具有自适应的调节器的喂纱器 技术领域 本发明涉及一种用于将至少一根纱线提供给用纱位置的喂纱装置。 本发明尤其涉 及一种用于在控制张力的情况下进行喂纱的喂纱装置。
背景技术 用于在控制张力的情况下进行喂纱的喂纱器为人所知。比如 EP0943713A2 公开了 一种这样的喂纱器。该喂纱器具有被电动马达驱动的喂纱轮。纱线一次或者多次缠绕着喂 纱轮并且而后经由纱线张力传感器朝用纱位置运行。 为所述纱线张力传感器分配了提起装 置， 用于有时候将纱线从传感器上提起来。由此消除纱线张力传感器的负荷并且可以进行 零点调整。
所述喂纱器用于将纱线以基本上恒定的张力提供给用纱位置。 为此电动马达和纱 线张力传感器通过调节回路彼此相连接。
喂纱器离开用纱位置的距离和纱线特性可能对调节回路的功能产生积极或者消 极的影响。这会导致实际的困难。
发明内容 据此， 本发明的任务是， 提供一种喂纱器， 该喂纱器在很大程度上在不依赖于有待 提供的纱线的质地以及尽可能不依赖于喂纱器的安装位置的情况下尤其在其离开用纱位 置的间距方面可靠地工作。
该任务用一种按权利要求 1 所述的喂纱器来解决 ：
所述按本发明的喂纱器具有马达驱动的喂纱轮， 设置该喂纱轮用于输送纱线。在 纱线运行路径上布置了纱线张力传感器， 所述纱线张力传感器检测纱线张力并且将纱线张 力信号提供给触发机构。所述触发机构如此触发马达， 从而抵制纱线张力波动。按本发明 的喂纱装置包含调整模块。设置该调整模块用于检测纱线的柔度。优选根据所检测的纱线 张力来如此调节所述触发机构， 使得马达的运行符合有待提供的纱线的特性。 换句话说， 所 述触发机构使自身的运行与纱线的由所述调整模块确定的柔度相匹配。
所检测到的纱线硬度或者说柔度会在宽的范围内变化。 比如很硬的纱线具有大于 10,000cN/m 的弹簧系数。相反， 很软的纱线则具有小于 100cN/m 的弹簧常数。可以并且在 此优选将有待提供的纱线分为多个比如四个柔度等级。这四个等级比如可以是这样的等 级， 这些等级典型地包括弹性纤维 (100cN/m 以下 )、 中等硬度的纱线 (100 到 1000cN/m)、 硬 的纱线如棉线 (1000 到 10,000cN/m) 以及很硬的纱线 ( 比如大于 10,000cN/m)。所述调整 模块检测实际的纱线张力并且而后比如选择所提到的四个等级之一用于调节触发机构。 所 述喂纱器而后可以一直以这个所选择的设置来运行， 直到进行新的调整。
可以借助于调整模块通过外部信号来确定纱线特性。 这样的信号比如可以是操作 者在相应的操作按键上的键击、 通过有线的或者无线的网络得到的调整信号或者是由针织 机的中央机器控制机构提供的起动信号。可以考虑其它的改动方案。在这种情况下， 比如
操作者将纱线放到喂纱器上并且而后操纵相应的应答按键， 随后喂纱器确定纱线张力并且 在这个过程之后逐渐转为正常的运行。 纱线硬度的确定过程的结束可以通过应答信号提供 给所述针织机的中央控制机构， 用于释放该针织机。
也可以这样安排， 即所述调整模块有时独立地确定纱线硬度或者说纱线的柔度。 这样的柔度测试比如可以在一些阶段中进行， 在这些阶段中尽管针织机或者其它的用纱的 机器在运行但喂纱轮停止不动。 对于提花针织物来说有时在不需要相关的纱线时就要进行 这个过程。 这种处理方式的优点是， 喂纱器独立地工作， 而操作者或者控制机构的其它部分 不必关心进行调整的情况。
所述喂纱器比如具有与马达或者喂纱器相连接的旋转传感器 (Drehgeber)， 该旋转传 感器检测喂纱轮的旋转位置。 优选这里使用一种旋转传感器， 该旋转传感器检测喂纱轮每转比 如 360 个增量的高分辨率。在这种优选的实施方式中， 所述旋转传感器具有每转 800 个增量的 分辨率。为确定纱线的柔度， 使喂纱轮在静止阶段中旋转一个角度值， 用于有意识地改变纱线 张力， 在所述静止阶段中喂纱轮本身应该停止在一个给定的角度位置中。所述喂纱轮的旋转不 仅可以按照提高纱线张力的精神而且可以按照降低纱线张力的精神来进行， 这一点是优选的。 纱线张力在此可以一直降低到零， 由此一方面能够检测纱线的非线性的弹簧特性曲线并且另 一方面也可以对纱线张力传感器进行零点调整。另一方面为测试目的来提高纱线张力这种做 法的优点是， 可靠地排除络纱从喂纱轮上掉落下来这种情况。 如果通过纱线张力的提高来检测 纱线硬度 ( 喂纱轮的反转 )， 那就优选仅仅利用喂纱轮的微小的旋转角度。此外， 可能有利的 是， 在喂纱轮之前布置储纱器， 该储纱器接纳通过喂纱轮的反转返回提供的纱线段。 可以用马达的恒定的调节行程来实施纱线张力测试。 而后检测出现的纱线张力变 化。但是也可以产生预先设定的张力变化 ( 比如张力变化到给定的数值或者零 ) 并且跟踪 马达的为此所必需的旋转角度。这两种测试提供了关于纱线的柔度的信息。
