ПЛЕТЕЛЬНАЯ МАШИНА
BRAIDING MACHINE

Настоящее изобретение касается плетельной машины, а также способа управления такой плетельной машиной.
Плетельные машины для сплетения материала для плетения известны в уровне техники. В настоящее время эксплуатируются плетельные машины, имеющие постоянную частоту вращения, которая не может превышать некоторую максимальную частоту вращения. Максимально допустимая частота вращения определяющим образом ограничивается максимально разрешенной нагрузкой машины, которая, в свою очередь, является результатом максимально допустимой центробежной силы.
Из DE 21 62 170 A1 известна быстродействующая плетельная машина для оплетки жгутового материала посредством нитеобразного материала для плетения в виде проволок или лент из органического и неорганического материала с применением двух вращающихся навстречу друг другу держателей катушек.
Далее, из DE 10 2005 058 223 A1 известна плетельная машина, в частности для плетения проволочных или текстильных тканей. Плетельная машина имеет первый набор держателей катушек и по меньшей мере один второй набор держателей катушек, которые при плетении совершают относительное движение друг относительно друга, при этом по меньшей мере один из наборов держателей катушек установлен вдоль круговой направляющей траектории.
Во время процесса плетения поступающий с держателей материала для плетения материал для плетения постоянно подводится и сплетается. Поэтому масса держателей материала для плетения во время процесса плетения изменяется. Как следствие, изменяется также нагрузка на плетельную машину. Поэтому современные плетельные машины чаще всего эксплуатируются с частотой вращения, которая, хотя и защищает плетельные машины от перегрузки, однако не в достаточной мере учитывает возможность возрастания производительности.
Ввиду этого существует потребность создать плетельную машину, а также способ управления плетельной машиной, которые делают возможным возрастание производительности. Для этого предлагаются плетельная машина по п.1 формулы изобретения, а также способ по п.17 формулы изобретения. Особые примеры осуществления плетельной машины содержатся в зависимых пп.1–16 формулы изобретения.
Первый аспект настоящего изобретения касается плетельной машины. Плетельная машина имеет несколько держателей материала для плетения, привод и устройство управления. Эти держатели материала для плетения расположены вокруг общего центра плетения плетельной машины. Держатели материала для плетения выполнены каждый для того, чтобы держать сплетаемый в общем центре плетения материал для плетения. Привод выполнен для того, чтобы приводить в движение указанные несколько держателей материала для плетения таким образом, чтобы они двигались вокруг общего центра плетения. Устройство управления выполнено для того, чтобы управлять приводом таким образом, чтобы действующая на по меньшей мере один из держателей материала для плетения центробежная сила оставалась по меньшей мере практически постоянной.
Привод может быть выполнен, например, для того, чтобы приводить в движение указанные несколько держателей материала для плетения таким образом, чтобы они вращались вокруг общего центра плетения/чтобы они вертелись вокруг общего центра плетения.
Второй аспект изобретения касается способа управления плетельной машиной. Плетельная машина имеет несколько держателей материала для плетения, привод и устройство управления. Эти несколько держателей материала для плетения расположены вокруг общего центра плетения плетельной машины. Держатели материала для плетения выполнены каждый для того, чтобы держать сплетаемый в общем центре плетения материал для плетения. Способ описывает приведение в движение нескольких держателей материала для плетения таким образом, чтобы они двигались вокруг общего центра плетения. Способ описывает также управление приводом таким образом, чтобы действующая на по меньшей мере один из держателей материала для плетения центробежная сила оставалась по меньшей мере практически постоянной.
Указанные несколько держателей материала для плетения могут, например, приводиться в движение таким образом, чтобы они вращались вокруг общего центра плетения/чтобы они вертелись вокруг общего центра плетения.
В соответствии с изобретением привод управляется устройством управления таким образом, что действующая на по меньшей мере один из держателей материала для плетения центробежная сила остается по меньшей мере практически постоянной/поддерживается постоянная. Во время процесса плетения удерживаемый держателями материала для плетения материал для плетения постоянно сплетается. Поэтому степень наполнения наполняемых держателей и вместе с тем масса держателей материала для плетения во время процесса плетения изменяются. В отличие от традиционных плетельных машин не настраивается постоянная частота вращения, а сохраняется некоторая по меньшей мере практически постоянная центробежная сила. Частота вращения не обязательно должна поддерживаться постоянной, а может, например, повышаться, когда масса указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения уменьшается, пока действующая на него центробежная сила остается практически постоянной. При уменьшающейся массе повышение частоты вращения приводит к по меньшей мере практически постоянной, действующей на указанный по меньшей мере один держатель материала для плетения центробежной силе. Повышение частоты вращения приводит к возрастанию производительности.
Ниже настоящее изобретение для ясности описывается с первичным фокусированием на плетельной машине по первому аспекту, при этом последующие рассуждения соответственно относятся к способу управления плетельной машиной по второму аспекту.
Держатели материала для плетения могут проходить по кругу вокруг общего центра плетения, т.е. быть расположены по круговому периметру вокруг общего центра плетения каждый на неизменном расстоянии друг от друга. Держатели материала для плетения могут представлять собой катушки, на которые может быть, например, намотан материал для плетения. Держатели материала для плетения могут быть расположены в радиальном направлении на одинаковом расстоянии от центра плетения. Это радиальное расстояние от держателей материала для плетения до центра плетения может быть неизменным/не изменяющимся или изменяемым. Держатели материала для плетения могут быть снабжены одинаковым или по меньшей мере частично отличающимся друг от друга количеством материала для плетения. В центре плетения поступающий с каждого из держателей материала для плетения материал для плетения сплетается между собой. Центр плетения может также называться осью плетения плетельной машины. Центр плетения может лежать параллельно продольной оси плетельной машины или соответствовать ей.
