CN106350908B - 一种安全启动和/或停止用于转杯纺纱机内的转杯的方法和转杯纺纱机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安全启动和/或停止用于生产纱线的转杯纺纱机内的转杯的方法，所述转杯纺纱机具有多个转杯，每个转杯分别在各自带封盖的转杯外壳里转动，并通过其自身电机驱动，同时由至少一个径向和/或轴向的已激活的磁轴承通过位置控制来支承。其电机的数据传输带有控制器，以控制转杯的各种运行状态。运用本方法会对转杯驱动的控制，一个或多个已激活的磁轴承的位置控制，用于控制电机的数据传输和/或封盖的正确闭合进行检查。对于不满足预定的目标值和/或状态的情况，则阻止转杯启动或有针对性地停止正在运行的转杯。相应地，本发明还提供一种安全启动和/或停止用于生产纱线的转杯的转杯纺纱机。

Description

一种安全启动和/或停止用于转杯纺纱机内的转杯的方法和 转杯纺纱机

技术领域

本发明涉及一种安全启动和/或停止用于生产纱线的转杯纺纱机内的转杯的方法，所述转杯纺纱机具有多个转杯，每个转杯分别在各自带封盖的转杯外壳里转动，并通过其自身电机驱动，同时由至少一个径向和/或轴向的已激活的磁轴承通过位置控制来支承。其电机的数据传输带有控制器，以控制转杯的各种运行状态。

背景技术

在德国专利文件DE102007000851中公开了一种带纺杯的自由端纺纱装置。该纺杯通过皮带带动杆柄驱动。该纺杯位于带封盖的转杯外壳内。打开转杯外壳，即将封盖从转杯外壳移开，只能通过抬高手柄实现。通过抬高手柄将转杯刹停，避免转杯在外壳打开状态下转动。从而避免操作者因仍然转动的转杯而受伤的风险。

在德国专利DE2658477A1中公开了一种单独驱动自由端纺纱机内转杯的方法。每个转杯由它自己的电机驱动，并与一个控制器相连。该控制器作用包括：当纺出缺陷纱线时记录驱动纺杯的电流变化并且在必要时关闭电机。

发明内容

尽管在现有技术中描述了自由端纺纱装置的纺杯应通过何种(工具)停止，然而并未由此给出一个详细的安全技术方案。

因此，本发明的目的在于，提出一种安全启动和/或停止转杯纺纱机转杯的方法以及发明相应的转杯纺纱机，该转杯纺纱机配备有一个安全技术方案来应对不同故障。

本发明目的可通过本发明提供的方法和转杯纺纱机得以实现。

本发明提供的方法用于安全启动和/或停止用于生产纱线的转杯纺纱机内的转杯，该转杯纺纱机具有多个转杯，每个转杯分别在各自带封盖的转杯外壳里转动，并通过其自身电机驱动，同时由至少一个径向和/或轴向的已激活的磁轴承通过位置控制来支承。电机的数据传输带有控制器，以控制转杯的各种运行状态。根据本发明会逐项对转杯驱动控制和/或一个或多个已激活的磁轴承的位置控制，用于控制电机的数据传输，以及本发明的一个优选实施例内封盖的正确闭合进行检查。对于不满足预定的目标值和/或状态的情况，则阻止转杯启动或有针对性地停止正在运行的电机。

通过对转杯驱动控制的检查一方面能保证，在驱动控制出错的情况下(机器)不生产缺陷纱线。另一方面同时能够保证，在转杯当前转速达到200000转/分钟左右的情况下，转杯不因运转错误而损坏，从而操作者不受危害且这台转杯纺纱机不会被损坏。

通过监测一个或多个已激活的磁轴承的位置控制可以让转杯始终处于预设位置。若转杯离开了预设位置，则存在产生缺陷纱线及损坏纺纱装置的风险。

当电机和电机控制器间的数据传输出错时，纺纱设备的有效运行不能得到保证。在这种情况下不能启动转杯，若检测出这种状态时转杯已经开始运行，也必须以尽可能无损的方式停止转杯。

最后，同样重要的是正确地关闭转杯外壳的封盖。否则一方面纺不出纱线，另一方面也存在操作者卷入转动的转杯并且受伤的风险。

在上述所有情况中，将检查是否已经达到并且遵循所要求的相应目标值或状态。若没有，则阻止转杯启动或有针对性地停止正在运行的电机。这样可避免机器损坏和操作者受伤的风险。

