DE4016510A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung von gleichbleibenden drehzahlen der spindeln an arbeitsstellen einer ringspinn- oder ringzwirnmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren und Vorrichtung zur Er­ zeugung von gleichbleibenden Drehzahlen der Spindeln an Arbeits­ stellen einer Ringspinn- oder Ringzwirnmaschine.

Bei derartigen Spinnmaschinen tritt im Antrieb der Spindeln Schlupf auf, wenn die Spindeln direkt durch Einzelasynchronmoto­ ren oder über Riemen durch Synchron- oder Asynchronmotoren ange­ trieben werden. Asynchronmotoren weisen durch Zurückbleiben des Läufers hinter dem umlaufenden Ständerfeld sogenannte inneren "elektrischen" Schlupf auf; bei Riemenantrieb tritt durch Glei­ ten des Riemens auf der Antriebscheibe oder dem Wirtel u. U. "me­ chanischer" Schlupf auf, insbesondere dann, wenn Andrückkraft und Umschlingungswinkel des Tangentialriemens gering gewählt werden, um durch Vermeidung von Walkarbeit Energie zu sparen.

Die Größe sowohl des elektrischen als auch des mechanischen Schlupfes hängt von der Belastung der Spindel ab und ist daher veränderlich.

Unterschiedlicher Schlupf beim Spindelantrieb bewirkt nachteili­ gerweise unterschiedliche Drehung im Garn und beeinträchtigt da­ mit die Garnqualität.

Veränderlich belastet wird eine Spindel vor allem durch die Zu­ nahme des Kopsgewichtes im Verlauf eines Abzuges. Mit zunehmen­ dem Kopsgewichtes steigt daher der Schlupf und sinkt entspre­ chend die Spindeldrehzahl ab. Dies führt zu verminderter Drehung je Längeneinheit im Garn und zu mehr Fadenbrüchen sowohl beim Spinnen als auch bei der späteren Verarbeitung der Garne. Um dies zu vermeiden, kann die Spindeldrehzahl von Anfang an so hoch gewählt werden, daß die absinkende Drehzahl nicht zu zu ge­ ringer Garnfestigkeit führt. Damit wird aber die Produktion der Maschine vermindert und die Nachteile unterschiedlicher Drehung in den Garnen bleiben bestehen.

Als Stand der Technik ist bereits ein Verfahren zum Erfassen von Drehzahl- und/oder Drehmomentschwankungen an Spinn-, Zwirn- oder Spulmaschinenantrieben bekannt (DE-PS 37 17 749). Hierbei wird die Ist-Drehzahl und/oder das Ist-Drehmoment aus Kommutierungs­ signalen abgeleitet und mit einem ständigen, in Abhängigkeit von den vorausgegangenen Kommutierungssignalen gebildeten Soll-Wert für jeden Einzelmotor verglichen; bei einer Abweichung der Dreh­ zahl bzw. des Drehmoments erfolgt eine Nachführung. Es sollte hierbei das Problem gelöst werden, ein Verfahren zu verwirkli­ chen, das die Voraussetzung zur weitgehenden Vermeidung von Fa­ denbrüchen und Fadenzugkraftschwankungen bei größtmöglicher Spindeldrehzahl schafft.

Zum Stand der Technik zählt weiterhin eine Ringspinn- oder Ring­ zwirnmaschine, deren Spindeln jeweils einen Asynchronmotor als Antrieb aufweisen (DE-OS 38 22 420). Hierbei werden Nebenaggre­ gate von wenigstens einen Elektromotor mit veränderlicher Dreh­ zahl angetrieben, wobei beide Umrichter derart gesteuert werden, daß das Verhältnis der Drehzahlen des den Nebenaggregate antrei­ benden Motors und den Asynchronmotoren konstant bleibt.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, Verfahren bzw. Vorrichtungen so zu gestalten, daß die Auswirkung des Schlupfes auf die Spindeldrehzahl soweit vermin­ dert wird, daß er sich nicht mehr störend auf das Laufverhalten und/oder die Qualität der Garne auswirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Abwei­ chungen der Spindeldrehzahlen von einem Sollwert durch Anpassung der Energiezufuhr zu den Antrieben der Spindeln kompensiert werden. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer wirkungsmäßigen Verknüpfung zwischen Schlupf und Antrieb, so daß unerwünschter unterschiedlicher Schlupf weitgehend vermieden wird.

