一種條并卷機及其控制方法
【專利摘要】本發明提出了一種條并卷機，包括：棉卷部件、卷繞羅拉、成卷羅拉、卷繞力閉環控制系統和角度閉環控制系統；成卷羅拉通過同步帶與卷繞羅拉聯動；棉卷部件設置在成卷羅拉與卷繞羅拉之間，并與卷繞力閉環控制系統相連；卷繞力閉環控制系統一端與棉卷部件連接，另一端與角度閉環控制系統相連。本發明還提出了一種條并卷機的控制方法，卷繞力和成卷力能夠分別調整，棉卷質量容易控制，可以進一步提高卷繞速度，具有更高的生產效率。
【專利說明】一種條并卷機及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及纖維紡織工藝【技術領域】，尤其涉及一種條并卷機及其控制方法。
【背景技術】
[0002]目前條并卷工藝中，采用如附圖1所示的棉卷成形過程。圖1中:H)為氣缸產生的對棉卷部件中心的拉力。Fl為卷繞羅拉與棉卷之間的壓力，即卷繞力，方向在卷繞羅拉與棉卷中心的連線上。F2為成卷羅拉對棉卷的壓力，即成卷力，方向在成卷羅拉與棉卷部件中心的連線上。其中，Fl的大小決定了棉卷的松緊。F2的大小決定了棉卷每層間是否光滑和“粘連”，是否滿足精梳機對棉卷質量的要求。
[0003]眾所周知，條并卷聯合機棉卷的成型好壞和精梳條的質量密切相關，棉卷成型的好壞由加壓機構和所加壓力決定。在棉卷卷繞過程中，如果棉卷壓力過大,將發生粘卷和棉網重量不勻，如果棉卷壓力過小，會造成棉卷過松。現有技術中，條并卷機只設有單個氣缸17，只能通過單個氣缸17調節H)的大小，并同時改變Fl和F2。但是在調節H)時，往往無法同時滿足卷繞力Fl和成卷力F2的要求，因此只能選擇一個折中的方案。不僅影響了棉卷的質量，而且也影響了成卷的速度。
[0004]為了克服現有技術中，條并卷工藝過程無法同時滿足卷繞力和成卷力的要求等缺陷，需要提出一種新的條并卷機結構，及其控制方法。
【發明內容】
[0005]本發明提出了一種條并卷機，包括成卷羅拉2、棉卷部件3、卷繞羅拉4、卷繞力閉環控制系統和角度閉環控制系統。
[0006]其中，所述成卷羅拉通過同步帶與所述卷繞羅拉聯動；所述棉卷部件設置在所述成卷羅拉與所述卷繞羅拉之間，并與所述卷繞力閉環控制系統相連；所述卷繞力閉環控制系統一端與所述棉卷部件連接，另一端與所述角度閉環控制系統相連。
[0007]本發明提出的條并卷機，所述卷繞力閉環控制系統包括:力控制擺動臂、力控制螺母、力傳感器、力控制絲杠和力控制伺服電機；所述力控制擺動臂一端與所述棉卷部件連接，另一端通過所述力控制螺母與所述力控制絲杠連接；所述力傳感器設置在所述力控制擺動臂上，并通過所述力控制螺母固定；所述力控制絲杠與所述力控制伺服電機連接；所述力控制伺服電機與所述角度閉環控制系統連接。
[0008]本發明提出的條并卷機，所述角度閉環控制系統包括:角度控制擺動臂、套筒、角度控制螺母、角度控制絲杠、角度控制伺服電機、角度固定支承和力控制支撐；所述套筒一端通過所述角度控制螺母與所述角度控制絲杠固定，另一端與所述卷繞力閉環控制系統連接；所述角度控制絲杠與所述角度控制伺服電機連接；所述角度控制伺服電機設置在所述角度固定支承上；所述角度控制擺動臂一端與所述卷繞力閉環控制系統，另一端與所述力控制支撐連接。
[0009]本發明提出的條并卷機中，成卷羅拉2、棉卷部件3、卷繞羅拉4與現有條并卷機中成卷羅拉、棉卷部件、卷繞羅拉相同。
[0010]本發明提出了一種條并卷機的控制方法，包括以下步驟:
[0011]步驟一:設定條并卷成形過程中的卷繞力和成卷力；
[0012]步驟二:根據設定的卷繞力和所述成卷力，通過運動仿真可以得到隨棉卷直徑增加每一采樣時刻所述棉卷部件中心所需的拉力的大小值與角度值B曲線；
[0013]步驟三:根據所述拉力的大小值，卷繞力閉環控制系統調整所述拉力的大小；
[0014]步驟四:根據所述拉力的角度值，角度閉環控制系統調整所述角度值。
