CN101146940A - 卷绕设备的筒子架的运行方法和运行装置以及筒子架 - Google Patents

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Abstract

本发明的筒子架(2)具有多个筒子位置(7)和至少一个属于每个筒子位置的电动纱线张力器(6)，卷绕机械(3)能从筒子位置同时抽出同类型或不同类型的多根纱线，纱线能在纱线张力器处承受变化的制动力以产生一定纱线张力，每个纱线张力器(6)可被其所属的驱动电机(20)驱动，筒子架具有在卷绕机械(3)的加速运行过程和/或停车过程中依据纱线速度或角速度控制纱线张力的控制装置和在卷绕机械(3)稳定正常阶段内调整纱线张力的调整器(25)。控制装置和调整器(25)此时如此构成，每根纱线的纱线张力或初始纱线张力能相对额定值保持大致恒定。为确定用于控制纱线张力器(6)所需制动力的调整参数(32)，设置扰动作用补偿器(24)，在此，扰动作用补偿器利用作为输入参数的纱线速度(v)计算出至少补偿驱动电机(20)的电机惯量和摩擦值的修正值(34)。

Description

卷绕设备的筒子架的运行方法和运行装置以及筒子架
技术领域
本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的、卷绕设备的筒子架的运行方法和运行装置以及筒子架。利用这种方法，力求对筒子架上的所有纱线获得尽可能最佳的张力平衡，这是因为在筒子位置和卷绕机械之间的不同纱线运行长度和与之相关的纱线通道在未作相应调整的情况下将会导致不同的纱线张力，其结果将会是不均匀一致的卷装密度。
背景技术
筒子架的运行方法是已知的，在该方法中，每根纱线的纱线张力应保持尽量接近恒定的额定值。因此，例如欧洲专利申请公开号EP-A-1162295公开一种用于整经设备的、有多个筒子位置的筒子架的运行方法，在该方法中，在每个筒子位置上各纱线借助纱线张力器承受制动力。此外，在卷绕过程中持续测量纱线张力。如此测得的纱线张力或初始纱线张力的实际值与额定值比较，在确定有偏差时，使实际值接近额定值，在这里，每个纱线张力器通过相应的驱动电机被驱动。事实已证明，上述调整方法在卷绕机械如分条整经机的转速恒定时的正常运行中确实获得了良好效果。但在其它工况下，尤其在加速运行过程或停车过程中，这种调整通常是做不到的。尤其对筒子架和卷绕机械之间的纱线长的卷绕设备来说，该方法的操作被证明是困难的。对于快速过程来说，尤其在卷绕机械加速运行或停车时，可能出现长纱线因在纱线张力调整时的快速张力调适而摇晃。纱线可能开裂(纱线张力过高时)或者松弛下垂(纱线张力太小，缠结危险)。
发明内容
因此，本发明的任务是避免现有技术的缺陷，尤其提供一种上述类型的方法，即使在不稳定工况下，尤其在加速运行过程或停车过程中，该方法都能保证所有纱线的最佳张力平衡。尤其是，应能在所有工况下将每根纱线的纱线张力保持为特别稳定的额定值。该方法应该尤其适用于筒子架和卷绕机械之间的纱线长的卷绕设备。此外，筒子架运行装置的构建应该以尽量低的成本来实现。
根据本发明，利用具有权利要求1的特征的方法来完成该任务。
