EP2739773A2 - Friktions-motorspindel und verfahren zum betrieb - Google Patents

Friktions-motorspindel und verfahren zum betrieb

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Publication number
EP2739773A2
EP2739773A2 EP12723692.5A EP12723692A EP2739773A2 EP 2739773 A2 EP2739773 A2 EP 2739773A2 EP 12723692 A EP12723692 A EP 12723692A EP 2739773 A2 EP2739773 A2 EP 2739773A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
friction motor
spindle
motor spindle
friction
regulator assembly
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12723692.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter Schmid
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of EP2739773A2 publication Critical patent/EP2739773A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02G—CRIMPING OR CURLING FIBRES, FILAMENTS, THREADS, OR YARNS; YARNS OR THREADS
    • D02G1/00—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics
    • D02G1/02—Producing crimped or curled fibres, filaments, yarns, or threads, giving them latent characteristics by twisting, fixing the twist and backtwisting, i.e. by imparting false twist
    • D02G1/04—Devices for imparting false twist
    • D02G1/06—Spindles

Definitions

  • the invention relates to a friction motor spindle with a housing, a spindle and a storage unit provided for supporting the bearing unit and provided for direct drive of the spindle electric motor drive. Furthermore, the invention relates to a method for operating a Fritations- motor spindle system.
  • Friction motor spindles are used for texturing smooth, untreated filament or yarn in textile machines.
  • three friction motor spindles are combined to form a texturing unit or friction motor spindle system, wherein the friction motor spindles are arranged in the form of an isosceles triangle to each other.
  • the system applies a rotation to the filament through disc-shaped friction elements, which is pulled through between the friction motor spindles.
  • the filament is twisted in this manner, or textured, to increase the elastic extensibility of the original, smooth filament.
  • Friction motor spindles are known, for example, from DE 10 2005 023 928 A1 or EP 0 828 872 B1.
  • the regulators and power sensors are connected via lines to the electric motor drives and sensors of the spindles, they are usually arranged together in a control cabinet for a textile machine.
  • a textile machine typically has a number of over 200 friction motor spindle systems.
  • the invention has for its object to provide suitable for textile systems, having an electric direct drive, friction motor spindles for texturing filaments and yarns and specify methods for their operation, which are characterized by a high speed (stability, energy-efficient operation and low cabling.
  • a friction motor spindle has a housing and a spindle, wherein a bearing unit is provided for supporting the spindle. Furthermore, the friction motor spindle has an electric motor drive provided for the direct drive of the spindle. According to the invention, the friction motor spindle has a regulator assembly. which is provided for the operation of the electromotive drive and integrated in the friction motor spindle.
  • the controller module is assigned to the friction motor spindle. It can be arranged in or on a housing of the friction motor spindle. For the textile plant results in a decentralized arrangement of the controller assemblies for the friction motor spindle.
  • the construction according to the invention is particularly advantageous' because compared to the conventional use of one or more central control points, for example, is significantly reduced in a control system of the textile, the wiring and simplified.
  • This is in addition to the high installation costs, especially due to the large number of possible sources of interference or faulty, to the sources of interference and impairment of the electromagnetic compatibility must be counted, as it can come in the large number of long and parallel cables to an undesirable crosstalk.
  • the transmissions of the sensor signals are susceptible to interference.
  • voltage drops and signal reflections can occur due to the large cable lengths. Overall, these factors affect the controller behavior and thus the speed stability of the friction motor spindle negative
  • the controller assembly is provided to perform a speed control or a speed control of the electric motor drive.
  • the necessary electrical and electronic components are summarized in the controller module. This also includes possible components which are set up to read and evaluate sensor signals from sensors on or in the friction motor spindle.
  • the controller module may have components that are suitable for frequency control or commutation.
  • the controller module is not necessarily a spatially connected module, for example, a spatial separation of individual components of the controller assembly in the range of the corresponding friction motor spindle is possible.
  • the possible control quality of the controller module is significantly positively influenced by the arrangement of the controller module due to the very short cable paths.
  • control assembly of a friction motor spindle is provided to operate at least one further friction motor spindle. Since five friction motor spindles are generally combined to form a friction motor spindles system in this embodiment, the advantages of the short power paths and the limited cabling effort are retained, whereas the combination of the regulator assemblies has advantages, such as e.g. a simplified control of the entire textile machine and reduced costs.
  • a preferred embodiment of the invention provides that the regulator assembly of a friction motor spindle has at least one electronic interface.
  • This interface is set up to accept the speed specifications for the textile machine and, for example, send any faults to the central system control. Furthermore, further set states of the central system control of the textile machine can be transmitted to the controller module via the electronic interface, such as plant stop, Plant start and various other operating states.
  • the interface can be a connection to a digital bus system, which allows the digital allocation of the friction motor spindle in a central system for system control, eg a programmable logic controller PLC.
