CN1254772A - 纺纱机用的单锭传动装置 - Google Patents

Abstract

一个用于纺纱机的单锭传动装置(1)包括一锭胆(2),一个支承在锭胆上能旋转的锭子(3),一个驱动锭子的电动机(4),一个控制电动机用的控制单元(5),和一个用来监测锭子的转速的转速监测单元(6)。电动机(4),控制单元和转速监测单元(6)是设置在单一的外壳(7)内。电动机的转子(13)是装在锭子(3)上同它一起旋转。电动机的定子(14)是固定地装在外壳上与转子相对应的位置上。在外壳内部的后方装有一驱动电路基板(15)。

Description

纺纱机用的单锭传动装置

本发明涉及一用于诸如环锭纺纱机、环锭捻线机等纺纱机或类似设备中的单锭传动装置，它用来独立地传动机器上的一个锭子而与其他锭子无关。

近年来曾提出过这样一种纺纱机结构，其中每一支承相应筒管或纾子的单锭由一专用的电动机来传动，以取代用一台电动机来传动纺纱机上所有的锭子。其观点在于纺纱机上所设置的锭子数可以增加和/或在于实现锭子的高速旋转。在一如上所述的每一锭子由一专用电动机来传动的纺纱机中，当出现断纱或类似的异常情况时，必须使有关锭子的电动机停止，从而可采取适当的诸如捻接等措施。为此，电动机应设有停止和起动用的开关，其中电动机通过由单股导线组成的多芯电缆在电气上与一控制电路模块和电源线相连接。

为了更好地了解本发明的基本概念，首先来重温一下它的技术背景。参看附图中的图6，在日本专利公开号6-57549公开的装置中，专门用以传动锭子51的电动机52的内部电源线藉助一设在锭子51后部的连接器54同一从控制电路模块55延伸出的外部电源线56在电气上相连接。作为一控制单元的开关57对控制电路模块55输入一控制信号，开关57是固定在外壳58外部的一个突出部分58a上，并位于锭子51的前方，其中开关57通过一信号线59连接到控制电路模块55上。控制电路模块55设置在机架的下部，并位于锭子51的后方。

另一方面，参看附图中的图7，在日本专利No.8-100331中公开了一种装置，其中锭子传动电动机52的外壳58设有一可开启的盖子61，它把其上至少装有向电动机52供应电力的控制单元的一部分锭胆60遮盖在盖子61之内。控制单元包括一变频器62，一个停止单元63，以及一个控制模块64。提供电力和控制信号的导线65是沿着一锭子导轨66而设置。当盖子61处于闭合位置时，这些导线65通过装在盖子上的接触元件68分别同设置在盖子61上的导线67相配合而在电气上相连。相反，当盖子61处于开启位置时，导线65在电气上与导线67相断开。

在日本专利公开号6-57549公开的装置的情况下，控制电路模块55是设置在机架的下部，并位于锭子的后方。因此外部电源线56以及控制线59需要在电气上与开关57和控制电路模块55互相连接。当在外壳外部有一较长的连线延伸时，则很可能发生诸如断线的故障或由于噪声而引起的误操作。另外还有其他缺点，例如需要许多接线和安装的步骤等。这里还必须进一步指出：许多环锭纺纱机一般都在机架前设置自动筒管更换，其中控制电路模块55是设在筒管更换器的后方。因此控制电路模块55的接线和/或维修十分困难。另外，飞花也很容易积聚在电线上，需要化大量时间来进行清理。这是它的另一缺点。

另一方面，在日本专利公开号8-100331中所公开的装置的情况下，电动机52的电力供应线和信号线是设置在盖子61之内。采用这种安排，连线的长度当然能减小。这对于防止断线等故障和由于噪声等产生的误操作是非常有利的。但是电动机52用的控制模块的导线67与诸如电力供应线和信号线等导线65之间的互相连接只有在装在电动机52的外壳上的盖子61处于闭合位置时才能实现。因此当电动机52的方向和位置改变时，可能在控制模块的导线67与诸如电力供应线和信号线等的导线65之间产生不希望有的连接失误。另外，因为纺纱机的锭子是以高速旋转的，所以高精度的对中心或定位是一个极为重要的因素。在此情况下，当在锭子安装或维修时必须实行对中心工作。但这里必须指出，由于盖子61闭合后已把锭胆60盖住，所以在电动机52的安装和对中心时，必须使盖子61处于开户位置，这又增添了不少麻烦。

