DE4014608C1 - Slow running direct drive for spinning machine - incorporates multiphase slip-ring rotor engine where stator coils have 1st frequency converter and rotor coils have 2nd frequency converter - Google Patents

Slow running direct drive for spinning machine - incorporates multiphase slip-ring rotor engine where stator coils have 1st frequency converter and rotor coils have 2nd frequency converter

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DE4014608C1 DE19904014608 DE4014608A DE4014608C1 DE 4014608 C1 DE4014608 C1 DE 4014608C1 DE 19904014608 DE19904014608 DE 19904014608 DE 4014608 A DE4014608 A DE 4014608A DE 4014608 C1 DE4014608 C1 DE 4014608C1
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Abstract

A slowly running direct drive is for rolls in drawing systems of spinning machines and incorporates a multiphase slip-ring rotor engine. The stator coils of the engine feature a first frequency converter while the rotor coils are equipped with a second frequency converter. A drive control unit is connected to the frequency converters and determines the frequency and the amplitude of the individual phase voltages. The control unit controls the frequency converters with slightly different frequencies in order to achieve lower revolution speeds of the engine. ADVANTAGE - The drive achieves an absolute revolution of the roll even at extremely low revolution speeds.

Description

Die Erfindung betrifft einen langsamlaufenden elektromotorischen Direktantrieb für Walzen in Streckwerken von Spinnereimaschinen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.The invention relates to a slow-running electromotive Direct drive for rollers in drafting systems of spinning machines with the features of the preamble of claim 1.

Die Verarbeitung des Rohmaterials zu Garn erfolgt üblicherweise in mehreren Schritten. Im ersten Schritt werden die Ballen ge­ öffnet, gereinigt und zu einem Band verarbeitet, das in Kannen abgelegt wird. Bereits in diesem ersten Schritt wird das Rohma­ terial unter Einsatz eines Streckwerkes verzogen. Im zweiten Schritt wird das Band unter anderem erneut mit Hilfe eines Streckwerkes verzogen und das so hergestellte Vorgarn auf Spulen aufgewunden. Im letzten Schritt wird das Vorgarn abermals ge­ streckt, gedreht und das Feingarn wieder auf Spulen aufge­ wickelt.The raw material is usually processed into yarn in several steps. In the first step, the bales are ge opens, cleaned and processed into a tape that can be used in jugs is filed. In this first step, the Rohma warped material using a drafting system. In the second Among other things, the belt is again step with the help of a Drafting system warped and the roving thus produced on spools wound up. In the last step, the roving is again done stretches, rotated and the fine yarn is put back on spools wraps.

Die Streckwerke bestehen im wesentlichen aus zwei oder mehreren Walzenpaaren mit je einer angetriebenen und einer mitlaufenden Walze, zwischen denen das zu verarbeitende Band oder Garn trans­ portiert wird. Dabei nimmt die Winkelgeschwindigkeit oder Dreh­ zahl der Walzenpaare in Transportrichtung des Bandes oder Garns zu (gleicher Durchmesser der angetriebenen Walzen vorausge­ setzt), so daß eine Streckung oder ein Verziehen des Materials erfolgt. Der Verzug, d. h. das Verhältnis der Lange des pro Zeiteinheit auslaufenden Garns oder Bandes zur Lange des einlau­ fenden Bandes oder Garnes, beträgt bei der Herstellung von Vor­ garn aus Bändern ca. 3 bis 8 und bei der Verarbeitung von Vor­ garn zu Feingarn nochmals ca. 6 bis 25.The drafting systems essentially consist of two or more Roller pairs with one driven and one rotating Roller between which the tape or yarn to be processed trans is ported. The angular velocity or rotation increases Number of pairs of rollers in the direction of transport of the strip or yarn  to (same diameter of the driven rollers predicted sets) so that the material is stretched or warped he follows. The default, i. H. the ratio of the length of the pro Time unit of leaking yarn or ribbon for the length of the einlau band or yarn, is used in the manufacture of pre yarn from ribbons approx. 3 to 8 and when processing pre yarn to fine yarn again approx. 6 to 25.

