför att kretskortet kommer att ligga med sin yta eller kant parallellt med garnhjulets yta eller ett plan genom garnhjulets rotationsaxel.

Orsaken härtill kan bl.a. vara att lysdioder är så konstruerade att om de direkt monteras pà kretskortet kommer ljuset med sin strålei normalen till kretskortet yta. En liten vinkling kan erhållas genom att mekaniskt krökta lysdiodens ben. (För ytmonterade komponenter så är det mer eller mindre ekonomiskt omöjligt). Ju mer ljusstrålen skall vinklas från kretskortet normal ju svårare och dyrare blir det. Samma som ovan gäller för sensor i form av fotodiod, fototransistor eller annan typ av ljuskänslig komponent.

Det finns även lysdioder som har sin ljusstråle parallellt med kretskortet yta. På samma sätt som under punkt 1 så är det möjligt att vinkla denna typ av lysdiod med samma typ 511 091 Det är även möjligt att tilldela två eller flera emitteringskällor ett och samma detek- tororgan, eller vice versa.

I enlighet med figuren 1 skall drivningen av den roterbara kroppen alternativt kunna ske på konventionellt sätt medelst remdrift. Härför är i figuren 1 angivet ett remhjul 51 och en drivrem 52, av vilka den senare är ansluten till en drivkälla/drivhjul i textilmaskinen. l figuren 3 visas med 53 den garnlageruppbärande ytan, varvid gamlagret represen- teras med garnvarv 54. Garnet påmatas ovanifrån och frammatas på ytan i pilens 55 riktning. l figuren är visat två linser 56 och 57 anordnade i delen 58. Emitteringskällan eller i föreliggande fall lysdioden är visad med 59. Den från källan utgående strålningen 60 kan vara pulsad eller icke pulsad strålning. En med källan 59 samarbetande detektor är angiven med 61, vars strålningsmottagande yta är angiven med 62. Strälningen 60 passerar linssystemet och reflekteras på garnet, varvid den reflekterade strålningen som ledes mot detektorytan 62 visats med 63. Ett avstånd från enhetens företrädesvis plana ytteryta 64 och gamlagret 54 är angivet med C och har i föreliggande fall valts till ca 14 mm. Ett avstånd mellan nämnda yta 64 och emitteringskällans 59 strålningseffektuerande del har angivits med D. En centrumlinje för en lins 56 är angiven med 65, en centrumlinje för emitteringskällan är angiven med 66 och en centrumlinje för detektor 61 med 67. Avståndet D har i föreliggande fall valts till 38,7 mm. Centrumlinjerna eller centrumaxlarna 66, 67 är väsentligen parallella och detektorytan 62 är placerad i väsentligen samma plan som ett plan 68 för nämnda strålningsemitterande delar i källan 59. Ett avstånd mellan linsens centrumlinje 65 och detektorns centrumlinje 67 är angivet med E och är valt i föreliggande fall till 20,9 mm. Ett avstånd F mellan axlarna 65 och 66 är valt till 11,5 mm. Strälningen 60, 63 passerar linserna asymmetriskt. Ett avstånd G mellan ytterytan 64 och detektorytan är valt till 43,7. Genom arrangemanget kan emitteringskällan 59 och detektorn placeras pà samma sida om linserna i väsentligen samma plan och ge nämnda noggranna och för smuts okänsliga avkänningsfunktion för garnet: Genom val av måtten A, C, F, E och G, samt lysdiodens och sensorns ytor kan en plan frontyta erhållas samtidigt som linsernas krökta ytor kan bibehållas sfäriska. Trots detta kan en direkt avbildning göras av sensor och ljuskälla på mätpunkten med mycket smà förluster med därtill hög känslighet.

Alternativt kan mera ljussvaga och billiga komponenter användas. 511 091 14 från varandra kan linsen göras stor och mycket ljus kan samlas ihop. Dessutom är det lättare att skärma så att bara ljus från mätpunkt kommer till sensoren och inget som spritts i optiken. Både linsen för lysdioden och till sensoren har sin optiska axelvinkel rätt från garnhjulets axel. Tack vare lysdiodens föreslagna placering blir det för lämpligt lysdioden eftersom linsens optiska axel ligger koncentriskt till mälpunkten och ljuskällan. l det beskrivna fallet är sensorens lins placerad ca 10 mm ovanför linsen till lysdioden därmed ligger denna lins optiska axel även 10mm ovanför mätpunkten. Denna enda avbildningen fungerar utmärkt även om förlusterna ökar något på grund av den ökande infallsvinkeln till optikens plana frontyta. På grund av avstånden mellan sensor optik och optik mätpunkt är ca 2 till 1 så kommer màtpunkten att förstoras ca 2 gånger.

Detta gör att sensor mäste täcka in denna yta med diametern 4 för att den skall kunna utnyttja informationen från hela den punkten som är upplyst. Om nu sensorerna hade varit lika små som Iysdioderna så hade man behövt ytterligare optik framför sensorn för att avbilda dessa 4 mm i diameter på en diameter på 0.3 mm. Sådana sensorer finns men de kan då inte sitta vinelrätt från kretskortet utan måste riktas i den riktning som ljuset kommer ifrån. Eftersom sensorn inte har några problem med upphettning så kan denna till skillnad fràn lysdioden göras hur stor som helst av denna anledning. Det finns därför optiska sensorer av typ fotodiod med en yta från 1 mm2 upp till 84 mm 2. l den be- skrivna utrustningen föreslås en yta mellan 5 och 20 mm2 för att täcka in merparten av mätpunkten. Eftersom denna typ av sensor kan erhållas utan lins är den inte lika känslig för riktningen, utan det gàr utmärkt att placera sensorytan parallellt med kretskortet och låta ljuset falla in snett mot ytan. En viss förlust erhålles på grund av infallsvinkel till ytan. Men vid de aktuella vinklarna är dessa förluster acceptabla. I föreslagen ut- föringsform är sensoren placerad rakt under eller rakt över lysdioden. Det finns tre anledningar att placera sensoren rakt under eller rakt över lysdioden.

För det första är garnet runt och även om det inte bildar en rund spegel kommer den huvudsakligen att sprida ljuset som en rund speglande yta. Vid prov har det visat sig att vissa gamer är detekterbara med endast det visade arrangemanget. Om sensor vrides 90 grader är det reflekterade ljuset så svagt att det inte kan detekteras i det normala bruset.

