專利名稱：帶有牽伸裝置的紡織機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由許多牽伸裝置和許多紡織錠子所組成的紡織機(jī)，牽伸裝置具有共同驅(qū)動的滾筒而錠子則由至少一個電主驅(qū)動機(jī)構(gòu)所驅(qū)動;牽伸裝置滾筒的速度以一定比率與主驅(qū)動機(jī)構(gòu)的速度相配合。
帶有牽伸裝置的紡織機(jī)可能是，例如環(huán)錠紡紗機(jī)，錠翼或者風(fēng)帽或帽錠細(xì)紗機(jī)或者其他類似的紡織機(jī)。牽伸裝置的作用是將一根紗條拉成所需要的粗細(xì)，這個粗細(xì)必須盡可能精確地加以維持。
離開牽伸裝置后的最初捻轉(zhuǎn)或者隨后繞向筒管的速度，必須非常精確地予以調(diào)整來配合牽引裝置的驅(qū)動速度，以避免紗線的粗細(xì)不勻或斷線或偏離線的粗細(xì)度。將牽伸裝置的驅(qū)動速度調(diào)整至環(huán)錠紡紗機(jī)上錠子的速度是極關(guān)重要的，因為在高速轉(zhuǎn)動下環(huán)錠的自然動態(tài)特性和奔向錠子的線的幾何條件(線氣圈)不能由于來自牽伸裝置的線的不規(guī)則而遭到干擾。
這些調(diào)整必須在紡紗站紡出線時(包括起動和減速)的各個工作階段嚴(yán)格地執(zhí)行。
將牽伸裝置的速度調(diào)整至捻線成形的速度現(xiàn)有技術(shù)是在兩個驅(qū)動部件之間配置機(jī)械和電的耦合件來完成的。機(jī)械耦合件包括傳動裝置，通常是幾組能更換的齒輪組，以配合各種不同品級的紗線或其他生產(chǎn)條件。電的耦合件，例如西德專利DE-2911378中所述的，其速度控制是用可變頻率倒相饋電同步電機(jī)來操縱的。電源的定時頻率是由一個基準(zhǔn)時鐘信號發(fā)生器和許多分頻級產(chǎn)生的。根據(jù)設(shè)定的速度而定，相應(yīng)的設(shè)定頻率按照電機(jī)的已知性能置換成三相電壓以適用于對該電機(jī)饋電。由于只能在整數(shù)級進(jìn)行分頻，這種現(xiàn)有技術(shù)方法就不能消除在單獨傳動之間的角的位置的剩余誤差。因而也不能消除速度的誤差。
所述三相電機(jī)是一種多少帶有已知的電壓/頻率特性的同步或異步電機(jī)。由于這類電機(jī)的失步力矩很小，它的額定功率必須基本上與起動所需要的力矩相等。然而由于機(jī)械軸承的數(shù)量很大以及牽伸裝置內(nèi)磨擦阻力的原因，起動轉(zhuǎn)矩可能要比通常工作時的力矩為大。例如在環(huán)錠紡紗機(jī)中，牽伸裝置驅(qū)動電機(jī)的額定功率設(shè)計成每一個紡紗站為5W;具有1000個紡紗站的機(jī)器就需要5kw的電機(jī)功率。
這種已知的耦合牽伸裝置驅(qū)動的缺點是如上面所提到的驅(qū)動電機(jī)的額定功率較高，頻率/電壓控制的費用高以及如果電源突然中斷缺少一個控制開關(guān)的應(yīng)急裝置。在上述那種已知的紡織機(jī)中，電源的中斷會引起不受控制的減速，當(dāng)機(jī)器再次起動之時或之前，造成大量的斷線。在上述那種紡織機(jī)中，即使在平常的起動和停機(jī)的情況，也需要加以改進(jìn)，因為，特別是在長的牽伸裝置上，由于扭轉(zhuǎn)振動往往造成大量的斷線。
本發(fā)明的目的就是改進(jìn)在開始時所提到的那種紡織機(jī)，消除上述的缺點。根據(jù)本發(fā)明，這問題是這樣解決的，即，以一個帶有電子換向的位置控制無刷直流電機(jī)作為牽伸裝置的驅(qū)動。
這種解決辦法的主要優(yōu)點在于，如果電流突然中斷可以有加以控制的減速狀態(tài)，以及能精確和靈敏地控制起動和減速狀態(tài)。因此可以用一個小得多的電機(jī)來驅(qū)動牽伸裝置，其額定功率只需這類已知機(jī)器的電機(jī)功率的三分之一。對于特別長的紡織機(jī)，例如牽伸裝置滾筒長達(dá)30至40米還有另外的優(yōu)點。雖然也有建議將滾筒分割，但是根據(jù)本發(fā)明，牽伸裝置的速度可以用特別簡單，精確和可靠的方式使其與主驅(qū)動裝置的速度同步，因而對長滾筒的改進(jìn)也是很大的。
