一種高速彈力絲機的卷繞控制方法及其卷繞控制裝置的製作方法
2023-05-12 02:18:41
專利名稱：一種高速彈力絲機的卷繞控制方法及其卷繞控制裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及用於高速彈力絲機上對彈力絲成品進行卷繞控制的方法以及卷繞控 制裝置。
背景技術：
化纖長絲加工的流程大致可分為以下四道工序將聚酯切片加工成預取向原絲、 將預取向原絲加工成彈力絲、將彈力絲織造成面料、對面料進行處理及染色。其中，在將預 取向原絲加工成彈力絲的工序中，預取向原絲通過高速彈力絲機加工成彈力絲，彈力絲成 品通常需要卷繞在紙筒上，形成標準為5kg/個的錐形絲卷，供後道工序的織機(如噴水織 機、噴氣織機等)織造成化纖或混合面料。隨著織造技術的進步，目前的噴水織機、噴氣織機越來越高速化，彈力絲作為緯線 在這些織機上的抽取速度普遍超過了 lkm/min。如圖1所示，如果彈力絲2在紙筒1上恆速 卷繞從而繞製得很整齊，則在織機進行高速抽絲時，退卷的彈力絲2很容易由於互相重疊 嵌頓而被拉斷。織造過程中緯絲的頻繁斷絲將嚴重影響生產速度，增大操作人員的操作強度。為改善彈力絲的卷繞效果，彈力絲機上的卷取機構普遍採用了防疊卷繞機制。該 卷繞機制如圖2所示，是使彈力絲2在紙筒1上以不同的纏繞間隔卷繞，防止過分整齊而引 起重疊。其控制方法如圖3所示，是在彈力絲通過橫動導絲頭卷繞到紙筒上時，設置一個以 5 10秒為周期變化的擺動速度，擺動幅度在工藝要求的橫動速度附近。傳統的橫動速度 疊加方法的缺點在於由於彈力絲在橫動運行中的疊加周期是固定的，速度疊加幅度也是 固定的，因此疊加中有重複，造成卷繞的複雜度不夠高。彈力絲卷繞到紙筒的兩端部時需要調頭迴繞，隨著彈力絲在紙筒上層層疊加卷 繞，會由於彈力絲在紙筒兩端疊加過多而造成卷裝在紙筒端頭髮硬甚至凸起的現象，形成 如圖4所示的突肩3。因此目前在高速彈力絲機的卷繞部件上，都會裝一個動程修正部 件，用於定期壓縮修正彈力絲的卷繞幅度，使彈力絲周期性的在不到紙筒兩端的位置就調 頭迴繞，防止兩端過硬和凸起。早期採用的時間繼電器控制單步動程修正方法(如巴馬格 Barmag 700及其國內仿製機型宏源H(6-700機型等)，因為效果不好已被淘汰。目前普遍 採用的是四步法動程修正方法(如宏源或經緯紡機的H(6-900機型等)，通過PLC輸出點驅 動動程主接觸器和正反轉交流接觸器完成控制。其控制方法如圖5所示，在原點時繞絲範 圍最寬(即原點動程長度最長)，而在修正中設定不同的動程修正壓縮量使繞線範圍變窄。 修正量按四步周期變化，修正速度(斜率)不變，修正過程中有停頓(即相鄰的兩部修正中 有無需修正的部分)。傳統的四步法動程修正方法的缺點在於控制柔性和可編程性不高， 不能完成複雜的控制動作，因此不能完全消除卷裝端頭髮硬及凸起。發明的內容針對現有高速彈力絲機卷繞控制方法的上述不足，申請人經過研究改進，提供另 一種高速彈力絲機的卷繞控制方法，用於高速彈力絲機上成品絲收卷時防疊卷繞及改善硬
3邊突肩狀況，利用本發明方法生產的彈力絲卷，有更好的成型形狀和退卷效果，申請人同時 提供了實現該方法的卷繞控制裝置。本發明的技術方案如下一種高速彈力絲機的卷繞控制方法，包括橫動速度疊加擾動和動程修正擾動，所 述橫動速度疊加擾動的周期和所述動程修正擾動的周期是同步的，每個周期內的橫動速度 疊加上升時間和動程壓縮時間相同，每個周期內的橫動速度疊加下降時間和動程還原時間 相同；各周期是隨機變動的，每個周期內的橫動速度疊加上升時間/動程壓縮時間和橫動 速度疊加下降時間/動程還原時間也是隨機變動的。
所述橫動速度疊加擾動的幅度是隨機變動的。
