WO2008141602A1 - Verfahren und vorrichtung zum betrieb einer streckwerkstrasse bzw. eines streckwerks - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum betrieb einer streckwerkstrasse bzw. eines streckwerks Download PDF

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WO2008141602A1 PCT/DE2008/000663 DE2008000663W WO2008141602A1 WO 2008141602 A1 WO2008141602 A1 WO 2008141602A1 DE 2008000663 W DE2008000663 W DE 2008000663W WO 2008141602 A1 WO2008141602 A1 WO 2008141602A1
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godets
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PCT/DE2008/000663
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Rolf Schröder
Michael Breidert
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Fleissner Gmbh
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    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
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    • D01G1/06—Converting tows to slivers or yarns, e.g. in direct spinning
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    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
    • D02J—FINISHING OR DRESSING OF FILAMENTS, YARNS, THREADS, CORDS, ROPES OR THE LIKE
    • D02J1/00—Modifying the structure or properties resulting from a particular structure; Modifying, retaining, or restoring the physical form or cross-sectional shape, e.g. by use of dies or squeeze rollers
    • D02J1/22—Stretching or tensioning, shrinking or relaxing, e.g. by use of overfeed and underfeed apparatus, or preventing stretch
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D02—YARNS; MECHANICAL FINISHING OF YARNS OR ROPES; WARPING OR BEAMING
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    • D02J13/00—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass
    • D02J13/005—Heating or cooling the yarn, thread, cord, rope, or the like, not specific to any one of the processes provided for in this subclass by contact with at least one rotating roll

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for operating a drafting line or a drafting system according to the preamble of the method or the device claim.
  • the invention is based on the object, a method and a
  • each draw roll is taken place via a separate drive device which can be controlled via an actuator to a designated rotational speed or a respectively required torque for driving the corresponding draw roll.
  • a separate drive device which can be controlled via an actuator to a designated rotational speed or a respectively required torque for driving the corresponding draw roll.
  • the cumulative speed ratio between the first inlet and the last outlet stretch roller is between 1: 3 and 1: 4.
  • the drive of the individual drafting rollers or godets not centrally via a drive device, but each godet is driven individually, the drafting can be operated differentiated. It is also advantageous that the drives within a drafting system are approximately equal and the load distribution can be made uniform. By the individual drive, the slip can be significantly reduced.
  • the motors are designed as asynchronous drives and the control / regulating device has a frequency converter (inverter, frequency converter) together with the motor coupled to the speed sensor.
  • a frequency converter inverter, frequency converter
  • the required optimum speed can be set for each individual motor.
  • Control requirements find field oriented inverter use. These consist of a speed controller based on a lower-level current controller. In an engine model stored electronically in the inverter, the engine parameters are stored or, if necessary, automatically determined and adapted. This has the advantage that there does not have to be separate RPM measurement and feedback to control RPM and torque. The recirculated, used for control size is rather exclusively the instantaneous current. On the basis of its size and phase position to the voltage all required engine conditions (speed, slip, torque and even the thermal power loss) can be determined. If a disturbance occurs, for.
  • the frequency converter associated with the motor compares the actual torque with the desired torque and then makes an adjustment of the drive speed of the corresponding motor.
  • the first godet is driven at a predetermined speed which does not vary by the control, and the speed of the last godet and thus the draw ratio are determined;
  • the speeds are stored in a setpoint curve and can be used to accelerate the startup process at the next startup.
  • an optimal drive setting of all the motors or the setting of the desired drive torque of each motor is carried out automatically by means of a stepwise approach or iteration to a desired torque curve or desired torque curve.
  • 1 is a schematic representation of a drafting line with two drafting
  • 2 is a plan view of the drafting line with two drafting units, each with a collective drive
  • FIG. 3 is a schematic representation of an arrangement of individual motors for individual and direct drive of the godets of a drafting system in plan view
  • FIG. 4 shows a diagram of the process speed of the godets of a drawing line with two drafting devices according to FIG. 2, FIG.
  • Fig. 5 is a diagram of the torque absorption of the individual
  • Fig. 6 is a diagram of the torque absorption of the individual godets of a drafting line with two drafting according to
  • Fig. 7 is a diagram with the torque at an equalized torque increasing speed
  • FIG. 8 is a diagram of the torques of the individual godets according to FIG. 3 with the machine in the closed position.
  • FIG. 1 shows the principle of the structure of a known drafting line 1 with draw rolls or godets 2, which are arranged in two drafting units 1.1, 1.2. In the two drafting units 1.1 and 1.2 each seven godets 2 are arranged.
  • the godets 2 of the drafting systems 1.1, 1.2 via a central drive device or via an associated engine 3.1, 3.2 and a symbolically represented gear in the respective frame 4.1, 4.2 driven.
