CN1250436C - 控制纱线加工系统的方法和纱线加工系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制纱线加工系统的方法，它包括一纺织机器、一纱线喂给装置和一供给卷筒。根据本发明的方法，纱线喂给装置用可变速度将纱线从供给卷筒中拉出，以形成和保持纱线一中间纱线存量。此外，至少从纱线喂给装置(F)的卷绕驱动器(4)所产生的纱线张力可以转动一可转动供给卷筒(B)，纱线切向地从供给卷筒(B)中释放出来。

Description

控制纱线加工系统的方法和纱线加工系统
(1)技术领域
本发明涉及控制纱线加工系统的方法和纱线加工系统。这里的“纱线”不仅包括传统的纺织品或合成纱线材料，还主要包括类似于抗拉伸碳纤维或芳族聚酰胺纤维、金属丝等等的高抗拉伸强度的纵向延伸的基材。
(2)背景技术
为了生产具有加固功能的织物，对抗拉和能够承受高负荷的纱线材料进行加工。例如，对于用在造纸和纸板加工机器中的过滤或导流(bossing)织物条幅，用具有较强抗拉的纱线材料进行织造。在供给卷筒与具有从供给卷筒中释放出来的架空纱线的纱线喂给装置之间以传统方式处理这些纱线材料时出现了较大的问题。
EP-A-863 236公开的一种控制纱线加工系统的方法忽略了可转动供给卷筒释放纱线的转动阻力。纱线在供给卷筒与纱线喂给装置之间的引导只靠绕一偏转辊轮和通过一制动装置来进行。如果纱线喂给装置的卷绕驱动器加速很大，纱线张力就急剧增加，那是因为忽略了供给卷筒的转动阻力和与惯性有关的性能。反之，如果纱线喂给装置减速过大，供给卷筒由于其惯性而继续运转，使得纱线张力甚至可能完全消失。
FR-A-26 90 919公开的内容是，调整从设置在一公共轴上的各自卷筒上抽出的那些纬纱的纱线张力。
其它的有关已有技术还有EP-A-396 902。
(3)发明内容
本发明的目的是提供如上所述的那种方法以及尤其可以处理具有特定抗拉强度和很强强度的纱线材料而不会出现问题的纱线加工系统。
为了实现该目的，本发明提供一种控制纱线加工系统的方法，纱线加工系统包括：一使用纱线的纺织机器；一在纺织机器上游的纱线喂给装置和一在纱线喂给装置上游的供给卷筒，所述纱线喂给装置以可改变的速度沿传送方向从所述供给卷筒中拉出纱线，以通过一在所述纱线喂给装置中的被控制的卷绕驱动电动机形成和保持一在一预定的数量范围中的中间的纱线存量，该中间的纱线存量数量范围被预定成用于承担纺织机器在任何时候需要使用的纱线用量，其中，通过与所述卷绕驱动电动机的被控制的速度变化同步地沿传送方向主动地驱动供给卷筒，或者主动制动供给卷筒，而主动调整从供给卷筒释放纱线时所述卷绕驱动电动机必须克服的供给卷筒的转动阻力，以便在供给卷筒与纱线喂给装置之间的纱线中产生一恒定的纱线张力。
有利的是，能动地对供给卷筒的转动阻力加以调节。这是本发明方法的一个显著特征，它考虑到了这样的情况，即卷绕驱动器必须迅速加速到一较高的速度，同时必须用它来拖动供给卷筒，或者，供给卷筒倾向于继续转动而必须快速地使之停止不动。将一基本恒定的纱线张力用作调节转动阻力的一个参数。较佳的是，基本上调节是与卷绕驱动器的速度改变同步进行的。卷绕驱动器为供给卷筒提供必需的转动，但调节供给卷筒的转动阻力加以辅助。转动阻力的调节下降为卷绕驱动器减轻了负担。另外，供给卷筒的一传送运动在卷绕驱动器加速时也起帮助作用。如果卷绕驱动器停止，则供给卷筒的转动阻力相应增加，以避免供给卷筒继续运转。
本发明还提供一种纱线加工系统，它包括一使用纱线的纺织机器、一在所述纺织机器上游的纱线喂给装置和一在所述纱线喂给装置上游的供给卷筒，所述供给卷筒可转动地相对所述纱线喂给装置设置，以便沿传送方向切向释放纱线，纱线喂给装置的卷绕驱动电动机所产生的纱线张力使供给卷筒转动，所述卷绕驱动电动机由一控制装置控制，以通过从所述供给卷筒释放所述纱线来形成在一预定数量范围的中间纱线存量，中间纱线存量的数量范围被预定成承担使用量，但又随纺织机器的使用量改变，其中，一设置在供给卷筒的装置，该装置通过在传送方向主动地驱动供给卷筒或与传送方向反向地主动制动供给卷筒的旋转来改变所述供给卷筒的纱线释放转动阻力。
