CN1984829A - 线状物品，尤其是织物丝线的线性驱动装置在起动阶段的控制方法以及实施该控制方法的装置 - Google Patents

Abstract

所述控制方法的特征在于，所述装置的控制单元连接到测量所述装置速度的装置，当接收到起动命令时，如果测得的速度为零，则不开始电动机的起动；监视指示至少一个所述驱动装置(1)的速度的指示信息；当检测到外部作用引起的转动时，启动控制序列，其能够按照预编程设定的加速曲线驱动所述电动机(2)转动。

Description

线状物品，尤其是织物丝线的线性驱动装置在起动阶段的控制方法以及实施该控制方法的装置

本发明涉及通过抽线作用(par l’effet de defilement)而沿着其自身轨迹运动的连续长形材料的加工设备或者机械的技术领域。作为所述连续的长形材料，例如有织物丝线、带子、条状物等。

更具体地，本发明涉及使所述材料运动的装置的控制，所述装置用于使所述材料沿着其自身轨迹前进。在这些装置中，以举例而非限制性的方式，例如有辊、滑轮、环形带、皮带轮(galets)、导丝辊(godets)或者其它通过摩擦、夹卡、啮合作用等驱动所述长形材料的装置。

对于用于加工长形材料或者其它线状物品的机器设备的起动，已经提出了各种各样的技术方案。根据现有技术，主要有两种方案。

根据第一种方案，在驱动装置停止的情况下预先将所述材料沿着其行经路线放置。在织物丝线加工机械中，这种操作称为“穿线”(enfilage)。然后起动所述驱动装置并逐渐加速，以使所述装置能够达到根据要进行的工作所需的额定速度。一般地，加速是按照保持恒定速度比的同步斜坡(rampes synchronisées)编程设定的。这种方案必须使用同步的起动和停止装置。这种方案不适合于某些装置，比如用于热处理的装置，如果在开机起动时材料不动，则热处理装置容易将静止的材料烧坏。

与这种方案相反，另一种方法在于预先起动材料驱动装置，使材料驱动装置达到额定速度，然后装上所述材料。这种方案只有在达到额定速度后才将所述材料引入所述驱动装置的入口，以使得所述材料被立即咬住并达到额定速度。一般地，由一装置向所述材料提供与处理工艺的额定速度接近的初始速度，然后将其引向所述驱动装置。例如，这种装置可以由与吸气管相联的臂构成，比如在纺织机械领域所常用的。

但是，在不能突然加速(一般是在装上材料时)的脆性材料的高速工艺中，这种方案难以应用。

在用手工进行操作时，这种方案要求操作人员非常熟练。

还注意到，在运动装置上进行操作时，存在安全问题。

最后，在某些复杂设备中，提出了将前面所述的两种穿线技术方案组合起来。例如，在停机时在一部分装置上进行穿线，避开例如不能在停机时处理材料的热装置。然后起动所述设备直到达到额定速度，将运动中的材料转移到初始穿线阶段避开的装置上。

同样，这种方案的实施相对来说比较难。

本发明的目的在于以简单、可靠、有效和合理的方式弥补上述不足。

本发明要解决的问题是在起动阶段沿着线状物品自身轨迹控制其驱动装置，所述线状物品比如是织物丝线、带子和条状物等。

根据本发明，设计了一种在所述起动阶段控制线状物品尤其是织物丝线的线性驱动装置的方法，每一个所述装置连接到到电动机，所述电动机连接到至少一控制单元，所述控制单元适于接收速度和/或速度比给定值以及起动/停机命令。

根据本发明，考虑到要解决的问题：

——将所述装置控制单元连接到测量所述装置的速度的测量装置；

——接收到起动命令时，如果测得的速度为零，则不开始电动机的起动；

——监测指示测得的所述驱动装置的速度的指示信息；

——当检测到外部作用引起的转动时，开始一个控制序列，其能够按照预先编程设定的加速曲线使所述电动机转动。

由于本发明的特征，使得只有在所述电动机初始位于停机状态时才能开始所述起动模式。切换到这种工作模式不会启动控制电动机以使其立即按照加速曲线旋转的序列。正相反，根据本发明，切换到这种工作模式可能，如果所述电动机的技术允许的话，可以引起保持停机的有限力矩的生成。所述力矩可以是可参数化的，并可以例如通过限制电压或者电流来控制。

