一种基于伺服控制的积极随动送经补偿装置及其控制方法

摘要

本发明涉及一种基于伺服控制的积极随动送经补偿装置，包括机架、支撑轴、电动推杆、张力辊伺服电机，其中张力辊伺服电机与电动推杆连接，推杆与连杆a一端连接、用于带动连杆a上下运动，连杆a另一端与支撑轴固定连接，支撑轴穿过支架、安装在支架上，支撑轴穿过支架端通过连杆b与张力辊连接。控制方法为：设定综框伺服驱动器和送经补偿张力辊的控制参数；分别设定送经补偿张力辊伺服驱动器和综框伺服驱动器指令脉冲分倍频分子和分母参数的值；设置综框伺服电机和张力辊伺服电机转动方向；电气信号线连接。本发明实现对由于综框运动造成的经纱路径变化伸缩量的数字化积极随动补偿，将机械补偿转变为数字化补偿，提高织机的智能化控制水平。

说明书

技术领域

本发明属纺织机械技术领域，涉及一种基于伺服控制的积极随动送经补偿装置及其控制方法，可使用于传统二维织机，更适用于复杂多层的立体织机的送经补偿。

背景技术

织机织造时，经纱路径变化伸缩量的送经补偿非常重要，其补偿和控制水平直接影响到织物的品质和产量。当前二维织机送经补偿装置主要有机械式消极补偿，以及基于凸轮或偏心轮控制的摆动后梁式补偿。

机械式消极补偿机构结构复杂，连接杆件多，机件的惯性力及摩擦阻力都会影响送经和张力控制的灵敏度，所以振动大，控制精度低，不宜适应高速(如发明专利“一种小样织机张力控制、补偿机构”(CN201210320341.8)中所述的补偿机构)。基于凸轮或偏心轮控制的摆动后梁式补偿机构可积极补偿综框运动造成的经纱路径伸缩量变化，比机械式消极补偿方法有更好的控制精度，更能适应高速织造(如发明专利“一种剑杆织机张力平稳装置”(CN201510605952.0)中所述的基于凸轮的张力平稳装置)。

但立体织机结构复杂，织造的至少是二层以上的织物，同时会有多个开口，并且每个组织循环中同一片综框根据组织不同动程是变化的。这两种补偿机构都无法满足立体织机的经纱路径变化伸缩量的补偿，并且立体织机机构非常复杂，安装空间也无法满足现有补偿机构的安装要求。

现公开的一种名称为“一种三维织机张力控制系统”的发明专利(CN200810202247.6)，主要是将经纱与轴之间的摩擦改为滚动摩擦，通过细微调节定位装置的两侧翼的角度及松紧程度实现摩擦力的调节，进而进行张力的调节。补偿方式是基于机械补偿来实现的，机动性差，机械部件较多，且精确度不高，也不能实现基于变动程综框机构的积极随动补偿。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于伺服控制的积极随动送经补偿装置及其控制方法，解决现有随动送经补偿方式为消极式补偿、机械补偿及补偿装置复杂、占地空间大的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于伺服控制的积极随动送经补偿装置，包括机架、支撑轴、电动推杆、张力辊伺服电机，其中所述张力辊伺服电机与电动推杆连接、用于控制电动推杆上的推杆上下运动，所述推杆与连杆a一端连接、用于带动连杆a上下运动，所述连杆a另一端与支撑轴固定连接，所述支撑轴穿过支架、安装在支架上、且可在支架上转动，所述支撑轴穿过支架端通过连杆b与张力辊连接，所述连杆a、支撑轴和张力辊形成“Z”字形杠杆。

