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Überwachungsschaltung für Textilmaschinen
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Die Erfindung betrifft eine Überwachungsschaltung für Textilmaschinen
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Eine derartige Oberwachungsschaltung zum Stillsetzen von elektromotorischen
Einzelantrieben einer Textilmaschine im Falle einer Betriebsstörung ist aus der
DE-PS 1 037 561 bekannt, gemäß welcher die Vergleichseinrichtungen für jeden Einzelantrieb
ein Differenzmeßwerk umfassen, dem einerseits ein Signal mit der Phasenlage des
Motorstromes und andererseits als Bezugssignal mit definierter Phasenlage ein Signal
mit konstant vorgegebener Phasenlage zugeführt wird. Die konstant vorgegebene Phasenlage
wird dabei so gewählt, daß sie einem Normalwert der Phasenlage des Motorstromes
entspricht. Eine vorgegebene Mindestabweichung der Phasenlage des Motorstromes von
dem Normalwert führt in der bekannten Schaltung zur
Stillsetzung
des betreffenden Einzelantriebs über eine zugeordnete Abschaltvorrichtung, sodaß
auch kurzzeitige Spannungseinbrüche und Netzspannungsschwankungen zur Abstellung
des Elektromotors des betreffenden Einzelantriebes führen.
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Aus der DE-OS 25 19 221 ist ferner ein Verfahren bzw.
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eine Vorrichtung zum Fühlen von Fadenbrüchen an Spinn-oder Zwirnmaschinen
bekannt, bei dem bzw. bei der den Einzelantrieben zugeordnete Abschalteinrichtungen
aktiviert werden, wenn eine Änderung der Leistungsaufnahme eines eine Spindel antreibenden
Einzelmotors festgestellt wird, insbesondere eine deutliche Änderung der Leistungsaufnahme
innerhalb relativ kurzer Zeit.
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Dabei wird auch die Möglichkeit in Betracht gezogen, die Ist-Leistung
eines Einzelmotors mit einer vorgegebenen Soll-Leistung zu vergleichen, welche ggfs.
in Abhängigkeit von für die Leistungsaufnahme relevanten Betriebsparametern geändert
wird. Zur Messung der Leistungsaufnahme müssen in die Zuleitungen der Einzelmotoren
ohm'sche Widerstände eingefügt werden, die zumindest mit einem Teil des Motorstromes
belastet sind, was in vielen Fällen unerwünscht ist.
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Ausgehend vom Stand der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung,
eine verbesserte Überwachungsschaltung zu schaffen, bei der das Bezugssignal sich
besonders einfach in Abhängigkeit eines Betriebsparameters adern läßt und so mit
vergleichsweise geringem Aufwand einen sehr genauen Phasenvergleich ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird bei einer Überwachungsschaltung der eingangs beschriebenen
Art erfindungsgemäß durch
die im kennzeichnenden Teil des Anspruches
1 angegebenen Merkmale gelöst.
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Diese Überwachungsschaltung erfaßt auf baulich einfache, betriebssichere
Weise mit äußerst geringem Eigenenergieverbrauch sicher Betriebsstörungen an jedem
einzelnen Arbeitsorgan und seinem Einzelantrieb, die sich in Phasenverschiebungen
eines vom Einzelmotorstrom abgeleiteten Vergleichssignales zur momentanen Phasenlage
des Bezugssignales ausdrücken, die eine vorbestimmte Mindestphasendifferenz überschreiten.
Da die Phasenlage des Bezugssignals der Stärke des Gesamtstromes zumindest einer
Mehrzahl, vorzugsweise aller Elektromotoren der Einzelantriebe dieser Gruppen nhgeführt
wird, wirt die Phasenlage des Bezugssignales der Phasenlage der normalen. Speisestroms
der Einze1zttoren nachgeführt, jedoch nur unwesentlich geändert, wenn an einer einem
Arbeitsorgan zugeordneten einzelnen Arbeitsstelle eine Betriebsstörung, bspw. ein
Fadenbruch auftritt, die zu einer Änderung des Motorstromes des dieses Antriebsorgan
antreibenden Einzelmotores führt. Eine solche Betriebsstörung beeinflußt jedoch
die Größe des Motorstromes dieses Einzelmotors deutlich, sodaß das in Abhängigkeit
der Phasenlage des Motorstroms erzeugte Vergleichssignal der Vergleichseinrichtung
eine entsprechend deutliche Phasenverschiebung zur Phasenlage des Bezugssignales
erfährt, was dazu ausgenützt werden kann, bei Überschreiten einer vorbestimmten
Phasendifferenz zwischen diesem Vergleichssignal und dem Bezugssignal Abschaltung
des betreffenden Elektromotors oder der gesamten Arbeitsorgangruppe und/oder Auslösen
eines Alarmsignals oder dergl. herbeizuführen. Die Abschalteinrichtung kann vorzugsweise
dem Abschalten nur des betreffenden Einzelantriebs durch Abschalten seines Elektromotores
dienen. In Sonderfällen ist es jedoch auch denkbar,daß
man bei jede
an einem Einzelantrieb auftretenden Betriebsstörung die Arbeitsorgangruppe im ganzen
abschaltet. Wenn eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, ist es möglich, nur pauschal
eine Anzeige zu liefern, bspw. ein optisches oder akustisches Signal ohne Anzeige
derjenigen Arbeitsstelle, an der die Betribsstörung auftrat. Es ist jedoch auch
möglich, bspw. eine optische Anzeige vorzusehen, die digital oder auf sonstige Weise
anzeigt, an welcher einem Arbeitsorgan zugeordneten Arbeitsstelle die betreffende
Betriebsstörung auftrat. Bei der betreffenden Betriebsstörung kann es sich bspw.
