专利名称：用于调节卷绕纱筒的接触压力的装置和方法
技术领域：
本发明涉及在收集由纺织机生产或处理的纱线以进行纱筒卷绕时，用于对纱线卷绕到纱筒上进行调节以形成在形状和卷绕密度两方面都是高品质的纱筒的装置和方法。
背景技术：
在工业实践中，以下纱线的收集技术是相当普遍的，即通过驱动纱管(由纱筒架臂的心轴使其空转)旋转，并且拉动来自释放机构的纱线以将该纱线卷绕于其上收集。当纱筒随着下方的电机驱动辊旋转而被带动时，通过将纱线拉动并卷绕在其表面上而由此形成纱筒，纱筒自身搁置于该电机驱动辊上。这允许纱线以恒定的线速率卷绕，该线速率与随着卷绕的进行的纱筒尺寸变化无关，而仅与所述驱动辊的旋转速率有关。在形成纱筒期间，在纱筒绕其位于机器结构上的铰链旋转时，纱筒架臂移动远离电机驱动辊并相对于其逐渐升高。于是，纱线螺旋地卷绕到旋转的纱筒上，并随着前后运动分布在其表面上。
根据纱筒上的纱线随后在纱筒卷绕下游的处理中使用的需要，纱筒必须通过将纱线卷绕到锥形或圆筒纱管上而具有锥形或圆筒形状。驱动辊也可以是锥形或圆筒状的。参考解释了该技术问题的图1的示意图，通常纱线在纱筒上的分布通过同一驱动滚筒来实现，该滚筒被处理以具有横动导槽(traversing throat)，其使得纱线18随着前后运动而分布在纱筒10的表面上，而旋转的驱动滚筒16给予其用于卷绕的必要驱动转矩。位于纱筒驱动滚筒16上的横动螺旋的数量随着要获得的纱筒的纤度和密度而不同。
此处参考用于将纱线卷绕到锥形纱管上以形成锥形纱筒的自动络筒机描述本发明，该纱筒随着具有直圆筒形状的驱动辊而一起运动，但是本说明也可以应用于其中形成直圆筒纱筒(其随着锥形或圆筒辊的旋转而一起运动)的络筒机锥形，也可以用于将上游处理或产生的纱线收集在纱筒上的其他纺织机。
络筒机通常包括一系列沿着机器的整个前部排列并装备有用于其运行的共用伺服装置的络纱头或纱筒卷绕单元；这些络纱头或纱筒卷绕单元中的每个都与其它络纱头或纱筒卷绕单元相独立，因此所形成的纱筒可以在其卷绕过程中具有不同的进度。参考图1的示意图，纱筒10由纱筒架臂11夹持，纱筒架臂11具有两个死点12、13，所述两个死点12、13在纱筒的底部处与锥形纱管14接合。成形中的锥形纱筒10抵靠并压在由电机M驱动的驱动辊或滚筒16上。横动导槽17使得纱线18随着轴向前后运动而分布在纱筒上。成形中的纱筒10在尺寸和重量上逐渐增大。纱筒在其收集滚筒16上的抵靠压力对于纱筒自身的密度具有很大影响。
本发明针对的技术问题在于通过调节影响纱筒形状的参数，而在底部和顶部的侧面处，并还在纱线在其表面上的正确堆叠方面获得良好的纱筒形状。
一旦与处理的纤度和所需的平均密度相关地采用了某种类型的驱动滚筒，即每转具有1.5-2-2.5-3个螺旋，则影响纱线堆叠的主要卷绕参数是纱筒/滚筒压力和卷绕纱线的张力。
对于纱筒/滚筒压力，形成络筒机的每个纱筒卷绕单元装备有其自身的平衡装置，该平衡装置调节由纱筒施加在其驱动或收集辊16上的压力。纱筒施加在滚筒上的重量来自纱筒架臂11和纱筒10。