Das Zusammenfassen der beiden letzten Fertigungsschritte stößt bisher auf Schwierigkeiten, da die Geschwindigkeit des Auf­ wickelns des Feingarns auf Spulen aus technischen Gründen auf Drehzahlen von ca. 20 000 bis 25 000 Umdrehungen/Minute begrenzt ist. Für die erste Walze eines derartigen Streckwerkes ergibt sich bei einem Gesamtverzug von bis zu 200 und darüber deshalb die Forderung nach einem extrem langsamlaufenden Antrieb, der Drehzahlen von ca. 0,5 bis 2 Umdrehungen/Minute bei absolut rundem Lauf ermöglicht.Summarizing the last two manufacturing steps comes up so far on difficulties because of the speed of the up winding the fine yarn on bobbins for technical reasons Speeds of approximately 20,000 to 25,000 revolutions / minute are limited is. For the first roller of such a drafting system results with a total delay of up to 200 and above the demand for an extremely slow-running drive that Speeds of approx. 0.5 to 2 revolutions / minute at absolute round run enables.

Bisher wurden für Streckwerke vor allem Synchronmotoren verwen­ det, die das exakte Einhalten der Drehzahlen der einzelnen ange­ triebenen Walzen gewährleisten. Zum Erreichen extrem niedriger Drehzahlen sind jedoch bei der Verwendung herkömmlicher Syn­ chronmotoren hochuntersetzende, evtl. mehrstufige Schneckenge­ triebe erforderlich. Nachteilig dabei ist der hohe Aufwand für derartige Getriebe.So far, mainly synchronous motors have been used for drafting systems det, the exact adherence to the speeds of the individual ensure driven rollers. To reach extremely low However, speeds are common when using conventional syn chronomotor high-reducing, possibly multi-stage worm gear shoots required. The disadvantage is the high effort for such gears.

Daneben ist aus der DE-OS 39 32 614 ein Streckwerk bekannt, bei dem die Streckwerkswalzen direkt mit den Antriebswellen von entsprechenden Motoren verbunden sind, so daß ein Spiel der Walzen aufgrund der Verwendung von Kupplungselementen wie Zahnräder, Riemen etc. ausgeschlossen ist. In Ermangelung von Motoren, die den absoluten Rundlauf bei extrem niedrigen Dreh­ zahlen ermöglichen, konnten derartige Streckwerke nicht derart gestaltet werden, daß sie die Zusammenfassung der beiden letzten Fertigungsschritte bei der Herstellung von Feingarn bei einem Gesamtverzug von bis zu mehr als 200 erlaubten.In addition, a drafting system is known from DE-OS 39 32 614, at which the drafting rollers directly with the drive shafts of corresponding motors are connected, so that a game of Rolling due to the use of coupling elements such as Gears, belts etc. is excluded. In the absence of Motors that ensure absolute concentricity at extremely low revs such drafting systems could not allow such numbers be designed to summarize the last two Manufacturing steps in the production of fine yarn at a Total delay of up to more than 200 allowed.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen langsam­ laufenden elektromotorischen Direktantrieb für Walzen in Streck­ werken von Spinnereimaschinen zu schaffen, der einen absoluten Rundlauf der Walze auch bei extrem niedrigen Drehzahlen gewähr­ leistet.The invention is therefore based on the object, one slowly running electromotive direct drive for rolls in stretch spinning machines to create an absolute Guaranteed concentricity of the roller even at extremely low speeds accomplishes.

Die Erfindung lost diese Aufgabe mit den kennzeichnenden Merkma­ len des Patentanspruchs 1.The invention achieves this object with the characteristic features len of claim 1.

