EP0451534B1 - Textilmaschine, insbesondere Ringspinnmaschine - Google Patents

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EP0451534B1
EP0451534B1 EP19910103934 EP91103934A EP0451534B1 EP 0451534 B1 EP0451534 B1 EP 0451534B1 EP 19910103934 EP19910103934 EP 19910103934 EP 91103934 A EP91103934 A EP 91103934A EP 0451534 B1 EP0451534 B1 EP 0451534B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
textile machine
drive system
intermediate circuit
previous
machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Revoked
Application number
EP19910103934
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0451534A1 (de
Inventor
Hans Noser
Markus Erni
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Maschinenfabrik Rieter AG
Original Assignee
Maschinenfabrik Rieter AG
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=6404146&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP0451534(B1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Maschinenfabrik Rieter AG filed Critical Maschinenfabrik Rieter AG
Publication of EP0451534A1 publication Critical patent/EP0451534A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0451534B1 publication Critical patent/EP0451534B1/de
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Revoked legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H1/00—Spinning or twisting machines in which the product is wound-up continuously
    • D01H1/14—Details
    • D01H1/20—Driving or stopping arrangements
    • D01H1/32—Driving or stopping arrangements for complete machines

Definitions

  • the invention relates to a textile machine, in particular a ring spinning machine, with a plurality of at least partially separately controllable electric drive systems for driving different loads, such as, in particular, spindles, drafting devices, ring banks or the like, with an electronic control by which the drive systems in the event of a power failure while maintaining predeterminable speed and speed / or speed ratios can be reduced down to the range of speed or zero, the drive systems being fed from the supply network in normal operation via a common intermediate circuit and, in the event of a power failure, the drive system assigned to the load with the greatest effective persistence as a generator of at least one of the other drive systems energized.
  • loads such as, in particular, spindles, drafting devices, ring banks or the like
  • the work elements to be driven run as uniformly and precisely as possible, and in particular also that the speed and / or speed ratios of these drive elements are defined.
  • the main working elements are in particular the spindles, the drafting units and the ring carriers or ring banks.
  • the ratio of the spindle speed to the delivery speed is decisive for the twist and the strength of the yarn.
  • the speeds of the individual cylinders of the drafting system must also be in a defined relationship to one another.
  • the speed of movement of the ring rail and the ratio of this speed to the forward speed are important for the formation of twine on the tubes.
  • the kinetic energy of the spinning or twisting organs is used for energy recovery and for supplying the auxiliary units that normally come to a standstill more quickly in the event of a power failure.
  • the electric motors of the spinning or twisting organs act as a generator.
  • the invention has for its object to provide a textile machine of the type mentioned, in which the energy required for a defined spinning operation in the event of a power failure is provided with the least possible effort and in particular without special complex emergency units such as buffer accumulators of larger capacity.
  • the object is achieved according to the invention in that an additional buffer battery assigned to the electrical intermediate circuit is provided, and that this buffer battery can only be connected to the electrical intermediate circuit after the speeds or speeds have fallen below a predeterminable minimum value (n min ) in the lower speed or The speed range has dropped or the intermediate circuit voltage has reached a corresponding minimum voltage value, which is smaller in comparison to the voltage when the mains is supplied.
  • a drafting system that has a low effective persistence does not come to a standstill even in the event of a power failure, but at least for a defined spinning operation while maintaining predeterminable speed ratios down to the range of zero speed with the required speed Energy is supplied.
  • Such an automatically set emergency voltage supply can also be used to maintain a controlled movement sequence for other drives such as a ring bench or the like for a sufficiently long period of time.
  • the drive system supported by the intermediate circuit in generator mode in the event of a power failure comprises at least one frequency-controlled electric motor
  • the minimum voltage value or the battery voltage which determines the transition to battery buffering is dependent on the just permissible one Voltage / frequency ratio of the frequency-controlled electric motor is selected.
  • the backup battery is preferably connected to the intermediate circuit via a diode, a thyristor or the like.
  • the diode is polarized such that the backup battery is decoupled as long as the intermediate circuit voltage is greater than the battery voltage.
  • the buffer battery is coupled to the intermediate circuit via the diode, so that all the drive systems connected to the intermediate circuit are battery-buffered for subsequent operation via the intermediate circuit.
  • the drive system supporting the intermediate circuit in generator operation in the event of a power failure is, in particular in the case of a ring spinning machine, preferably the drive system for driving the spindles.
  • the drive system supporting the intermediate circuit in generator operation in the event of a power failure is advantageously connected for emergency supply of at least the drive system comprising the drafting system motors and / or the ring bench motor.
  • the lower rigidity of the drafting system does not come to a standstill in the event of a power failure, but is controlled and can be controlled down to zero speed, preferably in synchronism with the other drives in accordance with a predeterminable sequence control.
  • the respective speeds or speeds of the loads in question, as well as their respective speed or speed relationships, in particular also during spinning control in the event of a power failure, can only be predetermined by the electronic control.
  • the drive systems preferably include electric motors that can be controlled via frequency converters.
  • a frequency converter can be formed, for example, by a rectifier and an inverter.
  • the target frequency, to which the assigned electric motor adjusts itself accordingly, can then be specified via the electronic control, for example, to the relevant inverter.
  • the drive system assigned to the drafting system and / or the ring bench and that to the spindles assigned drive system is supplied with energy from the supply network by a common rectifier via a DC link, the emergency power supply being provided via this DC link in the event of a power failure.
  • At least the drive systems assigned to the drafting system and the spindles can expediently be controlled separately for varying the predeterminable speed ratios.
  • the drafting cylinders can also be driven separately so that, for example, the delay can be varied.
  • the ring bench can be driven and controlled separately for variation, in particular of the spindle / ring bench speed ratio that can be predetermined.
  • the spindles can be driven in groups or by individual motors, with these individual motors or the motors of a group preferably being assigned common frequency converters.
  • the drafting system can be assigned its own drive system with several drives. It is conceivable to move the ring bench either together with the drafting system or with its own drive. While each spinning station is normally assigned its own spindle, the drafting system and the ring bench can each extend over several spinning stations, expediently over the entire length of one machine side.
  • Corresponding drafting system strands and the two ring banks can be controlled together.
  • the electronic control normally has a very low energy requirement, it can, for example, only be battery-backed in the event of a power failure. In principle, however, it is also conceivable to provide an emergency supply via the drive system which may be operating in generator mode and which is assigned to the loads with the greatest effective persistence.
  • the drive system associated with the drafting system and preferably the ring bench can only be reduced down to a predeterminable minimum drafting cylinder speed not equal to zero and then at least decoupled from the drafting arrangement. After this, the drafting system immediately comes to a standstill, the spindles in question can generally continue to turn slightly. Due to the relatively low speed, this has practically no effect. However, it is conceivable to additionally brake the spindles.
  • the embodiment of a ring spinning machine shown comprises two (only partially shown) drive systems 10, 12.
  • the first drive system 10 is used to drive the spindles of the ring spinning machine (not shown).
  • the second drive system 12 is assigned to two drafting systems and two ring banks on the two ring spinning machine sides and for this purpose comprises three drives.
  • the drive system 12 assigned to the drafting systems and the ring banks and the drive system 10 of the ring spinning machine assigned to the spindles are supplied with energy by a common rectifier 14 via a DC intermediate circuit 16 from a supply network indicated by a line 18.
