專利名稱：紡織機打緯力控制系統及方法
技術領域：
本發明涉及一種紡織控制領域，尤其涉及一種紡織機打緯カ控制方法及紡織機打緯カ控制系統。
背景技術：
在紡織領域織機因經斷、緯斷、手停等各種原因停車后重新起動都會或多或少給布面帶來影響，習慣意義上將其稱為開車痕與停車檔，這也是織造領域的世界難題。造成開車痕與停車檔的主要原因就是開停車時布面的打緯カ不一致，以及停車過程中的各種物理量的不確定性改變而造成的。具體來說當系統剎車時由于剎車的關系必然導致最后ー根緯紗的打緯カ不夠，同樣的原理，離合器吸合后，由于有滑動摩擦的關系，機器的速度也有一個加速過程，這種加速過程在微觀上也會導致起動時的打緯カ不夠！目前，內外解決開車痕與停車檔的主要方法是通過控制系統中的電子送經電子卷取裝置同時或單獨前后移動一定量的布面來彌補開車痕與停車檔，但是該方案的最大弱點是不同的品種、不同的エ藝都必須有不同的補償量，完全以經驗參數為基礎進行調整，可靠性不高。在國外最新紡織技術成果展上出現了ー種利用超啟動直驅馬達實現的調整方案，該方案使用大力矩直驅電機，完全去掉了離合系統，通過電機的起停就可以替代離合剎車系統，而且其起動カ和剎車カ都可以通過調節電機的カ矩來實現，但該方案的缺陷是成本過于昂貴，雖然機械部分簡單了不少，但直驅馬達以及相關的控制系統成本不足以抵消省下來的機械成本。
發明內容
本發明的第一目的在于提供一種紡織機打緯カ控制方法，以解決現有技術中開關機時容易產生開車痕與停車檔的技術問題。本發明的第二目的在于提供一種紡織機打緯カ控制系統，以解決現有技術中開關機時容易產生開車痕與停車檔的技術問題。—種紡織機打緯カ控制系統，包括剎車離合子系統、若干驅動控制子系統和控制器，其中剎車離合子系統包括與鋼扣聯動的織機主軸、主軸聯動的摩擦盤、摩擦盤設置在電機飛輪與剎車制動板之間，并且，離合線圈設置在飛輪這ー側，剎車線圈設置在剎車制動板這ー側，離合線圈處于通電狀態，摩擦盤吸附于飛輪，剎車線圈處于通電狀態，摩擦盤吸附于制動板上；所述驅動控制子系統包括剎車控制子系統和離合控制子系統，剎車控制子系統包括用于產生PWM輸出的剎車PWM發生器、IGBT驅動模塊和IGBT模塊，IGBT驅動模塊對PWM信號進行包括整形在內的PWM信號處理；IGBT模塊其輸入端連接IGBT驅動模塊、其輸出端連接所述剎車線圈，在剎車線圈上形成PWM調制過的脈沖電流；所述離合控制子系統包括用于產生PWM輸出的離合PWM發生器、IGBT驅動模塊和IGBT模塊，IGBT驅動模塊對PWM信號進行包括整形在內的PWM信號處理；IGBT模塊其輸入端連接IGBT驅動模塊、其輸出端連接所述離合線圈，在離合線圈上形成PWM調制過的脈沖電流；所述控制器，分別連接剎車PWM發生器和離合PWM發生器，包括緯カ控制子単元，用于調整剎車PWM發生器和/或離合PWM發生器的PWM的占空比，來控制剎車和/或離合上摩擦盤的摩擦力，進而調整織機開車/停車時打緯カ的大小。一種紡織機打緯カ控制方法，包括在紡織機的剎車離合子系統上分別設置PWM剎車控制和PWM離合控制；當檢測到布面開車痕和停車檔是稀檔時，加大離合這邊PWM發生器的PWM占空比，使得在離合線圈上形成PWM調制過的更強脈沖電流，摩擦盤與飛輪的吸合力増大，減少甚至不產生剎車這邊PWM發生器的PWM占空比，使得剎車線圈不通電或者更弱脈沖電流，調整織機開車/停車時打緯カ的大小。當檢測布面開車痕與停車檔是緊檔時，減少甚至不產生離合這邊PWM發生器的PWM占空比，使得在離合線圈上形成PWM調制過的更弱脈沖電流，摩擦盤與飛輪的吸合力減少，加大剎車這邊PWM發生器的PWM占空比，使得剎車線圈通更強脈沖電流，調整織機開車/停車時打緯カ的大小。本方案并不修改織機本身的系統結構，也不用添加任何機械構件，工程實現完全集中在織機控制系統而不是織機機械本身，通過在剎車和離合系統中引入PWM調制電流，從而調整剎車和離合系統的滑動摩擦力，進而改變剎車カ矩與起動カ矩。該方案不僅能解決開車痕與停車檔，而且其實現成本非常低廉。
