微電腦控制多電機粗紗機的製作方法
2023-05-05 18:41:56
專利名稱：微電腦控制多電機粗紗機的製作方法
專利說明
一、技術領域本實用新型涉及一種紡織機械，特別是一種用於紡制粗紗的微電腦控制多電機棉紡粗紗機。
二背景技術：
在現有的粗紗機上，由一臺主電機傳動，通過複雜的機械傳動鏈實現餵入裝置、牽伸機構、加捻機構、卷繞機構及龍筋升降機構之間的運動匹配。為滿足不同品種的紡紗工藝要求，現有的粗紗機具有以下特點1、為使粗紗定量符合工藝設計要求，需選用不同的牽伸齒輪，來達到所需的前後牽伸區的牽伸分配比；2、捻度是錠翼轉速與前羅拉輸出速度之比，為使錠翼與羅拉的運轉速度符合工藝設計要求，需合理選擇捻度齒輪；3、由於筒管卷繞速度與下龍筋升降速度隨著粗紗卷繞直徑的增大而按一定的比例下降，需要通過曲線錐輪變速機構以及複雜的成形換向機構，來獲得粗紗的雙錐形卷裝；4、為使不同品種的粗紗在紡紗過程中得到適宜的張力，粗紗機上還設置有張力棘輪與二種張力變換齒輪，以便通過這三種工藝變換齒輪間不同的搭配，實現錐輪皮帶每次不同的移動量，來得到不同品種、不同卷繞直徑時的卷繞速度；5、通過升降齒輪的變化來調節下龍筋的升降速度，使之與筒管的卷繞速度同步匹配，實現粗紗按一定的卷繞密度卷繞。
為實現上述功能，在傳統粗紗機上配置了142餘種的工藝變換齒輪，其中80餘種為捻度工藝變換齒輪和牽伸工藝變換齒輪，20餘種為升降工藝變換齒輪，40餘種為張力棘輪與張力變換齒輪。這種粗紗機的缺點是1、結構複雜、製造成本高；2、調試和維修繁瑣、麻煩；3、粗紗質量水平低。
三、實用新型內容本實用新型的目的是要克服現有技術的缺點，提供一種結構簡單、製造難度低，操作、使用、調試和維修方便且粗紗質量水平高的微電腦控制多電機粗紗機。
本實用新型的上述目的通過以下技術方案實現本實用新型所述的微電腦控制多電機粗紗機，包括餵入裝置、牽伸機構、加捻機構、卷繞機構和升降機構，所述餵入裝置由一組導條輥連接而成；牽伸機構由一組羅拉連接而成；加捻機構包括錠翼、假捻器、上龍筋；卷繞機構包括筒管、筒管齒輪、下龍筋，筒管與筒管齒輪連接，筒管齒輪安裝在下龍筋上；升降機構包括升降齒輪和升降齒條託架，升降齒輪安裝在升降齒條託架上，其特徵是所述餵入裝置還包括導條電機M7、餵入傳動段18，導條電機M7通過餵入傳動段18與一組導條輥連接；牽伸機構還包括牽伸電機M4、M5、M6和牽伸傳動段，牽伸電機M4通過牽伸傳動段與羅拉連接，牽伸電機M5通過牽伸傳動段與羅拉連接，牽伸電機M6通過牽伸傳動段與羅拉連接；加捻機構還包括加捻電機M1、加捻傳動段，加捻電機M1通過加捻傳動段與加捻機構連接；卷繞機構還包括卷繞電機M2、卷繞傳動段，卷繞電機M2通過卷繞傳動段與卷繞機構連接；升降機構還包括升降電機M3、升降傳動段、換向齒輪箱、離合器、齒輪箱傳動段，升降電機M3通過升降傳動段與換向齒輪箱的一端連接，換向齒輪箱的另一端通過齒輪箱傳動段與升降齒輪連接。所述的餵入裝置由導條電機驅動；牽伸機構、加捻機構、卷繞機構和升降機構分別由各自獨立的電機驅動，各電機的運轉由控制系統同步控制。
為使各機構之間的控制電機轉速能互相匹配，確保粗紗成形良好，所述微電腦控制多電機粗紗機的控制系統按一定的數學模型規律，同步控制各電機的協調運轉。
