DE102006017182B3 - Verfahren und Antriebsanordnung zum Betreiben einer Webmaschine - Google Patents
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Abstract
Die Webmaschine umfasst einen Hauptmotor, eine über eine erste schaltbare Kupplung mit dem Hauptmotor wirkverbindbare und vom Hauptmotor antreibbare Hauptantriebswelle der Webmaschine, sowie eine über eine zweite schaltbare Kupplung mit dem Hauptmotor wirkverbindbare und vom Hauptmotor antreibbare Zusatzschwungmasse. Zum Starten der Webmaschine wird zunächst nur die Zusatzschwungmasse vom damit wirkverbundenen Hauptmotor auf eine Betriebsnenndrehzahl beschleunigt. Nachfolgend wird die Wirkverbindung zwischen Hauptmotor und Zusatzschwungmasse getrennt und der Hauptmotor wird auf Stillstand abgebremst. Danach wird der Hauptmotor mit der Hauptantriebswelle wirkverbunden und die Webmaschine über die Hauptantriebswelle auf die Betriebsnenndrehzahl beschleunigt. Nach dem Beschleunigen der Webmaschine wird die zuvor beschleunigte Zusatzschwungmasse mit den anderen Antriebselementen wirkverbunden.
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Webmaschine mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Antriebsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.
- Beim Antrieb von Webmaschinen werden Zusatzschwungmassen eingesetzt, um Nenn- bzw. Betriebsdrehzahlen möglichst konstant zu halten. Innerhalb eines Webzykluses verändert sich das auf die Hauptantriebswelle der Webmaschine wirksame Massenträgheitsmoment und verursacht dadurch wechselnde Drehmomente und in weiterer Folge wechselnde Drehzahlen. Wechselnde Drehzahlen sind aus webtechnischen Gründen jedoch unerwünscht und sollten deshalb ausgeglichen werden. Am effektivsten lässt sich ein solcher Ausgleich mit mechanischen Schwungmassen erreichen.
- Beim Startvorgang einer Webmaschine muss die Webmaschine jedoch innerhalb eines begrenzten Winkelbereichs mindestens auf eine Betriebsnenndrehzahl beschleunigt werden, damit z.B. beim ersten Webblattanschlag keine Anlaufstellen im Gewebe entstehen.
- Die Beschleunigung einer Webmaschine mit Schwungmasse beim Startvorgang innerhalb des vorgegebenen Winkelbereiches ist jedoch mit einem Hauptmotor nicht mit vertretbarem Aufwand zu realisieren. Ein ausreichend starker Hauptmotor, der die Webmaschine mit Schwungmasse innerhalb des begrenzten Winkelbereiches auf Betriebsnenndrehzahl beschleunigt, würde zu hohe Anschaffungs- und Energiekosten verursachen und zudem einen zu großen Bauraum benötigen. Darüber hinaus wären die, unter anderem von der steuernden Leistungselektronik, zu realisierenden Leistungsspitzen nicht vertretbar.
- Bekannte Antriebsanordnungen von Webmaschinen bestehen beispielsweise aus einem elektrischen Hauptmotor, der drehfest mit einer Rotationsschwungmasse verbunden ist und über eine elektromechanisch schaltbare Kupplungs-Bremseinheit mit der Hauptantriebswelle der Webmaschine verbunden wird. Damit lassen sich bestimmte Betriebsphasen, wie z.B. der Hochlauf und das Stillsetzen der Webmaschine vorteilhaft durchführen, indem der Motor und die Zusatzschwungmassen zeitlich versetzt zu den anderen Antriebselementen der Webmaschine beschleunigt oder abgebremst werden.
- Eine derartige Antriebsanordnung ist beispielsweise in der
DE 37 33 590 A1 beschrieben. Gemäß des darin beschriebenen Verfahrens wird zunächst der Hauptmotor mit Schwungmasse auf eine Drehzahl über der Betriebsnenndrehzahl beschleunigt und nachfolgend wird bei leerlaufendem Hauptmotor die Webmaschine eingekuppelt und von den Schwungmassen auf Betriebsnenndrehzahl beschleunigt. D.h. die Anwerfenergie für die Webmaschine wird im wesentlichen von elektrisch antreibbaren, an die Webmaschine kuppelbaren Schwungmassen aufgebracht. Bei den Kuppelvorgängen von zwei mit unterschiedlicher Drehzahl rotierenden Bauteilen entsteht ein Verschleiß, der sich z.B. im Hinblick auf die Wartungsintervalle negativ auswirkt. Des weiteren verhindert die große Schwungmasse mit ihrer Trägheit ein schnelles Abbremsen der Webmaschine durch den Antriebsmotor innerhalb eines begrenzten Winkelbereichs, was in vielen Situationen vorteilhaft bzw. erforderlich ist, so z.B. bei einem Notstop. - Aus der
DE 102 25 037 A1 ist eine Antriebsanordnungen für Webmaschinen mit separat angetriebener, zuschaltbarer Zusatzschwungmasse zum Konstanthalten einer Betriebsdrehzahl einer Webmaschine bekannt geworden. Mit der darin beschriebenen Antriebsanordnung kann auf die relativ teure und stark verschleißbehaftete Kupplungs-Bremseinheit verzichtet werden. - Der Nachteil dieser Erfindung ist jedoch ein erhöhter konstruktiver und wirtschaftlicher Aufwand dadurch, dass zwei gesonderte Antriebsmotoren erforderlich sind. Die beiden Motoren müssen zudem steuerungstechnisch aufeinander abgestimmt werden: Insbesondere der separate Antrieb für die Zusatzschwungmasse mit dazugehöriger Leistungselektronik erhöht den Aufwand für diese Art der Antriebsanordnung.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine kostengünstige Antriebsanordnung mit Schwungmasse für eine Webmaschine zu schaffen, wobei sowohl auf eine aufwändige, verschleißbehaftete Kupplungs-Bremseinheit, als auch auf einen separaten Antrieb für eine Schwungmasse verzichtet wird.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und durch eine Antriebsanordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.
- Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Webmaschine in den Betriebszuständen des Anfahrens, des stationären Webbetriebs und des Abbremsens stehen ein Hauptmotor, die Hauptantriebswelle der Webmaschine und eine drehbare Zusatzschwungmasse miteinander in je nach Betriebszustand unterschiedlicher Wirkverbindung. Die unterschiedlichen Wirkverbindungen wird kupplungsbetätigt durch unterschiedliche Schaltzustände eingestellt.
- Über mindestens zwei Schaltkupplungen kann wahlweise ein Betrieb mit den vier folgenden unterschiedlichen Schaltzuständen eingestellt werden:
- a) der Hauptmotor ist nur mit der Zusatzschwungmasse gekuppelt;
- b) der Hauptmotor ist nur mit der Hauptantriebswelle gekuppelt;
- c) der Hauptmotor ist mit der Zusatzschwungmasse und zugleich mit der Hauptantriebswelle gekuppelt;
- d) der Hauptmotor, die Zusatzschwungmasse und die Hauptantriebswelle sind sämtlich voneinander entkuppelt.
- Die beiden Kupplungen sind unabhängig voneinander schaltbar. Jede Schaltkupplung kann ihrer jeweiligen Belastung entsprechend dimensioniert werden.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens kann über eine dritte Schaltkupplung zusätzlich zumindest folgender Schaltzustand eingestellt werden:
- e) der Hauptmotor ist nur mit der Hauptantriebswelle gekuppelt und die Zusatzschwungmasse ist zugleich direkt mit der Hauptantriebswelle gekuppelt.
- Auch die dritte Schaltkupplung ist unabhängig von den anderen Kupplungen schaltbar und kann entsprechend ihrer Belastung dimensioniert werden. So sind beispielsweise die durch die ungleichförmig übersetzenden Getriebeelemente der Webmaschine hervorgerufenen wechselnden Drehmomente, welche im stationären Webbetrieb auftreten und von der Zusatzschwungmasse kompensiert werden, deutlich höher, als das zum Starten und Stillsetzen der Webmaschine benötigte Drehmoment.
- Dementsprechend wird beispielsweise die dritte Schaltkupplung derart dimensioniert, dass sie die hohen wechselnden Drehmomente im stationären Betrieb direkt zwischen Hauptantriebswelle und Zusatzschwungmasse aufnehmen kann. Die anderen Schaltkupplungen können dadurch kleiner und damit kostengünstiger dimensioniert werden. Des Weiteren ist es aus Gründen der mechanischen Ausfallsicherheit vorteilhaft, die auftretenden hohen wechselnden Drehmomente unter Vermeidung von Zwischengliedern in die Hauptantriebswelle bzw. in die Zusatzschwungmasse einzuleiten.
- Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 3 wird beim Anfahren der Webmaschine zunächst im Schaltzustand a nur die Zusatzschwungmasse von dem damit wirkverbundenen Hauptmotor auf eine Drehzahl beschleunigt, die zumindest nahezu einer Betriebsdrehzahl entspricht.
- Nachfolgend wird nach dem Trennen von Hauptmotor und Zusatzschwungmasse der Hauptmotor im Schaltzustand d zumindest nahezu auf Stillstand abgebremst und der Hauptmotor wird mit der Hauptantriebswelle zum Schaltzustand b wirkverbunden. Danach wird die Webmaschine über die Hauptantriebswelle mindestens nahezu auf die Betriebsdrehzahl beschleunigt und schließlich wird durch Übergang in den Schaltzustand c der Hauptmotor wieder mit der zuvor beschleunigten Zusatzschwungmasse wirkverbunden während er zugleich mit der Hauptantriebswelle wirkverbunden bleibt.
- Bei dem bevorzugten Verfahren gemäß Anspruch 4 mit einer dritten Schaltkupplung sind zunächst die selben Anfahrschritte vorgesehen, wie in Anspruch 3 beschrieben, jedoch wird hier nach dem Beschleunigen der Webmaschine über die Hauptantriebswelle durch Übergang in den Schaltzustand e die zuvor beschleunigte Zusatzschwungmasse direkt mit der Hauptantriebswelle gekuppelt, während der Hauptantrieb mit der Hauptantriebswelle wirkverbunden bleibt.
