CN1170691A - 生产无规卷绕的交叉卷绕筒子的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在用传动交叉卷绕筒子的摩擦辊来生产交叉卷绕筒子时规定:对摩擦辊和交叉卷绕筒子的角速度进行这样的连续评定,以便求得在络筒过程中纱线覆盖量的实际值的曲线。

Description

生产无规卷绕的交叉卷绕筒子的方法和装置

本发明涉及一种用络筒装置来生产无规卷绕的交叉卷绕筒子的方法和装置，该络筒装置包括一个用来传动交叉卷绕筒子的摩擦辊，并具有一用来连续测量和评定摩擦辊和交叉卷绕筒子的角速度的装置，其中用络筒过程中在一个最初是空的筒管上的纱线覆盖量构成一交叉卷绕筒子。

上面所述的这种方法和装置例如可从DE 4239579 A1中获知，其中对所测得的摩擦辊和交叉卷绕筒子的角速度进行评定，以便获知所谓的叠圈区和提出防叠绕方法，以便消除或减少叠圈卷绕。

本发明的任务是提出对制成的交叉卷绕筒子的质量进行阐述并在必要时在络筒过程中对络筒过程运行干涉以便改进质量的方法。

此任务是这样来解决的，即对角速度进行评定，并在络筒过程中连续测量纱线覆盖量的实际值。

筒子每转一转或每单位时间测得的纱线覆盖量是交叉卷绕筒子质量的一个非常重要的特征参数，因为从中能获得关于交叉卷绕筒子的卷绕密度的评述。如果在一络筒过程中纱线覆盖量能在很大程度上保持均匀和恒定，则这也是对卷绕密度的评定，说明卷绕密度在很大程度上也是均匀的。一个具有均匀卷绕密度的交叉卷绕筒子在进一步加工中例如在染色特别是在退绕时具有许多优点。这里必须注意，虽然对交叉卷绕筒子在络筒过程中靠在摩擦辊上的支承力作了补偿，并把纱线张力调节到一恒定值，但仍具有较高的密度波动，特别是在叠圈区范围内。根据有关纱线覆盖过程的信息也能在叠圈区的范围内对所用的防叠绕措施的质量进行推断。

在本发明的结构形式中规定：纱线覆盖量的实际值是以在络筒过程中对时间或对筒子直径的曲线来表示的。这例如可这样来实现，即把曲线与络筒过程同时地表示出来，也有可能把此曲线存储起来在以后再显示，或送入一监测器来显示，以便对交叉卷绕筒子的质量进行评定。

在本发明的另一结构形式中规定：从纱线覆盖量的实际值可以转换成交叉卷绕筒子的直径，并与一相当于待生产的筒子的最大直径的极限值相比较，当达到此极限值时此交叉卷绕筒子的络筒过程便告结束。因此有可能生产出具有完全相同直径的交叉卷绕筒子。

在本发明的再一结构形式中规定：纱线覆盖量的实际值至少在一个叠圈区的范围内连续地同给定值作比较，并调节到此给定值。通过纱线覆盖量的调整，特别是在叠圈区的范围内，至少能减小直径的波动，因此能生产出优质的交叉卷绕筒子。

为了解决此任务，在装置方面本发明在结构中规定：用于评定的装置包含一个用以在络筒过程期间对纱线覆盖量的实际值进行连续测量的评定装置。

本发明的其它特征和优点在下面用附图来表示的实施例中予以说明，此处：

图1表示实施本发明方法的装置的示意图；

图2表示一个摩擦辊和一个由它传动的交叉卷绕筒子的示意图，用于说明在测量纱线覆盖量时所用的物理量；

图3表示用来测量筒子每转一转的纱线覆盖量并对它进行评定的评定装置的方框图。

用图1的络筒装置，一根按箭头11方向运行的纱线10被卷绕在一圆柱形的交叉卷绕筒子13上。圆柱形的交叉卷绕筒子13靠在一具有回旋螺纹15的摩擦辊14上，因此它同时作为一横动装置。纱线10经过一个可校准和/或可调整的纱线张力器16而到一个导纱环17，然后引到摩擦辊14的回旋螺纹15中。

交叉卷绕筒子13用嵌装在筒管12中的筒子盘座18支承，筒子盘座18与筒管12因而与交叉卷绕筒子13一同旋转。筒子盘座18可旋转地设置在一筒子架19上，使交叉卷绕筒子13以一预定的支承力靠在摩擦辊14上。

