CN104058300A - 一种测量空气包覆纱机卷筒直径及卷筒上纱线厚度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种测量空气包覆纱机卷筒直径及卷筒上纱线厚度的方法。它包括如下步骤：步骤1：提供一个转架，该转架具有相距为R的第一铰接点和第二铰接点，第一铰接点和第二铰接点的连线与一条直线共线；步骤2：提供一转角测量器；步骤3：卷筒安装在第二铰接点上，使卷筒与直线相切且卷筒与直线相切于一第一切点，转角测量器测得转架绕第一铰接点旋转的角度为θ₀；步骤4：计算出卷筒的直径d₀＝2Rsinθ₀；步骤5：使线圈与直线相切且线圈与直线相切于一第二切点，转角测量器测得转架绕第一铰接点旋转的角度为θ；步骤6：计算出线圈的直径d＝2Rsinθ；步骤7：计算出卷绕在卷筒上纱线的厚度本发明大大提高了卷筒及纱线测量的精度，可以广泛应用于各种卷绕机。

Description

一种测量空气包覆纱机卷筒直径及卷筒上纱线厚度的方法

技术领域

本发明涉及一种测量空气包覆纱机卷筒直径及卷筒上纱线厚度的方法。

背景技术

空气包覆纱机是一种纱线加工机器，它把从氨纶喂入装置中输送出来的氨纶以一定的牵伸比与无捻长丝(锦纶/涤纶DTY)经过空气包覆装置在压缩空气作用下网络包缠，使两根或更多根具有不同物性的纤维交缠形成一根纱线——空气包覆纱。空气包覆中有一个重要的工艺即卷装。卷装的形成由卷绕机构和横动排线机构两大部分组成，通过两者的共同作用，纱线得以按照一定的规律铺放在卷筒的表面，卷绕成具有一定形状和容量的圆柱形卷装。

当前市面上的卷绕机构主要可分为摩擦式和锭轴式两类。摩擦式卷绕机构主动驱动的是摩擦辊，卷筒由摩擦辊的接触摩擦力驱动，一般用在低速的场合。这种摩擦式卷绕机构易出现打滑、发热、起皱、胀边、卷装内层变形、凸边，影响纤维分子取向和沿纤维长度的物理性能；锭轴式高速卷绕机构是由电机直接驱动锭轴，电机的转速随着卷装直径的增大而逐渐减慢，根据接触辊转速变化来反馈控制锭轴转速。目前最常用的方式是根据接触辊转速变化来反馈控制锭轴的转速，它克服了摩擦式的缺点，但因接触辊由锭轴摩擦传动的，故锭轴的转速控制精度也不是很高。

近年来，国内出现一些新型空气包覆纱机，采用变频调速技术，减少了工艺齿轮、带轮等复杂机械结构的困扰，能够生产一些高品质的细旦空气包覆纱线。由于要保证恒线速度卷绕，因此电机的转速随着卷转直径的增大而逐渐减慢。目前最常用的方式是根据接触辊转速变化来反馈控制锭轴的转速，但因接触辊由锭轴摩擦传动的，故锭轴的转速控制精度不高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种实用灵活、高效准确的测量空气包覆纱机卷筒直径及卷筒上纱线厚度的方法。

上述目的是通过如下技术方案来实现的：

一种测量空气包覆纱机卷筒直径及卷筒上纱线厚度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：提供一个转架，该转架具有相距为R的第一铰接点和第二铰接点，该转架通过第一铰接点被可旋转支承，第二铰接点用于安装卷筒，第一铰接点和第二铰接点的连线与一条直线共线；

步骤2：提供一用于测量转架绕第一铰接点所转角度的转角测量器；

步骤3：卷筒以其中心可旋转地安装在第二铰接点上，使卷筒与直线相切且卷筒与直线相切于一第一切点，第一铰接点始终落于直线上，此时第一铰接点和第二铰接点的连线偏离直线，转角测量器测得转架绕第一铰接点旋转的角度为θ₀,即∠O₃O₁O₂＝θ₀；

步骤4：根据测量的角度θ₀和距离R,计算出卷筒的直径d₀＝2Rsinθ₀；

步骤5：纱线卷绕在卷筒后形成具有一定厚度的纱线的线圈，使线圈与直线相切且线圈与直线相切于一第二切点，第一铰接点始终落于直线上，此时第一铰接点和第二铰接点的连线偏离直线，转角测量器测得转架绕第一铰接点旋转的角度为θ，即∠O₄O₁O₂＝θ；

