CN101849056A - 具有自适应的调节器的喂纱器 - Google Patents

Abstract

用于在调节张力的情况下进行喂纱的喂纱装置(1)具有自适应的调节器用于控制其驱动马达(7)。所述自适应的调节器根据借助于纱线张力传感器(12)检测的纱线张力来控制所述驱动马达(7)。设置调整模块(16)用于在测试中确定纱线(2)的柔度并且相应地确定调节器的调节参数。这尤其涉及所述调节器的D份额，但也可以涉及P份额和/或

份额。所述喂纱装置由此自动地与不同的使用条件相匹配。

Description

具有自适应的调节器的喂纱器

技术领域

本发明涉及一种用于将至少一根纱线提供给用纱位置的喂纱装置。本发明尤其涉及一种用于在控制张力的情况下进行喂纱的喂纱装置。

背景技术

用于在控制张力的情况下进行喂纱的喂纱器为人所知。比如EP0943713A2公开了一种这样的喂纱器。该喂纱器具有被电动马达驱动的喂纱轮。纱线一次或者多次缠绕着喂纱轮并且而后经由纱线张力传感器朝用纱位置运行。为所述纱线张力传感器分配了提起装置，用于有时候将纱线从传感器上提起来。由此消除纱线张力传感器的负荷并且可以进行零点调整。

所述喂纱器用于将纱线以基本上恒定的张力提供给用纱位置。为此电动马达和纱线张力传感器通过调节回路彼此相连接。

喂纱器离开用纱位置的距离和纱线特性可能对调节回路的功能产生积极或者消极的影响。这会导致实际的困难。

发明内容

据此，本发明的任务是，提供一种喂纱器，该喂纱器在很大程度上在不依赖于有待提供的纱线的质地以及尽可能不依赖于喂纱器的安装位置的情况下尤其在其离开用纱位置的间距方面可靠地工作。

该任务用一种按权利要求1所述的喂纱器来解决：

所述按本发明的喂纱器具有马达驱动的喂纱轮，设置该喂纱轮用于输送纱线。在纱线运行路径上布置了纱线张力传感器，所述纱线张力传感器检测纱线张力并且将纱线张力信号提供给触发机构。所述触发机构如此触发马达，从而抵制纱线张力波动。按本发明的喂纱装置包含调整模块。设置该调整模块用于检测纱线的柔度。优选根据所检测的纱线张力来如此调节所述触发机构，使得马达的运行符合有待提供的纱线的特性。换句话说，所述触发机构使自身的运行与纱线的由所述调整模块确定的柔度相匹配。

所检测到的纱线硬度或者说柔度会在宽的范围内变化。比如很硬的纱线具有大于10,000cN/m的弹簧系数。相反，很软的纱线则具有小于100cN/m的弹簧常数。可以并且在此优选将有待提供的纱线分为多个比如四个柔度等级。这四个等级比如可以是这样的等级，这些等级典型地包括弹性纤维(100cN/m以下)、中等硬度的纱线(100到1000cN/m)、硬的纱线如棉线(1000到10,000cN/m)以及很硬的纱线(比如大于10,000cN/m)。所述调整模块检测实际的纱线张力并且而后比如选择所提到的四个等级之一用于调节触发机构。所述喂纱器而后可以一直以这个所选择的设置来运行，直到进行新的调整。

可以借助于调整模块通过外部信号来确定纱线特性。这样的信号比如可以是操作者在相应的操作按键上的键击、通过有线的或者无线的网络得到的调整信号或者是由针织机的中央机器控制机构提供的起动信号。可以考虑其它的改动方案。在这种情况下，比如操作者将纱线放到喂纱器上并且而后操纵相应的应答按键，随后喂纱器确定纱线张力并且在这个过程之后逐渐转为正常的运行。纱线硬度的确定过程的结束可以通过应答信号提供给所述针织机的中央控制机构，用于释放该针织机。