По одному из возможных примеров осуществления возможно, чтобы держатели материала для плетения были установлены или расположены на одном общем держателе. При движении, напр., вращении этого общего держателя может совершаться описанное движение держателей материала для плетения вокруг общего центра плетения. Дополнительно может быть предусмотрен неподвижный держатель материала для плетения, так чтобы поступающий с указанных нескольких держателей материала для плетения материал для плетения и поступающий с неподвижного держателя материала для плетения материал для плетения известным образом сплетались друг с другом. В этом случае описанные здесь аспекты и детали касаются движения, например, установленных или расположенных на общем держателе держателей материала для плетения. По второму возможному примеру осуществления возможно, чтобы указанные несколько держателей материала для плетения были установлены или расположены на первом общем держателе, а другие держатели материала для плетения были установлены или расположены на втором общем держателе. Эти два общих держателя в особом варианте осуществления могут быть выполнены в виде наборов катушек или венцов. Оба держателя могут приводиться в движение каждый одним общим приводом или отдельными/различными приводами. Процесс плетения может известным образом осуществляться с помощью противоходного движения, напр., встречного вращения, двух общих держателей. Описанные здесь аспекты и детали могут касаться движения держателей материала для плетения, установленных или расположенных, например, на первом общем держателе. Дополнительно описанные здесь аспекты и детали могут касаться движения держателей материала для плетения, установленных или расположенных, например, на втором общем держателе. По одной из особых реализаций наружный, так называемый нижний венец, который снабжен держателями материала для плетения, может двигаться в противоходе к внутреннему, так называемому верхнему венцу, который тоже снабжен держателями материала для плетения. Описанные здесь аспекты и детали могут касаться нижнего венца и/или верхнего венца плетельной машины.
Материал для плетения может представлять собой любой возможный жгутовой или длинномерный материал, который пригоден для процесса плетения. Поэтому с помощью плетельной машины могут изготавливаться разные плетеные изделия из жгутового материала, такого как проволоки или текстильные волокна, например, в виде плетеных рукавов или плетеных шнуров и/или для оплетки, например, кабеля проволочной плетенкой. Плетельная машина может представлять собой, например, предназначенную специально для сплетения проволок плетельную машину для проволоки. Плетельная машина может представлять собой вращательную плетельную машину.
Под процессом плетения может пониматься комплексный процесс изготовления плетеного продукта. Далее, возможно также, что под процессом плетения может пониматься процесс плетения, продолжающийся от пуска плетельной машины до останова плетельной машины. Плетельная машина останавливается, например, когда один или несколько держателей материала для плетения опустели и заменяются каждый полным, т.е. полностью наполненным материалом для плетения, держателем материала для плетения.
Во время процесса плетения привод может управляться устройством управления, например, таким образом, чтобы данная действующая на все держатели материала для плетения центробежная сила оставалась по меньшей мере практически постоянной. Термин «управление» может здесь пониматься так, что он включает в себя управление и/или регулирование.
Как описано, во время процесса плетения удерживаемый держателями материала для плетения материал для плетения постоянно сплетается. Поэтому степень наполнения наполняемых держателей и вместе с тем масса держателей материала для плетения во время процесса плетения изменяются. Степень наполнения и вместе с тем масса держателей материала для плетения могут соответственно совпадать друг другу. Если в этом случае действующая на один из держателей материала для плетения центробежная сила поддерживается постоянной, автоматически действующая на каждый из других держателей материала для плетения центробежная сила поддерживается на одинаковом значении.
По одному из примеров осуществления привод может быть выполнен для того, чтобы приводить в движение несколько держателей материала для плетения таким образом, чтобы они вращались с адаптируемой частотой вращения вокруг общего центра плетения. Устройство управления может быть выполнено для того, чтобы адаптировать адаптируемую частоту вращения таким образом, чтобы центробежная сила, действующая на указанный по меньшей мере один из держателей материала для плетения, оставалась по меньшей мере практически постоянной. Например, устройство управления может быть выполнено для того, чтобы адаптировать адаптируемую частоту вращения таким образом, чтобы действующая на каждый из всех держатели материала для плетения центробежная сила оставалась по меньшей мере практически постоянной. Устройство управления может быть выполнено для того, чтобы управлять приводом плетельной машины таким образом, чтобы указанные несколько держателей материала для плетения вращались с адаптированной частотой вращения вокруг общего центра плетения. Для этого привод может получать от устройства управления соответствующие инструкции по управлению. На базе этих инструкций по управлению привод может соответственно приводить в движение держатели материала для плетения.
По одному из вариантов этого примера осуществления привод может быть выполнен для того, чтобы приводить в движение указанные несколько держателей материала для плетения, чтобы они вращались с адаптируемой угловой скоростью вокруг общего центра плетения.
Устройство управления может быть выполнено для того, чтобы адаптировать эту адаптируемую угловую скорость или скорость таким образом, чтобы действующая на указанный по меньшей мере один из держателей материала для плетения центробежная сила оставалась по меньшей мере практически постоянной. Например, устройство управления может быть выполнено для того, чтобы адаптировать адаптируемую угловую скорость или скорость таким образом, чтобы действующая на каждый из всех держателей материала для плетения центробежная сила оставалась по меньшей мере практически постоянной.
С помощью этого примера осуществления, а также его варианта, при изменении массы указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения действующая на него центробежная сила поддерживается практически постоянной таким образом, что адаптируется частота вращения, угловая скорость или скорость. Это является эффективной и простой возможностью поддерживать по меньшей мере практически постоянную центробежную силу. Как пояснялось, во время процесса плетения поступающий с держателей материала для плетения материал для плетения постоянно сплетается. Поэтому степень наполнения наполняемых держателей и вместе с тем масса держателей материала для плетения во время процесса плетения изменяются. В отличие от традиционных плетельных машин частота вращения, угловая скорость или скорость не настраивается и не поддерживается постоянной, а может, например, повышаться когда масса указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения уменьшается, пока действующая указанный по меньшей мере один держатель материала для плетения центробежная сила остается практически постоянной. Повышение частоты вращения, угловой скорости или скорости приводит к возрастанию производительности.
