DE4420609A1 - Steuerung für einen Maschinenantrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Antrieb für eine Arbeitsmaschine, vorzugsweise eine Spinnmaschine mit einem Frequenzumrichter, der an ein Stromnetz angeschlossen ist, und Wechselstrom mit einer zeitlich veränderlichen Speise­ frequenz an Motoren liefert.

Ein derartiger Antrieb ist aus der internationalen Patent­ anmeldung WO 90-07595 bekannt. In der Publikation wird dar­ gelegt, daß bei Stromausfall einer der angeschlossenen Mo­ toren im Generatorbetrieb Energie an den Umrichter zurückliefert, wodurch andere Stromverbraucher bzw. Motoren auch nach dem Stromausfall noch steuerbar sind und geordnet bis zum Stillstand aller Maschinenkomponenten betrieben werden können.

Umrichter zur Umwandlung einer gegebenen Netzwechselspannung in eine Spannung veränderlicher Frequenz werden von zahl­ reichen Herstellern angeboten, wobei diese so ausgelegt sind, daß beim Auftreten von Störungen eine Trennung vom Netz erfolgt, damit keine Schäden im Umrichter auftreten.

Es gibt jedoch Betriebszustände, die als Störung zu klas­ sieren sind, jedoch nicht ein sofortiges Abschalten der Ma­ schine erforderlich machen. Dies ist insbesondere dann an­ zustreben, wenn ein sofortiges Abschalten einer Maschine vom Netz zu Folgestörungen in der Maschine führen. In einer Spinnmaschine beispielsweise kann ein bedingungsloses Ab­ schalten des elektrischen Antriebes dazu führen, daß sämt­ liche Spinnfäden reißen, was langwierige Anknüpfarbeiten vor der neuerlichen Inbetriebnahme der Maschine erforderlich macht.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen elek­ trischen Antrieb für eine Arbeitsmaschine zu schaffen, bei dem je nach Störung ein selektives Schalten des Umrichters möglich ist. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des unab­ hängigen Anspruches gelöst. Die abhängigen Ansprüche bezie­ hen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen des Antriebs.

Mit einem elektrischen Antrieb gemäß der Erfindung wird die Störanfälligkeit einer Arbeitsmaschine insgesamt verringert.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung im De­ ail beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1 ein vereinfachtes Schaltbild des elektrischen Antriebes,

Fig. 2 Frequenz- bzw. Drehzahlverläufe über der Zeit für verschiedene Betriebszustände,

Fig. 3 eine schematische Übersicht über den Antrieb einer Spinnmaschine.

Für die folgenden Ausführungen wird beispielhaft ein Antrieb für eine Spinnmaschine erläutert. Ein erster und ein zweiter Motor 16 bzw. 18 sind über einen Frequenzumrichter 30 an ein Stromnetz 36a angeschlossen. Zwischen dem Frequenzumrichter 30 und den Motoren 16 bzw. 18 befindet sich das sogenannte Maschinenstromnetz 36b. Eine Steuerung 32 für den elek­ trischen Antrieb kann getrennt vom Frequenzumrichter 30 an­ geordnet sein oder in diesen integriert sein. Die Steuerung 32 ist über mehrere Sensorleitungen 40 . . . 46 an die Kompo­ nenten des Antriebes 30, 16, 18, 36a, 36b angeschlossen. Die Sensorleitungen können beispielsweise eine Überlast einer elektrischen Komponente, eine Übertemperatur, eine Unter­ spannung oder einen Netzausfall registrieren. Als weitere Störungen kommen Überspannungsspitzen oder Kurzschlüsse in Betracht, die ebenfalls über Sensorleitungen von der Steue­ rung 32 registrierbar sind. Die Steuerung 32 und der Fre­ quenzumrichter 30 sind so auszulegen, daß die Stromversor­ gung der Motoren 16,18 nur bei bestimmten Störungen unter­ brochen wird, die z. B. zur Zerstörung von Bauteilen der Komponenten führen würden. In erster Linie kommen dabei Spannungsspitzen oder Kurzschlüsse in Betracht, nicht jedoch eine zeitlich begrenzte bzw. einen Schwellenwert allmählich übersteigende Belastung einer Komponente. Beim Auftreten einer weniger schwerwiegenden Störung im elektrischen An­ trieb führt die Auswertung der Störung dazu, daß die Steuerung 32 ein geregeltes Auslaufen des Antriebes auslöst. Dabei werden die Frequenz f des Frequenzumrichters 30 und damit die Drehzahlen n der Motoren 16 und 18 nach einem vorgegebenen Programm abgesenkt, wobei eine Energierekupe­ ration eines Motors 18 zugunsten der Versorgung anderer Komponenten 16, 32 gemäß der WO 90-07595 vorgesehen sein kann. Eine Drehzahlkurve für geordnetes Auslaufen des elek­ trischen Antriebs setzt sich aus den Kurvenästen a und b in Fig. 2 zusammen. Dies bedeutet, daß beim Beispiel einer Spinnmaschine die Drehzahlen der Motoren proportional abge­ senkt werden und der erste Motor 16 für den Antrieb von Streckwerkswellen 12a, 12b, 12c gemäß Fig. 3 und der zweite Motor 18 zum Antrieb einer Welle 20 im wesentlichen gleich­ zeitig zum Stillstand kommen. Die Welle 20 trägt mehrere Riemenscheiben 24, die im Fall einer Ringspinnmaschine über je einen Riemen 26 Spindeln 22 zum Aufwickeln von Garn 28 antreiben, das von den Streckwerkswellen 12a, 12b, 12c gelie­ fert wird. Falls ein einziger Frequenzumrichter 30 zur Ver­ sorgung mehrerer Motoren 16 und 18 vorgesehen ist, laufen diese als Synchron- oder Asynchronmotoren mit gleicher Fre­ quenz. Ein Getriebe 14 zwischen dem ersten Motor 16 und den Streckwerkswellen 12a, 12b, 12c sorgt für die nötige Dreh­ zahlanpassung.