  • the connection and the installation of a friction motor spindle are thereby significantly facilitated, as here too, similar to the power grid, distributors can be used.
  • digital transmission protocols ensure error-free data transmission via the bus system.
  • the controller assembly of a friction motor spindle is provided to synchronize the speed with at least one further friction motor spindle.
  • this can be achieved by combining, as shown above, a controller assembly for the operation of a plurality of friction motor spindles, especially when combined with a friction motor spindle system, all the necessary information and intervention possibilities in a controller assembly, whereby the synchronization can be achieved.
  • a synchronization of a plurality of friction motor spindles, all of which have a controller module can be achieved by using the central bus system or data network for the purpose of communicating the controller modules with each other for synchronization.
  • another electronic interface of the controller module can be used, which is not connected to the central data bus of the textile machine. but only with the friction motor spindles of the corresponding system with which a synchronization is to take place.
  • the use of an electronic interface in the regulator assembly according to the invention the synchronization via a data connection of a larger number or old friction motor spindles a textile machine possible.
  • the regulator assembly has a low voltage power regulator.
  • the power requirement of the electromotive drive is thus controlled by a controller or power divider covered, which can typically be operated with a supply voltage of 24 V DC.
  • all supply voltages in the range of low voltage are suitable for operating the low-voltage regulator.
  • the use of a low-voltage regulator results in the simplification of the construction and in the connection technology, as well as other cost advantages due to the reduced safety requirements.
  • a further embodiment provides that for a greater power requirement or for other reasons, a high-voltage regulator is used in the control module.
  • the supply voltage is no longer harmless to humans low voltage, here typically in the range of 200 V to 400 V.
  • a high-voltage regulator requires in contrast to a low-voltage regulator of a higher installation effort, the potential power transmission is greater due to the higher voltages at comparable Jardinquerschnttten larger.
  • the regulator assembly of a friction motor spindle preferably has at least one microcontroller.
  • the microcontroller can be used to read out and process sensor data, to process data from an electronic interface and to implement the controller or the control algorithm.
  • the microcontroller controls appropriate control variables » which are implemented by the power electronics for the operation of an electric motor drive.
  • the friction motor spindle has a rotation angle position sensor which, as a sensor, determines the necessary information about the actual state of the spindle for the controller module.
  • This sensor is preferably at least one Hall sensor, which can serve as a non-contact sensor for position and speed detection.
  • the angular position transmitter can be used as the basis for the commutation
  • a method of operating a friction motor spindle system controls or regulates a plurality of » iypically three friction motor spindles.
  • a regulator assembly which is arranged on or in a housing of a friction motor spindle controls or regulates at least one further, typically two further friction motor spindles.
  • the regulation takes place by transmission of electrical signals and / or by transmission of the electric power for the electromotive drive.
  • the method is characterized by a particularly high control quality, which is crucial for the quality and quality of the texturing, and easy controllability of the textile machine.
  • the method of operation includes the possibility that the control is carried out separately in each friction motor spindle, and the necessary synchronization is effected by a data transmission between the regulator assemblies of the friction motor spindles.
  • FIG. 1 sectional view of a friction motor spindle with integrated regulator assembly
  • FIG. 2 Schematic representation of a regulator assembly
  • Figure 3 Schematic representation of the synchronization of multiple friction motor spindles.
  • Fig. 1 an embodiment of a friction motor spindle 10 according to the invention is shown.
  • the texturizing 12 are arranged, the number of which may be different than shown here.
  • the bearing unit 13 forms a double-row, preloaded roller bearing, which takes over the storage of the spindle 1 1 and the electromotive drive 16. In alternative embodiments, a variety of types of bearings are possible.
  • the rolling elements ensure low-friction roability between the outer ring 14 and the spindle 11.
  • the outer ring 14 of Positional density 13 is enclosed by the housing 15 of the friction motor spindle 10.
  • the electromotive drive 16 generates the rotational movement of the spindle 1 1, on which the rotor 17 of the electromotive drive 16 is glued or pressed, resulting in a direct drive of the spindle 1 1 results.
  • the stator 18 of the electromotive drive 16 is arranged in the housing 15.
  • the regulator assembly 19 is disposed in the housing 15 of the friction motor spindle 10.
  • the regulator assembly 19 consists of various electrical and electronic components 20, which are connected via short conduction paths to the stator 18 of the electromotive drive 16, Wertherhin is a connection to the rotation angle position sensor 22, in this embodiment, a Hall sensor, available with the aid of a phase-correct commutation or Energization of the stator 18 and a control is done.
  • the housing 15 is closed with a cover 21, so that the bearing unit 13, the e- lektromotorische drive 16 and the controller assembly 19 are shielded against harmful external influences and contact.
  • plug connections 23 are made in the housing 15 or in the cover 21.
  • corresponding cables are routed through the housing or through the lid 21.
