CN102009874A - 卷绕机转盘传动装置的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种卷绕机转盘传动装置的控制方法，属于纺织化纤机械领域。所述方法包括：根据纺丝卷绕时间和转盘角度位置的函数关系，预先计算出任意时刻丝饼直径的大小，及筒管夹头轴在转盘上所应处的角度位置，再由程序控制装置适时驱动转盘随丝饼的增大而转动。实现本发明的装置包括：机架、转盘传动装置、筒管夹头轴、纸筒管、压丝辊和横动装置。本发明通过，在控制装置中预先设定卷绕参数，***根据时间变化，找出相对应的参数，控制转盘转动，具有装置控制简单，转盘位置误差小，纺丝卷绕***可靠稳定的效果。

Description

卷绕机转盘传动装置的控制方法

技术领域

本发明涉及纺织化纤机械技术领域，尤其涉及一种卷绕机转盘传动装置的控制方法。

背景技术

卷绕机被用于长丝的连续卷绕。

卷绕机在机架上安装有一个可转动的转盘，在该转盘上可转动地安装至少有1个突出的筒管夹头轴，每个筒管夹头轴上装至少有1个纸筒管。在筒管夹头轴(工作筒管夹头轴)的上方压接着一个压丝辊，压丝辊的上方设置有横动装置。

在一个卷绕周期内，压丝辊与工作筒管夹头轴上正在形成的丝饼相接触，通过转盘的转动使压丝辊和工作筒管夹头轴之间的距离随着丝饼直径的增加而加大。

现有技术如专利89109429.6中提供了一种卷绕机的转盘传动装置的控制方法。在该专利阐述的方法中，卷绕机的盘式换筒器与一个转动传动装置相连，在一个落纱周期内可以转动，该转动传动装置可以驱动盘式换筒器使压丝辊和工作落筒轴的轴间距离增大，该转动传动装置包括一个传感器和盘式换筒器传动装置的控制***，传感器检测压丝辊的行程动作，转动传动装置在该控制***中可由这个反映压丝辊的预定位置和实际位置的偏移量的传感器来控制，使压丝辊的位置在一个落纱周期过程基本保持不变。该专利提出的方法是用传感器探测压丝辊的行程动作，以变化运动很小的量作为信号，采集的信号与设定的量进行比较，转盘传动装置用修正偏差值的方式驱动转盘一步一步地的转动，这是一种典型的闭环调整回路。这种闭环调整回路缺陷是所选用的设备比较复杂，***的动态反应速度慢，特别是在干扰因素的作用下***容易产生波动，导致控制过程的可靠稳定性较差，最终影响丝束质量。其次，这种控制方法是通过检测压丝辊的行程作为控制输入信号，而在卷绕过程中压丝辊的行程很小，控制上会带来较大误差；另外，这种方式需要在控制设备中设置传感器，增加了设备的成本。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种简单、可靠的卷绕机转盘传动装置的控制方法。

本方法可以允许卷绕机压丝辊的位置在一个限定非常小范围内摆动，并不需要专门设置传感器探测压丝辊的动作行程，而是根据纺丝卷绕时间和转盘角度位置的函数关系，预先计算出任意时刻丝饼直径的大小，及筒管夹头轴在转盘上所应处的角度位置，再由程序控制装置适时驱动转盘随丝饼的增大而转动。

所述技术方案如下：

本发明的一种卷绕机转盘传动装置的控制方法，该方法用于连续绕线的卷绕机，所述卷绕机设置有转盘；在所述转盘上安装至少有1个可转动的筒管夹头轴；所述每个筒管夹头轴上装有至少1个纸筒管；在所述筒管夹头轴的外部设置有压丝辊；所述卷绕机纺丝过程中，通过所述转盘转动保证所述压丝辊的位置保持不变，且所述压丝辊与卷绕在所述纸筒管上的丝饼接触；具体步骤如下：

