EP3673102A1 - Verfahren zum betreiben einer ringspinnmaschine und ringspinnmaschine - Google Patents

Verfahren zum betreiben einer ringspinnmaschine und ringspinnmaschine

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EP3673102A1
EP3673102A1 EP18765502.2A EP18765502A EP3673102A1 EP 3673102 A1 EP3673102 A1 EP 3673102A1 EP 18765502 A EP18765502 A EP 18765502A EP 3673102 A1 EP3673102 A1 EP 3673102A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
spinning machine
ring spinning
control module
data bus
central control
Prior art date
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Pending
Application number
EP18765502.2A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Benedikt Ingold
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.)
Maschinenfabrik Rieter AG
Original Assignee
Maschinenfabrik Rieter AG
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Filing date
Publication date
Application filed by Maschinenfabrik Rieter AG filed Critical Maschinenfabrik Rieter AG
Publication of EP3673102A1 publication Critical patent/EP3673102A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • D01H1/20—Driving or stopping arrangements
    • D01H1/24—Driving or stopping arrangements for twisting or spinning arrangements, e.g. spindles
    • D01H1/244—Driving or stopping arrangements for twisting or spinning arrangements, e.g. spindles each spindle driven by an electric motor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00—Other common constructional features, details or accessories
    • D01H13/14—Warning or safety devices, e.g. automatic fault detectors, stop motions ; Monitoring the entanglement of slivers in drafting arrangements
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H13/00—Other common constructional features, details or accessories
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    • G05B19/4185—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication
    • G05B19/41855—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS], computer integrated manufacturing [CIM] characterised by the network communication by local area network [LAN], network structure
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    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45196—Textile, embroidery, stitching machine

Definitions

  • the invention relates to a method for operating a ring spinning machine and to a ring spinning machine according to the preamble of the independent patent claims.
  • CH698768A2 discloses such a spinning machine with a single spindle drive.
  • the drive arrangements comprise a rotationally effective electric drive motor which acts on a thread, a fiber, a fleece or a knitted fabric via a manipulator provided at the end of a shaft of the drive motor, for example equipped in the form of a guide roller.
  • various external sensors are typically provided, which serve in particular for detecting a position of the thread, the fiber, the fleece or the knitted fabric, as well as additional Aktorikele- elements.
  • the additional actuator elements serve, for example, for pretensioning or positioning the thread, the fiber, the knitted fabric or the fleece.
  • the rotary electric drive motor is usually provided as a whole elastically mounted to protect the drive assembly on the one hand from resonance problems and to ensure on the other hand, even at high speeds sufficient smoothness and durability.
  • a decentralized control module For the control or regulation of the electric drive motor, a decentralized control module is provided.
  • the decentralized control module which functions Nal and usually also provided spatially as part of the drive assembly, also cooperates with the external sensors and the additional Aktorikelementen.
  • the decentralized control module is connected via suitable communication means with a superordinate central control device.
  • the central control unit coordinates a plurality of drive arrangements of the textile machine. In principle, the use of such drive arrangements in textile machines has proven itself over many years. Nevertheless, the distributed running systems are relatively large, expensive and expensive in terms of installation and maintenance.
  • the document EP2999096A2 relates to a textile machine with at least one drive arrangement comprising a rotationally effective electric drive motor with a stator at least partially surrounded by a housing of the drive motor, which has at least one winding, with a rotatably mounted on a shaft of the drive motor with respect to the stator rotor and at least one bearing for the shaft, comprising elastic means for supporting at least individual functional components of the drive motor and comprising a drive motor associated with the decentralized control module which cooperates with the drive motor on the one hand and with at least one sensor of the drive arrangement on the other hand and which means for communication with a superordinate central control device wherein at least one bearing provided for supporting the shaft is resiliently supported by the elastic means with respect to the stator on the housing, in that the shaft with the rotor is held movably relative to the stator, that a synchronous electric motor is provided as the drive motor and that a position of the shaft relative to the housing and / or a rotation angle of the shaft can be detected via a first sensor.
  • the object of the present invention is therefore to provide a textile machine, which is in particular a ring spinning machine, with individual spindle drives which can be addressed simultaneously by a central control device.
  • the object is achieved by a method according to the preamble of the independent method patent claim 1, which is characterized in that a data communication independent, digital communication network between the central control device and the decentralized control modules is present over which all the same decentralized control modules of the electric drives of the Central control device can be addressed.
  • a ring spinning machine according to the preamble of the corresponding claim, which is characterized in that a data communication independent, digital communication network between the central control device and the decentralized control modules is present over which all decentralized control modules of the electric drives simultaneously accessible by the central control device are.
  • an additional digital communication network is present, with which the central control module and the decentralized control modules communicate with each other.
  • time-critical and safety-relevant information can be sent directly from the central control unit to the console via the communication network. troll modules are forwarded.
  • all decentralized control modules of the electric drives can be addressed by the central control unit at the same time, so for example a start / stop signal or a command for controlling the acceleration or deceleration ramp can be sent to the decentralized control modules via the digital communication network from the central control unit become.
  • a section control module is present between the central control module and the decentralized control modules, with a machine data bus being present between the central control module and the section control module and a section data bus between the section control module and the decentralized control modules being communicated.
  • the section data bus is responsible for communication between control modules and the section control module; Commands from the section module are transmitted to the control modules via the latter, and the operating states or measured data of the electrical drives of the spindles are transmitted by control modules to the section control modules.
