专利名称：用于确定能够交叉卷绕的导纱件的零位的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定生产筒子纱的纺织机的卷绕装置的导纱件的零位的方法和装置，更具体地涉及这样一种纺织机，其能够通过步进电机交叉卷绕筒子纱。
背景技术：
为了生产纺织纱管，已知必须一方面使相应的纺织纱管进行转动，并且另一方面沿着该纱管的轴线将纱线向上延伸地交叉卷绕在纱管上。通过相对快速地交叉卷绕纱线，可生产所谓的交叉卷绕的纺织纱管，该纺织纱管的特征不仅在于相当稳定的纱管主体，而且在于良好的展开特性。
对于这种筒子纱的生产，在实际使用中已经存在不同的布纱系统，在许多专利申请中对这种系统都进行了广泛的描述。
例如，对于以相对较高的卷绕速度操作的纱管卷绕机，广泛采用所谓的导纱鼓作为纱线交叉卷绕装置。这种导纱鼓具有用于交叉卷绕纱线的凹槽，并且同时其通过摩擦接触来驱动纺织纱管。然而，这种导纱鼓本身已经证明，其生产相对昂贵，并且因为系统的局限性，只能用于生产“随机交叉卷绕”类型的筒子纱，这是由于为了生产所谓的“精确”或“步进式精确卷绕(stepped precision winding)”的筒子纱，必须分开筒子纱的驱动机构和纱线交叉卷绕装置的驱动机构。
对于卷绕头来说，已知不同的纱线交叉卷绕装置，其分别具有单独的用于转动卷绕纱管的驱动机构和单独的用于交叉卷绕到达纱线的驱动机构。例如，已知这样的交叉卷绕装置，其具有可平行于筒子纱的转动轴线移动的导纱件，并且可借助于牵引部件而与例如可逆的单独驱动机构连接。还已知通过所谓的指状导纱件，即具有指状纱移动控制杆的导纱件来操作的装置，该指状导纱件可围绕基本垂直于筒子纱轴线设置的轴线而枢转经过特定的角度范围。
例如，在德国专利公开DE 37 34 478 A1、德国专利公开DE 100 21 963A1或后来公布的德国专利公开DE 10 2004 003 173.8中描述了具有可平行于筒子纱的转动轴线移动的导纱件的纱线交叉卷绕装置。
在德国专利公开DE 37 34 478 A1中所描述的纱线交叉卷绕装置具有导纱件，该导纱件在交叉卷绕区域内在一导纱杆上被引导，并且借助于环形牵引部件而由微处理器控制的步进电机驱动。
在后来公开的德国专利公开DE 10 2004 003 173.8中也描述了一种纱线交叉卷绕装置，其导纱件在一导纱杆上引导，并且借助于一齿形带与可逆的单独驱动机构连接。这里，导纱杆、用于齿形带的齿轮、以及相关的单独驱动机构都布置在最大可能程度封闭的壳体中。这意味着以模块结构部件实施的该纱线交叉卷绕装置的内部由环形牵引部件在前部密封。
另外，在德国专利公开DE 100 21 963 A1中还描述了一种具有交叉卷绕导纱件的纱线交叉卷绕装置，该交叉卷绕导纱件固定在环形带上，并且可通过单独的驱动机构来操作。这里，所述导纱件的单独驱动机构可这样来控制，即，可进行其长度可以改变的交叉卷绕行程。因此，该交叉卷绕导纱件的单独驱动机构装配有角度编码器，该角度编码器检测电机的转子位置并将检测到的转子位置报告给相应的工作台控制器。
然而，对于上述通常有利的纱线交叉卷绕装置，用于确保正确横穿纱线而支出的相对较大的控制费用是不利的。因此，已知的纱线交叉卷绕装置具有相对复杂的结构，因此具有昂贵的控制和监视装置。
发明内容
鉴于上述已知的卷绕装置，本发明的一个目的在于提供一种克服了所述缺点的方法和装置。更具体目的在于可确保并精确地实现卷绕在筒子纱上的纱线的交叉卷绕，其中用于控制部件的费用应尽可能低。
