WO1995027817A1 - Anordnung zum synchronisierten antreiben mehrerer achsen an kämmaschinen - Google Patents

Anordnung zum synchronisierten antreiben mehrerer achsen an kämmaschinen Download PDF

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WO1995027817A1
WO1995027817A1 PCT/DE1995/000463 DE9500463W WO9527817A1 WO 1995027817 A1 WO1995027817 A1 WO 1995027817A1 DE 9500463 W DE9500463 W DE 9500463W WO 9527817 A1 WO9527817 A1 WO 9527817A1
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drive
motor
drive motor
speed
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PCT/DE1995/000463
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Inventor
Peter-Klaus Budig
Andreas Eckstein
Andreas Hermeyer
Helmut Schnabel
Original Assignee
Spinnereimaschinenbau Leisnig Gmbh
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Publication date
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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01G—PRELIMINARY TREATMENT OF FIBRES, e.g. FOR SPINNING
    • D01G19/00—Combing machines
    • D01G19/06—Details
    • D01G19/26—Driving arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/04—Arrangements for controlling or regulating the speed or torque of more than one motor

Definitions

  • the invention relates to an arrangement for the synchronized driving of several axes on combing machines with several electrical individual drives, which receive control information on position and speed values from an electronic control unit via converters.
  • Such drives are driven in a controlled manner with regard to their movement program and execute the specified program with high precision and feedback.
  • Such drives include through EP 0360 064 AI and EP 374 723 A2 also known on combing machines with a vibrating pliers unit.
  • the object of the invention is to propose a drive arrangement for combing machines which is suitable for coordinating a large number of individual drives on the machine in such a way that overloads caused by acceleration and incorrect coordination are largely avoided.
  • the synchronicity of all drives should be maintained to the extent necessary.
  • the effort to implement this task should be low.
  • the total energy requirement for the control and operation of the individual drives should not exceed an acceptable level.
  • this object is achieved by the arrangement defined in claim 1.
  • the total load on the network and the important units of the machine is reduced to a reasonable level by the rotational speed, which is adapted to the torque curve within each cycle of a drive characteristic of the machine and the use of its actual position values for the synchronous control of the other drives reduced.
  • the first drive motor as a motor with elastic torque characteristic according to claim 2 and its control, without internal speed control, an optimal drive behavior of all individual drives is achieved at the lowest cost.
  • the resultant inertia forces are reduced to a minimum, particularly on position-controlled servo drives.
  • load peaks of other position-controlled drives can also be used for the design of the guide speed.
  • the coupling of the round comb roller with the relatively light comb roller and its synchronous drive with discontinuous circumferential speed on the one hand ensures the saving of an individual drive and on the other hand a particularly effective drive movement of the comb roller.
  • the drive of the take-off rollers shown avoids an oscillating movement of large masses.
  • the vibratory drive for the conveyor belt via crank and position-controlled motor allows the movement form to be optimally adapted to the other moving combing elements involved.
  • Fig. 2 is a schematic representation of the path-time diagrams of the drive movements of individual units, the average torque and speed curve of the first drive motor and
  • FIG. 3 shows a schematic representation of the control system of the machine in a block diagram.
  • the combing machine has the basic structure of a wool combing machine.
  • fleece layers are fed from a fleece roll, which is supported on and driven by winding rolls, to an essentially positionally stable pliers 11.
  • These pliers 11 each provide a fiber beard in a rhythmic sequence and clamps it at its feed end.
  • This fiber beard is combed by a disc comb rotating circular comb 2. After combing, this is lifted out of the combing zone by the so-called underslider 13 (part of the pliers 11), is placed with its free end onto the returned end of the already combed fleece, and is drawn into the nip of the take-off rollers 3.
  • a vibrating driven comb 12 engages in the rear end of the fiber beard.
  • the take-off rollers 3 pull the fibers of the fiber beard through the needles of the fixed comb 12 and detach it from the supplied fleece.
  • the take-off rollers 3 are driven for this purpose with a crawl movement.
  • a brush roller 8 is assigned to the circular comb 2 and removes the combed short fibers from the clothing of the circular comb 2. This brush roller 8 is in turn cleaned by the comb roller 21, which may interact with a chipper or scraper and with a stream of suction air.
  • the soldered fleece is fed from the take-off rollers 3 to a funnel via the conveyor belt 31, which is called a manchon or trolley on these machines.
  • the conveyor belt is also driven with a mit step movement.
  • the aforementioned funnel combines the fleece in connection with a pair of delivery rollers 6 to form a sliver.
  • This fiber sliver is fed to a rotating mechanism 7 by means of guide rollers, with the aid of which the fiber sliver is deposited cycloidally or in another manner in a storage container (can).
  • motors 10, 20, 30, 40 that are controlled in a synchronized manner are provided according to the invention.
  • motors 10, 20, 30, 40 must be designed in such a way that they can control the specified laws of motion in synchronized position at comb numbers of 200 to 250 per minute.
  • the movements of the pliers 11, the oscillating movement of the lower slide 13, the oscillating movement of the feed unit 14, and the oscillating movement of the fixed comb 12 are controlled by an eccentric shaft 1 which, in a manner known per se, cam mechanisms, multi-unit coupling mechanisms and / or pinions are assigned for the named work elements.
