專利名稱：打開和隨后關閉紗線喂給裝置中緯紗制動器的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于打開和隨后關閉紡織機或針織機的紗線喂給裝置中電氣緯紗制動器的方法，并且涉及適合于執(zhí)行該方法的紗線喂給裝置。
背景技術：
在紡織機的技術領域中，并且更確切地在紗線喂給裝置的領域中，已知存在制動系統(tǒng)，其中截錐形制動部件彈性地支承在筒式送料機中的軸向位置，從而由電動機以或大或小的壓力來按壓該筒式送料機，由此調(diào)節(jié)制動作用，使得由合適的下游傳感器測得的作用在紗線上的平均張力與預期張力一致。例如在現(xiàn)有文獻EP707102中披露了此種系統(tǒng)。在上述調(diào)節(jié)系統(tǒng)中，對于控制目的來說，無需知道電動機的絕對位置(B卩，確定制動位置的滑塊)，因為系統(tǒng)以相對的方式來調(diào)節(jié)位置:如果所測得的張力低于設定數(shù)值，電動機須沿制動方向(增大制動)運動，而只要所測得的張力高于所期望的張力，則電動機須沿相反方向運動。因此，可避免使用昂貴的絕對位置傳感器，同時獲得廉價且可靠的系統(tǒng)。在此種應用中，步進電動機或步進器是相當合適的，因為電動機能以充分精確的相對步進運動，而無需極其復雜的電子儀器。然而，本領域技術人員應理解的是，例如在紗線喂給裝置的最后穿紗過程中或者對于普通維護(清潔等等)來說，有時需要將制動器完全打開。然而，為了簡化起見，上述系統(tǒng)并不包括用于手動打開制動器的設備:因此，通過(經(jīng)由紡織機的手動按鈕或控制臺)來引導控制系統(tǒng)，以快速地移開制動器滑塊而電氣地實現(xiàn)完全打開:然后，控制系統(tǒng)操作電動機，使得滑塊在短時間內(nèi)沿制動器釋放的方向行進完整行程，由此確保制動器完全打開。顯然，由于行程長度被設定為其最大數(shù)值，支承制動部件的滑塊將最終抵靠于機械止擋件，并且將導致仍處于供給電壓下的電動機失速，而電動機仍徒勞地試圖使電動機運動。當使用者已完成打開制動器的工作時，滑塊須再次閉合，從而其能夠再次執(zhí)行制動調(diào)節(jié)任務，以保持紗線輸送中的恒定張力。然而，控制系統(tǒng)無法使滑動返回至制動器打開之前的位置，因為無法得知該位置。缺少該信息的系統(tǒng)可使用若干策略中的一個，最顯而易見的一個是使滑塊回到標準的預定初始位置，而相信控制系統(tǒng)隨后會將滑塊帶到合適的位置。然而，在某些應用中，重要的是，滑塊會從其在制動器打開時所處的位置馬上返回到制動位置，以避免在獲得較佳張力調(diào)節(jié)之前的轉換間隔過程中產(chǎn)生若干問題:這些問題來自于由于紡紗機急停而實際制造出的物件(衣服、襪子等等)中形成缺陷。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有控制系統(tǒng)的上述限制，并且可打開制動器且然后使其快速地返回至其初始位置，而無需改變控制系統(tǒng)的結構簡化性和高度可靠性的需求。更具體地說，本發(fā)明的目的是提供一種用于打開和關閉紗線喂給裝置中制動器的方法和裝置，制動器可通過該方法和裝置而馬上返回至其初始位置，而無需用于檢測制動位置的復雜且昂貴的結構。本發(fā)明利用如權利要求1所述的用于打開和隨后關閉紡紗機的紗線喂給裝置中緯紗制動器的方法而實現(xiàn)了上述和其它目的和優(yōu)點，例如將從以下內(nèi)容中顯而易見。本發(fā)明還涉及如權利要求4所述的包含上述方法的特征的紗線喂給裝置。