CN101970738A - 用于恒定张力进给以不连续方式进给的丝线或纱线的设备和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于恒定张力进给向纺织机器或绕线机器或加工金属丝的类似机器进给的丝线或纱线的设备，用于生产工业产品或用于加工丝线(8)，所述进给以具有下述相序的不连续的方式发生，在所述相序中，丝线的运动在由所述机器引起的彼此之间不相同的至少第一进给或吸收状态和至少第二进给或吸收状态时发生，所述状态在时间上彼此相随，设置张力检测装置(3)、储线装置(4)以及连接到所述张力检测装置(3)和储线装置(4)上的控制装置(40)，并且所述控制装置(40)用于基于从所述检测装置获得的张力值来干预所述储线装置(4)；设置布置在所述储线装置(4)与所述张力检测装置(3)之间的补偿装置(11)，所述补偿装置(11)适于与所述丝线(8)协作，以补偿所述丝线在通过每个第一进给或吸收状态与跟随所述第一进给或吸收状态的每个第二进给或吸收状态之间时的进给状态或吸收状态的变化，这允许所述控制装置(40)干预所述储线装置(4)，以改变所述储线装置(4)对所述丝线的作用，并及时保持由所述检测装置(3)检测到的张力值恒定处于设定值，而且由于所述丝线与所述补偿装置(11)之间的相互作用，所述恒定张力值在所述进给状态的改变阶段期间也得以保持，且所述补偿装置(11)能够在丝线的作用下相对于静止位置(PB)自由地移动。

Description

用于恒定张力进给以不连续方式进给的丝线或纱线的设备和方法

B.T.S.R.国际股份公司-Olgiate Olona(意大利瓦雷泽市)

技术领域

根据主权项的前序部分，本发明的目的是一种用于恒定张力进给向诸如纺织机器、绕线机器(或卷线机)或其他加工金属丝的类似机器的机器不连续地进给的丝线或纱线的的设备。适于实施上述设备的方法也是本发明的目的。

背景技术

能够进给恒定张力的丝线或纱线的类型的用于进给纱线的设备是已知的。所述设备根据已知的闭环控制法来工作，所述已知的闭环控制法利用已知的恒定张力丝线进给器获得。如果张力变化是由于纱筒或金属丝的线轴的逐步变空，并且如果这种变化是由于因为这种丝线或纱线的无规律展开而造成的撕裂或过于张紧，则所述方法独立于所述丝线的进给速度，并且还独立于所述恒定张力丝线进给器的丝线的张力变化，保证丝线或纱线的有序进给。

在纺织品领域中所使用的已知的恒定张力丝线进给器(例如以同一申请人的名义的EP 1492911的进给器)包括张力传感器、作用在进给轮或滑轮上的致动器或马达以及控制(电子)单元，所述控制(电子)单元通常包括处理器或“DSP”(数字信号处理器)，所述处理器或“DSP”能够通过将所希望的工作张力值(或设定点)与基于检测到的张力值相比较，分析由上述传感器测得的丝线张力值。为了控制向纺织机器(用于工业产品的生产或用于丝线本身的加工)进给的丝线本身的张力并保持上述张力恒定，控制单元对马达进行干预，以通过制动或进给丝线而作用于连接到马达的滑轮。

由US4752044已知一种用于以电子方式控制丝线的张力的设备，其中设置旋转构件，据此丝线缠绕特定数目的圈数，并且由可移动的臂限定的张力检测器作为丝线引导构件，适于通过其运动来允许检测丝线的张力。在根据现有技术的发明中，为了保持所希望的张力，可移动的臂还受到位置控制，并受到适于控制这种臂的运动的电动马达的作用。

于是，在现有技术中，马达的存在限制了臂的反应，所述臂在引导丝线时不能够自由移动。丝线和连接到丝线的构件具有惯性，以致影响丝线的自由进给，导致工业产品中的缺陷或甚至纱线的断开。

