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Verfahren zur stroboskopischen Überwachung der Drehzahl hochtouriger Rotationskörper und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens
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theoretischen Mittelwert nach oben und unten, den vorgegebenen Toleranzbereich der Drehzahlabweichungen deckend, verändert wird, wobei die Zeitdauer einer Wechselperiode zwischen 0, 5 und 20 sec, vorzugsweise 1 und 8 sec liegt.
Die Impulsspannung soll in ihrem Verlauf vorzugsweise einer harmonischen Schwingung folgen. Es kann aber auch gegebenenfalls genügen, sie durch periodischen Wechsel der Generatordrehzahl zwischen der der Netzfrequenz entsprechenden synchron- und der Asynchrondrehzahl zu erzeugen. In besonderen Fällen kann es zweckmässig sein, die Impulse vor der Einleitung in die Stroboskoplampen in an sich bekannter Weise in sehr kurze Rechteckspannul1gsimpulse umzuwandeln.
Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens weist einen an sich bekannten, abhängig von der Drehzahl der zu überwachenden Einrichtungen angetriebenen Impulserzeuger mit von der Drehzahl abhängiger Impulsfrequenz auf, der zwischen sich und seinem Antrieb ein vorzugsweise harmonischen Verlauf der Drehzahlschwankungen hervorrufendes Störgetriebe aufweist, und mit dem Generator verbundene Stroboskoplampen an sich bekannter Art, die an den mit Markierungen versehenen, überwachten Spindeln angeordnet sind.
Es hat sich gezeigt, dass eine vereinfachte Ausführungsform der erfindungsgemässen Einrichtung in bestimmten Fällen genügen kann, bei der der die Impulse erzeugende Generator von zwei auf die gleiche Welle wirkenden Motoren angetrieben ist, wobei einer ein Synchronmotor und der zweite ein Asynchronmotor ist, wobei zwischen Synchron- und Asynchronmotor ein Freilauf angeordnet ist und der Synchronmotor zwischen Asynchronmotor und Generator liegt und weiter eine Schaltuhr bekannter Art mit dem Synchronmotor verbunden ist und diesen in regelmässigem, einstellbarem Wechsel ein-und ausschaltet.
Dies bewirkt, dass beim Einschalten des Synchronmotor die Generatordrehzahl abhängig von der dem Synchronmotor zugeführten Leistung in Verbindung mit dem gemeinsamen Schwungmoment der umlaufenden Massen, das notfalls durch ein Schwungrad vergrössert werden kann, bis zur Synchrondrehzahl ansteigt und sich bis zum Abschalten des Synchronmotor auf dieser Drehzahl hält. Nach dem Abschalten sinkt die Drehzahl ab bis zur Asynchrondrehzahl und bleibt dort so lange, bis der Synchronmotor wieder eingeschaltet wird. Zwischen Synchronund Asynchronmotor kann eine Freilaufkupplung angeordnet sein, falls das gemeinsame Schwungmoment klein gehalten werden soll ; in diesem Fall liegt der Synchronmotor zwischen Asynchronmotor und Generator.
Die beiden Motoren können auch starr gekoppelt sein, so dass der Asynchronläufer mit beschleunigt werden muss ; dann ist die Verbindung zwischen den Motoren starr und die Anordnung umgekehrt.
Das zwischen Generator und Generatorantrieb angebrachte Störgetriebe kann in seiner Streubreite sowohl als der Dauer einer vollständigen Störperiode einstellbar sein und soll vorzugsweise eine regelmä- ssige, harmonisch um den theoretischen Mittelwert schwingende Drehzahländerung hervorrufen.
Bei der Überwachung von Falschzwirnspindeln verwendet man zweckmässigerweise als höchste Frequenz die der theoretischen Spindeldrehzahl bei Arbeiten ohne Schlupf entsprechende oder eine nur unbedeutend niedrigere und als untere Impulsfrequenz eine der bei der Herstellung des Kräuselgarnes zulässigen Toleranzbreite entsprechende. Bei einer ordnungsgemäss arbeitenden Maschine müssen alle Spindeldrehzahlen in dem durch die beiden Grenzfrequenzen eingeschlossenen Bereich liegen. Dies macht sich dadurch bemerkbar, dass beim ständigen Wandern der Frequenz zwischen den beiden Grenzwerten jede ordnungsgemäss laufende Spindel zweimal pro Periode stillzustehen scheint, während sie sich unmittelbar anschliessend bei ansteigender Frequenz rückwärts, bei absinkender Frequenz vorwärts zu drehen beginnt.
