CN105256457A - 双级多速经编机电子送经装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种双级多速经编机电子送经装置及其控制方法，针对现有经编机电子送经装置及其控制方法存在的不足，通过对现有电子送经装置进行改造，首先在现有每套电子经轴与成圈系统之间再添加一根电子送经经轴，通过将经编机上的储纱装置与直接参与送经的经轴进行分离，来减轻直接参与送经经轴电机的负载惯量以提高其动态响应性能，实现大加速度变速可能；其次，对这根直接参与送经的电子经轴采用电子凸轮跟随控制算法，在每一个成圈周期内控制经轴送纱速度跟随成圈动作变化，即纱线供给量跟随纱线消耗量同步变化，使得成圈编织时纱线张力稳定地保持在较低的水平上，从而实现短纤维和小弹性模量纤维类纱线的顺利织造。

Description

双级多速经编机电子送经装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种双级多速经编机电子送经装置及其控制方法，尤其是一种适用于相邻送经量相差较大的多速送经工艺，或采用延伸性较差的经编源料在经编机上进行高速编织时，所采用的一种双级多速电子送经装置及其控制方法，属于经编机电一体化技术领域。

背景技术

随着市场消费观念的转变，高档针织产品的工艺设计已从普通的单速或有平滑过渡段的多速工艺演变为具有对比强烈编织效果突出的多速送经编织工艺，且用纱原料选择也从传统的化纤类逐步转向棉纱、真丝等天然纤维。但由于经编生产的高速特点，布面有强烈对比效果的多速工艺对电子经轴的动态响应性能要求极为苛刻，现有的电子多速送经系统难以实现在高速生产时因送经量的大差别导致的经轴电机转速以大加速度突变；同时由于在经编机的每个编织成圈过程中，经线张力峰值落差大，导致由短纤维低弹性的这类天然纤维原料，即使是在配置有积极式电子送经的经编机上，也极易发生断纱而造成织疵，很难顺利进行高速织造，严重时甚至无法正常连续生产。

究其原因，是因为目前现有的积极式电子送经系统，首先在传动结构上，采用的是将储纱装置盘头串套固定在送纱装置经轴上并被送经电机一起驱动，这种传动结构将所有备用纱线均加载到电机的负载端并跟随每一次的送纱动作整体转动，过大的负载惯量，严重限制了经轴电机在高速跟随主轴时自身速度的大加速度突变能力；其次在控制模式上，都采用的是平均送纱量模式，即在某一特定送经量设置下，默认为在每一个编织成圈周期内，即在主轴旋转的360度范围内成圈系统对纱线的消耗量是均匀连续的，这种以平均值送纱的模式如果面对的是耗纱量的不均匀性则必然引起纱线的拉伸和张力大峰值波动；因此，目前的经编机电子送经系统必须选用延伸性好的纱线原料，并在生产环节对大差别送经量多速工艺进行平滑过渡处理，才能保证正常的高速生产。

在进一步的研究中发现，经编机在每一个成圈周期内在完成不同的成圈动作时，成圈系统在单位时间内对纱线的消耗量相差很大，在均匀喂纱模式时纱线会被瞬间拉伸且张力峰值变化很大，其中第一次张力最大峰值出现在针前横移阶段，第二次张力峰值出现在针背横移阶段，而张力最小值出现在针背横移结束后的织针上升接近最高点处，每一次出现纱线张力峰值的阶段，也就是纱线消耗量骤然增加的阶段。由此可见，如果采用均匀送纱模式，则在成圈过程中各不同成圈动作所造成的纱线消耗量差异，只能靠纱线自身的弹性和延伸性来弥补，这也就是为什么目前经编原料都要求选择弹性好强度高的化纤类长丝的原因，而对于弹性差强度低的短纤纱和天然纤维，纱线本身很难或根本就不能够提供编织过程中的这种纱线消耗量差异所引起的张力峰值落差。因此，针对此类对张力波动极为敏感的经编原料，必须采用不同于传统的积极式送经方式，才能够保证经编机的连续高速编织。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种双级多速经编机电子送经装置，减轻直接参与送经经轴电机的负载惯量以提高其动态响应性能，实现大加速度变速可能。

