DE102015014177A1

DE102015014177A1 - Textilmaschine mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Arbeitsstellen

Info

Publication number: DE102015014177A1
Application number: DE102015014177.5A
Authority: DE
Inventors: Gregor Boos; Ralf Hoffmann; Hans-Günter Wedershoven
Original assignee: Saurer Germany GmbH and Co KG
Current assignee: Saurer Spinning Solutions GmbH and Co KG
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2015-11-03
Publication date: 2017-05-04
Also published as: CN106655147A; JP2017101369A; IT201600107734A1; JP6956479B2

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Textilmaschine (1) mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Arbeitsstellen (2) umfassend mindestens einen elektrischen Verbraucher (3), insbesondere einen elektrischen Antrieb, an jeder Arbeitsstelle (2). Erfindungsgemäß umfasst die Textilmaschine mehrere Energieversorgungseinheiten (4) zur Versorgung der mindestens einen elektrischen Verbraucher (3) der Arbeitsstellen (2) mit elektrischer Energie. Jede der mehreren Energieversorgungseinheiten (4) ist dazu ausgebildet, unabhängig von den übrigen Energieversorgungseinheiten (4) zumindest einen Teil der Arbeitsstellen (2) mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Ausgänge (4.2) der elektrischen Energieversorgungseinheiten (4) sind parallel geschaltet, um die mindestens einen elektrischen Verbraucher (3) der Arbeitsstellen (2) gemeinsam mit elektrischer Energie zu versorgen. Es ist eine Kommunikationseinrichtung (5) vorhanden, die zur Kommunikation zwischen den Energieversorgungseinheiten (4) der Textilmaschine (1) ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Textilmaschine mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Arbeitsstellen, wobei jede Arbeitsstelle mindestens einen elektrischen Verbraucher, insbesondere einen elektrischen Antrieb, umfasst.
Die WO 2012/022441 A1 offenbart eine Textilmaschine, insbesondere eine Spulmaschine, mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Arbeitsstellen. An den Arbeitsstellen sind jeweils mehrere elektrische Verbraucher angeordnet. Die elektrischen Verbraucher sind insbesondere elektrische Antriebe, zum Beispiel für die Wickelwalze oder die Fadenchangierung. Zu den elektrischen Verbrauchern der Arbeitsstelle zählen aber auch die Arbeitsstellensteuerung und verschiedene Sensoren.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die elektrische Energieversorgung der Arbeitsstellen auf vorteilhafte Weise sicherzustellen.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Textilmaschine mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Arbeitsstellen vorgeschlagen. Die Textilmaschine umfasst mindestens einen elektrischen Verbraucher, insbesondere einen elektrischen Antrieb, an jeder Arbeitsstelle. Erfindungsgemäß umfasst die Textilmaschine mehrere Energieversorgungseinheiten zur Versorgung der mindestens einen elektrischen Verbraucher der Arbeitsstellen mit elektrischer Energie, wobei jede der mehreren Energieversorgungseinheiten dazu ausgebildet ist, unabhängig von den übrigen Energieversorgungseinheiten zumindest einen Teil der Arbeitsstellen mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei die Ausgänge der elektrischen Energieversorgungseinheiten parallel geschaltet sind, um die mindestens einen elektrischen Verbraucher der Arbeitsstellen gemeinsam mit elektrischer Energie zu versorgen.
Eine Energieversorgungseinheit wird eingesetzt, um die von einem Versorgungsnetz bereitgestellte Spannung oder den von einem Versorgungsnetz bereitgestellten Strom in Größe oder Frequenz anzupassen. In diesem Fall ist die Energieversorgungseinheit eingangsseitig an das Versorgungsnetz angeschlossen. Eine Energieversorgungseinheit kann auch die Spannung oder den Strom einer übergeordneten Energieversorgungseinheit in Größe und Frequenz anpassen. Die übergeordnete Energieversorgungseinheit kann bereits Teil der Textilmaschine sein; wohingegen das Versorgungsnetz an der jeweiligen Produktionsstätte zur Verfügung gestellt wird.
