CN101668884B - 用于运行拉伸装置机组或拉伸装置的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于运行拉伸装置机组或拉伸装置的方法和装置，运行拉伸装置机组或拉伸装置用于借助于多个受驱动的拉伸辊拉伸由聚合物丝线组成的丝束。根据本发明设定，将每个拉伸辊(2.1、2.2)控制到规定的运动值。为此给每个拉伸辊(2.1、2.2)分配一个可单独控制的驱动装置(3.1、3.2)。

Description

用于运行拉伸装置机组或拉伸装置的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种如方法权利要求或装置权利要求的前序部分所述的用于运行拉伸装置机组(生产线)或拉伸装置的方法和装置。
背景技术
已知一种用于在将丝束分成多个单条的情况下在具有输入和拉伸装置的拉伸装置中拉伸由高聚合物的合成丝线组成的丝束的装置(DE21 48 619)。
EP 1522 613 A1记载了一种用于制造人造纤维短纤纱的装置。进行拉伸的机织位具有能独立地驱动的辊子。这些辊子中的每个都于一个由变频器馈电的驱动电机相连。
按EP 0392 194 A1的纺丝机具有拉伸机构的辊子，这些辊子都是独立驱动的。为了测量这些辊子的位置，这些辊子与角度和转速传感器相连。根据角度位置和转速来实现辊子的运动。
发明内容
本发明的目的在于，改进一种如方法权利要求或装置权利要求前序部分所述用于驱动拉伸装置的方法和装置并扩展其应用可能性。
该目的根据本发明通过一种用于运行拉伸装置机组或拉伸装置的方法来实现，所述拉伸装置机组或拉伸装置借助于多个受驱动的拉伸辊拉伸由聚合物丝线组成的丝束，其中，将每个拉伸辊单独地控制到规定的运动值，其中，基于电流调节进行转速调节，其中将每个拉伸辊控制到规定的转速值，并对由驱动电机施加到拉伸辊上的转矩进行影响。所述目的还通过一种用于驱动拉伸装置机组或拉伸装置以实施如权利要求1所述的方法的装置，所述拉伸装置机组或拉伸装置借助多个受驱动的拉伸辊拉伸由聚合物丝线组成的丝束，其中，给每个拉伸辊分配一个可以单独控制的驱动装置，驱动装置设计成具有配设的变频器的异步电动机，其中，所述变频器构造成磁场定向的变频器，变频器由基于次级的电流调节器的转速调节器组成。
根据本发明特别设定，每个拉伸辊的驱动通过一单独的驱动装置进行，该驱动装置可以通过调节元件控制，以便在设定的转速或驱动相应的拉伸辊必要的转矩下运行。由此可以通过两个拉伸辊之间不同的速度(转速)达到对绕拉伸辊行进的丝束或丝进行要求的拉伸。第一输入拉伸辊与最后的输出拉伸辊之间累积的转速比在1∶3和1∶4之间。因为各单个拉伸辊或导丝辊的驱动不是在中央通过一个驱动装置进行的，而是对每个导丝辊单独进行驱动，所以拉伸辊可以有差别地运行。有利的还有，在一个拉伸辊的内部的各驱动装置接近相同和负荷分配可以均匀地进行。通过单独的驱动可以明显降低打滑。
此外有利的是，驱动装置所需的转矩或对各单个导丝辊的驱动利用控制/调节装置进行。
此外有利的是，电机设计成异步驱动装置，并且控制/调节装置具有包括与电机相连的转速传感器的变频器(变流器、频率变换器)。通过变频器设定要求的转速进行并因此也分别设定一个导丝辊的转矩。利用变频器可以为每个单个电机调整所需的优化转速。在调节要求较高时使用磁场定向的变频器。这种变频器由基于次级的电流调节器的转速调节器组成。在电子地存储在变频器内的电机模型中储存或者必要时甚至自动确定和调整电机特征值。这有这样的优点，即，不需要为了调节转速和转矩而进行单独的转速测量和反馈。用于调节的反馈的量只有瞬时电流。借助瞬时电流的量和其相对于电压的相位可以确定所有要求的电机状态(转速、打滑、转矩和甚至热损耗功率)。
如果出现干扰量，例如拉伸时丝束断裂，则这同样作为干扰量也由转速传感器和/或者借助于变频器检测到，产生故障信号并可以立即自动关闭设备。为此检测每个电机的转速和/或转矩并与规定的值进行比较，这些数值只能在故障情况(转速突然上升)下出现。确定并储存这些数值。通过有针对性地调整转速，可以优化地确定相应电机的尺寸，充分地利用电机功率并因此降低成本。此外，还扩大了这种设备的使用范围，频繁的故障也得到避免。