Zwar sind (beispielsweise aus Böhringer: "Funktion und Einsatz des drehfelderregten Stromrichtermotors" in: Elektrotechnik und Maschinenbau, 1983, Heft 12, S. 499-507) beidseitig gespeiste Schleifringläufermotoren bekannt. Das Hauptaugenmerk bei der­ artigen Motoren lag bisher jedoch auf deren Verwendung als schnellaufende Antriebe, obwohl auch ihre Eignung für kleine Frequenzen, speziell in der Anfahrphase, bekannt ist. Ihr Einsatz als extrem langsam laufende Antriebe, insbesondere als Direktantrieb für Streckwerke, die zudem der Anforderung beson­ ders geringer Drehmomentschwankungen genügen, war bisher jedoch nicht bekannt.Although (for example from Böhringer: "Function and use of the rotating field excited converter motor "in: electrical engineering and Maschinenbau, 1983, Issue 12, pp. 499-507) fed on both sides Slip ring motors are known. The main focus at the Like engines, however, was previously on their use as high-speed drives, although also suitable for small ones Frequencies, especially in the start-up phase, is known. your Use as extremely slow running drives, especially as Direct drive for drafting systems, which also meet the special requirements but small torque fluctuations are sufficient not known.

Durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Direktantriebs für Walzen in Streckwerken von Spinnereimaschinen wird in vorteil­ hafter Weise der Einsatz von Getrieben und der damit verbundene technische und finanzielle Aufwand vermieden.By using the direct drive according to the invention for Rolling in drafting machines of spinning machines is advantageous the use of gears and the associated technical and financial effort avoided.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. In der Zeichnung zeigen:The invention is described below with reference to a drawing illustrated embodiment described. In the drawing demonstrate:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Ausführungsform des erfin­ dungsgemäß verwendeten beidseitig gespeisten Schleifring­ läufermotors; Fig. 1 shows a cross section through an embodiment of the double-fed slip-ring used OF INVENTION dung according rotor motor;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des Antriebs nach der Erfindung und Fig. 2 is a block diagram of an embodiment of the drive according to the invention and

Fig. 3 das Schema eines Streckwerks, das einen Direktantrieb nach der Erfindung aufweist. Fig. 3 shows the diagram of a drafting system having a direct drive according to the invention.

Der in Fig. 1 dargestellte, beidseitig speisbare Drehstrom- Schleifringläufermotor 1 weist einen Stator 2 mit den drei Drehstromwicklungen W1, W2, W3 und den Rotor 3 mit ebenfalls drei Drehstromwicklungen V1, V2, V3 auf. Die Achsen der Dreh­ stromwicklungen schließen jeweils einen Winkel von 120° ein. Die Stromzufuhr zu den Rotorwicklungen erfolgt beispielsweise mit­ tels Schleifringe.The both sides can be fed three-phase shown in FIG. 1, slip-ring induction motor 1 has a stator 2 with the three three-phase windings W 1, W 2, W 3 and the rotor 3 also with three-phase current windings V 1, V 2, V 3. The axes of the three-phase windings each enclose an angle of 120 °. Power is supplied to the rotor windings, for example, using slip rings.

Fig. 2 zeigt die Verschaltung der Wicklungen des Schleifringläu­ fermotors 1 als Blockschaltbild. Die Wicklungen sind in der Fi­ gur als in Sternschaltung geschaltet dargestellt. Eine Verschal­ tung der Wicklungen in Form einer Dreieckschaltung ist dem ge­ genüber selbstverständlich gleichwertig. Sowohl die Statorwick­ lungen W1, W2, W3 als auch die Rotorwicklungen V1, V2, V3 sind jeweils mit den drei Phasen r1, s1, t1 bzw. r2, s2, t2 eines er­ sten bzw. zweiten Frequenzumrichters Fu1 bzw. Fu2 verbunden. Die Phasenspannungen der beiden Frequenzumrichter sind jeweils um 120° gegeneinander phasenverschoben. Fig. 2 shows the interconnection of the windings of the Schleifringläu fermotors 1 as a block diagram. The windings are shown in the figure as connected in a star connection. An interconnection of the windings in the form of a delta connection is of course equivalent to this. Both the stator windings W 1 , W 2 , W 3 and the rotor windings V 1 , V 2 , V 3 are each one with the three phases r 1 , s 1 , t 1 and r 2 , s 2 , t 2 Most or second frequency converter Fu 1 or Fu 2 connected. The phase voltages of the two frequency converters are 120 ° out of phase with each other.

