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Antriebseinrichtung für Arbeitsorgane
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einer Textilmaschine Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Bei Textilmaschinen, auf die sich die Erfindung bezieht, handelt es
sich um in Spinnereien und Zwirnereien eingesetzte Textilmaschinen, vorzugsweise
um Offenend-Spinnmaschinen, Ringspinnmaschinen, Ringzwirnmaschinen, Streckzwirnmaschinen,
Streckspulmaschinen, Texturiermaschinen, Flyer, Strecken, Karden oder dergl.
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Mit Arbeitsgeschwindigkeit eines Arbeitsorganes ist dessen Bewegungs-
oder Rotationsgeschwindigkeit verstanden, d.h. in der Regel seine Drehzahl, doch
gibt es auch Arbeitsorgane, die lineare oder sonstige Bewegungen ausführen.
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Mit Arbeitsorganen sind die an der Herstellung oder sonstigen Behandlung
der Vorgarne und Fäden mitwirkenden Arbeitsorgane verstanden. Textilmaschinen der
vorliegenden
Art haben im allgemeinen Arbeitsorgane, die Faserverbände oder Fäden transportieren,
und weitere Arbzitsorgane, die beispielsweise dem Drehen, Kardieren, Falschzwirnen,
Offenend-Spinnen, Aufwinden oder sonstigen Behandeln von Faserbändern, Vorgarnen
und Fäden dienen. Eine Ringspinnmaschine hat beispielsweise angetriebene Unterzylinder
als Transportwalzen zum Verziehen von Faserbändern und Spindeln zum Drehen und Aufwinden
der Fäden.
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Die Antriebseinrichtung, auf die sich die Erfindung bezieht, kann
dem Antrieb aller Arbeitsorgane der betreffenden Maschine dienen oder sie kann dem
Antrieb einer Teilanzahl der insgesamt vorhandenen Sorten von Antriebsorganen dienen.
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Bisher war es bei den vorbeschriebenen Textilmaschinen meist üblich,
alle Arbeitsorgane durch den Hauptmotor der Textilmaschine gemeinsam über Zahnradgetriebe
mit durch Wechselzahnräder feinstufig verstellbarem Übersetzungsverhältnis anzutreiben.
Diese feinstufige Veränderung des Übersetzungsverhältnisses macht jedoch den Einsatz
von Zahnrädern mit hohen Zkhnezahlen erforderlich, welche teuer sind. Auch ist die
Lagerhaltung für die oft große Anzahl der für Veränderungen des Ubersetzungsverhältnisses
erforderlichen Wechselzahnräder aufwendig
und teuer. Auch haben
die Getriebe relativ große Zahnradanzahlen, wodurch die Energieverluste in diesen
Getrieben beträchtlich sind. Auch ist oft Nachkauf zusätzlicher Wechsel zahnräder
erforderlich, und das Auswechseln der Wechselzahnräder ist zeitaufwendig.
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Bei Texturiermaschinen mit als Galetten ausgebildeten Transportwalzen
war es auch bekannt, jede Galette einer Galettenreihe durch einen eigenen Synchronmotor
anzutreiben, wobei die Synchronmotoren durch einen von einem Gleichstrommotor angetriebenen
rotierenden Frequenzgenerator gespeist wurden. Jedoch ließen sich genaue Drehzahlverhältnisse
der Transportwalzen unterschiedlicher Stufen weiterhin nur mittels zusätzlichen
Wechselgetrieben mit Wechselzahnrädern erreichen und feinstufig verändern, so daß
diesbezüglich kein Vorteil gegenüber den von einem gemeinsamen Hauptmotor angetriebenen
Transportwalzen der anderen beschriebenen Textil maschinen erzielt wurde.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Antrieb einrichtung der eingangs
genannten Art zu schaffen, bei welcher die bisher benötigten Zahnradgetriebe mit
vielstufigem, feinstufig verstellbarem Ubersetzungsverhältnis entfallen, um so insbesondere
den baulichen und wirtschaftlichen Aufwand beträchtlich
zu verringern.
Dabei soll jedoch weiterhin die Bedingung eingehalten werden, wenn es erwünscht
oder notwendig ist, daß beim Anlauf und/oder Auslauf und bei Betriebsdrehzahlen
das oder die Arbeitsgeschwindigkeitsverhältnisse zwischen den unterschiedlichen
Arbeitsorgansorten sich nicht ändert bzw. ändern und/oder, falls eine Änderung mindestens
eines Arbeitsgeschwindigkeitsverhältnisses erwünscht ist, soll einfp sich dies ebenfalls/realisieren
lassen, sei es beim Anlauf oder Auslauf oder bei Betriebsdrehzahlen, z.B. zur Herstellung
von Effektgarnen.
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Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.
