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专利号: 2021101500955
申请人: 武汉纺织大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 编织;花边制作;针织;饰带;非织造布
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种用于针织机械的大规模电织针阵列驱动方法,其特征在于,所述用于针织机械的大规模电织针阵列驱动方法包括:

将n片织针的功率驱动信号波形压缩到1片织针执行1次往复运动的周期时间内,从n倍频的功率驱动信号中分离出n路存在 相位差的单频信号,m组相同空间跨距的电织针同时并联实现m路喂纱周期,用扫描输出的方式完成电织针阵列的功率驱动分配,实现几百上千台电机按电子凸轮曲线轨迹联动,完成m个周期的三工位动作;

各织针在往复运动过程中的瞬间静止、匀速或加减速运动中,连续横向位置x上各织针的针钩中心高度z变化对应于电子凸轮的曲线轨迹;

用于针织机械的大规模电织针阵列驱动方法,包括:

步骤一,初始上电的零时刻输出统一的功率源驱动信号,利用电子开关矩阵逐组逐个扫描每片电织针,依据霍尔编码反馈,完成电织针阵列的整体零位对正;

步骤二,依据针织三角凸轮跑道轨迹给出电子跑道函数Z(i),功率驱动源工作频率

2nf,电织针往复运动频率为f,功率源额定电压nV,其中V为单片电织针的额定工作电压,依据直流无刷直线电机驱动原理或永磁同步电机驱动原理生成三相线圈对应功率驱动信号,按同一时刻下不同下标i的n片电织针各线圈驱动电压构造n个驱动信号波形,依下标1~n组合而成n倍频功率驱动信号,由L1、L2、L3输出;

步骤三,电子开关矩阵在同步扫描基准时钟控制下,按照m和n参数,对m组电织针阵列进行对应驱动线圈的并联,每组包含n片电织针,每组电织针的开关时间片为 以组为单位,对每组电织针中的n片电织针的功率源驱动信号进行逐次扫描,电子开关矩阵在功率驱动信号的第1个扫描周期中抽取第1个 部分波形,输出到第1组电织针线圈;每一个离散功率驱动信号的周期均为T步骤四,打开第1组m路电子开关,在t1时间过程中,扫描m片电织针的霍尔编码反馈,测量各线圈反电势大小,计算第1组电织针位置数据,返回运动控制器执行运动轨迹控制算法,调整驱动功率源输出波形;

步骤五,在第2个扫描周期中抽取第2个 部分波形,输出到第1和第2组电织针线圈;

步骤六,打开第2组m路电子开关,在t2时间过程中,扫描m片电织针的霍尔编码反馈,测量各线圈反电势大小,计算第2组电织针位置数据,返回运动控制器执行运动轨迹控制算法,调整驱动功率源输出波形;

步骤七,依此类推,完成n片m组电织针的驱动功率输出。

2.如权利要求1所述用于针织机械的大规模电织针阵列驱动方法,其特征在于,n路同频电信号的相位差对应于n片电织针的不同位置差,为电织针阵列的整体横向位移。

3.如权利要求1所述用于针织机械的大规模电织针阵列驱动方法,其特征在于,每片电织针为集中绕组的超薄直线电机或音圈电机,按带霍尔传感器直流无刷直线电机模式或者永磁同步电机模式做往复运动,每片电织针三相线圈按Y型接法或△型接法连接。

4.如权利要求3所述用于针织机械的大规模电织针阵列驱动方法,其特征在于,通过超薄直线电机各相线圈功率切换与电织针定位精度确定霍尔元件的布置位置与信号线的数量,为3、6或12个霍尔元件;超薄直线电机三相线圈驱动信号的相位与幅值组合对应于线圈的具体位置,通过霍尔编码及反电势方法测定。

5.如权利要求1所述用于针织机械的大规模电织针阵列驱动方法,其特征在于,m取为进纱路数,对应于针织机械中所有三角凸轮共同构成的跑道轨迹曲线的周期数;

每1路进纱对应于一组n片电织针,对跑道曲线轨迹的一个完整周期进行等间距δ划分,每一个划分包含一片超薄直线电机形式的电织针;电织针总数量为m×n片,一台织机同时有m根纱线喂入电织针阵列完成相应的三工位编织动作。

