具体实施方式

下面结合图例给出本发明一种细纱断头检测方法及具有断头检测功能的吸纱部件的具体实施例，实施例仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明权利要求的限制，本发明未述及之处适用于现有技术。

本发明一种细纱断头检测方法及具有断头检测功能的吸纱部件的实施例1(如图1～2所示)：

环锭细纱机上安装吸纱部件，吸纱部件包含笛管体1以及圆形连接管11，用于将纺纱断头后前罗拉输出的须条纤维吸入总风管6中，笛管体1是一段笛子状管，两端由封头封口，笛管体1通过封头上的安装孔12及罗拉座上的弹簧安装在前罗拉下方(也有其它安装方式)，笛管体1上分布有若干个扁的进气的吸孔10和一个圆形出气口，一般情况下每根笛管体1上含有6个吸孔分别对应6个锭位，吸孔10紧邻前罗拉须条输出部位，纺纱断头后吸孔10将前罗拉输出的须条纤维吸入，圆形连接管11是一段轴线与笛管体1长度方向相垂直的圆形横截面管，如图2所示，圆形连接管11连接笛管体1的出气口与总风管6，用于将吸孔10吸入的纤维送入总风管中，

在笛管体1上安装光电式检测元件检测吸孔10是否吸入了须条纤维，在笛管体两端的封头上各钻两个孔，将发光二极管2作为发光器件安装在笛管体一端封头上钻的孔中，光敏三极管3作为光电器件安装在笛管体1另一端封头上钻的孔中，发光二极管2发射的光被光敏三极管3接收，发光二极管2的发光区域与光敏三极管3的感光区域之间是检测区域，检测区域与吸孔10邻接，即发光二极管2和光敏三极管3紧邻笛管体1封头靠近吸孔10一侧的顶端安装，使被吸孔10吸入的纤维离开吸孔10便进入检测区域，这时的纤维须丛还没有被气流完全分散开，须条纤维比较集中，便于光敏三极管3检测到，被气流吸入吸孔后进入检测区域之后开始散开、改变流动方向，向笛管体出气口飘动，因此，须条纤维被吸入吸纱部件之后，只有在吸孔10附近仍然是比较集中的，因此，在紧邻吸孔的下方设置光电式检测元件比较容易检测到纤维，待须条纤维被气流充分吹散之后，再在比较大的横截面范围内检测到纤维就比较困难了，就需要改变纤维流通的截面从而提高检测区域中纤维的分布密度，才便于检测到吸入的纤维。检测元件安装位置处的横截面(图1、2中的水平截面)形状为长条矩形，矩形长度等于笛管体内侧在该位置处的长度，矩形宽度越窄越好，因此，检测元件安装越靠近吸孔越好，如果有纤维被吸孔连续吸入，光敏三极管3的输出会由于发光二极管2发出的光被纤维部分阻挡而变小，因此，当光敏三极管3的输出信号变小时，说明有纤维被吸孔10吸入，说明该笛管体1所对应的锭位有断头，否则没有纤维被吸孔连续吸入，就认为该笛管体对应锭位没有断头。

吸孔10吸入纤维后不仅会使光敏三极管3输出信号幅值比没有吸入纤维时明显减小，并且光敏三极管3输出信号的波动也会比没有吸入纤维时明显，而没有纤维吸入时光敏三极管3的输出信号相对更平稳。

发光二极管2连接至供电电路，光敏三极管3连接至检测电路，检测电路能将光敏三极管3的电流变为是否断头的信号，例如可以用比较电路将光敏三极管3的输出转变为开关量输出并驱动报警指示灯，或者简单地将光敏三极管3的电流变为电压，供单片机等数据采集设备采集，检测电路的可以根据需要设计成多种结构形式，无论检测电路采用什么形式，都是利用光敏三极管3的输出信号幅值变化、输出信号波动特性判断纤维是否经过检测区域，进而判断纺纱是否发生断头。

