CN102431836B - 制造交叉卷绕筒子的纺织机及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造交叉卷绕筒子的纺织机的运行方法以及一种制造交叉卷绕筒子的纺织机，所述纺织机具有多个相同工位，每个工位分别具有多个独立驱动装置，所述多个独立驱动装置构成为步进电机并且用于驱动工位的操作机构，其中，每个步进电机配备有一个功率输出级，借助所述功率输出级来调节电流值的目标值。根据本发明，多个工位的步进电机由功率有限的供电设备供电，并且测量所述多个工位的操作机构的至少步进电机的代表转速波动的参数，根据所述代表转速波动的参数来调整所述步进电机的电流值的目标值，并由此限制从所述供电设备接收功率。

Description

制造交叉卷绕筒子的纺织机及其运行方法

技术领域

本发明涉及制造交叉卷绕筒子的纺织机的运行方法和制造交叉卷绕筒子的纺织机，该纺织机具有多个相同工位，每个工位具有多个独立驱动装置，该独立驱动装置构成为步进电机并且用于驱动工位的操作机构，其中，每个步进电机配备有一个功率输出级，借助功率输出级调节电流值的目标值。

背景技术

制造交叉卷绕筒子的纺织机不仅是络筒机，而且是纺纱机如气流转杯纺纱机。络筒机将退绕筒子的纱线卷绕成交叉卷绕筒子。退绕筒子此时可以是来自环锭纺纱机的管纱，其被倒筒成交叉卷绕筒子。纱线也可从气流纺纱机构(也称纺纱杯)中被抽出，接着被卷绕成交叉卷绕筒子。

DE10139075公开了一种气流转杯纺纱机，其具有多个相同的工位，每个工位具有用于加工纱线的气流纺纱装置、带有筒子架和纱线横动机构的且用于制造交叉卷绕筒子的卷绕装置、可摆动支承的且可被施以负压的吸嘴以及用于准备好重新接头所需要的纱头的机构。另外，每个工位具有卷绕装置，其具有通过可逆的独立驱动装置驱动且用于驱动交叉卷绕筒子的驱动滚筒和由独立电动机驱动的且用于按规定铺置卷绕至交叉卷绕筒子的纱线的纱线横动机构。设有可通过独立驱动装置在卷绕装置区域内的接纱位置和在接头机构区域内的纱线移交位置之间摆动的吸嘴。每个工位具有由独立电机驱动的纱线退绕机构，并且独立驱动装置可以通过工位计算机来按规定控制。

为此，DE10139075不同于气流转杯纺纱机的传统设计，其中，工位的操作机构被中央驱动，并且力借助沿机器长度的轴或皮带被传递至工位。

作为独立驱动装置，优选采用步进电机。与三相交流电动机相比，步进电机的结构更简单，因此价格更低，并且与直流电动机相比不易磨损。与此相应，步进电机的控制也简单。

步进电机控制装置大多建议用于三种工作状态。在停机状态中，步进电机的绕组或者说相位被通以较低的固定电流。在步进电机加速时，使用电流波幅很大的电流。如果步进电机已经达到其工作转速，则可以切换到运行操作状态，在此状态中，绕组电流的电流波幅位于在静止状态的电流波幅和在加速阶段的电流波幅之间。因为是简单的控制，所以步进电机使用计算效率低的处理器就够了。

当在制造交叉卷绕筒子的纺织机中采用步进电机时，需要定义其它的工作状态，因为例如在气流转杯纺纱机中，在正常的纺纱工作中需要不同于例如在纺纱启动时的转速和力矩。纱线横动机构必须能在两个不同方向上运动。随着接近筒子端面，导纱器速度或者说步进电机转速降低，电动机最终逆转。