络筒装置具有一所属的控制和/或调整装置20，该控制和/或调整装置20给出摩擦辊14的传动电动机21的转速。这例如可通过一变频器22来实现，该变频器22连接在一个作为传动电动机21的异步电动机上。控制和/或调整装置20还能用在图中仅示意表示的可调节的纱线张力器16上，使纱线张力得到调节，特别是调整到一个恒定值，使纱线10以恒定的张力卷绕到交叉卷绕筒子13上。

筒子架19上设有一在图中仅示意表示的装置23，用它可对交叉卷绕筒子13靠在摩擦辊14上的支承力进行调节。装置23能独立工作，也就是说能自动根据筒子直径来保持一近似恒定的支承力。在所述的实施例中还规定装置23由控制和/或调整装置20来调节，例如调节到一恒定的支承力。

筒子盘座18和摩擦辊14的转轴26上的旋转角传感器24，25连接到控制和/或调整装置20上。

在事先可计算的确定的摩擦辊14与交叉卷绕筒子13的直径比例中，在所谓的叠圈区内会出现叠圈或菱形，这对纱线从交叉卷绕筒子的退绕特别具有不利的影响。因此采取了防叠绕措施来消除这种叠圈或菱形或至少减少它的影响。对此已知使传动电动机21周期性地进行接通和切断，使在接通后的加速期间在摩擦辊14与交叉卷绕筒子13之间出现打滑，而在紧接着的惯性运转期间在摩擦辊14与交叉卷绕筒子13之间处于无打滑状态，当摩擦辊的转速降到一预定值后马上又重新接通，也就是在一预定的周期内进行具有打滑的加速。业已发现，虽然在叠圈区范围内采用了这样的防叠绕措施，但仍出现一较强的卷绕密度增长，从而对退绕性能产生不利的影响。

对交叉卷绕筒子内部卷绕密度的波动值和/或过程的获知是十分有利的，因为此特征能在进一步加工(染色或退绕)中应用，同时因为这一量值是对交叉卷绕筒子质量的评述。此外，在络筒过程中测量卷绕密度并根据此测量值对络筒过程进行干涉则具有特别的优点，尤其是至少可以减小卷绕直径的波动。

本发明是基于这样的考虑，即以交叉卷绕筒子13每转一转的纱线覆盖量或每一单位时间内的纱线覆盖量来直接表示卷绕密度。如果在同样的卷绕条件下纱线覆盖量减小，则直接相当于卷绕密度的增高。相反，每转一转或单位时间内的纱线覆盖量增高，则相当于卷绕密度的减小。因此，在纱线卷绕到最初是空的筒管12上直到生产出一个完成的交叉卷绕筒子13为止的络筒过程中，纱线覆盖量实际值的变化过程对于交叉卷绕筒子是一个重要的特征参数。所以本发明提出在络筒过程中对纱线覆盖量实际值的变化过程作连续测量的方法和装置。

理论上纱线覆盖量可根据以下方程式比较简单地求得。 $d_{\mathrm{sp}}=\frac{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{FW}}}{{\mathrm{\ω}}_{\mathrm{sp}}}{\•d}_{\mathrm{FW}}$

式中：d_sp-交叉卷绕筒子13的(瞬时)直径，

d_FW-摩擦辊14的直径(它具有一恒定值)，

ω_FW-摩擦辊14的角速度，

ω_sp-交叉卷绕筒子13的角速度。

纱线覆盖量(δ)相当于每一转直径变化量的一半。但此计算并不能导致有用的结果，因为筒子每转一转的纱线覆盖量δ与筒子直径相比极为微小，由于测量值有干扰往往使这方法无法求得纱线覆盖量δ。