本发明一个特别优选实施例中，在电机电压供给故障的情况下，转杯速度缓慢降低，使之与其余产纱所需的驱动器相协调，以保持产纱程序的正常运转。此类其余驱动器包括喂给驱动器，分梳辊驱动器，牵引辊驱动器或卷辊驱动器等。若此类驱动器分别按比例减速，则在低速下仍能纺织出本质上相同的纱线。通过有针对性地按照相同比例降低各个驱动器的速度，以避免在此纱线生产阶段后还须在纱筒上退绕纱线再进行处理。因为现代转杯纺纱机的纺纱速度约为300米/分钟，即能在极短时间内生产大量纱线，导致最坏情况下需要处理数米的纱线。

在电机电压供给故障以及低于转杯最低转速(特别是约15000转/分钟)的情况下，电机会被短路，导致电机缓慢停止运行并且达不到预定的纺纱产量。但此优势在于，在这个时刻，由于缺乏足够的转杯转速，无法继续实现有控制地产纱，纱线会断裂且不再继续产纱。在电机短路的情况下，转杯无需控制就会缓慢停止运行。

在位置控制和/或用于控制的数据传输和/或电压供给发生故障的情况下，转杯首先缓慢停止运行，并且作为发电机为磁轴承供电。通过此方式保证了，对转杯无故障运转而言特别重要的磁轴承能长效地正常工作。只有下降到某一特定的不关键的转速时，转杯才可不受损坏地在不再激活的磁轴承的支承下直至停止。

特别优势在于，在位置控制故障的情况下，转杯会被压向轴向上的应急轴承方向。这就避免转杯不受控地移动或从磁轴承上脱出。该轴向上的应急轴承保证转杯位于相应位置。

当转杯速度超过预先设定的最低转速时，封盖首先被锁止。例如将该类预定的最低转速设定为15000转/分钟，在此转速下转杯转动对机器和操作者的危险性较小，转杯也能在相对较短的时间内达到静止状态。

封盖主要可通过磁力，机械和/或电力锁止。可通过控制器非常简单地实现封盖的锁止。

本发明的一个特别优选实施例为，对封盖是否可开启进行冗余检查。通过检查转杯的转速和当前运行状态保证了，在转杯处于安全转速范围或静止状态时才能打开封盖，避免机器损坏及操作者受伤的风险。通过冗余检查可确定测量装置是否故障，从而避免对转杯状态的误判。

当封盖打开时，若转杯处于不符合要求的高转速时(特别是高于15000转/分钟)，转杯将被急停，以保证转杯在最短时间内达到静止状态。急停可通过例如馈电的方式实现，用电力使得转杯驱动急停。该措施是非常有利的，因为高转速的转杯有着极大的致人受伤的风险。转杯可能从自身轴承中脱出甚至炸裂，从而极大可能导致操作者受伤和机器损坏。因此需要在最短时间内让转杯达到静止状态。

在转杯急停的一段特定时间里或直到转杯达到一定的速度时，驱动控制保持激活状态，这保证了转杯尽可能不受损坏且较快地达到安全转速区域或者达到静止状态。同时该措施还有助于后续产纱程序。

转杯可通过电力，机械和/或磁力急停，这样就可以采取一种恰当的措施尽可能快地实现急停。

根据本发明制造出的转杯纺纱机配备有根据上述方法步骤进行处理的安全技术方案。该转杯纺纱机能够在故障出现时尽快反应，使转杯根本无法启动或有针对性地停止其运行。该停止能够尽可能长时地保持产纱正常运行，或者尽可能快地停止转杯或至少降低到一个不关键的转速范围。从而确保避免操作者受伤或机器损坏。

根据本发明的另一个发明，提供一种安全启动和/或停止用于生产纱线的转杯的转杯纺纱机，所述转杯纺纱机具有多个转杯，每个转杯分别在各自带封盖的转杯外壳里转动，并通过其自身电机驱动，同时由至少一个径向和/或轴向的已激活的磁轴承通过位置控制来支承，电机的数据传输带有控制器，以控制转杯的各种运行状态，其特征在于，转杯驱动控制、一个或多个已激活的磁轴承的位置控制和/或用于控制电机的数据传输将被检查，对于不满足预定的目标值和/或状态的情况，则阻止转杯启动或有针对性地停止正在运行的转杯。

同样的，纺纱机应具有上述方法对应的机械结构或下述设备特征，并且这些特征可以单个或在随机组合中得以实现。

附图说明

通过阅读参照以下安全技术方案附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出根据本发明的一个优选实施例的“启动机器”方案，

