CN109554785A - 一种直驱式转杯及具有该直驱式转杯的转杯集群控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直驱式转杯，包括机壳、可转动的设置于机壳内的转轴、以及与转轴连接的转杯杯头，转轴上设有转子，机壳的内壁上设有与转子相匹配的定子，定子用于驱动转子转动，以带动转轴转动。其中，定子可以通过接电的方式产生磁场，转子为具有磁性的物质，可以在定子产生的磁场内进行转动，转子安装于转轴上，转子转动可带动转轴转动，转轴连接有转杯杯头，转杯杯头转动以进行纺纱。本发明所采用的驱动方式为磁力驱动转轴转动，摒弃了龙带压住龙带驱动块的方式，转轴上无其他压力，减少了转轴的径向力，降低了转轴的磨损，增加了转轴的使用寿命。本发明还公开了一种转杯集群控制系统，该系统可以对每个转杯单独控制。

Description

一种直驱式转杯及具有该直驱式转杯的转杯集群控制系统

技术领域

本发明涉及转杯纺纱技术领域，更具体地说，涉及一种直驱式转杯。此外，本发明还涉及一种包括上述直驱式转杯的转杯集群控制系统。

背景技术

转杯纺相比环锭纺，在纺纱效率、自动化程度和经济性上都具有非常突出的优势，是一种非常重要的纺纱方式。其中，转杯纺的转杯及其驱动系统是整个转杯纺的关键，通常都采用一根龙带进行驱动，龙带直接驱动转杯轴，整体式轴承的转轴前端装有转杯，转轴后端为龙带驱动块，龙带向下压住驱动块，通过龙带的移动来带动转杯轴的转动。

上述驱动方式是通过龙带驱动转杯进行转动，龙带是对龙带驱动块进行驱动，在驱动时龙带会压住驱动块，龙带会转杯轴产生较大的压力，使转杯轴产生较大的径向力，使转杯轴磨损严重，甚至损坏。

综上所述，如何减小转杯轴的径向力，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种直驱式转杯，该直驱式转杯在使用时可以减小转杯轴的径向力。

本发明的另一目的是提供一种包括上述直驱式转杯的转杯集群控制系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种直驱式转杯，包括机壳、可转动的设置于所述机壳内的转轴以及与所述转轴连接的转杯杯头，所述转轴上设有转子，所述机壳的内壁上设有与所述转子相匹配的定子，所述定子用于驱动所述转子转动，以带动所述转轴转动。

优选地，所述机壳的内壁设有凸起部，所述凸起部的内壁上设有与所述转轴的外周相匹配的第一径向空气轴承。

优选地，所述定子的端面上设有与所述转轴的外周相匹配的第二径向空气轴承。

优选地，所述机壳包括机壳本体和安装于所述机壳本体上的端盖，所述转轴上设有止推盘，所述凸起部的端面与所述端盖的内端面上均设有与所述止推盘的端面相匹配的轴向空气轴承，所述轴向空气轴承用于限制所述止推盘的轴向位移。

优选地，所述机壳上设有用于降低所述转轴转速的第一刹车执行机构，所述第一刹车执行机构的第一刹车槽与所述转轴的外周相匹配。

优选地，所述第一刹车执行机构为电磁铁刹车执行机构或弹簧机械传动刹车机构。

优选地，所述机壳上设有至少两个所述第一刹车执行机构，至少两个所述第一刹车执行机构关于所述转轴对称设置。

优选地，所述止推盘外周所对应的机壳本体上设有第二刹车执行机构，所述第二刹车执行机构的第二刹车槽与所述止推盘的外周相匹配。

一种转杯集群控制系统，包括整机上位机、以及与所述整机上位机连接的集群控制器，所述集群控制器的通讯母线上设有至少两个并联的转杯控制器的通讯线，所述集群控制器的电压母线上设有至少两个并联的所述转杯控制器的电压线，至少两个所述转杯控制器均连接于转杯装置，所述转杯装置为上述任意一项所述的直驱式转杯。

优选地，所述通讯母线为CAN总线或RS485总线。

本发明所提供的一种直驱式转杯，包括机壳、可转动的设置于机壳内的转轴、以及与转轴连接的转杯杯头，转轴上设有转子，机壳的内壁上设有与转子相匹配的定子，定子用于驱动转子转动，以带动转轴转动。

本发明设置的定子可以通过接电的方式产生磁场，定子与转子相匹配，且定子可驱动转子转动，转子为具有磁性的物质，可以在定子产生的磁场内进行转动，转子安装于转轴上，转子转动可带动转轴转动，从而驱动转轴转动，转轴连接有转杯杯头，转杯杯头转动以进行纺纱。

本发明所采用的驱动方式为磁力驱动转轴转动，摒弃了龙带压住龙带驱动块的方式，转轴上无其他压力，减少了转轴的径向力，降低了转轴的磨损，增加了转轴的使用寿命。

本发明还提供了一种转杯集群控制系统，该系统可以对每个转杯单独控制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的直驱式转杯的剖面图；

图2为本发明所提供的刹车执行机构用于对止推盘减速的剖面图；

图3为本发明所提供的集群控制系统的示意图；

图4为本发明所提供的第二径向空气轴承设于定子上的剖面图。

图1-4中：

1-后端盖，2-机壳本体，3-第一径向空气轴承，4-第二轴向空气轴承，5-止推盘，6-第一轴向空气轴承，7-前端盖，8-转杯杯头，9-铁芯，10-绕组，11-转子，12-转轴，13-密封盖，14-第一刹车槽，15-第一刹车执行机构，16-第二刹车槽，17-第二刹车执行机构，18-转杯控制器，19-电压线，20-通讯线，21-电压母线，22-通讯母线，23-集群控制器，24-整机上位机，25-第二径向空气轴承。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的核心是提供一种直驱式转杯，该直驱式转杯可以减小转杯轴的径向力。

本发明的另一核心是提供一种包括上述直驱式转杯的转杯集群控制系统。

请参考图1～4，图1为本发明所提供的直驱式转杯的剖面图；图2为本发明所提供的刹车执行机构用于对止推盘5减速的剖面图；图3为本发明所提供的集群控制系统的示意图；图4为本发明所提供的第二径向空气轴承设于定子上的剖面图。

一种直驱式转杯，包括机壳、可转动的设置于机壳内的转轴12以及与转轴12连接的转杯杯头8，转轴12上设有转子11，机壳的内壁上设有与转子11相匹配的定子，定子用于驱动转子11转动，以带动转轴12转动。

需要说明的是，机壳一般采用具有中空部分的圆筒壳体，转轴12设置于圆筒壳体的轴线上，机壳的材料可以采用铸铁或者铝合金制造，成本低且不易变形，机壳具体的形状和材料可根据实际需求进行设置。

转轴12为圆轴，采用非导磁材料，转轴12可以采用部分中空形式的圆轴，即在转轴12沿轴线方向设有部分中空槽，中空槽的截面可以为圆形也可以为方形，在中空槽的底面上设有圆柱形或者长方体形转子11。转子11为具有磁性的物质，优选地，转子11为转子磁钢，转子磁钢是由几种金属制作的永磁合金，如铁氧体、铝镍钴、钕铁硼、钐钴等类型永磁体。铝镍钴磁钢是最古老的一种磁钢，被人们称为天然磁体，虽然他最古老，但他出色的对高温的适应性，使其至今仍是最重要的磁钢之一，铝镍钴可以在500℃以上的高温下正常工作，这是他最大的特点，另外抗腐蚀性能也比其他的磁体强。

可选的，转子11可以为其他磁体，比如由铁、钴、镍组成的磁铁，无论采用哪种形式，转子11需匹配中空槽，且与中空槽固定连接，在转子11转动时可带动转轴12转动，为防止转子磁钢轻易脱落，可在中空槽的端面上设置密封盖13，使中空槽与密封盖13组成密封结构。

定子可以由铁芯9和绕组10组成，绕组10为通电线圈，通过螺旋缠绕的方式缠绕于铁芯9外周，铁芯9设置于机壳的内壁上。在设置定子与转子11时需要注意的是，定子与转子11在转轴12的轴向方向上对齐，不要使定子与转子11在转轴12的轴向方向上错位。

本发明设置的定子可以通过接电的方式产生磁场，定子与转子11相匹配，且定子可驱动转子11转动，转子11为具有磁性的物质，可以在定子产生的磁场内进行转动，转子11安装于转轴12上，转子11转动可带动转轴12转动，从而驱动转轴12转动，转轴12连接有转杯杯头8，转杯杯头8转动以进行纺纱。

本发明所采用的驱动方式为磁力驱动转轴12转动，摒弃了龙带压住龙带驱动块的方式，转轴12上无其他压力，减少了转轴12的径向力，降低了转轴12的磨损，增加了转轴12的使用寿命。

直接驱动转杯的方式相对于间接驱动来说减少了传动环节、传动效率高。本发明采用直接驱动结构，避免了龙带等的传动环节，整体效率高，更加节能。

在上述实施例的基础上，机壳的内壁设有凸起部，凸起部的内壁上设有与转轴12的外周相匹配的第一径向空气轴承3。

需要说明的是，凸起部相当于第一径向空气轴承3的轴承座，对第一径向空气轴承3起到支撑和固定的作用。第一径向空气轴承3又可以称为第一径向气浮轴承，指的是通常用空气或其他气体作为润滑剂的滑动轴承。空气相对于油液来说粘滞性小，耐高温，且无污染。