Die Arbeitsstellen der Textilmaschine sind allesamt gleich aufgebaut. Elektrische Verbraucher an den verschiedenen Arbeitsstellen können damit auch mit der gleichen Versorgungsspannung betrieben werden. Somit ist es denkbar, mindestens einen elektrischen Verbraucher an jeder Arbeitsstelle durch eine gemeinsame Energieversorgungseinheit mit elektrischer Energie zu versorgen. Nachteilig an einer solchen Lösung wären vor allem der Totalausfall der Textilmaschine und der damit verbundene hundertprozentige Produktionsverlust bei einem Defekt der Energieversorgungseinheit. Außerdem ist eine Energieversorgungseinheit für die Leistung eines bestimmten Verbrauchers an einer bestimmten Anzahl von Arbeitsstellen ausgelegt. Eine einfache Anpassung der Energieversorgung an Maschinenvarianten mit einer größeren Anzahl von Arbeitsstellen oder mit Verbrauchern höherer Leistung ist nicht möglich. Das heißt, Maschinenvarianten müssen entweder mit einer entsprechend überdimensionierten Energieversorgungseinheit ausgestattet werden oder jede Maschinenvariante wird mit einer anderen Energieversorgungseinheit ausgestattet.
Eine Alternative wäre die Verwendung mehrerer Energieversorgungseinheiten, die mit den mindestens einen elektrischen Verbrauchern einer begrenzten Anzahl von Arbeitsstellen elektrisch verbunden sind. Auch diese Ausführung hat verschiedene Nachteile.
Die Arbeitsstellen speichern während des Betriebes vor allem mechanische Energie. Diese kann beim Herunterfahren oder Abbremsen insbesondere mittels der elektrischen Antriebe der Arbeitsstelle wieder in elektrische Energie umgewandelt werden. Da jede Arbeitsstelle der Textilmaschine individuell produziert, kann die rückgespeiste Energie von elektrischen Verbrauchern anderer Arbeitsstellen aufgenommen werden.
Bei einer dezentralen Energieversorgung, bei der nur eine begrenzte Anzahl von Arbeitsstellen zur Energieversorgung elektrisch miteinander verbunden ist, sind die Möglichkeiten, die rückgespeiste Energie auf die übrigen Arbeitsstellen zu verteilen, begrenzt. Bei einer unterschiedlichen Auslastung der Arbeitsstellen werden auch die Energieversorgungseinheiten unterschiedlich belastet. Bei einem Ausfall einer Energieversorgungseinheit fallen nur die dieser Energieversorgungseinheit zugeordneten Arbeitsstellen aus. Die übrigen Arbeitsstellen können weiter produzieren. Aufgrund unterschiedlicher Auslastung der Arbeitsstellen kann es aber zu einem Produktionsausfall kommen, der über den Anteil der ausgefallenen Arbeitsstellen an der Gesamtzahl der Arbeitsstellen hinausgeht.
Abweichend von den beiden aufgezeigten Möglichkeiten weist die erfindungsgemäße Textilmaschine ein modulares Energieversorgungssystem mit mehreren Energieversorgungseinheiten auf, die ausgangsseitig parallel geschaltet sind. Damit kann eine optimale bedarfsgerechte Versorgung der elektrischen Verbraucher der Arbeitsstellen gewährleistet werden. Durch die Parallelschaltung der Energieversorgungseinheiten sind auch die an die Energieversorgungseinheiten angeschlossenen elektrischen Verbraucher parallel geschaltet. Das heißt, die von dem mindestens einen elektrischen Verbraucher der Arbeitsstelle rückgespeiste Energie kann auf die mindestens einen elektrischen Verbraucher der anderen Arbeitsstellen verteilt werden.
Eine Anpassung des erfindungsgemäßen Energieversorgungssystems an Maschinenvarianten ist ohne weiteres durch Hinzufügen oder Entfernen von Energieversorgungseinheiten möglich. Eine Überdimensionierung der Energieversorgung kann vermieden werden.