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Eine derartige Antriebseinrichtung weist also außer dem ersten Elektromotor
mindestens einen Synchronmotor auf, dessen Speisefrequenz mittels des maschinengeführten
primären Taktgebers geführt wird. Gegebenenfalls brauchen nicht alle weiteren Arbeitsorgansorten
durch gesonderte Synchronmotoren angetrieben werden, da man jede Arbeitsorgansorte,
die ständig in konstantem Drehzahlverhältnis zu einer durch einen Synchronmotor
oder den ersten Elektromotor angetriebenen Arbeitsorgansorte steht oder relativ
zu dieser Arbeitsorgansorte nur in einigen wenigen Drehzahlverhältnissen anzutreiben
ist, oft billiger über ein Zahnradgetriebe antreiben kann. Auch kann es in manchen
Fällen mindestens eine Sorte von Antriebsorganen geben, die durch mindestens einen
gesonderten Elektromotor angetrieben der unabhängig von dem ersten
Elektromotor
und den über Frequenzumsetzer gesteuerten Synchronmotoren laufen kann. Dagegen ist
es vorteilhaft, für sicn daß Arbeitsorgansorten mit/vielstufig und feinstufig zu
ändernden Arbeitsgeschwindigkeiten durch Synchronmotoren angetrieben werden, denen
Frequenzumsetzer zugeordnet sind, insbesondere/uhann, n, wenn die Arbeitsgeschwindigkeit
der betreffenden Arbeitsorgansorte in exaktem Verhältnis zu der Arbeitsgeschwindigkeit
mindestens einer anderen Arbeitsorgansorte stehen muß.
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Der erste Elektromotor kann normalerweise mit Vorteil ein drehzahlsteuerbarer
oder drehzahlregelbarer Asynchron-oder Gleichstrommotor sein, doch kann er gegebenenfalls
auch ein Synchronmotor sein, dessen Drehzahl ebenfalls veränderbar ist.
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Es ist oft besonders vorteilhaft, wenn man als ersten Elektromotor
denjenigen Motor auswählt, welcher die Arbeitsorgansorte antreibt, deren Arbeitsgeschwindigkeit
am größten von allen Arbeitsorgansorten ist, da diese Arbeitsorgansorte hohe Frequenzen
des Taktgebers am einfachsten ermöglicht.
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MeiJtist es besonders vorteilhaft, als ersten Elektromotor denjenigen
Elektromotor zu verwenden, dessen zugeordnete Arbeitsorgansorte größeren Energieverbrauch
als jede andere Arbeitsorgansorte hat. Dies hat u.a.
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den Vorteil, daß die Synchronmotoren und ihre Drehzahl steuerung und
Stromspeisung wegen des geringeren
Leistungsbedarfs sich kostenmäßig
günstiger stellt, als wenn der leistungsstärkste Elektromotor ein über einen Frequenzumsetzer
angesteuerter Synchronmotor ist.
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Der erste Elektromotor kann besonders zweckmäßig dem Antrieb folgender
Arbeitsorgane dienen: bei Ringspinnmaschinen, Ringzwirnmaschinen, Streckzwirnmaschinen,
Texturiermaschinen dem Antrieb der die Hülsen oder Spulen zum Aufwinden der Fäden
oder Vorgarne tragenden Spindeln (soweit bei Texturiermaschinen Spindeln vorhanden
sind). Bei Textilmaschinen, bei welchen die Fäden mittels Kreuzspulvorrichtungen
aufgewunden werden, dem Antrieb der Kreuzspulaufwindevorrichtungen. Bei Strecken
kann der erste Elektromotor zweckmäßig dem Antrieb der Lieferwalzen dienen. Bei
Karden kann der erste Elektromotor zweckmäßig der die Haupttrommel antreibende Elektromotor
sein und die über Frequenzumsetzer drehzahlgesteuerten Synchronmotoren können dem
Antrieb der Abnehmerspeisewalzen, des Kannenstockes oder dergl. dienen. Bei Offenend-Spinnmaschinen
kann der erste Elektromotor vorzugsweise dem Antrieb der Faserbwand-Speisewalzen
und ein über? fflrequenzumsetzerdrehzahlgesteuerter Synchronmotor dem gemeinsamen
Antrieb der Fadenabzugswalzen und der Fadenaufwindevorrichtung dienen, und bei Offenend-Spinnmaschinen
werden dabei die Spinnrotoren zweckmäßig durch mindestens einen direkt am Netz angeschlossenen
Regelmotor angetrieben.
