专利名称：纱中异物检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种检测混入纺纱中的异物的异物检测装置。
背景技术：
在集聚棉花等纤维并捻合该集合体来加工纱的纺纱机中，配置检测从纺纱部向卷绕线轴移动的纱的的异常的检测装置，如果纱出现异常，检测装置检测出该异常情况，切断纱，在切除异常部后，通过捻合等连接后，继续进行纱的加工。
作为这样的检测纱的异常的一种装置，已知有如下的装置，即，用光照射移动的纱，并接收透过纱的透过光，求出该纱的粗度，此外接收受来自纱的反射光，根据该接收的光量和求出的纱的粗度，检测异常纤维的混入。
专利文献1日本专利第3189123号公报但是，在如此的以往的纱中异物检测装置中，计测纱的粗度是不可缺少的，为此必须设置其检测装置，这样，不仅作为异物检测装置的结构变得复杂，而且还存在有时检测不出因混入异物而使纱的粗度成为扁平状的异常的问题。
发明内容
本发明要解决的课题是，用简单的结构，能够高精度、稳定地检测混入纱中的异物，以消除上述问题。
本发明的纱中异物检测装置，具有从不同方向对移动的纱照射光的多个投光单元和接收从上述投光单元照射的光中的由上述纱反射的反射光的至少3个光接收单元，根据上述光接收单元接收到的光接收量，检测混入上述纱中的异物。
本发明的纱中异物检测装置，由于从多个角度对移动的纱照射光，用适当配置的至少3个光敏单元，接收从纱反射的反射光，根据其反射光量，检测混入纱中的异物，因此能够更准确地检测出聚丙烯薄膜等不同材质物造成扁平状的变形异常，在提高检测异物的精度的同时，只进行反射光量的处理，就能够简化异物检测装置的结构。
图1是本发明涉及的纱中异物检测装置的电路框图。
图2是图1所示的电路框图的定时图。
图3是图1所示的方块电路框图的工作说明图。
图4是表示第一实施例的检测部结构的结构图。
图5A和5B是表示第一实施例的检测部其他结构的结构图。
具体实施例方式
通过设置多个投光单元、和接收来自上述纱的反射光的至少3个光敏单元，来实现用简单的结构高精度、稳定地检测混入纱中的异物的目的，其中上述反射光由从上述各投光单元的光产生。
第一实施例图1是本发明的实施例涉及的纱中异物检测装置的电路框图，图2是图1所示的电路框图的定时图，图3是图1所示的电路框图的工作说明图，图4是表示检测部(传感器头)的结构的结构图。在图1中，1表示纱，UV1及UV2是光源，在本实施例中是产生紫外线的LED等发光元件，PD1、PD2及PD3是光敏元件，A1、A2及A3是放大器，SW1～SW4是开关元件，4a及4b是加法器，5是振荡器，6是分时电路，7a及7b是光源驱动电路，10是光扩散板。
光源UV1及UV2从2个不同方向对纱1进行照射，光敏元件PD1接收从光源UV1照射的透过纱1的透射光和从光源UV2照射的由纱1反射的反射光。光敏元件PD2接收从光源UV2照射的透过纱1的透射光和从光源UV1照射的由纱1反射的反射光。光敏元件PD3接收从光源UV1、UV2照射的由纱1反射的反射光。
分时电路6分割振荡器5的输出脉冲，同时交替驱动光源驱动电路7a、开关元件SW1及SW4、取样保持电路3a及3d，同时交替驱动光源驱动电路7b、开关元件SW2及SW3、取样保持电路3b及3c，用全输出脉冲驱动取样保持电路3e。