  • This complex of working elements is driven via the eccentric shaft 1 by a first drive motor 10, which can be referred to as a master drive.
  • this first drive motor 10 is an asynchronous motor with an inclined speed-torque characteristic.
  • This first drive motor 10 is assigned actuating means for specifying a specific speed. According to a first example, these adjusting means give the motor a certain voltage at which a certain average speed is set.
  • a controller for securing the predetermined working speed is not provided.
  • the actual speed 17 (diagram n 1 - in FIG. 2) is established on the basis of the respectively acting torque 16 (diagram OMEGA 1 in FIG. 2) according to the torque-speed characteristic of the first drive motor 10.
  • the instantaneous expansion number 17 is therefore essentially directly dependent on the particular torque 16 to be applied.
  • the basic curve of the torque of this first drive motor 10 compensates - at least partially - with the acceleration and deceleration curve caused by it, the torque curve of the circular comb 2, the take-off rollers 3 and the oscillating movement of the conveyor belt 31.
  • the eccentric shaft 1 driven in this way, pulsed with red, with its actual position values removed, is predestined for the sequence of the programs for the motor 20 of the rotary chamber 2, the motor 30 for the To control the drive of the take-off rollers 3 and the motor 40 for the vibratory drive 4 of the conveyor belt 31 (carriage).
  • These motors 20, 30, 40 which are synchronously tracked to the first drive motor are preferably provided with a field-oriented controlled synchronous control which, based on the current actual position values of the first drive motor 10, modified nominal position values for each of these motors 20, 30 , 40 provides.
  • a drive concept designed in this way ensures that the individual working elements in synchronous operation reliably follow the specified movement path synchronously, even with a high number of combing cycles.
  • the circular comb 2 is directly coupled to the comb roller 21 via gear wheels or toothed belts.
  • the motor 20 is preferably arranged within the circular comb. This saves mass transfer elements.
  • the take-off rollers 3 are driven by a fixedly mounted motor 30. Its rotational movement is transmitted via the imaginary pole (four-link mechanism 41, 42, 45,) of the oscillating movement of the lower feed roller 3, which has its bearing on the coupling 45, to the take-off roller 3 via a toothed belt gear 32.
  • the conveyor belt 31 is also guided on the coupling 45. This unit is called the "wagon".
  • the rotary movement of the lower take-off roller 3 is continued with known means on the roller combinations arranged there.
  • the vibratory drive 4 for the conveyor belt 31 on the coupling 45 is preferably generated via a crank drive 43, 44, 46, 47.
  • crank drive 43, 44, 46, 47 With a simple, non-illustrated crank arm drive, the necessary rest phase can be achieved by periodically adjusting the speed of the motor 40 - similar to the drive for the circular comb 2.
  • the drives of this first group are equipped with a so-called feedback. This means that the manipulated variables executed by the motors 20, 30, 40 are detected, compared with the specified target variables and the motors are caused to make a corrective movement.
  • Each of these individual drives can be assigned a control unit 91 which has memories for movement programs which are repeated in each comb play.
  • the actual position values of the first drive motor 10 are recorded and converted by the master computer 90 or decentralized control units 91 into desired speed values for the drive units mentioned. 12
  • the motors used for the individual drives can have a very different design.
  • Field-oriented, position-controlled synchronous motors 20, 30, 40 are preferably used for the design of the position-controlled drives, which must be designed as drives that are subject to very high dynamic loads.
  • the drive motors 50, 60, 70, 80 of the third group are simpler and less expensive in their drive concept. It is important for their selection that they follow the speed of the main shaft with given gear ratio or gear ratio within acceptable tolerances.
  • the overall electrical diagram of the motor assignment is shown schematically in FIG. 3.
  • the first drive motor 10 has a falling torque-speed characteristic which almost automatically adjusts the speed to the level of the torques.
  • This form of adaptation can also be replaced by a program that may have been determined empirically.
  • a deceleration of the first drive motor 10 will automatically lead to a deceleration of the tracked drives.
  • Fig. 2 From Fig. 2 it can be seen, for example, that in the area in which the pliers 11 closes (diagram Sll left section) and applying great forces the fiber beard.
  • feed apparatus 14 and fixed comb 12 are heavily loaded. This fact leads to a delay in the rotary movement of the first drive motor 10. This delay is also followed by the motor 20 of the circular comb 2.
  • the motor 20 also follows this deceleration.
  • the extreme deceleration which the circular comb 2 must carry out from a technological point of view at this point is significantly reduced in its absolute value.
  • the combing process can be optimized in a fraction of a second, if necessary by pressing a button or by using sensors that are used in a targeted manner Adjust conditions.
  • a very decisive advantage of this drive arrangement is that the noise pollution caused by the large number of mechanical gears can be restricted in an extremely extreme way.
  • This new drive arrangement also has advantages in terms of maximum working speed on the basis of the reduced masses to be moved, which adhere to the mechanical gears.

