DE102004017106A1 - Method for determining the kinetic energy of a weaving machine - Google Patents
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- D03D51/00—Driving, starting, or stopping arrangements; Automatic stop motions
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der kinetischen Energie einer Webmaschine, wonach mithilfe weniger und zuverlässiger bekannter Parameter von Antriebsmotor, Web- und Fachbildemaschine die kinetische Gesamtenergie für eine jeweils geforderte Drehzahl der Hauptantriebswelle ermittelt wird. Damit ist eine Basisgröße bestimmt, anhand derer sich das gesteuerte und/oder geregelte Antriebssystem für alle Drehzahlen beim Start, Stopp und beim Drehzahlwechsel einer Webmaschine in einfacher Weise ohne Bedienereingriff selbst optimieren kann, weil es bekannt ist, wie viel Energie in das verlustfreie System beim Start eingetragen werden muss, wie viel Energie ihm beim Stopp entzogen werden muss und wie das Energieniveau im Zuge eines Drehzahlwechsels während des Webbetriebes verändert werden muss. Da im verlustfreien System zudem die Bewegungsenergie das Integral des Drehmomentes über dem Drehwinkel der Webmaschinen-Hauptwelle ist, ist bei festgelegtem Winkelbereich für Start, Stopp und Drehzahlwechsel dann auch das mittlere Drehmoment für das verlustfreie System bei diesen Vorgängen bekannt. Gemäß dem Verfahren wird die Ist-Drehzahl an Drehwinkelpunkten der Hauptantriebswelle ermittelt, in denen nur die Konstantanteile des Massenträgheitsmomentes wirksam sind, also die per ungleichförmiger Übersetzung von der Hauptantriebswelle abgeleiteten Komponenten, wie Webblatt, Fachbildemittel und ggf. mechanischer Schusseintrag keine bzw. keine nennenswerte Bewegung ...The invention relates to a method for determining the kinetic energy of a weaving machine, according to which the total kinetic energy for a respective required speed of the main drive shaft is determined by means of less and more reliably known parameters of drive motor, weaving and shedding machine. Thus, a basic size is determined by which the controlled and / or regulated drive system can optimize itself for all speeds at start, stop and speed change of a loom in a simple manner without operator intervention itself, because it is known how much energy in the lossless system at Start must be registered, how much energy must be withdrawn at the stop and how the energy level in the course of a speed change during the Web operation must be changed. Since in the lossless system, moreover, the kinetic energy is the integral of the torque over the rotation angle of the weaving machine main shaft, the mean torque for the lossless system is then known in these operations at a fixed angular range for start, stop and speed change. According to the method, the actual rotational speed is determined at rotational angle points of the main drive shaft, in which only the constant parts of the mass moment of inertia are effective, ie the non-uniform translation derived from the main drive shaft components, such as reed, shedding means and possibly mechanical weft insertion no or no significant movement ...
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der kinetischen Energie einer eine elektronische Steuerung aufweisenden Webmaschine, welche Webmaschine zumindest eine Weblade mit Webblatt und/oder ein Schusseintragssystem besitzt und wobei die Webmaschine über getriebliche Mittel mit einer Fachbildemaschine verbindbar ist, wobei im Fall der Verbindung die Fachbildemaschine Bestandteil der Webmaschine ist, wobei die Webmaschine von wenigstens einem Elektromotor angetrieben wird, dessen Läufer über geeignete Mittel mit einer Welle der Webmaschine verbunden ist und wobei die Welle ihrerseits aus starr miteinander verbundenen Komponenten bestehen kann und diese Welle des weiteren als Hauptantriebswelle bezeichnet wird und im laufenden Betrieb eine endlos rotierende Bewegung ausführt, und wobei der wenigstens eine Motor Bestandteil der Antriebseinheit der Webmaschine ist.The The invention relates to a method for determining the kinetic Energy of an electronic control loom, which loom at least one batten with reed and / or has a weft insertion system and wherein the weaving machine via geared Means is connectable to a shedding machine, wherein in the case the connection the shedding machine part of the weaving machine is, wherein the weaving machine is driven by at least one electric motor, whose runner has suitable Means connected to a shaft of the weaving machine and being the shaft in turn consist of rigidly interconnected components can and this wave further referred to as the main drive shaft and executes an endlessly rotating movement during operation, and wherein the at least one motor is part of the drive unit the loom is.
Die Fachbildemaschine kann insbesondere eine Exzenter-Schaftmaschine, eine elektronische Schaftmaschine oder eine Jacquard-Maschine sein.The Shedding machine can in particular an eccentric dobby, an electronic dobby or a jacquard machine.
Der wenigstens eine Elektromotor ist Bestandteil der Antriebseinheit für die Web- und gegebenenfalls für die Fachbildemaschine, wobei die Antriebseinheit Mittel umfasst, um den wenigstens einen Elektromotor stromgesteuert oder -geregelt und/oder momentengesteuert oder -geregelt und/oder drehzahlgeregelt und/oder lagegeregelt zu betreiben, wobei ferner die Antriebseinheit bei mehr als einem Elektromotor Mittel umfasst, um die Elektromotore strom- und/oder momenten- und/oder drehzahl- und/oder lagesynchron zu führen, wobei Übersetzungsstufen für den Fall vorgesehen sind, dass die Motorläufer jeweils mit Webmaschinen-Komponenten unterschiedlicher Bewegungsabläufe verbunden sind.Of the at least one electric motor is part of the drive unit for the Web and possibly for the shedding machine, wherein the drive unit comprises means, current controlled or / and / or regulated by the at least one electric motor torque-controlled or regulated and / or speed-controlled and / or To operate position controlled, further wherein the drive unit at more than one electric motor means includes to the electric motors current and / or torque and / or speed and / or position synchronous respectively, where translation stages for the Case are provided that the motor rotor respectively with loom components different movements are connected.
Der wenigstens eine Elektromotor ist ein rotativer Elektromotor und die Webmaschinen-Komponenten, mit denen der Elektromotor verbunden ist, führen im Webbetrieb eine endlos rotierende Bewegung aus, so dass der Unterschied in den Bewegungsabläufen zwischen den Komponenten jeweils mit einem konstanten Übersetzungsverhältnis beschrieben werden kann.Of the At least one electric motor is a rotary electric motor and the weaving machine components, with which the electric motor is connected, lead in web operation an endless rotating motion, making the difference in the motion sequences between the components each described with a constant gear ratio can be.
