专利名称：控制纺纱机中的牵伸装置的方法和纺纱机中的牵伸装置的控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及控制纺纱机中的牵伸装置的方法和纺纱机中的牵伸装置的控制器。
背景技术：
在诸如环锭纺纱机及粗纱机的纺纱机中，在机器的纵方向上布置了大量的纺纱锭子。纺纱机具有牵伸装置，所述牵伸装置含有在机器的一个端部(齿轮箱端部)处被驱动的多个下罗拉。各下罗拉的长度非常长，所以在启动纺纱机中，处于与齿轮箱端部相对的纺纱机外端部处的各下罗拉被扭转和被延迟。特别是，每个纱锭上绕有皮圈的下皮圈罗拉(或中下罗拉)基本都是被扭转的，而由于这个扭转造成的延迟可产生纱线的不均率及断裂。纱线不均率不仅由于它们在启动纺纱机中各下罗拉的延迟而产生，也由于纺纱机停机周期期间各下罗拉的向回扭转而产生。
如今，在高速环锭纺纱机中，各纱锭以约25,000rpm的速度被驱动。为防止诸如从启动卷绕至纱线束被卷绕了20-30％的周期期间纱线断裂的麻烦，或防止在高速下被纺的纱线变得薄于所要求的纱线支数，已推荐了控制纺纱机运行的方法(参考日本专利申请公布号2-269814)。日本专利申请公布号2-269814公开了一种控制方法，其中被纺及被绕的纱线量受到检测。各纱锭的转速根据检测的纱线量而改变，而总牵伸比根据各纱锭转速的变化而改变，由此防止被纺纱线的支数发生变化。
日本专利申请公布号2-269814公开了在纺纱操作期间，牵伸装置的牵伸比被改变至不同于通常值的牵伸比值，所述通常值对应于纱线支数。然而，为防止在相同管纱情况下改变纱线支数，作了这个改变以便根据各纱锭转速变化来改变总牵伸比。因此，没有考虑由于牵伸装置的各下罗拉的扭转而产生的纱线不均率。
本发明的目标是控制纺纱机中的牵伸装置的方法和纺纱机中的牵伸装置的控制器，两者防止在启动纺纱机中纱线变得不均匀。
发明内容
根据本发明，提供了控制纺纱机中的牵伸装置的方法。牵伸装置包含前下罗拉、中下罗拉和后下罗拉，它们由各电机单独地驱动。所述方法包含步骤至少在纺纱机停机过程期间，从纺纱机稳定运行时的预定值起改变后区牵伸比，使得牵伸装置的载荷扭矩被减小。
本发明还提供了纺纱机中的牵伸装置的控制器。牵伸装置包含前下罗拉、中下罗拉和后下罗拉，它们由各电机单独地驱动。控制器含有后区牵伸比改变装置，它能够至少在纺纱机停机过程期间，从纺纱机稳定运行时的预定值起改变后区牵伸比，使得牵伸装置的载荷扭矩被减小。
联系以举例方法解释本发明各原理的各附图，从下面说明中本发明的其它各方面及各优点将变得明显。
本发明的各特点被认为是新颖的，用附录的各权利要求中的特性来陈述。通过一起参考目前各优先实施例的下列说明和各附图，可最好地理解本发明和其目的及优点，其中图1是根据本发明的优先实施例的各牵伸装置的简略俯视图，其中省略了上罗拉；图2是显示后区牵伸比与后区牵伸所需扭矩之间关系的线图；图3是显示环锭纺纱机运行期间各下罗拉转速的变化的线图；和图4是根据另一个实施例的环锭纺纱机运行期间各下罗拉速度变化的线图。
具体实施例方式
下面将参考图1-3描述优先实施例。在本优先实施例中，本发明被应用于环锭纺纱机中，所述环锭纺纱机具有沿纺纱机的纵方向和在其两侧布置的一对牵伸装置。图1是显示各牵伸装置的简略俯视图，其中省略了上罗拉。图2是显示后区牵伸比与后区牵伸所需扭矩之间关系的线图。图3是显示环锭纺纱机运行期间各下罗拉速度变化的线图。注意图1的上及下侧对应于环锭纺纱机的左及右侧。