  • Fig. 3 the drafting line 1 according to the invention with a total of fourteen godets 2 is shown.
  • the drafting line 1 according to this embodiment consists of a first drafting system 1.1 and a second drafting system 1.2.
  • individual motors 31.1, 31.2,... 32.14 are accommodated in the drafting devices 1.1, 1.2, each in a holder 5.1, 5.2, which also rotatably support the godets 2.
  • the brackets 5.1, 5.2 are shown only schematically. 2
  • the overall arrangement of the drafting line 1 is shown as FIG. 1, so that the assignment of the drives 31.1, 31.2,... 32.14 to the fourteen godets of the two drafting systems 1.1, 1.2 reveals.
  • Each motor 31.1, 31.2 ... 32.14 which is preferably designed as a water-cooled motor, is used for direct drive of a single Galette 2.
  • a joint, a propeller shaft or a self-aligning bearing is provided between the drive shaft of the motor 3 and the drive shaft of the godet 2, whereby lateral offset or caused by bending moments effects are compensated.
  • the solid line shows a higher, the dashed line a lower draw ratio.
  • FIGS. 5 and 6 The course of the applied by the cable 6 on the godets 2 torques M (starting from an average torque) is shown in the diagrams of FIGS. 5 and 6.
  • the bars in solid lines according to FIG. 5 correspond to a higher and the bars shown in dashed lines in FIG. 6 to a lower draw ratio - see the velocities shown in solid or dashed lines in FIG.
  • FIG. 4 illustrates that the first drafting device 1.1 is driven more slowly than the second drafting device 1.2, so that the cables 6 shown schematically in FIG. 1 are stretched. As a result, the torque absorption of the second drafting system 1.2 in the
  • the difference in the torques of the first and second drafting systems 1.1 and 1.2 represents the friction heat or the stretching force required to stretch the cable or the filaments 6.
  • the stretching of the molecules of a filament requires a certain amount
  • Stretching force By stretching the molecule of a filament, a certain friction between the individual molecules is generated, so that the filaments or the cable can be heated to about 100 0 C.
  • FIG. 5 shows the distribution of the torques M of the fourteen godets 2 in the two drafting units 1.1, 1.2 (see FIG. 4-solid line).
  • FIG. 6 shows the torque distribution at a smaller draft (FIG. 4 - dashed line).
  • the maximum and minimum torque values are marked with M-tmax, M2max, M2min etc.
  • the last drive roller of the last godet 2 of the first drafting system 1.1 and the first drive roller of the first godet 2 of the second drafting system 1.2 is wrapped by the cable 6 only 90 °, so that there is no full torque transmission at this point , This also implies that at this point an increased slip occurs.
  • the selection of the drive motor is determined by the maximum torque Ivbmax (FIG. 5 or FIG. h.
  • the drive device is oversized. As a result, larger gears are required, so that known systems according to FIG. 1 are complicated and expensive.
  • the energy consumption can be reduced.
  • the drives are designed individually for each maximum need of the associated godets 2, by the
  • M d M / N
  • M d the average torque
  • M the torque of a motor
  • N the number of drives for driving a single godet 2.
  • the individual motors 31.1-32.14 are designed for the respective maximum torque of a godet 2. With the aid of a frequency converter, the necessary speeds Vi and V 2 can be monitored and adjusted in order to achieve the desired extension of the cable 6.
  • a torque control is used to drive all the motors 31.1-32.14.
  • the previously determined Md is the target torque for the drive of all motors, compare FIGS. 7 and 8.
  • Vi is the initial speed, which is gradually increased according to the desired extension of the cable 6 to the subsequent values shown in FIG. 7 in order to achieve the desired extension. If the actual torque deviates from the setpoint torque, the current speed is iteratively adjusted to the setpoint speed using the control.
  • the cable 6 can be forgiven slightly at the beginning, since it can still be stretched very much.
  • the speed gradations are much larger in the godets one to seven than the speed gradations in the following godets.
  • the torques of the godets 2 are scanned several times per unit time, in order to adjust the drive speed for the individual godets 2 in this way.
  • the signal sampled by the control represents the control variable for determining the required drive speed and thus for determining the required torque of the godets 2. Due to the continuous torque monitoring and adjustment of the required torque, the drive system is continuously optimally adjusted to the required conditions after a short break-in period. As a result, only as much drive energy is provided as is necessary to drive each individual motor 3. An oversizing of the drive device can be avoided by the control according to the invention with the aid of the control cam according to FIG. 7.
  • Speed value is selected, with the example coming from the spinning cable 6 is supplied). Also specified is the speed V 2 to be traveled during operation of the last godet (as shown in FIG. 3 - driven by motor 32.14). This determines the draw ratio. This value also depends on how the drawn cable 6 is to be further processed.
