摩擦假捻装置和运行摩擦假捻装置的方法.pdf

本发明涉及一种用来使化纤丝假捻变形的摩擦假捻装置和用来运行摩擦假捻装置的方法。摩擦假捻装置包含至少一个带一单独的通过可控制的共用电源供电的用来驱动摩擦机构驱动装置的电动机的摩擦假捻机组。按照本发明通过一转速传感器测量电动机或摩擦机构的转速。内置在摩擦假捻机组内的转速传感器的测量信号向外输送给一外接的处理装置。由此可分析处理各个摩擦假捻机组的转速，并在转速严重下降时仅仅关断有关的摩擦假捻机组，或者可以向操作者发出警报。通过转速监控可以防止摩擦假捻机组过载，并识别故障，如丝线卷绕或储存损坏。通过求出转速值的平均值可以将求出的平均值作为调节量输送给包含在可控制的电源内的转速调节器。

1.  用于对无限长长丝进行假捻变形的摩擦假捻装置，包含有多个分别带一用来捻转长丝的摩擦机构(2.1，2.2)和一用来驱动摩擦机构(2.1，2.2)的电动机(7)的摩擦假捻机组(1)，以及包含一可控制的电源(13)，它与摩擦假捻机组(1)的电动机(7)连接，其特征为：摩擦假捻机组(1)分别具有一与电动机(7)或摩擦机构(2.1、2.2)连接的转速传感器(10)。

2.  按权利要求1的摩擦假捻装置，其特征为：摩擦假捻机组(1)分别具有一外部信号线(11)，转速传感器(10)的信号在该信号线上输出。

3.  按权利要求1或2的摩擦假捻装置，其特征为：电动机(7)由异步电动机构成。

4.  按权利要求1至3之任一项的摩擦假捻装置，其特征为：在转速传感器(10)的信号线(11)上传输各自正比于转速的信号。

5.  按权利要求1至3之任一项的摩擦假捻装置，其特征为：在转速传感器(10)的信号线(11)上分别传输一个相应于转速或转速几倍的脉冲序列。

6.  按权利要求5的摩擦假捻装置，其特征为：由转速传感器(10)分别产生的每转脉冲数相当于异步电动机(7)的电动机极对数。

7.  按权利要求1至6之任一项的摩擦假捻装置，其特征为：设有一转速信号处理装置(16)，它与摩擦假捻机组(1)的转速传感器(10)连接。

8.  按权利要求7的摩擦假捻装置，其特征为：摩擦假捻机组(1)的转速传感器(10)和转速信号处理装置(16)通过一现场总线系统相互连接。

9.  按上述权利要求之任一项的摩擦假捻装置，其特征为：摩擦机构具有多个安装在平行轴(2.1)上的可同方向旋转的摩擦盘堆(2.2)，这些轴(2.1)与电动机(7)连接，以及，转速传感器(10)配设于各摩擦盘堆(2.2)。

10.  用来运行按上述权利要求之任一项的摩擦假捻装置的方法，其特征在于以下工步：

10.  1)查询各个摩擦假捻机组(1)的转速传感器(10)的信号；

10.  2)分别建立转速特征值；

10.  3)将当时的转速特征值与一比较值作比较并求出偏差，和

10.  4)如果偏差超过一极限值的话，则产生一差错信号。

11.  按权利要求10的方法，其特征为：比较值是一理论转速，而极限值是与理论转速允许的偏差。

12.  按权利要求10的方法，其特征在于附加的工步：

12.  1)仅仅考虑一个方向的偏差，

12.  2)建立偏差对于时间的积分，

12.  3)将积分与一极限值比较，和

12.  4)如果积分超过极限值，便产生一差错信号。

13.  按权利要求10至12之任一项的方法，其特征为：由一个或多个事先求出的转速特征值求出比较值，在规定的时间段上转速连续减小后，便产生一差错信号。

14.  按权利要求10至13之任一项的方法，其特征为：随着差错信号的产生关断各有关的摩擦假捻机组(1)。

15.  按权利要求10至14之任一项的方法，其特征为：随着差错信号的产生触发故障报警器(22)。

16.  按权利要求10至15之任一项的方法，其特征为：随着差错信号的产生，将它配设于由各有关摩擦假捻机组(1)处理的丝线，并加以储存，并用到丝线的质量评定中去。

