EP1430171A2 - Friktionsfalschdrallvorrichtung und verfahren zum betreiben einer friktionsfalschdrallvorrichtung - Google Patents

Friktionsfalschdrallvorrichtung und verfahren zum betreiben einer friktionsfalschdrallvorrichtung

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Publication number
EP1430171A2
EP1430171A2 EP02800101A EP02800101A EP1430171A2 EP 1430171 A2 EP1430171 A2 EP 1430171A2 EP 02800101 A EP02800101 A EP 02800101A EP 02800101 A EP02800101 A EP 02800101A EP 1430171 A2 EP1430171 A2 EP 1430171A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
speed
false twist
friction
signal
friction false
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.)
Withdrawn
Application number
EP02800101A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Reinhard Lieber
Michael Klug
Thomas Wortmann
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.)
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Original Assignee
Saurer GmbH and Co KG
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Filing date
Publication date
Application filed by Saurer GmbH and Co KG filed Critical Saurer GmbH and Co KG
Publication of EP1430171A2 publication Critical patent/EP1430171A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H1/00—Spinning or twisting machines in which the product is wound-up continuously
    • D01H1/14—Details
    • D01H1/20—Driving or stopping arrangements
    • D01H1/24—Driving or stopping arrangements for twisting or spinning arrangements, e.g. spindles
    • D01H1/244—Driving or stopping arrangements for twisting or spinning arrangements, e.g. spindles each spindle driven by an electric motor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H1/00—Spinning or twisting machines in which the product is wound-up continuously
    • D01H1/11—Spinning by false-twisting
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G1/00—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics
    • D02G1/02—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics by twisting, fixing the twist and backtwisting, i.e. by imparting false twist
    • D02G1/04—Devices for imparting false twist
    • D02G1/06—Spindles
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G1/00—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics
    • D02G1/02—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics by twisting, fixing the twist and backtwisting, i.e. by imparting false twist
    • D02G1/04—Devices for imparting false twist
    • D02G1/08—Rollers or other friction causing elements
    • D02G1/082—Rollers or other friction causing elements with the periphery of at least one disc

Definitions

  • the invention relates to a friction false twist device according to the preamble of claim 1 and a method for operating the friction false twist device.
  • a friction false twist device includes friction false twist units, as are known, for example, from EP 0 744 480, and their power supply.
  • the well-known friction false twist unit for false twist texturing of synthetic threads contains a friction agent with stacks of overlapping disks rotating in the same direction, which are arranged on shafts arranged in parallel in the corner points of an equilateral triangle and on which a twist due to the gussets formed between the disks by rotation Thread is exercised.
  • the three rotatably mounted stacks of friction disks are coupled to one another via a belt or the like in such a way that the stacks of friction disks rotate in the same direction and at the same speed.
  • the drive takes place via an electric motor drive assigned to the friction means and connected to the friction disk stacks.
  • an asynchronous motor is used for this purpose, which is operated together with the motors of other friction false twist units on a common controllable power supply, usually a converter.
  • each motor must have its own protective device that protects the electrical system against both short-term overcurrents and long-term overloading.
  • a fusible link and a bimetallic fuse are used for each false friction swirl unit. In terms of a safer false twist texturing process and a documented, uniformly good quality of the thread, the exclusive protection of the unit against damage is not sufficient.
  • the friction false twist assemblies contained in the friction false twist device have a speed sensor connected to the drive or to the friction means, so that a continuous evaluation of the signal of the speed sensor is possible.
  • the advantage of the invention is that both suddenly occurring and continuously emerging disturbances can be easily detected.
  • the invention takes advantage of the fact that the electric motors that are possible for a friction false twist unit have a falling speed-torque characteristic. If a friction false twist unit is now loaded with an additional braking torque due to a malfunction, this is noticeable by a decrease in the speed, which can easily be detected by a speed sensor.
  • the signal of the speed sensor is passed on to the outside for the purpose of external further processing, without it being evaluated within the friction false twist unit in terms of regulation, control or monitoring.
  • the speed sensor in conjunction with an asynchronous motor, since there is a defined relationship between the load torque and the slip, the slip being easily derived from the field frequency and the measured speed can be determined.
  • direct current motors or synchronous motors are also suitable for driving the friction means. Driven, overlapping friction disk stacks or friction belts or combinations of friction disks and friction belts can be used as the friction means.
  • a speed sensor for example, a sensor operating on the tachogenerator principle or similar is conceivable, which emits an analog measurement signal that is essentially proportional to the speed.
  • the speed sensor emits a fixed number of pulses per revolution of the drive or, for example, the friction disk stack. These pulse sequences can be read in and processed further very simply and precisely by digital signal processing devices.
  • the evaluation is particularly simple when the speed sensor generates the same number of pulses per motor revolution as the motor has pole pairs.
  • a characteristic value proportional to the slip can be formed by simply forming a difference between the sensor pulse frequency and the converter frequency.
  • the monitoring of the rotational speed in the friction false twist units is realized particularly simply and economically if the signals of the speed sensors of a plurality of friction false twist units are evaluated jointly by an evaluation device.
  • the speed sensors are particularly advantageously connected to the evaluation device via a local fieldbus system when carrying out the electrical installation.
  • the speed sensor can also advantageously be used directly with the friction disk stack or with assign shafts connected to the friction disk stacks.
  • the rotational speed or a value derived from the rotational speed, such as the slip is continuously monitored. Continuous monitoring does not mean that this has to be done continuously. Rather, it makes economic sense to query and monitor these cyclically one after the other when monitoring a large number of signals from the speed sensors.
