DE102018112798A1

DE102018112798A1 - Verfahren zum Betreiben einer Textilmaschine sowie Textilmaschine

Info

Publication number: DE102018112798A1
Application number: DE102018112798.7A
Authority: DE
Inventors: Mario Maleck; Robin Wein
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 2018-05-29
Filing date: 2018-05-29
Publication date: 2019-12-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Textilmaschine, insbesondere einer Offenend- oder Luftspinnmaschine, wobei die Textilmaschine eine Vielzahl an zumindest teilweise einzelmotorisch angetriebenen Arbeitsstellen (1) umfasst, wobei einer Arbeitsstelle (1) zumindest ein Schrittmotor (18) zugeordnet ist. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass eine Lastgröße des Schrittmotors (18), insbesondere ein Lastwinkel, gemessen wird und der Schrittmotor (18) in Abhängigkeit von der Lastgröße betrieben wird. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Textilmaschine, insbesondere eine Offenend- oder Luftspinnmaschine, mit einer Vielzahl an zumindest teilweise einzelmotorisch angetriebenen Arbeitsstellen (1), wobei einer Arbeitsstelle (1) zumindest ein Schrittmotor (18) zugeordnet ist und die Arbeitsstelle (1) eine Einrichtung zur Messung einer Lastgröße des Schrittmotors (18), insbesondere eines Lastwinkels, sowie eine Steuerung (19) umfasst, die den Schrittmotor (18) gemäß der vorangegangenen Beschreibung betreibt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Textilmaschine, insbesondere einer Offenend- oder Luftspinnmaschine, wobei die Textilmaschine eine Vielzahl an zumindest teilweise einzelmotorisch angetriebenen Arbeitsstellen umfasst, wobei einer Arbeitsstelle zumindest ein Schrittmotor zugeordnet ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Textilmaschine, insbesondere eine Offenend- oder Luftspinnmaschine, mit einer Vielzahl an zumindest teilweise einzelmotorisch angetriebenen Arbeitsstellen, wobei einer Arbeitsstelle zumindest ein Schrittmotor zugeordnet ist.
Textilmaschinen, deren Arbeitsstellen zumindest teilweise einzelmotorisch von einem Schrittmotor angetrieben werden, sind schon seit Längerem aus dem Stand der Technik bekannt. So offenbart beispielsweise die EP 1 126 058 A2 eine Offenend-Spinnmaschine, bei der Spulen und/oder Abzugswalzen durch einen motorischen Einzelantrieb angetrieben sind, wobei dieser motorische Einzelantrieb vorzugsweise durch einen Schrittmotor gebildet ist. Die DE 100 62 096 A1 offenbart eine Spinnmaschine, bei der eine Speisewelle, eine Auflösewalze, ein Rotor, eine Abzugswalze und eine Spulwalze von einem Einzelantrieb angetrieben sind und die einen zusätzlichen Einzelantrieb jeweils für die Abzugswalze, die Spulwalze und/oder eine Paraffinierwalze aufweist. Mindestens einer der Einzelantriebe kann dabei als Schrittmotor ausgebildet sein.
Obwohl Schrittmotoren als Einzelantriebe in Spinnmaschinen schon seit Langem bekannt sind, sind weitere Verbesserungen stets wünschenswert.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, ein Verfahren zum Betreiben einer Textilmaschine sowie eine Textilmaschine vorzuschlagen, die als Schrittmotoren ausgebildete Einzelantriebe noch effizienter nutzen.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zum Betreiben einer Textilmaschine sowie eine Textilmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Vorgeschlagen wird ein Verfahren zum Betreiben einer Textilmaschine, wobei die Textilmaschine eine Vielzahl an zumindest teilweise einzelmotorisch angetriebenen Arbeitsstellen umfasst. Bei der Textilmaschine kann es sich dabei um eine beliebige Textilmaschine handeln, die eine Vielzahl an Arbeitsstellen aufweist, insbesondere aber um eine Offenend- oder Luftspinnmaschine. Die Arbeitsstellen weisen mindestens einen einzelmotorischen Antrieb auf, können aber auch komplett einzelmotorisch angetrieben sein. Einer Arbeitsstelle ist dabei zumindest ein Schrittmotor zugeordnet. Die nicht abschließende Liste von Elementen, die von Schrittmotoren angetrieben werden können umfasst: einen Spinnrotor, eine Auflösewalze, eine Changiereinrichtung und/oder eine Spule.