Хотя здесь делается ссылка на частоту вращения вместо угловой скорости или скорости, эти рассуждения соответственно относятся также к угловой скорости или скорости.
Устройство управления может быть выполнено для того, чтобы многократно/неоднократно адаптировать адаптируемую частоту вращения во время процесса плетения. Адаптируемая частота вращения может адаптироваться через жесткие или изменяющиеся интервалы времени во время одного процесса плетения. Чисто в качестве примера здесь следует сказать, что адаптируемая частота вращения непрерывно/перманентно во время процесса плетения адаптируется. Благодаря многократной, например, непрерывной адаптации частоты вращения возможно еще более точное управление приводом. Так как центробежная сила является квадратной функцией частоты вращения, при постоянной центробежной силе и непрерывно уменьшающейся массе возрастает максимально допустимая частота вращения машины. При этом частота вращения может повышаться для возрастания производительности. Многократная адаптация частоты вращения обеспечивает возможность многократного повышения частоты вращения во время процесса плетения. Это повышает возрастание производительности во время процесса плетения.
Устройство управления может быть выполнено для того, чтобы управлять приводом таким образом, чтобы максимально действующая на по меньшей мере один из держателей материала для плетения центробежная сила оставалась по меньшей мере практически постоянной. Например, устройство управления может быть выполнено для того, чтобы адаптировать адаптируемую частоту вращения таким образом, чтобы максимально действующая на по меньшей мере один из держателей материала для плетения центробежная сила оставалась по меньшей мере практически постоянной.
Таким образом плетельная машина рассчитывается на максимально действующую центробежную силу. Это обеспечивает надежную защиту плетельной машины от перегрузки.
Устройство управления может быть выполнено для того, чтобы управлять приводом в зависимости от массы по меньшей мере одного из держателей материала для плетения. Например, устройство управления может быть выполнено для того, чтобы адаптировать адаптируемую частоту вращения в зависимости от массы по меньшей мере одного из держателей материала для плетения.
Таким образом масса по меньшей мере одного из держателей материала для плетения учитывается при управлении приводом, напр., при адаптации частоты вращения. Как пояснялось, во время процесса плетения поступающий с держателей материала для плетения материал для плетения постоянно сплетается. Поэтому степень наполнения наполняемых держателей и вместе с тем масса держателей материала для плетения во время процесса плетения изменяются. Путем учета массы указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения частота вращения может адаптироваться соответственно измененной массе, чтобы поддерживать постоянную действующую на указанный по меньшей мере один держатель материала для плетения центробежную силу.
Возможны разные реализации, как может осуществляться управление приводом, базирующееся на массе по меньшей мере одного из держателей материала для плетения.
По первой возможной реализации возможно, чтобы при адаптации частоты вращения находилась и учитывалась только масса одного единственного из держателей материала для плетения. Этот метод может быть достаточным, когда, например, известно, что все держатели материала для плетения имеют одинаковую массу. Держатели материала для плетения имеют одинаковую массу, напр., тогда, когда плетельная машина была вновь запущена в эксплуатацию, или все держатели материала для плетения вместе были сменены.
По второй возможной реализации находится, например, масса всех держателей материала для плетения. В соответствии с первым вариантом второй возможной реализации может, например, составляться среднее или медианное значение найденных масс. Затем это найденное среднее или медианное значение масс может учитываться при адаптации частоты вращения.
По второму варианту второй возможной реализации устройство управления может быть выполнено для того, чтобы управлять приводом в зависимости от массы держателя материала для плетения, имеющего наибольшую массу из указанных нескольких держателей материала для плетения. Например, устройство управления может быть выполнено для того, чтобы адаптировать адаптируемую частоту вращения в зависимости от массы держателя материала для плетения, имеющего наибольшую массу из указанных нескольких держателей материала для плетения. Для этого устройство управления может находить массу всех держателей материала для плетения и путем сравнения выбирать массу держателя материала для плетения, имеющего наибольшую массу, и учитывать для управления плетельной машиной, напр., для адаптации адаптируемой частоты вращения. Адаптируемая частота вращения может выбираться таким образом, чтобы не превышалась максимально разрешенная центробежная сила плетельной машины.
Масса держателей материала для плетения может рассматриваться как квадратная функция круглой кольцевой поверхности. Круглая кольцевая поверхность может представлять собой путь, по которому движутся держатели материала для плетения вокруг центра плетения. Когда частота вращения регулируется по держателю материала для плетения, имеющему наибольшую массу, масса остальных катушек уменьшается соответственно быстрее. Поэтому при по меньшей мере частично различных степенях наполнения держателей материала для плетения масса других держателей материала для плетения, имеющих меньшую степень наполнения, не остается постоянной.
Путем управления/регулирования по держателю материала для плетения, имеющему самую высокую массу, создается точная и простая возможность сохранения центробежной силы и, при уменьшающейся массе, возрастания частоты вращения.
Степень наполнения и вместе с тем масса по меньшей мере некоторых из держателей материала для плетения плетельной машины может отличаться. Когда учитывается наибольшая масса всех держателей материала для плетения, плетельная машина рассчитывается на максимально действующую центробежную силу. Это обеспечивает надежную защиту плетельной машины от перегрузки. Это значит, для защиты от перегрузки и неправильного обслуживания адаптируемая частота вращения может находиться из максимально наполненного держателя материала для плетения. Кроме того, при этом постоянная центробежная сила может лежать ниже максимально разрешенной центробежной силы или, соответственно, выбираться таким образом, т.е. ниже центробежной силы, которая имеется у известных плетельных машин, имеющих постоянную частоту вращения. При этом может достигаться не только возрастание производительности в течение времени работы машины, но и снижение максимальной нагрузки машины.