参考图1，每个牵伸装置11都是3罗拉式的，含有前下罗拉12、中下罗拉13和后下罗拉14。前下罗拉12由某个位置处的罗拉架(未显示)支承。中及后下罗拉13及14通过支承托架(未显示)由罗拉架支承，所述支承托架以这样一种方式固定于罗拉架其位置在环锭纺纱机的横方向或图1的垂直方向是可调节的。中下罗拉13具有皮圈(未显示)。前上罗拉(未显示)、中上罗拉(未显示)及后上罗拉(未显示)被设置在已知的结构上，所述已知的结构分别对应于下罗拉12-14。
每个前下罗拉12由在环锭纺纱机的整个纵向长度上延伸的罗拉轴12a构成。每个中下罗拉13被分成同轴布置的两个罗拉轴13a及13b。每个后下罗拉14被分成同轴布置的两个罗拉轴14a及14b。在本优先实施例中，每个中下罗拉13和每个后下罗拉14在环锭纺纱机的纵方向的中心被分开。罗拉轴13a与13b彼此对称，而罗拉轴14a与14b彼此是对称的。
前下罗拉12在环锭纺纱机的一个端部或齿轮箱端部处由前罗拉驱动电机15驱动，前罗拉驱动电机15在图1的左侧。前罗拉驱动电机15的转动通过齿轮链(未显示)传递至罗拉轴12a。
位于图1左侧的每个中下罗拉13的罗拉轴13a，由在环锭纺纱机的齿轮箱端部处的第一中罗拉驱动电机16a驱动。位于图1右侧的每个中下罗拉13的罗拉轴13b，由与齿轮箱端部相对的环锭纺纱机的外端部处的第二中罗拉驱动电机16b驱动。第一中罗拉驱动电机16a的转动通过齿轮链(未显示)传递至罗拉轴13a，而第二中罗拉驱动电机16b的转动通过齿轮链(未显示)传递至罗拉轴13b。
位于图1的左侧的每个后下罗拉14的罗拉轴14a，由环锭纺纱机的齿轮端部处的第一后罗拉驱动电机17a驱动。位于图1的右侧的每个后下罗拉14的罗拉轴14b，由环锭纺纱机的外端部处的第二后罗拉驱动电机17b驱动。第一后罗拉驱动电机17a的转动通过齿轮链(未显示)传递至罗拉轴14a，而第二后罗拉驱动电机17b的转动通过齿轮链(未显示)传递至罗拉轴14b。
伺服电机被用作驱动电机15、16a、16b、17a及17b。驱动电机15、16a、16b、17a及17b分别具有旋转编码器15r、16ar、16br、17ar及17br。驱动电机15、16a、16b、17a及17b分别连接于伺服驱动器18、19a、19b、20a及20b。驱动电机15、16a、16b、17a及17b分别通过伺服驱动器18、19a、19b、20a及20b由控制器21控制。
控制器21含有中央处理装置(CPU)22，程序存储器23，操作存储器24，输入装置25，输入接口(未显示)，输出接口(未显示)和电机驱动电路(未显示)。CPU22通过输入接口连接于旋转编码器15r、16ar、16br、17ar及17br。CPU22还通过输出接口及电机驱动电路连接于伺服驱动器18、19a、19b、20a及20b。
CPU22用来控制提升驱动及纱锭驱动的各驱动电机(未显示)。控制器21也用作环锭纺纱机的控制器。程序存储器23存储程序数据和执行程序数据所需的各种数据。各种数据包括各纺纱条件，诸如各种纤维原材料，所纺纱线的支数，捻数等；和对应于环锭纺纱机稳定运转时的各纱锭转速的数据；以及牵伸驱动及提升驱动的各驱动电机的转速。程序存储器23存储对应于各纺纱条件的变化值，在环锭纺纱机的停机过程期间，后区牵伸比改变至所述变化值。程序存储器23还存储中及后下罗拉13及14的速度，所述速度对应于环锭纺纱机停机过程期间的后区牵伸比。
