DE4011598A1 - Textilmaschine, inbesondere ringspinnmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Textilmaschine, insbeson­ dere Ringspinnmaschine, mit mehreren zumindest teil­ weise getrennt ansteuerbaren elektrischen Antriebssy­ stemen zum Antrieb von unterschiedlichen Lasten, wie insbesondere Spindeln, Streckwerken, Ringbänken oder dergleichen, mit einer elektronischen Steuerung, durch die die Antriebssysteme bei Netzausfall unter Auf­ rechterhaltung vorgebbarer Drehzahl- und/oder Geschwin­ digkeitsverhältnisse bis in den Bereich der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit Null herabsteuerbar sind, wobei die Antriebssysteme im Normalbetrieb über einen gemein­ samen Zwischenkreis aus dem Versorgungsnetz gespeist werden und bei Netzausfall das der Last mit dem größten effektiven Beharrungsvermögen zugeordnete Antriebssy­ stem als Generator wenigstens eines der anderen Antriebssysteme mit Energie versorgt.

Insbesondere bei Ringspinnmaschinen kommt es entschei­ dend auf einen möglichst gleichmäßigen Lauf und genaue Geschwindigkeiten der anzutreibenden Arbeitselemente sowie insbesondere auch auf definierte Drehzahl­ und/oder Geschwindigkeitsverhältnisse dieser Antriebs­ elemente an. Als wesentliche Arbeitselemente seien in diesem Zusammenhang insbesondere die Spindeln, die Streckwerke sowie die Ringträger bzw. Ringbänke genannt.

So ist beispielsweise das Verhältnis der Spindeldreh­ zahl zur Liefergeschwindigkeit maßgebend für den Drall und die Festigkeit des Garns. Zur Einhaltung eines stets gleichen Verzugs müssen die Drehzahlen der ein­ zelnen Zylinder des Streckwerks ebenfalls in einem de­ finierten Verhältnis zueinander stehen. Schließlich ist beispielsweise für die Garnkörperbildung auf den Hülsen die Bewegungsgeschwindigkeit der Ringbank sowie das Verhältnis dieser Geschwindigkeit zur Vorgeschwindig­ keit von Bedeutung.

Schon angesichts dieser für eine gleichbleibende Garn­ qualität zwingend einzuhaltender Vorgaben stellt sich mit jedem Netzausfall eine äußerst kritische Betriebs­ phase ein, zumal die einzelnen Arbeitselemente der Ringspinnmaschine zur Erzielung einer höheren Variabi­ lität möglichst getrennt ansteuerbar sein und demnach starre Getriebeverbindungen weitgehend vermieden werden sollen. Darüber hinaus entsteht mit jedem Netzausfall eine erhebliche Fadenbruchgefahr, da beim Ausfall der jeweiligen Spannungsversorgung das Streckwerk im allge­ meinen unmittelbar zum Stehen kommt, während sich die Spindel aufgrund der ihnen eigenen Trägheit zunächst weiterdrehen. Eine der Ursachen für einen sofortigen Stillstand des Streckwerks ist, daß das effektive Be­ harrungsvermögen der Streckwerkzylinder insbesondere infolge der zwischen dem betreffenden Antriebsmotor und dem Zylinder angeordneten Getriebeübersetzung und der vorhandenen Reibung im Gegensatz zur Spindel auf ein Minimum reduziert ist.

Bei einer aus der DE 33 47 113 A1 bekannten Spinn- bzw. Zwirnmaschine wird bei einem jeweiligen Netzausfall die kinetische Energie der Spinn- oder Zwirnorgane zur Energierückgewinnung und zur Versorgung der normaler­ weise schneller zum Stillstand kommenden Nebenaggregate ausgenutzt. Hierbei wirken die Elektromotoren der Spinn- bzw. Zwirnorgane als Generator.

Bei dieser bekannten Maschine erfolgt eine derartige sogenannte Rekuperation offensichtlich bis zum Still­ stand der Aggregate insbesondere der Streckwerke. Hier­ bei besteht jedoch die Gefahr, daß im unteren Drehzahl­ bereich nahe Null die mit Notstrom zu versorgenden An­ triebsmotoren nicht mehr beherrschbar bzw. genau an­ steuerbar sind. Beispielsweise bei frequenzgesteuerten Synchronmotoren ist das erzeugte Moment abhängig vom Quadrat des Spannungs/Frequenz-Verhältnisses. Wird der jeweilige kritische Wert unterschritten, so gerät der betreffende Motor außer Tritt, was im allgemeinen zum sofortigen Stillstand des betreffenden Aggregats, bei­ spielsweise eines Streckwerks führt. Nachdem sich die das größere effektive Beharrungsvermögen aufweisenden Spinn- bzw. Zwirnorgane noch weiter drehen, kann es trotz der Notstromversorgung zu einer unzuläßigen Ände­ rung der Garndrehung bzw. zu Fadenbrüchen kommen.

