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Vorrichtung zur Antriebsregelung von Textilspulmaschinen auf konstante Geschwindigkeit oder konstanten Zug der gespulten Faser
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Antriebsregelung von Textilspulmaschinen auf konstante Geschwindigkeit oder konstanten Zug der gespulten Faser.
Zu diesem Zwecke wurden schon verschiedene Regelungseinrichtungen entwickelt. So z. B. ist die
Ausführung eines Regelnetzwerkes bekannt, bei dem der Kern eines Induktionswandlers in Abhängigkeit vom Durchmesser der aufspulenden Spule verschoben wird, also eine Regelung auf konstante Faserge- schwindigkeit oder in Abhängigkeit vom Zug in der Faser. Falls die den Kern des Wandlers in seinem ma- gnetischen Feld bewegenden Kräfte nicht unzulässig gross sein sollen, darf aus dem Wandler nur ein kleiner
Leistungswert entnommen werden. Der Wandler allein kann deswegen den zum Antrieb dienenden Elektro- motor nicht direkt, sondern nur mittels eines Leistungsverstärkers steuern. Es werden entweder magnet- sche Verstärker, sogenannte Transduktorverstärker oder elektronische mit Thyratrons bestückte Verstärker benutzt.
Wegen ihrer besseren Betriebseigenschaften werden meistens die magnetischen Verstärker bevor- zugt. Da aber die Kosten der Transduktorregelung beträchtlich sind, kommt die Benutzung der Transduk- torregler bei individueller Regelung einer grösseren Anzahl von Kleinmotoren auf einer Maschine praktisch nicht in Frage.
Der Thyratronregler ist zwar im Vergleich mit dem Transduktorregler weniger kostspielig, wegen seines niedrigen Wirkungsgrades und seiner nachteiligen Betriebseigenschaften kann man aber auch ihn nicht als zweckmässige Lösung betrachten.
Für die Fadenspannungsregelung beim Spulen wurden spezielle Kleinmotoren entwickelt. Die Änderungen des magnetischen Kraftflusses, die zur Steuerung ihres Moments nötig sind, werden entweder durch Herausschieben des aktiven Teiles des Rotors aus dem magnetischen Feld des Stators oder durch Umstellung des magnetischen Nebenschlusses zwischen Stator und Rotor erreicht. Dieses Verfahren ist bei der Massenfertigung von Kleinmotoren wirtschaftlich und nur für kleinere Leistungen geeignet. Bei grossen Leistungen übersteigen nämlich wieder die zur Umstellung desReglers nötigenKräftedas anwendbare Mass. Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass die Kleinmotoren dieser Art nicht zur Regelung der Faserbewegung auf konstante Geschwindigkeit ausgenützt werden können, wie dies z.
B. bei der Kunstfaserkräuselung nötig ist, u. zw. im Hinblick auf die grosse Abhängigkeit der Drehzahl von der Änderung der mechanischen Belastung.
Es sind auch Lösungen bekannt, die einen von einemInduktionsregler gesteuerten Asynchronmotor benützen. Ihre Betriebseigenschaften sind ohne Zweifel hervorragend und in dieser Hinsicht den Transduktorenreglern gleichwertig. Ihr Vorteil besteht in einem hohen Wirkungsgrad, ihr Nachteil jedoch in einem beträchtlichen Rotormoment des Induktionsreglers. Die Regelung ist deswegen wenig empfindlich und für die Steuerung der Spannung von dünnen Fasern nicht benützbar.
Ziel der Erfindung ist es, die Nachteile der bekannten Einrichtung zu beseitigen und eine exakt ar- beitende Regelungsvorrichtung hoher Ansprechempfindlichkeit zu schaffen, mit deren Hilfe auch sehr dünne Fäden gespult werden können. Dies wird bei einer Vorrichtung zur Antriebsregelung von Textilspulmaschinen auf konstante Geschwindigkeit oder konstanten Zug der gespulten Faser, bei welcher Vorrichtung ein fremderregterGleichstrommotor oder ein Zweiphasen-Asynchronmotor zur Anwendung kommt, erfin-
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transformator oder Transformator in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder Zugspannung des gespul- ten Fadens abgeleiteten und gleichgerichteten Regelspannung gleich ist,
oder dass bei Verwendung eines Zweiphasen-Asynchronmotors die Spannung an seiner Regelungsphasenwicklung ebenfalls der Summe aus einer konstanten Grundspannung und einer veränderlichen, von der Geschwindigkeit oder der Zugspannung des gespulten Fadens abgeleiteten Regelspannung gleich ist.
