CN103879836B - 防止叠绕的方法和卷绕交叉卷绕筒子的装置 - Google Patents

防止叠绕的方法和卷绕交叉卷绕筒子的装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及防止叠绕的方法和卷绕交叉卷绕筒子的装置，交叉卷绕筒子通过用于导纱的具有往复螺纹槽(9)的驱动滚筒(3)驱动，其中，通过在反复防止叠绕循环中加速和减速驱动滚筒(3)在驱动滚筒(3)和交叉卷绕筒子(2)之间产生转差率(12)。根据本发明，对驱动滚筒(3)的最大转速和接下来的交叉卷绕筒子(2)的最大转速之间的第一持续时间(Δt)和第二持续时间进行检测，第二持续时间对应于防止叠绕循环′内的另一函数部分的持续时间或者对应于函数部分持续时间的总和。由第一持续时间和第二持续时间构成商数，驱动滚筒(3)的加速阶段根据对商数与至少一个参考值所作的比较被进行调整。本发明还涉及执行所述方法的装置。

Description

防止叠绕的方法和卷绕交叉卷绕筒子的装置
技术领域
本发明涉及一种在卷绕交叉卷绕筒子时防止叠绕的方法，该交叉卷绕筒子通过用于导纱的具有往复螺纹槽的驱动滚筒由马达驱动，其中，在反复的防止叠绕循环中对驱动滚筒进行加速和减速，通过对驱动滚筒的加速和减速在驱动滚筒和交叉卷绕筒子之间产生可变的转差率。本发明还涉及用于卷绕所述交叉卷绕筒子以及用于执行所述方法的装置。所述装置包括用于驱动交叉卷绕筒子和用于导纱的、具有往复螺纹槽的驱动滚筒，用于驱动所述驱动滚筒的马达以及控制机构，其用于向所述马达施加电流，以为了生成防止叠绕效果的转差率在反复的防止叠绕循环中对所述驱动滚筒进行加速和减速。
背景技术
DE19519542A1公开了一种方法和装置以在卷绕交叉卷绕筒子时避免出现叠绕，交叉卷绕筒子是通过用于导纱的具有往复螺纹槽的驱动滚筒来驱动的。这种驱动滚筒也被描述为槽筒。
利用槽筒以恒定的卷绕角度制成交叉卷绕筒子。结构条件是，交叉卷绕筒子的圆周速度与纱线横动频率的比率是恒定的。该卷绕比率(即，交叉卷绕筒子转速与纱线横动频率的比率)随着直径的增大而缩小。在一定卷绕比率的情况下出现所谓的叠绕。在此，纱线在更多旋转期间始终在狭窄区域内被置于交叉卷绕筒子的周边上，因而对交叉卷绕筒子的退绕过程产生了负面影响。
通过反复加速和减速驱动滚筒，在驱动滚筒和交叉卷绕筒子之间出现不断变换的转差率。在此，转差率为驱动滚筒的圆周速度与交叉卷绕筒子的圆周速度之间的偏差。通过变换的转差率，缓慢且连续降低的卷绕比率与不断变换相互叠加。以这种方式可以尽量阻止出现叠绕。
驱动滚筒可以通过马达来驱动。马达施加力矩至驱动滚筒进而促使产生期望的加速度。为了马达产生所需的力矩，向马达施加电流。在关闭马达时，只有通过摩擦带来的力矩作用于驱动滚筒。通过该摩擦力矩，驱动滚筒在关闭马达时减速。然而通过给马达施加适当电流，马达可以在减速阶段产生附加的制动力矩。
驱动滚筒的转速通常在预定阈值之间变化。马达施加预定加速和制动力矩。然而在此，实际的转差率可能发生明显变化，因为转差率不仅与马达的力矩有关，而且也与相应卷绕参数有关，这种影响转差率的卷绕参数例如是接触压力、纱线张力、上蜡和交叉卷绕筒子的直径。
为了确定实际转差率，需要了解驱动滚筒和交叉卷绕筒子的圆周速度。驱动滚筒的圆周速度可以轻易地由驱动滚筒转速和驱动滚筒已知的直径来确定。在交叉卷绕筒子的情况下，卷绕过程中直径发生变化，从而根据所测得的转速来确定圆周速度是比较困难的。
WO2008／107170A1尤其涉及一种准确测量筒子或纱线速度以及与之适合的装置。卷绕速度接近相当于交叉卷绕筒子的圆周速度。转差率应当由卷绕速度和滚筒转速来确定。为了确定转差率，需要附加的传感器。其说明了该传感器可以监测槽筒和交叉卷绕筒子之间的由防止叠绕的方法有针对性地生成的转差率。当转差率偏离确定目标值或者超过或低于确定阈值时，可以发送警告信号和／或按照有利方式通过控制单元自动校正以防止叠绕形成。
