CN101472820A - 纱线张力器和用于运行筒子架的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在纱线(5)上产生一定纱线张力的纱线张力器，纱线从筒子架(2)的筒位(7)中被抽出并被送往卷绕设备(1)。纱线张力器包括至少部分被纱线环绕的旋转体(18)以及与旋转体相连的电动机(19)。电动机(19)配备有至少一个制动晶体管(20)，用于在电动机的发电机运行时散发过剩能量，借助所述制动晶体管，发电机运行时所产生的发电机电流可以被转换成热。

Description

纱线张力器和用于运行筒子架的装置和方法
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的纱线张力器。本发明还涉及具有根据本发明的纱线张力器的卷绕设备的筒子架的运行装置。此外，本发明涉及根据权利要求12的前序部分的、用于运行卷绕设备的筒子架的方法。
背景技术
以下的纱线张力器是众所周知的并且已经使用了相当长的时间，它具有纱线成圈环绕的旋转体，该旋转体被联接至驱动电机以形成一定纱线张力。为此所用的电动机也可以作为发电机运行。法国专利申请FR2145056例如示出了带有发电机和联接至发电机的导纱轮的纱线张力器。导纱轮在纱线作用下的转动造成在发电机中产生被负载电阻分走的电流，结果，产生反向力矩。因此，出现反作用于纱线的纱线张力的制动作用。事实表明，对在发电机模式下产生的电流进行控制可能是困难的。
发明内容
因此，本发明的任务是避免现有技术的缺陷，尤其是提供上述类型的纱线张力器，其能够在所有工况下尽可能简单地进行操作。另外，这种纱线张力器能够简单制造并且本身的特点是成本低廉。
根据本发明，该任务利用具有权利要求1的特征的纱线张力器来完成。为了制动纱线或产生纱线张力，电动机一般处于发电机运行中。在发电机运行中以发电机电流形式产生的过剩能量可以借助制动晶体管被简单释放。本领域技术人员可以从其它应用领域知晓这种能将电能转换成热的制动晶体管。为了简化制动晶体管的安装，采用市售的带绝缘外壳的晶体管会是有利的。为了产生一定纱线张力，在某些场合下(例如在旋转体启动时)，电动机当然也可以作为驱动电机运行，驱动电机于是将驱动旋转体运转。作为也能以发电机形式运行的电动机，可以采用不同类型的电动机。这种电动机例如可以是步进电动机或直流电动机。不过，如果电动机是无刷直流电动机(简称“BLOG”)，则这是有利的。这种电动机尤其以应用范围很广而著称。
在第一个实施方式中，制动晶体管可以布置在朝向旋转体的电动机侧的区域里。这样布置的优点是，由制动晶体管产生的热可以由纱线张力器有效散走。旋转体的高速旋转可以造成对流散热的明显改善。
如果电动机具有带端面的电机壳体，其中电机轴穿过所述端面，则这是有利的。在这种情况下，固定在电机轴上的旋转体可以布置在端面的外侧，而制动晶体管可以布置在端面的内侧。
制动晶体管可以安置在电路板上，该电路板被固定在电机壳体端面的内侧，在这里，制动晶体管可以位于电路板和电机壳体端面的内侧之间。这种电路板可以由电绝缘载体材料制成，在电路板的至少局部区域涂布有导电层(例如镀铜层)。电路板优选成圆盘形状。
制动晶体管可以具有顶侧，顶侧构成与电机壳体端面的内侧相接触的接触面，由此能改善在制动晶体管和电机壳体之间的传热。此时，朝向内侧的制动晶体管顶侧最好面平行于电机壳体端面的内侧。为了弥补接触面区域内的、制动晶体管和电机壳体之间的容隙，设有导热膏，由此进一步改善传热。不过也可以想到，以离端面内侧比较近的方式布置制动晶体管。在此情况下，导热膏将填补制动晶体管和电机壳体之间的容隙。
制动晶体管可以安装在电路板的顶侧。导电的导体件如导电条或导电轨可以从制动晶体管中伸出并穿过电路板到达电路板背面，以形成制动晶体管和电动机之间的有效电连接。为此，可以在电路板上设置能让导体件穿过的相应的孔。
位于电路板背面的导体件自由端可以形成多个触脚，这些触脚能够与用于电机控制的电路板或与电机控制器电接触。制动晶体管的启动可以借助电机控制器进行控制。
另外，如果在纱线张力器中设有至少两个制动晶体管，则这可能是有利的。当然，也可以使用许多制动晶体管。晶体管数目的选择主要取决于晶体管的热容。
