專利名稱：：卷繞機的旋轉(zhuǎn)傳動裝置的控制方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種卷繞機的旋轉(zhuǎn)傳動裝置的控制方法，這種卷繞機用于連續(xù)繞線，其轉(zhuǎn)盤至少裝有一根筒子插頭，這種卷繞機還具有一個橫動裝置和一個在卷繞過程中位于轉(zhuǎn)盤前面的接觸輥，并通過轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)傳動裝置的控制使接觸輥始終與裝在筒子插頭上或兩根插頭之一上的、隨卷繞過程直徑不斷增大的卷裝保持圓周接觸。歐洲專利EP0374563B1提出了卷繞機旋轉(zhuǎn)傳動裝置的一種控制方法，該方法通過一個傳感器來探測運動量很小的接觸輥的升程，并通過旋轉(zhuǎn)傳動裝置的控制使接觸輥和卷裝之間保證圓周接觸。該專利提出的方法為一種閉環(huán)調(diào)整回路。這種閉環(huán)調(diào)整回路在干擾因素的影響下容易產(chǎn)生振動。干擾因素例如筒子插頭的振動、不圓的卷裝、鏡面狀的卷裝、接觸輥的壓力波動，等等。用這種調(diào)整回路的卷繞機不可能達到安全的運行和良好的管紗結構。本發(fā)明的任務在于，提出一種可靠、簡單而又不容易產(chǎn)生振動的卷繞機旋轉(zhuǎn)傳動裝置的控制方法。本發(fā)明是這樣實現(xiàn)這個任務的用接觸輥轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)數(shù))和接觸輥直徑的乘積除以支承著卷裝的筒子插頭的轉(zhuǎn)速(轉(zhuǎn)數(shù))算出卷裝的相應直徑；從卷裝算出的相應直徑中求出卷裝與接觸輥保持圓周接觸時支承著卷裝的筒子插頭在其轉(zhuǎn)動圓上的角度位置，并通過轉(zhuǎn)盤的旋轉(zhuǎn)傳動裝置的控制使支承著卷裝的筒子插頭在其轉(zhuǎn)動圓上處于求出的角度位置。雖然接觸輥的轉(zhuǎn)速基本上是恒定的，而且在計算卷裝相應直徑時可假定為常數(shù)，但本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的特點是，接觸輥的相應轉(zhuǎn)速可通過一個適當?shù)膫鞲衅鱽頊y定。筒子插頭的轉(zhuǎn)速也最好通過一個探測轉(zhuǎn)速的傳感器測定，但在使用同步電動機來驅(qū)動筒子插頭時，也可直接使用控制同步電動機的信號。本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的特點是，在卷裝的圓周與接觸輥保持圓周接觸時支承著卷裝的筒子插頭在其轉(zhuǎn)動圓上的角度位置可從一個存儲角度與直徑關系的表中讀出。但也可根據(jù)幾何關系進行精確的計算。為了根據(jù)卷裝相應直徑來改變接觸輥對卷裝作用的壓力，本發(fā)明進一步提出將接觸輥支承在一個有荷載作用的搖臂上。作用在搖臂上的、決定接觸輥在卷裝上的壓力大小的荷載取決于筒子插頭的角度位置和筒子插頭上的卷裝的相應直徑。作用在搖臂上的力最好由搖臂的角度位置來決定，而筒子插頭的角度位置則根據(jù)卷裝的相應直徑進行調(diào)節(jié)，使接觸輥作用在卷裝上的壓力假定為一個預定的值。