Zwischen dem Motorenläufer und der jeweils mit ihm verbundenen Webmaschinen-Komponente(n) befindet sich in bevorzugter Ausführung keine schaltbare Kupplung.Between the motor rotor and the weaving machine component (s) associated therewith is in preferred execution no switchable coupling.
Eine typische Bauweise ist eine Webmaschine mit einer Hauptantriebswelle, von deren endlos rotierender Bewegung aus über geeignete getriebliche Mittel eine Übersetzung auf die Verschwenkbewegung des Webblattes erfolgt. Erfolgt der Schussfadeneintrag mittels Greifer, so ist deren Bewegung über geeignete getriebliche Mittel von der vorgenannten Hauptantriebswelle abgeleitet.A typical construction is a weaving machine with a main drive shaft, from their endless rotating motion via suitable gear means a translation on the pivoting movement of the reed occurs. If the weft insertion by means of grippers, their movement is via suitable geared Means derived from the aforementioned main drive shaft.
Ist eine Fachbildemaschine, wie vorstehend beschrieben, Bestandteil der Webmaschine, so ist auch die Bewegung der Fachbildemaschine über geeignete getriebliche Mittel von der vorgenannten Hauptantriebswelle abgeleitet.is a shedding machine, as described above, part the loom, so is the movement of the shedding machine on appropriate Gear means derived from the aforementioned main drive shaft.
Mit der vorgenannten Hauptantriebswelle sind der oder die oben genannten Elektromotore (e) in bevorzugter Ausführung über geeignete Mittel starr verbunden, wobei ein solches Mittel eine starre Kupplung sein kann, und wobei auch elastische Kupplungen zum Ausgleich von axialem und/oder radialem Versatz hier als starr betrachtet werden.With the aforementioned main drive shaft are the one or more mentioned above Electric motors (e) rigidly connected in a preferred embodiment by suitable means, wherein such means may be a rigid coupling, and wherein also elastic couplings to compensate for axial and / or radial Offset here to be considered rigid.
Aufgrund der nicht endlos rotatorisch erfolgenden Bewegungen, insbesondere des Webblattes, des Greifersystems zum Schusseintrag und der Fachbildemittel, addiert sich beim auf die Hauptantriebswelle bezogenen Massenträgheitsmomentenverlauf auf einen Konstantanteil ein Verlauf auf, der sich durch die Bewegungsprofile der nicht endlos rotatorisch bewegten Komponenten sowie durch die dabei bewegten Massen bzw. Massenträgheiten dieser Komponenten ergibt.by virtue of the non-rotational movements, in particular the reed, the weft insertion system and the shed forming means, adds up when related to the main drive shaft mass moment of inertia On a constant component, a gradient is created by the movement profiles the non-rotationally moving components as well as by doing so moving masses or inertia of these components.
Dieser
Fakt ist in zahlreichen Veröffentlichungen
Gegenstand der Betrachtung; es seien beispielhaft die
In
der
Für den laufenden Betrieb wird nach der abgeschlossenen Startphase auf o.g. Führung über vorab bestimmte Drehmomentensollwerte umgeschaltet.For the current Operation is after the completed start phase on o.g. Leadership about in advance certain torque setpoints switched.
Da die Auswahl des vorzugebenden Drehmomentensollwertes neben einem für die jeweilige Anwendung als geeignet herausgefundenen Drehmomentenverlaufes von der erfassten Ist-Drehzahl abhängt, kann durchaus von einem Drehzahlregler gesprochen werden, der jedoch hinsichtlich des unterlagerten Drehmomenten- bzw. Stromreglers noch ganz bestimmte Vorgaben berücksichtigt, indem er sich an o.g. als geeignet heraus gestellten Drehmomentenverlauf orientiert.Since the selection of the torque setpoint to be specified next to a determined for the particular application as suitable rotation torque curve depends on the detected actual speed, can certainly be spoken by a speed controller, which, however, still taken into account with regard to the subordinate torque or current controller very specific requirements by orienting himself to og out as appropriate out torque curve.
Nachteilig
an dem Verfahren ist besonders, dass sehr viele Daten abgelegt werden
müssen.
Dies verschärft
sich noch, da bei Mustern für
jeden Webzyklus des Rapportes hinsichtlich Drehzahl- und Drehmomentenverläufe, insbesondere
für Start-
und Stillsetzphase separate Daten abgelegt werden müssen. Die
Datenhaltung beansprucht mit ihren umfangreichen Tabellen viel Speicherplatz,
das Auslesen von Daten aus entsprechend großen Tabellen ist – bei vergleichbarer
Leistungsfähigkeit
der Prozessortechnik – mit
einem größeren Zeitbedarf
als bei der Momentenermittlung durch einen normalen PI- oder PID-Regler
verbunden und diese Verzögerung kann
bei den hochdynamischen Vorgängen
bei Start und Stillsetzung und auch beim in der
Für jede Maschinenkonfiguration (anderer Typ, andere Nennbreite, andere Fachbildemaschine, andere Schaftart- und Anzahl etc.) sowie noch einmal unabhängig davon für jedes neue zu webende Muster müssen die geeigneten Daten neu ermittelt werden. Dies ist bei diesem Konzept sehr aufwendig, das System muss sich, sofern selbstlernend, an die gewünschte Momentenverlaufsform herantasten oder ein Bediener muss die Optimierung vornehmen, bis die systembedingt notwendige hohe Menge der zu verwaltenden Daten bestimmt ist.For every machine configuration (other type, other nominal width, other shedding machine, others Stock type and number etc.) as well as again independently for each new patterns have to be created the appropriate data is recalculated. This is with this concept very complex, the system must, if self-learning, to the desired Moments approach or an operator needs the optimization until the systemic necessary high amount of administered Data is determined.
