CN1531610A - 用于测量喂纱器中的止动磁铁 - Google Patents

Abstract

本发明主要涉及一种用于控制测量喂纱器中的纱线止动磁铁运动的方法，该测量喂纱器用于纺织机械、优选喷气式或喷水式织机。该止动磁铁带有一个连接至纱线止动元件的软铁电枢，为了使止动磁铁实现所期望的运动，该电枢与至少一个电磁感应圈协同工作。根据本发明，为了获得具有低的输入能量，以及由此导致的放热少且在运动结束时止动磁铁的动能低的最佳快速运动，在运动时间的初始阶段为电磁感应圈提供一个控制电压，该电压的振幅远大于其它运动阶段的控制电压的平均值。

Description

用于测量喂纱器中的止动磁铁

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的、用于控制测量喂纱器中的纱线止动磁铁运动的方法，还涉及如权利要求16前序部分所述的一种测量喂纱器。

背景技术

在从US5,016,681已知的这种方法中，给感应圈提供一个电压，该电压在止动元件的整个运动过程中基本上是恒定的。提供高电压，以缩短运动时间，例如完成4mm的运动使用5ms的时间。在运动和反弹(如果有的话)回任何终止位置之后，通常电压被降低至非常低的值，从而在不发生任何过热的情况下(从长远来看)获得一个合适的保持力。通过控制运动和/或保持电压来补偿止动磁铁的温度依赖性是很常见的。当运动时间很短的时候，这种电源会造成几个限制。止动磁铁的电感提供了一个电气时间常数，该常数可以和运动时间处于同一个数量级。止动磁铁中的电流，相继地和力，而后会增加得非常慢。结果是，一方面在运动开始前的时间损失，和另一方面，在运动开始时进一步的时间损失的缓慢加速。而且，止动磁铁的力通常是位置依赖性的。在特定的电流下，该力增大，由此造成基本上当电枢接近其终止位置时，电枢加速。这会导致电枢的最终速度很高，经常为4m/s。运动时间短意味着供给的能量高，带来的后果是温度高。运动时间短还意味着最终速度高，带来的后果是终止位置的负荷大。另外，终止位置制动器通常由温度升高时负载能力显著降低的材料制成。

在现有技术的方案中，在没有电流的情况下通常使用机械弹簧将止动磁铁维持在任何终止位置处。在只带有一个感应圈的止动磁铁上，该弹簧通常还用于止动元件的返回运动。这种设计存在缺点，因为该弹簧会引起机械磨损和可获得用于运动的力明显减小的危险。

发明内容

本发明的一个目的是实现具有比现有技术中更低的输入能量和更低的最终速度(动能)的短的运动时间。而且降低为了补偿止动磁铁的温度依赖性而进行控制的要求。

本发明的第二个目的是提供一种测量喂纱器，其中当在止动磁铁的终止位置维持足够的保持力时，发生机械磨损的危险减小。

根据权利要求1的一种控制纱线止动磁铁运动的方法可以解决本发明的第一个目的。

在止动磁铁的部分运动过程中，给感应圈提供一个恒定的或者变化的电压，该电压明显地高于其它运动过程中的平均电位。该增压导致感应圈中的磁场迅速增大。这样，止动磁铁的活动件的运动开始得比较早。而且，该增压导致在止动磁铁开始运动时加速力非常大。这一高加速进一步减小了运动开始时的时间损失。

第二个目的通过一个具有权利要求16所述特征的测量喂纱器得以解决，即通过在止动元件的任何活动件上设置永久磁铁并在止动磁铁的固定件中提供软磁材料。止动磁铁终止位置的保持力靠永久磁铁和止动磁铁的固定件中的软磁材料之间的磁引力而获得。作为一个比现有技术方案更突出的优点，这些活动件可以被保持在它们的终止位置，不与固定件发生物理接触，因而也没有摩擦或磨损。本发明的测量喂纱器可以优选使用上述方法操作，以降低输入能量和最终速度。

其它有利的实施例在从属权利要求中描述。

附图说明

下面将结合附图描述本发明的优选实施例，图中：

图1是本发明的纱线止动磁铁的截面图；

图2表示了施加给电磁感应圈的电流和按照本发明的第一种方式操作时止动元件的位置；以及

图3与图2相似，表示当按照本发明的第二种方式操作止动磁铁时的情况。

图2和图3中时间、电流和位置的单位是任意的。

具体实施方式

图1表示本发明包括一个止动磁铁2的测量喂纱器1的优选实施例。该止动磁铁2通过一条沟槽4与喂纱器的转鼓3分开设置。纱线5绕在转鼓3上。为了给纺织机械喂纱，按照箭头6所指的方向将纱线5从转鼓3上拉出。

