导丝盘和导丝盘控制方法与流程

本发明涉及用于引导纱线的导丝盘、导丝盘控制方法和导丝盘运行方法。

背景技术：

在纱线制造和处理过程中众所周知的是，为了引导、输送或定向，纱线以一个或多个部分缠圈在导丝盘的转动的导丝盘壳的周面上被引导。这种导丝盘保证了在纺织机或生产过程中的纱线输送。例如在用于定向和变形的变形工艺中，未经处理的纱线作为喂给筒子被提供且在变形机中被引导经过前后相继布置在工位内的多个导丝盘。在工位上，各纱线被定向和变形并随后被卷绕成筒子。

这种导丝盘和导丝盘控制方法例如由WO2007/134732公开了。

为了引导纱线，已知的导丝盘具有导丝盘壳体，其可以被驱动且被连接至电动驱动装置。在此，纱线在被驱动的导丝盘壳的周面上被引导。于是有以下危险，例如在设于下游的卷绕装置内的换卷过程中，将会出现松垂或误送或在工位内甚至出现纱线断裂。但这种在纱线引导中的纱线拉伸应力变化可能导致在导丝盘的被驱动的导丝盘壳上的不希望有的纱线缠圈。为了实现最短的可能中断时间，在已知的导丝盘中通过缠圈传感器监视导丝盘壳的纱线引导以允许快速关停电动驱动装置。在导丝盘壳周面上的纱线缠圈已被去除后，缠圈传感器被调节至其初始位置，结果，中断的电动驱动装置供电被再现，从而可以实现驱动装置的重启。在这里，缠圈传感器可以被直接用作用于重启电动驱动装置的开关。

但原则上现有技术也披露了这样的导丝盘，其中，电动驱动装置的启动通过单独的开关来执行。不管开关切换是否考虑到缠圈监控的附加功能，都需要在开关和电动驱动装置之间的复杂布线。执行开关操作的操作者在运行中断中又将纱线放置在导丝盘周面上。

技术实现要素：

于是，本发明的目的是如此改进前述类型的导丝盘和前述类型的导丝盘控制方法，即，导丝盘的电动驱动装置的在运行中断后的启动无需附加帮助就可实现。

本发明的另一目的在于改进在纺织机内运行导丝盘的方法，其尤其适应于工艺流程及其要求。

本发明依据以下发现，纺织机的被用于引导纱线的导丝盘具有质量相对小的导丝盘壳，其具有相对小的质量惯性矩。就此而言，这种导丝盘的导丝盘壳的手动产生的转动运动可以无需任何帮助由操作者完成。因为通常在运行中断后操作者再次通过吸枪手动接上纱线且使纱线自导丝盘壳的正面伸出，因此手动转动运动可以通过操作者的手被赋予导丝盘壳。导丝盘壳的手动产生的转动运动被传递到电动驱动装置中且可被检测和用于适当的重启。就此而言，不需要附加的开关机构来执行驱动装置的启动。

为了直接在电动驱动装置中因导丝盘壳转动而产生可测信号，根据本发明的导丝盘最好如此设计，即，电动驱动装置由具有集成控制电子装置的无刷同步电动机形成，其中该导丝盘壳被牢固连接至同步电动机的电动机轴。于是，因为导丝盘壳转动，因此使同步电动机内的电动机轴运动。因此，可以通过在同步电动机内的定子和转子之间的磁耦合来直接产生电学可用信号。

感生电压或感生的电动机电流可以被用作可测信号。就此而言，以下的本发明改进方案是有利的，其中该控制电子装置具有用于测量感生电压的电压计和用于产生启动信号的评估单元。或者，控制电子装置被设计成具有用于测量电动机电流的电流计，其中该评估单元由测量的电流值产生合适的启动信号。

但在导丝盘工作过程中，尤其当移除导丝盘壳周面上的不希望有的纱线缠圈时，出现了出乎意料的导丝盘壳转动。为了不在出现这样的不希望有的导丝盘壳转动情况下获得电动驱动装置的过早重启，最好实现以下的本发明导丝盘改进方案，其中该评估单元具有微分运算器用于确定同步电动机的电动机轴的角加速度。因此，电流变化或电压变化的增大率与电动机轴角加速度成比例。只要电动机轴的角加速度足够大，就应该执行重启。

