DE4304714A1 - Fadenverarbeitendes System - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein fadenverarbeitendes System gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

In solchen fadenverarbeitenden Systemen wird die Wech­ selspannung (z. B. zwischen 220 V und 600 V) mit einem großvolumigen und schweren Transformator auf die relativ niedrige Gleichspannung von z. B. 24 V, 12 V oder 8 V he­ runtertransformiert, die der Antriebsmotor, der Antriebsmotor-Steuerkreis und gegebenenfalls die Senso­ ren jedes Fadenfournisseurs im Betrieb benötigen. Der Transformator enthält zumindest eingangsseitig eine sehr große Anzahl von Windungen. Die Versorgungseinheit ist deshalb relativ groß und schwer. Sie wird in der Regel neben der Fadenliefervorrichtung auf den Boden gestellt oder sogar in einiger Entfernung davon. Verbindungskabel erstrecken sich über relativ große Länge zwischen der Versorgungseinheit und den einzelnen Fadenfournisseuren. Der Platz- und Raumbedarf für die Versorgungseinheit ist unzweckmäßige hoch. Für mehrere Fadenfournisseure erzeu­ gen die langen Kabelschleifen zwischen der Versorgungs­ einheit und den Fadenfournisseuren unerwünscht starken elektrischen Lärm, der aufgrund zukünftiger EMC-Standards nur durch kostspielige Abschirmungen ver­ wendbar ist. Die großvolumigen und schweren Versorgungs­ einheiten sind nicht nur im Betrieb ungünstig, da der Platz in Textilfabriken kostbar ist, sondern auch in der Lagerhaltung und beim Transport, da sie verhältnismäßig viel Platz, großvolumige Verpackungen und hohe Fracht­ kosten bedingen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Platzbe­ darf und das Gewicht eines solchen fadenverarbeitenden Systems auf kostengünstige Weise zu vermindern, wobei durch Platz- und Gewichtsersparnis ein größerer Frei­ heitsgrad für die Konzeption derartiger fadenverarbei­ tender Systeme erreicht werden soll.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Bei dieser Ausbildung wird im Zerhacker-Netzteil die Wechselspannung auf ein ungleichförmiges Gleichspan­ nungsniveau gebracht, das mit hoher Frequenz zerhackt wird, ehe es vom Transformator verarbeitet wird. Dank der hohen Chopping-Frequenz benötigt der Transformator nur mehr relativ wenig Windungen, so daß er klein und leicht gestaltet werden kann. Dies kommt dem Gewicht und dem Platzbedarf der Versorgungseinheit zugute. Gegenüber herkömmlichen Versorgungseinheiten läßt sich das Gewicht z. B. um mehr als 90% reduzieren, die Größe wird um fast 90% reduziert. Hat eine Versorgungseinheit herkömmlicher Bauart bei einem Volumen von etwa 18 l ein Gewicht von ca. 14 kg, so kann die Versorgungseinheit mit dem Zerhacker-Netzteil ein Gewicht von ca. 0,9 kg und ein Fassungsvermögen von ca. 2,2 l haben. Dies ermöglicht es, die Versorgungseinheit sehr nahe an den jeweiligen Fadenfournisseur hinzusetzen. Die Lagerhaltung, der Transport und die Handhabung der Versorgungseinheit ist einfach. Die Herstellungs- und Montagekosten günstig. Da sich durch die universelle Einsetzbarkeit der leichten und kleinen Versorgungseinheit optimal kurze Kabel­ schlaufen zu den Fadenfournisseuren erreichen lassen, wird das Problem des elektrischen Lärms gemindert. Die diesbezüglichen Vorschriften werden ohne aufwendige und voluminöse Abschirmungen erfüllt. Bei herkömmlichen Ver­ sorgungseinheiten war es nötig, unvermeidbare Schwan­ kungen des Gleichspannungsniveaus durch Gegenmaßnahmen im Steuerkreis oder in den Mikroprozessoren zu kompen­ sieren. Diese Gegenmaßnahmen entfallen, weil der Zer­ hacker Netzteil sehr zuverlässig die eingestellte Gleich­ spannung konstant hält.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 2 läßt sich durch die Auslegung der Hochfrequenz-Zerhacker-Inverter-Sek­ tion von vornherein eine möglichst kleine und leichtge­ wichtige Baugröße des Transformators erreichen. Die Rückführ-Schleife versorgt die Hochfrequenz-Zerhacker- Inverter-Sektion mit den notwendigen Referenzregelpara­ metern zum Konstanthalten des ausgangsseitigen Gleich­ spannungsniveaus.