Erfindungsgemäß wird eine Lastgröße des Schrittmotors gemessen. Diese Lastgröße ist insbesondere ein Lastwinkel, kann aber auch eine davon abhängige Größe sein. Bei einem zweipoligen Schrittmotor ist der Lastwinkel definiert als der Winkel zwischen dem Rotor und dem von den Spulen erzeugten Magnetfeld. Bei einem n-poligen Schrittmotor ist der Lastwinkel das n/2 - fache des Winkels zwischen dem Rotor und dem von den Spulen erzeugten Magnetfeld. Der Schrittmotor wird dann in Abhängigkeit von der Lastgröße betrieben. Ohne die Kenntnis der Lastgröße müsste der Schrittmotor stets so betrieben werden, dass eine gewisse Sicherheitsreserve bei der vom Schrittmotor aufbringbaren Last vorgesehen ist, andernfalls droht beispielsweise der Verlust von Schritten des Schrittmotors. Ist die Lastgröße, insbesondere der Lastwinkel, des Schrittmotors hingegen bekannt, so lässt sich der Schrittmotor ohne diese Sicherheitsreserve oder mit verminderter Sicherheitsreserve betreiben. Dies macht den Betrieb des Schrittmotors effizienter.
Prinzipiell ist es möglich, zur Bestimmung der Lastgröße, insbesondere des Lastwinkels, einen Winkelsensor zu verwenden, der die exakte Position des Rotors bestimmt. Insbesondere bei Schrittmotoren mit einer hohen Anzahl an Polen würde hier aber ein sehr genauer und damit teurer Winkelsensor benötigt werden, um den Lastwinkel mit einer guten Auflösung zu bestimmen.
Vorteilhafterweise wird die Lastgröße daher aus am Schrittmotor gemessenen Spannungen und/oder Stromstärken bestimmt, insbesondere über eine Phasenverschiebung einer Motorspannung gegenüber einem Spulenstrom. Spannungen und Stromstärken können beispielsweise mit günstigen und kleinen Halbleiterbauelementen gemessen werden. Bei vielen Schrittmotoren ist eine solche Messung von Spannungen und/oder Stromstärken sogar schon integriert. Den Winkel des erzeugten Magnetfeldes erhält man beispielsweise über den Spulenstrom. Den Winkel des Rotors kann man zum Beispiel über die Motorspannung erhalten. Ein Teil der Motorspannung kommt nämlich von der durch die Drehung des Rotors induzierten Spannung, also der Gegen-EMK (elektromotorische Kraft), und gibt somit Aufschluss über den Winkel des Rotors. Über die Phasenverschiebung zwischen der Motorspannung und dem Spulenstrom lässt sich also der Winkel zwischen dem Rotor und dem Magnetfeld, und damit der Lastwinkel, berechnen. Dies ist dabei ohne zusätzliche mechanische Elemente, also weitgehend verschleißfrei, möglich.
Es ist von Vorteil, wenn zur Bestimmung der Lastgröße Schaltsignale einer Chopper-Steuerung des Schrittmotors verwendet werden. Diese Schaltsignale sind bei der Chopper-Steuerung sowieso schon bekannt. Um die Lastgrö-ße bzw. den Lastwinkel zu bestimmen ist also lediglich noch eine Auswertung der Schaltsignale der Chopper-Steuerung nötig.
Vorteilhafterweise wird, insbesondere bei einer konstanten oder nahezu konstanten Rotationsgeschwindigkeit des Schrittmotors, der Phasenstrom des Schrittmotors in Abhängigkeit von der Lastgröße gewählt. Wird beispielsweise eine Lastgröße gemessen, die einer kleinen Last des Schrittmotors und damit einem kleinen Lastwinkel entspricht, so bedeutet dies, dass der aktuelle Phasenstrom höher gewählt ist als es für den Betrieb des Schrittmotors notwendig wäre. In diesem Fall wird also der Phasenstrom reduziert. Bei reduziertem Phasenstrom wird wieder die Lastgröße des Schrittmotors gemessen. Entspricht die Lastgröße immer noch einer kleinen Last des Schrittmotors und damit einem kleinen Lastwinkel, so wird der Phasenstrom weiter reduziert. Dies wird so lange durchgeführt, bis der Phasenstrom derart gewählt ist, dass die Lastgröße des Schrittmotors einer großen Last und damit einem großen Lastwinkel entspricht. Umgekehrt kann die Lastgröße des Schrittmotors einer zu großen Last und damit einem zu großen Lastwinkel entsprechen. Dann wird der Phasenstrom so lange erhöht, bis die Lastgröße in einem vorgegebenen Bereich liegt. Der Phasenstrom wird also stets so klein gewählt, wie es für die aktuelle Belastung des Schrittmotors möglich ist. Dies ermöglicht einen besonders effizienten Betrieb des Schrittmotors, da der Verbrauch an elektrischer Energie mit sinkendem Phasenstrom sinkt.
