[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abzug flexiblen Langguts aus
einer Herstellungsmaschine, insbesondere einer Flecht-, Rundstrick- od.dgl. Maschine,
die einen Abzugsantrieb hat, dessen Drehzahl entsprechend einer von einem Hauptantrieb
der Herstellungsmaschine abgeleiteten Leitfrequenz beeinflußbar ist, wobei eine die
Leitfrequenz oder eine davon abgeleitete Synchrongröße abzuändern gestattende Steuereinrichtung
vorhanden ist.
[0002] Es sind Flechtmaschinen allgemein bekannt, bei denen Spulen mit Fäden, Garnen oder
Drähten auf einem Rotor um dessen Drehachse herum angeordnet sind, um die der Rotor
von einem Hauptantrieb über ein Getriebe angetrieben wird. Infolge der Drehung des
Rotors wird das Spulengut um die Drehachse herum z.B. auf einem flexiblen Kern aufgewickelt
bzw. verflochten, wenn einige der Spulen im entgegengesetzten Drehsinn bewegt und
ihre Fäden durch bekannte Mechanismen über oder unter die Fäden der in entgegengesetzter
Richtung gedrehten Spulen gehoben werden. Das Abziehen der Fäden von den Spulen bzw.
das Abziehen des durch den Flechtvorgang entstehenden flexiblen Langguts erfolgt mit
einem Abzugsantrieb, der eine Abzugscheibe antreibt, mit dem das Langgut abgezogen
und bedarfsweise aufgewickelt wird. Die Abzuggeschwindigkeit des Langguts muß genau
auf die Umdrehungszahl des DrehRotors abgestimmt sein, damit das Langgut den gewünschten
Aufbau hat, insbesondere die notwendige Schlaglänge. Es ist daher allgemein bekannt,
eine Vorrichtung zum Abzug flexiblen Langguts mit den eingangs genannten Merkmalen
auszubilden. Bei dieser Vorrichtung wird also die Drehzahl des Abzugsantriebs in Abhängigkeit
von der Drehzahl des Hauptantriebs beeinflußt. Die Beeinflussung erfolgt mit einer
vom Hauptantrieb abgeleiteten Leitfrequenz, die ihrerseits beeinflußbar ist, da sich
das gewünschte Verhältnis zwischen Abzugantriebsdrehzahl und Hauptantriebsdrehzahl
z.B. dem Aufbau des flexiblen Langguts entsprechend beeinflussen lassen muß. Es wird
eine Verhältnissynchronizität erreicht, bei der die gewünschte Abzugsleistung hinsichtlich
der Steigung der Flechtware bzw. des flexiblen Langguts in Bezug auf den Hauptantrieb
konstant bleibt. Es kann eine ungeregelt laufende Asynchronmaschine für den Hauptantrieb
verwendet werden, da dessen Drehzahlschwankungen verhältnisgerecht vom Abzugsantrieb
mitgemacht werden. Das ist eine getriebefeste Kopplung zwischen Haupt- und Abzugsantrieb,
der die altbekannte mechanische Kopplung zwischen dem Hauptantrieb und dem Abzugsantrieb
über ein mechanisches Getriebe ersetzt.
[0003] Beim Abziehen des flexiblen Langguts aus der Herstellungsmaschine muß berücksichtigt
werden, daß die Herstellungsmaschine fehlerhaft arbeiten kann. Beispielsweise ist
es denkbar, daß Fadenbruch auftritt. In einem solchen Fall wird der betreffende Faden
nicht mehr abgezogen, sondern beispielsweise unverflochten aufgewickelt, was zu einer
Verdickung führen kann. Diese Verdickung kann zur Folge haben, daß das Langgut in
einer Abzugöse, durch die es geführt werden muß, mehr oder weniger ruckartig hängen
bleibt. Es kommt zu Überlastungen durch den Abzugsantrieb, der das Langgut weiterhin
abzuziehen versucht und dabei erhöhte Zugkräfte aufwendet. Aus diesem Grund sind bei
den bekannten Flechtmaschinen im Getriebe zwischen dem Hauptantrieb und dem Abzugsantrieb
Schärstifte oder aus Kunststoff bestehende Schärzahnräder verwendet, die zu einer
selbsttätigen mechanischen Unterbrechung des Getriebezugs führen, um zu verhindern,
daß es im Bereich der Herstellungsmaschine zu einem schwerwiegenden Schaden kommt,
bei dem beispielsweise die gesamte DrehRotorkonstruktion gefährdet ist. Würde der
Abzugsantrieb mit dem Hauptantrieb nicht mechanisch gekoppelt, sondern z.B. über eine
elektrische Welle mit Servoantrieb, so könnte damit zwar eine Regelung des Abzugsantriebs
in Abhängigkeit vom Hauptantrieb erfolgen, welche auch die vorbeschriebenen Überlastungsfälle
beherrscht. Eine derartige elektrische Welle ist jedoch vergleichsweise aufwendig,
auch bezüglich des Regelaufwandes zur Vermeidung von Überlastungsfällen.
