无纺设备定位装置及其控制方法、一种无纺设备

摘要

本发明公开了一种无纺设备定位装置，所述无纺设备为不带平衡机构无纺设备，其包括变频器、电动机、偏心轮，电动机在变频器控制下驱动偏心轮旋转；所述定位装置包括第一接近开关、第二接近开关、感应部件、控制单元。本发明还公开了上述定位装置的控制方法及一种无纺设备。相比现有技术，本发明仅使用两个接近开关即可实现不带平衡机构无纺设备在停机后的精准定位，可使无纺设备的主轴及偏心轮自动停在包括上止点位置在内的任意目标位置，有效提高了不带平衡机构无纺设备的生产效率和安全性，并且便于对现有不带平衡机构无纺设备进行改造，具有很好的推广价值。

说明书

技术领域

本发明涉及一种无纺设备定位装置，尤其涉及一种不带平衡机构无纺设备的定位装置及其控制方法。

背景技术

在非织造布机械行业中，针刺机是一种应用广泛的机械设备，针刺机主要由机架,送网机构、针刺机构、牵拉机构、花纹机构、传动机构等部件所组成。其中，有一种低速针刺机的传动机构在主轴上是不安装平衡机构部件的。

这种不安装平衡机构部件的低速针刺机在驱动主轴旋转输出动力的过程中，接受到停机指令后，主轴逐渐降速旋转至停机，由于主轴上的偏心轮的作用，最终停止的位置始终是最低点，从而使针板也处于最低点，而在实际生产过程中，存在一个工艺，需要将与主轴相关联的针刺机构上所安装的针板抬升到最高点，从而能实现穿布工艺，即布从针板底穿过。因此，对主轴的停止位置有要求，需要主轴将针板抬升到最高处，并能在无外力的条件下，需要保持住停机位置，但是，主轴由于偏心轮的作用下，停机的位置会发生偏离，最终会使针板停在最低点处。

当前，针对此类无平衡机构的针刺设备，要实现上述工艺要求，常规的做法是待主轴完全停止运转后，切断动力电源，人工旋转主轴，使其旋转到目标位置并采用机械式卡位，这种实现方法过于繁琐、效率低，此外，这样的操作也存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种无纺设备定位装置及其控制方法，可有效实现不带平衡机构无纺设备在停机后的精准定位，且实现成本较低。

本发明具体采用以下技术方案解决上述技术问题：

一种无纺设备定位装置，所述无纺设备为不带平衡机构无纺设备，其包括变频器、电动机、偏心轮，电动机在变频器控制下驱动偏心轮旋转；所述定位装置包括第一接近开关、第二接近开关、感应部件、控制单元；所述第一接近开关和第二接近开关对固定安装于所述偏心轮上的所述感应部件进行感应，当所述感应部件位于第一接近开关或第二接近开关的感应范围内时，第一接近开关或第二接近开关的开关状态为触发状态，当所述感应部件位于第一接近开关或第二接近开关的感应范围外时，第一接近开关或第二接近开关的开关状态为回复状态，并且当感应部件随偏心轮旋转至第一接近开关和第二接近开关之间的定位位置时，感应部件同时位于第一接近开关和第二接近开关的感应范围内；所述控制单元用于根据第一接近开关和第二接近开关的开关状态对所述变频器进行控制，以使得所述不带平衡机构无纺设备在停机后，所述感应部件位于所述定位位置。

优选地，所述第一接近开关和第二接近开关的感应点之间最大距离小于感应部件的长度。

如上所述装置的控制方法，在接到所述不带平衡机构无纺设备的停机命令后，所述控制单元按照以下方法对所述变频器进行定位控制：

步骤1、控制变频器的输出频率逐渐降低至定位频率并保持，接通第一接近开关和第二接近开关的供电；所述定位频率大于0且远小于变频器的正常工作频率；

步骤2、对第一接近开关和第二接近开关的开关状态进行持续监控，如经过预设的T0时间，始终未出现第一接近开关和第二接近开关均为触发状态的情况，则转至步骤10，否则，转至步骤3；

