CN109267218B - 用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的装置 - Google Patents

Abstract

用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的装置包括两个相对制动元件(1、2)，其平行于片梭(P)的运动方向。制动元件(2)可通过带有线性或旋转电动机的电驱动器移动和操作，以用制动力(F)将片梭(P)压紧在所述制动元件(1、2)之间。所述制动力(F)可根据片梭(P)的停止位置进行调节。

Description

用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的装置

技术领域

本发明涉及一种用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的装置。特别地，本发明涉及这样一种制动装置，该制动装置在制动强度和片梭的位置两方面都进行控制，用于在引纬行程结束时最佳地调节对片梭的制动作用以获得其停止在预定的位置上。

背景技术

众所周知，片梭织机与其他类型的织机的不同之处在于，纬纱通过片梭(即具有合适质量和形状的锥形金属体)沿着导轨插入梭口。片梭被装载到在梭口外部的导轨的起始工位中，然后在纬纱的自由端抓住梭口后，用任何已知的装置发射到梭口中。在片梭发射后，片梭穿过梭口，随之拖动纬纱，从而产生所期望的引纬。

在梭口的出口处(通常与织机相对于纺织者位置的右侧相对应)，片梭通过位于在梭口外部的导轨的到达工位中的制动装置减速并停止；在片梭停止后，纬纱从片梭中释放出来。然后将没有纬纱的片梭通过合适的移除和传递系统从制动装置卸下并返回到织机的发射侧(通常是左侧)，该移除和传递系统将片梭返回到发射台，其中在将它们联接到新的所期望的纬纱之后，再次在梭口内发射它们。当然，一定数量的片梭同时在一个特定的织机上运行，该数量基本上由织机的高度和将片梭从到达工位返回到起始工位的移除和传递系统的速度决定。

目前，用于停止片梭的制动装置是机械箱装置，其包含片梭停止在其中的弹性材料。弹性材料包括平行的上层和下层，它们以低于片梭厚度的相互距离放置，片梭被楔入其间，将其动能转换成弹性材料的弹性压缩变形和热量。通过改变弹性材料的所述层之间的距离，由于片梭的更快或更慢的楔入，可以获得制动强度的粗调。

由于片梭的反复冲击，这种类型的制动装置具有基本上两个缺点：很难精确控制片梭的最终停止位置由于高疲劳与过热磨损和由于制动装置的弹性材料承受的高剪切应力而引起的非常短的使用寿命。

关于第一个缺点，应该注意的是，最终的片梭停止位置不仅可以根据形成制动装置的弹性材料的逐渐磨损程度而变化，而且还可以根据在制动阶段开始时的剩余弹射能量而变化，该剩余弹射能量可以取决于具体的纺织条件而变化。因此，在已知类型的片梭织机中，总是需要提供一种在制动阶段结束后重新定位片梭的装置。这种装置从其实际的、不受控制的、然后可变的停止位置拾取片梭，并将其移动到适于进行纬纱释放并且连续地将片梭移除和传递的预定位置。

发明内容

因此，本发明所解决的问题是克服片梭织机中的当前片梭制动装置的上述缺点，首先是允许以足够的精度调节片梭的最终停止位置，而不管制动装置的磨损状况和片梭进入所述装置所用的剩余能量水平如何，其次是显著增加装置的使用寿命。

因此，本发明的第一个目的是提出一种用于片梭的主动式制动装置，其中有一个制动元件，其具有可调节的位置和力，以调制对进入的片梭的制动作用的强度，以确定片梭停止在预定的期望位置上。

因此，本发明的第二个目的是提出一种用于片梭的制动装置，其中制动元件不是基于它们自身的弹性变形而是仅仅基于摩擦力而操作。此外，所述摩擦力在一制动拉伸期间产生，该制动拉伸具有预定长度，该预定长度被确定为通过在所述制动拉伸的整个长度上适当地分布制动作用而将所使用的摩擦材料的应力和磨损保持在合适的范围内。因此，在制动装置的片梭和制动元件之间接触时不会引起对制动元件的有害冲击效应。

这些目的是通过一种用于对在具有本发明的特征的片梭织机中的片梭的受控制动的装置来实现的。所述制动装置的进一步优选特征在下文中限定。

附图说明

根据本发明的用于对片梭进行受控制动的装置的其它特征和优点无论如何将从以下对仅通过非限制性示例的方式给出并在附图中示出的其一些优选实施例的详细描述中变得更加明显，在附图中：

