CN1137579A - 捻线机的电动机调速装置 - Google Patents

Abstract

公开了一种使用变换型电动机的控制电路、一种用无级变速传动装置的捻线机的电动机调速装置。在该装置中，用一控制板的开关输入电动机每分钟转数目标值和线轴每分钟转数的目标值而直接设定捻线时间和捻线长度的目标值。各种目标值和输出值都显示在该控制板上，从而使操作员对各目标值和输出值一目了然。因此，上述装置就可方便地设定线轴每分钟转数目标值、电动机每分钟转数目标值、捻线时间和长度的目标值，从而提高工作效率和生产率。上述装置还对电动机进行控制，从而可有效地使用电动机自动调速装置。

Description

捻线机的电动机调速装置

本发明一般涉及捻线机(加捻机)的电动机调速装置，特别涉及使用无级变速装置对线轴驱动电动机的转速进行精确的电子控制从而控制加捻时间和待加捻的线的长度的装置。

在现有捻线机中，加捻时间和捻线长度的控制是通过改变线轴驱动电动机的转速实现的，该电动机产生传递给线轴的转动力，在上述捻线机中，由皮带轮和套在其上的皮带构成的皮带传动机构把动力从线轴的驱动电动机传给线轴。此外，现有捻线机的工作由一布线型顺序控制器进行控制。由于上述捻线机由布线型顺序控制器控制，因此每当锭轴转数改变时都须用一直径合适的皮带轮更换原有的电动机皮带轮并须调节皮带张力。

也就是说，加捻时间和捻线长度的控制都是通过用机械方法改变线轴驱动电动机的转速加以实现的。但是，上述的线轴驱动电动机的机械控制给用户带来很大不便。也即，由于电动机转速用机械方法加以改变，因此必须由熟练工人照看捻线机，他不但要更换皮带轮，还得调节皮带张力。上述的线轴驱动电动机的机械控制的另一个问题是，加捻时间和捻线长度都无法随意控制。

因此，线轴驱动电动机的机械控制降低了生产率，使捻线机无法精确控制并在使用电动机自动调速装置时会引起一系列障碍。

因此本发明的目的是提供一种能克服上述问题的捻线机的电动机调速装置，它使用一变换型电动机控制电路、一种无级变速装置，从而，极精确地实现捻线机的无级调速。在上述装置中，用控制板上的操作开关直接输入捻线时间目标值和捻线长度目标值。此外，控制板上显示出各种目标值和输出值，从而操作员可方便地获知目标值和输出值。只须操作控制板上的开关，上述装置就可方便地设定线轴每分钟转数的目标值、电动机每分钟转数的目标值、捻线长度目标值和加捻时间目标值，从而提高工作效率和生产率。上述装置还用电力控制电动机，从而可有效地利用电动机自动调速装置。

从下述结合附图的详细说明中可更清楚看出本发明的上述和其它目的、特征和优点。

图1为表示本发明绕线机电动机调速装置的结构的方块图；

图2为本发明一实施例的电动机调速装置的控制板的正视图；

图3为表示上述电动机调整装置控制电路的结构的方块图。

图1为表示本发明捻线机电动机调速装置的结构的方框图。

如图所示，该电动机调速装置包括一信号输入单元100。与一控制单元200的一信号输入部件201连接而把信号加到该控制单元200的这一信号输入单元100包括若干开关部件101、102、103和104。第一开关部件101为把一起动或停转信号输出到控制单元200的起动/停转开关部件。第二开关部件102为一计数器设定的开关部件，它设定线轴转数的计数值，从而设定捻线长度。第三开关部件103为一每分钟转数设定的开关部件，它设定线轴驱动电动机的每发钟转数计数值，从而设定捻线时间。第四开关部件104为一加捻方向设定开关部件，它设定线轴驱动电动机的转动方向，从而设定捻线方向。

