CN101247997A - 用于卷绕纱线的装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于卷绕纱线(17)的卷绕装置(1)，它具有：一个绕着其纵向轴线可旋转地被支撑的纱线支架接受件，该纱线支架接受件设置用来安装纱线支架(3、4)；压紧辊(15)，该压紧辊设置用来支撑一个布置在纱线支架接受件中的纱线支架(3、4)；压紧杠杆臂(6、7)，该压紧杠杆臂在其径向内端的区域内可旋转地固定在旋转点(10)上；及活动的致动器(12)，该致动器设置用来使压紧杠杆臂(6、7)绕着旋转点(10)旋转，其中纱线支架接受件垂直于压紧杠杆臂(6、7)可旋转地设置在压紧杠杆臂(6、7)的外端上。致动器(12)具有电动马达(20)，该电动马达具有无传感器的马达控制器，其中马达控制器设置用来根据预定的扭矩变化过程调整由电动马达(20)施加在压紧杠杆臂(6、7)上的扭矩。

Description

用于卷绕纱线的装置

技术领域

本发明涉及一种用于卷绕纱线的装置(卷绕装置)，它具有一个绕着其纵向轴线可旋转地被支撑的纱线支架接受件，该纱线支架接受件被设置用来安装纱线支架；压紧辊、压紧杠杆臂和活动的致动器，该压紧辊被设置用来支撑一个布置在纱线支架接受件中的纱线支架，该压紧杠杆臂在其径向内端的区域内可旋转地固定在旋转点上，该致动器被设置用来使压紧杠杆臂绕着旋转点进行旋转，纱线支架接受件垂直于压紧杠杆臂可旋转地设置在压紧杠杆臂的外端上。在洗涤过程中、尤其在冲洗过程中，在纱线制造时例如为了制造具有适合于顺序过程的纱线卷的线圈使用这种卷绕装置。

背景技术

卷绕装置是纱线制造机的一部分。纱线借助卷绕装置卷绕在纱线支架例如空的套管上，从而得到具有所希望的大小、形状和/或密度的纱线线圈。纱线支架在此或者通过与被驱动的压紧辊相接触来进行旋转从而卷绕纱线，或者直接被驱动，其中需要用来支撑纱线支架的压紧辊。通过纱线支架的重量和压紧杠杆臂的重量一起施加了绕着压紧杠杆臂的旋转点的扭矩，因此在压紧辊上产生了纱线支架的压紧力。在把纱线卷绕在纱线支架上的期间，压紧力随着纱线支架的重量的增大而提高。压紧力在原因方面对完工纱线线圈上的纱线卷绕质量负责。卷绕时压紧力越大，纱线支架上的纱线卷绕就越困难，即纱线支架上的纱线缠绕密度就越大。压紧力的每个变化导致缠绕密度的不均匀，这在纱线线圈用作供料线圈的顺序过程中可以导致纱线断裂或者质量波动如在染色过程中染色的不均匀性。与纱线支架的驱动无关，在纱线支架和压紧辊之间产生了一个尽可能地被调整的压紧力。在大部分的卷绕过程中，按预定压紧力变化过程的压紧力从卷绕过程的开始到卷绕过程的结束例如根据恒定的过程来定义出。在特殊的纱线处理过程中，例如在给聚酰胺(PA)纱线进行染色时，压紧力朝卷绕过程结束逐渐减小。在卷绕过程开始时，压紧力仅通过压紧杠杆臂的重力和最后固定于其中的另一个元件及空的纱线支架来产生。与重力所产生的力相比，在理想压紧力的值更大时，由致动器来提供该缺少的力(致动力)以产生理想的值。后者常常在卷绕过程开始时需要所谓的加载阶段。在卷绕期间，纱线支架的重量大约增加了卷绕于其上的纱线的重量。为了使压紧力保持不变，致动器必须连续地使用相应较少的致动力。如果在例如卷绕过程快结束时重量太重的话，致动器在卸载阶段内克服重力沿着初始致动力的相反方向挤压该压紧杠杆臂，从而使压紧力大约减少一部分重量。在纱线线圈的直径随着卷绕纱线的增多而增大时，还需要致动器使压紧杠杆臂升高到更高的位置上以避免过度压缩纱线线圈。致动器所使用的致动力因此连续地、与纱线线圈的实际重量相对应地变化，该实际重量与它的直径成平方地增大，从而例如使压紧力保持不变。致动器常常形成为例如具有一个或者两个气动缸的机械构件，其中致动器这样地固定在压紧杠杆臂上，以致它直接地把致动力施加在压紧杠杆臂上。在此，通过环绕压紧杠杆臂的旋转点施加扭矩，或者通过直接地把致动力施加在压紧杠杆臂上来提供压紧力。不管产生压紧作用的致动力如何传递，直接的测力和/或间接的测力例如需要通过压紧杠杆臂的位置来实现，从而调节扭矩或者压紧力。压紧力因此借助传感器来测量，并且传感器的输出信号用作控制致动器的调节量。在间接测力时，例如从压紧杠杆臂的位置推断纱线线圈的直径并且因此在公知的纱线重量上推断纱线线圈的重量。公知卷绕装置的缺点是，控制压紧力所需要的传感机构使得卷绕装置的结构复杂化并且费用较贵。压紧力的测量也是容易出现错误的并且不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于卷绕纱线的装置，该装置避免了现有技术中的缺点并且尤其地可以实现致动器的精确、可靠的扭矩控制。