所述微電腦控制多電機粗紗機控制系統包括主控制器B、帶有觸控螢幕的參數儀A、具有張力檢測功能的傳感器C和控制單元D1、D2、D3、D4、D5、D6，參數儀A和傳感受器C均與主控制器B連接，電機M1、M2、M3、M4、M5、M6分別通過控制單元D1、D2、D3、D4、D5、D6與主控制器B連接。主控制器根據參數儀和傳感器中預先設置的工藝參數，按一定的數學模型規律，通過控制單元來調節各電機的轉速。主控制器可以是根據粗紗機的特點而設計的專用微電腦。由四列羅拉對組成的牽伸機構，二、三以及後羅拉分別直接與三臺電機的出軸相固連，每臺電機的輸出軸端均接有同軸傳感器，將檢測到的電機轉速信號反饋給電機的控制單元，實現閉環控制。當改變紡紗品種，牽伸比以及牽伸分配工藝需要改變時，即可通過主控制器改變三臺羅拉電機的轉速來實現。
為防止棉條產生意外伸長，提高成紗質量，所述的微電腦控制多電機粗紗機，將餵入裝置中導條輥的傳動與牽伸機構分開，另設置一臺獨立的導條電機單獨傳動第一列導條輥，再以相同的線速度比傳動其餘的導條輥，由主控制器直接驅動導條電機的轉速，可以適應不同品種的棉條具有不同的纖維抱合力時，採用不同的餵入比。
所述的微電腦控制多電機粗紗機由一臺加捻電機獨立控制錠翼的運轉，需要改變粗紗捻度時，主控制器以錠翼的轉速為基準，將計算所得前羅拉轉速的信號發送給前羅拉電機的控制單元，驅動前羅拉電機帶動前羅拉運轉，同時，三羅拉和四羅拉的控制單元以預定的牽伸比隨動控制三羅拉和四羅拉的運轉。
本實用新型所述的微電腦控制多電機粗紗機中，卷繞電機由主控制器、控制單元驅動，通過傳動段帶動筒管運轉；下龍筋固裝在升降齒條上隨升降軸的迴轉作上下直線運動，帶動筒管作螺旋式上升或下降。升降電機啟動後做一個方向的運轉，由主控制器分別發送脈衝信號給兩個固裝在同一傳動軸上的換向電磁離合器，通過兩個電磁離合器的分別吸合與斷開，改變升降軸的運轉方向，完成下龍筋的換向。
本實用新型所述的粗紗機具有以下優點
1、本實用新型所述微電腦控制多電機粗紗機的餵入裝置、牽伸機構、加捻機構、卷繞機構、升降機構，由於採用了獨立的電機傳動，其機構簡化、製造難度低；2、本實用新型所述微電腦控制多電機粗紗機的主控制器是根據粗紗機的特點而設計的專用微電腦，在資源配置、運算方法、程序結構等方面作了優化，反應時間短、數據處理快、控制準確、實時性好，操作使用、調試和維修方便；3、本實用新型所述微電腦控制多電機粗紗機由於採用微電腦控制，粗紗質量水平高。
四
圖1為本實用新型的結構示意圖。
圖2為本實用新型的電氣控制框圖。
五具體實施方式
下面通過具體實例對本實用新型更詳細地描述。
如圖所示，1、2、3、4、5是導條輥，6是後羅拉、7是三羅拉、8是二羅拉、9是前羅拉，10是錠翼，11是假捻器，12是筒管，13是筒管齒輪，14是上龍筋，15是下龍筋，16是升降齒輪，17是升降齒條託架，18餵入傳動段，19、20、21是牽伸傳動段，22是加捻傳動段，23是卷繞傳動段，24是升降傳動段，25是換向齒輪箱，26是離合器，27是齒輪箱傳動段，28是棉條桶，29是棉條，30是粗紗條，M1是加捻電機，M2是卷繞電機，M3是升降電機，M4、M5、M6是牽伸電機，M7是導條電機，A是參數儀，B是主控制器，C是傳感器，D1、D2、D3、D4、D5、D6是控制單元，P1、P2、P3、P4、P5、P6是旋轉編碼器。
本實用新型的參數儀A採用觸控螢幕來完成人機對話的功能，可以預先設置的紡紗工藝參數有錠翼轉速、滿紗轉速、棉條餵入比、主區牽伸比、後區牽伸比、捻度值、張力值設定、卷繞係數、卷繞密度、每層厚度、特徵係數、成形角度等，傳送給主控制器B對紡紗過程進行控制，主控制器B是根據粗紗機的特點而設計的專用微電腦，在資源配置、運算方法、程序結構等方面作了優化，反應時間短、數據處理快、控制準確、實時性好，從主控制器B將檢測或計算的實時狀態傳送到參數儀A的觸控螢幕上顯示當前錠速、當前計長、當前卷繞層數、紡紗張力等。
