國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的松式絡(luò)筒機(jī)整機(jī)結(jié)構(gòu)一般采用單錠集中傳動(dòng)方式创泄,通常包括卷繞、導(dǎo)紗括蝠、超喂等幾種運(yùn)動(dòng)验烧,采用機(jī)械齒輪和凸輪機(jī)構(gòu)完成,針對(duì)各種紗線不同的絡(luò)筒工藝又跛,設(shè)備調(diào)整比較困難碍拆;導(dǎo)紗機(jī)構(gòu)采用的是槽筒和旋轉(zhuǎn)翼片,對(duì)一些高檔紗線易產(chǎn)生損傷慨蓝;同時(shí)由于采用的是機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)感混,卷繞速度不高。目前國(guó)外這種松式絡(luò)筒機(jī)已經(jīng)完全采用基于電子齒輪和電子凸輪的全數(shù)碼卷繞結(jié)構(gòu)缩髓,即單錠獨(dú)立傳動(dòng)憨箍;卷繞、橫動(dòng)導(dǎo)紗学释、紗線超喂遇娜、張力補(bǔ)償均采用單獨(dú)電機(jī)控制,各電機(jī)之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系可通過參數(shù)設(shè)置進(jìn)行描述粱思,靈活應(yīng)對(duì)各種特性的紗線卷繞工藝的需要区呕;橫動(dòng)導(dǎo)紗采用的是“導(dǎo)紗器”,即俗稱的“兔子頭”槐芹,對(duì)紗線的損傷很小海拾,特別適用于高檔色織紗線的卷繞;另外由于各電機(jī)在機(jī)械上沒有直接的傳動(dòng)連接填阅,輔以高速精密運(yùn)動(dòng)控制軟件算法眉脖,可以很方便地實(shí)現(xiàn)高速精密交叉卷繞,絡(luò)紗速度遠(yuǎn)大于機(jī)械式松式絡(luò)筒機(jī)茶壹,大大提高了絡(luò)紗效率头趴。
北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司通過和國(guó)內(nèi)著名紡機(jī)集團(tuán)合作,針對(duì)精密松式絡(luò)筒機(jī)的工藝特點(diǎn)咆蒿,在自身多年伺服和運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)積累的基礎(chǔ)上东抹,在國(guó)內(nèi)首次開發(fā)成功全面擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高速精密松式絡(luò)筒機(jī)電氣控制方案。整個(gè)方案具有良好的性能價(jià)格比蜡秽,大大提升了國(guó)產(chǎn)松式絡(luò)筒機(jī)的自動(dòng)化水平府阀,主要技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了國(guó)外同類設(shè)備的水平。系統(tǒng)控制方案簡(jiǎn)介
以單錠控制為例,系統(tǒng)控制方案原理如圖一所示试浙,橫動(dòng)電機(jī)軸連接一個(gè)鋼絲輪董瞻,通過鋼絲輪的正反旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)緊固在鋼絲上導(dǎo)紗器左右移動(dòng),實(shí)現(xiàn)紗線的橫動(dòng)排線運(yùn)動(dòng)田巴;卷繞電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)紗筒旋轉(zhuǎn)钠糊,實(shí)現(xiàn)紗線的卷繞運(yùn)動(dòng),上述橫動(dòng)和卷繞兩個(gè)運(yùn)動(dòng)合成后即表現(xiàn)為紗線以螺旋線的形狀來回卷繞在紗筒表面壹哺。張力補(bǔ)償電機(jī)和超喂電機(jī)則主要用于控制紗線卷繞過程中的張力抄伍。
本方案中橫動(dòng)導(dǎo)紗電機(jī)采用了一臺(tái)經(jīng)過獨(dú)特設(shè)計(jì)的超小慣量伺服電機(jī),卷繞和超喂電機(jī)采用的也是專門設(shè)計(jì)定制的高速無刷直流電機(jī)管宵,張力電機(jī)采用了一臺(tái)普通步進(jìn)電機(jī)截珍。圖中的“單錠控制驅(qū)動(dòng)器”是和利時(shí)電機(jī)公司在自有開發(fā)的全數(shù)字永磁交流伺服驅(qū)動(dòng)器的基礎(chǔ)上,嵌入了精密絡(luò)筒機(jī)高速電子導(dǎo)紗運(yùn)動(dòng)控制算法宇涵、卷繞無刷電機(jī)速度控制和紗線張力控制策略的專用型電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)惰疯。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,功能齊全突仆,通過鍵盤或通信方式調(diào)整“單錠控制驅(qū)動(dòng)器”內(nèi)部存儲(chǔ)器參數(shù)可以方便設(shè)置紗線卷繞成形的幾何參數(shù)(滿筒直徑蔫横,收邊幅度等),卷繞的線速度穆垦,卷繞比刊濒,往復(fù)動(dòng)程長(zhǎng)度,紗筒硬邊修整的差動(dòng)幅度辱郑、差動(dòng)周期埃的、差動(dòng)凸輪曲線等各項(xiàng)工藝參數(shù),同時(shí)具備RS232效岂、RS485骇诈、CAN總線三種通信接口,可以很方便完成多錠聯(lián)網(wǎng)控制额前,完全實(shí)現(xiàn)柔性化數(shù)碼卷繞。主要技術(shù)參數(shù)列舉如下:
可實(shí)現(xiàn)精密卷繞和數(shù)控分層卷繞兩種功能牵敷;
卷繞比控制范圍2.000~12.000胡岔;
橫動(dòng)伺服電機(jī)換向加速度高達(dá)8000r/s2,往復(fù)頻率最大為800次/分鐘枷餐,即每分鐘1600次換向靶瘸;
橫動(dòng)伺服電機(jī)具備動(dòng)程自動(dòng)找零功能,無需外接零位傳感器毛肋;
內(nèi)嵌有卷繞怨咪、超喂和張力補(bǔ)償三個(gè)電機(jī)的控制功能,可與變頻器、直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器诗眨、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器方便接口唉匾,實(shí)現(xiàn)卷繞電機(jī)、超喂電機(jī)和張力補(bǔ)償電機(jī)的控制匠楚;
具備空筒直徑校準(zhǔn)功能巍膘;
多種實(shí)時(shí)參數(shù)顯示,如實(shí)際線速度芋簿、紗筒直徑修鲤、往復(fù)頻率等;
多種故障保護(hù)措施扎瞧,如參數(shù)異常乓记、電機(jī)超速、動(dòng)程超差草颤、硬件故障等锌筝;
實(shí)時(shí)工作參數(shù)具備掉電保護(hù)功能,如卷繞長(zhǎng)度旅峰、卷繞直徑等滞逼;
橫動(dòng)伺服電機(jī)控制簡(jiǎn)介
為了保證紗筒具備良好的染色性能,需要從開始卷繞到滿筒之間任何直徑點(diǎn)上念距,筒子上的紗線在空間上成立體交叉泄肆,彼此都不平行,保證每層紗線沒有重疊董容,就是說需要對(duì)紗筒的卷繞比進(jìn)行精密控制鹤协。所謂卷繞比,就是橫動(dòng)導(dǎo)紗鉤每往復(fù)一次衍震,紗筒卷繞的圈數(shù)味滞。交叉卷繞有傳統(tǒng)的槽筒卷繞(任意卷繞)、恒定卷繞比精密卷繞钮呀、數(shù)控分層卷繞三種形式剑鞍,本方案主要實(shí)現(xiàn)了恒定卷繞比精密交叉卷繞和數(shù)控分層卷繞兩種功能。
為了實(shí)現(xiàn)精密交叉卷繞爽醋,“單錠控制驅(qū)動(dòng)器”通過實(shí)時(shí)采集卷繞電機(jī)反饋編碼器脈沖信號(hào)計(jì)算其實(shí)時(shí)速度蚁署,根據(jù)精密卷繞工藝要求,用獨(dú)特?cái)?shù)控算法得出橫動(dòng)伺服電機(jī)的速度給定指令蚂四,以保證橫動(dòng)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速與卷繞電機(jī)轉(zhuǎn)速按照卷繞比的定義保持一定關(guān)系光戈,讓紗線以空間螺旋線的形狀往復(fù)繞在紗筒上。通過精密控制卷繞比遂赠,往復(fù)卷繞的紗線彼此交叉久妆,不重疊晌杰,也就是說巧妙采用電子齒輪和電子凸輪取代機(jī)械齒輪和凸輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)紗筒的精密卷繞。
為了實(shí)現(xiàn)精密卷繞的高速性能筷弦,需要橫動(dòng)伺服電機(jī)在做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)肋演,能夠快速換向,這就要求伺服電機(jī)具備較高的轉(zhuǎn)矩慣量比戏喊,為此對(duì)橫動(dòng)伺服電機(jī)進(jìn)行了獨(dú)特優(yōu)化設(shè)計(jì)炒圈,以保證電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量盡可能小。同時(shí)伺服驅(qū)動(dòng)器的電機(jī)控制算法在高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性方面也做了針對(duì)性的設(shè)計(jì)躺沽,采用PID控制結(jié)合模糊控制算法蚕顷,保證伺服電機(jī)速度在不產(chǎn)生超調(diào)的情況下,盡可能短時(shí)間內(nèi)完成換向满盔。
由于橫動(dòng)電機(jī)換向時(shí)峰辣,不論多快,都會(huì)因?yàn)閾Q向加減速造成有硬邊現(xiàn)象出現(xiàn)嗡吸,按照機(jī)械式絡(luò)筒機(jī)硬邊消除原理拓坠,在“單錠控制驅(qū)動(dòng)器”中嵌入了差動(dòng)凸輪運(yùn)動(dòng)規(guī)律算法,周期性地實(shí)時(shí)變換橫動(dòng)導(dǎo)紗器的換向點(diǎn)哩拒,完成硬邊消除功能赎遗。同時(shí)可以根據(jù)不同紗線特性,選擇不同的差動(dòng)凸輪曲線曾谁,設(shè)置差動(dòng)周期和幅度峰孝。
