CH645931A5 - Spinnmaschine. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spinnmaschine gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Nachfolgend wird unter einem Streckwerk stets der Abschnitt einer Streckwerksreihe verstanden, welcher dem Verziehen eines Faserbandes dient. Wenn es sich um eine Ringspinnmaschine oder einen Flyer handelt, entspricht folglich die Anzahl der Streckwerke der Anzahl der Textil-spindeln.

Die die Unterwalzen der Streckwerksreihe bildenden Unterwalzenstränge können bei Spinnmaschinen, auf die sich die Erfindung bezieht, sehr lang sein, meist länger als 20 m, bevorzugt 30 bis 40 m. Diese Unterwalzenstränge sind deshalb im Betrieb erheblichen Torsionen unterworfen, die besonders beim Anfahren der Maschine und beim Auslaufen der Maschine in den Stillstand sich stark ändern und hierdurch erhebliche Verzugsfehler verursachen können, die bis zu Fadenbrüchen führen können. Besonders stark wirken sich Schwankungen der Torsionen bei demjenigen Unterwal-zenstrang aus, der zusammen mit den an ihn angedrückten Oberwalzen die Faserbänder in die Hauptverzugsfelder der Streckwerke dieser Streckwerksreihe einliefert, da sich dessen

Torsionsschwankung stärker als die des ausgangsseitigen Unterwalzenstranges auf den Verzug auswirkt und umso grösser ist, je grösser die Verzugshöhe ist und in Hauptverzugsfeldern hohe Verzüge angewendet werden.

Die Torsion des einzelnen Unterwalzenstranges ist am stärksten, wenn er nur an seinem einen Ende angetrieben wird. Die in der Praxis anwendbare Länge solcher einseitig angetriebener Unterwalzenstränge wird dadurch begrenzt, dass die Torsionen in noch tragbaren Grenzen bleiben müssen. Bei Ringspinnmaschinen bedeutet dies normalerweise eine Begrenzung ihrer Längen auf ca. 20 bis 25 m. Um noch längere Spinnmaschinen bauen zu können, bei denen die Unterwalzenstränge sich ebenfalls über alle Streckwerke an der betreffenden Maschinenlängsseite erstrecken, ist es bekannt, zumindest die den Hauptverzug erzeugenden Unterwalzenstränge durch mindestens ein zusätzliches Zahnradgetriebe miteinander zu verbinden oder alle die Unterwalzenstränge miteinander verbindenden Zahnradgetriebe nur in der Längsmitte der Spinnmaschine anzuordnen oder mindestens einen Unterwalzenstrang in grossem Abstand von seiner durch den Antriebsmotor angetriebenen Stelle noch durch einen Hilfsmotor zusätzlich anzutreiben, der leistungsschwächer als der Antriebsmotor dieses Unterwalzenstranges ist.

Diese Massnahmen bedingen jedoch erheblichen Aufwand. Wenn man die leistungsschwächeren Hilfsmotoren einsetzt, um den Aufwand für die Zahnradgetriebe zu reduzieren, lässt sich die Torsion des betreffenden Unterwalzenstranges nur in geringerem Masse als bei Einsatz zusätzlicher Zahnradgetriebe reduzieren.

Es ist deshalb eine Aufgabe der Erfindung, auf baulich besonders einfache Weise den durch Unterwalzenstrangtorsion bedingten Verzugsfehlern der Streckwerke besonders gut entgegenzuwirken.

Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass sich die Torsion des eingangsseitig der Hauptverzugsfelder der Streckwerksreihe befindlichen Unterwalzenstranges weitaus am stärksten in Verzugsfehlern auswirkt und es ist deshalb normalerweise bereits voll ausreichend, nur den eingangsseitig der Hauptverzugsfelder der Streckwerksreihe befindlichen Unterwalzenstrang ausschliesslich durch mehrere Synchronmotoren anzutreiben. Hierdurch wird die Torsion dieses Unterwalzenstranges bei gegebener Länge relativ zu einem einseitigen Antrieb beträchtlich reduziert und dies kann insbesondere dazu benutzt werden, den Unterwalzenstrang wesentlich länger zu machen, als es bei einseitigem Antrieb möglich wäre, vorzugsweise seine Länge etwa zu verdoppeln. Damit wird auch die Länge der Streckwerksreihe entsprechend grösser und weist eine entsprechend grössere Anzahl von Streckwerken auf, was diese Spinnmaschine wirtschaftlicher macht. Dabei ist der Antrieb dieses Unterwalzenstranges durch mehrere Synchronmotoren baulich einfach, kostengünstig und es lassen sich die Drehzahlen dieser Synchronmotoren einfach und rasch verstellen, wenn man sie über einen digital gesteuerten, statischen Frequenzumrichter mit verstellbarer Ausgangsfrequenz gemeinsam speist. Sie laufen dann stets mit exakt gleichen Drehzahlen, so dass auch der Anlauf dieses Unterwalzenstranges und sein Auslauf in den Stillstand exakt mit minimalen Torsionsänderungen stattfindet. Auch provozieren diese Synchronmotoren keine Torsionsschwingungen des Unterwalzenstranges infolge ihres exakten Gleichlaufes.

Obwohl es normalerweise ausreichend ist, nur den eingangsseitig der Hauptverzugsfelder der Streckwerksreihe befindlichen Unterwalzenstrang durch mehrere Synchronmotoren, vorzugsweise durch zwei seine Enden antreibende

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Synchronmotoren anzutreiben, kann in vielen Fällen vorteilhaft noch mindestens ein weiterer Unterwalzenstrang, vorzugsweise alle Unterwalzenstränge der betreffenden Streckwerksreihe ebenfalls in derselben Weise ausschliesslich durch mehrere Synchronmotore angetrieben werden.

Wenn mindestens zwei Unterwalzenstränge der betreffenden Streckwerksreihe durch separate Motoren angetrieben werden, ist es notwendig, dass diese Motoren in einstellbarem Drehzahlverhältnis laufen, das während des Betriebs exakt konstant bleibt, damit sich die durch deren Drehzahlverhältnis mit bestimmte Verzugshöhe nicht ändert. Dies kann auf unterschiedliche Weise erfolgen.

Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass mit einem der Unterwalzenstränge ein Taktgenerator in vorbestimmtem Übersetzungsverhältnis, vorzugsweise im Übersetzungsverhältnis 1:1 formschlüssig gekoppelt ist, welcher die Steuerfrequenz eines Frequenzstellers liefert, welcher seinerseits den Frequenzumrichter frequenzsteuert, der dem anderen dieser beiden Unterwalzenstränge zugeordnet ist. Besonders bei Verzugsfeldern, in denen die Verzugshöhe nicht oder nur in einigen wenigen Getriebeabstufungen geändert werden muss, ist es auch in vielen Fällen zweckmässig einen oder beide diesem Verzugsfeld zugeordneten Unterwalzenstränge von dem Antrieb eines anderen Unterwalzenstranges aus über einen oder mehrere Zahnradwechselgetriebe anzutreiben, da in diesem Fall diese Wechselgetriebe nur wenige Wechselzahnräder benötige oder auch als nur einige wenige Getriebeübersetzungen aufweisende Schaltgetriebe ausgebildet werden können.

