EP1766119B1 - Antriebseinheit für eine webmaschine und webmaschine mit einer solchen antriebseinheit - Google Patents

Antriebseinheit für eine webmaschine und webmaschine mit einer solchen antriebseinheit Download PDF

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EP1766119B1
EP1766119B1 EP05760076A EP05760076A EP1766119B1 EP 1766119 B1 EP1766119 B1 EP 1766119B1 EP 05760076 A EP05760076 A EP 05760076A EP 05760076 A EP05760076 A EP 05760076A EP 1766119 B1 EP1766119 B1 EP 1766119B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
drive unit
electric motor
braking
unit according
loom
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP05760076A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1766119A1 (de
Inventor
Wilhelm Herrlein
Michael Lehmann
Manuel Renz
Dieter Mayer
Horst Hellmuth
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
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Filing date
Publication date
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Application filed by Lindauer Dornier GmbH filed Critical Lindauer Dornier GmbH
Publication of EP1766119A1 publication Critical patent/EP1766119A1/de
Application granted granted Critical
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D03—WEAVING
    • D03J—AUXILIARY WEAVING APPARATUS; WEAVERS' TOOLS; SHUTTLES
    • D03J1/00—Auxiliary apparatus combined with or associated with looms
    • D03J1/006—Controlling a group of looms
    • 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 unit for a loom with a variable in speed and direction of rotation electric motor, preferably with an additional flywheel and with an electromagnetically switchable clutch-brake combination.
  • the invention further relates to a weaving machine with such a drive unit and with shedding means, wherein the drive of the shedding means selectively derived from a drive unit of the loom or a separate drive, with a main drive shaft and wherein the main drive shaft is connected to the drive unit.
  • the drive unit has at least one variable speed and direction of rotation electric motor.
  • the weaving machine also has an electromagnetically switchable clutch / brake combination arranged between the electric motor and the main drive shaft and preferably an additional flywheel mass arranged between the electric motor and the clutch / brake combination.
  • DE-OS 1 808 469 is a drive unit for a weaving machine is known, which should allow drive unit to bring the loom quickly to standstill after a standstill and record small Parallelticiansunstimmtechniken the engine or its flywheel or the brake ring.
  • the clutch disc is rotatably connected via a drive plate with an axially immovable output shaft and for transmitting the torque are on the one hand to the clutch disc and on the other hand attached to the output shaft, elastically deformable transmission means provided.
  • elastically deformable transmission means provided.
  • a drive for a weaving machine with a main drive motor which is connected by means of a gearbox with first elements to be driven and with second driven elements.
  • the first elements to be driven are understood to mean essentially the shed forming elements which are designed as dobby machines, as eccentric machines, as jacquard machines or as another type of shed forming means.
  • the second driven elements here include essentially the batten and - in the case of rapier - the gripper drives.
  • a switching gear is arranged, which is adjustable in different switching positions such that in a switching position, a drive connection between the main drive motor and the first and second elements to be driven consists and that in another switching position the Drive connection is interrupted to the first or second elements to be driven.
  • the drive unit should be able to accelerate the weaving machine within a period of a weaving cycle to a predetermined operating speed and vice versa, the weaving machine from an operating speed within a weaving cycle can be brought to a standstill, so be slowed down to the operating speed 0. Furthermore, the drive unit should largely avoid fluctuations in the operating speed of the loom and be suitable to operate the loom waiving a separate electric motor drive with associated electronic control and gear means in slow speed. The drive unit should also allow maintenance work, in particular on the clutch-brake combination, without a significant assembly effort on the drive unit is required.
  • the drive unit for the weaving machine comprises a variable in speed and direction, consisting of rotor and stator electric motor, an additional flywheel, consisting of non-rotatable parts and rotatable parts, electromagnetically switchable clutch-brake combination, which is housed in a mounting bell.
  • a first end of the mounting bell is connected via suitable arrangements with the loom facing the shield of the electric motor.
