专利名称：一种纺纱试验机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纺纱设备技术，具体为一种用于试纺纱线样品的纺纱试验机，国际专利主分类号拟为Int.Cl.D01H 1/00 (2006.01)。
背景技术：
传统环锭细纱机机械传动机构复杂，通常由一台步进电机传动主轴，经滚盘和锭带传动锭子，主轴通过齿轮装置传动前中后三罗拉，通过巻绕和级 升机构控制钢领板升降运动。
纺不同品种纱线要更换牵伸齿轮、捻度齿轮、成形凸轮和巻绕升降变换齿轮，所以传统细纱机都配备大量的齿轮，给存储和变换工艺带来不便，同时使细纱机的精度、产品可适应范围受到限制。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是提供一种纺纱试验机， 该机采用独立传动牵伸机构，变频传动加捻巻绕和电子成形设计，具有较高的数字化特征，能够满足各种纺纱试验和制作样品的需要。
本发明解决所述技术问题的技术方案是设计一种纺纱试验机，该纺纱试验机包括喂入机构、牵伸机构、加捻巻绕机构、成形机构和传动机构，其 特征是所述牵伸机构的前、中、后罗拉由三套交流伺服系统分别通过减速机 和同步带传动独立传动；所述的加捻巻绕机构由变频器、编码器、异步电机、 交流伺服电机构成，钢领板由交流伺服系统通过减速机和链轮传动，锭子由 变频电机驱动，采用PID控制；所述的成形机构由电子凸轮和变频器构成；所述的喂入机构、牵伸机构、加捻巻绕机构、成形机构和传动机构均由数字化控制系统控制。
与现有技术相比，本发明的纺纱试验机变换工艺时无需更换齿轮，通过触摸屏修改工艺参数即可，操作方便，同时试纺过程中实现各种工艺参数的在线检测、显示、自动控制和自动调节，也实现设备运行中的自动监测、显示、超限报警和自动停车等功能。前中后三罗拉传动机构简单，避免大量的 齿轮装置造成前中后三罗拉转速的波动。锭速采用半闭环控制方案，锭速稳 定，可通过触摸屏设定锭子变速曲线，适应不同纺纱段纱线张力变化，以减 少断头。软件凸轮实现管纱巻绕成形，由触摸屏可设定管纱的成形工艺参数 钢领板升降速度、级升数、上升动程等，管纱成形良好，适应后道工序高速 退绕需要。该试验机不但机械传动机构简单、精度高、操作方便，而且产品可适应范围广，可纺纱支范围为100—4. 1 tex，可纺毛型、棉型纱线和竹节 纱。
图1为本发明纺纱试验机一种实施例的传动机构示意图2为本发明纺纱试验机一种实施例的钢领板升降机构传动示意图3为本发明纺纱试验机一种实施例的控制系统组成结构图4为本发明纺纱试验机一种实施例的锭速反馈系统示意图5为本发明纺纱试验机一种实施例的巻绕成形流程图。
具体实施例方式
下面结合实施例及其附图进一步详细叙述本发明
本发明设计的一种纺纱试验机(参见图l一5)，该纺纱试验机包括喂入 机构、牵伸机构、加捻巻绕机构、成形机构和传动机构，其特征是所述牵伸 机构的前、中、后罗拉由三套交流伺服系统分别通过减速机和同步带传动独 立传动；所述的加捻巻绕机构由变频器、编码器、异步电机、交流伺服电机 构成，钢领板由交流伺服系统通过减速机和链轮传动，锭子由变频电机驱动， 采用PID控制；所述的成形机构由电子凸轮和变频器构成；所述的喂入机构、 牵伸机构、加捻巻绕机构、成形机构和传动机构均由数字化控制系统控制。
本发明纺纱试验机的进一步特征是所述的牵伸机构为一面车为棉型纤 维牵伸机构、另一面车为毛型纤维的两套牵伸机构。实施例的具体机构设计包括棉纺前、中、后罗拉l、 2、 3、毛纺前、中、后罗拉6、 5、 4、减速机7、 同步带10、触摸屏17、 PLC18、 PLC19、交流伺服驱动控制器20、交流伺 服电机8、变频器21、异步电机22、编码器25、钢领板上端传感器26和钢领板下端传感器27。牵伸机构由所述的三套伺服系统分别独立传动，可实现 超大牵伸；锭速采用半闭环控制方案，锭速稳定；管纱巻绕成形由软件凸轮 实现；可纺毛型、棉型纱线，还可纺棉、毛型竹节纱。
本发明纺纱试验机的机械传动主要包括牵伸机构、锭子传动机构和钢领 板升降机构三部分牵伸机构如附图l所示，交流伺服电机8通过减速机7、 同步带IO、同步带轮9传动前中后三罗拉。三套交流伺服系统独立传动的前 中后罗拉，使得改变交流伺服电机8转速便可实现牵伸倍数的变换，牵伸范 围为1 300倍；钢领板升降机构如附图2所示，交流伺服电机8通过减速机 7、链条16、链轮14、传动轴15、升降杆12传动钢领板11，控制交流伺服 电机8正反转速度和时间可实现管纱巻绕成形，其控制部分由软件实现，锭 子由异步电机24传动主轴，主轴通过滚盘和锭带传动锭子23。
