CN101028897A - 一种筒管纱小型卷绕装置及卷绕方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种筒管纱的小型卷绕装置及卷绕方法，包括机械结构和控制方法二个部分；所述的卷绕方法包括等螺距卷绕、等升角卷绕及变动程卷绕；所述的机械结构部分包括机架和其上的工作台板、安装在工作台板上的卷绕机构、导丝机构、张力调节机构、自停机构、喂入机构、记录纱线长度和产量装置；所述的控制方法为PLC和触摸屏控制变频器。本发明卷绕装置只需改变程序就可满足卷装的卷绕参数变化要求，并且运行平稳，噪声低，操作方便，是一台智能高效的自动卷绕装置。

Description

一种筒管纱小型卷绕装置及卷绕方法

技术领域

本发明涉及筒管纱卷绕技术，具体涉及一种将大卷装的筒管纱卷绕成直边或锥边的小卷装的筒管纱的卷绕技术，例如织机织边时所用的卷装尺寸的筒管纱，本发明还涉及一种基于所述方法的筒管纱卷绕机。国际专利分类号拟为Int.Cl⁷ G01M1/04。

背景技术

纺织上常常将一种大卷装的纱线卷绕到各种小尺寸的筒管上，形成筒管纱，可以用于染色的小样筒管纱、织机织边用的筒管纱等等，特别是在一些实验室，为了研究纱线的卷装的性质或染色性能，常常卷绕成等螺距卷装、等升角卷装。目前，没有满足这种筒管纱卷绕的专用小型设备，一些具有小批量生产的单位和一些科研院所由于不具备卷绕机，故只能到有卷绕机的大企业去加工或购买，或者采用人工手缠的方式，非常不方便，有时耽误工作。对于具备生产筒管纱的大型企业，欲想得到织机织边用的筒管纱还得另增加一道工序完成。而手工卷绕存在以下缺点：

1)效率低手工操作，要保持用力轻微与均匀，速度不能快。

2)准确度低采用人工卷绕，卷装不均匀，无法实现等螺距卷装和等升角卷装。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，提供一种卷绕筒管纱的技术。该技术可以提高筒管纱卷绕的工作效率，降低卷绕成本。

本发明要解决的另一个技术问题是，提供一种基于上述方法的筒管纱卷绕机，可实现等升角、等螺距、变动程卷绕。

本发明解决所述技术方案是：设计一筒管纱小型卷绕装置，包括机械结构的设计和控制方法两个部分；所述的机械结构部分包括导丝机构的设计、卷绕机构的设计、张力调节机构的设计、自停机构的设计、喂入机构的设计、机架的设计、记录纱线长度和产量装置；控制方法包括PLC和触摸屏控制方法。

机架和其上的工作台板、安装在工作台板上的卷绕机构、导丝机构、张力调节机构、自停机构、喂入机构。所述的卷绕机构包括电机2、主动同步带轮3、从动同步带轮6、长轴5、摩擦辊4、筒管9、记长表18。电机2放在工作台面17的下面，其轴上用健连接主动同步带轮3，在工作台面17上用轴承座支撑起长轴5，左端用键连接从动同步带轮6，在从动同步带轮6的左边安装一速度传感器7，在长轴的右端安装一记长表18，在长轴的中间用键连接分别连接两个摩擦辊4，两个摩擦辊4分别与两个筒管9紧密接触，用摩擦辊4的转动来带动筒管9的转动。所述的导丝机构包括导丝架8、导丝器11、导轨21、丝杠22、联轴器14、从动同步带轮15、蜗轮-蜗杆减速器16、主动同步带轮19、电机20、小支撑架25、左行程开关26、丝杠27、右行程开关28、步进电机29。电机20放在工作台面17的下面，其轴上用健连接主动同步带轮19，在工作台面17上用导丝架8支撑起导轨21和丝杠22，导丝器11安装在导轨21和丝杠22上，用联轴器14连接丝杠22和蜗轮-蜗杆减速器16一端伸出的轴，蜗轮-蜗杆减速器16的下面用螺栓固定在工作台面17上，蜗轮-蜗杆减速器16的另一端的伸出轴上用键连接从动同步带轮15，在工作台面17上导轨21和丝杠22的下面，用小支撑架25支撑起丝杠27，丝杠27上装有左行程开关26和右行程开关28，丝杠27的右端和步进电机29用连轴器连接。所述的张力调节机构包括支架10和张力调节器12，张力调节器12由一个手柄12-3、一对螺旋副齿轮12-2、一个单个齿轮12-1及分别固结在两个齿轮后的两片钢片组成。两片钢片分别通过一根小轴与齿轮连接在一起，手柄12-3与一对螺旋齿轮中的一个固结在一起，两个张力调节器12分别用螺栓固定在支架10上。所述的自停机构包括满纱自停和断纱自停。满纱自停包括转动臂23、自停臂30、行程开关24。自停臂30用螺栓固接在转动臂23上，行程开关用螺栓固接在工作台面17上。断纱自停包括断纱传感器31、支架10。断纱传感器31用螺栓固定在支架10上。

