用于织机的起动方法与流程

本发明涉及一种用于受控制地启动织机和开口机的方法，其中织机借助于主驱动机构来驱动，而开口机借助于电马达式的辅助驱动机构来驱动。

背景技术：

这样的织机和开口机是已知的。在其中开口机具有单独的驱动机构，该驱动机构的中央的驱动轴与电马达相连接，开口器件的运动由该中央的驱动轴导引离开。该开口机是这样的开口机，在其中开口器件可与中央的驱动轴的运动脱开联接，例如是stäubli公司的结构类型为2881的多臂机或stäubli公司的结构类型为lx或bonas公司的结构类型为si的提花机。

织机的驱动轴(另外的运动(织筘(webblatt)，若有可能机械的导纬元件)由该驱动轴导引离开)在其方面与至少一个直接驱动该驱动轴的、通常同样构造为电动机的执行器相连接。这样的直接驱动机构在其机械的构建中是非常简单的，几乎免维护并且可非常精确地调节。

此外织机和开口机的驱动机构借助于共同的直流电压中间电路(在下面称为变换器中间电路)相连接，从而它们能够彼此构造能量流。

用于织机的上述的直接驱动机构的缺点中的一个在于，对于织机所要求的高动态的起动而言所必需的较大的最大功率必须直接通过执行器来提供。该最大功率可基本上直接通过电气供应网来供应。这样的功率峰值能够已经在稳定的供应网和合适的输送管路横截面的情况下导致强烈的电压干扰，其继续到用于直接驱动机构的变换器的中间电路电压中并且在该处导致织机起动的扰乱引起的中断。当织机在较弱的供应网处被驱动时，该问题还显著地激化。这随着在发展中国家和新兴工业化国家中的纺织生产的增多的转移这种情况越来越常见。更不适宜地还存在这种关系，即，当由于额定电压水平和/或电气供应网的类型使得预变压器(vortrafo)是必需的时，该预变压器通过其附加的自身阻抗从待起动的织机的角度出发使网络变得更弱。

如果到设置用于第一打纬(blattanschlag)的转速(随后称为工作转速)上的织机起动由于上述原因不再可能，则已知的对策在于，使该转速降低。也就是说，用于第一打纬的工作转速于是或多或少地明显地处于设置用于物体本身的运行转速之下。但是，这能够导致在织品(webware)中的起动位置(起动标记)和不可接受的质量损失。运行转速的通常的降低同样是不可接受的解决方案，因为物件的完成会相应地持续更长时间，这将织物(weberei)的收益性置于风险中。

文件de20021049u1相比最接近的现有技术对于用于织机和开口机的分离的驱动机构而言具有这样的可能性，即，如此设计开口机的从文件de10053079c1中已知的优先的起动，即使得其通过其动能辅助织机的随后的起动过程。对此开口机被加速到在织机起动的终点应达到的工作转速之上的转速。在最终织机起动期间，开口机通过重新制动为其起动支持(也就是说在其起动阶段期间)给出动能。

文件de20021049u(尤其由于其聚焦到利用用于织机和开口机的共同的马达式元件的驱动机构解决方案)提出，开口机的制动过程随着织机起动的开始被使用并且在该起动过程期间(实践上)均匀地进行。

然而已经证实，这样的反馈(rückeinspeizung)不是最优的，因为在此开口机在织机起动开始时将会反馈相比为织机所需的更多的能量。在用于织机和开口机的驱动机构的共同的变换器中间电路中，电压水平于是会强烈地升高并且能量必须在制动阻力中转换成热量并且对于过程而言会产生损失。

技术实现要素：

因此本发明的任务在于，通过对开口机的动力上的反馈能量的改善的充分利用来降低织机的最大功率需求，其中过程安全性应通过维持在变换器中间电路中的电压界限来确保。也应当不必接受在织机的起动动力学中的脱圈(abschlag)。

该任务在根据本发明的方法中通过独立专利权利要求的特征解决。

根据本发明用于启动的方法一方面包括将开口机启动到预定的过转速上(在下面称为步骤1)并且另一方面包括如此调整开口机的转速降低，即使得开口机的转速走向的斜度在起动阶段的稍后的区段中相比在稍早的区段中更负(在下面称为步骤2)。