一般而言，纱筒架臂11是能够绕支点旋转地升高和降低的装置，其具有自身不变的确定重量。纱筒架臂11通常制造为具有相当大的重量以满足稳定和减震的需求。纱筒10也具有其自身的重量，该重量随着卷绕的进行而增大并也对收集滚筒16的总抵靠压力作出了贡献。在没有平衡的情况下，纱筒在滚筒上的接触压力通常过大。当纱筒沿着其对滚筒的抵靠线明显变形时，纱线以较低的速率被拉动，并沿着其受压的母线按照比纱筒的有效直径小得多的直径沉积在纱筒上，于是在已卷绕的纱线上产生了不受控制的张力，该张力自身会增大。在此情况下，即使未达到纱线断裂的点，也无论如何会获得过紧的纱筒，而且在光滑纱线的情况下，由于卷绕线圈之间的低摩擦，将会出现纱筒侧面的畸变，该纱筒最内层由于朝向端部的压力而容易滑动。
在现有技术中，通常采用的补救措施是利用一侧固定到机器的结构而另一侧固定到纱筒架臂的气动装置或具有弹簧的装置，通过对纱筒架臂施加与臂和纱筒的重量相反的力来进行平衡。设置固定点以使得随着正被升高或降低的纱筒架臂的旋转，平衡转矩可以根据一定规则随着所施加的力和/或其臂的改变而改变一旦施力的几何关系已经确定，则基于纱筒架臂的角度建立所施加转矩的路线。例如根据专利IT 1231742，所述调节系统基于增大的纱筒的直径值来调节平衡力和接触压力，即与其直径成正比地增大纱筒的上升力。此专利还构思基于纱筒与其驱动滚筒的旋转速率之间的比值来测量直径。此系统并非没有缺点例如，该系统无法知道纱筒停止时的直径值；此外其读数在过渡状态期间会令人误解。前述文献涉及的直径是变形的纱筒沿着其在辊上的抵靠母线的直径，而非其真实直径。
平衡压力调节的基本原则是直径越小，纱筒架臂必须减小的载荷越少。如果纱筒因此被压缩太多而超过需要地变形，则所指示的直径相对于正确值减小更多，而纱筒架臂减小的载荷更少该错误被放大了。由于卷绕参数、纱线纤度、卷绕的交叉角、纱筒卷绕张力等未被考虑在内，仅将纱筒的直径作为表示其重量的唯一参数还将导致更严重的不精确即，忽略了纱筒的真实直径和重量之间的比值所应该反映的纱筒的实际密度。
发明内容
本发明在第一权利要求中在最一般的含义上界定了对通过卷绕纱线形成的纱筒的形状和密度进行调节的方法。其变型或优选实施方式在从属权利要求2至7中界定。
本发明在权利要求8中界定了对通过卷绕纱线形成的纱筒的形状和密度进行调节的装置。其变型或优选实施方式在从属权利要求9至11中界定。
图1以正视示了自动络筒机中的纱线收集单元的示意图，并图示了技术问题。
图2以立体图和剖视示了纱筒卷绕台的纱线收集单元的示意图，示出了该方法所涉及并形成根据本发明的用于控制和调节纱筒成形的装置的最重要的机构。
图3至8示出了随着纱线卷绕的进行的重量趋势以及作为施加在驱动滚筒上的推力和反推力的力的视图，其中卷绕的进行根据长度来计算。
具体实施例方式
根据本发明的成形调节系统基于以下原理。在纱筒的成形期间，当所卷绕纱线的纤度和卷绕参数(驱动滚筒上的螺旋数和卷绕张力)已知时，基于所卷绕纱线的长度来表示纱筒的累积重量Pr，所卷绕纱线的长度利用驱动滚筒16从纱筒开始的累积转数来直接计算，还可以考虑空纱管14的重量。此重量比由纱筒的变形直径所表示的要精确得多。纱筒的重量主要集中在驱动滚筒上，并如图3所示相对于所表示长度具有直线趋势。
根据图2的示意图，在纱筒成形期间，纱筒架臂11不改变其重量Pb，但是随着卷绕进行，该纱筒架臂改变倾斜度，从对于空纱管的初值α0改变到逐渐增大的α值。在图2的示意图中，α角表示为纱筒架臂11的支点41的轴线与纱筒10的轴线的连线相对于水平的倾斜度。
随着纱筒的增大，并随着α角的增大，纱筒架臂在其支点41和驱动滚筒16上的压力之间的重量分配改变纱筒架臂的靠在滚筒16上的部分重量Pba随着α的增大而减小，如图4所示，该图示出了靠在滚筒上的部分重量Pba相对于纱线长度的趋势。
