本发明涉及纺织化纤机械技术领域，尤其涉及 一种卷绕机转盘传动装置的控 制方法。 背景技术 卷绕机被用于长丝的连续卷绕。

卷绕机在机架上安装有一个可转动的转盘，在 该转盘上可转动地安装至少有 1个突出的筒管夹头轴， 每个筒管夹头轴上装至少有 1个纸筒管。 在筒管夹头轴

(工作筒管夹头轴） 的上方压接着一个压丝辊， 压丝辊的上方设置有横动装置。

在一个卷绕周期内，压丝辊与工作筒管夹头轴 上正在形成的丝饼相接触， 通 过转盘的转动使压丝辊和工作筒管夹头轴之间 的距离随着丝饼直径的增加而加 大。

现有技术如专利 89109429.6 中提供了一种卷绕机的转盘传动装置的控制方 法。在该专利阐述的方法中， 卷绕机的盘式换筒器与一个转动传动装置相连 ， 在 一个落纱周期内可以转动，该转动传动装置可 以驱动盘式换筒器使压丝辊和工作 落筒轴的轴间距离增大，该转动传动装置包括 一个传感器和盘式换筒器传动装置 的控制系统，传感器检测压丝辊的行程动作， 转动传动装置在该控制系统中可由 这个反映压丝辊的预定位置和实际位置的偏移 量的传感器来控制，使压丝辊的位 置在一个落纱周期过程基本保持不变。该专利 提出的方法是用传感器探测压丝辊 的行程动作， 以变化运动很小的量作为信号， 采集的信号与设定的量进行比较， 转盘传动装置用修正偏差值的方式驱动转盘一 步一步地的转动，这是一种典型的 闭环调整回路。这种闭环调整回路缺陷是所选 用的设备比较复杂， 系统的动态反 应速度慢，特别是在干扰因素的作用下系统容 易产生波动， 导致控制过程的可靠 稳定性较差， 最终影响丝束质量。其次， 这种控制方法是通过检测压丝辊的行程 作为控制输入信号，而在卷绕过程中压丝辊的 行程很小，控制上会带来较大误差; 另外， 这种方式需要在控制设备中设置传感器， 增加了设备的成本。 发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一 种简单、可靠的卷绕机转盘传 动装置的控制方法。

本方法可以允许卷绕机压丝辊的位置在一个限 定非常小范围内摆动，并不需 要专门设置传感器探测压丝辊的动作行程，而 是根据纺丝卷绕时间和转盘角度位 置的函数关系，预先计算出任意时刻丝饼直径 的大小， 及筒管夹头轴在转盘上所 应处的角度位置， 再由程序控制装置适时驱动转盘随丝饼的增大 而转动。

所述技术方案如下：

本发明的一种卷绕机转盘传动装置的控制方法 ，该方法用于连续绕线的卷绕 机，所述卷绕机设置有转盘；在所述转盘上安 装至少有 1个可转动的筒管夹头轴； 所述每个筒管夹头轴上装有至少 1个纸筒管；在所述筒管夹头轴的外部设置有� � 丝辊； 所述卷绕机纺丝过程中， 通过所述转盘转动保证所述压丝辊的位置保持 不 变， 且所述压丝辊与卷绕在所述纸筒管上的丝饼接 触； 具体步骤如下：

步骤 A: 根据下列公式计算纺丝过程中任意时刻的丝饼 直径 Di:

Di = ( (4VA/10 II H ) Ti + D ² ) ^1/2

式中： Di—纺丝过程中任意时刻的丝饼直径 (mm);

Ti——纺丝过程中的任意时刻 (min);

V 纺丝速度 (m/min)；

A——丝束纤度 (dtex);

H——丝饼宽度 (mm);

——丝饼密度 (g/cm ³ );

D——纸筒管外径 (mm)。

步骤 B: 设定所述卷绕机在开始纺丝前， 所述筒管夹头轴圆心至所述转盘圆 心连线与所述转盘垂直直径之间形成的筒管夹 头轴角度位置为 0度，根据下列公 式计算在 夹头轴角度 a i :

-任意时刻的筒管夹头轴圆心与转盘圆心的连� �与转盘垂直于 地面的垂直直径之间的角度（° ) ;