Detta gäller mörka, tunna och blanka gamer.

För det andra sitter garnet på runda pinnar (stavformade element). Om dessa pinnar är blanka och speglande kommer minimalt med ljus att reflekteras in i sensoren. Detta betyder att redan vid måttligt stora och ljusa garner kan avläsning av garnet göras utan att hänsyn behöver tas till att dessa pinnar finns med i bakgrunden. 13 *V 5 1 1 0 91 av problem och kostnad. l enlighet med föreslagen utföringsform erhålles enkel optik genom att utnyttja samma avstånd mellan lysdioder och den punkt som skall belysas för alla lysdioder om det finns flera stycken. Föreslagen utföringsforrn bygger även på an- vändandet av en lodrätt del och en vågrätt del där kretskortet är anordnat i någon av dessa två huvudriktningar. Dioderna är placerade på kanten och är belägna i en linje.

Kretskortet är anordnat parallellt med garnhjulets axel och med kretskortet ytan vänt mot garnhjulet. Den optiska delen har även den placerats parallellt med kretskort och garnhjulets axel. Lysdioden och sensoren är placerade i olika riktningar i förhållande till mätpunkten i syfte att undvika en dyr optik med halvgenomskinliga speglar.

Lysdioden har placerats vinkelrätt ut från den punkt som skall belysas och där garnet skall detekteras. Ljuset i en lysdiod skapas genom att driva ström över en PN övergång.

För att erhålla så stor effektivitet som möjligt är själva delen som genererar ljuset väldigt liten, t.ex. 0,2 till 0,4 mm i fyrkant. Ljuset som skapas strålar åt alla håll och för att erhålla sä mycket ljus som möjligt i en riktning så är den placerad i en speglande grop och omgiven med plast som fungerar som en lins. Det har visat sig att merparten av allt ljus från lysdioden kommer ut i tippen med en diameter som är 80% av lysdiodens diameter. l det beskrivna fallet används en lysdiod H1000 med en diameter på 5 mm, vilket ger en diameter på 4 mm på den del där ljuset kommer ut. Beroende på vilken typ av lysdiod som används sprids olika mycket av ljuset ut i olika riktningar. l vårt fall har vi valt en lysdiod H1000 från Stanley som sprider ljuset väldigt lite, vilket gör att vi kan använda en liten lins och ändå samla ihop det mesta av ljuset till mätpunkten. Lys- dioden är placerad mitt för den punkt som skall lysas upp. Om man sätter lysdioden vid sidan av linsen så mäste man göra linsen så mycket större eller använda en lysdiod som sprider mer och acceptera att allt ljus inte träffar mätpunkten. Ljuset lämnar lysdioden inom en cirkel med diametern 4 mm. Om ljuset därvid skall utnyttjas maximalt bör hela denna del avbildas på den punkt där mätningen skall ske. I utföringsexemplet har av- ståndet mellan garnhjulet och optiken valts till 15 mm och den önskade punkten skall ha en diameter pà ca 2 mm, varför en förrninskning på ca 2 gånger är önskvärd. Därför skall ljuskällan placeras ca 30 mm bakom optiken och en lämplig brännvidd skall reflekteras tillbaks i sensoren så användes två olika linser för att avbilda lysdioden och fotodetektorn på mätpunkten. Den genom uppfinningen valda geometrin gör att sensorens lins bör placeras mellan 8 och 15 mm från linsen till lysdioden. Här erhålles optimum genom att man vill att ljuset skall träffa optik och sensor med så liten vinkel som möj- ligt och att linserna skall vara så långt som möjligt från varandra. Om linserna är långt 51 1 o 9 1 16 pinnar att vara jämnt och vi får därför välja det som är näst bäst, dvs 20, 22, 26 eller 28. För det enskilda hjulet skall antalet pinnar ligga en enhet från ett antal jämnt del- bart med 6 dvs 5, 7, 11, 13, 17, 19, 23, 25. Det totala antalet pinnar erhålles genom dubbling, se tabellen nedan. l denna tabell kan man se antalet pinnar på ett hjul, samt det totala antalet pinnar och delningen mellan pinnarna i garder.

H1 Tot. Del. 1 14 25.71 11 22 16.36 13 26 13.84 17 34 10.58 19 38 9.47 23 46 7.83 25 50 7.20 Det har visat sig vara svårt att välja en delning under 11 pinnar eftersom offset mellan hjulen blir för stor om garnet skall lyftas från pinnarna. Med 22 pinnar går det bra om diametern ligger under 50 mm, men om diametern ökas till 60 mm är en delning på 26 pinnar mer lämplig. Det skulle även kunna vara möjligt att använda fler pinnar men det ökande antalet pinnar ökar tillverkningskostnaden samt minskar avståndet mellan pinnarna och detta minskar naturligtvis området mellan pinnarna som går att använda för mätning.

Det skall noteras att andra delningar mellan pinnarna är möjliga men för att kunna få mätpunkten vid sidan av en pinnar ställs det ytterligare krav pà styrning av motorn eller på monteringen. En jämn delning t.ex. 24 pinnar gör att alla stoppen på motorn hamnar pá samma ställe relativt en pinne. Genom att positionera hjulet med pinnar till motorns faslägen kan mätpunktens läge placeras i förhållande till pinne. Fördelen i detta fallet med jämn delning är att alla faserna ligger lika i förhållande till pinnarna dvs alla 6 faslägena placerar mätpunkten på samma ställe relativt pinnen. Vid udda delning är bara en eller några av faserna lämpliga som stopp för att erhålla mätpunkten vid sidan av pinnarna. Ovanstående utgår från att någon av de tre faserna är av- eller pàslagna och motorn arbetar mer eller mindre som en stegmotor. En motor av denna typ med mag- neter i rotorn och en tre fas stator kan naturligtvis positioneras bättre på varvet men det kräver att strömmen kan styras kontinuerligt i de olika statorlindningarna. Detta kräver en avancerad strömkontroll för var och en av de tre lindningarna, vilket för- 15 511 091 För det tredje blir gammataren bredare om sensorn skall vinklas ner så mycket som 90 grader.

