专利名称：一种单锭单电机细纱张力控制细纱机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种纺织细纱机，特别是涉及一种单锭单电机细纱张力控制细纱机。
背景技术：
细纱的产量和质量是衡量一个纱厂生产技术和管理水平的一个重要的指标，而纱厂生产规模的大、小是以细纱机总量表示的。细纱工序是成纱最后一道关键工序，成纱的产量和质量对工厂效益有极为重要的影响。近年来世界各国在发展各种新型纺纱技术的同时，对环锭细纱机也作了较大的改进和提高。其特点呈现出机台超长、高速、大牵伸、自动化、连续化和智能化等特征。传统细纱机气圈控制方案，传统细纱机巻绕过程是由钢领板的升降配合锭子的转动，使得管纱巻绕成型，同时由钢丝圈和锭子转速差完成细纱加捻。整个系统协调工作可以完成预定形状的细纱锭子的巻绕。国内外对于细纱机锭速控制方法大部分是分段控制式，即利用理论或者经验将锭子速度设定为几段，然后由控制部件直接对速度进行控制。这种控制方式难以对外界环境做出实时的响应。同时，钢丝圈为一个非直接驱动的部件，由纱线的张力拖动，其速度难以精确确定。 目前，许多纺织机械的生产商多采用分段式控制。依照控制量的不同，可以将其分为"定长式"和"分层式"两种。前者以细纱的巻绕长度进行分段，后者以钢领板的不同位置进行分段。在实际生产中，对于纱线长度进行计量、分段比较容易实现，故应用的较多。
传统工艺中，锭速调节方法有两种一种是按照小纱、中纱和大纱的张力变化和断头分布规律来调节键子的转速，即小纱锭速较低，中纱锭速高，大纱锭速又降低。此类控制方法在FA512中曾使用过。另一种是在基本调节速度的基础上，随着巻绕直径和气圈高度变化做适当的精细调整，称之为逐层调节。要达到上述的效果必有一套复杂的电气变换装置，设备成本较高，管理复杂，维护困难。传统细纱机由于传动的路线长，采用凸轮成型机构.使得机械冲击较大，功耗大；同时调整生产参数较为麻烦，维护困难。为此，在本发明我们通过减少转换齿轮。利用多电机单独传动可以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种单锭单电机细纱张力控制细纱机，它能解决背景技术所存在的问题，针对传统细纱机由于传动的路线长，采用凸轮成型机构，使得机械冲击较大，功耗大；同时调整生产参数较为麻烦，维护困难。本发明提出了一种限定气圈高度，控制气圈形态的单锭单电机细纱张力控制细纱机，可以显著提高细纱的质量，大大降低断头率，同时可以得到较高的生产速度。在根本上解决了纱线在巻绕的过程中，由于其气圈形态变化而引起的张力的突变的问题。 为了解决背景技术所存在的问题，本发明它包括巻绕系统装置1、牵伸系统装置2、纱线架3、支撑架4、底座5、固定滑杆6、标尺7、磁板8，支撑架4固定安装在底座5上，二个巻绕系统装置1安装支撑架4下端两侧，二个牵伸系统装置2安装在巻绕系统装置1上支撑架4的两侧，纱线架3安装在支撑架4顶部，固定滑杆6设置在支撑架4上，标尺7固定安装在支撑架4上，其背面设置磁板8 ; 所述的巻绕系统装置1它包括锭子系统装置l-l、第一步进电机l-2、同步齿带
