CN1639041A - 检测和/或调整纱线张力的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测和/或调整纱线(10)张力的装置，它具有至少三个前后连续的纱线导向件(11，12，13)，中间导向件(12)借助一个保持机构(14)被活动保持着，在此规定，保持机构的支承应保证使导向件(12)的运动和/或位置基本上只取决于一段纱线张力F₂，该段纱线位于活动导向件(12)和只是这两个相邻的导向件(1或13)之一之间。

Description

检测和/或调整纱线张力的装置

本发明涉及检测和/或调整纱线张力的装置，它具有纱线导向件，其中一个导向件借助一个保持机构被可移动地保持着，该保持机构具有一个用来检测和/或调整保持机构的运动和/或其位置和/或施加于其上的力矩和/或的保持力的机构。

已经知道(DE 2535209A1)，借助转臂来可移动地保持中间导向件，转臂支承在另外两个导向件之间的连接平面里。转臂借助电机驱动装置保持在预定的转向点上。为此所需的电流强度就是代表纱线应力或纱线张力的信号。

也已众所周知的是(DE 2553859A1)，在两个静止不动的导向件之间，在一个共同的双臂转动杆上布置两个能反向运动的导向件，双臂转动杆支承在连接这两个固定导向件的平面里。双臂杆配有一个电机驱动装置。转动所需的且通过测量电功率而求出的力代表了纱线应力或纱线张力。

还知道了(GB 2,125,072A)，对一个保持中间导向件的电磁驱动器施加恒定的驱动力。借助光学装置检测到的臂的偏移就是纱线张力或纱线应力的指标。

还公开了(US 4,010,915)，借助位于两个固定导向件之间的能反向转动的导向件建立一个纱线张紧器。这种纱线张紧器的调节应保证使纱线应力在纱线张紧器之前基本保持恒定。为此，在纱线张紧器前设有一个应力传感器。

也公开了(US 5,462,094)，在织机纬纱引纬系统里设有一个纱线张紧器，它包括两个固定导向件和一个布置于它们之间活动导向件。纱线张紧器布置在预卷纬器和纬纱投梭器之间。中间导向件可以横向于纱线运动方向运动。取决于通过中间导向件引起的偏转的张紧作用强弱借助应力传感器来测量和调节。

还公开了一种织机引纬系统的纱线张紧器(WO 00/44970)，它布置在喷气织机的预卷纬器和主喷嘴之间。纱线张紧器由两个静止导向件和一个可以活动地保持的中间导向件组成。活动的导向件的位置按照一个程序来改变。为此要检测中间导向件的位置并与一个按此程序选择的理论位置进行比较。若在当前位置和所希望的理论位置之间有偏差，就改变供给一个调整该中间导向件的电机驱动装置的电流，从而基本上消除实际值与理论值之间的偏差。

在所有这些装置中，在中间导向件后面的纱线段中的张力与中间导向件前面的纱线段中的张力的差别就是纱线和导向件之间的摩擦作用。保持机构用于保持或支撑中间导向件的力因此取决于在当时的纱线材料和导向件之间的摩擦系数。由于在大多数情况下，摩擦系数是未知的，因此以这种方式是不能得出有关纱线应力或纱线张力的具体情况。这尤其出现在纱线速度较高时，因为也许必须要从以下情况出发，即在纱线和导向件之间的摩擦系数并非与纱线速度无关。

本发明的任务是提出一种开头所述类型的装置，在该装置中可以得出有关纱线张力或纱线应力的情况，而不必了解在当时的纱线和活动导向件之间的摩擦系数。

该任务这样完成，即这样设计和/或支承该保持机构，即可移动地保持的导向件的运动和/或位置和/或所施加的力矩和/或所施加的保持力基本上取决于只是一个纱线段内的张力，该纱线段处于活动导向件的上游或者下游。

由于在本发明的实施方案中导向件和附属保持机构的运动和位置只取决于一个纱线段里的张力，因此，由该保持件的运动和/或位置和/或力矩和/或保持力求导出的信号与实际纱线张力成正比，而不必借助摩擦系数来计算。

