CN102884234A - 用于以恒定的张力和速度向加工机供给纱或线的改进方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于向例如纺织机的加工机供给纱或线的方法，所述方法包括：从线轴（3）退绕纱（F），使其与旋转构件（2）协作并且然后将其引至传感器构件，传感器构件设置成用以检验向加工机（9）的纱供给张力，在监测纱供给速度的情况下，将测量的张力和测量的速度数据供给到控制单元（10），控制单元（10）控制向机器的纱供给；由所述单元（10）连续地控制张力以便保持其恒定，然后如果该张力状态得以检验，则控制速度以便使其恒定，同时连续监测张力值以便检验是否其保持恒定，在与所述机器没有任何同步的情况下实现该向加工机（9）的纱供给的恒定张力和恒定速度控制。

Description

用于以恒定的张力和速度向加工机供给纱或线的改进方法和设备

技术领域

根据对主权利要求的介绍，本发明涉及一种用于向加工机――例如纺织机或者对金属丝进行操作的机器――供给纱或线的改进的方法。根据相应的独立权利要求，本发明还涉及一种用于实施所述方法的设备。

背景技术

特别是、但不限于参照纺织领域，长久以来已知纺织品的质量从本质上与供给纱的方法有关，特别是与其供给张力和供给速度或者被供给量（被接收纱长度）有关。考虑到这一事实，在本领域中已知针对改善最终产品质量的对于各种类型的机器（小、中、大直径的圆型针织机、平型针织机等）的各种技术解决方案。

例如，已知恒定速度供纱器，其从线轴抽取纱并且然后将其设置在转筒上，转筒通过连接于传动轴的带以恒定的速度旋转，传动轴使纺织机的针筒旋转。该类型的供给器确保了随时间保持恒定的纱量（被接收纱长度），但是，该方案存在很多问题，例如在所述转筒的旋转速度和机器接收速率之间的必要的同步性的获得，因为速度比确定纱张力。因此，为了找到正确的速度比以及因此正确的张力，将占用开始生产前的非常长的调节时间。而且，执行所述已知方法的设备存在与线圈形成构件的热膨胀（例如从冷机到热机）相关的其它的限制，这导致了它们行进的变化，随之导致纱供给量的变化。这些构件（针、沉降片和三角）的机械部分的任何磨损都会导致由每个位置接收的纱量的进一步变化，随之导致纺织品中的缺陷（条痕）的形成。

该已知方案的限制在于每个纱的供给速度（被接收纱长度）是恒定的，并且因此不能将纱供给到非连续的应用中（提花）――其中纱的消耗量基于花样而变化。此外，该方案不能补偿从线轴抽取纱的任何额外的张力，这将致使纱断裂以及在线圈形成构件上的张力增加，从而导致缺陷品和/或针断裂的较差的情况。

这些供给构件的另一限制由如下事实所决定：经由供给带和以相同的速度旋转的供给轮来供给恒定纱量是假设供给的纱是没有弹性的，而事实上这是不真实的，因为每个纱都基于其受到的张力而经受延长。因此，在恒定量纱供给构件的入口处的不同的纱张力实际上导致了供给到纺织机的不同的纱量。

不同的纱供给方法使用恒定张力供纱器，这些设备能够在与机器没有任何同步的情况下操作，并且能够在如接收速率和线轴退绕张力变化的过程期间保持张力恒定。

这些供给器的使用事实上具有与机器的简单化的接口连接，另外，解决了源于线轴的张力摆动的问题（通过设备本身补偿）以及由机器非连续地抽取纱的供给的问题（提花应用）。

然而，即使这些设备确保了离开它们的纱的张力是恒定的并且为设定值，但是靠近形成线圈的针的纱张力不同于设定张力，因为其还由经位于供给设备与所述针之间的纱引导装置（陶瓷或者金属）的不可避免的纱通路决定。

这些通路决定每个位置（每个供给器）的不同的摩擦力，并且因此决定靠近用于各机器供给的针的不同的纱张力。该张力差异产生了不同的被接收纱长度，该长度越小则靠近针的纱张力越大，随之产生条痕纺织品的产品。

因此，虽然这些已知的设备能够保持恒定张力，但是它们不能保持始终恒定的供给纱量（被接收纱长度），这在某些情况下是确保最终产品质量的基本点。

此外，如果所述恒定张力供给器与弹性纱一起使用，则供给到机器的纱量（被接收纱长度）的问题显著增加，因为即使以恒定张力供给纱，供给速度也会基于轴线张力以及由位于供给器与线圈形成构件之间的变向纱引导装置上的摩擦力（因为纱的本质特征而使该摩擦力特别高）所导致的张力而变化。