Bei anderen herkömmlichen Textilmaschinen erfolgt unmittelbar nach Auftreten eines jeweiligen Netzaus­ falls eine entsprechende Batteriepufferung der betref­ fenden Antriebssysteme. Nachteilig hierbei ist insbe­ sondere, daß die der Notstromversorgung dienenden Batterien entsprechend groß ausgelegt sein müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Textil­ maschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die bei einem jeweiligen Netzausfall für einen definierten Abspinnbetrieb erforderliche Energie mit geringstmöglichem Aufwand und insbesondere ohne spe­ zielle aufwendige Notaggregate wie beispielsweise Pufferakkumulatoren größerer Kapazität bereitgestellt wird.

Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zusätzlich eine dem elektrischen Zwischenkreis zugeord­ nete Pufferbatterie vorgesehen ist, und daß diese Pufferbatterie dem elektrischen Zwischenkreis erst zu­ schaltbar ist, nachdem die Drehzahlen bzw. Geschwindig­ keiten unter einen vorgebbaren minimalen Wert (n_min) im unteren Drehzahl bzw. Geschwindigkeitsbereich abge­ fallen sind bzw. die Zwischenkreisspannung einen ent­ sprechenden, im Vergleich zur Spannung bei Netzspeisung kleineren minimalen Spannungswert erreicht hat.

Während unmittelbar nach einem jeweiligen Netzausfall zunächst automatisch und verzögerungsfrei durch eine Energierückgewinnung aus dem Antriebssystem für die das größere effektive Beharrungsvermögen aufweisenden Lasten die anderen Antriebssysteme versorgt werden, erfolgt im unteren kritischen Drehzahlbereich nahe Null anstelle der Notversorgung im Generatorbetrieb eine Batteriepufferung. Nachdem somit im Falle eines Netz­ ausfalls die Versorgungsspannung nicht unter den Span­ nungswert der Pufferbatterie abfallen kann, ist auch im kritischen unteren Drehzahlbereich stets gewährleistet, daß die Motoren, zum Beispiel Synchronmotoren, der zu stützenden Antriebssysteme noch beherrschbar und zuverlässig ansteuerbar sind. Da die Notstromversorgung zunächst durch die zurückgewonnene Energie, das heißt eine sogenannte Rekuperation erfolgt und die Pufferbatterie erst am Ende einer jeweiligen Ablaufsteuerung, das heißt erst bei Erreichen einer Geschwindigkeit bzw. Drehzahl nahe Null zugeschaltet wird, genügen Batterien kleinster Kapazität.

Es ist demnach mit minimalem Aufwand stets gewährlei­ stet, daß beispielsweise ein ein geringes effektives Beharrungsvermögen aufweisendes Streckwerk auch bei einem gegebenenfalls auftretenden Netzausfall nicht unmittelbar zum Stillstand kommt, sondern zumindest für einen definierten Abspinnbetrieb unter Aufrechterhal­ tung vorgebbarer Drehzahlverhältnisse bis in den Be­ reich der Drehzahl Null mit der erforderlichen Energie versorgt wird. Durch eine derartige, sich automatisch einstellende Notspannungsversorgung kann auch für ande­ re Antriebe wie beispielsweise eine Ringbank oder dergleichen für eine genügend lange Zeitdauer ein kon­ trollierter Bewegungsablauf aufrechterhalten werden.

Umfaßt das bei Netzausfall über den Zwischenkreis im Generatorbetrieb gestützte Antriebssystem zumindest einen frequenzgesteuerten Elektromotor, so ist es zweckmäßig, wenn der den Übergang zur Batteriepufferung bestimmende minimale Spannungswert bzw. die Batterie­ spannung in Abhängigkeit vom gerade noch zuläßigen Spannungs/Frequenz-Verhältnis des frequenzgesteuerten Elektromotors gewählt ist.

Damit ist ausgeschlossen, daß die zur Versorgung der betreffenden frequenzgesteuerten Elektromotoren gelieferte Spannung soweit absinken kann, daß das kri­ tische Spannungs/Frequenz-Verhältnis unterschritten wird, ab dem der Motor außer Tritt geraten kann bzw. abrupt zum Stillstand kommt.

Die Pufferbatterie ist vorzugsweise über eine Diode, einen Thyristor oder dergleichen an den Zwischenkreis angeschlossen. Dabei ist beispielsweise die Diode der­ art gepolt, daß die Pufferbatterie abgekoppelt ist, so­ lange die Zwischenkreisspannung größer als die Batte­ riespannung ist. Fällt demgegenüber die Zwischenkreis­ spannung unter den durch die Batteriespannung vorgege­ benen Wert ab, so ist die Pufferbatterie über die Diode an den Zwischenkreis angekoppelt, so daß für den an­ schließenden Betrieb über den Zwischenkreis sämtliche an diesem angeschlossene Antriebssysteme batteriege­ puffert sind.

Das bei Netzausfall den Zwischenkreis im Generatorbe­ trieb stützende Antriebssystem ist insbesondere im Falle einer Ringspinnmaschine vorzugsweise das An­ triebssystem zum Antrieb der Spindeln.

Das bei Netzausfall den Zwischenkreis im Generatorbe­ trieb stützende Antriebssystem ist vorteilhafterweise zur Notversorgung wenigstens des die Streckwerksmotoren und/oder den Ringbankmotor umfaßenden Antriebssystems verschaltet.

