一种机器的转矩控制的传动方法和传动装置

申请号 CN98811406.2 申请日 1998-11-21 公开(公告)号 CN1179480C 公开(公告)日 2004-12-08
申请人 皮克诺尔公司; 发明人 W·比尔克;
摘要 在一种具有至少一个周期运动元件和一台传动 电动机 (2)的机器中,传动电动机(2)是这样控制的,即由传动电动机传递到该机器的转矩是预先确定的。
权利要求

1.一种至少包括一个周期运动的元件的机器通过控制一台传动 电动机(2)的传动方法,其特征为,在传动机器之前求得并存储传 动电动机(2)的控制数据,这些控制数据在传动电动机的多种转速 的每一转速时对应于多种预先确定的、不同的、可由传动电动机(2) 输出的转矩;测量传动电动机(2)的实际转数;调出存储的控制数 据,这些控制数据在测得的实际转数情况下与一个预定的待提供的转 矩相对应。
2.按权利要求1的方法,其特征为,待提供的转矩作为一个恒定 的值预先确定。
3.按权利要求1的方法,其特征为:由传动电动机(2)待提供 的转矩作为该传动电动机位置对应的变化值进行存储;测量该传 动电动机的实际角度位置;对应于该实际角度位置从存储器中读出的 转矩的值作为待提供的转矩是预先确定的。
4.按权利要求2或3的方法,其特征为,对应于传动电动机(2) 的角度位置存储了待提供的转矩的多个变化值和/或待提供的转矩的 多个恒定值。
5.按权利要求1至3任一项的方法,其特征为,根据传动电动机 (2)的角度位置测量和存储其转矩被控制的传动电动机(2)的转数 的变化。
6.按权利要求5的方法,其特征为,从传动电动机的测量转数产 生一个实际平均转数,这个实际平均转数与一个可选择的值进行比 较;在确定出偏差时,这样进行实际平均转数与选择的值的调节,即 增加或减小由传动电动机提供的转矩。
7.按权利要求6的方法,其特征为,机器用一个启动电路启动, 在用该启动电路时,传动电动机(2)将转数调节到对应于传动电动 机(2)的相应测量的实际角度位置存储的转数。
8.按权利要求7的方法,其特征为,从按传动电动机(2)的转 数控制转换到按传动电动机(2)待提供的转矩控制是这样进行的, 即平均转数保持不变。
9.按权利要求1至3任一项的方法,其特征为:机器用一个开断 电路实现开断,在用这种开断电路时,传动电动机(2)按照对应于 给定角度位置的转数进行制动;该传动电动机在一个给定的角度位置 内处于静止状态。
10.一种包括至少一个周期运动部件的机器的传动装置,该机器 包括一控制单元(1)和一台传动电动机(2),其特征为,控制单元 (1)包括传动电动机(2)的控制数据的存储器(15),这些控制数 据在传动电动机多种转速的每一转速时对应于多种预先确定的不同 的、可由传动电动机(2)输出的转矩,包括探测传动电动机(2)实 际转数的传感器(32)和从存储器(15)调出控制数据用的评估单元 (16),该控制数据在测得的实际转数时提供一个给定的转矩。
11.按权利要求10的传动装置,其特征为,控制单元(1)含有 一个用于探测传动电动机(2)的实际角度位置的传感器和从一个存 储器(15)中调出对应于该实际角度位置的传动电动机(2)的控制 数据的评估单元,这些控制数据对应于传动电动机的角度位置存储在 该存储器中。
12.按权利要求10的传动装置,其特征为,控制单元(1)具有 一用于探测和存储通过控制转矩得出的转数的传感器和存储器。
13.按权利要求10的传动装置,其特征为,控制单元(1)可转 换成一个启动电路。
14.按权利要求10的传动装置,其特征为,控制单元(1)可转 换到一个开断电路。
15.按权利要求10的传动装置,其特征为,被传动的机器是一种 织机。
16.按权利要求10的传动装置,其特征为,作为传动电动机(2) 可用一种可转换的磁阻式电动机。

说明书全文

技术领域

发明涉及一种机器的传动方法和传动,这种机器具有至少一个 进行周期运动的元件和一台传动电动机

背景技术

