DE3619647A1

DE3619647A1 - Verfahren und vorrichtung zum einzelmotorischen antrieb einer spindel bei einer spinnmaschine

Info

Publication number: DE3619647A1
Application number: DE19863619647
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl Ing Wolf
Original assignee: Zinser Textilmaschinen GmbH
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 1986-06-11
Filing date: 1986-06-11
Publication date: 1987-12-17
Also published as: CH673473A5; FR2600083A1; JPS6321930A; US4817371A; JPH07111006B2; IT8720828A0; IT1204695B; FR2600083B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vor richtung zum einzelmotorischen Antrieb einer Spindel bei ei ner Spinnmaschine, mit einem ein- und ausschaltbaren Asyn chronmotor, welcher von einer Speisestromquelle gespeist wird, mit einer Frequenz, die die Betriebsdrehzahl des Asyn chronmotors bestimmt und mit einer Spannung, welche einem vorgegebenen Spannungsfrequenzverhältnis entspricht.

Nach Beheben eines Fadenbruches an einer einzelnen Spindel muß ein sehr schnelles Hochlaufen dieser Spindel auf die Be triebsdrehzahl der übrigen weiterlaufenden Spindeln gewähr leistet sein, um Fehler im Garn zu vermeiden. Dieser Zeit raum liegt etwa bei 3 sec.; die Betriebsdrehzahl zwischen etwa 8000 bis 20 000 U/min.

An Spinnmaschinen liegt also allgemein beim Beschleunigen einzelner Spindeln nach Beheben eines Fadenbruches die Auf gabe vor, den Anlaufzeitraum möglichst kurz zu halten.

Bei Textilspindeln, welche durch einen Tangentialriemen an getrieben sind, ist bereits eine mechanische Lösung bekannt, wonach zur Erhöhung der während des Beschleunigens vom lau fenden Tangentialriemen auf den Wirtel eines Arbeitselemen tes übertragbaren Leistung die Riemenanpreßkraft an den Wir tel zumindest über einen großen Teil der Beschleunigungszeit über den bei normalem Wert vorhandenen Wert hinaus erhöht wird (DE-OS 34 13 764).

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demgegenüber, eine Konstruktion der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß auf einfache Weise eine Verkürzung der Anlaufphase nach Beheben eines Fadenbruches bei einer einzelmotorisch ange triebenen Spindel einer Spinnmaschine gewährleistet ist.

Die Erfindung geht von der Tatsache aus, daß jeder Asyn chronmotor für ein bestimmtes Spannungs/Frequenz-Verhältnis ausgelegt ist, d. h. daß einer bestimmten Speisefrequenz eine bestimmte Speisespannung zugeordnet ist, bei der der magne tische Fluß im Motor optimal ist. Entsprechend wird bei ei ner Änderung der Speisefrequenz zum Zwecke der Drehzahlände rung des Motors die Speisespannung entsprechend, in der Re gel proportional, geändert.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß zum möglichst ra schen Beschleunigen einer Spindel aus dem Stillstand auf Be triebsdrehzahl dem Asynchronmotor dieser Spindel unter Bei behaltung der der vorgesehenen Betriebsdrehzahl entsprechen den Speisefrequenz eine erhöhte Speisespannung zugeführt wird, das vorgesehene Spannungs/Frequenz-Verhältnis also zeitbegrenzt über den Normalwert hinaus erhöht wird.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Asynchronmotor über mindestens einen wesentlichen Teil der Zeit, welche er zum Erreichen der durch die Speise frequenz bestimmten Betriebsdrehzahl aus dem Stillstand benötigt, erhöhte Speisespannung zur Verkürzung der Anlauf zeit geliefert wird.

