具有学习程序的纱线进给设备的制作方法

公开日期:2021-06-11
位置:E科技>>纺织,织造,皮革制品制作工具,设备的制造及其制品技术处理方法

具有学习程序的纱线进给设备的制作方法

本公开内容涉及一种纱线进给装置。特别地,本公开内容涉及一种纱线进给装置,该纱线进给装置适用于通常可以用于编织扁平或带状纱线的织机的包括马达驱动式线轴的装置,在扁平或带状纱线中,纬纱应当在无扭转的情况下呈现给织机。

背景技术

织造的一般发展趋势是织机的速度不断增加。另一个趋势是增加扁平或带状成形纱线的使用,扁平或带状成形纱线应当在无任何扭转的情况下插入。这种纱线的示例是聚丙烯带、碳纤维带、芳族聚酰胺和玻璃纤维带。目前,剑杆织机在无扭转的情况下编织扁平或带状纱线的速度受到当今存在的零扭转纱线进给设备的低容量的限制。

现有的用于在无扭转(零扭转)的情况下进给纱线的系统通常具有通过测量位于线轴与织机之间的大线圈缓冲器的长度来控制的解绕马达。线圈可以是自由悬挂的,或者具有通过重力、加压空气或通过负压(吸气器)形成线圈的机械构件。现有的系统可以被认为是储存进给器,其中,织机可以取出其所需的纱线量,即所谓的“被动纱线进给”或“按需进给”。

w02018013033描述了一种纱线进给装置,该纱线进给装置配置成通常使用剑杆织机在零扭转的情况下高速地编织纺织品。纬纱进给装置适于通过同时控制马达驱动式线轴的速度和马达驱动式线圈缓冲设备的速度来控制纬纱。使用该纱线进给系统,纬纱将得到控制,并且不能放开。因此,消除了纱线扭曲或缠结的风险。基于预先存储的与剑杆的速度和相对于织机角度位置的位置有关的信息来驱动马达驱动式线圈缓冲设备。在织机的每个周期期间,驱动马达驱动式线轴以供应正确量的纬纱。

一直希望改善对纺织机的纱线进给。因此,需要一种改进的纱线进给设备。

技术实现要素

本发明的目的是提供一种改进的纱线给料器装置。

该目的和/或其他目的通过所附权利要求中阐述的纬纱进给装置来实现。

尽管w02018013033中描述的系统对于许多应用是有用的,但是w02018013033中描述的系统对于一些应用可能需要改进的控制。因此,已经认识到可以改进wo02018013033中描述的控制程序。这对于编织过程的启动程序而言尤其重要。当启动高速运转的织机时,需要从首次插入纬纱开始就或多或少地进行正确的控制。否则,存在所执行的控制永远不会进入稳定状态的风险,在稳定状态下,控制程序可以顾及到纱线进给中的任何小偏差。

通过提供学习程序解决了该问题。该学习程序意在预先向控制器提供与纱线进给装置的系统部件和系统部件的行为有关的控制数据,使得控制器对系统部件有足够的了解,以在织机启动而以全运转速度运转之前正确地控制纱线进给装置。

在学习程序期间,控制器可以获取从线轴到缓冲臂的纱线路径的几何结构、缓冲臂以及传感器和/或收起设备的数据。此外,可以向控制器提供来自线轴的纱线的展开速度以及与织机的纱线消耗有关的数据。

可以有利地在开始编织新制品之前或在改变线轴之后执行学习程序。

根据一个实施方式,提供了一种用于将纬纱进给至织机的纱线进给装置。纱线进给装置包括马达驱动式线轴驱动器和马达驱动式线圈缓冲设备。纱线进给装置还包括配置成检测纱线运动的传感器。纱线进给装置包括控制器,该控制器用于控制马达驱动式线轴驱动器的马达并控制马达驱动式线圈缓冲设备。控制器适于以一速度驱动马达驱动式线轴驱动器的马达以进给待由织机消耗的基本确定的平均纬纱量,并且适于基于来自马达驱动式线轴的输出纱线运动与织机中的纬纱插入运动的运动模型之间的差异来驱动马达驱动式线圈缓冲设备的马达。控制器适于基于学习程序来确定运动模型。该学习程序包括操作马达驱动式线轴驱动器和马达驱动式线圈缓冲设备中的至少一者。马达驱动式线轴驱动器和马达驱动式线圈缓冲设备中的至少一者的操作可以特别地包括在学习程序期间至少驱动马达驱动式线轴驱动器和/或马达驱动式线圈缓冲设备的马达。由此,可以非常精确地得到纱线进给装置的运转所依据的模型。这又降低了纱线进给发生故障的风险,并且纱线进给装置可以以较小的公差工作。

根据一个实施方式,纱线进给装置配置成在开始编织新制品之前或在改变线轴之后执行学习程序。因此,用于控制纱线进给装置的模型可以适应当前条件,并且发生故障的风险得以降低。

根据一个实施方式,控制器适于在学习程序期间确定每转从线轴展开的纱线的量。因此,可以精确地测量从线轴展开的纱线的量。这使得能够控制线轴的旋转速度以匹配由织机消耗的纱线的量。

根据一个实施方式,纱线进给装置配置成在学习程序期间接收织机何时以慢动速度运行的数据,该慢动速度低于织机的正常运转速度。通过使织机慢动地运行并且接收在慢动的纬纱进给期间的数据,可以改进纱线在纱线进给装置中移动所依据的模型。

根据一个实施方式,线轴马达在织机以慢动速度运行时的至少第一时间段期间处于静止模式。因此,可以便于在织机运转时测量移动穿过纱线进给装置的纬纱的量。

根据一个实施方式,学习程序至少一个完整的织机周期。因此,可以正确地确定织机在织机周期期间消耗的纱线的量。

根据一个实施方式,其中,控制器配置成在学习程序期间确定马达驱动式线轴的驱动器与织机之间的传动比。因此,获得一种措施,该措施使得马达驱动式线轴驱动器能够以与织机的速度无关的正确速度运行。