Die Frequenzumrichter Fu1 und Fu2 sind mit der Antriebssteuerung AS verbunden. Die Drehzahlsteuerung des Motors erfolgt durch die Ansteuerung der Frequenzumrichter Fu1 und Fu2 durch die An­ triebssteuerung AS so, daß an den Wicklungen Phasenspannungen mit geeignet gewählten Amplituden und Frequenzen f₁ und f₂ (f₁<0, f₂<0, beispielsweise ca. 50 Hz) anliegen.The frequency converters Fu 1 and Fu 2 are connected to the drive control AS. The speed control of the motor is carried out by controlling the frequency converters Fu 1 and Fu 2 by the drive control AS so that phase voltages with suitably selected amplitudes and frequencies f 1 and f 2 (f 1 <0, f 2 <0, for example approx. 50 Hz) on the windings ) issue.

Die Amplitude und Frequenz wird dazu entsprechend der zugehörigen Spannungs-Frequenzkennlinie gewählt.The amplitude and frequency is accordingly the associated voltage-frequency characteristic selected.

Die resultierende Winkelgeschwindigkeit bzw. Drehzahl des Schleifringläufermotors ist dabei der Differenz der Frequenzen f₁-f₂ proportional. Die Richtung der durch die Stator- und Rotorwicklungen erzeugten Drehfelder kann dabei in das Vorzei­ chen der Frequenz f1 bzw. f2 aufgenommen werden, z. B. positives (negatives) Vorzeichen für Drehung entgegengesetzt (im) Uhrzei­ gersinn.The resulting angular velocity or speed of the slip ring motor is proportional to the difference in frequencies f₁-f₂. The direction of the rotating fields generated by the stator and rotor windings can be included in the sign of the frequency f 1 or f 2 , z. B. positive (negative) sign for rotation counterclockwise (clockwise).

Damit ergibt sich folgendes Betriebsverhalten: Für f₁=f₂ steht der Motor still. Für f₁<f₂ dreht sich der Motor entgegen dem Uhrzeigersinn mit einer Drehzahl proportional dem Betrag der Differenzfrequenz |f₁-f₂|. Für f₁<f₂ dreht sich der Motor im Uhrzeigersinn mit einer Drehzahl proportional dem Betrag der Differenzfrequenz |f₁-f₂|. Werden die Frequenzen f₁ und f₂ so gewählt, daß sie gleiches Vorzeichen aufweisen und sich eine geringe Differenz ergibt, so dreht sich der Motor mit entspre­ chend geringer Drehzahl. Durch die Speisung sowohl des Stators als auch des Rotors wird durch die beiden zugehörigen Drehfelder ein zur Differenzfrequenz synchrones und unabhängig vom Drehwin­ kel konstantes Drehmoment erzeugt, das den absoluten Rundlauf des Motors auch bei extrem niedrigen Drehzahlen gewährleistet.This results in the following operating behavior: stands for f₁ = f₂ the engine is silent. For f₁ <f₂, the motor turns against Clockwise with a speed proportional to the amount of Differential frequency | f₁-f₂ |. For f₁ <f₂ the motor turns in Clockwise with a speed proportional to the amount of Differential frequency | f₁-f₂ |. Are the frequencies f₁ and f₂ so chosen that they have the same sign and a results in a small difference, the motor rotates accordingly accordingly low speed. By feeding both the stator as well as the rotor is through the two associated rotating fields a synchronous to the differential frequency and independent of the spin constant torque that generates the absolute concentricity of the engine guaranteed even at extremely low speeds.

