CN102783011A - 导丝辊单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于引导和处理条形的纤维产品的导丝辊单元，其包括能被驱动的辊套和三相交流电动机，所述三相交流电动机经由转子与辊套联接。所述三相交流电动机构造为具有用于调节转速的电子控制装置的异步电动机。为了调节转速，所述转子在圆周上具有至少一个引起磁各向异性的不对称结构。为了检测该磁各向异性，所述电子控制装置具有测量装置。

Description

导丝辊单元

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1前序部分的用于引导和处理条形的纤维产品的导丝辊单元。

背景技术

为了能够在熔融纺丝过程或纺织过程中引导条形纤维产品，通常使用导丝辊单元，其包括可驱动的辊套，在该辊套的圆周上引导纤维产品。因此例如常见的是，在熔融纺丝过程中从纺丝装置中抽出刚刚挤出的丝线并将其拉伸。丝线为此被引导在这种导丝辊单元的辊套上。作为纤维产品可以是各单根的丝线、丝线簇或纤维束，或平面的纤维产品例如织物幅。在所有这些过程中需要的是，以由导丝辊单元的辊套的圆周速度预定的速度来引导纤维产品。例如在制造合成丝线时抽出速度以及拉伸速度是非常重要的，以便能够在窄的范围内调整每个丝线的丝线材料的物理特性。因此通常用三相交流电动机驱动辊套，该三相交流电动机优选构造为具有用于调节转速的电子控制装置的异步电动机。这种导丝辊单元例如由DE 197 26 258 A1公开。

在已知的导丝辊单元中为了能够以预定的圆周速度驱动辊套，对三相交流电动机进行转速调节。为此直接检测由三相交流电动机产生的发出的转子实际转速并且在电子控制装置中用于控制三相交流电动机。但这种转速调节装置需要多个附加的转速传感器和额外的布线费用，由此特别是在挤出工艺的恶劣环境下更容易受到干扰。另外，纺织工业中不断增加的竞争压力要求设备成本低廉且性能可靠。

发明内容

因此本发明的任务在于，这样构造上述类型的导丝辊单元，使得构造为异步电动机的三相交流电动机基本上在没有附加的装置部件的情况下以预定的圆周速度驱动辊套。

根据本发明，该任务以下述方式得以解决：所述转子在圆周上具有至少一个引起磁各向异性的不对称结构，并且所述电子控制装置与用于检测该磁各向异性的测量装置连接。

本发明的有利的扩展方案通过各个从属权利要求的特征和特征组合来定义。

本发明基于如下认识：根据辊套的负载的不同情况，在异步电动机中出现不同的转差状态。因此只能近似地计算规定转速和实际转速之间的偏差并且该偏差不符合实际情况。实际的转差只能直接在转子的位置上或者说转子的转速上进行识别。因此本发明完全不同于已知的控制和调节方法，并开辟一条新的途径。通过在转子圆周上包含的不对称结构在定子和转子之间的与位置有关的耦合中产生不规则性，这种不规则性引起磁各向异性。借助测量装置检测该磁各向异性并且输入给电子控制装置。磁各向异性导致定子－转子结构内的电抗偏差，众所周知，这种电抗偏差可以以不同方式通过电流信号和/或电压信号求出。

按本发明的一种特别有利的扩展方案，所述测量装置的测量信号直接在电子控制装置内通过信号处理器计算成实际转速。由此，对于辊套和由此三相交流电动机的每种负载状态，已知转子的决定圆周速度的实际转速，并且可在控制时考虑该实际转速。测量信号允许高精度地检测实际转速，这些测量信号没有由系统引起的偏差。

有利的是，电子控制装置为此包含控制算法，通过控制算法可由转子的预定的规定转速和转子的实际转速产生出控制信号。辊套因此可以以与规定转速成比例的圆周速度恒定地运行。此外有利的是，也可根据辊套的负载迅速且精确地调节出辊套上的不同的运行状态。

为了检测磁各向异性，优选测量装置具有电流传感器和/或电压传感器，因此仅通过电流信号和/或电压信号就可确定转子的实际转速。这种扩展方案能够独立地用于检测测量信号。

可通过本发明的一种扩展方案来实现特别有利的集成，其中，测量装置构造为测量电路板，并且该测量电路板集成在变频器中，该变频器可以以规定频率控制三相交流电动机。这种变频器通常封装在单独的壳体或控制柜中，从而即使在例如受到丝线油剂污染的环境中也能够可靠地运行。无需传感装置，因为电流信号和电压信号已经存在于变频器中，因此可借助中间电路电压来确定电压。