在本申请中,对一种具有至少一个进行周期运动的元件的机器是 这样理解的,即该元件不进行连续的、恒定的和例如旋转的运动。例 如有一种织机具有多个这种元件,它们都进行周期运动。例如筘座就 是这种元件,它在一定的时间点进行来回摆动。此外,在一定时间点 向上和向下运动的开口装置也是这种元件。在片梭织机时,片梭及其 使之在一定时间点进行往复运动的传动元件也属于这种进行周期运 动的元件。如果存在多个进行周期运动的元件,则产生一个重复的总 周期。对织机来说,这个总周期是由一种织造花纹的织造周期数来决 定的。依此重复全部按一个重复的花纹进行的纬纱经纱组织。
如果这种机器例如织机用一台连接在电网上的异步电动机来传 动,则该异步电动机将承受很大的负荷。这时该异步电动机也以差的 能效进行工作。这种差的能效特别是可从这种织机的传动轴的转数和 传动电动机的转数的明显变化中得到解释。在相对于额定转数减少和 /或增加转数时,传动电动机降低大的电流。这些大的电流意味着由 于传动电动机的放热引起大的能量损失和传动电动机提供所需的转 矩来使织机的转数保持恒定不起作用。
众所周知,为了减少这些缺点,在这种织机的传动轴上设置了一 个飞轮。通过这个飞轮可明显提高作为传动电动机用的异步电动机的 效率。但在飞轮和织机之间交换大的转矩,这样大的转矩使织机经受 大的负荷并引起磨损。其中,不但转矩的大的数值是有害的,而且转 矩的大的差别也是有害的。
如果在飞轮和织机之间设置一个离合器,则飞轮的功能可利用来 快速启动织机。但其缺点是,离合器必需承受很大的转矩。另一个缺 点是,启动后,织机相当快地达到一个例如只是运行转数的80%的转 数。但由于飞轮的惯性矩,此后运行转数则在相当迟才达到。此外, 快速可达到的运行转数的百分数取决于环境的影响因素,例如织机的 温度、电源电压的高低、织机室的湿度、织机的停机时间等等。这特 别对织机是不利的,因为这会降低织品的质量
为了在织机启动后迅速达到运行转数的一个高的百分数,织机在 启动之前相对于运行转数提高飞轮的转数也是从所周知的。但实际达 到的转数仍取决于上述的环境因素,所以这种情况也对织品的质量有 害。

发明内容

本发明旨在提出上述那类机器的一种传动,该传动以好的能效进 行工作,即只有很小的能量损失。
这个目的在传动方法方面的技术方案在于一种至少包括一个周 期运动的元件的机器通过控制一台传动电动机的传动方法,其特征 为,在传动机器之前求得并存储传动电动机的控制数据,这些控制数 据在传动电动机的多种转速的每一转速时对应于多种预先确定的、不 同的、可由传动电动机输出的转矩;测量传动电动机的实际转数;调 出存储的控制数据,这些控制数据在测得的实际转数情况下与一个预 定的待提供的转矩相对应。
上述目的在传动装置方面的技术方案在于一种包括至少一个周 期运动部件的机器的传动装置,该机器包括一控制单元和一台传动电 动机,其特征为,控制单元包括传动电动机的控制数据的存储器,这 些控制数据在传动电动机多种转速的每一转速时对应于多种预先确 定的不同的、可由传动电动机输出的转矩,包括探测传动电动机实际 转数的传感器和从存储器调出控制数据用的评估单元,该控制数据在 测得的实际转数时提供一个给定的转矩。
按照本发明,传动电动机无须以增加的或功率进行工作来克服 机器的惯性矩的作用,亦即当惯性矩试图提高机器的速度时不起制动 作用,而且当惯性矩试图降低机器的速度时,也不以增加转矩反应出 来。所以传动电动机是这样控制的,它跟踪根据机器的惯性矩产生的 机器的转速特性。当机器的惯性矩导致速度降低时,传动电动机的转 速也随之降低,同样,当惯性矩导致机器速度增加时,传动电动机的 转速也随之增加。机器速度的波动由此变得较大一些,但一般是无关 紧要的。特别是对织机来说,在一个周期过程中或在一个织造循环过 程中,较大的速度波动不会导致故障产生。
本发明的优点在于,传动电动机提供的转矩是预先确定的并可这 样选择:限制了传动电动机的能量损失,而且同样降低了机器传动轴 和/或电动机轴的负载和/或负载差。其中传动电动机的转矩优先预先 确定,使它总是为正,所以传动电动机总是可向机器输出能量。因此, 也就不必要使用一种在较长时间内提供大功率的传动电动机,而可用 尺寸相当小的、以好的能量效率工作的相当廉价的传动电动机。此中 原因在于,传动电动机不必承受大的负载,就能使机器的转速总是接 近于保持不变。由于不容许机器的转速改变,所以传动电动机不必要 在一定的时间点提供高的功率来使机器的转速保持恒定。试图使转速 保持恒定,会导致这样的缺点,即需要用大功率的昂贵的电动机才能 短时间地提供这样高的功率。这样高的功率比传动电动机要提供的功 率的平均值大得多,这样,势必导致因散热而引起能量损耗并由此导 致传动电动机的差的能量效率。
