DE102011080416A1

DE102011080416A1 - Friction motor spindle and method of operation

Info

Publication number: DE102011080416A1
Application number: DE201110080416
Authority: DE
Inventors: Günter Schmid
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2011-08-04
Filing date: 2011-08-04
Publication date: 2013-02-07
Also published as: CN103917702B; WO2013017305A3; CN103917702A; EP2739773A2; WO2013017305A2; IN2014DN01627A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Friktions-Motorspindel (10) mit einem Gehäuse (15) und einer Spindel (11), und einer zur Lagerung der Spindel (11) vorgesehenen Lagereinheit (13) sowie einen zum Direktantrieb der Spindel (11) vorgesehenen elektromotorischen Antrieb (16), wobei eine Reglerbaugruppe (19) zum Betrieb des elektromotorischen Antriebs (16) in oder an dem Gehäuse (15) der Friktions-Motorspindel (10) angeordnet ist, und ein Verfahren zum Betrieb eines Friktions-Motorspindelsystems umfassend mindestens zwei Friktions-Motorspindeln (10) bei der erfindungsgemäß mindestens eine Friktions-Motorspindel (10) eine andere Friktions-Motorspindel (10) steuert oder regelt.The invention relates to a friction motor spindle (10) having a housing (15) and a spindle (11), and a bearing unit (13) provided for supporting the spindle (11) and an electromotive drive provided for directly driving the spindle (11). 16), wherein a regulator assembly (19) for operating the electromotive drive (16) is disposed in or on the housing (15) of the friction motor spindle (10), and a method of operating a friction motor spindle system comprising at least two friction motor spindles (10) in the inventive at least one friction motor spindle (10) controls or regulates another friction motor spindle (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Friktions-Motorspindel mit einem Gehäuse, einer Spindel und einer zur Lagerung der Spindel vorgesehenen Lagereinheit sowie einen zum Direktantrieb der Spindel vorgesehenen elektromotorischen Antrieb. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Friktions-Motorspindelsystems.The invention relates to a friction motor spindle with a housing, a spindle and a storage unit provided for supporting the bearing unit and provided for direct drive of the spindle electric motor drive. Furthermore, the invention relates to a method for operating a friction motor spindle system.

Friktions-Motorspindeln werden zur Texturierung von glattem, unbehandeltem Filament oder Garn in Textilmaschinen eingesetzt. In der Regel werden drei Friktions-Motorspindeln zu einem Texturieraggregat oder auch Friktions-Motorspindelsystem zusammen gefasst, wobei die Friktions-Motorspindeln in Form eines gleichschenkligen Dreiecks zueinander angeordnet sind. Das System bringt durch scheibenförmige Reibungselemente eine Drehung auf das Filament auf, das zwischen den Friktions-Motorspindeln durchgezogen wird. Das Filament wird auf diese Weise verdrillt, beziehungsweise texturiert, um die elastische Dehnbarkeit des ursprünglichen, glatten Filaments zu erhöhen. Friktionsmotorspindeln sind zum Beispiel aus DE 10 2005 023 928 A1 oder EP 0 828 872 B1 bekannt. Die Regler und Leistungsgeber sind über Leitungen mit den elektromotorischen Antrieben und Sensoren der Spindeln verbunden, sie werden in der Regel zusammen in einem Schaltschrank für eine Textilmaschine angeordnet. Eine Textilmaschine weist typischerweise eine Anzahl von über 200 Friktions-Motorspindelsystemen auf.Friction motor spindles are used for texturing smooth, untreated filament or yarn in textile machines. In general, three friction motor spindles are combined to form a texturing unit or friction motor spindle system, wherein the friction motor spindles are arranged in the form of an isosceles triangle to each other. The system applies a rotation to the filament through disc-shaped friction elements, which is pulled through between the friction motor spindles. The filament is twisted in this manner, or textured, to increase the elastic extensibility of the original, smooth filament. Friction motor spindles are for example off DE 10 2005 023 928 A1 or EP 0 828 872 B1 known. The regulators and power sensors are connected via lines to the electric motor drives and sensors of the spindles, they are usually arranged together in a control cabinet for a textile machine. A textile machine typically has a number of over 200 friction motor spindle systems.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Textilanlagen geeignete, einen elektrischen Direktantrieb aufweisende, Friktions-Motorspindeln zum Texturieren von Filamenten und Garnen anzugeben und Verfahren zu deren Betrieb anzugeben, welche sich durch eine hohe Drehzahlstabilität, energieeffizienten Betrieb und geringen Verkabelungsaufwand auszeichnen.The invention has for its object to provide suitable for textile systems, having an electric direct drive, friction motor spindles for texturing filaments and yarns and to provide methods for their operation, which are characterized by high speed stability, energy efficient operation and low cabling.

Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauffolgenden abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Eine Friktions-Motorspindel weist ein Gehäuse und eine Spindel auf, wobei zur Lagerung der Spindel eine Lagereinheit vorgesehenen ist. Weiterhin weist die Friktions-Motorspindel einen zum Direktantrieb der Spindel vorgesehenen elektromotorischen Antrieb auf. Erfindungsgemäß weist die Friktions-Motorspindel eine Reglerbaugruppe auf, die zum Betrieb des elektromotorischen Antriebs vorgesehen und in die Friktions-Motorspindel integriert ist. Die Reglerbaugruppe ist der Friktions-Motorspindel zugeordnet. Sie kann in oder an einem Gehäuse der Friktions-Motorspindel angeordnet sein. Für die Textilanlage ergibt sich eine dezentrale Anordnung der Reglerbaugruppen für die Friktions-Motorspindeln.This object is achieved on the basis of the preamble of claim 1 in conjunction with its characterizing features. The following dependent claims give each advantageous embodiments of the invention. A friction motor spindle has a housing and a spindle, wherein a bearing unit is provided for supporting the spindle. Furthermore, the friction motor spindle on a provided for direct drive of the spindle electric motor drive. According to the invention, the friction motor spindle has a regulator assembly, which is provided for operating the electromotive drive and is integrated in the friction motor spindle. The controller module is assigned to the friction motor spindle. It can be arranged in or on a housing of the friction motor spindle. For the textile plant results in a decentralized arrangement of the controller assemblies for the friction motor spindles.

Der erfindungsgemäße Aufbau ist besonders vorteilhaft, weil gegenüber der üblichen Verwendung von einer oder mehrerer zentraler Reglerstationen, z. B. in einem Schaltschrank der Textilanlage, der Verdrahtungsaufwand deutlich reduziert und vereinfacht wird. Bisher war es nötig für jede Friktions-Motorspindel ein eigenes Leistungskabel und ein eigenes Sensorkabel von der Friktions-Motorspindel zum Schaltschrank zu verlegen. Dies ist neben dem hohen Installationsaufwand, vor allem durch die Vielzahl möglicher Stör- oder Fehlerquellen nachteilig. Zu den Störquellen muss auch eine Beeinträchtigung der elektromagnetischen Verträglichkeit gezählt werden, da es bei der Vielzahl von langen und parallel verlaufenden Kabeln zu einem unerwünschten Übersprechen kommen kann. Insbesondere die Übertragungen der Sensorsignale sind störanfällig. Weiterhin kann es aufgrund der großen Kabellängen zu Spannungsabfällen und Signalreflexionen kommen. Diese Faktoren beeinflussen insgesamt das Reglerverhalten und somit die auch Drehzahlstabilität der Friktions-Motorspindeln negativ.The structure of the invention is particularly advantageous because compared to the usual use of one or more central controller stations, eg. B. in a control cabinet of the textile plant, the wiring effort is significantly reduced and simplified. Until now it was necessary to lay a separate power cable and a separate sensor cable from the friction motor spindle to the control cabinet for each friction motor spindle. This is disadvantageous in addition to the high installation costs, especially due to the large number of possible sources of interference or error. To the sources of interference also a deterioration of the electromagnetic compatibility must be counted, since it can come with the large number of long and parallel cables to an undesirable crosstalk. In particular, the transmissions of the sensor signals are susceptible to interference. Furthermore, voltage drops and signal reflections can occur due to the large cable lengths. Overall, these factors affect the controller behavior and thus the speed stability of the friction motor spindles negatively.

Erfindungsgemäß können diese Nachteile durch die Anordnung einer Reglerbaugruppe direkt bei der Friktions-Motorspindel nicht mehr in dieser Form auftreten, wodurch sich eine höhere Drehzahlstabilität und ein deutlich reduzierter Verkabelungsaufwand ergeben. Die notwendige elektrische Leistung für den Betrieb des elektromotorischen Antriebs kann der Reglerbaugruppe über den Anschluss an ein Stromnetz zur Verfügung gestellt werden, an das eine Vielzahl von Friktions-Motorspindeln gleichzeitig angeschlossen werden können. Die Verlegung ist aufgrund der möglichen Verwendung von Verteilern und der freien Zuordnung gegenüber der Verlegung von Leistungskabel, wie oben beschrieben, sehr einfach.According to the invention, these disadvantages can no longer occur in this form by the arrangement of a regulator assembly directly in the friction motor spindle, resulting in a higher speed stability and a significantly reduced cabling effort. The necessary electrical power for the operation of the electromotive drive can be made available to the controller assembly via the connection to a power grid, to which a plurality of friction motor spindles can be connected simultaneously. The routing is very simple due to the possible use of splitters and the free allocation to the laying of power cables as described above.