17.  按权利要求10至15之任一项或权利要求10前序部分的方法，其特征为以下工步：

17.  1)查询所有摩擦假捻机组(1)转速传感器(10)的信号；

17.  2)建立信号的平均值；

17.  3)通过改变电动机(7)的电压供给调节平均值。

摩擦假捻装置和运行 摩擦假捻装置的方法
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分的摩擦假捻装置以及一种用来运行摩擦假捻装置的方法。
背景技术
摩擦假捻装置包含例如由EP0744480所知的摩擦假捻机组以及其电源装置。用来使合成长丝假捻变形的已知摩擦假捻机组包括一带有一堆分别相互重叠地同方向旋转的盘的摩擦机构，这些盘设置在平行地安装在一等边三角形的顶点上的轴上，在盘上通过在盘之间形成的楔通过旋转在长丝上施加捻转。
这里三个可旋转地支承的摩擦盘堆通过皮带等等相互这样地连接，使得摩擦盘堆相互同方向并以相同的转速旋转。通过一配设于摩擦机构并和摩擦盘堆连接的电动驱动装置驱动。通常为此采用一异步电动机，它和其他摩擦假捻机组的电动机一起借助于一共同的可以控制的电源，通常是一变频器，运行。
为了防止过载引起的损坏，每个电动机必须具有自己的防护装置，它保护电气装置，既防止短时间的过电流，又防止长期的过载。为此对于每个摩擦假捻机组例如分别采用一熔断保险丝和一双金属保险丝。
对于可靠的假捻变形过程和表明均匀的良好长丝质量仅仅防止器械损坏是不够的。
发明内容
因此本发明的目的是，将开头所述类型的摩擦假捻装置改进如下，即通过电气装置纯粹的保护功能也能识别和记录或报告摩擦假捻机组出现的功能变化，以及开发一种运行摩擦假捻装置的合适方法。
按照本发明这个目的通过这样的方法来实现，即包含在摩擦假捻装置内的摩擦假捻机组具有一与驱动装置式摩擦机构连接的转速传感器，使得可以连续地分析处理转速传感器的信号。
本发明的优点是，可以方便地检测出突然出现的以及连续出现的干扰。这里本发明利用这样的事实，即考虑用于摩擦假捻机组的电动机具有一下降的转速-扭矩特性曲线。现在如果摩擦假捻机组由于干扰受到一额外的制动力矩，那么通过转速下降便可以观察到，转速下降可以通过转速传感器识别。
转速传感器的信号向外引出，以便作外部的进一步处理，而不需在摩擦假捻机组内部作调节、控制或监测意义上的分析处理。
转速传感器和异步电动机结合使用特别有利，因为这里在负载力矩和滑差之间存在一定的关系，其中打滑可以由旋转磁场的频率和测出的转速方便地求出。但是直流电动机或同步电动机也适合于用来驱动摩擦机构。这里作为摩擦机构可以采用得到驱动的相互重叠的摩擦盘堆或摩擦皮带传动或摩擦盘和摩擦皮带传动的组合。
作为转速传感器可以考虑例如按测速发电机原理等等工作的传感器，它发出一模拟的基本上和转速成正比的测量信号。
转速传感器的另一种优良方案在驱动装置或例如摩擦盘堆的每一转发出一定数量的脉冲。这种脉冲序列可以非常方便和精确地被数字信号处理装置读入和后续处理。特别是在异步电动机的情况下，如果转速传感器在电动机每转发生相同数量的脉冲，如电动机具有的极对数那样，那么分析处理便特别方便。在这种情况下可以通过简单地形成传感器脉冲频率和变频器频率之间的偏差形成正比于滑差的特征值。
在一种按本发明的摩擦假捻装置中，摩擦假捻机组转速的监控可特别方便和经济地实现，如果许多摩擦假捻机组的转速传感器的信号共同地由一个分析处理装置处理的话。
在进行电气安装时转速传感器通过一局部现场总线系统连接在分析处理装置上特别有利。
在采用摩擦盘堆作为摩擦机构时转速传感器也可以有利地直接配设于摩擦盘堆或与摩擦盘堆连接的轴。
在按本发明的用来运行按本发明的摩擦假捻装置的方法中，不断地监测转速或一由转速推导出来的数值，如滑差。这里不断监测不理解为，它必须不间断地进行。而是在监测转速传感器的许多信号时周期地顺序对它们查询和监测，在经济方面是有意义的。
如果通过此方法得知，由转速形成的特征值例如滑差，超过极限值一个预先规定的偏差量，那么此方法便认为由于难通行性或卡死而出现故障，并关掉有关的摩擦假捻机组。这相当于通过熔断保险丝保护电动机。
在本方法地改进方案中，附加地在考虑超负荷持续时间和超越量大小的情况下监控在一窄的极限值范围内。由此在较小的难通行性时便可以有效地防止驱动装置过热。这相当于通过双金属保险装置保护电动机。有效的监测方案依赖于这样的事实，即电动机温度升高由功率损失减冷却功率乘过载持续时间得到。如果特征值位于一阈值之上，那么特征值和阈值之间的偏差便可以通过超出量的时间积分或累加计算成一积分值，并通过这样得到的积分值和极限值的比较得出误差。
