CN113526232B - 用于在卷绕筒管时对纱线高精度地垫放纱线的方法 - Google Patents

用于在卷绕筒管时对纱线高精度地垫放纱线的方法 Download PDF

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Abstract

一种用于在卷绕筒管(2)时对纱线(1)高精度地进行纱线垫放的方法,具有如下步骤:a)持久地检测卷绕角度
Figure DDA0003033628790000011
或先前值,由该先前值可以计算所述卷绕角度
Figure DDA0003033628790000012
其中,所述卷绕角度
Figure DDA0003033628790000013
描述了所述纱线(1)的沿圆周方向(4)在所述筒管(2)上的坐标(3);b)根据所述卷绕角度
Figure DDA0003033628790000014
和/或所述先前值来计算往复式导纱器控制角度
Figure DDA0003033628790000015
其中,所述往复式导纱器控制角度
Figure DDA0003033628790000016
在考虑到至少一个K值的情况下由所述卷绕角度
Figure DDA0003033628790000017
Figure DDA0003033628790000018
和/或所述先前值算得;c)采用所述往复式导纱器控制角度
Figure DDA0003033628790000019
来计算在所述筒管(2)上的轴向的纱线垫放给定位置Z给定;d)根据轴向的纱线垫放给定位置Z给定来控制往复式导纱器(5),用于在用所述卷绕角度
Figure DDA00030336287900000110
描述的坐标上在所述轴向的纱线垫放给定位置Z给定进行高精度的纱线垫放。

Description

用于在卷绕筒管时对纱线高精度地垫放纱线的方法
技术领域
本发明涉及在卷绕筒管时,特别是在将合成纱线卷绕成所谓的交叉卷绕筒管时(其中,卷绕在筒管上的纱线规则地交叉)垫放纱线。为了卷绕这种筒管,通常使用往复式导纱器(也称为往复式机构),该往复式导纱器在Z方向(筒管的轴向)上按照一定的样式来回移动,以便控制纱线垫放在筒管上。
背景技术
在卷绕筒管时,原则上要注意,构造稳定均匀的筒管。对于所谓的交叉卷绕筒管,相关地特别是存在所谓的“镜面形成”问题。在筒管直径增大情况下,当往复机构的每次双行程都产生一个或多个完整的筒管转圈时,即当筒管转速与往复机构的双行程频率的比例等于1、多倍或分数时,始终都产生镜面。这里把往复式导纱器的完整的来回移动称为双行程。进行双行程的频率称为双行程频率或往复频率。筒管转速也可以称为筒管的频率,或者称为筒管的旋转频率。筒管转速与往复机构的双行程频率的比例通常用术语“交叉比例”或“交叉值”K来称谓。镜面通常也称为镜像卷匝,在筒管开卷时,镜面导致一定的干扰。此外,在卷绕期间,镜面导致卷绕机振动,进而导致顶压辊不平稳地抵靠在筒管上,最终也导致筒管受损。因此,特别是对于光滑的纱线比如化学纱线,必须要避免镜面。
在所谓的精密卷绕时,筒管构造以往复速度进行,该往复速度与筒管转速直接成比例。这意味着,在精密卷绕时,交叉比例是设定好的,且在筒管周期期间保持恒定,而双行程频率或往复频率与筒管转速成比例地随着作为比例因子的筒管直径而减小。在这种精密卷绕时,通过设定带有K值的筒管比例,避免或者至少在很大程度上减小镜面形成。精密卷绕的一种改进是所谓的步进式的精密卷绕,或者也叫步进式精密卷绕(SPW)。它与精密卷绕的区别仅在于,交叉比例只在筒管产生的规定阶段期间(也叫筒管周期)保持恒定。从一个阶段到另一个阶段,通过往复速度的突然增加,交叉比例跳跃式地减小。这意味着,在步进式精密卷绕时,在每个阶段或每一步中都进行精密卷绕,其中,双行程频率或往复频率随着卷轴转速而成比例地减小。在每个阶段之后,双行程频率又跳跃式地增大,从而产生减小的交叉比例。在此,在各个阶段期间要予以保持的交叉比例是预先计算好的,并予以编程。通常存在交叉值的实现确定好的图表,该图表也称为K值图表,并且可以视为一种用于构造筒管的规定或者一种用于构造筒管的规划图。
这种精密卷绕和步进式精密卷绕例如由文献DE 198 17 111 A1和DE 198 35 888A1已知。
从数学上来看,精密卷绕和步进式精密卷绕的基本构思在于,筒管的转速n筒管或者筒管旋转运动的频率(f筒管)也与导纱器的所需的横向运动处于固定的关系。导纱器完成一次从筒管左边缘到右边缘然后又往回的完整运动所需的时间的倒数,称为往复频率或双行程频率f往复。筒管频率f筒管与双行程频率或往复频率f往复的固定比例,根据瞬时的筒管圆周或筒管厚度的瞬时值D筒管来确定。由此得到所谓的K因子,其如下规定了筒管频率与双行程频率或往复频率的比例:
Figure GDA0003823751980000021
筒管频率f筒管或筒管转速n筒管的变化,通常是由于纱线速度v纱线恒定引起的。对于用来卷绕筒管的装置,纱线速度通常预先设定,其方式例如为,用来制造、处理或加工纱线的前置的机器被设计用于恒定的纱线速度v纱线。在这种背景下可知,随着筒管厚度D筒管的增加,转速n筒管或者频率f筒管必定减小,以便即使对于具有较大直径的筒管也在筒管表面上实现所希望的保持恒定的圆周速度,进而实现所希望的纱线速度v纱线。由于K因子仅根据筒管厚度D筒管来确定,在假定纱线速度或圆周速度恒定的情况下,
v纱线=π·D筒管·f筒管=常数,