根据以上所述的现有技术，本发明的目的在于提供一种纺纱机用的单锭的传动装置，其结构能像传统的锭子一样方便地把单锭传动装置安装在纺纱机上，但不易产生诸如在电动机与控制单元之间的断线故障。

鉴于上述目的和通过说明便能了解的其他目的，根据本发明，一个单锭传动装置包括一用以传动锭子的电动机，其中一个控制单元的外壳与电动机的外壳结合成一体而设置在锭胆一部分的上方。锭胆从电动机的外壳向下方突出。其中电动机与控制单元的相互电气连接设置在两个外壳内。

藉助按本发明的单锭传动装置的结构，其中如上所述，控制单元的外壳是与电动机外壳结合成一体而设置在锭胆一部分的上方，所以控制单元的外壳对于单锭传动装置的安装在纺纱机的机架上不会造成阻碍。因此所包括的工作能像传统的锭子一样容易实行。另外因为连接电动机和控制单元的导线并不暴露在外壳之外，不仅能保护导线不受缠结或积聚飞花，而且还能避免断线等故障。

在本发明的一个推荐实施方式中，电动机的外壳和控制单元的外壳可以互相构成一整体。采用这种安排，连接或安装步骤同把电动机和控制单元分别装在分开的外壳内再组装在一起的结构相比能够减少。

在本发明的另一实施方式中，控制单元最好设置在装有单锭传动装置的机架内侧的反面，而电动机动力输入单元和控制电源输入单元最好设置在控制单元的同一侧。

换一句话说，控制单元应装在机架上位于纺纱机机架内侧的反面，而电动机动力输入单元和控制电力输入单元也是设置在机器内侧的反面。这样，连接控制单元和动力输入单元的相互连线不会妨碍筒管更换器的工作。另外，当自动筒管更换器在机架上设有中间栓钉时，控制单元不能设在机架上比锭子更靠外的位置。因此它不会妨碍筒管更换器的操作。另外，由于电动机动力输入单元与控制单元是互相靠近地设置的，连线工作也大为方便。

在本发明的另一实施方式中，在电动机外壳内最好设有一锭子转速监测单元，而控制单元最好这样来设计，使它根据转速监测单元的输出信号来实行电动机的反馈控制。

采用上述的安排，锭子的转速能由设在电动机外壳内的转速监测单元来监测。另外，电动机的反馈控制能通过控制单元根据转速监测单元的输出信号来实现。因此，转速监测单元能不受飞花的影响而对转速进行监测，从而能以很高的精度使锭子控制在一预定的转速下旋转。

本发明还有另一实施方式，其中转速监测单元最好设置一霍尔集成模块来检测随同锭子一起旋转的磁铁的转速，并且霍尔集成模块最好设置在电动机定子的上方。

采用上述的结构，转速监测单元能藉助霍尔集成模块来检测随同锭子一起旋转的永久磁铁的转速。同时，因为霍尔集成模块是设置在电动机定子的上方，所以与设置在定子下方的结构相比，它的安装比较方便。

在本发明的其他一个实施方式中，控制单元最好设有一驱动器电路基板，它设有一驱动电路模块用来控制供应给电动机的驱动电流，还设有一CPU(中央处理单元)基板，它设有一个CPU模块用来向驱动电路模块发出控制指令。其中驱动电路基板和CPU基板依次设置在距它们所控制的电动机一定距离的位置上。藉助于上述安排，CPU基板是不可能受到驱动电路基板上的温升的影响的。

在本发明的另一实施方式中，电动机外壳内最好设有一用来检测随同锭子一起旋转的磁铁的转速的霍尔集成模块，并在霍尔集成基板上藉助在其上所形成的印刷电路把CPU模块和驱动电路模块在电气上互相连接。采用上述安排，驱动模块同CPU模块的互相连接较为方便，而CPU模块还能根据霍尔集成模块的输出信号来实行电动机的反馈控制。