因此，该评估单元具有用于比较角加速度的实际值和存储阈值的比较器。因此，在电动驱动装置内的由导丝盘壳的不希望的转动造成的信号的产生可被消除。

为了避免电动驱动装置在导丝盘运行中过载，规定以下的本发明改进方案，其中，导丝盘壳近距离配属有摩擦机构，它具有与导丝盘可对置的摩擦面，并且该电动驱动装置具有运转力矩监控功能。如果在导丝盘壳周面上形成纱线缠圈，则有可能出现电动驱动装置的运转力矩突增，从而可以快速关停以避免过载。

为了增大纱线拉力，纱线最好以多圈缠绕在导丝盘壳周面上被引导。为此，规定以下的本发明导丝盘的改进方案，其中该导丝盘壳与可转动安装的辊合作以便缠绕多圈地引导纱线。

在纺织机中还常见的是，许多工位并排布置且进而多个导丝盘在工艺过程开始和结束时被并行联合分组控制。就此而言，有利地给驱动装置配属手动开关以启动和关停该导丝盘壳。

根据本发明的导丝盘原则上也适用于同时在导丝盘壳周面上引导多根纱线。在此重要的是与电动驱动装置相连的导丝盘壳可以被手动置于转动中。

根据本发明的导丝盘控制方法的特点是无需避开启动驱动装置的开关控制。相反，导丝盘壳的驱动装置可以直接通过导丝盘壳的手动产生的转动运动被重启。

为了能实现启动操作以便它可无需附加帮助地被自动化，该导丝盘壳通过具有集成控制电子装置的无刷同步电动机的电动机轴来驱动。这样的BLDC电动机尤其适合能直接在驱动装置上实现控制算法。

因此，同步电动机的电流或电压可以在电动机轴转动运动过程中被测量，且启动信号可以直接在控制电子装置内由测量值来产生。

尤其为了能排除不希望有的例如可能在操作者解松纱线缠圈时所产生的导丝盘壳转动，为了重启，最好测量该同步电动机的在电动机轴转动运动过程中的电流随时间增大和/或电压随时间增大，以便随后在控制电子装置内由测量值产生启动信号。

事实表明，由手动产生的转动运动所感生的电流或电压的增大率与电动机轴角速度成比例。就此而言，通过采用电流变化或电压变化的增大率，可以确定电动机轴的角加速度，其根据角加速度的实际值和阈值之间的比较可导致启动信号。

导丝盘的控制可以通过连续监视电动驱动装置的运转力矩被进一步改善，尤其就关闭驱动装置而言。因此，当超出预定的极限运转力矩时，可以无需其他辅助手段地关闭驱动装置。

根据本发明的用于在纺织机中运行导丝盘的方法的特点是，所有在纱线中断后要在导丝盘上进行的动作直接涉及到导丝盘壳。例如需要使纱线落在导丝盘壳周面上和重启导丝盘壳。因此，所有重要的动作可以由操作者直接在导丝盘壳上进行。为了重启驱动装置，操作者用手完成导丝盘壳的转动运动。为此，可以通过在导丝盘壳旋转方向上的快速手运动使导丝盘壳转动起来。在转动过程中，导丝盘壳执行连续的多圈转动。在此，操作者最好将手用一定的力平放在导丝盘壳周面上，以便随即利用手在转动方向上的快速横向运动加速导丝盘壳。

该转动运动优选可以在电动机转动方向和与电动机转动方向相反的方向上产生，导丝盘壳通过具有集成控制电子装置的无刷同步电动机来驱动。对于信号产生，进行信号感生的电动机轴转动方向并不重要。

为了尤其在多个导丝盘情况下能完成工作过程开始和工作过程结束而不管各自工作状态如何，该驱动装置通过待手动启动的开关被启动和关停。这种开关能以用于控制多个导丝盘的分组开关形式实现，或者以用于控制单独导丝盘的单独开关形式实现。

附图说明

以下将利用本发明装置的一些实施例参照附图来详细描述本发明，其中：

图1示意性示出根据本发明的导丝盘的实施例的横剖视图，

图2.1、图2.2和图2.3示意性示出图1的实施例的在纺织机内的不同工作状况下的侧视图，

图3示意性示出涉及电动驱动装置的启动信号产生的流程图，

图4示意性示出在手动产生的转动运动过程中来自电动驱动装置的测量信号的时间曲线，

图5示意性示出根据本发明的导丝盘的另一个实施例的侧视图。

具体实施方式

根据本发明的导丝盘的实施例如图1的横剖视图所示。该导丝盘具有罐状导丝盘壳1，其以不可转动方式被固定至电动驱动装置2的电动机轴3的突出自由端。本实施例中的电动驱动装置2以无刷同步电动机4形式构成，其也称为BLDC电动机。因此，电动驱动装置2包括同步电动机4和集成的控制电子装置5。

