DE102005046271B4

DE102005046271B4 - Verfahren zum Betreiben einer Web- und einer Fachbildemaschine

Info

Publication number: DE102005046271B4
Application number: DE102005046271A
Authority: DE
Inventors: Valentin Krumm; Wolfgang Metzler; Michael Lehmann
Original assignee: Lindauer Dornier GmbH
Current assignee: Lindauer Dornier GmbH
Priority date: 2004-10-09
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2025-09-28
Also published as: WO2006039912A1; EP1799899A1; DE102005046271A1; JP2008516096A

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Web- und einer Fachbildemaschine, wobei die Web- und Fachbildemaschine jeweils wenigstens einen eigenen drehzahlveränderlichen elektromotorischen Antrieb besitzt, wobei die Webmaschine und die Fachbildemaschine mit jeweils einer vorbestimmbaren Drehzahl betrieben wird und wobei der betreffende Antrieb von Web- und Fachbildemaschine mit einer elektronischen Steuerung signalübertragend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Dauerbetrieb entweder die Drehzahl der Fachbildemaschine n_FBM geteilt durch die Drehzahl der Webmaschine n_WM oder die Drehzahl n_WM geteilt durch die Drehzahl n_FBM eine natürliche Zahl N größer als 1 ergibt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Web- und einer Fachbildemaschine, wobei die Web- und Fachbildemaschine jeweils wenigstens einen eigenen drehzahlveränderlichen elektromotorischen Antrieb besitzt, wobei die Webmaschine und die Fachbildemaschine mit einer vorbestimmbaren Drehzahl betrieben wird und wobei der betreffende Antrieb mit einer elektronischen Steuerung signalübertragend verbunden ist.
Der jeweilige Elektromotor ist über geeignete Mittel drehzahlveränderlich. Die geeigneten Mittel können vorzugsweise wenigstens ein Umrichter oder wenigstens ein Wechselrichter sein. Der bzw. die Wechselrichter für den Webmaschinenantrieb und der bzw. die Wechselrichter für den Fachbildemaschinenantrieb können hierbei mit ein- und demselben Gleichspannungs-Zwischenkreis verbunden sein; im Sinne der Erfindung wird trotzdem von eigenen Antrieben für die Web- und Fachbildemaschine gesprochen, denn der Energieeintrag zum Betreiben der Web- und Fachbildemaschine ist nicht über getriebliche und/oder Kupplungsmittel mechanisch mit dem Energieeintragssystem (Antrieb) der jeweils anderen Maschine verbunden.

Aus DE 100 53 079 C1 und DE 102 36 095 B3 sind Verfahren zum Starten, Betreiben und Stillsetzen von Web- und Fachbildemaschinen mit jeweils eigenem Antrieb bekannt. In DE 100 61 717 A1 und DE 200 21 049 U1 ist für die Fachbildemaschine wenigstens eine Zusatz-Schwungmasse vorgeschlagen. Die Zusatz-Schwungmasse reduziert die Drehzahlschwankungen, die aus einem veränderlichen Massenträgheitsmoment der Fachbildemaschine an der Motorwelle resultieren. Dieses veränderliche Massenträgheitsmoment wird dabei wiederum durch veränderliche Getriebeübersetzungen verursacht, über die die Massen bzw. die Massenträgheitsmomente von Teilkomponenten, wie z.B. die Schäfte der Schaftmaschine, auf die Motorwelle wirken.

Die Reduzierung der Drehzahlschwankungen führt zu einer Reduzierung von Belastungen in den Getrieben, wodurch höhere Betriebsdrehzahlen und/oder eine Verminderung der Schwingungsanfälligkeit erreicht wird. Jedoch reduziert die wenigstens eine Zusatz-Schwungmasse die Dynamik der Fachbildemaschine beim Drehzahlwechsel, zum einen dadurch, dass Restriktionen aufgrund der Leistungsfähigkeit der Antriebseinheit (zumeist ausgedrückt als mögliches Spitzen-Drehmoment bzw. möglicher Spitzenstrom) gegeben sind und zum anderen dadurch, dass ein entsprechend häufig vorkommender Drehzahlwechsel zu thermischen Problemen der Antriebseinheit führt, was auch dann der Fall sein kann, wenn die Leistungsfähigkeit der Antriebseinheit einen einmaligen Drehzahlwechsel mit hinreichender Dynamik ausführen kann. Leistungsstärkere Antriebseinheiten stellen eine unbefriedigende Lösung dar, weil sie kostenaufwendig sind und ein mitunter praktisch unlösbares Bauraumproblem verursachen. Des Weiteren ist so das Problem großer Stromspitzen im Versorgungsnetz nicht gelöst, welche beim Beschleunigen der Fachbildemaschine auftreten. Beim Bremsen der Fachbildemaschine kommt es zu einer „Überschuss-Energie". Diese Energie kann in einem Bremswiderstand in Wärme umgesetzt werden; die hierfür notwendige Abstrahlfläche zur Umgebung bedingt eine entsprechende Baugröße des Widerstandes und des ihn ggf. umgebenden Gehäuses, was wiederum Probleme hinsichtlich Kosten und zumeist Bauraum verursacht. Eine Alternative zum Bremswiderstand ist ein Rückspeisen ins Versorgungsnetz, was ebenfalls ein Kostenproblem und z.T. auch Bauraumproblem in Bezug auf den Schaltschrank darstellt. Eine weitere Alternative ist im Gleichstrom-, oder Gegenstrom- oder Kurzschlussbremsen zu sehen, also in Bremsverfahren, die die Energie der Fachbildemaschine überwiegend in Erwärmung des Antriebsmotors bzw. der Antriebsmotore umsetzen. Dies bedingt einen entsprechend groß bauenden Motor, der wiederum ein Kosten- und/oder Bauraumproblem darstellt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die vorgenannten Probleme zu lösen oder wenigstens zu minimieren.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 bis 3 gelöst. Danach steht wenigstens eine der bei der jeweiligen Applikation geforderten Drehzahlen n_2WM der Webmaschine während eines Dauerbetriebes so im Verhältnis zur Drehzahl n_2FBM der Fachbildemaschine, dass entweder n_2FBM geteilt durch n_2WM oder n_2WM geteilt durch n_2FBM eine natürliche Zahl N größer als 1 ergibt.

Dabei ist die Drehzahl der Webmaschine die Drehzahl einer reellen oder virtuellen Welle, welche je Arbeitszyklus der Webmaschine eine volle Umdrehung ausführt, und die Drehzahl. der Fachbildemaschine ist die Drehzahl einer reellen oder virtuellen Welle, welche je Arbeitszyklus der Fachbildemaschine eine volle Umdrehung ausführt.

Das Wort Dauerbetrieb beschreibt die Betriebsphasen, in denen die Webmaschine und die Fachbildemaschine mit nahezu konstanter Drehzahl betrieben werden. Dies sind die Betriebsphasen, bei denen die Drehzahlkurven der Webmaschine und der Fachbildemaschine in den 1, 3, 5 und 7 parallel zur Abszisse, der Zeitachse verlaufen.

Die Drehzahlen n_2WM, n_2FBM seien als zweite Drehzahlen bezeichnet. Es seien n_1WM, n_1FBM erste Drehzahlen, für die n_1WM = n_1FBM gilt.

Ein Drehzahlwechsel von der ersten zu der zweiten Drehzahl der Web- und Fachbildemaschine erfolgt asynchron. D.h. die Differenz n_2FBM – n_1FBM in der Drehzahl der Fachbildemaschine unterscheidet sich von der Differenz n_2WM – n_1WM der Webmaschine in Betrag und/oder Vorzeichen.

Der so gewonnene Freiheitsgrad wird vorzugsweise dazu genutzt, dass die Fachbildemaschine einen, im Vergleich zur Webmaschine, weitaus geringeren Drehzahlwechsel ausführen muss, d.h. der Betrag von n_2FBM – n_1FBM ist kleiner als der von n_2WM – n_1WM; in besonders bevorzugter Weise ist n_2FBM – n_1FBM = 0.

Mit dieser Verringerung des oder der Drehzahlwechsel der Fachbildemaschine werden gleich zwei Effekte erreicht.