筒管厚度D筒管可以直接由筒管转速n筒管、f筒管导出,从而在这种情况下K因子仅通过f筒管来确定,并且把双行程频率或往复频率f往复计算成:
Figure GDA0003823751980000022
避免形成镜面的K值,在步进式精密卷绕时,通常由在上面已经介绍过的K值图表得到。K值图表优选设计成一种查询表,并且被设计用来逐步地根据筒管厚度D筒管或筒管转速n筒管来推导出相应有效的K值,从而通过调节f筒管与f往复的比例来防止危急的镜面形成。
在产生精密卷绕和步进式精密卷绕时的一个很大的技术挑战是,必须准确地保持两个频率的逐步调节的比例:
Figure GDA0003823751980000031
以便持久地避免镜面形成。在系统中待由筒管转速n筒管、f筒管产生的往复频率f往复通常应没有偏差。该比例的误差通常处于10-5Hz=0.00001Hz及更小的数量级内。为了能够保持这种误差,在转速精度方面需要高昂的代价,该代价牵涉到在检测f筒管和调节f往复时的巨大代价。
发明内容
针对该问题,这里介绍的本发明的目的是,提出一种新型的解决方案,其特别是在采用测量技术检测参数方面和在控制时(特别是在控制往复式导纱器时)保持目标参数方面针对于不精确性具有显著增大的容差,且同时引起筒管的高质量或者甚至更高的质量。
这些目的采用一种用于在卷绕筒管时对纱线高精度地进行纱线垫放的方法、一种用于控制筒管卷绕装置的往复式导纱器的控制器和一种带有纱线的筒管得以实现。说明书介绍了特别优选的实施例,但本发明并不局限于这些实施例。
在此介绍一种用于在卷绕筒管时对纱线高精度地进行纱线垫放的方法,该方法具有如下步骤:
a)持久地检测卷绕角度
Figure GDA0003823751980000032
或先前值,由该先前值可以确定卷绕角度
Figure GDA0003823751980000033
其中,卷绕角度
Figure GDA0003823751980000034
描述了纱线的沿圆周方向在筒管上的坐标;
b)根据卷绕角度
Figure GDA0003823751980000035
和/或先前值来计算往复式导纱器控制角度
Figure GDA0003823751980000036
其中,往复式导纱器控制角度
Figure GDA0003823751980000037
在考虑到至少一个K值的情况下由卷绕角度
Figure GDA0003823751980000038
算得;
c)采用往复式导纱器控制角度
Figure GDA0003823751980000039
来计算在筒管上的轴向的纱线垫放给定位置Z给定
d)根据轴向的纱线垫放给定位置Z给定来控制往复式导纱器,用于在用卷绕角度
Figure GDA00038237519800000310
描述的坐标上在轴向的纱线垫放给定位置Z给定进行高精度的纱线垫放。
这里介绍的新式方法的核心是,在步骤a)中新引入参数卷绕角度
Figure GDA00038237519800000311
该参数只是在筒管圆周方向上的角度值,该角度值在筒管的整个构造期间都跟随卷绕在筒管上的纱线的走向,并且利用该角度值最终可以准确地描述纱线在筒管上的任何任意的坐标。该参数
Figure GDA00038237519800000312
Figure GDA00038237519800000313
可以用不同的单位例如角度来表示,其中,筒管转一圈相当于360°(角度),例如转3圈相当于1080°(角度)或弧度,其中,筒管转一圈相当于值2*π,例如转3圈相当于6*π。但是,参数
Figure GDA0003823751980000041
也可以如下规定:筒管转一圈相当于参数恰好提高了值1,其中,转半圈于是例如相当于值0.5。
坐标并非相当于纱线的在垫放位置的长度,因为纱线每转一圈的长度根据筒管的厚度D筒管且根据K值而改变。确切地说,坐标描述了纱线的位置,该位置可以用卷绕角度
Figure GDA0003823751980000042
明确地描述。筒管的厚度和K值可以针对每个用卷绕角度
Figure GDA0003823751980000043
描述的纱线坐标来表示。
与参数卷绕角度
Figure GDA0003823751980000044
相关地关键的是,该参数在筒管的卷绕过程期间未回退,而是在整个卷绕过程期间持续地增长。
检测卷绕角度
Figure GDA0003823751980000045
可以采用各种不同的方式来进行,例如采用用来计数筒管的转圈或部分转圈的计数器或者采用类似的机构。为此,下面将详述一些设计方案。
在该方法的范畴内,无需实际上明确地确定卷绕角度
Figure GDA0003823751980000046
而是也可以仅确定一个先前值,该先前值可以用于计算卷绕角度
Figure GDA0003823751980000047
该先前值然后可以在下面介绍的方法步骤b)中用来计算往复-导纱器-控制角度
Figure GDA0003823751980000048
重要的是,至少一个先前值相应于如下基本构思:在此可描述纱线的绝对的坐标,而并非仅仅在卷绕时筒管的和/或纱线的速度。
在步骤b)中,现在基于卷绕角度
Figure GDA0003823751980000049
来计算所谓的往复-导纱器-控制角度
Figure GDA00038237519800000410
这个新的参数用来控制往复式导纱器,并且该参数同样在筒管的具有卷绕角度
Figure GDA00038237519800000411
