漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置

《漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置》是鹽城市宏華紡織機械有限公司於2005年6月22日申請的專利，該專利的申請號為2005100407625，公布號為CN1884658，授權公布日為2006年12月27日，發明人是卞東柱、王國祥、束長青、朱成山、李晉、沈金華。

《漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置》特點是：在張力輥的一軸端上，配有張力變動機械傳動裝置，張力變動機械傳動裝置中的撥桿下端配入電阻式張力電位器內，電阻式張力電位器的輸出端接入電路中，電路把反映經紗退繞張力的機械量轉化為電的數字量，經過運算處理後，再由數字量轉化為電流模擬量，由電流模擬量的變動經比例閥來控制加在制動輥上的氣缸壓力，實現自動控制。該裝置由於採用了先進的電子氣動控制裝置，從而實現了精度高、穩定性好、可靠性高的經紗恆張力退繞。

2009年，《漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置》獲得第六屆江蘇省專利項目獎優秀獎。

（概述圖為《漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置》摘要附圖）

基本介紹

• 中文名：漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置
• 公布號：CN1884658
• 公布日：2006年12月27日
• 申請號：2005100407625
• 申請日：2005年6月22日
• 申請人：鹽城市宏華紡織機械有限公司
• 地址：江蘇省射陽縣鹽東鎮東南工業園
• 發明人：卞東柱、王國祥、束長青、朱成山、李晉、沈金華
• 分類號：D06B3/04（2006.01）、D02H13/26（2006.01）
• 代理機構：南京天翼專利代理有限責任公司
• 代理人：湯志武
• 類別：發明專利

專利背景

為了保證漿紗質量，要求經紗在經軸上恆張力退繞出軸。2005年6月前已有技術的漿紗機，調節經紗的退繞量由制動輥的加壓程度控制。作用在制動輥上的氣壓大，則放出經紗少，經紗張力變大；作用在制動輥上的氣壓小，則放出經紗多，經紗張力變小。在經紗運動過程中，機械式張力輥感受到經紗的張力變化程度，通過導桿四連桿機構帶動轉閥的閥心轉動，從而控制制動輥加壓氣缸的進氣量和放氣量。由於轉閥的啟閉程度難以精確掌握，這種控制方式控制經紗張力精度低，且由於轉閥啟閉量與送放氣量很難實現嚴格的比例關係，要經過若干次啟閉的震盪，才能達到穩定工作狀態。再有是轉閥的工作可靠性差，經常要維修調節。

發明內容

專利目的

《漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置》的目的在於提供一種克服上述專利背景中缺點的，通過電子部件的電信號控制氣動加壓量，從而使其實現精度高、穩定性好、可靠程度高的漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置。

技術方案

《漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置》所採用的技術方案為：含漿紗機、張力輥、制動輥、氣缸、機架、電器控制櫃，其特點是：在張力輥一軸端上，配有張力變動機械傳動裝置，張力變動機械傳動裝置中的撥桿下端與電阻式張力電位器相連線，電阻式張力電位器接入電路中，電路把反映經紗退繞張力的機械量轉化為電的數字量，經過運算處理後，再由數字量轉化為電流模擬量，由電流模擬量的變動經比例閥來控制加在制動輥上的氣缸壓力，實現自動控制。

所述張力變動機械傳動裝置，是將張力器擺桿下端固定在張力輥的一軸端上，張力器擺桿上部向右側彎曲，成直角型刻度指示針，張力器擺桿的中部固定有與刻度指示針相平行的擺動銷；在機架一端上配有固定架，在固定架的左側面在刻度指示針下方與其相對應地配有弧型刻度銘牌，在擺動銷下方配有張力器撥桿，撥桿的頂端上設有撥桿槽，使擺動銷動配在撥桿槽內，在固定架的右側面配有電阻式張力電位器，撥桿的下端動配在固定架牆板上所配的內孔中後，配入電阻式張力電位器內，在電阻式張力電位器的輸出端進出線咀內配有導線接入電器櫃的電路中。