为了测量喂给纺织机械的纱线5的长度，测量喂纱器包括一个测量元件(未示出)，用于检测从转鼓3拉出的纱线5的缠绕圈数。当预定的缠绕圈数被拉出后，停止拉动纱线5。可以通过止动磁铁2将其止动元件13向前推过沟槽4，进入转鼓3中的凹槽7来实现这一效果。由于纱线5与止动元件结合，因而阻止纱线5被进一步拉动。

止动磁铁2由两个同轴的电磁感应圈8和9组成。通过由各自的电气接线10和11给感应圈8和9施加电压可以独立操作这两个感应圈。

在电磁感应圈8和9的轴上，止动磁铁2有一个中心孔12。止动元件13沿感应线圈8和9的轴向延伸穿过孔12。止动元件13在孔12的轴向方向上是可活动的。借助这一运动，止动元件13的下端，即所谓的止动销14，可以与转鼓3中的凹槽7形成配合，或从凹槽7中退回。

在图1所示的实施例中，止动元件13被设计成至少部分填充有塑料15如聚氨酯的金属管。与其它实施例相比，其中止动元件13是由固体金属杆如钢制成，上述设计可以减小止动元件13的质量。

止动元件13的中心部分由电枢16包围。电枢16由磁性或可磁化材料如软磁铁制成。在这个实施例中，电枢16构成一个外壳，通过聚氨酯填料15连接在一起并固定在止动元件13上。

止动元件13被两个圆柱形轴承18引导，在止动磁铁2的外壳17中运动。

永久磁铁19置于止动元件13的端部，该端部与止动销14相对。在接近该永久磁铁19的位置，在止动磁铁2的固定件中设置有一个软磁铁构件20。该可磁化材料的构件20可以是单独一个，例如环形，也可以由几个分离的部件构成。还可以用止动磁铁2的任何已有固定件的改进形式提供该构件。这一设计的目的是以具有期望值和特征的保持力为止动元件13保持无磨损的终止位置。这是当止动元件13到达它的延伸终止位置时，由永久磁铁19和软磁铁构件20之间的磁引力实现的。

作为另一个重要的优点，止动元件13的永久磁铁19和可磁化构件20之间的磁引力提供了足够大的力，以保持止动元件13处于其锁闭位置，即使是在电流中断的情况下。

在孔12的顶端和底端设置制动器21是为了减少止动元件13在其锁闭位置处的不期望的反弹。制动器21由一种就此而论可以被认为是弹性和能量吸收材料如聚氨酯制成。

邻近每个制动器21的平衡块(counter-mass)22和23被设置在孔12内。每个平衡块22和23都被成型为中空圆柱体，将止动元件13容纳在其中心通透孔内。固定架24将平衡块22和23保持在它们接近制动器21的位置，但是固定架24允许平衡块22和23在孔12的轴向方向上小范围地移动。

每个平衡块22和23的质量都和止动磁铁2的活动件的总质量(即，止动元件13、电枢16和永久磁铁19的质量总和)处于同一数量级。当这些活动件到达它们的终止位置之一时，电枢16的一端和每个平衡块22和23的一端相撞。由于平衡块22和23与活动件的质量相同，平衡块22和23吸收活动件的全部动量(m乘以v)，因此在理想情况下能立刻使活动件停止运动且不发生反弹。平衡块22和23受到冲击而加速，朝向制动器21运动，受到制动器21的作用而减慢速度。当平衡块22和23由于制动器21的弹性而返回带止动器的电枢16时，平衡块已经失去了大部分动能，不能将电枢16和止动元件13移出它们的位置。

平衡块22和23由硬质的非弹性材料制成；优选使用可磁化或软磁机件钢。这些磁性质使平衡块22和23能完成另一功能：至少部分地被固定在电磁感应圈8和9中的可磁化平衡块22和23可以用作感应圈8和9的磁轭。因此，它们能够增强电枢16的磁场。

下面描述一种控制本发明的测量喂纱器中的纱线止动磁铁2运动的方法。该方法可以优选用在参考图1所述的止动磁铁2中，但是也可以用在其它的止动磁铁中，例如只有一个电磁感应圈的止动磁铁。根据该方法，在部分运动期间给感应圈8和/或9提供恒定的或变化的电压，该电压实际上很高，至少是现有技术的已知方案中所用电压的两倍。特别是，该增压的振幅明显大于其它运动阶段的平均电位。该增压例如可以在开始“时刻”施加，即当允许止动元件13开始运动的时刻。在图2中，这一时间用t₀表示。

