DE102015007579A1 - A method of operating an open-end rotor spinning device and open-end rotor spinning device - Google Patents

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Offenend-Rotorspinneinrichtung (1) und eine Offenend-Rotorspinneinrichtung, wobei eine Rotortasse (3) mittels eines einzelmotorischen Antriebs (2) angetrieben wird, wobei der Läufer (20) des Antriebes (2) passiv magnetisch gelagert ist, wobei die Position des Läufers (20) in axialer Richtung mittels einer Aktorspule (35) geregelt wird, wobei in die Aktorspule (35) mittels eines Signals (47) einer ersten Frequenz ein Strom eingeprägt wird, um den Läufer (20) in einer Soll-Position zu halten. Erfindungsgemäß wird ein erstes Signal (44) einer zweiten Frequenz erzeugt, die Aktorspule (35) wird mit dem ersten Signal (44) der zweiten Frequenz beaufschlagt, aus einem zweiten, von der Aktorspule (35) beeinflussten Signal (46) der zweiten Frequenz wird die Ist-Position des Läufers (20) bestimmt.The present invention relates to a method for operating an open-end rotor spinning device (1) and an open-end rotor spinning device, wherein a rotor cup (3) by means of a single-motor drive (2) is driven, wherein the rotor (20) of the drive (2) passively magnetic is stored, wherein the position of the rotor (20) in the axial direction by means of an actuator coil (35) is regulated, wherein in the actuator coil (35) by means of a signal (47) of a first frequency, a current is impressed to the rotor (20) to hold in a desired position. According to the invention, a first signal (44) of a second frequency is generated, the actuator coil (35) is acted upon by the first signal (44) of the second frequency, from a second, of the actuator coil (35) influenced signal (46) of the second frequency determines the actual position of the rotor (20).

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Offenend-Rotorspinneinrichtung. In der Offenend-Rotorspinneinrichtung wird eine Rotortasse mittels eines einzelmotorischen Antriebes angetrieben. Der Läufer des Antriebes ist passiv magnetisch, in radialer Richtung stabil und in axialer Richtung instabil gelagert. Die Position des Läufers in axialer Richtung wird mittels einer Aktorspule geregelt und in die Aktorspule wird mittels eines Signals einer ersten Frequenz ein Strom eingeprägt, um den Läufer in einer Soll-Position zu halten. Die Erfindung betrifft ferner eine Offenend-Rotorspinneinrichtung. Die Offenend-Rotorspinneinrichtung umfasst einen einzelmotorischen Antrieb zum Antreiben einer Rotortasse, eine passive magnetische Lagerung für den Läufer des Antriebes, die in radialer Richtung stabil und in axialer Richtung instabil ist, eine Aktorspule zur Regelung der Position des Läufers in axialer Richtung und eine erste Anordnung zur Einprägung eines Aktorstromes in die Aktorspule mittels eines Signals einer ersten Frequenz, um den Läufer in einer Soll-Position zu halten.The present invention relates to a method of operating an open-end rotor spinning device. In the open-end rotor spinning device, a rotor cup is driven by means of a single-motor drive. The rotor of the drive is passively magnetic, stable in the radial direction and unstable in the axial direction. The position of the rotor in the axial direction is controlled by means of an actuator coil and in the actuator coil, a current is impressed by means of a signal of a first frequency in order to keep the rotor in a desired position. The invention further relates to an open-end rotor spinning device. The open-end rotor spinning device comprises a single-motor drive for driving a rotor cup, a passive magnetic bearing for the rotor of the drive, which is stable in the radial direction and unstable in the axial direction, an actuator coil for controlling the position of the rotor in the axial direction and a first arrangement for impressing an actuator current in the actuator coil by means of a signal of a first frequency in order to keep the rotor in a desired position.

Offenend-Rotorspinnmaschinen weisen eine Vielzahl nebeneinander angeordneter Arbeitsstellen auf. An jeder Arbeitsstelle ist eine Offenend-Rotorspinneinrichtung vorhanden, die ein Faserband zu einem Faden verspinnt. Als Spinnmittel weist die Offenend-Rotorspinneinrichtung eine Rotortasse auf, die während des Spinnbetriebes mit hoher Drehzahl rotiert. Wie in der DE 10 2007 028 935 A1 offenbart, kann jede der Offenend-Rotorspinneinrichtungen einen eigenen Antrieb für die Rotortasse aufweisen. Dazu ist die Rotortasse lösbar mit dem Läufer des elektrischen Motors des Antriebes verbunden. Der Läufer ist passiv magnetisch gelagert. Dazu sind jeweils auf dem Läufer und dem Stator des elektrischen Motors axial magnetisierte Magnetringe aufgebracht. Die so aufgebaute Lagerung ist radial stabil, jedoch axial instabil. Deshalb ist eine Aktorspule zur Regelung der Position des Läufers in axialer Richtung erforderlich. Die Spule ist so angeordnet, dass Sie ein Magnetfeld in axialer Richtung erzeugt, das dem Magnetfeld der Magnetringe überlagert wird. Dazu wird ein Aktorstrom mittels eines Signals einer ersten Frequenz in die Aktorspule eingeprägt. Zur Einprägung des Aktorstromes ist eine erste Anordnung vorhanden. Das Signal ist dabei vorzugsweise als getaktete Spannung ausgebildet.Open-end rotor spinning machines have a multiplicity of workstations arranged next to one another. At each workstation there is an open-end rotor spinning device, which spins a sliver into a thread. As a spin agent, the open-end rotor spinning device on a rotor cup, which rotates during the spinning operation at high speed. Like in the DE 10 2007 028 935 A1 disclosed, each of the open-end rotor spinning means may have its own drive for the rotor cup. For this purpose, the rotor cup is detachably connected to the rotor of the electric motor of the drive. The rotor is passively magnetically mounted. For this purpose, axially magnetized magnetic rings are respectively applied to the rotor and the stator of the electric motor. The storage thus constructed is radially stable, but axially unstable. Therefore, an actuator coil for controlling the position of the rotor in the axial direction is required. The coil is arranged so that it generates a magnetic field in the axial direction, which is superimposed on the magnetic field of the magnetic rings. For this purpose, an actuator current is impressed into the actuator coil by means of a signal of a first frequency. For impressing the Aktorstromes a first arrangement is present. The signal is preferably designed as a clocked voltage.