  • the drive system 12 is first supplied with emergency power by energy recovered from the drive system 10 and then all systems 10, 12 are supplied with emergency power by a ground 62 on the one hand and a diode 60 to the DC link 16 on the other hand connected backup battery 58.
  • the drive system 10 has an asynchronous motor 24, 26 which is speed-controlled in normal operation via a supply frequency for each spindle (only two are shown in the figure).
  • the asynchronous motors 24, 26 for the spindles is a frequency converter 14, 28; 14, 30 assigned, which in addition to the rectifier 14 is also formed by an inverter 28 and 30, respectively.
  • An electronic control 56 is also provided, by means of which, in particular, the inverters 28, 30 of the spindle drive system and inverters 50, 52, 54 of the second drive system 12 assigned to the drafting systems and the ring banks can be controlled.
  • the control outputs of the electronic control 56 and the control inputs of the inverters are identified by the letter S.
  • asynchronous motors 24, 26 of the drive system 10 for the spindles are shown in the drawing, up to 600 spindles per machine side and a corresponding number of spindle motors 24, 26 can be provided in practical use with a ring spinning machine.
  • the individual motors can be connected to a common frequency converter in the machine end head via an energy distribution system.
  • the spindle can also be driven in groups or even by a single motor via tangential belts.
  • a mechanical coupling for determining the speed ratio between the spindles and the assigned drafting systems is missing. This ratio is only determined by the electronic control 56.
  • the second drive system 12 for the two drafting systems and the two ring banks on the two machine sides three different drives with the frequency converters 14, 50; 14, 52 and 14, 54, which are formed by the common rectifier 14 lying between line 18 and line 16 and the individual inverters 50 to 54. Accordingly, the three drives of the second drive system 12, like the spindle drives, are supplied with energy from the line or the network 18 by the common rectifier 14 via the direct current intermediate circuit 16.
  • the inverters 50, 52, 54 of the three drives of the second drive system 12 for the drafting systems and the ring banks are each connected to the line or the DC link 16. These inverters 50 to 54 can also be controlled by the electronic control 56, as indicated by the arrows S.
  • One inverter 54 is assigned to an asynchronous motor 48 for driving the two ring banks.
  • the speed of movement and the sequence of movements of the ring banks in relation to the spindles are important for the construction of the cop.
  • the respective coordination is carried out by the electronic control 56.
  • the two drives having the inverters 50 and 52 are drafting system drives.
  • the precise running of the drafting system cylinders in relation to each other and to the spindles is of crucial importance for warping and yarn counting.
  • synchronous motors 32 to 46 are preferably used as drafting system motors.
  • the structure of the two drafting system drives 50, 52 is explained in more detail below:
  • the ring spinning machine has two drafting systems, one on each machine side.
  • Each drafting system comprises a front or delivery cylinder, a central cylinder and a rear or input cylinder. Due to the specified length (eg over 300 spindles per machine side), the cylinders are driven from both ends in order to avoid yarn defects due to torsional effects in these cylinders along the machine. A division of the cylinders in the middle can also be provided everywhere. Accordingly, two electric motors, in the present case synchronous motors, are provided for each drafting system delivery cylinder.
  • the four motors 32 to 38 assigned to the inverter 50 are the following drafting unit drive motors:
  • the two synchronous motors 32, 34 are assigned to the two ends of the delivery cylinder on one side of the ring spinning machine, while the two synchronous motors 36, 38 are assigned to the two ends of the delivery cylinder provided on the other side of the ring spinning machine.
  • the common inverter 52 is provided for the four synchronous motors 40 to 46.
  • the two synchronous motors 40, 42 are assigned to the two ends of the rear or center cylinder on one side of the ring spinning machine, while the two synchronous motors 44, 46 are assigned to the two ends of the rear or center cylinder on the other side of the ring spinning machine.
  • Rear and center cylinders on each machine side are each one Cylinder group combined and connected to each other via a change gear.
  • separate drives can also be provided for central and rear cylinders.
  • the electric motor 48 assigned to the two ring banks can be an asynchronous motor, for example.
  • a toothed belt transmission, a clutch and a gear transmission can be provided between a respective motor shaft and a relevant drafting cylinder end.
  • the arrangement of a brake between the clutch and the gear transmission is also conceivable, for example to prevent the delivery roller from turning back after a spinning process.
  • the toothed belt transmission serves as a damping means which absorbs impacts emitted by the motor in question at low speeds and thus protects the sensitive gear transmission in the area of the drafting roller.
  • the toothed belt transmission is used for speed transmission in order to reduce the relatively high speed of the motor in question to a lower value at the input of a clutch in question.
  • the gear transmission is used together with the toothed belt transmission for torque transmission, so that when a respective clutch is engaged, the corresponding motor is not loaded with the high moment of inertia of the stationary cylinder.
  • the power supply during such a power failure is initially provided by the asynchronous motors 24, 26 of the spindles which operate in normal operation like the other motors via a supply frequency, but in the event of a power failure to supply the second drive system 12 via the DC link 16 in over-synchronous operation as generators. Accordingly, the fact is exploited that the spindles have a relatively large effective steadiness compared to, for example, the drafting system or the ring bench, and the kinetic energy available can be used to feed electrical energy back into the DC link.
  • the inverters 28, 30 are designed for such energy recovery.
  • the electronic control 56 comprises a spinning control, which is also activated in the event of a power failure, in order to drive the drive systems 10, 12 down to at least approximately the range of the speed or speed while maintaining defined speeds or speeds and speed or speed ratios.
  • the downward control to lower speeds must take place in such a way that the asynchronous motors 24, 26 can initially work as generators after the power failure occurs.
  • the electronic control 56 in contrast to the second drive system 12, requires only relatively little energy for the drafting systems and ring banks to be kept in operation, it can basically only be battery-backed. However, this is not absolutely necessary. Rather, this electronic control 56 can also be supported at least temporarily by the drive system 10 assigned to the spindles.
  • the speed or speed ratios can also be predetermined by the electronic controller 56 during the sequence control that begins, for example, in the event of a power failure.
  • the buffer battery 58 additionally assigned to the DC link 16 serves to support the DC link 16 in a lower speed range.
  • the negative pole of the buffer battery 58 is connected to ground 62 and its positive pole is connected to the DC link 16 via the diode 60 switched in the forward direction.
  • the voltage of the buffer battery 58 is selected such that this battery is only switched on via the diode 60 after the speeds or speeds, in particular of the drives of the drive system 12 to be supported, have dropped below a predeterminable minimum value n min (see also FIG. 2) . This means that the voltage of the buffer battery 58 is significantly lower than the voltage present at the DC link 16 with normal mains supply.
  • the voltage of the buffer battery 58 is to be selected such that, taking into account the voltage drop across the diode 60 at the DC link 16, it generates a voltage which is clearly above the critical voltage value, but on the other hand is so low that the capacity of the buffer battery 58 is kept relatively small can and in the event of a power failure before the backup battery 58 is switched on, the drive system 12 is first supplied by the energy recovered from the drive system 10 by the spindles.
  • the electric motors 32-48 and 24, 26 of the drive systems 12, 10 are generally operated at relatively high speeds, which is indicated in FIG. 2 by the speed value n0. While a single such speed value n0 is indicated in the diagram according to FIG. 2, the various Drive motors actually operated at least partially at different speeds.
