EP2110470A2

EP2110470A2 - Spinnmaschine mit Einzelspindelantrieb

Info

Publication number: EP2110470A2
Application number: EP09003709A
Authority: EP
Inventors: Benedikt Ingold; Rudolf Brand
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 2008-04-15
Filing date: 2009-03-14
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2029-03-14
Also published as: JP2009256869A; EP2110470A3; EP2110470B1; CN101560709A; CN101560709B

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ringspinnmaschine mit Einzelspindelantrieb mit einer Mehrzahl von Arbeitsstellen, die steuerungstechnisch in mehrere Sektionen aufgeteilt sind, wobei jede Sektion mehrere Arbeitsstellen umfasst. Pro Arbeitsstelle ist eine Spindeleinheit mit einer Spindel und einer Spindelantriebseinheit (6) vorgesehen. Im weiteren enthält die Ringspinnmaschine eine Maschinensteuer-Einheit zur Ansteuerung der Spindeln und eine Sektionselektronik-Einheiten (3) pro Sektion, welche über eine Datenverbindung (33) mit der Maschinensteuer-Einheit verbunden sind, wobei an jeweils eine Sektionselektronik-Einheit (3) eine Mehrzahl von Spindelantriebselektronik-Einheiten (6) angeschlossen sind, welche über die ihnen zugeordnete Sektionselektronik-Einheit (3) ansteuerbar sind. Pro Spindeleinheit ist eine Spindelantriebselektronik-Einheit (5) vorgesehen. Mehrere Spindelantriebselektronik-Einheiten (5) einer Sektion und die Sektionselektronik-Einheit (3) sind auf einer gemeinsamen Leiterplatte (2) angeordnet. Die Spindelantriebselektronik-Einheiten (5) sind über Datenleitungen in Form von Leiterbahnen (34) mit der Sektionselektronik-Einheit (3) verbunden. Von der Sektionselektronik-Einheit (3) führt eine Datenleitung (33) zur Maschinensteuerung weg. Von den Spindelantriebselektronik-Einheiten (5) führen Versorgungsleitungen (9) zu den diesen zugeordneten Spindelantrieben (6) weg.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spinn- oder Zwirnmaschine mit Einzelspindelantrieb, enthaltend ein Maschinengestell, welches eine Mehrzahl von Arbeitsstellen aufnimmt, die steuerungstechnisch in mehrere Sektionen aufgeteilt sind, wobei jede Sektion mehrere Arbeitsstellen umfasst, und pro Arbeitsstelle eine Spindeleinheit mit einer Spindel und einem drehzahlgeregelten Spindelantrieb vorgesehen ist, und pro Spindeleinheit eine Spindelantriebselektronik-Einheit vorgesehen ist, im weiteren enthaltend eine Maschinensteuer-Einheit zur Ansteuerung der Spindeln und eine Sektionselektronik-Einheit pro Sektion, welche über eine Datenleitung mit der Maschinensteuer-Einheit verbunden sind, wobei an jeweils eine Sektionselektronik-Einheit eine Mehrzahl von Spindelantriebselektronik-Einheiten über eine Datenleitung angeschlossen sind, welche durch die Maschinensteuer-Einheit über die ihnen zugeordnete Sektionselektronik-Einheit ansteuerbar sind.
Spinn- oder Zwirnmaschinen mit einer Vielzahl von Arbeitsstellen mit Einzelspindelantrieb weisen eine komplexe Ansteuerung und Verdrahtung auf. So müssen z. B. die Antriebsmotoren der Spindeln einzeln angesteuert werden. Dazu braucht jede Spindel eine eigene Spinnstellenelektronik, welche direkt oder indirekt über eine Sektionselektronik mit der Maschinensteuerung kommunizieren kann. Die Spinnstellenelektronik befindet sich zusammen mit dem Spindelmotor in einer gemeinsamen Baueinheit, welche wiederum zusammen mit der Spindel die Spindeleinheit bilden. In diesem Zusammenhang muss man sich vergegenwärtigen, dass die Antriebsmotoren jeweils zusammen mit der dazugehörigen Antriebselektronik, auch Treiber genannt, als physische Einheit produziert, ausgeliefert und in die Textilmaschine eingebaut werden. Der Antriebsmotor und die dazugehörige Antriebselektronik werden als untrennbare physische Einheit angesehen, da deren Einzelelemente wie Antriebsmotor und Antriebselektronik für sich alleine nicht einsatzfähig sind.
Es hat sich gezeigt, dass die herkömmliche Bauweise von Spinnmaschinen mit Einzelspindelantrieb mit einer direkten Ansteuerung der einzelnen Spindeln durch die Maschinensteuerung steuerungstechnisch aber auch hinsichtlich des Verkabelungs- und Montageaufwandes sehr aufwändig und teuer ist. Immerhin kann eine grosse Spinnmaschine bis zu 1'600 Spindeln umfassen. Man ist daher dazu übergegangen, Konzepte zu entwickeln, gemäss welchen die Spindeln steuerungstechnisch zu Sektionen zusammen gefasst werden. Die Spindelantriebselektronik-Einheiten der Spindelantriebe einer Sektion kommunizieren dabei nicht mehr direkt mit der Maschinensteuerung, sondern mit einer Sektionselektronik mit eigener Intelligenz. Die Maschinensteuerung andererseits steuert die Spindeln nun nicht mehr direkt an, sondern über die übergeordnete Sektionselektronik. Es liegt dann an der Sektionselektronik aufgrund der von der Maschinensteuerung empfangenen Befehle die ihr zugeordneten Spindelantriebe zu steuern.
So beschreibt die EP-A-0 389 849 ein Steuerungssystem für eine Ringspinnmaschine mit einer Vielzahl von Spinnstellen, die sektionsweise gemeinsam überwach- und steuerbar sind. Der Spinnstelle ist zur autonomen Ausführung, wenigstens eines Teils der Betriebsfunktionen, eine Spindelantriebselektronik zugeordnet. Einer jeweils mehrere Spinnstellen umfassende Sektion ist eine der Spindelantriebselektronik übergeordnete Sektionselektronik mit eigener Intelligenz zugeordnet, welche wiederum mit einer weiteren in einer übergeordneten Hierarchieebene vorgesehenen Maschinensteuerung verbunden ist. Auch die Sektionselektronik ist zur autonomen Ausführung wenigsten eines Teils der Betriebsfunktionen, wie z. B. Fadenbrucherfassung ausgelegt.
Obwohl dieses Konzept wesentliche Verbesserung zumindest in den Steuerungsabläufen einer Spinnmaschine gebracht hat, bringt die konstruktive Umsetzung dieses an sich vorteilhaften Steuerungskonzeptes nach wie vor erhebliche Nachteile mit sich. So ist der Herstellungs-, Montage- und Verkabelungsaufwand der entsprechenden Spinnmaschine weiterhin sehr gross.
Der hohe Verkabelungsaufwand rührt daher, dass die Sektionselektronik über einen Datenbus mit der Maschinensteuerung verbunden und die an den Spindelantrieben vorgesehene Spinnstellenelektronik wiederum jeweils einzeln oder über einen Bus mit der Sektionselektronik verdrahtet ist. Neben dem Verkabelungsaufwand für die Datenleitungen kommt ferner der Verdrahtungsaufwand zur Versorgung der Spindelantriebe mit elektrischer Energie hinzu. Im weiteren muss auch die Sektionselektronik und die Spindelantriebselektronik über Versorgungsleitungen mit elektrischer Energie versorgt werden. Da die Elektronik eine andere Versorgungsspannung aufweist als die Spindelantriebe, muss zudem eine separate Verdrahtung vorgenommen werden.
Neben dem hohen und kostspieligen Verdrahtungsaufwand, welcher durch geschultes und entsprechend teures Fachpersonal in der Regel von Hand bewältigt werden muss, machen auch die Fertigungskosten für die als separate Bausteine gefertigten Sektionselektronik- und Spindelantriebselektronik-Einheiten sowie für die Verdrahtung zu schaffen.