只要没有检测到外部作用引起的转动，就保持所述电动机的停机状态。

当检测到外部作用引起的转动时，启动所述电动机控制序列以使其按照编程设定的加速曲线转动。

根据本发明的一种优选的实施方式，当检测到外部作用引起的转动时，控制指示所述驱动装置转动方向的指示信息，启动所述电动机控制序列，使得仅当转动方向符合参数化的(参数给定的)转动方向时才使其转动。在检测到转动方向不一致的情况下，如果所述电动机的技术允许，系统可以生成一阻力力矩，所述力矩可以是可参数化的，并/或通过限制例如电压或者电流来控制。

在接收到起动命令之后，控制过程包括：

——所述电动机保持停机的阶段；

——外部作用引起转动的阶段；

——根据加速曲线转动的阶段；

——按照额定速度工作的阶段。

根据本发明，所述外部作用是所述线状物和/或所述驱动装置的驱动，或者所述线状物的运动，所述驱动是由操作人员手动实现或者由辅助装置实现的。

所述加速曲线是线性斜坡或者任何形状。

根据本发明，所述加速曲线可以包括一个恒定中间速度的平台，所述中间速度不同于额定速度给定值：

——所述平台的中间速度可以是预编程设定的。

——所述平台的中间速度可以是由所述外部作用建立、并在被检测到之后由所述控制系统在若干个时刻测量的转动速度。

——所述平台的持续时间可以是预编程设定的。

——所述速度平台可以一直保持直到所述控制系统通过输入/输出或者通过网络接收到加速命令。

根据本发明，所述控制序列确定力矩限值(电动机或者制动器)，例如通过电压或者电流限值来控制力矩：

——所述力矩限值可以是固定的。

——所述力矩限值可以取决于转动速度。

——所述力矩限值可以在预编程设定的期间内保持。

——所述力矩限值可以一直保持到速度达到所述中间速度平台的速度。

——所述力矩限值可以一直保持到所述中间速度平台结束。

——所述力矩限值可以一直保持到速度达到所述额定速度给定值。

为了实施本发明给出的方法，所述装置包括线状物驱动装置，线状物驱动装置连接至少一个控制单元，控制单元适于接收至少一个速度信号，所述电动机是可变磁阻型的或者是永磁型的，其供电序列是由指示转子相对于定子的位置的指示信号同步的绕组供电的换向序列，所述信号能够用来测量和检测所述转动速度。

所述电动机也可以是异步型的或者其它类型的。

根据本发明，所述线状材料的驱动装置可以包括组合作用的多个装置。

在这种情况下，每一个驱动装置具有单独起动时的跟踪模式、指示其速度的传感器以及等待外部作用引起的转动以按照其自身的加速曲线加速的装置。

或者，驱动装置中仅一个驱动装置具有单独起动时的跟踪模式，所述控制系统被编程设定为使其它装置相对于所述具有跟踪模式的装置保持恒定的速度比，所述装置是测量其转动速度的装置，所述速度比通过参数化预先确定。

由外部作用引起的速度的检测、加速曲线的管理，以及更一般地，所述跟踪序列的执行，是由中央单元和/或处理器执行的程序实现的。

下面结合附图详细说明本发明。附图中：

图1示出了用于驱动与控制单元相联的线状物品的控制方法的实施例；

图2是加速曲线的一示例曲线；

图3是具有预先编程设定的速度平台的加速曲线的一示例曲线；

图4具有速度平台的加速曲线的一示例曲线，所述平台速度等于外部作用所引起的速度。

在图2、图3和图4的每一个上：

——(A)指示所述装置等待转动的期间；

——(B)指示外部作用引起转动的期间(其可能被分解为检测期间(B1)和速度测量期间(B2))；

——(C)对应于按照加速曲线转动的期间(其可能被分解为加速阶段和速度平台(C1)、(C2)、(C3)等)；

——(D)对应于按额定速度工作期间。

图1示出了驱动装置(1)的举例，其形式例如是导丝辊(godet)，其适于保证线状物品比如织物丝线的驱动。所述装置(1)由连接到控制单元(3)的电动机(2)驱动，所述控制单元连接到电源(4)。所述控制单元(3)包括例如供电部分(5)、功率部分(7)以及连接到中央单元(9)的处理器(6)，所述中央单元(9)例如是PC、自动机、电子卡等形式。装置(8)适于发送指示所述驱动装置(1)的转速的指示信号。

根据本发明，所述处理器(6)通过所述网络(10)从所述中央单元(9)接收速度或者速度比给定值，以及由所述电动机(2)控制的驱动装置(1)的工作参数。所述处理器(6)可能可以通过所述网络或者通过别的输入/输出接收起动、停机命令。