这个目的通过独立权利要求所述的装置来实现。从属权利要求记载了本发明的优选实施例。

在本发明卷绕装置中，致动器具有电动马达，该电动马达具有无传感器的马达控制器，其中马达控制器设置用来根据预定的扭矩变化过程调整由电动马达施加在压紧杠杆臂上的扭矩。尤其不需要光学和/或电磁传感器来获得致动器所施加的扭矩。

这种马达在现有技术中已经被公开。它例如是无电刷的、尤其是直流的马达、直线马达或者步进式例如混合步进式马达，该马达借助它的马达控制器本身可以控制马达轴的位置和马达轴所施加的扭矩。这种马达的例子公开在文献WO2004/036732A1、WO02/078152A1和/或WO03/036787A1中。在通过省去卷绕装置区域内的任何传感器简化卷绕装置的整个结构同时，本发明的卷绕装置可以有效地、准确地控制压紧力。此外，卷绕装置的制造费用和空间尺寸减少了。压紧力的控制准确度相对于现有技术得到提高，其中在理想扭矩变化过程的整个卷绕过程期间，可以精确地和主动地进行控制。它没有产生所谓的粘住-滑动-效果(Stick-Slip-Effekt)，即：即使在非常小的速度时也可以精确地调整致动器位置的微小变化。马达轴可以在实施作为旋转轴(马达轴)的情况下精确地定位在例如十六分之一转上。电动马达本身在停止时可以产生所有扭矩。在任何时间可以知道马达轴的绝对位置，因此马达轴可以实现精确的前后运动。

马达特别优选为具有永磁体的同步马达，该同步马达具有根据文献DE69805641T2所述的马达控制器。马达控制器所实现的、没有直接的传感器亦即没有以霍尔效应为基础的探测器或者光学探测器但具有永磁体的同步马达的指令控制包括下面工作步骤，其中同步马达具有至少一个相位、一个线圈和一个转子：

控制每个马达相位的供电；

同时测量所有马达相位的电压；

根据转速和马达负荷确定变化的频率；

根据变化的频率点状地测量相位的电压测量的输出信号；及

根据得到的信号来控制相位供电。

马达控制器优选地设置用来调节流过电动马达的电流和邻接在电动马达的电压的值的乘积以调整扭矩。通过改变这个乘积可以直接推断电动马达所施加的瞬时扭矩，其中马达控制器可仅由电开关的元件构成。也不需要额外地给电动马达布线。

压紧辊可以有利地被设置用来通过纱线支架驱动纱线支架接受件。相对于直接驱动纱线支架接受件的可能性，具有这样的优点，即压紧辊在纱线加工机上具有一个固定位置，即位置固定地安装，因此非常简单的结构可以实现压紧辊的驱动。

优选的是，设定器件来确定纱线支架重量，其中马达控制器被设置用来这样地调节电动马达扭矩，以致由电动马达施加在压紧杠杆臂上的扭矩和由纱线支架重量通过压紧杠杆臂所施加的扭矩的总和与预定的扭矩变化过程或者预定的压紧力变化过程相对应，优选地保持不变。因此，卷绕在纱线支架上的纱线可以得到均匀的密度。如此构造出的纱线线圈作为供料线圈特别好地适合于顺序过程。

