EP1366225B1 - Antriebsanordnung für eine webmaschine und fachbildemaschine - Google Patents

Antriebsanordnung für eine webmaschine und fachbildemaschine Download PDF

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EP1366225B1
EP1366225B1 EP01270643A EP01270643A EP1366225B1 EP 1366225 B1 EP1366225 B1 EP 1366225B1 EP 01270643 A EP01270643 A EP 01270643A EP 01270643 A EP01270643 A EP 01270643A EP 1366225 B1 EP1366225 B1 EP 1366225B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive
drive shaft
arrangement according
shedding machine
partial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP01270643A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP1366225A2 (de
Inventor
Valentin Krumm
Dietmar Von Zwehl
Michael Lehmann
Dieter Mayer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lindauer Dornier GmbH
Original Assignee
Lindauer Dornier GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lindauer Dornier GmbH filed Critical Lindauer Dornier GmbH
Priority to EP04021755A priority Critical patent/EP1486596A3/de
Publication of EP1366225A2 publication Critical patent/EP1366225A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1366225B1 publication Critical patent/EP1366225B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03C—SHEDDING MECHANISMS; PATTERN CARDS OR CHAINS; PUNCHING OF CARDS; DESIGNING PATTERNS
    • D03C3/00—Jacquards
    • D03C3/24—Features common to jacquards of different types
    • D03C3/32—Jacquard driving mechanisms
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03C—SHEDDING MECHANISMS; PATTERN CARDS OR CHAINS; PUNCHING OF CARDS; DESIGNING PATTERNS
    • D03C1/00—Dobbies
    • D03C1/14—Features common to dobbies of different types
    • D03C1/146—Independent drive motor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03C—SHEDDING MECHANISMS; PATTERN CARDS OR CHAINS; PUNCHING OF CARDS; DESIGNING PATTERNS
    • D03C13/00—Shedding mechanisms not otherwise provided for
    • D03C13/02—Shedding mechanisms not otherwise provided for with independent drive motors
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03D—WOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D51/00—Driving, starting, or stopping arrangements; Automatic stop motions
    • D03D51/02—General arrangements of driving mechanism

Definitions

  • the invention relates to a drive arrangement for a loom and Shedding machine with means for compensation of speed fluctuations of the Drive of the weaving and shedding machine.
  • a drive which acts via transmission elements on a main drive shaft, which is provided with a switching gear.
  • the shift gear is in a first position both with a gear at least for driving the sley of a loom and with a gear at least for the drive of shedding means in engagement and wherein the shift gear is in a second position with only one of the two gears engaged.
  • a drive for a weaving machine is known, the drive is arranged coaxially to the main drive shaft and connected directly to this.
  • the main drive shaft of the weaving machine is displaceable in a direction by a hydraulic or pneumatic adjustment system in such a way that the drive takes place only on the shed forming device.
  • the main drive shaft through the engine field is so displaced in the other direction that the drive for the batten, possibly for the gripper and the shedding device is effective; ie this position of the main drive shaft is the position for the current weaving operation.
  • a drive arrangement for a weaving machine is already known from EP 0 893 525 A1, which drive arrangement comprises a weaving machine with a drive motor as the main motor or auxiliary motor, a shedding machine with a drive motor as a secondary motor or main motor and a control device.
  • the control device is designed to follow a control strategy in order to operate the auxiliary drive with respect to the main drive with synchronous or leading or lagging angular position.
  • EP 0 893 525 A1 does not disclose how, with such a drive arrangement, fluctuations in the rotational speed of the drive of the shedding and weaving machine, relative to the main shaft of the weaving machine and the drive shaft of the shedding machine, can be largely compensated.
  • a method for driving a weaving machine is also known, according to which the weaving machine main shaft is rotated by means of at least one electromotive drive connected coaxially to the main shaft.
  • the electromotive drive is connected to a power supply and is in operative connection with a control unit.
  • the drive is actuated by the control unit, preferably by sinusoidal control signals generated in the control unit, such that the main shaft is accelerated or decelerated during a corresponding revolution by the variable speed electric motor drive.
  • the electromotive drive is a DC drive, which is operated so that this temporarily works as a DC motor and temporarily as a DC generator. In the case that the drive operates as a DC motor, it is supplied with energy from the power distribution network and in the case that the drive operates as a DC generator, the electrical energy generated by the drive is fed back into the power grid.
  • the object of the invention is, in a drive arrangement, which the separate operation of weaving machine and shedding machine allowed the Drehz inchesschwankungen the Drive from both the weaving and the shedding machine, based on the Drive shaft of each machine to compensate as much as possible and the startup phase of weaving and shedding machine so that the from the supply network removed energy as well as the drive power to be installed as small as possible is held.
  • running operation He designates the operation of a machine or a machine system from completed Ramp up to the initiation of the resettlement. Is the ongoing operation of Web and / or shed machine with tissue, it is Web rehearsal; of the The term “weaving operation” is thus encompassed by the term “running operation”.
  • the drive shaft of the shedding machine is provided with additional acting on this drive shaft flywheels, which are designed in the simplest case as connected to the drive shaft rotationally symmetric body homogeneous density, so that they largely compensate for the speed fluctuations of the drive of the shedding machine, based on the drive shaft, ie greatly reduce the quotient of the maximum and minimum instantaneous moment of inertia.
  • These additional momentum masses acting on the drive shaft cause, according to the angular momentum conservation law, a much lower natural rotational speed oscillation on the drive shaft of the shedding machine.
  • the required acceleration and braking torques for driving the shedding machine can be reduced; Therefore, and due to the aforementioned degrees of freedom in the movement during operation, the behavior of the drive motor of the shedding machine must not be dynamically optimized, but can be designed to optimize consumption. Relieved from the shedding machine, on the other hand, in addition favored by the so lighter construction of corresponding gear stages of the loom - the drive on the main shaft of the weaving machine can now be made smaller. The acceleration torque required in particular for the starting process is reduced.
  • the main drive shaft is provided with additional, to provide them on their momentum masses, which in the simplest case as rotationally symmetric bodies are made of homogeneous density, so that they are the Speed fluctuations of the drive of the loom, based on the Main drive shaft, compensate as much as possible, i. the quotient of maximum and Reduce the minimum instantaneous value of the mass moment of inertia.
  • these additional masses increase the required acceleration torque but the same positive effects on the drive design as the Shedding machine.
  • the breakdown of the additional masses reduces to both Sides of the loom main shaft the occurrence of the torsion of the Main drive shaft caused vibrations and their associated top mentioned disadvantages.
  • a suitable drive for standstill operation of the shedding machine is assigned such that its stator or rotor is positively and preferably coaxially or via transmission to the main drive shaft of the loom, while conversely its rotor or stator form-fitting and preferably coaxial or via transmission with the Drive shaft of the shedding machine is connected. Furthermore, a possibility of stalling or locking the main drive shaft of the loom is given in such a way that the drive shaft of the shedding machine remains free to move.
  • the shedding machine of the drive described above For the first run-up of the shedding machine of the drive described above is energized while the main drive shaft of the loom remains braked. Thus, the force effect between stator and rotor of the drive, ie the torque, the run-up of the shedding machine.
  • the shedding machine is preferably accelerated to a speed above that required for weaving operation speed, since it is withdrawn for the subsequent start of the weaving machine part of their kinetic energy again.
  • the stalling or locking of its main drive shaft is released; at the same time the drive of the shedding machine is energized so that - in the case of three-phase motors - the torque-generating rotating field depending on the engine type either one, starting from the speed of the shedding machine, rapidly decreasing or from the outset to very small values or 0Hz set frequency.
  • the frequency of the rotating field is defined by the speed difference between the stator and the rotor. That is, the rotating field is in the case of synchronization at a frequency 0Hz strives to reduce the speed frequency between the stator and rotor to 0rads -1 or to hold at 0rads -1 .
  • the loom is subjected to a torque which tends to synchronize it in terms of speed on the shedding machine.
  • the weaving machine directly associated drive may be present, which supports the startup of the loom and this is tuned accordingly control technology with the drive of the shedding machine.
  • this drive primarily compensates for the losses (by friction, pre-fabric etc.) of the (web) process by appropriate energy supply, while the drive of the shedding machine primarily acts as a non-contact coupling between loom and shedding machine, ie their position-synchronous operation ensures.
  • the braking process is correspondingly reversed to the starting process.
  • Tissues with strongly changing weave per repeat can cause very different load moments from one cycle to the other depending on the warp thread (one cycle is a full turn of the weaving machine main shaft from reed fence to reed fence).
  • one cycle is a full turn of the weaving machine main shaft from reed fence to reed fence.
  • a speed difference between cycles of different binding is allowed.
  • the weaving machine must - in order to synchronize to the shedding machine in the critical machine angle range - follow this speed fluctuation mutatis mutandis, whereby differences in the kinetic energy of the reed in the critical machine angle range are possible.
  • the shift of the shed to influence the weft stop can be used advantageously also for tissue that require, usually weft thread, changing operating speeds.
  • the shift of the shed can be achieved in that between the stator and rotor of the drive of the shedding machine torque is achieved by appropriate energization that has no synchronizing, ie coupling but a repulsive effect to form a differential speed.
  • the main drive shaft 1.8 of a weaving machine is moved by a drive motor 1, which consists of stator 1.2, rotor 1.3 and the integrated brake 1.1, the latter normally only fulfilling the function of a holding brake for machine downtime.
  • Rotor and main drive shaft are firmly coupled together via the coupling 1.4.
  • the gears 1.6 and 1.9 are also fixedly mounted, which in turn are in engagement with the gears 1.7 and 1.10 respectively.
  • 1.6 and 1.7 as well as 1.9 and 1.10 thus represent the left and the right side of the transmission of a loom.
  • Also firmly mounted on the main drive shaft 1.8 are the additional flywheels 1.5 and 1.11, which serve primarily to compensate for the speed fluctuations of the drive of the loom.
  • FIG. 2 operated the drive shaft 2.8 of a symbolically illustrated shedding machine.
  • This drive motor consists of stator 2.2 and rotor 2.3 as well as the integrated brake 2.1, whereby the latter normally only fulfills the function of a holding brake for the machine standstill.
  • the rotor 2.3 and the drive shaft 2.8 are firmly coupled together via the coupling 2.4.
  • the gear 2.6 is also fixedly mounted, which in turn is in engagement with the gear 2.7. 2.6 and 2.7 thus represent the transmission of the shedding machine.
  • the additional flywheel 2.5 is also firmly mounted on the drive shaft 2.8, which primarily serves to compensate for the speed fluctuations of the drive of the shedding machine.
  • the symbol M means that the brakes 1.1 and 2.1. a shutdown of the respective machine against “mass”, ie with respect to machine frame or soil cause.
  • FIG. 1 and 2 except 1.1, 1.3, 1.4, 1.8 and 2.8 all components of the embodiments are shown in section.
  • Figure 3 shows a flywheel 4.4, which can be coupled or decoupled relative to the shaft 4.1 by means of a non-contact coupling consisting of the parts 4.2 and 4.3.
  • a motor can be controlled or regulated using a suitable actuator (eg inverter) acting between 4.2 and 4.3 torque.
  • a suitable actuator eg inverter
  • the motor 4 consisting of 4.2 and 4.3 is energized in a preferably braked machine (and thus braked shaft 4.1, see holding brake 4.5) so that an acceleration of the flywheel 4.4 to a target speed ⁇ 41 by means of its electrically generated torque. Then the brake 4.5 of the machine is opened and motor 4 energized so that its electrically generated torque seeks to reduce the differential speed between flywheel 4.4 and shaft 4.1 to Orads -1 .
  • flywheel 4.4 and shaft 4.1 rotate synchronously with ⁇ 42 - where without further measures ⁇ 42 ⁇ 41 applies.
