CN104326308A - 设有纬线卷绕转筒和受反馈控制的纬线制动装置的纱线馈送器 - Google Patents

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Abstract

纱线馈送器，其转筒(12)上卷绕有纱线(Y)，纱线适于应下游的纺织机要求退绕。被动纬线制动装置(22)向纱线(Y)施加预定受控制动动作。设置在被动纬线制动装置(22)下游的受控的纬线制动装置(24)设有第一系列梳状布置叉头(36)和以交替构造插到第一系列叉头(36)之间的第二系列梳状布置叉头(40)。纱线(Y)以锯齿形在两个系列的叉头(36,40)之间延伸，并且通过摩擦从其接纳制动动作，制动动作根据叉头的相对位置改变强度。马达(46)相对于第一系列叉头驱动第二系列叉头(40)，以调节制动动作强度。张力传感器(50)测量从转筒(12)退绕的纱线(Y)的张力并且产生对应张力信号(T)。控制单元(CU)基于张力信号(T)反馈控制马达(46)，以使纱线(Y)张力稳定在期望水平。

Description

设有纬线卷绕转筒和受反馈控制的纬线制动装置的纱线馈送器
本发明涉及一种设有纬线卷绕转筒和受反馈控制的纬线制动装置的纱线馈送器。
如已知的，普通的纱线馈送器包括在其上卷绕有纱线的转筒，该纱线适于在诸如针织机或织布机的普通纺织机请求时退绕。在进入纺织机之前，从转筒退绕的纱线经过控制纱线张力的纬线制动装置。
在EP 0 707 102中，纬线制动装置包括截锥形中空构件，该中空构件由弹簧的星形组件弹性偏置而抵靠于转筒的输送端，弹簧的内端锚定于截锥形构件的小端，而弹簧的外端锚定于环形支承件，该环形支承件在受到由马达驱动的螺旋机构控制时轴向可动。从馈送器退绕的纱线被挤压在转筒和截锥形中空构件之间，由此通过摩擦接纳制动动作。驱动螺旋机构的马达受反馈环控制，该反馈环根据从设置在纬线制动装置下游的张力传感器接收的信号来调节由纬线制动装置施加于纱线的制动作用，以保持从转筒退绕的纱线的张力基本上恒定在预定水平上。
诸如EP 0 707 102中公开的已知反馈受控的纬线制动装置的缺点在于，这些纬线制动装置在针织过程中仅能产生相对较弱的制动力，例如约20cN(厘牛顿)。然而，对于本领域技术人员来说已熟知的是，对于某些应用、诸如在针织圆机中“垫纱(lay-in yarn)”的插入来说，需要更高的纱线馈送张力(高达100-200 cN)。目前，所谓的“主动式”纱线馈送器用于纱线卷绕在以与下游机器同步的速度转动的转筒上的此类应用中；然而，本领域中已熟知这种系统不适于例如提花工艺的某些应用。
因此，本发明的主要目的是提供一种纱线馈送器，该纱线馈送器具有转筒和受反馈控制的纬线制动装置，该纬线制动装置能够相对于上述类型的已知系统将明显更大的制动力施加于纱线。
以上目的和其它优点将在下述描述中变得更加显而易见，它们通过一种具有权利要求1中所述特征的纱线馈送器来实现，而各从属权利要求记载了本发明的其它有利的、但次要的特征。
现在将参照借助附图中的非限制性例子示出的几个较佳的、非排它性的实施例来更详细地描述本发明，在附图中：
图1是根据本发明的纱线馈送器的输送端部的关于转筒轴线的轴向剖视图；
图2是包含到图1的纱线馈送器内的纬线制动装置的部件的侧视示意图；
图3是示出包含到根据本发明的第一替代实施例的纱线馈送器内的纬线制动装置的立体图；
图4是以放大比例来隔离地示出图3的纬线制动装置的部件的立体图；
图5是从不同角度并且以放大比例示出图3的纬线制动装置的细节的立体图；