对于大部分最新设计的络筒机，每个纱筒卷绕台都装备有其自身的控制单元，该控制单元单个地管理卷绕操作该控制单元与络筒机的中央控制单元连接，以接收指令并交换数据和信息。
根据本发明，单个纱筒卷绕台的控制单元装备有驱动滚筒的转数检测器/计数器42；例如，如图1所示，驱动滚筒16的转数计设置有产生数量与其旋转成比例的脉冲的探测盘，该数量的脉冲由接收器30累积地接收并利用线路33传送到单个纱筒卷绕台的控制单元。纱筒架臂的上升角α的测量器34与该控制台相连。
转数计数装置是本领域公知的，并可以利用各种技术制造。转数计数装置可以制造为例如与旋转部件成一体的盘体，如图1所示，例如图1中装配在驱动滚筒16的轴线上或者装配在纱筒架臂的心轴的轴承上的盘体29，该盘体具有带N-S磁极的外表面和适于定位来检测所述旋转磁极的经过的霍尔效应探头。随着N(或相反的S)磁极的每次经过，传感器产生一个电脉冲，该电脉冲由传感器30指示并利用线路33传送到控制单元。因为布置在磁性盘体的周界上的磁极的数量是已知的，所以可以通过计算脉冲的数量来确定进行的转数。
基于所接收的表达式，当纱筒架臂的重量和正在处理的纱线的纤度已知时，纱筒卷绕单元的控制单元能够利用α角的每个读数和由滚筒16进行的累积转数，来计算在不置入平衡装置的情况下总共将抵靠在驱动滚筒16上的重量分量(Pr+Pba)，该重量分量对应于图3和4中相对于长度的趋势的和。
对于每种类型的纱筒和纱线，为了获得最优的纱筒构形，抵靠在驱动滚筒上的部分重量相对于纱筒行进的期望趋势在实验上是已知的。例如，图5示出了施加在驱动滚筒上的抵靠力随着纱筒卷绕行进的期望趋势，其中纱筒卷绕的行进是相对于长度来计算的。在图线A中，对于普通纱线而言，期望抵靠力的期望值恒定为100％，而在一些情况下，例如对于弹性或低摩擦的纱线，第一卷绕层必须紧凑得多，由此它们不会在卷绕在其上的上层的压力下延伸超出边缘。图线B的趋势具体示出了这些类型的纱线，对于这些纱线，在卷绕了纱筒长度的最初20-30％之后，需要所述抵靠力按百分比减小，从最初的100％减小到较小值。取决于纱线的类型和纱筒的用途，预选纱筒卷绕参数以实现纱筒的特定卷绕密度，这些纱筒卷绕参数是在先前的纱筒卷绕操作过程中用实验确定的。
根据本发明，具体对于正在处理的纱线或纱筒，同样相对于纱筒的累积长度而计算的接触或抵靠压力Pc的期望趋势在络筒机的中央单元中的处理操作开始时建立，并由此传输到全部纱筒卷绕台或单元的控制单元。
用平衡装置44的活塞提供的Pp或反推力每次由纱筒卷绕单元的控制单元计算为以下差值Pp＝(Pr+Pba)-Pc(a)，该差值是在不置入平衡装置44的情况下由抵靠在驱动滚筒16上的臂11和纱筒10引起的总重量分力与重量或期望抵靠压力之间的差值。
基于期望反推力值Pp，纱筒卷绕单元的控制单元48对压力调节阀46提供命令，压力调节阀46对气动平衡装置44提供输入。在图2的实施例中，气动平衡装置示例性地由单向(simple-effect)活塞44构成，该活塞44由比例调节电子阀46提供输入，比例调节电子阀46确定待供应至所述活塞44的工作流体的压力。