- Die "Anwerfenergie" für die Webmaschine wird gemäß der beiden vorgenannten Varianten des Verfahrens also nicht von einer Schwungmasse aufgebracht, sondern von dem in dieser Phase mit der Hauptantriebswelle verbundenen Hauptmotor.
- Die nach dem Beschleunigen der Hauptantriebswelle auf nahezu die Betriebsnenndrehzahl wieder mit den anderen Antriebselementen verbundene Zusatzschwungmasse bewirkt eine Drehzahlstabilisierung zur Kompensation von wechselnden Drehmomenten im weiteren Betrieb. Im stationären Betrieb sind die Hauptantriebswelle und die als Drehzahlstabilisator wirkende Zusatzschwungmasse entweder direkt miteinander wirkverbunden oder über die beiden Schaltkupplungen und den Hauptmotor miteinander wirkverbunden.
- Beim Kupplungsvorgang rotieren die zu verbindenden Bauteile zumindest nahezu mit der gleichen Drehzahl.
- In einer weiteren bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird beim Beschleunigen der Zusatzschwungmasse im Schaltzustand a für diese eine Drehzahl eingestellt, die über der Betriebsdrehzahl liegt.
- Beim Beschleunigen der Hauptantriebswelle im Schaltzustand b wird der Übergang auf den Schaltzustand c oder, bei der Variante mit der dritten Schaltkupplung, auf den Schaltzustand e schon vorgenommen, bevor die Hauptantriebswelle die Betriebsnenndrehzahl erreicht hat, so dass ein geringer Teil der zum Erreichen der Betriebsnenndrehzahl der Hauptantriebswelle benötigen Energie aus der mit einer höheren Drehzahl als der Betriebsnenndrehzahl drehenden Zusatzschwungmasse abgeleitet wird.
- Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung wird zum Abbremsen und Stillsetzen der Webmaschine aus dem stationären Betrieb, in dem der Schaltzustand c bzw. e vorliegt, zunächst durch Abkuppeln der Zusatzschwungmasse der Schaltzustand b herbeigeführt und die Hauptantriebswelle wird durch den Hauptmotor bis mindestens nahe dem Stillstand abgebremst.
- Der Hauptmotor kann auf diese Weise die Webmaschine innerhalb eines deutlich kleineren Winkelbereiches zum Stillstand abbremsen, als es bei Anordnungen möglich ist, bei denen mit der Webmaschine auch die mit vergleichsweise hoher kinetischer Energie behaftete Schwungmasse abgebremst wird.
- Nach dem Abbremsen der Hauptantriebswelle auf mindestens nahe dem Stillstand wird bevorzugt der Schaltzustand d eingestellt, wobei die Hauptantriebswelle von dem Hauptmotor abgekuppelt und mit einem maschinenfesten Bauteil in Wirkverbindung gebracht wird.
- Diese Maßnahme dient zum einen der Sicherheit der Bediener der Webmaschine, die dadurch vor unerwarteten Bewegungen der Webmaschinenteile während der Stillstandsphasen geschützt sind und zum anderen dazu, reproduzierbare nachfolgende Abläufe zu gewährleisten, indem die Webmaschine an einem definierten Drehwinkel festgehalten und von dort wieder gestartet wird.
- Das erfindungsgemäße Verfahren entspricht einem Verfahren mit einem sogenannten Direktantrieb, der in Start- und Stopphasen masseerleichtert, d.h. ohne die abgekoppelte Schwungmasse, und im stationären Betrieb massebehaftet, d.h. mit angekoppelter Schwungmasse, betrieben wird.
- Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Antriebsanordnung einer Webmaschine vorgesehen, die einen Hauptmotor, eine vom Hauptmotor antreibbare und koaxial zur Rotorwelle des Hauptmotors angeordnete Hauptantriebswelle, sowie eine vom Hauptmotor antreibbare Zusatzschwungmasse umfasst.
- Auf der Rotorwelle des Hauptmotors ist wenigstens ein Kupplungsmittel drehfest angeordnet. Das Kupplungsmittel ist über ein erstes Mitnehmerelement mit der Hauptantriebswelle drehfest verbindbar und über ein zweites Mitnehmerelement mit der Zusatzschwungmasse ebenfalls drehfest verbindbar. Das Kupplungsmittel kann dabei integraler Bestandteil der Rotorwelle sein, z.B. eine auf der Rotorwelle angeordnete Verzahnung oder Kupplungsklauen. Dementsprechend kann das erste und/oder das zweite Mitnehmerelement ein integraler Bestandteil der Hauptantriebswelle bzw. der Zusatzschwungmasse sein.
