CN105449908A - 驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括至少一个驱动装置的纺织机，其具有：电气的驱动马达，所述驱动马达包括在任何情况下局部地由驱动马达的壳体包围的定子，其具有至少一个绕组，并且所述驱动马达包括在驱动马达的轴上相对于定子可旋转地保持的转子并且包括至少一个用于轴的轴承；弹性机构；以及离散控制模块，其与驱动马达并且与驱动装置的至少一个传感器配合作用，并且其具有用于与上级的中央控制设备通讯的机构，其中，至少一个用于支承轴的轴承通过弹性机构相对于定子挠性地被支承在壳体上，使得轴连同转子相对于定子可运动地保持；设置电气同步马达作为驱动马达；并且通过第一传感器可检测轴相对于壳体的位置和/或通过第二传感器可检测轴的旋转角度。

Description

驱动装置

技术领域

本发明涉及一种包括至少一个驱动装置的纺织机，其具有：旋转地作用的电气的驱动马达，所述驱动马达包括在任何情况下局部地由驱动马达的壳体包围的定子，所述定子具有至少一个绕组，并且所述驱动马达包括在驱动马达的轴上相对于定子可旋转地保持的转子并且包括至少一个用于轴的轴承；用于支承驱动马达的至少一些功能构件的弹性机构；以及配置给驱动马达的离散控制模块，所述离散控制模块一方面与驱动马达并且另一方面与驱动装置的至少一个传感器配合作用并且所述离散控制模块具有用于与上级的中央控制设备通讯的机构。

背景技术

纺织机现今典型地具有多个驱动装置，各驱动装置分别包括一个旋转地作用的电气的驱动马达，所述驱动马达通过在驱动马达的轴的端侧设置的例如以导向辊的形式构成的机械手作用到丝、纤维、无纺织物(Vlies)或针织物上。此外典型地设有不同的外部传感器以及附加执行元件，所述传感器尤其是用于检测丝、纤维、无纺织物或针织物的位置。附加执行元件例如用于预张紧或定位丝、纤维、针织物或无纺织物。旋转地作用的电气的驱动马达通常总体上弹性支承地设置，以便一方面针对共振问题保护驱动装置并且以便另一方面也在高转速下确保足够的运转平稳性和使用寿命。为了控制或调节电气的驱动马达，设有离散控制模块。在功能上并且通常也在空间上作为驱动装置的一部分设置的离散控制模块还与外部传感器和附加执行元件配合作用。离散控制模块通过合适的通讯机构与上级的中央控制设备连接。所述中央控制设备尤其是协调纺织机的多个驱动装置。原则上，在纺织机中使用这样的驱动装置多年以来证明为是可行的。分布地实施的系统仍然相对大、昂贵并且在装配和维修方面是耗费的。

发明内容

本发明的任务在这里是，给出一种包括至少一个驱动装置的纺织机，其被紧凑地构造，提供成本优势并且在安装和维修方面被有利地配备。

为了解决该任务，本发明结合权利要求1的前序部分的特征在于，至少一个用于支承轴的轴承通过弹性机构相对于定子挠性地支承在壳体上，使得轴连同转子相对于定子可运动地保持；设置电气同步马达作为驱动马达；并且通过第一传感器可检测轴相对于壳体的位置和/或通过第二传感器可检测轴的旋转角度。

按照本发明的驱动装置的特别优点在于其集成的构造和由此引起的紧凑结构形式。尤其是，弹性机构设置为集成在同步马达的壳体中。所述至少一个支承轴的轴承在这里例如通过弹簧阻尼元件或弹性体元件相对于壳体解耦地设置。由此产生轴连同保持在其上的转子相对于由壳体包围的定子的相对可运动性。该内部可运动性允许借助驱动装置本身使丝运动、影响丝力或丝应力、无传感器地检测丝力或丝应力或抑制丝的振荡。以类似的方式可以作用到纤维、无纺织物或针织物上。例如用于预张紧或定位丝、纤维、针织物或无纺织物的附加执行元件可以在其数量方面减少、较不复杂地实施或是完全不需要。此外，轴和定子的相对可运动性提供进一步改善驱动装置的运转平稳性的可能性。此外弹性机构可以小且紧凑地实施，因为与目前的弹性机构不同不是支承整个电气驱动装置。而且，仅进行轴和在轴上设置的转子的解耦。弹性机构的紧凑结构形式在这里有利于在功能和空间上的集成。定子可以例如带有绕组地实施，从而根据运行参数和负载情况可以引起轴连同在其上保持的转子的倾斜或移动。

