WO2003029121A1 - Fadenliefergerät - Google Patents

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WO2003029121A1
WO2003029121A1 PCT/EP2002/010700 EP0210700W WO03029121A1 WO 2003029121 A1 WO2003029121 A1 WO 2003029121A1 EP 0210700 W EP0210700 W EP 0210700W WO 03029121 A1 WO03029121 A1 WO 03029121A1
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WO
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delivery device
rotor
winding element
thread
thread delivery
Prior art date
Application number
PCT/EP2002/010700
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English (en)
French (fr)
Inventor
Mikael Alatalo
Lars Helge Gottfrid Tholander
Original Assignee
Iropa Ag
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Publication date
Application filed by Iropa Ag filed Critical Iropa Ag
Priority to DE50207126T priority Critical patent/DE50207126D1/de
Priority to EP02777186A priority patent/EP1429988B1/de
Priority to JP2003532391A priority patent/JP4505223B2/ja
Priority to US10/490,541 priority patent/US7083134B2/en
Priority to KR10-2004-7004188A priority patent/KR20040039397A/ko
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04B—KNITTING
    • D04B15/00—Details of, or auxiliary devices incorporated in, weft knitting machines, restricted to machines of this kind
    • D04B15/38—Devices for supplying, feeding, or guiding threads to needles
    • D04B15/48—Thread-feeding devices
    • D04B15/482—Thread-feeding devices comprising a rotatable or stationary intermediate storage drum from which the thread is axially and intermittently pulled off; Devices which can be switched between positive feed and intermittent feed
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D47/00—Looms in which bulk supply of weft does not pass through shed, e.g. shuttleless looms, gripper shuttle looms, dummy shuttle looms
    • D03D47/34—Handling the weft between bulk storage and weft-inserting means
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D47/00—Looms in which bulk supply of weft does not pass through shed, e.g. shuttleless looms, gripper shuttle looms, dummy shuttle looms
    • D03D47/34—Handling the weft between bulk storage and weft-inserting means
    • D03D47/36—Measuring and cutting the weft
    • D03D47/361—Drum-type weft feeding devices

Definitions

  • the invention relates to a yarn delivery device according to the preamble of claim 1 and the use of an electric synchronous motor for controlling a yarn delivery device according to claim 15.
  • a standard control device which uses the signal of a position sensor provided in the yarn delivery device in order to slowly drive the electric motor after the electric motor has been switched off by the speed control device until the winding element reaches a predetermined rotational position relative to the housing , The control effort is considerable.
  • a housing-fixed detector is provided, which can be acted upon by an encoder which can be rotated with the winding element in order to adjust the winding element when the electric motor is switched off via the speed control device with a slow rotational speed up to a predetermined position relative to the housing ,
  • This position of the winding element can be expedient, for example, in order to simplify the threading of the thread into the thread delivery device.
  • US 4,814,677 generally discloses a field orientation control system for a permanent magnet motor with sinusoidal stator sub-loading.
  • the information about the current rotational position of the rotor is derived from the measured stator voltages and currents, without additional position sensors.
  • the determined rotor relative rotational positions are used to control the speed and torque of the permanent magnet motor.
  • the so-called brushless DC (BLDC) motor known from EP 1 052 766 A2 is used as a drive source for the winding element of a thread delivery device.
  • the motor is sensor-free.
  • a control system is provided which calculates the commutation switchover points for the stator part in six angular positions spaced by 60 apart without a position sensor.
  • the zero-point of the backward acting electromotive force is determined, which is induced in the stator windings by the rotation of the rotor magnets.
  • the backward-acting electromotive force also acts according to a trapezoidal shape.
  • This motor drive control principle does not allow sufficiently precise position control and monitoring of the winding element because only certain rotational positions of the rotor are determined.
  • the invention has for its object to provide a yarn delivery device of the type mentioned, in which a precise position control and / or monitoring of the winding ⁇ element in a structurally and control-technically simple manner is possible to select a predetermined rotational position used for a secondary function of the yarn delivery device to be able to set the winding element precisely and reproducibly.
  • this task can be solved particularly expediently and easily by using an electrical synchronous motor, in particular a permanent magnet motor, in the control of the thread delivery device, which works with permanent (continuous) stator vector control and sinusoidal stator loading in order to control the position and / or monitoring of the winding element in relation to the housing of the thread delivery device and to use the information about the respective rotational position of the rotor, as is required for permanent (continuous) stator vector control anyway.
  • an electrical synchronous motor in particular a permanent magnet motor
  • the speed control device equipped with the microprocessor permanently (continuously) determines the relative rotational position of the vector of the rotor, which corresponds to the current rotational position of the rotor, in order to permanently (continuously) rotate the stator vector generated by the sinusoidal loading of the stator part in such a way that the desired speed and / or the desired torque are largely continuous.
  • the information about the current rotational position of the rotor or rotor vector is used to set the winding element into the at least one predetermined relative position in the housing via the fixed association between the rotor and the shaft element.
  • This relative position is required, for example, in order to be able to thread the thread through an automatic threading device without further checking the winding element rotational position, or to set the winding element in a position in which the threading process can be carried out by hand without any problems.
  • the information that is used to follow the rotor rotation in the permanent vector control can be used to measure the wound thread length.
  • the capacity of the microprocessor is easily sufficient for this additional function. No complex additional control circuits are required, and also no costly sensor devices,
  • the motor is expediently a permanent magnet motor which is inexpensive and efficient and takes up little installation space.