的整个卷绕过程期间上升。在计算往复-导纱器-控制角度
Figure GDA00038237519800000412
时,也可以考虑开篇已经介绍过的已知的K值,以及有时也考虑其它的输入参数。可以实现此点的方式,还将在下面予以详述。特别是由于在产生步进式精密卷绕时的变化的K值,
Figure GDA00038237519800000413
并不连续地与卷绕角度
Figure GDA00038237519800000414
Figure GDA00038237519800000415
成比例地上升,而是,用于在考虑到K值和有时其它的输入参数情况下,由卷绕角度
Figure GDA00038237519800000416
Figure GDA00038237519800000417
计算出往复-导纱器-控制角度
Figure GDA00038237519800000418
的规则在此会出现变化。
采用卷绕角度
Figure GDA00038237519800000419
和往复-导纱器-控制角度
Figure GDA00038237519800000420
的方法并未分别考虑卷绕过程和往复过程的速度,而是分别考虑了无限的参数,其中,可描述在筒管上卷绕的纱线的任何任意的坐标。借助卷绕角度
Figure GDA00038237519800000421
可以准确地描述卷绕的纱线的任何任意的坐标,因而甚至可以建立整个筒管的一种模型,利用该模型可精确地预测和描述每个交叉点,筒管的不同卷匝的纱线在该交叉点交叉。
在步骤c)中,现在采用往复-导纱器-控制角度
Figure GDA00038237519800000422
来计算筒管上的轴向的纱线垫放给定位置Z给定。轴向的纱线垫放给定位置Z给定以及下面还将规定的实际上的轴向的纱线垫放实际位置Z实际,并非必须强制1:1地对应于筒管上的纱线位置。由于在纱线卷绕时起作用的机制,在此还会出现一些差异,这些差异的形成原因例如可以是,纱线在往复式导纱器下面经过,或者,纱线在往复式导纱器的运动方向改变时略微过冲。这种效应在此优选忽略不计。假定轴向的纱线垫放实际位置Z实际通过往复式导纱器来调节。步骤c)还包括如下方案:轴向的纱线垫放位置Z给定以往复式导纱器给定角度
Figure GDA0003823751980000051
的形式来计算,其规定了所希望的轴向的纱线垫放给定位置Z给定。往复式导纱器给定角度
Figure GDA0003823751980000052
因而是Z给定的特殊情况。例如在如下时候可以将往复式导纱器给定角度
Figure GDA0003823751980000053
视为Z实际:往复式导纱器设计成围绕旋转点可摆动一个角度的往复式导纱器臂;或者,往复式导纱器设计成所谓的Bi转子,其中,往复运动通过旋转传动来进行,该旋转传动被传动件转变为在Z方向上的直线的往复运动。
在计算轴向的纱线垫放给定位置Z给定时,主要有两种不同的方案。实际上,在轴向的Z方向上筒管的长度是有限的,并且在该有限的范围内,往复式导纱器为了垫放纱线也来回移动。出于这个原因,轴向的纱线垫放给定位置Z给定可以理解为沿Z方向在用卷绕角度
Figure GDA0003823751980000054
描述的纱线坐标处纱线的绝对位置。在往复式导纱器每次来回移动时,轴向的纱线垫放给定位置Z给定于是又回退,而不是随着卷绕角度
Figure GDA0003823751980000055
和往复式导纱器控制角度
Figure GDA0003823751980000056
上升。但也可行的是,往复式导纱器的运动同样被视为在卷绕过程期间(无限地)继续的运动。按照这种考察方式,例如,往复式导纱器运动的旨在垫放纱线的通常的换向不予考虑,并且导纱器的直线运动被视为无限地持续。换句话说:在该方案中,考虑或累加或积分导纱器所历经的整个路程。对轴向的纱线垫放给定位置Z给定的这种考察例如相当于,往复式导纱器被偏心器驱动,该偏心器进行旋转运动,为了控制往复式导纱器,这种旋转运动被偏心器的偏心部件转变为轴向的往复运动。轴向的纱线垫放给定位置Z给定于是可以用于描述偏心器驱动件的(无限的)持续的旋转运动。这些设计方案尤其可采用上面已介绍的Bi转子来实现,其中(如上所述)例如可以将Z给定规定为
Figure GDA0003823751980000057
把(无限地)持续或上升的参数
Figure GDA0003823751980000058
换算成Z给定,作为描述往复运动的参数(例如
Figure GDA0003823751980000059
),利用可以采用模运算来进行,其中,输入值
Figure GDA00038237519800000510
除以一个参数值,并且保留余数,该余数称为初始值Z给定
Figure GDA00038237519800000511
或者用于计算这些值的中间参数。根据步骤d),现在控制往复式导纱器,以便按照轴向的纱线垫放给定位置Z给定来进行纱线垫放。
如果卷绕角度
Figure GDA00038237519800000512
描述了起始于在筒管上的纱线的卷绕起始端,持续经过筒管的全部卷匝,沿圆周方向在筒管上纱线的坐标,则该方法是特别有利的。
卷绕角度
Figure GDA00038237519800000513
因而优选以在卷绕过程开始时的起始值(例如带有“0”)开始,并且从这里起始终都继续上升。作为例子:如果卷绕角度
Figure GDA00038237519800000514