Unter elektromotorischem Antrieb sind alle bekannten Bauformen von Elektromotoren zu verstehen, die dazu geeignet eine rotatorische Bewegung einer Achse zu erzeugen, wie z. B. Schrittmotoren, Reluktanzmotoren, Synchron- und Asynchronmotoren und elektronisch kommutierte Gleichstrommotoren, auch bekannt als bürstenlose Gleichstrommotoren.Under electromotive drive are all known types of electric motors to understand that suitable to generate a rotational movement of an axis, such. As stepper motors, reluctance motors, synchronous and asynchronous motors and electronically commutated DC motors, also known as brushless DC motors.

Vorzugsweise ist die Reglerbaugruppe dazu vorgesehen eine Drehzahlregelung oder eine Drehzahlsteuerung des elektromotorischen Antriebs durchzuführen. Die hierfür notwendigen elektrischen und elektronischen Bauelemente sind in der Reglerbaugruppe zusammengefasst. Dies umfasst auch mögliche Bauelemente, die dazu eingerichtet sind Sensorsignale von Sensoren an oder in der Friktions-Motorspindel auszulesen und auszuwerten. Weiterhin kann die Reglerbaugruppe Bauelemente aufweisen, die zur Frequenzregelung oder Kommutierung geeignet sind. Die Reglerbaugruppe ist nicht zwangsläufig eine räumlich zusammenhängende Baugruppe, beispielsweise ist eine räumliche Trennung von einzelnen Komponenten der Reglerbaugruppe im Bereich der entsprechenden Friktions-Motorspindel möglich. Die mögliche Regelgüte der Reglerbaugruppe wird durch die Anordnung der Reglerbaugruppe durch die sehr kurzen Leitungswege deutlich positiv beeinflusst.Preferably, the controller assembly is intended to perform a speed control or a speed control of the electric motor drive. The necessary electrical and electronic components are summarized in the controller module. This also includes possible components which are set up to read and evaluate sensor signals from sensors on or in the friction motor spindle. Furthermore, the controller module may have components that are suitable for frequency control or commutation. The controller module is not necessarily a spatially connected module, for example, a spatial separation of individual components of the controller assembly in the range of the corresponding friction motor spindle is possible. The possible control quality of the controller module is clearly influenced by the arrangement of the controller module due to the very short cable paths.

In einer weiteren Ausgestaltung ist die Regelbaugruppe einer Friktions-Motorspindel dazu vorgesehen mindestens eine weitere Friktions-Motorspindel zu betreiben. Da in der Regel drei Friktions-Motorspindeln zu einem Friktions-Motorspindelsystem zusammen gefasst werden, bleiben bei dieser möglichen Ausgestaltung die Vorteile der kurzen Leistungswege und des begrenzten Verkabelungsaufwand erhalten, wohingegen durch die Zusammenfassung der Reglerbaugruppen sich Vorteile ergeben, wie z. B. eine vereinfachte Steuerung der gesamten Textilmaschine und reduzierte Kosten.In a further embodiment, the control assembly of a friction motor spindle is provided to operate at least one further friction motor spindle. Since three friction motor spindles are usually combined to form a friction motor spindle system, the advantages of the short power paths and the limited cabling effort are retained in this possible embodiment, whereas the combination of the controller modules has advantages, such as, for example. B. a simplified control of the entire textile machine and reduced costs.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Reglerbaugruppe einer Friktions-Motorspindel mindestens eine elektronische Schnittstelle aufweist. Diese Schnittstelle ist dazu eingerichtet, die Drehzahlvorgaben für die Textilmaschine entgegen zu nehmen und z. B. etwaige Störungen an die zentrale Anlagensteuerung zu senden. Weiterhin können über die elektronische Schnittstelle weitere Sollzustände der zentralen Anlagensteuerung der Textilmaschine an die Reglerbaugruppe übertragen werden, wie z. B. Anlagenstopp, Anlagenstart und verschiedene andere Betriebszustände. Die Schnittstelle kann ein Anschluss an ein digitales Bussystem sein, das die digitale Zuordnung der Friktions-Motorspindel in einem zentralen System zur Anlagensteuerung ermöglicht, z. B. einer Speicherprogrammierbaren Steuerung SPS. Der Anschluss und die Installation einer Friktions-Motorspindel werden damit deutlich erleichtert, da auch hier, ähnlich wie beim Stromnetz, Verteiler genutzt werden können. Zudem wird durch digitale Übertragungsprotokolle eine fehlerfreie Datenübertragung über das Bussystem gewährleistet.A preferred embodiment of the invention provides that the regulator assembly of a friction motor spindle has at least one electronic interface. This interface is adapted to accept the speed specifications for the textile machine and z. B. to send any interference to the central system control. Furthermore, further target states of the central system control of the textile machine can be transmitted to the controller module via the electronic interface, such. B. Plant stop, system start and various other operating conditions. The interface may be a connection to a digital bus system, which allows the digital allocation of the friction motor spindle in a central system for system control, for. B. a programmable logic controller PLC. The connection and the installation of a friction motor spindle are thereby significantly facilitated, as here too, similar to the power grid, distributors can be used. In addition, digital transmission protocols ensure error-free data transmission via the bus system.