因此考虑了第二个方程式(2a)来计算与筒子旋转有关的纱线覆盖量δ，

d_sp＝d₀+2δ·n_sp式中d_sp-交叉卷绕筒子13的瞬时直径，

d₀-交叉卷绕筒子13事先计算的直径，

δ-交叉卷绕筒子13每转一转的纱线覆盖量，

n_sp-按照事先计算的直径(d₀)时交叉卷绕筒子13的转数。

从这个方程式可以设计一个数学的滤波器，方程式(1)的结果和转数(n_sp)输入该滤波器，于是这数学滤波器便能始终输出d₀和纱线覆盖量δ的数值。

这一评定将在后面按图3进行详细说明。因为按本发明的方法和装置能以相同的方式用于圆柱形的交叉卷绕筒子13和锥形的交叉卷绕筒子13′上，所以在图3中表示一个与一摩擦辊14相连的锥形交叉卷绕筒子13′。旋转角传感器24，25用以输出交叉卷绕筒子13的角速度ω_sp和摩擦辊14的角速度ω_FW。在一评定装置27中可按方程式(1)计算出直径d_sp。在锥形交叉卷绕筒子中这是指传动直径。因为摩擦辊14的直径d_FW是恒定的，所以用此值的乘法运算可以取消，在一转数计数器28中，根据交叉卷绕筒子13的角速度ω_sp对其转数进行计数。转数计数器28和评定装置27的数值被输入数学的滤波器29中，例如一个从方程式(2a)发展起来的卡尔曼滤波器中。此滤波器输出纱线覆盖量的实际值δ_i。同样该滤波器还输出相应于前一次计算的络筒直径d₀。在一后随的评定装置30中根据方程式(2a)计算出直径d_sp，这里还输入转数计数器28的数据。

在交叉卷绕筒子13的生产过程中，也就是在络筒过程中，也存在卷绕密度的变动没有危害或者出现的变化量在无损害的尺度内的时间段。所以筒子直径d_sp和纱线覆盖量δ的检测可限制在按经验会造成危害的区段。

在前面的方法中得到的数值d_sp和δ_i可在多方面予以评定。例如可在一比较装置31中把所测的直径d_sp同一最大值d_spmax相比较。在d_sp与d_spmax相一致时输出信号，表示刚刚生产的交叉卷绕筒子13的络筒过程已告结束。

数值d_sp和δ_i还进一步输送到记录装置32，例如储存装置；记录纱线覆盖量δ与交叉卷绕筒子13的直径的关系曲线。需要时记录在存储器32中的数据可进一步引导到打印机33中进行打印。它也能进一步引导到一个显示屏34中进行显示。

如在图3中进一步说明的那样，纱线覆盖量的实际值δ_i也能进一步输送到一比较装置35，它把实际值δ_i与一给定值δ_soll相比较。如果实际值δ_i低于给定值δ_soll，便表示交叉卷绕筒子13是以一过高的卷绕密度进行卷绕。比较装置35在此情况下输出一个干涉信号，它作用在纱线张力器16和/或传动电动机21的变频器22上，以便部分地开启纱线张力器16和/或降低传动电动机21的转数来减小纱线张力。比较装置35的这一信号可同时输送到装置23来降低交叉卷绕筒子13靠在摩擦辊14的支承力，并从而同样减小卷绕密度。设定值δ_soll能预先给定或在络筒过程中来确定，特别是在叠圈区外部的范围内纱线密度比较恒定。由于在大多数情况下对络筒过程的干涉仅在叠圈区的范围内并只是在筒子直径较大时的叠圈区内才需要，所以较为适当的是使比较装置35仅在这类叠圈区的范围内起作用。为此，可以对旋转角传感器24，25的信号进行评定来获知叠圈区的范围，如从DE 4239579 A1中所知那样。

前面已提到过如何通过对由旋转角传感器24，25所测得的交叉卷绕筒子13的角速度ω_sp和摩擦辊14的角速度ω_FW的评定来连续求得在络筒过程期间纱线覆盖量的实际值δ_i。当然，如果交叉卷绕筒子13和摩擦辊14的持续周期和转数能被求得并被处理的话，也可作出相应的评定。就权利要求书所要求的角速度而言，这一角速度应被理解为能以相同方式测得的量值的同义词。

直径d_sp对卷绕时间的曲线可用以下的方程式2b来表达： $d_{\mathrm{sp}}=\sqrt{{d_0}^2+\frac{6}{\mathrm{\π}}\·\mathrm{\δ}\·\mathrm{\υ}\·t}$

方程式(2b)是从交叉卷绕筒子13的直径d_sp与筒子旋转角的关系求得的，对此下式有效： $d_{\mathrm{sp}}=d_0+\frac{l}{\mathrm{\π}}\·\mathrm{\δ}\·\mathrm{\φ}\left(t\right)$

这里(t)是交叉卷绕筒子与时间有关的旋转角。如果把此方程式对时间求导数，则得到： ${\stackrel{\•}{d}}_{\mathrm{sp}}=\frac{l}{\mathrm{\π}}\·\mathrm{\δ}\·\stackrel{\•}{\mathrm{\φ}}\left(t\right)$

导数 是交叉筒子13的角速度ω(t)，于是下式成立： ${\stackrel{\•}{d}}_{\mathrm{sp}}=\frac{l}{\mathrm{\π}}\·\mathrm{\δ}\·\mathrm{\ω}\left(t\right)$