Vorteilhaft ist es, wenn beim Beschleunigen des Schrittmotors, insbesondere bei gegebenem Phasenstrom, die Beschleunigung in Abhängigkeit der Lastgröße gewählt wird. Entspricht die Lastgröße einer kleinen Last und damit einem kleinen Lastwinkel des Schrittmotors, so ist eine schnellere Beschleunigung des Schrittmotors und damit des vom Schrittmotor angetriebenen Elements möglich. Die Beschleunigung wird also so lange erhöht, bis die Lastgröße des Schrittmotors einer großen Last und damit einem großen Lastwinkel entspricht. Umgekehrt kann die Lastgröße des Schrittmotors einer zu großen Last und damit einem zu großen Lastwinkel entsprechen. Dann wird die Beschleunigung so lange verringert, bis die Lastgröße in einem vorgegebenen Bereich liegt. Die Beschleunigung wird also stets so gewählt, dass sie die mögliche Belastung des Schrittmotors optimal ausnutzt. In der Regel kann daher bei gegebenem Phasenstrom eine höhere Beschleunigung gewählt werden als dies ohne Messung der Lastgröße möglich wäre. Durch die höhere Beschleunigung erreichen der Schrittmotor und damit das vom Schrittmotor angetriebene Element schneller die gewünschte Rotationsgeschwindigkeit bzw. Geschwindigkeit. Durch diese Zeitersparnis wird die Produktion der Arbeitsstelle erhöht und folglich die Arbeitsstelle effizienter betrieben.
Es ist von Vorteil, wenn der Phasenstrom und/oder die Beschleunigung derart gewählt wird, dass der Lastwinkel zwischen 75° und 90°, bevorzugt zwischen 82° und 89°, liegt. Die genannten Werte für den Lastwinkel sind so hoch, dass der Schrittmotor besonders effizient betrieben wird. Allerdings übersteigen die genannten Werte für den Lastwinkel auch nicht 90°, da bei Lastwinkeln über 90° mit einem Schrittverlust zu rechnen ist.
Vorteilhafterweise wird, wenn der Lastwinkel einen vorbestimmten Wert, insbesondere 90°, überschreitet, der Phasenstrom erhöht und/oder die Rotationsgeschwindigkeit vermindert. Da bei einem Überschreiten des Lastwinkels von 90° die Gefahr besteht, dass der Schrittmotor Schritte verliert, ist ein Lastwinkel von mehr als 90° üblicherweise zu vermeiden. Daher werden bei einem Überschreiten des Lastwinkels von 90° Maßnahmen ergriffen, die den Lastwinkel wieder unter 90° bringen. Eine solche Maßnahme ist das Erhöhen des Phasenstroms, wodurch der Lastwinkel sinkt. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch die Rotationsgeschwindigkeit des Schrittmotors vermindert werden, was in der Regel auch zu einem Sinken des Lastwinkels führt. Um eine gewisse Sicherheitsreserve zu gewährleisten, kann das Erhöhen des Phasenstroms und/oder das Vermindern der Rotationsgeschwindigkeit auch schon durchgeführt werden, wenn der Lastwinkel einen vorbestimmten Wert überschreitet, der etwas kleiner als 90° ist.