圖I為剎車離合子系統的原理結構圖；圖2為紡織機打緯カ控制系統的部分原理圖；圖3為稀檔離合控制時序圖；圖4為稀檔剎車控制時序圖。
具體實施例方式以下結合附圖，具體說明本發明。織布機的鋼扣通過一系列的復雜機械結構連接到帶有離合剎車系統的織機主軸上，從而將主軸旋轉運動轉換為鋼扣的往復運動。這在現有的織布機上是常見機構，因此就不再詳細說明。緯紗通綜框開ロ進入到織ロ中，接著鋼扣做往復運動將新進入的為緯紗打入到已織好的布匹處，如此循環運動，新的緯紗不斷的被鋼扣打入到織ロ，進而生產出完整布匹。
防止開車痕與停車檔的具體工作過程如下布匹的成型非常重要的一個環節就是鋼扣的往復運動將新進入織ロ的緯紗打入已成型的布面中，從而形成ー個整體。然而要形成一個完整的布匹的條件就是鋼扣對每根緯紗都要有偏差不大的打緯力，即拍緊緯紗的強度要幾乎相同。織機正常工作時這一點不難做到，容易產生問題的是織機因為各種原因比如經紗或緯紗斷掉了重新起動時，新進入的緯紗受到的打緯強度就不一定與停車前那跟緯紗受到的打緯強度相等，如果差別過大這就非常容易產生停車痕和開車檔。本專利的物理學基礎根據滑動摩擦物 理學定律F = UN (I)u為滑動摩擦系數，材料固定后這是一定值；N為垂直于摩擦面的正壓力，這個值的改變可以直接影響到摩擦力的大小，而織機系統正好采用了電磁力來實現這個壓力，而電磁力的控制非常成熟且方便。根據電磁物理學規律N = u*n2*I2*S/4L2 (2)
N 吸力 u 真空磁導率 n 線圈匝數 I 線圈內電流 S 鐵心截面 L 氣隙長度在系統物カ特性一定的情況下可以近似認為U、n、S、L為固定常數于是公式2可以簡化為N = K*I2(3)其中 K = u*n2*S/4L2將公式3帶如公式I得到F = UKI2(4)由公式4可知要滑動摩擦力與電流的平方成正比，要得到不同的摩擦力只要改變電流大小就可以完成。為此，本發明采用PWM脈寬調制技術來調整電流大小，由此來達到控制摩擦力，進而控制打緯力。請參閱圖I和圖2，一種紡織機打緯カ控制系統，包括剎車離合子系統、若干驅動控制子系統和控制器2,其中剎車離合子系統包括與鋼扣聯動的織機主軸13、主軸13聯動的摩擦盤15、摩擦盤15設置在電機飛輪12與剎車制動板11之間，并且，離合線圈16設置在飛輪12這ー側，剎車線圈14設置在剎車制動板11這ー側，離合線圈16處于通電狀態，摩擦盤15吸附于飛輪12，剎車線圈14處于通電狀態，摩擦盤15吸附于制動板11上。摩擦盤15與飛輪12的吸附カ強到一閾值時，摩擦盤15與飛輪12同步運動，主軸與飛輪12同步，此時，打緯力最大。當摩擦盤15與飛輪12的吸附カ未達到該閾值時，摩擦盤15與飛輪12之間有摩擦力，飛輪12的運動，帶動摩擦盤15的轉動，但是，轉速不能達到與飛輪12同步運動的地歩，這種情況下，吸附カ的增強，將帶動主軸13的轉速加大。