也可以这样安排，即所述调整模块有时独立地确定纱线硬度或者说纱线的柔度。这样的柔度测试比如可以在一些阶段中进行，在这些阶段中尽管针织机或者其它的用纱的机器在运行但喂纱轮停止不动。对于提花针织物来说有时在不需要相关的纱线时就要进行这个过程。这种处理方式的优点是，喂纱器独立地工作，而操作者或者控制机构的其它部分不必关心进行调整的情况。

所述喂纱器比如具有与马达或者喂纱器相连接的旋转传感器(Drehgeber)，该旋转传感器检测喂纱轮的旋转位置。优选这里使用一种旋转传感器，该旋转传感器检测喂纱轮每转比如360个增量的高分辨率。在这种优选的实施方式中，所述旋转传感器具有每转800个增量的分辨率。为确定纱线的柔度，使喂纱轮在静止阶段中旋转一个角度值，用于有意识地改变纱线张力，在所述静止阶段中喂纱轮本身应该停止在一个给定的角度位置中。所述喂纱轮的旋转不仅可以按照提高纱线张力的精神而且可以按照降低纱线张力的精神来进行，这一点是优选的。纱线张力在此可以一直降低到零，由此一方面能够检测纱线的非线性的弹簧特性曲线并且另一方面也可以对纱线张力传感器进行零点调整。另一方面为测试目的来提高纱线张力这种做法的优点是，可靠地排除络纱从喂纱轮上掉落下来这种情况。如果通过纱线张力的提高来检测纱线硬度(喂纱轮的反转)，那就优选仅仅利用喂纱轮的微小的旋转角度。此外，可能有利的是，在喂纱轮之前布置储纱器，该储纱器接纳通过喂纱轮的反转返回提供的纱线段。

可以用马达的恒定的调节行程来实施纱线张力测试。而后检测出现的纱线张力变化。但是也可以产生预先设定的张力变化(比如张力变化到给定的数值或者零)并且跟踪马达的为此所必需的旋转角度。这两种测试提供了关于纱线的柔度的信息。

优选确定纱线在喂纱轮与用纱位置之间的弹簧作用。这个数值依赖于纱线特性和纱线运行路径的长度并且由此表征纱线的总弹性。所述触发机构优选是具有调节器的调节回路，所述调节器具有至少一个P份额(比例增强的份额)以及至少优选也具有D份额(微分份额)。所述P份额的增益的大小和D份额的增益及其在其起作用时的频率或者说其时间常数是所述调节回路的参数。这些参数通过所述调整模块与纱线的特性尤其与纱线的柔度相协调。由此，所述喂纱装置鉴于有待提供的纱线的柔度自动地调节其调节回路的参数。

作为替代方案可以规定，所述调整模块根据经验确定纱线柔度。为此可以规定，所述调节器首先以对于经常使用的纱线来说有待使用的参数来进行工作。如果预先设定比如用于多个纱线柔度等级的参数，那么首先可以以经常出现的等级来进行工作。然后从所产生的暂时的调节偏差中也就是说从调节器的动态的表现中可以确定，是否以合适的等级进行工作，或者是否应该更换等级。相应地，调节器可以在短暂的(试验)运行时间之后自动地重新确定其调节参数。这可以在没有单独的调整程序的情况下在进行的运行过程中进行。在对所述等级进行足够精细的分级时，可以通过这种方式来对调节器的运行也就是说调节质量进行优化。

附图说明

本发明的有利的实施方式的其它细节是说明书、附图或权利要求的主题。说明书限于本发明的主要方面和其它事实。应该补充性地考虑附图并且附图公开了其它细节。其中：

图1是具有调节回路的喂纱器的示意图，

图2是按图1的喂纱器的调节器的示意图，

图3是按图2的调节器的传递函数的示意图，并且

图4是按图1的喂纱器可以提供的纱线的不同的弹簧特性曲线。

具体实施方式

在图1中示出了喂纱装置1，该喂纱装置1可以构造为更大的设备的一部分或者构造为单独的喂纱器。喂纱装置1用于将纱线2从一个合适的纱源比如大的卷筒提供给比如由针织机的针4构成的用纱位置3。纱线2应该以受控制的张力输送给用纱位置3。与纱线2处于啮合状态中的喂纱轮5用于此用途。比如该喂纱轮被纱线2缠绕一次或多次，用于必要时穿过纱线制动器6将纱线2从纱源上拉下并且提供给用纱位置3。