为此缘故，给驱动气流转杯纺纱机的操作机构的步进电机指定了固定的运动配置方案(Bewegungsprofil)。该配置方案(Profil)包含电动机频率(就是说所输入的电流的频率)以及对应的电流值。在正弦供电的情况下，该电流值由电流波幅来给定。在方波供电时，提供方波电流。电动机频率此时规定了转速，而电流值规定了驱动力矩。电流值匹配于当时工作状态下的负载力矩。存储在该特性中的电流值作为目标值交付给步进电机的功率输出级。为此，在相同工作状态中，总是给出相同的目标值。这是毫无疑问可行的，因为在一个工位上的负载力矩仅随规定的工作状态而变化并且在规定的工作状态重现时是基本相同的。

因为工位全都一样地构成，所以相同的配置方案被用于另一工位的相应操作机构。但是要注意，驱动力矩不仅要克服有效负载力矩(即引起操作机构的期望运动的力矩)，而且必须克服引起损耗功率的力矩。摩擦力矩尤其导致损耗。不过，摩擦力矩很大程度上依赖于步进电机和操作机构的安装。因为对于所有工位均调节出相同的电流量和进而相同的驱动力矩，所以必须针对最不利的情形即最大预期摩擦力矩来设计电流。这造成在若干工位上输入了比真正所需要的更大的电流。但是因为摩擦力矩相对于总驱动力矩而言较小，所以没有由此不利影响到在若干工位上的工作。

不过，就分别具有多个步进电机的多个工位来说，必须为满足原本不需要的电流所提供的功率会发生叠加。由此一来，不仅纺织机能耗量不必要地攀升，相反，其它组成部件、尤其是给步进电机和或许其它用电装置供电的供电设备必然要根据更高的功率来设计。此时，供电设备将供电电网电压转换为适当的电压以供给步进电机的功率输出级。

发明内容

因此，本发明的任务是根据需要来改善制造交叉卷绕筒子的纺织机的步进电机的供电。

为了完成该任务，多个工位的步进电机由功率有限的供电设备来供电。此外，测量多个工位的操作机构的至少步进电机的代表转速波动的参数，该步进电机的电流值的目标值是根据所述代表转速波动的参数来调整的，由此限制从供电设备接收功率。

本发明的目的在于，不是随意地提高供电设备功率，而是以智能方式限制与供电设备连接的步进电机的总功耗。如果实际的摩擦力矩小于在确定电流值的目标值时所依据的摩擦力矩，则出现不希望有的步进电机加速。但是，该加速在达到下一步时被中断，因为由电流频率决定步的进一步切换，而不是由电流值来决定。该附加力矩首先造成步进电机加速，接着又减速。通过这种方式，出现了转速波动或者说与由电流频率确定的转速的暂时偏差。如果电流值太小，则出现步进损失和进而也出现转速波动，在这里，步进电机首先被延迟。因此缘故，电流值的目标值是依据代表转速波动的参数来调整的，确切说最好在控制意义上被调整。不过，对于本发明，另外两个方面是重要的。一方面，并非一个工位的所有步进电机的目标值都必须按照所述方式来调整。通常，调整一个工位的一个或两个操作机构的步进电机就够了。有利的是，选择功耗最高的步进电机。因此获得对步进电机的总功耗的最大作用。另一方面重要的是，多个步进电机或许与其它步进电机或者用电装置一起由一个供电设备供电。这样，供电设备就不必因为实际摩擦力矩的统计分布而针对不利情形来设计，并且由供电设备接收的或者说由供电设备输出的功率实际受到限制。

功率限制通过减少相关步进电机的功耗来实现。通过上述的电流目标值调整，步进电机的损耗功率被降低，因为避免了不需要的步进电机减速加速。损耗功率的减少此外带来以下有利效果，步进电机的变热和进而工位变热得以减轻。过高温度可能不利地影响到纺织机的生产过程。