  • Motor 4 now works as a non-contact clutch. The shutdown occurs in reverse to the startup. That is, first, motor 4 is energized so that its electrically generated torque seeks a differential speed between 4.4 and 4.1 such that 4.1 is braked by the action of this torque to a standstill. In low-loss machines while reversing the speed of the flywheel is increased again.
  • FIG 4 an arrangement is shown, which first comprises a weaving machine drive 5, consisting of the stator 5.1 and the rotor 5.2, which is connected via the clutch 5.3 fixed to the main drive shaft 5.7 of a loom.
  • the gears are further 5.5 and 5.8 firmly mounted, which in turn are with the gears 5.6 and 5.9 engaged. 5.5 and 5.6 or 5.8 and 5.9 thus represent the left and the right transmission side of the loom.
  • the additional flywheel 5.4 which primarily serves to compensate for the speed fluctuations of the drive of the loom.
  • the main drive shaft via the coupling 5.10 is firmly connected to a shaft 5.11, which in turn carries a function of electrically acting as a rotor or stator of a motor component 5.12 in a fixed connection. Accordingly, the component 5.13 then acts as a stator or rotor, so that 5.12 and 5.13 together result in a motor 5A.
  • This motor is suitable for standstill operation and is operated in conjunction with a corresponding actuator such that the torque and / or the mechanical angular velocity between the stator and rotor can be controlled or regulated.
  • the flywheel 5.14 and a gear 5.15 are fixedly mounted, wherein the gear 5.15 in turn is in mesh with the gear 5.16. 5.15 and 5.16 form a gear stage of the shedding machine; the gear 5.16 is firmly mounted on the drive shaft 5.17 of the shedding machine.
  • a brake 5.18 normally fulfills the function of a holding brake for the shaft 5.11 and thus for 5.7 and 5.2;
  • the brake 5.19 normally fulfills the function of a holding brake for 5.17.
  • the symbol M has the same meaning as in FIG. 1. It should be noted that the components 5.11 and 5.12 can constructively and functionally merge into one component, ie just like the rotor 5.2 via 5.3, the rotor or stator of the motor 5A shown in 5.12 and 5.13 is then directly connected to the main drive shaft via 5.10 5.7 coupled.
  • the motor consisting of 5.12 and 5.13 which is assigned as the drive of the shedding machine, is energized, while the brake 5.19 opens.
  • the motor consisting of 5.12 and 5.13 is energized in such a way that a torque difference of "0rads -1 between the rotor and the stator is aimed at via the torque generated by it
  • the torque-generating rotating field depending on the engine type, either has a rapidly decreasing frequency or is set to very low values or 0 Hz from the speed of the shedding machine Weaving machine runs high, and this startup process - synchronized accordingly - is supported by the motor 5 formed from 5.1 and 5.2.
  • the motor formed from 5.12 and 5.13 strives for a differential angular velocity of 0rads -1 between the rotor and stator and thus strives to act as a non-contact coupling between weaving and shedding machine, takes place parallel to the acceleration of the loom, a speed reduction, ie a delay of shedding machine. So that both machines meet at the desired operating speed ⁇ Betr , the above-mentioned preferably initial acceleration of the shedding machine was carried out to a speed ⁇ FBM > ⁇ Betr .
  • the ratio of acceleration of the loom and delay of the shedding machine is largely determined by the ratio of the mass moments of inertia of the two machines;
  • the startup process and the ratio ⁇ FBM : ⁇ Betr can be influenced within wide limits. Can or should ⁇ FBM be no greater than the subsequent operating speed ⁇ Betr , so from the start of the loom to compensate for the speed reduction of the shedding machine described above the system (Web + shedding machine incl. Drives and additional masses) a corresponding additional energy must be supplied.
  • the control or regulation of the engine is carried out so that has been returned to the coupling operation with reaching the desired new phase.
  • the motor 5, which is formed from 5.1 and 5.2, is to be controlled or regulated accordingly.
  • the braking process is reversed to the starting process.
  • the weaving machine is braked to standstill by appropriate energization of the motors 5,5A formed from 5.1 and 5.2 or 5.12 and 5.13; When the machine reaches standstill, the brake 5.18 engages.
  • the speed of the shedding machine increases again (in a corresponding reversal to the starting procedure described above). From standstill of the weaving machine, the shedding machine, starting from this speed, is then braked down via the motor formed from 5.12 and 5.13.
  • the motors and the actuators associated with them must either convert the energy delivered by the working machines into waste heat via braking resistors or permit regenerative operation, ie regenerative braking, ie preferably feed back into an electrical supply network and / or capacitors and / or other types of energy storage.
  • regenerative braking ie preferably feed back into an electrical supply network and / or capacitors and / or other types of energy storage.
  • FIG. 5 shows an arrangement which differs substantially from that in FIG. 4 in that the motor formed in FIGS. 4 to 5.12 and 5.13 is divided into two motors 6, 6A.
  • the one motor 6, formed from 6.2 and 6.3, is located to the left of the left gear of the loom.
  • This left transmission is hereby represented by the gear wheel 6.8 fixedly mounted on the main drive shaft 6.7 of the weaving machine and the gear wheel 6.9 in turn engaged with this gear wheel.
  • the other motor 6A formed from 6.14 and 6.15, is arranged to the right of the right gear of the loom.
  • This right transmission is hereby represented by the gear 6.10 fixedly mounted on the main drive shaft 6.7 of the weaving machine, as well as the gear 6.11, which is in turn engaged with this gear.
  • the main drive shaft / drive shaft of weaving and / or shedding machine can generally also be used directly as a rotor or stator; the clutches 6.6 and 6.12 would then be omitted, as well as 1.4, 2.4, 5.3 and 5.10 can then be omitted in the preceding figures.
  • the flywheel mass 6.5 is firmly connected with 6.2, the flywheel 6.16 with 6.14.
  • the arrangement according to FIG. 5 is particularly advantageous if the drive of the shed forming machine can take place from two points. In this case, this drive is advantageous from the left and from the right to the drive shaft 6.19.
  • FIG. 6 shows an arrangement which can preferably also be operated in the manner last described for FIG. It consists of the main drive shaft 8.1 of a loom on which the gears 8.2 and 8.4 are firmly mounted, which in turn are in engagement with the gears 8.3 and 8.5. 8.2 and 8.3 or 8.4 and 8.5 thus represent the left or the right side of the transmission of the loom. Furthermore, 8.1 is connected via the clutch 8.6 fixed to the shaft 8.7, which in turn carries two functionally separated from each other to be considered components 8.8 and 8.11 in a fixed connection. Component 8.8 electrically acts as a rotor or stator of an engine. Accordingly, the component 8.9 then acts as a stator or rotor so that 8.8 and 8.9 together form a motor 8B.
  • the component 8.9 in turn is firmly connected to the flywheel 8.10.
  • Component 8.11 also functions electrically as a rotor or stator of an engine. Accordingly, the component 8.12 then acts as a stator or rotor, so that 8.11 and 8.12 together form a motor 8.
  • the component 8.16 which electrically acts as a rotor or stator of an engine. Accordingly, the component 8.17 then acts as a stator or rotor, so that 8.16 and 8.17 together form a motor 8A.
  • the component 8.17 in turn is firmly connected to the flywheel 8.18. Further firmly connected with 8.12 is the gear 8.13, which in turn is in engagement with the gear 8.14.
  • a brake 8.19 normally fulfills the function of a holding brake for the shaft 8.7 and thus for 8.1;
  • the brake 8.20 normally fulfills the function of a holding brake for 8.12 and thus for 8.13 to 8.15.
  • the brake 8.20 can be designed so that it also acts as a holding brake for 8.17 and 8.18.
  • the symbol M has the same meaning as in FIG. 1. It should be noted that on the one hand the components 8.8 8.7 and on the other hand the components 8.11 and 8.7 can constructively and functionally merge together so that the rotor or stator of the motor 8B is coupled via 8.6 directly to the main drive shaft 8.1 and on the other hand directly to the Rotor or stator of the motor 8 is coupled or forms with this even a manufacturing unit. For the starting process of the arrangement according to FIG. 6, there are several possibilities. Thus, in principle, according to the principle explained with reference to FIG.
  • the flywheel 8.10 and / or motor 8A the flywheel 8.18 can be accelerated to a required speed via motor 8B in order subsequently to transfer its kinetic energy to start the loom (in the case of 8.10 ) or to start the shedding machine (in the case of 8.18).
  • the following starting procedure is described: First, a simultaneous run-up of 8.10 (via motor 8B) on the one hand and - with opening of the brake 8.20 - the shedding machine together with flywheel 8.18 (via motor 8) on the other hand, ie motor 8A acts as a non-contact coupling.
  • the direction of rotation of 8.10 is opposite to that of shedding machine and flywheel 8.18.
  • the brake 8.19 is opened and the motor 8B energized so that he is anxious to reduce the difference in rotational speeds between 8.7 and 8.10 to 0rads -1 as explained in Figure 3. In this way, 8.7 and thus the main drive shaft of the loom is accelerated.
  • This ramping of the loom is supported by a simultaneous energization of motor 8 such that its electrically generated torque causes rotation of the components 8.11 and 8.12, and thus of weaving and shedding machine against each other. Ie 8.11 and 8.12 "repel each other".
  • the accelerations effective for weaving machines and for shedding machines are in inverse proportion to their mass moments of inertia (with otherwise lossless and force-free system).
  • the motor 8A acts as a non-contact coupling, then the self-moment of inertia of the shedding machine adds up to that of 8.18. As a result, the so sluggish shedding machine is nachbeuggt only slightly (at operating speed), while at the same time a fast startup of the loom is supported. During operation, the motor 8 compensates the power losses of weaving and shedding machine by an electrically generated torque, which maintains the opposing movements of weaving and shedding machine.
  • the electrically generated torques of the motor 8A and / or 8B can be controlled or regulated accordingly or secondly, one of the motors (8A, 8B) can be de-energized.
  • the ratio of accelerations from weaving to shedding machine
  • the motor (8A and / or 8B) which has been operated differently in the meantime, has returned to clutch operation.
  • motor 8 is energized so that he strives with the torque generated by him a differential speed between 8.11 or the shaft 8.1 of the weaving machine on the one hand and 8.12 on the other hand of Orads -1 , ie 8.11 and 8.12 "attract" each other.
  • the motors 8A and 8B are energized so that they support the braking operation of the weaving machine (motor 8B) or the shedding machine (motor 8A) with their respectively generated torque.
  • the motors 8A and 8B now act exactly like the motor 5A in FIG. 4, when the latter, previously acting as a clutch during operation, stops the loom.
  • speed increase of the shedding machine so increases here - at low-loss machines - when stopping the loom, the speed of 8.10 and when stopping the shedding machine, the speed of 8.18.
  • At standstill of the loom brake falls 8.19, at standstill of the shedding machine brake falls 8.20.
  • After stopping the weaving machine or the shedding machine can 8.10 or 8.18 course expire or slowly shut down via 8A or 8B with correspondingly low recovery power.
  • the motors and the actuators associated with them must either convert the energy delivered by the working machines into waste heat via braking resistors or permit regenerative operation, ie regenerative braking, ie preferably feed back into an electrical supply network and / or capacitors and / or other types of energy storage.
  • regenerative braking ie preferably feed back into an electrical supply network and / or capacitors and / or other types of energy storage.
  • the brake 8.19 is still to be noted that although it is a holding brake, but it must have such a large holding torque that it stops the component 8.7 and all thus positively connected components against during startup and the Wiederstillsetz process of 8.9 and 8.10 and, depending on the mode of operation, from 8.12 to 8.16 or from 8.12 to 8.18 acting acceleration or deceleration moments.
  • the assignment of weaving and shedding machine to the drive system can also be exactly the opposite, ie 8.1 is the drive shaft of the shedding machine, while 8.15 is the main drive shaft of the loom.
