DE4106331A1 - Vorrichtung zum abbremsen einer umlaufenden walze, z. b. trommel, an einer spinnereivorbereitungsmaschine, z. b. ballenoeffner, reiniger, karde oder krempel - Google Patents

Vorrichtung zum abbremsen einer umlaufenden walze, z. b. trommel, an einer spinnereivorbereitungsmaschine, z. b. ballenoeffner, reiniger, karde oder krempel

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abbremsen einer umlaufenden Walze, z. B. Trommel, an einer Spinnereivorbereitungsmaschine, z. B. Ballenöffner, Reiniger, Karde oder Krempel, bei der eine elektrisch betätigbare Bremseinrichtung für die Walze vorhanden ist.
Karden oder Krempel haben in der Regel eine Trommel, die aufgrund ihres außerordentlichen hohen Gewichts (1 t) beim Abschalten eine normale Auslaufzeit bis zum Stillstand in der Größenordnung von 10 Minuten hat. Aufgrund von Sicherheitsbestimmungen ist es erforderlich, die Türen der Maschine solange geschlossen zu halten, bis auch das letzte drehende Teil (Trommel) zum Stillstand gekommen ist. Insbesondere im Service-Fall ist es erwünscht, möglichst kurzfristig nach dem Abschalten die Türen öffnen zu können.
Bei einer bekannten Vorrichtung (US-PS 35 30 542) ist eine Bremseinrichtung 67 einerseits über eine Eingangswelle mit der Trommel einer Karde oder andererseits über einen Riemen mit dem Hauptantriebsmotor für die Trommel der Karde verbunden. Die Bremseinrichtung 67 ist elektrisch nicht mit dem Hauptantriebsmotor gekoppelt, sondern nur über einen Kontakt 204-6 ein- bzw. ausschaltbar. Da keine elektrische Verbindung zwischen dem Antriebsmotor und der Bremseinrichtung besteht und nur ein mechanischer Zusammenhang vorhanden ist, ist bei der bekannten Vorrichtung eine elektrisch betätigbare mechanische Bremseinrichtung vorhanden. Nachteilig dabei ist, daß die mechanische Bremse verschleißanfällig ist und im übrigen zusätzlich zu bremsende Zwischenelemente aufweist, die den Wirkungsgrad des Bremsvorganges herabsetzen. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß bei der bekannten Bremseinrichtung nach dem Einschalten kein Einfluß mehr auf die Bremswirkung möglich ist.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet, die insbesondere die Herabsetzung der Auslaufzeit der abzubremsenden Walze unter Anpassung an die Bremsbedingungen erlaubt und die verschleiß- und wartungsfrei ist.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
Erfindungsgemäß wird der erzeugte Gleichstrom zum Bremsen des Antriebsmotors benutzt, wobei die gleichstromerzeugende Einrichtung elektrisch direkt mit dem Antriebsmotor in Verbindung steht. Die dadurch geschaffene elektrische Bremseinrichtung ist unmittelbar mit dem Antriebsmotor kombiniert. In besonders vorteilhafter Weise wird die dem Antriebsmotor zugeführte Bremsenergie direkt zur Abbremsung desselben benutzt. Im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung sind keine zusätzlichen Elemente einer mechanischen Bremseinrichtung am Bremsvorgang beteiligt, so daß der Wirkungsgrad des Bremsvorgangs ganz erheblich erhöht ist. Außerdem ist die erfindungsgemäße Bremseinrichtung absolut verschleiß- und wartungsfrei.