3l-3、导纱扣l-4、钢领板l-5、锭子箱固定架l-6、光电式速度传感器l-7，第一步进电机1-2设置在底座5上，同步齿带1-3与第一步进电机1-2连接由其驱动，导纱扣1-4设置锭子系统装置1-1上方支撑架4上，锭子系统装置1-1中锭子1-1-2穿过钢领板1-5安装在固定滑杆6上，锭子箱固定架1-6设置在支撑架4上，光电式速度传感器1-7安装在第一步进电机l-2轴方向上； 所述的锭子系统装置1-1它包括锭杆l-l-l、锭子l-l-2、高速轴承l-l-3、锭杆固定块l-l-4、高速直流电机l-l-5、柔性连接器l-l-6、锭子箱1-1-7，齿轮l-l-8、第一集成速度传感器1-1-9，锭杆1-1-1通过高速轴承1-1-3由柔性连接器1-1-6链接到高速直流电机1-1-5上，高速直流电机1-1-5安装在锭子箱1-1-7内，在高速轴承1-1-3和高速直流电机
1- 1-5之间的锭杆固定块1-1-4套在锭子1-1-2，第一集成速度传感器1-1-9安装在直流电机1-1-5带动的齿轮1-1-8的截面上； 所述牵伸系统装置2它包括摇架2-l、前罗拉2-2、中罗拉2-3、后罗拉2_4、第二步进电机2-5、变换齿轮2-6、第三步进电机2-7、第二集成速度传感器2-8，前罗拉2-2、中罗拉
2- 3、后罗拉2-4按顺序固定安装在摇架2-1上部，第二步进电机2-5、变换齿轮2_6、第三步进电机2-7、第二集成速度传感器2-8安装在摇架2-1下部； 本发明提出了一种限定气圈高度，控制气圈形态的单锭单电机细纱张力控制细纱机，可以显著提高细纱的质量，大大降低断头率，同时可以得到较高的生产速度。在根本上解决了纱线在巻绕的过程中，由于其气圈形态变化而引起的张力的突变的问题。
图l是本发明的结构示意图；图2是本发明的巻绕系统装置结构示意图；图3是本发明的锭子系统装置结构示意图；图4是本发明牵伸系统装置结构示意图；图5是本发明牵伸系统装置电机分布结构示意图；图6本发明集成速度传感器安装位置图；图7是本发明光电式速度传感器安装位置图。
具体实施例方式
本具体实施方式
它包括巻绕系统装置1、牵伸系统装置2、纱线架3、支撑架4、底座5、固定滑杆6、标尺7、磁板8，支撑架4固定安装在底座5上，二个巻绕系统装置1安装支撑架4下端两侧，二个牵伸系统装置2安装在巻绕系统装置1上支撑架4的两侧，纱线架3安装在支撑架4顶部，固定滑杆6设置在支撑架4上，标尺7固定安装在支撑架4上，其背面设置磁板8 ; 所述的巻绕系统装置1它包括锭子系统装置l-l、第一步进电机1-2、同步齿带l-3、导纱扣l-4、钢领板l-5、锭子箱固定架l-6、光电式速度传感器l-7，第一步进电机1-2设置在底座5上，同步齿带1-3与第一步进电机1-2连接由其驱动，导纱扣1-4设置锭子系统装置1-1上方支撑架4上，锭子系统装置1-1中锭子1-1-2穿过钢领板l-5安装在固定滑杆6上，锭子箱固定架1-6设置在支撑架4上，光电式速度传感器1-7安装在第一步进电机l-2轴方向上； 所述的锭子系统装置1-1它包括锭杆l-l-l、锭子l-l-2、高速轴承l-l-3、锭杆固定块l-l-4、高速直流电机l-l-5、柔性连接器l-l-6、锭子箱1-1-7，齿轮l-l-8、第一集成速度传感器1-1-9，锭杆1-1-1通过高速轴承1-1-3由柔性连接器1-1-6链接到高速直流电机1-1-5上，高速直流电机1-1-5安装在锭子箱1-1-7内，在高速轴承1-1-3和高速直流电机
1- 1-5之间的锭杆固定块1-1-4套在锭子1-1-2，第一集成速度传感器1-1-9安装在直流电机1-1-5带动的齿轮1-1-8的截面上； 所述牵伸系统装置2它包括摇架2-l、前罗拉2-2、中罗拉2-3、后罗拉2_4、第二步进电机2-5、变换齿轮2-6、第三步进电机2-7、第二集成速度传感器2-8，前罗拉2-2、中罗拉