本发明的上述目的和其他目的、特点和伴随的优点可通过下述的推荐实施例并参照附图而进一步了解。

在以下的说明过程中可参看如下附图：

图1-概略地表示按本发明的单锭传动装置第一实施例的纵向截面图，

图2-局部表示图1所示锭子装置的概略前视图，

图3-概略地表示按本发明的单锭传动装置第二实施例的纵向截面图，

图4-概略地表示按本发明的单锭传动装置第三实施例的纵向截面图，

图5-表示图1所示的装置中所用的转速监测单元的另一结构的纵向截面图，

图6-举例说明目前已有的或传统的单锭传动装置的纵向截面图；

图7-概略表示另一传统的纺纱机单锭传动装置的纵向截面图。

兹参照附图结合目前认为优先的或典型的实施例对本发明进行详细说明。在下面的说明中，在几个视图中的相同的代号表示同一的或相应的部件。实施例1：

现在参照图1和2对体现本发明的第一实施例的单锭传动装置加以说明。单锭传动装置(以下简称为锭子装置)1由一锭胆2，一个可旋转地支承在锭胆2上的锭子3，一个用以传动锭子3的电动机4，一个用以控制传动电动机4的控制单元5，和一个用以监测锭子3旋转的转速监测单元6所组成。电动机4、控制单元5和转速监测单元6都设置在单一外壳7内。

锭胆2的中间区段设有一凸缘部2a，它使锭胆2固定地设置在外壳7上，并使锭胆2的一部分从凸缘部2a进入外壳7而向上延伸。锭胆2同外壳7一起藉助螺母8拧入在从凸缘部2a向下延伸的锭胆2的螺纹部分上，把它们夹紧在纺纱机锭轨10的预定位置上，并在凸缘部2a之下设有一垫圈9。在锭胆2内设有一轴承11。锭子3具有一向下延伸的部分插入在锭胆2中，并藉助轴承11来支持锭子旋转。

在锭子3的中间段上设有一圆筒形的支持部12，它把锭胆2的端部盖住，其中有一永久磁铁制的转子13固定在支持部12的外部，使转子13能同支持部12一起旋转。定子14固定地装在外壳7上对应于转子13的位置上。转子13和定子14共同组成传动电动机4。

在外壳7内部的后侧(也就是从图1中看位于右侧)，面对装有锭子装置1的机架内侧的反面装有一驱动电路基板15，其上装有一驱动电路模块(例如逆变器电路)。另外在外壳7内前侧还装有一CPU基板16，其上装有一CPU模块用来向驱动电路块提供控制信号。前面所述的控制单元5包括驱动电路基板15和CPU基板16。根据在本实施例中所体现的本发明的原则，电动机4的外壳和控制单元5的外壳是互相形成一个整体。

另外在CPU基板16上还装有一开关17用来发出起动和停止电动机4的命令。开关17可以设计成装在电路板上的按钮形式。开关的类型可从商用的普通开关中选购。这里应指出，开关17是这样安装在CPU基板16上的，使构成开关17一部分的按钮的一个表面通过外壳7前壁上所形成的开孔76而露出在外壳7的外面。

在外壳7后部设有一电动机动力输入单元18和一控制电力输入/通讯信号输入/输出单元19，其中这两个输入单元18和19都以这样的状况安装在驱动电路基板15上，即其连接部分突出在外壳7的外面。电动机动力输入单元18和控制电力输入/通讯信号输入/输出单元19是设计成依次连接到电力供应线20和控制输入线21的连接器22和23上。