下面結合附圖來說明本發(fā)明，附圖表示圖1表示卷繞機的原理結構；圖2表示另一種卷繞機的基本形狀按本發(fā)明方法控制的示意圖；圖3a和圖3b表示權利要求5和6建議的控制示意圖；圖4至圖10表示各種實施例的程序流程圖；圖11表示轉(zhuǎn)盤的角度位置與一臺實際的卷繞機筒子直徑的函數(shù)關系；圖12表示圖11的一段放大圖以及一次實際的卷繞過程的實際運行狀態(tài)。圖1所示卷繞機具有一個轉(zhuǎn)盤10，轉(zhuǎn)盤上裝有兩根筒子插頭14。轉(zhuǎn)盤10上方固定一個在繞線過程中可繞其自己的軸旋轉(zhuǎn)的接觸輥12。接觸輥12與相應轉(zhuǎn)動的筒子插頭14上卷成的卷裝16保持圓周接觸。在接觸輥12上方固定在支架7上的一個橫動裝置3使線5垂直于旋轉(zhuǎn)的筒子插頭14的回轉(zhuǎn)運動移動。卷繞機的外殼1內(nèi)安裝支架7、接觸輥12和轉(zhuǎn)盤10。在圖1和圖2所示的本發(fā)明實施例中，接觸輥12是固定的，即徑向不動。預先給定接觸輥12額定轉(zhuǎn)速的額定值傳感器21通過一個轉(zhuǎn)換器23控制驅(qū)動接觸輥12的第一臺電動機25。額定值傳感器21的額定值信號傳送到計算機27，計算機接收一個通過傳感器29與筒子插頭14的實際轉(zhuǎn)速相應的信號作為另一個輸入信號。計算機27向表31輸出一個地址信號，從該表中讀出的值輸入控制電動機35的控制器33中，該電動機用來驅(qū)動轉(zhuǎn)盤10。為了保證接觸輥12在固定支承時總是與卷繞過程中不斷增加的卷裝直徑保持圓周接觸，圖1的轉(zhuǎn)盤10沿順時針方向旋轉(zhuǎn)，而圖2的轉(zhuǎn)盤10則沿反時針方向旋轉(zhuǎn)。為此，轉(zhuǎn)盤10的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置的控制是這樣進行的，即要不斷地計算接觸輥的轉(zhuǎn)速nT和筒子插頭14的轉(zhuǎn)速nS。由于接觸，筒子插頭的直徑DS和轉(zhuǎn)速nS的乘積必須始終等于接觸輥的轉(zhuǎn)速nT和接觸輥的直徑d的乘積，即DS×nS＝nT×d從而得DS＝(nT·d)/nS從這樣算出的卷裝的直徑DS中可算出保證接觸輥12緊貼到卷裝16的圓周上的角度α。其中，對圖1所示的實施例，這種計算可按圖11的幾何關系進行，但最好(如圖2所示)通過表31進行，在此表中輸入了筒子插頭14的相應角度位置與卷裝16相應直徑的關系。亦可象這樣控制轉(zhuǎn)盤10的驅(qū)動，即在卷繞過程中，該轉(zhuǎn)盤繞一個固定的角度值旋轉(zhuǎn)。在這種情況中，轉(zhuǎn)盤10的每次這樣的旋轉(zhuǎn)總是在卷裝筒16的相應直徑增大一定的值時進行，此值需要轉(zhuǎn)盤進行這樣一次轉(zhuǎn)動來達到與接觸輥要求的圓周接觸。如圖3a和圖3b所示，接觸輥12亦可固定在一個有荷載的搖臂18上，搖臂18的荷載決定接觸輥作用到卷裝16上的壓力。在這種結構中，作用在搖臂18上的荷載(例如通過在搖臂上作用一個彈簧20或采用氣缸)根據(jù)筒子插頭14上卷繞的卷裝16的相應直徑進行調(diào)節(jié)。在接觸輥12活動支承在一個有荷載的搖臂18上的實施例中，亦不用計算接觸輥12的位置，所以也不用控制支承卷裝16的筒子插頭14的角度位置α。圖3a和圖3b表示接觸輥12的移動通過不同張拉程度的彈簧20來實現(xiàn)，從圖中可以看出在卷繞過程中接觸輥12和卷裝16之間的移動接觸線。