  • the components 8.2. to 8.5 would then be correspondingly associated with 8.15, while the gear means of the shedding machine would be associated with 8.1.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung für eine Webmaschine und Fachbildemaschine mit Mitteln zur Kompensation von Drehzahlschwankungen des Antriebs der Web- und Fachbildemaschine.
Aus der EP-A 0 726 345 ist ein Antrieb bekannt, der über Übertragungselemente auf eine Hauptantriebswelle, welche mit einem Schaltzahnrad versehen ist, wirkt.
Das Schaltzahnrad ist in einer ersten Position sowohl mit einem Zahnrad wenigstens für einen Antrieb der Weblade einer Webmaschine als auch mit einem Zahnrad wenigstens für den Antrieb von Fachbildemitteln im Eingriff und wobei das Schaltzahnrad in einer zweiten Position nur mit einem der beiden Zahnräder in Eingriff steht.
Aus der WO 98/31856 ist ein Antrieb für eine Webmaschine bekannt, dessen Antrieb koaxial zur Hauptantriebswelle angeordnet und direkt mit dieser verbunden ist. Die Hauptantriebswelle der Webmaschine ist durch ein hydraulisches oder pneumatisches Verstellsystem so in eine Richtung verschiebbar, dass der Antrieb nur auf die Fachbildeeinrichtung erfolgt.
Ferner ist die Hauptantriebswelle durch das Motorenfeld hindurch so in die andere Richtung verschiebbar, dass der Antrieb sowohl für die Weblade, gegebenenfalls für die Greifer als auch für die Fachbildeeinrichtung wirksam ist; d.h. diese Position der Hauptantriebswelle ist die Position für den laufenden Webbetrieb.
Die vorgenannten Lösungen gehen von einem Zentralantrieb sowie von einer formschlüssigen Verbindung von Webmaschine und Fachbildemaschine im Webbetrieb aus. Damit werden alle Wechselmomente über die Hauptantriebswelle oder zumindest über Abschnitte derselben übertragen. Die folglichen Torsionen verursachen auf die Gesamtkonstruktion übertragende Schwingungen, die zu Beeinträchtigungen der Webqualität führen können, sowie einen hohen Stromverbrauch des Antriebsystems als auch eine hohe Ausfallhäufigkeit der Gesamtmaschine zur Folge haben.
Ferner ist die formschlüssige Verbindung zwischen Webmaschine und Fachbildemaschine verschleiss- und verlustbehaftet.
Auch für die Auslegung des Antriebs gestalten sich die vorgenannten Lösungen ungünstig, weil die formschlüssige Verbindung zwischen der Webmaschine und der Fachbildemaschine immer deren gleichzeitigen Start erfordert. So wird zur Vermeidung von Anlaufstellen im Gewebe eine sehr hohe Startdynamik erforderlich, die, bezogen auf ihre Momentenentwicklung, extrem trägheitsarme Motoren (Antriebe) erfordert. Solche Antriebe haben dann in den meisten Fällen ein für den Dauerbetrieb unzureichendes thermisches Moment (Nennmoment), so dass sie fremdgekühlt werden müssen, zumeist mit Öl oder Wasser.
Ein weiterer Nachteil ist, dass die in den bekannten Lösungen vorgesehenen Verstellmechanismen für das Schaltzahnrad bzw. für die Hauptantriebswelle zusätzlich Verschleisskomponenten sind, die außerdem einen zusätzlichen Wartungsaufwand bedeuten.
Aus der EP 0 893 525 A1 ist bereits eine Antriebsanordnung für eine Webmaschine bekannt, welche Antriebsanordnung eine Webmaschine mit einem Antriebsmotor als Hauptmotor oder Nebenmotor, eine Fachbildemaschine mit einem Antriebsmotor entsprechend als Nebenmotor oder Hauptmotor und eine Steuereinrichtung umfasst.
Die Steuereinrichtung ist ausgelegt, einer Regelstrategie zu folgen, um den Nebenantrieb bezüglich dem Hauptantrieb mit synchroner bzw. vor- oder nacheilender Winkelposition zu betreiben. Die EP 0 893 525 A1 offenbart nicht, wie bei einer solchen Antriebsanordnung Schwankungen der Drehzahl des Antriebs der Fachbilde- und Webmaschine, bezogen auf die Hauptwelle der Webmaschine und die Antriebswelle der Fachbildemaschine, weitestgehend kompensiert werden können.
Aus der DE 44 36 424 A1 ist ferner ein Verfahren zum Antreiben einer Webmaschine bekannt, wonach die Webmaschinenhauptwelle mit Hilfe wenigstens eines koaxial mit der Hauptwelle verbundenen elektromotorischen Antriebs gedreht wird.
Der elektromotorische Antrieb ist an ein Stromnetz angeschlossen und steht mit einer Steuereinheit in Wirkverbindung.
Der Antrieb wird von der Steuereinheit, vorzugsweise durch sinusförmige Steuersignale, die in der Steuereinheit erzeugt werden, betätigt, und zwar derart, dass die Hauptwelle während einer entsprechenden Umdrehung von dem elektromotorischen Antrieb mit veränderlicher Dreh- oder Winkelgeschwindigkeit beschleunigt oder verzögert gedreht wird.
Der elektromotorische Antrieb ist dabei ein Gleichstromantrieb, der so betätigt wird, dass dieser zeitweise als Gleichstrommotor und zeitweise als Gleichstromgenerator arbeitet.
Im Falle, dass der Antrieb als Gleichstrommotor arbeitet, wird er mit Energie aus dem Stromverteilungsnetz gespeist und im Falle, dass der Antrieb als Gleichstromgenerator arbeitet, wird die von dem Antrieb erzeugte elektrische Energie in das Stromversorgungsnetz zurückgespeist.
Dadurch, dass gemäß vorbekanntem Stand der Technik die Webmaschine und die Fachbildemaschine beim Start im wesentlichen synchron betrieben werden, muss eine relativ hohe Gesamtantriebsenergie in der Startphase aus dem Stromnetz zur Verfügung gestellt werden.
Dieser Umstand hat sowohl Gültigkeit für Webmaschinen, die mit wenigstens einem Hauptantriebsmotor ausgerüstet sind und wobei der Antrieb für die Fachbildemaschine von der Hauptantriebswelle der Webmaschine abgeleitet ist, als auch Gültigkeit für Webmaschinen, die mit der Antriebsanordnung nach der EP 0 893 525 A1 versehen sind.
Aufgabe der Erfindung ist es, in einer Antriebsanordnung, welche den separaten Betrieb von Webmaschine und Fachbildemaschine gestattet, die Drehzwahlschwankungen des Antriebs sowohl von der Web- als auch von der Fachbildemaschine, bezogen auf die Antriebswelle der jeweiligen Maschine, weitestgehend zu kompensieren und die Startphase von Web- und Fachbildemaschine so zu gestalten, dass die aus dem Versorgungsnetz entnommene Energie sowie auch die zu installierende Antriebsleistung möglichst klein gehalten wird.
In den nachfolgenden Ausführungen wird der Begriff "laufender Betrieb" verwendet. Er bezeichnet den Betrieb einer Maschine bzw. eines Maschinensystems ab abgeschlossenem Hochlauf bis hin zur Einleitung des Wiederstillsetzens. Erfolgt der laufende Betrieb von Web- und/oder Fachbildemaschine mit Gewebe, so handelt es sich um Webbetrieb; der Begriff "Webbetrieb" ist also durch den Begriff "laufender Betrieb" umschlossen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Dabei ist die Antriebswelle der Fachbildemaschine mit zusätzlichen auf diese Antriebswelle wirkenden Schwungmassen versehen, welche im einfachsten Fall als mit der Antriebswelle verbundene rotationssymmetrische Körper homogener Dichte ausgeführt sind , so dass sie die Drehzahlschwankungen des Antriebs der Fachbildemaschine, bezogen auf die Antriebswelle, weitestgehend kompensieren, d.h. den Quotienten aus maximalem und minimalem Augenblickswert des Massenträgheitsmomentes stark verkleinern. Diese zusätzlichen auf die Antriebswelle wirkenden Schwungmassen bewirken gemäß dem Drehimpulserhaltungssatz eine weitaus geringere natürliche Drehzahlpendelung an der Antriebswelle der Fachbildemaschine. Dadurch verringern sich dementsprechend im laufenden Betrieb die notwendigen positiven und negativen Beschleunigungsmomente für die Drehzahl- bzw. Lageregelung der Fachbildemaschine, womit sich wiederum das notwendige thermische Bemessungsmoment (Nennmoment) des Antriebsmotors als auch die Stromaufnahme des Antriebs aus dem speisenden Netz verringern.
Zusätzlich entlastend für den Antriebsmotor wirkt im laufenden Betrieb, dass es mit der Aufhebung der Lagesynchronität zwischen Fachbildemaschine und Webmaschine außerhalb der kritischen Maschinenwinkelbereiche möglich ist, die natürliche Pendelung an der Antriebswelle der Fachbildemaschine entsprechend Drehimpulserhaltungssatz zuzulassen. So werden die Lastmomente an der Antriebswelle nur durch die Kettfäden, durch die reibungsbedingten Verluste sowie durch die Regelung auf die geforderte Betriebsdrehzahl für den anschließenden kritischen Maschinenwinkelbereich gebildet.
Grundlage der Lösung der Aufgabe ist des weiteren, dass die bereits genannte Aufhebung der Lagesynchronität zwischen Fachbilde- und Webmaschine eine Entkopplung beider Hochlaufverhalten nach DE-Patentanmeldung 100 53 079 insofern gestattet, als zunächst die Fachbildemaschine gestartet und vergleichsweise langsam auf Betriebsdrehzahl beschleunigt wird, um mit der später startenden, vergleichsweise schnell beschleunigten Webmaschine rechtzeitig vor deren erstem Blattanschlag drehzahl- und lagemäßig in den für den laufenden Betrieb, insbesondere Webbetrieb, zulässigen Toleranzen zusammengeführt zu werden.
Entsprechend umgekehrt ist auch ein gegenüber der Webmaschine langsameres Wiederabbremsen der Fachbildemaschine auf Stillstand möglich. Siehe hierzu ebenfalls DE-Patentanmeldung 100 53 079.
So können die erforderlichen Beschleunigungs- und Bremsmomente für den Antrieb der Fachbildemaschine reduziert werden; deswegen und aufgrund der vorgenannten Freiheitsgrade in der Bewegung im laufenden Betrieb muß das Verhalten des Antriebsmotors der Fachbildemaschine nicht dynamisch optimiert werden, sondern kann verbrauchsoptimiert ausgelegt sein.
Von der Fachbildemaschine entlastet, kann andererseits- zusätzlich begünstigt durch den so leichter werdenden Aufbau entsprechender Getriebestufen der Webmaschine - der Antrieb an der Hauptantriebswelle der Webmaschine nunmehr kleiner ausgeführt werden. Das insbesondere für den Startvorgang erforderliche Beschleunigungsmoment verringert sich.
Erfindungsgemäß ist hier aber vorgesehen, die Hauptantriebswelle mit zusätzlichen, auf sie wirkenden Schwungmassen zu versehen, welche im einfachsten Fall als rotationssymmetrische Körper homogener Dichte ausgeführt sind , so dass sie die Drehzahlschwankungen des Antriebs der Webmaschine, bezogen auf die Hauptantriebswelle, weitestgehend kompensieren, d.h. den Quotienten aus maximalem und minimalem Augenblickswert des Massenträgheitsmomentes stark verkleinern. Zwar erhöhen diese Zusatzmassen wiederum das erforderliche Beschleunigungsmoment, haben aber die gleichen positiven Wirkungen auf die Antriebsauslegung wie bei der Fachbildemaschine. Darüber hinaus reduziert die Aufteilung der Zusatzmassen auf beide Seiten der Webmaschinenhauptantriebswelle das Auftreten der durch die Torsion der Hauptantriebswelle verursachten Schwingungen und der mit ihnen verbundenen oben genannten Nachteile.
