ITTO991048A1 - Metodo e dispositivo di controllo di freni di trama elettrocomandati per la regolazione automatica della tensione meccanica del filo di tram - Google Patents

Description

Descrizione dell'Invenzione Industriale dal titolo:

"Metodo e dispositivo di controllo di freni di trama elettrocomandati per la regolazione automatica della tensione meccanica del filo di trama nelle macchine tessili ad inserzione meccanica"

La presente invenzione si riferisce ad un metodo e ad un dispositivo di controllo di freni di trama elettrocomandati per la regolazione automatica della tensione meccanica del filo di trama nelle macchine tessili ad inserzione meccanica; intendendosi per tali le macchine tessili quali i telai a pinze, quelli a proiettile e le macchine a lancio nelle quali il filo di trama viene meccanicamente agganciato da elementi di trasporto per essere inserito nel passo; essendo escluse, pertanto, le macchine con inserzione di trama a getto di fluido.

Come è noto nei moderni sistemi di tessitura il filo di trama che si svolge dalla rocca viene alimentato al telaio mediante un alimentatore di trama. Quest'ultimo è un apparecchio comprendente un tamburo fisso sul quale un braccio a mulinello avvolge e ripristina una pluralità di spire di filo costituenti una riserva di trama e dal quale le spire stesse si svolgono su richiesta del telaio, ad ogni battuta del medesimo.

Tra l'alimentatore suddetto ed il telaio sono inseriti dispositivi frenatrama elettrocomandati aventi il duplice scopo di mantenere sul filato una tensione meccanica sufficientemente elevata in determinate fasi critiche del processo di inserzione della trama e di assicurare che, in ogni caso, durante l'intero processo di inserzione, il valore istantaneo, o di picco, della detta tensione meccanica non raggiunga valori eccessivamente elevati e tali da produrre la rottura del filo stesso, per esempio in corrispondenza di punti difettosi del detto filo. Le fasi critiche del processo di inserzione nelle quali il corretto controllo della tensione del filo di trama è irrinunciabile, sono costituite - per esempio in un telaio a pinze - dalla fase di pinzaggio del filo, da quella di scambio tra la pinza portante e quella traente e della fase di arrivo del filo di trama.

Per conseguire il duplice scopo suddetto è noto di impiegare mezzi frenatrama integrati nell'alimentatore e/o disgiunti da esso.

La presente descrizione, sebbene in modo non limitativo, si riferisce a questi ultimi, ossia ai cosidettì freni a papera posti a valle dell' alimentatore e comprendenti una coppia di lamine contrapposte, rispettivamente fissa e mobile, tra le quali scorre il filato, ed in cui un attuatore elettromeccanico sollecita la lamina mobile a premere più o meno intensamente su quella fissa a scopo di variazione dell'azione frenante esercitata. E' anche noto di comandare l'attuatore del freno suddetto con una corrente di eccitazione modulata da un sensore di tensione, inserito tra il freno di trama ed il telaio di tessitura e generante un segnale di modulazione per detta corrente di eccitazione proporzionale al valore istantaneo della tensione meccanica del filo di trama.

Più specificamente sono noti sistemi di regolazione della tensione del filo di trama i quali si avvalgono, per il controllo del freno di trama, di un anello di regolazione in cui il riferimento è costituito da un predeterminato e desiderato valore della tensione meccanica del filo di trama ed in cui il valore istantaneo e reale della tensione, misurata da un sensore di tensione, viene sottratto da quello di riferimento per ottenere un segnale di errore. Quest'ultimo viene elaborato da mezzi logici (blocco logico tipo PID ) che ricavano un segnaleinformazione capace di annullare l'errore medesimo.

A tale segnale-informazione viene fatta corrispondere -tramite adeguati circuiti di potenza - una proporzionale azione frenante esercitata dal freno a lamina sul filo di trama; il suddetto segnale-informazione essendo pertanto nel seguito denominato segnale "riferimento-freno" .