為了調(diào)節(jié)接觸輥12作用到卷裝16上的預定壓力，筒子插頭14的角度位置是根據(jù)卷裝筒16的相應直徑這樣調(diào)節(jié)的，即接觸輥位于一個彈簧20通過搖臂18產(chǎn)生一個相應的力的位置上。由于不考慮回授振蕩，所以略去了自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的振蕩，因此有效保證了接觸輥12和卷裝16之間預定的恒定壓力，或(如上面最后實施例所示)根據(jù)卷裝16的相應直徑來確定的壓力。圖4表示卷繞過程的控制示意圖。驅(qū)動轉(zhuǎn)盤10的電動機35為步進電動機，例如每圈1000步。該電動機具有一個在圖中沒有表示的減速箱來把電動機35的運動按減速比i＝1∶1000減速。所以電動機35的每一步都引起轉(zhuǎn)盤10旋轉(zhuǎn)0.00036°?？刂破靼匆欢ü?jié)拍工作。節(jié)拍的序號用X表示。控制器是這樣編制程序的，即在卷裝16的直徑DS達到或超過一個預定值時，便進行一個操作過程。在圖4所述的例子中，預定直徑從節(jié)拍到節(jié)拍增加0.1毫米。這一增量輸入控制器中。在卷繞過程開始前，機器的主要尺寸和特定卷繞過程的參數(shù)也輸入控制器中，即接觸輥的直徑d、轉(zhuǎn)盤的有效直徑A(等于筒子插頭14的軸線離轉(zhuǎn)盤10的軸線的兩倍距離)、轉(zhuǎn)盤軸線和接觸輥軸線之間的距離P、卷繞過程開始時的角度α(X＝1)、筒管的直徑D(X＝1)、電動機35和轉(zhuǎn)盤10之間連接的變速箱的減速比i，以及最終的卷裝直徑Dmax。在卷繞過程中，卷裝16的轉(zhuǎn)數(shù)ns用傳感器29測定。同樣，接觸輥12的轉(zhuǎn)數(shù)nT也用傳感器36測定。從這兩個轉(zhuǎn)數(shù)和接觸輥12的直徑d中算出卷裝16的瞬時直徑DS?，F(xiàn)在假定直徑DS幾乎達到直徑D(X)。其中，D(X)是與序號X節(jié)拍對應的直徑。從測定的轉(zhuǎn)數(shù)nS算出的瞬時直徑DS與預定的直徑D(X)進行比較，如果D(X)尚未達到，則重復進行這個循環(huán)。如果瞬時直徑DS等于或稍大于D(X)，則進行下次控制，不論瞬時直徑DS是否已經(jīng)達到卷裝16的預定最終直徑Dmax。如果這合乎實際情況，則卷繞過程停止，轉(zhuǎn)盤10的驅(qū)動停止。但如果瞬時直徑DS尚未達到最終直徑Dmax，則序號X增加1。與瞬時直徑DS對應的角度α(X)用圖11給出的公式計算，然后計算角度α(X)和前面已經(jīng)達到的角度α(X-1)之間的差角Aα(X)。差角Aα(X)乘以減速比i便得電動機35必須旋轉(zhuǎn)的角度。這個差角傳送到執(zhí)行計算修改的電動機35的控制單元35a。這一過程多次重復，直至達到最終直徑Dmax為止。與圖4所示卷繞過程比較，圖5所示卷繞過程有兩點不同第一，假定接觸輥12的轉(zhuǎn)數(shù)nT是恒定的，并將恒定的轉(zhuǎn)數(shù)nT附加輸入控制器中；不設置測量nT的傳感器。第二，輸入的表對每一個節(jié)拍X都單獨對應一個直徑D(X)。相鄰節(jié)拍的直徑之間的差可能大小不同。例如在一個滿的筒子與一個空筒子進行更換而需要一個大的時間間隔時，這是適宜的。圖6所示實施例與圖5實施例不同除直徑外，還將相應的角度α(X)以表的形式輸入。當使用的控制器不可能按圖11給出的公式進行算術運算時，這是有優(yōu)點的。在圖7所示的控制系統(tǒng)中，控制器收到指令，角度位置α從步進到步進都按一個恒定的差角變化。