Erfolgt die Wirkung von Zusatzmassen, vorzugsweise ausgebildet als rotationssymmetrische, gleichmäßig masseverteilte Körper homogener Dichte, auf die Hauptantriebswelle der Webmaschine bzw. die Antriebswelle der Fachbildemaschine über Ausgleichsgetriebe, so ist, bezogen auf die entsprechende Welle, außer der teilweisen auch die vollständige Kompensation der Drehzahlschwankungen des Antriebs möglich. Die Auslegung eines solchen Ausgleichsgetriebes, auch verbunden mit der gezielten Reduzierung der Maschinenschwingungen, erfolgt nach mathematischen Regeln, die bekanntermaßen in der Fachliteratur ausführlich dokumentiert sind.
Zur Lösung der Aufgabe ist darüber hinaus erfindungsgemäß vorgesehen, den gegenüber der Webmaschine vorgezogenen Start der Fachbildemaschine so zu gestalten, dass der nachfolgende Start der Webmaschine einerseits durch den Antrieb der Fachbildemaschine und andererseits durch die der Fachbildemaschine mitgeteilte kinetische Energie unterstützt wird.
Dabei ist ein für den Stillstandsbetrieb geeigneter Antrieb der Fachbildemaschine derart zugeordnet, dass sein Stator oder sein Rotor formschlüssig und vorzugsweise koaxial oder über Getriebe mit der Hauptantriebswelle der Webmaschine verbunden ist, während umgekehrt sein Rotor bzw. Stator formschlüssig und vorzugsweise koaxial oder über Getriebe mit der Antriebswelle der Fachbildemaschine verbunden ist. Weiterhin ist eine Möglichkeit der Festbremsung bzw. Arretierung der Hauptantriebswelle der Webmaschine derart gegeben, dass die Antriebswelle der Fachbildemaschine frei beweglich bleibt. Für den zuerst erfolgenden Hochlauf der Fachbildemaschine wird der oben beschriebene Antrieb bestromt, während gleichzeitig die Hauptantriebswelle der Webmaschine festgebremst bleibt. So dient die Kraftwirkung zwischen Stator und Rotor des Antriebes, d.h. das Drehmoment, dem Hochlauf der Fachbildemaschine. Die Fachbildemaschine wird dabei vorzugsweise bis auf eine Drehzahl oberhalb jener zum Webbetrieb erforderlichen Drehzahl beschleunigt, da ihr für den anschließenden Start der Webmaschine ein Teil ihrer kinetischen Energie wieder entzogen wird. Zum Start der Webmaschine wird die Festbremsung bzw. Arretierung ihrer Hauptantriebswelle gelöst; gleichzeitig wird der Antrieb der Fachbildemaschine so bestromt, dass - im Falle von Drehstrommotoren - das momentenbildende Drehfeld je nach Motorentyp entweder eine, von der Drehzahl der Fachbildemaschine ausgehend, schnell abnehmende oder von vornherein auf sehr kleine Werte bzw. 0Hz gesetzte Frequenz besitzt. Hierbei ist zu beachten, dass die Frequenz des Drehfeldes sich über die Drehzahldifferenz zwischen Stator und Rotor definiert. D.h. das Drehfeld ist im Falle einer Synchronisation bei einer Frequenz 0Hz bestrebt, die Drehzahlfrequenz zwischen Stator und Rotor auf 0rads-1 zu reduzieren bzw. auf 0rads-1 zu halten.
So wird die Webmaschine mit einem Drehmoment beaufschlagt, welches bestrebt ist, es auf die Fachbildemaschine drehzahlmäßig aufzusynchronisieren. Daneben kann jedoch ein weiterer, der Webmaschine direkt zugeordneter Antrieb vorhanden sein, der den Hochlauf der Webmaschine unterstützt und hierzu entsprechend steuerungstechnisch mit dem Antrieb der Fachbildemaschine abgestimmt ist. Im laufenden (Web-)Betrieb kompensiert dieser Antrieb vorrangig die Verluste (durch Reibung, Vortuch usw.) des (Web-)Prozesses durch entsprechende Energiezufuhr, während der Antrieb der Fachbildemaschine vorrangig als berührungslose Kupplung zwischen Webmaschine und Fachbildemaschine fungiert, d.h. deren lagesynchronen Betrieb sicherstellt.
Der Bremsvorgang verläuft entsprechend umgekehrt zum Startvorgang.
Grundsätzlich können auch Nicht-Drehstrommotore verwendet werden, deren Momentensteuerung bzw. -regelung hierzu auf die zuvor beschriebenen Abläufe abgestimmt werden.
Aus der Verringerung der Spitzenmomente, d.h. der Vergleichsmäßigung des Lastverhaltens sowie der Verringerung der notwendigen Beschleunigungs- und
Bremsmomente, ergeben sich die genannten Vorteile nicht nur für die Antriebsmotore von Web- und Fachildemaschine, sondern auch bei der Dimensionierung des Stellgliedes bzw. Umrichters des jeweiligen Antriebs.
Gewebe mit stark wechselnder Bindung je Rapport können kettfadenabhängig von Zyklus zu Zyklus stark unterschiedliche Lastmomente verursachen (ein Zyklus ist hierbei eine volle Drehung der Webmaschinenhauptwelle von Webblattanschlag zu Webblattanschlag).
Um den Momentenbedarf auch über den gesamten Rapport zu vergleichmäßigen, wird eine Drehzahldifferenz zwischen Zyklen unterschiedlicher Bindung zugelassen. Die Webmaschine muss dabei - zwecks Synchronität zur Fachbildemaschine im kritischen Maschinenwinkelbereich - dieser Drehzahlschwankung sinngemäß folgen, wodurch Unterschiede in der kinetischen Energie des Webblattes im kritischen Maschinenwinkelbereich möglich sind.
Der Forderung nach gleichbleibender Qualität des Schussanschlages durch das Webblatt kommt die an sich bekannte Trennung der Antriebe für Fachbildemaschine und Webmaschine nach, indem die genannten Unterschiede in der kinetischen Energie des Webblattes durch eine entsprechende, maschinenwinkelbezogene Verschiebung des Fachschlusses kompensiert werden.
Die Verschiebung des Fachschlusses zur Beeinflussung des Schussanschlages lässt sich vorteilhaft auch für Gewebe nutzen, die, zumeist schussfadenbedingt, wechselnde Betriebsdrehzahlen erfordern.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführung gemäß Anspruch 23 lässt sich die Verschiebung des Fachschlusses dadurch erreichen, dass zwischen Stator und Rotor des Antriebes der Fachbildemaschine durch entsprechende Bestromung ein Drehmoment erzielt wird, dass keine synchronisierende, d.h. kuppelnde sondern eine abstoßende Wirkung zur Bildung einer Differenzgeschwindigkeit besitzt. Auch das kurzzeitige Abschalten (Strom = 0) dieses Antriebes kann für die Winkelverschiebung zwischen Web- und Fachbildemaschine angewandt werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, den Antrieb für die Webmaschine auf beide Maschinensseiten aufzuteilen oder gegebenenfalls segmentiert, über die Gesamtlänge der Hauptantriebswelle verteilt, anzuordnen. In beiden Fällen kann durch die Möglichkeit der differenzierten Ansteuerung der Teilantriebe einer insbesondere wechselnden Verdrehung der Hauptantriebswelle und den damit verbundenen Schwingungen aktiv entgegengewirkt werden.
Ferner besteht die Möglichkeit, die Zwischenkreise der Stellglieder/Umrichter der Fachbildemaschine und der Webmaschine zu verbinden. So kann die Rückspeiseenergie des einen Antriebs als Nutzenergie für den jeweils anderen Antrieb genutzt werden. Dies bietet auch Vorteile für die Netzbelastung während des Webmaschinenstarts.
Die Optimierung der gegenseitigen Energieversorgung von Fachbildemaschine und Webmaschine wird dabei durch entsprechende Gestaltung der Freiheitsgrade der Bewegung im unkritischen Maschinenwinkelbereich sowie durch entsprechende Gestaltung des Massenträgheitsmomentverlaufes von Webmaschine und Fachbildemaschine zueinander und durch demgemäße Auslegung der oben genannten Zusatzmassen herbeigeführt. Diese Maßnahmen machen zur Minimierung und Vergleichmäßigung der Leistungsaufnahme aus dem speisenden Netz auch dann Sinn, wenn oben genannter gemeinsamer Zwischenkreis nicht vorgesehen wird. Insgesamt ergeben sich aus antriebstechnischer Sicht folgende Vorteile:
  • geringere Stromaufnahme zum Betrieb der Gesamtmaschine (Webmaschine und Fachbildemaschine) gegenüber den vorbekannten Lösungen und
  • durch Reduzierung der thermischen Bemessungsmomente ergibt sich bei gleicher Nutzleistung weitaus eher die Möglichkeit zum Wegfall einer Zusatzkühlung für die Antriebsmotoren als für jenen bei den Lösungen nach dem Stand der Technik.
  • Durch die Zusatzmassen an Web- und Fachbildemaschine steigt die innere kinetische Energie der Maschinen und damit die Unempfindlichkeit gegen schwache bzw. schwankende elektrische Versorgungsnetze im laufenden Betrieb. Insbesondere trifft dies auf die erfindungsgemäßen Ausführungen gemäß Anspruch 1 und 23 zu, da hier zudem die als Kupplung zwischen Web- und Fachbildemaschine fungierenden Antriebe mit geringem Leistungsbedarf den Synchronlauf von Web- und Fachbildemaschine aufrechterhalten, wobei im Falle der Anordnung gemäß Anspruch 23 der Webmaschinenantrieb als speisender Generator selbst bei totalem Netzausfall über einen Teil der kinetischen Energie von Web- und Fachbildemaschine die notwendige Leistung für den als Kupplung fungierenden Antrieb der Fachbildemaschine aufbringen kann.
    Die Anordnungen gemäß Anspruch 1 oder 23 erlauben darüber hinaus auch in der Start- und damit in der Bremsphase eine höhere Unempfindlichkeit gegenüber schwachen bzw. schwankenden elektrischen Versorgungsnetzen, da für den kritischen Webmaschinenstart die kinetische Energie der Fachbildemaschine mit genutzt wird; so wird z.B. bei Unterspannung im Versorgungsnetz die Fachbildemaschine auf eine höhere Drehzahl beschleunigt, so dass sie mit ihrer höheren kinetischen Energie die geringere Energiebereitstellung durch das Versorgungsnetz kompensiert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1
eine Antriebsanordnung in schematischer Darstellung für eine Webmaschine mit drehfest auf deren Hauptantriebswelle angeordneten Schwungmassen,
Figur 2
eine Antriebsanordnung in schematischer Darstellung für eine Fachbildemaschine mit drehfest auf deren Antriebswelle angeordneter Schwungmasse,
Figur 3
eine auf eine drehangetriebene Welle koppelbare Schwungmasse,
Figur 4
eine Antriebsanordnung für Webmaschinen mit einem ersten und einem zweiten Teilantrieb,
Figur 5
eine von der Antriebsanordnung für Webmaschinen gemäß Figur 5 verschiedene Anordnung,
Figur 6
eine Antriebsanordnung für Webmaschinen mit einem Antrieb und zwei über zusätzliche Antriebe wirkende Schwungmassen.