所述電路中可程式序控制器PLC的L、N端點分別與220伏交流電源的L、N端相連線；可程式序控制器PLC模組上的L+和M端點分別與24伏直流電源的L+、M端相連線，為可程式序控制器PLC各個模組供電，驅動PLC工作；前漿槽起用開關S1、後漿槽起用開關S2的一端接入到可程式序控制器PLC輸入端，開關S1、S2的另一端與24伏直流電源的L+端相連線，可程式序控制器PLC輸入模組的輸入端子M的左邊一個輸入點與24伏直流電源的M端相連線，在電路內部和開關S1、S2的另一端形成迴路；退繞單組漿槽用電磁閥YV1、前漿槽用退繞電磁閥YV2、後漿槽用退繞電磁閥YV3的一端接到可程式序控制器PLC的輸出端，電磁閥YV1、YV2、YV3的另一端與220伏交流電源的N端相連線，可程式序控制器PLC輸出模組的輸出端子M左邊的一個輸出點與220伏交流電源的L端相連，在電路內部和電磁閥YA1、YA2、YA3的另一端形成迴路；電阻式張力電位器的U1、U2二端加上0-12v直流電壓，電阻式張力電位器的U1、U2二根輸出端分別連線到可程式序控制器PLC的模擬量輸入端CH1、CH2；前漿槽比例閥PI1、後漿槽比例閥PI2的輸出接入到模擬量的輸入，前漿槽比例閥PI1、後漿槽比例閥PI2的輸入接到模擬量的輸出，模組之間是通過可程式序控制器PLC自帶的數據線相連的，前漿槽比例閥PI1、後漿槽比例閥PI2的電源端點分別接入24伏直流電源的L+、M端；前區自動、手動控制電磁閥YV5，後區自動、手動控制電磁閥YV6，前、後區切換電磁閥（正常得電）YV7，前、後區切換電磁閥（正常得電）YV8的一端分別與兩為鎖定開關（正常起用時閉合）S3、S4、S5、S6的一端相連線，電磁閥YV5、YV6、YV7、YV8另一端分別接入220伏交流電源的N端，兩為鎖定開關S3、S4、S5、S6的另一端分別接入220伏交流電源的L端。

有益效果

《漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置》的裝置具有控制精度高，實現控制量時震盪次數少和震盪幅度小、機械維修和調節次數少的三方面優點。

附圖說明

圖1為《漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置》的張力變動機械式傳動裝置結構圖；

圖2為該發明的流程圖；

圖3為電路原理圖；

圖4為氣路原理圖；

圖5為比例閥接線圖。

技術領域

《漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置》涉及一種紡織機械中漿紗機的經紗退繞裝置，尤其是一種通過電子部件的電信號控制氣動加壓量的一種漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置。

權利要求

1、《漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置》含漿紗機、張力輥、制動輥、氣缸及氣動裝置、機架、電器控制線路及控制櫃，其特徵在於：在張力輥的一軸端上，配有張力變動機械傳動裝置，張力變動機械傳動裝置中的撥桿下端與電阻式張力電位器相連線，電阻式張力電位器接入電路中，電路把反映經紗退繞張力的機械量轉化為電的數字量，經過運算處理後，再由數字量轉化為電流模擬量，由電流模擬量的變動經比例閥來控制加在制動輥上的氣缸壓力，實現自動控制。

2、根據權利要求1所述的一種漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置，其特徵在於：張力變動機械傳動裝置，是將張力器擺桿的下端固定在張力輥的一軸端上，張力器擺桿上部向右側彎曲，成直角型刻度指示針，張力器擺桿的中部固定有與刻度指示針相平行的擺動銷；在機架一端上配有固定架，在固定架的左側面在刻度指示針下方與其相對應地配有弧型刻度銘牌，在擺動銷下方配有張力器撥桿，撥桿的頂端上設有撥桿槽，使擺動銷動配在撥桿槽內，在固定架的右側面配有電阻式張力電位器，撥桿的下端動配在固定架檣板上所配的內孔中後，配入電阻式張力電位器內，在電阻式張力電位器的輸出端進出線咀內配有導線接入電器櫃的電路中。