图6是处于第一操作构造的图3的纬线制动装置的侧视图；
图7是处于第二操作构造的图3的纬线制动装置的侧视图；
图8是示出包含到根据本发明的第二替代实施例的纱线馈送器内的纬线制动装置的立体图；
图9是单独示出图8的纬线制动装置的一些互连部件的立体图；
图10是处于第一操作构造的图8的纬线制动装置的关于马达轴线的轴向剖视图；
图11是处于第二操作构造的图8的纬线制动装置的轴向剖视图；
图12是包含到图1的纱线馈送器内的纬线制动装置的另一部件的示意性轴向剖视图；
图13是示出根据本发明的较佳实施例的纱线馈送器的操作的方框图；
图14是示出包含到根据本发明的第三替代实施例的纱线馈送器内的纬线制动装置的局部立体图，该第三替代实施例相对于图1和图2的实施例关于图13中所示的操作有所改进；
图15是图14的纬线制动装置的局部侧视图。
参照上述各图，纱线馈送器10包括有纱线Y卷绕于其上的转筒12。在收到来自诸如针织圆机(未示出)的普通纺织机的请求时，纱线从转筒12退绕，然后经过支承于连接到转筒12的臂20上的纱线制动组件，并且最终馈送到纺织机。
制动组件包括传统类型的被动纬线制动装置22以及受反馈控制的纬线制动装置24，被动纬线制动装置22适于在转筒的输送端12a处将不受控的预定制动动作施加于从转筒12退绕的纱线，而受反馈控制的纬线制动装置24适于将经调节的制动动作施加于来自被动纬线制动装置22的纱线，以将纱线张力稳定于期望水平。
被动纬线制动装置22以本身已知的方式包括截锥形中空构件26，该中空构件被弹性偏置而以其内表面抵靠于转筒12的输送端12a。截锥形中空构件26通过诸如27的弹簧的星形组件同轴支承于转筒12，这些弹簧的内端27a锚定于固定到截锥形构件26的小端的环28，并且其外端27b锚定于环形支承件29，该环形支承件在受到包含于臂20内的螺旋机构30控制时轴向可动。螺旋机构30可通过捏手部34手动操作，以调节由截锥形中空构件26施加于转筒12的压力以及因此调节施加于退绕纱线Y的制动力，该纱线Y被挤压在转筒12和截锥形中空构件26之间。
根据本发明的受控纬线制动装置24包括第一系列的四个梳形布置的叉头36以及第二系列的三个梳形布置的叉头40，第一系列的叉头36以与纱线的行进方向成直角的方式从旋到臂20上的支承件38水平突出，而第二系列的叉头40以交替构造插在第一系列的叉头36之间，并且附连到滑动件42，该滑动件锚定到步进直线致动器46的操作杆44，该致动器的轴线与由第一系列的叉头36限定的平面成直角。从转筒12退绕的纱线Y以锯齿形结构可滑动地插在第一系列的叉头36和第二系列的叉头40之间，并且在行进时纱线通过摩擦而受到制动作用，根据由如下公式定义的指数关系，该制动作用根据与纱线配合的叉头部分的角度范围来变化：
F引出＝F引入eμ(N-1)α，
其中，F引出是引出纱线的张力，F引入是可由被动纬线制动装置22手动调节的引入纱线的张力，μ是纱线与叉头36、40之间的摩擦系数，N是叉头总数，而α是与纱线配合的叉头部分的角度范围(图2)，该角度范围取决于第二系列的叉头40相对于第一系列的叉头36的位置，而该位置又取决于步进直线致动器46的操作杆44的位置x(图2)。
将控制单元CU(在图1中仅示意示出)编程为根据从设置在受控的纬线制动装置24下游的张力传感器50接收的张力信号T、通过反馈来控制步进直线致动器46，以保持从转筒12退绕的纱线的张力基本上恒定在期望水平上。张力传感器50设有包括微处理器μP的电路接口52，张力传感器通过该电路接口与控制单元CU通信，这两个部件均接纳于安装到臂20的自由端的外壳54内。