  • the drives 31.1, 31.2 ... 32.14 of the individual godets 2 are continuously monitored by means of the control and the actual torques are compared with the predetermined target torques. Accordingly, the speeds of the individual godets are regulated.
  • the predefined final speed value V 2 which defines the draw ratio. reached.
  • Torques of the individual drives 31.1, 31.2... 32.14 are preferably regulated until the situation shown in FIG. 8 results, ie the same torque prevails everywhere.
  • Speed changes (Vi u / o V 2 ) during operation of the drafting line according to the invention are carried out in an analogous manner.
  • an optimization of the speeds of the individual godets is such that predetermined solenoids are achieved.
  • N 1 first godet according to FIGS. 3, 4, 7
  • N 14 last godet according to FIGS. 3, 4, 7

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Abstract

Beschrieben wird ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Betrieb einer Streckwerkstraße bzw. eines Streckwerks zum Verstrecken von Kabeln aus polymeren Fäden mit Hilfe von mehreren angetriebenen Streckwalzen. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass jede Streckwalze (2.1, 2.2) auf einen vorgegebenen Bewegungswert gesteuert wird. Dazu ist jeder Streckwalze (2.1, 2.2) eine separat steuerbare Antriebsvorrichtung (3.1, 3.2) zugeordnet.

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Streckwerkstraße bzw. eines Streckwerks
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betrieb einer Streckwerkstraße bzw. eines Streckwerks gemäß dem Oberbegriff des Verfahrens bzw. des Vorrichtungsanspruches.
Es ist bereits eine Vorrichtung zum Verstrecken von Kabeln aus hochpolymeren, synthetischen Fäden in Streckwerken mit Einlauf- und Streckwerken unter Aufteilung der Kabelmasse in mehrere Einzelstränge bekannt (DE 21 48 619).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine
Vorrichtung zum Antrieb eines Streckwerkes gemäß dem Oberbegriff des Verfahrens- bzw. Vorrichtungsanspruches zu verbessern und die Einsatzmöglichkeiten zu erweitern.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Verfahrensbzw. Vorrichtungsanspruches gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen.
Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, dass der Antrieb jeder Streckwalze über eine separate Antriebsvorrichtung erfolgt, welche über ein Stellglied auf eine vorgesehene Drehzahl bzw. ein jeweils notwendiges Drehmoment zum Antrieb der entsprechenden Streckwalze steuerbar ist. Hierdurch kann durch unterschiedliche Geschwindigkeiten (Drehzahlen) zwischen zwei Streckwalzen eine gewünschte Streckung der um die Streckwalzen laufenden K^bel bzw. Fäden erreicht werden. Das kumulierte Drehzahlverhältnis zwischen der ersten Einlauf- und der letzten Auslaufstreckwalze beträgt zwischen 1 :3 und 1:4. Da der Antrieb der einzelnen Streckwalzen bzw. Galetten nicht zentral über eine Antriebsvorrichtung erfolgt, sondern jede Galette individuell angetrieben wird, kann das Streckwerk differenzierter betrieben werden. Vorteilhaft ist auch, dass die Antriebe innerhalb eines Streckwerks annähernd gleich sind und die Lastverteilung gleichmäßig vorgenommen werden kann. Durch den individuellen Antrieb kann der Schlupf wesentlich herabgesetzt werden.
Hierzu ist es vorteilhaft, dass das erforderliche Drehmoment der Antriebsvorrichtung bzw. die Antriebe der einzelnen Galetten mit Hilfe einer Steuer- / Regelungsvorrichtung erfolgt.