  • n St is shown in the diagram according to FIG. 2 to represent the speed curve of the drafting system
  • the different drafting system cylinders of the drafting system actually rotate at different speeds in order to generate the respective distortion.
  • the drive system 12 assigned to the drafting system and preferably also to the ring bank is first supplied via the DC intermediate circuit 16 by the drive system 10 operating in generator mode, via which energy is returned to the DC intermediate circuit 16.
  • the asynchronous motors 24, 26 can operate as generators in the oversynchronous mode, their supply frequencies must be reduced accordingly.
  • the synchronous motors 32-48 must also be controlled accordingly.
  • the emergency power supply to the drafting system and preferably also to the ring bench associated drive system 12 by the energy recovered from the drive system 10 of the spindles does not follow until the machine comes to a standstill, but only up to a minimum speed n min at which the energy supplied from the drive system 10 is still sufficient for controllable operation of the synchronous motors 32-48.
  • the buffer battery 58 is switched on via the diode 60 (see FIG. 1). That is, the voltage of the buffer battery 58 is selected to be at least as large as the minimum voltage determined by the critical voltage / frequency ratio plus the voltage drop across the diode 60. A certain safety distance must be taken into account. On the other hand, the battery voltage should not, however, be much greater than the required voltage, so that at speeds greater than the minimum speed n min following the power failure that occurs, the emergency power supply takes place via the spindle drives 24, 26 which operate as generators in over-synchronous operation.
  • the battery backup takes place in the lower speed range BP, so that, as shown by the solid curve n1, during the entire spinning control until the machine finally comes to a standstill at time t St, it is possible to control all drives without problems and thus to maintain predetermined speed ratios.
  • the backup battery 58 can be connected to the DC link 16 instead of via the diode 60, for example also via a thyristor or otherwise.
  • provision can be made to uncouple at least the drafting system from the assigned drive system before the speed reaches zero.
  • FIG. 3 shows the possibility of connecting a buffer battery 58 ′ or generally an accumulator via a DC / DC converter, so that a higher voltage in the intermediate circuit 16 can be achieved.
  • Normal lead accumulators or capacitor batteries can be used as buffer batteries.
  • converter 54 ' the lower voltage of the backup battery is converted to a higher voltage in the intermediate circuit.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Textilmaschine, insbesondere Ringspinnmaschine, mit mehreren zumindest teilweise getrennt ansteuerbaren elektrischen Antriebssystemen zum Antrieb von unterschiedlichen Lasten, wie insbesondere Spindeln, Streckwerken, Ringbänken oder dergleichen, mit einer elektronischen Steuerung, durch die die Antriebssysteme bei Netzausfall unter Aufrechterhaltung vorgebbarer Drehzahl- und/oder Geschwinidigkeitsverhältnisse bis in den Bereich der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit Null herabsteuerbar sind, wobei die Antriebssysteme im Normalbetrieb über einen gemeinsamen Zwischenkreis aus dem Versorgungsnetz gespeist werden und bei Netzausfall das der Last mit dem größten effektiven Beharrungsvermögen zugeordnete Antriebssystem als Generator wenigstens eines der anderen Antriebssysteme mit Energie versorgt.
  • Insbesondere bei Ringspinnmaschinen kommt es entscheidend auf einen möglichst gleichmäßigen Lauf und genaue Geschwindigkeiten der anzutreibenden Arbeitselemente sowie insbesondere auch auf definierte Drehzahl- und/oder Geschwindigkeitsverhältnisse dieser Antriebselemente an. Als wesentliche Arbeitselemente seien in diesem Zusammenhang insbesondere die Spindeln, die Streckwerke sowie die Ringträger bzw. Ringbänke genannt.
  • So ist beispielsweise das Verhältnis der Spindeldrehzahl zur Liefergeschwindigkeit maßgebend für den Drall und die Festigkeit des Garns. Zur Einhaltung eines stets gleichen Verzugs müssen die Drehzahlen der einzelnen Zylinder des Streckwerks ebenfalls in einem definierten Verhältnis zueinander stehen. Schließlich ist beispielsweise für die Garnkörperbildung auf den Hülsen die Bewegungsgeschwindigkeit der Ringbank sowie das Verhältnis dieser Geschwindigkeit zur Vorgeschwindigkeit von Bedeutung.
  • Schon angesichts dieser für eine gleichbleibende Garnqualität zwingend einzuhaltender Vorgaben stellt sich mit jedem Netzausfall eine äußerst kritische Betriebsphase ein, zumal die einzelnen Arbeitselemente der Ringspinnmaschine zur Erzielung einer höheren Variabilität möglichst getrennt ansteuerbar sein und demnach starre Getriebeverbindungen weitgehend vermieden werden sollen. Darüber hinaus entsteht mit jedem Netzausfall eine erhebliche Fadenbruchgefahr, da beim Ausfall der jeweiligen Spannungsversorgung das Streckwerk im allgemeinen unmittelbar zum Stehen kommt, während sich die Spindel aufgrund der ihnen eigenen Trägheit zunächst weiterdrehen. Eine der Ursachen für einen sofortigen Stillstand des Streckwerks ist, daß das effektive Beharrungsvermögen der Streckwerkzylinder insbesondere infolge der zwischen dem betreffenden Antriebsmotor und dem Zylinder angeordneten Getriebeübersetzung und der vorhandenen Reibung im Gegensatz zur Spindel auf ein Minimum reduziert ist.
  • Bei einer aus der DE 33 47 113 A1 bekannten Spinn- bzw. Zwirnmaschine wird bei einem jeweiligen Netzausfall die kinetische Energie der Spinn- oder Zwirnorgane zur Energierückgewinnung und zur Versorgung der normalerweise schneller zum Stillstand kommenden Nebenaggregate ausgenutzt. Hierbei wirken die Elektromotoren der Spinn- bzw. Zwirnorgane als Generator.
  • Bei dieser bekannten Maschine erfolgt eine derartige sogenannte Rekuperation offensichtlich bis zum Stillstand der Aggregate insbesondere der Streckwerke. Hierbei besteht jedoch die Gefahr, daß im unteren Drehzahlbereich nahe Null die mit Notstrom zu versorgenden Antriebsmotoren nicht mehr beherrschbar bzw. genau ansteuerbar sind. Beispielsweise bei frequenzgesteuerten Synchronmotoren ist das erzeugte Moment abhängig vom Quadrat des Spannungs/Frequenz-Verhältnisses. Wird der jeweilige kritische Wert unterschritten, so gerät der betreffende Motor außer Tritt, was im allgemeinen zum sofortigen Stillstand des betreffenden Aggregats, beispielsweise eines Streckwerks führt. Nachdem sich die das größere effektive Beharrungsvermögen aufweisenden Spinn- bzw. Zwirnorgane noch weiter drehen, kann es trotz der Notstromversorgung zu einer unzuläßigen Änderung der Garndrehung bzw. zu Fadenbrüchen kommen.