Endast en av ovan nämnda sensorer behövs för att i vissa enkla fall kunna styra garn- mätaren. Denna sensor skall då vara placerad så att den har sin mätpunkt någonstans mitt på garnlagret. Genom placeringen av sensoren i kombination med blanka pinnar kan signalen från dessa undertryckas så att de kan försummas i förhållande till garnet. Det kan även vara så att det använda gamet är så ljust i förhållande till garnet att även en kraftig signal från pinnarna blir relativt underordnad. Om garnhjulet roterar blir det mycket lättare om bandbredden på mätningen är relativt mindre än den frekvens som pinnarna passerar mätpunkten. Då erhålles ett medelvärde från mätpunkten som inne- håller signalen mellan och på pinnarna. Ur ett sådant medelvärde är det inte allt för svårt att detektera även mycket tunna trådar som lindas upp i det område där mät- punkten ligger. När garnet har detekterats framför detektorn så är det ganska gott om tid att stanna enheten.

Spolkroppens uppbyggnad är väsentligt för ett effektivt arbetande optiskt mätsystem. l utföringsexemplet ingår fyra mätpunkter.

Spolkroppen passerar mitt framför respektive utnyttjade sensor. Sensorerna är inte placerade mitt över varandra och detta har två orsaker. För det första skall berörd sensor vara belägen mitt över eller mitt under ljuskällan, och det finns inte plats att placera alla linser på linje utan dessa måste läggas ut på en större yta. För det andra går det inte genom att förskjuta mätpunkterna något att nå den fördelen att alltid en mät- punkt ligger vid sidan av en pinne. Genom föreslaget arrangemang blir det möjligt att åtminstone erhålla en störningsfri mätning på en punkt. l den valda konstruktionen ingår 26 pinnar totalt på övre och undre hjulet. Kroppen 9 kan anses vara indelad på nämnda övre och-undre hjul i vilka pinnarna 14a, 14b är in- fästa. Detta tillsammans med det faktum att vi använder en 3 fas motor som vid"on/off" styrningar stannar på 6 olika ställen på varvet, gör att ett av stoppen alltid blir sådant att en mätpunkt ligger mellan två pinnar. Bäst spridning av punkterna blir det om man väljer pinnar med ett antal som ligger precis jämte ett tal som ligger en pinne från ett antal som är jämnt delbart med 6. l vårt fall skulle 19, 23, 25 eller 29 vara lämpliga antal pinnar. Eftersom vi har pinnarna fördelade på två hjul så kommer totala antalet 511 091 18 bestämt läge som bestämmas av det pålagda elektriska fältet. När gamhjulet stannar finns vetskap om hur rotorn ligger positionerad i förhåliande till det pålagda elektriska fältet. Därefter kan det elektriska fältet flyttas framåt tills garnhjulet står på ett ställe där mätpunkten ligger mitt emellan två pinnar. Vilket läge detta är kan antingen vara förutbestämt genom en positionering av garnhjulet till rotorn i förhållande till statorn och dess inkoppling till motom. Det kan även bestämmas genom mätning av reflektionen från pinnarna och avgöra hur dessa ligger i förhållande till de 6 lägen som garnhjulet stannar vid över varvet. Denna mätning kan ske direkt på pinnarna om det är tomt på garn eller om garnet är så tunt att pinnarna syns genom det upplindade garnet. l det beskrivna exemplet har det övre garnhjulet försetts med reflekterande ytor som sitter placerade på ett förutbestämt läge i förhållande till pinnarna. Genom betraktande av dessa ytor kan positionen bestämmas även om garnhjulet är fullt med garn.

Med den ovan beskrivna tekniken kan garnet detekteras genom att sensoren detekteras det ljus som reflekteras/sprids fràn garnet. När garnet konsumeras blir det tomt och inget ljus kommer tillbaks till sensoren, eftersom sensorn inte avbildar någon del av bakgrunden som också belyses med den till sensoren hörande ljuskällan. Vid mycket tunna garner har det visat sig att variationen i ljus in på sensoren mellan det ljus som kommer in med respektive utan garn är litet i förhållande till andra variationer i ljusnivàn, t.ex. genom ljusvariationer på grund av att ljusrör i lokalen för maskinen matas med 50 Hz växelström. För att mäta på tunna garner krävs att bakgrundens variationer kan filtreras bort. Detta görs genom modulering/kodning av signalen så att sensoren kan skilja mellan ljuset från lysdioden och ljus från andra källor.

Ljuset från lysdioden kan moduleras med viss frekvens och filtrering sker av signalen från sensorn med ett bandpassfilter som bara släpper igenom signaler med lysdiodens frekvens. I ett alternativt sätt enligt uppfinningen kombineras digital och analog teknik.

Detta sker genom att man med en analog multiplexer inkopplar sensorsignalen med ombyttecken till ett LP-filter med lysdioden släckt under en bestämd tid, t.ex. 0,5 millisekunder. Därefter frånkopplas alla signaler till LP-filtret och lysdioden tänds.

När lysdioden lyser med ett jämnt ljus kopplas sensorsignalen med en analog multi- plexer in till LP-filter under 0,5 millisekunder. Om det antages att under denna dryga millisekund bakgrundsljuset ej förändras speciellt mycket återstår ljuseffekten från garnet som kommer från ljuskällan inklusive bakgrund minus bakgrundseffekten, dvs kvar är bara ljuseffekten som kommer från den egna ljuskällan och bara den som kan komma genom spridning i garnet. Denna mätning fungerar utmärkt då garnhjulet står 17 511 091 dyrar konstruktionen. Det är bara mätningen vid stillastående som kräver positionering av garnhjulet. När garnhjulet lindar på garn så kan det ske med en grov hastighets- reglering och en sådan reglering kan ske öppet utan att strömmen behöver kontrolleras hela tiden. l en utföringsform föreligger delningen 26 pinnar. Detta medför att bara en eller två faser kan inkopplas för att placera mätpunkten vid sidan om pinnen, men dessa två punkter kommer alltid att erhållas på någon av faserna oberoende hur garnhjulet sitter monterad till motorns rotor. Detta gör det möjligt att montera garnhjulet utan läges- positionering till rotorn och utan någon speciell inkoppling av faserna till elektroniken.

Det är sedan möjligt att mäta in vilken av de 6 olika positionerna på motorn som är mest lämplig som stoppunkt för montering.