2- 3、后罗拉2-4按顺序固定安装在摇架2-1上部，第二步进电机2-5、变换齿轮2_6、第三步进电机2-7、第二集成速度传感器2-8安装在摇架2-1下部； 本发明提出了一种限定气圈高度，控制气圈形态的单锭单电机细纱张力控制细纱机，可以显著提高细纱的质量，大大降低断头率，同时可以得到较高的生产速度。在根本上解决了纱线在巻绕的过程中，由于其气圈形态变化而引起的张力的突变的问题。
本发明针对气圈的形态进行重新设计其相关的机构，使钢领板位置固定，而锭子的位置可以控制。这样气圈由动态变化转化为稳定的状态。这样对于无动力学元件钢丝圈的运动状态就由空间螺线运动转化为平面运动，使得气圈张力对钢丝圈的控制比较稳定，可以减少气圈的突发张力，也可以延长钢丝圈的寿命。通过对气圈方程的论证，使其在理论上有充分依据，从而对机构进行针对性设计，打破传统的控制系统设计。这不是通过对机型在保持传统巻绕加捻机构的基础的改进，而是对于细纱机牵伸机构，传动机构和自动化控制机构的一种新设计。可控制锭位式单锭细纱机巻绕系统主要是利用步进电机或其它伺服电机取代传统的凸轮成型机构，并按照其运动规律对巻绕的过程进行控制。
在本发明细纱机中，底座5上部放置第一步进电机l-2，从牵伸机构装置2送出的分散的纱线，经过导纱扣l-4被缠绕到插放在锭杆1-1-1的纱管上，锭杆1-1-1通过高速轴承1-1-3由柔性连接器1-1-6链接到一高速直流电机1-1-5上，此高速直流电机1-1-5安装在一锭子箱1-1-7里面，此锭子箱1-1-7安装在锭子箱固定架1-6上，在高速轴承1-1-3和高速直流电机1-1-5之间有一锭杆固定块1-1-4套在锭子1-1-2上，锭子穿过一钢领板l-5，整个锭子系统装置被安装在一固定滑杆6上，第一步进电机1-2驱动同步齿带1-3传动，同步齿带1-3带动整个上述锭子系统装置实现锭子系统的升降运动，在本细纱机牵伸系统装置部分，前罗拉2-2由第二步进电机2-5驱动，后罗拉2-4由第三步进电机2-7进行驱动，中罗拉2-3由后罗拉2-4通过变换齿轮2-6对其驱动，第二集成速度传感器2-8实现对罗拉转速进行监控，第三步进电机2-7的速度由电气控制系统根据控制的过程自动进行控制，第二集成速度传感器2-8的速度送入电气控制系统，并由电气控制系统对牵仲倍数进行分析判断，从而实现在线检测与控制，牵伸系统装置被整体固定在摇架2-1上，为实现对第一步进电机1-2和高速直流电机1-1-5的状态控制，分别在第一步进电机1-2轴方向加装一个光电式速度传感器l-7，光电式速度传感器1-7的探头对准固定在机床上的一标尺7，此标尺7的背面是紧贴一磁板8，直流电机1-1-5的带动的齿轮1-1-8的截面上加装第一集成速度传感器1-1-9。 在巻绕系统装置中，为了实现锭子1-1-2动态巻绕我们对传统的巻绕系统进行改进和设计，提出了一种新的巻绕机构。锭子1-1-2的上下运动由第一步进电机l-2驱动同步齿带l-3，驱动锭子1-1-2的整体进行上下运动，钢丝圈固定在钢领板1-5上。钢领板1-5则固定在机架上，保持不动或可以微调。锭子1-1-2随着同步齿带1-3的上下运动而完成不定速上升和下降，同时可以方便的实现锭子1-1-2的级升。可以完全取代传统细纱机的巻绕系统的功能。为了实现圆锥形交叉巻绕，锭子1-1-2升降的运动方程和传统细纱机钢领板1-5的速度和加速度等大小相同，但是方向相反。 利用对钢领板l-5，前后罗拉以及锭速的控制可以得到电机传动的数学模型，使得锭子1-1-2有一个优良成型。