此外有利的是，分配给电机的变频器将实际转矩与额定转矩进行比较并据此对相应电机的驱动速度进行适配/调整。
有利的是，为产生较好的静摩擦，这些导丝辊的表面镀铬或者具有陶瓷层。
下列方法是特别有利的：
a)用事先规定的速度驱动第一导丝辊，该速度不通过控制或调节改变，此外还确定最后的导丝辊的速度并由此确定拉伸比，
b)设备根据虚线(图7)以可以自由选择的启动拉伸率启动，其中，速度升高线性地或者可以自由选择地在各单个导丝辊上分配，
c)将丝束放置在导丝辊上并开始转矩优化，
d)借助于变频器连续地监控对单个导丝辊的驱动并将实际转矩与计算出的平均额定转矩进行比较，此后，在使设备提速到最终速度期间，调节相应的速度，
e)速度储存在额定曲线内并在下个启动过程中用于使启动过程加速。
此外有利的是，所有电机的优化驱动设置或每个电机所要求的驱动力矩的设置自动借助于向额定转矩曲线的逐步逼近或迭代进行。
附图说明
本发明的其他优点和细节在权利要求书和说明书中说明并在附图中示出。
其中：
图1示出具有两个拉伸装置的拉伸机组示意图；
图2示出具有两个拉伸装置和一个组合驱动装置的拉伸机组的俯视图；
图3用俯视图示出单独和直接驱动拉伸装置的导丝辊的各单个电机的布置；
图4示出根据图2的具有两个拉伸装置的拉伸机组的导丝辊的过程速度曲线图；
图5示出根据图2的拉伸机组的各单个导丝辊的转矩曲线图；
图6示出根据图2的具有两个拉伸装置的拉伸机组的单个导丝辊的转矩曲线图，其中有第二速度或拉伸轮廓线；
图7示出根据图3的导丝辊布置对于调整的转矩逐渐升高的速度分布曲线图；
图8示出在经调节的机器中根据图3的各单个导丝辊的转矩曲线图。
具体实施方式
图1示出具有拉伸辊或导丝辊2的、本身公知的拉伸机组1的结构原理，所述拉伸辊或导丝辊设置在两个拉伸装置1.1、1.2中。在两个拉伸装置1.1和1.2上各自设置七个导丝辊2。如图2所示，在按照现有技术的拉伸装置机组1中，拉伸装置1.1、1.2的导丝辊2通过一个中央的驱动装置或分别通过一个相配的电机3.1、3.2和各自机架4.1、4.2中象征性示出的传动装置驱动。
图3中示出根据本发明的、具有共十四个导丝辊2的拉伸装置机组1。拉伸装置机组1按照该实施例由第一拉伸装置1.1和第二拉伸装置1.2组成。
依据图3，拉伸装置1.1、1.2中的各单个电机31.1、31.2、...32.14分别容纳在一个支架5.1、5.2内，所述支架还可旋转地支承导丝辊2。支架5.1、5.2仅示意示出。图3与图2相同分别示出图1的拉伸装置机组1的总体布置，从而可以看出驱动装置31.1、31.2...32.14与两个拉伸装置1.1、1.2的共十四个导丝辊的相配关系。
优选设计成水冷电机的每个电机31.1、31.2、...32.14用于直接驱动各单个导丝辊2。电机3的驱动轴与导丝辊2的驱动轴之间设有活节、活节轴或调心轴承，由此可以补偿侧向偏移或由于弯曲力矩造成的效应。
图4示出利用分别通过一个电机3.1和3.2驱动的第一和第二拉伸装置1.1和1.2的两种不同速度V的速度曲线图，其中，V1表示第一拉伸装置1.1的导丝辊2的速度(圆周速度＝导丝辊的转速×导丝辊表面的半径；圆周速度对应于丝束6的速度；此外，在本说明书中始终提及速度，其中，导丝辊转速的数值由所述关系式中得出)和V2表示第二拉伸装置1.2的导丝辊2的速度(为此参见图1和图2)。实线示出较高的拉伸比，虚线示出较低的拉伸比。通过丝束6施加到导丝辊2上转矩M(从平均转矩出发)的分布在图5和6的图线中示出。根据图5，实线所示的条形对应于较高的拉伸比，而图6中虚线所示的条形对应于较低的拉伸比，为此参见图4中用实线或虚线所示的速度。
图4示出，第一拉伸装置1.1比第二拉伸装置1.2缓慢地被驱动，从而图1中示意示出的丝束6被拉伸。由此第二拉伸装置1.2的转矩承受量在总数上高于第一拉伸装置1.1的转矩承受量。第一和第二拉伸装置1.1和1.2的转矩差代表摩擦热或拉伸丝束或者长丝6所需的拉伸力。长丝分子的拉伸需要确定的拉伸力。通过对长丝分子的拉伸，在各单个分子之间产生一定的摩擦，从而长丝或丝束可以被加热到约100℃。