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In Sonderfällen kann auch vorgesehen sein, daß eine oder mehrere Sorten
von Arbeitsorganen durch Asynchronmotoren angetrieben werden, die zur Drehzahlstellung
mit
Speisefrequenz beaufschlagt werden, die mittels eines Frequenzumsetzers einstellbar
ist, der durch einen geführten Taktgeber gespeist wird, d.h., daß der Frequenzumsetzer
die Speisefrequenz eines Asynchronmotors anstelle eines Synchronmotors bestimmt,
und zwar dann, wenn der Drehzahlschlupf des Asynchronmotors in Kauf genommen werden
kann oder durch andere Maßnahmen nicht störend zur Auswirkung kommt.
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Es ist besonders zweckmäßig, oft sogar notwendig, den Taktgeber formschlüssig
oder drehfest mit dem ihn führenden Motor oder Arbeitsorgan zu verbinden, um exakte
Arbeitsgeschwindigkeitsverhältnisse zu erhalten. In besonderen Fällen kann auch
nicht formschlüssige Antriebsverbindung des Taktgebers mit dem ihn antreibenden
Organ (Motor, Arbeitsoran oder dergl.) vorgesehen sein, beispielsweise kraftschlüssig
mittels eines Riemens. Es ist jedoch in manchen Fällen zweckiäßig, wenn die Arbeitsorgansorte,
mit welcher der Taktgeber geführt wird, durch einen Synchronmotor in festem Drehzahlverhältnis
angetrieben wird, diesen Taktgeber durch einen gesonderten Synchronmotor anzutreiben,
der zu dem anderen Synchronmotor parallel geschaltet ist, oder in manchen Fällen
ist es dabei auch möglich, unter Weglassung dieses gesonderten Synchronmotors die
Frequenz einer Phase oder mehrerer Phasen der Speisespannung des die Arbeitsorgane
antreibenden Synchronmotors dem Frequenzumsetzer direkt oder unter Zwischenschaltung
einer Impulsformerstufe oder eines Frequenzvervielfachers zuzuleiten. In Sonderfällen
kann also der mit
den Arbeitsorganen geführte Taktgeber die Speisespannungsquelle
oder eine Phase der Speisespannungsquelle sein, die den Synchronmotor speist, der
das oder die betreffenden Arbeitsorgane antreibt.
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Besonders vorteilhaft ist es jedoch im allgemeinen, den Taktgeber
formschlüssig von der betreffenden Arbeitsorgansorte oder dem sie antreibenden Motor
mit hohen Drehzahlen anzutreiben und ihn so auszubilden, daß er bei Betriebsdrehzahlen
der Maschine hohe Ausgangsfrequenzen hat.
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Da der Taktgeber mit der betreffenden Arbeitsorgansorte oder von ihr
geführt ist, d.h., daß seine Ausgangsfrequenz proportional zu der Arbeitsgeschwindigkeit
der betreffenden Arbeitsorgansorte ist, kann man auch sagen, daß der Taktgeber maschinengeführt
ist, und zwar mit oder von einer an der betreffenden Maschine vorhandenen Arbeitsorgansorte.
Dies trifft sowohl auf den oder die primären Taktgeber zu, als auch auf den oder
die sekundären Taktgeber, falls solche sekundären Taktgeber vorhanden sind. Unter
einem sekundären Taktgeber ist ein solcher verstanden, der von oder mit einer Arbeitsorgansorte
geführt ist, welche ihrerseits von einem oder mehreren Synchronmotoren angetrieben
wird, denen ein anderer, vorzugsweise ein primärer Taktgeber vorgeschaltet ist.
Es ist selbstverständlich oft auch
möglich und zweckmäßig, mindestens
einen Taktgeber vorzusehen, der von oder mit einer Arbeitsorgansorte geführt ist,
derem sie antreibenden mindestens einen Synchronmotor ein sekundärer Taktgeber zugeordnet
ist.
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Der digitale Frequenzumsetzer kann besonders zweckmäßig einen digitalen
Frequenzteiler aufweisen, der mit Vorteil so ausgebildet sein kann, daß er einen
Zähler aufweist, der bei unterschiedlich einstellbarem Inhalt jeweils einen Ausgangsimpuls
liefert, wobei der Ausgangsimpuls gleichzeitig einen Rückstellimpuls auslöst oder
bildet, der den Zähler auf "0" zurückstellt. Wenn der maximale 1) auch Frequenzuntersetzer
genannt
Zählerinhalt beispielsweise 10 000 ist, dann kann beispielsweise
zweckmäßig vorgesehen sein, das Verhältnis von Eingangsfrequenz zu Ausgangsfrequenz
von 10 000:1 bis 100:1 in Stufen von 1" n verstellbar zu machen, d.h.
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folgende Einstellungen dieses Verhältnisses vornehmen zu können: 10
000:1, 9 999:1,9998:1 ... 101:1, 100:1.