um eine Störung am Einzelantrieb oder am Arbeitsorgan handeln, bspw.um einen Kurzschluß
seines Elektrcmotors oder Bruch eines Getriebeorganes. Insbesondere ist es aber
bei Textilmaschinen wichtig, auch Änderungen der Antriebsleistung des Arbeitsorganes
zu überwachen, die auf Betriebsstörungen am textilen Arbeitsfluß zurückgehen, an
dem das betreffende Arbeitsorgan mitwirkt oder ihn erzeugt. Vorzugsweise kann die
Überwachungsschaltung bei Spinn- oder Zwirnmaschinen mit Einzelantrieben ihrer Spindeln
dazu dienen, Fadenbrüche der den Spindeln zulaufenden Fäden an jeder einzelnen Spinnstelle
zu erfassen, da sich jeder solcher Fadenbruch in einer deutlichen Änderung der Antriebsleistung
des betreffenden Spindelantriebsmotors und damit in der Stärke seines Motorstromes
auswirkt.
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Jin wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Uberwachungseinrichtung
besteht u.a. darin, daß für die Oberwachung aller Einzelantriebe nur ein einziges
Bezugssignal erzeugt werden muß, dessen Phasenlage von den Attorstr;.-nen mehrerer
oder aller Einzelantriebe der betreffenden Arbeitsorgangruppe geführt wird, sodaß
es stets eine Bezugsgröße für den normalen Betrieb an den einzelnen Arbeitsorganen
und ihrer Einzelantriebe ist. Die Phasenlage des Bezugssignales wird zweckmäßig
vom Gesamtstrom ungefähr linear zu seiner Stromstärke geführt . Auch ist
der
Aufwand für die Erzeugung des Bezugssignales bezogen auf die Gesamtkosten der Maschine
denkbar hering und kann entsprechend genau erfolgen. InsbesondeL-e besteht auch
die Möglichkeit, den gesamten Strom zu allen Einzelantrieben der betreffenden Arbeitsorgangruppe
sauf einfache Weise zu erfassen und so ein Bezugssignal. zu erzeugen, dessen Phasenlage
sich entsprechend der Änderung des Gesamtstromes aller Elektromotoren der Einzelantriebe
der Arbeitsorgangruppe ändert.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist es besonders zzeckmäßig, vorzusehen,
daß das zum Gesamtstrom proportionale Eingangssignal der Nachführeinrichtung mittels
eines Stromwandlers aus dem naclllentanen Gesamtstrom abyfleitct ist. Der Stromwandler
benötigt in den den Gesamtstronl führenden Leitungen lediglich Induktionsleiter,
vorzugsweise Induktionsspulen mit vernachlässigbaren ohm'schein Widerstand, was
vorteilhaft ist.
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Ferner ist es für hohe Ansprechgenauigkeit und Unempfindlichkeit der
Überwachungsschaltung besonders zweckmäßig, wenn die Vergleichseinrichtung als digitale
Vergleichseinrichtung ausgebildet ist, in dem ein zu dem Motorstrom des ihr zugeordneten
Elektromotores proportionales Signal in eine Rechteokimpulsfolge umsetzbar ist und
ferner vorgesehen ist, daß auch die Nachführeinrichtung ebenfalls zum Erzeugen des
Bezugssignales als Rechteckimpulsfolge ausgebildet ist. Man kann dann vorsehen,
daß in der Vergleichseinrichtung das Überschreiten einer vorbestimmten Phasendifferenz
zwischen diesen Rechteckimpulsfolgen mittels logischer Schaltungen feststellbar
ist, die bei jedem Uberschreiten dieser Phasendifferenz ein Ausgangssignal auslösen,
das zum Abschalten des Elektromotors des betreffenden Einzelantriebs oder zum
man
bei jede an einem Einzelantrieb auftretenden Betriebsstörung die Arbeitsorgangruppe
im ganzen abschaltet. Wenn eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, ist es möglich,
nur pauschal eine Anzeige zu liefern, bspw. ein optisches oder akustisches Signal
ohne Anzeige derjenigen Arbeitsstelle, an der die Betricbsstörung auftrat. Es ist
jedoch auch möglich, bspw. eine optische Anzeige vorzusehen, die digital oder auf
sonstige Weise anzeigt, an welcher einem Arbeitsorgan zugeordneten Arbeitsstelle
die betreffende Betriebsstörung auftrat. Bei der betreffenden Betriebsstörung kann
es sich bspw. um eine Störung am Einzelantrieb oder am Arbeitsorgan handeln, bspw.um
einen Kurzschluß seines Elektromotors oder Bruch eines Getriebeorganes. Insbesondere
ist es aber bei Textilmaschinen wichtig, auch Änderungen der Antriebsleistung des
Arbeitsorganes zu überwachen, die auf Betriebsstörungen am textilen Arbeitsfluß
zurückgehen, an dem das betreffende Arbeitsorgan mitwirkt oder ihn erzeugt. Vorzugsweise
kann die Überwachungsschaltung bei Spinn- oder Zwirnmaschinen mit Einzelantrieben
ihrer Spindeln dazu dienen, Padenbrüche der den Spindeln zulaufenden Fäden an jeder
einzelnen Spinnstelle zu erfassen, da sich jeder solcher Fadenbruch in einer deutlichen
Änderung der Antriebsleistung des betreffenden Spindelantriebsmotors und damit in
der Stärke seines Motorstromes auswirkt.