在本方法另一种优良的方案中利用转速特征值，例如滑差的时间函数进行监测。例如在短时间内滑差的连续增加可能表示产生绕摩擦盘堆形成的长丝乱绕。一在较长时间段内越来越大的滑差例如可能是由于摩擦假捻机组内的储存损坏引起。这里本方法相应地通过产生一差错信号作出反应。
根据差错信号种类的不同本方法采取不同的反应。对于可能在驱动装置或摩擦盘堆处引起摩擦假捻机组损坏的严重差错，立即停止有关摩擦假捻机组的驱动装置，如果滑差在短时间内超过一个大的阈值，或者在较长时间内超过一较小的阈值，便出现这种情况。同样在绕摩擦盘堆形成长丝乱绕时假捻机组也停止。
在其他一些情况下仅仅给操作者发出故障警报，以便在规定时间排除故障。
在本发明一种优良的改进结构中储存差错信号或由差错信号形成的特征值，并在评定丝线质量时加以考虑。例如在其后续处理时出现上述差错的丝线在质量分级时降级。对于没有关掉摩擦假捻机组的差错也一样。
在本发明另一种优良的改进结构中，求出摩擦假捻装置中所有通过一变频器集中驱动的摩擦假捻机组的转速值的平均值，并输送给变频器，以进行调节。这有这样的优点，即在调整摩擦假捻机组的理论转速时大多不知道实际上实现的转速，而只能估计或者必须在以后过程优化时精调。在求出平均值并反馈给变频器，调节平均转速时则相反，确保在实际上达到规定的平均转速。由于通常用一个变频器带动的摩擦假捻机组的数量足够大，单个假捻机组大的转速下降对于平均转速只有小的影响，因此通过以下调节措施其余摩擦假捻机组的转速只有不大的升高。
下面参照附图对一个实施例作较详细的说明。附图表示：
图1按本发明的摩擦假捻装置的一个摩擦假捻机组，
图2一个按本发明的摩擦假捻装置，
图3在差错情况下转速值的时间曲线，
图4在另一种差错情况下转速值的时间曲线。
图1表示按本发明的摩擦假捻装置的一个摩擦假捻机组。摩擦假捻机组1具有一由许多摩擦盘堆2.2和许多与摩擦盘堆连接的轴2.1组成的摩擦机构。这里未画出的长丝穿过在装在摩擦盘堆2.2上的盘3之间形成的楔，并通过同方向和以相同的转速旋转的盘3的圆周面捻转。这里摩擦盘堆2.2的轴绷紧一具有等边三角形底面的棱柱。
摩擦盘堆2.2用轴2.1可旋转地支承在轴承座4内。驱动摩擦盘堆2.2的轴2.1从轴承座4的另一侧伸出，并用一皮带传动5以这样的方式相互连接，使得摩擦盘堆2.2同方向并以相同的转速旋转。此外轴2.1之一用另一皮带传动6连接，它使轴与电动机7连接。通过两个皮带传动5和6的共同作用促使电动机7驱动所有摩擦盘堆2.2。
本发明并不仅仅限于用皮带传动连接轴2.1。对于专业人员其他传动方法是众所周知的，在本发明的意义上同样可以使用。同样也可以采用其他摩擦机构，例如摩擦皮带传动。
通过电源线8使电动机7与一这里未画出的可控的电源，例如变频器连接。作为电动机优先考虑异步电动机，但是也可以考虑其他电动机，例如直流电动机或同步电动机。
在电动机7的轴上安装一转速传感器10。也可以想像并且在本发明的意义内将转速传感器10安装在摩擦机构，例如摩擦盘堆2.2的区域内，可如图1中作为一种选择方案用虚线表示的那样。转速传感器也可以安装在轴2.1之一上，或通过插入一其自身的皮带轮安装在一皮带传动5或6上。转速传感器10要不提供正比于转速的信号，要不提供正比于转速的脉冲序列。这在采用异步电动机的情况下是有利的。特别是如果传感器的转速频率比和电动机的转速频率比一致的话，便是这种情况。施加在信号线11上的信号既可以是正比于转速的模拟电压或电流信号，也可以是正比于转速的频率。但是也可以设想，转速传感器10包含一用于局部网络的转换模块。在这种情况下信号线11是通向最近的网络连接装置的接头。
图2示意表示一带有多个摩擦假捻机组1的按本发明的摩擦假捻装置，一可控制的电源，在这个例子中是一变频器13，产生一确定摩擦假捻机组转速的电源电压，它通过电源电网12输出。每个摩擦假捻机组1用其电源线8连接在电源电网12上。摩擦假捻机组的信号线11与转速信号分析处理装置16星形连接。在有很多摩擦假捻机组1的情况下，估计需要大的分线费用。在这种情况下如果对于信号线11采用一网络接头是有利的，使得信号线11只需要用一个分接装置14接入信号线网15。
信号线网15将转速信号引到一转速信号分析处理装置16，在那里要不通过同时连续监测所有转速信号的方法，要不通过周期查询和分析处理单个转速值的方法，进行各个转速信号的分析处理。此外这里可以根据数据的后续处理将测出的转速换算成滑差值。
转速信号处理装置16的结果例如可能导致关掉摩擦假捻机组1中的一个。为此由故障切断监控装置17给切断信号网19发出一信号。如用于转速信号的信号线网15一样，这里也可能要不牵涉一星形连接，要不牵涉到局部网络。切断信号线21从切断信号分接装置20通到一关断装置18，它在有故障时关断相关的摩擦假捻机组1。