Vorzugsweise ist die Reglerbaugruppe einer Friktions-Motorspindel dazu vorgesehen die Drehzahl mit mindestens einer weiteren Friktionsmotorspindel zu synchronisieren. Dies kann zum einen dadurch geschehen, dass wie oben dargestellt eine Reglerbaugruppe für den Betrieb mehrerer Friktionsmotorspindeln, vor allem beim Zusammenschluss zu einem Friktions-Motorspindelsystem, alle notwendigen Informationen und Eingriffsmöglichkeiten in einer Reglerbaugruppe vereinigt sind, wodurch die Synchronisation erreicht werden kann. Zum anderen kann eine Synchronisation von mehreren Friktions-Motorspindeln, die alle eine Reglerbaugruppe aufweisen dadurch erreicht werden, dass das zentrale Bussystem oder Datennetz zur Kommunikation der Reglerbaugruppen untereinander zur Synchronisation genutzt wird. Darüber hinaus kann eine andere elektronische Schnittstelle der Reglerbaugruppe genutzt werden, die nicht an den zentralen Datenbus der Textilmaschine angeschlossen ist, sondern nur mit den Friktions-Motorspindeln des entsprechenden Systems, mit denen eine Synchronisation erfolgen soll. Insgesamt ist durch die Verwendung einer elektronischen Schnittstelle in der erfindungsgemäßen Reglerbaugruppe auch die Synchronisation über eine Datenverbindung einer größeren Anzahl oder aller Friktions-Motorspindeln einer Textilmaschine möglich.Preferably, the controller assembly of a friction motor spindle is provided to synchronize the speed with at least one further friction motor spindle. This can happen, on the one hand, that, as illustrated above, a regulator assembly for the operation of several friction motor spindles, especially when merging into a friction motor spindle system, combines all the necessary information and intervention possibilities in a regulator assembly, whereby the synchronization can be achieved. On the other hand, a synchronization of a plurality of friction motor spindles, all of which have a controller module, can be achieved by using the central bus system or data network for the communication between the controller modules for synchronization purposes. In addition, another electronic interface of the controller module can be used, which is not connected to the central data bus of the textile machine, but only with the friction motor spindles of the corresponding system, with which a synchronization is to take place. Overall, the use of an electronic interface in the controller assembly according to the invention, the synchronization via a data connection of a larger number or all friction motor spindles of a textile machine possible.

Vorzugsweise weist die Reglerbaugruppe einen Niederspannungsleistungsregler auf. Der Leistungsbedarf des elektromotorischen Antriebs wird somit durch einen Regler bzw. Leistungssteller gedeckt, der typischerweise mit einer Versorgungsspannung von 24 V DC betrieben werden kann. Weiterhin sind alle Versorgungsspannungen im Bereich der Kleinspannung dazu geeignet den Niederspannungsregler zu betreiben. Durch die Verwendung eines Niederspannungsreglers ergeben sich aufgrund der reduzierten Sicherheitsanforderungen Vereinfachungen beim Aufbau und bei der Verbindungstechnik, sowie weitere Kostenvorteile.Preferably, the regulator assembly has a low voltage power regulator. The power requirement of the electromotive drive is thus covered by a controller or power controller, which can typically be operated with a supply voltage of 24 V DC. Furthermore, all supply voltages in the range of low voltage are suitable for operating the low-voltage regulator. The use of a low-voltage regulator results in simplification of the design and in the connection technology as well as further cost advantages due to the reduced safety requirements.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass bei einem größeren Leistungsbedarf oder auch aus anderen Gründen ein Hochspannungsregler in der Regelbaugruppe verwendet wird. Die Versorgungsspannung ist keine für Menschen ungefährliche Kleinspannung mehr, hier typischerweise im Bereich von 200 V bis 400 V. Ein Hochspannungsregler bedarf im Gegensatz zu einem Niederspannungsregler eines höheren Installationsaufwands, die potentielle Leistungsübertragung ist jedoch aufgrund der höheren Spannungen bei vergleichbaren Kabelquerschnitten größer.A further embodiment provides that for a greater power requirement or for other reasons, a high-voltage regulator is used in the control module. The supply voltage is no longer harmless to humans low voltage, here typically in the range of 200 V to 400 V. A high-voltage regulator requires in contrast to a low-voltage regulator of a higher installation effort, the potential power transmission is greater due to the higher voltages at comparable cable cross-sections.

