CN1040233A

CN1040233A - 带有牵伸装置的纺织机

Info

Publication number: CN1040233A
Application number: CN89104914A
Authority: CN
Inventors: 沃纳·哈特迈耶; 斯蒂芬·胡皮
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 1988-08-05
Filing date: 1989-07-15
Publication date: 1990-03-07
Also published as: DE58909867D1; US5535481A; KR900003448A; US5400582A; IL90789A0; EP0654550A1; JPH0274628A; KR960002640B1; EP0355557A1; CN1040234A; DE3926036A1; EP0654550B1; CN1026806C; BR8903946A

Abstract

在带牵伸装置和纺织锭子的纺织机中，锭子由电主驱动装置所驱动。牵伸装置的滚筒与主驱动装置耦合，使两者的速度成一定的比率。耦合是经由用于驱动牵伸装置1的带电子换向31的位置控制的无刷直流电机MX来实现的。在牵伸装置的驱动机构上附装飞轮体S特别有利。牵伸装置的电机可以做得比迄今所用的电机更小。此外，起动和减速停转状态可以很准确和灵敏地予以控制，从而减小断线的危险。

Description

本发明涉及一种由许多牵伸装置和许多纺织锭子所组成的纺织机，牵伸装置具有共同驱动的滚筒而锭子则由至少一个电主驱动机构所驱动;牵伸装置滚筒的速度以一定比率与主驱动机构的速度相配合。

带有牵伸装置的纺织机可能是，例如环锭纺纱机，锭翼或者风帽或帽锭细纱机或者其他类似的纺织机。牵伸装置的作用是将一根纱条拉成所需要的粗细，这个粗细必须尽可能精确地加以维持。

离开牵伸装置后的最初捻转或者随后绕向筒管的速度，必须非常精确地予以调整来配合牵引装置的驱动速度，以避免纱线的粗细不匀或断线或偏离线的粗细度。将牵伸装置的驱动速度调整至环锭纺纱机上锭子的速度是极关重要的，因为在高速转动下环锭的自然动态特性和奔向锭子的线的几何条件（线气圈）不能由于来自牵伸装置的线的不规则而遭到干扰。

这些调整必须在纺纱站纺出线时（包括起动和减速）的各个工作阶段严格地执行。

将牵伸装置的速度调整至捻线成形的速度现有技术是在两个驱动部件之间配置机械和电的耦合件来完成的。机械耦合件包括传动装置，通常是几组能更换的齿轮组，以配合各种不同品级的纱线或其他生产条件。电的耦合件，例如西德专利DE-2911378中所述的，其速度控制是用可变频率倒相馈电同步电机来操纵的。电源的定时频率是由一个基准时钟信号发生器和许多分频级产生的。根据设定的速度而定，相应的设定频率按照电机的已知性能置换成三相电压以适用于对该电机馈电。由于只能在整数级进行分频，这种现有技术方法就不能消除在单独传动之间的角的位置的剩余误差。因而也不能消除速度的误差。

所述三相电机是一种多少带有已知的电压/频率特性的同步或异步电机。由于这类电机的失步力矩很小，它的额定功率必须基本上与起动所需要的力矩相等。然而由于机械轴承的数量很大以及牵伸装置内磨擦阻力的原因，起动转矩可能要比通常工作时的力矩为大。例如在环锭纺纱机中，牵伸装置驱动电机的额定功率设计成每一个纺纱站为5W;具有1000个纺纱站的机器就需要5kw的电机功率。

这种已知的耦合牵伸装置驱动的缺点是如上面所提到的驱动电机的额定功率较高，频率/电压控制的费用高以及如果电源突然中断缺少一个控制开关的应急装置。在上述那种已知的纺织机中，电源的中断会引起不受控制的减速，当机器再次起动之时或之前，造成大量的断线。在上述那种纺织机中，即使在平常的起动和停机的情况，也需要加以改进，因为，特别是在长的牵伸装置上，由于扭转振动往往造成大量的断线。

本发明的目的就是改进在开始时所提到的那种纺织机，消除上述的缺点。根据本发明，这问题是这样解决的，即，以一个带有电子换向的位置控制无刷直流电机作为牵伸装置的驱动。

这种解决办法的主要优点在于，如果电流突然中断可以有加以控制的减速状态，以及能精确和灵敏地控制起动和减速状态。因此可以用一个小得多的电机来驱动牵伸装置，其额定功率只需这类已知机器的电机功率的三分之一。对于特别长的纺织机，例如牵伸装置滚筒长达30至40米还有另外的优点。虽然也有建议将滚筒分割，但是根据本发明，牵伸装置的速度可以用特别简单，精确和可靠的方式使其与主驱动装置的速度同步，因而对长滚筒的改进也是很大的。

以下将根据实施例和附图对本发明的细节及其他优点作详细的说明，其中

图1是已知环锭纺纱机有关部件的简单方块线路图;