所述動程修正擾動的修正量是隨機變動的。具體步驟如下1)將卷繞的橫動速度加速到工藝要求的速度，同時將動程修正距離回歸到原點；2)獲得本次擾動周期內的以下參數橫動速度疊加上升時間/動程壓縮時間Tul、 橫動速度疊加下降時間/動程還原時間Tdl、橫動速度疊加擾動幅度D1、動程修正擾動修正 量HI ；3)根據橫動速度疊加擾動幅度D1及橫動速度疊加上升時間Tul，按比例逐步提高 橫動速度，同時計算橫動速度疊加上升時間Tul內達到動程修正擾動修正量HI所需的動程 修正速度，按照該動程修正速度壓縮動程；當橫動速度疊加上升時間Tul用盡後，根據橫動 速度疊加擾動幅度D1及橫動速度疊加下降時間Tdl，按比例逐步減小橫動速度，同時計算 橫動速度疊加下降時間Tdl內從動程修正擾動修正量HI回歸原點所需的動程修正速度，按 照該動程修正速度還原動程，使動程修正距離剛好回到原點，完成一個擾動周期；4)重複上述步驟2)、步驟3)，進行下一個擾動周期，直到獲得停機命令為止。所述橫動速度疊加上升時間/動程壓縮時間Tul，是根據設定的周期T和內部變動 百分比A相乘獲得Tul = AXT，A的範圍為40% 60%，使得Tul在T的1/2附近變動。所述橫動速度疊加下降時間/動程還原時間Tdl，是根據設定的周期T和內部變動 百分比A相乘獲得Tdl = AXT，A的範圍為40% 60%，使得Tdl在T的1/2附近變動。所述橫動速度疊加擾動幅度D1，是根據設定的擾動最大幅度D和內部偽隨機數百 分比B相乘獲得D1 = BXD，所述B在0 100%內變動，相鄰兩次B的數值差距> 40%。所述動程修正擾動修正量H1，是根據設定的動程修正最大距離L、動程修正最小 距離S和內部偽隨機數百分比B，按公式計算獲得H1 = S+(L-S) XB，所述B在0 100% 內變動。本發明還提供了一種高速彈力絲機的卷繞控制裝置，包括MCU運算單元，以及與 所述MCU運算單元連接的電源整流及變換電路、RS485通訊接口電路、數字量隔離輸入電 路、數字量隔離輸出電路、參數停電記憶模塊、動程給定D/A輸出電路及橫動給定D/A輸出 電路；所述電源整流及變換電路分別與所述數字量隔離輸入電路和數字量隔離輸出電路連 接。本發明的有益技術效果是本發明可以完成複雜、柔性的卷繞橫動速度疊加控制，每次疊加的周期、加速時 間、減速時間、疊加的幅度都可以不同，形成永不重複的速度疊加。改善了彈力絲的卷繞防
4疊效果，達到高速退卷不斷絲的理想狀態。本發明採用MCU運算單元同步控制橫動速度疊加變頻器和動程修正變頻器， 取消 了原有的動程主接觸器和正反轉交流接觸器。由於動程修正採用變頻器驅動，提高了控制 柔性和可編程性。因此能完成更為複雜的控制動作。本發明在卷繞橫動速度變化的過程中，可以同步控制動程修正的壓縮距離和壓縮 速度，使得橫動速度疊加多時，動程修正也多；橫動速度疊加少時，動程修正也少。並且使得 動程修正的原點完全同步於橫動速度疊加的頂點。改善了卷裝的成型效果，使得卷裝的兩 端和內部平齊，硬度一致。並使得彈力絲在紙筒任何位置卷繞的張力趨於一致。
圖1是彈力絲恆速卷繞疊加整齊的成品卷裝示意圖。圖2是彈力絲經過橫動速度疊加的成品卷裝示意圖。圖3是目前傳統的橫動速度疊加時序圖。圖4是有硬邊及突肩的成品卷裝示意圖。圖5是目前傳統的四步法動程修時序圖。圖6是本發明方法的時序圖。圖7是本發明裝置的結構框圖。圖8是集成了發明裝置的彈力絲機電控系統框圖。