如图2所示，通过光源驱动电路7a的驱动，光源UV2产生紫外线，用扩散板10扩散该光后，照射纱1。光敏元件PD2接收透过纱1的紫外线，输出与光接收量对应的信号，此外，光敏元件PD1及光敏元件PD3接收由纱1反射的紫外线，输出与光接收量对应的信号。此时，开关元件SW1和SW4关闭(开关元件SW2和SW3打开)，光敏元件PD2的与透过光接收量有关的输出信号，经过高通滤波器电路2a，被保持在取样保持电路3a，光敏元件PD1的与反射光接收量有关的输出信号，经过高通滤波器电路2d，被保持在取样保持电路3d。此外，光敏元件PD3的与反射光接收量有关的输出信号，经过高通滤波器电路2e，被保持在取样保持电路3e。
然后，驱动光源驱动电路7b，通过该驱动，如图2所示地光源UV1产生紫外线，照射纱1。光敏元件PD1接收透过纱1的紫外线，输出与光接收量对应的信号，此外，光敏元件PD2及光敏元件PD3接收由纱1反射的紫外线，输出与光接收量对应的信号。此时，开关元件SW2和SW3关闭(开关元件SW1和SW4打开)，光敏元件PD1的与透过光接收量对应的输出信号，经过高通滤波器电路2b，被保持在取样保持电路3b，光敏元件PD2的与反射光接收量对应的输出信号，经过高通滤波器电路2c，被保持在取样保持电路3c。此外，光敏元件PD3的与反射光接收量对应的输出信号，经过高通滤波器电路2e，被保持在取样保持电路3e。
保持在取样保持电路3a和3b中的信号，由加法器4a进行加法运算后，作为透过信号F输出。保持在取样保持电路3c和3d中的信号，由加法器4b进行加法运算后，作为反射信号R输出。保持在取样保持电路3e中的信号，作为PP信道C输出。透过信号F是纱1的粗度信号，反射信号R是表示有无异物混入的信号。此外，PP信道的反射信号C是补偿信号，当在开清棉工序中，混入捆包成为纺纱原材料的棉纤维时的捆包材料即聚丙烯薄膜，该聚丙烯薄膜没被捻合而使纱成为扁平状的时候，根据该扁平状的位置不产生反射信号R，此时反射信号C就成为补偿该反射信号R的信号。
即，由光源UV1、UV2及光扩散板10构成投光装置，利用由光敏元件PD1、PD2及PD3、放大器A1、A2及A3、开关元件SW3及SW4、高通滤波器电路2c、2d及2e、取样保持电路3c、3d及3e、加法器4b构成的电路，构成反射光接收装置。
通过与分时电路6的输出脉冲同步地驱动光源UV1、UV2、各开关元件和各取样保持电路，能够防止从外部侵入的光或其它光源的影响。再者，能够从2个不同方向对纱1的异物混入进行监视，能够进行更可靠的异物检测，通过利用分时电路6交替输入2个方向的输入信号，能够作为整体实现连续的异物监视。另外，通过利用分时电路6交替输入2个方向的输入信号，不仅能够输入反射光，而且还能够输入透过光。
在以上的结构中，如图3所示，现在假设在纱1中有粗的部分1a、混入暗的异物的部分1b、混入亮的异物的部分1c、细的部分1d、混入粗暗异物的部分1e，反射信号R及反射信号C如图3的R所示，粗的部分1a和细的部分1d的变动小，在混入异物的部分1b、1c、1e处变动大，由此，能够与纱1的粗度无关地检测异物的混入。
此外，透过信号F如图3的F所示，在粗的部分1a和细的部分1d及混入异物的粗的部分1e，与粗度成正比地变化，但在即使混入异物粗度也不变化的1b、1c处没有变化，在有粗度变化的部分，与粗度成正比变化。由此，可以与异物的混入无关地检测纱的粗度的异常。
图4是表示产生紫外线的光源UV1及UV2、接收来自光源UV1及UV2的紫外线的光敏元件PD1、PD2、PD3的配置结构的一具体例，这些光源、光敏元件收纳在1个壳8内。壳8具有作为通过纱1的通过空间的通路8a、可将纱1插入通路8a中的开口部8a1、设置光源UV1的中空室8b、设置光源UV2的中空室8c、设置光敏元件PD1的中空室8d及设置光敏元件PD2的中空室8e、设置光敏元件PD3中空室8h。