根据本发明，通过用于确定生产纱筒的纺织机卷绕装置的导纱装置的零位的方法来实现该目的，该纺织机可通过步进电机操作来交叉卷绕纱线。该方法主要包括如下步骤首先，通过步进电机使导纱装置的一元件沿着零位方向移动，并且使导纱装置的该元件以相对较低的速度抵靠沿着移动方向布置在零位下游的限位棘爪而定位。然后切断步进电机，从而使步进电机的转子定位在两个可停止位置中的一个位置处。然后，通过向步进电机的定子绕组供应确定的电流接通步进电机，从而当再次切断步进电机时，步进电机的转子处于停止位置中，在该位置，导纱件处于其零位。
本发明方法的独特优点在于，以简单的方式，即不需要额外的传感器装置等来确保在交叉卷绕过程开始时，导纱件能够总是从确定的位置起动。对于步进电机，可确保正确地进行交叉卷绕过程，即在交叉卷绕引入的纱线期间，导纱件始终在恰当的时间处于恰当的位置。
如上所述，执行根据本发明的方法不需要任何额外的传感器装置，仅需要用于操作可通过步进电机来进行交叉卷绕的导纱件的硬件或软件。因此，可以非常节约成本地实现根据本发明的方法。
在一有利实施例中，用于执行根据本发明方法的装置具有实施为混合式步进电机的导纱驱动器。该混合式步进电机的转子装配有轴向磁化的永磁体，并且在每个转子端部都具有呈齿形磁帽形式的突出磁极。以这种方式设计的、在其磁帽区域中具有相对较大数量磁极的转子导致在步进电机操作期间较小的角度步进，这一方面对步进电机的转动具有积极的影响，而另一方面当切断步进电机时导致大量所谓的转子停止位置。因此，以这种方式设计的步进电机的特征一方面在于良好的转动，另一方面在于当需要时可灵敏地定位在预定的停止位置。
可以以简单的方式，即通过以相对于第二磁帽的磁极角度偏移的方式布置第一磁帽的磁极来进一步优化所述步进电机的转动。
在一有利实施例中，第一磁帽的磁极和第二磁帽的磁极之间的角度偏移可以为所述磁极之间分隔间距的一半，这与连续的磁性定子磁极一起有效地用于二等分电机的相应角度步进的增量，从而使步进电机非常平稳地转动。
在一优选实施例中，所述混合式步进电机的定子还设有多个定子部分，每个定子部分都由可充有电流的绕组密闭。在这种情况下，绕组的一半连接在一直流电流源的第一相上，而绕组的另一半连接在第二相上。因此，定子周围上的通过第一相供应电流的定子部分与和第二相连接的定子部分交错。通过控制来适当地充电，这种步进电机可以以双极操作来可靠地运行。
所述定子部分优选地具有磁极齿，该磁极齿根据定子部分绕组的电流供应而与转子磁帽的磁极相对应。因此，当定子部分的绕组供应有电流时，转子的前部磁帽的N极以及转子后部磁帽的S极都受到影响。
在本发明的另一设计中，还可以设置带齿驱动轮，其布置在步进电机的电机轴上，并固定以抵抗相对转动，该带齿驱动轮驱动优选2mm齿距的齿形带。在一有利实施例中，所述驱动轮具有例如48个齿。
机械驱动元件的这种设计确保准确地，即无滑动地转换步进电机的与交叉卷绕范围、交叉卷绕宽度或交叉卷绕速度相关的每种运动。这样，通过混合式步进电机可获得正确的纱线交叉卷绕，并且导纱件足够准确地定位在其零位中。
下面将在参考在附图中所示的示例性实施例更详细描述本发明，在附图中图1为筒子纱生产纺织机工作台的侧视图，其在纱管卷绕装置区域中具有根据本发明的纱线交叉卷绕装置；图2为根据本发明的纱线交叉卷绕装置的放大比例的顶视立体图；图3表示根据图2的纱线交叉卷绕装置的、处于其零位中的导纱件；图4为设计作为混合式步进电机的导纱驱动机构的前视图，且去除了前电机罩；并且图5表示图4的混合式步进电机的转子的局部剖切的侧视图。
具体实施例方式
下面参照附图，在图1的侧视端视图中示意地示出了筒子纱生产纺织机1(在该示例性实施例中，为开口端转子纺纱机)的一侧(即，一半)。