Die Reglerbaugruppe einer erfindungsgemäßen Friktions-Motorspindel weist vorzugsweise mindestens einen Mikrokontroller auf. Der Mikrokontroller kann zum Auslesen und Verarbeiten von Sensordaten, zum Verarbeiten von Daten aus einer elektronischen Schnittstelle sowie zur Implementierung des Reglers bzw. des Regelalgorithmus dienen. Der Mikrokontroller kontrolliert entsprechende Stellgrößen, die von der Leistungselektronik für den Betrieb eines elektromotorischen Antriebs umgesetzt werden.The regulator assembly of a friction motor spindle according to the invention preferably has at least one microcontroller. The microcontroller can be used to read out and process sensor data, to process data from an electronic interface and to implement the controller or the control algorithm. The microcontroller controls appropriate manipulated variables, which are implemented by the power electronics for the operation of an electric motor drive.

Ferner ist vorgesehen, dass die Friktions-Motorspindel einen Drehwinkelstellungsgeber aufweist, der als Sensor die notwendigen Informationen über den Ist-Zustand der Spindel für die Reglerbaugruppe ermittelt. Dieser Sensor ist vorzugsweise mindestens einen Hallsensor, der als berührungsloser Sensor zur Lage- und Drehzahlerfassung dienen kann. Weiterhin kann der Drehwinkelstellungsgeber bei Verwendung eines elektronisch kommutierten elektromotorischen Antriebs als Basis für die Kommutierung genutzt werden.It is further provided that the friction motor spindle has a rotation angle position sensor, which as a sensor, the necessary information about the actual state of the spindle for the controller assembly determined. This sensor is preferably at least one Hall sensor, which can serve as a non-contact sensor for position and speed detection. Furthermore, when using an electronically commutated electromotive drive, the angular position transmitter can be used as the basis for the commutation.

Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung ausgehend von dem Oberbegriff des Anspruchs 10 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Ein Verfahren zum Betrieb eines Friktions-Motorspindelsystems steuert oder regelt mehrere, typischerweise drei Friktions-Motorspindeln. Eine Reglerbaugruppe, die an oder in einem Gehäuse einer Friktions-Motorspindel angeordnet ist steuert oder regelt mindestens eine weitere, typischerweise zwei weitere Friktions-Motorspindeln. Die Regelung erfolgt durch Übertragung von elektrischen Signalen und/oder durch Übertragung der elektrischen Leistung für den elektromotorischen Antrieb. Das Verfahren zeichnet sich durch eine besonders hohe Regelgüte, was für die Qualität und Hochwertigkeit der Texturierung entscheidend ist, und eine einfache Steuerbarkeit der Textilmaschine aus. Weiterhin beinhaltet das Verfahren zum Betrieb die Möglichkeit, dass die Regelung in jeder Friktions-Motorspindel separat erfolgt, und die notwendige Synchronisation durch eine Datenübertragung zwischen den Reglerbaugruppen der Friktions-Motorspindeln erfolgt.Furthermore, the object of the invention is achieved on the basis of the preamble of claim 10 in conjunction with its characterizing features. One method of operating a friction motor spindle system controls a plurality of, typically three, friction motor spindles. A governor assembly disposed on or in a housing of a friction motor spindle controls or regulates at least one further, typically two further friction motor spindles. The regulation takes place by transmission of electrical signals and / or by transmission of the electric power for the electromotive drive. The method is characterized by a particularly high control quality, which is crucial for the quality and quality of the texturing, and easy controllability of the textile machine. Furthermore, the method of operation includes the possibility that the control is carried out separately in each friction motor spindle, and the necessary synchronization is effected by a data transmission between the regulator assemblies of the friction motor spindles.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt sind.Further features of the invention will become apparent from the following description of drawings, in which preferred embodiments of the invention are shown.

In den Figuren zeigen:In the figures show:

1 Schnittdarstellung einer Friktions-Motorspindel mit integrierter Reglerbaugruppe; 1 Sectional view of a friction motor spindle with integrated regulator assembly;

2 Schematische Darstellung einer Reglerbaugruppe; und 2 Schematic representation of a regulator assembly; and

3 Schematisch Darstellung der Synchronisation mehrerer Friktions-Motorspindeln. 3 Schematic representation of the synchronization of several friction motor spindles.