  • the method detects that a characteristic value formed from the rotational speed, such as the slip, exceeds a limit value by a predetermined amount of deviation, the method assumes a malfunction due to stiffness or blockage and switches off the frictional false twist unit concerned. This corresponds to the motor protection by a fuse.
  • a further development of the method additionally monitors for tighter limit values taking into account the duration and the amount of the exceedance.
  • the drive can be effectively protected against overheating with less stiffness.
  • a sensible monitoring strategy is based on the fact that the motor overtemperature results from the power loss minus a cooling capacity multiplied by the duration of the overload. If the characteristic value lies above a threshold value, the difference between the characteristic value and the threshold value can be calculated as an integral by integrating or adding up the excess amount over time, and an error can be identified by comparing the integral thus obtained with a limit value.
  • the historical development of the speed characteristic value is used for monitoring.
  • a slip that increases steadily in a short time can indicate, for example, a thread winder forming around a friction disc stack.
  • An increasing slip over a longer period of time can be caused, for example, by bearing damage in the friction false twist unit.
  • the method responds accordingly by generating an error signal.
  • the method uses different reactions depending on the type of error signal.
  • the drive of the friction false twist unit concerned must be stopped immediately. This applies if the slip exceeds a high threshold value for a short time or a low threshold value over a longer period.
  • the unit In the case of a thread winder forming around a friction disc stack, the unit must also be stopped.
  • the error signals or characteristic values formed from the error signals are stored and taken into account in a quality assessment of the yarn. For example, a yarn in which one of the above-mentioned errors occurred during further processing is downgraded to the quality level. This also applies to errors in which the friction false twist unit has not been switched off.
  • the speed values of all the friction counter-rotation units that are collectively driven in the friction false-twist device by a converter are averaged and fed to the converter in the sense of a regulation.
  • Fig. 4 shows the time course of the speed parameter in another fault.
  • FIG. 1 shows a friction false twist unit of the friction false twist device according to the invention.
  • the friction swirl unit 1 has a friction medium consisting of a plurality of friction disc stacks 2.2 and a plurality of shafts 2.1 connected to the friction disc stack.
  • the thread not shown here, is passed through the gusset formed between the disks 3 mounted on the friction disk stacks 2.2 and twisted through the peripheral surfaces of the disks 3 rotating in the same direction and at the same speed.
  • the axes of the friction disc stacks 2.2 span a prism with an equilateral triangle as the base.
  • the friction disk stacks 2.2 are rotatably mounted on the shafts 2.1 in the bearing block 4.
  • the shafts 2.1 driving the friction disk stacks 2.2 protrude and are connected to one another by a belt drive 5 in such a way that the friction disk stacks 2.2 rotate in the same direction and at the same speed.
  • one of the shafts 2.1 is connected to a further belt drive 6, which connects the shaft to an electric motor 7. The interaction of the two belt drives 5 and 6 causes the electric motor 7 to drive all of the friction disk stacks 2.2.
  • the invention is not limited to a connection of the shafts 2.1 by means of belt drives.
  • Other transmission techniques are known to the person skilled in the art and can likewise be used in the sense of the invention.
  • Other friction means such as friction belt drives can also be used. '
  • the voltage supply line 8 connects the electric motor 7 to a controllable voltage source, not shown here, preferably to a converter.
  • asynchronous motor is preferably considered as a motor, but other electric motors, for example direct current motors or synchronous motors, are also conceivable.
  • a speed sensor 10 is installed on the shaft of the electric motor 7. Also conceivable and in the sense of the invention is an installation of the speed sensor 10 in the area of the friction medium, for example the friction disk stack 2.2, as shown in FIG. 1 as an alternative with a broken line.
  • the speed sensor could also be installed on one of the shafts 2.1 or by coupling it into its own pulley on one of the belt drives 5 or 6.
  • the speed sensor 10 supplies either a signal proportional to the speed or a pulse train which is proportional to the speed. This is advantageous if an asynchronous motor is used. This is particularly the case when the speed-frequency ratio of the sensor matches that of the motor.
  • the signal that is present on the signal line 11 is either an analog voltage or current signal that is proportional to the speed or one that is proportional to the speed. proportional frequency.
  • the speed sensor 10 contains a conversion module for a local area network. In this case, the signal line 11 is the connection to the next network connection.
  • FIG. 2 schematically shows a friction false twist device according to the invention with several friction false twist units 1.
  • a controllable voltage supply in this example a converter 13, generates a supply voltage which determines the speed of the friction false twist units and is output via the voltage supply network 12.
  • Each of the friction false twist units 1 is connected with its voltage supply line 8 to the voltage supply network 12.
  • the signal line 11 of the friction false twist units are either connected in a star shape to a speed signal evaluation 16. In the case of a large number of friction false twist units 1, a high amount of wiring is to be expected. In this case, it is advantageous if a network connection is used for the signal lines 11, so that the signal lines 11 only have to be coupled into the signal line network 15 at a branch 14.
  • the signal line network 15 passes the speed signals to a speed signal evaluation 16.
  • the individual speed signals are evaluated either by continuously monitoring all speed signals simultaneously or by cyclically querying and evaluating the individual speed values.
  • the measured speed can be converted into a slip value.
  • the result of the speed signal evaluation 16 can, for example, result in one of the friction false twist units 1 being switched off.
  • the fault shutdown monitoring 17 outputs a signal on the shutdown signal network 19.
  • signal line network 15 for the speed signal it can also be either a star-shaped connection or a local network.
  • the switch-off signal line 21 is fed to a switch-off device 18, which the respective friction false twist unit 1 switches off in the event of a fault.