上面提到的步骤1在于，过转速(开口机相对于工作转速在第一打纬中被加速到该过转速)在其值中和/或其上极限中被预定或精确地限定。特别地优选地，过转速自动地至少根据机器数据、优选地但是也根据过程数据来计算。由此在更下面的内容中更详细地研究。

步骤2对于时间范围t1至t3(其时间上有利地完全包围织机的从t2至t3的起动过程或也可与该起动过程一起下降)对于开口机的转速而言设置了非斜坡状的走向，即以步骤1中的过转速开始非恒定的斜度。斜度走向如此，即使得在起动过程的稍迟的时间区段中，能量回流相比在稍早的时间区段中更大。这意味着，开口机的制动未平均化地(斜坡式地)通过织机起动进行，而是在起动阶段的稍迟的区段中并且优选地相对于织机起动的终点加强。由此在考虑热量损失和其他的损失的情况下考虑织机的实际的能量需求。

当需求在起动的织机方面也是最强烈的时，根据本发明能量或功率的反馈因此才需求适应地(也就是说以特别地强烈的程度)实现。

有利地开口机的转速走向的斜度在时间点t2和时间点t'之间的时间上的平均值不及在时间点t'和t3之间的时间上的平均值那么负。在此开口机的转速走向的斜度在起动阶段的终点相比在起动阶段的稍早的时段中更负。这意味着，在起动阶段的终点处相比在起动阶段的开端处更多的能量从开口机反馈至织机。

类似的有利的转速走向设置成，开口机的转速走向的斜度在时间点t2和时间点t'之间的时间上的平均值相比在时间点t'和t3之间的时间上的平均值具有更低的绝对值。

特别地优选地，开口机的转速走向的斜度在起动阶段的终点是在起动阶段的整个时段中最负的。在该设计方案中，能量反馈因此在织机起动的终点处(在时间点t3)是最大的。

如果开口机的转速走向的斜度自时间点t1或t2起(根据哪个时间点是更迟的)是严格地单调地下降的函数，从开口机到织机的能量流入持续地提升，这相对精确地表现了织机的实际的能量需求。

在一优选的实施方案中用于起动的织机的转速走向也未预设成斜坡式，而是具有在整个的起动过程上(在时间点t2和t3之间)或至少朝向其终点的下降的斜度。因此功率消耗被平均，也就是说功率峰值在织机起动的终点更小地形成，由此通过开口机简化了能量上的起动辅助(starthilfe)。在此应说明的是，织机的转速当前可理解为这样的值，其计算上从其动能以及能量上平均的惯性力矩(其随后被定义)得出。

如上面列举的那样，开口机的提及的过转速优选地借助于运算单元在应用机器数据的情况下来计算。同样优选的是，开口机的转速走向对于织机的整个起动阶段而言借助于运算单元在应用机器数据的情况下来计算，其中开口机的转速走向在此优选地定向在起动的织机的计算上期望的功率需求处。

提及的机器数据优选地是这样的机器数据，其部分地或全部地考虑下面的组：开口机和/或织机的惯性力矩、开口机和/或织机的能量上平均的惯性力矩、网络相关的和供给相关的数据例如共同的交换器中间电路的特征数据、开口机和织机的驱动机构的技术上的特征数据、供给的最大功率等等。

不仅机器数据而且过程数据为了提高精确性优选地应用在计算开口机的过转速以及另外的转速走向中。该优选地至少部分地应用的过程数据优选地基于计算的或估计的织机损失并且有利地同样基于开口机损失。优选地基于织机的提及的起动阶段的持续时间的这样的数据也属于该过程数据。

在下面更精确地解释两个步骤1和2。

在步骤1方面计算开口机的过转速。作为机器数据至少优选地至少考虑织机和开口机的能量上的平均的惯性力矩。在此，能量上的平均的惯性力矩是考虑的飞轮质量的惯性力矩，其(利用与工作机(织机或开口机)相同的运行转速旋转)具有与相关的工作机相同的动能。

通过织机和开口机的这两个能量上平均的惯性力矩的关系，其两个动能的关系自启动起也固定在相同的大小上。现在(计算上)可能的是，将开口机加速到如此高的过转速上，即使得在其随后的再制动的情况中给出如此多的能量，以至于该能量对于织机的起动足够。对此用于无损失的系统的计算示例：