6.如权利要求1所述用于针织机械的大规模电织针阵列驱动方法,其特征在于,每片电织针的霍尔编码位置对应于成圈、集圈、浮线三种动作所对应的三个停止位置,即退圈高度、集圈高度、不编织高度;每个霍尔编码位置由3个或6个霍尔元件信号组合而成,位置分辨率为 或 实际定位精度由直线电机位置控制算法确定,其中τ为永磁磁极对节距;每片电织针沿z轴方向运动一个节距τ使得霍尔编码完成一次编码循环,电织针的一次上下往复运动对应于一个完整的织针运动循环;电织针的往复行程范围不超过一个永磁磁极对节距τ。

7.如权利要求1所述用于针织机械的大规模电织针阵列驱动方法,其特征在于,每一片电织针的位移高度严格遵循z‑x位置函数关系,记为z(x),其中x对应于单片织针沿x轴方向横向移动位移,且为周期函数:z(i+mj)=z(i),其中i对应于电织针的序号(i=1~n),j对应于进纱路数的序号,m为进纱路数,z对应于织针上升或下降实际高度;x′对应于用电织针序号i标记的横向移动位移,实际位移量为(i+mj)δ,其中δ为电织针厚度;电织针以电子凸轮模式运行,依据每片电织针中霍尔编码数据为三相线圈施加相应的驱动电压。

8.如权利要求1所述用于针织机械的大规模电织针阵列驱动方法,其特征在于,电织针往复运动频率为f,每片织针的运行范围由霍尔编码确定,三相功率源频率为2nf,按照电子凸轮函数z(x)和当前电织针阵列整体横向运动速度v,计算每片电织针完成一个上升‑下降运动周期所需要的三相驱动信号变化,发往三相功率源输出三相驱动功率信号;

一个电子凸轮曲线周期对应于两个整周期的功率源输出信号周期,分别完成上升和下降动作;三相功率源采用PWM脉冲波实现,或采用连续波实现;电子开关矩阵扫描基准频率不得小于每片电织针驱动信号最高频率成分的两倍,选择8到10倍,由每曲线周期包含的织针片数n而定;

将m个周期中对应相同序号i的电织针线圈同时接入三相驱动功率源,对应相同序号i电织针的电子开关矩阵中的m个开关执行完全相同的开关动作,循环依次扫描全部n个周期中的m个电织针开关;

将 时间内的功率源输出信号做p*n个等分;对m组相同下标i的电织针而言,当前电子开关矩阵中第i组开关打开,允许第i个 时间片的三相功率驱动信号通过之后,经过时间后,再次打开第i组开关时,允许通过的 时间片的序号为i+1;经过n个 时间后,在 时间内完成一组n片电织针扫描,经过p个 时间后,在时间T上组合出n个完整的离散功率驱动周期信号t1~tn,每一个离散功率驱动信号的周期均为T,相邻离散功率驱动周期信号相位差 对应于织针片数i的位置差iδ;

任意第ti路电子开关输出信号实际由功率源输出的一组n个高频周期中每一个周期的部分离散组合而成,每一个离散时间间隔为 p的选择需要满足奈奎斯特采样定律,在保证每片织针驱动信号的频率为2f的同时,实现相邻织针之间驱动信号相位差等于其实际位置差x(t)=iδ,实现电子凸轮的功能。

9.一种实施如权利要求1~8任意一项所述用于针织机械的大规模电织针阵列驱动方法的用于针织机械的大规模电织针阵列驱动系统,其特征在于,所述用于针织机械的大规模电织针阵列驱动系统中第二基座本体上侧固定有第一基座本体,第二基座本体上部左右两侧安装有第三基座本体;第一基座本体和第二基座本体为非磁性材料,第三基座本体为软铁磁性材料;

间隔保持架上端固定第一基座本体、第二基座本体,第一基座本体上开有阵列的导向孔,电织针针头在导向孔约束下做上下往复运动;永磁体N‑S磁极对被间隔保持架以节距τ限定;霍尔元件嵌装于电织针线圈之中。