专利名称：用于驱动至少两台机器的驱动电机的方法和机器组的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于驱动一组至少两台机器的驱动电机的方法，这些机器的驱动电机按周期性运动变化过程工作并从至少一个馈电系统向这些电机输电，本发明还涉及机器组。
具有周期性运动变化过程的机器例如是织机，它有多个部件，它们按照一个预定的重复的运动变化过程运动。例如筘座就是一个这样的部件，它在某个时间向一个方向运动和向另一方向运动。开口装置也属于这种部件，其在某个时间向上和向下运动。另外，例如片梭织机的片梭及其驱动部件属于这种部件，它使片梭在规定时刻投入一个梭口并又移出来。如果多个这样的具有周期性重复的运动变化过程的部件由一个驱动电机驱动的话，那么这种驱动电机同样也按照重复的周期性运动变化过程来运动。在织机中，运动变化过程的周期由织造周期数来规定，织造花纹由织造循环组成。织造花纹就是以某种式样和方式使经线和纬线按重复图案进行织造。各部件的周期性运动变化过程通常也使得从一个馈电系统至驱动电机的供电发生周期性变化。供电的这种周期性变化过程是必要的，以使驱动电机的速度只在一个相对较小的范围内变化。因而，向一台织机的驱动电机的供电在一个最小值和一个最大值之间变化。因而，由馈电系统供给一组织机的驱动电机的电能也同样发生变化。因此，这样一种馈电系统必须能够供给一组织机的驱动电机所要求电能的最大值之和。这就使馈电系统比较复杂且昂贵，然而，由于要供给的电能量是变化的，因而系统的工作效率差并因而导致使用成本高。
从DE19509209A1中知道了，对具有多个同步驱动的且分别具有单个电动驱动装置的轴的精梳机来说，在第一个驱动电机上设置一个位置实际值传感器，该传感器与一个控制装置相连。该控制装置根据第一驱动装置的位置实际值产生作为其余驱动装置的位置额定值的调节参数。
本发明的任务就是对一组机器的驱动电机的驱动进行改进。
如此完成解决该任务，即，使至少两台机器的周期性运动变化过程相互协调，从而使一种个表至少两台机器运行的参数受到影响。
在本发明的其它技术方案中规定了，以输送给这些驱动电机的电能之和以及/或者将由机器所产生的噪音大小和/或由机器所引起的振动的大小作为有代表性的参数。
在本发明的技术方案中，输给机器驱动电机的能量由相互协调地确定的变化过程来控制。因而，可以控制整个输送能量的变化过程，从而使它只是较小地变化。因而，可以减小馈电系统中的电流损失并使效率得到提高。
在本发明的另一个设计方案中规定了，至少一台机器的驱动电机的运动过程以及最好是一组机器中所有机器的驱动电机的运动过程根据组内至少另外一台机器的驱动电机的周期性运动变化过程地进行控制并最好是根据组内所有其它机器的驱动电机的周期性运动过程来控制。因而，可以影响并大大改善织机车间里所有机器的能耗和/或振动和/或噪音的大小。
在本发明的另一种设计方案中规定了，一组机器中的每台机器的驱动电机都按照相同的周期性运动变化过程来控制，而且该组机器的驱动电机的这种周期性运动过程是相位错开的。例如，如果一个机器车间的多台织机或者所有织机都按相同图案来生产织物，那么一组机器的驱动就以相同的周期性运动过程来进行。借助相位错开的运行，就可以既使电能输入优化，又减小所产生的振动和噪声。
在本发明的技术方案中规定了，对于一组机器来说，它们各有一个按周期性运动变化过程来工作的工作电机，该电机被连接到至少一个馈电系统上，该馈电系统用来控制电能，这组机器设有相互协调组内至少两台机器的运动过程的装置，从而使一个对运行来说有代表性的参数受到影响。尤其有利地规定了，这些机器设置具有一个以恒定转矩使驱动电机运行的控制装置。对于这种机器来说，周期性运动过程是尤为独特的。
一种有利的实施形式规定了，为机器的驱动电机设置多个相互连接起来的馈电系统。此外，在一个实施形式中，为每台机器都设置一个与另一台机器或多台机器的馈电系统相连的馈电系统。
在本发明的另一种技术方案中，所述的至少一个馈电系统包括一个直流系统且它最好有至少一个电能缓冲器。
在本发明的其一个技术方案中规定了，驱动电机是可以开关的磁阻电机，这些电机借助开关装置与至少一个馈电系统连接。这种磁阻电机尤其适合与作为馈电系统的直流系统组合。