根据一个实施方式,其中,马达驱动式线轴驱动器的马达适于使用中心驱动机构使纬纱从线轴展开。因此,易于控制用于控制线轴的旋转速度的机构。

根据一个实施方式,传感器包括传感器臂。传感器臂的等效质量可以小于10克,特别地为1克至4克。特别地,该质量可以处于相同的数量级,例如小于特定时间点处纱线缓冲器中的纱线中的纱线质量的10倍或20倍。这将导致纱线加速度对传感器臂具有可以确定的影响。由此,传感器将能够高精度地跟踪纬纱进给时的速度变化。

根据一个实施方式,纱线进给装置配置成使用在编织过程开始时由学习程序获得的模型,并且其中,缓冲臂处于存储有最大长度的纱线的位置中。因此,获得了有效的启动程序,该启动程序可以使用缓冲器的全长来调整编织过程开始时所使用的模型中的任何不精确。

根据一个实施方式,纱线进给装置配置成使用在编织过程开始时由学习程序获得的模型,并且其中,缓冲臂处于存储有最小长度的纱线的位置中。纱线进给装置配置成从织机接收提前开始信号,并且纱线进给装置配置成一旦接收到这样的提前开始信号就开始使线轴加速并利用缓冲臂收起纱线。因此,可以获得替代性的有效启动程序,该启动程序允许线轴相对较慢地加速。

根据一个实施方式,纱线进给装置配置成以速度上升顺序使用在编织过程开始时由学习程序获得的模型。因此,可以获得允许系统部件相对较慢地加速的启动过程。系统无需直接达到全运转速度。

根据一个实施方式,纱线进给装置配置成在从空线轴切换到满线轴之后使用在编织过程开始时由学习程序获得的模型。因此,纱线进给装置可以在开始使织机以全运转速度运转之前了解新线轴的新特性。

根据一个实施方式,纱线进给装置配置成基于根据学习程序确定的运动模型来执行对纱线进给装置的前馈控制。因此,可以获得对纱线进给装置的有效控制,其允许纱线进给系统补偿在学习程序期间获得的模型的任何不精确。

附图说明

现在将通过非限制性示例并参考附图更详细地描述本发明,在附图中

-图1是示出纬纱进给设备的视图,

-图2是示出形成纬纱缓冲器时执行的不同步骤的流程图,

-图3是控制器的视图,

-图4示出了与编织机角度有关的、由纱线进给装置输送的纱线的量,以及

-图5示出了从马达驱动式线轴进给的纱线的量与从纱线进给装置向织机进给的纱线的量之间的差。

具体实施方式

在下文中,将描述用于织机的纬纱进给装置。在附图中,相同的附图标记在若干附图中表示相同或对应的元件。应当领会的是,这些图仅用于说明而不以任何方式限制本发明的范围。而且,可以将来自所描述的不同实施方式的特征组合以满足特定的实施方案需求。

对于许多类型的纱线,在成品织物中不允许存在扭转。对于这样的纱线,纱线进给不能使纱线扭转,并且纱线在零扭转的情况下进给,这可以称为零扭转纱线进给装置。

在图1中,示出了纬纱进给装置12,其包括马达驱动式线轴13以及马达驱动式线圈缓冲设备16的结合。装置12可以用于使纱线在零扭转的情况下进给。在装置12中,纬纱40从马达驱动式线轴13切向地展开。马达驱动式线轴连接至马达14。根据一些实施方式,马达14可以直接连接至线轴就位于其上的轴。根据一些实施方式,马达经由齿轮传动机构连接,或者线轴由马达14通过线状轴旋转。可以设想通过控制马达14来使线轴旋转的其他构型。纬纱经过马达驱动式线圈缓冲设备16,其适于形成纬纱缓冲器。纬纱从马达驱动式缓冲设备16供应至织机10。织机10可以例如是剑杆织机或弹丸织机。马达驱动式缓冲设备16可以由纬纱线圈形成臂22、即缓冲臂形成。臂22可以移动以形成待供应至织机10的纬纱的可调节缓冲器。通过连接至臂22的马达18实现臂22的运动。臂可以直接地联接至马达轴或者经由齿轮装置连接至马达轴。还可以提供力传感器或张力传感器29以检测及输出表示实际纱线张力的信号。在根据图1的设置中,插入到织机中的纬纱将始终具有受控的纱线张力,即不会有松散的纱线被拉入到织机中。臂马达18以及马达驱动式线轴13的马达14可以由控制器32控制,如下面将更加详细描述的。

根据一个实施方式,马达驱动式线轴13配置成通过中心驱动器展开线轴,如图1所示。

当如上所述地控制纬纱进给装置12时,可以使用控制器32。可以为控制器提供控制数据,以控制马达14驱动线轴的速度和马达驱动式线圈缓冲设备16的运动。通过控制马达驱动式线轴13和马达驱动式线圈缓冲设备16,可以将纬纱以高编织速度正确供给至织机。

根据一个实施方式,控制器的用于确定控制数据的输入可以是下述各项中的一项或多项

-表示织机的状态的信号。该信号可以例如代表实际位置(机器角度、机器编码器位置)、提前开始、速度上升、模式、通道序列或表示织机中可能影响纬纱的插入速度或顺序的事件或运动的其他信号。如果织机正在执行所谓的找断纬,则该信号也可以用于抑制插入。例如,根据一个实施方式,织机可以慢动地运行或来回运行以去除故障的断纬。在这样的过程中,可以控制纱线进给装置不释放任何纱线。另一个示例可以是织机以特定的顺序移动,以避免编织纺织品中的起始痕迹。基于来自织机的这些运动和命令,纱线进给装置12的控制器32可以配置成执行预定动作。

-来自驱动线轴的马达的信号。该信号可以例如是表示马达的位置和/或速度的信号,例如来自旋转/角度传感器比如编码器的信号。也可以使用表示马达的状态的其他信号。示例在此可以是马达电流。马达电流提供与可以用于确定线轴的加速度的马达的动量有关的信息。