本发明还提供一种双级多速经编机电子送经装置的控制方法，在每一个成圈周期内控制经轴送纱速度跟随成圈动作变化，即纱线供给量跟随纱线消耗量同步变化，使得成圈编织时纱线张力稳定地保持在较低的水平上，从而实现短纤维和小弹性模量纤维类纱线的顺利织造。

按照本发明提供的技术方案，所述双级多速经编机电子送经装置，其特征是：包括随纱线前进路径方向依次布置的第一级电子经轴、第一级张力杆和第二级电子经轴。

进一步的，所述第一级电子经轴采用具备多速送经功能的电子经轴，在第一级电子经轴上串套有多个经编盘头。

进一步的，所述第二级电子经轴包括一对直径相同的传动辊，传动辊的直径小于第一级电子经轴的直径，该对传动辊的两端由连接块连接。

进一步的，在所述传动辊表面包覆有橡胶皮。

进一步的，在所述第二级电子经轴的纱线前进方向一侧还设有第二级张力杆。

所述双级多速经编机电子送经装置的控制系统，其特征是：包括经编机控制模块、检测经编机主轴角位置和角速度的增量式编码器、驱动第一电子经轴动作的第一伺服电机和驱动第二电子经轴动作的第二伺服电机，增量式编码器安装在经编机主轴上，增量式编码器的信号输出端与经编机控制模块连接；所述第一伺服电机和第二伺服电机与经编机控制模块，由经编机控制模块控制第一伺服电机和第二伺服电机的动作。

所述双级多速经编机电子送经装置的控制方法，其特征是，按照以下步骤：

（1）增量式编码器将经编机主轴的角位置和角速度的信号输送至经编机控制模块；

（2）经编机控制模块采用电子齿轮控制算法对经编机主轴进行跟随，该算法依据当前设定的工艺送经量和当前盘头自身外周长对经编机主轴速度变化，计算出恒定的跟随比；经编机控制模块根据该跟随比控制第一伺服电机动作，第一电子经轴以匀速模式在每一个成圈编织周期内给第二级电子经轴喂送纱线；

（3）经编机控制模块采用电子凸轮控制算法对经编机主轴进行跟随，该算法依据当前横列的针前与针背横移垫纱数码工艺值和主轴当前的角度位置和角速度，计算出实时变化的跟随比；经编机控制模块根据该实时变化的跟随比控制第二伺服电机动作，第二电子经轴以变速匀速模式在每一个成圈编织周期内给成圈机构喂送纱线。

进一步的，所述第一级电子经轴工作时，以大于或等于正常编织所需纱线量送出纱线。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及效果：（1）通过增加第二级电子经轴，将实时送经功能从第一级电子经轴上剥离开来，即储纱与送纱相对分离，确保了送纱量实时变化的高响应可实现性；（2）在控制时序上，将送纱动作与变化的横移垫纱动作真正同步，让送纱量与耗纱量实时同步，在送纱环节降低线圈不一致性，从源头确保布面品质；（3）、在运行效果上，因为降低了高速织造过程中纱线的延伸度和张力峰值，有效解决了短纤纱、真丝等小延伸性类特殊源料的经编上机问题，降低了经编机织造时对源料的要求，扩大了经编源料的选择范围，为拓展经编新产品种类开发具有极为明显的经济效益。

附图说明

图1为本发明所述双级多速经编机电子送经装置的结构示意图。

图2为所述第一级电子经轴的结构示意图。

图3为所述第二级电子经轴的结构示意图。

图4为所述送经装置的控制系统的示意图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

如图1～图3所示：所述双级多速经编机电子送经装置包括第一级电子经轴1、第一级张力杆2、第二级电子经轴3、连接块4、第二级张力杆5、经编盘头6、传动辊7、经编机控制模块8、第一伺服电机9、增量式编码器10、第二伺服电机11等。

