ITTO20120487A1 - Metodo di controllo della tensione del filato in svolgimento da un alimentatore di trama ad accumulo per macchine tessili. - Google Patents

Metodo di controllo della tensione del filato in svolgimento da un alimentatore di trama ad accumulo per macchine tessili. Download PDF

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Description

"Metodo di controllo della tensione del filato in svolgimento da un alimentatore di trama ad accumulo per macchine tessili"
La presente invenzione si riferisce ad un metodo di controllo della tensione meccanica del filato in svolgimento da un alimentatore di trama ad accumulo per macchine tessili.
Sono noti alimentatori di trama ad accumulo cosiddetti "negativi", i quali sono muniti di un tamburo fisso sul quale un braccio motorizzato rotante a mulinello avvolge una pluralità di spire di filato costituenti una scorta. Su richiesta di una macchina tessile a valle, p.es., una macchina da maglieria circolare oppure rettilinea di tipo convenzionale, le spire si svolgono dal tamburo, passano attraverso un dispositivo frena-trama controllato che modula la tensione meccanica del filato al fine di mantenerla sostanzialmente costante su un valore prestabilito, e quindi alimentano la macchina stessa.
Nei dispositivi frena-trama quale quello descritto in EP-B-662485, il filato viene premuto tra una lamina fissa ed un organo frenante mobile in forma di lamina comandato da un motore lineare. Nei dispositivi di frenatura quale quello descritto in EP-B-1 059 375, il filato in svolgimento viene invece premuto tra il bordo d'uscita del tamburo e un organo frenante troncoconico cavo collegato ad un motore. In ogni caso, il motore che trascina l'organo frenante à ̈ controllato da un unità di controllo ad anello chiuso che riceve un segnale di tensione misurata da un sensore di tensione posizionato a valle dell'alimentatore, lo confronta con una tensione di riferimento rappresentante la tensione desiderata, e modula la frenatura in modo da minimizzare la differenza tra la tensione misurata e la tensione di riferimento.
I sistemi di controllo convenzionali sono progettati per compensare le lente variazioni di tensione dovute, per esempio, dall'usura dei mezzi frenanti, e sono tarati per essere sostanzialmente insensibili a piccole e improvvise variazioni di tensione, per esempio dovute alla presenza di un nodo od al passaggio di un tratto di filato a sezione irregolare. A tale scopo, l'anello di controllo regola con una banda molto bassa, talvolta addirittura al di sotto di 0,1 Hz.
E' anche noto da EP2031106 di abilitare l'anello di regolazione solo quando la velocità di consumo della trama à ̈ superiore ad un valore di soglia prestabilito, allo scopo di evitare che il sistema di controllo regoli impropriamente in condizioni di funzionamento particolari, p.es., all'avviamento del processo di tessitura, con la macchina da maglieria ancora ferma, o nella fase di infilaggio dell'alimentatore, durante la quale il filato à ̈ fermo.
Benché i sistemi di controllo noti risultino soddisfacenti per diverse applicazioni in cui la tensione di riferimento viene variata raramente durante la lavorazione o, addirittura, non viene mai variata, tuttavia essi si rivelano del tutto inadeguati per altre applicazioni che invece richiedono di variare le tensioni di riferimento numerose volte durante la lavorazione e ad intervalli di tempo ravvicinati, p.es., allo scopo di realizzare una maglia presentante particolari disegni di fantasia. Infatti, a causa della banda molto bassa, il sistema di controllo può impiegare anche diversi secondi per portare la tensione del filato su un nuovo valore richiesto, e tale ritardo non à ̈ accettabile per le suddette lavorazioni.
Pertanto, allo stato attuale queste lavorazioni possono essere realizzate solo su costose macchine da maglieria che consentono di variare i triangoli di maglia, mentre non possono essere realizzate su macchine meno sofisticate e meno recenti che non offrono questa possibilità.
