ПРЯДИЛЬНАЯ МАШИНА Российский патент 1996 года по МПК D01H4/00 

Изобретение относится к прядильному производству текстильной промышленности, а именно к машинам пневмомеханического способа прядения и им подобным.

Известны пневмомеханические прядильные машины ("Безверетенное прядение", пер.с чешского, М. Легк. индустрия, 1981 г. стр. 80), содержащие рабочие органы, оснащенные групповым приводом в виде различного типа редукторов, а наладка технологического режима производится сменными шестернями и шкивами.

Основной недостаток машин заключается в отсутствии возможности быстрого и простого изменения режимов работы основных рабочих органов, трудоемкости обслуживания сложных механических систем, в больших энергозатратах на привод дополнительных механизмов и большом количестве источников шума и вибрации. Кроме того, недостаток заключается в том, что в механизме мотки нитеводительная штанга кинематически связана с мотальным валом, что не позволяет оперативно управлять процессом наматывания, предотвратить образование жгутовой намотки и поддерживать заданную плотность паковки по ее длине. При крашении пряжи приходится применять дополнительную перемотку паковки на мотальных машинах.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является выбранная в качестве прототипа, прядильная машина (а.с. СССР N 1520156, кл. Д 01 H 4/00, 1989 г.), содержащая рабочие органы, каждый из которых оснащен индивидуальным или групповым электроприводом, снабженным регулируемым выпрямителем, коммутатором, программным блоком задания скоростей, датчиком скоростей, электронными ключами, преобразователем для регулирования частоты вращения рабочих органов.

Частота вращения рабочих органов регулируется изменением частоты или средней величины напряжения электродвигателей с помощью индивидуальных преобразователей, установленных на каждом электродвигателе с управлением от центрального микропроцессора. Регулирование частоты вращения рабочих органов осуществляется путем сравнения в микропроцессоре заданной и фактической частот вращения, полученных от датчиков скорости, кинематически связанных с роторами электродвигателей. Основным недостатком прототипа является отсутствие возможности управления процессом образования паковки с заданными параметрами из-за жесткой кинематической связи между мотальным валом и нитеводильной штангой, приводимых одним электродвигателем. Такая конструкция не позволяет оперативно управлять такими параметрами, как угол раскладки, плотность намотки по длине паковки, плотность торцов паковки, ее форма и т.д. Кроме того, приходится применять дополнительные приспособления для вывода нити из зоны действия нитенаправителей во время запрядки машины, чтобы исключить воздействие нитенаправителей на нить, поскольку прочность ее при запрядке ниже, чем при стабилизации процесса.

Недостатком является необходимость применения сложных кулачковых раскладочных механизмов, наличие больших вращающихся по сложному закону масс, что ухудшает динамические свойства привода, особенно при пуске машины.

Другим недостатком является то, что регулирование частоты вращения рабочих органов производится центральным микропроцессором, который поочередно получает информацию от датчиков скорости электродвигателей и производит регулирование частоты их вращения. Поскольку число электродвигателей велико (минимальное количество 6 на одну сторону), то в интервале опроса и регулирования одного электродвигателя, работа других двигателей не контролируется, что может привести к искажению технологического процесса, приводящего к повышению неровноты пряжи и обрывности.

Контроль скоростей рабочих органов по частоте вращения роторов электродвигателей, приводимых эти органы, снижает качество регулирования технологического процесса, поскольку некоторые рабочие органы как прядильные роторы или расчесывающие валики ввиду их многочисленности на машине обычно приводятся плоскоременной передачей. При этом валики или роторы, находящиеся в противоположном конце от электродвигателя, снижают частоту своего вращения на 10-15% а при пуске машины запаздывают с набором номинальной частоты, что приводит к нарушению технологического процесса. Недостаток прототипа заключается в том, что управление работой электродвигателей осуществляется центральным управляющим устройством вне зависимости от работы какого-либо рабочего органа, по которому можно спроектировать простой и удобный алгоритм управления машиной как при ее пуске, так и в стационарном режиме. Использование в регулируемом приводе преобразователей частоты или напряжения приводит к завышению установочной мощности электродвигателей из-за перегрева их обмоток, возникающего от дополнительных частот или напряжений, создаваемых преобразователями, что увеличивает энергозатраты на привод.

В основу изобретения поставлена задача улучшения качества вырабатываемой продукции, упрощения конструкции машины и контроля технологических параметров.