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a possible embodiment of a governing assembly 19 which is arranged according to the invention in or on the friction motor spindle.
  • the regulator assembly 19 has several connections to external components 16, 24, 29, 32.
  • the power supply 24 is connected to a voltage converter 25.
  • the voltage converter 25 converts on the one hand, the voltage of the power supply 24 for electronic components of the Governing assembly 19 and provides them as an internal supply voltage 26 for electronic components available, on the other hand, the voltage of the power supply 24 of the power electronics 30 is provided either directly or converted.
  • the power electronics 30 may include transistors, thyristors and triacs that drive the windings of the electromotive drive.
  • the microcontroller 27 executes the control based on the control algorithms stored on it. Furthermore, various presets, control limits and Parameter be stored on the microcontroller 27 or an additional memory unit in the controller module. For the control, the setpoint values from the interface module 31, which establishes the connection to the data network 32, are compared with the actual variables from the sensor operating group 28, which establishes the connection with various sensors. On the basis of these two variables, a control signal is output by the microcontroller 27, which is transmitted to the power electronics 30. The power electronics 30 in turn operate the electric motor drive 16.
  • FIG. 3 shows various possible embodiments for the control or synchronization of a plurality of friction motor spindles 10.
  • Fig. 3a three friction motor spindles 10 are shown, of which only one has the regulator assembly 19 according to the invention.
  • the corresponding regulator assembly 19 assumes in this embodiment the reading of the sensors 29 and the driving of the electromotive drives 16 of two further friction motor spindles 10.
  • the three friction motor spindles 10 shown preferably form a friction motor spindle system and are therefore spatially very close to each other, so that the power cable for the electromotive drives 16 and the cables for the sensor 29 can be correspondingly short.
  • only an inventive friction spindle motor 10 requires "in the two other shown Friction motor spindles 10 can thus be omitted, the controller module 19, resulting in a cost advantage.
  • three friction motor spindles 10 are shown, which may represent a friction spindle system.
  • Each friction motor spindle 10 is connected to the power grid 24 and the data network 32.
  • the control module 19 of each friction motor spindle 10 regulates or controls the electromotive drive 16 with the aid of the sensor system 22.
  • the synchronization takes place via the interface module 28 through the central data network 32 of the textile machine.
  • three friction motor spindles 10 according to the invention are shown, wherein all friction motor spindles 10 have a connection to the power network 24 but only one friction motor spindle 10 via a connection to the data network 32.
  • the other two illustrated controller assemblies 19 of the friction motor spindles 10 are connected to each other via a further electronic interface by a data link 33.
  • the data connection 33 is preferably used for the synchronization of the friction motor spindles.
  • the controller executes only one controller assembly 19 of the friction motor spindles 10, preferably the friction motor spindle 10 with the connection to the data network 32, and sends the control commands via the data link 33, via which also transmit the sensor data of the sensor 29 , Different gradations between these two embodiments are possible.
  • FIGS. 3b and 3c it is possible to use identically constructed friction motor spindles according to the invention.
  • Fig. 3b is easier to implement, to control each friction motor spindle 10 via the central control system of the textile machine.
  • the embodiment of Fig. 3c allows further shortening of the required data cable, since the way to the nearest distributor of the data network 32 only for a friction motor spindle 10 must be placed.
  • the other two friction motor spindles can be connected via short patch cables.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft' eine Friktions-Motorspindel (10) mit einem Gehäuse (15) und einer Spindel (11), und einer zur Lagerung der Spindel (11) vorgesehenen Lagereinheit (13) sowie einen zum Direktantrieb der Spindel (11) vorgesehenen elektromotorischen Antrieb (16), wobei eine Reglerbaugruppe (19) zum Betrieb des elektromotorischen Antriebs (16) in oder an dem Gehäuse (15) der Friktions-Motorspindel (10) angeordnet ist, und ein Verfahren zum Betrieb eines Friktions-Motorspindeisystems umfassend mindestens zwei Friktions-Motorspindeln (10) bei der erfindungsgemäß mindestens eine Friktions-Motorspindel (10) eine andere Friktions-Motorspindel (10) steuert oder regelt.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Friktions-Motorspindel und Verfahren zum Betrieb
Die Erfindung betrifft eine Friktions-Motorspindel mit einem Gehäuse, einer Spindel und einer zur Lagerung der Spindel vorgesehenen Lagereinheit sowie einen zum Direktantrieb der Spindel vorgesehenen elektromotorischen Antrieb. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb eines Friktions- otorspindelsystems.