Wenn der Phasenstrom eine vorbestimmte Zeit lang einen Nennstrom des Schrittmotors überschreitet, ist es vorteilhaft, wenn der Phasenstrom reduziert und/oder ein Fehler gemeldet wird. Unter Nennstrom wird dabei der Phasenstrom des Schrittmotors verstanden, für den der Schrittmotor bei Dauerbetrieb ausgelegt ist. Üblicherweise kann der Phasenstrom des Schrittmotors den Nennstrom kurzfristig überschreiten, ohne dass der Schrittmotor dadurch Schaden nimmt. Ein längeres Überschreiten des Nennstroms kann dagegen zu Schäden am Schrittmotor führen. Um solche Schäden am Schrittmotor zu vermeiden, werden also bei längerem Überschreiten des Nennstroms Maßnahmen ergriffen, die zu einer Reduzierung des Phasenstroms führen. Wie groß die vorbestimmte Zeit ist, über die der Phasenstrom den Nennstrom nicht überschreiten sollte, hängt dabei vom jeweiligen Schrittmotor ab. Diese Zeit kann sich auch danach richten, wie stark der Phasenstrom den Nennstrom überschreitet. So ist beispielsweise ein Überschreiten des Nennstroms um 10% eine längere Zeit möglich als ein Überschreiten des Nennstroms um 50%. Als schnell wirkende Maßnahme kann der Phasenstrom des Schrittmotors reduziert werden. Dies wird, da sich die mechanische Belastung des Schrittmotors dadurch nicht ändert, in der Regel zu einem Schrittverlust führen. Als weitere Maßnahme um den Phasenstrom zu senken kann die Rotationsgeschwindigkeit des Schrittmotors vermindert werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann auch ein Fehler gemeldet werden, so dass ein Serviceaggregat der Textilmaschine oder eine Bedienperson die Umstände, die zur Überschreitung des Nennstroms führen, beseitigen, beziehungsweise, sollte dies nicht möglich sein, die betroffene Arbeitsstelle außer Betrieb nehmen kann.
Des Weiteren wird eine Textilmaschine, insbesondere eine Offenend- oder Luftspinnmaschine, mit einer Vielzahl an zumindest teilweise einzelmotorisch angetriebenen Arbeitsstellen vorgeschlagen. Selbstverständlich können die Arbeitsstellen auch komplett einzelmotorisch angetrieben werden. Dabei ist einer Arbeitsstelle zumindest ein Schrittmotor zugeordnet.
Erfindungsgemäß umfasst die Arbeitsstelle eine Einrichtung zur Messung einer Lastgröße des Schrittmotors, insbesondere eines Lastwinkels, sowie eine Steuerung, die den Schrittmotor gemäß der obigen Beschreibung betreibt. Es wird also eine Lastgröße des Schrittmotors, insbesondere ein Lastwinkel, und der Schrittmotor in Abhängigkeit von der Lastgröße betrieben. Dies ermöglicht einen besonders effizienten Betrieb des Schrittmotors.
Die Einrichtung zur Messung der Lastgröße des Schrittmotors kann dabei einen Winkelsensor umfassen, der die exakte Position des Rotors des Schrittmotors bestimmt. Dies führt allerdings zu einer sehr aufwendigen Messung der Lastgröße des Schrittmotors. Von Vorteil ist es daher, wenn die Einrichtung zur Messung der Lastgröße ein Strommessgerät und/oder ein Spannungsmessgerät umfasst, die bevorzugt einer Elektronik des Schrittmotors zugeordnet sind. Wie schon oben beschrieben lässt sich mit Hilfe von Strom- und Spannungsmessungen der Winkel zwischen dem Rotor und dem Magnetfeld, und damit der Lastwinkel, berechnen. Strommessgeräte bzw. Spannungsmessgeräte sind als Halbleiterbauelemente sehr klein und günstig ausführbar. Bei einer Vielzahl an handelsüblichen Schrittmotoren sind sie sogar schon in den Schrittmotor integriert. Der bauliche und technische Aufwand für die Strommessgeräte bzw. Spannungsmessgeräte ist also sehr gering.
Es ist vorteilhaft, wenn die Einrichtung zur Messung der Lastgröße, die Steuerung und/oder eine Chopper-Steuerung des Schrittmotors miteinander verbunden sind und/oder eine Einheit bilden. Die gemessene Lastgröße bzw. der gemessene Lastwinkel können, insbesondere wenn sich die Lastgröße bzw. der Lastwinkel verändern, eine Eingabe für die Steuerung des Schrittmotors sein. Sofern der Schrittmotor per Chopper-Steuerung gesteuert wird, wirkt die Steuerung des Schrittmotors direkt auf die Chopper-Steuerung. Die Daten der Chopper-Steuerung können ihrerseits aber wieder für die Messung der Lastgröße verwendet werden. Logisch gesehen gehören also die Einrichtung zur Messung der Lastgröße, die Steuerung und die Chopper-Steuerung zusammen. Insoweit ist es vorteilhaft, wenn sie miteinander verbunden sind, damit der Austausch von Daten und/oder Steuerbefehlen funktioniert. Vom Platzbedarf her ist dabei vorteilhaft, wenn zwei oder alle drei der genannten Elemente eine Einheit bilden. Es entfallen damit separate Gehäuse für die einzelnen Elemente und auch Verbindungsstecker, da dann innerhalb der Einheit feste Verbindungen eingerichtet werden können.
