TWI427202B - 具有適應控制器之紗線傳送裝置 - Google Patents

Description

具有適應控制器之紗線傳送裝置

本發明關於一種用於將至少一紗線傳送到一用紗站的紗線傳送裝置。特定言之，本發明關於一種用於張力導引式紗線傳送的紗線傳送裝置。

頃已知用於張力導引式紗線傳送的紗線傳送裝置。舉例來說，文獻EP 0943713 A2揭示此種裝置。其包括一由一電動馬達驅動的送紗輪。紗線環繞該送紗輪一或多次然後經過一紗線張力感測器移動到用紗站。該紗線張力感測器與一挑起器件相關連以便不定時地將該紗線舉離該感測器。因此之故，一負載從該紗線張力感測器移除且可進行零點調整。

該紗線傳送裝置係用於將紗線以大致恆定的張力送到用紗站。為達成此目的，該電動馬達與該紗線張力感測器經由一控制回路彼此連接。

該紗線傳送裝置離該用紗站的距離以及紗線特質可以一正面或負面方式影響該控制回路之功能。這會造成實務問題。

有鑑於此，本發明之一目的是提出一種紗線傳送裝置，其以一可靠方式運作，與待傳送之紗線的品質極為無關，且與該紗線傳送裝置之安裝位置、特定言之即與該裝置離用紗站之距離盡可能無關。

此目的由依據申請專利範圍第1項之紗線傳送裝置達成。

依據本發明之紗線傳送裝置包括一經設置用以輸送紗線的馬達帶動送紗輪。一紗線張力感測器設置在紗線移動路徑中，該感測器偵測紗線張力並輸出一紗線張力信號給一致動器件。該致動器件以一使紗線張力波動被抵銷的方式作動該馬達。依據本發明之紗線傳送裝置包括一調整模組，該模組經設計用以偵測該紗線之撓性。較佳來說，該致動器件經考慮實測紗線張力以一由該馬達之運作應付待傳送紗線之特質的方式調整。換句話說，該致動器件針對經該調整模組確認之紗線撓性調適運作。

紗線硬度或紗線撓性之實測程度可能在一寬廣範圍之內。舉例來說，非常硬的紗線具有一大於10,000cN/m的彈簧係數。相反地，非常軟的紗線具有一小於100cN/m的彈簧常數。有可能且較佳地將待傳送紗線歸類成幾種，譬如四種撓性等級。這四種等級舉例來說可為通常包括彈性纖維(elastane)(至多100cN/m)，中硬紗線(100至1000cN/m)，譬如棉(1000至10,000cN/m)之硬紗線及極硬紗線(譬如超過10,000cN/m)。該調整模組偵測實際紗線張力然後選擇譬如這四種等級其中一者用於該致動器件之調整。然後該紗線傳送裝置可以此選定設定操作直到進行一新調整。

有可能藉由一調整模組之構件因一外來信號而觸發紗線特質之判定。舉例來說，此一信號可藉由一操作者使用一適當操作鍵按下一鍵獲得，藉由一經由一引線接合或非引線接合網路得到之調整信號獲得，或者其可為由一針織機之一中央機器控制系統傳送的開始信號。其他修改亦屬可行。在此例中，舉例來說，操作者將一紗線放到該紗線傳送裝置上然後作動一對應接受鍵，然後該紗線傳送裝置判定紗線張力且在此操作之後移入標準模式。紗線硬度之判定的完成可藉由一接受信號回報給針織機之中央控制系統以便致能該針織機。

亦有可能該調整模組不定時獨立地判定該紗線之硬度或撓性。此等撓性測試舉例來說可為在該送紗輪被停止但針織機或任何其他用紗機器仍在運轉中的時期進行。當圖樣正在編織時，在受影響的紗線不被需要的時候不定時地進行此測試。此方式的好處是該紗線傳送裝置獨立地運作，不需要操作者或控制系統之其他部分確保調整被確實進行。