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  • Power Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum synchronisierten Antreiben mehrerer Achsen an Kämmaschinen mit mehreren elektrischen Einzelantrieben, die von einer elektronischen Steuereinheit über Stromrichter Stellinformationen zu Lage- und Drehzahlwerten erhalten. Mit dem Ziel, mehrere hochdynamisch belastete Einzelantriebe unter dem Gesichtspunkt der Koordinierung von Beschleunigungskräften vorzusehen, wird die Antriebsanordnung so gestaltet, daß für ein hoch belastetes, hochdynamisch anzutreibendes Aggregat (1), mit einem für die Maschine charakteristischen Drehmomentverlauf, ein erster Antriebsmotor (10) mit Lage-IST-Wertgeber vorgesehen ist, daß mindestens einer ersten Gruppe weiterer Aggregate (2, 3, 4) der Kämmaschine je ein Antriebsmotor (20, 30, 40) pro Aggregat (2, 3, 4) zugeordnet ist, der mit je einer feldorientiert geregelten Steuerung ausgestattet ist, die auf der Basis der aktuellen Lage-IST-Werte des ersten Antriebes (10) dem Antriebsmotor (2, 3, 4) Stellgrößen als Lage-Soll-Werte zuweist, und daß die Drehzahl des ersten Antriebsmotors (10) in Abhängigkeit von lagebezogenen Drehmomentgrößen veränderbar ist.

Description

Anordnung zum synchronisierten Antreiben mehrerer Achsen an Kämmaschinen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum synchronisierten Antreiben mehrerer Achsen an Kämma¬ schinen mit mehreren elektrischen Einzelantrieben, die von einer elektronischen Steuereinheit über Stromrich¬ ter Stellinformationen zu Lage- und Drehzahlwerten erhalten.
Es ist grundsätzlich bekannt, auch an Textilmaschinen, für den Antrieb von zyklisch schwingenden Elementen mit relativ hoher Zyklusfrequenz Einzelantriebe vorzusehen.
Derartige Antriebe werden bezüglich ihres Bewegungspro- grammes gesteuert angetrieben und führen mit hoher Präzision und Rückmeldung das vorgegebene Programm aus.
Solche Antriebe sind u.a. durch die EP 0360 064 AI und EP 374 723 A2 auch an Kämmaschinen mit schwingendem Zangenaggregat bekannt.
An diesen Maschinen wurde vorgeschlagen, die lage¬ stabilen Abreißwalzen und die Speisewalzen durch Einzelantriebe anzutreiben.
Diese Einzelantriebe werden über Winkelpositionssignale der Hauptwelle gesteuert und mit deren Drehbewegung synchronisiert.
Mit den heute handelsüblich angebotenen Steuervorrich¬ tungen für Antriebsmotoren, denen Lageprogramme vorge¬ geben werden, ist es möglich, die Einzelantriebe sehr genau einer vorgegebenen Größe folgen zu lassen. An Kämmaschinen, insbesondere aber Wollkämmaschinen, sind nach wie vor noch eine große Zahl von Einzelaggre¬ gaten anzutreiben, die wegen der auftretenden Massen¬ kräfte bei geforderter hoher Präzision nur mit kompli¬ zierten mechanischen Getrieben hinsichtlich ihres Bewe¬ gungsspieles angetrieben werden können.
Das sind zum Beispiel Zahnradgetriebe mit exzentrisch/ elyptischen Rädern, das sind Planetengetriebe komplizi¬ ertester Form mit schwingenden Antriebsgliedern und dergleichen mehr.
Diese Getriebe müssen wegen der auftretenden Beschleu¬ nigungen sehr stabil ausgeführt werden. Für ihre Unterbringung steht nur ein sehr begrenzter Platz zur Verfügung. Oftmals greifen die Getriebe einzelner Baugruppen ineinander. Sie überlagern sich und sind durch das Wartungspersonal nicht oder nur äußerst schwer zu erreichen.
Es ist daher geboten, beim erreichten Stand der An¬ triebstechnik, mit lagegesteuerten oder -geregelten Motoren die Mehrzahl der Antriebe für einzelne Baugrup¬ pen der Kämmaschine auszustatten.
Es hat sich jedoch gezeigt, daß dann, wenn alle Aggre¬ gate einem vorgegebenen Bewegungsgesetz folgen, unter den wirkenden Beschleunigungskräften die Durchbiegungen und Lagerspiele der verbleibenden Getriebeelemente solche negative Wirkungen haben, daß ein synchrones Zusammenarbeiten aller Arbeitselemente bei üblichen Geschwindigkeiten nicht gewährleistet ist.
In Abhängigkeit von der jeweils eingestellten und erreichten Drehzahl der Einzelantriebe kam es an den unterschiedlichsten Stellen der Maschine zu Havarien und zu Zerstörungen. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antriebs¬ anordnung für Kämmaschinen vorzuschlagen, die geeignet ist, eine Vielzahl von Einzelantrieben an der Maschine so zu koordinieren, daß beschleunigungsbedingte Über¬ lastungen und Fehlkoordinierungen weitgehend vermieden werden.
Dabei soll die Synchronität aller Antriebe im erforder¬ lichen Maße beibehalten werden. Der Aufwand zur Reali¬ sierung dieser Aufgabenstellung soll niedrig sein. Der gesamte Energiebedarf für die Steuerung und den Betrieb der Einzelantriebe soll ein vertretbares Maß nicht übersteigen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in An¬ spruch 1 definierte Anordnung gelöst. Durch die dem Drehmomentenverlauf innerhalb jedes Zykluses eines für die Maschine charkteristischen Antriebes angepaßte Drehzahl und die Verwendung seiner Lage-IST-Werte für die synchrone Ansteuerung der ande¬ ren Antriebe wird die Gesamtbelastung des Netzes und der wichtigen Aggregate der Maschine auf ein vertretba¬ res Maß reduziert.