在本发明的另一种结构型式中,为传动电动机存储了可调出的控 制数据,传动电动机借助于这些控制数据可在任意转数时提供多个不 同的转矩,传动电动机的实际转数进行测量并调用控制数据,传动电 动机用这些控制数据在实际转数时提供一个给定的转矩。根据一个简 单的解决办法,待提供的转矩作为恒定值确定。
根据另一种结构型式,由传动电动机待提供的转矩作为对应于传 动电动机的位置的变化值存储,测量传动电动机的实际角度位置 并确定从存储器中读出的与该实际角度位置对应的转矩值作为待提 供的转矩。根据这样的方式可使提供的转矩的变化与惯性矩的变化相 匹配。
特别是对织机来说,对应于传动电动机的角度位置存储多个待提 供的转矩的变化值,是有利的。在这种情况下可选择一种转矩变化来 使织机在用一定材料情况下生产最佳的织品。
根据本发明的又一种结构,传动电动机的转数的变化,它的转矩 的控制根据传动电动机的角度位置进行测量和存储,并用一种启动电 路启动织机,在这种启动电路中,传动电动机用转数调节器调节到一 个对应于传动电动机的相应测出的实际角度位置的转数。其优点是, 传动电动机可这样启动,即在启动后短时间内机器就已经具有相当于 机器似乎没有停止时机器所具有的转速的变化过程。这样,机器在启 动后短时间就以好的能量效率被传动。由于传动电动机的转数的控制 过程导致了转矩基本上与在转矩控制过程中电动机所具有的转数时 的转矩相同,所以电动机以好的能量效率进行工作。这种启动电路特 别是对织机具有明显的优点。由于实际上在启动后就立即达到了相当 于织机在停止之前的速度变化,所以织机实际上在第一次引入纬纱的 打纬时就以停止前的速度开动。这与环境无关。根据这种方式在织机 启动后,纬纱就可按织机停止之前的相同方式织缩。其结果是,大大 避免了对织品质量不利的织品附加条纹。此外,即使在启动时,织机 的温度或环境影响相对于以前存在的温度或环境影响发生了变化,也 能达到这个目的。
在本发明的另一种结构中,机器用一个开断电路进行开断,在用 这种电路时,传动电动机根据对应于预先确定的角度位置的转数进行 制动,而且传动电动机在一个预先给定的角度位置处于停机状态。后 者对织机来说,也是一大优点,尤指要消除纬纱断裂或类似情况时。
附图说明
本发明的其它特征和优点从附图所示的一些实施例的下列说明 中得知。
图1表示按本发明进行控制的织机的传动示意图;
图2表示传动电动机转数存储值和电源电流的振幅和频率相应值 时由传动电动机输出的转矩值的表;
图3表示传动电动机的角度位置和在这个角度位置输出的转矩数 值表;
图4表示传动电动机的角度位置和在这个角度位置输出的转矩数 值表,表中用多行表示输出转矩的变化和/或恒定值;
图5表示传动电动机的角度和相应转数的数值表;
图6表示传动电动机的角度和由传动电动机输出的转矩的相互成 比例的多行数值表;
图7表示传动电动机的角度位置数值以及转数对应数值和启动转 数数值表;
图8表示传动电动机的角度位置数值和传动电动机启动时输出转 矩的数值、相应转数以及这些数值的乘积和这些乘积之和;
图9表示传动电动机的角度位置的数值、相应转数的数值和停止 时的转数值;
图10表示按本发明控制的传动示意图。

具体实施方式

图1所示的织机传动包括一台用一个控制单元1控制的传动电动 机2,该电动机驱动织机的主传动轴3。在本实施例中,电动机轴4 和主传动轴3构成一体,主传动轴3用轴承5,6支承在织机的框架7 内。
在主传动轴3上,设置了一个抗扭转的棘轮8。棘轮8与传动齿 轮9啮合,该齿轮与传动轴10抗扭连接,该传动轴驱动第一传动元 件11例如梭口传动元件。此外,棘轮8可与一个抗扭地设置在第二 传动元件14的传动轴13上的传动齿轮12进行啮合,这些第二传动 元件例如是筘座的传动元件和在片梭织机时的片梭传动元件。主传动 轴3和传动轴10、13相互平行延伸。在织造过程中,主传动轴3通 过棘轮8驱动两个齿轮9和12并驱动与这两个齿轮连接的传动元件 11、14。