Aufgabe vorliegender Erfindung es daher, ein neues Baukonzept zur Organisation der Steuerungselektronik und Energieversorgung in einer Spinn- oder Zwirnmaschine vorzuschlagen, um die oben genannten Nachteile zu beseitigen oder zumindest erheblich zu mindern.
Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, dass mehrere Spindelantriebselektronik-Einheiten einer Sektion und die Sektionselektronik-Einheit auf einer gemeinsamen Leiterplatte angeordnet sind, und die Spindelantriebselektronik-Einheiten über Datenleitungen in Form von Leiterbahnen mit der Sektionselektronik-Einheit verbunden sind und die Sektionselektronik-Einheit über eine Verbindungsschnittstelle und Datenleitung mit der Maschinensteuer-Einheit verbunden ist, und die Spindelantriebselektronik-Einheiten über Verbindungsschnittstellen und Speiseleitungen mit den Spindelantrieben verbunden ist.
Die Spinnmaschine kann eine Ringspinn-, Schlaufenspinn-, Topfspinn- oder Trichterspinnmaschine sein. Die Spinn- oder Zwirnmaschine kann ein- oder zweiseitig ausgebildet sein. Zweiseitig bedeutet, dass in Maschinenquerschnittsansicht in spiegelbildlicher Anordnung auf zwei Seiten Spinn- oder Zwirnstellen angeordnet sind. Bei einseitigen Maschinen sind entsprechend nur auf einer Seite Arbeitsstellen angeordnet. Unter dem allein stehenden Begriff "Sektion" ist in dieser Anmeldung eine steuerungstechnische Sektion mit einer Mehrzahl von Arbeitsstellen, d.h. Spinn- oder Zwirnstellen, zu verstehen, deren Spindelantriebselektronik-Einheiten über eine gemeinsame Sektionselektronik-Einheit angesteuert bzw. verwaltet wird. Eine solche Sektion kann sich auf eine Maschinenseite begrenzen und eine Mehrzahl von benachbarten Arbeitsstellen umfassen. Die genannte Sektion kann aber auch maschinenseitenübergreifend sein und eine Mehrzahl von beidseits der Spinn- oder Zwirnmaschine angeordnete, und auf der zugehörigen Maschinenseite jeweils benachbarte Spinn- oder Zwirnstellen umfassen.
Eine Sektion kann z. B. 24 Arbeitsstellen, d. h. Spindelantriebsmotoren, auf einer Maschinenseite umfassen. In bevorzugter Weiterentwicklung der Erfindung enthält eine Sektion genau eine Leiterplatte mit der Sektionselektronik-Einheit sowie den Spindelantriebselektronik-Einheiten aller dieser Sektion zugeordneten Arbeitsstellen bzw. Spindelantriebe.
Unter Leiterplatte, auch Leiterkarte oder Platine genannt, soll ein Träger aus isolierendem Material, insbesondere Kunststoff, mit auf dem Träger festliegenden bzw. festhaftenden leitenden Verbindungen, auch Leiterbahnen genannt, verstanden werden. Eine Leiterbahn liegt in der Form einer elektrisch leitenden Schicht auf dem Träger vor. Diese Schicht leitfähigen Materials ist in der Regel relativ dünn. Die Herstellung der Leiterbahnen kann durch einen Ätz- bzw. Druckprozess geschehen.
Die Leiterplatte dient der mechanischen Befestigung der Sektionselektronik-Einheit und der Spindelantriebselektronik-Einheiten sowie der elektrischen Verbindung (Daten- bzw. Signalleitungen) dieser elektronischen Bauteile miteinander über Leiterbahnen für den Signal- bzw. Datenaustausch. In Weiterbildung der Erfindung liegen nicht nur die Daten- bzw. Signalverbindungen zwischen der Sektionselektronik und der Spindelelektronik in Form von Leiterbahnen vor, sondern auch die Versorgungsleitungen der Sektionselektronik und/oder der Spindelantriebselektronik mit elektrischer Energie liegen als Leiterbahnen auf dem Träger vor. Im weiteren liegen bevorzugt auch die Versorgungsleitungen zu den Leistungsstufen der Spindelantriebselektronik-Einheiten zur letztendlichen Versorgung der Spindelantriebe mit elektrischer Energie als Leiterbahnen auf dem Träger vor. Die mechanische Befestigung der Elektronikbausteine kann z. B. über elektrisch leitende Steckverbindungen, wie Pin und/oder Lötverbindungen erfolgen.
Die Maschinensteuerung enthält bevorzugt eine zentrale Steuerungseinheit, z. B. eine speicherprogrammierbare Steuerung (SPS), mit einem Hauptprozessor (CPU), mittels welchem die Spinnmaschine gesteuert wird. Im Zusammenhang mit vorliegendem Steuerungskonzept, welches verschiedene Hierarchieebenen kennt, ist die Maschinensteuerung als sogenannter Master zu betrachten. Die Maschinensteuerung ist vorzugsweise zumindest für einen Teil der Betriebsfunktionen für einen Steuereingriff in die Arbeitsstellen, vorzugsweise über die betreffende Sektionselektronik-Einheit und die zugeordnete Spindelantriebselektronik-Einheit ausgelegt. So wird z. B. das Hochfahren der Maschine (z. B. der Anspinnprozess) und das geplante Herunterfahren der Maschine (z. B. der Abspinnprozess) durch die Maschinensteuerung gesteuert.
Die Sektionselektronik-Einheit beinhaltet einen Controller, welcher vorzugsweise die autonome Ausübung von Betriebsfunktionen durch die Sektionselektronik erlaubt. Als Controller ist eine elektronische Einheit mit integrierten Schaltkreisen bezeichnet, die verschiedene Vorgänge steuert, regelt bzw. schaltet. Ferner kann der Controller in einem gewissen Sinne auch die CPU der Maschinensteuerung in ihrer Aufgabenbewältigung unterstützen. Der Controller dient ferner der Regelung des Datenverkehrs zwischen Maschinensteuerung und der Spindelantriebselektronik. Der Controller enthält bevorzugt einen Prozessor, d.h. eine Recheneinheit. Der Controller ist bevorzugt ein Mikrocontroller. Da die Grenze zwischen Controller und Mikroprozessor mitunter unklar ist, soll unter den Begriff Controller auch ein Mikroprozessor fallen. Es ist auch denkbar, dass der Controller eine CPLD (Complex Programmable Logic Device) ist. Mit einer CPLD ist die Funktionalität auf der Ebene Sektionselektronik jedoch sehr eingeschränkt, weshalb eine CPLD eher weniger in Frage kommt.
Der Controller ist vorzugsweise über einen Optokoppler mit der Kommunikationsschnittstelle verbunden. Der Optokoppler ist ein opto-elektronisches Verbund-Bauelement, welches der Übertragung eines elektrischen Signals bei gleichzeitiger galvanischer Trennung (elektrischer Isolierung) zwischen Ein- und Ausgangsstromkreis dient.
Die Spindelantriebselektronik-Einheit dient der direkten Ansteuerung des dieser zugeordneten Spindelantriebsmotors. Sie beinhaltet einen Controller, welcher vorzugsweise die autonome Ausübung von Betriebsfunktionen, wie z. B. die Steuerung bzw. Schaltung der Leistungsstufe, die Messung der Strom- bzw. Leistungsaufnahme durch den Spindelantrieb oder die Verwaltung einer externen Anzeige oder eines Handschalters wahrnimmt. Als Controller ist eine elektronische Einheit mit integrierten Schaltkreisen bezeichnet, die verschiedene Vorgänge steuert, regelt bzw. schaltet. Der Controller enthält bevorzugt einen Prozessor, d.h. eine Recheneinheit. Der Controller ist bevorzugt ein Mikrocontroller. Da die Grenze zwischen Controller und Mikroprozessor mitunter unklar ist, soll unter den Begriff Controller auch ein Mikroprozessor fallen. Es ist auch denkbar, dass der Controller eine CPLD (Complex Programmable Logic Device) ist. Mit einer CPLD ist die Funktionalität auf der Ebene Spindelantriebselektronik jedoch sehr eingeschränkt, weshalb eine CPLD eher weniger in Frage kommt.