细纱断头检测方法及具有断头检测功能的吸纱部件的工作原理为：纺纱断头时，对应笛管体中的任何锭位的纱线断头后，其须条纤维被笛管体的吸孔10吸入，须条纤维经过光电式检测元件的检测区域时被检测元件检测到，检测元件电连接至检测电路，检测电路的输出信号会发生变化，与没有纤维吸入时相比，光电器件的输出幅值变小且带有更明显(幅度更大)的波动，如果检测元件检测到有纤维被吸孔连续吸入，则吸孔所对应的锭位有断头，否则没有断头。

实际生产中，极少量纺纱断头后的须条纤维被缠在罗拉或皮辊上不能被吸孔吸入，发生这种情况就无法通过本发明技术检测到断头，但是，随着车间温湿度控制水平的提高，缠罗拉和绕皮辊现象越来越少，发生缠罗拉和绕皮辊现象说明车间温湿度不合适，这种情况下往往会产生大量断头，挡车工处理检测到的断头的过程中可以发现缠罗拉或绕皮辊的断头并进行处理。其实，如果车间温湿度调节不好导致缠罗拉或绕皮辊，必然导致高断头率，而高断头率情况下挡车工会疲于处理断头，无论采用什么断头检测方式都没有多大意义，断头检测只适用于断头率较低时提高挡车工寻找断头的效率，如果到处都是断头，就无法提高寻找断头的效率。

本发明一种细纱断头检测方法及具有断头检测功能的吸纱部件的实施例2(如图3所示)：

图2所示的笛管体1的横截面形状是一般的笛管截面形状，纤维被图2中笛管体1最上部的吸孔10吸入以后会迅速被气流吹散开，不利于使被吸入的纤维尽量遮挡发光器件发出的光束，为了进一步使被吸入的纤维尽量多地遮挡光电检测元件的检测区域，如图3所示，将笛管体1在检测区域处的截面变狭窄，以降低笛管长度方向投影在光电器件安装位置处纤维流过的宽度，该宽度以不大于光电检测元件检测区域的宽度，光电检测元件的检测区域宽度取决于所选光电检测元件的型号，但是宽度过大的话会降低纤维在空间中分布的填充率，会降低纤维遮挡光的效果，会提高对光电检测元件性能的要求，因此，此处宽度以不超过10mm为宜，但也不能过小，过小的宽度可能会导致纤维堵塞，宽度最好不小于2mm，以能顺利通过棉结，优选3～5mm之间，例如本实施例发光二极管的外径为3mm，则图3中安装发光二极管2高度处的笛管体1水平方向内侧尺寸为3mm，刚好能安装开发光二极管，发光二极管2发出的光束通过3mm宽度的窄长缝隙射至对面的光电器件，只要光电器件的感光区域能覆盖3mm区域，就能保证被吸入的须条纤维均能被光电检测元件检测到，被吸孔吸入的纤维必然通过该3mm宽度的区域，比通过更更宽的区域具有更高的纤维分布密度，能更好地遮挡发光二极管射出的光线，具有更高的检测灵敏度。

尽管本实施例采用了光电式的检测元件，但是不排除采用电容式检测元件，即在本实施例安装光电检测元件的位置处在截面距离较近的两端面内侧安装平行极板式电容器的电容极板，每个吸孔处安装一对电容极板，并将笛管体上所有的电容极板构成的电容器并联，当笛管吸入纤维时，电容极板构成的电容值会增大，为了提高检测灵敏度，尽量减小截面短边的尺寸，例如采用2mm的极板间隙，同时，电容极板在吸孔位置处宽度为9mm。

本发明一种细纱断头检测方法及具有断头检测功能的吸纱部件的实施例3(如图4～6所示)：

实施例1、2中将检测元件安装在笛管体上，由于笛管体经常需要拿下，在实际应用中会操作不便，另一方面，笛管体1的长度普遍较长，一般都在350mm以上，采用光电式检测元件时，由于检测距离较长，对光电元件的选用会有一定的要求，需要选用作用距离较远且灵敏度更好的光电器件，例如选光对电压型光学传感器TLS253R作为光电器件，选平行光LED358作为发光器件，但是这样导致实施成本较高。