  • synchronous motors are within the scope of this inventive concept, such as. B. so-called reluctance motors, or even s.g. "Switched reluctance (SR) motors".
  • SR switching reluctance
  • a so-called BLDC motor brushless DC motor would in principle also be able to cooperate with the inventive speed control device.
  • the permanent magnets in the rotor are designed (e.g., shaped), magnetized and / or configured (placed) in such a way that the electromotive force acting backwards which the rotor induces in the stator winding has a sinusoidal shape.
  • the respective rotor rotational position can be precisely calculated, which is favorable for permanent (continuous) Vel gate control, and as a by-product is also very expedient for position control and / or monitoring of the winding element relative to the housing.
  • the speed control device preferably in a microprocessor, expediently contains a computing circuit which calculates the relative rotor rotational position on the basis of the induced, backward-directed electromotive force.
  • the course and extent of the electromotive force can be measured very precisely.
  • At least one rotational position sensor can be provided and connected to the speed control device.
  • the signal from this sensor can be used to build up a holding torque via the motor control and to hold the winding element in spite of an externally acting rotational force at the predetermined rotational position relative to the housing, in order to easily find the rotational position of the winding element or the rotor when the moior is started again can.
  • stator part is arranged in a predetermined rotational position in the housing.
  • any desired relative position of the winding element, such as programmed can be defined in relation to the housing already during the assembly of the thread delivery device, without having to carry out further programming subsequently.
  • the rotational position of the winding element can also be measured at least between the beginning and the end of a drive period without additional equipment parts, for example in order to be able to precisely measure the wound thread length, via the relative rotational position of the rotor which is permanently determined in the vector control.
  • the thread length can also be measured in the same way between selectable times or selectable different relative rotational positions of the rotor by evaluating the information about the instantaneous rotor rotation angle for this additional function.
  • a predetermined relative rotational position of the winding element with respect to the housing can be a full thread threading position in which an outlet of the winding element is aligned with a threading path of the thread delivery device that is fixed to the housing.
  • the on-board pneumatic threading device can then thread a new thread without further influence by the operator.
  • the predetermined rotational position of the winding element relative to the housing and set via the vector control can be a half-threading position, in which an outlet of the winding element is located outside covering housing parts, so that there is no need for gripping the thread, for example for knotting with thread material present on the storage area Disability exists, or the winding element does not need to be turned by hand into a position that is useful for this auxiliary function.
  • An electronic thread length measuring device can be fed with the information about the rotor rotational positions in the vector control, for example to determine precise information about the thread consumption.
  • a position sensor for the winding element is additionally present in the thread delivery device, for example in order to report or confirm at least one position, then this position sensor can be used in conjunction with the speed control device to generate an alignment holding torque by means of the motor which the winding element in the set rotational position holds even if external forces try to twist the winding element.
  • the motor control can adapt itself automatically to the size of the external force and keep the winding element motionless.
  • the position sensor expediently has permanent magnets distributed along the circumference of the winding element and at least one sensor fixed to the housing, which responds to the passage of the permanent magnets.
  • a digitally operating Hall element is provided, which generates a digital signal when each permanent magnet passes through.
  • An analogue Hall sensor which responds to a pair of adjacent permanent magnets and which monitors a rotation range of the winding element very precisely, is particularly useful.
  • Fig. 1 shows a longitudinal section through a thread delivery device with a synchronous electric motor of the permanent magnet type as a drive source for a winding element
  • Fig. 2 shows a cross section of the yarn delivery device.
  • a thread delivery device F according to FIGS. 1 and 2 is, for example, a weft delivery device for a weaving machine (not shown). However, the invention is also applicable to a thread delivery device for a knitting machine (not shown), which has a rotatable thread storage drum, for example, as a winding element.
  • 1 and 2 has a housing 1 with a housing bracket 2 containing additional components.
  • a hollow shaft 3 is rotatably mounted in pivot bearings 4, which holds a storage drum D stationary at its free end below the housing bracket 2. So that the storage drum D does not rotate with the shaft 3, permanent magnets 12 are arranged in the housing and interact magnetically with permanent magnets (not shown) accommodated in the storage drum D.
  • a rotor R is arranged on the shaft, which interacts with a stator part S arranged in a stationary manner in the housing.
  • the stator part S is fixed in a predetermined rotational position by a positioning aid 13 (FIG. 2).
  • housing extender 2 an electronic motor control device CU with a microprocessor MP is accommodated, which is connected in a signal-transmitting manner to a thread sensor device 8 and the speed, the torque and the standstill phases of the electric motor M, for example depending on the size of the thread supply formed by thread windings on the storage drum D. controls.
  • a thread threading section 9 is provided in the housing arm 2, which interacts with an on-board pneumatic threading device (not shown) in order to thread a new thread entirely through the thread delivery device.
  • a trigger opening 7 for the thread is also placed on the housing arm 2.
  • a winding element W with an outlet 6 is fastened on the shaft 3, the relative rotational position of the outlet 6 with respect to the rotor R being structurally fixed.
  • the winding element W which can be designed as a funnel-shaped disk 10 and contains a winding tube, not shown, which ends with the outlet 6, permeability magnets 11 can be provided distributed over the circumference, which magnets are arranged with a scanning element H, e.g. a digital or an analog Hall sensor.