步骤6：根据测量的角度θ,计算出线圈的直径d＝2Rsinθ；

步骤7：根据计算的卷筒的直径d₀和线圈的直径d，计算出卷绕在卷筒上纱线的厚度 $h=\frac{d-d_0}{2}.$

以上技术方案可通过以下措施作进一步改进：

在步骤1中，转架于第一铰接点处设有传动轴，该转架通过传动轴被可旋转支承；在步骤2中，该转角测量器为编码器，该编码器与传动轴相连；在步骤3中，转架绕第一铰接点旋转时，编码器输出的脉冲数为n₀，则θ₀＝n₀×λ，其中λ为编码器的精度；在步骤5中，转架绕第一铰接点旋转时，编码器输出的脉冲数为n，则θ＝n×λ。

该编码器与一控制器建立通信连接，控制器接收编码器输出的脉冲信号并计算出θ₀、d₀、θ、d以及h。

在步骤1中，该转架通过第一铰接点被一基座可旋转支承。

在步骤1中，该基座上可转动地安装有一接触棍；在步骤3中，卷筒支承在接触棍上并且卷筒与接触棍是相切的，第一切点落在卷筒与接触棍相切处；在步骤5中，线圈支承在接触棍上并且线圈与接触棍是相切的，第二切点落在线圈与接触棍相切处。

该转架上安装有用于驱动卷筒转动而实现收卷纱线的卷绕电机。

以上各技术措施可择一使用，也可组合使用，只要彼此之间未构成冲突。

本发明提供了一种测量空气包覆纱机卷筒直径及卷筒上纱线厚度的方法，当第二铰接点装上卷筒后，转架就会被抬起一定的角度，通过转角测量器可测得该角度的大小从而计算出卷筒的直径，在收卷纱线时，随着纱线的卷绕，线圈的直径不断增加，线圈将转架再次抬起使转架根据线圈的直径的变化而产生转动，利用转角测量器实时监测转架偏转的角度从而计算出线圈的直径，并根据卷筒的直径而计算出卷绕在卷筒上的纱线的厚度，根据计算的线圈的直径和/或卷绕在卷筒上的纱线的厚度来控制带动卷筒转动的卷绕电机的转速，这是一种直接测量方法，很好的避免了市面上通过接触辊转速来测量卷筒转速中，可能出现打滑导致测量不准确的缺点，本发明设计思路清晰，实用灵活，高效准确，实现较为简单，结构不容易损坏，大大提高了卷筒及纱线测量的精度，可以广泛应用于各种卷绕机。

附图说明

图1至图3为本发明测量方法的原理图，其中，图1中转架未装上卷筒，图2中转架已装上卷筒，图3中转架已装上卷筒且卷筒上收卷有一定厚度的纱线；

图4为本发明应用的一种绕线系统的立体结构图；

图5和图6为本发明应用的一种绕线系统隐藏壳罩后的两个不同角度立体结构图；

图7和图8为本发明应用的一种绕线系统隐藏壳罩后的两个不同角度立体分解图；

图9为本发明应用的一种绕线系统隐藏壳罩后的主视图；

图10为本发明应用的一种绕线系统隐藏壳罩后的左视图；

图11为图9的A-A剖视图；

图12为图11的C部局部放大图；

图13为图11的B-B剖视图，其中卷筒上未收卷纱线；

图14为图11的B-B剖视图，其中卷筒上已收卷一定厚度的纱线。

附图标记：1转架、11传动轴、12左夹臂、13右夹臂、14支承杆、15左固定件、16小轴、17右固定件、151锥面；2接触棍；3卷筒、31线圈；4卷绕电机、41主动同步带轮、42从动同步带轮；5转角测量器、51支座；6气缸、61气缸的活塞杆；7水平板、71支承板、72主动绳轮、73从动绳轮、74绳索、75横向导杆、76水平段、77限位开关和回零开关、78壳罩；8摆梭；9排线电机；M直线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图14所示，一种测量空气包覆纱机卷筒直径及卷筒上纱线厚度的方法，包括如下步骤：