-来自线圈形成臂马达的信号。该信号可以例如是表示马达的位置和/或速度的信号,例如来自旋转/角度传感器比如编码器的信号。也可以使用表示马达的状态的其他信号。

-指示当前(实际)纬纱张力的信号,例如来自力传感器的信号。

-表示例如通过测量纱线的自由端部的位置或长度的传感器、即所谓的废料长度传感器在机器的右侧测量的插入纱线的长度的信号。

-表示瞬时(实际)线轴周长的信号。

-描述特定设置、例如线圈形成臂长度、纬纱引导件的位置、织机的设置的参数p。在一些实施方式中,可以使用各个部件的位置,比如线轴的位置、缓冲臂的位置和传感器臂的位置。部件的位置可以用于分别基于缓冲器和线轴与传感器臂之间的角度关系来确定纱线的长度。对于剑杆织机,可以提供剑杆相对于剑杆机角度位置的位置等、特别是用于剑杆相对于织机角度位置的位置的查找表或一些其他关系。从这样的查找表中,可以基于实际的织机角度推导出纬纱插入至织机的所需速度。由此可以将臂控制至下述位置,该位置允许正确量的纱线以对应的机器角度进给至织机。可以基于数学模型来控制该臂,该数学模型遵循待以特定机器角度进给的纱线的量。根据一些实施方式,数学模型可以由三次样条曲线形成。

速度/位置控制信号可以从控制器32输出至线圈形成臂马达18和线轴解绕马达14。

控制器32被编程为使线轴解绕马达以一速度运行,在该速度或接近这样的速度处,织机消耗的平均量的纬纱从线轴解绕。同时,控制器被编程为运行线圈形成臂的马达,使得臂的运动补偿纬纱从线轴的基本恒定的解绕速度与织机对纬纱的间歇消耗的差异。通常,驱动马达驱动式缓冲设备的马达以保持缓冲的纱线长度等于从线轴展开的纱线的量与由织机在插入期间所消耗的纱线的量之间的差,或者在从线轴展开的纱线的量与由织机在插入期间所消耗的纱线的量之间的差的预定范围内,从而控制纱线张力。根据一个实施方式,控制系统的目标可以是具有恒定的纱线张力或者遵循织机周期中变化的纱线张力曲线。在替代性或补充配置中,基于除表示实际纱线张力的信号之外的另一输入信号来调节马达驱动式线轴的马达的速度。例如,可以使用表示马达驱动式线圈缓冲设备的位置的信号,或者指示线轴是否以与织机的平均纱线消耗相匹配的速度解绕的任何其他信号。而且,可以使用指示进给至织机的纱线的量的累积误差的信号。由此,可以恢复由纱线缓冲器补偿的误差并且纱线缓冲器返回至中性位置,或者线轴可以更快或更慢地旋转。

检测纱线张力的力传感器29可以用于向控制系统提供反馈,以便在平均和实际插入期间校正织机的预期消耗与实际消耗之间的误差。控制系统还可以被编程为基于来自力传感器的反馈信号来校正从线轴展开的预期纱线量与实际量之间的误差。

在线轴在其中心轴上被驱动的设置中,控制输出信号可以是每分钟转数(rpm)。因此,知道线轴的实际周长是重要的。这在系统启动时尤为重要。为了获得该信息,例如可以使用测量线轴的直径的传感器,或者可以执行如下所述的学习程序。

纬纱进给装置的马达可以根据以下原则来控制

用于对使线圈形成臂运行的马达进行控制的控制器可以具有相对于织机角度的所需缓冲位置的预定值或者功能和参数,即,所述的前馈控制模型。还为控制器提供与系统的动态有关的信息。当织机运行时,将控制马达驱动式线圈形成臂以相应地作用,以便在所有织机角度和织机速度处始终使缓冲臂处于适当位置。力传感器向控制系统提供反馈,以便控制系统可以校正偏差,比如外部影响以及动态模型预设值或实际运行不精确。

为了改善控制,学习程序意在当可以预先应用纱线进给装置时向控制器提供与系统部件和系统部件的行为有关的控制数据。该学习程序在织机开始以全运转速度运转之前向控制器32提供系统部件的知识。由此,可以改善控制并且降低错误控制的风险。

在图2中,示出了图示当使用学习程序来控制纬纱进给装置12时的一些步骤的流程图。首先,在步骤201中,运行学习程序。在学习程序中,使纱线进给装置的至少一些部分运转以获取与纱线进给装置或织机的参数有关的知识,这些参数可以用于控制纱线进给装置。纱线进给装置的运转通常将涉及向后或向前驱动马达中的至少一个马达。例如,可以驱动线轴马达14和/或缓冲臂马达18。学习程序可以是为建立与纱线进给装置12的部件有关的数据而运行的任何程序。下面将更详细地描述可以执行的各种可能的过程步骤。接下来,在步骤203中,基于学习程序来确定用于纱线进给装置中的纬纱插入运动的模型。然后,在步骤205中,以一速度驱动马达驱动式线轴的马达,以进给待由织机消耗的基本确定的平均纬纱量。在步骤207中,基于来自马达驱动式线轴的输出纱线运动与织机中的纬纱插入运动的模型之间的差来驱动马达驱动式线圈缓冲器的马达。接着,可以基于反馈信息连续地调整在步骤205和步骤207中设定的速度。在学习程序期间确定的起始值将确保可以高速地启动控制。

在图3中,描绘了用于控制纬纱进给装置12的控制器32。控制器32可以包括输入/输出81,用于接收用于如上所述地控制纱线进给设备的参数的输入信号。例如,输入信号可以是来自纱线进给设备的传感器的各种传感器信号。例如,传感器信号可以从任何类型的传感器提供,例如,光学传感器、机械传感器或电容传感器。纱线张力传感器可以例如是压电式传感器、应变仪式传感器,或者通过感测弹性或弹簧加载的纱线引导件的位置。由此,可以确定纱线长度。纱线长度可以用作替代或与纱线张力信号组合作为反馈信号以控制马达驱动式线圈缓冲设备的马达速度,并且在一些实施方式中作为反馈信号以控制马达驱动式线轴的马达速度。还可以提供其他类型的输入信号,比如编码器信号等。来自织机的信号也可以输入至控制器32并用于控制纬纱进给装置。特别地,可以提供织机角度。输入/输出81将马达控制信号输出至纬纱进给装置的受控马达。控制器32还包括也可以称为处理单元82的微处理器或一些其他合适的数据处理设备,比如中央处理单元(cpu)或数字信号处理器(dsp)。处理单元82连接至存储器83并且可以执行存储在存储器83中的计算机程序指令。存储器83还可以存储可以由处理单元82访问的数据。存储器中的数据可以包括与织机10有关的预先存储的数据。具体地,可以存储剑杆运动的模型以形成插入剑杆织机的纬纱速度的模型。根据本文的教导,计算机程序指令可以适于使控制器控制纱线进给装置。控制器32可位于任何合适的位置。例如,控制器32可以集成在纱线进给装置的马达中。控制器32也可以分布在不同的位置处。例如,可以为要控制的每个马达提供一个控制器,并且可以提供中央控制器作为控制马达控制器的中央控制单元。

