JP2020531702A - リング紡績機の動作方法およびリング紡績機 - Google Patents

Abstract

複数のスピンドル（８）を備えるリング紡績機（１）の動作方法を開示する。スピンドル（８）は、スピンドルベンチ（２２）上に配置されており、かつそれぞれ１つの電気駆動部（９）を含んでおり、各電気駆動部（９）は分散型コントロールモジュール（１０）を有しており、分散型コントロールモジュール（１０）は電気駆動部（９）と相互作用し、かつデータバス（１３，１４）を用いた、通信のための手段（１０）によって、上位レベルの中央コントロール装置（１２）と通信することができる。本発明では、データバス（１３，１４）とは無関係の、デジタル通信ネットワーク（１５）が中央コントロール装置（１２）と分散型コントロールモジュール（１０）との間に設けられており、それを介して、電気駆動部（９）のすべての分散型コントロールモジュール（１０）が同時に中央コントロール装置（１２）によってコンタクトされる。本発明は、相応するリング紡績機（１）にも関する。

Description

本発明は、独立請求項の上位概念に記載されたリング紡績機の動作方法およびリング紡績機に関する。

従来技術
ベルト駆動部に代わる単錘駆動部を備えるリング紡績機は、従来のベルト駆動部に比べて様々な理由で実際には今日まだ定着してはいないが、すでに長い間知られている。これに相応して、この分野には多くの刊行物があり、これらの刊行物はとりわけ、駆動コンセプトまたは機械フレーム、すなわちスピンドルベンチへのこの種のスピンドルユニットの取り付けを扱っている。例えば、スイス国特許出願公開第６９８７６８号明細書は、単錘駆動部を備えるこの種の紡績機を開示している。

駆動装置は、回転作用を有する電気駆動モータを含んでいる。この電気駆動モータは、例えばガイドローラの形態で設けられた、駆動モータのシャフトの端側に設けられたマニピュレーターを介して、糸、繊維、不織布または編成品に作用を及ぼす。さらに典型的には、特に、糸、繊維、不織布または編成品の位置を検出するために使用される様々な外部センサならびに付加的なアクチュエータ要素が設けられている。付加的なアクチュエータ要素は例えば、糸、繊維、編成品もしくは不織布に予張力をかけるまたはこれらを位置付けるために使用される。回転作用を有する電気駆動モータは通常、全体的に弾性的に支持されて設けられており、これによって一方では共振の問題から駆動装置を保護し、他方では高速時にも十分な作動安定性と耐久性とを保証する。

電気駆動モータの開ループ制御もしくは閉ループ制御のために、分散型コントロールモジュールが設けられている。機能的に、さらに通常は空間的にも、駆動装置の一部として設けられている分散型コントロールモジュールも、外部センサおよび付加的なアクチュエータ要素と相互作用する。分散型コントロールモジュールは、適切な通信手段を介して上位レベルの中央コントロール装置と接続されている。中央コントロール装置は、特に繊維機械の複数の駆動装置を調整する。基本的に、繊維機械におけるこのような駆動装置の使用は、長年にわたって有効であることが実証されてきたが、分散して構成されたシステムは比較的大きく、高価であり、かつ組み立ておよびメンテナンスの点で手間がかかる。

欧州特許出願公開第２９９９０９６号明細書は、少なくとも１つの駆動装置を備える繊維機械に関し、この駆動装置は、回転作用を有する電気駆動モータを含んでおり、この電気駆動モータは、いずれの場合にも部分的に駆動モータのハウジングによって包囲されている固定子を備えている。この固定子は少なくとも１つのコイルを有している。電気駆動モータはさらに、駆動モータの軸に、固定子に関して回転可能に保持されている回転子と、この軸に対する少なくとも１つの軸受とを備えている。この軸受は、少なくとも駆動モータの個々の機能部品を支持する弾性的な手段と、駆動モータに割り当てられた分散型コントロールモジュールとを含んでいる。この分散型コントロールモジュールは、一方では駆動モータと相互作用し、他方では駆動装置の少なくとも１つのセンサと相互作用し、さらには上位レベルの中央コントロール装置と通信するための手段を有している。ここで、軸を支持するために設けられている少なくとも１つの軸受は、弾性的な手段を介して、柔軟に、固定子に関して、ハウジングに次のように支持されている。すなわち、軸が回転子とともに、固定子に対して可動に保持されており、電気的な同期モータが駆動モータとして設けられており、第１のセンサを介してハウジングに対する軸の位置が検出可能であり、かつ／または第２のセンサを介して軸の回転角度が検出可能であるように支持されている。

