CN103569787B - 织物缠绕的拉应力控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开织物缠绕的拉应力控制系统及其控制方法，控制系统主要包括主动滚花轮及其同轴伺服电机、从动滚花轮及其同轴磁粉制动器、压紧轮、重力轮、第一滚轮、第二滚轮、第三滚轮、张力传感器、压紧臂、角度传感器、卷轴等部件。被缠绕的织物依次绕过第一滚轮、主动滚花轮、压紧轮、重力轮、从动滚花轮、第二滚轮、第三滚轮和卷轴。控制系统利用中央控制器接收来自伺服电机的转速、卷轴的同轴电机转速、张力传感器的信号和角度传感器的信号，并对两个伺服电机的转速进行控制从而实现对织物缠绕过程中拉应力的控制。本发明控制原理简单、容易实现，可有效解决织物缠绕过程中织物拉应力的控制问题，提升织物在后续染整工艺中的质量。

Description

织物缠绕的拉应力控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及染色机械技术领域，具体涉及一种织物缠绕的控制系统及其控制方法。

背景技术

   目前，各种规格拉链、布带、绳带等织物及纱线的染色方式是将拉链、布带、绳带等织物及纱线卷绕在卷轴筒管上，然后利用卷轴筒管系统内部的流道将染液以一定的压力和流动速度穿透缠绕的拉链、布带、绳带等织物及纱线，从而达到染色的目的。在实际生产中，拉链、布带、绳带等织物及纱线缠绕在卷轴筒管上，缠绕过程中织物的拉应力通常没有进行合理控制，使得织物在进行染色之前处于不同的物理状态下（通常是拉应力不均匀），经常出现收缩不均匀、色花的情况。显然，这个问题是拉链、布带、绳带等织物及纱线染色中的重大瑕疵，应该避免。

    因此，为了解决拉链、布带、绳带等织物及纱线染色中出现的收缩不均匀、色花问题，有必要开发一种新型的可控制织物缠绕过程中拉应力的控制系统，以使织物在染色之前的拉应力得到合理控制从而保证保证织物染色的质量，提高织物染色的效率和经济效益。

发明内容

为了解决上述问题，提出了一种织物缠绕的拉应力控制系统，可通过控制伺服电机(或变频控制电机)的转速有效控制织物缠绕过程中的拉应力，以提高织物在后续染整工艺中的质量。

本发明提供一种织物缠绕的拉应力控制系统，其技术方案是：

织物缠绕的拉应力控制系统，其包括主动滚花轮及其同轴伺服电机、从动滚花轮及其同轴张力阻力器、压紧轮、重力轮及其张力传感器II、第一滚轮、第二滚轮、第三滚轮、张力传感器I、压紧臂、角度传感器、卷轴和中央控制器，各部件的结构关系满足：被缠绕的织物依次绕过第一滚轮、从动滚花轮、主动滚花轮、压紧轮、重力轮、第二滚轮、第三滚轮和卷轴；所述主动滚花轮在其同轴伺服电机的带动下做主动旋转；所述卷轴在其同轴伺服电机的带动下作旋转运动；其余各轮均处于从动状态；重力轮和张力传感器II用于防止织物因故障而过度拉紧；压紧臂用于压紧缠绕的织物贴紧卷轴；角度传感器安装在压紧臂的末端用于感知压紧臂与竖直方向之间的夹角并将感知数据传递到中央控制器；张力传感器II安装在重力轮的支承臂上并能感知穿过重力轮的织物所承受的张力并将感知数据传递到中央控制器；张力传感器I安装在第三滚轮的支承臂上并可以感知穿过第三滚轮的织物所承受的张力并将感知数据传递到中央控制器；张力阻力器与从动滚花轮同轴布置并通过中央控制器控制张力阻力器与从动滚花轮之间的阻力从而控制从动滚花轮的转速而进一步控制织物的步进速度。