Sind beide Erscheinungen, nämlich das scheinbare Rückdrehen ebenso wie das scheinbare Verdrehen, etwa gleich lang, so bedeutet dies, dass sich die Spindel mit ihrer Drehzahl genau in der Mitte des Bereiches befindet ; ist die scheinbare Vorwärtsdrehung kürzer, bewegt sie sich langsamer, ist sie länger als die Rückdrehung, dreht sie sich schneller als der Mittellage entspräche. Beim Erreichen der unteren Grenze steht die Spindel pro vollständiger Schwingung nur einmal scheinbar still, während sie während der übrigen Zeit sich rückwärts zu drehen scheint ; die Grenze der Benutzbarkeit ist damit erreicht.
Grundsätzlich wird die genügend deutliche Beobachtung des entstehenden Effektes bei jeder zwischen zirka 0, 5 und 20 sec liegenden Zeitdauer für eine Periode möglich. Es hat sich aber gezeigt, dass sich besonders einfache Beobachtungsmöglichkeiten ergeben, wenn die Zeitdauer zwischen 1 und 8 sec für eine Schwingungsperiode liegt. Bei zu kurzer Zeitdauer lässt sich zwar noch erkennen, ob die Spindel in dem überwachten Bereich einmal zum Stillstand kommt oder nicht, die Lage mehr in der Nähe der oberen oder unteren Begrenzung und damit der Zustand der Spindel lässt sich aber nicht mehr einwandfrei feststellen.
Wird die Zeitspanne für einen Wechsel zu lang, so entsteht nicht mehr das Bild ständigen Wechsels, sondern vielmehr ein verwirrendes Bild von der grossen Zahl sich verschieden verhaltender Spindeln ; der Eindruck der sich verändernden scheinbaren Spindeldrehzahl vom Rückwärtsdrehen über den Stillstand zum Vorwärtsdrehen ist dann verhältnismässig schwer zu erkennen.
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Erfindungsgemäss ist es bei Spindeln, die nicht rotationssymmetrisch aufgebaut sind und deshalb bei der stroboskopischen Überwachung ihren Zustand ohne weiteres erkennen lassen, sofern die Blitzdauer kurz genug ist, nicht erforderlich, besondere Markierungen anzubringen. Bei vollständig rotationssymmetrischen Körper muss dies geschehen, u. zw. in jeder beliebigen, an sich bekannten weise.
Bei der Auswahl des Generators kann man so vorgehen, dass man die obere Frequenz der maximalen Spindeldrehzahl direkt anpasst, d. h. also beispielsweise ab 3000-10000 Hz, was einer Drehzahl von 180 000 bis 600 000 pro min entspräche. Hiezu sind jedoch Speziallampen notwendig. Es kann daher zweckmässig sein, entsprechend dem an sich bekannten Prinzip zwei Frequenzen nacheinander zu benutzen, die so ausgewählt sind, dass das Bild des überwachten Drehkörpers sich bei beiden Frequenzen nur dann gleich verhält, wenn die richtige Drehzahl vorhanden ist, nicht aber bei einem abweichenden
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der Wert nicht mehr auftritt.
Die Einrichtung wäre dementsprechend so aufzubauen, dass das Störgetriebe gleicherweise vor beiden Generatoren angeordnet ist, gegebenenfalls gemeinsam für beide ; sie können auf der gleichen Welle sitzen oder aber über ein nach dem Störgetriebe angeordnetes Vertei- lungsgetriebe angetrieben oder sonstwie in bekannter Weise gekoppelt werden. Dass sich dabei die eingestellte Toleranzbreite etwas verändert, ist insofern unwichtig, als dann leicht die engere Grenze als die massgebliche bestimmt werden könnte. Durch automatische Umschaltung wird in diesem Fall nacheinander vorzugsweise jeweils eine Periode vermittels der höheren und dann eine solche mit Hilfe der niedrigeren Frequenz beobachtet.