旋转体可以成导纱轮的形式，在其周边区域设有大致呈V形的凹槽用于接纳纱线。这种导纱轮例如已经在法国专利申请FR2145056中示出了。
导纱轮可以由两部分由导纱轮盘组成，在这里，凹槽能够通过导纱轮盘组装而形成。为了防止纱线在旋转体上打滑，可以设有分布于周边的条纹。这种条纹例如已经由美国专利US4,413,981公开。
为了通过自身旋转的旋转体改善冷却作用，旋转体在朝向电动机的底侧具有至少一个冷却用叶片。为了加强冷却用空气涡旋，旋转体最好可以有多个叶片，它们大致呈辐射状分布在旋转体的内侧。
本发明的另一方面涉及用于运行卷绕设备的筒子架的装置。这种装置例如已经由欧洲专利申请EP1162295公开。这种装置也可以具有许多筒位和相应的纱线张力器。通过使用根据本发明的纱线张力器，针对这种装置且尤其是整经设备的投资成本可以显著降低。这种纱线张力器在装置维护方面也有优势。
本发明的另一个方面涉及根据权利要求12的方法。
使用制动晶体管具有各种优点。例如，与使用电阻以便散尽过剩能量时相比，制动晶体管的成本比较低。使用制动晶体管在控制技术方面也是有利的。纱线张力器能可靠地运行，实际上排除了因纱线张力器过热或烧毁而引发的事故隐患。
附图说明
从以下的实施例说明及附图中得到本发明的其它细节和优点，其中：
图1是表示包括筒子架的卷绕设备的侧视示意图；
图2是表示包括纱线张力器和纱线传感器的单个筒子架的俯视图；
图3是表示根据图2的纱线张力器和纱线传感器的侧视图；
图4是表示纱线张力器的透视图；
图5是表示根据图4的纱线张力器的侧视图；
图6是表示根据图4(根据图5的横断面视图A-A)的纱线张力器的剖视图；
图7是表示根据图4的纱线张力器的俯视图；
图8是表示纱线张力器的沿图7的剖切线B-B的剖面图；
图9是表示纱线张力器的沿图7的剖切线C-C的剖面图；
图10是表示纱线张力器的沿图7的剖切线D-D的剖视图；
图11是表示用于根据图4的纱线张力器的、带有两个制动晶体管的电路板的透视图；
图12是从另一个视角表示图11中的电路板的透视图；
图13是表示根据图11的电路板的侧视图；
图14是表示根据图11的电路板的背面的俯视图；
图15是表示根据图11的电路板端面的俯视图；
图16是表示图14中E处的局部放大图。
具体实施方式
图1示出了用1表示的卷绕设备如整经设备，其例如包括筒子架2和绕线机3如分条整经机。不过，轴经整经机或倒轴机当然也可以被视作绕线机。若干单独的纱线筒子4插装在筒子架的筒位7上，被一起抽出的许多纱线5经过至少各自一个纱线张力器(或纱线制动器)6，以保持预定的纱线张力。根据图1的例子示出了平行筒子架。此时，筒子以横成行竖成列的方式布置，在这里，每个竖列在每个筒子架侧构成一个纱线组，该纱线组的从筒位至绕线机的纱道长度是一样的。不过，相同的原理也可以应用在任何其它类型的筒子架如V型筒子架中。
与纱道长度无关，可以在筒子架的不同位置插装不同类型的筒子，例如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，不同类型的纱线可以分别承受单独的制动力。
在最靠近绕线机3的筒子架侧8区域内，优选为每根单独纱线设置纱线张力传感器9。不过，在此位置上布置纱线张力传感器不是必须的。原则上，尽量靠近绕线机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，纱线进入绕线机3区域，在此区域内，纱线首先经过分经筘10，纱线在分经筘处获得其正确次序。随后，纱线被送往整经筘11，纱线在整经筘处集合，以便随后作为纱条12经转向棍和/或测量辊13被卷绕至卷装15或卷绕经轴14上。
为了运行卷绕设备1的筒子架2，设有控制调整装置17。控制调整装置17与用于绕线机3的转动的旋转编码器16相连。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相连。纱线张力器通过调整参数得到控制调整。作为输入信号，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的测量厚度中求出。不过，纱线速度v也可以直接借助转向辊13来测定。
