DE3805662A1 - Ringspinnmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ringspinnmaschine, bei der jede Spindel mit einem aus einem Drehstrommotor bestehenden Einzelan­ trieb versehen ist.

Im Gegensatz zu den Ringspinnmaschinen, bei denen zumindest ein Teil der Spindeln gemeinsam mittels eines Riemens angetrie­ ben werden, bereitet bei manchen Ringspinnmaschinen der eingangs genannten Art das Doffen, also das automatische Auswechseln der vollen Hülsen gegen leere Hülsen, das vorzugsweise bei allen Spindeln gleichzeitig ausgeführt wird, und das anschließend erforderliche Anspinnen Probleme. Dies ist darauf zurückzuführen, daß beim Doffen der Faden bis zum Reißen gespannt werden muß, und daß dabei der Faden im Sinne eines Abziehens von der Hülse belastet wird. Dies hat zur Folge, daß auf die Spindel ein Drehmoment ausgeübt wird, das diese in der Drehrichtung beim Aufwickeln des Fadens auf die Hülse antreibt, wenn zum Beispiel bei magnetischer Hülsensicherung die Hülse bereits bei einer geringen Anhebung, bevor der Faden gerissen ist, vom Spindel­ schaft gelöst ist. Ist für die Spindeln ein Riemenantrieb vor­ gesehen, dann übt der stillstehende Riemen ein so großes Brems­ moment auf jede Spindel aus, daß diese durch das heim Doffen vom abzureißenden Faden ausgeübte Drehmoment nicht in Bewegung gesetzt wird oder zumindest nach einem geringen Drehwinkel wieder zum Stillstand kommt. Werden hingegen die Spindeln von je einem Drehstrommotor direkt angetrieben, dann wird die Spindel vom abzureißenden Faden in Drehung versetzt, und die Spindel kann mehrere Umdrehungen ausführen, ehe sie wieder zum Stillstand kommt. Dies kann zur Folge haben, daß der Faden nicht an der gewünschten Stelle reißt und daß so viel Faden abgewickelt wird, daß es bei dem anschließend erforderlichen Anspinnen Probleme gibt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ringspinn­ maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die mit einem möglichst geringen zusätzlichen Aufwand ein problemloses Doffen und anschließendes Anspinnen ermöglicht. Diese Aufgabe löst eine Ringspinnmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1.

Die erfindungsgemäße Bremsschaltung hat gegenüber der bekannten Gleichstrombremsung eines Drehstrommotors, bei welcher während der gesamten Bremszeit ein sich nicht verändernder magnetischer Fluß erzeugt wird, wesentliche Vorteile. Bei der üblichen Gleich­ strombremsung setzt sich nämlich das Bremsmoment aus einem von der Winkelgeschwindigkeit abhängigen Anteil und einem von der Konfiguration des Luftspaltes im Drehstrommotor abhängigen Anteil zusammen. Der letztgenannte Anteil, der darauf beruht, daß sich der Rotor in eine Winkellage bezüglich des Stators einzustellen sucht, in welcher der magnetische Widerstand des Luftspaltes zwischen Rotor und Stator ein Minimum hat, ist in der Regel allerdings vernachlässigbar klein, weil die Nuten­ zahlen von Rotor und Stator verschieden sind und außerdem die Nuten des Rotors geschrägt sind. Aber auch der von der Winkel­ geschwindigkeit abhängige Anteil ist bei niedrigen Werten der Winkelgeschwindigkeit, also einer langsamen Drehbewegung des Rotors, bei den realisierbaren Werten für die Stromstärke des Erregerstromes sehr gering. Hinzu kommen noch, daß infolge der Abhebebewegung der Hülse von der Spindel erzeugte Anstieg der am Faden wirkenden Kraft nicht so groß gewählt werden kann, daß das Massenträgheitsmoment der Spindel und des mit dieser gekuppelten Rotors des Drehstrommotors ausreichen, um eine Drehbewegung der Spindel auszuschließen. Im Gegensatz hierzu läßt sich mit der erfindungsgemäßen Bremsschaltung ein Gegendreh­ moment erzeugen, das nicht nur bei einer Drehbewegung der Spin­ del, sondern auch beim Stillstand der Spindel und des Drehstrom­ motors voll wirksam ist und deshalb bei entsprechender Dimensio­ nierung das vom abzureißenden Faden erzeugte Antriebsmoment voll kompensieren kann. Auch dann, wenn nicht der völlige Still­ stand der Spindel aufrechterhalten werden kann, läßt sich eine Bremswirkung erreichen, die mit Sicherheit eine störende Drehung der Spindel infolge des Doffens verhindert.

