EP1429988B1 - Fadenliefergerät - Google Patents

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Publication number
EP1429988B1
EP1429988B1 EP02777186A EP02777186A EP1429988B1 EP 1429988 B1 EP1429988 B1 EP 1429988B1 EP 02777186 A EP02777186 A EP 02777186A EP 02777186 A EP02777186 A EP 02777186A EP 1429988 B1 EP1429988 B1 EP 1429988B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
feeding device
rotor
winding element
yarn feeding
rotary position
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP02777186A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1429988A1 (de
Inventor
Mikael Alatalo
Lars Helge Gottfrid Tholander
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Iropa AG
Original Assignee
Iropa AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Iropa AG filed Critical Iropa AG
Publication of EP1429988A1 publication Critical patent/EP1429988A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1429988B1 publication Critical patent/EP1429988B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
    • D04B15/00—Details of, or auxiliary devices incorporated in, weft knitting machines, restricted to machines of this kind
    • D04B15/38—Devices for supplying, feeding, or guiding threads to needles
    • D04B15/48—Thread-feeding devices
    • D04B15/482—Thread-feeding devices comprising a rotatable or stationary intermediate storage drum from which the thread is axially and intermittently pulled off; Devices which can be switched between positive feed and intermittent feed
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D47/00—Looms in which bulk supply of weft does not pass through shed, e.g. shuttleless looms, gripper shuttle looms, dummy shuttle looms
    • D03D47/34—Handling the weft between bulk storage and weft-inserting means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D47/00—Looms in which bulk supply of weft does not pass through shed, e.g. shuttleless looms, gripper shuttle looms, dummy shuttle looms
    • D03D47/34—Handling the weft between bulk storage and weft-inserting means
    • D03D47/36—Measuring and cutting the weft
    • D03D47/361—Drum-type weft feeding devices

Definitions

  • the invention relates to a yarn feeding device according to the preamble of patent claim 1 and the use of a synchronous electric motor for controlling a yarn feeding device according to claim 15.
  • a pilot control device which uses the signal of a position sensor provided in the yarn feeding device to drive the electric motor slowly after switching off the electric motor by the speed control device, until the winding element has a predetermined rotational position relative to the housing reached.
  • the control effort is significant.
  • a housing-fixed detector which can be acted upon by an encoder rotatable with the winding element to adjust the winding element when switching off the electric motor via the speed control device with a slow rotational speed to a predetermined position relative to the housing.
  • This position of the winding element for example, be convenient to simplify the threading of the thread in the yarn feeding device.
  • US 4 814 677 discloses in general form a field orientation control system for a permanent magnet motor with sinusoidal stator sub-loading.
  • the information about the instantaneous rotational position of the rotor is derived from measured stator voltages and currents, without additional position sensors.
  • the determined rotor relative rotational positions are used for speed and Drehmornerns horrung the permanent magnet motor.
  • the brushless DC (BLDC) motor known from EP 1052 766 A2 is used as the drive source for the winding element of a yarn feeding device.
  • the motor is sensor-free.
  • a control system is provided which determines the commutation switching points for the stator in six spaced apart by 60 ° angular positions without position sensor by calculating. Namely, the zero crossover puzzles of the backward electromotive force induced in the stator windings by the rotation of the rotor magnets are determined. Between the six switching points distributed to a full turn is the position of the rotor unknown.
  • the reverse electromotive force also acts after a trapezoidal course of this motor drive control principle does not allow sufficiently precise position control and monitoring of the winding element, because only certain rotational positions of the rotor can be determined.
  • the invention has for its object to provide a yarn feeding device of the type mentioned, in which a precise position control and / or monitoring of the winding element on structurally and control technology simple way is possible to selectively used for a secondary function of the yarn feeding device, predetermined rotational position of the winding element to be able to adjust precisely reproducibly.
  • this object can be particularly conveniently and easily solved by an electric synchronous motor, in particular a permanent magnet motor, is used in the control of the yarn feeding device, which operates with permanent (continuous) Statorvektorsteurung and sinusoidal Statorbeetzschlagung to the position control and / or -monitoring of the winding element in relation to the housing of the yarn feeding device to set and for this purpose the information about the respective rotational position of the rotor, as used for the permanent (continuous) Statorvektor horrung anyway, use.
  • an electric synchronous motor in particular a permanent magnet motor
  • the microprocessor-equipped speed control device permanently determines (continuously) the relative rotational position of the vector of the rotor that corresponds to the current rotational position of the rotor, to permanently (continuously) rotate the stator vector generated by the sinusoidal loading of the stator part the desired speed and / or the desired torque are largely infinitely variable.
  • the information about the instantaneous rotational position of the rotor or rotor vector is used to set the winding element in the at least one predetermined relative position in the housing via the fixed association between the rotor, the shaft and the winding element.
  • This relative position is required, for example, to be able to thread the thread through an automatic threading device without further checking the winding element rotational position, or to adjust the winding element in a position in which the threading process is easily possible by hand.
  • the information followed in the permanent vector control of the rotor rotation may be used to measure the wound thread length.
  • the capacity of the microprocessor is readily sufficient for this additional function. There are no complex, additional control circuits needed, and no costly sensor devices.
