Kompensator naprężenia przędzy w nawijarce

W przemyśle włókienniczym przędza jest często dostarczana do maszyn w postaci samych nawojów, bez nawinięcia jej na cewki czy szpulki. Jest bowiem wygodniej wyciągać przędzę ze środka nawoju (mała bezwładność, ponieważ tylko znikoma część całego nawoju bierze udział w ruchu) niż odwijać ze szpulki (duża bezwładność, ponieważ cała przędza na szpulce i sama szpulka biorą udział w ruchu). Jest to typowy przypadek w maszynach dziewiarskich. Aby przędza odwijała się płynnie, powinna być nawijana na stożkowe nawoje podczas jej produkcji. W tym momęcie napotykamy problem wynikający z różnicy prędkości obrotowej miedzy węższym i szerszym końcem stożka. Zmieniające się cyklicznie naprężenie przędzy powoduje złą jakość nawojów i często zrywanie przędzy. Przy małych prędkościach przędzy problem może być rozwiązany przez zastosowanie prostego kompensatora sprężynowego, używającego miękkiej sprężyny do utrzymania odpowiednio stałego naprężenia przędzy czy nici. Przy małych prędkościach nawijania to bierne urządzenie kompensacyjne pracuje bez zarzutu, przy dużych - zawodzi. Doprowadziło to do rozwoju nowych mechanizmów kompensacji naprężenia.

Mechanika mechatronicznego kompensatora naprężenia:

Prosta dwukołkowa zasada biernego kompensatora sprężynowego pozostała, ale ruch talerzyka jest wymuszany przez mały silnik krokowy, sterowany mikroprocesorem. Strategia sterowania w obwodzie otwartym jest podyktowana niedostępnością jakiejkolwiek taniej i niezawodnej metody pomiaru naprężenia biegnącej przędzy.

1 Mechatroniczny kompresor naprężenia przędzy

Ruch tarczy jest zsynchronizowany z oscylacjami poprzecznej prowadnicy przędzy za pomocą czujnika optycznego (enkodera), zamocowanego na czopie krzywki poprzecznej. Impulsy wyjściowe z enkodera są zliczane a talerzyk z kołeczkami obraca się o małe przyrosty (jedna czterechsetna obrotu) zawsze wtedy, gdy odpowiednia liczba impulsów zostanie zliczona. Liczby impulsów, które muszą być znane zanim nastąpi kolejny krok silnika, gromadzone są w tablicy danych w pamięci sterownika mikroprocesorowego. W efekcie spełnia to funkcje „krzywki” elektronicznej. „Krzywka” elektroniczna, inaczej niż krzywka mechaniczna, może być jednak funkcją tylu zmiennych, ilu sobie życzymy. Proste (płaskie) krzywki mechaniczne są bowiem funkcją tylko jednej zmiennej, a przestrzenne dwu zmiennych. W tym przypadku efekt wzrostu rozmiarów stożka jest uwzględniany przez sporządzenie dwuwymiarowej tablicy danych w taki sposób, aby zawierała ona dane dla liczby kolejnych przyrostów średnicy stożka. Dodanie trzeciego wymiaru umożliwia rezygnację ze skomplikowanych mechanizmów, stosowanych zwykle w systemach nawijania w celu uniknięcia sztywnego ukształtowania nawoju, gdy kolejne warstwy nachodzą na siebie zbyt ściśle. Za pomocą układów czysto mechanicznych jest to prawie niemożliwe do osiągnięcia.

System sterowania kompresorem naprężenia przędzy :

2 Schemat układu sterowania nawijaniem przędzy

Oprócz uproszczenia systemu rozwiązanie mechatroniczne ma inne ważne zalety w porównaniu z czynną kompensacją mechaniczną. Niektóre z nich wyrażone są typowymi charakterystykami rozwiązań mechatronicznych. Jest ono bardzo elastyczne - zmiana kąta stożka (zmienne kąty są używane w przemyśle włókienniczym) może być dokonana łatwo prze wymianę informacji w tablicy danych. Podobnie inne zmiany konfiguracji maszyny są proste, np. zmiany ścieżki przędzy. W rozwiązaniu czysto mechanicznym zwykła zmiana pozycji prowadnicy przędzy wymaga przekonstruowania całego kompensatora!

---