[0015]本發明提出的條并卷機的控制方法中，步驟二中，所述拉力的大小值和角度值是由用戶給定卷繞力和成卷力，通過運動仿真可以得到隨棉卷直徑增加每一采樣時刻所述棉卷部件中心所需的拉力的大小值與角度值曲線。
[0016]本發明提出的條并卷機的控制方法中，步驟三中，力傳感器檢測拉力的實際值并反饋給控制系統，控制系統通過與拉力的設定值比較，通過PID運算后，自動控制力伺服電機，使拉力的實際值與設定值之間的誤差控制在3 %以內。
[0017]本發明提出的條并卷機的控制方法中，設定的卷繞力和成卷力既可以為定值、也可為隨棉卷直徑變化的曲線值。
[0018]本發明提出的條并卷機的控制方法中，采樣周期為1ms。
[0019]本發明提出的條并卷機的控制方法中，卷繞力和成卷力能夠分別調整:所述棉卷松，則可增加所述卷繞力Fl的大小；若棉卷緊，則可減少所述卷繞力Fl的大小；棉卷若有粘卷現象，則可減少所述成卷力F2的大小；棉卷層間若有氣泡，則可增加所述成卷力F2的大小。同時，由于卷繞力Fl和成卷力F2能夠分別調整，棉卷質量容易控制，可以進一步提高卷繞速度，具有更高的生產效率。
[0020]本發明是在條并卷工藝棉卷成形過程中，可以根據棉卷質量，分別控制卷繞力和成卷力，達到分別調整成卷壓力和卷繞壓力的目的。通過用戶給定的卷繞力和成卷力，計算出棉卷成形過程中，每一采樣時刻棉卷中心所需拉力的大小和方向(角度)，并通過力閉環控制系統和角度閉環控制系統，分別實現棉卷中心所需的拉力大小和方向(角度)的控制，達到分別控制卷繞力和成卷力的目的。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0021]圖1為現有技術中并卷工藝過程的控制設備的結構示意圖。
[0022]圖2為本發明條并卷機的結構示意圖。
[0023]圖3為本發明條并卷機的控制方法的流程圖。
[0024]圖4為本發明條并卷機的控制方法中步驟三的控制圖。
[0025]圖5a為本發明條并卷工藝過程中棉卷中心所需拉力大小的曲線圖。
[0026]圖5b為本發明條并卷工藝過程中棉卷中心所需拉力角度的曲線圖。
【具體實施方式】
[0027]結合以下具體實施例和附圖，對發明作進一步的詳細說明。實施本發明的過程、條件、實驗方法等，除以下專門提及的內容之外，均為本領域的普遍知識和公知常識，本發明沒有特別限制內容。
[0028]圖1至圖2中，1-同步帶，2-成卷羅拉，3-棉卷部件，4_卷繞羅拉，5_力控制擺動臂，6-力控制螺母，7-力傳感器，8-力控制絲杠，9-力控制伺服電機，10-角度控制擺動臂，11-套筒，12-角度控制螺母，13-角度控制絲杠，14-角度控制伺服電機，15-角度固定支承，16-力控制支承，17-氣缸。
[0029]如圖2所示，本發明提出的條并卷機，包括:成卷羅拉2、棉卷部件3、卷繞羅拉4、卷繞力閉環控制系統和角度閉環控制系統。
[0030]其中，成卷羅拉2通過同步帶I與卷繞羅拉4聯動；棉卷部件3設置在成卷羅拉2與卷繞羅拉4之間，并與卷繞力閉環控制系統相連；卷繞力閉環控制系統一端與棉卷部件3連接，另一端與角度閉環控制系統相連。
[0031]本發明中，卷繞力閉環控制系統包括:力控制擺動臂5、力控制螺母6、力傳感器7、力控制絲杠8和力控制伺服電機9 ;力控制擺動臂5 —端與棉卷部件3連接，另一端通過力控制螺母6與力控制絲杠8連接；力傳感器7設置在力控制擺動臂5上，并通過力控制螺母6固定；力控制絲杠8與力控制伺服電機9連接；力控制伺服電機9與角度閉環控制系統連接。
[0032]本發明中，角度閉環控制系統包括:角度控制擺動臂10、套筒11、角度控制螺母12、角度控制絲杠13、角度控制伺服電機14、角度固定支承15和力控制支撐16 ;套筒11 一端通過角度控制螺母12與角度控制絲杠13固定，另一端與卷繞力閉環控制系統連接；角度控制絲杠13與角度控制伺服電機14連接；角度控制伺服電機14設置在角度固定支承15上；角度控制擺動臂10 —端與卷繞力閉環控制系統，另一端與力控制支撐16連接。
