CH616902A5

CH616902A5 -

Info

Publication number: CH616902A5
Application number: CH1359976A
Authority: CH
Inventors: Oskar Schiess; Franz Huber
Original assignee: Sulzer Ag
Priority date: 1976-10-28
Filing date: 1976-10-28
Publication date: 1980-04-30
Also published as: DE2651857B2; IT1088257B; DE2651857A1; SE424719B; JPS5358041A; ATA838576A; US4132368A; DE2651857C3; JPS5637133B2; AT350700B; SE7712000L

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung für.eine Fadenliefervorrichtung für Textilmaschinen, insbesondere für Webmaschinen und Strickmaschinen, mit einer Aufwickelvorrichtung zum Zwischenspeichern eines Faden Vorrates auf einer Speichertrommel, einem Fadenfühler zum Abtasten dieses Fadenvorrates, einem Antriebsmotor für die Aufwickelvorrichtung, einer Schaltanordnung zur Umwandlung eines Gleichstromes in einen Dreiphasen-Drehstrom variabler Frequenz zur Speisung des Antriebsmotors zwecks Steuerung der Drehzahl.

Es werden zahlreiche und verschiedenartige Textilmaschinen verwendet, bei denen ein Faden mit stark wechselnder Geschwindigkeit oder gar eine bestimmte Fadenlänge aus dem Stillstand heraus ruckweise mit hoher Geschwindigkeit zugeliefert werden muss. Um den Faden dabei mit einer möglichst gleichmässigen mittleren Geschwindigkeit von seiner Vorratsspule abziehen zu können, werden in der Regel Zwischenspeicher eingesetzt, in denen auf einer Trommel laufend ein bestimmter Fadenvorrat aufgewickelt und zum Eintragen in das Webfach über Kopf abgezogen wird, ohne dass dabei unerwünscht hohe Massen- und Reibungskräfte auftreten. Dabei kann der Faden intermittierend entweder durch eine ortsfeste Fadenöse auf eine rotierende Trommel, oder umgekehrt von einer umlaufenden Fadenöse auf eine stillstehende Trommel aufgewickelt werden. Im allgemeinen müssen im zweiten Fall bedeutend geringere Drehmomente zum Beschleunigen • und Abbremsen der bewegten Massen aufgebracht werden.

So ist beispielsweise aus der CH-PS 439 161 ein Schussfaden-Zwischenspeicher mit ausserhalb des Webfaches fest angeordneter Schussfaden-Vorratsspule bekannt, von der der Faden durch die zentrale Bohrung einer rotierenden Hohlwelle gezogen und über eine an dieser exzentrisch angeordnete Fadenöse zu einer einlagigen Wicklung auf eine stillstehende, sich leicht konisch verjüngende Trommel aufgewickelt wird, indem der neu auflaufende Faden zunächst auf eine Trommelpartie mit stärkerer Konizität geführt wird, wodurch er die bereits vorher aufgetragenen Windungen in axialer Richtung vor sich herschiebt. Vom vorderen Ende der so gebildeten Wicklung kann der Faden unter Überwindung eines geringen, gleichbleibenden Reibungswiderstandes ruckweise über Kopf von der Trommel abgezogen werden. Hohlwelle und Fadenöse werden in diesem bekannten Fadenspeicher durch einen dauernd eingeschalteten Elektromotor über einen Treibriemen und eine ein- und ausrückbare elektromagnetische Kupplung, die von einer das vordere Ende der sich auf der Trommel vorschiebenden Wicklung abtastenden Photozelleneinrichtung gesteuert wird, intermittierend in Umdrehung versetzt, um den gespeicherten Fadenvorrat nach Bedarf laufend immer wieder zu ergänzen.

Nachteilig ist bei dieser Anordnung, dass der Erregerstrom der Kupplung dieser über Schleifkontakte zugeführt werden muss, dass ihr Vorhandensein das Trägheitsmoment der bei je5

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dem Ein- bzw. Ausschalten zu beschleunigenden bzw. abzubremsenden Teile vergrössert, ferner dass der Antriebsmotor dauernd eingeschaltet bleiben muss, was zu einem hohen Strombedarf und entsprechender Erwärmung führt, dass der Motor jeweils nur für eine bestimmte Netzfrequenz (z.B. 50 oder 60 Hz) gebaut werden kann und seine Drehzahl nicht ohne weiteres über einen grossen Bereich stufenlos regelbar ist, zwecks Anpassung an der Webleistung der Webmaschine. Um trotz des verhältnismässig hohen Trägheitsmomentes der bewegten Teile kurze Anlauf- und Verzögerungszeiten einzuhalten, muss der Motor für eine entsprechend grosse Leistung dimensioniert werden,

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Antriebsanordnung für Faden-Aufwickelvorrichtungen der eingangs definierten Art zu schaffen, bei der die erwähnten Nachteile nicht oder nur in wesentlich vermindertem Masse auftreten. Der Antrieb soll völlig unabhängig von der Netzfrequenz sein und die Motordrehzahl soll in einem grossen Bereich stufenlos regelbar sein, wobei kurze Anlauf- und Bremszeiten und im Betrieb eine eingestellte Drehzahl konstant gehalten werden muss. Die Verwendung verschleissanfälliger Teile wie Reibungskupplungen und -bremsen sowie Schleifkontakte ist nach Möglichkeit auszuschliessen.

