DE3822358C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebssteuerverfahren für Changierwalzen eines eine Vielzahl von Spurstellen aufweisenden Spulautomaten gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ein derartiges Verfahren ist aus der DE-AS 28 11 158 bekannt.

Es ist ein Spulautomat bekannt, bei dem ein Faden zu einer Auflaufspule aufgewickelt wird, indem die Auflaufspule über eine Seitenfläche mit einer Changierwalze in Berührung steht und von dieser angetrieben wird. Nimmt die Umlaufgeschwindigkeit der Changierwalze einen Wert an, der einem ganzzahligen Vielfachen der Umlaufgeschwindigkeit der Auflaufspule entspricht, bzw. nimmt die Umlaufgeschwindigkeit der Auflaufspule einen Wert an, der einem ganzzahligen Vielfachen der Umlaufgeschwindigkeit der Changierwalze entspricht, so tritt bei einem solchen Spulautomaten ein Zustand ein, bei dem die Changierperiode und die Aufspulperiode der Auflaufspule miteinander synchronisiert sind, so daß der aufzuspulende Faden den gleichen Fadenweg durchläuft und demzufolge unter Ausbildung einer Bildwicklung (Spiegel) beim Aufwickeln stets übereinander zu liegen kommt.

Demzufolge wurden verschiedene Einrichtungen zur Vermeidung einer Bildwicklung vorgeschlagen. So wird z. B. in dem veröffentlichten japanischen Gebrauchsmuster 50-4825 der Vorschlag gemacht, den Hauptschalter der Changierwalze ein- und auszuschalten, so daß ein Schlupf zwischen der Walze und der Auflaufspule erzeugt wird. Bei dieser Vorgehensweise kann im Hinblick auf den Antrieb des Motors keine rasche Verringerung der Umlaufgeschwindigkeit infolge der Trägheit der Changierwalze erzielt werden, wenn der Schalter in den Aus-Zustand gebracht wird. Demzufolge ist der Schlupf zwischen der Walze und der Auflaufspule unzureichend, so daß eine rasche, wirkungsvolle Unterdrückung einer Bildwicklung nicht erzielt werden kann.

Aus der DE-OS 28 55 616 ist es zur Vermeidung einer Bildwicklung bekannt, die Changiergeschwindigkeiten zwischen einer Mindestgeschwindigkeit und einer Maximalgeschwindigkeit nach einem vorgegebenen Gesetz, z. B. Sinus, Sägezahn u. ä. periodisch zu ändern. Diese Vorgehensweise ist jedoch nicht geeignet, eine Bildwicklung wirkungsvoll zu unterbinden.

Aus der DE-OS 29 14 924 ist es bekannt, zur Vermeidung einer Bildwicklung eine Spiegelstörung durch Veränderung des Schlupfes des die Changiereinrichtung antreibenden Ansynchronmotors vorzusehen. Auch bei dieser Art der Spiegelstörung kann eine Bildwicklung nicht ausgeschlossen werden.

Aus der eingangs erwähnten DE-AS 28 11 158 ist ein Verfahren bekannt, bei dem zur Vermeidung von Bildwicklungen eine Steuereinrichtung verwendet wird, mit deren Hilfe die Ausgangsfrequenz des einen Changierwalzenmotor antreibenden Wechselrichters periodisch geändert wird. Hierbei werden zusätzlich die Motoren für die Changierwalzen sowie die Spulenantriebe so gesteuert, daß die während des Abbremsens eines Changierwalzenmotors anfallende Energie zum Betrieb der Spulenantriebsmotoren mit verwendet werden kann. Auf diese Weise kann die rückgespeiste elektrische Energie der Changiermotoren innerhalb der Steuereinrichtung des Spulautomaten nutzbar gemacht werden. Allerdings ist auch hier die Spiegelstörung unzureichend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Antriebssteuerverfahren für Changierwalzen vorzuschlagen, mit dessen Hilfe in bezug auf die Changierwalze eines Spulautomaten ein sehr großer Bremseffekt hervorgerufen und das Auftreten einer Bildwicklung bzw. eines Spiegels wirkungsvoll unterbunden werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 5.

Gemäß der Erfindung wird bei einem eine Vielzahl von Spulstellen aufweisenden Spulautomaten, bei dem jede Spulstelle einen Changierwalzenmotor und einen Wechselrichter für dessen Antrieb aufweist, die Anzahl derjenigen Wechselrichter, die eine Verzögerung bzw. eine Beschleunigung hervorrufen, so gesteuert, daß die Rückgewinnungsenergie, die beim Verzögern der Motoren erzeugt wird, und die für die Beschleunigung erforderliche zusätzliche Energie für die Changierwalzen-Antriebsmotoren sich ausgleichen.