还已知作为积累供给器众所周知的纱供给设备，所述设备能够从通常的线轴抽取纱并将其积累在转筒上，由纺织机从转筒抽取纱。与转筒――纱从该转筒退绕――协作的张紧装置确定抽取纱的张力。

虽然这些设备确保以可控的张力抽取纱，但是由于张紧装置的磨损使得它们不能确保真正的张力恒定，并且从线轴抽取纱的张力影响在设备出口处的张力，随之影响生产的纺织品的可能出现的条痕。

作为两种供给类型（“恒定张力”和“恒定速度”）的折衷方案，本申请人已经提出一种方法和设备，通过该方法和设备以恒定张力和可控的被接收纱长度供给纱。

根据使用恒定张力供给器的该方法，设备能够改变所述供给器的设定点张力，以便对通过处于自学习或预定值的所述供给器供给的多个纱提供均匀的供给速度（被接收纱长度）。因此，该系统能够确保以恒定张力和可控的被接收纱长度的供给，并且通过作用于供给张力能够补偿源自纱与纱引导装置――其不可避免地存在于供给器出口与机器的线圈形成构件之间――之间的接触的变化的摩擦力，以便由此保持恒定张力以及供给到机器的纱的纱量（被接收纱长度）。

然而，虽然该系统对于刚性（或者低弹性）纱正确操作并解决问题，但是对于弹性纱它却无法妥当地操作。该系统的另一限制在于设备与机器操作状态的必要的同步性：在该方面，最低限度需要同步信号，设备通过检验关于在供给量与其设定点的值之间的被接收纱长度的差异响应于该同步信号，以便确定如何改变操作张力用于利用自学习值或者设定值校正消耗量的目的。

因此明显地，在现有技术中，不存在能够完全解决向纺织机供给一个或者多个纱（刚性或者弹性）的问题的单个方案――其包括用于非连续接收（提花）的应用的恒定张力供给的优点以及用于连续接收（平针织物）的应用的恒定速度供给的优点。

发明内容

因此，本发明的目的是提供能够结合恒定张力供给优点与恒定速度（被接收纱长度）供给优点的纱供给方法和设备，由此克服先前所述的已知方案的所有限制。

本发明的另一目的是提供能够通过从线轴直接抽取纱（通过越端退纱（over end takeoff）供给，该方法用于刚性或小弹性纱）、或者通过旋转线轴（通过滚轴退纱（rolling takeoff）供给，该方法用于弹性纱）操作的纱供给方法和设备。

本发明的另一目的是提供能够在与机器没有任何同步的情况下操作的纱供给方法。这些目的以及对于本领域技术人员来讲显而易见的其它目的可以通过根据所附权利要求所述的方法和设备实现。

附图说明

从附图将更好地理解本发明，附图是通过非限制性的示例提供并且其中：

图1是用于通过根据本发明的方法操作的越端退纱进行纱供给的第一设备的示意性前视图；

图2是用于通过根据本发明的方法操作的滚轴退纱进行纱供给的第二设备的示意性立体图；

图3示出了本发明的方法的流程图。

具体实施方式

参照图1，其示出通过本发明的方法以越端退纱操作并作用于纱的恒定张力供纱器。

审查的设备包括主体1，主体1支承旋转构件或轮2（通过其自身的电力致动器以已知的方式操作，未示出），旋转构件或轮2作用于从线轴3退绕的纱F。在到达轮2之前，纱F穿过进纱引导装置4――例如由陶瓷制成，然后在所述轮上缠绕一圈或两圈。纱F从所述轮在其朝向加工机――例如为纺织机9――的运动中到达测量其张力（例如测压元件）的传感器元件6，并且纱从该处到达出纱引导装置7（例如由陶瓷制成）。

轮2的旋转由控制构件或单元10控制，测量纱张力的构件或测压元件6也连接于控制构件或单元10。

因为纱F通过三个机械构件（即，进纱引导装置4、轮2和出纱引导装置7）限制，纱在传感器构件或测压元件6上呈现的角度（三角测量）随纱F供给到机器9的阶段变化而恒定；这样使得构件或元件6能够在这些阶段中完全精确地测量纱张力。