在US4669677中描述了类似的技术方案。

在向纺织机器以不连续的方式进给线的情况下，即当由纺织机器引起的彼此之间不相同的至少第一进给或吸收状态和至少第二进给或吸收状态时发生丝线运动时，这种设备(和通过设备实施的方法)存在性能限制。这种不同的进给状态在时间上彼此跟随。上述限制与致动器(电动马达)或滑轮对控制单元的“压力”的响应速度有关，所述控制单元在改变丝线的进给状态(例如使高吸收状态和其它非常低的吸收状态交替)之后进行干预；在针织工业中所述吸收的不连续被认为是提花加工。然而，已经特别注意到，通过使用具有越来越高的性能的致动器或马达，还不可能获得能够满足任何应用的性能水平。

有鉴于此，在许多情况中使用纱线存储进给器，所述纱线存储进给器限制在鼓上聚集特定数目的丝线的圈数，由此纱线随后还在具有高吸收不连续性的纱线拾取的情况下自由展开。然而，这种技术方案具有使用比前述设备更大的设备的限制，且其中张力不受控制或不能以最佳的和精确的方式被控制；然而当这种展开张力受到控制时，其以受限制的方式受到控制，且在根据对设备进行的手动调节的确定张力间隔内。

此外，当丝线是“刚性”类型，即不是弹性类型(该术语意味着如下事实：考虑到一些弹性体容易达到300％的伸长率，这种丝线例如具有低于10％的伸长率值)时，如其是金属丝的情况，作用于以不连续的方式进给的丝线的已知设备具有另外的限制。事实上，在这种情况下，由于不能够利用丝线本身的固有弹性来补偿其响应的延迟，以适合丝线本身被改变的状态，所以对于所述刚性的丝线不能够使用这种已知设备。

发明内容

本发明的目的是提供相对于相应的已知的方法和设备改进的一种用于控制进给向诸如纺织机器或绕线机器或加工金属丝的类似机器的机器以不连续的方式进给的丝线或纱线的方法和一种用于该方法的实施的设备。

具体来说，本发明的目的是提供这样的设备，所述设备能够克服在以不连续的方式向例如为纺织机器的机器进给丝线时——如在针织机中的提花加工或网丝选择的情况下发生的那样——具有上述滑轮类型的已知恒定张力丝线进给设备的限制。

本发明的另一目的是还在以不连续的方式拾取线的情况下允许使用一种用于进给恒定张力丝线的设备，与已知的纱线存储进给器相比，其允许更高的编程精度和灵活性以及使用价值。

本发明的另外的目的是提供一种设备，所述设备具有已知的恒定张力进给设备的高动态加速/减速性能，但是所述设备基本上克服已知设备以不连续的方式进给(纺织或金属)丝线或纱线时的任何应用限制。

本发明的又一目的是提供一种能够用于具有极大刚性的丝线和纱线(具有近似0％但是低于10％的弹性)的设备，所述丝线和纱线还限制用于进给恒定张力的丝线和纱线的典型设备的应用。

另外的目的是提供一种设备和方法，所述设备和方法允许预先获得基本上预测并指示出现丝线或纱线吸收突然增加或减少的事实的信息，因此允许控制系统的动作和预期的反应，所述控制系统能够在控制恒定张力进给设备时进行干预。

又一目的是提供一种发明，所述发明允许获得丝线或纱线进给的控制和更加精确的品质，并且相对于等同的已知技术方案具有更高的可重复性结果。

本发明的另外的目的是提供一种具有相同的性能和品质特征的、能够进给弹性丝线和刚性丝线二者的所提到类型的设备，本发明的目的是在实践上能够考虑弹性甚至刚性的丝线。

另外的目的是提供一种适于控制机器——纺织机器或者用于加工金属丝的机器——的设备和方法，其中通过在出现丝线无可挽回的控制故障的情况下，例如在如果进给设备被错误地设定且会以某种方式危害到其纱线进给品质的情况下，使所述机器停止来控制机器。