Ferner enthält die Spindelantriebselektronik-Einheit eine Leistungsstufe, auch Leistungstreiber oder Power Stage genannt, über welche die Leistungsversorgung des Spindelantriebs erfolgt. Der Leistungstreiber ist ein Bauelement, das zwischen die Steuerung (Controller) und den Verbraucher (Spindelantrieb) geschaltet wird, um eine direkte Belastung der Steuerung durch den Stromfluss des Verbrauchers zu vermeiden und den Spannungspegel anzupassen. Dazu wird die Betriebsspannung des Verbrauchers an den Leistungstreiber angelegt und die Steuerung schaltet auf der Eingangsseite mit vorhersehbarem Stromfluss diese Betriebsspannung auf die Ausgangsseite des Leistungstreibers durch. Über die Leistungsstufe wird folglich die Stromversorgung der zugehörigen Spindelmotoren geschaltet.
Mehrere Spindelantriebselektronik-Einheiten können auch physisch auf einem gemeinsamen Träger, z. B. Chip, zusammengefasst sein, wobei jedoch jede Spindelantriebselektronik-Einheit einen eigenen Controller sowie eine eigene Leistungsstufe und eine eigene Schnittstellen beibehält.
Gemäss einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der einer jeweiligen Arbeitsstelle zugeordnete Spindelantrieb über die zugeordnete Spindelantriebselektronik-Einheit bzw. die übergeordnete Sektionselektronik-Einheit elektronisch und zweckmässigerweise auch mittels eines Handschalters abschaltbar ist. Grundsätzlich kann eine jeweilige Spinn- bzw. Zwirnstelle jedoch auch vom Master abgeschaltet werden, was bei bestimmten Störfällen besonders zweckmässig ist.
Zur autonomen Stilllegung oder auch Aktivierung einer Arbeitsstelle enthält die Spindelantriebselektronik-Einheit eine Schnittstellenelektronik, insbesondere eine Digitale I/O-(Eingang/Ausgangs)-Schnittstelle, über welche z. B. ein Handschaltgerät zum manuellen Ein- und Ausschalten des Spindelantriebes vor Ort, d. h. unmittelbar an der Spinnstelle angeschlossen werden kann. Das Handschaltgerät mit entsprechender ON/OFF-Eingabefunktion ist zweckmässig an der Spinnstelle, z. B. bei der Spindelbank neben der Spindel angeordnet. Auf diese Weise kann das Spinnpersonal die Spindel z. B. nach behobenem Fadenbruch vor Ort manuell wieder einschalten oder bei einer erkannten Störung ausschalten. Die Ansteuerung des Spindelantriebs über das Handschaltgerät erfolgt also autonom von der Maschinensteuerung, und wird über die Spindelantriebselektronik-Einheit und/oder ggf. über die Sektionselektronik-Einheit ausgeführt.
Ferner kann die Schnittstellenelektronik der Spindelantriebselektronik-Einheit auch zum Anschliessen einer Anzeige (Arbeitsstellenanzeige), insbesondere einer Störungsanzeige dienen. Die Anzeige, welche z.B. eine optische Anzeige (Leuchte) sein kann, kann z. B. einen Fadenbruch, eine stillstehende Spindel, eine Schleichspindel oder eine andere Störung an der Arbeitsstelle anzeigen. Die Anzeige kann ebenfalls autonom von der Maschinensteuerung durch die Spindelantriebselektronik-Einheit und/oder ggf. über die Sektionselektronik-Einheit betätigt werden. Ferner kann zusätzlich oder alternativ dazu auch eine mit der Sektionselektronik-Einheit verbundene Sektionsanzeige vorgesehen sein, welche z. B. die Störung an einer der Sektion zugeordneten Arbeitsstellen anzeigt. Die Sektionsanzeige ist entsprechend im Bereich der Sektion angeordnet. Es kann vorgesehen sein, dass die genannten Anzeigen auch über die Maschinensteuerung angesteuert werden können.
Im weiteren kann auch ein Fadenwächter und/oder eine Luntenstoppeinrichtung an die zugehörige Spindelantriebselektronik-Einheit oder die Sektionselektronik-Einheit angeschlossen sein. Wird z. B. eine Arbeitsstelle wegen einer Störung durch die Sektions- oder die Spindelantriebselektronik-Einheit ausgeschaltet, so kann diese Einheit über die Luntenstoppeinrichtung auch einen Luntenstopp veranlassen.
Hinsichtlich weitergehenden Ausführungen betreffend die Ausübung verschiedenster Betriebsfunktionen durch die Maschinensteuerung, Sektionssteuerung und Spindelantriebssteuerung sowie deren Aufgabenteilung wird auf die EP-A-0 389 849 verwiesen.
Der Spindelantrieb ist ein Elektromotor, insbesondere ein BLDC-Motor (Bürstenloser Gleichstrommotor). Der Elektromotor kann jedoch auch ein Synchron oder Asynchronmotor sein. Die Leistungsstufe kann entsprechend dem verwendeten Motortyp einen Wandler, z. B. einen Frequenzumrichter, beinhalten.
Von der Maschinensteuerung führt eine Daten- bzw. Signalleitung zu den Sektionselektronik-Einheiten und verbindet diese mit der Maschinensteuerung. Die Datenleitung ist bevorzugt ein Datenbus. Die Sektionselektronik-Einheiten sind vorteilhaft durch den Datenbus miteinander verbunden, auf den die Maschinensteuerung Zugriff hat. Der Datenbus erstreckt sich zweckmässigerweise längs der jeweiligen Textilmaschine entlang der beiden Maschinenseiten. Der Datenbus kann aufgeteilt auf die beiden Maschinenseiten einen linken und rechten Ast mit z. B. jeweils einem Abschlusswiderstand aufweisen. Die beiden Äste laufen in der Maschinensteuerung zusammen. Der Datenbus kann jedoch auch als Ringbus oder als Sternbus ausgebildet sein. Der Datenbus kann ein serieller oder paralleler Bus sein. Der Datenbus kann als elektrischer Leiter, als Lichtleiter oder aus einer Kombination von Beidem ausgebildet sein.
Neben dem Datenbus mit seinen z. B. elektrischen Leitern für die gewöhnliche Kommunikation kann zwischen der Ebene der Maschinensteuerung und der Ebene der Sektionselektronik-Einheiten zusätzlich ein optischer oder elektrischer Leiter zur schnellen Übermittlung von digitalen Signalen vorgesehen sein. Dieser zusätzliche Leiter kann separat ausgeführt oder in den Datenbus integriert sein. Der zusätzliche Leiter führt jedoch bevorzugt über jeweils einen separaten Eingang (Digitaler I/O) zur Sektionselektronik-Einheit. Diese zusätzliche Signalleitung stellt bevorzugt eine direkte Hardwareverbindung zwischen der Maschinensteuerung oder einem Netzausfallsensorsystem und der Sektionselektronik-Einheiten oder direkt den Spindelantriebselektronik-Einheiten her.
Diese zusätzliche Signalleitung dient z. B. der unmittelbaren Übermittlung von Steuerbefehlen bei einem Netzausfall zwecks Umschalten der Spindelantriebsmotoren auf Generatorbetrieb. Diesem Vorgehen liegt die an sich bekannte Idee zugrunde, dass bei einem Netzausfall der oder die Spindelantriebe auf einen Generatorbetrieb umgeschaltet werden, damit mittel der generatorisch erzeugten Leistung die schneller auslaufenden Streckwerksantriebe in Koordination mit den sich verlangsamenden Spindeln kontrolliert heruntergefahren werden können. Ohne diese generatorische Rückspeisung würden die Streckwerkswalzen im Vergleich zu den Spindeln relativ schnell und unkontrolliert auslaufen, was zu Fadenbrüchen führen würde. Weitere Details in Bezug auf das Konzept, welches hinter dem generatorischen Betrieb der Spindelantriebe bei Netzausfall steckt, können z. B. der DE-C-43 120 23 oder der EP-B-451 534 entnommen werden.