在本发明的另一个设计方案中规定了，这些机器就是织机，其主驱动轴直接与附属驱动电机的轴相连。因此，驱动电机的驱动轴的角位对应于织机角位，这对应于织造图案地限定了织机的周期性运动。这样，一个织机组中的单个织机的运动变化过程可以通过简单方式而按比例来控制。
根据本发明，对成组织机来说可获得这样的优点，即能够避免由干扰产生的重叠和起振。在一个织机车间内是由此产生这种重叠的，即这些织机相互间各有一个小的速度差，因而在某个时刻处于某个相位并在另一个时间处于相反相位。然而，根据本发明可避免这种重叠，这是由于每台织机的驱动电机的运动变化过程是根据其它织机的运动变化过程来控制的，因而能够避免使这些机器一起到达某个相位。对于电能输送来说，这意味着，至少一个馈电系统不一定要在任何一个时刻都必须提供最大电流并在另一时刻只提供少量电能。避免重叠的优点还在于，噪声大小和由一个织机组群所产生的振动变动不大，因而，甚至可以降低这种振动和噪声的最大值。
从属权利要求和以下对附图所示实施例的说明给出了本发明的其它特点和优点。其中
图1表示一组织机的驱动电机的控制系统；图2是图1所示的一组机器的驱动电机的周期性运动变化过程示意图；图3是用于为一组机器的驱动电机供电的变型控制系统；图4是另一个用于一组机器的驱动电机的控制系统的实施形式。
控制系统1包括一组机器2、3、4如织机和具有馈电线路6的一个馈电系统5。每个机器2、3、4至少有一个进行周期性运动的部件7，而且它由一个驱动电机8并根据周期性运动变化过程来驱动。为此，输入驱动电机8的电能就通过一个周期性变化过程来控制。给每台机器2、3、4都设置用于使馈电系统5的电能被输入给各驱动电机8的可控装置9。
当把可开关的磁阻电机用作驱动电机8时，这些装置9就分别是一个开关装置，它与可开关的磁阻电机相连接并经过馈电线路6由馈电系统5供电。在这里，馈电系统5包括一个直流供电系统。开关装置9借助一个共同的控制单元11实现控制，该控制单元输出控制参数，以便按周期性变化过程来控制该可开关的磁阻电机。为此，按照预定的运动变化过程来控制可开关磁阻电机的角位，所用方法是借助开关装置9使可开关的磁阻电机的某些绕组在预定时刻与馈电系统5相连。所谓的运动变化过程是指可开关的磁阻电机的位置及位置变化，磁阻电机的运动变化过程例如就适应于机器零件的自然运动。
在这个实施例中，织机2、3、4的主驱动轴直接由各个驱动电机8的驱动轴来驱动或者与该驱动轴成一体。因而，驱动电机的驱动轴的角位就等同于织机主驱动轴的角位。借助这种角位来限定织机的周期性运动变化过程。这种织机已由专利申请人的WO98/31856、WO99/27426中知晓了。这两份专利说明书明确涉及到这些内容。在WO99/27426里描述了一种方法，如此借助这种方法使驱动电机对应于某个运动变化过程来进行驱动，即根据机器角位来周期性地控制供给驱动电机的电能输入。可以在这里采用这种方法，以便对驱动电机8的控制参数周期性地分级。在此不作详细地描这种方法述，因为它已由WO99/27426公开了。
机器2、3和4各有一个用来检测机器2、3、4的主驱动轴的角位的角度测量装置10。每个机器2、3、4的角度测量装置10与机器组的控制单元11相连。因而，可以根据角度测量装置10的信号来控制每个机器2、3、4的开关装置9，这些测量装置的信号指明了机器2、3、4的角位。在一个变型实施形式中，机器2、3、4的角位通过驱动电机8的电气调整来限定。
机器2、3或4的驱动电机8的周期性运动变化过程是根据组内另一台机器的驱动电机8的周期性运动过程来控制的。最好使所有机器2、3、4的驱动电机8都依赖于组内所有机器2、3、4的驱动电机8的运动过程来控制。在这里，从馈电系统5到每台机器2、3和4的驱动电机8的供电也是依赖于从馈电系统5到组内一台或多台其它机器2、3、4的驱动电机8的供电来控制的。由于每台机器的角位规定了供电，所以每台机器2、3、4的驱动电机就能根据另外一台或多台机器的角位来控制。
按照本发明的一个优选实施形式，机器2、3和4中的每台机器的周期性运动变化过程是根据组内另外的机器2、3、4的周期性运动变化过程来规定的，从而限制了输送给组内机器2、3、4的驱动电机8的总电能值的最大值和/或者变化值。在按图2所示的实施例中，假设每台机器2、3、4的运动变化过程的周期为两转或者720°并且机器2、3、4按相同的运动变化过程来驱动。在织机的情况下，如果存在一种根据两根纬线而重复的织造图案并且完全相同的织机织造相同材料，则就是这种情况。