如图1所示，本发明所述双级多速经编机电子送经装置包括随纱线前进路径方向依次布置的第一级电子经轴1、第一级张力杆2、第二级电子经轴3和第二级张力杆5。如图2所示，所述第一级电子经轴1采用现有具备多速送经功能的电子经轴，在第一级电子经轴1上串套有多个经编盘头6用于储存纱线；所述第一级电子经轴1在本发明中主要负责储纱，并以稍大于或等于真实设定工艺送经量在较粗精度模式下积极送出纱线。纱线经过第一级张力杆2后进入第二级电子经轴3，如图3所示，所述第二级电子经轴3包括一对直径相同的传动辊7，传动辊7的直径小于第一级电子经轴1的直径，传动辊7由轻质高强的铝合金材料制成，并为增加表面摩擦力包覆有橡胶皮，该对传动辊7的两端由连接块4连接。为根据纱线原料特性调节纱线在第二级电子经轴3上的摩擦力，还可调节连接块4相对水平线的倾斜角度，即通过调整第二级电子经轴3中两只传动辊7相对水平线的倾斜角度来改变纱线在该对传动辊7上的包绕角度来实现。纱线在从第二级电子经轴3送出后，经过第二级张力杆5后进入成圈区域，对于某些对张力极为敏感的纱线种类，纱线在从第二级电子经轴3送出后，也可不经过第二级张力杆5而直接进入成圈区域。

如图4所示，所述双级多速经编机电子送经装置的控制系统，包括经编机控制模块8，动力源为经编机主轴，在经编机主轴上安装检测经编机主轴角位置和角速度的增量式编码器10，增量式编码器10为整个经编机控制系统提供经编机主轴动作的全动态信息反馈，增量式编码器10的信号输出端与经编机控制模块8连接。所述第一级电子经轴1因为整体惯量较大，由一只中惯量大功率的第一伺服电机9驱动，第一伺服电机9与经编机控制模块8连接、由经编机控制模块8控制工作，由经编机控制模8内部第一级从轴采用电子齿轮控制算法对经编机主轴进行跟随，该算法依据当前设定的工艺送经量和当前盘头自身外周长对主轴速度变化计算出一相对恒定的跟随比，以匀速模式在每一个成圈编织周期内以较低的精度给第二级电子经轴喂送纱线。所述第二级电子经轴3因整体惯量小，由一只小惯量小功率具备高响应特性的第二伺服电机11驱动，第二伺服电机11与经编机控制模块8连接，由经编机控制模块8控制第二伺服电机11的动作，在经编机控制模块8内部的第二级从轴采用电子凸轮控制算法对经编机主轴进行跟随，该算法依据当前横列的针前与针背横移垫纱数码工艺值和主轴当前的角度位置和角速度，计算出实时变化的跟随比在每一个主轴360°旋转周期内的不同角度区域完成不同跟随动作，即以变速模式在每一个成圈编织周期内给成圈机构喂送纱线。

在控制方法上，第一级电子经轴1仍然采用目前现有的中惯量大功率伺服电机驱动和通用的电子齿轮跟随算法，但对于增加的第二级电子经轴3则采用小惯量高响应中小功率的伺服电机驱动，控制算法采用与经编机针前横移和针背横移同步动作的电子凸轮控制算法。其工作原理为：在送经装置的传动结构上采用两级积极式电子经轴送纱，其目的是将储纱装置与直接参与送纱的装置相对分开，由于第一级电子经轴本身负载了全部盘头和纱线，只能使用中惯量大功率伺服电机驱动，以较低的响应速度进行较粗精度下的均匀送纱，而第二级电子经轴由于采用的是一对轻质高强等圆周的传动辊，负载与机械惯量小，驱动电机功率也小，因此可以充分利用小惯量伺服电机的高动态响应特性，对经编机一个成圈周期内的不同成圈动作进行跟踪，通过对瞬时耗纱量的实时跟随实现精确的变速送纱，使得快速编织过程中纱线张力被维持在较低值上；在控制方法上，第一级电子经轴使用电子齿轮跟随控制算法，该算法依据设定的工艺送经量和盘头自身外周长的变化对主轴速度保持一相对恒定的跟随比，以匀速模式在每一个成圈编织周期内给第二级电子经轴喂送纱线；第二级电子经轴使用电子凸轮控制算法，该算法依据在每一个成圈周期内变化的针前与针背横移垫纱数码工艺值，以实时变化的跟随比跟随主轴角位置与角速度的变化，以变速模式在每一个成圈编织周期内给成圈机构喂送纱线。