在作为局域网实现的情况下，对于转速信号的信号线网15和切断信号线网19而言，两个网在物理上设置在一共同的网络上是有利的。
转速信号分析处理装置16的结果例如也可能导致，用一故障报警器22对操作者发出警报，故障报警器22既可以集中也可以分散设置，此外通过集中显示故障报警器可以给予专门的操作提示，例如关于摩擦假捻机组1污染的提示。
同样所有转速信号的平均值的建立也集成在转速信号分析处理装置16中。这里专业人员当然知道，被认别为含有故障的转速信号不用来计算平均值。这样求出的转速平均值输送给变频器13，其中在这种情况下假设，这是一个带有内置调节器的变频器。这里由变频器13通过电源网络输出的电流这样地匹配，使得转速平均值相当于规定的理论值。
图3中标注了转速特征值关于时间的不同曲线。这里采用滑差作为转速特征值。在异步电动机的情况下滑差是与旋转磁场频率有关的旋转磁场频率和测出的转速之间的偏差，其中在这里所示的图中以旋转磁场频率为常数作为前提。
这里在直流电动机的情况下以空转转速代替旋转磁场频率。
滑差信号曲线24.1由于一差错而上升。极限值25储存在图2中的转速信号分析处理装置16中，并表示驱动装置对于短时间过载的载荷极限。一旦滑差信号24.1超过极限值便触发一信号，此信号被传输到图2中的故障切断监控装置17，在那里通过切断信号网19给配设于发生差错的摩擦假捻机组19的关断装置18发出一关断信号，关断装置将有关的摩擦假捻机组关断。此外可以在图2中的故障报警器22上显示一故障警报。
滑差信号曲线24.2超过一作为长时间过载极限值调整好的阈值26。滑差信号超出极限值超越阈值26的超出量积分成一累积的极限值超出量27。该积分在图3中表示为滑差信号24.2下方的面积，一旦此面积超过部位28处的极限值，那么有关摩擦假捻机组1便像前面所说的那样关断。这里所述的监控利用这样的知识，即滑差、扭矩和功率损失之间存在连续的函数关系。功率损失的转化促使驱动装置升温，因此关断防止过热。
图4表示另两个监控点。在上部区域表示滑差信号的两条曲线24.3和24.4。在下部区域分别表示滑差信号的时间导数29和31。滑差信号曲线24.3具有一缓慢上升段，其导数29落在极限范围30之内。该极限范围30这么选择，使得例如在储存损坏时出现的缓慢上升的滑差信号可以被检测出来，在这种情况下通过图2中所示的故障报警器22给操作者报告故障连同可能的原因。
滑差信号24.4具有快速增长段，其导数31落在一较高的极限范围32内。这个极限范围32这样选择，使得例如可以检测绕摩擦假捻机组1形成的长丝乱绕。在这种情况下以前面所述的方式关断有关摩擦假捻机组1。
                         图形标记表
1     摩擦假捻机组                    2.1   摩擦盘堆
2.2   轴                              3     摩擦盘
4     轴承座                          5     皮带传动
6     皮带传动                        7     电动机
8     电源线                          9     壳体
10    转速传感器                      11    信号线
12    电源电网                        13    可控制的电源
14    分接装置                        15    信号线网
16    转速信号处理装置                17    故障切断监控装置
18    切断装置                        19    切断信号网
20    切断信号分接装置                21    切断信号线
22    故障报警器                      23    转速平均值
24.1  滑差信号                        24.2  滑差信号
24.3  滑差信号                        24.4  滑差信号
25    极限值                          26    阈值
27    积分的极限值超出量              28    极限值
29    微分的滑差信号                  30    极限范围
31    微分的滑差信号                  32    极限范围