卷绕机械如带有整经滚筒的分条整经机以角速度转动。在稳定的正常运行中，该角速度大致是恒定的并且在不稳定工况下变化。在每个筒子位置上，纱线借助至少一个纱线张力器承受变化的制动力，以产生基本对应于初始纱线张力的一定纱线张力。为了将纱线张力保持为额定值，在卷绕机械的加速运行过程和/或停车过程中，依据卷绕机械的角速度控制每个纱线张力器。在此，加速运行过程是指任何不稳定工况，卷绕机械在该工况下从零被加速到稳定的正常运行状态。在停车过程中，卷绕机械从稳定正常运行状态被制动到停止状态。每个纱线张力器具有一个属于自己的驱动电机。为了控制纱线张力器，驱动电机被驱动，因此每根纱线可以通过简单方式接受所需的制动力。此外，可以借助简单机构来测量角速度。这种控制的优点是，每个纱线张力器在所有工况下尤其也在加速运行过程或停车过程的整个时间段内被精确调整。在不稳定工况下的纱线张力器控制与调整相比的优点在于，将避免纱线的摇摆或不利的冲动。作为测量角速度的替换方式，当然也可以想到直接依据纱线速度控制每个纱线张力器。
用于控制每个纱线张力器的输入参数是纱线速度。因此，为了控制纱线张力器，在加速运行过程和/或停车过程中持续测量卷绕机械的角速度并将角速度换算为纱线速度，这可能是有利的。在考虑了卷绕机械上的纱线卷装层厚的情况下，非常有利地实施上述措施。层厚可以用相应机构测量。因为层厚基本取决于纱线类型，所以不用测量层厚也可以算出层厚。为了获得精确结果，在这种情况下也可以同时考虑压辊的压紧力。通过测量卷绕机械的角速度，当然也可以与纱线速度相似地掌握纱线加速度。因此，在不稳定工况下掌握了在整个期间内的纱线状态，由此保证了纱线张力器的精确控制。如上所述，也可以想到直接在筒子架和卷绕机械之间的纱线上测量纱线速度。
控制纱线张力器所需的制动力可以由纱线速度和纱线张力器特定参数尤其是纱线张力器的驱动电机的电机特定参数算出来。作为用于控制纱线张力器的控制相关参数，尤其考虑驱动电机的电机惯量和摩擦值。
为了确定用于控制纱线张力器所需制动力的调整参数，扰动作用补偿器可以利用作为输入参数的纱线速度计算出修正值。此时，至少补偿驱动电机的电机惯量和摩擦值是有利的。用于驱动电机的电机惯量、摩擦值的以及有利地也用于驱动电机的转矩常数的参数可以通过简单方式获得。例如，用于电机惯量、摩擦值和转矩常数的数值可以从当时的生产厂家的数据册中读取。可以省略昂贵的测量装置。因此，扰动作用补偿可以通过简单方式实现。驱动电机的转矩是可调的，所述的调整参数和修正值为电流。在卷绕机械加速运行或停车时的上述纱线张力控制可以与用于卷绕机械的稳定阶段(正常运行)的调整器组合。为此，在正常运行中，纱线张力传感器持续测量每根纱线的纱线张力实际值并借助调整器被调整至额定值。这样的调整例如在欧洲专利申请公开号EP-A-1162295中描述了。组合式控制调整保证所有纱线在所有工况下具有最佳的纱线张力变化曲线。
调整器可以结合纱线速度变化曲线识别现处于哪个工况(加速运行、正常运行或停车)。在从一个工况到另一个工况的转换时刻或过渡时刻(例如从加速运行到稳定的正常运行)，调整器或是被接通，或是被断开。例如，纱线在卷绕机械加速运行时具有增大的纱线速度(在这里特别优选为纱线或为卷绕机械规定恒定的加速度)。一旦纱线加速度接近零或变为零，就接通调整器。于是，可以通过简单的方式完成从控制到调整的转换。当然，也可以直接依据卷绕机械的角速度并结合一定的终值来实现从控制到调整的转换(或反之)。
本发明的另一个方面涉及用于运行卷绕设备如整经设备的筒子架的运行装置，尤其是控制调整装置，它具有带有多个筒子位置的筒子架和用于共同卷绕同类型的或不同类型的多根纱线的卷绕机械，纱线是从筒子位置中抽出的。为了保持每根纱线的恒定纱线张力，该装置具有用于在卷绕机械的加速运行过程和/或停车过程中控制纱线张力的扰动作用补偿器，扰动作用补偿器在输入侧与卷绕机械的旋转编码器作用连接，旋转编码器提供卷绕机械角速度的信号。此时，变化的角速度表示扰动量。纱线速度的变化导致变化的纱线张力。借助扰动作用补偿器，可以通过简单方式补偿纱线系统的干扰。控制调整装置尤其可以被用于上述的卷绕设备筒子架运行方法。代替旋转编码器，扰动作用补偿器也可以与用于测量纱线速度的、例如呈转向辊形式的测量机构相连。