Hierdurch ergibt sich der Vorteil, daß die erhöhte Speise spannung ein erhöhtes Moment erzwingt, wodurch eine steile Anlaufkurve und damit eine Verkürzung der Anlaufzeit vom Nullpunkt bis zum Erreichen der Betriebsdrehzahl der einzel motorisch angetriebenen Spindel erreicht wird. Es wird also eine kurzzeitige Erhöhung der Speisespannung in der Hoch laufphase vorgesehen, wodurch der Motor drehmomentensteifer wird.

Da die Betriebsdrehzahl allein durch die Speisefrequenz be stimmt wird, wird die Betriebsdrehzahl auch bei erhöhter Speisespannung nicht überschritten - ein Vorteil, welcher bei Asynchronmotoren gegeben ist.

Da die erhöhte Speisespannung die Verlustleistung des Motors und damit seine Leistungsaufnahme insoweit unerwünscht er höht und eine stärkere Erwärmung des Motors verursacht, soll die Erhöhung der Speisespannung erfindungsgemäß nicht länger als notwendig erfolgen, also im wesentlichen nur so lange, wie die zu beschleunigende Spindel braucht, um aus dem Stillstand die Betriebsdrehzahl zu erreichen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann bei einer Kon struktion, bei welcher mehrere, zu einer Gruppe zusammenge faßte Asynchronmotoren an eine Speisestromquelle angeschlos sen sind, die erhöhte Speisespannung allen Synchronmotoren der Gruppe geliefert werden, zu welcher der zu beschleuni gende Motor gehört. Hierdurch ergibt sich vorteilhafterweise eine weitere Vereinfachung, da nicht für jeden einzelnen Mo tor eine individuell spannungsveränderbare Speisestromquelle erforderlich ist; beim Beschleunigen eines Asynchronmotors dieser Gruppe verkürzt die erhöhte Speisespannung die Hoch laufphase dieses Asynchronmotors, wohingegen die durch die Speisefrequenz bestimmte Drehzahl der übrigen Motoren der Gruppe keine wesentliche Änderung erfährt. Die auch an den anderen Motoren durch die Erhöhung der Speisespannung be wirkte Erhöhung der Drehzahltätigkeit zieht eine Verminde rung des bei Asynchronmotoren sehr geringen Schlupfes nach sich, welche jedoch auf deren Arbeitsweise ohne Einfluß ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer einzel motorisch angetriebenen Spindel;

Fig. 2 bis 5 Kennlinien der Speisespannung und der Spindeldrehzahl enes Asynchronmotors.

Nach Fig. 1 ist eine Spindel 1 einer Ringspinnmaschine an einer Spindelbank 10 gelagert, wobei eine Ringbank 2 mit der Spindel 1 zusammenwirkt. Die Spindel 1 wird durch einen Asynchronmotor 3 angetrieben, welcher mit einem Einschalter 8 und einem Ausschalter 9 verbunden ist.

Der Asynchronmotor 3 ist über eine Leitung 6 mit einer Spei sestromquelle 4 verbunden, die ihn mit Speisedrehstrom be stimmter Frequenz und veränderbarer Spannung versorgt. Je nachdem, ob die Speisestromquelle 4 ihrerseits mit Gleich strom oder Drehstrom gespeist wird, enthält sie einen Wech selrichter bzw. einen Frequenzumformer. Auf jeden Fall ist sie so ausgeführt, daß sie eine frequenzunabhängige Einstel lung der Speisespannung erlaubt.

Der Einschalter 8 oder der Ausschalter 9 des Asynchronmotors 3 ist erfindungsgemäß mit einem die Speisespannung der Spei sestromquelle 4 steuernden Steuergerät 7 verbunden. Hierbei ist die Wirkung diese Steuergerätes so, daß es die Speise stromquelle 4 veranlaßt, für die Zeit der Beschleunigung des Asynchronmotors 3 diesem kurzzeitig eine erhöhte Speisespan nung zu liefern, zum Beispiel, um 20 bis 70%, vorzugsweise 30 bis 50%.