在这方面，因为审查的设备（或者供纱器）是不与纺织机同步的（或者不必须同步），所以纺织机的任何纱需求都将导致纱的张力的增加（通过机器的抽取而离开设备），这通过传感器构件或元件6测量。通过控制构件或单元10处理该增加，控制构件或单元10调节旋转构件或轮2以改变其速度以便保持张力恒定。因此，设备作为对本领域的技术人员已知的典型的闭环控制系统操作。

参照图2，其示出通过根据本发明的方法的滚轴退纱进行操作的恒定张力供纱器200。在该图中，与图1的部分相同或者相对应的部分由相同的附图标记指出。

设备200包括支撑旋转构件或者轮2（也是圆筒形）的主体，旋转构件或者轮2与线轴3接触，纱F从线轴3退绕。线轴3配置在由主体1支撑的空转轴201上并且始终与轮3接触。为此，弹簧（未示出）或者相当的弹性拉动元件作用于轴201并且倾向于朝向轮2拉动轴201；因此，无论线线轴3上的纱F的量如何，始终与轮或者旋转构件2接触。

主体1支撑从其伸出的张力传感器构件或测压元件6，靠近张力传感器构件或测压元件6存在出纱引导装置7。另外的进纱引导装置（在图中不可见）将纱F引到轮2上，纱F在该处能够形成几分之一圈或者多圈。传感器或元件6以及轮2连接于控制单元5。

如在图1的情况下，因为纱通过三个机械构件（进纱引导装置、轮2和出纱引导装置7或陶瓷引导装置）限制，所以在测压元件6上的三角测量随向纺织机的纱供给的阶段变化而恒定；这样使得该测压构件能够在操作阶段中完全精确地测量纱张力。如在图1的情况下，因为供给器200不必与纺织机同步，所以纺织机的任何纱需求随着张力的增加通过测压元件6检测，产生的信号通过控制单元10处理，控制单元10改变与其连接的用于轮的致动器202的速度，以便通过如典型的闭环控制系统进行操作来保持张力恒定。

图3的流程图描述了本发明的方法，通过该方法，供给能够完全自动地从恒定张力供给变为恒定速度供给（被接收纱长度）。该方法可以通过控制相应的旋转构件2的单元10同样地实施用于图1的设备100和图2的设备200。

在方法的第一阶段（模块301），设备100或200处于开始阶段，在开始阶段期间，存储在单元5――优选地是微处理器类型――的存储器中的所有操作变量进行初始化。在该阶段结束后，程序自动转到模块302。在该阶段中，启动张力控制，随之直接自动转到模块303的阶段。在此处，通过控制单元10控制构件5的致动器以保持纱F的张力等于恒定值，利用例如已知的PID（比例－积分－微分）算法，如果由传感器构件6读取的张力高于设定值则增加致动器的速度（和相应的构件5的速度）或者如果读取的张力低于设定值则降低致动器的速度。

在该阶段中，因此只要机器9开始需要纱F（由设备检测到当由传感器构件6测量的张力相对于其设定点的值增加），供给器设备100或200就能够开始供给纱F，并且只要该需求停止（检测到测量的张力相对于其设定点的值减小），就暂停供给。所有这些无需对与机器的任何同步的需要而完全自动地实现。在该阶段中，还可以由传感器11测量纱供给速度，传感器11可以是至少一个霍尔传感器或者编码器，可集成到与旋转构件5相关联的致动器中。

在该阶段中，执行张力检查（模块304）。设备单元5针对预定的时间（也可以进行编程）继续监测由构件6读取的张力以检查是否其处于可能的编程范围内（例如设定点的张力的±5%）。如果张力处于该范围之外，则通过自动地返回模块303，单元5继续以纱恒定张力控制操作模式操作。但是如果检验到“范围内张力”状态（测量的张力在期望的范围内），则在存储此刻的供给速度值（可能过滤的或者中值）――其变为设定点的速度――之后，程序自动转到模块305。在该阶段中，单元10启动速度控制并直接转到模块306，在模块306中，构件5的致动器――其由该控制单元10控制以保持构件5的速度恒定――使其等于自学习值。然后控制单元10不在基于张力而是基于致动器速度来结束其PID环。在该控制期间，单元5也测量纱张力并执行由模块307表示的操作。

在由该模块表示的阶段中，控制单元5针对预定的时间（可能进行编程）继续监测读取张力以检验是否其处于可能的编程范围内（例如设定点的张力的±5%）。如果张力处于该范围内，则通过自动返回模块306，单元5继续以恒定供给速度控制操作模式操作。但是，如果检验到张力位于范围之外的状态，则程序自动返回模块302。