如本文所述的纱线进给装置是所谓的正进给系统;它与织机角度同步地测量及输出预定量的纱线。换言之,纱线进给装置控制织机可用的纱线量,因为织机不能引入比纱线进给装置供给的纱线更多的纱线。这与所谓的负进给装置形成对比,在负进给装置中,织机引入一定量的纱线而不受纱线进给器可以供应的纱线的限制。因此,在负进给系统中,织机具有或多或少的到纱线的自由接入,而在正进给系统中,纱线进给装置确定可以将多少纱线进给至织机。通过传感器,特别是纱线张力传感器获得用于校正预定量纱线与正进给系统中的实际消耗之间的误差的反馈。在一个实施方式中,纱线张力传感器与小的机械或弹簧加载的纱线缓冲器组合。

在图4中,示出了在整个机器周期(0度至360度)期间从纱线进给装置输出的纱线量。如可以看出的,每机器角度的纱线输出量将发生变化。

在图5中,示出了从纱线进给装置输出的纱线量与由马达驱动式线轴接收的纱线量之间的差。图5中描绘的曲线是马达驱动式线圈缓冲设备意在遵循的曲线,并且基于学习程序的运动模型意在模仿该曲线。

示例性学习程序

线轴直径的确定

如果线轴在其中心处被驱动,则重要的是要知道线轴的实际外径/周长或一些其他参数,从这些其他参数知道每个角度从线轴展开的纱线量。可能影响纱线进给装置中的纱线运动的另一个因素是线轴上的纱线存储长度以及卷绕在线轴上的纱线的斜率(梯度)。在从线轴展开纱线时,纱线将会左右扫动,因此会影响线轴每次旋转从线轴中抽出的长度。

根据学习程序的一个示例性实施方式,控制器配置成确定马达驱动式线轴每次旋转所抽出的长度。这可以通过纱线进给装置的上线来执行,并且将纱线的自由端部部固定在例如织机的插入系统的入口中。然后使纱线伸展以提供学习程序的起点。然后旋转马达驱动式线轴,并且纱线张力或位置传感器检测张力或位置的差异。利用该信息,控制器配置成使马达驱动式缓冲臂运行以保持纱线张力或传感器臂的位置恒定或根据预定图案。

通过检测缓冲臂的角度并将其与线轴的旋转以及纱线进给装置的几何结构的模型进行比较,控制器可以确定线轴每旋转一周和每旋转一度的纱线长度。通过使用缓冲臂在线轴旋转时的行程的大部分、例如多于50%,可以实现良好的精度。根据一些实施方式,传感器臂的位置或角度可以用于确定线轴每旋转一周的纱线长度。

优选地,每当引入具有未知直径的新的线轴时,执行用于确定马达驱动式线轴每次旋转所拉出的长度的学习程序。然而,如果每次都使用相同类型的线轴,则在每次更换线轴之后(线轴用完之后,必须用新的线轴更换)执行学习程序通常是不切实际的。在这种情况下,使用者可以指示纱线进给装置新的满线轴投入使用。这可以通过人机界面(hmi)上的按钮或命令或任何其他方法来完成。当纱线进给装置的控制器接收到该信息时,控制器可以被配置成用代表满线轴的存储值代替几乎空线轴的最新参数。穿线后即可立即启动织机,而无需任何学习程序。

慢动插入

通过在学习程序中慢动地插入,可以在使织机以全运转速度运转之前捕获大量数据。这是有利的,因为在获得良好的控制模型之前以全运转速度启动织机可能会导致故障。通过使织机慢动地运转,可以获取用于控制模型的重要数据,这些数据允许通过前馈控制以全运转速度驱动织机。在慢动运转中,织机以低于正常运转速度的速度运转。通常,织机可以以50rpm或更低的速度运转。在慢动插入期间,张力/位置传感器向纱线进给器装置的控制器提供输入,使得使线轴旋转或使缓冲臂移动、或者使线轴和缓冲臂两者同时移动。在慢动插入期间,意在保持纱线张力恒定或处于预定目标张力,或者将传感器臂保持在恒定位置或者两个或若干预定位置中。通过在这样的慢动插入期间随后捕获织机、线轴、缓冲臂和传感器臂的角度和/或位置并比较这些角度和/或位置,可以为整个机器周期确定在每个织机周期中插入的纱线的长度,即用于通过纱线进给装置进行的纱线运动的曲线。即,控制器可以确定在机器周期中的每个时刻从线轴进给的纱线量以及由织机消耗的纱线量。描述在每个机器周期中插入的纱线长度的另一种方法是计算线轴与织机之间的传动比。传动比将得到线轴的角速度与织机的平均纱线速度之间的比率。因此,传动比表示每个完整织机周期的纱线长度与对应的线轴旋转角度之间的关系。传动比参数与速度无关,因为线轴的角速度将随着在机器周期期间插入织机中的平均纱线速度而线性地增加。

为了提高精确性,根据一些实施方式,学习程序可以包括若干次重复的慢动插入。可以通过反馈比如通过使用pid调节器或者通过在前馈模式下运行曲线并读出偏差或者两者的结合来执行重复。

上述的慢动插入将使得控制器能够使用捕获数据来考虑纱线进给装置的静态特性。然而,为了也包括由例如纱线和机械部件的弹性引起的动态特性变化——当以高于慢动速度的速度运行时可能会发生这种动态特性变化,也可以以增大的速度运行学习程序。增大的速度高于慢动速度,通常可以达到全运转速度的25%至50%。根据一些实施方式,增大的速度是全运转速度。