舉例來說，該紗線傳送裝置包括一偵測該送紗輪之旋轉位置的旋轉編碼器。較佳來說，在此例中係使用在送紗輪每轉呈現例如360增量之高解析度的旋轉編碼器。關於較佳實施例，該旋轉編碼器呈現每轉800增量之解析度。為判定紗線之撓性，該送紗輪在不操作時期中(此時期應處於一已知角位置)被旋轉一角量以便刻意地改變紗線張力。該送紗輪之旋轉可就紗線張力之增加方面實現，且可就紗線張力之減小方面實現，其中以後者為較佳。如此，紗線張力可被降為零，從而一方面允許紗線之非線性彈簧特徵偵測，且另一方面允許紗線張力感測器之零點調整。又，用於測試目的之紗線張力之增加提供可靠地防止線卷掉出該送紗輪外的優點。如果紗線硬度係藉由紗線張力之增加(送紗輪之反向旋轉)判定，較佳僅使用該送紗輪之一較小旋轉角度。此外，可能最好在該送紗輪之上游提供一紗線儲器，該儲器收起該送紗輪之反轉移動所傳送的紗線段。

有可能利用該馬達之一定速進行紗線張力測試。此速率係由發生的紗線張力變化偵測。然亦有可能產生一預定張力變化(例如張力改變成一已知值或變成零)，並依循其所需要之馬達旋轉角度。這兩種測試均提供紗線撓性之資訊。

較佳來說，判定紗線在該送紗輪與該用紗站間之彈簧作用，此值是紗線特質及紗線行進路徑長度之一函數，且因此描述紗線之總彈性。該致動器件較佳是一具備一控制器的控制回路，該控制器具有至少一P區段(比例放大區段)，且較佳亦具有至少一D區段(微分區段)。P區段之放大範圍、D區段之放大範圍、及該控制器變成活動中時其之頻率、或是其時間常數均為該控制回路之參數。該調整模組使這些參數適應於紗線之特質，特定言之係適應於紗線之撓性。因此，該紗線傳送裝置鑑於待傳送紗線之撓性自動設定其控制回路之參數。

另一選擇，有可能該調整模組係依經驗法則判定紗線之撓性。為此，該控制器可被設置為首先利用欲應用在慣常使用之紗線的參數工作。如果這些參數已就數種紗線撓性等級預先指定，有可能首先用一慣常發生的等級工作。可利用合成臨時控制偏差(亦即由該控制器之動態行為造成的偏差)判定所用等級是否相符或者是否應當改變等級。據此，該控制器可在一短暫(測試)操作時間之後自動地重設其控制參數。這可在無須於操作期間進行一獨立調整程序的情況下完成。如果這些等級有足夠細微的分級，該控制器之運作(亦即控制品質)可依此方式被最佳化。

本發明之有利實施例的更多細節是說明書內文、圖式或申請專利範圍項之標的。說明書內文侷限於本發明之關鍵觀點及其他情況。圖式揭示額外細節且應以一補充方式納入參考。

圖1示出一紗線傳送裝置1，其為一較大設備的局部或者可被設計成一獨立紗線傳送裝置。紗線傳送裝置1係用於將一紗線2從一適當來源(譬如一大型線軸)傳送到一用紗站3，該用紗站較佳由一針織機之針4組成。紗線2在受控張力下進給至用紗站3。為此之故，使用一與紗線2嚙合的送紗輪5。舉例來說，紗線2環繞該送紗輪一或多次以便將紗線2拉離紗線源，視需要經過一紗線煞車6，且將該紗線送到用紗站3。

送紗輪5由一馬達7驅動。該馬達可被構形為一直流馬達、步進馬達、盤形電樞馬達或類似物。該馬達之傳動軸8支承著送紗輪5。馬達7藉由在圖1中概示之數條線9連接至一致動器件10。若馬達7是一步進馬達，傳動軸8之旋轉位置及送紗輪5之旋轉位置係由致動器件10所傳送之步進脈衝給出。如此，可在致動器件10中提供一可用的適當記憶暫存器，該暫存器含有例如呈數位資料形式之送紗輪5旋轉位置之一數值特徵。