  • the motor is a permanent magnet motor, which is inexpensive and efficient and takes up little space.
  • reluctance motors or even s.g. "Switched Reluctance (SR) Motors".
  • SR Switchched Reluctance
  • BLDC motor Batteryless DC motor
  • the permanent magnets in the rotor are designed (eg shaped), magnetized and / or configured (placed) such that the rearwardly acting electromotive force , which the rotor induces in the stator winding, has a sinusoidal course.
  • the respective rotor rotational position can be precisely calculated, which is favorable for the permanent (continuous) vector control, and as a byproduct is also very useful for the position control and / or monitoring of the winding element relative to the housing.
  • a computing circuit is included which calculates the relative rotor rotational position from the induced backward electromotive force.
  • the electromotive force can be measured very precisely in its course and extent.
  • At least one rotational position sensor provided and connected to thequesvurnchtung.
  • the signal of this sensor can be used to build a holding torque via the motor control and hold the winding element relative to the housing despite an externally acting torque at the predetermined rotational position to easily find the rotational position of the winding element or the rotor when restarting the engine again can.
  • stator part is arranged in a predetermined rotational position in the housing. In this way, any desired relative position of the winding element, such as programmed, can already be determined with respect to the housing during assembly of the yarn feeding device, without having to make further programming below.
  • the rotational travel of the winding element can also be measured without additional equipment parts, at least between the beginning and the end of a drive period, for example in order to be able to measure the wound yarn length accurately.
  • the thread length can also be measured between selectable times or selectable different relative rotational positions of the rotor in the same way, by evaluating the information about the current rotor rotation angle for this additional function.
  • a predetermined relative rotational position of the winding element with respect to the housing may be a full Fadeneinfädelposition in which an outlet of the winding element is aligned with a housing-fixed threading of the yarn feeding device.
  • the onboard pneumatic threading device can then thread a new thread without further operator intervention.
  • the predetermined and via the vector control set rotational position of the winding element relative to the housing be a half-threading, in which an outlet of the winding element is outside covering housing parts, so that for gripping the thread, eg for knotting with thread material present on the storage surface, no Disability exists, or the winding element does not need to be manually rotated in a useful position for this Hilf diventation position.
  • an electronic Fadeninmessvomchtung be fed to determine, for example, precise information on the thread consumption
  • a position sensor for the winding element is present, for example, to report or confirm at least one position, then this position sensor can be used to produce in alignment with the Creschwindtechniks tenuvorides an alignment holding torque by means of the motor, the winding element in the set rotational position holds, even if external forces seek to twist the winding element.
  • the motor control can thus automatically adapt to the size of the acting, external force and keep the winding element motionless.
  • the position sensor along the circumference of the winding element distributed permanent magnets and at least one housing-mounted sensing element, which responds to the passage of the permanent magnet.
  • a digitally operating Hall element is provided which generates a digital signal during the passage of each permanent magnet.
  • an analog Hall sensor which responds in each case to a pair of adjacent permanent magnets and in this way very precisely monitors a range of rotation of the winding element.
  • a yarn feeding device F according to FIGS. 1 and 2 is, for example, a scouring yarn feeding device for a weaving machine (not shown).
  • the invention is also applicable to a yarn feeding apparatus for a knitting machine (not shown), which has, for example, as a winding element, a rotatable yarn storage drum.
  • the yarn feeding device in FIGS. 1 and 2 has a housing 1 with a housing extension 2 containing additional components.
  • a hollow shaft 3 is rotatably mounted in Drehlagem 4, which holds a storage drum D stationary at its free end below the housing arm 2. So that the storage drum D does not rotate with the shaft 3, permanent magnets 12 are arranged in the housing, which cooperate magnetically with accommodated in the storage drum D, not shown permanent magnet.
  • a rotor R On the shaft, a rotor R is arranged, which cooperates with a stationarily arranged in the housing stator S.
  • the stator part S is fixed by a positioning aid 13 (FIG. 2) in a predetermined rotational position.
  • an electronic engine control unit CU is housed with a microprocessor MP, which is connected to a yarn sensor device 8 signal-transmitting and the speed, torque and standstill phases of the electric motor M, for example, depending on the size of the thread turns on the Speichtrommel D formed thread supply controls.
  • a Fadeneinfädelrange 9 is provided in the housing extension 2, which cooperates with a not shown, on-board, pneumatic threading device to thread a new thread entirely through the yarn feeding device.
  • a discharge opening 7 is also placed for the thread.
  • a winding element W is attached to an outlet 6, wherein the relative rotational position of the outlet 6 with respect to the rotor R is structurally fixed.
  • the winding element W which may be formed as a funnel-shaped disc 10 and includes a winding tube ending in the outlet 6, not shown, permament magnets 11 may be provided which are distributed over the circumference and which are provided with a sensing element H, e.g. a digital or an analog Hall sensor, cooperate.
  • the electric motor M is a synchronous electric motor, preferably a permanent magnet motor (sg PM motor).
  • FIG. 2 shows the geometrical distribution of permanent magnets PM in the rotor R and an apparent representation of the stator part S (without stator windings arranged therein).