有利地，控制单元CU通常编程为仅在存在从转筒退绕的纱线时(这种情况表征下游的纺织机正在运动)启用张力的反馈控制，并且在纱线静止时不启用该反馈控制。
然而，如上所述，本发明特别适于纱线馈送张力相对较高的应用场合，诸如是“垫纱”的插入(一种用来例如用于覆盖垫子的纱线类型，这种纱线不被针按压(mashed)、而是简单地插入织物作为填料)。在此情况下，对于本领域技术人员来说已熟知，如果例如为了维修而使机器长时间停机，则纱线易于缓慢地从转筒退绕，并且由于纱线本身的特性还会松弛。如此膨开的纱线会容易与针织机的针卡住，从而造成这些针在针织机的下一次启动时卡塞或者甚至断裂，由此造成对机器和织物的破坏。当纱线数目增大时这种风险会增加，这是因为纱线馈送张力减小、针织机的针距增大等。
为了解决该问题，控制单元CU有利地设有会在请求时启用的ALWAYS_LOOP操作模式，在该操作模式下，即便纱线没有退绕、即当下游针织机闲置时，反馈控制环也总在工作。由此，在针织机停机并且纱线由此易于松弛的情况下，控制环将加强由受控的纬线制动装置施加的制动作用以恢复预定的纱线馈送张力。如此张紧的纱线即便处于静止也将不易于从转筒退绕和松弛。
图13是示出关于上述ALWAYS_LOOP操作模式的控制单元CU的操作的方框图。
在方框70处，控制单元CU检查是否启用了操作模式ALWAYS_LOOP。如果(ALWAYS_LOOP＝＝1)，则在方框74处通过反馈、通常通过比例-积分-微分控制TENS_PID来控制张力，该比例-积分-微分控制适于补偿参考张力TENS_REF和测得的张力TENS之间的差值。如果并未启用操作模式ALWAYS_LOOP，则控制单元CU在方框72处检查纱线退绕速度UNW_SP是否高于最小速度MIN。如果纱线退绕速度UNW_SP高于最小速度MIN，张力在方框74处受反馈控制。如果纱线退绕速度UNW_SP不高于最小速度MIN，则该程序在方框76处停止。
将控制单元CU编程为执行步进直线致动器46的反馈控制落入本领域技术人员的知识范围内，并且因此不在本文中详细讨论。
如图12中所示，步进直线致动器46以本身已知的方式一般包括中空圆筒形本体46a，该本体容纳面向转子46c的多个定子绕组46b，该转子46c同轴地支承于本体46a内。将转子46c用键固定到螺母46d，该螺母可转动地支承于轴承46e上并且与螺杆(对应于图1和2的操作杆44)配合，通过引导装置(未示出)将该螺杆引导为相对于本体46a作轴向滑动。换言之，步进直线致动器46由步进转动马达和传动装置构成，传动装置将转子46c的转动转换成操作螺杆的平移运动。
如各图中所示，所有叉头36、38较佳地具有圆柱形轮廓并且直径彼此相等。此外，所有叉头36、38有利地由陶瓷材料制成，由此摩擦系数根据纱线类型通常在0.2到0.3范围内。
在被动纬线制动装置22和受控的纬线制动装置24之间，纱线Y穿过附连到臂20的第一纱线引导孔眼56。此外，纱线Y还穿过第二纱线引导孔眼58和第三纱线引导孔眼60，这些孔眼在张力传感器的传感端50a的上游和下游分别附连到张力传感器50的外壳54。
操作时，首先通过手动调节被动纬线制动装置22来设定纱线馈送张力的最小水平。受控的纬线制动装置24将由被动纬线制动装置22施加的制动作用放大为使纱线馈送张力基本上稳定在期望水平，该期望水平如本领域技术人员将理解的那样可比通过已知的受控纬线制动装置所能实现的最高张力水平大得多。特别是，已发现将引出纱线Y的张力F引出关联到角度α的指数关系允许由纱线制动组件施加的制动动作如在说明书的背景技术部分中引用的某些应用场合所要求的那样在0到200cN及以上的范围内调节。