Vorteilhafterweise ist die Steuerung zur Festlegung eines Phasenstroms des Schrittmotors und/oder zur Festlegung einer Rotationsgeschwindigkeit des Schrittmotors ausgebildet. So lässt sich beispielsweise bei einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit der Phasenstrom so gering wählen, wie es ohne Schrittverlust möglich ist. Letzteres wird dabei über die Lastgröße sichergestellt. Ein kleiner Phasenstrom führt dabei zu einem geringeren Verbrauch an elektrischer Energie und damit zu einem effizienten Betrieb des Schrittmotors. Wenn der Schrittmotor beschleunigt werden soll, also die Rotationsgeschwindigkeit des Schrittmotors erhöht werden soll, kann dies bei einem gegebenen Phasenstrom mit einer Beschleunigung erfolgen, die so hoch ist, wie es ohne Schrittverlust möglich ist. Letzteres wird wiederum über die Lastgröße sichergestellt. Durch die hohe Beschleunigung erreicht der Schrittmotor schneller seine gewünschte Rotationsgeschwindigkeit und die Arbeitsstelle kann früher produktiv sein bzw. mit hoher Produktivität arbeiten. So wird also die Produktivität der Arbeitsstellen erhöht und damit die Textilmaschine effizienter betrieben.
Es ist von Vorteil, wenn ein Nennstrom des Schrittmotors 100% - 160%, bevorzugt 100% - 150%, des für den Schrittmotor in einem Normalbetrieb zu erwartenden Phasenstroms beträgt. Der Anteil des Nennstroms, der 100% überschreitet, ist dabei als Sicherheitsreserve zu verstehen. Bei herkömmlichen Elektromotoren wird üblicherweise eine Sicherheitsreserve eingeplant, die 20% deutlich übersteigt. Je höher diese Sicherheitsreserve ist, desto größer ist aber auch der entsprechende Motor. Dies führt zu einem erhöhten Platzbedarf, zu einem schwereren und trägeren Motor und zu einem erhöhten Stromverbrauch. Schrittmotoren sind hingegen darauf ausgelegt, dass der Phasenstrom kurzfristig den Nennstrom überschreitet. Dabei wird der Phasenstrom vorteilhafterweise in Abhängigkeit von der Lastgröße geregelt.
Ein kleinerer Motor, der darüber hinaus auch weniger Energie verbraucht, macht also die gesamte Textilmaschine effizienter.
Von Vorteil ist es, wenn der Schrittmotor zum Antreiben einer Speisevorrichtung, mit deren Hilfe das Faserband dem Rotor zugeführt wird, eine Abzugseinrichtung, mit deren Hilfe das Garn aus der Spinneinheit (z. B. einem Rotor oder einer Luftspinndüse) abgezogen wird, einer Changiereinrichtung und/oder einer Spule ausgebildet ist. Bei den genannten Einrichtungen ist es vorteilhaft, wenn der Schrittmotor in Abhängigkeit von der Lastgröße betrieben wird und insbesondere die Rotationsgeschwindigkeit und/oder der Phasenstrom in Abhängigkeit von der Lastgröße gewählt werden. Auch bei anderen Einrichtungen kann es aber möglich und sinnvoll sein, zum Antrieb der Einrichtung einen erfindungsgemäßen Schrittmotor zu verwenden, die obige Liste ist also nicht abschließend.
Die Vorrichtung ist gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet, wobei die genannten Merkmale einzeln oder in beliebiger Kombination vorhanden sein können.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:

1 eine schematische Seitenansicht einer Arbeitsstelle.

1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Arbeitsstelle 1 einer Textilmaschine. Die Textilmaschine kann eine Vielzahl an Arbeitsstellen 1 umfassen, um eine Produktivität der Textilmaschine entsprechend der Anzahl der Arbeitsstellen 1 zu erhöhen. Die Arbeitsstelle 1 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als eine Spinnstelle einer Rotorspinnmaschine ausgebildet. Die Erfindung ist aber prinzipiell auf jede beliebige Textilmaschine anwendbar, insbesondere auf andere Offenend-Spinnmaschinen, Luftspinnmaschinen oder beispielsweise Spulmaschinen.
