一種紡紗機(jī)張力羅拉控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于紡織領(lǐng)域，具體涉及一種紡紗機(jī)張力羅拉控制系統(tǒng)。尤其適用于高速、高品質(zhì)全自動(dòng)紡紗機(jī)紡紗過(guò)程中控制紗線張力和高速絡(luò)筒機(jī)中使用。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著編織技術(shù)的不斷發(fā)展，人力成本不斷提高，目前紡紗機(jī)要求高速、高效、高品質(zhì)進(jìn)行全自動(dòng)紡紗，因此，克服在控制過(guò)程中紗線的張力問(wèn)題和如何實(shí)現(xiàn)自動(dòng)退繞問(wèn)題，就變成了重中之重。張力羅拉控制系統(tǒng)是全自動(dòng)紡紗機(jī)關(guān)鍵裝置，對(duì)全自動(dòng)紡紗機(jī)在紡紗過(guò)程中及在接頭和落筒過(guò)程中保持紗線張力起著決定性的作用;在出現(xiàn)斷頭過(guò)程中，清除殘紗，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)退繞有著關(guān)鍵作用。在正常紡紗過(guò)程中，渦流紡紗機(jī)紡紗速度最高可達(dá)500m/min，最低也有200m/min，紗線張力在這樣的高速紡紗過(guò)程中，保持紗線張力，同時(shí)紗線纏繞成紗卷的松緊程度也由紗線張力決定，因此，完成紗線張力控制，并完成退繞等功能，張力羅拉控制系統(tǒng)是必不可少的。在紡紗機(jī)中，如果沒(méi)有張力羅拉，斷頭率高居不下，紡紗速度比較低，嚴(yán)重影響效率。張力羅拉控制系統(tǒng)在工作中完成正轉(zhuǎn)保持紗線張力和逆轉(zhuǎn)退繞紗線的功能，因此，張力羅拉控制要求達(dá)到實(shí)時(shí)、高效、快速達(dá)到預(yù)定頻率的要求。
[0003]現(xiàn)有紡織機(jī)械中，張力羅拉多為整體控制，轉(zhuǎn)速低，只能在低速設(shè)備中使用，不適用于高速紡紗機(jī)使用，而且在整體控制狀態(tài)下，張力羅是無(wú)法自由反轉(zhuǎn)的，因此無(wú)法實(shí)現(xiàn)退紗功能和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的目的，例如公告號(hào)為CN202297968 U的專利在整經(jīng)機(jī)上使用就屬于這種狀態(tài)。截至目前，現(xiàn)有技術(shù)中還沒(méi)有能夠滿足全自動(dòng)渦流紡紗機(jī)使用要求的張力羅拉控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明提供一種紡紗機(jī)張力羅拉控制系統(tǒng)，能夠?qū)?yīng)每一個(gè)錠子進(jìn)行張力羅拉控制，進(jìn)而保證了張力羅拉自由轉(zhuǎn)向和短時(shí)間到達(dá)目標(biāo)轉(zhuǎn)速，以及在高速紡紗的狀況下都可以穩(wěn)定的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種紡紗機(jī)張力羅拉控制系統(tǒng)，其特征在于包括:
[0006]每一個(gè)錠位上的張力羅拉連接一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，內(nèi)設(shè)有磁滯組件的張力羅拉；
[0007]控制系統(tǒng)，包括作為核心處理器的DSP和FPGA以及集成電路，用于完成對(duì)上位機(jī)命令的處理、電機(jī)控制和反饋信號(hào)控制;其中，DSP根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的命令確定張力羅拉的工作狀態(tài)，然后計(jì)算所需的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并將頻率數(shù)據(jù)、電機(jī)編號(hào)、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和增速比等控制信息發(fā)送到FPGA內(nèi)；由FPGA根據(jù)電機(jī)編號(hào)輸出到相應(yīng)的輸出端口，電機(jī)方向信號(hào)和使能信號(hào)是TTL電平信號(hào)，脈沖信號(hào)則按照增速比細(xì)分單位時(shí)間，按照小于100毫秒的時(shí)間單位等量增速，直到輸出頻率達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速；
[0008]驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，設(shè)置細(xì)分步距功能，平滑電流輸出，去除過(guò)沖電壓；然后將使能、脈沖和方向信號(hào)轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)的輸入電流，直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)；
[0009]執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括步進(jìn)電機(jī)和張力羅拉，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)張力羅拉旋轉(zhuǎn)，達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速;通過(guò)張力羅拉內(nèi)的磁滯組件產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，使得紗線張力在目標(biāo)轉(zhuǎn)速下微調(diào)自適應(yīng)需要的張力，通過(guò)電磁效應(yīng)完成張力調(diào)節(jié)，并通過(guò)光電傳感器反饋紗線狀態(tài)。
