CN1098210C - 一种用于恒速送进纱线的卷绕机 - Google Patents

一种用于恒速送进纱线的卷绕机 Download PDF

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Abstract

纱线以恒定的速度向卷绕机送进。对卷绕速度进行调节，此时纱线通过一个张力臂引导。除表示张力臂位置的测量值以外还求出张力臂位置变化的速度。将两个测量值叠加，以用于求出锭子电机的调节量。

Description

一种用于恒速送进纱线的卷绕机
本发明涉及一种用于恒速送进纱线的卷绕机。
由DE-OS3933048(Bag1659)已知了这种卷绕机。
这种卷绕机通过借助于一个比例积分(PI)调节器调整锭子转速来实现张力臂垂度的调节，在纱线接好头和往复机构接通以后，比例积分调节器与张力臂接通。由于调节器积分部分较强，锭子电机的反应总是滞后于由张力臂形成的纱线回线的垂度变化。对此其缺点是：为了纱线接头必须切换到比例微分(PD)调节器。
本发明的目的在于：这样来设计带调节系统的卷绕机，使得调节系统不需要切换就能调节张力臂位置的偏移，而且它也能调节由往复机构的来回运动引起的偏移。
按照本发明的卷绕机可以实现上述目的，它包括一个筒管锭子用于同轴地接纳一个筒管，一个用于转动筒管锭子的驱动电机，一个用于使运行中的纱线横向沿着筒管锭子往复运动的往复机构，一个用于监控在往复机构的上游运行中的纱线的松弛的张力臂系统，它包括一个铰接安装的张力臂，所述张力臂随着纱线卷取速度和送进速度的不同而产生摆动，一个用于测量摆动位置和测定张力臂的摆动速度的测量装置，它产生一个位置测量值和一个速度测量值，该速度测量值代表了张力臂运动的方向和速度，以及还包括调节器装置用于叠加测量装置的摆动位置测量值和摆动速度测量值从而产生一个调节量以作为叠加值的函数来调节驱动电机的速度。
可这样来达到该目的；建立电机转速和张力臂位置和速度之间的依赖关系，避免张力臂位置和速度的预定变化，特别是由往复运动引起的对锭子转速的调节起不利影响的变化，它可特别引起锭子转速的振荡。
该目的可这样来实现：赋予由锭子、锭子电机、调节器和张力臂组成的总的调节回路非线性特性。这意味着，不是有关张力臂位置和/或速度的每一个变化都引起输入锭子驱动电机以调节锭子转速的调节量的成比例的变化。
所述的调节器装置通过如下步骤来进行测量装置的摆动位置测量值和摆动速度测量值的叠加：(a)位置测量值和速度测量值各自列入预先确定的数量区，其中，每个数量区确定各个位置测量值和速度测量值的以属性值表示的属性，其中，每个数量区划分为：一个主区，规定它的属性值为1，及一个或多个过渡区，在这些区域内当朝向相邻的数量区移动时属性值从1降为0，并且所述的相邻的过渡区彼此搭接。(b)将预定的各个数量区的属性值配属给实际位置测量值和实际速度测量值，(c)将所有可能的调节量分成多个数量区并且在一个存储器内将预定的调节量的数量区列入所有存在的位置和速度测量值数量区的组合，其中，调节量的每个数量区划分为：一个主区，规定它的属性值为1，及一个或多个过渡区，在这些区域内当朝向相邻的数量区移动时属性值从1降为0，并且所述的相邻的过渡区彼此搭接；(d)从存储器中可得出与位置和速度测量值数量区实际组合相配的调节量数量区，(e)通过所求出的位置和速度测量值的分别列入相应的数量区的属性值的叠加得到一个每个实际组合的实现值，(f)将相关的实际组合的实现值列入每个得出的调节量数量区，(g)通过所列入的实现值对每个所得出的调节量数量区进入一个加权，(h)这样来选择调节驱动电机速度的调节量，使得它至少属于加权的调节量数量区中的一个。由此，将进一步达到调节器在宽广的范围内可编程和可调节，使得能采集全部运行状态并转换成离散的调节量，并使调节系统与出现的运行状况灵敏地匹配，这里也包括极端状态，例如接线头和开始时不需要切换。
建立以适当的方式考虑实际测量值的情况的离散、单值的调节量仍然是合适的，步骤(h)还包括这样来选择电机调节量，使得它是从由测量速度值和位置值的相关的属性值的相关的数量区切下的总面积重心的横坐标。
下面将借助于一个实施例对本发明加以说明。
图中表示一个精密十字交叉卷绕头的透视图，图2用来图解地表示和调节方法。在一台精密十字交叉卷绕机中水平地和垂直地并排装有许多列这种精密卷绕头。