  • a second end of the mounting bell is rotatably mounted on suitable provisions on a side cheek of the loom.
  • an additional flywheel is mentioned here, this may consist in that the rotor of the electric motor has a comparatively large diameter with a comparatively large mass in order to take over the function of the flywheel known from the prior art.
  • the additional flywheel can therefore be an integral part of the rotor according to the invention.
  • the additional flywheel may be an additional component in another embodiment of the invention, which is connected to the free end of the shaft of the rotor, in such a way that the additional flywheel as a rotationally symmetrical body between the electric motor and the electromagnetically switchable clutch brake Combination is arranged.
  • the aforementioned suitable arrangements for connecting the mounting bell with the engine end shield include means that are pronounced as complete or partial housing of the additional flywheel.
  • the additional flywheel as an additional component can also be designed as a fan for dissipating the engine heat.
  • the electric motor of the drive unit is gem. the invention, an induction motor with squirrel cage rotor. To change its speed, the electric motor with a power electronic actuator, operated in the manner of a frequency converter, which frequency converter is then designed as a voltage source inverter.
  • Transducer (generator) effective electric motor is converted into electrical energy, which is preferably fed via a power regenerative power electronic actuator in the electrical supply network.
  • a feed unit is provided for feeding the electrical energy during motor operation of the drive unit and for the power feedback in generator operation of the drive unit, for example, a separate feed unit from the feed unit or the feed unit is designed netzgurcspeiseschreib for the purpose of this power recovery.
  • the electric motor can be reversed, the coils of the electric motor having a winding which has at least two different pole pairs.
  • a weaving machine comprises shed forming means, a main drive shaft, at least one drive unit which can be coupled to the main drive shaft by means of a clutch-brake combination, which drive unit has at least one variable speed and rotating electric motor consisting of rotor and stator and which is preferably equipped with an additional flywheel mass ,
  • the electric motor is operated with a power electronic actuator.
  • the power electronic actuator is preferably designed as a frequency converter and preferably aists fundamentalnikumrichter, while the power electronic actuator is preferably regenerative power to the kinetic energy from the braking process of the loom and its rotationally driven components and from the drive unit itself via the effective as a converter (generator) electric motor To be able to feed drive unit as electrical energy into the electrical supply network.
  • the drive of the shed forming means can either be derived from the main drive shaft of the weaving machine or the shed forming means are driven separately, for example by means of at least one own electric motor.
  • FIG. 1 there is an electric motor drive unit 1 for a weaving machine, which is only hinted here by a side wall 9, from a variable speed and direction of rotation electric motor 2, an additional flywheel 3 and an electromagnetically switchable clutch-brake combination. 4
  • the electric motor 2 is, as in the FIGS. 3 to 6 represented, fed via a frequency converter 13 with electrical energy.
  • the housing 6 in turn is then connected via further connecting means 10 with the bearing plate 7 of the electric motor 2.
  • FIG. 3 shows a simplified or schematic representation of a known from the prior art frequency converter 13 for the electric motor 2 of the drive unit 1 according to the invention.
  • the feeding network 14, so the supply network is shown with three conductors 14.1, 14.2 and 14.3 as a three-phase three-phase network.
  • the frequency converter 13 associated with the feed unit 15 converts the mains voltage into a voltage with a usually high DC voltage component.
  • the feed unit 15 is not able to feed back electrical energy from the voltage intermediate circuit 16 into the supply network 14 in this exemplary embodiment.
  • Such a non-regenerative feed unit is often performed in the art as a so-called uncontrolled B6 bridge.
  • a capacitance 17 is usually provided which, inter alia, serves to stabilize the voltage in the voltage intermediate circuit 16.
  • the inverter 18 converts the voltage from the voltage intermediate circuit 16 back to an alternating or rotary voltage; ie one has again an AC or three-phase system 19, which may differ from the feeding network 14, especially in rms voltage, frequency, phase angle and strand number. In the FIG. 3 For example, it is a three-phase three-phase system 19.
