DE3704279A1 - Verfahren zur drehzahlregelung bei individuell angetriebenen fadenlieferwerken - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern oder Regeln der Motordrehzahl bei individuell angetriebenen Fadenlieferwerken.

Infolge des Zwanges zur wirtschaftlichen Produktion bei niedrigen Investitionskosten wird beispielsweise an vielstelligen Fadenbehandlungsmaschinen wie etwa Texturiermaschinen die Möglichkeit angestrebt, auf einer Maschine verschiedene Programme auszuführen. Dies führt aber dazu, daß sich statt des zentralen Antriebs für Fadenlieferwerke, Aufwickeleinheiten usw. der individuelle Antrieb als zweckmäßig oder sogar erforderlich erweist. Dabei ist für jedes Fadenlieferwerk eine Steuerung oder Regelung erforderlich, um die Fadengeschwindigkeit einzuhalten. In Streckwerken besteht nun das Problem, daß der Antriebsmotor insbesondere für das Eingangsstreckwerk u. U. im Grenzbereich vom positiven Drehmoment und negativen Drehmoment betrieben werden muß: Das heißt, es ist nicht von vorneherein bestimmbar, sondern hängt von den sich einstellenden Fadenzugkräften und insbesondere Fadenspannungsschwankungen ab, ob der Motor das Lieferwerk treiben oder bremsen muß. Die Drehzahl-Steuerung bzw. -Regelung muß daher sowohl im motorischen wie im Bremsbetrieb wirksam sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regelung eines derartigen Lieferwerk zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß das Fadenlieferwerk oder sein Antriebsmotor durch ein konstantes, ständig wirksames Drehmoment belastet wird, welches in seiner Größe mindestens den durch die Fadenzugkräfte oder/und Fadenzugkraftspitzen verursachten, das Lieferwerk treibenden Momenten entspricht und diesen entgegenwirkt.

Vorzugsweise wird das konstante Bremsmoment auf einen Wert festgelegt, der größer ist als das maximale, aus den Fadenzugkräften oder/und den Fadenzugkraftspitzen stammende, das Fadenlieferwerk treibende Moment. Das aufgebrachte Bremsmoment soll nur so klein sein, daß die zur Überwindung dieses Bremsmomentes durch den Antriebsmotor aufgebrachte Energie vernachlässigbar gering ist. Sicherheitshalber kann vorgesehen werden, daß das Bremsmoment ca. 3% bis 15% über dem maximalen, durch die Fadenzugkräfte bewirkten Moment liegt. Das konstante Bremsmoment ist vorteilhaft in seiner Größe einstellbar, so daß sich die Lieferwerke auf verschiedene Betriebsbedingungen einstellen lassen. In einer besonderen Ausführungsform wird das konstante Bremsmoment durch eine auf die Motorwelle wirkende Wirbelstrombremse (Hysteresebremse) erzeugt; sie ist vorzugsweise einstellbar.

Unter Fadenzugkräften werden dabei im wesentlichen konstante Fadenzugkräfte, unter Fadenzugkraftspitzen die oberen Werte mehr oder weniger regelmäßig sich verändernder Fadenzugkräfte im ablaufenden Faden verstanden, wobei die Fadenzugkräfte hinter dem Lieferwerk höher liegen können als vor dem Lieferwerk.

Der Verlauf der in dem vom Lieferwerk ablaufenden Faden auftretenden Fadenzugkräfte oder/und Fadenzugkraftspitzen, die in der Regel durch den Verfahrensablauf einer Fadenbehandlung bestimmt sind, lassen sich durch entsprechende Meßreihen leicht bestimmen, soweit sie nicht ohnehin vorgegeben sind. Die konkrete Größe des Bremsmomentes, die bevorzugt über den maximalen Werten der durch die am Laufwerk wirksamen Fadenzugkräfte des ablaufenden Fadens erzeugten Momente liegt, hängt vom Vorhandensein und von der Art der Fadenzugkraftschwankungen ab. Je stärker die auftretenden Zugkraftschwankungen sind, umso größer kann der Abstand gewählt werden, den das eingestellte konstante Bremsmoment von den maximal gemessenen Spitzenwerten aus der Fadenzugkraft hat. In jedem Fall sollte das Bremsmoment so groß gewählt werden, daß auch kurzzeitiger Antrieb des Motors durch den Faden infolge unvorhergesehener Fadenzugkraftspitzen vermieden wird und das Fadenlieferwerk immer ein positives Antriebsmoment des Motors erfordert.

Eine besonders einfache Möglichkeit zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich durch eine Verwendung sog. Wirbelstrombremsen zur Erzeugung des Bremsmoments, das mit Vorteil auf die Motorwelle wirkt. Ihr Bremsmoment ist im allgemeinen relativ leicht veränderbar. Es wird vorteilhaft gerade so stark gewählt, daß der Motor sich auch bei großen, durch die Fadenzugkraft erzeugten Momenten stets im Antriebszustand befindet. Es hat sich gezeigt, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine relativ einfache und wenig aufwendige Drehzahlregelung auch hohen Ansprüchen genügt.

Die Erfindung zeichnet sich einerseits dadurch aus, daß der Aufwand für die Steuerung und Regelung vermindert wird. Es tritt jedoch gegenüber üblichen Steuer- und Regelsystemen auch eine Einsparung an elektrischer Energie ein, da bei diesen Systemen das zur Erhaltung der Fadengeschwindigkeit erforderliche Bremsmoment auch durch Zufuhr elektrischer Energie aufgebracht werden muß und da ferner die Regelung eines Motors zwischen motorischem und Bremsbetrieb stets mit erheblichen Regelverlusten behaftet ist.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung beschrieben.