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Die Erfindung ermöglicht es, zwischen allen Arbeitsorgansorten, zwischen
denen exakte Verhältnisse ihrer Arbeitsgeschwindigkeiten eingehalten werden müssen,
dies auf einfache, kostengünstige Weise zu erreichen, wobei die Einstellung dieser
Verhältnisse rasch und einfach erfolgen kann, da nur das Verhältnis der Eingangsfrequenz
zur Ausgangsfrequenz des oder der betreffenden Frequenzumsetzer zu verstellen ist,
was manuell, beispielsweise mittels digitaler Codierschalter, erfolgen kann und
rasch und problemlos möglich ist.
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Dabei ist das Anfahren der Maschine, d.h. ihr Hochfahren vom Stillstand
auf Betriebsdrehzahlen und ihr Auslauf in den Stillstand ebenfalls problemlos, da
die Taktfrequenz des maschinengeführten primären Taktgebers exakt proportional zur
Frequenz dieses ersten Elektromotors bzw. der ersten Arbeitsorgansorte ist, so daß,
wenn der erste Elektromotor aus dem Stillstand auf Betriebsdrehzahl hochgefahren
wird, der Taktgeber die Drehzahl bzw. Drehzahlen des oder der ihm zugeordneten Synchronmotoren
proportional verstellt, so daß das betreffende Arbeitsgeschwindigkeitsverhältnis
der
Maschine beim Hochfahren der Maschine vom Stillstand auf die Betriebsdrehzahl bzw.
beim Auslauf der Maschine in den Stillstand konstant bleibt. Entsprechendes gilt
auch für den Fall, daß noch mindestens ein weiterer Taktgeber vorhanden ist, gleichgültig
ob er vom ersten Elektromotor oder von einem Synchronmotor angetrieben oder auf
sonstige Weise von oder mit der betreffenden Arbeitsorgansorte geführt ist.
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Jedoch bietet die Erfindung, falls erwünscht, auch die Möglichkeit,
das Verhältnis der Arbeitsgeschwindigkeiten von zwei oder mehr Arbeitsorgansorten
während des Anlaufs der Maschine, ihres Betriebs und ihres Auslaufs in gewünschter
Weise programmiert oder manuell verstellen zu können, indem man das Verhältnis der
Eingangsfrequenz zur Ausgangsfrequenz des oder der betreffenden Frequenzumsetzer
verstellt.Dies kann beispielsweise auch dazu benutzt werden um auf Offenend- oder
Ringspinnmaschinen Effektgarne (Flammgarne oder dergl.) herzustellen, indem das
Verhältnis der Eingangsfrequenz zur Ausgangsfrequenz mindestens eines am Verziehen
der Faserbänder bzw. Drehen des Effektgarnes mitwirkenden Arbeitsorganes aperiodisch
oder periodisch verstellt wird.
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Oft ist es ausreichend und aus Kostengründen vorteilhaft, für alle
Frequenzumsetzer (falls mehrere vorhanden sind) einen einzigen maschinengeführten
Taktgeber vDrzusehen.
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Doch ist es auch möglich und in vielen Fällen besonders vorteilhaft,
mindestens zwei Frequenzumsetzern gesonderte maschinengeführte Taktgeber zuzuordnen,
bspwanindestens zwei Taktgeber vom ersten Elektromotor oder der ersten
Arbeitsorgansorte
anzutreiben, oder man kann ganz seku ndiresc besonders vorteilhaft mindestens einen/Taktgeber
von einem Synchronmotor antreiben, der nicht der erste Elektromotor ist. Hierdurch
kann besonders einfach erreicht werden, daß das oder die eingestellten Drehzahlverhältnisse
von Verzugsfelder, Streckfelder, Schrumpffelder oder dergl. begrenzenden Transportwalzen
nicht verstellt werden, wenn das Verhältnis der Arbeitsgeschwindigkeit einer solchen
Transportwalze zur Arbeitsgeschwindigkeit der ersten Arbeitsorgansorte (z.B. der
Spindeln) verstellt wird.
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Der Taktgeber kann irgendeine geeignete Bauart haben. Er kann beispielsweise
ein fotooptischer Frequenzgenerator sein, der eine mit zu der Drehzahl der betreffenden
Arbeitsorgansorte proportionaler Drehzahl angetriebene Lochscheibe, eine Lampe und
ein fotosensitives Element aufweist, welch letzteres von der Lampe durch die Lochscheibe
hindurch intermittierend Licht empfängt. Die hierbei erhaltene Ausgangsfrequenz
kann, falls erfo'rderlich, in Impulse geeigneter Gestalt, beispielsweise Rechteckimpulse,
umgeformt werden, die direkt dem Frequenzumsetzer eingegeben werden oder, falls
erforderlich, können die Ausgangsimpulse des Taktgebers oder des Impulsformers mittels
eines Frequenzvervielfachers frequenzvervielfacht werden, um besonders feinstufige
und vielstufige Verstellung des Verhältnisses von Eingangsfrequenz zu Ausgangsfrequenz
des Frequenzumsetzers bei einfacher Bauart des
Taktgebers zu erreichen.
