專利名稱：用于織機輸緯器的紗線制動裝置的控制單元和調(diào)整方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于織機、尤其是劍桿織機、片梭織機和噴氣織機的輸緯器中的紗線制動裝置的控制單元以及調(diào)整方法。
背景技術(shù)：
如已知的那樣，用于紡織機械的輸緯器包括一固定鼓，在該固定鼓上卷繞有多圈紗圈，形成緯紗儲備。一旦織機要求，將紗圈從鼓上退繞，隨后通過控制紗線的張力的制動裝置并最終喂送給織機。
在可從諸如EP 1 059 375的申請人的先前的文件中已知的上述類型的輸緯器中，制動裝置通常包括呈截頭圓錐形的中空構(gòu)件，該構(gòu)件支承在彈簧的一輻式組件上的一環(huán)形支承件的中心，且偏置成其內(nèi)表面靠著紗圈從其退繞的鼓的一端。與環(huán)形支承件工作連接的一對線性致動器由具有位置控制回路和電流控制回路的控制單元驅(qū)動，該控制單元可以產(chǎn)生一個經(jīng)調(diào)制的電流作為紗線張力波動的函數(shù)，從而調(diào)整錐形筒施加在鼓上的壓力。這一組件支承在一滑塊上，該滑塊可在一可手動操作的蝸桿機構(gòu)的控制下縱向運動以調(diào)節(jié)在靜止時錐形筒施加在鼓上的靜壓力或預(yù)加負(fù)荷。因此，退繞的紗線在鼓和截頭圓錐形構(gòu)件之間行進，該構(gòu)件經(jīng)過調(diào)節(jié)地在紗線上施加所需的制動動作。
雖然以上的控制單元允許平穩(wěn)地和動態(tài)地調(diào)節(jié)制動動作，但它還有缺點，即當(dāng)諸如支承截頭圓錐形構(gòu)件的彈簧的剛度或錐形筒施加在鼓上的靜壓力之類的某些參數(shù)改變時它的精度就會大大降低，這些參數(shù)是例如基于所加工的紗線的類型、織機速度、織機高度等而選擇的。實際上，如熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員所熟知的，位置控制回路被設(shè)計成用特定的一組彈簧和預(yù)定的預(yù)加負(fù)荷值來精確地進行工作。相反，改變這些參數(shù)會導(dǎo)致補償誤差。所述參數(shù)與設(shè)計參數(shù)的差異越大，所述誤差也就越明顯。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個主要的目的是為織機輸緯器的紗線制動裝置提供一控制單元，可基于關(guān)于紗線制動裝置的可變參數(shù)、尤其是彈簧的剛度和靜壓力以自動方式調(diào)整該制動裝置，還提供有用于控制單元的設(shè)定或調(diào)整方法，該方法可以容易地實現(xiàn)自動化且只需較短的執(zhí)行時間。
將在下面變得明顯的上述目標(biāo)和其它優(yōu)點可由具有權(quán)利要求1所述的特征的控制單元達(dá)到，同時其它的權(quán)利要求給出了本發(fā)明的其它的次要優(yōu)點和特征。


現(xiàn)在將參照幾個優(yōu)選的、非排他的實施方式更加詳細(xì)地描述本發(fā)明，這些實施方式以非限定性的例子的形式顯示在附圖中，其中圖1是設(shè)置有紗線制動裝置的一般輸緯器的側(cè)視圖；圖2是分開顯示圖1所示的紗線制動裝置的立體圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的位置控制回路的方框圖，該回路適用于控制圖2所示的制動裝置；圖4示出根據(jù)本發(fā)明的在進行調(diào)整方法過程中的圖3的方框圖；圖5是關(guān)于根據(jù)本發(fā)明的控制單元的力-位置關(guān)系圖；圖6示出了在根據(jù)本發(fā)明的另一個實施方式進行調(diào)整方法期間的圖3的方框圖。
具體實施例方式
參見以上附圖，用于紡織機械的輸緯器10包括設(shè)置有傾斜輸送邊緣12a的固定鼓12，由電動機15驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)臂14在該鼓上卷繞有多圈紗圈而形成緯紗儲備RT。
