专利名称：喂纱装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按照权利要求1前序部分所述的喂纱装置以及一种按照权利要求15所述的用于控制喂纱装置的电动同步电机的用途。
背景技术：
从EP0 580 267 A1中所知的喂纱装置包括一个预控制装置，为了在关闭电机以后通过速度控制装置慢慢驱动电机直至络纱元件到达相对于机架的预定旋转位置，所述预控制装置采用设置在喂纱装置上的位置传感器发出的信号。所需的控制力相当大。
从EP0 327 973 A中所知的喂纱装置设有一个固定在机架上的探测器，当速度控制装置必须关闭电机时，为了调节慢速旋转的络纱元件进入相对于机架的预定位置，该探测器可通过随络纱元件旋转的发送器来启动。所述的络纱元件的预定位置例如可适宜便于纱线穿过喂纱装置。
US4,814,677A一般性地公开了一种通过正弦定子部件启动运转的永磁电机的区域定位控制系统。有关转子的瞬间旋转位置的信息来源于被测的定子电压和定子电流，这不需要额外的位置传感器就能完成。被探测的转子的相关旋转位置用于永磁电机的速度控制和扭矩控制。
从EP10 52 766 A2所知的所谓无刷直流电机(BLDC)被用作喂纱装置的络纱元件的驱动源，该电机没有设计传感器，设有用于控制电机扭矩和/或速度的控制系统，该控制系统不用位置传感器计算在分别间隔60°、六个成角度位置的定子部件的交换切换点，在这种情形下，通过转子磁铁的转动在定子绕组中感应产生的反电动势过零点被测定。在围绕着一个完整的旋转路径分布的六个切换点之间，转子位置保持未知，反电动势按梯形波形式作用。由于只探测到转子的预定旋转位置，该电机驱动控制原理不能实现十分精确的络纱元件位置控制和位置观察。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种如一开始所公开的喂纱装置，该装置以结构简单且可控制的方式实现精确的络纱元件位置控制和/或位置观察，以选择性地、精确重复地调节络纱元件的预定旋转位置，喂纱装置的辅助功能需要该旋转位置。
所述的目的通过权利要求1的特征来实现。
此外，所述的目的可尤其简便地通过使用控制喂纱装置的电动同步电机尤其是永磁电机来实现，该永磁电机采用永久(连续)的定子矢量控制和正弦定子激励进行运转，以执行相对于喂纱装置机架的络纱元件的位置控制和/或位置观察，并且为此目的采用关于转子的各个旋转位置的信息，该位置信息无论如何都被需要用于永久(连续)的定子矢量控制。
配备微处理器的速度装置永久地(连续地)探测转子矢量的相关旋转位置，该位置对应于转子的瞬间旋转位置，实现上述探测以永久地(连续地)旋转通过定子部件的正弦激励所生成的定子矢量，从而实质上无级地得到所要求的速度和/或所要求的扭矩。通过运用转子、轴和络纱元件之间的固定结构关系，关于转子或转子矢量的瞬间旋转位置的信息分别被用于调节络纱元件进入至少一个在机架上的预定相关位置。例如通过自动引纱装置引纱需要所述相关位置，不需要进一步检测络纱元件的旋转位置，或者需要所述相关位置调节络纱元件进入一个可毫无问题地进行手动引纱工序的位置。另外地或两者择一地，在转子的永久矢量控制过程中跟随旋转的信息可用于测量纱长度上的卷绕。所述的微处理器的容量毫无问题地足够用于该附加功能，不需要复杂的额外控制电路，并且也不需要昂贵的传感器部件。
便利地，所述电机是永磁电机，该永磁电机可以合理成本获得、有效而且仅占据最小的安装空间。但是，在本发明的范围之内，基本上其他类型的同步电机也可使用，例如像所谓的磁阻电机、甚至所谓的开关磁阻电机(SR)。原则上，根据本发明，即使所谓的BLDC(无刷直流电机)也可与速度控制装置协作。
