JPH03180518A - カーデイング装置および繊維機械における複数個の回転部材間の所定の作動状態を維持する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、繊維技術の領域に位置するものであって、例
えばカードのような繊維機械の駆動中の給電電源の障害
を除去する方法および装置に関する。

従来技術 カードは、紡績機における他の機械と同様に、近年、い
わゆる周波数変換器駆動装置を用いるようになってきて
おり、この周波数変換器駆動装置により、交流電流モー
タの回転数を広範囲に変化させることができる（ドイツ
連邦共和国特許ＤＯ８３７０８２１１およびＤＤ２４０
５６９号参照）、さらに以下の文献も参照のことニーＥ
ｄｗａｒｄ　Ｈ，Ｄｉｎｇｅｒ著の”Ｔｅｘｔｉｌｅ　
Ａｐｐｌｉｃａｔｉ。

ｎｓ　ｏｆ　Ａｄｕｓｔａｂｌｅ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ
　Ｄｒｉｖｅｒｓ　ｗｉｔｈ　Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｒａｔ
ｉｏ　Ｃｏｎｔｒｏｌ（ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｔｉｏ
ｎｓ　ｏｎ　Ｉｎｄｕｓｔｒｙ　　Ａｐｐｌｉｃａｔｉ
ｏｎｓ、　　　　（Ｖｏ璽、Ａ−８，Ｎｏ、１．　　１
　９　７２年１月７２月）　、−Ｆ、Ｈｏｒｖａｔｈ著
の”Ｅｌｅｋｔｒｉｓｃｈｅ　Ａｎｔｒｉｅｂｅ　ｆｕ
ｅｒ　Ｋｕｎｓｔｆａｓｅｒｈｅｒｓｔｅｌｌｕｎｇ”
（１９７１年１０月２７日の”Ｅｌｅｋｔｒｏ−Ａｎｚ
ｅｉｇｅｒＳ”）、 −Ｄｉｅｔｒｉｃｈ　ＫｒａｕｐｅおよびＷｉｌｈｅｌ
ｍ　Ｌｉｎｄｅｎ著の”Ｆｒｅｑｕｅｎｚｇｅｂｅｒ　
ｆｕｅｒ　ＳＩＭＯＶＥＲＴ−Ｚｗｉｓｃｈｅｎｋｒｅ
ｉｓｕｍｒｉｃｈｔｅｒ”　（１９７１年のＳｉｅｍｅ
ｎｓ−Ｚｅｉｔｓｃｈｒｉｆｔ”第９号４５頁）、 −Ｃ，Ｄ、Ｈｅ１ｗ１ｃｋおよびに、Ｌｉｐｍａｎ著の
Ａｐｐｌｙｉｎｇ　Ａｄｕｓｔａｂｌｅ　Ｆｒｅｑｕｅ
ｎｃｙ　Ｉｎｖｅｒｔｏｒｓ　ｆｏｒ　ＭｏｔｏｒＳｐ
ｅｅｄ　Ｃｏｎｔｒｏｌ”　　（１９６４年５月の”Ａ
ＵＴＯＭＡＴＩＯＮ″〉、 −Ｄｉｐ１．−１ｎｇ、Ａ、Ｒｏｃｈ著のＳｉｅｍｏｓ
ｙｎ−Ｍｏｔｏｒｅｎ　ｕｎｄ　５ｔａｔｉｓｃｈｅｒ
　Ｕｍｒｊｃｈｔｅｒ”　（１９６５年１２月の”Ｍｅ
ｌｌｉａｎｄ　Ｔｅｘｔｉｌｂｅｒｉｃｈｔｅ’、第１
３５７頁〜１３６２頁）。

これらの手段によってようやく初めて、プロセスの自動
最適化が可能になった。さらに、モータの軸位置ないし
軸速度に関するデータの測定および周波数変換エレクト
ロニクス機器へのフィードバックにより、回転数の高度
な安定性を簡単に遠戚することができる。これは、例え
ば各駆動部材の同期の正確さおよび回転数の安定性が強
く求められている場所では、さらにこの種の駆動部材が
互いに全く決められたとおりの回転数比でなければなら
ない場所では、めざましい改善である。スタティックな
周波数変換器回路網で作動する最新のモータを備えたこ
の種の駆動装置は、今日では負荷の変動および電源の変
動に対しても、もはや応動しないので、頻繁に発生する
障害を広い範囲にわたり監視して対処させることができ
る。