  • the electric motor M is an electric synchronous motor, preferably a permanent magnet motor (so-called PM motor). 2 shows the geometric distribution of permanent magnets PM in the rotor R and a schematic representation of the stator part S (without stator windings arranged therein).
  • a permanent vector control of the motor M is carried out with the speed control device CU and the microprocessor MP, that is to say the rotational position of the rotor vector is continuously determined without sensors and the stator vector is continuously rotated by appropriate current application in such a way that the desired speed and an optimal development of the torque result ,
  • the stator windings are loaded with a sinusoidal shape.
  • the permanent magnets PM in the rotor R are designed (shaped), magnetized and / or configured (placed) such that, from the rotation of the rotor R relative to the stator part S, the function-related, backward-looking electromotive force is induced in the stator windings with a sinusoidal shape .
  • the rotational position of the rotor vector is continuously determined and the stator vector is accordingly rotated by acting on the stator part.
  • the information about the current rotational position of the rotor vector or the rotor in relation to the stator winding or the stator part S and the housing is also used for position control and / or monitoring of the winding element W.
  • a predetermined rotational position XI of the winding element W is a so-called full threading position relative to the housing 1, in which the outlet 6 of the winding element W is exactly aligned with the threading section 9 that is structurally integrated in the housing armature 2.
  • this predetermined rotational position XI the thread blown by the shaft 3 up to the outlet 6 is guided along the threading section 9 and finally brought into the outlet opening 7, without manual intervention being necessary.
  • FIG. 2 a further predetermined rotational position X2 for the outlet 6 of the winding element W is shown in FIG. 2, which is predetermined in such a way that the outlet 6 is stopped, for example, offset by 90 with respect to the housing bracket 2, ie is not covered by any housing components which hinder direct access .
  • thread detectors determine a thread break in which thread material is still present on the storage surface of the storage drum D
  • the winding element is stopped in the rotational position X2 via the vector control of the electric motor M, so that the pneumatic threading device then activated, the thread for gripping by the operator at an easily accessible position of the Provides housing.
  • the speed control device CU is informed at which of the two predetermined positions XI, X2, for example, the winding element W is to be set in a specific operating condition.
  • the rotational position sensor 11, H need not be used for this task. However, he can assist, for example to prevent the winding element W from rotating in the respective position XI or X2, by the speed control device CU then building up a holding torque in one direction or the other in order to move the winding element under the influence of external forces (thread tension or the like .) to keep stationary. Furthermore, the rotational position sensor 11, H can be used to determine the rotational position of the rotor R and thus the winding element W as quickly as possible when starting up again.
  • a thread length measuring device can be linked to the speed control device CU in order to measure the length of the wound thread over the rotational path Y of the winding element W.
  • the respective predetermined rotational position XI, X2 can be freely selected and set.
  • the rotational positions XI, X2 or other rotational positions of the winding element W which are required for other purposes, must not be determined either by the geometries between the stator part S and the rotor R nor by the geometric arrangement of the position sensor 11, H, but rather can be adjusted in this way or are programmable, as is best suited to the auxiliary functions of the thread delivery device, for example for threading.
  • the predetermined position X2 can also be changed subsequently by appropriate programming if several thread delivery devices are arranged in close proximity on a weaving machine and should cover the respective access to position X2 in FIG. 2, for example. Position X2 can then be relocated to another location where, despite the restriction due to the multiple thread delivery devices, the operator can access it more cheaply.

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Abstract

Bei einem Fadenliefergerät (F) fur Web- oder Strickmaschinen, dessen Wickelelement (W) durch einen von einer elektronischen Geschwindigkeitssteuervorrichtung (CU) gesteuerten Elektromotors (M) angetrieben wird, ist der Elektromotor (M) ein Synchron-Motor. insbesonders ein Permanentmagnet- (PM-) Motor mit der Geschwindigkeitssteuervorrichtung (CU) angeordnet zu einer permanenten (kontinuierlichen) Vektorsteuerung mit sinusförmiger Statorbeaufschlagung, wobei die in der Geschwindigkeitssteuervorrichtung (CU) zur permanenten (kontinuierlichen) Vektorsteuerung fortlaufend ermittelte Information der relativen Drehposition des Rotors (R) des Motors (M) zum Einstellen wenigstens einer vorbestimmten Drehposition (Xl, X2) des Wickelelements (W) verwendet wird.

Description

Fadenliefergerät
Die Erfindung betrifft ein Fadenliefergerät gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und die Verwendung eines elektrischen Synchron-Motors zur Steuerung eines Faden] iefergeräts gemäss Anspruch 15.
Bei dem aus EP 0 580267 AI bekannten Fadenliefergerät ist eine Norsteuervorrichtung vorgesehen, die das Signal eines in der Fadenliefervorrichtung vorgesehenen Positionssensors nutzt, um nach Abschalten des Elektromotors durch die Geschwindigkeitssteuervorrichtung den Elektromotor langsam so lange anzutreiben, bis das Wickelelement eine vorbestimmte Drehposition relativ zum Gehäuse erreicht. Deär Steuerungsaufwand ist erheblich.
Bei dem aus EP 0 327973 AI bekannten Fadenliefergerät ist ein gehäusefester Detektor vorgesehen, der durch einen mit dein Wickelelement mitdrehbaren Geber beaufschlagbar ist, um das Wickelelement beim Abschalten des Elektromotors über die Geschwindigkeitssteuervor- richtung mit langsamer Drehgeschwindigkeit bis in eine vorbestimmte Position relativ zum Gehäuse einzustellen. Diese Position des Wickelelements kann beispielsweise zweckmässig sein, um das Einfädeln des Fadens in das Fadenliefergerät zu vereinfachen.
