СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ ПОЛОЖЕНИЯ ТОЧКИ СМЕНЫ НАПРАВЛЕНИЯ ПРЯЖИ И АППАРАТУРА ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 1996 года по МПК B65H1/00 H03K4/00 

Изобретение относится к способу регулирования положения точки смены направления пряжи во время намотки упомянутой пряжи на цилиндрический несущий элемент и к соответствующему устройству, пригодному для реализации такого способа.

Известно, что нить, получаемую в ходе соответствующего процесса в текстильной промышленности, необходимо хранить в такой форме, которая наиболее удобна для последующих операций.

Одной из наиболее распространенных форм хранения нити является шпуля или иными словами цилиндрический элемент, на который наматывают нить для получения бобины, имеющей строго оговоренные характеристики, такие как диаметр, вес, форма, точность и скорость разматывания; все эти характеристики позволяют судить о большей или меньшей пригодности полученной бобины для последующей обработки, при которой может потребоваться высокая скорость разматывания или самое малое натяжение при разматывании либо равномерная плотность или большой объем.

Также известно, что перечисленные характеристики во многом определяются условиями намотки бобины, так существуют два типа намотки бобин, называемые "точной" и "грубой", в результате которых получаются бобины различных типов, в первом случае шпуля приводится в движение шпинделем и совершает постоянное число оборотов на интервале времени, определяемом прямым и обратным ходами нитевода; в результате на протяжении всего формирования бобины соотношение между угловыми скоростями бобины и нитевода поддерживается постоянным, несмотря на то, что при этих условиях угол укладывания или перекрещивания нити должен уменьшаться с увеличением диаметра бобины, из-за чего плотность бобины увеличивается и она становится излишне широкой, а при этом она может стать нестабильной.

С другой стороны, в случае грубой намотки привод бобины осуществляется косвенно с помощью ведущего цилиндра, который также перемещает нитеводное приспособление или иными словами барабан с канавкой, определяющий угол укладывания нити относительно оси бобины; в результате с увеличением диаметра во время намотки при условии постоянной скорости продвижения нити соотношение между угловыми скоростями бобины и нитевода меняется, однако угол укладывания или перекрещивания нити остается неизменным, благодаря чему получается стабильная и равномерная бобина одинаковой плотности. Однако из-за того, что передаточное отношение уменьшается с увеличением диаметра бобины, возрастает вероятность наложения нитей или иными словами проявляется нежелательное явление, известное как перекручивание, в результате чего получается бобина, у которой во время разматывания наблюдается значительное изменение свойств в моменты, соответствующие точкам наложения нитей.

Вместе с тем известны неоднократные попытки получить оборудование, обеспечивающее регулирование намоточных характеристик на некотором интервале времени с тем, чтобы получать бобины, которым присущи лучшие свойства обоих типов намотки; в качестве примера публикаций, где раскрываются способ и соответствующее оборудование для такого регулирования, можно назвать выложенную заявку Германии N 2649780 и патент США N 3235191; однако в основе обеих публикаций лежит принцип регулирования скорости вращения намоточных цилиндров для получения намотки грубого типа при условии вариаций угла перекрещивания в пределах ограниченного диапазона, приближающегося к точной намотке.

Недостатком перечисленных технических решений является то, что в основе процедуры регулирования лежит контроль скорости вращения, из-за чего в определении положения нити возникает погрешность вследствие изменения времени, связывающего расстояние со скоростью.

Если учесть число оборотов, требуемых для получения бобины, то даже незначительная ошибка сможет значительно увеличиваться на этом интервале времени, что увеличит вероятность погрешности в регулировании и уменьшит вероятность производства бобины с требуемыми характеристиками, что может привести, к примеру, к проявлению упомянутого выше перекручивания.

Итак, одной целью изобретения является создание способа и оборудования для его реализации, которые могут осуществлять регулирование углового положения точек смены направления нити, наматываемой на цилиндр, или аналогичное приспособление, при этом во время наматывания исключается накопление ошибок по положению.

Другой целью изобретения, относящегося к текстильному производству, является создание устройства регулирования, применимого с намоточными машинами с тем, чтобы обеспечить управление намоточными характеристиками бобины для их модификации в реальном времени требуемых при разматывании характеристик, благодаря чему среди прочего можно получить универсальные машины, не специализированные на различных типах бобин и пригодные к осуществлению различных типов намотки путем варьирования управляющих параметров у таких машин.