图3-7示出根据本发明的第一替代实施例的受控的纬线制动装置。受控的纬线制动装置24包括第一系列的六个梳形布置的弧形叉头，这些叉头附连到支承板138。
第一系列的叉头由两个梳构成，每个梳设有从基部136a'、136b'一体突出的三个叉头136a、136b，叉头通过基部并排附连到支承板138的肩部138a。支承板138支承摆动托架142，该摆动托架绕第一轴线A1铰接在两个臂138b、138c之间。摆动托架142支承第二系列的六个梳形布置的叉头，这些叉头关于第一系列的叉头136a、136b沿相反方向呈弧形，并且以交替构造插入到第一系列的叉头之间。第二系列的叉头也由两个并排的梳140a、140b构成，这些梳与附连到支承板138的梳136a、136b相同。
摆动托架142可经由下文将更详细描述的扭矩倍增装置在步进马达146的控制下摆动，以在图6和7中分别所示的两个末端极限位置之间改变第二系列的叉头140a、140b相对于第一系列的叉头136a、136b的位置。
步进马达146固定到支承板138，支承板的轴线A2与托架142的铰接轴线A1成直角。在此实施例中，扭矩倍增装置包括由圆柱形构件152构成的凸轮，该圆柱形构件同轴地用键固定到马达146的驱动轴144。圆柱形构件152具有形成于其外表面上的带轮廓凹槽154，该凹槽可滑动地与由杆158支承的销156配合，该杆158在相对于轴线A1错开的位置从托架142径向突出。
在文中所示实施例中，凹槽154具有螺旋形轮廓，该轮廓绕圆柱形构件152的轴线具有恒定螺距。然而，该轮廓可改变，以改变纬线制动装置的打开/关闭动作。例如，螺距可沿圆柱形构件152的纵向部分减小，以在纬线制动装置的对应行程部分内加强调节制动力的精度。
图8-11示出根据本发明的第二替代实施例的受控的纬线制动装置224，其与之前实施例的区别仅在于扭矩倍增装置。由此，与之前实施例共同的部件的描述将不作赘述。
在此实施例中，扭矩倍增装置包括曲柄252，该曲柄用键固定到马达246的驱动轴244。曲柄252具有圆柱形承座251，该承座具有相对于马达246的轴线A4成角度θ倾斜并且在托架242的铰接轴线A5上的点P处与其相交的轴线A3。托架242设有第一销253，该第一销的轴线A6设置成与托架242的铰接轴线A5成直角并且在点P处与其相交。第一销253与设有第二销257的衬套255可枢转地配合，该第二销以直角径向向外突出并且与圆柱形承座251可枢转地配合。实践中，销的上述系统提供十字接头，该十字接头的一个分支倾斜铰接到曲柄而另一分支铰接到托架。由此，还在此情况下，马达的转动使托架242和第二系列的叉头240a、240b在图10和11中分别示出的两个末端极限位置之间摆动，这种振荡的幅度为2θ。
图14和15示出受控的纬线制动装置324的另一实施例，该受控的纬线制动装置相对于图1和2的第一实施例在上述ALWAYS_LOOP操作模式的可能使用方面有所修改。
在此实施例中，受控的纬线制动装置324包括第一系列的四个梳形布置的固定叉头336和第二系列的三个梳形设置的叉头240，第二系列的叉头以交替构造插到第一系列的叉头336之间并且附连到滑动件342。滑动件342锚定到步进直线致动器346的操作杆344，其轴线设置成与由第一系列的叉头336限定的平面成直角。在此实施例中，滑动件342具有与其附连的纱线锁定构件347，纱线锁定构件呈具有两个凹部347'、347"的波浪形板的形状，这些凹部适当地成形为在与纱线配合的区域内与第一系列的两个内叉头配合或包围这两个内叉头，而纬线制动装置处于其最大制动位置。由此，在针织机静止的情况下，一旦达到最大制动位置，纱线保持被夹持或者锁定在纱线锁定构件347和两个内固定叉头之间，由此以甚至更大的确定性来防止纱线在纱线馈送器和下游机器之间的区域内松弛(以及由此膨大)。