用弧度来表示,卷绕角度
Figure GDA00038237519800000515
在卷绕时在筒管转动了100000圈之后例如具有值2*π*100000。
此外有利的是,在给定位置Z给定垫放纱线通过往复式导纱器给定角度
Figure GDA0003823751980000061
来规定,该给定角度描述了往复式导纱器的调节角度,该调节角度引起在轴向的纱线垫放给定位置Z给定垫放纱线。
如上已述,往复式导纱器可以有各种不同的设计方案。广为采用的往复式导纱器是可在一个角度范围内转动地悬挂的臂,这些臂引导已在上面提到的纱线。另一种方案可以是,纯直线地沿着Z方向可移动的滑块,该滑块有时也可以用直线驱动件予以驱动。利用所谓的Bi转子来驱动往复式导纱器同样是可行的,这些转子同样已在上面提到过。
也有利的是,为了确定卷绕角度
Figure GDA0003823751980000062
或先前值,在步骤a)中采用输入参数,这些输入参数也可用于确定在卷绕时筒管的角速度Ω筒管。这种输入参数尤其是用于筒管的规定次数的转圈/卷匝或者用于卷绕角度
Figure GDA0003823751980000063
的测得的变化(例如
Figure GDA0003823751980000064
Figure GDA0003823751980000065
作为可能的先前值)等的测量值,比如测量的时间,这些测量值同样可以用于确定角速度Ω筒管。在数学意义上,对卷绕角度
Figure GDA0003823751980000066
的确定可以理解成在卷绕时对筒管的角速度Ω筒管的积分。
如上已述,通常在卷绕装置中针对所述方法监视卷绕过程的速度,特别是在卷绕时筒管的角速度Ω筒管,其中,该参数通常用于按照上述规定来调节往复式导纱器的双行程频率或往复频率或速度。在此现在提出,采用在卷绕时筒管的角速度Ω筒管或者采用为了确定角速度而通常使用的输入参数,以便基于此通过积分来求取出卷绕角度
Figure GDA0003823751980000067
或往复式导纱器控制角度
Figure GDA0003823751980000068
由此实现利用常见的传感件来实施所述的方法(特别是所述方法的步骤a))。
积分优选随着在筒管卷绕时所历经的时间进行。在一些设计方案中也可行的是,积分关于另一参数进行,例如关于累计的卷匝数来进行,这些卷匝可以使用卷匝计数器或脉冲计数器来确定,利用这些计数器可以计数筒管的转圈数和/或在筒管上产生的卷匝数量。
在上面已经介绍过,代替卷绕角度
Figure GDA0003823751980000069
在步骤a)中也可以确定该卷绕角度的先前参数,该先前变量随后也在步骤b)中可以用于确定往复式导纱器控制角度
Figure GDA00038237519800000610
在一些方法方案中可行的是,该先前变量是仍然必须关于时间或另一参数(比如卷匝计数器n筒管)积分以便得到卷绕角度
Figure GDA00038237519800000611
的变量。这种先前变量例如可以使用脉冲计数器或者增量编码器来求取。这种增量编码器被设计用来测量卷绕角度的增量(卷绕角度的变化)并且作为变量来提供。于是优选的是,在确定往复式导纱器控制角度
Figure GDA00038237519800000612
的过程中,在步骤b)中进行积分。
此外有利的是,为了确定卷绕角度
Figure GDA0003823751980000071
在步骤a)中采用卷匝计数器,该卷匝计数器表明了在筒管上的卷匝数量。
这种卷匝计数器例如可以通过开关器来实施,其在筒管每次旋转时都被激活一次。这种开关器可以电子地与计数器连接,该计数器随着卷匝的数量而连续地往上计数。特别优选的是,这种卷匝计数器n筒管与在卷绕时所检测的且积分的筒管角速度Ω筒管相组合地采用,以便确定卷绕角度
Figure GDA0003823751980000072
也有利的是,在卷绕时的筒管角速度Ω筒管在筒管卷绕期间根据增大的筒管厚度D筒管来调整,从而在纱线的先前的处理步骤中达到恒定的纱线速度。
在上面已介绍过,特别是由于其它的边界条件,在卷绕过程中希望有恒定的纱线速度。尽管筒管厚度D筒管增大,但为了实现恒定的纱线速度,调整角速度Ω筒管,这在用于控制往复式导纱器的传统方法中困难重重,这些困难在这里介绍的方法中得到了更好的解决,因为采用这里介绍的方法,通过从速度更换至绝对的角度值,在速度检测时的不精确性或误差对于纱线垫放的精确性来说意义不大。
如已述,在由卷绕角度
Figure GDA0003823751980000073
计算往复式导纱器控制角度
Figure GDA0003823751980000074
时,考虑至少一个K值。该K值至少在筒管卷绕期间的一个时段内是恒定的,它规定了纱线卷匝的交叉点结构。
在上面已介绍过,在计算往复式导纱器控制角度
Figure GDA0003823751980000075
时,在步骤b)中考虑一些参数。为了产生所谓的精密卷绕,重要的是,这种参数(K值)至少在筒管卷绕期间的一个时段内是恒定的。这种时段优选持续筒管卷绕的整段时间。
特别有利的是,在筒管卷绕时采用多个K值,这些K值按照规定的计划根据至少一个如下参数来确定:
-卷绕角度
Figure GDA0003823751980000076
-角速度Ω筒管
-筒管的转速n筒管或筒管的频率f筒管;或者,
-筒管的厚度D筒管
