DE2319128A1

DE2319128A1 - Elektrischer antrieb fuer chemiefaser-maschinen

Info

Publication number: DE2319128A1
Application number: DE2319128A
Authority: DE
Inventors: Artur Dipl Ing Mueller
Original assignee: Industrie Werke Karlsruhe Ausburg AG
Current assignee: KUKA AG
Priority date: 1973-04-16
Filing date: 1973-04-16
Publication date: 1974-10-24
Also published as: IT1007824B; GB1470684A; US3937409A; FR2225370B1; FR2225370A1; JPS506841A; CH571450A5

Description

Elektrischer Antrieb für Chemiefaser-Maschinen .

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb für mit konstanter Geschwindigkeit arbeitende Aufv/ickelvorriciitun= gen, insbesondere zum Aufwickeln von Chemiefasern od_s dgl«,

In der Chemiefasertechnik werden zur Herstellung und Weiterverarbeitung von Fäden ständig höhere Leistungen gefordert _s v;elche sich in der Regel nur durch höhere Geschwindigkeiten erreichen lassen. Dies ergibt sich aus der Forderung nach rationelleren Herstellungsmethoden sowie auch aus der Forderung, menschliche Arbeitskraft weitgehend durch automatische Einrichtungen zu ersetzen.

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Um derartige Forderungen erfüllen zu können, werden an die Antriebe wie auch an die Aufwickeltechnik selbst relativ hohe Ansprüche gestellt. Hinsichtlich der technologischen Eigenschaften des Materials wird in besonderem Maße Flexibilität erwartet.

Mit der vorliegenden Erfindung wird das Ziel verfolgt, vor allem in antriebstechnischer Hinsicht die Voraussetzungen zu schaffen, den Forderungen nach höheren Aufspulgeschwindigkeiten, größerer Materialflexibilität und nach Automatisierung des Arbeitsablaufes besser gerecht zu werden.

Im Zusammenhang mit dem Herstellen von Chemiefaserfäden läßt sich die Aufspul- bzw. Anfwickeltechnik im wesentlichen dadurch charakterisieren, daß das Fadenmaterial mit konstanter Geschwindigkeit von der Spinnerei angeliefert wird, und daß das Aufspulen bzw. das Aufwickeln daher auch mit Konstanter Geschwindigkeit erfolgt. Aufspulgeschwindigkeiten liegen bei konventioneller Aufspult^chnik in der Größenordnung von etwa 1000...2000 m/mln; bei Schnellspinn-Verfahren betragen die Anfspulgeschwindigkeiten etwa 2000... 4000 m/mln. In der Zukunft sind Geschwindigkeits-Forderungen in der Größenordnung von etwa 6000...9000 m/min, zu erwarten, um fertig verstreckte Chemiefäden im dierekten Prozeß erhalten zu können.

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Zum Aufspulen von Chemiefaser-Fäden mit konstanter Geschwindigkeit finden üblicherweise zwei Systeme Anwendung:

1.0 Achsangetriebene Wickler

Bei diesen erfolgt der Antrieb der Spule direkt über die Spulenachse. Die Spulendrehzahl muß mit wachsendem Spulendurchmesser vermindert werden, damit eine konstante Aufspulgeschwindigkeit erreich- und einhaltbar ist.

2.0 Oberflächenangetriebene Wickler

Bei dieser Antriebsart wird die Spule mittels einer Friktionswalze angetrieben, welche mit konstanter Umfangsgeschwindigkeit rotiert.

Beide Aufwickelsysteme haben bestimmte und insoweit auch bekannte Eigenschaften und erwartungsgemäß verschiedene Vor- und Nachteile.

Für den Aufbau von selbsttragenden Spulenwickeln auf einer Hülse, die allgemein als Kreuzspulen bezeichnet werden, ist eine Changierung erforderlich, die den (die) Faden längs der Hülse so hin- und herbewegt, daß letztlich ein zylindrischer Wickel entsteht.

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Bei dem Achswickler-System sind für die Changierung prinzipiell zwei Möglichkeiten gegeben; Der Antrieb erfolgt mittels an sich bekannter Ubertragungsorgane von der Spulenhai terwe He, also vom Wicklerantrieb aus. Man erhält da— mit eine "Präzisionsspule", Voraussetzung hierfür ist, daß die Changiergeschwindigkeit ein festes Übersetzungsverhältnis zur Spulendrehzahl besitzt und mit wachsendem Spulendurchmesser verringert wird. In bestimmten Fällen ist auch eine "wilde Wicklung" erwünscht. Diese entsteht bei konstanter Changiergeschwindigkeit während der ganzen Spulenreise. Für die "wilde Wicklung" erfolgt der Antrieb der Changierung über einen getrennten, meist zusätzlichen Antrieb.

Beim Achswickler mit Präzisionswicklung erfolgt der Changier-Antrieb in Gestalt eines mechanischen Ubertriebes von der Spulenhalterwelle aus. Dieser Übertrieb besteht üblicherweise entweder aus einem beweglichen Zahnriementrieb oder aus einer Kardanwelle, weil hier die .Changierung mit· wachsendem. Spulendurchmesser von der Spulenachse weggeführt .werden muß. Diese Übertriebe sind infolge ""der Forderung, Drehzahlen im Bereich von 1000 bis 6000 U/min übertragen zu müssen, konstruktiv relativ aufwendig und damit auch störanfällig. ^v

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Ferner erzeugen derartige übertriebe auch lästige Schwingungen. Bewegliche Riementriebe hingegen führen durch Flattererscheinungen der Riemen zu Schwingungen der beweglichen Rollen.