本发明的进一步技术方案是，所述支架为“L”形，所述支撑轴安装在支架的竖直板上，所述电动推杆安装在支架水平板上。

本发明的又进一步技术方案是，所述推杆与连杆铰接，所述连杆上设有与支撑轴对应的轴孔、与支撑轴通过平键连接，且连杆末端通过紧固螺母紧固。

本发明的再进一步技术方案是，所述支撑轴通过轴承b和轴承座安装在支架上，所述张力辊和连杆b通过轴承a连接。

本发明的再进一步技术方案是，所述连杆a下端、支架上设有支柱，所述支柱与连杆a通过弹簧连接。

本发明的更进一步技术方案是，所述送经补偿装置安装在送经系统和综丝之间。

一种所述的一种基于伺服控制的积极随动送经补偿装置的控制方法，其中包括下述步骤：

(a)设定综框伺服驱动器和送经补偿张力辊的控制参数，使伺服系统可接受外部的脉冲信号进行速度和方向控制；

(b)根据综框伺服电机和张力辊伺服电机的速度关系，分别设定送经补偿张力辊伺服驱动器和综框伺服驱动器指令脉冲分倍频分子和分母参数的值；

(c)设置综框伺服电机和张力辊伺服电机转动方向，使当综框向下运动时，送经补偿装置中的张力辊向上运动，当综框向上运动时，送经补偿的张力辊向下运动；

(d)电气信号线连接：对于综框伺服电机，设输入其伺服驱动器的脉冲频率数值为f，对应综框伺服电机的转速为n，由伺服驱动器的OA+，OA-，OB+，OB-口输出的编码器反馈脉冲频率数值也为f，信号分别输入到送经张力辊补偿伺服驱动器的PULS1，PULS2，SIGN1，SIGN2输入口，由于送经张力辊补偿伺服驱动器的指令脉冲输入方式为正交脉冲A、B两相90°相差，所以OA+，OA-输出的脉冲控制电机的速度，OA+，OA-，OB+，OB-两路差分信号脉冲的相位差控制电机的方向，当综框伺服电机的速度发生改变时，OA+，OA-，OB+，OB-两路差分信号脉冲的频率也实时发生改变，所以送经补偿电机的速度也相应改变，当综框伺服电机的转向发生改变时，输出的这两路脉冲的相位差也发生改变，所以送经张力辊补偿电机的方向也随之发生改变。

本发明的进一步技术方案是，所述步骤(a)中，控制参数包括伺服驱动器的控制模式、指令脉冲输入选择方式和指令脉冲输入方式。

本发明的又进一步技术方案是，所述步骤(b)中，综框上下运动同一位移造成经纱路径变化的伸缩量与张力辊上下运动同一位移造成经纱路径变化的伸缩量相对应，使送经张力辊补偿装置能实时补偿综框运动造成的经纱路径变化伸缩量，分析计算送经补偿的推杆伸缩速度与综框上下运动的速度关系，并结合两个装置的减速比，算得送经补偿张力辊伺服电机和综框伺服电机的速度比例关系。

本发明的再进一步技术方案是，所述步骤(c)中，通过设置指令脉冲旋转方向参数得到综框伺服电机和送经张力辊补偿伺服电机转动方向。

有益效果

与现有技术相比本发明具有以下优点：

1、实现对由于综框运动造成的经纱路径变化伸缩量的数字化积极随动补偿，将机械补偿转变为数字化补偿，提高织机的智能化控制水平；

2、本送经补偿装置采用伺服电动推杆、连杆、张力辊等组成的伺服电动张力补偿装置，与综框机构通过电信号进行连接控制，省掉许多机械结构，非常方便安装；

3、本发明中送经补偿张力辊伺服电动推杆的的速度和方向参数基于伺服综框的运动参数设定，按一定的比例关系实时变化，实现积极随动补偿，能满足立体织机多开口，同一片综框需要频繁变动程的的补偿要求；

4、本发明补偿方式为积极随动补偿，可很好适合弹性差的碳纤维等高性能纤维；

5、本发明有利于提高补偿的速度和精度，提高织机效率和织物质量。

附图说明

图1为实施例1中立体织机运动原理示意图；

图2为本发明补偿装置的左视图；

图3为本发明补偿装置的俯视图；

图4为实施例1中综框及张力辊运动示意图；

图5为实施例1中控制方法原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

为使本发明更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下：

如图1所示立体织机运动原理示意图，送经系统27将经纱20送出，穿过综框22及综丝23上的综眼，由控制系统24控制伺服驱动器25，并由伺服驱动器25和伺服电动推杆21控制综框带动经纱20上下运动，形成梭口，纬纱29在梭口与经纱交织，并由钢筘28打纬形成织物26，织物通过织物夹具30和电机31引离织口。由此，本发明一种采用伺服电动推杆的送经张力辊补偿装置，通过分析综框和张力辊对经纱路径变化伸缩量关系，得出综框伺服驱动电机和张力辊伺服电机运行时速度和方向的关系，在此基础上对伺服驱动器参数进行设置，采用电气信号线连接，而不是采用现有的机械方式，将综框伺服电机反馈到综框自身伺服驱动器的速度和方向信号输入到送经张力辊伺服驱动器，从而使得张力辊可以实时跟随综框运动，对综框运动引起的经纱路径变化的伸缩量进行积极随动补偿。

如图2及图3所示本发明一种基于伺服控制的积极随动送经补偿装置，包括机架1、支撑轴8、电动推杆12、张力辊伺服电机15，其中所述张力辊伺服电机15与电动推杆12连接、用于控制电动推杆12上的推杆11上下运动，所述推杆11与连杆a10一端连接、用于带动连杆a10上下运动，所述连杆a10另一端与支撑轴8固定连接，所述支撑8穿过支架1、安装在支架1上、且可在支架1上转动，所述支撑轴8穿过支架1端通过连杆b4与张力辊2连接，所述连杆a10、支撑轴8和张力辊2形成“Z”字形杠杆。

如图3所示，所述支架1为“L”形，所述支撑轴8安装在支架1的竖直板上，所述电动推杆12安装在支架1水平板上。

如图2所示，所述推杆11与连杆10铰接，所述连杆10上设有与支撑轴8对应的轴孔、与支撑轴8通过平键9连接，且连杆10末端通过紧固螺母5紧固；所述支撑轴8通过轴承b6和轴承座7安装在支架1上，所述张力辊2和连杆b4通过轴承a3连接；所述连杆a10下端、支架1上设有支柱14，所述支柱14与连杆a10通过弹簧13连接。