具體實施例方式以下結合附圖，通過實施例對本發明進行具體說明。如圖6所示，本發明方法包括橫動速度疊加擾動和動程修正擾動，且橫動速度疊 加擾動的周期和動程修正擾動的周期同步，每個周期內的橫動速度疊加上升時間和動程壓 縮時間相同，每個周期內的橫動速度疊加下降時間和動程還原時間相同；各周期是隨機變 動的，每個周期內的橫動速度疊加上升時間/動程壓縮時間和橫動速度疊加下降時間/動 程還原時間也是隨機變動的。此外，橫動速度疊加擾動的幅度是隨機變動的，動程修正擾動 的修正量也是隨機變動的。實現動程持續修正無停頓。結合圖6說明本發明方法的具體步驟1)將卷繞的橫動速度在20秒左右加速到工藝要求的速度，同時將動程修正距離 回歸到原點；2)獲得本次擾動周期內的以下參數本次橫動速度疊加上升時間/動程壓縮時間Tul 是根據設定的周期T和內部變 動百分比A相乘獲得Tul = AXT，A的範圍為40% 60%，使得Tul在T的1/2附近變 動；本次橫動速度疊加下降時間/動程還原時間Tdl 是根據設定的周期T和內部變 動百分比A相乘獲得Tdl = AXT, A的範圍為40% 60%，使得Tdl在T的1/2附近變 動；本次橫動速度疊加擾動幅度D1 是根據設定的擾動最大幅度D和內部偽隨機數百 分比B相乘獲得D1 =BXD，所述B在0 100%內變動，相鄰兩次B的數值差距>40% ；
本次動程修正擾動修正量HI 是根據設定的動程修正最大距離L、動程修正最小 距離S和內部偽隨機數百分比B，按公式計算獲得H1 = S+(L-S) XB，所述B在0 100% 內變動；3)根據橫動速度疊加擾動幅度D1及橫動速度疊加上升時間Tul，按比例逐步提高 橫動速度，同時計算橫動速度疊加上升時間Tul內達到動程修正擾動修正量HI所需的動程 修正速度，按照該動程修正速度壓縮動程；當橫動速度疊加上升時間Tul用盡後，根據橫動 速度疊加擾動幅度D1及橫動速度疊加下降時間Tdl，按比例逐步減小橫動速度，同時計算 橫動速度疊加下降時間Tdl內從動程修正擾動修正量HI回歸原點所需的動程修正速度，按 照該動程修正速度還原動程，使動程修正距離剛好回到原點，完成第一個擾動周期；4)重複按照步驟2)、步驟3)，進行下一個擾動周期，周而復始，直到獲得停機命令 為止。如圖7所示，本發明同時提供了實現上述方法的卷繞控制裝置。該裝置包括MCU 運算單元4以及與其連接的電源整流及變換電路1、RS485通訊接口電路2、數字量隔離輸 入電路3、數字量隔離輸出電路6、參數停電記憶模塊5、動程給定D/A輸出電路7及橫動給 定D/A輸出電路8 ；電源整流及變換電路1分別與數字量隔離輸入電路3和數字量隔離輸 出電路6連接。圖8是集成了上述裝置的彈力絲機電控系統框圖，本發明裝置即圖8中所示的卷 繞動程控制器。本發明裝置在系統中的連接方式如下電源整流及變換電路1的AC15V、 AC18V 口接電源變壓器的對應接口，RS485通訊接口電路2的輸入端接人機界面的RS485輸 出端，啟停控制模塊和動程原點接近開關PS分別接入數字量隔離輸入電路3，數字量隔離 輸出電路6接動程變頻器V2，動程給定D/A輸出電路7接動程變頻器V2，橫動給定D/A輸 出電路8接橫動變頻器VI。圖8所示彈力絲機電控系統中除本發明裝置以外的其他模塊、 設備及其連接方式均與現有技術相同。下面結合圖7、圖8說明本發明裝置的工作過程。工作過程如下見圖8，將本發明裝置(可稱為卷繞動程控制器，以下簡稱控制器)，作為高速彈力 絲機的電控系統的一個組成部分，集成在本公司開發的高速彈力絲機電控系統內。見圖7、圖8，控制器接受人機界面(彩色觸控螢幕)控制，由人機界面設置各種運行 參數，顯示其運行狀態。控制器通過RS485通訊接口電路2接受人機界面設置的周期T、擾 動最大幅度D、動程修正的最大距離L、動程修正的最小距離S等參數。對於整個控制系統， 分別控制左右兩個機臺面，左右面可以互相獨立設置各自的工藝參數，互不影響，以下只對 單獨一面的控制進行描述。