  • the signal line network 15 for the speed signals and the shutdown signal network 19 in the case of a realization as a local network, it makes sense to physically provide both networks on a common network.
  • the result of the speed signal evaluation 16 can also lead, for example, to a message for the operator being output on a fault detector 22.
  • the fault detector 22 can be arranged both centrally and decentrally. Thanks to an integrated display, the malfunction indicator can also provide special operating instructions, such as an indication of contamination of one of the friction false twist units 1.
  • the averaging of all speed signals is also integrated in the speed signal evaluation 16. It is self-evident for the person skilled in the art that speed signals recognized as having a fault are not used for averaging.
  • the speed average value determined in this way is fed to the converter 13, in which case it is assumed that it is a converter with an integrated controller.
  • the current output by the converter 13 via the voltage supply network is adapted in such a way that the speed average value corresponds to a predetermined setpoint.
  • the idling speed should be used here instead of the rotating field frequency.
  • the course of the slip signal 24.1 increases due to a defect.
  • the Limit value 25 is stored in the speed signal evaluation 16 in FIG. 2 and represents the load limit of a drive for short-term overloads.
  • a signal is triggered which is forwarded to the fault shutdown monitoring 17 in FIG. 2, where the shutdown signal network is used 19, a switch-off signal is sent to the switch-off device 18 which is associated with the friction-triggering swirl unit 1 which triggers the fault and which switches off the friction-counter-swirl unit in question.
  • a fault message can be displayed on the fault detector 22 in FIG. 2.
  • the course of the slip signal 24.2 exceeds a threshold value 26, which is set as a limit value for permanent overloads.
  • the amount by which the slip signal exceeds the threshold of the limit value violation 26 is integrated into the integrated limit value violation 27.
  • the integral is shown in FIG. 3 as a surface under the slip signal 24.2.
  • the friction false twist unit 1 in question is switched off, as explained above.
  • the monitoring described here makes use of the knowledge that there is a constant relationship between slip, torque and power loss. The conversion of the power loss causes the drive to heat up so that the shutdown prevents overheating.
  • Figure 4 shows two further monitoring points. Two curves of the slip signal 24.3 and 24.4 are shown in the upper area. The lower area shows the time derivative of the slip signals 29 and 31. The slip signal 24.3 has a slow rise, the derivative 29 of which falls within a limit area 30. This limit area 30 is selected such that slowly increasing slip signals, such as those that occur in the event of bearing damage, can be detected. In this case, the malfunction with the possible cause is reported to the operator via the malfunction indicator 22 shown in FIG.
  • the slip signal 24.4 has a rapid rise, the derivative 31 of which falls into a higher limit area 32.
  • This limit area 32 is selected such that for example, thread winder forming around the friction false twist unit 1 can be detected. In this situation, the friction false twist unit 1 in question must be switched off in the manner described above.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Yarns And Mechanical Finishing Of Yarns Or Ropes (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Friktionsfalschdrallvorrichtung zum Falschdralltexturieren von Chemiefäden und ein Verfahren zum Betreiben der Friktionsfalschdrallvorrichtung. Die Friktionsfalschdrallvorrichtung enthält zumindest ein Friktionsfalschdrallaggregat mit einem separaten, durch eine gemeinsame steuerbare Stromversorgung versorgten elektromotorischen Antrieb zum Antreiben eines Friktionsmittels. Erfindungsgemäss wird die Drehzahl des Elektromotors oder des Friktionsmittels durch einen Drehzahlsensor erfasst. Das Messsignal des in dem Friktionsfalschdrallaggregat integrierten Drehzahlsensors wird zu einer externen Auswertung nach aussen geführt. Damit kann die Drehzahl der einzelnen Friktionsfalschdrallaggregate ausgewertet werden und bei zu starkem Abfall nur das jeweilige Friktionsfalschdrallaggregat abgeschaltet werden oder es kann eine Warnmeldung an den Bediener ausgegeben werden. Durch die Drehzahlüberwachungen können Überlastungen der Friktionsfalschdrallaggregate verhindert und Störungen wie Garnwickler oder Lagerschäden erkannt werden. Durch die Mittelung der Drehzahlwerte kann der ermittelte Mittelwert in der steuerbaren Stromversorgung enthaltenen Drehzahlregler als Regelgrösse zugeführt werden.

Description

Friktionsfalschdrallvorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer Friktionsfalschdrallvomchtung
Die Erfindung betrifft eine Friktionsfalschdrallvomchtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben der Friktionsfalschdrallvomchtung.
Eine Friktionsfalschdrallvomchtung beinhaltet Friktionsfalschdrallaggregate, wie sie beispielsweise aus der EP 0 744 480 bekannt sind, sowie deren Stromversorgung. Das bekannte Friktionsfalschdrallaggregat zum Falschdralltexturieren synthetischer Fäden enthält ein Friktionsmittel mit Stapeln sich jeweils überlappender, gleichsinnig drehender Scheiben, die auf parallel in den Eckpunkten eines gleichseitigen Dreiecks aufgestellten Wellen angeordnet sind und auf denen durch den sich zwischen den Scheiben bildenden Zwickeln durch Rotation ein Drall auf den Faden ausgeübt wird.
Dabei sind die drei drehbar gelagerten Friktionsscheibenstapel über einen Riemen oder dergleichen miteinander derart gekoppelt, dass die Friktionsscheibenstapel gleichsinnig und mit gleicher Drehzahl rotieren. Der Antrieb erfolgt über ein dem Friktionsmittel zugeordneten und mit den Friktionsscheibenstapeln verbundenen elektromotorischen Antrieb. In der Regel kommt hierfür ein Asynchronmotor zum Einsatz, der zusammen mit den Motoren anderer Friktionsfalschdrallaggregate an einer gemeinsamen steuerbaren Stromversorgung, in der Regel ein Umrichter, betrieben wird.
