CN106865352A - 一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置及控制方法，包括纱线张力施加装置和智能控制系统，所述纱线张力施加装置同时连接有弹性装置和惯性负载装置，所述弹性装置包括步进电机和弹性结构，所述惯性负载装置包括连杆，所述连杆的一端连接有配重，所述连杆的另一端固定，通过所述步进电机驱动所述弹性结构的平衡位置。本发明实现了槽筒式络筒机在卷绕过程中张力的实时控制，生产出供染色的筒纱，同锭之间、锭与锭之间密度均匀一致，而且可以生产出特殊要求(如内紧外松)的筒纱，成形更好，锭长更准确。

Description

一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置及控制方法

技术领域

本发明涉及一种纱线张力调整与控制方法，具体涉及一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置及控制方法。

背景技术

绞纱染色形不成较大规模的批量生产，纱线批差多、易色花、消耗大、强力损伤较严重，针织品的手感也差。筒子纱染色可有效避免此类缺点，同时筒纱染色在减轻劳动强度，减少生产工序，比绞纱染色具有较多的优越性，筒子染色的质量关键问题在于松式筒子的成形和卷绕方式。筒纱的络筒质量应符合：筒子表面的纱线分布要均匀,卷绕密度要适当和内中外均匀一致，特别是密度均匀更关键；筒子成形要好,表面和两端平整，无脱圈、重叠等现象，特别是无重叠很关键；各个筒子质量要一致,包括大小、重量要一致。也就是说供染色用的筒纱要求密度均匀一致、成形好、锭长准确，而决定筒纱卷绕密度均匀一致的关键因素就是在卷绕过程中控制纱线的张力恒定。因为染色的筒纱和经轴是紧密缠绕在筒子和轴管上的，具有一定的密度,容易产生内外层色差，造成颜色的批差问题。

槽筒式松式络筒机作为筒子染色成筒作业的设备，目前国内现有的厂家生产的槽筒式络筒机在卷绕过程中对纱线张力的控制都是通过给纱线施加摩擦力的方式附加纱线张力，施加的张力方式如盘式张力装置，杆式张力装置，球式张力装置和杠杆式张力装置。施加的张力大小都是预先设定的一个值，设置的方式有两种，一种是使弹簧设置，一种是加载重力负载。一般不能够随退绕张力的变化而自动调整附加张力的大小，因而保证不了卷绕过程中纱线张力的恒定。

同时，上述两种单一的张力预置方式，在使用中也有一定的局限性。单一的弹性负载，盘式张力装置，当遇到频繁的纱节波动时，很容易引起共振跳动，这在实践中已被证实。通过测量纱线张力，应用此机构进行反馈控制张力，显然是不可行的；其它几种一般是加以重力负载的大小来调节纱线摩擦力，如杆式或张力梳(杠杆式)，配以不同的重量的杠杆(或配重)可以改变纱线与摩擦杆(齿)的包围角，从面改变纱路的摩擦力。而球式张力，则通过球的重量，直接决定纱线的张力。由于重力负载惯性特性，运动变化滞后，有效缓解了弹性负载的共振跳动问题。

不过，当遇到纱结时，摩擦杆(齿)的运动，带动杠杆或配重运动。纱线的运动速度极快的情况下，纱纱节引起的杠杆或配重运动变化(加速度)也极大。由于惯性特性，牛顿运动定律，此时杠杆或配重加速度非常大，因此，其反作用力波动也十分明显，引起纱线张力的急剧变化。这是一般松式络筒定长不准，断头频繁的原因。

发明内容

发明目的：本发明的目的是为了解决现有技术中的不足，提供一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置及控制方法，用一台步进电机驱动弹性结构，控制杠杆配重与弹性结构的平衡位置，达到调节装置在纱线上的直接作用力；同时由于平衡位置是由弹性结构控制，当纱结引起张力波动时，能及时缓冲吸振；而当高频谐振引起振动时，惯性重力杠杆的滞后效应又能很好地抑制高频共振。