如从WO99/27426中知道的那样，给组内机器2、3、4的每个驱动电机8的供电都依赖于有关机器的角位。为此，通过控制单元11规定控制参数并根据每台机器2、3、4的角位存储起来，以便按照所储存的控制参数地在每个角位上控制每个驱动电机。这些控制参数例如是给驱动电机8输送的电流和/或所供电压的数值和/或时刻。
在这个实施例中，例如在一个基准角位时就开始工作，它就是使在前的织造周期的纬线被固定住的时刻。在该实施例真，为简单起见而假定，供电变化过程与每台机器2、3、4的驱动电机8的角位的关系是相同的。
控制单元11就在运动过程的每个周期内计算输送给组内机器2、3和4的驱动电机8的总电能。例如，使机器3和4的基准位置相对于机器2的基准位置移动一定距离，直到输送至所有机器2、3、4的总电能的最高值变为一个最小值。这样，驱动电机的相位在时间上就相互关联地错开了。通过这种方式，每台机器的周期性运动变化过程适应于组内其它机器的周期性运动变化过程。
在一个变型的调整方法中，使机器3和/或4的运动变化过程的基准位置移动某段距离，直到总输入电能值与平均值之差成为一个最小值。两种调节的结果应相互间只有微小的差别。
在按图2所示的实施例中，从前述设计方案中知道，机器2的运动过程12在0°时开始，机器3的运动过程13在150°时开始，机器4的运动过程14在600°时开始。输送给单给机器2、3、4的电能相应地相位错移。
在不同的角度或者时刻向各机器2、3、4的驱动电机8进行最大电能输入，从而使馈电系统5的总电能输入几乎保持不变。
若要织造一种延及多个周期的图案，则周期性运动过程同样也延及多个织造周期。这样，对于一台织机的驱动电机的每个织纹图案周期来说，根据有关织机的角位来完成输送电能的一个变化过程。若一组织机的织纹图案的织造周期数不同且织机平均转速也不同，那么不同织机的运动变化过程的周期就可被定为织造周期数和织机平均转速的最小公倍数。根据这种运动变化过程，可以确定在每个周期中供给织机的电能的变化过程。在这里，在每个周期中供给各织机的电能变化过程是各不相同的。当例如第一织机以每分钟600纬(10Hz)织造时，一个织造图案包括三纬；如果第二织机以每分钟720纬(12Hz)织造，则一个织造图案包括六纬；如果第三织机以每分种900纬(15Hz)织造，则一个织造图案包括三纬，第一织机的周期就是0.3秒，第二织机的周期为0.5秒，第三织机的周期为0.2秒。最小公倍数三秒可被规定为周期，也就是说，由0.3、0.5和0.2得出的最小公倍数。在这种情况下，组内的每台织机都可以按照每个周期为3秒来建立一个周期性运动变化过程。不同的运动过程可以如上所述地相互错开相位，直到供给织机组的总电能的最高值或与平均值之差达到最小值。
上述方法的出发点是，每台机器的假定运动变化过程及不同机器的相位互相匹配适应。当然，也可以使每台机器的运动变化过程都相互匹配。如果输送给各机器的总电能在某个时候达到最大，则输送给一台机器的电能在这个时刻就略微减小。当然，为了使机器的平均速度保持不变，就必须在另一个时刻加强电能输送，以使机器平均速度保持不变。
从专利WO99/27426中知道了，确定电能输入的经过改变的变化过程，按照这个过程驱动机器能够以相同的平均速度工作。考虑将专利WO99/27426的内容用来解释本申请的这种规定。还从这篇专利文献中知道了，由电能输入的变化过程来确定经过改变的运动变化过程。考虑到电能输入的经过改变的变化过程以及因而经过改变的运动变化过程，上述方法对于多个最高值和对于多台机器可重复进行。通过这种方法，还实现了使某台机器的运动变化过程适应于组内另一台机器的运动变化过程并且使被供给机器组的电能被限制在某个值。在织机的情况下，例如就要设法使织机的运动变化过程在纬线固定时总是几乎保持不变，但在两次打纬之间允许运动过程有改变。这种措施对于避免在织物上形成织疵是很重要的。