相應的直徑按圖11列出的公式計算并以表的形式輸入。在圖8所示的實施例中，電動機35不用中間減速箱直接用圖中沒有單獨示出的增量傳感器與轉(zhuǎn)盤10的軸連接。該傳感器在電動機35每轉(zhuǎn)動一圈時都向與該電動機對應的控制單元發(fā)送一定數(shù)量的脈沖I(例如每圈10000個脈沖)。計算差角Aα(X)與圖4相似。脈沖數(shù)nI(X)＝Aα(X)·I與此差角對應。電動機35的控制器對增量傳感器發(fā)送的脈沖數(shù)與計算機算出的脈沖數(shù)進行比較。如果達到了這個脈沖數(shù)，控制器就關掉電動機35。在圖9所示實施例中，控制器收到圖7相似的指令，角度位置α從步進到步進都按一個恒定的差角變化。對應的直徑以表的形式輸入。與圖7不同但與圖8一致的是，電動機35直接與轉(zhuǎn)盤10的軸連接，這樣電動機35和轉(zhuǎn)盤10的角度位置總是按相同的大小變化。由計算機算出的脈沖數(shù)與由增量傳感器發(fā)出的脈沖數(shù)之間的比較在計算機內(nèi)進行。在圖10所示實施例中，電動機35配置有一個絕對值傳感器。電動機35和與它直接連接的轉(zhuǎn)盤10的每個角度位置都對應一個絕對值。一整圈旋轉(zhuǎn)例如分成4.096絕對值。此絕對值輸入計算機中并在該處與相似于圖3算出的角度α(X)進行比較。圖11和12表示一個具體的例子，即用大致如圖1所示的卷繞機卷繞一種膨松的地毯用纖維。卷繞機的工藝參數(shù)和尺寸列在表1中。這些參數(shù)和尺寸符合一般的實際情況。在一瞬間的系統(tǒng)狀態(tài)是由卷裝16的瞬時直徑DS和轉(zhuǎn)盤10正好所處的角度α來描述的。當圖11中的這種狀態(tài)符合精確位于曲線上的一點時，接觸輥12不用壓力就能接觸卷裝16的表面。當系統(tǒng)處于一種由曲線下方的一點來描述的狀態(tài)時，實際的角度α小于函數(shù)求出的值。這意味著接觸輥壓入卷裝中。壓入深度取決于卷裝16的彈性和貼靠在卷裝上接觸輥所施的壓力。在運行中，總是作用一個壓力。重要的是，這個壓力必須進行控制?？刂茐喝肷疃染蛯崿F(xiàn)了壓力的控制。假如系統(tǒng)處于圖11曲線上方的一種狀態(tài)，則角度α大于按公式計算出的值。在卷裝16和接觸輥12之間存在一個間隙。圖12表示放大1000倍圖11曲線的一小段。在圖12的曲線下方可看出鋸齒形曲線，這種曲線表示按本發(fā)明轉(zhuǎn)盤的跟蹤。鋸齒形曲線通過的時間間隔位于卷繞過程中任一選定的位置上。在所觀察的時間間隔開始時，系統(tǒng)位于由0點來描述的狀態(tài)中。卷裝直徑稍微超過18厘米，而且轉(zhuǎn)盤位于α0的位置，即稍微超過28°。在狀態(tài)0時，轉(zhuǎn)盤的電動機關閉。卷裝連續(xù)不斷增大的直徑被監(jiān)控。在短時間后，系統(tǒng)處于圖12由點P1描述的狀態(tài)。與此點相應的直徑存儲在表中。一但瞬時達到的直徑與存儲的直徑比較結果是卷裝已經(jīng)達到存儲的直徑，便立即從曲線上讀出相應的角度α1或用公式計算α1。為此，需要一個一般的微處理機控制例如0.025秒。在這個時間內(nèi)卷裝達到狀態(tài)Q1，即直徑稍有增大，但角度仍為α0?，F(xiàn)在接通轉(zhuǎn)盤10的電動機35，角度增大到α1。角度α的增加約為0.01°。角度調(diào)節(jié)所需的時間間隔為0.075秒。然后達到狀態(tài)R1，即行程P1、Q1、R1共用0.1秒。