Questo noto sistema di controllo e regolazione del freno di trama, basato esclusivamente sul rilievo diretto della tensione meccanica sollecitante il filo di trama, pur trovando diffusa applicazione, non soddisfa appieno alle esigenze dei moderni processi di tessitura non riuscendo a compensare, in modo suffìciente ad evitare indesiderate rotture del filo di trama, le rapide variazioni di tensione meccanica alle quali il filo stesso viene sottoposto durante il processo di inserzione.

Questo grave inconveniente è essenzialmente dovuto al fatto che l'azione frenante esercitata dal freno a lamina suddetto o da altri freni comandati di tipo noto, è fortemente influenzata dalla velocità di scorrimento del filo per cui la tensione meccanica che si genera sul filo di trama - a parità di azione frenante esercitata dal freno - è altrettanto direttamente dipendente dalla detta velocità di scorrimento.

Si comprende quindi facilmente come i sistemi di regolazione noti e sopra specificati risultino del tutto insufficienti e inadeguati nei processi di tessitura ad inserzione meccanica dove si raggiungono e facilmente si superano velocità di inserzione dell'ordine di 2500 o 3000 metri/minuto e dove, nelle fasi di inserzione, la trama subisce le vistose accelerazioni e decelerazioni che caratterizzano le leggi di moto degli elementi di trasporto del filo.

In particolare nel caso dei telai a pinze, riferendosi alle posizioni angolari dell'albero motore della macchina e come mostrato dal diagramma a tratto pieno di fig. 2, la fase di pinzatura del filo di trama avviene a circa 65 gradi-albero. Dopo di che il filo subisce una fase di trasporto con una forte accelerazione iniziale fino a circa 120 gradi-albero seguita da una decelerazione, per effetto di frenatura, fino a raggiungere a circa 180 gradi-albero, la posizione di scambio tra la pinza portante e quella traente. Quest'ultima, nel restante arco della fase di inserzione, sottopone il filo ad un ciclo di accelerazionedecelerazione sostanzialmente uguale al precedente terminando l’inserzione a circa 287 gradi-albero.

Corrispondentemente la tensione meccanica sul filo di trama varia sostanzialmente con la suddetta medesima legge di variazione della velocità di scorrimento del filo presentando quindi l’andamento del diagramma tratteggiato di fig. 2 anch’esso sostanzialmente caratterizzato da due semionde positive aventi una cuspide di minimo sostanzialmente in corrispondenza della posizione 180 gradi-albero; tale valore minimo, diverso da zero, corrispondendo al valore della tensione statica agente sul filo a riposo.

La presente invenzione, partendo dalla nozione delle variabilità della tensione meccanica sul filo di trama, legata in modo accentuato e crescente alla corrispondente variabilità della velocità di scorrimento del filo durante la fase di inserzione, ha l'importante scopo di realizzare un metodo ed un dispositivo di regolazione della tensione meccanica del filo di trama con un anello di generazione e controllo della corrente di eccitazione del freno di trama sensibile, oltreché alle variazioni della tensione meccanica misurata sul filo di trama, anche alle variazioni della velocità di scorrimento del medesimo filo; essendo dette variazioni di velocità derivate dalla legge di moto che governa gli organi meccanici di inserzione del detto filo di trama. Nell'ambito di questa importante e precipua finalità, l'invenzione ha sostanzialmente lo scopo di realizzare un metodo ed un dispositivo di controllo di freni di trama avente funzionalità estremamente migliorata e tale da assicurare la sostanziale assenza di rottura del filo di trama anche in presenza di trame particolarmente delicate quali lane, sete e filati sintetici di basso titolo .

Un ulteriore importante scopo dell'invenzione è quello di realizzare un metodo di controllo estremamente semplice ed un dispositivo di controllo molto economico avente un minimo numero di sensori (costosi e poco affidabili) , dislocati lungo il percorso del filo di trama.

Secondo la presente invenzione si conseguono i suddetti importanti scopi ed altri che risulteranno dalla descrizione dettagliata che segue con un metodo ed un dispositivo aventi le caratteristiche specifiche di cui alle rivendicazioni che seguono.

