纱线输送装置和用于将纱线输送到纺织机的方法与流程

2021-01-13 14:01:21|

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本发明涉及根据独立权利要求的前序部分的纱线输送装置和用于将纱线输送到纺织机的方法，该纱线输送装置具有至少两个主动式馈送器（positivefeeder）和公共控制单元。本发明的主题是令主动式馈送器的纱线输送与使用具有电动马达的主动式馈送器的纺织机的速度同步。

背景技术：

us2005/0146294a1描述了一种用于将纱线输送到纺织机的电子装置，该电子装置能够通过改变至少一个马达的旋转速度来调节纱线的输送，以便相对于纺织机的旋转速度根据可调的比例因子将该速度保持为尽可能同步。

装置与每个纱线卷绕轮相关联，以用于将每个单根线输送到纺织机。它包括马达和马达的电子控制板，该电子控制板配备有至少一个微控制器，所述微控制器能够控制马达的旋转速度和马达的各相中的电流，并且能够保持该旋转速度与纺织机筒的旋转速度同步。马达是直流无刷马达，其包括用于在所述马达外部检测转子的位置的传感器装置。马达的电子控制板控制驱动器，该驱动器切换马达的各相和待输送到所述各相的电流。

电子板能够检测来自第一编码装置的输入频率，该第一编码装置与纺织机的筒接合，以便将输入频率与得自第二编码装置的输出频率进行比较，该第二编码装置安装到马达的轴上。

安装到马达的轴上的第二编码装置不允许确定马达的非常精确的位置。

从us2007/0272784a1已知一种用于针织机的纱线输送装置，该纱线输送装置具有纱线输送轮、用于纱线输送轮的电动马达以及用于检测纱线输送轮的旋转位置的角度编码器。

在其中的一个实施例中，角度编码器包括可旋转的永磁体m和布置在永磁体m的磁场中的四个霍尔传感器。所表示的是，这种类型的角度编码器安装在一些无刷电动马达中以便控制用于触发马达线圈的电子开关。所陈述的是，该角度编码器能够用作所连接的控制回路的位置传感器，但并未如此规定。

控制回路包括调节电路、角度编码器连接到的实际值输入以及预选单元连接到的期望值输入。

在操作中，若干个纱线输送装置由中央控制装置控制。中央控制装置将控制脉冲发送到每个装置的预选单元，例如，中央控制装置发出各个脉冲，其中，电动马达旋转一步的每一单个脉冲对应于角度编码器的环形（角度）分辨率。

角度编码器具有这样的角度分辨率：该角度分辨率至少如此大，使得角度分辨率s和纱线输送轮的直径d之间的比率s/d大于3mm^-1。

在具有若干个主动式馈送器的针织机的情况下，必须使众多纱线卷绕轮（即，众多马达）同步。必须更精确地确定马达的位置。

技术实现要素：

本发明的主题是改善纱线输送与纺织机的速度的同步，尤其是改善主动式纱线输送馈送器的马达位置的位置确定分辨率以实现同步。

根据本发明的用于将纱线输送到纺织机的纱线输送装置包括至少两个主动式馈送器和公共控制单元。每个馈送器包括纱线输送轮、用于驱动该轮的无刷直流马达、以及具有至少一个微控制器的单独的控制单元。马达包括带有霍尔传感器的传感器装置以监测马达的位置，以便控制马达的线圈。公共控制单元被设计成向单独的控制单元提供关于纺织机的运动的信息。

每个单独的控制单元被设计成与纺织机的运动相对应地控制其马达的位置。其被设计成将马达的监测位置与对应于纺织机的运动的马达的给定位置进行比较，并根据两者之间的差异来调整马达的线圈的电流。马达的给定位置是相对于纺织机的运动（例如，针筒的旋转速度）以及可调的比例因子或比率因子来确定的。

每个馈送器的传感器装置设置有三个模拟霍尔传感器以用于监测所使用的马达的位置。从马达轴线来看，这些传感器布置成彼此具有120°的位移。三个模拟霍尔传感器被设计成生成作为正弦波的信号。

单独的控制单元被设计成通过借助于三个正弦波信号的反三角函数对这些信号进行分析来确定马达的监测位置。其被设计成：当这些正弦波中的一个的反三角函数的不连续性出现时，通过选择三个信号中没有不连续性的两个用于此确定，来确定马达的监测位置。

由于三个模拟霍尔传感器布置成彼此具有120°的位移，因此正弦波的反三角函数的不连续性也被移位。由此，在每个旋转角度处，如果是这样，则三个反三角函数中至多有一个展现不连续性。