[0033]如圖3所示，本發明提出的條并卷機的控制方法，包括以下步驟:
[0034]步驟一:設定條并卷成形過程中的卷繞力Fl和成卷力F2 ；
[0035]步驟二:根據設定的卷繞力Fl和成卷力F2，帶入CAF仿真軟件得到隨棉卷直徑增加的每一采樣周期棉卷部件3中心所需的拉力H)的大小值與角度值B ；
[0036]步驟三:根據拉力H)的大小值，卷繞力閉環控制系統調整拉力H)的大小；
[0037]步驟四:根據拉力H)的角度值B，角度閉環控制系統調整角度值B。
[0038]本發明提出的條并卷機的控制方法中，設定的卷繞力Fl和成卷力F2既可以為定值、也可為隨棉卷直徑變化的曲線值,通過運動仿真可以得到隨棉卷直徑增加每一采樣時刻棉卷部件3中心所需的拉力H)的大小值與角度值B曲線。
[0039]本發明提出的條并卷機的控制方法中，棉卷的采樣周期為1ms，拉力H)的大小與角度可單獨調整或同時調整。
[0040]本發明提出的條并卷機的控制方法中，力傳感器7檢測拉力H)的實際值并反饋給控制系統。
[0041 ] 控制系統通過與拉力H)設定值比較，通過PID運算后，自動控制力伺服電機9，使拉力H)的實際值與拉力H)設定值之間的誤差控制在3%以內。
[0042]實施例1
[0043]本實施例中的條并卷機，包括:成卷羅拉2、棉卷部件3、卷繞羅拉4、卷繞力閉環控制系統和角度閉環控制系統。
[0044]其中，成卷羅拉2通過同步帶I與卷繞羅拉4同步轉動，成卷羅拉2決定了棉卷每層間是否光滑和“粘連”，成卷壓力大則棉卷會出現粘卷現象，卷繞壓力小則棉卷的層間會出現氣泡。卷繞羅拉4決定了棉卷的松緊，卷繞壓力大則棉卷緊，卷繞壓力小則棉卷松。棉卷部件3設置在成卷羅拉2與卷繞羅拉4之間偏上方，并與卷繞力閉環控制系統相連，用來將棉層卷在棉卷軸上做成棉卷。卷繞力閉環控制系統一端與棉卷部件3連接，另一端與角度閉環控制系統相連，用來調整棉卷部件中心拉力H)的大小。角度閉環控制系統，用來調整棉卷部件中心拉力H)的方向(角度)。
[0045]本實施例中，卷繞力閉環控制系統包括:力控制擺動臂5、力控制螺母6、力傳感器
7、力控制絲杠8和力控制伺服電機9。
[0046]其中，力控制擺動臂5 —端與棉卷部件3連接，另一端通過力控制螺母6與力控制絲杠8連接。力傳感器7設置在力控制擺動臂5上，并通過力控制螺母6固定，用來測量拉力H)的大小。力控制絲杠8與力控制伺服電機9連接,用來傳動。力控制伺服電機9與角度閉環控制系統連接。本實施例中，角度閉環控制系統包括:角度控制擺動臂10、套筒11、角度控制螺母12、角度控制絲杠13、角度控制伺服電機14、角度固定支承15和力控制支撐16。套筒11 一端通過角度控制螺母12與角度控制絲杠13固定，另一端與卷繞力閉環控制系統連接。角度控制絲杠13與角度控制伺服電機14連接，用來傳動。角度控制伺服電機14設置在角度固定支承15上。角度控制擺動臂10 —端與卷繞力閉環控制系統，另一端與力控制支撐16連接。
[0047]本發明中，成卷羅拉2、棉卷部件3、卷繞羅拉4與現有條并卷機中棉卷部件、卷繞羅拉、成卷羅拉相同。
[0048]實施例2
[0049]本實施例中，設定的卷繞力Fl和成卷力F2，通過運動仿真可以得到隨棉卷直徑D增加時，在每一采樣時刻，所述棉卷部件3中心所需的拉力H)的大小值曲線與角度值B曲線。
[0050]如圖5a和圖5b所示，采樣周期為1ms，設定的卷繞力Fl和成卷力F2分別為2500kgf和1800kgf,通過運動仿真，當棉卷直徑增加時,得到所需的拉力FO的曲線，以及角度值B的曲線，卷繞力閉環控制系統調和角度閉環控制系統分別根據曲線調整拉力H)的大小和方向。圖5a中，豎軸為kgf，橫軸為采樣點；圖5b中，豎軸為角度值，橫軸為采樣點。
[0051]如圖4所示，本實施例中，力傳感器7將檢測的拉力H)實際值并反饋給控制系統，控制系統通過與拉力H)設定值比較，通過PID運算后，自動控制力伺服電機9，使拉力H)實際值與設定值之間的誤差控制在3%以內。