  • the central control module is the central machine control, which has all machine data, these are statistically prepared and visualized. On a ring rail of the ring spinning a control unit is arranged, which communicates directly with the electric drive of the associated spindle via the data bus. The operator thus advantageously has the possibility of entering a command (for example start or stop) at the ring bank on the command element, which is then sent back to the control module via the bus system.
  • electrical drives of the spindles electrical synchronous or asynchronous motors or brushless DC motors can be present.
  • the invention also relates to a computer program product which is characterized in that it can be loaded directly into an internal memory of a ring spinning machine and comprises software code sections with which the method steps according to one of the preceding, inventive method claims are executed when the computer program product is executed on the ring spinning machine.
  • Fig. 1 shows schematically a ring spinning machine with single spindle drive
  • Fig. 1 shows schematically a ring spinning machine 1 according to the invention, which has a plurality of juxtaposed spinning stations 2.
  • the spinning units 2 are arranged in a longitudinal direction X of the ring spinning machine 1 between a head 3i and a foot 3 2 .
  • Head 3i and foot 3 2 of the ring spinning machine 1 may include bearings, drives, control, etc., which are necessary for the operation of the machine.
  • each spinning station 2 consists of a roving bobbin 4, which is arranged above a drafting arrangement 5, and on which a roving 6 is wound.
  • the roving 6 runs from the roving bobbin 4 via the drafting device 5, where it is stretched to then be guided to a Garn Strukturelement.
  • a circulating runner or ring traveler winds the finished yarn onto a cop 7.
  • the cop 7 is placed on a spindle 8. 2 shows schematically the communication system of the ring spinning machine 1.
  • the ring spinning machine 1 has 8 single spindle drives 9 for driving the spindles, which drive the spindles 8.
  • As a single spindle drive 9 are electric drives, such as electric synchronous motors, asynchronous motors, brushless DC motors, etc. or equivalent motors used.
  • Each individual spindle drive 9 is assigned a decentralized control module 10.
  • the spindles 8, the individual spindle drives 9 and the control modules 10 are arranged on the spindle bank 22 of the ring spinning machine 1.
  • the spindle rail 22 is shown only schematically and the components which are located on the spindle rail 22 are correspondingly in Fig. 2 within the element.
  • the spindle rail 22 is advantageously movably mounted.
  • the connections of the electrical drives 9 have connecting cables which are combined on the spindle bank 22 and are connected to a power supply at one end of the spindle bank.
  • the connections to the electrical drives 9 are realized by plug connections.
  • the control modules 10 have the task of monitoring the individual spindle drives 9 and implement commands from the higher-level control. It is conceivable within the scope of the invention that a plurality of decentralized control modules 10 of the individual spindle drives 9 are combined.
  • a plurality of decentralized control modules 10, for example 64 control modules 10, communicate with a higher-level section control module 1 1, two of which are shown by way of example in FIG. 2. However, the number of section control modules 1 1 will depend on the number of spindles 8, as indicated by the dashed control module 10.
  • the section modules 1 1 process the information from the control modules 10 and forward the information.
  • Several decentralized section control modules 1 1 communicate with a superordinate central control module 12 of the ring spinning machine 1.
  • the central control module 12 is the central machine control, which has all the machine data, these are processed and visualized statically.
  • a display 20 is connected for this purpose.
  • the machine data can be queried by the user via the display 20 at this point. It is also possible to forward this data to a mobile application.
  • a machine data bus 13 is present and between the section control modules 1 1 and the decentralized control modules 10, a section data bus 14 is present.
  • the section data bus 14 is responsible for communication between control modules 10 and the sector onskontrollmodulen 1 1 responsible; About him commands from the section module 1 1 are transmitted to the control modules 10 and the operating conditions or measurement data of the electric drives 9 of the spindles 8 of control modules 10 to the section control modules 1 1 passed.
  • a digital communication network 15 with which the central control module 12 and the decentralized control modules 10 communicate with each other.
  • the communication network 15 time-critical and security-related information from the central control device 12 through the section control modules 1 1 (dashed line) forwarded directly to the control modules 10.
  • all the decentralized control modules 10 of the electric drives 9 can be addressed by the central control device 12 via the communications network 15, for example a start / stop signal or a command for controlling the acceleration signals can be transmitted from the central control device 12 via the digital communications network 15. or brake ramp to the remote control modules 10 are sent.
  • FIG. 2 further shows command and signaling elements 17, with each individual spindle drive 9 being assigned exactly one command and signaling element 17.
  • These command and signaling elements are arranged in the form of operating elements 17 on the ring rail 23 of the ring spinning machine.
  • Several control modules 16 are connected via a section command bus 19 with the command and reporting elements 17 and parent.
  • a machine command bus 18 provides for communication between the control modules 16 and the central module 12. If a control module 10 detects an error, this information is sent via the bus system 14, 13, 18, 19 to the associated signaling element 17 and displayed there. The operator then has the option of entering a command (e.g., start or stop) on the ring rail 23 on the command element 17, which is then sent back to the control module 10 via the bus system 14, 13, 18, 19.