Управление/регулирование плетельной машиной может осуществляться, например, линейно. При этом процесс плетения может начинаться с частотой вращения, которая, напр., по меньшей мере практически соответствует допустимой фактической частоте вращения плетельной машины. Далее управление/регулирование плетельной машины может осуществляться таким образом, чтобы она работала с некоторой, например, линейно возрастающей частотой вращения, пока не будет достигнута максимальная частота вращения, напр., частота вращения_ максимально допустимая при определенном наполнении указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения. Например, плетельная машина может запускаться при некоторой исходной частоте вращения и, напр., при степени наполнения 60% указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения через некоторое время достигать максимальной частоты вращения. Это может осуществляться регулируемым образом посредством сенсора или же нерегулируемым образом при жесткой настройке.
Масса держателей материала для плетения может находиться различным образом. По первому возможному варианту осуществления устройство управления может оценивать массу указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения на базе эксплуатационных параметров плетельной машины и/или информации об указанном по меньшей мере одном держателе материала для плетения. Например, устройство управления может для этого учитывать, в какой момент времени держатель материала для плетения был в полном состоянии был установлен на плетельной машине, с какой частотой вращения работала плетельная машина с этого момента времени, и какую исходную массу имел держатель материала для плетения в полном состоянии. Из этих или аналогичных параметров может получаться масса указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения. Благодаря этому масса указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения может оцениваться без других компонентов.
По второму возможному варианту осуществления плетельная машина может иметь по меньшей мере один сенсор. Этот сенсор может быть выполнен для того, чтобы регистрировать степень наполнения по меньшей мере одного держателя материала для плетения материалом для плетения. У плетельной машины, имеющей первый общий держатель держателей материала для плетения и второй общий держатель держателей материала для плетения, например, наружный нижний венец и внутренний верхний венец, может регистрироваться, например, степень наполнения по меньшей мере одного держателя материала для плетения первого общего держателя и/или по меньшей мере одного держателя материала для плетения второго общего держателя. Чисто в качестве примера здесь следует упомянуть, что у плетельной машины, имеющей два венца катушек, напр., измеряется только степень наполнения по меньшей мере одного держателя материала для плетения верхнего венца (верхний венец обычно является более критическим для процесса плетения) или же степень наполнения по меньшей мере одного держателя материала для плетения обоих венцов (верхний и нижний венец). Как упомянуто выше, регулирование может осуществляться, напр., по максимально наполненному держателю материала для плетения.
По одному из примеров осуществления возможно, чтобы был стационарно предусмотрен один единственный сенсор, мимо которого движутся указанные несколько держателей материала для плетения вследствие их вращения вокруг общего центра плетения. Этот один сенсор может соответственно поочередно производить измерения, чтобы из измерений регистрировать степень наполнения каждого из держателей материала для плетения. Под степенью наполнения может пониматься процентное количество материала для плетения, которым в действительности наполнен держатель материала для плетения, по сравнению с держателем материала для плетения, полностью наполненным материалом для плетения. Этот пример осуществления может, напр., совершенствоваться таким образом, что предусмотрен другой сенсор, который может быть предусмотрен для регистрации положения держателей материала для плетения. Так, по этому примеру осуществления могут быть предусмотрены, например, два сенсора. Эти два сенсора могут выполнять соответствующие измерения у каждого из держателей материала для плетения. Например, первый из двух сенсоров может путем измерения расстояния регистрировать степень наполнения указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения, например, каждого держателя материала для плетения. Второй из сенсоров может регистрировать положение указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения и, напр., путем подачи сигнала давать распоряжение первому сенсору начать измерение расстояния. Таким образом может гарантироваться, что измерение расстояния всегда будет осуществляться в одном и том же месте и для каждого держателя материала для плетения. По другому примеру осуществления могут быть предусмотрены несколько сенсоров для регистрации степени наполнения. Например, может быть предусмотрено некоторое количество сенсоров, которое совпадает с количеством держателей материала для плетения. Возможно, чтобы каждый из этих сенсоров был предназначен, например, для одного держателя материала для плетения таким образом, чтобы он всегда производил только измерения для регистрации степени наполнения этого одного держателя материала для плетения. Благодаря этому необходимые измерения могут осуществляться всегда одновременно.
Указанный по меньшей мере один сенсор может представлять собой сенсор расстояния, т.е. сенсор, который выполнен для того, чтобы выполнять измерения расстояния. При этом речь может идти об оптическом сенсоре. Этот сенсор может быть выполнен, например, для того, чтобы регистрировать расстояние посредством лазера. Поэтому с помощью этого сенсора может не только находиться непосредственно масса держателя материала для плетения, но и расстояние от сенсора до держателя материала для плетения. Так как во время процесса плетения с держателя материала для плетения перманентно поступает материал для плетения, степень наполнения держателей материала для плетения уменьшается. Эта потеря степени наполнения/это уменьшение степени наполнения, напр., потеря диаметра/уменьшение диаметра, держателя материала для плетения может регистрироваться с помощью сенсора путем измерения расстояния. Текущая масса может рассчитываться из измерения расстояния, точнее говоря, из полученной с помощью регистрации расстояния степени наполнения. Это является результатом того, что масса держателя материала для плетения зависима от его степени наполнения, и наоборот.
Сенсор может быть расположен на или в плетельной машине таким образом, чтобы через него проходили все из держателей материала для плетения при их вращении вокруг общего центра плетения. Этот сенсор может быть установлен, например, статически на раме плетельной машины вне движущихся держателей материала для плетения, например, вне вертящихся венцов.