平行于鼓12的軸線的固定臂17從電動機殼體突出并支承制動裝置18，該制動裝置的任務(wù)是控制從鼓上退繞的紗線的張力。
紗線制動裝置18包括支承于滑塊22上的支架20，該滑塊在可由旋鈕24操縱的蝸桿機構(gòu)(未示出)的控制下可沿固定臂17運動。在一種已知的方式中，支架20支承一對機電線性致動器26、28(圖2)，將這兩個致動器布置成其各自的驅(qū)動桿26a、28a分別在沿直徑相對的兩個位置處平行于鼓的軸線。與鼓同軸線的環(huán)形支承件30支承于驅(qū)動桿的自由端。中空的截頭圓錐形制動構(gòu)件32由彈性屈服支承裝置支承在環(huán)形支承件30的中心，該支承裝置包括彈簧34的輻式組件，每個彈簧具有固定于環(huán)形支承件的一端以及固定于與截頭圓錐形構(gòu)件32的較小的基座成一體的環(huán)36的相反一端。截頭圓錐形構(gòu)件32被布置成其較大的基座同軸線地面對鼓且被偏置成其內(nèi)表面靠著傾斜邊緣12a。機電線性致動器26、28各自裝配有位置傳感器38，每個傳感器包括一個連接于各個致動器的驅(qū)動桿的磁體40，以及一個霍爾傳感器42，該霍爾傳感器支承于磁體附近的固定位置并被連接成用來向一控制單元44發(fā)送位置信號X。每個致動器設(shè)置有一個控制單元。該控制單元可以產(chǎn)生一個經(jīng)調(diào)制的電流作為紗線張力波動的函數(shù)，從而調(diào)節(jié)錐形筒施加在鼓上的壓力。
現(xiàn)在參見圖3，控制單元44包括位置控制回路45，該回路接收來自位置控制器38的位置信號X，并將其與第一減法器塊46中的參考變量X_ref相比較，從而得到一個位置誤差Xerr。位置補償器48處理數(shù)值Xerr并輸出相應(yīng)的參考電流Iref。一內(nèi)部的電流控制回路50接收第二減法器塊52中的電流信號并將其與流過致動器的電流I相比較，從而得到電流誤差I(lǐng)err。在一個已知的方法中，將電流誤差I(lǐng)err發(fā)送給處理這一信號以得到電壓值V的電流補償器54。該電壓信號供應(yīng)給生成四個低電平引導(dǎo)信號GL1-GL4的波形生成器WFG，這四個引導(dǎo)信號驅(qū)動各個MOS場效應(yīng)晶體管Q1-Q4，通常將它們稱為MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)，這些晶體管被布置成形成引導(dǎo)各個所示致動器26、28的H形電橋58。門驅(qū)動器GD布置在波形生成器WFG和電橋58之間，從而將信號GL1-GL4轉(zhuǎn)換成與電橋58的MOSFET Q1-Q4的門電路相兼容的電壓電平G1-G4。
根據(jù)本發(fā)明的制動組件可由等效質(zhì)量彈簧系統(tǒng)來代表，該系統(tǒng)具有與運動零件、即桿26a、28a、磁體40、環(huán)形支承件30和彈簧34的質(zhì)量相對應(yīng)的等效質(zhì)量，以及有考慮了形成輻式組件的彈簧的剛度和截頭圓錐形構(gòu)件的彈性屈服數(shù)的彈性常數(shù)k。位置補償器48還包括一轉(zhuǎn)換函數(shù)，該函數(shù)作為彈性常數(shù)k的函數(shù)而變化，且該補償器是連接用來接收所示彈性常數(shù)k的變量值，該值通過在控制單元44中執(zhí)行初步的調(diào)整程序而計算得到。
如示出了根據(jù)本發(fā)明的在進行調(diào)整方法過程中的圖3的方框圖的圖4所示，通過將通過致動器的電流I乘上力的常數(shù)Kf來計算致動器所施加的驅(qū)動力Fm，常數(shù)Kf通常是為致動器而指定的，但也可以如下所述的那樣計算該值。將彈簧的預(yù)先加載的力F1從驅(qū)動力Fm中減去，從而得到應(yīng)用于以下類型轉(zhuǎn)換函數(shù)的最終的力Fr，其中力F1是在桿位于其最內(nèi)部的停止位置(靜止位置)時測量的1s2·m+s·h+k,]]>其中m是運動零件的質(zhì)量，h是系統(tǒng)的粘性摩擦系數(shù)，k是彈性常數(shù)，以及s是復(fù)合角頻率(complex pulsation)，從而得到相應(yīng)的位移X。