进一步地，所述主动滚花轮、从动滚花轮、压紧轮、重力轮、第一滚轮、第二滚轮、第三滚轮的轴线都平行。

进一步地，所述中央控制器接收来自主动滚花轮的伺服电机的转速W1、卷轴的同轴电机转速W2、张力传感器I和张力传感器II的感知数据和角度传感器的感知数据；当织物拉力超过张力传感器II所设定的张力范围时，中央控制器通过控制所有伺服电机中断缠绕。

进一步地，所述主动滚花轮和从动滚花轮经过滚花处理，以增加滚轮与织物之间的摩擦避免打滑；所述压紧轮上设有扭簧压紧装置使得压紧轮与主动滚花轮有压力接触。

上述一种织物缠绕的拉应力控制系统的控制方法，包括：

所述张力传感器I通过测量第三滚轮所承受的织物张力，并将所测得的张力传递给中央控制系统；所述角度传感器测量压紧臂的转动角度A，得知当前织物缠绕的半径R2=h*sinA，其中h为卷轴轴线与压紧臂旋转轴线的距离，角度传感器将所测得的转动角度传递给中央控制系统；

张力阻力器所产生的阻力可通过中央控制系统进行控制，通过该阻力控制了从动滚花轮的转速，张力阻力器与张力传感器I和张力传感器II一起协同工作，从而确保织物缠绕满足控制公式R2*W2-R1*W1=K(t)；中央控制系统通过控制主动滚花轮的转速W1，和卷轴的转速W2，实现了对缠绕织物的拉应力控制；其中R1是主动滚花轮的半径，R2是卷轴上当前所缠绕的织物的动态半径， K(t)是时间的函数，K(t)根据染色工艺的需求设定为常数或线性函数；

当织物拉力超过张力传感器I或者张力传感器II所设定的张力最高值时，中央控制器通过控制所有伺服电机中断缠绕。

上述控制方法中，织物缠绕速度的控制通过控制卷轴的同轴电机转速，或通过控制主动滚花轮的同轴电机的转速来实现。

进一步地，所述控制公式的满足是由一种基于PLC的中央控制器实现，该控制器接收来自伺服电机(或变频控制电机)的转速W1、卷轴的同轴电机转速W2、张力传感器I和张力传感器II的信号和角度传感器的信号。

进一步地，所述张力传感器I通过测量第三滚轮所承受的织物张力，并将所测得的张力传递给中央控制系统；所述角度传感器可以测量压紧臂（11）的转动角度A，因而可以得知当前织物缠绕的半径R2=h*sinA，其中h为卷轴轴线与压紧臂旋转轴线的距离，角度传感器将所测得的转动角度传递给中央控制系统。

进一步地，织物缠绕速度的控制可以通过控制卷轴的同轴电机转速，也可以通过控制主动滚花轮的同轴电机的转速来实现。所述电机的速度控制可以设定转速为常数，也可以是设定滚轮线速度为常数。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明控制系统结构紧凑，布置简单、容易实现，可有效解决织物缠绕过程中织物的拉应力，有效提高织物在后续染整工艺中的质量，提高织物染整的经济效益。

附图说明

图1是本发明的织物缠绕的拉应力控制系统的结构示意图。

图2是本发明的应用在拉链带缠绕机上的应用示意图。

图中，1-第一滚轮；2-主动滚花轮；3-伺服电机(或变频控制电机)；4-压紧轮；5-重力轮；6-张力阻力器；7-从动滚花轮；8-第二滚轮；9-第三滚轮；10-张力传感器I；11-压紧臂；12-角度传感器；13-卷轴；14-张力传感器II；15-中央控制器；16-滑块。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。

 如图1所示，一种织物缠绕的拉应力控制系统，主要包括主动滚花轮2及其同轴伺服电机3、从动滚花轮7及其同轴张力阻力器6（可采用磁粉制动/控制器实现）、压紧轮4、重力轮5及其张力传感器II14、第一滚轮1、第二滚轮8、第三滚轮9、张力传感器I10、压紧臂11、角度传感器12、卷轴13等部件。