Friktions-Motorspindeln werden zur Texturierung von glattem, unbehandeltem Filament oder Garn in Textilmaschinen eingesetzt. In der Regel werden drei Friktions- Motorspindeln zu einem Texturieraggregat oder auch Friktions-Motorspindelsystem zusammen gefasst, wobei die Friktions-Motorspindeln in Form eines gleichschenkligen Dreiecks zueinander angeordnet sind. Das System bringt durch scheibenförmige Reibungselemente eine Drehung auf das Filament auf, das zwischen den Friktions- Motorspindeln durchgezogen wird. Das Filament wird auf diese Weise verdrillt, beziehungsweise texturiert, um die elastische Dehnbarkeit des ursprünglichen, glatten Filaments zu erhöhen. Friktionsmotorspindeln sind zum Beispiel aus DE 10 2005 023 928 A1 oder EP 0 828 872 B1 bekannt. Die Regler und Leistungsgeber sind über Leitungen mit den elektromotorischen Antrieben und Sensoren der Spindeln verbunden, sie werden in der Regel zusammen in einem Schaltschrank für eine Textilmaschine angeordnet. Eine Textilmaschine weist typischerweise eine Anzahl von über 200 Friktions-Motorspindelsystemen auf.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für Textilanlagen geeignete, einen elektrischen Direktantrieb aufweisende, Friktions-Motorspindeln zum Texturieren von Filamenten und Garnen anzugeben und Verfahren zu deren Betrieb anzugeben, welche sich durch eine hohe Drehzah (Stabilität, energieeffizienten Betrieb und geringen Verkabelungsaufwand auszeichnen.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauffolgenden abhängigen Ansprüche geben Jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder. Eine Friktions-Motorspindef weist ein Gehäuse und eine Spindel auf, wobei zur Lagerung der Spindel eine Lagereinheit vorgesehenen ist. Weiterhin weist die Friktions- Motorspindel einen zum Direktantrieb der Spindel vorgesehenen elektromotorischen Antrieb auf. Erfindungsgemäß weist die Friktions-Motorspindel eine Reglerbaugruppe auf. die zum Betrieb des elektromotorischen Antriebs vorgesehen und in die Friktions-Motorspindel integriert ist. Die Reglerbaugruppe ist der Friktions-Motorspindel zugeordnet. Sie kann in oder an einem Gehäuse der Friktions-Motorspindel angeordnet sein. Für die Textilanlage ergibt sich eine dezentrale Anordnung der Reglerbaugruppen für die Friktions-Motorspindein.
Der erfindungsgemäße Aufbau ist besonders vorteilhaft« weil gegenüber der üblichen Verwendung von einer oder mehrerer zentraler Reglerstationen, z.B. in einem Schaltschrank der Textilanlage, der Verdrahtungsaufwand deutlich reduziert und vereinfacht wird. Bisher war es nötig für jede Friktions-Motorspindel ein eigenes Leistungskabel und ein eigenes Sensorkabel von der Friktions-Motorspindel zum Schaltschrank zu verlegen. Dies ist neben dem hohen Installationsaufwand, vor allem durch die Vielzahl möglicher Stör- oder Fehlerquellen nachteilig, Zu den Störquellen muss auch eine Beeinträchtigung der elektromagnetischen Verträglichkeit gezählt werden, da es bei der Vielzahl von langen und parallel verlaufenden Kabeln zu einem unerwünschten Übersprechen kommen kann. Insbesondere die Übertragungen der Sensorsignale sind störanfällig. Weiterhin kann es aufgrund der großen Kabellängen zu Spannungsabfällen und Signalreflexionen kommen. Diese Faktoren beeinflussen insgesamt das Reglerverhalten und somit die auch Drehzahlstabilität der Friktions-Motorspindein negativ
Erfindungsgemiß können diese Nachteile durch die Anordnung einer Reglerbaugruppe direkt bei der Friktions-Motorspindel nicht mehr in dieser Form auftreten, wodu ch sich eine höhet e Drehzahlstabilität und ein deutlich reduzierter Verkabelungsaufwand ergeben. Die notwendige elektrische Leistung für den Betrieb des elektromotorischen Antriebs kann der Reglerbaugruppe über den Anschtuss an ein Stromnetz zur Verfügung gestellt werden, an das eine Vielzahl von Friktions-Motorspindein gleichzeitig angeschlossen werden können. Die Verlegung ist aufgrund der mögli- chen Verwendung von Verteilern und der freien Zuordnung gegenüber der Verlegung von Leistungskabel, wie oben beschrieben, sehr einfach.