Demnach ist dafür gesorgt, daß das kleinere Beharrungs­ vermögen aufweisende Streckwerk bei einem gegebenen­ falls auftretenden Netzausfall nicht unmittelbar zum Stillstand kommt, sondern kontrolliert und synchron mit den anderen Antrieben entsprechend einer vorgebbaren Ablaufsteuerung vorzugsweise bis zur Drehzahl Null herabsteuerbar ist.

Vorteilhafterweise sind die jeweiligen Drehzahlen oder Geschwindigkeiten der betreffenden Lasten sowie deren jeweilige Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsverhältnisse insbesondere auch während der Abspinnsteuerung bei Netzausfall ausschließlich durch die elektronische Steuerung vorgebbar.

Dadurch, daß die einzelnen Antriebssysteme und gegebe­ nenfalls auch einzelne Antriebe innerhalb eines jewei­ ligen Systems anstelle der Verwendung einer starren Ge­ triebekupplung gesondert elektronisch ansteuerbar und somit die Drehzahlen oder Geschwindigkeiten sowie die Drehzahl- bzw. die Geschwindigkeitsverhältnisse prak­ tisch nur durch die elektronische Steuerung bestimmt sind, wird eine relativ hohe Variabilität erreicht.

Die Antriebssysteme umfassen vorzugsweise über Fre­ quenzumrichter ansteuerbare Elektromotoren. Ein solcher Frequenzumrichter kann beispielsweise durch einen Gleichrichter und einen Wechselrichter gebildet sein. Über die elektronische Steuerung kann dann beispiels­ weise dem betreffenden Wechselrichter die Soll-Frequenz vorgegeben werden, auf welche sich der zugeordnete Elektromotor entsprechend einstellt.

Vorteilhafterweise sind das dem Streckwerk und/oder der Ringbank zugeordnete Antriebssystem und das den Spin­ deln zugeordnete Antriebssystem von einem gemeinsamen Gleichrichter über einen Gleichstromzwischenkreis mit Energie aus dem Versorgungsnetz gespeist, wobei die Notstromversorgung bei Netzausfall über diesen Gleich­ stromzwischenkreis erfolgt.

Zweckmäßigerweise sind zumindest die dem Streckwerk und den Spindeln zugeordneten Antriebssysteme zur Variation der vorgebbaren Drehzahlverhältnisse getrennt ansteuer­ bar. Es können insbesondere auch die Streckwerkzylinder getrennt antreibbar sein, um so beispielsweise den Ver­ zug variieren zu können.

Von Vorteil ist ferner, wenn auch die Ringbank zur Variation insbesondere des vorgebbaren Geschwindig­ keitsverhältnisses Spindel/Ringbank gesondert antreib­ bar und ansteuerbar ist.

Die Spindeln können gruppenweise oder durch Einzelmoto­ ren angetrieben sein, wobei diesen Einzelmotoren bzw. den Motoren einer Gruppe vorzugsweise gemeinsame Frequenzumrichter zugeordnet sind. Dem Streckwerk kann als Ganzes ein eigenes Antriebssystem mit mehreren Antrieben zugeordnet sein. Dabei ist denkbar, die Ring­ bank entweder gemeinsam mit dem Streckwerk oder auch durch einen eigenen Antrieb zu bewegen. Während jeder Spinnstelle normalerweise eine eigene Spindel zugeord­ net ist, können sich das Streckwerk und die Ringbank jeweils über mehrere Spinnstellen, zweckmäßigerweise über die Gesamtlänge einer Maschinenseite, erstrecken.

Im Falle einer Ringspinnmaschine mit jeweils einem Streckwerk und einer Ringbank auf jeder Maschinenseite sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante einan­ der entsprechende Streckwerksstränge sowie die beiden Ringbänke jeweils gemeinsam ansteuerbar.

Nachdem die elektronische Steuerung normalerweise einen sehr geringen Energiebedarf aufweist, kann sie bei einem Netzausfall beispielsweise ausschließlich batteriegepuffert sein. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, eine Notversorgung über das ggf. im Gene­ ratorbetrieb arbeitende, den Lasten mit dem größten effektiven Beharrungsvermögen zugeordnete Antriebs­ system vorzusehen.

Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsvariante ist bei einer Ringspinnmaschine das dem Streckwerk und vorzugsweise der Ringbank zugeordnete Antriebssystem nur bis zu einer vorgebbaren minimalen Streckwerk­ zylinderdrehzahl ungleich Null herabsteuerbar und anschließend zumindest vom Streckwerk entkoppelbar. Während hiernach das Streckwerk unmittelbar zum Still­ stand kommt, können sich die betreffenden Spindeln im allgemeinen noch geringfügig weiterdrehen. Auf Grund der relativ geringen Drehzahl hat dies praktisch keine Auswirkungen. Es ist jedoch denkbar, zusätzlich für eine Abbremsung der Spindeln zu sorgen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausfüh­ rungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Teildarstellung zweier ver­ schiedener Antriebssysteme einer Ringspinnma­ schine, welche bei Netzausfall zunächst gene­ ratorisch und anschließend durch eine Puffer­ batterie gespeist werden, und

Fig. 2 ein Drehzahldiagramm zur Darstellung des Drehzahlverlaufs der bei Netzausfall gestütz­ ten Antriebssysteme entsprechend einer vorge­ gebenen Abspinnsteuerung.