Альтернативно к варианту осуществления сенсора, напр., в виде сенсора расстояния для регистрации степени наполнения держателя материала для плетения и опосредствованного нахождения массы держателя материала для плетения из зарегистрированной степени наполнения, можно оснастить указанный по меньшей мере один держатель материала для плетения, напр., каждый держатель материала для плетения, сенсором силы. Тогда посредством сенсора силы может непосредственно измеряться данная действующая центробежная сила. Благодаря этому может быстрым и простым образом находиться центробежная сила, действующая на каждый держатель материала для плетения.
Указанный по меньшей мере один сенсор может быть выполнен для того, чтобы многократно во время процесса плетения регистрировать степень наполнения по меньшей мере одного из держателей материала для плетения. Степень наполнения может регистрироваться через жесткие или варьируемые интервалы времени. Например, степень наполнения указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения может находиться перманентно/непрерывно.
Регистрируемая указанным по меньшей мере одним сенсором информация о степени наполнения указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения может передаваться устройству управления. Например, эта информация может перманентно, например, через жесткие или варьируемые интервалы времени, передаваться указанным по меньшей мере одним сенсором устройству управления или запрашиваться устройством управления у указанного по меньшей мере одного сенсора. Передача информации от сенсора к устройству управления может осуществляться, напр., непрерывно.
Благодаря этому может осуществляться еще более точное управление плетельной машиной. Например, может чаще повышаться частота вращения. Это приводит к дальнейшему возрастанию производительности.
Устройство управления может быть выполнено для того, чтобы из зарегистрированной степени наполнения указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения получать массу указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения. Для этого устройство управления дополнительно к степени наполнения может учитывать массу не наполненного держателя материала для плетения. Путем нахождения массы из степени наполнения указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения создается простая и точная возможность нахождения массы указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения, чтобы учитывать ее для управления приводом, напр., адаптации частоты вращения.
При применении указанного по меньшей мере одного сенсора создается возможность быстрого и точного нахождения массы указанного по меньшей мере одного держателя материала для плетения, напр., всех держателей материала для плетения. Благодаря этому возможно еще более точное управление плетельной машиной.
По одному из примеров осуществления указанный по меньшей мере один сенсор может быть выполнен для того, чтобы перманентно во время процесса плетения регистрировать степень наполнения всех держателей материала для плетения. Из нее устройство управления может перманентно находить массу всех держателей материала для плетения. На базе массы всех держателей материала для плетения устройство управления может управлять приводом, напр., адаптировать частоту вращения. Например, устройство управления может адаптировать частоту вращения на базе среднего значения всех найденных масс. Альтернативно устройство управления может адаптировать частоту вращения перманентно на базе соответственно самой высокой из всех найденных масс.
Плетельная машина может также иметь по меньшей мере один сенсор дисбаланса. Указанный по меньшей мере один сенсор дисбаланса может быт выполнен для того, чтобы находить дисбаланс указанных нескольких держателей материала для плетения при вращении вокруг общего центра плетения. Так как держатели материала для плетения могут быть наполнены в различной степени, в плетельной машине может иметься дисбаланс. Так как катушки опорожняются равномерно, различия в весе, и, следовательно, дисбаланс сохраняются. При повышении частоты вращения повышается также дисбаланс. Следовательно, повышенная частота вращения может приводить к более сильной вибрации. Сенсор дисбаланса может быть предусмотрен, чтобы контролировать это. Вибрации могут иметь влияние на качество продукта, а также на срок службы машины. Сенсоры дисбаланса известны из уровня техники и применяются, например, в стиральных машинах.
Устройство управления может быть выполнено для того, чтобы учитывать найденный дисбаланс при управлении приводом. Например, устройство управления может быть выполнено для того, чтобы учитывать найденный дисбаланс при адаптации адаптируемой частоты вращения. Например, когда устройство управления находит, что адаптированная частота вращения приводила бы или в действительности приводит к дисбалансу, который превышает некоторое предопределенное предельное значение, устройство управления может вместо этого адаптировать частоту вращения таким образом, чтобы она была равна или ниже этого предельного значения.
Описанный способ может целиком или частично выполняться с помощью компьютерной программы. Так, может быть предусмотрен компьютерный программный продукт, имеющий части программного кода для осуществления способа. Эта компьютерная программа может быть сохранена в считываемой компьютером запоминающей среде или в плетельной машине. Когда части программного кода компьютерной программы загружены в вычислительное устройство, компьютер или процессор (например, микропроцессор, микроконтроллер или цифровой сигнальный процессор (ЦСП), или выполняются на вычислительном устройстве, компьютере или процессоре, они могут заставлять компьютер или процессор выполнять один или несколько шагов, или все шаги описанного здесь способа.
Хотя некоторые из описанных выше аспектов и деталей описывались со ссылкой на плетельную машину, эти аспекты могут также соответствующим образом реализовываться в способе управления плетельной машиной или поддерживающей, или имплементирующей этот способ компьютерной программе.
Необходимо также пояснить настоящее изобретение с помощью фигур. На этих фигурах схематично показано:
фиг.1a: плетельная машина, известная из уровня техники;
фиг.1b: характеристика центробежной силы и частота вращения плетельной машины с фиг.1a;
фиг.2: первый пример осуществления плетельной машины;
фиг.3: блок–схема одного из примеров осуществления способа управления плетельной машиной с фиг.2;
фиг.4: второй пример осуществления плетельной машины;
фиг.5a: характеристика частоты вращения машины и центробежной силы у плетельной машины с фиг.2 и 4;
фиг.5b: сравнение центробежной силы плетельной машины с фиг.1 и центробежной силы плетельных машин с фиг.2 и 4;
фиг.5c: сравнение частоты вращения плетельной машины с фиг.1 и центробежной силы плетельных машин с фиг.2 и 4; и
фиг.5d: возрастание производительности в процентах при применении плетельной машины с фиг.2 и 4 по сравнению с плетельной машиной с фиг.1.