在转轴12高速旋转时，空气会被带入转轴12下方与第一径向空气轴承3的贴合处，使转轴12浮动在第一径向空气轴承3中，因此，转轴12与第一径向空气轴承3之间没有直接接触，使摩擦力降到了最低，提高了效率。

采用空气轴承的形式可大幅降低转杯运行损耗。在转轴12运行时，转轴12与空气轴承之间没有直接接触，轴承摩擦损耗大幅降低，而轴承摩擦损耗是转杯运行中最主要的损耗。采用无接触的空气轴承结构，可以大幅降低轴承损耗。

在关于径向空气轴承的另一种具体实施方式中，定子的端面上设有与转轴12的外周相匹配的第二径向空气轴承25。

第二径向空气轴承25与第一径向空气轴承3的作用是一致的，只不过是将第二径向空气轴承25设置于定子的端面上，此种设置形式可以节省壳体内部的布置空间，以节省直驱式转杯的整体占地空间。

在上述实施例的基础上，机壳包括机壳本体2和安装于机壳本体2上的端盖，转轴12上设有止推盘5，凸起部的端面与端盖的内端面上均设有与止推盘5的端面相匹配的轴向空气轴承，轴向空气轴承用于限制止推盘5的轴向位移。

需要说明的是，端盖的数量为两个，分为前端盖7和后端盖1，前端盖7和后端盖1均可通过螺栓安装于机壳本体2上，也可通过其他方式安装于机壳本体2上，比如焊接，只是焊接端盖后无法对机壳内部的零部件进行更换和维护，所以此处采用螺栓连接的方式。

前端盖7具有通孔，以使转轴12可以伸出通孔连接于转杯杯头8，转轴12轴体从通孔中伸出的部分设有轴孔，转杯杯头8的后端设有与轴孔匹配的轴，为了使转杯杯头8与转轴12连接的更加稳固，可以在轴孔内设置磁钢使得转杯杯头8可以在磁力的作用下与转杯杯头8吸合。

止推盘5的形状配合于机壳本体2内壁，以使止推盘5可以在转轴12的带动下进行旋转，止推盘5可通过焊接的方式安装于转轴12上，以使转轴12与止推盘5之间不会发生相对移动。

在前端盖7的内部设有第二轴向空气轴承4，在凸起部的端面上设有第一轴向空气轴承6，第一轴向空气轴承6与第二轴向空气轴承4分别对应于止推盘5的两个端面，在转轴12旋转时，转轴12带动止推盘5旋转，第一轴向空气轴承6与第二轴向空气轴承4分别用于限制止推盘5在转轴12轴向的两个方向上的移动，以使转轴12旋转时达到相对稳定的状态。

本实施例在上述实施例的基础上，使用空气轴承限制转轴12轴向的移动，以使转轴12在轴向上达到相对稳定的状态，使连接于转轴12的转杯可以稳定进行纺纱工作。

在上述实施例的基础上，机壳上设有用于降低转轴12转速的第一刹车执行机构15，第一刹车执行机构15的第一刹车槽14与转轴12的外周相匹配。

第一刹车执行机构15包括第一执行机构和与第一执行机构连接的第一刹车槽14，第一刹车执行机构15可以设置于转轴12后端处所对应的机壳上，为了保证第一刹车执行机构15作用于转轴12上的力保持平衡，优选地，在机壳上设有至少两个第一刹车执行机构15，至少两个第一刹车执行机构15关于转轴12对称设置。在进行制动时，至少两个第一刹车执行机构15同时动作，第一刹车槽14同时作用在转轴12上，以使转轴12在受到每个方向上的第一刹车槽14的压力时，使转轴12可以保持平衡，从而使转轴12可以稳定减速直至停止。

采用对称设置的第一刹车执行机构15，制动时能减少对转轴12的冲击，有效减少了转轴12对空气轴承的损伤。

第一刹车执行机构15可以采用电磁铁刹车执行机构或弹簧机械传动刹车机构，这两种形式的刹车执行机构具有结构紧凑，操作简单，响应灵敏，寿命长久，使用可靠等特点，且对控制距离要求较低，易于实现远距离控制。

采用刹车执行机构可以在需要对转轴12进行制动时，较短时间内使转轴12停止，可以随时调整转杯杯头8的工作情况。

除了上述设置方式，还可以在止推盘5外周所对应的机壳本体2上设置第二刹车执行机构17，第二刹车执行机构17的第二刹车槽16与止推盘5的外周相匹配。以使第二刹车槽16可以对止推盘5的外周进行制动，由于止推盘5的外径大于转轴12的外径，所以，第二刹车槽16的接触的止推盘5的直径较大，刹车效果更好。同时，通过利用止推盘5的空间，使得整体结构的轴向距离更短，结构更加紧凑。