Überraschenderweise konnte durch Versuche nachgewiesen werden, daß auch dann Havarien präzis zusammenwirkender Aggregate der Maschine in den üblichen Drehzahlberei¬ chen mit Sicherheit vermieden werden konnten, wenn die mittlere Drehzahl des ersten Antriebes um die Höhe der Elastizität gesteigert wurde.
Mit der Ausgestaltung des ersten Antriebsmotors als Motor mit elastischer Drehmomentenkennlinie nach An¬ spruch 2 und dessen Ansteuerung, ohne interne Drehzahl¬ regelung, wird bei geringsten Kosten ein optimales Antriebsverhalten aller Einzelantriebe erreicht. Vor allem an lagegeregelten Servoantrieben werden die resultierenden Massenkräfte auf ein Minimum zurückge¬ führt.
Sämtliche Antriebe folgen bei den üblichen Drehzahlen einer sogenannten weichen Antriebsbewegung.
Durch die Gestaltung des Antiebes nach Anspruch 3 kann man auch Belastungsspitzen anderer lagegeregelter Antriebe für die Gestaltung der Führungsdrehzahl nut¬ zen.
Es ist auch möglich, andere Drehmoment-Drehzahlverhält¬ nisse vorzugeben, als es die entsprechende Kennlinie des ersten Antriebsmotors erlaubt.
Die Zuordnung des ersten Antriebsmotors nach Anspruch 4 und 5 hat sich an Kämmaschinen in besonderer Weise bewährt.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn man für diesen sogenannten Masterantrieb eine Baugruppe wählt, die noch eine relativ große Zahl von Schwingantrieben besitzt, die in herkömmlicher Weise durch koordinierte Kurvenformen von einer Exzenterwelle abgeleitet werden und an der für die Maschine charakteristische Beschleu- nigungs- und Verzögerungsverhältnisse mit erheblichen Massenkräften wirken.
Durch den elastischen, bzw. den elastisch gesteuerten Antrieb dieses extrem belasteten Aggregates werden auch die Programme der lagegeregelt nachgeführten Baugruppen auf Bewegungsgesetze zurückgeführt, denen dort die mechanischen Elemente problemlos folgen können.
Die Auswahl der Antriebe der ersten Gruppe nach An¬ spruch 6 führt zu einem Optimum der Kosten für die Antriebsanordnung bei präziser Ausführung der Antriebs¬ bewegung. Mit der Gestaltung der Einzelantriebe nach Anspruch 7 wird das Antriebskonzept der Maschine in einfacher Art komplettiert. Es werden weitgehende Antriebsoptimierun¬ gen erreicht.
Die Kopplung der Rundkammwalze mit der relativ leichten Kämmlingswalze und deren synchroner Antrieb mit diskon¬ tinuierlicher Umfangsgeschwindigkeit gewährleistet einmal die Einsparung eines Einzelantriebes und zum anderen eine besonders wirkungsvolle Antriebsbewegung der Kämmlingswalze.
Der dargestellte Antrieb der Abzugswalzen vermeidet eine Schwingbewegung großer Massen.
Der Schwingantrieb für das Transportband über Kurbel und lagegeregelten Motor läßt eine optimale Anpassung der Bewegungsform an die anderen beteiligten, bewegten Kämmelemente zu.
Mit der Verwendung einer zweiten Gruppe von drehzahl¬ gesteuerten Motoren nach den Ansprüchen 8 und 9 wird eine komplexe Optimierung der Kämmaschine erreicht.
Der gegenwärtig erreichte Stand der Antriebstechnik wird konsequent für die Realisierung aller Antiebe der Kämmaschine genutzt.
Eine zentrale Einstellung aller Parameter der Maschine wird möglich. Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausfüh¬ rungsbeispieles näher erläutert werden. In den dazuge¬ hörigen Zeichnungen zeigen:
Fig.l einen stark vereinfachten Querschnitt durch die Maschine mit der schematischen Zuord¬ nung der Einzelantriebe,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Weg- Zeit-Schaubilder der Antriebsbewegungen einzelner Aggregate, des mittleren Drehmomenten- und Drehzahlverlaufes des ersten Antriebsmotors und
Fig.3 eine schematische Darstellung des Steuer¬ systems der Maschine in einem Blockschalt¬ bild.
Die Kämmaschine besitzt den Grundaufbau einer Wollkämmaschine.
Bei dieser Wollkämmaschine werden von einem Vlieswickel, der auf Wickelwalzen gelagert und von diesen angetrieben wird, Vliesschichten einem, im wesentlichen lagestabilen Zangenapparat 11 zugeführt.
Dieser Zangenapparat 11 stellt in rhytmischer Folge jeweils einen Faserbart zur Verfügung und klemmt ihn an seinem zuführseitigen Ende.
Dieser Faserbart wird durch einen diskontinuierlich rotierenden Rundkamm 2 gekämmt. Nach dem Kämmen wird dieser durch den sogenannten ünterschieber 13 (Bestand¬ teil des Zangenapparates 11) aus der Kämmzone gehoben, mit seinem freien Ende auf das zurückgeführte Ende des bereits gekämmten Vlieses lötend aufgelegt und in den Klemmspalt der Abzugswalzen 3 gezogen. Ein schwingend angetriebener Fixkamm 12 greift in das hintere Ende des Faserbartes. Die Abzugswalzen 3 ziehen die Fasern des Faserbartes durch die Nadeln des Fixkam¬ mes 12 und lösen ihn von dem zugeführten Vlies.
