CN102115941A - 用于织造织机的驱动单元及使用该单元的织造方法 - Google Patents

Abstract

用于织造织机的驱动单元(1)，其包括第一电动机(2)，用于驱动织造织机(T)的运动元件以引起纬纱的插入和打纬；第二电动机(3)，用于驱动织造机(A)以引起用于梭口形成的经纱的开闭运动；和电轴控制系统，用于保持所述织造织机(T)的运动元件与所述织造机(A)之间的同步和/或期望程度的相移。所述第一和第二电动机(2，3)是同轴安装的且都具有第二功率输出端，所述第二功率输出端是相邻的且通过电磁连接相互连接，可通过对电磁体供给能量而脱离接合。

Description

用于织造织机的驱动单元及使用该单元的织造方法

技术领域

本发明涉及一种用于织造织机的驱动单元，特别是如下的这类单元，从织造的角度看，其允许织机的高的使用灵活性程度，并且同时通过能够防止织机的运动机械元件超出预定临界值的任何相移的安全控制装置来防止这种元件的可能的故障。

本发明还涉及使用这种驱动单元的织造方法。

背景技术

在织造织机中，公知的是使用电动机来驱动织机运动。

常规的解决方案利用一个主电动机，织机的所有运动元件通过适当的动态机械连接(特别是织造机的带有钢筘的筘座以及在片梭织机的情况中用于将纬纱引入到梭口中的夹纱器的主要运动)与该主电动机连接。主电动机通常保持为恒定旋转，由此，离合器组和飞轮是这种解决方案的分别用于允许起停瞬变状态以及实现令人满意的操作均匀性的必要组件。

事实上，在这方面，首先必须记住，织机的运动元件的上述运动都具有周期并且高度变化的抵抗性扭矩路径的交替类型的性质。对于织机侧(筘座和夹纱器)来说，每个确定的织机高度的动态行为实质上是重复的循环再循环，而对于织造机侧来说，该动态行为却是受到综框的数目、它们的行进以及尤其是由织造图案确定的运动次序的显著影响。在提花织物型织造机的情况中，极端的图案变化性是由复位弹簧的势能来补充的。因此，非常需要通过利用适当的飞轮质量来调节电动机的圆周运动。

仍然在常规的解决方案中，另外设置了辅助电动机，用于在脱离主电动机的驱动时仅致动织造机，也就是所谓的“低速运行(slowrun)”，以便在插入错误的纬纱之后进行梭口的反向查找。

在图1中示意性阐述了这种解决方案的高级形式，其中数字标号具有以下含义：

M＝主电动机，用于通过传动链(cinematic chains)致动织机T和织造机A，沿着所述传动链布置有离合器组；

V＝主电动机的飞轮；

F＝主电动机的离合器，用于允许已经处于运行状态的电动机M与停止的织机T和织造机之间的联接；

B＝带有制动衬片的前闸，用于在离合器F脱离接合时将织机T的运动元件和织造机A的运动元件保持停止；

T＝织机(钢筘和夹纱器)；

S＝辅助电动机，用于在发生错误的纬纱插入的情况中进行梭口查找时致动织造机的低速和反向运动；

F_S＝辅助电动机离合器，用于使织造机A交替联接到主电动机M或辅助电动机S；

I_T＝带有单位置接合的有齿接头，用于织机T和织造机A之间的相位联接；

I_S＝带有多位置接合的有齿接头，用于电枢机A和辅助电动机S之间的联接；

A＝织造机。

与本领域中的织造织机机动化的这种初始状态相比，电动机及其控制机会的持续进展已经进一步允许开发其它类型的解决方案，如在下文中简要阐述的。

这些创新的解决方案中的第一个涉及驱动单元的简化，除去了离合器、飞轮、和辅助电动机。事实上，在这个解决方案中，由这些元件所执行的功能全部由主电动机M来执行。事实上，所述电动机可以低速驱动和在两个旋转方向上驱动，以执行织机T和织造机A的同时低速运行、或仅执行织造机A的低速运行。由此接合系统呈现为允许仅织机T与电动机M脱离接合，而保持织造机A的运动。离合器和飞轮的功能也由主电动机M执行，其供电电源是可变的，以便达到充分快速的起停瞬变状态以及电力/电子地而不是机械地补偿每个循环内织造机和织机的总体抵抗性力矩的波动。

这个类型的解决方案示意性地示出在图2和3中。在图2中，电动机M与织机T的断开是通过离合器F实现的，可能还结合双重的前侧的有齿接头，其中第一接头IM是旋转运行接头，优选具有由定螺距(例如，4-5°)间隔开的多个连接位置，而第二接头I是停止接头，用于在离合器F脱离接触时保持织机T的运动元件停止。离合器F的运动盘设计有轴向间隙，使得在离合器脱离/连接操作过程中进入其中所述运动盘同时与运行接头IM和停止接头I二者都啮合的相位。由此，有可能将织机元件稳定地保持在它们被停止的位置中。在图3中，电动机M与织机T的断开更换为借助于轴向滑动齿轮G的方式实现(图3)。第一类型的解决方案公开在本申请人的EP-1158081和EP-1245707中，而第二类型的解决方案公开在WO98/31856(PICANOL)或EP-1600542(SMIT)中。

图4中示意性示出的第二个更新的改进，提供了机动化的完整复制，以便借助于相应的电动机MA和M实现对织造机A和织机T的单独控制。由此，从机械学的角度讲织造机A和织机T完全是独立的并且它们的同步性是借助通过适当的软件操控的电动/电子控制系统来保证的，所述电力/电子控制系统通常称为“电轴(electric-axis)”并且在图中由模块E示意性示出。织机驱动的这种操作模式的解决方案公开在例如本申请人的EP-1312709，和EP-1775361(SMIT)、以及US-7114527和WO-2006/039912(申请人都是Dornier)中。

这个最后一种解决方案是这样的，从织造的角度讲，其特征在于不同的织机元件的运动之间的恒定和绝对的同步性以及由此为它们提供了用于仅与停止的织机相互定相位的机会，与前述其它解决方案相比，具有高得多的应用灵活性，该灵活性在于具有在织机加工期间甚至在同一纬纱插入周期内和/或在各组后续周期之间调整所述各元件(一方面是钢筘和可能的夹纱器，另一方面是带有相关的综框的织造机)的相互定相位的机会。这个机会证明了在瞬变的起停阶段期间、和在织机停止时梭口查找阶段期间、以及在运行状态期间都是特别有用的，其中调整梭口开闭的机会(也可能取决于所插入的单独的纬纱)可以允许加工在传统织机中进行织造是困难的或有问题的物品。此外，这一解决方案具有更大的机械结构简单性，特别是在运动传动构件方面，其运动传动构件是高度简化的。

鉴于这些潜在的令人感兴趣的优点，这些优点通过纺织业市场刺激了巨大的期待，然而，上述的具有两个独立电动机的解决方案具有一些不可否认的且并非微不足道的缺点，其实际上迄今为止已经将其应用限制于仅喷气织机和非高品质物品。

这种缺点者的第一个涉及如下的事实，在运行状态，两个驱动单元的独立性不再允许彼此部分补偿织造机和织机之间扭转的周期性振荡。由此两个驱动单元的运动的调节必须只能通过控制电轴连接的电动机的电源的电能流动来实现，这通常导致电动机组件过大，结果是更大的安装功率以及事实上的消耗功率。

第二个也是更严重的缺点涉及纬纱转移元件(锭带和夹纱器)与由织造机的运动驱动的经纱冲突的危险，其源于由于错误动作诸如例如电子系统(驱动、软件、编码器等)的故障或由于织造机或织机的在变化的抵抗性摩擦力的突然和意外的增大/减小而引起的角度同步性的显著损失。在突然断电的情况中还产生另一个风险情况一涉及织造机和织机之间同步状态的保持。此外，除了这些错误动作问题之外，在织机的规则操作期间，还有两个驱动系统的同步性出现不精确的风险，特别是在一些关键的角度位置。由此，考虑到连续的转矩变化，电轴系统没有不变地保证与常规的机械系统所提供的那样的连接刚性。

在上述讨论的所有情况中，在同步性的损失引起在运动机械元件之间的相互影响时，除了对机器和由可能的冲突所决定的对所织造的织物的可能损害之外，还有另一个需要克服的严重问题，即监控机器的值班人员的安全，这种冲突的后果可能波及所述值班人员。这些安全问题导致至少采用运动保护屏蔽，其提高了机器成本并显著地降低了其应用实用性。

发明内容

由此，本发明的要解决的问题在于提出用于织造织机的驱动单元，其具有上述独立电动机的技术方案的全部织造优点，并克服了其如上所述的局限性和缺点，由此为相关工作人员和织机的运动元件的整体性提供高的安全状态。

这个目的是通过具有权利要求1所限定的特征的用于织造织机的驱动单元来实现的。本发明的其它优选特征在从属权利要求中进行限定。

附图说明

总之，本发明的另外的特征和优点通过以下的本发明的驱动单元的优选实施方案的详细说明而更加显而易见，所述优选实施方案作为非限制性实例给出并在附图中示出，其中：

图1(现有技术)是表示带有飞轮、离合器和辅助驱动的经典的解决方案的用于织造织机的驱动单元的图，具有带有离合器的独立电动机以及用于织造机的梭口查找运动的有齿的接头；

图2(现有技术)是显示具有电子控制的单电动机解决方案的用于织造织机的驱动单元的图，具有用于织机和织造机之间接合/脱离的前侧有齿接头；

图3(现有技术)是显示与前图的解决方案相似的解决方案的用于织造织机的驱动单元的图，其中所述接合/脱离是通过齿轮的轴向位移实现的；

图4(现有技术)是显示具有用于单独驱动织机和织造机的两个独立的电动机的解决方案的用于织造织机的驱动单元的图，所述电动机是电轴连接的；

图5是本发明的第一实施方案的驱动单元的轴向截面视图。

图6a是被设置在织机上的图5的驱动单元的视图，示出了该单元处于电轴状态的操作；

图6b是与图6a类似的视图，示出的是该单元处于机械轴状态的操作；和

图7是本发明的第二实施方案的驱动单元的轴向截面视图。

具体实施方式

本发明的驱动单元1的第一实施方案(图5)包括一对电动机2和3，其相互整合在固定外壳中使得所述电动机的转子是同轴的。所述同轴的转子安装在相应的轴4和5上，轴4和5在单元1的外部端部上带有驱动小齿轮6和7，分别代表用于驱动织机T和织造机A的外部功率输出端。

根据本发明的基本特征，电动机2和3都另外具有第二功率输出端，借此可以使它们相互整合进行旋转。在这个第一实施方案中，所述第二功率输出端设置为对应于轴4和5的相对的内部端部，各自带有前侧电磁弹簧接头的两个配合部分8和9之一，作为单元1的内部功率输出端。接头的构造优选是被动接头类型的，也就是在没有电激励时接头的联接位置是由所述弹簧来决定的，反之亦然。在接头8、9的电磁体被供给能量时，两个轴4和5由此相互分离的并且从机械角度看两个电动机2和3具有完全独立的操作。相反，在接头8、9的电磁体没有被供给能量时，发生与两个轴4和5的旋转的刚性连接并且两个电动机2和3完全同步旋转。

接头8、9还有可能有利地是所谓的“粘滞操作”类型的，也就是，使得在处于被供给能量的脱离位置时仅允许接头的两个部分相对于同步联接位置进行有限程度的双向滑动并且这种粘滞滑动的阻力可以由织机的电子控制系统遥控，例如使其随着远离同步联接的位置并且接近两个安全极限位置之一而逐渐变大，与该逐渐变大相对应的是两个轴4和5之间的联接变为完全刚性的。

由此，本发明的驱动单元可以作为一对独立的电动机或作为单独的电动机起作用，取决于与织机的各运行阶段和/或所织造物品的类型有关的不同的操作要求，并且取决于接头8、9的位置。

由此，一方面，本发明的解决方案允许使用两个电动机的最大灵活性，通过激励接头8、9(如图6a中所举例说明的)使它们相互(完全地或部分地)从机械角度上分离，和通过本身公知的电子装置(电轴)调整其受控的相移。另一方面，相同的驱动单元允许实现最大的安全水平，因为接头8、9的去激励能够在任何必需的或有用的时候立即恢复电动机2和3的刚性的机械轴连接，如图6b中举例说明的。

尤其是，两个电动机之间的这种机械轴连接可以被激活，例如由于安全的原因、在两个电动机之间的相移超出预定的安全极限值时、或/和以全自动的方式即不需要主动控制(在由于故障或切断电源而导致电能供应中断时)，由此消除了织机的运动元件或经纱发生故障的任何可能性和由此引起的与其修理有关的缺点和成本以及由于停机时间所致的效率损失。

当然，所述机械轴连接也可以用于正常的织造状态、运行状态，而不再需要控制织机T和织造机A之间的变化的相移。

由于上面描述的构造，本发明的驱动单元具有极其紧凑的构造并由此可以有利地安装在织机的边缘上的存在于织机T的主轴10和织造机A的主轴11之间的“战略”位置(图6A和6B)，这里通常没有其它元件，因此与已有类型织机中的织机与织造机之间的动力运动传动链相比实现了非常“整洁”的织机设计和显著的体积减小，其中所述运动链系事实上完全被驱动单元1的仅两个同心轴4和5所替代。

在本发明的第二实施方案中，如图7中举例说明的，其中电动机2的设计与上述的相同，电动机3之一的设计使该电动机的第二功率输出端设置在轴5的超过小齿轮7的延伸部上，并由此在其中已经设置第一功率输出端(实际上由小齿轮7构成)的电动机3同一侧上，而不是像第一实施方案那样处于相对的部分上。由于电动机3的这种设计，并且从附图显而易见，有可能实现本发明的驱动单元1的更加紧凑的设计。

最后，本发明的驱动单元的设计允许使用完全由相同组件组成的电动机2和3，其安装在电磁接头8、9的两侧上的同轴位置。从驱动单元1的制造成本和所需备用零件的维护和储存成本的角度讲，这种结构都实现了显著的优点。

从上述显而易见，除了上述提及的在安全和体积方面的优点之外，当然，本发明的驱动单元能够实现具有电轴直接机动化的系统的典型的织造操作灵活性的全部优点。

尤其是，它：

-在电动机2和3是电轴连接时(图6a)，在进行梭口查找的低速运行期间，允许织机T和织造机A的独立运动；

-在电动机2和3是电轴连接时(图6a)，在伴随受控的和变化的相移的织机的起停瞬变阶段期间允许织机T和织造机A的独立运动；

-允许使用电磁离合器8、9，其在电磁体被供给能量的状态时是完全或部分分离的(部分分离的就是所谓的粘滞接头)，为了能够以不同的方式控制两个电动机2和3之间的相移。

-在电动机2和3是机械轴连接时(图6b)，在运行阶段期间，允许织机T和织造机A的同步运动；

-一旦电轴的起动阶段已经完成，以及在实现的电同步性的条件下，允许在轴4和5的相对速度为零或接近零的条件下机械地强制轴4和5的旋转(图6b)；

-允许两个电动机在加速和减速阶段使用最大可用能量，和在电动机2和3的机械轴建立之后通过使用用于运行操作的单电动机允许随后仅部分地使用驱动单元1，而不用的电动机起到额外的飞轮质量的作用；

-允许在织造要求的回转(循环)的圆弧(arc)期间实现受控的角度相移；

-由于通过两个轴4和5之间的接头8、9传递的机械能(抵抗性扭矩/传动转矩)的交换，允许织机系统的良好调整，以简化为最小的额外惯性质量。

已经参考本发明的驱动单元的优选实施方案对其进行描述，但是显然，本发明的保护范围并不局限于这种实施方案，而是延伸到本领域技术人员所能实现的并且落入权利要求中限定的本发明的定义范围内的所有可能的变体和改进。

Claims (15)