结果是，有可能确定在每个角度处（即，在正弦波的每个点处）的马达位置的值。该确定的分辨率仅受为马达位置的值所提供的位数限制。

对每个馈送器的马达位置的这种非常精确的确定使得能够使用具有电动马达的主动式馈送器实现均匀的针织织物。

在一个实施例中，单独的控制单元被设计成根据运动信息来确定纺织机的位置，并确定与纺织机的所确定的位置有关的马达的给定位置。

纺织机（即，圆型针织机）的运动信息是例如来自编码器的具有脉冲序列的速度信号，该编码器布置在针织筒的马达处或针织筒自身处。在一个实施例中，单独的控制单元被设计成分析速度信号（即，脉冲序列），以便确定针织筒的速度或频率并确定针织筒的位置。单独的控制单元被设计成向针织筒的位置指派马达的给定位置，例如，受制于期望的针织图案。

在一个实施例中，单独的控制单元被设计成使用场定向控制foc方法来控制马达。用于马达旋转的场定向控制foc需要马达位置的精确指示。如上文所描述的，利用带有三个模拟霍尔传感器的传感器装置来提供对马达位置的这种精确指示。

在一个实施例中，单独的控制件被设计成通过利用脉冲宽度调制pwm调整马达的线圈的电流来调节马达的位置。

因此，单个单元被设计成通过分析正弦波来确定监测位置，并通过调整马达的线圈的电流来使用场定向控制foc方法以用于控制马达旋转。

根据本发明的用于将纱线输送到纺织机的方法适合于使用具有上文所描述的特征和优点的纱线输送装置。

一种用于通过纱线输送装置将纱线输送到纺织机的方法，该纱线输送装置包括至少两个主动式馈送器和公共控制单元，其中，每个主动式馈送器具有纱线输送轮、用于驱动该轮的无刷直流马达、以及具有至少一个微控制器的单独的控制单元，所述方法包括：由带有霍尔传感器的传感器装置监测马达的位置，以便控制马达的线圈；由公共控制单元向单独的控制单元提供关于纺织机的运动的信息；以及由单独的控制单元与纺织机的运动相对应地控制马达的位置。

由单独的控制单元将马达的监测位置与对应于纺织机的运动的马达的给定位置进行比较，并由单独的控制单元根据两者之间的差异来调整马达的线圈的电流。

该方法还包括：对于每个主动式馈送器，将传感器装置的三个模拟霍尔传感器的信号提供作为正弦波，从马达轴线来看，所述模拟霍尔传感器布置成彼此具有120°的位移；以及由单独的控制单元通过借助于三个正弦波信号的反三角函数对这些信号进行分析来确定马达的监测位置，并且如果是这样，则通过选择三个信号中没有不连续性的两个用于此确定，来确定马达的监测位置。

在一个实施例中，该方法包括：由单独的控制单元根据运动信息来确定纺织机的位置，并确定与纺织机的所确定的位置有关的马达的给定位置。

在一个实施例中，该方法包括：由单独的电子控制单元使用场定向控制foc方法来控制马达的线圈。

在一个实施例中，该方法包括：由单独的电子控制单元通过使用脉冲宽度调制pwm调整马达的线圈的电流来调节马达的位置。

在一个实施例中，该方法包括：为进行校准，由单独的控制单元在给定的旋转速度下记录三个正弦波的形状；以及为进行同步，在马达的部分旋转期间确定马达的位置。部分旋转的大小取决于马达的磁极对的数量，其中，该大小是一次旋转除以磁极对的数量。

在一个实施例中，该方法包括：当马达的监测位置和给定位置之间的差异大于1mm时，由单独的控制单元为纺织机提供停止信号。

在一个实施例中，该方法包括：当识别出纱线张力下降时，由馈送器的单独的控制单元使馈送器的马达的旋转自动降低给定的度数。因此，纱线张力得以尽可能快地增加。在一个示例中，通过对相对于针筒的速度的可调比例因子或比率因子进行给定的修改，来降低马达的旋转速度。例如，由馈送器的输出传感器识别出纱线张力下降。例如当纺织机的速度被减小时或当纺织机停下来时识别出纱线张力下降。

附图说明

使用布置在圆型针织机处的纱线输送装置的一个实施例来进一步解释本发明，其在附图中示意性地示出。附图示出了：

图1是布置在圆型针织机处的纱线输送装置的示意图；

图2是纱线输送装置的主动式馈送器的示意图；

图3是作为旋转角度θ的函数的正弦波w1、w2和w3；

图4是校准过程的流程图；

图5是同步过程的流程图；以及

图6示出图5的第三步骤的细节。

具体实施方式

图1示意性地示出了用于将纱线y输送到纺织机的纱线输送装置，该纱线输送装置具有若干个主动式馈送器1和公共控制单元2。在图2中仅示出了由一个主动式馈送器1输送的纱线y。