Die Eingangsfrequenz des Frequenzumsetzers kann beispielsweise bei Betriebsdrehzahlen
der Maschine im Megahertz-Bereich liegen.
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Der betreffenden Arbeitsorgansorte kann im allgemeinen zweckmäßig
ein einziger Synchronmotor zugeordnet sein, doch können gegebenenfalls auch mehrere
oder viele Synchronmotoren für ihren Antrieb vorgesehen sein, die parallel über
denselben Frequenzumsetzer drehzahlgesteuert werden.
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Der Synchronmotor bzw. seine Versorgung mit Speisekann strom /,wie
erwähnt, zweckmäßig so ausgebildet sein, daß beim Hochlauf und/oder Auslauf des
Synchronmotors das Verhältnis von Taktgeberfrequenz zu Drehzahl des Synchronmotors
konstant bleibt. Es kann dabei oft zweckmäßig sein, daß man vor Beginn des Hochlaufs
dafür sorgt, daß die Pole der Polräder der Synchronmotoren den Ständerpolen genau
gegenüberstehen, was sich erforderlichenfalls dadurch erreichen läßt, indem man
vor Beginn des Hochlaufs die Ständerwicklung kurzzeitig mit Gleichstrom beschickt.
Besonders bevorzugt sind Synchronmotoren mit fremderregtem Polrad mit Dämpferkäfig.
Die Fremderregung wird normalerweise durch Gleichspannung bewirkt. Dies ermöglicht,
um den synchronen Anlauf des Synchronmotors sicherzustellen, Stoßerregung der Läuferwicklung,
d.h., daß ihre Speisung während des Hochlaufens des Synchronmotors aus dem Stillstand
auf Betriebsdrehzahl mit erhöhter Erregergleichspannung erfolgt.
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Die Polräder der Synchronmotoren können jedoch oft auch zweckmäßig
Permanent-Magnete aufweisen. Bei den Synchronmotoren handelt es ich bevorzugt um
Drehstrom-Synchronmotoren, doch können in Sonderfällen auch Synchronmotoren anderer
Phasenzahl vorgesehen sein.
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In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Es zeigen: Fig. 1 in schematischer und bezüglich des elektrischen Teiles in Blockbilddarstellung
einen Ausschnitt einer Seite einer Spinn- oder Zwirnmaschine und deren Antriebsvorrichtung,
Fig. 2 eine Abwandlung des elektronischen Teiles der Antriebsvorrichtung der Fig.
1.
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In Fig. 1 sind mit 10, 11 und 12 drei Unterwalzenstränge von nicht
näher dargestellten Streckwerken, beispielsweise einer Ringspinnmaschine, bezeichnet,
von denen der Walzenstrang 10 die Eingangsunterwalze, der Walzenstrang 11 die Mittelunterwalze
und der Walzenstrang 12 die Lieferunterwalze jedes der zahlreichen Streckwerke an
der betreffenden Maschinenlängsseite bildet. Auf diese sich im wesentlichen über
die Länge der betreffenden Spinnmaschine erstreckenden Walzenstränge 10, 11, 12
sind nicht dargestellte Oberwalzen angedrückt und die Unterwalzen 10, 11, 12 rotieren
mit vorbestimmten, verstellbaren Drehzahlverhältnissen, um gewünschte Vorverzüge
und Hauptverzüge der zu verziehenden Faserbänder zu erreichen. Die
Höhe
des Vorverzugs wird durch das Drehzahlverhältnis der Unterwalzen 11 und 10 und die
des viel höheren Hauptverzugs durch das Drehzahlverhältnis der Unterwalzen 12 und
11 bestimmt. Der Hauptverzug muß feinstufig in vielen Stufen verstellbar sein, wogegen
der Vorverzug nicht oder nur in einigen wenigen Stufen verstellbar sein muß.
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Es werden deshalb in diesem Ausführungsbeispiel nur die Mittelunterwalzen
11 und die Lieferunterwalze 12 über je eine elektromagnetische Kupplung 19, 20 und
je ein Getriebe 15, 16 mit nicht verstellbarer Unter- oder Ubersetzung durch je
einen gesonderten Synchronmotor 13, 14 angetrieben, wogegen die Eingangsunterwalze
10 von dem dem Synchronmotor 13 nachgeschalteten Getriebe 15 aus über ein Wechselgetriebe
21 mit nur einigen wenigen einstellbaren Untersetzungen angetrieben wird.
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Die Synchronmotoren 13,14 sind zwecks Änderung des Verzugs in Drehzahlverhältnissen
antreibbar, die vielstufig und feinstufig verstellbar sind, wobei das jeweils eingestellte
Drehzahlverhältnis exakt eingehalten wird.