在從屬權利要求中闡述本發(fā)明的其它有利特征。本發(fā)明的概念基本上在于對電動機從開始打開行程開始進行的步數(shù)進行計數(shù)，同時監(jiān)測電動機的轉動速度或者用于檢測滑塊已到達其打開行程末端并抵靠于限位止擋件時的其它參數(shù)。一旦檢測出障礙，則將合計數(shù)目(至打開步數(shù))存儲在合適的變量或存儲寄存器中。在隨后的制動器關閉操作中，沿相反方向驅動電動機與所存儲的打開步數(shù)精確相等的步數(shù)。通過該過程，滑塊且由此制動器會放置在初始位置。


現(xiàn)在將參見附圖來描述本發(fā)明的較佳實施例，附圖中:圖1是本發(fā)明方法可應用的紡織機的紗線喂給裝置的縱剖視圖；圖2是用于圖1所示紗線喂給裝置一部分的步進電動機的控制系統(tǒng)的總體電路圖；圖3是示出由該系統(tǒng)調(diào)節(jié)的電動機模式的局部框圖；以及圖4是用于理解本發(fā)明較佳實施例的操作的信號圖集。
具體實施例方式參見圖1，例如在上述EP707102中披露的紗線喂給裝置的滾筒10承載在靜止支承件12上，在該靜止支承件12上還安裝有步進電動機14 ;該電動機14經(jīng)由行進螺母線性制動器16、18驅動滑塊20，該滑塊20可滑動地安裝在靜止支承件12上，使得該滑塊將沿平行于滾筒10的軸線的方向運動。限位止擋件22對滑塊沿遠離滾筒的方向的行進進行限制。滑塊20具有與滾筒10同軸的環(huán)23，其中截錐形制動部件26借助徑向彈簧24彈性地安裝在滾筒10前方并且與滾筒10同軸的位置處。制動部件26是本身已知的并且適合于通過接觸滾筒的倒圓前緣而與滾筒協(xié)作，從而制動作用施加在紗線28上，該紗線從滾筒退繞并且在沿著張力探測器30運動的同時朝向紡織機(未示出)行進。步進器控制系統(tǒng)(在圖1中未示出，并且在下文進行描述)基于來自于探測器30的張力信號來控制電動機14，使得滑塊20并且由此使得制動部件46定位成對于滾筒施加制動壓力，從而使得平均紗線張力保持所期望的預設數(shù)值。在現(xiàn)有文獻EP2031106和EP1314806中披露了實施該調(diào)節(jié)的方式。現(xiàn)在參見圖2，Pha是驅動圖1所示制動器的雙極步進電動機的兩相繞組中的一個。步進器的相繞組Pha通過H橋PDa供給，該H橋包括四個金氧半場效晶體管(MOSFET) QU Q2、Q3、Q4，這些晶體管以已知的方式由門驅動器⑶a所提供的信號Gl、G2、G3、G4驅動,而門驅動器還由控制信號Pwmal、Pwma2、Pwma3、Pwma4驅動。這些控制信號根據(jù)本領域已知的傳統(tǒng)方式由微控制器MC產(chǎn)生。H橋PDa連接在供給電壓Vbus和地線之間，以驅動相繞組(本身已知的)，從而確保繞組中的滿電流可逆性。
對于本領域技術人員顯而易見的是，步進器還具有第二相繞組Phb (圖2中未示出)，并且該第二相繞組類似地如上所述由第二 H橋PDb (未示出)驅動。這最終由微控制器MC產(chǎn)生的第二組信號Pwmbl、Pwmb2、Pwmb3、Pwmb4 (在圖2中也未示出)管理。微控制器MC還能夠經(jīng)由通過手動按鈕或控制臺指令的輸入打開和關閉來接收相應的制動器打開和快速關閉指令。為了控制電動機并且確定電動機何時停止，根據(jù)較佳實施例，分別從H橋PDa和PDb通過諸如Ra的相應電阻器得到兩個信號Iameas和Ibmeas。信號Iameas和Ibmeas以及母線電壓Vbus —起在包含于微控制器中的模數(shù)轉換器或未不出的其它Α/D轉換器中被轉換成數(shù)字信號之后輸入至微控制器。