吸附力減少，主軸13的轉速減少，打緯カ同時也降低所述驅動控制子系統包括剎車控制子系統20和離合控制子系統30，剎車控制子系統20包括用于產生PWM輸出的剎車PWM發生器21、光電隔離器22、IGBT驅動模塊23和IGBT 模塊 24，光電隔離器22 :主要為了完成隔離功效；IGBT驅動模塊23 :對PWM信號進行包括整形在內的PWM信號處理；IGBT模塊24 :其輸入端連接IGBT驅動模塊23、其輸出端連接所述剎車線圈24，在剎車線圈14上形成PWM調制過的脈沖電流；所述離合控制子系統30包括用于產生PWM輸出的離合PWM發生器31、光電隔離器32、IGBT驅動模塊33和IGBT模塊34，IGBT驅動模塊33 :對PWM信號進行包括整形在內的PWM信號處理；IGBT模塊34 :其輸入端連接IGBT驅動模塊33、其輸出端連接所述離合線圈16，在離合線圈16上形成PWM調制過的脈沖電流。需要說明的是，剎車控制子系統20和離合控制子系統30實現的功能相同，只不過輸出端連接不同而已，剎車控制子系統20連接的輸出端是剎車線圈，而離合控制子系統30連接的輸出端是離合線圈。另外，PWM信號的產生、驅動IGBT這些技術都是現有技木，在此不再敘述。另外，IGBT(InsulatedGate Bipolar Transistor),絕緣柵雙極型晶體管，是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應管)組成的復合全控型電壓驅動式功率半導體器件，兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導通壓降兩方面的優點。GTR飽和壓降低，載流密度大，但驅動電流較大；M0SFET驅動功率很小，開關速度快，但導通壓降大，載流密度小。IGBT綜合了以上兩種器件的優點，驅動功率小而飽和壓降低。非常適合應用于直流電壓為600V及以上的變流系統如交流電機、變頻器、開關電源、照明電路、牽引傳動等領域。IGBT可以直接采用現有的器件，也可以采用實現該功能的其它替代電路。控制器2，分別連接剎車PWM發生器21和離合PWM發生器31，包括緯カ控制子單元，用于調整剎車PWM發生器21和/或離合PWM發生器31的PWM的占空比，來控制剎車和/或離合上摩擦盤的摩擦力，進而調整織機開車/停車時打緯カ的大小。在本實例中，控制器2是通過開環方式控制的。即，一臺紡織機在開始時，預先根據經驗值時輸入PWM的占空比或電流值，當檢測到布面開車痕和停車檔是稀檔時，加大離合這邊PWM發生器的PWM占空比，使得在離合線圈上形成PWM調制過的更強脈沖電流，摩擦盤與飛輪的吸合力増大，減少甚至不產生剎車這邊PWM發生器的PWM占空比，使得剎車線圈不通電或者更弱脈沖電流，調整織機開車/停車時打緯カ的大小。當檢測布面開車痕與停車檔是緊檔時，減少甚至不產生離合這邊PWM發生器的PWM占空比，使得在離合線圈上形成PWM調制過的更弱脈沖電流，摩擦盤與飛輪的吸合力減少，加大剎車這邊PWM發生器的PWM占空比，使得剎車線圈通更強脈沖電流，調整織機開車/停車時打緯カ的大小。在本實例中，還包括打緯角度檢測器、控制器與打緯角度檢測器相連接，還包括角度控制子単元，用于當需要調整打緯カ時，通過打緯角度檢測器檢測到的打緯角度，判斷織機打緯軸還在打緯角度之前時，通過控制緯カ控制子單元控制的PWM占空比小于可設置的.打緯角度(跟機械有關，比如O度)的PWM占空比。即，調整打緯カ時，還需要考慮打緯角度，當織機到達打緯角度吋，按預設曲線輸出打緯力，直到織機達到正常轉速，滑動摩擦轉變為靜摩擦，此時打緯カ不再受電磁壓カ的影響(靜摩擦)，打緯輸出趨于穩定這種設計，消除或減弱開車痕/停車檔。