操作存储器24能临时存储来自输入装置25的输入数据，并引致在CPU22中进行处理。输入装置25用于输入各纺纱条件的数据，诸如所纺纱线的支数，纤维(原材料)的种类，纺纱工作期间各纱锭的最大转速，纺纱长度，提升长度，管纱锥面斜边长度，所用纱管的长度等。操作存储器24具有后备电源(未显示)。
CPU22控制驱动电机15、16a、16b、17a及17b以它们的存储速度去转动地驱动前下罗拉12、中下罗拉13和后下罗拉14，使得后区牵伸比及总牵伸比变成对应于各纺纱条件的预设值。
在环锭纺纱机停机过程期间，CPU22从环锭纺纱机稳定运行时的预定值起改变后区牵伸比，使得牵伸装置11的载荷扭矩被减小。注意环锭纺纱机稳定运行时的预定值意味着后区牵伸比的一个值，所述一个值是根据把纱线支数作为纺纱条件而不考虑各下罗拉的扭转来设定的。各牵伸装置11的后区牵伸比与后区牵伸所需扭矩之间的关系不呈现简单的比例关系，而在图2中用具有扭矩峰值(或最大值)的曲线来表示，所述扭矩峰值是基于各纺纱条件而确定的。如果后区牵伸比大于后区牵伸比值Bp，所述后区牵伸比值Bp作为对应于扭矩峰值的第一值，当后区牵伸比增大时载荷扭矩就减小。另一方面，如果后区牵伸比小于对应于扭矩峰值的后区牵伸比值Bp，当后区牵伸比减小时载荷扭矩就减小。因此，当环锭纺纱机稳定运行时的后区牵伸比的预定值大于对应于扭矩峰值的后区牵伸比值Bp时，CPU22就使后区牵伸比增大。当环锭纺纱机稳定运行时的后区牵伸比的预定值小于对应于扭矩峰值的后区牵伸比值Bp时，CPU22就使后区牵伸比减小。在本优先实施例中，环锭纺纱机稳定运行时的后区牵伸比的预定值是1.25，它大于对应于扭矩峰值的后区牵伸比值Bp。因此，CPU22使后区牵伸比增大，例如增大至1.6。换句话说，CPU22构成后区牵伸改变装置，至少在环锭纺纱机停机过程期间能从预定值起改变牵伸装置11的后区牵伸比，使得牵伸装置11的载荷扭矩被减小。CPU22能控制中及后下罗拉13及14的驱动电机16a、16b、17a及17b，使得中及后下罗拉13及14在它们的存储速度下被驱动。
通过改变中下罗拉13的速度来改变后区牵伸比。后区牵伸比的改变，是当环锭纺纱机停机时，在启动各下罗拉的速度改变或加速之后，在加速期间进行的。改变后区牵伸比的时间这样设定用改变的牵伸比下牵伸的纤维替换各后罗拉与各中罗拉之间的纤维所需的时间周期得到了保证，直至环锭纺纱机完全停止为止。
下面将描述如上构造的环锭纺纱机的操作。在环锭纺纱机操作之前，诸如纤维原材料、所纺纱线的支数、捻数等的各纺纱条件利用输入装置25被输入控制器21。当环锭纺纱机的操作被启动了，驱动电机15、16a、16b、17a及17b基于来自控制器21的命令而被控制，使得它们在各转速下转动，所述各转速提供了对应于所述各纺织条件的总牵伸比及后区牵伸比的各预设值。纱锭驱动及提升驱动的各驱动电机(未显示)受到控制以在预定转速下转动。
当环锭纺纱机已运转时，纱线被卷绕在纱管上，在(纱线)被牵伸穿过牵伸装置11的各后罗拉、各中罗拉及各前罗拉之后，纱管与纱锭在卷绕部分(未显示)处转动。