  • the feed unit 15 can not pass this energy to the feeding network 14 and the capacitance 17 can only absorb this energy to a certain extent, since otherwise the voltage in the voltage intermediate circuit 16 becomes unacceptably high.
  • a switch 20 often referred to in the art as a chopper or brake chopper, this energy is instead supplied to the at least one electrical braking resistor 21, which converts it into heat.
  • the lengths of on and off times of the switch 20 are determined taking into account the level of voltage in the voltage intermediate circuit 16.
  • the kinetic energy of the engine 2 itself and the possibly present at least one flywheel 3 is very high. With frequent braking arises in the braking resistor 21 correspondingly much heat.
  • the braking resistor 21 must therefore be made correspondingly large in order to be able to radiate the heat to the environment. That is, for example, that a control cabinet, in which the braking resistor 21 is installed, must be correspondingly large and / or costly to be cooled. Therefore, according to the invention, using an inverter 18, either DC braking or countercurrent braking or short-circuit braking of the electric motor 2 is to be carried out, which except the electric motor 2, the optionally present at least one flywheel 3, the co-rotating parts 4b, 4c of the clutch brake Combination 4, where appropriate, the loom and possibly further components decelerates accordingly.
  • the procedures for DC braking, for countercurrent braking and for short-circuit braking itself are adequately described in the prior art.
  • the braking resistor 21 and also the switch 20 can be designed correspondingly smaller, as well as the necessary radiating surface for the cabinet heat.
  • the proportions of the kinetic energy converted into heat via the braking resistor 21 and via DC braking or countercurrent braking or short-circuit braking can be influenced in relation to one another - preferably by the type of driving of the inverter 18 and the switch 20. If necessary, this allows the operator / operator eg by giving recommendations or it is done independently by means of taxation.
  • the switch 20 and the braking resistor 21 can be completely dispensed with. The arrangement acc. FIG. 3 then reduces around the switch 20 and the braking resistor 21.
  • FIG. 4 shows a correspondingly reduced arrangement of a frequency converter 13th
  • the feed unit 25 has the same function as the feed unit 15 in FIG. 3 , but is in contrast to the feed unit 25 in figure 5 In addition, it is able to feed energy back from the voltage intermediate circuit 26 into the feeding network 24.
  • Such feed units are state of the art and in power electronics often constructed like an inverter. So can the under FIG. 3 described kinetic energy are fed back as electrical energy in the feeding network 24. This causes the electric Braking resistor 31 and the switch 30 can be designed correspondingly smaller, as well as the necessary radiating surface for the heat of the cabinet.
  • the proportions of the kinetic energy converted via heat via the braking resistor 31 and the energy fed back into the supply network 24 can be influenced in relation to one another, preferably by the type of activation of the feed unit 25 and of the switch 30. If necessary, this can be made possible for the operator / operator, eg by giving recommendations or it is done independently by control means. Optionally, can be completely dispensed with the switch 30 and the braking resistor 31; the arrangement in FIG. 5 then reduces to these two aforementioned components.
  • FIG. 6 shows a correspondingly reduced arrangement of a frequency converter 23.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Looms (AREA)
  • Stopping Of Electric Motors (AREA)
  • Preliminary Treatment Of Fibers (AREA)
  • Replacement Of Web Rolls (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für eine Webmaschine mit einem in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen Elektromotor, mit vorzugsweise einer Zusatz-Schwungmasse und mit einer elektromagnetisch schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination.
  • Die Erfindung betrifft ferner eine Webmaschine mit einer solchen Antriebseinheit und mit Fachbildemitteln, wobei der Antrieb der Fachbildemittel wahlweise von einer Antriebseinheit der Webmaschine abgeleitet oder ein separater Antrieb ist, mit einer Hauptantriebswelle und wobei die Hauptantriebswelle mit der Antriebseinheit verbunden ist. Die Antriebseinheit besitzt wenigstens einen in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen Elektromotor.