Schliesslich muss die Aufwickelvorrichtung zur Schonung des Fadens beim Anlaufen gesteuert, d.h. stetig, auf ihre volle Drehzahl gebracht werden und sie darf beim Abstellen nicht um einen Teilwinkel zurückdrehen, da sich sonst lockere Fadenschlaufen bilden können, die beim Wiederanlaufen zu Fadenbrüchen führen.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die Schaltanordnung besteht aus

- einem vom Fadenfühlersignal gesteuerten Integrator zur Erzeugung einer trapezförmigen Steuerspannung, dessen Höhe der erforderlichen Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors entspricht und dessen Anstiegs- und Abfallflanke die Beschleunigungs- bzw. die Bremszeit des Antriebsmotors bestimmt,

- einem von dieser Steuerspannung gesteuerten Oszillator, der eine Steuer-Impulsfolge erzeugt, deren Frequenz proportional zur Höhe der Steuerspannung ist,

- einer dem Oszillator nachgeschalteten digitalen Zählschal-tung mit drei den drei Phasen des zu bildenden Drehstromes entsprechenden Ausgängen, zum Abgriff je einer Folge identischer von einem Ausgang zum anderen um 120° gegeneinander phasenverschobener Rechteckimpulse mit einer der Steuerspannung proportional verlaufenden Frequenz,

- drei je an einem der Ausgänge der Zählschaltung angeschlossenen. Inverterstufen zur Erzeugung von drei Impulsen, die jeweils gegenüber den von der Zählschaltung ankommenden Impulsen um 180° verschoben sind, wobei die ansteigende Flanke aller Impulse um die Zeit gegenüber der abfallenden Flanke der um 180° verschobenen Impulse verzögert sind,

- drei Schaltverstärkern mit je zwei Eingängen für die ankommenden Steuerimpulse, deren Ausgänge über eine Drossel mit der entsprechenden Erregerwicklung des Antriebsmotors verbunden sind.

Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann zur Vermeidung einer unerwünschten Erwärmung der Endstufen der Schaltverstärker und der Erregerwicklung des Antriebsmotors bei dessen Stillstand eine Sperrschaltung vorgesehen sein, die bei Stillstand bzw. vernachlässigbar geringer Drehung des Antriebsmotors, d.h. solange die Steuerspannung einen entsprechend niedrig gewählten Grenzwert nicht überschreitet, die Schaltanordnung sperrt und damit die Bildung des Erregerstromes für den Antriebsmotor unterbindet. Zur Erhöhung der Bremswirkung und zum Stillsetzen des

Antriebsmotors auf der Motorwelle kann zusätzlich eine vom Fadenfühler gesteuerte, auf das Signal «Faden» wirksame, beim Signal «kein Faden» ausschaltbare elektromagnetische Bremse angebracht sein.

Die Bremse kann als gleichstromerregte Wirbelstrombrem-se oder als durch einen Elektromagneten betätigbare mechanische Bremse ausgebildet sein.

Weiterhin ist es möglich, zur Schaffung einer Möglichkeit der Umkehrung des Drehsinnes des Antriebsmotors, die Verbindungen zwischen zwei der Ausgangsklemmen der Zählschaltung und den entsprechenden Eingangsklemmen der Invertierstufen einen Umkehrschalter zum Vertauschen der beiden Phasen einzufügen.

Am Ausgang jeder Phase der Erregerwicklung des Antriebsmotors kann ein Widerstand eingefügt sein, an dem eine dem Phasenstrom proportionale Spannung abgegriffen, einem Komparator zugeführt und mit einer Bezugsspannung verglichen wird, wobei der Ausgang des Komparators mit der Zählschaltung oder der in Frage kommenden Inverterstufe in Wirkverbindung steht, dort die Rechteckimpulse bei jedem Sperrimpuls während dessen Zeitdauer unterdrückt und dadurch deren mittlere Zeitdauer vermindert.

Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes wird nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschema eines erfindungsge-mässen Antriebes und der zugehörigen Steuerschaltung, am Beispiel eines Schussfaden-Zwischenspeichers für Webmaschinen,

Fig. 2 ein synoptisches Diagramm des Verlaufs der wichtigsten Betriebsgrössen bzw. Signale in Funktion der Zeit,

Fig. 3 ein ausführlicheres Blockschema zur Darstellung der verschiedenen Baugruppen der Steuerschaltung und der darin erzeugten Signale,

Fig. 4 ein vereinfachtes Diagramm zur Erläuterung des für die Bildung der drei Phasen mit variabler Frequenz angewandten Prinzips,

Fig. 5 ein weiteres Diagramm zur Beschreibung des zur Erzeugung eines durch eine Steuerfrequenz gesteuerten Phasen* Wechselstromes variabler Frequenz verwendeten Signale, Fig. 6 ein Blockschema der zur Regelung bzw. Begrenzung der in einer Phase des Speisestromes auftretenden Stromstärke benutzten Schaltung, und

Fig. 7 ein Diagramm zur Verdeutlichung der mit einer Schaltung nach Fig. 6 erzielbaren Wirkung.