Далее, без ограничения ими, излагаются конкретные детали для обеспечения полного понимания настоящего изобретения. Однако специалисту ясно, что настоящее изобретение может применяться в других примерах осуществления, которые могут отличаться от нижеизложенных деталей.
Специалисту также ясно, что нижеизложенные пояснения могут быть внедрены/внедряться с применением схем аппаратного обеспечения, средств программного обеспечения или их комбинаций. Средства программного обеспечения могут находиться во взаимосвязи с программируемыми микропроцессорами или общим вычислительным устройством, компьютером, ASCI (Application Specific Integrated Circuit; англ. интегрированная схема специального назначения) и/или DSPs (Digital Signal Processors; англ. ЦСП, цифровые сигнальные процессоры). Также ясно, что и тогда, когда последующие детали описываются применительно к способу, эти детали могут быть также реализованы в надлежащем узле устройства, компьютерном процессоре или соединенной с процессором памяти, причем эта память снабжена одной или несколькими программами; которые выполняют указанный способ, когда они осуществляются процессором.
На фиг.1a показано схематичное изображение плетельной машины 1 по уровню техники. Плетельная машина 1 имеет в качестве примера держателей материала для плетения несколько, в показанном примере восемь, катушек 2. Каждая из этих катушек 2 служит держателем для материала для плетения, сплетаемого посредством плетельной машины 1 в центре 3 плетения. Материал для плетения при эксплуатации плетельной машины 1 подводится с каждой катушки 2 радиально внутрь к центру 3 плетения плетельной машины 1. Центр 3 плетения может также называться осью плетения плетельной машины и соответствовать продольной оси плетельной машины 1 или лежать параллельно ей. По примеру с фиг.1 центр 3 плетения соответствует средней точке круговой траектории, по которой движутся катушки 2 вокруг центра 3 плетения. При эксплуатации катушки 2 вращаются с постоянной частотой вращения вокруг центра плетения/оси 3 плетения. Подведенный материал для плетения 3 вследствие вращения катушек 2 вокруг центра 3 вращения и плетения, а также отвода данного материала для плетения вдоль центра 3 плетения сплетается между собой известным из уровня техники образом.
Катушки 2 в соответствии со схематичным изображением с фиг.1a удерживаются держателем 2a катушек. Путем вращения держателя 2a катушек и вместе с тем движения катушек 2 вокруг общего центра 3 плетения может осуществляться процесс плетения. Дополнительно может быть предусмотрена неподвижная катушка (не показано), так что материал для плетения, поступающий с указанных нескольких катушек 2, и материал для плетения, поступающий с неподвижной катушки известным образом сплетаются друг с другом. Альтернативно возможно, чтобы несколько катушек 2 были расположены на первом держателе 2a катушек, например, верхнем венце, а другие катушки 2 на втором держателе катушек (не показано), например, нижнем венце. В этом случае процесс плетения может известным образом осуществляться, например, путем противоходного движения, напр., встречного вращения, двух общих держателей катушек.
У известных из уровня техники плетельных машин, таких как плетельная машина 1, применяется постоянная частота вращения. Эта частота вращения выбирается так, чтобы не превышалась максимальная нагрузка плетельных машин. Известные плетельные машины часть ограничены максимальной частотой вращения 175 об./мин. и эксплуатируются при этой максимальной частоте вращения. Таким образом, при максимальной степени наполнения 100% катушек 2 на каждую полностью наполненную катушку 2 действует допустимая центробежная сила 221,43 Н. Эта фигура изображает, как при постоянной частоте вращения (см. характеристику 4 частоты вращения) и степени наполнения 100% центробежная сила является максимальной и уменьшается с уменьшающейся степенью наполнения катушки 2. Это значит, при полностью наполненной/заполненной катушке 2 возникает наибольшая нагрузка. С уменьшающейся степенью наполнения катушки 2 центробежная сила и вместе с тем нагрузка на плетельную машину 1 непрерывно уменьшается. Вследствие этого плетельные машины из уровня техники хотя и пытаются предотвращать перегрузку плетельной машины 1, однако не оптимизированы в желаемой мере по максимальной производительности.
На фиг.2 показан первый пример осуществления плетельной машины 10. Принципиальная конструкция плетельной машины 10 базируется на конструкции плетельной машины 1 с фиг.1a, так что ссылаемся на относящиеся к ней рассуждения. Так, держатель 20a катушек с фиг.2 может представлять собой общий держатель катушек для выполнения процесса плетения или один из двух противоходных держателей катушек, например, верхний венец или нижний венец, из которых другой на фиг.2 не показан.
Плетельная машина 10 с фиг.2 имеет катушки 20 в качестве примера держателей материала для плетения. Каждая из катушек 20 служит держателем для сплетаемого материала для плетения. Катушки 20 вращаются приводом 12 плетельной машины 10 вокруг общей оси 30 плетения/вокруг общего центра 30 плетения, которая/который в соответствии с фиг.2 соответствует центру вращения катушек 20. В противоположность плетельной машине 1 с фиг.1a, у плетельной машины 10 с фиг.2 частота вращения не выбирается предварительно и не поддерживается постоянной. В отличие от этого, у плетельной машины 10 с фиг.2 поддерживается постоянная действующая на одну или несколько катушек 20 и обусловленная вращением центробежная сила.