Den valda motorn är en motor med tre faser och för att få motorn att rotera mäste strömmen in i tre spolarna växlas under ett varv på motorn. För att hålla konstant moment över varvet skall strömmen i vardera variera som en sinusfunktion i förhål- lande motorvinkeln med vardera lindning fasförskjuten 120 grader till varandra. En hygglig styrning av motorn kan erhållas genom att lägga ut en konstant ström som grovt följer en sinusfunktion. Med denna styrning behöver man bara koppla om strömmen vid tre olika positioner över varvet. För att erhålla maximalt moment skall det elektriska fältet ligga 90 grader före rotorns läge. Genom att fasförskjuta denna ström i förhållande till rotorns läge i förhållande till statom kan ett moment mellan stator och rotor er- hållas. Maximalt moment erhålles vid en fasförskjutning på 90 grader.

Vid spänningspàslag finns ingen vetskap om läget på garnhjulet. Genom att lägga på lite ström pà en lindning så kan man få motorn att sakta röra på sig. Genom att de tre mät- punkterna, som ligger i området med pinnar, inte är placerade i en rak linje i för- hållande till pinne, kan genom ordningen som pinnen detekteras i de olika sensorerna riktningen bestämmas. Detta fungerar utmärkt om garnlagret âr tomt eller om det pålindade garnet är så tunt att pinnarna kan détekteras genom garnet. Genom uppbyggnaden av den övre delen av gamhjulet erhålles en signal in på den sensor som tittar på denna ifrågavarande kant. Kanten är så gjord att signalen ökar àt ena hållet och minskar åt andra hållet. Genom att studera variationen på denna signal kan det bestämmas åt vilket håll hjulet rör sig. Om hjulet rör sig åt fel håll byter man till en annan lindning och provar om denna ger rörelse åt rätt håll. När hjulet går åt rätt håll gäller det bara att styra strömmen så att garnhjulet rör sig snyggt och fint in till ett 511 091 ”få trapetsstyrning av 3-fas-motorn göras. Med det enligt ovan beskrivna optiska systemet kan samma positionsinformation erhållas, utan att ytterligare sensor skall monteras med ett speciellt läge i förhållande till statorn. Eftersom all elektronik finns på krets- kortet behövs ej nâgra ledningar eller ytterligare sensordelar appliceras på motorn. Den optik som krävs kan sammanbyggas med de delar som redan krävs för att klara detek- teringen av garnlagret.

Enligt ovan kan mätningen göras på stillastående gamlager genom att ställa gamhjulet på en sådan fas som gör att mätpunkten ligger vid sidan av pinnen och signalen filtreras så att mätningen inte störs av variationer i bakgrunden.

Mätningen kan enligt ovan göras när garnhjulet roterar genom att synkronisera mät- ningen till pinnarna och genom att synkronisera på pinnarna eller på den mönstrade övre kanten. Eftersom det finns tre sensorer kan denna mätning göras på tre olika ställen; i överkant, på mitten och i underkant. l det enklaste fallet kan man klara sig med att mäta på mitten. När man står still och det är garn framför sensoren skall garnhjulet stå stilla. Om stickmaskinen konsumerar garn så att det blir tomt med garn framför sensorn på mitten skall den genast starta för att fylla på med gam. Garnmataren skall då snabbt gå upp till full fart för att snabbt fylla på lagret så att inte hela lagret töms.

Påfyllningen av garn skall alltid göras med så hög hastighet att den alltid fyller på med högre hastighet än vad som någonsin kan konsumeras av någon stickmaskin, för att säkerställa att garnmataren alltid kommer ifatt stickmaskinens hastighet. När det är pàfyllt med garn upp till den mittersta mätpunkten så är det dags att börja stoppa garnmataren på ett sådant sätt att den inte överfylls.

En mikroprocessor kan utnyttjas som kontroller. Garnmataren kan stoppas på olika sätt. Styrsystemet vet hur många varv som den har lindat på från det att garnet för- svann fràn mätpunkten fram till det att garn på nytt kom in framför mätpunkten.

Dessutom kan den mäta under hur lång tid som denna pålindning har pågått. Med ut- gångspunkt av detta kan styrsystemet beräkna hur stor garnhastigheten varit under denna tid. En lämplig strategi är då att sänka till en hastighet på garnhjulet som ligger strax under denna hastighet och om inte garnet försvinner framför sensorn måste garnmataren sänka hastigheten ner till noll innan den har lindat på mer än så många varv som får plats mellan mittersta mätpunkten och nedåt på gamhjulet. Avståndet mellan garnvarven kan bestämmas i förväg, varför garnmataren vet hur många varv den maximalt får gå innan den måste stanna. I bästa fall fortsätter stickmaskinen att kon- 19 511 091 stilla och då ingen pinne befinner sig i mätpunkten. När garnhjulet roterar kommer pinnar att passera genom mätpunkten. Genom att synkronisera på pinnarna är det möj- ligt att se till så att mätningen sker bara mellan pinnar. För synkronisering används de reflekterande ytor som finns på det övre hjulets kant, vid vilken det finns en reflekte- rande punkt för varje pinne. När denna refiekor registreras så vet man positionen på pinnen i förhållande till mätpunkten. Genom att mäta tiden mellan de två tidigare punkterna kan det fastställas mellan vilka tider som mätning kan ske. l vissa fall med tunna garner är det möjligt att använda ett gamhjul utan de reflekterande ytorna på det övre hjulet och i stället använda själva pinnarna för synkronisering. Det är då lämpligt att använda den undre sensorn eftersom denna för det mesta är fri från garn. Det är mycket enklare att styra på den övre kanten eftersom denna inte störs av något garn. Men genom bra Signalbehandling på den undre sensorn är det möjligt att undertrycka stör- ningar från det passerande garnet kombinerat med körning på död räkning och på så sätt kontrollera och styra motor och mätning utan reflektorerna på det övre hjulet. På det övre hjulet finns en reflektor mitt för varje pinne. Genom räkning av antalet pinnar som passerar kan garnhjulets läge bestämmas med en upplösning på 27 grader. På ett ställe över varvet finns en extra reflektor mellan två pinnar, dvs det finns 13+1 reflektorer på varvet. Denna extra reflektorn används för resynkronisering i det fall att sensoren av någon anledning skulle missa en reflektor eller om en dubbelräkning skulle ske. l de fall då den övre kanten inte skall användas utan att alla mätningar skall ske med den sensor som mäter längst ner på garnhjulet saknas denna referens övre varvet. Det enklaste man kan göra är att bara ta bort en pinne och använda denna lucka bland pinnarna som referens över varvet. Det är även möjligt att registrera om man tappar synkroniseringen genom att motom då kommer att tappa moment, dvs det krävs mer ström för att hålla samma hastighet. Genom att prova med att lägga till eller dra ifrån positioner är det möjligt att se om strömbehovet ökar eller minskar. Om det visar sig att strömbehovet minskar vid denna justering så kan man med säkerhet fastställa en fel- räkning och felet kan då kompenseras. Om inte strömbehovet minskar så kommer det ökade effeklbehovet från ökad belastning och inte från en felaktig fasväxling på grund av felaktig positionsinmätning.