Da der typische Fall einer Änderung der Belastung der Spindel die Zunahme des Kopsgewichtes im Verlauf eines Abzuges ist, durch die der Schlupf zunimmt und die Spindeldrehzahl abnimmt, ist bevorzugt vorgesehen, daß die Energiezufuhr zu den Antrieben der Spindeln in Relation zur Schlupfzunahme erhöht wird. Es kom­ men jedoch auch Fälle vor, in denen der Schlupf abnimmt und die Energiezufuhr entsprechend zu vermindern ist.

Eine erste Lösung besteht darin, die Antriebsgeschwindigkeit der Spindeln gesteuert so zu erhöhen, daß trotz zunehmenden motor­ internen oder mechanischen Schlupfes zumindest annähernd gleichbleibende Spindeldrehzahlen erreicht werden. Als Führungs­ größe für diese Steuerung kann erfindungsgemäß vor allem das zu­ nehmende Kopsgewicht dienen, wobei jedoch auch andere Führungs­ größen denkbar sind.

Eine alternative Lösung besteht darin, die Antriebsgeschwindig­ keit der Spindeln geregelt so zu erhöhen, daß trotz zunehmenden Schlupfes zumindest annehmend gleichbleibende Drehzahlen er­ reicht werden. Als Führungsgröße für diese Regelung dient gemäß der Erfindung der Ist-Wert der Spindeldrehzahl, welche an wenig­ stens einigen Pilotspindeln, vorzugsweise jedoch an allen Spin­ deln, ermittelt wird.

Vorteilhafter Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprü­ chen.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dar­ gestellten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht mehrerer angetriebener Spindeln einer Ringspinnmaschine mit einem stationären Sensor an einer Pilotspindel;

Fig. 2 eine schematische Draufsicht einer anderen Ausführungs­ form der Erfindung mit einem an Spindeln entlang laufen­ den Sensor;

Fig. 3 und Fig. 4 zwei weitere Ausführungsmöglichkeiten der vor­ liegenden Erfindung mit Führungswertgeber.

In den Fig. 1 bis 3 ist schematisch ein Teil einer Ringspinn­ maschine 1 dargestellt, wobei eine Anzahl von Spindeln 2 auf ei­ ner Spindelbank 12 angeordnet sind und jeweils einzeln über einen Einzelantrieb 4, beispielweise einem Asynchronmotor, ange­ trieben werden. Jeder der Einzelantriebe 4 ist hierbei über eine Leitung 13 mit einer zentralen Leitung 8 verbunden, welche ih­ rerseits mit einer ansteuerbaren Energieversorgungseinrichtung 7, beispielsweise mit einem Umrichter mit Gleichstrom-Zwischen­ kreis, in Verbindung steht.

Bei der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 erfolgt ein gere­ geltes Anpassen der Energiezufuhr zu den Antrieben 4 der Spin­ deln 2. Hierzu sind Sensoren 5 bzw. 5′ vorgesehen, welche die Drehzahlen der Spindeln abtasten. Der Sensor 5 nach Fig. 1 ist ortsfest und einer Pilotspindel 2′ zugeordnet und steht mit ei­ nem Steuergerät 6 in Verbindung, das seinerseits an eine steuer­ bare Energieversorgungseinrichtung 7 angeschlossen ist. Im Steu­ ergerät 6 wird der vom Sensor 5 erfaßte Ist-Wert der Spindel­ drehzahl der Pilotspindel 2′ verarbeitet und in ein Ausgangs­ steuersignal für die nachfolgende, mit den Antrieben 4 für die Spindeln 2 verbundenen Energieversorgungseinrichtungen 7 umge­ setzt.

