CN104495473A - 机外大卷装张力控制*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及纺织机械控制技术领域，具体涉及一种机外大卷装张力控制***，包括用于在收卷辊收卷织物过程中实时检测织物张力的张力传感器，张力传感器将检测到织物的张力转化为模拟量信号经过移动均值滤波传输给一控制器，该控制器将接收到的实时张力值与设定的张力值进行比较，若张力值具有偏差，控制器则根据收卷辊卷径来调整收卷辊、收卷主辊、收卷辅辊的转动扭矩，将实时张力值调整到设定值。在收卷辊的收卷过程中，收卷的卷径由小到大变化，在不同的操作过程中，进行相应的转距补偿，即启动的瞬间、加速、减速、停车时进行不同的转距补偿，在不同卷径时进行不同的转距补偿，这样就不会出现张力忽大忽小，能使得收卷的整个过程很稳定。

Description

机外大卷装张力控制***

技术领域

本发明涉及纺织机械控制技术领域，具体涉及一种机外大卷装张力控制***。

背景技术

张力在纺织行业中至关重要，布面的张力直接影响到布的质量好坏，张力过大会导致布面变形、门幅收缩，张力太小会导致布面起皱、不美观，收卷是纺织行业中，从原料到成品的最后一道工序，要把好这最后一道关，对收卷装置的要求也越来越高。

一般的收卷装置，只有单纯的摩擦或中心收卷，卷径要求不超过50CM，对张力控制的要求不高，当织物卷径达到100CM甚至超过100CM，且对收卷硬度和切边平齐度有很高要求的产品时，对张力控制要求就相当苛刻。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种机外大卷装张力控制***，其能够在收卷过程中，随收卷的卷径由小到大的，在收卷辊不同卷经时进行不同的转距补偿，这样就不会出现张力忽大忽小，能使得收卷的整个过程很稳定。

实现本发明的技术方案如下：

机外大卷装张力控制***，包括由中心电机驱动转动对织物进行收卷的收卷辊，由主辊电机驱动转动并收卷辊滚动配合的收卷主辊，由辅辊电机驱动转动并与收卷辊滚动配合的收卷辅辊，以及用于提升收卷辊上下运动的提升机构，其中，电机与其相对应的辊之间采用齿轮传动；

还包括用于在收卷辊收卷织物过程中实时检测织物张力的张力传感器，张力传感器将检测到织物的张力转化为模拟量信号经过移动均值滤波传输给一控制器，该控制器将接收到的实时张力值与设定的张力值进行比较，若张力值具有偏差，控制器则根据收卷辊卷径来调整收卷辊、收卷主辊、收卷辅辊的转动扭矩，将实时张力值调整到设定值。

采用了上述方案，收卷辊对织物进行收卷，在收卷过程中，随着收卷辊的卷径增大，提升机构对收卷辊进行不断的提升；张力传感器对收卷过程中的织物进行实时检测，并将检测的实时张力值传输给控制器，与设置在控制器中的张力值进行比较，若实时张力值与设定张力值之间具有偏差，控制器则根据收卷辊卷径来调整收卷辊、收卷主辊、收卷辅辊的转动扭矩，将实时张力值调整到设定值。在收卷辊的收卷过程中，收卷的卷径由小到大变化，为了保证恒张力或稍微变小的张力，要求主辊电机的输出转距也由小到大变化，同时在不同的操作过程，要进行相应的转距补偿，即启动的瞬间、加速、减速、停车时进行不同的转距补偿，在不同卷径时进行不同的转距补偿，这样就不会出现张力忽大忽小，能使得收卷的整个过程很稳定。

进一步地，所述收卷辊的卷径由控制器根据以下方式计算得出：

收卷辊转动一圈会产生一个脉冲信号给控制器，在收卷辊转动的一圈内，用作对收卷辊收卷织物长度进行计米的计米编码器所产生的脉冲数为P；计米编码器自身转动的单圈脉冲数为P1，与计米编码器同轴相连的计米压辊周长为C，则收卷辊的卷径D1＝C×(P/P1)/π。

进一步地，所述收卷辊的卷径由控制器根据以下方式计算得出：

在初始状态时，收卷辊圆心到收卷主辊圆心和收卷辅辊圆心的距离相等，收卷主辊圆心到收卷主辊与收卷辅辊之间中心点的距离记作L，收卷主辊的半径记作R，收卷辊的初始卷径记作r1,收卷辊圆心到收卷主辊与收卷辅辊之间中心点的距离记作a，由勾股定理可得：

