ITTO20060015A1 - Alimentatore di trama negativo con rilevatore di posizione incorporato - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo:

"Alimentatore di trama negativo con rilevatore di posizione incorporato"

DESCRIZIONE

Il presente trovato riguarda un alimentatore di trama negativo con incorporato un rilevatore di posizione.

Come noto, gli alimentatori di trama cosiddetti negativi per macchine tessili comprendono generalmente un tamburo fisso sul quale un braccio rotante a mulinello, trascinato da un motore governato da un’unità di controllo, avvolge una pluralità di spire di filato costituenti una riserva di trama. Su richiesta del telaio, le spire si svolgono dal tamburo e, passando attraverso un dispositivo di frenatura che controlla la tensione meccanica del filato, alimentano il telaio stesso.

Per controllare la posizione angolare e la velocità del braccio avvolgitore, gli alimentatori di trama noti incorporano un rilevatore di posizione che comprende un volano calettato sull’albero motore e recante sulla periferia una pluralità di magneti equidistanziati ed equipolarizzati, più un magnete di riferimento con polarità inversa, ed una coppia di sensori di Hall fissi collocati in prossimità del volano, l’uno sensibile ad una polarità e l’altro sensibile alla polarità opposta. Tale rilevatore consente di ricavare un’informazione di posizione del braccio avvolgitore ed un’informazione di velocità da utilizzare come segnale di retroazione per l’unità di controllo.

I suddetti alimentatori di trama noti hanno l’inconveniente che il braccio avvolgitore può essere posizionato agevolmente e con precisione solo in un numero limitato di posizioni angolari, ad ognuna delle quali corrisponde un magnete sul volano, con una risoluzione che, pertanto, è intrinsecamente legata al numero ed alla posizione dei magneti.

D’altra parte, il numero di magneti posizionabili sul volano è condizionato da limitazioni costruttive e funzionali, poiché i magneti devono essere sufficientemente distanziati tra loro affinché i sensori di Hall siano in grado di distinguere i segnali da essi generati. Inoltre, dal momento che i magneti devono essere necessariamente di un materiale pregiato, avente un valore d induzione magnetica residua molto elevato, quale Neodimio, FerroBoro, e simili, l’aumento del numero di magneti implica un aumento considerevole del costo del rilevatore.

Un altro inconveniente degli alimentatori di trama noti, nascente dall’im piego di rilevatori di posizione del tipo sopra descritto, è che il segnale d velocità, ricavato misurando la distanza temporale tra gli impulsi dei magneti, ha una banda di frequenza intrinsecamente legata alla velocità di rotazione del motore. In particolare, più è bassa la velocità di rotazione del motore, maggiore è la distanza temporale tra gli impulsi fomiti dal sensore di Hall e, di conseguenza, minore è la banda di frequenza del segnale di retroazione. Tale circostanza porta a limitare la banda di frequenza dell’anello di controllo della velocità di cui è provvista l’unità di controllo, con effetti negativi sulla banda e sul margine di stabilità dello stesso.

Un ulteriore inconveniente degli alimentatori di trama noti è che per determinare in modo univoco la posizione del braccio avvolgitore è sempre necessario far transitare una volta il magnete di riferimento davanti al sensore di Hall (cosiddetta procedura di ricerca dello zero), con conseguente aumento dei tempi di posizionamento.

Pertanto, scopo principale del presente trovato è quello di realizzare un alimentatore di trama negativo incorporante un rilevatore di posizione che generi un segnale di posizione variabile con continuità e che permetta di ottenere un segnale di velocità con banda di frequenza costante al variare della velocità di rotazione.

Un altro scopo del trovato è quello di realizzare un alimentatore di trama rilevatore di posizione che permetta di conoscere immediatamente e in modo univoco la posizione del braccio avvolgitore senza richiedere procedure per la ricerca dello zero.

I suddetti scopo ed altri vantaggi, che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti da un alimentatore di trama negativo con rilevatore di posizione incorporato avente le caratteristiche esposte nella rivendicazione 1, mentre le rivendicazioni subordinate definiscono altre caratteristiche vantaggiose del trovato, ancorché secondarie.