步骤1：提供一个转架1，该转架1具有相距为R的第一铰接点O₁和第二铰接点O₂，该转架通过第一铰接点O₁被可旋转支承，第二铰接点O₂用于安装卷筒3，第一铰接点O₁和第二铰接点O₂的连线与一条直线M共线，本实施例中，直线M是一条水平直线，转架绕第一铰接点O₁转动时，第一铰接点O₁始终落于直线M上；

步骤2：提供一用于测量转架1绕第一铰接点O₁所转角度的转角测量器5；

步骤3：卷筒以其中心可旋转地安装在第二铰接点O₂上，使卷筒3与直线M相切且卷筒3与直线M相切于一第一切点O₃，具体地，可以使卷筒3支承在直线M上或者使卷筒3支承在过直线M的水平面上或者使卷筒支承在某一物体上，这样通过顶起卷筒而使转架发生转动，转架转动过程中，第一铰接点O₁始终落于直线M上，此时第一铰接点O₁和第二铰接点O₂的连线偏离直线M，转角测量器测得转架绕第一铰接点旋转的角度为θ₀,即∠O₃O₁O₂＝θ₀；

步骤4：根据测量的角度θ₀和距离R,计算出卷筒的直径d₀＝2Rsinθ₀；

步骤5：纱线卷绕在卷筒后形成具有一定厚度的纱线的线圈31，使线圈31与直线M相切且线圈31与直线M相切于一第二切点O₄，具体地，由于使卷筒3支承在直线M上或者使卷筒3支承在过直线M的水平面上或者使卷筒支承在某一物体上，当卷筒收卷纱线时，直线M或者过直线M的水平面或者支承卷筒的某一物体作用在线圈上并顶起线圈(包括卷筒)而使转架发生转动，转架转动过程中，第一铰接点O₁始终落于直线M上，此时第一铰接点O₁和第二铰接点O₂的连线偏离直线M，转角测量器测得转架绕第一铰接点旋转的角度为θ，即∠O₄O₁O₂＝θ；

步骤6：根据测量的角度θ,计算出线圈的直径d＝2Rsinθ；

步骤7：根据计算的卷筒的直径d₀和线圈的直径d，计算出卷绕在卷筒上纱线的厚度 $h=\frac{d-d_0}{2}.$

在步骤1中，转架于第一铰接点O₁处设有传动轴11，该转架通过传动轴被可旋转支承；

在步骤2中，该转角测量器5为编码器，尤其是旋转编码器，该编码器与传动轴相连；

在步骤3中，转架绕第一铰接点O₁旋转时，编码器输出的脉冲数为n₀，则θ₀＝n₀×λ，其中λ为编码器的精度其包括控制器接受编码器信号的处理；

在步骤5中，转架绕第一铰接点O₁旋转时，编码器输出的脉冲数为n，则θ＝n×λ。

该编码器与一控制器建立通信连接，控制器接收编码器输出的脉冲信号并计算出θ₀、d₀、θ、d以及h。

在步骤1中，该转架通过第一铰接点被一基座可旋转支承。

在步骤1中，该基座上可转动地安装有一接触棍；

在步骤3中，卷筒支承在接触棍上并且卷筒与接触棍是相切的，第一切点O₃落在卷筒与接触棍相切处；

在步骤5中，线圈支承在接触棍上并且线圈与接触棍是相切的，第二切点O₄落在线圈与接触棍相切处。

转架上安装有用于驱动卷筒转动而实现收卷纱线的卷绕电机4。

下面给出应用本发明的测量方法的一种用于空气包覆纱机上的绕线系统的实施方案：

如图4至图14所示，该绕线系统包括：基座；

转架1，其一端可转动地安装在基座上；接触棍2，可转动地安装在基座上；

用于收卷纱线的卷筒3，可转动地安装在转架1的另一端，且该卷筒3支承于接触棍2上，在收卷纱线时，接触棍2通过卷绕在卷筒3上的纱线将卷筒3顶起而驱使转架1转动；

卷绕电机4，安装在转架1上，卷绕电机4与卷筒3之间设有传动机构，卷绕电机4通过传动机构带动卷筒3转动；卷绕电机4可以是无刷直流伺服电机，控制精度高；

用于测量转架1所转角度的转角测量器5，设于基座与转架1之间；

控制器(图中未示出)，接收转角测量器5发出的转角信号并根据该转角信号控制卷绕电机4的转速。本发明通过转角测量器实时监测转架的转角以控制卷绕电机的转速，其原理可依据通过转角测量器测量卷筒的直径以及卷绕在卷筒上的纱线的厚度的大少以此为依据控制改变卷绕电机的转速以保证恒线速度收卷纱线，保证卷绕的质量，且本发明的卷绕系统完全自动化，卷筒的直径以及卷绕纱线的厚度是通过转角测量器测量的，测量精度高，其结构简单，卷绕效率高，卷绕质量好，生产成本低廉；