Gemäss einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Hilfsquellen des ständi- gen und veränderlichen (Regelungs-) Stromes bei einer Gruppe von geregelten Kleinmotoren für die gan- ze Gruppe gemeinsam sein, so dass durch Steuerung der Spannung dieser Quellen das Regelungsausmass und der absolute Wert der Grunddrehzahl geändert werden kann.
Die Ausführungsbeispiele gemäss der Erfindung sind schematisch in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigenFig. l dasRegelungsgrundschema für die konstante Geschwindigkeit der aufzuspulenden Faser, Fig. 2 das Geberschema zur Regelung auf konstanten Zug in der Faser, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel des Rege- lungsautotransformators, Fig. 4 eine Regelungsschaltung einiger Gleichstromkleinmotoren und Fig. 5 eine
Regelungsschaltung einiger Wechselstromkleinmotoren.
In Fig. 1 ist die Regelung eines Gleichstrommotors 1 mit Fremderregung 2 dargestellt. Die Erregungs- stromquelle wird durch die Batterie 3 dargestellt. Die Spannung am Anker des Motors 1 ist gleich der
Summe aus der konstanten Grundspannung 4 und der veränderlichen Spannung 5, die zur eigentlichen
Regelung benötigt wird. Die konstante Spannung wird von der schematisch als Batterie dargestellten Quel- le 6 geliefert, wogegen die veränderliche Spannung von der aus demAutotransformator 7 und demGleich- richter 8 bestehenden Quelle geliefert wird. Die Autotransformatorspule ist einlagig und über seine Win- dungen gleitet der Läufer 9 mit einem bürstenförmigen Kontakt. In der unteren Lage des Läufers 9 ist die
Regelspannung gleich Null und der Motor hat eine Grunddrehzahl.
In allen andern Stellungen des Läufers ist die Regelspannung grösser als Null und die Drehzahl des Motors ist grösser als die Grunddrehzahl. Das
Anwachsen der Drehzahl ist umso grösser, je grösser die Ausgangsspannung 10 des Autotransformators ist.
Die maximale Drehzahl kann also durch die Grösse der Speisespannung des Autotransformators gesteuert werden. Da die Quellenspannung 6 und die Spannung am Eingang des Autotransformators voneinander un- abhängig sind, kann durch ihre Wahl einfach und in breitem Ausmass sowohl der absolute Wert der Grund- drehzahl als auch die Breite des Regelungsausmasses beeinflusst werden. Bei der Regelung auf konstante
Geschwindigkeit der Faserbewegung ändert sich die Stellung des Läufers 9 mit dem Durchmesser der auf- zuspulenden Spule 12, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist.
Bei der Regelung auf konstante Spannung der Faser wird der Zug in der Faser z. B. mittels eines Fe- derdynamometers gemessen. Die Bewegungen des Dynamometers werden mechanisch auf den Läufer des
Autotransformators übertragen. Die Anordnung für diesen Fall ist in Fig. 2 veranschaulicht. Der Läufer 9 des Transformators 7 ist durch einen Arm 13 mit der Rolle 14 verbunden, über die die Faser 16 läuft, die auf die Spule 12 aufgewickelt wird. Die Rolle wird durch die Feder 17 gespannt. Der Federzug ist durch nicht dargestellte, bekannte Methoden einstellbar. Die Reibung der Läufer 9 an der Wicklung des Trans- formators erlaubt nicht, dass das Regelungssystem in Schwingungen gerät.
Die normal gebräuchlichen Regeltransformatoren haben, einen ringförmigen Kern. Sie werden auf speziellen Maschinen hergestellt, wozu grosser Arbeitsaufwand benötigt wird. In der beschriebenen Vor- richtung kann der Läufer eine kleine Bewegungsbahn haben, wodurch man also mit einem normal ge- formten, aus L-förmigen Blechsegmenten zusammengestellten Kern auskommen kann, bei dem ein Arm eine viel grössere Länge aufweist als der zweite. Die Ausführung eines solchen Transformators ist aus der
Fig. 3 ersichtlich, auf der 20 den Transformatorenkern, 21 die einlagigen Wicklungen, 22 die mit abgefe- derten Kohlebürsten versehenen Läufer und 23 einen diese Bürsten tragenden Arm, auf den die Bewegung von der aufzuspulenden Spule, gegebenenfalls der Faser übertragen wird, darstellen.