电动驱动装置2和导丝盘壳1以一个结构单元形式构成实现，电动驱动装置2具有由多个部分组成的外壳。因此，同步电动机2的电动机轴3通过多个滚动轴承9以可转动方式安装在轴承壳体8内。电动机轴3具有与导丝盘壳1对置的一个端部，转子10布置在所述端部上。转子10由未在此具体描述的永磁体形成。转子10被定子11包围，定子上装有多个绕组。定子11被电机支座12保持。电机支座12在轴承壳体8和直接安置在同步电动机4上的电气壳体13之间延伸。电气壳体13中装有控制电子装置5。电气壳体13和轴承壳体8通过多个固定连条31相互连接。

在此实施例中的控制电子装置5由电路板14和电力模块15、逆变器17和评估单元19象征性表示。尤其是控制电子装置5具有测量机构16，其通常被耦联至评估单元9。还设有通常被集成在评估单元19中的存储机构18。于是，存储机构18和评估单元19能以微处理器形式形成。

控制电子装置5通过供电线21被连接至在此未示出的电压源21。与控制电子装置5的另一处连接由数据线20表示，数据线允许与上级机器控制单元22的数据交换。另外，在此实施例中，控制电子装置5直接连接至开关23，以便能在工作过程开始或工作过程结束时执行电动驱动装置2的启动。

以下将参照其它图2.1、图2.2和图2.3来解释如图1所示的导丝盘的功能。图2.1、图2.2和图2.3分别示出图1的实施例在用在纺织机中时的视图。图2.1示出与导丝器合作的导丝盘，图2.2示出处于形成纱线缠圈时的运行中的导丝盘，图2.3示出当重启电动驱动装置2时的导丝盘。

在纺织机内，根据图1的导丝盘由支座27保持。在这里，导丝盘壳1被保持就位在支座27的正面上，并且电动驱动装置2被保持就位在支座27的背面上。在支座27的正面，可转动安装的辊28有一定距离地被分配给导丝盘壳1。另外，摩擦机构24被固定在支座27的正面，该摩擦机构以摩擦表面26保持与导丝盘壳1间隔一段较近距离。在此实施例中，摩擦机构24由销25形成，该销被固定至支座27、相对于导丝盘壳1同轴取向且基本延伸于导丝盘壳1的整个长度范围。

图2.1示出下述情况，此时纱线29以多圈缠绕方式在导丝盘壳1周面和辊28周面上被引导经过。在此运行情况下的导丝盘壳1通过同步电动机4以基本恒定的转速被驱动。同步电动机4通过控制电子装置5来控制，控制电子装置5的转速设定点通过数据输入机构被输入。

对于因为在导丝盘之前或之后的纱线断裂或者在导丝盘之前或之后的松垂在导丝盘壳1周面上形成纱线缠圈的情况，纱线对导丝盘壳1的每次变化的拉扯动作导致同步电动机4的运转力矩的变化。图2.2示出了这种情况，在这里，在导丝盘壳1周面上的纱线缠圈30通过卷绕输入的纱线29而开始。但纱线缠圈30或者也可能因为已离开的纱线而出现，结果，回移的纱线被引导至纱线缠圈30。

不管导丝盘壳1周面上的纱线缠圈30以何种方式出现，运转力矩实际值的每次变化在控制电子装置5内被测量到且与同步电动机4的运转力矩的存储极限值相比较。一旦纱线缠圈30接触到摩擦机构24，则通过摩擦表面26产生附加运转力矩且导致同步电动机4的运转力矩的很快速增大。一旦确定有不允许的运转力矩增大，马上在控制电子装置5的评估单元19中产生用于关掉同步电动机4的开关信号。电动机轴3连同导丝盘壳1被停止，因而操作者可以移除在导丝盘壳1周面上的纱线缠圈30。

图2.3示出运行中断快要结束前的情况。在此情况下，操作者将纱线29引入人工喷射器32中以便在导丝盘壳1周面上落纱。在此，导丝盘壳1之前通过操作者手动运动被置于转动。为此，用手接触导丝盘壳1周面，从而使得操作者通过在转动方向上快速产生的手动运动实现导丝盘壳1的加速初始转动。导丝盘壳1随电动机轴3转动，从而通过同步电动机4内的转子10感生出信号。