众所周知，这种纺织机在其端部框架(未示出)之间并排布置有多个相同的工作台2。在这种情况下，每个工作台2均具有纺纱单元3和纱管卷绕装置4。存储在条子筒5中的条子6进入纺纱单元3中的纱线7内，并随后在纱管卷绕装置4上卷绕成筒子纱8。完成的筒子纱8通过筒子纱输送装置12传送到布置在该纺纱机处的装载台(未示出)上。
如图1所示，各工作台2除了纺纱单元3和纱管卷绕装置4之外还具有操纵装置，例如排纱装置10、吸嘴17、或上蜡装置14。这些装置的功能是已知的且在许多专利申请中都有详尽的说明，因此这里不需要说明。
纱管卷绕装置4具有筒子架9、纱管驱动辊11以及纱线交叉卷绕装置16。可通过单独的电机而由一驱动机构13驱动的纱管驱动辊11通过摩擦驱动筒子纱8，该筒子纱8以可自由转动的方式座靠在筒子架9中。
例如分别布置在纺织机1的多个工作台2的纱管卷绕装置4的区域中的纱线交叉卷绕装置16在图2中详细示出。
这里，图2表示纱线交叉卷绕装置16的顶视立体图，其实施为模块化的导纱单元22并被最大程度地密封。即，导纱单元22的壳体23的内部37由环形牵引部件30在前部密封，并且可通过罩元件(未示出)在顶部覆盖，从而最大程度地防止纺织灰尘和飞扬的纤维穿过。
还可以看到，由抗磨材料(优选为氧化物陶瓷材料)以通常方式制成的导纱件25紧固在导块26上，该导块26又在引导件27上被滑动地引导。在这种情况下，滑动件27本身固定在导纱单元22的侧壁上。导块26还紧固在优选为齿形带30的环形牵引部件的外部上，如图所示，该齿形带30通过邻近导纱件25的交叉卷绕部分B横向布置的换向轮31、32、以及驱动轮33来引导。
驱动轮33布置在优选为混合式步进电机34的可逆电机驱动机构的电机轴24上，并固定以抵抗相对转动，该可逆电机驱动机构通过控制线36连接在控制计算机35(例如，纺织机的中央计算机)上。
在一可替换实施例中，当然也可以使用区域计算机或单独的工作站计算机作为控制计算机35。
图3表示处于其零位NS中(即，在相对于导纱单元22的壳体23的上升边缘25距离为a的限定位置中)的导纱件25。该零位NS分别表示导纱件25的初始位置和因此在交叉卷绕过程开始之前、或在纱线交叉卷绕装置16刚起动期间步进电机34的初始位置。
图4表示设计作为混合式步进电机34的导纱驱动机构的前视图。可以看出，该定子18具有八个带有突出(带齿)磁极40的定子部分19A和19B。这里，每个定子部分19A和19B均由绕组20A或20B缠绕，可向这些绕组供应电流。在这种情况下，定子部分19A的绕组20A通过第一电流相位21A连接在一直流电流源38上，而定子部分19B的绕组20B通过第二电流相位21B连接在该直流电流源38上。
电路装置39设计成可进行双极操作，即，布置在定子部分19A和19B上的齿40的磁化可选择地切换到N极或S极。
如图5所示，转子41主要包括电机轴42、被轴向磁化的、优选为环形的双极型永磁体43、以及两个也带齿的磁帽44A和44B。例如，磁帽44A的齿45A为N极，而磁帽44B的齿45B形成S极。另外，磁帽44A的齿45A相对于磁帽44B的齿45B偏移半个齿间隔。
如下执行根据本发明的方法。对于选择用于混合式步进电机34的示例性实施例的实施例而言(该混合式步进电机34的每个磁帽具有相应的二十五个齿，并进行两相操作)，根据等式z＝k×p应用关于电机步长数z的如下关系，其中k＝2×ms，并且ms表示定子的相数，同时p＝转子磁极数，z＝2×2×50＝200转子每一转的单个步长数。
因此，每一步长，电机转子以360°/200＝1.8°的步长增量运动。