    Die Webmaschine besitzt ferner eine zwischen dem Elektromotor und der Hauptantriebswelle angeordnete, elektromagnetisch schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination und vorzugsweise eine zwischen dem Elektromotor und der Kupplungs-Bremskombination eingeordnete Zusatz-Schwungmasse.
  • Bei vorbekannten Antriebslösungen für Webmaschinen treibt ein elektromotorischer Antrieb über Keilriemen eine als Riemenscheibe ausgebildete Schwung masse an, die mit Hilfe einer elektromagnetischen Kupplungs-Brems-Kombination auf die Hauptantriebswelle der Webmaschine aufgekuppelt wird und somit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem elektromotorischen Antrieb und der Hauptantriebswelle herstellt.
    Eine solche Antriebslösung erfordert aufgrund ihrer offenen Gestaltung einen relativ hohen Bauraum; die Antriebskomponenten unterliegen einem hohen Verschmutzungsgrad und das Betreiben der Webmaschine im Langsamlauf erfordert einen zusätzlichen elektromotorischen Antrieb mit der hierfür notwendigen Elektronik und mit getrieblichen Mitteln, in der Regel einem Untersetzungsgetriebe.
  • Aus DE-OS 1 808 469 ist ein Antriebsaggregat für eine Webmaschine bekannt, welches Antriebsaggregat gestatten soll, die Webmaschine nach einem Stillstand rasch auf Betriebsdrehzahl zu bringen und kleine Parallelitätsunstimmigkeiten des Motors bzw. dessen Schwungradscheibe oder des Bremsringes aufzunehmen.
  • Dazu ist die Kupplungsscheibe über eine Mitnehmerscheibe mit einer axial unverschiebbaren Abtriebswelle drehfest verbunden und zur Übertragung des Drehmomentes sind einerseits an der Kupplungsscheibe und andererseits an der Abtriebswelle befestigte, elastisch deformierbare Übertragungsmittel vorgesehen. Derartige, rein mechanisch wirkende Mittel zur Übertragung des Motordrehmomentes auf die hier als Abtriebswelle bezeichnete Hauptwelle der Webmaschine sind nicht zeitgemäß und genügen daher nicht den Anforderungen, wie sie bekannte elektromagnetisch schaltbare Kupplungs-Bremskombinationen für Hochleistungs-Webmaschinen erfüllen.
  • Aus EP 0 514 959 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Antreiben einer Webmaschine im Langsamlauf bekannt. Der Langsamlauf einer Webmaschine ist erforderlich, um z.B. eine auftretende Unzulänglichkeit, z.B. einen während des Webprozesses auftretenden Schussfadenbruch, unmittelbar nach dessen Auftreten zu beheben. Dazu wird die Betriebsdrehzahl durch geeignete Mittel auf die Drehzahl 0 reduziert und bei Langsamlauf des Hauptantriebmotors die Unzulänglichkeit behoben. Bekannt ist in diesem Zusammenhang, dass während des Langsamlauf des Hauptantriebsmotors dessen Erregung in Funktion der Position, unter Berücksichtigung der Belastung und/oder der erforderlichen Geschwindigkeit der anzutreibenden Webmaschinenteile ausgeführt wird.
    Die hier erwähnte Antriebsvorrichtung verzichtet auf einen separaten elektromotorischen Zusatzantrieb zum Betreiben der Webmaschine im Langsamlauf.
  • Bekannt ist des weiteren aus EP 0 726 345 A1 ein Antrieb für eine Webmaschine mit einem Hauptantriebsmotor, der mittels eines Getriebes mit ersten anzutreibenden Elementen und mit zweiten anzutreibenden Elementen verbunden ist. Unter erste anzutreibende Elemente werden im wesentlichen die Fachbildeelemente verstanden, die als Schaftmaschine, als Exzentermaschine, als Jacquardmaschine oder als eine andere Art von Fachbildemitteln ausgebildet sind.