所述第一级电子经轴正常工作时，以稍大于或等于正常编织所需纱线量送出纱线，其目的是为了缓冲在第二级电子经轴进行频繁变速时第一级电子经轴与第二级电子经轴间纱线张力的波动。

所述第一级电子经轴与第二级电子经轴之间的张力杆，所起功能是为第一级电子经轴送出的多余的纱线提供一定的缓冲，保证纱线在较小张力时的自然伸长。

所述第一级电子经轴与主轴速度间保持一相对恒定的跟随比，该跟随比为对应于某一设定的工艺送经量情况，若为多速送经工艺，则在使用不同的送经量时对应不同的跟随比。

本发明的特点是：将送经功能与储纱功能相对分离，以高响应低惯量伺服电机作驱动来提高电子经轴的性能，且在控制算法上采用与现代电子横移装置相同的电子凸轮控制算法，可实现电子经轴和电子横移轴的高响应和高同步性，实现了经编机送纱机构与耗纱机构的实时性同步，减小了纱线张力峰值和延伸度，降低了经编机对纱线源料选择的限制，整体特征表现为送纱精度高，源料选择要求低，尤其适合于采用天然短纤维高品质经编产品的生产。

Claims (8)

1.一种双级多速经编机电子送经装置，其特征是：包括随纱线前进路径方向依次布置的第一级电子经轴（1）、第一级张力杆（2）和第二级电子经轴（3）。

2.如权利要求1所述的双级多速经编机电子送经装置，其特征是：所述第一级电子经轴（1）采用具备多速送经功能的电子经轴，在第一级电子经轴（1）上串套有多个经编盘头（6）。

3.如权利要求1所述的双级多速经编机电子送经装置，其特征是：所述第二级电子经轴（3）包括一对直径相同的传动辊（7），传动辊（7）的直径小于第一级电子经轴（1）的直径，该对传动辊（7）的两端由连接块（4）连接。

4.如权利要求3所述的双级多速经编机电子送经装置，其特征是：在所述传动辊（7）表面包覆有橡胶皮。

5.如权利要求1所述的双级多速经编机电子送经装置，其特征是：在所述第二级电子经轴（3）的纱线前进方向一侧还设有第二级张力杆（5）。

6.一种双级多速经编机电子送经装置的控制系统，其特征是：包括经编机控制模块（8）、检测经编机主轴角位置和角速度的增量式编码器（10）、驱动第一电子经轴（1）动作的第一伺服电机（9）和驱动第二电子经轴（3）动作的第二伺服电机（11），增量式编码器（10）安装在经编机主轴上，增量式编码器（10）的信号输出端与经编机控制模块（8）连接；所述第一伺服电机（9）和第二伺服电机（11）与经编机控制模块（8），由经编机控制模块（8）控制第一伺服电机（9）和第二伺服电机（11）的动作。

7.一种双级多速经编机电子送经装置的控制方法，其特征是，按照以下步骤：

（1）增量式编码器（10）将经编机主轴的角位置和角速度的信号输送至经编机控制模块（8）；

（2）经编机控制模块（8）采用电子齿轮控制算法对经编机主轴进行跟随，该算法依据当前设定的工艺送经量和当前盘头自身外周长对经编机主轴速度变化，计算出恒定的跟随比；经编机控制模块（8）根据该跟随比控制第一伺服电机（9）动作，第一电子经轴（1）以匀速模式在每一个成圈编织周期内给第二级电子经轴（3）喂送纱线；

（3）经编机控制模块（8）采用电子凸轮控制算法对经编机主轴进行跟随，该算法依据当前横列的针前与针背横移垫纱数码工艺值和主轴当前的角度位置和角速度，计算出实时变化的跟随比；经编机控制模块（8）根据该实时变化的跟随比控制第二伺服电机（11）动作，第二电子经轴（3）以变速匀速模式在每一个成圈编织周期内给成圈机构喂送纱线。

8.如权利要求7所述的双级多速经编机电子送经装置的控制方法，其特征是：所述第一级电子经轴工作时，以大于或等于正常编织所需纱线量送出纱线。