各中空室8b、8c、8d、8e、8h朝纱1方向开口，在中空室8d、8e、8h的开口部设有可见光线截止滤光器9，在中空室8b、8c的开口部设有扩散紫外线的扩散板10，至少将通路8a的底面8f、即与上述开口部8a1对置的面设为黑色。由此，抑制从开口部8a1入射的光在规定上述通过空间的内壁面上反射，同时，从光源UV1发出的、透过纱1的紫外线用光敏元件PD1接收、由纱1反射的紫外线用光敏元件PD2接收；从光源UV2发出的、透过纱1的紫外线用光敏元件PD2接收、由纱1反射的紫外线用光敏元件PD1接收；光敏元件PD3只接收从光源UV1、UV2发出的、由纱1反射的反射光。即，光敏元件PD3成为只接收反射光的反射专用的光敏元件。此时，由于紫外线通过扩散板10向所有方向扩散来照射纱1，所以能够增加由各光敏元件PD1、PD2、PD3接收的反射光量。
另外，在上述具体例中设有中空室8h，该中空室8h中设置只接收反射光的反射光专用的光敏元件PD3，但是，如图5A所示地也可以设置在通路8a的底面8f。另外，在图5A中，与图4所示的具体例对应的部分附加相同的标记，并省略详细的说明。
在图4及图5A所示的配置结构中，光源UV1、UV2配置在与移动的纱垂直的平面上(俯视)的、以移动的纱1为中心夹角大致成90度的位置，光敏元件PD1配置在夹着纱1与光源UV1相对置的位置，光敏元件PD2配置在夹着纱1与光源UV2相对置的位置，光敏元件PD3配置在大致成90度的光源UV1、UV2之间的位置。
通过该配置，光敏元件PD1能够接收光源UV1的透过纱1的光和光源UV2的从纱1向90度方向反射的光。光敏元件PD2能够接收光源UV2的透过纱1的光和光源UV1的从纱1向与上述90度方向相反的方向反射的光。光敏元件PD3能够接收光源UV1及UV2的从纱1向光敏元件PD1和PD2之间的方向反射的光。即，对于在纱1中混入聚丙烯薄膜而出现扁平形状的异物，能够在出现其扁平部的大角度范围内，检测其异常。
但是，在该配置中，其异物例如以扁平截面形状在光源UV1的光轴上延伸的状态位于检测位置的情况下，由于来自光源UV2的光向光源UV2侧反射，所以光敏元件PD1不能检测反射光，此外，光敏元件PD2的光接收面与扁平状的纱1的面处于对置的关系，即使对纱1照射来自光源UV1的紫外线，光也照射在纱1的较细的面上，有不能使其光向光敏元件PD2反射的顾虑。
为消除该顾虑，如图5B所示，在与移动的纱1正交的平面上(俯视)，以移动的纱1为中心，将光源UV1与UV2的夹角θ3设定在90度～135度内，将光源UV1与接收光源UV1的反射光及光源UV2的透过光的光敏元件PD2的夹角θ1设定在90度以内，将光源UV2与接收光源UV2的反射光及光源UV1的透过光的光敏元件PD1的夹角θ2设定在90度以内，光敏元件PD2和光敏元件PD1分别配置在相互接近的方向上，光敏元件PD3配置在光源UV1和光源UV2的之间的、光敏元件PD1和PD2的以纱1为中心的夹角内(点划线所示的范围)即可。通过该配置和扩散板10的配置，能够用最少的光敏元件检测所有朝向的扁平异常。
例如，在纱1中混入聚丙烯薄膜，以扁平形状，如图中的虚线(图5B)所示地以扁平截面形状在光源UV1的光轴上延伸的状态位于检测位置的情况下，来自光源UV2的紫外线中的透过纱1的透过光由光敏元件PD2接收，纱1反射的反射光由光敏元件PD3接收。此外，在以扁平形状，以扁平截面形状在光源UV1的光轴上延伸的状态位于检测位置的情况下，来自光源UV1的紫外线中的透过纱1的透过光由光敏元件PD1接收，纱1反射的反射光由光敏元件PD3接收，能够检测出在360度的所有位置出现的扁平部。