  • a permanent vector control of the motor M is performed, i. it is determined without sensors continuously the rotational position of the rotor vector and the stator vector continuously rotated by appropriate current application so that the desired speed and an optimal development of the torque result.
  • the impingement of the stator windings takes place with sinusoidal form.
  • the permanent magnets PM in the rotor R are formed (shaped), magnetized and / or configured (placed), further, from the rotation of the rotor R relative to the stator portion S, the function-induced backward electromotive force is induced in the stator windings with a sinusoidal waveform , On the basis of the sinusoidal curve of the induced electromotive force, the rotational position of the rotor vector is continuously determined and, accordingly, the stator vector is rotated by acting on the stator part.
  • the information about the instantaneous rotational position of the rotor vector or of the rotor in relation to the stator winding or the stator part S and the housing is also used for position control and / or monitoring of the winding element W.
  • a predetermined rotational position X1 of the winding element W is a so-called full-Einfadelposition relative to the housing 1, in which the outlet 6 of the winding element W is exactly aligned with the housing 2 in the structurally integrated Einfädelsirecke 9.
  • this predetermined rotational position X1 the yarn blown through the shaft 3 out of the outlet 6 is guided along the threading path 9 and finally brought into the outlet opening 7 without having to intervene manually.
  • a further vox-determined rotational position X2 for the outlet 6 of the winding element W is shown, which is so predetermined that the outlet 6 is stopped, for example, offset by 90 ° relative to the housing extension 2, ie by none obstructing the direct access Housing components is covered.
  • thread detectors Determine a thread break, in which there is still thread material on the storage surface of the storage drum D is stopped via the vector control of the electric motor M, the winding element in the rotational position X2, so that the then activated pneumatic threading the thread to be gripped by the operator in easily accessible position of the Housing presents.
  • the speed control device CU is informed at which, for example, the two predetermined position X1, X2 at a certain operating condition, the winding element W is set.
  • the rotational position sensor 11, H need not be used for this task. However, it may assist, for example, to prevent the winding winder W from turning in the respective position X1 or X2, in which case the speed control device CU builds up a holding torque in one or the other direction in order to deform the winding element under the influence of external forces (yarn tension or the like) .) to keep stationary. Furthermore, the rotational position sensor 1,1, H can be used to accurately determine the rotational position of the rotor R and thus the winding element W as soon as possible when recording again.
  • a Fadeninmessvorrichtuzung be associated with the speed control device CU: be to measure the length of the wound yarn over the rotation Y of the winding element W.
  • the respective predetermined rotational position X1, X2 can be freely selected and adjusted. That is, the rotational positions X1, X2 or other, required for other purposes rotational positions of the winding element W, neither by the geometries between the stator S and the rotor R nor by the geometric arrangement of the position sensor 11, H must be determined by force, but so adjustable or are programmable, as it is the auxiliary functions of the yarn feeding device, for example, for threading, best meet.
  • the predetermined position X2 can also be subsequently changed by programming accordingly, if a plurality of yarn feeding devices are arranged closely adjacent to a weaving machine and should cover the respective access, for example, to the position X2 in FIG. Then, the position X2 can be moved to another location at which despite the restriction by the multiple yarn feeding devices cheaper access for the operator is possible.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Fadenliefergerät gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und die Verwendung eines elektrischen Synchron-Motors zur Steuerung eines Fadenliefergeräts gemäss Anspruch 15.
  • Bei dem aus EP 0 580 267 A1 bekannten Fadenliefergerät ist eine Vorsteuervarrichtung vorgesehen, die das Signal eines in der Fadenliefervorrichtung vorgesehenen Positionssensors nutzt, um nach Abschalten des Elektromotors durch die Geschwindigkeitssteuervorrichtung den Elektromotor langsam so lange anzutreiben, bis das Wickelelement eine vorbestimmte Drehposition relativ zum Gehäuse erreicht. Der Steuerungsaufwand ist erheblich.
  • Bei dem aus EP 0 327 973 A1 bekannten Fadenliefergerät ist ein gehäusefester Detektor vorgesehen, der durch einen mit dein Wickelelement mitdrehbaren Geber beaufschlagbar ist, um das Wickelelement beim Abschalten des Elektromotors über die Geschwindigkeitssteuervorrichtung mit langsamer Drehgeschwindigkeit bis in eine vorbestimmte Position relativ zum Gehäuse einzustellen. Diese Position des Wickelelements kann beispielsweise zweckmässig sein, um das Einfädeln des Fadens in das Fadenliefergerät zu vereinfachen.
  • Die US 4 814 677 offenbart in allgemeiner Form ein Feldorientations-Steuersystem für einen Permanentmagnetmotor mit sinusförmiger Statorteilbeaufschlagung. Die Information über die momentane Drehposition des Rotors wird abgeleitet von gemessenen Statorspannungen und -strömen, und zwar ohne zusätliche positionssensoren. Die ermittelten Rotor-Relativdrehpositionen werden benutzt zur Geschwindigkeits- und Drehmornernssteuerung des Permanentmagnetmotors.