Die Arbeitsstelle 1 stellt aus einem Faserband 2 einen Faden 3 her. Der Faden 3 durchläuft in einer Lieferrichtung LR die Arbeitsstelle 1 und wird schließlich auf eine Spule 4 aufgewickelt.
Zunächst wird das Faserband 2 von einer Speisevorrichtung 20 einer Auflösewalze 5 einer Auflöseeinheit 6 zugeführt und von der Auflösewalze 5 in seine einzelnen Fasern 7 aufgelöst. Die einzelnen Fasern 7 werden zu einem Spinnrotor 8 geführt, der aus den einzelnen Fasern 7 den Faden 3 herstellt. Der Spinnrotor 8 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in einer Spinnbox 9 angeordnet, die von einem Spinnboxdeckel 10 verschlossen ist. Der Spinnboxdeckel 10 kann dabei von einem Spinnboxöffner 11 geöffnet werden, so dass Zugriff auf die Spinnbox 9 entsteht. Der durch den Spinnrotor 8 gebildete Faden 3 wird mit Hilfe eines Abzugswalzenpaares 12 vom Spinnrotor 8 aus der Spinnbox 9 abgezogen, wobei der Faden 3 noch eine erste Changiereinrichtung 13 passieren kann, die den Faden 3 changiert. In Lieferrichtung LR dem Abzugswalzenpaar 12 nachgeordnet, weist die Arbeitsstelle 1 eine Umlenkeinheit 14 auf, die den Faden 3 zu einer zweiten Changiereinrichtung 15 umlenkt. Diese zweite Changiereinrichtung 15 changiert den Faden 3 seitlich zur Lieferrichtung LR so, dass er in der gewünschten Weise, insbesondere in Kreuzwicklung, auf der Spule 4 aufgewickelt wird.
Zwischen dem Abzugswalzenpaar 12 und der Umlenkeinheit 14 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Fadenwächter 16 angeordnet, mit dessen Hilfe eine Anwesenheit des Fadens 3 überwacht werden kann. Außerdem ist eine schwenkbare Saugdüse 17 vorgesehen, die ein auf die Spule 4 aufgelaufenes Fadenende - beispielsweise nach einem Fadenbruch - finden und ansaugen kann.
Des Weiteren weist die Arbeitsstelle 1 eine Vielzahl an einzelmotorischen Antrieben in Form von Schrittmotoren 18a - 18h auf. Die einzelnen Schrittmotoren 18a - 18h werden hier exemplarisch gezeigt. Es ist auch möglich, dass statt einiger dieser Schrittmotoren 18a - 18h zentrale Antriebe vorgesehen sind. Für die Erfindung ist es wesentlich, dass zumindest ein Antrieb als Schrittmotor 18a - 18h ausgebildet ist. Darüber hinaus kann die Arbeitsstelle 1 auch noch weitere Schrittmotoren aufweisen, beispielsweise zum Antreiben von hier nicht gezeigten Einrichtungen wie einer Garnübergabeeinrichtung, einer Absaugdüsenausrichtungseinrichtung, eines Multiventils und/oder einer Fadenverlegeeinrichtung. Die Schrittmotoren 18a - 18h des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind der Auflösewalze 5 (Schrittmotor 18a), dem Spinnrotor 8 (18b), dem Spinnboxöffner 11 (18c), der ersten Changiereinrichtung 13 (18d), dem Abzugswalzenpaar 12 (18e), der zweiten Changiereinrichtung 15 (18f), der Saugdüse 17 (18g) bzw. der Spule 4 (18h) zugeordnet. Die genannten Einrichtungen können somit einzeln, unabhängig voneinander und unabhängig von den entsprechenden Einrichtungen anderer Arbeitsstellen 1 mit Hilfe der zugeordneten Schrittmotoren 18a - 18h angetrieben werden.
Außerdem weist die Arbeitsstelle 1 eine Steuerung 19 auf, die mittels einer hier nicht gezeigten Verbindung mit zumindest einem der Schrittmotoren 18a - 18h verbunden ist, um diesen zu steuern und um dadurch den Herstellungsprozess des Fadens 3 auszuführen.
