一种织物卷绕系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开一种织物卷绕系统及其控制方法，主要包括支架、卷轴、滑块、摆臂、角度传感器、导向轮、导轨、同步带、伺服电机、卷轴伺服电机和控制器等部件：被卷绕的织物通过导向轮及限位器的引导卷绕到卷轴上；卷轴通过其同轴卷轴带轮驱动，而卷轴带轮则由伺服电机驱动，伺服电机的转速由中央控制器控制；滑块由同步带带动并在导轨上滑动，同步带由伺服电机驱动，所述伺服电机的转速由控制器控制；摆臂安装在滑块上，并可绕与卷轴平行的轴线旋转；角度传感器安装在摆臂上，并将当前的角度数值传递给控制器。本发明控制原理简单、容易实现，可有效解决织物卷绕过程中织物卷绕密度和形状的控制问题，提升织物在后续染整工艺中的质量。
【专利说明】一种织物卷绕系统及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及染色机械【技术领域】，具体涉及一种织物卷绕系统及其控制方法。
【背景技术】
[0002]目前，各种规格拉链、布带、绳带等织物及纱线的染色方式是将拉链、布带、绳带等织物及纱线卷绕在卷轴筒管上，然后利用卷轴筒管系统内部的流道将染液以一定的压力和流动速度穿透卷绕的拉链、布带、绳带等织物及纱线，从而达到染色的目的。在实际生产中，拉链、布带、绳带等织物及纱线卷绕在卷轴筒管上，织物卷绕的密度(重叠度)是染色过程中一个重要的控制因素，需要重点控制，此外还有织物卷绕的端部形状也是影响染色过程效率和质量的一个重要因素，因此需要加以控制。目前业界的织物卷绕都是人工设定，其卷绕密度、卷绕形状无法得到统一，严重影响后续的染色质量和稳定性。因此，为了解决上述问题，有必要开发一种新型的可控制织物卷绕过程中织物卷绕的密度和卷绕形状，以使织物在染色之前的卷绕密度和形状得到合理控制从而保证保证织物染色的质量，提高织物染色的效率和经济效益。
[0003]
【发明内容】
[0004]为了解决上述问题，提出了一种织物卷绕系统及其控制方法，可通过控制伺服电机(或变频控制电机)的转速有效控制织物卷绕过程中的密度和形状，以提高织物在后续染整工艺中的质量。
[0005]本发明提供一种织物卷绕的控制系统及其控制方法，其技术方案是:
一种织物卷绕系统，包括支架和卷轴、滑块、摆臂、角度传感器、导向轮、导轨、同步带、同步带轮、同步带伺服电机、卷轴带轮和中央控制器；卷轴通过其同轴卷轴带轮驱动，而卷轴带轮则由卷轴伺服电机驱动，卷轴伺服电机的转速由中央控制器控制；滑块由同步带带动并在导轨上滑动，导向轮安装在滑块的一侧；摆臂安装在滑块的下端，并能绕与卷轴平行的轴线旋转；角度传感器安装在摆臂上，用于将当前的摆臂与竖直方向之间的角度数值传递给中央控制器；被卷绕的织物通过导向轮及限位器的引导卷绕到卷轴上，同步带的同步带轮由同步带伺服电机驱动，所述伺服电机的转速由中央控制器控制；被卷绕的织物通过导向轮及限位器的引导卷绕到卷轴上。
[0006]所述同步带及同步带轮安装在导轨上开有的槽中。卷轴位于导轨的下方。
[0007]上述织物卷绕系统的控制方法包括:在中央控制器中设定经轴上卷绕的织物形状的各个参数，包括初始卷绕半径Rl、倒角起始半径R2、卷绕终止半径R3、倒角A、卷绕的最大长度L，被卷绕的织物宽度W，以及织物卷绕的重叠度c (为百分比);中央控制器接收角度传感器所提供的当前摆臂与竖直方向的角度B;中央控制器根据上述各参数，控制同步带伺服电机的转速Wl和摆臂位置X，和卷轴伺服电机的转速W2 ;设定摆臂位于卷轴中点的时候位置为O ;那么卷绕系统的控制方法如下: 中央控制器根据角度传感器所获得的角度B，计算当前卷绕织物的半径R=h*sinB，其中h为摆臂旋转轴线与卷轴轴线的距离；
当Re (R1，R2]时，则同步带伺服电机控制的摆臂位置Xe [-L/2，L/2];当Re (R2,R3]时，则同步带伺服电机控制的摆臂位置Xe [-(L/2-(R-R2)tanA), L/2-(R-R2) tanA];
同步带伺服电机的转速Wl和卷轴伺服电机的转速W2应该满足公式:w*(1-c)*W2=2 π *Wl*r，其中r是同步带轮的半径。根据前述所确定的伺服电机位置参数，确定伺服电机的转速W1，根据上述公式计算获得卷轴伺服电机的转速W2并对其进行控制。
