CN111139560B - 一种纱锭主传动装置、控制系统及方法 - Google Patents

一种纱锭主传动装置、控制系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种纱锭主传动装置，包括第一电机、第二电机、第三电机和传动轴，所述第一电机与第二电机通过传动轴连接，所述第二电机与第三电机通过传动轴连接，所述第一电机、第二电机和第三电机共轴，所述传动轴上设有多组转动机构，所述转动机构上设有电磁离合器，所述电磁离合器连接有锭子，所述第一电机、第二电机和第三电机设有编码器；一种纱锭主传动系统；一种纱锭主传动控制方法；有效解决现有技术中心存在需要的电机数量多、发热大、效率低、功率因素低、噪音高、能耗高以及实时调速的技术问题。

Description

一种纱锭主传动装置、控制系统及方法
技术领域
本发明涉及一种纱锭主传动装置、控制系统及方法，属于电机控制技术领域。
背景技术
雪尼尔又称绳绒，它是用两根股线作为芯线，通过加捻将绒头纱夹在两根芯线之间纺而成。由于其色彩丰富，手感柔软舒适被广泛应用在家用装饰面料、汽车装饰面料和服装面料。
纱锭部分是雪尼尔纺纱机中不可缺少的重要部分，所形成的雪尼尔线需要通过纱锭来进行回收。通常一条生产线有100个锭子组成，每两个锭子为一组纱锭，一个电机通过皮带轮对一组纱锭进行控制。当发生断纱时，可以只停止一台电机，不用耽误整条生产线，因此一条生产线需要的50台电机，而且电机是工作在轻载状态，效率和功率因素都极低。电机的数量多、发热大、效率低、功率因素低、噪音高且能耗高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种纱锭主传动装置、控制系统及方法，以解决现有技术中电机的数量多、发热大、效率低、功率因素低、噪音高且能耗高缺陷。
一种纱锭主传动装置，包括第一电机、第二电机、第三电机和传动轴，所述第一电机与第二电机通过传动轴连接，所述第二电机与第三电机通过传动轴连接，所述第一电机、第二电机和第三电机共轴，所述传动轴上设有多组转动机构，所述转动机构上设有电磁离合器，所述电磁离合器连接有锭子，所述第一电机、第二电机和第三电机设有编码器。
优选地，每组转动机构对应一组锭子，所述转动机构包括第一伞齿轮和第二伞齿轮，所述第一伞齿轮设于传动轴上，所述第二伞齿轮与第一伞齿轮啮合，所述电磁离合器设于第二伞齿轮的端部。
优选地，所述第二伞齿轮设有用于固定的机架。
优选地，所述第一电机输出端通过联轴器与传动轴连接。
优选地，所述第一电机和第三电机为永磁同步伺服电机，所述第二电机为双出轴永磁同步伺服电机。
一种纱锭主传动控制系统，所述系统包括：
通信模块：用于接收上位机发送的调速指令，反馈永磁同步伺服电机的转速；
伺服驱动模块：工作于力矩控制模式下，分别驱动第一电机、第二电机和第三电机；
控制器模块：用于接收速度命令信号及总的速度传感器反馈的速度反馈信号，将速度差值经比例积分运算后，分别送到三个伺服驱动模块，作为各自的转矩控制命令，实现了速度调节和三个永磁同步伺服电机的同步。
速度传感器：用于实时检测轴上的速度信号，并将轴上的速度信号反馈给控制器模块。
优选地，所述速度传感器采用光电编码器。
一种纱锭主传动控制方法，所述方法包括如下步骤：
上位机发送速度命令信号通过通讯模块传输给控制器模块；
控制器模块接收上位机发送的速度命令信号以及总的速度传感器反馈的速度反馈信号，将速度差值经比例积分运算后，得到力矩输出信号，分别送到三个伺服驱动模块；
将得到的力矩输出信号，分别送到三个伺服驱动模块，作为各自的转矩控制命令，三个伺服驱动模块工作于力矩控制模式下，分别驱动第一电机、第二电机和第三电机，实现了速度调节和三个永磁同步伺服电机的同步。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果：本发明通过上述的雪尼尔纱锭部分的伺服驱动装置及控制系统，以实现雪尼尔机上的锭子同步旋转，同时能够平滑调速和断纱停转的功能。有效解决现有技术中心存在需要的电机数量多、发热大、效率低、功率因素低、噪音高、能耗高以及实时调速的技术问题。
附图说明
图1是本发明主传动机构示意图；
图2是本发明伺服驱动装置示意图；
图3是本发明伺服系统的结构框图。
图中：1、第一电机；2、联轴器；3、传动轴；4、锭子；5、电磁离合器；6A、第一伞齿轮；6B、第二伞齿轮；7、机架；8、第二电机；9第三电机；10、编码器。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
如图1-图3所示，一种纱锭主传动装置，包括第一电机1、第二电机8、第三电机9和传动轴3，所述第一电机1与第二电机8通过传动轴3连接，所述第二电机8与第三电机9通过传动轴3连接，所述第一电机1、第二电机8和第三电机9共轴，所述传动轴3上设有多组转动机构，每组转动机构上对应一组锭子4，所述转动机构上设有电磁离合器5，所述电磁离合器5连接有锭子4，所述第一电机1、第二电机8和第三电机9设有编码器10。其中第一电机1输出轴上套有联轴器2，两两电机之间通过传动轴3进行刚性连接，所述转动机构包括第一伞齿轮6A和第二伞齿轮6B，所述第一伞齿轮6A安装等间距的设于传动轴3上，所述第二伞齿轮6B与第一伞齿6A轮啮合，所述电磁离合器5设于第二伞齿轮6B的端部。锭子4底部与电磁离合器5相连，电磁离合器下方装有第二伞齿轮6B，第一伞齿轮6A与传动轴3上的第二伞齿轮6B相啮合，机架7上套有轴承，与第二伞齿轮6B过盈配合，机架7支撑第二伞齿轮6B。