为了能够永久地(连续地)并且精确地跟随转子的运动，如下措施是有利的转子中的永磁铁被设计(例如形成)、被磁化和/或被设置(放置)以使在定子绕组中由转子感应产生的反电动势随正弦波形变化。借助于所述的正弦波形，可精确计算转子的各个旋转位置，该位置有利于所述的永久(连续)矢量控制，并且也非常适合作为相对于机架的络纱元件的位置控制和/或位置观察的副产品。
计算电路便利地装在所述的速度控制装置中，优选在微处理器中，所述计算电路借助于感应产生的反向电动势计算相关的转子旋转位置，所述的电动势可根据其波形和大小进行精确测定。
此外，如果便利的话，可设置至少一个旋转位置传感器并将其连接至速度控制装置，所述传感器的信号可被用来通过电机控制建立保持扭矩，并且将络纱元件保持在相对于机架的预定旋转位置而不管外部作用的旋转力，并且在电机的重新启动过程中，分别重新得到所述的络纱元件或转子的旋转位置。
为方便起见，可将所述络纱元件的360°旋转内的络纱元件的几个相关的旋转位置进行编程，并且可进行选择性地调节用于相应地控制电机的停止。这意味着所述的络纱元件依赖于喂纱装置上所计划的辅助功能，也能在最合适的位置停止。所述的相关旋转位置可完全任意选择。
把所述的定子部件放置在所述机架的预定旋转位置是很方便的。通过该措施，每个被要求的络纱元件的相关位置例如被编程的，可以已在喂纱装置的装配过程中相对于机架设置，而不需要进行进一步的编程。
在所述的矢量控制过程中，通过转子的预定永久相关旋转位置，即使是络纱元件的旋转行程至少从驱动期间的开始至结束也可不需要附加设备部件就可进行测定，例如用来精确测量纱长度上的卷绕。
或者是，通过评估有关用于附加功能的转子瞬间旋转角的信息，所述的纱长度可以采用相同的方式，甚至分别在所选的时间点或者所选的转子的不同相对旋转位置之间进行测量。
相对于所述机架的络纱元件的预定相对旋转位置可以是一个完整的引纱位置，在该位置，络纱元件的出口与设置在喂纱装置机架上的引纱通道对准。板上的气动引纱装置那时无需操作者进一步的干预就可引入新纱。
或者是，相对于所述机架的络纱元件的预定旋转位置以及通过矢量控制的调整可以是一个半引入位置，在该位置，络纱元件的出口位于防护机架部件的外面，以至于没有障碍物会阻碍纱线的手动抓持，例如，用纱线在已经提供在储存面上的纱料上打结，或者以至于使络纱元件不需要被手动旋转就进入到有利于所述辅助功能的位置。
为了例如获得精确的纱线消耗信息，在矢量控制的过程中，可将有关转子旋转位置的信息提供给纱长度的电子测量装置。
如果在喂纱装置中附加地设置络纱元件的位置传感器，例如，为了分别用信号通知至少一个位置或者确认一个位置，那么，所述的位置传感器可用于通过电机并与速度控制装置共同作用产生一个矫正保持扭矩。即使外力趋向于进一步转动络纱元件，所述的保持扭矩也能将络纱元件保持在被调节的转子位置。为了使络纱元件保持固定，电机控制倾向于自动地适应所作用的外力的大小。
为方便起见，所述的位置传感器包括沿络纱元件周围分布的永磁铁以及至少一个固定在机架上的探测元件，该探测元件对每个永磁铁的通过做出反应。优选地，可设置数字化操作的霍尔元件，每当永磁铁通过时，都会生成一个数字信号。但是，为了精确监控络纱元件的均匀旋转范围，尤其便利的也是分别对一对相邻永磁铁作出反应的一个类似操作的霍尔传感器。
本发明的实施方案将借助附图进行解释，在附图中
图1为包括作为络纱元件驱动源的永磁型同步电动机的喂纱装置的纵断面，以及图2为所述喂纱装置的横截面。