人機界面送來的設置參數被記憶在參數停電記憶模塊5內，保 證掉電後再來電時，設定參數不會丟失。見圖7、圖8，當控制器從數字量隔離輸入電路3獲得啟停控制模塊發來的啟動命 令時，首先通過橫動給定D/A輸出電路8向橫動變頻器VI發出給定量，控制橫動電動機Ml 在20秒左右加速到工藝要求的橫動速度；同時通過動程給定D/A輸出電路7向動程變頻器 V2發出指令，控制動程修正電動機M2向原點運行，當原點到達時，裝在動程修正機構上的 動程原點接近開關PS發出信號，通過數字量隔離輸入電路3傳送給控制器，控制器認為原 點復位完成。
見圖7，當橫動速度加速到工藝要求的速度後，控制器通過內部MCU運算單元4，計 算以下參數本次橫動速度疊加上升時間/動程壓縮時間Tul 根據設定的周期T和內部變動 百分比A，計算Tu 1 = A X T，A的範圍為40 % 60 %，使Tu 1每次在周期T/2附近小幅變動；本次橫動速度疊加下降時間/動程還原時間Tdl 根據設定的周期T和內部變動 百分比A，計算Tdl = AX T，A的範圍為40 % 60 %，使Tdl每次在周期T/2附近小幅變動；本次橫動速度疊加擾動幅度D1 根據設定的擾動最大幅度D和內 部偽隨機數百分 比B，計算Dl = BXD, B在0 100%內變動，並且保證相鄰兩次B的數值差距> 40%，避 免連續多次產生變化不大的幅度，提高防疊的效果。本次動程修正擾動修正量HI 根據設定的動程修正最大距離L、動程修正最小距 離S和內部偽隨機數百分比B，計算HI = S+(L-S)XB，B在0 100%內變動。保證大的幹 擾幅度對應大的動程修正，反之也然。使得動程縮小的距離和橫動速度提高的幅度相對應， 保持彈力絲在卷繞過程中，張力基本恆定。見圖7、圖8，控制器通過內部MCU運算單元4，根據橫動速度疊加擾動幅度D1及 橫動速度疊加上升時間Tul，計算出按比例逐步提高的橫動速度疊加值，將橫動速度疊加值 與工藝要求的速度值之和不斷通過橫動給定D/A輸出電路8送往橫動變頻器VI，控制橫動 電動機Ml逐步提高橫動速度；同時計算橫動速度疊加上升時間Tul內達到動程修正擾動修 正量HI所需的動程修正速度，通過動程給定D/A輸出電路7送往動程變頻器V2，並通過數 字量隔離輸出電路6發出正轉命令使動程修正電動機M2壓縮動程並控制其啟動停止。當 橫動速度疊加上升時間Tul用盡後，根據橫動速度疊加擾動幅度D1及橫動速度疊加下降時 間Tdl，用同樣的方法控制橫動電動機M1，按比例逐步減小橫動速度；同時計算橫動速度疊 加下降時間Tdl內從動程修正擾動修正量HI回歸原點所需的動程修正速度，用同樣的方法 發出反轉命令並控制其啟動停止，控制動程修正電動機M2還原動程。使橫動速度還原到工 藝要求的速度時，動程修正距離也剛好回到原點，完成第一個擾動周期。一個擾動周期完成，重新計算下一次的各項時間、幅度、距離等參數。周而復始運 行，直到通過數字量隔離輸入電路3獲得停機命令為止。上述各電路模塊均為市售商品，各電路模塊間的連接方式及工作過程均採用現有 技術。以上所述的僅是本發明的優選實施方式，本發明不限於以上實施例。可以理解，本 領域技術人員在不脫離本發明的精神和構思的前提下，可以做出其他改進和變化。
權利要求
一種高速彈力絲機的卷繞控制方法，包括橫動速度疊加擾動和動程修正擾動，其特徵在於所述橫動速度疊加擾動的周期和所述動程修正擾動的周期是同步的，每個周期內的橫動速度疊加上升時間和動程壓縮時間相同，每個周期內的橫動速度疊加下降時間和動程還原時間相同；各周期是隨機變動的，每個周期內的橫動速度疊加上升時間/動程壓縮時間和橫動速度疊加下降時間/動程還原時間也是隨機變動的。