控制单元的存储各预设的目标值、对检测到的输出值与目标值进行比较、对各种数值进行计数、输出显示信号并从而控制线轴驱动电动机。上述单元200包括一与上述信号输入单元100连接的信号输入部件201。具有信号输入端的该信号输入部件201接收从信号输入单元100的开关部件101到104输出的各信号。该控制单元200还包括一存储部件202，用来存储从信号输入单元100通过信号输入部件201输入的各种预设目标值。此外，该控制单元200还包括一显示信号输出部件203。该信号输出部件203输出目标值信号以及显示信号。该控制单元200还包括一对比较部件204和205。第一比较部件204对由线轴转数传感器800检测到的线轴转数输出值与存储在存储部件202中的相应目标值进行比较。第二比较部件205对由电动机转速传感器600检测到的电动机转速输出值与存储在存储部件202中的相应目标值进行比较。该控制单元202还包括一控制器206。该控制器206根据往信号输入部件201输入的指令信号和比较部件204和205的比较结果输出驱动或停转电动机或控制电动机转速的信号并通过显示信号输出部件203输出显示数据。该控制单元200还包括一控制信号输出部件207，用来把控制器206的电动机控制信号输出到下文要叙述的一电动机驱动单元400。

本发明电动机调速装置还包括一连接到上述控制单元200的显示信号输出部件203的显示单元300。该显示单元包括一输出值显示部件301、一目标值显示部件302、一每分钟转数输出值显示部件303和一每分钟转数目标值显示部件304。输出值显示部件301显示出从控制单元200输出的线轴转数输出值。目标值显示部件302显示出从控制单元200输出的线轴转数的目标值。线轴转数的目标值等于用来设定绕线长度的计数值。每分钟转数输出值的显示部件303显示出从控制单元200输出的线轴驱动电动机500的每分钟转数的输出值。线轴驱动电动机500为一感应电动机。每分钟转数目标值的显示部件304显示出从控制单元200输出的感应电动机500的每分钟转数目标值。

与控制单元200的信号输出部件207连接的电动机驱动单元400接收从控制单元200输出的电动机控制信号。在收到该电动机控制信号时，单元400通过在交流功率和直流功率之间变换电功而控制感应电动机500的电功。从而，该单元400起动或停转或控制电动机转速。

在电动机驱动单元400的控制下起动、停转或变速的感应电动机500产生转动力而通过传动机构把该转动力传递给线轴部件700。

电动机转速传感器600检测感应电动机500的输出转速并把该输出转速转换成电信号。该传感器600然而把该电信号加到控制单元200的第二比较部件205。

受到经传动机构传来的感应电动机500的转动力的线轴部件700包括多个用来捻线的线轴。

位于线轴部件700处的线轴转数传感器800检测线轴的转数并产生一表示线轴转数输出值的电信号。该传感器800把该电信号送到控制单元200的第一比较部件204。

下文说明上述电动机调速装置的工作情况。

图2为本发明一实施例的电动机调速装置的控制板900的正视图。由于该控制板900包括信号输入单元100和显示单元300，因此不仅使操作人员可很方便地操纵输入单元100，而且正在显示单元300上显示出工作状况。

在该控制板900中，输出值显示部件301为一由一7段显示装置(FND)构成的显示器301a。该显示器301a这样显示线轴转数输出值：线轴部件700的每一线轴每转一转，线轴转数输出值增加1。

该输出值显示器301a所显示的值表示由传感器800检测到的线轴转数的输出值。若线轴部件700的直径100mm，则与该显示器301a显示的每一个计数值1对应的绕线长度约为314mm。

因此，显示器301a所显示的计数值就表示绕线长度。

在控制板900中，目标值显示部件302一由一下段显示装置(FND)所构成的显示器302a。该显示器302a显示出线轴转数目标值。

显示器302a所显示的值表示通过控制板900的一计数设定开关102a而输入到控制单元200的绕线长度目标值。该计数设定开关102a构成开关部件102。

当输出值显示器301a显示的值达到目标值显示器302a显示的值时，感应电动机500在控制单元200的控制下停转。

控制板900还包括一由一7段显示装置(FND)所构成的每分钟转数输出值显示器303a。作为每分钟转数输出值显示部件303的该显示器303a显示出电动机每分钟转数输出值。而电动机每分钟转数输出值则由电动机转速传感器600检测。

同样，一每分钟转数目标值显示器304a由一7段显示装置(FND)构成。作为每分钟转数目标值显示部件304的该显示器304a显示出电动机每分钟转数的目标值。

构成起动/停转开关部件101的起动开关101a用来起动感应电动机500并包括一绿色起动信号灯。

构成起动/停转开关部件101的停转开关101b用来停转感应电动机500并包括一红色停转信号灯。

作为加捻方向设定开关部件104的方向选择开关104a用来设定感应电动机500的转动方向。该开关104a有两个位置，即Z位置(向左加捻位置)和S位置(向右加捻位置)。