  • Bei einer aus der DE-A-3 412 060 bekannten Spinn- bzw. Zwirnmaschine erfolgt unmittelbar nach Auftreten eines jeweiligen Netzausfalls eine entsprechende Batteriepufferung der betreffenden Antriebssysteme. Nachteilig hierbei ist insbesondere, daß die der Notstromversorgung dienenden Batterien entsprechend groß ausgelegt sein müssen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Textilmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, bei welcher die bei einem jeweiligen Netzausfall für einen definierten Abspinnbetrieb erforderliche Energie mit geringstmöglichem Aufwand und insbesondere ohne spezielle aufwendige Notaggregate wie beispielsweise Pufferakkumulatoren größerer Kapazität bereitgestellt wird.
  • Die Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zusätzlich eine dem elektrischen Zwischenkreis zugeordnete Pufferbatterie vorgesehen ist, und daß diese Pufferbatterie dem elektrischen Zwischenkreis erst zuschaltbar ist, nachdem die Drehzahlen bzw. Geschwindigkeiten unter einen vorgebbaren minimalen Wert (nmin) im unteren Drehzahl bzw. Geschwindigkeitsbereich abgefallen sind bzw. die Zwischenkreisspannung einen entsprechenden, im Vergleich zur Spannung bei Netzspeisung kleineren minimalen Spannungswert erreicht hat.
  • Während unmittelbar nach einem jeweiligen Netzausfall zunächst automatisch und verzögerungsfrei durch eine Energierückgewinnung aus dem Antriebssystem für die das größere effektive Beharrungsvermögen aufweisenden Lasten die anderen Antriebssysteme versorgt werden, erfolgt im unteren kritischen Drehzahlbereich nahe Null anstelle der Notversorgung im Generatorbetrieb eine Batteriepufferung. Nachdem somit im Falle eines Netzausfalls die Versorgungsspannung nicht unter den Spannungswert der Pufferbatterie abfallen kann, ist auch im kritischen unteren Drehzahlbereich stets gewährleistet, daß die Motoren, zum Beispiel Synchronmotoren, der zu stützenden Antriebssysteme noch beherrschbar und zuverlässig ansteuerbar sind. Da die Notstromversorgung zunächst durch die zurückgewonnene Energie, das heißt eine sogenannte Rekuperation erfolgt und die Pufferbatterie erst am Ende einer jeweiligen Ablaufsteuerung, das heißt erst bei Erreichen einer Geschwindigkeit bzw. Drehzahl nahe Null zugeschaltet wird, genügen Batterien kleinster Kapazität.
  • Es ist demnach mit minimalem Aufwand stets gewährleistet, daß beispielsweise ein ein geringes effektives Beharrungsvermögen aufweisendes Streckwerk auch bei einem gegebenenfalls auftretenden Netzausfall nicht unmittelbar zum Stillstand kommt, sondern zumindest für einen definierten Abspinnbetrieb unter Aufrechterhaltung vorgebbarer Drehzahlverhältnisse bis in den Bereich der Drehzahl Null mit der erforderlichen Energie versorgt wird. Durch eine derartige, sich automatisch einstellende Notspannungsversorgung kann auch für andere Antriebe wie beispielsweise eine Ringbank oder dergleichen für eine genügend lange Zeitdauer ein kontrollierter Bewegungsablauf aufrechterhalten werden.
  • Umfaßt das bei Netzausfall über den Zwischenkreis im Generatorbetrieb gestützte Antriebssystem zumindest einen frequenzgesteuerten Elektromotor, so ist es zweckmäßig, wenn der den Übergang zur Batteriepufferung bestimmende minimale Spannungswert bzw. die Batteriespannung in Abhängigkeit vom gerade noch zuläßigen Spannungs/Frequenz-Verhältnis des frequenzgesteuerten Elektromotors gewählt ist.
  • Damit ist ausgeschlossen, daß die zur Versorgung der betreffenden frequenzgesteuerten Elektromotoren gelieferte Spannung soweit absinken kann, daß das kritische Spannungs/Frequenz-Verhältnis unterschritten wird, ab dem der Motor außer Tritt geraten kann bzw. abrupt zum Stillstand kommt.
  • Die Pufferbatterie ist vorzugsweise über eine Diode, einen Thyristor oder dergleichen an den Zwischenkreis angeschlossen. Dabei ist beispielsweise die Diode derart gepolt, daß die Pufferbatterie abgekoppelt ist, solange die Zwischenkreisspannung größer als die Batteriespannung ist. Fällt demgegenüber die Zwischenkreisspannung unter den durch die Batteriespannung vorgegebenen Wert ab, so ist die Pufferbatterie über die Diode an den Zwischenkreis angekoppelt, so daß für den anschließenden Betrieb über den Zwischenkreis sämtliche an diesem angeschlossene Antriebssysteme batteriegepuffert sind.
  • Das bei Netzausfall den Zwischenkreis im Generatorbetrieb stützende Antriebssystem ist insbesondere im Falle einer Ringspinnmaschine vorzugsweise das Antriebssystem zum Antrieb der Spindeln.
  • Das bei Netzausfall den Zwischenkreis im Generatorbetrieb stützende Antriebssystem ist vorteilhafterweise zur Notversorgung wenigstens des die Streckwerksmotoren und/oder den Ringbankmotor umfaßenden Antriebssystems verschaltet.
  • Demnach ist dafür gesorgt, daß das kleinere Beharrungsvermögen aufweisende Streckwerk bei einem gegebenenfalls auftretenden Netzausfall nicht unmittelbar zum Stillstand kommt, sondern kontrolliert und synchron mit den anderen Antrieben entsprechend einer vorgebbaren Ablaufsteuerung vorzugsweise bis zur Drehzahl Null herabsteuerbar ist.
  • Vorteilhafterweise sind die jeweiligen Drehzahlen oder Geschwindigkeiten der betreffenden Lasten sowie deren jeweilige Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsverhältnisse insbesondere auch während der Abspinnsteuerung bei Netzausfall ausschließlich durch die elektronische Steuerung vorgebbar.
  • Dadurch, daß die einzelnen Antriebssysteme und gegebenenfalls auch einzelne Antriebe innerhalb eines jeweiligen Systems anstelle der Verwendung einer starren Getriebekupplung gesondert elektronisch ansteuerbar und somit die Drehzahlen oder Geschwindigkeiten sowie die Drehzahl- bzw. die Geschwindigkeitsverhältnisse praktisch nur durch die elektronische Steuerung bestimmt sind, wird eine relativ hohe Variabilität erreicht.
  • Die Antriebssysteme umfassen vorzugsweise über Frequenzumrichter ansteuerbare Elektromotoren. Ein solcher Frequenzumrichter kann beispielsweise durch einen Gleichrichter und einen Wechselrichter gebildet sein. Über die elektronische Steuerung kann dann beispielsweise dem betreffenden Wechselrichter die Soll-Frequenz vorgegeben werden, auf welche sich der zugeordnete Elektromotor entsprechend einstellt.
  • Vorteilhafterweise sind das dem Streckwerk und/oder der Ringbank zugeordnete Antriebssystem und das den Spindeln zugeordnete Antriebssystem von einem gemeinsamen Gleichrichter über einen Gleichstromzwischenkreis mit Energie aus dem Versorgungsnetz gespeist, wobei die Notstromversorgung bei Netzausfall über diesen Gleichstromzwischenkreis erfolgt.
  • Zweckmäßigerweise sind zumindest die dem Streckwerk und den Spindeln zugeordneten Antriebssysteme zur Variation der vorgebbaren Drehzahlverhältnisse getrennt ansteuerbar. Es können insbesondere auch die Streckwerkzylinder getrennt antreibbar sein, um so beispielsweise den Verzug variieren zu können.