Aus einem Programmspeicher 34 kann die Steuerung Sollwerte für das Absenken der Umrichterfrequenz entnehmen. Die Steuerung 32 und der Umrichter 80 können in Module geglie­ dert werden. Eine Auswerteeinheit 32a analysiert Signale von den Sensorleitungen 40 . . . 46, eine Schalteinheit 30a am Um­ richter 30 ist für den Betriebszustand des Frequenzumrich­ ters 3 verantwortlich.

Bei der zweiten Betriebsart des elektrischen Antriebes, die bei Überspannung bzw. Kurzschluß ein sofortiges Abschalten des Frequenzumrichters 30 und der nachgeschalteten Kompo­ nenten 16, 18, 32 vorsieht, können die verschiedenen Maschi­ nenantriebe zu unterschiedlichen Zeitpunkten zum Stillstand kommen. Es kann sich damit nach Fig. 2 für den ersten Motor 16 eine Drehzahlkurve gemäß den Kurvenästen a, d und für den zweiten Motor 18 ein Drehzahlverlauf gemäß den Kurvenästen a, c ergeben, so daß die verschiedenen Motoren nacheinander zum Stillstand kommen. Diese Betriebsart führt bei Ring- Spinnmaschinen möglicherweise zum Bruch sämtlicher Fäden. Anderseits kann Personengefährdung oder Beschädigung des elektrischen Antriebs abgewendet werden, wenn sämtliche Komponenten unmittelbar nach dem Auftreten und Erkennen der Störung durch die Steuerung 32 spannungsfrei geschaltet werden. Dies ist insbesondere auch bei dem Auftreten von Fehlströmen durch Berührung von elektrischen Komponenten durch Bedienungspersonen erforderlich.

Claims (5)

1. Elektrischer Antrieb für eine Arbeitsmaschine, vor­ zugsweise eine Spinnmaschine (10), mit einem Frequenz­ umrichter (30), der an ein Stromnetz (36a) angeschlossen und Wechselstrom mit einer zeitlich veränderlichen Speisefrequenz an Motoren (16, 18) liefert, dadurch gekennzeichnet, daß eine Störungen registrie­ rende Steuerung (32) über Sensorleitungen (40 . . . 46) mit Komponenten (30, 36a, 36b, 18) des Antriebs verbunden ist, die je nach Störfall unterschiedliche Schaltungszustände im Frequenzumrichter (30) bewirkend ausgebildet ist.

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Programmspeicher (34) mit der Steuerung (32) ver­ bunden ist.

3. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (32) eine Auswert­ einheit (32a) für Störungen aufweist, die auf der Ein­ gangsseite mit den Sensorleitungen (40 . . . 46) verbunden ist.

4. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (32) über eine Steu­ erleitung (48) mit einer Schalteinheit (30a) des Fre­ quenzumrichters (30) verbunden ist, wobei diese so aus­ gebildet ist, daß sie nur bei bestimmten Steuersignalen in der Steuerleitung (48) den Frequenzumrichter (30) abschaltet und bei anderen Steuersignalen die Speisefrequenz nach einem Programm herunterfährt.

5. Antrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Motor (18) für den Antrieb von Spindeln (22) und der andere Motor (16) zum Antrieb ei­ nes Streckwerks (12) einer Spinnmaschine ausgelegt ist.