在系统中，有利地为供给卷筒安装了一改变其转动阻力的装置。在纱线喂给装置中的卷绕驱动器不能执行供给卷筒加速或停止的任务时，那么该装置就负责给供给卷筒加速或使之停止。这可以在供给卷筒的加速过程中发生，但主要是在停止卷绕驱动器以停止供给卷筒时起作用。
有利的是，对纱线张力加以探测，然后根据基准纱线张力调节供给卷筒的转动阻力。卷绕驱动器为供给卷筒恒定地进行着预定的驱动功能。但是，当供给卷筒的转动阻力被调节时，卷绕驱动器的驱动功能可以受到正反两方面的帮助。
通过供给卷筒提供转动，可以降低供给卷筒的转动阻力，但是，要绝对保证卷绕驱动器必须能持久地将纱线拉到不松弛的程度。
尤其有利的是，当卷绕驱动器停止时，通过主动制动来增加供给卷筒的转动阻力，使供给卷筒停止不动。这样，避免了供给卷筒的继续运转。为了恒定地确保一预定的基本纱线张力，有利的是，通过制动供给卷筒，使纱线本身来使卷绕驱动器达到停止不动的状态。
借助纱线传感器信号，或借助代表卷绕驱动器的电流驱动的运转或停止信号(即考虑卷绕驱动器的驱动电流或无电流的状态下)来调节供给卷筒的转动阻力。
在本发明方法的一简单的变异中，供给卷筒的转动阻力只是在该供给卷筒的转动枢轴的自由运转状态与完全停止不动状态之间改变。一旦发出使卷绕驱动器停止的纱线传感器信号，或当卷绕驱动器的驱动电流被切断，供给卷筒就被主动停止。
这样，用可调减速使供给卷筒处于停止不动，以使纱线、纱线喂给装置以及供给卷筒保持较低的机械负荷。
当开启卷绕驱动器时，在开启或甚至略早些，可以控制供给卷筒的转动阻力的下降。
一供给卷筒的滑动转动驱动器在释放纱线过程中能够帮助卷绕驱动器，这样就不用调整到完全的同步，它对供给卷筒降速到停止不动也是有利的。为此，滑动转动驱动器应该可以在传送操作模式与制动操作模式之间转换。
在系统的一特别简单的实施例中，在供给卷筒中使用一可控啮合和脱开的制动装置作为改变其转动阻力的装置。在脱开状态下，只有供给卷筒的固有的转动阻力及其质量惯性起作用。当啮合制动装置时，供给卷筒被制动，较佳地停止不动，从而当卷绕驱动器必须停止时就可避免继续运转。
为了啮合制动装置，分别使用纱线传感器的最大信号，或电动机的停止信号，或一来自断开驱动电流的信号。
一旦产生一最小的信号，或者是表示电动机的电流驱动开始的电动机运转信号，制动装置就脱开，同时也启动卷绕驱动器。但是，甚至可以较早地，即一旦卷绕驱动器以及供给卷筒已经完全停止，就可脱开制动装置。
有利的是，制动装置可进行可调减速，以避免当卷绕驱动器还在进行继续运转时因太早停止纱线的造成的过大机械负荷。
制动装置的结构是简单的，它包括一作用在供给卷筒的制动元件上的摩擦元件，该摩擦元件通过一可控驱动装置而可以调节。为此，采用有或没有弹簧的气压缸储能器，磁制动器、涡流制动器或类似制动器也可以使用。
尤其有利的是，通过一外部检测头(pick-up head)，在没有电连接和非接触情况下探测卷绕驱动器的电动机的运转信号或停止信号，该检测头位于纱线喂给装置的外壳，使得它可以例如检测电流驱动或无电流状态或者利用在纱线喂给装置中对磁场泄漏的屏蔽一般不足的情况，来探测旋转电动机的磁场等等。
该系统最好用于加工具有较高抗拉强度的纱线材料纱线材料，例如碳纤维等以生产具有加强功能的织物之类。
(4)附图说明
下面结合附图描述本发明的实施例，附图中：
图1是一纱线加工系统的侧视图，
图2是图1的纱线加工系统的一个变异结构，
图3是转矩/时间曲线图，以及
图4是速度/时间曲线图，其中附有开和关状态的附图。
(5)具体实施方式
一纱线加工系统S，特别是用于加工类似碳纤维等高抗拉强度的纱线材料，它包括(图1)一使用纱线Y的纺织机器L，例如一织造机，一在纺织机器L上游的纱线喂给装置F和在纱线喂给装置F上游的、结构与纱线喂给装置F分离的纱线Y的供给卷筒B。在纺织机器L中设置一梭口或梭道1，纬纱通过插入装置2间歇地插入梭口。所述纬纱是纱线Y的预定纵向部分。