Die US 4 814 677 offenbart in allgemeiner Form ein Feldorientations-Steuersystem für einen Permanentmagnetmotor mit sinusförmiger Statorteilbeaufschlagung. Die Information über die momentane Drehposition des Rotors wird abgeleitet von gemessenen Statorspannungen und -strömen, und zwar ohne zusätliche Positionssensoren. Die ermittelten Rotor-Relativdrehpositionen werden benutzt zur Geschwindigkeits- und Drehmomentssteuerung des Permanentmagnetmotors.
Der aus EP 1 052 766 A2 bekannte s.g. Brushless DC (BLDC) -Motor wird als Antriebsquelle für das Wickelelement eines Fadenliefergeräts eingesetzt. Der Motor ist sensorfrei ausgebildet. Zum Steuern des Drehmoments und/oder der Geschwindigkeit des Motors ist ein Steuersystem vorgesehen, das die Kommutations-Umschaltpunkte für den Statorteil in sechs um jeweils 60 beab standeten Winkellagen ohne Positionssensor durch Berechnen bestimmt. Und zwar werden die Νull- xeuzungspunkte der rückwärts wirkenden elektromotorischen Kraft bestimmt, die in den Statorwindungen durch die Rotation der Rotor agneten induziert wird. Zwischen den sechs auf eine volle Umdrehung verteilten Umschaltpunkten ist die Posi- tion des Rotors unbekannt. Die rückwärts wirkende elektromotorische Kraft wirkt im übrigen nach einem trapezförmigen Verlauf Dieses Motorantriebssteuerungsprinzip gestattet keine ausreichend präzise Positionssteuerung und -Überwachung des Wickelelementes, weil nur bestimmte Drehpositionen des Rotors ermittelt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fadenliefergerät der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine präzise Positionssteuerung und/oder -Überwachung des Wickel¬ elements auf baulich und steuerungstechmsch einfache Weise möglich ist, um wahlweise eine für eine Nebenfunktion des Fadenliefergeräts gebrauchte, vorbestimmte Drehposition des Wickelelements präzise reproduzierbar einstellen zu können.
Die gestellte Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Ferner lässt sich diese Aufgabe besonders zweck ässig und einfach lösen, indem ein elektrischer Synchron-Motor, insbesondere ein Peraianentmagnetmotor, bei der Steuerung des Fadenliefergeräts eingesetzt wird, der mit permanenter (kontinuierlicher) Statorvektor- Steurung und sinusförmiger Statorbeaufschlagung arbeitet, um die Positionssteuerung und/oder -Überwachung des Wickelelementes in Relation zum Gehäuse des Fadenliefergerätes einzustellen und hierfür die Information über die jeweilige Drehposition des Rotors, wie für die permanente (kontinuierliche) Statorvektorsteuerung ohnedies benötigt, einzusetzen.
Die mit dem Mikroprozessor ausgestattete Geschwindigkeitssteuervoπichtung ermittelt permanent (kontinuierlich) die relative Drehposition des Vektors des Rotors, die mit der momentanen Drehposition des Rotors koιτespondiert, und zwar, um den durch die sinusförmige Beaufschlagung des Statorteils erzeugten Statorvektor permanent (kontinuierlich) so zu rotieren, dass sich die gewünschte Geschwindigkeit und/oder das gewünschte Drehmoment weitestgehend stufenlos ergeben. Die Information über die momentane Drehposition des Rotors bzw. Rotorvektors wird benutzt, um über die feste Zuordnung zwischen dem Roto^der Welle und dem Wickeielement das Wickelelement in die zumindest eine vorbestimmte Relativposition im Gehäuse einzustellen. Diese Relativposition wird beispielsweise benötigt, um den Faden durch eine automatische Einfadelvorrichtung ohne weitere Überprüfung der Wickelelementdrehposition einfädeln zu können, oder das Wickelelement in einer Position einzustellen, in der von Hand der Einfadelvorgang problemlos möglich ist. Zusätzlich oder alternativ kann die Information, mit der bei der permanenten Vektorsteuerung der Rotordrehung gefolgt wird, zum Messen der aufgewickelten Fadenlänge benutzt werden. Die Kapazität des Mikroprozessors reicht für diese zusätzliche Funktion ohne weiteres aus. Es werden keine aufwendigen, zusätzlichen Steuerkreise benötigt, und auch keine kostenintensiven Sensoreinrichtungen,
Zweckmässigerweise ist der Motor ein Permanentmagnetmotor, der kostengünstig und effizient ist und wenig Bauraum seansprucht.
Grundsätzlich liegen aber auch andere Typen von Synchron-Motoren im Rahmen dieses Erfindungsgedankes, wie z. B. sogenannte Reluktanz-Motoren, oder sogar s.g. „Switched Reluctance- (SR-) Motoren". Auch ein s.g. BLDC- Motor (Brushless DC- Motor) wäre mit der erfindungsgemässen Geschwindigkeitssteuervoπichtung im Prinzip kooperierbar.