Pertanto, scopo principale del presente trovato à ̈ quello di realizzare un metodo di controllo della tensione del filato in svolgimento da un alimentatore di trama ad accumulo che, pur restando sostanzialmente insensibile a picchi di tensione occasionali, p.es. dovuti a un nodo o al passaggio di un tratto di filato a sezione irregolare, sia anche in grado di adeguare repentinamente la tensione di alimentazione ad eventuali cambiamenti della tensione di riferimento.
Il suddetto scopo ed altri vantaggi, che meglio appariranno in seguito, vengono raggiunti dal metodo avente le caratteristiche esposte nella rivendicazione 1, mentre le rivendicazioni subordinate definiscono altre caratteristiche vantaggiose, ancorché secondarie, dell'invenzione.
Si descriverà ora più in dettaglio il trovato con riferimento ad alcune sue forme di esecuzione preferite ma non esclusive, illustrate a titolo d'esempio non limitativo negli uniti disegni, in cui:
la Fig. 1 illustra schematicamente un apparato per l'esecuzione del metodo secondo il trovato;
la Fig. 2 Ã ̈ un diagramma di flusso illustrante le fasi del metodo secondo una realizzazione del trovato;
la Fig. 3 Ã ̈ una vista in pianta di una porzione di maglia realizzata mantenendo la tensione meccanica del filato costante durante la lavorazione;
la Fig. 4 Ã ̈ una vista in pianta di una porzione di maglia realizzata variando la tensione meccanica del filato durante la lavorazione.
Con riferimento iniziale alla Fig.1, un alimentatore di trama 10 per macchine tessili comprende un tamburo fisso 12 ed un volano rotante a mulinello 14 trascinato da un motore 15 che preleva filato F da una rocca 16 e lo avvolge sul tamburo 12 sotto forma di spire costituenti una scorta. Su richiesta di una generica macchina tessile 17, il filato F si svolge dal tamburo 12 per alimentare la macchina stessa.
La quantità di scorta presente sul tamburo 12 viene controllata da una terna di sensori. Un primo sensore S1, preferibilmente un sensore di Hall, rileva il passaggio di magneti quale M solidali al volano 14 al fine di determinare la quantità di filato avvolto sul tamburo e la velocità di avvolgimento. Un secondo sensore S2, preferibilmente un sensore meccanico, fornisce un'informazione binaria sulla presenza o meno di una quantità minima di scorta in una zona intermedia del tamburo 12. Un terzo sensore S3, preferibilmente un sensore ottico, fornisce un impulso UWP per ogni spira svolta.
A valle del tamburo 12 dell'alimentatore di trama 10 à ̈ disposto un dispositivo frena-trama 20 comandato da un'unità di controllo CU, che sarà descritta in dettaglio nel seguito, per controllare la tensione meccanica del filato in svolgimento dal tamburo 12 allo scopo di mantenerla sostanzialmente costante.
A valle del dispositivo frenatrama 20 Ã ̈ disposto un sensore di tensione 22 atto a misurare la tensione del filato F in svolgimento dal tamburo, e a generare un segnale di tensione misurata T_meas.
L'unità di controllo CU riceve il segnale di tensione misurata T-meas e lo confronta in un anello di regolazione CL (descritto più in dettaglio nel seguito) con una tensione di riferimento T-ref rappresentante la tensione desiderata, al fine di generare comandi di intensità di frenatura BI per il dispositivo frena-trama 20 volti a minimizzare la differenza o errore, e, tra la tensione misurata e la tensione di riferimento.
L'anello di regolazione CL à ̈ normalmente disabilitato, e l'unità di controllo CU comprende un blocco valutatore di velocità SE che elabora i segnali UWP provenienti dal terzo sensore S3 al fine di calcolare la velocità di consumo effettivo del filato in base alla distanza temporale tra tali impulsi UWP ed à ̈ programmato per generare un segnale di abilitazione LE che abilita l'anello di regolazione CL solo quando tale velocità à ̈ superiore a un valore di soglia prestabilito, che può anche essere pari a zero. Al contrario, quando la velocità calcolata à ̈ inferiore al valore di soglia, l'anello di regolazione CL à ̈ disabilitato e il segnale di intensità di frenatura BI rimane "congelato" al valore presente in memoria all'istante precedente, finché la velocità supererà nuovamente il valore di soglia e il blocco controllore di tensione inizierà nuovamente a regolare utilizzando come primo valore il valore congelato.