在该实施例中，纱线输送装置布置在纺织机处，即，布置在圆型针织机处。圆型针织机包括：针织筒3；壳体4；以及针织筒3的电动马达5和用于放出针织织物6的放线（take-off）装置，该电动马达和该放线装置在壳体4内。放线装置具有框架7，该框架具有电动马达8和两组罗拉9、10，这两组罗拉具有其电动马达11、12。圆型针织机包括机器控制单元13，该机器控制单元布置在第二壳体14中。该壳体设置有显示器15。

纱线输送装置的主动式馈送器1固定到由悬挂装置17支撑的机器环形件16。仅示意性地示出了主动式馈送器1中的两个，其他主动式馈送器在图1中由短线指示。

纱线输送装置的公共控制单元2被放置到第二壳体14中。公共控制单元2通过通信线路l1连接到每个主动式馈送器1。机器控制单元13通过第二通信线路l2连接到马达5、通过第三通信线路l3连接到公共控制单元2、通过通信线路l4、l5连接到罗拉9的两个马达11、以及通过通信线路l6、l7连接到罗拉10的两个马达12。

在图2中示意性地示出了一个主动式馈送器1。每个主动式馈送器1包括馈送器壳体20、纱线输送轮21、用于驱动轮21的无刷直流马达22和单独的控制单元23。马达22和单独的控制单元23布置在由虚线所示的馈送器壳体20内部。马达22的轴a也由虚线示出，驱动轮21固定在该轴上。

主动式馈送器1设置有紧固装置24以将馈送器1紧固到机器环形件16。其还设置有用于纱线y的孔眼25、制动装置26、输入传感器26和输出传感器27。

马达22具有带有三个模拟霍尔传感器的传感器装置24以监测马达22的位置，以便控制马达的线圈。从马达轴a的轴线（即，马达轴线）来看，这些传感器布置成彼此具有120°的位移。

传感器装置24的三个模拟霍尔传感器被设计成生成作为正弦波w1、w2和w3的信号。图3将正弦波w1、w2和w3示为旋转角度θ的函数。例如正弦波w1的一条窦状（sinus）曲线对应于马达22的一个极对的周期p。

马达22具有至少五个磁极对。在该实施例中，马达22具有转子永磁体和定子线圈的七个极对。

单独的控制单元23被设计为具有至少一个微控制器的电子控制单元。单独的控制单元23被设计成通过借助于三个正弦波w1、w2、w3信号的反三角函数对这些信号进行分析来精确地确定马达22的监测位置。其被设计成选择三个信号中没有不连续性的两个用于此确定。

单独的控制单元23被设计成确定在每个角度θ处（即，在正弦波w1、w2和w3的每个点处）的马达位置的值。

所监测的马达位置的分辨率仅受为马达位置的值所提供的位数限制。在该实施例中，针对每个极对的马达位置的值由16位变量监测。马达位置的分辨率为5,5°10^-3每个极对p。在七个极对的情况下，分辨率为7,85°10^-4。

单独的控制单元23被设计成使用场定向控制foc方法来控制马达22并通过利用脉冲宽度调制pwm调整马达22的三个线圈的电流来调节马达的位置。

单独的控制单元23被设计成根据运动信息来确定纺织机的位置并确定与纺织机的所确定的位置有关的马达22的给定位置。纺织机（即，圆型针织机）的运动信息是例如来自编码器（图1中未示出）的具有脉冲序列的速度信号，该编码器布置在针织筒3的马达5处。

在一个替代方案中，编码器经由通信线路l2、机器控制单元13和通信线路l3连接到单独的控制单元。在另一替代方案中，编码器经由单独的通信线路（图1中未示出）连接到单独的控制单元23。

单独的控制单元23被设计成分析速度信号（即，脉冲序列），以便确定针织筒的速度或频率并利用其来确定针织筒的位置。单独的控制单元23被设计成向针织筒的位置指派马达的给定位置，受制于期望的针织图案。

单独的控制单元23被设计成将马达的监测位置与对应于纺织机的运动的马达22的给定位置进行比较并根据两者之间的差异来调整马达的线圈的电流。

因此，单独的单元23被设计成通过分析正弦波w1、w2、w3来精确地确定监测位置并通过使用场定向控制foc方法以及通过利用脉冲宽度方法pwm调整马达22的线圈的电流来控制马达旋转。

在操作中，由上述纱线输送装置通过以下方式将纱线输送到纺织机，该纱线输送装置具有至少两个主动式馈送器1和公共控制单元2，其中，每个主动式馈送器1包括纱线输送轮21、用于驱动轮21的无刷直流马达22、以及具有至少一个微控制器的单独的控制单元23：

•对于每个馈送器1，由马达22的具有三个霍尔传感器的传感器装置24监测马达22的位置，以便控制马达22的线圈，其中，三个模拟霍尔传感器的信号被提供作为正弦波w1、w2、w3，这些模拟霍尔传感器布置成彼此具有120°的位移，