在本实施例中，装置中有100个锭子4，故每个轴上套有50个第一伞齿轮6A；置于中间位置的第二电机8为采用双出轴的永磁同步伺服电机，其余两台采用一侧输出轴的电机永磁同步伺服电机，所述第一电机1、第二电机8和第三电机9设有编码器10；所述电磁离合器5，是在主动部件不停止旋转的情况下，从动部件可以与其结合或分离的电磁机械连接器，用于雪尼尔机出现断纱时，停转雪尼尔机纱锭部分的锭子，防止造成更大的损失。
一种纱锭主传动控制系统，所述系统包括：
通信模块：用于接收上位机发送的调速指令，反馈永磁同步伺服电机的转速；
伺服驱动模块：工作于力矩控制模式下，分别驱动第一电机、第二电机和第三电机；
控制器模块：用于接收速度命令信号及总的速度传感器反馈的速度反馈信号，将速度差值经比例积分运算后，分别送到三个伺服驱动模块，作为各自的转矩控制命令，实现了速度调节和三个永磁同步伺服电机的同步。
速度传感器：用于实时检测轴上的速度信号，并将轴上的速度信号反馈给控制器模块。
一种纱锭主传动控制方法，所述方法包括如下步骤：
第一步，开始时，控制器模块接收上位机发送的速度命令信号，输入到速度调节器，速度信号的差值经速度调节器运算后，得到力矩输出信号iq；
第二步，将步骤1中得到的力矩输出信号iq分别输入到三个伺服驱动模块。将其作为定子电流q轴分量的给定，同时将电机中定子电流d轴分量调零，即id＝0；通过控制电流q轴分量的调节器(LQ)和控制电流d轴分量的调节器(LD)得到输出信号定子电压空间矢量在q轴和d轴的分量uq和ud；uq和ud以及通过编码器测得的转子位置信号，通过旋转变换得到αβ坐标系中的uα、uβ；利用uα、uβ，经过SVPWM算法得到ua、ub、uc，然后输入到永磁同步伺服电机的三向上，驱动电机转动；
第三步，将步骤中得到转动的永磁同步伺服电机，通过AD采样采集三相中的两相电流ia和ib，并计算得到剩下一相的电流ic，通过clark变换得到iα和iβ，在通过park变换得到i'q和i'd；将经过park变换得到的i'q和i'd分别与速度调节器的输出iq和id进行误差计算，将误差值作为下一次LQ和LD调节器的输入，形成电流环闭环控制，即伺服驱动模块工作于力矩控制模式下；同时通过轴上的总的速度传感器(总编码器)计算得到的电机转速信号与给定的转速信号进行误差值计算，将误差值作为下一次速度调节器(ST)的输入，形成速度环闭环控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种纱锭主传动装置，其特征在于，包括第一电机、第二电机、第三电机和传动轴，所述第一电机与第二电机通过传动轴连接，所述第二电机与第三电机通过传动轴连接，所述第一电机、第二电机和第三电机共轴，所述传动轴上设有多组转动机构，所述转动机构上设有电磁离合器，所述电磁离合器连接有锭子，所述第一电机、第二电机和第三电机设有编码器；
每组转动机构对应一组锭子，所述转动机构包括第一伞齿轮和第二伞齿轮，所述第一伞齿轮设于传动轴上，所述第二伞齿轮与第一伞齿轮啮合，所述电磁离合器设于第二伞齿轮的端部；
上位机发送速度命令信号通过通讯模块传输给控制器模块；
控制器模块接收上位机发送的速度命令信号以及总的速度传感器反馈的速度反馈信号，将速度差值经比例积分运算后，得到力矩输出信号，分别送到三个伺服驱动模块；
将得到的力矩输出信号，分别送到三个伺服驱动模块，作为各自的转矩控制命令，三个伺服驱动模块工作于力矩控制模式下，分别驱动第一电机、第二电机和第三电机，实现了速度调节和三个永磁同步伺服电机的同步。
2.根据权利要求1所述的纱锭主传动装置，其特征在于，所述第二伞齿轮设有用于固定的机架。
3.根据权利要求1所述的纱锭主传动装置，其特征在于，所述第一电机、第二电机和第三电机的输出端通过联轴器与传动轴连接。
4.根据权利要求1所述的纱锭主传动装置，其特征在于，所述第一电机和第三电机为永磁同步伺服电机，所述第二电机为双出轴永磁同步伺服电机。
5.采用权利要求1所述的一种纱锭主传动装置的控制系统，其特征在于，所述系统包括：
通信模块：用于接收上位机发送的调速指令，反馈永磁同步伺服电机的转速；
伺服驱动模块：工作于力矩控制模式下，分别驱动第一电机、第二电机和第三电机；
控制器模块：用于接收速度命令信号及总的速度传感器反馈的速度反馈信号，将速度差值经比例积分运算后，分别送到三个伺服驱动模块，作为各自的转矩控制命令，实现了速度调节和三个永磁同步伺服电机的同步；
速度传感器：用于实时检测轴上的速度信号，并将轴上的速度信号反馈给控制器模块。
6.根据权利要求5所述的纱锭主传动装置的控制系统，其特征在于，所述速度传感器采用光电编码器。
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