一種用于空氣包覆紗機的自動進線系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及紗線加工領(lǐng)域，尤其涉及一種用于空氣包覆紗機的自動進線系統(tǒng)及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]空氣包覆紗機是一種紗線加工機器，他把氨綸喂入裝置中輸送出來的氨綸一定的牽伸比與紗線(錦綸/滌綸DTY)經(jīng)過空氣包覆在壓縮空氣的作用下網(wǎng)絡(luò)包纏，使兩根或更多根具有不同物性的纖維交纏形成一根紗線一一空氣包覆機。
[0003]空氣包覆中有一個重要的工序即進線。目前市面上的進線機構(gòu)主要是摩擦式進線機構(gòu)，由主導(dǎo)線輪的接觸摩擦力驅(qū)動，一般用于低速的場合。這種摩擦式進線機構(gòu)在高速啟動停止時容易出現(xiàn)打滑、發(fā)熱、跑線等問題，影響纖維分子取向和沿纖維長度的物理性能。根據(jù)主導(dǎo)線輪的轉(zhuǎn)速變化來反饋控制卷筒的轉(zhuǎn)速，但因卷筒由摩擦傳動，故其控制精度也不是很高。
[0004]近年來，國內(nèi)出現(xiàn)了一種新型的空氣包覆紗機，它的進線的過程中導(dǎo)線輪電機為變頻電機，采用變頻調(diào)速的原理，卷筒電機為伺服電機。在機器啟動或停止的過程中，根據(jù)兩種電機在加速或減速的過程中速度很難做到同步，單獨依靠張力PID調(diào)速很難將變頻電機和伺服電機的速度差維持在很小的范圍內(nèi)，容易造成啟動或停止時紗線在主導(dǎo)線輪和卷筒之間直接拉斷(卷筒速度過快)、跑線(主導(dǎo)線輪速度過快)等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實用靈活，啟動停止平穩(wěn)的空氣包覆機進線系統(tǒng)及方法。
[0006]上述目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]—種用于空氣包覆紗機的自動進線系統(tǒng)，包括:
[0008]機身;紗線基架，沿水平或豎直方向固定在機身上；
[0009]用于紗線導(dǎo)向的導(dǎo)線輪，包括主導(dǎo)線輪和從導(dǎo)線輪，分別固連于設(shè)置在所述機身上的主導(dǎo)線輪伺服電機和從導(dǎo)線輪伺服電機上，其轉(zhuǎn)速根據(jù)電子齒輪比設(shè)定；
[0010]用于卷繞紗線的卷筒，通過同步帶傳動與卷繞伺服電機連接；
[0011 ]卷繞伺服電機，通過同步帶連接帶動卷筒轉(zhuǎn)動；
[0012]張力傳感器，用于實時測量主導(dǎo)線輪和卷筒之間紗線的張力大小和其變化量，將上述量傳遞到控制器；
[0013]控制器，用于接收卷繞伺服電機的轉(zhuǎn)速、連接主導(dǎo)線輪的主導(dǎo)線輪伺服電機轉(zhuǎn)速及張力傳感器采集的張力大小和其變化量實時控制卷繞伺服電機及連接主導(dǎo)線輪伺服電機的轉(zhuǎn)速。
[0014]進一步地，所述的主導(dǎo)線輪伺服電機、從導(dǎo)線輪伺服電機和卷繞伺服電機與伺服驅(qū)動器連接，所述伺服驅(qū)動器與控制器通過以太網(wǎng)連接。
[0015]進一步地，所述所述的主導(dǎo)線輪伺服電機、從導(dǎo)線輪伺服電機為兩臺ASD-A2-0421-E伺服電機，它們分別與對應(yīng)的伺服驅(qū)動器相連。
[0016]一種基于所述自動進線系統(tǒng)的自動進線方法，包括步驟:
[0017](I)設(shè)定主導(dǎo)線輪的穩(wěn)定轉(zhuǎn)速，點機器啟動按鈕；
[0018](2)主導(dǎo)線輪伺服電機根據(jù)設(shè)定的電機參數(shù)，進行加速運動；
[0019](3)從導(dǎo)線輪與主導(dǎo)線輪通過控制器設(shè)定齒輪嚙合，齒輪比設(shè)定為1:1;
[0020 ] (4)實時獲取張力值，根據(jù)張力值計算出張力控制PID的輸出kPIDciut的值，kp10ut的值限制在-1到I之間，kPIDciut與張力的關(guān)系可以是這樣的關(guān)系:當張力大于設(shè)定值時，kPIDciut為負；當張力小于設(shè)定值時，kPIDciut為正；
[0021](5)根據(jù)公式k = kpiDmjt.Δ+]JPv?|=k.艙實時計算卷筒的線速度，根據(jù)它調(diào)節(jié)卷筒電機6的轉(zhuǎn)速，式中主導(dǎo)線輪伺服電機帶動主導(dǎo)線輪運轉(zhuǎn)的線速度，為卷筒伺服電機帶動卷筒運轉(zhuǎn)的線速度，k為比例系數(shù)，其取值范圍在1-△和1+△之間；
[0022](6)當主導(dǎo)線輪當前轉(zhuǎn)速達到設(shè)定轉(zhuǎn)速的95%后，進線系統(tǒng)進入穩(wěn)定狀態(tài)；