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lin wichtiger Vorteil der erfindungsgemäßen Oberwachungseinrichtung
besteht u.a. darin, daß für die Überwachung aller Einzelantriebe nur ein einziges
Bezugssignal erzeugt werden muß, dessen Phasenlage von den MotorstrX-nen mehrerer
oder aller Einzelantriebe der betreffenden Arbeitsorgangruppe geführt wird, sodaß
es stets eine Bezugsgröße für den normalen Betrieb an den einzelnen Arbeitsorganen
und ihrer Einzelantriebe ist. Die Phasenlage des hezugssignales wird zweckmäßig
vom Gesamtstrom ungefähr linear zu seiner Stromstärke geführt . Auch ist
der
Aufwand für die Erzeugung des Bezugssignales bezogen auf die Gesamtkosten der Maschine
denkbar gering und kann entsprechend genau erfolgen. Insbesondere besteht auch die
Möglichkeit, den gesamten Strom zu allen Einzelantrieben der betreffenden Arbeitsorgangruppe
muf einfache Weise zu erfassen und so ein Bezugssignal zu erzeugen, dessen Phasenlage
sich entsprechend der Änderung des Gesamtstromes aller Elektromotoren der Einzelantriebe
der Arbeitsorgangruppe ändert.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist es besonders zweckmäßig, vorzusehen,
daß das zum Gesamtstrom proportionale Eingangssignal der Nachführeinrichtung mittels
eines Stromwandlers aus dem monientanen Gesamtstrom abgcleitct ist. Der Stromwandler
benötigt in den den Gesamtstrom führenden Leitungen lediglich Induktionsleiter,
vorzugsweise Induktionsspulen mit vernachlässigbaren ohm'schen Widerstand, was vorteilhaft
ist.
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Ferner ist es für hohe Ansprechgenauigkeit und Unempfindlichkeit der
Überwachungsschaltung besonders zweckmäßig, wenn die Vergleichseinrichtung als digitale
Vergleichseinrichtung ausgebildet ist, in dem ein zu dem Motorstrom des ihr zugeordneten
Elektromotores proportionales Signal in eine Rechteckimpulsfolge umsetzbar ist und
ferner vorgesehen ist, daß auch die Nachführeinrichtung ebenfalls zum Erzeugen des
Bezugssignales als Rechteckimpulsfolge ausgebildet ist. Man kann dann vorsehen,
daß in der Vergleichseinrichtung das Überschreiten einer vorbestimmten Phasendifferenz
zwischen diesen Rechteckimpulsfolgen mittels logischer Schaltungen feststellbar
ist, die bei jedem Überschreiten dieser Phasendifferenz ein Ausgangssignal auslösen,
das zum Abschalten des Elektromotors des betreffenden Einzelantriebs oder zum
Abschalten
der betreffenn Arbeitsorgangruppe und/oder zum Auslösen eines Signals zum Anzeigen
der Betriebsstörung dienen kann.
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Bei den mit Wechselstrom gespeisten Elektromotoren der l:inzelantriebe
kann es sich um übliche ein- oder mehrphasige Synchron- oder Asynchronmotoren handeln,
vorzugsweise um den Läufer mittels Drehfeldern antreibende Motoren, wie drehstromgespeiste
Asynchron- Kurzschlüßläufermotoren, Spaltpolmotoren, Kondensatormotoren usw.
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In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt. Es zeigen: Fig. 1 ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform
einer Oberwachungsschaltung gem. der Erfindung, wobei von der Vielzahl der Einzelantriebe
nur zwei dargestellt sind, Fig. 2 a - h Diagramme des zeitlichen Verlaufs von Signalen
an wesentlichen Punkten der Nachführeinrichtung und der Vergleichseinrichtung nach
Fig. 1.