由于卷裝16的直徑在這個時間間隔內(nèi)繼續(xù)增大，所以R1又位于曲線下方。在關掉電動機35時，即在角度α1不變時，繼續(xù)卷繞直到點P2，它的直徑同樣亦存儲起來。然后開始一個新的循環(huán)，如此等等。從圖12中可讀出接觸輥12壓入卷裝16的深度。鋸齒形曲線表示實際運行的狀態(tài)。鋸齒形曲線與直線的水平距離表示接觸輥12壓入卷裝16的程度。用水平距離乘以即得壓入深度。這樣從圖12讀下的很小的壓入深度按平均值變化，并在所觀察的時間間隔中總是保持在0.04毫米以下。這一壓力的相應變化在許多實際情況中都是無關緊要的。特別是對所觀察例子卷繞的地毯用纖維來說，尤其如此。這樣的纖維很膨松，而且用纖維卷繞的卷裝相當軟并可輕易壓入。在另外的情況中，例如用低的繞線速度和/或細纖度工作時，每一步進的直徑增大非常的小，這樣也可按本發(fā)明的方法卷繞較硬的卷裝。但接觸輥12亦可撓性安裝，這樣接觸輥便可偏離增大的卷裝，這時當α增大時，接觸輥便落入預定的基本位置中。</tables>權利要求1.卷繞機的旋轉(zhuǎn)傳動裝置的控制方法，這種卷繞機用于連續(xù)繞線，其轉(zhuǎn)盤(10)裝有至少一根筒子插頭，該卷繞機還具有一個橫動裝置(3)和一個在卷繞過程中位于轉(zhuǎn)盤(10)前面的接觸輥(12)，通過轉(zhuǎn)盤(10)旋轉(zhuǎn)傳動裝置的控制使接觸輥(12)與在卷繞過程中裝在筒子插頭上或兩根筒子插頭(14)之一上的、直徑不斷增大的卷裝(16)始終保持圓周接觸，其特征是通過接觸輥(12)的轉(zhuǎn)速(nT)和接觸輥(12)的直徑(d)的乘積除以支承卷裝(16)的筒子插頭(14)的轉(zhuǎn)速(nS)計算卷裝(16)的相應直徑(DS)；從計算出的卷裝(16)的相應直徑(DS)中求出卷裝(16)與接觸輥(12)保持圓周接觸時支承著卷裝(16)的筒子插頭(14)在其轉(zhuǎn)動圓上的角度位置(α)；通過轉(zhuǎn)盤(10)的旋轉(zhuǎn)傳動裝置的控制使支承卷裝(16)的筒子插頭(14)在其轉(zhuǎn)動圓上處于算出的角度位置(α)。2.按權利要求1的方法，其特征是，接觸輥(12)的轉(zhuǎn)速(nT)通過測定該轉(zhuǎn)速的一個傳感器(36)來測定。3.按權利要求1或2的方法，其特征是，筒子插頭(14)的轉(zhuǎn)速(nS)通過測定該轉(zhuǎn)速的一個傳感器(29)來測定。4.按前述權利要求任一項的方法，其特征是，在卷裝(16)與接觸輥(12)保持圓周接觸時，支承卷裝(16)的筒子插頭(14)在其轉(zhuǎn)動圓上的相應角度位置(α)可從一個角度與直徑的關系表中讀出。5.按權利要求1至4任一項的方法，其特征是，轉(zhuǎn)盤(10)按固定的角度大小進行步進式的旋轉(zhuǎn)傳動，其中，在轉(zhuǎn)盤(10)進行這樣一次步進旋轉(zhuǎn)時，卷裝(16)的直徑存儲在一個表中。6.按前述權利要求任一項的方法，其特征是，接觸輥(12)固定在一個有荷載作用的搖臂(18)上，其中作用在搖臂(18)上的、決定接觸輥(12)在卷裝(16)上的壓力與筒子插頭(14)的角度位置(α)并與裝在筒子插頭(14)上的卷裝(16)的相應直徑(DS)有關。7.按權利要求6的方法，其特征是，作用在搖臂(18)上的力與搖臂的角度位置(β)有關，而筒子插頭(14)的角度(α)則根據(jù)卷裝(16)相應的直徑這樣來調(diào)節(jié)，即接觸輥(12)作用在卷裝(16)上的壓力假定為一個預定的值。