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Die
Erfindung betrifft eine Arbeitsstelle einer Offenend-Rotorspinnmaschine
mit einem Spinnrotor zum Spinnen eines Fadens, mit einem elektrischen Motor
zum Antreiben des Spinnrotors und einem Netzteil zur Bereitstellung
einer Versorgungsspannung, wobei der elektrische Motor bei Ausfall
der Versorgungsspannung als Generator betreibbar ist, um seine Steuermittel
und seine Lagerung mit elektrischer Energie zu versorgen, wobei
die Arbeitsstelle zumindest einen elektrischen Antrieb einer Wickelwalze
zum Antreiben einer Garnspule, auf die der gesponnene Faden gewickelt
wird, und eine elektrische Steuereinrichtung einer Fadenabzugseinrichtung zum
Abziehen des Fadens aus dem Spinnrotor aufweist. Ferner betrifft
die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben der Arbeitsstelle.
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Offenend-Rotorspinnmaschinen
sind im Stand der Technik seit langem bekannt. Hierbei wird einer
Arbeitsstelle der Offenend-Rotorspinnmaschinen ein Faserband zugeführt.
Das Faserband wird zuerst in einzelne Fasern aufgelöst
und von einem Luftstrom in eine sehr schnell drehende Trommel mit nach
innen geneigter Wand – den Spinnrotor – befördert,
dessen Drehzahl bis zu 150.000 U/min beträgt. Durch die
Beschleunigung rutschen die Fasern in die Rille am Fuß der
Rutschwand des Spinnrotors. Dort werden sie gesammelt, bis die Garnstärke
erreicht ist und werden axial durch die Düse in der Drehachse abgezogen
und damit zu einem Garn verdreht. Das abgezogene Garn wird dann
auf eine Kreuzspule gespult.
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Die
DE 10 2005 035 055
A1 offenbart einen elektrischen Motor zum Antreiben eines
Spinnrotors einer Arbeitstelle einer Offenend-Rotorspinnmaschine.
Der elektrische Motor ist magnetisch und damit berührungslos
gelagert, um bei den hohen auftretenden Drehzahlen hohe Reibungsverluste
auszuschließen. Bei einem Ausfall der Versorgungsspannung findet
eine automatische Umschaltung des elektrischen Motors in den Generatorbetrieb
statt. Dadurch wird die Aufrechterhaltung der Steuerungsvorrichtung
der Motorschaltung und insbesondere der magnetischen Lagerung gewährleistet.
Auf diese Weise wird eine Schädigung des Rotors durch einen
abrupten Ausfall der magnetischen Lagerung bei einem Ausfall der
Versorgungsspannung verhindert. Die gespeicherte kinetische Energie
des Spinnrotors ist begrenzt, so dass während des Generatorbetriebes
die Drehzahl des Rotors kontinuierlich absinkt, was ein Absinken
der von dem elektrischen Motor im Generatorbetrieb erzeugten Leistung
zur Folge hat. Dies führt dazu, dass die Magnetlagerfunktion
und der Betrieb der Steuerungsvorrichtung bei Passieren eines Grenzwertes
der erzeugten Leistung des elektrischen Motors nicht mehr gewährleistet
sind. Deshalb wird der Motor bei Unterschreiten des Grenzwertes im
Notlauflager abgesetzt und durch Kurzschließen der Motorwicklungen
vollständig abgebremst.
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Wie
oben bereits erläutert, ist die im Spinnrotor gespeicherte
kinetische Energie begrenzt. Deshalb werden nur die Steuerungsvorrichtung
des Rotormotors und seine magnetische Lagerung bei einem Ausfall
der Versorgungsspannung mit elektrischer Energie versorgt. Eine
Versorgung der anderen elektrischen Verbraucher der Arbeitsstelle
der Offenend-Rotorspinnmaschine findet nicht statt. Auch steht hier
im Vordergrund bei Ausfall der Versorgungsspannung, einen Schaden
von der Rotorspinnmaschine abzuwenden. Die Wiederinbetriebnahme nach
einem solchen Versorgungsspannungsausfall wird nicht betrachtet.