在本发明的一个有利的实施形式中，用于活动导向件的保持机构是转臂，其转动轴线至少近似地与其中一个相邻的导向件的转向点重合。在活动导向件和与转动轴线重合的导向件之间的纱线张力基本上位于转臂的纵向上，因而该纱线张力不对转臂施加力矩。施加于转臂上的力矩因此取决于另一纱线段里的纱线张力。因此，所得到的信号直接代表一个纱线张力，它就不再要借助摩擦系数来计算了。在实践中，往往不可能精确地实现使转动轴线和前置或后置的导向件的转向点重合。但小偏差关系不大，这是因为没有形成值得注意的力臂，因而这样产生的力矩一般小到能忽略不计。

在本发明的另一实施方案中，使转臂的转动轴线至少近似地与导向件的转向点重合，因为它在纱线运动方向上位于可移动地保持的导向件之前。同时在另一实施方案中规定，在纱线运动方向上位于活动保持的导向件的后面的导向件有一定间距，该间距大于活动保持的导向件和在纱线运动方向上在前的导向件之间的距离。在活动导向件和随后的导向件之间的间距越大，则在测量的纱线张力与在上游的固定导向件之后的纱线张力之间的差越小。

在本发明的另一实施方式中规定，该装置被布置在织机的纬纱引纬系统里。特别有利的是，该装置被设计为织机引纬系统的纱线张紧器。

这样的装置也可以由此完成另一功能，即它被设计成用于将喷气织机的喷嘴的纬纱拉回的装置。为此，如果织造过程中断的话，就可以使转臂借助其电机驱动装置到达一个相应位置。

本发明的其它特征和优点可见以下对附图所示实施例的描述。

图1：表示按照本发明的装置的一个原理图；

图2、3：本发明装置的原理图，该装置只允许在其整个调整范围的局部范围内对纱线张力进行与摩擦系数无关的检测；

图4：本发明装置的简图，该装置完成作为夹纱器的附加功能；

图5：具有本发明装置的喷气织机的引纬系统的简图；

图6：本发明装置的一个实际的实施形式的视图。

在图1所示的实施例中，纱线10穿过成导纱孔形式的第一纱线导向件11并经过一个同样也成导纱孔形式的第二导向件12并穿过同样也成导纱孔形式的第三导向件13。第一导向件11和第三导向件13按照间距L固定安置。位于它们中间的导向件12借助转臂14被活动保持着。长度为γ的转臂14可以绕转动轴15摆动，转动轴15至少近似地与纱线10的由第一导向件11构成的转向点重合。转动轴15与一个电机驱动装置16相连。

在每个前后布置的不旋转的导向件上，纱线张力被增大。纱线10以纱线张力F₄移至第一导向件，在该导向件上，纱线张力被提高到F₃。在导向件12上的摩擦使纱线张力F₃提高到F₂，在导向件13上，它增大到纱线张力F₁，纱线10就以此张力离开该装置。纱线张力在每个转向点处都以系数e^μ.α提高。

在此，e表示自然对数的底，μ表示纱线和导向件11、12、13之间的摩擦系数，α表示纱线和导向件之间的包绕角。

纱线张力F₃和F₂都作用于导向件12。由于保持导向件12的转臂14这样支承着，即其转动轴15至少近似地与导向件11的转向点重合，因此，纱线张力F₃基本上就位于转臂14的纵向上并因此近似垂直于转动轴15。纱线张力F₃因此在转臂14上不引起力矩，即没有实际上起重要作用的力矩。作用于转臂14的力矩因而都是由纱线张力F₂来确定。

由纱线张力F₂引起的力矩M_dr是由纱线张力F₂的分量引起的，张力F₂垂直于转臂14地经过导向件12。因此，该力矩按以下公式计算：

M_dr＝r·F₂·cosβ.

其中，γ表示转臂14的长度，β为纱线张力F₂的方向和与转臂14的直角之间的夹角。

β角也可以用一个角度γ来表达，也就是说，在转臂14与两个导向件11、13之间连接平面之间的夹角γ。这个角度γ可以通过一个集成于电机驱动装置16里的角度传感器来检测，例如通过一个集成于驱动装置16里的编码器盘。那么COSβ的值可如下计算：

$\cos \mathrm{\β}=\frac{\sin \mathrm{\γ}}{\√[1-2\·r/L\·\cos \mathrm{\γ}\·{(r/L)}^2]}$

由此得出纱线张力F₂的以下公式：

$F_2=\frac{M_{\mathrm{dr}}}{r}\frac{\√[1-2\·r/L\·\cos \mathrm{\γ}+{(r/L)}^2]}{\sin \mathrm{\γ}}$

