DE10227290A1

DE10227290A1 - Vorrichtung zum Führen, Behandeln und Fördern von zumindest einem Faden

Info

Publication number: DE10227290A1
Application number: DE10227290A
Authority: DE
Inventors: Michael SCHRÖTER
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: SAURER GMBH & CO. KG, 41069 MOENCHENGLADBACH, DE
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-08
Also published as: CN1662687A; EP1521870A1; EP1521870B2; CN100359052C; WO2004001106A1; US7226286B2; JP2005530057A; JP4263691B2; US20050071968A1; DE50307248D1; EP1521870B1

Abstract

Es ist eine Vorrichtung zum Führen, Behandeln oder Fördern von zumindest einem Faden mit einer Lieferrolle und einer mit der Lieferrolle zusammenwirkenden Beilaufrolle beschrieben. Hierbei umschlingt der Faden die Lieferrolle und die Beilaufrolle mehrfach. Die Lieferrolle und die Beilaufrolle werden hierbei durch zugeordnete Elektromotoren angetrieben, die über Steuerleitungen mit einer Sollfrequenz eines Steuergerätes gesteuert werden. Um eine Vergleichmäßigung der Umfangsgeschwindigkeiten der Lieferrolle und der Beilaufrolle zu ermöglichen, ist der Elektromotor der Beilaufrolle erfindungsgemäß als ein Asynchronmotor ausgebildet, welcher durch die Soll-Frequenz gesteuert ist und welcher einen Motorschlupf aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Führen, Behandeln oder Fördern von zumindest einem Faden gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, daß zur Führung und Förderung eines Fadens beispielsweise in einem Spinnprozeß derartige Vorrichtungen eingesetzt werden, die aus einer Lieferrolle und einer der Lieferolle zugeordnete Beilaufrolle bestehen, um eine Mehrfachumschlingung des Fadens zu ermöglichen. Hierbei ist die Lieferrolle angetrieben, die Beilaufrolle kann mit oder ohne einen Antrieb ausgeführt sein, wie beispielsweise in der EP 1 00 1 521 A2 beschrieben.
Aus der EP 1 001 521 A2 ist bekannt, daß die Lieferrolle und die Beilaufrolle jeweils durch eine als Synchronmotor ausgebildeten Elektromotor angetrieben werden. Dabei werden die Elektromotoren mittels einem Steuergerät durch eine Sollfrequenz gesteuert, um jeweils die Lieferrolle und die Beilaufrolle mit gleicher Umfangsgeschwindigkeit anzutreiben. Die Aus1egung der Antriebe basiert darauf, daß zur Einhaltung einer möglichst konstanten Fadengeschwindigkeit die Umfangsgeschwindigkeit der Lieferrolle und die Umfangsgeschwindigkeit der Beilaufrolle konstant gehalten werden müssen. In der Praxis führen aber schon geringe Ungenauigkeiten im Mantel der Lieferrolle oder im Mantel der Beilaufrolle zu Abweichungen in dem Manteldurchmessern, die sich unmittelbar in eine Veränderung der Umfangsgeschwindigkeiten auswirkt. Dieser Effekt führt dazu, daß der Faden am Umfang der Beilaufrolle entweder abgebremst oder mit einem Vorlauf geführt wird. Derartige Wechselwirkungen führen jedoch zu einem unruhigen Fadenlauf, was sich insbesondere bei der Führung von mehreren parallel nebeneinander laufenden Fäden negativ auswirkt.
Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszubilden, daß der Faden am Umfang der Lieferrolle und am Umfang der Beilaufrolle mit im wesentlichen konstanter Geschwindigkeit geführt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß so gelöst, daß der Elektromotor der Beilaufrolle als ein Asynchronmotor ausgebildet ist, welcher durch eine Sollfrequenz gesteuert ist und welcher einen Motorschlupf aufweist. Die Erfindung besitzt den besonderen Vorteil, daß die Beilaufrolle mit einer Drehzahl betrieben werden kann, welche sich an der tatsächlichen Umfangsgeschwindigkeit der Lieferrolle orientiert. Durch die Steuerung des Asynchronmotors der Beilaufrolle ohne jeglicher Regelrückführung wird erreicht, daß durch den lastabhängigen Motorschlupf des Asynchronmotors am Umfang der Beilaufrolle sich eine Umfangsgeschwindigkeit einstellt, die im wesentlichen durch die Geschwindigkeit des Fadens und damit der Umfangsgeschwindigkeit der Lieferrolle bestimmt ist.
Bei einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung. ist der Elektromotor der Lieferrolle ebenfalls als ein Asynchronmotor ausgebildet, welcher jedoch über eine Regelrückführung verfügt. Hierzu ist dein Asynchronmotor der Lieferrolle ein Sensor beigefügt, der zur Messung einer Istfrequenz dient. Über eine Signalleitung wird die Istfrequenz dem Steuergerät zugeführt, in welchem eine Korrektur der Soll-Frequenz erfolgt Da sowohl der Asynchronmotor der Lieferrolle als auch der Asynchronmotor der Beilaufrolle durch die Sollfrequenz des Steuergerätes gesteuert werden, wird die Veränderung der Sollfrequenz analog auch den Asynchronmotor der Beilaufrolle aufgegeben. Dies hat den besonderen Vorteil, daß bei Belastung die Asynchronmotoren mit tendenziell gleicher Feldorientierung betrieben werden könne, so daß die Beilaufrolle unterstützend zu der Lieferrolle wirkt, um eine Gesamtzugkraft aufzubringen.
Um eine möglichst hohe Anpassung der Umfangsgeschwindigkeiten zu erhalten, wird gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung der Asynchronmotor der Beilaufrolle möglichst elektrisch weich ausgelegt, d. h. der Asynchronmotor der Beilaufrolle weist einen relativ großen Motorschlupf auf. Demgegenüber wird der Asynchronmotor der Lieferrolle mit möglichst geringem Motorschlupf ausgeführt.
Die Lieferrolle und die Beilaufrolle können einen im wesentlichen gleich großen Manteldurchmesser aufweisen. Bevorzugt wird die Beilaufrolle jedoch mit einem wesentlich kleineren Manteldurchmesser ausgebildet. Hierzu ist der Asynchronmotor der Beilaufrolle mit einer geringeren Anzahl von Polpaaren ausgeführt, um die Sollfrequenz in eine entsprechende Umfangsgeschwindigkeit umzusetzen. Durch Einhaltung einer Beziehung, bei welcher das Durchmesserverhältnis von Lieferrolle zu Beilaufrolle gleich dein Polpaarverhältnis von Asynchronmotor der Lieferrolle zum Asynchronmotor der Beilaufrolle ist, können beliebige Durchmesserdifferenzen in der Lieferrolle und der Beilaufrolle ausgebildet sein.
Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, bewußt Fadenspannungsänderungen in den Umschlingungen des Fadens zwischen der Lieferrolle und der Beilaufrolle einzustellen. Hierzu weist die Lieferrolle und/oder die Beilaufrolle zumindest eine Durchmesserstufe auf. Diese Ausbildung ist besonders vorteilhaft, um beispielsweise eine Verwirbelung des Fadens innerhalb einer bevorzugt letzten Umschlingung des Fadens zwischen der Lieferrolle und der Beilaufrolle vorzunehmen.
Um eine stetige Veränderung der Fadenspannung zu erhalten, könne die Lieferrolle und/oder die Beilaufrolle zumindest einen konischen Mantelbereich aufweisen.
Zur Erwärmung des Fadens wird bevorzugt die Lieferrolle mit einem Heizmittel ausgeführt, so daß der Mantel der Lieferrolle eine zur Behandlung des Fadens erforderliche Temperatur aufweist.
Weitere Vorteile der Erfindung sind im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.
Es stellen dar:

1 schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung
2 schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung

In 1 ist schematisch eine Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Die Vorrichtung weist eine Lieferrolle 2 und eine im Abstand zu der Lieferrolle 2 verschränkt angeordnete Beilaufrolle 3 auf. Die Lieferrolle 2 ist an einem Träger 4.1 auskragend drehbar gelagert und durch eine Antriebswelle 5 mit einem Elektromotor 7 verbunden. Der Elektromotor 7 der Lieferrolle 2 ist als ein Asynchronmotor ausgeführt. Der Asynchronmotor 7 ist über die Steuerleitung 9.1 mit dem Steuergerät 10 gekoppelt. An dem Asynchronmotor 7 der Lieferrolle 2 ist ein Sensor 11 zur Erfassung einer Istfrequenz des Asynchronmotors 7 vorgesehen. Der Sensor 11 ist durch die Signalleitung 12 mit dem Steuergerät 10 verbunden.
Die Beilaufrolle 3 ist an dem Träger 4.2 auskragend gelagert und wird über die Antriebswelle 6 von dem Elektromotor 8 angetrieben. Der Elektromotor 8 der Beilaufrolle 3 ist als Asynchronmotor ausgeführt. Der Asynchronmotor 8 ist über die Steuerleitung 9.2 mit dem Steuergerät 10 verbunden.
In 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung in einem Betriebszustand gezeigt. Hierbei wird ein Faden 1 in mehrere Umschlingungen über die Lieferrolle 2 und die Beilaufrolle 3 geführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist nur ein Faden dargestellt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird jedoch bevorzugt eingesetzt, um mehrere parallel laufende Fäden 1 zu führen. Um den Faden beispielsweise von einer Spinndüse abzuziehen oder in einer Streckzone zu vorstrecken, wird die Lieferrolle 2 und die Beilaufrolle 3 mit im wesentlichen gleicher Umfangsgeschwindigkeit angetrieben. Hierzu wird der Asynchronmotor 7 der Lieferrolle 2 durch das Steuergerät 10 mit einer vorgegebenen Sollfrequenz gesteuert. Um an der Lieferrolle 2 eine Solldrehzahl zu erhalten, wird die Istfrequenz mit dem Asynchronmotor 7 der Lieferrolle durch den Sensor 11 erfaßt und durch die Signalleitung 12 dem Steuergerät 10 zugeführt. Somit wird erreicht, daß die Lieferrolle 2 mit einer vorgegebenen Solldrehzahl angetrieben wird, die unabhängig von dem Motorschlupf des Asynchronmotors 7 ist.
Der Antrieb der Beilaufrolle 3 durch den Asynchronmotor 8 erfolgt mit identischer Sollfrequenz, die durch das Steuergerät 10 über die Steuerleitung 9.2 dem Asynchronmotor 8 aufgegeben wird. Der Asynchronmotor 8 besitzt gegenüber dem Asynchronmotor 7 der Lieferrolle eine geringere Anzahl der Polpaare, die entsprechend der Durchmesserverhältnisse des Manteldurchmessers der Liefer rolle 2 und des Manteldurchmessers der Beilaufrolle 3 gewählt ist. Der Asynchronmotor 8 der Beilaufrolle 3 ist besonders elektrisch weich ausgebildet und weist somit einen relativ hohen Motorschlupf auf. Somit paßt sich die Ist-Umfangsgeschwindigkeit der Beilaufrolle 3 aufgrund des hohen Motorschlupfes des Asynchronmotors 8 dem jeweiligen Belastungszustand an, so daß keine unerwünschten Wechselwirkungen an dem Faden 1 zwischen der Lieferrolle 2 und der Beilaufrolle 3 erzeugt werden. Die ungeregelte Umfangsgeschwindigkeit der Beilaufrolle 3 gleicht sich somit im wesentlichen der geregelten Umfangsgeschwindigkeit der Lieferrolle 2 an.
In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt. Das Ausführungsbeispiel in 2 ist im wesentlichen identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel nach 1, so daß an dieser Stelle auf die vorangegangene Beschreibung Bezug genommen wird und nach folgend nur die Unterschiede aufgezeigt werden. Dabei haben die Bauteile mit gleicher Funktion identische Bezugszeichen erhalten.
Zum Antrieb der Lieferrolle 2 und der Beilaufrolle 3 werden die a1s Asynchronmotoren ausgebildeten Elektromotoren 7 und 8 eingesetzt. Der Asynchronmotor 7 der Lieferrolle 2 und der Asynchronmotor 8 der Beilaufrolle 3 sind identisch ausgebildet, da die Lieferrolle 2 und die Beilaufrolle 3 einen gleich großen Manteldurchmesser aufweisen. Die Regelung des Asynchronmotors 7 zum Antreiben der Lieferrolle 2 und die Steuerung des Asynchronmotors 8 der Beilaufrolle 3 ist identisch zu dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Jede der Asynchronmotoren 7 und 8 werden mit einer durch das Steuergerät 10 aufgegebenen Soll-Frequenz gesteuert, wobei die Sollfrequenz im Steuergerät 10 entsprechend der Istfrequenz des Asynchronmotors 7 der Lieferrolle 2 bestimmt und vorgegeben wird.
Gegenüber dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel ist die Lieferrolle 2 bei dem Ausführungsbeispiel nach 2 mit einer Durchmesserstufe 13 ausgeführt. Die Beilaufrolle 3 enthält keine Durchmesserstufe. Somit tritt in den letzten Umschlingungen des Fadens 1 zwischen der Lieferrolle 2 und der Beilaufrolle 3 im Übergang in der Durchmesserstufe 13 am Mantel der Lieferrolle 2 eine Differenzgeschwindigkeit auf, die zu einer Fadenspannungentlastung im Faden 1 führt. Diese läßt sich beispielsweise vorteilhaft dazu verwenden, um den Faden 1 zwischen der Lieferrolle 2 und der Beilaufrolle 3 zu verwirbeln. Hierzu ist in 2 eine Verwirbelungsdüse 14 gestrichelt eingezeigt.
Die in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiele lassen sich vorteilhaft auch derart ausbilden, daß die Lieferrolle 2 durch einen Synchronmotor angetrieben wird. Hierbei wird der Synchronmotor der Lieferrolle 2 und der Asynchronmotor der Beilaufrolle 3 mit identischer Soll-Frequenz durch das Steuergerät 10 gesteuert.