该卷绕系统还包括一可使纱线按照一定的规则卷绕在卷筒3上的排线机构，该排线机构安装在基座上。排线机构可保证收卷顺利进行并达到卷装要求。

转角测量器5为一编码器，编码器安装在基座上，转架1的一端上设置有传动轴11，转架1通过该传动轴11可转动的安装在基座上，该编码器与传动轴11相连。编码器通过一支座51固定安装在基座上。通过编码器测量转架转动的角度，测量精度高，更能准确地控制卷绕电机的转速；

转架1包括左夹臂12、右夹臂13以及连接在左夹臂12与右夹臂13之间的横向支承杆14，左夹臂12的一端和右夹臂13的一端分别设有传动轴11；左夹臂12与右夹臂13均是一块带圆角的三角形板

左夹臂12的另一端上安装有气缸6，气缸的活塞杆61可伸缩地穿过左夹臂12，气缸的活塞杆61的外端上可转动地安装有一左固定件15；右夹臂13的另一端可转动安装有小轴16，小轴16的内端固定安装有一右固定件17，传动机构设置在小轴16的外端与卷绕电机4的输出轴之间；卷筒3被夹持在左固定件15与右固定件17之间并且卷筒3跟随右固定件17转动。卷筒采用可夹持可拆装式结构，结构简单，设计合理，利用气缸将卷筒夹紧，可以自动装夹，便于更换卷筒。

左固定件15和右固定件17的端部周壁上均设有可供卷筒端部塞入的锥面151，便于更换不同直径的卷筒。第二铰接点O₂即为左固定件15与右固定件17处。

传动机构包括主动同步带轮41、从动同步带轮42和同步带(图中未示出)，主动同步带轮41安装在卷绕电机4的输出轴上，从动同步带轮42安装在小轴16的外端上，同步带套装在主动同步带轮41和从动同步带轮42上。

基座包括一水平板7、一设于水平板7端部并垂直于水平板7的支承板71；

排线机构包括一主动绳轮72、两从动绳轮73、一绳索74、摆梭8、横向导杆75以及排线电机9；绳索74可以是钢丝绳，其转动惯量小；

横向导杆75固定在支承板71上且横向导杆75的走向平行于接触棍2的轴线，摆梭8可滑动地安装在横向导杆75上，主动绳轮72和两从动绳轮73均布置在支承板71的外侧面上且呈三角形状布置，两从动绳轮73可转动地安装在支承板71上，两从动绳轮73的轴线是平行相隔的，排线电机9固定在支承板71的内侧面上，主动绳轮72安装在排线电机9的输出轴上，绳索74同时绕在主动绳轮72和两从动绳轮73上，摆梭8的下端固定在绳索于两从动绳轮之间的水平段76上，排线电机9的正转或者反转而驱动摆梭8沿横向导杆75方向往复滑移实现排线的功能。基座的支承板上还安装有一罩设于排线机构外的壳罩78以保护排线机构。

支承板71上设有可调节绳索张紧度的张紧机构，横向导杆75的端部设有限位开关和回零开关77。

接触棍6的轴线与第一传动轴11的轴线处于同一水平面上。

控制器根据该转角信号计算卷筒的直径和卷绕在卷筒上的纱线的厚度以确定卷绕电机4的转速。控制方法简单有效且准确，实现实时监测并进行实时调节，更能准确地控制卷绕电机的转速，使卷绕质量更好。

该绕线系统的工作原理如下：转架未装卷筒时，转架基本水平的(当然也可以是倾斜的)，此时编码器具有一起始值，待转架装上卷筒后，由于卷筒支承在接触辊上而使转架转动了一定的角度并被编码器测得该角度的大小即测得∠O₃O₁O₂＝θ₀，，控制器根据该角度计算出卷筒的直径d₀，未收卷纱线时，卷筒与接触棍相切；收卷纱线时，随着卷绕在卷筒上的纱线的厚度增加等同于卷筒的外径增加即接触棍与卷筒的中心距增大，接触辊通过纱线顶起卷筒而使转架旋转一定的角度，通过编码器再次测量转架旋转的角度即∠O₄O₁O₂＝θ而计算出卷绕在卷筒上的纱线的厚度h。