Die
In
Phasen zunehmender Drehzahl wird hierbei die Energiezuführung unterbrochen;
in Phasen abnehmender Drehzahl ist die Energiezufuhr um so größer. Dieses
Verfahren besitzt dieselben Nachteile wie das nach
Im Sinne der nachfolgend offenbarten Erfindung wird unter einem Webzyklus der Bewegungsablauf von einem Blattanschlag zum nächstfolgenden verstanden, wobei der Blattanschlag das Ende der Blattbewegung zum fertigen Gewebe hin bedeutet. Wird vom Blattanschlag des Webzyklus gesprochen, so ist immer der Blattanschlag gemeint, mit dem der betreffende Webzyklus endet.in the The meaning of the invention disclosed below is under a weaving cycle the movement from one leaf stop to the next, wherein the sheet stop to the end of the sheet movement to the finished Tissue means. Is spoken of the leaf stop of the weaving cycle, so is always meant the sheet stop, with which the weaving cycle in question ends.
Wenn im Folgenden in der Beschreibung vom Massenträgheitsmoment der Webmaschine gesprochen wird, so ist immer, wenn nicht ausdrücklich anders ausgewiesen, der auf eine Welle W2π bezogene Verlauf gemeint, wobei W2π während eines Webzyklus einen Drehwinkelbereich αZyklus_voll von 2π bzw. 360° überstreicht. W2π kann dabei die Hauptantriebswelle oder eine mit dieser in konstanter Übersetzung umlaufende reale oder virtuelle Welle sein.If the description below refers to the mass moment of inertia of the weaving machine, then the course referred to a shaft W2π is always meant, unless expressly stated otherwise, wherein W2π sweeps over a rotation angle range α cycle_ful of 2π or 360 ° during a weaving cycle. W2π can be the main drive shaft or a real or virtual shaft rotating with it in constant translation.
Es sei aber darauf hingewiesen, dass sich die behandelten mechanischen Größen Massenträgheitsmoment, Drehzahl, kinetische Energie, Drehwinkel auch auf jede andere mit W2π in konstanter Übersetzung umlaufende reale oder virtuelle Welle beziehen lassen, zum einfacheren Verständnis wird aber mit W2π als Bezugswelle gearbeitet.It but it should be noted that the treated mechanical Sizes moment of inertia, Speed, kinetic energy, rotation angle also on each other W2π in constant translation having revolved real or virtual wave, to simpler understanding but with W2π as Working reference shaft.
Abgesehen von der Bewegung der Fachbildemittel ist der Verlauf des Massenträgheitsmomentes über dem Drehwinkel immer ein periodischer Verlauf, dessen Periodendauer im Regelfall dem während eines Webzyklus überstrichenen Drehwinkelbereich αZyklus_voll entspricht. Bei sogenannten Frottiermaschinen kann die Periodendauer NF·αZyklus_voll betragen, mit NF > 1 und natürlich. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dort genauso anwendbar.Apart from the movement of the shedding means, the progression of the mass moment of inertia over the angle of rotation is always a periodic progression, the period of which as a rule corresponds to the angle of rotation range α cycle_full swept over during a weaving cycle . In so-called terry machines , the period N F · α cycle can be full , with N F > 1 and of course. The method according to the invention is equally applicable there.
Die Fachbildemittel, wie Schäfte, Platinen und ansteuernde Getriebestufen, wie Unterzüge, die ebenfalls ihre Bewegungsbahn nicht endlos in gleicher Richtung durchlaufen, wirken je nach Applikation; die Periodendauer des Massenträgheitsmomentverlaufes ist dann im Regelfall = NS·2π wobei NS die Anzahl der Zyklen eines Rapports, also einer Musterperiode des Gewebes ist. Bei Frottiermaschinen ist der Quotient NS : NF ≥ 1 und natürlich.The shedding means, such as shanks, boards and driving gear stages, such as beams, which also do not traverse their trajectory endlessly in the same direction, act depending on the application; the period of the mass moment of inertia is then normally = N S · 2π where N S is the number of cycles of a repeat, ie a pattern period of the fabric. For terry machines, the quotient N S : N F ≥ 1 and natural.
Wenn im Folgenden von Drehzahl gesprochen wird, ohne dass ausgewiesen ist, dass es sich um den Istwert handelt, so ist die geforderte Drehzahl gemeint, welche sich, s. zuvor, auf die Welle W2π bezieht. Der Istwert der Drehzahl pendelt, maßgeblich durch die Getriebecharakteristik bestimmt, bei Dauerbetrieb mit konstanter geforderter Drehzahl um diese geforderte Drehzahl und entspricht, abzüglich einer ggf. bleibenden Regelabweichung, dieser geforderten Drehzahl.If in the following of speed is spoken without being expelled is that it is the actual value, so is the required Speed meant, which, s. previously, refers to the wave W2π. The actual value of the speed fluctuates, mainly due to the transmission characteristics determined, in continuous operation with constant required speed around this required speed and corresponds, less any remaining Control deviation, this required speed.
Bei der Erfassung der Ist-Drehzahl kann es z.B. durch Einkoppelungen auf dem Übertragungsweg zu Störungen kommen, die die erfassten Ist-Drehzahlwerte bzw. -verläufe beeinträchtigen. Man spricht dann auch oft davon, dass der erfasste Wert bzw. Verlauf rauschbehaftet ist. Um den tatsächlichen Wert bzw. Verlauf zumindest in sehr guter Näherung zu bekommen, ist bekannt, Filter für Störfrequenzen oder Mittelwertsbildner über kleine Bereiche zu verwenden. Sie werden deshalb auch hier als bekannt vorausgesetzt, da sie oft sogar standardmäßig in technischen Applikationen eingesetzt werden.at the detection of the actual speed may e.g. through couplings on the transmission route to disturbances that affect the detected actual speed values or characteristics. you then often speaks of the fact that the recorded value or course is noisy. To the actual To get value or course at least in a very good approximation, is known Filter for interfering frequencies or averaging over to use small areas. They are therefore known here as well provided that they are often even standard in technical applications be used.
Wird der Begriff Energie verwendet, ist damit die kinetische Energie gemeint; ebenso sind Verlustenergie bzw. Energieverluste immer so bezeichnet. Andere Energieformen spielen keine Rolle.Becomes the term energy is used, hence the kinetic energy meant; as well loss energy and energy losses are always the same designated. Other forms of energy do not matter.