A—一压丝辊圆心到转盘圆心的距离；

B—一筒管夹头轴圆心到转盘圆心的距离；

Di-一纺丝过程中任意时刻的丝饼直径；

d——一压丝辊直径；

β - -一压丝辊圆心和转盘圆心的连线与转盘垂直� �地面的垂直直径之间的 角度；

步骤 C: 当丝饼直径 Di的增量达到预先设定的转盘启动增量值时， 按下列 公式计算转盘转动角度增量； 转盘转动 Δ α角度：

Δ α = a a 本发明的卷绕机转盘传动装置的控制方法， 在所述步骤 C 中， 利用带有减 速箱的电机驱动装置转动所述转盘。

本发明的卷绕机转盘传动装置的控制方法，在 所述转盘上安装有 2个可转动 的筒管夹头轴， 当其中 1个筒管夹头轴上丝饼卷绕达到规定的时间， 转盘快速转 动，使所述转盘快速转动到程序规定的位置， 将丝束切换至另一个筒管夹头轴继 续卷绕， 完成自动卷绕切换过程。

本发明提供的技术方案的有益效果如下：

1、 通过本发明的卷绕机转盘传动装置的控制方法 可以实现对卷绕机转盘旋 转状态的精确控制。

2、 本发明的卷绕机转盘传动装置的控制方法不需 要采用其他任何传感器进 行丝饼直径和其他数据量的测量，只需要根据 已知的各参数即可准确计算出丝饼 在任意时间的直径， 进而确定转盘的转动角度。

附图说明

图 1 为实现本发明实施例提供的卷绕机转盘传动装 置的控制方法的卷绕机 结构示意图；

图 2 为实现本发明实施例提供的卷绕机转盘传动装 置的控制方法的卷绕机 工作过程结构示意图；

图 3 为实现本发明实施例提供的卷绕机转盘传动装 置的控制方法的卷绕机 侧向结构示意图；

图 4 为实现本发明实施例提供的卷绕机转盘传动装 置的控制方法的卷绕机 工作过程原理示意图；

图 5为实现本发明实施例提供的卷绕机转盘传动� �置的控制方法的流程图。 具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚 ， 下面将结合附图对本发明实 施方式作进一步地详细描述。

在纺丝卷绕过程中，工作筒管夹头轴上的丝饼 直径随着纺丝时间的增加不断 增大，压丝辊和工作筒管夹头轴之间的距离也 不断加大， 为了保持压丝辊的位置 在一允许的范围内且压丝辊以一定的压力和工 作筒管夹头轴上正在形成的丝饼 相接触，本发明提出一种可以保证卷绕机的控 制系统控制转盘随着丝饼直径的增 大逐步转动的控制方法。

为此， 首先需要进算出丝饼的直径。

本发明中， 卷绕丝饼的体积， 可按下列公式计算：

U = 1/1000 ( (Di/2) ² - (D/2) ² ) π H ( 1 ) 式中： U——丝饼体积 (cm ³ );

Di—纺丝过程中任意时刻的丝饼直径 (mm)；

D——纸筒管外径 (mm);

H——丝饼宽度 (mm)。

对应不同的纺丝品种， 丝饼的密度是可以测出的， 丝饼的重量， 可按下列公 式计算：

W = U P (2) 式中： W——丝饼重量 (g);

——丝饼密度 (g/cm ³ )。

同时， 根据化学纤维长丝纤度的定义， 卷绕丝饼丝的重量， 可按下列公式计 算：

W = V Ti A/10000 (3) 式中： V 纺丝速度 (m/min);

Ti——纺丝过程中的任意时刻 (min);

A——丝束纤度 (dtex)。

根据式 （2) 和式 （3 ) 任意时刻的丝饼直径， 可按下列公式计算：

Di = ( (4VA/10 II H ) Ti + D ² ) ^1/2 (4) 也就是说， 在纺丝参数确定后， 丝饼直径 Di是时间 Ti 的函数， 利用公式 (4) 可以计算得出任意时刻的丝饼直径 Di。 其中， 纺丝速度 、 丝束纤度八、 丝饼宽度11、 丝饼密度 P和纸筒管外径 D， 是已知的纺丝参数， 可以预先设定。