Gemäß Fig. 1 umfaßt das gezeigte Ausführungsbeispiel einer Ringspinnmaschine zwei (lediglich teilweise dar­ gestellte) Antriebssysteme 10, 12. Das erste Antriebs­ system 10 dient zum Antrieb der (nicht gezeigten) Spin­ deln der Ringspinnmaschine. Das zweite Antriebssystem 12 ist zwei Streckwerken sowie zwei Ringbänken auf den beiden Ringspinnmaschinenseiten zugeordnet und umfaßt dazu drei Antriebe.

Das den Streckwerken sowie den Ringbänken zugeordnete Antriebssystem 12 und das den Spindeln zugeordnete An­ triebssystem 10 der Ringspinnmaschine sind von einem gemeinsamen Gleichrichter 14 über einen Gleichstromzwi­ schenkreis 16 aus einem durch eine Leitung 18 angedeu­ teten Versorgungsnetz mit Energie gespeist.

Wie weiter unten noch im Einzelnen erläutert wird, er­ folgt bei Netzausfall zunächst eine Notstromversorgung des Antriebssystem 12 durch aus dem Antriebssystem 10 rückgewonnene Energie und anschließend eine Notstrom­ versorgung sämtlicher Systeme 10, 12 durch eine einer­ seits mit Masse 62 und andererseits über eine Diode 60 mit dem Gleichstromzwischenkreis 16 verbundene Puffer­ batterie 58.

Das Antriebssystem 10 weist für jede Spindel einen im Normalbetrieb über eine Speisefrequenz drehzahlge­ steuerten Asynchronmotor 24, 26 auf (in der Figur sind lediglich zwei gezeigt). Den Asynchronmotoren 24, 26 für die Spindeln ist jeweils ein Frequenzumrichter 14, 28; 14, 30 zugeordnet, welcher neben dem Gleichrichter 14 zusätzlich durch einen Wechselrichter 28 bzw. 30 gebildet ist.

Es ist ferner eine elektronische Steuerung 66 vorgese­ hen, durch welche insbesondere die Wechselrichter 28, 30 des Spindel-Antriebssystems sowie Wechselrichter 50, 52, 54 des den Streckwerken sowie den Ringbänken zuge­ ordneten zweiten Antriebssystems 12 ansteuerbar sind. Die Steuerausgänge der elektronischen Steuerung 56 so­ wie die Steuereingänge der Wechselrichter sind mit dem Buchstaben S bezeichnet.

Während in der Zeichnung lediglich zwei Asynchronmoto­ ren 24, 26 des Antriebssystems 10 für die Spindeln dar­ gestellt sind, können im praktischen Einsatz bei einer Ringspinnmaschine beispielsweise bis zu 600 Spindeln pro Maschinenseite und eine dementsprechende Anzahl Spindelmotoren 24, 26 vorgesehen sein. Die einzelnen Motoren können über ein Energieverteilersystem mit einem gemeinsamen Frequenzumrichter im Maschinenendkopf verbunden sein. Die Spindel können jedoch auch gruppen­ weise oder sogar durch einen einzigen Motor über Tan­ gentialriemen angetrieben werden.

Eine mechanische Kopplung zur Bestimmung des Geschwin­ digkeits-Verhältnisses zwischen den Spindeln und den zugeordneten Streckwerken fehlt. Dieses Verhältnis ist nur durch die elektronische Steuerung 56 bestimmt.

Im einzelnen geht aus der Zeichnung weiter hervor, daß das zweite Antriebssystem 12 für die beiden Streckwerke sowie die beiden Ringbänke auf den beiden Maschinensei­ ten drei verschiedene Antriebe mit den Frequenzumrich­ tern 14, 50; 14, 52 und 14, 54 umfaßt, welche durch den gemeinsamen, zwischen der Leitung 18 und der Leitung 16 liegenden Gleichrichter 14 und die einzelnen Wechsel­ richter 50 bis 54 gebildet sind. Demnach werden die drei Antriebe des zweiten Antriebssystems 12 im Normal­ betrieb ebenso wie die Spindelantriebe vom gemeinsamen Gleichrichter 14 über den Gleichstromzwischenkreis 16 mit Energie aus der Leitung bzw. dem Netz 18 versorgt.

Die Wechselrichter 50, 52, 54 der drei Antriebe des zweiten Antriebssystems 12 für die Streckwerke und die Ringbänke sind jeweils an die Leitung bzw. den Gleich­ stromzwischenkreis 16 angeschlossen. Auch diese Wech­ selrichter 50 bis 54 sind wiederum durch die elektroni­ sche Steuerung 56 ansteuerbar, wie dies durch die Pfeile S angedeutet ist.

Der eine Wechselrichter 54 ist einem Asynchronmotor 48 für den Antrieb der beiden Ringbänke zugeordnet. Die Bewegungsgeschwindigkeit sowie der Bewegungsablauf der Ringbänke im Verhältnis zu den Spindeln sind für den Kopsaufbau von Bedeutung. Die jeweilige Abstimmung erfolgt durch die elektronische Steuerung 56.