本发明纺纱试验机的数字化控制系统由触摸屏17、 PLC18、 PLC19、交 流伺服驱动控制器20、交流伺服电机8、变频器21、异步电机22、编码器 25组成，如图3所示。触摸屏17通过RS232接口和PLC18通信，PLC18通过 RS485接口和PLC19通信，PLC18的两个高速脉冲输出口分别和前罗拉、钢领 板伺服驱动控制器20连接，改变PLC18发送的脉冲速度便可实现对前罗拉、 钢领板伺服电机8的速度控制，PLC18通过RS485接口和变频器21通信，改 变PLC18发送给变频器21的频率可控制异步电机22的转速，锭速采用半闭 环控制方案，如图4所示，由安装在主轴24上的编码器25将采集数据反馈 给PLC18，若实测数据和设定转速偏差超过设定值，则采用PID算法计算需 修改的频率，保持锭速稳定。PLC19的两个高速脉冲输出口分别和中后罗拉 伺服电机驱动控制器20连接，改变PLC19发送的脉冲速度可实现对中后罗伺 服电机8的速度控制。
本发明纺纱试验机的工艺参数如锭速、粗纱定量、细纱号数、捻度、级 升数等工艺参数由用户通过触摸屏17输入，待用户确认后，触摸屏17将用 户输入的工艺参数发送给PLC18， PLC18根据试验机传动结构计算前中后罗 拉、钢领板交流伺服电机8相应的脉冲速度和变频器21的频率，同时将中后 罗交流伺服电机8脉冲速度发送给PLC19。开车时，前中后罗拉、钢领板ll 和锭子23便按设定的工艺参数作相应运动，完成纺纱过程。
本发明纺纱试验机所述的电子成形工作原理和过程如下根据用户输入的工艺参数开始上升动程、正常上升动程l0、级升数lm、管底成形级升次 数m、钢领板11上升下降速度等，确定细纱巻绕成形时钢领板11每次的上 升动程A和级升量li。 li和mi分别由公式l和2确定，从而控制交流伺服电机8的旋转方向、速度和时间，实现钢领板ll的短动程升降和级升运动。细纱巻绕成形软件流程图如附图5所示，上电后系统参数初始化，主要是复位运 行过程中各种参数，如变频器21的当前频率、当前纺纱罗拉直径等。开车后， 判断钢领板ll升降，若上升，则钢领板交流伺服电机8正转，同时计算第i 次钢领板ll上升时间，毫秒级计数器T250开始计时，此时判断钢领板上端传感器26是否检测到信号，若检测到信号则钢领板交流伺服电机8反转，钢领板下降，下端传感器27检测到信号后自动停车；若钢领板上端传感器26未检测到信号，当计数器T250等于第i次上升时间时，钢领板交流伺服电机8停止，计数器T250清零，计算第i次下降时间，延时10ms后钢领板交流伺服电机8反转，计数器T251开始计时，T251等于第i次下降时间，钢领板交流伺服电机8停止10ms，计数器T251清零，i=i+l，再进行第i+l次钢领板ll升降过程。停电或中途停车时，保存运行状态中各参数，满管落纱或强制落纱时，钢领板ll自动复位至始纺位置。所述的公式1和2如下<formula>complex formula see original document page 6</formula>
本发明纺纱试验机克服了传统的环锭纺纱试验机机械结构复杂、精度低、稳定性差、自动化程度低、可适纺的纱线范围窄等缺点，采用了机、电一体化技术、伺服驱动和变频调速技术、计算机控制技术及数字化技术等新技术， 具有以下特点
1、 变频调速的使用减少了大量的齿轮变速装置，使整个系统的传动机构十分紧凑，实现系统的无级变速和动态调速，锭子速度调节范围更广，翻改品种快捷方便；
2、 采用多伺服电机独立传动各牵伸机构，牵伸倍数可调范围广，简化机械结构，提高系统的精度
3、 通过人机界面和上位机都可修改工作参数并可在线显示，也可监控设
备的运行状态，并具有超限报警和自动停车功能；
4、通过修改工艺参数就可纺竹节纱，机械部分无须变动，同时多机独立传动机构避免使用增速齿轮，减少纱线出现机械不匀的概率，减小加减速时产生的冲击。
本发明方法未述及之处适用于现有技术。
权利要求
1.一种纺纱试验机，它包括喂入机构、牵伸机构、加捻卷绕机构、成形机构和传动机构，其特征是所述牵伸机构的前、中、后罗拉由三套交流伺服系统分别通过减速机和同步带传动独立传动；所述的加捻卷绕机构由变频器、编码器、异步电机、交流伺服电机构成，钢领板由交流伺服系统通过减速机和链轮传动，锭子由变频电机驱动，采用PID控制；所述的成形机构由电子凸轮和变频器构成；所述的喂入机构、牵伸机构、加捻卷绕机构、成形机构和传动机构均由数字化控制系统控制。
2. 根据权利要求1所述的纺纱试验机，其特征在于所述的牵伸机构为一 面车为棉型纤维牵伸机构、另--面车为毛型纤维的两套牵伸机构。
全文摘要
本发明涉及一种纺纱试验机，它包括喂入机构、牵伸机构、加捻卷绕机构、成形机构和传动机构，其特征是所述牵伸机构的前、中、后罗拉由三套交流伺服系统分别通过减速机和同步带传动独立传动；所述的加捻卷绕机构由变频器、编码器、异步电机、交流伺服电机构成，钢领板由交流伺服系统通过减速机和链轮传动，锭子由变频电机驱动，采用PID控制；所述的成形机构由电子凸轮和变频器构成；所述的喂入机构、牵伸机构、加捻卷绕机构、成形机构和传动机构均由数字化控制系统控制。本发明纺纱试验机采用独立传动牵伸机构，变频传动加捻卷绕和电子成形设计，具有较高的数字化特征，能够满足各种纺纱试验和制作样品的需要。
文档编号D01H1/00GK101200823SQ20061013008
公开日2008年6月18日 申请日期2006年12月12日 优先权日2006年12月12日
发明者潘庆云, 马崇启 申请人:天津工业大学