从图2中可以看出，这一高电压(“通过系统电感”)将会产生一个基本上高于其它运动循环阶段(图2的大体水平部分)的控制电流平均值的电流“尖峰信号”。在这种情况下开始“时刻”意味着一个例如持续大约1ms的时间。当运动过程开始的时候(t₀)这一时间便开始，这个时间一方面比总运动时间小，优选基本上更小；另一方面，它基本上并不比止动磁铁的电气时间常数大。此后，即在例如所述的1ms(t₁)之后，类似地按照可以在一个或几个可选择的步骤中选择的功能来控制电压，以至于沿着运动过程和在终止位置产生一个合适的电流，并由此产生一个合适的力。如上所述，运动和电流特征的例子如图2所示。与目前已知的方案相比，如果运动时间(t₀-t₂)相同，本申请的方法将会使止动元件具有基本上更低的最终速度(更低的动能)。结果是止动元件13在t₂时刻到达的终止位置上的负荷更低。而且，与现有技术相比，该方法将提供更低的输入能量，结果是温度更低。

与现有技术相比，止动磁铁2的工作循环中有相当大的部分主要是感应式的。结果是阻抗的影响减小，且由此导致阻抗的温度变化减小。

测量喂纱器1可以例如通过在主线上施加220V的AC电压而驱动。该AC电压经整流产生大约300V的DC电压。当施加给感应圈8和9的平均电压在大约50-150V的范围内时，约为300V的电压可被用作增压。虽然感应圈被设计为只能接收一般电压，但是，由于增压的持续时间短，感应图不会受到增压的不利影响。而且，与现有技术相比，所施加的能量的总量和在感应圈中产生的总热量很低。这样，可以进一步降低感应圈过热的危险。

在一个不同的实施例中，止动磁铁2由提供48V电压的发电机驱动。在这种情况下，48V的总电压将被用作增压的值，而其它运动阶段的平均电压值将在例如15-25V之间。

下面对本发明的变化/改进能够进一步降低输入能量和最终速度。这些变化可以和上述实施例结合使用，或者单独使用：

在特定的操作条件下，预先存在与止动磁铁2有关的，关于运动循环何时开始的信息，即“提前”。这样，电枢16所在终止位置处的保持电流能够恰在开始“时刻”t₄之前显著减小或完全中断。在这种情况下，“恰在开始时刻之前”表示一个当开始“时刻”开始时而终止的时间。该时间将至少长得使保持电流有明显的减小；但是该时间又不能长得以至于运动开始得太早，例如由于重力或系统中其它力的作用。该变化使保持力在开始  “时刻”t₄减小，为了使运动开始，必须克服该保持力。结果是运动提早开始。

在图2中表示了用于止动元件13的返回运动的操作方法。该返回运动期望在t₄时刻开始。从更早的时刻t₃向前，终止位置的保持电流减小，以至于保持电流的值在t₄时刻或再稍微晚一点的时刻为0。这使止动元件13能恰在t₄时刻开始运动。在更晚的时刻t₅，止动元件13已经又到达了它的初始位置。

按照现有技术，在纱线止动磁铁中，接近终止位置处通常存在一个较大的力，在许多情况下比期望的要大。这就意味着终止位置的制动能力要求小。

在上述用于减小止动元件13的输入能量和最终速度(动能)的新方法中，电压被控制在期望水平，并由此导致该力也被控制在期望水平。带着一方面使输入能量降至最低和另一方面尽量减小最终速度的目的，在运动结束的时候，将电压保持在可能的最低水平。与现有技术相比，这意味着在终止位置可获得用于反弹制动的力将会减小。例如按照图1，两个制动器和处于各终止位置的中间平衡块能够达到很好的效果。在运动结束时获得较低的电流，且带有较弱的反弹。

一个控制止动磁铁2运动的更复杂的方法如图3所示。此方法特别旨在补偿运动时间的偏差。

在现有技术中，没有对取决于负荷或磨损偏差的时间偏差的补偿。有对温度影响的补偿，但是这将需要反馈和温度传感器。

本发明还旨在提供一种新方法，用于在没有传感器或反馈的情况下，实现对运动时间偏差的补偿。

在止动元件13的标称到达“时刻”(nominal arrival-moment)t₁₂之前的短时间内(即，万一只有一个增压的情况下，摩擦力可忽略时的到达时间计算值)，提供第二次增压，该增压可以是恒定的或变化的(该增压“通过系统的电感”产生第二个较低的电流  “尖峰信号”，如图3所示)。根据图2，与现有技术中的相应电压或控制过程中相同阶段的相应电压相比，该增压基本上更大，但是它优选小于第一次增压。在这种情况下，“标称到达时刻t₁₂”表示一个持续约2ms的时间。该时刻在接近于运动结束时活动件撞击终止位置的时间开始(t₁₁)，不产生运动时间的偏差。该时间一方面比运动时间短，另一方面不必大于止动磁铁2的电气时间常数。此后，按照所选曲线或在一个或几个可选择的步骤中类似地控制电压，以至于在终止位置获得一个合适的电流，并由此获得一个合适的力。