Die beiden die Wechselrichter 50 und 52 aufweisenden Antriebe sind Streckwerksantriebe. Der genaue Lauf der Streckwerkzylinder im Verhältnis zueinander und zu den Spindeln ist für den Verzug und die Garnnummerhaltung von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grunde werden als Streckwerkmotoren vorzugsweise Synchronmotoren 32 bis 46 eingesetzt. Im folgenden wird der Aufbau der beiden Streckwerksantriebe 50, 52 näher erläutert:

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Ring­ spinnmaschine zwei Streckwerke, je eines auf einer Maschinenseite, auf. Jedes Streckwerk umfaßt einen vor­ deren oder Lieferzylinder, einen Mittelzylinder und einen hinteren oder Eingangszylinder. Die Zylinder wer­ den auf Grund der vorgegebenen Länge (z. B. über 300 Spindeln pro Maschinenseite) von beiden Enden her ange­ trieben, um Garnfehler durch Torsionswirkungen in diesen Zylindern entlang der Maschine zu vermeiden. Überall kann auch jeweils eine Teilung der Zylinder in der Mitte vorgesehen sein. Pro Streckwerk-Lieferzylin­ der sind demnach zwei Elektromotoren, im vorliegendem Falle Synchronmotoren, vorgesehen.

Bei den vier dem Wechselrichter 50 zugeordneten Motoren 32 bis 38 handelt es sich um folgende Streckwerks-An­ triebsmotoren:

Die beiden Synchronmotoren 32, 34 sind den beiden Enden des Lieferzylinders auf der einen Seite der Ringspinn­ maschine zugeordnet, während die beiden Synchronmotoren 36, 38 den beiden Enden des auf der anderen Seite der Ringspinnmaschine vorgesehenen Lieferzylinders zugeord­ net sind.

Für die vier Synchronmotoren 40 bis 46 ist der gemein­ same Wechselrichter 52 vorgesehen. Hierbei sind die beiden Synchronmotoren 40, 42 den beiden Enden des Hin­ ter- bzw. Mittelzylinders auf der einen Seite der Ring­ spinnmaschine zugeordnet, während die beiden Synchron­ motoren 44, 46 den beiden Enden des Hinter- bzw. Mit­ telzylinders auf der anderen Seite der Ringspinnma­ schine zugeordnet sind. Hinter- und Mittelzylinder auf einer jeweiligen Maschinenseite sind jeweils zu einer Zylindergruppe zusammengefaßt und über ein Wechselge­ triebe miteinander verbunden. Grundsätzlich können auch für Mittel- und Hinterzylinder gesonderte Antriebe vor­ gesehen sein.

Beim den beiden Ringbänken zugeordneten Elektromotor 48 kann es sich zum Beispiel um einen Asynchronmotor handeln.

Zwischen einer jeweiligen Motorwelle und einem betref­ fenden Streckwerkzylinderende kann beispielsweise ein Zahnriemengetriebe, eine Kupplung sowie ein Zahnradge­ triebe vorgesehen sein. Im Falle der Lieferzylinder ist auch die Anordnung einer Bremse zwischen Kupplung und Zahnradgetriebe denkbar, um beispielsweise nach einem Abspinnvorgang ein Zurückdrehen der Lieferwalze zu ver­ hindern.

Das Zahnriemengetriebe dient als ein Dämpfungsmittel, welches vom betreffenden Motor bei niedrigen Drehzahlen abgegebene Schläge absorbiert und damit das empfindli­ che Zahnradgetriebe im Bereich der Streckwerkwalze schont. Zugleich dient das Zahnriemengetriebe zur Dreh­ zahlübersetzung, um die relativ hohe Drehzahl des betreffenden Motors auf einen niedrigeren Wert am Ein­ gang einer betreffenden Kupplung zu reduzieren. Das Zahnradgetriebe dient zusammen mit dem Zahnriemenge­ triebe zur Drehmomentübersetzung, so daß bei Zuschal­ tung einer jeweiligen Kupplung der entsprechende Motor nicht mit dem hohen Trägheitsmoment des stillstehenden Zylinders belastet wird.

Daraus folgt, daß im vorliegenden Fall das effektive Beharrungsvermögen der Spindeln wesentlich höher ist als das des Streckwerks. Das Streckwerk muß demzufolge bei jedem Netzausfall weiter angetrieben werden, wenn vermieden werden soll, daß dieses unmittelbar zum Stillstand kommt, was unter Umständen ein Reißen des Garns zur Folge hätte.

Die Stromversorgung während eines solchen Netzausfalls erfolgt zunächst durch die im Normalbetrieb wie die anderen Motoren über eine Speisefrequenz drehzahlge­ steuerten, bei einem Netzausfall zur Versorgung des zweiten Antriebssystems 12 über den Gleichstromzwi­ schenkreis 16 im übersynchronen Betrieb jedoch als Generatoren arbeitenden Asynchronmotoren 24, 26 der Spindeln. Es wird demzufolge der Umstand ausgenutzt, daß die Spindeln im Vergleich beispielsweise zum Streckwerk oder zur Ringbank ein relativ großes effek­ tives Beharrungsvermögen aufweisen und die vorhandene kinetische Energie zur Rückspeisung elektrischer Ener­ gie in den Gleichstromzwischenkreis verwendet werden kann. Dabei sind die Wechselrichter 28, 30 für eine derartige Energierückspeisung ausgelegt.