Um die Regelung durchführen zu können, ist die Kenntnis der axialen Position des Läufers notwendig. Das heißt, es wird die jeweilige Ist-Position des Läufers erfasst und die Aktorspule wird so bestromt, dass die Ist-Position mit einer vorgegebenen Soll-Position übereinstimmt. Um die Ist-Position erfassen zu können, ist gemäß der DE 10 2007 028 935 A1 neben der Aktorspule zusätzlich ein Sensor zur Messung der axialen Position des Läufers vorhanden.In order to be able to carry out the control, the knowledge of the axial position of the rotor is necessary. That is, it detects the respective actual position of the rotor and the actuator coil is energized so that the actual position coincides with a predetermined desired position. In order to capture the actual position, is in accordance with the DE 10 2007 028 935 A1 In addition to the actuator coil in addition a sensor for measuring the axial position of the rotor present.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Lagerung des Läufers zu vereinfachen und Bauteile einzusparen.It is the object of the present invention to simplify the storage of the rotor and to save components.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein erstes Signal einer zweiten Frequenz erzeugt, die Aktorspule wird mit dem ersten Signal der zweiten Frequenz beaufschlagt und aus einem zweiten, von der Aktorspule beeinflussten Signal der zweiten Frequenz wird die Ist-Position des Läufers bestimmt.To solve the problem, a first signal of a second frequency is generated, the actuator coil is acted upon by the first signal of the second frequency and from a second, influenced by the actuator coil signal of the second frequency, the actual position of the rotor is determined.

Erfindungsgemäß wird die Aktorspule gleichzeitig als Sensor und als Aktor verwendet. Dies wird dadurch erreicht, dass die Aktorspule mit zwei unterschiedlichen Frequenzen beaufschlagt wird. Die erste Frequenz dient der Einstellung der Position und die zweite Frequenz dient der Bestimmung der Ist-Position. Die Erfindung macht sich zu Nutze, dass sich die Induktivität der Aktorspule mit der Läuferposition ändert. Damit ändert sich auch das zweite von der Aktorspule beeinflusste Signal der zweiten Frequenz in Abhängigkeit von der Ist-Position des Läufers. Ein separater Sensor kann damit entfallen. Die Lagerung des Läufers wird damit vereinfacht.According to the actuator coil is used simultaneously as a sensor and as an actuator. This is achieved by applying two different frequencies to the actuator coil. The first frequency is used to adjust the position and the second frequency is used to determine the actual position. The invention makes use of the fact that the inductance of the actuator coil changes with the rotor position. This also changes the second signal of the second frequency, which is influenced by the actuator coil, as a function of the actual position of the rotor. A separate sensor can be dispensed with. The storage of the rotor is thus simplified.

Vorzugsweise wird die Aktorspule über einen elektrischen Schwingkreis mit dem ersten Signal der zweiten Frequenz beaufschlagt. Der elektrische Schwingkreis kann neben der Aktorspule einen elektrischen Widerstand und/oder einen Kondensator umfassen. Der Schwingkreis wird mit dem ersten Signal der zweiten Frequenz angeregt und das zweite von der Aktorspule beeinflusste Signal kann dann direkt an der Aktorspule abgegriffen werden.Preferably, the actuator coil is acted upon by an electrical resonant circuit with the first signal of the second frequency. The electrical resonant circuit may comprise an electrical resistance and / or a capacitor in addition to the actuator coil. The resonant circuit is excited with the first signal of the second frequency and the second signal influenced by the actuator coil can then be tapped directly on the actuator coil.

Das an der Aktorspule abgegriffene Signal ist ein Gesamtsignal, das Signale der ersten und der zweiten Frequenz umfasst. Zur Bestimmung der Ist-Position des Läufers wird deshalb vorzugsweise das zweite, von der Aktorspule beeinflusste Signal der zweiten Frequenz aus dem Gesamtsignal ermittelt. Das Gesamtsignal der Aktorspule wird vorzugsweise einer Fourieranalyse unterzogen, um das zweite, von der Aktorspule beeinflusste Signal der zweiten Frequenz zu ermitteln.The signal picked up on the actuator coil is a total signal comprising signals of the first and the second frequency. To determine the actual position of the rotor, it is therefore preferable to determine the second signal, influenced by the actuator coil, of the second frequency from the total signal. The total signal of the actuator coil is preferably subjected to a Fourier analysis to determine the second, influenced by the actuator coil signal of the second frequency.

Gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Phasendifferenz zwischen dem ersten Signal der zweiten Frequenz und dem zweiten, von der Aktorspule beeinflussten Signal der zweiten Frequenz ermittelt, um die Ist-Position des Läufers zu bestimmen. Die Phasendifferenz ist abhängig von der Ist-Position des Läufers.According to one embodiment of the present invention, the phase difference between the first signal of the second frequency and the second signal of the second frequency influenced by the actuator coil is determined, to determine the actual position of the runner. The phase difference depends on the actual position of the runner.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Amplitude des zweiten, von der Aktorspule beeinflussten Signals der zweiten Frequenz ermittelt, um die Ist-Position des Läufers zu bestimmen. Sofern das erste Signal der zweiten Frequenz nicht verändert wird, kann auch aus der Amplitude des zweiten, von der Aktorspule beeinflussten Signals auf die Ist-Position geschlossen werden.In accordance with a further embodiment, the amplitude of the second signal, influenced by the actuator coil, of the second frequency is determined in order to determine the actual position of the rotor. If the first signal of the second frequency is not changed, it is also possible to deduce the actual position from the amplitude of the second signal influenced by the actuator coil.

Vorzugsweise ist die zweite Frequenz größer als die erste Frequenz. Die Amplitude des Signals der ersten Frequenz ist vorzugsweise größer als die Amplitude des ersten Signals der zweiten Frequenz. Oder umgekehrt ausgedrückt, die Amplitude des ersten Signals der zweiten Frequenz ist kleiner als die Amplitude des Signals der ersten Frequenz. Dadurch wird sicher erreicht, dass die Bewegung des Läufers in axialer Richtung von den Signalen der zweiten Frequenz aufgrund der Massenträgheit des Läufers nicht beeinflusst wird.Preferably, the second frequency is greater than the first frequency. The amplitude of the signal of the first frequency is preferably greater than the amplitude of the first signal of the second frequency. Or, conversely, the amplitude of the first signal of the second frequency is smaller than the amplitude of the signal of the first frequency. This ensures that the movement of the rotor in the axial direction is not influenced by the signals of the second frequency due to the inertia of the rotor.

Vorzugsweise ist die zweite Frequenz mindestens um den Faktor 5 größer als die erste Frequenz. Die Amplitude des Signals der ersten Frequenz ist vorzugsweise mindestens um den Faktor 2 größer als die Amplitude des ersten Signals der zweiten Frequenz.Preferably, the second frequency is at least a factor of 5 greater than the first frequency. The amplitude of the signal of the first frequency is preferably at least a factor of 2 greater than the amplitude of the first signal of the second frequency.

Die Aufgabe wird außerdem durch eine Offenend-Rotorspinneinrichtung gelöst, die eine zweite Anordnung und eine Auswerteeinrichtung aufweist. Die zweite Anordnung ist zur Erzeugung eines ersten Signals einer zweiten Frequenz und zur Beaufschlagung der Aktorspule mit dem ersten Signal der zweiten Frequenz ausgebildet. Die Auswerteeinrichtung ist dazu ausgebildet, aus einem zweiten, von der Aktorspule beeinflussten Signal der zweiten Frequenz die Ist-Position des Läufers zu bestimmen.The object is also achieved by an open-end rotor spinning device which has a second arrangement and an evaluation device. The second arrangement is designed to generate a first signal of a second frequency and to act on the actuator coil with the first signal of the second frequency. The evaluation device is designed to determine the actual position of the rotor from a second signal of the second frequency influenced by the actuator coil.

Vorzugsweise sind ein elektrischer Widerstand und/oder ein Kondensator vorhanden, die so mit der Aktorspule verschaltet sind, dass sie einen elektrischen Schwingkreis bilden, über den die Aktorspule mit dem ersten Signal der zweiten Frequenz beaufschlagt wird. Ein elektrischer Schwingkreis ist ein einfaches Mittel, um die Induktivitätsänderungen der Aktorspule zu erfassen und damit auf die Ist-Position des Läufers in axialer Richtung zu schließen.Preferably, an electrical resistance and / or a capacitor are present, which are connected to the actuator coil so that they form an electrical resonant circuit, via which the actuator coil is acted upon by the first signal of the second frequency. An electrical resonant circuit is a simple means to detect the inductance changes of the actuator coil and thus to close the actual position of the rotor in the axial direction.

Vorzugsweise ist eine Zerlegungseinrichtung vorhanden, die dazu ausgebildet ist, aus einem Gesamtsignal der Aktorspule, das Signale der ersten und der zweiten Frequenz umfasst, das zweite, von der Aktorspule beeinflusste Signal der zweiten Frequenz zu ermitteln. Vorzugsweise ist die Zerlegungseinrichtung dazu ausgebildet, eine Fourieranalyse des Gesamtsignals durchzuführen.Preferably, a decomposition device is provided, which is designed to determine from a total signal of the actuator coil comprising signals of the first and the second frequency, the second signal of the second frequency, which is influenced by the actuator coil. The decomposition device is preferably designed to carry out a Fourier analysis of the overall signal.

Gemäß einer möglichen Ausführungsform weist die Auswerteeinrichtung eine Recheneinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, die Phasendifferenz zwischen dem ersten Signal der zweiten Frequenz und dem zweiten, von der Aktorspule beeinflussten Signal der zweiten Frequenz zu ermitteln, um die Ist-Position des Läufers zu bestimmen.According to one possible embodiment, the evaluation device has a computing device which is designed to determine the phase difference between the first signal of the second frequency and the second signal of the second frequency influenced by the actuator coil in order to determine the actual position of the rotor.