在圖1中，棉條29從條桶28中被牽引，進入餵入裝置，分別通過導條輥1、2、3、4、5導入牽伸機構，第一列導條輥5由導條電機M7單獨驅動，由主控制器B根據棉條29餵入比以及後羅拉6的轉速，計算出導條輥5的轉速，根據該部分的速度變化情況及精度要求，採用將控制信號直接輸出給導條電機M7的控制方法。
牽伸機構包括四列羅拉對6、7、8、9，其中二羅拉8、三羅拉7、後羅拉6的一端分別通過傳動段19、20、21與伺服電機M4、M5、M6的出軸相固連，伺服電機M4、M5、M6與主控制器B之間分別是作為控制單元的伺服控制器D4、D5、D6。牽伸裝置的二羅拉8，通過傳動段19與前羅拉9以固定的轉速比來運轉。牽伸裝置可由三列羅拉對組成，即抽去二羅拉8。
進入牽伸機構的棉條29經過後羅拉6的握持鉗口，分別經過牽伸機構的三羅拉7、二羅拉8、前羅拉9的牽伸，被拉長拉細成粗紗條30。
主控制器B根據預先設置在參數儀A中的紡紗工藝參數錠翼轉速、滿紗轉速、主區牽伸比、後區牽伸比、捻度值，按照一定的傳動要求計算出四列羅拉的轉速，通過RS-485通訊方式，在主控制器B與伺服控制器D4、D5、D6之間進行數據傳輸。
每一個伺服電機M4、M5、M6內部都分別帶有一個旋轉編碼器P4、P5、P6，在伺服電機和伺服控制器之間以中斷方式進行閉環控制。
採用上述方法對牽伸倍數的控制相當精確，而且可以無級調整，因此，對粗紗定量的理論控制也是非常精確的。
在加捻機構中，錠翼10安裝在上龍筋14上，其轉速是粗紗機的主要指標，粗紗機通過傳動段22由加捻電機M1單獨驅動錠翼10。
主控制器B以RS-485通訊方式，與作為控制單元D1的變頻器進行數據傳輸。旋轉編碼器P1檢測錠翼的實際轉速，通過在程序中採用中斷程序的處理方式，將編碼器的脈衝信號直接接到主控制器B外部的中斷信號源上，當編碼器信號脈衝出現時，每一個脈衝產生一次中斷，中斷處理程序運行一次累加，保證計數的準確，確保錠翼10的轉速符合工藝設計的要求。
在卷繞機構中，粗紗要卷繞成雙錐型卷裝，筒管需作兩個方向的運動繞錠翼中杆作圓周運動的同時隨下龍筋作上下直線運動。
在本實用新型所述的微電腦控制多電機粗紗機卷繞機構中，筒管12插在安裝在下龍筋15上的筒管齒輪13和錠翼10的中杆之間，筒管齒輪13通過傳動段23由卷繞電機M2單獨驅動。
主控制器B按照粗紗卷繞成形規律的數學模型，計算出每繞一層粗紗時筒管12的理論卷繞速度，以RS-485通訊方式與作為控制單元D2的變頻器進行數據傳輸，驅動筒管按一定的規律進行迴轉。
安裝在卷繞電機M2內部的旋轉編碼器P2，用於檢測筒管12的實際轉速，通過在程序中採用中斷程序的處理方式，將信號脈衝傳送到主控制器B，確保粗紗張力穩定。
在前羅拉9與錠翼10頂部的假捻器11之間，安裝有能檢測粗紗張力的傳感器C，實時檢測前羅拉9與假捻器11之間粗紗的張力值，並反饋給主控制器B，與預先設定的張力值作比較，超出允許的波動範圍，主控制器B發出控制信號，微調卷繞電機M2的轉速，使傳感器C測得的紡紗張力在預定的範圍內。傳感器C實時調整紡紗張力，並可消除棉紡廠因溫溼度、原材料等的變化而引起的粗紗張力波動，實現真正的恆張力紡紗。
在升降機構中，下龍筋15安裝在升降齒條託架17上，升降齒輪16通過傳動段27與換向齒輪箱25相接，該齒輪箱具有自鎖功能，通過兩個離合器26實現自動改變升降齒輪16迴轉方向，實現下龍筋17的升降運動。換向齒輪箱25由升降電機M3通過傳動段24單獨驅動。
主控制器B按照粗紗卷繞成形規律的數學模型以及預先設定在參數儀A中的成形角度，計算出每繞一層粗紗時，筒管12升降的動程，以RS-485通訊方式與變頻器D3進行數據傳輸，驅動下龍筋15作升降運動，結合筒管12的迴轉，卷繞成雙錐形的粗紗卷裝。