因此明显地，如果通过每个前述的恒定张力供纱器100、200实施该方法，则它们实现了两种供给模式（恒定张力和恒定速度）的优点，能够完全独立地从一个操作模式转到另一操作模式而无需与机器的任何同步，因此始终能够在可能的最好状态下供给纱。

与图3相关描述的方法――以较简单的实施方式――能够进行意于改进实施该方法的设备100或200性能的改型。

在第一变体中，在恒定速度纱供给期间，控制单元10能够监测张力不仅用以检验其继续保持在预定范围内、而且检验其平均偏差以便检验是否其保持与设定张力相等并且如果需要的话作用于速度设定点来实现该相等。尽管通过作用于构件2来获得预定数量的张力修正尝试，但是如果平均张力随着时间继续偏离设定值，则单元10能够暂停机器9。这实际上是由机器纱引导装置中的污垢的积累或者由纺织机中的为线圈形成而设置的构件的机械校准的失败所导致。

在恒定速度纱供给期间，控制单元能够监测瞬时张力的变化并且确定是否其随时间突然变化，随之检测纺织机纱抽取不是连续的而是非连续的（提花应用）。在这种情况下，即使张力处于预定值的范围内，单元10也自动地转到用于纱F的恒定张力供给模式，这样确保在非连续应用的情况下的更高的质量。

在恒定张力纱供给期间，控制单元10不仅能够监测张力变化以检验是否其处于或者不处于预定范围内，而且能够同时检验轮2的速度变化。如果该速度不是恒定的而是随时间突然变化的，则这就意味着纺织机纱抽取不是连续的而是非连续的（提花应用）。在这种情况下，即使张力在范围内，单元也可以决定不转到恒定速度纱供给模式，以便确保更高的质量。

在恒定速度纱供给期间，控制单元可以不将在从恒定张力模式转到恒定速度模式的时刻自学习的值作为其参照设定点，但是将预定的和/或编程的和/或计算的值（例如一个或多个设备的平均速度）作为其参照设定点，以便使得对同一机器9操作相应的纱供给的多个类似设备的被接收纱长度统一在相同的值，例如为了使得与相同的纱类型协作或者生产相同类型的产品的所有供给器在相同的速度下操作。为了实现该目标，设备可以以主从类型的构型操作，其中，对于每个纱的类型或产品，仅其中一个设备是主机（主机1，主机2，主机n），而所有其它的设备是从机（从机1，从机2，从机n）；因此，在这种情况下，主机将确定所有相关联的从机设备的供给速度。

如此，可以限定系统用于向纺织机供给多个纱，每个纱F根据前述的方法由前述的供给设备供给，其中由所述设备接收的纱长度的值对于至少一部分这些设备来讲统一在相同的值；这些设备以主从构型操作，其中，对于每个纱类型或者产品类型，仅这些设备的其中一个是主机而其它的是从机，所述主机设备确定了所有相关联的从机设备的供给速度。所有相关联的设备操作相同类型的纱，其中所有相关联的设备生产相同类型的产品。

该手段在不需要与机器的任何同步的情况下，进一步提高了产品质量；在这方面，通过不断地监测纱张力和滚筒速度，即使在例如指出的设定值实际上错误的情况下――设想例如将速度值编程为所需的两倍，单元5也能够确保纱供给；单元5在测量张力上意识到其超出了范围并且自动转到恒定张力模式，可以向管理单元指出该异常或者暂停机器。

单元5也可以使用不同的范围（百分比方法）和/或不同的过滤器，并且例如可以使用平均测量张力值而不是瞬时值来决定当在范围内或者超出范围时检验所控制的张力值相对于预定范围的变化，以便加快或者减慢从一个操作模式向另一操作模式的转换以优化该过程。

从一个操作模式向另一操作模式转换可以全部由纺织机处理。在这种情况下，可将控制设备完全地集成到控制机器的电子系统中（或者例如，如果位于该电子系统外部，则可以经由通讯总线与其相连），控制机器的电子系统得知正在进行的制造类型可以由此使设备转到操作模式（恒定张力或者恒定速度），并且还可能转到设备必须向机器供给纱的速度。

Claims (13)