  • Der aus EP 1052 766 A2 bekannte s.g. Brushless DC (BLDC) Motor wird als Antriebsquelle für das Wickelelement eines Fadenliefergeräts eingesetzt. Der Motor ist sensorfrei ausgebildet. Zum Steuern des Drehmoments und/oder der Geschwindigkeit des Motors ist ein Steuersystem vorgesehen, das die Kommutations-Umschaltpunkte für den Statorteil in sechs um jeweils 60° beabstandeten Winkellagen ohne Positionssensor durch Berechnen bestimmt. Und zwar werden die Null-Kreuzungspuzkte der rückwärts wirkenden elektromotorischen Kraft bestimmt, die in den Statorwindungen durch die Rotation der Rotormagneten induziert wird. Zwischen den sechs auf eine volle Umdrehung verteilten Umschaltpunkten ist die Position des Rotors unbekannt. Die rückwärts wirkende elektromotorische Kraft wirkt im übrigen nach einem trapezförmigen Verlauf Dieses Motorantriebssteuerungsprinzip gestattet keine ausreichend präzise Positionssteuerung und -überwachung des Wickelelementes, weil nur bestimmte Drehpositionen des Rotors ermittelt werden.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fadenliefergerät der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine präzise Positionssteuerung und/oder -überwachung des Wickelelements auf baulich und steuerungstechnisch einfache Weise möglich ist, um wahlweise eine für eine Nebenfunktion des Fadenliefergeräts gebrauchte, vorbestimmte Drehposition des Wickelelements präzise reproduzierbar einstellen zu können.
  • Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Ferner lässt sich diese Aufgabe besonders zweckmässig und einfach lösen, indem ein elektrischer Synchron-Motor, insbesonders ein Permanentmagnetmotor, bei der Steuerung des Fadenliefergeräts eingesetzt wird, der mit permanenter (kontinuierlicher) Statorvektor-Steurung und sinusförmiger Statorbeaufschlagung arbeitet, um die Positionssteuerung und/oder -überwachung des Wickelelementes in Relation zum Gehäuse des Fadenliefergerätes einzustellen und hierfür die Information über die jeweilige Drehposition des Rotors, wie für die permanente (kontinuierliche) Statorvektorsteuerung ohnedies benötigt, einzusetzen.
  • Die mit dem Mikroprozessor ausgestattete Geschwindigkeitssteuervorrichtung ermittelt permanent (kontinuierlich) die relative Drehposition des Vektors des Rotors, die mit der momentanen Drehposition des Rotors korrespondiert, und zwar, um den durch die sinusförmige Beaufschlagung des Statorteils erzeugten Statorvektor permanent (kontinuierlich) so zu rotieren, dass sich die gewünschte Geschwindigkeit und/oder das gewünschte Drehmoment weitestgehend stufenlos ergeben. Die Information über die momentane Drehposition des Rotors bzw. Rotorvektors wird benutzt, um über die feste Zuordnung zwischen dem Rotor,der Welle und dem Wickelelement das Wickelelement in die zumindest eine vorbestimmte Relativposition im Gehäuse einzustellen. Diese Relativposition wird beispielsweise benötigt, um den Faden durch eine automatische Einfädelvorrichtung ohne weitere Überprüfung der Wickelelementdrehposition einfädeln zu können, oder das Wickelelement in einer Position einzustellen, in der von Hand der Einfädelvorgang problemlos möglich ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Information, mit der bei der permanenten Vektorsteuerung der Rotordrehung gefolgt wird, zum Messen der aufgewickelten Fadenlänge benutzt werden. Die Kapazität des Mikroprozessors reicht für diese zusätzliche Funktion ohne weiteres aus. Es werden keine aufwendigen, zusätzlichen Steuerkreise benötigt, und auch keine kostenintensiven Sensoreinrichtungen.
  • Zweckmässigerweise ist der Motor ein Permanentmagnetmotor, der kostengünstig und effizient ist und wenig Bauraum beansprucht.
  • Grundsätzlich liegen aber auch andere Typen von Synchron-Motoren im Rahmen dieses Erfindungsgedankes, wie z. B. sogenannte Reluktanz-Motoren, oder sogar s.g. "Switched Reluctance- (SR-) Motoren". Auch ein s.g. BLDC- Motor (Brushless DC- Motor) wäre mit der erfindungsgemässen Geschwindigkeitssteuervorrichtung im Prinzip kooperierbar.
  • Um der Bewegung des Rotors permanent (kontinuierlich) und präzise folgen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Permanentmagnete im Rotor so ausgebildet (z. B. geformt), magnetisiert und/oder konfiguriert (platziert) sind, dass die rückwärts wirkende elektromotorische Kraft, die der Rotor in der Statorwicklung induziert, einen sinusförmigen Verlauf hat. Anhand des sinusförmigen Verlaufes lässt sich nämlich die jeweilige Rotordrehposition präzise berechnen, was für die permanente (kontinuierliche) Vektorsteuerung günstig ist, und als Neben produkt auch für die Positionssteuerung und/oder -überwachung des Wickelelements relativ zum Gehäuse sehr zweckmässig ist.
  • Zweckmässigerweise ist in der Geschwindigkeitssteuervorrichtung, vorzugsweise in einem Mikroprozessor, ein Rechenkreis enthalten, der die relative Rotordrehposition anhand der induzierten, rückwärts gerichteten elektromotorischen Kraft berechnet. Die elektromotorische Kraft lässt sich in ihrem Verlauf und Ausmass sehr präzise messen.
