[0001] 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.
[0002] 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.
[0003] 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.
[0004] 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.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] 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.
[0008] 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.
[0009] 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.
[0010] 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 Wert vorgegeben Stärke
vorgesehen sind.
[0011] 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.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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.
[0018] 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.
[0019] 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.
[0020] 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.
1. 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.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die momentane thermische Belastung
des Antriebsmotors aus der Strombeaufschlagung des Antriebsmotors über die Zeit erfaßt
wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß abgestufte Werte für
Bremsströme abgelegt sind, denen jeweils ein Bereich einer thermischen Belastung zugeordnet
ist.
4. 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.
5. 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.
6. 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.