在为了操作的落纱或悬浮而使环锭纺纱机停机中，后区牵伸比从环锭纺纱机稳定运行时的预定值(例如1.25)起改变至一个值(例如1.6)，这从后区牵伸比的预定值时的载荷扭矩起减小载荷扭矩。更准确地说，CPU22降低各中下罗拉13的加速度，使得后区牵伸比变为1.6，或使得各中下罗拉13的转速变得大于通常的转速。在后区牵伸比达到1.6之后，中下罗拉13被减速，使得所述后区牵伸比被保持。更准确地说，如图3中所示，在环锭纺纱机停机过程期间，在各中下罗拉13减速中，各中下罗拉13起初以恒定的减速度进行减速，以保持通常的后区牵伸比(1.25)，而后减速度被减小。在后区牵伸比达到1.6之后，各中下罗拉13以恒定的减速度进行减速，直至环锭纺纱机完全停止，所述恒定减速度高于当后区牵伸比保持为1.25时的。注意在图3中，用双虚线链标示的部分显示的是现有技术中的减速状况。在从启动减速至完全停止期间，前及后下罗拉12及14以恒定的减速度进行减速。因此，总牵伸比没有改变。
在环锭纺纱机的再启动过程期间，起初中及后下罗拉13及14被驱动或被加速，使得后区牵伸比变成1.6，它与环锭纺纱机停机时的相同。而后，在中下罗拉13的加速期间，中下罗拉13的加速度被改变，使得后区牵伸比变成1.25，这是通常值。换句话说，在中下罗拉13以高于现有技术的加速进行加速之后，所述加速度被减小，所述现有技术的加速度在图3中用双虚线链标示。在后区牵伸比达到预定值(1.25)之后，中下罗拉13被加速至预定转速，由此保持了这个后区牵伸比。
在为了环锭纺纱机停机而减速期间，驱动中下罗拉13的扭矩被减小。因此，在第一及第二中罗拉驱动电机16a及16b停转之后，中下罗拉13或罗拉轴13a及13b的回捻较小。结果，在环锭纺纱机完全停机的周期期间，基本防止了由于中下罗拉13的回捻造成的纱线过度供料，而因此基本防止了在环锭纺纱机再启动中的纱线不均性。
在环锭纺纱机的再启动过程期间，中及后下罗拉13及14被驱动，使得后区牵伸比变成1.6，在环锭纺纱机的停机中后区牵伸比被改变至1.6。换句话说，中及后下罗拉13及14在驱动各下罗拉的扭矩被减小了的状况下被驱动之后，后区牵伸比被改变至预定值(1.25)，在所述预定值(1.25)下环锭纺纱机处于稳定运转。因此，基本防止了各下罗拉在环锭纺纱机再启动中被扭转，因而防止了被延迟，由此更可靠地防止了纱线的不均率。
根据本优先实施例达到了下列有益的效果。
(1)在牵伸装置11中，前下罗拉12、中下罗拉13及后下罗拉14分别由驱动电机15、16a、16b、17a及17b单独地驱动。在环锭纺纱机的停机过程期间，牵伸装置11的后区牵伸比从环锭纺纱机稳定运行时的预定值起发生改变，使得牵伸装置11的载荷扭矩被减小。因此，在各下罗拉的每个驱动电机停转的状况下，各下罗拉的向回扭转较小。结果是，在环锭纺纱机的停机周期期间，由于中下罗拉13的回捻而造成的纱线过度供料基本被防止，因而在环锭纺纱机的再启动中基本防止了纱线的不均率。
(2)在牵伸装置11中，前下罗拉12、中下罗拉13及后下罗拉14分别由驱动电机15、16a、16b、17a及17b单独地驱动。在环锭纺纱机的停机过程期间，牵伸装置11的后区牵伸比从环锭纺纱机稳定运行时的预定值起被改变，使得牵伸装置11的载荷扭矩被减小。在环锭纺纱机的再启动过程期间，在环锭纺纱机的停机中被改变的后区牵伸比返回至原始值或环锭纺纱机稳定运行时的预定值。因此，在环锭纺纱机再启动的开始周期中，在驱动各下罗拉的扭矩小于在原后区牵伸比下驱动各下罗拉情况时的扭矩的状况下，各下罗拉被驱动。而后，后区牵伸比被改变至环锭纺纱机稳定运行时的预定值。结果，各下罗拉基本防止了被扭转，因而防止了环锭纺纱机再启动中被延迟，而因此更可靠地防止了纱线的不均率。