Besonders gering ist der Aufwand für die Bremsschaltung dann, wenn gemäß Anspruch 2 eine Gleichstromquelle vorgesehen ist, mit der nacheinander die je einer Phase zugeordneten Wicklungs­ strange der Statorwicklung des Drehstrommotors in zwei unter­ schiedlichen Schaltungsanordnungen verbunden werden und beim Übergang von der einen auf die andere Schaltungsanordnung der resultierende magnetische Fluß im Drehstrommotor sich in der Gegendrehrichtung verschiebt. Es wird dann nämlich in der Gegen­ drehrichtung, also entgegen der Richtung, in der sich die Spindel beim Aufwickeln des Fadens auf die Hülse dreht, ein Drehmoment erzeugt, unabhängig davon ob die Spindel stillsteht oder sich infolge des vom Faden erzeugten Drehmomentes zu drehen beginnt. Es ist nicht störend, daß dabei das erzeugte Bremsmoment nur kurzfristig wirksam ist, da auch das vom Faden erzeugte Dreh­ moment nur impulsartig auftritt und die beiden Momente zeitlich koordiniert werden können.

Vorteilhafte Ausführungsformen der beiden unterschiedlichen Schaltungsanordnungen für die Wicklungsstränge der Statorwick­ lung des Drehstrommotors sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 5. Dabei gibt das Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 5 dank der zweiten Gleichspannungsquelle eine zusätzliche Möglichkeit der Einstellung des magnetischen Flusses auf einen optimalen Wert. Die Schalter, welche für diese unterschiedlichen Schal­ tungsanordnungen zum Anschließen an die Energieversorgungsquelle oder Energieversorgungsquellen sowie für das Umschalten von der einen auf die andere Schaltungsanordnung benötige werden, können von einer zugeordneten Steuereinrichtung angesteuert werden, die ihrerseits in Abhängigkeit von der Einrichtung zum Doffen arbeitet.

Eine andere Möglichkeit zur Erzeugung des Gegendrehmomentes besteht darin, den Drehstrommotor für die Zeit, während deren das Gegendrehmoment benötigt wird, an den Ausgang einer Dreh­ stromquelle anzuschließen, die eine sehr niedrige Ausgangs­ frequenz hat, insbesondere eine Ausgangsfrequenz von weniger als 1 Hertz. Das auf diese Weise erzeugte Gegendrehmoment kann auf die Zeit beschränkt werden, während deren der Faden ein Drehmoment erzeugt. Es vermag deshalb ein Drehen der Spindel infolge des vom Faden erzeugten Drehmomentes zu verhindern, ohne aber der Spindel eine länger andauernde Drehbewegung in der Gegendrehrichtung zu geben.

Im folgenden ist die Erfindung anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen im einzelnen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Ansicht einer Spindel und eines Teils des sie antrei­ benden Drehstrommotors sowie den schematischen Verlauf des Fadens,

Fig. 2 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Bremsschaltung,

Fig. 3 ein Schaltbild der zweiten Ausführungsform der Brems­ schaltung,

Fig. 4 ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform der Brems­ schaltung,

Fig. 5 ein Schaltbild einer vierten Ausführungsform der Brems­ schaltung.