Bei der Ausführungsform gemäß Anspruch 3 wird auf bau­ lich einfache Weise den unterschiedlichen Anforderungen der einzelnen Komponenten der Liefervorrichtung Rechnung getragen. Beispielsweise benötigt der Antriebsmotor ein höheres Gleichspannungsniveau und eine höhere Leistung, als der Steuerkreis bzw. die Sensoren. Die verschiedenen Ausgänge für unterschiedliche Gleichspannungen beein­ trächtigen einander gegenseitig nicht. Beispielsweise ist dazu der Transformator in Sektionen aufgeteilt.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 4 ist zweckmäßig, um gleichzeitig mehrere Fadenfournisseure in der Fadenlie­ fervorrichtung versorgen zu können. In der Regel reichen acht Anschlußstellen aus. In jeder Anschlußstelle können mehrere Ausgänge für unterschiedliche Gleichspannungs­ niveaus vorgesehen sein.

Eine zweckmäßige Ausführungsform geht aus Anspruch 5 hervor. Das Gehäuse schützt die Komponenten des Zerhacker-Netzteils gegen mechanische Einflüsse von au­ ßen. Dank des geringen Gewichtes des Transformators läßt es sich an der Halterung der Fadenliefervorrichtung und so nahe an den Fadenliefervorrichtungen anbringen. Da­ durch werden die Kabelschlaufen, die elektrischen Lärm erzeugen, optimal kurz. Die EMC-Anforderungen werden oh­ ne zusätzliche teure Abschirmungen erfüllt.

Das geringe Gewicht und der niedrige Platzbedarf des Zerhacker-Netzteils ermöglicht es gemäß Anspruch 6 so­ gar, die Versorgungseinheit in das oder an das Gehäuse eines Fadenfournisseurs zu setzen.

Die Ausführungsform gemäß Anspruch 7 ist betriebssicher, kurzschlußsicher, leistungsfähig und dauerstandfest.

Anhand der Zeichnung werden Ausführungsformen des Erfin­ dungsgegenstandes erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht eines fadenverarbeitendes Sy­ stems,

Fig. 2 eine Detailvariante, und

Fig. 3 als Blockschaltbild Details zu den Fig. 1 und 2.

Ein fadenverarbeitendes System S gemäß Fig. 1 besteht aus einer Fadenliefervorrichtung F mit (im vorliegenden Ausführungsbeispiel) zwei Fadenfournisseuren F1 und F2, die gemeinsam einer fadenverbrauchenden Textilmaschine L, z. B. einer Webmaschine, zugeordnet sind. Die Faden­ liefervorrichtung F ist beispielsweise an einer Halte­ rung 1 angebracht, die an der Seite der Textilmaschine L steht. Für die Fadenfournisseure F1, F2 der Fadenliefer­ vorrichtung F ist eine gemeinsame Versorgungseinheit P vorgesehen, die gemäß Fig. 1 am Halter 1 der Fadenlie­ fervorrichtung F in der Nähe der Fadenfournisseure F1, F2 angebracht ist.

Jeder Fadenfournisseur F1, F2 enthält einen elektrischen Antriebsmotor M, einen Antriebsmotor-Steuerkreis C und gegebenenfalls Sensoren D, die mit dem Steuerkreis c verbunden sind. Im fadenverarbeitenden System S werden Fäden Y verarbeitet, die von jeweils einem Vorrat 2 ab­ gezogen, im Fadenfournisseur F1 oder F2 zwischengespei­ chert, und dann von der Textilmaschine L verbraucht wer­ den.

Die Versorgungseinheit P ist über Kabelschleifen 3 mit jedem Fadenfournisseur F1, F2 verbunden. Die Kabel­ schleifen 3 sind an jeweils eine von mehreren Anschluß­ stellen 4 eines Gehäuses 8 der Versorgungseinheit P an­ geschlossen. Die Versorgungseinheit P ist ihrerseits über ein Kabel 5 an das Wechselspannungs-Netz ange­ schlossen, und zwar entweder bei 6 getrennt von der Tex­ tilmaschine L oder bei 7 an eine nicht näher hervorge­ hobene Steuereinheit der Textilmaschine L.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist die Versor­ gungseinheit P in ein Gehäuse 9 des Fadenfournisseurs F1 eingebaut oder an dieses angesetzt, und zwar gegebenen­ falls mit einem eigenen Gehäuse 8′ benachbart zum Steu­ erkreis C des Fadenfournisseurs F1. Das Kabel 5, das mit dem Wechselstromnetz verbunden ist, führt direkt zum Fa­ denfournisseur F1.