Для этого плетельная машина 10 имеет устройство 40 управления и сенсор 50. Сенсор 50 неоднократно, напр., перманентно, регистрирует степень наполнения одной или нескольких из катушек 20. Для этого сенсор 50 выполнен в качестве примера в виде сенсора расстояния. Сенсор 50 может, например, посредством лазера регистрировать расстояние до каждой из движущихся мимо катушек 20. Так как степень наполнения катушек 20 изменяется во время работы, соответственно изменяется также регистрируемое сенсором 50 расстояние. Далее в качестве примера принимается, что сенсор 50 неоднократно регистрирует степень наполнения всех катушек 20. Из нее либо непосредственно сенсором 50, либо устройством 40 управления может находиться масса каждой из катушек 20.
Альтернативно или дополнительно к варианту осуществления сенсора, напр., в виде сенсора расстояния для регистрации степени наполнения катушек 20 и опосредствованного нахождения массы катушек 20 из зарегистрированной степени наполнения, каждая катушка 20 может, например, снабжаться сенсором силы. Тогда посредством сенсора силы может измеряться каждая действующая центробежная сила. Это значит, альтернативно или дополнительно (напр., в целях редундантности) к сенсору 50 может быть предусмотрено по сенсору на каждой из катушек 20, который непосредственно измеряет действующую на данную катушку 20 центробежную силу.
Независимо от точного нахождения массы, из массы катушки 20, при знании ее радиального расстояния r от центра вращения, т.е. от центра 30 плетения, устройством 40 управления может находиться действующая на каждую катушку 20 центробежная сила. Из массы каждой катушки 20 устройство управления может, в принципе, получать для каждой катушки 20 соответственно действующую центробежную силу. Центробежная сила F получается из угловой скорости ω следующим образом:
2
F=m * ω * r
Угловая скорость ω прямо пропорциональна частоте вращения n, так как выполняется:
ω = 2 * π * n
Таким образом, для зависимости между центробежной силой F и частотой вращения n получается:
2
2
F=4 * n * n * m * r
Число π (пи) круга известно и постоянно. Масса m и центробежная сила F находятся в прямо пропорциональном отношении друг к другу. о есть с уменьшающейся массой центробежная сила F, действующая на тело, прямо пропорционально уменьшается. Поэтому при уменьшающейся степени наполнения и вместе с тем уменьшающейся массе m катушек 20 частота n вращения может соответственно повышаться и, тем не менее, поддерживаться постоянная действующая центробежная сила. Устройство 40 управления находит частоту n вращения таким образом, что центробежная сила F, которая действует на каждую из катушек 20, остается постоянной. Поэтому с уменьшением степени наполнения катушек частота n вращения плетельной машины 10 может повышаться. Это приводит к возрастанию производительности. Чисто в качестве примера здесь следует упомянуть, что частота вращения может адаптироваться во время технологического процесса плетения в пределах от 150 об./мин. до 250 об./мин. или в их отдельной области.
В примере с фиг.2 чисто в качестве примера степень наполнения всех катушек 20 идентична. На практике это может возникать, например, когда плетельная машина 10 впервые запускается в эксплуатацию или когда все катушки 20 одновременно сменяются и заменяются полностью наполненными катушками 20. В этом случае достаточно, когда соответственно регистрируется только степень наполнения одной из катушек 20. Альтернативно может также регистрироваться степень наполнения всех катушек 20. Независимо от этого, по этому примеру в любом случае устройству управления 40 достаточно знать и учитывать для управления массу одной из катушек 20. В этом случае устройство 40 управления на базе найденной массы m одной из катушек 20 и вместе с тем с достаточной точностью будет адаптировать частоту n вращения к массе m каждой из катушек 20 таким образом, чтобы при уменьшающейся массе m катушки (катушек) 20 центробежная сила F оставалась постоянной. Частота вращения n может находиться по приведенной выше формуле с помощью следующей зависимости:
2
2
n=F / (4 * π * m * r)
2
2
Не только частота вращения или, соответственно, адаптация частоты вращения является квадратной функцией, но и масса катушки 20 или, соответственно, потеря массы катушки во время производства/во время процесса плетения (масса или, соответственно, потеря массы пропорциональны π / 4 * (D– d)). D представляет собой наружный диаметр катушки при максимальном наполнении катушки. D уменьшается во время процесса плетения и поэтому не постоянен. d представляет собой диаметр сердечника самой катушки d и поэтому постоянен. Так, d может также пониматься как диаметр катушки без наполняющего материала. Таким образом из известной пропорциональности потеря массы может находиться из наружного диаметра катушки 20 при данном имеющемся наполнении катушки и постоянном диаметре катушки 20 без наполняющего материала.
Другие детали управления плетельной машиной 10 описываются теперь со ссылкой на фиг.3.
В шаге S302 привод плетельной машины 10 приводит в движение катушки 20 таким образом, что они движутся вокруг общего центра 30 плетения, напр., вращаются. Они могут, напр., вращаться вокруг центра 30 плетения с адаптируемой частотой n вращения. В шагах S304 и S306 управление приводом осуществляется таким образом, что центробежная сила, действующая на по меньшей мере одну из катушек 20, остается по меньшей мере практически постоянной. Для этого посредством сенсора 50 в шаге S304 сначала регистрируется степень наполнения катушек 20. Кроме того, в шаге S304 на базе данной зарегистрированной степени наполнения катушки устройством 40 управления находится масса катушки 20 и вместе с тем каждой из по меньшей мере практически одинаково наполненных катушек 20. Найденная масса катушки 20 может теперь использоваться для нахождения адаптированной частоты вращения с помощью отношения
2
2
n=F / (4 * π * m * r).
Из этого отношения устройство 40 управления в шаге S306 может непосредственно находить адаптированную частоту n вращения, так как радиальное расстояние r до центра 30 плетения известно и постоянно, масса m была найдена, и поддерживается постоянная центробежная сила F. Это значит, для последней используется значение, имеющееся ранее и выбранное, например, вначале для плетельной машины 10.
В шаге S плетельная машина 10 приводится в движение с адаптированной частотой n вращения. Шаги S302–S306 могут, напр., повторяться перманентно во время процесса плетения.