In vielen Fällen ist es vorteilhaft, sämtliche Unterwalzenstränge der betreffenden Streckwerksreihe durch mindestens je zwei gesonderte Synchronmotoren anzutreiben. Dies ermöglicht besonders rasche und einfache Änderung aller Drehzahlverhältnisse der Unterwalzenstränge mittels Frequenzumrichtern mit zugeordneten digitalen Frequenzstellern, ggfs. kann auch einer der Frequenzsteller ein analog verstellbares Teilerverhältnis haben, nämlich derjenige, der einem mit einem Taktgenerator formschlüssig verbundenen Unterwalzenstrang zugeordnet ist, welcher Taktgenerator die Eingangsfrequenz für mindestens einen anderen Frequenzsteller liefert.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische, gebrochene Draufsicht auf die drei Unterwalzenstränge einer nicht in weiteren Einzelheiten dargestellten Streckwerksreihe einer langen Spinnmaschine, wobei auch der Antrieb der Unterwalzenstränge dargestellt ist;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Unterwalzenstränge einer Streckwerksreihe ähnlich der nach Fig. 1, wobei jedoch der Antrieb geändert ist;

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines digitalen Frequenzstellers, wie er bei den Antrieben nach den Fig. 1 und 2 anwendbar ist;

In der Zeichnung sind sich entsprechende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

In Fig. 1 sind mit 10,11 und 12 drei Unterwalzenstränge einer nicht in weiteren Einzelheiten dargestellten Reihe von Streckwerken bezeichnet, von denen der Unterwalzenstrang 10 die Eingangsunterwalzen, der Unterwalzenstrang 11 die Mittelunterwalzen und der Unterwalzenstrang 12 die Lieferunterwalzen der zahlreichen, je ein Vorverzugsfeld 13 und Hauptverzugsfeld 14 aufweisenden Streckwerke dieser Streckwerksreihe an der betreffenden Maschinenlängsseite bildet. Je nach Maschinentyp kann eine entsprechende Streckwerksreihe auch an der anderen Maschinenlängsseite angeordnet sein, wie es normalerweise bei Ringspinnma-

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schinen der Fall ist. Jeder Bereich der Streckwerksreihe, welcher dem Verziehen eines Faserbandes dient, bildet ein Streckwerk. Einige der Streckwerke sind durch die Faserbandlaufrichtung anzeigende Pfeile 15 symbolisiert. Auf die Unterwalzenstränge 10,11,12 sind in üblicher Weise nicht dargestellte Oberwalzen angedrückt, die mit den Unterwalzen Walzenpaare zum Klemmen und Verziehen der Faserbänder bilden. Beispielsweise kann diese Streckwerksreihe dem gleichzeitigen Verziehen von 200 bis 500 Faserbändern dienen, also 200 bis 500 Streckwerke aufweisen.

Wie bei Flyern und Ringspinnmaschinen üblich, findet in den von den Unterwalzensträngen 10 und 11 begrenzten Vorverzugsfeldern 13 nur ein relativ geringer Vorverzug von im allgemeinen 1,02- bis 4fach statt. Dieser Vorverzug braucht nur in einigen wenigen Stufen geändert zu werden. Wegen der geringen Vorverzugshöhe wirkt sich die Torsion des Unterwalzenstranges 10 auf den Vorverzug nicht wesentlich störend aus, so dass hier der Eingangsunterwalzenstrang 10 nur an einem Ende über ein Zahnradwechselgetriebe 16 vom Mittelunterwalzenstrang 11 angetrieben ist. Das Wechselgetriebe 16 ist ein formschlüssiges Zahnradgetriebe und es genügt, wenn es einige wenige Übersetzungsstufen hat, so dass einige wenige Wechselzahnräder genügen oder es kann gegebenenfalls auch ein Schaltgetriebe sein.

Der eingangsseitig der Hauptverzugsfelder 14 angeordnete und die Faserbänder (Pfeile 15) in die Hauptverzugsfelder 14 einführende Mittelunterwalzenstrang 11 ist an seinen beiden Enden von je einem nur ihn antreibenden elektrischen Synchronmotor 17 angetrieben, die beide gleiche Leistung und gleiche Polzahlen haben.