通过理论分析可得到此系统巻绕时，纱线突发张力很小，故可以将张力预取值取得较大，进而实现较高锭速巻绕，这样即可以省掉传统的凸轮机构、棘轮机构，巻绕齿轮和捻度变换齿轮等复杂的机械部分。提高了机构的运行精度、机器的可靠性和可维护性，降低了工人的劳动强度。 第一步进电机1-2可以驱动同步齿带1-3带动锭子1-1-2以一定的速度进行升降，而钢领板l-5保持固定，使用光电式脉冲编码器和前罗拉、后罗拉以及定位步进的电机转速同锭子1-1-2的转速保持同步。此巻绕系统就可以实现同步协调工作，实现气圈形态恒定式巻绕。为实现锭子1-1-2的高速巻绕，采用单锭传动，这样可以提供更为自由和精确的控制，减少锭间差异，提高生产质量和效率。 对于锭子的驱动可以主要有摩擦力和纱线的巻绕张力以及空气的阻力三大部分组成，有实际情况分析可以略取控制阻力和锭子自身的摩擦力，为确定纱线张力的大、小可以取其纱线的断裂强力为巻绕张力，这也是纱线断头所可能取到的极值。为此本发明以最大转速25000r/min，钢领的半径为48毫米，纱线的断裂强力为400g为基准设计，可以由功率公式计算得高速直流电机8的功率为241. 18瓦特。可以选择zyKw55-l型直流电机。锭子5由高速直流电机8驱动，实际转动所需转距较小(< 0. 00047N m)，本发明中，采用包头长安永磁电机研发有眼公司的高速直流电机。 本细纱机可取消传动的成型凸轮和棘轮、链条等机构，使得设计更紧凑合理。为实现现代自动控制可以将上述运动的各种参数。第一步进电机1-2的步数、执行时间等放入电气控制系统的存储器中，这可以方便的替换源数据，也可对不正确的数据进行处理，由电气控制系统控制锭子l-l-2，直流电机1-1-5的转动和升降电机使之进行配合。
细纱机捻度控制和巻绕的配合过程中，细纱机巻绕过程中为保证细纱强力和品质质量，对其捻度控制变得一样重要。在本发明中，细纱的捻度可由第二步进电机2-5驱动前罗拉2-2，由第三步进电机2-7驱动后罗拉2-4，配合过渡齿轮实现对粗纱的牵伸，并与锭子1-1-2的转速相配即可实现对捻度的控制。捻度的大小取决于锭子1-1-2的速度和钢丝圈的转动频率的差值，由于钢丝圈是一个非动力直接驱动的元件，因此实践中难以改变钢丝圈的转速。通过改变前罗拉2-2的速度，改变巻绕纱线的长度进而改变捻度值，这样由罗拉的速度和锭子1-1-2的转速进行配合。才可以得到满足我们要求的纱线。
本发明对锭子1-1-2速度的控制过程中，直接用直流高速电机1-1-5驱动锭子1-1-2，这样结构简单，驱动电路已产业化同时和电气控制系统口容易实现。当直流电机的励磁电压和负载转距相等时，电枢电压大，电机转速高，电压降低到零对，电机停止转动。
对传感器和步进电机的应用中，对传感器的和第二步进电机2-5进行了设计，我们利用传感嚣可以实现对系统的监控，同时由执行装置完成控制的实现。主电机选用高速电机，由电气控制系统进行调速，接口简单可以实现对锭速实时速度控制。其它电机选用步进电机，可以完成多电机地同步调速，同时步进电机控制灵活，且不易失步，控制精度高。其可以配合编码器与电机相应的驱动器一起工作，构成一个闭环控制，并具有较小的响应时问，可以满足控制的需要。为控制落纱、始纺位置和满管的位置，我们采用了接近开关，集成转速传感器以及高灵敏度的位置传感器。本发明选用霍尔传感器，这是利用了震尔效应进行测量的一种传感器。它不仅可以进行非接触测量，又可以不依靠磁场获得能量。
权利要求