Unter elektromotorischem Antrieb sind alle bekannten Bauformen von Elektromoto-
- ren zu verstehen, die dazu geeignet eine rotatorische Bewegung einer Achse zu erzeugen, wie z.B. Schrittmotoren, Reluktanzmotoren, Synchron- und Asynchronmotoren und elektronisch kommuferte Gleichstrommotoren, auch bekannt als bürstenlose Gleichstrommotoren. i L Vorzugsweise ist die Reglerbaugruppe dazu vorgesehen eine Drehzahlregelung oder eine Drehzahlsteuerung des elektromotorischen Antriebs durchzuführen. Die hierfür notwendigen elektrischen und elektronischen Bauelemente sind in der Reglerbaugruppe zusammengefasst. Dies umfasst auch mögliche Bauelemente, die dazu eingerichtet sind Sensorsignale von Sensoren an oder in der Friktions-Motorspindel auszulesen und auszuwerten. Weiterhin kann die Reglerbaugruppe Bauelemente aufweisen, die zur Frequenzregelung oder Kommutierung geeignet sind. Die Reglerbaugruppe ist nicht zwangsläufig eine räumlich zusammenhängende Baugruppe, beispielsweise ist eine räumliche Trennung von einzelnen Komponenten der Reglerbaugruppe im Bereich der entsprechenden Friktions-Motorspindel möglich. Die mög-o liehe Regelgüte der Reglerbaugruppe wird durch die Anordnung der Reglerbaugruppe durch die sehr kurzen Leitungswege deutlich positiv beeinflusst.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Regelbaugruppe einer Friktions-Motorspindel dazu vorgesehen mindestens eine weitere Friktions-Motorspindel zu betreiben. Da in 5 der Regel drei Friktions-Motorspindeln zu einem Friktions-Motorspindelsystem zusammen gefasst werden, bleiben bei dieser möglichen Ausgestaltung die Vorteile der kurzen Leistungswege und des begrenzten Verkabelungsaufwand erhalten, wohingegen durch die Zusammenfassung der Reglerbaugruppen sich Vorteile ergeben, wie z.B. eine vereinfachte Steuerung der gesamten Textilmaschine und reduzierte Kosten.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Reglerbaugruppe einer Friktions-Motorspindel mindestens eine elektronische Schnittstelle aufweist. Diese Schnittstelle ist dazu eingerichtet, die Drehzahlvorgaben für die Textilmaschine entgegen zu nehmen und z.B. etwaige Störungen an die zentrale Anlagensteuerung zu senden, Weiterhin können über die elektronische Schnittstelle weitere Sollzustände der zentralen Anlagensteuerung der Textilmaschine an die Reglerbaugruppe ü- bertragen werden, wie z.B. Anlagenstopp, Anlagenstart und verschiedene andere Betriebszustinde. Die Schnittstelle kann ein Anschluss an ein digitales Bussystem sein, das die digitale Zuordnung der Friktions-Motorspindel in einem zentralen System zur Anlagensteuerung ermöglicht, z.B. einer Speicherprogrammierbaren Steuerung SPS. Der Anschluss und die Installation einer Friktions-Motorspindel werden damit deutlich erleichtert, da auch hier, ähnlich wie beim Stromnetz, Verteiler genutzt werden können. Zudem wird durch digitale Übertragungsprotokolle eine fehlerfreie Datenübertragung über das Bussystem gewährleistet.
Vorzugsweise ist die Reglerbaugruppe einer Friktions-Motorspindel dazu vorgesehen die Drehzahl mit mindestens einer weiteren Friktionsmotorspindel zu synchronisieren. Dies kann zum einen dadurch geschehen, dass wie oben dargestellt eine Reglerbaugruppe für den Betrieb mehrerer Friktionsmotorspindeln, vor allem beim Zu- sammenschluss zu einem Friktions- otorspindelsystem, alle notwendigen Informationen und Eingriffsmöglichkeiten in einer Reglerbaugruppe vereinigt sind, wodurch die Synchronisation erreicht werden kann. Zum anderen kann eine Synchronisation von mehreren Friktions-Motorspindeln, die alle eine Reglerbaugruppe aufweisen dadurch erreicht werden, dass das zentrale Bussystem oder Datennetz zur Kommunikation der Reglerbaugruppen untereinander zur Synchronisation genutzt wird. Darüber hinaus kann eine andere elektronische Schnittstelle der Reglerbaugruppe genutzt werden, die nicht an den zentralen Datenbus der Textilmaschine angeschlossen ist. sondern nur mit den Friktions-Motorspindeln des entsprechenden Systems, mit denen eine Synchronisation erfolgen soll. Insgesamt ist durch die Verwendung einer elektronischen Schnittstelle in der erfindungsgemäßen Reglerbaugruppe auch die Synchronisation über eine Datenverbindung einer größeren Anzahl oder alter Friktions-Motorspindeln eine Textilmaschine möglich.