Vanligtvis är en motor av denna typ utrustad med någon typ av positionsgivare och det är mycket vanligt att utnyttja tre stycken Hall-element som ligger 120 grader förskjutna, som intar tillståndet "Högt" under 50% av varvet och som ligger med ett bestämt läge i förhållande till statorn så att en växling av signalen från dessa sensorer indikerar att en växling av fasernas inkoppling skall göras. Med denna typ av sensor kan en så kallad 51 1 o 91 22' tionen. l figuren 4 är garnmatarens roterande delar symboliskt angiven med 69 och den garnlager 70 uppbärande roterande kroppen med 71. Motorn är visad med 72.

Elektroniken är samlad pä ett monteringskort73. Elektroniken och utrustningen i en- heten 74 kan i en utföringsform vara ansluten till textilmaskinens styrenhet 75.

En anslutning 83 innefattar såväl signaler mellan enheten och maskinens styrenhet 75, som kraftmatning till enheten. En enhet 84 innehåller de delar som krävs för att erhålla en erforderlig kraftmatning till de olika delarna på enheten 74. Kraftmatningen är konventionellt uppbyggd där det är önskvärt att ha en typ av kraftmatning till hela systemet, t.ex. 24 Volt DC. Det som avgör typen av matning är behovet till motorn eftersom denna är den stora kraftförbrukaren. Då elektronik skall användas för att styra motorns position och hastighet är en DC matning lämplig och med en spänning som avgörs av effektbehovet i motorn. Om varje enhet innefattade en likriktare skulle även AC matning kunna användas, men i föreliggande fall är konvertering central sä att den erhållna spänningen direkt passar motorstyrningens behov. l enheten 84 kan ingå någon typ av filter för att förhindra att yttre störningar påverkar och omvänt så att fel eller störningar internt inte går ut via mätningen och stör övriga enheter. I det flesta fall finns det även någon form av spänningsomvandling för att erhålla en lämplig spänning till processorer och analoga mätsystem. Alla dessa delar kan ske med inom omrâdet känd teknik för att erhålla så stor effektivitet som möjligt i förhållande till priset.

Drivsteget 81 till motorn är i princip ett antal transistorer som kan koppla in mat- ningsspänningen pà olika sätt till motorns lindningar. I det beskrivna fallet används en motor med ett magnetiserat material i rotorn och tre lindningar i statorn. Antalet magnetiska poler i rotorn och antalet poler i statorn kan varieras med känd teknik från tillverkning av denna typ av motor. De tre lindningarna kan ses som sammankopplade i en mittpunkt och ut från statorn kommer tre ledare. Varje sådan ledare är inkopplad till ett par av transistorer, så att denna ledare kan anslutas till kraftmatningens jord i6 eller DC-spänning i5'. Denna matning till 81 är inte utritad i figuren eftersom det görs på känt sätt. Typen av transistor kan variera men är vanligen av MOS typ, men även lGBT och bipolära transistorer kan användas. Vilken typ som väljs beror pä vilka spänningar och effekter som skall kontrolleras. l det beskrivna fallet styrs transisto- rerna genom att de antingen är helt öppna eller helt stängda. I föreslagen utföringsform utnyttjas en transistor som har väldigt lite motstånd när den är inkopplad och är helt stängd när den är frånkopplad. Tiden som transistorn kopplas till och från är så kort som är möjligt med hänsyn till generering av störningar. Ett lämpligt val i en sådan appli- “ff 511 091 sumera med någorlunda jämn gamkonsumtion och då kommer strax garnet att försvinna framför den mittersta mätpunkten, varpå styrsystemet ökar hastigheten något för att få in garnet framför sensoren igen. Genom att på detta sätt öka hastigheten då garnet för- svinner framför sensorn och minska hastigheten då det kommer garn framför sensorn kan garnmataren hålla en någorlunda jämn hastighet bara med en mätpunkt mitt på garnlagret. Om det går för många varv från det att gamet försvann från mätpunkten måste garnmataren snabbt gå upp till topphastighet innan garnlagret blir tomt. På samma sätt måste garnmataren snabbt stanna om det är garn i mätpunkten och det trots sänkt hastighet tar för många varv innan garnet försvinner från måtpunkten. Dessa båda fall uppkommer om garnkonsumtion plötsligt ökar/minskar från den uppskattade medelhastigheten. l det fall att den undre sensorn sitter tillräckligt högt upp eller då vinkelhastigheten är tillräckligt låg så kan garnmataren vänta med att slå stopp när garnlagret blir så stort att det täcker den undre mätpunkten.

Normalt skall det finnas en signal som talar om att maskinen är under gång, vilket kommer pà ett anslutningsstift i samma del som ger elektrisk kraft till enheten. Denna signal är nödvändig för att kunna detektera garnbrott mellan garnmataren och stick- maskinen. En stickmaskin fungerar så att när den går konsumerar den alltid en viss mängd garn. Om det blir fullt till den understa mätpunkten och garnmataren stannar skall garnet efter en viss tid försvinna från denna- mätpunkt om det förekommer garn- konsumtion. Om maskinen går, vilket anges med den beskrivna signalen, och garnet efter en viss tid inte försvinner framför denna sensor måste garnet ha gått av. Detta betyder att signalen 'maskinen går" ej får vara aktiverad vid så låga hastigheter att garnet vid understa mätpunkten inte hinner konsumeras under den specificerade och impro- grammerade tiden. På ett liknande sätt kan den övre mätpunkten användas för att detektera garnbrott på det garn som kommer från garnbobinen fram till garnmataren.