しかし例えば負荷の変化の発生による電源の変動も前述
の手段により対処することができる場合でも、停電の際
にはそれらは機能を発揮しない、この場合停電とは、ミ
リ秒あるいはそれ以上の長さの範囲での電圧の不足、あ
るいは電圧の不足と同義であるが上述の電圧の変動とは
異なることを意味する電圧降下、のことである。

電圧が不足すると周波数変換器回路網は、たとえそれが
良好に調整されていても、通常、機能しなくなる。つま
りこの周波数変換器回路網は、エネルギーの不足により
あっさりと簡単に機能しなくなる。その際、このエネル
ギーは短期間、供給路内に残留し、これにより駆動ユニ
ットに対し、”振動”の形で作用を及ぼすことがあるだ
けでなく、突発的な動作の中断という形でも作用を及ぼ
す、このような非線形な事態により、通常、この種の駆
動装置群に組み込まれているような調整回路網の調整機
能が失われる。

さらに紡績産業の様々な分野において”過剰な”エネル
ギーにより回転している部材と所要エネルギーがまだ満
たされないまま回転している部材との間の”エネルギー
調整”を行なうことが知られている。これは例えばいわ
ゆる直流電流中間回路を介して作動することができる−
例えばスイス国特許ＣＨＰ８５８１７１４号およびヨー
ロッパ特許ＥＰ−Ａ−３２７９４１号参照、この原理を
、比較的長時間にわたる停電の際に、いわゆる”紡績終
了プログラム”を紡績室において確実に実施するために
利用することが提案されている（ドイツ連邦共和国特許
００３３３４７１１３号およびＤＯ８３６３３６２７号
公報参照〉。

本発明はカードを想定しており、その際このカードには
、主エネルギー源からの供給が不足した場合（停電の際
〉、メインシリンダからエネルギーを還元するようにし
、さらにこのエネルギーを、所要エネルギーが満たされ
ていない少なくとも１つのユニットの駆動装置へ転送す
るようにした手段が設けられている。

その際、カードの各作動部材間の動作状態が所定の動作
状態から実質的に逸脱するとスライバが切断されてしま
う場合には、還元されたエネルギーをこの所定の動作状
態を維持するために用いることができる。

しかしカードを再び始動させることは、とりわけ困難な
ことではない。少なくとも比較的長時間にわたってエネ
ルギー供給が不足した場合、カードから再生されたエネ
ルギーを他の機械群のための駆動システムを支援するた
めに用いるのが有利であり、これにより順序圧しい紡績
終了プログラムないし停止プログラムが可能となる。前
述の他の機械群とは、紡績終了プログラムないし停止プ
ログラムが実施不可能であると、再始動または終了の際
に問題を引き起こす機械群のことである。この種の停止
プログラムは、例えば除塵機の搬送ダクトの空間をも対
象とすることができ、これにより原料の蓄積が回避され
る。しかしこのプログラムは、紡績機における紡績終了
時に所定の動作状態が得られるように配慮されている。

つまり紡績機械の駆動部材がその動作回転数から静止状
態に至るまで、機械の各可動部分のそれぞれの速度が所
定の関係で減速する際の動作状態が得られるように考慮
されている。

次に本発明の有利な実施例を図面を用いて詳細に説明す
る。

実施例の説明 非常に簡略化された第１図のブロック図には、電圧Ｎと
駆動部ｒＩＬＭとの間に接続された周波数変換器が示さ
れている。通常、電流供給回路網からの三相交流電流が
、例えば周波数５０Ｈｚの３８０ボルトを３つ有する三
相交流電流が、整流回路Ｇにより（脈流〉直流電流に変
換される。これはいわゆる直流電流（ないし直流電圧）
中間回路にへの給電のために用いられる。チョッパ回路
Ｚにより、この直流電圧は再び三相交流電圧に変換され
、これは交流電流モータＭへの給電のために用いられる
。モータの回転数は、印加される周波数に実質的に比例
する。したがってチョッパ回路Ｚから供給される電流の
周波数を制御することにより、モータＭの回転数を設定
調整することができる。