Besonders bei Verwendung erheblich niedrigerer als der tatsächlichen Drehzahl entsprechender Frequenz wird zweckmässigerweise zwischen die Generatoren und die Stroboskoplampen eine an sich bekannte Einrichtung angeordnet, welche die in den Generatoren erzeugte Spannung mit kontinuierlichem Verlauf in eine Rechteckspannung umändert, um so eindeutig markierte Punkte zu erhalten. Dabei ist es zweckmässig, das Signal durch geeignete Schaltung jeweils auf einen schmalen hohen Impuls zu beschneiden, damit der Lichtimpuls nicht zu lang und ein unverwischtes stroboskopisches Bild gewährleistet wird.
An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung näher erläutert. Fig. 1 zeigt ein allgemeines Anordnungsschema mit Störgetriebe und zwei Generatoren, Fig. 2 ein Schema mit zwei Antriebsmotoren, einem Synchron- und einem Asynchronmotor, Fig. 3 ein Falschdrallaggregat in Seitenansicht, Fig. 4 das gleiche Aggregat in einer Ansicht von oben und Fig. 5 ein den Spannungsverlauf nach Schaltbild 1 und Schaltbild 2 wiedergebendes Diagramm.
Vor den mit Hilfe des Riemens 2 angetriebenen Falschdralleinrichtungen 1 sind die Stroboskoplampen 3 und 4 angeordnet. Ein Motor 5 treibt über die Transmission 10, ein Getriebe 6 und ein Störgetriebe 7 der weiter oben beschriebenen Alt die beiden vermittels des Riementriebes 11 miteinander verbundenen Generatoren 8 und 9. Die der theoretischen Spindeldrehzahl entsprechende Frequenz ist ein geradzahliges Vielfaches jeder der beidenvon den Generatoren erzeugten Frequenzen, welche letztere unter sich verschieden und so bemessen sind, dass unterhalb der Messdrehzahl ein gemeinsames geradzahligesVielfaches der beiden Frequenzen nicht mehr besteht.
Den beiden Generatoren ist eine Schalteinrichtung 12 nachgeordnet, die im wesentlichen eine Schaltzunge 13 aufweist, die abwechselnd an die Kontakte 14 und 15 gelegt wird, u. zw. erfolgt der Wechsel vorzugsweise nach jeder Periode. Zweckmässig wird dabei ein möglichst trägheitsloses Schaltelement verwendet ; die Darstellung in den Zeichnungen ist rein schematisch.
In dem in den Zeichnungen dargestellten Fall ist es zweckmässig, die von den Generatoren erzeugte Spannung mit sinusförmigem Verlauf 17 in eine solche mit rechteckigem Verlauf 18 umzuwandeln, zu welchem Zweck ein an sich bekanntes Gerät 16 zwischen die Schalteinrichtung 12 und die Stroboskoplampen 3 und 4 gesetzt ist.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Anordnung, in der jedoch der Antrieb des Generators 24 über einen Synchronmotor 19, beispielsweise ein sogenannter Reluktanzmotor, und einen Asynchronmotor 21, die beide fest miteinander verbunden sind, den Riementrieb 22 und das Zwischengetriebe 23 erfolgt. Zur Dehnung der Zeitspannen zwischen den beiden Grenzwerten kann das Schwungmoment der umlaufenden Massen durch eine Schwungmasse 25 erhöht werden.
Mit Hilfe des Schalters 28 ist der Asynchronmotor 21 ständig eingeschaltet. Die Schaltung 26 setzt nun mit Hilfe des Schalters 27 den Synchronmotor 19 periodisch unter Strom, worauf dieser den Anker des Asynchronmotors zusammen mit dem gesamten Antrieb und den Generator auf die der Netzfrequenz entsprechende Synchrondrehzahl bringt. Nach einer etwa. bis zum Erreichen der Synchron-
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drehzahl genügenden Zeitspanne öffnet die Schaltuhr den Kontakt 27 und die Drehzahl sinkt ab, bis sie die Asynchrondrehzahl des Motors 21 erreicht hat ; der Vorgang beginnt nun von neuem.