In Fig. 2 ist diese Wirkung dargestellt: Die Abszisse der Kurve bedeutet die Zeit t, die Ordinate a die Speisespannung für den Asynchronmotor 3; die Ordinate n die Spindeldreh zahl.

Wie ersichtlich, ist im Betriebszustand die Spindeldrehzahl konstant. Im Punkt I wird nach Auftreten eines Fadenbruches die Spindel ausgeschaltet, so daß die Drehzahl auf Null her absinkt. Nach Beheben des Fadenbruches erfolgt in Punkt II das Einschalten der Spindel, wobei die strichpunktierte Li nie n ₀ den Spindelanlauf ohne Erhöhung der Speisespannung darstellt. Wie ersichtlich, ist erst im Punkt III die Be triebsdrehzahl wieder erreicht.

Um den Zeitraum zum Erreichen der Betriebsdrehzahl vorteilhafterweise zu verkürzen, wird erfindungsgemäß die Speisespannung a im Punkt II auf den Wert a ₁ erhöht, und erst dann wieder auf den normalen Zustand herabgesenkt, wenn die Betriebsdrehzahl der einzelmotorisch angetriebenen Spindel 1 erreicht ist. Wie ersichtlich, ergibt sich hieraus die Kurve n ₁, welche wesentlich steiler ist und bereits im Punkt III′ wieder die Betriebsdrehzahl erreicht. Die erhöhte Spannung a ₁ erzwingt vorteilhafterweise ein erhöhtes Moment und damit im Bereich der Anlaufphase zwischen den Punkten II und III′ einen kurzen Zeitraum.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, diese kurzzeitige Erhöhung der Speisespannung einzuleiten und zu beenden. Be züglich des Einleitens der Erhöhung der Speisespannung ist es vorteilhaft, wenn der Asynchronmotor beim Einschalten be reits die erhöhte Speisespannung vorfindet. Zu diesem Zweck kann nach Fig. 3 das Steuergerät 7 von dem Ausschalter 9 be tätigt werden, so daß bereits beim Ausschalten der Spindel im Zeitpunkt I eine Erhöhung der Speisespannung auf den Wert a ₁ bewirkt wird, so daß die erhöhte Speisespannung bereits anliegt, wenn der Asynchronmotor bei II wieder eingeschaltet wird. Hierbei ergibt sich jedoch bis zu dem Punkt II, d. h. dem Einschalten der Spindel, eine unnötig lange Erhöhung der Speisespannung, zumal die Zeitspanne zwischen I und II sehr lang sein kann.

Aus diesem Grunde kann das Steuergerät 7 ein Zeitverzöge rungsglied aufweisen, das die Erhöhung der Speisespannung um nahezu die Zeit verzögert, welche normalerweise mindestens für das Beheben eines Fadenbruches ab Abschalten der Spindel benötigt wird. Die Erhöhung der Speisespannung wird also ge mäß Fig. 4 erst kurz vor dem Einschaltpunkt II wirksam. Hierdurch wird der Zeitraum der Erhöhung der Speisespannung wesentlich herabgesetzt.

Es ist auch möglich, den Einschalter 9 mit dem Steuergerät 7 zu verbinden, so daß im Einschaltzeitpunkt II die Erhöhung der Speisespannung auf den Betrag a ₁ vorgenommen wird.

In diesem Falle dient das Zeitverzögerungsglied des Steuer gerätes 7 dazu, das Beaufschlagen des Asynchronmotors 3 um die Zeit zu verzögern, welche die Speisestromquelle 4 benö tigt, um die Speisespannung zu erhöhen. Dadurch wird er reicht, daß einerseits der Motor beim Einschalten schon die erhöhte Speisespannung vorfindet und andererseits die Spei sespannung nicht unnötig lange vorher die anderen Motoren beaufschlagt und durch Erhöhen der Verlustleistung uner wünscht erwärmt.

