CN101223094B - 用于确保恒定张力纱线喂入纺织机械的双控制回路方法和装置 - Google Patents

用于确保恒定张力纱线喂入纺织机械的双控制回路方法和装置 Download PDF

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Abstract

一种用于以恒定张力将纱线(F)喂入远离线轴(2)或纱线(F)退绕等效支架的纺织机械(T)纱线处理点的方法，所述纱线(F)的张力靠近线轴(2)被控制，这样这个参数在纱线(F)从线轴(2)退绕之后立即被监控和控制，喂入纺织机械(T)的纱线(F)在到达机械(T)上的所述处理点之前与多个导纱元件(8)协作，所述导纱元件改变受调节的张力。第二张力控制靠近纺织机械(T)生效，所述控制用于靠近线轴(2)的纱线(F)张力的进一步调节，因此将进入机械(T)的纱线(F)张力调节成预定的恒定值。

Description

用于确保恒定张力纱线喂入纺织机械的双控制回路方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于以恒定张力将纱线喂入纺织机械的方法和装置。
背景技术
由纺织机械使用用于生产物品的纱线必须优选地以恒定张力或恒定的速度被喂入机械，以便实现无疵点生产。为此目的，用于获得至少恒定张力喂给的装置是已知的：这些装置利用与纱线配合并被连接到通常包括微处理器控制单元的电子回路的张力传感器，以便实时提供纱线张力数据。控制单元接收由传感器检测的张力，并将它们与可编程的预定张力值(或者给定值)相比较；根据这种比较，其根据预定的算法(例如通常的PID或比例-积分-导数算法)进行，控制单元作用于与纱线配合的受控元件，以便如果需要改变纱线张力。例如，受控元件可以是由其自身电机驱动的纱线制动器或旋转器，所述电机由所述控制单元控制。
如所述的，这些装置通常用于保证纺织生产过程的质量，借助于它们的能力确保纱线实时以恒定张力喂入纺织机械。
然而，当纱线从其退绕的线轴与纺织机械上工作点或区域之间的距离是这样的(例如大于一米并直到十米)以至纱线在到达机械之前必须与多个偏离构件或导纱器元件配合时，上述类型的装置使用受到限制。这些配合意味着纱线经受方向和角度变化并且受到摩擦，其对纱线从线轴退绕之后并靠近这个后者处的纱线张力(调节并保持恒定)会产生消极影响。因此，对于生产质量结果，进入纺织机械的纱线没有所需的张力，但通常具有高于或另外不同于所需的张力。
前述内容当然应用于用于尿布生产的纺织机械的情况，其中所用每种纱线的线轴可能离开机械(或者而是离开其生产部件)几米，并且在到达机械前所述纱线与多个导纱器元件配合。
在这些尿布生产机械中，也存在这样的问题，由于纱线喂入这个区域中的方式的原因，喂入机械生产区域的纱线(通常是弹性材料纤维)张力不能确保恒定和均匀。在这个方面，这些机械使用“转动取纱”类型的纱线喂给系统，也就是其中纱线从其线轴通过绕其轴线旋转而从其线轴退绕的类型，由于其特性，这种系统确保了恒定速度的喂给而不是恒定张力的喂给。
另外，由于线轴绕其轴线旋转，这些系统不能通过“首尾相连”的方法调节纱线供给。这影响了机械的效率和产量，由于需要周期性将其暂停以更换空线轴，其缺乏操作连续性。
US6676054描述了一种用于通过利用首尾相连方法的“上端头取纱”法从线轴退绕纱线的方法。这通过各根纱线从其退绕的线轴相对于相应导纱器元件的特殊定位而实现。然而，所述专利没有描述任何关于纱线经受的张力改变的问题，该问题是由于在线轴和纱线喂入其中的纺织机械插入区域或位置点之间的距离所产生的，也没有建议任何的纱线控制解决方案以保持进入机械生产区域的纱线张力恒定，特别是尿布生产机械。