每个K值都导致筒管的某一步,在该步中通过K值来实现筒管卷匝的某种形式。通过采用多个K值和逐步地在这些K值之间变换,产生了筒管的一种称为步进式精密卷绕的结构。所谓的步进式精密卷绕已在上面详述过了。
优选地,用于在步骤b)中确定往复式导纱器控制角度
Figure GDA0003823751980000077
的K值在方法之外(即在这里介绍的方法之外)确定。这里介绍的方法给出了带有K值的K值图表,优选作为用于构建筒管的规则。于是,通过这里介绍的方法,实现了在卷绕时遵守用于构建筒管的该规则。针对卷绕的相应步来选择正确的K值,这通过合适的参数来进行。往往有利的是,对K值的选择通过(当前的)筒管直径D筒管或筒管转速n筒管来进行。
也有利的是,在步骤c)中往复式导纱器由调控器来控制,其中,监视当前的纱线垫放位置Z实际,并且作为调控器的输入参数来计算调控差ΔZ=Z给定-Z实际
当前的纱线垫放位置Z实际也可以称为“实际的”纱线垫放位置。当前的纱线垫放位置Z实际优选利用传感器来检测。如上已述,在用于这里所述方法的当前纱线垫放位置Z实际与筒管上的纱线垫放-情况之间,实际上还会出现偏差,这些偏差是由于利用往复式导纱器垫放纱线的机制而引起的。这种偏差例如会以如下方式出现:纱线跟随往复运动,和/或在往复运动变换方向时过冲。调控差ΔZ描述了纱线垫放位置的偏差。通过所述方法,可以限制纱线垫放位置的偏差,实际上限制到ΔZ。纱线垫放的不精确性因而被完全检测,且可以用调控器予以矫正。这样做是因为,Z给定是完全算好的变量,其首先没有系统偏差。这是与现有技术的用于控制往复的方法的主要区别,在该控制中,会出现无法或者只有付出很高昂的代价才能避免和/或减小的不精确性,这些不精确性是在卷绕运动和往复运动的速度检测中产生的。这些不精确性会在Z给定与Z实际之间导致未知的偏差,这些偏差只有通过非常精确地保持速度才能得以避免。
因此,基于所计算的变量Z给定采用调控器来控制往复导纱器位置是一种全新的方案,该方案可以导致明显改善在卷绕时垫放纱线的质量,和/或可以用来降低速度监视精度的测量技术代价。
这样也要介绍一种用于控制筒管卷绕装置的往复式导纱器的控制器,其被设计用来实施所述的方法,至少具有用来基于检测的卷绕角度
Figure GDA0003823751980000081
计算往复式导纱器控制角度
Figure GDA0003823751980000082
的第一控制模块和用来采用往复式导纱器控制角度
Figure GDA0003823751980000083
来计算轴向的纱线垫放给定位置Z给定的第二控制模块。
该控制器优选是一种可以在卷绕装置中用来控制往复式导纱器的模块。控制器优选被设计用于接收K值(特别是K值图表),且在控制往复式导纱器时予以考虑。控制器优选为此具有输入端,K值图表可以传送至该输入端。在其它的设计方案中也可行的是,控制器具有输入端,通过该输入端分别给控制器规定“当前”要采用的K值。必要时,控制器可以具有输出端,在该输出端上提供选择参数,利用该选择参数可以在控制器之外由另一控制器或上级的控制器选择“当前”的K值。
特别有利的是,控制器附加地具有调控器,该调控器被设计用于接收当前的纱线垫放位置Z实际,并且基于当前的纱线垫放位置Z实际和纱线垫放给定位置Z给定来产生用于调控地控制纱线垫放的输出信号。
此外有利的是,控制器具有共同的用于检测卷绕角度
Figure GDA0003823751980000091
的计时器,其中,不存在其它的用于控制往复式导纱器的计时器。
另外这里要介绍一种按照该方法制得的筒管。
采用所述方法卷绕的筒管的特点尤其在于,利用Z实际特别精确地保持纱线垫放给定位置Z给定。纱线垫放位置Z实际的精度尤其引起卷绕的筒管的平滑的端面和筒管的均匀的表面。
如果轴向的纱线垫放实际位置Z实际与轴向的纱线垫放给定位置Z给定之间的误差偏差沿着纱线和卷绕角度
Figure GDA0003823751980000092
均匀地分布,并且特别是在卷绕角度Ω筒管与这种误差偏差之间不存在比例关系,则筒管是特别有利的。
通过所述方法尤其可以实现的是,轴向的纱线垫放实际位置Z实际的偏差可以完全以ΔZ的形式予以考虑,并且借助该偏差可以对纱线进行受控的垫放。在目前常见的用于控制往复速度的方法中,由于时间检测以及速度检测的偏差小,会产生系统性的误差,这些误差会在卷绕过程期间(特别是在保持K值期间)上升。这种误差现在不会再出现了。卷绕时往复位置和角度位置不会再出现基本上相互分开,如果利用ΔZ作为调控器的输入参数进行这里所述的调控。因此,可以在轴向的纱线垫放中设定相当狭窄的偏差误差带,该偏差误差带沿着整个卷绕角度
Figure GDA0003823751980000093
对于纱线的坐标来说都相当均匀地被利用。
附图说明
下面借助附图详述本发明以及技术领域。这些附图示出了优选的实施例,但本发明不局限于这些实施例。特别地要指出,附图中所示的大小比例只是示意性的。
图1为针对筒管利用导纱器进行纱线垫放的原理草图;
图2为在卷绕筒管时形成镜面的原理草图;
图3为根据筒管转速可逐级地改变的K-值的定性图;
图4示出根据现有技术与时间t相关的角度
Figure GDA0003823751980000094
和Z;
图5示出由用于这里所述的方法的调控器和待调节的对象构成的系统;
图6示出根据所述方法的变型与时间t相关的角度
Figure GDA0003823751980000101
和Z给定≈Z实际
具体实施方式