为了限制在主传动轴3上作用的传动转矩,棘轮8的直径小于传 动轮9、12的直径。传动元件14的传动轮12每次引纬旋转一次。传 动元件11的传动轮9在相同时间内例如只旋转半转,因为开口装置 在一次引纬时只通过半个循环。为此目的,传动转9的直径比传动轮 12的直径大两倍。
轴承6设置在织机框架7和一个用螺丝固定在框架上的法兰24 之间。轴承5则位于一个为织机框架的一部分的法兰25和一个用螺 丝固定在该框架上的法兰26之间。传动电动机2的转子27抗扭地固 定在电动机轴4上。如上所述,该电动机轴与主传动轴3构成一体。 设置在外壳28内的传动电动机2的定子29用法兰26安装在织机框 架7上。为此,外壳28设置在螺纹,用该螺纹拧入法兰26的螺纹中。 法兰26相对于转子27中心固定定子29。定子29包围转子27。外壳 28具有一个配有螺纹的第二端,一个配有螺纹的法兰30拧在该第二 端上,该法兰对传动电动机2的端侧进行防尘密封。
控制单元1包括至少一个存储器15和一个评估装置16。在控制 单元1上,连接了一个输入单元31、一个显示单元18和一个传感器 32。传感器32与一个编码盘33合作,该编码盘设置在电动机轴4上。 在一种变型结构型式中,编码盘33和传感器32装在机器的主传动轴 3上。控制单元1借助于传感器32的信号可确定电动机轴4的角度位 置和转数。传感器32包括例如一个光束发射器34和一个对应布置的 接收器35,编码盘33布置在两者之间。编码盘33具有齿或孔,它们 确定光束是否从发射器34到达接收器35。当然也可用另一种传感器 32,例如一种具有磁的、电磁的或别的工作原理的传感器。
关于其功率可控制的传动电动机2借助于一个控制系统17由控 制单元1来进行控制。在优选的结构型式中,传动电动机2作成可转 换的磁阻式电动机。为了根据本发明在运行过程中、在启动过程中和 在停机过程中进行控制,这样一种传动电动机2是特别合适的。控制 系统17例如是一个电子控制的电源或功率级,它可提供具有可预选 振幅和可预选频率的与负载无关的电流。
为了控制传动电动机2,首先必需将该传动电动机的控制数据存 储在控制单元1的存储器15中。这些控制数据可用手工或用电子方 式通过输入单元31输入控制单元1中。控制数据例如是传动电动机2 的电源电流的振幅A和频率F。
控制数据例如用众所周知的测量仪表进行测定。其中,每种转数 亦即位于机器工作范围内的传动电动机的每种转数都需由该电动机 输出的许多转矩进行启动并确定电源电流的相应数位。例如用图2所 示的表来进行说明,传动电动机的转数W分成转数W1至W100的百个 数值,这些转数覆盖了传动电动机2的工作范围。对每个这样的转数 W1至W100来说都有这样的可能性,即产生一百个不同的转矩,亦即 分布传动电动机2的整个工作范围的转矩T1至T100。在每一个转数 W1至W100和各个对应的转矩T1至T100时,算出振幅A和相应的频 率F,亦即振幅A1至A10000的一万个数值和频率F1至F10000的一 万个数值,这些数值全部存入存储器中。
当然也可将电源电压和频率的数值作为控制数据存入。在这种情 况中,该控制系统由一个电子调节的电压源组成,该电压源提供与负 载无关的具有可选择大小和可选择频率的电压。
在用图2所示存储控制数据表的情况下,传动电动机2可这样进 行传动,即它总是给机器输出一个恒定的转矩。要求的恒定转矩用输 入单元31输入控制单元1中。控制单元1的评估装置16借助于传感 器32的信号算出传动电动机2的实际转数并将这个实际转数同样输 入控制单元中。编码盘33具有若干齿或孔,它们按已知的角度距离 布置。通过测量从发射器34到达接收器35的两个连续光束之间的时 间间隔,可算出电动机轴4的转数。此外,借助于传感器32可测出 传动电动机的瞬时角度位置P,即例如根据一个已知的参考位置算出 传感器32的信号数目。