步骤3、控制变频器进行直流制动；

步骤4、监测第一接近开关和第二接近开关的开关状态，如第一接近开关和第二接近开关的其中一个变为回复状态，则转步骤5，如第一接近开关和第二接近开关都为触发状态，并且保持时间达到T1，则转至步骤10，否则，转步骤3；

步骤5、调整变频器的输出频率，使得输出频率的大小等于定位跟踪频率，并使得电动机在该输出频率下对偏心轮的驱动方向为沿着偏心轮旋转轨迹的第一方向；所述定位跟踪频率大于0且小于定位频率；

步骤6、监测第一接近开关和第二接近开关的开关状态，如在时间T2内出现第一接近开关和第二接近开关均为触发状态的情况，则转步骤3，否则，转步骤7；

步骤7、调整变频器的输出频率，使得输出频率的大小等于定位跟踪频率，并使得电动机在该输出频率下对偏心轮的驱动方向为与第一方向相反的第二方向；

步骤8、监测第一接近开关和第二接近开关的开关状态，如在时间T3内出现第一接近开关和第二接近开关均为触发状态的情况，则转步骤3，否则，转步骤9；

步骤9、判断从变频器第一次进行直流制动开始，是否已经过预设时间T1，如是，转步骤10，否则，转步骤5；所述预设时间T1～T3满足：T1>T3>T2且T1>T2+T3；

步骤10、如此时第一接近开关和第二接近开关均为触发状态，则定位成功，否则，定位失败；关断第一接近开关和第二接近开关的供电，并关闭变频器。

优选地，T3等于T2的2倍。

优选地，所述定位频率的范围为2Hz～10Hz。

将上述定位装置应用于不带平衡机构无纺设备，即可得到以下技术方案：

一种无纺设备，所述无纺设备为不带平衡机构无纺设备，其包括变频器、电动机、偏心轮，电动机在变频器控制下驱动偏心轮旋转；所述不带平衡机构无纺设备还包括上技术方案所述定位装置。

相比现有技术，本发明技术方案具有以下有益效果：

本发明仅使用两个接近开关即可实现不带平衡机构无纺设备在停机后的精准定位，可使无纺设备的主轴及偏心轮自动停在包括上止点位置在内的任意目标位置，有效提高了不带平衡机构无纺设备的生产效率和安全性，并且便于对现有不带平衡机构无纺设备进行改造，具有很好的推广价值。

附图说明

图1为偏心轮与接近开关位置关系示意图；

图2为本发明无纺设备的结构示意图；

图3为本发明无纺设备定位装置定位控制流程的一个具体实例；

图4～图7为变频器在几种不同情况下的定位控制输出频率时序。

具体实施方式

针对不带平衡机构无纺设备的定位问题，本发明的思路是利用两个接近开关和一个感应部件来对偏心轮旋转位置进行检测，并根据检测结果通过变频器输出频率的控制实现快速定位，使偏心轮停在所需要的位置。

图1、图2显示了本发明无纺设备的基本结构。如图1、图2所示，本发明无纺设备为不带平衡机构的无纺设备，其包括变频器CF、电动机M、偏心轮W以及定位装置，电动机M在变频器CF控制下驱动偏心轮W旋转；本发明的定位装置包括两个有源接近开关S1、S2和固定安装在偏心轮W上的感应部件Q(优选地，所述的感应部件Q设置于偏心轮W的边缘上）以及用于根据接近开关S1、S2的开关状态对变频器CF进行控制的控制单元（集成于变频器中，图中未示出）。感应部件Q与接近开关S1、S2相配套，当感应部件Q位于接近开关S1或S2的感应范围内时，接近开关S1/S2的开关状态为触发状态，当感应部件Q位于接近开关S1或S2的感应范围外时，接近开关S1/S2的开关状态为回复状态。假设接近开关S1、S2是常开型接近开关，则闭合状态为其触发状态，关断状态为其回复状态；反之，如接近开关S1、S2是常闭型接近开关，则关断状态为其触发状态，闭合状态为其回复状态。