此外,为了改善由控制器接收及使用的数据,传感器臂优选地具有非常低的惯性矩,以能够遵循在现代织机中发生的快速速度变化。这对于双面剑杆织机尤其有利,在双面剑杆织机中,剑杆在插入开始时在剑杆已经加速至显著较大的速度时以及在插入结束时在剑杆通常以相对较高的速度释放纱线的情况下将纱线取走。然后,纱线将处于速度步进状态。为了遵循速步进而不引起高的张力偏差,传感器臂必须具有非常低的惯性矩,并且来自例如弹簧的力必须足够高以遵循这种快速的速度变化。然后,弹簧力通常可以足够高,以提供高达几百cn,通常为50cn至200cn的纱线张力。惯性质量可以有利地在几克当量质量的范围内,通常为1克至4克。等效质量是纱线经受的质量以及需要移位以使其移动的质量,或者惯性矩除以半径的平方。

为了保持较低的惯性质量,传感器臂以及缓冲臂的设计均采用非常轻便的元件制成。大多数带状纱线较好地对传感器臂偏转杆和缓冲臂偏转杆上的正常滑动摩擦起作用。该杆可以由陶瓷或铝制成,或者由任何低于一些预定密度的轻质材料制成,并涂覆有耐磨表面。然而,一些纱线具有非常高的摩擦力,或者易受偏离元件上的滑动影响。在这种情况下,可以使用具有支承件的辊子。敏感纱线例如是一些碳纤维和玻璃纤维纱线和带。

该传感器包括传感器臂,并且如果臂的长度足以收起或释放下述纱线长度是有利的,该纱线长度是由于调节误差而引起的,并且该纱线长度是在剑杆收起及释放纱线并且缓冲臂不能足够快以遵循时由速度步进产生的。通常,传感器臂的长度可以在15mm至70mm之间,特别是在20mm至40mm之间。

在一个实施方式中,传感器臂的力能够通过例如具有可变力的弹簧或经由致动器、例如电动马达或电磁体来设定。可以设置该力来优化某个制品,例如,不同尺寸和重量的纱线需要不同的弹力才能具有最佳的运行条件。在一个实施方式中,该力也可以在断纱内被设定,以在不同的插入区域中获得不同的纱线张力。

学习程序

在使用纱线进给装置的不同部件——比如,缓冲臂、线轴解绕、机器静止、慢动以及运行——的情况下,存在多种不同的可能的学习组合。它们可以以不同的顺序执行。

有利地,控制器配置成获得与线轴与织机之间的传动比以及在机器周期期间纱线进给装置中的纱线的运动有关的知识。这也可以看作是纱线从线轴解绕的速度和纱线进入织机的速度、以及纱线进给装置中的纱线运动的速度。

控制器可以连接至织机以获得机器角度信息。然后就不必在机器周期之间停止或运行整个周期。在优选实施方式中,在学习程序中运行至少一个机器周期(360度)。

在优选实施方式中,在可以使用反馈调节的情况下,首先使织机缓慢运转。然后保存并计算数据,并且数据用于以较高的速度部分或完全地运行前馈控制。

引入新纱线或新机器时的典型学习程序如下

1.对机器穿线并将缓冲臂定位在缓冲臂缓冲至少一次插入的位置中。首先进行慢动插入,并使用来自传感器臂的信息来控制缓冲臂,以便提供遵循插入程序所需的纱线,例如剑杆机器中的剑杆。在慢动插入期间,线轴保持静止。在一个完整的机器周期(360度)之后[E科技www.ehome5.com],织机停止。然后将缓冲臂移回其原始起始位置,并旋转线轴以给出对应长度的纱线。通过将线轴的旋转与缓冲臂的移动以及传感器位置进行比较,可以确定马达驱动式线轴与织机之间的传动比。现在,控制器知道对于每次插入织机消耗多少纱线,因此在整个机器周期期间需要从线轴解绕多少纱线。如果需要更高的精度,可以重复进行若干个织机周期。

2.将缓冲臂移动至编织的起始位置,并使线轴旋转,以使纱线保持伸展状态,并且使传感器臂保持在所需的起始位置中。然后进行另外的第二次慢动插入,然后使线轴按照步骤1中计算的传动比旋转,即,线轴旋转成使得线轴遵循机器角度,并且在一个机器周期之后,线轴释放了与一次插入相对应的纱线长度。所获得的传感器臂信号用于控制缓冲臂,使得缓冲臂遵循织机的插入,并且通过对从线轴解绕的纱线量、织机角度、传感器臂位置和缓冲臂位置进行比较,确定纱线在纱线进给装置中的运动,即,从离开线轴到进入织机的运动。基于所确定的纱线在纱线进给装置中的运动来确定待由控制系统使用的前馈曲线,并在下一步中使用该前馈曲线。如果需要更高的精度,可以重复进行若干个织机周期。

3.以更高的速度重复进行步骤2。获得动态特性,并且控制器对动态特性进行补偿。在步骤3期间,可以使用从步骤2中确定的前馈曲线。

4.控制系统现在具有足以开始编织的信息。控制器中的ilc(迭代学习控制)部件可以用于补偿在系统运行期间发生的偏差。

迭代学习控制(ilc)符合wikipedia,即,用于对以重复模式工作的系统进行跟踪控制的方法。以重复方式运行的系统的示例包括机械臂操纵者、化学批处理过程和可靠性测试台。在这些任务中的每个任务中,都要求系统以高精确度一遍又一遍地执行相同的动作。该动作以在有限的时间间隔上精确地跟踪所选参考信号r(t)的目地为代表。重复允许系统提高各次重复间的跟踪精度,实际上是学习精确地跟踪参考所需的输入。学习程序使用来自先前重复的信息来改善控制信号,最终使得能够迭代地发现合适的控制动作。内部模型原理产生了能够实现完美跟踪的条件,但是控制算法的设计仍然需要做出许多适合应用的决策。典型的简单控制律的形式为

up+1=up+k*ep

其中,up是在第p次重复期间对系统的输入,ep是第p次重复期间的跟踪误差,并且k是表示关于ep的运算的设计参数。当p变大时,通过迭代实现完美跟踪的数学要求是输入信号收敛的数学要求,而这种收敛的速率代表使学习过程迅速的理想实用需求。即使在过程动态细节不确定的情况下,也需要确保良好的算法性能。运算k对于实现设计目标至关重要,并且运算k在简单的标量增益至复杂的优化计算的范围内。