作为用于从相关线轴退绕纱线的“转动取纱”方法的替换，“上端头取纱”法也是已知的，通过这种方法纱线从其线轴退绕而不需要后者绕其轴线运动。这种已知的方式不但允许首尾相连喂给，而且对于从线轴退绕并喂入纺织机械的纱线能够保持恒定的张力。
然而，如在前面陈述情况中所述的那样，这种用于将纱线喂入纺织机械的已知方法仅在纱线从相关线轴退绕之后并靠近其时能使纱线张力得到监控和控制，由于明显的空间原因或与用于它们执行的组件操作相关的技术/物理原因，所述装置被迫与线轴紧密接触(在“转动取纱”情况中)或者接近其(在“上端头取纱”情况中)操作。
因此没有一种方法确保进入纺织机械中由机械元件卷取以用其生产物品的区域的各根纱线的恒定均匀张力。
发明内容
本发明的一个目的因此在于提供一种方法和相关装置，通过其可以克服用于将纱线喂入纺织机械的已知方法的前述限制。
另一个目的是提供一种前述类型的方法和装置，通过所述方法和装置，纱线可以以恒定的张力被可靠地喂入纺织机械，即使在后者和纱线从其退绕的线轴之间的距离较大时，例如等于或大于几米，甚至是十几米。
另一个目的是提供一种前述类型的方法和装置，通过所述方法和装置消除了在线轴和纺织机械之间产生的任何摩擦问题。
进一步的目的是提供一种方法和相应的装置，其能够使用首尾相连喂纱法并且仍然保持进入纺织机械的纱线的均匀恒定张力。
进一步的目的是提供一种方法和相应的装置，通过所述方法和装置，在例如导纱器、滑轮等引导和/或偏离元件上的任何纱线运行问题可以得到确定和控制。
另一个目的是提供一种前述类型的方法和装置，其允许快速和重复调节纱线工作张力，也就是纺织机械所用的每种纱线的张力，特别是在纱线进入机械的点处，并且在重复相同生产过程的情况中，即使在相当长时间之后，使物品借助可以被重新恢复的工作参数生产。
对于本领域专家明显的这些和更多目的通过根据本申请所限定的方法和装置实现。
附图说明
本发明根据附图将变得更加清楚，其作为非限制性实施例给出并且其中仅有的一个附图是本发明装置的示意图，
具体实施方式
参考所述附图，本发明的装置用于控制纱线F喂入纺织机械T，例如尿布生产机械，也就是这样一种纺织机械，其中每个线轴以一米到几十米的距离远离机械设置，从所述线轴上退绕所述机械工作所需的纱线。
在该实施例中，纱线F从线轴2退绕，所述线轴2以已知的首尾相连方式与另一个线轴1相连。这使纱线能够由纺织机械连续处理，因此避免当线轴空筒时的停机。纱线由通常所说的上端头取纱法被退绕。
在离开线轴2之后，纱线F穿过优选设置在两个线轴1和2前面的常规导纱器3，而使得所述线轴的两个轴线与导纱器的中心一致，以便当第一个线轴空筒时允许两个线轴的正常切换和退绕。在与导纱器3配合之后，纱线F与用于检测和调节其张力的装置10配合。这种已知类型的装置10在附图中示出的实施例中包括张力调节元件4和常规的张力传感器5，所述张力调节元件4包括旋转元件4A，纱线F在其上通过其本身的例如无刷类型的电机4B在侧面被驱动。装置10的这些组件4和5被连接到优选是微处理器类型的控制电路或单元6，根据由传感器5测得的张力数据并根据预定的控制算法，其将每个测得的数据项与预定的同类数据(确定一个给定值1)相比较，并且如果所述数据存在差异作用于元件4(特别作用于所述的电机4A)，这样后者停止或减慢其对纱线F的作用以使由传感器5测得的张力等于存储的张力值。
元件4、传感器5和单元6限定了具有非常快速干涉时间的第一纱线张力控制回路11，约为十几毫微秒或微秒。这是由于一旦传感器5检测到纱线F张力的不期望变化，第一控制回路必须立即干涉，这个变化在纱线从线轴2退绕期间由于线轴上的纱线牵拉或由于线轴的逐渐变空而自然地发生。
在前述类型操作多股纱线的纺织机械中，每股纱线优选通过使用多个导纱器元件8从相应的线轴被引导到该机械，所述导纱器元件8通过与纱线相互作用而改变其运动轨迹和空间角度。这种互相作用产生了摩擦，其会或多或少以相当大的方式改变线轴和机械之间的纱线张力，并且其可能对由机械生产的物品产生消极的影响。