[0010]進(jìn)一步，所述控制系統(tǒng)采用5V的CAN總線通訊和RS232總線通訊。
[0011]進(jìn)一步，所述控制系統(tǒng)中采用光電傳感器反饋信號(hào)，該光電傳感器對(duì)應(yīng)安裝在張力羅拉上，用來(lái)判斷紗線多少，以及判斷是否有殘紗存留。
[0012]本發(fā)明的有益效果在于，將張力羅拉整體控制變?yōu)榉煮w控制，每一錠都可以單獨(dú)控制，完成或關(guān)閉張力羅拉;在高速紡紗過(guò)程中，可以獨(dú)立調(diào)節(jié)張力大小，保證不會(huì)出現(xiàn)拉斷紗線的現(xiàn)象。步進(jìn)電機(jī)在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)的性能，可以實(shí)現(xiàn)5秒鐘內(nèi)達(dá)到20000Hz的頻率輸出，保證在自動(dòng)接頭或落筒過(guò)程中及時(shí)達(dá)到要求的張力。降低能耗，張力羅拉采用小型步進(jìn)電機(jī)，使用芯片驅(qū)動(dòng)，在目標(biāo)轉(zhuǎn)速下工作電流很小，輸出功率只有幾瓦。自動(dòng)退繞紗線，通過(guò)光電傳感器可以檢測(cè)是否有殘紗存在，如果有殘紗則電機(jī)可以反向旋轉(zhuǎn)執(zhí)行退紗動(dòng)作，減少人力干預(yù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)紡紗。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0014]本發(fā)明中所涉及的英文縮寫中文名稱如下:
[0015]DSP:digital signal processing，數(shù)字信號(hào)處理；
[0016]FPGA:Field-Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列；
[0017]TTL: Trans istor-Trans is tor Logic，邏輯門電路；
[0018]CAN:Controller Area Network，控制器局域網(wǎng)絡(luò)；
[0019]RS232:異步傳輸標(biāo)準(zhǔn)接口；
[0020 ] CANopen: 一種架構(gòu)在控制局域網(wǎng)路上的高層通訊協(xié)定。
[0021 ]實(shí)施例
[0022]一種紡紗機(jī)張力羅拉控制系統(tǒng)，包括:
[0023]每一個(gè)錠位上的張力羅拉連接一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，內(nèi)設(shè)有磁滯組件的張力羅拉；
[0024]控制系統(tǒng)，包括作為核心處理器的DSP和FPGA以及集成電路，用于完成對(duì)上位機(jī)命令的處理、電機(jī)控制和反饋信號(hào)控制;其中，DSP根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的命令確定張力羅拉的工作狀態(tài)，然后計(jì)算所需的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并將頻率數(shù)據(jù)、電機(jī)編號(hào)、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和增速比等控制信息發(fā)送到FPGA內(nèi)；由FPGA根據(jù)電機(jī)編號(hào)輸出到相應(yīng)的輸出端口，電機(jī)方向信號(hào)和使能信號(hào)是TTL電平信號(hào)，脈沖信號(hào)則按照增速比細(xì)分單位時(shí)間，按照小于100毫秒的時(shí)間單位等量增速，直到輸出頻率達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速。
[0025]控制系統(tǒng)采用5V的CAN總線通訊和RS232總線通訊，為了滿足長(zhǎng)短程不成種類通訊的需求。其中，CAN總線通訊內(nèi)部為CANopen內(nèi)核，采用CANopen通訊方式。
[0026]控制系統(tǒng)中采用光電傳感器反饋信號(hào)，該光電傳感器對(duì)應(yīng)安裝在張力羅拉上，用來(lái)判斷紗線多少，以及判斷是否有殘紗存留。
[0027]驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，設(shè)置細(xì)分步距功能，平滑電流輸出，去除過(guò)沖電壓；然后將使能、脈沖和方向信號(hào)轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)的輸入電流，直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)；
[0028]執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括步進(jìn)電機(jī)和張力羅拉，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)張力羅拉旋轉(zhuǎn)，達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速;通過(guò)張力羅拉內(nèi)的磁滯組件產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，使得紗線張力在目標(biāo)轉(zhuǎn)速下微調(diào)自適應(yīng)需要的張力，通過(guò)電磁效應(yīng)完成張力調(diào)節(jié)，并通過(guò)光電傳感器反饋紗線狀態(tài)。
[0029]由上述可知本發(fā)明:1、整體布局合理，使外觀顯得小巧緊湊，有效地利用了紡紗機(jī)的空間尺寸;2、響應(yīng)速度快，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)可靠;3、張力大小可以調(diào)節(jié)，和紡紗速度自動(dòng)相匹配。