しかし、この実施形態の欠点は、特に単錘駆動部において、中央コントロール装置の通信が保証されなければならないということである。これは、既存の通信手段を介しては不可能である。さらに、単錘駆動部の場合には、今までのところ、中央コントロール装置において、スピンドルに関する情報を取得することは不可能である。同時に、メンテナンスキャリッジとの相互作用が設けられていない。

本発明の説明
したがって本発明の課題は、１つの中央コントロール装置によって同時にコンタクト可能な複数の単錘駆動部を備える、特にリング紡績機である繊維機械を実現することである。

本発明の課題はさらに、個々のスピンドルの操作要素と単錘駆動部との間の通信が容易にされた、複数の単錘駆動部を備える、特にリング紡績機である繊維機械を実現することである。

本発明の課題はさらに、スピンドルの状態に関する情報が提供される、複数の単錘駆動部を備える、特にリング紡績機である繊維機械を実現することである。

上述の課題は、データバスとは無関係の、デジタル通信ネットワークが中央コントロール装置と分散型コントロールモジュールとの間に設けられており、それを介して、電気駆動部のすべての分散型コントロールモジュールが同時に中央コントロール装置によってコンタクトされることを特徴とするようにされた、方法に関する独立請求項１の上位概念に記載された方法によって解決される。

上述の課題は、データバスとは無関係の、デジタル通信ネットワークが中央コントロール装置と分散型コントロールモジュールとの間に設けられており、それを介して、電気駆動部のすべての分散型コントロールモジュールが同時に中央コントロール装置によってコンタクトされ得ることを特徴とするようにされた、相応する請求項の上位概念に記載されたリング紡績機によって解決される。

本発明では、付加的なデジタル通信ネットワークが設けられており、これによって、中央コントロールモジュールと分散型コントロールモジュールとが互いに通信する。有利には、この通信ネットワークを介して、時間的にクリチカルであり、かつ安全に関連する情報が、中央コントロール装置からコントロールモジュールに直接的に転送される。このようにして、通信ネットワークを介して、電気駆動部のすべての分散型コントロールモジュールが同時に、中央コントロール装置によってコンタクト可能であり、例えば、デジタル通信ネットワークを介して、中央コントロール装置から、開始信号／停止信号または加速勾配または減速勾配を制御するための命令が分散型コントロールモジュールに送信され得る。

有利には、中央コントロール装置と分散型コントロールモジュールとの間に、セクションコントロールモジュールが設けられており、ここでデータバスとして、中央コントロールモジュールとセクションコントロールモジュールとの間に機械データバスが設けられており、セクションコントロールモジュールと分散型コントロールモジュールとの間にセクションデータバスが設けられており、これらを介して通信が行われる。セクションデータバスは、コントロールモジュールとセクションコントロールモジュールとの間の通信を担当し、これを介してセクションモジュールからの命令がコントロールモジュールに伝達され、スピンドルの電気駆動部の動作状態または測定データがコントロールモジュールからセクションコントロールモジュールに導かれる。中央コントロールモジュールは、すべての機械データを有し、これらを統計的に処理および視覚化する中央機械制御部である。

リング紡績機のリングベンチには、操作ユニットが配置されており、これは直接的に、割り当てられているスピンドルの電気駆動部と、データバスを介して通信する。これによって操作者は有利には、命令要素でリングベンチに命令（例えば、開始または停止）を入力することができ、これはその後、バスシステムを介してコントロールモジュールに送り返される。