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Wenn
die Arbeitsstelle durch einen Ausfall der Versorgungsspannung abrupt
in den Stillstand versetzt wird, bleibt eine durch einen Schrittmotor
angetriebene Abzugseinheit sofort stehen. Dadurch verbleibt der
gesponnene Faden in der Arbeitsstelle. Dieser Restfaden kann bei
der Wiederinbetriebnahme nach Wiederkehr der Versorgungsspannung
zu Problemen führen. Es ist besonders problematisch, wenn
der Faden in dem Messschlitz eines elektronischen Fadensensors oder
Fadenreinigers verbleibt, da bei der Initialisierung der Elektronik
davon ausgegangen wird, dass der Messschlitz leer ist. Ein Fehler bei
der Initialisierung führt dann entsprechend zu Fehlern
bei den folgenden Messungen. Aber auch ein Restfaden, der sich um
die Mechanik der Arbeitsstelle wickelt, kann bei der Wiederinbetriebnahme
zu Problemen führen. Solche Restfäden müssen
dann manuell entfernt werden. Vor dem Hintergrund der Vielzahl von
Arbeitsstellen, die eine solche Offenend-Rotorspinnmaschine aufweist
und in der Regel alle gleichzeitig von dem Versorgungsspannungsausfall
betroffen sind, bedeutet eine solche Restfadenentfernung durch das
Bedienpersonal einen erheblichen Aufwand.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Möglichkeiten
einer automatisierten Wiederinbetriebnahme einer gattungsgemäßen
Arbeitsstelle ohne zusätzlichen Aufwand zu verbessern.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale der Arbeitsstelle nach Anspruch 1 sowie des Verfahrensanspruches
6 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind
Gegenstand der Unteransprüche.
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Zur
Lösung der Aufgabe ist eine Schaltungsanordnung dazu ausgebildet,
bei Ausfall der Versorgungsspannung des Netzteils die elektrische
Energie des als Generator betriebenen elektrischen Motors zum Antreiben
des Spinnrotors zumindest dem elektrischen Antrieb der Wickelwalze
und der elektrischen Steuereinrichtung der Fadenabzugseinrichtung
zuzuführen und andere nicht benötigte elektrische
Verbraucher der Arbeitsstelle von der elektrischen Energiezufuhr
zu entkoppeln.
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Durch
die erfindungsgemäße Lösung wird zum
einen dem Sachverhalt der begrenzten zur Verfügung stehenden
Energie Rechnung getragen und zum anderen ein Entfernen des Fadens
aus der Arbeitstelle ermöglicht, da nur die relevanten
Antriebe beziehungsweise Steuereinrichtungen weiter mit Spannung
versorgt werden. Die Faserbandzufuhr wird mit dem Vorsorgungsausfall
sofort gestoppt. Der Spinnrotor läuft, wie im Stand der
Technik bekannt, aus. Es wird also kein Faden mehr gesponnen. Es soll
nur der Restfaden aus der Arbeitstelle entfernt werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Arbeitsstelle sind Steuermittel dazu ausgebildet, bei einem Ausfall
der Versorgungsspannung den Betrieb der Fadenabzugseinrichtung und
die Rotation der Wickelwalze aufrechtzuerhalten, bis der Faden auf
die Garnspule aufgewunden ist. Gemäß dieser Ausführungsvariante
wird also der Betrieb des Fadenabzugs und der Wickelwalze analog
dem Normalbetrieb bei regulärer Spannung fortgesetzt. Insbesondere
der Weiterbetrieb der Fadenabzugseinrichtung ist von Bedeutung,
da der Fadenabzug bei Rotorspinnmaschinen heutiger Bauart in der
Regel von Schrittmotoren angetrieben wird, die bei einem Versorgungsspannungsausfall
sofort blockieren. Die Wickelwalze beziehungsweise die Garnspule
dagegen speichert ähnlich wie der Spinnrotor, wenn auch
in geringerem Umfang, kinetische Energie, so dass diese zunächst
weiter rotieren. Aus diesem Grunde würde ohne die erfindungsgemäße Lösung
sofort ein Fadenbruch auftreten und ein Restfaden in der Arbeitstelle
verbleiben. Der Energiebedarf der erfindungsgemäßen
Lösung ist gering.
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Die
Wickelwalze kann ihren Energiebedarf zumindest teilweise aus ihrer
eigenen kinetischen Energie decken. Der Fadenabzug beziehungsweise der
antreibende Schrittmotor ist ohnehin nur für ein geringes
Antriebsmoment ausgelegt.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Arbeitsstelle beinhaltet die Fadenabzugseinrichtung eine Fadenklemmvorrichtung
und Steuermittel sind dazu ausgebildet, bei einem Ausfall der Versorgungsspannung die
Fadenklemmvorrichtung zu öffnen und die Rotation der Wickelwalze
aufrechtzuerhalten, bis der Faden auf die Garnspule aufgewunden
ist. Durch diese Variante der erfindungsgemäßen
Lösung kann der Energiebedarf noch reduziert werden, da
der Antrieb der Fadenabzugseinrichtung nicht weiter betrieben werden
muss, sondern nur ein kurzer Energieimpuls zum Öffnen der
Fadenklemme erforderlich ist und der Faden dann alleine durch die
Rotation der Wickelwalze aufgewickelt wird.