Soll der Läufer des Asynchronmotors nicht ständig ebenfalls auf Synchrondrehzahl gebracht werden, so kann die Anordnung der beiden Motoren 19 und 21 umgekehrt werden. In diesem Falle muss zwischen die beiden Motoren eine Freilaufkupplung angebracht werden, die derart wirkt, dass der nunmehr rechts vom Asynchronmotor 21 sitzende Synchronmotor 19 mit den nachgeordneten, sich drehenden Teilen sich zwar schneller, jedoch nicht langsamer als der Asynchrondrehzahl entsprechend drehen kann. Der Schalter 27 muss auch in diesem Fall auf den Synchronmotor wirken.
Fig. 3 stellt ein beispielsweises, bekanntes Falschzwirnaggregat dar. Die Stützrollen 31, 32, durch die das mit Hilfe des Magneten 35 in den Spalt zwischen ihnen hineingezogene Drallröhrchen 30 festgehalten wird, entsprechen der Pos. l in den Fig. 1 und 2. Abhängig von der Drehrichtung wird über den zugehörigen Wirtel 36 bzw. 37 eine der beiden Stützrollen 31 bzw. 32 angetrieben und treibt ihrerseits das Falschzwirnröhrchen 30. Abhängig von den Durchmesserverhältnissen, die wegen der geforderten engen Drehzahltoleranzen der verschiedenen Drallröhrchen sehr genau sein müssen, wird das Drallröhrchen 30 von der jeweils angetriebenen Stützrolle 31 bzw. 32 angetrieben.
Es ist einleuchtend, dass die Drehzahl des Drallröhrchens 30 nicht über der dem Übersetzungsverhältnis zwischen dem Drallröhrchen 30 und einer der Stützrollen entsprechenden liegen kann, sondern vielmehr infolge des bei Reibungsantrieben üblicherweise vorhandenen Schlupfes etwas niedriger ist. Das Drallröhrchen 30 seinerseits treibt nun die nicht angetriebene der beiden Stützrollen 31 bzw. 32 ebenfalls an, die ihrerseits etwas unterhalb der dem Übersetzungsverhältnis zwischen Drallröhrchen und ihr entsprechenden Drehzahl rotiert. Zweckmässig wird nun die Drehzahl dieser über das Drallröhrchen angetriebenen Rolle überwacht, da durch diese ein fehlerhaftes Funktionieren der Falschdralleinrichtung sicher angezeigt wird.
Als Markierung hat sich eine schraubenlinienförmige entsprechend 33 bewährt, wenn auch die auf der Oberseite angebrachten Markierungen 34 zu brauchbaren Ergebnissen führen können. Sicherer zu erkennen sind jedoch solche von Schraubenlinienform.
In Fig. 5 ist der Spannungsverlauf eingezeichnet, wie er bei der Einrichtung nach Fig. l (Kurve 38) und nach Fig. 2 (Kurve 39) entsteht. Die eingezeichnete Strecke 40 entspricht dabei einer Überwachungsperiode.
PATENT ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur stroboskopischen Überwachung der Drehzahl hochtouriger, kraftschlüssig mit einer in einem erlaubten, vorbestimmten Streubereich liegenden Drehzahl angetriebener Rotationskörper, be- sonders Falschzwirnspindeln, unter Verwendung eines in seiner Frequenz veränderbaren Generators und
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net, dass die im Mittel mit dem mittleren Wert des erlaubten Drehzahlbereiches übereinstimmende Frequenz kontinuierlich und in regelmässigem Wechsel um den theoretischen Mittelwert nach oben und unten, den vorgegebenen Toleranzbereich der Drehzahlabweichungen deckend, verändert wird, wobei die Zeitdauer einer Wechselperiode zwischen 0, 5 und 20 sec, vorzugsweise 1 und 8 sec, liegt.
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Verlauf vorzugsweise einer harmonischen Schwingung folgt.