以下將根據(jù)實施例和附圖對本發(fā)明的細(xì)節(jié)及其他優(yōu)點作詳細(xì)的說明，其中

圖1是已知環(huán)錠紡紗機(jī)有關(guān)部件的簡單方塊線路圖;
圖2是根據(jù)本發(fā)明的環(huán)錠紡紗機(jī)有關(guān)部件的方塊線路圖;
圖3顯示一個集成電機(jī)控制裝置的最佳實施例;
圖4顯示另一個優(yōu)越的電機(jī)控制裝置的實施例;
圖5是電機(jī)控制裝置的第三個實例;
圖6顯示在同一牽伸裝置上控制兩個串連的電機(jī)的實施例;
圖7顯示牽伸裝置上兩個電機(jī)的主從式控制的實例;
圖8顯示在同一牽伸裝置上兩個獨立控制的驅(qū)動電機(jī)控制的實例。
附圖中一些文字的含意是圖3中，33-末級，32-電流控制器，31-帶有電子換向的數(shù)字式位置控制器，3-位置計算機(jī)，“ist”-“實際”，“soll”＝“設(shè)定”;圖4中，RLG＝轉(zhuǎn)子位置傳感器，“Rolorlage ist”“實際轉(zhuǎn)子位置”“Endstufe mit Kommutierung”＝“帶有換向的末級”，“Regles”＝“控制器”，Ison＝I設(shè)定，Lageist＝實際位置，41-數(shù)字式位置控制器，3-位置計算機(jī)，Lagesoll＝設(shè)定位置;圖5(與圖4文字相同);圖6中，““Ist-Lage”＝實際位置，“soll”＝“設(shè)定”。
下面敘述的是將本發(fā)明應(yīng)用于一個環(huán)錠紡紗機(jī)的最佳實例，由于牽伸裝置和錠子或轉(zhuǎn)子之間靈敏的協(xié)作，本發(fā)明對這種機(jī)器的優(yōu)點特別明顯。當(dāng)然，這個實例并不是有局限性的，本發(fā)明對其他帶有牽伸裝置的紡織機(jī)基本上具有相同的優(yōu)點。
圖1顯示一個牽伸裝置1，從其中一條拉緊的線由一個錠子2拉出，繞在一個紗線卷(緯管)(未顯示)上。錠子2由一個主驅(qū)動裝置，即，電機(jī)M1，以速度n所驅(qū)動，而牽伸裝置1由一個電機(jī)M2以依靠于主驅(qū)動的速度K＊n所驅(qū)動。M2是受到速度控制的，比率K＊n是在主計算機(jī)3上根據(jù)特定的數(shù)據(jù)，例如紡織參數(shù)，預(yù)先設(shè)定的。對于牽伸裝置驅(qū)動M2，如果不用所顯示的電的速度推導(dǎo)牽伸裝置1也可用錠子電機(jī)M1本身，通過一個機(jī)械傳動齒輪來驅(qū)動。如圖2中的圖解所示，本發(fā)明結(jié)構(gòu)與圖1中已知結(jié)構(gòu)的主要差異在于一個加以控制的無刷直流電機(jī)Mx，這個電機(jī)包括一個結(jié)合或配置在電機(jī)軸上的飛輪體S。電機(jī)Mx是通過一個帶有集成電子換向的控制器31所激勵的。它在這里是作為一個功能性元件在圖3，4和5中詳細(xì)地表示。控制器31從操縱的主計算機(jī)3處獲得速度設(shè)定值Psoll。
在圖3的實例中，一個帶有電子換向的數(shù)字式定位控制器31提供一個由人手或操縱的計算機(jī)3預(yù)先設(shè)定位置Psoll并將其與實際的位置Pist作比較以得出設(shè)定的電流值Isoll。Pist是從位置控制的牽伸裝置電機(jī)Mx所推導(dǎo)出的，例如通過一個裝在電機(jī)Mx的軸上的位置傳感器34。位置控制器31，根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置，首先產(chǎn)生出為電子換向的配位信號A、B、C。它還計算出設(shè)定電流值Isoll。這個數(shù)值被提供給一個電流控制器用以通過一個末級33推導(dǎo)出為Mx的控制的相電流IA，IB，IC。
電機(jī)Mx是一個無刷直流電機(jī)或伺服電機(jī)，其起動特性遠(yuǎn)勝于一般的同步或磁阻或異步電機(jī)。特別是一個無刷直流電機(jī)能夠短時間地超載至額定的力矩的好幾倍，而這個時間要較平常用于紡織機(jī)的起動時間(例如5秒)為長。這意味著電機(jī)的額定負(fù)荷不需主要根據(jù)如開始時所提到的高起動力矩來加以選擇;電機(jī)的額定功率可以是平常工作所需功率，而在起動階段為了達(dá)到較高起始力矩的短時間超載完全處在通常功率限度的范圍之內(nèi)。