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Vorteilhafterweise
weist die Arbeitstelle eine Fadenverlegeeinrichtung auf und die
Schaltungsanordnung ist zusätzlich dazu ausgebildet, bei
Ausfall der Versorgungsspannung des Netzteils die elektrische Energie
des als Generator betriebenen elektrischen Motors zum Antreiben
des Spinnrotors der Fadenführungseinrichtung zuzuführen,
um die Fadenverlegeeinrichtung in einer Mittenstellung zu positionieren.
Auf diese Weise wird der Faden auch in der Mitte der Garnspule abgelegt
und damit zum Wiederanspinnen nach Vorsorgungsspannungswiederkehr leichter
aufgefunden.
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Vorteilhafterweise
sind Steuermittel dazu ausgebildet, bei einem Ausfall der Versorgungsspannung
des Netzteils die mittels des elektrischen Motors zum Antreiben
des Spinnrotors bereitgestellte Spannung zu regeln. Vorzugsweise
ist dazu ein Sensor vorhanden, der die Versorgungsspannung misst. Auf
diese Weise wird ein Versorgungsspannungsausfall erfasst und die
Steuermittel können den elektrischen Motor so regeln, dass
die bereitgestellte Spannung gerade noch ausreichend ist, um den
Wickelwalzenantrieb und den Fadenabzug zu versorgen. Auf diese Weise
wird die kinetische Energie des Rotors optimal ausgenutzt. Der Sensor
ist dabei so positioniert, dass sowohl die Versorgungsspannung als
auch die mittels des Motors bereitgestellte Spannung gemessen werden
kann.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird ferner ein Verfahren zum Betreiben
einer Arbeitsstelle einer Offenend-Rotorspinnmaschine mit einem
Spinnrotor zum Spinnen eines Fadens, mit einem elektrischen Motor zum
Antreiben des Spinnrotors und einem Netzteil zur Bereitstellung
einer Versorgungsspannung, wobei der elektrische Motor bei Ausfall
der Versorgungsspannung als Generator betrieben wird, vorgeschlagen,
wobei ein elektrischer Antrieb eine Wickelwalze zum Antreiben einer
Garnspule rotiert, auf die der gesponnene Faden gewickelt wird,
und eine Fadenabzugseinrichtung zum Abziehen des Fadens aus dem
Spinnrotor von einer elektrischen Steuereinrichtung angesteuert
wird, wobei bei Ausfall der Versorgungsspannung des Netzteils die
elektrische Energie des als Generator betriebenen elektrischen Motors
zum Antreiben des Spinnrotors zumindest dem elektrischen Antrieb
der Wickelwalze und der elektrischen Steuereinrichtung der Fadenabzugseinrichtung
zugeführt wird und andere nicht benötigte elektrische
Verbraucher der Arbeitsstelle von der elektrischen Energiezufuhr
entkoppelt werden.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens wird bei einem Ausfall der Versorgungsspannung der Betrieb
der Fadenabzugseinrichtung und die Rotation der Wickelwalze aufrechterhalten,
bis der Faden auf die Garnspule aufgewunden ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens gibt die Fadenabzugseinrichtung bei einem Ausfall der Versorgungsspannung
den Faden frei, dazu wird eine Fadenklemmvorrichtung geöffnet
und die Rotation der Wickelwalze wird aufrechterhalten, bis der Faden
auf die Garnspule aufgewunden ist.
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Vorteilhafterweise
wird bei Ausfall der Versorgungsspannung des Netzteils elektrische
Energie des als Generator betriebenen elektrischen Motors zum Antreiben
des Spinnrotors einer Fadenverlegeeinrichtung zugeführt,
um die Fadenverlegeeinrichtung in eine Mittenstellung zu überführen.
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Vorteilhafterweise
wird bei einem Ausfall der Versorgungsspannung des Netzteils die
mittels des elektrischen Motors zum Antreiben des Spinnrotors bereitgestellte
Spannung geregelt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 schematisch
in Seitenansicht eine erfindungsgemäße Arbeitsstelle
einer Offenend-Rotorspinnmaschine;
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2 eine
Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen Arbeitsstelle
mit einem als Generator betreibaren elektrischen Motor zum Antreiben
eines Spinnrotors.