除了采取差動(dòng)電子凸輪算法消除硬邊技術(shù)外,本方案還富有獨(dú)創(chuàng)性地實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)紗器最小換向弧長(zhǎng)的控制算法莱衩,充分利用了DSP數(shù)字信號(hào)處理器高速運(yùn)算能力爵嗅,實(shí)時(shí)計(jì)算和修正橫動(dòng)導(dǎo)紗伺服電機(jī)與紗筒卷繞電機(jī)傳動(dòng)的凸輪曲線規(guī)律,保證在任何卷繞轉(zhuǎn)速和卷繞直徑狀態(tài)下笨蚁,導(dǎo)紗器換向的弧長(zhǎng)最小睹晒,最大限度地消除卷繞紗筒的硬邊現(xiàn)象。
卷繞線速度控制簡(jiǎn)介
理論上分析括细,紗筒卷繞的線速度隨紗筒的卷繞半徑變化而變化伪很,而線速度的變化直接引起卷繞張力的波動(dòng),從而會(huì)影響紗筒的成形質(zhì)量和紗線的機(jī)械物理性能奋单。如果外層紗的張力大于內(nèi)層紗的張力是掰,就容易產(chǎn)生筒子外層紗擠壓內(nèi)層紗的脹邊現(xiàn)象;如果絡(luò)紗過程中張力變化過大辱匿,也會(huì)容易造成紗線因絡(luò)紗張力不同出現(xiàn)紗線拉伸率不同,這就要求在絡(luò)筒過程中盡量減小張力及壓力的波動(dòng)炫彩。所以除保證恒定紗筒壓力外匾七,保證卷繞速度相對(duì)穩(wěn)定是控制張力波動(dòng)的一項(xiàng)重要措施。
張力控制簡(jiǎn)介
精密卷繞加工時(shí)紗線張力的大小直接影響筒子卷繞的松緊度,從而影響筒子繞紗的容量和染色的難易污涤,并影響紗線加工的斷頭率饶饿,因而各種精密卷繞絡(luò)筒機(jī)都有紗線的張力控制環(huán)節(jié),特別是供筒子染色用的紗線的加工張力狰娱,不宜過大湘涉,以獲得松式卷筒,有利于染色劈耽。本方案除了采取措施保證相對(duì)恒定的紗線卷繞線速度外若棒,還另外設(shè)計(jì)有一個(gè)張力遞減調(diào)節(jié)裝置,采用一個(gè)步進(jìn)電機(jī)控制的張力調(diào)節(jié)桿拆楣。在線速度升速過程中的唆,通過調(diào)節(jié)步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)角狀態(tài),控制張力調(diào)節(jié)桿的角度浅仑,改變紗線通過的門柵夾持力度求瞎,以保證卷繞張力恒定;另外按照特殊紗筒“里緊外松”的工藝要求屿扮,可以根據(jù)紗筒卷繞半徑調(diào)節(jié)張力桿的角度睦作,保證卷繞紗筒小直徑時(shí)卷繞張力大,大直徑時(shí)卷繞張力小叹放。
超喂電機(jī)控制簡(jiǎn)介
精密卷繞過程中紗線線速度肯定大于紗筒退繞線速度饰恕,張力值也因此增大,而過大的張力不但得不到優(yōu)質(zhì)紗筒许昨,而且會(huì)增加紗線的斷頭懂盐,降低生產(chǎn)效率。因此糕档,本方案采用了所謂“超喂”的辦法莉恼,即送出紗線的速度大于卷取紗線的速度,將紗線卷繞時(shí)筒子“硬拖”紗線的狀況改變成緩和地卷取紗線的狀況速那,從而減少斷頭俐银,獲得滿意的松式卷繞筒子。紗線在超喂?jié)L筒上環(huán)繞的圈數(shù)取決于超喂量的大小端仰,一般的超喂量控制值在1.02~1.06(一圈情況下)之間捶惜。
精密絡(luò)筒、絡(luò)絲機(jī)器是紡織工藝中提高紡織品質(zhì)量的關(guān)鍵設(shè)備荔烧,高速精密數(shù)碼卷繞方案成功掌握了紗線高速精密卷繞工藝中的“KNOW HOW”吱七,全部采用永磁電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù),機(jī)器能耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)的變頻電機(jī)傳動(dòng)設(shè)備社殉。同時(shí)由于采用了柔性化數(shù)碼控制技術(shù)陷龟,非常適合于高檔織物的多品種眨涯、小批量紗筒生產(chǎn),具有良好的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益逻事。和利時(shí)電機(jī)技術(shù)公司開發(fā)的該創(chuàng)新解決方案涉及了電子控制凑溜,數(shù)字伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)、精密運(yùn)動(dòng)控制畜溺、和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)柔些,是典型的高技術(shù)機(jī)電一體化控制方案,也是采用數(shù)字控制技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的典型案例理章。
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