如图1所示，接近开关S1、S2沿偏心轮W旋转轨迹依次安装，接近开关S1、S2的感应范围存在部分重叠，这样当感应部件Q随偏心轮W旋转至该感应范围重叠区域（即目标定位位置）时，感应部件Q可同时使接近开关S1、S2处于触发状态。假设偏心轮W的顺时针旋转方向为正向旋转，则在正向旋转时，感应部件Q会先进入接近开关S1的感应范围，从而先触发接近开关S1从回复状态进入触发状态，此时接近开关S2为回复状态；接着，感应部件Q进入接近开关S1、S2的感应范围重叠区域，此时接近开关S2被触发进入触发状态，同时接近开关S1仍保持触发状态；随着偏心轮W继续旋转，感应部件Q先脱离接近开关S1的感应范围，接近开关S1的开关状态变为回复状态，同时接近开关S2保持触发状态；最后，感应部件Q脱离接近开关S2的感应范围，接近开关S2也进入回复状态。偏心轮W反向旋转时接近开关S1、S2的开关状态变化与此相反。这样，通过对接近开关S1、S2的开关状态即可获知感应部件Q所处位置，进而可通过对变频器输出频率的动态调整，实现无纺设备停机后，主轴及偏心轮自动停在目标位置（此实施例中目标位置为上止点）。

具体地，在接到停机命令后，所述控制单元按照以下方法对所述变频器进行定位控制：

步骤1、控制变频器的输出频率逐渐降低至定位频率并保持，所述定位频率大于0且远小于变频器的正常工作频率；

步骤2、对第一接近开关和第二接近开关的开关状态进行持续监控，如经过预设的T0时间，始终未出现第一接近开关和第二接近开关均为触发状态的情况，则转至步骤10，否则，转至步骤3；

步骤3、控制变频器进行直流制动；

步骤4、监测第一接近开关和第二接近开关的开关状态，如第一接近开关和第二接近开关的其中一个变为回复状态，则转步骤5，如第一接近开关和第二接近开关都为触发状态，并且保持时间达到T1，则转至步骤10，否则，转步骤3；

步骤5、调整变频器的输出频率，使得输出频率的大小等于定位跟踪频率，并使得电动机在该输出频率下对偏心轮的驱动方向为沿着偏心轮旋转轨迹的第一方向；所述定位跟踪频率大于0且小于定位频率；

步骤6、监测第一接近开关和第二接近开关的开关状态，如在时间T2内出现第一接近开关和第二接近开关均为触发状态的情况，则转步骤3，否则，转步骤7；

步骤7、调整变频器的输出频率，使得输出频率的大小等于定位跟踪频率，并使得电动机在该输出频率下对偏心轮的驱动方向为与第一方向相反的第二方向；

步骤8、监测第一接近开关和第二接近开关的开关状态，如在时间T3内出现第一接近开关和第二接近开关均为触发状态的情况，则转步骤3，否则，转步骤9；

步骤9、判断从变频器第一次进行直流制动开始，是否已经过预设时间T1，如是，转步骤10，否则，转步骤5；所述预设时间T1～T3满足：T1>T3>T2且T1>T2+T3；

步骤10、如此时第一接近开关和第二接近开关均为触发状态，则定位成功，否则，定位失败，并关闭变频器。

图3显示了上述定位控制过程的一个具体实例（为便于描述，该流程图从步骤3开始），在T0时间内一旦出现接近开关S1、S2均为触发状态的情况，表明感应部件Q旋转至定位位置，立即控制变频器进行直流制动，并对接近开关S1、S2进行状态判断，整个定位控制过程总时间设定为T1。如图2所示，有可能出现以下3种情况：

第一种情况是最理想的情况，即一开始就检测到接近开关S1、S2均为触发状态，即此时偏心轮正好旋转至目标定位位置，并且在时间T1内S1、S2始终保持触发状态，即偏心轮正好在时间T1内始终处于目标定位位置。则在到达时间T1后，直接输出定位成功的结果，关断接近开关S1、S2的供电，并关闭变频器。