- Bei dieser Antriebsanordnung werden die wechselnden Drehmomente im stationären Webbetrieb von der Hauptantriebswelle indirekt an die Zusatzschwungmasse abgeleitet, nämlich über das erste Mitnehmerelement, das Kupplungsmittel und über das zweite Mitnehmerelement.
- Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Hauptantriebswelle über eine schaltbare Kupplung direkt mit der Zusatzschwungmasse drehfest verbindbar ist. Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich die hohen wechselnden Drehmomente im stationären Webbetrieb von der Hauptantriebswelle direkt an die Zusatzschwungmasse abzuleiten bzw. von der Zusatzschwungmasse ausgleichen zu lassen, ohne die weiteren Antriebselemente zu belasten.
- Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Antriebsanordnung ist das erste Mitnehmerelement derart ausgebildet und angeordnet, dass die Hauptantriebswelle entweder mit dem Kupplungsmittel oder mit einem maschinenfesten Bauteil der Webmaschine drehfest verbindbar ist. Die Doppelfunktion des ersten Mitnehmerelementes schafft zusätzlich eine Haltebremse für die Hauptantriebswelle der Webmaschine.
- Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert die Ausführung und Anordnung der kuppelnden Einzelteile der Antriebsanordnung. Das Kupplungsmittel ist vorzugsweise eine koaxial auf der Rotorwelle des Hauptmotors angeordnete Kupplungsscheibe und das erste und das zweite Mitnehmerelement sind als Ankerscheiben ausgebildet, wobei beide Ankerscheiben koaxial zur Kupplungsscheibe angeordnet sind und mit der Kupplungsscheibe reibschlüssig verbindbar sind.
- Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das erste, als Ankerscheibe ausgebildete und koaxial zur Kupplungsscheibe angeordnete Mitnehmerelement wahlweise mit der Kupplungsscheibe oder mit einem maschinenfesten Teil der Webmaschine drehfest verbindbar. Die drehfeste Verbindung kann entweder reibschlüssig oder formschlüssig ausgeführt sein.
- In Verbindung mit formschlüssigen Verbindungen sind auch Mittel zur Synchronisation der Drehgeschwindigkeiten der zu verbindenden Kupplungsteile einsetzbar.
- Die Antriebsanordnung mit der dritten Kupplung ermöglicht auch einen Betrieb in einem Schaltzustand, bei dem der Hauptmotor mit der Zusatzschwungmasse und zugleich mit der Hauptantriebswelle gekuppelt ist und die Zusatzschwungmasse zugleich direkt mit der Hauptantriebswelle gekuppelt ist.
- Die vorliegende Erfindung umfasst des Weiteren eine Webmaschine, die durch eine der vorgenannten Antriebsanordnungen gekennzeichnet ist.
- Die Erfindung und weitere sich ergebende Vorteile werden nachstehend anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.
- In den anliegenden Zeichnungen sind die Antriebsanordnungen jeweils in der Betriebsphase „stationärer Betrieb" dargestellt.
- Es zeigen:
-
1 : eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit indirekter Drehmomentübertragung zwischen Hauptantriebswelle und Zusatzschwungmasse; -
2 : die Schnittdarstellung einer Ausführung der ersten erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit indirekter Drehmomentübertragung zwischen Hauptantriebswelle und Zusatzschwungmasse; -
3 : eine schematische Darstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit direkter Drehmomentübertragung zwischen Hauptantriebswelle und Zusatzschwungmasse; -
4 : die Schnittdarstellung einer Ausführung der zweiten erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit direkter Drehmomentübertragung zwischen Hauptantriebswelle und Zusatzschwungmasse. -
5 : die Schnittdarstellung einer weiteren Ausführung der zweiten erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit direkter Drehmomentübertragung zwischen Hauptantriebswelle und Zusatzschwungmasse und mit einer federbetätigten Haltebremse. - Die in
1 schematisch dargestellte Antriebsanordnung zeigt den Hauptmotor1 mit seiner Rotorwelle2 und zwei drehfest auf der Rotorwelle befestigte Kupplungsmittel2.1 . Das eine Kupplungsmittel2.1 ist schaltbar mit dem ersten Mitnehmerelement3.1 wirkverbunden, welches Mitnehmerelement3.1 drehfest mit der Zusatzschwungmasse3 verbunden ist. - Das andere Kupplungsmittel