用来确定纱线支架重量的器件因此优选地被设置用来确定纱线支架接受件的旋转速度并且通过旋转速度来确定纱线支架重量。纱线支架接受件的旋转速度已经包含了有关具有卷绕于其中的纱线的纱线支架的实际直径的信息。压紧辊的切线速度同样是卷绕在纱线支架上的纱线的表面的切线速度。在纱线支架由于卷绕纱线变得越来越厚时，它的圆周总是变得越来越大。在表面切线速度相同时，因此纱线支架接受件的旋转速度一定减小。因此，纱线支架接受件的旋转速度的实际值在压紧辊的旋转速度不变时直接与具有卷绕于其中的纱线、也是纱线线圈的纱线支架的实际直径成正比。直径信息可以被传给马达控制器以控制压紧力。通过马达控制器的控制软件中的预定图表，可以由实际直径计算出实际所估计的纱线支架重量。在计算中采用所测量的、在纱线制造过程开始时所冲洗的纱线长度和每单位长度的纱线重量时，所估计的重量非常精确。与实际估计的重量相对应，与预定扭矩变化过程相对应，确定电动马达的所使用的扭矩的理论值。电动马达保持它的位置和所使用的扭矩，直到新的纱线线圈直径通过纱线支架接受件的旋转速度来计算出并且确定了新的使用的扭矩和新的位置。在整个卷绕过程期间，这个过程在控制环中进行重复。因此，尤其在DTY-纱线(拉丝-网纹-纱(Draw-Texture-Yarn))中重要的是，卷绕在纱线线圈上的纱线长度特别依赖于纱线的张力，即纱线的张力必须被调整成与卷绕在纱线线圈上的纱线长度相对应。

通过下面这些可以获得特别紧凑的本发明卷绕装置结构，即致动器具有蜗轮蜗杆传动装置，其中蜗轮蜗杆传动装置在压紧杠杆臂的旋转点上与压紧杠杆臂形成啮合并且使用于旋转压紧杠杆臂的电动马达的扭矩通过蜗轮蜗杆传动装置可以传递到压紧杠杆臂上。蜗轮蜗杆传动装置所施加的扭矩例如通过齿轮传递到压紧杠杆臂上，该齿轮固定在压紧杠杆臂上并且通过它的中间点可旋转地支撑在压紧杠杆臂的旋转点上。该扭矩可以直接通过马达控制器来调整。

此外，致动器具有扭矩传递中间件，其中扭矩传递中间件优选地在压紧杠杆臂的外端和内端之间、优选为在这两者之间的中间位置上与压紧杠杆臂形成啮合，并且使用旋转压紧杠杆臂的电动马达扭矩通过扭矩传递中间件可以传递到压紧杠杆臂上。扭矩传递中间件如传动带也可以固定在压紧杠杆臂的端部上。该结构具有这样的优点，即用来将电动马达的扭矩或者由电动马达所施加的力传递到压紧杠杆臂上的杠杆臂是有利的。即，电动马达所使用的力在所使用的扭矩相同时较小，因为在压紧杠杆臂的旋转点和扭矩传递中间件与压紧杠杆臂形成啮合的位置之间的距离上杠杆起作用。

扭矩传递中间件可以具有由电动马达驱动的传动带、优选为齿形带或者丝杆。因此，电动马达可以以普通的方式设计为具有可旋转的马达轴的电动马达。马达轴的旋转运动被转换成拉运动或者压运动。因此控制由可旋转的马达轴所施加的扭矩。

在扭矩传递中间件形成为直线马达的轴时，由轴所施加的力乘以压紧杠杆臂的旋转点和轴与压紧杠杆臂形成啮合的位置之间的距离与要被调节的扭矩相对应。马达轴的旋转运动不必转换成拉运动或者压运动。