Zweckmäßig steht der Antriebsmotor mit der Walze über ein Übertragungselement, z. B. Riemen, in Verbindung. Vorzugsweise erzeugt die Gleichstromquelle einen variierbaren Gleichstrom. Mit Vorteil ist die Gleichstromquelle an eine Regeleinrichtung angeschlossen. Bevorzugt ist die Umschalteinrichtung an die Regeleinrichtung angeschlossen. Zweckmäßig ist die Regeleinrichtung an ein elektrisches Zeitglied angeschlossen. Vorzugsweise steht die Regeleinrichtung mit einer Drehzahlmeßeinrichtung für die Walzendrehzahl, z. B. Trommeldrehzahl, in Verbindung. Mit Vorteil steht die Regeleinrichtung mit einer Drehzahlmeßeinrichtung für die Drehzahl des Antriebsmotors in Verbindung. Bevorzugt wird als Regeleinrichtung ein Unstetigregler verwendet. Zweckmäßig wird als Regeleinrichtung ein Stetigregler verwendet. Vorzugsweise wird der erzeugte Gleichstrom zum Bremsen des Antriebsmotors benutzt. Mit Vorteil wird der Gleichstrom während des Bremsvorganges zeitabhängig variiert. Bevorzugt wird der Gleichstrom stetig variiert. Zweckmäßig wird der Gleichstrom gestuft variiert. Vorzugsweise wird der Gleichstrom in Abhängigkeit von der Walzendrehzahl variiert. Mit Vorteil wird der Gleichstrom in Abhängigkeit von der Antriebsmotordrehzahl variiert. Bevorzugt wird der Gleichstrom in Abhängigkeit von der Walzen- und der Antriebsmotordrehzahl derart variiert, daß ein bestimmtes vorgegebenes Verhältnis der Drehzahlen zueinander immer erhalten bleibt. Zweckmäßig ist die Gleichstromquelle an eine Steuer- und Regeleinrichtung, z. B. Mikrocomputer, für die Spinnerei­ vorbereitungsmaschine angeschlossen. Vorzugsweise steht die Steuer- und Regeleinrichtung mit Meßgliedern für die aktuellen Betriebsdaten, z. B. Walzendrehzahl, Fasermaterial, Fasermaterialmenge u. dgl. in Verbindung. Mit Vorteil ist die Steuer- und Regeleinrichtung mit einem Speicher für bestimmte Bremsbedingungen, ausgedrückt z. B. durch Algorithmus, Tabelle, Kurve o. dgl. verbunden. Bevorzugt steht die Vorrichtung zum Abbremsen mit einer automatischen Abschalteinrichtung für den Bremsstrom in Verbindung. Die Erfindung umfaßt eine weitere bevorzgte Ausführungsform, bei der an der Spinnereivorbereitungsmaschine Reinigungsklappen, Türen u. dgl. vorgesehen sind, bei der die Steuer- und Regeleinrichtung elektrisch mit der Betätigungseinrichtung für die Öffnung bzw. den Verschluß (Verriegelung) der Reinigungsklappen, Türen u. dgl. in Verbindung steht.
Erfindungsgemäß wird die Trommel bei optimaler Materialschonung (kein Riemenverschleiß, keine beweglichen Teile) in minimaler Zeit zum Stillstand gebracht. Diese optimale Materialschonung und minimale Zeit werden dadurch erreicht, daß die Bremseinheit (Einrichtung zur Erzeugung des Gleichstroms) programmiert bzw. auf die an der Maschine vorherrschenden speziellen Bedingungen in betrieblicher und technologischer Hinsicht in vorteilhafter Weise angepaßt werden kann. Darüber hinaus erfordert die erfindungsgemäße Vorrichtung keine zusätzliche Wartung.
Beim Bremsvorgang wird eine Ständerwicklung des Motors mit Gleichspannung beaufschlagt. Diese erzeugt ein Magnetfeld, welches wiederum im Rotor ein Bremsmoment erzeugt. Wenn sowohl die Trommel als auch der Antriebsmotor jeweils mit einer Drehzahlmeßeinrichtung versehen sind, so kann der Bremsstrom auch abhängig vom Verhältnis der beiden Drehzahlen zueinander variiert werden, um dadurch die Zeit bis zum Stillstand zu minimieren um ein Rutschen des Riemens zu verhindern. Dadurch, daß das Verhältnis der beiden Drehzahlen (Antriebsmotor und Trommel) bekannt ist (es liegt durch die Riemenscheiben fest), kann der Bremsstrom immer so hoch sein, daß das Verhältnis gerade noch gleich bleibt. Sobald sich das Verhältnis verändert, bedeutet das, daß Schlupf entstanden ist bzw. der Riemen rutscht. In diesem Falle kann der Bremsstrom wieder soweit abgesenkt werden, bis sich das bekannte Verhältnis wieder einstellt. Diese Überwachung erfolgt kontinuierlich während des gesamten Bremsvorganges.