DE19625510A1已经公开了一种方法，该方法结合上述防止叠绕的方法可以仅根据驱动滚筒和交叉卷绕筒子的转速来确定转差率。在减速阶段结束时，当驱动滚筒不驱动或不再驱动时，驱动滚筒和交叉卷绕筒子接近无转差率地旋转。在无转差率的惯性运动阶段由两个转速来确定实际的交叉卷绕筒子直径。当不存在转差率时，驱动滚筒和交叉卷绕筒子转速比率与直径比率协调一致。根据交叉卷绕筒子直径的关于多个惯性运动阶段的曲线变化可以预先对在加速阶段交叉卷绕筒子直径的增大进行计算。此外可以类似于惯性运动阶段在加速阶段通过转差率来计算虚假的直径。根据为加速阶段而确定的两个直径的偏差可以计算转差率。将转差率的实际值与目标值相比较，当存在偏差时，卷绕装置的一个或多个工作参数被作为用于调节实际值至目标值的调整参数而改变。因而可以如此确定加速阶段的持续时间，使一方面产生足够转差率而另一方面不会产生过高的转差率。因而不仅由于有效防止叠绕而改进了筒子质量，而且还优化了卷绕装置的能耗。
检测驱动滚筒和交叉卷绕筒子转速的装置通常总归需要用于确定交叉卷绕筒子直径。DE19625510A1的解决方案不要求附加的传感器。然而对转差率的计算，尤其是在加速阶段对实际交叉卷绕筒子直径的推断要求一定的计算成本，并且因此占用处理器性能。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种方法和装置，它们以简单方式可以实现与卷绕参数无关地自主调节期望的转差率，所述调节足以实现防止叠绕并且无需消耗能量。
为了解决该任务，对所述驱动滚筒的最大转速与接下来的所述交叉卷绕筒子的最大转速之间的第一持续时间进行检测，所述第一持续时间对应于防止叠绕循环′内的第一函数部分，还对与卷绕参数有关的第二持续时间进行检测，所述第二持续时间对应于防止叠绕循环′内的另一函数部分的持续时间或者对应于函数部分持续时间的总和。由所述第一持续时间和所述第二持续时间构成商数，所述驱动滚筒的加速阶段根据对所述商数与至少一个参考值所作的比较被进行调整。
本发明基于这样的理念，即，甚至不需要了解用以调节或控制防止叠绕的最佳转差率的转差率绝对值。确定一个描述了转差率的大小并与其他影响无关的参数已足够。根据本发明用于对时间或时间间隔进行检测的时间测量可以利用现代控制技术来简单实现。驱动滚筒的转速通常是被预定的。驱动滚筒在预定转速阈值(即，在上和下阈值)之间运动。因而何时达到驱动滚筒的最大转速是已知的。当驱动滚筒已达到预定转速时，关闭驱动器或驱动滚筒以反向力矩，即，以制动力矩驱动。在该时间开始进行时间测量。驱动滚筒转速立刻下降。基于交叉卷绕筒子的惯性，交叉卷绕筒子可能不会立刻跟随驱动滚筒，交叉卷绕筒子首先还具有比交叉卷绕筒子更高的圆周速度。交叉卷绕筒子转速首先继续增加，直至其达到最大。之后交叉卷绕筒子转速才跟随驱动滚筒转速下降。交叉卷绕筒子的最大转速可以轻松通过将当前转速值与先前确定的转速值进行对比来确定。如果当前值小于或等于先前的值，则达到最大并且可以停止进行时间测量。
交叉卷绕筒子的转速逆转时间明显与转差率有关。转差率越大，驱动滚筒减速开始直至交叉卷绕筒子转速逆转的持续时间越长。然而所述持续时间也明显与其他因数有关，尤其是与交叉卷绕筒子的直径有关。制动较大的交叉卷绕筒子比制动较小的交叉卷绕筒子的所持续的时间更长。
为了补偿其他参数的相关性，对与卷绕参数有关的第二持续时间加以确定。这属于相同的防止叠绕循环′的一个函数部分，因而利用相同的卷绕参数，尤其是相同的直径来执行。通过将这两个持续时间进行比较，这些影响参数得以补偿并且商数还仅与转差率有关。第二持续时间同样也可以轻松被确定，这是因为这些函数部分通常与已确定的状态或测量值有关地通过干预控制来导入和结束。必须开始和结束时间检测的时间点本来就是已知的。
