交缠装置和相关方法与流程

本发明涉及一种用于纺织工业的纱线连接装置，以及基于其操作的方法，该装置优选地设置在纺织机的上游。

背景技术：

在纺织工业中，使用所谓的交缠器是已知的，其具有连接两根或更多根线或茧丝的任务，以产生单纱以喂纱给纺织机或缠绕在筒-筒络筒机上。

取决于是否必须获得经交缠纱线、加捻纱线或并捻纱线，根据各种技术可以进行两根或多根线的连接，如现在将要解释的那样。

交缠纱线由在沿纱线自身随机分布的交缠点处连接的多根线或茧丝组成。

交缠通常是通过使线或茧丝通过湍流空气射流来实现；射流导致线或茧丝被缠绕，并形成上述随机的交缠点。

该技术方案的用途在于能够连接不同种类的线或茧丝，例如合成材料制成的线、弹性线、棉线、羊毛线、丙烯酸线等，以获得具有不同于仅用基础茧丝或或线组成的单纱的机械和美学特征的单纱。

交缠纱线在针织品和袜子的生产中特别受欢迎，在过去几年中，该生产中存在使用交缠技术将基线与弹性线结合的趋势，弹性线赋予针织品或袜子特殊的弹性。

文献ep1151159描述了一种交缠装置，其可以喂入两根或更多根基线，并且进而将经交缠的纱线喂入到圆型纺织机或平型纺织机上以生产织物、针织品、袜子等。基线被输送并向前移动到喷嘴附近，压缩空气射流从喷嘴中出来。当线在喷嘴前面行进时，射流强度足以在交缠点处将线彼此连接。如此获得的经交缠纱线累积在滚筒上的绕纱上，由布置在交缠装置下游的纺织机将其从所述滚筒拉出。

该装置还包括电动马达和相应的控制单元。在电动马达上，以下部件是键连接的：

-旋转弹性体卷筒的辊轮；

-使一根或多根基线的卷筒旋转以使线退卷的辊轮；

-累积经交缠纱线以供纺织机或筒-筒络筒机使用的累积滚筒。

喂给弹性线的辊轮与喂给基线的辊轮的直径差允许拉伸弹性线，从而可以将所需的弹性特点赋予经交缠纱线。通过提供两个马达可以实现相同的结果，一个马达用于使弹性体线的卷筒退卷，另一个电动马达用于退卷另外的基线。

必须考虑到卷筒不相对于对应的辊轮滑动，但是旋转仅由辊轮给予而与卷筒没有相对滑动。事实上，当计算电动马达的惯性时，这需要将卷筒质量加到电动马达的轴的质量和辊轮的质量上。

文献ep1151159中描述的装置由于与纺织机一起使用而存在缺点，所述纺织机被间歇地供应经交缠纱线，例如在用于生产袜子的机器的情况下。当在累积滚筒上的经交缠纱线的圈数足以满足下游纺织机的需求时，控制单元使电动马达保持待机状态，即不运行状态；在这种情况下，基线静止不动，也就是说它们不在喷嘴前面纵向移动。

但是，电动马达的停止并不总是在预期的时间内发生；基本上，这归因于被键连接在电动马达轴上的辊轮旋转带动的卷筒的惯性。例如，直径约15厘米或16厘米和初始重量(对于新卷筒而言)在700克至1千克之间的卷筒由辊轮以约4500rpm转速带动旋转。当线从卷筒退卷时，卷筒自身的重量和直径减小，因此，实现卷筒、相应的辊轮和电动马达的轴完全停止所需的时间也会变化。

本领域技术人员肯定会认为，当卷筒改变尺寸和重量时，由于线被退卷，用于停止卷筒的时间以及因此用于开始旋转到标称速度的时间将显著改变。换句话说，随着卷筒变轻，电动马达越来越快地减速直到完全停止；随着卷筒变轻，从停止状态重新启动变得更快。

因此，随着卷筒惯性改变以及由此导致的交缠器的电动马达的惯性改变，用户关于停止和重新启动到喷嘴的压缩供给的空气的调节不会总是最好的，即最合适的。例如，压缩空气可以以这种过度延迟来停止，以产生非均匀交缠；另一方面，如果用新的和较重的卷筒来替换用完的卷筒，在第一次停止期间，在线完全静止之前可能发生压缩空气射流的关闭，因此，会得到未交缠的纱线长度。

当累积滚筒上的经交缠纱线的圈数减少而超过被视为不足以满足下游纺织机的要求的阈值时，控制单元控制电动马达的启动，交缠装置重新开始基线的交缠操作，所述基线再次在喷嘴前面被驱动。同样在这种情况下，当已经加载卷筒时，如果卷筒的重量和直径相对于初始值发生变化，压缩空气射流的恢复时间相对于以下情况来说可能不是最好的：当更换卷筒以及在从停止状态重新启动后，电动马达为使交替回复到标称速度所需的时间。

适当的传感器检测累积滚筒上的经交缠纱线的圈数，并将相应的信号发送到控制单元。

在实践中，文献ep1151159中描述的交缠装置经受连续的启动和停止，启停顺序和持续时间取决于累积在滚筒上的经交缠纱线的量，而这又取决于处于交缠装置自身下游的纺织机的要求。然而，在任何时候，压缩空气向喷嘴的供给与电动马达的轴的有效运动无关，并且这涉及纤维交缠中的不规则性，其未能受到任何空气射流，因此可能存在未交缠纱线的区段。

原因在于必须在经交缠纱线的整个范围内保证基线的交缠，即不能有未交缠的纱线区段。在企业中，同时供给压缩空气的交缠装置的数量可以很大，大约几十或几百。

此外，如果压缩空气射流可以长时间地冲击同一长度的线，则可能导致一根或多根线断裂，或者可能导致经交缠纱线中的缺陷。如果基线特别细(例如小于8旦尼尔)，则基线甚至可能断开。

ep-a-0685581描述了根据现有技术的另一种解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种交缠装置和方法，其解决了传统解决方案的不足，从而允许获得高质量的经交缠纱线，并且同时与压缩空气的使用相关的成本被最小化。

因此，在本发明的第一方面，涉及根据权利要求1的方法，以获得来自两根或更多根基线的经交缠纱线。

特别地，该方法包括以下步骤：

a)驱动基线靠近供给压缩空气的喷嘴以实现交缠，并将如此获得的经交缠纱线累积在累积滚筒上的绕纱中；

b)检测累积在滚筒上的经交缠纱线的量，例如通过检测绕纱的圈数，和

c)当在步骤b)中检测到的经交缠纱线的量超过阈值时，通过使基线停止来中止步骤a)，并且

d)当在步骤b)中检测到的经交缠纱线的量低于所述阈值时重新开始步骤a)。

上述步骤例如可以通过间歇驱动的交缠装置来执行，如在这种情况中经常发生的那样：其中装置必须将经交缠纱线提供给纺织机，该纺织机又经受连续的启动和停止，这是在制造袜子的机器的情况中。

与迄今使用的解决方案不同，根据本发明的方法提供了额外的步骤，其目的是通过提高经交缠纱线的质量标准来避免压缩空气的浪费或低质量经交缠纱线的生产。

额外的步骤是：

e)检测被驱动的基线的速度，或检测基线是否在移动，

f)与步骤c)同时或者比步骤c)延迟关闭压缩空气到喷嘴的供给，或者甚至是在基线停止的同时或者在所述基线停止之后关闭压缩空气到喷嘴的供给，以及

g)在步骤d)之前或与步骤d)同时地重新启动压缩空气到喷嘴的供给，或者甚至是相对于所述基线重新开始纵向移动的时间提前或同时重新启动压缩空气到喷嘴的供给，

其中步骤f)和g)是基于检测到的基线速度或者根据是否检测到基线的移动而执行的反馈(对于步骤f基线静止，对于步骤g基线移动)。

可以方便地强调，检测基线速度的步骤e)可以以两种模式自动执行：通过直接测量或间接测量。

在第一模式中，借助于一个或多个传感器例如运动传感器检测所述基线中的至少一根基线的速度。传感器以足够高的采样频率检测所述至少一根基线的瞬时速度(例如，通过使用奈奎斯特定理并考虑纱线可达到的最大速度来计算)。

在第二模式中，检测基线从其中抽出的至少一个卷筒的旋转速度。瞬时速度的检测可以通过合适的传感器例如编码器并通过检测旋转卷筒的辊轮的转数或旋转辊轮的电动马达的马达轴的转数来执行。

例如，基线的运动可以通过纺织领域中使用的适当的运动传感器来检测。

优选地，步骤f)和g)中描述的时间空档，即介于基线的实际停止或实际开始之间的时间——实际因为被检测到——以及延迟量或提前量，可以由用户调整。

一旦设定了调节，则交缠装置根据这种调节——无论如何从属于基线的实际运动或实际速度的检测——自动地执行步骤f)和g)。

在实践中，仅在基线停止后才关注阻止压缩空气射流，使得压缩的空气不会被无用地浪费，同时，不会在累积滚筒上聚集一定长度的未交缠纱线。实际上，这是关于在基线停止之前关闭压缩空气供给的风险。现有技术提供了相对于电源关闭来调节过量空气的输送时间，以防止具有未交缠的长度。因此，就中等规模的生产单元——设有数十或数百个同时运行的交缠装置——中使用的工业压缩机的年度电力消耗而言，可以获得的节约能够以数千欧元量化。

步骤f)和g)可以通过为交缠装置提供受控于控制单元的压缩空气开/关阀或等效装置来实现。

调节与压缩空气射流的关闭和重建相关的时间空档的可能性允许获得与需要经交缠纱线的生产过程的最大兼容性，从而使得随着卷筒用尽，在生产过程中线卷筒的惯性改变与结果无关。

优选地，步骤c)和d)中的至少一个——优选两个——分别通过使基线逐渐减慢和加速来进行。更具体地，基线的减速和/或加速遵循具有时间横坐标和频率纵坐标的笛卡尔平面中的相应减速和加速斜线。如上所述，考虑了卷筒的实际惯性，即线的停止并不理所当然地被认为是在假定时间内发生，而是测量线的实际速度或者以任何方式直接或间接地检测线的运动，以了解是否确实已经停止或开始。

优选地，步骤f)相对于步骤c)以0毫秒至500毫秒的延迟量进行。

优选地，步骤g)相对于步骤d)以0毫秒至500毫秒的提前量进行。

本发明的第二方面涉及根据权利要求6的交缠装置。

特别地，交缠装置包括至少一个电动马达、以及例如键接到电动马达的轴上的由电动马达旋转的辊轮(或辊)和累积滚筒。辊轮的任务是使基线的线轴旋转，以获得所需速度的退卷，而累积滚筒的任务是接收经交缠纱线的绕纱。在实践中，累积滚筒作为经交缠纱线的“储备库”运行，以允许有效地供应下游机器。

该装置包括定向成切断基线的路径的喷嘴，以及相应的压缩空气供给线路。引导基线靠近喷嘴，以被相应的压缩空气射流冲击，从而引起交缠。然后沿着路径布置喷嘴，基线在相应的线轴和累积滚筒之间行进。

交缠装置还包括传感器，该传感器直接或间接地检测位于累积滚筒上的经交缠纱线的绕纱的圈数。交缠装置的控制单元包括程序机构(例如电路)，并且被编程为基于传感器检测到的绕纱的圈数对电动马达的启动和停止进行反馈驱动。

由合适的传感器检测到的绕纱的检测频率是可调节的；例如，采样可以每秒进行10次。

有利地，根据本发明的交缠装置相对于现有技术的不同之处在于，它包括检测机构以及切断机构，其中检测机构用于检测一根或多根基线的速度或运动，而切断机构用于切断压缩空气，控制单元根据以下两种模式控制：

f)相对于基线的实际停止，同时或延迟地关闭压缩空气到喷嘴的供给，以及

g)相对于基线实际重新开始移动的时间，同时或提前地重新启动压缩空气到喷嘴的供给。

实际的基线速度的检测可以在两种模式中进行。在第一实施例中，该装置包括至少一个传感器，例如运动传感器，其直接检测至少一根基线行进的速度。在第二实施例中，该装置包括至少一个传感器，该至少一个传感器检测旋转基线卷筒的至少一个辊轮的旋转速度或检测安装有该辊轮的电动马达的轴的旋转速度。

可以通过使用运动传感器来检测基线是否在移动。

该解决方案提供的优点与前面结合该方法描述的相同。在实践中，交缠装置通过自适应基线卷筒的可变惯性值自动且独立地运行，即它是自适应装置。

优选地，用户可以借助于控制单元调整时间提前量和延迟量，更优选地在0毫秒和500毫秒之间。

在优选实施例中，切断机构包括至少一个阀(例如电动阀)，其沿着压缩空气的供给管线相对于空气流定位在喷嘴的上游。

优选地，控制单元允许分别调节关闭或重新启动压缩空气供给的延迟量持续时间和/或提前量持续时间。例如，相对于基线运行和/或电动马达的实际停止(由一个或多个传感器检测到)，延迟量可以设置在0毫秒和500毫秒之间。

例如利用以下五种模式可以获得关闭压缩空气射流的切断机构的启动。

在第一模式中，控制单元基于由特别安装在交缠装置上的传感器检测到的绕纱的圈数来对压缩空气的切断机构进行反馈控制。如前所述，切断机构分别相对于电动马达的启动和停止被提前或延迟致动。