Es ist auch vorteilhaft, dass die Motore als Asynchronantriebe ausgebildet sind und die Steuer- / Regelungsvorrichtung einen Frequenzumwandler (Umrichter, Frequenzumrichter) nebst mit dem Motor gekoppeltem Drehzahlgeber aufweist. Über den Frequenzumwandler erfolgt die Einstellung der erforderlichen Drehzahl und somit auch auf des Drehmomentes an jeweils einer Galette. Mit Hilfe des Frequenzumwandlers kann für jeden einzelnen Motor die erforderliche optimale Drehzahl eingestellt werden. Bei höheren
Regelungsanforderungen finden feldorientierte Umrichter Verwendung. Diese bestehen aus einem Drehzahlregler auf Basis eines unterlagerten Stromreglers. In einem elektronisch im Umrichter abgelegten Motorenmodell werden die Motorkennwerte gespeichert oder ggf. sogar selbsttätig ermittelt und adaptiert. Das hat den Vorteil, dass es keine separate Drehzahlmessung und -rückführung geben muss, um Drehzahl und Moment zu regeln. Die rückgeführte, zur Regelung genutzte Größe ist vielmehr ausschließlich der Momentanstrom. Anhand dessen Größe und Phasenlage zur Spannung können alle erforderlichen Motorzustände (Drehzahl, Schlupf, Drehmoment und sogar die thermische Verlustleistung) ermittelt werden. Tritt eine Störgröße auf, z. B. ein Abriss des Kabels bei der Streckung, so wird dies ebenfalls als Störgröße über einen Drehzahlgeber und/oder mit Hilfe des Frequenzumwandlers erfasst, eine Fehlermeldung generiert und die Anlage kann sofort selbsttätig abschalten. Hierzu wird die Drehzahl und/oder das Drehmoment jedes der Motore erfasst und mit vorgegebenen Werten verglichen, welche sich ausschließlich in einem Störfall ergeben können (plötzlicher Drehzahlanstieg). Diese Werte werden ermittelt und gespeichert. Durch die gezielte Einstellung der Drehzahlen können die entsprechenden Motore optimal dimensioniert, die Motorleistung voll zum Einsatz gebracht und somit die Kosten verringert werden. Ferner erweitert sich der Einsatzbereich einer derartigen Anlage, auch wird die Häufigkeit von Störungen vermieden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass der dem Motor zugeordnete Frequenzumwandler das Ist-Moment mit dem Soll-Moment vergleicht und danach eine Anpassung der Antriebsgeschwindigkeit des entsprechenden Motors vornimmt.
Vorteilhaft ist, dass zur Erzeugung einer besseren Haftreibung die Oberfläche dieser Galetten verchromt sind oder eine Keramikschicht aufweisen.
Folgendes Verfahren ist von besonderem Vorteil:
a) die erste Galette wird mit einer vorher festgelegten Geschwindigkeit angetrieben, die sich nicht durch die Steuerung bzw. Regelung verändert, ferner wird die Geschwindigkeit der letzten Galette und damit das Verstreckungsverhältnis festgelegt,
b) die Anlage wird gemäß der punktierten Linie (Fig. 7) mit einer frei wählbaren Startverstreckung gestartet, wobei die Geschwindigkeitssteigerung linear oder frei wählbar über die einzelnen Galetten verteilt ist,
c) das Kabel wird auf die Galetten gelegt und die Drehmomentoptimierung gestartet,
d) der Antrieb der einzelnen Galetten wird fortlaufend mit Hilfe eines Frequenzumrichters überwacht und das Ist-Drehmoment mit dem errechneten mittleren Solldrehmoment verglichen, danach wird die entsprechende Geschwindigkeit geregelt, während die Anlage auf die Endgeschwindigkeit hochgefahren wird,
e) die Geschwindigkeiten werden in einer Sollkurve abgelegt und können beim nächsten Startvorgang zur Beschleunigung des Anfahrvorgangs benutzt werden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass eine optimale Antriebseinstellung aller Motore bzw. die Einstellung des gewünschten Antriebsmoments eines jeden Motors automatisch mit Hilfe einer Schrittweisen Annäherung bzw. Iteration an eine Soll-Drehmoment-Kurve bzw. Soll-Drehmomentverlauf erfolgt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.
Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Streckstraße mit zwei Streckwerken, Fig. 2 eine Draufsicht der Streckstraße mit zwei Streckwerken mit je einem Sammelantrieb,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Anordnung einzelner Motore zum individuellen und direkten Antrieb der Galetten eines Streckwerkes in Draufsicht,
Fig. 4 ein Diagramm der Prozessgeschwindigkeit der Galetten einer Streckstraße mit zwei Streckwerken gemäß Fig. 2,
Fig. 5 ein Diagramm der Drehmomentaufnahme der einzelnen
Galetten der Streckstraße gemäß Fig. 2,
Fig. 6 ein Diagramm der Drehmomentaufnahme der einzelnen Galetten einer Streckstraße mit zwei Streckwerken gemäß
Fig. 2 mit einem zweiten Geschwindigkeits- bzw. Verstreckungsprofil,
Fig. 7 ein Diagramm mit dem sich bei angeglichenem Drehmoment steigernden Geschwindigkeitsverlauf einer
Galettenanordnung gemäß Fig. 3,
Fig. 8 ein Diagramm der Drehmomente der einzelnen Galetten gemäß Fig. 3 bei eingeregelter Maschine.