Effekt 1:

Der Antrieb der Fachbildemaschine kann hinsichtlich Spitzendrehmoment und Spitzenleistung kleiner ausgelegt werden und/oder wird thermisch entlastet. D.h. im Falle zweier gleicher Fachbildemaschinen-Antriebe wirkt der asynchrone Drehzahlwechsel zwischen Web- und Fachbildemaschine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren thermisch weniger belastend als derjenige Drehzahlwechsel, der synchron mit der Webmaschine erfolgt. Nutzt man den Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens, um den Fachbildemaschinen-Antrieb hinsichtlich Spitzendrehmoment und Spitzenleistung kleiner auszulegen, so vergrößert dies in der Regel wiederum die thermische Belastung beim Drehzahlwechsel. Ein technischer Kompromiss, bei dem der Fachbildemaschinen-Antrieb hinsichtlich Spitzendrehmoment und Spitzenleistung in einem Masse verkleinert wird, bei dem die thermische Belastung diejenige eines unverkleinerten Fachbildemaschinen-Antrieb bei synchronem Drehzahlwechsel von Web- und Fachbildemaschine zumindest nicht übersteigt, vorzugsweise aber unterschreitet, ist zu empfehlen.

Effekt 2:

Der Drehzahlwechsel entsprechend des erfindungsgemäßen Verfahrens ist weitaus dynamischer möglich als der synchrone Drehzahlwechsel – trotz ggf. einer oder mehreren Zusatz-Schwungmasse(n), welche auf die Fachbildemaschine wirksam werden. So kann sogar in die Dynamikbereiche eines zentralen gemeinsamen Direktantriebes für Web- und Fachbildemaschine vorgestoßen werden.

Ein Arbeitszyklus der Webmaschine reicht von einem Webblattanschlag zum nächstfolgenden Webblattanschlag und ein Arbeitszyklus der Fachbildemaschine reicht von einem Punkt, in dem der Fachschluss möglich ist zum nächstfolgenden Punkt, in dem der Fachschluss möglich ist.