步骤A：根据下列公式计算纺丝过程中任意时刻的丝饼直径Di：

Di＝((4VA/10πHρ)Ti+D²)^1/2

式中：Di——纺丝过程中任意时刻的丝饼直径(mm)；

Ti——纺丝过程中的任意时刻(min)；

V——纺丝速度(m/min)；

A——丝束纤度(dtex)；

H——丝饼宽度(mm)；

ρ——丝饼密度(g/cm³)；

D——纸筒管外径(mm)。

步骤B：设定所述卷绕机在开始纺丝前，所述筒管夹头轴圆心至所述转盘圆心连线与所述转盘垂直直径之间形成的筒管夹头轴角度位置为0度，根据下列公式计算在纺丝过程中任意时刻的筒管夹头轴角度αi：

${\mathrm{\α}}_i=\arccos \frac{A^2+B^2-{\left(\frac{\mathrm{Di}+d}{2}\right)}^2}{2\mathrm{AB}}-\mathrm{\β}$

式中：αi——任意时刻的筒管夹头轴圆心与转盘圆心的连线与转盘垂直于地面的垂直直径之间的角度(°)；

A——压丝辊圆心到转盘圆心的距离；

B——筒管夹头轴圆心到转盘圆心的距离；

Di——纺丝过程中任意时刻的丝饼直径；

d——压丝辊直径；

β——压丝辊圆心和转盘圆心的连线与转盘垂直于地面的垂直直径之间的角度；

步骤C：当丝饼直径Di的增量达到预先设定的转盘启动增量值时，按下列公式计算转盘转动角度增量；转盘转动Δα角度：

Δα＝α_i-α_i-1

本发明的卷绕机转盘传动装置的控制方法，在所述步骤C中，利用带有减速箱的电机驱动装置转动所述转盘。

本发明的卷绕机转盘传动装置的控制方法，在所述转盘上安装有2个可转动的筒管夹头轴，当其中1个筒管夹头轴上丝饼卷绕达到规定的时间，转盘快速转动，使所述转盘快速转动到程序规定的位置，将丝束切换至另一个筒管夹头轴继续卷绕，完成自动卷绕切换过程。

本发明提供的技术方案的有益效果如下：

1、通过本发明的卷绕机转盘传动装置的控制方法可以实现对卷绕机转盘旋转状态的精确控制。

2、本发明的卷绕机转盘传动装置的控制方法不需要采用其他任何传感器进行丝饼直径和其他数据量的测量，只需要根据已知的各参数即可准确计算出丝饼在任意时间的直径，进而确定转盘的转动角度。

附图说明

图1为实现本发明实施例提供的卷绕机转盘传动装置的控制方法的卷绕机结构示意图；

图2为实现本发明实施例提供的卷绕机转盘传动装置的控制方法的卷绕机工作过程结构示意图；

图3为实现本发明实施例提供的卷绕机转盘传动装置的控制方法的卷绕机侧向结构示意图；

图4为实现本发明实施例提供的卷绕机转盘传动装置的控制方法的卷绕机工作过程原理示意图；

图5为实现本发明实施例提供的卷绕机转盘传动装置的控制方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在纺丝卷绕过程中，工作筒管夹头轴上的丝饼直径随着纺丝时间的增加不断增大，压丝辊和工作筒管夹头轴之间的距离也不断加大，为了保持压丝辊的位置在一允许的范围内且压丝辊以一定的压力和工作筒管夹头轴上正在形成的丝饼相接触，本发明提出一种可以保证卷绕机的控制***控制转盘随着丝饼直径的增大逐步转动的控制方法。

为此，首先需要进算出丝饼的直径。

本发明中，卷绕丝饼的体积，可按下列公式计算：

U＝1/1000((Di/2)²-(D/2)²)πH    (1)