In Fig. 1 zeigt das Prinzip des Aufbaus einer an sich bekannten Streckwerkstraße 1 mit Streckwalzen bzw. Galetten 2, welche in zwei Streckwerken 1.1 , 1.2 angeordnet sind. In den beiden Streckwerken 1.1 und 1.2 sind jeweils sieben Galetten 2 angeordnet. Wie in Figur 2 dargestellt, werden bei einer Streckwerkstraße 1 nach dem Stand der Technik die Galetten 2 der Streckwerke 1.1 , 1.2 über eine zentrale Antriebsvorrichtung bzw. über je einen zugeordneten Motor 3.1 , 3.2 und ein symbolhaft dargestelltes Getriebe im jeweiligen Gestell 4.1 , 4.2 angetrieben.
In Fig. 3 ist die erfindungsgemäße Streckwerkstraße 1 mit insgesamt vierzehn Galetten 2 dargestellt. Die Streckwerkstraße 1 besteht nach diesem Ausführungsbeispiel aus einem ersten Streckwerk 1.1 und einem zweiten Streckwerk 1.2.
Gemäß Fig. 3 sind einzelne Motore 31.1, 31.2, ... 32.14 in den Streckwerken 1.1, 1.2 in je einer Halterung 5.1, 5.2 aufgenommen, die auch die Galetten 2 drehbar lagern. Die Halterungen 5.1 , 5.2 sind lediglich schematisch dargestellt. Auf dem Figurenblatt mit Figur 3 ist wie bei dem Figurenblatt mit Figur 2 jeweils die Gesamtanordnung der Streckwerkstraße 1 als Figur 1 dargestellt, so dass sich die Zuordnung der Antriebe 31.1 , 31.2, ... 32.14 zu den insgesamt vierzehn Galetten der beiden Streckwerke 1.1 , 1.2 erkennen lässt.
Jeder Motor 31.1, 31.2 ... 32.14, der vorzugsweise als wassergekühlter Motor ausgebildet ist, dient zum direkten Antrieb einer einzelnen Galette 2. Zwischen der Antriebswelle des Motors 3 und der Antriebswelle der Galette 2 ist ein Gelenk, eine Gelenkwelle bzw. ein Pendellager vorgesehen, wodurch seitlicher Versatz bzw. durch Biegemomente bedingte Effekte ausgleichbar sind.
Fig. 4 zeigt ein Geschwindigkeitsdiagramm mit zwei unterschiedlichen Geschwindigkeiten V eines über jeweils einen Motor 3.1 und 3.2 angetriebenen ersten und zweiten Streckwerks 1.1 und 1.2, wobei Vi die Geschwindigkeit (Umfangsgeschwindigkeit = Drehzahl der Galette x Radius Galettenoberfläche; die Umfangsgeschwindigkeit entspricht der Geschwindigkeit des Kabels 6; des weiteren wird in dieser Beschreibung immer von der Geschwindigkeit gesprochen, wobei sich der Wert für die Drehzahl der Galetten aus der genannten Beziehung ergibt) der Galetten 2 des ersten Streckwerks 1.1 und V2 die Geschwindigkeit der Galetten 2 des zweiten Streckwerks 1.2 wiedergibt (siehe hierzu die Figur 1 und Figur 2). Die durchgezogene Linie zeigt ein höheres, die gestrichelte Linie ein niedrigeres Streckverhältnis. Der Verlauf der durch das Kabel 6 auf die Galetten 2 ausgeübte Drehmomente M (ausgehend von einem mittleren Drehmoment) ist in den Diagrammen der Fig. 5 und 6 wiedergegeben. Die in ausgezogenen Linien dargestellten Balken gemäß Fig. 5 entsprechen einem höheren und die in gestrichelten Linien dargestellten Balken in Fig. 6 einem niedrigeren Streckverhältnis - siehe hierzu die in Figur 4 in durchgezogener bzw. gestrichelter Linie dargestellten Geschwindigkeiten.
Fig. 4 veranschaulicht, dass das erste Streckwerk 1.1 langsamer angetrieben wird als das zweite Streckwerk 1.2, so dass die in Fig.1 schematisch dargestellten Kabel 6 gestreckt werden. Hierdurch ist die Drehmomentaufnahme des zweiten Streckwerks 1.2 in der
Gesamtsumme höher als die Drehmomentaufnahme des ersten Streckwerks 1.1. Die Differenz der Drehmomente des ersten und zweiten Streckwerks 1.1 und 1.2 stellt die Friktionswärme bzw. die Streckkraft dar, die zur Streckung des Kabels oder der Filamente 6 erforderlich ist. Die Streckung der Moleküle eines Filaments erfordert eine bestimmte
Streckkraft. Durch die Streckung des Moleküls eines Filaments wird eine gewisse Reibung zwischen den einzelnen Molekülen erzeugt, so dass sich die Filamente bzw. das Kabel bis auf ca. 1000C erwärmen können.