Die Erfindung wird an nachstehenden Ausführungsbeispielen näher erläutert.
In den Zeichnungen zeigen:
1 den Verlauf des asynchronen Drehzahlwechsels bei unabhängig von einander angetriebener Web- und Fachbildemaschine,
2 die Art des Webfachwechsels bei dem in 1 dargestellten Drehzahlwechsel von Web- und Fachbildemaschine,
3 einen gegenüber 1 vergleichsweise schneller vollzogenen Drehzahlwechsel der Webmaschine,
4 die bevorzugte Art eines Webfachwechsels bei dem in 3 dargestellten Drehzahlwechsel der Webmaschine,
5 einen weiteren Verlauf des Drehzahlwechsels der Web- und Fachbildemaschine,
6 eine bevorzugte Art des Webfachwechsels bei dem in 5 dargestellten Verlauf des Drehzahlwechsels von Web- und Fachbildemaschine und
7 den Verlauf des Drehzahlwechsels von Web- und Fachbildemaschine bei mehr als zwei Schussfadeneinträgen je Webfach.
1 zeigt ein Diagramm, auf dessen Ordinate die Drehzahl n einer Web- und Fachbildemaschine angegeben ist und auf dessen Abszisse die Zeit t angegeben ist, zu der ein Drehzahlwechsel von Web- oder Fachbildemaschine erfolgt.
Zunächst ist ein bis zum Zeitpunkt t11 reichender Bereich dargestellt, in dem die Drehzahlen n11_wm der Webmaschine und n11_fbm der Fachbildemaschine gleich sind.
Im Bereich von t11 bis t12 hat die Fachbildemaschine die Drehzahl n12_fbm, welche gleich der Drehzahl n11_fbm ist, d.h. die Drehzahl der Fachbildemaschine ändert sich zwischen t11 und t12 nicht. Anders ist es bei der Webmaschine. Ihre Drehzahl ändert sich im Bereich von t11 bis t12 von n11_wm auf n12_wm. Dabei gilt: n11_wm:n12_wm = N; N natürlich und > 1. Bei dem dargestellten rampenförmigen Drehzahlwechsel im Bereich von t11 bis t12 bedeutet dies, dass sich die vom Zeitpunkt t11 bis zum Zeitpunkt t12 zurückgelegten Winkelbereiche Δα_FBM der Fachbildemaschine und Δα_WM der Webmaschine so zueinander verhalten wie die über der Zeit gemittelten Drehzahlen. Als Formel ausgedrückt heisst das: ΔαFBM:ΔαWM = (n1FBM + n2FBM):(n1WM + n2WM).
Wenn N = 2 ist, also n12_wm halb so groß wie n11_wm, heisst das, dass die vom Zeitpunkt t11 bis zum Zeitpunkt t12 zurückgelegten Winkelbereiche Δα_FBM und Δα_WM sich wie folgt zueinander verhalten: ΔαFBM:ΔαWM = 4:3.
D.h. wenn die Antriebswelle der Fachbildemaschine 4 Arbeitsumdrehungen ausgeführt hat und die Antriebswelle der Webmaschine 3 Arbeitsumdrehungen ausgeführt hat, verhalten sich die Positionen der Antriebswellen beider Maschinen wieder wie zum Zeitpunkt t11, als der Drehzahlwechsel eingeleitet wurde. Geht man davon aus, dass zum Zeitpunkt t11 die betriebsmäßige Synchronität zwischen der Antriebswelle der Web- und Fachbildemaschine bestanden hat, so ist sie nach den vorgenannten Arbeitsumdrehungen von Fachbilde- und Webmaschine wieder hergestellt. In bevorzugter Weise wird ab dem Zeitpunkt t11 kein Webfachwechsel mehr durchgeführt, d.h. ein bei t11 ggf. noch laufender Webfachwechsel wird zu Ende gebracht; hiernach wird das Webfach offen gehalten und der nächste Webfachwechsel wird zu einem Zeitpunktbegonnen, dass dieser frühestens zum Zeitpunkt t12 abgeschlossen ist.
Im Bereich von t12 bis t13 erfolgt der Fachwechsel minimal nur alle N Arbeitsumdrehungen der Antriebswelle der Fachbildemaschine, also bei N = 2 wenigstens bei jeder zweiten Arbeitsumdrehung der Antriebswelle.
Im Bereich von t13 bis t14 beschleunigt der Antrieb der Webmaschine deren Antriebswelle wieder von n12_wm auf n11_wm; die Drehzahl der Fachbildemaschine bleibt mit n12_fbm = n11_fbm unverändert.
Dabei gilt: n11_wm:n12_wm = N; N natürlich und > 1.
Bei dem dargestellten rampenförmigen Drehzahlwechsel im Bereich von t13 bis t14 bedeutet dies, dass sich die vom Zeitpunkt t13 bis zum Zeitpunkt t14 zurückgelegten Winkelbereiche Δα_FBM der Fachbildemaschine und Δα_WM der Webmaschine so zueinander verhalten wie die über der Zeit gemittelten Drehzahlen. Als Formel ausgedrückt heisst das: ΔαFBM:ΔαWM = (n1FBM + n2FBM):(n1WM + n2WM).
Wenn N = 2 ist, also n12_wm halb so groß wie n11_wm, heisst das, dass die vom Zeitpunkt t13 bis zum Zeitpunkt t14 zurückgelegten Winkelbereiche Δα_FBM und Δα_WM sich wie folgt zueinander verhalten: ΔαFBM:ΔαWM = 4:3.
D.h. wenn die Antriebswelle der Fachbildemaschine 4 Arbeitsumdrehungen ausgeführt hat und die Antriebswelle der Webmaschine 3 Arbeitsumdrehungen ausgeführt hat, verhalten sich die Positionen der Antriebswellen beider Maschinen wieder wie zum Zeitpunkt t13, als der Drehzahlwechsel eingeleitet wurde. Geht man davon aus, dass zum Zeitpunkt t13 die betriebsmäßige Synchronität zwischen der Antriebswelle der Web- und Fachbildemaschine bestanden hat, so ist sie nach den vorgenannten Arbeitsumdrehungen von Fachbilde- und Webmaschine wieder hergestellt. In bevorzugter Weise wird ab dem Zeitpunkt t13 kein Webfachwechsel mehr durchgeführt, d.h. ein bei t13 ggf. noch laufender Webfachwechsel wird zu Ende gebracht; hiernach wird das Webfach offen gehalten und der nächste Webfachwechsel erst so begonnen, dass er frühestens zum Zeitpunkt t14 abgeschlossen ist. Ab dem Zeitpunkt t14 hat die Antriebswelle der Webmaschine wieder die Drehzahl n11_wm und die Antriebswelle der Fachbildemaschine besitzt die Drehzahl n11_fbm, wobei n11_wm gleich n11_fbm ist.
2 zeigt die unter 1 beschriebene bevorzugte Art des Webfachwechsels. Hierbei zeigt 2.1 den Webfachverlauf entsprechend Drehzahl n11_fbm der Antriebswelle der Fachbildemaschine. Die Zeitspanne von einem Webfachschluss 2.5 zum nächstfolgenden ist mit Δt21 bezeichnet. Im Zuge des erfindungsgemäßen Drehzahlwechsels wird ab dem Zeitpunkt t11 kein Webfachwechsel mehr durchgeführt, d.h. ein bei t11 ggf. noch laufender Webfachwechsel wird zu Ende gebracht; hiernach wird das Webfach offen gehalten und der nächste Webfachwechsel erst zu einem Zeitpunkt begonnen, dass dieser frühestens zum Zeitpunkt t12 abgeschlossen ist. Hierbei ist dann die Zeitspanne von einem Fachschluss zum nächstfolgenden mit Δt22 bezeichnet.
Wenn der Drehzahlwechsel der Webmaschine von n11_wm auf n12_wm rampenförmig erfolgt, wie in 1 dargestellt, so gilt hier für die vom Zeitpunkt t11 bis zum Zeitpunkt t12 zurückgelegten Winkelbereiche Δα_FBM der Fachbildemaschine und Δα_WM der Webmaschine dieselbe Beziehung wie bei 1. D.h. als Formel: Δα_FBM:Δα_WM = (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM).
Bei einer Darstellung als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen in Zähler und Nenner gibt die dabei den Zähler bildende natürliche Zahl ZN11 den Quotienten aus Δt22 und Δt21 an; es gilt: Δt22 = ZN11·Δt21. Ist z.B. N = 2, so gilt, wie schon zu 1 beschrieben: Δα_FBM:Δα_WM = 4:3. In dem Fall ist also ZN11 = 4. D.h. in dem Fall ist die Zeitspanne Δt22 viermal so lang wie Δt21.
Im Bereich von t12 bis t13 erfolgt der Webfachwechsel wenigstens nur alle N Arbeitsumdrehungen der Antriebswelle der Fachbildemaschine. Für den Fall gilt: Δt23 = N Δt21, wobei Δt23 die Zeitspanne von einem Fachschluss zum nächstfolgenden Fachschluss ist, und zwar im Bereich t12 bis t13 bzw. wenn die Webmaschine die Drehzahl n12_wm besitzt. Bei N = 2 ist die Zeitspanne Δt23 zweimal so lang wie Δt21.
Im Zuge des erfindungsgemäßen Drehzahlwechsels wird ab dem Zeitpunkt t13 kein Webfachwechsel mehr durchgeführt, d.h. ein bei t13 ggf. noch laufender Webfachwechsel wird zu Ende gebracht; hiernach wird das Webfach offen gehalten und der nächste Webfachwechsel wird erst zu einem Zeitpunkt begonnen, dass dieser frühestens zum Zeitpunkt t14 abgeschlossen ist. Hierbei ist dann die Zeitspanne von einem Fachschluss zum nächstfolgenden mit Δt24 bezeichnet.
Wenn der Drehzahlwechsel der Webmaschine von n12_wm auf n11_wm rampenförmig erfolgt, wie in 1 dargestellt, so gilt hier für die vom Zeitpunkt t13 bis zum Zeitpunkt t14 zurückgelegten Winkelbereiche Δα_FBM der Fachbildemaschine und Δα_WM der Webmaschine dieselbe Beziehung wie bei 1. D.h. als Formel Δα_FBM:Δα_WM = (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM).
Bei einer Darstellung als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen in Zähler und Nenner gibt die dabei den Zähler bildende natürliche Zahl ZN12 das Verhältnis zwischen Δt24 und Δt21 an; es gilt: Δt24 = ZN12·Δt21. Ist z.B. N = 2, so gilt, wie schon zu 1 beschrieben: Δα_FBM:Δα_WM = 4:3. In dem Fall ist also ZN21 = 4. D.h. in dem Fall ist die Zeitspanne Δt24 viermal so lang wie Δt21.
Hinweis zu den 1 und 2:
Der Drehzahlwechsel der Webmaschine kann jeweils mit dem Webblattanschlag beginnen und/oder enden; dies muss aber nicht so sein.
3 zeigt einen Drehzahlwechsel der Webmaschine, der schneller vonstatten geht als in 1 dargestellt. D.h. es gilt die Beziehung Δα_FBM:Δα_WM > (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM). Bevorzugt wird hierbei das Verhältnis Δα_FBM:Δα_WM so gewählt, dass bei einer Darstellung als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen in Zähler und Nenner die dabei den Nenner bildende natürliche Zahl NN31 kleiner ist als diejenige natürliche Zahl NN1, die bei Darstellung des in 1 zugrunde gelegten Verhältnisses Δα_FBM:Δα_WM = (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM) als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen den Nenner bildet.
Bei N = 2 gilt bei Drehzahlwechsel gemäß 1 ja Δα_FBM:Δα_WM = 4:3, also ist NN1 = 3. In 3 wird der Drehzahlwechsel der Webmaschine so ausgeführt, dass NN3 < 3 ist, z.B. so, dass NN31 = 2 ist, wobei im Zähler eine 3 steht. Das bedeutet, dass die mittlere Drehzahl der Webmaschine im Bereich des Drehzahlwechsels von t31 bis t32 im Verhältnis zur Drehzahl der Fachbildemaschine kleiner sein muss als in 1 dargestellt. Nimmt man die Drehzahlen n11_fbm (s. 1), n12_fbm (s. 1), n31_fbm und n32_fbm der Fachbildemaschine sämtlich als gleich an, so verhält sich die mittlere Drehzahl im Bereich t31 bis t32 zu der mittleren Drehzahl im Bereich t11 bis t12 wie 8:9. Die Drehzahl der Webmaschine ist daher im Bereich zwischen den Zeitpunkten t31 und t32 unterhalb eines gestrichelt dargestellten rampenförmigen Drehzahlverlaufes (3.1) dargestellt, welcher der Beziehung Δα_FBM:Δα_WM = (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM) aus 1 entspricht.