控制调整装置可以具有测速机构，借此测量纱线速度。依据旋转编码器被驱动的卷绕机械可以提供用于卷绕机械角速度的信号，该角速度能被换算为纱线速度。作为替换方式，例如也能借助转向辊直接测量纱线速度。
此外，可以设置用于在卷绕机械正常运行时调整纱线张力的调整器。这样的调整器与带有扰动作用补偿器的控制装置的组合保证了近似最佳地调整出每根纱线的纱线张力。因而，每根纱线的纱线张力可以通过简单方式针对各工况被保持为大致恒定的额定值。
设置求和单元来产生用于控制纱线张力器所需制动力的调整参数是有利的，借助求和单元，来自扰动作用补偿器的修正值同用于纱线张力器制动力的额定值相加(或相减，视正负而定)。求和单元也可以加上一个由用于在卷绕机械正常运行时调整纱线张力的调整器产生的调整器修正值，这是特别有利的。
可以为每根纱线设置带有扰动作用补偿器的控制装置和带有调节器的调整装置。这些部件可以通过总线系统尤其是CAN总线系统和/或PROFI总线系统互连成网。
本发明的另一方面涉及筒子架，它尤其能按照上述类型方法运行并且尤其也可配备有上述类型的控制调整装置。筒子架具有用于在卷绕机械的加速运行过程和/或停车过程中依据卷绕机械角速度或纱线速度控制纱线张力的控制装置。另外，它具有带有至少一个调整器的调整装置，用于在卷绕机械的稳定正常运行中调整纱线张力。控制装置和调整装置此时如此构成，即每根纱线的纱线张力可以借助可通过驱动电机被调整的纱线张力器相对额定值被保持为大致恒定不变。直流电动机特别适用作驱动电机。
作为纱线张力器(或者纱线制动器)，有利地选择电动纱线张力器。这样的纱线张力器具有至少一个可转动的并带有转动轴的转动体，为了承受制动力，纱线至少部分作用在转动体的外周区上，其中为了调整制动力，转动体可以通过各自的驱动电机被驱动。这样的纱线张力器例如在欧洲专利申请公开号EP-A-950742和美国专利US4413981中描述了。当然，也可以想到其它的纱线张力器，例如借助张力盘装置的纱线张力器，孔板预张紧器或绉纱预张紧器也是可行的。带有转动体的纱线张力器相对摩擦制动器如张力盘装置的优点是，转动体的惯量有利地(平稳)作用在纱道上。不过，只带有一个可转动的转动体的纱线张力器是特别适用的，这是因为该纱线张力器具有少量的控制调整相关参数，因而容易操作。
附图说明
从以下的实施例说明以及附图中得到了本发明的其它优点和细节特征，其中：
图1是带有筒子架的卷绕设备的侧视示意图；
图2是带有纱线张力器和纱线传感器的单个筒子架的俯视图；
图3是根据图2的纱线张力器的透视图；
图4是纱线张力器和纱线传感器的俯视图；
图5是根据图4的纱线张力器的侧视图；
图6是用于卷绕设备的控制调整装置的简化框图；
图7是用于根据图6的控制调整装置的扰动作用补偿器；
图8表示用于根据图6的控制调整装置的调整器；
图9a表示在卷绕机械的停车过程中的纱线张力的测量曲线；
图9b表示用于根据图9a的驱动电机的调整电流的对应曲线；
图10非常示意性地表示卷绕设备。
具体实施方式
图1表示用1标记的卷绕设备如整经设备，它具有筒子架2和卷绕机械3如分条整经机。不过，作为卷绕机械，当然可以想到轴经整经机或者倒轴机。若干纱线筒子4插装在筒子架的筒子位置7上，被一起抽出的纱线5经过至少各一个纱线张力器(或者纱线制动器)6，以保持预定的纱线张力。根据图1的例子表示平行筒子架。此时，筒子以横成行竖成列的方式布置，在这里，各竖列在每个筒子架侧构成一个纱线组，该纱线组的纱道长度在筒子位置至卷绕机械的范围内是一样的。不过，对任何其它类型的筒子架如V型筒子架，也可以采用相同的原理。