一种单锭单电机细纱张力控制细纱机，其特征在于它包括卷绕系统装置(1)、牵伸系统装置(2)、纱线架(3)、支撑架(4)、底座(5)、固定滑杆(6)、标尺(7)、磁板(8)，支撑架(4)固定安装在底座(5)上，二个卷绕系统装置(1)安装支撑架(4)下端两侧，二个牵伸系统装置(2)安装在卷绕系统装置(1)上支撑架(4)的两侧，纱线架(3)安装在支撑架(4)顶部，固定滑杆(6)设置在支撑架(4)上，标尺(7)固定安装在支撑架(4)上，其背面设置磁板(8)。
2. 根据权利要求1所述的一种单锭单电机细纱张力控制细纱机，其特征在于所述的巻绕系统装置(1)它包括锭子系统装置(l-l)、第一步进电机(l-2)、同步齿带(l-3)、导纱扣(l-4)、钢领板(l-5)、锭子箱固定架(l-6)、光电式速度传感器(l-7)，第一步进电机(1-2)设置在底座(5)上，同步齿带(1-3)与第一步进电机(1-2)连接由其驱动，导纱扣(1-4)设置锭子系统装置(1-1)上方支撑架(4)上，锭子系统装置(1-1)中锭子(1-1-2)穿过钢领板(1-5)安装在固定滑杆(6)上，锭子箱固定架(1-6)设置在支撑架(4)上，光电式速度传感器(1-7)安装在第一步进电机(1-2)轴方向上。
3. 根据权利要求l-2所述的一种单锭单电机细纱张力控制细纱机，其特征在于所述的锭子系统装置(1-1)它包括锭杆(1-1-1)、锭子(1-1-2)、高速轴承(1-1-3)、锭杆固定块(1-1-4)、高速直流电机(1-1-5)、柔性连接器(1-1-6)、锭子箱(1-1-7)，齿轮(1-1-8)、第一集成速度传感器(1-1-9)，锭杆(1-1-1)通过高速轴承(1-1-3)由柔性连接器(1-1-6)链接到高速直流电机(1-1-5)上，高速直流电机(1-1-5)安装在锭子箱(1-1-7)内，在高速轴承(1-1-3)和高速直流电机(1-1-5)之间的锭杆固定块(1-1-4)套在锭子(1-1-2)，第一集成速度传感器(1-1-9)安装在直流电机(1-1-5)带动的齿轮(1-1-8)的截面上。
4. 根据权利要求1所述的一种单锭单电机细纱张力控制细纱机，其特征在于所述牵伸系统装置(2)它包括摇架(2-1)、前罗拉(2-2)、中罗拉(2-3)、后罗拉(2-4)、第二步进电机(2-5)、变换齿轮(2-6)、第三步进电机(2-7)、第二集成速度传感器(2-8)，前罗拉(2-2)、中罗拉(2-3)、后罗拉(2-4)按顺序固定安装在摇架(2-1)上部，第二步进电机(2-5)、变换齿轮(2-6)、第三步进电机(2-7)、第二集成速度传感器(2-8)安装在摇架(2-1)下部。
全文摘要
一种单锭单电机细纱张力控制细纱机，涉及一种纺织细纱机，特别是涉及一种单锭单电机细纱张力控制细纱机。它包括卷绕系统装置(1)、牵伸系统装置(2)、纱线架(3)、支撑架(4)、底座(5)、固定滑杆(6)、标尺(7)、磁板(8)，本发明提出了一种限定气圈高度，控制气圈形态的单锭单电机细纱张力控制细纱机，可以显著提高细纱的质量，大大降低断头率，同时可以得到较高的生产速度。在根本上解决了纱线在卷绕的过程中，由于其气圈形态变化而引起的张力的突变的问题。
文档编号D01H1/36GK101760812SQ20091017681
公开日2010年6月30日 申请日期2009年9月22日 优先权日2009年9月22日
发明者姜宜宽, 孙丽娥, 宋桂玲, 胡军, 许德波, 黄美英 申请人:淄博兰雁集团有限责任公司