この種のチョッパ回路Ｚは、エネルギー的には両方向に
作用する。つまり通常の駆動の場合、エネルギーはモー
タＭの方向へ流れるやこれに対して、目標回転数を引き
下げてモータを制動する場合、このモータはその慣性に
より発電機として働き、その際モータにより生じるエネ
ルギーが、逆方向に直流電圧（ないし直流電流）中間回
路にへ逆流する。しかしこれに対して、電源整流回路は
エネルギー的には一方の方向にしか動作しないので、モ
ータにより送出されるエネルギーは、通常、中間回路内
のいわゆる制動抵抗によって消失される、つまり換言す
れば。

熱に変換される。

この現象を、例えばスライバコイラの接続されたカード
内に設けられているような駆動装置群の、予め厳密に設
定された回転数比を、停電にもかかわらず維持可能にす
るエネルギー管理のために利用することができる。

本発明によるエネルギー管理により監視され、かつ停電
の際に相応に調整される駆動装置群は、複数個の別個の
駆動装置により構成されており、その際、停電時には少
なくとも１つの被駆動部材が、この装置群の他の被駆動
部材よりも著しく大きな運動エネルギー量を有する。カ
ーデイング装置カードを例にとると、カード・メインシ
リンダは駆動装置群において運動する部材のうちで最も
大きなものである。この場合既に述べたように、駆動装
置群はカード全体およびスライバコイラをも含む。

このように適用する場合、運動する物体における力が利
用され、それによりエネルギー停止を克服するための機
械的作用が得られる。この場合、カードの回転するメイ
ンシリンダの慣性エネルギーは個々の駆動装置ないし被
駆動部材のエネルギーよりも大きい、被駆動部材の中に
は、全体の機能に対するその貢献度に関して、より重要
な駆動装置とたいして重要でないものとがある。つまり
カード・メインシリンダに威料を送る供給ローラー−は
、はんの僅かしか慣性エネルギーを有していないが、そ
の機能はドツファの回転数に比べて重要である。供給ロ
ーラがその回転数を、ドツファの回転数に比べて急速に
小さくすると、カードへ導かれるスライバは引き裂かれ
る。

この状態は、例えば停電の際あるいは電圧が極度に低下
した際に生じる。何故ならば原料供給手段と原料引き出
し手段との間におけるエネルギーの差が大きく、停電の
際にはそれらの手段が完全に異なって動作するからであ
る。これに対してメインシリンダの（所定の許容差内の
）回転数の変化は、原料の流れに対して（もちろん製品
の品質に対しても）重要な作用は有していない、メイン
シリンダがさらに数分回転し続けるのに対し、供給ロー
ラは１秒以内に停止し、これによりカードスライバの引
き裂けが生じる。

この状態は、糸継ぎのように付加的な措置を施さなけれ
ばエネルギーを再投入してももはや元の状態に戻すこと
はできない、したがってこのような事態は、最適な生産
シーケンスの場合は全く生じてはならない。

減衰しつつあるカード・メインシリンダの慣性エネルギ
ーが再生され、それにより得られた電気エネルギーによ
りドツファも供給ローラも連続的に駆動されれば、たと
えメインシリンダの回転数が減少しつつあっても、適切
な調整によって、ドツファと供給ローラとの間の要求さ
れる回転数比を一定に維持することができる。

つまり確かに製品品質は低下するが、介入措置が施され
なければ）同じプロセスシーケンスにおいてもはや元に
戻ることができないような特異な作用が生じることはな
い。

もちろんこのことを全般的に適用することもできるし、
駆動装置群のグループに対して適用するすることもでき
る。つまり弱まりつつある重要でない負荷の群を用いて
、重要な負荷の群を動作状態に維持するのである。しか
しこの種の方法は、非常に短期間の停電の際にしか用い
ることができない。

このような駆動技術を基礎として、第２図にはスライバ
コイラを有するカードの非常に簡略化されたブロック図
が示されている。

（メインシリンダおよびテーカインを駆動するための）
メインモータがＭｌで示されており、供給ローラを駆動
するためのモータはＭ２で、さらにドツファを駆動する
モータはＭ３で示されている。電子制御部ＥＳＫへの給
電は、スイッチング電源部ＳＫを介して行なわれる。ス
ライパコイラは別のモータＭ４および、スライパコイラ
の制御ユニットＥＳＢへの給電のための第２のスイッチ
ング電源部ＳＢを有する。第２図には個々のモータのた
めの直流電流（ないし直流電圧中間回路）Ｋは示されて
いないが、それ・らの中間回路を、第１図に示されてい
る原理にしたがって各整流器Ｇとチョッパ回路Ｚとの間
に設ける必要がある。