Fig. 3 verdeutlicht in einem Blockschaltbild den Aufbau der Versorgungseinheit P in ihrem Gehäuse 8, 8′. Die Ve­ rsorgungseinheit P enthält einen Zerhacker-Netzteil Z, der an das Kabel 5 angeschlossen ist und wenigstens ei­ nen Gleichspannungs-Ausgang 10, z. B. für den Antriebsmo­ tor, hat. Zusätzlich können noch weitere Gleichspan­ nungs-Ausgänge 11 und 12 (strichliert angedeutet) vorge­ sehen sein, beispielsweise für den Steuerkreis C oder für die Sensoren D. Die Ausgänge 10, 11, 12 sind in ei­ ner der Anschlußstellen 4 von Fig. 1 gemeinsam an eine Kabelschleife angeschlossen.

Im Zerhacker-Netzteil Z ist eingangsseitig eine Gleich­ richtersektion 13 mit einem Filter 20 vorgesehen. Dahin­ ter befindet sich eine Hochfrequenz-Zerhacker-In­ verter-Sektion 14 und hinter dieser ein Transformator 15. Hinter dem Transformator 15 ist eine weitere Gleich­ richtersektion 16 mit einem Filter 21 vorgesehen, die zum Ausgang 3 führt. Vom an die Kabelschleife 3 ange­ schlossenen Ausgang führt eine Rückführschleife 17 mit einem Pulsweitenmodulationsglied 19 innerhalb eines Kreises 18 zur Hochfrequenz-Zerhacker-Inverter-Sektion 14. Auf diese Weise ist das Abtastverhältnis des Hochfrequenz-Zerhacker-Inverters 14 so veränderbar, daß die Gleichspannung für den Antriebsmotor M, den Steuer­ kreis c oder die Sensoren D des Fadenfournisseurs außer­ ordentlich genau konstant gehalten wird. In der Hochfrequenz-Zerhacker-Inverter-Sektion 14 ist wenig­ stens ein Leistungstransistor und ein hochfrequent ar­ beitender Schalter (Mosfet oder Bipolar) vorgesehen. Das Pulsweitenmodulationsglied kann über einen Oszillator getaktet und mit einer Verstärkerstufe und einer Refe­ renzspannung angesteuert sein, um das Tastverhältnis zu verändern.

In der Gleichrichtersektion 13 wird die Wechselspannung aus dem Netz zunächst gleichgerichtet und dann durch ei­ nen Kondensator gefiltert, so daß hier ein grobes Gleichstromniveau entsteht. Dieses Niveau kann aufgrund von Variationen im Wechselstromnetz oder grundsätzlich in einem weiten Bereich schwanken. In der Hochfrequenz- Zerhacker-Inverter-Sektion 14 wird das Gleichstromniveau bei hoher Frequenz (z. B. 20 bis 200 kHz oder mehr) zer­ hackt (chopped) und dann im Transformator 15 transfor­ miert und anschließend in der Gleichrichtersektion 16 gleichgerichtet und gefiltert, so daß sich eine sehr gleichmäßige Gleichspannung ergibt.

Ein besonderer Vorteil des Zerhacker-Netzteils Z ist es, daß es sich bei entsprechender Auslegung für einen Wech­ selspannungsbereich zwischen 200 und 600 V eignet, was für die Verwendung der Fadenliefervorrichtung für in der Praxis oft unterschiedliche Wechselspannungen sehr wich­ tig ist. Der Zerhacker-Netzteil ist universell für die­ sen breiten Bereich nutzbar. Um mit kostengünstigen Lei­ stungstransistoren auszukommen, werden jedoch drei wahl­ weise Arbeitsbereiche für den Zerhacker-Netzteil Z vor­ bestimmt, zwischen denen dann umgeschaltet wird. Die er­ ste Stufe deckt einen Bereich von 200 bis 300 V Wechsel­ spannung, die zweite Stufe deckt einen Bereich von 300 bis 450 V Wechselspannung, während die dritte Stufe ei­ nen Bereich von 450 bis 600 V Wechselspannung abdeckt.

Dazu ist dann an der Versorgungseinheit P ein Umschalter vorgesehen (Wechselspannungs-Bereichswahlschalter).