  • Von Vorteil ist ferner, wenn auch die Ringbank zur Variation insbesondere des vorgebbaren Geschwindigkeitsverhältnisses Spindel/Ringbank gesondert antreibbar und ansteuerbar ist.
  • Die Spindeln können gruppenweise oder durch Einzelmotoren angetrieben sein, wobei diesen Einzelmotoren bzw. den Motoren einer Gruppe vorzugsweise gemeinsame Frequenzumrichter zugeordnet sind. Dem Streckwerk kann als Ganzes ein eigenes Antriebssystem mit mehreren Antrieben zugeordnet sein. Dabei ist denkbar, die Ringbank entweder gemeinsam mit dem Streckwerk oder auch durch einen eigenen Antrieb zu bewegen. Während jeder Spinnstelle normalerweise eine eigene Spindel zugeordnet ist, können sich das Streckwerk und die Ringbank jeweils über mehrere Spinnstellen, zweckmäßigerweise über die Gesamtlänge einer Maschinenseite, erstrecken.
  • Im Falle einer Ringspinnmaschine mit jeweils einem Streckwerk und einer Ringbank auf jeder Maschinenseite sind gemäß einer bevorzugten Ausführungsvariante einander entsprechende Streckwerksstränge sowie die beiden Ringbänke jeweils gemeinsam ansteuerbar.
  • Nachdem die elektronische Steuerung normalerweise einen sehr geringen Energiebedarf aufweist, kann sie bei einem Netzausfall beispielsweise ausschließlich batteriegepuffert sein. Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, eine Notversorgung über das ggf. im Generatorbetrieb arbeitende, den Lasten mit dem größten effektiven Beharrungsvermögen zugeordnete Antriebssystem vorzusehen.
  • Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführungsvariante ist bei einer Ringspinnmaschine das dem Streckwerk und vorzugsweise der Ringbank zugeordnete Antriebssystem nur bis zu einer vorgebbaren minimalen Streckwerkzylinderdrehzahl ungleich Null herabsteuerbar und anschließend zumindest vom Streckwerk entkoppelbar. Während hiernach das Streckwerk unmittelbar zum Stillstand kommt, können sich die betreffenden Spindeln im allgemeinen noch geringfügig weiterdrehen. Auf Grund der relativ geringen Drehzahl hat dies praktisch keine Auswirkungen. Es ist jedoch denkbar, zusätzlich für eine Abbremsung der Spindeln zu sorgen.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; in dieser zeigt:
    • Figur 1
    eine schematische Teildarstellung zweier verschiedener Antriebssysteme einer Ringspinnmaschine, welche bei Netzausfall zunächst generatorisch und anschließend durch eine Pufferbatterie gespeist werden, und
    Figur 2
    ein Drehzahldiagramm zur Darstellung des Drehzahlverlaufs der bei Netzausfall gestützten Antriebssysteme entsprechend einer vorgegebenen Abspinnsteuerung.
    Figur 3
    eine andere Anschlussmöglichkeit für die Pufferbatterie bzw. einen Akkumulator.
  • Gemäß Figur 1 umfaßt das gezeigte Ausführungsbeispiel einer Ringspinnmaschine zwei (lediglich teilweise dargestellte) Antriebssysteme 10, 12. Das erste Antriebssystem 10 dient zum Antrieb der (nicht gezeigten) Spindeln der Ringspinnmaschine. Das zweite Antriebssystem 12 ist zwei Streckwerken sowie zwei Ringbänken auf den beiden Ringspinnmaschinenseiten zugeordnet und umfaßt dazu drei Antriebe.
  • Das den Streckwerken sowie den Ringbänken zugeordnete Antriebssystem 12 und das den Spindeln zugeordnete Antriebssystem 10 der Ringspinnmaschine sind von einem gemeinsamen Gleichrichter 14 über einen Gleichstromzwischenkreis 16 aus einem durch eine Leitung 18 angedeuteten Versorgungsnetz mit Energie gespeist.
  • Wie weiter unten noch im Einzelnen erläutert wird, erfolgt bei Netzausfall zunächst eine Notstromversorgung des Antriebssystem 12 durch aus dem Antriebssystem 10 rückgewonnene Energie und anschließend eine Notstromversorgung sämtlicher Systeme 10, 12 durch eine einerseits mit Masse 62 und andererseits über eine Diode 60 mit dem Gleichstromzwischenkreis 16 verbundene Pufferbatterie 58.
  • Das Antriebssystem 10 weist für jede Spindel einen im Normalbetrieb über eine Speisefrequenz drehzahlgesteuerten Asynchronmotor 24, 26 auf (in der Figur sind lediglich zwei gezeigt). Den Asynchronmotoren 24, 26 für die Spindeln ist jeweils ein Frequenzumrichter 14, 28; 14, 30 zugeordnet, welcher neben dem Gleichrichter 14 zusätzlich durch einen Wechselrichter 28 bzw. 30 gebildet ist.
  • Es ist ferner eine elektronische Steuerung 56 vorgesehen, durch welche insbesondere die Wechselrichter 28, 30 des Spindel-Antriebssystems sowie Wechselrichter 50, 52, 54 des den Streckwerken sowie den Ringbänken zugeordneten zweiten Antriebssystems 12 ansteuerbar sind. Die Steuerausgänge der elektronischen Steuerung 56 sowie die Steuereingänge der Wechselrichter sind mit dem Buchstaben S bezeichnet.
  • Während in der Zeichnung lediglich zwei Asynchronmotoren 24, 26 des Antriebssystems 10 für die Spindeln dargestellt sind, können im praktischen Einsatz bei einer Ringspinnmaschine beispielsweise bis zu 600 Spindeln pro Maschinenseite und eine dementsprechende Anzahl Spindelmotoren 24, 26 vorgesehen sein. Die einzelnen Motoren können über ein Energieverteilersystem mit einem gemeinsamen Frequenzumrichter im Maschinenendkopf verbunden sein. Die Spindel können jedoch auch gruppenweise oder sogar durch einen einzigen Motor über Tangentialriemen angetrieben werden.
  • Eine mechanische Kopplung zur Bestimmung des Geschwindigkeits-Verhältnisses zwischen den Spindeln und den zugeordneten Streckwerken fehlt. Dieses Verhältnis ist nur durch die elektronische Steuerung 56 bestimmt.
  • Im einzelnen geht aus der Zeichnung weiter hervor, daß das zweite Antriebssystem 12 für die beiden Streckwerke sowie die beiden Ringbänke auf den beiden Maschinenseiten drei verschiedene Antriebe mit den Frequenzumrichtern 14, 50; 14, 52 und 14, 54 umfaßt, welche durch den gemeinsamen, zwischen der Leitung 18 und der Leitung 16 liegenden Gleichrichter 14 und die einzelnen Wechselrichter 50 bis 54 gebildet sind. Demnach werden die drei Antriebe des zweiten Antriebssystems 12 im Normalbetrieb ebenso wie die Spindelantriebe vom gemeinsamen Gleichrichter 14 über den Gleichstromzwischenkreis 16 mit Energie aus der Leitung bzw. dem Netz 18 versorgt.