2.1 ist schaltbar mit dem zweiten Mitnehmerelement4.1 wirkverbunden, welches Mitnehmerelement4.1 drehfest mit der Hauptantriebswelle4 verbunden ist. Die Hauptantriebswelle4 treibt die einzelnen Funktionsgruppen der Webmaschine8 an, wie z.B. die Schussfadeneintragselemente, die Fachbildemittel und das Webblatt. - Die in
2 dargestellte Antriebsanordnung zeigt die Rotorwelle2 des nicht dargestellten Hauptmotors1 und ein drehfest auf der Rotorwelle2 befestigtes Kupplungsmittel2.1 . Das Kupplungsmittel2.1 umfasst eine Kupplungsnabe2.11 , eine starr damit verbundene erste Kupplungsscheibe2.12 und eine drehfest mit der Kupplungsnabe verbundene zweite Membranfeder2.13 mit Reibbelag2.14 . - Die erste Kupplungsscheibe
2.12 ist in der dargestellten Stellung mit einem drehfest auf der Hauptantriebswelle4 befestigten ersten Mitnehmerelement4.1 wirkverbunden. Das erste Mitnehmerelement4.1 besteht aus einer Nabe4.11 , aus einer Membranfeder4.12 und aus den Reibscheiben4.13 und4.14 . - Zum Beschleunigen, Betreiben und Abbremsen der Hauptantriebswelle
4 durch den Hauptmotor1 wird ein Kraftschluss zwischen der Rotorwelle2 des Hauptmotors1 und der Hauptantriebswelle4 hergestellt. Dazu wird eine maschinenfest angeordnete Wicklung6.2 bestromt. Die Wicklung6.2 ist derart angeordnet, dass bei Bestromung der Wicklung6.2 die Reibscheibe4.13 des Mitnehmerelementes4.1 gegen die Kraft der Membranfeder4.12 an die Kupplungsscheibe2.12 gepresst wird, und dass durch den so hergestellten Reibschluss eine Wirkverbindung zwischen Rotorwelle2 und Hauptantriebswelle4 hergestellt wird. Diese Kupplung entspricht in Aufbau und Funktion einer in der Fachwelt hinreichend bekannten Polreibungskupplung und ist deshalb hier nicht detaillierter beschrieben. - Im nicht dargestellten Stillstand der Antriebsanordnung gemäß
2 liegt die Reibscheibe4.14 reibschlüssig an einem maschinenfesten Bauteil6 an und verhindert so unbeabsichtigte Bewegungen der Hauptantriebswelle4 und aller von der Hauptantriebswelle angetriebenen Bauteile. Der Reibschluss wird durch die Federkraft der Membranfeder4.12 erreicht. Auf diese Weise wird die Funktion einer Haltebremse der Webmaschine in der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung integriert. - Die Rotorwelle
2 ist in der dargestellten Stellung über die Kupplungsnabe2.11 , die zweite Membranfeder2.13 , über den Reibbelag2.14 und über ein Mitnehmerelement3.1 mit der Zusatzschwungmasse3 wirkverbunden. - Der Kraftschluss dieser reibschlüssigen Verbindung wird erreicht, indem die maschinenfest angeordnete Wicklung
6.1 bestromt wird und dadurch den Reibbelag2.14 auf das Mitnehmerelement3.1 presst. Das Mitnehmerelement3.1 ist als Scheibe mit Reibfläche ausgebildet und starr mit der Zusatzschwungmasse3 verbunden. - Die Zusatzschwungmasse
3 ist mittels Wälzlagern3.2 freidrehend auf der Rotorwelle2 gelagert. - Die schematisch dargestellte Antriebsanordnung in
3 zeigt die Anordnung aus1 , die um die Kupplung5 erweitert ist. Gemäß der Anordnung in3 ist so ein direkter Kraftschluss zwischen der Hauptantriebswelle4 und der Zusatzschwungmasse3 über die Kupplung5 möglich. Im stationären Betrieb werden über diese direkte Wirkverbindung die an der Hauptantriebswelle4 wirkenden, wechselnden Drehmomente der Webmaschine auf die Zusatzschwungmasse3 übertragen und von dieser kompensiert, sodass keine unzulässig hohen Drehzahlschwankungen auftreten. - Die
4 und5 zeigen je eine Ausführung der Antriebsanordnung gemäß der schematischen Anordnung in3 , jeweils im stationären Betrieb. Dazu ist die Hauptantriebswelle4 sowohl mit der Rotorwelle2 und mit der Zusatzschwungmasse3 wirkverbunden. Eine direkte Wirkverbindung zwischen Zusatzschwungmasse3 und Rotorwelle2 besteht in dieser Betriebsphase nicht. - In der Antriebsanordnung gemäß
4 ist zwischen koaxial zueinander angeordneter Rotorwelle2 und Hauptantriebswelle4 ein axial verschiebbares Kupplungsmittel2.2 in Form einer Verbindungswelle angeordnet. Das Kupplungsmittel2.2 wird mittels einer bearbeiteten Führungsfläche2.21 in der Rotorwelle2 , welche ebenfalls eine Führungsfläche aufweist, radial geführt und ist mit einem auf der Mantelfläche angeordneten Zahnwellenprofil2.22 versehen. - Neben Kerb- oder Evolventenzahnprofilen können für die schaltbare Wellenverbindung beispielsweise auch Keil- oder Polygon-Wellenverbindungen eingesetzt werden.