Die elektronische Steuerung 56 umfaßt eine Abspinn­ steuerung, welche insbesondere auch im Falle eines Netzausfalls aktiviert wird, um die Antriebssysteme 10, 12 unter Aufrechterhaltung definierter Drehzahlen oder Geschwindigkeiten und Drehzahl- bzw. Geschwindigkeits­ verhältnisse bis zumindest annähernd in den Bereich der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit Null herabzusteuern. Das Herabsteuern auf niedrigere Drehzahlen muß hierbei der­ art erfolgen, daß die Asynchronmotoren 24, 26 nach dem Auftreten des Netzausfalls zunächst als Generatoren arbeiten können.

Da die elektronische Steuerung 56 im Gegensatz zum zweiten Antriebssystem 12 für die weiter in Betrieb zu haltenden Streckwerke sowie Ringbänke nur relativ we­ nig Energie benötigt, kann sie grundsätzlich aus­ schließlich batteriegepuffert sein. Dies ist jedoch nicht zwangsläufig erforderlich. Vielmehr kann auch diese elektronische Steuerung 56 zumindest zeitweise durch das den Spindeln zugeordnete Antriebssystem 10 gestützt sein.

Auch während der beispielsweise bei Netzausfall einset­ zenden Ablaufsteuerung sind die Drehzahl- bzw. Ge­ schwindigkeitsverhältnisse durch die elektronische Steuerung 56 vorgebbar.

Die dem Gleichstromzwischenkreis 16 zusätzlich zugeord­ nete Pufferbatterie 58 dient zur Stützung des Gleich­ stromzwischenkreises 16 in einem unteren Drehzahlbe­ reich. Hierzu ist der negative Pol der Pufferbatterie 58 an Masse 62 angeschlossen und deren positiver Pol über die in Durchlaßrichtung geschaltete Diode 60 mit dem Gleichstromzwischenkreis 16 verbunden.

Die Spannung der Pufferbatterie 58 ist derart gewählt, daß eine Zuschaltung dieser Batterie über die Diode 60 erst erfolgt, nachdem die Drehzahlen bzw. Geschwindig­ keiten insbesondere der Antriebe des zu stützenden Antriebssystems 12 unter einen vorgebbaren minimalen Wert n_min (vergleiche auch Fig. 2) abgefallen sind. Dies bedeutet, daß die Spannung der Pufferbatterie 58 deutlich kleiner ist als die am Gleichstromzwischen­ kreis 16 bei normaler Netzspeisung anliegende Spannung.

Hierbei kann die am Gleichstromzwischenkreis 16 bei Netzausfall auftretende minimale Spannung, bei der die Pufferbatterie 58 dem Zwischenkreis 16 zur Stützung des Antriebssystems 12 zugeschaltet wird, in Abhängigkeit vom gerade noch zulässigen Spannungs/Frequenz-Verhält­ nis der durch eine Speisefrequenz drehzahlgesteuerten Elektromotoren 32-46 gewählt sein. Das heißt, daß die am Gleichstromzwischenkreis 16 anliegende Spannung auch bei Netzausfall nicht unter den kritischen Spannungs­ wert abfallen kann, bei dem das für einen beherrschba­ ren Betrieb der Motoren 32-46 erforderliche Span­ nungs/Frequenz-Verhältnis nicht mehr gegeben ist.

Die Spannung der Pufferbatterie 58 ist so zu wählen, daß sie unter Berücksichtigung des Spannungsabfalls an der Diode 60 am Gleichstromzwischenkreis 16 eine Span­ nung erzeugt, welche eindeutig über dem kritischen Spannungswert liegt, andererseits jedoch so gering ist, daß die Kapazität der Pufferbatterie 58 relativ klein­ gehalten werden kann und bei Netzausfall vor der Zu­ schaltung der Pufferbatterie 58 in jedem Falle zunächst eine Versorgung des Antriebssystems 12 durch die aus dem Antriebssystem 10 von den Spindeln rückgewonnenen Energie erfolgt.

Die Funktionsweise der beschriebenen Ringspinnmaschine ergibt sich auch aus dem in Fig. 2 wiedergegebenen Diagramm, in dem die Drehzahl n über der Zeit t darge­ stellt ist.

Während des normalen Betriebs, d. h. bei Netzspeisung werden die Elektromotoren 32-48 und 24, 26 der Antriebssysteme 12, 10 (vergleiche Fig. 1) im allge­ meinen bei relativ hohen Drehzahlen betrieben, was in Fig. 2 durch den Drehzahlwert n₀ angedeutet ist. Wäh­ rend im Diagramm gemäß Fig. 2 ein einziger solcher Drehzahlwert n₀ angegeben ist, werden die verschiedenen Antriebsmotoren tatsächlich zumindest teilweise mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben.