  • Die Wechselrichter 50, 52, 54 der drei Antriebe des zweiten Antriebssystems 12 für die Streckwerke und die Ringbänke sind jeweils an die Leitung bzw. den Gleichstromzwischenkreis 16 angeschlossen. Auch diese Wechselrichter 50 bis 54 sind wiederum durch die elektronische Steuerung 56 ansteuerbar, wie dies durch die Pfeile S angedeutet ist.
  • Der eine Wechselrichter 54 ist einem Asynchronmotor 48 für den Antrieb der beiden Ringbänke zugeordnet. Die Bewegungsgeschwindigkeit sowie der Bewegungsablauf der Ringbänke im Verhältnis zu den Spindeln sind für den Kopsaufbau von Bedeutung. Die jeweilige Abstimmung erfolgt durch die elektronische Steuerung 56.
  • Die beiden die Wechselrichter 50 und 52 aufweisenden Antriebe sind Streckwerksantriebe. Der genaue Lauf der Streckwerkzylinder im Verhältnis zueinander und zu den Spindeln ist für den Verzug und die Garnnummerhaltung von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grunde werden als Streckwerkmotoren vorzugsweise Synchronmotoren 32 bis 46 eingesetzt. Im folgenden wird der Aufbau der beiden Streckwerksantriebe 50, 52 näher erläutert:
    Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Ringspinnmaschine zwei Streckwerke, je eines auf einer Maschinenseite, auf. Jedes Streckwerk umfaßt einen vorderen oder Lieferzylinder, einen Mittelzylinder und einen hinteren oder Eingangszylinder. Die Zylinder werden auf Grund der vorgegebenen Länge (z.B. über 300 Spindeln pro Maschinenseite) von beiden Enden her angetrieben, um Garnfehler durch Torsionswirkungen in diesen Zylindern entlang der Maschine zu vermeiden. Überall kann auch jeweils eine Teilung der Zylinder in der Mitte vorgesehen sein. Pro Streckwerk- Lieferzylinder sind demnach zwei Elektromotoren, im vorliegendem Falle Synchronmotoren, vorgesehen.
  • Bei den vier dem Wechselrichter 50 zugeordneten Motoren 32 bis 38 handelt es sich um folgende Streckwerks-Antriebsmotoren:
    Die beiden Synchronmotoren 32, 34 sind den beiden Enden des Lieferzylinders auf der einen Seite der Ringspinnmaschine zugeordnet, während die beiden Synchronmotoren 36, 38 den beiden Enden des auf der anderen Seite der Ringspinnmaschine vorgesehenen Lieferzylinders zugeordnet sind.
  • Für die vier Synchronmotoren 40 bis 46 ist der gemeinsame Wechselrichter 52 vorgesehen. Hierbei sind die beiden Synchronmotoren 40, 42 den beiden Enden des Hinter- bzw. Mittelzylinders auf der einen Seite der Ringspinnmaschine zugeordnet, während die beiden Synchronmotoren 44, 46 den beiden Enden des Hinter- bzw. Mittelzylinders auf der anderen Seite der Ringspinnmaschine zugeordnet sind. Hinter- und Mittelzylinder auf einer jeweiligen Maschinenseite sind jeweils zu einer Zylindergruppe zusammengefaßt und über ein Wechselgetriebe miteinander verbunden. Grundsätzlich können auch für Mittel- und Hinterzylinder gesonderte Antriebe vorgesehen sein.
  • Beim den beiden Ringbänken zugeordneten Elektromotor 48 kann es sich zum Beispiel um einen Asynchronmotor handeln.
  • Zwischen einer jeweiligen Motorwelle und einem betreffenden Streckwerkzylinderende kann beispielsweise ein Zahnriemengetriebe, eine Kupplung sowie ein Zahnradgetriebe vorgesehen sein. Im Falle der Lieferzylinder ist auch die Anordnung einer Bremse zwischen Kupplung und Zahnradgetriebe denkbar, um beispielsweise nach einem Abspinnvorgang ein Zurückdrehen der Lieferwalze zu verhindern.
  • Das Zahnriemengetriebe dient als ein Dämpfungsmittel, welches vom betreffenden Motor bei niedrigen Drehzahlen abgegebene Schläge absorbiert und damit das empfindliche Zahnradgetriebe im Bereich der Streckwerkwalze schont. Zugleich dient das Zahnriemengetriebe zur Drehzahlübersetzung, um die relativ hohe Drehzahl des betreffenden Motors auf einen niedrigeren Wert am Eingang einer betreffenden Kupplung zu reduzieren. Das Zahnradgetriebe dient zusammen mit dem Zahnriemengetriebe zur Drehmomentübersetzung, so daß bei Zuschaltung einer jeweiligen Kupplung der entsprechende Motor nicht mit dem hohen Trägheitsmoment des stillstehenden Zylinders belastet wird.
  • Daraus folgt, daß im vorliegenden Fall das effektive Beharrungsvermögen der Spindeln wesentlich höher ist als das des Streckwerks. Das Streckwerk muß demzufolge bei jedem Netzausfall weiter angetrieben werden, wenn vermieden werden soll, daß dieses unmittelbar zum Stillstand kommt, was unter Umständen ein Reißen des Garns zur Folge hätte.
  • Die Stromversorgung während eines solchen Netzausfalls erfolgt zunächst durch die im Normalbetrieb wie die anderen Motoren über eine Speisefrequenz drehzahlgesteuerten, bei einem Netzausfall zur Versorgung des zweiten Antriebssystems 12 über den Gleichstromzwischenkreis 16 im übersynchronen Betrieb jedoch als Generatoren arbeitenden Asynchronmotoren 24, 26 der Spindeln. Es wird demzufolge der Umstand ausgenutzt, daß die Spindeln im Vergleich beispielsweise zum Streckwerk oder zur Ringbank ein relativ großes effektives Beharrungsvermögen aufweisen und die vorhandene kinetische Energie zur Rückspeisung elektrischer Energie in den Gleichstromzwischenkreis verwendet werden kann. Dabei sind die Wechselrichter 28, 30 für eine derartige Energierückspeisung ausgelegt.
  • Die elektronische Steuerung 56 umfaßt eine Abspinnsteuerung, welche insbesondere auch im Falle eines Netzausfalls aktiviert wird, um die Antriebssysteme 10, 12 unter Aufrechterhaltung definierter Drehzahlen oder Geschwindigkeiten und Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsverhältnisse bis zumindest annähernd in den Bereich der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit Null herabzusteuern. Das Herabsteuern auf niedrigere Drehzahlen muß hierbei derart erfolgen, daß die Asynchronmotoren 24, 26 nach dem Auftreten des Netzausfalls zunächst als Generatoren arbeiten können.
  • Da die elektronische Steuerung 56 im Gegensatz zum zweiten Antriebssystem 12 für die weiter in Betrieb zu haltenden Streckwerke sowie Ringbänke nur relativ wenig Energie benötigt, kann sie grundsätzlich ausschließlich batteriegepuffert sein. Dies ist jedoch nicht zwangsläufig erforderlich. Vielmehr kann auch diese elektronische Steuerung 56 zumindest zeitweise durch das den Spindeln zugeordnete Antriebssystem 10 gestützt sein.
  • Auch während der beispielsweise bei Netzausfall einsetzenden Ablaufsteuerung sind die Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsverhältnisse durch die elektronische Steuerung 56 vorgebbar.