图2示出根据本发明的一个优选实施例的“触发机器急停”方案，

图3示出根据本发明的一个优选实施例的“总电压故障”方案，

图4示出根据本发明的一个优选实施例的“转杯驱动电压供给故障”方案，

图5示出根据本发明的一个优选实施例的“CAN通讯中断”方案，

图6示出根据本发明的一个优选实施例的“开启转杯外壳”方案，以及

图7示出根据本发明的一个优选实施例的“关闭机器”方案。

具体实施方式

机器运行过程中须遵循的安全要求包括：转杯高于某一特定转速值转动时转杯外壳必须保持关闭。此外机器在转筒关闭和锁止后才可以启动。不允许由控制器桥接来解锁转杯外壳封盖，也不允许使用安全相关的措施和控制器状态解锁。

当转杯仍在转动或者转杯的转动能量低于一个规定值时，为实现转杯外壳的开启，必须获得转杯转速的冗余测量值。这些冗余且离散的测量值可确定电机的电压，该电压与转杯转速基本上成正比。由此产生一个逻辑信号，例如其内容可以是表明转杯转速较低。

如因为闭锁机构失灵时，转杯外壳在转杯高速运行时被打开，，则电机将主动停止。例如，可通过在最初四秒内施加给电机尽可能高的电流，实现电力制动。使得转杯尽可能快地停止。若不采取这种方法则需要大约60秒使转杯停止。

和闭锁和急停机制一样，所有采用的传感技术，如用于产生转杯外壳已关闭这一信号的传感技术，应当尽可能地带有冗余和故障自动保险的功能。由此可确保，即使在第一个措施失效时，存在第二个措施或第二个传感装置来确定某一状态或某一理论值。

为了更好的使本发明应用于特定情况下的安全技术方案清晰的表示出来，下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1示出的“启动机器”安全技术方案用于检查转杯外壳是否关闭以及转杯驱动和控制器之间的CAN通信是否存在及激活。同时可检查已激活的磁轴承的位置控制是否正常工作。所有这些检查成功完成后，接通DC/DC转换器，驱动器准备就绪。只要其中一项检查结果不能令人满意，就会关闭DC/DC驱动器，同时激活低侧FETs。由此电机被短路，不再运转。从而排除了电机误启动的危险。

图2示出的“触发机器急停”安全技术方案首先会检查转杯驱动是否运行。若是，则转杯驱动的速度至少下降至最低速度。也就是说，纺杯对应的电机速度会降低。因而在本发明的一个优选实施例中，(转杯驱动)速度可以平缓下降。这意味着速度下降非常缓慢。尤其是当纺纱区的其他驱动的速度一样同步地缓慢降低时，可以继续纺纱。在理想情况下，这些纱线与正常运转时产出的纱线相同。转速降至某一特定值，如15000转/分钟时，转杯就不具备能力制造相应的纱线。从这一时间点开始转杯可以迅速停止，即快速停止。当确定转杯不再转动或者其转速相当低，如低于15000转/分钟时，则关闭DC/DC转换器并激活低侧FETs。与此同时电机短路，缓慢停止运行或通过其他手段(磁力或机械手段)停止。

图3示出的“总电压故障”安全技术方案也会首先检查转杯是否运行。若转杯运行，则在制纱过程出现不稳定前，其速度将根据纱线旋度值有所下降。这是为了在停止过程实施后还能够继续纺纱。在理想情况下，纱线基本上同纺纱区正常状态下生产的纱线相同。当纺纱过程不稳定，如转杯转速对于纺纱程序而言太低时，将根据纺纱机的能量需求采取措施，以降低转杯驱动速度。这意味着转杯进一步减速，并充当发电机为诸如磁轴承提供电力，从而使转杯支承继续起作用。当转杯转速继续下降，如低于15000转/分钟时，低侧FETs激活，与此同时电机短路。电机不能再像发电机一样供电，也无法再提供给磁轴承相应的电压。在这种情况下，当已激活的磁轴承发生可预见的停工后，应急轴承的存在是有利的，因为它能接管转杯；同时，在电源供给切断或发生故障时，应急轴承也能使支承元件不因转杯而损坏。例如：在已激活的磁轴承停工时，转杯会撞上止挡件从而被机械制动，转杯此时受到的是轴向挤压，该挤压使转杯稳定地停止运行，这是有利的。最后关闭DC/DC转换器，就可以打开转杯外壳了。