Ist NN31 = 2 und steht im Zähler eine 3, heisst das, wenn die Antriebswelle der Fachbildemaschine 3 Arbeitsumdrehungen ausgeführt hat und die Antriebswelle der Webmaschine 2 Arbeitsumdrehungen ausgeführt hat, verhalten sich die Positionen der Antriebswellen beider Maschinen wieder wie zum Zeitpunkt t31, als der Drehzahlwechsel eingeleitet wurde. Geht man davon aus, dass zum Zeitpunkt t31 die betriebsmäßige Synchronität zwischen den Antrieben der Web- und Fachbildemaschine bestanden hat, so ist sie nach den vorgenannten Arbeitsumdrehungen der Antriebswelle von Fachbilde- und Webmaschine wieder hergestellt. In bevorzugter Weise wird ab t31 kein Webfachwechsel mehr durchgeführt, d.h. ein bei t31 ggf. noch laufender Webfachwechsel wird zu Ende gebracht; hiernach wird das Webfach offen gehalten und der nächste Webfachwechsel wird erst zu einem Zeitpunkt begonnen, dass dieser frühestens zum Zeitpunkt t32 abgeschlossen ist.
Im Bereich von t32 bis t33 erfolgt der Webfachwechsel wenigstens nur alle N Arbeitsumdrehungen der Antriebswelle der Fachbildemaschine, also bei N = 2 wenigstens jeder zweiten Arbeitsumdrehung.
Im Bereich von t33 bis t34 beschleunigt der Antrieb der Webmaschine deren Antriebswelle wieder von n32_wm auf n31_wm; die Drehzahl der Fachbildemaschine bleibt mit n32_fbm = n31_fbm unverändert. Der Drehzahlwechsel erfolgt dabei wiederum so, dass Δα_FBM:Δα_WM > (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM) gilt. Bevorzugt wird auch hier wie beim Drehzahlwechsel im Bereich t31 bis t32 das Verhältnis Δα_FBM:Δα_WM so gewählt, dass bei einer Darstellung als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen in Zähler und Nenner die dabei den Nenner bildende natürliche Zahl NN32 kleiner ist als diejenige natürliche Zahl NN1, die bei Darstellung des in 1 zugrunde gelegten Verhältnisses Δα_FBM:Δα_WM = (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM) als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen den Nenner bildet.
Bei N = 2 gilt bei Drehzahlwechsel gemäß 1 ja Δα_FBM:Δα_WM = 4:3, also ist NN1 = 3. In 3 wird der Drehzahlwechsel der Webmaschine so ausgeführt, dass NN32 < 3 ist, z.B. so, dass NN32 = 2 ist, wobei im Zähler eine 3 steht. Das bedeutet, dass die mittlere Drehzahl der Webmaschine im Bereich des Drehzahlwechsels von t33 bis t34 im Verhältnis zur Drehzahl der Fachbildemaschine kleiner sein muss als in 1 dargestellt ist. Nimmt man die Drehzahlen n11_fbm (s. 1), n12_fbm (s. 1), n31_fbm und n32_fbm der Fachbildemaschine sämtlich als gleich an, so verhält sich die mittlere Drehzahl im Bereich t33 bis t34 zu der mittleren Drehzahl im Bereich t13 bis t14 wie 8:9. Die Drehzahl der Webmaschine ist daher im Bereich zwischen den Zeitpunkten t33 und t34 unterhalb eines gestrichelt dargestellten rampenförmigen Drehzahlverlaufes (3.2) dargestellt, welcher der Beziehung Δα_FBM:Δα_WM = (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM) aus 1 entspricht.
Ist NN32 = 2 und steht im Zähler eine 3, heisst das, wenn die Antriebswelle der Fachbildemaschine 3 Arbeitsumdrehungen ausgeführt hat und die Antriebswelle der Webmaschine 2 Arbeitsumdrehungen ausgeführt hat, verhalten sich die Positionen der Antriebswellen beider Maschinen wieder wie zum Zeitpunkt t33, als der Drehzahlwechsel eingeleitet wurde. Geht man davon aus, dass zum Zeitpunkt t33 die betriebsmäßige Synchronität zwischen den Antrieben der Web- und Fachbildemaschine bestanden hat, so ist sie nach den vorgenannten Arbeitsumdrehungen der Antriebswelle von Fachbilde- und Webmaschine wieder hergestellt. In bevorzugter Weise wird ab t33 kein Webfachwechsel mehr durchgeführt, d.h. ein bei t33 ggf. noch laufender Webfachwechsel wird zu Ende gebracht; hiernach wird das Webfach offen gehalten und der nächste Webfachwechsel wird erst zu einem Zeitpunkt begonnen, dass er frühestens zum Zeitpunkt t34 abgeschlossen ist. Selbstverständlich ist auch eine Mischung der Lösungen aus 1 und 3 möglich, d.h. entweder der Drehzahlwechsel der Webmaschine von hoher auf niedrige Drehzahl oder der Drehzahlwechsel der Webmaschine von niedriger auf hohe Drehzahl wird gemäss 1 ausgeführt, der jeweils andere Drehzahlwechsel gemäss 3.
4 zeigt die unter 3 beschriebene bevorzugte Art des Webfachwechsels. Hierbei zeigt 4.1 den Webfachverlauf entsprechend der Drehzahl n31_fbm der Fachbildemaschine. Die Zeitspanne von einem Fachschluss 4.5 zum nächstfolgenden Fachschluss ist mit Δt41 bezeichnet. Im Zuge des erfindungsgemäßen Drehzahlwechsels wird ab t31 kein Webfachwechsel mehr durchgeführt, d.h. ein bei t31 ggf. noch laufender Webfachwechsel wird zu Ende gebracht; hiernach wird das Webfach offen gehalten und der nächste Webfachwechsel wird erst zu einem Zeitpunkt begonnen, dass dieser frühestens zum Zeitpunkt t32 abgeschlossen ist. Hierbei ist dann die Zeitspanne von einem Fachschluss zum nächstfolgenden Fachschluss mit Δt42 bezeichnet. Es gilt für den Drehzahlwechsel gemäss 3 Δα_FBM:Δα_WM > (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM). Bei einer Darstellung als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen in Zähler und Nenner gibt die dabei den Zähler bildende natürliche Zahl ZN31 das Verhältnis zwischen Δt42 und Δt41 an; es gilt: Δt42 = ZN31·Δt41. Wenn z.B. wie zu 3 beschrieben Δα_FBM:Δα_WM = 3:2 gilt, so ist in dem Fall also ZN31 = 3. D.h. in dem Fall ist die Zeitspanne Δt42 dreimal so lang wie Δt41.
Im Bereich von t32 bis t33 erfolgt der Webfachwechsel wenigstens nur alle N Arbeitsumdrehungen der Antriebswelle der Fachbildemaschine. Für diesen Fall gilt: Δt43 = N·Δt41, wobei Δt43 Zeitspanne von einem Fachschluss zum nächstfolgenden Fachschluss ist, und zwar im Bereich t42 bis t43 bzw. wenn die Webmaschine die Drehzahl n32_wm besitzt. Bei N = 2 ist die Zeitspanne Δt43 zweimal so lang wie Δt41.
Im Zuge des erfindungsgemäßen Drehzahlwechsels wird ab t33 kein Webfachwechsel mehr durchgeführt, d.h. ein bei t33 ggf. noch laufender Webfachwechsel wird zu Ende gebracht; hiernach wird das Webfach offen gehalten und der nächste Webfachwechsel wird erst zu einem Zeitpunkt begonnen, dass dieser frühestens zum Zeitpunkt t41 abgeschlossen ist. Hierbei ist dann die Zeitspanne von einem Fachschluss zum nächstfolgenden Fachschluss mit Δt44 bezeichnet. Es gilt für den Drehzahlwechsel gemäss 3: Δα_FBM:Δα_WM > (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM). Bei einer Darstellung als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen in Zähler und Nenner gibt die dabei den Zähler bildende natürliche Zahl ZN32 das Verhältnis zwischen Δt44 und Δt41 an; es gilt: Δt44 = ZN32·Δt41. Wenn z.B. wie zu 3 beschrieben Δα_FBM:Δα_WM = 3:2 gilt, so ist in dem Fall also ZN32 = 3. D.h. in dem Fall ist die Zeitspanne Δt44 dreimal so lang wie Δt41.
Hinweis zu den 3 und 4:
Der Drehzahlwechsel der Webmaschine kann jeweils mit dem Webblattanschlag beginnen und/oder enden; dies muss aber nicht so sein.
Das Diagramm gem. 5 zeigt einen Drehzahlwechsel, bei dem sich auch die Drehzahl der Fachbildemaschine ändert. Im bis zum Zeitpunkt t51 reichenden Bereich sind die Drehzahlen n51_wm der Webmaschine und n51_fbm der Fachbildemaschine gleich. Im Bereich von t51 bis t52 wechselt die Drehzahl der Fachbildemaschine von n51_fbm auf n52_fbm und die Drehzahl der Webmaschine von n51_wm auf n52_wm. Es gilt: n52_fbm n52_wm = N; N natürlich und > 1.
Erfolgt sowohl der Drehzahlwechsel der Fachbildemaschine wie auch der Drehzahlwechsel der Webmaschine rampenförmig, so gilt für die zwischen den vom Zeitpunkt t51 bis zum Zeitpunkt t52 zurückgelegten Winkelbereiche Δα_FBM der Fachbildemaschine und Δα_WM der Webmaschine die Beziehung Δα_FBM:Δα_WM = (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM) = (N + N·k):(N + k), wobei k = n52_fbm:n51_fbm ist.
Wenn N = 2 ist, also n52_wm halb so groß ist wie n52_fbm, ergibt sich damit: αFBM:ΔαWM = (2 + 2·k):(2 + k).
Die Vorgehensweise, die Drehzahl der Fachbildemaschine zu erhöhen, ist vor allem dann interessant, wenn die geringere Drehzahl der Webmaschine (vergleiche n52_wm) größer ist als die Hälfte der höheren Drehzahl der Webmaschine (vergleiche n51_wm). Beispiel: n51_wm = 900min^–1, n52_wm = 500min^–1. Bei einem synchronen Drehzahlwechsel von Web- und Fachbildemaschine (also n52_fbm = n52_wm) würde sich die kinetische Energie der Fachbildemaschine um ΔW_kin =(9² – 5²) Einheiten = 56 Einheiten ändern. Wird statt dessen die Fachbildemaschine auf n52_fbm = 1000min^–1 beschleunigt, so ändert sich die kinetische Energie der Fachbildemaschine nur um (10² – 9²) Einheiten = 19 Einheiten. D.h. für den Drehzahlwechsel von n51_wm auf n52_wm und zurück wird bei der erfindungsgemäßen Lösung bei gleichen Zeiten für das Beschleunigen und Bremsen der Fachbildemaschine nur ca. ein Drittel der Beschleunigungs- und Bremsleistung benötigt wie bei einem synchronen Drehzahlwechsel.
D.h. man kann entweder den Antrieb der Fachbildemaschine verbrauchsärmer und thermisch weniger belastet betreiben als beim synchronen Drehzahlwechsel oder die Leistungsfähigkeit des Antriebes für einen deutlich schnelleren Drehzahlwechsel nutzen oder einen Kompromiss aus dem Grad der Senkung von Verbrauch und thermischer Belastung einerseits und der Erhöhung der Schnelligkeit des Drehzahlwechsels andererseits realisieren. Wenn von thermischer Belastung des Antriebs der Fachbildemaschine respektive des Antriebs der Webmaschine gesprochen wird, ist dabei auch die thermische Belastung des wenigstens einen Schaltschrankes, in dem die Mittel zum gesteuerten bzw. geregelten Betreiben der Antriebe (Motore), zumeist Frequenzumwandler installiert sind, zu berücksichtigen. Dies gilt genauso für den ggf. wenigstens einen vorhandenen Bremswidersand und die ggf. hierfür vorhandene(n) Umhausung(en).
Für die Beziehung Δα_FBM:Δα_WM = (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM) = (N + N·k):(N + k) ergibt bei Darstellung als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen in Zähler und Nenner die dabei den Nenner bildende natürliche Zahl NN51 die Anzahl voller Arbeitsumdrehungen, die die Antriebswelle der Webmaschine zurücklegt, während die Antriebswelle der Fachbildemaschine ebenfalls eine andere Anzahl von vollen Arbeitsumdrehungen zurückgelegt hat, d.h. nach wie viel Arbeitsumdrehungen der Antriebswelle der Webmaschine die Synchronität des Antriebs von Web- und Fachbildemaschine, wie sie zum Zeitpunkt t51 des Beginns des Drehzahlwechsels bestand, wieder hergestellt ist (im Zeitpunkt t52). Ist das sich so ergebende Zeitintervall ΔT = t52 – t51 z.B. aus Sicht des Webmaschinenbetreibers zu lang, so wird für den Antrieb der Web- und/oder Fachbildemaschine vom rampenförmigen Drehzahlverlauf abgewichen, sofern die Beziehung Δα_FBM:Δα_WM bei Darstellung als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen in Zähler und Nenner als Nenner eine natürliche Zahl NN52 hat, die entsprechend kleiner ist als NN51 (vergleiche 3).