式中：U——丝饼体积(cm³)；

Di——纺丝过程中任意时刻的丝饼直径(mm)；

D——纸筒管外径(mm)；

H——丝饼宽度(mm)。

对应不同的纺丝品种，丝饼的密度是可以测出的，丝饼的重量，可按下列公式计算：

W＝Uρ             (2)

式中：W——丝饼重量(g)；

ρ——丝饼密度(g/cm³)。

同时，根据化学纤维长丝纤度的定义，卷绕丝饼丝的重量，可按下列公式计算：

W＝V Ti A/10000    (3)

式中：V——纺丝速度(m/min)；

Ti——纺丝过程中的任意时刻(min)；

A——丝束纤度(dtex)。

根据式(2)和式(3)任意时刻的丝饼直径，可按下列公式计算：

Di＝((4VA/10πHρ)Ti+D²)^1/2       (4)

也就是说，在纺丝参数确定后，丝饼直径Di是时间Ti的函数，利用公式(4)可以计算得出任意时刻的丝饼直径Di。其中，纺丝速度V、丝束纤度A、丝饼宽度H、丝饼密度ρ和纸筒管外径D，是已知的纺丝参数，可以预先设定。

在已经计算出丝饼直径Di的基础上，可以根据几何关系进行精确的计算，即可以得出任意时刻筒管夹头轴圆心和转盘圆心的连线与转盘垂直于地面的垂直直径之间所形成的角度，即筒管夹头轴角度αi。筒管夹头轴角度αi随着纺丝卷绕的进行不断加大。在任意时刻的筒管夹头轴角度αi可按下列公式计算：

${\mathrm{\α}}_i=\arccos \frac{A^2+B^2-{\left(\frac{\mathrm{Di}+d}{2}\right)}^2}{2\mathrm{AB}}-\mathrm{\β}---\left(5\right)$

式中：αi——任意时刻筒管夹头轴圆心和转盘圆心的连线与转盘垂直于地面的垂直直径之间所形成的角度(°)；

A——压丝辊圆心到转盘圆心的距离(mm)；

B——筒管夹头轴圆心到转盘圆心的距离(mm)；

Di——纺丝过程中任意时刻的丝饼直径(mm)；

d——压丝辊直径(mm)；

β——压丝辊圆心和转盘圆心的连线与转盘垂直于地面的垂直直径之间的角度(°)。随着纺丝卷绕的进行，丝饼Di的直径不断在增大，当丝饼直径Di每次的增量达到预先设定的转盘启动增量值时，即启动转盘旋转装置，转盘转过一定的角度Δα。转盘每一步转动的角度增量Δα按下列公式计算转盘转动：

Δα＝αi-αi-1

以下结合附图对本发明的卷绕机转盘传动装置的控制方法进行具体描述。

图1为实现本发明的卷绕机转盘传动装置的控制方法的卷绕机结构示意图。在卷绕机的机架内安装有一个可转动的转盘5，在该转盘的前端面安装有两个可转动的筒管夹头轴6.1和6.2，每根筒管夹头轴上装有至少一个纸筒管7.1和7.2。在工作的筒管夹头6.1的上方设置一个压丝辊4，压丝辊的上方设置有横动装置3，丝束1通过导丝钩2、横动装置3和压丝辊4绕在工作筒管夹头轴6.1的至少一个纸管7.1上形成丝饼。压丝辊4通过转轴可转动的安装在支臂10的前端；支臂10通过绕轴9安装在支架8上，并可以绕轴9进行小幅度摆动(＜1°)。在卷绕过程中，压丝辊4需要以一定的压力和工作筒管夹头轴6.1上正在形成的丝饼相接触。在纺丝开始前，筒管夹头轴直接与压丝辊4相接触。为方便说明，将纺丝开始前筒管夹头轴圆心至转盘圆5心连线与转盘5垂直于地面的垂直直径之间形成的筒管夹头轴角度位置为0度，即筒管夹头轴圆心至转盘圆5心连线与转盘5垂直于地面的垂直直径相重合。压丝辊4圆心和转盘5圆心的连线与转盘5垂直于地面的垂直直径之间的角度为β。