在锭子3上位于转子13上方的部位还固定地装有一永久磁铁24，它与锭子3一起旋转。另外在外壳7内介于转子13与永久磁铁24中间还装有一霍尔集成基板25。霍尔集成基板25是制成圆环形，它的外周表面固定地安装在外壳7的内壁上。圆环状的霍尔集成基板25，其内侧所形成的开孔大小应这样来设计，使转子13在锭子3插入锭胆2时和从锭胆2拔出时能够通过。霍尔集成基板25上装有一霍尔集成模块76。霍尔集成基板25在外壳7内的位置应使霍尔集成模块26位于定子14的上方。永久磁铁24和霍尔集成模块26共同组成一转速监测单元6用来监测锭子3的转速。霍尔集成模块26是用来向安装在CPU基板16上的CPU模块提供一相应于永久磁铁24，也就是锭子3的转速的输出信号。另一方面CPU模块还根据转速监测单元6的输出信号来实行电动机4的反馈控制。

CPU基板16在电气上通过连结25a与在霍尔集成基板25上所形成的印刷电路(图中未表示)相连，它使CPU基板16与霍尔集成基板25互相连接。另一方面，驱动电路基板15在电气上通过连线25b与在霍尔集成基板25上所形成的印刷电路(图中未表示)相连，它使驱动电路基板15与霍尔基板25互相连接。因此驱动电路基板15通过在霍尔集成基板25上形成的印刷电路而与CPU基板16互相连接。另外，定子14的绕组14a的端部在电气上也通过在霍尔集成基板25上所形成的印刷电路(图中未表示)而与驱动电路模块的输出线相连接。

外壳7是制成箱子状，具有一顶壁7a作为一可移去的顶盖，以便于安装和检查外壳7中的个别基板15，16和25以及定子14上的各种部件。另外，在锭子3上还装有一小盖元件27，它能同锭子3一起旋转，以便当锭子3插入锭胆2并支持在那里时使小盖元件27把顶壁7a上形成的开孔遮盖住。

下面将对上述结构的锭子装置的安装、维修服务和运行进行说明。

为了把锭子装置1安装在锭轨10上，首先把垫圈9放在锭胆2的凸缘部的下部表面2a上。在此状态下把锭胆2的下部穿过在锭轨10中形成的安装孔，当锭子装置1已适当地处于预定位置的状态时，用螺母8把锭子装置予以夹紧固定。接着把电力供应线20的连接器22和控制输入线21的连接器23依次接到电动机的动力输入单元18和控制电力输入/通讯信号输入/输出单元19。

当在维修服务过程中需要检查电动机4和控制单元5时，首先把锭子3连同转子13一起抽出，然后把外壳7的顶壁7a取走，于是便可进行一般简单的检查。另一方面，如果需要拆除锭子装置1，则首先应把连接器22和23拆开，然后可通过松开螺母8把锭子装置1从锭胆2上拆卸，接着便可把锭子装置1从锭轨10上拆离。另外在对锭胆2的锭子油维护服务的情况下，在锭胆2保护固定在锭轨10时，可把锭子3与转子13一起抽出，在此状态下便能对锭子油和/或油的更换进行检查。

在纺纱机运行期间，载有相应筒管的单独锭子3被互相独立地驱动。CPU模块根据由担负着纺纱机的运行控制的主控制装置(未表示出)所发出的指令信号向驱动电路模块发出一控制指令。另外，CPU模块还根据霍尔集成模块26的输出信号实行电动机4的反馈控制。

当出现诸如由锭子3中某一个所支承的筒管或纡子中发生断纱等异常情况时，需要把该锭子3停止，以便处理异常故障，操作人员或捻接装置推动有关锭子上所设置的开关17，于是电动机4在CPU基板16上所设的CPU模块的控制下被迫停车。然后，当电动机4停止后，再掀下开关17，电动机4便重新起动。