为了克服这个问题，提出本发明的装置，其中具有第二纱线张力控制回路，包括第二张力传感器7，其远离第一传感器5设置，并且特别地靠近其中纱线F被常规的纺织机械牵拉元件(未示出)牵拉用于其处理的区域而设置。
这个第二传感器7也被连接到控制回路或单元6(作用在旋转元件4上或者更合适地作用在其电机4B上)并以此限定第二纱线张力控制回路。然而，根据这个回路，单元6根据确定给定值(set point)2的预定张力值操作。一旦启动纺织机械，给定值1必须设成与给定值2一致；然而，如在下文中指出的，第一控制回路的给定值可以在机器工作期间改变，而给定值2保持不变。
在这方面，在纺织机械操作期间，第一控制回路11以已知的方式控制和调节从线轴2退绕的纱线的张力。在纱线喂入纺织机械T期间，第二传感器将由其获得的张力数据送入单元6，其根据这些数据和预定操作算法将它们与给定值2比较。万一测得数据(表示大于预定张力的张力)与程序数据(给定值2)之间存在差异，单元6作用于第一控制回路11以通过提高给定值1而修正该给定值1，以便实质上改变元件4在纱线F上的干涉。这个干涉用于给纱线赋予适当的张力，这样当其到达第二传感器7时其张力正确。
应该注意到第二控制回路的干涉时间不同于第一回路的干涉时间并且要长的多，约为几毫秒。这是为了防止由两个控制回路构成的系统由于第二回路的快速干涉时间而变得不稳定。换句话说，第二控制回路的干涉时间足够长以确保由第一回路根据从第二张力传感器7获得数据进行的张力调节能够被该后者有效地检测到。
每个控制回来的干涉速度明显是单元6相应控制算法的执行速度，并因此是张力调节元件4的干涉速度。
本发明的装置为自适应类型，其中具有固定的用于纱线F初始张力调节的给定值1，和给定值2，其对于该纺织机械使用中的整个时间并不保持不变，该装置能够使进入纺织机械的纱线F的张力完全自动修正，而与纱线源自的线轴无关(甚至在线轴2和1之间的更换之后)。
本发明的装置，其根据前述的形态以及因此根据前述的方式操作，还能获得不同程度的警报和预-警报：如果第二传感器7检测到太高的纱线张力超过给定值2的数值，单元6在预定次数的失败控制尝试之后发出已知类型的预-警报警告(例如可见报警信号)。如果由传感器7测得的张力几乎达到预先选定的非常高的数值(如果超过该数值，经验和强度测试认为可能发生纱线断裂或物品质量问题)，单元6发出警报信号并暂停该纺织机械。这防止生产缺陷物品，由此在第一种情况中(预-警报)其允许干涉以解决造成纱线张力中所述下降的问题：通常，这可能也是由于元件8上积聚的灰尘或脏物的原因，这种脏物可以由机器操作工容易地移除。
依靠对进入纺织机械的纱线上的所述张力控制，本发明能检测到导纱器中的故障或者不同纱线的交叉，其可能造成纱线张力中的不期望改变(提高)，其实际上将在其朝向纺织机械的运动中发生断裂。
因此有可能依靠本发明将进入机械T的纱线F张力维持在与期望预定值相等的恒定值，而不取决于在用于所述纱线张力的第一控制回路(靠近纱线从其退绕的线轴)与机械之间的距离。这确保了由所述机械生产的物品的稳定质量。
本发明能够使用于将纱线喂入纺织机械的首尾相连方法得到有效利用，因此防止不希望的高成本停机(特别是在尿布生产机械中)并提高机械的生产率。
另外，通过在单元6中存储在特殊生产中使用的纱线上测得的张力数据，这种生产可以容易且快速地重复。用于控制所述元件4的单元6可以检测喂入纺织机械的纱线的速度、由元件4的电机吸收的电流和使用的转矩，并能够使用于这些参数的最小和最大界限被固定，除此之外，获得与需要不对应质量产品的风险可以被确定或预测。
已经描述了本发明的一个实施方式，而其他可以根据本说明书而得出，例如这样一个实施例，其中导纱器元件没有设置在传感器5和传感器7之间(即使这些元件之间的距离相当大并超过一米)。