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In Fig. 1 ist eine 3-Phasen-Wechselstromquelle 10 mit drei Phasenleitern
R, S, und T dargestellt. Es kann sich bei der Wechselstromquelle lo zweckmäßig um
ein Drehstromnetz oder eine andere geeignete Drehstromquelle handeln.
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Diese Wechselstromquelle 10 dient der elektrischen Speisung aller
Elektromotoren 11 einer Vielzahl von je einen Elektromotor 11 aufweisenden Einzelantriebe
für unter ich gleiche Arbeitsorgane 13 einer Textilmaschine. Der Leistungsbedarf
der Elektromotoren ändert sich während eines Arbeitsprozesses, vorzugsweise während
des Aufwindens oder Aufspulen von Fäden oder Vorgarnen, gleichzeitig fortlaufend.
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Bei der Textilmaschine kann es sich vorzugsweise um eine Spinnmaschine
oder eine Zwirnmaschine oder eine
Textilmaschine mit einer Vielzahl
von durch Einzelantriebe angetriebenen Spulvorrichtungen handeln, also bspw. auch
un Spulmaschinen, Streckspulmaschinen, Texturiermaschinen oder dergleichen. Bevorzugt
kann jeder Einzelantrieb dem Antrieb einer einzelnen Spindel einer Ring- oder Ringzwirnmaschine
dienen, die eine Vielzahl solcher Spindeln und demzufolge eine entsprechende Vielzahl
solcher Einzelantriebe mit je einem Elektromotor 11 aufweist. Die Gruppe der Arbeitsorgane
13, derentttoren 11 von der Wechselstrarquelle lo gleichzeitig gemeinsam gespeist
werden,kann bspw.bei einer Ringspinn-oder Ringzwirnmaschine alle Spindeln an einer
Maschinenlängsseite oder an beiden Maschinenlängsseiten erfassen.
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In Fig. 1 sind nur zwei Elektromotoren 11 dargestellt, doch sind in
Wirklichkeit eine Vielzahl solcher Elektromotoren 11 an die Wechselstromquelle 10
zueinander in Parallelschaltung angeschlossen. Mittels des Hauptschalters 17 können
alle Elektromotoren 11 dieser Gruppe von Einzelantrieben gleichzeitig ein- und ausgeschaltet
werden und zusätzlich ist jedem Elektromotor 11 noch ein nur seinem Ein- und Ausschalten
dienender Schalter 19 zugeordnet, der durch ein Stellglied 15 ein- und ausgeschaltet
werden kann. Der Schalter 19 kann auch ggfs. elektronischer Bauart sein.
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In jeden Phasenleiter R, S, T ist jeweils eine Primärwicklung eines
Stromwandlers 14 eingefügt. Die drei Sekundärwicklungen der Stromwandler 14 sind
mit ihren einen Enden mittels des Leiters 18 zusammengeschlossen und mit ihren anderen
Enden wie dargestellt an jeweils einen Verbindungspunkt 2c der Dioden 24 von drei
parallel geschalteten Dioden-Serienschaltungen angeschlossen, denen ein Kondensator
26 sowie
die Serienschaltung zweier Widerstände 28, 29 parallelgeschaltet
sind. Außerdem liegt jeweils parallel zu jeder der Sekundärwicklungen 16 ein Widerstand
30.
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Bei der Schaltung gemäß Fig. 1 führen die Stromänderungen in den Phaseleitern
R, S, T und in den Primärwicklungen der Stromwandler 14 zu induzierten Spannungen
in den Sekundärwicklungen derselben, die Ströme über die parallel geschalteten Widerstände
30 zur Folge haben, die proportional zu den Strömen in den Leitern R, S, T sind,
welch letztere Ströme dem Gesamtstrom aller über den Hauptschalter 17 an die Wechselstromquelle
10 angeschlossenen Elektromotoren 11 entsprechen. Es sind eine Vielzahl solcher
Elektromotoren 11 vorhanden. Alle Elektromotoren 11 sind unter sich gleich ausgebildet
und dienen dem Antrieb je eines Arbeitsorganes 13, wobei die Arbeitsorgane unter
sich ebenfalls gleich ausgebildet sind und im normalen Betrieb mit jeweils zueinander
etwa gleicher Leistung durch die zugeordneten Elektromotore 11 angetrieben werden
müssen. Die hierdurch zum Gesamtstrom, d.h. der Summe der Speiseströme der Elektromotoren
11 proportionalen Ströme in den Widerständen 30 führen so an ihnen zu proportionalen
Spannungen, welche den Verbindungspunkten 20 zwischen den Dioden 24 zuführt werden.