- In der dargestellten Position des Kupplungsmittels
2.2 ist das der Rotorwelle gegenüberliegende Ende des Kupplungsmittels2.2 über das Zahnwellenprofil2.22 mit einer in der Hauptantriebswelle angeordneten Innenverzahnung4.2 im Eingriff. Dadurch steht die Rotorwelle2 in drehfester Verbindung mit der Hauptantriebswelle4 und es wird beispielsweise das Antriebsdrehmoment vom Hauptmotor1 auf die Webmaschine8 übertragen. - Zum Lösen der Wirkverbindung zwischen der Rotorwelle
2 und der Hauptantriebswelle4 wird das Kupplungsmittel2.2 axial in Richtung der Rotorwelle verschoben, bis das Zahnwellenprofil2.22 des Kupplungsmittels2.2 nicht mehr im Eingriff mit der Innenverzahnung4.2 der Hauptantriebswelle4 steht. Für die axiale Verschiebung des Kupplungsmittels2.2 wird eine nicht dargestellte Aktorik vorgesehen, die z.B. mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigt wird. - Auf der Rotorwelle
2 ist des Weiteren das Kupplungsmittel2.1 drehfest angeordnet. Das Kupplungsmittel2.1 umfasst eine Kupplungsnabe2.11 und eine drehfest damit verbundene Membranfeder2.13 mit Reibbelag2.14 . - Der Reibbelag
2.14 wird in den entsprechenden Betriebsphasen, z.B. zum Beschleunigen der Zusatzschwungmasse während der Startphase, von einer maschinenfest angeordneten Wicklung6.1 gegen eine drehfest mit der Zusatzschwungmasse3 verbundene Kupplungsscheibe3.3 gezogen. Dadurch wird ein Kraftschluss zwischen Hauptmotor1 und Zusatzschwungmasse3 hergestellt. - Die Zusatzschwungmasse
3 ist über ein Wälzlager3.2 freidrehend auf der Hauptantriebswelle4 gelagert. - Auf der in axialer Richtung dem Mitnehmerelement
3.3 gegenüberliegenden Seite der Zusatzschwungmasse3 ist ein weiteres Mitnehmerelement3.1 drehfest angeordnet. Über das Mitnehmerelement3.1 ist die Zusatzschwungmasse3 mit dem Mitnehmerelement4.1 und damit mit der Hauptantriebswelle4 wirkverbindbar. Wird die maschinenfest angeordnete Wicklung6.2 bestromt, dann wird die Reibscheibe4.13 des auf der Hauptantriebswelle4 drehfest angeordneten Mitnehmerelementes4.1 gegen die Federkraft der Membranfeder4.12 an das Mitnehmerelement3.1 gepresst und durch den so hergestellten Reibschluss wird eine Wirkverbindung zwischen der Zusatzschwungmasse3 und der Hauptantriebswelle4 erreicht. - Im nicht dargestellten stromlosen Zustand der Wicklung
6.2 ist die Wirkverbindung zwischen der Zusatzschwungmasse3 und der Hauptantriebswelle4 aufgehoben. Dies ist beispielsweise beim Abbremsen der Webmaschine8 durch den Hauptmotor1 der Fall. - Auch in der Antriebsanordnung gemäß
5 ist zwischen der Rotorwelle2 des Hauptmotors1 und der koaxial dazu angeordneten Hauptantriebswelle4 ein axial verschiebbares Kupplungsmittel2.2 in Form einer Verbindungswelle angeordnet. Das Kupplungsmittel2.2 ist vergleichbar aufgebaut und angeordnet, wie das in4 beschriebene Kupplungsmittel2.2 und es erfüllt die gleichen Funktionen. - Im Vergleich zu der in
4 dargestellten Ausführung erfüllt das Kupplungsmittel2.2 in der Ausführung gemäß5 jedoch noch eine zusätzliche Funktion, nämlich die Betätigung einer auf der Hauptantriebswelle4 drehfest angeordneten Haltebremse7 . Die Haltebremse7 ist immer dann geöffnet, wenn die Rotorwelle2 des Hauptmotors1 in drehfester Verbindung mit der Hauptantriebswelle4 der Webmaschine steht. Sobald diese Verbindung aufgehoben wird, ist die Haltebremse7 betätigt durch die Federkraft einer Bremsfeder7.3 . - Diese Funktion wird dadurch erreicht, dass das Kupplungsmittel
2.2 an dem der Hauptantriebswelle4 zugewandten Seite eine Schrägfläche2.23 aufweist, welche beim axialen Verschieben des Kupplungsmittels2.2 in Richtung der Hauptantriebswelle4 auf das eine Ende eines Auslösehebels7.1 der Haltebremse7 aufläuft und diesen Auslösehebel7.1 dadurch betätigt. Über das andere Ende des schwenkbar gelagerten Auslösehebels7.1 wird beim axialen Verschieben des Kupplungsmittels2.2 in Richtung der Hauptantriebswelle4 eine axial verschiebbar auf der Hauptantriebswelle4 gelagerte Bremsscheibe7.2 verschoben. - Diese axiale Verschiebung der Bremsscheibe
7.2 gegen die Kraft einer Bremsfeder7.3 bewirkt das Lösen der Haltebremse, weil dadurch der auf der Bremsscheibe7.2 starr befestigte Reibbelag7.4 von dem maschinenfesten Bauteil6 getrennt wird. - Umgekehrt wird beim Trennen der direkten Wirkverbindung zwischen Rotorwelle