  • a command e.g., start or stop
  • a yarn break or a creeping spindle can be determined on the basis of the power consumption (load shedding). Due to the current shape, the speed, the rotor speed, the state of the rotor, the operating state of the spindle, the bearing condition or bearing damage, the oil level, etc. are determined. If the spindle 8 is equipped with a magnetic bearing, the weight of a cop 7 can additionally be determined via the current consumption of the active magnetic bearing. In the case of a load dump and a yarn breakage associated therewith, a specific decentralized control module 10 can report this to the section control module 11. However, the section module 1 1 can also interrogate all assigned decentralized control modules 10 in succession. The information thus obtained is then evaluated in succession and determines the operating conditions.
  • the section module 1 1 has for determining the said operating conditions (computation) means for evaluating the information obtained.
  • the calculating means comprise means for forming a root mean square current consumption and transforming the current form.
  • the Fourier transformation, the wavelet transformation and the Hilbert-Huang transformation with the Empirical Mode Decomposition are used in particular as the main constituent.
  • the wavelet transformation uses the discrete wavelet transformation, the fast wavelet transformation, the wavelet packet transformation or the stationary wavelet transformation.
  • discrete, static characteristic quantities of the signals can be used and a transformation of the signals in the frequency range can be dispensed with.
  • random variables such as the expected value, the absolute deviation, the variance, the skewness, the excess or the covariance are used as parameters.
  • the signals can be correlated, in particular cross-correlated or autocorrelated.
  • a combination of the transformed signals and the static characteristics can be displayed.
  • the common intention is, in particular, to compare the actual measurement signal with the reference signal state in the context of the pattern recognition, wherein the reference signal is generated or output from information from one or more neighboring spindles a memory can be read. This is done in particular on the basis of specific features which are generated from the signal and combined in a feature tool based on a statement about the similarity of the signals in question.
  • control modules 10 have the abovementioned (computational) means in order to evaluate the operating states. These then send the result to the assigned section module 1 1 for further processing. Further, the control modules 10 can use the information from the current signal of the electric drives 9 for speed control of the spindle 8, the rotor and the control of the thread tension.
  • the invention also relates to a computer program product which is characterized in that it can be loaded directly into an internal memory of a ring spinning machine 1 and comprises software code sections, with which the method steps are carried out according to one of the preceding, inventive method claims, if the computer program product on the ring spinning machine 1 is executed.
  • a computer program product which is characterized in that it can be loaded directly into an internal memory of a ring spinning machine 1 and comprises software code sections, with which the method steps are carried out according to one of the preceding, inventive method claims, if the computer program product on the ring spinning machine 1 is executed.

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zum Betreiben einer Ringspinnmaschine (1) mit einer Viel-zahl von Spindeln (8), die auf einer Spindelbank (22) angeordnet sind, und jeweils einen 5 elektrischen Antrieb (9) umfassen, wobei jeder elektrischen Antrieb (9) ein dezentrales Kontrollmodul (10) aufweist, welches mit dem elektrischen Antrieb (9) zusammenwirkt, welches durch Mittel zur Kommunikation (10) mittels eines Datenbuses (13, 14) mit ei-ner übergeordneten Zentralkontrolleinrichtung (12) kommunizieren kann. Erfindungs-gemäss ist ein vom Datenbus (13, 14) unabhängiges, digitales Kommunikationsnetz-10 werk (15) zwischen der Zentralkontrolleinrichtung (12) und den dezentralen Kontrollmo-dulen (10) vorhanden, über welchen zeitgleich alle dezentralen Kontrollmodule (10) der elektrischen Antriebe (9) von der Zentralkontrolleinrichtung (12) angesprochen werden. Die Erfindung bezieht sich auch auf eine entsprechende Ringspinnmaschine (1).

Description

Verfahren zum Betreiben einer Ringspinnmaschine und Ringspinnmaschine Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ringspinnmaschine und eine Ringspinnmaschine gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Patentansprüche.
Stand der Technik Ringspinnmaschinen mit Einzelspindelantrieb als Alternative zum Bandantrieb sind schon seit längerer Zeit bekannt, auch wenn sich diese bis heute in der Praxis aus verschiedenen Gründen gegenüber dem herkömmlichen Bandantrieb noch nicht durchsetzen konnten. Dementsprechend existieren zahlreiche Publikationen auf diesem Gebiet, welche sich unter anderem mit dem Antriebskonzept oder mit der Befestigung solcher Spindelaggregate am Maschinengestell, d.h. an der Spindelbank befassen.
CH698768A2 offenbart beispielsweise eine solche Spinnmaschine mit einem Einzelspindelantrieb.
Die Antriebsanordnungen umfassen einen rotatorisch wirksamen elektrischen An- triebsmotor, welcher über einen endseits einer Welle des Antriebsmotors vorgesehenen Manipulator, beispielsweise ausgestattet in Form einer Führungsrolle, auf einen Faden, eine Faser, ein Vlies oder ein Gewirk einwirkt. Weiter sind typischerweise verschiedene externe Sensoren vorgesehen, welche insbesondere zur Erfassung einer Lage des Fadens, der Faser, des Vlieses oder des Gewirks dienen, sowie zusätzliche Aktorikele- mente. Die zusätzlichen Aktorikelemente dienen beispielsweise zum Vorspannen oder Positionieren des Faden, der Faser, des Gewirks beziehungsweise des Vlieses. Der rotatorisch wirksame elektrische Antriebsmotor wird üblicherweise insgesamt elastisch gelagert vorgesehen, um die Antriebsanordnung zum einen vor Resonanzproblemen zu schützen und um zum anderen auch bei hohen Drehzahlen eine ausreichende Laufruhe und Lebensdauer zu gewährleisten.