为了便于降低成本，提高检测效果，本实施例将光电检测元件安装在连接管上，一般情况下，连接笛管体1与总风管6的连接管为圆形截面管，而光电式检测元件的检测区域比较小，无法覆盖连接管的整个圆形横截面，因此，在圆形连接管11与笛管体1之间增加一段变截面的连接管段，变截面连接管段由狭长截面管111以及过渡段110组成，狭长截面管111是一段横截面为矩形的管，过渡段110是一段“天圆地方”的变截面段，对应“地方”的一端横截面与狭长截面管111的横截面相同，对应“天圆”一端截面与圆形连接管11截面相同，圆形连接管11连接至总风管6。

变截面管段的内侧横截面积大于笛管体上所有吸孔10的总进气面积，狭长截面管111段的内横截面面积在变截面管段中最小，本实施例狭长截面管111的横截面内侧尺寸为80mm长、4mm高，即笛管体的出气口为长80mm、宽4mm的矩形口，将光电检测元件安装在狭长截面管111距离较远的两端，即发光器件与光电器件间距80mm安装在狭长截面管111的两端，光电检测元件的检测区为80mm长、4mm宽，流通截面也是80mm长、4mm宽，被吸入的纤维经过吸孔10、笛管体1移动至狭长截面管111位置处时，受狭长截面管111截面空间限制，纤维全部通过光电检测元件的检测区域，在光电检测区域内具有较高的空间分布密度，利于提高检测灵敏度。由于狭长截面管111在笛管体长度方向距离(80mm)比笛管体长度(350mm)短，可以选用价格很低的发光二极管(例如EL-1KL3)以及光电二极管(例如SFH206)作为光电检测元件，EL-1KL3的外径4.65mm，SFH206感光区域能完全覆盖狭长截面管111的4mm范围，这样能保证被吸孔吸入的纤维均通过光电检测元件的检测区域，如果狭长截面管111截面最小尺寸大于SFH206感光区域的尺寸，则被吸入的纤维在经过狭长截面管111段时，会有部分纤维不通过检测区，降低检测区的纤维密度，不利于检测。

狭长截面管111横截面最小内尺寸最好不要超过光电检测元件检测区域太大范围，例如不大于10mm，否则被吸入的须条纤维会有太多不通过光电器件的检测区域，导致纤维流过的检测区域时的空间分布密度过小，不利于检测，特别是纺纱的纱支比较高、且笛管体对应的细纱只有一根断头时，吸孔吸入的须条纤维量比较小，更需要使须条纤维尽量全部通过光电检测区，且尽量保持比较高的分布密度，本实施例中狭长截面管111的横截面为矩形，但不排除采用其它形状(例如椭圆、跑道形等)的横截面，无论选什么样的截面，都是为了使检测区域段纤维的空间分布密度尽量高。既使选用检测范围大(感光区域面积大)的光电器件，狭长截面管111横截面最小内尺寸最好不要过大，最好在5mm以内，保证既使是纺高支纱，也能检测到吸入的纤维。因此，在小于10mm的范围内，狭长截面管111横截面最小内尺寸优选的区间在2～6mm之内，进一步优选的区间在3～4mm之间，即利于提高检测精度，又能确保纤维畅通。将光电检测元件安装在狭长横截面管111两端面时可以开孔安装，也可以将采用透明材料(玻璃、亚克力灯)制作狭长横截面管111，将光电检测元件安装在其外侧，如果所选光电检测元件易受可见光影响的话，再在透明狭长横截面管111的外侧加不透光的防护罩。

尽管本实施例在狭长截面管111距离较远的两侧面安装了光电式检测元件，但是不排除采用电容式检测元件代替光电式检测元件。具体为：在狭长截面管111距离较近的两侧面安装电容传感器的电容极板，即将电容式检测元件的电容极板安装在狭长截面管111截面较大尺寸的内侧面，例如，在图6所示狭长截面管111内侧的顶面和底面安装平行极板电容器的极板，即平行极板电容器的极板间距3mm、极板长度80mm，极板宽度5mm，两极板之间的区域为检测区域，将电容传感器极板连接至电容式检测电路，有须条纤维被吸孔吸入时，电容极板形成的电容值将增大，纤维吸入量越大，电容值增加越大，电容式检测电路的输出值变化能说明是否有纤维被吸孔吸入，以及被吸孔吸入纤维量的多少，同样，当由须条纤维被连续吸入时，电容式检测元件的电容值的波动也会比没有纤维被吸入时的波动大。此处的电容式传感器是变介电常数式的电容传感器，灵敏度取决于检测区域(两电极板包围空间)介电常数的变化率，如果两电极板间距小，则同样的纤维量会增大介电常数的变化率，因此，从灵敏度角度讲，极板间距应尽量小，但是过小的极板间距会影响纤维正常流通，造成堵塞，因此，平行极板电容器两极板之间的间距应在2～5mm之间为宜，当然不排除间距大于5mm，但间距增大对检测电路的要求会提高。

