CN105568441A - 一种精梳机分离罗拉驱动机构及其驱动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了一种精梳机分离罗拉驱动机构，包括精梳机支架、分离罗拉部和伺服电机；其中，所述精梳机支架上设置有多个所述分离罗拉部；所述分离罗拉部包括至少两个水平并列设置的分离罗拉，所述分离罗拉上设置有罗拉齿轮；所述伺服电机与所述罗拉齿轮相互配合，通过所述罗拉齿轮驱动所述分离罗拉。本发明中，将原来一根整体分离罗拉分为多段，分别由多个伺服电机驱动，简化了复杂的机械传动装置，提高了电机的负载能力，有利于减小分离罗拉轴的扭转变形，并使钳次得到提高。
Description
技术领域
本发明属于精梳纺织技术领域，尤其涉及一种精梳机中的分离罗拉驱动机构及分离罗拉分布式驱动方法。
背景技术
1.精梳机的整体结构：
典型的精梳机结构由车头、车中和车尾三部分构成，如图1所示。整个精梳机的主要动力部分位于车头，提供精梳机各个机构运动所需要的能量；车中承担精梳机的梳理工作；经车中梳理过的棉条送入车尾进行牵伸和并入条筒。车中由8个相同的梳理工位并联组成，竖直的支架和水平贯穿的横梁组成了车中的框架，预梳理的小卷放置于车中框架之上。
2.分离罗拉的运动情况：
分离罗拉机构的作用是将精梳机每一工作循环中锡林梳理过的须丛从棉丛中分离出来，并与上一工作循环中的棉网相结合。为了实现前后纤维层的周期性结合、分离和输出，分离罗拉应在一个周期内顺转和倒转，并且顺转量要大于倒转量。当车速较高时，分离罗拉承受数量级为上万rad/s2的角加速度峰值，这将产生非常大的驱动扭矩，并且它们的停止和启动特别损耗精梳机的驱动和指令设备，使得速度和精梳质量很难进一步提高。
3.目前的分离罗拉驱动形式：
传统的精梳机分离罗拉是两根贯穿车中的细长轴，驱动采用全机械式。一般是由主电机经皮带轮输出至减速箱，通过行星减速轮系、多连杆机构或凸轮机构输出至分离罗拉轴，实现分离罗拉的顺转、倒转和停转。这类机构往往构件数量多、设计复杂，而且运动精度低，噪音和振动较大。随着精梳机速度的提高和精梳技术的发展，出现了对分离罗拉进行单独驱动的机构，这类机构简化了传动系统，但也有许多自身的不足。
因此，现在市场上亟需一种新的精梳机分离罗拉伺服驱动机构来克服上述缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种新的分布式伺服电机驱动分离罗拉技术，通过降低所用伺服电机的单机功率，提高伺服伺服电机的快速响应能力，减小分离罗拉的扭曲变形，进而提高精梳机分离罗拉的运动精度。
本发明提出了一种精梳机分离罗拉分布式驱动机构，包括：精梳机支架、分离罗拉部和伺服电机；其中，所述精梳机支架上设置有多个所述分离罗拉部；所述分离罗拉部包括至少两个分离罗拉，所述分离罗拉之间水平并列设置；所述分离罗拉上设置有罗拉齿轮；所述伺服电机通过所述罗拉齿轮驱动所述分离罗拉。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动机构中，所述分离罗拉部数量为八个，所述分离罗拉部按所述分离罗拉首尾相连地设置在所述精梳机支架上。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动机构中，所述伺服电机的输出轴上设置有电机轴带轮，所述电机轴带轮通过同步带与所述罗拉齿轮之间联动，用于驱动所述罗拉齿轮。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动机构中，进一步包括惰轮，所述惰轮设置在所述伺服电机的输出轴上，所述惰轮与所述罗拉齿轮相互配合，所述伺服电机通过所述惰轮驱动所述罗拉齿轮和所述分离罗拉。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动机构中，所述惰轮与所述伺服电机之间通过联轴器传动。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动机构中，所述伺服电机的输出轴上进一步设置有电机轴齿轮，所述惰轮设置在所述电机轴齿轮和所述罗拉齿轮之间，所述惰轮分别与所述电机轴齿轮和所述罗拉齿轮相互配合。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动机构中，所述分离罗拉的材料为经过表面硬化处理的铝合金；所述罗拉齿轮和所述惰轮的材料为工程塑料。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动机构中，所述分离罗拉的直径为20-28mm，长度为500-700mm；所述罗拉齿轮的直径为20-60mm，厚度为10-60mm。