图2是根据本发明的环锭纺纱机有关部件的方块线路图;

图3显示一个集成电机控制装置的最佳实施例;

图4显示另一个优越的电机控制装置的实施例;

图5是电机控制装置的第三个实例;

图6显示在同一牵伸装置上控制两个串连的电机的实施例;

图7显示牵伸装置上两个电机的主从式控制的实例;

图8显示在同一牵伸装置上两个独立控制的驱动电机控制的实例。

附图中一些文字的含意是：图3中，33-末级，32-电流控制器，31-带有电子换向的数字式位置控制器，3-位置计算机，“ist”-“实际”，“soll”＝“设定”;图4中，RLG＝转子位置传感器，“Rolorlage ist”“实际转子位置”“Endstufe mit Kommutierung”＝“带有换向的末级”，“Regles”＝“控制器”，I_son＝I设定，Lage ist＝实际位置，41-数字式位置控制器，3-位置计算机，Lage soll＝设定位置;图5（与图4文字相同）;图6中，““Ist-Lage”＝实际位置，“soll”＝“设定”。

下面叙述的是将本发明应用于一个环锭纺纱机的最佳实例，由于牵伸装置和锭子或转子之间灵敏的协作，本发明对这种机器的优点特别明显。当然，这个实例并不是有局限性的，本发明对其他带有牵伸装置的纺织机基本上具有相同的优点。

图1显示一个牵伸装置1，从其中一条拉紧的线由一个锭子2拉出，绕在一个纱线卷（纬管）（未显示）上。锭子2由一个主驱动装置，即，电机M₁，以速度n所驱动，而牵伸装置1由一个电机M₂以依靠于主驱动的速度K^＊n所驱动。M₂是受到速度控制的，比率K^＊n是在主计算机3上根据特定的数据，例如纺织参数，预先设定的。对于牵伸装置驱动M₂，如果不用所显示的电的速度推导牵伸装置1也可用锭子电机M₁本身，通过一个机械传动齿轮来驱动。如图2中的图解所示，本发明结构与图1中已知结构的主要差异在于一个加以控制的无刷直流电机Mx，这个电机包括一个结合或配置在电机轴上的飞轮体S。电机Mx是通过一个带有集成电子换向的控制器31所激励的。它在这里是作为一个功能性元件在图3，4和5中详细地表示。控制器31从操纵的主计算机3处获得速度设定值P_soll。

在图3的实例中，一个带有电子换向的数字式定位控制器31提供一个由人手或操纵的计算机3预先设定位置P_soll并将其与实际的位置P_ist作比较以得出设定的电流值I_soll。P_ist是从位置控制的牵伸装置电机Mx所推导出的，例如通过一个装在电机Mx的轴上的位置传感器34。位置控制器31，根据转子的位置，首先产生出为电子换向的配位信号A、B、C。它还计算出设定电流值I_soll。这个数值被提供给一个电流控制器用以通过一个末级33推导出为Mx的控制的相电流I_A，I_B，I_C。

电机Mx是一个无刷直流电机或伺服电机，其起动特性远胜于一般的同步或磁阻或异步电机。特别是一个无刷直流电机能够短时间地超载至额定的力矩的好几倍，而这个时间要较平常用于纺织机的起动时间（例如5秒）为长。这意味着电机的额定负荷不需主要根据如开始时所提到的高起动力矩来加以选择;电机的额定功率可以是平常工作所需功率，而在起动阶段为了达到较高起始力矩的短时间超载完全处在通常功率限度的范围之内。

这意味着在实际操作中对1000个纺纱站的环锭纺纱机上的牵伸装置电机并不需要用5KW的磁阻电机，而是可以用一个带有电子换向的无刷伺服电机，其额定功率只需1.5KW。这种电机在通常约5秒钟的起动时间内能够超载350%以达到所需要的起动力矩。电机的最高转速固定在6000rpm。

与图3中电子换向和数字式定位控制器相连结，牵伸装置驱动具有极高的位置精确性，而不会发生例如开始时提到的由分频器激励的异步或磁阻电机所发生的滞后误差。

直接的动力控制与附加的转子飞轮体S相结合是特别有利的。在前述规模的环锭纺纱机的实例中，该机的减速停转的时间大约为10秒钟。如果装在牵伸装置电机Mx转子上的附加飞轮体，每100个纺纱站具有的铁盘是200mm直径和约3mm厚，那就是每1000个纺纱站，其厚度是30mm，飞轮体，转子和牵伸装置上其他转动体的连合惯性，就是以单独通过机械的质量惯性矩使其减速停转的时间相同于主动的减速停转时间，也就是这实例中锭子驱动的减速停转时间。因此，即便电流突然中断，牵伸装置的驱动也能在减速停转期间与锭子驱动保持同步。这一特征大大地减少了如果电源意外地中断所引起的断线危险。