通过根据所附权利要求的设备和方法来得到这些目的和其它目的，上述目的对于本领域技术人员来说将是显而易见的。

附图说明

为了更好地理解本发明，完全通过示例的方式而非出于限制的目的包括以下附图，其中：

图1示出了根据本发明的与用于控制向纺织机器进给的丝线的张力的已知设备相关的设备的正视图；

图2示出了在图1中示出的根据本发明的第一实施例的设备的一部分的透视图；

图3A和图3B示出了两个曲线图，所述曲线图示出了在用具有恒定张力进给类型、本身已知的设备进给的丝线中按时间的张力线(course)和在用根据本发明的设备进给的丝线中按时间的相同张力线；

图4示出了根据本发明的设备的框图；

图5示出了根据本发明的另一实施例的设备的一部分；

图6和图7示出了与类似图1的设备的设备相关的本发明的变型从不同角度的透视图；

图8示出了根据图6的本发明变型的透视图。

具体实施方式

通过参考所提到的附图(其中相应部分具有同样的附图标记)，且具体参考图1，根据本发明的设备总体指定为1，所述设备包括第一部分或进给器2(由已知的恒定张力进给器限定)，所述第一部分或进给器2具有：张力传感器3；滑轮4(或等同的储线机构)，所述滑轮4由其特有的电动马达移动；和优选的微处理器控制单元，所述微处理器控制单元通常包括处理器或“DSP”(″Processore digitale di segnale″)(“数字信号处理器”)，所述处理器或“DSP”能够分析由传感器3检测到的丝线8的张力值，以将所述张力值与预定值(或设定点)相比较，并且通过对上述电动马达并因此对滑轮4的作用来控制和调节丝线张力(如果与所希望的值不同的话)。这种进给器2及其部分3、4(未示出马达和控制单元)的类型和操作本身已知，并因此将不再对其进行进一步描述。其允许以恒定张力向纺织机器进给丝线8。应当注意到，纺织机器可以是工业产品中的生产单元或用于加工纱线的机器。

根据本发明，设备1包括第二部分或补偿器11，所述第二部分或补偿器11适于在丝线8已经通过滑轮4之后与所述丝线8协作。于是，结果这种补偿器在丝线张力调节环内部，如能在图4中看到的那样。由于本发明的技术方案，设备1的动态性能能够提高，这是因为通过补缀(″band-aiding″)马达到达新的速度所必需的时间而不引起纱线的最终张力的正负张力峰值，本发明的设备将能够即时地满足突然的丝线吸收(正的或负的)变化。

此外，调节环内部的补偿器11的存在总是保证出自进给器2的丝线的张力总是所设定的一个张力。

更具体的说，在更简化的形式(图5)中，补偿器11包括补偿弹簧13，所述补偿弹簧13具有第一柱形部分14、第二螺旋状部分15和端臂16，所述端臂16具有适于滑动地接纳丝线8的远端半环或钩17。弹簧13通过其柱形部分14联接到致动器2(或如果弹簧13与致动器2不直接关联时，其联接到其他的邻近纺织机器的固定部分)，所述柱形部分14配合在致动器2的本体2A的适合的销(未示出)上，所述致动器2的本体2A还支撑滑轮4和所述致动器的其它组件。

替代地，图2示出了补偿器11的另一实施例，根据该实施例弹簧13通过旋钮21与锚定销20相关联，所述旋钮21适于手动调节弹簧在丝线8的作用下的弹性特性。于是旋钮和销与通过固定构件25能够联接到致动器2的本体23相关联，所述本体23与例如由陶瓷材料制成的丝线引导件26相关联。

如能够在图1中看到的那样，补偿器11的弹簧13可呈现若干个工作位置：在由纺织机器以恒定吸收进给丝线8的阶段，弹簧在位置PB，所述位置PB是在臂16的可能的运动路径(被包括在相对限制位置PC和位置PA之间)的中间或无论如何是在所述路径内部(见图1)；在吸收突然增加之后，由于猛烈消除或降低出自设备1张力的峰值，臂16会从位置“PB”移动到位置“PC”，且同时允许作用在滑轮上的马达到达将使弹簧从位置“PC”返回到位置“PB”的新速度。从位置“PB”到位置“PA”的弹簧的通过类似地与吸收减少相对应，而且当马达会带动滑轮4以一定速度旋转以使向纺织机器进给的丝线8的张力无论如何总是保持处于其总是恒定的设定张力的恒定张力时，随后返回到位置PB。