Da
bei geeigneter Reglerführung
ein nahezu konstantes Niveau der kinetische Energie der Webmaschine über einen
Webzyklus und auch Bindungsrapport erreicht werden kann, erscheint
es gegenüber
Zudem
ist die in
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei geringem Kostenaufwand für jede beliebige Webmaschinen-Konfiguration und jede beliebige Web-Applikation deren kinetische Energie zu ermitteln.It is therefore an object of the invention, at low cost for any Loom configuration and any web application whose to determine kinetic energy.
Die so ermittelte kinetische Energie kann dann für eine Regelung verwendet werden.The kinetic energy determined in this way can then be used for a regulation.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an wenigstens einem ausgewählten, als Drehwinkelwert ausgedrückten Punkt oder an einem diesen Punkt umgebenden Drehwinkelbereich die Ist-Drehzahl einer Welle erfasst wird, wobei der Drehwinkelpunkt bzw. der diesen Drehwinkelpunkt umgebende Drehwinkelbereich sowie die Ist-Drehzahl auf diese Welle bezogen sind, welche die Hauptantriebswelle oder eine mit der Hauptantriebswelle in konstanter Übersetzung umlaufenden realen oder virtuellen Welle ist, dass ferner der Steuerung der Antriebseinheit und/oder der Webmaschinensteuerung für diesen Drehwinkelpunkt bzw. Drehwinkelbereich das auf die vorgenannte Welle bezogene Massenträgheitsmoment der Webmaschine vorgegeben wird und dass die Steuerung der Antriebseinheit und/oder die Webmaschinensteuerung aus dieser Ist-Drehzahl und diesem Massenträgheitsmoment, entsprechend des physikalischen Zusammenhanges dieser Werte, die kinetische Energie berechnet.The The object is achieved in that at least one selected, expressed as the angle of rotation value Point or at a rotational angle range surrounding this point, the actual speed a wave is detected, wherein the angle of rotation or this Angle of rotation surrounding the rotation angle range and the actual speed are related to this shaft, which is the main drive shaft or a real rotating with the main drive shaft in constant translation real or virtual wave is that further the control of the drive unit and / or the weaving machine control for this angle of rotation or Rotation angle range related to the aforementioned shaft mass moment of inertia the loom is specified and that the control of the drive unit and / or the loom control from this actual speed and this Inertia, according to the physical relationship of these values, the calculated kinetic energy.
Bei einer Greiferwebmaschine ist ein sehr geeigneter Drehwinkelpunkt die Übergabe des Schussfadens in der Fachmitte durch die Schussfadengreifer. In diesem Drehwinkelpunkt αGrMitte findet nahezu keine Greiferbewegung statt; es findet auch keine Webblattbewegung statt und für die gebräuchlichsten Fachschlusswinkel findet keine oder nahezu keine Bewegung der Fachbildemittel statt. D.h. in diesem Drehwinkelpunkt wirken im wesentlichen nur die, bezogen auf die Hauptantriebswelle, konstanten Massenträgheitsmomente der endlos rotierenden Komponenten. D.h. das Massenträgheitsmoment erreicht hier ein lokales Minimum, dessen Wert der Summe der Konstantanteile JΣconst entspricht.In a rapier a very suitable angle of rotation point is the transfer of the weft thread in the middle of the compartment through the weft gripper. In this rotation angle α GrMitte almost no gripper movement takes place; There is also no reed movement and for the most common Fachschlusswinkel finds no or almost no movement of the Fachbildemittel instead. That is, in this angle of rotation substantially only the, with respect to the main drive shaft, constant moments of inertia of the endlessly rotating components. This means that the moment of inertia reaches a local minimum whose value corresponds to the sum of the constant components J Σconst .
Diese Summe kann sehr genau mit wenigen Daten der Webmaschine gebildet werden. Ist die Greiferwebmaschine (ohne Fachbildemaschine) als Serienprodukt ausgeführt, reicht die Angabe zum Massenträgheitsmoment als Information um den entsprechenden Konstantanteil zu benennen.These Sum can be formed very accurately with few data of the weaving machine become. Is the rapier loom (without shedding machine) as a series product executed the specification of the mass moment of inertia is sufficient as information to name the corresponding constant component.
Bei der Fachbildemaschine reicht ebenfalls die Angabe des Massenträgheitsmoments der Einheit, die an die Webmaschine angebaut wird und die eine endlose Rotationsbewegung einer mit ihr gekoppelten Webmaschinenwelle in eine oszillierende Bewegung der Fachbildemittel umsetzt. Hinzu kommt noch das konstante Massenträgheitsmoment des Motorenläufers des wenigstens einen Elektromotors und des Massenträgheitsmomentes der ggf. mit dem Motorenläufer über starre oder Betriebliche Verbindung mitrotierenden Komponenten von Bremsen, Gebern und Lüftern. Auch hier sind Angaben zum Massenträgheitsmoment aus entsprechenden Datenblättern bekannt.at The shedding machine is also sufficient to specify the mass moment of inertia the unit that is attached to the weaving machine and the one endless Rotational movement of a weaving machine shaft coupled to it an oscillating movement of the shedding means implemented. Additionally the constant mass moment of inertia of the motor rotor the at least one electric motor and the mass moment of inertia possibly with the motor rotor over rigid or Operational connection with rotating components of brakes, encoders and fans. Again, information on the moment of inertia from corresponding data sheets known.
Die Drehzahlistwert-Erfassung in dem vorgenannten Drehwinkelpunkt kann durch sog. Latchen, also punktgenaues Triggern auf einen Messpunkt und durch Werteerfassung erfolgen. Da die Ist-Drehzahl ωGrMitte in diesem Punkt und über den Webzyklus und den Bindungsrapport ein Maximum bildet, reicht es, eine Maximalwert-Erfassung für die Ist-Drehzahl mitlaufen zu lassen, wobei der dort eingetragene Wert immer überschrieben wird, wenn ein noch größerer Wert registriert wird. Natürlich sind noch Verbesserungen denkbar, indem z.B. nur Drehzahlwerte berücksichtigt werden, die in einem engen Bereich um den besagten Drehwinkelpunkt liegen.The speed actual value detection in the aforementioned rotation angle point can be effected by so-called latches, ie, point-accurate triggers on a measuring point and by value detection. Since the actual speed ω GrMitte forms a maximum at this point and over the weaving cycle and the weave repeat, it is sufficient to allow a maximum value detection for the actual speed to run, whereby the value entered there is always overwritten, if an even larger one Value is registered. Of course, improvements are conceivable, for example, by taking into account only speed values that are within a narrow range lie around the said angle of rotation.