图2显示了卷绕机在工作过程中某时刻Ti的工作状态。在纺丝过程中，随着纺丝时间的增加，筒管夹头轴6.1转动，卷绕在纸管7.1上的丝饼20的直径不断增大，压丝辊4和工作筒管夹头轴6.1之间的距离也不断加大。为了保持压丝辊4的位置在一允许的范围内，同时保证压丝辊4以一定的压力和工作筒管夹头轴6.1上的丝饼相接触，转盘5随着丝饼20直径的增大沿顺时针方向转动。

图3表示了卷绕机转盘传动装置的原理结构，转盘5的前端面可以转动地安装有筒管夹头轴6.1和6.2，筒管夹头轴的驱动电机13.1、13.2安装在转盘5的后端面。图中所示筒管夹头轴6.1是工作筒管夹头轴，轴上卷绕着正在形成的丝饼20，压丝辊4以一定的压力与丝饼20相接触。转盘5的驱动装置包括带有减速箱的电机14和传动装置12。传动装置12可以采用齿轮传动也可以采用齿形带传动。转盘驱动电机14可以采用步进电机，也可以采用伺服电机。当丝饼直径增大到预定数值D_i时，既丝饼直径Di每次的增量达到预先设定的转盘启动增量值时，转盘转过相应的角度增量Δα。控制***根据公式计算出该工作筒管夹头轴在转动圆周上的相应角度位置α_i以及该次应转动的角度增量Δα，本发明的卷绕机转盘传动装置即启动转盘旋转装置转盘驱动电机，输入与要转动的角度增量Δα相对应的脉冲，转盘转过角度增量Δα。

如图4所示，在任意纺丝时刻Ti，工作筒管夹头轴中心即丝饼中心应处的位置角度为α_i。在丝饼中心、压丝辊中心和转盘中心连接形成的三角形ABC中，压丝辊中心和转盘中心的连线长度A、丝饼中心和转盘中心的连线长度B均为已知数，只有压丝辊中心和丝饼中心的连线长度C随着丝饼直径的增加而变化，C＝(Di+d)/2，式中Di为纺丝过程中任意时刻的丝饼直径，d为压丝辊直径。根据余弦定理：C²＝A²+B²-2ABcos(α+β)，可以得出任意时刻的筒管夹头轴圆心与转盘圆心的连线与转盘垂直于地面的垂直直径之间的位置角度：

${\mathrm{\α}}_i=\arccos \frac{A^2+B^2-{\left(\frac{\mathrm{Di}+d}{2}\right)}^2}{2\mathrm{AB}}-\mathrm{\β}---\left(5\right)$

进而计算出转盘的转动Δα：

Δα＝α_i-α_i-1

在图5给出了一个具体的实施例。首先确定已知的各种纺丝参数，包括纺丝速度V、丝束纤度A、丝饼宽度H、丝饼密度ρ和纸筒管外径D。然后开始进行纺丝运动。

在该实施例中，纸管外径是126mm，设定的转盘启动增量值为2mm，即丝饼直径每增加2mm后，转盘转动一个相应的Δα角度。

开始卷绕时，既在T₀时刻，工作筒管夹头轴6.1的位置位于转盘的垂直中心线上，α₀＝0°，丝饼直径的增加会使压丝辊4微微上抬，控制***根据下列公式(4)计算丝饼的直径D1：

D1＝((4VA/10πHρ)T1+D²)^1/2

当丝饼直径增加2mm时，既当丝饼直径D1增加到128mm，控制***根据下列公式(5)：

α1＝arccos((A²+B²-(D1+d)²/4)/2AB)-β

计算得到此刻丝饼应处的筒管夹头轴角度位置α₁，此时，角度增量Δα＝α₁-0，控制***启动转盘顺时针转转过Δα后，转盘停止转动。因为压丝辊4始终接压在丝饼上，此刻随转盘的转动回到了原位。继续纺丝，丝饼直径的增加会使压丝辊4再次微微上抬，