旋轉編碼器P3用於檢測筒管12的實際升降速度，通過在程序中採用中斷程序的處理方式，將信號脈衝傳送到主控制器B，確保粗紗成形良好。
粗紗條29經過加捻機構、卷繞機構、升降機構的共同作用後，卷繞成形狀良好的雙錐形粗紗卷裝。
權利要求1.一種微電腦控制多電機粗紗機，包括餵入裝置、牽伸機構、加捻機構、卷繞機構和升降機構，所述餵入裝置由一組導條輥(1、2、3、4、5)連接而成；牽伸機構由一組羅拉(6、7、8、9)連接而成；加捻機構包括錠翼(10)、假捻器(11)、上龍筋(14)；卷繞機構包括筒管(12)、筒管齒輪(13)、下龍筋(15)，筒管(12)與筒管齒輪(13)連接，筒管齒輪(13)安裝在下龍筋(15)上；升降機構包括升降齒輪(16)和升降齒條託架(17)，升降齒輪(16)安裝在升降齒條託架(17)上，其特徵是所述餵入裝置還包括導條電機(M7)、餵入傳動段(18)，導條電機(M7)通過餵入傳動段(18)與一組導條輥(1、2、3、4、5)連接；牽伸機構還包括牽伸電機(M4、M5、M6、)、牽伸傳動段(19、20、21)，牽伸電機(M4)通過牽伸傳動段(19)與羅拉(8、9)連接，牽伸電機(M5)通過牽伸傳動段(20)與羅拉(7)連接，牽伸電機(M6)通過牽伸傳動段(21)與羅拉(6)連接；加捻機構還包括加捻電機(M1)、加捻傳動段(22)，加捻電機(M1)通過加捻傳動段(22)與加捻機構連接；卷繞機構還包括卷繞電機(M2)、卷繞傳動段(23)，卷繞電機(M2)通過卷繞傳動段(23)與卷繞機構連接；升降機構還包括升降電機(M3)、升降傳動段(24)、換向齒輪箱(25)、離合器(26)、齒輪箱傳動段(27)，升降電機(M3)通過升降傳動段(24)與換向齒輪箱(25)的一端連接，換向齒輪箱(25)的另一端通過齒輪箱傳動段(27)與升降齒輪(16)連接。
2.根據權利要求1所述的微電腦控制多電機粗紗機，其特徵是所述微電腦控制多電機粗紗機控制系統包括主控制器(B)、帶有觸控螢幕的參數儀(A)、具有張力檢測功能的傳感器(C)和控制單元(D1、D2、D3、D4、D5、D6)，參數儀(A)和傳感受器(C)均與主控制器(B)連接，電機(M1、M2、M3、M4、M5、M6)分別通過控制單元(D1、D2、D3、D4、D5、D6)與主控制器(B)連接。
3.根據權利要求2所述的微電腦控制多電機粗紗機，其特徵是所述餵入裝置中的第一列導條輥(5)與電機(M7)連接，電機(M7)與主控制器(B)連接。
4.根據權利要求1或2所述的微電腦控制多電機粗紗機，其特徵是所述牽伸電機(M4、M5、M6)和卷繞電機(M2)是伺服電機。
5.根據權利要求1或2所述的微電腦控制多電機粗紗機，其特徵是所述牽伸電機(M4、M5、M6)卷繞電機(M2)、加捻電機(M1)和升降電機(M3)是變頻電機。
專利摘要本實用新型公開了一種由微電腦控制的用於紡制粗紗的多電機傳動的棉紡粗紗機。它包括分別由獨立電機驅動的餵入裝置、牽伸、加捻、卷繞及龍筋升降機構，這種粗紗機通過微電腦、多個檢測傳感器、驅動控制器組成的閉環控制系統，按一定的數學模型規律，控制各電機的同步運轉，實現粗紗卷繞所需的各種同步匹配的要求，本實用新型粗紗機結構簡單，使用和維護方便，粗紗質量好。廣泛運用於棉紡機械中。
文檔編號D01H1/20GK2647877SQ0322155
公開日2004年10月13日 申請日期2003年4月30日 優先權日2003年4月30日
發明者湯堅, 顧菊民, 吳克明, 沈麗芳, 周鐳 申請人:江蘇宏源紡機股份有限公司