图5示出两个拉伸装置1.1、1.2上共十四个导丝辊2的转矩M分配(参照图4-实线)。图6示出拉伸率较小时的转矩分配(图4-虚线)。最大或最小的转矩值用M1max、M2max、M2min等表示。
如图1所示，第一拉伸装置1.1的最后的导丝辊2的最后的驱动辊和第二拉伸装置1.2的第一导丝辊2的第一驱动辊由丝束6仅以90°缠绕，从而在这个位置不进行完全的转矩传递。这也造成在这个位置出现较高的打滑。因为丝束6在这些位置上会在导丝辊2的表面上滑动，所以该导丝辊磨损较强并且也不会传递全部转矩。第一拉伸装置1.1的最后的导丝辊2上和第二拉伸装置1.2的第一导丝辊2上的拉力因此大多数情况下略低于相邻的导丝辊2。为此有利的是，为了产生较好的静摩擦，这些导丝辊的表面镀铬或者具有陶瓷层。
在按照图1和2的例子计算驱动力时(现有技术)，通过最大转矩M2max(图5或图6)来确定驱动电机的选择，也就是说，驱动装置尺寸过大。由此也需要较大的传动装置，从而图1所公开的设备复杂且昂贵。
在根据图3的驱动装置中可以降低能耗。在这里，通过对驱动速度单独地分级并由此为各单个导丝辊2提供可预先确定的或理想的驱动力矩，各驱动装置针对所属导丝辊2各自的最大需求单独设计。为此整体上必须提供转矩Md＝M/N。其中，Md为平均转矩，M为一电机的转矩，以及，N为用于驱动一单个导丝辊2的驱动装置的数量。
单个电机31.1 32.14针对导丝辊2的相应最大的转矩设计。借助于变频器可以监控和这样调整必要的速度V1和V2，即，实现对丝束6希望的拉伸。为此对于所有电机31.1 32.14的驱动使用转矩控制/调节装置。此前确定的Md是驱动所有电机的额定转矩，为此参照图7和8。
V1为初始速度，该初始速度根据丝束6希望的拉伸逐步提高到根据图7的后面的数值，以实现希望的拉伸。如果实际转矩不同于额定转矩，则利用调节装置迭代地将目前的速度调整到额定速度。
如从图7所看到的那样，丝束6开始时可以容易地拉伸，因为它还可以强烈地伸长。丝束6伸长越多，驱动相应电机3所需的转矩也就越高，因为拉伸力随着伸长量的提高而提高。在导丝辊一至七中，速度分级(增量)明显大于后面的导丝辊上的速度分级。
每个时间单位对导丝辊2的转矩进行多次取样，以便以这种方式调整单个导丝辊2的驱动速度。由调节装置取样的信号构成用于确定所需驱动速度并由此用于确定导丝辊2的所需转矩的控制量。
通过连续的转矩监控和调整所需的转矩，在短的输入时间之后就将驱动系统连续地最佳地调整到要求的状态。由此仅提供驱动每个单个电机3所需的驱动能量。通过根据本发明的控制或调节装置借助于根据图7的控制曲线可以避免驱动装置的尺寸过大。
拉伸装置机组在优化阶段的驱动按照下列方法步骤进行：
a)以规定的速度V1驱动第一导丝辊2(图7-N＝1)(该速度不通过控制或调节装置改变，即，该速度保持恒定并根据这样的速度数值选择，例如来自纺丝设备的丝束6以该速度数值供应)。此外规定最后导丝辊(根据图3-由电机32.14驱动)在运行中行进的速度V2。由此确定拉伸比。该数值还取决于拉伸的丝束6应如何进一步处理。
b)根据虚线(图7)以可以自由选择的启动拉伸率启动设备，其中，速度升高线性地(或者可以自由选择地)在各单个导丝辊上分配。这意味着，以线性(或者根据可自由选择的函数)升高的转速驱动第一导丝辊(图7-最左侧，N＝1)后面的导丝辊(图7-N＝2、3、4...)。就是说，规定图7中用KA表示的初始的速度分布。最后的导丝辊(图7-N＝14)的速度这里优选小于设定的最终速度V2。在图7中，VA为启动拉伸的速度值，在这里因此VA＜VE。
c)将丝束6放置在导丝辊上并开始转矩优化过程。
d)借助于调节装置连续监控各单个导丝辊2的驱动装置31.1、31.2...32.14并将实际转矩与规定的平均额定转矩进行比较。相应地调节各单个导丝辊的速度。从初始的速度分布(图7-曲线KA)出发，使导丝辊的驱动装置31.2...32.14提速，在各单次迭代期间形成图7中在起始曲线KA上方用虚线示出的转速分布。这种优化一直进行到各单个驱动装置31.1、31.2...32.14的转矩对应于规定的额定值，而最后的导丝辊(图7-N＝14)的转速值达到确定拉伸比的、规定的最终转速值V2。各单个驱动装置31.1、31.2...32.14的转矩优选这样来调节，直至形成图8所示的状态，也就是整体地存在相同的转矩。
