DE3805662C2 - - Google Patents

Description

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

Bei Ringspinnmaschinen, deren Spindeln gruppenweise mittels je eines Riemen angetrieben werden, der an den auf dem Spindelschaft angeordneten Wirtel angedrückt wird, ist es bekannt (DE 26 28 125 A1), an der einen Stirnseite des Wirtels einen Bremsring vorzusehen, der durch eine axiale Verschiebung der Spindel in Anlage an einen ortsfesten Gegenbremsring gebracht werden kann, wobei gleichzeitig die Kraftübertragung von dem Riemen auf den Wirtel unterbrochen wird. Beim Doffen, also beim Abziehen der vollen Hülsen und der dabei erforderlichen Spannung des Fadens bis zum Reißen, wird die Spindel durch die mechanische Reibungsbremse gegen eine Drehung infogle des vom gespannten Faden erzeugten Drehmomentes gesichert.

Bei den bekannten Ringspinnmaschinen der eingangs genannten Art (DE 36 19 647 A1) kann es hingegen beim Doffen, das vorzugsweise bei allen Spindeln gleichzeitig ausgeführt wird, Probleme geben. Die beim Doffen unvermeidliche Fadenspannung kann nämlich eine Drehbewegung der Hülse bewirken, wenn zum Beispiel bei magnetischer Hülsensicherung die Hülse bereits bei einer geringen Anhebung, bevor der Faden gerissen ist, vom Spindel­ schaft gelöst ist. Die Spindeln kann dann 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. Zwei Lösungen dieser Aufgabe definieren die Patentansprüche 1 und 2.

Beide Lösungen benötigen keine mechanische Reibungsbremse, sondern nur eine spezielle Schaltung, die es ermöglicht, elektromagnetisch auf den Rotor des Drehstrommotors ein Drehmoment auszuüben, welches das beim Doffen auf die Spindel ausgeübte Drehmoment zumindest im wesentlichen kompensiert, um dadurch eine Drehung der Hülse zu verhindern oder auf einen nicht störenden Winkelbereich zu beschränken. Die erfindungsgemäßen Lösungen sind deshalb bei Ringspinnmaschinen mit Einzelantrieb ohne mechanische Änderungen anwendbar, und zwar mit einem relativ geringen Schaltungsaufwand.

Bei der Lösung gemäß Patentanspruch 1 wird zwar das auf den Rotor des Drehstrommoments auszuübende Drehmoment durch eine Erregung des Stators mit Gleichstrom erzeugt. Während bei der üblichen Gleichstrombremsung der magnetische Fluß bezüglich des Stators ortsunveränderlich ist und deshalb die Gleichstrombremsung nur zum Abbremsen, nicht aber als Stillstandsbremse eingesetzt wird und eingesetzt werden kann (Seher: "Das Bremsen von Elektromotoren", EMA, Elektrische Maschine, 1972, H5, S. 135 bis 142) bewegt sich bei der Lösung gemäß Patentanspruch 1 der magnetische Fluß schrittweise relativ zum Stator in dessen Umfangsrichtung. Daher ist es möglich, auf den stillstehenden Rotor ein Drehmoment auszuüben, das in seiner Größe so gewählt ist, daß es das vom gespannten Faden beim Doffen erzeugte Drehmoment zumindest im wesentlichen kompensiert.

Bei der Lösung gemäß Patentanspruch 2 wird das Kompensationsdrehmoment mittels eines wegen der niedrigen Frequenz des von der Drehstromquelle gelieferten Drehstromes sich langsam relativ zum Stator in dessen Umfangsrichtung drehenden magnetischen Flusses erzeugt, dessen Umlaufgeschwindigkeit und Größe so gewählt sind, daß ebenfalls das beim Doffen erzeugte Antriebsmoment kompensiert wird. Die an sich bekannte Gegenstrombremsung von Drehstrommotoren, die nur zum Abbremsen des Motors verwendet wird, wobei die Schlupffrequenz stets größer ist als die Netzfrequenz, wird also bei der Lösung gemäß Anspruch 2 mit sehr geringer Schlupffrequenz zur Realisierung einer Stillstandsbremse eingesetzt.

Zwar kann nur mit der Lösung gemäß Patentanspruch 2 ein Gegendrehmoment auf den Rotor des Drehstrommotors über einen längeren Zeitraum ausgeübt werden. Bei der Lösung gemäß Patentanspruch 1 erfährt der Rotor nur während der schrittweisen Bewegung des magnetischen Flusses ein Drehmoment, sofern man das relativ geringe Moment vernachlässigt, das von der Konfiguration des Luftspaltes im Drehstrommotor abhängig ist. Da jedoch auch das beim Doffen auf die Spindel ausgeübte Drehmoment nur kurzzeitig wirksam ist, brauchen nur beide Momente zeitlich koordiniert zu werden, um die gewünschte Kompensation zu erreichen.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Bremsmoment-Anpassungsschaltung gemäß Patentanspruch 1 sind Gegenstand der Ansprüche 3 bis 6. 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 vorteilhafte Ausgestaltung der Lösung gemäß Patentanspruch 2 ist Gegenstand des Anspruches 7.

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 U₁ einer Gleichstromquelle 14 angeschlossen werden. Ferner wird die Zuleitung zum Strang S mit dem einen Pol einer zweiten Gleichspannung U₂ der Gleich­ stromquelle 14 verbunden, deren anderer Pol mit demjenigen Pol der ersten Gleichspannung U₁ 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 U₁ und U₂ 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 (7)

1. Ringspinnmaschine, bei der jede Spindel mit einem aus einem Drehstrommotor bestehenden Einzelantrieb versehen ist, gekennzeichnet durch eine Bremsmoment-Anpassungsschaltung, 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 Drehstrommotors (2) ein Gegendrehmoment erzeugt, indem mit einer Gleichstromquelle (14) nacheinander die je einer Phase zugeordneten Wicklungsstränge (R, S, T) der Statorwicklung des Drehstrommotors (2) in unterschiedlichen Schaltungsanordnungen derart verbunden werden, daß der mit der folgenden Schaltungsanordnung erzeugte resultierende magnetische Fluß des Drehstrommotors (2) gegenüber dem mit der vorausgehenden Schaltungsanordnung erzeugten resultierenden magnetischen Fluß um einen vorbestimmten Winkel in der Gegendrehrichtung versetzt ist.

2. Ringspinnmaschine, bei der jede Spindel mit einem aus einem Drehstrommotor bestehenden Einzelantrieb versehen ist, gekennzeichnet durch eine Bremsmoment-Anpassungsschaltung, 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 Drehstrommotors (2) ein Gegendrehmoment erzeugt, indem die Wicklungsstränge (R, S, T) der Statorwicklung des Drehstrommotors (2) an eine Drehstromquelle (13) sehr niedriger Frequenz in einer eine Umlaufrichtung des magnetischen Flusses in der Gegendrehmomentrichtung ergebenden Schaltungsanordnung kurzzeitig angeschlossen werden.

3. Ringspinnmaschine nach Anspruch 1, 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 1, 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 1, 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 (U₁) und in der zweiten Schaltungsanordnung zusätzlich die Reihenschaltung aus dem zweiten und dritten Strang (S, T) an eine zweite Gleichspannung (U₂) angeschlossen ist.

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