[0004] Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit den eingangs
genannten Merkmalen so zu verbessern, daß eine einstellbare Verhältnissynchronizität
zwischen den Drehzahlen des Hauptantriebs und des Abzugsantriebs mit einfachen Mitteln
erreicht wird.
[0005] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Abzugsantrieb ein Synchronmotor ist, dessen
Drehzahl entsprechend der vom Hauptantrieb abgeleiteten Leitfrequenz über einen digitalen
Frequenzumrichter gesteuert ist.
[0006] Für die Erfindung ist von Bedeutung, daß der Abzugantrieb ein gesteuerter Synchronmotor
ist. Infolgedessen wird erreicht, daß die Drehzahl des Abzugsantriebs stets auf die
Drehzahl des Hauptantriebs abgestimmt ist, also ohne daß eine Regelung durchgeführt
werden muß. Das wird insbesondere mit dadurch erreicht, daß die Steuerung des Synchronmotors
über einen digitalen Frequenzumrichter erfolgt, der die vom Hauptantrieb abgeleitete
Leitfrequenz verarbeitet bzw. eine dementsprechende Synchrongröße. Die digitale Frequenzumrichtung
bringt es mit sich, daß die Ausgangsgröße des Frequenzumrichters stets exakt dessen
Eingangsgröße entspricht, was bei analoger Umrichtung nicht zu erwarten ist, da hierbei
Temperatur od.dgl. Einflüsse auf die Umrichterkennlinie dazu führen, daß wegen schwankender
Ausgangsgröße nachgeregelt werden muß. Eine solche Nachregelung ist wegen des Regelungs-
und Kostenaufwandes z.B. einer Servoachse nicht annehmbar. Andererseits ist ein Synchronmotor
um ein Vielfaches preiswerter, als eine Servoachse, so daß sich eine kennzeichnungsgemäße
Abzugsvorrichtung auch aus wirtschaftlichen Gründen empfiehlt.
[0007] Damit die Vorrichtung störungsfrei arbeitet, ist sie so ausgebildet, daß das für
den bestimmungsgemäßen Abzugbetrieb maximal erforderliche Abgabedrehmoment des Synchronmotors
kleiner ist, als es der Nennleistung des Synchronmotors bei bestimmungsgemäßen Leitfrequenzen
entspricht. Der Synchronmotor ist demgemäß stark zu dimensionieren, was aus wirtschaftlicher
Sicht kein Nachteil ist, da Synchronmotoren der in Rede stehenden Leistungsbereiche
von ca. 0,25 bis 0,75 kW nur geringe Preisunterschiede aufweisen.
[0008] Ferner muß die Vorrichtung für einen störungsfreien Betrieb so ausgestaltet sein,
daß die maximale Leitfrequenz auf die bestimmungsgemäß maximale Drehzahl des Synchronmotors
im Sinne eines ordnungsgemäßen Synchronantriebs abgestimmt ist. Diese weitere Dimensionierungsbedingung
für den Synchronmotor ist ebenfalls ohne bedeutenden wirtschaftlichen Aufwand zu erfüllen.
