CN113753675A - 一种直线运动机构及具有该机构的卷绕装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种直线运动机构及具有该机构的卷绕装置，涉及卷绕装置技术领域；该直线运动机构包括：伺服电机；传动转化组件，用于将伺服电机的转动运动转化为直线运动；伺服控制器，用于控制伺服电机转动。本申请实施例提出了一种直线往复运动机构，采用伺服电机驱动，能够替代机械凸轮组件实现直线往复运动，且摒弃了传统横动机构的使用弊端，且V和T可以根据实际需求进行灵活调整，满足不同的工艺需求；还提出了一种卷绕装置，采用了上述直线往复运动机构，由直线往复运动机构驱动导纱器往复移动，配合筒纱摩擦辊带动筒纱转动，来实现纱线的卷绕作业。

Description

一种直线运动机构及具有该机构的卷绕装置
技术领域
本发明涉及卷绕装置技术领域，具体是一种直线运动机构及具有该机构的卷绕装置。
背景技术
卷绕装置是应用于线材收卷的一种常见设备，尤其是在纺纱领域的应用尤为广泛，如图1所示，其为卷绕装置的基本原理，运行时，由摩擦辊300带动纱筒100转动，配合横动机构200带动纱线400沿着摩擦辊的轴向往复移动实现卷绕。
传统的横动机构一般是通过机械凸轮横动技术来设计的，这就导致传统的横动机构冲击大，且当横动速度过大时，运动装置振动加剧，导致凸轮曲线磨损严重，同时传统的横动还存在着速度上限（不大于400米/分）；除此之外，现有的高速卷绕筒纱主要采用槽筒曲线往复运动实现筒纱成型，由于槽筒导纱曲线是固定不变的，在筒纱直径增大到某一定值时，导纱往复一次中，纱卷的转速恰好为整数，这时筒纱上相邻的两层纱线便重合在一起，会出现纱线叠绕现象，导致乱纱。
发明内容
本发明的目的在于提供一种主题，以解决上述问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种直线往复运动机构，包括：
伺服电机；
传动转化组件，用于将伺服电机的转动运动转化为直线运动；
伺服控制器，用于控制伺服电机转动以使伺服电机的运动曲线满足以下条件：
在时间t位于0≤t＜T/15、14T/15≤t＜16T/15和29T/15≤t＜2T这三个区间时，
v=V*（1-cos15t）/2，a=(π*V2*sin15t)/2，j=(π2*V3*cos15t)/2；
在时间t位于T/15≤t＜14T/15和16T/15≤t＜29T/15这两个区间时，
v=V，a=0，j=0，其中v为速度，a为加速度，j为跃度，T和V为常数，T为导程，V为横动速度。
一种卷绕装置，包括基座以及设置于基座的上述直线往复运动机构；
还包括：
导向器组件，用于引导纱线运动，所述导向器组件滑动安装在基座上；
连接件，用于连接基座和直线往复运动机构，以使基座被直线往复运动机构驱动；
筒纱摩擦辊，用于带动筒纱转动。
在进一步的方案中：所述直线往复运动机构中的传动转化组件包括固定于伺服电机输出端的传动轮、设置于传动轮两侧的支撑轮以及缠绕于传动轮和支撑轮的同步带，所述支撑轮转动安装在基座上。
在进一步的方案中：所述导向器组件包括固定安装于基座的滑动导轨、滑动安装于滑动导轨的滑块以及固定安装于滑块的导纱器。
在进一步的方案中：还包括至少一个张紧机构，用于实现同步带的张紧。
在进一步的方案中：所述张紧机构包括：
电机安装座，用于安装伺服电机，所述电机安装座滑动安装在基座上；
弹簧张紧器一，一端与电机安装座连接，另一端与基座连接。
在进一步的方案中：所述张紧机构包括：
张紧轮，所述张紧轮的外轮面与同步带接触；
固定座，固定安装在基座上；
弹簧张紧器二，一端与张紧轮连接，另一端与固定座连接。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：
本申请实施例提出了一种直线往复运动机构，采用伺服电机驱动，能够替代机械凸轮组件实现直线往复运动，且摒弃了传统横动机构的使用弊端，且V和T可以根据实际需求进行灵活调整，满足不同的工艺需求；还提出了一种卷绕装置，采用了上述直线往复运动机构，由直线往复运动机构驱动导纱器往复移动，配合筒纱摩擦辊带动筒纱转动，来实现纱线的卷绕作业，采用伺服电机驱动的方式来替代机械凸轮，能够对叠绕和硬边现象进行有效防范，同时降低了高速卷绕下的机械冲击，降低了能耗，使得装置能够进行高速（大于400米/分钟）精密卷绕，另外，只需改变参数就可以适应不同纱筒成型的品种和规则，无需更换零件。