本发明还提出了一种精梳机分离罗拉分布式驱动方法，包括以下步骤：
步骤一：在精梳机支架上设置多个分离罗拉部；
步骤二：每个分离罗拉部均由一个或一个以上的伺服电机驱动；
步骤三：每个伺服电机均由与其连接的伺服放大器控制转速；
步骤四：伺服放大器均由一个或多个控制器进行控制；
步骤五：通过设置所述控制器的参数使所述伺服电机运动同步，实现分离罗拉的分布式驱动。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动方法中，所述伺服电机的功率为0.4-1KW，额定转速为1000-3000r/min。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动方法中，控制器的参数包括锡林的启动信号、锡林的停止信号、锡林的实时位置、预设的运动曲线数值、运动补偿曲线数值等，通过总线控制字的方式发送给各自的伺服放大器，实现多个伺服电机的同步运转。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动方法中，伺服放大器根据配置可以设置成接收电流信号、速度信号或者位置信号，伺服电机通过接收伺服放大器发送过来的三种信号中的一种进行实时位置跟随，并能反馈当前位置和速度等实时参数给控制器，便于控制器进行单独的运动补偿。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动方法中，采用一个控制器进行控制的情况下，该控制器为主控制器，能实时读取编码器信号(反映了锡林的旋转分度)，通过总线同步送出控制信号给伺服放大器；如果采用多个控制器进行控制的话，其中一个控制器作为主控制器，用于获取编码器信号，通过总线技术发送到其余控制器进行同步，每个控制器(包括主控制器)分别控制一个伺服放大器。同时控制器能获取每个伺服放大器的反馈，对伺服放大器可以进行一定的单独补偿。
本发明采用分离罗拉分布式驱动取代现有整体式分离罗拉驱动，简化了复杂的机械传动装置，同时提高了电机的负载能力，有利于减小分离罗拉轴的扭转变形，并使钳次得到提高。
本发明提出的精梳机分离罗拉驱动机构及分布式驱动方法具有以下有益效果：分离罗拉可以在多个工位分开驱动，降低了控制系统对同步性的要求，消除了细长轴的扭转变形，带来精梳纺纱质量的提高；将精梳机中的分离罗拉设置为分段式结构可以采用直径更小的铝合金材料，降低了轴的转动惯量，有利于提高精梳速度和减小电机的能耗。
附图说明
图1为精梳机的整体结构示意图。
图2为本发明精梳机分离罗拉驱动机构的结构示意图。
图3为本发明精梳机分离罗拉驱动机构的剖面图。
图4为本发明实施例中精梳机分离罗拉驱动机构的结构示意图。
图5为本发明实施例中精梳机分离罗拉驱动机构的剖面图。
图6为本发明实施例中精梳机分离罗拉驱动机构的结构示意图。
图7为本发明实施例中精梳机分离罗拉驱动机构的剖面图。
图8为本发明精梳机分离罗拉分布式驱动方法的流程图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对发明作进一步的详细说明。实施本发明的过程、条件、实验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
图1至图7中，1-精梳机支架，2-分离罗拉部，21-分离罗拉，3-伺服电机，31-电机轴齿轮，4-罗拉齿轮，5-惰轮，6-电机轴带轮，7-同步带，8-张紧轮，9-上支撑轴，10-下支撑轴。
本发明提出了一种精梳机分离罗拉分布式驱动机构，包括：精梳机支架1、分离罗拉部2和伺服电机3。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动机构中，精梳机支架1顶部有上支撑轴9，底部有下支撑轴10，分离罗拉部2通过其两端设置的轴承支撑在精梳机支架1上。精梳机支架1上分布有多个分离罗拉部2。每个分离罗拉部2包括至少两个水平并列设置的分离罗拉21；每个分离罗拉部2均由独立的伺服电机3驱动。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动机构中，精梳机支架1上设置的分离罗拉部2数量为八个，分离罗拉部2按分离罗拉21首尾相连地设置在精梳机支架1上，如图2所示。