图4示出的“转杯驱动电压供给故障”安全技术方案也将首先检查转杯驱动是否运行。若转杯不运行，则DC/DC转换器关闭。若转杯仍在运行，在确保通过发电机驱动实现自主供电的情况下降低转杯驱动速度。速度低于某一定值，如15000转/分钟时，低侧FETs激活，电机短路。若已激活的磁轴承也停工，则使用应急轴承。一旦转杯驱动不再运转，DC/DC转换器就关闭。此时起，可通过移开封盖打开转杯外壳。

图5示出的“CAN通讯中断”安全技术方案同图4示出的“转杯驱动电压供给故障”方案类似。降低转杯驱动速度，以确保自主供电。转杯驱动首先平缓减速，以维持纺纱正常运转。当达到一个低转速时，如15000转/分钟，低侧FETs激活。若已激活的磁轴承停工，则在必要时时使用应急轴承。当转杯停止(运转)时，DC/DC转换器关闭。安全技术方案“CAN通讯中断”结束。

图6示出的“开启转杯外壳”方案中，若转杯驱动仍在运行，则对转杯施加长达4秒的最大电流。驱动装置会很快在电力制动下降至低速。当转速降至15000转/分钟时，则重新采取上述措施。即激活低侧FETs，短路电机。如有必要，在已激活的磁轴承停工时使用应急轴承，以防止损坏。最后关闭DC/DC转换器，使纺纱装置处于安全状态。

图7示出的“关闭机器”方案中，转杯驱动和生产组驱动不再运行时，DC/DC转换器和低侧FETs处于非激活状态。反之，若发现转杯驱动和生产组驱动仍然运行，则首先停止所有转杯驱动。然后停止所有生产组驱动。只有关闭了所有的驱动器，方可解锁该纺纱区内转杯外壳的锁紧装置。最后确认DC/DC驱动器和低侧FETs处于非激活状态，以确保机器处于一个安全的状态。也可能发生这样的情况：首次检查时先确认转杯驱动和生产组驱动不再运行。之后还会再一次检查DC/DC转换器和低侧FETs是否处于非激活状态，以确保机器的安全。

对图述用于安全启动和/或停止转杯的方法而言至关重要的是，只有满足所有安全措施以及达到预定的目标值和/或状态时才可以启动转杯。否则，就会阻止转杯启动或有正对性地停止正在运行的转杯。通过针对性地停止(转杯)可避免机器损坏和操作者受伤，理想情况下在停止过程中也能产纱，所产纱线与正常纺纱过程生产的纱线相同。即使单个组件发生故障，仍具有生产可使用的纱线的可能性。因此除了安全方面，上述方案也可确保产量的提高。

综上所述，单个或所有下述状态具有重要意义，以目的分类为：

1.允许转杯启动

-为获得AC能量传输，转杯外壳必须关闭；

-所有纺纱区内的控制器电线必须正常；

-控制器必须正常工作，以产生信号。

2.必须停止转杯外壳

-纺纱箱开启；

-纺纱区损坏——变形；

-纺纱区控制电线中断或短路；

-传感器功能故障；

-控制器不产生安全信号。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (43)

1.一种安全启动和/或停止用于生产纱线的转杯纺纱机转杯的方法，所述纺纱机具有多个转杯，每个转杯分别在各自带封盖的转杯外壳里转动，并通过其自身电机驱动，同时由至少一个径向和/或轴向的已激活的磁轴承通过位置控制来支承，电机的数据传输带有控制器，以控制转杯的各种运行状态，其特征在于，

-转杯驱动控制，

-一个或多个已激活的磁轴承的位置控制和/或

-用于控制电机的数据传输，

将被检查，对于不满足预定的目标值和/或状态的情况，则阻止转杯启动或有针对性地停止正在运行的转杯，其中，

所述不满足预定的目标值和/或状态的情况包括如下情况中的任一种或任多种：

-封盖未正确地闭合；

-电机电压供给故障；

-位置控制和/或用于控制的数据传输和/或电压供给发生故障；以及

-封盖打开时，转杯以不符合要求的转速运行。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，额外地检查封盖是否正确地闭合，对于不满足所述预定的目标值和/或状态的情况，则阻止转杯启动或有针对性地停止正在运行的转杯。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，对于电机电压供给故障的情况，则缓慢降低转杯速度，使之与其余产纱所需的驱动器相协调，以保持产纱正常运转。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，电机在电压供给故障以及低于转杯预先设定的转速的情况下会被短路。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，电机在电压供给故障以及低于15000转/分钟的转杯转速的情况下会被短路。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在电机短路情况下，转杯无需控制就会缓慢停止运行。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在电机短路情况下，转杯无需控制就会缓慢停止运行。