在筒子架上，可以与纱道长度无关地在不同的位置上插装不同类型的筒子，例如具有不同纱线质量或不同纱线颜色的筒子。与所谓的筒子架长度平衡无关地，不同类型的纱线可以分别承受单独的制动力。在筒子架侧8的、最靠近卷绕机械3的区域内，优选为每根单独纱线设置纱线张力传感器9。不过，在该位置上布置纱线张力传感器不是必须的。原则上，尽量靠近卷绕机械的卷绕点布置纱线张力传感器会是有利的。
在离开筒子架后，纱线进入卷绕机械3的区域，在这个区域内，纱线首先经过分经筘10，纱线在该分经筘中获得其正确的次序。随后，纱线被送往整经筘11，纱线在该整经筘处被集中，以便随后作为纱条12通过转向辊和/或测量辊13被卷绕至卷装15或者卷绕经轴14上。
为了驱动卷绕设备1的筒子架2，设有控制调整装置17。控制调整装置17与用于卷绕机械3转动的旋转编码器16连接。在根据图1的示意草图中，控制调整装置17在输入侧获得来自旋转编码器16的信号以及来自张力传感器9的信号。在输出侧，控制调整装置17与纱线张力器6连接，该纱线张力器通过调整参数32被控制和调整。作为输入信号29，例如可以规定用于角速度ω的信号。用于纱线速度v的信号特别适合用作输入信号29，该纱线速度例如可以由角速度ω和卷装15的测量厚度算出来。不过，纱线速度v也可以直接借助转向辊13来测定。
图2例如表示从筒子4中放出的纱线5如何经过纱线张力器6。在这里，制动力通过张力盘装置18产生，该张力盘装置具有两个在纱线运行方向上前后布置的张力盘单元。该张力盘装置安装在U形的竖直支撑型材中，用于让纱线5穿过的导纱眼设置在其U形腿中。图3表示具有张力盘装置的纱线张力器的其它细节。在每个张力盘装置18的上方，各自的驱动电机20被直接固定在支撑型材中。该驱动电机通过调整座22操纵施压件23，该施压件对张力盘施压或卸压。
不过，只有一个可转动的转动体的纱线张力器被事实证明是特别适用的。如图4所示，特别合适的纱线张力器6只由一个可转动的转动体构成，该转动体与驱动电机(未示出)相连接。在这种情况下，转动体按照纱轮19的形式构成，它具有半径r和转动轴R。如图5所示，纱线5围绕罗拉19卷绕多圈。不过，只卷绕一圈当然可能也够了。于是，借助纱线张力传感器9测量纱线5的纱线张力。以下对控制调整装置的描述涉及根据图4和图5的纱线张力器。这样的纱轮的工作方式和结构例如在欧洲专利申请公开号EP-A-950742中描述了。不过，作为纱轮可以设置如美国专利US4413981所述的纱轮。当然，以下描述的控制调整装置也可以被用于其它的电动纱线张力器(参见图2/3)。因而，这样的罗拉式张力器也将是适用的，即纱线被引导通过两辊之间的钳口。
在图6中示出了利用控制调整装置的框图，该控制调整装置用于卷绕设备的筒子架的运行。用26表示纱线的调整装置。调整器25在卷绕机械稳定正常运行时调整纱线张力。这样的调整方法例如由欧洲专利申请公开号EP-A-1162295公开了。纱线张力的连续测量参数的实际值30在调整器25中与相应的额定值31比较，如果确定实际值不同于额定值，则借助该调整器调整纱线张力器，由此使实际值接近额定值。因此，调整器25在输出侧提供信号36和修正值35，该信号对应于用于驱动该驱动电机的稳定电流，该修正值知晓并考虑了额定值与实际值之差。在求和单元40中，这两个信号35、36相加，并为稳定正常运行提供一个用于纱线张力器的驱动电机的调整参数32(调整电流)。
对于特定工况，尤其对于卷绕机械的加速运行或者停车，所述的调整方法可能不太适用，特别是对纱线很长的卷绕设备而言。对于不稳定工况如卷绕机械的加速运行或停车，设置扰动作用补偿器24。在这种情况下，测定的纱线速度v起到扰动作用补偿器24的输入信号29的作用。在输出侧，该扰动作用补偿器提供修正值(修正电流)34，该修正值在求和单元40中被从额定值或额定电流36中减去。在加速运行过程或者停车过程中，来自调整器25的修正电流35例如可以为零。