Die Auslegung der Energieversorgungseinheiten kann derart erfolgen, dass die Summe der Nennleistungen der Energieversorgungseinheiten der Energieaufnahme der Arbeitsstellen bei maximaler Auslastung entspricht.
Jede Energieversorgungseinheit ist dazu ausgebildet, unabhängig von den übrigen Energieversorgungseinheiten, zumindest einen Teil der Arbeitsstellen mit elektrischer Energie zu versorgen. Funktional sind die Energieversorgungseinheiten damit aufgrund ihrer Verschaltung in der Lage, alle Arbeitsstellen beziehungsweise die angeschlossenen Verbraucher der Arbeitsstellen mit elektrischer Energie zu versorgen. Die Begrenzung auf einen Teil der Arbeitsstellen ergibt sich gegebenenfalls durch die begrenzte Leistung einer einzelnen Energieversorgungseinheit.
Es ist möglich, dass jede Energieversorgungseinheit unabhängig von den anderen Energieversorgungseinheiten gesteuert wird. Zur Steuerung des Energieflusses kann die Energieversorgungseinheit beispielsweise die ausgangsseitige Spannung messen. Bei Absinken der Spannung muss die Energieversorgungseinheit entsprechend Energie nachliefern. Beim Ansteigen der Spannung wird die Energiezufuhr entsprechend gedrosselt.
Vorzugsweise ist jedoch eine Kommunikationseinrichtung vorhanden ist, die zur Kommunikation zwischen den Energieversorgungseinheiten der Textilmaschine ausgebildet ist.
Dadurch kann die Auslastung der Energieversorgungseinheiten optimiert werden. Die Kommunikation ermöglicht es, die Energieversorgungseinheiten so anzusteuern, dass die benötigte Leistung gleichmäßig von allen Energieversorgungseinheiten bereitgestellt wird. Dadurch wird die Lebensdauer der Energieversorgungeinheiten erhöht. Bei geringer Auslastung der Textilmaschine, wenn nur wenige Arbeitsstellen in Betrieb sind, können auch einzelne Energieversorgungseinheiten abgeschaltet werden.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Textilmaschine ist eine Steuereinrichtung zur Einstellung von Betriebsparameter der Arbeitsstellen vorhanden und die Kommunikationseinrichtung zur Kommunikation zwischen den Energieversorgungseinheiten ist auch zur Kommunikation zwischen den Energieversorgungseinheiten und der Steuereinrichtung der Textilmaschine ausgebildet. Die Kommunikation zwischen den Arbeitsstellen und den Energieversorgungseinheiten ermöglicht bei Bedarf die Anpassung der Leistungsaufnahme der elektrischen Verbraucher an die von den Energieversorgungseinrichtungen bereitgestellte Leistung. Vorteilhafterweise ist die Steuereinrichtung dazu ausgebildet, bei Ausfall einer Energieversorgungseinheit Betriebsparameter der Arbeitsstellen so einzustellen, dass die Leistungsaufnahme der mindestens einen elektrischen Verbraucher der Arbeitsstellen an die Nennleistung der verbleibenden Energieversorgungseinheiten angepasst wird.
Ein Betriebsparameter der Arbeitsstellen kann im einfachsten Fall ein Einschalt- beziehungsweise Ausschalt-Bit sein. Das heißt, über diesen Betriebsparameter können einzelne Arbeitsstellen bei Bedarf ausgeschaltet werden, um die Energieaufnahme der mindestens einen elektrischen Verbraucher der Arbeitsstellen zu reduzieren und damit an die Nennleistung der verbleibenden Energieversorgungseinheiten anzupassen. Aufgrund der Parallelschaltung der Energieversorgungseinrichtungen ist es möglich, frei zu wählen, welche Arbeitsstellen abgeschaltet werden und welche in Betrieb bleiben. Die Entscheidung kann in Abhängigkeit von dem jeweiligen Produktionszustand der Arbeitsstelle getroffen werden.