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Mit 9 sind die Spindeln bezeichnet, die die von den ihnen zugeordneten
Streckwerken zulaufenden Fäden auf die auf ihnen aufgesteckten Hülsen aufwinden.
Diese Hülsen und die Ringbank mit Ring und Läufer sind zur Vereinfachung nicht dargestellt.
Die Spindeln 9 werden durch einen Tangentialriemen 7 angetrieben, welcher von einem
Elektromotor 6 (erster Elektromotor) angetrieben wird, der hier ein durch Polumschaltung
drehzahlverstellbarer,
direkt vom Netz 37 gespeister Asynchronmotor
ist. Die Welle des ersten Elektromotors 6 treibt sowohl die Riemenscheibe 7' des
Tangentialriemenantriebs als auch einen Taktgeber 35 in drehfester oder sonstiger
formschlüssiger Antriebsverbindung an. Der Taktgeber 35 erzeugt elektrische Impulse,
deren Frequenz exakt proportional zu der Drehzahl des Elektromotors 6 ist. Der Taktgeber
35 kann fotoelektrisch arbeiten oder ein elektrischer oder sonstiger Taktgeber sein.
Da er vom Motor 6 formschlüssig angetrieben wird, ist er ein vom Motor C geführter
Taktgeber. Im allgemeinen ist es zweckmäßig, wenn der Taktgeber viele Impulse pro
Umdrehung des Rotors des Motors 6 erzeugt, die zueinander konstant phasenverschoben
sind. Beispielsweise ist es ohne weiteres möglich, daß der Taktgeber pro Umdrehung
seiner Eingangswelle 20 und mehr Impulse erzeugt. Dies ist natürlich nur ein Beispiel.
Die Ausgangsfrequenz dieses Taktgebers 35 ist also proportional zur Drehzahl des
Elektromotors 6 und wird über die Leitung 5 dem Eingang eines digitalen elektronischen
Frequenzvervielfachers 4 zugeleitet, der die Ausgangsfrequenz des Taktgebers beispielsweise
um das 1000-fache erhöht, um eine hohe Eingangsfrequenz für einen digitalen Frequenz
teiler 25 zu haben, damit die Ausgangsfrequenz dieses Frequenzteilers ; feinstufig
und vielstufig mittels des Stellgliedes 26 verstellbar ist. Besonders zweckmäßig
ist es im vorliegenden Fall, wenn das Verhältnis der Eingangsfrequenz zur Ausgangsfrequenz
dieses Frequenzteilers 25 wie auch des später noch erläuterten Frequenzteilers 25'
im Verhältnis von mindestens 1000:1, vorzugsweise von ca. 10 000:1, verstellbar
ist,
und zwar in dem gewünschten Verstellbereich zweckmäßig inStufen
von "1". Die Frequenzteiler 25 und 25' können dabei eine übliche Bauart haben, vorzugsweise
einen Zähler eines vorbestimmten maximalen Inhalts haben, wobei der Zähler in dem
interessierenden Verstellbereich auf unterschiedliche Inhalte eingestellt werden
kann, bei dessen jeweiligem Erreichen ein Ausgangsimpuls und ein den Zähler auf
"0" zurückstellender Rückstellimpuls ausgelöst wird. Jeder vom Frequenzvervielfacher
4 kommende Eingangsimpuls ändert den Inhalt des Zählers um "+1". Besonders zweckmäßig
kann vorgesehen kann, daß der vorbestimmte Zählerinhalt, bei welchem der Ausgangs-
und Rückstellimpuls ausgelöst wird, in Stufen von "1" von 100 bis 10 000 verstellt
werden kann. Selbstverständlich sind auch andere Grenzen und Stufen je nach Zweckmäßigkeit
möglich.
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Auch der Synchronmotor 14 treibt formschlüssig einen Taktgeber 35'
an, dessen Bauart dem des Taktgebers 35 entsprechen kann. Der Ausgang dieses Taktgebers
35' ist ebenfalls einem Eingang eines Frequenzvervielfachers 4' aufgeschaltet, dessen
Ausgang einem mittels eines Stellgliedes 26' verstellbaren digitalen Frequenzteiler
25' aufgedrückt wird, dessen Verhältnis von Eingangsfrequenz zur Ausgangsfrequenz
mittels des Stellgliedes 26' ebenfalls zweckmäßig in weitem Bereich verstellbar
ist, bei spielsweise wie es für den Frequenzteiler 25 beschrieben wurde, so daß
beispielsweise beide Frequenzteiler 25, 25 gleich ausgebildet sein können.