這意味著在實際操作中對1000個紡紗站的環(huán)錠紡紗機(jī)上的牽伸裝置電機(jī)并不需要用5KW的磁阻電機(jī)，而是可以用一個帶有電子換向的無刷伺服電機(jī)，其額定功率只需1.5KW。這種電機(jī)在通常約5秒鐘的起動時間內(nèi)能夠超載350%以達(dá)到所需要的起動力矩。電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速固定在6000rpm。
與圖3中電子換向和數(shù)字式定位控制器相連結(jié)，牽伸裝置驅(qū)動具有極高的位置精確性，而不會發(fā)生例如開始時提到的由分頻器激勵的異步或磁阻電機(jī)所發(fā)生的滯后誤差。
直接的動力控制與附加的轉(zhuǎn)子飛輪體S相結(jié)合是特別有利的。在前述規(guī)模的環(huán)錠紡紗機(jī)的實例中，該機(jī)的減速停轉(zhuǎn)的時間大約為10秒鐘。如果裝在牽伸裝置電機(jī)Mx轉(zhuǎn)子上的附加飛輪體，每100個紡紗站具有的鐵盤是200mm直徑和約3mm厚，那就是每1000個紡紗站，其厚度是30mm，飛輪體，轉(zhuǎn)子和牽伸裝置上其他轉(zhuǎn)動體的連合慣性，就是以單獨通過機(jī)械的質(zhì)量慣性矩使其減速停轉(zhuǎn)的時間相同于主動的減速停轉(zhuǎn)時間，也就是這實例中錠子驅(qū)動的減速停轉(zhuǎn)時間。因此，即便電流突然中斷，牽伸裝置的驅(qū)動也能在減速停轉(zhuǎn)期間與錠子驅(qū)動保持同步。這一特征大大地減少了如果電源意外地中斷所引起的斷線危險。
人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，如果控制器31是一個帶有電子換向的集成位置控制器，例如由Hewlett-Packard出售的HCTL-1000型開關(guān)電路則比較有利。這種類型的控制器能夠以既簡單又精確的方式控制位置而絕無發(fā)生扭振動的危險。
這種類型的控制體系與前述的伺服電機(jī)相結(jié)合，便是一種志性能非常好的直接控制體系，與牽伸裝置相結(jié)合就形成一個配合良好的驅(qū)動單元。
圖4顯示一種圖3中控制器的變體，在其中一個附加的轉(zhuǎn)子位置傳感器35裝在電機(jī)Mx上，其輸出端作用在一個帶有換向的控制器末級上。如圖3的實例一樣，向這個末級提供一個電機(jī)電流的設(shè)定信號，這個信號根據(jù)位置做了重新調(diào)整。
另外一種控制器的改進(jìn)形式顯示在圖5中，在這里一個測速管電機(jī)附裝在電機(jī)上。一個從位置偏差推出的設(shè)定速度首先在位置控制器51中推導(dǎo)出來并輸入速度控制器52，速度控制器將這數(shù)值與測速發(fā)電機(jī)T中的實際數(shù)值作比較并用來推導(dǎo)作用在末級上的設(shè)定電流Isoll。
如果這類牽伸裝置的線超過一定的長度，牽伸裝置滾簡的機(jī)械扭轉(zhuǎn)振動，即便驅(qū)動電機(jī)Mx的位置受到正確的控制，也會討厭地被察覺出來。為了消除這種振動，牽伸裝置的每一端上都有一個電機(jī)驅(qū)動。
圖6至8顯示有利地控制兩個作用在同一滾筒上驅(qū)動電機(jī)的各種不同實例，這種控制嚴(yán)格地維持同步，不會發(fā)生兩個電機(jī)互相抵觸的操作。
圖6中兩個電機(jī)Mx和My串連起來，但只在電機(jī)Mx上裝一個位置傳感器34。傳感器34作用在位置控制器31和下游的電子換向器62上，如結(jié)合圖3所述。末級63隨在換向器62之后向兩個串連的電機(jī)Mx和My饋電。這一實施例特別適用于非常小的扭轉(zhuǎn)角，例如牽伸裝置上較短的滾筒。
圖7顯示一個更加發(fā)展的實施例。電機(jī)Mx和My由不同的末級71，72所饋電，每一未級分別具有一個上游電子換向器73，74。根據(jù)主從控制原理，一個單獨的位置控制器75僅受到第一電機(jī)Mx根據(jù)它的實際位置的再調(diào)整。位置控制器75設(shè)定電流Isoll作用在兩個電子換向器73和74上，以保證Mx和My產(chǎn)生相同的轉(zhuǎn)矩。