Bei einer nicht dargestellten Ringspinnmaschine mit einzelmo­ torischem Antrieb ihrer Spindeln ist, wie Fig. 1 zeigt, das untere Ende jeder Spindel 1 unmittelbar mit der gleichachsig zu ihr angeordneten Welle eines Drehstromasynchronmotors 2 verbunden. Auf die Spindel 1 ist von oben her eine Hülse 3 aufsteckbar, die in dem in Fig. 1 dargestellten, aufgesteckten Zustand durch Reibschluß von der Spindel 1 mitgenommen wird. Der der Hülse 3 über nicht dargestellte Führungselemente zugeführ­ te Faden 4 wird infolge der Rotation der Hülse 3 auf diese aufgewickelt.

Wenn diese Hülse 3 bewickelt ist, der hierbei gebildete Wickel also die in Fig. 1 dargestellte Form hat, hat der auf dem Wickel liegende Fadenendabschnitt etwa den in Fig. 1 dargestellten, wendelförmigen Verlauf. Vor dem Stillsetzen der Spindel 1 für das Doffen werden auf einem zylindrischen Abschnitt der Spindel 1 im Bereich von deren unterem Ende, der unterhalb des unteren Endes der Hülse 3 liegt, einige Reservewindungen gebildet, zu denen der Faden 4 vom Wickel unter einem spitzen Winkel zur Längsachse der Hülse 3 durch einen Abreißteller hindurchtritt.

Die Einrichtung zum Doffen der Hülse 3, welche den Wickel erfaßt und nach oben von der Spindel 1 abzieht, ist ebenso wie alle übrigen Teile der Ringspinnmaschine nicht dargestellt, da alle diese Teile für die Erfindung ohne Belang sind und deshalb in bekannter Weise ausgebildet sein können.

Bedingt durch den Verlauf des Fadens 4 unter einem Winkel von beispielsweise 45° bezüglich der Längsachse der Hülse 3 am Übergang vom Wickel zu den Reservewindungen hat das Abziehen der Hülse 3 nach oben von der Spindel 1 zur Folge, daß die im Faden 4 entstehende und bis zu dessen Bruch ansteigende Fadenkraft F _k außer der in Längsrichtung der Hülse 3 nach oben wirkende Komponente F _a eine in tangentialer Richtung wirkende Komponente F _t aufweist, welche die Spindel 1 in einem Sinne zu drehen sucht, der zu einem Abwickeln des Fadens 4 führt, also in der Drehrichtung, in der die Spindel während des Betriebs angetrieben wird. Eine Drehung infolge der Tangentialkomponente F _t der Fadenkraft F _k könnte ein Abreißen des Fadens 4 an der falschen Stelle zur Folge haben und würde außerdem zu einem störenden Abwickeln der Reservewindungen führen.

Das durch die Tangentialkomponente F _t der Fadenkraft F _k erzeugte Drehmoment wird durch ein Gegendrehmoment kompensiert, das mit Hilfe der in Fig. 2 dargestellten Bremsschaltung erzeugt wird. Mit Hilfe einer Steuerschaltung 5, welche abhängig vom Doffen arbeitet, wird mit Beginn des Abhebevorgangs der be­ wickelten Hülse 3 von der Spindel 1 ein Schalter 6 geschlossen, bei dem es sich beispielsweise um einen elektromagnetisch be­ tätigbaren Schalter oder um einen Halbleiterschalter handelt. Der Schalter 6 legt die Reihenschaltung aus den beiden Strängen R und T der im Stern geschalteten Statorwicklung des Drehstrom­ asynchronmotors 2 an eine Gleichstromquelle. In der Drehstrom­ asynchronmaschine 2 entsteht dadurch ein magnetischer Fluß mit einer durch die räumliche Lage der Stränge R und T defi­ nierten Richtung. Dieser Fluß setzt sich nach Richtung und Größe aus den von den beiden Strängen R und T erzeugten Teil­ flüssen zusammen. Kurze Zeit nach dem Schließen des Schalters 6 bewirkt die Steuerschaltung 5 das Schließen eines Schalters 7, der ebenfalls beispielsweise elektromagnetisch betätigbar oder als Halbleiterschalter ausgebildet ist und der im geschlos­ senen Zustand den Strang S parallel zum Strang T schaltet. Zu dem bereits vorhandenen magnetischen Fluß tritt nun noch der vom Strang S erzeugte magnetische Fluß hinzu, was nicht nur dazu führt, daß der Betrag des magnetischen Flusses sich vergrößert. Vor allem ändern sich dadurch die allem ändert sich dadurch die Richtung des resultierenden magnetischen Flus­ ses, wodurch dieser um einen Winkel von 30° el in der Gegen­ drehrichtung verschoben wird, also in einer Richtung, die der Drehrichtung der Spindel beim Aufwickeln des Fadens 4 auf die Hülse 3 entgegengerichtet ist. Die sprungartige Bewegung des magnetischen Flusses in der Gegendrehrichtung bewirkt ein in dieser Richtung wirksames Drehmoment des Rotors des Drehstrom­ asynchronmotors. Der Erregerstrom ist durch eine entsprechende Wahl der Spannung der Gleichstromquelle so festgelegt, daß dieses Drehmoment das von der Tangentialkomponente F _t der Faden­ kraft F _k erzeugte Antriebsmoment kompensiert. Die Spindel 1 bleibt deshalb während des Doffens stillstehen oder dreht sich höchstens um einen nicht störenden Winkel.