对于织机适用：

能量上平均的惯性力矩：

用于启动的工作转速：

由此得出动能：

对于开口机适用：

能量上平均的惯性力矩：

用于启动的工作转速：

由此如下的动能：。

为了能够完全覆盖织机的能量需求，开口机在织机起动开始时必须具有(7896+3948)j=11844j的动能，这相应于735min^-1的转速。但是，开口机驱动机构的这样大的尺寸从成本角度不是值得期望的，从而上述的方式(用于织机起动的能量需求全部从开口机采取)是不实用的。然而计算示例显示出，能量上平均的惯性力矩是用于确定开口机在织机起动期间的转速曲线(drehzahlprofil)或运动轨道的有意义的数值。

另一重要的数值是上面已经提及的网络关系和供给关系。在此优选地尤其考虑用于织机和开口机的共同的交换器中间电路的供给的特征值。

此外有利地考虑供给的装配用于织机起动的持续时间的最大功率、例如两倍的额定功率。同样重要的是，预变压器例如由于专用网络(例如it网路)是否应用在织物中。在此预变压器的功率和短路电压或内部阻抗是重要的。

在上述的范围中列举的网络关系和供给关系应关联于机器数据，同样例如织机和开口机的驱动机构的技术上的特征数据，例如调节器的最大电流和/或执行器或马达的最大转动力矩。

在过程数据方面首先织机在起动过程期间的待期望的损失是重要的。这可例如从传动装置油的温度中估计或(当织机已经提前运行时)由其平均化的电流需求在考虑使用寿命或重新考虑油温和若有可能考虑新的运行转速的情况下来估计。开口机包括开口器件(杆、扁条)的损失同样优选地被考虑在内。

从织机的整个能量需求(在工作转速中的动能和损失的平衡的总和)中在起动过程和起动持续时间中可计算平均的功率和最大功率。从网络关系和供给关系中可重新估计，对于该功率(首先最大功率)而言通过开口机的起动辅助是否且以哪种程度是必要或可使用。

相应于该程度根据一优选的实施形式借助于开口机的能量上的平均的惯性力矩确定在织机起动开始时开口机的过转速，从而在到工作转速上的再制动的情况中可提供需要的能量或功率。如果这在采纳开口机的平均斜坡状的再制动的情况下随时间发生，则以该途径获得最低可能的值，该值已经允许开口机的用于能量反馈的过转速。

借助于上面表明的途径因此单独通过使用步骤1以织机的起动支持为目的可产生用于开口机的转速特性的数学上明确的预设值。然而在本发明的范围中已看出，如上面已经实施的那样，开口机在织机起动期间的相同形状的、也就是说斜坡形状的制动不是最优的。在该情况中即开口机在织机起动开始时反馈了比织机所需要的多得多的能量。由于在交换器中间电路中的不允许的高电压，这可非常快速的(尤其在被动的网络供给中)导致扰乱引起的起动中断。

根据本发明该问题通过应用步骤2解决。通过开口机转速的在织机起动期间在起动阶段的稍迟的区段中的更负的斜度，首先很少或没有能量反馈到交换器中间电路中，随着织机的增加的时间和因此增加的功率需求或能量需求被反馈的能量相应地更多。

在执行上面提到的步骤1和2之前优选地在提及的运算单元方面根据机器数据或若有可能根据过程数据测定，通过开口机的能量上的起动支持是否完全是迫切需要的。当是的时候，操作者有利地或者要求激活或准许该起动支持，或者由此认识到，其自动地激活。在后者的情况中但是值得推荐的是，操作者给出又不激活起动辅助的可能性。

附图说明

随后根据实施例描述本发明，其中：

图1示出了用于呈现对于恒定的能量传递份额的情况而言反馈的计算方法的流程图；

图2示出了用于阐明本发明的在t1<t2的情况下的示意性的转速-时间-图表；

图3示出了与在图2中类似的在t1<t2的情况下的示意性的转速-时间-图表，然而带有开口机的转速的局部的最大值，并且

图4示出了在t1>t2的情况中的示意性的转速-时间-图表。

具体实施方式

图1示出了计算方法，该计算方法以如下为出发点，即在织机起动的每个时间点处按份额地辅助织机的功率需求，其中份额相对地看保持相同(例如40%)。织机起动应如此进行，即，使得由动能和能量平均的惯性力矩计算的转速斜坡状地随时间提高到工作转速上。在此，于是织机的带有保持百分比恒定的份额的预期的功率需求被覆盖，可能的是，时间点t2(也就是说织机的起动时间点)未处于时间点t1之前，在该时间点t1处开口机已经达到其预定的过转速。