技术方案：本发明所述的一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置，包括纱线张力施加装置和智能控制系统，所述纱线张力施加装置同时连接有弹性装置和惯性负载装置，所述弹性装置包括步进电机和弹性结构，所述惯性负载装置包括连杆，所述连杆的一端连接有配重，所述连杆的另一端固定，通过所述步进电机驱动所述弹性结构的控制连杆配重与弹性结构的平衡位置；

所述智能控制系统包括设置在络筒机每一锭上的智能控制单元，所述智能控制单元包括锭位智能控制器、卷绕机构、张力控制机构，张力控制机构内装有张力传感器，张力传感器与锭位智能控制器通过线路电连接，锭位智能控制器通过线路控制弹性装置中的步进电机，卷绕机构中设置有探纱器、卷绕圈数传感器，所述探纱器、卷绕圈数传感器分别与锭位智能控制器电连接，所述锭位智能控制器通过线路控制直流无刷电机驱动卷绕机构，并通过附加高频干扰，改变卷绕速度，达到筒纱成形防叠的目的。

进一步的，所述纱线张力施加装置包括盘式张力装置、杠杆式张力装置和张力梳式张力装置。

进一步的，所述弹性结构采用弹簧，包括轴向拉伸和角度旋转等形式。

进一步的，所述张力传感器安装在卷绕筒子的纱路中，用于不间断地检测纱线张力，并将测量的张力信号传给锭位智能控制器。

进一步的，所述锭位智能控制器还通过总线路与总控台电脑相连，实现张力、锭长以及卷绕速度的设定与实时检测。

本发明还公开了上述一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置的控制方法，包括如下步骤：

(1)张力传感器不间断地检测纱线张力，并将测量的张力信号传给锭位智能控制器；

(2)锭位智能控制器将传来的张力信号与预存的张力值比较，根据比较结果控制步进电机角位移，调节弹簧压缩，弹簧张力与配重形成平衡，配重平衡位置决定作用连杆在纱线张力施加装置的压力大小，实现纱线摩擦张力的调节；

(3)当测量的张力波动时，智能控制器控制步进电机调节弹簧改变弹力，此时重力配重连杆移动；根据力矩平衡，配重与弹簧形成新的平衡，此时纱线张力施加装置纱线通过的摩擦张力改变。

有益效果：本发明实现了槽筒式络筒机在卷绕过程中张力的实时控制，生产出供染色的筒纱，同锭之间、锭与锭之间密度均匀一致，而且可以生产出特殊要求(如内紧外松)的筒纱，成形更好，锭长更准确。

附图说明

图1为本发明第一实施例的结构示意图；

图2为本发明第二实施例的结构示意图；

图3为本发明第三实施例的结构示意图。

图4是本发明智能控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图对本发明的技术方案作进一步详细说明：

实施例1

如图1所示的一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置，包括纱线张力施加装置3和智能控制系统，纱线张力施加装置3采用张力梳结构。所述纱线张力施加装置3同时连接有弹性装置和惯性负载装置，所述弹性装置包括步进电机2和弹簧1，所述惯性负载装置包括连杆5，所述连杆5的一端连接有配重6，所述连杆的另一端固定连接有张力梳固定铰部8，通过所述步进电机2驱动所述弹簧1的伸长，弹力与配重6重力形成平衡，控制张力梳的开口。

如图4所示，所述智能控制系统包括设置在络筒机每一锭上的智能控制单元，所述智能控制单元包括锭位智能控制器、卷绕机构、张力控制机构，张力控制机构内装有张力传感器，张力传感器与锭位智能控制器通过线路电连接，锭位智能控制器通过线路控制弹性装置中的步进电机，卷绕机构中设置有探纱器、卷绕圈数传感器，所述探纱器、卷绕圈数传感器分别与锭位智能控制器电连接，所述锭位智能控制器通过线路控制直流无刷电机驱动卷绕机构，并通过附加高频干扰，改变卷绕速度，达到筒纱成形防叠的目的。所述锭位智能控制器还通过总线路与总控台电脑相连，实现张力、锭长以及卷绕速度的设定与实时检测。