Da die auf einer Verzögerung der Changierwalzen-Antriebsmotoren hin erzeugte "Rückgewinnungsenergie" (Generatorbetrieb) sofort von den zu beschleunigenden Changierwalzen-Antriebsmotoren verbraucht wird, wirkt im Verzögerungsbereich auf die Antriebsmotoren ein erheblicher Bremseffekt ein. Demzufolge nimmt der Schlupf zwischen Changierwalze und Auflaufspule zu, wodurch die Bildwicklung wirksam verhindert wird.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel anhand eines Schalt­ diagramms;

Fig. 2 ein Diagramm, das die Beziehungen der Umlauf­ geschwindigkeit eines Motors und der Spannung an einer Gleichstrom-Sammelschiene zu Steuersignalen wiedergibt;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Spannung der Gleichstrom- Sammelschiene verdeutlicht, falls alle Motoren gemeinsam beschleunigt oder verzögert werden;

Fig. 4 ein Kurvenbild, das die Beziehung zwischen der Frequenz des Wechselrichters eines Motors und einer Drehmoment-Geschwindigkeits-Kurve wiedergibt.

In Fig. 1 ist eine Walzenantriebsschaltung 1 für einen Spul­ automaten dargestellt. Hierbei sind für die einzelnen nebeneinander angeordneten Spulstellen U 1 bis U 2 n des Spul­ automaten entsprechende Changierwalzen-Antriebsmotoren M 1 bis M 2 n vorgesehen. Die Umlaufgeschwindigkeiten der einzelnen Motoren werden durch Wechselrichter I 1 bis I 2 n gesteuert, wobei ein von einer Wechselstromquelle 2 zugeführter Wechselstrom mit Hilfe eines Umformers 3 in einen Gleich­ strom umgewandelt und einer Gleichstrom-Sammelschiene L, die sich längs der einzelnen Spulstellen U 1 bis U 2 n erstreckt, zuge­ führt wird. Die Wechselrichter I 1 bis I 2 n der einzelnen Spul­ stellen stehen über entsprechende Verbindungsleitungen l 1 bis l 2 n mit dieser Gleichstrom-Sammelschiene L in Verbindung.

Ferner wird von einer Störfrequenz-Steuereinheit 4 an die einzelnen Wechsel­ richter ein Steuersignal zum Einstellen der Amplitude der Ausgangsfrequenz der einzelnen Wechselrichter I 1 bis I 2 n übertragen.

In Fig. 4 ist die Drehmomentcharakteristik für den Fall dargestellt, daß die Ausgangsfrequenz der für den Antrieb der Walzen vorgesehenen Wechselrichter J 1 bis J 2 n sich ändert. Wird ein Motor von einem Wechselrichter angesteuert, so wird üblicher­ weise eine Steuerung V/f = konstant durchgeführt, wobei V eine Spannung und f eine Frequenz darstellt. Wird in diesem Fall der Schlupf des Motors negativ, d. h. wird die Ausgangs­ frequenz des Wechselrichters erniedrigt, so daß die Umlauf­ geschwindigkeit (Synchrongeschwindigkeit) des Drehfeldes ge­ ringer als die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors ist, so wird das vom Motor erzeugte Drehmoment negativ und ein Brems­ vorgang bewirkt. Weist, wie aus Fig. 4 ersichtlich, die Wechselrichterfrequenz den Wert f 1 auf, so wird der Motor mit einer Geschwindigkeit a 1 betrieben und das Drehmoment entspricht T 1, d. h. einem Antriebsdrehmoment. Wird in diesem Zustand die Wechselrichterfrequenz von f 1 auf f 2 verringert, so wird dann die Synchrongeschwindigkeit niedriger als die Umlaufgeschwindigkeit des Rotors. Mit anderen Worten, der Schlupf wird negativ und das vom Motor erzeugte Drehmoment entspricht T 2, d. h. einem Bremsmoment.

In diesem Zustand befindet sich der Motor im Generator­ betrieb, wobei die Rotationsenergie des Motors und einer Belastungsmaschine in elektrische Energie umgewandelt wird. Werden, wie aus Fig. 3 ersichtlich, die Wechselrichter In im einzelnen so gesteuert, daß alle Motoren der Spulstellen U 1 bis U 2 n gleichzeitig bei A beschleunigt und bei B verzögert werden, so wird die in dem Verzögerungsbereich erzeugte elektrische Energie über die in Fig. 1 gezeigte Gleichstrom-Sammel­ schiene L dem Umformer 3 zugeführt. Überschreitet die elektrische Energie einen zulässigen Wert, so wird eine Sicherheitseinrichtung automatisch in Betrieb gesetzt, so daß die Umspulvorgänge aller Spulstellen U 1 bis U 2 n unterbrochen werden.