Der Trommel-Antriebsmotor wird im Falle des Abschaltens mit einem Gleichstrom bis zum Stillstand abgebremst. Der den Motor bremsende Gleichstrom wird den besonderen Anforderungen dadurch in vorteilhafter Weise angepaßt, daß er über den gesamten Bremsvorgang variierbar ist. Der Strom kann in seiner Höhe zweckmäßig zeitabhängig variiert werden. Der Strom kann in seiner Höhe vorzugsweise drehzahlabhängig (Trommeldrehzahl) variiert werden. Weiterhin kann der Strom in seiner Höhe bevorzugt gestuft verändert werden. Auch kann der Strom in seiner Höhe mit Vorteil stetig verändert werden. Das den Gleichstrom erzeugende Bremsgerät steht zweckmäßig mit dem die Kabel steuernden Mikrocomputer über eine entsprechende Schnittstelle direkt in Verbindung. In Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen (Tromme-Drehzahl, Fasermaterial-Art, Fasermaterial-Menge) wird der Bremsstrom entsprechend variiert. Die Art der Variation wird von der Kardensteuerung oder dem Bremsgerät selbst berechnet und an dieses weitergegeben bzw. dort verarbeitet. Die Übergabe der Variationsdaten kann bei einem externen Bremsgerät über eine Schnittstelle (seriell oder parallel) erfolgen. Bei einem elektrischen Bremsgerät, das direkter Bestandteil der Kardensteuerung ist, kann der Datenaustausch direkt über dem Systembus erfolgen. Die Bestimmung des jeweils optimalen Bremsstromes erfolgt so, daß die Trommel in einer minimalen Zeit zum Stillstand kommt, aber ohne die zum Trommelantrieb benötigte Kraftübertragungseinheit (z. B. Riemen, Getriebe o. ä.) mehr als unbedingt erforderlich ist, zu beanspruchen. Dies gilt insbesondere beim Einsatz von Flachriemen, deren "Durchrutschen", ein Zeichen von zu starker Bremsung ist und vielfach zur Zerstörung (Verbrennen) desselben führt. Die Bestimmung des optimalen Bremsstromverlaufs kann durch Versuche erfolgen und das Ergebnis kann in der Steuerung bzw. dem elektrischen Bremsgerät abgelegt werden (z. B. in Form eines Algorithmus oder von Tabellen). Die elektrische Bremseinrichtung kann auch eine automatische Bremsstromabschaltung umfassen. Diese kann zeit-, strom- oder drehzahlabhängig erfolgen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 schematisch ein Schaltbild der elektrischen Schaltung zur Betätigung der erfindungsgemäßen Bremsvorrichtung,
Fig. 1a ein Blockschaltbild der Gleichstromeinrichtung (Bremseinheit),
Fig. 1b die elektrische Schaltung zwischen Antriebsmotor, Netz- und Gleichstromeinrichtung (Bremseinrichtung),
Fig. 2 eine Seitenansicht einer Karde mit Antriebsmotor, elektrischer Bremseinrichtung und Kardensteuerung und Verriegelung und
Fig. 3 eine elektrisch betätigte Tür-Verriegelungseinrichtung.
Nach Fig. 1 ist die (nicht dargestellte) Ständerwicklung des Antriebsmotors 1 (Asynchronmotor) über eine erste Schalteinrichtung, z. B. Relais, an das Wechselstrom-Netz 3 über die Leitung 4 angeschlossen. Die (nicht dargestellte) Ständerwicklung des Antriebsmotors 1 ist über eine weitere Leitung 5 an das Wechselstromnetz 3 angeschlossen, in der eine zweite Schalteinrichtung 6, z. B. Relais, und eine Einrichtung 7 zur Erzeugung von Gleichstrom (Bremseinheit) angeordnet sind. Die Steuer- und Regeleinrichtung 8 für die Karde 9 (siehe Fig. 2) ist über eine Leitung 10 mit der Gleichstromeinrichtung 7, über eine Leitung 11 mit der ersten Schalteinrichtung 2 und über eine Leitung 12 mit der zweiten Schalteinrichtung 6 verbunden.