Um der Bewegung des Rotors permanent (kontinuierlich) und präzise folgen zu können, ist es vorteilhaft, wenn die Permanentmagnete im Rotor so ausgebildet (z. B, geformt), magnetϊsiert und/oder konfiguriert (platziert) sind, dass die rückwärts wirkende elektromotorische Kraft, die der Rotor in der Statorwicklung induziert, einen sinusförmigen Verlauf hat. Anhand des sinusförmigen Verlaufes lässt sich nämlich die jeweilige Rotordrehposition präzise berechnen, was für die permanente (kontinuierliche) Vel torsteuerung günstig ist, und als Nebenprodukt auch für die Positionssteuerung und/ode -Überwachung des Wickelelements relativ zum Gehäuse sehr zweckmässig ist.
Zweckmässigerweise ist in der Geschwindigkeitssteuervorrichtung, vorzugsweise in einem Mikroprozessor, ein Rechenkreis enthalten, der die relative Rotordrehposition anhand der induzierten, rückwärts gerichteten elektromotorischen Kraft berechnet, Die elektromotorische Kraft lässt sich in ihrem Verlauf und Ausmass sehr präzise messen.
Zusätzlich kann, falls zeckmässig, wenigstens ein Drehpositionssensor vorgesehen und an die Geschwindigkeitssteuervorrichtung angeschlossen sein. Das Signal dieses Sensors kann benutzt werden, um über die Motorsteuerung ein Haltedrehmoment aufeubauen und das Wickelelement trotz einer extern wirkenden Drehkraft an der vorbestimmten Drehposition relativ zum Gehäuse festzuhalten, um die Drehposition des Wickelelements bzw. des Rotors beim neuerlichen Anlaufen des Moiors wieder leicht auffinden zu können. o
Zweckmässig sind innerhalb einer 360 -Drehung des Wickelelements mehrere relative Drehpositionen für das Wickelelement programmiert und wahlweise durch entsprechend gesteuertes Anhalten des Motors einstellbar, Dies bedeutet, dass je nach der vorzunehmenden Hilfs- ftmktion am Fadenliefergerät das Wickelelement in der gerade passenden Drehposition stillgesetzt wird, wobei diese relative Drehposition vollständig frei wählbar ist.
Günstig ist es, wenn der Statorteil in einer vorbestimmten Drehposition im Gehäuse angeordnet ist. Auf diese Weise kann bereits bei der Montage des Fadenliefergeräts jede gewünschte Relativpositi n des Wickelelementes, wie beispielsweise programmiert, in Bezug auf das Gehäuse festgelegt werden, ohne nachfolgend weitere Programmierungen vornehmen zu müssen. '
Über die bei der Vektorsteuerung permanent ermittelte relative Drehposition des Rotors kann ohne zusätzliche Ausstattungsteile auch der Drehweg des Wickelelements zumindest zwischen dem Beginn und dem Ende einer Antriebsperiode gemessen werden, beispielsweise um die aufgewickelte Fadenlänge präzise messen zu können.
Alternativ kann die Fadenlänge auch zwischen wählbaren Zeitpunkten bzw. wählbaren unterschiedlichen relativen Drehpositionen des Rotors auf die gleiche Weise gemessen werden, indem die Information über den momentanen Rotordrehwinkel für diese Zusatzfimktion ausgewertet wird.
Eine vorbestimmte relative Drehposition des Wickelelementes in Bezug auf das Gehäuse kann eine Voll-Fadeneinfädeiposition sein, in der ein Auslass des Wickelelements auf eine gehäusefeste Einfädelstrecke des Fadenliefergeräts ausgerichtet ist. Die bordeigene, pneumatische Einfadelvorrichtung kann dann einen neuen Faden ohne weitere Einflussnahme des Bedieners einfädeln.
Alternativ kann die vorbestimmte und über die Vektorsteuerung eingestellte Drehposition des Wickelelements relativ zum Gehäuse eine Halb-Einfädelposition sein, in der ein Auslass des Wickelelements ausserhalb abdeckender Gehäuseteile steht, so dass zum Ergreifen des Fadens, z.B. zum Verknoten mit auf der Speicherfläche vorliegenden Fadenmaterial, keine Behinderung vorliegt, bzw. das Wickelelement nicht von Hand in eine für diese Hilfsfunktion brauchbare Position gedreht zu werden braucht. Mit den Informationen über die Rotordrehpositionen bei der Vektorsteuerung kann eine elektronische Fadenlängenmessvoπichtung gespeist werden, um beispielsweise präzise Informationen zum Fadenverbrauch zu ermitteln,
Ist zusätzlich im Fadenliefergerät ein Positionssensor für das Wickelelement vorhanden, beispielsweise um wenigstens eine Position zu melden oder zu bestätigen, dann kann dieser Positionssensor genutzt werden, um im Zusammenspiel mit der Geschwindigkeitssteuervorrichtung ein Ausricht-Haltedrehmoment mittels des Motors zu erzeugen, das das Wickelelement in der eingestellten Drehposition hält, selbst wenn externe Kräfte das Wickelelement zu verdrehen suchen. Die Motorsteuerung kann sich so selbsttätig an die Grosse der einwirkenden, externen Kraft anpassen und das Wickelelement bewegungslos halten.