Gemäß einer alternativen Ausführungsform weist die Auswerteeinrichtung eine Recheneinrichtung auf, die dazu ausgebildet ist, die Amplitude des zweiten, von der Aktorspule beeinflussten Signals der zweiten Frequenz zu ermitteln, um die Ist-position des Läufers zu bestimmen.According to an alternative embodiment, the evaluation device has a computing device that is designed to determine the amplitude of the second signal of the second frequency, which is influenced by the actuator coil, in order to determine the actual position of the rotor.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawings.

Es zeigen:Show it:

1 eine erfindungsgemäße Offenend-Rotorspinneinrichtung; 1 an open-end rotor spinning device according to the invention;

2 eine erfindungsgemäße Steuereinrichtung zur Regelung der Position des Läufers in axialer Richtung; 2 a control device according to the invention for controlling the position of the rotor in the axial direction;

3 ein Gesamtsignal der Aktorspule; 3 a total signal of the actuator coil;

4 ein Signal der zweiten Frequenz, 4 a signal of the second frequency,

5 ein Signal der ersten Frequenz, 5 a signal of the first frequency,

6 einen Schwingkreis. 6 a resonant circuit.

Die 1 zeigt eine erfindungsgemäße Offenend-Rotorspinneinrichtung 1. Da Offenend-Rotorspinneinrichtungen 1 im Prinzip bekannt sind, sind in 1 nur die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Bestandteile der Erfindung dargestellt. Die Offenend-Rotorspinneinrichtung 1 umfasst einen einzelmotorischen Antrieb 2 mit einem elektrischen Motor 10 und einem magnetisch gelagerten Läufer 20 zum Rotieren der Rotortasse 3. Die Rotortasse 3 ist mit dem Läufer 20 lösbar verbunden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der elektrische Motor 10 ein elektronisch kommutierter Gleichstrommotor. Der Motor 10 weist im Stator ein Wicklungspaket 11 und auf dem Läufer 20 einen Permanentmagneten 12 auf. Der Permanentmagnet 12 ist mit dem Läufer 20 verbunden. Der Läufer 20 weist ein vorderes Ende 21 und ein hinteres Ende 22 auf. Das vordere Ende 21 ist mit der Rotortasse 3 mechanisch gekoppelt. Am vorderen Ende ist ein Begrenzungslager 41 und am hinteren Ende ein Begrenzungslager 42 angeordnet. Die Begrenzungslager bieten sowohl in axialer als auch radialer Richtung Schutz beim Ausfall oder Beschädigung der magnetischen Lagerung. Für die magnetische Lagerung ist am vorderen und am hinteren Ende des Rotors jeweils ein axial magnetisierter Permanentmagnetring aufgebracht. Diese haben die Bezugszeichen 33 und 31. Mit dem Stator der Maschine sind zwei weitere axial magnetisierte Magnetringe 34 und 32 verbunden. Zur magnetischen Lagerung sind auch andere Magnetanordnungen und Magnetisierungsrichtungen möglich. Die dargestellte Anordnung ist in axialer Richtung instabil und benötigt deshalb eine Aktorik zur Regelung der Position in axialer Richtung. Dazu ist um den mit dem Stator verbundenen Magnetring 32 eine Wicklung 35 angeordnet, die als Aktorspule dient. Es ist auch möglich, eine weitere Aktorspule im Bereich des Magnetringes 34 anzuordnen. Wird die Aktorspule 35 von einem Strom durchflossen, wird ein axial wirkendes Magnetfeld erzeugt, das das Magnetfeld der Permanentmagnete stärken oder schwächen kann. Zur Ansteuerung der Aktorik zur Regelung der Lage in axialer Richtung ist eine Steuereinrichtung 50 vorgesehen, die über eine zweiadrige Leitung 51 mit der Aktorspule 35 verbunden ist. Durch diese Leitung wird der Strom in die Aktorspule eingeprägt.The 1 shows an open-end rotor spinning device according to the invention 1 , As open-end rotor spinning devices 1 are known in principle are in 1 only the components of the invention necessary for understanding the invention are shown. The open-end rotor spinning device 1 includes a single motor drive 2 with an electric motor 10 and a magnetically mounted runner 20 for rotating the rotor cup 3 , The rotor cup 3 is with the runner 20 releasably connected. In the illustrated embodiment, the electric motor 10 an electronically commutated DC motor. The motor 10 has a winding package in the stator 11 and on the runner 20 a permanent magnet 12 on. The permanent magnet 12 is with the runner 20 connected. The runner 20 has a front end 21 and a back end 22 on. The front end 21 is with the rotor cup 3 mechanically coupled. At the front end is a limit bearing 41 and at the rear end a boundary camp 42 arranged. The limit bearings provide protection in the axial or radial direction in the event of failure or damage to the magnetic bearing. For the magnetic bearing in each case an axially magnetized permanent magnet ring is applied at the front and at the rear end of the rotor. These have the reference numerals 33 and 31 , With the stator of the machine are two more axially magnetized magnet rings 34 and 32 connected. To the magnetic Storage, other magnet arrangements and magnetization directions are possible. The arrangement shown is unstable in the axial direction and therefore requires an actuator to control the position in the axial direction. This is about the magnetic ring connected to the stator 32 a winding 35 arranged, which serves as an actuator coil. It is also possible to have another actuator coil in the area of the magnetic ring 34 to arrange. Will the actuator coil 35 A current flowing through it generates an axially acting magnetic field which can strengthen or weaken the magnetic field of the permanent magnets. For controlling the actuators for controlling the position in the axial direction is a control device 50 provided, via a two-wire line 51 with the actuator coil 35 connected is. Through this line, the current is impressed in the actuator coil.