In Figur 1 wird die Hauptantriebswelle 1.8 einer Webmaschine von einem Antriebsmotor 1 bewegt, der aus Stator 1.2, Rotor 1.3 sowie der integrierten Bremse 1.1 besteht, wobei letztere im Normalfall nur die Funktion einer Haltebremse für den Maschinenstillstand erfüllt. Rotor und Hauptantriebswelle sind über die Kupplung 1.4 fest miteinander gekuppelt. Auf der Hauptantriebswelle sind ferner die Zahnräder 1.6 und 1.9 fest montiert, welche wiederum mit den Zahnrädern 1.7 bzw. 1.10 im Eingriff stehen. 1.6 und 1.7 sowie 1.9 und 1.10 repräsentieren so die linke bzw. die rechte Getriebeseite einer Webmaschine. Ebenfalls fest montiert auf der Hauptantriebswelle 1.8 sind die zusätzlichen Schwungmassen 1.5 und 1.11, welche vornehmlich der Kompensation der Drehzahlschwankungen des Antriebs der Webmaschine dienen.
Mit einem separaten Antriebsmotor 2 wird gem. Figur 2 die Antriebswelle 2.8 einer symbolisch dargestellten Fachbildemaschine betrieben. Dieser Antriebsmotor besteht aus Stator 2.2 und aus Rotor 2.3 sowie aus der integrierten Bremse 2.1, wobei letztere im Normalfall nur die Funktion einer Haltebremse für den Maschinenstillstand erfüllt. Der Rotor 2.3 und die Antriebswelle 2.8 sind über die Kupplung 2.4 fest miteinander gekuppelt. Auf der Antriebswelle ist ferner das Zahnrad 2.6 fest montiert, welches wiederum mit dem Zahnrad 2.7 in Eingriff steht. 2.6 und 2.7 repräsentieren so das Getriebe der Fachbildemaschine. Ebenfalls fest montiert auf der Antriebswelle 2.8 ist die zusätzliche Schwungmasse 2.5, welche vornehmlich der Kompensation der Drehzahlschwankungen des Antriebs der Fachbildemaschine dient.
Das Symbol M bedeutet, dass die Bremsen 1.1 bzw. 2.1. ein Stillsetzen der jeweiligen Maschine gegen "Masse", d.h. in Bezug auf Maschinenrahmen bzw. Erdboden, bewirken. Zur besseren Veranschaulichung sind in den Figuren 1 und 2 außer 1.1, 1.3, 1.4 ;1.8 und 2.8 alle Komponenten der Ausführungsbeispiele im Schnitt dargestellt.
Figur 3 zeigt eine Schwungmasse 4.4, die bezüglich der Welle 4.1 mittels einer aus den Teilen 4.2 und 4.3 bestehenden berührungslosen Kupplung gekoppelt bzw. entkoppelt werden kann. Anstelle der Kupplung kann auch ein für Stillstandsbetrieb geeigneter Motor eingesetzt werden, wobei dann 4.2 der Stator und 4.3 der Rotor (=Prinzip des Außenläufermotors) oder 4.3 der Stator und 4.2 der Rotor sein kann. Vorzugsweise unter Verwendung eines Motors kann dabei unter Einsatz eines geeigneten Stellgliedes (z.B. Umrichter) das zwischen 4.2 und 4.3 wirkende Drehmoment gesteuert bzw. geregelt werden. Auf diese Weise kann die Torsion der Welle 4.1 reduziert und/oder vergleichmäßigt werden, wodurch auch Schwingungen auf der Welle reduziert und ihre Laufruhe verbessert werden. Weiterhin besteht bei Einsatz eines Motors auch die Möglichkeit, den Hochlauf sowie das Stillsetzen (= Abbremsen bis zum Stillstand) einer mit 4.1 formschlüssig verbundenen Arbeitsmaschine (Web- und/oder Fachbildemaschine) vorzunehmen oder einen anderen Antrieb hierbei zu unterstützen. Für den Hochlauf wird bei vorzugsweise festgebremster Arbeitsmaschine (und damit festgebremster Welle 4.1; siehe Haltebremse 4.5) der aus 4.2 und 4.3 bestehende Motor 4 so bestromt, dass mittels seines elektrisch erzeugten Drehmomentes eine Beschleunigung der Schwungmasse 4.4 auf eine Zieldrehzahl ω41 erfolgt. Anschließend wird die Bremse 4.5 der Arbeitsmaschine geöffnet und Motor 4 so bestromt, dass sein elektrisch erzeugtes Drehmoment eine Reduzierung der Differenzdrehzahl zwischen Schwungmasse 4.4 und Welle 4.1 auf Orads-1 anstrebt. Hierbei findet ein Energieausgleich zwischen Schwungmasse und Arbeitsmaschine statt, d.h. die Schwungmasse gibt Energie an die Arbeitsmaschine ab, so dass schließlich Schwungmasse 4.4 und Welle 4.1 drehzahlsynchron mit ω42 rotieren - wobei ohne weitere Maßnahmen ω42<ω41 gilt. Motor 4 arbeitet jetzt als berührungslose Kupplung. Das Stillsetzen erfolgt umgekehrt zum Hochlauf. D.h. zuerst wird Motor 4 so bestromt, dass sein elektrisch erzeugtes Drehmoment eine Differenzdrehzahl zwischen 4.4 und 4.1 derart anstrebt, dass 4.1 durch die Wirkung dieses Drehmomentes bis auf Stillstand heruntergebremst wird. Bei verlustarmen Arbeitsmaschinen wird dabei umgekehrt die Drehzahl der Schwungmasse wieder erhöht. Man kann sinnbildlich auch sagen, dass beim Hochlauf der Arbeitsmaschine die Schwungmasse 4.4 und die Welle 4.1 einander "anziehen", während sie sich beim Stillsetzen der Arbeitsmaschine voneinder "abstoßen". Wenn die Arbeitsmaschine auf Stillstand heruntergebremst ist, fällt die Haltebremse zum Festbremsen der Arbeitsmaschine wieder ein. Nach dem Stillsetzen der Arbeitsmaschine kann 4.4 natürlich auslaufen oder über Motor 4 mit entsprechend geringer Rückspeiseleistung stillgesetzt werden.
Grundsätzlich besteht durch die Verwendung des Motors 4 als Kupplung mittels dieses Motors und oben genanntem Stellglied auch die Möglichkeit, die von der Arbeitsmaschine und der Schwungmasse beim Bremsen abgegebene Energie nicht über Bremswiderstände in Verlustwärme umzusetzen, sondern sie in der Weise eines Generators , d.h. als Nutzbremsung, in ein elektrisches Versorgungsnetz und/oder auf Kondensatoren und/oder andere Energiespeicherarten zurückzuspeisen.
Bei der Auslegung der Bremse 4.5 ist noch zu beachten, dass sie zwar eine Haltebremse ist, dabei aber ein so großes Haltemoment besitzen muß, dass sie den Stillstand der Arbeitsmaschine gegen die während des Hochlaufes und Wiederstillsetz-Prozesses von 4.3 und 4.4 wirkenden Beschleunigungs- und Verzögerungsmomente gewährleistet. Dem Symbol M kommt dieselbe Bedeutung zu wie in Figur 1.
In Figur 4 ist eine Anordnung dargestellt, die zunächst einen Webmaschinenantrieb 5, bestehend aus dem Stator 5.1 und dem Rotor 5.2, umfaßt, welcher über die Kupplung 5.3 fest mit der Hauptantriebswelle 5.7 einer Webmaschine verbunden ist. Auf der Hauptantriebswelle sind ferner die Zahnräder 5.5 und 5.8 fest montiert, welche wiederum mit den Zahnrädern 5.6 bzw. 5.9 im Eingriff stehen. 5.5 und 5.6 bzw. 5.8 und 5.9 repräsentieren so die linke bzw. die rechte Getriebeseite der Webmaschine.
Ebenfalls fest montiert auf der Hauptantriebswelle 5,7 ist die zusätzliche Schwungmasse 5.4, welche vornehmlich der Kompensation der Drehzahlschwankungen des Antriebs der Webmaschine dient.
Weiterhin ist die Hauptantriebswelle über die Kupplung 5.10 fest mit einer Welle 5.11 verbunden, welche wiederum eine elektrisch als Rotor oder Stator eines Motors fungierende Komponente 5.12 in fester Verbindung trägt. Entsprechend fungiert die Komponente 5.13 dann als Stator oder Rotor, so dass 5.12 und 5.13 zusammen einen Motor 5A ergeben. Dieser Motor ist für Stillstandsbetrieb geeignet und wird in Verbindung mit einem entsprechenden Stellglied derart betrieben, dass das Drehmoment und/oder die mechanische Winkelgeschwindigkeit zwischen Stator und Rotor gesteuert bzw. geregelt werden können.
Auf der Komponente 5.13 sind die Schwungmasse 5.14 und ein Zahnrad 5.15 fest montiert, wobei das Zahnrad 5.15 wiederum mit dem Zahnrad 5.16 im Eingriff steht. 5.15 und 5.16 bilden eine Getriebestufe der Fachbildemaschine; das Zahnrad 5.16 ist fest auf der Antriebswelle 5.17 der Fachbildemaschine montiert.
Eine Bremse 5.18 erfüllt im Normalfall die Funktion einer Haltebremse für die Welle 5.11 und damit für 5.7 und 5.2; die Bremse 5.19 erfüllt im Normalfall die Funktion einer Haltebremse für 5.17.
Dem Symbol M kommt dieselbe Bedeutung zu wie in Figur 1.
Es sei darauf hingewiesen, dass die Komponenten 5.11 und 5.12 konstruktiv und funktional zu einer Komponente verschmelzen können, d.h. genau wie der Rotor 5.2 über 5.3 ist dann auch der Rotor bzw. Stator des mit 5.12 und 5.13 dargestellten Motors 5A über 5.10 direkt mit der Hauptantriebswelle 5.7 gekoppelt.
Beim Start der Anordnung gemäß Figur 4 wird zunächst der aus 5.12 und 5.13 bestehende Motor, welcher als Antrieb der Fachbildemaschine zugeordnet ist, bestromt, während die Bremse 5.19 öffnet. Da Bremse 5.18 geschlossen bleibt, beginnt 5.13 um 5.12 zu rotieren, wobei gleichzeitig mit 5.13 auch die Schwungscheibe 5.14 sowie Zahnrad 5.15 in Rotation versetzt werden. Damit drehen sich auch Zahnrad 5.16 und die Antriebswelle 5.17 der Fachbildemaschine. Über den aus 5.12 und 5.13 gebildeten Motor 5A wird so die Fachbildemaschine auf eine Drehzahl ωFBM (sie sei bezogen auf Zahnrad 5.15) beschleunigt, die vorzugsweise etwas oberhalb der später für Hauptantriebswelle 5.7 gewünschten Betriebsdrehzahl ωBetr liegt. Ist ωFBM erreicht, wird, während die Bremse 5.18 öffnet, der aus 5.12 und 5.13 bestehende Motor so bestromt, dass über das von ihm elektrisch erzeugte Drehmoment eine Differenz-Winkelgeschwindigkeit von "0rads-1 zwischen Rotor und Stator angestrebt wird. Im Falle eines Drehstrommotors heißt dies, dass das momentenbildende Drehfeld je nach Motorentyp entweder eine, von der Drehzahl der Fachbildemaschine ausgehend, schnell abnehmende oder von vornherein auf sehr kleine Werte bzw. 0Hz gesetzte Frequenz besitzt. Auf diese Weise erfährt die Hauptantriebswelle 5.7 der Webmaschine ein Beschleunigungsmoment; die Webmaschine läuft hoch, wobei dieser Hochlaufvorgang - entsprechend synchronisiert - vom aus 5.1 und 5.2 gebildeten Motor 5 unterstützt wird.