该纱线张力装置的控制方法如下：

张力传感器位于卷绕筒子的纱路中，用于不间断地检测纱线4张力，并将测量的张力信号传给锭位智能控制器，锭位智能控制器将传来的张力信号与预存的张力值比较，根据比较结果控制步进电机2的角位移，调节弹簧1伸长，弹簧张力与配重形成平衡，配重平衡位置决定张力梳开口大小，实现纱线摩擦张力的调节。当测量的张力偏大时，智能控制器控制步进电机调节弹簧伸长减小，弹力变小，此时在重力配重及连杆力矩作用下，张力梳开口变小，纱线摩擦角变小，纱线通过的摩擦张力变小。当测量的张力偏小时，智能控制器控制步进电机调节弹簧伸长增大，弹力变大，此时在重力配重及连杆力矩作用下，张力梳开口变大，纱线摩擦角变大，纱线通过的摩擦张力变大。

实施例2

如图2所示的一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置，包括纱线张力施加装置3和智能控制系统。所述纱线张力施加装置3采用张力梳结构，同时连接有弹性装置和惯性负载装置，所述弹性装置包括步进电机2和弹簧1，所述惯性负载装置包括连杆5，所述连杆5的一端连接有配重6，所述连杆的另一端固定连接有固定铰7，通过所述步进电机2驱动所述弹簧1的伸长，控制连杆5上的配重6的平衡位置。

其智能控制系统与实施例1相同。

该纱线张力装置的控制方法如下：

张力传感器位于卷绕筒子的纱路中，检测纱线4张力，并将测量的张力信号传给锭位智能控制器，锭位智能控制器将传来的张力信号与预存的张力值比较，根据比较结果控制步进电机角位移，调节弹簧伸长，弹簧张力与配重形成平衡，配重平衡位置决定张力梳开口大小，实现纱线摩擦张力的调节。

当测量的张力偏大时，智能控制器控制步进电机调节弹簧伸长减小，弹力变小，此时重力配重连杆右移；根据力的合成原理，配重作用在连杆上的两力夹角变大，合力变小此时张力梳开口变小，纱线摩擦角变小，纱线通过的摩擦张力变小。当测量的张力偏小时，智能控制器控制步进电机调节弹簧伸长增大，弹力变大，此时重力配重连杆左移；根据力的合成原理，配重作用在连杆上的两力夹角变小，合力变大，此时张力梳开口变大，纱线摩擦角变大，纱线通过的摩擦张力变大。

实施例3

如图1所示的一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置，包括纱线张力施加装置3和智能控制系统，所述纱线张力施加装置3同时连接有弹性装置和惯性负载装置，所述弹性装置包括步进电机2和弹簧1，所述惯性负载装置包括连杆5，所述连杆5的一端连接有配重6，所述连杆的另一端固定连接有固定铰7，通过所述步进电机2驱动所述弹簧1的平衡位置，控制连杆5上的配重6与重力垂直线的距离，其中纱线张力施加装置3采用张力盘结构。

其智能控制系统与实施例1相同。

该纱线张力装置的控制方法如下：

张力传感器位于卷绕筒子的纱路中，用于不间断地检测纱线4张力，并将测量的张力信号传给锭位智能控制器，锭位智能控制器将传来的张力信号与预存的张力值比较，根据比较结果控制步进电机角位移，调节弹簧压缩，弹簧张力与配重形成平衡，配重平衡位置决定作用连杆在张力盘的压力大小，实现纱线摩擦张力的调节。

当测量的张力偏大时，智能控制器控制步进电机调节弹簧压缩减小，弹力变小，此时重力配重连杆左移；根据力矩平衡，配重作用在连杆上的力变小，此时张力盘纱线4夹持力变小，纱线通过的摩擦张力变小。反之测量的张力偏小时，智能控制器控制步进电机调节弹簧压缩增大，弹力变大，此时重力配重连杆右移；根据力矩平衡，配重作用在连杆上的力变大，此时张力盘纱线4夹持力变大，纱线通过的摩擦张力变大。