在继续纺丝过程中，控制***根据下列公式(4)计算丝饼的直径D2：

D2＝((4VA/10πHρ)T2+D²)^1/2

当丝饼直径又增加2mm时，既丝饼直径D2增加到130mm时，，控制***再次根据公式(5)计算得到此刻丝饼应处的筒管夹头轴角度位置α₂：

α2＝arccos((A²+B²-(D2+d)²/4)/2AB)-β

此时，Δα＝α₂-α₁，控制***启动转盘顺时针转转过Δα后转盘停止转动。此时压丝辊4又随着转盘的转动回到了原位。如此循环，直到达到预先设定的纺丝时间Tmax，丝饼满卷，转盘快速转动，将满卷的丝饼转到下面的落筒位置，将原来空闲的筒管夹头轴6.2转到工作位置，移丝机构将丝束1从筒管夹头轴6.1上的丝饼20上切换到现在的工作筒管夹头轴6.2的多个纸管7.2上，开始一个新的卷绕过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种卷绕机转盘传动装置的控制方法，该方法用于连续绕线的卷绕机，所述卷绕机设置有转盘；在所述转盘上安装至少有一个可转动的筒管夹头轴；所述筒管夹头轴上装有至少一个纸筒管；在所述筒管夹头轴的外部设置有压丝辊；所述卷绕机纺丝过程中，通过所述转盘转动保证所述压丝辊的位置保持不变，且所述压丝辊与卷绕在所述纸筒管上的丝饼相接触；其特征在于：

步骤A：根据下列公式计算纺丝过程中任意时刻的丝饼直径Di：

Di＝((4VA/10πHρ)Ti+D²)^1/2

式中：Di——纺丝过程中任意时刻的丝饼直径；

Ti——纺丝过程中的任意时刻；

V——纺丝速度；

A——丝束纤度；

H——丝饼宽度；

ρ——丝饼密度；

D——纸筒管外；

步骤B：设定所述卷绕机在开始纺丝前，所述筒管夹头轴圆心至所述转盘圆心连线与所述转盘垂直直径之间形成的筒管夹头轴角度位置为0度，根据下列公式计算在纺丝过程中任意时刻的筒管夹头轴角度αi：

${\mathrm{\α}}_i=\arccos \frac{A^2+B^2-{\left(\frac{\mathrm{Di}+d}{2}\right)}^2}{2\mathrm{AB}}-\mathrm{\β}$

式中：αi——任意时刻的筒管夹头轴圆心与转盘圆心的连线与转盘垂直于地面的垂直直径之间的角度(°)；

A——压丝辊圆心到转盘圆心的距离；

B——筒管夹头轴圆心到转盘圆心的距离；

Di——纺丝过程中任意时刻的丝饼直径；

d——压丝辊直径；

β——压丝辊圆心和转盘圆心的连线与转盘垂直于地面的垂直直径之间的角度；

步骤C：当丝饼直径Di的增量达到预先设定的转盘启动增量值时，按下列公式计算转盘转动角度增量；转盘转动Δα角度：

Δα＝α_i-α_i-1

2.根据权利要求1所述的卷绕机转盘传动装置的控制方法，其特征在于，在所述步骤C中，利用带有减速箱的电机驱动装置转动所述转盘。

3.根据权利要求1所述的卷绕机转盘传动装置的控制方法，其特征在于，在所述转盘上安装有2个可转动的筒管夹头轴，当其中1个筒管夹头轴上丝饼卷绕达到规定的时间，转盘快速转动，使所述转盘快速转动到程序规定的位置，将丝束切换至另一个筒管夹头轴继续卷绕，完成自动卷绕切换过程。

Images