e)储存这样获得的最终曲线KE的导丝辊的速度并可以在下次启动过程中作为预定值使启动过程加速。
正如前面提到的那样，可以以确定拉伸比的速度V2(相应的转速)驱动(VA＝VE)最后的导丝辊(N＝14)。但最好根据关系式VA＜VE选择启动值，从而在优化阶段期间在任何情况下均可以避免不利的状态。
在根据本发明的拉伸装置机组运行期间以类似方式实施转速变化(V1和/或V2)。这里各单个导丝辊的速度的优化也这样进行，即，使其达到规定的额定转矩。
附图标记列表
1        拉伸装置机组
1.1      第一拉伸装置
1.2      第二拉伸装置
2        拉伸辊，导丝辊
3.1      驱动装置，电机(第一拉伸装置1.1)
3.2      驱动装置，电机(第二拉伸装置1.2)
31.1     第一导丝辊拉伸装置1.1的电机
31.2     第一导丝辊拉伸装置1.2的电机
4.1      机架/传动机构
4.2      机架/传动机构
5.1      支架/机架
5.2      支架/机架
6        长丝，丝束
7        输送装置或纺丝设备的喷丝板
V1       速度(导丝辊N＝1)
VA       启动速度(导丝辊N＝14)
VE       最终速度
N＝1     图3、4、7的第一导丝辊
N＝14    图3、4、7的最后的导丝辊
KA       启动时  优化开始时的速度曲线
KE       在最终速度  达到优化时的曲线分布

Claims (7)

1.用于运行拉伸装置机组或拉伸装置的方法，所述拉伸装置机组或拉伸装置借助于多个受驱动的拉伸辊、即导丝辊拉伸由聚合物丝线组成的丝束，其中，将每个拉伸辊(2.1、2.2)单独地控制到规定的运动值，其特征在于，基于电流调节进行转速调节，其中将每个拉伸辊(2.1、2.2)控制到规定的转速值，并对由驱动电机(3.1、3.2)施加到拉伸辊(2.1、2.2)上的转矩进行影响。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测电机(3.1、3.2)的实际转矩，将该实际转矩与规定的额定值进行比较并相应地对电机(3.1、3.2)进行控制。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，检测每个电机(3.1、3.2)的转速和/或转矩并与规定的数值进行比较，并将超过该数值视为出现故障情况。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，在故障情况下关闭电机(3.1、3.2)。
5.如前述权利要求之一所述的方法，其特征在于：
a)利用事先确定的速度(V1)驱动第一导丝辊(2)，此外还确定最后的导丝辊的速度并由此确定拉伸比，
b)以可以自由选择的启动拉伸率启动设备，其中，速度升高线性地或可以自由选择地在各单个导丝辊上分配，
c)将丝束(6)放置在导丝辊上并开始转矩优化，
d)连续地监控单个导丝辊(2)的驱动并将实际转矩与计算出的平均额定转矩进行比较，此后，在使设备提速到最终速度(V2)期间，调节相应的速度，
e)检测速度，将该速度储存在额定曲线内并在下次启动过程中用于使启动过程加速。
6.如权利要求1至4之一所述的方法，其特征在于，所有电机(3.1、3.2)优化的驱动设置或各电机(3.1、3.2)要求的驱动力矩的设置借助于向额定转矩曲线分步逼近或迭代来实现。
7.用于驱动拉伸装置机组或拉伸装置以实施如权利要求1所述的方法的装置，所述拉伸装置机组或拉伸装置借助多个受驱动的拉伸辊拉伸由聚合物丝线组成的丝束，其中，给每个拉伸辊(2.1、2.2)分配一个可以单独控制的驱动装置(3.1、3.2)，驱动装置(3.1、3.2)设计成具有配设的变频器的异步电动机，其特征在于，所述变频器构造成磁场定向的变频器，变频器由基于次级的电流调节器的转速调节器组成。
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