Die Dioden 24 summieren die positiven und negativen Spannungen an den Widerständen
30 und sorgen für eine hierzu ungefähr proportionale Aufladung des parallel geschalteten
Kondensators 26. Und zwar ist die Kapazität des Kondensators 26 so auf die Widerstände
28, 29 abgestimmt, daß im im Betrieb .luftretenden Bereich der die Widerstände 30
durchfließenden Ströme die Aufladung des Kondensators 26 ungefähr proportional zu
ihnen und damit zum Gesamtstrom in den Leitern R, S, T ist. Andererseits fließen
die Lade- und Entladeströme des Kondensators 26 über die Serienschaltung der Widerstände
28 und 29. Auf diese Weise ergibt sich
am Widerstand 29 ein Strom,
dessen Größe proportional zum Gesamtstrom der Motoren 11 aller Einzelantriebe dieser
Arbeitsorgangruppe ist, also proportional zur Summe der Einzelströme der Elektromotoren
11. Eine hierzu proportionale Spannung kann an einem Abgriff 32 des Widerstandes
29 abgegriffen werden, sodaß der Widerstand 29 und der Abgriff 32 zusammen einen
Spanntlngsteiler 29, 32 bilden.
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Der Abgriff 32 dieses Spannungsteilers 29, 32 ist mit der Basis eines
Transistors 34,insbesondere wie dargestellt mit der Gateelektrode des hier als Feldeffekttransistor
ausgebildeten Transistors 34 verbunden, dessen Schaltstrecke zwischen einem Anschluß
für die einphasig ab-1) genamnene Motorspannung U1 undeinemverstellbaren Widerstind
36 liegt.
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Die Motorspannung U1 ist proportional zu der Speisespannung der Elektromotoren
11. Um sie zu erfassen, ist in diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel in den Leiter
T die Primärspule 31 eines Spannungswandlers (Transformators) 33 zwischengeschaltet,
dessen Sekundärspule 35 so die zur Speisespannung proportionale 550torsrannung U1
führt, die an den einen Anschluß 42 der Schaltstrecke eines Feldeffekttransistors
34 angelegt ist. Ggfs. kann die Motorspannung U1 in nicht dargestellter Weise über
einen Spannungsteiler oder einen sonstigen Wandler auf den für den Transistor 34
erforderlichen Wert gebracht werden. Der dem Transistor 34 abgewandte Anschluß des
Widerstandes 36 liegt einerseits über einen Integrationskondensator 38 am Bezugspotential
und andererseits am invertierenden Eingang (-) eines nicht rückgekoppelten Operationsverstärkers
4c, dessen nicht invertierender Eingang (+) an Bezugspotential liegt. Am Ausgang
des Operationsverstärkers 40 steht somit eine Rechteckimpulsfolge zur Verfügung,
deren Phasenlage wie weiter unten noch näher besohrieben, gegenüber der 1) U1 ist
nicht die eigentliche Motorspannung, sondern eine sic- repräsentierende Spannung.
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Motorspannung entsprechend der dem Motorstrom entsprechenden Steuerspannung
an der Basis des Tranistors 34 verschoben ist. Die Größe dieser phasenverschlebung
läßt sich mittels des Widerstandes 36 der eine Phasenschieberschaltung bildenden
Kopponenten 36,38,34 einstellen. Der Ausgang dieses Operationsverstrkers 40 ist
mit jeweils einem Eingang zweier NOR-Satter 52,54 verbunden. Während das NOR-Gatter
52 nur einen Eingang besitzt, besitzt das NOR-Gatter 54 zwei Eingänge, von denen
der zweite über ein RC-Glied aus einem verstellbaren Widerstand 56 und einem Kondensator
58 mit dem Ausgang des anderen NOR-Gatters 52 verbunden ist. Die NOR-Gatter 52 und
54 bilden mit dem RC-Glied 56,58 eine Impulsformerschaltung 62', die bei jedem Wechsel
der Rechteckimpulsfolge am Ausgang des Operationsverstärkers 40 von positiv zu negativ
einen schmalen Rechteckimpuls definierter Breite erzeugt.Mittels des verstellbaren
Widerstandes 56 lä3t sich die Impulsbreite der Rechteckimpulsvder am Ausgang des
NOR-Gatters 54 auftretenden Rechteckimpulsfolge einstellen, die das Bezugssignal
D1 bildet, dessen Phasenlage sich proportional zu der Summe der Ströme aller Elektromotoren
11, d.h. sich proportional zu dem Gesamtstrom ändert.