为了掌握转速波动，相关的步进电机可以配备有位置传感器。但这意味着附加的硬件成本，这种成本在设有多个步进电机时相应累加。因此，按照有利方式，测量功率输出级的开关过程(Schaltvorgang)之后的电流变化，作为代表转速波动的参数。电流测量机构一般本来就有，用于调节预定的目标电流。转速影响感生的反电压，该反电压抑制电流生成。转速越高，感生电压越高，电流上升就越小。就此而言，电流变化曲线代表了转速波动。为了调整电流值的目标值，可以测量电流变化与基准值之间的偏差，并且根据该偏差来调整目标值。

此外，为了完成该任务，提出一种制造交叉卷绕筒子的纺织机，该纺织机具有多个相同工位，每个工位具有多个呈步进电机形式的用于驱动工位的操作机构的独立驱动装置，每个步进电机配备有一个功率输出级，借助该功率输出级来调节电流值的目标值。根据本发明，所述多个工位的步进电机与功率有限的供电设备相连接以便接收电能，并且设有机构，所述机构用于测量所述多个工位的操作机构的至少步进电机的代表转速波动的参数。而且，还设有控制装置，所述控制装置根据所述代表转速波动的参数来调整所述步进电机的电流值的目标值，从而所述控制装置被设计用于限制从所述供电设备接收功率。

与规定了固定不变的目标值的现有技术相比，本发明纺织机的控制装置虽然必须使用具有较高计算效率的处理器，但是可以采用额定功率较低的供电设备。由此产生的节约大于上述的额外成本。

根据本发明纺织机的一个优选实施方式，充当纱线横动机构的是：其步进电机能利用根据代表转速波动的参数调整的电流值的目标值来工作的操作机构，所述纱线横动机构用于按规定铺置卷绕至交叉卷绕筒子的纱线。纱线横动机构是制造交叉卷绕筒子的纺织机的最大用电装置之一。

根据本发明纺织机的另一个优选实施方式，所述纺织机被构成为在每个工位上有一个纺纱装置的气流转杯纺纱机，并且充当纱线退绕机构的是：其步进电机能利用根据代表转速波动的参数调整的电流值的目标值来工作的操作机构，所述纱线退绕机构用于从所述纺纱装置抽出纺成纱线。纱线退绕机构也是最大用电装置之一。对纱线退绕机构目标电流的调整可以作为对纱线横动机构目标电流的调整的替代或补充来进行。

根据本发明纺织机的另一个实施方式，在每个工位上设有用于根据代表转速波动的参数来调整步进电机的电流值的目标值的控制装置。理论上可以想到，一次性调整电流值的目标值，使其匹配于各自的步进电机。但实际上这看起来不太合适，因为目标值的确定只能在完全安装状态下进行，因而只能在机器投入工作时。而借助外部控制装置的手动调节则过于复杂。而且，为此在任何情况下在每个工位上也许还应设置用于外部控制装置的接口。因此，在每个工位上设置一个固定安装的控制装置是更简单的。这样就可以连续进行目标值调整。

附图说明

以下将结合附图所示的实施例来详细说明本发明，其中：

图1示出了根据本发明的制造交叉卷绕筒子的纺织机，该纺织机具有多个相同工位；

图2示出了本发明纺织机的一个工位，其具有多个呈步进电机形式的独立驱动装置，所述多个独立驱动装置用于驱动该工位的操作机构；

图3示出了用于步进电机的相位的功率输出级；

图4示出了用于步进电机的相位的电流和电压曲线。

具体实施方式

图1示出了具有多个工位1的气流转杯纺纱机11。在每个工位1上，在纤维条筒15中准备好的纤维条子14被供给气流纺纱装置2。从纺纱装置2中抽出纺成纱线9并卷绕成交叉卷绕筒子8。各个工位1分别具有一个工位计算机25，它控制工位1的由独立电机驱动的操作机构并且通过总线系统13与中央控制单元12相连接。