在整经过程中，纱线在从筒子架中抽出时具有恒定的纱线张力是重要的。已知的动态纱线张力器最佳地满足了此要求。以下的纱线张力器被证明特别适用于此目的，其主要包括电动机和与电动机相连的旋转体。这样的纱线张力器例如由法国专利申请FR2145056和德国专利申请公开号DE43420412A1公开了。图2和图3示出了可被用于卷绕设备尤其是整经设备的筒子架的纱线张力器6的基本配置。旋转体18能以辊或罗拉的形式构成，纱线至少可以部分环绕该旋转体。在图2中，纱线5例如以大约270°抱合角环绕旋转体18。不过如图3所示，纱线5也可以在旋转体18上缠绕多圈。此外，可以看见张力传感器9。
旋转体18通过电机轴21与电动机19相连(图3)。根据工况的不同，电动机能驱动旋转体18在两个可能的旋转方向之一的方向上旋转。不过，电动机19一般可以作为发电机运行。在这样的发电机运行时，电动机起到电磁制动器的作用。根据本发明，在发电机运行中出现的发电机电流通过制动晶体管20被转换成热，结果，可以散发过剩能量。显然，制动晶体管20被布置在朝向旋转体18那侧的区域里。通过这种方式，旋转体可被用于冷却，因为旋转体旋转时所产生的空气涡旋可以增强对流，结果，制动晶体管所产生的热的散发可得到明显改善。
在后面的图4至图16中可以看到优选的纱线张力器的不同结构细节。如图4和图5所示，电机壳体22包围电动机19。用于一根纱线的旋转体18具有大致呈V形的凹槽24(图5)，在该凹槽内可以容纳一根纱线。此外，可以看到条纹，条纹用于确保纱线能被导纱轮18不打滑地接纳。如图所示，条纹通过交替分布在周边的凹凸结构构成。带条纹的导纱轮例如已经由美国专利US 4,413,981公开了。
如图6所示，电动机19包括转子34、和绕转子同心布置并带有定子绕组36的定子35。如图所示，转子34通过球轴承(尤其是深沟球轴承)可旋转地安装在电机壳体22的两侧。此外，用于密封电动机的O型密封圈设置在球轴承区域内。
事实证明，无刷直流电动机(简称“BLDG”)特别适用于卷绕设备筒子架的纱线张力器中。不过，其它的电动机例如尤其是具有电刷的直流电动机或异步电动机当然也是合适的。
导纱轮18通过形状锁合连接和/或力锁合连接的方式被固定在电机轴21上。如图所示，导纱轮18由两部分构成，包括两个导纱轮盘41和42。导纱轮18的一部分埋放于电机壳体22端面32的圆形凹面47中。该凹面用于防止纱线意外缠绕至电机轴。从图6中还可以看出，多个叶片30设置在导纱轮18的底侧。借助这些叶片，导纱轮(旋转体)可以显著加强气流/空气涡旋。
电机壳体包括上壳体部31和下壳体部32以及壳体盖33，壳体盖通过中心紧固螺钉封闭电机壳体。这些壳体组成部分最好由铝或其它导热率高的材料制成。通过壳体盖33，带有用于电连接和/或电子连接的接线端28的电路板被冲外固定在壳体内。图6还示出了螺钉，电路板25通过这些螺钉被固定至壳体部31(参见图12至图14)。
固定在电路板25上的制动晶体管20通过带触脚27的导体件与其上装有电机控制器的电路板29电接触。如图6所示，制动晶体管20接触电机壳体22(壳体部31)端面23的内侧。为了填补接触面区域内的任何容隙，设有用附图标记37表示的导热膏。由于有这种导热膏，所以在发电机运行中由制动晶体管20产生的热可被有效地对外传导。
图8至图9表示纱线张力器6的其它剖面。从图8的剖面图中可以看到叶片30。图10示出了电缆槽48，电缆可以在电缆槽中被引至电路板29。图9和图10示出了壳体部31和32通过螺钉相互连接。
图11至图15表示装配有制动晶体管20的电路板25。图11、图12以及图13和图14所示的螺钉43和44用来将电路板固定至电机壳体上。如图12所示，紧固螺钉43穿过制动晶体管20。为此，在制动晶体管中设有相应的孔。穿过电路板25的多个导轨状导体件26从制动晶体管20中伸出。导体件的自由端形成触脚27，用于产生与电动机的电接触。
如图所示，两个制动晶体管20设置在电路板25上并且在图12中用20′和20＂标出(参见图11/图12，示出了对应的触脚27′和27＂)。
在图15中可以看到用于电路板接线端的连接面45。还可以看到用46表示的区域，此区域表示相对电机壳体内侧的支承面。就是说，电路板29可以只在支承面46的区域里直接与壳体连接。