所述喂纱轮5被马达7所驱动。该马达7可以构造为直流马达、构造为步进马达、盘式转子马达或者类似马达。其输出轴8支撑着喂纱轮5。马达7通过多根在图1中示意性地示出的导线9与触发机构10相连接。如果马达7是步进马达，那么输出轴8和喂纱轮5的旋转位置通过由触发机构10提供的步进脉冲来给定。由此在触发机构10中可以提供相应的存储寄存器，该存储寄存器包含表征喂纱轮5的旋转位置的比如数字式数据的形式的数值。

如果马达7是其它的马达比如直流马达，那么马达7可以与位置传感器11相连接，该位置传感器11优选以比如每转大于360个脉冲的高分辨率来检测输出轴8的旋转位置。这个位置传感器11也可以与喂纱轮5共同作用，用于直接检测喂纱轮5的旋转位置。

在用纱位置3与喂纱轮5之间设置了纱线张力传感器12。这个纱线张力传感器12比如拥有两个比如销钉13、14形式的导纱元件，在所述销钉13、14之间连接着与力接收器相连接的销钉14。未进一步示出的力接收器构成真正的传感器，该传感器产生纱线张力传感器12的电传感器输出信号。这个输出信号被传送给比较级15，该比较级15将纱线张力实际值与纱线张力额定值进行比较并且从中产生差值信号。将这个差值信号输送给触发机构10，该触发机构10根据偏差或误差信号来触发马达7，用于将误差信号降低到最低限度。

此外，将所述传感器输出信号输送给调整模块16，该调整模块16可以影响触发机构10。为此，在图1中绘出了多种作用连接17。所述作用连接用于调节触发机构10的参数并且触发调整模式。这可以在内部比如在时间控制或者状态控制的情况下比如在确定电动马达7较长时间不活动之后或者也可以通过调整模块16和/或触发机构10的输入端18上的脉冲来实现。

所述触发机构10比如构造为调节器。这个调节器在其输入端19从比较级15处得到误差信号，该误差信号代表着纱线张力的实际值与额定值之间的偏差。将这个信号提供给三个并行工作的可以在硬件方面或软件方面实现的模块。这三个模块20、21、22是调节器10的不同的“份额”。模块20是调节器的I份额。该I份额是积分份额。在图3中作为下降的直线关于频率ω示出了所述I份额的传递特性曲线也就是说其输出信号与输入信号之间的关系。所述触发机构10的I份额消除了剩余的调节偏差。

在触发机构10与马达7之间可以布置位置调节回路或者转速调节回路。然后触发线路在依赖于时间的情况下预先设定所期望的纱轮-角度位置或者预先设定所期望的纱轮转速。然后，所述位置调节回路或转速调节回路相应地如此触发马达7，从而调节所期望的角度位置或者所期望的转速。

模块21是触发机构10的比例份额。其传递特性曲线在图3中通过水平的笔直的区段示出。

模块22是触发机构10的调节器的微分份额(D份额)。所述D份额如图3示出的一样构成了具有上升的直线的传递特性曲线。

所述I份额和D份额的直线的坡度和位置以及P份额的增益是触发机构10的调节器的参数。

所述调节器可以包含其它的比如非线性的块或者功能组。所述调节器比如可以与观察者相连接，该观察者从其反应中得出结论并且在需要时调节调节器参数。该观察者也可以是调整模块16的一部分。

处于喂纱轮5与用纱位置3之间的纱线可以被视为弹簧。该纱线按纱线硬度在出现相应的长度变化X时具有拉力F的大的或者小的变化。这在图4中在不同的纱线特性曲线23、24、25、26上示出。这些特性曲线23到26按纱线种类可以是线性的或者是非线性的。