机器的启动

在开始使用诸如剑杆织机之类的织机时,机器通常从零加速到相当高的速度,例如100rpm或300rpm,或者对于2m宽的机器来说甚至达到现今的650rpm的工业速度。4m宽的机器的典型工业速度为350rpm。

具有驱动和控制功能的缓冲臂定尺寸成遵循织机的最大插入速度。定尺寸意味着缓冲臂的长度必须足以缓冲至少纱线消耗的平均速度与纱线的瞬时速度之间的长度差。然而,出于其他原因,具有下述缓冲臂是可行的,该缓冲臂可以至少缓冲一个完整的织机周期(360度)中的纱线长度,另外出于调节的目的还可以缓冲一些额外的纱线长度。较宽的机器需要更长的臂。

在一些应用中,线轴的加速度可能是限制因素。外径大且重量重的线轴意味着较大的惯性矩。由于若干原因,大惯性矩不能过快地加速。

a)需要太大的转矩才能使大的惯性矩加速,因此马达、齿轮和传动系将是不切实际的大,而且成本太高。

b)如果对线轴的中心施加太大的扭矩,则线轴的中心将遵循加速度曲线,但是线轴的外部可能会不遵循加速度曲线,并且中心与外部之间的纱线层将会塌陷。

c)如果通过例如从动辊向线轴的外部施加过大的扭矩,则线轴外部上的顶层纱线将会因辊子滑动时的摩擦力或来自辊子的用于防止滑移的压力过大时产生的压力而损坏。

根据一些实施方式,为了限制线轴的加速度,可以应用不同的启动程序,例如

1.在织机启动之前,将缓冲臂移动就位,以便缓冲臂尽可能缓冲纱线。在织机启动时,传感器臂开始移动并给出信号后,缓冲臂和线轴就开始移动。如果缓冲臂存储了多于一次插入的纬纱,则线轴有更多时间加速至线轴的全速度。例如,对于第一次插入,织机消耗的纱线长度的1/2可以取自由缓冲臂形成的缓冲器,并且织机消耗的纱线长度的1/2可以取自线轴。对于下一次插入,织机消耗的纱线的全长可以取自线轴。

如果需要,如果第二次插入仍配置为还从缓冲臂取纱,则线轴加速度可以进一步降低,其中,第二次插入结束时的缓冲臂可以配置成位于缓冲器处于其最低限度的位置中。例如,对于第二次插入,织机消耗的纱线长度的1/4可以取自缓冲臂,并且织机消耗的纱线长度的3/4可以可取自线轴。在这样的启动程序中,线轴速度可以随后暂时设定得略高于平均纱线消耗量,以补偿开始时的损失,即所谓的速度过冲。通过该启动程序,唯一需要的与织机的同步是借助于例如编码器或分解器的实际织机角度。

2.如果纱线进给器装置的控制系统被预先提供有与机器启动有关的信息,则可以获得改善的启动顺序。利用与提前启动信号到机器真正启动要花费多长时间有关的信息,可以进行计算以在织机之前启动纱线进给器装置。因此,在织机启动和纱线消耗开始之前,已经使马达驱动式线轴至少部分地加速。例如,可以以由存储在由缓冲臂形成的缓冲器中的最少纱线来设定缓冲臂的开始位置。在纱线进给装置开始时,线轴开始加速,并且从线轴释放的纱线被缓冲臂缓冲。启动时间可以同步,使得当缓冲臂存储了最大长度或接近最大长度、比如最大长度的90%或更多时,织机开始消耗纱线。这样,线轴在插入开始时就已经达到了一定的速度,并且不必过快地加速以达到所需的速度,进而输出织机每周期消耗的平均纱线量。根据一些实施方式,第二次插入可以部分地取自缓冲器,并且最终线轴已经达到其预定速度,即,使织机在每个机器周期消耗的平均量(长度)的纱线展开的速度。预先启动信息可以来自监视织机编码器,或者经由来自织机的特殊的预先启动信号得到。

3.如果将织机控制为缓慢启动,并且控制织机提高其速度,则可以实现更低的加速要求。该速度斜坡通常可以从零开始,并连贯地提高机器速度。速度的增加可以被控制为线性的、逐步的或根据一些预定的速度增加曲线。一些机织制品显示出成品织物的不同编织结果,例如织物的不同样貌,这取决于其编织的速度。最大的差异通常是在低速下观察到的。在这种情况下,可以有利地快速启动机器,例如以一个步长达到机器的生产速度的1/2,然后以较小的步长或遵循预定的速度增加曲线提高生产速度直至织机达到全部生产速度。当然,可以使用任何其他的第一速度步长,然后是其他步长或速度曲线。对于一些机织制品,必须立即提高生产速度,在这种情况下,可以使用启动程序1或2。

上述启动程序不仅可以用于限制线轴的加速度,而且可以用于达到织机的更高速度。

机器的停止

因为织机的启动可以如上所述地被限制,编织的停止也可以以相应的方式被限制。使具有大惯性质量的线轴停止旋转通常需要一定的时间才能使马达和控制系统不过载并且也不会损坏线轴。

根据一个示例性实施方式,可以使用受控的停止,例如如果操作者按下停止按钮,则以使用下降顺序。停止顺序可以与启动顺序相反。下降速度曲线和缓冲臂的位置可以有利地与织机速度、速度下降、织机中的位置和其他活动有关。

根据机器的类型、停止的类型(填充、经纱或手动停止)和起始标记设置(例如最大允许的制动位置),机器可以在不同的位置以不同的制动速度停止。在一些情况下,插入将被取消以避免起始标记甚至经纱损坏。因此,可以使用特殊的停止程序来避免纱线从纱线进给装置中释放并保持最小的张力。通常重要的是,纱线进给装置必须知道位置,并且可以使其活动与实际机器位置相协调。