Ein weiterer Nachteil, welcher den bekannten Achswicklern anhaftet, besteht darin, daß das Aufspulen mit Spulen "wilder Wicklung" - also mit fremdem Antrieb der Changierung praktisch unmöglich ist, weil hierzu umfangreiche mechanische "bzw. bauliche Änderungen erforderlich sein würden. Sowohl aus konstruktiven als auch aus Platzgründen ist eine gleichermaßen für die Betriebsart "Präzisionswicklung" und die Betriebsart "wilde Wicklung" geeignete Achswickler-Ausbildung bisher nicht möglich= Aus diesem Grunde werden mit Achswicklern in der"Regel nur "Präzisionswicklungen" hergestellt.

Ein weiterer Nachteil der bekannten Achswickler besteht darin, daß zu Beginn des Aufspulens, also beim Anlegen des bzw. der Fäden an die leere Spulenhülse, die Umfangsgeschwindigkeit nicht mit der Lineargeschwindigkeit des zugelieferten Fadens übereinstimmt. Die Folge hiervon sind oftmals häufige Fehlversuche, den Faden auszulegen, da bei nur geringen Geschwindigkeitsunterschieden der Faden reißt. Wenn die· Anfangs-Geschwindigkeit des Spulkörpers zu groß ist, reißt der Faden infolge Überdehnungi wenn jedoch die Geschwindigkeit der Spulenhülse zu klein ist, reißt der Faden

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ebenfalls. Dies erklärt sich daraus, daß sich die zu wenig ,weggenommene Fadenlänge verwickelt und zum Bruch des Faden führt. Eine genaue Geschwindigkeit der Spulenhülse ist aus den genannten Gründen nur relativ schwer einstellbar. Hinzu kommt noch, daß der Spulenantrieb ein Regelantrieb ist, der meist als Fadenzug-Regeleinrichtung ausgebildet ist. Eine derartige Regeleinrichtung ist Jedoch erst dann wirksam, wenn sich ein Gleichgewichtszustand der Kräfte zwischen Faden und Regeleinrichtung eingestellt hat. Hierfür wiederum ist Voraussetzung, daß sich der Faden auf der Spule einige Sekunden aufwiekelt. Je dünner der Faden und Je höher die Geschwindigkeit ist, desto schwerer und unsicherer wird der Auflegevorgang des Fadens auf die Spulenhülse.

Um diesem Übelstand abzuhelfen, wurden schon Lösungen erwogen, die im wesentlichen darin bestanden, der Spulenhülse bereits bei Beginn des Aufspulens die erforderliche Geschwindigkeit zu vermitteln. Dies machte erforderlich, die Spulenaohse beim Anlaufvorgang mittels Synchromotor anzutreiben, der hinsichtlich seiner Frequenz genau mit der Zulieferungsgeschwindigkeit der Fäden übereinstimmt. Das Aufschalten am Spulenanfang mittels einer schaltbaren Kupplung blieb trotz des zusätzlichen technischen Aufwandes unbefriedigend, weil beim Abschalten dieses Hilfsantriebes ein zwar nur gering-

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fUgiger Drehzahlabfall der Spule nicht zu vermeiden war, wodurch dann aber letztlich Fadenbrüche nach gelungenem Start eintraten.

Von beträchtlichem Nachteil zeigt sieh bei den bekannten Achswicklern auch, daß für jeden Spulenhalter ein beson·«· derer Antrieb mit zusätzlicher Drehzahlregeleinrichtung erforderlich ist. Derartige Regelantriebe arbeiten üblicherweise mit Gleichstrom. Sie bestehen im wesentlichen aus einem Gleichstromregelmotor, einem elektronischen Drehzahlregelgerät mit steuerbarem Gleichrichter und der Drehzahlregeleinrichtung, welche wiederum aus einer Tänzerarmsteuerung oder aber aus einer Fadengeschwindigkeits-, Meß- und Gebereinrichtung gebildet ist.

Um den heute üblichen Forderungen nach wesentlich höheren Wickelgewichten,nach mehreren Fäden pro Stelle (früher zwei, jetzt vier bis acht Spulen) sowie nach hohen Geschwindigkeiten zu entsprechen, genügt weder eine einzige Spulenhalterwelle noch der dazu erforderliche Antrieb. Es sind vielmehr pro Spinnstelle zwei bis vier komplette Wicklereinheiten, jeweils mit getrennten Regelantrieben,erforderlich,obgleich alle Fäden einer Spinnstelle gemeinsam ankommen und für den Auf spulVorgang auch zur selben Zeit die gleichen Anfangsbedingungen erfüllen müssen. Eine mechanische Verbindung der Spulen-

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antriebe zwischen den einzelnen Wicklern muß außer Betracht bleiben! ein gemeinsamer Antrieb von zwei bis vier Spulen ist jedoch aus Kostengründen wünschenswert, im Hinblick auf die Erfüllung von Automationsaufgaben sogar erforderlich.

