CH686889A5 - Method and apparatus for controlling the speed of spinning machines. - Google Patents
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Description
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Beschreibung description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Ringspinn- oder Zwirnmaschine gemäss Oberbegriff des Anspruches 1 und eine Vorrichtung zur Anwendung dieses Verfahrens nach Anspruch 6. The present invention relates to a method for operating a ring spinning or twisting machine according to the preamble of claim 1 and an apparatus for using this method according to claim 6.
Es ist bereits bekannt, dass zum Zweck der Drehzahlregelung von Spindelantriebsmotoren Detektoren, Sensoren oder sonstige Messvorrichtungen an den Spindeln bzw. den Fadenführungsvorrichtungen angebracht werden. It is already known that detectors, sensors or other measuring devices are attached to the spindles or the thread guiding devices for the purpose of speed control of spindle drive motors.
So offenbart die DE 3 717 749 ein Verfahren zum Erfassen von Drehzahl- und/oder Drehmomentschwankungen an Spinn-, Zwirn- oder Spulmaschinenantrieben, die von drehzahl- und/oder drehmomentveränderbaren Einzelelektromotoren angetrieben werden, wobei die Ist-Drehzahl und/oder das Ist-Drehmoment aus Kommutierungssignalen abgeleitet wird und bei einer Abweichung von den, durch die vorausgegangenen Kommutierungssignale gebildeten Sollwerte nachgeregelt wird. DE 3 717 749 thus discloses a method for detecting speed and / or torque fluctuations on spinning, twisting or winding machine drives which are driven by speed and / or torque variable individual electric motors, the actual speed and / or the actual Torque is derived from commutation signals and is readjusted in the event of a deviation from the desired values formed by the previous commutation signals.
In der DE 3 942 685 wird ein Verfahren zur Gewinnung eines Fadenspannungssignals mittels eines Sensors an einer Fadenführung oder deren Aufhängung vorgestellt, wobei die durch die Fadenbewegung induzierte Schwingung unmittelbar mit der Fadenspannung in Verbindung gebracht werden kann und ein daraus resultierendes Signal zur Drehzahl-Regelung benutzt wird. DE 3 942 685 a method for obtaining a thread tension signal by means of a sensor on a thread guide or its suspension is presented, wherein the vibration induced by the thread movement can be directly connected to the thread tension and a resulting signal used for speed control becomes.
Die europäische Offenlegungsschrift 91 109 881 gibt ein Verfahren zum Betrieb einer Ringspinnoder Zwirnmaschine an, deren auf einer Ringbank angeordneter Spinnring bzw. ein an diesem laufender Läufer temperaturüberwacht wird, wobei dieses Temperatursignal bzw. die Temperaturschwankungen proportional zu der Fadenspannung sind und zur Adaptierung des Drehzahlprogramms dienen, welches die Drehzahl des mit den Spindeln verbundenen Antriebs im Sinn maximal möglicher Spindeldrehzahlen regelt. European laid-open specification 91 109 881 specifies a method for operating a ring spinning or twisting machine, the spinning ring of which is arranged on a ring bench or a rotor running on it is temperature-monitored, this temperature signal or the temperature fluctuations being proportional to the thread tension and used to adapt the speed program which controls the speed of the drive connected to the spindles in terms of the maximum possible spindle speed.