本系統還包括輸入單元和顯示單元，所述輸入単元和顯示單元分別連接控制器，用于用戶輸入不同的占空比或電流值。一種紡織機打緯カ控制方法，包括在紡織機的剎車離合子系統上分別設置PWM剎車控制和PWM離合控制；當檢測到布面開車痕和停車檔是稀檔時，加大離合這邊PWM發生器的PWM占空比，使得在離合線圈上形成PWM調制過的更強脈沖電流，摩擦盤與飛輪的吸合力増大，減少甚至不產生剎車這邊PWM發生器的PWM占空比，使得剎車線圈不通電或者更弱脈沖電流，調整織機開車/停車時打緯カ的大小。當檢測布面開車痕與停車檔是緊檔時，減少甚至不產生離合這邊PWM發生器的PWM占空比，使得在離合線圈上形成PWM調制過的更弱脈沖電流，摩擦盤與飛輪的吸合力減少，加大剎車這邊PWM發生器的PWM占空比，使得剎車線圈通更強脈沖電流，調整織機開車/停車時打緯カ的大小。當織機打緯軸在打緯角度之前減少剎車這端的PWM占空比，降低剎車強度，完成打緯動作増大PWM占空比，増大剎車強度。下面分兩個部分來闡述本專利分如何修正停車痕和開車檔當發現布面開車痕與停車檔是稀檔時這說明緯紗沒打緊，也就是打緯力強度不夠，這時必須加大打緯力。加大打緯カ分兩部分，一部分是離合子系統。對于離合系統來說必須增加PWM占空比使得離合上的等效電流更大從而產生更大的吸合力，根據前面所述原理，打緯カ只與離合片壓カ成正比，所以加大吸合壓力，打緯軸的打緯カ就相應加大了 ’離合控制曲線如圖3所示。另一部分是剎車系統，對于剎車系統來說剛好與離合相反，因為當剎車片吸收太多動能這就意味著停車時的最后ー根緯紗吸收的打緯動能就越小，所以當到達剎車位置時必須降低剎車強度讓緯紗獲得更大的停車打緯力，當然剎車控制還與角度有關具體如圖4所示，當織機打緯軸還在打緯角度之前時必須降低剎車強度，當完成打緯動作后必須増大剎車強度讓織機在規定角度能完成停車動作，最后停車后用一個較小的維持電流保持剎車！當發現布面開車痕與停車檔是緊檔時其控制邏輯剛好與稀檔控制邏輯相反！總之系統最本質的一點就是控制剎車和離合上的摩擦力來調整開停車時緯紗所獲得的能量從而達到消除開車痕與停車檔的目的針對現有技術缺點本方案并不修改織機本身的系統結構，也不用添加任何機械構件，工程實現完全集中在織機控制系統而不是織機機械本身，通過在剎車和離合系統中引入PWM調制電流，從而調整剎車和離合系統的滑動摩擦力，進而改變剎車カ矩與起動カ矩。該方案不僅能解決開車痕與停車檔，而且其實現成本非常低廉。以上所述的僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域中的普通技術人員來說，在不脫離本發明核心技術特征的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍
權利要求
1.一種紡織機打緯力控制系統，其特征在于，包括剎車離合子系統、若干驅動控制子系統和控制器，其中 剎車離合子系統包括與鋼扣聯動的織機主軸、主軸聯動的摩擦盤、摩擦盤設置在電機飛輪與剎車制動板之間，并且，離合線圈設置在飛輪這一側，剎車線圈設置在剎車制動板這一側，離合線圈處于通電狀態，摩擦盤吸附于飛輪，剎車線圈處于通電狀態，摩擦盤吸附于制動板上； 所述驅動控制子系統包括剎車控制子系統和離合控制子系統，剎車控制子系統包括用于產生PWM輸出的剎車PWM發生器、IGBT驅動模塊和IGBT模塊， IGBT驅動模塊對PWM信號進行包括整形在內的PWM信號處理； IGBT模塊其輸入端連接IGBT驅動模塊、其輸出端連接所述剎車線圈，在剎車線圈上形成PWM調制過的脈沖電流； 