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Dokumentenidentifikation DE10151647A1 24.04.2003
Titel Antrieb für Streckwerke einer Spinnereimaschine
Anmelder Maschinenfabrik Rieter AG, Winterthur, CH
Erfinder Wolf, Horst, Winkel, CH
Vertreter Patentanwälte Ruff, Wilhelm, Beier, Dauster & Partner, 70174 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 15.10.2001
DE-Aktenzeichen 10151647
Offenlegungstag 24.04.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 24.04.2003
IPC-Hauptklasse D01H 1/22
Zusammenfassung Gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung kann eine Ringspinnmaschine geschaffen werden, die eine Vielzahl von Streckwerken mit jeweils langen Unterzylindern (20) aufweist. Wenigstens ein Unterzylinder (20) kann mehrere, insbesondere vier, Antriebsmotoren (12) aufweisen. Die Antriebsmotoren (12) eines Unterzylinders (20) werden wie ein einziger Antriebsmotor über einen gemeinsamen Frequenzumrichter (13) und somit identisch zueinander gespeist. Einer dieser Antriebsmotoren (12a) weist einen Resolver (15) auf zur Ansteuerung des Frequenzumrichters. Damit ist dieser ein Servomotor.

Beschreibung[de]
Anwendungsgebiet und Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Antrieb für die Streckwerke einer Spinnereimaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Ringspinnmaschine.

Eine solche Spinnvorrichtung weist lange Unterzylinder auf, die sich über eine Vielzahl von Streckwerken der Spinnereimaschine in deren Längsrichtung erstrecken. Diese Unterzylinder werden mit Antriebsmotoren angetrieben. Diese sind Elektromotoren und werden dabei in der Regel von Frequenzumrichtern gespeist. Es ist von großer Bedeutung, diese Antriebsmotoren gleichmäßig anzusteuern bzw. die Unterzylinder gleichmäßig anzutreiben, damit die Streckwerke gewünscht gleichmäßig laufen zur Einhaltung geforderter hoher Qualitäten.

Aus der DE 29 11 378 C2 ist eine Ringspinnmaschine bekannt, deren drei Unterzylinder jeweils von einem Elektromotor angetrieben werden. Jedem der Elektromotoren ist dabei ein eigener Frequenzumrichter samt Frequenzsteller zugeordnet. Dadurch wird eine große Anzahl von Frequenzumrichtern benötigt, was teuer in der Anschaffung ist und aufwändig von der Wartung her.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen eingangs genannten Antrieb zu schaffen, mit dem die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden, insbesondere der Aufwand bezüglich der Frequenzumrichter verringert ist bei hoher Qualität der Ansteuerung der Antriebsmotoren.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen Antrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und werden im folgenden näher erläutert. Der Inhalt der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.

Erfindungsgemäß weist ein Unterzylinder mehrere Antriebsmotoren als Antrieb auf. Die Antriebsmotoren eines Unterzylinders werden dabei mit Vorteil über genau einen einzigen gemeinsamen Frequenzumrichter gespeist. Der Frequenzumrichter ist bevorzugt ein üblicher Frequenzumrichter und weist eine verstellbare Ausgangsfrequenz zur Steuerung der Antriebsmotoren auf. Einer der Antriebsmotoren ist dabei ein sogenannter Servomotor und weist einen Resolver, eine Art elektrischen Taktgenerator, auf. Mittels dieses Resolvers wird der Frequenzumrichter gesteuert. Möglich ist dies über einen Frequenzsteller für den Frequenzumrichter. Für die Ansteuerung des Frequenzumrichters kann auf bekannte Verfahren zurückgegriffen werden.

Somit wird erfindungsgemäß dem Frequenzumrichter sozusagen vorgespielt, er speise mittels der Signale des Resolvers oder Taktgenerators einen einzigen Elektromotor mit großer Leistung. In Wirklichkeit handelt es sich um mehrere einzelne Elektromotoren mit kleinerer Leistung. Deren gesamte Leistung entspricht dabei der Leistung des größeren Elektromotors, dessen Existenz dem Frequenzumrichter vorgespielt wird. Auf diese Weise kann mit genau einem Resolver und genau einem Frequenzumrichter eine Anzahl gleich anzusteuernder Elektromotoren gespeist werden. Damit kann Aufwand für kosten- und wartungsintensive Frequenzumrichter eingespart werden. Bevorzugt werden mit einem Frequenzumrichter vier Elektromotoren gespeist. Einer dieser Elektromotoren ist der vorgenannte Servomotor samt Resolver. Dabei kann der Resolver vorteilhaft in den Servomotor integriert oder eingebaut sein.

Bevorzugt sind einem Unterzylinder vier Elektromotoren zugeordnet und es ist genau ein Servomotor vorhanden. Dabei sind die Elektromotoren insbesondere mechanisch fest an den Unterzylinder und/oder miteinander gekoppelt. Auf diese Art und Weise kann mit der Erfindung erreicht werden, dass die Elektromotoren oder Antriebe eines Unterzylinders genau synchron laufen. Dabei brauchen sie nicht zwangsläufig auch winkeltreu zueinander laufen. Lediglich die Synchronität ist sehr wichtig, damit sämtliche Streckwerke, die von dem Unterzylinder angetrieben werden, mit gleicher und gleichbleibender Geschwindigkeit laufen. Es können auch zwei Unterzylinder miteinander gekoppelt werden.

Als Elektromotoren finden bevorzugt Synchronmotoren Anwendung, besonders bevorzugt werden permanenterregte Synchronmotoren (PES).

Die Spinnvorrichtung kann für den Antrieb zumindest teilweise einen Unterflur-Aufbau aufweisen. Dabei sind die Antriebsmotoren unterhalb des eigentlichen Streckwerks auf der Maschine untergebracht. Es können jeweils eine linke Seite und eine rechte Seite vorhanden sein, wobei beide Seiten jeweils in einen Kopf und einen Fuß aufgeteilt sein können. Pro Seite treiben mindestens zwei Elektromotoren mindestens einen Unterzylinder an. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass pro Seite am Kopf und am Fuß zwei Elektromotoren allein den Eingangs- Unterzylinder antreiben. Des weiteren können zwei Elektromotoren gemeinsam den Mittelzug- und Auslaufunterzylinder antreiben. Somit weisen durch die jeweils zwei Elektromotoren am Kopf und zwei Elektromotoren am Fuß alle Unterzylinder vier Elektromotoren auf, wobei sich der Mittelzug- und der Auslaufunterzylinder diese vier Elektromotoren teilen.

Des weiteren ist es von Vorteil, wenn die elektrischen Zuleitungen von dem Frequenzumrichter zu jedem Elektromotor bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften aufeinander abgestimmt sind. Dadurch lassen sich Ansteuerungsunterschiede hinsichtlich Laufzeit und Veränderung durch unterschiedliche Leitungseigenschaften vermeiden. Die geforderte synchrone Ansteuerungen der Elektromotoren kann damit in besonders hohem Mass gewährleistet werden. Dabei können die Zuleitungen vorzugsweise gleich lang und/oder identisch sein. Unter Umständen ist es möglich, diese Identität der elektrischen Zuleitungen auch durch andere schaltungstechnische Besonderheiten zu erreichen. Die Verwendung identischer Zuleitungen, insbesondere hinsichtlich ihrer Länge und Leitungsart, ist jedoch die einfachste.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine schematische ausschnittsweise Darstellung eines Antriebs einer Spinnereimaschine samt Frequenzumrichter und

Fig. 2 eine weitere schematische Darstellung eines Antriebs in Ergänzung zu Fig. 1.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Fig. 1 ist in einem Ausschnitt die Ansteuerung von vier Antriebsmotoren 12a-d dargestellt. Diese vier Antriebsmotoren werden durch einen Frequenzumrichter 13 gespeist und entsprechend gesteuert. Die Speisung bzw. Steuerung erfolgt über einen Resolver 15, der mit der Antriebsmaschine 12a ganz links in Fig. 1 verbunden ist. Die Verbindung besteht bevorzugt und wie in Fig. 1 dargestellt darin, dass der Resolver 15 mit der Welle 16a des Antriebsmotors 12a gekoppelt ist bzw. auf dieser sitzt. Über den Resolver 15 wird die Winkellage des Antriebsmotors 12a zur Messung des Lastwinkels und zur Bestimmung des Stroms erfasst. Das von dem Resolver 15 an dem Antriebsmotor 12a erfasste Signal wird an den Frequenzumrichter 13 zurückgegeben. Dieser verarbeitet es intern, um davon abhängig den Antriebsmotor 12a sowie auf dieselbe Art und Weise die Antriebsmotoren 12b-d anzusteuern. Dieses Verfahren entspricht üblichen Ansteuerverfahren von Synchronmotoren.

Der Antriebsmotor 12a ist ein sogenannter Servomotor, weil er den Resolver 15 aufweist. Ansonsten kann der Antriebsmotor 12a im wesentlichen baugleich sein mit den Antriebsmotoren 12b-12d.

Die Antriebsmotoren 12a-d können alle zusammen oder in kleineren Gruppen an gemeinsame Wellen angekoppelt sein. Dies ist jeweils in vorteilhafter Art und Weise möglich. Die Antriebsmotoren müssen nicht exakt winkelgetreu zueinander laufen. Von großer Bedeutung ist es, dass sie synchron laufen, also ihre Winkellage zueinander nicht ändern. In der Regel sind die Antriebsmotoren 12a-d mit den Wellen 16a-d an Unterzylinder von Spinnvorrichtungen, beispielsweise Ringspinnmaschinen, angekoppelt. Da diese Unterzylinder eine große Länge aufweisen, kann es sein, dass sich über diese Länge zwischen zwei angetriebenen Bereichen eines Unterzylinders eine Verdrehung ergibt. Kritisch wird dies dann, wenn sich diese Umbiegung ändert. Dies wird mit der vorliegenden Erfindung vermieden durch die besonders genaue Motoransteuerung.

Die Ansteuerung bzw. Stromversorgung der Antriebsmotoren 12a-d erfolgt über die Hauptzuleitung 17, von der pro Motor eine eigene Nebenzuleitung 18a-d abgeht. Ein besonders genauer Synchronlauf der Antriebsmotoren 12a-d ergibt sich dann, wenn die Zuleitungswege von dem Frequenzumrichter 13 zu jedem einzelnen Antriebsmotor 12 identisch sind. Dies gilt insbesondere hinsichtlich der Leitungslänge und -art. Es sollte also darauf geachtet werden, dass die Zuleitungen zu jedem Antriebsmotor gleich sind.

Die Antriebsmotoren 12a-d verteilen sich dabei bei einer typischen Ringspinnmaschine auf Kopf und Fuß der Maschine und jeweils eine linke Seite und eine rechte Seite. Bevorzugt sind es permanenterregte Synchronmotoren.

Aus der Fig. 2 geht, beispielsweise nur für die linke Seite 25 einer Ringspinnmaschine, ein beispielhafter Aufbau der Antriebe von Unterzylindern 20a-c hervor. Die Aufteilung zwischen rechter Seite 26 und linker Seite 25 ist durch die Strichpunktierung in Fig. 2 unten symbolisch dargestellt.

In Übereinstimmung mit Fig. 1 sind für die eine Seite einer solchen Ringspinnmaschine zwei Antriebsmotoren 12 über Getriebe 21 mit einem Unterzylinder 20 verbunden. Damit sind in diesem Fall die Antriebsmotoren 12 fest miteinander gekoppelt an einem Unterzylinder 20. An dem jeweils rechten Antriebsmotor 12 sitzt an der Welle 16 ein Resolver 15. Dieser steuert mit seinem Ausgang 19 einen nicht dargestellten Frequenzumrichter an. Dies kann ähnlich wie in Fig. 1 ausgestaltet sein.

Von dem nicht dargestellten Frequenzumrichter wiederum wird über eine Haupt-Zuleitung 17 und Neben-Zuleitungen 18 jeder Antriebsmotor angesteuert. Entspricht der Aufbau in Fig. 2 vom Prinzip her demjenigen in Fig. 1, also vier Antriebsmotoren pro Frequenzumrichter, so sind von der Hauptzuleitung 17 weitere Nebenzuleitungen 18 zu den anderen beiden Antriebsmotoren der rechten Seite der Ringspinnmaschine vorgesehen.

Die Unterzylinder 20a-c können dabei jeweils einen Hinterzug, Mittelzug und Vorzug von Streckwerken oder dergleichen darstellen.

Funktion

Bei der erfindungsgemäßen Lösung, von der ein Ausführungsbeispiel symbolisch in Fig. 1 dargestellt ist, wird dem Frequenzumrichter 13 vorgespiegelt, er habe einen einzigen großen Motor zu speisen. Von diesem einzigen zu speisenden Motor erhält der Frequenzumrichter über den Resolver an einer Motorwelle oder dergleichen ein Antriebssignal oder Steuersignal. In Wirklichkeit werden über den Frequenzumrichter 13 mittels der Zuleitungen 17 und 18 mehrere, insbesondere vier, Antriebsmotoren gespeist. Dabei ergibt die Gesamtleistung dieser vier Motoren diejenige Leistung, die der Frequenzumrichter an einem quasi vorgespiegelten einzigen großen Antriebsmotor zu erzeugen hat. Um die Ansteuerbedingungen für alle Antriebsmotoren gleich zu machen, kommt es darauf an, die Leitungswiderstände und Übergangswiderstände in den Zuleitungen zu den Antriebsmotoren aufeinander abzustimmen. Dies ist bedeutsam, damit jeder Motor gleich viel Strom bekommt bzw. identisch angesteuert wird.


Anspruch[de]
  1. 1. Antrieb für Streckwerke einer Spinnereimaschine, insbesondere einer Ringspinnmaschine, mit mehreren sich in Maschinenlängsrichtung erstreckenden Unterzylindern (20), denen jeweils wenigstens zwei gleiche, elektrische Antriebsmotoren zugeordnet sind, die an einen gemeinsamen Frequenzumrichter (13) angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Unterzylinder (20) Antriebsmotoren zugeordnet sind, von denen einer als Servomotor (12a) ausgebildet ist, dessen Resolver (15) an den gemeinsamen Frequenzumrichter angeschlossen ist.
  2. 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Resolver (15) in den Servomotor (12a) eingebaut ist.
  3. 3. Antrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass genau ein Frequenzumrichter (13) vier Antriebsmotoren (12) speist.
  4. 4. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unterzylinder (20) vier Antriebsmotoren (12) aufweist und genau ein Antriebsmotor ein Servomotor (12a) ist, wobei vorzugsweise die Antriebsmotor (12) mechanisch fest an den Unterzylinder (20) und/oder miteinander gekoppelt sind.
  5. 5. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmotoren (12) Synchronmotoren sind, insbesondere mit permanenter Erregung.
  6. 6. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass er für einen Unterflur-Einbau ausgebildet ist, wobei vorzugsweise zumindest ein Antriebsmotor (12) unter dem Streckwerk angeordnet ist.
  7. 7. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spinnereimaschine eine linke Seite (25) und eine rechte Seite (26) aufweist und jeweils einen Kopf (23) und einen Fuß (24), wobei pro Seite (25, 26) mindestens zwei Antriebsmotoren (12) mindestens einen Unterzylinder (20) antreiben.
  8. 8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass pro Seite (25, 26) am Kopf (23) und am Fuß (24) zwei Antriebsmotoren (12) allein den Eingangsunterzylinder (20a) und zwei Antriebsmotoren (12) gemeinsam den Mittelzug- (20b) und Auslaufunterzylinder (20c) antreiben.
  9. 9. Antrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzumrichter (13) mittels elektrischer Zuleitungen (17, 18) mit den Antriebsmotoren (12) verbunden ist und diese elektrischen Zuleitungen (18) von dem Frequenzumrichter zu den Antriebsmotoren aufeinander abgestimmt sind, insbesondere bezüglich ihrer elektrischen Eigenschaften.
  10. 10. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Zuleitungen (18) gleich lang und/oder identisch sind.






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