Alle bekannten Verfahren haben jedoch den Nachteil, dass an jeder einzelnen Spindel die entsprechenden Messgrössen abgenommen werden müssen. Durch die Anbringung der jeweiligen Sensoren bzw. Detektoren an jeder Spindel, durch die dabei notwendig werdende Weiterleitung der Messsignale an die entsprechenden, ebenfalls in dieser Anzahl benötigten Verarbeitungs- und Steuereinheiten und durch die sich anschliessende, separate Ansteuerung jedes einzelnen Antriebs durch eine eigene Verarbeitungs- und Steuereinheit ist ein sehr hoher Aufwand an Steuer- und Regelungstechnik erforderlich. Weiterhin summieren sich die Kosten mit jeder bei einer Spindel anzubringenden Detektor-, Steuer- und Verkabelungseinrichtung. However, all known methods have the disadvantage that the corresponding measurement parameters have to be taken from each individual spindle. By attaching the respective sensors or detectors to each spindle, by the necessary forwarding of the measurement signals to the corresponding processing and control units, which are also required in this number, and by the subsequent, separate control of each individual drive by its own processing and control unit, a very high level of control and regulation technology is required. Furthermore, the costs add up with each detector, control and cabling device to be attached to a spindle.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs genannten Gattung vorzuschlagen, bei welchem sowohl der Kostenaufwand für die Messvorrichtungen wie auch der Aufwand für die Verarbeitungs- und Steuervorrichtungen sowie für die mechanische Wartung gesenkt werden kann, dennoch aber eine optimale Erfassung der Spinnbedingungen für den Betrieb der The object of the present invention is to propose a method of the type mentioned in the introduction, in which both the cost for the measuring devices and the effort for the processing and control devices and for the mechanical maintenance can be reduced, but nevertheless an optimal detection of the spinning conditions for the operation of the
Spinnmaschine gewährleistet wird, um so eine optimale Drehzahl sicherzustellen. Spinning machine is guaranteed to ensure an optimal speed.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 bzw. 6 gelöst. This object is solved by the characterizing features of claims 1 and 6, respectively.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass alle nahe beieinander liegenden Spindeln zumindest im wesentlichen den gleichen extern einwirkenden Einflüssen, wie beispielsweise Temperatur oder Luftfeuchtigkeit, ausgesetzt sind. Die Reaktion jeder Spindel dieser Gruppe auf diese externen Einflüsse ist daher im grossen und ganzen gleich. Es ist beispielsweise denkbar, dass sich ein Einflussfaktor auf die eine Hälfte der Spindeln einer Spinnmaschinen von dem entsprechenden Einflussfaktor auf die andere Hälfte der Spindeln unterscheidet. In diesem Fall wäre es sinnvoll, die beiden verschiedenen Spindelgruppen mit unterschiedlichen Drehzahlen zu betreiben. Ausgehend von dieser Erkenntnis ist es nicht notwendig, die auf die Drehzahlregelung Einfluss nehmenden Messgrössen an allen einzelnen Spindeln gesondert abzunehmen, sondern es genügt, stellvertretend für eine räumlich zusammengehörige Gruppe von Spindeln nur die Messgrössen einer Spindel, der sogenannten Leitspindel, als repräsentativ für die Messgrössen der übrigen Spindeln, den sogenannten Nebenspindeln, anzusehen. Auf diese Art können die aufgenommenen Messwerte den vorgegebenen Sollwerten angepasst werden, ohne dass jede Spindel eigene Messvorrichtungen aufweist. Damit kann ein grosser Anteil der Mess- und Steuertechnik eingespart werden. The invention is based on the knowledge that all spindles that are close to one another are at least essentially exposed to the same externally acting influences, such as temperature or air humidity. The reaction of each spindle in this group to these external influences is therefore largely the same. It is conceivable, for example, that an influencing factor on one half of the spindles of a spinning machine differs from the corresponding influencing factor on the other half of the spindles. In this case it would make sense to operate the two different spindle groups at different speeds. On the basis of this knowledge, it is not necessary to take the measured variables influencing the speed control separately on all individual spindles, but it is sufficient to represent only a measured group of spindles, representative of a spatially related group of spindles, the so-called leading spindle, as representative of the measured variables of the other spindles, the so-called secondary spindles. In this way, the recorded measured values can be adapted to the specified target values without each spindle having its own measuring devices. This means that a large proportion of the measurement and control technology can be saved.
Eine einer Leitspindel zugeordnete Verarbeitungs- und Steuereinheit nimmt die Messgrössen einer Leitspindel auf und adaptiert ein Drehzahlprogramm im Sinne maximaler Spindeldrehzahlen. Eine sehr hohe Spindeldrehzahl bedeutet eine hohe Produktivität. In diesem Sinne bedeutet eine optimale Spindeldrehzahl eine optimale Produktivität. A processing and control unit assigned to a leading spindle records the measurement variables of a leading spindle and adapts a speed program in the sense of maximum spindle speeds. A very high spindle speed means high productivity. In this sense, an optimal spindle speed means optimal productivity.