精密十字交叉卷绕头安装在一个垂直立柱板1上。在立柱板1上悬伸支承着筒管锭子3，其上装夹着带卷筒的筒管。锭子3配设一个往复机构以使行进的纱线1 2作往复运动。往复机构与卷筒平行，它由一个装有一个可旋转的往复螺纹导纱轴的体壳11和由往复螺纹导纱轴带动在直线轨道上来回运动的往复导纱器9组成。为了做到卷筒2的表面和往复机构之间的距离均匀，在往复机构的体壳11上安装一个可自由旋转的支承滚轮28。
带往复螺纹导纱轴的往复机构固定在拖板13上，拖板13支承在拖板导轨14中，它允许沿卷筒径向或割线方向作直线运动。弹簧15作用在拖板上，使往复机构在整个卷绕过程中用其支承滚轮28支承在卷筒表面，但是卷筒2的直径变大时亦能偏让开。
送进的纱线在被往复导纱器接到卷筒表面上以前，经过固定位置的滚轮5和6行进，滚轮5和6之间可旋转地装一个带张力滚轮29的张力臂7。张力滚轮在张力臂重力作用下贴在纱线上，由于卷筒2的变大和导纱轮5、6之间形成的纱线回环(垂度)的缩短，张力臂的回转角发生变化，根据这种变化，通过一个机械一电气张力臂调节系统8对筒管锭子驱动电机4的转速进行电子调节。
在立柱板的另一侧上(从观察者看是前面)固定了驱动锭子3的驱动电机4，它通过一个齿形皮带轮31和齿形皮带32拖动不可旋转地安装在悬伸在立柱板同一侧的筒管锭子3的端部上的齿形皮带轮33，并由它同心地驱动锭子3。筒管锭子和往复螺纹导纱轴10作传动连接，即通过齿形皮带轮16及齿形皮带19和带传动轴30的齿形皮带轮18以及从传动轴处进一步通过齿形皮带轮26、齿形皮带20和齿形皮带轮17与往复螺纹导纱轴10相连。传动轴30与锭子3和往复螺纹导纱轴10相对，由回转杆23或22支撑，并可旋转地支承在回转杆的自由端上。
通过筒管锭子3和往复螺纹导纱轴10之间的传动连接在整个卷绕过程中筒管锭子的转速和往复运动频率的比值保持不变。
纱线以恒速送进。因此由于张力臂7以及张力滚轮29的不变的重力，也许再加上弹簧(力)的增强，在导纱轮5和6之间形成一个垂度。垂度的大小一方面取决于纱线的送进速度，另一方面取决于卷绕速度。这个垂度的大小将调节到一个定值。这里必须允许存在由往复运动形成的偏差。为此张力臂的轴与一个调节装置8相连。通过调节装置8控制驱动电机4。如果纱线的垂度变大，因此张力臂7顺时针旋转，锭子电机4的驱动转速就提高，如果垂度减小，驱动转速就降低。张力臂7和调节装置8介入调节回路，通过它来调节导纱轮5和6之间纱线回环的垂度。
具体地这样来设计驱动电机4的控制系统，使它实现如下功能：
为了纱线接头借助于装在张力臂上的开关34这样来控制驱动电机4，使得电机4个通过一个带预先给定的恒定驱动速度的接线转速调节器37来驱动卷绕头(卷筒2)。它的转速这样选择，使装在筒管锭子3上的空卷筒的圆周速度高于纱线送进速度。
为了抓住纱线，装有带往复导纱器9的往复机构和往复螺纹导纱轴10的拖板13向图中右方移动，使支承辊28不靠在空卷筒的外圆上，往复导纱器9不与纱线接触。
为了纱线接头，首先纱线通过导纱器5和6的引导并绕在张力滚轮29上，然后将纱线贴在空卷筒上被转动着的空卷筒抓住。
由此张力臂7从它下面的停止位置抬起来，然后通过装在张力臂上的开关34，从接线转速调节器切换到张力臂调节器38。
带旋转滚轮29的张力臂与一个旋转传感器40相连。通过旋转传感器采集张力臂的位置和速度。例如这里可以是一个磁阻传感器。这种磁阻传感器具有一个固定的铁磁层，它包含在一个电路中。有一块磁铁作用在这个铁磁层上，这块磁铁可以和张力臂一起旋转。随着磁场旋转位置的变化，铁磁层的电阻也跟着变化，使铁磁层上的压降成为张力臂旋转位置的一个衡量尺度。
除了张力臂的位置以外还测量张力臂的速度，而且按大小和方向。对此测量按预先规定的时间间隔重复进行，并由此求出速度。不断地求得的位置和速度测量值然后输入调节器。
调节器具有一个带不同储存区的存储器。
位置数量存入位置储存区。位置数量在图2A中表示。数量区定义一个属性值(Zugehorigkeitswert)，它(表示)一个确定的位置测量值属于前面所定义的位置数量区。这个属性值介于0到1之间。每个数量区划分为一个主区和一个过渡区。在主区内属性值是1。在过渡区内相邻的两个数量区的属性值从1降到0，这里必须存在与相邻过渡区的重叠。
在图2A上画出了位置数量区I到III。