按照本发明的这一实施例的单锭传动装置能提供以下所述的有利动作和效果：

(1)由于电动机4和控制单元5设置在单一外壳7内的这种安

   排，使控制单元5的外壳与电动机4的外壳在锭胆2的上方

   形成一整体。锭胆2从电动机4的外壳向下突出，而控制单

   元5的外壳不会妨碍锭子装置，在机架上的安装或从机架上

   拆卸，从而可使工作像一般的锭子那样方便地进行。

(2)由于电动机4与控制单元5互相的电气连线是设在外壳7

   以内，能由外壳7予以覆盖，因此诸如断线等故障能减到最

   少。另外连线还能受到保护不会缠结或积聚飞花。

(3)因为电动机4的外壳和控制单元5的外壳是互相形成一整

   体，所以与那种把电动机4和控制单元5分别设在单独的外

   壳内，然后安装在机架上的结构相比，连接的步骤能减少。

(4)因为组成控制单元5的驱动电路基板15是设在装有锭子装

   置1的机架内侧的反面，所以电动机动力输入单元18和控

   制电力输入单元19能设置在控制单元5的同一侧。由于对

   在纺纱机机架上设有中间栓钉的自动筒管更换器而言，占空

   间较大的驱动电路基板15也无需设置在机架外比锭子3更

   远之处，所以它不会干扰筒管更换器的运行。另外因为电动

   机动力输入单元18和驱动电路基板15互相设置得很近，所

   以连线极为方便。

(5)采用把锭子3的转速监测单元6设置在电动机4的外壳7

   内，并由控制单元5根据转速监测单元6的输出信号来实行

   电动机4的反馈控制的这样安排，转速监测单元6能对转速

   进行监测而不受飞花的影响，因此锭子3能以高精度来控制

   在一预定转速下运行。

(6)采用由霍尔集成模块26来检测随同锭子3一起旋转的永久

   磁铁24的转速的转速监测单元6，并把霍尔集成模块26设

   置在定子14上方的结构，使霍尔集成模块26的安装比设置

   在定子14下方更为容易。

(7)由于定子14的绕组14a的端部是通过设在霍尔集成基板25

   上的印刷电路(图中未表示)而与驱动电路基板15的输出

   线在电气上相连的，因此驱动电路基板15的输出线与绕组

   14a的连线能够简化和更加方便。

(8)因为驱动电路基板15与CPU基板16设置的位置之间有一段

   距离，其间隔着转子13和定子14，所以CPU基板16能受

   到保护，不受在驱动电路基板15中温升的影响。

(9)因为驱动电路基板15与CPU基板16是通过设在霍尔集成基

   板25上的印刷电路(未表示出)在电气上互相连接的，所

   以即使驱动电路基板15与CPU基板16的位置相距较远，它

   们之间的连线也很方便。实施例2

图3表示一按照本发明第二实施例的用于纺纱机的单锭传动装置。从图可见，驱动电路基板15和CPU基板16结合成一整体结构并设置在外壳7的后侧，而开关17是设在霍尔集成基板25上。采用这种结构，连接驱动电路基板15上的驱动电路模块与CPU基板16上的CPU模块的信号线(包括在印刷电路内)的长度便能减小，这意味着与长的信号线相比，由信号线所受到的噪声可显著减小，从而能抑止误操作而获得有利的效果。另外，外壳7在锭子3前方所占的空间也能减小，从而意味着在锭轨10前方所延伸的空间有所加宽，相应地对于设有自动筒管更换的纺纱机而言，筒管更换器能更方便地进行筒管更换的操作。实施例3

图4表示一按照本发明第三实施例的用于纺纱机的单锭传动装置。从图可见，电动机4的外壳7和控制单元5的外壳28分别作为单独部件设置，其中CPU基板16和驱动电路基板15是设置在外壳28内。在电气上与绕组14a相连的连接器29是装在外壳7后方的上部，而与驱动电路基板15相连的连接器30是设在外壳28的前方。当把两个连接器29和30互相偶合在一起时，两个外壳7和28便在机械上相连接，而电动机4的绕组14a与驱动电路模块则在电气上互相连接。采用上述结构，外壳28能在锭胆2从电动机4的外壳7向下突出的部分的上方同外壳7结合成一整体、其中连接电动机4和控制单元5的连线能放在外壳7和28内。藉助这种安排，控制单元5的外壳28对锭子装置1的安装在机架上或从机架上拆卸都不会妨碍，因此锭子装置能像传统的锭子那样很容易地安装和拆卸。另外，当控制单元5遭受故障或失误时，只要把外壳28从外壳7上拆离便能进行修理而无需把整个锭子装置1从锭轨10上拆下。因此拆装控制单元所需的劳动量与那种需要把整个锭子装置1拆卸来进行控制单元维修的结构相比要少得多。实施例4：