图1和图2分别示出在卷绕筒管2时利用往复式导纱器5进行纱线垫放的原理草图。在卷绕筒管2时要注意各种不同的事情。一个特殊性就是所谓的镜面形成,其中,纱线的两个纱线区段在时间上错开地上下叠置地垫放在相同的地点。纱线垫放可以用纱线坐标3来描述,该纱线坐标表明了在筒管的圆周方向4上纱线的垫放点,其从卷绕起始端6起具有卷绕角度
Figure GDA0003823751980000102
卷绕起始端6可以理解成在筒管2上卷绕的纱线1的开端。卷绕角度
Figure GDA0003823751980000103
Figure GDA0003823751980000104
或卷绕角度增量
Figure GDA0003823751980000105
可以用旋转传感器8求取,该旋转传感器可以包括卷匝计数器和/或增量编码器和/或它们的组合。在筒管2的轴向方向上,纱线坐标3可以用Z描述,其中,Z(根据观察方式而定)可以直接在筒管2上或者在往复式导纱器5上确定。在图1和图2中分别通过纱线1的从往复式导纱器5到筒管2的倾斜伸展来表明,纱线1在此跟随往复式导纱器5的往复运动。由此会出现偏差,这根据Z是在筒管2上还是在往复式导纱器上来确定。往复式导纱器5在筒管2上布置得越近,这种效应就越小。
图1示出了一种筒管,其中,使用纱线1恰好产生卷匝7的第一卷匝层15。图2示出了一种状况,在该状况下,在第一卷匝层15上产生了纱线1的卷匝7的第二卷匝层16。利用往复式导纱器5分别根据Z给定来调节纱线垫放的Z实际
图2以一个例子非常简化地示出镜面形成。在用点标出的第二卷匝层16中,纱线1准确地垫放在第一卷匝层15的卷匝7上。在图2中因而示出了镜面形成的情况。由图2中所示的镜面形成,产生了技术问题,因为直接上下叠置或并排靠置的纱线倾向于相互附着,这在开卷即所谓的筒管拉出时又导致问题,进而一定要予以避免。图2是镜面形成问题的非常简化的示意图。在实际上的设计方案中,在全部卷匝7中的纱线都倾斜地伸展。不同卷匝的纱线的交叉点规则地出现。
如上已述,借助图2介绍的镜面形成可以通过精确地保持K值予以避免。在图3中示意性地示出了K值图表,其比如可以用于形成步进式精密卷绕。在竖直轴上绘出了K值,这些K值根据某些参数(这里为筒管的转速n筒管或频率f筒管)逐级地变化。
图4示出卷绕角度
Figure GDA0003823751980000106
其在筒管卷绕时根据时间连续地增大。卷绕角度
Figure GDA0003823751980000107
在此被示为连续上升的值,该值还具有恒定的转速或角速度Ω筒管。特别是当筒管的厚度D筒管在卷绕情况下由于形成其它的卷匝而改变时,实际情况略微复杂。就此而言,图4中的该视图只是示意性的。实际上,由于筒管的厚度D筒管增加,卷绕角度
Figure GDA0003823751980000111
随着时间的推移而越来越慢地增大。
图4还示出在筒管卷绕时的纱线垫放位置Z(t),其同样示意性地作为无限地持续的参数,该参数随着卷绕角度连续地且成比例地上升。例如在如下时候可想象到对纱线垫放位置的这种说明:实际上作为往复式导纱器的来回运动而出现的运动在一定程度上展开,并且只在一个方向上被视为无限继续的运动。这在技术上例如相应于如下方案:往复式导纱器的往复运动通过偏心器而产生,该偏心器进行连续地持续的转动运动,该转动运动然后转变为往复运动。特别地,尤其当由于筒管的转速变化而在两个角度变化(筒管相对于纱线垫放)之间产生另一比例因子(K值的变化)时,在产生步进式精密卷绕时产生的情况更为复杂。在图4中简化地将
Figure GDA0003823751980000112
示为直线。由于Ω筒管随着筒管直径的增大而越来越小,该视图被简化,并且其因而仅适用于卷绕过程的短暂的时间间隔,筒管的厚度在这些时间间隔内不会以明显的程度增加。
根据图4要说明,仅仅通过准确地保持速度即筒管转速Ω筒管或速度V来保持Z(t)。在
Figure GDA0003823751980000113
与Z(t)之间不存在直接的计算关系,而是仅仅存在间接的关系,通过该关系,相应地保持筒管的角速度Ω筒管,并且由K值产生的往复速度V在此保持恒定。
图5示出用于实施这里所述方法的控制器10。该控制器10具有由往复式导纱器5构成的调控对象21以及用于移动往复式导纱器5的调节器18以及必要时具有用于监视往复式导纱器5的位置的传感器19。控制器10和调控对象21共同地示意性地形成用于实施这里所述的方法的装置11。如上已述,在垫放纱线时,会出现附加的机械的效应,比如纱线滞后和纱线超前。这些效应在图5的视图中已被忽略,并且对于这里所述的方法和这里所述的控制器的工作方式来说意义不大。
控制器10具有各种不同的模块,这些模块必要时也可以用分开的硬件来实现,但这些模块优选仅用软件来模拟,必要时也可以完全地或者部分地相互集成。存在用来确定
Figure GDA0003823751980000114
Figure GDA0003823751980000115
的第一控制模块12和用来基于
Figure GDA0003823751980000116
确定Z给定的第二控制模块13。
在优选的设计方案中,控制器10可以附加地包括用于形成调控差ΔZ=Z给定-Z实际的调控值形成部17以及包括调控器9。调控器9基于ΔZ或者基于Z给定和Z实际产生输出信号14,该输出信号用作调节器18的输入信号,用来驱动往复式导纱器5。所有属于控制器10的组件在此都通过虚线来表示。调控值形成部17的和调控器9的可选地一同集成到控制器10中的组件在此还用点划线单独地示出。
在此例如示出了方法步骤a),利用该方法步骤来检测卷绕角度