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In 1 ist
eine Arbeitsstelle einer an sich bekannten Offenend-Rotorspinnmaschine 1 dargestellt.
Derartige Offenend-Rotorspinnmaschinen 1 weisen eine Vielzahl
von in Reihe nebeneinander angeordneten, identischen Arbeitsstellen 2 auf, die
jeweils mit einer Spinnvorrichtung 3 sowie einer Spuleinrichtung 4 ausgerüstet
sind. In den Spinnvorrichtungen 3 wird mittels eines Spinnrotors 10 das
in Spinnkannen 5 vorgelegte Faserband 6 zu einem
Faden 7 gesponnen, die auf den Spuleinrichtungen 4 zu Garnspulen 8 aufgewickelt
werden.
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Eine
Auflösewalze 15 bereitet das Faserband 6 vor,
welches der Spinnvorrichtung 3 zugeführt wird.
Die Spinnvorrichtung 3 weist dabei einen Spinnrotor 10 auf,
der von einem Rotorantrieb 20 angetrieben wird.
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Die
Fadenabzugseinrichtung 16 zieht den fertig gesponnen Faden 7 aus
dem Spinnrotor 10 beziehungsweise aus der Spinnvorrichtung 3 ab.
Die Fadenabzugseinrichtung 16 weist zwei Rollen 17 und 18 auf.
Die Rolle 17 wird von einem Schrittmotor angetrieben. Die
Andrückrolle 18 wird mittels einer Verstelleinrichtung
gegen die Rolle 17 gedrückt, so dass die beiden
Rollen 17 und 18 eine Fadenklemmvorrichtung bilden.
Wenn die Rolle 17 von dem Schrittmotor angetrieben wird,
nimmt sie die Rolle 18 mit, so dass der Faden 7,
der zwischen den Rollen 17, 18 eingeklemmt ist,
weitertransportiert und aus dem Spinnrotor 10 abgezogen
wird. Der Schrittmotor und die Verstelleinrichtung sind Bestandteil
der elektrischen Steuereinrichtung 16a der Fadenabzugseinrichtung 16.
Zur Ansteuerung des Schrittmotors und der Verstelleinrichtung weist
die elektrische Steuereinrichtung 16a Steuermittel 16b auf.
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Des
Weiteren verfügen die Arbeitsstellen 2 jeweils über
eine Fadenverlegeeinrichtung 19, die den Faden 7 changierend
der Garnspule 8 zuführt.
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Wie
angedeutet, sind die Spuleinrichtungen 4 jeweils mit einem
Spulenrahmen 9 zum drehbaren Halten einer Garnspule 8 und
einer Wickelwalze 11 zum Rotieren der Garnspule 8 ausgestattet.
Die Wickelwalze 11 wird von einem elektrischen Antrieb 11a angetrieben,
wobei der Antrieb einen Motor und Steuermittel 11b aufweist.
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Weiter
ist eine arbeitsstelleneigene Saugdüse 14 vorhanden.
Diese ist schwenkbar gelagert und wird bei einer Fadenunterbrechung
in Richtung der Garnspule geschwenkt, um das Fadenende auf der Garnspule 8 zu
erfassen.
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Eine
Schaltungsanordnung 60 einer erfindungsgemäßen
Arbeitsstelle einer Offenend-Rotorspinnmaschine ist in 2 dargestellt.
Ein Gleichspannungsnetzteil 22 liefert die Speisespannung
für einen Rotorantrieb 20, der als Bestandteil
der Spinnvorrichtung 3 den Spinnrotor 10 antreibt.
An das Netzteil 22 sind weitere elektrische Verbraucher 21 und 32 angeschlossen.
Die elektrischen Verbraucher 32 sind direkt an das Netzteil 22 angeschlossen
und werden erfindungsgemäß von dem elektrischen
Antrieb 11a der Wickelwalze 11 und von der elektrischen
Steuereinrichtung 16a der Fadenabzugseinrichtung 16 gebildet.
Je nach Ausführungsform kann auch die Fadenverlegeeinrichtung 19 dazugehören. Die
anderen elektrischen Verbraucher 21 sind nicht direkt an
das Netzteil angeschlossen, sondern es ist zwischen dem Netzteil
und den Verbrauchern 21 ein Schalter angeordnet. Der Schalter
ist im dargestellten Ausführungsbeispiel als Feldeffekttransistor 30 ausgebildet.