筒子回转运动的表面线速度，为卷取速度。丝条往复运动的线速度，为导丝速度。丝条单位时间内的卷绕长度，为卷绕速度。本发明卷绕装置采用卷装表面摩擦传动，卷取速度恒定不变，当导丝速度也不改变时，可形成等升角卷绕。当导丝速度随着筒管的转速成正比变化时，可形成等螺距卷绕。

一种筒管纱小型卷绕装置的卷绕方法是：将大卷装的纱线在喂入架13上固定好，将纱线引出穿过张力调节器12和断纱传感器31，在筒管9上卷绕一圈。开始卷绕时，在摩擦辊4的作用下，使筒管9一直保持卷绕的线速度恒定，由于在卷绕前纱线穿过张力调节器12和断纱传感器31，使得卷绕时实现恒张力卷绕，并且在纱线意外断头的情况下，可以使卷绕装置及时停止工作，人工接好纱线。启动步进电机29，可改变左行程开关26和右行程开关28的位置，从而可改变卷绕的动程，亦可实现双锥面卷绕。

本装置的发明解决了一些具有小批量生产的单位和一些科研院所由于不具备卷绕机，故只能到有卷绕机的大企业去加工或购买，或者采用人工手缠的方式，非常不方便，有时耽误工作等缺陷。提高了劳动生产率和卷绕的准确性，达到了设计要求。

附图说明

图1为本发明筒管纱小型卷绕装置一种实施例的主视示意图；

图2为本发明筒管纱小型卷绕装置一种实施例的侧视示意图；

图3为本发明筒管纱小型卷绕装置一种实施例的俯视示意图；

图4为本发明筒管纱小型卷绕装置一种实施例的导丝结构示意图；

图5为本发明筒管纱小型卷绕装置一种实施例的张力调节结构示意图；

图6为本发明筒管纱小型卷绕装置一种实施例的PLC端子接线示意图；

图7为本发明粗筒管纱小型卷绕装置一种实施例的程序流程框图；

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步叙述本发明。

本发明筒管纱小型卷绕装置(以下简称卷绕装置)分为机械结构部分和控制部分，总的功能要求是：即使筒管卷绕直径的逐层变化，但筒管纱的卷绕线速度不变，并且能够实现满纱自停、断纱自停、显示纱线卷绕长度、变动程卷绕、等螺距卷绕、等升角卷绕的功能。本发明卷绕装置机械部分的功能要求是：导纱动程为100-300mm可调节，卷绕速度为1-3m/min可调节，要求纱线恒张力卷绕。