Sostanzialmente la presente invenzione sì basa sul concetto inventivo di perfezionare l'anello di regolazione dei sopra citati dispositivi di tipo noto riscalando il riferimento di frenatura, brevemente riferimento-freno, in funzione della reale velocità istantanea di trasporto del filo di trama.

In altre parole, secondo la presente invenzione, è provvisto un dispositivo di regolazione con un anello di controllo per la generazione della corrente di eccitazione del freno di trama, nel quale il suddetto parametro riferimento-freno, ricavato dalla differenza tra le tensioni meccaniche sul filo rispettivamente di riferimento e misurata, è ricondizionato da un fattore di moltiplicazione, atto a renderlo coerentemente dipendente dalla reale velocità di scorrimento del filo di trama, rappresentato da una funzione decrescente della detta velocità reale di scorrimento; la velocità di scorrimento essendo ricavata indirettamente da un segnale prelevato dal telaio di tessitura ed indicativo della posizione angolare assoluta dell'albero motore di detto telaio.

Le caratteristiche, le finalità ed i vantaggi del metodo e del dispositivo secondo la presente invenzione, risulteranno chiaramente dalla descrizione dettagliata che segue e con riferimento agli allegati disegni, forniti a titolo di esempio non limitativo, nei quali:

- la fig. 1 è lo schema elettrico a blocchi del dispositivo di controllo secondo la presente invenzione,

- la fig . 2 è un diagramma indicativo mostrante la velocità di trasporto (V) , in metri al secondo, del filo di trama e la tensione meccanica (T) , in grammi, agente su detto filo in funzione della posizione angolare dell'albero del telaio espressa in gradi-albero; l'esempio considerato riferendosi ad un telaio di altezza pari a 3,6 m ed avente velocità angolare dell'albero pari a 360 giri/minuto.

In fig . 1 con 10 è indicato un classico sistema di alimentazione del filo F di trama ad un telaio TE del tipo ad inserzione meccanica, comprendente la rocca HO di filo di trama, un apparecchio P alimentatore di trama, un freno di trama LF, per esemplo del tipo a lamine contrapposte, interposto tra l'alimentatore P ed il telaio TE ed un sensore TM per la misura diretta del valore istantaneo della tensione meccanica T sul filo F; detto sensore essendo inserito immediatamente a valle del freno LF.

In modo per sè noto l'alimentatore P comprende un tamburo TA sul quale un braccio a mulinello BR, azionato da un motore MO avvolge e ripristina una pluralità di spire di filato, costituenti una riserva di trama RT, che su richiesta del telalo TE si svolgono dal tamburo TA ad ogni inserzione di trama passando in un guidafilo GA.

Analogamente, in modo per sè noto, il freno LF comprende una lamina fissa ed una mobile, tra le quali passa il filo F ed un attuatore elettromeccanico MF che, alimentato da una corrente di eccitazione modulata dal segnale emesso dal sensore TM, preme più o meno intensamente la lamina mobile contro quella fissa variando il grado di frenatura esercitato sul filo F.

A questo scopo il sensore TM genera un segnale tens-mis rappresentante sostanzialmente il segnale di retroazione dell'anello di controllo del dispositivo, indicato genericamente con A.

Tale anello di controllo A comprende un blocco logico sottrattone 1 nel quale il suddetto segnale tens-mis viene sottratto da un segnale di riferimento tens-rif rappresentante il valore della tensione meccanica desiderato per il filo F di trama.

All'uscita del sottrattore 1 è perciò presente un segnale di errore error rappresentrante la differenza tra la tensione di riferimento e quella misurata all'istante considerato e tale segnale error viene inviato all'ingresso di un noto regolatore PID (proporzionale+integrale+derivato) indicato con 2 il quale ricava un segnale-informazione fren-ref di riferimento-freno tale da annullare l'errore error.