如图1和图2所示的喂纱装置F例如是一个织机(未显示)的纬纱喂入装置。但是，本发明也可应用到编织机(未显示)的喂纱装置，此时所述的喂纱装置例如具有一个限定络纱元件的旋转储纱鼓。
图1和图2中的喂纱装置F包括一个带支架2的机架1，机架1包含附加部件。空心轴3可旋转地被支撑在机架1上的轴承4上。所述的轴3在其自由端固定地支撑一个储纱鼓D，储纱鼓D位于机架支架2的下方。为了防止储纱鼓D随所述的轴3一起旋转，在所述的机架中设置永磁铁12，永磁铁12靠磁力作用与设置在储纱鼓D中未显示的永磁铁共同作用。
在轴3上设有转子R。所述的转子与固定地放置在机架上的定子部件S共同作用。定子S通过定位器13(图2)固定在预定的旋转位置。
在机架支架2中例如包括含一个微处理器MP的电动机控制装置CU。所述的电机控制装置CU连接至纱传感器部件8用于信号传输，并且例如根据储纱鼓D上的纱络筒形成的纱储量的大小来控制电动机M的速度、扭矩和休息时间。此外，在机架支架2中设有引纱通道9用来与一个未显示的板上的气动引纱装置共同作用，以使新纱完全引过喂纱装置。此外，在机架支架2上设有退纱口7。
具有一个出口6的络纱元件W被固定在轴3上。所述出口的相关旋转位置就转子R来说在结构上是固定的。络纱元件W可以是呈漏斗形的碟10，其中包括一个未显示的终止在出口6的络纱管。在络纱元件W上可设置永磁铁11，该永磁铁11沿其圆周分布并且与固定设置在机架支架2上的探测元件H例如与一个数字化或类似的霍尔传感器共同作用。
电动机M是一个电动同步电机，优选为永磁电机(所谓的PM-电机)，图2举例说明永磁铁PM在转子R上的几何分布以及定子部件S的示意图(在此未提供定子络筒)。
借助于速度控制装置CU和微处理器MP执行电机M的永久矢量控制，即不需要传感器就连续测定所述转子矢量的旋转位置，以及通过相应的电流激励连续地旋转所述的定子矢量，从而获得所要求的速度和优化的扭矩进展。所述的定子绕组的激励按正弦波形进行。对转子R中的永磁铁PM的设计(形成)、磁化和/或设置(放置)而且为功能所驱使，使得在所述的定子绕组中由转子R相对于定子部件S旋转产生的反向电动势将以正弦波形感应产生。借助于感应产生的电动势的正弦波形可连续地测定转子矢量的旋转位置。所述的定子矢量按照由定子部件激励的测定进行旋转。有关转子矢量或转子分别相对于定子绕组或定子部件S的瞬间旋转位置和机架的信息分别进一步用于络纱元件W的位置控制和/或位置观察。
参阅图2，络纱元件W的一个预定旋转位置X1是相对于机架1的所谓全引入位置，在这个全引入位置中，络纱元件W的出口6精确地对准在结构上与机架支架2成一体的引纱通道9。在这个预定旋转位置X1，当纱被吹过轴3并由出口6出去时，被导引沿着引纱通道9并且最终无需手工介入被带入出口7。但是，该功能的先决条件是，当电机停止时络纱元件精确地停止在所述的预定旋转位置X1。为了调节所述的旋转位置X1，现在，有关转子R相对于定子部件S或机架的永久(连续)的当前信息分别被用来通过速度控制装置CU使络丝元件精确地停止在预定的旋转位置X1，例如在由未显示的探测器所探测到的断纱情形下。
此外，在图2中显示了又一个用于络纱元件W的出口6的预定旋转位置X2。该旋转位置X2被预先设定，因而出口6例如在相对于机架支架2偏移90°停止，即所述出口未被任何阻碍直接进入的机架部件所覆盖。