參見圖3,現(xiàn)在解釋上述信號Iameas和Ibmeas如何用于控制步進器。此外，為了簡化起見僅僅考慮步進電動機的相繞組Pha。從參考電流Iref中減去橋接線路上測得的電流Iameas,由此獲得誤差電流Ierr,在較佳的PI (比例+積分)補償器Ca中進行處理,產(chǎn)生電壓信號Va,即該電壓在施加于電動機的相繞組Pha時會抵消所述誤差。信號Va然后施加于框塊Diva，在此該信號由H橋TOa的供給電壓Vbus分割，由此獲得確定驅動電動機的PWM信號的脈沖寬度的工作周期Duty。類似地對于電動機的相繞組Phb產(chǎn)生信號Vb，而這不進行單獨地描述。對于本領域技術人員已知的是，信號Iaref由控制系統(tǒng)所改變，以致使90°異相并且所具有的頻率與所期望步數(shù)成比例的兩個正弦電流(根據(jù)電動機的所謂微步驅動)流過電動機的相繞組Pha或Phb。因此，在電動機14的運動過程中，由于電動機的兩相繞組的電氣參數(shù)(電阻、電感和反電動勢常量)的構成是相同的，兩個電壓信號Va和Vb也會是90°異相并且具有基本上相等幅度的兩個正弦電壓。因此，在任何情形中，可通過相電壓Va和Vb的平方和來計算施加于電動機的電壓Vamp的總體大小:`
Vamp = (Va2+Vb2)( I )應理解的是，在電動機14使制動器滑塊20移動時，在電動機被阻滯時，上述電壓數(shù)值會高于控制系統(tǒng)所施加的電壓數(shù)值，因為滑動已到達行程末端。在前一情形中，除了電阻和電感下降以外，Va還須克服電動機的反電動勢；在后一情形中，在電動機被阻滯時，此種貢獻減小為零，使得上述數(shù)值會降低。假定在瞬時t0時，控制系統(tǒng)接收制動器全打開的指令，電動機14致動并且滑塊20開始遠離滾筒10、即沿不制動的方向運動。同時，該系統(tǒng)持續(xù)地計算以下信號，這些信號的時間圖在圖4中不出:打開步數(shù):電動機進行的步數(shù)并且存儲在微控制器MC中；Vamp:根據(jù)上文所示的公式(I)施加于電動機的等效電壓；dVamp/dt:Vamp 的時間導數(shù)。為了確定電動機已停止或已失速，將Vamp (dVamp/dt)的時間導數(shù)與預定負閾值DerThr進行比較。只要該時間導數(shù)超過沿負方向的該閾值，如圖中的瞬時tl所示，這指示出由于電動機已被阻滯使得反電動勢已消失。然后，在瞬時t2時，微控制器停止驅動電動機，且該系統(tǒng)等待隨后的重新定位指令，而這會在瞬時t3時發(fā)生。在瞬時t3開始，電動機會沿相反方向被驅動(即，制動器朝向滾筒運動)與所存儲的打開步數(shù)相等的步數(shù)。換言之，如圖4所示，變量打開步數(shù)會在沿相反方向獲得的每個步數(shù)處衰減，直到在瞬時t4時所述變量到達零為止。
基于上文給出指示，對用于實際上執(zhí)行上述無傳感器致動打開/關閉技術的微控制器進行編程無需任何特殊的策略，而是落在本領域技術人員的平均技能內(nèi)。本領域技術人員會理解的是，上述無傳感器技術盡管具有簡易的實施方式，但仍能夠提供有效且可重復的結果。此外，對于本領域技術人員顯而易見的是，上述技術并非是僅有的可行實施例，而是實際上可使用步進電動機的任何無傳感器控制技術，或者類似地永磁體電動機(步進電動機的模式例如與無刷電動機的模式相同)。因此，通過采用所述技術，總是可檢測轉子的速度和/或位置，并且可簡單地通過所檢測出的速度為零或者小于預定數(shù)值而推斷出電動機失速。然而，上述較佳實施例通常比其它技術便宜，通常采用這些技術以盡可能精確地獲得電動機的位置和/或速度，并且因此使用更為精密的算法和功率更大且更昂貴的微控制器。