Bei kleinemRegelungsausmass und kleinen Leistungen kann man mit einer Spule auf bloss einem Kern auskommen. Wird ein grösseres Regelungsausmass gewünscht oder soll eine grössere Leistung geregelt wer- den, dann ist es zweckmässig, Spulen auf beiden Kernen vorzusehen und diese derart zu verbinden, dass ihre Induktivitäten bzw. ihre elektromotorischen Kräfte sich addieren. Die Kontaktbürsten sind in diesem
Falle auf dem Arm 23 gelagert und gegenseitig isoliert. Die Wechselspannung wird von den Bürsten abge- nommen. Wenn sich die Bürsten auf den Spulenenden befinden, auf denen die Spulen miteinander ver- bunden sind, besteht zwischen den Bürsten keine Spannung, in der entgegengesetzten Stellung dagegen ist die Spannung maximal.
Das Schaltungsschema des Regeltransformators mit zwei Läufern im Regelungsnetzwerk ist in Fig. 4
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veranschaulicht. In dem Schema ist auch die zweckmässige Speisung einer Gruppe von individuell gela- gerten Kleinmotoren dargestellt.
Der Strom für die Grunddrehzahl wird von einer Quelle geliefert, die für alle Kleinmotoren gemeinsam ist. Diese Quelle besteht aus einem Transformator 24 und einem Gleichrichter 25. Durch Anzapfungen i auf dem Transformator 24 wird die Grunddrehzahl der ganzen Kleinmotorengruppe 1 eingestellt. Kleine
Abweichungen in der Drehzahl der einzelnen Kleinmotoren werden durch Rheostate 27 im Erregerkreis der Magnete 2 beseitigt.
Die grobe Einstellung der maximalen Drehzahl wird durch Anschliessen des Transformators an eine zweckmässige Anzapfung durchgeführt. Die Abweichungen der Drehzahlen einzelner Spindeln vom Soll- wert werden durch Korrigieren der Grenzstellung der betreffenden Läufer beseitigt. Dies wird durch eine nicht dargestellte, umstellbare Hebelübersetzung ermöglicht. Das Ausgleichen der Drehzahlen kann auch durch umstellbare Widerstände im Ankerkreis ermöglicht werden. Diese Art verschlechtert jedoch die Re- geleigenschaften der Vorrichtung, so dass die erstere Art vorteilhafter ist.
Die Transformatoren 24 und 28 haben sowohl auf der Primär- als auch auf der Sekundärwindung An- zapfungen. Durch Kombination von zweckmässig bestimmten Primär- und Sekundäranzapfungen wird in breitem Ausmass auch bei kleinen Drehzahlen eine genügend feine Einstellung des Absolutwertes der
Drehzahl und des Regelungsausmasses erzielt. Bei erhöhten Ansprüchen können die erwähnten Transforma- toren 24 und 28 als Regeltransformatoren ausgebildet sein, u. zw. mit einer stufenlos einstellbaren Aus- gangsspannung (z. B. die VARIAC-Transformatoren). Zur Vervollständigung ist auch der Wärmeschutz 26 gegen Überhitzung der Kleinmotoren und Gleichrichter dargestellt.
Die Anordnung gemäss der Erfindung kan'1 auch fürWechselstromkleinmotoren ausgeführt werden. Da- zu sind die Zweiphasenasynchronkleinmotoren vom Typ Ferraris oder Diel geeignet. Eine solche Anord- nung ist schematisch in Fig. 5 dargestellt, wo der Zweiphasenasynchronmotor 1 die Phasenwindungen 30 und 31 aufweist. Bei der Einschaltung der Transformatoren 24, 28 und 7 ist zu beachten, dass die Span- nungen 4 und 10 gleichphasig sind. Wird mehr als ein Kleinmotor geregelt, muss bei einer gemeinsamen
Speisungsstromquelle anstatt eines Regelungsautotransformators ein Transformator benutzt werden, um galvanisch die Primär- von der Sekundärwindung zu trennen, denn sonst könnten sich die einzelnen zu re- gelnden Stellen gegenseitig beeinflussen.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Antriebsregelung von Textilspulmaschinen auf konstante Geschwindigkeit oder konstanten Zug der gespulten Faser, bei welcher Vorrichtung ein fremderregter Gleichstrommotor oder ein Zweiphasen-Asynchronmotor zur Anwendung kommt, dadurch gekennzeichnet, dass bei Verwendung eines fremderregten Gleichstrommotors dessen Ankerspannung der Summe aus einer konstanten Grundspannung und einer veränderlichen aus einem Autotransformator oder Transformator in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder Zugspannung des gespulten Fadens abgeleiteten und gleichgerichteten Regelspannung gleich ist, oder dass bei Verwendung eines Zweiphasen-Asynchronmotors die Spannung an seiner Regelungsphasenwicklung ebenfalls der Summe aus einer konstanten Grundspannung und einer veränderlichen,
von der Geschwindigkeit oder der Zugspannung des gespulten Fadens abgeleiteten Regelspannung gleich ist.