Obwohl die Erfindung in der Zeichnung anhand eines dreiphasigen Schleifringläufermotors erläutert wird, kann anstatt dessen je­ derzeit ein beliebiger Mehrphasen-Schleifring­ läufermotor mit entsprechender Ansteuerung verwendet werden.Although the invention in the drawing based on a three-phase Slip ring motor is explained, may instead instead  any multiphase slip ring currently rotor motor with appropriate control can be used.

In Fig. 3 ist schematisch ein Streckwerk 4 mit einem ersten Wal­ zenpaar mit einer ersten angetriebenen Walze 5, einem zweiten Walzenpaar mit einer zweiten angetriebenen Walze 6 und einem dritten Walzenpaar mit einer dritten angetriebenen Walze 7 da­ gestellt. Jeder der angetriebenen Walzen 5, 6, 7 wird von einem oben beschriebenen beidseitig gespeisten Schleifringläufermotor 1 angetrieben, der mit jeweils zwei zugeordneten Frequenzumrich­ tern Fu11, Fu12 bzw. Fu21, Fu22 bzw. Fu31, Fu32 verbunden ist. Die Antriebssteuerung AS′ steuert die Frequenzumrichter Fu11, Fu12 bzw. Fu21, Fu22 bzw. Fu3l, Fu32 so an, daß die Differenz­ frequenz des die Walze 5 antreibenden Motors 1 kleiner ist als die Differenzfrequenz des die Walze 6 antreibenden Motors 1 und diese wiederum kleiner als die Differenzfrequenz des die Walze 7 antreibenden Motors 1. Bei gleichem Durchmesser der Walzen 5, 6 und 7 ergibt sich damit für das Band oder Garn 8 zwischen den Walzen 5 und 6 bzw. zwischen den Walzen 6 und 7 ein Verzug der gleich dem Verhältnis der Drehzahlen der entsprechenden Walzen bzw. gleich dem Verhältnis der Differenzfrequenzen der entspre­ chenden Motoren ist. Das in Fig. 3 dargestellte Schema läßt sich selbstverständlich auf jedes derartige Streckwerk mit mindestens zwei Walzenpaaren anwenden.In Fig. 3, a drafting system 4 is schematically provided with a first pair of rollers with a first driven roller 5 , a second pair of rollers with a second driven roller 6 and a third pair of rollers with a third driven roller 7 . Each of the driven rollers 5 , 6 , 7 is driven by a slip ring motor 1 , which is fed on both sides and is connected to two associated frequency converters Fu 11 , Fu 12 and Fu 21 , Fu 22 and Fu 31 , Fu 32 , respectively. The drive control AS 'controls the frequency converter Fu 11 , Fu 12 or Fu 21 , Fu 22 or Fu 3l , Fu 32 so that the difference frequency of the motor 5 driving the motor 1 is less than the difference frequency of the motor 6 driving Motor 1 and this in turn is smaller than the difference frequency of the motor 1 driving the roller 7 . With the same diameter of the rollers 5 , 6 and 7, this results in a delay for the tape or yarn 8 between the rollers 5 and 6 or between the rollers 6 and 7, which is equal to the ratio of the speeds of the corresponding rollers or equal to the ratio of Differential frequencies of the corresponding motors is. The scheme shown in Fig. 3 can of course be applied to any such drafting system with at least two pairs of rollers.

Darüber hinaus bietet sich zur Reduzierung des Aufwands an, ent­ weder die Statorwicklungen oder die Rotorwicklungen der in Fig. 3 dargestellten Motore mit einem einzigen Frequenzumformer oder direkt mit dem Drehstromnetz zu verbinden. Die Drehzahlstellung erfolgt dann durch die entsprechende Ansteuerung der mit den jeweils anderen Wicklungen verbundenen Frequenzumformer.In addition, in order to reduce the effort, it is advisable to connect either the stator windings or the rotor windings of the motors shown in FIG. 3 with a single frequency converter or directly to the three-phase network. The speed is then set by controlling the frequency converters connected to the other windings.