纱线喂给装置F具有一卷绕驱动器4，该卷绕驱动器4包括一在外壳3内的电动机，一控制装置C控制该电动机的旋转速度、加速度和减速度或停止不动，该控制装置C分别将运行和停止信号传递到电动机。在纱线喂给装置F设置至少一个纱线传感器6，最好是一个尺寸最小的纱线传感器和一个尺寸最大的纱线传感器，每一个传感器测量形成在存储体8上的纱线存量7的大小。当纱线存量7一到最大尺寸或最小尺寸，纱线传感器就将信号传递到控制装置C。一旦达到最大尺寸时导致最大尺寸纱线传感器发出响应信号，控制装置C通过这些信号对卷绕驱动器4发出停止信号，使卷绕驱动器4的驱动电流被切断。最小尺寸纱线传感器的响应信号指示最少的纱线存量。通过这些信号，控制装置C将运行信号发送到卷绕驱动器4的电动机，接上驱动电流，一直到卷绕驱动器4加速。纱线喂给装置F的轴线用Z表示，该轴线对应于纱线喂给装置F从供给卷筒B拉出纱线Y的方向。
供给卷筒B的卷筒体9有一对应的纱线供给体10。在所示的实施例中，卷筒体9通过轴承11而被可自由旋转地支承着。卷筒体9的轴线X基本上与纱线喂给装置F的轴线Z垂直，从而可从卷筒体9中切向地释放纱线。在该实施例中，一凸缘形制动元件12固定地连接于卷筒体9。用于调节供给卷筒B的转动阻力的装置D的摩擦元件14与制动元件12对齐。装置D由一可调制动器13构成，该可调制动器13包括一用于摩擦元件14的驱动装置15。制动器13可在啮合与脱开位置之间调节。驱动装置15可以是一个可在两个调节方向气动动作的气压缸，或可以是一个沿一个调节方向装有复位弹簧的气压缸(弹簧式储能缸)。在所示的例子中，驱动装置15(气压缸)是通过一螺线管阀(电磁阀)16连接于压力源18’的。还可设置一压力调节装置17’。螺线管阀16可在一打开位置与一排气位置之间转换，并连接于一控制装置C2或装置D。一延迟件V’可设置在中间，一由控制装置C2发出的例如用于啮合制动装置的信号通过该延迟件延迟一可选定的时间。
一传感器17(例如一感应传感器)与供给卷筒B的凸缘形制动元件12对齐。传感器17探测供给卷筒B是否在旋转或已停止。传感器17连接于控制装置C2，以便例如至少确认供给卷筒B的停止不动的状态。此外，控制装置C2通过一信号线18例如连接至纱线喂给装置F的控制装置C。沿该线，纱线传感器6的信号传递到控制装置C，或传递用于卷绕驱动器4的驱动电动机的停止或运行信号。
例如可以根据图4所示的曲线图控制图1所示的加工系统S。首先，停止供给卷筒B。制动装置仍然啮合，或已被脱开。卷绕驱动器4也停止。纱线存量7具有最大数量。纺织机器L开始使用纱线Y。一旦由于使用，纱线存量7到达其最小量，或甚至更早，最小存量纱线传感器6就将信号传递到控制装置C，该控制装置C又将一运行信号传递到卷绕驱动器4的驱动电动机，并为驱动电动机接上驱动电流。如果不早，那么制动装置脱开。卷绕驱动器4迅速加速以补充纱线存量7。同时，在纱线Y中出现纱线张力的上升。纱线张力具有反馈到供给卷筒B的作用，使得切向释放的纱线Y与纱线速度或卷绕驱动器4速度同步地使供给卷筒B转动。一旦纱线存量7的数量达到最大数量，纱线传感器6就对控制装置C发出信号，直到控制装置C对驱动电动机传递一停止信号为止。控制装置C2也处理该停止信号，以啮合制动装置。调节制动装置的响应以及减速件V’的延迟，使供给卷筒B停止不动至少如卷绕驱动器4的停止那么迅速。最好是，甚至还通过制动供给卷筒B产生的纱线张力来停止卷绕驱动器4。
一旦供给卷筒B和卷绕驱动器4都停止，制动装置就可以再释放。
在图1中，一控制线19用于通过一张力计T监控供给卷筒B与纱线喂给装置F之间的纱线Y的纱线张力。所测得的纱线张力可有选择地或甚至都用作啮合或脱开制动装置的参数。在这种情况下，就不需要单独连接到控制装置C。作为另一种选择，可用虚线所示的一检测头，该检测头通过一线18连接于控制装置C。检测头P探测驱动电动机有无驱动电流，并发出代表相应状态的信号。检测头只从纱线喂给装置F的外壳3的外面检测而不直接接触驱动电动机例如穿过磁场，来探测驱动电动机有无驱动电流。