所述的限位开关和零位开关，摆梭左右来回摆动，每次排线启动之前，摆梭都要先回零点，再开始来回摆动。限位开关是控制摆梭的运动范围，如果摆梭左右摆动超过了限位开关的范围，控制器发出命令使该卷绕系统停机。

Claims (6)

1.一种测量空气包覆纱机卷筒直径及卷筒上纱线厚度的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：提供一个转架(1)，该转架(1)具有相距为R的第一铰接点(O₁)和第二铰接点(O₂)，该转架通过第一铰接点(O₁)被可旋转支承，第二铰接点(O₂)用于安装卷筒(3)，第一铰接点(O₁)和第二铰接点(O₂)的连线与一条直线(M)共线；

步骤2：提供一用于测量转架(1)绕第一铰接点(O₁)所转角度的转角测量器(5)；

步骤3：卷筒以其中心可旋转地安装在第二铰接点(O₂)上，使卷筒(3)与直线(M)相切且卷筒(3)与直线(M)相切于一第一切点(O₃)，第一铰接点(O₁)始终落于直线(M)上，此时第一铰接点(O₁)和第二铰接点(O₂)的连线偏离直线(M)，转角测量器测得转架绕第一铰接点旋转的角度为θ₀,即∠O₃O₁O₂＝θ₀；

步骤4：根据测量的角度θ₀和距离R,计算出卷筒的直径d₀＝2Rsinθ₀；

步骤5：纱线卷绕在卷筒后形成具有一定厚度的纱线的线圈(31)，使线圈(31)与直线(M)相切且线圈(31)与直线(M)相切于一第二切点(O₄)，第一铰接点(O₁)始终落于直线(M)上，此时第一铰接点(O₁)和第二铰接点(O₂)的连线偏离直线(M)，转角测量器测得转架绕第一铰接点旋转的角度为θ，即∠O₄O₁O₂＝θ；

步骤6：根据测量的角度θ,计算出线圈的直径d＝2Rsinθ；

步骤7：根据计算的卷筒的直径d₀和线圈的直径d，计算出卷绕在卷筒上纱线的厚度 $h=\frac{d-d_0}{2}.$

2.根据权利要求1所述的一种测量空气包覆纱机卷筒直径及卷筒上纱线厚度的方法，其特征在于：

在步骤1中，转架于第一铰接点(O₁)处设有传动轴(11)，该转架通过传动轴被可旋转支承；

在步骤2中，该转角测量器(5)为编码器，该编码器与传动轴相连；

在步骤3中，转架绕第一铰接点(O₁)旋转时，编码器输出的脉冲数为n₀，则θ₀＝n₀×λ，其中λ为编码器的精度；

在步骤5中，转架绕第一铰接点(O₁)旋转时，编码器输出的脉冲数为n，则θ＝n×λ。

3.根据权利要求2所述的一种测量空气包覆纱机卷筒直径及卷筒上纱线厚度的方法，其特征在于：该编码器与一控制器建立通信连接，控制器接收编码器输出的脉冲信号并计算出θ₀、d₀、θ、d以及h。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种测量空气包覆纱机卷筒直径及卷筒上纱线厚度的方法，其特征在于：在步骤1中，该转架通过第一铰接点被一基座可旋转支承。

5.根据权利要求4所述的一种测量空气包覆纱机卷筒直径及卷筒上纱线厚度的方法，其特征在于：

在步骤1中，该基座上可转动地安装有一接触棍；

在步骤3中，卷筒支承在接触棍上并且卷筒与接触棍是相切的，第一切点(O₃)落在卷筒与接触棍相切处；

在步骤5中，线圈支承在接触棍上并且线圈与接触棍是相切的，第二切点(O₄)落在线圈与接触棍相切处。

6.根据权利要求1所述的一种测量空气包覆纱机卷筒直径及卷筒上纱线厚度的方法，其特征在于：转架上安装有用于驱动卷筒转动而实现收卷纱线的卷绕电机(4)。