换句话说，丝线进给状态的每次更改对应于所述丝线吸收的变化以及补偿器11的弹簧13相对于致动器2的本体2A的位置的相应变化；这种位置变化允许滑轮4的控制单元对控制滑轮4的马达进行干预，以使马达进入旋转状态或静止状态以与丝线变化的运动状态相对应。

图3A和3B示出了在用于以标准恒定张力进给丝线的设备的情况下和在提花应用中装备有补偿器11的根据本发明的设备的情况下的张力线的两个记录。如从记录中明确得出的，通过分析信号线明确得出：平均张力线(迹线X)以及正(迹线C)张力峰值线和负(迹线Z)张力峰值线在第二种情况下(存在补偿器时)明显更规则。具体的说，能够注意到张力峰值的极大降低，该降低允许不对丝线加压，以降低在纤细丝线的情况下由于过多张力造成的断裂风险，并因此能够提高纺织机器的速度，因此获得显著更高的生产率、品质和效率。

明显得出，系统反应及因此补偿更多或更少高吸收不连续性的能力与弹簧力相对应，且补偿正吸收变化和负吸收变化两者的可能性与弹簧在恒定吸收阶段保持在位置“PB”的能力相对应。于是，清楚的是，系统动态与所述反应紧密相关，并因此与所用弹簧的质量或轻度紧密相关。因此，可以使用由钛或诸如铝、镁或上述的合金的其他超轻材料或例如碳纤维等的复合材料制成的弹簧。作为示例，钛比重为4.87kg/dm³，低于钢的比重(7.8kg/dm³)。这种使用将系统动态性能提高到几乎保证在丝线进给期间的任何吸收变化的水平。于是，结果显然是，滑轮4的控制单元与补偿器之间的相互作用允许极大提高终端设备的性能。

因此，有利地，优选的是在补偿器11内部安装线性霍尔传感器30并将弹簧磁化；因此，控制单元能够知道弹簧13在运行阶段的位置并能够使用该条信息来控制作用在滑轮4上的马达。事实上，当纺织机器突然增加丝线消耗时，跟着是从位置“PB”到位置“PC”的弹簧移动，所述移动由控制单元恰当地测量并控制，允许例如预先提高滑轮的旋转速度，以快速达到新的进给速度，并因此将弹簧带回到初始位置“PB”。

于是，一旦知道补偿器11的位置，控制单元就能够在其移动以补偿(正或负)消耗变化之后，使弹簧13总是返回到其初始中心位置，以立即准备补偿新的(正的或负的)吸收变化。

通过进一步监测补偿弹簧13的位置变化，还可以控制(check)该位置从不曾超出固定的限制(超行程)，以避免补偿器11可能在如下位置上：在该位置中，其不具有更多的空间用于执行在两个方向中的一个方向上的补偿以及在发出警告和停止机器的情况下的补偿。

如所述的，由于补偿更多或更少的高吸收不连续性的能力取决于弹簧本身的力，所以控制单元与补偿器11之间的额外的相互作用允许控制单元例如通过由上述控制单元驱动作用在钮21上的相关联的电动马达来改变弹簧本身的力。这是为了优化其取决于应用或运行条件的控制。事实上，通过监测补偿弹簧13的位置变化，可以出现该位置从不曾超出固定的限制(超行程)的情况，以避免该补偿器可能在如下位置上：在该位置中，其不具有更多的空间来用于在两个方向中的一个方向上补偿并因此作用到弹簧本身的力。

图4示出了与基于前述的本发明设备的运行有关的框图。该图示出了控制单元或PID 40、滑轮4的致动器41(电动马达)、张力传感器3和补偿器11。控制单元40根据上述基于预定张力值或设定点50的模式来工作。

由于本发明，获得了根据在前的描述能够很好地理解的若干个优点。此外，因为在丝线本身的进给状态变化的情况下，臂16的运动补偿了丝线的刚性，所以使用从滑轮或储线机构4向下的可移动的臂16允许了使用和控制“刚性的”丝线，就如其是弹性的一样。于是，取决于弹簧力，将精细地调节——手动或自动调节——所获得的弹性水平。