在计算步骤1a中，由机器数据和过程数据1a'测定了织机的首先最大的功率需求。作为机器数据在该示例中考虑织机的工作转速和能量上的平均的惯性力矩。作为过程数据引进织机的待期待的损失或损失力矩以及作为时间或划过的角度范围来表达的起动持续时间。

适宜地首先算出织机在启动过程终点处、即在工作转速的情况中的动能。该能量以通过划过的角度范围划分地方式得出机械地起作用的加速力矩。期待的损失力矩在工作转速的情况中被添加至其中，该损失力矩主要取决于在传动机构中的油温。这样出现的总力矩与工作转速相乘提供织机的最大的需求功率。

该最大的需求功率现在在其方面相对地提供了这样的机器数据，该机器数据表明了网络关系和供给关系的特征；其包括可能的预变压器的特征数据(额定功率、短路电压或内阻抗)以及用于变换器中间电路的供给单元的特征数据(被动的或主动的网络供给，若有可能升压斩波器函数，最大功率)。相对立的是估计。例如在表格中存储，在哪个最大功率的情况中所涉及的预变压器的或所涉及的供给单元可期待哪个电压干扰。于是，如果在变换器中间电路中的如此待期待的总电压干扰是如此强的，以至于在马达夹持器处的电压需求不再能够被覆盖和/或触发变换器中间电路的低压监视和引起起动中断，如此在开口机方面必须相应地供给附加的能量或功率。该待由开口机投入的功率份额作为计算步骤1a的值1a'(需求)给出。

适宜的是，同时地或立即地平行于计算步骤1a实施计算步骤1b，在其中开口驱动机构的已知的最大转矩与其工作转速相乘。得到开口驱动机构的最大功率。若有可能之前还从最大转矩减去损失力矩。开口驱动机构的如此计算的最大功率作为计算步骤1b的值1b'(可能性)给出。

在计算步骤2中首先比较1a'(需求)和1b'(可能性)。如果需求大于可能性，前述的类型的问题在起动到有意的工作转速上时不可被排除。因此在步骤2b中触发反应。这能够存在于到操纵者处的警报信号中，若有可能与要求相关，调出更低的工作转速并以测试的方式起动机器，参见路径2b'。如此，由步骤1a的估计可通过变换器中间电路的实际观察的行为来修正。另一可能性在于，在到操作者处的相应的指示通报下，自动地降低工作转速。在此，于是所涉及的机器起动也可用于确认并且若有可能修正来自步骤1a的假设。减少的工作转速在此应如此计算，即，使得对于该工作转速而言需求1a'与可能性1b'完全是相同高的。

两个值1a',1b'中较小的一个(数学上以min(1a',1b')表达)作为2c'交付到计算步骤3处。通过将该最大功率的一半与织机起动的所需的时间相乘，在开口机方面得到待投入的能量，该开口机于是必须在织机起动的时间点t2处维持该能量。从开口机的该附加能量、工作转速和能量平均的惯性力矩中算出过转速ωü,fbm，开口机必须在时间点t2(相比于工作转速)具有该过转速ωü,fbm。(为了理解也参照用于无损失的系统的在更上面的内容中列举的运算示例)。

织机在起动中的情况中的功率需求以转速成比例且时间成比例的方式发展，与之相应地(根据用于该方法的上述的约定)在开口机方面待投入的功率同样发展(直到最终到值2c')。由该事实和对于ωü,fbm(t2)的已经已知的值可从现在起对于每个任意的时间点t直到在时间点t3处织机起动的结束计算用于开口机的转速的值ωfbm(t)。通过在时间上的积分得到角度走向φfbm(t)。与之相关地，如驱动调节器需要预设值，例如对于在区域[t2…t3]中的等距的时间点而言形成带有ωfbm(t)或φfbm(t)的从属的纵坐标值的值对(网格点)，从其中软件子程序(software-routine)(若有可能在驱动调节器本身中)生成相应于电子凸轮(kurvenscheibe)的数学上的表达。织机的对于计算需要的数据的转发在图1中利用1a''标记。