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Die in Fig. 1 strichpunktiert umrandete Schaltung 21 bildet so eine
das Bezugssignal D1 erzeugende Nachführeinrichtung, welche die Phasenlage dieses
Bezugssignals der Stärke des Gesamtstroms ungefähr proportional nachführt. Da der
Gesamtstrom die Speisestrcme einer Vielzahl von unter sich gleichen Elektromotoren
11 sind, die im normalen Betrieb die ihnen zugeordneten Arbeitsorgane 13 jeweils
mit ungefähr gleicher Leistung antreiben, welche Leistung sich während des betref+eden
Arbeitsprozesses langsam, z.B. während des Aufwindens von Fäden zu Wicklungskörpern
auf Spindeln, Spulen oder dergl., fortlaufend ändert, so ändert sich dadurch auch
die Phasnlage des Bezugssignale=. proportional zu der durch diese fort lU Fende
Belastungsänderung der
Arbeitsorgane verursachte fortlaufenden
Änderung der Gesamtstromaufnahme der Motoren 11. Wenn sich dabei der trom eines
Motors 11 infolge einer Betriebsstörung, bspw. eines Fadenbruches, eines Getriebebruches
oder dergl. anomal ändert, wirkt sich dies wegen der Vielzahl der Elektromotoren
11 auf den vom Stromwandler 14 gefühlten Gesamtstrom nur bedeutend und damit auf
die Phasenlage des Bezugssignals D1 nur unbedeutend aus. Um nun eine Betriebsstörung
an jedem einzelnen Einzelantrieb 11 und dem von ihm angetriebenen Arbeitsorgan 13
bzw. dem von dem betreffenden Arbeitsorgan bewirkten Arbeitsprozess zu erfassen,
die sich in einer deutlichen Änderung des Stromes des betreffenden Elektromotors
11 ausdrückt, ist jedem Einzelantriebsmotor 11 je eine Vergleichseinrichtung 41
zugeordnet, die ein Vergleichssignal D2 erzeugt, dessen Phasenlage durch die Phasenlage
des Speisestrom des betreffenden lektromotorec 11 bestimmt it, d.h.
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daß zwischen den Phasenlagen des Vergleichssignales und des Speisestromes
des betreffenden Motors 11 eine konstante Phasendifferenz vorliegt. Eine vorteilhafte
Ausführungsform einer solchen Vergleichseinrichtung 41 ist in Fig.1 im strichzweipunktiert
umrandeten Feld dargestellt.
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Die einzelne Vergleichseinrichtung 41 weist einen Stromwandler 43
auf, dessen Primärspule 45 in den von der Hauptleitung T zum betreffenden Elektromotor
11 abgezweigten Leiter Te zwischengeschaltet ist. Bei der Hauptleitung T handelt
cs sich um dieenige, in die die Primärspule 31 des Sp-nnunqswandlers 33 zwischengeschaltet
ist.
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Die beiden Enden der Sekundärspule 47 des Stromwandlers 43 sind an
die beiden Enden eines Widerstandes 49 angeschlossen, sodaß die an diesem Widerstand
49 abfallende Spannung U2 proportional zum im Leiter Te fließenden Strom ist, d.h.
proportional zum Speisestrom des betreffenden Einzelmotores 11 ist. Diese Spannung
U2 ist an das eine Ende eines Widerstandes 64 angelegt, dessen anderes
Ende
an den invertierenden Eingang (-) eines Operationsverstärkers 66 anqeschlossen ist,
dessen nicht invertlerender Eingang (+) mit Bezugspotential verbunden ist und dessen
Ausgang über eine die Komponenten 52',56', 58',54' aufweisende Impulsformerschaltung
62,die in ihrem Aufbau der aus den komponenten 52, 56, 58 und 54 bestehenden Impulsformerschaltung
62' der Nachführeinrichtung 21 entspricht, mit dem einen Eingang eines UND-Gatters
60 verbunden ist, an dessen anderen Eingang das Bezugssignal D1 angelegt ist. Der
Operationsverstärker 66 erzeugt Rechteckimpulse, deren Phasenlage zur Phasenlage
des Stroms im Leiter Te konstant phasenverschoben ist. Die Phasenlage dieser Impulse
ändert sich also entsprechend der Phasenlage des Stroms im Leiter Te. Die Impulsformerschaltung
62 wandelt die Reckeckimpulse dieser Impulsfolge in Rechteckimpulse konstanter,
mittels des verstellbaren Widerstandes 56' einstellbarer Breite um. Auf diese Weise
entsteht am Ausgang des NOR-Gatters 54'der Impulsformerschaltung 62 eine Rechteckimpulsfolge
D2, die das mit dem Bezugssignal D1 zu vergleichende Vergleichssignal D2 bildet.
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Wenn die Phasendifferenz zwischen den Impulsen dieser beiden Impulsfolgen
einen vorbestimmten, mittels der Widerstände 56, 56' einstellbaren Betrag überschreitet,
bedeutet dies, daß sich die Belastung des den betreffenden Elektromotor 11 aufweisenden
Einzelantriebes in einer Weise geändert hat, die auf eine Betriebsstörung zurückgeht,
bspw. auf einen Fadenbruch eines von betreffenden Arbeitsorgan 13 aufgewundenen
Faden. Man kann so also bspw.
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einen Fadenbruch erfassen.