Für die Steuerung beziehungsweise Regelung des elektrischen Antriebsmotors ist ein dezentrales Kontrollmodul vorgesehen. Das dezentrale Kontrollmodul, welches funktio- nal und üblicherweise auch räumlich als Teil der Antriebsanordnung vorgesehen ist, wirkt überdies mit den externen Sensoren und den zusätzlichen Aktorikelementen zusammen. Das dezentrale Kontrollmodul ist über geeignete Kommunikationsmittel mit einer übergeordneten Zentralkontrolleinrichtung verbunden. Die Zentralkontrolleinrich- tung koordiniert insbesondere eine Mehrzahl von Antriebsanordnungen der Textilmaschine. Grundsätzlich hat sich die Verwendung derartiger Antriebsanordnungen in Textilmaschinen über viele Jahre bewährt. Gleichwohl sind die verteilt ausgeführten Systeme vergleichsweise groß, teuer und hinsichtlich Montage und Wartung aufwendig. Das Dokument EP2999096A2 betrifft eine Textilmaschine mit wenigstens einer Antriebsanordnung umfassend einen rotatorisch wirksamen elektrischen Antriebsmotor mit einem jedenfalls abschnittsweise von einem Gehäuse des Antriebsmotors umfassten Stator, welcher wenigstens eine Wicklung aufweist, mit einem an einer Welle des Antriebsmotors drehbar in Bezug zum Stator gehaltenen Rotor und mit mindestens einem Lager für die Welle, umfassend elastische Mittel zum Stützen von wenigstens einzelnen Funktionskomponenten des Antriebsmotors und umfassend ein dem Antriebsmotor zugeordnetes dezentrales Kontrollmodul, welches mit dem Antriebsmotor einerseits und mit mindestens einem Sensor der Antriebsanordnung andererseits zusammenwirkt und welches Mittel zur Kommunikation mit einer übergeordneten Zentralkontrolleinrichtung aufweist, wobei mindestens ein zum Stützen der Welle vorgesehenes Lager über die elastischen Mittel nachgiebig in Bezug zu dem Stator an dem Gehäuse abgestützt ist derart, dass die Welle mit den Rotor relativ zu dem Stator beweglich gehalten ist, dass als Antriebsmotor ein elektrischer Synchronmotor vorgesehen ist und dass über einen ersten Sensor eine Position der Welle relativ zu dem Gehäuse und/oder über einen zweiten Sensor ein Drehwinkel der Welle erfassbar sind.
Nachteilig ist an dieser Ausführungsform aber, dass insbesondere an Einzelspindelantrieben die Kommunikation von der Zentralkontrolleinrichtung sichergestellt werden muss, was über die bestehenden Kommunikationsmittel nicht möglich ist. Zudem ist es bei Einzelspindelantrieben bisher nicht in dem Masse möglich, in der Zentralkontrolleinrichtung Informationen über die Spindeln zu erhalten. Gleichzeitig ist ein Zusammenspiel mit einem Wartungswagen nicht vorgesehen. Darstellung der Erfindung
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es insofern, eine Textilmaschine, die insbesondere Ringspinnmaschine ist, mit Einzelspindelantrieben zu schaffen, die von einer Zent- ralkontrolleinrichtung zeitgleich angesprochen werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiter, eine Textilmaschine, die insbesondere Ringspinnmaschine ist, mit Einzelspindelantrieben zu schaffen, in der die Kommunikation zwischen Bedienelementen der einzelnen Spindeln und den Einzelspindelantrie- ben vereinfacht ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es weiter, eine Textilmaschine, die insbesondere Ringspinnmaschine ist, mit Einzelspindelantrieben zu schaffen, in der Informationen über den Zustand der Spindeln zur Verfügung gestellt werden.
Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Verfahrenspatentanspruchs 1 gelöst, welches dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Datenbus unabhängiges, digitales Kommunikationsnetzwerk zwischen der Zentralkontrolleinrichtung und den dezentralen Kontrollmodulen vorhanden ist, über welchen zeit- gleich alle dezentralen Kontrollmodule der elektrischen Antriebe von der Zentralkontrolleinrichtung angesprochen werden.
Die Aufgabe wird auch durch eine Ringspinnmaschine gemäss dem Oberbegriff des entsprechenden Patentanspruchs gelöst, welches dadurch gekennzeichnet, dass ein vom Datenbus unabhängiges, digitales Kommunikationsnetzwerk zwischen der Zentralkontrolleinrichtung und den dezentralen Kontrollmodulen vorhanden ist, über welche zeitgleich alle dezentralen Kontrollmodule der elektrischen Antriebe von der Zentralkontrolleinrichtung ansprechbar sind. Gemäss der Erfindung ist ein zusätzliches digitales Kommunikationsnetz vorhanden, mit dem Zentralkontrollmodul und die dezentralen Kontrollmodulen miteinander kommunizieren. Vorteilhaft können über das Kommunikationsnetz werden zeitkritische und sicherheitsrelevante Informationen von der Zentralkontrolleinrichtung direkt an die Kon- trollmodule weitergeleitet werden. Über das Kommunikationsnetz können so zeitgleich alle dezentralen Kontrollmodule der elektrischen Antriebe von der Zentralkontrolleinrichtung angesprochen werden, so kann beispielsweise über das digitale Kommunikationsnetzwerk von der Zentralkontrolleinrichtung ein Start-/Stopp-Signal oder ein Befehl zum Steuern der Beschleunigungs- oder Bremsrampe an die dezentralen Kontrollmodule gesendet werden.
