CN115924630A - 一种改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及纱线收卷控制技术领域，尤其涉及一种改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法，包括以下步骤：模拟纱线在收卷轴上排纱过程，获得纱线卷绕收卷轴的相关参数，包括收卷轴的转速n_x、卷绕比JRB_x及排纱宽度B；基于确定的收卷轴相关参数，给定纱线在收卷轴上的最优单程排纱时间t_m；根据模拟后纱线在卷轴上的卷绕结果，给定收卷轴在两端面处排纱的层次落差段；建立排纱控制模型，控制直线模组在收卷轴上施加不同的排纱速度，以改变纱线缠绕在层次落差段处拐点轨迹，减少了端面层次落差，以使纱线在纱筒两端缠绕整齐，排列均匀。

Description

一种改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法

技术领域

本发明涉及纱线收卷控制技术领域，尤其涉及一种改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法。

背景技术

在复合材料的生产过程中，需要进行纱线的加工再生产，在对碳纤维、玻璃纤维等纱线加工生产时，需要对收卷的原料进行放卷、导纱、展纤、收集后再加工。

如附图1所示，在纱线的收卷过程中，需要将纱线均匀缠绕在收卷轴的卷筒上，通常驱动导纱机构沿收卷轴的轴向往复移动，使纱线螺旋往复缠绕于卷筒上，然而当纱线缠绕至卷筒的两端面需要切换排纱方向时，受收卷轴上恒定排纱速度影响，纱线缠绕于收卷轴两端面的纱线会出现层次落差，容易造成塌落现象，严重影响纱线的卷绕质量。

鉴于上述问题的存在，本发明人基于从事此类产品工程应用多年丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，以期创设一种改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法，使其更具有实用性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法，有效解决背景技术中的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法，包括以下步骤：

模拟纱线在收卷轴上排纱过程，获得纱线卷绕收卷轴的相关参数，包括收卷轴的转速n_x、卷绕比JRB_x及排纱宽度B；

基于确定的收卷轴相关参数，给定纱线在收卷轴上的最优单程排纱时间t_m；

根据模拟后纱线在卷轴上的卷绕结果，给定收卷轴在两端面处排纱的层次落差段；

建立排纱控制模型，控制直线模组在收卷轴上施加不同的排纱速度，以改变纱线缠绕在层次落差段处拐点轨迹。

进一步地，所述卷绕比是指纱线在收卷轴往复一次绕的圈数。

进一步地，基于确定的收卷轴相关参数，得到最优单程排纱时间，具体步骤为：

设定理论排纱平均速度V_s，并令B=S_m，计算最优单程排纱时间t_m：

t_m= S_m/V_s

其中，S_m为单程排纱总行程，单位：mm，V_s为理论排纱平均速度，单位：mm/min。

进一步地，理论排纱平均速度V_s基于排纱机构的折返往复次数而定，具体为：

通过收卷轴的转速n_x和卷绕比JRB_x，得到排纱机构的折返往复次数N_s：

N_s=n_x/ JRB_x

其中，N_s为排纱机构的折返往复次数，单位：次/min；n_x为收卷轴的转速，单位：r/min；JRB_x为卷绕比，单位：r；

基于收卷轴相关参数，计算理论排纱平均速度V_s：

Vs=2Bn_x/JRB_x

其中，n_x为收卷轴的转速，单位：r/min；JRB_x为卷绕比，单位：r；B为排纱宽度，单位：mm；

最终得到t_m= JRB_x/2n_x。

进一步地，建立排纱控制模型，具体为：

假设单程排纱时间t_m不变，构建层次落差段行程S_a和单程排纱总行程S_m的函数模型：

S_a=（V_m ²- V₀ ²）/2a

S_m=2 S_a+ V_m(t_m-2t_a)

其中：t_a为加减速段的排纱时间，单位：min，a为加减速段的加速度，单位：mm/min²，V₀为拐点速度，单位：mm/min，V_m为运动指令设定速度，单位：mm/min；

当纱线缠绕至卷筒两端面需要切换排纱方向时，设拐点速度V₀=0，并根据加减速段内加速度a=（V_m- V₀）/t_a，计算运动指令设定速度V_m：

V_m=（S_m+2 S_a）/ t_m

从而得到层次落差段对应的加减速时间t_a及加速度a。

进一步地，直线模组对收卷轴上中间位置和两端面层次落差段位置所施加的排纱速度不同，在收卷轴上单程排纱时间不变，排纱速度按规律变化。

进一步地，收卷轴上中间位置和两端面层次落差段位置的排纱速度按规律变化，具体为：

纱线在收卷轴上沿同一方向实现单行程排纱时，切换排纱方向的两拐点处排纱速度为零，此时收卷轴的中间位置以运动指令设定速度进行匀速排纱运动，而层次落差段进行减速排纱运动或加速排纱运动。