Geht man davon aus, dass zum Zeitpunkt t51 die betriebsmäßige Synchronität zwischen dem Antrieb von Web- und Fachbildemaschine bestanden hat, so ist sie nach den vorgenannten Arbeitsumdrehungen der Antriebswelle von Fachbilde- und Webmaschine (NN51 bzw. NN52) wieder hergestellt. In bevorzugter Weise wird ab t51 kein Webfachwechsel mehr erfolgen, d.h. ein bei t51 ggf. noch laufender Webfachwechsel wird zu Ende gebracht; hiernach wird das Webfach offen gehalten und der nächste Webfachwechsel wird erst zu einem Zeitpunkt begonnen, dass dieser frühestens zum Zeitpunkt t52 abgeschlossen ist.
Im Bereich von t52 bis t53 erfolgt der Webfachwechsel wenigstens nur alle N Arbeitsumdrehungen der Antriebswelle der Fachbildemaschine, also bei N = 2 wenigstens jeder zweiten Arbeitsumdrehung.
Im Bereich von t53 bis t54 beschleunigt der Antrieb der Webmaschine wieder von n52_wm auf n51_wm; die Drehzahl des Antriebs der Fachbildemaschine ändert sich von n52_fbm auf n51_fbm.
Erfolgt sowohl der Drehzahlwechsel der Fachbildemaschine wie auch der Drehzahlwechsel der Webmaschine rampenförmig, so gilt für die zwischen den vom Zeitpunkt t53 bis zum Zeitpunkt t54 zurückgelegten Winkelbereiche Δα_FBM der Fachbildemaschine und Δα_WM der Webmaschine die Beziehung Δα_FBM:Δα_WM = (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM) = (N + N·k):(N + k), wobei k = n52_fbm:n51_fbm ist.
Wenn N = 2 ist, also n52_wm halb so groß ist wie n52_fbm, ergibt sich damit: ΔαFBM:ΔαWM = (2 + 2·k):(2 + k).
In bevorzugter Weise wird ab t53 kein Webfachwechsel mehr erfolgen, d.h. ein bei t53 ggf. noch laufender Webfachwechsel wird zu Ende gebracht; hiernach wird das Webfach offen gehalten und der nächste Webfachwechsel wird erst zu einem Zeitpunkt begonnen, dass dieser frühestens zum Zeitpunkt t54 abgeschlossen ist.
Ab t54 hat die Webmaschine wieder die Drehzahl n51_wm und die Fachbildemaschine die Drehzahl n51_fbm.
Für die Beziehung Δα_FBM:Δα_WM = (N + N·k):(N + k) ergibt bei Darstellung als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen in Zähler und Nenner die dabei den Nenner bildende natürliche Zahl NN51 die Anzahlvoller Arbeitsumdrehungen die die Antriebswelle der Webmaschine ausführt, während die Antriebswelle der Fachbildemaschine ebenfalls eine andere Anzahl von vollen Arbeitsumdrehungen ausgeführt hat, d.h. nach wie viel Arbeitsumdrehungen der Antriebswelle der Webmaschine die Synchronität der Antriebe von Web- und Fachbildemaschine, wie sie zum Zeitpunkt t53 des Beginns des Drehzahlwechsels bestand, wieder hergestellt ist (im Zeitpunkt t54). Ist das sich so ergebende Zeitintervall ΔT = t54 – t53 z.B. aus Sicht des Betreibers der Webmaschine zu lang, so wird beim Betreiben der Web- und/oder Fachbildemaschine vom rampenförmigem Drehzahlverlauf abgewichen, sofern die Beziehung Δα_FBM:Δα_WM bei Darstellung als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen in Zähler und Nenner als Nenner eine natürliche Zahl NN53 hat, die entsprechend kleiner ist als NN51 (vergleiche 3); NN53 ist dabei vorzugsweise = NN52.
Geht man davon aus, dass zum Zeitpunkt t53 die betriebsmäßige Synchronität zwischen den Antrieben von Web- und Fachbildemaschine bestanden hat, so ist die Synchronität nach den vorgenannten Arbeitsumdrehungen der Antriebswelle von Fachbilde- und Webmaschine (NN51 bzw. NN53) wieder hergestellt. In bevorzugter Weise wird ab t53 kein Webfachwechsel mehr durchgeführt, d.h. ein bei t53 ggf. noch laufender Webfachwechsel wird zu Ende gebracht; hiernach wird das Webfach offen gehalten und der nächste Webfachwechsel wird erst zu einem Zeitpunkt begonnen, dass er frühestens zum Zeitpunkt t53 abgeschlossen ist.
Ein weiterer Vorteil des Verfahrens nach 5 besteht in einer Entlastung des Versorgungsnetzes und des ggf. vorhandenen einen Bremswiderstandes. Denn während die Webmaschine auf die niedrigere Drehzahl bremst, beschleunigt der Antrieb die Fachbildemaschine und umgekehrt, während der Antrieb der Webmaschine die Webmaschine beschleunigt bremst der Antrieb der Fachbildemaschine die Fachbildemaschine. D.h., es kann zwischen beiden Antrieben ein unmittelbarer Energieaustausch erfolgen, wenn dafür über geeignete Mittel, beispielsweise einen Umrichterzwischenkreis, die Voraussetzungen geschaffen sind.
Allgemein hat der erfindungsgemäße Betrieb der Fachbildemaschine mit der N-fachen Drehzahl der Webmaschine (N natürlich und größer 1), wobei erfindungsgemäß der Webfachwechsel dabei wenigstens nur alle N Arbeitsumdrehungen der Antriebswelle der Fachbildemaschine erfolgt, noch zwei wesentliche Vorteile:
Vorteil 1:
Es vergrößert sich gegenüber einer Betriebsweise, in der die Drehzahl der Fachbildemaschine nur genauso groß ist wie die Drehzahl der Webmaschine, die Zeit des Offenfaches bzw. die Zeit, in der der Schuss eingetragen werden kann. Das liegt daran, dass der Webfachwechsel bei höherer Drehzahl der Fachbildemaschine entsprechend schneller erfolgt.
Beispiel:
Von einem Schussfaden ist bekannt, dass dieser sich bei Webbetrieb mit gleicher Drehzahl von Web- und Fachbildemaschine mit max. 500min^–1 eintragen lässt. Wird stattdessen gemäss dem erfindungsgemäßen Verfahren die Drehzahl der Fachbildemaschine doppelt so hoch wie die Drehzahl der Webmaschine gewählt, ist es z.B. möglich, den Schussfaden bei einer Drehzahl der Webmaschine von 525min^–1 einzutragen, während die Drehzahl der Fachbildemaschine 1050min^–1 beträgt. Natürlich sind die maximal zulässigen Drehzahlen der Fachbildemaschine zu beachten. Gerade bei längeren Abschnitten, in denen besagter Schussfaden bzw. vergleichbare Schussfäden einzutragen sind, macht sich diese Drehzahlsteigerung im erzielbaren Warendurchsatz deutlich bemerkbar.
Vorteil 2:
In einer Reihe von Anwendungen darf der Schussfaden nicht die Warenkette berühren; dies ist z.B. beim Verarbeiten gewisser synthetischer Garne der Fall, wobei die Reibung des Schussfadens an Kettfäden diese speziell die Kettfäden stark erhitzt und Schmelzeerscheinungen an den Kettfäden auftreten. Damit ist die Größe des Schusseintragfensters, d.h. die Zeitdauer bis zum Fachschluss, erheblich begrenzt und damit auch im Normalfall die möglichen Drehzahlen.
Wird hier gemäss dem erfindungsgemäßen Verfahren die Drehzahl der Fachbildemaschine zumindest doppelt so hoch wie die Drehzahl der Webmaschine gewählt, erfolgt der Webfachwechsel, wie schon unter Vorteil 1 dargestellt, entsprechend schneller. Das bedeutet, dass das Schusseintragsfenster zeitlich größer wird; es kann mit einer höheren Drehzahl gewoben werden, weil das Schusseintragsfenster zeitlich noch so groß ist wie bei drehzahlsynchronem Betrieb der Antriebe von Web- und Fachbildemaschine bei dort entsprechend geringerer Drehzahl.
Bei Webmaschinen mit mechanischem Schusseintrag ist dieser Vorteil von besonderer Relevanz. Zu diesen den mechanischen Schusseintrag durchführenden Mitteln gehören zumeist Greiferbänder oder Greiferstangen sowie Exzenter und Rollenhebel, über die die Bewegung der Greiferbänder bzw. Greiferstangen, aber z.B. auch Webschütze, erfolgt. Da der Schusseintrag in das Webfach bei Vermeidung der Berührung der Warenkette sehr schnell erfolgen muss, sind die Ablaufkurven der Exzenter sehr steil, d.h. die Kraft- bzw. Momentenbelastung wird schon bei vergleichsweise kleinen Drehzahlen sehr hoch. Durch die beschriebene zeitliche Vergrößerung des Schusseintragfensters durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens können jetzt entweder die Ablaufkurven der Exzenter entsprechend flacher gewählt werden; für die Greiferstangen bzw. Greiferbänder kann ein kostengünstigeres Material eingesetzt werden. Unter Umständen kann auf Standard- Getriebelösungen anderer Webmaschinen zurückgegriffen und damit erheblich Kosten gespart werden. Ferner können die Ablaufkurven der Exzenter auch nur zu einem gewissen Masse abgeflacht werden. Durch die entsprechende Entlastung der getrieblichen Mittel können höhere Drehzahlen gefahren werden. Denkbar ist, einen Kompromiss aus beiden Vorgehensweisen zu realisieren, nämlich Getriebemodifikation einerseits und höhere Drehzahl andererseits.
Die Betrachtung der Energieänderung bei der Verfahrensgestaltung nach 5 zeigt, dass es vom Wert der höheren und der niedrigeren Drehzahl abhängig ist, ob das Verfahren nach 5 ausgeführt wird oder ob ein synchroner Drehzahlwechsel von Web- und Fachbildemaschine vorzuziehen ist. In der Beschreibung zu 5 wurde mit der höheren Drehzahl n51_wm = 900min^–1 und der niedrigeren Drehzahl n52_wm = 500min^–1 gerechnet. Stattdessen sei jetzt für die Webmaschine eine höhere Drehzahl von 700min^–1 und eine niedrigere Drehzahl von 500min^–1 zugrunde gelegt. Beim Verfahren nach 5 läuft die Fachbildemaschine dann mit 1000min^–1 oder größeren natürlich-zahligen Vielfachen der Drehzahl der Webmaschine; es seien 1000min^–1 gewählt. Die Änderung der kinetischen Energie beim asynchronen Drehzahlwechsel der Anriebe von Web- und Fachbildemaschine ist dann ΔW_kin = (10² – 7²) Einheiten = 51 Einheiten. Demgegenüber ändert sich die kinetische Energie der Fachbildemaschine beim synchronen Drehzahlwechsel der Antriebe von Web- und Fachbildemaschine, d.h. wenn auch die Fachbildemaschine wie die Webmaschine zwischen 700min^–1 und 500min^–1 wechselt, nur um (7² – 5²) Einheiten = 24 Einheiten. D.h. man kann in diesem Fall mit dem synchronen Drehzahlwechsel entweder den Antrieb der Fachbildemaschine verbrauchsärmer und thermisch weniger belastet betreiben als beim erfindungsgemäßen Drehzahlwechsel oder die Leistungsfähigkeit des Antriebes für einen deutlich schnelleren Drehzahlwechsel nutzen oder einen Kompromiss aus dem Grad der Senkung von Verbrauch und thermischer Belastung einerseits und der Erhöhung der Schnelligkeit des Drehzahlwechsels andererseits realisieren.
In einer bevorzugten Ausführung der erfindungsgemäßen Lösung kann sowohl der asynchrone Drehzahlwechsel der Antriebe von Web- und Fachbildemaschine als auch der synchrone Drehzahlwechsel vorgesehen sein. In weitergehender bevorzugter Ausführung sind geeignete Rechnermittel vorgesehen, welche bevorzugt in der Steuerung der Web- und/oder Fachbildemaschine integriert sind, um anhand wenigstens eines der folgenden Kriterien:

a) thermische Belastung des Fachbildeantriebes
b) thermische Belastung des Webmaschinenantriebes
c) erreichbarer Gewebeausstoß je Zeit (s. hierzu auch Ausführungen unter „Vorteil 2")
d) Belastung des elektrischen Versorgungsnetzes in Spitze und/oder abzurechnendem Verbrauch
e) Luftverbrauch der Luftdüsenwebmaschine

Auf den Luftverbrauch besteht durch das erfindungsgemäße Verfahren vor allem in der Weise Einfluss, dass gemäss dem erfindungsgemäßen Verfahren die Drehzahl der Fachbildemaschine zumindest doppelt so hoch wie die Drehzahl der Webmaschine gewählt werden kann und der Webfachwechsel, wie schon unter Vorteil 1 dargestellt, entsprechend schneller vollzogen werden kann. Das bedeutet, dass das Schusseintragsfenster zeitlich größer wird; es eröffnet sich die Möglichkeit, den Schussfaden langsamer und mit weniger Luftbedarf einzutragen.
6 zeigt die unter 5 beschriebene bevorzugte Art des Webfachwechsels. Hierbei zeigt 6.1 den Webfachwechsel entsprechend Drehzahl n51_fbm. Die Zeitspanne von einem Fachschluss 6.5 zum nächstfolgenden ist mit Δt61 bezeichnet. Im Zuge des erfindungsgemäßen Drehzahlwechsels wird ab dem Zeitpunkt t51 kein Webfachwechsel mehr durchgeführt, d.h. ein bei t51 ggf. noch laufender Webfachwechsel wird zu Ende gebracht; hiernach wird das Fach offen gehalten und der nächste Webfachwechsel wird erst zu einem Zeitpunkt begonnen, dass dieser frühestens zum Zeitpunkt t52 abgeschlossen ist. Hierbei ist dann die Zeitspanne von einem Fachschluss zum nächstfolgenden Fachschluss mit Δt62 bezeichnet.
Erfolgt sowohl der Drehzahlwechsel der Fachbildemaschine wie auch der Drehzahlwechsel der Webmaschine, wie dargestellt, rampenförmig, so gilt für die zwischen den vom Zeitpunkt t51 bis zum Zeitpunkt t52 zurückgelegten Winkelbereiche Δα_FBM der Fachbildemaschine und Δα_WM der Webmaschine die Beziehung Δα_FBM:Δα_WM = (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM) = (N + N·k):(N + k), wobei k = n52_fbm:n51_fbm ist.
Für diese Beziehung Δα_FBM:Δα_WM = (N + N·k):(N + k) gibt bei Darstellung als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen in Zähler und Nenner die dabei den Zähler bildende natürliche Zahl ZN51 das Verhältnis zwischen Δt62 und Δt61 an; es gilt: Δt62 = ZN51·Δt61.
Ist das Zeitintervall ΔT = t52 – t51 z.B. aus der Sicht des Betreibers der Webmaschine zu lang, so wird von dem rampenförmigem Drehzahlverlauf des Antriebs der Web- und/oder Fachbildemaschine äbgewichen, so dass die Beziehung Δα_FBM:Δα_WM bei Darstellung als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen in Zähler und Nenner als Nenner eine natürliche Zahl NN52 hat, die entsprechend kleiner ist als NN51 (vergleiche 5) und als Zähler ZN52. Dann gilt: Δt62 = ZN52·Δt61.
Im Bereich von t52 bis t53 erfolgt der Webfachwechsel wenigstens nur alle N Arbeitsumdrehungen der Antriebswelle der Fachbildemaschine. Für diesen Fall gilt: Δt63 = N Δt61, wobei Δt63 die Zeitspanne von einem Fachschluss zum nächstfolgenden Fachschluss ist, und zwar im Bereich t52 bis t63 bzw. wenn die Webmaschine die Drehzahl n52_wm besitzt.
Im Zuge des erfindungsgemäßen Drehzahlwechsels wird ab t53 kein Webfachwechsel mehr durchgeführt, d.h. ein bei t53 ggf. noch laufender Webfachwechsel wird zu Ende gebracht; hiernach wird das Webfach offen gehalten und der nächste Webfachwechsel wird erst zu einem Zeitpunkt begonnen, dass dieser frühestens zum Zeitpunkt t54 abgeschlossen ist. Hierbei ist dann die Zeitspanne von dem Fachschluss zum Zeitpunkt t53 bis zum nächstfolgenden Fachschluss zum Zeitpunkt t54 mit Δt64 bezeichnet.
Erfolgt sowohl der Drehzahlwechsel der Fachbildemaschine wie auch der Drehzahlwechsel der Webmaschine rampenförmig, so gilt für die zwischen den vom Zeitpunkt t53 bis zum Zeitpunkt t54 zurückgelegten Winkelbereiche Δα_FBM der Fachbildemaschine und Δα_WM der Webmaschine die Beziehung Δα_FBM:Δα_WM = (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM) = (N + N·k):(N + k), wobei k = n52_fbm:n51_fbm ist.
Für diese Beziehung Δα_FBM:Δα_WM = (N + N·k):(N + k) ergibt bei Darstellung als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen in Zähler und Nenner die dabei den Zähler bildende natürliche Zahl ZN51 das Verhältnis zwischen Δt62 und Δt61 an; es gilt: Δt62 = ZN51·Δt61.
Ist das Zeitintervall ΔT = t54 – t53 z.B. aus Sicht des Betreibers der Webmaschine zu lang, so wird von dem rampenförmigem Drehzahlverlauf für die Web- und/oder Fachbildemaschine abgewichen, so dass die Beziehung Δα_FBM:Δα_WM bei Darstellung als Bruch mit den hierfür kleinstmöglichen natürlichen Zahlen in Zähler und Nenner als Nenner eine natürliche Zahl NN53 hat, die entsprechend kleiner ist als NN51 (vergleiche 5) und als Zähler ZN53. Dann gilt: Δt62 = ZN53·Δt61.
Hinweis zu den 5 und 6:
Der rampenförmige Drehzahlwechsel des Antriebs der Webmaschine kann jeweils mit dem Blattanschlag beginnen und/oder enden; dies muss aber nicht so sein.
7 zeigt ein Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem bis zum Zeitpunkt t71 die Drehzahl n71_wm der Webmaschine und die Drehzahl n71_fbm der Fachbildemaschine gleich sind.
Im Bereich von t71 bis t72 wechselt die Drehzahl der Fachbildemaschine von n71_fbm auf n72_fbm und die Drehzahl der Webmaschine von n71_wm auf n72_wm. Es gilt: n72_wm n72_fbm = N; N natürlich und > 1.
Im Bereich von t72 bis t73 erfolgt der Webfachwechsel wenigstens nur alle N Arbeitsumdrehungen der Antriebswelle der Webmaschine, also bei N = 2 wenigstens jeder zweiten Arbeitsumdrehung.
Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäss 7 kann dann Sinn machen, wenn 2 oder mehr Schüsse je Facheingetragen werden müssen.
Im Bereich von t73 bis t74 verringert die Webmaschine wieder ihre Drehzahl von n72_wm auf n71_wm; die Drehzahl der Fachbildemaschine erhöht sich von n72_fbm auf n71_fbm. Die Drehzahlwechsel der Webmaschine im Bereich von t71 bis t72 und im Bereich von t73 bis t74 sind jeweils rampenförmig dargestellt; sie können auch andere Verlaufsformen haben, vgl. Beschreibung zu 3.
Das erfindungsgemäße Verfahren wurde bis auf die Ausführungen zu Vorteil 1 und Vorteil 2 an Anwendungsbeispielen dargestellt, in denen Web- und/oder Fachbildemaschine einen ersten Drehzahlwechsel ausführen und hiernach mit einem zweiten Drehzahlwechsel auf ihre erste Drehzahl zurückkehren. Das erfindungsgemäße Verfahren ist separat für jeden notwendigen Drehzahlwechsel von Web- und/oder Fachbildemaschine anwendbar, d.h. es ist selbstverständlich auch nutzbar, wenn bei einem nächstfolgenden Drehzahlwechsel auf eine dritte Drehzahlkonstellation gewechselt wird.
Beispiel 1:
Phase 1 bis zu einem Zeitpunkt t81