评估装置16取出与该实际转数对应的存储控制数据,用这些控 制数据可产生在这些转数时的要求的恒定转矩并将这些控制数据输 入控制系统17。例如可在输入单元31进行输入,使由传动电动机2 输出的转矩应具有恒定的值T50。如果例如测出实际转数W6,则从图 2所示表的W6和T50的一行中读出为此存储的那些控制数据。在这个 实施例中,就是控制数据电流强度A4906和频率F4906。传动电动 机2按这些控制数据A4906和F4906供电并提供在实际转数W6时的 转矩T50。
在一种具有周期运动元件的机器中例如织机中,惯性矩是这样进 行变化的,即机器一会儿变得较快,然后重新变得较慢。用上述的控 制方式即使在传动电动机2的实际转数变化时,也能实现从传动电动 机2输出到机器的转矩保持不变。用本发明的控制方式实现了传动电 动机2的控制数据与机器的不断变化的速度相匹配,而且不相互抵 消,亦即传动电动机既不试图制动机器,也不试图加速机器。因此由 于传动电动机2的动作方式不使机器的速度波动减小,这就导致了机 器以大一些的速度波动进行工作,亦即按照惯性矩的自然的变化进行 工作。
根据确定传动电动机2输出到机器上的转矩的另一种可能性,将 该转矩的周期性变化与传动电动机2的角度位置P的关系进行存储并 相应地在这个角度位置进行输出。待输出的转矩TT对应于角度位置P 的变化例如按图3所示的表进行存储。在此例中,假设作为织造花纹 是一种所谓的斜纹组织。在这种组织时,织造花纹按三个织造循环即 按主传动轴的三次360°(共1080°)进行重复。在控制单元的存储器 15中,对应于角距为1°的角度位置分别存储了要求的转矩TT,即存 储了与角度位置P1至P1080对应的待提供的转矩TT1至TT1080。
在这种情况中,用传感器32探测传动电动机2的角度位置。在 这个角度位置时,调用待输出的或待提供的转矩TT。如果例如作为实 际角度位置为P400,则待提供的转矩为TT400。对这个待提供的转矩 TT400适用的控制数据用图2所示的表来确定。测出传动电动机2 的转速。查出表2的哪一个T值在位置P400时与待输出的转矩的要 求的数值TT400相对应。例如假设实际转速为W6和数值TT400等于 转矩T50。在这种情况中,又得出振幅的控制数据为A4906和频率的 控制数据为F4906。相应地,可在任意的另一个存储角度位置P时进 行控制数据的确定。例如在角度位置P1070时存储了一个待输出的转 矩TT1070,这个转矩相当于转矩T100。这时如果在角度位置P1070 测出的实际转速为W5,则传动电动机2用W5和T100一行对应的控制 数据即用振幅A9905和频率F9905的控制数据进行控制。
待输出的转矩的变化例如可用一个恒定值和多个正弦曲线之和 来描述,其中在织机时变化重复的周期相当于织造花纹的周期。根据 包括一个周期的织造循环数并根据角度位置之间的选定步距的大 小,可存储待输出的转矩的数值的数目。当例如一个周期包括10个 织造循环,且按每5°的角度位置调节待输出的转矩TT的另一个数值 时,则表(与图3相似)例如包括两行720个数值。
对织机来说,最好在控制单元1的存储器15中存入与传动电动 机2的角度位置有关的、由传动电动机2待输出的转矩的多个周期性 变化值和/或待输出的转矩的多个恒定值。图4的表表示这方面的一 个例子。待输出的转矩的多个变化值TA至TD分别用数值TA1至 TA1080、TB1至TB1080、TC1至TC1080和TD1至TD1080以及待输出 的转矩的多个恒定数值TE至TG来表示。在输入单元31可选出一个 这些周期变化值TA至TD和/或恒定值TE至TG来控制传动电动机2。 根据这种方式,对任意一种待织造的织品都可选出一个合适的转矩, 这个转矩具有一个恒定的数值和/或一个可选择的变化值。
待输出的转矩的合适的变化值可用经验确定。所以在给定织造参 数时哪个变化值可获得最好的织造质量,同样也可用经验确定。还应 当指出,待输出的转矩的一个恒定值的预先确定也可叫做一个变化值 即一个恒定的变化值的预先确定。
如前所述,要进行传动电动机2的实际转速的测定。如图5所示, 对应于传动电动机2的角度位置P的这种实际转速WW也可存入控制 单元的存储器15中。实际转速WW同样随一个相当于待织造的织造花 纹的周期产生变化。在表5中列出了角度位置P1至P1080的每个角 度,在这些角度位置时存储了相应的实际转速WW1至WW1080。