本发明的的特征是实现了卷绕过程中张力的智能控制，与目前现有的在国内市场上的槽筒式络筒机相比，张力控制更精确、可控，张力参数的设定有起始张力和结束张力，当设定的起始张力与结束张力相等时，在整锭的卷绕过程中张力将保持恒定，当设定的开始张力大于结束张力时，就可生产出内紧外松的筒纱。

下表是在相同工艺条件下与某参考品牌产品的对比实验：

最大锭差比照表

筒纱密度分散表

实验表明，采用本装置的筒纱一致性得到较大的提升。

本发明采用一种弹性与惯性负载相结合的装置，用一台步进电机驱动弹性结构的平衡位置，控制杠杆配重与重力垂直线的距离，达到调节配重在纱线装置上的直接作用力；同时由于平衡位置是由弹性结构控制，当纱结引起张力波动时，能及时缓冲吸振；而当高频谐振引起振动时，惯性重力杠杆的滞后效应又能很好地抑制高频共振。实现了槽筒式络筒机在卷绕过程中张力的实时控制，生产出供染色的筒纱，同锭之间、锭与锭之间密度均匀一致，而且可以生产出特殊要求(如内紧外松)的筒纱，成形更好，锭长更准确。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置，其特征在于：包括纱线张力施加装置和智能控制系统，所述纱线张力施加装置同时连接有弹性装置和惯性负载装置，所述弹性装置包括步进电机和弹性结构，所述惯性负载装置包括连杆，所述连杆的一端连接有配重，所述连杆的另一端固定，通过所述步进电机驱动所述弹性结构的控制连杆配重与弹性结构的平衡位置；

所述智能控制系统包括设置在络筒机每一锭上的智能控制单元，所述智能控制单元包括锭位智能控制器、卷绕机构、张力控制机构，张力控制机构内装有张力传感器，张力传感器与锭位智能控制器通过线路电连接，锭位智能控制器通过线路控制弹性装置中的步进电机，卷绕机构中设置有探纱器、卷绕圈数传感器，所述探纱器、卷绕圈数传感器分别与锭位智能控制器电连接，所述锭位智能控制器通过线路控制直流无刷电机驱动卷绕机构，并通过附加高频干扰，改变卷绕速度，达到筒纱成形防叠的目的。

2.根据权利要求1所述的一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置，其特征在于：所述纱线张力施加装置包括盘式张力装置、杠杆式张力装置和张力梳式张力装置。

3.根据权利要求1所述的一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置，其特征在于：所述弹性结构采用弹簧，包括轴向拉伸和角度旋转等形式。

4.根据权利要求1所述的一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置，其特征在于：所述张力传感器安装在卷绕筒子的纱路中，用于不间断地检测纱线张力，并将测量的张力信号传给锭位智能控制器。

5.根据权利要求1所述的一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置，其特征在于：所述锭位智能控制器还通过总线路与总控台电脑相连，实现张力、锭长以及卷绕速度的设定与实时检测。

6.根据权利要求1-5任一一项所述的一种弹性与惯性负载相结合的纱线张力装置的控制方法，其特征在于：包括如下步骤：

（1）张力传感器不间断地检测纱线张力，并将测量的张力信号传给锭位智能控制器；

（2）锭位智能控制器将传来的张力信号与预存的张力值比较，根据比较结果控制步进电机角位移，调节弹簧压缩，弹簧张力与配重形成平衡，配重平衡位置决定作用连杆在纱线张力施加装置的压力大小，实现纱线摩擦张力的调节；

（3）当测量的张力波动时，智能控制器控制步进电机调节弹簧改变弹力，此时重力配重连杆移动；根据力矩平衡，配重与弹簧形成新的平衡，此时纱线张力施加装置纱线通过的摩擦张力改变。