Изобретение обеспечивает получение перечисленных результатов, а также соединение способа регулирования положения точек смены направления пряжи в намоточных машинах, содержащего следующие этапы:
определение значений рабочих параметров;
выявление на выходе шифратора угловых положений сигнала, представляющего угловое увеличение положения бобины;
передача упомянутого сигнала к устройству для преобразования упомянутого сигнала в последовательность из двоичных чисел, циклически повторяющихся и непосредственно представляющих упомянутое угловое положение;
передача программного значения к упомянутому устройству;
формирование обычного сигнала запуска цикла;
передача сигнала запуска цикла к устройству временного запоминания;
считывание числового значения устройством временного запоминания и сохранение упомянутого значения на протяжении всего цикла;
передача непрерывного сигнала к цифроаналоговому преобразователю для получения сигнала напряжения, представляющего ошибку по положению;
передача программного опорного сигнала от центрального блока управления к сумматору;
передача аналогового сигнала от преобразователя к сумматору;
формирование компенсационного сигнала, пригодного к регулированию сервомеханизмов в двигателе привода нитевода;
передача сигнала запуска цикла к входу установки в "1" устройства типа триггера;
обнаружение детектором нуля состояния N₁ 0;
передача значения N₁ 0 на вход обнуления триггера и обнуление последнего;
передача выходного сигнала триггера на вход генератора импульсов;
генерация импульса на запись в счетчик программного значения.

В соответствии с изобретением также предусматривается генерация упомянутого сигнала запуска цикла при каждом проходе нитеводом его обычной исходной точки, при этом желательно, чтобы упомянутая исходная точка размещалась у одного конца ролика привода нитевода.

Содержание упомянутого преобразующего устройства также может меняться по приходу программного сигнала коррекции один раз за цикл в момент первой установки на нуль двоичного числа по окончании сигнала цикла либо в момент равенства между величиной N₁ и программным значением.

Другой целью изобретения является создание устройства для применения описанного выше способа регулирования, содержащего в сочетании средство для обнаружения сигнала от шифратора угловых положений, пригодного к преобразованию его в двоичное число, представляющее угловое положение бобины, средство, приспособленное для приема на его вход упомянутого двоичного числа и его хранения на протяжении цикла и получений на выходе соответствующего непрерывного сигнала, посылаемого на цифроаналоговый преобразователь, пригодный к преобразованию упомянутого сигнала в величину напряжения, посылаемого к сумматору для управления сервомеханизмом, и средство, способное к формированию сигнала, когда нитевод проходит в своем движении через заранее определенную точку контроля, и средство управления, пригодное к подаче рабочих значений, запрограммированных пользователем, и к передаче на вход упомянутого средства сигнала коррекции по отношению к конкретному циклу, тогда как считывание упомянутого сигнала коррекции осуществляется соответствующим средством, приводимым в действие сигналом в начале каждого цикла и величиной двоичного числа.

На фиг. 1 изображено геометрическое представление формы нити, наматываемой на бобину; на фиг. 2 схематическое представление аппаратуры регулирования согласно изобретению; на фиг. 3а часть системы для обнаружения углового положения бобины; на фиг. 3в графическое представление характеристической кривой на выходе счетчика в функции углового положения бобины; на фиг. 4а упрощенное представление системы для получения сигнала, представляющего ошибку по положению в точке смены направления намотки; на фиг. 4в, с, d и е графическое представление формирования сигналов различными компонентами упрощенной системы по фиг. 4а; на фиг. 5 схема системы формирования сигнала ошибки по изобретению; на фиг. 6а, в, с, d, е и f - графическое представление последовательностей различных сигналов для синхронизации работы аппаратуры регулирования; на фиг. 7 упрощенная схема одного из вариантов реализации устройства для установки счетчика на нуль; на фиг. 8а, в, с графическое представление формирования сигналов различными компонентами упрощенной системы по фиг. 7.

Как видно из фиг. 1 и 2, в состав намоточной машины известного типа в основном входит бобина 1, приводимая во вращение роликом 2, который вращается от двигателя 3, имеется второй двигатель 4, он не зависит от первого и приводит в движение нитевод 5, по которому нить 6 подается на бобину 1, такая намоточная машина применяется с аппаратурой регулирования по изобретению, в состав которой входит центральный блок управления 100, куда от пользователя 101 могут поступать входные команды, устанавливающие требуемые параметры работы, на выходе блока вырабатывается первый сигнал 101а, который может поступать из сервомеханизма 3а, вызывающий вращение двигателя 3 и, следовательно, бобины 1 с желаемой скоростью через ролик 2, центральный блок 100 также вырабатывает опорный сигнал 101в, он пропорционален скорости вращения двигателя 3 и поступает в сумматор 10. Приводимая во вращение бобина 1 соединена с детектором углового положения 7, называемым также шифратором углового положения, его ось 7а соединена с осью вращения бобины с тем, чтобы определять угловое положение бобины в любой момент и на каждом цикле движения вперед и назад нитевода 5 относительно его начального положения, обычно устанавливаемого в одном из концов его пути.