Vorteilhaft ist zwischen dem Zentralkontrollmodul und den dezentralen Kontrollmodulen ein Sektionskontrollmodul vorhanden, wobei als Datenbus zwischen dem Zentralkon- trollmodul und dem Sektionskontrollmodul ein Maschinendatenbus und zwischen dem Sektionskontrollmodul und den dezentralen Kontrollmodulen ein Sektionsdatenbus vorhanden ist, über die kommuniziert wird. Der Sektionsdatenbus ist für die Kommunikation zwischen Kontrollmodulen und dem Sektionskontrollmodulen verantwortlich; über ihn werden Befehle von dem Sektionsmodul an die Kontrollmodule übermittelt und die Be- triebszustände oder Messdaten der elektrischen Antriebe der Spindeln von Kontrollmodulen an die Sektionskontrollmodule geleitet. Das Zentralkontrollmodul ist die zentrale Maschinensteuerung, die über alle Maschinendaten verfügt, diese statistisch aufbereitet und visualisiert. Auf einer Ringbank der Ringspinnmaschine ist eine Bedieneinheit angeordnet, die direkt mit dem elektrischen Antrieb der zugeordneten Spindel über den Datenbus kommuniziert. Der Bediener hat damit vorteilhaft die Möglichkeit, einen Befehl (z.B. Start oder Stopp) an der Ringbank am Befehlselement einzugeben, welcher dann zurück über das Bussystem an das Kontrollmodul gesendet wird.
Als elektrische Antriebe der Spindeln können elektrischer Synchron- oder Asynchronmotoren oder bürstenlose Gleichstrommotoren vorhanden sein.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Computerprogrammprodukt, welches dadurch gekennzeichnet, dass es direkt in einen internen Speicher einer Ringspinnmaschine geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Verfahrensschritte gemäss einem der vorrangegangen, erfindungsgemässen Verfahrensansprüche ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt auf der Ringspinnmaschine ausgeführt wird.
Kurze Beschreibung der Figuren
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei
Fig. 1 schematisch eine Ringspinnmaschine mit Einzelspindelantrieb; und
Fig. 2 schematisch das Kommunikationssystem der Ringspinnmaschine; zeigen. Es werden nur die für die Erfindung wichtigen Merkmale gezeigt. Gleiche Merkmale werden in unterschiedlichen Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Wege zur Ausführung der Erfindung
Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemässe Ringspinnmaschine 1 , die über eine Vielzahl von nebeneinander angeordneten Spinnstellen 2 verfügt. Die Spinnstellen 2 befinden sich in einer Längsrichtung X der Ringspinnmaschine 1 angeordnet zwischen einem Kopf 3i und einem Fuss 32. Kopf 3i und Fuss 32 der Ringspinnmaschine 1 können Lager, Antriebe, Steuerung, etc. enthalten, die für den Betrieb der Maschine notwendig sind. Wie man weiter beispielsweise an zwei in der Fig. 1 schematisch dargestellten Spinnstellen 2 sieht, besteht jede Spinnstelle 2 aus einer Vorgarnspule 4, die oberhalb eines Streckwerks 5 angeordnet ist, und auf der ein Vorgarn 6 aufgewickelt ist. Das Vorgarn 6 läuft von der Vorgarnspule 4 über das Streckwerk 5, wo es verstreckt wird, um dann zu einem Garnbildungelement geführt zu werden. Ein umlaufender Läufer bzw. Ringläufer wickelt das fertige Garn auf einen Kops 7 auf. Der Kops 7 ist auf einer Spindel 8 aufgesetzt. Fig. 2 zeigt schematisch das Kommunikationssystem der Ringspinnmaschine 1 . Die Ringspinnmaschine 1 weist zum Antrieb der Spindeln 8 Einzelspindelantriebe 9 auf, welche die Spindeln 8 antreiben. Als Einzelspindelantrieb 9 werden elektrische Antriebe, so beispielsweise elektrische Synchronmotoren, Asynchronmotoren, bürstenlose Gleichstrommotoren, etc. oder gleichwertige Motoren verwendet. Jedem Einzelspindelantrieb 9 ist ein dezentrales Kontrollmodul 10 zugeordnet.
Die Spindeln 8, die Einzelspindelantriebe 9 und die Kontrollmodule 10 sind auf der Spindelbank 22 der Ringspinnmaschine 1 angeordnet. Die Spindelbank 22 ist nur schematisch dargestellt und die Bauteile, die sich auf der Spindelbank 22 befinden, sind entsprechend in der Fig. 2 innerhalb des Elements. Die Spindelbank 22 ist vorteilhaft beweglich gelagert. Die Anschlüsse der elektrischen Antriebe 9 weisen Anschlusskabel auf, welche auf der Spindelbank 22 zusammengefasst und an einem Ende der Spindel- bank an einer Stromversorgung angeschlossen sind. Vorteilhaft sind die Anschlüsse an den elektrischen Antrieben 9 durch Steckverbindungen realisiert.