[0052]本發明通過調整棉卷中心所需拉力的大小和方向(角度)實現了分別控制卷繞力和成卷力的期望，達到了分別調整成卷壓力和卷繞壓力的目的，避免了棉卷成形過程中出現的粘連或有氣泡的情況，使得棉卷質量可控，本發明進一步提高了卷繞速度，具有更高的生產效率。
[0053]本發明的保護內容不局限于以上實施例。在不背離發明構思的精神和范圍下，本領域技術人員能夠想到的變化和優點都被包括在本發明中，并且以所附的權利要求書為保護范圍。
【權利要求】
1.一種條并卷機，其特征在于，包括:成卷羅拉(2)、棉卷部件(3)、卷繞羅拉(4)、卷繞力閉環控制系統和角度閉環控制系統； 所述成卷羅拉(2)通過同步帶(I)與所述卷繞羅拉(4)聯動； 所述棉卷部件(3)設置在所述成卷羅拉(2)與所述卷繞羅拉(4)之間，并與所述卷繞力閉環控制系統相連； 所述卷繞力閉環控制系統一端與所述棉卷部件(3)連接，另一端與所述角度閉環控制系統相連。
2.如權利要求1所述的條并卷機，其特征在于，所述卷繞力閉環控制系統包括:力控制擺動臂(5)、力控制螺母(6)、力傳感器(7)、力控制絲杠(8)和力控制伺服電機(9)； 所述力控制擺動臂(5) —端與所述棉卷部件(3)連接，另一端通過所述力控制螺母(6)與所述力控制絲杠(8)連接； 所述力傳感器(7)設置在所述力控制擺動臂(5)上，并通過所述力控制螺母(6)固定； 所述力控制絲杠(8)與所述力控制伺服電機(9)連接； 所述力控制伺服電機(9)與所述角度閉環控制系統連接。
3.如權利要求1所述的條并卷機，其特征在于，所述角度閉環控制系統包括:角度控制擺動臂(10)、套筒(11)、角度控制螺母(12)、角度控制絲杠(13)、角度控制伺服電機(14)、角度固定支承(15)和力控制支撐(16)； 所述套筒(11) 一端通過所述角度控制螺母(12)與所述角度控制絲杠(13)固定，另一端與所述卷繞力閉環控制系統連接； 所述角度控制絲杠(13)與所述角度控制伺服電機(14)連接； 所述角度控制伺服電機(14)設置在所述角度固定支承(15)上； 所述角度控制擺動臂(10) —端與所述卷繞力閉環控制系統，另一端與所述力控制支撐(16)連接。
4.一種如權利要求1所述的條并卷機的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟一:設定條并卷成形過程中的卷繞力(Fl)和成卷力(F2)； 步驟二:根據設定的所述卷繞力(Fl)和所述成卷力(F2)，通過運動仿真得到隨棉卷直徑增加的每一采樣時刻所述棉卷部件(3)中心所需的拉力(FO)的大小值與角度值(B)曲線.步驟三:根據所述拉力(FO)的大小值，卷繞力閉環控制系統調整所述拉力(FO)的大小; 步驟四:根據所述拉力(FO)的角度值(B)，角度閉環控制系統調整所述拉力(FO)的角度。
5.如權利要求4所述的條并卷機的控制方法，其特征在于，設定的所述卷繞力(Fl)和所述成卷力(F2)為定值或為隨棉卷直徑變化的曲線。
6.如權利要求4所述的條并卷機的控制方法，其特征在于，所述棉卷的采樣周期為Ims0
7.如權利要求4所述的條并卷機的控制方法，其特征在于，所述拉力(FO)的大小與角度可單獨調整或同時調整。
8.如權利要求4所述的條并卷機的控制方法，其特征在于，卷繞力閉環控制系統中，力傳感器(7)檢測所述拉力(FO)的實際值，通過控制系統運算后，自動調整力控制伺服電機(9)，減少誤差。
【文檔編號】D01G27/02GK104178855SQ201410396996
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月13日 優先權日:2014年8月13日
【發明者】李從心, 陳寧寧, 沈輝, 朱開玉, 毛祖秋, 鄒澤明, 張貴寶 申請人:上海華鳶機電有限公司