電気的な同期モータまたは非同期モータまたはブラシレスＤＣモータが、スピンドルの電気駆動部として設けられていてよい。

本発明は、リング紡績機の内部メモリに直接的にロード可能であり、ソフトウェアコードセクションを含んでいることを特徴とするコンピュータプログラム製品にも関し、これらのソフトウェアコードセクションによって、このコンピュータプログラム製品がリング紡績機上で実行されるときに、本発明の方法に関する先行する請求項の１つに記載された方法のステップが実施される。

本発明のさらなる利点を、以下の実施例に記載する。本発明にとって重要な特徴のみが示されている。異なる図において、同じ特徴には同じ参照符号が付けられている。

単錘駆動部を備えるリング紡績機の概略図である。 リング紡績機の通信システムの概略図である。

本発明を実施する方法
図１は、互いに隣接して配置された多数の巻返し部２を有する、本発明のリング紡績機１を概略的に示している。巻返し部２は、リング紡績機１の長手方向Ｘにおいて、頭部３_１と足部３_２との間に配置されている。リング紡績機１の頭部３_１および足部３_２は、機械の動作に必要な軸受、駆動部、制御部等を含むことができる。さらに、例えば、図１に概略的に示されている２つの巻返し部２で見て取れるように、各巻返し部２は、ドラフト装置５の上方に配置されており、粗糸６が巻き付けられている粗糸ボビン４からなる。粗糸６は粗糸ボビン４からドラフト装置５を介して走行し、そこで延伸され、糸形成要素に案内される。回転するトラベラもしくはリングトラベラが、完成した糸をコップ７に巻きつける。コップ７は、スピンドル８に載置されている。

図２は、リング紡績機１の通信システムを概略的に示している。リング紡績機１は、スピンドル８を駆動するために、スピンドル８を駆動する単錘駆動部９を有している。単錘駆動部９として、電気駆動部、例えば電気的な同期モータ、非同期モータ、ブラシレスＤＣモータ等、または同等のモータが使用される。分散型コントロールモジュール１０に、各単錘駆動部９が割り当てられている。

スピンドル８、単錘駆動部９およびコントロールモジュール１０は、リング紡績機１のスピンドルベンチ２２に配置されている。スピンドルベンチ２２は概略的にのみ示されており、スピンドルベンチ２２上に存在する構成部分は、相応に図２において、この要素内に位置する。スピンドルベンチ２２は有利には可動に支持されている。電気駆動部９の接続部は複数の接続ケーブルを有しており、これらはスピンドルベンチ２２上で統合され、スピンドルベンチの終端部で電源に接続されている。電気駆動部９への接続が、プラグ接続によって実現されるのは有利である。

コントロールモジュール１０は、単錘駆動部９を監視し、上位レベルの制御部からの命令を実行するというタスクを有している。本発明では、単錘駆動部９の複数の分散型コントロールモジュール１０が統合されていてよい。多数の分散型コントロールモジュール１０、例えば６４個のコントロールモジュール１０は、上位レベルのセクションコントロールモジュール１１と通信する。セクションコントロールモジュール１１のうちの２つが、図２に例として示されている。しかし、セクションコントロールモジュール１１の数は、破線のコントロールモジュール１０によって示されているように、スピンドル８の数に依存する。セクションモジュール１１は、コントロールモジュール１０からの情報を処理し、この情報を転送する。複数の分散したセクションコントロールモジュール１１は、リング紡績機１の１つの上位の中央コントロールモジュール１２と通信する。中央コントロールモジュール１２は、すべての機械データを有し、これらを統計的に処理および視覚化する中央機械制御部である。この目的のために、ディスプレイ２０が中央コントロールモジュール１２に接続されている。ここで機械データがユーザによって、ディスプレイ２０を介して照会可能である。このようなデータをモバイルアプリケーションに転送することもできる。