当然，设有纱线锁定构件的相同方案可应用于诸如文中所述的受控的纬线制动装置的其它实施例，其中，仅作出对于本领域技术人员来说显而易见的变化。
这里已描述了本发明的一些较佳实施例，但本领域的技术人员当然可在权利要求的范围内作出许多修改。例如，尽管在本说明书中总是参照步进电机，但可采用呈直线/转动构造的不同类型的马达、特别是无刷电动机。此外，在第一实施例和最后实施例中，直线致动器的操作杆还可关于纱线的行进方向倾斜设置、例如沿横向设置，假定操作杆在能逐步改变与纱线配合的叉头部分的角度范围的方向上移位。此外，固定叉头和可动叉头的数目可根据要求增大或减小，以分别增大或减小施加于纱线的平均制动作用。尽管陶瓷由于其高耐磨性而理解为较佳的材料，但叉头的材料也可改变，例如可采用硬化钢。当然，将角度α与致动器上游和下游的纱线的张力关联起来的上述公式可例如应用于文中所述的实施例，其中，至少在与纱线配合的区域内，所有叉头具有圆柱形轮廓且直径相等，并且彼此等间距，以使角度α对于所有叉头来说均相同。然而，关于文中发现的信息，本领域技术人员将容易找到应用于其它几何形状的公式，其中，例如叉头具有不同直径和/或彼此间距不等。此外，在各种实施例中可动叉头通过这些传动装置和/或扭矩倍增装置连接到电动机，而这些传动装置和/或扭矩倍增装置可由其它传统系统来代替，例如，可由本领域技术人员设想的不同类型的基于齿轮的系统或者杠杆系统。

Claims (14)

1.一种纱线馈送器(10)，包括：
-转筒(12)，纱线(Y)卷绕于所述转筒上，所述纱线适于在收到来自下游纺织机的请求时退绕，以及
-被动纬线制动装置(22)，所述被动纬线制动装置设置成在所述纱线(Y)从所述转筒(12)退绕时施加预定的受控制动动作，
其特征在于，它还包括：
-受控的纬线制动装置(24)，所述受控的纬线制动装置设置在所述被动纬线制动装置(22)下游，并且设有
-第一系列的梳状布置的叉头(36)，
-第二系列的梳状布置的叉头(40)，第二系列的叉头以交替构造插到第一系列的叉头(36)之间，所述纱线(Y)以锯齿状结构可滑动地插到两个系列的叉头(36,40)之间，以通过摩擦从其接纳制动动作，所述制动动作的强度根据所述第二系列的叉头(40)相对于所述第一系列的叉头(36)的位置而改变，以及
-马达(46)，所述马达可操作地连接成使所述第二系列的叉头(40)相对于所述第一系列的叉头(36)运动，以通过摩擦调节所述制动动作的强度，
-张力传感器(50)，所述张力传感器设置在所述受控的纬线制动装置(24)下游，以测量从所述转筒(12)退绕的所述纱线(Y)的张力并且产生对应的张力信号(T)，以及
-控制单元(CU)，所述控制单元连接成基于所述张力信号(T)来反馈控制所述马达(46)，以使所述纱线(Y)的张力基本上稳定在期望水平上。
2.如权利要求1所述的纱线馈送器，其特征在于，所述第二系列的叉头(40)附连到杆(44)，将所述杆引导为在受到所述马达(46a,46b,46c)的控制时通过转动到平移的转换装置(44,46d)作轴向滑动。
3.如权利要求1所述的纱线馈送器，其特征在于，所述第二系列的叉头(140,240)附连到托架(142,242)，所述托架在受到所述马达(146,246)的控制时通过扭矩倍增装置绕铰接轴线(A1,A5)摆动。