Задача решается тем, что в прядильной машине, содержащей рабочие органы, включающие прядильные роторы и расчесывающие валики с групповым управляемым электроприводом, питающие и выпускные валы, оснащенные управляемыми электроприводами, механизмы мотки с нитеводительными штангами, снабженные мотальными валами с управляемым электроприводом, датчики контроля технологических параметров, согласно изобретению, нитеводительные штанги механизмов мотки снабжены индивидуальными управляемыми электроприводами, электроприводы рабочих органов оснащены микроЭВМ, электрически связанными с датчиками контроля технологических параметров, размещенными на рабочих органах, причем микроЭВМ электрически связаны с микроЭВМ электропривода выпускного вала, которая снабжена блоком индикации и управления.

При этом микроЭВМ электропривода нитеводительной штанги электрически связана с датчиком положения мотального вала. Каждый управляемый электропривод содержит бесконтактный вентильный электродвигатель, обмотка статора которого электрически связана через микроЭВМ с датчиками контроля технологических параметров соответствующих рабочих органов.

Каждая микроЭВМ через коммутатор связана с блоком индикации и управления с клавиатурой для ввода параметров пуска и останова машины и управления технологическим процессом.

Снабжение нитеводительной штанги управляемым электроприводом позволяет улучшить качество намотки, стабилизировать плотность паковки по ее длине, разуплотнить торцы паковки за счет изменения при работе машины угла раскладки, а также упростить конструкцию машины за счет исключения кулачковых раскладочных механизмов. Поскольку датчики технологических параметров размещены непосредственно на рабочих органах, повышается качество технологического процесса и как следствие качество вырабатываемой пряжи.

Связь всех микроЭВМ с микроЭВМ выпускного вала позволяет централизованно управлять технологическим процессом, применяя алгоритм управления в функции работы выпускного вала, скорость которого определяет производительность машины и через нее как через постоянную величину можно функционально описать остальные технологические параметры, такие как коэффициент крутки, вытяжку и т. д. Электрическая связь микроЭВМ привода нитеводительной штанги с датчиком положения мотального вала позволяет стабилизировать процесс наматывания и исключить влияние натяжения нити на угол раскладки ее на паковке.

Применение в качестве управляемых электродвигателей вентильных двигателей, у которых обмотки статора через микроЭВМ электрически связаны с датчиками технологических параметров, позволяет упростить систему управления машиной, исключив регулируемые выпрямители и преобразователи, что снижает энергозатраты и упрощает схему управления машиной. Оснащение всех микроЭВМ клавиатурой для корректировки технологических параметров позволяет оперативно и независимо корректировать отдельные этапы технологического процесса, что упрощает управление машиной.

На фиг. 1 показана функциональная схема машины; на фиг. 2 блок-схема станции управления рабочими органами; на фиг. 3 часть блок-схемы управления выпускными, мотальными валами, нитераскладчиком.

Прядильная машина содержит мотальный вал 1 с паковками 2, управляемый электродвигателем 3, оснащенный датчиком 4 положения ротора, штангу 5 с нитераскладчиком 6, приводимую от управляемого электродвигателя 7, оснащенного датчиком 8 положения его ротора, винтовой механизм 9 для привода штанги 5, выпускной вал 10 с управляемым электродвигателем 11, датчиком 12, прядильные роторы 13, оснащенные датчиками 14, электродвигатель 15 для привода роторов 13, дискретизирующие устройства в виде расчесывающих валиков 16, оснащенных датчиками 17, приводимых управляемым электродвигателем 18, питающий вал 19, приводимый электродвигателем 20 с датчиком 21, тазы 22 для ленты, станцию управления 23 машиной. Станция управления 23 содержит (фиг. 2) силовые блоки 24, 25, 26, 27, 28, 29 для питания управляемых электродвигателей 3, 7, 11, 15, 18, 20, электрически связанные с микроЭВМ 30, 31, 32, 33, 34, 35, коммутатор 36, электрически связанный со всеми микроЭВМ, блок 37 индикации и управления, причем микроЭВМ 30, управляющая движением выпускного вала 10, имеет с коммутатором 36 обратную связь. МикроЭВМ 30, 31, 32, 33, 34, 35 электрически связаны с соответствующими датчиками 12, 4, 8, 14, 17, 21 управляемых электродвигателей 11, 3, 7, 15, 18, 20. МикроЭВМ 30 также электрически связана с микроЭВМ 31, 32, 33, 34, 35.

На фиг. 3 показан вариант части блок-схемы, где микроЭВМ 32, управляющая движением нитеводильной штанги 5, имеет электрическую связь 38 с датчиком 4 мотального вала.