Mit der vorliegenden Erfindung soll, wie schon weiter vorn in anderem Zusammenhang dargestellt^ die Aufgabe gelöst werden, insbesondere vom elektrischen Antrieb her die Voraussetzungen zu schaffenj um den (Markt-) Forderungen nach höheren Aufspulgeschwindigkeiten,, größerer Materialflexibilität und höherem Automationsgrad besser gerecht zu werden.

Angesichts der vorstehenden Erfordernisse geht die vorliegende Erfindung von einem elektrischen Antrieb für mit konstanter Geschwindigkeit arbeitende Aufwickelvorrichtungen, insbesondere zum Aufwickeln von Chemiefasern od. dgl. aus, welcher nach dem Willen der Erfindung durch eine· an sich bekannte Doppelstromartmaschine gekennzeichnet ist. Diese Doppelstromartmaschine tritt bei achsangetriebenen Aufwickelvorrichtungen an die Stelle des sonst üblichen Gleichstrom-Regelmotors und bei oberflachenangetriebenen Aufwickelvorrichtungen sowie bei Zuführwalzen (Galetten) an die Stelle eines Synchronmotors. Die Dppelstromartmaechine wirkt bei beiden Stromarten sowohl motorisch als auch generatorisch.

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In zweckentsprechender Ausgestaltung der vorgeschlagenen Erfindung ist vorgesehen, daß die Doppelstromartmaschine im wesentlichen aus einem Gleichstrom-Regelmotor besteht, auf dessen Ankerwelle zusätzlich zu seinem Kommutator Schleifringe angeordnet und mit der Ankerwelle symmetrisch verbunden sind, wodurch an diesen eine symmetrische und drehzahlproportionale Wechselspannung anliegt, deren Frequenz gleich der mechanischen Drehzahl der Welle ist, und wobei die Mehrphasen-Wechselspannung zwei, drei oder sechs, vorzugsweise Jedoch drei Phasen hat.

Entsprechend der beiden vorgesehenen Anwendungsgebiete der Doppelstromartmaschine wurde vor allem auf die Anwendungsund Ausbildungsweise für achsgetriebene Wickelvorrichtungen besonderes Augenmerk gerichtet. So sieht die Erfindung vor, daß der Antriebsmotor vom Netz über einen gesteuerten Gleichrichter mittels Drehzahl-Regelvorrichtung einen Spulenhalter, ggf. unter Einfügens einer Übersetzung, antreibt, und daß für den Antrieb der Changierung am Klemmenkasten die Mehrphasen-Wechselspannung am Synchronmotor anliegt, welcher die Changierung direkt bzw. unter Einfügens eines Ubersetzungs-Wechselgetriebes antreibt.

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Weitere Ausgestaltung erfährt dieser Erfindungsgedanke durch einen zwischen Antriebsmotor und Synchronmotor angeordneten Umschalter, welcher einerseits den Betrieb des Synchronmotors für die Changierung vom Antriebsmotor und andererseits den Betrieb des Synchronmotors von einem besonderen Frequehznetz gestattet.

Entsprechend der alternativen Schaltungsanordnung erfolgt nach weiteren Erfindungsmerkmalen entweder bei Betrieb des Synchronmotors vom Antriebsmotor aus am Spulenträger eine "Präzisionswicklung" oder aber bei Betrieb des Synchronmotors aus dem Frequenznetz am Spulenträger eine "wilde Wicklung". -

Diesen Erfindungsmerkmalen ist gemeinsam, daß nach dem Hochlaufen des dem Spulenhalter-Antrieb dienenden Gleichstrom-Motors mittels eines besonderen Schalters die Gleichstrom-Zufuhr kurzzeitig abgeschaltet und stattdessen an die Schleifringeinspeisung vom Motor ein Fremd-Frequenznetz aufgeschaltet wird, und nach Spulbeginn mittels des schon erwähnten Schalters die Speisung des Motors wieder durch Gleichstrom erfolgt.

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Selbstverständlich erschöpfen sich die Ausgestaltungs-Merkmale für die achsangetriebene Wickelvorrlchtungs-Variante nicht schon im Vorstehenden» So ist nach weiteren Erfindungs-Merkmalen vorgesehen, daß von einem mit Drehzahlregelgliedern zusammenwirkenden steuerbaren Gleichrichter zugleich mehrere, vorzugsweise zwei Spulenhalter bzw. Wickler in winkeIgetreuem Lauf angetrieben werden, wobei der Antriebsmotor eines ersten Wicklers gleichstrombetrieben ist, während der Antriebsmotor eines weiteren Wicklers seine elektrische Antriebsleistung als Mehrphasenspannung vom Antriebsmotor des ersten Wicklers erhält, und daß von einem mit DrehzahlregeIgIiederη zusammenwirkenden steuerbaren Gleichrichter zugleich mehrere, vorzugsweise zwei Spulenhalter, bzw. Wickler in winkeIgetreuem Lauf angetrieben werden, wobei alle Antriebsmotoren der Spulenhalter mittels steuerbarem Gleichstrom betrieben und mehrphasenseitig parallelgeschaltet sind und ihre Ankerspannungsleitungen Abgleichwiderstände aufweisen.

Abgerundet und vervollkommnet wird die Aohsantriebsvariante schließlich noch durch den Erfindungsgedanken, daß von einem mit Drehzahlregelgliedern zusammenwirkenden steuerbaren Gleichrichter ein einziger, als Doppelstromartmaschine aus gebildeter Haupt-Antriebsmotor angetrieben wird, wobei die diesem nachgeordneten Wickler mit ihren Antriebsmotoren win-

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keIgetreu laufen,, indem die am Haupt-Antriebsmotor erzeugt© Mehrphasen-Wechselspannung die Antriebsmotoren mehrphasenseitig betreibt.