为了供应电能，转杯纺纱机11被连接到供电网32。供电网一般提供三相交流电压。电压的大小和频率取决于使用转杯纺纱机的各个国家。通过电网线缆33，供电设备31由电网32获取电能。供电设备31将电网电压转换成适用于操作机构的电压。在当前情况下，它是36伏直流电压。通过供电线34，该直流电压被供给工位1的用电装置。在所示的实施例中，所有工位以及工位的所有用电装置由相同的供电设备31供电。但是，也可以为此使用多个供电设备。为此，多个工位可以联合，它们的用电装置分别由一个供电设备来供电。这例如对于缩短供电线34长度和进而减少线路损耗可能是有意义的。比电网电压低的工位供电电压造成更高的损耗功率。多个额定功率较低的供电设备通常也比一个具有较高额定功率的供电设备更便宜。当然，也可以由同一个供电设备只给工位的规定的用电装置供电，这是因为不同的用电装置需要不同的供电电压。

图2示出了透视表示的工位1及其各种操作机构。如众所周知且因此仅示意表示的那样，这种工位1主要包括气流纺纱装置2以及卷绕装置3。在气流纺纱装置2的所谓的纱线退绕管21区域中，设有转动支承的接头机构16，该接头机构接管在断纱后通过吸嘴4从交叉卷绕筒子8上抽回的纱线9，并且准备纱头用于重新接头。

另外，在该区域内设有纱线退绕机构27，其不仅负责在正常纺纱工作中从气流纺纱装置2中抽出纺成纱线9，而且在重新接头时负责将已准备好的纱线9回送到气流纺纱装置中。纱线退绕机构27由具有功率输出级59a的步进电机59驱动。

和通常一样，卷绕装置3由可转动地保持交叉卷绕筒子8的筒子架22、通过可逆的独立驱动装置驱动的驱动滚筒23以及同样可通过独立驱动装置被驱动的纱线横动机构24构成。这些独立驱动装置分别具有一个步进电机和一个功率输出级。纱线横动机构的步进电机带有附图标记57，对应的功率输出级带有附图标记57a。驱动滚筒23的独立驱动装置由步进电机56和功率输出级56a构成。两个驱动装置由工位计算机25控制。此外，在纱线横动机构24之前，可以设置呈转动支承的定心板17形式的纱线定心机构，它可以根据需要通过由步进电机55和功率输出级55a构成的驱动装置按规定被翻转入正常纱线行程中。另外，工位1具有吸嘴4，该吸嘴可以借助步进电机6按规定在卷绕装置3区域内的接纱位置和纺纱装置2区域内的纱线转交位置之间运动。步进电机6配备有功率输出级6a。

吸嘴4在背面装有捕纱件7，它例如具有S形的导纱边缘、捕纱轮廓和操作板。最后，与工位1的正常纱线行程间隔开地，还设有一个固定不动的导纱机构5，它具有朝下敞开的捕纱轮廓10。

此外，每个工位1具有纱线检测器26、上蜡机构62以及储纱机构60或61。储纱机构61此时构成为可被施以负压的储纱嘴，而储纱机构60构成为机械储纱件。就是说，在两个固定不动的导纱机构之间设有一个可调整的导纱机构，该可调整的导纱机构由具有功率输出级58a的步进电机58驱动，并被布置为可相对纱线行程移动。

所述操作机构的功能例如在以上引用的DE10139075A1中有准确描述，因此在此未对其说明。

在本实施例中，步进电机6、55、56、57、58和59分别具有两相。功率输出级6a、55a、56a、57a、58a和59a据此分别具有两个H电桥40，图3示出了其中一个电桥。供电设备31的供电电压被连接至H电桥40的连接点41。步进电机的一个相位连接到连接点42a、42b。H电桥40的晶体管由控制件43通过控制线48a、48b来控制。为了产生脉冲波形50，如图4所示，给控制件43提供目标值曲线51和电流实际值52。图4同样示出了两条曲线。在本实施例中，目标值曲线51为正弦形。电流实际值52将通过测量测量电阻45上的电压来求出。测量信号将通过控制线47被传输给控制件43。电流目标值51通过控制线46被提供给控制件43。