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Der Ausgang des UND-Gatters 60 ist mit dem einen Eingang eines NOR-Gatters
68 mit zwei Eingängen verbunden, dessen Ausgang über einen Kondensator 70 mit dem
einzigen Eingang eines weiteren NOR-Gatters 72 verbunden ist,
dessen
Ausgang Y einerseits den Ausgang der Vergleichseinrichtung 41 bildet und andcrerseits
mit dem zweiten Eingang des NOR-Gatters 68 verbunden ist. Mit dem Eingang des NOR-Gatters
72 ist außerdem noch ein verstellbarer Widerstand 71 verbunden, dessen anderer Anschluß
an einer Speisespannung +UB liegt. Hierdurch wird die Impulsbreite der Ausgangsimpulse
des UND-Gatters 60 gedehnt. Die Dehnung ist mittels des verstellbaren Widerstandes
71 verstellbar.
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Die Überwachungsschaltung gemäß Fig. 1 arbeitet für jede einzelne
Vergleichseinrichtung 41 wie fc'gt: Dm Normalfalle ist das zu der SpnAse spannung
aller Motoren 11 proportionale Spannungssignal U1 am Schaltpunkt 42 der allen Vergleichseinrichtungen
41 gemeinsamen, zentralen Nachführeinrichtung 21 phasenverschoben zu der am Punkt
44 der einzelnen Vergleichseinrichtung 41 anliegenden Spannung U2, welch letztere
Spannung proportional zu dem Motorstromdes dieser Vergleichseinrichtung 41 zugeordneten
Elektromotores 11 ist, wie dies in Fig. 2a (in Fig.
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2a-h bezeichnet t die Zeitachsen) gezeigt ist, wo der Motorstrom J
des Einzelmotors 11 gegenüber der allen Motoren 11 gemeinsamen Speiscspannung U
zeitlich voreilt. Dabei ist zu bedenken, daß die Voreilung des Motorstromes J umso
größer ist, je höher die Last ist, während sie andererseits umso geringer ist, je
mehr die Belastung in Richtung auf einen Leerlauf des Einzelantriebs abnimmt. Das
dem Motorstrom J entsprechende Signal U2 am Punkt 44 erscheint praktisch unverändert
als Signal A2 am nicht invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 66. Dagegen
wird die Spannung U1 am Punkt 42 der Nachführeinrichtung 21 durch das RC-Glied 46,48
in ein mehr oder weniger stark phasenverschobenes Signal Al umgewandelt, wobei die
Phasenverschiebung durch den Widerstandswert des
verstellbaren
Widerstandes 36 bestimmt wird, der bspw. beim Hochlaufen der Einzelantriebe automatisch
ver-und stellt werden kann und danach konst.S1t bleibt.Die Signale U1 am Punkt 42/
A2 am Eingang des Operationsverstärkers 66 sind in Fig. 2b in ihrem zeitlichen Verlauf
dargestellt. Weiterhin ist in Fig. 2c der zeitliche Verlauf der Signale A1 und A2
dargestellt. Das Signal Al ist das durch die Phasenschieberschaltung 34,36,38 aus
U1 erhaltene,zu Ulphasenverschobene Signal. Gemäß Fig. 2c ist diese Phasenverschiebung(mittels
des Widerstandes 36) so eingestellt, daß die Signale Al und A2 bei Normalbetrieb
phasengleich sind, so daß sich an den Ausgängen der Operationsverstärker 40 und
66 deckungsgleiche Rechteckimpulsfolgen B1 und B2 ergeben, wie sie in Fig. 2d dargestellt
sind. Dabei wird davon ausgegangen, daß an den Speisespannungsanschlüssen (nicht
dargestellt) der Operationsverstärker 40 und 66 positive Gleichspannung +UB und
negative Gleichspannung -UB anliegen.
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Aus den Signalen B1 und B2 werden durch die Impulsformerschaltungen
62', 62 Impulsfolgen Dl, D2 schmaler Rechteckimpulse definierter Breiten erzeugt,
deren Breiten mittels der verstellbaren Widerstände 56,56' einstellbar sind. Die
Irpulsfolgen D1, D2 sind in Fig. 2e und 2f gezeigt, wobei in Fig. 2f durch Doppelpfeile
angedeutet ist, daß sich die Phasenlage der Einzelimpulse des Vergleichssignales
D2 bei von der Belastung der anderen Motoren 11 abweichender Belastung des dieser
betreffenden Vergleichseinrichtung 41 zugeordneten Motors 11 in Richtung einer Voreilung
bzw.
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Nacheilung gegenüber der Phasenlage der Einzelimpulse des Bezugssignales
D1 verändert. Solange eine Überdeckung der einander zugeordneten Einzelimpulse der
signalfolgen D1 und D2 vorhanden ist, ergeben sich am Ausgang des UND-Gatters 60
entsprechende Einzelimpulse einer Signalfolge E ,wie dies in Fig. 2g dargestellt
ist. Wenn die Phasenverschiebung der Signale D1
und D2 jedoch größer
wird als die Impulsbreite dieser Signale, dann ist die UND-Bedingung des Gatters
60 nicht erfüllt und es erscheint kein AusqangsCignnl am Ausgang des UND-Cate;s
60. Während des N<'ralbetriebes, bei dem ein oder nur eine geringe Phasenverschiebung
zwischen den Signalen D1 und D2 vorhanden ist, da der Widerstandswert des Widerstandes
36 entsprechend den normalen Betriebsbedingungen eingestellt ist, ergeben sich am
Ausgang des UND-Gatters 60 periodisch Impulse der Signalfolge E, welche vorzugsweise
dazu führen können, daß der Signalpegel am Ausgang Y der Vergleichseinrichtungen
ständig "Hoch" bleibt (vergl.