  • Zusätzlich kann, falls zeekmässig; wenigstens ein Drehpositionssensor vorgesehen und an die Geschwindigkeitssteuervornchtung angeschlossen sein. Das Signal dieses Sensors kann benutzt werden, um über die Motorsteuerung ein Haltedrehmoment aufzubauen und das Wickelelement trotz einer extern wirkenden Drehkraft an der vorbestimmten Drehposition relativ zum Gehäuse festzuhalten, um die Drehposition des Wickelelements bzw. des Rotors beim neuerlichen Anlaufen des Motors wieder leicht auffinden zu können.
  • Zweckmässig sind innerhalb einer 360° -Drehung des Wickelelements mehrere relative Drehpositionen für das Wickelelement programmiert und wahlweise durch entsprechend gesteuertes Anhalten des Motors einstellbar. Dies bedeutet, dass je nach der vorzunehmenden Hufsfunktion am Fadenliefergerät das Wickelelement in der gerade passenden Drehposition stillgesetzt wird, wobei diese relative Drehposition vollständig frei wählbar ist.
  • Günstig ist es, wenn der Statorteil in einer vorbestunmten Drehposition im Gehäuse angeordnet ist. Auf diese Weise kann bereits bei der Montage des Fadenliefergeräts jede gewünschte Relativposition des Wickelelementes, wie beispielsweise programmiert, in Bezug auf das Gehäuse festgelegt werden, ohne nachfolgend weitere Programmierungen vornehmen zu müssen.
  • Über die bei der Vektorsteuerung permanent ermittelte relative Drehposition des Rotors kann ohne zusätzliche Ausstattungsteile auch der Drehweg des Wickelelements zumindest zwischen dem Beginn und dem Ende einer Antriebsperiode gemessen werden, beispielsweise um die aufgewickelte Fadenlänge präzise messen zu können.
  • Alternativ kann die Fadenlänge auch zwischen wählbaren Zeitpunkten bzw. wählbaren unterschiedlichen relativen Drehpositionen des Rotors auf die gleiche Weise gemessen werden, indem die Information über den momentanen Rotordrehwinkel für diese Zusatzfunktion ausgewertet wird.
  • Eine vorbestimmte relative Drehposition des Wickelelementes in Bezug auf das Gehäuse kann eine Voll-Fadeneinfädelposition sein, in der ein Auslass des Wickelelements auf eine gehäusefeste Einfädelstrecke des Fadenliefergeräts ausgerichtet ist. Die bordeigene, pneumatische Einfädelvorrichtung kann dann einen neuen Faden ohne weitere Einflussnahme des Bedieners einfädeln.
  • Alternativ kann die vorbestimmte und über die Vektorsteuerung eingestellte Drehposition des Wickelelements relativ zum Gehäuse eine Halb-Einfädelposition sein, in der ein Auslass des Wickelelements ausserhalb abdeckender Gehäuseteile steht, so dass zum Ergreifen des Fadens, z.B. zum Verknoten mit auf der Speicherfläche vorliegenden Fadenmaterial, keine Behinderung vorliegt, bzw. das Wickelelement nicht von Hand in eine für diese Hilfsfünktion brauchbare Position gedreht zu werden braucht.
  • Mit den Informationen über die Rotordrehpositionen bei der Vektorsteuerung kann eine elektronische Fadenlängenmessvomchtung gespeist werden, um beispielsweise präzise Informationen zum Fadenverbrauch zu ermitteln,
  • Ist zusätzlich im Fadenliefergerät ein Positionssensor für das Wickelelement vorhanden, beispielsweise um wenigstens eine Position zu melden oder zu bestätigen, dann kann dieser Positionssensor genutzt werden, um im Zusaminenspiel mit der Creschwindigkeitssteuervorrichtung ein Ausricht-Haltedrehmoment mittels des Motors zu erzeugen, das das Wickelelement in der eingestellten Drehposition hält, selbst wenn externe Kräfte das Wickelelement zu verdrehen suchen. Die Motorsteuerung kann sich so selbsttätig an die Grösse der einwirkenden, externen Kraft anpassen und das Wickelelement bewegungslos halten.
  • Zweckmässig weist der Positionssensor entlang des Umfangs des Wickelelements verteilte Permanentmagnete und wenigstens ein gehäusefestes Abtastelement auf, das auf die Passage der Permanentmagneten anspricht. Vorzugsweise ist entweder ein digital arbeitendes Hallelement vorgesehen, das beim Durchgang jedes Permanentmagneten ein digitales Signal erzeugt. Besonders zweckmässig ist jedoch ein analog arbeitender Hallsensor, der jeweils auf ein Paar benachbarter Permanentmagneten anspricht und auf diese Weise sehr präzise einen Drehbereich des Wickelelement überwacht.
  • Anhand der Zeichnung wird eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    einen Längsschnitt durch ein Fadenlieiergerät mit einem Synchron-Elektromotor von Permanentmagnet-Typ als Antriebsquelle für ein Wickelelement, und
    Fig. 2
    einen Querschnitt des Fadenliefergeräts.
