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Antriebsanordnung für Arbeitsmaschinen mit großem Ungleichförmigkeitsgrad,
insbesondere Webstühlen Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für Arbeitsmaschinen
mit großem Ungleichförmigkeitsgrad, insbesondere Webstühlen, mit einem als Federkupplung
ausgebildeten elastischen Zwischenglied zwischen dem antreibenden und dem getriebenen
Teil, einem Zeitglied zur Steuerung des Anfahrvorganges und Mitteln zur selbsttätigen
Verriegelung des elastischen Teils des Zwischengliedes bei entlastetem Abtriebsglied.
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Es ist bereits eine Federkupplung bekannt, bei der Verriegelungsmittel
oder Mitnehmer für das elastische Zwischenglied vorgesehen sind, die bei entlastetem
Abtriebsglied selbsttätig in Tätigkeit treten. Es sind ferner hydraulische Zeitglieder
zur Steuerung des von einer Kupplung übertragbaren Momentes während des Anfahrvorganges
bekannt. Weiterhin sind Kupplungen bekannt, die während des Hochlaufens den Motor
von der Arbeitsmaschine abkuppeln und zeitabhängig wieder ankuppeln.
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Bei Webstuhlantrieben wurde zur Verhütung eines übertritts der in
den rotierenden und schwingenden Massen des Webstuhles auftretenden Energieschwingungen
auf die Welle der Arbeitsmaschine bereits vorgeschlagen, zwischen dem antreibenden
und dem angetriebenen Teil ein dem zu übertragenden Gleichlastmoment entsprechendes,
jedoch entgegengesetzt vorgespanntes elastisches Zwischenglied in Form einer Federkupplung
einzuschalten. Die Federkupplung besitzt hierbei eine solche Vordrehung, daß die
betriebsmäßig auftretenden positiven oder negativen Winkeländerungen der Relativbewegung
der rotierenden Massen entsprechend weit von den Bereichsgrenzen abliegen. Letztere
werden durch Vorsprünge bzw. Anschläge festgelegt. In diesem Zusammenhang wurde
auch schon vorgeschlagen, die Anschläge hart abzufedern, um eventuell auftretende
Stoßbelastungen aufnehmen zu können.
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Beim Einschalten des Antriebsmotors durchläuft die Federkupplung zunächst
ihren ganzen Bereichswinkel, bevor sie über ihre hart gefederten Anschlagnocken
das große Anlaufmoment auf den Webstuhl übertragen kann. Um den Anfahrstoß von den
Anschlagnocken fernzuhalten, wurde bereits vorgeschlagen, zwischen den beiden durch
das elastische Zwischenglied miteinander verbundenen Teilen eine zusätzliche starre
Verbindung in Form einer Fliehkraftkupplung vorzusehen, welche während des Hochlaufens
eine Gegeneinanderbewegung dieser beiden Teile verhindert und erst nach dem Hochlaufen
beseitigt wird. Diese Maßnahme läßt sich verwenden bei Direktantrieben, d. h. bei
Antrieben, bei denen der Motor mit dem Webstuhl über eine Federkupplung direkt gekuppelt
ist und somit der Webstuhl mit dem Motor eingeschaltet wird.
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Eine Fliehkraftkupplung läßt sich jedoch nicht verwenden, wenn zwischen
Webstuhl und Federkupplung zusätzlich eine Schaltkupplung (Reibungskupplung) angeordnet
ist, wie es heute meistens bei Webstuhlantrieben gefordert wird, da die Federkupplung
starr mit der Motorwelle verbunden ist und der Motor ständig umläuft. Bei laufendem
Motor wird nämlich die Verriegelung des elastischen Zwischengliedes durch die Fliehkraft
aufgehoben, so daß beim Einschalten des Webstuhles mit Hilfe der Schaltkupplung
die Verriegelung nicht wirksam werden kann. Andererseits hat es sich gezeigt, daß
bei Verwendung einer Schaltkupplung (Reibungskupplung), im Gegensatz zum Direktantrieb
mit Federkupplung, bisweilen bei einer ungünstigen Ladenstellung vor Einrücken der
Schaltkupplung der erste Schützenschlag zu schwach erfolgt.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, eine Antriebsanordnung
mit einem als Federkupplung ausgebildeten elastischen Zwischenglied zwischen dem
antreibenden und dem getriebenen Teil, einem Zeitglied zur Steuerung des Anfahrvorganges
und
Mitteln zur selbsttätigen Verriegelung des elastischen Teils
des Zwischengliedes bei entlastetem Abtriebsglied derart auszubilden, daß die zuvor
beschriebenen Nachteile nicht auftreten und starke Anfahrstöße von den Anschlägen
ferngehalten werden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch mechanisch feststellbare
Mittel für diese Verriegelung, die starr in den- getriebenen Teil eingreifen, und
durch ein Zeitglied zur Freigabe des elastischen Zwischengliedes nach einem festgelegten
Zeitabschnitt gelöst. Vorteilhafterweise ist die Antriebsanordnung derart ausgebildet,
daß die Verriegelungsmittel aus einem an dem Gehäuse der Federkupplung angelenkten
Schwenkarm und einem an der Motorwelle angeordneten Bolzen bestehen, der -zur Einstellung
der Vorverdrehung der Schwingfeder umsteckbar ist. Eine andere günstige Ausführungsform
ergibt sich dadurch, daß die Verriegelungsmittel aus einem senkrecht zur Antriebswelle
verschiebbaren Bolzen bestehen. Die Steuerung des Anfahrvorganges geschieht vorteilhafterweise
dadurch, daß ein Ring vorgesehen ist zur Kraftübertragung des _ Schwenkarmes auf
einen Flüssigkeitsbehälter= eines hydraulisch wirkenden Zeitgliedes.