3、根據權利要求1所述的一種漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置，其特徵在於：所述電路還包括可程式序控制器PLC，其中可程式序控制器PLC的L、N端點分別與220伏交流電源的L、N端相連線；可程式序控制器PLC模組上的L+和M1端點分別與24伏直流電源的L+、M端相連線，為可程式序控制器PLC各個模組供電，驅動PLC工作；前漿槽起用開關S1、後漿槽起用開關S2的一端接入到可程式序控制器PLC輸入端，開關S1、S2的另一端與24伏直流電源的L+端相連線，可程式序控制器PLC輸入模組的輸入端子M1的左邊一個輸入點與24伏直流電源的M端相連線，在電路內部和開關S1、S2的另一端形成迴路；退繞單組漿槽用電磁閥YV1、前漿槽用退繞電磁閥YV2、後漿槽用退繞電磁閥YV3的一端接到可程式序控制器PLC的輸出端，電磁閥YV1、YV2、YV3的另一端與220伏交流電源的N端相連線，可程式序控制器PLC輸出模組的輸出端子M2左邊的一個輸出點與220伏交流電源的L端相連，在電路內部和電磁閥YA1、YA2、YA3的另一端形成迴路；電阻式張力電位器的U1、U2二端加上0-12v直流電壓，電阻式張力電位器的U1、U2二根輸出端分別連線到可程式序控制器PLC的模擬量輸入端CH1、CH2；前漿槽比例閥PI1、後漿槽比例閥PI2的輸岀接入到模擬量的輸入，前漿槽比例閥PI1後漿槽比例閥PI2的輸入接到模擬量的輸出，模組之間是通過可程式序搾制器PLC自帶的數據線相連的，前漿槽比例閥PI1、後漿槽比例閥PI2的電源端點分別接入24伏直流電源的L+、M端；前區自動、手動控制電磁閥YV5，後區自動、手動控制電磁閥YV6，前、後區切換電磁閥YV7，另一隻前、後區切換電磁閥YV8的一端分別與兩為鎖定開關S3、S4、S5、S6的一端相連線，電磁閥YV5、YV6、YV7、YV8另一端分別接入220伏交流電源的N端，兩為鎖定開關S3、S4、S5、S6的另一端分別接入220伏交流電源的L端；兩為鎖定開關S3、S4、S5、S6在正常起用時閉合，電磁閥YV7、YV8正常得電。

實施方式

如圖1-圖5所示，在張力輥16的一軸端上，配有張力變動機械傳動裝置，張力變動機械傳動裝置中的撥桿6下端與電阻式張力電位器5相連線，電阻式張力電位器5接入電路中，電路把反映經紗退繞張力的機械量轉化為電信號的模擬量，經過可程式控制器PLC運算處理後，產生電流模擬量信號，電流模擬量控制比例閥，從而控制加在制動輥上的氣缸壓力，實現自動控制。

如圖1所示，張力變動機械傳動裝置，是由在張力器擺桿12的下端固定在張力輥16的一軸端上，張力器擺桿12上部向右側彎曲，成直角型刻度指示針11，張力器擺桿12的中部固定有與刻度指示針11相平行的擺動銷7；在機架1一端上配有固定架9，在固定架9的左側面在刻度指示針11下方與其相對應地配有弧型刻度銘牌10，在擺動銷7下方配有張力器撥桿6，撥桿6的頂端上設有撥桿槽8，使擺動銷7動配在撥桿槽8內，在固定架9的右側面配有電阻式張力電位器5，撥桿6的下端動配在固定架9牆板上所配的內孔中後，配入電阻式張力電位器5內，在電阻式張力電位器5的輸出端進出線咀3內配有導線4接入電器櫃2的電路中。張力器擺桿12和張力器撥桿6的轉動關係成線性。為此，這兩個部件中與傳動有關的幾何尺度和安裝的相對位置有一定要求，需增加運動件的剛度，減少有害的彈性變形。

工作時：由張力輥16帶動張力器上的擺桿12轉動，張力器擺桿12上裝有擺動銷7，擺動銷7插在張力器撥桿6的撥桿槽8中，擺動銷7的擺動驅動張力器撥桿6繞電阻式張力電位器件5的軸線擺動，從而調節電阻式張力電位器5的輸出電阻值。固定架9上裝有電阻式張力定位器5和張力刻度銘牌10。可根據張力器擺桿12相對張力刻度銘牌10的位置讀出當前經紗張力值。