Claims (15)

1.一种用于以恒定张力将纱线(F)喂入纺织机械(T)的方法，所述纺织机械(T)的纱线处理点远离纱线(F)从其退绕的线轴(2)或等效支架，所述纱线(F)的张力靠近线轴(2)被控制，这样所述纱线的张力在纱线(F)从线轴(2)退绕之后立即被监测和控制，靠近纺织机械(T)的纱线处理区域或位置点执行第二张力控制，所述第二张力控制用于靠近线轴(2)调节纱线(F)的张力，以因此在所述处理区域或位置点获得预定的期望纱线(F)张力，其特征在于：靠近所述线轴提供第一张力测试和调节装置以检测所述纱线的张力，以便在纱线从线轴退绕之后立即监测和控制所述张力到第一张力值，靠近纺织机械中的纱线处理区域或位置点提供与第一张力测试和调节装置相连的第二张力检测装置，所述第一张力值在开始使用纺织机械时预定，并且所述第一张力值在所述纺织机械使用期间根据在机械入口处由第二张力检测装置测得的纱线张力和预定第二张力值之间进行的比较而被修正，以便对于机械的整个使用期间保持在机械入口处测得的所述张力恒定等于所述预定第二张力值。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：给喂入纺织机械处理区域的纱线限定两个封闭的控制回路，第一回路靠近线轴(2)设置，第二回路基于在靠近所述处理区域或位置点的纱线上测得的张力数据与一固定的张力值的比较而进行操作，而第一回路根据纱线由纺织机械处理前在所述处理区域或位置中测得的张力操作。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述第一张力值和第二张力值在纺织机械(T)开始使用时相等。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：当在纺织机械(T)入口处的纱线张力值没有随第一张力值的预定次数修正和靠近线轴(2)执行的相应纱线张力预定次数修正而减小时，产生报警信号，而不管与预定第二张力值不对应。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：如果进入所述纺织机械的纱线(F)张力没有达到预定值则暂停纺织机械(T)。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：根据第一张力值的纱线干涉时间小于根据第二张力值和纺织机械(T)入口处测得张力值之间的比较进行的纱线干涉时间。
7.一种用于以恒定张力将纱线(F)喂入纺织机械(T)的装置，所述纱线从线轴(2)或等效支架元件退绕，靠近所述线轴(2)设置第一张力测试和调节装置以检测所述纱线(F)的张力，以便在纱线(F)从线轴(2)退绕之后立即监测和控制所述纱线的张力，提供第二张力测试装置，该第二张力测试装置靠近纺织机械(T)的在其中处理纱线的区域或位置点设置并且连接到所述第一张力测试和调节装置，设置所述第二张力测试装置以在靠近纺织机械(T)的在其中处理纱线的所述区域或位置点进行第二张力控制，所述第二张力控制用于调节靠近线轴(2)的纱线(F)的张力，以因此获得进入纺织机械(T)的纱线(F)的预定期望张力，其特征在于：第一张力值在开始使用纺织机械时预定，并且设置一控制单元(6)，以便在所述纺织机械使用期间根据在机械入口处由第二张力测试装置测得的纱线张力和第二预定张力值之间进行的比较而修正所述第一张力值，以便对于机械的整个使用期间保持在机械入口处测得的所述张力恒定等于所述第二预定张力值。
8.如权利要求7所述的用于以恒定张力将纱线(F)喂入纺织机械(T)的装置，其特征在于：所述第一张力测试和调节装置包括第一张力传感器(5)和张力调节元件(4)，第二张力测试装置包括第二张力传感器(7)，所述第一张力传感器(5)和第二张力传感器(7)都被连接到所述控制单元(6)，所述控制单元将由所述第一张力传感器、第二张力传感器所测得的数据与预定的同类数据相比较以用于控制所述张力调节元件(4)，所述张力调节元件(4)的控制在纺织机械使用期间根据两个数值之间进行的比较而进行，所述两个数值之间的比较在由第二张力传感器(7)对进入所述纺织机械(T)的纱线测得的张力值和在纺织机械(T)全部使用期间保持恒定的预定张力值之间进行。
9.如权利要求8所述的用于以恒定张力将纱线(F)喂入纺织机械(T)的装置，其特征在于：第一张力传感器(5)、所述张力调节元件(4)和所述控制单元限定了第一纱线张力控制回路(11)，第二张力传感器(7)和所述控制单元(6)限定了第二纱线张力控制回路(15)，所述第二纱线张力控制回路(15)优先于第一纱线张力控制回路(11)。
10.如权利要求9所述的用于以恒定张力将纱线(F)喂入纺织机械(T)的装置，其特征在于：所述第一纱线张力控制回路具有比第二纱线张力控制回路更短的干涉时间。
11.如权利要求10所述的用于以恒定张力将纱线(F)喂入纺织机械(T)的装置，其特征在于：第一纱线张力控制回路(11)的干涉时间约为十几毫微秒或微秒，第二纱线张力控制回路(15)的干涉时间约为几毫秒。
12.如权利要求7所述的用于以恒定张力将纱线(F)喂入纺织机械(T)的装置，其特征在于：纺织机械(T)的在其中处理纱线的所述区域或位置点位于离开线轴(2)以及离开第一张力测试和调节装置大于一米的位置处。
13.如权利要求12所述的用于以恒定张力将纱线(F)喂入纺织机械(T)的装置，其特征在于：纺织机械(T)的在其中处理纱线的所述区域或位置点位于离开纱线从其退绕的线轴(2)大于10米的位置处。
14.如权利要求7所述的用于以恒定张力将纱线(F)喂入纺织机械(T)的装置，其特征在于：在所述第一张力测试和调节装置以及第二张力测试装置之间设置至少一个改变纱线(F)运动方向和/或角度的导纱器(8)。
15.如权利要求8所述的用于以恒定张力将纱线(F)喂入纺织机械(T)的装置，其特征在于：控制单元(6)控制至少一个以下参数：传递到张力调节元件(4)的电流，由张力调节元件(4)使用的转矩和喂入纺织机械(T)的纱线(F)的速度；对于受控的参数，由所述控制单元(6)所执行的所述控制能够确定最小和最大阈值，以便能够确定或预测低于可接受质量物品的产生。
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