若馬達7是另一種馬達，例如直流馬達，馬達7可連接至一位置感測器11，該位置感測器偵測傳動軸8之旋轉位置，較佳以高解析度偵測，例如每轉超過360個脈衝。此位置感測器11亦可與送紗輪5合作以便直接偵測該輪之旋轉位置。

一紗線張力感測器12提供在用紗站3與送紗輪5之間。此紗線張力感測器包括例如二個導紗元件，譬如設計成銷13、24，其間連接著一連接於力傳感器的銷14。圖中未示的力傳感器代表產生紗線張力感測器13之電感測器輸出信號的真實感測器。此輸出信號是一比較器步驟15的輸入，該比較器步驟比較真實紗線張力值與標稱紗線張力值且由此產生一差信號。此差信號是致動器件10的輸入，該致動器件利用偏差或誤差信號作動馬達7以便使誤差信號最小化。

此外，感測器輸出信號是一可影響致動器件10的調整模組16的輸入。為此，數個操作性連接17示於圖1。該等操作性連接經設置用以設定致動器件10之參數及起始一調整模式。此模式可內部地達到，例如在偵測到電動馬達8之一長時間不活動後依時間控制或狀態控制，或者亦因一脈衝送到調整模組16及/或致動器件10之一輸入18而達到。

致動器件10舉例來說是一控制器。在其輸入19，其從比較器步驟15接收誤差信號，該誤差信號代表紗線張力之真實值與標稱值之間的偏差。該信號被送到三個平行運作的模組，這些模組可由硬體實施或由軟體實施。這三個模組20、21、22代表控制器10之不同〝區段〞。模組20代表控制器之I區段。I區段係一積分區段，其傳輸特性、亦即於頻率ω下其輸出信號對其輸入信號的比率，其示於圖3為一下降直線。致動器件10之I區段消弭剩餘的控制偏差。

一位置控制回路或一轉速控制回路可設置在致動器件10與馬達7之間。在此例中，致動電路預先指定紗輪之一時間函數的期望角位置，或是預先指定紗輪之一期望轉速。然後，用於位置的控制回路或用於轉速的控制回路以一設定該期望角位置或期望轉速的方式作動馬達7。

模組21代表致動器件10之比例區段。其傳輸特性在圖3中例示為一水平直線區段。

模組22代表致動器件10之控制器之微分區段(D區段。D區段代表一具備一上升直線之傳輸特性，如圖3所示。

I區段和D區段之直線的斜率和位置以及P區段的放大率代表致動器件10之控制器之參數。

控制器可包括額外的、例如非線性區塊或功能群。舉例來說，控制器可連接至一觀測者，該觀測者會根據其回應草擬結論且必要時調整控制器參數。觀測者亦可為致動模組16之一部份。

送紗輪5與用紗站3之間的紗線可被視為一彈簧。視紗線硬度而定並考慮一對應長度變化X，紗線呈現拉力F之大或小幅變化。在圖4中，這由不同的紗線特徵23、24、25、26例示。這些特徵曲線23至26可為線性或非線性，視紗線種類而定。

迄今所述紗線傳送裝置1的運作方式如下：

首先，假設致動器件10之控制器之參數經固定且比較器步驟15被饋以紗線張力之一標稱值。紗線感測器12偵測紗線張力並回報給比較器步驟15。致動器件10以一在感測器件12上調整成期望紗線張力的方式控制馬達7。這適用於紗線被停止之時及紗線正在移動之時。舉例來說，若用紗站3捲取紗線且此紗線捲取動作傾向於加大紗線張力，致動器件10設定馬達7之一對應馬達轉速，使得紗線傳送量與需求相符。若紗線需求增加，如果馬達轉速依舊保持相同，則會導致紗線張力加大，致動器件10提高馬達轉速，使得紗線傳送量也增加。相反地，這適用於紗線消耗量減小之時。