所述離合控制子系統包括用于產生PWM輸出的離合PWM發生器、IGBT驅動模塊和IGBT模塊， IGBT驅動模塊對PWM信號進行包括整形在內的PWM信號處理； IGBT模塊其輸入端連接IGBT驅動模塊、其輸出端連接所述離合線圈，在離合線圈上形成PWM調制過的脈沖電流； 所述控制器，分別連接剎車PWM發生器和離合PWM發生器，包括緯力控制子單元，用于調整剎車PWM發生器和/或離合PWM發生器的PWM的占空比，來控制剎車和/或離合上摩擦盤的摩擦力，進而調整織機開車/停車時打緯力的大小。
2.如權利要求I所述的紡織機打緯力控制系統，其特征在于，在剎車PWM發生器/離合PWM發生器與IGBT驅動模塊之間設置光電隔離器。
3.如權利要求I所述的紡織機打緯力控制系統，其特征在于，還包括打緯角度檢測器、控制器與打緯角度檢測器相連接，還包括角度控制子單元，用于當需要調整打緯力時，通過打緯角度檢測器檢測到的打緯角度，判斷織機打緯軸還在打緯角度之前時，通過控制緯力控制子單元控制的PWM占空比小于打緯角度為O時的PWM占空比。
4.如權利要求I所述的紡織機打緯力控制系統，其特征在于，還包括輸入單元和顯示單元，所述輸入單元和顯示單元分別連接控制器，用于用戶輸入不同的占空比或電流值。
5.一種紡織機打緯力控制方法，其特征在于，包括 在紡織機的剎車離合子系統上分別設置PWM剎車控制和PWM離合控制； 當檢測到布面開車痕和停車檔是稀檔時，加大離合這邊PWM發生器的PWM占空比，使得在離合線圈上形成PWM調制過的更強脈沖電流，摩擦盤與飛輪的吸合力增大，減少甚至不產生剎車這邊PWM發生器的PWM占空比，使得剎車線圈不通電或者更弱脈沖電流，調整織機開車/停車時打緯力的大小。
6.如權利要求5所述的方法，其特征在于，包括 當檢測布面開車痕與停車檔是緊檔時，減少甚至不產生離合這邊PWM發生器的PWM占空比，使得在離合線圈上形成PWM調制過的更弱脈沖電流，摩擦盤與飛輪的吸合力減少，力口大剎車這邊PWM發生器的PWM占空比，使得剎車線圈通更強脈沖電流，調整織機開車/停車時打緯力的大小。
7.如權利要求5或6所述的方法，其特征在于，包括當織機打緯軸在打緯角度之前減少剎車這端的PWM占空比，降低剎車強度，完成打緯動作增大PWM占空比， 增大剎車強度。
全文摘要
一種紡織機打緯力控制系統和方法，該方法包括在紡織機的剎車離合子系統上分別設置PWM剎車控制和PWM離合控制；當檢測到布面開車痕和停車檔是稀檔時，加大離合這邊PWM發生器的PWM占空比，使得在離合線圈上形成PWM調制過的更強脈沖電流，摩擦盤與飛輪的吸合力增大，減少甚至不產生剎車這邊PWM發生器的PWM占空比，使得剎車線圈不通電或者更弱脈沖電流，調整織機開車/停車時打緯力的大小。本方案并不修改織機本身的系統結構，也不用添加任何機械構件，工程實現完全集中在織機控制系統而不是織機機械本身，通過在剎車和離合系統中引入PWM調制電流，從而調整剎車和離合系統的滑動摩擦力，進而改變剎車力矩與起動力矩。該方案不僅能解決開車痕與停車檔,而且其實現成本非常低廉。
文檔編號D03D51/00GK102618998SQ20121006006
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月8日 優先權日2012年3月8日
發明者戴岳堯, 李波, 胡協和, 金崇程 申請人:浙江中控電氣技術有限公司