In alternativa, al fine di calcolare la velocità di avvolgimento della trama, il blocco valutatore di velocità SE può elaborare i segnali provenienti dal primo sensore S1 in base alla distanza temporale tra gli impulsi generati da tale sensore, ed à ̈ programmato per generare un segnale di abilitazione LE che abilita il blocco controllore di tensione TC solo quando tale velocità à ̈ superiore a un valore di soglia, che può anche essere pari a zero. Al contrario, quando la velocità calcolata à ̈ inferiore al valore di soglia, il blocco controllore di tensione TC à ̈ disabilitato e il segnale di intensità di frenatura BI rimane "congelato" al valore BIf presente in memoria all'istante precedente, finché la velocità supera nuovamente il valore minimo e il blocco controllore di tensione inizierà nuovamente a regolare utilizzando come primo valore il valore congelato.
L'anello di regolazione CL Ã ̈ munito di un regolatore proporzionale-integrale PI, la cui azione complessiva di correzione dell'errore e, come noto, Ã ̈ definita dalla formula
<Kp e>∫<Ki etdt>
dove Kp à ̈ il coefficiente di regolazione dell'azione proporzionale e Ki à ̈ il coefficiente di regolazione dell'azione integrale.
Secondo il trovato, l'anello di regolazione CL, anziché utilizzare una coppia fissa di coefficienti Kp e Ks, nelle fasi in cui la tensione di riferimento T_ref rimane invariata utilizza una prima coppia di coefficienti Kps e Kis che gli attribuiscono un comportamento relativamente lento in relazione alla correzione dell'errore, in modo da risultare insensibile a perturbazioni occasionali, mentre al verificarsi di una variazione della tensione di riferimento - da un primo valore T_ref ad un secondo valore T'_ref - l'anello di regolazione CL utilizza una seconda coppia di coefficienti Kpf e Kif che gli attribuiscono un comportamento relativamente veloce, in modo da raggiungere in tempi brevi il nuovo valore di tensione di riferimento T'_ref richiesto; l'anello di regolazione CL mantiene quindi i nuovi coefficienti Kpf e Kif fintanto che il valore assoluto della differenza tra la nuova tensione di riferimento T'_ref e la tensione misurata T_meas resta maggiore di un valore prestabilito, dopodiché commuta nuovamente sulla prima coppia di coefficienti Kps e Kis.
In altre parole, dopo che l'unità di controllo CU ha commutato sulla seconda coppia di coefficienti Kpf, Kis, il ritorno all'utilizzo della prima coppia di coefficienti Kps, Kis si basa sul confronto tra il valore assoluto dell'errore e ed un errore minimo prefissato e_min, secondo la seguente logica:
- se e ≥ e_min, viene mantenuta la seconda coppia di coefficienti Kpf e Kif corrispondenti alla regolazione veloce;
- se e < e_min, l'unità di controllo commuta nuovamente sulla prima coppia di coefficienti Kps e Kis corrispondenti alla regolazione lenta.
Il valore di e_min à ̈ preferibilmente compreso nell'intervallo tra 0,15g e 0,4g.
Inoltre, il rapporto tra Kpf e Kps, così come il rapporto tra Kif e Kis, à ̈ preferibilmente compreso nell'intervallo tra 5 e 50, ed à ̈ vantaggiosamente pari a 16.
In generale, la prima coppia di coefficienti Kps, Kis à ̈ preferibilmente scelta in modo tale che la banda equivalente risultante dell'anello di regolazione ricada nell'intervallo compreso tra 0,01 Hz e 2 Hz, mentre la seconda coppia di coefficienti Kpf, Kif à ̈ scelta in modo tale che la banda equivalente risultante dell'anello di regolazione ricada nell'intervallo compreso tra 4 Hz e 20 Hz†.