  • Die dem Gleichstromzwischenkreis 16 zusätzlich zugeordnete Pufferbatterie 58 dient zur Stützung des Gleichstromzwischenkreises 16 in einem unteren Drehzahlbereich. Hierzu ist der negative Pol der Pufferbatterie 58 an Masse 62 angeschlossen und deren positiver Pol über die in Durchlaßrichtung geschaltete Diode 60 mit dem Gleichstromzwischenkreis 16 verbunden.
  • Die Spannung der Pufferbatterie 58 ist derart gewählt, daß eine Zuschaltung dieser Batterie über die Diode 60 erst erfolgt, nachdem die Drehzahlen bzw. Geschwindigkeiten insbesondere der Antriebe des zu stützenden Antriebssystems 12 unter einen vorgebbaren minimalen Wert nmin (vergleiche auch Figur 2) abgefallen sind. Dies bedeutet, daß die Spannung der Pufferbatterie 58 deutlich kleiner ist als die am Gleichstromzwischenkreis 16 bei normaler Netzspeisung anliegende Spannung.
  • Hierbei kann die am Gleichstromzwischenkreis 16 bei Netzausfall auftretende minimale Spannung, bei der die Pufferbatterie 58 dem Zwischenkreis 16 zur Stützung des Antriebssystems 12 zugeschaltet wird, in Abhängigkeit vom gerade noch zulässigen Spannungs/Frequenz-Verhältnis der durch eine Speisefrequenz drehzahlgesteuerten Elektromotoren 32 - 46 gewählt sein. Das heißt, daß die am Gleichstromzwischenkreis 16 anliegende Spannung auch bei Netzausfall nicht unter den kritischen Spannungswert abfallen kann, bei dem das für einen beherrschbaren Betrieb der Motoren 32 - 46 erforderliche Spannungs/Frequenz-Verhältnis nicht mehr gegeben ist.
  • Die Spannung der Pufferbatterie 58 ist so zu wählen, daß sie unter Berücksichtigung des Spannungsabfalls an der Diode 60 am Gleichstromzwischenkreis 16 eine Spannung erzeugt, welche eindeutig über dem kritischen Spannungswert liegt, andererseits jedoch so gering ist, daß die Kapazität der Pufferbatterie 58 relativ kleingehalten werden kann und bei Netzausfall vor der Zuschaltung der Pufferbatterie 58 in jedem Falle zunächst eine Versorgung des Antriebssystems 12 durch die aus dem Antriebssystem 10 von den Spindeln rückgewonnenen Energie erfolgt.
  • Die Funktionsweise der beschriebenen Ringspinnmaschine ergibt sich auch aus dem in Figur 2 wiedergegebenen Diagramm, in dem die Drehzahl n über der Zeit t dargestellt ist.
  • Während des normalen Betriebs, d.h. bei Netzspeisung werden die Elektromotoren 32 - 48 und 24, 26 der Antriebssysteme 12, 10 (vergleiche Figur 1) im allgemeinen bei relativ hohen Drehzahlen betrieben, was in Figur 2 durch den Drehzahlwert n₀ angedeutet ist. Während im Diagramm gemäß Figur 2 ein einziger solcher Drehzahlwert n₀ angegeben ist, werden die verschiedenen Antriebsmotoren tatsächlich zumindest teilweise mit unterschiedlichen Drehzahlen betrieben.
  • Nach einem Netzausfall zum Zeitpunkt tNA würde sich für die Spindeln einerseits und das Streckwerk andererseits bei angenommen fehlender Stützung des Gleichstromzwischenkreises 16 (vergleiche Figur 1) ein deutlich unterschiedliches Auslaufverhalten ergeben. Wie durch die gestrichelte Gerade nSp relativ geringer negativer Steigung angedeutet, würden die Drehzahlen der Spindeln bei nicht gestütztem Gleichstromzwischenkreis 16 nur relativ langsam abnehmen und die Spindeln bzw. die diesen zugeordneten Asynchronmotoren 24, 26 (vergleiche Figur 1) erst zu einem relativ späten Zeitpunkt tsp zum Stillstand kommen.
  • Demgegenüber würden die Drehzahlen der Streckwerkzylinder bei nicht gestütztem Gleichstromzwischenkreis 16 schneller abfallen, wie dies durch die strichpunktierte Gerade nSt relativ großer negativer Steigung angedeutet ist. Das Streckwerk würde demnach zu einem früheren Zeitpunkt tSt zum Stillstand kommen.
  • Während im Diagramm gemäß Figur 2 lediglich eine Gerade nSt zur Darstellung des Drehzahlverlaufs des Streckwerks dargestellt ist, drehen sich die verschiedenen Streckwerkzylinder des Streckwerks zur Erzeugung des jeweiligen Verzugs tatsächlich mit unterschiedlichen Drehzahlen.
  • Der Grund dafür, daß bei einer angenommenen fehlenden Stützung des Gleichstromzwischenkreises 16 das Streckwerk zu einen früheren Zeitpunkt tSt als die Spindeln zum Stillstand kommt, ist, daß die Spindeln im Vergleich zum Streckwerk das größere Beharrungsvermögen aufweisen. Tatsächlich würde das Streckwerk praktisch unmittelbar nach Netzausfall zum Stillstand kommen.
  • Bei der beschriebenen Ringspannmaschine wird ein derartiger Netzausfall von der elektronischen Steuereinheit 56 erkannt, wonach eine vorbestimmte Abspinnsteuerung eingeleitet wird, in deren Verlauf die Antriebssysteme 10, 12 (vergleiche Figur 1) unter Aufrechterhaltung vorgebbarer Drehzahlverhältnisse bis vorzugsweise in den Bereich der Drehzahl Null gesteuert werden.
  • Hierbei wird das dem Streckwerk sowie vorzugsweise auch der Ringbank zugeordnete Antriebssystem 12 über den Gleichstromzwischenkreis 16 zunächst durch das im Generatorbetrieb arbeitende Antriebssystem 10, über das Energie in den Gleichstromzwischenkreis 16 zurückgeführt wird, versorgt. Damit die Asynchronmotoren 24, 26 im übersynchronen Betrieb als Generatoren arbeiten können, sind deren Speisefrequenzen entsprechend herunterzusteuern. Zur Aufrechterhaltung der gewünschten Drehzahlverhältnisse sind entsprechend auch die Synchronmotoren 32 - 48 zu steuern.
  • Die Notstromversorgung des dem Streckwerk sowie vorzugsweise auch der Ringbank zugeordneten Antriebssystems 12 durch die aus dem Antriebssystem 10 der Spindeln rückgewonnene Energie folgt nicht bis zum Stillstand der Maschine, sondern lediglich bis zu einer minimalen Drehzahl nmin, bei der die aus dem Antriebssystem 10 gelieferte Energie noch für einen beherrschbaren Betrieb der Synchronmotoren 32 - 48 ausreicht.