Поскольку управляемые электродвигатели 3, 7, 11, 20 жестко связаны с приводимыми рабочими органами 1, 5, 10, 19, датчики 4, 8, 12, 21 положения этих рабочих органов могут быть установлены непосредственно на валах электродвигателей. В связи с тем что прядильные роторы 13 и расчесывающие валики 6 обычно приводятся от групповых электродвигателей 15, 18 с помощью ременной или подобной ей передачи, частота вращения этих рабочих органов меньше теоретической из-за скольжения шкивов рабочих органов относительно ремня, причем, чем дальше от ведущего шкива, тем величина скольжения больше. Поэтому датчики 14, 17 должны быть размещены вдоль машины так, чтобы микроЭВМ 33 и 34 при управлении приводами 15, 18 оперировали средней интегральной частотой вращения этих рабочих органов, например, по одному датчику на секцию машины.

Машина работает следующим образом. Питающие валы 19 подают волокнистую ленту из тазов 22 в зону действия дискретизирующего устройства в виде валиков 16, которые разъединяют ленту на отдельные волокна, поступающие на сборную поверхность роторов 13 за счет создаваемого роторами 13 разряжения. На сборной поверхности образуется пряжа, которая отводится выпускными валами 10 и с помощью штанги 5 с нитераскладчиками 6 раскладывается вдоль паковки 2. Паковка фрикционным способом приводится во вращение мотальным валом 1. Штанга 5 имеет индивидуальный управляемый электродвигатель 7, ротор которого совершает возвратно-вращательное движение на заданный угол, определяемый датчиком 8 положения ротора. Управляя законом движения штанги 5 с помощью микроЭВМ 32 (фиг. 2), можно легко получить качественную паковку с заданной плотностью путем изменения угла раскладки нити на паковке по заданной в микроЭВМ программе в течение цикла раскладки. Кроме того, в программу микроЭВМ 32 можно заложить такой алгоритм, который позволит в течение нескольких циклов раскладки (10 20) плавно изменять угол раскладки, устраняя возможности образования жгутовой намотки. Так как датчик 8 электрически связан с микроЭВМ 32, то через коммутатор 36 на блоке 37 индикации и управления можно оперативно контролировать технологические параметры процесса намотки. Электрическая связь 38 микроЭВМ 32 с датчиком 4 мотального вала 1 (фиг. 3) позволяет исключить нарушение процесса мотки, возникающее из-за динамических изменений в частоте вращения мотального вала 1.

Перед началом работы машины от блока 37 индикации управления в память микроЭВМ 30, 31, 32, 33, 34, 35 вводятся параметры работы соответствующих управляемых электродвигателей 11, 3, 7, 15, 18, 20 в стационарном режиме, обеспечивающие их движение в функции частоты вращения выпускного вала 10, по которой задаются все технологические параметры работы машины: крутка пряжи, вытяжка, угол раскладки, частота вращения питающих, мотальных валов и прядильных роторов. Кроме того, в микроЭВМ 30 через блок 36 поступает команда на пуск машины, после которой в определенной последовательности запускаются ее рабочие органы. При нажатии на кнопку пуск микроЭВМ 30 в соответствии с заложенной в ней программой запускает электродвигатель 15, частота вращения ротора которого увеличивается в соответствии с алгоритмом пуска до заданной частоты запрядки машины и выдерживается на этой частоте в течении всего процесса запрядки. После этого микроЭВМ 30 запускает электродвигатель 18 привода расчесывающих валиков и через определенный промежуток времени в соответствии с программой запускается электродвигатель 20 привода питающих валов, а затем одновременно электродвигатели 3 и 11 выпускных 10 и мотальных 1 валов в обратном направлении с целью подачи в камеру роторов 13 конца нити для осуществления присучки. Поворот выпускных и мотальных валов на заданный угол, а также закон изменения угла поворота контролируются датчиками 4, 12. Осуществив поворот на заданный угол, двигатели 3 и 11 синхронно пускаются в прямом направлении до рабочей частоты, одновременно микроЭВМ 30 дает команду микроЭВМ 33 на вывод электродвигателя 15 на заданную технологическим процессом частоту вращения, и процесс прядения стабилизируется. Через заданное время микроЭВМ 30 дает команду микроЭВМ 32 запустить по заданной программе электродвигатель 7 привода нитеводительной штанги 5, и раскладка нити на паковке 2 осуществляется по программе, заложенной в микроЭВМ 32. В стационарном режиме все микроЭВМ 30, 31, 32, 33, 34, 35 контролируют работу всех рабочих органов по датчикам 4, 8, 12, 14, 17, 21 в соответствии с заложенными в них алгоритмами.