Nach einem Netzausfall zum Zeitpunkt t_NA würde sich für die Spindeln einerseits und das Streckwerk andererseits bei angenommen fehlender Stützung des Gleichstromzwi­ schenkreises 16 (vergleiche Fig. 1) ein deutlich unterschiedliches Auslaufverhalten ergeben. Wie durch die gestrichelte Gerade n_Sp relativ geringer negativer Steigung angedeutet, würden die Drehzahlen der Spindeln bei nicht gestütztem Gleichstromzwischenkreis 16 nur relativ langsam abnehmen und die Spindeln bzw. die diesen zugeordneten Asynchronmotoren 24, 26 (vergleiche Fig. 1) erst zu einem relativ späten Zeitpunkt t_sp zum Stillstand kommen.

Demgegenüber würden die Drehzahlen der Streckwerkzylin­ der bei nicht gestütztem Gleichstromzwischenkreis 16 schneller abfallen, wie dies durch die strichpunktierte Gerade n_St relativ großer negativer Steigung angedeutet ist. Das Streckwerk würde demnach zu einem früheren Zeitpunkt t_St zum Stillstand kommen.

Während im Diagramm gemäß Fig. 2 lediglich eine Gera­ de n_St zur Darstellung des Drehzahlverlaufs des Streck­ werks dargestellt ist, drehen sich die verschiedenen Streckwerkzylinder des Streckwerks zur Erzeugung des jeweiligen Verzugs tatsächlich mit unterschiedlichen Drehzahlen.

Der Grund dafür, daß bei einer angenommenen fehlenden Stützung des Gleichstromzwischenkreises 16 das Streck­ werk zu einen früheren Zeitpunkt t_St als die Spindeln zum Stillstand kommt, ist, daß die Spindeln im Ver­ gleich zum Streckwerk das größere Beharrungsvermögen aufweisen. Tatsächlich würde das Streckwerk praktisch unmittelbar nach Netzausfall zum Stillstand kommen.

Bei der beschriebenen Ringspannmaschine wird ein derar­ tiger Netzausfall von der elektronischen Steuereinheit 56 erkannt, wonach eine vorbestimmte Abspinnsteuerung eingeleitet wird, in deren Verlauf die Antriebssysteme 10, 12 (vergleiche Fig. 1) unter Aufrechterhaltung vorgebbarer Drehzahlverhältnisse bis vorzugsweise in den Bereich der Drehzahl Null gesteuert werden.

Hierbei wird das dem Streckwerk sowie vorzugsweise auch der Ringbank zugeordnete Antriebssystem 12 über den Gleichstromzwischenkreis 16 zunächst durch das im Gene­ ratorbetrieb arbeitende Antriebssystem 10, über das Energie in den Gleichstromzwischenkreis 16 zurückge­ führt wird, versorgt. Damit die Asynchronmotoren 24, 26 im übersynchronen Betrieb als Generatoren arbeiten kön­ nen, sind deren Speisefrequenzen entsprechend herunter­ zusteuern. Zur Aufrechterhaltung der gewünschten Dreh­ zahlverhältnisse sind entsprechend auch die Synchronmo­ toren 32-48 zu steuern.

Die Notstromversorgung des dem Streckwerk sowie vor­ zugsweise auch der Ringbank zugeordneten Antriebssy­ stems 12 durch die aus dem Antriebssystem 10 der Spin­ deln rückgewonnene Energie folgt nicht bis zum Still­ stand der Maschine, sondern lediglich bis zu einer minimalen Drehzahl n_min, bei der die aus dem Antriebs­ system 10 gelieferte Energie noch für einen beherrsch­ baren Betrieb der Synchronmotoren 32-48 ausreicht.

Fällt die Spannung am Gleichstromzwischenkreis 16 unter einen minimalen Spannungswert, bei dem ein für die Syn­ chronmotoren 32-48 kritisches Spannungs/Frequenz-Ver­ hältnis erreicht ist, erfolgt über die Diode 60 eine Zuschaltung der Pufferbatterie 58 (vergleiche Fig. 1). Das heißt, die Spannung der Pufferbatterie 58 ist zumindest so groß wie die durch das kritische Span­ nungs/Frequenz-Verhältnis bestimmte minimale Spannung zuzüglich der an der Diode 60 abfallenden Spannung gewählt. Dabei ist ein gewißer Sicherheitsabstand zu berücksichtigen. Andererseits soll die Batteriespannung jedoch nicht viel größer als die erforderliche Spannung sein, so daß bei Drehzahlen größer als die minimale Drehzahl n_min im Anschluß an den auftretenden Stromausfall die Notstromversorgung über die im über­ synchronen Betrieb als Generatoren arbeitenden Spindel­ antriebe 24, 26 erfolgt.

Die Batteriepufferung erfolgt demnach im unteren Dreh­ zahlbereich BP, so daß, wie dies durch die durchgezoge­ ne Kurve n₁ dargestellt ist, während der gesamten Ab­ spinnsteuerung bis zum endgültigen Stillstand der Ma­ schine zum Zeitpunkt t_St eine problemlose Ansteuerung sämtlicher Antriebe und damit die Aufrechterhaltung vorgegebener Drehzahlverhältnisse möglich ist.

Die Zuschaltung der Pufferbatterie 58 zum Gleichstrom­ zwischenkreis 16 kann anstelle über die Diode 60 bei­ spielsweise auch über einen Thyristor oder anderweitig erfolgen.