1: Faden
2: Lieferrolle
3: Beilaufrolle
4.1, 4.2: Träger
5: Antriebswelle der Lieferrolle
6: Antriebswelle der Beilaufrolle
7: Elektromotor der Lieferrolle
3: Elektromotor der Beilaufrolle
9.1, 9.2: Steuerleitung
10: Steuergerät
11: Sensor
12: Signalleitung
13: Durchmesserstufe
14: Verwirbelungsdüse

Claims

Vorrichtung zum Führen, Behandeln oder Fördern von zumindest einem Faden (1) mit einer Lieferrolle (2) und einer mit der Lieferrolle (2) zusammenwirkende Beilaufrolle (3), wobei der Faden (1) die Lieferrolle (2) und die Beilaufrolle (3) mehrfach umschlingt, mit einem der Lieferrolle (2) zugeordneten Elektromotor (7), mit einem zweiten der Beilaufrolle (3) zugeordneten Elektromotor (8) und mit einem Steuergerät (10), welches mittels Steuerleitungen (9.1, 9.2) mit den Elektromotoren (7, 8) verbunden ist und welches die Elektromotoren (7, 8) mit einer Sollfrequenz steuert, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (8) der Beilaufrolle (3) als ein Asynchronmotor ausgebildet ist, welcher durch die Sollfrequenz gesteuert ist und welcher einen Motorschlupf aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (7) der Lieferrolle (2) als ein Asynchronmotor ausgebildet ist und daß der Asynchronmotor (7) der Lieferrolle (2) einen Sensor (11) zur Messung einer Istfrequenz aufweist, welche Istfrequenz durch eine Signalleitung (12) dem Steuergerät (10) zur Korrektur der Sollfrequenz aufgegeben wird.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Asynchronmotor (8) der Beilaufrolle (3) einen wesentlich höheren Motorschlupf aufweist als der Asynchronmotor (7) der Lieferrolle (2).
Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lieferrolle (2) und die Beilaufrolle (3) jeweils einen Manteldurchmesser aufweisen, durch welche ein Durchmesserverhältnis definierbar ist, und daß die Asynchronmotoren (7, 8) jeweils eine Anzahl von Polpaaren aufweisen, durch welche ein Polpaarverhältnis definierbar ist, und daß das Durchmesserverhältnis von Lieferrolle (2) zu Beilaufrolle (3) gleich dem Polpaarverhältnis von Asynchronmotor (7) der Lieferrolle (7) zu Asynchronmotor (8) der Beilaufrolle (3) ist.
Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lieferrolle (2) und/oder die Beilaufrolle (3) zumindest eine Durchmesserstufe (13) im Mantel aufweisen
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lieferrolle (2) und/oder die Beilaufrolle (3) zumindest einen konischen Mantelbereich aufweisen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lieferrolle (2) und/oder die Beilaufrolle (3) ein Heizmittel zum Erwärmen des Mantels aufweisen.