图1是根据本发明的用于对片梭进行受控制动的装置的示意性侧视图；

图2是图1的支撑体的制动装置的可移动制动元件和相对的支撑体的透视图；

图3是设置有线性电动机的线圈的图2的支撑体的视图；

图4是进一步设置有倒ω形定子以与所述线圈一起形成线性电动机的图3的支撑体的视图，该线性电动机的支撑体是可移动线性元件；

图5是图4的组件支撑体/线性电动机的横截面图；

图6是图1的制动装置的可移动制动元件和由旋转电动机组成的相对的驱动器的第二实施例的透视图；和

图7是图4的组件支撑体/线性电动机的横截面图，其包括固定制动元件的优选实施例，其中几个相同的固定制动元件结合在片梭引出轮中。

具体实施方式

根据本发明，为了实现所指定的目的并因此解决上述问题，提供一种电动制动装置，该电动制动装置通过利用由平行于其运动方向的片梭表面和制动装置的两个相对的制动元件之间的接触引起并由合适的摩擦材料制成产生的摩擦力，逐渐减小片梭的速度直至其完全停止。

如图1中示意性所示，本发明的制动装置优选包括：固定制动元件1，其与片梭P的导轨对齐；以及相对的可移动制动元件2，其相互平行且间隔开以在引纬行程(将在其中定位本发明的制动装置)结束时允许片梭P进入它们之间的程度。在图中所示的实施例中，固定制动元件1是装置的下制动元件，并牢固地固定在所述装置的支撑结构上；另一方面，可移动制动元件2固定在可移动支撑体3的下部。优选地，支撑体3可以根据两个自由度进行两种不同的运动，即沿片梭P进入制动装置的运动方向G的运动和沿与运动方向G正交的方向F的运动两者，以施加制动力并补偿制动元件1和2的摩擦材料的逐渐磨损。此外，上述两种运动被相互连接以使得支撑体3沿方向G的运动引起该支撑体3以及制动元件2因此而沿相对于制动方向F的相反方向的同时运动。

在所示的优选实施例中，由于支撑体3和制动装置的支撑结构之间的铰接式平行四边形连接，而获得支撑体3沿方向F和G的两个自由度的所述相互连接。以这种方式，由片梭P施加在相对的制动元件1和2上的摩擦力(其倾向于使上制动元件2沿箭头G的方向移动)也使制动元件2沿相对于箭头F的相反方向移动，因此倾向于与下面更好地讨论的对其的“关闭”制动动作相反的“打开”制动装置。这使得制动动作更加平缓并且避免将阻挡制动装置的“堵塞”制动元件1和2之间的片梭P的任何可能的风险。

所述铰接式平行四边形连接优选地通过一对相等长度的连杆4获得，所述连杆4在其一端(5)处铰链到制动装置(未示出)的支撑结构并且在另一端(6)处铰链到支撑体3。因此，该两根连杆4的角位移是相同的，并且涉及支撑体3的平移以及同时升高/降低，然而支撑体3总是保持与其自身平行并且与片梭P的滑动路径平行。可移动支撑体3执行若干功能，即：

·它支撑可移动制动元件2；

·它的形状经过适当设计以优化在制动过程中所产生的热量的散发；

·它是还包括连杆4的铰接式平行四边形的平行平移元件，检测并处理该连杆4的位移以控制制动操作；

·在制动装置驱动器是与所述支撑体3一体的线性致动器的实施例中，它可选地允许直接施加制动力。

实际上，本发明的制动装置可以通过线性电动机(该线性电动机的可移动部分与支撑体3成一体)驱动，或者通过旋转电动机(该旋转电动机借助于本身已知的任何合适的运动机构而将机械力矩施加到支撑体3的一根连杆4上)驱动。在下面的段落中，将讨论制动装置的这两种类型的驱动器的优点和限制。

应用于支撑体的线性电动机的可能实施例被示出在图3和5中，其中该电动机由环形线圈7组成，该环形线圈7具有大致矩形形状，被缠绕在线轴8上，而该线轴8提供其机械坚固性并允许其稳定地固定在支撑体3上。线圈7的尺寸适当地被确定为与支撑体3机械地成为一体，因此其是线性电动机的可移动元件。所述线性电动机的固定元件或定子9代之以由具有倒ω形横截面形状的铁磁芯形成，如图5所示。在定子9的两个外腿的内侧上，固定永磁体10，而将定子9的中心腿插入线圈7内。定子9显然与制动装置的支撑结构一体形成，而在定子9和线圈7之间存在纵向间隙，该纵向间隙足以允许由于支撑体3的铰接而引起的纵向运动。由于该运动在任何情况下都具有非常有限的范围，所以线圈7的矩形结构在每个工作状态下可以保持在由磁铁10产生的磁场内，因此在支撑体3的位置改变的同时保持线性电动机的效率几乎恒定。