Fig. 5 zeigt die Verteilung der Drehmomente M der insgesamt vierzehn Galetten 2 in den beiden Streckwerken 1.1, 1.2 (vgl. Fig. 4 - durchgezogene Linie). Figur 6 gibt die Drehmomentverteilung bei einer kleineren Verstreckung wieder (Fig. 4 - gestrichelte Linie). Die maximalen bzw. minimalen Drehmomentwerte sind mit M-tmax, M2max, M2min usw. gekennzeichnet. Wie in Fig. 1 angedeutet, wird die letzte Antriebswalze der letzten Galette 2 des ersten Streckwerks 1.1 und die erste Antriebswalze der ersten Galette 2 des zweiten Streckwerks 1.2 von dem Kabel 6 nur mit 90° umschlungen, so dass an dieser Stelle keine volle Drehmomentübertragung stattfindet. Dies bedingt auch, das an dieser Stelle ein erhöhter Schlupf auftritt. Da das Kabel 6 an diesen Stellen über die Oberfläche der Galette 2 rutschen kann, verschleißt diese Galette stärker und überträgt auch nicht das volle Drehmoment. Die Zugkräfte an der letzten Galette 2 des ersten Streckwerks 1.1 und an der ersten Galette 2 des zweiten Streckwerk 1.2 sind deshalb meist etwas niedriger als an den benachbarten Galetten 2 deshalb meist etwas niedriger als an den benachbarten Galetten 2. Hierzu ist es vorteilhaft, dass zur Erzeugung einer besseren Haftreibung die Oberfläche dieser Galetten verchromt ist oder eine Keramikschicht aufweist.
Bei Berechnung der Antriebskraft nach dem Beispiel gemäß Fig. 1 und 2 (Stand der Technik) wird die Auswahl des Antriebsmotors durch das maximale Drehmoment Ivbmax (Fig. 5 bzw. Fig. 6) bestimmt, d. h., die Antriebsvorrichtung ist überdimensioniert. Hierdurch werden auch größere Getriebe erforderlich, so dass bekannte Anlagen gemäß Fig. 1 aufwändig und teuer sind.
Bei einer Antriebsvorrichtung gemäß Fig. 3 kann der Energieaufwand reduziert werden. Hier sind die Antriebe individuell für den jeweils maximalen Bedarf der zugehörigen Galetten 2 ausgelegt, indem die
Antriebsgeschwindigkeiten individuell abgestuft werden und damit für jede einzelne Galette 2 ein vorbestimmbares bzw. ideales Antriebsmoment zur Verfügung gestellt wird. Hierzu muss insgesamt ein Drehmoment Md = M/N zur Verfügung gestellt werden. Md ist hierbei das mittlere Drehmoment, M das Drehmoment eines Motors und N die Anzahl der Antriebe zum Antrieb einer einzelnen Galette 2. Die einzelnen Motore 31.1 - 32.14 werden für das jeweils maximale Drehmoment einer Galette 2 ausgelegt. Mit Hilfe eines Frequenzumrichters lassen sich die notwendigen Geschwindigkeiten Vi und V2 überwachen und derartig einstellen, um die gewünschte Streckung des Kabels 6 zu erzielen. Hierzu wird für den Antrieb aller Motore 31.1 — 32.14 eine Drehmomentsteuerung / Regelung eingesetzt. Das zuvor ermittelte Md ist das Solldrehmoment für den Antrieb aller Motore, vergleiche hierzu Fig. 7 und 8.
Vi ist die Anfangsgeschwindigkeit, die entsprechend der gewünschten Streckung des Kabels 6 auf die nachfolgenden Werte gemäß Fig. 7 allmählich hochgefahren wird, um die gewünschte Streckung zu erzielen. Weicht das Ist-Moment vom Soll-Moment ab, so wird mit Hilfe der Regelung die derzeitige Geschwindigkeit an die Soll-Geschwindigkeit iterativ angepasst.
Wie aus Fig. 7 hervorgeht, lässt sich das Kabel 6 am Anfang leicht verziehen, da es noch sehr stark gedehnt werden kann. Je mehr das Kabel 6 gedehnt worden ist, desto höher ist das erforderliche Drehmoment zum Antrieb des entsprechenden Motors 3, da bei Steigerung der Dehnung die Streckkräfte steigen. Die Geschwindigkeitsabstufungen sind bei den Galetten eins bis sieben wesentlich größer als die Geschwindigkeitsabstufungen bei den nachfolgenden Galetten.