    Zu den zweiten anzutreibenden Elementen zählen hier im wesentlichen die Weblade und - im Falle von Greiferwebmaschinen - die Greiferantriebe.
    Innerhalb des erwähnten Getriebes ist ein Schaltzahnrad angeordnet, das derart in unterschiedliche Schaltpositionen verstellbar ist, dass in einer Schaltposition eine Antriebsverbindung zwischen dem Hauptantriebsmotor und den ersten und zweiten anzutreibenden Elementen besteht und dass in einer anderen Schaltposition die Antriebsverbindung zu den ersten oder zweiten anzutreibenden Elementen unterbrochen ist.
  • Schließlich ist aus EP 0 953 073 B1 ein Antrieb für eine Webmaschine bekannt, umfassend eine in einem Maschinenrahmen gelagerte Hauptantriebswelle, die mittels eines elektromotorischen Antriebs angetrieben ist. Die Motorwelle des Antriebs ist dabei koaxial zur Hauptantriebswelle der Webmaschine angeordnet und mit dieser direkt verbunden.
  • Vorbekannte Antriebsiösungen, die als sogenannte Direktantriebe wirksam sind, verzichten auf eine elektromagnetisch schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination zwischen elektromotorischem Antrieb und Hauptantriebswelle der Webmaschine.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine in geschlossener und kompakter Bauweise ausgeführte, drehzahlveränderliche elektromotorische Hochleistungs-Antriebseinheit für eine Webmaschine zu schaffen, welche mittels einer elektromagnetisch schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination auf die Hauptantriebswelle der Webmaschine kuppelbar ist.
  • Die Antriebseinheit soll dabei in der Lage sein, die Webmaschine innerhalb eines Zeitraumes von einem Webzyklus auf eine vorgebbare Betriebsdrehzahl zu beschleunigen und umgekehrt soll die Webmaschine aus einer Betriebsdrehzahl innerhalb eines Webzyklus zum Stillstand gebracht werden können, also auf die Betriebsdrehzahl 0 heruntergebremst werden.
    Ferner soll die Antriebseinheit Schwankungen in der Betriebsdrehzahl der Webmaschine weitestgehend vermeiden und geeignet sein, die Webmaschine unter Verzicht auf einen separaten elektromotorischen Antrieb mit zugehöriger elektronischer Steuerung und getrieblichen Mitteln im Langsamlauf zu betreiben.
    Die Antriebseinheit soll darüber hinaus Wartungsarbeiten, insbesondere an der Kupplungs-Brems-Kombination zulassen, ohne dass ein nennenswerter Montageaufwand an der Antriebseinheit erforderlich wird.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Die Antriebseinheit für die Webmaschine umfasst einen in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor und Stator bestehenden Elektromotor, eine Zusatz-Schwungmasse, eine aus drehfesten Teilen und drehbeweglichen Teilen bestehende, elektromagnetisch schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination, die in einer Montageglocke aufgenommen ist.
    Ein erstes Ende der Montageglocke ist über geeignete Vorkehrungen mit dem der Webmaschine zugewandten Lagerschild des Elektromotors verbunden.
    Ein zweites Ende der Montageglocke ist über geeignete Vorkehrungen drehfest an einer Seitenwange der Webmaschine angeordnet.
    Wenn hier eine Zusatz-Schwungmasse erwähnt ist, so kann diese darin bestehen, dass der Rotor des Elektromotors einen vergleichsweise großen Durchmesser mit einer vergleichsweise großen Masse aufweist, um die Funktion der aus dem Stand der Technik bekannten Schwungmasse zu übernehmen.
    Die Zusatz-Schwungmasse kann also erfindungsgemäß integraler Bestandteil des Rotors sein.
    Die Zusatz-Schwungmasse kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein zusätzliches Bauteil sein, das mit dem freien Ende der Welle des Rotors verbunden ist, und zwar derart, dass die Zusatz-Schwungmasse als rotationssymmetrischer Körper zwischen dem Elektromotor und der elektromagnetisch schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination angeordnet ist.