  • Fällt die Spannung am Gleichstromzwischenkreis 16 unter einen minimalen Spannungswert, bei dem ein für die Synchronmotoren 32 - 48 kritisches Spannungs/Frequenz-Verhältnis erreicht ist, erfolgt über die Diode 60 eine Zuschaltung der Pufferbatterie 58 (vergleiche Figur 1). Das heißt, die Spannung der Pufferbatterie 58 ist zumindest so groß wie die durch das kritische Spannungs/Frequenz-Verhältnis bestimmte minimale Spannung zuzüglich der an der Diode 60 abfallenden Spannung gewählt. Dabei ist ein gewißer Sicherheitsabstand zu berücksichtigen. Andererseits soll die Batteriespannung jedoch nicht viel größer als die erforderliche Spannung sein, so daß bei Drehzahlen größer als die minimale Drehzahl nmin im Anschluß an den auftretenden Stromausfall die Notstromversorgung über die im übersynchronen Betrieb als Generatoren arbeitenden Spindelantriebe 24, 26 erfolgt.
  • Die Batteriepufferung erfolgt demnach im unteren Drehzahlbereich BP, so daß, wie dies durch die durchgezogene Kurve n₁ dargestellt ist, während der gesamten Abspinnsteuerung bis zum endgültigen Stillstand der Maschine zum Zeitpunkt tSt eine problemlose Ansteuerung sämtlicher Antriebe und damit die Aufrechterhaltung vorgegebener Drehzahlverhältnisse möglich ist.
  • Die Zuschaltung der Pufferbatterie 58 zum Gleichstromzwischenkreis 16 kann anstelle über die Diode 60 beispielsweise auch über einen Thyristor oder anderweitig erfolgen.
  • Ferner kann vorgesehen sein, zumindest das Streckwerk vor Erreichen der Drehzahl Null vom zugeordneten Antriebssystem abzukoppeln.
  • Schliesslich zeigt Fig. 3 die Möglichkeit, eine Pufferbatterie 58' oder allgemein einen Akkumulator über einen DC/DC-Wandler anzuschliessen, damit eine höhere Spannung im Zwischenkreis 16 erreicht werden kann. Als Pufferbatterien kommen normale Blei-Akkumulatoren oder Kondensatorbatterien in Frage. In dem Wandler 54' wird die niedrigere Spannung der Pufferbatterie auf eine höhere Spannung im Zwischenkreis umgewandelt.

Claims (16)

  1. Textilmaschine, insbesondere Ringspinnmaschine, mit mehreren zumindest teilweise getrennt ansteuerbaren elektrischen Antriebssystemen (10, 12) zum Antrieb von unterschiedlichen Lasten, wie insbesondere Spindeln, Streckwerken, Ringbänken oder dergleichen, mit einer elektronischen Steuerung (56), durch die die Antriebssysteme (10, 12) bei Netzausfall unter Aufrechterhaltung vorgebbarer Drehzahl- und/oder Geschwindigkeitsverhältnisse bis in den Bereich der Drehzahl bzw. Geschwindigkeit Null herabsteuerbar sind, wobei die Antriebssysteme (10, 12) im Normalbetrieb über einen gemeinsamen Zwischenkreis (16) aus dem Versorgungsnetz (18) gespeist werden und bei Netzausfall das der Last mit dem größten effektiven Beharrungsvermögen zugeordnete Antriebssystem (10) als Generator wenigstens eines der anderen Antriebssysteme (12) mit Energie versorgt,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zusätzlich eine dem elektrischen Zwischenkreis (16) Zugeordnete Pufferbatterie (58) vorgesehen ist,
    und daß diese Pufferbatterie (58) dem elektrischen Zwischenkreis (16) zuschaltbar ist, nachdem die Drehzahlen bzw. Geschwindigkeiten unter einen vorgebbaren minimalen Wert (nmin) im unteren Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsbereich abgefallen sind bzw. die Zwischenkreisspannung einen entsprechenden, im Vergleich zur Spannung bei Netzspeisung kleineren minimalen Spannungswert erreicht hat.
  2. Textilmaschine nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das bei Netzausfall über den Zwischenkreis (16) im Generatorbetrieb gestützte Antriebssystem (12) zumindest einen frequenzgesteuerten Elektromotor (32 - 46) umfaßt, und daß der den Übergang zur Batteriepufferung bestimmende minimale Spannungswert bzw. die Batteriespannung in Abhängigkeit vom gerade noch zulässigen Spannungs/Frequenz-Verhältnis des frequenzgesteuerten Elektromotors (32 - 46) gewählt ist.
  3. Textilmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Pufferbatterie (58) über eine Diode (60), einen Thyristor oder dergleichen an den Zwischenkreis (16) angeschlossen ist.
  4. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das bei Netzausfall den Zwischenkreis (16) im Generatorbetrieb stützende Antriebssystem (10) insbesondere im Falle einer Ringspinnmaschine das Antriebssystem zum Antrieb der Spindeln ist.
  5. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das bei Netzausfall den Zwischenkreis (16) im Generatorbetrieb stützende Antriebssytem (10) zur Notversorgung wenigstens des die Streckwerksmotoren (32 - 46) und/oder den Ringbankmotor (48) umfassenden Antriebssystem (12) verschaltet ist.
  6. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die jeweiligen Drehzahlen oder Geschwindigkeiten der betreffenden Lasten sowie deren Drehzahl- bzw. Geschwindigkeitsverhältnisse insbesondere auch während der Abspinnsteuerung bei Netzausfall ausschließlich durch die elektronische Steuerung (56) vorgebbar sind.
  7. Textilmaschine nach einem der vorgehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Antriebssysteme (10, 12) über Frequenzumrichter (14, 28; 14, 30; 14, 50; 14, 52; 14, 54) ansteuerbare Elektromotoren (24, 26, 32 - 48) umfassen.
  8. Textilmaschine nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Frequenzumrichter jeweils durch einen Gleichrichter (14) und einen Wechselrichter (28, 30, 50 - 54) gebildet sind.
  9. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß das dem Streckwerk und/oder der Ringbank zugeordnete Antriebssystem (12) und das den Spindeln zugeordnete Antriebssystem (10) von einem gemeinsamen Gleichrichter (14) über einen Gleichstromzwischenkreis (16) mit Energie aus dem Versorgungsnetz (18) gespeist sind und die Notstromversorgung bei Netzausfall über diesen Gleichstromzwischenkreis (16) erfolgt.
  10. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zumindest die dem Streckwerk und den Spindeln zugeordneten Antriebssysteme (10, 12) zur Variation der vorgebbaren Drehzahlverhältnisse getrennt ansteuerbar sind.
  11. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß auch die Ringbank zur Variation insbesondere des vorgebbaren Geschwindigkeitsverhältnisses Spindel/Ringbank gesondert antreibbar und ansteuerbar ist.
  12. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß im Falle einer Ringspinnmaschine mit jeweils einem Streckwerk und einer Ringbank auf jeder Maschinenseite einander entsprechende Streckwerksstränge sowie die beiden Ringbänke jeweils gemeinsam ansteuerbar sind.
  13. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die elektronische Steuerung (56) batteriegepuffert ist.
  14. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei einer Ringspinnmaschine das dem Streckwerk und vorzugsweise der Ringbank zugeordnete Antriebssystem (12) nur bis zu einer vorgebbaren minimalen Streckwerkszylinderdrehzahl ungleich Null herabsteuerbar und anschließend zumindest vom Streckwerk entkoppelbar ist.
  15. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass zwischen der Pufferbatterie (58') und dem Gleichstromzwischenkreis (16) ein DC/DC-Wandler vorgesehen ist.
  16. Textilmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Pufferbatterie (58') durch eine Kondensatorbatterie (54') gebildet wird.
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