进一步地，减速排纱运动和加速排纱运动的加速度相同。

进一步地，直线模组在收卷轴上排纱过程中，卷绕比和单程排纱时间不变，通过改变每个分段的时间数值，以控制纱线在拐点处的排纱轨迹。

本发明的有益效果为：本发明优选实施例中，纱线在直线模组的作用下，沿收卷轴的轴向往复排纱，而在纱线运动至切换方向的拐点处时，通过控制纱线在拐点处排纱速度，减少端面层次落差，以使纱线在纱筒两端缠绕整齐，排列均匀。

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中记载的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为背景技术中纱线卷绕在收卷轴的示意图；

图2为本发明实施例中改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法的流程图；

图3为本发明实施例中纱线卷绕在收卷轴的示意图；

图4为本发明实施例中排纱行程加减速过程示意图。

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。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

本发明提供了一种改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法，如图2~ 4所示，包括以下步骤：

S10、模拟纱线在收卷轴上排纱过程，获得纱线卷绕收卷轴的相关参数，包括收卷轴的转速n_x、卷绕比JRB_x及排纱宽度B；其中卷绕比是指纱线在收卷轴往复一次绕的圈数；

S20、基于确定的收卷轴相关参数，给定纱线在收卷轴上的最优单程排纱时间t_m；

S30、根据模拟后纱线在卷轴上的卷绕结果，给定收卷轴在两端面处排纱的层次落差段；

S40、建立排纱控制模型，以控制直线模组在收卷轴上施加不同的排纱速度，从而改变纱线缠绕在层次落差段处拐点轨迹。

本发明优选实施例中，纱线在直线模组的作用下，沿收卷轴的轴向往复排纱，而在纱线运动至切换方向的拐点处时，通过控制纱线在拐点处排纱速度，减少端面层次落差，以使纱线在纱筒两端缠绕整齐，排列均匀。

本发明在步骤20中，基于确定的收卷轴相关参数，得到最优单程排纱时间，具体为：

设定理论排纱平均速度V_s，并令B=S_m，计算最优单程排纱时间t_m：

t_m= S_m/V_s

其中，S_m为单程排纱总行程，单位：mm，V_s为理论排纱平均速度，单位：mm/min。

在上述实施例基础上，为了减少得到理论排纱平均速度的误差，理论排纱平均速度V_s基于排纱机构的折返往复次数而定，具体为：通过收卷轴的转速n_x和卷绕比JRB_x，得到排纱机构的折返往复次数N_s：

N_s=n_x/ JRB_x

其中，N_s为排纱机构的折返往复次数，单位：次/min；n_x为收卷轴的转速，单位：r/min；JRB_x为卷绕比，单位：r；

基于收卷轴相关参数，计算理论排纱平均速度V_s：

Vs=2Bn_x/JRB_x

其中，n_x为收卷轴的转速，单位：r/min；JRB_x为卷绕比，单位：r；B为排纱宽度，单位：mm；

最终得到t_m= JRB_x/2n_x。

由此，本发明中最优单程排纱时间是由卷速比和转速而决定的，而所选卷绕比形成的纱线间距对纱筒稳定性和硬度有决定性影响，所以基于纱线间距，在本发明中卷速比一定情况下，通过不断改变收卷轴的转速，来测出最优单程排纱时间。

本发明优选实施例中，建立排纱控制模型，具体步骤为：

假设单程排纱时间t_m不变，构建层次落差段行程S_a和单程排纱总行程S_m的函数模型：

S_a=（V_m ²- V₀ ²）/2a

S_m=2 S_a+ V_m(t_m-2t_a)

其中：t_a为加减速段的排纱时间，单位：min，a为加减速段的加速度，单位：mm/min²，V₀为拐点速度，单位：mm/min，V_m为运动指令设定速度，单位：mm/min；