2 und Hauptantriebswelle4 durch axiales Verschieben des Kupplungsmittels2.2 in Richtung der Rotorwelle2 der Auslösehebel7.1 wieder entlastet und die Haltebremse7 wird durch die Bremsfeder7.3 wieder betätigt, sodass die Hauptantriebswelle4 reibschlüssig mit dem maschinenfesten Bauteil6 wirkverbunden ist. -
- 1
- Hauptmotor
- 2
- Rotorwelle
- 2.1
- Kupplungsmittel
- 2.11
- Kupplungsnabe
- 2.12
- Kupplungsscheibe
- 2.13
- Membranfeder
- 2.2
- Kupplungsmittel
- 2.21
- Zahnwellenprofil
- 2.22
- Führungsfläche
- 2.23
- Schrägfläche
- 3
- Zusatzschwungmasse
- 3.1
- Mitnehmerelement
- 3.2
- Wälzlager
- 3.3
- Mitnehmerelement
- 4
- Hauptantriebswelle
- 4.1
- Mitnehmerelement
- 4.11
- Nabe
- 4.12
- Membranfeder
- 4.13
- Reibscheibe
- 4.14
- Reibscheibe
- 4.2
- Innenverzahnung
- 5
- Kupplung
- 6
- Maschinenfestes Bauteil
- 6.1
- Spule mit Halter
- 6.2
- Spule mit Halter
- 7
- Haltebremse
- 7.1
- Auslösehebel
- 7.2
- Bremsscheibe
- 7.3
- Bremsfeder
- 7.4
- Reibbelag
- 8
- Webmaschine
Claims (14)
- Verfahren zum Betreiben einer Webmaschine in den Betriebszuständen des Anfahrens, des stationären Webbetriebs und des Abbremsens, wobei ein Hauptmotor, die Hauptantriebswelle der Webmaschine und eine drehbare Zusatzschwungmasse miteinander in je nach Betriebszustand unterschiedlicher Wirkverbindung stehen und die unterschiedlichen Wirkverbindungen kupplungsbetätigt durch unterschiedliche Schaltzustände eingestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass über mindestens zwei Schaltkupplungen wahlweise ein Betrieb mit den vier folgenden unterschiedlichen Schaltzuständen eingestellt werden kann: a) der Hauptmotor (
1 ) ist nur mit der Zusatzschwungmasse (3 ) gekuppelt; b) der Hauptmotor (1 ) ist nur mit der Hauptantriebswelle (4 ) gekuppelt; c) der Hauptmotor (1 ) ist mit der Zusatzschwungmasse (3 ) und zugleich mit der Hauptantriebswelle (4 ) gekuppelt; d) der Hauptmotor (1 ), die Zusatzschwungmasse (3 ) und die Hauptantriebswelle (4 ) sind sämtlich voneinander entkuppelt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über eine dritte Schaltkupplung zusätzlich zumindest folgender Schaltzustand eingestellt werden kann: e) der Hauptmotor (
1 ) ist nur mit der Hauptantriebswelle (4 ) gekuppelt und die Zusatzschwungmasse (3 ) ist zugleich direkt mit der Hauptantriebswelle (4 ) gekuppelt. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren der Webmaschine zunächst im Schaltzustand a nur die Zusatzschwungmasse (
3 ) von dem damit wirkverbundenen Hauptmotor (1 ) auf eine Drehzahl beschleunigt wird, die zumindest nahezu einer Betriebsdrehzahl entspricht, dass sodann nach Trennen von Hauptmotor (1 ) und Zusatzschwungmasse (3 ) der Hauptmotor (1 ) im Schaltzustand d zumindest nahezu auf Stillstand abgebremst wird, dass nachfolgend der Hauptmotor (1 ) mit der Hauptantriebswelle (4 ) zum Schaltzustand b wirkverbunden wird und die Webmaschine über die Hauptantriebswelle (4 ) mindestens nahezu auf die Betriebsdrehzahl beschleunigt wird, und dass schließlich durch Übergang in den Schaltzustand c der Hauptmotor (1 ) mit der zuvor beschleunigten Zusatzschwungmasse (3 ) wirkverbunden wird, wobei der Hauptmotor (1 ) zugleich mit der Hauptantriebswelle (4 ) wirkverbunden bleibt. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren der Webmaschine zunächst im Schaltzustand a nur die Zusatzschwungmasse (
3 ) von dem damit wirkverbundenen Hauptmotor (1 ) auf eine Drehzahl beschleunigt wird, die zumindest nahezu einer Betriebsdrehzahl entspricht, dass sodann nach Trennen von Hauptmotor (1 ) und Zusatzschwungmasse (3 ) der Hauptmotor (1 ) im Schaltzustand d zumindest nahezu auf Stillstand abgebremst wird, dass nachfolgend der Hauptmotor (1 ) mit der Hauptantriebswelle (4 ) zum Schaltzustand b wirkverbunden wird und die Webmaschine über die Hauptantriebswelle (4 ) mindestens nahezu auf die Betriebsdrehzahl beschleunigt wird, und dass schließlich durch Übergang in den Schaltzustand e die zuvor beschleunigte Zusatzschwungmasse (3 ) direkt mit der Hauptantriebswelle (4 ) wirkverbunden wird, wobei der Hauptmotor (1 ) zugleich mit der Hauptantriebswelle (4 ) wirkverbunden bleibt. - Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Beschleunigen der Zusatzschwungmasse im Schaltzustand a für diese eine Drehzahl eingestellt wird, die über der Betriebsdrehzahl liegt, und dass beim Beschleunigen der Hauptantriebswelle (