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动机构中，进一步包括惰轮5，惰轮5设置在伺服电机3的输出轴上，惰轮5与罗拉齿轮4相互配合，伺服电机3通过惰轮5驱动罗拉齿轮4和分离罗拉21。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动机构中，惰轮5与伺服电机3之间通过联轴器传动。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动机构中，伺服电机3的输出轴上进一步设置有电机轴齿轮31，惰轮5设置在电机轴齿轮31和罗拉齿轮4之间，惰轮5分别与电机轴齿轮31和罗拉齿轮4相互配合。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动机构中，罗拉齿轮4和惰轮5紧贴于精梳机支架1的一侧；伺服电机3设置于精梳机支架1的另一侧，伺服电机3设置在分离罗拉部2的下方。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动机构中，分离罗拉21的材料为铝合金的一种，并经过表面硬化处理，如镀硬铬或表面阳极氧化处理；惰轮5和罗拉齿轮4的材料为轻质的工程塑料，如PA+PTFE的耐磨尼龙。
本发明提出的精梳机分离罗拉驱动机构中，伺服电机3的输出轴上设置有电机轴带轮6，带轮通过同步带7驱动罗拉齿轮4。
本发明提出的精梳机分离罗拉驱动机构中，进一步包括张紧轮8，张紧轮8紧贴在同步带7的外侧。
本发明提出的精梳机分离罗拉驱动机构中，分离罗拉21的直径为20-28mm，长度为500-700mm。
本发明提出的精梳机分离罗拉驱动机构中，罗拉齿轮4的直径为20-60mm，厚度为10-60mm。
如图8所示，本发明还提出了一种精梳机分离罗拉分布式驱动方法，包括以下步骤：
步骤一：根据工艺要求，在精梳机支架1上设置多个分离罗拉部2；
步骤二：每个分离罗拉部2均由一个或一个以上的伺服电机3驱动；
步骤三：每个伺服电机3均由与其对应的伺服放大器控制转速；
步骤四：伺服放大器由一个或多个控制器进行控制；
步骤五：通过设置控制器的参数使伺服电机3运动同步，实现分离罗拉的分布式驱动。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动方法中，伺服电机3的功率为0.4-1KW，额定转速为1000-3000r/min。
本发明提出的精梳机分离罗拉分布式驱动方法，将原来一根整体分离罗拉分为多段，分别由多个伺服电机驱动。简化了复杂的机械传动装置，同时提高了电机的负载能力，有利于减小分离罗拉轴的扭转变形，并使钳次得到提高。
实施例1
如图2和图3所示，本实施例中的精梳机分离罗拉分布式驱动机构，包括：精梳机支架1、分离罗拉部2和伺服电机3。其中，精梳机支架1顶部有上支撑轴9，底部有下支撑轴10，分离罗拉部2通过其两端设置的轴承支撑在精梳机支架1上。精梳机支架1上分布有八个分离罗拉部2。每个分离罗拉部2包括两个水平并列设置的分离罗拉21；每个分离罗拉部2均由独立的伺服电机3驱动。
本实施例中，不同分离罗拉部2的分离罗拉21之间首尾相对，使分离罗拉部2呈一字排列。
本实施例中，伺服电机3通过惰轮5驱动罗拉齿轮4，惰轮5与伺服电机3通过联轴器设置传动。
本实施例中，罗拉齿轮4和惰轮5紧贴于精梳机支架1的内侧，伺服电机3设置于精梳机支架1的外侧，伺服电机3设置在分离罗拉部2的下方。
本实施例中，分离罗拉21的直径为28mm，长度为700mm；罗拉齿轮4的直径为60mm，厚度为20mm；惰轮5的直径为60mm，厚度为50mm。
本实施例中，分离罗拉21的材料为铝合金的一种，并经过表面硬化处理的镀硬铬；惰轮5的材料为PA+PTFE的耐磨尼龙。
本实施例中，伺服电机3的功率为0.4KW，额定转速为1000r/min。
本实施例中的精梳机分离罗拉分布式驱动方法，其包括以下步骤：
步骤一：根据工艺要求，在精梳机支架1上设置八个分离罗拉部2；
步骤二：每个分离罗拉部2均由一个伺服电机3驱动分离罗拉21；
步骤三：每个伺服电机3均由一个伺服放大器控制转速；
步骤四：八个伺服放大器由一个控制器进行控制；
步骤五：通过设置控制器的参数使伺服电机3运动同步，实现分离罗拉21的分布式驱动。
实施例2
如图4和图5所示，本实施例中的精梳机分离罗拉分布式驱动机构，包括精梳机支架1、分离罗拉部2和伺服电机3。
本实施例与实施例1的区别在于：
本实施例中的伺服电机3的输出轴上设置有电机轴齿轮31，由二个伺服电机3通过电机轴齿轮31与惰轮5连接，伺服电机3通过惰轮5驱动罗拉齿轮4。