Grundsätzlich sollte die Umstellung auf den Generatorbetrieb möglichst verzögerungsfrei stattfinden. Der Weg des Steuersignals über die gewöhnliche Kommunikationsleitung beansprucht jedoch relativ viel Zeit, bis dieses an seinem Bestimmungsort angekommen ist und der Steuerbefehl entsprechend umgesetzt werden kann. Mit einer digitalen Signalleitung der beschriebenen Art kann das Steuersignal von der Maschinensteuerung oder sogar direkt von einem Netzausfallsensorsystem zur Sektionselektronik-Einheit geführt werden, welche dann die Umstellung auf eine Spindelantriebs-Rekuperation veranlasst.
Im Hinblick auf einen optimalen Informationsfluss sowie eine Reduzierung des Verkabelungsaufwands ist es zweckmässig, wenn sämtliche Daten von und zu den Arbeitsstellen bzw. deren Spindelantriebselektronik-Einheiten durch die zugeordnete Sektionselektronik-Einheit steuerbar und konzentrierbar sind. Dies bedeutet auch, dass die Leiterplatte über ausschliesslich eine Verbindungsschnittstelle für den Daten- und Signalaustausch mit der Maschinensteuerung verfügt.
Die Arbeitsstellen können Sensoren oder anderweitige Mittel zur Bestimmung bestimmter Parameter an den Arbeitsstellen enthalten. So kann z. B. die Strom- bzw. Leistungsaufnahme durch den Spindelantrieb oder die Spindeldrehzahl durch die Spindelantriebselektronik, ggf. mittels Sensoren, erfasst werden. Aus diesen Messdaten können Informationen über Fadenbrüche oder Fadenspannung ermittelt werden. Die betreffende Spindel bzw. der dieser zugeordnete Antrieb kann bei einem Fadenbruch durch die Spindelantriebs- oder Sektionselektronik-Einheit autonom stillgesetzt werden.
Zumindest ein Teil der, z. B. von der Sensorik der Arbeitsstellen, erfassten Signale kann über die betreffende Spindelantriebselektronik-Einheiten und die übergeordnete Sektionselektronik-Einheit für eine Auswertung und/oder übergeordnete Anzeige der Maschinensteuer-Einheit zuführbar sein. Der Maschinensteuer-Einheit werden für eine solche Auswertung bzw. Anzeige beispielsweise ein Fadenbruch, eine Handabschaltung, die Spindeldrehzahl und/oder andere dergl. repräsentierende Signale zugeführt.
Die Spinn- bzw. Zwirnmaschine kann konstruktionstechnisch nach dem Baukastenprinzip sektionsweise aufgebaut sein, wobei einer solchen konstruktionstechnischen Sektion, nachfolgend einfach Maschinensektion genannt, eine Mehrzahl von Spinn- oder Zwirnstellen zugeordnet sind. Die Sektionsaufteilung der Maschine erlaubt einen modularen Aufbau der Spinn- bzw. Zwirnmaschine. Die Spinn- bzw. Zwirnmaschine wird in diesem Fall aus aneinander gereihten Sektion aufgebaut. Das Maschinengestell weist natürlich ebenfalls einen entsprechenden sektionsweisen Aufbau auf. Die konstruktionstechnische Sektionsbauweise muss nicht mit der steuerungstechnischen Sektionsbauweise, wie oben beschrieben, übereinstimmen. Vorteilhafterweise ist jedoch die steuerungstechnische Zusammenfassung der Arbeitsstellen zu Sektionen und die entsprechende Zuordnung einer jeweiligen Sektionselektronik-Einheit durch die herstellungsbedingte konstruktiove Unterteilung der Maschine in Maschinensektionen, d. h. durch die strukturelle Sektionsbauweise, vorgegeben. D.h., dass z. B. eine oder mehrere zusammengefasste, insbesondere zwei zusammengefasste, steuerungstechnische Sektionen hinsichtlich der Zuordnung der Arbeitsstellen mit einer Maschinensektion übereinstimmen.
Dies kann z. B. bedeuten, dass einer Maschinensektion, welche bekanntlich Arbeitsstellen von beiden Maschinenseiten umfasst, zwei Leiterplatten mit jeweils einer Sektionselektronik-Einheit zugeordnet sind, wobei die beiden Leiterplatten jeweils die Hälfte der Arbeitsstellen dieser Maschinensektion abdecken, indem jeder Leiterplatte die Arbeitsstellen einer Maschinenseite steuerungstechnisch zugeordnet ist (siehe dazu auch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3b). Es kann jedoch pro Maschinensektion auch nur eine Leiterplatte mit einer Sektionselektronik-Einheit vorgesehen sein, welcher entsprechend die Arbeitsstellen beider Maschinenseiten steuerungstechnisch zugeordnet sind (siehe dazu auch das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a). Entsprechend den oben genannten Ausführungsformen befinden sich auf einer Leiterplatte jeweils Spindelantriebselektronik-Einheiten für Arbeitsstellen von nur einer Maschinenseite oder für Arbeitsstellen von beiden Maschinenseiten.
Die Anwendung eines solchen Baukastenprinzips ermöglicht eine Vormontage von Maschinensektionen im Fabrikationsbetrieb, was die Montagezeiten im Spinnereibetrieb beträchtlich verringert.
Die Stromversorgung der Spindelantriebe erfolgt ebenfalls bevorzugt über die Leiterplatte. In der europäischen Patentanmeldung Nr. 07021866.4 wird ein Konzept zur Versorgung der Spindelantriebsmotoren einer Spinnmaschine mit Strom beschrieben. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung stützt sich die Stromversorgung der Spindelantriebsmotoren auf das in dieser Anmeldung beschriebene Konzept. Das genannte Stromversorgungskonzept gemäss der genannten Patentanmeldung hat jedoch nur indirekt mit vorliegender Erfindung etwas zu tun.
Die Leistungsversorgung der Spindelantriebe erfolgt, insbesondere wenn BLDC-Spindelmotoren verwendet werden, bevorzugt über eine 270 V (Volt) Gleichspannungsquelle (z. B. über einen DC-Bus) nach dem Versorgungskonzept gemäss der genannten europäischen Patentanmeldung Nr. 07021866.4 . Der DC-Bus besteht hier aus einer ersten Gleichspannungsschiene mit der Spannung U1 (z. B. +270 V), einer zweiten Gleichspannungsschiene mit der Spannung U2 (z. B. -270 V) und einer dritten Gleichspannungsschiene (z. B. 0 V). Ein erstes Gleichspannungsnetz wird durch die erste und dritte Gleichspannungsschiene und ein zweites Gleichspannungsnetz wird durch die zweite und dritte Gleichspannungsschiene gebildet. Das erste und zweite Gleichspannungsnetz liefern den Gleichstrom der Spannung von 270 V. Aus der ersten und zweiten Gleichspannungsschiene kann ferner ein drittes Gleichspannungsnetz mit einem Gleichstrom der Spannung 540 V gebildet werden. Für weitergehende Erläuterungen zu den genannten Gleichspannungsnetzen wird wiederum auf die europ. Patentanmeldung Nr. 07021866.4 verwiesen.
Beziehen nun die Leistungsstufen der Spindelantriebselektronik-Einheiten ihre Energie aus einem oben beschriebenen DC-Bus, so ist vorteilhaft darauf zu achten, dass die aufeinander folgenden Leistungsstufen innerhalb einer Leiterplatte, aber auch über sämtliche nacheinander in Maschinenlängsrichtung angeordneten Leiterplatten hinweg immer abwechslungsweise vom ersten und zweiten Netz gespiesen werden. Auf diese Weise wird die Symmetrie der Stromversorgung gewährleistet und das Versorgungssystem läuft stabil. Die Leiterplatte ist zur abwechselnden Versorgung der einzelnen Leistungsstufen vom ersten und zweiten Gleichspannungsnetz entsprechend mit Verbindungsschnittstellen und Leiterbahnen ausgerüstet.