Der Sensor 5′ gemäß Fig. 2 patrouilliert entlang den Spindeln 2 der Ringspinnmaschine. Hierzu ist der Sensor 5′ mit einem endlo­ sen Zugglied 15 verbunden, welches seinerseits mit einem Antrieb 14 in Verbindung steht. Über eine Leitung 16 werden die vom Sen­ sor 5′ ermittelten Ist-Werte der Spindeldrehzahlen an das Steu­ ergerät 6 übermittelt, welches seinerseits mit der Energiever­ sorgungseinrichtung 7 analog der Ausführungsform nach Fig. 1 in Verbindung steht. Über Leitungen 8 und 13 werden die Antriebe der Spindeln 2 entsprechend einem in der Steuereinheit 6 gebil­ deten Steuersignal mit elektrischer Energie versorgt.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und Fig. 2 wird als Füh­ rungsgrößen für die Anpassung der Energiezufuhr zu den Antrieben 4 der Spindeln 2 der an mindestens einer Spindel 2 bzw. 2′ er­ mittelte Ist-Wert der Spindeldrehzahl verwendet. Die Antriebsge­ schwindigkeit der Spindeln 2 wird also geregelt so erhöht, daß trotz zunehmenden Schlupfes zumindest annähernd gleichbleibende Spindeldrehzahlen erreicht werden.

Bei den Ausführungsformen nach Fig. 3 und 4 erfolgt eine Erhö­ hung der Energiezufuhr zu den Antrieben der Spindeln in Relation zur Schlupfzunahme dadurch, daß eine gesteuerte Erhöhung der Energiezufuhr bewirkt wird.

Nach Fig. 3 findet ein Führungswertgeber 9 Anwendung, welcher mit einer steuerbaren Energieversorgungseinrichtung 7 verbunden ist, die ihrerseits über Leitungen 8 und 13 die Einzelantriebe 4 mit elektrischer Energie versorgt.

Der Führungswertgeber 9 gibt eine vom Verlauf eines Abzuges ab­ hängige Führungsgröße an die Energieversorgungseinrichtung 7 ab, gemäß der diese Energieversorgungseinrichtung 7 die Energiezu­ fuhr zu den Antrieben 4 verändert. Die Führungsgröße wird einma­ lig außerhalb des Führungswertgebers 9 aus Größen, die bei­ spielsweise dem veränderlichen Kopsgewicht, der Fadenfeinheit bzw. des mit ihr eng verbundenen korrelierenden Läufergewichtes, dessen Zunahme stärkerer Reibung und damit höheren Schlupf ver­ ursacht, als Programm ermittelt und dem Führungswertgeber 9 ein­ gegeben. Bei einer Änderung der berücksichtigten Größen muß ein neues Programm ermittelt und erneut eingegeben werden.

Im Gegensatz dazu umfaßt der Führungswertgeber 9′ nach Fig. 4 einen Rechner, der aus den ihm eingegebenen Größen selbst die Führungsgröße ermittelt und abgibt. Er kann mit einem Speicher versehen sein, in dem einmal ermittelte Programme gespeichert und bei Bedarf wieder aufrufbar sind.

In der Ausführungsform der Fig. 4 werden die Spindeln 2 über einen Tangentialriemen 11 angetrieben, welcher seinerseits über eine Riemenscheibe und einen Motor 10 seinen Antrieb erhält. Der Motor 10 sowie der bzw. die Tangentialriemen 11 stellen die An­ triebsanordnung 4′ für die Spindeln 2 dar. Bei dieser Ausfüh­ rungsform tritt zwischen der Antriebsscheibe des Motors 10 und dem Riemen 11 und zwischen dem Riemen 11 und den Wirteln der Spindeln 2 mechanischer Schlupf auf, dem sich motorinterner Schlupf überlagert, falls der Motor 10 als Asynchronmotor ausge­ führt ist.

Die Energieversorgungseinrichtung 7 muß die Energiezufuhr zum Motor 10 so steuern, daß der Gesamtschlupf zumindest annähernd ausgeglichen wird. Es versteht sich, daß die in Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschriebene Regelung auch bei mit mechani­ schem Schlupf verbundenem Vorrichtungen gemäß Fig. 4 eingesetzt werden kann.