所述电动机(2)的控制单元(3)接收指示所述驱动线状物品的装置(1)的速度的指示信息。

根据本发明的特征，所述驱动装置中至少一个遵从一特别起动模式，所述起动模式具有以下主要特性：

——在所述电动机初始处于停机状态时开始所述起动模式；

——切换到所述工作模式不起动所述电动机的控制序列，所述序列能够使电动机按照加速曲线立即转动，且如果电动机的技术允许，所述切换可能可以建立保持停机状态的有限力矩；

——所述控制单元监视指示驱动装置的速度(阶段(A))的所述指示信息，以使只要没有检测到外部作用引起的转动，就保持在停机状态(有可能是保持停机状态的有限力矩)；

所述外部作用可以是所述线状物的驱动和/或所述装置(1)的驱动(阶段B)，所述驱动可以由操作人员手动实现或者由任何辅助装置实现。

当检测到外部作用时，所述控制单元(3)按照预先编程设定的加速曲线开始控制所述电动机(2)的序列(阶段(C))。

根据本发明的改进，可以获得指示所述驱动装置(1)转动方向的指示信息，例如可以与指示所述驱动装置速度的指示信息一起获得。当检测到外部作用引起的转动时，所述控制单元(3)核实转动方向，仅当转动方向与参数化的(参数给出的)转动方向一致时，才开始控制电动机(2)以使其旋转的控制序列。

在检测到转动方向不一致的情况下，如果所述电动机的技术允许，所述控制单元(3)可以建立一个阻力力矩，所述力矩可以是可参数化的，并/或通过例如限制电压或者电流来控制。

再看图2、图3和图4，其中示出了速度曲线的不同例子，根据这些曲线，(A)对应于所述电动机保持停机的期间，(B)是外部作用引起转动的期间，(C)是按照加速曲线转动的期间，(D)是以额定速度工作的期间。

在这些曲线上，(11)指示给定值的额定速度，(12)是线性斜坡形式的加速(图2和4)或者多个斜坡(12a)、(12b)形式的加速(图3)。如图3和图4所示，所述加速曲线可以包括一恒定中间速度的平台(13、14)，所述恒定中间速度不同于额定速度(11)给定值。所述平台区的中间速度可以是预先编程设定的，或者可以是外部作用建立、所述控制单元在检测到之后若干时刻测量的转动速度。所述平台区的持续时间可以是预先编程设定的，其速度可以一直保持到所述控制单元接收到加速命令。

注意，当所述控制序列确定例如通过限制电压或者电流来控制的力矩时，所述力矩可以是固定的或者取决于转动速度并在预先编程设定的期间保持，或者一直保持到速度达到所述平台区速度和所述中间速度，或者一直保持到所述中间速度平台区结束，或者一直保持到速度达到所述额定速度给定值。

在所述电动机(2)是可变磁阻电动机或者永磁电动机的情况下，所述供电序列是由指示转子相对于定子的位置的指示信号(霍尔效应传感器)或者测量指示转子相对于定子的位置的指示线圈中的电流的传感器来同步的线圈的供电换向序列。从这些传感器发出的信号可以由所述处理器(6)用于检测和测量转动速度。

从这些传感器发出的信号还可以用于确定所述电动机的转动方向。

根据本发明，所述驱动线状材料的装置可以包括多个驱动装置，每一个均由所述电动机(2)驱动。

在这种情况下，每一个驱动装置(1)具有单独起动时的跟踪模式，或者，所述驱动装置(1)中只有一个驱动装置具有单独起动时的跟踪模式。

在每一个驱动装置(1)具有单独起动时的跟踪模式的情况下，每一个驱动装置具有指示所述速度的传感器。每一个驱动装置等待外部作用导致的转动，以加速其自身的线状物。

在只有一个驱动装置具有单独起动时的跟踪模式的情况下，预先对所述控制系统编程设定，以保持不具有这样的在单独起动时的跟踪模式的电动机相对于有这样的模式的电动机的恒定速度比。

具有单独起动时跟踪模式的电动机装有传感器或者测量其转动速度的装置，所述速度比通过参数化预先确定。还可以通过同步或者跟踪具有所述跟踪模式的电动机的速度，来控制不具有单独起动时的跟踪模式的电动机的速度，从而控制所有的电动机。

应注意，所述装置使用程序，所述程序适于检测外部作用引起的速度、管理加速曲线，以及，一般地，执行如前所述的跟踪程序。应注意，这些不同的功能可以由用所述控制单元(3)的处理器(6)或者所述中央单元(9)和处理器(6)的组合(图1)执行的程序实现。