此外因 $d_{\mathrm{sp}}=2\frac{\mathrm{\ν}}{\mathrm{\ω}\left(t\right)}$ ${\stackrel{\•}{d}}_{\mathrm{sp}}=-2\frac{\mathrm{\ν}\stackrel{\•}{\·\mathrm{\ω}}\left(t\right)}{{\mathrm{\ω}}^3\left(t\right)}$

从而得

于是得 $-2\frac{\mathrm{\ν}\·\mathrm{\ω}\left(t\right)}{{\mathrm{\ω}}^3\left(t\right)}=\frac{\mathrm{\δ}\·\mathrm{\ω}\left(t\right)}{\mathrm{\π}}$

这里ν为交叉卷绕筒子的圆周速度。

如果把上式对ω进行积分并代入 ${\mathrm{\ω}}_0=\frac{2\·\mathrm{\ν}}{d_0}$

于是得 $\mathrm{\ω}\left(t\right)=\frac{\mathrm{\ν}}{\sqrt{{d_0}^2+\frac{6}{\mathrm{\π}}\·\mathrm{\δ}\·\mathrm{\ν}\·t}}$

根据前提ν_FW＝ν_Sp

于是有 $d_{\mathrm{sp}}=\frac{\mathrm{\ωFW}}{\mathrm{\ωsp}}{\·d}_{\mathrm{FW}}$

由此可得 $d_{\mathrm{sp}}=\sqrt{{d_0}^2+\frac{6}{\mathrm{\π}}\·\mathrm{\δ}\·\mathrm{\ν}\·t}$

这就是方程式(2b)，其中ν是已知的摩擦辊14的圆周速度。

如果按方程式(2b)来求对时间的瞬时的筒子直径d_sp和/或纱线覆盖量δ_i，则在对图3的改动中可用一时间计数器来代替转数计数器28。在此情况下可从方程式(2b)设计数学滤波器29。

Claims (10)

1.用络筒装置来生产无规卷绕的交叉卷绕筒子的方法，该络筒装置包括一个用来传动交叉卷绕筒子的摩擦辊和一用来连续测量和评定摩擦辊和交叉卷绕筒子的角速度的装置，并用络筒过程中在起始时是空的筒管上的纱线覆盖量形成一交叉卷绕筒子，其特征在于，角速度是这样来评定的，即在络筒过程中连续求得纱线覆盖量的实际值。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，纱线覆盖量的实际值是用一数学滤波器求得的，滤波器是按交叉卷绕筒子的瞬时直径对卷绕时间或转数的方程式来设计的。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，纱线覆盖量的实际值对时间或筒子直径作为一曲线来表示。

4.根据权利要求1，2或3的方法，其特征在于，从纱线覆盖量的实际值来求出直径，并与一个相当于待生产的筒子最大直径的极限值相比较，当达到此极限值时，此交叉卷绕筒子的生产过程便告结束。

5.根据权利要求1～4之一的方法，其特征在于，纱线覆盖量的实际值至少在一个叠圈区的范围内连续地同给定值相比较并调节到此给定值。

6.用络筒装置来生产无规卷绕的交叉卷绕筒子的装置，该络筒装置包括一个用来传动交叉卷绕筒子的摩擦辊，并设有一个用来连续测量和评定摩擦辊和交叉卷绕筒子的角速度的装置，并用络筒过程中在一个起始是空的筒管上的纱线覆盖量构成一交叉卷绕筒子，该装置用来实施根据权利要求1～5的方法，其特征在于，用来评定的装置包括在络筒过程中连续求得纱线覆盖量δ的实际值δ_i的评定装置(24，25，27，28，29)。

7.根据权利要求6的装置，其特征在于，评定装置具有一数学滤波器(29)，它是按一根据筒子转数或根据时间来计算交叉卷绕筒子(13)的瞬时筒子直径(d_sp)的方程式(2a，2b)来设计的。

8.根据权利要求6或7的装置，其特征在于，设有一个把所测得的筒子直径(d_sp)同一可调节的最大值(d_spmax)相比较，并在达到此最大值时给出一个结束络筒过程的信号的装置(31)。

9.根据权利要求5～8之一的装置，其特征在于，设有一个用来记录和/或显示纱线覆盖量(δ)的曲线的装置(32，34)。

10.根据权利要求5～9之一的装置，其特征在于，设有一个用来把纱线覆盖量的实际值(δ_i)与纱线覆盖量给定值(δ_soll)相比较并用来在实际值与给定值有偏差时输出调节信号的装置(35)。

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