Diese beiden elektrischen Synchronmotoren 17 werden von einem gemeinsamen statischen, durch einen Frequenzsteller 23 digital gesteuerten Frequenzumrichter 19 mit Speisestrom identischer Frequenz gespeist, so dass sie exakt synchron miteinander laufen. Da diese beiden Synchronmotoren 17 die beiden Enden des Mittelunterwalzenstranges 11 formschlüssig antreiben, wird hierdurch die Torsion dieses Mittelunterwalzenstranges auf ca. die Hälfte derjenigen Torsion reduziert, die bei einseitigem Antrieb auftreten würde. Damit kann dieser Mittelunterwalzenstrang 11 und damit auch die Spinnmaschine praktisch doppelt so lang gebaut werden, wie bei einseitigem Antrieb des Mittelunterwalzenstranges 11.

Der ausgangsseitig der Hauptverzugsfelder 14 befindliche Lieferunterwalzenstrang 12 wird von einem einzigen Elektromotor 21 angetrieben, der auch den Unterwalzenstrang 10 antreibt und vorzugsweise der Hauptmotor dieser Spinnmaschine sein kann, also auch noch weitere Organe der Maschine mit antreibt, beispielsweise ihre Spindeln.

Die Verzugshöhe der Hauptverzugsfelder 14 muss feinstufig und vielstufig digital verstellbar sein und dies erfolgt vorteilhaft mittels des digital gesteuerten Frequenzstellers 23, indem dessen Teilerverhältnis (Teilerverhältnis = Eingangsfrequenz/Ausgangsfrequenz) feinstufig und vielstufig digital verstellbar ist. Die Ausgangsfrequenz des Frequenzstellers 23 ist die Steuerfrequenz des Frequenzumrichters 19, dessen Ausgangsfrequenz proportional der Ausgangsfrequenz des Frequenzstellers 23 ist.

Die Eingangsfrequenz des Frequenzstellers 23 wird von einem Taktgenerator 20 geliefert, der von der Welle des dritten Elektromotors 21 drehfest mit angetrieben wird und beispielsweise pro Umdrehung seiner Eingangswelle 20 bis 40 Ausgangsimpulse liefèrt, die dem Frequenzeingang des Frequenzstellers 23 aufgedrückt werden. Dieser Frequenzsteller 23 kann beispielsweise die Bauart nach Fig. 3 haben.

Der durch den Frequenzsteller 23 fremdgeführte Frequenzumrichter 19 kann wie bekannt einen von einem vom Drehstromnetz 22 gespeisten Gleichstromzwischenkreis und einen dem Gleichstromzwischenkreis über eine Glättungsdrossel

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nachgeschalteten, bspw. öpulsigen Wechselrichter aufweisen, an dessen Steuereingänge die entsprechenden Ausgänge des Frequenzstellers 23 angeschlossen sind.

Der die Komponenten 29 bis 32 enthaltende Frequenzsteller 23 hat in Fig. 3 folgende Bauart.

Die vom Taktgenerator 20 gelieferten Taktimpulse werden dem Eingang eines Frequenzvervielfachers 29 aufgedrückt, der die Ausgangsfrequenz des Taktgebers 20 beispielsweise um das 1 OOOfache erhöht, um eine hohe Eingangsfrequenz für einen ihm nachgeschalteten Frequenzteiler 30 (auch Frequenzuntersetzer genannt) zu erhalten, damit die Ausgangsfrequenz dieses Frequenzteilers 30 feinstufig und vielstufig mittels eines Stellgliedes 32 manuell verstellbar ist. Besonders zweckmässig ist es, wenn das Verhältnis der Eingangsfrequenz zur Ausgangsfrequenz dieses Frequenzteilers 30, d.h. sein Teilerverhältnis in sehr weiten Grenzen verstellbar ist, beispielsweise das Teilerverhältnis von 10 000:1 bis 100:1 in Stufen von « 1 » verstellt werden kann. Selbstverständlich kommen auch andere Grenzen und Stufen infrage. Damit ist entsprechend das Drehzahlverhältnis der Unterwalzenstränge 11 und 12 vielstufig und feinstufig verstellbar und jedes eingestellte Drehzahlverhältnis bleibt im Betrieb exakt konstant, so dass die jeweils eingestellte Hauptverzugshöhe exakt eingehalten wird.