以传感器的方式检测尤其是轴连同在其上保持的转子相对于壳体的位置或轴的旋转角度。尤其是位置固定地设置的壳体规定驱动装置的参考位置。因此可以放弃外部传感器。由此进一步有利于紧凑结构形式。此外安装或维修费用减少，因为关于作为整体的电气驱动装置对传感器的调整或校准在驱动装置的起动过程中取消或比在常规驱动装置中显著更简单地构造。

尤其是，所述离散控制模块可以在空间上集成，并且设置电气同步马达作为驱动马达。作为用于与纺织机的上级的中央控制设备通讯的机构可以在无线数据传输的过程中设有例如发射机和接收机构件或在线缆连接的数据传输中设有数据线。所述通讯可以例如电气或光学地进行。

因此本发明的核心是，由紧凑的和不仅在功能上而且在空间上集成构成的驱动装置代替用于纺织机的常规的在空间上和在功能上分布构成的驱动装置。所述紧凑结构形式尤其是有利于驱动装置在纺织机中的集成。大量的驱动装置可以在这里以非常小的距离在纺织机中安装。此外可以低成本地实施不同的功能构件，因为可以设置例如小尺寸的弹性机构。因为通过弹性机构同时实现轴相对于定子的可运动性，可以在选择合适的运行参数时通过轴本身针对性地作用到丝、纤维、无纺织物或针织物上。纺织品(丝、纤维、无纺织物、针织物和类似物)可以由此运动。可以影响或测量纺织品中的力或应力并且抑制不希望的振荡。由于在空间上的集成，此外简化驱动装置的安装和维修。

按照本发明的一种优选的实施形式，定子可以设置至少两个沿轴向方向分布地设置的绕组。所述至少两个绕组按照本发明与驱动装置的离散控制模块配合作用，使得对于每个绕组可以特定地设定运行参数。例如可以调制特定的电压或特定地设定马达电流。可以借助这样实施的定子外加交变电场并且产生转矩。此外存在如下可能性，即：在旋转的转子上能够作用径向分力。在这里可以对于两个绕组特定地确定径向分力。因此可以通过所述分力影响轴连同转子相对于定子的相对位置。轴连同转子可以在这里相对于定子平行移动、倾斜或同时平行移动和倾斜。

不同的力可以例如通过特定的运行参数引起或调制。例如在第一绕组中的马达电流可以不同于在第二绕组中的马达电流地构成。可以例如在结构上影响径向分力，其方式为：在运行参数相同时，稍微不同地实施匝数。

按照本发明的一种进一步构成，可以设有用于检测马达电流的机构。尤其是可以如下设置：对于多个绕组特定地确定马达电流。有利地，可以通过检测马达电流，确定或监控驱动装置的运行状态。例如可以通过马达电流确定纺织品的应力，如果在预张紧时转子设置在规定的径向位置中的话。丝应力可以在这里通过马达电流间接地确定。不需要用于直接地检测丝应力的传感器。

按照本发明的一种进一步构成，为了机械式作用到纤维、丝、无纺织物或针织物上而设置不可相对旋转地保持在轴上的机械手。尤其是，机械手设置在轴的自由端部上。有利地，通过将机械手固定在轴上产生纺织品相对于驱动装置的规定相对位置。机械手可以为此目的例如具有导向机构、尤其是沟槽或导向边缘。例如机械手按照导向辊的形式构成。纺织品相对于驱动装置的规定相对位置有利于紧凑构造，因为可以省去用于检测纺织品的位置的位置传感器。尤其是可以通过轴的移动或扭转以规定方式作用到纺织品上。在这里可以放大或减少丝应力。