在已经计算出丝饼直径 Di的基础上， 可以根据几何关系进行精确的计算， 即可以得出任意时刻筒管夹头轴圆心和转盘圆 心的连线与转盘垂直于地面的垂 直直径之间所形成的角度， 即筒管夹头轴角度 a i。 筒管夹头轴角度 a i 随着纺 丝卷绕的进行不断加大。 度 a i可按下列公式计算：

式中： a i—任意时刻筒管夹头轴圆心和转盘圆心的连� �与转盘垂直于地 面的垂直直径之间所形成的角度 （° ) ;

A——压丝辊圆心到转盘圆心的距离 (mm);

B——筒管夹头轴圆心到转盘圆心的距离 (mm);

Di—纺丝过程中任意时刻的丝饼直径 (mm)；

d——压丝辊直径 (mm) ;

β —一压丝辊圆心和转盘圆心的连线与转盘垂直 于地面的垂直直径之间的 角度 （° )。 随着纺丝卷绕的进行， 丝饼 Di的直径不断在增大， 当丝饼直径 Di 每次的增量达到预先设定的转盘启动增量值时 ， 即启动转盘旋转装置， 转盘转过 一定的角度 Δ a。 转盘每一步转动的角度增量 Δ a按下列公式计算转盘转动：

Δ ct = a i― a i-i 以下结合附图对本发明的卷绕机转盘传动装置 的控制方法进行具体描述。 图 1为实现本发明的卷绕机转盘传动装置的控制� �法的卷绕机结构示意图。 在卷绕机的机架内安装有一个可转动的转盘 5， 在该转盘的前端面安装有两个可 转动的筒管夹头轴 6.1和 6.2，每根筒管夹头轴上装有至少一个纸筒管 7.1和 7.2。 在工作的筒管夹头 6.1的上方设置一个压丝辊 4， 压丝辊的上方设置有横动装置 3, 丝束 1通过导丝钩 2、横动装置 3和压丝辊 4绕在工作筒管夹头轴 6.1的至少 一个纸管 7.1上形成丝饼。 压丝辊 4通过转轴可转动的安装在支臂 10的前端； 支臂 10通过绕轴 9安装在支架 8上， 并可以绕轴 9进行小幅度摆动 （ < Γ )。 在卷绕过程中， 压丝辊 4需要以一定的压力和工作筒管夹头轴 6.1上正在形成的 丝饼相接触。 在纺丝开始前， 筒管夹头轴直接与压丝辊 4相接触。 为方便说明， 将纺丝开始前筒管夹头轴圆心至转盘圆 5心连线与转盘 5垂直于地面的垂直直径 之间形成的筒管夹头轴角度位置为 0度，即筒管夹头轴圆心至转盘圆 5心连线与 转盘 5垂直于地面的垂直直径相重合。压丝辊 4圆心和转盘 5圆心的连线与转盘 5垂直于地面的垂直直径之间的角度为 β。

图 2显示了卷绕机在工作过程中某时刻 Ti的工作状态。 在纺丝过程中， 随 着纺丝时间的增加， 筒管夹头轴 6.1转动，卷绕在纸管 7.1上的丝饼 20的直径不 断增大， 压丝辊 4和工作筒管夹头轴 6.1之间的距离也不断加大。 为了保持压丝 辊 4的位置在一允许的范围内，同时保证压丝辊 4以一定的压力和工作筒管夹头 轴 6.1上的丝饼相接触， 转盘 5随着丝饼 20直径的增大沿顺时针方向转动。