附图说明
图1为卷绕装置的基本原理示意图。
图2为本申请一种实施例中直线往复运动机构中的伺服电机的运动曲线。
图3为本申请一种实施例中卷绕装置的结构示意图。
图4为本申请另一种实施例中卷绕装置的结构示意图。
附图标记注释：1-基座、2-同步带、3-滑动导轨、4-电机安装座、5-弹簧张紧器一、6-伺服电机、7-传动轮、8-支撑轮、9-导纱器、10-锁紧块、11-滑块、12-筒纱摩擦辊、13-张紧轮、14-弹簧张紧器二、15-固定座。
具体实施方式
以下实施例会结合附图对本发明进行详述，在附图或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在实际应用中，各部件的形状、厚度或高度可扩大或缩小。本发明所列举的各实施例仅用以说明本发明，并非用以限制本发明的范围。对本发明所作的任何显而易知的修饰或变更都不脱离本发明的精神与范围。
请参阅图2，本申请的一种实施例中，一种直线往复运动机构，包括：
伺服电机；
传动转化组件，用于将伺服电机的转动运动转化为直线运动；
伺服控制器，用于控制伺服电机转动以使伺服电机的运动曲线满足以下条件：
在时间t位于0≤t＜T/15、14T/15≤t＜16T/15和29T/15≤t＜2T这三个区间时，
v=V*（1-cos15t）/2，a=(π*V2*sin15t)/2，j=(π2*V3*cos15t)/2；
在时间t位于T/15≤t＜14T/15和16T/15≤t＜29T/15这两个区间时，
v=V，a=0，j=0，其中v为速度，a为加速度，j为跃度，T和V为常数，T为导程，V为横动速度。
具体的，也可以参阅图2以及表1
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表1
需要说明的是，所述传动转化组件的具体结构不加限定，只需满足能够将伺服电机的转动运动转化为直线运动的条件即可，例如可以采用皮带轮机构、也可以采用钢丝绳组件等，在这里不做赘述。
可以理解的，本实施例在实际运行时，可以有效替代机械凸轮组件来完成直线往复运动，摒弃了传统横动机构的使用弊端，且V和T可以根据实际需求进行灵活调整，满足不同的工艺需求。
请参阅图3，本申请的一种实施例中，一种卷绕装置，包括基座1以及设置于基座1的上述直线往复运动机构；
还包括：
导向器组件，用于引导纱线运动，所述导向器组件滑动安装在基座1上；
连接件，用于连接基座1和直线往复运动机构，以使基座1被直线往复运动机构驱动；
筒纱摩擦辊12，用于带动筒纱转动。
需要说明的是，所述导向器组件的具体数量不加限定，在附图所示的卷绕装置中，所述导向器组件的数量为两个，但在具体实施时，也可以为一个或者大于两个。
可以理解的，本实施例在实际运行时，由直线往复运动机构驱动导纱器9往复移动，配合筒纱摩擦辊12带动筒纱转动，来实现纱线的卷绕作业，采用伺服电机驱动的方式来替代机械凸轮，能够对叠绕和硬边现象进行有效防范，同时降低了高速卷绕下的机械冲击，降低了能耗，使得装置能够进行高速（大于400米/分钟）精密卷绕。
另外需要说明的是，本实施例示出的卷绕装置是以纱线卷绕为例的，但是在实际应用中，也可以是其他线材的卷绕装置，例如钢丝线、棉线等，在这里不做赘述。
在本实施例的一种情况中，所述直线往复运动机构中的传动转化组件包括固定于伺服电机6输出端的传动轮7、设置于传动轮7两侧的支撑轮8以及缠绕于传动轮7和支撑轮8的同步带2，所述支撑轮8转动安装在基座1上，即传动传动组件采用了皮带轮结构，当然在其他情况中，也可以采用其他结构，例如钢丝绳组件，而若采用钢丝绳组件，则可将传动轮7和支撑轮8替换为钢丝轮，在这里不做赘述。
在本实施例的一种情况中，所述导向器组件包括固定安装于基座1的滑动导轨3、滑动安装于滑动导轨3的滑块11以及固定安装于滑块11的导纱器9，即导纱器9通过直线滑轨副安装于所述基座1。
在上述两种情况中，传动转化组件采用了皮带轮结构，导向器组件采用了滑轨副的方式，在此前提下，所述连接件为锁紧块10,锁紧块10将同步带2锁紧在滑块11上，完成直线往复运动机构与导向器组件的传动连接，当然，在其他的应用实例中，根据传动转化组件和导向器组件的不同结构，连接件对应的也可以采用其他结构，在这里不做赘述。