本发明的纱线加工机具有至少一个本发明的卷绕装置。

附图说明

在下面参照附图根据实施例来详细地解释本发明。

图1示出了具有蜗轮蜗杆传动装置的本发明卷绕装置的第一实施例；

图2示出了具有作为扭矩传递中间件的传动带的本发明卷绕装置的另一实施例；

图3示出了具有作为扭矩传递中间件的丝杆的本发明卷绕装置的另一实施例；

图4示出了本发明卷绕装置的另一实施例，其中扭矩传递中间件设计为直线马达的轴。

具体实施方式

附图非常示意性地示出了本发明的主题并且不能按比例地理解。本发明主题的各个零件被如此地示出，因此它的结构很好地被示出。

在图1-4中，相应地示出了本发明的卷绕机1。在绕着纵向轴线可旋转地被支撑的纱线支架接受件中设置纱线支架3、4。压紧杠杆臂6、7在它的径向内端的区域内可旋转地固定在旋转点10上。压紧杠杆臂6、7借助一个活动的致动器12绕着旋转点10可以旋转，即可以偏转。纱线支架接受件垂直于压紧杠杆臂6、7可旋转地设置在压紧杠杆臂6、7的外端上。压紧辊15支撑设置在纱线支架接受件内的纱线支架3、4。因此，压紧辊15接受由纱线支架接受件的压紧杠杆臂6、7的重力和具有卷绕纱线17的纱线支架3、4及也许由致动器12施加在压紧杠杆臂6、7上的扭矩所产生的压紧力F(通过箭头示出)。压紧辊15因此可借助一个没有示出的电动马达来驱动。纱线17通过纱线引导件18例如布线装置被引导到压紧辊15和纱线支架3、4之间。致动器12具有电动马达20，该电动马达具有无传感器的马达控制器。马达控制器安装用来根据预定的扭矩变化过程控制由电动马达20施加在压紧杠杆臂6、7上的扭矩。压紧杠杆臂6、7各自示出在两个位置上。压紧杠杆臂7的布置在纱线支架接受件中的纱线支架4处于卷绕过程开始时的第一位置仍然是空的。在压紧杠杆臂6处于第二位置上时，纱线支架3是满的，即在形成纱线线圈的情况下，纱线17被卷绕在纱线支架3上。

在图1中示出了具有致动器12的本发明卷绕装置1，该致动器12具有蜗轮蜗杆传动装置25。该蜗轮蜗杆传动装置25直接借助电动马达20的马达轴来驱动。蜗轮蜗杆传动装置25在压紧杠杆臂6、7的旋转点10处与压紧杠杆臂6、7相啮合，及用来使压紧杠杆臂6、7进行旋转的电动马达20的扭矩T通过蜗轮蜗杆传动装置25传递到压紧杠杆臂6、7上。蜗轮蜗杆传动装置25所施加的扭矩T因此通过齿轮26传递到压紧杠杆臂6、7上，该齿轮26固定在压紧杠杆臂6、7上并且通过它的中间位置可旋转地支撑在压紧杠杆臂6、7的旋转点10上。纱线支架接受件垂直于压紧杠杆臂地可旋转地设置在压紧杠杆臂的外端上。

图2示出了具有致动器12的本发明卷绕装置1的另一个实施例，该致动器具有作为扭矩传递中间件的传动带30。该传动带30环绕电动马达20的马达轴和导向辊32进行旋转，该导向辊32固定在纱线加工机上。传动带30在位于压紧杠杆臂6、7的外端和内端之间的中间位置上通过一个固定在压紧杠杆臂6、7上的传动带夹紧件34或者在是齿形皮带的情况下通过齿轮与压紧杠杆臂6、7形成啮合。两个弯曲箭头所示出的、使压紧杠杆臂6、7旋转的电动马达20的扭矩T因此通过传动带30传递到压紧杠杆臂6、7上。

图3示出了具有致动器12的本发明卷绕装置1的另一个实施方式，该致动器12具有作为扭矩传递中间件的丝杆40。该丝杆40构成为电动马达20的马达轴的延伸部。丝杆40在压紧杠杆臂6、7的外端和内端之间的中间位置上通过布置在压紧杠杆臂6、7上的螺母螺纹42与压紧杠杆臂6、7相啮合。电动马达20以有利的方式可转动地固定在纱线加工机的马达固定件44上。在附图中，通过电动马达20的两个图示来清楚地示出偏转性。两个弯曲箭头所示的、使压紧杠杆臂6、7旋转的电动马达20的扭矩T因此通过丝杆40传递到压紧杠杆臂6、7上。

图4示出了具有致动器12的本发明卷绕装置1的另一个实施方式，该致动器12的电动马达20设计为直线马达，该致动器12具有构成为直线马达的轴50的扭矩传递中间件。直线马达的轴50在压紧杠杆臂6、7的外端和内端之间的中间位置上与压紧杠杆臂6、7啮合。因此，轴50在其远离马达的端部区域内可偏转地固定在压紧杠杆臂6、7上。直线马达以有利的方式同样可偏转地固定在纱线加工机的马达固定件44上。在附图中，偏转性能通过直线马达的两个图示来清楚地示出。直线马达通过轴50把双箭头所示的力P施加到压紧杠杆臂6、7上。从用于旋转压紧杠杆臂的电动马达20传递到压紧杠杆臂6、7上的扭矩相应于轴50所施加的力P乘以压紧杠杆臂6、7的旋转点10和轴50与压紧杠杆臂6、7形成啮合的位置之间的距离。