支撑体3的上述线性驱动的主要优点在于，由线性电动机提供的制动力直接被施加到可移动制动元件2下方的片梭P上，所述制动力也关于支撑体3沿横向和纵向很均衡且均匀地分布。线性驱动器的缺点在于，线圈7在其操作期间产生的焦耳效应热量部分地通过传导直接传递到支撑体3上。这损害了支撑体3耗散由对片梭P的制动作用所产生的热量的能力，并最终提高所述片梭的温度。因此，通过在支撑体3的合适的内部通道中提供对冷却流体的循环，可以有利于采用对支撑体3的强制冷却。

如上所述，本发明的制动装置的第二种类型的驱动装置包括位置控制式旋转电动机M。由电动机M提供的扭矩可以直接被施加到其中一根连杆4的旋转支点上，从而获得电动机角度和连杆角度之间的传动比T＝1。然而，这种系统的主要限制是需要非常高的扭矩值来产生必要的制动力。因此，对于高纺织速度而言，必须使用以高转子惯性为特征的大型电动机，这会损害制动装置的操作速度。这种直接驱动器的另一个限制是支撑体3的位置控制的精度，这是由于需要采用非常短的连杆4的整体传动比。

图6示出了旋转电动机M和其中一根连杆4之间的机械连接的优选实施例，其允许由于包括连杆12和13的铰接式四边形的曲柄11上的驱动扭矩而将所述机械力矩施加到平行四边形的连杆4上，其中连杆13与连杆4成一体，其在支撑体3上具有共同的旋转中心6。通过曲柄11和由连杆12和13形成的铰接式四边形获得的杆比允许在电动机角度和连杆角度之间具有传动比T<1，从而减小电动机M的驱动扭矩以获得所期望的制动力。而且，上述较低的传动比允许支撑体3运动的更好的角分辨率。

上述驱动解决方案具有显著的优点，即电动机M的任何过热都不会影响支撑体3的热状态，因此制动元件2的温度仅取决于室温和由在对片梭P的制动作用期间的摩擦所产生的热量。此外，支撑体3在这种情况下的几何形状可以通过增加如图6所示的、作为关于通过如上面关于线性电动机实施例所公开的冷却流体的内部循环获得的强制冷却的替代或附加冷却装置的散热片来修改，以获得支撑体3和制动元件2的更深的冷却作用。

在旋转驱动器的缺点中，应该注意的是，与线性驱动器不同，施加到支撑体3的制动力不是均匀地分布在支撑体本身上，而是施加在一个确定的点上，即在连杆13处。因此，该制动力在整个支撑体3上的正确扩展受到相同支撑体3的刚性和机构的铰接接头中的间隙的限制。

最后，相对于线性驱动器，旋转驱动器的另一个优点是机构的可移动部分的较轻质量-即支撑体3没有形成线性马达的可移动元件的线圈7-这改善了系统的动态性能。马达M的驱动轴优选地包括中间弹性联轴器14，用于阻尼由制动元件2和进入制动装置的片梭P之间的接触产生的对驱动轴的脉冲扭矩。

根据提供两种不同的交替操作模式的特殊程序，根据本发明的制动装置由电子控制器操作。在第一操作模式中，基于以下假设实施力控制：支撑体3沿与片梭P正交的方向施加的力等于由线性驱动器提供的力，或者直接与线性驱动器提供的扭矩成正比。由于该力或扭矩都与提供给各个电动机的电流成正比，因此电子控制器通过调节电流强度可以精确且连续地修改正交地施加到片梭P上的制动力。在操作模式中，代之以基于位置传感器15(图1)实施位置控制，该位置传感器15检测支撑体3相对于固定参考系的高度，然后例如通过PID调节器调节由马达提供的力/扭矩，以将支撑体3的高度保持在所期望的设定值。

在片梭P处于梭口内和穿过梭口的自由飞行阶段期间，可移动支撑体3按位置控制，并且其高度被调节到高于片梭P的厚度的等待位置，从而确保当片梭P进入制动装置时，在片梭P与制动装置的上制动元件2之间没有干涉。当片梭P到达本发明的制动装置前面时，位于制动装置入口处的两个相邻传感器16启动制动装置，同时允许计算片梭P的速度。在替代实施例中，当已经从其他装置知道片梭P的速度时，单个传感器16足以确定片梭P进入制动装置的时间。