如圖3所示，電路中可程式序控制器PLC的L、N端點分別與220伏交流電源的L、N端相連線；可程式序控制器PLC模組上的L+和M端點分別與24伏直流電源的L+、M端相連線，為可程式序控制器PLC各個模組供電，驅動PLC工作；前漿槽起用開關S1、後漿槽起用開關S2的一端接入到可程式序控制器PLC輸入端，開關S1、S2的另一端與24伏直流電源的L+端相連線，可程式序控制器PLC輸入模組的輸入端子M的左邊一個輸入點與24伏直流電源的M端相連線，在電路內部和開關S1、S2的另一端形成迴路；退繞單組漿槽用電磁閥YV1、前漿槽用退繞電磁閥YV2、後漿槽用退繞電磁閥YV3的一端接到可程式序控制器PLC的輸出端，電磁閥YV1、YV2、YV3的另一端與220伏交流電源的N端相連線，可程式序控制器PLC輸出模組的輸出端子M左邊的一個輸出點與220伏交流電源的L端相連，在電路內部和電磁閥YA1、YA2、YA3的另一端形成迴路；電阻式張力電位器5的U1、U2二端加上0-12v直流電壓，電阻式張力電位器5的U1、U2二根輸出端分別連線到可程式序控制器PLC的模擬量輸入端CH1、CH2；前漿槽比例閥PI1、後漿槽比例閥PI2的輸出接入到模擬量的輸入，前漿槽比例閥PI1、後漿槽比例閥PI2的輸入接到模擬量的輸出，模組之間是通過可程式序控制器PLC自帶的數據線相連的，前漿槽比例閥PI1、後漿槽比例閥PI2的電源端點分別接入24伏直流電源的L+、M端；前區自動、手動控制電磁閥YV5，後區自動、手動控制電磁閥YV6，前、後區切換電磁閥（正常得電）YV7，前、後區切換電磁閥（正常得電）YV8的一端分別與兩為鎖定開關（正常起用時閉合）S3、S4、S5、S6的一端相連線，電磁閥YV5、YV6、YV7、YV8另一端分別接入220伏交流電源的N端，兩為鎖定開關S3、S4、S5、S6的另一端分別接入220伏交流電源的L端。

元件介紹：圖3中CPU是可程式序控制器PLC內部的核心處理元件，它承擔著可程式序控制器PLC的整個運算和處理功能，以及程式的存儲和指令的發布。帶CPU的模組為主模組，其它模組為擴展模組，擴展模組不帶處理功能，只負責與外部連線，它所接收到的信號傳送到主模組，經過主模組的CPU處理後再把相應的輸出送到對應的輸出點。主模組和擴展模組是通過數據線相連的。圖3中的可程式序控制器PLC輸入和可程式序控制器PLC輸出均為數字量，數字量具有穩定性，為系統的運算提供了穩定性能。為了實際的需要，在系統中運用的模擬量模組，模擬量顧名思義，它的輸入輸出是模擬信號，模擬實際數值的大小或位置，該系統採用的是張力電位器5，利用的是電阻分壓原理，實際為一滑動電阻，在電阻兩端加上12伏直流電壓，當滑動電阻滑片滑動時，其滑片上的輸出電壓是隨著滑片位置變化而變化的，引申到該系統中即張力輥16位置變化，帶動電阻式張力電位器5調節，電阻式張力電位器5的調節實際情況就是滑動變阻器滑片的移動，從而產生的輸出電壓也隨著變化，輸出電壓的大小反應了張力輥16的位置，張力輥16的位置又反應了張力的大小，所以張力的大小對應於輸出電壓的大小，輸出電壓的大小即模擬信號傳送到可程式序控制器PLC模擬量模快。以上的模擬信號在圖3中對應的為張力感測（該系統中有前後漿槽，由於前後漿槽控制原理相同，所以介紹原理時只看其中一組漿槽即可）圖3中的壓力感測為比例閥PI1、PI2的實際壓力大小傳送給可程式序控制器PLC，以便可程式序控制器PLC作出相應的處理，此處為閉環控制，提高了控制精度，當可程式序控制器PLC產生模擬信號傳送給比例閥PI1、PI2時，比例閥PI1、PI2作出相應的反應，比例閥PI1、PI2的實際反應情況通過內部元件的轉換產生模擬信號，模擬信號再傳送給可程式序控制器PLC，可程式序控制器PLC再進一步處理送給比例閥PI1、PI2的模擬信號，然後校正送給比例閥PI1、PI2的模擬信號，以達到精確控制目的。下面再介紹一下比例閥PI1、PI2，其接線情況見圖5，比例閥PI1、PI2實際為模擬量控制器，給予模擬信號時控制氣門的大小，自身帶檢測氣門大小的元件。見圖5，其內部的驅動是靠24伏直流電源，可程式序控制器PLC信號輸入是控制比例閥PI1、PI2氣門大小的信號，信號反饋給可程式序控制器PLC的輸出是檢測氣門大小的信號輸出，它把實際信號反饋給可程式序控制器PLC。L+和M為24伏直流電源，L和N為220伏交流電源。24伏和12伏電壓由直流電源提供。