[0008]进一步地，所述卷轴上织物的卷绕形状通常设定为倒角的形式，也可以根据需要任意设定，例如圆角等。如果设定卷绕形状为任意形式，则应在控制器中对该卷绕形状进行离散，并按卷绕物逐层设定卷绕每层的收缩量山从而修正前述的摆臂位置X e [-(L/2-d),L/2-d]。
[0009]相对于现有技术，本发明具有以下优点:
本发明与现有技术相比，可以通过控制摆臂伺服电机和卷绕电机的速度，从而有效的控制织物卷绕的密度和形状，本控制系统简单、容易实现，可有效提高织物在后续染整工艺中的质量，提高织物染整的经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是本发明的一种织物卷绕系统的结构示意图。
[0011]图2是本发明的织物卷绕形状示意图。
[0012]图中，1-支架；2-卷轴；3-滑块；4_摆臂；5_角度传感器；6_导向轮；7-导轨；8-同步带；9_伺服电机(或变频控制电机)；10-卷轴带轮；11-控制器；12-限位器；13_同步带轮。
[0013]
【具体实施方式】
[0014]下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明，但不限于此。
[0015]如图1所示，一种织物卷绕系统，主要包括支架1、卷轴2、滑块3、摆臂4、角度传感器5、导向轮6、导轨7、同步带8、同步带伺服电机9、卷轴带轮10和中央控制器11 (可用PLC控制器实现)等部件，被卷绕的织物通过导向轮6及限位器12的引导卷绕到卷轴2上；卷轴2通过其同轴卷轴带轮10驱动,而卷轴带轮则由卷轴伺服电机(未画出)驱动，卷轴伺服电机的转速由中央控制器11控制；滑块3由同步带8带动并在导轨7上滑动，同步带8由同步带伺服电机9驱动，所述同步带伺服电机9的转速由中央控制器11控制；摆臂4安装在滑块3下端，并可绕与卷轴平行的轴线旋转；角度传感器5安装在摆臂4上，并将当前的角度数值传递给中央控制器11。
[0016]用户可以在中央控制器11中设定经轴上卷绕的织物形状的各个参数，包括初始卷绕半径R1、倒角起始半径R2、卷绕终止半径R3、倒角A、卷绕的最大长度L，被卷绕的织物宽度w，以及织物卷绕的重叠度c (为百分比)；中央控制器11接收角度传感器5所提供的当前摆臂与竖直方向的角度B ;中央控制器11根据上述各参数，控制同步带伺服电机9的转速Wl和摆臂沿着卷轴轴线方向的位置X(同步带伺服电机9可以通过控制器自动控制该位置)，和卷轴伺服电机的转速W2 ;设定摆臂位于卷轴中点的时候位置为O ;那么卷绕系统的控制方法如下:
(a)中央控制器11根据角度传感器5所获得的角度B，计算当前卷绕织物的半径R=h*sinB,其中h为摆臂旋转轴线与卷轴轴线的距离；
(b)当Re(R1，R2]时，则同步带伺服电机9控制的摆臂位置Xe [-L/2, L/2];当!?￡(R2，R3]时，则同步带伺服电机9控制的摆臂位置Xe [-(L/2-(R-R2) tanA)，L/2-(R-R2)tanA];
(c)同步带伺服电机9的转速Wl和卷轴伺服电机的转速W2应该满足公式:w* (1-c) *W2=2 π *Wl*r，其中r是同步带轮13的半径。根据权利2.2的所确定的伺服电机位置参数，确定伺服电机的转速W1，根据上述公式计算获得卷轴伺服电机的转速W2并对其进行控制。
[0017]所述卷轴上织物的卷绕形状通常设定为倒角的形式，也可以根据需要任意设定，例如圆角等。如果设定卷绕形状为任意形式，则应在控制器中对该卷绕形状进行离散(通过人工在控制器中设定卷绕形状上足够多的点以拟合该形状)，并按卷绕物逐层设定卷绕每层的收缩量d，从而修正前述的伺服电机位置Xe [-(L/2-d), L/2-d]。
[0018]如图2所示是本发明一种典型的卷绕形式,其中卷轴半径Rl=150mm,倒角起始半径R2=200mm，卷绕终止半径为R3=400mm，倒角为A=45度，卷轴缠绕长度为L=1500mm，被卷绕的织物宽度为w=15mm,重叠度c=50%,摆臂旋转轴线与卷轴轴线的距离h=950mm,同步带轮半径r=20mm (以上尺寸还可以根据实际需求进行调整)，根据控制方法，则有:
(a)当前卷绕织物的半径R=950*sinB;