被缠绕的织物如拉链布条、布带、绳带、纱线等通常从松弛状态依次绕过第一滚轮1、从动滚花轮7、主动滚花轮2、压紧轮4、重力轮5、第二滚轮8、第三滚轮9和卷轴13。前面所述的织物经过的各轮滚轮，除了所述卷轴13之外，其它轮的轴线都平行，以利于织物的顺畅滑动。所述主动滚花轮2在其同轴伺服电机3的带动下做主动旋转。所述卷轴13在其同轴伺服电机（未画出）的带动下作旋转运动；其余所述各轮均处于从动状态。

控制织物缠绕过程中拉应力的原理是，通过控制主动滚花轮2的转速W1，和卷轴的转速W2，使得满足控制公式R2*W2-R1*W1=K(t)，其中R1是主动滚花轮2的半径，R2是卷轴13上当前所缠绕的织物的动态半径，而公式中所述的K(t)是时间的函数，可以根据染色工艺的需求设定为常数、线性函数等，通常K(t)中的系数是通过实验得到，实验通常是根据织物的物理性质、染色时染液化学性质及染色环境等多种因素所决定。

所述控制公式的满足通常是由一种基于PLC的中央控制器15实现，该控制器接收来自伺服电机(或变频控制电机)3的转速W1、卷轴13的同轴电机转速W2、张力传感器I 10和张力传感器II 14的信号和角度传感器12的信号。

所述张力传感器I10通过测量第三滚轮9所承受的织物张力，并将所测得的张力传递给中央控制系统；所述角度传感器12可以测量压紧臂11的转动角度A，因而可以得知当前织物缠绕的半径R2=h*sinA，其中h为卷轴轴线与压紧臂旋转轴线的距离，角度传感器将所测得的转动角度传递给中央控制系统。

织物缠绕速度的控制可以通过控制卷轴13的同轴电机转速，也可以通过控制主动滚花轮2的同轴电机3的转速来实现。所述电机的速度控制可以设定转速为常数，也可以是设定滚轮线速度为常数。张力阻力器6所产生的阻力可通过中央控制系统进行控制，通过该阻力控制了从动滚花轮7的转速，张力阻力器与张力传感器I10或者张力传感器II14一起协同工作，从而确保织物缠绕满足控制公式R2*W2-R1*W1=K(t)。

所述主动滚花轮2和从动滚花轮7应该滚花处理，以增加滚轮与织物之间的摩擦避免打滑；所述压紧轮4上附带有扭簧压紧装置使得压紧轮可以与主动滚花轮有压力接触，防止织物在主动滚花轮上打滑。

所述重力轮5和张力传感器II14的作用是防止织物因故障而过度拉紧。当织物拉力超过张力传感器II所设定的张力范围时，通知中央控制器中断缠绕。

如图2所示是本发明在拉链带缠绕机上的具体应用，其中主动滚花轮的半径为R1=90mm，卷轴半径为100mm，卷轴转速为匀速200rpm，卷轴与压紧臂旋转轴的距离为1000mm（以上尺寸还可以根据实际需求进行调整），可设置K(t)函数为常数值为0.254（还可以根据实际需求进行调整），则中央控制器通过接收角度传感器的当前角度值A，卷轴转速W2，则可以计算得到当前的伺服电机(或变频控制电机)转速W1，从而实现了对缠绕织物的拉应力控制。实验效果表明，通过织物缠绕过程中拉应力的主动控制，可明显提升织物在后续印染过程中收缩均匀性等方面的质量。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。

Claims (6)