在第二模式中，交缠装置包括布置在电动马达的轴上的编码器或速度传感器，以检测其旋转速度。控制单元基于检测到的转速对压缩空气的切断机构进行反馈控制。例如，控制单元可以被编程为当电动马达的轴完全不运转时关闭压缩空气流。例如，如果静止的电动马达吸收5hz电流，则该值可以作为认为马达在其之下不运行的最小阈值。

在第三种模式中，交缠装置包括安装在累积滚筒上的永磁体和靠近滚筒自身设置的霍尔传感器，以根据已知的霍尔原理检测其旋转速度。控制单元基于由连接到该控制单元的霍尔传感器检测到的转速对压缩空气的切断机构进行反馈控制。由于滚筒连接到电动马达的轴，所提出的解决方案是间接测量电动马达特有的转速。

在第四模式中，交缠装置包括运动传感器，该运动传感器布置成检测相应的基线和/或经交缠纱线的运动。控制单元基于所述运动传感器产生的信号对压缩空气的切断机构进行反馈控制。例如，控制单元可以被编程为当基线完全静止时关闭压缩空气流。

在第五模式中，交缠装置包括电路，用于检测由控制单元发送到电动马达的信号的频率并检测由电动马达吸收的电流。这允许进行比较。控制单元基于该比较对压缩空气的切断机构进行反馈控制。

附图说明

通过阅读以下优选但非排他的实施例的说明，本发明的其他特征和优点将更加明显，所述实施例仅出于说明目的而非限制性地借助于附图来描述，其中：

-图1是根据本发明的交缠装置的第一实施例的示意性透视图；

-图2是根据本发明的交缠装置的第二实施例的示意图；

-图3是根据本发明的交缠装置的第三实施例的示意图；

-图4是根据本发明的交缠装置的第四实施例的示意图；

-图5是与根据本发明的方法有关的频率-时间图表。

具体实施方式

以下详细描述涉及根据本发明第一实施例的交缠装置1。所有部件都安置在装置1的主体1'上。相应的基线4和5从两个线轴2和3中抽出，例如尼龙基线4和弹性体基线5，它们由靠近喷嘴6的导纱眼方便地引导，喷嘴6通过外部线路(不可见)供给压缩空气。如前所述，从喷嘴6排出的压缩空气射流冲击在喷嘴自身前面移动的基线4和5，这使得基线4和5在基线自身的长度上随机分布的多个交缠点处连接。因此，在喷嘴6的下游，在基线4和5的运动方向上，获得单根经交缠纱线7。经交缠纱线7在累积滚筒9上缠绕在绕纱8中。如果对于生产循环有必要，则由交缠装置1制成的经交缠纱线7喂入的纺织机从累积滚筒9中抽出一定量10的经交缠纱线，从而减少聚集在其上的绕纱8的圈数。

合适的传感器11以可调节的采样频率(例如从每秒1次到每秒100次)检测累积滚筒9上的绕纱8的圈数。

设置有程序的电子控制单元ecu也安装在装置1的主体1'中，如下所述那样对装置本身的功能进行控制。

沿着压缩空气的供给管线，关于流动方向在喷嘴6的上游设置有电动阀(未示出)。电动阀由控制单元ecu驱动。

在主体1'中还有一个电动马达m，其设计为由ecu单元控制。特别地，ecu单元基于累积滚筒9上的绕纱8的圈数来驱动电动马达m的启动和其停止，以便保证对装置1的下游的纺织机的经交缠纱线7的供应，使得线7永远不会缺少，线的缺少将导致纺织机的停机时间。

在该第一实施例中，控制单元ecu接收并处理由传感器11(可以是例如光学传感器)产生的信号，并且如上所述那样工作，考虑预定的或可调节的绕纱8的圈数的阈值，低于该阈值电动马达m重新启动，高于该阈值电动马达m停止。

实际上，辊12和13，或者辊轮，以及累积滚筒9键连接到电动马达m的轴上。辊12使线轴3旋转以引起线5的退卷，而线4缠绕在辊13上形成绕纱。由于辊12和13具有不同的直径，因此基线4和5以不同的张力被牵拉，以获得期望的拉伸。通过使用两个马达或通过安装具有相同直径但是以不同速度旋转的辊12和13(例如通过对两个辊12或13中的一个使用减速齿轮/减速器)可以获得相同的结果。

如果两根基线4或5中的一根没有被拉出，则可以取消或不安装辊12或13中的一个。

累积滚筒9优选地被封闭在与滚筒9本身一体旋转的锥形钟罩14中。钟罩14在钟罩自身和电动马达m的旋转轴线处设置有导纱衬套，经交缠纱线7的一部分10从该导纱衬套出来。优选地，钟罩14借助于磁体被可拆卸地约束在累积滚筒9上。

