CN101200823B

CN101200823B - 一种纺纱试验机

Info

Publication number: CN101200823B
Application number: CN2006101300812A
Authority: CN
Inventors: 马崇启; 潘庆云
Original assignee: Tianjin Polytechnic University
Current assignee: Tianjin Polytechnic University
Priority date: 2006-12-12
Filing date: 2006-12-12
Publication date: 2010-09-01
Anticipated expiration: 2026-12-12
Also published as: CN101200823A

Abstract

本发明涉及一种纺纱试验机，它包括喂入机构、牵伸机构、加捻卷绕机构、成形机构和传动机构，其特征是所述牵伸机构的前、中、后罗拉由三套交流伺服系统分别通过减速机和同步带传动独立传动；所述的加捻卷绕机构由变频器、编码器、异步电机、交流伺服电机构成，钢领板由交流伺服系统通过减速机和链轮传动，锭子由变频电机驱动，采用PID控制；所述的成形机构由电子凸轮和变频器构成；所述的喂入机构、牵伸机构、加捻卷绕机构、成形机构和传动机构均由数字化控制系统控制。本发明纺纱试验机采用独立传动牵伸机构，变频传动加捻卷绕和电子成形设计，具有较高的数字化特征，能够满足各种纺纱试验和制作样品的需要。

Description

一种纺纱试验机

技术领域

本发明涉及一种纺纱设备技术，具体为一种用于试纺纱线样品的纺纱试验机，国际专利主分类号拟为Int.Cl.D01H 1/00(2006.01)。

背景技术

传统环锭细纱机机械传动机构复杂，通常由一台步进电机传动主轴，经滚盘和锭带传动锭子，主轴通过齿轮装置传动前中后三罗拉，通过卷绕和级升机构控制钢领板升降运动。

纺不同品种纱线要更换牵伸齿轮、捻度齿轮、成形凸轮和卷绕升降变换齿轮，所以传统细纱机都配备大量的齿轮，给存储和变换工艺带来不便，同时使细纱机的精度、产品可适应范围受到限制。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是提供一种纺纱试验机，该机采用独立传动牵伸机构，变频传动加捻卷绕和电子成形设计，具有较高的数字化特征，能够满足各种纺纱试验和制作样品的需要。

本发明解决所述技术问题的技术方案是：设计一种纺纱试验机，该纺纱试验机包括喂入机构、牵伸机构、加捻卷绕机构、成形机构和传动机构，其特征是所述牵伸机构的前、中、后罗拉由三套交流伺服系统分别通过减速机和同步带传动独立传动；所述的加捻卷绕机构由变频器、编码器、异步电机、交流伺服电机构成，钢领板由交流伺服系统通过减速机和链轮传动，锭子由变频电机驱动，采用PID控制；所述的成形机构由电子凸轮和变频器构成；所述的喂入机构、牵伸机构、加捻卷绕机构、成形机构和传动机构均由数字化控制系统控制。

与现有技术相比，本发明的纺纱试验机变换工艺时无需更换齿轮，通过触摸屏修改工艺参数即可，操作方便，同时试纺过程中实现各种工艺参数的在线检测、显示、自动控制和自动调节，也实现设备运行中的自动监测、显示、超限报警和自动停车等功能。前中后三罗拉传动机构简单，避免大量的齿轮装置造成前中后三罗拉转速的波动。锭速采用半闭环控制方案，锭速稳定，可通过触摸屏设定锭子变速曲线，适应不同纺纱段纱线张力变化，以减少断头。软件凸轮实现管纱卷绕成形，由触摸屏可设定管纱的成形工艺参数钢领板升降速度、级升数、上升动程等，管纱成形良好，适应后道工序高速退绕需要。该试验机不但机械传动机构简单、精度高、操作方便，而且产品可适应范围广，可纺纱支范围为100-4.1tex，可纺毛型、棉型纱线和竹节纱。