[0009] Die Vorrichtung wird dadurch ausgestaltet, daß an den Hauptantrieb zur Ableitung
der Leitfrequenz ein inkremental wirkender Drehimpulsgeber angeschlossen ist, dessen
Ausgang an den Eingang eines Integrators zur Erzeugung digitaler Drehwinkelwerte angeschlossen
ist. Die von dem inkremental wirkenden Drehimpulsgeber abgegebenen elektrischen Größen
sind von dem digitalen Frequenzumrichter nicht ohne weiteres zu verarbeiten. Infolgedessen
ist der Integrator dazu bestimmt, die Ausgangsgrößen des Drehimpulsgebers in digitale
Drehwinkelwerte umzuformen, die der digitalen Frequenzumrichtung zugrundeliegen.
[0010] Um zu erreichen, daß die gewünschte Verhältnissynchronizität zwischen den Drehzahlen
des Hauptantriebs und des Abzugsantriebs mit der Steuereinrichtung erreicht werden
kann, wird die Vorrichtung so ausgebildet, daß der Ausgang des digitalen Integrators
mit dem Eingang eines Multiplizierers der die digitale Synchrongröße abzuändern gestattenden
Steuereinrichtung verbunden ist. Der Multiplizierer wird von der Steuereinrichtung
mit einem Verhältnismultiplikator beaufschlagt, der die digitale Synchrongröße wunschgemäß
beeinflußt.
[0011] Um die Wirkungskette zwischen dem Hauptantrieb und dem Abzugsantrieb im Bereich des
digitalen Frequenzumrichters zu schließen, ist die Vorrichtung so ausgebildet, daß
der Ausgang des Multiplizierers an einen Eingang des digitalen Frequenzumrichters
angeschlossen ist, dessen ein Steuerdrehfeld abgehende Ausgänge mit dem Synchronmotor
in Verbindung stehen. Mit Hilfe des Steuerdrehfelds kann der Synchronmotor verhältnisgerecht
gesteuert werden.
[0012] Bei einer Vorrichtung zum Abzug flexiblen Langguts, die gemäß den vorbeschriebenen
Merkmalen ausgebildet ist, kann es nicht verhindert werden, daß Fehler der Herstellungsmaschine
zu Störungen des Betriebs führen. Die Sensibilität des Synchronmotors gegen Überlastungen
kann jedoch ausgenutzt werden, um schwerwiegende Fehler in der Bearbeitungsmaschine
zu vermeiden, weil der Synchronmotor kippt und damit stillsteht, bevor unzulässig
große Kräfte wirksam werden. Infolgedessen ist es vorteilhaft, die Vorrichtung so
auszubilden, daß für den Synchronmotor eine dessen Kippen und/oder Stillstand überwachende
Fehleranzeige- oder Meldeeinrichtung vorhanden ist. Mit Hilfe der Fehleranzeige- oder
Meldeeinrichtung ist es der Bedienung ohne weiteres möglich, die erforderlichen Maßnahmen
zur Wiedereinleitung eines ordnungsgemäßen Betriebs zu treffen. Es versteht sich,
daß die Überwachungseinrichtung auch in der Lage ist, etwa erforderliche Abschaltungen
selbsttätig vorzunehmen.
[0013] Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
- Fig.1
- eine Seitenansicht einer Flechtmaschine in schematischer Darstellung, und
- Fig.2
- ein Blockschaltbild zur Erläuterung der wichtigsten Funktionen des Aufbaus einer erfindungsgemäßen
Maschine und deren Funktionen.
[0014] Gemäß Fig.1 hat die Herstellungsmaschine 11, eine Rotorflechtmaschine, ein Maschinengestell
28, auf dem ein Rotor 29 mit z.B. 16 Spulen in nicht dargestellter Weise drehbar gelagert
ist. Zwischen dem Hauptantrieb 13 und dem Rotor 29 der Flechtmaschine ist ein Übersetzungsverhältnis
von z.B. 1:8 bis 1:10 vorhanden. Der Hauptantrieb hat eine Leistung von z.B. 2,2 bis
3 kW. Mit Hilfe des Rotors 29 wird das flexible Langgut 10 hergestellt, das von einer
Abzugsscheibe 31 abgezogen und aufgewickelt wird. Zum Antrieb der Abzugsscheibe 31
dient der Abzugsantrieb 12, also ein Motor, dessen Leistung beispielsweise 0,37 kW
beträgt und die Abzugsscheibe z.B. mit einem Übersetzungsverhältnis von 1:150 bis
1:100 antreibt.