在图6中，还用27表示来自筒子如交叉卷绕筒子的拉伸影响。因筒子拉伸而产生的纱线张力扰动提供了干扰信号33。在这种情况下，调整器25的任务是调整这种影响。
图7表示扰动作用补偿器24的细节。借助倍增器50(1/r)，纱线速度v被换算为半径为r的纱轮的转速。根据图4/5的纱线张力器的特点在于驱动电机的参数(除纱轮半径外)。因此，作为控制相关参数，要掌握电机Km的电机惯量J、摩擦kr以及转矩常数。
借助单元55，计算出用于纱线加速度的数值。倍增器53(电机惯量J)将该加速度值转换为转矩值。该转矩在求和单元41中与将由驱动电机的摩擦产生的另一个转矩相加。为此，纱轮转速将乘以摩擦kr(倍增器54)。最终，转矩之和通过倍增器52(转矩常数1/Km)被换算为修正值(驱动电机的修正电流)。
图8表示用于调整器25的简化框图。纱线张力的额定值31通过倍增器51和52(51：半径r；52：转矩常数1/Km)被换算为用于纱线张力器的驱动电机的额定电流36。此外，利用求和单元42产生额定值31与实际值30之差(实际值此时为负)。如此产生的纱线张力差将通过积分器43并随后通过倍增器51(半径r)和倍增器52(转矩常数1/Km)被换算为修正值或者修正电流35。
图9a和图9b表示在停车过程中的纱线张力变化曲线以及用于纱线张力器的驱动电机的调整参数或调整电流32的对应变化曲线。曲线29表示纱线速度。在时刻T0之前，纱线速度基本是恒定的，并且在停车之前的时间段ΔT内呈大致直线的走势。用31表示预定的纱线张力额定值。明显可以看到，在时刻T0之前，测定的实际值30因调整缘故而沿恒定额定值在窄波动区内变化。于是，在时刻T0发生从纱线张力器调整至纱线张力器控制的转换。如曲线30所示，这在时间段ΔT内相当接近理论直线31。图9表示，从时刻T0开始，为了控制纱线张力器而采用更高的调整电流32来制动驱动电机。
图10非常示意性地表示按照上述方法被控制调整的卷绕设备1。纱线张力器6和纱线张力传感器9此时就筒子架的左侧(LS)和右侧(RS)而言被分开。为了处理大量数据，各部件通过例如按照CAN总线原理工作的数据线43和44相互连接。数据线45将卷绕设备的程序存储式控制器与筒子架的程序存储式控制器(SPS)连接起来，该数据线可以按照PROFI总线的形式构成。

Claims (12)

1.一种用于卷绕设备(1)尤其是整经设备的、具有多个筒子位置(7)的筒子架(2)的运行方法，其中利用以角速度(ω)转动的卷绕机械(3)从所述筒子位置中共同抽出同类型的或不同类型的多根纱线(5)，在每个筒子位置上，所述纱线借助至少一个纱线张力器(6)承受变化的制动力以产生一定的纱线张力，所述纱线张力器通过属于该纱线张力器的驱动电机(20)被驱动，其特征在于，每个纱线张力器(6)在所述卷绕机械(3)的加速运行过程和/或停车过程中依据所述卷绕机械(3)的角速度被控制，以便相对额定值(31)将每根纱线的纱线张力保持为大致恒定不变。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在加速运行过程和/或停车过程中持续测量所述卷绕机械(3)的角速度(ω)，并且将所述角速度换算为纱线速度(v)，每个纱线张力器(6)通过作为控制输入参数的纱线速度(v)受到控制。