4 ) im Schaltzustand b der Übergang auf den Schaltzustand c oder e schon dann vorgenommen wird, bevor die Hauptantriebswelle (4 ) die Betriebsnenndrehzahl erreicht hat, so dass ein geringer Teil der zum Erreichen der Betriebsnenndrehzahl der Hauptantriebswelle (4 ) benötigten Energie aus der mit einer höheren Drehzahl als der Betriebsnenndrehzahl drehenden Zusatzschwungmasse (3 ) abgeleitet wird. - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbremsen und Stillsetzen der Webmaschine aus dem stationären Betrieb, in dem der Schaltzustand c vorliegt, zunächst durch Abkuppeln der Zusatzschwungmasse (
3 ) der Schaltzustand b herbeigeführt und die Hauptantriebswelle (4 ) durch den Hauptmotor (1 ) bis mindestens nahe dem Stillstand abgebremst wird. - Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbremsen und Stillsetzen der Webmaschine aus dem stationären Betrieb, in dem der Schaltzustand e vorliegt, zunächst durch Abkuppeln der Zusatzschwungmasse (
3 ) von der Hauptantriebswelle (4 ) der Schaltzustand b herbeigeführt und die Hauptantriebswelle (4 ) durch den Hauptmotor (1 ) bis mindestens nahe dem Stillstand abgebremst wird. - Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abbremsen der Hauptantriebswelle (
4 ) auf mindestens nahe dem Stillstand der Schaltzustand d eingestellt wird, wobei die Hauptantriebswelle (4 ) von dem Hauptmotor (1 ) abgekuppelt und mit einem maschinenfesten Bauteil in Wirkverbindung gebracht wird. - Antriebsanordnung einer Webmaschine, welche Antriebsanordnung – einen maschinenfest angeordneten Hauptmotor (
1 ), – wenigstens ein an der Rotorwelle (2 ) des Hauptmotors (1 ) drehfest angeordnetes Kupplungsmittel (2.1 ), – eine vom Hauptmotor (1 ) antreibbare und koaxial zur Rotorwelle (2 ) des Hauptmotors angeordnete Hauptantriebswelle (4 ) und – eine vom Hauptmotor (1 ) antreibbare Zusatzschwungmasse (3 ) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel (2.1 ) mit der Hauptantriebswelle (4 ) über ein erstes Mitnehmerelement (4.1 ) drehfest und schaltbar verbindbar ist und dass das Kupplungsmittel (2.1 ) mit der Zusatzschwungmasse (3 ) über ein zweites Mitnehmerelement (3.1 ) drehfest und schaltbar verbindbar ist, sodass die Rotorwelle (2 ) unabhängig von der Verbindung zur Hauptantriebswelle (4 ) mit der Zusatzschwungmasse (3 ) schaltbar verbindbar ist. - Antriebsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptantriebswelle (
4 ) über eine schaltbare Kupplung (5 ) direkt mit der Zusatzschwungmasse (3 ) drehfest verbindbar ist. - Antriebsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mitnehmerelement (
4.1 ) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Hauptantriebswelle (4 ) entweder über das Kupplungsmittel (2.1 ) mit dem Hauptmotor (1 ) oder mit einem maschinenfesten Bauteil (6 ) der Webmaschine drehfest verbindbar ist. - Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel eine koaxial auf der Rotorwelle des Hauptmotors angeordnete Kupplungsscheibe ist und dass das erste und das zweite Mitnehmerelement als Ankerscheiben ausgebildet sind, wobei beide Ankerscheiben koaxial zur Kupplungsscheibe angeordnet sind und mit der Kupplungsscheibe reibschlüssig verbindbar sind.
- Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel eine koaxial auf der Rotorwelle des Hauptmotors angeordnete Kupplungsscheibe ist, dass das zweite Mitnehmerelement als Ankerscheibe ausgebildet ist, die koaxial zur Kupplungsscheibe angeordnet ist und mit der Kupplungsscheibe reibschlüssig verbindbar ist. und dass das erste Mitnehmerelement als Ankerscheibe ausgebildet und koaxial zur Kupplungsscheibe angeordnet ist, welche Ankerscheibe wahlweise mit der Kupplungsscheibe oder mit einem maschinenfesten Teil der Webmaschine drehfest verbindbar ist.
- Webmaschine, gekennzeichnet durch eine Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 13.
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