按照本发明的一种进一步构成，弹性机构沿周向分布地配置给所述至少一个轴承。例如，所述弹性机构环形地构成。例如，轴的所述至少一个轴承配置有至少三个沿周向规律分布地设置的弹性机构。作为弹性机构可以例如设置弹性体元件或弹簧阻尼元件。如果设置多于一个用于支承轴的轴承，则所述轴承可以配置有相同的弹性机构或不同的弹性机构。不同的弹性机构可以例如在其弹簧常数或其缓冲特性方面不同。有利地，通过弹性机构的对应变化的构造提供非常特定地运行驱动装置的可能性。例如在设置一个唯一的定子绕组时，轴连同转子可以平行于定子移动，其方式为：径向分力根据配置给轴承的弹性机构的弹簧常数基于同步马达的在结构上的实施方式产生的力来确定。根据弹簧阻尼元件的特定构造和作用到纺织品上的力可以此外使轴连同转子相对于定子倾斜。混合形式通过影响的叠加同样是可能的。如果设置两个独立的绕组，则可以通过对应地选择分力引起轴连同转子相对于定子的特定的平行移动和倾斜。所述径向分力可以在此例如通过马达电流或绕组的构造来影响。配置给轴承的弹簧阻尼元件可以分别相同或不同地构成。不同的弹簧阻尼元件可以在弹簧常数和/或阻尼特性方面不同。阻尼特性在这里尤其是影响驱动装置的动态响应。

如果在一个纺织机中设置许多按照本发明的驱动装置，则配置给各个驱动装置的离散控制模块可以按照数据技术与纺织机的中央控制设备配合工作。在这里产生如下可能性，即：以协调的方式作用到共同的丝、共同的纤维、无纺织物或针织物上。

由其他从属权利要求和后续说明得出本发明的其他优点、特征和细节。在那里提到的特征可以分别单独本身或以任意组合对本发明是重要的。附图仅用于示例性地澄清本发明并且不具有限制的特性。

附图说明

接着借助附图进一步解释本发明。在此示出：

图1按照现有技术的驱动装置的原理示意图；

图2按照本发明的驱动装置的原理示意图；

图3按照本发明的包括一个唯一的定子绕组的驱动装置的第一实施形式；以及

图4按照本发明的包括两个沿轴向方向分布地设置的定子绕组的驱动装置的第二实施形式。

具体实施方式

按照图1的按照现有技术实施的用于纺织机的驱动装置1作为重要构件具有包括轴3的旋转地作用的电气的驱动装置2和在轴3的自由端部上设置的机械手4。通过机械手4，电气的驱动装置2与丝5配合作用。机械手4当前示例性地按照导向辊的形式构成。此外驱动装置1设有弹簧阻尼元件6，通过所述弹簧阻尼元件，电气的驱动装置2相对于环境解耦。驱动装置1的附加执行元件7用于张紧丝5。外部传感器8例如用于检测丝5的位置。电气的驱动装置2、传感器8和附加执行元件7与驱动装置1的离散控制模块9配合作用。离散控制模块9作为驱动装置1的一部分尤其是用于：根据外部传感器8的信号运行电气的驱动装置2并且通过附加执行元件7为丝5提供规定的位置和预应力。驱动装置1的离散控制模块9按照数据技术与中央控制设备10连接，所述中央控制设备可以与驱动装置1在位置上远离地设置。中央控制设备10尤其是用于协调纺织机中的多个驱动装置1。

按照图2的按照本发明的驱动装置1显著较紧凑地实施。尤其是设有在功能上扩展的电气的驱动装置2，该驱动装置优选按照同步马达2的形式实现。按照本发明的驱动装置1的未示出的离散控制模块以已知的方式与中央控制设备10通讯。所述通讯可以例如无线或线缆连接地进行。例如可以设置数据总线，以用于实现在中央控制设备10和在纺织机中设置的驱动装置1的离散控制模块之间的通讯。

图3示出按照本发明的驱动装置1的电气同步马达2的第一实施例。作为同步马达2的一部分设有壳体11连同在壳体11中设置的定子12。此外设有轴3连同不可相对旋转地在轴3上设置的转子13。转子13配置给定子12。轴3通过球轴承14以及作为弹性机构6、6.1、6.2的弹簧阻尼元件被支承在同步马达2的壳体11上。球轴承14连同配置的弹簧阻尼元件6、6.1、6.2在此彼此间隔开地定位在转子13的两个对置的端侧上。