另外，在实施例中，作为发生紫外线的光源，原料中含有棉纤维的纱的粗度引起的反射光量的变化极小，此外，对于各种颜色的相同材质的纤维或白色聚丙烯薄膜等不同材质的白色物体，反射光量的变化大，所以能够得到通过只检测反射光量就能高精度地检测出异物异常的装置。特别是，在纱的原料中含有白色的棉纤维的时候，如果照射紫外线，对于棉纱来说，反射光量小，且对纱粗度的影响小，但由于混入异物时的反射光量变化大，所以，通过只检测反射光量，就能够得到可靠地检测出各种颜色的相同材质的纤维或特别是白色聚丙烯薄膜等不同材质的白色物体的混入状况的高精度的异物异常检测装置。但是，通过将照射纱的光扩散，并另行设置接收由纱反射的反射光的专用光敏元件，可以作为发出其它可见光线或红外线的光源，此外，也可以将这些光源和发出紫外线的光源组合在一起。
再者，在上述实施例中，说明了作为纺纱系列的原料使用白色棉纱的情况，但也不局限于此。例如把作为合纤的一种的聚酯等长度切断后和棉(两者都为白色)混合而生成纺纱的情况下，也能够应用本发明。
权利要求
1.一种纱中异物检测装置，其特征在于具有从不同方向对移动的纱照射光的多个投光单元和接收上述投光单元照射的光中的由上述纱反射的反射光的至少3个光敏单元，根据上述光敏单元接收到的光接收量，检测混入上述纱中的异物。
2.如权利要求1记载的纱中异物检测装置，其特征在于在与移动的纱正交的平面上的、以上述纱为中心夹角小于180度的相互离开的位置配置2个投光单元，并且在上述相互离开的位置之间配置1个光敏单元。
3.如权利要求2记载的纱中异物检测装置，其特征在于在与移动的纱正交的平面上的、以上述纱为中心夹角为90度～135度的相互离开的位置配置2个投光单元，并且在上述相互离开的位置之间配置1个光敏单元；在超出上述夹角90度～135度内的、与上述各投光单元的夹角在90度以内的相互离开的位置配置剩余的2个光敏单元，并且，将上述1个光敏单元的配置位置设在以上述纱为中心上述2个光敏单元所成的夹角内。
4.如权利要求2或3记载的纱中异物检测装置，其特征在于在与移动的纱正交的平面上的、以上述纱为中心夹角大致为90度的相互离开的位置配置2个投光单元，在中间夹着上述各投光单元和纱的相互对置的位置分别配置2个光敏单元，接收上述各投光单元照射的光的从上述纱反射的反射光和透过光，配置在上述相互离开的位置之间的1个光敏单元，只接收上述各投光单元照射的光的从上述纱反射的反射光。
5.如权利要求1至4中的任一项记载的纱中异物检测装置，其特征在于照射移动的纱的光为紫外线，并且，根据来自上述纱的上述反射紫外线的光接收量，检测出混入上述纱中的异物。
全文摘要
本发明涉及一种用简单的结构高精度检测出混入纱中的异物的纱中异物检测装置。向移动的纱(1)照射交替地从2个光源(UV1、UV2)发出的光，用在与纱(1)正交的平面上的、以纱(1)为中心按规定角度相互离开的位置上配设的3个光敏元件(PD1、PD2、PD3)接收来自纱(1)的反射光，并根据接收的各光敏元件的光接收量，检测出异物的混入。
文档编号G01N33/36GK1584179SQ200410057640
公开日2005年2月23日 申请日期2004年8月20日 优先权日2003年8月21日
发明者中出一彦, 吉川惠次 申请人:村田机械株式会社