Die 2 stellt den Aufbau der Steuereinrichtung 50 genauer dar. Die Steuereinrichtung 50 ermöglicht das Beaufschlagen der Steuereinrichtung 50 mit zwei unterschiedlichen Frequenzen. Die erste Frequenz dient dazu, die Position des Läufers 20 in axialer Richtung zu beeinflussen. Mittels der zweiten Frequenz soll die Ist-Position des Läufers 20 in axialer Richtung ermittelt werden. Um einen Aktorstrom in die Aktorspule 35 einzuprägen und den Läufer 20 in die gewünschte Position zu bringen, ist eine Anordnung 4 vorhanden. Die Anordnung 4 umfasst eine Einrichtung 7 zur Vorgabe einer Soll-Position des Läufers 20. Die Vergleichseinrichtung 8 ermittelt die Abweichung zwischen der Soll-Position und der Ist-Position. Die Abweichung wird einer Ansteuereinrichtung 6 zugeführt, die dementsprechend ein Ansteuersignal für eine H-Brücke 5 generiert. Am Ausgang der H-Brücke liegt dann ein getaktetes Signal der ersten Frequenz an. Dieses Signal ist in vorliegendem Ausführungsbeispiel eine Spannung. Diese Spannung bewirkt einen Aktorstrom in der Aktorspule 35, der gegebenenfalls über das Magnetfeld der Aktorspule 35 die axiale Position des Läufers 20 anpasst.The 2 represents the construction of the control device 50 more precisely. The control device 50 allows the application of the control device 50 with two different frequencies. The first frequency is used to determine the position of the runner 20 to influence in the axial direction. By means of the second frequency is the actual position of the runner 20 be determined in the axial direction. To an actuator current in the actuator coil 35 impress and the runner 20 in the desired position, is an arrangement 4 available. The order 4 includes a device 7 for specifying a desired position of the rotor 20 , The comparison device 8th determines the deviation between the nominal position and the actual position. The deviation becomes a drive device 6 supplied, which accordingly a drive signal for an H-bridge 5 generated. At the output of the H-bridge is then a clocked signal of the first frequency. This signal is a voltage in the present embodiment. This voltage causes an actuator current in the actuator coil 35 optionally via the magnetic field of the actuator coil 35 the axial position of the rotor 20 adapts.

Um die Aktorspule 35 mit einer zweiten Frequenz zu beaufschlagen weist die Steuereinrichtung 50 eine Anordnung 13 auf. Die Anordnung 13 beinhaltet einen Taktgenerator 14 zur Erzeugung eines Signals 44 der zweiten Frequenz und einen elektrischen Schwingkreis 15, über den die Aktorspule 35 mit dem Signal 44 beaufschlagt wird. Ein möglicher Aufbau des Schwingkreises 15 ist in 6 dargestellt. Die Aktorspule 35 ist hier als Induktivität dargestellt. Der Schwingkreis 15 weist außerdem einen Kondensator 36 und einen elektrischen Widerstand 37 auf. Der Taktgenerator 14 erzeugt das Anregungssignal 44. An der Aktorspule kann dann das von der Aktorspule beeinflusste Signal 46 abgegriffen werden. Die Signale 44 und 46 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel Spannungen. Das Signal 46 hängt von der Induktivität der Aktorspule 35 ab. Die Induktivität wiederum wird von der axialen Position des Läufers 20 beeinflusst. Damit kann das Signal 46 zur Bestimmung der Position des Läufers 20 in axialer Richtung verwendet werden. Die Signale 44 und 46 weisen die gleiche Frequenz auf.To the actuator coil 35 to act on a second frequency, the control device 50 an arrangement 13 on. The order 13 includes a clock generator fourteen for generating a signal 44 the second frequency and an electrical resonant circuit 15 over which the actuator coil 35 with the signal 44 is charged. A possible structure of the resonant circuit 15 is in 6 shown. The actuator coil 35 is shown here as inductance. The resonant circuit 15 also has a capacitor 36 and an electrical resistance 37 on. The clock generator fourteen generates the excitation signal 44 , At the Aktorspule then influenced by the actuator coil signal 46 be tapped. The signals 44 and 46 are voltages in the present embodiment. The signal 46 depends on the inductance of the actuator coil 35 from. The inductance in turn is determined by the axial position of the rotor 20 affected. This can be the signal 46 to determine the position of the runner 20 be used in the axial direction. The signals 44 and 46 have the same frequency.

Das Signal 46 kann jedoch nicht direkt gemessen werden, da dem Signal 46 ein Signal 47 der ersten Frequenz überlagert ist. An der Aktorspule 35 wird demnach ein Gesamtsignal 45 erfasst, das aus den Signalen 46 und 47 zusammengesetzt ist.The signal 46 however, it can not be measured directly because of the signal 46 a signal 47 superimposed on the first frequency. At the actuator coil 35 is therefore a total signal 45 recorded from the signals 46 and 47 is composed.