如果当纱料还在储纱鼓D的储存面时，未显示的纱探测器探测到断纱的情况，络纱元件将受到电机M的矢量控制而停止在旋转位置X2，以至于在那时被启动的气动引纱装置将把被吹过来的纱(blown-through yarn)提供在机架上容易进入的位置，以供操作者抓持。根据纱探测器所产生的信号的对应关系，速度控制装置CU将会被预先通知为了某个特定的操作条件络纱元件W必须被调节在例如两个预定旋转位置X1、X2中的哪一个位置。
旋转位置传感器11、H不需要被用于该任务。但是，当络纱元件W分别在各自的位置X1或X2停止时，所述的传感器可协助，例如以防止络纱元件W发生不期望的旋转。这意味着速度控制装置CU将在某个或另一旋转方向上建立保持扭矩，以就地保持络纱元件而不管外力(纱的张力或类似力)的影响。此外，当新操作启动且该操作尽可能地快时，旋转位置传感器11、H可用于测定转子R的旋转位置，并同时测定络纱元件W的旋转位置。
此外，为了通过络纱元件W的旋转行程Y测量纱卷绕的长度，纱长度测量装置可与速度控制装置CU相连接。
各预定旋转位置X1、X2可任意选择和调节，因为在电机的运转过程中，所述的控制永久地跟随转子的运动，而且各自的位置信息连续存在。这意味着无论旋转位置X1、X2还是用于其它目的所需的络纱元件W的更多位置都不需要通过定子S与转子R之间的几何关系，或者通过位置传感器11、H的几何放置而被事先固定。反之，任何旋转位置分别可以被自由调节或编程为最有利于喂纱装置的辅助功能，例如，用于引纱工序。预定位置X2例如甚至可以通过相应的程序重调使其后来发生改变，例如，当在织机上安装几个喂纱装置时，这些喂纱装置只能相互紧挨着放置，以至于它们可能会阻碍各自的入口例如图2中向位置X2的入口。在这种情况下，位置X2可放到另一个位置，在该位置，尽管受几个紧挨排布的喂纱装置的限制，对于操作者来说，方便的接近是可能的。
权利要求
1.用于织机或编织机的喂纱装置(F)，包括机架(1)，机架(1)中的轴(3)上设有一被可旋转地支撑的络纱元件(W)；用于络纱筒的储存面；至少用于扫描络纱筒的传感组件(8)；由定子部件(S)和连接至轴(3)用于旋转所述络纱元件(W)的转子(R)组成的电动电机(M)；以及被连接用于与传感器组件(8)进行信号传输的所述电动电机(M)的电子速度控制装置(CU)，并且通过所述电机实现至少用于调节络纱元件(W)进入至少一个相对于机架(1)的预定旋转位置(X1，X2)的位置控制和位置观察，其特征在于所述电动电机(M)被设计成具有一个带至少一个微处理器(MP)的速度控制装置(CU)的同步电机，所述速度控制装置用于通过正弦定子激励对所述电机进行永久(连续)矢量控制；并且，所述络纱元件(W)的至少一个预定旋转位置(X1，X2)的调节通过速度控制装置中用于定子矢量旋转的、被永久地(连续地)测定的有关相对转子旋转位置的信息来进行。
2.按照权利要求1的喂纱装置，其特征在于所述的电动电机(M)为永磁电机，其中包括按预定几何学分布在所述转子(R)中的永磁铁(PM)。
3.按照权利要求1的喂纱装置，其特征在于所述的电动电机(M)根据所述转子(R)中的永磁铁(PM)的结构(例如形式)、磁化和/或配置(放置)进行设计，所述转子具有通过其运动在所述定子部件(S)中感应产生的反电动势的正弦波形。
4.按照权利要求1的喂纱装置，其特征在于所述的电动电机(M)不设传感器，并且，在所述的速度控制装置(CU)中设有一个计算电路，该计算电路借助于被感应电动势的间接测量，用于永久地(连续地)计算相对的转子旋转位置。
5.按照权利要求1的喂纱装置，其特征在于在所述的喂纱装置中设有至少一个旋转位置传感器(H，11)并且与所述的速度控制装置(CU)相连接。
6.按照权利要求1的喂纱装置，其特征在于在所述络纱元件(W)的一个360°旋转内，所述多个相对旋转位置(X1，X2)可被编程用于所述络纱元件(W)并且可通过电动电机(M)的可控停止进行选择性地调节。