In 1 ist eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Friktions-Motorspindel 10 dargestellt. Auf der Spindel 11 sind die Texturierscheiben 12 angeordnet, deren Anzahl auch anders als hier dargestellt sein kann. Die Lagereinheit 13 bildet ein zweireihiges, vorgespanntes Wälzlager, das die Lagerung der Spindel 11 und des elektromotorischen Antriebs 16 übernimmt. in alternativen Ausführungsformen sind verschiedenste Lagerarten möglich. Die Wälzkörper sorgen für eine reibungsarme Rotierbarkeit zwischen dem Außenring 14 und der Spindel 11. Der Außenring 14 der Lagereinheit 13 ist vom Gehäuse 15 der Friktions-Motorspindel 10 umschlossen. Der elektromotorische Antrieb 16 erzeugt die Drehbewegung der Spindel 11, auf der der Rotor 17 des elektromotorischen Antriebs 16 aufgeklebt- oder gepresst ist, wodurch sich ein Direktantrieb der Spindel 11 ergibt. Der Stator 18 des elektromotorischen Antriebs 16 ist im Gehäuse 15 angeordnet. Die Reglerbaugruppe 19 ist im Gehäuse 15 der Friktions-Motorspindel 10 angeordnet. Die Reglerbaugruppe 19 besteht aus verschiedenen elektrischen und elektronischen Bauelementen 20, die über kurze Leitungswege mit dem Stator 18 des elektromotorischen Antriebs 16 verbunden sind. Weiterhin ist eine Verbindung zum Drehwinkelstellungsgeber 22, in diesem Ausführungsbeispiel ein Hallsensor, vorhanden, mit dessen Hilfe eine phasenrichtige Kommutierung bzw. Bestromung des Stators 18 sowie eine Regelung erfolgt. Das Gehäuse 15 ist mit einem Deckel 21 verschlossen, so dass die Lagereinheit 13, der elektromotorische Antrieb 16 und die Reglerbaugruppe 19 gegen schädliche äußere Einflüsse und Berührung abgeschirmt sind. Zur Verbindung der Friktions-Motorspindel 10 mit dem Stromnetz 24 und dem Datennetz 32 (sh. 2 und 3) sind Steckerverbindungen 23 im Gehäuse 15 oder im Deckel 21 eingebracht. In einer alternativen Ausführungsform sind entsprechende Kabel durch das Gehäuse oder durch den Deckel 21 geführt.In 1 is an embodiment of a friction motor spindle according to the invention 10 shown. On the spindle 11 are the texturing discs 12 arranged, the number of which may be different than shown here. The storage unit 13 forms a double-row, preloaded roller bearing, which supports the bearing of the spindle 11 and the electromotive drive 16 takes over. in alternative embodiments a variety of types of bearings are possible. The rolling elements provide a low-friction rotatability between the outer ring 14 and the spindle 11 , The outer ring 14 the storage unit 13 is from the case 15 the friction motor spindle 10 enclosed. The electromotive drive 16 generates the rotational movement of the spindle 11 on which the rotor 17 of the electromotive drive 16 glued or pressed, resulting in a direct drive of the spindle 11 results. The stator 18 of the electromotive drive 16 is in the case 15 arranged. The controller module 19 is in the case 15 the friction motor spindle 10 arranged. The controller module 19 consists of various electrical and electronic components 20 , which have short lines with the stator 18 of the electromotive drive 16 are connected. Furthermore, a connection to the rotation angle position transmitter 22 , In this embodiment, a Hall sensor, available, with the help of a phase-correct commutation or energization of the stator 18 as well as a regulation. The housing 15 is with a lid 21 closed, leaving the storage unit 13 , the electromotive drive 16 and the governor assembly 19 shielded against harmful external influences and contact. For connecting the friction motor spindle 10 with the power grid 24 and the data network 32 (Sh. 2 and 3 ) are plug connections 23 in the case 15 or in the lid 21 brought in. In an alternative embodiment, corresponding cables are through the housing or through the lid 21 guided.

2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine mögliche Ausführungsform einer Reglerbaugruppe 19, die erfindungsgemäß in oder an der Friktions-Motorspindel angeordnet ist. Die Reglerbaugruppe 19 verfügt über mehrere Verbindungen zu externen Komponenten 16, 24, 29, 32, wobei das Stromnetz 24 an einen Spannungswandler 25 angeschlossen ist. Der Spannungswandler 25 wandelt zum einen die Spannung des Stromnetz 24 für elektronische Bauelemente der Reglerbaugruppe 19 um und stellt diese als interne Versorgungsspannung 26 für elektronische Bauelemente zur Verfügung, zum anderen wird die Spannung des Stromnetzes 24 der Leistungselektronik 30 entweder direkt oder gewandelt zur Verfügung gestellt. Die Leistungselektronik 30 kann Transistoren, Thyristoren und Triacs beinhalten, die die Wicklungen des elektromotorischen Antriebs ansteuern. 2 shows a schematic representation of a possible embodiment of a regulator assembly 19 , which is arranged according to the invention in or on the friction motor spindle. The controller module 19 has several connections to external components 16 . 24 . 29 . 32 , where the power grid 24 to a voltage converter 25 connected. The voltage converter 25 On the one hand, it transforms the voltage of the power grid 24 for electronic components of the controller module 19 and sets this as internal supply voltage 26 for electronic components available, on the other hand, the voltage of the power grid 24 the power electronics 30 either directly or converted provided. The power electronics 30 may include transistors, thyristors and triacs that drive the windings of the electric motor drive.