除了上述直驱式转杯，本发明还提供一种包括上述实施例公开的直驱式转杯的转杯集群控制系统，包括整机上位机24、以及与整机上位机24连接的集群控制器23，集群控制器23的通讯母线22上设有至少两个并联的转杯控制器18的通讯线20，集群控制器23的电压母线21上设有至少两个并联的转杯控制器18的电压线19，至少两个转杯控制器18均连接于转杯装置，转杯装置为上述任意一实施例所公开的直驱式转杯。

需要说明的是，整机上位机24为具有可操作功能的机器，比如具有显示屏和操作按钮的机器，或者可以采用设有触摸屏的机器，具体设置形式可根据实际需求进行设置。

通过操作整机上位机24，可以对集群控制器23下达指令，集群控制器23在得到相应的指令后执行相应的动作，比如，可以操作整机上位机24显示的启停按钮，集群控制器23得到相应的指令后控制转杯控制器18，每个转杯控制器18在得到相应的指令后对直驱式转杯进行通电或者断电，以使直驱式转杯工作或停止工作。

具体的，集群控制器23可以对每个转杯控制器18进行控制，在下达指令时，可以对每个转杯控制器18单独下达指令，即通过操作整机上位机24，可以对每个转杯控制器18进行控制，以单独操控每个转杯杯头8的转速与启停。

转杯控制器18不仅可以对转杯驱动，还可以实现转杯转速的精确测定与反馈，简单便捷。

电压母线21可以采用36V电压线或48V电压线。电压母线21的选择也可根据实际需求进行设定，通讯母线22可以采用CAN总线或RS485总线。

CAN总线以及RS485总线网络各节点之间的数据通信实时性强，抗干扰能力强，并且具有较高的灵敏度等优点，当然，通讯母线22的选择并不局限于上述两种形式，具体选择可根据实际需求进行设定。

该转杯集群控制系统的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的直驱式转杯和转杯集群控制系统进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种直驱式转杯，其特征在于，包括机壳、可转动的设置于所述机壳内的转轴(12)以及与所述转轴(12)连接的转杯杯头(8)，所述转轴(12)上设有转子(11)，所述机壳的内壁上设有与所述转子(11)相匹配的定子，所述定子用于驱动所述转子(11)转动，以带动所述转轴(12)转动。

2.根据权利要求1所述的直驱式转杯，其特征在于，所述机壳的内壁设有凸起部，所述凸起部的内壁上设有与所述转轴(12)的外周相匹配的第一径向空气轴承(3)。

3.根据权利要求1所述的直驱式转杯，其特征在于，所述定子的端面上设有与所述转轴(12)的外周相匹配的第二径向空气轴承(25)。

4.根据权利要求2所述的直驱式转杯，其特征在于，所述机壳包括机壳本体(2)和安装于所述机壳本体(2)上的端盖，所述转轴(12)上设有止推盘(5)，所述凸起部的端面与所述端盖的内端面上均设有与所述止推盘(5)的端面相匹配的轴向空气轴承，所述轴向空气轴承用于限制所述止推盘(5)的轴向位移。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的直驱式转杯，其特征在于，所述机壳上设有用于降低所述转轴(12)转速的第一刹车执行机构(15)，所述第一刹车执行机构(15)的第一刹车槽(14)与所述转轴(12)的外周相匹配。

6.根据权利要求5所述的直驱式转杯，其特征在于，所述第一刹车执行机构(15)为电磁铁刹车执行机构或弹簧机械传动刹车机构。

7.根据权利要求6所述的直驱式转杯，其特征在于，所述机壳上设有至少两个所述第一刹车执行机构(15)，至少两个所述第一刹车执行机构(15)关于所述转轴(12)对称设置。

8.根据权利要求4所述的直驱式转杯，其特征在于，所述止推盘(5)外周所对应的机壳本体(2)上设有第二刹车执行机构(17)，所述第二刹车执行机构(17)的第二刹车槽(16)与所述止推盘(5)的外周相匹配。

9.一种转杯集群控制系统，其特征在于，包括整机上位机(24)、以及与所述整机上位机(24)连接的集群控制器(23)，所述集群控制器(23)的通讯母线(22)上设有至少两个并联的转杯控制器(18)的通讯线(20)，所述集群控制器(23)的电压母线(21)上设有至少两个并联的所述转杯控制器(18)的电压线(19)，至少两个所述转杯控制器(18)均连接于转杯装置，所述转杯装置为权利要求1至7任意一项所述的直驱式转杯。

10.根据权利要求9所述的转杯集群控制系统，其特征在于，所述通讯母线(22)为CAN总线或RS485总线。