Die Kontrollmodule 10 haben die Aufgabe, die Einzelspindelantriebe 9 zu überwachen und Befehle aus der übergeordneten Steuerung umzusetzen. Es ist im Rahmen der Erfindung denkbar, dass mehrere dezentrale Kontrollmodule 10 der Einzelspindelantriebe 9 zusammengefasst sind. Eine Vielzahl von dezentralen Kontrollmodulen 10, beispielsweise 64 Kontrollmodule 10, kommunizieren mit einem übergeordneten Sektionskontrollmodul 1 1 , von denen zwei in der Fig. 2 beispielhaft gezeigt sind. Die Anzahl der Sektionskontrollmodule 1 1 wird aber von der Anzahl der Spindeln 8 abhängen, wie dies mit dem gestrichelten Kontrollmodul 10 angedeutet ist. Die Sektionsmodule 1 1 verarbeiten die Informationen aus den Kontrollmodulen 10 und leiten die Informationen weiter. Mehrere dezentrale Sektionskontrollmodule 1 1 kommunizieren mit einem übergeordneten Zentralkontrollmodul 12 der Ringspinnmaschine 1. Das Zentralkontrollmodul 12 ist die zentrale Maschinensteuerung, die über alle Maschinendaten verfügt, diese statis- tisch aufbereitet und visualisiert. An das Zentralkontrollmodul 12 ist zu diesem Zweck ein Display 20 angeschlossen. Die Maschinendaten können an dieser Stelle vom Benutzer über das Display 20 abgefragt werden. Es ist auch möglich, diese Daten auf eine mobile Anwendung weiterzuleiten.
Zwischen dem Zentralkontrollmodul 12 und den Sektionskontrollmodulen 1 1 ist ein Maschinendatenbus 13 vorhanden und zwischen den Sektionskontrollmodulen 1 1 und den dezentralen Kontrollmodulen 10 ist ein Sektionsdatenbus 14 vorhanden. Der Sektionsdatenbus 14 ist für die Kommunikation zwischen Kontrollmodulen 10 und dem Sekti- onskontrollmodulen 1 1 verantwortlich; über ihn werden Befehle von dem Sektionsmodul 1 1 an die Kontrollmodule 10 übermittelt und die Betriebszustände oder Messdaten der elektrischen Antriebe 9 der Spindeln 8 von Kontrollmodulen 10 an die Sektionskontrollmodule 1 1 geleitet.
Zusätzlich und unabhängig von dem Datenbussen 13, 14 ist ein digitales Kommunikationsnetz 15 vorhanden, mit dem Zentralkontrollmodul 12 und die dezentralen Kontrollmodulen 10 miteinander kommunizieren. Über das Kommunikationsnetz 15 werden zeitkritische und sicherheitsrelevante Informationen von der Zentralkontrolleinrichtung 12 durch die Sektionskontrollmodule 1 1 (gestrichelte Linie) direkt an die Kontrollmodule 10 weitergeleitet. Über das Kommunikationsnetz 15 können zeitgleich alle dezentralen Kontrollmodule 10 der elektrischen Antriebe 9 von der Zentralkontrolleinrichtung 12 angesprochen werden, so kann zum Beispiel über das digitale Kommunikationsnetzwerk 15 von der Zentralkontrolleinrichtung 12 beispielsweise ein Start-/Stopp-Signal oder ein Befehl zum Steuern der Beschleunigungs- oder Bremsrampe an die dezentralen Kontrollmodule 10 gesendet werden.
Fig. 2 zeigt weiter Befehls- und Meldeelemente 17, wobei jedem Einzelspindelantrieb 9 genau ein Befehls- und Meldeelement 17 zugeordnet ist. Diese Befehls- und Mel- deelemente sind in der Form von Bedienelementen 17 auf der Ringbank 23 der Ringspinnmaschine angeordnet. Mehrere Kontrollmodule 16 sind über einen Sektionsbefehlsbus 19 mit den Befehls- und Meldeelementen 17 verbunden und diesen übergeordnet. Ein Maschinenbefehlsbus 18 sorgt für die Kommunikation zwischen den Kontrollmodulen 16 und dem Zentralmodul 12. Sofern ein Kontrollmodul 10 einen Fehler feststellt, wird diese Information über das Bussystem 14, 13, 18 , 19 an das zugeordnete Meldeelement 17 gesendet und dort dargestellt. Der Bediener hat dann die Möglichkeit, einen Befehl (z.B. Start oder Stopp) an der Ringbank 23 am Befehlselement 17 einzugeben, welcher dann zurück über das Bussystem 14, 13, 18 , 19 an das Kontrollmodul 10 gesendet wird.
Aus den dezentralen Kontrollmodulen 10 der Einzelspindelantriebe 9 kann aufgrund der Stromaufnahme (Lastabwurf) ein Fadenbruch oder eine Schleichspindel ermittelt werden. Aufgrund der Stromform kann bei mechanischen Lagern die Drehzahl, die Läufer- drehzahl, den Zustand der Läufers, der Betriebszustand der Spindel, der Lagerzustand bzw. Lagerschaden, der Ölstand, etc. bestimmt werden. Sofern die Spindel 8 mit einem Magnetlager ausgestattet ist, kann zusätzlich über die Stromaufnahme des aktiven Magnetlagers das Gewicht eines Kopses 7 bestimmt werden. Im Falle eines Lastab- wurfs und einem damit verbundenen Fadenbruch kann ein bestimmtes dezentrales Kontrollmodul 10 dieses dem Sektionskontrollmodul 1 1 melden. Das Sektionsmodul 1 1 kann aber auch alle zugeordneten dezentralen Kontrollmodule 10 nacheinander abfragen. Die so erhaltenen Informationen werden dann nacheinander ausgewertet und die Betriebszustände ermittelt.