2.根據權利要求1所述高速彈力絲機的卷繞控制方法，其特徵在於所述橫動速度疊 加擾動的幅度是隨機變動的。
3.根據權利要求1或2高速彈力絲機的卷繞控制方法，其特徵在於所述動程修正擾 動的修正量是隨機變動的。
4.根據權利要求1所述高速彈力絲機的卷繞控制方法，其特徵在於具體步驟如下1)將卷繞的橫動速度加速到工藝要求的速度，同時將動程修正距離回歸到原點；2)獲得本次擾動周期內的以下參數橫動速度疊加上升時間/動程壓縮時間Tul、橫 動速度疊加下降時間/動程還原時間Tdl、橫動速度疊加擾動幅度D1、動程修正擾動修正量 HI ；3)根據橫動速度疊加擾動幅度D1及橫動速度疊加上升時間Tul，按比例逐步提高橫動 速度，同時計算橫動速度疊加上升時間Tul內達到動程修正擾動修正量HI所需的動程修正 速度，按照該動程修正速度壓縮動程；當橫動速度疊加上升時間Tul用盡後，根據橫動速度 疊加擾動幅度D1及橫動速度疊加下降時間Tdl，按比例逐步減小橫動速度，同時計算橫動 速度疊加下降時間Tdl內從動程修正擾動修正量HI回歸原點所需的動程修正速度，按照該 動程修正速度還原動程，使動程修正距離剛好回到原點，完成一個擾動周期；4)重複上述步驟2)、步驟3)，進行下一個擾動周期，直到獲得停機命令為止。
5.根據權利要求4所述高速彈力絲機的卷繞控制方法，其特徵在於所述橫動速度疊 加上升時間/動程壓縮時間Tul，是根據設定的周期T和內部變動百分比A相乘獲得Tul =AXT，A的範圍為40% 60%，使得Tul在T的1/2附近變動。
6.根據權利要求4所述高速彈力絲機的卷繞控制方法，其特徵在於所述橫動速度疊 加下降時間/動程還原時間Tdl，是根據設定的周期T和內部變動百分比A相乘獲得Tdl =AXT，A的範圍為40% 60%，使得Tdl在T的1/2附近變動。
7.根據權利要求4所述高速彈力絲機的卷繞控制方法，其特徵在於所述橫動速度疊 加擾動幅度D1，是根據設定的擾動最大幅度D和內部偽隨機數百分比B相乘獲得D1 = BXD，所述B在0 100%內變動，相鄰兩次B的數值差距> 40%。
8.根據權利要求4所述高速彈力絲機的卷繞控制方法，其特徵在於所述動程修正擾 動修正量H1，是根據設定的動程修正最大距離L、動程修正最小距離S和內部偽隨機數百分 比B，按公式計算獲得H1 = S+(L-S) XB，所述B在0 100%內變動。
9.一種高速彈力絲機的卷繞控制裝置，其特徵在於包括MCU運算單元，以及與所述 MCU運算單元連接的電源整流及變換電路、RS485通訊接口電路、數字量隔離輸入電路、數 字量隔離輸出電路、參數停電記憶模塊、動程給定D/A輸出電路及橫動給定D/A輸出電路； 所述電源整流及變換電路分別與所述數字量隔離輸入電路和數字量隔離輸出電路連接。
全文摘要
本發明提供了一種彈力絲的卷繞控制方法，包括橫動速度疊加擾動和動程修正擾動，所述橫動速度疊加擾動的周期和所述動程修正擾動的周期是同步的，每個周期內的橫動速度疊加上升時間和動程壓縮時間相同，每個周期內的橫動速度疊加下降時間和動程還原時間相同；各周期是隨機變動的，每個周期內的橫動速度疊加上升時間/動程壓縮時間和橫動速度疊加下降時間/動程還原時間也是隨機變動的。本發明同時提供的實現上述方法的卷繞控制裝置。本發明用於高速彈力絲機上成品絲收卷時防疊卷繞及改善硬邊突肩狀況，利用本發明方法生產的彈力絲卷，有更好的成型形狀和退卷效果。
文檔編號B65H59/38GK101830370SQ20101013865
公開日2010年9月15日 申請日期2010年3月10日 優先權日2010年3月10日
發明者浦戰鋒 申請人:無錫市百川科技有限公司