人们已经发现，如果控制器31是一个带有电子换向的集成位置控制器，例如由Hewlett-Packard出售的HCTL-1000型开关电路则比较有利。这种类型的控制器能够以既简单又精确的方式控制位置而绝无发生扭振动的危险。

这种类型的控制体系与前述的伺服电机相结合，便是一种志性能非常好的直接控制体系，与牵伸装置相结合就形成一个配合良好的驱动单元。

图4显示一种图3中控制器的变体，在其中一个附加的转子位置传感器35装在电机Mx上，其输出端作用在一个带有换向的控制器末级上。如图3的实例一样，向这个末级提供一个电机电流的设定信号，这个信号根据位置做了重新调整。

另外一种控制器的改进形式显示在图5中，在这里一个测速管电机附装在电机上。一个从位置偏差推出的设定速度首先在位置控制器51中推导出来并输入速度控制器52，速度控制器将这数值与测速发电机T中的实际数值作比较并用来推导作用在末级上的设定电流I_soll。

如果这类牵伸装置的线超过一定的长度，牵伸装置滚简的机械扭转振动，即便驱动电机Mx的位置受到正确的控制，也会讨厌地被察觉出来。为了消除这种振动，牵伸装置的每一端上都有一个电机驱动。

图6至8显示有利地控制两个作用在同一滚筒上驱动电机的各种不同实例，这种控制严格地维持同步，不会发生两个电机互相抵触的操作。

图6中两个电机Mx和My串连起来，但只在电机Mx上装一个位置传感器34。传感器34作用在位置控制器31和下游的电子换向器62上，如结合图3所述。末级63随在换向器62之后向两个串连的电机Mx和My馈电。这一实施例特别适用于非常小的扭转角，例如牵伸装置上较短的滚筒。

图7显示一个更加发展的实施例。电机Mx和My由不同的末级71，72所馈电，每一未级分别具有一个上游电子换向器73，74。根据主从控制原理，一个单独的位置控制器75仅受到第一电机Mx根据它的实际位置的再调整。位置控制器75设定电流I_soll作用在两个电子换向器73和74上，以保证Mx和My产生相同的转矩。

图8显示利用两个完全受控制的电机Mx和My的另一实施例。从位置计算机3开始，第一位置控制器81通过电子换向器82和末级83独立地控制第一电机Mx，而第二位置控制器84通过电子换向器85，用于与第二电机My相连的第二末级86上。

通过将驱动牵伸装置的位置控制无刷直流电机如所叙述的那样和由主驱动装置控制的微处理器以及机械的飞轮体相连接就可以在牵伸装置与主驱动之间同步的精确性方面获得惊人的改进。

Claims

1、由许多牵伸装置和许多纺织锭子所组成的纺织机，牵伸装置具有共同驱动的滚筒，而锭子则由至少一个电主驱动机构所驱动，牵伸装置滚筒的速度以一定比率与主驱动机构的速度相配合，其特征在于牵伸装置的驱动机构是一个带有电子换向(31)的位置控制无刷直流电机(Mx)。

2、权利要求1的纺织机，其特征在于牵伸装置的驱动装置包括一个附加的离心体。

3、权利要求2的纺织机，其特征在于离心体的大小确定得使牵伸装置的减速偏转时间相当于主驱动机构的减速停转时间。

4、权利要求1的纺织机，其特征在于牵伸装置的驱动电机（Mx）包括位置传感器（34），其输出端连接在单（芯）片控制器（31）上，用于数字式定位控制和电子换向。

5、权利要求4的纺织机，其特征在于牵伸装置电机（Mx）同时接到位置传感器（34）和转子位置传感器（35）上，其输出端连接在控制器末级和连于其上的电子换向器上。

6、权利要求5的纺织机，其特征在于：测速发电机（36）连接到牵伸装置电机（Mx）上，其输出端连接接于位置控制器（51）下游的测速发电机（52）上，第二个测速发电机的输出端通过电流调节器将设定电流传送给带有电子换向的控制器末级。

7、权利要求1的纺织机，其特征在于牵伸装置驱动机构包括两个或更多的相串连的位置控制的无刷直流电机（Mx，My），这些直流电机通过共同的末级和共同的电子换向器受到共同的位置控制器（31）的控制。

8、权利要求1的纺织机，其特征在于牵伸装置的驱动机构包括两个或更多的位置控制的无刷直流电机（Mx，My），每个电机各连接在一个包括换向器（73，74）的控制器末级（71，72）上，换向器（73，74）受到各自的电机的位置控制，换向器的设定值是由第一位置控制器（75）所共同预先设定的。

9、权利要求1的纺织机，其特征在于牵伸装置的驱动机构包括两个或更多的位置控制的无刷直流电机（Mx，My），每个电机（Mx，My）各连接于一个独立和完整的位置控制装置（分别为81，82，83和84，85，86）。