图5表示按照本发明第四实施例的另一种转速监测单元6的结构。从本图可见，在这种转速监测单元6的结构中，并不采用与转子13分开的永久磁铁24来作为转速监测单元6的一部分，但是转子13是设计成比定子14为长，其中霍尔集成模块26是设在与转子13突出部分相对应的位置上。因此根据本发明体现在这实施例中的原则，不仅组成锭子装置的部件数，而且在锭子装置1的制造和组装过程中的安装步骤也相应减少。

在前面，对当前认为可推荐的本发明的各种实施例和其他取代实施例已参照附图作了详细说明。但必须指出本发明并不限于这些实施例，而可以容易地想象出对单锭传动装置的其他各种改进。

作为例子，以下所述的设计上的改进或改变可予以采用而能获得基本相同的效果。

(a)电动机4的反馈控制可根据主控制装置所发出的指令来实

   行而不设置转速监测单元6。

(b)不采用把霍尔集成基板25设计成圆环形和由印刷电路来组

   成定子14的绕组14a与驱动电路模块输出线之间电气连线

   的一部分的这种结构。取而代之的是用连线来把绕组14a

   的端部连接到输出线，在此情况下，霍尔集成模块26可直

   接安装在外壳7的内壁上。

(c)转速监测单元6可外壳7的外部，但必须说明，在此情况下

   转速监测单元6可能受到诸如飞花或类似物积聚的不良影

   响。

(d)在不设置带有中间栓钉的自动筒管更换器的纺纱机情况

   下，驱动电路基板15可设置在电动机4的外壳7的前侧。

(e)电动机动力输入单元18和控制电力输入/通讯信号输入/输

   出单元19并不限于设置在锭子装置1的后侧，它们也能设

   在底部、侧面或上侧。

(f)如果不采用永久磁铁和霍尔集成模块16来共同组成转速监

   测单元6，也可采用一反射式的光传感器和一个装在锭子3

   上同锭子一同旋转的反射板。

(g)可用铁芯或类似的转子来取代永久磁铁转子。

总之，只要在本发明的原则和范围以内，所有适当的改进和等效措施均可采用。

Claims (7)

1.一个用于纺纱机的单锭传动装置包括：一个驱动锭子用的电动机；

一控制单元的外壳，在锭胆的上方同所述电动机的外壳构成一个整体，而锭胆是从所述电动机的所述外壳中向下方突出；

用来对所述电动机和所述控制单元进行电气连接的连线，该连线设在所述的两个外壳以内。

2.根据权利要求1的纺纱机用的单锭传动装置，其中所述电动机的外壳和所述控制单元的外壳是互相构成一个整体。

3.根据权利要求1或2的纺纱机用的单锭传动装置，其中所述控制单元是设置在装有单锭传动装置的机架内侧的反面，并且在所述控制单元的同一侧设置一个电动机动力输入单元和一个控制电力输入单元。

4.根据权利要求1～3中之一的纺纱机用的单锭传动装置，其中在所述电动机的外壳内装有一所述锭子用的转速监测单元，并且所述控制单元是设计成根据上述转速监测单元的输出信号来实行电动机的反馈控制。

5.根据权利要求4的纺纱机用的单锭传动装置，其中所述转速监测单元包括：一个用来检测一随同所述锭子一起旋转的磁铁转速的霍尔集成模块，该霍尔集成模块是设在所述电动机的定子的上方。

6.根据权利要求1或2的纺纱机用的单锭传动装置，其中所述控制单元包括：一个装有一驱动电路模块的驱动电路基板，用来控制供应给所述电动机的驱动电流；和一个装有CPU模块的CPU基板，用来向所述驱动电路模块发出一控制指令；其中所述驱动电路基板和所述CPU基板是设置在互相隔开的位置，其间有所述电动机相隔。

7.根据权利要求6的纺纱机用的单锭传动装置，其中所述电动机的外壳内包括：一个霍尔集成模块，用来检测随同所述锭子旋转的磁铁的转速；一个霍尔集成基板；其中所述CPU模块和所述驱动电路模块在电气上是通过设在霍尔集成基板上的印刷电路来互相连接的。

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