(3)当环锭纺纱机稳定运行时的后区牵伸比的预定值大于后区牵伸比值Bp时，在环锭纺纱机停机过程期间后区牵伸比增大，所述后区牵伸比值Bp对应于线图中所示曲线的扭矩峰值，在所述图中，水平轴线标示后区牵伸比，而垂直轴线标示后区牵伸所需的扭矩。当环锭纺纱机稳定运行时的后区牵伸比的预定值小于后区牵伸比值Bp时，在环锭纺纱机停机过程期间后区牵伸比减小，所述后区牵伸比值Bp对应于所述扭矩峰值。因此，在环锭纺纱机停机过程期间，后区牵伸比被改变，使得驱动各下罗拉的扭矩一定是被减小。
(4)通过改变中下罗拉13的速度来改变后区牵伸比。改变后区牵伸比的其它方式是用来改变后下罗拉14的速度或改变中及后罗拉13及14的速度。在改变后下罗拉14速度的情况下，前下罗拉12的速度必须相应地被改变，否则总牵伸比将改变。然而，在本优先实施例中，后下罗拉14的速度与通常的速度相同，并且仅中下罗拉的速度被改变，以改变后区牵伸比。因此，后区牵伸比被改变，但总牵伸比保持恒定，所以较容易进行控制。
本发明不局限于上述的优先实施例，而可以修改成下面的示例。
在环锭纺纱机停机过程期间，只要牵伸装置11的后区牵伸比从环锭纺纱机稳定运行时的预定值起被改变，使得牵伸装置11的载荷扭矩被减小，在环锭纺纱机的再启动过程期间，牵伸装置11起初不必以环锭纺纱机停机过程期间被改变的后区牵伸比来驱动。例如，在环锭纺纱机的再启动中，牵伸装置11起初可被驱动成使得后区牵伸比为环锭纺纱机稳定运行时的预定值。另一种情况，牵伸装置11起初可被驱动为使得后区牵伸比为一个中间值，所述中间值在环锭纺纱机停机过程期间后区牵伸比被改变成的值与环锭纺纱机稳定运行时的预定值之间。
可通过改变后下罗拉14的速度来改变后区牵伸比，以取代改变中下罗拉13的速度。在此情况下，为增大后区牵伸比，后下罗拉14被减速；而为减小后区牵伸比，后下罗拉14被加速。响应后下罗拉14的速度变化，需要改变前下罗拉14的速度，以保持总牵伸比恒定。图4显示当后下罗拉14的速度被改变以便改变后区牵伸比时每个下罗拉速度的变化。在图4中，由双虚线链标示的部分显示在现有技术中加速和减速情况下的转速变化。
为改变后区牵伸比，可改变中及后下罗拉13及14的速度。环锭纺纱机稳定运行时的后区牵伸比的预定值不局限于要大于后区牵伸比值Bp，并且它可以小于后区牵伸比值Bp，后区牵伸比值Bp对应于线图中所示曲线的扭矩峰值，在所述线图中，水平轴线标示后区牵伸比，而垂直轴线标示后牵伸所需的扭矩。在此情况下，在环锭纺纱机的停机过程期间，后区牵伸比被减小。
在环锭纺纱机的停机过程期间，改变后区牵伸比的时间不局于每个下罗拉减速期间的时间。例如，后区牵伸比的改变可与每个下罗拉的减速启动同时开始。另一种情况，后区牵伸比的改变可在每个下罗拉减速之前完成，而在这个改变之后，每个下罗拉可在恒定的后区牵伸比下减速。
后区牵伸比的值在环锭纺纱机的停机过程期间改变之后，可在输入环锭纺纱机的各纺纱条件时，通过输入装置25被输入，以取代使用预先存储于程序存储器23中的值。
前、中及后下罗拉12、13及14的驱动电机不局限于伺服电机，而它们可以是转速可控的电机。例如，可使用变频控制的感应电机。