4、控制閉環(huán)，將紗線信息反饋給控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。5、克服步進(jìn)電機(jī)堵轉(zhuǎn)問(wèn)題;在步進(jìn)電機(jī)增速過(guò)程中，由于逆電勢(shì)的因素導(dǎo)致工作電壓減小，實(shí)際工作電流也減小，當(dāng)增速過(guò)快時(shí)，電機(jī)力矩小于增速所需要的力矩時(shí)就會(huì)引起堵轉(zhuǎn)，而本發(fā)明能夠在響應(yīng)時(shí)間和電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩之間取得最優(yōu)平衡。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種紡紗機(jī)張力羅拉控制系統(tǒng)，其特征在于包括: 每一個(gè)錠位上的張力羅拉連接一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，內(nèi)設(shè)有磁滯組件的張力羅拉； 控制系統(tǒng)，包括作為核心處理器的DSP和FPGA以及集成電路，用于完成對(duì)上位機(jī)命令的處理、電機(jī)控制和反饋信號(hào)控制；其中，DSP根據(jù)上位機(jī)發(fā)送的命令確定張力羅拉的工作狀態(tài)，然后計(jì)算所需的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和確定轉(zhuǎn)動(dòng)方向，并將頻率數(shù)據(jù)、電機(jī)編號(hào)、轉(zhuǎn)動(dòng)方向和增速比等控制信息發(fā)送到FPGA內(nèi)；由FPGA根據(jù)電機(jī)編號(hào)輸出到相應(yīng)的輸出端口，電機(jī)方向信號(hào)和使能信號(hào)是TTL電平信號(hào)，脈沖信號(hào)則按照增速比細(xì)分單位時(shí)間，按照小于100毫秒的時(shí)間單位等量增速，直到輸出頻率達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速； 驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，設(shè)置細(xì)分步距功能，平滑電流輸出，去除過(guò)沖電壓;然后將使能、脈沖和方向信號(hào)轉(zhuǎn)換成步進(jìn)電機(jī)的輸入電流，直接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)； 執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括步進(jìn)電機(jī)和張力羅拉，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)張力羅拉旋轉(zhuǎn)，達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速;通過(guò)張力羅拉內(nèi)的磁滯組件產(chǎn)生的電磁效應(yīng)，使得紗線張力在目標(biāo)轉(zhuǎn)速下微調(diào)自適應(yīng)需要的張力，通過(guò)電磁效應(yīng)完成張力調(diào)節(jié)，并通過(guò)光電傳感器反饋紗線狀態(tài)。2.如權(quán)利要求1所述的一種紡紗機(jī)張力羅拉控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)采用5V的CAN總線通訊和RS232總線通訊。3.如權(quán)利要求1所述的一種紡紗機(jī)張力羅拉控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制系統(tǒng)中采用光電傳感器反饋信號(hào)，該光電傳感器對(duì)應(yīng)安裝在張力羅拉上，用來(lái)判斷紗線多少，以及判斷是否有殘紗存留。
【專利摘要】本發(fā)明為一種紡紗機(jī)張力羅拉控制系統(tǒng)，每一個(gè)錠位上的張力羅拉連接一個(gè)步進(jìn)電機(jī)；控制系統(tǒng)，包括作為核心處理器的DSP和FPGA以及集成電路，用于完成對(duì)上位機(jī)命令的處理、電機(jī)控制和反饋信號(hào)控制；驅(qū)動(dòng)裝置，用于驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)，設(shè)置細(xì)分步距功能，平滑電流輸出，去除過(guò)沖電壓；執(zhí)行機(jī)構(gòu)，包括步進(jìn)電機(jī)和張力羅拉，步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)張力羅拉旋轉(zhuǎn)，達(dá)到目標(biāo)轉(zhuǎn)速。本發(fā)明將張力羅拉整體控制變?yōu)榉煮w控制，每一錠都可以單獨(dú)控制，完成或關(guān)閉張力羅拉；在高速紡紗過(guò)程中，可以獨(dú)立調(diào)節(jié)張力大小，保證不會(huì)出現(xiàn)拉斷紗線的現(xiàn)象。自動(dòng)退繞紗線，通過(guò)光電傳感器可以檢測(cè)是否有殘紗存在，如果有殘紗則電機(jī)可以反向旋轉(zhuǎn)執(zhí)行退紗動(dòng)作，減少人力干預(yù)，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)紡紗。
【IPC分類】D01H13/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105420864
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510715567
【發(fā)明人】黃金生, 趙新海, 吳超, 楊長(zhǎng)陽(yáng)
【申請(qǐng)人】陜西華燕航空儀表有限公司
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年10月22日