Das Anpassen der Energiezufuhr kann bei eingeprägter Spannung durch Verändern der Speisespannung, bei eingeprägtem Strom durch Verändern des Speisestromes oder vorzugsweise durch Verändern der Speisefrequenz zu den Antriebsmotoren erfolgen. In den bei­ den erstgenannten Fällen wird ein anderes Verhältnis zwischen Belastung und Drehzahl der Motoren erreicht, durch das der moto­ rinterne Schlupf verändert wird. Auch ein Anpassen der Speise­ frequenz führt zu einem Anpassen der Energiezufuhr. Hierbei kann jedoch der Schlupf unverändert bleiben, da er von einer geänder­ ten Ständerfrequenz abzuziehen ist, wird dennoch die vorgesehene Drehzahl erreicht und eingehalten. Die letztere Möglichkeit ist vor allem zum Ausgleich mechanischen Schlupfes vorgesehen.

Allen Ausführungsformen ist gemeinsam, daß der mit zunehmenden Gewicht der Kopse 3 auftretende Schlupf beim Antrieb der Spin­ deln 2 soweit gemindert oder kompensiert wird, daß hierdurch keine Beeinträchtigung der Garnqualität erfolgt. Es ergibt sich also eine Erhöhung der Energiezufuhr zu den Antrieben 4 bzw. 10 der Spindeln 2 in Relation zur Schlupfzunahme. Diese Erhöhung kann entweder gesteuert oder geregelt erfolgen.

Claims (13)

1. Verfahren zur Erzeugung von gleichbleibenden Drehzahlen der Spindeln an den Arbeitsstellen einer Ringspinn- oder Ring­ zwirnmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß Abweichungen der Spindeldrehzahlen von einem Sollwert durch Anpassung der En­ ergiezufuhr zu den Antrieben (4, 10) der Spindeln (2) kompen­ siert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Erhöhung der Energiezufuhr zu den Antrieben (4, 10) der Spindeln (2) in Relation zur Schlupfzunahme.

3. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch gesteuerte Anpassung der Energiezufuhr zu den Antrieben (4, 10) der Spindeln (2).

4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch geregelte An­ passung der Energiezufuhr zu den Antrieben (4, 10) der Spin­ deln (2).

5. Verfahren nach Anspruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungsgröße für die Erhöhung der Energiezufuhr zu den An­ trieben (4, 10) der Spindeln (2) das Kopsgewicht verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß wei­ tere Führungsgrößen für die Anpassung der Energiezufuhr zu den Antrieben (4, 10) der Spindeln (2) die Fadenfeinheit bzw. das Läufergewicht sind.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Führungsgröße für die Anpassung der Energiezufuhr zu den An­ trieben (4, 10) der Spindeln (2) der an mindestens einer Spindel (2, 2′) ermittelte Ist-Wert der Spindeldrehzahl ver­ wendet wird.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch einen programmierbaren Führungswertgeber (9, 9′) welcher über eine steuerbare Energieversorgungseinrichtung (7) mit minde­ stens einem Antriebselement (4, 10) für die Spindeln (2) ver­ bunden ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungswertgeber (9) als Programmsteuerung ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Führungswertgeber (9′) als Programmsteuerung ausgebildet ist, welche aus aufgegebenen Betriebsparametern der Maschine (1) die Steuergröße bildet.

11. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, gekennzeichnet durch mindestens einen Sensor (5, 5′) zum Erfassen der Drehzahl einer oder mehrerer Spindeln (2, 2′), ein damit verbundenes Steuergerät (6) zur Verarbeitung der erfaßten Ist-Werte der Spindeldrehzahlen und Umsetzung in ein Ausgangssteuersignal für eine, mit mindestens einem Antriebselement (4, 10) für die Spindeln (2) verbundene ansteuerbare Energieversorgungs­ vorrichtung (7).

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch minde­ stens einen ortsfesten angeordneten Sensor (5).

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch minde­ stens einen an den Spindeln (2) vorbei bewegbaren Sensor (5′).