[0015] Gemäß Fig.2 erfolgt der Anschluß des Hauptantriebs 13 mit Hilfe eines Frequenzumrichters
31, der an eine Spannungsquelle 32 angeschlossen ist. Es ist eine maschinenführende
Steuerung 33 vorhanden, die über einen Frequenzumrichter 31 auf den Hauptantrieb 13
einwirkt, z.B. über die schematisch dargestellte Wirkverbindung 34 zum Einschalten
oder zum Ausschalten des Hauptantriebs.
[0016] Um den Abzugsantrieb 12 bzw. dessen Motor in Abhängigkeit vom Hauptantrieb 13 bzw.
dessen Motor so zu beaufschlagen, daß die das flexible Langgut 10 bildende Flechtware
konstruktionsgemäß ausgestaltet ist, wird eine Verhältnissynchronizität der Drehzahlen
der Motoren des Abzugsantriebs 12 und des Hauptantriebs 13 angestrebt. Hierzu ist
an den Hauptantrieb 13 ein Drehimpulsgeber 17 angeschlossen, der inkremental wirkt
und entsprechend der Drehzahl des Hauptantriebmotors 13 Impulse abgibt, die eine Leitfrequenz
f bilden. Diese Leitfrequenz bewegt sich im 400 kHz-Bereich, wenn der Drehimpulsgeber
je Umdrehung ca. 4000 Impulse abgibt und mit etwa 100 Umdrehungen/min angetrieben
wird. Der Ausgang 18 des Drehimpulsgebers 17 ist an den Eingang 19 eines Integrators
20 angeschlossen, der gemäß seiner Kennlinie an seinem Ausgang 21 digitale Drehwinkelwerte
abgibt. Diese abgeleitete Synchrongröße muß beeinflußt werden, da der Motor des Abzugsantriebs
12 nicht mit derselben Umdrehungszahl laufen soll, wie der Motor des Hauptantriebs
13, sondern entsprechend der Konstruktion der Herstellungsmaschine und der Abzuggeschwindigkeit
des Langguts 10 in einem bestimmten Verhältnis dazu, welches durch *K₁/K₂ bestimmt
wird. Hierbei ist K₂ ein konstanter Faktor, der durch die Konstruktion der Herstellungsmaschine
11 bzw. des Abzugsantriebs 12 bestimmt ist, während K₁ ein sich entsprechend der Konstruktion
des Langguts 10 unterschiedlich gestaltender Faktor ist. Die Beeinflussung der digitalen
Drehwinkelgröße des Integrators 20 entsprechend dem vorbeschriebenen Verhältnis *K₁/K₂
erfolgt mit einem Multiplizierer, der wirkungsmäßig Bestandteil einer Steuereinrichtung
14 ist, die in der Fig.2 als in die maschinenführende Steuerung 33 integriert dargestellt
wurde.
[0017] Der Ausgang 24 des Multiplizierers 23 ist an einen Eingang 25 eines digitalen Frequenzumrichters
16 angeschlossen. Dieser Umrichter 16 hat ein Steuerdrehfeld abgebende Ausgänge 26,
die mit dem Synchronmotor 15 in Verbindung stehen. Der digitale Frequenzumrichter
16 wandelt also die digitale Drehwinkelgröße digital in eine Steuergröße für den Synchronmotor
15 um. Der Frequenzumrichter 16 ist ein dreiphasiger vollständig digital ausgeführter
Pulsfrequenzumrichter, der die Umrichtung der digitalen, dem gewünschten Verhältnis
entsprechend umgeformte Synchrongröße digital durchführt und damit ohne Einflußnahnme
von z.B. Temperatur und Spannungsschwankungen, so daß dem Synchronmotor 15 Drehfelder
zugeführt werden, die eine der Leitfrequenz f verhältnisgerechte exakte Steuerung
des Synchronmotors 15 erlauben, also ohne daß der Synchronmotor 15 geregelt werden
müßte. Dieser Motor arbeitet also gesteuert.