Die Drehmomente der Galetten 2 werden pro Zeiteinheit mehrmals abgetastet, um auf diese Weise die Antriebsgeschwindigkeit für die einzelnen Galetten 2 anzupassen. Das von der Regelung abgetastete Signal stellt die Steuergröße zur Bestimmung der erforderlichen Antriebsgeschwindigkeit und damit zur Bestimmung des erforderlichen Drehmoments der Galetten 2 dar. Durch die fortlaufende Drehmomentüberwachung und Anpassung des erforderlichen Drehmoments wird nach einer kurzen Einlaufzeit das Antriebssystem kontinuierlich optimal auf die erforderlichen Bedingungen eingestellt. Hierdurch wird nur so viel Antriebsenergie zur Verfügung gestellt, wie zum Antrieb jedes einzelnen Motors 3 notwendig ist. Eine Überdimensionierung der Antriebsvorrichtung kann durch die erfindungsgemäße Steuerung bzw. Regelung mit Hilfe der Steuerkurve gemäß Fig. 7 vermieden werden.
Der Antrieb einer Streckwerkstraße in der Optimierungsphase erfolgt nach folgenden Verfahrenschritten:
a) die erste Galette 2 (Fig. 7 - N=1) wird mit einer vorher festgelegten Geschwindigkeit V1 angetrieben (die sich nicht durch die Steuerung bzw. Regelung verändert, also konstant bleibt und gemäß einem
Geschwindigkeitswert gewählt wird, mit dem das bspw. von der Spinnerei kommende Kabel 6 zugeführt wird). Vorgegeben ist weiterhin die im Betrieb zu fahrende Geschwindigkeit V2 der letzten Galette (gemäß Fig. 3 - angetrieben durch Motor 32.14). Hiermit ist das Verstreckungsverhältnis festgelegt. Dieser Wert richtet sich auch danach, wie das verstreckte Kabel 6 weiter zu verarbeiten ist.
b) die Anlage wird gemäß der punktierten Linie (Fig. 7) mit einer frei wählbaren Startverstreckung gestartet, wobei die Geschwindigkeitssteigerung linear (oder frei wählbar) über die einzelnen Galetten verteilt ist. Dies bedeutet, dass die der ersten Galette (Fig. 7 - ganz links, N=1) folgenden Galetten (Fig. 7 - N=2, 3, 4...) mit einer linear (oder nach einer frei wählbaren Funktion) sich steigernden Drehzahl angetrieben werden. Vorgegeben ist also eine anfängliche Geschwindigkeitsv.erteilung, welche in Fig. 7 mit KA gekennzeichnet ist. Die Geschwindigkeit der letzten Galette (Fig. 7 - N= 14) ist dabei vorzugsweise kleiner als die vorgesehene Endgeschwindigkeit V2 . In der Figur 7 ist VA der Geschwindigkeitswert der Startverstreckung, hier also VA < VE.
c) das Kabel 6 wird auf die Galetten gelegt und die Drehmomentoptimierung gestartet
d) die Antriebe 31.1 , 31.2 ... 32.14 der einzelnen Galetten 2 werden fortlaufend mit Hilfe der Regelung überwacht und die Ist- Drehmomente mit den vorgegebenen Solldrehmomenten verglichen. Entsprechend werden die Geschwindigkeiten der einzelnen Galetten geregelt. Ausgehend von einer anfänglichen Geschwindigkeitsverteilung (Fig. 7 - Kurve KA) werden die Antriebe 31.2 ... 32.14 der Galetten hochgefahren - es ergeben sich während der einzelnen Iterationen die in der Figur 7 mit den gestrichelten Linien angedeuteten Drehzahlverteilungen oberhalb der Startkurve KA. Diese Optimierung erfolgt solange, bis die Drehmomente der einzelnen Antriebe 31.1 , 31.2 ... 32.14 den vorgegebenen Soll-Werten entsprechen und der Drehzahlwert der letzten Galette (Fig. 7 - N=14) den vorgegebenen Endrehzahlwert V2, der das Verstreckungsverhältnis definiert, erreicht. Die
Drehmomente der einzelnen Antriebe 31.1 , 31.2 ... 32.14 werden bevorzugt so geregelt, bis sich die in Figur 8 wiedergegebene Situation ergibt, also überall das gleiche Drehmoment herrscht.
e) die Geschwindigkeiten der Galetten der so erhaltenen Endkurve KE werden gespeichert und können beim nächsten Startvorgang zur Beschleunigung des Anfahrvorgangs als Vorgabewerte benutzt werden.
Wie zuvor erwähnt wurde, ist es möglich, die letzte Galette (N=14) gleich mit der das Verstreckungsverhältnis definierenden Geschwindigkeit V2 (der entsprechenden Drehzahl) anzutreiben (VA = VE ). Vorzugsweise wird aber ein Startwert gemäß der Beziehung VA < VE gewählt, so dass ungünstige Situationen während der Optimierungsphase in jedem Fall vermieden werden können.