为了进一步解释电动驱动装置2的启动操作，参照图3。涉及同步电动机4的启动信号产生的流程图如图3示意所示。

因为电动机轴3转动，因此在同步电动机4中发生电动机电流和电压的感生。如从图1中知道地，控制电子装置5具有测量机构16，其能以电流计或者电压计的形式实现。就此而言，因导丝盘壳和电动机轴3的手动产生的转动运动而感生的感生电压U或感生电动机电流I通过测量机构16被测量。感生电压或感生电动机电流的测量值被供给控制电子装置5的评估单元19。

所述信号的幅值和进而感生电压和/或感生电动机电流的绝对值无法被清楚无疑地评估以将源自电动机轴转动运动的感生信号清楚明白地与手动产生过程相关联。例如当消除在导丝盘壳1周面上的纱线缠圈时，可同样产生电动机轴转动运动，感生电流或电压。为了区分转动运动，测得的信号求被微分。为此，评估单元具有微分运算器33，其测量感生电压和/或感生电动机电流的增大率。该增大率在图3中由比例d/dt标示。该增大率与电动机轴3的角速度成比例。于是，对测得信号求微分导致角加速度a的标准。

启动同步电动机4工作所需的角加速度作为阈值as被存储起来。例如这样的阈值最好可被存在控制电子装置的存储机构18中。为了执行实际状态和阈值之间的比较，评估单元具有比较器34，其对所确定的角加速度与角加速度阈值进行比较。对于超出角加速度阈值的情况，通过评估单元19产生用于启动同步电动机4的控制信号。评估单元19为此输出合适的信号给逆变器17。对于未超出角加速度阈值的情况，评估单元19将不会触发任何启动功能。

图3所示的涉及启动信号产生的流程图是示例性的。但原则上也可以直接由感生信号产生启动信号。因此，图4示意性举例示出感生的电动机电流的时间曲线。在该曲线图中，在横轴上画出时间t，在纵轴上画出电动机电流I。图4中的曲线图示出两条曲线，它们被标示为I1和I2。已在同步电动机4上例如在由操作者手动产生的导丝盘壳转动运动过程中测得电动机电流I1。具有名称I2的极限曲线例如代表在消除纱线缠圈过程中不希望有的导丝盘壳转动运动。感生电动机电流I1、I2的曲线以下述斜率而截然不同，该斜率例如可以从时间差t1-t2中看到。在时间t1，电流值I1和I2被测量，测量值I1大于测量值I2。按照相应方式，在时间t2，电流值I1’和I2’被测量。为了区分，根据时间差发生的测量值变化随后被记录和加以评估。在时间期限t1-t2内发生的测量值变化I1’–I1和I2’–I2代表电流值变化率的大小。于是，通过比较实际值与先前未在此输入的阈值，可以识别在导丝盘壳上产生的每次转动运动并将其用于重启该电动驱动装置。

图5举例示出就像被用在纺织机中的本发明导丝盘的另一个实施例。图5中的实施例示出共四个导丝盘，它们安置在共同的支座27上。支座27在正面保持有多个导丝盘壳1和多个辊28，所述辊以可自由转动且悬伸的方式保持在支座27上。导丝盘壳1均通过电动机轴3被连接至安置在支座27背侧上的电动驱动装置2。在此实施例中，共四个电动驱动装置2相互并排布置。驱动装置2的数量和在支座27上的导丝盘壳的数量是示例性的。原则上可以在导丝盘支座上设置八个、十二个或十六个或更多的导丝盘。

保持在支座27上的导丝盘与根据图1的实施例一样地实现。在图5所示的实施例中，给电动驱动装置2的供电通过供电线21提供，供电线通过分组控制单元35和分组开关36被连接至在此未专门示出的上级供电单元。驱动装置2通过数据线20被连接至分组控制单元35，该数据线最好以BUS系统形式实现。分组控制单元被连接至机器控制单元22。

在分组控制单元35内存储用于相关导丝盘的运行的预定运行参数，每个电动驱动装置2可以被单独寻址和启动。

在此实施例中，每个电动驱动装置2可以配设有独立的开关23，以便例如能实现在产品更换时停止导丝盘壳。在图5中用虚线示出了开关23。对于在其中一个导丝盘壳1上需要纱线缠圈和进而运行中断的情况，根据图1和图2.1、图2.2、图2.3的上述实施例来执行导丝盘的运行和控制。就此而言，参照上述描述。

根据本发明的导丝盘和根据本发明的导丝盘控制方法以及根据本发明的导丝盘运行方法尤其适用于获得在纺织机内的许多工位情况下的快速可靠的操作过程管控。在此，因为使用了具有集成控制电子装置的无刷同步电动机，故可以避免复杂的布线。另外，可以实现在变化的运行条件下的快速反应时间。