Eine weitere Möglichkeit der Verarbeitung der Messsignale besteht darin, dass alle von den Leitspindeln erfassten Messdaten an eine zentrale Verarbeitungs- und Steuereinheit geleitet werden. Diese ermittelt daraufhin, ausgehend von den Messdaten mit Extremwerten, eine maximales Drehzahlprogramm und leitet einen entsprechenden Impuls an die Antriebe aller Spindeln weiter. Damit werden die Messdaten statistisch ausgewertet und ein Drehzahlprogramm so adaptiert, dass für eine Gruppe von Spindeln eine maximale Drehzahl gefahren werden kann. Würde diese Drehzahl überschritten, so würde für diese Gruppe von Spindeln eine erhöhte Gefahr für einen Fadenbruch bestehen. Somit kann durch die erfindungsgemässe Ausstattung der Spinnmaschine mit Leitspindeln auch bei zentraler Steuerung der Antriebe eine optimierte Drehzahlregelung unter Berücksichtigung des Kostenaufwandes für die Regelungs- und Steuertechnik sichergestellt werden. Another possibility for processing the measurement signals is that all measurement data recorded by the lead screws are sent to a central processing and control unit. This then determines a maximum speed program based on the measurement data with extreme values and forwards a corresponding pulse to the drives of all spindles. This means that the measurement data are statistically evaluated and a speed program is adapted so that a maximum speed can be run for a group of spindles. If this speed were exceeded, there would be an increased risk of thread breakage for this group of spindles. Thus, by equipping the spinning machine with leadscrews according to the invention, even with central control of the drives, an optimized speed control can be ensured, taking into account the cost of the regulation and control technology.
In den Ansprüchen 3 und 4 wird eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung angegeben, bei der die Messgrössen aus einem Temperatur- und/oder einem Frequenzsignal gebildet werden. Eine optimale Drehzahl der Antriebe der Spindeln hängt eng mit der Fadenspannung zusammen. Ist die Fadenspannung zu gross, so kann es zu einem Bruch des Fa- An advantageous embodiment of the invention is specified in claims 3 and 4, in which the measured variables are formed from a temperature and / or a frequency signal. An optimal speed of the drives of the spindles is closely related to the thread tension. If the thread tension is too high, the thread may break.
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dens kommen, ist sie zu klein, so könnte die Drehfrequenz der Spindel noch erhöht werden. Die Fadenspannung wiederum hängt eng mit der Temperatur des Läufers und der des Spinnringes zusammen, und weiterhin bedeutet eine hohe Fadenspannung auch eine hohe Frequenz an der Fadenleitvorrichtung. Über diese Messsignale kann somit die Fadenspannung bestimmt werden, und damit ist es möglich ein Drehzahlprogramm so anzupassen, dass eine optimale Drehzahl der Spindeln erreicht wird. If it is too small, the rotational frequency of the spindle could be increased. The thread tension in turn is closely related to the temperature of the rotor and that of the spinning ring, and furthermore a high thread tension also means a high frequency at the thread guide device. The thread tension can thus be determined via these measurement signals, and it is thus possible to adapt a speed program so that an optimal speed of the spindles is achieved.
Der Anspruch 6 bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5. Claim 6 relates to a device for carrying out the method according to one of Claims 1 to 5.
Die Ausbildungen der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13 stellen weitere vorteilhafte Ausführungsformen dar. Die beispielsweise externen Einflüsse auf die Nebenspindeln sind denen auf die Leitspindeln umso ähnlicher, je geringer die räumlichen Distanzen zwischen der Leitspindel und den zugehörigen Nebenspindeln sind. Die Nebenspindeln sollen daher in einem vorzugsweise relativ kleinen Abstand um die Leitspindel herum, vorzugsweise rechts und links davon, insbesondere aber mit der Leitspindel mittig, angeordnet werden, so dass sich die äusseren Einflüsse und damit die Messgrössen in diesem Bereich nicht oder nur unwesentlich ändern. The designs of the device according to one of claims 11 to 13 represent further advantageous embodiments. The external influences, for example, on the secondary spindles are the more similar to those on the lead spindles, the smaller the spatial distances between the lead spindle and the associated secondary spindles. The secondary spindles should therefore be arranged at a preferably relatively small distance around the lead screw, preferably to the right and left of it, but in particular with the lead screw in the center, so that the external influences and thus the measurement parameters do not change or only change insignificantly in this area.
Die verschiedenen Ausführungsformen der Vorrichtung der erfindungsgemässen Spinnmaschine erlauben die Kosten für die teilweise aufwendigen Messungen zu reduzieren und die Regelungs- bzw. Steuervorrichtungen zu reduzieren. The various embodiments of the device of the spinning machine according to the invention make it possible to reduce the costs for the sometimes complex measurements and to reduce the regulation and control devices.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der folgenden Figuren näher erläutert. An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the following figures.
