EP0979793B1

EP0979793B1 - Verfahren zum Stillsetzen eines elektrischen Antriebsmotors und Bremsschaltung

Info

Publication number: EP0979793B1
Application number: EP99110202A
Authority: EP
Inventors: Hans-Günter Wedershoven; Rolf Haasen; Ferdinand-Josef Dr.-Ing. Hermanns
Original assignee: W Schlafhorst AG and Co
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 1998-08-13
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2003-03-26
Anticipated expiration: 2019-05-26
Also published as: TR199901947A3; DE59904698D1; EP0979793A2; EP0979793A3; JP2000060170A; DE19836701A1; TR199901947A2; US6232732B1; JP4404409B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Stillsetzen eines elektrischen Antriebsmotors, insbesondere eines Antriebsmotors zum Antreiben einer Nutentrommel einer Spulstelle einer Spulmaschine, der zum Bremsen gegensinnig zu einem Nennstrom mit einem Bremsstrom beaufschlagt wird, dessen Stärke ein Mehrfaches des Nennstroms betragen kann, und eine Bremsschaltung.

Bei vielen Anwendungen von elektrischen Antriebsmotoren wird angestrebt, diese möglichst schnell zum Stillstand abzubremsen. Bei Spulmaschinen beispielsweise, bei denen jeweils ein elektrischer Antriebsmotor eine Nutentrommel einer Spulstelle antreibt, wird angestrebt, den Antriebsmotor bei Bedarf möglichst schnell abzubremsen, um die Stillstandszeiten der betreffenden Spulstellen kurz und damit den Wirkungsgrad der Spulmaschine hoch zu halten. An den Spulstellen werden Spinnkopse zu großvolumigen Kreuzspulen umgespult. Die Fäden werden dabei während des Umspulens auf Fadenfehler hin überwacht. Wird ein Fadenfehler festgestellt, so wird der Umspulvorgang unterbrochen, das Fadenstück mit dem Fehler herausgeschnitten, eine Fadenverbindung zwischen den verbleibenden Fadenstücken hergestellt und der Spulvorgang wieder aufgenommen. Um dies in möglichst kurzer Zeit durchzuführen, ist es auch notwendig, die Nutentrommel möglichst schnell zum Stillstand zu bringen.

Um einen elektrischen Antriebsmotor elektrisch abzubremsen, wird dieser gegensinnig zum Nennstrom mit einem Bremsstrom beaufschlagt. Die Bremszeit ist dabei abhängig von der Größe des Bremsstroms, die ein Mehrfaches des Nennstroms betragen kann, ohne daß im Normalfall eine Beschädigung des Antriebsmotors zu befürchten ist. Üblicherweise ist für derartige Antriebsmotoren eine thermische Überwachungseinrichtung vorgesehen, die eine thermische Überlastung feststellt und dann den Betrieb des Antriebsmotors unterbricht und damit verhindert, daß infolge Überhitzung des Motors schwere Motorschäden auftreten. Eine derartige thermische Überlastung kann auftreten, wenn ein Antriebsmotor einer Nuttrommel mehrfach kurzzeitig hintereinander gebremst und wieder beschleunigt wird. Der Antriebsmotor wird dann mittels der Temperaturüberwachungseinrichtung abgeschaltet und bleibt so lange abgeschaltet, bis die Temperatur wieder unter den eingestellten Sicherheitswert abgesunken ist. In der Regel wird an der betreffenden Spulstelle außerdem Rotlicht gesetzt, und damit angezeigt, daß an dieser Spulstelle eine Störung besteht, die einen Eingriff des Bedienpersonals erfordert. Dies führt zu Stillstandszeiten und damit zu nicht unerheblichen Wirkungsgradverlusten der betroffenen Vorrichtung oder Maschine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Bremsschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der das von dem Antriebsmotor angetriebene Element oder die zugehörige Maschine mit möglichst hohem Wirkungsgrad arbeiten kann.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens dadurch gelöst, daß ständig die momentane thermische Belastung des Antriebsmotors erfaßt und die Stärke des Bremsstroms abhängig von dieser thermischen Belastung des Antriebsmotors ausgewählt wird.