就这方面来说所说明的喂纱装置1按如下方法来工作：

首先确定所述触发机构10的调节器的参数并且向所述比较级15输送纱线张力的额定值。纱线传感器12检测纱线张力并且将纱线张力报告给比较级15。所述触发机构10如此触发马达7，从而在传感器装置12上调节所期望的纱线张力。这不仅在纱线静止时而且在纱线运行时都适用。如果比如用纱位置3取下纱线并且这种纱线取下倾向于提高纱线张力，那么触发机构10就调节马达7的相应的马达转速，使得所提供的纱线量符合需求。如果用纱需求增加，这在马达转速保持相同时会导致纱线张力的提高，那么触发机构10就提高马达转速，从而也提高喂纱量。在降低用纱量时情况相反。

所述触发机构10可以适当地对用纱量的快速变化作出反应。这尤其应该归功于具有调节器的D份额的模块22。如果比如记录纱线需求的跳跃性的变化，那么这首先导致暂时存在的纱线张力偏差，也就是说纱线实际张力与纱线额定张力之间的差。所述调节器的D份额特别强烈地增强这种短时间的变化并且由此导致马达7的加速地加速。

尤其所述D份额的大小也就是说其参数是可变的。触发机构10由此可以在坡度和/或频率ω方面进行调节，自所述坡度和/或频率ω起D份额变得有效。如果D份额比如按照图3通常自ω₁的频率起变得有效，那就可以如此调节D份额，使得其在更低的频率ω₂时已经变得有效或者在更高的频率ω₂时才变得有效。此外可以在按图3的传递图表中对所述D份额的坡度进行调节。所述D份额由此可以在至少一个参数方面优选也在两个或者更多个参数方面进行调节。根据纱线的由调整模块16所检测的柔度也就是根据调节对象的特征进行调节。为此设置了作用连接17。

详细来讲，可以在调节模式中调整调节器，在所述调节模式中比如马达7不运行。比如所述调整模块16检测这种静止状态。作为替代方案，该调整模块16也可以通过其输入端18上的脉冲得到激活。该调整模块16现在通过作用连接17将指令发送给触发机构10。该触发机构10现在比如如此触发马达7，使得喂纱轮5沿输送方向旋转。所述喂纱轮的旋转角度要么通过计数的提供给马达7的触发步进脉冲要么根据角度传感器11的信号来检测。所述角度传感器11然后通过未进一步示出的信号传输线与调整模块16相连接。所述调整模块16现在可以在借助于传感器12对纱线张力进行监控的情况下一直使马达7旋转，直到纱线张力达到一个减小的比如零的数值。为此由喂纱轮5经过的角度相当于纱线2的长度变化。所得到的力变化在其与长度变化成比例的情况下形成了纱线特性曲线的斜率。由此确定纱线的线性的弹簧系数。这对于像图4的特性曲线23、24一样的纱线特性曲线来说轻易地起作用。按图4的特性曲线23、24是穿过F-x-图表的零点的直线。

如果涉及非线性的特性曲线比如特性曲线25或26，那么该方法依赖于对于纱线张力来说是以始点27还是以始点28开始导致特性曲线的不同的表现。这些特性曲线用点绘出。

但是这些特性曲线比较好地接近于纱线的表现，并且因此可以为所述调节器的进一步调整打下基础。

如果相反纱线张力在确定柔度时不像前面所说明的一样一直降低到零，而是降低到一个不同于零的数值，那就用所说明的方法在纱线张力的周围确定特性曲线25或26的坡度，在此也应该以所述纱线张力来供应纱线。调节参数而后可以根据所述柔度的这个数值来确定。如此确定的柔度也称为微分的柔度。

如果纱线张力在调整时一直减低到零，那就可以通过以下方式来识别出纱线张力的零点，即尽管喂纱轮5(微小程度地)继续旋转也不会再降低由所述纱线张力传感器12提供的信号。所述喂纱轮5而后停止并且可以对纱线张力传感器进行零点调整。

