本发明涉及一种导线咀总承及其控制方法，特别涉及一种磁电式导线咀总承及其运动控制方法，属于纺织机械领域。
背景技术：
导线咀总承通常被用于纺织机械，应用较多的是绕线机；绕线机有三个部分组成：带动线轴旋转的卷绕电机总承；控制绕线形状的导线咀总承，控制绕线力度的张力传感器。现在，我国大部分使用机械式导线咀装置；少部分较先进的设备已经开始采用数字式导线咀装置；衡量数字导线咀装置的指标有：经济性，噪音，功耗，速度，寿命，导程可调性，返回点时间(越小越好)，数字化水平(自动化水平)等指标。
目前世界各国使用的导线咀有机械式和伺服式两种；机械式导线咀能耗高，噪音大，导程调整复杂，没有数字化功能(自动化水平差)，已经濒临淘汰，但是由于成本低，国内还在大量使用；伺服式导线咀总承调整简单，数字化水平高(自动化水平高)，但是高速运行噪声，返回点时间解决的不够理想；发达国家已经开始大量使用；但是由于成本很高，国内使用较少。
技术实现要素：
针对现有技术中导线咀装置存在的上述问题，本发明提供一种磁电式导线咀总承及其运动控方法。
本发明的技术方案如下：
本发明提供一种磁电式导线咀总承，包括机壳主滑道，固定于机壳主滑道两端的左侧挡板和右侧挡板，固定于机壳主滑道后方的后挡板，机壳主滑道内的底部装嵌有磁极矩阵，磁极矩阵上设置有可自由滑动并固定的滑动挡块，在左侧挡板和滑动挡块之间安装有可自由滑动的导线咀滑块，导线咀滑块中间镶嵌永磁体，对外一侧设置有导线碟片，左侧挡板和滑动挡块上安装有霍尔开关和助推磁极，后挡板上设置有开关矩阵电路板，靠近后挡板侧的导线咀滑块上装有组合电极，所述组合电极随着导线咀的移动在开关矩阵接通不同的磁极绕组，所述磁极矩阵在控制系统的驱动下驱动导线咀进行往复运动。
作为本发明的进一步改进，所述磁极矩阵由一个一个相对独立的电磁铁排列而成，电磁铁通电之后，与其上方的永磁块相吸或者相斥。
作为本发明的进一步改进，所述开关矩阵包括上公共电极，下公共电极，横跨下公共电极的磁极线圈，以及分别设置于磁极线圈上下两端的磁极接点和电源零点。
作为本发明的进一步改进，左侧挡板和自由滑动挡块上装有减震橡胶垫。
作为本发明的进一步改进，所述控制系统包括控制器、驱动电源总开关、显示模块、键盘模块、磁极矩阵电源换向驱动模块、霍尔信号的接收电路、信息输出通信模块，所述磁极矩阵电源换向驱动模块包括调压驱动模块、助推驱动模块，所述显示模块用于接收控制器的输出信号并显示，所述键盘模块用于与控制器之间双向通信，所述助推驱动模块接收控制器的输出信号后控制助推磁极运动，磁极矩阵在控制器的驱动下驱动导线咀进行往复运动，所述调压驱动模块接收控制器的输出信号后切换电源方向，霍尔信号的接收电路用于将霍尔开关的感应信息传输至控制器，控制器，信息输出通信模块将控制器的信息输出至外部设备。
作为本发明的进一步改进，两侧挡板的一侧设置有用于与其他装置固定的两个带丝扣孔。
本发明还提供一种磁电式导线咀总承的运动控制方法，包括如下步骤：
第一步：第一次上电，先设置参数：包括导线咀的往复运动速度，导程的距离，绕线的总匝数；控制器根据这些参数进行控制；上电之前，导线咀在起始端；启动之后，控制器根据设置的参数通过控制导线咀的运动速度，并将速度信息同步串行发送出去和显示在屏上；
第二步：开始运行，控制器接通开关矩阵电源，组合电极随导线咀移动，在任意位置接通三个磁极，形成推动导线咀运动的推力；
第三步：当导线咀在磁极矩阵的驱动下，从一端运动到另一端时，导线咀内部永磁体触发霍尔元件，单片机接收触发信号就启动助推磁极，调换磁极矩阵的电源方向，协同将导线咀推动到相反方向运动，周而复始推动导线咀做往复运动。