本发明一种细纱断头检测方法及具有断头检测功能的吸纱部件的实施例4(如图7～8所示)：

为了便于在现有设备上应该该技术，本实施例中笛管采用细纱机上现有的笛管，笛管体1上带有一段圆形连接管11，总风管6上在每个笛管连接位置处也带有一段起连接作用的圆形连接管11，图7中两段圆形连接管11之间增加两段过渡段110及一段狭长截面管111，狭长截面管111与实施例3中的相同，在狭长截面管111两侧安装发光二极管2以及光敏三极管3作为光电式检测元件，将两段过渡段110及一段狭长截面管111做成一个如图8所示的变截面管件，并且将光电检测元件以及检测电路安装到变截面管件上做成一个检测部件，用检测部件代替细纱机上现有的笛管连接管即可检测对应笛管的细纱锭位是否发生了断头，便于在生产现场改造设备。除了“天圆地方”形状的变截面过渡段，不排除采用其它变截面管代替，基本思想是形成一个狭窄的纤维通道，在狭窄的纤维通道中检测吸孔吸入的须条纤维，狭窄纤维通道的截面最小尺寸不超过光电检测元件的检测区域范围，狭窄的纤维通道的流通面积大于笛管体上所有吸孔的流通面积和，并且狭窄纤维通道的截面积在变截面管段所有段中截面积最小，这样能保证纤维及气流在该截面处具有较高的流速，不堆积纤维，纤维还具有较高的分布密度，便于提高检测精度。

本发明一种细纱断头检测方法及具有断头检测功能的吸纱部件的实施例5(如图9所示)：

本实施例采用一段较长的狭长截面管111连接笛管体1以及总风管6，并在狭长截面管111的两侧安装了发光二极管2以及光敏三极管3，当然不排除采用其它类型的发光器件(如不同波段的发光器件)及光电器件(如光电管、光电倍增管、光敏电池、光敏二极管、光敏电阻、光电池等)。同时不排除将平行极板电容器的两个电容极板安装在狭长截面管111内面积比较大的侧壁，或者将叉指电极等平面形状的电容式传感器安装在狭长截面管111内面积比较大的侧壁，例如可以在图9中将与纸张平行的叉指电极安装到狭长截面管111的内侧壁，则狭长截面管111内为检测区域，当然需要根据狭长截面管111横截面的尺寸确定叉指电极的参数。

本发明一种细纱断头检测方法及具有断头检测功能的吸纱部件的实施例6(如图10所示)：

对于部分新型细纱机，特别是紧密纺环锭细纱机，不使用传统的6锭一节的笛管，而是直接在总风管6上通过风管接头60为每个锭位引出一根单独的吸棉管，吸棉管开口在前罗拉下方，断头后须条纤维被单独的吸棉管吸入总风管6中。对于这种细纱机，应用所述吸纱部件时，增加一段附加笛管体40将一排独立吸棉管4连接起来，附加笛管体40起到类似笛管体1连通吸孔10的作用，附加笛管体40依次经一段过渡段110、一段狭长截面管111、一段过渡段110连接至风管接头60，发光二极管2即光敏三极管3安装在狭长截面管111上，当锭位纺纱断头后，须条纤维被独立吸棉管4吸入附加笛管体40后经狭长截面管111进入总风管6中。

本发明不限于上文讨论的实施例，本领域技术人员可根据本发明推理出其它变体形式，这些变体形式也属于本发明的主题。