Voraussetzung
für die
Korrektheit der so registrierten Drehzahl ist, dass die Webmaschine
in einer Weise betrieben wird, in der der Drehzahlverlauf etwa dem „natürlichen" entspricht. Dies
lässt sich
im Unterschied zu
Die
kinetische Energie der Webmaschine einschließlich der des Motorenläufers und
der der mitrotierenden Komponenten, wie Bremse(n), Geber(n) und
Lüfter(n),
ist dann im Drehwinkelpunkt αGrMitte:
Im einfachsten Fall wird die kinetische Energie über einen Webzyklus, über einen Bindungsrapport, ja für den gesamten laufenden Betrieb mit konstanter geforderter Drehzahl als konstant betrachtet. Dem Drehzahlregler können dabei bei geschickter Wahl der Parameter (z.B. bei PI-Regler, s. zuvor) die geforderten Drehzahlen als Konstantwert vorgegeben sein.in the The simplest case is the kinetic energy over a weaving cycle, over a Binding repeat, yes for the entire running operation with constant demanded speed considered constant. The speed controller can thereby skillful choice the parameter (for example with PI controller, see above) the required speeds be specified as a constant value.
D.h.
für die
kinetische Energie in einem beliebigen Drehwinkelpunkt α gilt:
Alle nicht vorhandenen Informationen zur Webmaschinen-Konfiguration, wie Anzahl und Masse der Schäfte mit Litzen, Fachwinkel und Web-Applikation, wie mittleres Massenträgheitsmoment über den Bindungsrapport und Vortuchverluste drücken sich im Verhältnis von ωGrMitte zur geforderten Drehzahl aus.All non-existent information on weaving machine configuration, such as number and mass of shafts with strands, shed angles and web application, such as average moment of inertia on the bond repeat and Vortuchverlusten expressed in the ratio of ω GrMitte to the required speed.
Die Ermittlung der kinetischen Energie erfolgt bei festliegender Maschinenkonfiguration und hinsichtlich Fachwinkel und Muster festliegender Web-Applikation zweckmäßigerweise während der Einrichtphase.The Determination of the kinetic energy takes place with a fixed machine configuration and in terms of angles and patterns of fixed web application expediently while the setup phase.
Der Fachschlusswinkel ist nur dann von Bedeutung, wenn eine maßgebliche Bewegung der Fachbildemittel in αGrMitte stattfindet.The shed angle is important only if a significant movement of the shed forming means takes place in α GrMitte .
Für den anschließenden Webbetrieb kann die kinetische Energie dann als Führungsgröße (Sollwert) verwendet werden, wobei sie für die Startphase zweckmäßigerweise als Verlauf vorgegeben wird, der als Endwert WkinGrMitte hat, wobei für den laufenden Betrieb mit konstanter Drehzahl dann auf diesem Wert verharrt wird und wobei für die Stillsetzphase der Sollwert zweckmäßigerweise per Verlauf von WkinGrMitte auf 0 zurückgeführt wird.For the subsequent weaving operation, the kinetic energy can then be used as a reference variable (setpoint), where it is suitably specified for the starting phase as a course, which has the end value W kinGrMitte , where for the current operation at a constant speed then remains at this value and wherein for the shutdown phase, the setpoint is expediently returned to 0 via the course of W kinGrMitte .
Wie eine Reglerstruktur unter Verwendung der kinetischen Energie als Sollwert konkret aufgebaut wird, ist nicht Gegenstand dieser Erfindung.As a controller structure using the kinetic energy as Setpoint is concretely built, is not the subject of this invention.
Praktisch ist die kinetische Energie aber über einen Webzyklus und damit über einen Bindungsrapport und schließlich während des gesamten Betriebes nicht ganz konstant, weil Betriebsbereiche vorhanden sind, in denen die Energieverluste vergleichsweise höher liegen als in anderen Bereichen. Solche anderen Bereiche sind z.B. die der Bewegung der Greifer in das Fach und wieder zurück aus dem Fach, besonders im Umfeld der maximalen Greifer-Geschwindigkeit. Ein solcher Bereich ist auch im Umfeld des Fachschlusses zu sehen, wo sich die Fachbildemittel mit hoher Geschwindigkeit bewegen und zudem eine Bewegung des Webblattes stattfindet.Practically but the kinetic energy is over one Web cycle and thus about a binding repeat and finally throughout the operation not quite constant because there are operating areas in which the energy losses are comparatively higher than in other areas. Such other areas are e.g. the movement of the gripper into the compartment and back again from the field, especially in the environment of the maximum gripper speed. Such an area is also to be seen in the context of the Fachschluss where the shedding means move at high speed and In addition, a movement of the reed occurs.
In weiterer Ausgestaltung der erfinderischen Lösung wird dies in einem geschätzten Verlauf der kinetischen Energie berücksichtigt.In Further refinement of the inventive solution, this is in an estimated course considered the kinetic energy.
Hierzu wird zweckmäßigerweise in einem ersten Schritt eine generelle Untersuchung zur Verlustverteilung der kinetischen Energie durchgeführt.
- a) Greiferwebmaschine, je Nennbreite oder für ausgewählte Nennbreiten-Stufen: a.1) – Betrieb mit Webblatt und Greifern a.2) – Betrieb nur mit Webblatt und ohne Greifer a.3) – Betrieb nur mit Greifer und ohne Webblatt a.4) – Betrieb ohne Webblatt und Greifer Der Größen-Vergleich ergibt den Verlustanteil von Webblatt und Greifern an. Die Ergebnisse sind bereits dann eindeutig, wenn nur drei der vier Messungen (a.1 bis a.4) durchgeführt werden. Der Energieverlustanteil von Webblatt und Greifern wird dann entsprechend deren Bewegungsbereich und -form in einen Verlauf umgerechnet.