Gemäß der Erfindung wird die Wechselrichtersteuerung so vorgenommen, daß die Anzahl derjenigen Wechselrichter, die eine Verzögerung oder Beschleunigung der Motoren hervorrufen, so gesteuert wird, daß sich die beim Verzögern durch den obenerwähnten Generatorbetrieb erzeugte Energie (nachfolgend als Rückgewinnungsenergie bezeichnet) und die beim Beschleunigen zusätzlich erforderliche Antriebs­ energie über die Gleichstrom-Sammelschiene L aufheben. Im einzelnen wird ein Steuersignal, wie zum Beispiel eine Dreieck­ welle 5, beispielsweise an die Wechselrichter I 2 n - 1 der ungeradzahligen Spulstellen U 2 n - 1 und eine Dreieckwelle 6 an die Wechselrichter I 2 n der geradzahligen Spulstellen U 2 n angelegt, wie dies aus Fig. 2 ersichtlicht ist. Kurz gesagt, die Phasen der Dreieckwellen werden für die einzelnen Wechselrichter als nicht umgekehrte Phase und umgekehrte Phase (Gegenphase) festgestellt. Falls demzufolge bei dem obigen Ausführungsbeispiel die Zahl der Wechsel­ richter mit nicht-umgekehrter Phase der Anzahl der Wechsel­ richter mit Gegenphase entspricht, so ist die Anzahl der sich im Verzögerungsbereich B befindlichen Spulstellen gleich der Anzahl der sich im Beschleunigungsbereich A befindlichen Spulstellen.

Werden die Wechselrichter, wie oben beschrieben gesteuert, so wird die im Verzögerungsbereich B erzeugte Rückgewinnungs­ energie von den Motoren verbraucht, die im Beschleunigungs­ bereich A beschleunigt werden, und somit insgesamt in Aus­ gangsleistung der Motoren umgewandelt, so daß die gesamte Energie genutzt werden kann.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, nimmt demzufolge die Spannung VDC der Gleichstrom-Sammelschiene L stets einen festen Pegel 7 an, und zwar ungeachtet der Beschleunigung oder Verzögerung der Motoren. Falls hingegen alle Motoren gleich­ zeitig synchron miteinander beschleunigt oder verzögert werden, so steigt die Spannung der Gleichstrom-Sammelschiene im Verzögerungsbereich B an der Stelle 9 an, wie dies anhand des Pegeldiagramms 8 in Fig. 3 gezeigt ist. Die Energie des Anstiegsbereichs wird als Wärme von einer in Fig. 1 gezeigten Wärmeabführeinheit 10 abgeführt.

Die in Fig. 1 gezeigte Wärmeabführeinheit 10 kann während des Normalbetriebs weggelassen werden. Die Rückgewinnungs­ energie (in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen 11 verdeutlicht), die während der Verzögerung der Motoren gewonnen wird, wenn alle Spulstellen gleichzeitig auf einmal angehalten werden, um einen Loswechsel oder sonstiges durchzuführen, wird jedoch von der Wärmeabführeinheit 10 abgeführt.

In Fig. 2 sind die Beziehungen der Umlaufgeschwindigkeiten 12 und 13 der Motoren und der Spannung VDC der Gleichstrom- Sammelschiene L zu den Steuersignalen 5 und 6 verdeutlicht. Die Steuersignale 5 und 6, die den einzelnen Wechselrichtern der ungeradzahligen Spulstellen U 2 n - 1 der gerad­ zahligen Spulstellen U 2 n zugeführt werden, weisen eine nicht- umgekehrte bzw. eine umgekehrte Phase auf. Demzufolge werden die Motoren durch die Steuersignale mit etwas Verzögerung be­ schleunigt und verzögert. Die Spannung VDC der Gleichstrom- Sammelschiene L ist konstant, solange das Motorstartsignal 14 anhält und die Rückgewinnungsenergie und die Antriebsenergie gleichen sich aus; d. h. mit anderen Worten, die Rückgewin­ nungsenergie wird sofort als Antriebsenergie verbraucht und trägt zur Drehung der Motoren bei.

Da die auf eine Verzögerung hin erzeugte Rückgewinnungs­ energie sofort von den zu beschleunigenden Motoren verbraucht wird, wirkt ein bemerkenswerter Bremseffekt im Verzögerungs­ bereich auf die Motoren ein. Demzufolge nimmt der Schlupf zwischen Changierwalze und Auflaufspule zu, wodurch der Effekt der Vermeidung einer Bildwicklung gleichfalls verbessert wird.