Ein Faden 1 wird mit Richtung 2 durch Lieferwerk 3 angefördert und durch das lediglich schematisch dargestellte Lieferwerk 4 verstreckt. Das Lieferwerk 3 ist eine Galette mit zugeordneter Überlaufrolle 4. Die Galette wird vom Faden mehrfach - im Beispiel dreifach - umschlungen. Das Lieferwerk 4 wird mit höherer Umfangsgeschwindigkeit angetrieben als die Galette 3, so daß der Faden zwischen Galette 3 und Lieferwerk 4 verstreckt wird. Dabei tritt zwischen der Galtte 3 und dem Lieferwerk 4 eine Fadenspannung S 2 auf, die abhängig von den Streckbedingungen schwanken kann. Der Faden 1 läuft der Galette 3 mit der Fadenspannung S 1 zu.

Die Galette wird von dem Motor 6 angetrieben. Auf das rückwärtige Ende der Motorwelle 7 ist eine Scheibe 8 mit mehreren Magnetpolen 9 gesetzt. Den Magnetpolen gegenüber liegt eine Metallscheibe 10. Die Metallscheibe 10 ist gegenüber dem Maschinengestell 11 durch Federn 12 abgestützt und kann durch Einstellschrauben 13 axial zu dem Motor verstellt werden. Durch Einstellung des Luftspaltes zwischen den Polen 9 der Scheibe 8 sowie der Scheibe 10 kann die Bremswirkung der dargestellten Wirbelstrombremse eingestellt werden. Die Drehzahl des Galettenmantels wird durch Meßfühler 14 abgetastet. Das Signal des Drehzahlfühlers 14 wird der Regeleinrichtung 15 aufgegeben und darin mit einem Sollwertsignal 16 verglichen. Das Differenzsignal 17 dient zur Steuerung eines Frequenzwandlers 18, durch den eine vorgegebene Frequenz f 1 in eine Steuerfrequenz f 2 in Abhängigkeit von dem Differenzsignal 17 umgesetzt wird. Der Motor 6 wird mit der Steuerfrequenz f 2 betrieben.

Eine derartige Drehzahlregelung ist ohne besonderen Aufwand nur möglich im Ein-Quadranten-Betrieb, d. h. bei motorischem Betrieb des Motors 6. Um zu gewährleisten, daß der Motor stets im motorischen Betrieb bleibt, und zwar auch dann, wenn die Differenzkraft S 2-S 1 ein Drehmoment an der Galette 3 erzeugt, welches größer als das durch die Reibungskräfte an der Galette wirkende Drehmoment ist, ist die Hysteresebremse, Wirbelstrombremse 19 vorgesehen.

Gleiches gilt aber auch, wenn der Motor 6 nicht geregelt, sondern gesteuert wird. In diesem Falle ist insbesondere der Drehzahlfühler 14 nicht vorhanden und die Einrichtung 15 dient zur Eingabe einer bestimmten, vorberechneten Drehzahl, wobei im Rahmen der Eingabe auch der Schlupf des Asynchronmotors mitberücksichtigt wird. Wenn nunmehr das von dem Motor 6 aufzubringende Drehmoment schwankt, ergibt sich zwar auch eine Schwankung des Schlupfes und damit auch eine Schwankung der Fadengeschwindigkeit. Diese Schwankung liegt jedoch im Rahmen der Toleranzen, die bei der Herstellung solcher Fäden beachtet werden (Größenordnung: 3%). Wenn jedoch der Motor von dem motorischen in den Bremsbetrieb fällt, so tritt ein negativer Schlupf auf. Dieser negative Schlupf addiert sich mit dem für den motorischen Betrieb in Rechnung gestellten Schlupf. Damit ergibt sich eine wesentlich größere Abweichung von der Soll-Fadengeschwindigkeit. Diese Abweichung liegt u. a. außerhalb des Toleranzbereiches. Aus diesem Grunde ist es auch bei der Steuerung eines derartigen Motors, insbesondere Asynchronmotors zweckmäßig zu gewährleisten, daß der Motor stets im motorischen Betrieb bleibt.

• Bezugszeichenaufstellung  1 Faden
   2 Richtung
   3 Lieferwerk, Galette
   4 Lieferwerk
   5 Überlaufrolle
   6 Motor
   7 Welle
   8 Scheibe
   9 Magnetpole
  10 Metallscheibe
  11 Maschinengestell
  12 Federn
  13 Einstellschrauben
  14 Meßfühler (Drehzahlfühler)
  15 Regler
  16 Signal
  17 Differenzsignal
  18 Frequenzwandler
  19 Wirbelstrombremse
  f 1 Frequenz
  f 2 Steuerfrequenz

Claims (4)

1. Verfahren zur Steuerung oder Regelung der Motordrehzahl bei individuell angetriebenen Fadenlieferwerken, dadurch gekennzeichnet, daß das Fadenlieferwerk oder sein Antriebsmotor durch ein konstantes, ständig wirksames Bremsmoment belastet wird, welches in seiner Größe mindestens dem durch die Fadenzugkräfte oder/und Fadenzugkraftspitzen am Fadenlieferwerk verursachten Antriebsmoment entspricht und diesem entgegenwirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das aufgebrachte Bremsmoment die maximal wirksamen, durch die Fadenzugkräfte aufgebrachten Drehmomente am Antriebsmotor um 3 bis 15% übersteigen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das konstante Bremsmoment bezüglich seiner Größe veränderbar ist.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das konstante Bremsmoment durch eine vorzugsweise auf die Motorwelle wirkende Wirbelstrombremse erzeugt wird.