- b) Fachbildemaschine, je Nennbreite oder für ausgewählte Nennbreiten-Stufen: b.1) – Betrieb ohne Bewegung der Fachbildemittel b.2) – Betrieb mit einer bestimmten mittelstarken Bewegung der Fachbildemittel, d.h. es wird z.B. nur jeder zweite von n Schäften bewegt, b.3) – Betrieb mit einer bestimmten starken Bewegung der Fachbildemittel d.h. es werden, im Vergleich zu b.2), nunmehr alle Schäfte bewegt.
- a) rapier weaving machine, per nominal width or for selected nominal width steps: a.1) - operation with reed and grippers a.2) - operation only with reed and without gripper a.3) - operation only with gripper and without reed a.4 ) - Operation without reed and gripper The size comparison shows the loss percentage of reed and gripper. The results are already clear when only three of the four measurements (a.1 to a.4) are performed. The energy loss component of reed and gripper is then converted according to their range of motion and shape in a course.
- b) Shedding machine, per nominal width or for selected nominal width steps: b.1) - operation without moving the shedding means b.2) - operation with a certain medium movement of shingling means, ie eg every second of n shafts is moved, b .3) - operation with a certain strong movement of the shedding means, ie, it will move, compared to b.2), now all shafts.
Der Größenvergleich ergibt den Anteil der Verlustenergie an, der innerhalb der Fachbildemaschine durch die Bewegung der Fachbildemittel hervorgerufen wird. Die Ergebnisse sind bereits dann eindeutig, wenn nur zwei der drei Messungen b.1) bis b.3) durchgeführt werden. Der Verlustenergieanteil durch die Bewegung der Fachbildemittel wird dann entsprechend deren Bewegungsbereich und -form in einen Verlauf umgerechnet.The size comparison gives the proportion of energy lost, which is caused within the shedding machine by the movement of the shedding means. The results are already clear if only two of the three measurements b.1) to b.3) are carried out. The loss energy proportion due to the movement of the shingling means will then be in accordance with their range of motion and shape converted a course.
Die nach a.1) bis a.4) bzw. b.1) bis b.3) erhaltenen Ergebnisse müssen keineswegs hoch präzise sein. Sie bewirken nur eine quantitative Korrektur der ursprünglichen Annahme der Konstanz der kinetischen Energie. D.h. selbst wenn die Ergebnisse mit z.B. 20% Fehler behaftet sind, verbessern sie noch immer die ohnehin schon gute Näherung an das reale System, die bei Annahme konstanter kinetischer Energie besteht.The The results obtained according to a.1) to a.4) or b.1) to b.3) need by no means be highly precise. They only effect a quantitative correction of the original one Assumption of the constancy of the kinetic energy. That even if the Results with e.g. 20% errors are still improving the already good approximation to the real system, assuming constant kinetic energy consists.
Des weiteren ist es denkbar, z.B. die Betriebstemperatur der Webmaschine oder die der Fachbildemaschine in die Messungen einzubeziehen.Of further it is conceivable, e.g. the operating temperature of the loom or include the shedding machine in the measurements.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird dabei das Verhältnis von ωGrMitte zur geforderten Drehzahl genutzt, um auf Schwankungen der kinetische Energie zu schließen. Dies lässt sich dann zur Modifikation des geschätzten Verlaufes der kinetischen Energie verwenden. Wie bereits vorstehend angeführt, drücken sich die Spezifika der Webmaschinen-Konfiguration und Web-Applikation im Verhältnis von ωGrMitte zur geforderten Drehzahl aus. Umso größer der Quotient aus ωGrMitte und geforderter Drehzahl ist, desto kleiner muss die Ist-Drehzahl in anderen Bereichen gegenüber der geforderten Drehzahl sein. In den Bereichen, in denen dies der Fall ist, ist auch eine Erhöhung der Verlustenergie anzusetzen; zu nennen sind hier wieder die Bewegung der Greifer in das Webfach und aus dem Fach, besonders im Umfeld der maximalen Greifer-Geschwindigkeit sowie der Bereich um den Fachschluss, wo sich die Fachbildemittel mit hoher Geschwindigkeit bewegen, und ferner eine Bewegung des Webblattes stattfindet und wo auch mit Vortuch gearbeitet wird. Vortuchverluste entstehen im wesentlichen durch die vom Webblatt im Bereich von kurz vor bis zum Blattanschlag geleistete Verformungsarbeit ins Gewebe, die bei der Rückwärtsbewegung des Webblattes nicht durch Zurückfedern des Gewebes zurückgewonnen wird.In a further embodiment of the invention, the ratio of ω Gr center to the required rotational speed is used to infer fluctuations in the kinetic energy. This can then be used to modify the estimated course of the kinetic energy. As already mentioned above, the specifics of the loom configuration and web application are expressed in the ratio of ω GrMitte to the required speed. The larger the quotient of ω GrMitte and required speed is, the smaller must be the actual speed in other areas compared to the required speed. In areas where this is the case, an increase in the loss energy must also be applied; to call here again the movement of the gripper in the shed and from the tray, especially in the vicinity of the maximum gripper speed and the area around the Fachschluss where move the shedding means at high speed, and further takes place a movement of the reed and where is also worked with Vortuch. Vortuchverluste arise essentially by the reed from the reed in the range from shortly before the sheet stop work done deformation work in the tissue, which is not recovered in the backward movement of the reed by springing back of the fabric.
Die Verlustenergie durch das Vortuch verringert die Webmaschinendrehzahl unter den o.g. natürlichen, d.h. maßgeblich getrieblich bestimmten Verlauf; diese Verluste wirken also so, als wäre in diesem Bereich das Massenträgheitsmoment noch vergleichsweise größer. Um die geforderte Drehzahl zu halten, muss in beiden Fällen in anderen Bereichen, also auch in αGrMitte die Drehzahl gegenüber der geforderten Drehzahl um so höher sein. Werden die Fakten aus a.1) bis a.4) hinzugenommen, kann die Höhe und der genäherte Verlauf der durch Fachbildung und Vortuch verursachten Verlustenergie hergeleitet werden. Werden des weiteren die Fakten aus b.1) bis b.3) hinzugenommen, kann direkt auf die Höhe und den Circa- Verlauf der auf das Vortuch bezogenen Verlustenergie geschlossen werden.The loss energy through the pre-fabric reduces the weaving machine speed under the above-mentioned natural, ie significantly geared course; These losses thus act as if the mass moment of inertia were comparatively greater in this area. In order to maintain the required speed, in other cases, the speed must be higher in relation to the required speed in other areas, that is to say also in α mid-range . If the facts from a.1) to a.4) are added, the height and the approximate course of the energy loss caused by shedding and pre-fabric can be deduced. If, in addition, the facts from b.1) to b.3) are added, it is possible to deduce directly the height and the course of the loss energy related to the pre-fabric.