n81_wm = 900min^–1
n81_fbm = n81_wm = 900min^–1

Phase 2 (Drehzahlwechsel) vom Zeitpunkt t81 bis zum Zeitpunkt t82

Webmaschine: von n81_wm auf n82_wm; n82_wm = 500min^–1
Fachbildemaschine: von n81_fbm auf n82_fbm; n82_fbm = 1000min^–1

Phase 3 vom Zeitpunkt t82 bis zum Zeitpunkt t83

n82_wm = 500min^–1
n82_fbm = 1000min^–1

Phase 4 (Drehzahlwechsel) vom Zeitpunkt t83 bis zum Zeitpunkt t84

Webmaschine: von n82_wm auf n83_wm; n83_wm = 850min^–1
Fachbildemaschine: von n82_fbm auf n83_fbm; n83_fbm = 850min^–1

Beispiel 2:
Phase 1 bis zu einem Zeitpunkt t91

n91_wm = 900min^–1
n91_fbm = n91_wm = 900min^–1

Phase 2 (Drehzahlwechsel) vom Zeitpunkt t91 bis zum Zeitpunkt t92

Webmaschine: von n91_wm auf n92_wm; n92_wm = 500min^–1
Fachbildemaschine: von n91_fbm auf n92_fbm; n92_fbm = 1000min^–1

Phase 3 vom Zeitpunkt t92 bis zum Zeitpunkt t93

n92_wm = 500min^–1
n92_fbm = 1000min^–1

Phase 4 (Drehzahlwechsel) vom Zeitpunkt t93 bis zum Zeitpunkt t94

Webmaschine: von n92_wm auf n93_wm; n93_wm = 400min^–1
Fachbildemaschine: von n92_fbm auf n93_fbm; n93_fbm = 800min^–1

Beispiel 3:
Phase 1 bis zu einem Zeitpunkt t101

n101_wm = 900min^–1
n101_fbm = n101_wm = 900min^–1

Phase 2 (Drehzahlwechsel) vom Zeitpunkt t101 bis zum Zeitpunkt t102

Webmaschine: von n101_wm auf n102_wm; n102_wm = 500min^–1
Fachbildemaschine: von n101_fbm auf n102_fbm; n102_fbm = 1000min^–1

Phase 3 vom Zeitpunkt t102 bis zum Zeitpunkt t103

n102_wm = 500min^–1
n102_fbm = 1000min^–1

Phase 4 (Drehzahlwechsel) vom Zeitpunkt t103 bis zum Zeitpunkt t104

Webmaschine: von n102_wm auf n103_wm; n103_wm = 350min^–1
Fachbildemaschine: von n102_fbm auf n103_fbm; n103_fbm = 1050min^–1