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An Hand der Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt
sind, soll die Erfindung näher erläutert werden;- es zeigt-F i g.1 in schematischer
Darstellung einen Webstuhlantrieb mit Federkupplung und Schaltkupplung, F i g. 2
eine Ansicht einer Federkupplung mit hydraulischer Hochlaufverriegelung im Längsschnitt,
F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie II-II gemäß Fig.2, F i g. 4 eine: Ausführungsform
der hydraulischen Hochlaufverriegelung nach dem Flachkolbenprinzip, F i g. 5 eine
Ausführungsform mit einer Kolbenhydraulik.
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In F i g.1 ist das Prinzip der Antriebsanordnung dargestellt, wobei
mit 1 der Antriebsmotor bezeichnet ist, dessen Welle 2 über eine Federkupplung 3
und eine Schaltkupplung 4_ die Welle 5 eines. Web-. Stuhles 6 antreibt. Mit 7 sind
die rotierenden und mit 8 die schwingende Webstuhllade angedeutet. F i g. 2 zeigt
eine Federkupplung mit- hydraulischer Hachlaufverriegelung. Auf der verlängerten
Motorwelle 2 ist mit Hilfe einer Nabe 9 das Gehäuse 10 der Federkupplung
3 drehbeweglich befestigt. Auf der Nabe 9 ist ein Zahnrad 11 aufgekeilt, das mit
dem angetriebenen Teil, also beispielsweise einem Webstuhl, und zwar mit den rotierenden
Massen desselben, in Antriebsverbindung steht. Bei Verwendung einer Schaltkupplung
gemäß F i g.1 zwischen Federkupplung und Webstuhl steht das Zahnrad 11 sodann
mit dem treibenden Teil der Schaltkupplung 4 in Antriebsverbindung.
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Das elastische Zwischenglied in Form einer Spiralfeder 12 ist einerseits
bei 13 an der Welle 2 und andererseits mit einem Schraubbolzen 14 im Innern des
Gehäuses 10 befestigt. Mit 15 ist ein Schmierloch bezeichnet, das durch -einen Schmiernippel
16 verschlossen ist.
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Durch eine ringförmige .Scheibe 17, die an einem ringförmigen Vorsprung
18 im Innern des Gehäuses anliegt, ist der Innenraum des Gehäuses unterteilt, und
zwar ist in dem rechts von der Scheibe 17 liegenden Raum die Schwingfeder 12, in
dem links von der Scheibe liegenden Raum die hydraulische Verriegelung untergebracht.
Letztere besteht im wesentlichen aus einem oberen und einem _ unteren Flüssigkeitsbehälter
19 bzw. 20, die sich an der Innenwandung anschmiegen und durch eine Ausgleichsleitung
21 (F i g. 3) miteinander in Verbindung stehen, einem frei drehbaren Ring 22 sowie
einem drehbaren Schwenkarm 23; der durch einen Schlitz 24 des Ringes 22 hindurchragt
und um einen Bolzen 25 drehbar ist. Der Bolzen 25 ist in einem Auge 26 des Gehäuses
10 befestigt.
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Die Flüssigkeitsbehälter bestehen aus elastischem Kunststoff oder
Gummi. Durch elastische Wanddehnungen halten sie die eventuell auftretenden Stoßbeanspruchungen
in zulässigen Grenzen. Das Ge-" häuse 10 wird dabei gegenüber der Welle 2 um etwa
15 bis 25° verdreht. Wie weiter unten noch näher ausgeführt wird, bildet der Querschnitt
der Druckäusgleichsleitung ein Maß für die Verriegelungszeit. Daher werden Mittel
zur Veränderung des wirksamen Querschnittes der Druckausgleichsleitungen vorgesehen,
beispielsweise eine Stellschraube oder ein im Querschnitt veränderliches Ventil.