提升机构将收卷辊的提升高度记作y1、y2、……yn，可得出提升后对应收卷辊的卷径r2、r3、……rn，

$r2=\sqrt{{(a+y1)}^2+L^2}-R,$

$r3=\sqrt{{(a+y2)}^2+L^2}-R,$

……

$\mathrm{rn}=\sqrt{{(a+\mathrm{yn})}^2+L^2}-R,$

收卷辊的卷径 $D2=2\×\mathrm{rn}=2\×(\sqrt{{(a+\mathrm{yn})}^2+L^2}-R).$

为了保证计算出的收卷辊卷径的精准，可以通过控制器计算出D1、D2的平均数，即卷径D＝(D1+D2)/2。

进一步地，所述张力传感器为0-300kg，对应0-10V的模拟电压的张力传感器。

附图说明

图1为本发明机外大卷装的收卷示意图；

图2为本发明控制***的原理框图；

图3为本发明中卷径计算示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进一步说明。

如图1、2，机外大卷装张力控制***，包括由中心电机1驱动转动对织物2进行收卷的收卷辊3，由主辊电机4驱动转动并收卷辊滚动配合的收卷主辊5，由辅辊电机6驱动转动并与收卷辊滚动配合的收卷辅辊7，以及用于提升收卷辊上下运动的提升机构，提升机构可以采用提升电机和由提升电机提升的用于支承收卷辊的支架，提升机构对收卷辊的提升高度能够根据其提升电机转动圈数来获知，这一技术本领域技术人员能够实现；当然在具体实施中还可以采用其他结构的提升机构，其中，中心电机、主辊电机、辅辊电机与各自相对应的辊之间采用齿轮传动。

还包括用于在收卷辊收卷织物过程中实时检测织物张力的张力传感器8，张力传感器将检测到织物的张力转化为模拟量信号经过移动均值滤波传输给一控制器9，控制器采用PID方式对张力传感器的张力进行调节，该控制器将接收到的实时张力值与设定的张力值进行比较，若张力值具有偏差，控制器则根据收卷辊卷径来调整收卷辊、收卷主辊、收卷辅辊的转动扭矩，将实时张力值调整到设定值。

中心收卷中，中心电机需要根据齿轮比和卷径来执行输出多大的扭矩和速度，齿轮比是已知的，卷径是有小到大实时变化的，***中必须实现卷径的实时更新功能，这样，中心电机的扭矩和速度才能配合张力变化作出正确的调整。本***中采用两种方法获取卷径大小，控制器对两个结果处理后，取两种结果的平均值作为瞬时卷径的有效值，中心电机根据瞬时卷径和齿轮比，执行相应的扭矩和速度。

收卷辊的卷径由控制器根据以下一种方式计算得出：

收卷辊转动一圈会产生一个脉冲信号给控制器，在收卷辊转动的一圈内，用作对收卷辊收卷织物长度进行计米的计米编码器所产生的脉冲数为P；计米编码器自身转动的单圈脉冲数为P1，与计米编码器同轴相连的计米压辊周长为C，则收卷辊的卷径D1＝C×(P/P1)/π。

参见图3，收卷辊的卷径还由控制器根据以下另一种方式计算得出：

在初始状态时，收卷辊圆心到收卷主辊圆心和收卷辅辊圆心的距离相等，收卷主辊圆心到收卷主辊与收卷辅辊之间中心点的距离记作L，收卷主辊的半径记作R，收卷辊的初始卷径记作r1,收卷辊圆心到收卷主辊与收卷辅辊之间中心点的距离记作a，由勾股定理可得：

提升机构将收卷辊的提升高度记作y1、y2、……yn，可得出提升后对应收卷辊的卷径r2、r3、……rn，

$r2=\sqrt{{(a+y1)}^2+L^2}-R,$

$r3=\sqrt{{(a+y2)}^2+L^2}-R,$

……

$\mathrm{rn}=\sqrt{{(a+\mathrm{yn})}^2+L^2}-R,$

收卷辊的卷径 $D2=2\×\mathrm{rn}=2\×(\sqrt{{(a+\mathrm{yn})}^2+L^2}-R).$

为了保证计算出的收卷辊卷径的精准，可以通过控制器计算出D1、D2的平均数，即卷径D＝(D1+D2)/2。

下面结合具体数据对本发明中两种计算方式进行验证说明：

根据第一种算法，收卷辊在中心电机的带动下转动一圈计米编码器所产生的脉冲数P＝3792，即收卷辊转动一圈而收卷织物长度产生的脉冲数；计米编码器自身转动一圈产生的脉冲数P1＝1024，与计米编码器同轴转动的计米压辊周长C＝191.7mm；则此时收卷辊的卷径D1＝C×(P/P1)/π＝191.7×(3792/1024)/3.1415＝225.9mm。