中央コントロールモジュール１２とセクションコントロールモジュール１１との間には機械データバス１３が設けられており、セクションコントロールモジュール１１と分散型コントロールモジュール１０との間にはセクションデータバス１４が設けられている。セクションデータバス１４は、コントロールモジュール１０とセクションコントロールモジュール１１との間の通信を担当し、これを介してセクションモジュール１１からの命令がコントロールモジュール１０に伝達され、スピンドル８の電気駆動部９の動作状態または測定データがコントロールモジュール１０からセクションコントロールモジュール１１に導かれる。

付加的に、かつデータバス１３、１４とは独立して、デジタル通信ネットワーク１５が設けられており、これによって、中央コントロールモジュール１２と分散型コントロールモジュール１０とが互いに通信する。この通信ネットワーク１５を介して、時間的にクリチカルであり、かつ安全に関連する情報が、中央コントロール装置１２からセクションコントロールモジュール１１を通って（破線）、コントロールモジュール１０に直接的に転送される。通信ネットワーク１５を介して電気駆動部９のすべての分散型コントロールモジュール１０が、同時に、中央コントロール装置１２によってコンタクト可能であり、例えば、デジタル通信ネットワーク１５を介して、中央コントロール装置１２から、例えば開始信号／停止信号または加速勾配または減速勾配を制御するための命令が分散型コントロールモジュール１０に送信され得る。

図２は、さらに命令要素および通知要素１７を示しており、各単錘駆動部９に厳密に１つの命令要素および通知要素１７が割り当てられている。これらの命令要素および通知要素は、操作要素１７の形態でリング紡績機のリングベンチ２３上に配置されている。複数のコントロールモジュール１６は、セクション命令バス１９を介して命令要素および通知要素１７と接続されており、これらの上位にある。機械命令バス１８は、コントロールモジュール１６と中央モジュール１２との間の通信を手当する。コントロールモジュール１０がエラーを確認すると、このような情報はバスシステム１４、１３、１８、１９を介して、割り当てられた通知要素１７に送信され、そこで表示される。ここで操作者は、命令要素１７でリングベンチ２３に命令（例えば、開始または停止）を入力することができ、これはその後、バスシステム１４、１３、１８、１９を介してコントロールモジュール１０に送り返される。

単錘駆動部９の分散型コントロールモジュール１０から、消費電流（負荷制限）に基づいて、糸切れまたはクリープスピンドルが求められる。機械的な軸受の場合には、電流形状に基づいて、速度、回転子の速度、回転子の状態、スピンドルの動作状態、軸受の状態もしくは軸受の損傷、オイルレベル等を特定することができる。スピンドル８に磁気的な軸受が設けられている場合には、付加的に、アクティブな磁気的な軸受の消費電流を介して、コップ７の重量が特定可能である。負荷制限およびそれに関連する糸切れの場合には、特定の分散型コントロールモジュール１０がこれをセクションコントロールモジュール１１に通知することができる。しかし、セクションモジュール１１が、割り当てられたすべての分散型コントロールモジュール１０に順々に照会することもできる。このようにして得られた情報は次に、順々に評価され、動作状態が求められる。

セクションモジュール１１は、得られた情報を求めるために、得られた情報を評価する（計算）手段を有している。計算手段は、消費電流の平均二乗根を形成し、電流形状の変換を行う手段を含んでいる。信号を時間領域から周波数領域に変換するために特に、フーリエ変換、ウェーブレット変換もしくは経験的モード分解を主要構成要素とするヒルベルト・ファン変換が使用される。フーリエ変換の範囲内で、特に短時間フーリエ変換、ガボール変換、高速フーリエ変換もしくは離散フーリエ変換がトレーニングにおいて、離散コサイン変換または離散サイン変換として使用可能である。ウェーブレット変換の場合、特に、離散ウェーブレット変換、高速ウェーブレット変換、ウェーブレットパケット変換もしくは定常ウェーブレット変換が使用される。同様に、信号の離散的な静的パラメータが使用可能であり、周波数領域における信号の変換を省くことができる。特に、期待値、絶対偏差、分散、歪度、過剰もしくは共分散等のランダム変数がパラメータとして使用される。信号が相関、特に相互相関もしくは自己相関することも可能である。最後に、変換された信号と静的パラメータとの組み合わせを表すことができる。共通の意図は、特に、パターン認識の範囲において、実際の測定信号と基準信号状態とを比較することである。ここで基準信号は、１つまたは複数の隣接するスピンドルの情報から作成されるか、またはメモリから読み出される。これは特に、問題にされている信号の類似性に関する情報に基づいて、信号から作成され、機能ツールにおいて結合される特定の機能に基づいて行われる。