圖8顯示利用兩個完全受控制的電機(jī)Mx和My的另一實施例。從位置計算機(jī)3開始，第一位置控制器81通過電子換向器82和末級83獨立地控制第一電機(jī)Mx，而第二位置控制器84通過電子換向器85，用于與第二電機(jī)My相連的第二末級86上。
通過將驅(qū)動牽伸裝置的位置控制無刷直流電機(jī)如所敘述的那樣和由主驅(qū)動裝置控制的微處理器以及機(jī)械的飛輪體相連接就可以在牽伸裝置與主驅(qū)動之間同步的精確性方面獲得驚人的改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.由許多牽伸裝置和許多紡織錠子所組成的紡織機(jī)，牽伸裝置具有共同驅(qū)動的滾筒，而錠子則由至少一個電主驅(qū)動機(jī)構(gòu)所驅(qū)動，牽伸裝置滾筒的速度以一定比率與主驅(qū)動機(jī)構(gòu)的速度相配合，其特征在于牽伸裝置的驅(qū)動機(jī)構(gòu)是一個帶有電子換向(31)的位置控制無刷直流電機(jī)(Mx)。
2.權(quán)利要求1的紡織機(jī)，其特征在于牽伸裝置的驅(qū)動裝置包括一個附加的離心體。
3.權(quán)利要求2的紡織機(jī)，其特征在于離心體的大小確定得使?fàn)可煅b置的減速偏轉(zhuǎn)時間相當(dāng)于主驅(qū)動機(jī)構(gòu)的減速停轉(zhuǎn)時間。
4.權(quán)利要求1的紡織機(jī)，其特征在于牽伸裝置的驅(qū)動電機(jī)(Mx)包括位置傳感器(34)，其輸出端連接在單(芯)片控制器(31)上，用于數(shù)字式定位控制和電子換向。
5.權(quán)利要求4的紡織機(jī)，其特征在于牽伸裝置電機(jī)(Mx)同時接到位置傳感器(34)和轉(zhuǎn)子位置傳感器(35)上，其輸出端連接在控制器末級和連于其上的電子換向器上。
6.權(quán)利要求5的紡織機(jī)，其特征在于測速發(fā)電機(jī)(36)連接到牽伸裝置電機(jī)(Mx)上，其輸出端連接接于位置控制器(51)下游的測速發(fā)電機(jī)(52)上，第二個測速發(fā)電機(jī)的輸出端通過電流調(diào)節(jié)器將設(shè)定電流傳送給帶有電子換向的控制器末級。
7.權(quán)利要求1的紡織機(jī)，其特征在于牽伸裝置驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括兩個或更多的相串連的位置控制的無刷直流電機(jī)(Mx，My)，這些直流電機(jī)通過共同的末級和共同的電子換向器受到共同的位置控制器(31)的控制。
8.權(quán)利要求1的紡織機(jī)，其特征在于牽伸裝置的驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括兩個或更多的位置控制的無刷直流電機(jī)(Mx，My)，每個電機(jī)各連接在一個包括換向器(73，74)的控制器末級(71，72)上，換向器(73，74)受到各自的電機(jī)的位置控制，換向器的設(shè)定值是由第一位置控制器(75)所共同預(yù)先設(shè)定的。
9.權(quán)利要求1的紡織機(jī)，其特征在于牽伸裝置的驅(qū)動機(jī)構(gòu)包括兩個或更多的位置控制的無刷直流電機(jī)(Mx，My)，每個電機(jī)(Mx，My)各連接于一個獨立和完整的位置控制裝置(分別為81，82，83和84，85，86)。
全文摘要
在帶牽伸裝置和紡織錠子的紡織機(jī)中，錠子由電主驅(qū)動裝置所驅(qū)動。牽伸裝置的滾筒與主驅(qū)動裝置耦合，使兩者的速度成一定的比率。耦合是經(jīng)由用于驅(qū)動牽伸裝置1的帶電子換向31的位置控制的無刷直流電機(jī)MX來實現(xiàn)的。在牽伸裝置的驅(qū)動機(jī)構(gòu)上附裝飛輪體S特別有利。牽伸裝置的電機(jī)可以做得比迄今所用的電機(jī)更小。此外，起動和減速停轉(zhuǎn)狀態(tài)可以很準(zhǔn)確和靈敏地予以控制，從而減小斷線的危險。
文檔編號D01H1/32GK1040233SQ8910491
公開日1990年3月7日 申請日期1989年7月15日 優(yōu)先權(quán)日1988年8月5日
發(fā)明者沃納·哈特邁耶, 斯蒂芬·胡皮 申請人:里特機(jī)械公司