若间距L为转臂14长度γ的一个多倍数，公式就简化为：

F₂＝M_dr/r·sinγ

重要的是，这样求出的纱线张力F₂只取决于几何参数而与纱线10和导向件12之间的摩擦系数无关。根据在电机驱动装置16上能测量或检测到的电机力矩，可以确定纱线张力。

若要用本发明的装置来测量纱线张力F₂，就可以借助电机驱动装置16使中间导向件12进入预定的偏转位置。电机驱动装置16所需的用于使导向件12保持在其位置上的功率损耗代表了力矩M_dr并因而代表了纱线张力F₂。

若要把本发明装置用作可以在某个时刻接通的纱线张紧器且其张紧效果要通过纱线张力F₂来检测，则这也可以例如通过电机驱动装置16的耗用功率来进行。在这种情况下，借助试验求出：对于电机驱动装置来说需要什么样的耗用电流，以便使带有导向件12的转臂14连同包括电机转子到达许多相互紧随着的角位上。这些存储值然后可以与用来以相同速度克服纱线张力F₂作用而达到相同角位所需的耗用电流进行比较。因而也可以检测张紧时纱线张力的变化情况。电机驱动装置例如可以由伺服电机构成。但也可以使用比例旋转磁铁，这种磁铁在力矩和耗电之间具有简单的线性关系，而与电机位置无关。也可以使用其它类型的驱动装置，在此可以检测或测定所加力矩。力矩也可以借助适合的测量装置如在电机轴上进行测量。

如果使转臂14加速，则可测量的或可确定的力矩M_dr相当于所加的电机力矩M_电机减去转臂14和电机驱动装置16的惯性力矩。事先求出惯量J，因而它是已知的。惯性力矩是惯量J和加速度b的乘积。加速度可以在电机驱动装置16的运动过程中来检测。由于力矩M_dr经常能借助检测电机力矩M_电机和瞬时加速度b来定，因而也能连续确定纱线张力。

                       M_dr＝M_电机-J·b

若转臂14停止不动，那么力矩M_dr等于电机力矩M_电机。若此装置在织机中例如用作纱线张紧器，就可以规定使转臂14停止不动达(短)一段时间，如在一个终端位置上。在该位置上，就能简单检测纱线张力。在其它转臂所经过的其它位置上，必须求出加速度b的大小。

借助该装置，也可以进行功能控制，例如可以确定何时不存在纱线。在偏转状态下的太高加速度或太大伸长或没有力矩可能表明断纱。

为了测定具有转臂14和导向件12的电机驱动装置16的角位和加速度，可以使用各种不同的方法和测量装置。例如可以使用增量式角度传感器。但也可以采用角速度传感器。例如可以对借助一个运动磁场在一个固定的线圈里所感应出来的电压进行分析处理，该电压与磁场速度成正比。若一个永磁提与电机驱动装置16的轴相连，则可以检测在一固定线圈中感应出的电压。感应电压则只是还必须转动速度来校正。角位则可以通过速度积分来求得，这可以通过数字的或数码的信号处理来实现。同时可以应用一个挡块，它例如位于固定导向件11、13的共同平面里且它分别在一个张紧过程前把检测装置置零。

也可以应用其它种类的角速度传感器。同样也可以使用角加速度传感器，它们作为输出信号提供加速度。也可以使用无传感器的技术来控制电动机，就是说完全没有位置传感器。一旦电动机开始旋转，就在定子线圈里感应出反向电压。这个反向的感生电压是可测的，它与速度有关。若该位置是已知的，就能计算该位置并作为电机控制的反馈信号。

在图2、3所示的实施例中，设有另一个导向件17，如果使有导向件12的张紧臂14超过导向件11、13之间的连接平面(在图中)向下运动，它可被用于张紧纱线10。在经过某个转角后，纱线就贴在导向件17上，因而在导向件17上的摩擦大大加强了张紧效果。但是，为达到图2所示位置以及为了保持该位置所需的力矩不再只取决于几何参数3，如果纱线包住导向件17。确切地说，增加了一个在纱线和导向件12之间的摩擦系数的关系。

在实践中可能有利的是，通过在一定情况下也会移动的挡块来限制转臂14在一个或两个方向上的运动。

如图4所示，也可以把本发明的装置作为夹纱器，如果例如输入的纱线10变成无应力的话。若在导向件11一侧输入的纱线变成无应力，则电机驱动装置16就使转臂14运动，直到其导向件12’碰到一个挡块18为止并同时将纱线10夹紧。