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由所述纱线速度(v)和纱线张力器特定参数尤其是所述纱线张力器(6)的驱动电机(20)的电机特定参数(J，kr)计算出控制纱线张力器(6)所需的制动力。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定用于控制纱线张力器(6)所需制动力的调整参数(32)，扰动作用补偿器(24)利用作为输入参数的所述纱线速度计算出修正值(34)。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定用于控制纱线张力器(6)所需制动力的调整参数(32)，扰动作用补偿器(24)利用作为输入参数的所述纱线速度计算出一个用于至少补偿所述驱动电机(20)的电机惯量(J)和摩擦值(kr)的修正值(34)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，在所述卷绕机械(3)的正常运行中，每根纱线的纱线张力的实际值(30)由纱线张力传感器(9)持续检测并借助调整器(25)被调整到所述额定值(31)。
7.一种为保持每根纱线的恒定纱线张力而运行卷绕设备(1)尤其是整经设备的筒子架(2)的运行装置，它具有带有多个筒子位置(7)的筒子架(2)和用于共同卷绕同类型的或不同类型的多根纱线(5)的卷绕机械(3)，所述多根纱线从所述筒子位置中被抽出，其特征在于，所述运行装置具有扰动作用补偿器(24)，用于在所述卷绕机械(3)的加速运行过程和/或停车过程中控制纱线张力，所述扰动作用补偿器在输入侧与所述卷绕机械(3)的旋转编码器(16)作用连接，通过所述旋转编码器能产生用于所述卷绕机械(3)的角速度(ω)的信号。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，设有测速机构，能借此尤其结合所述卷绕机械(3)的角速度(ω)测量纱线速度(v)。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，设有调整器(25)，用于在所述卷绕机械(3)的正常运行中调整纱线张力。
10.根据权利要求7、8或9所述的控制调整装置，其特征在于，设有求和装置(40)，用于产生用于控制纱线张力器(6)所需制动力的调整参数(32)，所述求和装置将由所述扰动作用补偿器(24)发出的修正值(34)与所述纱线张力器(36)制动力的额定值(36)相加。
11.一种具有多个筒子位置(7)的筒子架(2)，利用卷绕机械(3)能从所述筒子位置中同时抽出同类型的或不同类型的多根纱线，所述筒子架具有至少一个属于每个筒子位置的电动纱线张力器(6)，为了产生一定的纱线张力，纱线能在所述纱线张力器处承受变化的制动力，每个纱线张力器(6)能通过属于该纱线张力器的驱动电机(20)被驱动，其特征在于，设有用于在所述卷绕机械(3)的加速运行过程和/或停车过程中依据角速度或纱线速度控制纱线张力的控制装置，还设有用于在所述卷绕机械(3)的稳定正常阶段中调整纱线张力的调整器(25)，所述控制装置和所述调整器(25)按照以下方式构成，每根纱线的纱线张力或者初始纱线张力能相对额定值被保持为大致恒定不变。
12.根据权利要求11所述的筒子架(2)，其特征在于，每个纱线张力器(6)分别具有至少一个可转动的且带转动轴(R)的转动体(19)，为了承受制动力，纱线至少部分作用于所述转动体的外周区，所述转动体优选能被卷绕至少一圈，并且为了调整制动力，所述转动体能通过各自的驱动电机(20)被驱动。
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