Шифратор углового положения 7 преобразует угол поворота своего вала в электрические сигналы, поступающие на счетчик 8, на выходе которого формируется двоичное число N₁ (фиг. 3а), обычно оно напрямую представляет угловое положение бобины и, следовательно, точку смены направления намотки нити, что объясняется далее.

На фиг. 3в показана кривая, представляющая угловое положение бобины, она имеет пилообразную форму, а ее нулевые точки соответствуют величинам, кратным полному углу (n x 360^o).

Информация, представленная двоичным числом N₁, поступает на временное запоминающее устройство-регистр 12, причем в нем должно сохраняться лишь одно число, представляющее поворот бобины, а именно то число, которое соответствует моменту, в который происходит смена направления движения нитевода 5, определяющая положение точки смены направления. Этот момент выявляется датчиком 11, расположенным близ точки начала цикла либо близ точки, от которой нитевод отходит и к которой он возвращается в конце своего хода вперед и назад (в данном примере это левый край). В момент такого прохода нитевода 5 упомянутый датчик 11 вырабатывает импульс 11а, поступающий в регистр 12, заставляя его запоминать соответствующее число N₁, присутствующее на этот момент в счетчике 8, и преобразователь его в постоянный сигнал N₂, который поступает на цифроаналоговый преобразователь 13, преобразующий логический сигнал N₂ в сигнал соответствующего напряжения 13а, поступающий на сумматор 10 (фиг. 2, 4а, в, с, d, е).

В сумматоре сигнал ошибки суммируется с опорным сигналом 10в, поступающим от блока управления 100, получаемое при этом напряжение компенсации ошибки подается в соответствующий сервомеханизм 4а, управляющий двигателем 4.

Поскольку сигнал ошибки представлен отклонением N₁ от среднего значения пилообразного сигнала, соответствующего 180^o и представляющего угловое положение, обнаруживаемое в момент смены направления укладки нити или иными словами в момент поступления импульса 11а от датчика 11, то в идеале это отклонение может оказаться равным нулю либо по обстоятельствам быть положительным или отрицательным, что показано на фиг. 4в, с, d, e.

Однако устройство подобного типа может скомпенсировать погрешности в слежении в системе лишь в том смысле, что оно возвращает точку смены направления нити к одному и тому же угловому положению, соответствующему кратному от полного угла в рассматриваемом примере, а это условие неприемлемо по той причине, что оно соответствует условиям запутывания нити.

Поэтому возникает необходимость во введении на каждом намоточном цикле, то есть на каждом движении нитевода 5 вперед и назад, некоторой коррекции числа N₁, представляющего угловое положение, такая коррекция способна определить новое угловое положение, соответствующее новой желаемой точке смены направления, отличающейся от предшествующей, чтобы заставить схему формирования сигнала ошибки создать новое соответствующее значение напряжения, которое и обеспечит достижение такой новой точки.

С этой целью и введены регулирующие устройства, изображенные на фиг. 5, откуда видно, что блок управления 100 подает на счетчик 8 некоторую величину 101с в виде двоичного числа, соответствующего коррекции, вводимой для смешения последующей точки смены направления движения; чтобы такая коррекция оказалась правильной, необходимо осуществлять ее один раз на цикле, например, в момент установки счетчика в нуль. Из этого следует необходимость в применении разрешающих устройств для достижения синхронизации в последовательности, изображенной на фиг. 5, 6а, в, с, d, используемых при дальнейшем описании работы аппаратуры регулирования по данному изобретению.

Во время намотки бобины 1 шифратор угловых положений 7 подает соответствующие сигналы на счетчик, который периодически формирует двоичные сигналы N₁, соответствующие упомянутой пилообразной кривой (фиг. 6а), направляет их на вход упомянутого регистра 12 и на вход детектора нуля (N₁ 0), выходной сигнал которого периодически устанавливают на ноль вход обнуления R логического компонента, известного как триггер 14, выходной логический сигнал которого Q образует сигнал разрешения для генератора импульсов 15 с одним устойчивым состоянием, который соединен со счетчиком 8.

Как только нитевод 5 проходит через положение запуска либо начало каждого цикла и тем самым определяет момент и положение точки смены направления, датчик 11 вырабатывает разрешающий импульс 11а (фиг. 6в), поступающий на установочный вход S упомянутого триггера 14 и к регистру 12, где хранится величина N₁, соответствующая угловому положению бобины 1 в момент смены направления намотки, и это значение подается в преобразователь 13 для формирования аналогового сигнала ошибки, поступающего в сумматор 10.