Werden elektrische Antriebe der Arbeitsstellen durch die mehreren Energieversorgungseinheiten versorgt, kann die Leistungsaufnahme durch eine Reduzierung der Drehzahl der elektrischen Antriebe reduziert und damit bei einem Ausfall einer Energieversorgungseinheit an die Nennleistung der verbleibenden Energieversorgungseinheiten angepasst werden. Ein Betriebsparameter, der die Drehzahl elektrischer Antriebe der Arbeitsstelle reduziert, ist die Produktionsgeschwindigkeit. Im Falle einer Spulmaschine entspricht die Produktionsgeschwindigkeit der Spulgeschwindigkeit. Durch die Reduzierung der Produktionsgeschwindigkeit wird die Leistungsaufnahme der Arbeitsstelle reduziert, ohne dass es zu einer Produktionsunterbrechung kommt.
Die Energieversorgungseinheiten können gemeinsam an einen zentralen Ort der Textilmaschine angeordnet sein. Ein solcher zentraler Ort kann beispielsweise ein Schaltschrank am Ende der Textilmaschine sein. Eine zentrale Anordnung garantiert eine gute Zugänglichkeit der Energieversorgungseinheiten. Das erleichtert die Fehlersuche und den Austausch bei einem Defekt einer Energieversorgungseinheit.
Die Energieversorgungseinheiten können auch über die Länge der Textilmaschine verteilt angeordnet sein. Diese Anordnung ist günstig im Hinblick auf eine Anpassung an Maschinenvarianten. Bei einer Vergrößerung der Anzahl der Arbeitsstellen kann leicht eine zusätzliche Energieversorgungseinheit angeordnet werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine erfindungsgemäße Textilmaschine;
2 eine alternative Ausführung einer erfindungsgemäßen Textilmaschine.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Textilmaschine 1. Die Textilmaschine 1 umfasst eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Arbeitsstellen 2. Die Arbeitsstelle 2 kann beispielsweise als Spulstelle in an sich bekannter Weise ausgebildet sein. Die 1 zeigt exemplarisch nur einen elektrischen Verbraucher 3 an jeder Arbeitsstelle 2. Der elektrische Verbraucher 3 ist vorzugsweise als elektrischer Antrieb ausgebildet. Natürlich können mehrere elektrische Verbraucher 3 in Form von elektrischen Antrieben, Sensoren oder anderen Steuerelementen vorhanden sein. Die Textilmaschine 1 verfügt über eine maschinenlange Gleichspannungsschiene 9. An die Gleichspannungsschiene 9 sind die elektrischen Verbraucher 3 und gegebenenfalls weitere nicht dargestellte elektrische Verbraucher der Arbeitsstellen 2 zur Versorgung mit elektrischer Energie angeschlossen.
Über die Länge der Textilmaschine 1 verteilt sind mehrere, im vorliegenden Ausführungsbespiel drei, Energieversorgungseinheiten 4 angeordnet. Die Energieversorgungseinheiten 4 sind in dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Gleichrichter mit nachgelagertem Gleichspannungszwischenkreis ausgebildet. Der Eingang 4.1 der Energieversorgungseinheiten 4 ist jeweils an ein Wechselspannungsnetz 8 angeschlossen. Der Ausgang 4.2 der Energieversorgungseinheiten 4 ist jeweils an die Gleichspannungsschiene 9 angeschlossen. Damit sind die Energieversorgungseinheiten 4 am Ausgang 4.2 parallel geschaltet und versorgen die elektrischen Verbraucher 3 der Arbeitsstellen 2 gemeinsam.
Die Textilmaschine weist eine zentrale Steuereinrichtung 6 auf, die über einen Datenbus 5 mit nicht dargestellten Arbeitsstellensteuerungen der Arbeitsstellen 2 verbunden ist.
Die Arbeitsstellensteuerungen ermöglichen den individuellen Betrieb der Arbeitsstellen 2. Über die zentrale Steuereinrichtung 6 können jeder Arbeitsstelle 2 verschiedene Betriebsparameter vorgegeben werden. Über den Datenbus 5 sind außerdem die Energieversorgungseinheiten 4 untereinander und mit der zentralen Steuereinrichtung 6 verbunden. Die Kommunikation über den Datenbus 5 ermöglicht die Verteilung der bereitstellten elektrischen Energie auf die einzelnen Energieversorgungseinheiten 4.