図示されているように、同一の機能部即ち整流器の機能
部がいくつも設けられている。調整エレクトロニクス機
構に必要な供給電圧の発生する目的で、前述の周波数変
換器と同じように機能する、いわゆるスイッチング電源
を用いて次のことだけが行なわれている。即ち中間回路
電圧は、直流電流を直流電流へ変換するコンバータ（Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ）を介して変換される。さらに、第
２図には示されていないが、エレクトロニクス機構の中
には浮動充電によるバッテリないし蓄電池が組み込まれ
ていることも多く、これにより停電の際、少なくともエ
レクトロニクス機構へはエネルギーを供給することがで
きる。これは、少なくとも装置の正常な切り換え接続を
保証するために必要とする。

第３図による構成の場合、複数個の電源整流器の代わり
にただ１つの電源整流器Ｇだけが設けられており、その
ため全てのチョッパ回路Ｚは、共通の中間回路Ｋにのみ
接続されている。

第２図による解決手段に対して、この構成により以下の
利点が得られる。即ち、 一複数個の電源整流器を省略したことにより装置に関す
るコストが僅かになる。精密に構成された整流ユニット
は、起動電流の制限、電源電圧の監視、電流補正用用高
調波フィルタ、電源障害に対するフィルタ等のためにか
なりのコストがかかるので、このこと軽視することはで
きない。

構成部材が僅かであるので高度の信頼性が得られる。

一給電装置全体のコンパクトな構造が可能になる。

しかし整流器、変換器、駆動装置および調整エレクトロ
ニクス鴫構をこのように構成した主なる目的は、回転す
るメインシリンダにより供給される回転エネルギー（慣
性エネルギー）を、比較的短い停電を克服するために利
用することにある。この目的で、中間回路の電圧は監視
ユニットＥにより常に測定されており、ディジタル値と
して（大概設けられている）マイクロプロセッサから威
る制御部μＰへ供給される。この制御部は、所定の生産
量および所定のカード動作において、各駆動モータが最
適な回転数に調整されるようにプログラムされており、
これにより予め定められた製品（スライバ）品質を得る
ことができる。

停電の際には中間回路電圧が、予め監視部に対してプロ
グラムされた閾値を下回り、このことがプロセッサ制御
部μＰに通報される。直ちにこの制御部は、メインシリ
ンダ用モータＭｌが発電モードに切り換えられエネルギ
ーを共通の中間回路へフィードバックし始めるように、
予め設定されていたモータＭｌの回転数を引き下げる。

その際、メインシリンダから放出されるエネルギーを、
モータＭ２．Ｍ３ならびにＭ４へのエネルギー供給のた
めに利用することにより、カードにおける生産を維持す
ることができる。生産料が一定であればメインシリンダ
の回転数の減少により、さしあたってスライバ品質が低
下するが、原料の流れが中断されることはない。

このような品質の劣化が許容できないものであると見な
された場合、モータＭ２．Ｍ３およびＭ４の予め定めら
れた設定回転数も引き下げることにより、生産量を直ち
に減少させることができる。それとともにドツファ用モ
ータＭ３がモータ・モードから発電モードへ切り換えら
れ、エネルギーが共通の中間回路へフィードバックされ
る。したがって駆動装置の必要不可欠な相互調整を保証
する目的で、スライパコイラの制御部をカードの制御部
と接続すると有利である。

この場合、このシステムを例えば第３図による構成に合
わせて説明したが、これを第２図による構成に適用する
ことも可能である。しかしその場合には、（例えばスイ
ス国特許ＣＨ３８１７１４号による）複数個の中間回路
にの間の接続を行なわなければならない、もちろん停電
は、（中間回路においてではなく）を源において直接検
出することができる。

前述の実施例において、通常１トン以上の重さであるカ
ード・メインシリンダの回転数が減少していく際に、非
常にたくさんのエネルギー量が放出され、これにより重
要な駆動ユニットにエネルギーが供給されることは明か
である。