具体来说，在图6至图8中，根据本发明的设备具有出自设备1的本体101的狭槽100的臂16。在该本体的侧面102上存在适于调整类似于图2的旋钮21的臂(弹性臂16，但是在丝线8的作用下在狭槽中自由移动)的响应的机构或旋钮103。此外，本体101具有适于与设备2的本体2A联接的端部110和丝线引导件111。

如通过审查可以在图中注意到的那样，丝线8以与滑轮4相切的方式与滑轮4脱离，其到达臂16并仍以与滑轮相切的方式返回到滑轮上。这允许保持用于从滑轮向下的执行的张力测量的三角形测量；此外，这允许与臂16协作的丝线的更大的稳定性。

已经描述了本发明的多种实施例；其他的实施例依然是可能的，且它们将被指定在所附的权利要求的范围内。具体来说，即使在前的描述参考了纺织品领域，本发明还是必须被考虑为还延伸到缠绕金属丝的机器或类似机器的领域；例如，可以在缠绕从线轴展开且被用来实施用于电动马达等的线圈的金属丝的机器上使用本发明。因此，在本文本中对于丝线的任何提及一定是意味着提及了纺织丝线和金属丝两者。

Claims (15)

1.一种用于恒定张力进给向纺织机器或绕线机器或加工金属丝的类似机器进给的丝线或纱线的设备，所述机器用于生产工业产品或用于加工所述丝线(8)，所述进给以具有下述相序的不连续的方式发生，在所述相序中，所述丝线的运动在由所述机器引起的彼此之间不相同的至少第一进给或吸收状态和至少第二进给或吸收状态时发生，所述状态在时间上彼此跟随，设置张力检测装置(3)、储线装置(4)以及连接到所述张力检测装置(3)和储线装置(4)上的控制装置(40)，并且所述控制装置(40)用于基于从所述检测装置获得的张力值来干预所述储线装置(4)，其特征在于，设置布置在所述储线装置(4)与所述张力检测装置(3)之间的补偿装置(11)，所述补偿装置(11)用于与该丝线(8)协作，以补偿所述丝线通过每个第一进给或吸收状态与跟随所述第一进给或吸收状态的每个第二进给或吸收状态之间时的进给或吸收状态的变化，这允许所述控制装置(40)干预所述储线装置(4)，以改变所述储线装置(4)对所述丝线的作用，并及时保持由所述检测装置(3)检测到的所述张力值恒定处于设定值，而且由于所述丝线与所述补偿装置(11)之间的相互作用，所述恒定张力值在所述进给状态的改变阶段期间也得以保持，且所述补偿装置(11)能够在所述丝线的作用下相对于静止位置(PB)自由地移动。

2.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，所述补偿装置(11)包括可移动的补偿机构，所述可移动的补偿机构用于利用其运动来补偿在两个不同的进给状态之间的瞬时状态下的所述丝线的吸收变化，且当所述丝线(8)从由所述机器引起的较少吸收状态进入较多吸收状态时，所述补偿机构(11)沿所述丝线(8)的进给方向从所述静止位置(PB)移动，但是当所述丝线(8)从较多吸收状态进入较少吸收状态时，所述补偿机构(11)沿相反方向移动，所述运动以自动且自由的方式获得，而且通过允许所述控制装置(40)将所述储线装置(4)在所述丝线上的所述作用调整到适应所述改变后的进给状态，保持所述丝线的张力恒定，且所述补偿机构(11)在临界的所述吸收变化结束时返回到所述静止位置(PB)。

3.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述静止位置(PB)在具有两个限制位置(PA、PC)的所述补偿机构的运动路径内部。