在收到该开关104a的输出信号时控制单元200控制感应电动机500而以正转或反转方向转动该电动机500，从而控制捻线方向。

一计数开关102b构成了信号输入单元100，用来决定是否对线轴转数进行计数。

在图2中，标号101c表示电动机调速装置的电源开关。

该电动机调速装置如下进行控制。

当用计数器设定开关102a以100,00转/分设定线轴转数目标值时，指示线轴转数目标的一目标值就被送到控制单元200的控制器206。一旦收到该目标值，该控制器206就把该目标值存储在存储部件202中，同时通过显示信号输出部件203把该目标值输出到目标值显示部件302。从而显示部件把该目标值显示在显示器302a上。

合上电源开关101c后再合上起动开关101a，控制器206便通过控制信号输出部件206把电动机驱动控制信号输出到电动机驱动单元400。该单元400，一收到该电动机驱动控制信号即驱动感应电动机500。

电动机驱动单元400通过在交流电和直流电之间变换电源而控制电动机500的电功率，从而实现电动机的精确线性变速。

同时，控制器206控制感应电动机500，使该电动机500以由方向选择开关104a选定的方向转动。

电动机500起动时，线轴部件700的各线轴受到经由传动机构传来的电动机500的转动力而开始转动。此时，传感器800则检测线轴的转数输出。传感器800把一表示线轴转数输出的信号送到控制单元200的第一比较部件204。

在收到传感器800的信号时，控制器206通过显示信号输出部件203把一显示信号输出到输出值显示部件301，从而在显示器301a上显示出线轴转数输出值。

在收到传感器800的输出信号后，第一比较部件204将存储在存储部件202中的目标值100,000转/分与线轴转数输出值作比较。当比较部件204确定线轴转数输出值达到目标值100,000转/分时，控制器206通过信号输出部件207把电动机停转信号输出到电动机驱动单元400，从而使电动机500停转。

同时，操作每分钟转数设定开关103a而输入加捻时间目标值。该目标值通过信号输入部件201送到控制器206后存储在存储部件202中。控制器206通过显示信号的输出部件203把该目标值输出到每分钟转数目标值显示部件304，从而在显示器304a上显示出该目标值。

电动机转速由电动机转速传感器600来检测。传感器600把一表示电动机转速输出值的转速信号输出到控制单元200的第二比较部件205。

在收到从传感器600输出的该信号后，控制器206把感应电动机500的每分钟转数输出值通过显示信号输出部件203输出到每分钟转数输出值显示部件303，从而在显示器303a上显示出电动机500的每分钟转数输出值。

第二比较部件205将存储在存储部件202中的电动机500的每分钟转数目标值与电动机500的每分钟转数输出值作比较。当每分钟转数输出值达到每分钟转数目标值时，控制器206通过控制信号输出部件207把电动机停转信号输出到电动机驱动单元400，从而使电动机500停转。

若在电动机500运行同时推动停转开关101b停转信号就通过信号输入部件201送到控制器206。从而控制器206使电动机500停转。此时，显示器301a和303a并不显示零，而是继续显示现存的计数值。

当然，可操作信号输入单元100的复位开关而把显示在显示器301a和303a上的现存计数值复位到零。

按照本发明，可随着时间的推移逐步变动加捻时间。

也即，可操作每分钟转数设定开关103a而输入电动机500的一每分钟转数初值和一每分钟转数终值。每分钟转数初值显示在显示器304a上，而每分钟转数终值显示在显示器303a上。

例如，若把每分钟转数初值设定为15,000转/分终值设定为14,000转/分，表示上述每分钟转数值的每分钟转数信号就通过信号输入部件201送到控制器206并转而存储在存储部件202中，控制器206控制电动机驱动单元400而随着时间的推移逐步自动地把电动机转速从15,000转/分降到14,000转/分。

可按需要选择上述电动机自动降速功能。若不需要自动地降低电动机转速，则可把每分钟转数的初值和终值设定成同一值。

上述每分钟转数值可随意设定，因此绕线长度和时间也可随意设定而容易进行控制。

图3为表示上述电动机调速装置的控制电路结构的方块图。

在图3中，该控制电路的面板900即为图2所示控制板。该控制电路还包括一计数传感部件800a，它与线轴转数传感顺800等同，由一邻近的传感器构成。线轴每转动一转，该计数传感部件800a就产生一转计数脉冲。

面板900和传感部件800a连接到一在输入信号部件各开关与一微信息处理器200b之间传送信号的接口部件200a。该接口部件200a还在显示部件300的各显示器与微信息处理器200b之间传递信号。该接口部件200a还把计数传感部件800a的信号传给微信息处理器200b。