Zweckmässig weist der Positϊonssensor entlang des Umfangs des Wickelelements verteilte Permanentmagnete und wenigstens ein gehäusefestes Abtasteten) ent auf, das auf die Passage der Permanentmagneten anspricht. Vorzugsweise ist entweder ein digital arbeitendes Hallelement vorgesehen, das beim Durchgang jedes Permanentmagneten ein digitales Signal erzeugt. Besonders zweckmässig ist jedoch ein analog arbeitender Hallsensor, der jeweils auf ein Paar benachbarter Permanentmagneten anspricht und auf diese Weise sehr präzise einen Drehbereich des Wickelelement überwacht.
Anhand der Zeichnung wird eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Fadenliefergerät mit einem Synchron-Elektromotor von Permanentmagnet-Typ als Antriebsquelle für ein Wickelelement, und
Fig. 2 einen Querschnitt des Fadenliefergeräts.
Ein Fadenliefergerät F gemäss Fig. 1 und 2 ist beispielsweise ein Schussfadenliefergerät für eine Webmaschine (nicht gezeigt). Die Erfindung ist jedoch auch für ein Fadenliefergerät für eine Strickmaschine (nicht gezeigt) anwendbar, das beispielsweise als Wickelelement eine drehbare Fadenspeichertrommel aufweist. Das Fadenliefergerät in Fig. 1 und 2 weist ein Gehäuse 1 mit einem Zusatzkomponenten ' enthaltenden Gehäuseausleger 2 auf Im Gehäuse 1 ist eine hohl ausgebildete Welle 3 in Drehlagern 4 drehbar gelagert, die an ihrem freien Ende unterhalb des Gehäuseauslegers 2 eine Speichertrommel D stationär hält. Damit sich die Speichertrommel D nicht mit der Welle 3 mitdreht, sind im Gehäuse Permanentmagneten 12 angeordnet, die mit in der Speichertrommel D untergebrachten, nicht gezeigten Permanentmagneten magnetisch zusammenwirken.
Auf der Welle ist ein Rotor R angeordnet, der mit einem im Gehäuse stationär angeordneten Statorteil S zusammenwirkt. Der Statorteil S wird durch eine Positionierhilfe 13 (Fig. 2) in einer vorbestimmten Drehposition fixiert.
Beispielsweise im Gehäuseausieger 2 ist eine elektronische Motorsteuervorrichtung CU mit einem Mikroprozessor MP untergebracht, die mit einer Fadensensoreinrichtung 8 signalübertragend verbunden ist und die Geschwindigkeit, das Drehmoment und die Stillstandsphasen des Elektromotors M beispielsweise in Abhängigkeit von der Grosse des durch Fadenwindungen auf der Speichtrommei D gebildeten Fadenvorrats steuert. Ferner ist im Gehäuseausleger 2 eine Fadeneinfadelstrecke 9 vorgesehen, die mit einer nicht dargestellten, bordeigenen, pneumatischen Einfädelvorrichtung zusammenwirkt, um einen neuen Faden zur Gänze durch das Fadenliefergerät zu fädeln. Am Gehäuseausleger 2 ist ferner eine Abzugs- öfhung 7 für den Faden platziert.
Auf der Welle 3 ist ein Wickelelement W mit einem Auslass 6 befestigt, wobei die relative Drehposition des Auslasses 6 bezüglich des Rotors R baulich festgelegt ist. Am Wickelelement W, das als trichterförmige Scheibe 10 ausgebildet sein kann und ein mit dem Auslass 6 endendes, nicht gezeigtes Wickelrohr enthält, können über den Umfang verteilt Perma- mentmagneten 11 vorgesehen sein, die mit einem im Gehäuseausleger 2 stationär angeordneten Abtastelement H, z.B. einem digitalen oder einem analogen Hallsensor, zusammenwirken.
Der Elektromotor M ist ein elektrischer Synchron-Motor, vorzugsweise ein Permanentmagnetmotor (s.g, PM-Motor). Fig. 2 zeigt die geometrische Verteilung von Permanentmagneten PM im Rotor R und eine schenaatische Darstellung des Statorteils S (ohne darin angeordnete Statorwicklungen). Mit der Geschwindigkeitssteuervorrichtung CU und dem Mikroprozessor MP wird eine permanente Vektorsteuerung des Motors M durchgeführt, d.h. es wird ohne Sensoren kontinuierlich die Drehposition des Rotorvektors ermittelt und der Statorvektor durch entsprechende Strombeaufschlagung kontinuierlich so rotiert, dass sich die gewünschte Geschwindigkeit und eine optimale Entwicklung des Drehmoments ergeben. Dabei erfolgt die Beaufschlagung der Statorwicklungen mit.Sinusform. Die Permanentmagnete PM im Rotor R sind so ausgebildet (geformt), magnetisiert und/oder konfiguriert (platziert), dass ferner aus der Rotation des Rotors R relativ zum Statorteil S die funktionsbedingte, rückwärts gerichtete elektromotorisiche Kraft in den Statorwicklungen mit einem sinusförmigen Verlauf induziert wird. Anhand des sinusförmigen Verlaufes der induzierten elektromotorischen Kraft wird fortwährend die Drehposition des Rotorvektors ermittelt und wird dementsprechend der Statorvektor durch Beaufschlagung des Statorteils rotiert. Die Information über die momentane Drehposition des Rotorvektors bzw. des Rotors in Relation zur Statorwicklung bzw. dem Statorteil S und dem Gehäuse wird femer zur Positionssteuerung und/oder - Überwachung des Wickeielements W benutzt.