  • Ein Fadenliefergerät F gemäss Fig. 1 und 2 ist beispielsweise ein Scbussfädenliefergerät für eine Webmaschine (nicht gezeigt). Die Erfindung ist jedoch auch für ein Fadenliefergerät für eine Strickmaschine (nicht gezeigt) anwendbar, das beispielsweise als Wickelelement eine drehbare Fadenspeichertrommel aufweist.
  • Das Fadenliefergerät in Fig. 1 und 2 weist ein Gehäuse 1 mit einem Zusatzkomponenten enthaltenden Gehäuseausleger 2 auf. Im Gehäuse 1 ist eine hohl ausgebildete Welle 3 in Drehlagem 4 drehbar gelagert, die an ihrem freien Ende unterhalb des Gehäuseauslegers 2 eine Speichertrommel D stationär hält. Damit sich die Speichertrommel D nicht mit der Welle 3 mitdreht, sind im Gehäuse Permanentmagneten 12 angeordnet, die mit in der Speichertrommel D untergebrachten, nicht gezeigten Permanentmagneten magnetisch zusammenwirken.
  • Auf der Welle ist ein Rotor R angeordnet, der mit einem im Gehäuse stationär angeordneten Statorteil S zusammenwirkt. Der Statorteil S wird durch eine Positionierhilfe 13 (Fig. 2) in einer vorbestimmten Drehposition fixiert.
  • Beispielsweise im Gehäuseausieger 2 ist eine elektronische Motorsteuervorrichtung CU mit einem Mikroprozessor MP untergebracht, die mit einer Fadensensoreinrichtung 8. signal-übertragend verbunden ist und die Geschwindigkeit, das Drehmoment und die Stillstandsphasen des Elektromotors M beispielsweise in Abhängigkeit von der Grasse des durch Fadenwindungen auf der Speichtrommel D gebildeten Fadenvorrats steuert. Ferner ist im Gehäuseausleger 2 eine Fadeneinfädelstrecke 9 vorgesehen, die mit einer nicht dargestellten, bordeigenen, pneumatischen Einfädelvorrichtung zusammenwirkt, um einen neuen Faden zur Gänze durch das Fadenliefergerät zu fädeln. Am Gehäuseausleger 2 ist ferner eine Abzugsöffnung 7 für den Faden platziert.
  • Auf der Welle 3 ist ein Wickelelement W mit einem Auslass 6 befestigt, wobei die relative Drehposition des Auslasses 6 bezüglich des Rotors R baulich festgelegt ist. Am Wickelelement W, das als trichterförmige Scheibe 10 ausgebildet sein kann und ein mit dem Auslass 6 endendes, nicht gezeigtes Wickelrohr enthält, können über den Umfang verteilt Permamentmagneten 11 vorgesehen sein, die mit einem im Gehäuseausleger 2 stationär angeordneten Abtastelement H, z.B. einem digitalen oder einem analogen Hallsensor, zusammenwirken.
  • Der Elektromotor M ist ein elektrischer Synchron-Motor, vorzugsweise ein Permanentmagnetmotor (s.g. PM-Motor). Fig. 2 zeigt die geometrische Verteilung von Permanentmagneten PM im Rotor R und eine scheinatische Darstellung des Statorteils S (ohne darin angeordnete Statorwicklungen).
  • Mit der Geschwindigkeitssteuervorrichtung CU und dem Mikroprozessor MP wird eine permanente Vektorsteuerung des Motors M durchgeführt, d.h. es wird ohne Sensoren kontinuierlich die Drehposition des Rotorvektors ermittelt und der Statorvektor durch entsprechende Strombeaufschlagung kontinuierlich so rotiert, dass sich die gewünschte Geschwindigkeit und eine optimale Entwicklung des Drehmoments ergeben. Dabei erfolgt die Beaufschlagung der Statorwicklungen mit Sinusform. Die Permanentmagnete PM im Rotor R sind so ausgebildet (geformt), magnetisiert und/oder konfiguriert (platziert), dass ferner aus der Rotation des Rotors R relativ zum Statorteil S die funktionsbedingte, rückwärts gerichtete elektromotorisiche Kraft in den Statorwicklungen mit einem sinusförmigen Verlauf induziert wird. Anhand des sinusförmigen Verlaufes der induzierten elektromotorischen Kraft wird fortwährend die Drehposition des Rotorvektors ermittelt und wird dementsprechend der Statorvektor durch Beaufschlagung des Statorteils rotiert. Die Information über die momentane Drehposition des Rotorvektors bzw. des Rotors in Relation zur Statorwicklung bzw, dem Statorteil S und dem Gehäuse wird ferner zur Positionssteuerung und/oder - überwachung des Wickelelements W benutzt.