In allen Figuren sind gleiche Bauelemente und Signale jeweils mit den gleichen, wo nötig durch Indizes ergänzten Bezugszeichen bezeichnet.

Die Fig. 1 bezieht sich auf den erfindungsgemässen Antrieb einer Aufwickel vorrichtung, wie sie beispielsweise in einem Schussfaden-Zwischenspeicher der aus der eingangs erwähnten CH-PS 439 161 bekannten Art Verwendung findet.

Darin ist der Antriebsmotor mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Seine Welle 2 ist als Hohlwelle mit axialer Bohrung ausgebildet. An ihrem zur Speichertrommel 6 hingerichteten Ende trägt sie ein sich in radialer Richtung erstreckendes, an einem freien Ende zu einer Fadenöse 3' abgebogenes Röhrchen 3. Durch die Bohrung der Hohlwelle 2 und das Röhrchen 3 ist ein Schussfaden 4 durchgeführt, der von einer feststehenden Vorratsspule 5 nach Bedarf mit einer auf einen mittleren Wert einstellbaren Geschwindigkeit intermittierend, d.h. solange sich Hohlwelle 2 und Röhrchen 3 drehen, unter Bildung eines Fadenballons über Kopf, d.h. in axialer Richtung, abgezogen wird. Aus der Öse 3' läuft der Faden auf eine kurze, konusförmige Partie 6' einer sich gegen ihr in der Figur linkes Ende hin leicht verjüngenden Speichertrommel 6 auf. Die Trommel 6 ist auf einem in der Verlängerung der Hohlwelle 2 an dieser befestigten Zapfen 7 an sich drehbar gelagert, wird aber durch einen Dauermagneten 8 und einen an der Trom-

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mei 6 befestigten Anker 8' daran gehindert, mit der Welle 2 und dem Zapfen 7 mitzudrehen. Da die Öse 3' um den Konus 6' umläuft, bildet der neu auflaufende Faden 4 bei jeder Umdrehung der Welle 2 eine neue Fadenwindung, welche infolge der — an sich geringen — Fadenspannung die bereits vorher aufgewickelten Windungen in Form einer einlagigen Wicklung 4' vor sich herschiebt, d.h. in der Figur nach links hin, wie dies z.B. aus der erwähnten CH-PS 439 161 bekannt ist.

In einem einstellbaren Abstand von der konischen Partie 6' der Trommel wirft eine Photozelleneinrichtung 9 einen Lichtstrahl 9' gegen die Oberfläche der Trommel 6. Solange die vorderste Windung der Wicklung 4' diese Stelle noch nicht erreicht hat, wird der Lichtstrahl 9' reflektiert, wird dann von der Photozelle 9 wieder aufgefangen und erzeugt darin ein Signal «kein Faden», beispielsweise einen Dauerimpuls p, der auf im folgenden noch zu beschreibende Weise die Frequenz F^_, des Erregerstromes LU,, V*,, W-w für den Antriebsmotor 1 steuert, d.h. die Drehung der Fadenöse 3' und den Aufbau der Speicherwicklung 4' bewirkt.

■ Zu diesem Zweck wird zunächst durch Integration des Signals p in einem Integrator 10 eine trapezförmige Steuerspannung i erzeugt, die wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, in Funktion der Zeit in einer Beschleunigungsrampe von der Dauer tx stetig von einem Wert Null auf einen einstellbaren Dauerwert anwächst, auf dem sie während einer Zeit t2 verbleibt, d.h. so lange als das Signal p andauert. Dieser Dauerwert der Steuerspannung i bestimmt die maximale Frequenz Fw^des zu erzeugenden Dreiphasen-Speisestromes U^, \U*-, W,*,, so dass damit auch die Dauer-Drehgeschwindigkeit tpm des Antriebsmotors 1 beeinflusst werden kann.

Erreicht nun das vordere Ende der Wicklung 4' nach der Zeit (tj + t2) diejenige Stelle der Trommel 6, an der der Lichtstrahl 9' zurückgeworfen wird, so kann keine Reflexion mehr stattfinden. Der Lichtstrahl 9' wird unterbrochen und die Photozelle 9 überträgt ein Signal «Faden», indem beispielsweise der Dauerimpuls p ausfällt.