Obwohl bei dem vorstehenden Ausführungsbeispiel ein Fall dargestellt ist, bei dem die Spulstellen im Hinblick auf ungeradzahlige und geradzahlige unterteilt und gesteuert werden, um die Anzahl der Einheiten mit nicht-umgekehrter Phase und die Anzahl der Einheiten mit umgekehrter Phase (Gegenphase) der Steuersignale gleich zu machen, kann ent­ sprechend den Gegebenheiten eine andere Unterteilungs­ methode gewählt werden, solange die Anzahl der Einheiten mit nicht-umgekehrter Phase gleich der Anzahl an Einheiten mit umgekehrter Phase ist.

Obwohl die dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ein Fall beschrieben wird, bei dem die Steuersignale dafür sorgen, daß die Anzahl an Spulstellen, die mit nicht- umgekehrter Phase angesteuert werden, und die Anzahl an Spulstellen, die mit umgekehrter Phase bzw. Gegenphase angesteuert werden, gleich ist, kann die Beschleunigung und Verzögerung der Motoren der Spulstellen auch so ausgeführt werden, daß die Spannungsschwankung der Gleichstrom-Sammelschiene L innerhalb eines zulässigen Bereichs bleibt. In diesem Fall ist es nicht erforderlich, daß die Anzahl der eine nicht-umgekehrte Phase aufweisenden Einheiten und die Anzahl der eine Gegenphase aufweisenden Einheiten der Steuersignale stets gleich sind.

Um eine exaktere Steuerung vorzunehmen, sollten stets die­ jenigen Spulstellen, die momentan in Betrieb sind, festge­ stellt werden, und falls die Anzahl der mit nicht-umgekehrter Phase angesteuerten Spulstellen und die Anzahl der mit Gegen­ phase angesteuerten Spulstellen entsprechend der tatsächlich in Betrieb befindlichen Anzahl an Spulstellen gesteuert wird, können sich die Rückgewinnungsenergie und die Antriebsenergie ausgleichen.

Wie aus der vorstehenden Beschreibung hervorgeht, kann ein hoher Bremseffekt in bezug auf die Walzen erzielt und somit die Entstehung von Bildwicklungen wirkungsvoll verhindert werden, da die beim Bremsen bzw. Verzögern der Motoren erzeugte Rückgewinnungsenergie sofort für den Antrieb der anderen, in einem Beschleunigungsbereich befindlichen Motoren verbraucht werden kann. Da die Rückgewinnungsenergie von den zu beschleunigenden Motoren ohne Abführung verbraucht wird, tritt auch ein Energiespareffekt auf.

Claims (5)

1. Antriebssteuerverfahren für Changierwalzen eines eine Vielzahl von Spulstellen aufweisenden Spulautomaten, bei dem jede Spulstelle (U 1 bis U 2 n) einen Changierwalzen-Antriebsmotor (M 1 bis M 2 n) und einen Wechselrichter (I 1 bis I 2 n) zu dessen Ansteuerung aufweist, wobei zur Vermeidung einer Bildwicklung die Ausgangsfrequenz der Wechselrichter (I 1 bis I 2 n) periodisch geändert und die während der Abbremszeit eines Changierwalzen-Antriebsmotors anfallende Energie zum Betrieb der Spulstellen mit verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl an Wechselrichtern (U 1 bis U 2 n), die eine Beschleunigung bzw. eine Verzögerung der Changierwalzen-Antriebsmotoren bewirken, so gesteuert wird, daß sich die aufgrund der Verzögerung der Changierwalzen-Antriebsmotoren erzeugte Rückgewinnungsenergie und die für die Beschleunigung erforderliche zusätzliche Energie für die Changierwalzen-Antriebsmotoren ausgleichen können.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl an Wechselrichtern (U 2 n), die eine Verzögerung der zugeordneten Changierwalzen-Antriebsmotoren bewirken, so gesteuert wird, daß diese der Anzahl an Wechselrichtern (U 2 n-1) entspricht, die eine Beschleunigung der zugeordneten Changierwalzen-Antriebsmotoren bewirken, und zwar gemäß der Änderung der Ausgangsfrequenz der Wechselrichter.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselrichter (I 1 bis I 2 n) der einzelnen Spulstellen (U 1 bis U 2 n) parallel an eine Gleichstrom-Sammelschiene (L) geschaltet sind, die längs der einzelnen Spulstellen verlegt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum periodischen Ändern der Ausgangsfrequenz der Wechselrichter ein Steuersignal von einer Störfrequenz-Steuereinheit (4) zu den einzelnen Wechselrichtern (I 1 bis I 2 n) zur Steuerung der Beschleunigung oder Verzögerung der Changierwalzen-Antriebsmotoren der einzelnen Spulstellen übertragen wird, so daß die Spannung an der Gleichstrom-Sammelschiene (L) innerhalb eines zulässigen Bereichs bleibt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal ein Dreieckwellensignal ist.