Одновременно в устройстве детектируется начало сигнала цикла, взводится триггер 14, который при условии, что счетчик 8 прошел через свой первый нуль (N₁ 0) после начала сигнала цикла и установки в результате нуль на входе R триггера 14, разрешает генератору импульсов 15 выработать импульс разрешения счетчику 15а, и счетчик 8 регистрирует величину 101с, соответствующую новому угловому положению, которое должно быть достигнуто в конце текущего цикла, задаваемую блоком управления 100 на основе рабочих параметров, указываемых оператором.

Затем вся корректирующая последовательность повторяется на каждом цикле, в результате чего на каждом цикле получают новое значение для точки смены направления, на которое не оказывают влияния никакие погрешности, возникшие на предыдущем цикле, и в то же время предупреждается накопление предыдущих ошибок по положению на некотором интервале времени.

На фиг. 7 изображен вариант схемы для введения коррекции в счетчик, в данном случае добавлен компаратор 16, на вход которого поступает величина 101с, устанавливаемая центральным блоком 100, и текущее значение N₁; когда обе величины равны (N₁ 101c), то триггер 14 обнуляется и разрешает генератору импульсов 15 выработать импульс 15а, устанавливающий в нуль содержимое счетчика на время действия этого импульса. Как видно из фиг. 8а, в, с, в данном случае счетчик устанавливается в нуль при равенстве между N₁ и 101с.

Таким образом, аппаратура регулирования согласно изобретению способна формировать кривую из двоичных числовых значений, соответствующих относительным угловым положениям бобины, и эти значения совместно со скоростью вращения бобины и заранее определенным углом смены направления определяют желаемые конечные характеристики бобины, при этом на основе упомянутых числовых значений можно построить соответствующую кривую значения напряжения, представляющую ошибку по положению в точке смены направления, сравнение которой с программными опорными значениями и определит коррекцию скорости вращения двигателя нитевода, корректируя любые отклонения от запрограммированной конфигурации.

Кроме того, в любой момент можно знать об угловом положении бобины и, следовательно, об угловых положениях различных точек смены направления, вследствие чего можно регулировать их правильность, не накапливая системные погрешности, которые могут оставаться неизменными даже спустя большое число оборотов.

Использование: способ и аппаратура регулирования положения точки смены направления пряжи во время намотки упомянутой пряжи на цилиндрический несущий элемент относятся к текстильной промышленности и могут использоваться при проектировании прядильно-намоточных станков. Сущность изобретения: устройство содержит бобину, ролик, двигатель, нитевод, по которому подается нить, второй двигатель, центральный блок управления, сервомеханизм, детектор углового положения бобины, сумматор и счетчик импульсов. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 8 ил.

1. Способ регулирования положения точки смены направления пряжи, заключающийся в том, что программно задают скорости вращения бобины и перемещения нитевода, измеряют угловое положение бобины, отличающийся тем, что дополнительно программно задают опорное значение углового положения бобины, которое используют однократно в каждом цикле перемещения нитевода для установки начального значения измеренной величины углового положения бобины, при этом скорость перемещения нитевода корректируют в момент начала цикла его перемещения по данным, полученным по результатам измерения углового положения бобины. 2. Аппаратура для осуществления способа по п. 1, содержащая бобину, привод которой через первую следящую систему соединен с первым выходом блока управления и непосредственно с преобразователем угла поворота вала в электрический сигнал, вторую следящую систему, соединенную с приводом нитевода, отличающаяся тем, что в нее введены блок коррекции, сумматор и датчик положения нитевода, выход которого соединен с входом запуска блока коррекции, счетный вход которого соединен с выходом преобразователя угла поворота вала в электрический сигнал, выход соединен с первым входом сумматора, выход которого соединен с входом второй следящей системы, второй вход соединен с вторым выходом блока управления, третий выход которого соединен с информационным входом блока коррекции. 3. Аппаратура по п. 2, отличающаяся тем, что блок коррекции содержит счетчик, выходы которого через регистр памяти соединены с выходом блока коррекции и непосредственно с входами дешифратора нуля, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого и вход записи регистра памяти соединены с входом запуска блока коррекции, информационный и счетный входы которого соединены соответственно с информационными и счетными входами счетчика, вход записи которого через формирователь импульсов соединен с выходом триггера. 4. Аппаратура по п. 2, отличающаяся тем, что блок коррекции содержит счетчик, выходы которого через регистр памяти соединены с выходом блока коррекции и непосредственно с первой группой входов компаратора, выход которого соединен с первым входом триггера, второй вход которого и вход записи регистра памяти соединены с входом запуска блока коррекции, информационный и счетный входы которого соединены соответственно с второй группой входов компаратора и счетным входом счетчика, вход сброса которого через формирователь импульсов соединен с выходом триггера.