Zum Schutz gegen überlastungsbedingte Schäden muss jeder Motor über eine eigene Schutzeinrichtung verfugen, die die Elektrik sowohl gegen kurzzeitige Überströme als auch vor lang andauernder Überlastung schützt. Hierfür kommen für jedes Friktionfalschdrallaggragat beispielsweise je eine Schmelzsicherung und eine Bimetallsicherung zum Einsatz. In Hinblick auf einen sichereren Falschdralltexturierprozeß und auf eine dokumentiert gleichmäßig gute Qualität des Fadens ist die ausschließliche Absicherung des Aggregates gegen Schäden nicht hinreichend.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Friktionsfalschdrallvomchtung der eingangs genannten Art dahingehend weiterzuentwickeln, dass über die reine Schutzfunktion der Elektrik auch sich anbahnende Funktionsveränderungen der Friktionsfalschdrallaggregate erkannt und dokumentiert oder gemeldet werden können, sowie ein geeignetes Verfahren zum Betreiben der Friktionsfalschdrallvomchtung zu entwickeln.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die in der Friktions- falschdrallvorrichtung enthaltenen Friktionsfalschdrallaggregate einen mit dem Antrieb oder mit dem Friktionsmittel verbundenen Drehzahlsensor aufweisen, so dass eine laufende Auswertung des Signals des Drehzahlsensors möglich ist.
Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sowohl plötzlich auftretende als auch sich kontinuierlich anbahnende Störungen leicht detektiert werden können. Die Erfindung macht sich dabei die Tatsache zunutze, dass die für Friktionsfalsch- drallaggregat infrage kommenden Elektromotoren eine abfallende Drehzahl- Drehmoment-Kennlinie aufweisen. Wird ein Friktionsfalschdrallaggregat nun durch eine Störung mit einem zusätzlichen Bremsmoment belastet, so macht sich das durch eine Abnahme der Drehzahl bemerkbar, die leicht durch einen Drehzahlsensor erkannt werden kann.
Das Signal des Drehzahlsensors wird, ohne dass es innerhalb des Friktionsfalsch- drallaggregates im Sinne einer Regelung, Steuerung oder Überwachung ausgewertet wird, zwecks einer externen Weiterverarbeitung nach außen geführt.
Besonders vorteilhaft ist der Einsatz des Drehzahlsensors in Verbindung mit einem Asynchronmotor, da hier ein definierter Zusammenhang zwischen dem Lastmoment und dem Schlupf existiert, wobei der Schlupf leicht aus der Dreh- feldfrequenz und der gemessenen Drehzahl ermittelt werden kann. Jedoch sind auch Gleichstrommotoren oder Synchronmotoren zum Antreiben der Friktionsmittel geeignet. Als Friktionsmittel können dabei angetriebene sich überlappende Friktionsscheibenstapel oder Friktionsriemen oder Kombinationen von Friktions- Scheiben und Friktionsriemen verwendet werden.
Als Drehzahlsensor ist beispielsweise ein nach dem Tachogeneratorprinzip oder ähnlich arbeitender Sensor denkbar, der ein analoges, der Drehzahl im wesentlichen proportionales Meßsignal abgibt.
Eine andere, vorteilhafte Variante des Drehzahlsensors gibt pro Umdrehung des Antriebes oder beispielsweise der Friktionsscheibenstapel eine festgelegte Anzahl von Impulsen ab. Diese Impulsfolgen können sehr einfach und präzise von digitalen Signalverarbeitungseinrichtungen eingelesen und weiterverarbeitet werden. Besonders einfach stellt sich im Fall eines Asynchronmotors die Auswertung dann dar, wenn der Drehzahlsensor die gleiche Anzahl von Impulsen pro Motorumdrehung generiert, wie der Motor Polpaare aufweist. In diesem Fall kann durch einfache Differenzbildung zwischen der Sensorimpulsfrequenz und der Umrichterfrequenz ein dem Schlupf proportionaler Kennwert gebildet werden.
In der einer erfindungsgemäßen Friktionsfalschdrallvorrichtung wird die Überwachung der Drehzahl bei den Friktionsfalschdrallaggregaten besonders einfach und wirtschaftlich realisiert, wenn die Signale der Drehzahlsensoren einer Vielzahl von Friktionsfalschdrallaggregaten gemeinsam von einer Auswertevorrichtung ausgewertet werden.
Besonders vorteilhaft bei der Durchführung der elektrischen Installation werden die Drehzahlsensoren über ein lokales Feldbussystem an die Auswertevorrichtung angebunden.
Bei der Verwendung von Friktionsscheibenstapeln als Friktionsmittel läßt sich der Drehzahlsensor auch vorteilhaft direkt dem Friktionsscheibenstapel oder den mit den Friktionsscheibenstapeln verbundenen Wellen zuordnen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Friktionsfalschdrallvomchtung wird die Drehzahl oder ein aus der Drehzahl abge- leiteter Wert wie der Schlupf ständig überwacht. Unter ständiger Überwachung ist hier nicht zu verstehen, dass dies ununterbrochen erfolgen muss. Vielmehr ist es wirtschaftlich sinnvoll, bei der Überwachung einer Vielzahl von Signalen der Drehzahlsensoren diese zyklische nacheinander abzufragen und zu überwachen.
Wird durch das Verfahren erkannt, dass ein aus der Drehzahl gebildeter Kennwert wie beispielsweise der Schlupf einen Grenzwert um einen vorher festgelegten Abweichungsbetrag überschreitet, so geht das Verfahren von einer Störung durch Schwergängigkeit oder Blockade aus und schaltet das betreffende Friktionsfalschdrallaggregat ab. Dies entspricht dem Motorschutz durch eine Schmelzsicherung.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird zusätzlich auf engere Grenzwerte mit Berücksichtigung der Dauer und der Höhe der Überschreitung überwacht. Hierdurch kann bei einer geringeren Schwergängigkeit der Antrieb wirkungsvoll vor Überhitzung geschützt werden. Dies entspricht dem Motorschutz durch eine Bi- metallsicherung. Eine sinnvolle Überwachungsstrategie lehnt sich an der Tatsache an, dass die Motorübertemperatur sich aus der Verlustleistung minus einer Kühlleistung multipliziert mit der Überlastungsdauer ergibt. So kann, wenn der Kennwert oberhalb eines Schwellwertes liegt, die Differenz zwischen Kennwert und Schwellwert durch Integration oder Aufsummieren des Überschreitungsbetrages über der Zeit zu einem Integral berechnet werden und durch Vergleich dieses so gewonnenen Integrals mit einem Grenzwert ein Fehler erkannt werden.
In einer zusätzlichen vorteilhaften Variante des Verfahrens wird die historische Entwicklung des Drehzahlkennwertes, beispielsweise des Schlupfes, zur Überwa- chung herangezogen. Ein in kurzer Zeit stetig zunehmender Schlupf kann beispielsweise auf einen sich um einen Friktionsscheibenstapel bildenden Fadenwickler hindeuten. Ein über einen längeren Zeitraum zunehmender Schlupf kann beispielsweise durch einen Lagerschaden im Friktionsfalschdrallaggregat hervorgerufen werden. Hier reagiert das Verfahren entsprechen durch das Erzeugen eines Fehlersignals.
Je nach Art des Fehlersignals verwendet das Verfahren unterschiedliche Reaktionen. Bei schwerwiegenden Fehlern, die eine Beschädigung des Friktionsfalsch- drallaggregates am Antrieb oder an den Friktionsscheibenstapeln hervorrufen können, ist der Antrieb des betroffenen Friktionsfalschdrallaggregates sofort stillzusetzen. Dies trifft zu, wenn der Schlupf kurzzeitig einen hohen oder über eine längere Dauer einen niedrigen Schwellwert überschreitet. Ebenfalls ist bei einem sich um einen Friktionsscheibenstapel bildenden Fadenwickler das Aggregat stillzusetzen.
In anderen Situationen wird lediglich das Bedienpersonal mit einem Störungsmel- der alarmiert, um zu gegebener Zeit eine Behebung der Störung durchzuführen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Fehlersignale oder aus den Fehlersignalen gebildete Kennwerte gespeichert und bei einer Qualitätsbeurteilung des Garnes berücksichtigt. So wird beispielsweise ein Garn, bei des- sen Weiterverarbeitung einer der oben genannten Fehler auftrat, in der Qualitätsstufe herabgestuft. Dies trifft auch für Fehler zu, bei denen das Friktionsfalschdrallaggregat nicht abgeschaltet wurde.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Dreh- zahlwerte aller in der Friktionsfalschdrallvorrichtung durch einen Umrichter kollektiv angetriebenen Friktionsfalschdrallaggregate gemittelt und im Sinne einer Regelung dem Umrichter zugeführt. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Einstellung der Solldrehzahlen für die Friktionsfalschdrallaggregate meist die tatsächlich realisierte Drehzahl nicht bekannt ist und nur geschätzt werden kann oder später bei einer Prozeßoptimierung feineingestellt werden muss. Bei einer Mittelung und Rückführung zum Umrichter und einer Regelung der Durchschnittsdrehzahl wird dagegen sichergestellt, dass die vorgegebene Drehzahl im Mittel auch tatsächlich erreicht wird. Aufgrund der in der Regel hinreichend hohen Anzahl von Friktionsfalschdrallaggregaten, die an einem Umrichter betrieben werden, hat auch eine nennenswerte Abnahme der Drehzahl eines einzelnen Aggregates einen nur geringen Einfluß auf die Durchschnittsdrehzahl, so dass sich durch den folgenden Re- geleingriff die Drehzahl der übrigen Friktionsfalschdrallaggregate nur unwesentlich erhöht.
Ein Ausführungsbeispiel wird im folgenden unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es stellen dar:
Fig. 1 ein Friktionsfalschdrallaggregat der erfindungsgemäßen Friktionsfalsch- drallvorrichtung,
Fig. 2 eine erfindungsgemäße Friktionsfalschdrallvorrichtung,
Fig. 3 den zeitlichen Verlauf des Drehzahlkennwertes im Fehlerfall,
Fig. 4 den zeitlichen Verlauf des Drehzahlkennwertes in einem anderen Fehlerfall.
Figur 1 zeigt ein Friktionsfalschdrallaggregat der erfindungsgemäßen Friktions- falschdrallvorrichtung. Das Friktionsdrallaggregat 1 weist ein Friktionsmittel be- stehend aus mehreren Friktionsscheibenstapel 2.2 und mehreren mit den Friktionsscheibenstapel verbundene Wellen 2.1 auf. Der hier nicht dargestellte Faden wird durch den sich zwischen den auf den Friktionsscheibenstapeln 2.2 montierten Scheiben 3 bildenden Zwickel hmdurchgefuhrt und durch die Umfangsflächen der gleichsinnig und mit gleicher Drehzahl rotierenden Scheiben 3 gedrallt. Die Achsen der Friktionsscheibenstapel 2.2 spannen dabei ein Prisma mit einem gleichseitigen Dreieck als Grundfläche auf. Die Friktionsscheibenstapel 2.2 sind auf den Wellen 2.1 in dem Lagerbock 4 drehbar gelagert. Auf der anderen Seite des Lagerbocks 4 ragen die die Friktionsscheibenstapel 2.2 antreibenden Wellen 2.1 heraus und sind mit einem Riementrieb 5 miteinander in der Weise verbunden, dass sich die Friktionsscheibenstapel 2.2 gleichsinnig und mit gleicher Drehzahl drehen. Darüber hinaus ist eine der Wellen 2.1 mit einem weiteren Riementrieb 6 verbunden, der die Welle mit einem Elektromotor 7 verbindet. Durch das Zusammenwirken beider Riementriebe 5 und 6 wird bewirkt, dass der Elektromotor 7 alle Friktionsscheibenstapel 2.2 antreibt.
Die Erfindung ist nicht beschränkt auf eine Verbindung der Wellen 2.1 mittels Riementriebe. Andere Transmissionstechniken sind dem Fachmann bekannt und im Sinne der Erfindung ebenfalls einsetzbar. Ebenso können andere Friktionsmittel wie beispielsweise Friktionsriementriebe eingesetzt werden. '
Durch die Spannungsversorgungsleitung 8 ist der Elektromotor 7 mit einer hier nicht dargestellten steuerbaren Spannungsquelle, bevorzugt mit einem Umrichter verbunden. Als Motor kommt bevorzugt ein Asynchronmotor in Betracht, es sind jedoch auch andere Elektromotoren, beispielsweise Gleichstrommotoren oder Synchronmotoren, denkbar.
An der Welle des Elektromotors 7 ist ein Drehzahlsensor 10 installiert. Ebenfalls denkbar und im Sinne der Erfindung ist eine Installation des Drehzahlsensor 10 im Bereich des Friktionsmittels beispielsweise dem Friktionsscheibenstapel 2.2, wie in Figur 1 als Alternative gestrichelt dargestellt ist. Der Drehzahlsensor könn- te so auch an einer der Wellen 2.1 oder durch eine Einkopplung mittels einer eigenen Riemenscheibe an einem der Riementriebe 5 oder 6 installiert sein. Der Drehzahlsensor 10 liefert entweder ein der Drehzahl proportionales Signal oder eine Impulsfolge, die proportional zu Drehzahl ist. Dies ist im Fall einer Verwendung eines Asynchronmotors vorteilhaft. Das ist insbesondere dann der Fall, wenn das Drehzahl-Frequenzverhältnis des Sensor mit dem des Motors übereinstimmt. Das Signal, das an der Signalleitung 11 anliegt, ist entweder ein analoges, der Drehzahlproportionales Spannungs- oder Stromsignal oder eine der Drehzahl pro- portionale Frequenz. Es ist aber auch denkbar, dass der Drehzahlsensor 10 ein Umsetzmodul für ein lokales Netzwerk enthält. In diesem Fall ist die Signalleitung 11 der Anschluß zur nächsten Netzwerkverbindung.
Figur 2 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Friktionsfalschdrallvorrichtung mit mehreren Friktionsfalschdrallaggregaten 1. Eine steuerbare Spannungsversorgung, in diesem Beispiel ein Umrichter 13, erzeugt ein die Drehzahl der Friktionsfalschdrallaggregate bestimmende Versorgungsspannung, die über das Spannungsversorgungsnetz 12 ausgegeben wird. Jedes der Friktionsfalschdrallaggrega- te 1 ist mit seiner Spannungsversorgungsleitung 8 an das Spannungsversorgungsnetz 12 angeschlossen. Die Signalleitung 11 der Friktionsfalschdrallaggregate sind entweder sternförmig mit einer Drehzahlsignalauswertung 16 verbunden. Im Fall sehr vieler Friktionsfalschdrallaggregate 1 ist mit einem hohen Verkabelungsaufwand zu rechnen. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn für die Signallei- tungen 11 ein Netzwerkanschluß zum Einsatz kommt, so dass die Signalleitungen 11 lediglich mit an einer Verzweigung 14 in das Signalleitungsnetz 15 eingekoppelt werden muss.
Das Signalleitungsnetz 15 leitet die Drehzahlsignale an eine Drehzahlsignalaus- wertung 16. Dort erfolgt eine Auswertung der einzelnen Drehzahlsignale, indem entweder alle Drehzahlsignale gleichzeitig kontinuierlich überwacht werden oder indem die einzelnen Drehzahlwerte zyklisch abgefragt und ausgewertet werden. Zudem kann, abhängig von der Weiterverarbeitung der Daten, hier eine Umrechnung der gemessenen Drehzahl in einen Schlupfwert vorgenommen werden.
Das Ergebnis der Drehzahlsignalauswertung 16 kann zum Beispiel dazu fuhren, dass eines der Friktionsfalschdrallaggregate 1 abzuschalten ist. Dazu wird von der Störungsabschaltüberwachung 17 ein Signal auf dem Abschaltsignalnetz 19 ausgegeben. Wie bei Signalleitungsnetz 15 für das Drehzahlsignal kann es sich auch hier entweder um eine sternförmige Verbindung oder um ein lokales Netzwerk handeln. Aus der Abschaltsignalverzweigung 20 wird die Abschaltsignalleitung 21 einer Abschaltvorrichtung 18 zugeführt, die das jeweilige Friktionsfalschdrall- aggregat 1 im Störungsfall abschaltet.
Für das Signalleitungsnetz 15 für die Drehzahlsignale und das Abschaltesignal- netz 19 ist es im Fall eine Realisierung als lokales Netzwerk sinnvoll, beide Netze physikalisch auf einem gemeinsamen Netzwerk zu vorzusehen.
Das Ergebnis der Drehzahlsignalauswertung 16 kann auch zum Beispiel dazu führen, dass auf einem Störungsmelder 22 eine Meldung für den Bediener auszugeben ist. Der Störungsmelder 22 kann sowohl zentral als auch dezentral ange- ordnet sein. Durch eine integrierte Anzeige kann der Störungsmelder zudem spezielle Bedienhinweise geben, wie zum Beispiel einen Hinweis auf Verschmutzung eines der Friktionsfalschdrallaggregate 1.
Ebenfalls in die Drehzahlsignalauswertung 16 integriert ist die Mittelwertbildung aller Drehzahlsignale. Dabei ist es für den Fachmann selbstverständlich, dass als störungsbehaftet erkannte Drehzahlsignale nicht zur Mittelwertbildung herangezogen werden. Der so ermittelte Drehzahlmittelwert wird dem Umrichter 13 zugeführt, wobei in diesem Fall unterstellt wird, dass es sich um einen Umrichter mit integriertem Regler handelt. Dabei wird der vom Umrichter 13 über das Span- nungsversorgungsnetz ausgegebene Strom derart angepaßt, dass der Drehzahlmittelwert einem vorgegebenen Sollwert entspricht.
In Figur 3 sind zwei verschiedene Verläufe eines Drehzahlkennwertes über der Zeit aufgetragen. Als Drehzahlkennwert wird hier der Schlupf verwendet. Der Schlupf ist im Fall eines Asynchronmotors die auf die Drehfeldfrequenz bezogene Differenz zwischen Drehfeldfrequenz und gemessener Drehzahl, wobei in den hier dargestellten Figuren die Drehfeldfrequenz als konstant vorausgesetzt wird.
Im Fall eines Gleichstrommotors ist hier die Leerlaufdrehzahl anstelle der Dreh- feldfrequenz anzusetzen.
Der Verlauf des Schlupfsignals 24.1 steigt aufgrund eines Defektes an. Der Grenzwert 25 ist in der Drehzahlsignalauswertung 16 in Figur 2 hinterlegt und stellt die Belastungsgrenze eines Antriebes für Kurzzeit-Überlastungen dar. Sobald das Schlupfsignal 24.1 den Grenzwert überschreitet wird ein Signal ausgelöst, das an die Störungsabschaltüberwachung 17 in Figur 2 weitergeleitet wird, wo über das Abschaltsignalnetz 19 ein Abschaltsignal an die dem fehlerauslösenden Friktionsfalschdrallaggregat 1 zugeordnete Abschaltevorrichtung 18 gesendet wird, die das betreffende Friktionsfalschdrallaggregat abschaltet. Zusätzlich kann eine Störungsmeldung am Störungsmelder 22 in Figur 2 angezeigt werden.
Der Verlauf des Schlupfsignals 24.2 übersteigt einen Schwellwert 26, der als Grenzwert für Dauerüberlastungen eingestellt ist. Der Betrag, um den das Schlupfsignal die Schwelle der Grenzwertüberschreitung 26 überschreitet, wird zu der integrierten Grenzwertüberschreitung 27 aufintegriert. Das Integral ist in Figur 3 als Fläche unter dem Schlupfsignal 24.2 dargestellt. Sobald diese Fläche einen Grenzwert an der Stelle 28 überschreitet, wird das betreffende Friktionsfalschdrallaggregat 1 wie zuvor erläutert abgeschaltet. Die hier beschriebene Überwachung macht von der Erkenntnis Gebrauch, dass ein stetiger Zusammenhang zwischen Schlupf, Drehmoment und Verlustleistung besteht. Die Umsetzung der Verlustleistung bewirkt eine Erwärmung des Antriebes, so dass die Abschaltung eine Überhitzung verhindert.
Figur 4 zeigt zwei weitere Überwachungspunkte. Im oberen Bereich sind zwei Verläufe des Schlupfsignals 24.3 und 24.4 dargestellt. Der untere Bereich zeigt jeweils die zeitliche Ableitung der Schlupfsignale 29 und 31. Das Schlupfsignal 24.3 weist einen langsamen Anstieg auf, dessen Ableitung 29 in einen Grenzbereich 30 fallt. Dieser Grenzbereich 30 ist so gewählt, dass langsam ansteigende Schlupfsignale, wie sie zum Beispiel bei Lagerschäden auftreten, detektiert werden können. In diesem Fall wird über den in Figur 2 dargestellten Störungsmelder 22 die Störung mit der möglichen Ursache an den Bediener gemeldet.
Das Schlupfsignal 24.4 weist einen schnellen Anstieg auf, dessen Ableitung 31 in einen höheren Grenzbereich 32 fällt. Dieser Grenzbereich 32 ist so gewählt, dass beispielsweise sich um das Friktionsfalschdrallaggregat 1 bildende Fadenwickler detektiert werden können. In dieser Situation ist das betreffende Friktionsfalschdrallaggregat 1 auf die zuvor beschrieben Art abzuschalten.