Figure GDA0003823751980000121
或卷绕角度的变化
Figure GDA0003823751980000122
这可以采用示意性地示出的旋转传感器8来实现。随后,采用
Figure GDA0003823751980000123
或卷绕角度
Figure GDA0003823751980000124
Figure GDA0003823751980000125
来在步骤b)中计算往复-导纱器-控制角度
Figure GDA0003823751980000126
在此也考虑K值,这些K值来自于K值图表23,并且优选在控制器10之外确定,并且通过信号输入端22提供给控制器。可选地,第一控制模块12尤其可以为了执行方法步骤b)而检测或者获取输入参数20。例如可以检测如下其它的输入参数:
-卷绕角度
Figure GDA0003823751980000127
-角速度Ω筒管
-筒管的转速n筒管或筒管的频率f筒管;或者,
-筒管的厚度D筒管
在图5的右边部分中示出的调控回路由调控器9、调控对象21和调控值形成部17构成,该调控回路始终都有助于使得调控差ΔZ=Z给定-Z实际渐逝,而不会累积有误的角度偏差。
按照目前的解决方案,通过非常精确地保持规定的转速给定值,仅仅由此实现使得角度偏差(该角度偏差等效于
Figure GDA0003823751980000128
或Z给定-Z实际)只是非常缓慢地消失,与目前的解决方案相反,采用这里介绍的方法可以在可能的角度偏差方面实现(理论上)精确的控制。在采用任何技术来实施调控回路时,瞬间的实际值始终都围绕给定值波动。如果出现明显的调控差,就通过调控器和调节器始终都影响往复,使得该调控差减小或渐逝。
在保持经验证的K值情况下,新解决方案的目的在于,提高纱线垫放的精度,并且同时降低在检测和调节转速或频率f筒管和f往复时的高昂成本。同时详细介绍卷绕过程,这又能实现简单的质量控制。在这里,新的核心构思是,并不聚焦于暂时的速度值
Figure GDA0003823751980000129
确切地说,而是检测绝对的持续的角度值
Figure GDA00038237519800001210
并且由此调控轴向的纱线垫放-给定位置Z给定。
筒管的角度行程
Figure GDA00038237519800001211
和往复系统Z的角度行程例如可以根据当前的技术实施方式利用引发器或增量编码器来测量。在该测量方法中,利用每个新的脉冲来通报:已经转过了
Figure GDA00038237519800001212
Figure GDA00038237519800001213
Figure GDA00038237519800001214
的角度。增量编码器例如可以是卷匝计数器,其计数筒管的每个独立的转圈或者筒管的部分转圈。
来自引发器或增量编码器的各个脉冲随后在处理器中例如被QEP-单元累加,由此确保不会丢失角度信息,并且始终都存在正确的角度行程
Figure GDA0003823751980000131
往复单元的例如通过调节器/逆变器驱动的传动可以在扭矩或转速方面受到影响,从而由此可以对Z实际施加影响,并且跟踪和保持所希望的纱线垫放位置Z给定
在图5中,除了用于执行方法步骤a)和b)且用于确定往复式导纱器控制角度
Figure GDA0003823751980000132
的第一控制模块12外,还示出了第二控制模块13,在其中示出了把往复式导纱器控制角度
Figure GDA0003823751980000133
Figure GDA0003823751980000134
转变为用于控制纱线垫放位置Z给定的给定参数。该模块例如可以是按比例地由
Figure GDA0003823751980000135
Figure GDA0003823751980000136
换算成Z给定(在这些设计方案中,Z给定作为角度
Figure GDA0003823751980000137
)。在这些设计方案中,该模块也可以把(无限的)持久上升的往复式导纱器控制角度
Figure GDA0003823751980000138
换算成有限的参数,该参数例如描述了纱线在筒管上的垫放区域内的坐标Z。该换算例如可以采用模运算来进行。
图6与时间t相关地示出了持续地上升的角度
Figure GDA0003823751980000139
和纱线垫放位置Z给定≈Z实际,其比如可以采用这里所述的方法予以调控。
在此,图6示出了在K值恒定时产生的情况。图6因而示出了在筒管设计成精密卷绕时的情况。Z给定直接地且在数学上精确地与
Figure GDA00038237519800001310
有关。在
Figure GDA00038237519800001311
与Z给定之间因而不会出现偏差。根据在图5中所示的系统结构,利用传感器来监视Z实际,进而可以利用调控器调控地按照Z给定予以调节。
Figure GDA00038237519800001312
或Z给定和Z实际因而在技术上不可能彼此分开地伸展,从而在此会出现所力求的精度。
·新方法调控给定值与实际值之间的差,并且通过这种调控来持久地防止角度值“漂移”。在纱线垫放时的较高精度的结果是,其还有效地防止了镜面形成。
(在目前的方法中,需要付出很大的努力才能达到高的转速调控精度,因此,给定值和实际值之间的角度值只会缓慢移动。目前无法测量角度差,或者根本无法调控角度差,确切地说,关于角度值的当前解决方案是开环控制,而不是闭环调控!)