In Übereinstimmung mit dem Haupt-Erfindungsgedanken soll die dort vorgeschlagene Lösung gleichermaßen auch auf oberflächenangetriebene Wickelvorrichtungen sowie auf Galetten Anwendung finden« Die vorliegende Erfindung sieht hierzu im einzelnen vor, daß die Treibwalzen mittels als Doppelstromartmaschinen ausgebildeten Motoren angetrieben sind und das Einspeisen von Gleichstrom zum Hochfahren der Treibwalzen-= Schwungmasse dient* wobei die Antriebsmotoren nach dem Hoch= fahren mittels zweier paralleler Schalter auf ein Mehrphasennetz mit entsprechender Frequenz umschaltbar sind« Die synchronlauf enden Motoren sind dabei erfindungsgemäß mit Mitteln* wie etwa Widerstände od. dgl., versehen, welche dem Einstellen ihrer Erregungen auf optimale Betriebsverhältnisse dienen. Der als Synchronmotor ausgebildete Antriöjs- motor ist dabei als Gleichstromquelle zum Speisen eines dem Antrieb der Changierung dienenden Gleichstrommotors benutzbar.

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In der Zeichnung ist die Erfindung an einem AusfUhrungsbeispiel dargestellt. Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird sowohl in Zeichnung als auch in Beschreibung zunächst auf eine bekannte Lösung zurückgegriffen. Es zeigt dabei

Fig. 1 das an sich bekannte Antriebsschema eines Achswicklers,

Fig. 2 den Antrieb nach der Erfindung,

Fig. y ein weiteres Antriebsschema unter Fortfall des Kardanwellen-Antriebs für die Changierung,

Fig. 4 das Schema eines aehsangetriebenen Wicklers, der wahlweise eine "Präzisionswicklung" oder eine "wilde Wicklung" zuläßt,

Fig. 5 das Schema eines anderen achsangetriebenen Wicklers mit Antriebsmotor nach Hochlauf und synchronem Lauf durch Auf schalten auf ein B'requenznetz,

Fig. 6 das Schema eines aehsangetriebenen Wicklers mit zwei gemeinsam geregelten Wicklerstellen,

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Pig. 7 das Schema mehrerar* von einer gemeinsamen Gleichst rom-Regelanlage gespeister Wickler,

Fig. 8 das Schema mehrerer Wickler mit synchronisiertem Oleichlauf,

Fig. 9 das Schema für einen Wickler mit Oberflächenantrieb, und schließlich.

Fig. IO das Schema nach Fig. 9, Jedoch ohne zusätzlichen Frequenzkreis.

Im Unterschied zu den in den Fig. 2 bis 9 dargestellten und beschriebenen Schemata sind die Bezugszeichen im Schema nach Fig. 1 in Versalien geschrieben.

Im Schema nach Fig. 1 wird der als Antrieb für den Wickler ,dienende Gleichstrommotor A über den steuerbaren Gleichrichter B in an sich bekannter Weise vom Wechselstromnetz C gespeist. In das Drehzahlsteuergerät D wird beispielsweise ein Fadenzugmeßwert E als elektrische Größe eingespeist, welcher das Ansteuern des Gleichrichters B bewirkt. Der Gleichstrommotor A treibt einerseits auf direktem Wege oder aber über eine entsprechend bemessene übersetzung die Welle F eines die

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Aufwickelhülse G tragenden Spulenhalters H an, andererseits wird über Drehzahl-Übersetzungs- und übertragungsglieder K (ζ. B. Zahntriebe, Ketten od. dgl.) sowie über eine Kardanwelle L eine Changierung M angetrieben. Mittels dieser Changierung wird der Faden auf der Aufwickelhülse G derart hin- und herverlegt, daß eine Spule N mit rechteckigen Seitenkanten entsteht.

Die Kardanwelle L oder eine sonstige bewegliche übertragungsvorrichtung ist erforderlich, um der Changierung M mittels · einer Walze 0 immer den gleichen Abstand von der Spulenoberfläche zu geben.

Die Mängel und Nachteile des Achswicklers nach Fig. 1 lassen sich durch Verwenoen eines erweiterten Antriebssystems beseitigen. Vgl. hierzu Fig. 2:

Ein in seiner Gesamtheit mit 4 bezeichneter Gleichstrommotor besitzt vergleichsweise zu dem üblichen Gleichstrommotor A (Fig. 1) mit Kommutator 15 zusätzlich auf der Welle des Ankers 1? mehrere Schleifringe 16, in der Regel 2, 3 oder 6, vorzugsweise jedoch drei Schleifringe. Diese sind mit der Ankerwicklung 17 so verbunden, daß an den Schleifringen 16 ein symmetrischer Mehrphasen-Wechselstrom anliegt. Durch diese zusätzliche Erweiterung des Gleichstrommotors 4 mit Schleifringen 16 ist die elektrische Maschine zu einer Doppelstromart· maschine verändert worden, die ihrem Typ nach nun sowohl eine

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Olelchstrommmaschine als auch ©ine Drehstromsynohron=· maschine ist»