Um das Gesamtsignal 45 der Aktorspule zu erfassen, weist die Steuereinrichtung 50 eine Abtasteinrichtung 24 auf. Das Gesamtsignal 24, das in vorliegendem Ausführungsbeispiel ausgewertet wird, ist eine Spannung, so dass die Abtasteinrichtung 24 als Spannungsmesseinrichtung ausgebildet ist. Ein möglicher Verlauf des Gesamtsignals 45 ist in 3 dargestellt. Die zwei Frequenzanteile sind deutlich zu erkennen. Um das Gesamtsignal 45 wieder in die beiden Frequenzanteile zu zerlegen, zeigt die 2 eine Zerlegungseinrichtung 23. Die Zerlegungseinrichtung 23 führt in vorliegendem Ausführungsbeispiel eine Fourieranalyse durch. Damit wird das Gesamtsignal 45 in seine Frequenzanteile zerlegt. Der Zerlegungseinrichtung 23 folgen eine Bereitstellungseinrichtung 25 und eine Bereitstellungseinrichtung 26. Die Bereitstellungseinrichtung 25 stellt das Signal der ersten Frequenz dar. Die Bereitstellungseinrichtung 25 ist optional, da das Signal 47 der ersten Frequenz für die erfindungsgemäße Bestimmung der Ist-Position des Läufers 20 nicht erforderlich ist. Die Bereitstellungseinrichtung 26 stellt das von der Aktorspule 35 beeinflusste Signal 46 der zweiten Frequenz bereit.To the overall signal 45 to detect the actuator coil, the control device 50 a scanner 24 on. The overall signal 24 , which is evaluated in the present embodiment, is a voltage, so that the scanning device 24 is designed as a voltage measuring device. A possible course of the overall signal 45 is in 3 shown. The two frequency components are clearly visible. To the overall signal 45 to divide again into the two frequency components, the shows 2 a decomposition device 23 , The decomposition device 23 performs a Fourier analysis in the present embodiment. This will be the overall signal 45 divided into its frequency components. The decomposition device 23 follow a provisioning device 25 and a provisioning device 26 , The provisioning device 25 represents the signal of the first frequency. The providing device 25 is optional because the signal 47 the first frequency for the inventive determination of the actual position of the rotor 20 is not required. The provisioning device 26 puts that from the actuator coil 35 influenced signal 46 the second frequency ready.

Die 4 zeigt das Signal 46 und die 5 das Signal 47. Die Zeitachsen sind in den Darstellungen der 3 bis 5 jeweils identisch. Das Signal 46 ist gegenüber den Signalen 45 und 47 zur besseren Darstellung vergrößert dargestellt. Das Signal 46 für die Positionsbestimmung weist eine höhere Frequenz auf als das Signal 47 für die Beeinflussung der Position des Läufers 20. Die Amplitude des Signals 46 ist dagegen kleiner als die Amplitude des Signals 47. Durch diese Ausprägung des Signals 46 wird erreicht, dass die Position des Läufers 20 durch das Signal 46 nicht beeinflusst wird.The 4 shows the signal 46 and the 5 the signal 47 , The timelines are in the representations of 3 to 5 each identical. The signal 46 is opposite to the signals 45 and 47 shown enlarged for clarity. The signal 46 for the position determination has a higher frequency than the signal 47 for influencing the position of the runner 20 , The amplitude of the signal 46 is smaller than the amplitude of the signal 47 , By this expression of the signal 46 will achieve that the position of the runner 20 through the signal 46 is not affected.

Zur Bestimmung der Ist-Position des Läufers 20 in axialer Richtung weist die Steuereinrichtung 50 eine Auswerteeinrichtung 16 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Auswerteeinrichtung 16 sowohl das Taktsignal 44 als auch das von der Aktorspule 35 beeinflusste Signal 46 zugeführt. Die Auswerteeinrichtung 16 umfasst eine Recheneinrichtung 17, die aus dem Signal 44 und dem Signal 46 die Phasenverschiebung beider Signale berechnet. Die Phasenverschiebung ist abhängig von der Position des Läufers 20 in axialer Richtung. Die Umrechnungseinheit 18 der Auswerteeinheit 16 ermittelt dann aus der Phasenverschiebung die Ist-Position des Läufers 20 in axialer Richtung. Die so ermittelte Ist-Position wird dann dem Vergleicher 8 zugeführt, um die Regelung der Position des Läufers 20 durchzuführen.To determine the actual position of the runner 20 in the axial direction, the control device 50 an evaluation device 16 on. In the illustrated embodiment, the evaluation device 16 both the clock signal 44 as well as that of the actuator coil 35 influenced signal 46 fed. The evaluation device 16 includes a computing device 17 that from the signal 44 and the signal 46 calculated the phase shift of both signals. The phase shift depends on the position of the rotor 20 in the axial direction. The conversion unit 18 the evaluation unit 16 then determines the actual position of the rotor from the phase shift 20 in the axial direction. The thus determined actual position then becomes the comparator 8th fed to the regulation of the position of the rotor 20 perform.