本发明卷绕装置的机械结构部分总体可以分为导丝传动部分和卷绕传动部分这两条传动路线。导丝传动是由电机20带动主动带轮19，通过同步齿形带带动从动带轮15，从动带轮15通过键固定在蜗轮-蜗杆减速器16上，从而使蜗轮-蜗杆减速器16的另一个伸出轴转动，并且完成换向的功能，另一个伸出轴与连轴器14一端相连，连轴器14的另一端与丝杠22相连，从而使丝杠22转动，导丝器11安装在丝杠22和导轨21上，丝杠22转动而导轨21不动，导丝器11就可以在丝杠22和导轨21上运动。卷绕传动是由电机2带动主动带轮3，通过同步齿形带带动从动带轮6，从动带轮6通过键固定在长轴5上，从而使长轴5和用键固接在其上的摩擦辊4转动，摩擦辊4和筒管9紧密接触，可带动筒管9转动，使纱线卷绕到筒管上。尽管是两条传动路线，但两者并非完全独立，两条路线通过纱线的卷绕彼此牵连。纱线卷绕时，启动小电机2可使摩擦辊4转动，由于筒管9依靠转动臂23支撑并且与摩擦辊4紧密接触，所以筒管9可以随摩擦辊4的转动而转动，由于摩擦辊4的直径不变，所以卷绕的线速度恒定不变，并且记长表18可随时显示纱线的卷绕长度。

启动电机20可使导丝器11在丝杠22和导轨21上运动，当导丝器11触到左行程开关26或右行程开关28时，即可使电机20的转动方向改变，从而使导丝器11向相反的方向运动，实现导丝器11的往复运动。步进电机29转动，从而带动丝杠27转动，由于丝杠27是一端左旋螺纹另一端右旋螺纹，所以可使左行程开关26和右行程开关28之间的距离增大或减小，以此来改变纱线卷绕的动程。若步进电机按一定规律连续变化，即可实现双锥面卷装。

本发明卷绕装置还有满纱自停和断纱自停的功能。随着纱线的卷绕，筒管9的直径不断增大，转动臂23的一端不断被抬高，固定在转动臂23上的自停臂30不断改变位置，当卷绕到规定卷装时，自停臂30就可触到行程开关24，使整个卷绕装置停止工作。纱线卷绕时，纱线从断纱传感器31中穿过，当纱线意外断头时，断纱传感器31就会发出信号，使整个卷绕装置停止工作。

本发明卷绕装置还有张力调节器12。转动手柄12-3，可使一对螺旋副齿轮12-2和一个单个齿轮12-1固结的两片钢片压紧或放松，从而达到调节纱线张力的目的。

本发明卷绕装置要实现等升角卷绕时，只要保持导丝速度不变就可实现。若要实现等螺距卷绕，只要使导丝速度和筒管的卷绕速度成正比即可实现。

本发明卷绕装置的主要部件都安装在工作台面17上，大电机20、小电机2等少量零部件安排在工作台面17之下(参见图1)。工作台面17固定安放在卷绕台架1上。卷绕台架1可由角铁焊接而成。为了卷绕台架1的美观，在卷绕台架1的四周边可安装上挡板。

本发明卷绕装置的控制部分主要为触摸屏、PLC编程控制。触摸屏采用台达PWS1711型，PLC采用台达DVP-20EX型，变频器采用台达VFD-B型。变频器采用两台，分别控制两个电机，即1#变频器控制大电机20，2#变频器控制小电机2。变频器与PLC之间通过RS-485接口进行通讯控制。两台变频器工作由PLC程序设定，通过RS-485接口传送。利用触摸屏可以进行停、开机操作、改变卷绕装置参数的操作。两台变频器的控制方式均由PLC程序完成。

本发明所述的PLC程序设计如下：首先由所要达到的控制要求，定义：X0-启动；X1-停止；X2-右限位开关；X3-左限位开关；Y0-大电机反转；Y1-大电机正转；Y2-小电机；(参见图6)。然后根据筒管纱小型卷绕装置的控制要求写出流程框图(参见图7)并进行编程控制。根据所述的卷绕原理和流程框图，本领域的技术人员不难写出具体程序。