Die Erfindung besitzt folgende Vorteile bei Fadenliefer­ systemen: Kurzschlußsicherheit; von Eingangsspannung und Eingangsspannungsschwankungen unabhängiger Betrieb; ge­ ringes Gewicht, kleine kompakte Abmessungen, leicht zu kühlen; einfaches leichtes Gehäuse; hohe Betriebssicher­ heit; universelle Einsetzbarkeit; EMC-Anforderungen ein­ fach zu erfüllen; Platz- und Gewichtseinsparung in einer Textilfabrik, z. B. Weberei, vereinfachte Lagerhaltung, kostengünstiger Transport; einfache Keramik-Spezialsi­ cherungen und Sicherungsautomaten verwendbar; leichtes, metallisiertes Kunststoff-Kapselgehäuse.

Claims (8)

1. Fadenverarbeitendes System, mit einer wenigstens ei­ nen Fadenfournisseur enthaltenden Fadenliefervorrichtung an einer fadenverbrauchenden Textilmaschine, insbesonde­ re einer Webmaschine, mit einem elektrischen Antriebsmo­ tor, einem Antriebsmotor-Steuerkreis, vorzugsweise mit Mikroprozessor, und mit an den Antriebsmotor-Steuerkreis angeschlossenen Sensoren, und mit einer an ein Wechsel­ stromnetz angeschlossenen, wenigstens einen Transformator enthaltenden Versorgungseinheit, an die zur Gleichspan­ nungs-Versorgung der Antriebsmotor, der Antriebsmotor­ steuerkreis und gegebenenfalls die Sensoren des Faden­ fournisseurs angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungseinheit (P) ein Zerhacker-Netzteil (Z) der switch-mode-Bauart mit zur Konstanthaltung der Ausgangsgleichspannung für den Antriebsmotor (M), den Antriebsmotor-Steuerkreis (C) und gegebenenfalls der Sensoren (D) des Fadenfournisseurs (F1, F2) veränderba­ rem Tastverhältnis ist.

2. Fadenverarbeitendes System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Zerhacker-Netzteil (Z) stromauf des wenigstens einen Transformators (15) eine Hochfre­ quenz-Zerhacker-Inverter-Sektion (14) vorgesehen ist, und daß zwischen mindestens einem mit dem Antriebsmotor (M), dem Antriebsmotorsteuerkreis (C) und gegebenenfalls den Sensoren (D) verbundenen Gleichspannungsausgang und der Hochfrequenz-Zerhacker-Inverter-Sektion (14) eine Stabilisierungs- und Steuer-Rückführschleife (17) vorge­ sehen ist.

3. Fadenverarbeitendes System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zer­ hacker-Netzteil (Z) für einen Fadenfournisseur (F1) meh­ rere Ausgänge (10, 11, 12) für unterschiedliche Gleich­ spannungen für den Antriebsmotor (M), den Antriebsmotor­ steuerkreis (C) und gegebenenfalls die Sensoren (D) auf­ weist.

4. Fadenverarbeitendes System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zer­ hacker-Netzteil (Z) mehrere Anschlußstellen (4) für meh­ rere Fadenfournisseure (F1, F2) der Fadenliefervorrich­ tung (F) aufweist.

5. Fadenverarbeitendes System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerhacker-Netzteil (Z) in einem Gehäuse (8, 8′) angeord­ net ist, und daß das Gehäuse (8, 8′) nahe bei den Faden­ fournisseuren (F1, F2) an der Halterung (1) der Faden­ fournisseure (F1, F2) angebracht ist.

6. Fadenverarbeitendes System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zer­ hacker-Netzteil (Z) im Gehäuse (9) des Fadenfournisseurs (F1) untergebracht oder am Gehäuse (9) des Fadenfournis­ seurs (F1) angebracht ist.

7. Fadenverarbeitendes System nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Zer­ hackernetzteil (Z) eingangsseitig vor der Hochfrequenz- Zerhacker-Inverter-Sektion (14) eine Gleichrichter-Sek­ tion (13) mit Filterung (20), zwischen der Hochfrequenz- Zerhacker-Inverter-Sektion (13) und wenigstens einer Ausgangs-Gleichrichter-Sektion (16) mit Filterung (21) wenigstens einen Leistungstransformator (15) enthält, und daß in der Rückführschleife (17) zur Änderung des Tastverhältnisses in der Hochfrequenz-Zerhacker-Inver­ ter-Sektion (14) eine Pulsweitenmodulations-Schaltung (19) vorgesehen ist.

8. Fadenverarbeitendes System nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am oder im Gehäuse (8, 8′) ein Wechselspannungs-Bereichswahlschalter (W) vorgesehen ist, vorzugsweise mit drei Schaltstufen für 200 V bis 300 V, 300 V bis 450 V, 450 V bis 600 V ein­ gangs-Wechselspannung.