D.h. die Drehzahl der Fachbildemaschine ist ab dem Zeitpunkt t104 dreimal so hoch wie die Drehzahl der Webmaschine.
Des Weiteren wird darauf hingewiesen, dass das erfindungsgemäße Verfahren auch anwendbar ist, wenn die Fachbildemittel, z.B. die Schäfte bei Schaftmaschinen und die Platinen bei der Jacquard-Maschine, Einzel-Antriebe besitzen.
Ferner sei an dieser Stelle allgemein auf den im Stand der Technik bekannten Umstand hingewiesen, dass sowohl die Webmaschine als auch die Fachbildemaschine Komponenten besitzen, die in den meisten Fällen über getriebliche Mittel ungleichförmig bewegt werden. Diese ungleichförmigen Bewegungen können an einer Antriebswelle entsprechende Schwankungen des auf diese Welle bezogenen Massenträgheitsmomentes verursachen. Je nach Größe der Antriebseinheit und je nachdem, wie diese Betrieben wird, kommt es daher zu mehr oder weniger starken Drehzahlschwankungen an dieser Antriebswelle; auch dies ist aus dem Stand der Technik bekannt. Diese Drehzahlschwankungen sind nicht Betrachtungsgegenstand der vorliegenden Erfindung, d.h. wenn davon gesprochen wird, dass die Drehzahlen von Web- und Fachbildemaschine gleich sind, ist sehr wohl bekannt, dass es durch vorgenannte Drehzahlschwankungen zu gewissen Abweichungen der Augenblickswerte der Drehzahlen von Web- und Fachbildemaschine kommen kann. Auch die in der vorliegenden Erfindung behandelten Drehzahlwechsel meinen nicht ursächlich diese Drehzahlschwankungen; diese Drehzahlschwankungen prägen den realen Drehzahlverlauf auch bei einem Drehzahlwechsel zwar mit; gemeint sind aber vom Betreiber der Webmaschine geforderte Drehzahlwechsel, welche in keiner ursächlichen und/oder zwingend gegebenen Beziehung zu den benannten Drehzahlschwankungen stehen.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Web- und einer Fachbildemaschine, wobei die Web- und Fachbildemaschine jeweils wenigstens einen eigenen drehzahlveränderlichen elektromotorischen Antrieb besitzt, wobei die Webmaschine und die Fachbildemaschine mit jeweils einer vorbestimmbaren Drehzahl betrieben wird und wobei der betreffende Antrieb von Web- und Fachbildemaschine mit einer elektronischen Steuerung signalübertragend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Dauerbetrieb entweder die Drehzahl der Fachbildemaschine n_FBM geteilt durch die Drehzahl der Webmaschine n_WM oder die Drehzahl n_WM geteilt durch die Drehzahl n_FBM eine natürliche Zahl N größer als 1 ergibt.
Verfahren zum Betreiben einer Web- und einer Fachbildemaschine, wobei die Web- und Fachbildemaschine jeweils wenigstens einen eigenen drehzahlveränderlichen elektromotorischen Antrieb besitzt, wobei die Webmaschine und die Fachbildemaschine mit jeweils einer vorbestimmbaren Drehzahl betrieben wird und wobei der betreffende Antrieb von Web- und Fachbildemaschine mit einer elektronischen Steuerung signalübertragend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Übergang von einem ersten Dauerbetrieb mit den Drehzahlen n_1FBM für die Fachbildemaschine und n_1WM für die Webmaschine auf einen zweiten Dauerbetrieb mit den Drehzahlen n_2FBM und n_2WM erfolgt, wobei für den ersten Dauerbetrieb oder für den zweiten Dauerbetrieb gilt, dass entweder die Drehzahl der Fachbildemaschine geteilt durch die Drehzahl der Webmaschine oder die Drehzahl der Webmaschine geteilt durch die Drehzahl der Fachbildemaschine eine natürliche Zahl N größer als 1 ergibt.
Verfahren zum Betreiben einer Web- und einer Fachbildemaschine, wobei die Web- und Fachbildemaschine jeweils wenigstens einen eigenen drehzahlveränderlichen elektromotorischen Antrieb besitzt, wobei die Webmaschine und die Fachbildemaschine mit jeweils einer vorbestimmbaren Drehzahl betrieben wird und wobei der betreffende Antrieb von Web- und Fachbildemaschine mit einer elektronischen Steuerung signalübertragend verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Übergang von einem ersten Dauerbetrieb mit den Drehzahlen n_1FBM für die Fachbildemaschine und n_1WM für die Webmaschine auf einen zweiten Dauerbetrieb mit den Drehzahlen n_2FBM und n_2WM erfolgt, wobei für den ersten Dauerbetrieb und für den zweiten Dauerbetrieb gilt, dass entweder die Drehzahl der Fachbildemaschine geteilt durch die Drehzahl der Webmaschine oder die Drehzahl der Webmaschine geteilt durch die Drehzahl der Fachbildemaschine eine natürliche Zahl N größer als 1 ergibt.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom ersten Dauerbetrieb mit den Drehzahlen n_1WM und n_1FBM, mit n_1WM = n_1FBM, auf den zweiten Dauerbetrieb mit den Drehzahlen n_2WM und n_2FBM, wobei n_2FBM geteilt durch n_2WM eine natürliche Zahl N größer als 1 ergibt, so erfolgt, dass die in der Übergangsphase durchlaufenen Winkelbereiche Δα_WM und Δα_FBM der reellen oder virtuellen Wellen von Web- und Fachbildemaschine sich am Ende der Übergangsphase so zueinander verhalten, dass ihre Differenz Δα_FBM – Δα_WM gleich 360° oder ein natürliches Vielfaches von 360° ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom ersten Dauerbetrieb mit den Drehzahlen Δ_1WM und n_1FBM, wobei Δ_WM = n_1FBM ist, auf den zweiten Dauerbetrieb mit den Drehzahlen n_2WM und n_2FBM, wobei n_2WM geteilt durch n_2FBM eine natürliche Zahl N größer als 1 ergibt, so erfolgt, dass die in der Übergangsphase zurückgelegten Winkelbereiche Δα_WM und Δα_FBM der reellen oder virtuellen Wellen von Web- und Fachbildemaschine sich am Ende der Übergangsphase so zueinander verhalten, dass ihre Differenz Δα_WM – Δα_FBM gleich 360° oder ein natürliches Vielfaches von 360° ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom zweiten Dauerbetrieb mit den Drehzahlen n_2WM und n_2FBM, auf den ersten Dauerbetrieb mit den Drehzahlen n_1WM und n_1FBM, so erfolgt, dass die in der Übergangsphase zurückgelegten Winkelbereiche Δα_WM und Δα_FBM der reellen oder virtuellen Wellen von Web- und Fachbildemaschine sich am Ende der Übergangsphase so zueinander verhalten, dass ihre Differenz Δα_FBM – Δα_WM gleich 360° oder ein natürliches Vielfaches von 360° ist.
Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang vom zweiten Dauerbetrieb mit den Drehzahlen Δ_2WM und Δα_2FBM auf den ersten Dauerbetrieb mit den Drehzahlen Δ_1WM und Δα_1FBM so erfolgt, dass die in der Übergangsphase zurückgelegten Winkelbereiche Δα_WM und Δα_FBM der reellen oder virtuellen Wellen von Web- und Fachbildemaschine sich am Ende der Übergangsphase so zueinander verhalten, dass ihre Differenz Δα_WM – Δα_FBM gleich 360° oder ein natürliches Vielfaches von 360° ist.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 4 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Webmaschine beim Drehzahlwechsel über der Zeit einer Geraden folgt, d.h. dass der Drehzahlwechsel der Webmaschine rampenförmig erfolgt, sodass zwischen Δα_FBM und Δα_WM die Beziehung Δα_FBM:Δα_WM = (n_1FBM + n_2FBM):(n_1WM + n_2WM) gilt.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Webmaschine beim Drehzahlwechsel über der Zeit einer Geraden folgt, d.h. dass der Drehzahlwechsel der Webmaschine rampenförmig erfolgt, sodass zwischen Δα_WM und Δα_FBM die Beziehung Δα_WM:Δα_FBM = (n_1WM + n_2WM):(n_1FBM + n_2FBM) gilt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass n_1FBM = n_2FBM gilt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass n_1WM = n_2WM gilt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass n_FBM geteilt durch n_WM = N_i ist, und dass ein Webfachwechsel minimal alle N_i Arbeitszyklen der Fachbildemaschine erfolgt.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass während des Drehzahlwechsels der Web- und der Fachbildemaschine ein Webfachwechsel unterbleibt.
Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass während des Drehzahlwechsels der Web- oder der Fachbildemaschine ein Webfachwechsel unterbleibt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein für den Beginn eines Drehzahlwechsels vorgegebener Winkelpositions- oder Zeitwert für die Webmaschine und ein für den Beginn dieses Drehzahlwechsels vorgegebener Winkelpositions- oder Zeitwert für die Fachbildemaschine voneinander verschieden sein können, wobei außerdem der für das Ende eines Drehzahlwechsels vorgegebene Winkelpositions- oder Zeitwert für die Webmaschine und der für das Ende dieses Drehzahlwechsels vorgegebene Winkelpositions- oder Zeitwert für die Fachbildemaschine voneinander verschieden sein können.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass n_2WM = 0 ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlwechsel von Web- und Fachbildemaschine wahlweise entweder asynchron oder synchron erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronischen Steuerung auf der Basis einer durch eine Rechnereinheit durchgeführten Berechnung manuell oder automatisch vorgegeben wird, ob der Drehzahlwechsel asynchron oder synchron erfolgen soll, wobei bei der Berechung wenigstens eines der folgenden Kriterien unter Zugrundelegung der jeweiligen Art des Drehzahlwechsels berücksichtigt wird: a) thermische Belastung des Fachbildeantriebes b) thermische Belastung des Webmaschinenantriebes c) erreichbarer Gewebeausstoß je Zeiteinheit d) Belastung des elektrischen Versorgungsnetzes in Spitze und abzurechnendem Verbrauch e) Belastung des elektrischen Versorgungsnetzes in Spitze oder abzurechnendem Verbrauch f) Luftverbrauch bei Luftdüsenwebmaschinen.