因而根据本发明以简单方式确定一个比率，所述比率是与其他参数尽量无关的转差率数值。所述比率或者说商数可以与参考值相比较，这样来确定下一个加速阶段的参数。参考值与卷绕参数无关。参考值仅与期望的防止叠绕或者期望的能量节约有关。一个参考值或多个参考值可以利用少量经验来确定。这是一次性的过程，因为参考值如上所述与卷绕参数无关。
为了将所述驱动滚筒减速优选仅针对第一持续时间向马达施加制动电流。也就是说，接通制动电流以导入制动过程，当交叉卷绕筒子的转速最大时再切断制动电流。驱动滚筒和交叉卷绕筒子仅通过摩擦力矩制动地惯性运动。较长时间施加制动电流是适得其反的。当交叉卷绕筒子的转速被逆转时，交叉卷绕筒子和驱动滚筒的圆周速度大致接近。当驱动滚筒继续主动制动时，驱动滚筒可能再次“跑开”。这产生不必要的摩擦和消耗能量。通过所述施加制动电流过程来优化制动过程并消耗少量能量。
根据一个优选实施方式，为了加速而向所述马达施加预定电流或驱动力矩，将所述驱动滚筒的加速时间用作为第二持续时间。第二持续时间对应于将驱动滚筒从下阈值转速加速至上阈值转速所需的持续时间。因为不仅驱动滚筒自身，而且也应当加速紧贴的交叉卷绕筒子，所以在加速电流未变化情况下驱动滚筒的加速时间与交叉卷绕筒子直径有关。不仅第一持续时间而且第二持续时间也根据交叉卷绕筒子直径增加。通过相除可以平衡直径影响。
驱动滚筒也可以通过相应调节来预定转速曲线变化。在这种情况下通过调节来补偿卷绕参数并且加速时间与卷绕参数无关。在这种情况下，加速时间可以不用作为第二持续时间。
针对根据本发明的方法，必须为第二持续时间选择另一函数部分。
根据一个替代实施方式，紧接第一持续时间的无转差率惯性运动时间用作为第二持续时间。惯性运动时间根据交叉卷绕筒子的直径而增加。对直径的补偿以类似方式实施。
作为另一替代方式，所述驱动滚筒的加速时间与紧接所述第一持续时间的无转差率惯性运动时间的总和被用作为第二持续时间。
整个防止叠绕循环′的持续时间同样也可以被用作为第二持续时间。
加速阶段的调整也可以通过调整驱动滚筒的加速值来实施。这也可以通过调整驱动力矩来实施。当驱动力矩或者马达电流发生变化时，加速时间保持与卷绕参数有关。根据一个替代方案，调整所述驱动滚筒的加速持续时间。这例如可以通过对转速阈值加以调整来实施，驱动滚筒在转速阈值之间加速。在这种情况下不是预定具体的加速时间，而是间接调整加速的持续时间。加速时间保持与卷绕参数有关。加速的持续时间和值当然也可以通过改变转速预定值来调整。在这种情况下，加速时间如上所述不再与卷绕参数有关。
可以仅应用参考值，当超过或低于参考值时，根据上或下调整加速持续时间。
根据一个替代方法，当所述商数大于第一参考值时，调整所述驱动滚筒的加速度，当所述商数小于第二参考值时，沿相反方向调整所述驱动滚筒的加速度。以这种方式存在滞后现象，商数被保持在两个参考值之间的范围内。
为了解决该任务，还推荐了一种执行所述方法的装置。根据本发明所述装置的控制机构用于对所述驱动滚筒的最大转速和接下来的所述交叉卷绕筒子的最大转速之间的第一持续时间进行检测，所述第一持续时间对应于防止叠绕循环′内的第一函数部分，还对与卷绕参数有关的第二持续时间进行检测，所述第二持续时间对应于防止叠绕循环′内的另一函数部分的持续时间或者对应于函数部分持续时间的总和，由所述第一持续时间和所述第二持续时间构成商数，并且对所述驱动滚筒进行加速的阶段根据对所述商数与至少一个参考值所作的比较被进行调整。
附图说明
以下结合附图所示实施方式进一步说明本发明。
图中：
图1是卷绕交叉卷绕筒子的装置；
图2是驱动滚筒和交叉卷绕筒子的圆周速度的时间曲线。