Das Sektionsmodul 1 1 weist zur Ermittlung der genannten Betriebszustände (Re- chen)mittel zur Auswertung der erhaltenen Informationen auf. Die Rechenmittel umfassen Mittel zur Bildung eines quadratischen Mittelwerts der Stromaufnahme und zur Transformation der Stromform. Zur Transformation des Signals aus dem Zeitbereich in den Frequenzbereich werden insbesondere die Fourier-Transformation, die Wavelet- Transformation beziehungsweise die Hilbert-Huang-Transformation mit der Empirical Mode Decomposition als Hauptbestandteil verwendet. Im Rahmen der Fourier- Transformation kann insbesondere die Kurzzeit-Fourier-Transformation, die Gabor- Transformation, die schnelle Fourier-Transformation beziehungsweise die diskrete Fou- rier-Transformation in der Ausbildung als diskrete Kosinus-Transformation oder als diskrete Sinus-Transformation zur Anwendung kommen. Bei der Wavelet-Transformation werden insbesondere die diskrete Wavelet-Transformation, die schnelle Wavelet- Transformation, die Wavelet-Paket-Transformation beziehungsweise die stationäre Wavelet-Transformation verwendet. Ebenso können diskrete, statische Kenngrößen der Signale verwendet und auf eine Transformation der Signale in dem Frequenzbereich verzichtet werden. Als Kenngrößen kommen insbesondere Zufallsvariable wie der Erwartungswert, die absolute Abweichung, die Varianz, die Schiefe, der Exzess beziehungsweise die Kovarianz zur Anwendung. Ebenso können die Signale korreliert, insbesondere kreuzkorreliert beziehungsweise autokorreliert werden. Schließlich ist eine Kombination der transformierten Signale und der statischen Kenngrößen darstellbar. Die gemeinsame Intention ist insbesondere, im Rahmen der Mustererkennung das tatsächliche Messsignal mit dem Referenzsignalzustand zu vergleichen, wobei das Referenzsignal aus Informationen einer oder mehrere Nachbarspindeln generiert oder aus einem Speicher ausgelesen werden kann. Dies erfolgt insbesondere anhand spezifischer Merkmale, welche aus dem Signal erzeugt und in einem Merkmalswerkzeug zu- sammengefasst werden, auf Basis einer Aussage über die Ähnlichkeit der in Rede stehenden Signale.
In einer alternativen Ausführungsform weisen die Kontrollmodule 10 die oben genannten (Rechen)m ittel auf, um die Betriebszustände auszuwerten. Diese senden das Ergebnis dann an das zugeordnete Sektionsmodul 1 1 zur weiteren Verarbeitung. Weiter können die Kontrollmodule 10 die Informationen aus dem Stromsignal der elektrischen Antriebe 9 zur Drehzahlregelung der Spindel 8, des Läufers und der Regelung der Fadenspannung verwenden.
Ein Wartungswagen 21 , der in der Fig. 1 dargestellt ist, bewegt sich entlang der Längsrichtung x der Spinnstellen der Ringspinnmaschine 1 , um beispielsweise Fadenbrüche oder andere Fehler zu beheben. Sofern ein Kontrollmodule 10 oder ein Sektionsmodul 1 1 einen Fadenbruch, eine Schleichspindel oder eine andere Fehlfunktion auf die oben genannte Weise (Stromaufnahme, Lastabwurf, etc.) feststellt, kann der Wartungswagen über die Spinnstelle 8 informiert werden. Der Wartungswagen fährt dann zu dieser Spinnstelle 8 und setzt beispielsweise den Faden neu an oder behebt den Fehler auf andere Weise. Die Kommunikation wird beispielsweise über den Bus 13, 14 an das Zentralkontrolmodul 12 gesendet, der den Wartungswagen informiert.
Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Computerprogrammprodukt, welches dadurch gekennzeichnet, dass es direkt in einen internen Speicher einer Ringspinnmaschine 1 geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Verfahrensschritte gemäss einem der vorrangegangen, erfindungsgemässen Verfahrensansprüche ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt auf der Ringspinnmaschine 1 ausgeführt wird. Bezugzeichenliste
1 Ringspinnmaschine
2 Spinnstellen
3i Kopf der Ringspinnmaschine 1 Fuss der Ringspinnmaschine 1
Vorgarnspule
Streckwerk
Vorgarn
Kops
Spindel
Einzelspindelantrieb einer Spindel 8
dezentrales Kontrollmodul eines Einzelspindelantriebs 9
Sektionskontrollmodul
Zentralkontrollmodul
Maschinendatenbus
Sektionsdatenbus
digitales Kommunikationsnetz
Kontrollmodul für Befehls- und Meldeelement 17
Befehls- und Meldeelement, Bedieneinheit
Maschinenbefehlsbus
Sektionsbefehlsbus
Display
Wartungswagen
Spindelbank
Ringbank

Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zum Betreiben einer Ringspinnmaschine (1 ) mit einer Vielzahl von Spindeln (8), die auf einer Spindelbank (22) angeordnet sind, und jeweils einen elektri- sehen Antrieb (9) umfassen, wobei jeder elektrischen Antrieb (9) ein dezentrales Kontrollmodul (10) aufweist, welches mit dem elektrischen Antrieb (9) zusammenwirkt, welches durch Mittel zur Kommunikation (10) mittels eines Datenbuses (13, 14) mit einer übergeordneten Zentralkontrolleinrichtung (12) kommunizieren kann, dadurch gekennzeichnet, dass
ein vom Datenbus (13, 14) unabhängiges, digitales Kommunikationsnetzwerk (15) zwischen der Zentralkontrolleinrichtung (12) und den dezentralen Kontrollmodulen (10) vorhanden ist, über welchen zeitgleich alle dezentralen Kontrollmodule (10) der elektrischen Antriebe (9) von der Zentralkontrolleinrichtung (12) angesprochen werden.