如图4所示，所述送经补偿装置安装在送经系统27和综丝23之间。

如图1～5所示，假设综框和送经补偿运动的伺服系统都选用Panasonic公司的MINAS A4系列产品,增量式编码器，编码器的分辨率是10000p/r，选其它品牌伺服驱动器可参照执行。补偿前先调整安装好张力辊2及电动推杆12，以及综框等的初始位置，使综框处于综平位置，调节张力辊的位置使经纱处于水平位置，即图4的1-1’位置。送经张力辊补偿控制方法具体说明和步骤如下：

(1)首先设定好综框和送经补偿伺服驱动器的控制模式为位置控制模式，即设定参数Pr02＝0；指令脉冲输入选择为差分电路，即设定参数Pr40＝1；指令脉冲输入方式为正交脉冲A、B两相90°相差，Pr42＝2；

(2)分析综框伺服电机和张力辊伺服电机的速度关系，设定送经补偿伺服驱动器指令脉冲分倍频分子和分母的数值：送经补偿装置对经纱路径伸长或缩短的补偿量与两个连杆的长度，送经补偿装置电动推杆的减速比，开口机构装置中电动推杆的减速比有关，图1中，设计连杆10长30cm，连杆4长15cm，伺服推杆上下运动使张力辊绕支撑轴8上下运动，它们的实时移动距离关系为2:1，速度为1:2，假设实际织机中图4所示的综框上下运动同一位移造成经纱路径变化的伸缩量与张力辊上下运动同一位移造成经纱路径变化的伸缩量约为3:1(它们之间关系实际当中可通过计算和实验得出)，送经补偿装置为了实时补偿开口运动造成的经纱路径变化伸缩量，经分析计算可得送经补偿的推杆伸缩速度与综框上下运动的速度关系为3:2，设两个装置的减速比各为20，所以可得送经补偿伺服电机和综框伺服电机的的速度比例关系也为3:2；

(3)分析综框伺服电机和送经补偿张力辊伺服电机之间方向和的关系：如图4，综框从图右部分的实线位置1’走到虚线位置3’，经纱伸长，这时送经补偿装置的张力辊也由图左部分的位置1走到虚线位置3，使经纱路径变短，从而补偿由于开口运动造成的经纱路径伸长量。同理，综框从图右部分的实线位置4’走到虚线位置1’，经纱路径变短，这时送经补偿装置的张力辊也由图左部分的位置4走到虚线位置1，使经纱路径变长，从而补偿由于综框运动造成的经纱路径缩短量，总结分析得知，当综框向下运动时，送经补偿装置中的张力辊向上运动，当综框向上运动时，送经补偿的张力辊向下运动，它们运动的方向正好刚好相反，应用中可通过设定指令脉冲旋转方向设置参数Pr41＝0或Pr41＝1结合实际运行得到正确方向；

(4)电气信号线连接：对于综框伺服电机，设输入其伺服驱动器的脉冲频率数值为f，对应综框伺服电机的转速为n，则由伺服驱动器的OA+，OA-，OB+，OB-口输出的编码器反馈脉冲频率数值也为f，此信号分别输入到送经补偿伺服驱动器的PULS1，PULS2，SIGN1，SIGN2输入口，由于送经张力辊补偿伺服驱动器的指令脉冲输入方式为正交脉冲A、B两相90°相差，所以OA+，OA-输出的脉冲控制电机的速度，OA+，OA-，OB+，OB-两路差分信号脉冲的相位差控制电机的方向，当综框伺服电机的速度发生改变时，OA+，OA-，OB+，OB-两路差分信号脉冲的频率也实时发生改变，所以送经补偿电机的速度也相应改变；当综框伺服电机的转向发生改变时，输出的这两路脉冲的相位差也发生改变，所以送经张力辊补偿电机的方向也随之发生改变。

其中，在伺服系统实际应用中，同样频率的脉冲，可通过改变指令脉冲分倍频分子和分母的数值，使电机具有不同的速度。根据两个伺服电机间的速度关系，设定送经补偿张力辊伺服驱动器指令脉冲分倍频第一分子Pr48＝3，指令脉冲分倍频分母为Pr4B＝2。设定综框伺服驱动器指令脉冲分倍频第一分子Pr48＝1，指令脉冲分倍频分母为Pr4B＝1。则由伺服系统的特性可得，对于同样的脉冲输入频率，实际运行中送经补偿张力辊伺服电机和综框伺服电机的速度比例关系将为3:2。

通过以上装置和控制方法，使送经补偿张力辊上下运动速度与综框上下运动的速度大小关系始终为3:2，方向也相应会跟着变化，积极对综框运动造成的经纱路径变化伸缩量进行随动补偿。