具体实施方式
图1示出用于卷绕交叉卷绕筒子2的装置1。该装置1在此是生产交叉卷绕筒子的纺织机的工位的一部分。这种生产交叉卷绕筒子的纺织机例如是络筒机(其将纱线从退绕筒子卷绕到交叉卷绕筒子2上)或者转子纺纱机，其中，将已纺纱线直接卷绕到交叉卷绕筒子上。
该卷绕装置包括保持交叉卷绕筒子2的筒子架4。交叉卷绕筒子2紧贴具有往复螺纹槽9的驱动滚筒3。驱动滚筒3通过摩擦配合驱动交叉卷绕筒子2。往复螺纹槽9使得纱线以交叉形纱层铺放在周面上。驱动滚筒3由马达7驱动。这两者直接通过轴13来连接，因而以相同的转速旋转。卷绕装置1还具有控制器8。控制器8向马达7施加电流。电流带来规定的马达扭矩，马达扭矩传递至驱动滚筒3。
控制器8还分析传感器5和6的信号。传感器5测量交叉卷绕筒子2的转速，传感器6测量驱动滚筒3的转速。在所示实施方式中，传感器6被安装在马达7上，其具有与驱动滚筒3相同的转速。另选地也可以直接在驱动滚筒上测量转速。也可以无传感器地根据马达7的电气参数来对驱动滚筒3的转速加以确定。
图2示出驱动滚筒3和交叉卷绕筒子2的圆周速度的时间曲线。这些圆周速度在无转差率阶段是相等的。当出现转差率时，圆周速度的偏差非常小。相反，驱动滚筒3和交叉卷绕筒子2的转速可以与驱动滚筒3和交叉卷绕筒子2的直径有关地彼此明显不同。驱动滚筒3转速始终与其圆周速度成正比。交叉卷绕筒子转速随着直径的增大而降低。然而在本发明中极值位置与是否分析圆周速度或转速无关地是相同的。这同样适用于驱动滚筒3和交叉卷绕筒子2。
基于上述原因，根据本发明结合图2所示的圆周速度来说明防止叠绕。所述分析由控制器8实施，马达7由控制器8施以相应电流。曲线变化10是驱动滚筒3的圆周速度。为了在驱动滚筒3和交叉卷绕筒子2之间生成转差率，驱动滚筒通过适当马达力矩加速。加速始于时间t0。图2中速度线性上升。也就是说，在加速阶段马达力矩是恒定的。然而同样可以应用另一曲线变化。重要的只是驱动滚筒被加速。显示交叉卷绕筒子2的圆周速度的曲线变化11仅导致延迟曲线10。曲线10和11之间的距离12是转差率。当处于时间t1而驱动滚筒3已经达到预定转速或者说预定圆周速度v2时，马达电流被更改，驱动滚筒由马达7施以制动力矩。之后关闭马达7。现有摩擦力矩使得滚筒转速进一步降低。原则上驱动滚筒3也可以无需附加制动电流从一开始就惯性运动。当驱动滚筒3的转速或者说圆周速度在处于时间t3而达到预定值v1时，驱动滚筒又被加速并重复该过程。
在时间t1处，滚筒转速已达到上阈值，驱动滚筒被制动或者说减速。然而交叉卷绕筒子2可能不直接跟随该减速。交叉卷绕筒子2的转速始终首先继续增加。仅在时间t2处交叉卷绕筒子2的转速才到达其最大值。在所示实施方式中，在时间t2处，同时断开马达7的制动电流。这样达到优化的减速阶段。持续时间Δt(Δt=t2-t1)明显与转差率有关，然而也与其他参数有关。
为了可以得到表示转差率的明确大小的参数而生成商数。此商数可以由持续时间Δt与另一函数部分的持续时间相除生成。作为这种持续时间加速时间为t1-t0，惯性运动时间为t3-t2或防止叠绕循环时间t3-t0。也可以应用所述持续时间的总和。这样可以用加速时间和惯性运动时间的总和(t1-t0)+(t3-t2)除以持续时间Δt。
根据本发明应用上述方式的商数来优化调节转差率。为此将商数与一个或多个参考值相比较并且根据比较结果来调整驱动滚筒的加速阶段。
可以或者调整加速值或者调整加速持续时间。通过更改马达7的驱动力矩(即，马达电流)可以更改加速度值。由此更改曲线10的斜率。加速持续时间可以通过速度v2和v1之间的差Δv来影响。
在惯性运动阶段的另一曲线中，驱动滚筒3和交叉卷绕筒子2的圆周速度彼此相适应。也就是说，自确定时间起无法再出现转差率。在该时间点可以以已知方式根据驱动滚筒和交叉卷绕筒子的转速来确定当前直径。