Gleichstrom-Nebenschlußmaschinen wie auch Synchronmaschinen können ohne jegliche Schaltungsmaßnahme gleichermaßen als Motor und als Generator &rbeiten₀ Der Betriebszustand ist lediglich von der Belastungsart des mechanischen Momentes an der Welle 18 bestimmte

Während der Klemmkasten 19 (vgl„ Pig» 3 und. folgende) mit . den Bürsten des Kommutators verbunden für Gleichstrom dient* ist der Klemmkasten 20 mit den Bürsten der Schleifringe verbunden; er ist hierdurch der Mehrphasen-Wechselstromanschluß. Der an den Schleifringen 16 (Fig„ 2) bei laufender Maschine anliegende Mehrfach-Wechselstrom läßt sich dadurch charakterisieren, daß die Frequenz gleich der mechanischen Drehzahl an Welle 18 ist, und daß die Wechselspannung ebenfalls direkt proportional der Frequenz ist. Die Gleichspannung und die Wechselspannung stehen dabei in einem festen Verhältnis zueinander.

In dem Schema nach Fig= 5 wird gezeigt, wie durch den Einsatz des erweiterten Gleichstromregelmotors ^ (FIg₀ 2) der mechanische Antrieb mittels Kardanwelle L für die Changierung M (Fig. 1) entbehrlich wirds

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Vom Wechselstromnetz 1 wird über einen steuerbaren Gleichrichter 2 der erweiterte Gleichstrommotor 4 am Gleichstromklemmenkasten 19 angeschlossen. Er treibt dabei mit seiner Welle 18 (Pig. 2) den Spulenhalter 8 mit der Aufspulhülse 9 an. An die Antriebswelle der Changierung 12 ist zusammen mit einem Getriebe ein Synchronmotor 21 angekuppelt. Dieser ist am Klemmenkasten 20 für Wechselstrom des erweiterten Gleichstrommotors 4 angeschlossen. Durch diese Schaltmaßnahme läuft der Synchronmotor 21 winkelgetreu mit dem Spulenhalter-Antriebsmotor 4, wodurch der mit den schon beschriebenen Nachteilen behaftete Kardanantrieb L in Fig. 1 ersetzt bzw. ganz entbehrlich wird.

Fig. 4 zeigt, daß es möglich 1st, jederzeit mit dem Achsantriebswickler Spulen mit "Präzisionswicklung" oder Spulen mit "wilder Wicklung" herzustellen! Ein Umschalter 2> steht in Position "Präzisionswicklunß;". Bei seinem Hmschalten in die gezeichnete gegenüberliegende Position wird der Synchronmotor 21 für den Antrieb der Changierung 12 von einem gesonderten Wechselstromnetz 22 gespeist. Die Changiergeschwindigkeit ist dabei von der Frequenz dieses Netzes bestimmt. Sie ist zudem konstant und unabhängig vom Wickeldurchmesser der Spule I}.

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Mit dem Einsatz dieses erweiterten Gleichstrommotors 4 für den Antrieb eines Achswicklers läßt sich im übrigen auch der schon erörterte Mangel beseitigen, daß bei Beginn des Aufspulens keine definierte Drehzahl des Spulenantriebsmotors A (Fig. 1) vorliegt, wodurch letztlich die Aufspulgeschwindigkeit bei Aufspulbeginn nicht genügend genau ist.

In Fig. 5 wird nach dem Hochfahren des Wicklers mittels Gleichstrom, beispielsweise unmittelbar nach dem Spulenwechsel, zum Anlegen des Fadens der Schalter 24 kurzzeitigbetätigt. Hierdurch wird die Gleichstromeinspeisung in den Motor unterbrochen; der Antriebsmotor 4 wird nunmehr, als Synchronmotor arbeitend, aus dem Frequenznetz 25 gespeist. Dieses entspricht dabei der genauen und optimalen Anlegegeschwindigkeit. Unter Beachtens dieser Anpassung läßt sich das Speisenetz für die Galetten, welche zum Anliefern der Fäden dienen, verwenden. Unmittelbar nach vollzogenem Anlegen des Fadens auf die Spulenhülse 9 wird der Schalter 24 wieder in die Ruhe- bzw. Ausgangsstellung gebracht. Es tritt nunmehr die am Wickler angebrachte Fadenzug- bzw. Geschwin digkeitsregelung in Funktion.

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Wie aus Fig. 6 ersichtlich, wurde dort auch der den bekannten Achswicklern anhaftende Mangel beseitigt^ aus konstruktiven und Anordnungsgründen für eine Spinnstelle mehrere Wickler mit jeweils eigener Drehzahlregelung und steuerbarem Gleichrichter einsetzen zu müssen.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung können nunmehr mit einem einzigen Regelantrieb so viele Aufspulstellen angetrieben werden wie es gelingt, zugleich die entsprechende Anzahl Fäden anzulegen. In Fig. 6 ist diese Lösung schematisch mit zwei gemeinsam geregelten Wicklerstellen dargestellt. Der Antriebsmotor 4 des Wicklers W wird dabei vom Wechselstromnetz 1 gespeist und in der Drehzahl geregelt. Der synchrone Mehrphasenanschluß 20, welcher den Synchronmotor 21 der Changierung .12 speist, speist in diesem Fall außerdem auch den Hauptantriebsmotor 4 des Wicklers W' und dessen Synchronmotor 21' · für die Changierung 12*-. Die Antriebsleistung des ,dem Wickler W zugeordneten Motors 4 muß natürlich entsprechend groß bemessen sein.