Es zeigt: It shows:
Fig. 1 eine schematisierte Vorderansicht eines Ausschnittes einer erfindungsgemässen Spinnmaschine, einschliesslich des Steuerschemas, 1 is a schematic front view of a section of a spinning machine according to the invention, including the control scheme,
Fig. 2 eine schematisierte Vorderansicht eines Ausschnittes einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Spinnmaschine, 2 shows a schematic front view of a section of a further embodiment of the spinning machine according to the invention,
Fig. 3 eine schematisierte Vorderansicht der Spinnmaschine nach Fig. 2 mit Leitspindel und Nebenspindeln sowie einer Regelungseinrichtung und Fig. 3 is a schematic front view of the spinning machine according to Fig. 2 with lead screw and auxiliary spindles and a control device and
Fig. 4 eine vergrösserte und detailliertere Darstellung einer Leitspindel nach Fig. 3. FIG. 4 shows an enlarged and more detailed illustration of a lead screw according to FIG. 3.
In Fig. 1 ist eine schematisierte Vorderansicht einer Spinnmaschine dargestellt, bei der eine Leitspinnstelle 3 bzw. 3' von Nebenspinnstellen 4 bzw. 4' umgeben ist. Die an der Leitspinnstelle 3 angebrachte Messvorrichtung 6 liefert ein Signal 2a, 2b und 2c an eine Verarbeitung- und Steuereinheit 1, welche ein für diese Messgrösse angepasstes Drehzahlprogramm 5 an sämtliche der Leitspinnstelle 3 zugeordneten Antriebe 10 der Nebenspindeln 11 der Nebenspinnstellen 4 sowie an den Antrieb 10 der Leitspindel 12 der Leitspinnstelle 3 selbst anlegt. 1 shows a schematic front view of a spinning machine, in which a leading spinning unit 3 or 3 'is surrounded by secondary spinning units 4 or 4'. The measuring device 6 attached to the leading spinning station 3 supplies a signal 2a, 2b and 2c to a processing and control unit 1, which transmits a speed program 5 adapted to this measured variable to all drives 10 of the secondary spindles 11 of the secondary spinning stations 4 assigned to the leading spinning station 3 and to the drive 10 of the lead screw 12 of the lead spinning unit 3 creates itself.
Die nächste Leitspinnstelle 3' ist für weitere Nebenspinnstellen 4' zuständig und ihre Messvorrichtung 6' sendet ein Signal 2a', 2b' und 2c' an eine eigene Verarbeitungs- und Steuereinheit 1', welches ein ananoges Drehzahlprogramm 5' adaptiert. The next leading spinning station 3 'is responsible for further secondary spinning stations 4' and its measuring device 6 'sends a signal 2a', 2b 'and 2c' to its own processing and control unit 1 ', which adapts an ananogous speed program 5'.
Ebenso ist es beispielsweise nach Fig. 2 möglich alle von den Leitspinnstellen 3, 3' ermittelten Messgrössen 2a, 2b, 2c, 2', 2b', 2c' mit einer zentralen Verarbeitungs- und Steuereinheit 1 zu erfassen und ein für alle Antriebe 10 gemeinsames Drehzahlprogramm 5 zu ermitteln, welches an jede Spinnstelle abgegeben wird. It is also possible, for example, according to FIG. 2 to record all the measured variables 2a, 2b, 2c, 2 ', 2b', 2c 'determined by the leading spinning units 3, 3' with a central processing and control unit 1 and a common one for all drives 10 To determine speed program 5, which is delivered to each spinning station.
In Fig. 3 sind vier Nebenspinnstellen 4 und eine Leitspinnstelle 3 dargestellt, wobei die Nebenspinnstellen 4 symmetrisch um die Leitspinnstelle 3 angeordnet sind. Bei jeder Nebenspinnstelle 4 ist eine Nebenspindel 11 angeordnet, welche von einem Einzelantrieb 10 betätigt wird und welche eine in vertikaler Richtung verschiebbare Spinnringbank 8 in Höhe der Spindeln aufweist, auf der ein Spinnring 9 befestigt ist. Weiterhin sind an jeder Nebenspinnstelle 4 auch Fadenführungsvorrichtungen 19 vorgesehen, durch welche der Faden 7 geführt wird und die beispielsweise in Form eines Ringelschwänzchens ausgebildet sein können. Der Faden ist weiter durch einen Läufer 18 gefädelt, der auf dem Spinnring 9 gleitend angeordnet ist. 3 shows four secondary spinning stations 4 and one leading spinning station 3, the secondary spinning stations 4 being arranged symmetrically around the leading spinning station 3. At each secondary spinning station 4 there is a secondary spindle 11 which is actuated by a single drive 10 and which has a spinning ring bench 8 which can be displaced in the vertical direction at the level of the spindles and on which a spinning ring 9 is fastened. Furthermore, thread guiding devices 19 are also provided at each secondary spinning station 4, through which the thread 7 is guided and which can be designed, for example, in the form of a curly tail. The thread is further threaded through a rotor 18 which is slidably arranged on the spinning ring 9.