1.织物缠绕的拉应力控制系统，其特征在于包括主动滚花轮（2）及其同轴伺服电机（3）、从动滚花轮（7）及其同轴张力阻力器（6）、压紧轮（4）、重力轮（5）及其张力传感器II（14）、第一滚轮（1）、第二滚轮（8）、第三滚轮（9）、张力传感器I（10）、压紧臂（11）、角度传感器（12）、卷轴（13）和中央控制器（15），各部件的结构关系满足：被缠绕的织物依次绕过第一滚轮（1）、从动滚花轮（7）、主动滚花轮（2）、压紧轮（4）、重力轮（5）、第二滚轮（8）、第三滚轮（9）和卷轴（13）；所述主动滚花轮（2）在其同轴伺服电机（3）的带动下做主动旋转；所述卷轴（13）在其同轴伺服电机的带动下作旋转运动；其余各轮均处于从动状态；重力轮（5）和张力传感器II（14）用于防止织物因故障而过度拉紧；压紧臂（11）用于压紧缠绕的织物贴紧卷轴；角度传感器（12）安装在压紧臂（11）的末端用于感知压紧臂与竖直方向之间的夹角并将感知数据传递到中央控制器；张力传感器II（14）安装在重力轮的支承臂上并能感知穿过重力轮的织物所承受的张力并将感知数据传递到中央控制器；张力传感器I（10）安装在第三滚轮（9）的支承臂上并可以感知穿过第三滚轮的织物所承受的张力并将感知数据传递到中央控制器；张力阻力器（6）与从动滚花轮（7）同轴布置并通过中央控制器控制张力阻力器与从动滚花轮之间的阻力从而控制从动滚花轮的转速而进一步控制织物的步进速度。

2.根据权利要求1所述的一种织物缠绕的拉应力控制系统，其特征在于所述主动滚花轮（2）、从动滚花轮（7）、压紧轮（4）、重力轮（5）、第一滚轮（1）、第二滚轮（8）、第三滚轮（9）的轴线都平行。

3.根据权利要求1所述的一种织物缠绕的拉应力控制系统，其特征在于所述中央控制器（15）接收来自主动滚花轮（2）的伺服电机（3）的转速W1、卷轴（13）的同轴电机转速W2、张力传感器I（10）和张力传感器II（14）的感知数据和角度传感器（12）的感知数据；当织物拉力超过张力传感器II所设定的张力范围时，中央控制器通过控制所有伺服电机中断缠绕。

4.根据权利要求3所述的一种织物缠绕的拉应力控制系统，其特征在于：所述主动滚花轮（2）和从动滚花轮（7）经过滚花处理，以增加滚轮与织物之间的摩擦避免打滑；所述压紧轮（4）上设有扭簧压紧装置使得压紧轮与主动滚花轮有压力接触。

5.用于权利要求1~4任一项所述一种织物缠绕的拉应力控制系统的控制方法，其特征在于包括：

所述张力传感器I（10）通过测量第三滚轮（9）所承受的织物张力，并将所测得的张力传递给中央控制系统；所述角度传感器（12）测量压紧臂（11）的转动角度A，得知当前织物缠绕的半径R2=h*sinA，其中h为卷轴轴线与压紧臂旋转轴线的距离，角度传感器将所测得的转动角度传递给中央控制系统；

张力阻力器（6）所产生的阻力可通过中央控制系统进行控制，通过该阻力控制了从动滚花轮（7）的转速，张力阻力器与张力传感器I（10）和张力传感器II（14）一起协同工作，从而确保织物缠绕满足控制公式R2*W2-R1*W1=K(t)；中央控制系统通过控制主动滚花轮（2）的转速W1，和卷轴的转速W2，实现了对缠绕织物的拉应力控制；其中R1是主动滚花轮（2）的半径，R2是卷轴（13）上当前所缠绕的织物的动态半径， K(t)是时间的函数，K(t)根据染色工艺的需求设定为常数或线性函数；

当织物拉力超过张力传感器I（10）或者张力传感器II（14）所设定的张力最高值时，中央控制器通过控制所有伺服电机中断缠绕。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于：织物缠绕速度的控制通过控制卷轴（13）的同轴电机转速，或通过控制主动滚花轮（2）的同轴电机（3）的转速来实现。