从说明书可以得出本发明的优点，其中尤其要强调和回顾以下优点：

——操作人员可以在希望的时候进行转动，从而安全地仅用一个动作使产生运动；

——起动可以是渐进的，在将所述线状物装到所述驱动装置上时没有剧烈的过渡。

Claims (18)

1.线状物品，尤其是织物丝线的线性驱动装置(1)在起动阶段的控制方法，每一个所述装置(1)连接到电动机(2)，所述电动机连接到至少一个控制单元(3)，所述控制单元适于接收速度和/或速度比给定值以及起动/停机命令，其特征在于：

——将所述装置的控制单元连接到测量所述装置的速度的测量装置；

——当接收到起动命令时，如果测得的速度为零，则不开始电动机的起动；

——监测指示至少一个所述驱动装置(1)的速度的指示信息；

——当检测到外部作用引起的转动时，开始一个控制序列，其能够按照预先编程设定的加速曲线使所述电动机(2)转动。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，当检测到外部作用引起的驱动装置(1)的转动时，仅当所述转动方向符合预定的转动方向时才开始所述能够驱动所述电动机(2)转动的控制序列。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在检测到的由外部作用引起的转动与参数化的转动方向相反时，建立一个阻力力矩，所述力矩可以是可参数化的，并/或通过限制例如电压或者电流来控制。

4.如权利要求1到4之一所述的方法，其特征在于，当接收到所述起动命令时，建立保持停机的有限的力矩，所述力矩可以是可参数化的和受到控制的。

5.如权利要求1到4之一所述的方法，其特征在于，所述外部作用是所述线状物和/或所述驱动装置的驱动，所述驱动是由操作人员手动实现或者由辅助装置实现的。

6.如权利要求1到5之一所述的方法，其特征在于起动过程包括：

——所述电动机保持停机的阶段；

——外部作用引起转动的阶段；

——根据加速曲线转动的阶段；

——按照额定速度工作的阶段。

7.如权利要求1到6之一所述的方法，其特征在于，所述加速曲线是线性斜坡或者任何形状的斜坡。

8.如权利要求1到6之一所述的方法，其特征在于，

——所述加速曲线包括一个恒定中间速度的平台，所述中间速度不同于额定速度给定值：

——所述中间速度是预编程设定的，或者可以是由外部作用建立、并在被检测到之后由所述控制单元在若干个时刻测得的转动速度。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于：

——所述平台的持续时间是预编程设定的；

——所述速度平台一直保持直到所述控制系统通过输入输出或者通过网络接收到“跟踪”模式结束命令或者转换到额定工作模式的命令。

10.如权利要求1到9所述的方法，其特征在于，在所述加速阶段执行期间所述力矩(电动机或者制动器)是有限的。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述力矩限值是固定的，并取决于转动速度。

12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，所述力矩限值在预编程设定的期间内保持，一直到：

——速度达到所述中间速度平台的速度；或者

——所述中间速度平台结束；或者

——速度达到额定速度给定值；或者

——控制单元通过输入输出或者通过网络接收到“跟踪”模式结束命令或者转换到额定工作模式的命令。

13.用于实施如权利要求1到12之一所述的方法的装置，包括线状物驱动装置(1)，所述线状物驱动装置连接到控制单元(3)，所述控制单元适于接收速度信号，其特征在于，所述电动机(2)是可变磁阻型的或者是永磁型的，其供电序列是由指示转子相对于定子的位置的指示信号(8)同步的绕组供电的换向序列，所述信号被送到处理器(6)中用来测量和检测所述转动速度。

14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述处理器(6)使用指示转子相对于定子的位置的指示信号来确定所述电动机的转动方向。

15.用于实施如权利要求1到12之一所述的方法的装置，其特征在于，其具有多个驱动装置(1)，它们相互协作以驱动同一线状物。

16.如权利要求15所述的装置，其特征在于，每一个驱动装置(1)具有单独起动时的跟踪模式、指示其速度的传感器以及等待外部作用引起的转动以按照其自身加速曲线加速的装置。

17.如权利要求15所述的装置，其特征在于，所述驱动装置中仅一个驱动装置具有单独起动时的跟踪模式，所述控制系统被编程设定为使其它装置相对于所述具有跟踪模式的装置保持恒定的速度比，所述装置是测量其转动速度的测量装置的传感器，所述速度比通过参数化预先确定。

18.如权利要求15到17之一所述的装置，其特征在于，由外部作用引起的速度的检测、加速曲线的管理，以及更一般地，所述跟踪序列的执行，是由中央单元和/或所述处理器执行的程序实现的。