Claims (10)

1.一种防止在卷绕交叉卷绕筒子(2)时叠绕的方法，所述交叉卷绕筒子通过用于导纱的具有往复螺纹槽(9)的驱动滚筒(3)由马达(7)驱动，其中，在反复防止叠绕循环中对所述驱动滚筒(3)进行加速和减速，通过对所述驱动滚筒(3)的加速和减速在所述驱动滚筒(3)和所述交叉卷绕筒子(2)之间产生可变的转差率(12)，
其特征在于，
对所述驱动滚筒(3)的最大转速和接下来的所述交叉卷绕筒子(2)的最大转速之间的第一持续时间(Δt)进行检测，所述第一持续时间对应于防止叠绕循环内的第一函数部分，还对与卷绕参数有关的第二持续时间进行检测，所述第二持续时间对应于防止叠绕循环内的另一函数部分的持续时间或者对应于函数部分持续时间的总和，由所述第一持续时间和所述第二持续时间来构成商数，以及
所述驱动滚筒(3)的加速阶段根据对所述商数与至少一个参考值所作的比较被进行调整。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了减速，所述驱动滚筒(3)仅针对第一持续时间向所述马达(7)施加制动电流。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，为了加速，向所述马达施加预定电流，将所述驱动滚筒(3)的加速时间用作为第二持续时间。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，紧接第一持续时间的无转差率惯性运动时间被用作为第二持续时间。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述驱动滚筒的加速时间与紧接所述第一持续时间的无转差率惯性运动时间的总和被用作为第二持续时间。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，整个防止叠绕循环的持续时间被用作为第二持续时间。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述驱动滚筒(3)的加速值被调整。
8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述驱动滚筒(3)的加速持续时间被调整。
9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所述商数大于第一参考值时，所述驱动滚筒(3)的加速度被调整，当所述商数小于第二参考值时，所述驱动滚筒(3)的加速度被沿相反方向调整。
10.一种用于卷绕交叉卷绕筒子(2)并执行根据权利要求1至9中任一项所述方法的装置(1)，所述装置包括：
具有往复螺纹槽(9)的驱动滚筒(3)，该驱动滚筒被用于驱动所述交叉卷绕筒子(2)和用于导纱，
马达(7)，其用于驱动所述驱动滚筒(3)，
控制机构(8)，其用于向所述马达(7)施加电流，以为了生成防止叠绕效果的转差率(12)在反复防止叠绕循环中对所述驱动滚筒(3)进行加速和减速，
其特征在于，
所述控制机构(8)还用于对所述驱动滚筒(3)的最大转速和接下来的所述交叉卷绕筒子(2)的最大转速之间的第一持续时间(Δt)进行检测，所述第一持续时间对应于防止叠绕循环内的第一函数部分，还对与卷绕参数有关的第二持续时间进行检测，所述第二持续时间对应于防止叠绕循环内的另一函数部分的持续时间或者对应于函数部分持续时间的总和，由所述第一持续时间和所述第二持续时间构成商数，并且所述驱动滚筒(3)的加速阶段根据对所述商数与至少一个参考值所作的比较来进行调整。
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