本发明装置的功能与纱线运动方向无关。如果例如在图1所示实施例中的纱线10的运动方向颠倒的话(或者如果转臂的转动轴15位于导向件13区域里，从而使该区域与其转向点重合)，则以同样方式只是在位于活动保持的导向件12和固定导向件11或13之间的一段纱线里的纱线张力才产生力矩。

图5示意表示本发明装置作为纱线张紧器如何被装入喷气织机的引纬系统里。引入的纬纱从一个筒子20中落出并卷绕在一个预卷纬器21上。为了能够在筒子20用完后不间断地继续织造，筒子20的环筒尾纱与一个备用筒子22的纱头相连。在筒子20用完后，就继续由筒子22引入纬纱，筒子22的纱尾与一个新插上的其它筒子相连。纬纱19以预卷纬器21通过按照本发明的用作纱线张紧器的装置23移动至一个主喷嘴24，主喷嘴接在压缩空气入口上，如用箭头表示的那样。通常前方接有两个这样的主喷嘴24，它们布置在织机引纬侧。在引纬时，纬纱19在织筘的引纬通道25里导向。纬纱在织筘26的引纬通道25里的运输受到多个有序排列的喷嘴27的支持，这些喷嘴分布在织筘26上按规则间距布置。到达织筘26的位于主喷嘴24对面的端部的纬纱借助一个吸纱嘴28被收集起来。织筘26还装入一个断纬自停装置29，它用于监测纬纱19的到达情况。

纬纱19在预卷纬器21处通过松开一个销钉30而被放出。借助一个探测器31测出在引入纬纱19时由预卷纬器21的滚筒所抽出的线圈的数量。如果已经抽出了预定数量的线圈，就给出一个信号，借助此信号来操纵用作纱线张紧器的装置23。在引纬开始时，纬线19既不受装置23也不受应力传感器而偏转。电机驱动装置16使转臂14转动，转臂14支承在导向件11的转向点区里。因此使纬纱偏转和张紧。张紧作用可以借助按本发明的装置来调整并在一定条件下也进行调节。在一种简单的解决办法中调整或者调节或者限制这最大的张紧力。为此以所描述的方式通过在运动的导向件13后面一个纱线段里的张力来测量最大张紧力并与一个预定值进行比较。张紧作用可以这样来调节，从而不超出预定纱线张力。若纱线张力变得太大，那么就减小张紧，也就是说减少偏转，以避免断纱。为了改变纱线张力，例如降低张力，除了或者替代偏转的改变之外也可以使另一个作用于纱线上的参数改变，例如由主喷嘴吹入的压缩空气量和/或压力。这例如也可以在设定一台机器时，尤其是一台喷气织机时，手工进行。在一种修改的实施形式中当所测的张紧力和理论值之间有一个偏差时则改变带有导向件13的转臂14的偏转，使得所测得的纱线张力与预定的名义纱线张力协调一致。也可以以相应的方式调节张紧作用的变化情况。在这种情况下，按所述方式检测在运动导向件13后面的纱线段里的纱线张力的变化曲线并与一个纱线张力的预定的变化曲线比较。当所测实际值和预定理论值有偏差时，就改变带有导向件13的转臂的运动，尤其是改变运动行程和/或速度和/或施加给电机驱动16的力矩，以便尽量消除所测实际值和理论值之间的差距。此外，也可以改变从主喷嘴里喷出的压缩空气流量或压力。

在图5所示的实施形式中，进入主喷嘴24的入口用作第三导向件13，因而在装置23的固定导向件11和用作导向件13的通向主喷嘴24的入口之间有一个大的间距。因此，该长度或该间距相对转臂14长度很大，从而就能按照上面所述的简化公式来计算纱线张力。此外，该纱线张力与下面纬纱19段里的纱线张力并没有很大的不同。

图5所示的本发明装置还具有如下功能：当中断织造过程或在引纬期间里借助一个或多个其余的主喷嘴或在引纬结束后使纬纱从主喷嘴24的吹风部位退回。为此，使具有转臂的装置23的导向件12在箭头32方向上一直转动，使纬纱19头从主喷嘴14的吹风部位处退回。纬纱借助主喷嘴24的抽吸作用保持张紧，而纬纱头没有受到强烈的并可能会造成纬纱19损坏的鼓风流。