Von diesem Augenblick an wird die Steuerspannung i im Integrator 10 in analoger Weise, entsprechend einer stetig absinkenden Verzögerungsrampe von der Dauer t3 wieder auf Null herabgesetzt, was bewirkt, dass die Frequenz F«», des Erregerstromes U,x», V^,, des Antriebsmotors 1 entsprechend verlangsamt wird und die Drehung der Fadenöse 3' aufhört. Der Schussfaden 4 kann nun nach Bedarf ruckweise über Kopf, d.h. in axialer Richtung, von der Speichertrommel 6 abgezogen und in das Webfach der Webmaschine eingetragen werden. Der Lichtstrahl 9' wird wieder an der Oberfläche der Trommel reflektiert, die Photozelle 9 erzeugt wieder ein Signal p «kein Faden» und der Antriebsmotor ergänzt, gesteuert durch die Schaltung 11, die gespeicherte Fadenwicklung 4'.

Der innere Aufbau der in Fig. 1 mit 11 bezeichneten Steuerschaltung ist in Fig. 3 in die einzelnen Baugruppen aufgelöst dargestellt, so dass hier der Vorgang der durch die Steuerspannung i beherrschten Umwandlung der vom Netzgerät 19 gelieferten Gleichspannung in einen Dreiphasenstrom veränderlicher Frequenz F^ verfolgt werden kann.

Als erstes wird die Steuerspannung i einem spannungsgesteuerten Oszillator 12 zugeführt, der eine Impulsreihe mit einer um mindestens eine Grössenordnung höher als F^, liegenden, der Spannung i proportionalen Steuerfrequenzf erzeugt, d.h. dass die Steuerfrequenz/ebenfalls trapezförmig verläuft, und in Funktion derZeit stetig vom Wert Null auf einen Dauerwert ansteigt und auf diesem verbleibt, bis der Dauerimpuls p des Fadenfühlersignals abbricht, um dann entsprechend der Verzögerungsrampe der Steuerspannung i wieder auf Null abzusinken.

In einer dem Oszillator 12 nachgeschalteten, digitalen Zählschaltung 13 mit drei den drei Phasen U^»,, V^, W<x/ des zu bildenden Drehstromes entsprechenden Ausgangsklemmen u, v, w kann an jeder Klemme je eine Folge unter sich gleiche Länge und jeweils ein Impulsverhältnis 1 : 1 aufweisender, von einer Klemme zur anderen jedoch um 120° gegeneinander phasenverschobener Rechteckimpulse Su, Sv, Sw mit der variablen, der Steuerspannung i proportionalen Impulsfrequenz F^ abgegriffen werden. Das Diagramm Fig. 4 zeigt schematisch das Prinzip, nach dem in dieser logischen Schaltung die vom Oszillator 12 her mit der veränderlichen Steuerfrequenz /eintreffenden Impulse gezählt und jeweils nach einer bestimmten Anzahl dieser Impulse, d.h. entsprechend f dem Verhältnis an jede der Klemmen u, v, w der Reihe

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nach eine Gleichspannung angelegt und wieder unterbrochen wird, wobei an den Klemmen die gewünschten Rechteckimpulsfolgen Su bzw. Sv und Sw bereitgestellt werden.

Zur Vereinfachung wurde im Diagramm Fig. 4 ein Fre-

f quenzverhältnis = 3 angenommen, d.h. dass bei diesem

Vorgang auf je drei Impulse der Steuerfrequenz / an der Klemme u ein Rechteckimpuls Su, dann, mit einer Verzögerung um eine Impulsperiode/, eine gleiche Folge von Impulsen Sv an der Klemme v und nach einer weiteren Verzögerung um eine Impulsperiode f eine Folge von Impulsen Sw an der Klemme w auftritt. In Wirklichkeit wird dieses Frequenzverhältnis beispielsweise um etwa eine Zehnerpotenz höher gewählt, um einen möglichst gleichmässigen Anstieg und ein ebensolches Abfallen der Frequenz F^ der Impulsfolgen Su, Sv, Sw zu erhalten. Offensichtlich ist auch der zeitliche Verlauf der so erhaltenen Impulsfrequenz Fu dem trapezförmigen Verlauf der Steuerspannung i proportional.

Die drei je an einer der Ausgangsklemmen u, v, w der Zählschaltung 13 angeschlossenen Invertierstufen 16u, 16vund 16w weisen je zwei dem Abgriff von mit den Rechteckimpulsen Su, Sv, Sw synchronen Steuerimpulsen Sua, Sub bzw. Sva, Svb und Swa, Swb dienenden Ausgangsklemmen a, b auf. Jeder Rechteckimpuls Su, Sv, Sw dient dazu, abwechslungsweise eine Gleichspannung von der betreffenden Ausgangsklemme a auf die Klemme b und wieder zurück umzulegen, so dass die vom Ausgang b abzugreifenden Steuerimpulse Sub, Svb, Swb zeitlich jeweils in die zwischen den am Ausgang a auftretenden, mit den Rechteckimpulsen Su, Sv, Sb synchronen Steuerimpulsen Stm, Sva, Swa bestehenden Intervalle eingefügt sind.