在此证实有利的是，所述调整模块16将纱线的所检测到的柔度分等级，比如四个等级K1、K2、K3和K4。具有特性曲线23和24的纱线在不依赖于测量方法和测量的始点的情况下处于等级K1或者说K3中。具有特性曲线25的纱线可以按始点27或者28分类为等级K3或者K4。如果尤其“小信号表现”也就是说动态的或者微分的纱线柔度有意义，那么纱线张力的小的变化就足以确定柔度。在这种情况下，纱线25应该归为等级K4。具有非线性的特性曲线26的纱线又明确处于等级K4中，不过如果在剧烈张紧的状态中提供纱线，也就是说工作点处于其右边的陡峭上升的特性曲线部分中，那么纱线硬度的测量就产生与等级K2或K3之间的配属关系。

所述调整模块16可以为每种预先确定的等级准备好合适的参数用于触发机构10的调节器并且在确定纱线柔度之后将这些参数传输给调节器。然后所述调节器以比较好地与纱线也就是说调节对象相匹配的调节特征来工作。

用于在张力调节的情况下进行喂纱的喂纱装置1具有自适应的调节器用于控制其驱动马达7。所述自适应的调节器根据借助于纱线张力传感器12检测到的纱线张力来控制驱动马达7。设置调整模块16用于在测试中确定纱线2的柔度并且相应地确定调节器的调节参数。这尤其涉及调节器的D份额，但也可以涉及P份额和/或

份额。所述喂纱装置由此自动地与不同的使用条件相匹配。

附图标记列表：

1               喂纱装置

2               纱线

3               用纱位置

4               针

5               喂纱轮

6               纱线制动器

7               马达

8               输出轴

9               导线

10              触发机构

10’            调节器

11              角度传感器

12              纱线张力传感器

13、14          销钉

15              比较级

16              调整模块

17              作用连接

18、19          输入端

20、21、22      模块

23、24、25、26  特性曲线

27、28          始点

Claims (10)

1.用于将纱线(2)提供给用纱位置(3)的喂纱装置(1)，

具有喂纱轮(5)，该喂纱轮(5)与纱线(2)处于啮合状态中用于输送该纱线(2)，

具有马达(7)，该马达(7)与所述喂纱轮(5)相连接用于旋转地驱动该喂纱轮(5)，

具有触发机构(10)，该触发机构(10)与所述马达(7)相连接用于在受控制的情况下向该马达(7)供应运行电流，

具有纱线张力传感器(12)，该纱线张力传感器(12)与所述触发机构(10)相连接用于将纱线张力信号提供给所述触发机构(10)，

其中，设置所述触发机构(10)用于根据纱线张力在调节的情况下触发所述马达(7)，并且

其中，所述触发机构(10)具有调整模块(16)，设置该调整模块(16)用于确定纱线(2)的柔度。

2.按权利要求1所述的喂纱装置，具有旋转传感器(11)，该旋转传感器(11)与所述马达(7)或者喂纱轮(5)相连接用于检测其旋转位置，并且该旋转传感器(11)连接到所述触发机构(10)上用于将旋转位置信号提供给所述触发机构(10)。

3.按权利要求1所述的喂纱装置，其中，所述触发机构(10)具有调节器(10’)。

4.按权利要求3所述的喂纱装置，其中，所述调节器(10’)具有不依赖于频率地比例增强的份额(P)。

5.按权利要求4所述的喂纱装置，其中，所述调节器(10’)额外地具有微分份额(D)。

6.按权利要求5所述的喂纱装置，其中，所述调节器(10’)额外地具有积分份额(I)。

7.按权利要求3所述的喂纱装置，其中，所述调节器(10’)具有能够调节的参数。

8.按权利要求7所述的喂纱装置，其中，所述参数能够通过所述调整模块来调节。

9.按权利要求1所述的喂纱装置，其中，所述调整模块(16)为确定纱线(2)的柔度而促使马达(7)完成用于改变纱线张力的调节运动，其中检测马达(7)的调节行程。

10.按权利要求9所述的喂纱装置，其中，将纱线张力一直降低到零，用于除了确定纱线(2)的柔度还实施传感器装置(12)的零点调整。

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