Останов машины также производится по определенной программе, заложенной в микроЭВМ 30 и 34. Сначала микроЭВМ 30 подает команду на останов электродвигателя 18 привода расчесывающих валиков 16, затем на останов электродвигателей 3, 7, 11 привода выпускных 10 и мотальных 1 валов и электродвигателя нитеводительной штанги 5, а затем электродвигателя 15 привода роторов 13.

Ввод и изменение в процессе работы параметров работы машины осуществляется через оперативную память микроЭВМ 30 с помощью блока 37 управления и коммутатор. МикроЭВМ 30 передает отдельные из этих параметров в микроЭВМ 31, 32, 33, 34, 35. Последние через коммутатор 36 могут передавать информацию о ходе технологического процесса на блоке индикации и управления 37.

МикроЭВ 30 периодически опрашивает датчики рабочих органов о состоянии режима или нарушении его и в случае каких-либо отказов останавливает машину по циклу останова. Управление работой электродвигателей 3, 7, 11, 15, 18, 20 от соответствующих микроЭВМ производится силовыми блоками 24, 25, 26, 27, 28, 29, в состав которых входит необходимая аппаратура для создания нормальной работы электродвигателей. В связи с тем что в качестве управляемых электроприводов используются следящие электропривода, замкнутые через микроЭВМ по сигналу датчика, установленного на рабочем органе, исключаются какие-либо нарушения технологического режима, поскольку любое отклонение в частоте вращения какого-либо рабочего органа практически мгновенно микроЭВМ устраняется. Это особенно важно для таких рабочих органов, приводимых от ременной передачи, как прядильные роторы 13 и расчесывающие валики 14, частота вращения которых отличается от частоты вращения ротора приводного электродвигателя.

Дополнительная электрическая связь 38 (фиг. 3) между датчиком 4 положения мотального вала 1 и микроЭВМ 32, управляющей работой электродвигателя 7, приводящего штангу 5, позволяет дополнительно контролировать заданный угол раскладки на паковке 2 и в случае необходимости с помощью микроЭВМ 32 менять его величину.

Технологические преимущества изобретения по сравнения с прототипом позволяют улучшить качество выпускаемой продукции за счет индивидуального привода нитераскладчика, достичь ужесточения технологического режима за счет размещения датчиков контроля параметров непосредственно на рабочих органах и применения индивидуальных микроЭВМ для управления и упростить конструкцию машины за счет исключения механических передач, уменьшить энергозатраты за счет применения экономичных вентильных электродвигателей и исключения преобразователей частоты напряжения питания электродвигателей переменного тока или величины напряжения постоянного тока. ЫЫЫ1 ЫЫЫ2

Сущность изобретения состоит в том, что прядильная машина содержит механизм мотки с нитеводительными штангами, приводимыми индивидуальными электродвигателями, все рабочие органы имеют индивидуальные управляемые электроприводы, оснащенные микроЭВМ, электрически связанными с датчиками контроля технологического процесса. Датчики пуском и работой машины осуществляется микроЭВМ выпускного вала, оснащенной блоком индикации и управления ввода технологических параметров. 2 з.п.ф-лы, 3 ил.

1. Прядильная машина, содержащая рабочие органы, включающие прядильные роторы и расчесывающие валики с групповым управляемым электроприводом, питающие и выпускные валы, оснащенные управляемыми электроприводами, механизмы намотки с нитеводительными штангами, снабженные мотальными валами с управляемым электроприводом, датчики контроля технологических параметров, размещенные на рабочих органах, коммутатор и блок индикации и управления, отличающаяся тем, что нитеводительные штанги механизмов намотки снабжены индивидуальными управляемыми электроприводами, электроприводы рабочих органов оснащены микроЭВМ, электрически связанными с датчиками контроля технологических параметров и силовыми блоками электроприводов, причем микроЭВМ электропривода выпускных валов связана через коммутатор с входами всех микроЭВМ, выходы которых подключены к коммутатору, при этом блок индикации и управления снабжен клавиатурой для ввода параметров пуска и останова машины и управления технологическим процессом. 2. Машина по п.1, отличающаяся тем, что микроЭВМ электропривода нитеводительной штанги электрически связана с датчиком положения мотального вала. 3. Машина по п.1, отличающаяся тем, что каждый управляемый электропривод содержит бесконтактный вентильный электродвигатель, при этом управляемый электропривод связан с микроЭВМ через обмотку статора бесконтактного вентильного электродвигателя.