Bei den meisten Jacquard-Maschinen sind Kettfäden einzeln bewegbar; der entsprechende Betätigungsmechanismus hierfür besitzt bei einem Großteil der Jacquard-Maschinen eine oder mehrere Federn, die je nach Kettfadenaushub, also je nach Größe der Fachöffnung, mehr oder weniger gespannt sind. Dadurch kommt es zu einer Umwandlung kinetischer Energie in potentielle Energie von Federn – und wieder zurück.at warp threads are individually movable on most jacquard machines; the corresponding one actuating mechanism therefor owns a majority jacquard machines have one or more springs, depending on the length of the warp thread, So depending on the size of the opening, more or less tense. This leads to a transformation kinetic energy in potential energy of springs - and again back.
Durch die Web-Applikation ist bekannt, wie viele und welche Federn im Zyklus in ihrer Auslenkung verändert werden, d.h. die Veränderung der potentiellen Gesamtenergie je Zyklus ist bei bekannten Federn und Auslenkungswegen bekannt. Die potentielle Gesamtenergie ist hierbei die Summe der potentiellen Energien aller Federn. Erfindungsgemäß wird davon ausgegangen, dass die Summe aus der Änderung der in dieser Erfindung betrachteten kinetischen Energie und der Änderung der benannten potentiellen Gesamtenergie gleich 0 ist. D.h. die kinetische Energie verändert sich gegensätzlich zur potentiellen Gesamtenergie, was dementsprechend im Verlauf der kinetischen Energie berücksichtigt wird.By The web application is known how many and which feathers in the Cycle changed in its deflection are, i. the change the potential total energy per cycle is in known springs and excursion paths known. The potential total energy is here the sum of the potential energies of all springs. According to the invention thereof assumed that the sum of the change in this invention regarded kinetic energy and the change of the named potential Total energy is equal to 0. That the kinetic energy changes antithetical to the potential total energy, which accordingly in the course of considered kinetic energy becomes.
Eine Präzisierung des Verfahrens lässt sich durch Einbeziehung weiterer markanter Drehwinkelpunkte der Hauptantriebswelle bei der Erfassung der Ist-Drehzahl erreichen. Besonders geeignete Drehwinkelpunkte α2 bis αm liegen dort, wo der Verlauf des Massenträgheitsmomentes Webzyklus für Webzyklus lokale Extrema ausbildet und wo aufgrund der vorliegenden Daten von Maschinen-Konfiguration und Web-Applikation sehr genaue Aussagen zur Größe des jeweiligen Massenträgheitsmomentes (J2 bis Jm) gemacht werden können.A clarification of the method can be achieved by the inclusion of other distinctive angles of rotation of the main drive shaft in the detection of the actual speed. Particularly suitable angles of rotation α 2 to α m are where the course of the moment of inertia weaving cycle forms local extremes for weaving cycle and where due to the existing data of machine configuration and web application very accurate statements on the size of the respective mass moment of inertia (J 2 to J m ) can be made.
Zu nennen ist hierbei besonders der Drehwinkelpunkt, bei dem die Greiferbewegung in das Webfach hinein ihre Spitzengeschwindigkeit besitzt. In diesem Punkt findet keine Blatt- und keine bzw. keine nennenswerte Bewegung von Fachbildemitteln statt.To Here is particularly the angle of rotation, in which the gripper movement in the shed into their top speed possesses. In this Point finds no leaf movement and no movement or no appreciable movement by Fachbildemitteln instead.
Durch
die Bestimmung der kinetischen Energien
Wird diese Bestimmung über die übrigen Webzyklen des Bindungsrapportes ausgedehnt, wird der Verlauf der kinetische Energie über den gesamten Bindungsrapport erhalten.Becomes this provision the remaining web cycles extended the binding pattern, the course of the kinetic Energy over get the entire binding repeat.
Bei einer Webmaschine mit einem pneumatisch wirkenden Schusseintragssystem werden die markanten Drehwinkelpunkte nach den grundsätzlich gleichen Kriterien ausgewählt. Hier ist als Analogon zu αGrMitte der gesamte Bereich zu sehen, in dem weder eine Bewegung des Webblattes noch eine Bewegung der Fachbildemittel stattfindet. Es besteht hier sogar die Möglichkeit, anhand eines bekannten Fachschlusswinkels den markanten Drehwinkelpunkt auf dem Bereich ohne Webblattbewegung dorthin zu legen, wo eine Bewegung der Fachbildemittel mit Sicherheit nicht stattfindet.In a loom with a pneuma table effect weft insertion system, the distinctive angles of rotation are selected according to the basically same criteria. Here, as an analogue to α GrMitte, the entire area is to be seen, in which neither a movement of the reed nor a movement of the shedding means takes place. There is even the possibility here of using a known closure angle to place the striking angle of rotation on the area without reed movement where a movement of the shedding means certainly does not take place.
Ein weiterer guter markanter Drehwinkelpunkt ist der Blattanschlag, weil dort neben den endlos rotierenden Komponenten, nur die Fachbildemittel in nennenswerter Bewegung sind.One Another good distinctive angle of rotation is the leaf stop, because there in addition to the endless rotating components, only the shingles are in significant motion.
Werden, egal bei welcher Webmaschine, Bindungsrapporte gewebt, die sich durch mindestens zwei längere Teilbereiche (ab ca. 5 Webzyklen je Bereich) auszeichnen, wobei sich die Teilbereiche untereinander durch eine deutlich verschieden starke Bewegung der Fachbildemittel unterscheiden, so ist in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, das beschriebene Verfahren zur Ermittlung der kinetischen Energie separat für jeden der Teilbereiche anzuwenden.Become, no matter which weaving machine, weave weave woven, which itself by at least two longer ones Distinguish sections (from approx. 5 weaving cycles per section), whereby the subareas themselves differ significantly distinguish strong movement of the shedding means, so is in further Embodiment of the invention provided, the method described to determine the kinetic energy separately for each of the subsections.