转速的存储的变化值最好例如用来给机器确定一个平均的工作 速度,亦即为传动电动机2确定一个平均转速。传动电动机2的平均 转速例如是这样确定的,即求出实际转速WW(图5)的存储的变化值 的平均值。这个平均值同样被存入。如果平均转速的各个测出的实际 值太低或太高,则由传动电动机2输出到织机的转矩也相应变化。
根据另一种可能性-例如当平均转速的值低或高10%时-,则控 制单元的存储器15中存储的待输出的转矩由处理单元16提高或降低 10%。所以如果平均的转速总是仍然太高或太低时,则可按相应的方 式用多个步骤重复调节平均的转速直至平均转速的实际值与要求的 值一致为止。
在另一个解决办法中,在控制单元1的存储器15内存储了多行 相互保持预定关系的待输出的转矩。例如图6所示,相当于待输出的 转矩的正常变化值的转矩TM100%位于其中的一行中。例如TM100% 可相当于表4转矩变化TB的数值。在TM80%的一行中,存储了TM100 %的80%的数值。相应地,在TM120%的一行中则注入了相当于TM100 %的120%的数值。用相应的方式在其它几行中注入了TM80%和 TM120%之间的数值。如果织机用待输出的转矩的TM100%的数值进行 传动并确定平均转速低或高10%,则控制选用TM110%或TM90%的 数值。这个过程同样可依次重复进行多次,直至平均转速的实际值与 平均转速的选定值一致为止。根据这种方式,织机可按要求的平均转 数或转速进行传动,而与环境影响(例如温度)无关。
当然,也可对图4所示的变化值TA、TC至TG提出变化值TM80 %至TM120%。这些变化值不必总是用整数的百分数来区别,它们也 可例如用分数的百分数来区别。当然,也可用变化值的其它百分数。
传动电动机2的转数的确定的变化也可用于机器的启动过程,该 转数根据输出转矩的控制得出并同样具有一个周期性的变化。传动电 动机的图5所示的角度位置的转数变化存储在控制单元1的存储器15 中。在传动电动机2的启动过程中确定该传动电动机的实际角度位置 即启动位置,也叫做启动后短时间内传动电动机2的角度位置。在传 动电动机2启动时,同样测量传动电动机2每个实际角度位置对应的 实际转数。在启动时,传动电动机2用控制数据进行控制,这些控制 数据是这样选择的,即传动电动机用转数的一个实际变化值启动,该 转数与图5所示的转数WW的存储的周期性变化一致。
例如如前所述,当转数的实际值小于转数对应这个角度位置存储 的值时,则根据差值这样匹配控制数据,使转速的实际值尽可能等于 对应实际角度位置存储的转数的值或差值变成零。这个过程可这样进 行,例如根据确定的差值增加电源电流的振幅的控制数据。如果转数 的实际值较大,则例如电源电流的振幅按相应方式减小。原则上,这 是传动电动机转数的反馈调节,这是众所周知的。传动电动机2的控 制数据是这样选择的,即传动电动机2这样启动,在启动后短时间内, 传动电动机的实际转数与传动电动机2的存储的预定转数一致。
由于传动电动机2在启动后具有一个明显低于存储转数的实际转 数,所以传动电动机在启动时短时间地承受高的负载。但在短时间 后,传动电动机2就以一个大致相当于存储的转数变化进行运行。一 个大的优点在于,按这种方式控制转数的传动电动机提供的转矩的变 化也大致相当于停机前用来控制传动电动机的哪个转矩的变化和/或 恒定值。对织机来说,这不仅有利于传动电动机以好的能效进行传 动,而且还因为-在启动后-机器能够象没有停止那样的相同方式织 造织品。
为了使传动电动机2和控制系统17在启动后承受较低的负载, 这个方法可这样改进。首先确定传动电动机2的启动过程。对织机来 说,对每个织造循环都要确定一个这样的启动过程,因为织机在每个 织造循环都可停止并须相应的重新启动。在一个织造花纹包括三个织 造循环的所示例子时,要确定三个起动过程。属于第一织造循环的织 机启动的第一起动过程如图7的表所示。它包括传动电动机2的转数 WS200至WS280,它们与角度位置P200至P280对应。为清晰起见, 图5所示的转数WW的变化值也在图7中重复。转数启动过程的值 WS200不必等于零,它可例如具有一个介于零和图7所示表的数值 WW200之间的数值。启动过程的值WS接近于转数WW,其中数值WS280 实际上等于数值WW280。