Die Gleichstromeinrichtung 7 (Bremseinheit) dient dazu, den Wechselstrom aus dem Wechselstromnetz 3 in Gleichstrom umzuwandeln. Die Gleichstromeinrichtung 7 erlaubt eine Variierung des Gleichstroms.
In Betrieb ist die erste Schalteinrichtung 2 geschlossen, so daß der Antriebsmotor 1 an das Wechselstromnetz 3 direkt angeschlossen ist. Die zweite Schalteinrichtung 6 ist geöffnet. Zum Abbremsen der Trommel 15 der Karde 9 wird die erste Schalteinrichtung 2 geöffnet und die zweite Schalteinrichtung 6 geschlossen, so daß die Ständerwicklung des Antriebsmotors 1 an die Gleichstromeinrichtung 7 angeschlossen ist. Auf diese Weise erfolgt eine Umschaltung von der Wechselstromquelle 3 zu der Einrichtung 7 zur Erzeugung von Gleichstrom. Der von der Einrichtung 7 erzeugte Gleichstrom wird zum Bremsen des Antriebsmotors 1 benutzt.
Die Einrichtung 7 ist weiterhin an die Steuer- und Regeleinrichtung 8 angeschlossen. Die Steuer- und Regeleinrichtung 8 ist mit einer Drehzahlmeßeinrichtung 13, z. B. Tachogenerator, für die Drehzahl der Trommel 15 und mit einer Drehzahlmeßeinrichtung 14, z. B. Tachogenerator, für die Drehzahl des Antriebsmotors 1 verbunden. Dadurch kann der Gleichstrom in Abhängigkeit von der Drehzahl der Trommel 15 und/oder von der Drehzahl des Antriebsmotors 1 variiert werden. An die Steuer- und Regeleinrichtung 8 sind weitere Meßglieder angeschlossen, z. B. ein Meßglied 16 für die Fasermaterialart, und ein Meßglied 17 für die verarbeitete Fasermaterialmenge. Die Steuer- und Regeleinrichtung 8 steht weiterhin mit einem elektrischen Speicher 18 in Verbindung, in dem bestimmte Bremsbedingungen bzw. -verläufe in Gestalt z. B. eines Algorithmus, einer Tabelle oder Kurve eingegeben und abgelagert sind.
Fig. 1a zeigt ein Blockschaltbild für die Gleichstromeinrichtung 7 (Bremseinheit), die einen Nullpunktschalter 28, ein Leistungsmodul 29, einen Spannungs-/Frequenz-Wandler 30, einen Verstärker/Regler 31 und einen Funktionsbildner 32 (Programmierung) aufweist.
In Fig. 1b ist die Schaltung zwischen Antriebsmotor 1 und Gleichstromeinrichtung 7 (Bremseinheit) im Detail dargestellt. Mit L₁ bis L₃ ist ein dreiphasiger Netzanschluß 3, mit MS ein Motorschütz, mit BS ein Bremsschütz und mit UB eine Versorgungsspannung bezeichnet. Der Antriebsmotor 1 steht über die Leitung 4 mit dem Wechselstromnetz 3 und über die Leitung 5 mit der Gleichstromeinrichtung 7 (Bremseinheit) in Verbindung.
Fig. 2 zeigt eine Karde 9, z. B. Trützschler EXACTACARD DK 740. Der Antriebsmotor 1 ist über einen Antriebsriemen 19 mit der Antriebswelle 15a der Trommel 15 verbunden. Der Antriebsmotor 1 steht über die Umschalteinrichtung 2, 6 mit der Steuer- und Regeleinrichtung 8 in Verbindung. An die Steuer- und Regeleinrichtung 8 ist über eine Schalteinrichtung 20, z. B. Relais, eine magnetische Induktionsspule 21 angeschlossen, die einen beweglichen Induktionsanker 22 umschließt.