2. Verfahren zum Betreiben einer Ringspinnmaschine (1 ) gemäss dem vorgehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass von der Zentralkontrolleinrichtung (12) über das digitale Kommunikationsnetzwerk (15) ein Start-/Stopp-Signal oder ein Befehl zum Steuern der Beschleunigungs- oder Bremsrampe an die dezentralen Kon- trollmodule (10) gesendet wird.
3. Verfahren zum Betreiben einer Ringspinnmaschine (1 ) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sektionskontrollmodul (1 1 ) zwischen dem Zentralkontrollmodul (12) und den dezentralen Kontrollmodulen (12) vorhanden ist und als Datenbus (13, 14) zwischen dem Zentralkontrollmodul (12) und dem Sektionskontrollmodul (1 1 ) ein Maschinendatenbus (13) und zwischen dem Sektionskontrollmodul (1 1 ) und den dezentralen Kontrollmodulen (10) ein Sektionsdatenbus (13) vorhanden ist, über die kommuniziert wird. 4. Verfahren zum Betreiben einer Ringspinnmaschine (1 ) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedieneinheit (17), die auf einer Ringbank der Ringspinnmaschine (1 ) angeordnet ist, direkt mit dem elektri- sehen Antrieb (9) der zugeordneten Spindel (8) über den Datenbus (13, 14, 18, 19) kommuniziert.
Verfahren zum Betreiben einer Ringspinnmaschine (1 ) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelbank (22) während des Betriebs angetrieben wird.
Ringspinnmaschine (1 ) mit einer Vielzahl von Spindeln (8), die die auf einer Spindelbank (22) angeordnet sind, und jeweils einen elektrischen Antrieb (9) umfassen, wobei jeder elektrischen Antrieb (9) ein dezentrales Kontrollmodul (10) aufweist, welches mit dem elektrischen Antrieb (9) zusammenwirkt und welches Mittel zur Kommunikation mittels eines Datenbusses (13, 14) mit einer übergeordneten Zentralkontrolleinrichtung (12) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein vom Datenbus (13, 14) unabhängiges, digitales Kommunikationsnetzwerk (15) zwischen der Zentralkontrolleinrichtung (12) und den dezentralen Kontrollmodulen (10) vorhanden ist, über welche zeitgleich alle dezentralen Kontrollmodule (10) der elektrischen Antriebe (9) von der Zentralkontrolleinrichtung (12) ansprechbar sind.
Ringspinnmaschine (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass von der Zentralkontrolleinrichtung (12) über das digitale Kommunikationsnetzwerk (15) ein Start-/Stopp-Signal oder ein Befehl zum Steuern der Beschleunigungs- oder Bremsrampe an die dezentralen Kontrollmodule (10) sendbar ist.
Ringspinnmaschine (1 ) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den dezentralen Kontrollmodulen (10) oder Gruppen von dezentralen Kontrollmodulen (10) und dem Zentralkontrollmodul (12) ein Sektionskontrollmodul (1 1 ) vorhanden ist.
Ringspinnmaschine (1 ) nach dem vorangegangen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass als Datenbus zwischen dem Zentralkontrollmodul (12) und dem Sektionskontrollmodul (1 1 ) ein Maschinendatenbus (13) und zwischen dem Sektionskontrollmodul (1 1 ) und den dezentralen Kontrollmodulen (10) ein Sektionsdatenbus (14) vorhanden ist.
10. Ringspinnmaschine (1 ) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Bedieneinheit (17), die auf einer Ringbank (23) der Ringspinnmaschine (1 ) angeordnet ist, direkt mit dem elektrischen Antrieb (9) der zuge- ordneten Spindel (8) über den Datenbus (13, 14, 18, 19) kommunizieren kann.
1 1 . Ringspinnmaschine (1 ) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spindelbank (22) während des Betriebs der Ringspinnmaschine antreibbar ist.
12. Ringspinnmaschine (1 ) nach einem der vorangegangen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als elektrischer Antrieb (9) ein elektrischer Synchronmotor oder Asynchronmotor oder ein bürstenloser Gleichstrommotor vorhanden ist. 13. Computerprogrammprodukt, dadurch gekennzeichnet, dass es direkt in einen internen Speicher einer Ringspinnmaschine (1 ) geladen werden kann und Softwarecodeabschnitte umfasst, mit denen die Verfahrensschritte gemäss einem der vorrangegangen Verfahrensansprüche ausgeführt werden, wenn das Computerprogrammprodukt auf der Ringspinnmaschine (1 ) läuft.
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