与图2的方法相比，此方法将会使输入能量增加一个特定值。对于不存在运动时间偏差的运动，最终速度以及由此导致的终止位置的负荷只会受到很小的影响。对于存在运动时间偏差(例如由增加的负荷或摩擦引起的)的运动，提供第二次增压确实会造成影响，因为它补偿了至少一部分时间损失。因此，在不考虑实际负荷或摩擦的情况下，使用如图3所示始终施加第二次增压的方法操作止动磁铁2是可能的。这将会使止动磁铁2的设计和操作非常简单和可靠，因为不需要使用传感器来决定是否应当施加第二次增压。

由于可获得用于终止位置的反弹制动的力逐渐增大，因此对终止位置的制动能力的要求降低。许多原因都会造成运动时间的偏差增大，其中几个原因为施加给控制系统的更低的输入电压和增大的负荷与摩擦。当这种情况发生时，在标称到达时刻的增压将导致运动结束时的速度增大。速度的增大会抵消时间的增加，但是最终速度变得基本上与正常运动的相同或更低。结果是没有反馈或传感器以及没有增大终止位置的负荷的系统将会补偿很大一部分通常在运动时间内产生的偏差。如上所述，运动和电流的实例如图3所示。

所讨论的方案并不仅限于带有两个感应圈的止动磁铁。这些方案还适用于带有止动元件的软铁电枢借助一个感应圈的向上运动和借助例如一个回动弹簧的返回运动。

关于本发明，电压优选DC电压或优选调制电压的方根(RMS)值，如PWM技术。

Claims (20)

1、一种用于控制测量喂纱器中的纱线止动磁铁运动的方法，该测量喂纱器用于纺织机械、优选喷气式或喷水式织机，该止动磁铁带有一个连接至纱线止动元件的电枢，该电枢与至少一个电磁感应圈协同工作，用于使止动磁铁实现所期望的运动，其特征在于，在部分运动时间内，增加电磁感应圈的电压，该增加的电压的振幅远大于其它运动阶段的平均电位。

2、如权利要求1的方法，其特征在于，在运动循环的初始阶段电压增加。

3、如上述权利要求之一的方法，其特征在于，该增加了的电压至少为其它运动阶段的平均电位的2倍。

4、如上述权利要求之一的方法，其特征在于，该增加了的电压至少为其它运动阶段的平均电位的4倍。

5、如上述权利要求之一的方法，其特征在于，为感应圈提供增加了的电压的持续时间基本不大于止动磁铁的电气时间常数。

6、如上述权利要求之一的方法，其特征在于，为感应圈提供增加了的电压的持续时间大约为1毫秒(ms)。

7、如上述权利要求之一的方法，其特征在于，用类似的方式控制电压。

8、如权利要求1至6之一的方法，其特征在于，在一个或几个可选择的步骤中控制电压。

9、如上述权利要求之一的方法，其特征在于，恰在止动磁铁开始运动之前，将电枢保持在终止位置的保持电流显著降低或完全中断。

10、如上述权利要求之一的方法，其特征在于，当极接近处于终止位置的止动元件的标称到达时间时，提供第二次增压。

11、如权利要求10的方法，其特征在于，电压增加一个固定值，或者按照预定特征增加。

12、如权利要求10或11的方法，其特征在于，接近止动元件标称到达时间的增加了的电压的持续时间基本不大于止动磁铁的电气时间常数。

13、如权利要求10或12的方法，其特征在于，接近止动元件标称到达时间的增加了的电压的持续时间大约为2ms。

14、如权利要求10或13的方法，其特征在于，在增加了的电压持续时间结束之后，用类似的方式控制电压。

15、如权利要求10或13的方法，其特征在于，在增加了的电压持续时间结束之后，在一个或几个可选择的步骤中控制电压。

16、用于纺织机械、优选喷气式或喷水式织机的测量喂纱器，其中的纱线止动磁铁带有一个连接至纱线止动元件的电枢，该电枢与至少一个电磁感应圈协同工作，用于使止动磁铁实现所期望的运动，其特征在于，永久磁铁置于止动元件的任何活动件上，用于与置于止动磁铁的固定件上的软磁材料一起在止动元件的终止位置提供保持力。

17、如权利要求16的测量喂纱器，其特征在于，通过改装任何已有部件提供软磁铁。

18、如权利要求16或17之一的测量喂纱器，其特征在于，提供至少一个平衡块。

19、如权利要求18的测量喂纱器，其特征在于，平衡块的质量和止动磁铁的活动件的总质量处于同一数量级。

20、如权利要求18或19的测量喂纱器，其特征在于，平衡块由可磁化的机件钢制成。

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