Bei der Leitspinnstelle 3 ist eine Leitspindel 12 vorgesehen, welche in der Ausführungsform vorzugsweise nahezu identisch zu den Nebenspindeln 4 aufgebaut ist, allerdings mit dem Unterschied, dass vorzugsweise an der Spinnringbank 8 ein Messdetektor 13 angeordnet ist, welcher ein zu der Fadenspannung und der Drehzahl proportionales Temperatursignal liefert, welches zu einer Verarbeitungs* und Steuereinheit 1 geliefert wird. Weiter ist auf der Fadenleitvorrichtung 19 ein Messdetektor 14 angeordnet, welcher ein der Fadenspannung und Drehzahl proportionales Schwingungssignal ebenfalls an die Verarbeitungs- und Steuereinheit 1 leitet. Die Messgrössen 2a und 2b werden von der Verarbeitungs- und Steuereinheit 1 in geeigneter weise verarbeitet und ein Drehzahlprogramm 5 wird so adaptiert, dass sich beim Betreiben der Spindeln 11, 12 mit der entsprechenden Drehzahl die Messgrössen 2a, 2b an die in der Verarbeitungseinheit 1 gespeicherten, vorgegebenen Sollwerte angleichen. At the lead spinning unit 3, a lead spindle 12 is provided, which in the embodiment is preferably constructed almost identically to the secondary spindles 4, but with the difference that a measuring detector 13 is preferably arranged on the spinning ring bench 8, which has a detector that is proportional to the thread tension and the speed Delivers temperature signal, which is supplied to a processing * and control unit 1. Furthermore, a measuring detector 14 is arranged on the thread guiding device 19, which also transmits an oscillation signal proportional to the thread tension and speed to the processing and control unit 1. The measurement variables 2a and 2b are processed in a suitable manner by the processing and control unit 1 and a speed program 5 is adapted so that when the spindles 11, 12 are operated at the corresponding speed, the measurement variables 2a, 2b are stored in the processing unit 1 , adjust the specified target values.
Nach Fig. 4 ist neben dem Frequenzdetektor 14 an der Fadenführungsvorrichtung 19 ein weiterer Fühler 15 angeordnet, der die Fadenspannung direkt bestimmt und ein entsprechendes Fadenspannungssignal 2c an die Verarbeitungs- und Steuereinheit 1 weitergibt. According to FIG. 4, in addition to the frequency detector 14, a further sensor 15 is arranged on the thread guiding device 19, which directly determines the thread tension and forwards a corresponding thread tension signal 2c to the processing and control unit 1.
Temperatursensoren, Frequenzdetektoren sowie Fadenspannungssensoren der genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Temperature sensors, frequency detectors and thread tension sensors of the type mentioned are known in the prior art.
Des weiteren ist nach Fig. 4 eine weitere Messvorrichtung 17 vorgesehen, welche auf magnetischem oder optischen Weg die Drehfrequenz des Läufers 18 dadurch abtastet, dass jedesmal, wenn der Läufer 18 die Vorrichtung passiert ein Impuls erzeugt wird. Dieser sich daraus ergebende Messwert kann ebenfalls in die Einheit 1 eingespeist werden, um im Zusammenwirken mit den übrigen Messwerten 2a, 2b, 2c die Fadenspannung und die optimal mögliche Drehzahl noch exakter zu kontrollieren. 4, a further measuring device 17 is provided which scans the rotational frequency of the rotor 18 in a magnetic or optical way by generating a pulse each time the rotor 18 passes the device. This resulting measurement value can also be fed into the unit 1 in order to control the thread tension and the optimally possible speed even more precisely in cooperation with the other measurement values 2a, 2b, 2c.
In den Figuren nicht dargestellt ist ein Sensor, der die Grösse des sich ausbildenden Fadenballons 16 direkt messen kann. Die Grösse des Bal- Not shown in the figures is a sensor that can directly measure the size of the thread balloon 16 that is being formed. The size of the ball
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