8.根据权利要求1或2或4-7中任一项所述的方法，其特征在于，在位置控制和/或用于控制的数据传输和/或电压供给发生故障的情况下，转杯缓慢停止运行，转杯充当发电机为磁轴承供电。

9.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在位置控制和/或用于控制的数据传输和/或电压供给发生故障的情况下，转杯缓慢停止运行，转杯充当发电机为磁轴承供电。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在位置控制故障的情况下，转杯会被压向一个轴向上的应急轴承方向。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在位置控制故障的情况下，转杯会被压向一个轴向上的应急轴承方向。

12.根据权利要求1或2或4-7中任一项或9-11中任一项所述的方法，其特征在于，只要转杯转速超过预先设定的转速封盖就会被锁止。

13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，只要转杯转速超过预先设定的15000转/分钟的转速时，封盖就会被锁止。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，封盖通过磁力、机械和/或电力锁止。

15.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，只要转杯转速超过预先设定的转速封盖就会被锁止。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，只要转杯转速超过预先设定的15000转/分钟的转速时，封盖就会被锁止。

17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，封盖通过磁力、机械和/或电力锁止。

18.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，只要转杯转速超过预先设定的转速封盖就会被锁止。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，只要转杯转速超过预先设定的15000转/分钟的转速时，封盖就会被锁止。

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，封盖通过磁力、机械和/或电力锁止。

21.根据权利要求1或2或4-7中任一项或9-11中任一项或13-20中任一项所述的方法，其特征在于，设有确定可否打开封盖的冗余检查，所述冗余检查包括检查转杯转速和当前运行状态。

22.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，封盖打开时，若转杯处于不符合要求的转速时，则会被急停。

23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，封盖打开时，若转杯处于高于15000转/分钟的转速时，则会被急停。

24.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，设有确定可否打开封盖的冗余检查，所述冗余检查包括检查转杯转速和当前运行状态。

25.根据权利要求24所述的方法，其特征在于，封盖打开时，若转杯处于不符合要求的转速时，则会被急停。

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，封盖打开时，若转杯处于高于15000转/分钟的转速时，则会被急停。

27.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，设有确定可否打开封盖的冗余检查，所述冗余检查包括检查转杯转速和当前运行状态。

28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，封盖打开时，若转杯处于不符合要求的转速时，则会被急停。

29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，封盖打开时，若转杯处于高于15000转/分钟的转速时，则会被急停。

30.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，设有确定可否打开封盖的冗余检查，所述冗余检查包括检查转杯转速和当前运行状态。

31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，封盖打开时，若转杯处于不符合要求的转速时，则会被急停。

32.根据权利要求31所述的方法，其特征在于，封盖打开时，若转杯处于高于15000转/分钟的转速时，则会被急停。

33.根据权利要求1或2或4-7中任一项或9-11中任一项或13-20中任一项或22-32中任一项所述的方法，其特征在于，在转杯急停的一段时间里或从转杯急停直到转杯达到15000转/分钟的转速时，转杯驱动控制保持激活状态。

34.根据权利要求33所述的方法，其特征在于，转杯通过电力，机械和/ 或磁力急停。

35.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在转杯急停的一段时间里或从转杯急停直到转杯达到15000转/分钟的转速时，转杯驱动控制保持激活状态。

36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，转杯通过电力，机械和/ 或磁力急停。

37.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在转杯急停的一段时间里或从转杯急停直到转杯达到15000转/分钟的转速时，转杯驱动控制保持激活状态。

38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，转杯通过电力，机械和/ 或磁力急停。

39.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在转杯急停的一段时间里或从转杯急停直到转杯达到15000转/分钟的转速时，转杯驱动控制保持激活状态。

40.根据权利要求39所述的方法，其特征在于，转杯通过电力，机械和/ 或磁力急停。

41.根据权利要求21所述的方法，其特征在于，在转杯急停的一段时间里或从转杯急停直到转杯达到15000转/分钟的转速时，转杯驱动控制保持激活状态。

42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，转杯通过电力，机械和/ 或磁力急停。

43.一种采用权利要求1至42中任一项所述方法安全启动和/或停止转杯的转杯纺纱机。

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