Der Mikrokontroller 27 führt die Regelung anhand der auf ihm hinterlegten Regelalgorithmen aus. Weiterhin können verschiedene Voreinstellungen, Regelgrenzen und Parameter auf dem Mikrokontroller 27 oder einer zusätzlichen Speichereinheit in der Reglerbaugruppe hinterlegt sein. Für die Regelung werden die Sollgrößen aus der Schnittstellenbaugruppe 31, die die Verbindung zum Datennetz 32 herstellt, mit den Istgrößen aus der Sensorbetriebsgruppe 28, die die Verbindung mit verschiedenen Sensoren herstellt, verglichen. Auf der Grundlage dieser beiden Größen wird ein Regelsignal vom Mikrokontroller 27 ausgegeben, das an die Leistungselektronik 30 übertragen wird. Die Leistungselektronik 30 betreibt wiederum den elektromotorischen Antrieb 16.The microcontroller 27 executes the control on the basis of the control algorithms stored on it. Furthermore, various presets, control limits and parameters on the microcontroller 27 or an additional memory unit stored in the controller module. For the control, the setpoint values are taken from the interface module 31 connecting to the data network 32 with the actual values from the sensor operating group 28 , which makes the connection with different sensors, compared. On the basis of these two quantities, a control signal from the microcontroller 27 issued to the power electronics 30 is transmitted. The power electronics 30 in turn operates the electric motor drive 16 ,

3 zeigt verschiedene mögliche Ausführungsbeispiele für die Steuerung oder Regelung und Synchronisation von mehreren Friktions-Motorspindeln 10. 3 shows various possible embodiments for the control and synchronization of multiple friction motor spindles 10 ,

Im Ausführungsbeispiel aus 3a sind drei Friktions-Motorspindeln 10 dargestellt, wovon nur eine die erfindungsgemäße Reglerbaugruppe 19 aufweist. Die entsprechende Reglerbaugruppe 19 übernimmt in diesem Ausführungsbeispiel das Auslesen der Sensoren 29 und das Ansteuern der elektromotorischen Antriebe 16 von zwei weiteren Friktions-Motorspindeln 10. Die drei dargestellten Friktions-Motorspindeln 10 bilden vorzugsweise ein Friktions-Motorspindelsystem und sind daher räumlich sehr nah zueinander angeordnet, so dass die Leistungskabel für die elektromotorischen Antriebe 16 und die Kabel für die Sensorik 29 entsprechend kurz ausfallen können. Es wird im Ausführungsbeispiel aus 3a nur eine erfindungsgemäße Friktions-Motorspindel 10 benötigt, bei den beiden anderen dargestellten Friktions-Motorspindeln 10 kann somit die Reglerbaugruppe 19 entfallen, was zu einem Kostenvorteil führt.In the embodiment 3a are three friction motor spindles 10 represented, of which only one regulator assembly according to the invention 19 having. The corresponding controller module 19 assumes in this embodiment, the reading of the sensors 29 and driving the electric motor drives 16 of two other friction motor spindles 10 , The three illustrated friction motor spindles 10 preferably form a friction motor spindle system and are therefore arranged spatially very close to each other, so that the power cables for the electric motor drives 16 and the cables for the sensors 29 can be short accordingly. It is in the embodiment 3a only a friction motor spindle according to the invention 10 needed, in the other two friction motor spindles shown 10 can thus the controller module 19 eliminated, which leads to a cost advantage.

Im Ausführungsbeispiel der 3b sind drei erfindungsgemäße Friktions-Motorspindeln 10 dargestellt, die ein Friktions-Spindelsystem darstellen können. Jede Friktions-Motorspindel 10 ist an das Stromnetz 24 und das Datennetz 32 angeschlossen. Die Regelbaugruppe 19 jeder Friktions-Motorspindel 10 regelt oder steuert mit Hilfe der Sensorik 22 den elektromotorischen Antrieb 16. Die Synchronisation erfolgt über die Schnittstellenbaugruppe 28 durch das zentrale Datennetz 32 der Textilmaschine.In the embodiment of 3b are three friction motor spindles according to the invention 10 represented, which can represent a friction spindle system. Every friction motor spindle 10 is connected to the electricity grid 24 and the data network 32 connected. The control module 19 every friction motor spindle 10 regulates or controls with the help of the sensors 22 the electric motor drive 16 , The synchronization takes place via the interface module 28 through the central data network 32 the textile machine.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel in 3c sind drei erfindungsgemäße Friktions-Motorspindeln 10 dargestellt, wobei alle Friktions-Motorspindeln 10 über einen Anschluss an das Stromnetz 24, aber lediglich eine Friktions-Motorspindel 10 über einen Anschluss an das Datennetz 32 verfügt. Die anderen beiden dargestellten Reglerbaugruppen 19 der Friktions-Motorspindeln 10 sind über eine weitere elektronische Schnittstelle durch eine Datenverbindung 33 miteinander verbunden. Die Datenverbindung 33 wird dabei vorzugsweise zur Synchronisation der Friktions-Motorspindeln genutzt. In einer alternativen Ausführungsform führt die Regelung nur eine Reglerbaugruppe 19 der Friktions-Motorspindeln 10 aus, vorzugsweise die Friktions-Motorspindel 10 mit dem Anschluss an das Datennetz 32, und sendet die Steuerbefehle über die Datenverbindung 33, über die auch die Sensordaten der Sensorik 29 übertragen. Verschiedene Abstufungen zwischen diesen beiden Ausführungsformen sind möglich.In a further embodiment in 3c are three friction motor spindles according to the invention 10 shown, with all friction motor spindles 10 via a connection to the mains 24 but only a friction motor spindle 10 via a connection to the data network 32 features. The other two controller modules shown 19 the friction motor spindles 10 are via another electronic interface through a data connection 33 connected with each other. The data connection 33 is preferably used for the synchronization of the friction motor spindles. In an alternative embodiment, the control performs only one controller module 19 the friction motor spindles 10 out, preferably the friction motor spindle 10 with the connection to the data network 32 , and sends the control commands over the data connection 33 , about which also the sensor data of the sensor 29 transfer. Different gradations between these two embodiments are possible.