Ferner kann vorgesehen sein, zumindest das Streckwerk vor Erreichen der Drehzahl Null vom zugeordneten An­ triebssystem abzukoppeln.

Claims (14)

1. Textilmaschine, insbesondere Ringspinnmaschine, mit mehreren zumindest teilweise getrennt ansteuerbaren elektrischen Antriebssystemen (10, 12) zum Antrieb von unterschiedlichen Lasten, wie insbesondere Spin­ deln, Streckwerken, Ringbänken oder dergleichen, mit einer elektronischen Steuerung (56), durch die die Antriebssysteme (10, 12) bei Netzausfall unter Auf­ rechterhaltung vorgebbarer Drehzahl- und/oder Ge­ schwindigkeitsverhältnisse bis in den Bereich der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit Null herabsteuerbar sind, wobei die Antriebssysteme (10, 12) im Normal­ betrieb über einen gemeinsamen Zwischenkreis (16) aus dem Versorgungsnetz (18) gespeist werden und bei Netzausfall das der Last mit dem größten effektiven Beharrungsvermögen zugeordnete Antriebssystem (10) als Generator wenigstens eines der anderen Antriebs­ systeme (12) mit Energie versorgt, dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich eine dem elektrischen Zwischenkreis (16) zugeordnete Pufferbatterie (58) vorgesehen ist,
und daß diese Pufferbatterie (58) dem elektrischen Zwischenkreis (16) zuschaltbar ist, nachdem die Drehzahlen bzw. Geschwindigkeiten unter einen vor­ gebbaren minimalen Wert (n_min) im unteren Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsbereich abgefallen sind bzw. die Zwischenkreisspannung einen entsprechenden, im Vergleich zur Spannung bei Netzspeisung kleineren minimalen Spannungswert erreicht hat.

2. Textilmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das bei Netzausfall über den Zwischenkreis (16) im Generatorbetrieb gestützte Antriebssystem (12) zumindest einen frequenzgesteuerten Elektromotor (32 -46) umfaßt, und daß der den Übergang zur Batterie­ pufferung bestimmende minimale Spannungswert bzw. die Batteriespannung in Abhängigkeit vom gerade noch zulässigen Spannungs/Frequenz-Verhältnis des fre­ quenzgesteuerten Elektromotors (32-46) gewählt ist.

3. Textilmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pufferbatterie (58) über eine Diode (60), einen Thyristor oder dergleichen an den Zwischen­ kreis (16) angeschlossen ist.

4. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bei Netzausfall den Zwischenkreis (16) im Generatorbetrieb stützende Antriebssystem (10) ins­ besondere im Falle einer Ringspinnmaschine das An­ triebssystem zum Antrieb der Spindeln ist.

5. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das bei Netzausfall den Zwischenkreis (16) im Generatorbetrieb stützende Antriebssytem (10) zur Notversorgung wenigstens des die Streckwerksmotoren (32-46) und/oder den Ringbankmotor (48) umfassen­ den Antriebssystem (12) verschaltet ist.

6. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Drehzahlen oder Geschwindigkeiten der betreffenden Lasten sowie deren Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsverhältnisse insbesondere auch wäh­ rend der Abspinnsteuerung bei Netzausfall aus­ schließlich durch die elektronische Steuerung (56) vorgebbar sind.

7. Textilmaschine nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebssysteme (10, 12) über Frequenzum­ richter (14, 28; 14, 30; 14, 50; 14, 52; 14, 54) an­ steuerbare Elektromotoren (24, 26, 32-48) umfas­ sen.

8. Textilmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzumrichter jeweils durch einen Gleichrichter (14) und einen Wechselrichter (28, 30, 50-54) gebildet sind.

9. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das dem Streckwerk und/oder der Ringbank zuge­ ordnete Antriebssystem (12) und das den Spindeln zugeordnete Antriebssystem (10) von einem gemein­ samen Gleichrichter (14) über einen Gleichstrom­ zwischenkreis (16) mit Energie aus dem Versorgungs­ netz (18) gespeist sind und die Notstromversorgung bei Netzausfall über diesen Gleichstromzwischenkreis (16) erfolgt.

10. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest die dem Streckwerk und den Spindeln zugeordneten Antriebssysteme (10, 12) zur Variation der vorgebbaren Drehzahlverhältnisse getrennt an­ steuerbar sind.

11. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch die Ringbank zur Variation insbesondere des vorgebbaren Geschwindigkeitsverhältnisses Spin­ del/Ringbank gesondert antreibbar und ansteuerbar ist.

12. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Falle einer Ringspinnmaschine mit jeweils einem Streckwerk und einer Ringbank auf jeder Ma­ schinenseite einander entsprechende Streckwerks­ stränge sowie die beiden Ringbänke jeweils gemeinsam ansteuerbar sind.

13. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronische Steuerung (56) batteriegepuffert ist.

14. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Ringspinnmaschine das dem Streckwerk und vorzugsweise der Ringbank zugeordnete Antriebs­ system (12) nur bis zu einer vorgebbaren minimalen Streckwerkszylinderdrehzahl ungleich Null herab­ steuerbar und anschließend zumindest vom Streckwerk entkoppelbar ist.