Nei dispositivi di tipo noto il segnale fren-ref genera direttamente, mediante un blocco logico 3 ed un circuito di potenza DRV, una corrente di eccitazione permettente al freno LF di sviluppare un'azione frenante corrispondente e sostanzialmente proporzionale al detto segnale-informazione fren-ref e l'anello si chiude preferibilmente con un segnale di retroazione addizionale fren-info (per esempio costituito da una porzione della corrente Ina circolante nell'attuatore MF del freno LF) inviato al blocco 3.

Secondo la presente invenzione, l’anello di controllo A del dispositivo, oltreché alla tensione meccanica (T) è reso anche e coerentemente sensibile alle variazioni della velocità di trasporto di filo di trama F durante le varie fasi di inserzione della trama .

Ciò si ottiene, secondo l’invenzione, ricondizionando la variabile riferimento-freno fren-ref, mediante un fattore di moltiplicazione sostanzialmente rappresentato da una funzione decrescente della velocità reale v di scorrimento del filo di trama. A questo scopo l'albero del telaio TE viene dotato di un sensore di posizione angolare SA capace di fornire, istante per istante, un segnale tel-pos della posizione angolare del detto albero espresso in gradi-albero e variabile da 0 (zero) a 360° . Il segnale telpos viene inviato contemporaneamente a due blocchi logici A e 5 il primo dei quali è un semplice derivatore che fornisce, in uscita, un dato Vel-tel corrispondente aUa velocità angolare del telaio. Il secondo di tali blocchi, per contro, contiene la funzione rappresentata dalla curva a tratto continuo del diagramma di fig. 2 ed elabora quindi, in funzione dei gradi-albero, un segnale vel-rel-trasp rappresentante la velocità relativa (Vr) di trasporto della trama nell’istante e per il telaio TE considerato.

Le uscite dei blocchi 4 e 5 sono inviate, unitamente all’ulteriore parametro alt-tex corrispondente all'altezza del tessuto in lavorazione, ad un blocco logico 6 che, moltipllcando i tre segnali di ingresso, fornisce in uscita la variabile v rappresentante la reale velocità di trasporto della trama espressa in metri/minuto . Tale variabile viene inviata ad un blocco logico moltiplicatore 7 il quale moltiplica il riferimeno-freno fren-ref presente all’uscita del blocco 2 per una funzione decrescente f(v) della detta velocità di trasporto ottenendo, in accordo con gi scopi dichiarati, un riferimento freno fren-ref 1 ricondizionato in funzione della velocità v di trasporto della trama.

Tipicamente, secondo l’invenzione, la funzione decrescente f(v) sarà del tipo:

dove K è una costante scelta in relazione all’ampiezza ed alla rapidità di risposta desiderate del sistema di regolazione descritto.

Naturalmente, fermo restando il principio del trovato, i particolari di esecuzione e le forme di realizzazione potranno essere ampiamente variati rispetto a quanto descritto ed illustrato a titolo di esempio non limitativo senza per questo uscire dall'ambito dell'invenzione.

Claims (1)