按照本发明的一种未示出的备选实施形式，任意其他的滚动轴承或滑动轴承可以代替球轴承14被支承在轴3上。可以设置任意其他的弹性机构代替弹簧阻尼元件6、6.1、6.2。尤其是，轴3相对于定子12的可运动性的实现方式可通过弹性体元件、盘簧、板簧或类似物构成或通过包括弹性体元件和金属弹簧的组合构成。

作为按照本发明的驱动装置1的一部分设有不同地在同步马达2的壳体11中设置的传感元件15、16、17。一方面设有配置给壳体11的加速度传感器15，所述加速度传感器尤其是能够实现壳体11的两维或三维的加速度测量并且用于确定壳体11和与壳体11连接的定子12的运动。此外设有在端侧配置给轴3的旋转编码器16。旋转编码器16能够确定轴3的旋转或位置。在转子13的对置的两侧上配置给轴3的位置或行程传感器17用于检测轴3的位置。尤其是可以借助传感器17检测轴3连同转子13相对于定子12的平行移动以及轴3的倾斜。两个在平面中彼此错开一定角度设置的位置或行程传感器17分别彼此成对地配置。在这里产生如下可能性，即：确定轴3在横向于轴3的轴向方向18的径向平面中的运动。

此外，作为驱动装置1的一部分设有未示出的离散控制模块。离散控制模块实现为例如集成在同步马达2的壳体11中。例如，离散控制模块设置在壳体11外。优选地，离散控制模块固定在同步马达2的壳体11上。离散控制模块尤其是用于确保同步马达2的受控制的或受调节的运行并且在上级的纺织机中运行按照本发明的驱动装置1。离散控制模块为此与纺织机的中央控制设备10通讯。尤其是，离散控制模块与传感器15、16、17通讯。此外离散控制模块用于运行同步马达2。尤其是通过离散控制模块预定同步马达2的运行参数。在本发明的本实施例中具有一个唯一绕组的定子12在预定的马达电流的情况下运行。这样通过定子12外加的交变电场尤其是具有用于产生同步马达2的转矩的分量。此外可以通过运行参数提供径向分力F₁，所述径向分力横向于轴向方向18作用在转子13上。由于径向分力F₁并且基于轴3在壳体11中的弹性支承，产生轴3连同在其上设置的转子13相对于定子12或同步马达2的壳体11的相对可运动性。轴3可以尤其是关于轴向方向18平行移动或相对于轴向方向18倾斜。在这里产生主动补偿在驱动装置本身中的振动的可能性。尤其是使用关于加速度传感器15或位置或行程传感器17的信息，以便确定转子13相对于定子12和相对于驱动装置1的环境的运动。此外可以确定和补偿同一纺织机的不同驱动装置1之间的相对运动。附加地可以作用到丝5上。尤其是可以通过将径向力引入到丝5中或使轴3倾斜来影响丝应力。

此外借助按照本发明的驱动装置1可以确定丝应力。例如可以确定马达电流。通过马达电流可以在转子预张紧时将转子保持在规定的位置中并且由此在马达电流的位置的识别中确定丝应力。

按照图3的按照本发明的驱动装置1的弹簧阻尼元件6、6.1、6.2可以相同或不同地实施。相同的弹簧阻尼元件6、6.1、6.2尤其是在结构上和在尺寸方面相同。不同的弹簧阻尼元件6、6.1、6.2例如关于弹簧常数或其阻尼特性不同。根据弹簧阻尼元件6、6.1、6.2的具体尺寸以及径向分力F₁所引起的作用点，对于不同的运行状态产生轴3连同保持在其上的转子13相对于定子12的特定的且在运行期间可影响的相对位置。

根据按照图4的按照本发明的驱动装置1的第二实施形式，同步马达2具有修改的构造。尤其是，修改的旋转编码器19用于检测轴3的旋转。此外，定子12具有两个沿轴向方向18间隔开的绕组12.1、12.2。定子12的绕组12.1、12.2可以由未示出的离散控制模块特定地操控。尤其是，特定的交变电场可以外加到每个绕组12.1、12.2中。在这里可以除了提供转矩之外，沿轴向方向18间隔开地外加第一径向分力F₂和第二径向分力F₃。第一径向分力F₂在此配置给第一绕组12.1并且第二径向分力F₃配置给绕组12.2。通过设置这两个径向分力F₂、F₃，可以特定地调节轴3连同转子13相对于定子12的相对位置。尤其是产生如下可能性，即：轴3平行轴向方向18移动或相对于轴向方向18倾斜，以便由此影响丝5的预应力和位置。弹簧阻尼元件6、6.1、6.2可以相同或不同地实施。