本实施例中，罗拉齿轮4、电机轴齿轮31和惰轮5紧贴于精梳机支架1的一侧；伺服电机3设置于精梳机支架1的另一侧，伺服电机3设置在分离罗拉部2的下方。
本实施例中，分离罗拉21的直径为20mm，长度为600mm；罗拉齿轮4的直径为40mm，厚度为30mm；惰轮5的直径为40mm，厚度为60mm。
本实施例中，伺服电机3的功率为1KW，额定转速为3000r/min。
本实施例与实施例1相比，减小了齿轮的模数和直径，适当增加齿轮的厚度，使得罗拉齿轮4、电机轴齿轮31和惰轮5能够布置在同一个平面内。
本实施例中，分离罗拉21的材料为铝合金的一种，并经过表面阳极氧化处理；惰轮5的材料为轻质的工程塑料。
在本实施实例中，由于使用了多个伺服电机3，可以允许伺服电机3有更大的总输出转矩，克服了因电机本身和传动齿轮带来的转动惯量的增加。
实施例3
如图6和图7所示，本实施例中的精梳机分离罗拉分布式驱动机构，包括精梳机支架1、分离罗拉部2和伺服电机3。
本实施例与实施例1的区别在于：
本实施例中，伺服电机3的输出轴上设置有电机轴带轮6，带轮通过同步带7驱动罗拉齿轮4。
本实施例中，还包括张紧轮8，多个张紧轮8紧贴在同步带7的外侧。
本实施例中，分离罗拉部2的伺服电机3的数量至两个，分离罗拉21的驱动形式为由同步带7驱动。
本实施例中，伺服电机3可以布置在分离罗拉部2下方的任意位置，避开同其他结构的空间干涉，增加了电机布置的柔性。
本实施例中，分离罗拉21的直径为24mm，长度为500mm；罗拉齿轮4的直径为50mm，厚度为25mm。
本实施例中，伺服电机3的功率为0.7KW，额定转速为2000r/min。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。
Claims (10)
1.一种精梳机分离罗拉分布式驱动机构，其特征在于，包括：精梳机支架(1)、分离罗拉部(2)和伺服电机(3)；其中，
所述精梳机支架(1)上设置有多个所述分离罗拉部(2)；
所述分离罗拉部(2)包括至少两个并列设置的分离罗拉(21)，所述分离罗拉(21)上设置有罗拉齿轮(4)；
所述伺服电机(3)通过所述罗拉齿轮(4)驱动所述分离罗拉(21)。
2.如权利要求1所述的精梳机分离罗拉分布式驱动机构，其特征在于，所述伺服电机(3)的输出轴上设置有电机轴带轮(6)，所述电机轴带轮(6)通过同步带(7)与所述罗拉齿轮(4)之间联动，用于驱动所述罗拉齿轮(4)。
3.如权利要求1所述的精梳机分离罗拉分布式驱动机构，其特征在于，进一步包括惰轮(5)，所述惰轮(5)设置在所述伺服电机(3)的输出轴上，所述惰轮(5)与所述罗拉齿轮(4)相互配合，所述伺服电机(3)通过所述惰轮(5)驱动所述罗拉齿轮(4)和所述分离罗拉(21)。
4.如权利要求3所述的精梳机分离罗拉分布式驱动机构，其特征在于，所述惰轮(5)与所述伺服电机(3)之间通过联轴器传动。
5.如权利要求3所述的精梳机分离罗拉分布式驱动机构，其特征在于，所述伺服电机(3)的输出轴上进一步设置有电机轴齿轮(31)，所述惰轮(5)设置在所述电机轴齿轮(31)和所述罗拉齿轮(4)之间，所述惰轮(5)分别与所述电机轴齿轮(31)和所述罗拉齿轮(4)相互配合。
6.如权利要求3所述的精梳机分离罗拉分布式驱动机构，其特征在于，所述分离罗拉(21)的材料为经过表面硬化处理的铝合金；所述罗拉齿轮(4)和所述惰轮(5)的材料为工程塑料。
7.如权利要求1所述的精梳机分离罗拉分布式驱动机构，其特征在于，所述分离罗拉部(2)数量为八个，所述分离罗拉部(2)按所述分离罗拉(21)首尾相连地设置在所述精梳机支架(1)上。
8.如权利要求1所述的精梳机分离罗拉分布式驱动机构，其特征在于，所述分离罗拉(21)直径为20-28mm，长度为500-700mm；所述罗拉齿轮(4)直径为20-60mm，厚度为10-60mm。
9.如权利要求1所述的精梳机分离罗拉分布式驱动机构，其特征在于，所述伺服电机(3)的功率为0.4-1KW，额定转速为1000-3000r/min。
10.一种精梳机分离罗拉分布式驱动方法，其特征在于，用于如权利要求1-9之任一项所述的精梳机分离罗拉分布式驱动机构，其包括以下步骤：
步骤一：在精梳机支架(1)上设置多个分离罗拉部(2)；
步骤二：每个分离罗拉部(2)均由一个或一个以上的伺服电机(3)驱动；
步骤三：伺服电机(3)由伺服放大器控制转速；
步骤四：所述伺服放大器由一个或多个控制器进行控制；
步骤五：通过设置所述控制器的参数使所述伺服电机(3)同步转动。
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