Da der aus 5.12 und 5.13 gebildete Motor eine Differenz-Winkelgeschwindigkeit von 0rads-1 zwischen Rotor und Stator anstrebt und damit bestrebt ist, als berührungslose Kupplung zwischen Web- und Fachbildemaschine zu wirken, erfolgt parallel zur Beschleunigung der Webmaschine eine Drehzahlverringerung, d.h. eine Verzögerung der Fachbildemaschine. Damit sich beide Maschinen bei der gewünschten Betriebsdrehzahl ωBetr treffen, erfolgte die oben genannte vorzugsweise anfängliche Beschleunigung der Fachbildemaschine auf eine Drehzahl ωFBM > ωBetr. Das Verhältnis von Beschleunigung der Webmaschine und Verzögerung der Fachbildemaschine wird maßgeblich durch das Verhältnis der Massenträgheitsmomente der beiden Maschinen bestimmt; durch die Wahl der zusätzlichen Schwungmassen läßt sich so der Hochlaufvorgang sowie das Verhältnis ωFBM : ωBetr in weiten Grenzen beeinflussen. Kann oder soll ωFBM nicht größer sein als die spätere Betriebsdrehzahl ωBetr, so muß ab Start der Webmaschine zur Kompensation der oben beschriebenen Drehzahlverringerung der Fachbildemaschine dem Gesamtsystem (Web- + Fachbildemaschine inkl. Antriebe und Zusatzmassen) eine entsprechende zusätzliche Energie zugeführt werden. Dies ist erstens während des Startes der Webmaschine durch Motor 5 und/oder Motor 5A, aber zweitens auch noch nach erfolgtem Webmaschinenhochlauf durch Motor 5A möglich, wobei im zweiten Fall Motor 5 dann die Hauptantriebswelle 5.7 der Webmaschine gegen das von 5A erzeugte Rückwirkmoment auf Betriebsdrehzahl hält. Im zweiten Fall ist darüber hinaus zu beachten, dass die Fachbildemaschine auch gegenüber der hochgelaufenen Webmaschine noch im Maschinendrehwinkel soweit vorauseilen muß, dass erst mit Erreichen der Betriebsdrehzahl auch durch die Fachbildemaschine beide Maschinendrehwinkel innerhalb des geforderten Toleranzfensters zusammentreffen.
Indem der aus 5.12 und 5.13 gebildete Motor für eine befristete Zeit so bestromt wird, dass über das elektrisch erzeugte Drehmoment eine Differenz-Winkelgeschwindigkeit von 0rads-1 zwischen Rotor und Stator angestrebt wird, läßt sich im laufenden Betrieb, d.h. auch im Webbetrieb, die über den jeweiligen Drehwinkel definierte Phasenlage zwischen der Hauptantriebswelle der Webmaschine und der Antriebswelle der Fachbildemaschine in beide Richtungen verstellen. Die Ansteuerung bzw. Regelung des Motors erfolgt dabei so, dass mit Erreichen der gewünschten neuen Phasenlage auch zum Kupplungsbetrieb zurückgekehrt worden ist. Während des Verstellvorganges ist - entsprechend synchronisiert - auch der aus 5.1 und 5.2 gebildete Motor 5 zu steuern bzw. zu regeln.
Der Bremsvorgang erfolgt umgekehrt zum Startvorgang. D.h. zuerst wird die Webmaschine durch entsprechende Bestromung der aus 5.1 und 5.2 bzw. 5.12 und 5.13 gebildeten Motore 5,5A auf Stillstand heruntergebremst; bei Erreichen des Stillstandes fällt die Bremse 5.18 ein. Während des Bremsens der Webmaschine steigt - bei verlustarmen Maschinen - die Drehzahl der Fachbildemaschine wieder an (in entsprechender Umkehrung zum oben beschriebenen Startvorgang). Ab Stillstand der Webmaschine wird dann die Fachbildemaschine, von dieser Drehzahl ausgehend, über den aus 5.12 und 5.13 gebildeten Motor heruntergebremst.
Die Motore und die ihnen zugeordneten Stellglieder müssen die von den Arbeitsmaschinen abgegebene Energie entweder über Bremswiderstände in Verlustwärme umsetzen oder aber generatorischen Betrieb, d.h. eine Nutzbremsung zulassen, d.h. vorzugsweise in ein elektrisches Versorgungsnetz und/oder auf Kondensatoren und/oder andere Energiespeicherarten zurückspeisen.
Bei der Auslegung der Bremse 5.18 ist noch zu beachten, dass sie zwar eine Haltebremse ist, dabei aber ein so großes Haltemoment besitzen muß, dass sie den Stillstand der Hauptantriebswelle 5.7 der Webmaschine und aller damit formschlüssig verbundenen Komponenten gegen die während des Hochlaufes und des Wiederstillsetz-Prozesses der Fachbildemaschine wirkenden Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsmomente gewährleistet.
Prinzipiell kann die Anordnung gemäß Figur 4 aber auch so betrieben werden, dass die Komponenten 5.12 und 5.13 von Motor 5A sich im laufenden Betrieb gegeneinander drehen, d.h. 5A wirkt nicht als Kupplung, sondern die Winkelgeschwindigkeit zwischen 5.12 und 5.13 entspricht der Summe der Betriebsdrehzahlen von Web- und Fachbildemaschine bzw. ihren getrieblich bedingten Vielfachen.
Figur 5 zeigt eine Anordnung, die sich von der in Figur 4 im wesentlichen dadurch unterscheidet, dass der in Figur 4 aus 5.12 und 5.13 gebildete Motor auf zwei Motore 6,6A aufgeteilt ist. Der eine Motor 6 , aus 6.2 und 6.3 gebildet, ist links vom linken Getriebe der Webmaschine angeordnet. Dieses linke Getriebe wird hierbei durch das fest auf der Hauptantriebswelle 6.7 der Webmaschine montierte Zahnrad 6.8 sowie das mit diesem Zahnrad wiederum im Eingriff stehende Zahnrad 6.9 repräsentiert. Der andere Motor 6A, gebildet aus 6.14 und 6.15, ist rechts vom rechten Getriebe der Webmaschine angeordnet.
Dieses rechte Getriebe wird hierbei durch das fest auf der Hauptantriebswelle 6.7 der Webmaschine montierte Zahnrad 6.10 sowie das mit diesem Zahnrad wiederum im Eingriff stehende Zahnrad 6.11 repräsentiert. Die Kopplung zwischen den Komponenten 6.3 bzw. 6.15 der genannten Motore und der Hauptantriebswelle 6.7 erfolgt dadurch, dass 6.3 zunächst fest verbunden mit der Welle 6.1 ist und 6.15 fest verbunden mit Welle 6.13 ist, während 6.1 über Kupplung 6.6 und 6.13 über Kupplung 6.12 wiederum fest verbunden mit 6.7 sind. Die unter Figur 4 genannte mögliche Verschmelzung von 5.11 und 5.12 zu einer Komponente ist ebenso zwischen 6.1 und 6.3 sowie zwischen 6.13 und 6.15 möglich.
Weiterhin kann die Hauptantriebswelle/Antriebswelle von Web- und/oder Fachbildemaschine generell auch direkt als Rotor oder Stator genutzt werden; die Kupplungen 6.6 und 6.12 würden dann entfallen, ebenso wie 1.4, 2.4, 5.3 und 5.10 in den vorangegangenen Figuren dann entfallen können. Es erscheint aus Wartungsgründen aber vorteilhaft, eine Demontage der elektrischen Antriebseinheiten von der Hauptantriebswelle bzw. Antriebswelle der Web- bzw. Fachbildemaschine zuzulassen.
Die Schwungmasse 6.5 ist mit 6.2, die Schwungmasse 6.16 mit 6.14 fest verbunden.
Die Anordnung gemäß Figur 5 ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn der Antrieb der Fachbildemaschine von zwei Stellen aus erfolgen kann. Dabei erfolgt dieser Antrieb vorteilhaft von links und von rechts auf die Antriebswelle 6.19. In Figur 5 ist dementsprechend das Zahnrad 6.4 fest verbunden mit 6.2 und steht wiederum im Eingriff mit Zahnrad 6.20, welches seinerseits fest mit der Antriebswelle 6.19 der Fachbildemaschine fest verbunden ist. Weiterhin ist Zahnrad 6.17 fest verbunden mit 6.14 und steht wiederum im Eingriff mit Zahnrad 6.21, welches seinerseits mit 6.19 fest verbunden ist.
Der Hochlauf, die Betriebsführung und das Wiederstillsetzen der Fachbildemaschine erfolgt so mit beidseitiger Momenteneinleitung bzw. -entnahme. Dazu müssen die linke und die rechte Antriebseinheit entsprechend synchronisiert werden.
Zur Nachführung der Maschinenverluste und zur Unterstützung von Hochlauf und Wiederstillsetzung der Webmaschine wird vorzugsweise wiederum ein Motor gemäß Figur 4, bestehend aus 5.1 und 5.2, eingesetzt, der vorzugsweise über eine Kupplung mit 6.1 fest verbunden ist und entsprechend synchronisiert mit den anderen anderen Antrieben betrieben wird. Dem Symbol M kommt dieselbe Bedeutung zu wie in Figur 1.
Figur 6 zeigt eine Anordnung, die vorzugsweise ebenfalls in der zuletzt für Figur 4 beschriebenen Art betrieben werden kann. Sie besteht aus der Hauptantriebswelle 8.1 einer Webmaschine, auf welcher die Zahnräder 8.2 und 8.4 fest montiert sind, welche wiederum mit den Zahnrädern 8.3 und 8.5 in Eingriff stehen. 8.2 und 8.3 bzw. 8.4 und 8.5 repräsentieren so die linke bzw. die rechte Getriebeseite der Webmaschine. Weiterhin ist 8.1 über die Kupplung 8.6 fest mit der Welle 8.7 verbunden, welche wiederum zwei funktional getrennt voneinander zu betrachtende Komponenten 8.8 und 8.11 in fester Verbindung trägt. Die Komponente 8.8 fungiert elektrisch als Rotor oder Stator eines Motors. Entsprechend fungiert die Komponente 8.9 dann als Stator oder Rotor, so dass 8.8 und 8.9 zusammen einen Motor 8B bilden. Die Komponente 8.9 ist ihrerseits fest mit der Schwungmasse 8.10 verbunden.
Auch die Komponente 8.11 fungiert elektrisch als Rotor oder Stator eines Motors. Entsprechend fungiert die Komponente 8.12 dann als Stator oder Rotor, so dass 8.11 und 8.12 zusammen einen Motor 8 bilden.
Fest verbunden mit 8.12 ist ferner die Komponente 8.16, welche elektrisch als Rotor oder Stator eines Motors fungiert. Entsprechend fungiert die Komponente 8.17 dann als Stator oder Rotor, so dass 8.16 und 8.17 zusammen einen Motor 8A bilden. Die Komponente 8.17 ist ihrerseits fest mit der Schwungmasse 8.18 verbunden.
Ferner mit 8.12 fest verbunden ist das Zahnrad 8.13, welches wiederum mit dem Zahnrad 8.14 im Eingriff steht. 8.13 und 8.14 bilden bzw. repräsentieren eine Getriebestufe der Fachbildemaschine; das Zahnrad 8.14 ist fest auf der Antriebswelle 8.15 der Fachbildemaschine montiert.
Eine Bremse 8.19 erfüllt im Normalfall die Funktion einer Haltebremse für die Welle 8.7 und damit für 8.1; die Bremse 8.20 erfüllt im Normalfall die Funktion einer Haltebremse für 8.12 und damit für 8.13 bis 8.15.
Die Bremse 8.20 kann so ausgeführt sein, dass sie darüber hinaus auch als Haltebremse für 8.17 und damit für 8.18 fungiert.
Dem Symbol M kommt dieselbe Bedeutung zu wie in Figur 1.