在本發(fā)明的第一個實施方式中，調(diào)整方法包括以下步驟a)將致動器的桿放置在相對的停止位置X1-X2之間的第一測量位置處，較佳地在對應(yīng)于桿的行程一半的測量位置X3處，致動器由附屬、慢速的位置控制回路控制，該回路具有例如1Hz的較窄的通頻帶。
b)將一寬頻帶、可變電流信號，較佳地為周期性、對稱的電流信號(例如矩形信號)疊加到用于將桿保持在測量位置X3處所需的電流i3，其中該負(fù)荷在其機械共振頻率之上被激勵。
c)計算以下的數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)的系數(shù)a0、a1、a21a0+a1/z+a2/z2]]>該函數(shù)通過熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員熟知的計算方法將通過致動器的電流與桿的位置相聯(lián)系，比如批量確定方法(例如最小二乘法)，或遞歸方法(遞歸最小二乘法)。
d)計算將越過致動器的電流與桿的位置相聯(lián)系的數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)的靜態(tài)增益，即有關(guān)z＝1，也就是說f.d.t.(z=1)=1a0+a1+a2]]>e)用熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員熟知的數(shù)值方法來計算數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)的共振頻率fris，比如用傅立葉變換，例如采用離散值。
f)通過將所測量的共振頻率的值插入數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)來計算等效系統(tǒng)的彈性常數(shù)k的值，這要根據(jù)公式s＝j(luò)2πf，從而在較低的粘性摩擦的條件下(h＝0)，k＝m*(2πfris)2，g)通過將直流電f.d.t.(z＝1)條件下的轉(zhuǎn)換函數(shù)乘上所計算得到的彈性常數(shù)k計算力常數(shù)kf的值，即kf＝k/(a0+a1+a2)h)用所計算的與之相關(guān)的參數(shù)來補償每個致動器的位置控制回路。
以上的方法可以確定致動器的等效的彈性常數(shù)k和力常數(shù)kf。
在假定致動器的力常數(shù)kf是已知的本發(fā)明的另一個實施方式中，調(diào)整方法包括a)將致動器的桿放置在十分接近最內(nèi)部的停止位置的第一測量位置X1處，在該位置處制動停止，而制動構(gòu)件在鼓上施加最小的壓力。
b)測量將桿保持在第一測量位置X1上所需的通過每個致動器的電流i1。
c)將致動器的桿放置在十分接近最外部的停止位置的第二測量位置X2處，在該位置處制動構(gòu)件在鼓上施加最大的壓力。
d)測量將桿保持在第二測量位置X2上所需的通過每個致動器的電流i2。
e)通過將致動器的力常數(shù)kf分別乘上所測得的電流值i1、i2以分別計算線性致動器在測量位置X1、X2處施加的力F1、F2。
f)通過用線性致動器在測量位置X1、X2所施加的力之間的差值除測量位置X1、X2之間的差值計算等效系統(tǒng)的彈性常數(shù)k，即F2-F1X2-X1]]>g)類似于以上的實施方式，用所計算得到的與之相關(guān)的參數(shù)來補償每個致動器的位置控制回路。
因此，以上的程序可以計算等效彈性常數(shù)k和預(yù)先加載的力F1。等效彈性常數(shù)是圖5中代表作為在等效系統(tǒng)中的位移X的函數(shù)的力F的直線的角系數(shù)(X0是彈簧處于靜止?fàn)顟B(tài)的位置)。