Die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 2 nur dadurch, daß die Steuerschaltung 5 zunächst außer dem Schalter 6 einen Schalter 8 schließt, wodurch wie bei dem Ausführungsbeisspiel gemäß Fig. 2 zunächst die Stränge R und T der Statorwicklung des Drehstromasynchron­ motors 2 in Reihe geschaltet an die Gleichstromquelle ange­ schlossen sind. Danach bewirkt die Steuerschaltung 5, daß zu­ sätzlich ein Schalter 9 geschlossen wird, wodurch auch der nun zum Strang T parallel geschaltete Strang S in Reihe mit dem Strang R an die Gleichstromquelle angeschlossen wird. An­ schließend wird der Schalter 8 geöffnet, wodurch nur noch der Strang S in Reihe mit dem Strang R geschaltet ist. Der resul­ tierende magnetische Fluß in der Drehstromasynchronmaschine bewegt sich durch diese Umschaltungen nacheinander in der Gegen­ drehrichtung um zwei Schritte von je 30° el, insgesamt also um einen Winkel von 60° el.

Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel schließt die Steuerschaltung 5 zunächst einen dreipoligen Schalter 10, mittels dessen die beiden Stränge R und T der im Stern geschalte­ ten Statorwicklung des Drehstromasynchronmotors 2 in Reihe an eine erste Gleichspannung U ₁ einer Gleichstromquelle 14 angeschlossen werden. Ferner wird die Zuleitung zum Strang S mit dem einen Pol einer zweiten Gleichspannung U ₂ der Gleich­ stromquelle 14 verbunden, deren anderer Pol mit demjenigen Pol der ersten Gleichspannung U ₁ verbunden ist, an den die Zuleitung des Stranges T angeschlossen ist. Wenn anschließend die Steuerschaltung einen Schalter 11 schließt, der in der Zuleitung zum Strang S liegt, dann wird der Strang S ebenfalls erregt. Außerdem wird die Durchflutung, die der Strang T erzeugt, verändert. Der magnetische Fluß wird dabei auf den doppelten Wert erhöht, sofern die beiden Gleichspannungen U ₁ und U ₂ gleich groß sind. Außerdem verschiebt sich die Richtung des resultieren­ den magnetischen Flusses in der Gegendrehrichtung um 60° el. Man kann deshalb mit dieser Ausführungsform ein besonders hohes Bremsmoment erreichen.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel schließt die Steuerschaltung 5 einen dreipoligen Schalter 12, welcher die drei Stränge der Statorwicklung des Drehstromasynchronmotors 2 mit den Ausgängen einer Drehstromquelle 13 verbindet, deren Ausgangsspannung eine Frequenz von 0,2 Hz hat. Die Stränge des Drehstromasynchronmotors 2 sind den drei Phasen der Drehstrom­ quelle 13 so zugeordnet, daß das Drehfeld mit der vorgegebenen Frequenz in der Gegendrehrichtung umläuft. Dies hat zur Folge, daß der Rotor des Drehstromasynchronmotors 2 ein entsprechendes Drehmoment erzeugt, dessen Größe so gewählt ist, daß das Drehmo­ ment kompensiert wird, das von der Tangentialkraft F _t der Fadenkraft F _k beim Abheben der Hülse 3 von der Spindel 1 ausgeübt wird. Mit dem Abreißen des Fadens 4 öffnet die Steuerschaltung 5 den Schalter 12 wieder. Die Spindel 1 bleibt deshalb während des Doffens im Stillstand.