Es sei darauf hingewiesen, dass einerseits die Komponenten 8.8 mit 8.7 sowie andererseits die Komponenten 8.11 und 8.7 konstruktiv und funktional so miteinander verschmelzen können, dass der Rotor bzw. Stator des Motors 8B über 8.6 direkt mit der Hauptantriebswelle 8.1 gekoppelt ist und andererseits direkt mit dem Rotor bzw. Stator des Motors 8 gekoppelt ist bzw. mit diesem sogar eine fertigungstechnische Einheit bildet.
Für den Startvorgang der Anordnung gemäß Figur 6 bieten sich mehrere Möglichkeiten an. So können grundsätzlich, entsprechend des zu Figur 3 erläuterten Prinzips, über Motor 8B zuerst die Schwungmasse 8.10 und/oder über Motor 8A die Schwungmasse 8.18 auf jeweils eine benötigte Drehzahl beschleunigt werden, um anschließend ihre kinetische Energie zum Start der Webmaschine (im Fall von 8.10) bzw. zum Start der Fachbildemaschine (im Fall von 8.18) zu nutzen.
Beschrieben sei der folgende Startvorgang: Es erfolgt zunächst ein gleichzeitiger Hochlauf von 8.10 (über Motor 8B) einerseits und - mit Öffnung der Bremse 8.20 - der Fachbildemaschine gemeinsam mit Schwungmasse 8.18 (über Motor 8) andererseits, d.h. Motor 8A fungiert als berührungslose Kupplung. Die Drehrichtung von 8.10 ist entgegengesetzt zu der von Fachbildemaschine und Schwungmasse 8.18. Nach erfolgtem Hochlauf wird die Bremse 8.19 geöffnet und der Motor 8B so bestromt, dass er gemäß Erläuterung zu Figur 3 bestrebt ist, die Differenz der Drehzahlen zwischen 8.7 und 8.10 auf 0rads-1 zu verringern. Auf diese Weise wird 8.7 und damit die Hauptantriebswelle der Webmaschine beschleunigt. Unterstützt wird dieses Hochlaufen der Webmaschine durch eine gleichzeitige Bestromung von Motor 8 derart, dass sein elektrisch erzeugtes Drehmoment eine Drehung der Komponenten 8.11 und 8.12, und damit von Web- und Fachbildemaschine gegeneinander verursacht. D.h. 8.11 und 8.12 "stoßen" sich voneinander ab. Die jeweils für Web- und für Fachbildemaschine wirksamen Beschleunigungen stehen (bei sonst verlust- und kräftefreiem System) im umgekehrten Verhältnis zu ihren Massenträgheitsmomenten. Wirkt der Motor 8A als berührungslose Kupplung, so addiert sich zum Eigen-Massenträgheitsmoment der Fachbildemaschine jenes von 8.18. Im Ergebnis dessen wird die so träge Fachbildemaschine nur noch geringfügig (auf Betriebsdrehzahl) nachbeschleunigt, während gleichzeitig ein schneller Hochlauf der Webmaschine unterstützt wird.
Im laufenden Betrieb kompensiert der Motor 8 die Verlustenergien von Web- und Fachbildemaschine durch ein elektrisch erzeugtes Drehmoment, das die gegensätzlichen Bewegungen von Web- und Fachbildemaschine aufrechterhält. Um das Verhältnis der Beschleunigungen von Web- und Fachbildemaschine - z.B. zur Verstellung der Phasenlage der Maschinenwinkel von Web- und Fachbildemaschine zueinander oder bei Bindungswechsel - variieren zu können, können erstens die elektrisch erzeugten Drehmomente von Motor 8A und/oder 8B entsprechend gesteuert oder geregelt werden oder kann zweitens einer der Motore (8A, 8B) stromlos geschaltet werden. So läßt sich im ersten Fall durch die Erzeugung von Gegenkräften zu Motor 8 sowie im zweiten Fall durch Änderung des wirksamen Massenträgheitsmomentes von Web- oder Fachbildemaschine das Verhältnis der Beschleunigungen (von Web- zu Fachbildemaschine) variieren. Mit Erreichen der gewünschten Phasenlage ist der zwischenzeitlich anders betriebene Motor (8A und/oder 8B) zum Kupplungsbetrieb zurückgekehrt.
Da der Bremsvorgang grundsätzlich in Umkehrung des Startvorganges erfolgen kann, gibt es auch hier mehrere Möglichkeiten. In Umkehrung des ausführlich beschriebenen Starts wird zunächst die Webmaschine und daran anschließend die Fachbildemaschine stillgesetzt. Es ist jedoch auch ein gleichzeitiges Stillsetzen möglich. Hierzu wird Motor 8 so bestromt, dass er mit dem von ihm erzeugten Drehmoment eine Differenzdrehzahl zwischen 8.11 bzw. der Welle 8.1 der Webmaschine einerseits und 8.12 andererseits von Orads-1 anstrebt, d.h. 8.11 und 8.12 "ziehen" einander an. Gleichzeitig werden die Motore 8A und 8B so bestromt, dass sie mit ihrem jeweils erzeugten Drehmoment den Bremsvorgang der Webmaschine (Motor 8B) bzw. der Fachbildemaschine (Motor 8A) unterstützen. D.h. die Motore 8A und 8B wirken jetzt genauso wie Motor 5A in Figur 4, wenn dieser, zuvor im laufenden Betrieb als Kupplung wirkend, die Webmaschine stillsetzt. So wie bei diesem Stillsetzen der Webmaschine in Figur 4 bei verlustarmen Maschinen ein Drehzahlanstieg der Fachbildemaschine erfolgt, so erhöht sich hier - bei verlustarmen Maschinen - beim Stillsetzen der Webmaschine die Drehzahl von 8.10 und beim Stillsetzen der Fachbildemaschine die Drehzahl von 8.18. Bei Stillstand der Webmaschine fällt Bremse 8.19 ein, bei Stillstand der Fachbildemaschine fällt Bremse 8.20 ein. Nach dem Stillsetzen der Webmaschine bzw. der Fachbildemaschine können 8.10 bzw. 8.18 natürlich auslaufen oder über 8A bzw. 8B mit entsprechend geringer Rückspeiseleistung langsam stillgesetzt werden.
Die Motore und die ihnen zugeordneten Stellglieder müssen die von den Arbeitsmaschinen abgegebene Energie entweder über Bremswiderstände in Verlustwärme umsetzen oder aber generatorischen Betrieb, d.h. eine Nutzbremsung zulassen, d.h. vorzugsweise in ein elektrisches Versorgungsnetz und/oder auf Kondensatoren und/oder andere Energiespeicherarten zurückspeisen.
Bei der Auslegung der Bremse 8.20 ist noch zu beachten, dass sie zwar eine Haltebremse ist, dabei aber ein so großes Haltemoment besitzen muß, dass sie den Stillstand der Komponente 8.12 und aller damit formschlüssig verbundenen Komponenten gegen die während des Hochlaufes und des Wiederstillsetz-Prozesses von 8.17 und 8.18 wirkenden Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsmomente gewährleistet.
Bei der Auslegung der Bremse 8.19 ist noch zu beachten, dass sie zwar eine Haltebremse ist, dabei aber ein so großes Haltemoment besitzen muß, dass sie den Stillstand der Komponente 8.7 und aller damit formschlüssig verbundenen Komponenten gegen die während des Hochlaufes und des Wiederstillsetz-Prozesses von 8.9 und 8.10 sowie, je nach Betriebsweise, von 8.12 bis 8.16 bzw. von 8.12 bis 8.18 wirkenden Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsmomente gewährleistet.
Grundsätzlich sei darauf hingewiesen, dass die Zuordnung von Web- und Fachbildemaschine zum Antriebssystem auch genau umgekehrt sein kann, d.h. 8.1 ist die Antriebswelle der Fachbildemaschine, während 8.15 die Hauptantriebswelle der Webmaschine ist. Die Komponenten 8.2. bis 8.5 würden dann entsprechend mit 8.15 in Verbindung stehen, während die getrieblichen Mittel der Fachbildemaschine mit 8.1 in Verbindung stehen würden.
ZEICHNUNGS-LEGENDE
1
Antriebsmotor
1.1
Bremse
1.2
Stator
1.3
Rotor
1.4
Kupplung
1.5
Schwungmasse
1.6
Zahnrad
1.7
Zahnrad
1.8
Hauptantriebswelle
1.9
Zahnrad
1.10
Zahnrad
1.11
Schwungmasse
2
Antriebsmotor
2.1
Bremse
2.2
Stator
2.3
Rotor
2.4
Kupplung
2.5
Schwungmasse
2.6
Zahnrad
2.7
Zahnrad
2.8
Antriebswelle
3.1
Schwungmasse
3.2
Schwungmasse
3.3
Welle
4
Motor
4.1
Welle
4.2
Kupplungsteil
4.3
Kupplungsteil
4.4
Schwungmasse
5
Motor (Teilantrieb)
5A
Motor (Teilantrieb)
5.1
Stator
5.2
Stator
5.3
Kupplung
5.4
Schwungmasse
5.5
Zahnrad
5.6
Zahnrad
5.7
Hauptantriebswelle
5.8
Zahnrad
5.9
Zahnrad
5.10
Kupplung
5.11
Welle
5.12
Rotor/Stator
5.13
Stator/Rotor
5.14
Schwungmasse
5.15
Zahnrad
5.16
Zahnrad
5.17
Antriebswelle
5.18
Bremse
5.19
Bremse
6
Motor (Teilantrieb)
6A
Motor (Teilantrieb)
6.1
Welle
6.2
Stator
6.3
Rotor
6.4
Zahnrad
6.5
Schwungmasse
6.6
Kupplung
6.7
Hauptantriebswelle
6.8
Zahnrad
6.9
Zahnrad
6.10
Zahnrad
6.11
Zahnrad
6.12
Kupplung
6.13
Welle
6.14
Rotor
6.15
Stator
6.16
Schwungmasse
6.17
Zahnrad
6.18
Bremse
6.19
Antriebswelle
6.20
Zahnrad
6.21
Zahnrad
8
Motor (Teilantrieb)
8A
Motor (Teilantrieb)
8B
Motor (Teilantrieb)
8.1
Hauptantriebswell
8.2
Zahnrad
8.3
Zahnrad
8.4
Zahnrad
8.5
Zahnrad
8.6
Kupplung
8.7
Welle
8.8
Stator
8.9
Rotor
8.10
Schwungmasse
8.11
Stator
8.12
Rotor
8.13
Zahnrad
8.14
Zahnrad
8.15
Antriebswelle
8.16
Stator
8.17
Rotor
8.18
Schwungmasse
8.19
Bremse
8.20
Bremse

Claims (39)

  1. Antriebsanordnung für eine Webmaschine und Fachbildemaschine mit Mitteln zur Kompensation von Drehzahlschwankungen des Antriebs der Web- und Fachbildemaschine, wonach
    a) die Webmaschine einen direkt oder unter Zwischenschaltung getrieblicher Mittel mit ihrer Hauptantriebswelle verbundenen elektromotorischen Antrieb besitzt, wonach
    b) die Fachbildemaschine einen direkt oder unter Zwischenschaltung getrieblicher Mittel mit ihrer Antriebswelle verbundenen elektromotorischen Antrieb besitzt, wonach
    c) wenigstens die Webmaschine Mittel zum Bremsen der Hauptantriebswelle besitzt, wonach
    d) eine Steuereinrichtung signalübertragend mit dem Web- und dem Fachbildemaschinenantrieb verbunden ist, wonach
    e) die Steuereinrichtung Regelmittel besitzt, um wahlweise den jeweils einen vorgenannten Antrieb in Abhängigkeit vom jeweils anderen vorgenannten Antrieb zu betreiben, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationsmittel aus wenigstens einer auf die Hauptantriebswelle (1.8;5.7;6.7;8.1) der Webmaschine wirksam werdenden Teilschwungmasse (1.5,1.11;5.4,5.14;6.5,6.16;8.10,8.18) und aus wenigstens einer auf die Antriebswelle (2.8;5.17;6.19;8.15) der Fachbildemaschine wirksam werdenden Teilschwungmasse (2.5;5.14;6.5;6.16;8.10,8.18) bestehen oder dass getriebliche Mittel vorgesehen sind, die das Massenträgheitsmoment wenigstens einer mit einem elektromotorischen Antrieb (5,5A;6,6A;8,8A,8B) mitrotierenden Schwungmasse der Hauptantriebswelle der Webmaschine auf die Antriebswelle (5.17;6.19;8.15) der Fachbildemaschine wirksam werden lassen,
    dass der Antrieb der Webmaschine aus mehreren auf die Hauptantriebswelle (5.7;6.7;8.1) wirkenden elektromotorischen Teilantrieben (5A;6,6A;8,8A,8B) besteht,
    dass der Antrieb der Fachbildemaschine wenigstens einer der auf die Hauptantriebswelle (5.7;6.7;8.1) wirkenden elektromotorischen Teilantriebe (5A;6,6A;8,8A,8B) ist, der zumindest über die getrieblichen Mittel sowie im Fall von (8B) über den als berührungslose Kupplung wirkenden Antrieb (8) mit der Antriebswelle der Fachbildemaschine wirkverbunden ist,
    dass die Mittel zum Bremsen vorzugsweise in die Teilantriebe integrierte erste Bremsmittel sind, die die Webmaschine und die Fachbildemaschine zum Stillstand bringen,
    dass ferner zweite Bremsmittel (1.1;4.5;5.18;6.18;8.19) der Hauptantriebswelle der Webmaschine zugeordnet sind, und
    dass dritte Bremsmittel (2.1;5.19;6.22;8.20) der Antriebswelle der Fachbildemaschine zugeordnet sind, und
    dass alle elektromotorischen Teilantriebe (1;2,5,5A;6,6A;8,8A,8B) signalübertragend mit der Steuereinrichtung verbunden sind.