Aus dem oben genannten Grund ist es auch vorzuziehen, dass die Sektionselektronik-Einheiten, wenn sie nicht bereits über die Datenbusverbindung mit elektrischer Energie versorgt werden, und insbesondere die Spindelantriebselektronik-Einheiten über das dritte Gleichstromnetz von 540 V und nicht über das erste oder zweite Gleichstromnetz von 270 V gespiesen werden. Letzteres ist zwar auch möglich, stört jedoch die Versorgungssymmetrie und kann daher das Versorgungssystem instabil machen. Bei einer Speisung vom dritten Gleichstromnetz ist dem Wandler ggf. ein Transformator zuzuordnen.
Grundsätzlich kann auch in Abhängigkeit der eingesetzten Spindelantriebe eine andere Spannungsquelle, z. B eine Wechselspannungsquelle, gewählt werden. Die Leistungsstufen der Spindelantriebselektronik-Einheiten sind über entsprechende Leitungsverbindungen mit einer Spannungsquelle verbunden. Die Speiseleitungen sind auf der Leiterplatte, wie bereits erwähnt vorzugsweise als Leiterbahnen ausgebildet. Die Leiterplatte ist bevorzugt über ausschliesslich eine Verbindungsschnittstelle für die Leistungsversorgung der Leistungsstufen bzw. der Spindelantriebe mit einer externen Spannungsquelle verbunden. Bei Speisung der Leistungsstufe mit wechselnder Spannungsquelle gemäss den obigen Ausführungen ist die Leiterplatte über ausschliesslich zwei Verbindungsschnittstellen für die Leistungsversorgung der Leistungsstufen bzw. der Spindelantriebe mit zwei externen Spannungsquellen (erstes und zweites Gleichspannungsnetz) verbunden. Natürlich kann die Leiterplatte theoretisch für jede Leistungsstufe eine separate Verbindungsschnittstelle zu einer externen Spannungsquelle aufweisen. Diese Lösung wird jedoch aus wirtschaftlichen Überlegungen nicht bevorzugt.
Die Sektionselektronik-Einheiten und/oder Spindelantriebselektronik-Einheiten müssen ebenfalls mit elektrischer Energie versorgt werden, jedoch mit Energie geringerer Spannung als die Spindelantriebe, d. h. z. B. mit einer Spannung von 5 V, 15 V oder 24 V. Die Leitungen zur Versorgung der genannten Elektronikbausteine sind auf der Leiterplatte ebenfalls bevorzugt als Leiterbahnen ausgebildet. Hinsichtlich der Spannungsquelle kann:

a. die Leiterplatte über, bevorzugt ausschliesslich, eine weitere Verbindungsschnittstelle für die Leistungsversorgung der Elektronikbaugruppen mit einer externen Spannungsquelle verbunden sein (z. B. drittes Gleichspannungsnetz); oder kann
b. die Leistungsversorgung der Elektronikbaugruppe über die oben beschriebene Spannungsversorgung für die Leistungsstufen (z. B. erstes oder zweites Gleichspannungsnetz) erfolgen.

Im Fall b. wird entweder auf der Leiterplatte nach der Verbindungsschnittstelle oder bei der Verbindungsschnittstelle oder ausserhalb der Leiterplatte die Spannungsversorgung für die Elektronikbaugruppen abgezweigt. Auf alle Fälle erfolgt hier die Spannungsversorgung einer Leiterplatte über ausschliesslich eine gemeinsame Spannungsquelle.
Auf der Leiterplatte ist bevorzugt ein Wandler, insbesondere ein Spannungswandler, vorgesehen, welcher z. B. eine Eingangs-Gleichspannung (von z. B. 270 V oder 540 V) in eine tiefere Ausgangs-Gleichspannung (von z. B. 5 V oder 15 V) umwandelt. Je nach dem ob die Eingangsspannung eine Gleich- oder Wechselspannung ist, kommt dem Wandler auch eine Stromrichterfunktion zu. Ein Wandler ist insbesondere dann notwendig, wenn die Spannung von der Spannungsversorgung für die Leistungsstufen abgenommen wird und entsprechend auf ein tieferes Niveau übersetzt werden muss.
Zusammenfassend kann bzw. können gemäss Erfindung direkt auf der Leiterplatte oder an, jeweils einem auf der Leiterplatte fest angebrachten Kabelende:

eine gemeinsame Verbindungsschnittstelle zum Anschluss der Sektionselektronik-Einheit an eine externe Daten- bzw. Signalleitung (Datenbus);
eine gemeinsame Verbindungsschnittstelle zum Anschluss der Spannungsversorgung der Spindelantriebselektronik-Einheiten und/oder der Sektionselektronik-Einheit an eine externe Spannungsquelle;
eine gemeinsame Verbindungsschnittstelle zum Anschluss der Spannungsversorgung der Leistungsstufen der Spindelantriebselektronik-Einheiten an eine externe Spannungsquelle (DC-Bus);
Verbindungsschnittstellen zum Anschluss der Spannungsversorgung der Spindelantriebe an die Spindelantriebselektronik-Einheiten, d.h. Leistungsstufen;
Verbindungsschnittstellen zum Anschluss externer Geräte, wie Anzeigen oder Handschalter an die Spindelantriebselektronik-Einheiten
vorgesehen sein.

Die Sektionselektronik-Einheit kann ihre Spannungsversorgung auch unabhängig von den Spindelantriebselektronik-Einheiten über den Datenbus erhalten.
Die besagten Verbindungsschnittstellen können z. B. feste Verbindungen, wie z. B. Lötverbindungen, oder lösbare Verbindungen, wie z. B. Steck- bzw. Steckerverbindungen oder Aufschnappkontaktierungen sein. Wird die Verbindung von der Leiterplatte nach extern durch Kabelenden erstellt, so sind die Kabelenden bevorzugt über feste Verbindungen, z. B. über Lötverbindungen, entweder mit den zugehörigen Leiterbahnen auf der Leiterplatte oder direkt mit der entsprechenden Sektionselektronik- bzw. Spindelantriebselektronik-Einheiten verbunden. Am freien Ende des Kabelendes ist dann jeweils die Verbindungsschnittstelle der oben beschriebenen Art zum Anschluss des Kabelendes an die externe Versorgung vorgesehen.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung sind an der Leiterplatte über eine, bevorzugt feste Verbindung, so genannte Kabelenden mit Verbindungsschnittstelle, auch Kabelschwänze genannt, angebracht über welche der Spindelmotor mit elektrischer Energie gespiesen wird. Das Kabelende verfügt bevorzugt über einen Steckverbinder, mittels welchem dieses direkt oder indirekt über eine Spindelbank an der Spindeleinheit angeschlossen werden kann.
Die Steckverbindung kann z. B. zwischen Kabelende und der Spindelbank ausgeführt werden, auf welcher ein entsprechender Steckeranschluss angebracht ist. Die Spindeleinheit selbst kann über eine weitere Steck- bzw. Aufsteckverbindung auf der Spindelbank, welche mit dem Steckeranschluss für das Kabelende leitend verbunden ist, an der Spindelbank angeschlossen werden. Auf diese Weise können die Kabelenden der Leiterplatte am Steckeranschluss an der Spindelbank angeschlossen werden, unabhängig davon, ob bereits eine Spindeleinheit montiert ist oder nicht. Andererseits können Spindeleinheiten beliebig von der Spindelbank entfernt werden, ohne dass die Kabelendverbindungen gelöst werden müssen.
Auch die Verbindungsleitungen zur Anzeige und/oder zum Handschalter können wie oben beschrieben als Kabelenden mit Verbindungsschnittstelle, z. B. Steckverbinder, ausgebildet sein, welche über eine, bevorzugt feste Verbindung an der Leiterplatte angeschlossen sind. Die Steckverbinder werden direkt oder indirekt mit der Anzeige bzw. dem Handschalter über einen Steckanschluss verbunden.