例如在图2A上主区Ia的水平线表示位置数量区：“很低”。也就是说，张力臂位置的所有测量值介于(例如)10和5个测量单位(负)之间时表示为“很低”，它的属性值UP＝1。数量区I的过渡区Ib包括所有测量值，它们仍然可以有限地列入数量区“很低”内。
在数量区II内包括所有测量值，它表示“中间区”。在这个数量区II仅仅在一个位置赋予属性值UP＝1。由图可以看到，例如一个3个测量单位的测量值既属于属性值为0.3的数量区II，又属于属性值为0.7的数量区III。以类似的方法数量区III的所有位置测量值表示在“很高”的位置。
同样，所有出现的速度测量值分配到预先确定的、储存在速度存储区内的速度数量区内。这里按照图2B出现的测量值的总范围划分为5个数量区I、II、III、IV、V，其中：
数量区I包括所有方向向下的“很高”的测量值，
数量区II包括所有方向向下的“中高”的测量值，
数量区III包括所有基本上等于零或者归入“很低”这一档的测量值，
数量区IV包括所有方向向上的“中高”的测量值，
数量区V包括所有方向向上的“很高”的测量值。
别外存在一个存储区，在它里面调节器的所有考虑的输出信号(本申请中称为“调节量”)列入预先给定的调节量数量区。
在图2C中表示，把出现的调节量的范围划分为5个数量区。其中考虑中的调节量列入如下的数量区：I：转速急剧降低，II：转速不太急剧地降低，III：转速保持不变，IV：转速不太急剧地升高，V：转速急剧地升高。
存储器还有一个存储区，在这个存储区内调节算法用以将位置数量区和速度数量区的每个出现的组合从属于一个按图2C的确定的调节数量区。
对于所选择的数据区的划分存在15种这样的组合。以下举例说明调节算法：
如果速度属于“正中等”数量区，而张力臂的位置属于“很高”数量区，则调节量应该从“负中等”即“转速不太急剧地降低”数量区中选取。
在第一个例子中张力臂的位置应该是“正10个测量单位”，速度应该是“正8个测量单位”。这表示位置的实际测量值属于位置数量区III即属性值UP＝1的“很高”区。速度实际测量值属于速度数量区IV，属性值UP＝0.8的“正中等”区。
因此可从已存入的调节算法中(这里已经碰巧引用过了)得出调节器的该计算单元，它应该属于调节量数量区II“转速不太急剧地提高”数量区的组合。
对此在所选择的调节量数量区II中调节量的属性值(实现值)，可例如通过它所属的各个考虑中的数量区的位置和速度属性值相乘得到。这里在相乘或其他叠加运算以前还可以进行反映属性可信度的属性值加权。
其结果是实现值。
在上述情况中将两个属性值的加权系数(可信度)设为1。由此得出所选择的数量区II的调节量的属性值(实现值)同样是0.8。
图2c中表示从调节量数量区II即“负中等”区域中数值0.8这条水平线以下的面积确定了调节量的选择区域。为此计算机也含有一个调节算法，例如这个调节算法可以是：调节量等于考虑中的数量区被属性值截下的面积的重心的横坐标。图2c中这个面积打上了阴影线。重心的横坐标以及因此也就是调节量的数值是一3。这个数值输入电机可以降低转速。
在另一个例子中，实际速度测量值还是8个测量单位，与此相反，位置测量值为3个测量单位。这表明这些测量值属于“正中等”速度数量区IV。以及属性值为0.3的“中间”位置数量区II和属性值为0.7的“很高”位置数量区III。
另外现在应该在调节算法存储区内存有：
当速度为“正中等”和位置为“中间”时，则调节量应该是“中间”，以及其次：
当速度为“正高”和位置为“中间”时，则调节量应该是“负中等”。
计算机从储器中总共15个调节算法中选取这个调节算法，并依此将实际测量值分配到调节量数量区II和III。这在图2D中表示。在各个数量区调节量的属性值由其位置及速度数量区测量值的属性值通过如上所述的叠加得到。也许还要和介于0和1之间的预先确定的可信度相乘。这里可信度＝1。
调节量数量区II具有属性值0.7×0.8＝0.56，而调节量数量区III的属性值是0.3×0.8＝0.24。
图2D中属性区中由属性值作上标记的面积也画上了阴影线。
现在计算机重新这样编程：求出所选择的由各个属性值限定的数量区所覆盖的面积的重心；即相互重叠的面积只计算一次，此外还建立通过所属的属性值限定的数量区(面积)之和。
如果卷筒2满了，往复拖板13重新移到图上右边它的起始位置。在卷绕过程的终点或纱线断裂时张力臂回落到它的最低位置(接线位置)，因此开关34再次切换，接线转速调节器37开始工作。因此在新插上的卷绕头的空套筒上的接线速度和纱线重新接头的速度保持一样。