8.連續(xù)繞線用的卷繞機具有一個橫動機構(3)、一個轉(zhuǎn)盤(10)，在該轉(zhuǎn)盤上固定至少一根用來卷繞卷裝(16)的筒子插頭(14)、一臺轉(zhuǎn)盤(10)用的電動機(35)、一個接觸輥(12)和一個控制器(33)，通過該控制器控制轉(zhuǎn)盤(10)的電動機(35)使接觸輥(12)與在卷繞過程中直徑不斷增大的卷裝(16)始終保持接觸，其特征是用一個傳感器(29)來測定卷裝(16)的轉(zhuǎn)速(nS)；用一臺計算機(27)來計算從傳感器(29)傳送的信號中得出的卷裝(16)的瞬時直徑(DS)和根據(jù)預定的表或卷繞機相應尺寸(d，P，A)的關系來計算與直徑(DS)對應的轉(zhuǎn)盤(10)的角度位置(α)，并將計算機(27)組成的與角度位置(α)對應的信號輸入控制器(31)中。9.按權利要求8的卷繞機，其特征是，用一個傳感器(36)來測定接觸輥(12)的轉(zhuǎn)速(nT)。10.按權利要求8或9的卷繞機，其特征是，接觸輥(12)裝在一個搖臂(18)上。11.按權利要求10的卷繞機，其特征是，搖臂(18)通過一個彈簧(20)或氣缸施加荷載。12.按權利要求8至11任一項的卷繞機，其特征是，用一臺按節(jié)拍工作的計算機和一臺按該計算機預定節(jié)拍接通的電動機，并在該計算機計算一定的步進數(shù)和將它們輸入控制器后，該步進電動機關掉。13.按權利要求8至11任一項的卷繞機，其特征在于，用一臺按節(jié)拍工作的計算機和一臺配置有一個增量傳感器的電動機，每轉(zhuǎn)動一圈該傳感器發(fā)出預定的脈沖數(shù)，而且該電動機按該計算機預定的節(jié)拍接通并在增量傳感器發(fā)出該計算機算出的脈沖數(shù)以后斷開。14.按權利要求8至11任一項的卷繞機，其特征是，用一臺按節(jié)拍工作的計算機和一臺配置有一個達到角度位置(α)的絕對值傳感器的電動機，而且該電動機按該計算機預定的節(jié)拍接通并當達到的角度位置與該計算機計算的角度位置一致時，該電動機關掉。全文摘要連續(xù)繞線用的卷繞機至少裝有一根筒子插頭的轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)傳動裝置的控制方法，這種卷繞機還具有一個橫動裝置(3)和一個在卷繞過程中位于轉(zhuǎn)盤(10)前面的接觸輥(12)，通過轉(zhuǎn)盤(10)旋轉(zhuǎn)傳動裝置的控制，使接觸輥(12)隨卷繞過程中裝在筒子插頭上或兩根筒子插頭(14)之一上的、直徑不斷增大的卷裝始終保持圓周接觸。用接觸輥(12)的轉(zhuǎn)速(nT)和接觸輥直徑(d)的乘積除以支承著卷裝(16)的筒子插頭(14)的轉(zhuǎn)速(nS)算出卷裝(16)的相應直徑。從算出的卷裝(16)相應直徑(DS)中求出卷裝(16)與接觸輥(12)保持圓周接觸時支承著卷裝(16)和筒子插頭(14)在其轉(zhuǎn)動圓上的角度位置(α)，并通過轉(zhuǎn)盤(10)的旋轉(zhuǎn)傳動裝置的控制使支承著卷裝(16)的筒子插頭(14)在其轉(zhuǎn)動圓上處于求出的角度位置(α)。文檔編號B65H54/02GK1152901SQ95193951公開日1997年6月25日申請日期1995年7月3日優(yōu)先權日1994年7月5日發(fā)明者H·庫德路斯申請人:諾伊馬克-諾伊閔斯特機器設備制造有限公司