1. RIVENDICAZIONI 1) - Metodo di controllo di freni di trama elettrocomandati (LF) per la regolazione automatica della tensione meccanica (T) del filo di trama (F) nelle macchine tessili ad inserzione meccanica, caratterizzato dal fatto che consiste nel generare e modulare la corrente di eccitazione dell’attuatore (MF) del detto freno elettrocomandato con un dispositivo comprendente un anello di controllo (A) sensibile sia alle variazioni della detta tensione meccanica (T) misurata sul filo di trama (F) , sia al valore reale (v) della velocità di scorrimento del filo di trama durante l’inserzione; detto anello di controllo (A) essendo atto a ricondizionare il parametro di riferimento dell’azione frenante (fren-ref) , stabilito dall'anello di controllo stesso sulla base delle tensioni di riferimento (tens-rif) e misurata (tens-mis) , con un fattore di moltiplicazione rappresentato da una funzione decrescente [f(v)] di detta velocità reale di scorrimento (v) del filo di trama. 2) - Metodo di controllo secondo la rivendicazione 1, in cui la velocità reale (v) del filo (F) di trama durante l'inserzione è ricavata indirettamente dalla curva rappresentativa della velocità realtiva ( vel-reì-trasp ) di trasporto del filo (F) di trama in funzione della posizione angolare dell'albero motore del telaio (TE) espressa in gradi-albero. 3) - Metodo di controllo secondo le rivendicazioni l e 2, in cui la velocità reale (v) del filo di trama è ottenuta eseguendo il prodotto di tre parametri costituiti: a) dalla velocità relativa di trasporto del filo (vel-rel-trasp) , b) dalla velocità angolare (vel-tel) dell’albero del telaio e, c) dall'altezza (alt-tex) del tessuto) in lavorazione. 4 ) - Metodo di controllo secondo le rivendicazioni 1 a 3, caratterizzato dal fatto che detta funzione decrescente [f(v) ] della velocità reale di scorrimento del filo (F) di trama è rappresentata da un'espressione del tipo : f(v) = K/v dove v è la detta velocità reale e K è una costante scelta in relazione all’ampiezza ed alle velocità di risposta desiderate dell’anello (A) di regolazione. 5) - Metodo secondo le rivendicazioni precedenti e sostanzialmente quale risulta dalla descrizione e dai disegni allegati. 6) - Dispositivo per l'attuazione del metodo di controllo secondo le rivendicazioni 1 a 4, caratterizzato dal fatto che comprende un organo sensore (TM) di rilievo della tensione meccanica del filato posto a valle del freno di trama (LF) e fornente un segnale (tens-mis) proporzionale a detta tensione (T) rilevata; primi mezzi logici funzionali (1-2) atti a sottrarre detto segnale di tensione rilevata da un valore di riferimento (tens-ref) ed a ricavare un segnale-informazione costituente il parametro di riferimento dell'azione frenante (fren-ref) capace di annullare l'eventuale errore (error) derivante dalla sottrazione di detti valori misurato e di riferimento della tensione (T) ; un sensore (SA) di posizione angolare dell’albero motore del telaio (TE) e secondi mezzi logici funzionali (4-5-6) atti ad elaborare il segnale del sensore (SA) di posizione angolare per fornire una variabile (v) rappresentante la reale velocità di trasporto del filo nella fase di inserzione della trama; ed un terzo mezzo logico funzionale (7) atto a ricondizionare detto parametro di riferimento dell’azione frenante (fren-ref) e renderlo coerentemente dipendente dalla reale velocità di scorrimento (v) del filo (F) di trama, mediante moltiplicazione del parametro stesso per un fattore di moltiplicazione [f(v)] rappresentato da una funzione decrescente della detta velocità di scorrimento ( v ) . 7) - Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti primi mezzi logici funzionali sono costituiti da un blocco sottrattore (1) e da un regolatore PID (2) . 8) - Dispositivo secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che detti secondi mezzi logici funzionali sono costituiti da un derivatore (4) fornente la velocità angolare (vel-ref) dell’albero del telaio, da un elaboratore (5) atto a ricavare la velocità relativa ( vel-rel-trasp )di trasporto trama in funzione dello spostamento angolare dell'albero motore del telaio (TE) espresso in gradi-albero e da un moltiplicatore (6) fornente il valore reale (v) della velocità di scorrimento del filo (F) risultante dal prodotto dei parametri costituiti dalla dette velocità angolare (vel-tel) e velocità relativa, nonché dall'altezza (alt-tex) del tessuto in lavorazione. 9) - Dispositivo secondo le rivendicazioni 6 a 8, caratterizzato dal fatto che il fattore di moltiplicazione per il ricondizionamento del parametro di riferimento dell'azione frenante (fren-ref) è rappresentato da una funzione f(v) = K/v dove v è la velocità reale di scorrimento del filo (F) e K è un’opportuna costante. 10) - Dispositivo secondo le rivendicazioni precedenti e sostanzialmente come descritto, illustrato e per gli scopi specificati.