另一有利的计算方法是应用多项式，其系数确定成，由此以期望的方式为织机起动的范围预限定的开口机的转速走向或角度走向。

在图2中相应于本发明呈现开口机(fbm)和织机(wm)的转速的三个示例性的走向来作为时间的函数。在时间点t0处，起动开口机并且直到时间点t1行进到预定的、尤其计算的过转速ωü,fbm上(参见上面)。在时间点t2处起动织机并且在从时间点t2达到时间点t3的起动阶段中，启动到工作转速ωarb。在该起动阶段期间能量从开口机限定地反馈到织机，其中上面设想了与此有关的可能的计算方法。

对于本发明而言重要的是，开口机的转速走向的斜度在织机的起动阶段的稍迟的区段(其处于时间点t2和t3之间)中相比在稍早的区段中更负。在此稍迟的区段不强制地邻接到时间点t3处并且/或者稍早的区段不强制地邻接到时间点t2(或t1，当t1迟于t2时，参看图4)处；相反地也能够彼此比较在时间点t2(或t1，当t1迟于t2时)和t3之间的时间段以内的斜度走向。

可从图2中得知，在该实施例中开口机(在此称为fbm')的转速走向的利用实线呈现的斜度在起动阶段的终点甚至关于起动阶段的整个时间段是最负的，也就是说曲线在时间点t3处具有在t2和t3之间的范围中的最负的斜率(steigung)。优选地开口机的转速走向的斜度在时间点t2和在图2中示例性地标记的时间点t'之间不及在时间点t'和t3之间的时间上的平均值那么负。

也可能的是，开口机的转速走向在时间点t2和t3之间在起动阶段的早期中甚至短暂地具有正的斜度，也就是说正的斜率，继之斜度然后又变负。

织机(在此称为wm')的以实线呈现的转速走向在图2中线性地斜坡状地升高地呈现，如这在上述的计算方法中假设的那样。虚线地描绘了对于织机(在此称为wm'')的备选的转速走向，在其中转速在时间点t2和t3之间的启动期间具有递减的正的斜度。在这样的走向的情况中功率消耗比在线性的启动的情况中更平均，因为功率峰值在织机起动的终点更少地形成。开口机(在此称为fbm'')的示例性地相应的转速走向同样以虚线呈现。其更平坦的走向相比于转速走向fbm'(尤其朝向织机的起动阶段的终点、也就是说时间点t3)相应于织机的在此更平坦的走向wm''，因为能量反馈在织机的起动阶段的终点对于斜坡状的升高的先前讨论过的情况而言小于织机的转速wm'。

此外在图2中的第三改型方案利用点划线画入。织机(在此称为wm''')的转速走向具有s形状，这种s形状也在开口机(在此称为fbm''')的转速走向中再次出现。从开口机到织机处的能量反馈(根据紧接着在时间点t2之后的分别更平坦的转速走向)在织机的转速的最急剧的升高期间是特别大的。朝向织机的起动阶段的终点两个转速走向(fbm'''和wm''')又平坦化。

在图3中呈现了开口机的转速的局部最大值的上面描述的情况。必须分别检查，该局部最大值是否处于开口机的可靠的最大转速之上。

在图4中描绘了这种情况，即，时间点t1相比时间点t2更迟。因为(如开头描述的那样)从需求角度出发，织机在起动阶段的开端处未从在开口机方面的支持获得利益，在开口机在时间点t1达到其计算的过转速之前，(在时间点t2)已经可启动织机。重要的是，该开口机紧接着准备好在从t1至t3的时间间隔中将能量传递到织机处。

织机的主驱动机构和开口机的电子辅助驱动机构的操控由控制器承担，该控制器是现有技术并且因此在此未更详细地描述。上面提到的计算利用与提及的控制器连接的运算单元来执行。

本发明未限制于呈现的和描述的实施例。即使当特征在不同的实施例中呈现和描述时，在专利权利要求的范围中的改型方案例如特征的组合同样也是可行的。