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Jedem der beiden Frequenzteiler 25, 25' ist je ein Ringzähler 27,
27' nachgeschaltet, die die Eingangsimpulse zyklisch mit konstanter Phasenverschiebung
auf 29' je sechs Ausgangsleitungen 29,/verteilen, die an die sechs Eingänge32eines
6-pulsigen Wechselrichters 30,fangeschlossen sind, die zweckmäßig mit Thyristoren
als Stromventile bestückt sind, da dann die Impulsdauer der Steuerimpulse ohne Einfluß
auf die von ihnen erzeugten Ausgangs-Drehströmeist, welche. über die 3-phasigen
Leitungen 31, 31' die Synchronmotoren 13,14 speisen.
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Die Komponenten 25, 27, 30 bzw. 25', 27', 30' bilden je einen digitalen
Frequenzumsetzer 23, 23'.
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Das Verhältnis von Eingangs- zur Ausgangsfrequenz jedes dieser Frequenzumsetzer
ist mittels der Stellglieder 26 bzw. 26' wie erwähnt vielstufig und feinstufig verstellbar.
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Der Leistungseingang 32 des Wechselrichters 30' ist ein Gleichstromeingang,
welcher von einem Gleichstromzwischenkreis 33 kommt, der an den Gleichrichter 34
angeschlossen ist, der seinerseits an das Drehstrom-Netz 37 angesc-hlossen ist.
Zwischen dem Gleichrichter 34 und dem Wechselrichter 30 ist noch eine Induktivität
als Glättungsdrossel 35' zwischengeschaltet. Der Leistungseingang des Wechselrichters
30 ist ebenfalls an einen Gleichstrom-Zwischenkreis 33' mit Glättungsdrossel 35'
angeschlossen, der vom Netz 37 über den Gleichrichter 34' gespeist wird.
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23,23' Beide Frequenzumsetzer / sind im Prinzip gleich ausgebildet.
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Wenn die Teilerverhältnisse desFrequenzteilers 25,25' auf bestimmte
Werte eingestellt sind, dann bestehen zwischen den Drehzahlen der drei Antriebsmotoren
6, 13 und 14 exakte, durch die Einstellung der Teilerverhältnisse bestimmte Drehzahlverhältnisse.
Die Betriebsdrehzahl des ersten Elektromotors 6 läßt sich mittels eines nicht dargestellten
Stellgliedes verstellen, wodurch sich auch die Betriebsdrehzahlen derSynchronmotoren
13, 14 entsprechend proportional ändern.
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Die Motoren 13,14 und 6 können gegebenenfalls alle Unterwalzen und
Spindeln dieser Ringspinnmaschine antreiben oder nur die an einer Maschinenseite
befindlichen Unterwalzen und Spindeln oder nur einen Teil der an einer Maschinenseite
befindlichen tinterwalzen und Spindeln.
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Der Hauptschalter 39 dient dem gleichzeitigen Einschalten der Motoren
6, 13 und 14, so daß durch sein Schließen diese Motoren gleichzeitig anlaufen.
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Die Verzugshöhe des Hauptverzugs wird mittels des manuell bedienbaren
Stellglied 26' des Frequenzteilers 25' eingestellt. Das Verhältnis der durch die
Unterwalze 12 bestimmte Fadenliefergeschwindigkeit zur Drehzahl der Spindel 9 wird
dagegen mittels des Stellgliedes 26 des Frequenzteilers 25 eingestellt und beeinflußt
nicht das Drehzahlverhältnis der Unterwalzen 11 und 12.
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Wenn die Synchronmotoren 13,14 aus ihrem Stillstand heraus synchron
zu ihren Speisefrequenzen hochlaufen, können die elektromagnetischen Kupplungen
19, 20 ständig eingekuppelt sein. Zum Start der Spinnmaschine braucht man dann nur
den Netzschalter 39 einzuschalten. Dadurch läuft der erste Elektromotor 6 an und
damit wird von ihm der Taktgeber 35 angetrieben und bewirkt über den Frequenzumsetzer
23 synchronen Anlauf des Synchronmotors 14, der seinerseits den Taktgeber 35' antreibt,
so daß dieser damit gleichzeitig synchronen Anlauf des Synchronmotors 13 über den
zugeordneten Frequenzumsetzer 23' bewirkt.
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Damit läuft die Maschine synchron aus dem Stillstand auf die gewünschte
Betriebsdrehzahl hoch, so daß die eingestellte Hauptverzugshöhe und die Garndrdhung
wiirend'des HDchfahrens aus dem Stillstand auf Betriebsdrehzahlen konstant bleibt.
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Die Vorverzugshöhe bleibt ebenfalls konstant infolge des Getriebes
21. Es entstehen also keine Verzugshöhenschwankungen, die Fadenbrüche und Dickenschwankungen
der erzeugten Garne hervorrufen könnten. Ferner läßt sich die Garndrehung in weiten
Grenzen mittels des Stellgliedes 26 feinstufig unterschiedlich einstellen.