有利地，如圖6所示，參考變量X_ref是通過使用彈簧的制動力Fref作為主參考數(shù)值計算得到的，根據(jù)關(guān)系式X_Ref=Fref-F1k+X1]]>該關(guān)系式是從圖5中的直線得出的簡單的代數(shù)計算而得到的。這就可自動補償不同的致動器之間的差異，從而實際上可以得到相同的所需制動動作。
當(dāng)然，上述調(diào)整方法尤其適于通過計算機輔助處理技術(shù)而達(dá)到自動化，這種技術(shù)應(yīng)該是熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員所知的，例如通過將它們的程序結(jié)合在輸緯器啟動程序中，從而當(dāng)輸緯器啟動時，控制單元被自動設(shè)定至系統(tǒng)的剛度和預(yù)加負(fù)荷參數(shù)。所測量到的彈性常數(shù)k、力常數(shù)kf和預(yù)加負(fù)荷F1也可以傳統(tǒng)的方式顯示在操作人員可以看到的監(jiān)視器上，從而為操作人員提供手動調(diào)整系統(tǒng)所需的信息。
這里已經(jīng)描述了本發(fā)明的數(shù)個優(yōu)選實施方式，但是，熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員當(dāng)然也可在本發(fā)明的原理的范圍內(nèi)進行許多改變。
權(quán)利要求
1.一種用于織機輸緯器中的紗線制動裝置的控制單元，其中從輸緯器退繞的紗線(F)被壓在輸緯器的一鼓(12)和與至少一個線性致動器(26、28)工作連接的一制動構(gòu)件(32)之間，彈性屈服支承裝置(34)插在該制動構(gòu)件和該至少一個線性致動器之間，該至少一個線性致動器根據(jù)其位置而受到控制并裝備有一位置傳感器(38)，所述控制單元包括每個致動器的一位置控制回路(45)，該控制回路接收來自位置傳感器(38)的一位置信號(X)并將該信號與一第一減法器塊(46)中的一參考變量(Xref)相比較以得到一位置誤差(Xerr)；以及一位置補償器(48)，該位置補償器接收位置誤差(Xerr)并將相應(yīng)的參考電流(Iref)輸出到一電流控制回路(50)，該電流控制回路被連接成用來產(chǎn)生供應(yīng)給致動器(26、28)的一經(jīng)調(diào)整的電壓，其特征在于，所述位置補償器(48)結(jié)合有隨一等效質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的一彈性常數(shù)(k)的函數(shù)而變化的一控制轉(zhuǎn)移函數(shù)，其中質(zhì)量(m)是置于所述制動構(gòu)件(32)和至少一個線性致動器之間的運動零件的質(zhì)量，而彈性常數(shù)基本上與所述彈性屈服支承裝置(34)的彈性常數(shù)相匹配，以及，所述位置補償器(48)被連接成用來接收所述彈性常數(shù)(k)的變量值，該值是通過在控制單元(44)中進行一初步調(diào)整程序而計算得到的。
2.如權(quán)利要求1所述的控制單元，其特征在于，所述參考變量(X_ref)是通過使用參考制動力(Fref)作為主參考值根據(jù)以下關(guān)系式計算得到的X_Ref=Fref-F1k+X1]]>其中Fref是所述的參考制動力，X1是致動器停止的第一停止位置，k是彈性常數(shù)，以及F1是在第一停止位置X1附近由致動器施加的力。