纬纱停止

在一些其他类型的停止中,例如,如果剑杆掉纱,或者在纬纱断开时,纬纱的自由端部将不再连接至织机,而是放置在织机与线轴之间的某个位置。在这样的纱线断开时,纱线张力消失,下降至零或接近零。如果纱线张力降低,则通常可以将纱线进给装置的控制器设定为通过使线轴较慢地旋转和/或通过向后移动缓冲臂以拉伸纱线(增加缓冲)来对此进行补偿。由于纱线的端部在自由空气中,因而纱线进给装置将无法成功地增加纱线张力,并且控制器可以使用安全协议来防止系统以不希望的方式起作用。例如,通过过度移动缓冲臂,控制系统还将防止这些传感器数据进入即将到来的调节系统。由于纱线断开引起的输入不应影响前馈控制、ilc或控制模型。

如果在织机与纱线进给装置之间建立了通信,则织机可以配置成向纱线进给装置发送停止信号,以通知已经存在纬纱停止。然后,可以将纱线进给装置配置成响应于这样的停止信号而停止纱线进给装置并且不会试图拉伸纱线。相应地,如果纱线进给装置检测到纱线断开或其他故障,纱线进给装置将向织机发送停止信号。

如果没有这样的通信,或者如果由于一些原因未接收到停止信号,则纱线进给装置可以配置成在检测到纬纱张力的突然下降时,响应于检测到的纬纱张力的突然下降来控制纱线进给装置。例如,纱线进给装置可以被控制成在动作中超时以试图恢复到期望的纱线张力。在另一实施方式中,如果张力在预定时间或以预定的织机角度下降至零,或下降至明显较低的水平,则控制器可以配置成确定已经发生了纬纱停止并且应当开始停止。检测机器停止的另一种方法是通过读取织机的主编码器来检测织机速度的突然下降。

系统的穿线

如果织机由于经纱问题或任何其他类型的停止而停止,而纬纱仍连接至织机的左侧,则表明纱线进给装置已经穿线。为了为即将开始的启动做准备,纱线进给装置可以配置为将马达驱动式缓冲臂置于开始位置,线轴将旋转,使得纱线始终处于一定的预定张力。纱线张力传感器将为控制器提供信息,以便可以在整个启动周期准备期间保持此预定张力。

在纬纱停止之后的典型准备中,纬纱的自由端部未连接至织机,操作员需要重新穿线并将其连接至织机。例如,在剑杆织机中,当机器再次启动时,剑杆会到达剑杆捕获纱线的位置。在给纱线穿线后,操作员可以通知控制器纱线进给装置已经穿线,然后控制系统将拉长纱线并将缓冲臂置于开始位置。该信息可以以不同的方式提供给控制器,例如通过按钮。

根据一个实施方式,缓冲臂可以在处于停止状态时定位在开始位置,并且线轴旋转并且基于来自纱线张力传感器的信息给出期望的纱线量。在那种情况下,线轴将始终保持纱线拉伸。当操作员手动拉动纱线时,线轴将旋转以将纱线供应给穿线操作,如果操作员在将纱线端部固定在织机中之后释放纱线,则线轴将向后旋转以使纱线保持张力。这些程序可以与受控制动器配合使用,该受控制动器可以被控制为在特定时间将纱线固定或夹在适当的位置,以便于穿线操作。在此提到的制动器也可以在编织期间使用,以夹住纱线或锁定纱线,因此,例如在插入结束时,纱线进给装置不能输送更多的纱线。这确保了在每次断纱时从例如接收剑杆释放的纱线的长度始终相同或尽可能相似。

根据另一个实施方式,将纱线进给装置设定为安全模式,并且将防止线轴驱动器和缓冲臂驱动器移动或施加任何扭矩,替代性地,施加保持扭矩以将线轴和缓冲臂保持在固定位置并且当操作员在限定的安全区域内时防止任何运动。安全区域可以是靠近纱线进给装置的区域。该安全区域可以由门或类似区域或虚拟区域在物理上限定,在该区域中,传感器检测到靠近纱线进给装置的操作员的存在。根据一个实施方式,即使当操作员在安全区域中时,安全模式也可以允许纱线进给装置以非常低的速度运行。

线轴更换-线轴的端部

当在传统的编织系统中更换线轴时,线轴的尾部通常连接(例如,通过结)至接下来要使用的线轴的起点。通过不断地用新线轴更换空线轴并将满线轴连接至工作中的线轴的端部,织机还可以在线轴切换时继续运行。

在零扭转系统中,线轴旋转,因此无法使用传统的编织系统。在零扭转系统中,至少必须停止用于所论述的通道的纱线进给装置,并且在大多数情况下也必须停止织机。然后将更换线轴,并且必须将来自新线轴的纱线连接至织机中的插入系统。这可以通过几种方式来完成。

a)在一个实施方式中,将整个系统从线轴穿线经过缓冲臂、传感器臂、以及纱线制动器和其他附件(如果安装),最后穿入织机的插入入口。

b)在另一实施方式中,新线轴的端部连接至已经穿入纱线进给装置中的纱线的端部。可以通过打结、拼接、带或其他方法进行此连接。在大多数情况下,编织布不允许连接点,必须在再次开始编织之前将连接点除去。这可以通过手动或自动将纱线穿过纱线进给装置拉出,直到连接点在插入入口之前出来并可以移除来完成。在一些实施方式中,操作员可以检查并在需要时调整带,以使其在开始之前不会在系统中扭转。

为了实现实施方式b),通常必须在线轴用完且尾部进入纱线进给布置系统或进入编织机之前,停止编织机。同样,出于成品布的品质的考虑,纱线尾部应当优选地不进入织机。在线轴用完之前停止编织过程的一种方法是设置传感器,该传感器监控线轴并检测线轴何时接近用完。这样的传感器的示例可以是光学传感器,该光学传感器观察线轴并且检测纱线与线轴中心之间的反射差异。通常将纸、塑料或金属的管作为线轴中心。这通常具有除缠绕在线轴中心上的纱线以外的其他光学特性。当线轴中心开始出现在线轴上的最后几圈纱线之间时,光学传感器将检测到光学特性的差异。基于光学传感器的读数,可以在线轴用完之前停止织机。