在目前所述的本发明的实施例中，每次都利用角度传感器34在纱筒架臂11上直接测量α角的值。根据下述本发明的另一实施例，基于测量长度来以替代方法计算α角的值，从而去除仅检测由驱动滚筒累积进行的转数的测量。当纱筒架臂系统的几何结构已知时，基于所卷绕的长度可以容易地通过计算来估计α角的值，该卷绕长度在纱筒的卷绕密度已知的情况下对应于所卷绕纱筒的体积。可以通过机器的控制单元，例如单个纱筒卷绕单元的控制单元48来进行此计算。
例如，示例性地参考通过圆筒辊的驱动卷绕的圆筒纱筒，给定以下尺寸α纱筒架臂的上升角
α0具有空纱筒的所述臂的上升角Φ纱筒的直径Φ0纱管的直径，即空纱筒的直径l纱筒架臂的有效长度L纱筒长度ρ纱筒密度s纱筒的规格或轴向长度Tit以m/g为单位的纱线纤度α＝atan(Φ/21)-α0(b)其中Φ=LTit·(ρ·π·s)+Φc24]]>(c)并因此α=atan(Φ2·l)-α0=atan[LTit·(ρ·π·s)+Φc242·l]-α0]]>(d)在另一方面，图6示例性地示出了相对于水平面的α角关于锥形纱筒的长度的趋势。
用于调节纱筒的成形的检测、计算和命令处理如下进行。机器的中央控制单元47包含纱筒卷绕台的构造数据，即仅建立一次的数据例如臂Pb的重量、驱动滚筒的直径φc、反推力Pp与由电子阀46输入的压力之间的比值。
同样在络筒机的控制单元47上，在操作循环开始时，建立纱筒卷绕参数的值以获得期望密度ρ、纱线纤度、以及纱筒的最终重量Pf(即，最终纱筒长度)。同样在操作循环开始时，络筒机47的控制单元将目前所述的所建立的值发送到通常由电子板卡组成的单个控制单元48，形成机器的纱筒卷绕单元装备有该单个控制单元48。
如上已经具体说明的，具体对于正被处理的纱线和纱筒，为获得具有期望特性的纱筒所需的接触或抵靠压力Pc的期望趋势D(其总是相对纱筒的累积长度来计算)在络筒机的中央单元中的处理操作开始时建立，并由此传输到全部台或纱筒卷绕单元的控制单元。
在处理期间，各单个纱筒卷绕单元自治操作，并包括具有其自身行进程度(该行进程度可以互相不同)的纱筒，同样其控制单元48与其行进相关地控制其纱筒。所述单元48接收与由驱动滚筒进行的转数相对应的脉冲F(这些脉冲例如由探测盘产生)，基于所接收的脉冲测量所卷绕纱线的长度，并计算纱筒重量Pr。
根据上述两个可选实施例，纱筒卷绕单元的控制单元直接检测或基于所指示的长度计算纱筒架臂的上升角α。
从卷绕长度和纱筒架臂的上升角这两个测量值，控制单元接着计算由于纱筒的重量Pr而作用在驱动滚筒上的推力和由于纱筒架臂的重量Pb而作用在滚筒上的推力Pba，这种影响随着臂自身的上升而改变。
纱筒卷绕单元的控制单元48还基于在电子阀46的先前调节步骤中提供的命令信号而得到利用平衡活塞而产生的反推力值Pp；因此，该控制单元能够基于等式(a)计算由所进行的检测得到的Pc，并将其与基于在纱筒卷绕操作开始时建立的图的趋势按照当前长度参数所需的Pc进行比较。
当先前设置的Pc值与基于新的指示所需的Pc值显著不同时，纱筒卷绕单元的控制单元48计算要供应到活塞的压力，并将待输入到平衡装置44的新压力值的信号发送到电子阀46。
图7示例性地示出了平衡力Pp相对于长度的趋势，其中曲线A表示普通纱线，而曲线B表示弹性纱线。类似地，图8示例性地示出待由电子阀46提供的以巴为单位的压力的趋势。