若检测到S1回复、S2触发，则通过变频器控制电动机和偏心轮以定位跟踪频率F2正转运行，并在T2时间段内监控S1、S2的开关状态，若检测到S1、S2同时处于触发状态，则控制变频器进入直流制动状态并继续监控S1、S2的开关状态；若在T2时间段内未检测到S1、S2同时处于触发状态，则复位T2计时器，并控制变频器以定位跟踪频率F2反向运转并监控S1、S2的开关状态，若检测到在T3时间段内出现S1、S2同时处于触发状态的情况，则控制变频器进入直流制动状态并继续监控S1、S2的开关状态；若在T3时间段内未检测到S1、S2同时处于触发状态的情况，则回到以F2频率正转状态；如此反复循环，直到达到T1时间后，根据S1、S2的开关状态输出定位结果，如两者均为触发状态，则定位成功，否则，定位失败，然后关断接近开关S1、S2的供电，并关闭变频器。

若检测到S1触发、S2回复，则通过变频器控制电动机和偏心轮以定位跟踪频率F2反转运行，并在T2时间段内监控S1、S2的状态，若检测到S1、S2同时处于触发状态，则控制变频器进入直流制动状态并继续监控S1、S2的状态；若在T2时间段内未检测到S1、S2同时处于触发状态，则复位T2计时器，并通过变频器控制电动机和偏心轮以定位跟踪频率F2正向运转并继续监控S1、S2的状态，若在T3时间段内检测到有S1、S2同时处于触发状态的情况发生，则控制变频器进入直流制动状态并继续监控S1、S2的状态；若在T3时间段内未检测到S1、S2同时处于触发状态，则回到以F2频率反转状态；如此反复循环，直到达到T1时间后，根据S1、S2的开关状态输出定位结果，如两者均为触发状态，则定位成功，否则，定位失败，然后关断接近开关S1、S2的供电，并关闭变频器。

图4～图7分别显示了变频器在几种不同情况下的定位控制输出频率时序。

如图4所示，0点到a点为减速时间；b点到f点为定位控制时间T1；b点到c点、d点到e点为变频器CF处于直流制动状态时间；a点到b点为变频器CF以定位频率F1为运行频率的检测时间段T0；b点到c点检测到S1、S2同时处于触发状态，变频器进行直流制动；c点到d点时间段为T2，在T2时间内检测到S1回复，S2触发，此时变频器控制偏心轮以设定的跟踪频率F2进行转动；d到e点检测到S1、S2同时触发，则进入直流制动状态；e点到f点时间段T3内检测到S1触发、S2回复，则以跟踪频率F2反转运行；若在T1时间段后未能达到S1、S2同时触发状态，则定位失败。其中，T3优选为T2的2倍。

图5所示为最理想状态，即检测到S1、S2同时处于触发状态，变频器进行直流制动，并且在T1时间段内S1、S2始终处于同时触发状态，表明在定位控制过程中偏心轮始终处于作为目标位置的上止点位置；达到时间T1后停机，定位成功。

如图6所示，在T0时间以内检测到S1、S2同时处于触发状态（a点到b点），变频器进行直流制动，并进行S1、S2的开关状态检测；在c点检测到S1触发、S2回复，则变频器以F2频率反转并进行S1、S2的开关状态检测；在T2时间以内的d点，检测到S1、S2同时处于触发状态，则变频器进行直流制动并进行S1、S2的开关状态检测，最终，S1、S2同时处于触发状态的情况一直维持到T1结束，定位成功，停机。

如图7所示，在T0时间以内检测到S1、S2同时处于触发状态（a点到b点），变频器进行直流制动并进行S1、S2的开关状态检测（b点到c点）；在c点检测到S1回复、S2触发，则以F2频率正转并进行S1、S2的开关状态检测；在T2时间段内的d点检测到S1、S2同时处于触发状态，则变频器进行直流制动并进行S1、S2的开关状态检测；直流制动过程一直持续到T1时间结束，S1、S2始终同时处于触发状态，定位成功，停机。

以上所列举的仅是少量几种简单情况，实际情况则复杂的多，有可能出现变频器以频率F2正转-反转反复多个循环的情况；也可能出现在T0时间内始终未出现S1、S2同时触发的情况，此时表明出现定位故障。

本发明以较低成本实现对不带平衡机构无纺设备在停机后的精准定位，从而使得无纺设备的主轴及偏心轮可自动停在包括上止点位置在内的任意目标位置，有效提高了不带平衡机构无纺设备的生产效率和安全性，并且便于对现有不带平衡机构无纺设备进行改造，具有很好的推广价值。