  • Gemäss Fig. 2 ist eine vorbestimmte Drehposition X1 des Wickelelements W eine sogenannte Voll-Einfadelposition relativ zum Gehäuse 1, in der der Auslass 6 des Wickelelements W exakt mit der im Gehäuseauslager 2 baulich integrierten Einfädelsirecke 9 ausgerichtet ist. In dieser vorbestimmten Drehposition X1 wird der durch die Welle 3 bis aus dem Auslass 6 geblasene Faden entlang der Einfadelstrecke 9 geführt und schliesslich bis in die Auslassöffnung 7 gebracht, ohne dass manuell eingegriffen zu werden braucht. Voraussetzung ist jedoch, dass das Wickelelement bei Anhalten des Elektromotors M genau in der vorbestimmten Drehposition X1 anhält. Zum Einstellen dieser Drehposition X1 wird nun die permanent (kontinuierlich) vorhandene Information zur Drehposition des Rotors R relativ zum Statorteil S bzw. zum Gehäuse benutzt, um beispielsweise im Fall eines Fadenbruches, festgestellt durch nicht dargestellte Detektoren, über die Antriebssteuerung CU das Wickelelement genau an der vorbestimmten Drehposition X1 anzuhalten,
  • Ferner ist in Fig. 2 eine weitere vox-bestimmte Drehposition X2 fur den Auslass 6 des Wickelelements W gezeigt, die so vorbestimmt ist, dass der Auslass 6 beispielsweise um 90° gegenüber dem Gehäuseausleger 2 versetzt angehalten wird, d.h. von keinen den direkten Zugriff behindernden Gehäusekomponenten abgedeckt wird. Falls nicht dargestellte Fadendetektoren einen Fadenbruch feststellen, bei dem noch Fadenmaterial auf der Speicherfläche der Speichertrommel D vorliegt, wird über die Vektorsteuerung des Elektromotors M das Wickelelement in der Drehposition X2 angehalten, so dass die daraufhin aktivierte pneumatische Einfädelvorrichtung den Faden zum Ergreifen durch den Bediener an gut zugänglicher Position des Gehäuses darbietet. Durch entsprechende Zuordnung der von den Fadendetektoreri erzeugten Signale wird die Geschwindigkeitssteuervorrichtung CU informiert, an welcher der beispielsweise zwei vorbestimmten Position X1, X2 bei einer bestimmten Betriebskondition das Wickelelement W einzustellen ist.
  • Der Drehpositionssensor 11, H braucht für diese Aufgabe nicht eingesetzt zu werden. Er kann allerdings assistieren, beispielsweise um ein Verdrehen des Wickeleleznezlts W in der jeweiligen Position X1 oder X2 zu verhindern, indem dann die Geschwindigkeitssteuervorrichtung CU ein Haltedrehmoment in der einen oder anderen Richtung aufbaut, um das Wickelelement unter dem Einfluss externer Kräfte (Fadenspannung od. dgl.) ortsfest zu halten. Ferner kann der Drehpositionssensor 1,1, H benutzt werden, um die Drehposition des Rotors R und damit das Wickelelement W bei neuerlicher Betriebsaufnahme möglichst rasch genau zu ermitteln.
  • Ferner kann eine Fadenlängenmessvorrichtuzung mit der Geschwindigkeitssteuervorrichtung CU verknüpft: sein, um die Länge des aufgewickelten Fadens über den Drehweg Y des Wickelelements W zu messen.
  • Da der Bewegung des Rotors im Motorbetrieb permanent gefolgt wird und die entsprechenden Positionsinformationen also kontinuierlich vorliegen, lässt sich die jeweilige vorbestimmte Drehposition X1, X2 frei wählen und einstellen. D.h., dass die Drehpositionen X1, X2 oder weitere, für andere Zwecke benötigte Drehpositionen des Wickelelementes W, weder durch die Geometrien zwischen dem Statorteil S und dem Rotor R noch durch die geometrische Anordnung des Positionssensors 11, H zwangsweise festgelegt werden müssen, sondern so einstellbar bzw. programmierbar sind, wie es den Hilfsfunktionen des Fadenliefergeräts, beispielsweise zum Einfädeln, am besten gerecht wird. So kann beispielsweise die vorbestimmte Position X2 auch nachträglich durch entsprechendens Programmieren geändert werden, falls an einer Webmaschine mehrere Fadenliefergeräte eng benachbart angeordnet sind und den jeweiligen Zugriff beispielsweise zu der Position X2 in Fig. 2 abdecken sollten. Dann lässt sich die Position X2 an eine andere Stelle verlegen, an der trotz der Beschränkung durch die mehreren Fadenliefergeräte günstiger Zugriff für den Bediener möglich ist.

Claims (15)

  1. Fadenliefergerät (F) für Web- oder Strickmaschinen, mit einem Gehäuse (1), in dem eine ein Wickelelement (W) aufweisende Welle (3) drehbar gelagert ist, einer Speicherfläche für Fadenwindungen, Sensoreinrichtungen (8) zumindest zum Abtasten der Fadenwindungen, einem aus einem Statorteil (S) und einem mit der Welle (3) verbundenen Rotor (R) eines Elektromotors (M) zum Drehantreiben des Wickelelements (W), und einer elektronischen Geschwindigkeitssteuervorrichtung (CU) des Elektromotors (M), die mit den Sensoreinrichtungen (8) in signalübernagender Verbindung ist, und mit einer Positionssteuerung und -überwachung zumindest zum Einstellen des Wickelelements (W) durch den Elektromotor in wenigstens eine relativ zum Gehäuse (1) vorbestimmte Drehposition (X1, X2), dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (M) ein Synchron-Motor mit einer Geschwindigkeitssteuervorrichtung (CU) mit wenigstens einem Mikroprozessor (MP) ausgeführt zu einer permanenten oder kontinuierlichen Vektorsteuerung des Motors mit sinusförmiger Statorbeaufschlagung ausgebildet ist, und dass die wenigstens eine vorbestimmte Drehposition (X1, X2) des Wickelelements (W) mittels der in der Geschwindigkeitssteuervorrichtung (CU) zur Rotation des Statorvektors permanent oder kontinuierlich, ermittelte Information der relativen Rotordrehposition einstellbar ist.