Damit wird erreicht, daß bei jedem Einleiten eines Bremsvorganges die Stärke des für den Bremsvorgang geeigneten, das heißt, möglichst hohen Bremsstromes ermittelt wird, so daß auch bei mehreren kurzzeitig hintereinander wiederholten Bremsvorgängen jeweils mit einer die Bremszeit minimierenden, maximalen Bremskraft gearbeitet werden kann, ohne daß es zu einer Überlastung des Antriebsmotors kommt. Abhängig von der momentanen thermischen Belastung des Antriebsmotors ergeben sich dann unterschiedliche Bremszeiten, d.h. bei höherer thermischer Belastung höhere Bremszeiten, ohne daß jedoch der Antriebsmotor in einen ein Abschalten erforderlichen Temperaturbereich gelangt.

Um den apparativen Aufwand möglichst gering zu halten, wird in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß die momentane thermische Belastung des Antriebsmotors aus der Strombeaufschlagung des Antriebsmotors über der zeit erfaßt wird. Auf diese Weise läßt sich der meßtechnische oder apparative Aufwand relativ gering halten.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, daß abgestufte Werte für Bremsströme abgelegt sind, denen jeweils ein Bereich einer thermischen Belastung zugeordnet ist. Für eine praktische Realisierung reicht eine derart stufenweise Festlegung des geeigneten Bremsstroms ohne weiteres aus.

Bezüglich einer Bremsschaltung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß Mittel zum Erfassen der momentanen thermischen Belastung des Antriebsmotors und Mittel zum Auswählen des für einen Bremsvorgang anzulegenden Bremsstroms in Abhängigkeit von dieser thermischen Belastung vorgesehen sind.

In weiterer Ausgestaltung wird vorgesehen, daß Mittel zum Zuordnen der erfaßten thermischen Belastung zu in einem Speicher abgelegten Werten thermischer Belastungen und Mittel zum Aufrufen eines Bremsstroms mit einer für den zugeordneten

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind nachfolgend anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen erläutert.
Es zeigt:

Fig.1: schematisch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung, die eine Bremsschaltung für einen Antriebsmotor einer Nutentrommel einer Spulstelle einer Spulmaschine enthält,
Fig.2: ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Bremsschaltung.

Bei Spulmaschinen sind die einzelnen Spulstellen jeweils mit einer Nutentrommel 10 ausgerüstet, die während des Umspulens über Reibschluß eine relativ großvolumige Auflaufspule antreibt. Während des Umspulprozesses verlegt die Nutentrommel 10 einen von einem (nicht dargestellten) Spinnkops abgezogenen Faden 12 derart in Querrichtung, daß eine konische oder zylindrische Kreuzspule 11 gewickelt wird.

Die Nutentrommel 10 wird dabei mittels eines Elektromotors 13 angetrieben, der bei dem Ausführungsbeispiel ein elektronisch kommutierter Servomotor ist. Die Schaltunganordnung mit der Bremsschaltung nach der vorliegenden Erfindung eignet sich jedoch prinzipiell für jede Art von elektrischem Antriebsmotor.

Wenn ein aus dem Faden 12 herauszutrennender Fadenfehler festgestellt wird, oder ein Fadenbruch auftritt, wird der Spulvorgang sofort unterbrochen.
Das heißt, die Kreuzspule 11 wird von der Nutentrommel 10 abgehoben und mittels einer nicht dargestellten, jedoch an sich bekannten, am Spulenrahmen angeordneten Spulenbremse in den Stillstand gebremst. Die Nutentrommel 10, die eine nicht unerhebliche Gewichtsträgheit aufweist, wird ebenfalls gebremst, indem der zugehörige Antriebsmotor 13 mit Bremsstrom beaufschlagt wird, der gegensinnig zur Stromrichtung des während des normalen Spulbetriebes anstehenden Nennstromes gerichtet ist.
Um ein möglichst schnelles Stillsetzen des Antriebsmotors 13 zu erhalten, wird ein Bremsstrom mit möglichst hoher Stärke gewählt, die ein Mehrfaches der Stärke des Nennstroms betragen kann. Die dabei kurzzeitig auftretende thermische Belastung ist nicht so stark, daß sie zu einem Schaden an dem Antriebsmotor 13 führen kann.