Aus dem Diagramm Fig. 5, in dem der Vorgang für die Phase u dargestellt wird, ist ersichtlich, dass die ansteigenden Flanken aller Steuerimpulse Sua und Sub - die anderen Phasen v und w werden gleich behandelt - zusätzlich um eine Schaltzeit At gegenüber der abfallenden Flanke des jeweils vorhergehenden, am anderen Ausgang a bzw. b der betreffenden Invertierstufe endenden Steuerimpulse verzögert sind. Diese Schaltverzögerungen sind einerseits nötig, um die eben beschriebenen und die noch in der Endstufe der Steuerschaltung 11 vorzunehmenden Umschaltvorgänge sicher und fehlerfrei ausführen zu können, anderseits um die Kurvenform der am Ausgang der Steuerschaltung 11 abzugreifenden und der Erregerwicklung des Antriebsmotors 1 zuzuführenden Phasenströ-me U^, V^, besser einem sinusförmigen Verlauf anzunähern.

Als letzte Baugruppen umfasst die Steuerschaltung 11 drei Schaltverstärker 17u, I7V, 17w, deren Endstufen in an sich bekannter Weise als Gegentakt-Transistor-Verstärker aufgebaut sind, ähnlich der um Bull. SEV 61 (1970) No. 12, 13. Juni, Seite 507, Fig. 10 beschriebenen Schaltung. Von ihren je zwei an die beiden Ausgänge a, b der entsprechenden Invertierstufe 16u bzw. 16v und 16w angeschlossenen Eingangsklemmen wer5

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den die ankommenden Steuerimpulse Sua, Sub bzw. Sva, Svb und Swa, Swb paarweise der betreffenden Endstufe zugeführt.

In Fig. 3 ist das Schema des Schaltverstärkers 17u vereinfacht eingetragen. Daraus ist ersichtlich, dass der Steuerimpuls Sua jeweils der Basis des einen Gegentakttransistors zugeführt wird und der gemeinsamen Ausgangsklemme u einen positiven Gleichspannungsimpuls U+ übermittelt, während der Steuerimpuls Sub in die Lücke zwischen zwei Impulsen U+ über den zweiten Transistor jeweils einen negativen Gleichspannungsimpuls U_ einfügt. Die beiden anderen Schaltverstärker 17v und 17w sind gleich aufgebaut. In den betreffenden Rechtecken ist symbolisch die Überlagerung der entsprechenden positiven und negativen Gleichspannungsimpulse V+ und V_ bzw. W+ und W_ und der wegen der eingefügten Drosselspule Du bzw. Dv und Dw annähernd sinusförmige Verlauf des betreffenden Phasenstromes U^, V^,, W^/ eingetragen, der direkt die Erregerwicklung des Antriebsmotors 1 speist.

Die Überlagerung der durch die Steuerimpulse Sua, Sub gesteuerten positiven und negativen Gleichspannungsimpulse U+ und U_ und die annähernde Sinusform des mit Hilfe der Drossel geglätteten Phasenstromes U-^ist anschaulicher aus dem Diagramm Fig. 5 ersichtlich. Die Verhältnisse wiederholen sich analog für die beiden anderen Phasen v und w.

Die Stromstärke des so erhaltenen dreiphasigen Erregerstromes U^, V-^, W/w wird dadurch begrenzt, während sich' seine Frequenz F^ in Funktion der Zeit annähernd proportional zum Wert der im Integrator 10 erzeugten Steuerspannung i verändert. Im Luftspalt des Antriebsmotors 1, der als • Dreiphasen-Drehfeldmotor ausgebildet ist, tritt also ein Drehfeld auf, dessen magnetischer Fluss einen im wesentlichen konstanten Wert beibehält, das aber mit einer der Steuerspannung i proportionalen Drehgeschwindigkeit tpm um die Motorachse rotiert.

Handelt es sich beim Antriebsmotor 1 um einen Synchronmotor, so folgt sein Rotor und damit die Hohlwelle 2 und die Fadenöse 3' dieser Drehbewegung genau, während im Falle eines Asynchronmotors dessen Rotor dem Drehfeld in bekannter Weise mit um den Schlupf verminderter Geschwindigkeit nacheilt.

Der Asynchronmotor bietet den Vorteil, dass sein Rotor nach einem gesteuerten Verzögern und Stillsetzen sicher in der vordersten erreichten Stellung stehenbleibt und nicht etwa wie bei einem Synchronmotor um einen kleinen Drehwinkel (höchstens eine halbe Polteilung) zurückdreht, wodurch z.B. zwischen Vorratsspule 5 und Hohlwelle 2 oder zwischen der Fadenöse 3' und der Speichertrommel 6 eine lose Fadenschlaufe entstehen könnte. Wäre letzteres der Fall, so bestünde beim Wiederanlaufen hie und da die Gefahr eines Fadenbruches. Bei Synchronmotoren kann ein Zurückdrehen durch die Wahl einer geeigneten Bremskonstruktion und Einstellen der Bremse unterbunden werden.