在上述实例中，借助控制单元11来确定或计算总输入电能。当然，也可以在各机器运行时来测量总输入电能。与一种这样的测量有关地，可以对组内各机器的运动过程的相位移进行优化。实现该优化的途经可以是，在这些机器都工作运行时，在时间上对一台机器的运动变化过程的相位稍作修改。这样，就可在机器运行时确定对所测总输入电能值的影响，而总输入电能值并无很大变化。通过相应方式，可以根据其它机器的运动过程地最佳地调节有关机器的运动过程。若在某个方向上的变动减小了所测的总输入电能或者使其变化不大，那就可以继续在这方向上变动，直到再继续变动提高所测的总输入电能或者使其变化较大。如果在一个方向上的变动增大了所测的总输入电能或者使其变化较大，那么就可以在相反方向上进行改变，直到在这个方向上的再继续变动又提高了所测的总能量或者使其变化较大为止。这种过程可以逐个对所有机器重复进行，直到找到最佳值。
合理的是，在按照所计算的输入电能进行调节后，再对输入电能进行测量。这是因为，根据WO99/27426可很准确地确定输入电能，因而与测量输入电能的方法相比，优选这种计算输入电能的方法。
按照发明，除了考虑到馈电系统的电能输入外，也根据其它有代表性的参数来调节不同机器的运动变化过程。有代表性的参数的选择可以取决于这些参数的加权。按照相应方法，如上所述地，例如可以根据由这些机器所产生的测量噪声的一个值来调适运动变化过程。这种噪声例如用安装在两台机器之间的测量装置来测量。通过相应方式，也可以测量由这些机器产生的振动的大小。如此进行振动测量，即例如可以在底板上安装一个振动测量装置，一组中的各台机器就放在底板上并且就地处理测量装置信号。
图3表示一种变型实施形式，其中控制系统1具有两个相互连接并为机器组2、3、4供电的馈电系统5和15。馈电系统5和15例如包括一个直流供电系统。在这个实施例中，控制系统1也包括一个电能缓冲器16，它与供电线路6相连，该线路使两个馈电系统5和15与机器2、3、4连接。电能缓冲器16例如是一个电容，可从此电容里取出电能或向此电容里存储电能，以便在借助馈电系统5和15输入电能时，使其变化小于输送给机器2、3、4的总能量变化。在图3所示的实施例中，中央控制单元11和图1所示开关装置9的功能可由三个局部的控制单元17来承担。此外，每个控制单元17与一个对应的角度测量装置10和一个驱动电机8相连。
在图4所示的实施例中，控制系统1包括用于每台机器2、3、4馈电系统1。成组机器2、3和4的馈电系统18通过连接线路19相互连接。若馈电系统18由一个直流供电系统构成，则最好还设有一个用于每台机器2、3、4的电能缓冲器20。连接线路19还与电能缓冲器20相互连接。因而，可以将存在于各缓冲器20里的能量输送给一台机器2、3、4的每个驱动电机8。
当然，本发明并不局限于一组三台机器。一组包括至少两台机器。若只有两台机器，那就可以在一个时刻向第一台机器的驱动电机输送最大能量，而在此时，另一台机器的驱动电机正好需要最少电能。因而，可以使由至少一个馈电系统输送给两台驱动电机的电能之和变化很小。若有多台机器属于一个组，其中如本发明所述地控制其驱动电机，则本发明的优势明显。
在所示的这些实例中，每台机器只有一个驱动电机。但也每台机器很可能装备有多个驱动电机，它们例如分别以按周期性运动过程来驱动该机器的某个零部件。不同零部件的周期性运动变化过程可以基本上同步地由一个相应的驱动电机来驱动，从而馈电系统向机器的各驱动电机输入能量可被认为是向唯一的假想驱动电机输入电能，该假想电机接收该机器的各驱动电机的全部输入能量。
本发明并不限于所说的参数。也可以使用对一组织机来说有代表性的其它参数。例如，可以把由织机组所产生的热作为有代表性的参数。也完全可以借助对唯一的有代表性参数的限制来实现对一个或多个其它参数的限制。例如，通过限制输入电能的最大值，还限制了所产生的热并且通常还限制了出现的振动和噪声。不言而喻的是，有代表性的参数也可以由输入能量的组合和/或噪声和/或振动组成。作为参数，也可以选择馈电系统的电气效率。也可以选择馈电系统的形状系数或者“功率因素”作为参数，即平均提供的功率与平均供给电压和平均供给电流乘积之比。
当然，上述实施形式的组合方式都在本发明的范围内。本发明也不仅仅局限于织机。确切地说，可以有由一个或多个电机驱动的且进行周期性运动的其它机器，如由一个电机驱动的压缩机。
机器组可以由所有安装在一个车间内的机器组成，但也可以只由安装在一个车间内的部分机器组成。控制单元11也可以被装在车间以外远离机器的地方。控制单元也可以通过网络如因特网与机器的控制单元相连。