択一的な実施形態では、コントロールモジュール１０は、動作状態を評価するために、上記の（計算）手段を有している。ここでこれらは、さらなる処理のために、結果を割り当てられたセクションモジュール１１に送信する。さらに、コントロールモジュール１０は、スピンドル８、回転子の速度の閉ループ制御および糸張力の閉ループ制御のために、電気駆動部９の電流信号からの情報を使用することができる。

図１に示されているメンテナンスキャリッジ２１は、例えば糸切れまたは他の欠陥を取り除くために、リング紡績機１の巻返し部の長手方向ｘに沿って移動する。コントロールモジュール１０またはセクションモジュール１１が上記の様式（消費電流、負荷制限等）で糸切れ、クリープスピンドルまたはその他の機能エラーを確認すると、巻返し部２について、メンテナンスキャリッジに情報を伝達することができる。次に、メンテナンスキャリッジはこの巻返し部２へ移動し、例えば糸を組み直すか、他の様式で欠陥を取り除く。連絡は、例えば、メンテナンスキャリッジに情報を伝達するバス１３、１４を介して、中央コントロールモジュール１２に送られる。

本発明は、リング紡績機１の内部メモリに直接的にロード可能であり、ソフトウェアコードセクションを含んでいることを特徴とするコンピュータプログラム製品にも関する。これらのソフトウェアコードセクションによって、リング紡績機１上でこのコンピュータプログラム製品が実行されるときに、本発明の方法に関する先行する請求項の１つに記載された方法のステップが実施される。

１ リング紡績機
２ 巻返し部
３_１ リング紡績機１の頭部
３_２ リング紡績機１の足部
４ 粗糸ボビン
５ ドラフト装置
６ 粗糸
７ コップ
８ スピンドル
９ スピンドル８の単錘駆動部
１０ 単錘駆動部９の分散型コントロールモジュール
１１ セクションコントロールモジュール
１２ 中央コントロールモジュール
１３ 機械データバス
１４ セクションデータバス
１５ デジタル通信ネットワーク
１６ 命令要素および通知要素１７のコントロールモジュール
１７ 命令要素および通知要素、操作ユニット
１８ 機械命令バス
１９ セクション命令バス
２０ ディスプレイ
２１ メンテナンスキャリッジ
２２ スピンドルベンチ
２３ リングベンチ

Claims (13)