Erfindungsgemäß wird eine Lastgröße von zumindest einem der Schrittmotoren 18a - 18h gemessen. Insbesondere handelt es sich bei der Lastgröße um einen Lastwinkel. Die Schrittmotoren 18a - 18h werden dann in Abhängigkeit von dieser Lastgröße betrieben. Einige typische Anwendungsbeispiele für diese Erfindung werden im Folgenden beschrieben.
Häufig werden die Schrittmotoren 18a (für die Auflösewalze 5), 18b (für den Spinnrotor 8), 18e (für das Abzugswalzenpaar 12) und 18h (für die Spule 4) im Normalbetrieb der Textilmaschine mit einer konstanten oder nahezu konstanten Rotationsgeschwindigkeit betrieben. Je nachdem, wie die erste und/oder zweite Changiereinrichtung 13 bzw. 15 ausgebildet sind, ist dies auch für die Schrittmotoren 18d bzw. 18f der Fall.
Üblicherweise werden herkömmliche Motoren mit einer relativ großen Sicherheitsreserve ausgelegt. Bei der Auflösewalze 5 dient diese beispielsweise dazu, eine Verdickung im Faserband 2 problemlos aufzulösen, ohne dass der Schrittmotor dabei Schaden nimmt oder die Auflösung dieser Verdickung erst gar nicht schafft. Bei Schrittmotoren reicht hingegen eine kleine Sicherheitsreserve von 0% - 60 %, bevorzugt 0% bis 50%, bezogen auf den Phasenstrom im Vergleich zum Nennstrom des Schrittmotors. Diese kleine Sicherheitsreserve wird dadurch ermöglicht, dass Schrittmotoren für kurze Zeit mit einem Phasenstrom betrieben werden können, der über dem Nennstrom liegt, ohne Schaden zu nehmen. Eine gewisse Sicherheitsreserve ist also sozusagen schon in den Schrittmotor eingebaut.
Beim Betrieb mit einer konstanten Rotationsgeschwindigkeit wird der Phasenstrom der Schrittmotoren 18a, 18b, 18e, 18h und gegebenenfalls 18d und 18f so gewählt, dass der Lastwinkel dieser Schrittmotoren 18 zwischen 75° und 90°, bevorzugt zwischen 82° und 89°, liegt. Ein niedrigerer Phasenstrom würde zu einem noch höheren Lastwinkel führen. Da bei einem Lastwinkel ab 90° der Verlust von Schritten des Schrittmotors 18 droht, ist dies ungünstig. Ein höherer Phasenstrom wiederum würde zu einem noch kleineren Lastwinkel führen. Da allerdings der Energieverbrauch des Schrittmotors 18 mit dem Phasenstrom steigt, ist der Betrieb des Schrittmotors 18 mit einem höheren Phasenstrom ineffizient. Ein Phasenstrom, der einem Lastwinkel in den oben genannten Intervallen entspricht, ist also sowohl effizient als auch sicher in Hinblick auf Schrittverluste des Schrittmotors 18.
Auch bei der Beschleunigung eines Schrittmotors 18 ist es vorteilhaft, ihn in Abhängigkeit von der Lastgröße zu betreiben. Dabei kann es sich beispielsweise um die Beschleunigung der Schrittmotoren 18a, 18b, 18e, 18h und gegebenenfalls 18d und 18f nach einem Produktionsstopp der Arbeitsstelle 1 handeln. Die Schrittmotoren 18 werden dabei auf ihre konstante Rotationsgeschwindigkeit beschleunigt. Damit die Arbeitsstelle 1 möglichst schnell wieder ihren Normalbetrieb aufnehmen kann, sollte diese Beschleunigung möglichst schnell erfolgen. Dabei wird vorzugsweise der Phasenstrom vorgegeben, beispielsweise wird der Phasenstrom gleich dem Nennstrom des Schrittmotors 18 gesetzt. Bei diesem gegebenen Phasenstrom wird dann der Schrittmotor 18 so beschleunigt, dass der Lastwinkel zwischen 75° und 90°, bevorzugt zwischen 82° und 89°, liegt. Eine noch schnellere Beschleunigung würde zu einem Lastwinkel von 90° oder mehr führen, bei dem Schrittverluste der Schrittmotors 18 drohen. Eine langsamere Beschleunigung hingegen würde dazu führen, dass die Arbeitsstelle 1 ihren Normalbetrieb erst verzögert aufnehmen kann. Wird die Beschleunigung also so gewählt, dass der Lastwinkel in den oben genannten Intervallen bleibt, ist ein effizienter Betrieb der Arbeitsstelle 1 ohne Schrittverluste des Schrittmotors 18 gegeben.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Arbeitsstelle
2: Faserband
3: Faden
4: Spule
5: Auflösewalze
6: Auflöseeinheit
7: Fasern
8: Spinnrotor
9: Spinnbox
10: Spinnboxdeckel