Wenn jedoch innerhalb einer kurzen Zeitspanne mehrere Bremsungen durchgeführt werden müssen, kann die thermische Belastung des Antriebsmotors 13 sehr hoch werden. Üblicherweise sind derartige Antriebsmotoren daher mit einem thermischen Überlastschutz versehen, der dafür sorgt, daß der Antriebsmotor 13, wenn eine Sicherheitstemperatur erreicht wird, abschaltet und nicht wieder eingeschaltet werden kann. Ein mehrfaches Abbremsen der Nuttrommel 10 innerhalb kurzer Zeit kann somit zu dem Ansprechen des thermischen Überlastschutzes führen, so daß dann der Antriebsmotor 13 so lange stillgesetzt ist, bis die Sicherheitstemperatur wieder ausreichend weit unterschritten ist. In der Regel wird an der betreffende Spulstelle außerdem Rotlicht gesetzt und damit dem Bedienpersonal angezeigt, das ein Maschinenfehler vorliegt. während dieser Dadurch entstehen Stillstandszeiten, beispielsweise bei dem Ausführungsbeispiel einer Spulstelle, die zu einem Wirkungsgradverlust der betreffenden Spulstelle und damit der Spulmaschine führen.

Um diese durch thermische Überlastung beim Bremsen verursachten Stillstandszeiten zu vermeiden, ist gemäß der Erfindung vorgesehen, daß ständig die momentane thermische Belastung des Antriebsmotors 13 erfaßt wird, und daß in Abhängigkeit davon die Stärke des Bremsstromes für den folgenden Bremsvorgang so ausgewählt wird, daß sichergestellt ist, daß keine thermische Überlastung auftritt. Damit wird zwar nicht bei jedem Bremsvorgang mit der kürzesten theoretisch möglichen Bremszeit gebremst, jedoch erfolgt das Bremsen mit der technisch zulässig kürzesten, eine thermische Überlastung des Antriebsmotors 13 vermeidenden, Bremszeit.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig.1 gibt ein Spulstellenrechner 14 die Stromstärke und Stromrichtung vor, mit welcher der Antriebsmotor 13 beaufschlagt wird. Damit bestimmt der Spulstellenrechner 14 einerseits die Drehzahl des Antriebsmotors 13 und andererseits, in Abhängigkeit vom thermischen Belastungszustand des Antriebsmotors 13 dessen Bremsverhalten. Der Spulstellenrechner 14 verarbeitet Informationen eines (nicht dargestellten) Zentralrechners, die ihm zum Beispiel über einen Maschinenbus 21 zugestellt werden. Diese Informationen können beispielsweise die Spulgeschwindigkeit oder die Drehzahl des Antriebsmotors 13 betreffen, ggf. auch um Bildstörungen zur Vermeidung von Bildwickeln auf der Kreuzspule 11 zu erzielen.
Die Signale des Spulstellenrechners 14, die über eine Leitung 22 an eine Endstufe 15 gelangen, werden dort entsprechend verarbeitet. Das heißt, die Endstufe 15 leitet den Strom phasengerecht an die Wicklungen des Antriebsmotors 13 weiter. Hierzu verwertet die Endstufe 15 auch Informationen eines Rotorlagegebers 16.
Die an einem Polring 17 des Antriebsmotors 13 erfaßte Ist-Geschwindigkeit oder Ist-Drehzahl des Antriebsmotors 13 wird zur Drehzahlregelung an den Spulstellenrechner 14 zurückgemeldet.
Die erfaßte Ist-Geschwindigkeit des Antriebsmotors 13 kann auch für weitere Funktionen an der Spulstelle verwertet werden, sie kann beispielsweise zu einem Reiniger geführt wird, der abhängig von der Ist-Geschwindigkeit die Meßintervalle für das Überwachen des Fadens 12 festlegt.