Der Frequenzteiler 30 kann übliche Bauart haben, beispielsweise einen Zähler eines vorbestimmten maximalen Inhaltes aufweisen, der in dem interessierenden Stellbereich auf unterschiedliche Inhalte eingestellt werden kann, wobei bei jedesmaligem Erreichen des eingestellten Inhalts ein Ausgangsimpuls und ein den Zähler auf «0» zurückstellender Rückstellimpuls ausgelöst wird. Jeder vom Frequenzvervielfacher 29 kommende Eingangsimpuls ändert den Inhalt des Zählers um « +1 ». Dem Frequenzteiler 30 ist ein Ringzähler 31 nachgeschaltet, der seine Eingangsimpulse mit konstanter Phasenverschiebung auf eine Anzahl von Ausgangsleitungen verteilt, die der Anzahl der Steuereingänge des Wechselrichters des Frequenzumrichters 19 entspricht. Bei 6pulsigem Wechselrichter hat der Ringzähler 31 sechs Ausgangsleitungen. Der Wechselrichter kann zweckmässig mit Thyristoren als Stromventilen bestückt sein. Der Frequenzumrichter 19 liefert also Drehstrom in die Leitung 25, dessen Frequenz am Stellglied 32 digital einstellbar ist.

Die von dem nur einseitig angetriebenen Lieferunterwal-zenstrang 12 durch dessen Torsion bedingten Verzugsfehler sind viel kleiner als die durch gleich grosse Torsion des Mittelunterwalzenstranges 11 verursachten Verzugsfehler, so dass es zumindest in vielen Fällen ausreichend ist, den Liefer-unterwalzenstrang 12 wie dargestellt nur einseitig durch den Elektromotor 21 anzutreiben:

Die Synchronmotoren 17 sind koaxial drehfest mit dem Unter walzen sträng 11 verbunden. Es ist jedoch auch möglich, dass sie mit dem Unterwalzenstrang 11 über je ein Zahnradgetriebe, dessen unveränderbares Übersetzungsverhältnis beispielsweise 1:1 betragen kann, formschlüssig verbunden sind.

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind alle drei Unterwalzenstränge 10,11 und 12 jeweils an beiden Enden von Synchronmotoren 17,17,17', 17', 17", 17", deren Läuferwellen zu ihnen koaxial angeordnet sind, unmittelbar drehfest angetrieben, oder mindestens ein Synchronmotor 17,17, 17', 17', 17", 17" kann über ein Zahnradgetriebe unveränderlichen Übersetzungsverhältnisses, vorzugsweise des Übersetzungsverhältnisses 1:1 mit dem ihm zugeordneten Ende des betreffenden Walzenstranges formschlüssig verbunden sein. Jedes Paar von Synchronmotoren 17,17 und 17', 17' und 17", 17" wird von je einem nur ihm zugeordneten digital gesteuerten, statischen Frequenzumrichter 19,19', 19" gespeist, die ebenfalls dem Frequenzumrichter 19 nach Fig. 3 entsprechen können.

Die Frequenzeingänge der Frequenzsteller 23 der Frequenzumrichter 19,19' sind wie in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 an einem Taktgenerator 20 angeschlossen, der mit dem Lieferunterwalzenstrang 12 drehfest verbunden ist und der Frequenzsteller 23 des Frequenzumrichters 19" ist mit der Frequenz des Netzes 22 beaufschlagt, so dass in allen Verzugsfeldern 13,14 konstante Verzugshöhen eingehalten werden können, die an den Stellgliedern 32 der Frequenzumrichter 19,19' eingestellt werden können. Infolge des beidseitigen Antriebs aller Unterwalzenstränge 10,11,12 durch gesonderte, nur die betreffenden Walzenstrangenden antreibende Synchronmotoren 17,17', 17" werden die Torsionen aller Unterwalzenstränge 10,11,12 verkleinert und die durch die Torsionen verursachten Verzugsfehler werden minimal. Auch ist der Gesamtaufwand für den Antrieb dieser Unterwalzenstränge 10,11,12 besonders gering und die Verzugshöhen lassen sich schnell manuell mittels der Stellglieder 32 und die Fadenliefergeschwindigkeit mittels des Frequenzstellers 23 des Frequenzumrichters 19" äusserst einfach in Sekundenschnelle verstellen.