Ferner können Mittel vorgesehen werden; die eine bevorzugte Durchflußrichtung aufweisen,
damit der Rücklauf der Flüssigkeit schneller erfolgt. Eventuell kann zusätzlich
ein Ventil für schnelleren Rücklauf vorgesehen sein.
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. Am Ende der Welle 2 sind zwei Ringe 27 durch Eindrehen"ausgebildet,
zwischen denen ein Schwenkarm 23 drehbeweglich angeordnet ist. Die Ringe 27 weisen
eine Anzahl von Bohrungen 28 auf. Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel sind es
acht. Sie dienen zum Aufnehmen eines Bolzens 29, der zusammen mit dem Schwenkteil
23 die eigentliche Verriegelung nach Art einer Klinke bildet. Durch entsprechendes
Umsetzen des Bolzens 29 in den Löchern 28 kann in einfacher Weise die Vorspannung
der Feder 12 eingestellt werden.
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Die Ringe 27 -können auch mit Hilfe von ringförmigen Scheiben
gebildet werden, die beispielsweise durch Distanz-- und Druckscheiben auf der Motorwelle
befestigt sein können. Mit Hilfe eines Deckbleches 30 ist das Gehäuse 10 stirnseitig
abgeschlossen. Das Deckblech 30 ist an der Welle 2 befestigt und ist gegenüber dem
Gehäuse 10 verdrehbar. Damit ist die Möglichkeit- einer optischen Anzeige
der relativen Verdrehung gegeben, die ja bekanntlich ein Maß für die Federspannung
bildet. Schließlich kann gegenüber dem Schwenkteil 23 ein Gegengewicht 31
verstellbar angeordnet sein, um die Unwucht des Schwenkarmes 23 ausgleichen zu können.
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Die Wirkungsweise der Antriebsanordnung ist im Prinzip dieselbe, unabhängig
davon, ob es sich um einen Direktantrieb oder um eine Antriebsanordnung mit einer
Schaltkupplung handelt. Im folgenden soll daher nur die Wirkungsweise der Anordnung
bei Verwendung einer Schaltkupplung betrachtet werden.
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_ Im Leerlauf, also bei ausgerückter Schaltkupplung, wird durch die
Kraft der .Schwingfeder 12 das Gehäuse 10 in Drehrichtung der Motorwelle 2, die
in F i g. 3 durch einen Pfeil angedeutet ist, so weit verdreht, daß der Bolzen 29
in die Ausnehmung 32 des Schwenkhebels 23 einrastet. Die- Federkupplung ist hiermit
verriegelt. Diese Stellung ist in F i g. 3 dargestellt.
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Beim Einrücken der Schaltkupplung hat das Gehäuse 10. infolge des
dabei auftretenden Momentes, das ungefähr 5-. bis 10mal so groß wie das Motordurchschnittsmoment
ist, das Bestreben, gegenüber
der Welle zurückzubleiben. Hierbei
wird auf den oberen Flüssigkeitsbehälter 19 ein Druck ausgeübt, und zwar von den
mit der Motorwelle 2 verbundenen Bolzen 29 über den Schwenkarm 23 und den Ring 22.
Da der untere Flüssigkeitsbehälter 20 gleichzeitig entlastet wird, erfolgt über
die Ausgleichsleitung 21 ein Druckausgleich: Während des Hochlaufvorganges wird
der Behälter 19 immer mehr zusammengedrückt, bis schließlich der Bolzen 29 die am
Schwenkarm 23 ausgebildete Raste 32 verlassen kann. In dieser Stellung nimmt der
Ring 22 die gestrichelt gezeichnete Lage ein. Der Querschnitt der Ausgleichsleitung
21 ist so bemessen, daß die Freigabe des Bolzens 29 frühestens nach beendetem Hochlauf
des Webstuhles erfolgt. Die Verriegelung wird also durch die Hydraulik zeitabhängig
freigegeben.
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Nach Freigabe des Bolzens 29 schwingt die Federkupplung gemäß ihrer
Funktion im Normalbetrieb. Der Bolzen 29 befindet sich hierbei in dem freien Raum
zwischen den Anschlägen 33,34 des Schwenkarmes 23. Bei einem sehr hohen Laststoß
unmittelbar nach dem Hochlauf kann unter Umständen der Bolzen 29 bis an die obere
Bereichsgrenze überschwingen. Der Stoß wird hierbei durch die Kante 34 des Schwenkarmes
23 elastisch abgefangen, die sich unmittelbar nach Freigabe der Verriegelung im
Drehbereich des Bolzens 29 befindet, wie durch eine gestrichelte Linie 35 angedeutet
ist.