Der Spulstellenrechner 14 verwertet auch die Information über die momentane thermische Belastung des Antriebsmotors 13.
Wie in Fig.1 angedeutet ist, kann hierzu dem Antriebsmotor 13 ein thermischer Sensor 18 zugeordnet sein, dessen Signal in den Spulstellenrechner 14 eingegeben wird.

Der Spulstellenrechner 14 kann jedoch auch, wie in Fig 2 angedeutet, die momentane thermische Belastung des Antriebsmotors 13 errechnen, indem er die Strombeaufschlagung des Antriebsmotors 13 über die Zeit erfaßt.
Der Spulstellenrechner 14 weist in diesem Fall einen Integrator 20 sowie einen Speicher 19 auf. Im Speicher 19 sind dabei eine Vielzahl von Trommellastwertbereichen mit ihren zugehörigen Bremswerten hinterlegt. Anhand dieser Daten legt der Spulstellenrechner 14 dann für jeden Bremsvorgang die Stärke des Bremsstroms, mit dem der Antriebsmotor 13 maximal beaufschlagt werden kann, derart fest, daß eine möglichst kurze Bremszeit erzielt wird, jedoch der Bremsstrom nicht zu einer unzulässigen thermischen Überlastung des Antriebsmotors 13 führt.

Zweckmäßigerweise sind im Speicher 19 des Spulstellenrechners 14 eingegrenzte Bereiche für die momentane thermische Belastung des Antriebsmotors 13 sowie die zugehörigen noch zulässigen maximalen Stärken der Bremsströme abgelegt. Vor dem Einleiten eines Bremsvorganges kann somit der. Spulstellenrechner 14 in einfacher Weise abfragen, in welchem Bereich die momentane thermische Belastung liegt und dann den Bremsstrom mit geeigneter Stärke vorgeben.

Claims

verfahren zum Stillsetzen eines elektrischen Antriebsmotors, insbesondere eines Antriebsmotors zum Antreiben einer Nutentrommel einer Spulstelle einer Spulmaschine, der zum Bremsen gegensinnig zu einem Nennstrom mit einer Bremsstrom beaufschlagt wird, dessen Stärke ein Mehrfaches des Nennstroms betragen kann,
dadurch gekennzeichnet, daß die momentane thermische Belastung des Antriebsmotors erfaßt und die Stärke des Bremsstroms abhängig von dieser thermischen Belastung des Antriebsmotors ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die momentane thermische Belastung des Antriebsmotors aus der Strombeaufschlagung des Antriebsmotors über die zeit erfaßt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß abgestufte Werte für Bremsströme abgelegt sind, denen jeweils ein Bereich einer thermischen Belastung zugeordnet ist.
Bremsschaltung für einen elektrischen Antriebsmotor, insbesondere für einen Antriebsmotor zum Antreiben einer Nutentrommel einer Spulstelle einer Spulmaschine, die den Antriebsmotor zum Bremsen gegensinnig zum Nennstrom mit Bremsstrom beaufschlagt, dessen Stärke ein Mehrfaches des Nennstroms betragen kann,
dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (18) zum Erfassen der momentanen thermischen Belastung des Antriebsmotors (13) und Mittel (14) zum Auswählen des für einen Bremsvorgang anzulegenden Bremsstroms in Abhängigkeit von dieser thermischen Belastung vorgesehen sind.
Bremsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (14) zum Auswählen Mittel zum Zuordnen der erfaßten momentanen thermischen Belastung zu in einem Speicher abgelegten Werten thermischer Belastungen und Mittel zum Aufrufen eines Bremsstromes mit einer für den zugeordneten Wert vorgegebener Stärke vorgesehen sind.
Bremsschaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Werte von thermischen Belastungen in Form von abgestuften Bereichen in dem Speicher abgelegt sind, wobei zu jedem Bereich eine Stärke des Bremsstroms vorgegeben ist.