Detta fall är mycket enkelt, om det inte finns garn framför denna så skall stickmaskinen Stall fia.

Alla tre sensorerna synkroniseras lämpligen med rotationen så att mätningen hela tiden sker vid sidan om pinnarna och mätningen därigenom inte påverkas av reflektioner från pinnen.

Elektroniken är enligt figur 4 uppbyggd av huvuddelarna; kraftmatning, garnlager- mätare, inmätning av garnhjulets/motoms position, indikeringsutrustning och någon form av analog och logisk hantering av signalerna för att erhålla den önskvärda funk- 24 511 091 Om mätomrädet 82 och 82' på garnlagret ligger på säkert avstånd från en pinne: { Tänd lysdioden.

Vänta 50 mikrosekunder.

Koppla in switchen så att sensorsignalen kopplas direkt till filtret.

Vänta (Mättid) mikrosekunder.

Slåck lysdioden.

Vänta 50 mikrosekunder.

Koppla in switchen så att sensorsignalen kopplas inverterad till filtret.

Vänta (Mättid) mikrosekunder. 3 Máttid ovan kan vara t.ex. 100 mikrosekunder. Valet av denna tid kan variera något beroende på vilken som ger bästa och enklaste mätningen. De tider som ovan är angivet med 50 mikrosekunder är valda så att lysdioden hinner tändas och släckas ordentligt innan själva mätningen genomförs. Om lysdioden är väldigt snabb och garnet inte är självlysande kan denna tid vara mindre än 1 mikrosekund. Det viktigaste i detta fall är att mättiden görs så kort att bakgrundljuset inte hinner variera under det ovan be- skrivna mätförloppet. Vid mycket höga varvtal, 30 varv per sekund, är t.ex. tiden mellan två pinnar 1280 mikrosekunder och under-tid skall tre mätningar och dessutom upptas en del av tiden av pinnar. Om pinnen vid denna hastighet passerar på 300 mikrosekunder kvarstår 980 ms som delat på tre blir 325 ms. Med en mätning enligt ovan måste mättid väljas till en tid mindre än 113 mikrosekunder om två mätningar är önskvärt måste mättid vara kortare än 31 ms. Variationer kan förekomma i tiderna beroende på olika tekniska egenskaper, t.ex. kan det vara möjligt att genomföra mät- ningarna parallellt om de inte stör varandra' eller att man mäter på belyst punkt var för sig och att mätning på obelyst område sker samtidigt på alla måtpunkter. Ordningen på mätningen kan även påverkas i de fall att mâtpunktema inte ligger med samma förhål- lande till pinnen. I detta fall kan en eller två mätpunkter ligga mitt för en pinne medan övriga mätpunkter är placerade vid sidan om pinnen. Då garnhjulet med sina pinnar roterar kan det ara lämpligt att synkronisera mätningen till pinnarna antingen genom att synkronisera på själva pinnen eller på de reflekterade ytorna på garnhjulets övre del. Dä hastigheten är relativt konstant är det efter en synkronisering möjligt att pla- cera in mätomrädena i tiden, vilket gör det möjligt att göra mätningen över flera pinnar innan en resynkronisering blir nödvändig. 23 511 091 kation är en MOS transistor av N-typ som då den är frånkopplad har ett mycket högt motstånd (mindre än 1 mA läcker igenom) och då den är tillkopplad kan motståndet bli mindre än 0,1 Ohm. Till/från kontrollen av dessa transistorer kan i princip kontrol- leras med signaler i5 direkt från digitala utgångar, styrd från mjukvarans resultat, men i många fall förekommer en anpassning av signalnivåerna. Det kan även förekomma speciella drivkretsar typ modell lFi2121 från International Rectifier eller andra med samma funktion. Det förekommer även speciella drivkretsar för att kontrollera motorer av liknande typ t.ex. ETD3002 från Portescap, vilket minskar kraven på mikropro- cessorn då det gäller kontroll och styming av motorn. Det är möjligt att styra motorn tillräckligt bra för denna applikation utan att kontrollera strömmen till lindningarna i motorn. Genom en strömmätning kan dock en extra kontroll av motorn erhållas, samti- digt som verkningsgraden kan ökas och accelerationen kan förbättras. Bara genom att mäta den totala strömmen genom lindningarna kan regleringen förbättras i hastighets- regleringen. Vid positionering krävs det att man mäter strömmen i minst två av lind- ningama för att erhålla full kontroll av strömmen. Strömmen kan i enklaste fallet mätas genom att mäta spänningsfallet över ett känt motstånd. Detta spänningsfall är i figur 4 angivet med i7 och är anslutet till A/D omvandlaren för att användas i den del i mjuk- varan som kontrollerar strömmen till motorn.

Sensorn består av ett en enkel konventionell elektronik 85' och 86' som via en digital styrsignal från processorn kan tända och släcka resp. lysdiod 85 och 86 så att ljussig- nalerna i1 och i2 kan aktiveras och deaktiveras. Lysdioden kan vara av sådan typ att den avger ett synligt ljus eller ett ljus med lägre våglängd som ligger inom det för ögat osynliga infraröda området. Denna elektronik kan i princip vara samma för de i be- skrivningen angivna 4 ljuskállorna. l figuren är bara två av de fyra ljuskällorna inri- tade.

Sensorn 87 och 88 som detekterar ljuset i3 och i4 är l det beskrivna fallet en fotodiod men även andra fotokånsliga sensorer kan användas. Fotodioden 87 och 88 är inkopplad till en förstärkare av konventionell typ. Denna signal är därefter inkopplad till någon form av filter som är så vald att den viktiga informationen kan erhållas från sensorn. l det beskrivna fallet har en kombination av analog och digital elektronik använts för att erhålla filterfunktionen. Förstårkningen och filterfunktionen är beskriven i figuren av 87' och 88'. Nedan är en beskrivning av den algoritm som kan åstadkomma den önskade filterfunktionen. 26 5 1 1 0 9 1 analoga ingångar 92, samt analog utgång 96. lnformationsutbytet till 75 kan ske på olika sätt varför denna enhet 90 innehåller in och/eller utgångar av digital typ eller någon typ av seriell datakommunikation. Den analoga utgången 96 kan också vara av PWM typ vilken är digital till sin karaktär men som externt genom filterfunktion kan ersätta en rent analog utgång. Kretsens funktion skall inte närmare beskrivas eftersom funktionen och dess prestanda framgår av leverantörernas beskrivningar.