根据第二种算法，a＝140mm、yn＝60mm、L＝200mm、R＝170mm，

$r=\sqrt{{(140+60)}^2+{200}^2}-170=112.8$ D2＝2×r＝225.6mm。

根据两种算法得出最终卷径D＝(D1+D2)/2＝(225.9+225.6)/2＝225.75。

本张力控制***由控制单元控制器、执行单元中心收卷电机、主摩擦收卷电机、辅摩擦收卷电机和反馈单元张力传感器组成，对张力控制实行闭环矢量控制。收卷过程中，收卷的卷径由小到大变化，为了保证恒张力或稍微变小的张力，要求电机的输出转距也由小到大变化。同时在不同的操作过程，要进行相应的转距补偿，即启动的瞬间、加速、减速、停车时进行不同的转距补偿，在不同卷经时进行不同的转距补偿，这样就不会出现张力忽大忽小，能使得收卷的整个过程很稳定。

本***的张力控制不同于靠一般前后速度差形成的张力***，而是通过张力传感器对张力的PID调节，张力传感器0-300kg对应0-10V的模拟电压，***模拟量输入模块实时获取张力的大小，控制器把获取的张力经过移动均值滤波与***中的预设值进行比较，如发现有偏差，控制器通过高速的EthernetPower Link总线通信，中心收卷、主摩擦收卷、辅摩擦收卷根据偏差相互协调动作，中心收卷根据收卷辊卷径和齿轮比、主摩擦收卷和辅摩擦收卷和根据齿轮比和摩擦辊直径输出相应的扭矩，快速实时的把张力调整到预定值。

Claims (4)

1.机外大卷装张力控制***，其特征在于：包括由中心电机驱动转动对织物进行收卷的收卷辊，由主辊电机驱动转动并收卷辊滚动配合的收卷主辊，由辅辊电机驱动转动并与收卷辊滚动配合的收卷辅辊，以及用于提升收卷辊上下运动的提升机构，其中，电机与其相对应的辊之间采用齿轮传动；

还包括用于在收卷辊收卷织物过程中实时检测织物张力的张力传感器，张力传感器将检测到织物的张力转化为模拟量信号经过移动均值滤波传输给一控制器，该控制器将接收到的实时张力值与设定的张力值进行比较，若张力值具有偏差，控制器则根据收卷辊卷径来调整收卷辊、收卷主辊、收卷辅辊的转动扭矩，将实时张力值调整到设定值。

2.根据权利要求1所述的机外大卷装张力控制***，其特征在于,所述收卷辊的卷径由控制器根据以下方式计算得出：

收卷辊转动一圈会产生一个脉冲信号给控制器，在收卷辊转动的一圈内，用作对收卷辊收卷织物长度进行计米的计米编码器所产生的脉冲数为P；计米编码器自身转动的单圈脉冲数为P1，与计米编码器同轴相连的计米压辊周长为C，则收卷辊的卷径D1＝C×(P/P1)/π。

3.根据权利要求1或2所述的机外大卷装张力控制***，其特征在于,所述收卷辊的卷径由控制器根据以下方式计算得出：

在初始状态时，收卷辊圆心到收卷主辊圆心和收卷辅辊圆心的距离相等，收卷主辊圆心到收卷主辊与收卷辅辊之间中心点的距离记作L，收卷主辊的半径记作R，收卷辊的初始卷径记作r1,收卷辊圆心到收卷主辊与收卷辅辊之间中心点的距离记作a，由勾股定理可得：

提升机构将收卷辊的提升高度记作y1、y2、……yn，可得出提升后对应收卷辊的卷径r2、r3、……rn，

$r2=\sqrt{{(a+y1)}^2+L^2}-R,$

$r3=\sqrt{{(a+y2)}^2+L^2}-R,$

……

$\mathrm{rn}=\sqrt{{(a+\mathrm{yn})}^2+L^2}-R,$

收卷辊的卷径 $D2=2\×\mathrm{rn}=2\×(\sqrt{{(a+\mathrm{yn})}^2+L^2}-R).$

4.根据权利要求1所述的机外大卷装张力控制***，其特征在于,所述张力传感器为0-300kg，对应0-10V的模拟电压的张力传感器。