1. 複数のスピンドル（８）を備えるリング紡績機（１）の動作方法であって、前記スピンドル（８）は、スピンドルベンチ（２２）上に配置されており、かつそれぞれ１つの電気駆動部（９）を含んでおり、
   各電気駆動部（９）は分散型コントロールモジュール（１０）を有しており、前記分散型コントロールモジュール（１０）は前記電気駆動部（９）と相互作用し、かつデータバス（１３，１４）を用いた、通信のための手段（１０）によって、上位レベルの中央コントロール装置（１２）と通信することができる方法において、
   前記データバス（１３，１４）とは無関係の、デジタル通信ネットワーク（１５）が前記中央コントロール装置（１２）と前記分散型コントロールモジュール（１０）との間に設けられており、それを介して、前記電気駆動部（９）のすべての分散型コントロールモジュール（１０）が同時に前記中央コントロール装置（１２）によってコンタクトされる
   ことを特徴とするリング紡績機（１）の動作方法。
2. 前記デジタル通信ネットワーク（１５）を介して、前記中央コントロール装置（１２）から、開始信号／停止信号または加速勾配または減速勾配を制御するための命令が前記分散型コントロールモジュール（１０）に送信される、請求項１記載のリング紡績機（１）の動作方法。
3. 前記中央コントロールモジュール（１２）と前記分散型コントロールモジュール（１０）との間に、セクションコントロールモジュール（１１）が設けられており、データバス（１３，１４）として、前記中央コントロールモジュール（１２）と前記セクションコントロールモジュール（１１）との間に機械データバス（１３）が設けられており、前記セクションコントロールモジュール（１１）と前記分散型コントロールモジュール（１０）との間にセクションデータバス（１４）が設けられており、これらを介して通信が行われる、請求項１または２記載のリング紡績機（１）の動作方法。
4. 前記リング紡績機（１）のリングベンチに配置されている操作ユニット（１７）は直接的に、割り当てられている前記スピンドル（８）の前記電気駆動部（９）と、前記データバス（１３，１４，１８，１９）を介して通信する、請求項１から３までのいずれか１項記載のリング紡績機（１）の動作方法。
5. 前記スピンドルベンチ（２２）は動作中に駆動される、請求項１から４までのいずれか１項記載のリング紡績機（１）の動作方法。
6. 複数のスピンドル（８）を備えたリング紡績機（１）であって、
   前記スピンドル（８）はスピンドルベンチ（２２）上に配置されており、かつそれぞれ１つの電気駆動部（９）を含んでおり、
   各電気駆動部（９）は分散型コントロールモジュール（１０）を有しており、前記分散型コントロールモジュール（１０）は、前記電気駆動部（９）と相互作用し、かつデータバス（１３，１４）を用いた、上位レベルの中央コントロール装置（１２）との通信のための手段を有しているリング紡績機（１）において、
   前記データバス（１３，１４）とは無関係の、デジタル通信ネットワーク（１５）が前記中央コントロール装置（１２）と前記分散型コントロールモジュール（１０）との間に設けられており、それを介して、前記電気駆動部（９）のすべての分散型コントロールモジュール（１０）が同時に前記中央コントロール装置（１２）によってコンタクトされ得る
   ことを特徴とするリング紡績機（１）。
7. 前記デジタル通信ネットワーク（１５）を介して、前記中央コントロール装置（１２）から、開始信号／停止信号または加速勾配または減速勾配を制御するための命令が前記分散型コントロールモジュール（１０）に送信され得る、請求項６記載のリング紡績機（１）。
8. １つの前記分散型コントロールモジュール（１０）または分散型コントロールモジュール（１０）のグループと、前記中央コントロールモジュール（１２）との間に、セクションコントロールモジュール（１１）が設けられている、請求項６または７記載のリング紡績機（１）。
9. データバスとして、前記中央コントロールモジュール（１２）と前記セクションコントロールモジュール（１１）との間に機械データバス（１３）が設けられており、前記セクションコントロールモジュール（１１）と前記分散型コントロールモジュール（１０）との間にセクションデータバス（１４）が設けられている、請求項８記載のリング紡績機（１）。
10. 前記リング紡績機（１）のリングベンチ（２３）に配置されている操作ユニット（１７）は直接的に、割り当てられている前記スピンドル（８）の前記電気駆動部（９）と、前記データバス（１３，１４，１８，１９）を介して通信することができる、請求項６から９までのいずれか１項記載のリング紡績機（１）。
11. 前記スピンドルベンチ（２２）は前記リング紡績機の動作中に駆動可能である、請求項６から１０までのいずれか１項記載のリング紡績機（１）。
12. 電気駆動部（９）として、電気的な同期モータまたは非同期モータまたはブラシレスＤＣモータが設けられている、請求項６から１１までのいずれか１項記載のリング紡績機（１）。
13. コンピュータプログラム製品であって、
    前記コンピュータプログラム製品は、リング紡績機（１）の内部メモリに直接的にロード可能であり、かつソフトウェアコードセクションを含んでおり、前記ソフトウェアコードセクションによって、前記コンピュータプログラム製品が前記リング紡績機上（１）で実行されるときに、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法のステップが実施される
    ことを特徴とするコンピュータプログラム製品。

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