  2. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (M) ein Permanentmagnet- (PM-) Motor mit im Rotor (R) nach einer vorbestimmten Geometrie verteilten Permanentmagneten (PM) ist.
  3. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (M) durch die Ausbildung (z. B. die Form), Magnetisierung und/oder Konfiguration oder Platzierung der Permanentmagnete (PM) im Rotor (R) mit einem sinusförmigen Verlauf der von der Rotorbewegung im Statorteil (S) induzierten, aunlckwirkenden elektromotorischen Kraft ausgebildet ist.
  4. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (M) sensorfrei ausgebildet ist, und dass in der Geschwindigkeitssteuervorrichtung (CU) ein Rechenkreis zum permanenten oder kontinuierlichen Berechnen der relativen Rotordrehposition anhand indirekter Messungen der induzierten elektromotorischen Kraft vorgesehen ist.
  5. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Drehpositionssensor (H, 11) im Fadenliefergerät vorgesehen und and die Geschwindigkeitssteuervoxrichtung (CU) angeschlossen ist.
  6. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer 360° - Drehung des Wickelelements (W) mehrere relative Drehpositionen (X1, X2) für das Wickelelement (W) programmiert und wahlweise durch gesteuertes Anhalten des Elektromotors (M) einstellbar sind.
  7. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die zur Vektorsteuerung permanent oder kontinuierlich ermittelte relative Drehposition des Rotors (R) der eine aufgewickelte Fadenlänge repräsentierende Drehweg (Y) des Wickelelements (W) zumindest zwischen dem Beginn und dem Ende einer Antriebsperiode messbar ist.
  8. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorteil (S) des Elektromotors (M) in einer vorbestimmten Drehposition relativ zum Gehäuse (1) angeordnet ist.
  9. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die zur Vektorsteuerung permanent oder kontinuierlich, ermittelte relative Drehposition des Rotors (R) der eine aufgewickelte Fadenlänge repräsentierende Drehweg des Wickelelements (W) zwischen wählbaren Zeitpunkten bzw. wählbaren unterschiedlichen relativen Drehpositionen des Rotors (R) messbar ist.
  10. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die zur Vektorsteuerung permanent oder kontinuierlich ermittelte relative Drehposition des Rotors (R) der Rotor an einer relativen Rotordrehposition anhaltbar ist, in der ein Auslass (6) des Wickelelements (W) auf eine gehäusefeste Einfädelstrecke (9) des Fadenliefergeräts ausgerichtet ist.
  11. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die zur Vektorsteuerung permanent oder kontinuierlich ermittelte relative Drehposition des Rotors (R) der Rotor an einer Rotordrehposition anhaltbar ist, in der ein Auslass (6) des Wickelelements (W) relativ zum Gehäuse (1) in einer Halb-Einfädelposition (X2) einstellbar ist, in der ein Auslass (6) des Wickelelements ausserhalb einen manuellen Zugriff zum Auslass (6) behindernder Gehäuseteile (2) positioniert ist.
  12. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vektorsteuerung bei in der vorbestimmten Drehposition (X1, X2) eingestelltem Wickelelement (W) ein Aufricht-Haltedrehmoment erzeugbar ist, vorzugsweise bei gleichzeitiger Berücksichtigung eines Signals vom Drehpositionssensor (H, 11) zur Bestätigung der eingestellten Wickelelement-Sollposition (X1, X2).
  13. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die zur Vektorsteuerung permanent oder kontinuierlich ermittelte relative Drehposition des Rotors (R) eine elektronische Fadenlängenmessvorrichtung speisbar ist, mit der die aufgewickelte Fadenlänge ermittelbar ist.
  14. Fadenliefergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpositionssensor entlang des Umfang des Wickelelements (W) verteilte Permanentmagneten (11) und wenigstens ein gehäusefestes Abtastelement (H) aufweist, vorzugsweise einen auf die Passage jedes Permanentmagneten digital ansprechenden oder einen auf die relative Drehposition je eines Permanent-Paares ansprechenden, analogen Hallsensor.
  15. Verwendung eines synchron-Elektromotor, insbesonders eines Permanentmagnetmotors, mit permanenter oder kontinuierlicher Statorvektorsteuerung und sinusförmiger Statorbeaufschlagung, zur Steuerung eines Fadenliefergeräts (F) bei der Positionssteuerung eines Wickelelements (W) in Relation zum Gehäuse (1) des Fadenliefergeräts, um das Wickelelement (W) nach einer Antriebsperiode in wenigstens einer einer Neben- oder Hilfsfunktion des Fadenliefergeräts (F), wie einer Einfädelfunktion, zugeordnete Drehposition (X1, X2) einzustellen.
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