4.如权利要求3所述的纱线馈送器，其特征在于，所述扭矩倍增装置包括凸轮(152,154)，所述凸轮附连到所述马达(146)的驱动轴(144)，并且与配合构件(156)可操作地配合，所述配合构件在相对于托架的铰接轴线(A1,A5)错开的位置附连到所述托架(142)。
5.如权利要求4所述的纱线馈送器，其特征在于，所述凸轮由圆柱形构件(152)构成，所述圆柱形构件同轴地用键固定到所述马达(146)的所述驱动轴(144)，并且具有位于其外表面上的带轮廓凹槽(154)，所述配合构件由销(156)构成，所述销与所述带轮廓凹槽(154)可滑动地配合。
6.如权利要求5所述的纱线馈送器，其特征在于，所述凹槽(154)具有绕所述圆柱形构件(152)的轴线为基本上螺旋形的轮廓。
7.如权利要求3所述的纱线馈送器，其特征在于，所述扭矩倍增装置包括十字接头，所述十字接头的一个分支绕与所述马达(246)的轴线(A4)相交的倾斜轴线(A3)铰接到曲柄(252)，并且另一分支绕与支承件(242)的铰接轴线(A5)成直角的轴线(A6)铰接到所述支承件(242)，所述曲柄用键固定到所述马达(246)的驱动轴(244)。
8.如权利要求3到7中任一项所述的纱线馈送器，其特征在于，所述第一系列的叉头和所述第二系列的叉头具有相反弧形的轮廓。
9.如权利要求1到8中任一项所述的纱线馈送器，其中，所有叉头(36,40)彼此等间距，并且至少在与纱线接触的区域内具有直径相同的圆柱形轮廓，其特征在于，将所述控制单元(CU)编程为基于如下公式来控制所述马达(46)：
F引出＝F引入eμ(N-1)α，
其中，F引出是引出纱线的张力，F引入是引入纱线的张力，μ是纱线与所述叉头(36,40)之间的摩擦系数，N是叉头总数，而α是与纱线配合的叉头部分的角度范围。
10.如权利要求1到9中任一项所述的纱线馈送器，其特征在于，所述被动纬线制动装置(22)包括基本上截锥形的中空构件(26)，所述中空构件被偏置而以其内表面通过支承件(29)抵靠于所述转筒(12)的输送边缘(12a)，所述支承件通过弹性装置(27)连接到所述基本上截锥形的中空构件(26)，并且在手动调节装置(30,34)控制时轴向可动，以调节由所述基本上截锥形的中空构件(26)施加于所述转筒(12)的压力。
11.如权利要求1到10中任一项所述的纱线馈送器，其特征在于，所述马达是步进电机。
12.如权利要求1到11中任一项所述的纱线馈送器，其特征在于，所述控制单元(CU)通常编程为在纱线从所述转筒退绕时启用所述反馈控制，并且在所述纱线静止时不启用反馈控制，并且还设有操作模式(ALWAYS_LOOP)，即便纱线静止，所述操作模式也能在总是启用所述反馈控制的请求时启用。
13.如权利要求12所述的纱线馈送器，其特征在于，它包括纱线锁定构件(347)，所述纱线锁定构件附连到所述第二系列的叉头(340)，并且设置成在与所述纱线配合的区域内与所述第一系列中的至少一个叉头(336)配合，而所述受控的纬线制动装置处于最大制动构造，由此所述纱线被夹持在所述纱线锁定构件(347)与所述第一系列的所述至少一个叉头(336)之间。
14.如权利要求13所述的纱线馈送器，其特征在于，所述纱线锁定构件(347)具有至少一个凹部(347',347")，所述至少一个凹部适当地成形以部分包围所述第一系列的所述至少一个叉头(336)，而所述受控的纬线制动装置处于所述最大制动构造。
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