In una prima realizzazione del trovato, illustrata nel diagramma di flusso di Fig.2, anche la commutazione dalla prima coppia di coefficienti Kps e Kis alla seconda coppia di coefficienti Kpf e Kif, conseguente alla variazione della tensione di riferimento, si basa sul confronto tra il valore assoluto dell'errore e ed un errore massimo prefissato e_max, in modo simile a quanto avviene nella commutazione dalla seconda coppia di valori alla prima, secondo la seguente logica:
- se e < e_max, viene mantenuta la prima coppia di coefficienti Kps e Kis corrispondenti alla regolazione lenta;
- se e ≥ e_max, l'unità di controllo commuta sulla seconda coppia di coefficienti Kpf e Kif corrispondenti alla regolazione veloce.
I valori di e_min, che stabilisce la soglia di passaggio dalla regolazione veloce alla regolazione lenta, e di e_max, che stabilisce la soglia di passaggio dalla regolazione lenta alla regolazione veloce nella seconda realizzazione, possono vantaggiosamente corrispondere.
In una realizzazione alternativa del trovato, la commutazione dalla prima coppia di coefficienti Kps e Kis alla seconda coppia di coefficienti Kpf e Kif à ̈ innescata direttamente dal comando che introduce il nuovo valore di tensione di riferimento, senza che in questa fase si esegua alcun confronto.
Come l'esperto del ramo potrà apprezzare, il metodo secondo il trovato consente di eseguire lavorazioni particolari, che richiedono di variare le tensioni di riferimento numerose volte durante la lavorazione e ad intervalli di tempo ravvicinati, anche su macchine relativamente economiche e semplici che non consentono di regolare i triangoli di maglia, risparmiando così i costi derivanti dall'acquisto di un macchinario dedicato più sofisticato.
Si sono descritte alcune realizzazioni preferite del trovato, ma naturalmente il tecnico del ramo potrà apportare diverse modifiche e varianti nell'ambito delle rivendicazioni. In particolare, l'utilizzo del metodo di abilitazione/disabilitazione del blocco controllore in funzione della velocità di consumo del filato, già descritto in EP2031106, à ̈ da ritenersi utile in associazione al metodo secondo il trovato, ma non indispensabile in quanto i due metodi sono tra loro indipendenti e, pertanto, possono anche essere adottati l'uno in assenza dell'altro. Naturalmente, il metodo à ̈ parimenti applicabile anche ad altri tipi di alimentatori ad accumulo, p.es., alimentatori privi di volano avvolgitrama ma muniti di un tamburo in grado di ruotare su comando di un motore per avvolgere su di se' il filato proveniente dalla rocca.

Claims (11)

  1. "Metodo di controllo della tensione del filato in svolgimento da un alimentatore di trama ad accumulo per macchine tessili" Rivendicazioni 1. Metodo di controllo della tensione meccanica del filato (F) in svolgimento da un alimentatore di trama (10) per macchine tessili, in cui detta tensione meccanica à ̈ modulata da un dispositivo frena-trama (20) controllato da un'unità di controllo (CU) che riceve segnali di tensione misurata (T_meas) generati da un sensore di tensione (22) e li confronta in un anello di regolazione (CL) con una tensione di riferimento (T_ref) prestabilita per generare un segnale di intensità di frenatura (BI) atto a minimizzare la differenza (e) tra di essi, detto anello di regolazione (CL) essendo provvisto di un regolatore proporzionale-integrale (PI) la cui azione complessiva di correzione dell'errore à ̈ definita dalla formula <Kpe >∫<Ki eî‚žtî‚Ÿdt> dove Kp à ̈ un coefficiente di regolazione dell'azione proporzionale, Ki à ̈ un coefficiente di regolazione dell'azione integrale, ed e rappresenta la differenza tra detto segnale di tensione misurata (T_meas) e detto segnale di tensione di riferimento (T_ref), caratterizzato dal fatto di: - nelle fasi in cui la tensione di riferimento (T_ref) rimane invariata, utilizzare nell'anello di regolazione (CL) una prima coppia di coefficienti (Kps e Kis) attribuenti a detto anello di regolazione (CL) un comportamento relativamente lento in relazione alla correzione dell'errore, - al verificarsi di una variazione della tensione di riferimento da un primo valore (T_ref) ad un secondo valore (T'_ref), commutare su una seconda coppia di coefficienti (Kpf e Kif) attribuenti a detto anello di regolazione (CL) un comportamento relativamente veloce in relazione alla correzione dell'errore, e - mantenere detta seconda coppia di coefficienti (Kpf e Kif) finché la differenza (e) tra detto secondo valore della tensione di riferimento (T'_ref) e detta tensione misurata (T_meas) à ̈ maggiore o uguale ad un errore minimo prestabilito (e_min), dopodiché commutare nuovamente su detta prima coppia di coefficienti (Kps e Kis).