Beim Betrachten des Diagramms Fig. 4 fällt auf, dass im Falle einer lediglich die bisher beschriebenen Baugruppen umfassenden Steuerschaltung 11 ständig, d.h. auch bei stillstehendem Antriebsmotor 1, mindestens eine Phase der Erregerwicklung, meist aber alle drei, unter Strom stehen. Wie bereits erwähnt, behält ja das Magnetfeld des Motors 1 bei jeder Drehzahl F<w bzw. tpm, d.h. auch der Drehzahl Null, seine praktisch konstante Feldstärke. Wäre dies nicht der Fall, so könnte der Rotor des Motors 1 z.B. nicht durch den Erregerstrom U/^, V/w, W^/, bis zum Stillstand abgebremst und in dieser Lage festgehalten werden. Falls keine besonderen Massnahmen getroffen würden, müsste also der Motor 1 ständig einen erheblichen Teil seiner vollen Nennleistung aufnehmen, und die Endstufen der Schaltverstärker 17u, 17v, 17w und die Erregerwicklung des Motors 1 würden in unerwünschter Weise erwärmt.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, vorzugsweise im Integrator 10 oder im Oszillator 12 eine Sperrschaltung an sich bekannter Art vorgesehen sein, die bei Stillstand bzw. vernachlässigbar geringer Drehung des Motors 1, d.h. solange die Steuerspannung i einen entsprechend niedrig gewählten Grenzwert imin nicht überschreitet, den Oszillator 12 bzw. die diesem nachgeschaltete Zählschaltung 13 ausser Betrieb setzt und damit die Bildung des Erregerstromes für den Motor 1 unterbindet.

Die Wirkung dieser Massnahme ist aus dem Diagramm Fig. 2 ersichtlich: statt sofort beim Einsetzen des Fadenfühlersignals p wirksam zu werden, beginnt die Lieferung eines Dreiphasenstromes U^, V«^,, W^, mit der Frequenz erst in jenem Augenblick, da die Steuerspannung i den Grenzwert imin überschreitet. Sie hört wieder auf, wenn die Steuerspannung i unter den Wert imin sinkt, und nicht erst wenn letztere den Wert Null erreicht. Analog verläuft bei dieser Anordnung auch die Drehfeld- bzw. Motordrehgeschwindigkeit tpm. Im Stillstand wird der Rotor des Motors 1 nicht mehr durch ein in dessen Luftspalt aufgebautes Magnetfeld in seiner Lage festgehalten. Bei stillstehendem Motor 1 ist die Erregerwicklung stromlos und es findet in diesem Zustand keine unerwünschte Erwärmung der Endstufe der Schaltverstärker 17u, 17v und 17w und des Motors 1 statt.

Nach einer weiteren Ausführungsform, die vor allem in Kombination mit der in den beiden vorhergehenden Absätzen beschriebenen Sperrung des Erregerstromes U^, V-w, W»w von Wichtigkeit ist, kann zur Erhöhung der Bremswirkung und zum Stillsetzen des Antriebsmotors 1 auf der Motorwelle 2 zusätzlich eine vom Fadenfühler 9 gesteuerte, auf das Signal p «Faden» wirksame, beim Signal «kein Faden» (p unterbrochen) ausschaltbare elektromagnetische Bremse 14 angebracht sein. Der Verlauf des Erreger-Gleichstromes B dieser Bremse 14 ist ebenfalls aus dem Diagramm Fig. 2 ersichtlich. Er wird durch einen vom Fadenfühlersignalp gesteuerten Ruhestromschalter 20 ein- und ausgeschaltet. Dabei kann die Bremse 14 vorzugsweise als gleichstromerregte Wirbelstrombremse oder aber als durch einen Elektromagneten betätigbare, mechanische Bremse ausgebildet sein. Die erste dieser beiden Lösungen wird vorzugsweise dann angewendet, wenn es sich um eine Kombination mit einem Asynchronmotor handelt, da die Wirkung der Asynchronbremse mit derjenigen des Asynchronmotors bei stillstehendem Drehfeld (F^ = 0) identisch ist, wobei die Bremse lediglich einen viel geringeren Leistungsbedarf hat als der stillstehende Motor. Die Wirbelstrombremse ist zwar keine eigentliche Haltebremse, da bei stillstehendem Motor keinerlei Wirbelströme in ihr auftreten, doch genügt ihre Wirkung in den meisten Fällen, um jeder Verdrehung der Motorwelle 2 einen hinreichenden Widerstand entgegenzusetzen. Die Wirbelstrombremse besitzt vor allem den Vorteil, keine Teile aufzuweisen, die einer mechanischen Abnutzung unterworfen wären. Im Falle eines Synchronmotors wird man demgegenüber eher die Kombination mit einer mechanischen Bremse wählen, um beim Stillsetzen ein an sich mögliches Zurückdrehen des Rotors um einen kleinen Drehwinkel zu vermeiden.