根据本发明的另一个实施例变型，α角的值可以直接检测，或基于所达到的长度来计算，并将两者互相比较。当两个值相差很大时，正被处理的纱筒的密度与期望密度不同如果直接检测的α角的值显著超过计算值，则纱筒太软并必须增大其密度；相反则必须减小密度。此不同的原因对于单个单元局部而言可能是由于例如未校准的纱线张紧器，或者对于整个络筒机而言可能由于例如分配到纱线张紧器和/或平衡装置的工作流体的压力的变化。
一旦整个络筒机上的不规则参数的假定被破坏，则可能的补救可以在于供应到纱线的张力的局部修正基于α值的不同，纱筒卷绕单元的控制单元48增大或减小纱线张力以将纱筒的密度ρr增大或减小到期望值，处理相关命令信号并将其发送到出于简化目的而未在图中示出的纱线张紧器。
按照根据本发明的用于调节纱筒的成形的方法的优选实施例，在纱筒的重启阶段，相对于用于所达到长度的调节状态(regimeregulation)，Pc的值被增大以能够更好地输送纱筒，减少了纱筒10与驱动滚筒16之间的滑动，因此减小了平衡装置44的反推力Pp。推力值(或反推力)Pp的减小值在20％-60％的范围内，并优选地从25％到35％。
除了以上已经描述的纱筒的结构卷绕元件之外，图1的示意图还出于示例性而非限制性的目的表示了根据本发明的用于进行纱筒成形的调节处理的其他部件，以下部件在图2中示出-连接到纱筒架臂21的气动平衡装置44，向该装置供应从其管线得到的工作流体，-用于向平衡装置输入的电子阀46，-由驱动滚筒30进行的转数的转数计数传感器42，-纱筒架臂的上升角α的角度传感器或检测器34，-电子板卡48，其形成纱筒卷绕台的控制单元，用线路50连接到络筒机的控制单元47，该电子板卡48从该控制单元47接收所建立的处理数据，随后在纱筒的行进期间自治地进行上述调节方法的各个阶段，-驱动滚筒的脉冲发生器与电子板卡48之间的连接线33，用于对由驱动辊16进行的转数计数，-检测器34与电子板卡48之间的连接线35，用于计算纱筒架臂11的上升角α，
-电子板块48与电子阀46之间的连接线51。
在与现有技术中可获得的调节系统比较时，根据本发明用于调节纱筒成形的方法和装置提供了显著的优点。基于有效卷绕的长度和纱线纤度很精确地测量纱筒的重量，其精度比现有技术的系统所允许的要高得多。纱筒架臂抵靠在驱动滚筒上的重量基于在纱筒的处理期间臂自身的有效上升量来分配，该上升量检测得到和/或根据长度计算得到。
纱筒的行进程度以及纱筒架臂和所形成纱筒的抵靠压力或重量的确定，还有它们在驱动滚筒上的分布的确定，不会受到卷绕密度中缺陷的影响。可以在纱筒处于静止或运动时进行这些操作。
权利要求
1.一种用于对纱线卷绕到纱筒上进行调节的方法，所述方法基于正在处理的纱筒(10)的期望接触压力Pc的值相对于所述纱筒的行进程度的预设趋势，通过将由平衡装置(44)提供的反推力Pp施加到纱筒架臂(11)而对所述纱筒施加所述期望接触压力Pc，以获得具有期望形状和密度的纱筒，其特征在于，相对于所述纱筒的行进长度计算所述期望接触压力值Pc的所述预设趋势，并且在形成纱筒的过程中，装置基于纱筒所达到的长度的测量值来表示所形成纱筒的重量Pr，所述装置测量纱筒架臂的上升角(α)，并对于所述角(α)的每个读数和所形成纱筒所达到的长度，计算抵靠在驱动滚筒(16)上的总重量分量(Pr+Pba)，从而每次施加反推力Pp，所述反推力Pp是参考所达到的长度根据等式Pp＝(Pr+Pba)-Pc而作为所述重量分量与所述预设接触压力值之间的差计算出来的。