  2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che detto errore minimo prestabilito (e_min) Ã ̈ compreso nell'intervallo tra 0,15g e 0,4g.
  3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che il rapporto tra il coefficiente di regolazione dell'azione proporzionale (Kpf) di detta seconda coppia di coefficienti ed il coefficiente di regolazione dell'azione proporzionale (Kps) di detta prima coppia di coefficienti à ̈ compreso nell'intervallo tra 5 e 50.
  4. 4. Metodo secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che detto rapporto tra il coefficiente di regolazione dell'azione proporzionale (Kpf) di detta seconda coppia di coefficienti ed il coefficiente di regolazione dell'azione proporzionale (Kps) di detta prima coppia di coefficienti à ̈ pari a 16.
  5. 5. Metodo secondo una delle rivendicazioni 1-4, caratterizzato dal fatto che il rapporto tra il coefficiente di regolazione dell'azione integrale (Kif) di detta seconda coppia di coefficienti ed il coefficiente di regolazione dell'azione integrale (Kis) di detta prima coppia di coefficienti à ̈ compreso nell'intervallo tra 5 e 50.
  6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, caratterizzato dal fatto che detto rapporto tra il coefficiente di regolazione dell'azione integrale (Kif) di detta seconda coppia di coefficienti ed il coefficiente di regolazione dell'azione integrale (Kis) di detta prima coppia di coefficienti à ̈ pari a 16.
  7. 7. Metodo secondo una delle rivendicazioni 1-6, caratterizzato dal fatto di mantenere detta prima coppia di coefficienti (Kps e Kis) fintanto che la differenza (e) tra detta tensione di riferimento (T_ref) e detta tensione misurata (T_meas) Ã ̈ inferiore ad un errore massimo prestabilito (e_max), e commutare su detta seconda coppia di coefficienti (Kpf e Kif) nel momento in cui detta differenza (e) supera detto errore massimo prestabilito (e_max).
  8. 8. Metodo secondo la rivendicazione 7, caratterizzato dal fatto che detto errore massimo prestabilito (e_max) Ã ̈ compreso nell'intervallo tra 0,15g e 0,4g.
  9. 9. Metodo secondo una delle rivendicazioni 1-6, caratterizzato dal fatto di commutare direttamente da detta prima coppia di coefficienti (Kps e Kis) a detta seconda coppia di coefficienti (Kpf e Kif) all'introduzione di un nuovo valore di tensione di riferimento (T'_ref).
  10. 10. Metodo secondo una delle rivendicazioni 1-9, caratterizzato dal fatto che detta prima coppia di coefficienti (Kps, Kis) Ã ̈ tale da produrre una banda equivalente dell'anello di regolazione nell'intervallo compreso tra 0,01 Hz e 2 Hz.
  11. 11. Metodo secondo una delle rivendicazioni 1-10, caratterizzato dal fatto che detta seconda coppia di coefficienti (Kpf, Kif) Ã ̈ tale da produrre una banda equivalente dell'anello di regolazione nell'intervallo compreso tra 4 Hz e 20 Hz.
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