  2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilschwungmasse (1.5;1.11) jeweils endseitig der Hauptantriebswelle (1.8) der Webmaschine und die Teilschwungmasse (2.5) endseitig des der Antriebswelle (2.8) der Fachbildemaschine zugeordneten Teilantriebs (2) angeordnet ist.
  3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilschwungmassen (1.5,1.11;5.4,5.14;6.5,6.16) als rotationssymmetrische Körper homogener Dichte und gleichmäßig masseverteilt auf die Hauptantriebswelle (1.8;5.7;6.7) wirksam sind.
  4. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilschwungmassen (8.10;8.18) als rotationssymmetrische Körper homogener Dichte und ungleich masseverteilt auf die Hauptantriebswelle (8.1) wirksam sind.
  5. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenträgheitsmoment wenigstens einer der der Hauptantriebswelle (5.7;6.7;8.1) mitrotierend zugeordneten Teilschwungmasse (5.14;6.5;6.16;8.10;8.18) über die getrieblichen Mittel (5.15, 5.16;6.4,6.20;6.17,6.21;8.13,8.14) auf die Antriebswelle (5.17;6.19;8.15) der Fachbildemaschine übertragbar ist.
  6. Antriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die getrieblichen Mittel aus einem mit einer ersten rotierenden Komponente (5.13;6.2;6.14;8.11) des elektromotorischen Teilantriebs (5A,6,6A,8) verbundenen Zahnrad (5.15;6.4;6.17;8.13) und aus einem mit der Antriebswelle (5.17;6.19;8.15) der Fachbildemaschine drehfest verbundenen Zahnrad (5.16;6.20,6.21;8.14) besteht, wobei beide Zahnräder (5.15,5.16; 6.4,6.20;6.17,6.21;8.13,8.14) permanent im Eingriff stehen.
  7. Antriebsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die getrieblichen Mittel eine stufenlos oder gestuft veränderbare Übersetzung besitzen.
  8. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die der Hauptantriebswelle (1.8;5.7;6.7,8.1) der Webmaschine und die der Antriebswelle (2.8;5.17;6.19;8.15) der Fachbildemaschine jeweils zugeordnete zweite oder dritte Bremse (1.1;2.1;5.18;5.19;6.18;6.22;8.19;8.20) eine maschinenfest angeordnete Haltebremse ist.
  9. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Bremsmittel die elektromotorischen Teilantriebe selbst sind, die beim Bremsvorgang generatorisch arbeiten.
  10. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksam werdenden Teilschwungmassen wenigstens beim Abbremsen von den Wellen entkoppelbar sind.
  11. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilantriebe jederzeit gezielt steuer- und regelbare Relativbewegungen und gezielt steuer- und regelbare Drehmomente zwischen der jeweiligen Schwungmasse und der zugeordneten Welle realisieren.
  12. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mitrotierenden Schwungmassen über Mittel zur Änderung von Größe und/oder Verlauf ihres Massenträgheitsmoments verfügen.
  13. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirksamwerden wenigstens einer der mitrotierenden Schwungmassen auf die Hauptantriebswelle der Webmaschine über Zwischenschaltung getrieblicher Mittel erfolgt.
  14. Antriebsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die getrieblichen Mittel wenigstens ein Ausgleichsgetriebe ausbilden.
  15. Antriebsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgetriebe eine Übertragungsfunktion beinhaltet, welche die Kopplung zwischen Hauptantriebswelle der Webmaschine und der Schwungmasse bewirkt, wobei die Übertragungsfunktion bei periodischem Verlauf innerhalb dieses Verlaufs punkt- und/oder intervallweise die Aufhebung der Kopplung zwischen Hauptantriebswelle und Schwungmasse beinhaltet.
  16. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuordnung wenigstens einer der mitrotierenden Schwungmassen zur Antriebswelle der Fachbildemaschine über Zwischenschaltung getrieblicher Mittel erfolg.
  17. Antriebsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die getrieblichen Mittel wenigstens ein Ausgleichsgetriebe ausbilden.
  18. Antriebsanordnung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgleichsgetriebe eine Übertragungsfunktion beinhaltet, welche die Kopplung zwischen Antriebswelle der Fachbildemaschine und Schwungmasse bewirkt, wobei die Übertragungsfunktion bei periodischem Verlauf innerhalb dieses Verlaufs punkt- und/oder intervallweise die Aufhebung der Kopplung zwischen Hauptantriebswelle und Schwungmasse beinhaltet.
  19. Antriebsanordnung nach Anspruch 14 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass über das wenigstens eine Ausgleichsgetriebe die mitrotierende(n) Schwungmasse(n) die Drehzahlschwankungen des Antriebs bezüglich der Hauptantriebswelle der Webmaschine bzw. bezüglich der Antriebswelle der Fachbildemaschine vollständig kompensiert.
  20. Antriebsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel signalübertragend mit der Steuereinrichtung verbunden sind, wobei die Mittel vorzugsweise innerhalb von Regelkreisen betrieben werden.
  21. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptantriebswelle der Webmaschine der Rotor oder Stator des wenigstens einen Teilantriebes ist.
  22. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle der Fachbildemaschine der Rotor oder Stator des Teilantriebes (5A) ist.
  23. Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilantriebe zwei gegeneinander drehbare Komponenten (5.12,5.13;6.2,6.3;6.14,6.15; 8.8,8.9;8.11,8.12;8.16,8.17) umfassen, von denen die eine Komponente (5.13;6.2;6.14;8.12) direkt oder unter Zwischenschaltung getrieblicher Mittel (5.15,5.16;6.4,6.20; 6.17,6.21;8.13,8.14) mit der Antriebswelle (5.17;6.19;8.15) der Fachbildemaschine verbunden ist und die andere Komponente (5.12;6.3;6.15;8.8,8.11) direkt oder unter Zwischenschaltung von Kupplungsmittel (5.10;6.6;6.12;8.6) mit der Hauptantriebswelle (5.7;6.7;8.1) der Webmaschine verbunden ist, wobei die eine Komponente wechselweise der Stator und die jeweils andere Komponente wechselweise der Rotor eines elektromotorischen Antriebs (5A;6;6A;8,8A,8B) ist.
  24. Antriebsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der aus den beiden gegeneinander drehbaren Komponenten gebildete Anrieb die Funktion eines Stillstandsmotors zwischen der Hauptantriebswelle der Webmaschine und der Antriebswelle der Fachbildemaschine erfüllt.
  25. Antriebsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der aus den beiden gegeneinander drehbaren Komponenten gebildete Antrieb die Funktion einer berührungslosen, vorzugsweise synchronen Kupplung zwischen der Hauptantriebswelle der Webmaschine und der Antriebswelle Fachbildemaschine erfüllt.
  26. Antriebsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der aus den beiden gegeneinander drehbaren Komponenten gebildete Antrieb sowohl für den motorischen als auch generatorischen Betrieb geeignet ist.
  27. Antriebsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der aus den beiden gegeneinander drehbaren Komponenten gebildete Antrieb im laufenden Betrieb eine Verstellung der Phasenlage zwischen der Hauptantriebswelle der Webmaschine und der Antriebswelle der Fachbildemaschine zulässt.
  28. Antriebsanordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb im Bremsbetrieb der Web- und Fachbildemaschine generatorisch betreibbar ist.
  29. Antriebsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei gegeneinander drehbaren Komponenten wenigstens einen an einem ersten freien Ende der Hauptantriebswelle (5.7;6.7) der Webmaschine angeordneten elektromotorischen Teilantrieb (5A;6;6A) ausbilden.
  30. Antriebsanordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich auf ein zweites freies Ende der Hauptantriebswelle (5.7;6.7) der Webmaschine ein weiterer elektromotorischer Teilantrieb (5) koppelbar ist.
  31. Antriebsanordnung nach Anspruch 30, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Teilantrieb (5) einen Stator (5.1) und einen Rotor (5.2) umfasst, wobei der Rotor (5.2) über Kupplungsmittel (5.3) mit der Hauptantriebswelle (5.7;6.7) verbunden ist.
  32. Antriebsanordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (5.17) der Fachbildemaschine über die getrieblichen Mittel (5.15;5.16) mit dem Teilantrieb (5A) der Webmaschine wirkverbunden ist.
  33. Antriebsanordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (6.19) der Fachbildemaschine über die getrieblichen Mittel (6.4;6.20) mit dem Teilantrieb (6) der Webmaschine wirkverbunden ist.
  34. Antriebsanordnung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (6.19) der Fachbildemaschine über die getrieblichen Mittel (6.4;6.20;6.17;6.21) mit den Teilantrieben (6,6A) der Webmaschine wirkverbunden ist.
  35. Antriebsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei erste und zwei zweite gegeneinander drehbare Komponenten mehrere an einem freien Ende der Hauptantriebswelle (8.1) der Webmaschine angeordnete elektromotorische Teilantriebe (8,8A,8B) ausbilden.
  36. Antriebsanordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilantrieb (8) aus einer mit der Welle (8.7) fest verbundenen Komponente (8.11) und aus einer Komponente (8.12) besteht, dass der Teilantrieb (8A) aus einer mit der Komponente (8.12) des Teilantriebs (8) fest verbundenen Komponente (8.17) besteht und dass der Teilantrieb (8B) aus einer weiteren mit der Welle (8.7) fest verbundenen Komponente (8.8) und aus einer eine zweite Schwungmasse (8.10) tragenden Komponente (8.9) besteht.
  37. Antriebsanordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass der Teilantrieb (8) über die getrieblichen Mittel (8.13, 8.14) mit der Antriebswelle (8.15) der Fachbildemaschine wirkverbunden ist.
  38. Antriebsanordnung nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten (8.8,8.9;8.11,8.12;8.16,8.17) wechselweise als Stator oder Rotor der Teilantriebe (8,8A,8B) fungieren.
  39. Antriebsanordnung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptantriebswelle der Webmaschine der Rotor oder Stator des wenigstens einen Teilantriebes ist.
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