Unter Steckanschluss sollen im Rahmen dieser Anmeldung der männliche oder weibliche Teil eines Steckverbinders gemeint sein. Ein Steckanschluss kann z. B. ein Stecker oder Einbaustecker bzw. eine Kupplung oder Buchse sein. Die Steckverbindungen können mit einer lösbaren "Snap in" bzw. Aufschnappkontaktierung ausgerüstet sein.
Im weiteren kann auch die Speiseleitung einer Leiterplatte zur Versorgung der Leistungsstufen mit elektrischer Energie über ein, vorzugsweise fest mit der Leiterplatte verbundenes Kabelende mit Verbindungsschnittstelle, z. B. Steckverbinder, verfügen. Das Kabelende ist z. B. über den Steckverbinder oder eine Aufschnappkontaktierung an eine zentrale Spannungsversorgungsleitung (DC-Bus) anschliessbar.
In einer Abwandlung vorliegender Erfindung ist es auch denkbar, dass die Kommunikation zwischen Maschinensteuerung und Sektionselektronik-Einheit und/oder zwischen Sektionselektronik-Einheit und Spindelantriebselektronik-Einheit auf die Energieversorgung aufmoduliert ist. D.h., die Kommunikation erfolgt über die Speiseleitung. In diesem Fall würden z. B. die Kommunikationsleitungen, d.h. Datenbus, zwischen Maschinensteuerung und Sektionselektronik-Einheit wegfallen. Gemäss dieser Ausführung könnte die Datenleitung zwischen Sektionselektronik-Einheiten und den Spindelantriebselektronik-Einheiten gemäss Kennzeichen des Anspruchs 1 sowohl Datenleitung wie auch Speiseleitung sein. Ferner könnte die Datenleitung zwischen Maschinensteuerung und Sektionselektronik-Einheit gemäss Oberbegriff und Kennzeichen des Anspruchs 1 sowohl Datenleitung als auch Speiseleitung sein.
Die Leiterplatte wäre entsprechend nur noch teilweise oder überhaupt nicht mehr mit separaten Kommunikationsleiterbahnen versehen. Es kann z. B. vorgesehen sein, dass Datenverkehr und Versorgungsspannung über eine gemeinsame Leitung und eine gemeinsame Schnittstelle zur Leiterplatte geführt werden. Datenverkehr und Versorgungsspannung könnten dann z. B. bei einem der Sektionselektronik-Einheit vorgeschalteten Wandler oder in der Sektionselektronik-Einheit selbst voneinander getrennt und auf separaten Leiterbahnen weiter geführt werden, z. B. zur Spindelantriebselektronik-Einheit geführt werden.
Aufgrund der hierarchischen Aufteilung zwischen Maschinensteuerung / Sektionselektronik-Einheit / Spindelantriebselektronik-Einheit ist selbst bei einer grossen Anzahl von zu überwachenden und zu steuernden Arbeitsstellen mit geringem Aufwand stets problemlos eine solche Gesamtregelung der Spinn- oder Zwirnmaschine durchführbar. Die Herstellungskosten lassen sich nicht zuletzt aufgrund des minimalen Verkabelungsaufwands sowie der hochautomatisierten Herstellung von bestückten Leiterplatten mit ebenfalls vollautomatisch aufgebrachten Leiterbahnen beträchtlich reduzieren. Einzelne Funktionsbereiche lassen sich klar voneinander trennen. Die sich für die Steuerung der Spinn- bzw. Zwirnmaschine ergebenden Variationsmöglichkeiten werden nicht zuletzt dadurch beträchtlich gesteigert, dass die gemäss einer besonders bevorzugten Ausführung der Erfindung auf unterschiedlichen hierarchischen Ebenen vorgesehen Sektionselektronik-Einheiten und Spindelantriebselektronik-Einheiten Baugruppen mit eigener Intelligenz sind. Es liegen auf mehreren Hierarchieebenen mehrere Subsysteme vor, denen die Maschinensteuereinheit beispielsweise als Master zugeordnet ist. Demnach ist die zur Steuerung und zum Betrieb der gesamten Spinn- bzw. Zwirnmaschine erforderliche Intelligenz auf verschiedene Ebenen aufgeteilt. In einer Richtung senkrecht zu den jeweiligen Hierarchieebenen ist ferner nur noch ein kleiner Verkabelungsaufwand erforderlich. Die Aufteilung der Funktionen auf die verschiedenen Hierarchieebenen kann nun problemlos beispielsweise auch nach Kostenkriterien vorgenommen werden.
Die Leiterplatte mit den genannten Komponenten liegt als Baugruppe vor, welche separat gefertigt und als Einheit in die Spinn- bzw. Zwirnmaschine eingebaut wird. Über einfache lösbare Verbindungen, wie Steckverbindungen, lässt sich die Leiterplatte schnell und ohne grossen Aufwand an die externen Spannungsquellen, die Daten- bzw. Signalleitungen und die Verbraucher (Spindelantriebe) anschliessen. Die Spindeleinheiten, wie auch die ganze Verkabelung innerhalb der Spinn- bzw. Zwirnmaschine lassen sich separat und unabhängig von der Steuerungselektronik auf der Leiterplatte installieren.
Neben der jeweiligen Spindelantriebselektronik-Einheit kann zusätzlich oder alternativ auch die jeweilige Sektionselektronik-Einheit zur automatischen Ausführung wenigstens eines Teils der Betriebsfunktionen ausgelegt sein. Damit können neben der übergeordneten Maschinensteuereinheit auch die auf den unteren Hierarchieebenen vorgesehenen Baugruppen autonom zumindest einzelne Betriebsfunktionen ausführen.
Hierbei kann die betreffende Spindelantriebselektronik-Einheit bzw. Sektionselektronik-Einheit beispielsweise zur autonomen Ausführung einer oder mehrerer der folgenden Funktionen Fadenbrucherfassung, Luntenstopp, Einzelspindel-Antriebssteuerung, thermische Überwachung der Einzelspindelantriebe, Luntenumschaltung, Spindeldrehzahlmessung, Fadenspannungsmessung, Kommunikation mit einem zugeordneten Wanderautomaten, Spinnstellen-Bedienerführung, Störungsanzeigen, Handschalter und/oder weiterer Sensorfunktionen ausgelegt sein. Vorzugsweise ist ein Fadenbruch und/oder eine erhöhte Fadenspannung durch die jeweilige Spindelantriebselektronik-Einheit über die Strom- bzw. Leistungsaufnahme des der jeweiligen Arbeitsstelle zugeordneten Elektromotorantriebs bestimmbar.
Von der Maschinensteuereinheit selbst erfolgt z. B. die Anlauf- und/oder Ablaufsteuerung, welche beispielsweise sowohl bei einer normalen Abschaltung als auch bei einer Notabschaltung bei Netzausfall wirksam werden kann.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1:: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Leiterplatte mit Elektronikbaugruppen;
Fig. 2:: eine schematische Darstellung eines Verbundes von Leiterplatten;
Fig. 3a:: eine erste Ausführungsform der Organisation der Elektronikbaugruppen in einer Spinn- bzw. Zwirnmaschine;
Fig. 3b:: eine zweite Ausführungsform der Organisation der Elektronikbaugruppen in einer Spinn- bzw. Zwirnmaschine.

Die Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt aus einer erfindungsgemässen Leiterplatte 2.1. Diese enthält eine Mehrzahl von Spindelantriebselektronik-Einheiten 5.1, 5.2, 5.3 und eine Sektionselektronik-Einheit 3, welche über Daten-/Signalleitungen 34 in Form einer Leiterbahn miteinander kommunizierend verbunden sind. Die Sektionselektronik-Einheit 3 ist über eine Steckverbindung 35 mit einem Datenbus 33 verbunden, auf welchen eine, auf einer weiteren übergeordneten Hierarchieebene vorgesehene Maschinensteuer-Einheit (nicht gezeigt) Zugriff hat.
