[发明专利]低损伤控制放纱装置及方法

权利要求书

1.一种低损伤控制放纱装置，其特征在于：

包括：侧板、依次安装于侧板上的放纱机构和导纱机构、以及可编程控制器(11)；

上述放纱机构包括：放纱筒电机(9)、通过联轴器与放纱筒电机(9)相联的纱筒(8)；

上述导纱机构包括：与放纱筒电机(9)平行安装的伺服电机(10)、通过联轴器与伺服电机(10)相联的滚珠丝杠(6)、安装于侧板上的导轨(7)，以及安装于上述滚珠丝杠(6)和导轨(7)上形成导轨丝杠副的导纱器；上述导纱器包括滑块(1)、盒体(3)、摆臂(2)，其中盒体(3)安装于滑块(1)上，角度传感器安装于盒体(3)内，其旋转轴伸出盒体(3)表面，摆臂(2)一端垂直固定安装于角度传感器旋转轴上，定义当摆臂(2)与滚珠丝杠(6)垂直时摆臂偏角为0°；在盒体(3)上位于摆臂固定端后方还安装有一对固定导轮(5)，在摆臂自由端还垂直安装有一对摆臂导轮(4)，固定导轮和摆臂导轮的中心位于摆臂偏角为0°时的摆臂中心线上；所述导纱机构还包括一对限位开关(13)和一对接近开关(14)；

在固定导轮(5)后方还设有导向轮(12)。

2.根据权利要求1所述的低损伤控制放纱装置，其特征在于：上述导向轮(12)上还通过联轴器连接有用于测量出纱速度的旋转编码器。

3.一种利用权利要求1所述的低损伤控制放纱装置的低损伤控制放纱的方法，其特征在于：

1)、利用可编程控制器(11)控制放纱筒电机(9)提供阻力距使出纱纤维形成一定的张力，纱线通过摆臂导轮(4)和固定导轮(5)出纱，利用纤维张力侧向分力驱动摆臂偏转，在放纱过程中，摆臂受到力平衡的约束，可近似认为出纱点、摆臂导轮和固定导轮处于同一直线上，该线即为出纱方向；

2)、利用可编程控制器(11)实时采集角度传感器测得的摆臂偏角θ，则出 纱方向角 其中d₁为固定导轮到角度传感器旋转轴的距离，d₂为摆臂导轮到角度传感器旋转轴的距离；

3)、利用可编程控制器(11)控制伺服电机(10)转速进而实时驱动导纱器运动速度v_导，针对纱筒纤维的卷绕特点采取分区跟随控制策略：

①、纱筒中间区域单层纤维卷绕角α是固定的，出纱点位于该区域时采用导纱器自适应跟随策略：导纱器速度控制方程v_导＝vsinβ，其中纤维出纱速度v由系统直接设定或旋转编码器测得，出纱方向角β通过第2)步所述方法获得；

②、纱筒尾部区域卷绕角α发生突变，由一个卷绕线型向另一个卷绕线型的过渡，即要对导纱器进行换向处理，具体换向过程：通过接近开关(14)检测导纱器位置作为进入该区域的触发信号，此瞬时测得的出纱方向角为β_cr，并设定换向触发角δ＝-β_cr；针对纱筒尾部区域的卷绕特点，出纱点位于该区域时导纱器采取加速跟随控制策略，以下假设β_cr＞0°：

当β∈(-β_cr，β_cr)时，导纱器控制方程式v_导＝kvsin(β+β_cr)；其中 d₃为导纱器到出纱点直线的垂直距离，d₄为接近开关到纱筒末端的垂直距离，

当|β|＞|δ|时，出纱点再次进入纱筒中间区域，开始下一个循环，导纱器控制方程式v_导＝vsinβ。

4.根据权利要求3所述方法，其特征在于：该方法还包括触发角δ的初始化设定，初始触发角δ_st＝初始卷绕角α_st，系统开始运行时，无需人工介入，当检测到|β|＞|δ|时，自动启动上述第3)步的分区跟随控制策略。

5.根据权利要求3所述方法，其特征在于：所述d1＝d2，出纱方向角