所以传动电动机2是这样控制的,它在启动后,在角度位置P200 至角度位置P280的范围内达到转数WS200至W280。然后从角度位置 P281开始,传动电动机2按存储的转数WW281等等进行控制。
由于织机在一个织造花纹的每个织造循环中都可停止并可相应 重新启动,所以象织造花纹的不同织造循环那样,同样设置许多启动 过程。因此在图7所示的表中还示出了一个介于角度位置P560和P640 之间的第二启动过程,它与第二织造循环对应。相应地,还可设置一 个介于角度位置P940和P1020之间的启动过程。在达到角度位置 P280、P640和P1020以后,亦即从图5和图7所示的角度位置P281、 P641和P1020起,传动电动机2按转数WW的存储变化值进行控制, 其中在角度位置P280、P260和P1020时分别结束一个启动过程。
当然,依次的织造循环的启动过程的起始位置和终结位置之间的 角度位置之差不必总是360°。一次启动过程的起始角度位置和终结位 置之间的差同样也不必为80°。
机器的启动方法可达到一个快速的启动,亦即带有转数变化过程 的启动,这个过程在很短的时间后就相当于转数的变化过程,当传动 电动机按一个待输出的转矩控制时,也能达到这个变化过程。转数的 这个变化过程示于图5和图7中。然后由按转数变化过程的控制重新 转换成按由传动电动机2待输出的转矩的控制。为了进行平稳过渡。 可用下述方法。
当传动电动机借助于控制数据按转数的一个变化过程控制时,转 矩的实际值TS借助于图2所示的表对应于传动电动机的每个角度位 置进行测量和存储。角度位置P1至P1080的实际值TS1至TS1080存 储在控制单元1的存储器15中(图8)。其中,传动电动机进行传动 所用的各个控制数据当然同样是已知的。
从按传动电动机的转数变化过程的控制转换到按传动电动机待 输出的转矩控制应当力求这样进行,使传动电动机2的平均转数实际 上保持不变。为此,例如用图6和图8所示的表。图8的表包括角度 位置P1至P1080时图5的转数WW的实际值。对个角度位置都形成转 矩的实际值TS与转速的实际值的乘积并将乘积注入一行中。算出这 一行的和作为总数。这个和是供给机器的能量的总数。此外,对每个 角度位置都形成转数的实际值WW与转矩T80%至T120%的值的乘积 (按图6的表)并将这些乘积注入表的各行中。在这些行中分别形成 和,即,形成总数80%至总数120%之和。这些总数80%至总数120 %之和与总数的总和进行比较。总数和与总数总和相等的一行例如行 TM102%在按转矩TM102%的变化过程控制时可达到象传动电动机2 在按转数WW的变化(按图5的表)过程控制和提供转矩TS时给机器 提供一样多的能量。所以传动电动机2在从一种控制方式转换到另一 种控制方式时接近于用相同的平均转数运行。根据另一种解决办法选 用具有转矩TM80%时至TM120%的变化过程的行,该行具有的转矩平 均值与具有转矩实际值TS的行相同。虽然后者不很精确,但由于实 际转矩TS与传动电动机在停止之前用来控制的转矩相差很小,所以 对平均转数的影响很小。在平均转数的实际值与平均转数的要求值略 有差别时,也可选用一个介于TM80%和TM120%之间的合适的转矩来 控制传动电动机2,这已在结合图6进行了说明。
为了停止机器,需将控制转换到停机过程。对织机来说,每个织 造循环确定一个相应的停机过程。在所示的实施例中确定传动电动机 2的一个停机过程,该传动电动机具有预定的转数值WR,这些转数值 分别对应角度位置。例如转数值WR120至WR200对应角度位置P120 至P200。这些也可用于其它织造循环的转数值WR在图9所示表中列 在按图5表相应角度位置P时的转数实际值WW的旁边。其中,在传 动电动机的一个角度位置P200时转数的值WR末位为零,在这个角度 位置传动电动机2必须停止。这里要说明的是,这个角度位置P200 也是传动电动机2-例如根据图7-的启动角度位置。在传动电动机2 停止时确定传动电动机角度位置P的实际值。传动电动机2用控制数 据(电流的振幅和频率)这样进行控制,在每个控制位置时都按停止 过程得出相应的转数WR。这可按启动过程相似的方式进行,即根据停 止过程的转数的实际值和要求的转数值之间的差这样调节电源电流 的振幅和频率,使传动电动机2按要求的方式制动机器。