图4中的上面的曲线图表示卷绕驱动器4的时间t与速度V的关系。以实线示出的曲线25表示在对驱动电动机发出一最小存量信号或一运行信号S1时，驱动电动机开始运转，而在对驱动电动机发出一最大存量信号或一停止信号时，驱动电动机的速度降到零。
图4中的下面的图表示对制动装置的控制信号，即一开信号26和一关信号28，这些信号由各自的不同电压形成。下面的图表示，一旦发出运行信号S1，制动装置的控制信号从开信号28转换到关信号26。一旦驱动电动机的停止信号S2随后出现，关信号又回到开信号28，有利的是，由一个延迟V’来停止供给卷筒B，使得后者达到停止不动状态比卷绕驱动器4单独地到达其停止不动状态为早。虚线27表示，制动装置的关信号26在一短时间(即在新的运行信号S1出现之前)之后已经出现。当供给卷筒和卷绕驱动器可靠地停止时，就会出现这种现象。有时候，只要先转换到关信号26然后当一个新的运行信号出现就足够了。下一个对制动装置进行从关信号26到开信号28的转换，只有对驱动电动机发出停止信号S2时，或者在延迟V’之后才进行。
图2中的细节与图1中的不同之处在于，供给卷筒B的装置D是这样构成的：它通过正和/或负的改变来改变供给卷筒B的转动阻力。卷绕驱动器4必须克服该转动阻力来切向释放纱线Y。此处的装置D是用于供给卷筒B的滑动转动驱动器(slip rotational drive)，即一可较佳地进行旋转滑动的驱动器，例如通过一可逆旋转驱动器5、一摩擦滚轮20和凸缘形制动元件12，在这种情况下，该驱动器可用作一驱动元件或一制动元件。装置D可帮助卷绕驱动器4。例如，将一有限的转矩沿纱线的传送方向施加到供给卷筒B，使得卷绕驱动器4不必单独产生在转动和/或加速供给卷筒B时所必需的全部的转矩。在这种情况下，在纱线喂给装置F进行运行的过程中，装置D的传送转矩可一直保持在预定的水平，或可持久地适用于卷绕驱动器4的速度要求或转矩要求。为了制动供给卷筒B，可停止旋转驱动装置5，或使其旋转方向反过来，这样供给卷筒B就减速或被制动，或甚至制动到停止不动。控制装置C可通过控制线18与控制装置C或检测头P或甚至与张力计T相连。由于滑动装置的作用，例如，可产生-相当均匀的纱线张力分布，就能主动对卷绕驱动器4进行帮助。
图3中的实线曲线21示出纱线喂给装置F的转矩情况。虚线曲线22表示，装置D首先使供给卷筒B加速到一预定转矩水平，然后保持所述转矩水平，接着转矩减少，甚至在对卷绕驱动器的驱动电动机发出停止信号S2时，一制动转矩24被控制。虚线曲线22表示，装置D的转矩情况与曲线21的转矩情况是适应的，但是，卷绕驱动器4将持久地产生一永远不会降到零的预定纱线张力。此外，可使供给卷筒B的速度和加速度以及减速度精确地适合卷绕驱动器4的速度、加速度和减速度，而其间只有一略微的差异，以恒定保持一确定的最小纱线张力，在任何时候都不会完全放松纱线。轴线X与轴线Z垂直是较可取的结构。如果纱线Y在供给卷筒B与纱线喂给装置F之间略有偏移，两轴线有其它的相对位置关系也是可以的。但是，不管如何，要确保纱线Y切向地从供给卷筒B中离开。

Claims (12)

1.控制纱线加工系统的方法，纱线加工系统包括：一使用纱线的纺织机器(L)；一在纺织机器上游的纱线喂给装置(F)和一在纱线喂给装置上游的供给卷筒(B)，所述纱线喂给装置以可改变的速度沿传送方向从所述供给卷筒中拉出纱线(Y)，以通过一在所述纱线喂给装置中的被控制的卷绕驱动电动机(4)形成和保持一在一预定的数量范围中的中间的纱线存量，该中间的纱线存量数量范围被预定成用于承担纺织机器在任何时候需要使用的纱线用量，其特征在于，通过与所述卷绕驱动电动机(4)的被控制的速度变化同步地沿传送方向主动地驱动供给卷筒(B)，或者主动制动供给卷筒(B)，而主动调整从供给卷筒(B)释放纱线(Y)时所述卷绕驱动电动机(4)必须克服的供给卷筒(B)的转动阻力，以便在供给卷筒(B)与纱线喂给装置(F)之间的纱线中产生一恒定的纱线张力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，探测纱线张力，主动调节供给卷筒(B)的转动阻力，以产生一组基准纱线张力。