致動器件10可對紗線消耗量之快速變化做出適當回應。特定言之，這是因為具備控制器D區段之模組22。舉例來說，如果記錄到紗線消耗量之一突然變化，這一開始會造成一短時間存在的紗線張力偏差，亦即紗線之真實張力與紗線之標稱張力之間的差。控制器之D區段以一特別強的方式放大這些短時間變化，這因而導致馬達7之一加速性加速度。

特定言之，D區段之大小、亦即該區段之參數係可變的。致動器件10因此可就斜率及/或頻率ω做調整，D區段因而變成活動中。依據圖3，舉例來說，如果D區段因一頻率ω而變成正常作用，D區段可被以一使其在一較低或亦僅在一較高頻率ω2已變成有作用的方式調整。此外，圖3之傳輸圖中之D區段的斜率可被調整。因此，D區段可鑑於至少一參數被調整，但較佳來說亦可鑑於二或更多參數被調整。此調整係伴隨著由調整模組16判定之紗線撓性的使用(亦即受控系統之特徵的使用)發生。為此，提供操作性連接17。

明確地說，控制器之調整可在一調整模式中進行，舉例來說在此模式中馬達7不運轉。舉例來說，調整模組16偵測此不操作狀態。另一選擇，調整模組16亦可由其輸入18處之一脈衝作動。然後，經由操作性連接17，調整模組16給致動器件10一指令。此時致動器件10例如以一使送紗輪5依傳送方向轉動的方式作動馬達7。送紗輪之旋轉角度係經由傳送到馬達7之計數致動步驟脈衝或是經由旋轉編碼器11之一信號偵測。然後此編碼器經由一圖中未示的信號傳輸線連接到調整模組16。此時，在藉由感測器12觀測紗線張力的同時，調整模組16命令馬達7運轉直到例如紗線張力已到達減小至零為止。送紗輪5這樣做所行進的角度對應於紗線2的長度變化。當與長度變化有關時，經歷之力量變化造成紗線特徵之斜率。因此，紗線之線性彈簧係數被判定。這對於依據圖4之紗線特徵23、24來說毫無問題是有用。其代表通過F-x圖之原點(零點)的直線。

如係有關於非線性特徵，例如特徵25或26，此程序造成特徵的不同偏差，端視係採用紗線張力之起點27或起點28開始而定。這些以虛線標繪。

無論如何，這些特徵曲線相對良好地近似於紗線之行為，且因此可當作控制器之更進一步調整的基準。

但是，如果當撓性被判定時，紗線張力未如上所述降到零而是降到一非零的值，前述程序被用來在紗線要被傳送時之紗線張力的環境中判定特徵25或26之斜率。控制參數可藉由此撓性值之使用而被固定。依此方式判定撓性亦被稱為差撓性(differential flexibility)。

如果在調整期間紗線張力降到零，則紗線張力之零點可因紗線張力感測器12所傳送之信號不再減小而被確認，不計送紗輪5之(極小)持續旋轉。然後停住送紗輪5，且可執行紗線張力感測器之零點調整。

頃發現若調整模組16將紗線之實測撓性依等級分類是實用的，譬如分成四個等級K1、K2、K3、K4。具有特徵23和24的紗線分別位於等級K1和K3中，與測量程序及測量起點無關。具有特徵25的紗線可被歸入等級K3或K4，視起點27或28而定。如果特定言之係與〝微信號行為〞、亦即動態或差紗線撓性有關，則紗線張力之一小變動即足以用於撓性之判定。在此例中，紗線25可被歸到等級K4。而具有非線性特徵26的紗線明顯屬於等級K4。但是，如果紗線係在一過度拉張的狀態下傳送，亦即工作點係在其特徵曲線之右方急遽上升部分中，則紗線硬度之量測值指出配屬於等級K2或K3。

調整模組16可保持為每一預定等級提供用於致動器件10之控制器的匹配參數，且在紗線撓性判定後將該等參數傳輸給控制器。在此例中，控制器用一已就紗線相對良好地調適的控制特徵(亦即控制路徑)工作。