Die Sektionselektronik-Einheit 3 weist einen Controller 31 sowie eine Schnittstellenelektronik 32 auf. Die Spindelantriebselektronik-Einheiten 5.1, 5.2, 5.3 weisen ebenfalls jeweils einen Controller 51, eine Schnittstellenelektronik 53, sowie eine Leistungsstufe 52 auf. Eine Verbindungsleitung 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 in Form eines Kabelendes mit Steckverbinder 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 ist jeweils mit der Spindelantriebselektronik-Einheit 5.1, 5.2, 5.3 über eine feste Verbindung an der Leiterplatte 2.1, z. B. Lötverbindung, verbunden. Die Verbindungsleitung 8.1, 8.2, 8.3, 8.4 ist über den Steckverbinder 10.1, 10.2, 10.3, 10.4 an einen Handschalter 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 angeschlossen. Anstelle oder zusätzlich zum Handschalter 7.1, 7.2, 7.3, 7.4 kann auch eine (Störungs-) Anzeige oder Luntenstoppeinrichtung (Beides nicht gezeigt) vorgesehen sein.
Die Leistungsstufen 52 der Spindelantriebselektronik-Einheiten 5.1, 5.2, 5.3 werden über eine Speiseleitung 41 in Form von Leiterbahnen mit elektrischer Energie versorgt. Mit der Speiseleitung 41 ist eine Verbindungsleitung 47 in Form eines Kabelendes mit Steckverbinder 44 fest verbunden, z. B. über eine Lötverbindung auf der Leiterplatte 2.1. Die Verbindungsleitung 47 ist über den Steckverbinder 44 an eine externe Spannungsquelle 46 angeschlossen. Die elektrische Energie, z. B. 270 V Gleichspannung, wird über die Verbindungsleitung 47 und die Speiseleitungen 41 auf der Leiterplatte 2.1 den Leistungsstufen 52 der Spindelantriebselektronik-Einheiten 5.1, 5.2, 5.3 zugeführt.
Mit den Spindelantriebselektronik-Einheiten 5.1, 5.2, 5.3 ist jeweils eine Speiseleitung 9.1, 9.2, 9.3 in Form eines Kabelendes mit Steckerverbindung 11.1, 11.2, 11.3 fest verbunden. Das Kabelende 9.1, 9.2, 9.3 kann jeweils direkt an die Spindelantriebselektronik-Einheiten oder an eine Leiterbahn an der Leiterplatte angebracht sein, z. B. über ein Lötverbindung. Die Speiseleitung 9.1, 9.2, 9.3, über welche die Spannungsversorgung für den Spindelmotor 6.1, 6.2, 6.3 erfolgt, ist direkt oder indirekt mit dem Spindelmotor 6.1, 6.2, 6.3 verbunden. Die Spindelmotoren 6.1, 6.2, 6.3 sind hier BLDC-Motoren.
Auf der Leiterplatte 2.1 ist ferner ein Spannungswandler 4 vorgesehen, zur Versorgung der Elektronikbausteine auf der Leiterplatte, d.h. der Sektionselektronik-Einheit und der Spindelantriebselektronik-Einheiten, mit elektrischer Energie einer bestimmten Spannung. Die elektrische Energie vom Spannungswandler 4 wird den elektronischen Baugruppen 3, 5 über Leiterbahnen 42 zugeführt. Der Spannungswandler 4 kann nun z. B. über eine entsprechende Versorgungsleitung 43a (Leiterbahn) elektrische Energie von der Spindelantriebs-Versorgungsleitung 41 abnehmen und auf die notwendig tiefere Spannung von z. B. 5 V oder 15 V übersetzen. Der Spannungswandler 4 kann jedoch seine elektrische Energie auch von einer separaten, zur Leiterplatte 2.1 geführten Speiseleitung 43b in Form eines Kabelendes mit Steckverbinder 45 über eine weitere externe Spannungsquelle beziehen. Hierzu wird das Kabelende 43b über eine Steckerverbindung 45 mit einer externen Spannungsquelle (nicht gezeigt) verbunden. Die Sektionselektronik-Einheit 3 selbst kann ihre elektrische Energie anstatt über den genannten Spannungswandler 4 auch über eine separate Versorgungsleitung mittels Datenbus 33 erhalten.
Die Fig. 2 zeigt einen Systemverbund zwischen verschiedenen Sektionen einer zweiseitigen Spinn- bzw. Zwirnmaschine. Die Spinn- bzw. Zwirnmaschine enthält eine Mehrzahl von Leiterplatten 2.1 bis 2.n+3, welche in Maschinenlängsrichtung hintereinander angeordnet sind. Jede Leiterplatte 2.1 bis 2.n+3 entspricht einer Sektion mit einer bestimmten Anzahl Arbeitsstellen, wobei eine solche Sektion sich jeweils auf eine Maschinenseite 81, 82 beschränkt. Die Leiterplatten 2.1 bis 2.n+3 sind über einen Ringbus 33 miteinander und mit einer übergeordneten Maschinensteuerung 1 verbunden. Die übereinstimmenden Elemente gemäss Fig. 1 und 2 tragen zwar dieselben Bezugszeichen, dies bedeutet jedoch nicht, dass die Leiterplatte gemäss Fig. 1 nicht auch in einer anderen Form von Verbund von Leiterplatten organisiert sein kann.
Gemäss der in Fig. 3a gezeigten erste Ausführungsform zur Organisation der Elektronikbaugruppen in einer Spinn- bzw. Zwirnmaschine umfasst eine jeweils auf einer Leiterplatte 62.1, 62.2, 62.3, 62.4 umgesetzte steuertechnischen Sektion mehrere benachbarte Arbeitsstellen auf beiden Maschinenseite 83, 84. D. h. eine Leiterplatte weist Spindelantriebselektronik-Einheiten für beide Maschinenseiten 83, 84 aufweist. Entsprechend führen Leitungsverbindungen 66 von den Leiterplatten 62.1, 62.2, 62.3, 62.4 weg zu den auf jeweils einer Spindelbank 61a, 61b befestigten Spindelantrieben 64 zu beiden Maschinenseiten 83, 84 hin. Die Leiterplatten 62.1, 62.2, 62.3, 62.4 befinden sich zwischen den beiden Maschinenseiten 83, 84 und sind hintereinander in Maschinenlängsrichtung 65 angeordnet. Die Leiterplatten 62.1, 62.2, 62.3, 62.4 sind über einen Datenbus 63 miteinander und einer Maschinensteuerung (nicht gezeigt) verbunden. Der Datenbus 63 kann in einer geeigneten Form aufgebaut sein. Seine konkrete Ausprägung ist im Zusammenhang mit der Erfindung von untergeordneter Bedeutung.
Da eine Maschinensektion einer Spinn- bzw. Zwirnmaschine immer Arbeitsstellen auf beiden Seiten der Maschine umfasst, können die steuertechnische Sektion und die Maschinensektion in diesem Beispiel miteinander übereinstimmen. Dies bedeutet, dass eine Maschinensektion jeweils genau eine Leiterplatte mit einer Sektionselektronik aufweist.
Gemäss der in Fig. 3b gezeigten zweiten Ausführungsform zur Organisation der Elektronikbaugruppen in einer Spinn- bzw. Zwirnmaschine umfasst eine jeweils auf einer Leiterplatte 72.1 bis 72.n+3 umgesetzte steuertechnische Sektion ausschliesslich mehrere benachbarte Arbeitsstellen auf einer Maschinenseite 85, 86. D. h. jede Maschinenseite 85, 86 verfügt über separate Leiterplatten 72.1 bis 72.n+3 und jede Leiterplatte 72.1 bis 72.n+3 weist Spindelantriebselektronik-Einheiten für nur eine Maschinenseite 85, 86 auf. Entsprechend führen nur zu einer Maschinenseite 85, 86 hin Leitungsverbindungen von den Leiterplatten 72.1 bis 72.n+3 weg zu den auf jeweils einer Spindelbank 71a, 71b befestigten Spindelantrieben 74 hin. Die Leiterplatten 72.1 bis 72.n+3 sind jeweils hintereinander in Maschinenlängsrichtung 75 angeordnet. Die Leiterplatten 72.1 bis 72.n+3 sind über einen Datenbus 73 miteinander und einer Maschinensteuerung (nicht gezeigt) verbunden. Der Datenbus 73 kann in einer geeigneten Form aufgebaut sein. Seine konkrete Ausprägung ist im Zusammenhang mit der Erfindung von untergeordneter Bedeutung.