图 3表示了卷绕机转盘传动装置的原理结构，转� � 5的前端面可以转动地安 装有筒管夹头轴 6.1和 6.2， 筒管夹头轴的驱动电机 13.1、 13.2安装在转盘 5的 后端面。 图中所示筒管夹头轴 6.1是工作筒管夹头轴， 轴上卷绕着正在形成的丝 饼 20， 压丝辊 4以一定的压力与丝饼 20相接触。 转盘 5的驱动装置包括带有减 速箱的电机 14和传动装置 12。 传动装置 12可以采用齿轮传动也可以采用齿形 带传动。 转盘驱动电机 14可以采用步进电机， 也可以采用伺服电机。 当丝饼直 径增大到预定数值 Di时， 既丝饼直径 Di每次的增量达到预先设定的转盘启动增 量值时，转盘转过相应的角度增量 Δ α。控制系统根据公式计算出该工作筒管夹 头轴在转动圆周上的相应角度位置 以及该次应转动的角度增量 Δ α， 本发明 的卷绕机转盘传动装置即启动转盘旋转装置转 盘驱动电机，输入与要转动的角度 增量 Δ α相对应的脉冲， 转盘转过角度增量 Δ α。

如图 4所示，在任意纺丝时刻 Ti，工作筒管夹头轴中心即丝饼中心应处的位 置角度为 。 在丝饼中心、 压丝辊中心和转盘中心连接形成的三角形 ABC中， 压丝辊中心和转盘中心的连线长度 A、 丝饼中心和转盘中心的连线长度 B均为 已知数， 只有压丝辊中心和丝饼中心的连线长度 C随着丝饼直径的增加而变化， C= (Di+d) 12, 式中 Di为纺丝过程中任意时刻的丝饼直径， d为压丝辊直径。 根据余弦定理： C ² =A ² +B ² -2ABcos(a+P), 可以得出任意时刻的筒管夹头轴圆心 与转盘圆 的垂直直径之间的位置角度：

进而计算出转盘的转动 Δ a :

Aa = a _i - 在图 5给出了一个具体的实施例。首先确定已知的� �种纺丝参数， 包括纺丝 速度 V、 丝束纤度 、 丝饼宽度11、 丝饼密度 P和纸筒管外径 D。 然后开始进行 纺丝运动。

在该实施例中， 纸管外径是 126mm， 设定的转盘启动增量值为 2mm， 即丝 饼直径每增加 2mm后， 转盘转动一个相应的 Δ a角度。

开始卷绕时， 既在 To时刻， 工作筒管夹头轴 6.1 的位置位于转盘的垂直中 心线上， a _Q =0° ， 丝饼直径的增加会使压丝辊 4微微上抬， 控制系统根据下列 公式 （4) 计算丝饼的直径 D1:

Dl = ( (4VA/10HH ) T1 + D ² ) ^1/2

当丝饼直径增加 2mm时， 既当丝饼直径 D1增加到 128mm， 控制系统根据 下列公式 （5):

a 1 = arccos ( (A ² +B ² — （Dl+d) 74) /2AB) - β

计算得到此刻丝饼应处的筒管夹头轴角度位置 A， 此时， 角度增量 Δα

= a 0, 控制系统启动转盘顺时针转转过 Δα后， 转盘停止转动。 因为压丝辊 4 始终接压在丝饼上， 此刻随转盘的转动回到了原位。 继续纺丝， 丝饼直径的增 加会使压丝辊 4再次微微上抬，

在继续纺丝过程中， 控制系统根据下列公式 （4) 计算丝饼的直径 D2:

D2= ( (4VA/10II H ) T2 + D ² ) ^1/2

当丝饼直径又增加 2mm时， 既丝饼直径 D2增加到 130mm时,，控制系统再 次根据公式 （5) 计算得到此刻丝饼应处的筒管夹头轴角度位置 《 _2: α 2 = arccos ( (A ² +B ² — (D2+d) 74) /2AB) - β

此时， Α α = α ₂ - α ₁ ,控制系统启动转盘顺时针转转过 Δ α后转盘停止转动。 此时压丝辊 4又随着转盘的转动回到了原位。如此循环， 直到达到预先设定的纺 丝时间 Tmax， 丝饼满卷， 转盘快速转动， 将满卷的丝饼转到下面的落筒位置， 将原来空闲的筒管夹头轴 6.2转到工作位置， 移丝机构将丝束 1 从筒管夹头轴 6.1上的丝饼 20上切换到现在的工作筒管夹头轴 6.2的多个纸管 7.2上， 开始一 个新的卷绕过程。

以上所述仅为本发明的较佳实施例， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内， 所作的任何修改、 等同替换、 改进等， 均应包含在本发明的保护 范围之内。