为了实现例如在制造合成丝线时可处于1000至1500m/min的范围内的高圆周速度，优选使用本发明的一种扩展方案，其中，转子具有两个在圆周上彼此错开180°构成的不对称位置。由此避免转子上的不平衡现象。

根据转子的构造的不同情况，不对称结构可由在转子圆周上的孔和/或凹槽和/或削平部构成。在此重要的是，在定子－转子结构中产生可测量的磁各向异性。因此也存在这样的可能性，即该各向异性已经集成在转子的结构中。

为了制造合成丝线，本发明这样的扩展方案已证明尤为有利的，其中，转子构造为驱动轴，所述驱动轴在一个端部上与辊套连接并且在一个电动机区段上支承具有不对称结构的转子。

驱动轴在此优选在辊套和三相交流电动机之间支承在辊架上。

附图说明

下面借助本发明的导丝辊单元的若干实施例详细说明本发明。附图如下：

图1为按本发明的导丝辊单元的第一种实施例的横截面示意图；

图2为根据图1的实施例的三相交流电动机的横截面示意图；

图3为按本发明的导丝辊单元的第二种实施例的示意图。

具体实施方式

图1示意性示出按本发明的导丝辊单元的第一种实施例。该导丝辊单元包括罐状的辊套1，其经由毂部21与驱动轴2的一个端部连接。为此，辊套1的毂部21通过一个固定构件20与驱动轴2抗扭连接。

驱动轴2通过轴承18可旋转地支承在辊架3的悬伸的空心圆柱形部分上。辊架3的空心圆柱形部分伸入辊套1内部，在辊架3和辊套1之间设置加热装置19。加热装置19在此保持在辊架3上。作为加热装置19优选使用加热线圈，通过它们可感应式加热辊套1。

驱动轴2在一个驱动端部上经由联接构件17与三相交流电动机4的转子轴15联接。该三相交流电动机4具有电动机壳体14，在该壳体中设置定子6和与转子轴15固定连接的转子5。三相交流电动机4构造为异步电动机，因此定子6具有定子绕组。转子5构造为短路转子。转子5具有不对称结构8，其在该实施例中通过两个在圆周上彼此错开180°设置的不对称位置构成。

如图2所示，不对称位置8.1和8.2由直接在转子5的圆周中沿轴向延伸的凹槽构成。由此在不对称位置8.1和8.2上扩大了形成于定子6和转子5之间的气隙。在此要明确指出，这里所示的转子5上的不对称结构的形状仅仅是示例性的。原则上可使用所有对于转子结构所需的、用来产生不对称结构的部件，以形成磁的各向异性。

如图1所示，与转子5固定连接的转子轴15通过转子轴承16可旋转地支承在电动机壳体4中。转子轴15的驱动端部在此伸出于电动机壳体14并且经由联接构件17与驱动轴2的一个端部联接。

为三相交流电动机4配置电子控制装置7。为了三相交流电动机的馈电和控制，电子控制装置7具有变频器11，其通过馈电线10与定子6联接。在馈电线10上连接一个自给自足的测量装置9，其经由信号处理器12与电子控制装置7连接。电子控制装置7为此具有控制处理器13，信号处理器12集成于该控制处理器13中。

图1所示的电子控制装置7和测量装置9通常封装在一个在此未示出的壳体中并且可直接配置给导丝辊单元。但电子控制装置7也可单独设置在一个控制柜中。

在运行时，给控制处理器13预定三相交流电动机4的规定转速，转子5以该规定转速将驱动轴2驱动，以获得辊套1的预定的圆周速度来引导条形的纤维产品。通过控制处理器13，变频器11以规定频率控制三相交流电动机4，使得转子5在定子6内旋转。现在，转子5圆周上的不对称结构8引起磁的各向异性，该各向异性尤其是影响定子－转子结构内的电抗。电抗随时间发生的变化在此与转差频率成比例地出现，由此可利用磁各向异性的检测来确定转子频率和因此电动机转差。在该实施例中，测量装置9具有电流传感器来检测例如电流幅值或电流变化。在此可求出由磁各向异性引起的电抗偏差并且借助信号处理器转换为转子的实际转速。现在可在控制处理器13内将转子的实际转速与转子的预定的规定转速进行比较，以便生成相应的控制信号。将控制信号发送给变频器11，从而三相交流电动机4以校正的规定频率被控制。通过持续测量定子6和转子5之间的磁各向异性，有利地补偿作用于三相交流电动机的负载变化。因此可以与电动机转差和电动机负载的大小无关地由磁各向异性求出转子的当时的实际转速。此外，测量与外部条件如温度无关。这种导丝辊单元也可有利地以不同的负载状态运行，这些负载状态例如由在辊套上被引导的丝线数量确定。