一旦制动装置被激活，上支撑体3和片梭P之间的距离就通过支撑体3的受控运动逐渐减小，只有当片梭P完全位于制动装置上时才使这两个元件相互接触。基于所估计出的摩擦系数和进入的片梭P的速度，计算要施加到片梭P以获得具有期望长度的制动拉伸的正交力F，然后将提供该力所需要的电流提供给该装置的电动机。由于制动元件2已经与片梭P接触，因此该力F立即被施加到片梭P上并且片梭P容易减速直到其完全停止。然后，当片梭P完全静止时，片梭P保持压缩在两个制动元件1和2之间-优选以与制动阶段期间使用的力相比有所减小的力-以使大部分可用时间消散热量，以将其从片梭P传递到制动装置。

在该阶段中，还存在支撑体的位置传感器15的新读数，其随后将用于确定下一个片梭P的预期高度，从而每次都补偿制动元件1和2的逐渐磨损。随后，电子控制器返回到位置控制模式，使支撑体3到达适于从制动装置卸载片梭P的位置。一旦片梭P已经从制动装置卸载，支撑体3的位置控制模式保持激活，并且使支撑体3的高度到达下一个进入的片梭P的上述预期高度。

先前已经说过，基于片梭P的速度和制动元件1和2的摩擦系数，在每个新片梭P进入制动装置时计算制动力F。然而，摩擦系数不是恒定，而是由于温度、磨损和制动元件上可能存在的异物(如油和污垢残留物)而随时间变化。鉴于此，优选地从电子控制器动态地获得摩擦系数。这是通过实施一个整体调节器来实现的，该整体调节器旨在通过基于片梭P的停止位置的反馈控制器将制动拉伸的长度保持在设定值并精确地作用于该摩擦系数。

实际上，在每个进入的片梭上，借助于合适的传感器检测实际的制动拉伸，并计算关于设定的停止位置的误差。通过适当加权的常数(整体调节器的Ki)，所估计出的摩擦系数被修改为在运行状态下平均获得期望的设定制动拉伸。然后，在织机的任何重启阶段期间，将如此获得的整体调节器的常数Ki增加到Ki+Δ，以使制动装置快速调节到尚未处于热静止状态的制动元件的摩擦系数。

根据本发明的制动装置可以有效地与如同一申请人名下的专利公开EP-3037575中所公开的轮卸载装置相关联。事实上，在示例性示意图被示出在图7中的这种类型的轮卸载装置中，固定制动元件1可以有利地以多种形式制成，即通过提供固定在卸载轮Rs的多个圆周位置中的多个制动元件1。该卸载轮Rs的旋转轴线平行于片梭P的行进方向，使得其旋转不时带来不同的固定制动元件1：首先对应于装载工位17，其中制动元件1与上述制动装置的移动制动元件2完全对应；并且随后对应于排出工位18，该片梭P从其中返回到初始发射工位。事实上，对应于每个固定制动元件1，提供合适的磁性或机械紧固装置，用于它们在装载工位17和卸载工位18之间的运动期间暂时保持与相应固定制动元件1相关联的所述片梭P。在图7中，仅通过示例的方式示出了卸载工位18处于相对于装载工位19成180°的位置；然而，卸载工位18的位置决不受角度限制，并且可以定位在与装载工位17不同的任何有用位置，这取决于安装本发明的制动装置的单个织机的部件的特定布置。

设置在卸载轮Rs上的多个固定制动元件1的使用除了在单个装置中组合片梭制动功能以及片梭移除和传递功能的明显优点之外，还显示出另一个同样重要的优点，即允许在它们从装载工位17到卸载工位18的运动期间来自片梭P的制动热的良好自然消散，以及显著延长每个单个制动元件1的使用寿命。

自然地，当采用包括多个固定制动元件1的卸载轮Rs时，由位置传感器15在制动阶段结束时读取的、然后用于确定下一个片梭P的预期高度的高度信息也考虑到实际上正在考虑的固定制动元件1的具体特征，以考虑其质量、磨损或初始定位的任何变化。

然而，应该理解，本发明不应被视为受上述特定实施例的限制，这些实施例仅表示本发明的示范性实施例，而且在不脱离本发明的仅由所附权利要求排他地限定的范围的情况下，不同的变体是可能的，所有这些都在本领域技术人员的能力范围内。

Claims (19)