由于转子总共具有五十个磁极，这些磁极分别间隔开7.2°，因此在单个磁极之间需要四个单个步长。
另外，对于定子元件上的齿，转子的五十个磁极分别形成了所谓的止动力矩，即限定位置，一旦切断电机电流，转子就停止在该限定位置处。
另外，在该示例性实施例中，由于连接导纱件和其关联的驱动机构的齿形带的分隔间距为2mm，以及驱动轮的齿数为四十八个，因此对于布置在步进电机的电机轴上的导纱件，每个电机步长的位移路径s＝路径/步长＝2mm×48/200＝0.48mm。因此，电机的两个停止位置分别相隔4×0.48mm＝1.92mm。
在开始执行本方法时，导纱件25可位于距其期望的零位NS的任意距离处，在图3所示的示例性实施例中，例如定位在导纱单元22的壳体23的上升边缘15前方0.2mm处。最初，导纱件25通过步进电机34而沿着该零位NS的方向缓慢移动，直到确定其已经到达或经过零位NS。因此，在任意时刻，导纱件25的导块26到达壳体23的上升边缘15，并且继续抵靠该上升边缘15运行直到步进电机34被切断。一旦切断，步进电机34的转子41就进入所谓的停止位置。
如上所述，该停止位置的定位取决于步进电机34的类型以及在步进电机34被切断时所处的电切换步长。因此，转子41或者处于最后停止位置或者处于接近该最后位置的位置，在该最后停止位置中，导纱件25的导块26直接抵靠壳体23的上升边缘15放置，而在接近该最后位置的位置中，导纱件25的导块26从该上升边缘15分隔开定位，其中在该示例性实施例中，该距离为1.92mm，如上所述。
随后向步进电机34再次充电。因此，步进电机34的定子元件19A和19B的绕组20A和20B被以这样的方式控制，即转子41以四个1.8°的步长沿着最后停止位置的方向进一步转动，或尝试进一步转动，并因此转动到导纱件25的零位NS。
因此，在步进电机34接通时，如果导纱件25已经处于其在壳体23的上升边缘15处的零位NS，则转子41不服从电控制，并且在随后切断电流时，再次返回到最后停止位置。
然而，如果在接通电流时，转子41定位在接近所述最后停止位置的位置，则步进电机34的转子41向前转动四个切换步长，从而在随后切断电流时，其也处于最后停止位置，因此导纱件25处于其零位NS。
在每次交叉卷绕过程开始时，该零位NS分别表示控制装置的初始值。
因此，本领域的技术人员容易理解，本发明能得到广泛地使用和应用。在不脱离本发明的主旨或范围的情况下，通过本发明及其上述说明，本发明的除了此处所描述的许多实施例和改变、及许多变化、修改和等价的结构都是显而易见或可合理得出的。因此，尽管此处已经参考其优选实施例详细描述了本发明，但是应该理解的是，该公开仅仅是对本发明的说明性和示例性说明，并且只是为了提供本发明的一个完全、能够授权的公开。上述公开不是旨在或理解成限制本发明，或是排除任何其它的实施例、改变、变化、修改及等价结构，本发明仅由所附于此的权利要求及其等价物来限定。
相关申请的交叉参考本申请要求于2005年1月19日提交的德国专利申请DEP102005002409.2的优先权，在此引入其作为参考。
权利要求
1.一种用于确定生产纱筒的纺织机的卷绕装置的导纱装置的零位的方法，所述导纱纺织机通过步进电机操作来交叉卷绕纱线，该方法包括如下步骤通过步进电机使导纱装置的一元件沿着零位方向移动，并且使导纱装置的该元件以相对较低的速度抵靠沿着移动方向布置在零位下游的限位棘爪而定位，切断步进电机，从而使步进电机的转子定位在两个可停止位置中的一个位置处，并且随后通过向步进电机的定子绕组供应确定的电流来接通步进电机，从而当再次切断步进电机时，使得步进电机的转子处于停止位置，在该停止位置，导纱件处于其零位。