附图说明

图1为本发明纺纱试验机一种实施例的传动机构示意图；

图2为本发明纺纱试验机一种实施例的钢领板升降机构传动示意图；

图3为本发明纺纱试验机一种实施例的控制系统组成结构图；

图4为本发明纺纱试验机一种实施例的锭速反馈系统示意图；

图5为本发明纺纱试验机一种实施例的卷绕成形流程图。

具体实施方式

下面结合实施例及其附图进一步详细叙述本发明：

本发明设计的一种纺纱试验机(参见图1-5)，该纺纱试验机包括喂入机构、牵伸机构、加捻卷绕机构、成形机构和传动机构，其特征是所述牵伸机构的前、中、后罗拉由三套交流伺服系统分别通过减速机和同步带传动独立传动；所述的加捻卷绕机构由变频器、编码器、异步电机、交流伺服电机构成，钢领板由交流伺服系统通过减速机和链轮传动，锭子由变频电机驱动，采用PID控制；所述的成形机构由电子凸轮和变频器构成；所述的喂入机构、牵伸机构、加捻卷绕机构、成形机构和传动机构均由数字化控制系统控制。

本发明纺纱试验机的进一步特征是：所述的牵伸机构为一面车为棉型纤维牵伸机构、另一面车为毛型纤维的两套牵伸机构。实施例的具体机构设计包括棉纺前、中、后罗拉1、2、3、毛纺前、中、后罗拉6、5、4、减速机7、同步带10、触摸屏17、PLC18、PLC19、交流伺服驱动控制器20、交流伺服电机8、变频器21、异步电机22、编码器25、钢领板上端传感器26和钢领板下端传感器27。牵伸机构由所述的三套伺服系统分别独立传动，可实现超大牵伸；锭速采用半闭环控制方案，锭速稳定；管纱卷绕成形由软件凸轮实现；可纺毛型、棉型纱线，还可纺棉、毛型竹节纱。

本发明纺纱试验机的机械传动主要包括牵伸机构、锭子传动机构和钢领板升降机构三部分：牵伸机构如附图1所示，交流伺服电机8通过减速机7、同步带10、同步带轮9传动前中后三罗拉。三套交流伺服系统独立传动的前中后罗拉，使得改变交流伺服电机8转速便可实现牵伸倍数的变换，牵伸范围为1～300倍；钢领板升降机构如附图2所示，交流伺服电机8通过减速机7、链条16、链轮14、传动轴15、升降杆12传动钢领板11，控制交流伺服电机8正反转速度和时间可实现管纱卷绕成形，其控制部分由软件实现，锭子由异步电机24传动主轴，主轴通过滚盘和锭带传动锭子23。

本发明纺纱试验机的数字化控制系统由触摸屏17、PLC18、PLC19、交流伺服驱动控制器20、交流伺服电机8、变频器21、异步电机22、编码器25组成，如图3所示。触摸屏17通过RS232接口和PLC18通信，PLC18通过RS485接口和PLC19通信，PLC18的两个高速脉冲输出口分别和前罗拉、钢领板伺服驱动控制器20连接，改变PLC18发送的脉冲速度便可实现对前罗拉、钢领板伺服电机8的速度控制，PLC18通过RS485接口和变频器21通信，改变PLC18发送给变频器21的频率可控制异步电机22的转速，锭速采用半闭环控制方案，如图4所示，由安装在主轴24上的编码器25将采集数据反馈给PLC18，若实测数据和设定转速偏差超过设定值，则采用PID算法计算需修改的频率，保持锭速稳定。PLC19的两个高速脉冲输出口分别和中后罗拉伺服电机驱动控制器20连接，改变PLC19发送的脉冲速度可实现对中后罗伺服电机8的速度控制。

本发明纺纱试验机的工艺参数如锭速、粗纱定量、细纱号数、捻度、级升数等工艺参数由用户通过触摸屏17输入，待用户确认后，触摸屏17将用户输入的工艺参数发送给PLC18，PLC18根据试验机传动结构计算前中后罗拉、钢领板交流伺服电机8相应的脉冲速度和变频器21的频率，同时将中后罗交流伺服电机8脉冲速度发送给PLC19。开车时，前中后罗拉、钢领板11和锭子23便按设定的工艺参数作相应运动，完成纺纱过程。