Gemäss Fig. 2 ist eine vorbestimmte Drehposition XI des Wickelelements W eine sogenannte Voll-Einfädelposition relativ zum Gehäuse 1, in der der Auslass 6 des Wickelelements W exakt mit der im Gehäuseauslager 2 baulich integrierten Einfädelstrecke 9 ausgerichtet ist. In dieser vorbestimmten Drehposition XI wird der durch die Welle 3 bis aus dem Auslass 6 geblasene Faden entlang der Einfädelstrecke 9 geführt und schliesslich bis in die Auslass- öffhung 7 gebracht, ohne dass manuell eingegriffen zu werden braucht. Voraussetzung ist jedoch, dass das Wickelelement bei Anhalten des Elektromotors M genau in der vorbestimmten Drehposition XI anhält. Zum Einstellen dieser Drehposition XI wird nun die permanent (kontinuierlich) vorhandene Information zur Drehposition des Rotors R relativ zum Statorteil S bzw. zum Gehäuse benutzt, um beispielsweise im Fall eines Fadenbruches, festgestellt durch nicht dargestellte Detektoren, über die Antriebssteuerung CU das Wickelelement genau an der vorbestimmten Drehposition XI anzuhalten.
Ferner ist in Fig. 2 eine weitere vorbestimmte Drehposition X2 für den Auslass 6 des Wickelelements W gezeigt, die so vorbestimmt ist, dass der Auslass 6 beispielsweise um 90 gegenüber dem Gehäuseausleger 2 versetzt angehalten wird, d.h. von keinen den direkten Zugriff behindernden Gehäusekomponenten abgedeckt wird. Falls nicht dargestellte Fadendetektoren einen Fadenbruch feststellen, bei dem noch Fadenmaterial auf der Speicherfläche der Speicheπrommel D vorliegt, wird über die Vektorsteuerung des Elektromotors M das Wickelelement in der Drehposition X2 angehalten, so dass die daraufhin aktivierte pneumatische Einfädelvoπichtung den Faden zum Ergreifen durch den Bediener an gut zugänglicher Position des Gehäuses darbietet. Durch entsprechende Zuordnung der von den Fadendetektoren erzeugten Signale wird die Geschwindigkeitssteuervorrichtung CU informiert, an elcher der beispielsweise zwei vorbestimmten Position XI, X2 bei einer bestimmten Betriebskondition das Wickelelement W einzustellen ist.
Der Drehpositionssensor 11, H braucht für diese Aufgabe nicht eingesetzt zu werden. Er kann allerdings assistieren, beispielsweise um ein Verdrehen des Wickelelements W in der jeweiligen Position XI oder X2 zu verhindern, indem dann die Geschwindigkeitssteuervoπichtung CU ein Haltedrehmoment in der einen oder anderen Richtung aufbaut, um das Wickelelement unter dem Einfluss externer Kräfte (Fadenspannung od. dgl.) ortsfest zu halten. Ferner kann der Drehpositionssensor 11, H benutzt werden, um die Drehposition des Rotors R und damit das Wickelelement W bei neuerlicher Betriebsaufnahme möglichst rasch genau zu ermitteln.
Ferner kann eine Fadenlängenmessvorrichtung mit der Geschwindigkeitssteuervorrichtung CU verknüpft sein, um die Länge des aufgewickelten Fadens über den Drehweg Y des Wickelelements W zu messen.
Da der Bewegung des Rotors im Motorbetrieb permanent gefolgt wird und die entsprechenden Positionsinformationen also kontinuierlich vorliegen, lässt sich die jeweilige vorbestimmte Drehposition XI, X2 frei wählen und einstellen. D.h., dass die Drehposϊtionen XI, X2 oder weitere, für andere Zwecke benötigte Drehpositionen des Wickelelementes W, weder durch die Geometrien zwischen dem Statorteil S und dem Rotor R noch durch die geometrische Anordnung des Positionssensors 11, H zwangsweise festgelegt werden müssen, sondern so einstellbar bzw. programmierbar sind, wie es den Hilfsfunktionen des Fadenliefergeräts, beispielsweise zum Einfädeln, am besten gerecht wird. So kann beispielsweise die vorbestimmte Position X2 auch nachträglich durch entsprechendens Programmieren geändert werden, falls an einer Webmaschine mehrere Fadenliefergeräte eng benachbart angeordnet sind und den jeweiligen Zugriff beispielsweise zu der Position X2 in Fig. 2 abdecken sollten. Dann lässt sich die Position X2 an eine andere Stelle verlegen, an der trotz der Beschränkung durch die mehreren Fadenliefergeräte günstiger Zugriff für den Bediener möglich ist.

Claims

Patentansprüche
1. Fadenliefergerät (F) für Web- oder Strickmaschinen, mit einem Gehäuse (1), in dem eine ein Wickelelement (W) aufweisende Welle (3) drehbar gelagert ist, einer Speicherfläche für Fadenwindungen, Sensoreinrichtungen (8) zumindest zum Abtasten der Fadenwindungen, einem aus einem Statorteil (S) und einem mit der Welle (3) verbundenen Rotor (R) eines Elektromotors (M) zum Drehantreiben des Wickelelements (W), und einer elektronischen Geschwindigkeitssteuervorrichtung (CU) des Elektromotors (M), die mit . den Sensoreinrichtungen (8) in signalübertragender Verbindung ist, und mit einer Posϊtionssteuerung und -Überwachung zumindest zum Einstellen des Wickelelements (W) durch den Elektromotor in wenigstens eine relativ zum Gehäuse (1) vorbestimmte Drehposition (XI, X2), dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (M) ein Synchron-Motor mit einer Geschwindigkeitssteuervorrichtung (CU) mit wenigstens einem Mikroprozessor (iMP) ausgeführt zu einer permanenten (kontinuierlichen) Nektorsteuerung des Motors mit sinusförmiger Statorbeaufschlagung ausgebildet ist, und dass die wenigstens eine vorbestimmte Drehposition (XI, X2) des Wickelelements (W) mittels der in der Geschwindigkeitssteuervomchtung (CU) zur Rotation des Statorvektors permanent (kontinuierlich) ermittelte Information der relativen Rotordrehposition einstellbar ist.
2. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (M) ein Permanentmagnet- (PM-) Motor mit im Rotor (R) nach einer vorbestimmten Geometrie verteilten Permanentmagneten (PM) ist.
3. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (M) durch die Ausbildung (z. B. die Form), Magnetisierung und/oder Konfiguration (Platzierung) der Permanentmagnete (PM) im Rotor (R) mit einem sinusförmigen Verlauf der von der Rotorbewegung im Statorteil (S) induzierten, zurückwirkenden elektromotorischen Kraft ausgebildet ist,
4. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (M) sensorfrei ausgebildet ist, und dass in der Geschwindigkeitssteuervorrichtung (CU) ein Rechenkreis zum permanenten (kontinuierlichen) Berechnen der relativen Rotordrehposi- tion anhand indirekter Messungen der induzierten elektromotorischen Kraft vorgesehen ist.
5. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Drehpositionssensor (H, 11) im Fadenliefergerät vorgesehen und and die Geschwindigkeitssteuervorrichtung (CU) angeschlossen ist.
6. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer 360 - Drehung des Wickelelements (W) mehrere relative Drehpositionen (XI, X2) für das Wickelelement (W) programmiert und wahlweise durch gesteuertes Anhalten des Elektromotors (M) einstellbar sind.
7. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die zur Vektorsteuerung permanent (kontinuierlich) ermittelte relative Drehposition des Rotors (R) der eine aufgewickelte Fadenlänge repräsentierende Drehweg (Y) des Wickeleiements (W) zumindest zwischen dem Beginn und dem Ende einer Antriebsperiode messbar ist.
8. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorteil (S) des Elektromotors (M) in einer vorbestimmten Drehposition relativ zum Gehäuse (1) angeordnet ist.
9. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die zur Vektorsteuerung permanent (kontinuierlich) ermittelte relative Drehposition des Rotors (R) der eine aufgewickelte Fadenlänge repräsentierende Drehweg des Wickelelements (W) zwischen wählbaren Zeitpunkten bzw. wählbaren unterschiedlichen relativen Drehpositionen des Rotors (R) messbar ist.
10. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die zur Vektorsteuerung permanent (kontinuierlich) ermittelte relative Drehposition des Rotors (R) der Rotor an einer relativen Rotordrehposition anhaltbar ist, in der ein Auslass (6) des Wickelelements (W) auf eine gehäusefeste Einfädelstrecke (9) des Fadenliefergeräts ausgerichtet ist.
11. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die zur Vektorsteuerung permanent (kontinuierlich) ermittelte relative Drehposition des Rotors (R) der Rotor an einer Rotordrehposition anhaltbar ist, in der ein Auslass (6) des Wickelelements (W) relativ zum Gehäuse (1) in einer Halb-Einfädelposition (X2) einstellbar ist, in der ein Auslass (6) des Wickelelements ausserhalb einen manuellen Zugriff zum Auslass (6) behindernder Gehäuseteile (2) positioniert ist.
12. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vektorsteuerung bei in der vorbestimmten Drehposition (XI, X2) eingestelltem Wickelelement (W) ein Aufticht-Haltedrehmoment erzeugbar ist, vorzugsweise bei gleichzeitiger Berücksichtigung eines Signals vom Drehpositionssensor (H, 11) zur Bestätigung der eingestellten Wickelelemeπt-Sollposition (XI, X2).
13. Fadenliefergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über die zur Vektorsteuerung permanent (kontinuierlich) ermittelte relative Drehposition des Rotors (R) eine elektronische Fadenlängenmessvorrichtung speisbar ist, mit der die aufgewickelte Fadenlänge ermittelbar ist.
14. Fadenliefergerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehpositionssensor entlang des Umfang des Wickelelements (W) verteilte Permanentmagneten (11) und wenigstens ein gehäusefestes Abtastelement (H) aufweist, vorzugsweise einen auf die Passage jedes Permanentmagneten digital ansprechenden oder einen auf die relative Drehposition je eines Per anent-Paares ansprechenden, analogen Hallsensor.
15. Verwendung eines Synchron-Elektromotor, insbesonders eines Peπnanentmagnetmotors, mit permanenter (kontinuierlicher) Statorvektorsteueiung und sinusförmiger Statorbeaufschlagung, zur Steuerung eines Fadenliefergeräts (F) bei der Positionssteuerung eines Wickelelements (W) in Relation zum Gehäuse (1) des Fadenliefergeräts, um das Wickelelement (W) nach einer Antriebsperiode in wenigstens einer einer Neben- oder Hilfsfunktion des Fadenliefergeräts (F), wie einer Einfädelfunktion, zugeordnete Drehposition (XI, X2) einzustellen.
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