本发明卷绕装置的工作原理是：将大卷装的纱线在喂入架13上固定好，将纱线引出穿过张力调节器12和断纱传感器31，在筒管9上卷绕一圈。开始卷绕时，在摩擦辊4的作用下，使筒管9一直保持卷绕的线速度恒定，由于在卷绕前纱线穿过张力调节器12和断纱传感器31，使得卷绕时实现恒张力卷绕，并且在纱线意外断头的情况下，可以使卷绕装置及时停止工作，人工接好纱线。

本发明卷绕装置为首次提出，实验结果表明该设计是有效的，达到设计总体要求。需改变程序就可满足卷装的卷绕参数变化要求，是一台智能高效的自动卷绕装置。该装置运行平稳，噪声低，操作方便，可满足不同用户需求，具有广泛的应用前景。

本发明的相关参数为：卷绕直径φ为25-50mm；动程s为40-120mm；筒管卷绕角α为5°-15°；卷装锥角γ为15°-35°；卷绕速度v为50-500m/min。

Claims (6)

1、一种用于卷绕筒管纱的小型装置，包括机械结构和控制方法；

机械结构部分包括导丝机构、卷绕机构、张力调节机构、自停机构、喂入机构、机架、记录纱线长度和产量装置；

控制方法包括PLC和触摸屏控制方法的研究；

导丝机构包括导丝架8、导丝器11、导轨21、丝杠22、联轴器14、从动同步带轮15、蜗轮-蜗杆减速器16、主动同步带轮19、大电机20、小支撑架25、左行程开关26、丝杠27、右行程开关28、步进电机29；

卷绕机构包括小电机2、主动同步带轮3、从动同步带轮6、长轴5、摩擦辊4、筒管9、记长表18；

张力调节机构包括支架10和张力调节器12，张力调节器12由一个手柄12-3、一对螺旋副齿轮12-2、一个单个齿轮12-1及分别固结在两个齿轮后的两片钢片组成；

自停机构包括满纱自停和断纱自停；

满纱自停包括转动臂23、自停臂30、行程开关24；

断纱自停包括断纱传感器31、支架10；

将大卷装的纱线在喂入架13上固定好，将纱线引出穿过张力调节器12和断纱传感器31，在筒管9上卷绕一圈。开始卷绕时，在摩擦辊4的作用下，使筒管9一直保持卷绕的线速度恒定，由于在卷绕前纱线穿过张力调节器12和断纱传感器31，使得卷绕时实现恒张力卷绕，并且在纱线意外断头的情况下，可以使卷绕装置及时停止工作，人工接好纱线。

2、一种用于卷绕筒管纱的卷绕方法，包括等螺距卷绕、等升角卷绕及变动程卷绕；

筒子回转运动的表面线速度，为卷取速度。丝条往复运动的线速度，为导丝速度；丝条单位时间内的卷绕长度，为卷绕速度；本发明卷绕装置采用卷装表面摩擦传动，卷取速度恒定不变，当导丝速度也不改变时，可形成等升角卷绕。当导丝速度随着筒管的转速成正比变化时，可形成等螺距卷绕。启动步进电机29，可改变左行程开关26和右行程开关28的位置，从而可改变卷绕的动程，亦可实现双锥面卷绕。

3、根据权利要求1所述的卷绕装置，其特征在于导丝过程中导丝的线速度不变，其张力也不变。

4、根据权利要求1所述的卷绕装置，其特征在于可以根据卷绕的纱线不同而调节张力。

5、根据权利要求1所述的卷绕装置，其特征在于当纱线绕卷到规定卷装时可以自动停止工作，当纱线出现意外断头时可以自动停止工作，并可以随时显示纱线卷绕的长度。

6、根据权利要求2所述的卷绕装置，其特征在于改变控制参数，即可实现等升角卷绕、等螺距卷绕、变动程卷绕、直边卷绕、锥边卷绕。

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