Eine weitere, vorteilhafte Variante der Erfindung besteht darin, dass zum Schutz der Endstufen der drei Schaltverstärker 17„, 17v, 17w gegen Überlastung alle drei Phasen U^, V/v», W/s, in an sich bekannter Weise mit je einer Regel- bzw. Begrenzerschaltung K„, Kv, Kw, 18 für die mittlere Stromstärke des Phasenstromes versehen sind. Dadurch können auch allfällige Unsymmetrien in den Impedanzen der Erregerwicklungen usw. ausgeglichen werden.

Die Begrenzerschaltung besteht darin, dass, wie in Fig. 6 für die Phase u allein gezeigt und in Fig. 1 und 3 für alle Phasen angedeutet, am Ausgang jeder Phase der Erregerwicklung des Antriebsmotors 1 ein Widerstand Ru, Rv, Rw eingefügt ist,

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an dem eine dem Phasenstrom LU^, V^, W»k proportionale Spannung U, V, W abgegriffen, einem Komparator Ku, Kv, Kw zugeführt und mit einer Bezugsspannung UE, VE, WE verglichen wird, wobei der Ausgang des Komparators Ku, Kv, Kw über ein der Spannungsdifferenz Au, Av, Aw entsprechende Sperrimpulse Au, Av, Aw erzeugendes Zeitglied 18 mit der Zählschaltung 13 oder der in Frage kommenden Invertierstufe 16u, 16v oder 16w in Wirkverbindung steht, dort die Rechteckimpulse Su, Sv, Sw oder die Steuerimpulse Sua, Sub, bzw. Sva, Svb oder Swa, Swb bei jedem Sperrimpuls Au, Av, Aw während deren Zeitdauer tA unterdrückt und dadurch deren mittlere Zeitdauer vermindert. Fig. 7 zeigt ein entsprechendes Impulsdiagramm für die Phase u, wobei mit Sua, b (siehe auch Fig. 5) der Verlauf eines noch unveränderten Steuerimpulses am Ausgang der Invertierstufe 16u, sei es zur Steuerung eines positiven oder eines negativen Stromstosses U+ bzw. U_ in der Ge-gentaktendstufe des Schaltverstärkers 17u, mit Au derjenige einer vom Zeitglied 18 erzeugten Folge von Sperrimpulsen und mit S'ua b die Form des durch diese Sperrung verminderten Steuerimpulses angedeutet sind.

Bei der in Fig. 1 und 3 mit dem Bezugszeichen 19 bezeichneten Baugruppe handelt es sich um ein an das Ortsnetz an-schliessbares Netzgerät zur Erzeugung der für den Betrieb der verschiedenen anderen Baugruppen benötigten Gleichspannungen bzw. -ströme. Die entsprechenden Speiseleitungen wurden der Übersichtlichkeit halber nur für die Schaltverstär-ker 17u, 17v, 17w und für die Erregung der Bremse 14 eingezeichnet, doch sind in Wirklichkeit alle Geräte und Baugruppen an das Netzgerät 19 anzuschliessen.

Die Erfindung ist nicht auf den der vorstehenden Beschreibung zugrundegelegten Anwendungsbereich, nämlich einen Schussfaden-Zwischenspeicher der eingangs erwähnten Art, beschränkt. Insbesondere sind auch intermittierend arbeitende Aufwickelvorrichtungen für Fäden oder Bänder bekannt, bei denen die das zu speichernde fadenförmige Gut über eine ortsfeste Öse auf eine zeitweise rotierende Trommel, Haspel oder dergleichen aufgebracht wird, so dass dieser letztere bewegliche Teil, nicht die Führungsöse mit Hilfe einer erfin-dungsgemässen Antriebsvorrichtung zu betätigen sind. Andere Anwendungsgebiete finden sich beispielsweise bei Strickmaschinen aller Art, bei Maschinen zur Herstellung fadenverstärkter Vliese, bei Nähmaschinen und dergleichen.

Während der Drehsinn des Antriebsmotors bei dem als Beispiel gewählten Schussfaden-Zwischenspeicher unwichtig ist, da der Schussfaden hier bei seinem Durchlauf keine zusätzliche Verdrillung erfährt, sind jedoch auch Anwendungen denkbar, bei denen der Drehsinn der Aufwickelvorrichtungen eine Rolle spielt und während des Betriebes gewechselt werden muss. Auch einer solchen Bedingung kann die erfindungs-gemässe Steuer- und Speiseschaltung ohne weiteres angepasst werden, indem zur Schaffung einer Möglichkeit der Umkehrung des Drehsinnes des Antriebsmotors 1, wie dies aus Fig. 3 ersichtlich ist, die Verbindungen zwischen zwei der Ausgangsklemmen Sv, Sw der Zählschaltung 13 und den entsprechenden Eingangsklemmen der Invertierstufen 16v, 16w ein Umkehrschalter 15 zum Vertauschen der beiden Phasenv und w eingefügt ist. Ein solcher Schalter hat dann lediglich der Um-schaltung einer Niederspannung zu dienen, während für eine entsprechende Verkreuzung der Speiseleitungen des Motors ein Leistungsumschalter benötigt würde.