Alternativ zu der Phasenverschiebung der Signale 46 und 44 kann auch die Amplitude des von der Aktorspule beeinflussten Signals 46 bestimmt werden. Bei konstantem Taktsignal 44 ist auch die Amplitude des Signals 46 abhängig zu der Ist-Position des Läufers 20. In dem Fall braucht das Taktsignal 44 nicht zwingend an die Auswerteeinrichtung 16 übergeben zu werden. Es ist jedoch sinnvoll, das Taktsignal 44 auch in diesem Fall bei der Ist-Position-Bestimmung zu berücksichtigen, um beispielsweise Spannungsschwankungen zu kompensieren. Die Recheneinrichtung 17 berechnet die Amplitude und die Umrechnungseinheit 18 ermittelt aus der Amplitude die Ist-Position des Läufers 20.As an alternative to the phase shift of the signals 46 and 44 may also be the amplitude of the affected by the actuator coil signal 46 be determined. At constant clock signal 44 is also the amplitude of the signal 46 depending on the actual position of the runner 20 , In that case, the clock signal needs 44 not necessarily to the evaluation device 16 to be handed over. However, it makes sense the clock signal 44 Also in this case in the actual position determination to take into account, for example, to compensate for voltage fluctuations. The computing device 17 calculates the amplitude and the conversion unit 18 determines the actual position of the rotor from the amplitude 20 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007028935 A1 [0002, 0003] DE 102007028935 A1 [0002, 0003]

Claims (16)