Da eine Maschinensektion einer Spinn- bzw. Zwirnmaschine immer Arbeitsstellen auf beiden Seiten der Maschine umfasst, stimmen eine steuertechnische Sektion und die Maschinensektion nicht miteinander überein. Gemäss einer bevorzugten Ausführung enthält eine Maschinensektion jeweils zwei Leiterplatten 72.1, 72.n+3, wobei jeder Leiterplatte steuerungstechnisch jeweils die Arbeitsstellen einer Maschinenseite 85, 86 zugeordnet sind. Grundsätzlich kann eine Maschinensektion eine beliebige gerade Anzahl von Leiterplatten enthalten.
Eine Maschinensektion kann z. B. 48 Spinnstellen umfassen, je 24 Spinnstellen zu beiden Maschinenseiten. Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3a enthält eine Leiterplatten bevorzugt 48 Spindelantriebselektronik-Einheiten und gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3b enthält eine Leiterplatte jeweils 24 Spindelantriebselektronik-Einheiten.

Claims

Spinn- oder Zwirnmaschine mit Einzelspindelantrieb, enthaltend ein Maschinengestell, welches eine Mehrzahl von Arbeitsstellen aufnimmt, die steuerungstechnisch in mehrere Sektionen aufgeteilt sind, wobei eine Sektion mehrere Arbeitsstellen umfasst, und pro Arbeitsstelle eine Spindeleinheit mit einer Spindel und einem drehzahlgeregelten Spindelantrieb (6) vorgesehen ist, und pro Spindeleinheit eine Spindelantriebselektronik-Einheit (5) vorgesehen ist, im weiteren enthaltend eine Maschinensteuer-Einheit (1) zur Ansteuerung der Spindeln und eine Sektionselektronik-Einheit (3) pro Sektion, welche über eine Datenleitung (33) mit der Maschinensteuer-Einheit (1) verbunden sind, wobei an jeweils eine Sektionselektronik-Einheit (3) eine Mehrzahl von Spindelantriebselektronik-Einheiten (6) über eine Datenleitung (34) angeschlossen sind, welche durch die Maschinensteuer-Einheit (1) über die ihnen zugeordnete Sektionselektronik-Einheit (3) ansteuerbar sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
mehrere Spindelantriebselektronik-Einheiten (5) einer Sektion und die Sektionselektronik-Einheit (3) auf einer gemeinsamen Leiterplatte (2) angeordnet sind, und die Spindelantriebselektronik-Einheiten (6) über Datenleitungen in Form von Leiterbahnen (34) mit der Sektionselektronik-Einheit (3) verbunden sind und die Sektionselektronik-Einheit (3) über eine Verbindungsschnittstelle (35) und Datenleitung (33) mit der Maschinensteuer-Einheit (1) verbunden ist, und die Spindelantriebselektronik-Einheiten (5) über Verbindungsschnittstellen (11) und Speiseleitungen (9) mit den Spindelantrieben (6) verbunden ist.
Spinn- oder Zwirnmaschine nach Anspruch 1, wobei die Spindelantriebselektronik-Einheiten (5) eine Schnittstellenelektronik (53), insbesondere einen digitalen I/O-Schnittstelle zum Anschliessen einer Anzeige und/oder eines Start/Stop-Schalters (7) enthalten und von den Spindelantriebselektronik-Einheiten (5) jeweils eine Signal- und Speiseleitung (8) für eine Anzeige und/oder einen Start/Stop-Schalter wegführen.
Spinn- oder Zwirnmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei pro Sektion eine Leiterplatte (2) mit einer Sektionselektronik-Einheit (3) und einer Mehrzahl von Spindelantriebselektronik-Einheiten (5) vorgesehen sind, welche den dieser Sektion zugehörigen Arbeitsstellen zugeordnet sind, und in Maschinenlängsrichtung (75) hintereinander eine Mehrzahl von Leiterplatten (2) angeordnet sind, welche den jeweiligen Maschinensektionen zugeordnet sind.
Spinn- oder Zwirnmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Sektionselektronik-Einheiten (3) durch einen Datenbus (33) miteinander und mit der Maschinensteuerung (1) verbunden sind.
Spinn- oder Zwirnmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Spindelantriebselektronik-Einheit (5) einen Controller (51), eine Leistungsstufe (52) und eine Schnittstellenelektronik (53) enthält.
Spinn- oder Zwirnmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Sektionselektronik-Einheit (3) einen Controller (31) und eine Schnittstellenelektronik (32) enthält.
Spinn- oder Zwirnmaschine nach Anspruch 5, wobei die Versorgungsspannung zur Versorgung der Spindelantriebe (6) über eine oder mehrere Verbindungsschnittstellen (44) und Versorgungsleitungen (47) der Leiterplatte (2) zugeführt und auf der Leiterplatte (2) über Leiterbahnen (41) den Leistungsstufen (52) der Spindelelektronik-Einheiten (5) zugeführt wird.
Spinn- oder Zwirnmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Versorgungsspannung zur Versorgung der Spindelantriebselektronik und/oder Sektionselektronik über eine oder mehrere Verbindungsschnittstellen (45) und Versorgungsleitungen (43b) der Leiterplatte (2) zugeführt und auf der Leiterplatte (2) über Leiterbahnen (41) den Spindelantriebselektronik-Einheiten (5) und/oder der Sektionselektronik-Einheit (3) zugeführt wird.
Spinn- oder Zwirnmaschine nach Anspruch 8, wobei auf der Leiterplatte (2) ein Wandler (4) angebracht ist, welcher eine Eingangs-Spannung und ggf. Eingangs-Frequenz in eine Ausgangs-Spannung und ggf. eine Ausgangs-Frequenz wandelt, mit welcher die Spindelantriebselektronik und/oder die Sektionselektronik gespiesen werden.
Spinn- oder Zwirnmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei sich die Sektionen jeweils auf einer Maschinenseite (85, 86) entlang einer bestimmten Anzahl, aufeinander folgenden Arbeitsstellen in Maschinenlängsrichtung erstrecken.
Spinn- oder Zwirnmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei sich die Sektionen jeweils maschinenseitenübergreifend entlang einer bestimmten Anzahl, auf beiden Maschinenseiten (83, 84) einander gegenüber liegenden und in Maschinenlängsrichtung aufeinander folgenden Arbeitsstellen erstrecken.
Spinn- oder Zwirnmaschine nach Anspruch 1, wobei die Spindeleinheiten (74) in definierten Abständen zueinander auf einer sich in Maschinenlängsrichtung (77) erstreckenden Spindelbank (71 a, 71 b) befestigt sind, und die Leiterplatten (72) über ein Halterungssystem im dazugehörigen Sektionsbereich am Maschinengestell oder einem mit dem Maschinengestell verbundenen Bauteil befestigt sind.
Spinn- oder Zwirnmaschine nach Anspruch 1, wobei die Leiterplatten (72) in Maschinenquerschnittsansicht in der Maschinenmitte zwischen zwei Maschinenseiten oder bei der, die dazugehörigen Spindeleinheiten (74) aufnehmenden Spindelbank (71 a, 71 b) befestigt sind.
Spinn- oder Zwirnmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei bei maschinenseitenübergreifenden Sektionen auf einer Leiterplatte (62) Spindelantriebselektronik-Einheiten für die Arbeitsstellen beider Maschinenseiten angeordnet sind, und von der Leiterplatte (62) zu beiden Maschinenseiten (83, 84) hin Versorgungsleitungen zu den Spindelantrieben (64) führen.
Spinn- oder Zwirnmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei auf einer Leiterplatte (72) Spindelantriebselektronik-Einheiten für die Arbeitsstellen jeweils einer Maschinenseite (85, 86) angeordnet sind, und von der Leiterplatte (72) zu der einen Maschinenseite hin Versorgungsleitungen zu den Spindelantrieben (74) führen.