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Fig. 2h). Wenn jedoch eine durch das RC-Glied 70,71 vorgegebene und
durch den Widerstand 70 durch entsprechend Deckung der Ausgangsimpulse des U-Gatters
60 einstellbare Höchstzeit zwischen zwei aufeinanderfolgend auftretenden Impulsen
der Signalfolge E übershritten wird bzw. nach einem Impuls innerhalb dieser Höchstzeit
kein weiterer Impuls auftritt, dann ergibt sich für das Signal am Ausgang X der
Pegel "NULL" bzw. "Niedrig". Das Auftreten dieses Pegels kann nunmehr zur Auslösung
eines Alarms und/oder einer Abschaltung des betreffenden Einzelantroebs durch ausgewertet
werden. Da die Phasenlage der Impulsfolge D1 den Gesamtstrom geführt wird, ergeben
sich keine nennenswerten Phasenverschiebungen des Signales D1 zum Signal D2, solange
der Strom des betreffenden Motors 11 sich nur normal ändert, d.h. im Rahmen des
ungestörten Betriebsablaufes der ihm zugeordneten Arbeitsstelle und damit jeweils
ungefähr gleich groß ist wie die Speiseströme der anderen Motoren 11 bei ungestörtem
Betrieb . Dagegen ändert sich der Strom und damit dessen Phasenverschiebung eines
Motors 11 relativ zu den Strömen der anderen Motoren 11 erheblich
wenn
an ihm oder seiner zugeordneten Arbeitsstelle eine Betriebsstörung (bspw. ein Fadenbruch)
auftritt, so daß hierdurch eine entsprechende Phasenverschiebung des Signales D2
zum Signal D1 eintritt, die den erwähnten Pegel "Null" oder "Niedrig" am Ausgang
Y der Vergleichseinrichtung 41 verursacht.
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Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, daß die zulcissige
Phasenabweichung zwischen den Signalen D1 , D2 einerseits durch die einstellbare
Breite der Einzelimpulse der Signal'olgen D1 und D2 vorgegeben wcrden kann. Außerdem
besteht die Möglichkeit, die Auslösung eines Alarms bzw. einer Abschaltung bei kurzzeitigen
Störungen bspw. bei einem kurzen Netzausfall dadurch zu überbrücken, daß man das
RC-Glied 70, 71 so dimensioniert, daß der Pegel "Hoch" des Signales Y nach dem Auftreten
eines Impulses des Signales E für zwei oder mehr Perioden der Spannung der Weckselstromque]le
10 aufrechterhalten wird. Auf diese Weise läßt sich durch das Nachführen der Bezugsspannung
D1 mit dem Cescritstrom eine hohe Ansprechempfindlichkeit bei gleichzeitiger Unterdrücung
von unerwünschten Alarmen und Abschaltungen erreichen, so daß nur echte Betriebsstörungen,
wie Fadenbrüche oder dergl., zur Auslösung von Alarmen oder bschaltungen führen.
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Das am Ausgang Y der Vergleichseinrichtung 41 auftretende Signal "Null"
oder "Niedrig", welches eine Betrieb störung der dieser Vergleichseinrichtung 41
zugeordnete ten Arbeitsstelle anzeigt, kann bspw. dazu benutzt werden, nur den dieser
das Arbeitsorgan 13 aufweisenden Arbeitsstelle zugeordneten Antriebsmotor 11 mittels
seines
Schalters 19 abzuschalten, indem es fnen dieses Schalters 19 mittels eines Stellgliedes
15 auslöst.
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Ein einzelnes Arheitsorqan kann aus einem oder mehreren durch den
zugeordneten Einzelantric angetriebenen Arbeitselementen bstehen, die an einem textilen
Arbeitsfluß mitwirken. Wie bereits cschrieben, kann ein Arbeitsorgan vorzugsweise
eine Spindel einer Spinn- oder Zwirnmaschine oder eine Spulvorrichtung sein. Es
kann sich auch um andere Arbeitsorgane handeln, bspw. kann ein Arbeitsorgan eine
Verzugsvorrichtung, Streckvorrichtung, Schrumpfvorrichtung oder dergl. zum Verziehen,
Strecken, Schrumpfen eines oder mehrerer Fäden sein. Selbstverständlich bestehen
auch zahlreiche andere Möglichkeiten der Anwendung der Erfindung bei Textilmaschinen.