当然，本发明所述的控制系统和方法特别好地适合用于织机。不仅织机组的电气效率得到改善，而且减小了一个织机车间里的织机组所共同产生的振动和噪声。这些对于织布厂来说是重要的优点。
当然，本发明不局限于所述的控制系统和所述的方法。对这些实施例作出的改动也完全在本发明的范围之内。
权利要求
1.一种用于驱动一组至少两台机器(2，3，4)的驱动电机(8)的方法，这种机器的驱动电机按周期性运动变化过程工作并通过至少一个馈电系统(5，15，18)向它们提供电能，其特征在于，如此相互协调所述的至少两台机器(2，3，4)的周期性运动过程，即对一个对所述的至少两台机器的运行来说有代表性的参数施加影响。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的有代表性的参数被限制于一个最大值和/或有代表性的参数的变化被限制于一个预定值。
3.按权利要求1或者2所述的方法，其特征在于，供给驱动电机(8)的电能总和和/或者由这些机器(2，3，4)产生的噪声的大小和/或者由这些机器引起的振动作为所述的有代表性的参数。
4.按权利要求1-3之一所述的方法，其特征在于，至少一台机器(2，3，4)的驱动电机的运动过程和最好是一组机器中所有机器的驱动电机的运动变化过程是根据组内的至少另一台机器的驱动电机的周期性运动变化过程来控制的并且最好根据组内所有其它机器的驱动电机的运动变化过程来控制。
5.按权利要求1-4之一所述的方法，向机器(2，3，4)的驱动电机(8)输送电能是按照相互协调的变化过程来控制的。
6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，向机器(2，3，4)的驱动电机(8)输送电能是按照一种根据机器(2，3，4)角位的周期性变化过程来控制的。
7.按权利要求5或6所述的方法，其特征在于，向驱动电机(8)输送电能的周期性变化过程的控制是借助从一个控制系统的一个存储器里调出控制参数来进行的。
8.按权利要求5-7之一所述的方法，其特征在于，向至少一个驱动电机(8)输送电能的周期性变化过程的控制根据至少另一台机器的角位而变化。
9.按权利要求1-8之一所述的方法，其特征在于，一组机器的每台机器(2，3，4)的驱动电机(8)按照相同的周期性运动变化过程来控制，这组机器的驱动电机的周期性运动变化过程是相位错开的。
10.一个机器组(2，3，4)，所述机器分别设有一个按周相性运动过程工作的驱动电机(8)，所述电机与至少一个用于输送给电能的馈电系统(5，15，18)相连，其特征在于，设有装置(9，11，17)，它们对组内的至少两台机器(2，3，4)的驱动电机(8)的运动变化过程进行协调，以便影响一个对运行来说有代表性的参数。
11.按权利要求10所述的机器组，其特征在于，所述机器设有一个以恒定转矩驱动驱动电机(8)工作的控制装置(11，17)。
12.按权利要求10或11所述的机器组，其特征在于，为机器(2，3，4)的驱动电机(8)设置了多个馈电系统(5，15；18)，它们相互连接。
13.按权利要求12所述的机器组，其特征在于，每台机器(2，3，4)都配设有一个馈电系统(18)，它与其它机器的馈电系统相连。
14.按权利要求10-13之一所述的机器组，其特征在于，所述的至少一个馈电系统(5，15；18)是一个直流供电系统并且它最好包括至少一个电能缓冲器(16，20)。
15.按权利要求10-14之一所述的机器组，其特征在于，驱动电机(8)是可开关的磁阻电机，它们借助开关装置(9，17)与至少一个馈电系统(5，15，18)相连。
16.按权利要求10至15中任意一项所述的机器组，其特征在于，这些机器(2，3，4)是织机，它们的主驱动轴直接与所属驱动电机(8)的轴连接。
全文摘要
为驱动至少两台机器(2，3，4)的驱动电机(8)而规定了，其中这种机器的驱动电机是按周期性运动变化过程来工作的，如此协调这些周期性运动变化过程，即对一个对机器的运行来说有代表性的参数施加影响。
文档编号H02P5/00GK1409891SQ00816931
公开日2003年4月9日 申请日期2000年12月9日 优先权日1999年12月10日
发明者W·比尔克 申请人:皮克诺尔公司