2.用于确定生产纱筒的纺织机的卷绕装置的导纱装置的零位的装置，该纺织机通过步进电机来操作用于交叉卷绕纱线，该装置包括导纱装置的一元件，该元件布置成通过步进电机而沿着零位方向移动，并可以以相对较低的速度抵靠布置在沿着该移动方向的零位的下游的限位棘爪而定位，用于接通和切断步进电机的装置，从而在初始切断步进电机时使步进电机的转子定位在两个可停止位置中的一个位置处，并且在随后通过向步进电机定子绕组供应确定的电流而接通步进电机后，再次切断步进电机，使步进电机的转子定位在其中所述导纱件处于其零位的停止位置中。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述步进电机由具有转子的混合式步进电机构成，该转子在转子中心具有被轴向磁化的双极型永磁体，并且在转子端部具有呈齿形磁帽形式的突出磁极。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述磁帽具有二十五个大致为齿形的磁极。
5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，第一磁帽的所述磁极布置成相对第二磁帽的磁极有角度地偏移。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一磁帽的磁极和第二磁帽的磁极之间的角度偏移为分隔间距的一半。
7.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述混合式步进电机的定子具有由绕组环绕的定子部分，可向该绕组供应电流，其中所述绕组的一半通过电路装置与直流电流源的第一相连接，而该绕组的另一半通过该电路装置与该直流电流源的第二相连接。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述每个定子元件均具有磁极齿，该磁极齿与转子磁帽的磁极相对应。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，定子部分区域中的绕组的电控制设置成双极操作。
10.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，在步进电机的电机轴上设有用于齿形带的驱动轮，固定该驱动轮以抵抗相对转动。
11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于，所述驱动轮具有四十八个齿，并且所述齿形带具有2mm的分隔。
全文摘要
一种用于通过步进电机(34)确定将纱线交叉卷绕成筒子纱的纺织卷绕装置的导纱件(25)的零位的系统。通过步进电机(34)动作的导纱件(25)最初沿着其零位(NS)的方向移动，并以较低速度抵靠零位(NS)下游的限位棘爪(15)而定位。然后，切断步进电机(34)，从而使得步进电机(34)的转子(41)进入两个可停止位置(RS1、RS2)中的一个位置。随后，通过向步进电机(34)的定子绕组(20A、20B)供应电流而接通该步进电机，从而在切断步进电机时使步进电机(34)的转子(41)处于停止位置(RS2)，在该位置中，导纱件(25)处于其零位(NS)。
文档编号B65H54/06GK1807719SQ20061000059
公开日2006年7月26日 申请日期2006年1月11日 优先权日2005年1月19日
发明者京特·舍尔, 威廉·厄尔, 欧文·彼得, 罗伯特·盖斯勒, 迪尔克·席费尔斯, 古德龙·多, 马克西米利安·普雷乌探勃柏克 申请人:索若两合股份有限公司