In Fig. 7 ist eine SchaltungsVariante dargestellt, bei welcher mehrere Wickler von einer gemeinsamen Gleichstromregelanlage 2# 5» 6 gespeist werden, ohne daß die Antriebsmotoren 4, 4' usw. für höherer Leistung ausgelegt werden müßten. Die Antriebsmotoren 4, 4^f usw. sind gleichstromseitig mit den

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Klemmenkästen 19, 19' usw. parallel verbunden und ebenso auf der Mehrphasenwechselstromseite durch die Parallelschaltung der Klemmenkästen 20, 20'. usw. Damit zwischen den Maschinen 4, 4' usw₀ keine nennenswerten^ durch Unterschiede in diesen Maschinen hervorgerufenen Ausgleichsströme fliessen, sind einstellbare Widerstände"26.,. 26' usw. zum Abgleich vorgesehen. Die Schaltungsvariante nach Pig, 7 erfordert in der Ausführung nur einen geringen Aufwand.

Pig. 8 zeigt ein Schaltschema* welches davon ausgeht, einen erweiterten Gleichstrom-Antriebsregelmotor 4 ohne Leistungsabgabe an der Welle 18-(vgl. Pig. 2) als rotierenden Umformer zu benutzen. Ein synchronisierter Gleichlauf mehrerer Wickler lässt sich bei dieser Lösung dann so erreichen, daß eine Elektromaschine, etwa in Gestalt des Antriebsmotors 4 als Gleichstrommaschine ausgebildet und geregelt, als Frequenzgenerator am Klemmenkasten 20 zugleich mehrere Antriebsmotoren wechselstromseitig speist. .

Die Wicklerantriebsmotoren 4, 4' usw. benötigen dann keine Gleichspannungseinspeisung, sie können vielmehr als reine Synchronmotoren ausgebildet sein. Auf die Gleichstrom-Klemmkästen 19, 19' usw. bei den Antriebsmotoren der Wiökler kann dann natürlich verzichtet werden, weil die Motoren 4, 4' usw. nur über die Kästen 20, 20' usw. gespeist werden.

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Das Prinzip der vorstehend schon anhand verschiedener Äusbildungsvarianten erörterten Erfindung läßt sich natürlich nicht nur bei achsangetriebenen, sondern auch bei oberflächenangetriebenen Wicklern anwenden:

Ein oberflächenangetriebener Wickler für konstante Geschwindigkeit läßt sich etwa so charakterisieren, daß eine Walze mit konstanter Geschwindigkeit mittels Friktion die Spulenoberfläche der Spule antreibt. Zum Erzielen eines genauen Gleichlaufes zivischen den einzelnen Spulstellen erfolgt der Walzen-Antrieb dabei mittels eines Synchronmotors. Der Vorteil eines derartigen Wicklers besteht im wesentlichen darin, daß dieser genaue und definierte Bedingungen bei Spulbeginn bezüglich der Geschwindigkeit aufweist, sofern man vom unvermeidlichen Schlupf zwischen Treibwalze und Spule absieht.

Den Vorteilen bekannter oberflächenangetriebener Wickler stehe naturgemäß auch eine Reihe von Nachtellen, vor allem solche an triebstechnischer Art gegenüber. So etwa, daß Synehronmoto- ⁴^ ren nur mit Zusatzmitteln, z. B. Anlaufkäfigen, Dämpferkäfigen usw., beim Einschalten hochlaufen können. Je nach Ausführungsform der Motoren erfordern diese für den Hochlauf Einschaltströme vom zehn- bis zwanzigfachen Nennstrom. Zum synchronen Anlauf müssen diese Motoren zudem einen Drehzahlsprung zwischen der asynchronen und synchronen Drehzahl ausführen.

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Die erforderliche Typengröße eines Synchronmotors ist durch dieses Anlaufmoment bestimmt. Für den Arbeitsbetrieb reichen in der Regel Motoren mit kleineren Leistungen meist aus. Der erforderliche zehn- bis zwanzigfache Anlaufstrom gefährdet die Lebensdauer der Motoren vor allem dann, wenn z. B. bei Fehlwickeln auf der Treibwalze mehrere Hochlaufvorgänge kurz hintereinander erfolgen müssen. Nur mit relativ großem Aufwand an elektrotechnischen Steuerungsmitteln können diese Motoren bei Uberlastbetrieb vor dem Durchbrennen ihrer Wicklungen geschützt werden. ■

Durch Anwenden des erweiterten Gleichstrommotors bzw. des Doppelstrommotors nach der Erfindung lassen sich jedoch diese und ähnliche Schwierigkeiten beseitigen

In Fig. 9 ist ein entsprechendes Schaltschema dargestellt: Der Motor 4 wird dort mittels einer zentralen Gleichstromquelle oder aber mittels eines steuerbaren Gleichrichters 2, 5, 6 über einen Widerstand 32 zum Begrenzen des Stromes im Anker hochgefahren. Nach dem Hochfahr-Vorgang erfolgt das ■ Umschalten vom Gleichströmnetz auf das synchrone Frequenz- netz 33 durch den Schalter 31.' Der Motor k läuft nun betriebsmäßig als Synchronmotor.