Enheten och styrelektroniken kan klara sig utan kommunikation till maskinens styrenhet 75 i flertal fall. Normalt skall dock enheten generera en signal till enheten 75 då ett garnbrott har detekterats, så att betjänad enhet kan stoppas och felet därefter kan justeras. utgången på denna typ av normalt av "open-Collector" typ så att alla enheter kan utföra denna signalering på en och samma ledare. Vid vissa fall kan systemet ge en signal "RUN" som talar om att maskinen arbetar och därmed konsumerar garn. Med hjälp av denna signal så kan enheten avgöra om det finns garnbrott mellan garnhjulet och maskinen genom att registrera den garnkonsumtion som sker från garnhjulet. En ytterligare signal som kan erhållas är från den centrala styrningen av en synkronise- ringssignal då man vill driva enhetens motor synkront till maskinens hastighet. Normalt är alla dessa signaler av digital typ med en spänning mellan O och 24 Volt, men även analoga signaler och seriell datakommunikation kan vara möjliga för att lösa samma problem. Vid detektering av fel i systemet skall enheten normalt indikera detta både med den ovan beskrivna signalen och med någon typ av optisk indikering, t.ex,. med en lysdiod 97, så att servicepersonal kan hitta den felindikerande enheten, eftersom den kan vara en av nittio enheter.

Styrenheten skall normalt tillse att det alltid finns garn på garnlagret genom att med motorn pålinda garn då det är för lite respektive stoppa motorn när det är fullt. l vissa fall skall drivningen av garnhjulet ske med remdrift och i detta fallet kommer det att vara omöjligt att starta motorn eftersom axeln är låst till remmen. Om detta är fallet och enheten inte indikerar någon signal 'RUN" enligt ovan så kommer enheten att tolka detta som att den skall drivas med rem. Enheten kommer då att upphöra med all styrning av motorn genom att stänga alla de ovan beskrivna transistorerna så att det i statoms lindningar ej går någon ström. När sedan enheten erhåller signalen "RUN" kommer den att förvänta sig att garnhjulet skall rotera med hjälp av remdriften. Om så icke är fallet kommer enheten att göra ett nytt försök att fylla garnlagret genom att köra motorn. Om då inte motordriften är möjlig kommer enheten att indikera det uppkomna som fel. Vi denna remdrift behöver ingen motorstyrning göras, men det kan i vissa fall vara för- 25 511 091 Genom ovanstående filtrering kan långsammare variation i bakgrundsljuset elimineras från utsignalen. Den signal som erhålles är alltså ett värde på det ljus från lysdioden som har spridits tillbaka till detektorn. Genomgeometrin i det optiska systemet skall bara ljus som träffar garnet kunna detekteras. Därför är signalen ett matt på ljus från garnet och finns det inget gam så är denna signal 0. Storleken på signalen kommer att blir större ju större del av mätområdet som garnet täcker och ju mer ljus som garnet reflekterar. l det fall signalen skall tolkas av en processor är det lämpligt att omvandla den till ett digitalt ord med hjälp av en analog till digital (A/D) omvandlare 92 och genom jämförelse med digitalt lagrade nivåvärden bestämma om det finns garn i mät- området eller inte. Hur denna information används för styrningen av motor finns be- skrivet i ovan. l det fall att ingen processor 77 används kan man tänka sig att signalen är direkt kopplad till en komparator och att motom stannar eller startar direkt beroende på om signalen under eller överstiger ett visst referensvärde. Detta referensvärde kan i fallet utan processor vara fast inställt eller justerbart med någon typ av potentiometer.

Signalen från fotodiodens förstärkare kan i vissa fall eller parallellt med ovanstående filter anslutas till en komparator 95 som för vissa processorer kan vara en integrerad delfunktion. Detta är speciellt lämpligt för signalen från den övre kanten på garnhjulet, eftersom denna i normalfallet bara skall användas för att synkronisera till vissa be- stämda positioner på varvet. l fallet då en processor används för styrningen är den digitala signalen från komparatom ansluten till en digital ingång 94 med interrupt funktion som kan resynkronisera alla andra funktioner till den erhållna positionen på garnhjulet. Då en processor används kan nivån till komparatorn ställas med hjälp av en analog utgång 96 som kan vara av PWM typ. Även andra typer av motorer kan användas t.ex. motorer med 4 faser eller DC-motorer med borstar, men i de flesta fall är dessa med hänsyn till total kostnad och funktion ett sämre val.