Claims (12)

1.一种纱线张力器，用于在纱线(5)上产生一定纱线张力，所述纱线从筒子架(2)的筒位(7)被抽出并被送往卷绕设备(1)尤其是整经设备，所述纱线张力器具有能被所述纱线(5)至少部分环绕的旋转体(18)、和与所述旋转体(18)相联接并借此驱动所述旋转体的电动机(19)，其特征在于，为在发电机运行时散走过剩能量，所述电动机(19)配备有至少一个制动晶体管(20)，通过所述制动晶体管(20)，在发电机运行中出现的发电机电流能被转换成热。
2.根据权利要求1所述的纱线张力器，其特征在于，所述制动晶体管(20)布置在所述电动机(19)的朝向所述旋转体(18)的一侧的区域里。
3.根据权利要求1或2所述的纱线张力器，其特征在于，所述电动机(9)具有包括端面(23)的电机壳体(22)，电机轴(21)穿过所述端面，其中固定在所述电机轴(21)上的所述旋转体(18)设置在所述端面(23)的外侧，所述制动晶体管(20)设置在所述端面(23)的内侧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的纱线张力器，其特征在于，所述制动晶体管(20)安置在盘形的电路板(25)上，所述电路板被固定在电机壳体(22)端面(23)的内侧。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的纱线张力器，其特征在于，所述制动晶体管具有顶侧(49)，所述顶侧形成与所述电机壳体(22)的端面(23)的内侧接触的接触面，并且为了弥补在所述接触面的区域内的容隙，在所述制动晶体管(20)和所述电机壳体(22)之间设有导热膏。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的纱线张力器，其特征在于，所述制动晶体管(20)安装在电路板(25)的顶侧，多个导体件(26)从所述制动晶体管伸出并且穿过所述电路板(25)到达所述电路板(25)的背面，以便在发电机运行中形成所述制动晶体管(20)和所述电动机(19)之间的有效电连接。
7.根据权利要求6所述的纱线张力器，其特征在于，所述导体件(26)的自由端在所述电路板(25)的背面形成多个触脚(27)，所述触脚与电路板电接触，以便控制所述电动机(19)。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的纱线张力器，其特征在于，设有两个制动晶体管(20)。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的纱线张力器，其特征在于，所述旋转体(18)成导纱轮形式，在所述导纱轮的周边区域内设有大致呈V-型的凹槽(40)，用于接纳所述纱线(5)。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的纱线张力器，其特征在于，所述旋转体(18)在朝向电动机的底侧具有至少一个叶片(30)，用于发电运行中的冷却。
11.一种用于运行卷绕设备(1)尤其是整经设备的筒子架(2)的装置，所述装置具有包括多个筒位(7)的筒子架(2)和用于一起卷绕从所述筒位抽出的多根同类或不同类纱线的绕线机(3)、以及根据权利要求1至10中任一项所述的且分配给每个筒位的至少一个纱线张力器(6)，为了维持每根纱线的最好是稳定不变的纱线张力，纱线可在所述纱线张力器上承受制动力。
12.一种用于运行卷绕设备(1)尤其是整经设备的具有多个筒位(7)的筒子架(2)的方法，其中多根同类型或不同类型的纱线通过旋转的绕线机(3)从所述筒位中被一起抽出，在每个筒位处，纱线借助至少一个纱线张力器(6)承受可变的制动力以便产生一定的纱线张力，所述纱线张力器通过配属于纱线张力器的电动机(19)被驱动，其特征在于，为了散发电动机的过剩能量，在发电机运行时在所述电动机(19)上借助尤其按照权利要求1至10中任一项所述的至少一个制动晶体管(20)将发电机电流转换成热。
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