本发明纺纱试验机所述的电子成形工作原理和过程如下：根据用户输入的工艺参数：开始上升动程l₀、正常上升动程l_n、级升数m、管底成形级升次数n、钢领板11上升下降速度等，确定细纱卷绕成形时钢领板11每次的上升动程l_i和级升量m_i。l_i和m_i分别由公式1和2确定，从而控制交流伺服电机8的旋转方向、速度和时间，实现钢领板11的短动程升降和级升运动。细纱卷绕成形软件流程图如附图5所示，上电后系统参数初始化，主要是复位运行过程中各种参数，如变频器21的当前频率、当前纺纱罗拉直径等。开车后，判断钢领板11升降，若上升，则钢领板交流伺服电机8正转，同时计算第i次钢领板11上升时间，毫秒级计数器T250开始计时，此时判断钢领板上端传感器26是否检测到信号，若检测到信号则钢领板交流伺服电机8反转，钢领板下降，下端传感器27检测到信号后自动停车；若钢领板上端传感器26未检测到信号，当计数器T250等于第i次上升时间时，钢领板交流伺服电机8停止，计数器T250清零，计算第i次下降时间，延时10ms后钢领板交流伺服电机8反转，计数器T251开始计时，T251等于第i次下降时间，钢领板交流伺服电机8停止10ms，计数器T251清零，i＝i+1，再进行第i+1次钢领板11升降过程。停电或中途停车时，保存运行状态中各参数，满管落纱或强制落纱时，钢领板11自动复位至始纺位置。所述的公式1和2如下：

\{\begin{matrix} l_{i} = l_{0} + i \frac{l_{n} - l_{0}}{n} & i < n \\ l_{i} = l_{n} & i &GreaterEqual; n \end{matrix} - - - (1)

\{\begin{matrix} m_{i} = i \frac{m}{n} & i < n \\ m_{i} = m & i &GreaterEqual; n \end{matrix} - - - (2)

本发明纺纱试验机克服了传统的环锭纺纱试验机机械结构复杂、精度低、稳定性差、自动化程度低、可适纺的纱线范围窄等缺点，采用了机、电一体化技术、伺服驱动和变频调速技术、计算机控制技术及数字化技术等新技术，具有以下特点：

1、变频调速的使用减少了大量的齿轮变速装置，使整个系统的传动机构十分紧凑，实现系统的无级变速和动态调速，锭子速度调节范围更广，翻改品种快捷方便；

2、采用多伺服电机独立传动各牵伸机构，牵伸倍数可调范围广，简化机械结构，提高系统的精度；

3、通过人机界面和上位机都可修改工作参数并可在线显示，也可监控设备的运行状态，并具有超限报警和自动停车功能；

4、通过修改工艺参数就可纺竹节纱，机械部分无须变动，同时多机独立传动机构避免使用增速齿轮，减少纱线出现机械不匀的概率，减小加减速时产生的冲击。

本发明方法未述及之处适用于现有技术。

Claims

1.一种纺纱试验机，它包括喂入机构、牵伸机构、加捻卷绕机构、成形机构和传动机构，其特征是所述牵伸机构的前、中、后罗拉由三套交流伺服系统分别通过减速机和同步带传动独立传动；所述的加捻卷绕机构由变频器、编码器、异步电机、交流伺服电机构成，钢领板由交流伺服系统通过减速机和链轮传动，锭子由变频电机驱动，采用PID控制；所述的成形机构由电子凸轮和变频器构成；所述的喂入机构、牵伸机构、加捻卷绕机构、成形机构和传动机构均由数字化控制系统控制。

2.根据权利要求1所述的纺纱试验机，其特征在于所述的牵伸机构为一面车为棉型纤维牵伸机构、另一面车为毛型纤维的两套牵伸机构；且三套交流伺服系统的电机分别通过减速机、同步带、同步带轮同步传动棉纺前、中、后三罗拉和毛纺前、中、后三罗拉。