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Da der Motor 4 bei Betrieb aus dem Wechselstromnetz seinem Typ nach ein Synchronmotor mit Fremderregung ist, kann sein Leistungsfaktor optimal eingestellt werden. Mit Anwendung eines solchen Motors gehen nicht unerhebliche wirtschaftliche Vorteile einher: Zunächst entfällt, zumindest für einen Spulenantrieb, durch den Hochlauf-Vorgang mit Gleichstrom die für die Stromversorgung sonst erforderliche Reserve in Höhe des zehn- bis zwanzigfachen AnIaufstromes. Weiterhin ergeben sich durch die zusätzliche Möglichkeit der Einstellung des Leistungsfaktors niedrigere Anlagekosten, die besonders bei Verwendung von statischen Umrichtern als Stromversorgung wirtschaftlich zu Buche schlagen. Ein weiterer wichtiger Vorteil ergibt sich beim Anwenden des nach der Erfindung modifizierten Motors schließlich auch noch dadurch, daß mit dem Motoranker die Treibwalzen-Schwungmasse rasch und ohne überlastung des Motors abgebremst werden kann»

Die genannten Vorteile des Gleichstrommotors nach der Erfindung gelten natürlich ebenso für den Betrieb der Galetten: Da diese während des Betriebes praktisch leerlaufende Schwungmassen darstellen, wirkt sich die mit der Erfindung gegebene Möglichkeit des Hochfahrens der Galetten mittels Gleichstrom und anschließender Aufschaltung des Frequenzkreises zwecks synohronem Lauf ebenso günstig aus wie auch die mit der Erfindung gegebene weitere Möglichkeit des Abbremsens mittels der Anker spannung. 4098 43/062 8

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Motoren ist auch wegen ihrer Wirtschaftlichkeit von Vorteil, da Aufspulmaschinen -in der Regel im Vierundzwanzigsfcunden-Betrieb. laufen.. Der Yof° teils daß Motoren nach der Erfindung für jede Betriebsart, für jede Geschwindigkeit und für jede andere Aufgabe eine optimale Einstellung gestatten,, gestattet zugleich auch eine Minimierung ihrer Verluste„

Die bekannten oberflächenangetriebenen Wickler lassen nur Spulen mit "wilder Wicklung" zu, Für den Antrieb der Chan-· gierung erfordern sie deshalb zusätzlich einsibesonderen Frequenzkreis. Um sog. 'Bildstörungen zu vermeiden^ muß der Wechselspannung eine weitere "Störung" überlagert werden. Bei großen Produktionsmaschinen,, bei welchen zwanzig bis fünf zig Spinn- bzw» Aufspulstellen gemeinsam betrieben werden, lassen sich zusätzliche Kosten für ein besonderes Frequenznetz für die Changier ung wirtschaftlich noch vertreten. Bei Pilotanlagen mit nur wenigen Aufspulstellen ist es jedoch wünschens- und erstrebenswert, möglichst ohne zusätzlichen Frequenzkreis auszukommen. Dies ist bei Anwendung des Antriebsmotors nach der Erfindung ohne weiteres möglich, indem man ihn als Synchronmotor betreibt und mit der entstehenden Oleichspannung am Klemmkasten 19 einen Gleichströmmotor J54 als Antriebsmotor für die Changierung 12 benutzt«, Das Einstellen eines derartigen Motors auf die entsprechende Dreh-

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zahl erfolgt mittels Widerständen In der Erregung des Motors 34. Die entsprechende Störung durch periodische Veränderung derselben liegt lediglich noch im Bereich von ca« 5 - 10 %. In Figur 10ist das Schema eines solchen Antriebs dargestellt. Der Treibwalzenmotor A wird mit der Wechselspannung J55 angetrieben; er ist am Klemmenkasten 20 angeschlossen« Der am Klemmenkasten 19 erzeugte Gleichstrom treibt den Gleichstrommotor 34 als Antriebsmotor für die Changierung 12.an.

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Claims

Patentansprüche . . ..

1. Elektrischer Antrieb für mit konstanter Geschwindigkeit

arbeitende ÄufwickeXvorrichtungen, insbesondere zum Aufwickeln von Chemiefasern od» dgl., gekennzeichnet

durch eine an sich bekannte Doppelstromartmaschine, welche bei achsangetriebenen Aufwickelvorrichtungen an die Stelle des sonst üblichen Gleichstrom-Regelmotors und bei oberflächenangetriebenen Aufwickelvorrichtungen sowie bei Zuführwalzen (Galetten) an die Stelle eines Synchronmotors tritt, und die. Doppelstromartmaschine bei beiden Stromarten sowohl motorisch als auch generatorisch wirkt.

2. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet-,.

daß die Doppelstromartmaschine im wesentlichen aus einem Glelchstrom-Regelmotor besteht, auf dessen Ankerwelle zusätzlich zu seinem Kommutator (15) Schleifringe (14) angeordnet und mit der Ankerwelle symmetrisch verbunden sind, wodurch an diesen eine symmetrische und drehzahlproportionale Wechselspannung anliegt, deren Frequenz gleich der mechanischen Drehzahl der Welle ist, und wobei die Mehrphasen Wechselspannung zwei-, drei- oder sechs, vorzugsweise Jedoch drei Phasen hat.