1.一种用于织造织机的驱动单元(1)，该驱动单元包括第一电动机(2)，用于驱动织造织机(T)的运动元件以引起纬纱的引入和打纬；第二电动机(3)，用于驱动织造机(A)以引起用于形成梭口的经纱的开闭运动；和电轴控制系统，用于保持所述织造织机(T)的运动元件与所述织造机(A)之间的同步和/或期望程度的相移，其特征在于，所述第一和第二电动机(2，3)中的每一个具有第二功率输出端且所述第一和第二电动机的第二功率输出端借助于可脱离接合的机械连接件旋转式相互连接。

2.权利要求1的驱动单元，其中，所述第一和第二电动机(2，3)中的至少一个的所述第二功率输出端分别与用于驱动所述织造织机(T)的运动元件的第一电动机和用于驱动所述织造机(A)的运动元件的第二电动机处于沿轴向相对的位置。

3.权利要求1或2的驱动单元，其中，所述第一和第二电动机(2，3)的轴(4，5)是同轴的，所述第一和第二电动机的所述第二功率输出端是相邻的且所述机械连接件由前侧的电磁弹簧接头构成，所述电磁弹簧接头的两个部分(8，9)分别与所述电动机的轴(4，5)的相对端部成整体。

4.权利要求3的驱动单元，其中，在驱动所述电磁弹簧接头的电磁体没有被供给能量时，所述电磁弹簧接头处于接合位置。

5.权利要求4的驱动单元，其中，所述电磁弹簧接头在处于被供给能量的位置时允许所述电磁弹簧接头的两个部分在预定极限内粘滞滑动。

6.权利要求5的驱动单元，其中，所述电磁弹簧接头在接合/脱离接合位置以及在调整粘滞滑动阻力的数值时都是由控制所述织造织机的电子系统来驱动的。

7.权利要求5的驱动单元，其中，所述电磁弹簧接头的所述粘滞滑动的阻力从同步联接位置朝向两个安全极限位置之一是逐渐增大的，与该阻力的逐渐增大对应的是所述电磁弹簧接头变为刚性连接。

8.前述权利要求中任一项的驱动单元，其中所述第一和第二电动机(2，3)以及所述可脱离接合的机械连接件(8，9)被安装在单一壳体中。

9.前述权利要求中任一项的驱动单元，其中所述第一和第二电动机(2，3)的驱动由小齿轮(6，7)组成，所述小齿轮(6，7)分别直接地与致动所述织造织机(T)的运动元件的齿轮以及致动所述织造机(A)的齿轮啮合。

10.前述权利要求中任一项的驱动单元，其中所述第一和第二电动机(2，3)是相同的并且以同轴的位置被安装在所述驱动单元中，处于所述电磁弹簧接头(8，9)的两侧。

11.一种用在装备有权利要求1到10中任一项的驱动单元的织造织机中的织造方法，其特征在于，

a.在瞬变状态，即织造织机起停时，所述电动机(2，3)的轴(4，5)之间的机械连接件被保持为脱离接合且两个电动机通过电轴控制系统保持同步，并且具有期望的可变相移程度；和

b.在运行状态，所述电动机(2，3)的轴(4，5)之间的机械连接件保持为：

i.接合，且两个电动机通过机械轴保持同步，或者

ii.脱离接合，且两个电动机通过电轴控制系统保持同步，并且具有期望的可变相移程度。

12.权利要求11的织造方法，其中，在脱离接合位置的机械轴连接件仅是部分分离的，并允许所述接头的两个部分(8，9)在预定极限内的粘滞滑动。

13.权利要求12的织造方法，其中，所述粘滞滑动的阻力的数值是借助于控制织造织机的电子系统遥控调整的。

14.权利要求13的织造方法，其中，所述粘滞滑动的所述阻力的数值从同步联接位置朝向两个安全极限位置之一是逐渐增大的，与该阻力的逐渐增大对应的是所述接头变为刚性连接。

15.权利要求11到14中任一项的织造方法，其中，在运行状态，所述电动机(2，3)之一不起动或仅部分起动，并且其中该不起动的或仅部分起动的电动机通过与之连接的起动的电动机而被驱动旋转，起到驱动单元(1)的额外的飞轮质量的作用。

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