微信息处理器200b接收各种开关输入值并存储由各开关设定的各种目标值。微信息处理器200b还输出起动、停转电动机500或控制电动机转速的信号。此外，微信息处理器200b还接收由计数传感部件800a探测的线轴转数输出值信号和由电动机每分钟转数的传感部件600a探测的电动机每分钟转数输出值信号。在收到从部件800a和600a输出的上述信号后，微信息处理器200b将线轴转数输出值和电动机每分钟转数输出值与它们的目标值作比较。微信息处理器200b还通过接口部件200a把输出显示信号输出到控制板900，从而把各目标值和输出值显示在控制板900的相应显示器上。

数字/模拟信号转换部件200c把从微信息处理器200b输出的电动和控制数字信号转换成模拟信号后把该模拟信号送到一脉宽调制部件400a也就是说，数字/模拟信号转换部件200c用作控制信号的输出部件和驱动控制信号的转换部件。

脉宽调制部件400a对从一锯齿波发生部件400d输出的一锯齿波和从数字/模拟信号转换部件200c输出的驱动控制信号的脉宽进行调制。从而该部件400a导通或切断一门驱动部件400b。

门驱动部件400b接收脉宽调制部件400a的开关信号而控制一IGBT模块的开关装置的开关时间，从而控制供给感应电动机500的电功率。从而门驱动部件400b起动或停转电动机500或控制电动机的转速。

电动机每分钟转数的传感部件600a检测感应电动机500的转速或每分钟转数后产生一表示电动机每分钟转数输出值的脉冲信号。上述信号输出到微信息处理器200b而用作检测感应电动机500每分钟转数输出值的数据。

在图3控制电路中，电动机无级变速的控制操作与图1电动机调速装置相同。

当操作面板900的计数设定开关102a而设定线轴转数目标值时，一表示线轴转数目标值的信号通过接口部件200a就送到微信息处理器200b。微信息处理器200b收到上述信号后存储线轴转数目标值并通过接口部件200a把一显示信号输出到显示器302a，从而在该显示器302a上显示出线轴转数目标值。

当操作面板900的电动机每分钟转数设定开关103a而设定电动机转速目标值时，一表示电动机转速目标值的信号通过接口部件200a被送到微信息处理器200b。微信息处理器200b在收到上述信号后存储电动机转速的目标值并通过接口部件200a把一显示信号输出到显示器304a，从而在该显示器304a上显示出电动机转速目标值。

当开动面板900的起动开关101a时，微信息处理器200b输出一电动机驱动控制数字信号。该数字信号然后由数字/模拟信号转换部件200c转换成模拟信号。该模拟信号然后再送到脉宽调制部件400a。

脉宽调制部件400a对从锯齿波发生部件400d输出的锯齿波和从数字/模拟信号转换部件200c输出的驱动控制模拟信号的脉宽进行调制。从而该调制部件400a导通或切断门驱动部件400b，从而设定该感应电动机500的合适的每分钟转数。门驱动部件400b通过一PA IGBT模块400c来控制感应电动机500的电功率，从而使感应电动机500始终以每分钟转数的目标值转动。

当然，当把感应电动机500的每分钟转数的目标初值和终值设定成不同值时，微信息处理器200b会天各指定时间输出一新控制信号，从而逐步改变电动机转速。

电动机转速(每分钟转数)的输出值由电动机每分钟转速传感部件600a来检测。从而该部件600a把一表示电动机转速输出值的脉冲信号输出到微信息处理器200b。微信息处理器200b在收到该脉冲信号后将电动机转速输出值与电动机转速目标值作比较。此外，微信息处理器200b通过接口部件200a把一显示信号输出到面板900的显示器303a，从而在该显示器303a上显示出电动机转速(每分钟转数)的输出值。

线轴转数输出值由计数传感部件800a检测。该部件800a通过接口部件200a把一表示线轴转数输出值的脉冲信号输出到微信息处理器200b。微信息处理器200b在收到该脉冲信号后将线轴转数输出值与线轴转数目标值作比较。此外，微信息处理器200b通过接口部件200a把一显示信号输出到面板900的显示器301a，从而在该显示器301a上显示出线轴转数的输出值。