提出一种这样的用于卷绕纱线17的卷绕装置1，即该装置包括一个绕着其纵向轴线可旋转地支撑的纱线支架接受件，该纱线支架接受件设置用来安装纱线支架3、4；压紧辊15、压紧杠杆臂6、7和活动的致动器12，其中该压紧辊15设置用来支撑布置在纱线支架接受件的纱线支架3、4，该压紧杠杆臂6、7在其径向内端的区域内可旋转地固定在旋转点10上，该致动器12被布置来使压紧杠杆臂6、7绕着旋转点10旋转，其中纱线支架接受件垂直于压紧杠杆臂6、7地可旋转地布置在压紧杠杆臂6、7的外端上。致动器12具有电动马达20，该电动马达具有无传感器的马达控制器，马达控制器设置用来根据预定的扭矩变化过程调整由电动马达20施加在压紧杠杆臂6、7上的扭矩。

本发明不局限于上述的实施例。而是可以想到这样的许多变型，即这些变型在原则上另一种的实施方式中使用本发明的特征。

Claims (11)

1. 一种用于卷绕纱线(17)的卷绕装置(1)，它具有：

一个绕着其纵向轴线可旋转地支撑的纱线支架接受件，该纱线支架接受件设置用来安装纱线支架(3、4)；

压紧辊(15)，该压紧辊设置用来支撑一个设置在纱线支架接受件中的纱线支架(3、4)；

压紧杠杆臂(6、7)，该压紧杠杆臂在其径向内端的区域内可旋转地固定在旋转点(10)上；及

活动的致动器(12)，该致动器设置用来使压紧杠杆臂(6、7)绕着旋转点(10)旋转，其中

纱线支架接受件相对于压紧杠杆臂(6、7)弯曲地、可旋转地设置在压紧杠杆臂(6、7)的外端上，

其特征在于，

致动器(12)具有电动马达(20)，该电动马达具有无传感器的马达控制器，其中马达控制器设置用来根据预定的扭矩变化过程调整由电动马达(20)施加在压紧杠杆臂(6、7)上的扭矩。

2. 根据权利要求1所述的卷绕装置，其特征在于，马达控制器设置用来调节流过电动马达(20)的电流和邻接在电动马达(20)的电压的值的乘积以调整扭矩。

3. 根据权利要求1-2中至少一个所述的卷绕装置，其特征在于，压紧辊(15)设置用来通过纱线支架(3、4)驱动纱线支架接受件旋转。

4. 根据权利要求1-3中至少一个所述的卷绕装置，其特征在于，设置用于确定纱线支架重量的器件，其中马达控制器设置用来这样地调节电动马达(20)扭矩，以致由电动马达(20)施加在压紧杠杆臂(6、7)上的扭矩和由纱线支架重量通过压紧杠杆臂(6、7)所施加的扭矩的总和与预定的扭矩变化过程相对应，优选为保持不变。

5. 根据权利要求4所述的卷绕装置，其特征在于，所述用于确定纱线支架重量的器件设置用来确定纱线支架接受件的旋转速度并且通过旋转速度来确定纱线支架重量。

6. 根据权利要求1-5中至少一个所述的卷绕装置，其特征在于，致动器(12)具有蜗轮蜗杆传动装置(25)，其中蜗轮蜗杆传动装置(25)在压紧杠杆臂(6、7)的旋转点(10)上与压紧杠杆臂(6、7)形成啮合并且用于旋转压紧杠杆臂(6、7)的电动马达(20)的扭矩通过蜗轮蜗杆传动装置(25)可以传递到压紧杠杆臂(6、7)上。

7. 根据权利要求1-5中至少一个所述的卷绕装置，其特征在于，致动器(12)具有扭矩传递中间件，其中扭矩传递中间件优选地在压紧杠杆臂(6、7)的外端和内端之间、优选为在这两者之间的中央与压紧杠杆臂(6、7)啮合，并且用于旋转压紧杠杆臂(6、7)的电动马达(20)的扭矩通过扭矩传递中间件可以传递到压紧杠杆臂(6、7)上。

8. 根据权利要求7所述的卷绕装置，其特征在于，扭矩传递中间件具有可由电动马达(20)驱动的传动带(30)、优选为齿形皮带。

9. 根据权利要求7所述的卷绕装置，其特征在于，扭矩传递中间件具有可由电动马达(20)驱动的丝杆(40)。

10. 根据权利要求7所述的卷绕装置，其特征在于，电动马达(20)构成为直线马达，其中扭矩传递中间件设计为直线马达的轴(50)。

11. 一种纱线加工机，它具有根据前述权利要求中至少一个所述的至少一个卷绕装置(1)。

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