图6表示本发明装置23的一个实施例，该装置与一个可以装在预卷纬器21上的气圈限止器23组合起来。止动件34借助一个夹紧座35固定在气圈限止器33的端部上。在基本成角形的支架上设有一个孔眼36，它形成第一导向件11。与用作第一导向件的孔眼36相隔较远地设有另一孔眼37，它用作固定的第二导向件13。第三导向孔眼38设置在一个转臂14上，该转臂的支承设置应使其转动轴线与由孔眼36形成的纬纱转向点重合。杠杆14的转动轴同时是一个电机驱动装置16的转子轴，该驱动装置同样也装在角形支架34上。转臂14的运动借助挡块39、40来限止。

在上述实施例中，这些孔眼被分别用作导向件11、12、13。然而也可以设有杆或者滚轮作为导向件来替代这些孔眼。导向件11的转向点应该与转动轴15重合，导向件11可以布置在转动轴上。当然，这样就提高了电机驱动装置16的惯性矩。

如果要达到更高的纱线张紧效果，可以在张紧臂14上布置附加的成孔眼形状或杆状的导向件，这些导向件导致纬纱10的锯齿形导向。因此不可改变的是：只是纱线张力在纱线运动方向上在运动的导向件12之后施加力矩于转臂14。

本发明装置23可以用于产生、限制、控制或调节或设定一个所希望的纱线张力，尤其是在织机中的纬纱。在一定条件下也可以人工进行调整。纱线张力最好连续地进行检测。在某些使用场合，例在织机中进行引纬时，在某些时间或在某些位置进行检测就够了，所求得的纱线张力或纱线应力也可以应用于使一个织机的部分功能或类似的得以实现或起动或结束。同样也可以使之显示出来。

本发明的装置23的应用并不局限于喷气织机。它也可以与其它织机相结合用作为纱线张紧，例如与剑杆带织机或片梭织机或者类似的织机。它也可以使用在另外的机器上，尤其是其它的纺织机械上，例如在纺纱机上，卷纬机上、针织机、编织机、刺锈机、缝纫机、络筒机，也就是用于加工纱线或类似的导引的物品。

Claims (11)

1.检测和/或调整纱线张力的装置，它具有纱线的导向件，其中一个导向件借助保持机构被活动保持住，该保持机构设有一个用于检测和/或调整其运动和/或其位置和/或其所施加的力矩和/或其所施加的保持力的装置，其特征在于，活动保持的该导向件(12)的运动和/或位置和/或所施加的力矩和/或所施加的保持力主要与只在一个纱线段里的张力有关，该纱线段位于活动保持的该导向件(12)的上游或下游。

2.按权利要求1所述的装置，其特征在于，用于该活动导向件(12)的保持机构是一个转臂(14)，该转臂的转动轴(15)至少近似地与其中一个相邻的导向件(11或13)的转向点重合。

3.按权利要求2所述的装置，其特征在于，该转臂(14)的转动轴(15)至少近似地与该导向件(11)的转向点重合，该导向件在纱线运动方向上在活动保持的该导向件(12)之前。

4.按权利要求2或3所述的装置，其特征在于，在纱线运动方向上紧随在活动保持的该导向件(12)之后的导向件(13)按一定间距布置，该间距大于在活动保持的该导向件(12)与在纱线运动方向上位于前面的导向件(11)之间的间距。

5.按权利要求2-4之一所述的装置，其特征在于，该转臂(14)与一个电机驱动单元(16)相连，一个检测瞬时运动和/或瞬时位置和/或瞬时所加力矩和/或瞬时所加保持力的装置与该电机驱动单元连接。

6.按权利要求1-5之一所述的装置，其特征在于，它布置在一个织机的引纬系统(19)之内。

7.按权利要求6所述的装置，其特征在于，它被设计成织机引纬系统的纱线张紧器。

8.按权利要求6或7所述的装置，其特征在于，它被设计成用于将喷气织机的一个喷嘴(24)的纬纱(19)拉回的装置。

9.按权利要求6-8之一所述的装置，其特征在于，它配属于一个织机的气圈限止器(33)。

10.按权利要求6-9之一所述的装置，其特征在于，进入一个喷气织机的主喷嘴(24)的入口用作跟在该装置(23)的活动保持的该导向件(12)的导向件(13)。

11.按权利要求1-10之一所述的装置，其特征在于，至少一些导向件(11，12，13)成导向孔眼(36，37，38)的形状。

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