优选确定纱线在喂纱轮与用纱位置之间的弹簧作用。 这个数值依赖于纱线特性和 纱线运行路径的长度并且由此表征纱线的总弹性。 所述触发机构优选是具有调节器的调节 回路， 所述调节器具有至少一个 P 份额 ( 比例增强的份额 ) 以及至少优选也具有 D 份额 ( 微 分份额 )。所述 P 份额的增益的大小和 D 份额的增益及其在其起作用时的频率或者说其时 间常数是所述调节回路的参数。 这些参数通过所述调整模块与纱线的特性尤其与纱线的柔 度相协调。 由此， 所述喂纱装置鉴于有待提供的纱线的柔度自动地调节其调节回路的参数。
作为替代方案可以规定， 所述调整模块根据经验确定纱线柔度。 为此可以规定， 所 述调节器首先以对于经常使用的纱线来说有待使用的参数来进行工作。如果预先设定比 如用于多个纱线柔度等级的参数， 那么首先可以以经常出现的等级来进行工作。然后从所 产生的暂时的调节偏差中也就是说从调节器的动态的表现中可以确定， 是否以合适的等级 进行工作， 或者是否应该更换等级。相应地， 调节器可以在短暂的 ( 试验 ) 运行时间之后自 动地重新确定其调节参数。 这可以在没有单独的调整程序的情况下在进行的运行过程中进 行。在对所述等级进行足够精细的分级时， 可以通过这种方式来对调节器的运行也就是说 调节质量进行优化。
附图说明
本发明的有利的实施方式的其它细节是说明书、 附图或权利要求的主题。说明书限于本发明的主要方面和其它事实。应该补充性地考虑附图并且附图公开了其它细节。其 中：
图 1 是具有调节回路的喂纱器的示意图，
图 2 是按图 1 的喂纱器的调节器的示意图，
图 3 是按图 2 的调节器的传递函数的示意图， 并且
图 4 是按图 1 的喂纱器可以提供的纱线的不同的弹簧特性曲线。 具体实施方式
在图 1 中示出了喂纱装置 1， 该喂纱装置 1 可以构造为更大的设备的一部分或者构 造为单独的喂纱器。喂纱装置 1 用于将纱线 2 从一个合适的纱源比如大的卷筒提供给比如 由针织机的针 4 构成的用纱位置 3。纱线 2 应该以受控制的张力输送给用纱位置 3。与纱 线 2 处于啮合状态中的喂纱轮 5 用于此用途。比如该喂纱轮被纱线 2 缠绕一次或多次， 用 于必要时穿过纱线制动器 6 将纱线 2 从纱源上拉下并且提供给用纱位置 3。
所述喂纱轮 5 被马达 7 所驱动。该马达 7 可以构造为直流马达、 构造为步进马达、 盘式转子马达或者类似马达。其输出轴 8 支撑着喂纱轮 5。马达 7 通过多根在图 1 中示意 性地示出的导线 9 与触发机构 10 相连接。如果马达 7 是步进马达， 那么输出轴 8 和喂纱轮 5 的旋转位置通过由触发机构 10 提供的步进脉冲来给定。由此在触发机构 10 中可以提供 相应的存储寄存器， 该存储寄存器包含表征喂纱轮 5 的旋转位置的比如数字式数据的形式 的数值。
如果马达 7 是其它的马达比如直流马达， 那么马达 7 可以与位置传感器 11 相连 接， 该位置传感器 11 优选以比如每转大于 360 个脉冲的高分辨率来检测输出轴 8 的旋转位 置。这个位置传感器 11 也可以与喂纱轮 5 共同作用， 用于直接检测喂纱轮 5 的旋转位置。
在用纱位置 3 与喂纱轮 5 之间设置了纱线张力传感器 12。这个纱线张力传感器 12 比如拥有两个比如销钉 13、 14 形式的导纱元件， 在所述销钉 13、 14 之间连接着与力接收 器相连接的销钉 14。未进一步示出的力接收器构成真正的传感器， 该传感器产生纱线张力 传感器 12 的电传感器输出信号。这个输出信号被传送给比较级 15， 该比较级 15 将纱线张 力实际值与纱线张力额定值进行比较并且从中产生差值信号。 将这个差值信号输送给触发 机构 10， 该触发机构 10 根据偏差或误差信号来触发马达 7， 用于将误差信号降低到最低限 度。