Obwohl es besonders vorteilhaft ist, wenn bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 1 und 2 die Synchronmotoren 17,17', 17" nur den betreffenden, zwischen ihnen angeordneten Unterwalzenstrang 10,11,12 antreiben, ist es denkbar, dass es in manchen Fällen auch zweckmässig sein kann,

wenn die betreffenden beiden Synchronmotoren noch mindestens einen anderen Unterwalzenstrang mit antreiben, vorzugsweise zwei zu dem betreffenden, von ihnen direkt angetriebenen Unterwalzenstrang koaxiale Unter walzenstränge benachbarter Streckwerksreihen, die mit der dargestellten Streckwerksreihe fluchtend sich zu beiden Seiten der dargestellten Streckwerksreihe erstrecken. Diese benachbarten Streckwerksreihen können vorteilhaft jeweils ungefähr die halbe Länge und entsprechend ungefähr die halbe Anzahl von Streckwerken wie die dargestellte Streckwerksreihe haben, weil dann die Torsionen der nur einseitig angetriebenen Unterwalzenstränge dieser zusätzlichen Streckwerksreihen ungefähr der des doppelt so langen, beidseits angetriebenen Unterwalzenstranges entsprechen.

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645 931 PATENTANSPRÜCHE

1. Spinnmaschine mit mindestens einer dem Verziehen einer Vielzahl von Faserbändern dienenden Streckwerks-reihe, die angetriebene Unterwalzenstränge aufweist, von denen jeder allen Streckwerken der Streckwerksreihe zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest der eingangsseitig der Hauptverzugsfelder (14) der Streckwerksreihe befindliche Unterwalzenstrang (11) ausschliesslich durch mehrere Synchronmotoren (17) angetrieben ist, die ihn an in grossen Abständen voneinander angeordneten Antriebsstellen synchron und formschlüssig antreiben, um seine Torsion zu reduzieren.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Unterwalzenstrang (10; 11; 12) der Streckwerksreihe ausschliesslich durch mindestens zwei gesonderte Synchronmotoren (17, 17; 17', 17'; 17", 17") an seinen beiden Enden formschlüssig angetrieben ist und dass die jeweils einem Unterwalzenstrang zugeordneten Synchronmotoren (17,17; 17', 17'; 17", 17") gemeinsam von einem digital gesteuerten, statischen Frequenzumrichter (19', 19", 19), dessen Ausgangsfrequenz verstellbar ist, speisbar sind.

3. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nur der eingangsseitig der Hauptverzugsfelder (14) angeordnete Unterwalzenstrang (11) durch mehrere gesonderte Synchronmotoren (17,17) angetrieben ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die einen Unterwalzenstrang antreibenden Synchronmotoren (17; 17'; 17") nur dem Antrieb dieses Unterwalzenstranges und ggfs. noch dem Antrieb eines Taktgenerators (20) dienen, der an der Fremdführung mindestens eines einem anderen Unterwalzenstrang zugeordneten Frequenzumrichters (19; 19') mitwirkt.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Unterwalzenstrang ausschliesslich durch zwei seine beiden Enden antreibende Synchronmotoren angetrieben ist.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Ringspinnmaschine ist.

7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Flyer ist.

8. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Streckwerksreihe mindestens 200 Streckwerke aufweist.