Die Erfindung schafft somit einen langsamlaufenden Direktantrieb für Walzen in Streckwerken von Spinnereimaschinen, der gegenüber herkömmlichen Antrieben einen wesentlich geringeren Aufwand er­ fordert und einen absoluten Rundlauf auch bei extrem niedrigen Drehzahlen gewährleistet.The invention thus creates a slow-running direct drive for rollers in drafting systems of spinning machines, the opposite conventional drives he a much lower effort  demands and absolute concentricity even at extremely low Speeds guaranteed.

Claims (4)

1. Langsamlaufender Direktantrieb für Walzen in Streckwerken von Spinnereimaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß zum direkten Antrieb der Walzen ein beidseitig gespeister Mehrphasen-Schleifringläufermotor (1) verwendet wird, dessen Statorwicklungen (W1, W2, W3) mit einem ersten Frequenzumrich­ ter (Fu1) und dessen Rotorwicklungen (V1, V2, V3) mit einem zweiten Frequenzum­ richter (Fu2) verbunden sind und daß eine Antriebssteuerung (AS) vorhanden ist, welche mit den Frequenzumrichtern (Fu1, Fu2) verbunden ist und die Frequenz und Amplitude der einzelnen Phasenspannungen bestimmt und daß die Antriebssteuerung (AS) die Frequenzumrichter (Fu1, Fu2) zum Erreichen niedriger Drehzahlen des Schleifringläufermo­ tors (1) mit geringfügig unterschiedlichen Frequenzen ansteu­ ert.1. Slow-running direct drive for rollers in drafting systems of spinning machines, characterized in that a double-phase multi-phase slip ring motor ( 1 ) is used for the direct drive of the rollers, the stator windings (W 1 , W 2 , W 3 ) with a first frequency converter ter ( Fu 1 ) and its rotor windings (V 1 , V 2 , V 3 ) are connected to a second frequency converter (Fu 2 ) and that a drive control (AS) is present which is connected to the frequency converters (Fu 1 , Fu 2 ) and the frequency and amplitude of the individual phase voltages are determined and that the drive control (AS) drives the frequency converter (Fu 1 , Fu 2 ) to achieve low speeds of the slip ring rotor motor ( 1 ) with slightly different frequencies. 2. Direktantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz und die Amplitude der Phasenspannungen des einen Frequenzumrichters fest und die des anderen zum Hochfahren und Stillsetzen des Schleifringläufermotors veränderbar sind.2. Direct drive according to claim 1, characterized in that the frequency and the amplitude of the phase voltages of one Frequency converter fixed and that of the other to start up and stopping the slip ring motor are changeable. 3. Direktantrieb nach einem oder mehreren der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehreren Schleifring­ läufermotoren (1), die jeweils eine Walze (5, 6, 7) eines Walzenpaares eines Streckwerks (4) antreiben, eine gemeinsame Antriebssteuerung (AS′) zugeordnet ist.3. Direct drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that a plurality of slip ring rotor motors ( 1 ), each of which drives a roller ( 5 , 6 , 7 ) of a pair of rollers of a drafting system ( 4 ), a common drive control (AS ') assigned. 4. Direktantrieb nach einem oder mehreren der vorstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Statorwick­ lungen (W1, W2, W3) oder die Rotorwicklungen (V1, V2, V3) mehre­ rer Schleifringläufermotoren (1), die jeweils eine Walze (5, 6, 7) eines Walzenpaares eines Streckwerks (4) antreiben, mit den Phasen eines einzigen Frequenzumrichters verbunden sind.4. Direct drive according to one or more of the preceding claims, characterized in that either the stator windings (W 1 , W 2 , W 3 ) or the rotor windings (V 1 , V 2 , V 3 ) more slip ring rotor motors ( 1 ), which each drive a roller ( 5 , 6 , 7 ) of a pair of rollers of a drafting system ( 4 ), are connected to the phases of a single frequency converter.
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