当达到电动机转速(每分钟转数)目标值以及线轴转数目标值时，微信息处理顺200b输出一电动机停转信号而使感应电动机500停转。

在图3控制电路进行感应电动机500的无级调速的同时，可用一报警电路部件200d检测有关该装置故障的信息，比方说电动机500发生过载或过功率的信息。报警电路部件200d将一报警信号送到微信息处理器200b。微信息处理器200b在收到该报警信号时把故障显示给操作人员而使操作人员可修复该装置的故障部分。

如上所述，本发明捻线机电动机调速装置可随意设定捻线长度和加捻时间并方便地控制电动机转速。由于操作人员可使用控制板操作该装置，因此该装置的操作方便而简单。此外，在改变心轴每分钟转数时不需更换该装置传动机构的皮带轮，从而缩短了该装置的操作时间。上述装置的另一个优点是非熟练工人也会操作该装置。因此该装置的工作效率和生产率皆有提高。

尽管上面公开了本发明例示性优选实施例，但熟悉本技术领域的人士当应明白，只在不背离后附权利要求书公开的本发明范围和精神的条件下，可作出种种修正和增减。

Claims (5)

1.一种捻线机的电动机调整装置，包括一用来控制电动机电功率而把电动机转速输出保持在电动机转速目标值上的变换型电动机控制电路，还进一步包括：

信号输入装置，用来输入电动机转速(每分钟转数)的目标值而充定捻线时间目标值、输入线轴转数目标值而设定捻线长度目标值并向一电动机输入起动或停转信号；

控制装置，用来存储捻线时间目标值和捻线长度目标值；所述控制装置接收捻线时间输出值和捻线长度输出值，将捻线时间和捻线长度的输出值与其目标值作比较，当捻线时间输出值和捻线长度输出值达到其目标值时可选择性地停转电动机；

显示装置，用来在控制装置的控制下显示电动机转速目标值、电动机转速输出值、线轴转数目标值和线轴转数输出值；

电动机驱动装置，在控制装置的控制下以合适的每分钟转数驱动电动机；

电动机，在所述电动机驱动装置的控制下产生线轴转动力；

电动机转速传感装置，用来检测电动机转速输出值并把表示该电动机转速输出值的一信号输出到所述控制装置；

一线轴部件，包括许多使用所述电动机的转动力来捻线的线轴；

线轴转数传感装置，用来检测线轴转数输出值并把一表示该线轴转数输出值的信号输出到所述控制装置。

2.按权利要求1所述的电动机的调速装置，其特征在于，所述信号输入装置包括：

一起动/停转开关部件，把一起动或停转信号输出到控制装置；

一计数设定开关部件，用来设定线轴转数目标值的计数值，从而设定捻线长度目标值；

一每分钟转数设定开关部件，用来设定电动机转速目标值并从而设定捻线时间目标值；

一捻线方向设定开关部件，用来设定电动机转动方向并从而设定捻线方向。

3.按权利要求1所述的电动机调速装置，其特征在于，所述控制装置包括：

一连接到信号输入装置从而可用来输入该信号输入装置的开关信号的信号输入部件；

一存储部件，用来存储从信号输入装置通过信号输入部件输入的各目标值；

一显示信号输出部件，用来输出目标值信号和显示信号；

第一比较部件，将由所述线轴转数传感装置检测到的线轴转数输出值与存储在存储部件中的对应目标值作比较；

第二比较部件，将由所述电动机转速传感装置检测到的电动机转速输出值与存储在存储部件中的对应目标值作比较；

一控制器，按照通过信号输入部件输入的输入信号以及第一和第二比较部件的比较结果输出一驱动或停转电动机或控制电动机转速的信号并通过显示信号输出部件输出显示信号；以及

一控制信号输出部件，用来把所述控制器的电动机控制信号输出到所述电动机的驱动装置。

4.按权利要求1所述的电动机调速装置，其特征在于，所述显示装置连接到该控制装置的显示信号输出部件，包括：

一用来显示线轴转数输出值的输出值显示部件；

一用来显示线轴转数目标值的目标值显示部件；

一用来显示电动机转速(每分钟转数)输出值的每分钟转数输出值显示部件；以及

一用来显示电动机转速(每分钟转数)目标值的每分钟转数目标值显示部件。

5.按权利要求1所述的电动机调速装置，其特征在于，用来设定捻线时间目标值的所述电动机转速目标值有互不相同的每分钟转数初值和终值，而所述控制装置控制电动机从而随着时间推移把电动机转速输出值从该每分钟转数初值变为该每分钟转数终值，从而随着时间推称逐步改变捻线时间。