2.根据权利要求1所述的用于对纱线卷绕到纱筒上进行调节的方法，其特征在于，基于从所述纱筒(10)开始起由驱动滚筒(16)进行的累积转数的数量来检测所形成纱筒达到的长度。
3.根据权利要求1所述的用于对纱线卷绕到纱筒上进行调节的方法，其特征在于，所述纱筒架臂(11)的所述上升角(α)的值每次都在所述纱筒架臂上直接测量。
4.根据权利要求1所述的用于对纱线卷绕到纱筒上进行调节的方法，其特征在于，所述纱筒架臂(11)的所述上升角(α)的值基于所测量的长度来计算，所述长度在系统的几何形状和纱筒的卷绕密度已知的情况下对应于所达到的纱筒体积。
5.根据权利要求1所述的用于对纱线卷绕到纱筒上进行调节的方法，其特征在于，所述纱筒架臂(11)的所述上升角(α)的值每次既在所述纱筒架臂上直接测量，又基于所达到的长度来计算，随后比较这两个值，而且，当所述值明显不同时，卷绕单元的控制单元(48)通过处理相关的命令信号并发送到纱线张紧器而增大或减小纱线张力，以将纱筒的密度ρ增大或减小到期望值。
6.根据权利要求1所述的用于对纱线卷绕到纱筒上进行调节的方法，其特征在于，在所述纱筒的重启阶段，相对于用于所达到的长度的调节状态值，增大Pc的值，以减小平衡装置(44)的反推力Pp。
7.根据权利要求6所述的用于对纱线卷绕到纱筒上进行调节的方法，其特征在于，所述反推力值Pp的减小值在20％-60％的范围内，并优选地从25％到35％。
8.一种用于对纱线卷绕到纱筒上进行调节的装置，所述装置通过对正在处理的纱筒(10)施加期望接触压力Pc而获得具有期望形状和密度的纱筒，所述装置包括平衡装置(44)，所述平衡装置用在纱筒架臂(11)上以基于Pc的值相对于所述纱筒的行进程度的预设趋势来提供反推力Pp，其特征在于，相对于所述纱筒的行进长度计算所述预设接触压力值Pc，并且所述装置包括用于确定所形成纱筒的重量Pr的所达到长度的测量装置(42)、用于确定纱筒架臂(11)的上升角(α)的装置(34)、以及用于在每次检测α角和所形成纱筒达到的长度时计算在没有反推力的情况下抵靠在驱动滚筒(16)上的总重量分量(Pr+Pba)从而每次利用平衡装置(44)施加反推力Pp的装置，所述反推力Pp是参考所达到的长度用等式Pp＝(Pr+Pba)-Pc而作为所述重量分量与接触压力的预设值之间的差计算出来的。
9.根据权利要求8所述的用于调节纱线卷绕的装置，其特征在于，所达到长度的测量装置包括对从所述纱筒开始起由驱动滚筒(16)进行的累积转数的数量进行计数的转数计数装置。
10.根据权利要求8所述的用于调节纱线卷绕的装置，其特征在于，所述平衡装置包括由电子阀(46)提供输入的单向活塞(44)，所述电子阀确定将供应到所述活塞(44)的工作流体的压力。
11.根据权利要求8所述的用于调节纱线卷绕的装置，其特征在于，所述纱筒架臂(11)的上升角(α)的确定是由纱筒卷绕台的控制单元(48)通过基于所测量的长度进行计算而实现的。
全文摘要
一种用于对纱线卷绕到纱筒上进行调节的装置和方法，其中基于工作纱筒的期望接触压力P
文档编号B65H54/52GK101024462SQ20071007893
公开日2007年8月29日 申请日期2007年2月16日 优先权日2006年2月16日
发明者R·巴迪亚利, G·科隆贝罗托, D·克劳特 申请人:Savio纺织机械责任有限公司