[0023](7)機器穩(wěn)定運行，重復(fù)步驟(4)?步驟(5)的操作；
[0024](8)點機器停止按鈕；
[0025](9)主導(dǎo)線輪伺服電機根據(jù)設(shè)定的電機參數(shù)，進行減速運動；
[0026](10)重復(fù)步驟(4)?步驟(5)的操作；
[0027](11)當主導(dǎo)線輪當前轉(zhuǎn)速達到200r/min以下后主導(dǎo)線輪伺服電機停止運動，其他伺服電機也停止運動，整個控制過程結(jié)束。
[0028]進一步地，步驟4中，所述根據(jù)張力值計算出張力控制PID的輸出kpiDmjt的值的步驟具體為:
[0029]步驟41、計算當前張力傳感器測得的張力值與設(shè)定張力的偏差值Deviat1n、至當前采樣周期該偏差值的和Isum、當前張力偏差值和前一個時刻的張力偏差值的差值Rate;
[0030]步驟42、計算kpiDout的值:
[0031]kpiDout = (kP.Deviat1n+ki.Isum+kD.Rate)+AI_Max，
[0032]式中，AI_Max為工藝設(shè)定的最大張力，kP、la、kD為PID系數(shù)，由線型決定。
[0033]進一步地，所述Deviat1n的值為6g_10g。
[0034]進一步地，所述AI_Max的值為25g_30g
[0035]相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點:主、從導(dǎo)線輪電機轉(zhuǎn)速根據(jù)電子齒輪比設(shè)定，其轉(zhuǎn)速高度一致，主導(dǎo)線輪和卷筒電機之間通過電子齒輪比設(shè)定，同時根據(jù)張力的實時變化通過張力傳感PID控制對卷筒電機轉(zhuǎn)速進行微調(diào)，維持張力的相對穩(wěn)定，可以保證主導(dǎo)線輪和卷筒之間進線線速度的動態(tài)平衡，維持進線過程的穩(wěn)定。
【附圖說明】
[0036]圖1為本發(fā)明實施例1的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037]圖2是張力控制的流程圖。
[0038]1-機身；2-紗線基架；3-從導(dǎo)線輪;4-從導(dǎo)線輪伺服電機;5-卷筒;6-卷繞伺服電機;7-張力傳感器;8-主導(dǎo)線輪;9-主導(dǎo)線輪伺服電機。
【具體實施方式】
[0039]下面通過具體實施例對本發(fā)明的目的作進一步詳細地描述，實施例不能在此一一贅述，但本發(fā)明的實施方式并不因此限定于以下實施例。
[0040]實施例一
[0041 ]如圖1所示，一種用于空氣包覆紗機的自動進線系統(tǒng)，包括:
[0042]機身I;紗線基架2，沿水平或豎直方向固定在機身I上；
[0043]用于紗線導(dǎo)向的導(dǎo)線輪，包括主導(dǎo)線輪8和從導(dǎo)線輪3，分別固連于設(shè)置在所述機身I上的主導(dǎo)線輪伺服電機9和從導(dǎo)線輪伺服電機4上，其轉(zhuǎn)速根據(jù)電子齒輪比設(shè)定；
[0044]用于卷繞紗線卷筒5，通過同步帶傳動與卷繞伺服電機6連接；
[0045]卷繞伺服電機6，通過同步帶連接帶動卷筒5轉(zhuǎn)動；
[0046]張力傳感器7，用于實時測量主導(dǎo)線輪3和卷筒5之間紗線的張力大小和其變化量，將上述量傳遞到控制器；
[0047]控制器，用于接收卷繞伺服電機6的轉(zhuǎn)速、連接主導(dǎo)線輪8的導(dǎo)線輪伺服電機4轉(zhuǎn)速及張力傳感器7采集的張力大小和其變化量實時控制卷繞伺服電機6及連接主導(dǎo)線輪8的導(dǎo)線輪伺服電機4轉(zhuǎn)速。
[0048]所述的主導(dǎo)線輪伺服電機9、從導(dǎo)線輪伺服電機4和卷繞伺服電機6與伺服驅(qū)動器連接，所述伺服驅(qū)動器與控制器通過以太網(wǎng)連接。所述主導(dǎo)線輪伺服電機9和從導(dǎo)線輪伺服電機4為兩臺ASD-A2-0421-E伺服電機，它們分別與對應(yīng)的伺服驅(qū)動器相連，一個設(shè)置為主軸，另一個設(shè)置為從軸。主軸的轉(zhuǎn)速由控制器根據(jù)輸入的工藝參數(shù)確定，從軸的轉(zhuǎn)速與主軸的轉(zhuǎn)速關(guān)系是一個固定的齒輪比關(guān)系，這個齒輪比由兩個導(dǎo)線輪的尺寸決定。主軸和從軸速度關(guān)系確定后，在機器啟動和停止時主軸和從軸之間的運轉(zhuǎn)保持基本一致，使紗線在主從軸所連接的導(dǎo)線輪之間運轉(zhuǎn)平穩(wěn)。
[0049]本實施例采用使用交流伺服電機替代變頻電機作為主、從導(dǎo)線輪的驅(qū)動電機，交流伺服電機連接伺服驅(qū)動器，伺服驅(qū)動器之間通過ethercat總線與控制器連接；
[0050]實施例二
[0051 ] 一種基于所述自動進線系統(tǒng)的自動進線方法，包括步驟: