EP1684403B1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Nullposition eines changierbaren Fadenführers - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen der Nullposition eines changierbaren Fadenführers Download PDF

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EP1684403B1
EP1684403B1 EP05027304A EP05027304A EP1684403B1 EP 1684403 B1 EP1684403 B1 EP 1684403B1 EP 05027304 A EP05027304 A EP 05027304A EP 05027304 A EP05027304 A EP 05027304A EP 1684403 B1 EP1684403 B1 EP 1684403B1
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EP
European Patent Office
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stepping motor
rotor
thread guide
poles
rest position
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Active
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EP05027304A
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English (en)
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Erwin Peters
Maximilian Preutenborbeck
Wilhelm Oehrl
Gudrun Doss
Günter Scheer
Robert Geisler
Dirk Schiffers
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Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Original Assignee
Oerlikon Textile GmbH and Co KG
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    • B65H54/00—Winding, coiling, or depositing filamentary material
    • B65H54/02—Winding and traversing material on to reels, bobbins, tubes, or like package cores or formers
    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/2821—Traversing devices driven by belts or chains
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H54/28—Traversing devices; Package-shaping arrangements
    • B65H54/2833—Traversing devices driven by electromagnetic means
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    • B65H54/2884—Microprocessor-controlled traversing devices in so far the control is not special to one of the traversing devices of groups B65H54/2803 - B65H54/325 or group B65H54/38
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B65H2701/00—Handled material; Storage means
    • B65H2701/30—Handled filamentary material
    • B65H2701/31—Textiles threads or artificial strands of filaments

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for determining the zero position of a changeable via a stepper motor yarn guide a winding device of a cheese-producing textile machine.
  • thread-changing devices so-called thread-guiding drums.
  • Such thread guide drums have a groove for traversing the thread and at the same time drive the textile spool frictionally.
  • Such per se proven thread guide drums are relatively expensive to use in the production and system only for the production of cheeses in the winding type "wild winding" used because to generate a so-called precision or stepped precision winding of the drive of the cheese and the drive of the Fadenchangier nails separately have to be.
  • traversing devices which have a thread guide which is displaceably mounted parallel to the axis of rotation of the cross-wound bobbin and which is connected to a reversible individual drive, for example via a traction means.
  • facilities are known that work with a so-called Fingerfaden faced. Ie. with a yarn guide having a finger-like thread-laying lever which is pivotable about a substantially perpendicular to the cheese axis arranged axis over a certain angular range.
  • Fadenchangier spurs with a parallel to the axis of rotation of the cheese displaceable yarn guide are for example in the DE 37 34 478 A1 , in the DE 100 21 963 A1 or in the post-published DE 10 2004 003 173.8 described.
  • the in the DE 37 34 478 A1 described Fadenchangier listening has a yarn guide, which is guided in the traversing region on a yarn guide rod and is driven by a continuous motion of a microprocessor-controlled stepper motor.
  • the yarn guide is guided on a yarn guide rod and connected via a toothed belt to a reversible single drive.
  • the thread guide rod, the gears for the timing belt and the associated single drive are arranged in a largely closed housing. That is, the interior of this trained as a modular component Fadenchangier driving is sealed at the front by the Endloszugstoff.
  • the single drive of the thread guide is controlled so that a changeable in its length traverse stroke can be performed.
  • the single drive of the traversing yarn guide is equipped for this purpose with an angle encoder, which detects the rotor position of the electric motor and reports to a corresponding job control.
  • Fadenchangier spurier spurier a disadvantage of the aforementioned per se advantageous Fadenchangier bootsen is relatively large control effort that is operated to ensure proper traversing of a thread. That is, the known Fadenchangier respondeden have relatively complex and therefore expensive control and monitoring devices.
  • a comparable Fadenchangier listening is also in the WO 98/42606 described.
  • the position of a reciprocating yarn guide reciprocating within a traverse stroke is determined by the position of the rotor of the yarn guide drive. That is, the position of the rotor, the drive designed as a stepper motor, is constantly monitored by a sensor whose signals are applied to a current flow control device.
  • Stepper motors as used for driving Fadenchangier Anlagenen are known in principle for a long time and, for example, in the U.S. Patent 4,728,830 or in the U.S. Patent 4,763,034 described in detail.
  • Such stepper motors have a stator with a plurality of motor windings, which can be supplied with current.
  • stepper motors have a rotor with magnetized rotor teeth.
  • a magnetic field is generated by defined current supply to the motor windings of the stator, after which align the rotor teeth of the rotor, that is, the rotor continues step by step.
  • the present invention seeks to provide a method and an apparatus that allows a safe and accurate traversing of a running on a cross-wound yarn, the control effort should be as low as possible.
  • the method according to the invention has the particular advantage that it is ensured in a simple manner, that is to say without additional sensor devices or the like, that the thread guide can always be started at the beginning of the traversing process from a defined position. In conjunction with a stepper motor, this ensures that the traversing process can be carried out correctly, ie that the yarn guide is always in the correct position when traversing the running thread at the right time.
  • the method according to the invention there are no additional sensor devices required, but only hardware or software, which is needed anyway for the operation of a changeable via a stepper motor thread guide. This means that the method according to the invention can be realized quite inexpensively.
  • the rotor of this hybrid stepper motor is equipped with an axially magnetized permanent magnet and has rotorend detox each pronounced poles in the form of toothed pole caps.
  • Such trained rotors with a relatively large number of poles in the region of their pole caps lead during operation of the stepping motor to small angular steps, which on the one hand has a positive effect on the concentricity of the stepping motor and on the other hand leads to the shutdown of the stepping motor to a plurality of so-called locking position of the rotor. That is, such a trained stepper motor is characterized on the one hand by a good concentricity, but if necessary, but also sensitively positioned in a predetermined detent position.
  • the concentricity of the stepping motor can thereby be further optimized in a relatively simple manner that, as set forth in claim 4, the poles of the first pole cap are arranged angularly offset with respect to the poles of the second pole cap.
  • the advantageous embodiment described in claim 5 leads in conjunction with continuous Stator magnetic poles to halve the step size of the individual angular steps of the motor and thus to a very uniform concentricity of the stepping motor.
  • the stator of the hybrid stepping motor has a plurality of stator segments, which are each surrounded by energizable windings. One half of the windings is connected to a first phase of a DC power source while the other half of the windings are connected to a second phase. That is, on the circumference of the stator, stator segments energized through the first phase alternate with stator segments connected to the second phase. Applied in accordance with a control, such a stepping motor runs reliably in bipolar mode (claim 8).
  • the stator segments have, as set forth in claim 7, pole teeth corresponding to the energization of the windings of the stator with the poles of the pole caps of the rotor. That is, in the energization of the windings of the stator segments, both the N poles of the front pole cap of the rotor and the S poles of the rear pole cap of the rotor are influenced.
  • a toothed drive wheel is set (claims 9), which drives a toothed belt with a pitch of preferably 2 mm.
  • the drive wheel has, for example, 48 teeth (claims 10).
  • Fig. 1 is schematically shown in side view one half of a cross-wound textile machine 1, in the embodiment of an open-end rotor spinning machine shown.
  • Such textile machines have, as is known, between their (not shown) end frames over a plurality of similar jobs.
  • the work stations 2 each have a spinning unit 3 and a winding device 4.
  • the finished cross-wound bobbins 8 are conveyed via a cross-wound bobbin transport device 12 to a loading station (not shown) arranged on the machine end side.
  • the jobs 2 in addition to the spinning unit 3 and the winding device 4 even more handling devices, such as a thread withdrawal device 10, a suction nozzle 17 or a paraffine 14.
  • a thread withdrawal device 10 such as a thread withdrawal device 10
  • a suction nozzle 17 such as a suction nozzle 17 or a paraffine 14.
  • the function of this component is known and explained in detail in numerous patents.
  • the winding device 4 has a winding frame 9, a bobbin drive roller 11 and a Fadenchangier driven sixteenth
  • the bobbin drive roller 11 which can be acted upon by a single motor 13 by a drive, thereby drives the cross-wound bobbin 8 freely rotatably mounted in the creel 9 in a friction-locked manner.
  • Fig. 2 is the Fadenchangier worn 16 according to the invention, as it is arranged in each case in the field of winding device 4 of the numerous jobs 2 of the textile machine 1, shown in detail.
  • the Fig. 2 shows a perspective view of a designed as a modular thread guide unit 22, largely closed Fadenchangier respondeden 16th That is, the interior 37 of the housing 23 of the yarn guide unit 22 is sealed to the front by the endless draw 30, coverable with a top (not shown) cover element and then largely protected against the ingress of textile dust and fiber fly.
  • the yarn guide 25, which, as usual, is made of an abrasion-resistant material, preferably a Oxydkeramik, fixed to a guide shoe 26, which in turn is guided on a guide member 27 slidably.
  • the guide element 27 is in turn set in the side walls 28, 29 of the thread guide unit 22.
  • the guide shoe 26 is also on the outside of a endless traction means, preferably a toothed belt 30, attached, as indicated, via guide wheels 31, 32, which are arranged laterally adjacent to the traversing B of the yarn guide 25, and a drive wheel 33.
  • the drive wheel 33 is rotatably mounted on the motor shaft 24 of an electric motor, reversible drive, preferably one Hybrid stepping motor 34, arranged, which is connected via a control line 36 to a control computer 35, for example, a central computer of the textile machine.
  • control computer 35 In an alternative embodiment, a section computer or a separate workstation computer can of course also be used as the control computer 35.
  • Fig. 3 shows the yarn guide 25 in its zero position NS, that is, in a defined position with a distance a to a starting edge 15 of the housing 23 of the yarn guide unit 22nd
  • This zero position NS represents in each case the starting position for the yarn guide 25 and thus for the stepping motor 34 at the beginning of a traversing process or at a restart of the Fadenchangier sensible 16.
  • the Fig. 4 shows a front view in the formed as a hybrid stepping motor 34 thread guide drive.
  • the stator 18 has eight stator segments 19A and 19B with salient (toothed) poles 40.
  • the stator segments 19A and 19B are each surrounded by energizable windings 20A and 20B.
  • the windings 20A of the stator segments 19A are connected to a DC power source 38 via a first current phase 21A, while the windings 20B of the stator segments 19B are connected to the DC power source 38 via a second current phase 21B.
  • the circuit arrangement 39 is designed such that bipolar operation is possible, that is, the magnetization of the arranged on the stator segments 19A and 19B teeth 40 can be selectively switched to N-pole or S-pole.
  • the rotor 41 consists essentially of a motor shaft 42, an axially magnetized, preferably annular two-pole permanent magnet 43 and two, likewise toothed pole caps 44A and 44B.
  • the teeth 45A of the pole cap 44A are, for example, N poles while the teeth 45B of the pole cap 44B form S poles.
  • the teeth 45A of the pole cap 44A are also offset by a half tooth pitch from the teeth 45B of the pole cap 44B.
  • the rotor Since the rotor has a total of 50 poles, which are each spaced 7.2 ° from each other, four individual steps are required between the individual poles.
  • the 50 poles of the rotor in conjunction with the teeth on the stator elements, each form a so-called cogging torque, that is to say a defined position into which the rotor engages as soon as the motor is de-energized.
  • the yarn guide 25 is at an arbitrary distance to its desired zero position NS, which, in the in Fig. 3 illustrated embodiment, for example, 0.2 mm in front of the leading edge 15 of the housing 23 of the yarn guide unit 22 is located.
  • the yarn guide 25 is first moved slowly by the stepping motor 34 in the direction of this zero position NS and that is until it is ensured that it has reached or crossed the zero position NS. That is, at any time reaches the guide shoe 26 of the thread guide 25, the leading edge 15 of the housing 23 and runs until the switching off of the stepping motor 34 again and again against this leading edge 15 at. When switching off the rotor 41 of the stepping motor 34 falls into a so-called locking position.
  • the position of this detent position results, as explained above, from the design of the stepper motor 34 and from the electrical switching step in which the stepping motor 34 was located at the time of switching off. That is, the rotor 41 is located either in the last detent position in which the guide shoe 26 of the yarn guide 25 is directly on the leading edge 15 of the housing 23 or in the penultimate detent position, in which the guide shoe 26 of the thread guide 25 is positioned at a distance from the starting edge 15, this distance would be in the embodiment, as explained above, 1.92 mm.
  • the stepper motor 34 is energized again. That is, the windings 20A and 20B of the stator elements 19A and 19B of the stepping motor 34 are driven so that the rotor 41 further rotates by 4 steps a 1.8 ° in the direction of the last stop position and thus the zero position NS of the yarn guide 25 or tries to continue to turn ,
  • This zero position NS forms the output value for the control at each start of a traversing process.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Bestimmen der Nullposition eines über einen Schrittmotor changierbaren Fadenführers einer Spulvorrichtung einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine.
  • Um eine Textilspule herzustellen, ist es bekanntlich erforderlich, die betreffende Textilspule einerseits in Rotation zu versetzen und andererseits den auf die Spule auflaufenden Faden längs der Spulenachse zu changieren.
    Durch relativ schnelles Changieren des Fadens kann dabei eine Textilspule mit einer sogenannten Kreuzbewicklung erstellt werden, die sich nicht nur durch einen verhältnismäßig stabilen Spulenkörper, sondern auch durch ein gutes Ablaufverhalten auszeichnet.
  • In Verbindung mit der Herstellung solcher Kreuzspulen sind in der Praxis bereits verschiedene Fadenverlegesysteme im Einsatz, die in zahlreichen Schutzrechtsanmeldungen ausführlich beschrieben sind.
  • Es ist beispielsweise bei Spulmaschinen, die mit relativ hohen Wickelgeschwindigkeiten arbeiten, weit verbreitet, als Fadenchangiereinrichtungen sogenannte Fadenführungstrommeln einzusetzen.
  • Derartige Fadenführungstrommeln weisen eine Nut zum Changieren des Fadens auf und treiben gleichzeitig die Textilspule reibschlüssig an.
    Solche an sich bewährten Fadenführungstrommeln sind allerdings in der Herstellung relativ teuer und systembedingt nur für die Herstellung von Kreuzspulen in der Wicklungsart "wilde Wicklung" einsetzbar, da zur Erzeugung einer sogenannten Präzisions- oder Stufen-Präzisionswicklung der Antrieb der Kreuzspule und der Antrieb der Fadenchangiereinrichtung getrennt sein müssen.
  • Im Zusammenhang mit Spulstellen, die jeweils einen separaten Antrieb zum Rotieren der Auflaufspule und einen separaten Antrieb zum Changieren des auflaufenden Fadens aufweisen, sind verschiedenartige Fadenchangiereinrichtungen bekannt.
    Es sind beispielsweise Changiereinrichtungen bekannt, die einen parallel zur Rotationsachse der Kreuzspule verschiebbar gelagerten Fadenführer aufweisen, der beispielsweise über ein Zugmittel mit einem reversierbaren Einzelantrieb verbunden ist. Des Weiteren sind Einrichtungen bekannt, die mit einem sogenannten Fingerfadenführer arbeiten. D. h. mit einem Fadenführer, der einen fingerartigen Fadenverlegehebel aufweist, der um eine im wesentlichen senkrecht zur Kreuzspulenachse angeordnete Achse über einen bestimmten Winkelbereich schwenkbar ist.
  • Fadenchangiereinrichtungen mit einem parallel zur Rotationsachse der Kreuzspule verschiebbaren Fadenführer sind beispielsweise in der DE 37 34 478 A1 , in der DE 100 21 963 A1 oder in der nachveröffentlichten DE 10 2004 003 173.8 beschrieben.
  • Die in der DE 37 34 478 A1 beschriebene Fadenchangiereinrichtung verfügt über einen Fadenführer, der im Changierbereich an einer Fadenführerstange geführt ist und über ein Endloszugmittel von einem microprozessorgesteuerten Schrittmotor angetrieben wird.
  • Auch in der nachveröffentlichten DE 10 2004 003 173.8 ist eine Fadenchangiereinrichtung beschrieben, deren Fadenführer an einer Fadenführerstange geführt und über einen Zahnriemen an einen reversierbaren Einzelantrieb angeschlossen ist.
    Die Fadenführerstange, die Zahnräder für den Zahnriemen sowie der zugehörige Einzelantrieb sind dabei in einem weitestgehend geschlossenen Gehäuse angeordnet.
    Das heißt, der Innenraum dieser als modulares Bauteil ausgebildeten Fadenchangiereinrichtung ist frontseitig durch das Endloszugmittel abgedichtet.
  • Eine Fadenchangiereinrichtung mit einem Changierfadenführer, der an einem Endlosriemen festgelegt und durch einen Einzelantrieb beaufschlagbar ist, ist des Weiteren in der DE 100 21 963 A1 beschrieben.
    Der Einzelantrieb des Fadenführers ist dabei so ansteuerbar, dass ein in seiner Länge veränderbarer Changierhub ausgeführt werden kann.
    Der Einzelantrieb des Changierfadenführers ist zu diesem Zweck mit einem Winkelgeber ausgerüstet, der die Rotorstellung des Elektromotors erfasst und an eine entsprechende Arbeitsstellensteuerung meldet.
  • Nachteilig bei den vorgenannten an sich vorteilhaften Fadenchangiereinrichtungen ist allerdings der verhältnismäßig große Steuerungsaufwand, der betrieben wird, um eine ordnungsgemäße Traversierung eines Fadens zu gewährleisten.
    Das heißt, die bekannten Fadenchangiereinrichtungen verfügen über relativ aufwendige und damit kostspielige Steuerungs- und Überwachungseinrichtungen.
  • Eine vergleichbare Fadenchangiereinrichtung ist auch in der WO 98/42606 beschrieben.
    Bei der Einrichtung gemäß WO 98/42606 wird die Position eines innerhalb eines Changierhubes hin- und herbewegten Changierfadenführers über die Stellung des Rotors des Fadenführerantriebes bestimmt.
    Das heißt, die Stellung des Rotors, des als Schrittmotor ausgebildeten Antriebes, wird ständig durch einen Sensor überwacht, dessen Signale auf eine Stromflusssteuereinrichtung gegeben werden.
  • Schrittmotoren, wie sie zum Antreiben von Fadenchangiereinrichtungen zum Einsatz kommen, sind im Prinzip seit langem bekannt und beispielsweise in der US-PS 4,728,830 oder in der US-PS 4,763,034 ausführlich beschrieben.
    Derartige Schrittmotoren weisen einen Stator mit einer Vielzahl von Motorwicklungen auf, die definiert bestrombar sind. Außerdem verfügen solche Schrittmotoren über einen Rotor mit magnetisierten Rotorzähnen.
    Bei derartigen Antrieben wird durch definierte Stromzufuhr auf die Motorwicklungen des Stators ein Magnetfeld erzeugt, nach dem sich die Rotorzähne des Rotors ausrichten, das heißt, der Rotor schrittweise weiterläuft.
  • Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, das/die eine sichere und genaue Changierung eines auf eine Kreuzspule auflaufenden Fadens ermöglicht, wobei der Steuerungsaufwand möglichst gering sein soll.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, das die im Anspruch 1 beschriebenen Merkmale aufweist bzw. durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 2.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren hat insbesondere den Vorteil, dass auf einfache Weise, das heißt ohne zusätzliche Sensoreinrichtungen oder dgl. gewährleistet wird, dass der Fadenführer zu Beginn des Changierprozesses stets aus einer definierten Position heraus gestartet werden kann.
    In Verbindung mit einem Schrittmotor ist damit sichergestellt, dass der Changierprozesses ordnungsgemäß durchgeführt werden kann, das heißt, dass sich der Fadenführer bei der Changierung des auflaufenden Fadens stets zum richtigen Zeitpunkt an der richtigen Position befindet.
    Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind dabei, wie vorstehend erwähnt, keine zusätzlichen Sensoreinrichtungen erforderlich, sondern nur Hard- bzw. Software, die für den Betrieb eines über einen Schrittmotor changierbaren Fadenführers ohnehin benötigt wird.
    Das bedeutet, das erfindungsgemäße Verfahren lässt sich recht kostengünstig realisieren.
  • Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens weist, wie im Anspruch 2 dargelegt, in vorteilhafter Ausbildung einen als Hybrid-Schrittmotor ausgebildeten Fadenführerantrieb auf.
    Der Rotor dieses Hybrid-Schrittmotors ist dabei mit einem axial magnetisierten Permanentmagneten ausgerüstet und weist rotorendseitig jeweils ausgeprägte Pole in Form von gezahnten Polkappen auf.
    Derartig ausgebildete Rotoren mit einer relativ großen Anzahl von Polen im Bereich ihrer Polkappen führen während des Betriebes des Schrittmotors zu kleinen Winkelschritten, was sich einerseits positiv auf den Rundlauf des Schrittmotors auswirkt und andererseits bei der Abschaltung des Schrittmotors zu einer Vielzahl sogenannter Raststellung des Rotors führt.
    Das heißt, ein derartig ausgebildeter Schrittmotor zeichnet sich einerseits durch einen guten Rundlauf aus, ist im Bedarfsfall aber auch feinfühlig in einer vorgebbaren Raststellung positionierbar.
  • Der Rundlauf des Schrittmotors kann dabei auf relativ einfache Weise dadurch weiter optimiert werden, dass, wie im Anspruch 4 dargelegt, die Pole der ersten Polkappe gegenüber den Polen der zweiten Polkappe winkelversetzt angeordnet sind.
    Insbesondere die im Anspruch 5 beschriebene, vorteilhafte Ausführungsform führt in Verbindung mit durchgehenden Statormagnetpolen zu einer Halbierung der Schrittweite der einzelnen Winkelschritte des Motors und damit zu einem sehr gleichmäßigen Rundlauf des Schrittmotors.
  • Wie im Anspruch 6 beschrieben, ist in bevorzugter Ausführungsform außerdem vorgesehen, dass der Stator des Hybrid-Schrittmotors eine Vielzahl von Statorsegmenten aufweist, die jeweils von bestrombaren Wicklungen umgeben sind.
    Eine Hälfte der Wicklungen ist dabei an eine erste Phase einer Gleichstromquelle angeschlossen, während die andere Hälfte der Wicklungen mir einer zweiten Phase in Verbindung steht.
    Das heißt, auf dem Umfang des Stators wechseln sich Statorsegmente, die über die erste Phase bestromt werden, mit Statorsegmenten ab, die an die zweite Phase angeschlossen sind. Über eine Steuerung entsprechend beaufschlagt, läuft ein solcher Schrittmotor zuverlässig im Bipolarbetrieb (Anspr. 8).
  • Die Statorsegmente weisen dabei, wie im Anspruch 7 dargelegt, Polzähne auf, die entsprechend der Bestromung der Wicklungen der Statorsegmente mit den Polen der Polkappen des Rotors korrespondieren.
    Das heißt, bei der Bestromung der Wicklungen der Statorsegmente werden sowohl die N-Pole der vorderen Polkappe des Rotors als auch die S-Pole der hinteren Polkappe des Rotors beeinflusst.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist außerdem vorgesehen, dass auf der Motorwelle des Schrittmotors drehfest ein verzahntes Antriebsrad festgelegt ist (Anspr. 9), das einen Zahnriemen mit einer Zahnteilung von vorzugsweise 2 mm antreibt.
    In vorteilhafter Ausführungsform weist das Antriebsrad dabei beispielsweise 48 Zähne auf (Anspr. 10).
  • Eine solche Ausbildung der mechanischen Antriebselemente gewährleistet, dass jede Bewegung des Schrittmotors sowohl was den Changierbereich, die Changierbreite oder die Changiergeschwindigkeit betrifft, exakt, das heißt ohne Schlupf umgesetzt werden.
    In Verbindung mit einem Hybrid-Schrittmotor ist auf diese Weise eine ordnungsgemäße Fadenchangierung sowie eine ausreichend genaue Positionierung des Fadenführers in seiner Nullstellung möglich.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargelegten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
  • Es zeigt:
    • Fig. 1
    eine Seitenansicht einer Arbeitsstelle einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine, mit einer erfindungsgemäßen Fadenchangiereinrichtung im Bereich der Spulvorrichtung,
    Fig. 2
    in einem größeren Maßstab eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Fadenchangiereinrichtung,
    Fig. 3
    den Fadenführer der Fadenchangiereinrichtung gemäß Fig. 2 in seiner Nullstellung,
    Fig. 4
    eine Vorderansicht auf einen als Hybrid-Schrittmotor ausgebildeten Fadenführerantrieb, ohne vordere Motorabdeckung,
    Fig. 5
    den Rotor des Hybrid-Schrittmotors in Seitenansicht, im Schnitt.
  • In Fig. 1 ist schematisch in Seitenansicht eine Hälfte einer Kreuzspulen herstellende Textilmaschine 1, im Ausführungsbeispiel einer Offenend-Rotorspinnmaschine, dargestellt.
  • Derartige Textilmaschinen verfügen, wie bekannt, zwischen ihren (nicht dargestellten) Endgestellen über eine Vielzahl gleichartiger Arbeitsstellen 2.
    Die Arbeitstellen 2 weisen dabei jeweils ein Spinnaggregat 3 sowie eine Spulvorrichtung 4 auf.
    In den Spinnaggregaten 3 werden Faserbänder 6, die in Spinnkannen 5 bevorratet sind, zu Fäden 7 verarbeitet, die anschließend auf den Spulvorrichtungen 4 zu Kreuzspulen 8 aufgewickelt werden.
    Die fertig gestellten Kreuzspulen 8 werden über eine Kreuzspulen-Transporteinrichtung 12 zu einer maschinenendseitig angeordneten (nicht dargestellten) Ladestation befördert.
  • Wie in Fig. 1 angedeutet, weisen die Arbeitsstellen 2 jeweils neben dem Spinnaggregat 3 und der Spulvorrichtung 4 noch weitere Handhabungseinrichtungen, beispielsweise eine Fadenabzugseinrichtung 10, eine Saugdüse 17 oder einen Paraffineur 14 auf.
    Die Funktion dieser Bauteil ist bekannt und in zahlreichen Patentschriften ausführlich erläutert.
  • Die Spulvorrichtung 4 verfügt über einen Spulrahmen 9, eine Spulenantriebswalze 11 sowie eine Fadenchangiereinrichtung 16.
  • Die Spulenantriebswalze 11, die durch einen Antrieb 13 einzelmotorisch beaufschlagbar ist, treibt dabei die im Spulenrahmen 9 frei drehbar gelagerte Kreuzspule 8 reibschlüssig an.
  • In der Fig. 2 ist die erfindungsgemäße Fadenchangiereinrichtung 16, wie sie jeweils im Bereich der Spulvorrichtung 4 der zahlreichen Arbeitsstellen 2 der Textilmaschine 1 angeordnet ist, im Detail dargestellt.
  • Die Fig. 2 zeigt dabei eine perspektivische Ansicht auf eine als modulare Fadenführungseinheit 22 ausgebildete, weitestgehend geschlossene Fadenchangiereinrichtungen 16.
    Das heißt, der Innenraum 37 des Gehäuses 23 der Fadenführungseinheit 22 ist nach vorne durch das Endloszugmittel 30 abgedichtet, nach oben mit einem (nicht dargestellten) Deckelelement abdeckbar und dann gegen das Eindringen von Textilstaub und Faserflug weitestgehend geschützt.
    Wie weiter ersichtlich, ist der Fadenführer 25, der, wie üblich, aus einem abriebfesten Material, vorzugsweise einer Oxydkeramik gefertigt ist, an einem Führungsschuh 26 festgelegt, der seinerseits an einem Führungselement 27 gleitend geführt ist.
    Das Führungselement 27 ist dabei ihrerseits in den Seitenwänden 28, 29 der Fadenführungseinheit 22 festgelegt.
    Der Führungsschuh 26 ist außerdem an der Außenseite eines Endloszugmittels, vorzugsweise eines Zahnriemens 30, befestigt, der, wie angedeutet, über Umlenkräder 31, 32, die seitlich neben dem Changierbereich B des Fadenführers 25 angeordnet sind, sowie ein Antriebsrad 33 geführt.
    Das Antriebsrad 33 ist dabei drehfest auf der Motorwelle 24 eines elektromotorischen, reversiblen Antriebes, vorzugsweise eines Hybrid-Schrittmotors 34, angeordnet, der über eine Steuerleitung 36 an einen Steuerungsrechner 35, beispielsweise einen Zentralrechner der Textilmaschine angeschlossen ist.
  • In alternativer Ausführungsform kann als Steuerungsrechner 35 selbstverständlich auch ein Sektionsrechner oder ein separater Arbeitsstellenrechner zum Einsatz kommen.
  • Fig. 3 zeigt den Fadenführer 25 in seiner Nullstellung NS, das heißt, in einer definierten Position mit einem Abstand a zu einer Anlaufkante 15 des Gehäuses 23 der Fadenführungseinheit 22.
    Diese Nullstellung NS stellt jeweils die Ausgangstellung für den Fadenführer 25 und damit für den Schrittmotor 34 zu Beginn eines Changiervorganges bzw. bei einem Neustart der Fadenchangiereinrichtung 16 dar.
  • Die Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht in den als Hybrid-Schrittmotor 34 ausgebildeten Fadenführerantrieb.
    Wie ersichtlich, weist der Stator 18 acht Statorsegmente 19A und 19B mit ausgeprägten (gezahnten) Polen 40 auf.
    Die Statorsegmente 19A und 19B sind dabei jeweils von bestrombaren Wicklungen 20A bzw. 20B umgeben.
    Die Wicklungen 20A der Statorsegmente 19A sind dabei über eine erste Stromphase 21A mit einer Gleichstromquelle 38 verbunden, während die Wicklungen 20B der Statorsegmente 19B über eine zweite Stromphase 21B an die Gleichstromquelle 38 angeschlossen sind.
    Die Schaltungsanordnung 39 ist dabei so ausgelegt, dass Bipolarbetrieb möglich ist, das heißt, dass die Magnetisierung der an den Statorsegmenten 19A und 19B angeordneten Zähne 40 wahlweise auf N-Pol oder S-Pol geschaltet werden kann.
  • Wie in Fig. 5 dargestellt, besteht der Rotor 41 im wesentlichen aus einer Motorwelle 42, einem axial magnetisierten, vorzugsweise ringförmigen Zweipol-Permanentmagneten 43 sowie zwei, ebenfalls gezahnten Polkappen 44A und 44B.
    Die Zähne 45A der Polkappe 44A sind dabei beispielsweise N-Pole während die Zähne 45B der Polkappe 44B S-Pole bilden.
    Die Zähne 45A der Polkappe 44A sind außerdem um eine halbe Zahnteilung gegenüber den Zähnen 45B der Polkappe 44B versetzt.
    • Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens:
  • Um das erfindungsgemäße Verfahren zu verstehen sind zunächst folgende Anmerkungen nützlich.
    Bei der im Ausführungsbeispiel gewählten Ausführungsform eines Hybrid-Schrittmotors 34 mit jeweils 25 Zähnen je Polkappe sowie 2-Phasenbetrieb ergibt sich für die Schrittzahl z des Motors nach der Formel: z = k × p
    wobei k = 2 × ms ist
    und ms = für die Anzahl der Phasen des Stators
    sowie p = für die Anzahl der Pole des Rotors steht,
    z = 2 × 2 × 50 = 200 Einzelschritte pro Rotordrehung.
    Das bedeutet, bei jedem Schritt läuft der Rotor des Motor 360° / 200 Schritte = 1,8° weiter.
    Da der Rotor insgesamt 50 Pole aufweist, die jeweils 7,2° von einander beabstandet sind, werden zwischen den einzelnen Polen jeweils vier Einzelschritte benötigt.
    Die 50 Pole des Rotors bilden in Verbindung mit den Zähnen an den Statorelementen außerdem jeweils ein sogenanntes Rastmoment, das heißt, eine definierte Stellung, in die der Rotor einrastet sobald der Motor stromlos geschaltet wird.
  • Im Ausführungsbeispiel ergibt sich außerdem aus dem Teilungsabstand des Zahnriemens, der den Fadenführer mit seinem zugehörigen Antrieb verbindet, von 2 mm sowie der Zähnezahl 48 des auf der Motorwelle des Schrittmotors angeordneten Antriebsrades für den Fadenführer pro Motorschritt eine Verlegestrecke s = Weg / Schritte = 2 mm × 48 / 200 = 0,48 mm. Das heißt, zwei Raststellungen des Motors liegen jeweils 4 × 0,48 mm = 1,92 mm beabstandet.
  • Zu Beginn des Verfahrens befindet sich der Fadenführer 25 in einem beliebigen Abstand zu seiner angestrebten Nullstellung NS, die sich, bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel zum Beispiel 0,2 mm vor der Anlaufkante 15 des Gehäuses 23 der Fadenführungseinheit 22 befindet.
    Der Fadenführer 25 wird durch den Schrittmotor 34 zunächst langsam in Richtung dieser Nullstellung NS verfahren und zwar so weit bis sichergestellt ist, dass er die Nullstellung NS erreicht oder überfahren hat.
    Das heißt, zu einem beliebigen Zeitpunkt erreicht der Führungsschuh 26 des Fadenführers 25 die Anlaufkante 15 des Gehäuses 23 und läuft bis zum Abschalten des Schrittmotors 34 immer wieder gegen diese Anlaufkante 15 an. Beim Abschalten fällt der Rotor 41 des Schrittmotors 34 in eine sogenannte Raststellung.
    Die Position dieser Raststellung ergibt sich dabei, wie vorstehend erläutert, aus der Bauart des Schrittmotors 34 sowie aus dem elektrischen Schaltschritt in dem sich der Schrittmotor 34 zum Zeitpunkt des Abschaltens befunden hat.
    Das heißt, der Rotor 41 befindet sich entweder in der letzten Raststellung, in der der Führungsschuh 26 des Fadenführers 25 unmittelbar an der Anlaufkante 15 des Gehäuses 23 steht oder in der vorletzten Raststellung, in der der Führungsschuh 26 des Fadenführers 25 beabstandet zur Anlaufkante 15 positioniert ist,
    wobei dieser Abstand im Ausführungsbeispiel, wie vorstehend erläutert, 1,92 mm betragen würde.
  • Anschließend wird der Schrittmotor 34 wieder bestromt.
    Das heißt, die Wicklungen 20A und 20B der Statorelemente 19A und 19B des Schrittmotors 34 werden so angesteuert, dass der Rotor 41 um 4 Schritte a 1,8° in Richtung der letzten Raststellung und damit der Nullstellung NS des Fadenführers 25 weiterdreht bzw. versucht weiterzudrehen.
  • Das bedeutet, wenn der Fadenführer 25 zum Zeitpunkt des Wiederzuschaltens des Schrittmotors 34 bereits in seiner Nullstellung NS an der Anlaufkante 15 des Gehäuses 23 steht, kann der Rotor 41 der elektrischen Steuerung nicht folgen und fällt bei der anschließenden Stromabschaltung wieder in die letzte Raststellung zurück.
    Wenn der Rotor 41 beim Wiederzuschalten des Stromes allerdings in die vorletzte Raststellung positioniert ist, dreht der Rotor 41 des Schrittmotors 34 4 Schaltschritte weiter, so dass der Rotor 41 bei der folgenden Stromabschaltung ebenfalls in der letzten Raststellung und damit der Fadenführer 25 in seiner Nullstellung NS steht.
  • Diese Nullstellung NS bildet bei jedem Start eines Changierprozesses jeweils den Ausgangswert für die Steuerung.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Bestimmen der Nullposition eines über einen Schrittmotor changierbaren Fadenführers einer Spulvorrichtung einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Fadenführer (25) oder ein mit dem Fadenführer (25) gekoppeltes Element durch den Schrittmotor (34) beaufschlagt in Richtung seiner Nullstellung (NS) verfahren und mit geringer Geschwindigkeit an einem in Fahrtrichtung hinter der Nullstellung (NS) angeordneten, definierten Anschlag (15) positioniert wird,
    dass dann der Schrittmotor (34) stromlos geschaltet wird, wodurch der Rotor (41) des Schrittmotors (34), abhängig vom Schaltschritt, in dem sich der Schrittmotor zum Zeitpunkt des Abschaltens befindet, in eine von zwei möglichen Raststellungen (RS1, RS2) fällt, wobei die erste Raststellung (RS2), die gleichzeitig die Nullstellung (NS) des Fadenführers (25) definiert, die letzte Raststellung ist, in der sich der Rotor (41) des Schrittmotors (34) nach dem Anlaufen des Fadenführers (25) an den Anschlag (15) bei Abschaltung der Bestromung der Statorwicklung (20A, 20B) positionieren kann, und die zweite Raststellung (RS1) die durch einen elektronischen Schaltzyklus getrennte, davor liegende Raststellung darstellt, und
    dass dann der Schrittmotor (34) durch definierte Bestromung seiner Statorwicklungen (20A, 20B) mit einer durch die Bauart des Schrittmotors bedingten Anzahl von elektronischen Schaltschritten, die erforderlich ist, um den Rotor (41) aus einer Raststellung in die nächste Raststellung zu drehen, angesteuert wird, so dass sichergestellt wird, dass der Rotor (41) des Schrittmotors (34) bei einem erneuten Abschalten in der ersten Raststellung (RS2) steht, in der der Fadenführer (25) in seiner Nullstellung (NS) positioniert ist.
  2. Vorrichtung zum Bestimmen der Nullposition eines über einen Schrittmotor changierbaren Fadenführers einer Spulvorrichtung einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine,
    wobei eine Fadenchangiereinrichtung (16) vorhanden ist, deren Fadenführer (25) oder ein mit dem Fadenführer (25) gekoppeltes Element über ein Endloszugmittel (30) an einen Antrieb (34) angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet,
    dass der Antrieb des Fadenführers (25) als Hybrid-Schrittmotor (34) ausgebildet ist, mit einem Rotor (41), der in der Rotormitte einen axial magnetisierten Zweipol-Permanentmagneten (43) aufweist und rotorendseitig jeweils ausgeprägte Pole (N bzw. S) in Form von gezahnten Polkappen (44A, 44B) besitzt, wobei der Rotor (41) des Schrittmotors (34) durch Abschalten sowie erneute definierte Bestromung der Statorwicklungen (20A, 20B) so in einer ersten Raststellung (RS2) positionierbar ist, dass der Fadenführer (34) in einer vor einem Anschlag (15) angeordneten Nullstellung (NS) steht.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Polkappen (44A und 44B) jeweils 25 als Zähne ausgebildete Pole (45) aufweisen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pole (45) einer ersten Polkappe (44A) gegenüber den Polen
    (45) einer zweiten Polkappe (44B) winkelversetzt angeordnet sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelversatz zwischen den Polen (45) der ersten Polkappe
    (44A) und den Polen (45) der zweiten Polkappe (44B) einen halben Teilungsabstand beträgt.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (18) des Hybrid-Schrittmotors (34) Statorsegmente (19A, 19B) aufweist, die von bestrombaren Wicklungen (20A, 20B) umgeben sind, wobei jeweils eine Hälfte der Wicklungen über eine Schaltungsanordnung (39) an eine erste Phase (21A) und die andere Hälfte der Wicklungen an eine zweite Phase (21B) einer elektrischen Gleichstromquelle (38) angeschlossen sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Statorsegmente (19A, 19B) jeweils Polzähne (40) aufweisen, die mit den Polen (45) der Polkappen (44A, 44B) des Rotors (41) korrespondieren.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Ansteuerung der Wicklungen (20A, 20B) im Bereich der Statorsegmente (19A, 19B) für einen Bipolarbetrieb ausgelegt ist.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Motorwelle (42) des Schrittmotors (34) drehfest ein Antriebsrad (33) für einen Zahnriemen (30) festgelegt ist.
  10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsrad (33) 48 Zähne und der Zahnriemen (30) eine Teilung von 2 mm aufweist.
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