1.一种用于向加工机供给纱或线的方法，所述加工机例如为纺织机或者金属丝或类似线的加工机，所述方法包括：从线轴（3）退绕纱（F），使纱与旋转构件（2）协作并且将纱从该处引至传感器构件，所述传感器构件设置成用以检验供给到所述加工机（9）和/或由所述加工机（9）抽取的纱的张力，在监测所述旋转构件（2）的旋转速度并且因此监测向所述机器的供给的情况下，所述构件（2）通过其自身的致动器（202）驱动，将测量的张力和测量的速度数据供给到控制向所述机器进行纱供给的控制单元（10），其特征在于包括：1）由所述单元（10）进行连续的张力控制以便保持张力至少处于恒定值的范围内；2）如果该张力状态得到检验，则控制纱供给速度并且因此控制供给到所述机器的纱（F）量或长度以便保持其恒定并且等于自主的或预定的及能够编程的值；3）当速度保持恒定时，连续地检查张力值以检验是否其保持在恒定值的范围内，并且只要张力呈现超出该范围的值，就使其受控于新的控制程序以便使其返回到所述恒定值的范围内，所述控制程序随后再次控制所述速度以便保持其恒定，

在与所述机器同步或者不与所述机器同步的情况下实现以恒定的张力和恒定的速度向所述加工机（9）进行纱供给的该控制。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在恒定速度纱供给期间评估平均张力值，然后将所述平均张力值与张力值的所述设定范围进行比较，如果所述平均值位于该设定范围之外，则作用于所述旋转构件（2）以改变其速度以便将张力控制到期望的平均值，并且如果在预定次数的修正尝试之后张力仍没有达到所述期望的值，则暂停所述加工机（9）。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在恒定速度纱供给期间，监测瞬时张力值以确定是否其随时间突然地变化，这种变化确定使得所述控制单元（10）能够检测向所述加工机（9）的非连续的纱（F）供给，在这种情况下，所述单元（10）将供给控制从恒定速度供给控制改变为恒定张力供给控制以便在非连续的纱供给阶段期间将该张力保持在预定值的范围内。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在恒定张力纱供给期间，连续地监测所述旋转构件（2）的旋转速度，然后如果该速度随时间突然地变化，则所述控制单元（10）决定存在非连续的纱供给并保持恒定张力纱供给控制以便保持张力恒定。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在向所述加工机（9）进行纱供给期间将纱（F）的张力与恒定张力值的范围比较，所述恒定张力值的范围选择成使得对于供给到所述机器的多个纱来讲接收的长度值相等。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当速度保持恒定时将张力与恒定张力值的范围比较，所述恒定张力值的范围是在生产一个和相同的物品期间保持相同的值的范围、或者可替代地在与值的第一范围的第一张力比较之后变化的值的范围。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在向所述纺织机进行纱供给期间将纱（F）的张力与恒定张力值的范围比较，所述恒定张力值的范围在生产一个和相同的物品期间基于该物品的不同部分的形成而变化。

8.一种用于向加工机供给纱（F）的设备，所述加工机例如为纺织机（9）、金属丝加工机等，所述纱（F）从线轴（3）退绕并且进入与旋转构件（2）协作并且然后与传感器构件协作，所述传感器构件设置成用以检验供给到所述加工机（9）和/或由所述加工机（9）抽取的纱的张力，在监测所述旋转构件（2）的旋转速度的情况下，所述旋转构件（2）通过其自身的致动器（202）驱动，将测量的张力和测量的速度数据供给到控制向所述机器进行纱供给的控制单元（10），其特征在于根据权利要求1所述的方法操作。

9.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备为操作于纱（F）的供纱器，纱（F）从所述线轴（3）通过越端退纱进行退绕。

10.如权利要求8所述的设备，其特征在于，所述设备为操作于纱（F）的供纱器，纱（F）通过滚轴退纱进行退绕，所述供给器包括支撑旋转构件（2）的主体（1），所述旋转构件（2）定位成与配置在轴（201）上的所述线轴（3）接触，所述轴（201）固定于所述主体（1）并且受控于使该轴（201）靠近所述旋转构件的牵引元件，所述主体（1）支撑用于纱（F）的张力传感器构件。

11.一种能够限定成用于向纺织机供给多个纱或线（F）的系统，每个纱（F）根据如权利要求1所述的方法通过根据权利要求8所述的设备供给，其特征在于，使得由供给所述纱或线的所述设备接收的纱长度的值对于至少一部分这些设备来讲统一在相同的值。

12.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所述设备以主从构型操作，在所述主从构型中，对于每个纱类型或者产品类型，仅这些设备的其中一个为主机而其它的为从机，所述主机设备确定所有相关联的从机设备的供给速度。

13.如权利要求11所述的系统，其特征在于，所有相关联的设备操作于相同类型的纱，其中所有相关联的设备完成相同类型的产品。

Images