Drehzahländerungen (Vi u/o V2) während des Betriebes der erfindungsgemäßen Streckwerkstraße werden in analoger Weise durchgeführt. Auch hier erfolgt eine Optimierung der Geschwindigkeiten der einzelnen Galetten derart, dass vorgegebene Soli-Drehmomente erreicht werden.
Bezugszeichenliste:
1 Streckwerkstraße
1.1 erstes Streckwerk
1.2 zweites Streckwerk 2 Streckwalze, Galette
3.1 Antriebsvorrichtung, Motor (erstes Streckwerk 1.1) 3.2 Antriebsvorrichtung, Motor (zweites Streckwerk 1.2)
31.1 Motor erste Galette Streckwerk 1.1
32.1 Motor erste Galette Streckwerk 1.2
4.1 Gestell/Getriebe
4.2 , Gestell/Geriebe 5.1 Halterung/Gestell
5.2 Halterung/Gestell
6 Filament, Kabel
7 Zuführvorrichtung bzw. Düse der Spinnanlage Vi Geschwindigkeit (Galette N= 1) VA Startgeschwindigkeit (Galette N=14)
VE Endgeschwindigkeit
N=1 erste Galette gemäß Fig. 3, 4, 7
N=14 letzte Galette gemäß Fig. 3, 4, 7
KA Geschwindigkeitskurve beim Start - Beginn der Optimierung
KE Kurvenverlauf bei Endgeschwindigkeit - Optimierung erreicht

Claims

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Betrieb einer Streckwerkstraße bzw. eines Streckwerks zum Verstrecken von Kabeln aus polymeren Fäden mit Hilfe von mehreren angetriebenen Streckwalzen, dadurch gekennzeichnet, dass jede Streckwalze (2.1, 2.2) einzeln auf einen vorgegebenen Bewegungswert gesteuert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jede Streckwalze (2.1 , 2.2) auf einen vorgegebenen Drehzahlwert gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beeinflussung des von den treibenden Motoren (3.1 , 3.2) auf die Streckwalzen (2.1 , 2.2) ausgeübten Drehmomentes erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drehzahlregelung mit unterlagerter Stromregelung erfolgt.
5. Verfahren nach Anspruch 1 , 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ist-Moment eines Motors (3.1, 3.2) erfasst, mit einem vorgegebenen Soll-Wert verglichen und entsprechend eine Ansteuerung des Motors (3.1 , 3.2) erfolgt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl und/oder das Drehmoment jedes der Motore (3.1, 3.2) erfasst und mit vorgegebenen Werten verglichen und eine Überschreitung der Werte als ein Störfall gewertet wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Störfalle ein Stillsetzen der Motore
(3.1 , 3.2) erfolgt.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch:
a) eine erste Galette (2) wird mit einer vorher festgelegten
Geschwindigkeit (Vi) angetrieben, ferner wird die Geschwindigkeit der letzten Galette und damit das Verstreckungsverhältnis festgelegt,
b) die Anlage wird mit einer frei wählbaren Startverstreckung gestartet, wobei die Geschwindigkeitssteigerung linear oder frei wählbar über die einzelnen Galetten verteilt ist,
c) das Kabel (6) wird auf die Galetten gelegt und die Drehmomentoptimierung gestartet,
d) der Antrieb der einzelnen Galetten (2) wird fortlaufend überwacht und die Ist-Drehmomente mit dem errechneten mittleren Soll- Drehmomenten verglichen, danach wird die entsprechende Geschwindigkeit geregelt, während die Anlage auf die
Endgeschwindigkeit (V2) hochgefahren wird,
e) die Geschwindigkeiten werden erfasst, in einer Sollkurve abgelegt und werden beim nächsten Startvorgang zur Beschleunigung des Anfahrvorgangs verwendet.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine optimale Antriebseinstellung aller Motore (3.1 , 3.2) bzw. die Einstellung der gewünschten Antriebsmomente der Motore (3.1 , 3.2) mit Hilfe einer schrittweisen Annäherung bzw. Iteration an eine Soll-Drehmoment-Kurve erfolgt.
10. Vorrichtung zum Antrieb einer Streckwerkstraße bzw. eines Streckwerks zum Verstrecken von Kabeln aus polymeren Fäden mit Hilfe von mehreren antreibbaren Streckwalzen, zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jeder Streckwalze (2.1 , 2.2) eine separat steuerbare Antriebsvorrichtung (3.1 , 3.2) zugeordnet ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Streckwalze (2.1, 2.2) ein Drehzahleber zugeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsvorrichtungen (3.1 , 3.2) als Asynchronmotore mit zugeordneten Frequenzumrichtren ausgebildet sind.
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