Mikroprocessorn 77 är lämpligen en typ somhar flertalet av de nödvändiga kompo- nenterna integrerad på en och samma krets, te.x. 75512, 78052 eller 78328 från NEC, SAB83C166 från Siemens eller likvärdig från samma eller andra leverantörer. En sådan enheter innehåller RAM 79 och ROM80, där ROM kan vara maskprogrammerat eller av OTP, UVPROM eller av "flash" typ. Exekveringen av programmet lagrat i 80 sker i 78 som kommunicerar med minne och övriga enheter över en buss 77'. l den beskrivna typen av processorkrets finns även digitala ingångar 94, digitala utgångar 91 och 93, /é 511 091 28 Patentkrav 1. Garnmatare (2) för textilmaskiner, med ett roterbart garnhjul (9), som har en med varierande bakgrund försedd bäryta (10) för ett garnlager, en motor (4) för roterande drivning av garnhjulet (9), en kontaktlöst arbetande avkänningsenhet (3), som avkänner tillståndet för garnlagret pà bärytan (10), och styrorgan för styrning av motorn (4) pà sådant sätt att garnhjulet (9) beroende pà garnlagrets tillstànd drivs eller står stilla, k ä n n e t e c k n a d a v att avkänningen av garnlagrets tillstànd och/eller styrningen av motorn sker med utnyttjande av den varierande bakgrunden. 2. Garnmatare enligt kravet 1, k ä n n e t e c k n a d a v att den varierande bak- grunden bildas av en bäryta (10) som bestàr av flera på avstånd från varandra anordnade stavformade element (14). 3. Garnmatare enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d a v att avkänningsen- heten (3) har minst ett avkänningsorgan (86, 88), som avkänner ett förutbestämt mätom- ràde (82') på bärytan (10) för att bestämma om garn finns närvarande inom detta mätom- ràde (82') eller inte. 4. Garnmatare enligt kraven 2 och 3, k ä n n e t e c k n a d a v att mätomràdets (82') bredd i garnhjulets (9) perifeririktning är mindre än mellanrummet mellan tvà element (14). 5. Garnmatare enligt kravet 2 och kravet 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d a v att den varierande bakgrunden utnyttjas genom att garnhjulet (9) efter ett rotationsvarv bringas att stanna i ett läge i vilket det förutbestämda mätomràdet (82') i huvudsak är beläget mellan tvà element (14). 6. Garnmatare enligt kravet 2 och kravet 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d a v att den varierande bakgrunden utnyttjas genom att avkänningsorganen bildar första utgàngsvärden, som väsentligen motsvarar ett läge för mätomrádet (82') på något av elementen (14), och andra utgàngsvärden, som väsentligen motsvarar ett läge för mätomràdet (82') mellan två element, och att de bàda utgàngsvärdena bearbetas. 7. Garnmatare enligt kravet 6, k ä n n e t e c k n a d a v att avkännings- och styranordningen har medel för att bilda ett medelvärde ur de bàda utgångsvärdena. 8. Garnmatare enligt kravet 2 och kravet 3 eller 4, k ä n n e t e c k n a d a v att den varierande bakgrunden utnyttjas för att vid roterande gamhjul (9) med hjälp av avkännings- organ bilda utgàngsvärden som väsentligen motsvarar att mätomràdet (82') är beläget mellan tvâ element (14) och att bearbetningen sker med användande av dessa utgångs- värden. 9. Garnmatare enligt nàgot av kraven 1 till 8, k ä n n e t e c k n a d a v att den har en gemensam stomme (1) för montering av garnhjulet (9) och avkännarenheten (3). 27 5 1 1 Û 9 1 delaktigt att låta motorn fungera som ett servo till remdriften för att på så sätt erhålla en jämnare och/eller lägre kraft i remmen. Även om motorn i detta fallet inte behöver styras så skall ändå gamet kontrolleras så att det inte har gått av. Detta sker dels genom att den övre optiska sensorn ser till så att det inkommande garnet alltid kommer in och täcker den övre mätpunkten. På samma sätt kan den undre detektorn notera gambrott på andra sidan genom att det normalt aldrig skall komma något gam inom detta mätområde.

Uppfinningen âr inte begränsad till den i ovan såsom exempel visade utföringsformen utan kan underkastas modifikationer inom ramen för efterföljande patentkrav och upp- finningstanken.

Claims (1)

1. 511 091 so har en i ramen (1) roterande lagrad axel (7) pà vilken gamhjulet (9) och motorn (4) är monterade.

   23. Garnmatare enligt kravet 22, k ä n n e t e c k n a d a v att axeln (7) är fast för- bunden med ett remhjul (51) och alternativt kan drivas intermittent av motom (4) eller med aktiv matning via remhjulet (51).

   24. Garnmatare enligt kravet 22 eller 23, k ä n n e t e c k n a d a v att avkännings- och styranordningen är utformad så att styrfunktionen för motorn kopplas bort när garn- hjulet (9) drivs via remhjulet (51). 29 511 091

   10. Garnmatare enligt något av kraven 3 till 9, k ä n n e t e c k n a d a v att av- känningsorganen (86, 88) innefattar en stràlkälla (45), detektororgan (28) och en mellan dessa båda anordnad lins (35).

   11. Garnmatare enligt något av kraven 1 till 10, k ä n n e t e c k n a d a v att avkän- ningsenheten (3) innehåller minst ett andra avkänningsorgan (85, 87), som innehåller en stràlkälla (27), detektororgan (44) och en mellan dessa båda anordnad lins (43) och avkänner ett ytterligare mätområde (82) för att bestämma om gamhjulet (9) tillförs garn eller ej.

   12. Gammatare enligt kravet 10 eller 11, k ä n n e t e c k n a d a v att linsen (35, 43) är bildad i en transparent detalj (34) i avkänningsenheten (3).

   13. Garnmatare enligt kravet 12, k ä n n e t e c k n a d a v att linsen (35, 43) har en plan första yta (36), som sammanfaller med detaljens (34) plana ytteryta, och en välvd andra yta (38), som sammanfaller med en insida på detaljen (34).

   14. Garnmatare enligt något av kraven 10 till 13, k ä n n e t e c k n a d a v att avkänningsenheten (3) har en sockeldel (29), på vilken strålkällorna (27, 45) och detekto- rorganen (28, 44) är monterade.

   15. Garnmatare enligt något av kraven 10 till 14, k ä n n e t e c k n a d a v att strålkällorna (27, 45) och detektororganen (28, 44) har parallella axlar (66, 67).

   16. Garnmatare enligt något av kraven 1 till 15, k ä n n e t e c k n a d a v att av- känningsenheten (3) har ett monteringskort (23) för elektroniska komponenter (85, 86, 87) och tryckta kretsar.

   17. Gammatare enligt något av kraven 1 till 16, k ä n n e t e c k n a d a v att av- känningsenheten (3) har en med strålgångsöppningar (32) försedd uppbärande del (33).

   18. Gammatare enligt något av kraven 14 till 17, k ä n n e t e c k n a d a v att den transparenta delen (34), den uppbärande delen (33) och sockeldelen (29) bildar en sammanhängande del på sådant sätt att monteringen av denna del på stommen (1) som även uppbär gamhjulet (9) bygger in för avkänningsfunktionen kritiska avstånd (A till G) i konstruktionen.

   19. Garnmatare enligt något av kraven 10 till 18, k ä n n e t e c k n a d a v att strålkällan (27, 45) är riktad mot bärytan (10) så att en från strålkällan utgående stråle infaller under rät vinkel mot bärytan.

   20. Garnmatare enligt något av kraven 10 till 19, k ä n n e t e c k n a d a v att detektororganen (28, 44) är fokuserade mot mätområdet (82, 82').

   21. Garnmatare enligt kravet 20, k ä n n e t e c k n a d a v att mätområdet (82, 82') kan avbildas på ett garnvarv medan gamhjulet (9) roterar.

   22. Garnmatare enligt något av kraven 1 till 21, k ä n n e t e c k n a d a v att den