装置1相对于传统的解决方案的区别在于，向喷嘴6供给的压缩空气不是连续的，而是以从属于纱线实际行进的控制方式被关闭和重新启动。

该装置包括传感器s1、s2、s3或s4中的至少一个传感器。例如，传感器s1是检测线4的瞬时速度的运动传感器，传感器s2是检测线5的瞬时速度的运动传感器，传感器s3是检测辊轮12的转数的编码器，而传感器s4是检测电动马达m的轴的转数的编码器。传感器s1-s4连接到控制单元ecu，它们向控制单元ecu发送表示检测到的速度的电信号。

举例来说，传感器s1和s2可以是由btsr公司(www.btsr.com)销售的型号的运动传感器。这种传感器还可以作为在纱线断裂的情况下使交缠器停止的机构来工作。

参考图5，示出了频率-时间图表，以帮助理解刚刚描述的概念。传感器11设计为用于向控制单元ecu发送二进制信号；信号可以在on状态(当滚筒9上的绕纱8的圈数低时)和off状态(当滚筒9上的绕纱8的圈数足够时)之间变化。

例如，来考虑电动马达m没有运转、喷嘴6未被供给的情况。随着时间流逝(在横坐标中)，在某一点处传感器11产生on信号(纵坐标)，这是因为传感器检测到在累积滚筒9上的经交缠纱线7的绕纱8的圈数低于阈值。相对于向电动马达m发送启动信号的时间，控制单元ecu以从50到500毫秒的提前量t'打开电动阀以重新启动到喷嘴6的压缩空气流。紧接着在电动马达m启动并加速直到在稳态条件下的标称转速。

只要电动马达m在运行，装置1就执行基线4和5的交缠，并且所产生的经交缠纱线7累积在累积滚筒9上，从而形成绕纱8。在一点处，传感器11检测到缠绕在累积滚筒9上的绕纱8的数目超过预定阈值并产生off信号。控制单元ecu立即使电动马达m关闭，电动马达m沿减速斜线到达完全停止状态。相对于电动马达m的停止，控制单元ecu以从50到500毫秒的延迟量t”关闭电动阀以关闭到喷嘴6的压缩空气流。

在图1和5所示的示例中，当控制单元ecu使马达停止时，马达沿着持续约0.8秒的减速斜线减速。马达m设有逆变器，当输出频率低于3hz时，直流电通过由控制单元ecu给出指令的逆变器输入电动马达m的两相中约0.5秒，并且马达m完全停止就位。

如上所述，为了避免诸如卷筒3的大卷筒的惯性驱动辊轮12以及随即驱动电动马达m的轴超过所需的时间，从而使控制单元ecu的程序设计失效，控制单元ecu基于从传感器s1-s4中的传感器接收的信号自动适应其操作。

优选地，时间提前量t'和时间延迟量t”可以在控制单元ecu内被编程设置。

如通过图5的观察可以注意到的，可以编程设置阴影时间(例如2秒)，即使传感器11改变信号，在阴影时间内控制单元也不会干预电动马达m。这用于当电动马达m的关闭和随后的重新启动在时间上接近时(例如如此接近以致电动马达m在其重启之前没有时间完全停止)，避免关闭到喷嘴6的压缩空气供给。

图2-4仅示意性地示出了根据本发明的交缠装置1的相应实施例。

在图2所示的示例中，旋转编码器15或速度传感器与电动马达m(为简明起见并未示出)组合并检测电动马达m的轴的转数。例如，编码器具有50/100/200/500/1000pls/每圈的解析度并且直接定位于电动马达m的轴上。如上结合第一实施例所述，控制单元ecu获取由编码器15提供的信号以驱动电动马达本身和电动阀。

图3示出了一种替代方案，其中通过使用霍尔传感器16和安装在累积滚筒9或相应钟形罩14上或辊12或13上的多个永磁体17来检测电动马达m的转数。当交缠装置1运行时，霍尔传感器16检测磁铁17的通过，并将相应的信号发送到控制单元ecu。控制单元ecu处理由霍尔传感器16提供的信号以驱动电动马达m自身和电动阀，如上面结合第一实施例所述。

图4示出了一种替代方案，其中通过使用沿基线4和5的路径定位的光学传感器18来检测电动马达m的转数。当交缠装置1运行时，传感器18将相应的信号发送到控制单元ecu，其指示基线4和5的存在和移动。控制单元ecu处理这些信号以驱动电动马达m自身和电动阀，如上面结合第一实施例所述。或者，传感器18可以沿着经交缠纱线7的路径定位，以检测其运动。