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Auch beim Auslauf der Maschine in den Stillstand bleiben die eingestellten
Verzugshöhen und die eingestellte Garndrehung konstant.
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Die Wechselrichter 30, 30' und die Synchronmotoren 13,14 sind bei
dieser Art des Anlaufs natürlich so auszubilden, daß diese Synchronmotoren 13,14
aus dem Stillstand
synchron hochlaufen. Geeignete Wechselrichter
und Synchronmotoren sind dem Fachmann bekannt und bedürfen deshalb keiner weiteren
Erläuterung.
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Falls die Wechselrichter 30,30' so ausgebildet sein sollten, daß sie
nicht bereits von der Frequenz "O" an brauchbaren Strom für den Synchronlauf der
Synchronmotoren liefern, sondern erst ab einer etwas über "O" liegenden geringen
Frequenz, können die elektromagnetischen Kupplungen 19,20 dennoch den Anlauf der
Unterwalzen 11,12 mit ausreichend konstantem Verzugsverhältnis sicherstellen. Und
zwar sind dann diese elektromagnetischen Kupplungen 19,20 beim Anlauf der Motoren
6, 13, 14 zunächst ausgekuppelt, so daß die Synchronmotoren 13,14 nicht in Synchronismus
mit den Frequenzen der sie speisenden Ströme anlaufen müssen. Erst wenn der Motor
6 eine niedrige Drehzahl erreicht hat, ab der die Motoren 13,14 synchron mit den
Speisefrequenzen hochgefahren werden können, werden beide elektromagnetischen Kupplungen
19, 20 gleichzeitig mittels des Schalters 39' eingeschalut und hierdurch laufen
die Unterwalzen 11,12 praktisch in dem vorbestimmten Drehzahlverhältnis ohne Fadenbruchgefahr
an.
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In Fig. 2 ist eine Abwandlung des Frequenzumsetzers nach Fig. 1 dargestellt.
Jeder Frequenzumsetzer 23",23 " ' weist einen Frequenzteiler 25, 25' auf, denen
je ein Ringzähler 44,44' mit je drei um 1200 phasenverschobenen Ausgängen zugeordnet
ist, deren Ausgangssignale nach Verstärkung in den Verstärkern 41, 41' den Speisedrehstrom
für die Synchronmotoren 13,14 liefern.
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Obwohl es besonders vorteilhaft ist, wie anhand des Ausführungsbeispiels
beschrieben ist, als digitale Frequenzwandler digitale Frequenzteiler mit verstellbarem
Teilerverhältnis vorzusehen, können gegebenenfalls auch digitale Frequenzwandler
anderer Bauart mit verstellbarem Verhältnis von Eingangsfrequenz zur Ausgangsfrequenz
vorgesehen sein, gegebenenfalls auch Frequenzwandler, deren Ausgangsfrequenzen höher
als ihre Eingangsfrequenzen sind.
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Falls erforderlich, kann auch zwischen den ersten Motor 6 und die
Welle der Riemenscheibe 7' eine elektromagnetische Kupplung zwischengeschaltet sein,
die gleichzeitig mit den Kupplungen 19,20 einschaltbar ist.
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Falls zwischen den ersten Motor 6 und die Welle der Riemenscheibe
7' ein verstellbares Getriebe zwischengeschaltet ist, kann man zweckmäßig vorsehen,
den Taktgeber 35 von der Ausgangswelle dieses Getriebes in festem Drehzahlverhältnis
zu ihr anzutreiben.
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Die in Fig. 1 dargestellte Antriebseinrichtung hat gegenüber herkömmlichen
Antriebseinrichtungen für Ringspinnmaschinen zahlreiche Vorteile. Sie ist wesentlich
billiger , raumsparender und liefert dennoch exakte Drehzahlverhältnisse zwischen
allen drei Antriebsmotoren 6, 13 und 14, obwohl nur zwei Frequenzumsetzer vorhanden
sind. Auch werden die Drehzahlverhältnisse zwischen den Unterwalzen 10,11 und 12
nicht geändert, wenn das Verhältnis zwischen den Drehzahlen der Spindel 9 und der
Unterwalze 12 geändert wird. Die durch die Frequenzumsetzer 23,23'einstellbaren
Drehzahlverhältnisse lassen sich manuell rasch, bequem und problemlos mittels der
Stellglieder 26,26' verstellen. Die synchrone Betriebsweise der Antriebseinrichtung
bleibt auch während des Hochlaufs und des Auslaufs erhalten, so daß keine Fadenbrüche
verursachenden Verzugshöhenschwankungen auftreten.
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Auch ist ihr Stromverbrauch geringer als bei Vorhandensein fein- und
vielstufig verstellbarer Wechselgetriebe.