(b)当Re (150,200]时，则控 制伺服电机的位置 Xe [-750, 750] ；^Re (200,400]时，则控制伺服电机的位置 X e [-(750-(R-200) tanA), 750-(R-200) tanA];
(c)控制伺服电机的转速Wl和卷轴伺服电机的的转速W2应该满足公式:W2=16.75*W1，根据伺服电机的位置参数确定其转速W1，并以上述公式计算获得卷轴伺服电机的转速W2并对其进行控制。
[0019]实验效果表明，本发明的控制系统和控制方法可以有效控制织物卷绕的密度和卷绕形状，并且具有可靠的稳定性。通过织物卷绕过程的卷绕密度和卷绕形状的主动控制，可明显提升织物在后续印染过程质量。
[0020]根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的【具体实施方式】，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种织物卷绕系统，包括支架(I)和卷轴(2)，其特征在于还包括滑块(3)、摆臂(4)、角度传感器(5)、导向轮(6)、导轨(7)、同步带(8)、同步带轮(13)、同步带伺服电机(9)、卷轴带轮(10)和中央控制器(11);卷轴(2)通过其同轴卷轴带轮(10)驱动,而卷轴带轮(10)则由卷轴伺服电机驱动，卷轴伺服电机的转速由中央控制器(11)控制；滑块(3)由同步带(8)带动并在导轨(7)上滑动，导向轮(6)安装在滑块(3)的一侧；摆臂(4)安装在滑块(3)的下端，并能绕与卷轴平行的轴线旋转；角度传感器(5)安装在摆臂(4)上，用于将当前的摆臂与竖直方向之间的角度数值传递给中央控制器(11);被卷绕的织物通过导向轮(6)及限位器(12)的引导卷绕到卷轴(2)上，同步带(8)的同步带轮(13)由同步带伺服电机(9)驱动，所述伺服电机的转速由中央控制器(11)控制；被卷绕的织物通过导向轮(6)及限位器(12)的引导卷绕到卷轴(2)上。
2.根据权利要求1所述的一种织物卷绕系统，其特征在于所述同步带(8)及同步带轮(13)安装在导轨(7)上开有的槽中。
3.根据权利要求1所述的一种织物卷绕系统，其特征在于卷轴(2)位于导轨(7)的下方。
4.用于权利要求1所述织物卷绕系统的控制方法，其特征在包括: 在中央控制器(11)中设定经轴上卷绕的织物形状的各个参数，包括初始卷绕半径R1、倒角起始半径R2、卷绕终止半径R3、倒角A、卷绕的最大长度L，被卷绕的织物宽度w，以及织物卷绕的重叠度c ； 中央控制器(11)接收角度传感器(5 )所提供的当前摆臂与竖直方向之间的角度B;中央控制器(11)根据上述各参数和角度B，控制同步带伺服电机(9)的转速Wl和摆臂沿着卷轴轴线方向的位置X，和卷轴伺服电机的转速W2 ;设定摆臂位于卷轴中点的时候位置为O ;中央控制器(11)的控制方法如下: 2.1中央控制器(11)根据角度传感器(5)所获得的角度B，计算当前卷绕织物的半径R=h*sinB,其中h为摆臂旋转轴线与卷轴轴线的距离； 2.2当Re (R1, R2]时，则同步带伺服电机(9)控制的摆臂位置X e [-L/2, L/2]；当Re (R2，3]时，则同步带伺服电机(9)控制的摆臂位置X e [-(L/2-(R-R2)tanA)，L/2-(R-R2)tanA]; 2.3同步带伺服电机(9)的转速Wl和卷轴伺服电机的转速W2满足公式:w* (1-c) *W2=2 π *W1打，其中r是同步带轮(13)的半径；根据2.2所确定的摆臂位置参数，确定同步带伺服电机的转速W1，根据上述公式计算获得卷轴伺服电机的转速W2并对其进行控制。
5.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于:所述卷轴上织物的卷绕形状设定为倒角的形式或任意，如果设定卷绕形状为任意形式，则应在控制器中对该卷绕形状进行离散，并按卷绕物逐层设定卷绕每层的收缩量山从而修正2.2所述的伺服电机位置X ε [— (L/2—d), L/2_d]。
【文档编号】B65H54/10GK103552883SQ201310453670
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年9月29日 优先权日:2013年9月29日
【发明者】萧振林 申请人:萧振林