4.根据权利要求2所述的设备，其特征在于，所述补偿机构(11)是可弹性变形构件(13)，所述可弹性变形构件(13)包括伸长的臂(16)，所述臂(16)用于通过其至少钩状端(17)而与所述丝线(8)协作，且所述臂从所述构件(13)的至少一部分(14、15)上悬伸出，通过所述至少一部分(14、15)将所述构件(13)放置在所述机器附近的固定位置。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述可弹性变形构件是弹簧(13)，所述臂(16)从螺旋状部分(15)悬伸出，所述螺旋状部分(15)与将所述弹簧(13)限制到所述机器附近的固定支撑件的柱形部分(14)相关联。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述弹簧由诸如钛、镁、铝、上述的合金、或复合材料的超轻材料或类似的材料制成。

7.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述可弹性变形构件(13)与能够被定位在所述机器附近的固定位置的支撑件(23)相关联，且所述可弹性变形构件(13)与关联于该支撑件(23)、弹性响应该构件(13)的调节装置(21、103)协作，该支撑件(23)优选包括丝线引导构件(26)，在接触所述可弹性变形构件(13)的所述伸长的臂(16)之前，所述丝线(8)与所述丝线引导构件(26)协作。

8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于，所述设备包括致动装置，所述致动装置用于改变所述调节装置(21、103)对所述可弹性变形构件的作用，且所述致动装置由所述控制装置(40)控制。

9.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述设备设有传感器装置(30)，所述传感器装置(30)用于检测所述可弹性变形构件的所述伸长的臂(16)相对于所述静止位置(PB)的运动，且优选地还检测该运动相对于所述位置(PB)的范围。

10.根据权利要求9所述的设备，其特征在于，所述传感器装置(30)连接到向所述机器的丝线恒定张力进给的控制单元(40)，所述单元限定该进给的控制装置，并且基于由所述传感器检测到的数据并因此基于由所述伸长的臂(16)呈现的相对于所述静止位置(PB)的位置(PA、PC)，所述单元与所述储线装置(4)协作并控制所述储线装置(4)，以在向所述机器的所述丝线的进给期间保持所述丝线的张力恒定。

11.根据权利要求1所述的设备，其特征在于，相对于所述储线装置(4)，所述可移动的补偿机构(11)被放置成使得所述丝线(8)以相切的方式与所述储线装置(4)脱离，以到达所述补偿机构(11)，且使得所述丝线通过与所述补偿机构(11)脱离而总是以相切的方式返回到所述装置上，这允许所述丝线呈现三角形图形。

12.一种用于控制恒定张力进给向诸如纺织机器、绕线机器或用于加工金属丝的类似机器的机器进给的丝线或纱线的方法，所述机器用于生产工业产品或用于加工所述丝线(8)，所述进给以具有下述相续的不连续的方式发生，在所述相序中，所述丝线的运动在由所述机器引起的彼此之间不相同的至少第一进给或吸收状态和至少第二进给或吸收状态时发生，所述状态在时间上彼此跟随，所述方法提供以下步骤：所述丝线(8)的张力的检测；和通过所述丝线与储线装置(4)的协作而进行的所述张力的可能的调节，以保持所述张力处于恒定的且预定的值，其特征在于，与所述储线装置(4)的协作向下时，所述方法用于当转到所述第二进给或吸收发生时，所述丝线(8)从其与第一进给状态相对应的正常进给的位置移位，通过移动放置在移动路径上的可移动的机构或补偿器(11)来使所述移位发生，且取决于在所述丝线吸收上是出现增加或是减少的事实，所述丝线(8)从所述储线装置(4)向下沿朝着机器的方向或沿相反的方向与所述可移动的机构或补偿器(11)协作，且所述机构(11)在所述状态改变或临界事件结束时使所述丝线(8)回到正常的工作位置。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法检测所述可移动的机构或补偿器(11)的运动和其从与正常的丝线进给的位置相对应的其静止位置(PB)的移位水平，所述检测允许对所述储线装置(4)进行干预，以改变其对所述丝线(8)的作用，并且即使在所述纱线吸收状态的临界情况或变化的情形下，也及时保持纱线的张力值恒定。

14.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，提供所述方法用于调节所述可移动的机构或补偿器(11)的运动水平，以独立于所述丝线的工作张力来调节所述丝线正常进给的位置。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，通过对与所述补偿机构(11)协作的可移动的致动器进行干预来使所述调节发生。

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