进一步，本发明的方法还包括参数调整步骤，包括：
1)控制器通过检测导线咀到达一端的时间，推算出往复速度，根据设定速度进行速度调节；
2)往复导程的调整:松开顶丝，按机壳上的刻度调整好推进器的位置，紧固顶丝，同时在键盘上设置相应的参数，控制器根据这个次数，调整磁极矩阵的供电电压，改变推动力的强弱，控制速度；
3)控制器根据设定的匝数，当计数值达到指定匝数控制停车。
本发明的有益效果如下：
(1)结构简单，没有丝杠，丝母，齿轮，齿条等传动结构，运动结构单一；制造成本低。
(2)噪声较小，去掉传统的丝杠丝母，齿轮齿条，不但节省成本，减少刚性撞击和运动阻力；
(3)速度较高，由于上述(2)的原因，本装置比丝杠或齿轮结构由更高的速度；
(4)导程可调，通过左右滑动右侧的挡块就能够轻松连续调节导线咀的往复运动导程；
(5)功耗较低，导线咀滑块在滑道内阻力很小，每一时刻仅有三个磁极得电，能源利用率高；
(6)返回时间短，返回点加上助推磁极参与作用缩短了返回时间；
(7)数字化程度高，控制器只要通过两侧的霍尔元件就能够轻松检测到导线咀到达两侧的时间，很容易通过两点的时间间隔推算往复速度，通过闭环控制稳定往复速率，实现高精度控制；并将位置和速度信息通过485接口送出。
附图说明
图1是本发明磁电式导线咀总承的结构示意图。
图2是磁极驱动原理图一。
图3是磁极驱动原理图二。
图4是磁极驱动原理图三。
图5是挡块调到任意位置实现可靠反向原理图一。
图6是挡块调到任意位置实现可靠反向原理图二。
图7是开关矩阵原理图一。
图8是开关矩阵原理图二。
图9是开关矩阵原理图三。
图10是开关矩阵原理图四。
图11是导线咀与电磁铁的位置关系图。
图12是电磁铁排列的磁极矩阵结构图。
图13是驱动磁极电器原理图一。
图14是驱动磁极电器原理图二。
图15是控制系统框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
一、装置的组成
本发明的装置结构如图1所示，在机壳主滑道13由内部装嵌了磁极矩阵8，两侧装有固定挡板(包括左侧挡板3和右侧挡板17)，中间靠近右侧挡板17一侧装有一个可以自由滑动的滑动挡块10，可以在主滑道范围内滑到任意位置由锁紧螺丝16固定；导线咀滑块6安装在左测挡板3和滑动挡块10之间，可以自由滑动；导线咀滑6中间镶嵌永磁体7，对外一侧有导线咀碟片14；左侧挡板3上设置有左减震橡胶垫12，自由滑动挡块10上装有右减震橡胶垫15，左霍尔开关1，左助推磁极2，右霍尔开关9，右助推磁极11；两侧挡板的一侧有两个带丝扣孔，用于与其他装置固定；机壳主滑道13后方设置有后挡板4，后挡板4上设置有一块开关矩阵5电路板；导线咀滑块6对内一侧装有一个组合电极18；能随着导线咀的移动在开关矩阵接通不同的磁极绕组；开关矩阵包括上公共电极vu22，下公共电极vd23，横跨下公共电极的磁极线圈19，以及分别设置于磁极线圈19上下两端的磁极接点24和电源零点25，组合电刷21上设有电刷20；本发明的装置还有一个控制器，如图15所示，控制器包括：显示模块、键盘模块、磁极矩阵电源换向驱动模块、霍尔信号的接收电路、输出信息的485通信模块(这个信息很重要，是卷绕电机速度控制的依据)；磁极矩阵在控制器的驱动下驱动导线咀进行往复运动。
二、导线咀工作过程
(1)第一次上电，要先设置参数：主要是导线咀的往复运动速度，导程的距离，绕线的总匝数；控制器根据这些参数进行控制；上电之前，导线咀在起始端(操作员要在这个位置挂线)；启动之后，控制器根据设置的参数通过控制导线咀的运动速度，并将速度信息同步串行发送出去和显示在液晶屏上；