[0018] Um eine Steuerung des Synchronmotors 15 und damit einen ordnungsgemäßen Betrieb der
Abzugsvorrichtung bei allen Betriebszuständen der Herstellungsmaschine 11 zu gewährleisten,
muß der Synchronmotor entsprechend ausgebildet sein. Er muß beispielsweise hinsichtlich
des von ihm abzugebenden Drehmoments so ausgelegt sein, daß dieses maximal seiner
Nennleistung bei bestimmungsgemäßem Betrieb bzw. bei den maximal möglichen Leitfrequenzen
f entspricht. Ferner müssen die maximalen Leitfrequenzen auf die bestimmungsgemäß
maximale Drehzahl des Synchronmotors 15 abgestimmt werden, um einen ordnungsgemäßen
Synchronbetrieb zu ermöglichen, bei dem also die maximale Drehzahl des Synchronmotors
15 zum Vermeiden eines Außertrittkommens nicht überschritten werden darf.
[0019] Infolge des Betriebs der Herstellungsmaschine 11 kann es zu Fehlern kommen, die zur
Aufrechterhaltung der Abzugsgeschwindigkeit des Langguts 10 sehr schnell eine Abzugsleistung
erfordern, welche größer ist, als die vom Synchronmotor zu verkraftende Überlast.
Der Synchronmotor kann also sehr schnell außer Tritt kommen und kippen. Dieser Umstand
kann andererseits dazu benutzt werden, den Betrieb der Maschine zu überwachen, indem
eine Fehleranzeige- oder Meldereinrichtung 27 an den Synchronmotor 15 angeschlossen
ist, welche sofort meldet, wenn der Synchronmotor 15 gekippt ist bzw. stillsteht.
1. Vorrichtung zum Abzug flexiblen Langguts (10) aus einer Herstellungsmaschine (11),
insbesondere einer Flecht-, Rundstrick- od.dgl. Maschine, die einen Abzugsantrieb
(12) hat, dessen Drehzahl entsprechend einer von einem Hauptantrieb (13) der Herstellungsmaschine
(11) abgeleiteten Leitfrequenz (f) beeinflußbar ist, wobei eine die Leitfrequenz (f)
oder eine davon abgeleitete Synchrongröße abzuändern gestattende Steuereinrichtung
(14) vorhanden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Abzugsantrieb (12) ein Synchronmotor (15) ist, dessen Drehzahl entsprechend
der vom Hauptantrieb (13) abgeleiteten Leitfrequenz (f) über einen digitalen Frequenzumrichter
(16) gesteuert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das für den bestimmungsgemäßen Abzugbetrieb maximal erforderliche Abgabedrehmoment
des Synchronmotors (15) kleiner ist, als es der Nennleistung des Synchronmotors (15)
bei bestimmungsgemäßen Leitfrequenzen (f) entspricht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die maximale Leitfrequenz (f) auf die bestimmungsgemäß maximale Drehzahl des
Synchronmotors (15) im Sinne eines ordnungsgemäßen Synchronantriebs abgestimmt ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Hauptantrieb (13) zur Ableitung der Leitfrequenz (f) ein inkremental
wirkender Drehimpulsgeber (17) angeschlossen ist, dessen Ausgang (18) an den Eingang
(19) eines Integrators (20) zur Erzeugung digitaler Drehwinkelwerte angeschlossen
ist.
5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (21) des digitalen Integrators (20) mit dem Eingang (22) eines Multiplikators
(23) der die digitale Synchrongröße abzuändern gestattenden Steuereinrichtung (14)
verbunden ist.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang (24) des Multiplizierers (23) an einen Eingang (25) des digitalen
Frequenzumrichters (16) angeschlossen ist, dessen ein Steuerdrehfeld abgehende Ausgänge
(26) mit dem Synchronmotor (15) in Verbindung stehen.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Synchronmotor (15) eine dessen Kippen und/oder Stillstand überwachende
Fehleranzeige- oder Meldeeinrichtung (27) vorhanden ist.