Nach Vollendung dieses Vorganges wird über die Speise¬ walzen 5 und die bewegten Elemente des Zangenapparates 11 und des Speiseapparates 14 ein neuer Faserbart in Kämmposition gebracht und der Vorgang wiederholt sich.
Die Abzugswalzen 3 werden zu diesem Zweck mit einer Pilgerschrittbewegung angetrieben.
Dem Rundkamm 2 ist eine Bürstwalze 8 zugeordnet, die die ausgekämmten Kurzfasern aus der Garnitur des Rund¬ kammes 2 entfernt. Diese Bürstwalze 8 wird ihrerseits durch die Kämmlingswalze 21 gesäubert, die ggfs. mit einem Hacker oder Abstreifer und mit einem Saugluftstom zusammenwirkt.
Das gelötete Vlies wird von den Abzugswalzen 3 über das Transportband 31, das an diesen Maschinen Manchon oder Wagen genannt wird, einem Trichter zugeführt. Das Transportband wird ebenfalls mit einer Pilger¬ schrittbewegung angetrieben.
Der genannte Trichter faßt das Vlies in Verbindung mit einem Lieferwalzenpaar 6 zu einem Faserband zusammen.
Dieses Faserband wird über Führungsrollen einem Dreh¬ werk 7 zugeführt, mit dessen Hilfe das Faserband zykloidenförmig oder auf andere Weise in einem Sammel¬ behälter (Kanne) speichernd abgelegt wird.
Bei einer derartigen Maschine ist es notwendig, zur Sicherung des Kämmvorganges, die Abzugswalzen 3 mit ihren Lagern und mit ihnen das endlose Transportband 31 mit seiner Führung im Rythmus des Kämmvorganges schwin¬ gend zum Klemmpunkt des Zangenapparates 11 und von diesem weg zu bewegen.
Für diese äußerst komplizierten Bewegungen der Einze¬ lelemente sind nach der Erfindung synchronisiert gesteuerte Motoren 10,20,30,40 vorgesehen.
Diese Motoren 10,20,30,40 müssen so ausgelegt werden, daß sie die vorgegebenen Bewegungsgesetze bei Kamm¬ spielzahlen von 200 bis 250 pro Minute synchronisiert lagegenau steuern können.
Unter den Bedingungen der Kämmaschine wird für die motorischen Einzelantriebe folgendes Konzept vorge¬ schlagen:
Die Bewegungen des Zangenapparates 11, die Schwingbewe¬ gung des Unterschiebers 13, die Schwingbewegung des Speiseaggregates 14, und die Schwingbewegung des Fix¬ kammes 12 werden von einer Exzenterwelle 1 gesteuert, der in ansich bekannter Weise Kurvengetriebe, mehr- gliedrige Koppelgetriebe und/oder Zahntriebe für die genannten Arbeitselemente zugeordnet sind.
Dieser Komplex von Arbeitselementen wird über die Exzenterwelle 1 von einem ersten Antriebsmotor 10 ange¬ trieben, der als Masterantrieb bezeichnet werden kann.
Dieser erste Antriebsmotor 10 ist im vorgegeben Bei¬ spiel ein Asynchronmotor mit einer geneigten Drehzahl- Drehmoment-Kennlinie.
Diesem ersten Antriebsmotor 10 sind Stellmittel zur Vorgabe einer bestimmten Drehzahl zugeordnet. Nach einem ersten Beispiel geben diese Stellmittel dem Motor eine bestimmte Spannung vor, bei der sich eine bestimmte mittlere Drehzahl einstellt.
Ein Regler zur Sicherung der vorgegebene Arbeitsdreh¬ zahl ist nicht vorgesehen.
Die tatsächliche Drehzahl 17 (Diagramm n 1 - in Fig.2) stellt sich auf der Basis des jeweils wirkenden Drehmo¬ mentes 16 (Diagramm OMEGA 1 in Fig. 2) nach der Drehmo¬ ment-Drehzahl-Kennlinie des ersten Antriebsmotors 10 ein.
Die momentane Dehzahl 17 ist daher im wesentlichen direkt abhängig von dem jeweiligen, aufzubringen Dreh¬ moment 16.
Der prinzipielle Verlauf des Drehmomentes dieses ersten Antriebsmotors 10 kompensiert mit den durch ihn verur¬ sachten Beschleunigungs- und Verzögerungsverlauf - zumindest teilweise - den Drehmomentenverlauf des Rundkammes 2, der Abzugswalzen 3 und der Schwingbewe¬ gung des Transportbandes 31.
Durch diesen Tatbestand ist die auf diese Weise pulsie- red angetriebene Exzenterwelle 1, mit an ihr abgenomme¬ nen jeweiligen Lage-IST-Werten, dafür predistiniert, den Ablauf der Programme für den Motor 20 des Rundkam¬ mes 2, den Motor 30 für den Antrieb der Abzugswalzen 3 und den Motor 40 für den Schwingantrieb 4 des Trans¬ portbandes 31 (Wagen) zu steuern.