还设想了预先检测线轴的端部的其他方式,例如测量线轴的直径的传感器。这样的传感器可以是光学的或机械的。根据一个实施方式,线轴可以被提供有存储在线轴上的纱线的长度,并且可以将该信息提供给控制器。控制器然后可以被编程为计算进给至织机的纱线的长度,并确定线轴上的纱线何时接近端部,以及何时织机已经消耗(几乎)从线轴送出的纱线量。

因此,可以预先测量旋转的线轴以检测线轴的端部。

在线轴中的纱线层由于离心力而塌陷并且纱线被抛出并弄乱之前,线轴可以以最大速度旋转。这将导致纱线缠结,并且通常需要停止纱线进给。为了达到较高的织机速度,可以使用如上所述的两个或更多个纱线进给装置,或者可以使用两个或更多个通道的纱线进给装置。这种纱线进给装置可以包括两个线轴、两个缓冲臂和两个传感器。织机运行称为纬纱混合的图案,或挑出断纬。也就是说,通道一进行一次插入,然后从通道2进行插入,然后再次从通道1进行插入,等等。因此,可以提高最大织机速度,而不必担心在线轴处产生纱线缠结的风险。

两个或多个通道系统可以被优化,并且包含公用部分,比如所有通道的公用中央单元、公用框架和公用i/o。为了使纱线进给装置与织机同步,可以将表示通道图案的信号提供给纱线进给装置。该信号例如可以是告知接下来应插入哪个通道的信号。具备此信息对于运行系统和插入正确的通道、执行学习周期、开始编织、发现断纬以及进行各种纬纱修复和准备过程是非常重要的。该信息可以从织机控制系统或单独安装的传感器中获得。

技术特征

1.一种用于将纬纱(40)供给至织机(10)的纱线进给装置(12),所述纱线进给装置包括马达驱动式线轴驱动器(13)和马达驱动式线圈缓冲设备(16),所述纱线进给装置还包括配置成检测纱线运动的传感器(29),所述纱线进给装置包括用于控制所述马达驱动式线圈缓冲设备和所述马达驱动式线轴驱动器的马达的控制器(32),其中,所述控制器适于

-以一速度驱动所述马达驱动式线轴驱动器的马达,以进给待由所述织机消耗的基本确定的平均纬纱量,

-基于来自所述马达驱动式线轴驱动器的输出纱线运动与所述织机中的纬纱插入运动的运动模型之间的差来驱动所述马达驱动式线圈缓冲设备的马达,其中,

所述控制器适于基于学习程序来确定运动模型,其中,所述学习程序配置成操作所述马达驱动式线轴驱动器和所述马达驱动式线圈缓冲设备中的至少一者。

2.根据权利要求1所述的纱线进给装置,其中,所述纱线进给装置配置成在开始编织新制品之前或在改变所述线轴之后执行所述学习程序。

3.根据权利要求1或2所述的纱线进给装置,其中,所述控制器适于在所述学习程序期间确定每转从所述线轴展开的纱线量。

4.根据权利要求1至3中的任一项所述的纱线进给装置,其中,所述纱线进给装置配置成在所述学习程序期间接收所述织机何时以慢动速度运行的数据,所述慢动速度低于所述织机(10)的正常运转速度。

5.根据权利要求4所述的纱线进给装置,其中,在所述织机(10)以所述慢动速度运行时的至少一段时间期间,所述马达驱动式线轴驱动器(13)的马达(14)处于静止模式。

6.根据权利要求1至5中的任一项所述的纱线进给装置,其中,所述学习程序包括至少一个完整的织机周期。

7.根据权利要求1至6中的任一项所述的纱线进给装置,其中,所述控制器配置成在所述学习程序期间确定所述马达驱动式线轴(13)的驱动器与所述织机(10)之间的传动比。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的纱线进给装置,其中,所述马达驱动式线轴驱动器(13)的马达(14)适于使用中心驱动机构使纬纱从所述线轴展开。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的纱线进给装置,其中,所述传感器(29)包括传感器臂,所述传感器臂的当量质量小于10克,特别地为1克至4克。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的纱线进给装置,其中,所述纱线进给装置配置成使用在编织过程开始时由所述学习程序获得的模型,并且其中,缓冲臂(22)处于储存有最大长度的纱线的位置中。

11.根据权利要求1至9中的任一项所述的纱线进给装置,其中,所述纱线进给装置配置成使用在编织过程开始时由所述学习程序获得的模型,并且其中,所述缓冲臂处于储存有最小长度的纱线的位置中,其中,所述纱线进给装置配置成接收来自所述织机的提前启动信号,并且其中,所述纱线进给装置配置成在接收到这样的提前启动信号时开始使所述线轴加速并用缓冲臂(22)收起纱线。

12.根据权利要求1至9中的任一项所述的纱线进给装置,其中,所述纱线进给装置配置成以速度上升顺序使用在编织过程开始时由所述学习程序获得的模型。

13.根据权利要求1至9中的任一项所述的纱线进给装置,其中,所述纱线进给装置配置成在从空线轴切换至满线轴之后使用在编织过程开始时由所述学习程序获得的模型。

14.根据权利要求1至13中的任一项所述的纱线进给装置,其中,所述纱线进给装置配置成基于根据所述学习程序确定的运动模型来执行对所述纱线进给装置的前馈控制。

15.根据权利要求1至14中的任一项所述的纱线进给装置,其中,所述纱线进给装置配置成在所述学习程序期间至少驱动所述马达驱动式线轴驱动器(13)和/或所述马达驱动式线圈缓冲设备(16)的马达。

技术总结

所描述的特别地为一种用于在纱线进给装置(12)中提供学习程序的方法和设备。该学习程序意在预先向控制器(32)提供与纱线进给装置的系统部件和系统部件的行为有关的控制数据,使得控制器在织机(10)启动而以全运转速度运转之前了解系统部件。

技术研发人员P·约瑟夫松;B·约翰松

受保护的技术使用者范德威尔瑞典公司

技术研发日2019.10.14

技术公布日2021.06.11

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