На фиг.4 показан второй пример осуществления плетельной машины 10. Плетельная машина 10 с финг.4 базируется на плетельной машине 10 с фиг.2. Соответственно для идентичных элементов используются идентичные ссылочные обозначения, и плетельная машина также обозначена тем же самым ссылочным обозначением. Плетельная машина 10 с фиг.4 имеет немного адаптированный алгоритм. Опционально плетельная машина 10 с фиг.4 может, к тому же, иметь сенсор 60 дисбаланса. Как указано на фиг.4, катушки 20 плетельной машины 10 чисто в качестве примера имеют частично различную степень наполнения.
Адаптированный алгоритм адаптирован в том отношении, что посредством сенсора 50 регистрируется степень наполнения всех катушек 20 (это соответствует возможному методу с фиг.2), однако для нахождения частоты вращения учитывается только степень наполнения максимально наполненной катушки 20a и вместе с тем максимальная масса всех катушек 20. Иначе выражаясь, адаптированная частота вращения находится из степени наполнения катушки 20a, имеющей максимальную степень наполнения, и вместе с тем катушки 20a максимальной массы. Когда одна из катушек 20 сменяется, катушка 20a максимальной массы может изменяться.
Устройство 40 управления может использовать наибольшую массу m_max из найденных масс m для нахождения адаптированной частоты вращения следующим далее образом.
Из отношения
2
2
F=4 * π * n * m_max * r
устройство 40 управления может непосредственно находить частоту n вращения, так как радиальное расстояние r до центра 30 плетения известно, наибольшая масса m_max известна, и поддерживается постоянная центробежная сила F. Это значит, для последней используется значение, имеющееся ранее и выбранное, например, вначале для плетельной машины 10.
Кроме того, с помощью сенсора 60 дисбаланса может находиться дисбаланс в плетельной машине 10. Этот дисбаланс является результатом различной степени наполнения и вместе с тем различной массы катушек 20. Так как при возрастающей частоте вращения дисбаланс увеличивается, он может опционально контролироваться. Устройство 40 управления может учитывать дисбаланс при адаптации частоты n вращения. Напр., возможно, чтобы с помощью сенсора 60 дисбаланса констатировалось, что максимально допустимый дисбаланс превышается, в случае если бы использовалась/используется найденная устройством управления частота вращения. Тогда устройство 40 управления может уменьшать частоту вращения таким образом, чтобы максимально допустимый дисбаланс не превышался.
Фиг.5a–5d наглядно поясняют преимущества плетельных машин 10 с фиг.2 и 4.
Как можно видеть из фиг.5a, у плетельных машин 10 с фиг.2 и 4 поддерживается постоянная центробежная сила (см. характеристику 110 центробежной силы Fk). Это приводит к тому, что при уменьшающейся степени наполнения катушек 20 (со 100% до 0%) возможная частота вращения возрастает (см. характеристику 210 частоты вращения; возрастающая характеристика, иллюстрированная умножением частоты n вращения на изменяющееся значение b > 1).
На фиг. 5b характеристика 210 центробежной силы плетельных машин 10 с фиг.2 и 4 сравнивается с характеристикой 200 центробежной силы у плетельной машины 1 с фиг.1a. Можно видеть, что центробежная сила у плетельных машин 10, независимо от степени наполнения катушек 20, остается постоянной (постоянная центробежная сила Fk), в то время как центробежная сила плетельной машины 1 с уменьшающейся степенью наполнения уменьшается (уменьшающаяся характеристика, иллюстрированная умножением центробежной силы F на постоянное значение a < 1).
На фиг.5с характеристика 210 частоты вращения у плетельных машин 10 с фиг.2 и 4 сравнивается с характеристикой 200 частоты вращения у плетельной машины 1 с фиг.1a. Как можно видеть, при максимальной степени наполнения 100% частота вращения плетельных машин 10 чисто в качестве примера немного ниже частоты вращения плетельной машины 1. Уже при степени наполнения прибл. 85% эти две степени наполнения сближаются и по меньшей мере практически равны. Начиная со степени наполнения 80%, частота вращения плетельных машин 10 уже больше частоты вращения плетельной машины 1. При этом при большей части процесса плетения плетельная машина 10 с фиг.2 и 4 может эксплуатироваться с более высокой частотой вращения, чем плетельная машина 1 с фиг.1a. Это повышает производительность. Уже начальная частота вращения плетельной машины 10 может быть равна или выше частоты вращения плетельной машины 1.
Степень возрастания производительности чисто в качестве примера показана из фиг.5d. Характеристика 300 производительности плетельной машины 1, независимо от степени наполнения катушек 2, постоянна, так как частота вращения постоянна. В отличие от этого, характеристика 310 производительности у плетельных машин 10 с уменьшающейся степенью наполнения катушек 20 возрастает. При степени наполнения от 100% до менее 85% производительность плетельных машин 10 еще немного ниже, чем у плетельной машины 1, однако при степени наполнения 85% производительность уравнивается одна с другой. Плетельные машины 10 могут альтернативно также сразу начинать с максимально допустимой частоты вращения. При этом сразу (при пуске плетельных машин 10) достигалось бы возрастание производительности. С уменьшающейся степенью наполнения от менее 85% до 0% преимущество в производительности плетельных машин 10 по сравнению с плетельной машиной 1 все больше возрастает. Альтернативно можно было, бы начиная с достижения некоторой определенной предельной частоты вращения плетельной машины 10, работать с постоянной частотой вращения до достижения распознавания опустения (степень наполнения 0%). Усредненная за процесс плетения характеристика 320 производительности показывает, что усредненная производительность плетельных машин 10 лежит выше постоянной производительности плетельной машины 1. При этом в среднем за весь технологический процесс может достигаться значительное возрастание производительности, составляющее до 21%.