Diese, dem ersten Antriebsmotor synchron nachgeführten Motoren 20,30,40 sind vorzugsweise mit einer feldorien¬ tiert geregelten Synchronsteuerung versehen, die auf der Basis der aktuellen Lage-IST-Werte des ersten Antriebsmotors 10 modifizierte Lage-Sollwerte für jeden dieser Motoren 20,30,40 bereitstellt. Ein so gestaltetes Antriebskonzept sichert, daß die einzelnen Arbeitselemente im Synchronlauf auch bei hohen Kämmspielzahlen zuverlässig der vorgegebenen Bewegungsbahn synchronisiert folgen.
Für diese lagegerecht nachgeführten Antriebe werden vorzugsweise folgende Zuordnungen verbleibender mecha¬ nischer Getriebeglieder definiert.
Der Rundkamm 2 wird über Zahnräder oder Zahnriemen mit der Kämmlingswalze 21 direkt gekoppelt. Der Motor 20 wird vorzugsweise innerhalb des Rundkammes angeordnet. Man spart so massebehaftete Übertragungsglieder.
Er führt eine pulsierende Drehbewegung innerhalb jedes Zykluses aus. Vergleichen Sie die Kurve 22 in Fig.2. Die Drehzahl des Rundkammes 2 schwankt innerhalb einer Umdrehung um den Faktor 2,25 beiderseits einer gedach¬ ten mittleren Drehzahl.
Die Abzugswalzen 3 werden von einem ortsfest gelagerten Motor 30 angetrieben. Seine Drehbewegung wird über den gedachten Pol (Viergelenkgetriebe 41,42,45,) der Schwingbewegung der unteren Speisewalze 3, die ihr Lager an der Koppel 45 hat, über ein Zahnriemengetriebe 32auf die Abzugswalze 3 übertragen.
An der Koppel 45 wird auch das Transportband 31 ge¬ führt. Diese Baueinheit nennt man den "Wagen". An der Koppel wird die Drehbewegung der unteren Abzugs¬ walze 3 mit bekannten Mitteln auf die dort angeordneten Walzenkombinationen weitergeführt.
Der Schwingantrieb 4 für das Transportband 31 an der Koppel 45 (den Wagen) wird vorzugsweise über einen Kurbeltrieb 43,44,46,47 erzeugt. Die notwendige Rastphase kann bei einem -einfachen, nicht dargestellten Kurbelschwingenantrieb durch die periodische Anpassung der Drehzahl des Motors 40 - ähnlich dem Antrieb für den Rundkamm 2 - verwirklicht werden.
Diese drei genannten Antriebe werden, wie bereits erwähnt, dem ersten Antriebsmotor 10 in Abhängigkeit vom jeweiligen technologischen Programm lagegerecht nachgeführt.
Die Antriebe dieser ersten Gruppe sind mit einer soge¬ nannten Rückmeldung ausgestattet. Das heißt, daß die durch die Motoren 20,30,40 ausgeführten Stellgrößen erfaßt, mit den vorgegebenen Sollgrößen verglichen und die Motoren zu einer Korrekturbewegung veranlaßt werden.
Diesen Einzelantrieben kann dabei je eine Ansteuerein- heit 91 zugeordnet werden, die Speicher für Bewegungs¬ programme besitzt, die in jedem Kammspiel wiederholt werden.
Auf diese Weise wird der BUS zwischen Leitrechner 90 und AnSteuereinheit 91 weitgehend entlastet.
Für den Antrieb der in der Regel gleichförmigen Antrie¬ be für die Speisewalzen 5, für die Lieferwalzen 6 sowie für den Antrieb des Drehwerkes 7 und den Antrieb der Kämmlingswalze 8 werden drehzahlsteuerbare Motoren 50, 60, 70, 80 eingesetzt.
Für deren synchrone Ansteuerung werden die Lage-IST- Werte des ersten Antriebsmotors 10 erfaßt und durch den Leitrechner 90 oder dezentrale Steuereinheiten 91 in Drehzahl-SOLL-Werte für die genannten Antriebseinheiten umgeformt. 12
Die für die Einzelantriebe eingesetzten Motoren können eine sehr unterschiedliche Bauweise aufweisen.
Günstig ist, wenn der erste Antriebsmotor 10 für den Antrieb der Exzenterwelle 1 einer deutlich geneigten Drehmoment-Drehzahl-Kennlinie bei steigender Drehzahl folgt.
Für die Gestaltung der lagegeregelten Antriebe, die als dynamisch sehr hoch beanspruchte Antriebe ausgebildet werden müssen, werden vorzugsweise feldorientierte, lagegeregelte Synchronmotoren 20,30,40 (Servomotoren) eingesetzt.
Die Antriebsmotoren 50,60,70,80 der dritten Gruppe sind einfacher und kostengünstiger in ihrem Antriebskonzept. Für ihre Auswahl ist wichtig, daß sie in vertretbaren Toleranzen der Drehzahl der Hauptwelle mit vorgegebener über- oder Untersetzung folgen.
Das elektrische Gesamtschema der Motorzuordnung ist schematisch in Fig. 3 dargestellt. In dem bisher beschriebenen Beispiel wurde darauf aufgebaut, daß der erste Antriebsmotor 10 eine fallende Drehmoment-Drehzahlkennlinie hat, die nahezu automa¬ tisch die Drehzahl dem Niveau der Drehmomente anpaßt.