(2)开始运行，控制器接通开关矩阵电源，组合电极随导线咀移动，在任意位置接通三个磁极，形成推动导线咀运动的推力；
(3)当导线咀在磁极矩阵的驱动下，从一端运动到另一端，导线咀内部永磁体触发霍尔元件，单片机接收触发信号启动助推磁极，调换磁极矩阵的电源方向，协同将导线咀推动到相反方向运动，周而复始推动导线咀做往复运动；
(4)控制器通过检测导线咀到达一端的时间，推算出往复速度，根据设定速度进行速度调节；
(5)往复导程的调整:松开顶丝，按机壳上的刻度调整好推进器的位置，紧固顶丝，同时在键盘上设置相应的参数，控制器根据这个次数，调整磁极矩阵的供电电压，改变推动力的强弱，控制速度；
(6)控制器根据设定的匝数，当计数值达到指定匝数控制停车。
三、导线咀运动控制原理
导线咀运行原理；本装置通过磁极矩阵产生推力，驱动导线咀运动；磁极矩阵结构参见附图11和图12；磁极矩阵实际上是由一个一个相对独立的电磁铁排列而成，磁极矩阵的接线如附图13和图14所示；电磁铁通电之后，不是与上面的永磁块相吸就是与永磁块相斥，镶嵌在导线咀内部的永磁块磁极方向与磁极矩阵的位置关系如附图11所示；驱动过程叙述如下：
参见附图2-4，附图7-10
①在没有通电的状态下，组合电刷的位置见附图7左侧，组合电刷停留在线圈0-1-2的位置上，静止不动；
②装置启动后，控制器接通驱动电源，这时vu正电源，vd为负电源，它们大小相等，方向相反；此刻，组合电刷将0线圈接通正电源，1-2接通负电源；磁极的磁感应强调方向参见附图2，由于磁极0的排斥和磁极2的吸力作用下，导线咀将移到1-2-3(虚线)的位置上；
③在1-2-3位置上，组合电刷位置参见附图8，磁极方向见附图3，由于磁极1的排斥和磁极3的吸力作用下，导线咀将移到2-3-4(虚线)的位置上；
④同理，组合电刷位置参见附图9，磁极方向见附图4，同样由于磁极的作用，导线咀将移到3-4-5(虚线)的位置上；以此类推，如图10，导线咀移动到右侧移动挡块位置；
⑤导线咀移动到滑动挡块端上面的磁片触发霍尔器件，控制器切换电源方向，即vu为负电源，vd为正电源，导线咀将往相反方向运动；周而复始实现导线咀的往复运动；
⑥导线咀无论运动到左端还是运动到右端，控制器都能从左端和滑动挡块端收到位置信号，控制器切换电源方向，启动助推磁极，方向与磁块方向相反，产生斥力，使导线咀迅速反方向运动，缩短导线咀在端点的滞留时间；
⑦控制器通过控制vu,vd的大小，能够改变导线咀的运行速度，将导线咀稳定设置的速度范围内；
⑧导线咀往复运动的距离成为导程，通过滑动挡块可调；附图5和6可以看出，无论挡块调到什么位置，导线咀都能够在电源切换后可靠向相反方向运动。
综上所述，本发明的导线咀总承采用的是应用磁极矩阵的磁极变化推动导线咀往复运动的工作模式，在磁极的驱动方面采用独特开关矩阵进行分段控制，最大限度利用能源，在导线咀运动的返回点采取了导线咀快速返回的驱动结构，有效地缩短返回时间，通过端点的霍尔开关检测导线咀到达时刻，进行磁极的换向，以改变运动方向；这种结构很容易与数字控制器连接，控制器能够得到足够的信息对外提供，满足卷绕电机总承的协调工作；在结构上也做了优化，装置结构简单，取缔了丝杠与丝母，避免了碰撞噪声；导线咀的滑块仅在空燕尾槽道内滑动最大限度的减少了阻力；总承的右侧有一个可以在滑到自由滑动端用于调整往复距离，用紧固螺栓锁紧；各项优化设计较好的兼顾了导线咀装置的各项指标。重点解决了噪声，速度，导程连续可调，数字化等。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。