目标值曲线51的产生借助控制件44来实现。为此，同样给控制件44提供实际电流52。借助控制件44分析在功率输出级的开关过程之后的电流变化。开关过程通过脉冲波形50来确定。为此，将电流曲线与基准曲线进行比较。可以由此看到驱动力矩、进而电流波幅是否恰好匹配于实际出现的反力矩。如果不是这种情况，则调整目标值曲线51的电流波幅。相反，该频率保持不变。这通过当时的操作机构所需要的转速来预定。通过电流波幅和频率明确确定正弦形目标值曲线。

Claims (7)

1.一种制造交叉卷绕筒子的纺织机(11)的运行方法，所述纺织机具有多个相同工位(1)，每个工位分别具有多个独立驱动装置，所述多个独立驱动装置构成为步进电机(6、55、56、57、58、59)并且用于驱动所述工位(1)的操作机构(4、17、23、24、60、27)，其中，每个步进电机(6、55、56、57、58、59)配备有一个功率输出级(6a、55a、56a、57a、58a、59a)，借助所述功率输出级来调节电流值的目标值，

其特征在于，

所述多个工位(1)的步进电机(6、55、56、57、58、59)由功率有限的供电设备(31)供电，

并且测量所述多个工位(1)的操作机构(4、17、23、24、60、27)的至少步进电机(6、55、56、57、58、59)的代表转速波动的参数，

根据所述代表转速波动的参数来调整所述步进电机(6、55、56、57、58、59)的电流值的目标值，并由此限制从所述供电设备(31)接收功率。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，测量所述功率输出级(6a、55a、56a、57a、58a、59a)的开关过程之后的电流变化，作为所述代表转速波动的参数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，测量所述电流变化与基准值的偏差，并且根据所述偏差来调整电流值的目标值。

4.一种制造交叉卷绕筒子的纺织机(11)，其具有多个相同的工位(1)，每个工位分别具有多个独立驱动装置，所述多个独立驱动装置构成为步进电机(6、55、56、57、58、59)并且用于驱动所述工位(1)的操作机构(4、17、23、24、60、27)，其中每个步进电机(6、55、56、57、58、59)配备有一个功率输出级(6a、55a、56a、57a、58a、59a)，借助所述功率输出级来调节电流值的目标值，

其特征在于，

所述多个工位(1)的步进电机(6、55、56、57、58、59)与功率有限的供电设备(31)相连接以便接收电能，并且

设有机构(45、47)，所述机构(45、47)用于测量所述多个工位(1)的操作机构(4、17、23、24、60、27)的至少步进电机(6、55、56、57、58、59)的代表转速波动的参数，并且

设有控制装置(44)，所述控制装置(44)根据所述代表转速波动的参数来调整所述步进电机(6、55、56、57、58、59)的电流值的目标值，所述控制装置设计用于限制从所述供电设备(31)接收功率。

5.根据权利要求4所述的制造交叉卷绕筒子的纺织机，其特征在于，充当用于按规定铺置卷绕至交叉卷绕筒子(8)的纱线(9)的纱线横动机构(24)的是：其步进电机(57)能利用根据所述代表转速波动的参数调整的电流值的目标值来工作的操作机构(24)。

6.根据权利要求4或5所述的制造交叉卷绕筒子的纺织机，其特征在于，所述纺织机(11)构成为在每个工位(1)上有一个纺纱装置(2)的气流转杯纺纱机，并且

充当用于从所述纺纱装置(2)抽出纺成纱线(9)的纱线退绕机构(27)的是：其步进电机(59)能利用根据所述代表转速波动的参数调整的电流值的目标值来工作的操作机构(27)。

7.根据权利要求4所述的制造交叉卷绕筒子的纺织机，其特征在于，在每个工位(1)上设有用于根据所述代表转速波动的参数调整步进电机的电流值的目标值的控制装置(44)。