Diese Form der Anpassung kann man auch durch ein, gegebenenfalls empirisch ermitteltes Programm ersetzen.
Mit diesem Programm kann man Einflüsse, die sich aus dem Bewegungsablauf der lagegeregelten, nachgeführten Motoren 20, 30, 40 ergeben, mit berücksichtigen und eine optimale Gestaltung der Beschleunigungen aller Antriebe realisieren. Es ist hier auch möglich, den Faktor der Proportionali¬ tät zwischen Drehmoment und Drehzahl, bzw. Winkelge¬ schwindigkeit, in anderer Form zu wählen, als es die Kennlinie des ersten Antriebsmotors 10 vorgibt.
Bei Versuchen wurde ermittelt, daß es nicht darauf ankommt, die Drehzahl auf einen bestimmten, absoluten Wert zu reduzieren.
Vielmehr wirken sich die zur neuen Drehzahl führenden Beschleunigungs- und Verzögerungsverhältnisse und ihre gegenseitige Überlagerung in den Antrieben der Kämma¬ schine in diesem positiven Sinne aus.
Beispielsweise wird eine Verzögerung des ersten An¬ triebsmotors 10 automatisch auch zu einer Verzögerung der nachgeführten Antriebe führen.
Deren technologisch bedingte Beschleunigung gegenüber anderen Elementen wird durch die Überlagerung mit der Verzögerung der Leitbewegung zu deutlich niedrigeren absoluten Beschleunigungswerten führen.
Aus der Fig. 2 ist zum Beispiel zu erkennen, daß in dem Bereich, in dem sich die Zange 11 schließt (Diagramm Sll linker Abschnitt) und unter Aufbringung großer Kräfte den Faserbart klemmt.
In der gleichen Phase sind Speiseapparat 14 und Fixkamm 12 erheblch belastet. Dieser Sachverhalt führt zu einer Verzögerung der Drehbewegung des ersten Antriebsmotors 10. Dieser Verzögerung folgt auch der Motor 20 des Rundkammes 2.
Der Rundkamm 2 wird in dieser Phase entsprechend der Kurve 22 (Diagramm S2) aus technologischen Gründen gegenüber anderen, am Kämmvorgang beteiligten Elementen in maximaler Weise beschleunigt. Die Überlagerung der Verzögerung der Grundbewegung mit der technologisch bedingten Beschleunigung des Arbeits¬ elementes - hier Rundkamm 2 - führt zu deutlich nied¬ rigeren, absoluten Beschleunigungen ab den Arbeitsele¬ menten.
Ein ähnlicher Vorgang ist nach dem Abschluß des Rund¬ kämmens zu erkennen. Die Vielzahl der sehr schnell auszuführenden Bewegungen beim Anlegen, Fixkämraen und Abreißen des rundgekämmten Faserbartes und beim Bereit¬ stellen eines neuen Faserbartes im Bereich des Zangen¬ aggregates 11, für deren Antrieb die Exzenterwelle 1 zuständig ist, führen wieder zu einem hohen Drehmoment. Die Drehzahl des ersten Antriebsmotors 10 verzögert sich erneut.
Dieser Verzögerung folgt auch der Motor 20. Die extreme Verzögerung, die zu diesem Zeitpunkt der Rundkamm 2 aus technologischer Sicht ausführen muß, reduziert sich in ihrem absoluten Wert deutlich.
Die durchgeführten Versuche haben ergeben, daß die erwünschten, oben beschriebenen Wirkungen tatsächlich eintreten. Es sind deutliche Drehzahlsteigerungen möglich.
Eine genaue Definition der gegenseitigen Beziehungen ist jedoch noch nicht in jedem Falle möglich. Die Vielzahl der parallel zueinander ablaufenden Pro¬ zesse und die nicht in jedem Falle genau definierten gegenseitigen Einflüsse lassen eine exakte Deutung der Ursachen für die positiven Wirkungen noch nicht zu.
Sicher ist jedoch, daß die Verzögerungs- und Beschleu¬ nigungsvorgänge, die dem veränderlichen Drehmoment in einem Kämmspiel folgen, die wesentlichste Ursache für die Vermeidung schlagartiger Bewegungsabläufe an den Arbeitselementen sind. Das Gesamtantriebskonzept bietet neben den eingangs geschilderten Vorteilen zusätzlich noch neue Möglich¬ keiten der beliebigen Anpassung der Bewegungsformen bestimmter Arbeitselemente an bestimmte textiltechnolo- gische Bedingungen.
Mit der Speicherung mehrerer, im Voraus bestimmter Programmablaufe für bestimmte textile Materialien in einem zentralen Programmspeicher (z.B. des Leitrechners 90) kann man in Bruchteilen von Sekunden, gegebenen¬ falls durch Tastendruck oder durch Informationen ge¬ zielt eingesetzter Sensoren den Kämmvorgang den optima¬ len textiltechnologischen Bedingungen anpassen.
Ein sehr entscheidender Vorteil dieser Antriebsanord¬ nung ist außerdem, daß die Lärmbelästigung, die durch die Vielzahl der mechanischen Getriebe verursacht wurde, in ganz extremer Weise eingeschränkt werden kann.