•由单独的控制单元23通过借助于三个正弦波w1、w2、w3信号的反三角函数对这些信号进行分析来确定马达22的监测位置，并且如果是这样，则通过选择三个信号中没有不连续性的两个用于此确定，来确定马达22的监测位置，

•由公共控制单元2向单独的控制单元23提供关于纺织机的运动的信息，

•由单独的控制单元23通过将马达22的由传感器装置24监测的位置与对应于纺织机的运动的马达22的给定位置进行比较并通过由单独的控制单元23根据两者之间的差异调整马达22的线圈的电流，来控制马达22的位置。

为了确定马达22的监测位置，对三个正弦波w1、w2、w3信号中的每个的分析导致三个所监测的旋转角度θi相移120°。因此，计算并以数据约减形式存储所监测的正弦波w1、w2、w3的反三角函数，根据其来重构旋转角度θi。使用约简数据可能会出现不连续性。如果出现不连续性，则选择三个信号中没有不连续性的两个的数据用于此确定。

由单独的控制单元23根据运动信息确定纺织机的位置并确定与纺织机的所确定的位置有关的马达22的给定位置。

马达22的线圈由单独的电子控制单元23使用场定向控制foc方法来控制。

由单独的电子控制单元23通过使用脉冲宽度调制pwm调整马达22的线圈的电流来调节马达22的位置。

图4示出了校准过程的框图，该校准过程由每个单独的控制单元23针对其马达22执行。

一旦首次起始后，就执行校准过程，该校准过程被初始化为起始1命令。

在第一步骤中，检查是否记录了马达22的校准数据cd。如果是，则通过起始2命令初始化同步过程。

如果否，则在第二步骤中，控制马达22的旋转以便以例如每分钟200转（即，200rpm）的旋转速度进行旋转。

在第三步骤中，分析正弦波w1、w2、w3。检查是否达到了某个起始值，例如，正弦波w2的最小值w2min。如果否，则继续分析。

如果是，则在第四步骤中，记录马达22的一整圈旋转的校准数据cd（即，极对的所有周期p的正弦波w1、w2和w3的值）一次。

在第六步骤中，将校准数据cd存储在单独的控制单元23的非易失性存储器中。

在存储了校准数据cd之后，通过结束命令来结束校准过程。

因此，为进行校准，由单独的控制单元23取决于旋转角度θ将在给定旋转速度下记录马达22的一整圈旋转的三个正弦波w1、w2、w3的形状，作为正弦波w1、w2和w3的值，即，校准数据cd。

校准数据cd用于克服所测量的正弦波w1、w2、w3与正常条件的偏差，该偏差例如由以下各者所致：在马达组装过程期间的机械公差、转子磁体中的不均匀性、以及三个霍尔传感器相对于其120°位移的布置的偏差。

图5示出了同步过程的框图，该同步过程由每个单独的控制单元23针对其马达22执行。

如果记录了马达22的校准数据cd，则在每次利用起始1命令激活纱线输送时，将同步过程初始化为起始2命令。

在第一步骤中，重置正弦波w1、w2和w3的值。

在第二步骤中，记录正弦波w1、w2和w3的值wi(p)，并且检查是否记录了对应于一个极对的一个整周期p。如果否，则继续记录。

如果是，则在第三步骤中，分析记录值wi(p)并将其与校准数据cd进行比较，以便确定与记录值wi(p)最佳地匹配的校准数据cd(p)的周期p。

在第四步骤中，借助于校准数据cd(p)来确定马达22的位置。记录值wi(p)被指派给马达22的位置，即，其角度θ，用于以下操作。

在确定了马达22的位置之后，通过结束命令来结束同步过程。

因此，为进行同步，借助于校准数据cd来确定在马达22的部分旋转（即，对应于一个极对的一个整周期p）期间马达22的位置。

在图6中进一步描述了图5的第三步骤。

分析记录值wi(p)，例如通过确定特征项，诸如峰-峰项δap。将特征项与极对的周期p0、p1、…的校准数据cd的对应项（诸如，峰-峰项δa0、δa1、…）进行比较，以便确定与记录值wi(p)（尤其是它们的峰-峰项δap）最佳地匹配的校准数据cd(p)的周期p。在这种情况下，确定具有记录值wi(p)的峰-峰项δamin和校准数据cd的最低差异的校准数据cd(p)的周期p。

当在任何位置处马达22的监测位置和给定位置之间的差异大于该差异的阈值时（例如，大于1mm），由单独的控制单元23提供用于纺织机的停止信号。

当由输出传感器28识别出纱线张力下降时，马达22的旋转通过其单独的控制单元23以给定的度数自动减小。

附图标记列表

1主动式馈送器

2公共控制单元

3针织筒

4壳体

5电动马达

6针织织物

7框架

8电动马达

9罗拉