1.一种用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其特征在于，所述制动装置包括两个相对的第一制动元件和第二制动元件(1、2)，其与片梭(P)的运动方向平行，其中至少所述第二制动元件(2)是可移动的制动元件，并且由电驱动器操作以用制动力(F)将所述片梭(P)压紧在所述第一制动元件和第二制动元件(1、2)之间，通过基于所述片梭(P)的停止位置的反馈控制器将制动拉伸的长度保持在设定值，通过电子控制器调节供给到所述电驱动器的电流强度来直接调节所述制动力(F)。

2.如权利要求1所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中所述可移动的第二制动元件(2)容纳在支撑体(3)中，所述支撑体通过一对相同长度的连杆(4)平行于自身地移动，所述连杆在一端(5)处枢转连接到所述制动装置的支撑结构并且在另一端(6)处枢转连接到支撑体(3)，所述支撑体(3)远离所述第一制动元件(1)的运动意味着所述支撑体(3)沿所述片梭(P)的相同行进方向的同时运动。

3.如权利要求2所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中所述电驱动器是位置控制式旋转电动机(M)。

4.如权利要求3所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中所述电动机(M)的旋转轴通过运动机构与至少一个所述连杆(4)相连，所述运动机构能将机械力矩传递给所述连杆(4)。

5.如权利要求4所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中所述运动机构是铰接式平行四边形杆，包括曲柄(11)和第一和第二连杆(12、13)。

6.如权利要求5所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中所述第二连杆(13)与所述连杆(4)成一体，并且在所述支撑体(3)上具有相同的旋转中心。

7.如权利要求2所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中所述电驱动器是位置控制式线性电动机。

8.如权利要求7所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中所述线性电动机包括与所述支撑体(3)一体的线圈(7)和与所述制动装置的支撑结构一体的定子(9)。

9.如权利要求8所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中所述线圈(7)具有大致矩形的环形形状，并且所述定子具有倒ω形截面形状，包括插入所述线圈(7)的环形腔中的中心元件以及在其内侧上固定有永磁体(10)的两个外围元件。

10.如前述权利要求2-9中任一项所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中所述支撑体(3)设置有内部通道，所述内部通道用于冷却流体的循环。

11.如前述权利要求2-9中任一项所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中所述支撑体(3)设置有用于散热的散热片。

12.如前述权利要求1-9中任一项所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中所述反馈控制器包括：至少一个进入传感器(16)，用于确定片梭(P)进入制动装置的时间；和停止传感器，用于确定片梭(P)的停止位置。

13.如权利要求10所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中所述反馈控制器基于片梭(P)的到达速度和代表所述第一制动元件和第二制动元件(1、2)与片梭(P)的所估计出的摩擦系数的常数(Ki)，其值在每个进入的片梭处更新，以平均获得片梭(P)的设定停止位置。

14.如前述权利要求2-9中任一项所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中还设置有所述支撑体(3)的位置传感器(15)，用于在所述片梭(P)的接近、进入和停止阶段中调节所述两个相对的第一制动元件和第二制动元件(1、2)之间的距离。

15.如权利要求14所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中当检测到片梭(P)接近制动装置时，将所述支撑体(3)的位置调节到其中所述两个相对的第一制动元件和第二制动元件(1、2)之间的距离大于所述片梭(P)的厚度的高度。

16.如权利要求14所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中当检测到片梭(P)进入制动装置时，将所述支撑体(3)的位置调节到其中所述可移动的第二制动元件(2)和所述片梭(P)之间的距离被调节到零并因而施加所述制动力(F)的高度。

17.如权利要求14所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，其中当检测到片梭(P)停止在制动装置中时，首先检测支撑体(3)的新高度值，所述高度值考虑到所述两个相对的第一制动元件和第二制动元件(1、2)的已经发生的磨损，因此所述支撑体(3)的位置达到能允许从制动装置卸载片梭(P)的高度。

18.如前述权利要求1-9中任一项所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，包括多个第一制动元件(1)，所述第一制动元件(1)固定在卸载轮(Rs)的多个圆周位置上，所述卸载轮(Rs)将所述第一制动元件(1)连续地从装载工位(17)移动到卸载工位(18)，使得片梭(P)从该卸载工位(18)返回初始发射工位，在所述装载工位中第一制动元件(1)对应于所述可移动的第二制动元件(2)。

19.如权利要求18所述的用于在片梭织机中对片梭进行受控制动的制动装置，还包括紧固装置，用于在所述第一制动元件(1)从所述装载工位(17)移动到卸载工位(18)期间保持所述片梭(P)与所述第一制动元件(1)暂时相关联。

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