該系統控制原理為：由選擇開關選擇起用一組或二組漿槽，當只起用前漿槽起用開關S1時，前槽退繞電磁閥YV2起用，單套退繞電磁閥YV1起用，後槽退繞電磁閥YV3停止。當只起用後漿槽起用開關S2時，後槽退繞電磁閥YV3起用，單套退繞電磁閥YV1起用，前槽退繞電磁閥YV2停止。當前漿槽起用開關S1、後漿槽起用開關S2都起用時，前槽退繞電磁閥YV2起用，後槽退繞電磁閥YV3起用，單套退繞電磁閥YV1停止。模擬量信號輸入是有兩部分組成，第一部分由電阻式張力電位器5的U1、U2給予，第二部分是比例閥P/I反饋信號。電阻式張力電位器5的U1、U2是由張力輥16帶動電位器產生模擬量，張力變化時，張力輥16的位置也隨著變化，張力輥16的位置變化帶動電阻式張力電位器5的U1、U2位置變化，從而產生的模擬量信號也跟隨變化，此過程回響在瞬間內變化，即時性較高。比例閥PI1、PI2的反饋信號是比例閥PI1、PI2實時壓力的模擬信號，為比例閥PI1、PI2進一步快速回響奠定了基礎。模擬信號經過可程式序控制器PLC的處理，實時變化模擬控制量以達到控制比例閥PI1、PI2，從而控制退繞張力。

氣動控制原理：如圖4所示，首先在前區自動、手動控制電磁閥YV5、後區自動、手動控制電磁閥YV6上選擇手動還是自動，手動控制時只需手動調節氣壓大小即可。下面敘述自動控制，前區自動、手動控制電磁閥YV5、後區自動、手動控制電磁閥YV6選擇到自動控制，假設前後漿槽都啟用，那么此時退繞單組漿槽用電磁閥YV1不得電，前漿槽用退繞電磁閥YV2、後漿槽用退繞電磁閥YV3得電導通，正常工作時，前、後區切換電磁閥YV7和另一隻前、後區切換電磁閥YV8得電導通，此時由兩隻比例閥PI1、PI2獨立控制前部軸架和後部軸架氣缸。假設只啟用前漿槽，此時後漿槽用退繞電磁閥YV3不得電，退繞單組漿槽用電磁閥退繞單組漿槽用電磁閥YV1、前漿槽用退繞電磁閥YV2得電導通（此時後漿槽由於沒有啟用，電阻式張力電位器5不能起用，所以後比例閥PI2沒有控制作用），也就是說前、後氣缸都由前漿槽比例閥PI1控制。假設只啟用後漿槽，此時前漿槽用退繞電磁閥YV2不得電，退繞單組漿槽用電磁閥YV1、後漿槽用退繞電磁閥YV3得電導通（此時前漿槽由於沒有啟用，電阻式張力電位器5不能起用，所以前比例閥PI1沒有控制作用），所以前、後氣缸都由後漿槽比例閥PI2控制。

原理圖釋譯：圖中S1，S2為前漿槽和後漿槽起用開關，S3、S4、S5、S6為兩為鎖定開關，正常起用時閉合，YV1為退繞單組漿槽用電磁閥（正常失電，只有用單漿槽前區或後區自動控制時才得電），YV2為前漿槽用退繞電磁閥（單漿槽用後區自動控制時失電），YV3為後漿槽用退繞電磁閥（單漿槽用前區自動控制時失電），YV5為前區自動、手動控制電磁閥，YV6為後區自動、手動控制電磁閥，YV7為前、後區切換電磁閥（正常得電），YV8為前、後區切換電磁閥（正常得電），U1、U2為電阻式張力電位器，PI1，PI2為前漿槽比例閥和後漿槽比例閥。

《漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置》所編制的一套程式，在可程式序控制器PLC接受電阻式張力定位器5的模擬電阻值後，先把模擬量轉為數字量，經運算處理後，以模擬量形式的電流量輸出，電流大小為4-20mA，經該電流控制前後比例閥的啟閉程度。還縮短了從前後比例閥到前後制動輥的氣路。減少了氣動特有的反應滯後時間，從而實現漿紗機經紗退繞的恆張力控制。

綜上所述，該發明將張力變動機械傳動裝置變動的電阻值送到可程式序控制器PLC中，把電阻變動的模擬量轉化為數字量，經數據處理，轉換成相應的模擬電流量來控制前比例閥和後比例閥的啟閉程度。前後比例閥的啟閉度就形成了對前後制動輥氣缸的進、放氣量控制，從而調節前後制動輥對經軸的加壓程度，控制經紗張力。前後制動輥是針對漿紗機中的前後漿槽而配置的。控制後的經紗張力又通過張力輥16，繼而在張力器擺桿12上得到反映，從而形成一閉環控制系統。

榮譽表彰

2009年，《漿紗機經紗恆張力電子退繞氣動控制裝置》獲得第六屆江蘇省專利項目獎優秀獎。