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述卷绕驱动电动机(4)停止时，将供给卷筒(B)的旋转阻力主动制动到停止不动的状态。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，借助监控在所述纱线喂给装置(F)中的所述中间的纱线存量的数量范围之内的大小的纱线传感器的信号来控制在所述纱线喂给装置(F)中的所述卷绕驱动电动机(4)的驱动电流，根据所述信号，调节所述供给卷筒(B)的卷筒体的所述转动阻力。
5.一种纱线加工系统(S)，它包括一使用纱线的纺织机器(L)、一在所述纺织机器上游的纱线喂给装置(F)和一在所述纱线喂给装置(F)上游的供给卷筒(B)，所述供给卷筒(B)可转动地相对所述纱线喂给装置设置，以便沿传送方向切向释放纱线，纱线喂给装置的卷绕驱动电动机(4)所产生的纱线张力使供给卷筒(B)转动，所述卷绕驱动电动机(4)由一控制装置(C)控制，以通过从所述供给卷筒(B)释放所述纱线(Y)来形成在一预定数量范围的中间纱线存量(7)，中间纱线存量(7)的数量范围被预定成承担使用量，但又随纺织机器的使用量改变，其特征在于，
一设置在供给卷筒(B)的装置(D)，该装置通过在传送方向主动地驱动供给卷筒(B)或与传送方向反向地主动制动供给卷筒(B)的旋转来改变所述供给卷筒(B)的纱线释放转动阻力。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述装置(D)包括一用于所述供给卷筒(B)的滑动转动驱动器(5，20)，所述滑动转动驱动器(5，20)连接于所述控制装置(C)并可在传送操作模式与制动操作模式之间转换，所述传送操作模式产生比所述纱线张力产生的转矩要低的驱动转矩，以转动供给卷筒(B)，所述制动操作模式产生或制动一与纱线张力产生的转矩相反的转矩。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述装置包括一制动装置(12，14，15)，该制动装置以一被控制的形式通过所述控制装置(C)被啮合和脱开。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，在所述纱线喂给装置中设置一产生信号的纱线传感器(6)，以监控在中间纱线存量(7)的数量范围内的最大值，所述纱线传感器(6)连接于卷绕驱动电动机(4)的所述控制装置(C)，以借助信号切断驱动电动机的驱动电流或使电动机停止，所述制动装置连接于所述控制装置(C)，以便在出现供给所述驱动电动机(4)的信号时所述制动装置被啮合。
9.如权利要求7所述的系统，其特征在于，在所述纱线喂给装置(F)中设置一产生信号的纱线传感器(6)，以监控在中间纱线存量(7)的数量范围内的最小值，所述纱线传感器(6)连接于所述控制装置(C)，以控制所述卷绕驱动电动机(4)的驱动电流，所述制动装置连接于所述控制装置(C)，以在出现信号时被脱开。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述制动装置包括一设置成与所述供给卷筒(B)的一制动元件(12)共同作用的摩擦元件(14)，用一可控的驱动装置(15)使摩擦元件(14)在啮合与脱开位置之间可调。
11.如权利要求10所述的系统，其特征在于，驱动装置(15)是一气压缸。
12.如权利要求10所述的系统，其特征在于，驱动装置(15)是一弹簧式储能缸。
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