相同的构件和构件功能通过相同的附图标记表征。

Claims (10)

1.一种包括至少一个驱动装置(1)的纺织机，具有：

-旋转地作用的电气的驱动马达(2)，所述驱动马达包括在任何情况下局部地由驱动马达(2)的壳体(11)包围的定子(12)，所述定子具有至少一个绕组(12.1、12.2)，并且所述驱动马达包括在驱动马达(2)的轴(3)上相对于定子(12)可旋转地保持的转子(13)并且包括至少一个用于轴(3)的轴承(14)，

-用于支承驱动马达(2)的至少一些功能构件的弹性机构(6、6.1、6.2)，

-配置给驱动马达(2)的离散控制模块，所述离散控制模块一方面与驱动马达(2)并且另一方面与驱动装置(1)的至少一个传感器(8、15、16、17)配合作用，并且所述离散控制模块具有用于与上级的中央控制设备(10)通讯的机构，

其特征在于，至少一个用于支承所述轴(3)的轴承(14)通过弹性机构(6、6.1、6.2)相对于定子(12)挠性地支承在壳体(11)上，使得轴(3)连同转子(13)相对于定子(12)可运动地保持；设置电气同步马达作为驱动马达(2)；并且通过第一传感器(17)可检测轴(3)相对于壳体(11)的位置和/或通过第二传感器(16)可检测轴(3)的旋转角度。

2.按照权利要求1所述的纺织机，其特征在于，定子(12)具有沿轴(3)的轴向方向(18)间隔开地设置的至少两个绕组(12.1、12.2)；并且所述至少两个绕组(12.1、12.2)与所述离散控制模块配合作用，使得对于每个绕组(12.1、12.2)可设定特定的电气运行参数。

3.按照权利要求1或2所述的纺织机，其特征在于，设有机械手(4)，以用于机械式作用到纤维和/或丝(5)和/或无纺织物和/或针织物上，其中，机械手(4)不可相对旋转地且尤其是在壳体(11)之外保持在轴(3)的端侧上。

4.按照权利要求1至3之一所述的纺织机，其特征在于，所述离散控制模块设置有用于检测定子(12)中的马达电流的机构，其中，优选单独地对于定子(12)的每个绕组(12.1、12.2)可检测马达电流。

5.按照权利要求1至4之一所述的纺织机，其特征在于，轴(3)的至少一个轴承(14)配置有弹簧阻尼元件作为弹性机构(6、6.1、6.2)，和/或弹性机构(6、6.1、6.2)沿周向分布地配置给所述至少一个轴承(14)。

6.按照权利要求1至5之一所述的纺织机，其特征在于，弹性机构(6、6.1、6.2)环形地构成，和/或轴(3)的轴承(14)配置有至少三个沿周向均匀分布地设置的弹性机构(6、6.1、6.2)。

7.按照权利要求1至6之一所述的纺织机，其特征在于，设有弹性体元件作为弹性机构(6、6.1、6.2)。

8.按照权利要求1至7之一所述的纺织机，其特征在于，轴(3)由至少两个沿轴向方向(18)间隔开的轴承(14)支承。

9.按照权利要求1至8之一所述的纺织机，其特征在于，轴(3)的所述两个沿轴向方向(18)间隔开的轴承(14)配置有不同的弹性机构(6、6.1、6.2)，使得所述不同的弹性机构(6、6.1、6.2)在弹簧常数和/或阻尼特性方面不同。

10.按照权利要求1至9之一所述的纺织机，其特征在于，设有多个驱动装置(1)；并且各驱动装置(1)的离散控制模块与中央控制设备(10)通过用于通讯的机构连接和配合作用，使得各驱动装置(1)协调地运行以用于机械式作用到丝(5)、纤维、无纺织物和/或针织物上。