一種用於張力受控餵紗的紗線傳送裝置1包括一用於其驅動馬達7之控制的適應控制器。該適應控制器依據一紗線張力感測器12偵測到的紗線張力控制該驅動馬達7。提供一調整模組16以在一測試中判定該紗線2之撓性並據此設定該控制器之控制參數。特定言之，此適用於該控制器之D區段，然可能亦適用於P區段及/或U區段。因此，該紗線傳送裝置自動地適應於各種使用條件。

1．．．紗線傳送裝置

2．．．紗線

3．．．用紗站

4．．．針

5．．．送紗輪

6．．．紗線煞車

7．．．馬達

8．．．傳動軸

9．．．線

10．．．致動器件

10’．．．控制器

11．．．旋轉編碼器

12．．．紗線張力感測器

13、14．．．銷

15．．．比較器步驟

16．．．調整模組

17．．．操作性連接

18、19．．．輸入

20、21、22．．．模組

23、24、25、26．．．特徵(曲線)

27、28．．．起點

圖1是一具備控制回路之紗線傳送裝置的示意圖；

圖2是一依據圖1之紗線傳送裝置之控制器的示意圖；

圖3是一依據圖2之控制器之傳輸函數的示意圖；及

圖4是一可由依據圖1之紗線傳送裝置傳送的紗線之彈簧特徵的例示圖。

1．．．紗線傳送裝置

2．．．紗線

3．．．用紗站

4．．．針

5．．．送紗輪

6．．．紗線煞車

7．．．馬達

8．．．傳動軸

9．．．線

10．．．致動器件

10’．．．控制器

11．．．旋轉編碼器

12．．．紗線張力感測器

13、14．．．銷

15．．．比較器步驟

16．．．調整模組

17．．．操作性連接

18．．．輸入

Claims (10)

1. 一種用於將一紗線(2)傳送到一用紗站(3)的紗線傳送裝置(1)，其包括：一送紗輪(5)，其與一紗線(2)嚙合以便輸送該紗線；一馬達(7)，其連接於該送紗輪(5)以便以一旋轉方式驅動該送紗輪；一致動器件(10)，其連接於該馬達(7)以便以一受控方式向該馬達供給操作電流；一紗線張力感測器(12)，其連接於該致動器件(10)以便向該致動器件傳送一紗線張力信號；其中該致動器件(10)經設置用以根據該紗線張力以一受控方式作動該馬達(7)；且其中該致動器件(10)包括一經設置用以判定該紗線(2)之撓性的調整模組(16)。
2. 如申請專利範圍第1項之紗線傳送裝置，其包括一旋轉編碼器(11)，該旋轉編碼器連接於該馬達(7)或該送紗輪(5)以便偵測該送紗輪之旋轉位置，且該旋轉編碼器連接於該致動器件(10)以便向該致動器件傳送一旋轉位置信號。
3. 如申請專利範圍第1項之紗線傳送裝置，其中該致動器件(10)包括一控制器(10’)。
4. 如申請專利範圍第3項之紗線傳送裝置，其中該控制器(10’)包括一與頻率無關的比例放大區段(P)。
5. 如申請專利範圍第4項之紗線傳送裝置，其中該控制器(10’)更包括一微分區段(D)。
6. 如申請專利範圍第5項之紗線傳送裝置，其中該控制器(10’)更包括一積分區段(I)。
7. 如申請專利範圍第3項之紗線傳送裝置，其中該控制器(10’)包括可被調整的參數。
8. 如申請專利範圍第7項之紗線傳送裝置，其中該等參數可由該調整模組調整。
9. 如申請專利範圍第1項之紗線傳送裝置，其中為判定該紗線(2)之撓性，該調整模組(16)使該馬達(7)進行一設定動作以便改變紗線張力，藉此偵測該馬達(7)之調整路徑。
10. 如申請專利範圍第9項之紗線傳送裝置，其中除了該紗線(2)之撓性判定外，更使該紗線張力降至零以便進行該感測器件(12)之零點調整。