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Nach dem Hochlauf kehren der Schwenkarm 23 und der Ring 22 infolge
ihrer Federwirkung wieder in die Normallage gemäß F i g. 3 zurück, wobei auch die
Flüssigkeitsbehälter 19 und 20 infolge des Druckausgleiches über die
Leitung 21 wieder in ihre Normallage zurückkehren. Gegebenenfalls kann durch einen
zusätzlich angeordneten Gummi- oder Federteil die Rückstellkraft verstärkt werden.
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Wird die Schaltkupplung abgeschaltet, so wird durch die Kraft der
Schwingfeder 12 das Gehäuse 10
so weit verdreht, bis der Bolzen 29,
dessen Bewegung durch einen Anschlag 36 begrenzt ist, in die Ausnehmung 32 des Schwenkarmes
23 einrastet.
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F i g. 4 zeigt im Prinzip ein anderes Ausführungsbeispiel einer hydraulischen
Hochlaufverriegelung für die Federkupplung, welche gemäß F i g. 2 ausgebildet sein
kann. Im Gehäuse 38 der Federkupplung ist mit Hilfe von Führungen 39 und 40 ein
nach Art eines Flachkolbens ausgebildeter Teil 41 senkrecht zur Motorwelle 42 beweglich
geführt. In einer Radialbohrung 46 der Motorwelle 42 ist ein unter der Wirkung einer
Feder 47 stehender Bolzen 48. längsbeweglich angeordnet. Ein um die Welle 42 gelegter
Ring bildet hierbei das Widerlager der Feder 47.
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Im Leerlauf, d. h. bei ausgerückter Schaltkupplung, wird der Bolzen
48 unter der Wirkung der Schwingfeder der Federkupplung in eine Aussparung 50 des
Teiles 41 gezogen; diese Stellung ist in F i g. 4 wiedergegeben. Wird die Schaltkupplung
eingerückt, so hat das Gehäuse 38 infolge des hohen Anlaufmomentes das Bestreben,
gegenüber der Welle zurückzubleiben. Hierdurch drückt der Bolzen 48 den Teil
41 nach aufwärts und übt einen Druck auf den oberen Flüssigkeitsbehälter
43 aus, so daß über die Ausgleichsleitung 45 Flüssigkeit in den unteren Behälter
44 fließt. Nach einer vorgegebenen Zeit wird dadurch die Verriegelung aufgehoben,
und der Teil 41 kehrt in seine Ausgangslage gemäß F i g. 4 zurück. Als Begrenzung
kann dabei ein Gummipuffer 51 vorgesehen werden. F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsform,
die jedoch im wesentlichen auf dem gleichen Prinzip beruht wie die vorhergehenden
Ausführungen. Mit 70
ist das Gehäuse der Federkupplung bezeichnet, in dem,
wie bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 3, ein Schwenkarm 71 drehbeweglich gelagert
ist, der mit einem Bolzen 72 zusammenwirkt. Der Bolzen 72 sitzt wie bei den vorhergehenden
Ausführungsbeispielen in einer Bohrung des an der Motorwelle 73 angebrachten bzw.ausgebildeten
Ringes 74.
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Im Gegensatz zu den vorstehenden Ausführungsbeispielen ist auf dem
Schwenkarm 71 ein elastischer Stab 75 aus Federstahl od. dgl. befestigt,
der in Antriebsverbindung mit einem Kolben 76 steht, welcher in einem Schwenkgehäuse
77 geführt ist. Das Kolbengehäuse 77 ist schwenkbar am Gehäuse 70 befestigt und
mit Flüssigkeit gefüllt. In dem Kolben 76 ist eine Bohrung 78 zum Druckausgleich
der beiden ober-und unterhalb des Kolbens befindlichen Druckräume. Mit 79 ist eine
Dichtung angedeutet. Beiderseits des Schwenkarmes 71 sind am Gehäuse befestigte
Rückstellelemente 80 bzw. 81 in Form von Gummipuffern angeordnet.
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Die Einrichtung gemäß F i g. 5 arbeitet im Prinzip gleich wie die
Ausführung gemäß F i g. 2 und 3. Sie unterscheidet sich hiervon im wesentlichen
nur dadurch, daß zum Auffangen der Stöße nicht der Behälter 77, sondern der elastische
Stab 75 dient.
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An Stelle des hydraulischen Zeitgliedes können auch pneumatische oder
mechanische Zeitglieder verwendet werden.
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Die geschilderte Antriebsanordnung läßt sich außer bei Webstuhlantrieben
überall dort verwenden, wo der Antrieb oder Abtrieb starken Lastschwankungen ausgesetzt
ist, die nicht zum Abtrieb bzw. zum Antrieb durchkommen sollen, z. B. bei gemeinsamen
Dieselmotorantrieben von Generatoren oder für den Antrieb von Kolbenkompressoren
und Sägegattern.