Bezugszeichenliste
1 Friktionsfalschdrallaggregat
2.1 Friktionsscheibenstapel
2.2 Welle
3 Friktionsscheibe
4 Lagerbock
5 Riementrieb
6 Riementrieb
7 Elektromotor
8 Spannungsversorgungsleitung
9 Gehäuse
10 Drehzahlsensor
11 Signalleitung
12 Spannungsversorgungsnetz
13 Steuerbare Stromversorgung
14 Verzweigung
15 Signalleitungsnetz
16 Drehzahlsignalauswertung
17 Störungsabschaltüberwachung
18 Abschaltevorrichtung
19 Abschaltesignalnetz
20 Abschaltesignalverzweigung
21 Abschaltesignalleitung
22 Störungsmelder
23 Drehzahldurchschnittswert
24.1 Schlupfsignal
24.2 Schlupfsignal
24.3 Schlupfsignal
24.4 Schlupfsignal
25 Grenzwert Schwellwert Integrierte Grenzwertüberschreitung Grenzwert Differenziertes Schlupfsignal Grenzbereich Differenziertes Schlupfsignal Grenzbereich

Claims

Patentansprüche
1. Friktionsfalschdrallvorrichtung zum Falschdralltexturieren endloser Fäden, enthaltend mehrere Friktionsfalschdrallaggregate (1) mit jeweils einem
Friktionsmittel (2.1, 2.2) zum Drallen des Fadens, und mit einem Elektromotor (7) zum Antreiben des Friktionsmittels (2.1, 2.2), sowie enthaltend eine steuerbare Stromversorgung (13), die mit den Elektromotoren (7) der Friktionsfalschdrallaggregate (1) verbunden ist , dadurch gekennzeichnet, dass die Friktionsfalschdrallaggregate (1) jeweils einen mit dem Elektromotor (7) oder mit dem Friktionsmittel (2.1, 2.2) verbundenen Drehzahlsensor (10) aufweisen.
2. Friktionsfalschdrallvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Friktionsfalschdrallaggregate (1) jeweils eine externe Signalleitung
(11) aufweisen, an der das Signal des Drehzahlsensors (10) ausgegeben wird.
3. Friktionsfalschdrallvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Elektromotoren (7) durch Asynchronmotoren gebildet sind.
4. Friktionsfalschdrallvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Signalleitungen (11) der Drehzahlsensoren (10) ein der Drehzahl jeweils proportionales Signal anliegt.
5. Friktionsfalschdrallvomchtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Signalleitungen (11) der Drehzahlsensoren (10) jeweils eine der Drehzahl oder einem Vielfachen der Drehzahl entsprechen- de Impulsfolge anliegt.
6. Friktionsfalschdrallvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die von den Drehzahlsensoren (10) jeweils erzeugte Anzahl von Impulsen pro Umdrehung der Maschinenpolpaarzahl der Asynchronmotoren (7) entspricht.
7. Friktionsfalschdrallvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahlsignalauswertung (16) vorgesehen ist, die mit den Drehzahlsensoren (10) der Friktionsfalschdrallaggregate (1) verbunden ist.
8. Friktionsfalschdrallvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahlsensoren (10) der Friktionsfalschdrallaggregate (1) und die Drehzahlsignalauswertung (16) durch ein Feldbussystem miteinander verbunden sind.
9. Friktionsfalschdrall Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Friktionsmittel mehrere auf parallelen Wellen (2.1) angeordnete gleichsinnig drehbare Friktionsscheibenstapeln (2.2) aufweisen, welche Wellen (2.1) mit dem Elektromotor (7) verbunden sind, und dass der Drehzahlsensor (10) den Friktionsscheibenstapeln (2.2) zugeordnet ist.
10. Verfahren zum Betreiben einer Friktionsfalschdrallvomchtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
10.1. Abfrage des Signals des Drehzahlsensors (10) jeweils eines Frikti- onsfalschdrallaggregates (1);
10.2. Bildung jeweils eines Drehzahlkennwertes;
10.3. Vergleich des jeweiligen Drehzahlkennwerts mit einem Vergleichswert und Ermittlung der Abweichung und
10.4. Erzeugung eines Fehlersignals, wenn die Abweichungen einen Grenzwert überschreitet.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichswert eine Solldrehzahl ist und dass der Grenzwert eine zulässige Abweichung von der Solldrehzahl ist.
12. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch die zusätzlichen Ver- fahrensschritte:
12.1. Berücksichtigung der Abweichung nur in einer Richtung;
12.2. Bildung des Integrals (27) der Abweichung über der Zeit;
12.3. Vergleich des Integrals mit einem Grenzwert und
12.4. Erzeugung eines Fehlersignals, wenn das Integral den Grenzwert überschreitet.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleichswert aus einem oder mehreren vorher ermittelten Drehzahlkennwerten ermittelt wird und dass ein Fehlersignal erzeugt wird, nachdem die Drehzahl über einen festgelegten Zeitraum kontinuierlich abge- nommen hat.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Erzeugen eines Fehlersignals das jeweils zugeordnete Friktionsfalschdrallaggregat (1) abgeschaltet wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Erzeugen eines Fehlersignals ein Störungsmelder (22) akti- viert wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Erzeugen eines Fehlersignals dies dem von dem jeweils zuge- ordneten Friktionsfalschdrallaggregat (1) verarbeitete Garn zugeordnet, gespeichert und bei einer Qualitätsbeurteilung des Garnes hinzugezogen wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15 oder dem Oberbegriff des Anspruchs 10, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte:
17.1. Abfrage der Signale der Drehzahlsensoren (10) aller Friktionsfalschdrallaggregate (1);
17.2. Bildung eines Mittelwertes der Signale und
17.3. Regelung des Mittelwertes durch Veränderung der Spannungsversorgung der Elektromotoren (7).
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