·技术代价进而成本明显减小,因为目前对转速调控的高要求(逆变器、测量值检测、调控器)通过对角度值的调控而明显降低。
·在同时考虑绝对时间(分别起始于卷绕过程)的情况下检测筒管的绝对的持续的角度值和往复式导纱器控制角度,这允许非常详细地描述所实现的筒管构造,因而能实现简单的质量控制。例如,每个卷绕的筒管都可以配置有卷绕过程的相关的数据文件。
附图标记清单
1 纱线
2 筒管
3 坐标
4 圆周方向
5 往复式导纱器
6 卷绕起始端
7 卷匝
8 旋转传感器
9 调控器
10 控制器
11 装置
12 第一控制模块
13 第二控制模块
14 输出信号
15 第一卷匝层
16 第二卷匝层
17 调控值形成部
18 调节器
19 传感器
20 输入参数
21 调控对象
22 信号输入端
23 K值图表
Figure GDA0003823751980000141
卷绕角度
Figure GDA0003823751980000142
往复式导纱器控制角度
Z给定 轴向的纱线垫放给定位置
Figure GDA0003823751980000143
往复式导纱器给定角度
Ω筒管 筒管的角速度
n筒管 筒管的转速
D筒管 筒管的厚度
K K值
f筒管 筒管的频率
Z实际 当前的轴向的纱线垫放实际位置
V 往复速度

Claims (12)

1.一种用于在卷绕筒管(2)时对纱线(1)高精度地进行纱线垫放的方法,具有如下步骤:
a)持久地检测卷绕角度
Figure FDA0003823751970000011
或先前值,由该先前值可以计算所述卷绕角度
Figure FDA0003823751970000012
其中,所述卷绕角度
Figure FDA0003823751970000013
描述了所述纱线(1)的沿圆周方向(4)在所述筒管(2)上的坐标(3);
b)根据所述卷绕角度
Figure FDA0003823751970000014
和/或所述先前值来计算往复式导纱器控制角度
Figure FDA0003823751970000015
其中,所述往复式导纱器控制角度
Figure FDA0003823751970000016
在考虑到至少一个K值的情况下由所述卷绕角度
Figure FDA0003823751970000017
Figure FDA0003823751970000018
和/或所述先前值算得;
c)采用所述往复式导纱器控制角度
Figure FDA0003823751970000019
来计算在所述筒管(2)上的轴向的纱线垫放给定位置Z给定
d)根据轴向的纱线垫放给定位置Z给定来控制往复式导纱器(5),用于在用所述卷绕角度
Figure FDA00038237519700000110
描述的坐标上在所述轴向的纱线垫放给定位置Z给定进行高精度的纱线垫放。
2.如权利要求1所述的方法,其中,所述卷绕角度
Figure FDA00038237519700000111
描述了起始于在所述筒管(2)上的所述纱线(1)的卷绕起始端(6),持续经过所述筒管(2)的全部卷匝(7),沿所述圆周方向(4)在所述筒管(2)上所述纱线(1)的坐标。
3.如权利要求1或2所述的方法,其中,所述纱线(1)在所述给定位置Z给定的垫放通过往复式导纱器给定角度
Figure FDA00038237519700000112
来规定,该给定角度描述了所述往复式导纱器(5)的调节角度,该调节角度引起在所述轴向的纱线垫放给定位置Z给定垫放纱线。
4.如权利要求1所述的方法,其中,为了在步骤a)中确定所述卷绕角度
Figure FDA00038237519700000113
采用了旋转传感器(8),该旋转传感器表明了所述筒管(2)进行的转圈和/或部分转圈的数量。
5.如权利要求1所述的方法,其中,在所述筒管(2)卷绕期间根据所述筒管的增大的厚度D筒管来调整在卷绕时所述筒管(2)的角速度Ω筒管,从而在所述纱线(1)的先前的处理步骤中达到恒定的纱线速度。
6.如权利要求1所述的方法,其中,在所述筒管(2)卷绕时采用多个K值,这些K值按照规定的计划根据至少一个如下参数来确定:
-卷绕角度
Figure FDA00038237519700000114
-角速度Ω筒管
-所述筒管的转速n筒管或所述筒管的频率f筒管;或者,
-所述筒管的厚度D筒管
7.如权利要求1所述的方法,其中,在步骤d)中由调控器(9)来控制所述往复式导纱器(5),其中,监视当前的纱线垫放位置Z实际和/或当前的往复式导纱器角度
Figure FDA0003823751970000021
并且作为所述调控器(9)的输入参数来计算调控差ΔZ=Z给定-Z实际和/或
Figure FDA0003823751970000022
Figure FDA0003823751970000023
8.一种用于控制筒管卷绕装置(11)的往复式导纱器(5)的控制器(10),被设计用来实施根据权利要求1~7中任一项所述的方法,所述控制器至少具有用来基于检测的卷绕角度
Figure FDA0003823751970000024
计算往复式导纱器控制角度
Figure FDA0003823751970000025
的第一控制模块(12)和用来采用所述往复式导纱器控制角度
Figure FDA0003823751970000026
来计算轴向的纱线垫放给定位置Z给定的第二控制模块(13)。
9.如权利要求8所述的控制器(10),还具有调控器(9),该调控器被设计用于接收当前的纱线垫放给定位置Z给定和纱线垫放实际位置Z实际,并且基于当前的所述纱线垫放给定位置Z给定和所述纱线垫放实际位置Z实际来产生用于调控地控制所述纱线垫放的输出信号(14)。
10.如权利要求8或9所述的控制器(10),具有共同的用于检测所述卷绕角度
Figure FDA0003823751970000027
和Z实际的计时器,其中,不存在其它的用于控制所述往复式导纱器(5)的计时器。
11.一种带有纱线(1)的筒管(2),其按照权利要求1~7中任一项所述的方法卷绕。
12.如权利要求11所述的筒管(2),其中,轴向的纱线垫放实际位置Z实际与轴向的纱线垫放给定位置Z给定之间的误差偏差沿着所述纱线(1)和所述卷绕角度
Figure FDA0003823751970000028
均匀地分布。
CN202110437483.1A 2020-04-22 2021-04-22 用于在卷绕筒管时对纱线高精度地垫放纱线的方法 Active CN113526232B (zh)

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DE102020110999.7A DE102020110999B4 (de) 2020-04-22 2020-04-22 Verfahren zur hochpräzisen Fadenablage eines Fadens beim Wickeln einer Spule
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