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2· Elektrischer Antrieb für aehsangetrieben©-Wickler naoh-Ansprucn 1 und 2_S
dadurch gekennzeichnet„

' -daß der Antriebsmotor "-(4) vom Hetz über-einen gesteuerten Gleichrichter (2) mittels Drehzahl=Hegel-vorrichtiung (5, 6) einen Spulenhalter (8),' ggf. unter Binfügens einer übersetzung, antreibt^ und daß für den Antrieb der Changierung (12) am Klemmenkasten (19) die Mehrphasen-»

..._ Viechseispannung am Synchronmotor (21) anliegt, welcher die Changierung (12).-direkt bzw. unter Einftigens eines tJbersetzungs-Wechselgetrlebes antreibt,

4.. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 3, gekennzeichnet..

durch einen zwischen Antriebsmotor (·4) und Synchronmotor (21) angeordneten Umschalter (2>), welcher einerseits den Betrieb des Synchronmotors (21) für die Changierung (12) vom Antriebsmotor (4) und andererseits den Betrieb des Synchronmotors (21) von einem besonderen Frequenznetz (22) gestattet.

5. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,

daß bei Betrieb des Synchronmotors (21) vom Antriebsmotor (4) aus am Spulenträger (8) eine "Präzisionswicklung" er-

folgt. 40984 3/062 8

β₀ Elektrischer Antrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet^ ..

daß bei Betrieb des Synchronraotors (21) aus-dem Frequenznetz (22). am Spulenträger (8) eine "wild© Wicklung'⁵ erfolgt

7« Elektrischer Antrieb nach Anspruch 5 bis 6_P

dadurch gekennzeichnet« ; .

daß nach Hochlauf.des dem Spulenhalter-Antrieb dienenden Gleichstrom-Motors (4) mittels eines Schalters (24) die Gleichstrom-Zufuhr kurszeitig abgeschaltet und stattdessen an die Schleifringeinspeisung (20) vom Motor (4) ein Fremd-

• Frequenznetz (25) aufgeschaltet nlra_s und nach Spulbeginn mittels Schalter (24) die Speisung des Motors (4) wieder. durch Gleichstrom erfolgte

8. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 3 bis 6₅ dadurch gekennzeichnet,

daß von einem mit Drehzahlregelgliedern (5* 6) zusammenwirkenden steuerbaren Gleichrichter (2) zugleich mehrere^ vorzugsweise zwei Spulenhalter (8) bzw. Wickler (W, W',_o.) in winkelgetreuem Lauf angetrieben werden, wobei der Antriebsmotor (4) eines ersten Wicklers (W) gleichstrombetrieben ist, während der Antriebsmotor (4') eines weiteren

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Wioklers (W³) seine elektrische Antriebsleistung Mehrphasenspannung vom Antriebsmotor (4) ά&Β Wicklers (W) erhält.

9« Elektrischer Antrieb nach Anspruch 5-dadurch gekennzeichnet,

daß von einem mit Drehzahlregelgliedern (5* 6) zusammenwirkenden steuerbaren Gleichrichter (2) zugleich mehrere* vorzugsweise zwei Spulenhalter (8) bzw«, Wickler (W, W') in winke!getreuem Lauf "angetrieben werden, wobei alle Antriebs motoren (4, 4⁵ ₀₀₀) der Spulenhalter (8) mittels. . steuer-. barem Gleichstrom betrieben und mehrphasenseitig parallel-¹ geschaltet sind und ihre Ankerspannungsleitungen Äbgleichswiderstände (2O₅ 2β^?) aufweisen»

10» Elektrischer Antrieb nach Anspruch 5 bis 6₉ dadurch gekennzeichnet,

daß von einem mit Drehzahlregelgliedern (5, 6) zusammenwirkenden steuerbaren Gleichrichter (2) ein einziger, als Doppelstromartmaschine ausgebildeter Haupt-Antriebsmotor (27) angetrieben wird, wobei die diesem nachgeordneten Wickler (W, W^!...) mit ihren Antriebsmotoren (4, 4¹...) winkelgetreu laufen, indem die am Haupt-Antriebsmotor (27) er-, zeugte Mehrphasen-Wechselspannung die Antriebsmotoren (4, 4^f.. mehrphasenseitig betreibt. '

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11. Elektrischer Antrieb für oberflächenangetrieben© Wickler nach Anspruch 1 und 2_$

dadurch gekennzeichnet,

daß die Treibwalzen (30) mittels als Doppelstromartmaschinen ausgebildeter Motoren (4₅ V...) angetrieben sind und das Einspeisen von Gleichstrom zum Hochfahren der Treibwalzen»Schwungmasse diente wobei die Antriebsmotor ren (4, 4¹Q.".) nach dem Hochfahren mittels der Schalter (313 31') auf ein Mehrphasennetz (33) mit entsprechender Frequenz umschaltbar sindo · -

12. Elektrischer Antrieb nach Anspruch 11, . dadurch gekennzeichnet,

daß die synchronlaufenden Motoren (4_ß 4^f <>.«>) mit Mitteln, wie etwa Widerstände (32 _s 32^s) od_o dgl., zum Einstellen Ihrer Erregungen auf optimale Betriebsverhältnisse versehen sind.

13» Elektrischer Antrieb nach Anspruch 11 und 12., dadurch gekennzelehnet,*

daß der als Synchronmotor ausgebildete Antriebsmotor (4) als Gleichstromquelle zum Speisen eines dem Antrieb der Changierung (12) dienenden Gleichstrommotors (34) benutzbar ist.

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