Nach Fig. 3 steht die eine Stirnseite des Ankers 22 mit einem Ende 23a eines drehbar gelagerten Doppelhebels 23 in Verbindung, dessen anderes Ende 23b eine Nut 23c aufweist, die mit dem Ende eines Hakens 24 in Eingriff steht. Der Haken 24 ist mit seinem anderen Ende an einer Klappe 25 angebracht, die um einen Drehpunkt 26 schwenkbar ist; die Klappe 25 verschließt eine Öffnung, die in der ortsfesten Abdeckung 27 an der Trommel 15 vorhanden ist. Wenn die Spule 21 stromdurchflossen ist, zieht der Anker 22 an, so daß sich der Doppelhebel 23 derart dreht, daß der Haken 24 freigegeben wird, so daß die Klappe 25 geöffnet werden kann.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung führt eine Schlupfregelung durch, d. h. es wird ein negativer Bremsmoment erzeugt. Es wird ein Standard-Asynchron-Motor verwendet. Durch die Abbremsung des Kardenhauptantriebes mittels Gleichstrom gelingt es, die erfindungsgemäßen Vorteile zu erzielen.

Claims (22)

1. Vorrichtung zum Abbremsen einer umlaufenden Walze, z. B. Trommel, an einer Spinnereivorbereitungsmaschine, z. B. Ballenöffner, Reiniger, Karde oder Krempel, bei der eine elektrisch betätigbare Bremseinrichtung für die Walze vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Antriebsmotor (1) für die Walze (15) ein Asynchronmotor verwendet wird, dessen Ständerwicklung über eine Umschalteinrichtung (2, 6) mit einer Wechselstromquelle (3) und mit einer Einrichtung (7) zur Erzeugung von Gleichstrom in Verbindung steht, wobei die Umschalteinrichtung (2, 6) von dem Anschluß des Antriebsmotors (1) an die Wechselstromquelle (3) zu dem Anschluß des Antriebsmotors (1) an die Einrichtung (7) zur Erzeugung von Gleichstrom oder umgekehrt umzuschalten vermag.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (1) mit der Walze (15) über ein Übertragungselement, z. B. Riemen (19), in Verbindung steht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle (7) einen variierbaren Gleichstrom erzeugt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle (7) an eine Regeleinrichtung (8) angeschlossen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschalteinrichtung (2, 6) an die Regeleinrichtung (8) angeschlossen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (8) an ein elektrisches Zeitglied angeschlossen ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (8) mit einer Drehzahlmeßeinrichtung (13) für die Drehzahl der Walze (15), z. B. Trommeldrehzahl, in Verbindung steht.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung (8) mit einer Drehzahlmeßeinrichtung (14) für die Drehzahl des Antriebsmotors (1) in Verbindung steht.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Regeleinrichtung (8) ein Unstetigregler verwendet wird.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Regeleinrichtung (8) ein Stativregler verwendet wird.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erzeugte Gleichstrom zum Bremsen des Antriebsmotors (1) benutzt wird.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom während des Bremsvorganges zeitabhängig variiert wird.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom stetig variiert wird.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom gestuft variiert wird.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom in Abhängigkeit von der Drehzahl der Walze (15) variiert wird.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom in Abhängigkeit von der Drehzahl des Antriebsmotors (1) variiert wird.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrom in Abhängigkeit von der Walzen- und der Antriebsmotor-Drehzahl derart variiert wird, daß ein bestimmtes vorgegebenes Verhältnis der Drehzahl zueinander immer erhalten bleibt.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle (7) an einen Steuer- und Regeleinrichtung (8) für die Spinnereivorbereitungsmaschine (9), z. B. Mikrocomputer, angeschlossen ist.
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regeleinrichtung (8) mit Meßgliedern (13, 16), 17) für die aktuellen Betriebsdaten, z. B. Walzen- Drehzahl, Fasermaterialart, Fasermaterialmenge u. dgl., in Verbindung steht.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regeleinrichtung (8) mit einem Speicher (18) für bestimmte Bremsbedingungen, z. B. ausgedrückt durch Algorithmus, Tabelle, Kurve o. dgl. verbunden ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Abbremsen mit einer automatischen Abschalteinrichtung für den Bremsstrom in Verbindung steht.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei der an der Spinnereivorbereitungsmaschine Reinigungsklappen, Türen u. dgl. vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regeleinrichtung (8) elektrisch mit der Betätigungseinrichtung (21, 22, 23, 24) für die Öffnung bzw. den Verschluß der Reinigungsklappe (25), Türen u. dgl. in Verbindung steht.
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