權利要求
1.一種用于打開和隨后關閉紡織機的紗線喂給裝置中的緯紗制動器的方法，其中，所述制動器由步進電動機驅動，其特征在于，在制動器打開指令(to)下，所述步進電動機(14)沿制動器打開方向步進，同時計算步數(shù)，直到所述制動器(20、23、24、26)由于抵靠于限位止擋件(22)停止為止，并存儲在抵靠時(tl)達到的步數(shù)(打開步數(shù))；并且在隨后的關閉指令(t3)下,所述步進電動機沿制動器關閉方向步進與所存儲的步數(shù)相等的步數(shù)。
2.按權利要求1所述的方法，其特征在于，通過感測所述步進電動機(14)的轉速變?yōu)榱銇頇z測所述制動器的停止。
3.按權利要求1所述的方法，其特征在于，在總電壓(Vamp)的時間導數(shù)沿負方向超過預定閾值數(shù)值(DerThr)時，電動機速度確定是零，所述總電壓的時間導數(shù)通過施加于所述步進電動機(14)的相應相繞組(Pha、Phb)的正弦電壓(Va、Vb)的平方和計算而出。
4.一種用于紡織機的紗線喂給裝置的制動系統(tǒng)，所述制動系統(tǒng)包括紗線輸送滾筒(10)和制動器(20、23、24、26)，所述制動器由微控制器(MC)所控制的步進電動機(14)驅動，以便在接觸所述滾筒的關閉位置和抵靠于限位止擋件(22)的打開位置之間行進，其特征在于，對所述微控制器(MC)進行編程以實現(xiàn): a)在接收制動器打開指令(打開)的情形下: 使所述步進電動機(14)沿制動器打開方向無限地步進； 檢測所述步進電動機何時由于所述制動器抵靠于所述限位止擋件(22)而停止； 計算電動機的步數(shù)并且存儲在所述步進電動機被檢測為停止時達到的步數(shù)(打開步數(shù)); b)在隨后接收制動器關閉指令(關閉)的情形下: 使所述步進電動機沿制動器關閉方向步進與所述所存儲步數(shù)相等的步數(shù)。
5.按權利要求4所述的制動系統(tǒng)，其特征在于，為了檢測所述步進電動機何時停止，對所述微控制器(MC)進行編程，以實現(xiàn): 通過公式Fa/wp = (Va2 +Fft2)持續(xù)地計算施加于所述步進電動機的總電壓(Vamp)的數(shù)值，其中Va和Vb是施加于所述步進電動機(14)的相應相繞組(Pha、Phb)的相應正弦電壓； 持續(xù)地計算所述總電壓數(shù)值的時間導數(shù)(dVamp/dt)； 在所述導數(shù)沿負方向超過預定閾值數(shù)值(DerThr)時,確定所述步進電動機已停止。
6.按權利要求4或5所述的制動系統(tǒng)，其特征在于，還對所述微型控制器(MC)進行編程，以在所述步進電動機(14)已停止之后，停止驅動所述步進電動機(14)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于打開和隨后關閉紡織機的紗線喂給裝置中的緯紗制動器的方法，在打開指令(t0)下，紗線喂給裝置的制動器(20、23、24、26)的步進電動機(14)沿打開制動器的方向驅動，同時計算電動機的步數(shù)，直到制動器由于抵靠于行程止擋件(22)而停止為止，并存儲在阻滯時達到的步數(shù)(打開步數(shù))；并且在隨后的關閉指令(t3)下，步進電動機沿關閉制動器的方向驅動與所存儲的步數(shù)相等的步數(shù)。
文檔編號G05B19/04GK103092091SQ201210382718
公開日2013年5月8日 申請日期2012年10月10日 優(yōu)先權日2011年10月27日
發(fā)明者L·格蒂 申請人:愛吉爾電子股份公司