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Der
Rotorantrieb weist eine Spannungserkennung 31 auf, die
den Feldeffekttransistor 30 ansteuert. Solange sich die
Speisespannung des Netzteils 22 innerhalb eines zulässigen
Toleranzbereiches bewegt, ist der Feldeffekttransistor 30 leitend. Die
Spannungserkennung 31 überwacht dabei die Speisespannung
und steuert den Feldeffekttransistor entsprechend an. Nur wenn die
Speisespannung unterhalb eines zulässigen Wertes sinkt,
sperrt der Feldeffekttransistor 30 und koppelt die Verbraucher 21 von
der Energiezufuhr ab.
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Der
Rotorantrieb weist weiter einen Rotormotor 24 und eine
leistungselektronische Schaltung 23 auf. In dem dargestellten
Ausführungsbeispiel besteht die leistungselektronische
Schaltung 23 aus einem mittels Pulsweitenmodulation gesteuerten
Tiefsetzsteller 25 und einem Wechselrichter 26.
Der Tiefsetzsteller 25 besitzt eine aktive Endstufe und
ist damit rückspeisefähig. Der Wechselrichter 26 arbeitet im
Blockbetrieb.
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Die
Knoten 41 und 40 bilden den Spannungseingang der
leistungselektronischen Schaltung 23 und des Tiefsetzstellers 25.
Der Spannungsausgang des Tiefsetzstellers, der durch die Knoten 42 und 40 gebildet
wird, ist mit dem Spannungseingang des Wechselrichters 26 verbunden.
Der Wechselrichter 26 schaltet lediglich die Ausgangsspannung
des Tiefsetzstellers 25 auf die Phasen 43, 44 und 45 des Rotormotors 24.
Die Phasen 43, 44 und 45 bilden dann
den Spannungsausgang der leistungselektronischen Schaltung 23.
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Alternativ
zu der leistungselektronischen Schaltung 23, wie sie in 2 dargstellt
ist, kann auch ein mittels Pulsweitenmodulation betriebener Wechselrichter
verwendet werden.
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Der
Tiefsetzsteller 25 wird durch den Regler 27 angesteuert,
der im Wesentlichen eine Drehzahlregelung durchführt. Dazu
werden dem Regler 27 an den Anschlüssen 50 und 51 die
Solldrehzahl und die Istdrehzahl übergeben. Ferner beeinflussen
der Überspannungssensor 28 und der Unterspannungssensor 29 den
Regler 27. Beide Sensoren 28 und 29 erfassen
die Spannung am Eingang der leistungselektronischen Schaltung 23.
Der Unterspannungssensor 29 greift nach einem Ausfall der Versorgungsspannung
so in den Regler 27 ein, dass sich eine Spannung einstellt,
die gerade noch eine sichere Funktion der Verbraucher 32 und
der Steuerung des Rotorantriebes und seiner magnetischen Lagerung ermöglicht.
Der Überspannungssensor 28 ist bei einem Versorgungsspannungsausfall
nicht von Bedeutung. Er dient im Wesentlichen dazu, bei der Bremsung
des Rotors eine Überspannung zu vermeiden.
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Bei
einem Ausfall der Versorgungsspannung wird dies von der Spannungserkennung 31 detektiert und
die nicht benötigten Verbraucher 21 werden mittels
des Feldeffekttransistors 30 vom Netzteil 22 und dem
Rotorantrieb 20 getrennt. Der Rotorantrieb 20 geht
in den Generatorbetrieb über und der Unterspannungssensor 29 regelt
die Spannung wie oben beschrieben. Der elektrische Antrieb 11a der
Wickelwalze 11 und die elektrische Steuereinrichtung 16a der
Fadenabzugseinrichtung werden von dem Rotorantrieb 20 weiter
mit Spannung versorgt. Die Rotation der Wickelwalze 11 wird
solange aufrechterhalten, bis der Faden 7 aus der Arbeitsstelle 2 entfernt
ist. Für die Fadenabzugseinrichtung gibt es zwei Möglichkeiten.
Entweder transportiert sie den Faden 7 und zieht den Restfaden
aus dem Spinnrotor 10 und der Arbeitsstelle 2 ab,
oder die Andrückrolle 18 wird von der angetriebenen
Rolle 17 abgehoben. Der Schrittmotor der Rolle 17 kann
dann seinen Betrieb einstellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005035055
A1 [0003]