Verbunden sind mit dieser neuen Antriebsanordnung auch Vorteile hinsichtlich der maximalen Arbeitsgeschwindig¬ keit auf der Grundlage der reduzierten, zu bewegenden Massen, die den mechanischen Getrieben anhaften.
In der Summe wird es praktisch möglich sein, die Arbeitsgeschwindigkeit der Kämmaschinen in Größenord¬ nungen von 25 bis 30 % zu steigern.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen:
1 Exzenterwelle
10 Antriebsmotor (Masterantrieb)
11 Zangenapparat
111 Zangenbewegung
12 Fixkamm
13 Unterschieber
14 Speiseapparat
15 Führungswelle
16 Drehmoment-Winkel-Kurve
17 Drehzahl-Winkel-Kurve
2 Rundkamm
20 Motor (lagegeregelt)
21 Bürstwalze
22 Weg-Winke1-Kurve
3 Abzugswalze
30 Motor (lagegeregelt)
31 Laufband
32 Zahnriemengetriebe
33 Weg-Winke1-Kurve
4 Schwingantrieb
40 Motor (lagegeregelt)
41 Schwinge
42 Schwinge
43 Kurbel
44 Koppel
45 Koppel
46 Schwinge
47 Schwinge 5 Speisewalze
50 Motor (drehzahlgeregelt)
6 Lieferwalze
60 Motor (drehzahlgeregelt)
7 Drehwerk
70 Motor (drehzahlgeregelt)
8 Kämmlingswalze
80 Motor (drehzahlgeregelt)
9 Leitrechner
91 Ansteuereinheit
Drehwinkel S 2 Weg - Rundkamm, Umfang S 3 Weg - Abzugswalze, Umfang S 11 Weg - Zange, Schließbewegung
...1 Drehmoment, erster Antriebsmotor n 1 Drehzahl, erster Antriebsmotor

Claims

Patentansprüche
1. Anordnung zum synchronisierten Antreiben mehrerer Achsen an Kämmaschinen
- mit mehreren elektrischen Einzelantrieben,
- - die von einer elektronischen Steuereinheit über
Stromrichter Stellinformationen zu Lage- und Drehzahlwerten erhalten, dadurch gekennzeichnet, daß für ein hoch belastetes, hochdynamisch anzutreiben¬ des Aggregat (1) , mit einem für die Maschine charak¬ teristischen Drehmomentverlauf, ein erster Antriebs¬ motor (10) mit Lage-IST- Wertgeber vorgesehen ist,
daß mindestens einer ersten Gruppe weiterer Aggregate (2,3,4) der Kämmaschine je ein Antriebsmotor (20,30,40) pro Aggregat (2,3,4) zugeordnet ist, der mit je einer feldorientiert geregelten Steuerung ausgestattet ist, die auf der Basis der aktuellen Lage-IST-Werte des ersten Antriebes (10) dem Antriebsmotor (2,3,4) Stellgrößen als Lage- Soll-Werte zuweist, und
daß die Drehzahl des ersten Antriebsmotors (10) in Abhängigkeit von lagebezogenen Drehmomentgrößen veränderbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antriebsmotor (1) eine Drehmoment- Drehzahl-Kennlinie mit fallender Tendenz aufweist.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß dem ersten Antriebsmotor (10) eine lageabhängige Drehzahlregelung zugeordnet ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antriebsmotor (10) der Exzenterwelle (1) einer Gruppe von Schwingantrieben zugeordnet ist.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Exzenterwelle (1) Kurvenscheiben für die Bewe¬ gungen
- der Elemente des Zangenapparates (11),
- der Elemente des Speiseapparates (14),
- des ünterschiebers (13) und
- des Fixkammes (12) aufweist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Gruppe lagegeregelter Motoren (20,30,40) umfaßt:
- den pulsierend angetriebenen Rundkamm (2),
- die im Pilgerschritt angetriebenen Abzugswalzen (3) und
- den Schwingantrieb (4) des Wagens (Transport¬ band 31) .
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (20) für den Rundkamm (2) innerhalb des Rundkammes (2) angeordnet ist und die Bürst¬ walze (21) mit dem Rundkamm antriebsverbunden ist, daß der Motor (30) für die Abzugswalzen (3) im
Bereich eines Schwingpoles der unteren Abzugswalze (3) angeordnet ist und seine Antriebsbewegung über ein Zahnriemengetriebe (32) auf die untere Abzugs¬ walzen (3) überträgt und daß der Motor (40) für den Schwingantrieb des Transportbandes (31) über ein kurbelgetriebenes Koppelgetriebe (43, 46,47,44) mit der einer der Schwingen (41,42) der Schwingführung verbunden ist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kämmmaschine eine weitere Gruppe von drehzahlgeregelten Motoren (50,60,70,80) für den Antrieb weiterer Aggregate (5,6,7,8) vorgesehen ist, deren Drehzahl-SOLL-Werte aus den aktuellen Lage-IST- Werten des ersten Antriebsmotors (10) abgeleitet sind.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Gruppe drehzahlgeregelter Motoren (50,60,70,80) umfaßt,
- einen Motor (50) für die Speisewalzen (5),
- einen Motor (60) für die Lieferwalzen (6)
- einen Motor (70) für das Drehwerk (7) und
- einen Motor (80) für den Antrieb der dem Rundkamm (2) und der Bürstwalze (21) zugeordneten Kämmlingswalze (8) .
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