当纱线缠绕至卷筒两端面需要切换排纱方向时，设拐点速度V₀=0，并根据加减速段内加速度a=（V_m- V₀）/t_a，计算运动指令设定速度V_m：

V_m=（S_m+2 S_a）/ t_m

从而得到层次落差段对应的加减速时间t_a及加速度a。

本发明中直线模组对收卷轴上中间位置和两端面层次落差段位置所施加的排纱速度不同，在收卷轴上单程排纱时间不变，排纱速度按规律变化。

作为上述实施例优选，收卷轴上中间位置和两端面层次落差段位置的排纱速度按规律变化具体为：纱线在收卷轴上沿同一方向实现单行程排纱时，切换排纱方向的两拐点处排纱速度为零，此时收卷轴的中间位置以运动指令设定速度进行匀速排纱运动，而层次落差段进行减速排纱运动或加速排纱运动，且减速排纱运动和加速排纱运动的加速度相同，以控制每根纱线在端面拐点齐平，能够有效避免拐点处出现塌陷现象，保证了收卷质量。

本发明中直线模组在收卷轴上排纱过程中，卷绕比和单程排纱时间不变，通过改变每个分段的时间数值，以调整收卷轴上纱线的排纱速度按规律变化，以控制纱线在拐点处的排纱轨迹。

本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

模拟纱线在收卷轴上排纱过程，获得纱线卷绕收卷轴的相关参数，包括收卷轴的转速n_x、卷绕比JRB_x及排纱宽度B；

基于确定的收卷轴相关参数，给定纱线在收卷轴上的最优单程排纱时间t_m；

根据模拟后纱线在卷轴上的卷绕结果，给定收卷轴在两端面处排纱的层次落差段；

建立排纱控制模型，控制直线模组在收卷轴上施加不同的排纱速度，以改变纱线缠绕在层次落差段处拐点轨迹。

2.根据权利要求1所述的改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法，其特征在于，所述卷绕比是指纱线在收卷轴往复一次绕的圈数。

3.根据权利要求1所述的改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法，其特征在于，基于确定的收卷轴相关参数，得到最优单程排纱时间，具体步骤为：

设定理论排纱平均速度V_s，并令B=S_m，计算最优单程排纱时间t_m：

t_m= S_m/V_s

其中，S_m为单程排纱总行程，单位：mm，V_s为理论排纱平均速度，单位：mm/min。

4.根据权利要求3所述的改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法，其特征在于，理论排纱平均速度V_s基于排纱机构的折返往复次数而定，具体为：

通过收卷轴的转速n_x和卷绕比JRB_x，得到函数公式：

N_s=n_x/ JRB_x

其中，N_s为排纱机构的折返往复次数，单位：次/min；n_x为收卷轴的转速，单位：r/min；JRB_x为卷绕比，单位：r；

基于收卷轴相关参数，计算理论排纱平均速度V_s：

Vs=2Bn_x/JRB_x

其中， B为排纱宽度，单位：mm；

最终得到t_m= JRB_x/2n_x。

5.根据权利要求1所述的改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法，其特征在于，建立排纱控制模型，具体为：

假设单程排纱时间t_m不变，构建层次落差段行程S_a和单程排纱总行程S_m的函数模型：

S_a=（V_m ²- V₀ ²）/2a

S_m=2 S_a+ V_m(t_m -2t_a)

其中：t_a为加减速段的排纱时间，单位：min，a为加减速段的加速度，单位：mm/min²，V₀为拐点速度，单位：mm/min，V_m为运动指令设定速度，单位：mm/min；

当纱线缠绕至卷筒两端面需要切换排纱方向时，设拐点速度V₀=0，并根据加减速段内加速度a=（V_m- V₀）/t_a，计算运动指令设定速度V_m：

V_m=（S_m+2 S_a）/ t_m

从而得到层次落差段对应的加减速时间t_a及加速度a。

6.根据权利要求1所述的改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法，其特征在于，直线模组对收卷轴上中间位置和两端面层次落差段位置所施加的排纱速度不同，在收卷轴上单程排纱时间不变，排纱速度按规律变化。

7.根据权利要求6所述的改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法，其特征在于，收卷轴上中间位置和两端面层次落差段位置的排纱速度按规律变化，具体为：

纱线在收卷轴上沿同一方向实现单行程排纱时，切换排纱方向的两拐点处排纱速度为零，此时收卷轴的中间位置以运动指令设定速度进行匀速排纱运动，而层次落差段进行减速排纱运动或加速排纱运动。

8.根据权利要求7所述的改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法，其特征在于，减速排纱运动和加速排纱运动的加速度相同。

9.根据权利要求1所述的改善纱线卷绕端面层次落差的排纱控制方法，其特征在于，直线模组在收卷轴上排纱过程中，卷绕比和单程排纱时间不变，通过改变每个分段的时间数值，以控制纱线在拐点处的排纱轨迹。

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