Vorzugsweise weist die Reglerbaugruppe einen Niederspannungsleistungsregler auf. Der Leistungsbedarf des elektromotorischen Antriebs wird somit durch einen Regler bzw. Leistungssteiler gedeckt, der typischerweise mit einer Versorgungsspannung von 24 V DC betrieben werden kann. Weiterhin sind alle Versorgungsspannungen im Bereich der Kleinspannung dazu geeignet den Niederspannungsregler zu betreiben. Durch die Verwendung eines Niederspannungsreglers ergeben sich aufgrund der reduzierten Sicherheitsanforderungen Vereinfachungen beim Aufbau und bei der Verbindungstechnik, sowie weitere Kosten vorteile.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass bei einem größeren Leistungsbedarf oder auch aus anderen Gründen ein Hochspannungsregler in der Regelbaugruppe verwendet wird. Die Versorgungsspannung ist keine für Menschen ungefährliche Kleinspannung mehr, hier typischerweise im Bereich von 200 V bis 400 V. Ein Hochspannungsregler bedarf im Gegensatz zu einem Niederspannungsregler eines höheren Installationsaufwands, die potentielle Leistungsübertragung ist jedoch aufgrund der höheren Spannungen bei vergleichbaren Kabelquerschnttten größer.
Die Reglerbaugruppe einer erfindungsgemäßen Friktions-Motorspindel weist vorzugsweise mindestens einen Mikrokontroller auf. Der Mikrokontroller kann zum Auslesen und Verarbeiten von Sensordaten, zum Verarbeiten von Daten aus einer elektronischen Schnittstelle sowie zur Implementierung des Reglers bzw. des Regelalgorithmus dienen Der Mikrokontroller kontrolliert entsprechende Stellgrößen» die von der Leistungselektronik für den Betrieb eines elektromotorischen Antriebs umgesetzt werden.
Ferne ist vorgesehen, dass die Friktions-Motorspindel einen Drehwinkelstellungsgeber aufweist, der als Sensor die notwendigen Informationen über den Ist-Zustand der Spindel für die Reglerbaugruppe ermittelt. Dieser Sensor ist vorzugsweise mindestens einen Hallsensor, der als berührungsloser Sensor zur Lage- und Drehzahlerfassung dienen kann. Weiterhin kann der Drehwinkelstellungsgeber bei Verwendung eines elektronisch kommutierten elektromotorischen Antriebs als Basis für die Kommutierung genutzt werden
Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung ausgehend von dem Oberbegriff des Anspruchs 10 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen getost. Ein Verfahren zum Betrieb eines Friktions-Motorspindelsystems steuert oder regelt mehrere» iypischerweise drei Friktions-Motorspindeln. Eine Reglerbaugruppe, die an oder in einem Gehäuse einer Friktions-Motorspindel angeordnet ist steuert oder regelt mindestens eine weitere, typischerweise zwei weitere Friktions-Motorspindeln, Die Regelung erfolgt durch Übertragung von elektrischen Signalen und/oder durch Übertragung der elektrischen Leistung für den elektromotorischen Antrieb. Das Verfahren zeichnet sich durch eine besonders hohe Regelgüte, was für die Qualität und Hochwertigkeit der Texturierung entscheidend ist, und eine einfache Steuerbarkeit der Textilmaschine aus. Weiterhin beinhaltet das Verfahren zum Betrieb die Möglichkeit, dass die Regelung in jeder Friktions-Motorspindel separat erfolgt, und die notwendige Synchronisation durch eine Datenübertragung zwischen den Reglerbaugruppen der Friktions-Motorspindeln erfolgt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Zeichnungen, in denen bevorzugte Ausführungsbeispieie der Erfindung dargestellt sind.
In den Figuren zeigen:
Fig. 1 Schnittdarstellung einer Friktions-Motorspindel mit integrierter Reglerbaugruppe;
Fig. 2 Schematische Darstellung einer Reglerbaugruppe; und
Fig.3 Schematisch Darstellung der Synchronisation mehrerer Friktions- Motorspindeln.
In Fig. 1 ist eine Ausführung einer erfindungsgemäßen Friktions-Motorspindel 10 dargestellt. Auf der Spindel 1 1 sind die Texturierscheiben 12 angeordnet, deren Anzahl auch anders als hier dargestellt sein kann. Die Lagereinheit 13 bildet ein zweireihiges, vorgespanntes Wälzlager, das die Lagerung der Spindel 1 1 und des elektromotorischen Antriebs 16 übernimmt. In alternativen Ausführungsformen sind verschiedenste Lagerarten möglich. Die Wälzkörper sorgen für eine reibungsarme Ro- tierbarkeit zwischen dem Außenring 14 und der Spindel 1 1 . Der Außenring 14 der Lagefeinheit 13 ist vom Gehäuse 15 der Friktions- otorspindel 10 umschlossen. Der elektromotorische Antrieb 16 erzeugt die Drehbewegung der Spindel 1 1 , auf der der Rotor 17 des elektromotorischen Antriebs 16 aufgeklebt- oder gepresst ist, wodurch sich ein Direktantrieb der Spindel 1 1 ergibt. Der Stator 18 des elektromotorischen Antriebs 16 ist im Gehäuse 15 angeordnet. Die Reglerbaugruppe 19 ist im Gehäuse 15 der Friktions-Motorspindel 10 angeordnet. Die Reglerbaugruppe 19 besteht aus verschiedenen elektrischen und elektronischen Bauelementen 20, die über kurze Leitungswege mit dem Stator 18 des elektromotorischen Antriebs 16 verbunden sind, Werterhin ist eine Verbindung zum Drehwinkelstellungsgeber 22, in diesem Ausführungsbeispiel ein Hallsensor, vorhanden, mit dessen Hilfe eine phasenrichtige Kommutierung bzw Bestromung des Stators 18 sowie eine Regelung erfolgt. Das Gehäuse 15 ist mit einem Deckel 21 verschlossen, so dass die Lagereinheit 13, der e- lektromotorische Antrieb 16 und die Reglerbaugruppe 19 gegen schädliche äußere Einflüsse und Berührung abgeschirmt sind. Zur Verbindung der Friktions- Motorspindel 10 mit dem Stromnetz 24 und dem Datennetz 32 (sh. Fig. 2 und 3) sind Steckerverbindungen 23 im Gehäuse 15 oder im Deckel 21 eingebracht. In einer alternativen Ausführungsform sind entsprechende Kabel durch das Gehäuse oder durch den Deckel 21 geführt.