Claims (5)

1.用于卷绕运行中的纱线的卷绕机，包括
一个筒管锭子用于同轴地接纳一个筒管，
一个用于转动筒管锭子的驱动电机，
一个用于使运行中的纱线横向沿着筒管锭子往复运动的往复机构，
一个用于监控在往复机构的上游运行中的纱线的松弛的张力臂系统，它包括一个铰接安装的张力臂，所述张力臂随着纱线卷取速度和送进速度的不同而产生摆动，
一个用于测量摆动位置和测定张力臂的摆动速度的测量装置，它产生一个位置测量值和一个速度测量值，该速度测量值代表了张力臂运动的方向和速度，以及还包括调节器装置用于叠加测量装置的摆动位置测量值和摆动速度测量值从而产生一个调节量以作为叠加值的函数来调节驱动电机的速度。
2.按照权利要求1的纱线卷绕机，其中所述的调节器装置通过如下步骤来进行测量装置的摆动位置测量值和摆动速度测量值的叠加：
(a)位置测量值和速度测量值各自列入预先确定的数量区，
其中，每个数量区确定各个位置测量值和速度测量值的以属性值表示的属性，
其中，每个数量区划分为：
一个主区，规定它的属性值为1，及一个或多个过渡区，在这些区域内当朝向相邻的数量区移动时属性值从1降为0，并且所述的相邻的过渡区彼此搭接，
(b)将预定的各个数量区的属性值配属到实际位置测量值和实际速度测量值，
(c)将所有可能的调节量分成多个数量区并且在一个存储器内将预定的调节量的数量区列入所有存在的位置和速度测量值数量区的组合，其中，调节量的每个数量区划分为：
一个主区，规定它的属性值为1，及一个或多个过渡区，在这些区域内当朝向相邻的数量区移动时属性值从1降为0，并且所述的相邻的过渡区彼此搭接，
(d)从存储器中可得出与位置和速度测量值数量区实际组合相配的调节量数量区，
(e)通过所求出的位置和速度测量值的分别列入相应的数量区的属性值的叠加得到一个每个实际组合的实现值，
(f)将相关的实际组合的实现值列入每个得出的调节量数量区；
(g)通过所列入的实现值对每个所得出的调节量数量区进行一个加权；
(h)这样来选择调节驱动电机速度的调节量，使得
它至少属于加权的调节量数量区中的一个。
3.按权利要求2的纱线卷绕机，
其特征在于：步骤(h)还包括
这样来选择电机调节量，使得它是被位置测量值和速度测量值的相关属性值从相关数量区截下的面积的重心的横坐标。
4.按权利要求1所述的纱线卷绕机，其特征在于，驱动电机和纱线往复机构传动连接，从而使筒管锭子速度和横向往复运动速度之比是恒定的。
5.按权利要求4所述的纱线卷绕机，其特征在于，所述的调节器包括一个对所述的张力臂的摆动位置反应的开关，以用于在起绕速度或一个正常的卷绕速度时操作驱动电机。
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