Si descriverà ora più in dettaglio il trovato, con riferimento ad una sua forma di esecuzione preferita ma non esclusiva, illustrata a titolo d’esempio non limitativo negli uniti disegni in cui:

la Fig. 1 è una vista in elevazione laterale di un alimentatore di trama secondo il trovato incorporante un rilevatore di posizione;

la Fig. 2 è una vista prospettica illustrante separatamente il rilevatore di posizione di Fig. 1 ;

La Fig. 3 è un grafico illustrante il segnale di tensione generato dal rilevatore di posizione di Fig. 2 in funzione della posizione angolare.

Con riferimento iniziale alle Figg. 2, 3, un alimentatore di trama 10 per macchine tessili comprende un tamburo fisso 12 sul quale un braccio motorizzato rotante a mulinello 14 avvolge una pluralità di spire di filato costituenti una riserva di trama RT. Il braccio avvolgitore 14 è trascinato da un motore 15 governato da un’unità di controllo UC (solo schematizzata in Fig. 1). Su richiesta del telaio, le spire si svolgono dal tamburo 12 e passano attraverso un dispositivo di frenatura 18 di per sé noto, supportato da un braccio fisso 19 protendentesi dal corpo motore parallelamente all’asse del tamburo. Il dispositivo di frenatura 18 ha lo scopo di controllare la tensione meccanica del filato F in svolgimento dal tamburo.

All’interno del corpo motore è incorporato un rilevatore di posizione 20 avente lo scopo di controllare la posizione angolare e la velocità del braccio avvolgitore. Secondo il trovato, il rilevatore di posizione 20 comprende un magnete permanente anulare 22, che è calettato sull’albero 15a del motore 15 ed è magnetizzato diametralmente con una distribuzione della magnetizzazione sinusoidale, ed una coppia di sensori di Hall 24, 26 posizionati in prossimità del magnete permanente 22 in modo da intercettare la componente diametrale del campo magnetico da esso generato, e distanziati angolarmente di 90°. I sensori di Hall 24, 26 sono montati su un circuito stampato 28 (solo schematizzato in Fig. 1) collegato per fornire segnali analogici all’unità di controllo UC attraverso un convertitore analogico/digitale A/D. In Fig. 2, le linee FI, F2 rappresentano l’andamento dell'intensità della componente diametrale del campo magnetico generato dal magnete 22 al variare della posizione angolare sul perimetro dello stesso, nel senso che più la linea è vicina al bordo interno del magnete, maggiore è l’intensità in quel punto (intensità massima rilevata dal sensore di Hall 24, intensità minima rilevata dal sensore di Hall 26).

La Fig. 3 è un diagramma sperimentale illustrante gli andamenti dei segnali di tensione analogici VI, V2 trasmessi da una coppia di sensori di Hall 24, 26 in funzione della posizione angolare Ω del magnete 22 e, di conseguenza, del braccio avvolgitore. I segnali VI, V2 hanno andamento sinusoidale e sono tra loro sfasati di 90°. Nella pratica, l’ampiezza ampi e il valore di offset ofsl del segnale trasmesso da primo sensore di Hall 24 sono leggermente diversi dall’ampiezza amp2 e il valore di offset ofs2 del segnale trasmesso da secondo sensore di Hall 26, per via delle inevitabili tolleranze di fabbricazione e di montaggio. Tali valori possono essere determinati in modo automatico mediante una procedura di autotaratura in cui si pone in rotazione il motore ad anello aperto, vale a dire, senza retroazione di velocità, e con una frequenza di rotazione fissa, mentre l’unità di controllo campiona i valori dei segnali di tensione VI, V2. Dopo un numero sufficiente di cicli, l’unità di controllo calcola il valore massimo e il valore minimo dei segnali trasmessi dai sensori di Hall 24, 26, rispettivamente Max(Vl), Min(Vl) e Max(V2), Min(V2), e da essi determina i valori di ampiezza e offset, in base alle relazioni:

L’unità di controllo UC è programmata per calcolare in tempo reale la posizione angolare assoluta Ω dell’albero motore 15a, e di conseguenza del braccio avvolgitore 14, sulla base dei segnali trasmessi dai sensori di Hall e dei valori di ampiezza e di offset calcolati. In particolare, tale posizione angolare assoluta Ω è univocamente definita dalla relazione:

dove “sign” è una funzione che restituisce il valore 1 quando Γ argomento è positivo e -1 quando l’argomento è negativo, mentre “isneg” è una funzione che restituisce il valore 1 quando l’argomento è negativo ed il valore 0 quando l’argomento è positivo.

La suddetta relazione permette di determinare in modo univoco sia la posizione del braccio avvolgitore, senza richiedere alcuna procedura di ricerca dello zero, sia la velocità mediante semplice derivazione numerica. La programmazione dell’unità di controllo UC per l’esecuzione automatica delle procedure sopra menzionate rientra nell’ambito delle normali conoscenze del tecnico del ramo e pertanto non sarà ulteriormente descritta.

Si è descritta una realizzazione preferita del trovato, ma naturalmente il tecnico del ramo potrà apportare diverse modifiche e varianti nell’ambito del medesimo concetto inventivo.

Claims (3)

1. RIVENDICAZIONI 1. Alimentatore di trama per macchine tessili, comprendente un tamburo fisso (12) sul quale un braccio rotante a mulinello (14), che è trascinato da un motore (15) governato da un’unità di controllo (UC), avvolge una pluralità di spire di filato per formare una riserva di trama (RT), ed un rilevatore di posizione (20) per controllare la posizione angolare e la velocità del braccio avvolgitore, caratterizzato dal fatto che detto rilevatore di posizione (20) comprende un magnete permanente anulare (22), che è calettato sull’albero (15a) del motore (15) ed è magnetizzato diametralmente con una distribuzione della magnetizzazione sinusoidale, ed una coppia di sensori di Hall (24, 26) posizionati in prossimità del magnete (22) in modo da intercettare la componente diametrale del campo magnetico da esso generato, distanziati angolarmente di 90° attorno all’asse del magnete, e collegati per trasmettere segnali alEunità di controllo (UC), detta unità di controllo essendo programmata per calcolare la posizione angolare assoluta (Ω) dell’albero motore (15a) sulla base dei segnali trasmessi dai sensori di Hall (24, 26).
2. 2. Alimentatore di trama secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detta unità di controllo (UC) è programmata per calcolare detta posizione angolare assoluta (Ω) dalla relazione

   dove Ω è la posizione angolare assoluta dell’albero motore (15a), VI e V2 sono i segnali di tensione trasmessi dai rispettivi sensori di Hall (24, 26) aventi andamento sostanzialmente sinusoidale, ampi e amp2 sono le ampiezze dei segnali trasmessi dai rispettivi sensori di Hall (24, 26), e ofsl e ofs2 sono i valori di offset dei segnali trasmessi dai rispettivi sensori di Hall.
3. 3. Alimentatore di trama secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che l’unità di controllo (UC) è programmata per calcolare in modo automatico i valori di ampiezza e di offset relativi ai segnali trasmessi dai sensoli di Hall (24, 26) mediante una procedura di autotaratura comprendente le fasi di: - porre in rotazione il motore con una frequenza di rotazione fìssa, - campionare i valori dei segnali VI, V2 trasmessi dai rispettivi sensori di Hall, - dopo un numero predeterminato di cicli, calcolare il valore massimo e il valore minimo dei segnali trasmessi dai sensori di Hall (24, 26), in base alle relazioni:

   dove Max(Vl) è il valore massimo del segnale trasmesso dal primo sensore (24), Min(Vl) è il valore minimo del segnale trasmesso dal primo sensore (24), Max(V2) è il valore massimo del segnale trasmesso dal secondo sensore (26), e Min(V2) è il valore minimo del segnale trasmesso dal secondo sensore (26).