Fig. 2 zeigt in einer schematischen Darstellung eine mögliche Ausführungsform einer Regierbaugruppe 19, die erfindungsgemäß in oder an der Friktions-Motorspindel angeordnet ist. Die Regierbaugruppe 19 verfügt über mehrere Verbindungen zu externen Komponenten 16, 24, 29, 32. wobei das Stromnetz 24 an einen Spannungswandler 25 angeschlossen ist. Der Spannungswandler 25 wandelt zum einen die Spannung des Stromnetz 24 für elektronische Bauelemente der Regierbaugruppe 19 um und stellt diese als interne Versorgungsspannung 26 für elektronische Bauelemente zur Verfügung, zum anderen wird die Spannung des Stromnetzes 24 der Leistungselektronik 30 entweder direkt oder gewandelt zur Verfügung gestellt. Die Leistungselektronik 30 kann Transistoren, Thyristoren und Triacs beinhalten, die die Wicklungen des elektromotorischen Antriebs ansteuern.
Der Mikrokontroller 27 führt die Regelung anhand der auf ihm hinterlegten Regelalgorithmen aus. Weiterhin können verschiedene Voreinstellungen, Regelgrenzen und Parameter auf dem Mikrokontroller 27 oder einer zusätzlichen Speichereinheit in der Reglerbaugruppe hinterlegt sein. Für die Regelung werden die Sollgrößen aus der Schnittstellenbaugruppe 31 , die die Verbindung zum Datennetz 32 herstellt, mit den Istgrößen aus der Sensorbetriebsgruppe 28, die die Verbindung mit verschiedenen Sensoren herstellt, verglichen. Auf der Grundlage dieser beiden Größen wird ein Regelsignal vom Mikrokontroller 27 ausgegeben, das an die Leistungselektronik 30 ü- bertragen wird. Die Leistungselektronik 30 betreibt wiederum den elektromotorischen Antrieb 16.
Fig. 3 zeigt verschiedene mögliche Ausführungsbeispiele für die Steuerung oder Regelung und Synchronisation von mehreren Friktions-Motorspindeln 10.
Im Ausführungsbeispiel aus Fig. 3a sind drei Friktions-Motorspindeln 10 dargestellt, wovon nur eine die erfindungsgemäße Reglerbaugruppe 19 aufweist. Die entsprechende Reglerbaugruppe 19 übernimmt in diesem Ausführungsbeispiel das Auslesen der Sensoren 29 und das Ansteuern der elektromotorischen Antriebe 16 von zwei weiteren Friktions-Motorspindeln 10. Die drei dargestellten Friktions- Motorspindeln 10 bilden vorzugsweise ein Friktions-Motorspindelsystem und sind daher räumlich sehr nah zueinander angeordnet, so dass die Leistungskabel für die elektromotorischen Antriebe 16 und die Kabel für die Sensorik 29 entsprechend kurz ausfallen können. Es wird im Ausführungsbeispiel aus Fig. 3a nur eine erfindungsgemäße Friktions-Motorspindel 10 benötigt» bei den beiden anderen dargestellten Friktions-Motorspindeln 10 kann somit die Reglerbaugruppe 19 entfallen, was zu einem Kostenvorteil führt.