此外， 将所述传感器输出信号输送给调整模块 16， 该调整模块 16 可以影响触发机 构 10。为此， 在图 1 中绘出了多种作用连接 17。所述作用连接用于调节触发机构 10 的参 数并且触发调整模式。 这可以在内部比如在时间控制或者状态控制的情况下比如在确定电 动马达 7 较长时间不活动之后或者也可以通过调整模块 16 和 / 或触发机构 10 的输入端 18 上的脉冲来实现。
所述触发机构 10 比如构造为调节器。这个调节器在其输入端 19 从比较级 15 处 得到误差信号， 该误差信号代表着纱线张力的实际值与额定值之间的偏差。将这个信号提 供给三个并行工作的可以在硬件方面或软件方面实现的模块。这三个模块 20、 21、 22 是调 节器 10 的不同的 “份额” 。模块 20 是调节器的 I 份额。该 I 份额是积分份额。在图 3 中作 为下降的直线关于频率 ω 示出了所述 I 份额的传递特性曲线也就是说其输出信号与输入信号之间的关系。所述触发机构 10 的 I 份额消除了剩余的调节偏差。
在触发机构 10 与马达 7 之间可以布置位置调节回路或者转速调节回路。然后触 发线路在依赖于时间的情况下预先设定所期望的纱轮 - 角度位置或者预先设定所期望的 纱轮转速。然后， 所述位置调节回路或转速调节回路相应地如此触发马达 7， 从而调节所期 望的角度位置或者所期望的转速。
模块 21 是触发机构 10 的比例份额。其传递特性曲线在图 3 中通过水平的笔直的 区段示出。
模块 22 是触发机构 10 的调节器的微分份额 (D 份额 )。所述 D 份额如图 3 示出的 一样构成了具有上升的直线的传递特性曲线。
所述 I 份额和 D 份额的直线的坡度和位置以及 P 份额的增益是触发机构 10 的调 节器的参数。
所述调节器可以包含其它的比如非线性的块或者功能组。 所述调节器比如可以与 观察者相连接， 该观察者从其反应中得出结论并且在需要时调节调节器参数。该观察者也 可以是调整模块 16 的一部分。
处于喂纱轮 5 与用纱位置 3 之间的纱线可以被视为弹簧。该纱线按纱线硬度在出 现相应的长度变化 X 时具有拉力 F 的大的或者小的变化。这在图 4 中在不同的纱线特性曲 线 23、 24、 25、 26 上示出。 这些特性曲线 23 到 26 按纱线种类可以是线性的或者是非线性的。 就这方面来说所说明的喂纱装置 1 按如下方法来工作 ：
首先确定所述触发机构 10 的调节器的参数并且向所述比较级 15 输送纱线张力的 额定值。纱线传感器 12 检测纱线张力并且将纱线张力报告给比较级 15。所述触发机构 10 如此触发马达 7， 从而在传感器装置 12 上调节所期望的纱线张力。这不仅在纱线静止时而 且在纱线运行时都适用。如果比如用纱位置 3 取下纱线并且这种纱线取下倾向于提高纱线 张力， 那么触发机构 10 就调节马达 7 的相应的马达转速， 使得所提供的纱线量符合需求。 如 果用纱需求增加， 这在马达转速保持相同时会导致纱线张力的提高， 那么触发机构 10 就提 高马达转速， 从而也提高喂纱量。在降低用纱量时情况相反。
所述触发机构 10 可以适当地对用纱量的快速变化作出反应。这尤其应该归功于 具有调节器的 D 份额的模块 22。如果比如记录纱线需求的跳跃性的变化， 那么这首先导致 暂时存在的纱线张力偏差， 也就是说纱线实际张力与纱线额定张力之间的差。所述调节器 的 D 份额特别强烈地增强这种短时间的变化并且由此导致马达 7 的加速地加速。
尤其所述 D 份额的大小也就是说其参数是可变的。触发机构 10 由此可以在坡度 和 / 或频率 ω 方面进行调节， 自所述坡度和 / 或频率 ω 起 D 份额变得有效。如果 D 份额 比如按照图 3 通常自 ω1 的频率起变得有效， 那就可以如此调节 D 份额， 使得其在更低的频 率 ω2 时已经变得有效或者在更高的频率 ω2 时才变得有效。此外可以在按图 3 的传递图 表中对所述 D 份额的坡度进行调节。所述 D 份额由此可以在至少一个参数方面优选也在两 个或者更多个参数方面进行调节。根据纱线的由调整模块 16 所检测的柔度也就是根据调 节对象的特征进行调节。为此设置了作用连接 17。