11: Spinnboxöffner
12: Abzugswalzenpaar
13: Erste Changiereinrichtung
14: Umlenkeinheit
15: Zweite Changiereinrichtung
16: Fadenwächter
17: Saugdüse
18: Schrittmotor
19: Steuerung
20: Speisevorrichtung
LR: Lieferrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1126058 A2 [0002]
DE 10062096 A1 [0002]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Textilmaschine, insbesondere einer Offenend- oder Luftspinnmaschine, wobei die Textilmaschine eine Vielzahl an zumindest teilweise einzelmotorisch angetriebenen Arbeitsstellen (1) umfasst, wobei einer Arbeitsstelle (1) zumindest ein Schrittmotor (18) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lastgröße des Schrittmotors (18), insbesondere ein Lastwinkel, gemessen wird und der Schrittmotor (18) in Abhängigkeit von der Lastgröße betrieben wird.
Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Lastgröße aus am Schrittmotor (18) gemessenen Spannungen und/oder Stromstärken bestimmt wird, insbesondere über eine Phasenverschiebung einer Motorspannung gegenüber einem Spulenstrom.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Lastgröße Schaltsignale einer Chopper-Steuerung des Schrittmotors (18) verwendet werden.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, insbesondere bei einer konstanten oder nahezu konstanten Rotationsgeschwindigkeit des Schrittmotors (18), der Phasenstrom des Schrittmotors (18) in Abhängigkeit von der Lastgröße gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Beschleunigen des Schrittmotors (18), insbesondere bei gegebenem Phasenstrom, die Beschleunigung in Abhängigkeit der Lastgröße gewählt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Phasenstrom und/oder die Beschleunigung derart gewählt wird, dass der Lastwinkel zwischen 75° und 90°, bevorzugt zwischen 82° und 89°, liegt.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Lastwinkel einen vorbestimmten Wert, insbesondere 90°, überschreitet, der Phasenstrom erhöht und/oder die Rotationsgeschwindigkeit vermindert wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Phasenstrom eine vorbestimmte Zeit lang einen Nennstrom des Schrittmotors (18) überschreitet, der Phasenstrom reduziert, die Rotationsgeschwindigkeit vermindert und/oder ein Fehler gemeldet wird.
Textilmaschine, insbesondere Offenend- oder Luftspinnmaschine, mit einer Vielzahl an zumindest teilweise einzelmotorisch angetriebenen Arbeitsstellen (1), wobei einer Arbeitsstelle (1) zumindest ein Schrittmotor (18) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsstelle (1) eine Einrichtung zur Messung einer Lastgröße des Schrittmotors (18), insbesondere eines Lastwinkels, sowie eine Steuerung (19) umfasst, die den Schrittmotor (18) gemäß einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche betreibt.
Textilmaschine nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Messung der Lastgröße ein Strommessgerät und/oder ein Spannungsmessgerät umfasst, die bevorzugt einer Elektronik des Schrittmotors (18) zugeordnet sind.
Textilmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Messung der Lastgröße, die Steuerung (19) und/oder eine Chopper-Steuerung des Schrittmotors (18) miteinander verbunden sind und/oder eine Einheit bilden.
Textilmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (19) zur Festlegung eines Phasenstroms des Schrittmotors (18) und/oder einer Rotationsgeschwindigkeit des Schrittmotors (18) ausgebildet ist.
Textilmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Nennstrom des Schrittmotors (18) 100% - 160%, bevorzugt 100% - 150%, des für den Schrittmotor (18) in einem Normalbetrieb zu erwartenden Phasenstroms beträgt.
Textilmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schrittmotor (18) zum Antreiben einer Speisevorrichtung (20), einer Abzugseinrichtung, vorzugsweise eines Abzugswalzenpaars (12), einer Changiereinrichtung (13; 15) und/oder einer Spule (4) ausgebildet ist.