请参阅图3-4，本申请的一种实施例中，一种卷绕装置，除了包括上述卷绕装置的组件外，还包括至少一个张紧机构，用于实现同步带2的张紧，保证传动精度。
需要说明的是，本实施例同样是在采用了皮带轮结构的前提下实现的，在其他实施例中，张紧机构可以视情况而设置，例如若采用了钢丝绳机构，则同样可以设置张紧机构来实现钢丝绳的张紧。
在本实施例的一种情况中，所述张紧机构包括：
电机安装座4，用于安装伺服电机6，所述电机安装座4滑动安装在基座1上；
弹簧张紧器一5，一端与电机安装座4连接，另一端与基座1连接。
可以理解的，上述张紧机构可以通过弹簧张紧器一5实现电机安装座4的弹性浮动，从而实现传动轮7的弹性浮动，进而起到了皮带张紧作用。
在本实施例的一种情况中，所述张紧机构包括：
张紧轮13，所述张紧轮13的外轮面与同步带2接触；
固定座15，固定安装在基座1上；
弹簧张紧器二14，一端与张紧轮13连接，另一端与固定座15连接。
可以理解的，上述张紧机构可以通过弹簧张紧器二14实现张紧轮13的弹性浮动，从而起到皮带张紧作用。
需要说明的是，上述两种张紧机构可以同时设置，也可以单独设置，即只设置其中的一个，根据实际情况灵活选择，在这里不做赘述。
总结来说，本申请实施例提出了一种直线往复运动机构，采用伺服电机驱动，能够替代机械凸轮组件实现直线往复运动，且摒弃了传统横动机构的使用弊端，且V和T可以根据实际需求进行灵活调整，满足不同的工艺需求；还提出了一种卷绕装置，采用了上述直线往复运动机构，由直线往复运动机构驱动导纱器9往复移动，配合筒纱摩擦辊12带动筒纱转动，来实现纱线的卷绕作业，采用伺服电机驱动的方式来替代机械凸轮，能够对叠绕和硬边现象进行有效防范，同时降低了高速卷绕下的机械冲击，降低了能耗，使得装置能够进行高速（大于400米/分钟）精密卷绕，另外，只需改变参数就可以适应不同纱筒成型的品种和规则，无需更换零件。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (7)

1.一种直线往复运动机构，其特征在于，包括：
伺服电机；
传动转化组件，用于将伺服电机的转动运动转化为直线运动；
伺服控制器，用于控制伺服电机转动以使伺服电机的运动曲线满足以下条件：
在时间t位于0≤t＜T/15、14T/15≤t＜16T/15和29T/15≤t＜2T这三个区间时，
v=V*（1-cos15t）/2，a=(π*V2*sin15t)/2，j=(π2*V3*cos15t)/2；
在时间t位于T/15≤t＜14T/15和16T/15≤t＜29T/15这两个区间时，
v=V，a=0，j=0；
其中v为速度，a为加速度，j为跃度，T和V为常数，T为导程，V为横动速度。
2.一种卷绕装置，其特征在于，包括基座以及设置于基座的如权利要求1所述的直线往复运动机构；还包括：
导向器组件，用于引导纱线运动，所述导向器组件滑动安装在基座上；
连接件，用于连接基座和直线往复运动机构，以使基座被直线往复运动机构驱动；
筒纱摩擦辊，用于带动筒纱转动。
3.根据权利要求2所述的卷绕装置，其特征在于，所述直线往复运动机构中的传动转化组件包括固定于伺服电机输出端的传动轮、设置于传动轮两侧的支撑轮以及缠绕于传动轮和支撑轮的同步带，所述支撑轮转动安装在基座上。
4.根据权利要求3所述的卷绕装置，其特征在于，所述导向器组件包括固定安装于基座的滑动导轨、滑动安装于滑动导轨的滑块以及固定安装于滑块的导纱器。
5.根据权利要求4所述的卷绕装置，其特征在于，还包括至少一个张紧机构，用于实现同步带的张紧。
6.根据权利要求5所述的卷绕装置，其特征在于，所述张紧机构包括：
电机安装座，用于安装伺服电机，所述电机安装座滑动安装在基座上；
弹簧张紧器一，一端与电机安装座连接，另一端与基座连接。
7.根据权利要求5所述的卷绕装置，其特征在于，所述张紧机构包括：
张紧轮，所述张紧轮的外轮面与同步带接触；
固定座，固定安装在基座上；
弹簧张紧器二，一端与张紧轮连接，另一端与固定座连接。
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