详细来讲， 可以在调节模式中调整调节器， 在所述调节模式中比如马达 7 不运行。 比如所述调整模块 16 检测这种静止状态。作为替代方案， 该调整模块 16 也可以通过其输 入端 18 上的脉冲得到激活。该调整模块 16 现在通过作用连接 17 将指令发送给触发机构
10。该触发机构 10 现在比如如此触发马达 7， 使得喂纱轮 5 沿输送方向旋转。所述喂纱轮 的旋转角度要么通过计数的提供给马达 7 的触发步进脉冲要么根据角度传感器 11 的信号 来检测。所述角度传感器 11 然后通过未进一步示出的信号传输线与调整模块 16 相连接。 所述调整模块 16 现在可以在借助于传感器 12 对纱线张力进行监控的情况下一直使马达 7 旋转， 直到纱线张力达到一个减小的比如零的数值。为此由喂纱轮 5 经过的角度相当于纱 线 2 的长度变化。所得到的力变化在其与长度变化成比例的情况下形成了纱线特性曲线的 斜率。由此确定纱线的线性的弹簧系数。这对于像图 4 的特性曲线 23、 24 一样的纱线特性 曲线来说轻易地起作用。按图 4 的特性曲线 23、 24 是穿过 F-x- 图表的零点的直线。
如果涉及非线性的特性曲线比如特性曲线 25 或 26， 那么该方法依赖于对于纱线 张力来说是以始点 27 还是以始点 28 开始导致特性曲线的不同的表现。这些特性曲线用点 绘出。
但是这些特性曲线比较好地接近于纱线的表现， 并且因此可以为所述调节器的进 一步调整打下基础。
如果相反纱线张力在确定柔度时不像前面所说明的一样一直降低到零， 而是降低 到一个不同于零的数值， 那就用所说明的方法在纱线张力的周围确定特性曲线 25 或 26 的 坡度， 在此也应该以所述纱线张力来供应纱线。调节参数而后可以根据所述柔度的这个数 值来确定。如此确定的柔度也称为微分的柔度。 如果纱线张力在调整时一直减低到零， 那就可以通过以下方式来识别出纱线张力 的零点， 即尽管喂纱轮 5( 微小程度地 ) 继续旋转也不会再降低由所述纱线张力传感器 12 提供的信号。所述喂纱轮 5 而后停止并且可以对纱线张力传感器进行零点调整。
在此证实有利的是， 所述调整模块 16 将纱线的所检测到的柔度分等级， 比如四个 等级 K1、 K2、 K3 和 K4。具有特性曲线 23 和 24 的纱线在不依赖于测量方法和测量的始点的 情况下处于等级 K1 或者说 K3 中。具有特性曲线 25 的纱线可以按始点 27 或者 28 分类为 等级 K3 或者 K4。如果尤其 “小信号表现” 也就是说动态的或者微分的纱线柔度有意义， 那 么纱线张力的小的变化就足以确定柔度。在这种情况下， 纱线 25 应该归为等级 K4。具有非 线性的特性曲线 26 的纱线又明确处于等级 K4 中， 不过如果在剧烈张紧的状态中提供纱线， 也就是说工作点处于其右边的陡峭上升的特性曲线部分中， 那么纱线硬度的测量就产生与 等级 K2 或 K3 之间的配属关系。
所述调整模块 16 可以为每种预先确定的等级准备好合适的参数用于触发机构 10 的调节器并且在确定纱线柔度之后将这些参数传输给调节器。 然后所述调节器以比较好地 与纱线也就是说调节对象相匹配的调节特征来工作。
用于在张力调节的情况下进行喂纱的喂纱装置 1 具有自适应的调节器用于控制 其驱动马达 7。 所述自适应的调节器根据借助于纱线张力传感器 12 检测到的纱线张力来控 制驱动马达 7。 设置调整模块 16 用于在测试中确定纱线 2 的柔度并且相应地确定调节器的
调节参数。这尤其涉及调节器的 D 份额， 但也可以涉及 P 份额和 / 或 份额。所述喂纱装 置由此自动地与不同的使用条件相匹配。
附图标记列表 ：
1 喂纱装置
2 纱线3 4 5 6 7 8 9 10 10’ 11 12 13、 14 15 16 17 18、 19 20、 21、 22 23、 24、 25、 26 27、 28用纱位置 针 喂纱轮 纱线制动器 马达 输出轴 导线 触发机构 调节器 角度传感器 纱线张力传感器 销钉 比较级 调整模块 作用连接 输入端 模块 特性曲线 始点