Das Beendigen der Erhöhung der Speisespannung kann durch ein im Steuergerät 7 vorgesehenes Zeitmeßglied erfolgen, welches gleichzeitig mit dem Erhöhen der Speisespannung eingeschal tet wird, und bei Ablauf ein Absenken der Speisespannung auf den Normalwert bewirkt. Das Zeitmeßglied wird dabei auf eine Zeit eingestellt, welche etwas länger ist als die Zeit, wel che eine Spindel im Mittel zur Beschleunigung aus dem Still stand auf Betriebsdrehzahl benötigt.

In anderen Fällen ist es zweckmäßig, das Steuergerät 7 mit einem Erfassungskreis auszustatten, mit dem an jeder Spindel gefühlt werden kann, ob sie die Betriebsdrehzahl aufweist. Die Erhöhung der Speisespannung wird dann rückgängig ge macht, wenn der Erfassungskreis keine Spindel fühlt, welche nicht mit der Betriebsdrehzahl läuft. Derartige Vorrichtun gen zum Erfassen von Drehzahlen von Spindeln sind bekannt und werden daher hier nicht näher beschrieben.

Claims

1. Verfahren zum einzelmotorischen Antrieb einer Spindel bei einer Spinnmaschine, mit einem ein- und ausschaltbaren Asynchronmotor, welcher von einer Speisestromquelle ge speist wird mit einer Frequenz, welche die Betriebsdreh zahl des Asynchronmotors bestimmt und mit einer Span nung, welche einem vorgegebenen Spannungs-Frequenzver hältnis entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß dem Asynchronmotor (3) über mindestens einen wesentlichen Teil der Zeit, die er zum Erreichen der durch die Spei sefrequenz bestimmten Betriebsdrehzahl aus dem Still stand benötigt, erhöhte Speisespannung (a ₁) zur Verkür zung der Anlaufzeit geliefert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei mehrere, zu einer Gruppe zusammengefaßte Asynchronmotoren an eine Speisestrom quelle angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die erhöhte Speisespannung (a ₁) allen Asynchronmotoren der Gruppe geliefert wird, zu der der zu beschleunigende Motor gehört.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn der Zeit der Lieferung erhöhter Speise spannung durch das Ausschalten des anschließend zu be schleunigenden Asynchronmotors bestimmt wird (Fig. 3).

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn der Zeit der Lieferung erhöhter Speisespan nung zeitverzögert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Beginn der Zeit der Lieferung erhöhter Speise spannung durch das Einschalten des zu beschleunigenden Asynchronmotors bestimmt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisung des zu beschleunigenden Asynchronmotors zeitverzögert ist.

7. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Zeit der Lieferung erhöhter Speisespan nung (a ₁) durch Erreichen der Betriebsdrehzahl (n) durch den zu beschleunigenden Asynchronmotor (3) bestimmt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende der Zeit der Lieferung erhöhter Speisespan nung durch Zeitablauf bestimmt wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Speisespannung um 20 bis 70% erhöht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannung um 30 bis 50% erhöht wird.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einschalter (8) oder ein Ausschalter (9) des Asynchronmotors (3) mit einem mit der Speisestromquelle (4) in Verbindung stehenden, das Erhöhen der Speisespannung bewirkenden Steuergerät (7) verbunden ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (7) ein Zeitverzögerungsglied aufweist, durch das entweder die durch den Ausschalter (9) veran laßte Erhöhung der Speisespannung (Fig. 4) oder das durch den Einschalter (8) veranlaßte Anlaufen des Asyn chronmotors (3) (Fig. 5) zeitverzögert wird.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (7) ein Zeitmeßglied aufweist, das gleichzeitig mit dem Erhöhen der Speisespannung in Lauf setzbar ist und das bei Ablauf Beendigung der Erhöhung der Speisespannung bewirkt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät einen Erfassungskreis aufweist, der das Erreichen der Betriebsdrehzahl durch den zu beschleuni genden Motor fühlt und daraufhin Beendigung der Erhöhung der Speisespannung bewirkt.