Verfahren zum Betreiben einer Offenend-Rotorspinneinrichtung (1), wobei eine Rotortasse (3) mittels eines einzelmotorischen Antriebes (2) angetrieben wird, wobei der Läufer (20) des Antriebes (2) passiv magnetisch, in radialer Richtung stabil und in axialer Richtung instabil gelagert ist, wobei die Position des Läufers (20) in axialer Richtung mittels einer Aktorspule (35) geregelt wird, wobei in die Aktorspule (35) mittels eines Signals (47) einer ersten Frequenz ein Strom eingeprägt wird, um den Läufer (20) in einer Soll-Position zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Signal (44) einer zweiten Frequenz erzeugt wird, dass die Aktorspule (35) mit dem ersten Signal (44) der zweiten Frequenz beaufschlagt wird und dass aus einem zweiten, von der Aktorspule (35) beeinflussten Signal (46) der zweiten Frequenz die Ist-Position des Läufers (20) bestimmt wird.Method for operating an open-end rotor spinning device ( 1 ), wherein a rotor cup ( 3 ) by means of a single motor drive ( 2 ), the runner ( 20 ) of the drive ( 2 ) is magnetically passive, stable in the radial direction and unstable in the axial direction, the position of the rotor ( 20 ) in the axial direction by means of an actuator coil ( 35 ), wherein in the actuator coil ( 35 ) by means of a signal ( 47 ) a current is impressed on a first frequency to the runner ( 20 ) in a desired position, characterized in that a first signal ( 44 ) of a second frequency is generated, that the actuator coil ( 35 ) with the first signal ( 44 ) of the second frequency is applied and that from a second, from the actuator coil ( 35 ) influenced signal ( 46 ) the second frequency is the actual position of the runner ( 20 ) is determined. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktorspule (35) über einen elektrischen Schwingkreis mit dem ersten Signal (44) der zweiten Frequenz beaufschlagt wird.Method according to Claim 1, characterized in that the actuator coil ( 35 ) via an electrical resonant circuit with the first signal ( 44 ) of the second frequency is applied. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass aus einem Gesamtsignal (45) der Aktorspule (35), das Signale (47, 46) der ersten und der zweiten Frequenz umfasst, das zweite, von der Aktorspule (35) beeinflusste Signal (46) der zweiten Frequenz ermittelt.Method according to one of claims 1 or 2, characterized in that from a total signal ( 45 ) of the actuator coil ( 35 ), the signals ( 47 . 46 ) of the first and second frequencies, the second, of the actuator coil ( 35 ) influenced signal ( 46 ) of the second frequency. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gesamtsignal (45) der Aktorspule (35) einer Fourieranalyse unterzogen wird, um das zweite, von der Aktorspule (35) beeinflusste Signal (46) der zweiten Frequenz zu ermitteln.Method according to claim 3, characterized in that the total signal ( 45 ) of the actuator coil ( 35 ) is subjected to a Fourier analysis to the second, from the actuator coil ( 35 ) influenced signal ( 46 ) of the second frequency. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Phasendifferenz zwischen dem ersten Signal (44) der zweiten Frequenz und dem zweiten, von der Aktorspule beeinflussten Signal (46) der zweiten Frequenz ermittelt wird, um die Ist-Position des Läufers (20) zu bestimmen.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the phase difference between the first signal ( 44 ) of the second frequency and the second signal influenced by the actuator coil ( 46 ) of the second frequency is determined to be the actual position of the runner ( 20 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des zweiten, von der Aktorspule beeinflussten Signals (46) der zweiten Frequenz ermittelt wird, um die Ist-Position des Läufers (20) zu bestimmen.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the amplitude of the second, influenced by the actuator coil signal ( 46 ) of the second frequency is determined to be the actual position of the runner ( 20 ). Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Frequenz größer ist als die erste Frequenz.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that the second frequency is greater than the first frequency. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Frequenz mindestens um den Faktor 5 größer ist als die erste Frequenz.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that the second frequency is at least by a factor of 5 greater than the first frequency. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Signals der ersten Frequenz größer ist als die Amplitude des ersten Signals der zweiten Frequenz.Method according to one of claims 1 to 8, characterized in that the amplitude of the signal of the first frequency is greater than the amplitude of the first signal of the second frequency. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Amplitude des Signals der ersten Frequenz mindestens um den Faktor 2 größer ist als die Amplitude des ersten Signals der zweiten Frequenz.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the amplitude of the signal of the first frequency at least by a factor of 2 is greater than the amplitude of the first signal of the second frequency. Offenend-Rotorspinneinrichtung (1) aufweisend einen einzelmotorischen Antrieb (2) zum Antreiben einer Rotortasse (3), eine passive, magnetische Lagerung für den Läufer (20) des Antriebes (2), die in radialer Richtung stabil und in axialer Richtung instabil ist, eine Aktorspule (35) zur Regelung der Position des Läufers (20) in axialer Richtung, eine erste Anordnung (4) zur Einprägung eines Aktorstromes in die Aktorspule (35) mittels eines Signals (47) einer ersten Frequenz, um den Läufer (20) in einer Soll-Position zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Anordnung (13) vorhanden ist, dass die zweite Anordnung (13) zur Erzeugung eines ersten Signals (44) einer zweiten Frequenz und zur Beaufschlagung der Aktorspule (35) mit dem ersten Signal (44) der zweiten Frequenz ausgebildet ist, dass eine Auswerteeinrichtung (16) vorhanden ist, die dazu ausgebildet ist, aus einem zweiten, von der Aktorspule beeinflussten Signal (46) der zweiten Frequenz die Ist-Position des Läufers (20) zu bestimmen.Open-rotor spinning device ( 1 ) comprising a single motor drive ( 2 ) for driving a rotor cup ( 3 ), a passive, magnetic bearing for the runner ( 20 ) of the drive ( 2 ) which is stable in the radial direction and unstable in the axial direction, an actuator coil ( 35 ) for regulating the position of the runner ( 20 ) in the axial direction, a first arrangement ( 4 ) for impressing an actuator current into the actuator coil ( 35 ) by means of a signal ( 47 ) of a first frequency to the runner ( 20 ) in a desired position, characterized in that a second arrangement ( 13 ) is present, that the second arrangement ( 13 ) for generating a first signal ( 44 ) of a second frequency and for acting on the actuator coil ( 35 ) with the first signal ( 44 ) of the second frequency, that an evaluation device ( 16 ), which is designed to consist of a second signal (affected by the actuator coil) ( 46 ) the second frequency is the actual position of the runner ( 20 ). Offenend-Rotorspinneinrichtung (1) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass Schwingkreismittel (37, 36) vorhanden sind, die so mit der Aktorspule (35) verschaltet sind, dass sie einen elektrischen Schwingkreis (15) bilden, über den die Aktorspule (35) mit dem ersten Signal (44) der zweiten Frequenz beaufschlagt wird.Open-rotor spinning device ( 1 ) according to claim 11, characterized in that resonant circuit means ( 37 . 36 ) are present, the so with the actuator coil ( 35 ) are connected, that they have an electrical resonant circuit ( 15 ), over which the actuator coil ( 35 ) with the first signal ( 44 ) of the second frequency is applied. Offenend-Rotorspinneinrichtung (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingkreismittel einen elektrischen Widerstand (37) und/oder einen Kondensator (36) umfassen.Open-rotor spinning device ( 1 ) according to claim 12, characterized in that the resonant circuit means an electrical resistance ( 37 ) and / or a capacitor ( 36 ). Offenend-Rotorspinneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zerlegungseinrichtung (23) vorhanden ist, die dazu ausgebildet ist, aus einem Gesamtsignal (45) der Aktorspule (35), das Signale (47, 46) der ersten und der zweiten Frequenz umfasst, das zweite, von der Aktorspule beeinflusste Signal (46) der zweiten Frequenz zu ermitteln. Open-rotor spinning device ( 1 ) according to one of claims 11 to 13, characterized in that a decomposition device ( 23 ), which is designed to consist of a total signal ( 45 ) of the actuator coil ( 35 ), the signals ( 47 . 46 ) of the first and the second frequency, the second, influenced by the actuator coil signal ( 46 ) of the second frequency. Offenend-Rotorspinneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (16) eine Recheneinrichtung (17) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Phasendifferenz zwischen dem ersten Signal (44) der zweiten Frequenz und dem zweiten, von der Aktorspule beeinflussten Signal (46) der zweiten Frequenz zu ermitteln, um die Ist-Position des Läufers (20) zu bestimmen.Open-rotor spinning device ( 1 ) according to one of claims 11 to 13, characterized in that the evaluation device ( 16 ) a computing device ( 17 ), which is adapted to the phase difference between the first signal ( 44 ) of the second frequency and the second signal influenced by the actuator coil ( 46 ) of the second frequency to determine the actual position of the runner ( 20 ). Offenend-Rotorspinneinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinrichtung (16) eine Recheneinrichtung (17) aufweist, die dazu ausgebildet ist, die Amplitude des zweiten, von der Aktorspule (35) beeinflussten Signals (46) der zweiten Frequenz zu ermitteln, um die Ist-position des Läufers (20) zu bestimmen.Open-rotor spinning device ( 1 ) according to one of claims 11 to 13, characterized in that the evaluation device ( 16 ) a computing device ( 17 ), which is adapted to the amplitude of the second, from the actuator coil ( 35 ) influenced signal ( 46 ) of the second frequency to determine the actual position of the runner ( 20 ).
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