Im Ausführungsbeispiel der Fig. 3b sind drei erfindungsgemäße Friktions- Motorspindeln 10 dargestellt, die ein Friktions-Spindelsystem darstellen können. Jede Friktions-Motorspindel 10 ist an das Stromnetz 24 und das Datennetz 32 angeschlossen. Die Regelbaugruppe 19 jeder Friktions-Motorspindel 10 regelt oder steuert mit Hilfe der Sensorik 22 den elektromotorischen Antrieb 16 Die Synchronisation erfolgt über die Schnittstellenbaugruppe 28 durch das zentrale Datennetz 32 der Textilmaschine. In einem weiteren Ausführungsbeispiel in Fig. 3c sind drei erfindungsgemäße Frikti- ons- otorspindeln 10 dargestellt, wobei alle Friktions-Motorspindeln 10 über einen Anschluss an das Stromnetz 24, aber lediglich eine Friktions-Motorspindel 10 über einen Anschluss an das Datennetz 32 verfügt. Die anderen beiden dargestellten Reglerbaugruppen 19 der Friktions-Motorspindeln 10 sind über eine weitere elektronische Schnittstelle durch eine Datenverbindung 33 miteinander verbunden. Die Datenverbindung 33 wird dabei vorzugsweise zur Synchronisation der Friktions- Motorspindeln genutzt. In einer alternativen Ausführungsform führt die Regelung nur eine Reglerbaugruppe 19 der Friktions-Motorspindeln 10 aus, vorzugsweise die Friktions-Motorspindel 10 mit dem Anschluss an das Datennetz 32, und sendet die Steuerbefehle über die Datenverbindung 33, über die auch die Sensordaten der Sensorik 29 übertragen. Verschiedene Abstufungen zwischen diesen beiden Ausführungsformen sind möglich.
In den Ausführungsbeispielen der Fig. 3b und Fig 3c ist es möglich baugleiche, erfindungsgemäße Friktions-Motorspindeln zu verwenden. Bei der Ausführungsform aus Fig. 3b ist einfacher zu realisieren, jede Friktions-Motorspindel 10 über das zentrale Steuerungssystem der Textilmaschine anzusteuern. Das Ausführungsbeispiel aus Fig. 3c ermöglicht eine weitere Verkürzung der benötigten Datenkabel, da der Weg zum nächsten Verteiler des Datennetzes 32 nur für eine Friktions-Motorspindel 10 gelegt werden muss. Die anderen beiden Friktions-Motorspindeln können über kurze Patchkabel angeschlossen werden.
Bezugszeichenliste
Friktions-Motorspindel
Spindel
Texturierscheibe
Lagereinheit
Außenring
Gehäuse
elektromotorischer Antrieb
Rotor
Stator
Reglerbaugruppe
elektrische und elektronische Bauelemente
Deckel
Drehwinkelstellungsgeber
Steckerverbindungen
Stromnetz
Spannungswandler
interne Versorgungsspannung
Mikrokontroller
Sensorbetriebsg ruppe
Sensorik
Leistungselektronik
Schnittstellenbaugruppe
Datennetz
Datenverbindung

Claims

Patentansprüche
1 , Friktions-Motorspindei. (10) mit einer Spindel (11 ), und einer zur Lagerung der Spindel (11) vorgesehenen Lagereinheit (13), sowie einen zum Direktantrieb der Spindel (1 1 ) vorgesehenen elektromotorischen Antrieb (18), dadurch gekennzeichnet, dass eine Regierbaugruppe (19) zum Betrieb des elektromotorischen Antriebs (16) in die Fnktions-Motorspindel (10) integriert ist.
2 Friktions-Motorspindei (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Reglerbaugruppe (19) für eine Drehzahiregelung oder -Steuerung des e- lektromotorischen Antrieb (18) vorgesehen ist,
3. Friktions-Motorspindei (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglerbaugruppe (19) zum Betreiben mindestens einer eiteren Friktions-Motorspindei (10) vorgesehen ist.
4. Friktions-Motorspindei (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglerbaugruppe (19) mindestens eine elektronische
Schnittstelle aufweist.
5. Friktions-Motorspindei (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglerbaugruppe (19) vorgesehen ist, die Drehzahl der Friktions-Motorspindei (10) mit der Drehzahl mindestens einer weiteren Friktions-Motorspindei (10) zu synchronisieren.
6 Friktions-Motorspindei (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglerbaugruppe (19) mindestens einen Niederspannungsregler aufweist.
7 Friktions-Motorspindei (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6. dadurch gekennzeichnet, dass die Reglerbaugruppe (19) mindestens einen Hochspan- nungsregler aufweist.
8, Friktions-Motorspindel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Reglerbaugruppe (19) mindestens einen Mikrokontrol- ler (27) aufweist.
9. Friktions-Motorspindel (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Friktions-Motorspindel (10) einen Drehwinkelstel- lungsgeber (22). vorzugsweise einen Halisensor, aufweist.
10.. Verfahren zum Betrieb eines Friktions-Motorspindelsystems umfassend mindestens zwei Friktions-Motorspindeln (10) dadurch gekennzeichnet, dass eine Friktions-Motorspindel (10) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9 mindestens eine andere Friktions-Motorspindel (10) steuert oder regelt
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