7.按照权利要求1的喂纱装置，其特征在于表征在纱长度上的卷绕的所述络纱元件(W)的旋转行程(Y)可通过用于所述的矢量控制而永久(连续)测定的所述转子(R)的相对旋转位置至少从一个驱动周期的开始和结束进行测量。
8.按照权利要求1的喂纱装置，其特征在于所述的电动电机(M)的定子部件(S)设置在相对于所述机架(1)的预定旋转位置。
9.按照权利要求1的喂纱装置，其特征在于所述络纱元件(W)的旋转行程表征纱长度上的卷绕，并且可通过为进行矢量控制而永久地(连续地)测定的所述转子(R)的相对旋转位置分别在被选时间点之间或者被选的转子(R)的不同相对旋转位置之间进行测量。
10.按照权利要求1的喂纱装置，其特征在于所述的转子(R)可停止在一个相对的转子旋转位置，在该位置，通过为进行矢量控制永久地(连续地)测定的、所述转子(R)的相对旋转位置，所述络纱元件(W)的一个出口(6)与固定地位于所述喂纱装置的机架上的引纱通道对准。
11.按照权利要求1的喂纱装置，其特征在于所述的转子(R)可停止在一个转子旋转位置，在该位置，所述络纱元件(W)的一个出口(6)相对于所述机架(1)是半引入位置(X2)，所述络纱元件的出口(6)位于借助于所述转子(R)的相对旋转位置阻碍手动进入所述出口(6)的机架部件(2)的外面，该相对旋转位置是为进行矢量控制而永久地(连续地)测定的。
12.按照权利要求1的喂纱装置，其特征在于利用在所述的预定旋转位置(X1，X2)被调节的络纱元件(W)，由所述的矢量控制能产生一个矫正的保持扭矩，优选地通过同时考虑所述的旋转位置传感器(H，11)的信号，该信号用于被调节络纱元件的目标位置(X1，X2)的确认。
13.按照权利要求1的喂纱装置，其特征在于为了获得在纱长度上的卷绕，可向纱长度电子测量装置提供为进行矢量控制永久地(连续地)测定的所述转子(R)的相对旋转位置。
14.按照权利要求5的喂纱装置，其特征在于所述的旋转位置传感器包括沿所述络纱元件(W)的圆周分布的永磁铁(11)以及至少一个固定在所述机架上的探测元件(H)，优选为一个霍尔传感器，该霍尔传感器分别地或者对每个永磁铁的通过作出数字化响应，或者对各对永磁铁的相对旋转位置作出类似的响应。
15.同步电动电机尤其是永磁电机的用途，采用永久的(连续的)定子矢量控制和正弦定子激励进行操作，用于控制喂纱装置(F)，所述喂纱装置用于相对于喂纱装置的机架(1)的络纱元件(W)的位置控制，以调节所述络纱元件(W)在一个驱动周期后分别进入与喂纱装置(F)的子功能或辅助功能如引纱功能有关的至少一个旋转位置(X1，X2)。
全文摘要
本发明涉及一种用于织机或编织机的喂纱装置(F)，其络纱元件(W)通过一个受电子速度控制装置(CU)控制的电动电机(M)驱动。按照本发明，所述的电动电机(M)是同步电机，尤其是具有速度控制装置(CU)的永磁(PM)电机，所述的速度控制装置(CU)被提供用于采用按正弦波形作用的定子实现永久矢量控制。在所述的速度控制装置(CU)中使用连续测定的关于电机(M)转子(R)的相关旋转位置的信息，所述的速度控制装置(CU)用于执行永久矢量控制，以调节所述络纱元件(W)的至少一个预定旋转位置(X1，X2)。
文档编号D04B15/48GK1753823SQ02818652
公开日2006年3月29日 申请日期2002年9月24日 优先权日2001年9月24日
发明者米卡埃尔·阿拉塔洛, 拉斯·黑尔格·戈特弗里德·涛兰德 申请人:艾罗帕股份有限公司