牵伸装置不局限于3罗拉牵伸装置11，它可以是4罗拉式的。在4罗拉牵伸装置中，其上分别缠绕有皮圈的第二及第三下罗拉对应于中下罗拉。如果皮圈仅是缠绕在4罗拉牵伸装置中的第二下罗拉上，则第二及第三下罗拉分别地对应于中下罗拉及后下罗拉。
中及后下罗拉13及14由本优先实施例中的环锭纺纱机两端部处的驱动电机16a、17a及17b驱动。然而，仅是各下罗拉的一部分(即中下罗拉13)由环锭纺纱机两端部处的驱动电机驱动，而后下罗14可由环锭纺纱机的一个端部处的驱动电机驱动。根据环锭纺纱机中的纱锭数量，前、中及后下罗拉12、13及14可由仅在环锭纺纱机一个端部处的驱动电机驱动。
本发明的应用不局限于用粗纱进行纺纱的环锭纺纱机。本发明可应用于不经过粗纱而直接将纱条牵伸及纺成细纺纱的环锭纺纱机和其它的纺纱机，诸如喷气纺纱机、粗纱机等，它们具有牵伸装置，在所述牵伸装置中各下罗拉的罗拉轴是长的，并且皮圈缠绕于中下罗拉上面。
因此，各示例及各实施例应被认为是解释性的而不是限制性的，而本发明不局限于本文给定的各细节，而可以在附录的各权利要求的范围内加以修改。
权利要求
1.控制纺纱机中的牵伸装置的方法，所述牵伸装置含有前下罗拉、中下罗拉及后下罗拉，它们由各电机单独地驱动，所述方法包含步骤至少在纺纱机停机过程期间，从纺纱机稳定运行时的预定值起改变后区牵伸比，使得牵伸装置的载荷扭矩被减小。
2.根据权利要求1的方法，还包含步骤在纺纱机停机过程期间改变的后区牵伸比返回至纺纱机再启动过程期间的原始值。
3.根据权利要求1的方法，其特征在于所述改变步骤包含当所述预定值大于对应于线图中所示曲线的扭矩峰值的后区牵伸比的第一值时，增大后区牵伸比，在所述线图中水平轴线标示后区牵伸比，而垂直轴线标示后区牵伸所需的扭矩，所述改变步骤包含当所述预定值小于所述第一值时，减小后区牵伸比。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于通过改变中下罗拉的转速来改变后区牵伸比。
5.根据权利要求1的方法，其特征在于通过改变后下罗拉的转速来改变后区牵伸比。
6.根据权利要求1的方法，其特征在于所述改变步骤是在各下罗拉启动减速之后实施的。
7.纺纱机中的牵伸装置的控制器，所述牵伸装置包含前下罗拉、中下罗拉及后下罗拉，它们由各电机单独地驱动，所述控制器包括后区牵伸比改变装置，它能至少在纺纱机停机过程期间从预定值起改变后区牵伸比，使得牵伸装置的载荷扭矩被减小。
8.根据权利要求7的控制器还包括存储器，所述存储器存储纺纱机停机过程期间的后区牵伸比和对应于纺纱机停机过程期间的后牵伸比的各中及后下罗拉的速度，后区牵伸比改变装置，它能控制驱动各中及后下罗拉的各电机，使得各中及后下罗拉以它们的存储速度被驱动。
全文摘要
提供了控制纺纱机中的牵伸装置的一种方法。牵伸装置包含前下罗拉、中下罗拉及后下罗拉，它们由各电机单独地驱动。所述方法包含步骤至少在纺纱机停机过程期间从纺纱机稳定运行时的预定值起改变后区牵伸比，使得牵伸装置的载荷扭矩被减小。
文档编号D01H1/14GK1900393SQ200610105548
公开日2007年1月24日 申请日期2006年7月18日 优先权日2005年7月19日
发明者林久秋, 筱崎丰, 小岛直树, 藤井能理, 新美究 申请人:株式会社丰田自动织机