Beispiel:Example:
Bindungsrapport:Pattern repeat:
- Za) 10 Zyklen: Einzelschaft-BewegungZa) 10 cycles: single-shaft movement
- Zb) 1 Zyklus: 16 Schäfte in 1:1-Bindung (= 1:1-Leinwandbindung)Eg) 1 cycle: 16 shafts in 1: 1 binding (= 1: 1 plain weave)
- Zc) 7 Zyklen: Einzelschaft-BewegungZc) 7 cycles: single-shaft movement
- Zd) 5 Zyklen: 16 Schäfte in 1:1-Bindung (= 1:1-Leinwandbindung)Zd) 5 cycles: 16 shafts in 1: 1 binding (= 1: 1 plain weave)
- Ze) 2 Zyklen: Einzelschaft-BewegungZe) 2 cycles: single shaft movement
- Zf) 6 Zyklen: 16 Schäfte in 1:1-Bindung (= 1:1-Leinwandbindung)Zf) 6 cycles: 16 shafts in 1: 1 binding (= 1: 1 plain weave)
Hier
macht die Unterteilung wie folgt Sinn:
Teilbereich 1, umfassend:
Za, Zb, Zc
- – leichte Fachbildemittel-Bewegung, wobei Zb eine kurzzeitige Änderung bildet;
- – starke Fachbildemittel-Bewegung, wobei Ze eine kurzzeitige Änderung bildet.
Part 1, comprising: Za, Zb, Zc
- Slight shuffle movement, with Zb forming a short-term change;
- Strong shuffle movement, with Ze forming a short-term change.
Das durchschnittliche Niveau der kinetischen Energie im Teilbereich 1 ist kleiner als das durchschnittliche Niveau der kinetischen Energie im Teilbereich 2. In einer Regelung mit der kinetischen Energie als Sollwert wird im Zuge des Wechsels vom Teilbereich 1 in den Teilbereich 2 der Sollwert entsprechend angehoben, beim Wechsel vom Teilbereich 2 auf den Teilbereich 1 entsprechend abgesenkt.The average level of kinetic energy in the subarea 1 is less than the average level of kinetic energy in subarea 2. In a scheme with kinetic energy as Setpoint is in the course of the change from the sub-area 1 in the sub-area 2 the setpoint is raised accordingly, when changing from the subarea 2 lowered to the sub-area 1 accordingly.
Das erfindungsgemäße Verfahren der Erfassung der kinetischen Energie ist auch anwendbar, wenn zwischen dem wenigstens einen Motor und der Hauptantriebswelle der Webmaschine eine schaltbare Kupplung angeordnet ist. Die Ist-Drehzahl wird für die Webmaschine erfasst. Ist die Kupplungswirkung zum Motor hergestellt und die Kupplungswirkung auf Reibbasis beruhend und schlupffrei, wird zur Bestimmung der kinetischen Energie der Webmaschine deren Gesamt-Massenträgheitsmoment verwendet. Ist die Kupplungswirkung zum Motor aufgehoben, wird zur Bestimmung der kinetischen Energie der Webmaschine das als Summe ermittelte Massenträgheitsmoment der bewegten Komponenten der Webmaschine verwendet; darüber hinaus kann zusätzlich die kinetische Energie von Motor plus mit dessen Welle starr verbundenen Kupplungsteilen ermittelt werden.The inventive method The detection of kinetic energy is also applicable when between the at least one motor and the main drive shaft of the loom a switchable coupling is arranged. The actual speed is for the loom detected. Is the coupling effect to the engine made and the Frictional coupling action based and slip-free, becomes Determining the kinetic energy of the loom their total mass moment of inertia used. If the coupling effect to the engine is canceled, becomes Determining the kinetic energy of the weaving machine as a sum determined moment of inertia the moving components of the loom used; Furthermore can additionally the kinetic energy of motor plus rigidly connected to its shaft Be determined coupling parts.
Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The Invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.
In den Zeichnungen zeigen:In show the drawings:
Es
kann eine Welle geben, die wie für
Der
Verlauf des Massenträgheitsmomentes
Im
Drehwinkelpunkt
Vernachlässigt man
noch ggf. in der Fachbildemaschine vorhandene Modulatoren, so bewegen sich
im Drehwinkelpunkt
Die
Summe dieser Massenträgheitsmomente
kann mit sehr wenigen Daten des Elektromotors einschließlich dessen
Geber, Bremse, ggf. Lüfter,
der Webmaschine und der Fachbildemaschine ermittelt werden. Die
Summe dieser Massenträgheitsmomente
ist zudem unabhängig
von anwendungsspezifischen Größen. Anwendungsspezifische
Größen sind z.B.
der vom Anwender eingestellte Greiferhub, auch das eingesetzte Webblatt,
die Art der Webschäfte, die
Anzahl und die Verteilung der jeweils verwendeten Litzen, Fachwinkel
sowie die musterabhängige Fachbildebewegung.
All das ist ohne bzw. ohne einen nennenswerten Einfluss auf den
Drehwinkelpunkt
Im
Drehwinkelpunkt
Im
Punkt
Alle
Drehwinkelpunkte
Hinweis zu Drehwinkelpunkt
Theoretisch
sind auch hier wie bei dem Drehwinkel
Es
kann eine Welle geben, die wie für
Der
Verlauf des Massenträgheitsmomentes
Im
Drehwinkelpunkt
In
vielen Fällen
hat der Verlauf des Massenträgheitsmomentes
Im
Drehwinkelpunkt
Um
das Massenträgheitsmoment
in diesem Drehwinkelpunkt zu bestimmen, sind wesentlich mehr Daten
erforderlich als für
die Bestimmung des Massenträgheitsmoments
in dem Drehwinkelpunkt
Die
Drehwinkelpunkte
Hinweis zu Punkt
Theoretisch sind hier statt punktweiser lokaler Extrema auch bereichsweise lokale Extrema möglich. Jedoch sind entsprechende Getriebeauslegungen zumeist nachteilig und kaum praxisrelevant.Theoretically Here, instead of point-wise local extremes, some are also local Extrema possible. However, corresponding transmission designs are usually disadvantageous and hardly relevant to practice.
Claims (23)
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
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