Bei einem Ausfall beziehungsweise Defekt einer Energieversorgungseinheit 4 können die elektrischen Verbraucher 3 der Arbeitsstellen 2 durch die verbleibenden Energieversorgungseinheiten 4 weiter mit elektrischer Energie versorgt werden. Die bereitgestellte elektrische Leistung wird lediglich durch die Nennleistung der Energieversorgungseinheiten 4 begrenzt. Um die Nennleistung der übrigen Energieversorgungseinheiten 4 bei einem Ausfall einer Energieversorgungseinheit 4 nicht zu überschreiten, können verschiedene Maßnahmen getroffen werden.
Über den Datenbus 5 kann eine Mitteilung über Ausfall an die Steuereinrichtung 6 ergehen. Die Steuereinrichtung 6 kann über die Betriebsparameter der Arbeitsstellen 2 die Energieaufnahme beeinflussen und damit nötigenfalls reduzieren. Es ist zum Beispiel möglich, einzelne Arbeitsstellen 2 abzuschalten oder die Produktionsgeschwindigkeit der Arbeitsstellen 2 zu reduzieren.
Der Ausfall einer Energieversorgungseinheit 4 kann dem Bediener angezeigt werden, damit er entsprechende Maßnahmen einleiten kann. Die Anzeige kann an einer Anzeigeeinheit der zentralen Steuereinheit 6 erfolgen.
Die 2 zeigt eine erfindungsgemäße Textilmaschine 1, die weitestgehend mit der Textilmaschine 1 der 1 übereinstimmt. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass die Energieversorgungseinheiten 4 nicht über die Textilmaschine 1 verteilt angeordnet sind, sondern am Ende der Textilmaschine in einem gemeinsamen Schaltschrank 7 untergebracht sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2012/022441 A1 [0002]

Claims

Textilmaschine (1) mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter Arbeitsstellen (2) umfassend mindestens einen elektrischen Verbraucher (3), insbesondere einen elektrischen Antrieb, an jeder Arbeitsstelle (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Textilmaschine mehrere Energieversorgungseinheiten (4) zur Versorgung der mindestens einen elektrischen Verbraucher (3) der Arbeitsstellen (2) mit elektrischer Energie umfasst, wobei jede der mehreren Energieversorgungseinheiten (4) dazu ausgebildet ist, unabhängig von den übrigen Energieversorgungseinheiten (4) zumindest einen Teil der Arbeitsstellen (2) mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei die Ausgänge (4.2) der elektrischen Energieversorgungseinheiten (4) parallel geschaltet sind, um die mindestens einen elektrischen Verbraucher (3) der Arbeitsstellen (2) gemeinsam mit elektrischer Energie zu versorgen.
Textilmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Kommunikationseinrichtung (5) vorhanden ist, die zur Kommunikation zwischen den Energieversorgungseinheiten (4) der Textilmaschine (1) ausgebildet ist.
Textilmaschine (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (6) zur Einstellung von Betriebsparametern der Arbeitsstellen (2) vorhanden ist und dass die Kommunikationseinrichtung (5) zur Kommunikation zwischen den Energieversorgungseinheiten (4) und der Steuereinrichtung (6) der Textilmaschine (1) ausgebildet ist.
Textilmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (6) dazu ausgebildet ist, bei Ausfall einer Energieversorgungseinheit (4) Betriebsparameter der Arbeitsstellen (2) so einzustellen, dass die Leistungsaufnahme der mindestens einen elektrischen Verbraucher (3) der Arbeitsstellen (2) an die Nennleistung der verbleibenden Energieversorgungseinheiten (4) angepasst wird.
Textilmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheiten (4) über die Länge der Textilmaschine verteilt angeordnet sind.
Textilmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Energieversorgungseinheiten (4) gemeinsam an einen zentralen Ort (7) der Textilmaschine (1) angeordnet sind.