この場合、重要な駆動ユニットとは、第１に供給機能部
であり、第２には例えばカード・メインシリンダの前後
に設けられた繊維原料の引き出し機能部である。

さらに第３図に基づいた別の実施形態の場合、カード用
モータの再生されたエネルギーは、単に実例として説明
したように、停電中に例えば供給ローラのようなカード
の機能を維持するために用いられるだけでなく、共働装
置の他の重要な構成部材のためにも用いられる。例えば
停電時にカードにおける生産損失よりもなお大きな生産
損失を引き起こすような装置は重要であって、それらは
例えばリング紡績機、繊維原料を移送するための送風機
、および繊細な処理手順を有する他のプロセス区間であ
る。

理論的にはこのような装置は、個々の構成部材を中間回
路に直接接続することにより実現できるであろう。しか
しこれに対して、例えば付加的な配線経路が長いこと、
および必ずしも全ての重要な負荷を直流電圧に接続でき
るわけではない、というような現実的な問題が立ちはだ
かっている。したがって現実的な解決手段は、整流器を
いわゆるインバータに置き換えることにある。この解決
手段により、機械的なシステムから再生されるエネルギ
ーを、交流電流源へフィードバックすることができる。

その際、重要でない負荷と重要な負荷とを別個の電流源
に接続する必要があり、この場合、重要な負荷のための
電源は、停電時には公共の電源から既に遮断されている
か、あるいは停電時に遮断される。

この種のシステムが第４図に図示されており、そこには
１００で示されたカード、１０２で示された”重要な負
荷”、および１０４で示された”重要でない負荷”が概
略的に示されている。

全ての負荷は、中央電流分配装置ＺＳを介して電源Ｎと
接続されている。電流分配装置ＺＳは停電監視装置ＮＵ
を含み、これにより停電時に重要でない負荷１０４がカ
ード（およびそのフィードバック線路ＲＬ）から切り離
される。

本発明の原理は、周波数変換駆動装置だけによって実現
可能であるばかりでなく、交流サーボ機構、あるいは直
流電流機械装置を駆動する、中間回路を備えた直流電流
調整装置によっても実現することができる。

発明の効果 本発明によれば、主エネルギー源からの供給が停止した
場合、メインシリンダからエネルギーを再生するように
し、さらにこのエネルギーを、所要エネルギーが満たさ
れていない少なくとも１つのユニットの駆動装置へ転送
することにより、エネルギーの停止により生じる障害を
克服することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は周波数変換装置の原理を示すブロック図、第２
図は、従来のカードおよびそれに接続されたスライバコ
イラに設けられた、複数個の第１図による駆動装置を示
すブロック図、第３図は、本発明にしたがって実施され
た、第２図による駆動装置群のためのネットワークを示
すブロック図、第４図は、駆動装置群にお番する重要な
負荷と重要でない負荷との優先的な分割を示すブロック
図である。 Ｎ・・・電源、Ｇ・・・整流器、Ｋ・・・中間回路、Ｚ
・・・チョッパ回路、Ｍ、Ｍｌ、Ｍ２．Ｍ３．Ｍ４・・
・モータ、ＥＳＫ・・・電子制御部、ＥＳＢ・・・制御
ユニット、ＺＳ・・・電流分配装置、Ｎｕ・・・停電監
視装置 ０発 明 者 ローベルト・デムート スイ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、主エネルギー源からのエネルギー供給が停止した場
   合、メインシリンダからエネルギーを再生してそのエネ
   ルギーを、所要エネルギが充足されていない少なくとも
   １つのユニットの駆動装置へ転送するようにした手段が
   設けられていることを特徴とするカード。 ２、再生されたエネルギーが、カードのユニットにおけ
   る駆動装置へ転送されるようにした請求項１記載のカー
   ド。 ３、メインシリンダから再生されたエネルギーが、紡績
   機における別の機械ユニットの駆動装置へ転送されるよ
   うにした請求項１または２記載のカード。 ４、エネルギーの供給が停止した場合に紡績機における
   複数個の回転部材間の所定の動作状態を維持する方法に
   おいて、 少なくとも１つのカードのメインシリンダ からエネルギーを再生しそのエネルギーを、作動状態を
   維持するためには十分な所要エネルギーを有していない
   ユニットへ転送するようにしたことを特徴とする、紡績
   機における複数個の回転部材間の所定の作動状態を維持
   する方法。