In den Ausführungsbeispielen der 3b und 3c ist es möglich baugleiche, erfindungsgemäße Friktions-Motorspindeln zu verwenden. Bei der Ausführungsform aus 3b ist einfacher zu realisieren, jede Friktions-Motorspindel 10 über das zentrale Steuerungssystem der Textilmaschine anzusteuern. Das Ausführungsbeispiel aus 3c ermöglicht eine weitere Verkürzung der benötigten Datenkabel, da der Weg zum nächsten Verteiler des Datennetzes 32 nur für eine Friktions-Motorspindel 10 gelegt werden muss. Die anderen beiden Friktions-Motorspindeln können über kurze Patchkabel angeschlossen werden.In the embodiments of the 3b and 3c it is possible to use identically constructed, friction motor spindles according to the invention. In the embodiment of 3b is easier to realize, any friction motor spindle 10 via the central control system of the textile machine. The embodiment of 3c allows a further shortening of the required data cable, as the way to the nearest distributor of the data network 32 only for one friction motor spindle 10 must be laid. The other two friction motor spindles can be connected via short patch cables.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Friktions-MotorspindelFriction motor spindle
1111: Spindelspindle
1212: TexturierscheibeTexturierscheibe
1313: Lagereinheitstorage unit
1414: Außenringouter ring
1515: Gehäusecasing
1616: elektromotorischer Antriebelectric motor drive
1717: Rotorrotor
1818: Statorstator
1919: Reglerbaugruppecontroller module
2020: elektrische und elektronische Bauelementeelectrical and electronic components
2121: Deckelcover
2222: DrehwinkelstellungsgeberAngular position encoder
2323: Steckerverbindungenplug connections
2424: Stromnetzpower grid
2525: SpannungswandlerDC converter
2626: interne Versorgungsspannunginternal supply voltage
2727: Mikrokontrollermicrocontroller
2828: SensorbetriebsgruppeSensor operation group
2929: Sensoriksensors
3030: Leistungselektronikpower electronics
3131: SchnittstellenbaugruppeInterface Unit
3232: Datennetzdata network
3333: DatenverbindungData Connection

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102005023928 A1 [0002]
EP 0828872 B1 [0002]

Claims

Friction motor spindle ( 10 ) with a spindle ( 11 ), and one for supporting the spindle ( 11 ) provided storage unit ( 13 ), as well as one for the direct drive of the spindle ( 11 ) provided electromotive drive ( 16 ), characterized in that a regulator assembly ( 19 ) for the operation of the electromotive drive ( 16 ) in the friction motor spindle ( 10 ) is integrated.

Friction motor spindle ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the regulator assembly ( 19 ) for a speed control or control of the electric motor drive ( 16 ) is provided.

Friction motor spindle ( 10 ) according to one of claims 1 or 2, characterized in that the regulator assembly ( 19 ) for operating at least one further friction motor spindle ( 10 ) is provided.

Friction motor spindle ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the regulator assembly ( 19 ) has at least one electronic interface.

Friction motor spindle ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the regulator assembly ( 19 ), the speed of the friction motor spindle ( 10 ) with the speed of at least one further friction motor spindle ( 10 ) to synchronize.

Friction motor spindle ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the regulator assembly ( 19 ) has at least one low-voltage regulator.

Friction motor spindle ( 10 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the regulator assembly ( 19 ) has at least one high voltage regulator.

Friction motor spindle ( 10 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the regulator assembly ( 19 ) at least one microcontroller ( 27 ) having.

Friction motor spindle ( 10 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that the friction motor spindle ( 10 ) an angular position transmitter ( 22 ), preferably a Hall sensor.

Method for operating a friction motor spindle system comprising at least two friction motor spindles ( 10 ) characterized in that a friction motor spindle ( 10 ) according to at least one of claims 1 to 9, at least one other friction motor spindle ( 10 ) controls or regulates.