图3示出导丝辊单元的另一种实施例，其优选用于在纺织机中引导单个或多个丝线。在该实施例中，驱动轴2以一个电动机区段直接伸入到三相交流电动机4中并且在电动机区段22上支承转子5。转子5与驱动轴2固定连接并且在圆周上具有不对称结构8。在该实施例中，所述不对称结构8也可构造为两个在圆周上错开设置的不对称位置。对于转子的不对称结构应引起气隙变化的情况，也可在转子5的圆周中设置孔或削平部或者说铣削部。借此也可有限地扩大转子5和定子6之间的气隙。转子5和定子6设置在电动机壳体14内，该壳体构造为罐状的并且保持在辊架3上。

驱动轴2以一个驱动端部穿过辊架3，辊套1保持在该驱动端部上。在辊架3内，驱动轴2通过轴承18可旋转地支承。

在该实施例中，为三相交流电动机4配置电子控制装置7。在此，测量装置由测量电路板9.1构成，其设置在变频器11内并且输出端配置给馈电线10。测量电路板9.1至少具有一个电压传感器和一个电流传感器，它们经由变频器11的输出端与控制处理器13连接。变频器11通过控制处理器13来控制，所述控制处理器13为了分析测量信号具有信号处理器12。因此在该实施例中，在变频器11和控制处理器13之间所形成的接口用于传输信号。控制处理器的功能以及控制算法在此与前述实施例相同，因此在这里不再进一步解释。

在电子控制装置的图1和图3所示的实施例中，仅示例性示出硬件组成部分。原则上这种电子控制装置通常由控制器构成，该控制器配置给三相交流电动机。该控制器包括所有的不仅用来控制电动机还用来测量和分析磁各向异性的硬件装置和软件装置。在此重要的是，转子5具有一个或多个不对称结构来形成磁各向异性。

在图1和3所示的实施例中，导丝辊单元各个部件的结构和布置也仅仅是示例性的。本发明也包括结构类似但在此并未详细示出的变型方案，其中，辊套直接或间接由构造为异步电动机的电动机驱动。

附图标记列表

1    辊套

2    驱动轴

3    辊架

4    三相交流电动机

5    转子

6    定子

7    电子控制装置

8    不对称结构

8.1  不对称位置

8.2  不对称位置

9    测量装置

9.1  测量电路板

10   馈电线

11   变频器

12   信号处理器

13   控制处理器

14   电动机壳体

15   转子轴

16   转子轴承

17   联接构件

18   轴承

19   加热装置

20   固定构件

21   毂部

22   电动机区段

Claims (9)

1.用于引导和处理条形的纤维产品的导丝辊单元，其包括能被驱动的辊套（1）并且包括三相交流电动机（4），所述三相交流电动机经由转子（5）与辊套（1）联接，所述三相交流电动机（4）构造为具有用于调节转速的电子控制装置（7）的异步电动机，其特征在于，所述转子（5）在圆周上具有至少一个引起磁各向异性的不对称结构（8），并且所述电子控制装置（7）具有用于检测该磁各向异性的测量装置（9）。

2.根据权利要求1的导丝辊单元，其特征在于，所述电子控制装置（7）具有信号处理器（13），该信号处理器从测量装置（9）的输入的测量信号计算出转子的实际转速。

3.根据权利要求2的导丝辊单元，其特征在于，所述电子控制装置（7）包含控制处理器（12），该控制处理器能从转子的预定的规定转速和转子的实际转速产生控制信号。

4.根据权利要求1至3之一的导丝辊单元，其特征在于，所述测量装置（9）具有电流传感器和/或电压传感器。

5.根据权利要求1至4之一的导丝辊单元，其特征在于，所述测量装置（9）构造为测量电路板（9.1），该测量电路板集成在变频器（11）中，该变频器能以规定频率控制三相交流电动机（4）。

6.根据权利要求1至5之一的导丝辊单元，其特征在于，所述转子（5）具有两个在圆周上彼此错开180°构成的不对称位置（8.1、8.2）。

7.根据权利要求6的导丝辊单元，其特征在于，所述不对称位置（8.1、8.2）由在转子圆周上的孔和/或凹槽和/或削平部构成。

8.根据权利要求1至7之一的导丝辊单元，其特征在于，所述转子（5）构造在驱动轴（2）上，所述驱动轴在一个端部上与辊套（1）连接，并且所述驱动轴在一个电动机区段（22）上支承转子（5）。

9.根据权利要求8的导丝辊单元，其特征在于，所述驱动轴（2）可旋转地支承在辊架（3）上。

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