3.一種用于權(quán)利要求1所述的控制單元的調(diào)整方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a)將致動器的桿放置在致動器的相對的停止位置(X1-X2)之間的一測量位置(X3)處，致動器由一附屬的位置控制回路控制，該回路具有相對較窄的通頻帶；b)將具有相對較寬頻帶的一可變電流信號疊加到將致動器保持在測量位置(X3)處所需的電流(i3)，由此該負(fù)荷在其機械共振頻率之上被激勵；c)計算以下的數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)的系數(shù)a0、a1、a21a0+a1/z+a2/z2]]>該函數(shù)將通過致動器的電流與桿的位置相聯(lián)；d)根據(jù)以下的關(guān)系式計算將通過致動器的電流與桿的位置相聯(lián)的數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)的靜態(tài)增益、即z＝1f.d.t.(z=1)=1a0+a1+a2]]>e)計算數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)的共振頻率(fris)；f)通過將共振頻率(fris)的值插入數(shù)值轉(zhuǎn)移函數(shù)、根據(jù)公式s＝j(luò)2πf來計算等效系統(tǒng)的彈性常數(shù)(k)的值；g)通過將直流電f.d.t.(z＝1)條件下的數(shù)值轉(zhuǎn)換函數(shù)乘上所計算得到的彈性常數(shù)(k)計算力常數(shù)的值，即kf＝k/(a0+a1+a2)h)用相關(guān)的參數(shù)來補償每個致動器的位置控制回路。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述測量位置(X3)與致動器的行程的一半相對應(yīng)。
5.一種用于權(quán)利要求1所述的控制單元的調(diào)整方法，其特征在于，該方法包括以下步驟a)將致動器的桿放置在十分接近一第一停止位置的一第一測量位置(X1)處，在該位置處制動停止，而制動構(gòu)件在鼓上施加最小的壓力；b)測量將桿保持在第一測量位置(X1)上所需的通過致動器的電流(i1)；c)將致動器的桿放置在十分接近一第二停止位置的一第二測量位置(X2)處，在該位置處制動構(gòu)件在鼓上施加最大的壓力；d)測量將桿保持在第二測量位置(X2)上所需的通過致動器的電流(i2)；e)通過以一致動器所具有的力常數(shù)(kf)乘所測得的電流值(i1、i2)以分別計算線性致動器在測量位置(X1、X2)處施加的力(F1、F2)；f)通過用線性致動器在測量位置(X1、X2)所施加的力之間的差值除以測量位置(X1、X2)之間的差值計算等效系統(tǒng)的彈性常數(shù)(k)，即F2-F1X2-X1]]>g)用所確定的參數(shù)k來補償位置控制回路。
全文摘要
從輸緯器退繞的紗線被壓在一鼓和由彈性裝置與兩個線性致動器連接的一制動構(gòu)件之間，線性致動器受位置控制并裝備有位置傳感器。一位置控制回路接收來自傳感器的一位置信號并將該信號與一第一減法器塊中的一參考變量相比較以得到一位置誤差。一位置補償器接收位置誤差并將相應(yīng)的參考電流輸出到一電流控制回路，該電流控制回路被連接成用來產(chǎn)生供應(yīng)致動器的一電壓。位置補償器結(jié)合有隨一等效質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的一彈性常數(shù)的函數(shù)而變化的一控制轉(zhuǎn)移函數(shù)，其中質(zhì)量是置于所述制動構(gòu)件和致動器之間的運動零件的質(zhì)量，而彈性常數(shù)與彈性裝置的彈性常數(shù)相匹配。位置補償器被連接成用來接收彈性常數(shù)的變量值，該值是通過在控制單元中進行一初步調(diào)整程序而計算得到的。
文檔編號G05B19/02GK1896356SQ20061010571
公開日2007年1月17日 申請日期2006年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月14日
發(fā)明者G·安得里亞, G·盧卡 申請人:愛吉爾電子股份公司