在一种适当的结构中,停止过程中传动电动机的转数值WR相对 于传动电动机的角度位置P进行确定,这些转数值列在传动电动机2 的转数WW值的旁边,如图5或9所示。当传动电动机2按转矩变化 过程和/或按一个恒定的转矩控制时,停止过程的WR120的值等于转 数的WW120的值。在转数WR200的值时,这些WR值一直减少到数值 为零,因为传动电动机2在这个角度位置P200应当停止。
由于在一个织造花纹的每个织造循环内织机都可停止,所以象织 造花纹的织造循环那样包括相同的许多停止过程。在图9所示的表中 列出了角度位置P120和P200、P480和P560以及P840和P920之间 的停止过程。到停止过程开始和结束的这些角度位置之间的相应差值 当然不总是360°。相应地,停止过程的开始和停止过程的结束之间的 差不必为80°。
本发明的控制可用于任意一种具有一个或多个进行一种周期运 动的元件的机器,所以,根据惯性矩产生周期变化的机器速度。图10 表示一种结构型式,在这种结构型式中,传动电动机2用一种由皮带 20和皮带轮21、22组成的皮带传动来驱动一台织机。这种结构型式 例如与美国专利US5 617 901的图9相同。传动电动机2的传动轴4 和织机的主传动轴3不是一体。传动电动机2的转数和/或角度位置 不是直接在该传动机上测量,而是在与传动电动机2的电动机轴4连 接的被传动的织机的传动轴10上进行测量。其中,使用一个编码盘 19,该编码盘抗扭地设置在传动轴10上并例如相当于编码盘33,且 与一个传感器23合作,该传感器连接在一个控制装置1上。传感器 23例如相当于图1的传感器32。为了从传感器23的信号中算出传动 电动机的转数和/或角度位置,必须考虑电动机轴4和传动轴10之间 的传动比
在图2至9的表中列出的传动电动机2的角度位置和/或转数的 值不必一定是角度位置和/或转数的绝对值。确切地说,也可用与上 述绝对值成比例的值。在这种情况下,例如当传感器23安装在与电 动机轴4以一定的传动比进行传动的被传动机器的传动轴10上时, 则是有利的。这样,图2至9的表可包括与绝对值成比例的值,其中 比例系数根据传动比来确定。评估单元16以简单的方式考虑这些比 例系数,使传动电动机2可相应地在正常运行过程中控制和/或启动 和/或停止。
传动电动机2根据一个预定的转矩控制对能效是有利的。传动电 动机2提供的转矩不用传感器测量,而是用控制单元1控制。如果被 传动的机器发生故障,例如传动轴10的齿轮9松动和传动元件11不 再传动时就会造成这样的后果:传动电动机2经受较小的负载并达到 很高的转数。为了避免这种后果,控制单元的评估装置16包括有这 样的功能,即在确定一个太高的转数时,中断传动电动机2的控制或 停止传动电动机2。也可能发生传动电动机2的平均数突然明显变化 的情况,这种情况例如可能由于被传动的机器的轴承5、6之一被咬 住所致。在这种情况中也应停机。当然还可采取一些别的安全措施。 例如评估单元16-在通过输入单元31输入一个待提供的转矩的一个 太高的数值时-可向显示单元18发出一个错误信号。
控制系统17不需要与控制单元1分开。确切地说,它也可以是 控制单元1本身的一部分。但在另一个结构型式中,存储器15、评估 单元16和控制系统17则是独立的装置。
本发明的控制也可用于在传动电动机2和被传动的机器之间存在 一个可转换的联轴节的场合。当然,这时对传动电动机的角度位置的 测量不容许选用传动电动机的角度位置的绝对值。确切地说,必须根 据被传动机器的传动轴的角度位置来确定相对的角度位置。例如在图 1所示的结构型式中,如果在机器的主传动轴3和电动机轴4之间设 置一个联轴节,用该联轴节可按不同的角度位置相互连接传动轴3和 电动机轴4时,则传感器32和编码盘33可安装在被传动的机器的传 动轴3上。
本发明方法和本发明控制当然不局限于举例说明的结构型式。
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