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6 Blätter Zeichnungen

Claims

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1. Antriebs Vorrichtung für eine Fadenliefervorrichtung für Textilmaschinen, insbesondere für Webmaschinen und Strickmaschinen, mit einer Aufwickelvorrichtung zum Zwischenspeichern eines Fadenvorrates auf einer Speichertrommel, einem Fadenfühler zum Abtasten dieses Fadenvorrates, einem Antriebsmotor für die Aufwickelvorrichtung, einer Schaltanordnung zur Umwandlung eines Gleichstromes in einen Dreiphasen-Drehstrom variabler Frequenz zur Speisung des Antriebsmotors zwecks Steuerung der Drehzahl, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltanordnung (10,11) besteht aus

- einem vom Fadenfühlersignal (p) gesteuerten Integrator (10) zur Erzeugung einer trapezförmigen Steuerspannung (i), dessen Höhe der erforderlichen Drehgeschwindigkeit des Antriebsmotors (1) entspricht und dessen Anstiegsund Abfallflanke die Beschleunigungs- bzw. die Bremszeit des Antriebsmotors bestimmt,

- einem von dieser Steuerspannung gesteuerten Oszillator (12), der eine Steuer-Impulsfolge erzeugt, deren Frequenz (f) proportional zur Höhe der Steuerspannung ist,

- einer dem Oszillator (12) nachgeschalteten digitalen Zählschaltung (13) mit drei den drei Phasen (U^, Y^,, W»w) des zu bildenden Drehstromes entsprechenden Ausgängen, zum Abgriff je einer Folge identischer, von einem Ausgang zum anderen um 120° gegeneinander phasenverschobener Rechteckimpulse (Su, Sv, Sw) mit einer der Steuerspannung proportional verlaufenden Frequenz (F,w),

- drei je an einem der Ausgänge der Zählschaltung (13) angeschlossenen Inverterstufen (16u, 16v, 16w) zur Erzeugung von drei Impulsen (Sub, Svb, Swb), die jeweils gegenüber den von der Zählschaltung (13) ankommenden Impulsen (S,m, Sva, Swa) um 180° verschoben sind, wobei die ansteigende Flanke aller Impulse um die Schaltzeit (At) gegenüber der abfallenden Flanke der um 180° verschobenen Impulse verzögert sind,

- drei Schaltverstärkern (17u, 17v, 17w) mit je zwei Eingängen für die ankommenden Steuerimpulse (Sua, Sub, Sva, Svb, Swa, Swb), deren Ausgänge über eine Drossel (Du, Dv, Dw) mit der entsprechenden Erregerwicklung des Antriebsmotors (1) verbunden sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Vermeidung einer unerwünschten Erwärmung der Endstufen der Schaltverstärker (17u, 17v, 17w) und der Erregerwicklung des Antriebsmotors (1) bei dessen Stillstand eine Sperrschaltung vorgesehen ist, die bei Stillstand bzw. vernachlässigbar geringer Drehung des Antriebsmotors, d.h. solange die Steuerspannung (/') einen entsprechend niedrig gewählten Grenzwert (imin) nicht überschreitet, die Schaltanordnung (10, 11) sperrt und damit die Bildung des Erregerstromes für den Antriebsmotor unterbindet.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erhöhung der Bremswirkung und zum Stillsetzen des Antriebsmotors (1) auf der Motorwelle (2) zusätzlich eine vom Fadenfühler (9) gesteuerte, auf das Signal «Faden» (p) wirksame, beim Signal «kein Faden» ausschaltbare elektromagnetische Bremse (14) angebracht ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaffung einer Möglichkeit der Umkehrung des Drehsinnes des Antriebsmotors (1) in die Verbindungen zwischen zwei der Ausgangsklemmen (Sv, Sw) der Zählschaltung (13) und den entsprechenden Eingangsklemmen der Invertierstufen (16v, 16w) ein Umkehrschalter (15) zum Vertauschen der beiden Phasen (V, W) eingefügt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang jeder Phase der Erregerwicklung des Antriebsmotors (1) ein Widerstand (Ru, Rv, Rw) eingefügt ist, an dem eine dem Phasenstrom (U^_,, V^,, W^) proportionale Spannung (U, V, W) abgegriffen, einem Kom-

parator (Ku, Kv, Kw) zugeführt und mit einer Bezugsspannung (UE, VE, WE) verglichen wird, wobei der Ausgang des Kom-parators (Ku, Kv, Kw) mit der Zählschaltung (13) oder der in Frage kommenden Inverterstufe (16u, 16v, 16w) in Wirkverbindung steht, dort die Rechteckimpulse (Su, Sv, Sw) bei jedem Sperrimpuls (Au, Av, Aw) während dessen Zeitdauer (tA) unterdrückt und dadurch deren mittlere Zeitdauer vermindert.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (14) als gleichstromerregte Wirbelstrombrem-se ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Bremse (14) als durch einen Elektromagneten betätigbare mechanische Bremse ausgebildet ist.