Alle in der vorstehenden Beschreibung erwähnten sowie auch die nur allein aus der Zeichnung entnehmbaren Merkmale sind als weitere Ausgestaltungen Bestandteile der Erfindung, auch wenn sie nicht besonders hervorgehoben und insbesondere nicht in den Ansprüchen erwähnt sind.

Claims (8)

1. Ringspinnmaschine, bei der jede Spindel mit einem aus einem Drehstrommotor bestehenden Einzelantrieb versehen ist, gekennzeichnet durch eine Bremsschaltung, die während des bei jedem Doffen durch den abzureißenden Faden (4) auf die Spindel (1) ausgeübten Drehmomentes zeitlich mit diesem koordiniert an der Welle des der Spindel (1) zugeordneten Dreh­ strommotors (2) ein Gegendrehmoment durch einen von der Stator­ wicklung (R, S, T) des Drehstrommotors (2) erzeugten, sich in der Gegendrehrichtung zumindest über einen Teil eines voll­ ständigen Umlaufes bewegenden magnetischen Fluß bewirkt.

2. Ringspinnmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bremsschaltung eine Gleichstromquelle (14) aufweist, mit der nacheinander die je einer Phase zugeordneten Wicklungsstränge (R, S, T) der Statorwicklung der Drehstrommaschine (2) in unterschiedlichen Schaltungsanordnungen verbindbar sind, wobei der mit der folgenden Schaltunqsanordnung erzeugte resul­ tierende magnetische Fluß der Drehstrommaschine (2) gegenüber dem mit der vorausgehenden Schaltungsanordnung erzeugten re­ sultierenden magnetischen Fluß um einen vorbestimmten Winkel in der Gegendrehrichtung versetzt ist.

3. Ringspinnmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einer Sternschaltung der Stränge (R, S, T) der Statorwicklung in einer ersten Schaltungsanordnung der erste und zweite Strang (R, T) in Reihe geschaltet sind und in einer zweiten Schaltungsanordnung zusätzlich der dritte Strang (S) dem zweiten Strang (T) parallel geschaltet ist.

4. Ringspinnmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einer dritten Schaltungsanordnung nur der erste und dritte Strang (R, S) in Reihe geschaltet sind.

5. Ringspinnmaschine nach Anspruch 2, dadurch qekenn­ zeichnet, daß bei einer Sternschaltung der Stränge (R, S, T) der Statorwicklung in einer ersten Schaltungsanordnung nur der erste und zweite Strang (R, T) und in einer zweiten Schal­ tungsanordnung nur der erste und dritte Strang (R, S) in Reihe geschaltet sind.

6. Ringspinnmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß bei einer Sternschaltung der Stränge (R, S, T) der Statorwicklung in der ersten Schaltungsanordnung die Reihen­ schaltung aus dem ersten und zweiten Strang (R, T) an eine erste Gleichspannung (U ₁) und in der zweiten Schaltungsanordnung zusätzlich die Reihenschaltung aus dem zweiten und dritten Strang (S, T) an eine zweite Gleichspannung (U ₂) angeschlossen ist.

7. Ringspinnmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bremsschaltung eine Drehstromquelle (13) sehr niedriger Frequenz aufweist, an welche die Stränge der Statorwicklung des Drehstrommotors (2) in einer die Umlauf­ richtung des magnetischen Flusses in der Gegendrehrichtung ergebenden Anordnung anschließbar sind.

8. Ringspinnmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausgangsfrequenz der Drehstromquelle (13) kleiner als 1 Hz ist, vorzugsweise im Bereich von 0,2 Hz liegt.