    Die vorgenannten geeigneten Vorkehrungen zur Verbindung der Montageglocke mit dem Motoren-Lagerschild umfassen dabei Mittel, die als vollständige oder teilweise Umhausung der Zusatz-Schwungmasse ausgeprägt sind.
    Die Zusatz-Schwungmasse als zusätzliches Bauteil kann auch als Lüfterrad zur Abführung der Motorwärme ausgebildet sein.
    Der Elektromotor der Antriebseinheit ist gem. der Erfindung ein Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer.
    Zur Änderung seiner Drehzahl wird der Elektromotor mit einem leistungselektronischen Stellglied, in Art eines Frequenzumrichters, betrieben, welcher Frequenzumrichter dann als Spannungszwischenkreisumrichter ausgebildet ist.
    Soll der Elektromotor und gegebenenfalls die Webmaschine stillgesetzt oder in ihrer Drehzahl verringert werden oder soll eine Drehrichtungsumkehr erfolgen, so muss ein Bremsvorgang erfolgen, bei dem kinetische Energie des Elektromotors, der Zusatz-Schwungmasse, der mitrotierenden Teile der Kupplungs-Brems-Kombination, der Webmaschinen selbst und gegebenenfalls weiterer Komponenten über den dann als Wandler (Generator) wirksamen Elektromotor in elektrische Energie umgewandelt wird, die vorzugsweise über ein netzrückspeisefähiges leistungselektronisches Stellglied in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist wird.
    Dabei ist zur Einspeisung der elektrischen Energie bei motorischem Betrieb der Antriebseinheit eine Einspeiseeinheit vorgesehen und für die Netzrückspeisung bei generatorischem Betrieb der Antriebseinheit z.B. eine von der Einspeiseeinheit separate Rückspeiseeinheit oder die Einspeiseeinheit ist zum Zweck dieser Netzrückspeisung netzrückcspeisefähig ausgeführt.
    In einer besonderen erfindungsgemäßen Ausprägung ist der Elektromotor polumschaltbar, wobei die Spulen des Elektromotors eine Wicklung aufweisen, die wenigstens zwei verschiedene Polpaarzahlen besitzt.
  • Eine Webmaschine umfasst Fachbildemittel, eine Hauptantriebswelle, wenigstens eine mittels einer Kupplungs-Brems-Kombination auf die Hauptantriebswelle kuppelbare Antriebseinheit, welche Antriebseinheit wenigstens einen in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor und Stator bestehenden Elektromotor besitzt und welche vorzugsweise mit einer Zusatz-Schwungmasse ausgerüstet ist.
    Der Elektromotor wird mit einem leistungselektronischen Stellglied betrieben. Das leistungselektronische Stellglied ist vorzugsweise als Frequenzumrichter ausgebildet und dabei vorzugsweise ein Spannungszwischenkreisumrichter, während das leistungselektronische Stellglied vorzugsweise netzrückspeisefähig ist, um die kinetische Energie aus dem Bremsvorgang der Webmaschine und deren drehangetriebenen Komponenten sowie aus der Antriebseinheit selbst über den als Wandler (Generator) wirksamen Elektromotor der Antriebseinheit als elektrische Energie in das elektrische Versorgungsnetz rückspeisen zu können.
    Erfindungswesentlich im Hinblick auf die zu lösende Aufgabe ist nun, dass bei einer die vorgenannten Merkmale umfassenden Webmaschine der Rotor des Elektromotors, die drehbeweglichen Teile der elektromagnetisch schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination, die wenigstens eine Zusatz-Schwungmasse und die Hauptantriebswelle derart zueinander angeordnet sind, dass sie die selbe Rotationsachse besitzen.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Antrieb der Fachbildemittel dabei entweder von der Hauptantriebswelle der Webmaschine abgeleitet sein oder die Fachbildemittel sind separat, z.B. mittels wenigstens eines eigenen Elektromotors angetrieben.
  • Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
    In den Zeichnungen zeigen:
    • Figur 1
    eine elektromotorische Antriebseinheit mit Zusatz-Schwungmasse in gekuppeltem Zustand mit einer Webmaschine,
    Figur 2
    die elektromotorische Antriebseinheit nach Figur 1 von der Webmaschine entkuppelt,
    Figur 3
    die schematische Darstellung eines bekannten Frequenzumrichters in Verbindung mit dem Elektromotor der Antriebseinheit nach Figur 1,
    Figur 4
    die schematische Darstellung eines bekannten Frequenzumrichters in Verbindung mit dem Elektromotor der Antriebseinheit nach Figur 1, bei Verzicht auf Schalter (Bremschopper) und elektrischem Bremswiderstand nach Figur 3,
    Figur 5
    die schematische Darstellung eines bekannten Frequenzumrichters in Verbindung mit dem Elektromotor der Antriebseinheit nach Figur 1 mit der Möglichkeit, elektrische Energie in das Versorgungsnetz zurückzuspeisen und
    Figur 6
    die schematische Darstellung eines bekannten Frequenzumrichters in Verbindung mit dem Elektromotor der Antriebseinheit nach Figur 1, mit der Möglichkeit bei Verzicht auf Schalter (Bremschopper) und elektrischen Bremswiderstand gem. Figur 5 elektrische Energie in das Versorgungsnetz zurückzuspeisen.
  • Gem. Figur 1 besteht eine elektromotorische Antriebseinheit 1 für eine Webmaschine, die hier nur andeutungsweise durch eine Seitenwange 9 dargestellt ist, aus einem in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen Elektromotor 2, aus einer Zusatz-Schwungmasse 3 und aus einer elektromagnetisch schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination 4.
    Der Elektromotor 2 wird, wie in den Figuren 3 bis 6 dargestellt, über einen Frequenzumrichter 13 mit elektrischer Energie gespeist.
  • Zum Erhalt einer geschlossenen und kompakten Bauweise der Antriebseinheit ist gem. der Erfindung die Kupplungs-Brems-Kombination 4 von einer sogenannten Montageglocke 5 umschlossen, die ihrerseits, in Richtung des Motorlagerschildes 7 gesehen, durch Verbindungsmittel 10 mit einer Umhausung 6 für die drehfest mit der Welle des Elektromotors 2 verbundene Zusatzschwungmasse 3 montiert ist.
    Die Umhausung 6 ihrerseits ist dann über weitere Verbindungsmittel 10 mit dem Lagerschild 7 des Elektromotors 2 verbunden.
    Der Aufbau und die Funktionsweise der elektromagnetisch schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination 4 als Verbindungsglied zwischen elektromotorischem Antrieb und der Webmaschine ist allgemein bekannt, so dass hier auf eine weitergehende Beschreibung verzichtet werden kann.
    Ein erfindungswesentliches Merkmal des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels ist nun darin zu sehen, dass der Rotor 2a des Elektromotors 2, die drehbeweglichen Teile 4b, 4c der Kupplungs-Brems-Kombination 4, die Hauptantriebswelle 11 der Webmaschine 9 und die vorzugsweise vorhandene wenigstens eine Zusatz-Schwungmasse 3 die selbe Rotationsachse 12 besitzen und wobei der Elektromotor 2 zur Änderung seiner Drehzahl und Drehrichtung mit einem leistungselektronischen Stellglied in Verbindung steht.
  • Anhand des in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiels wird deutlich, dass auf einfache Weise und ohne nennenswerten Montageaufwand der elektromotorische Antrieb 2 von der sogenannten Bremsseite der Kupplungs-Brems-Kombination 4 trennbar ist.
    Durch Lösen der ersten Verbindungsmittel 10 ist der Elektromotor 2 mit der Zusatz-Schwungmasse 3 leicht von der maschinenfest angeordneten Montageglocke 5 trennbar. Damit ist der Vorteil verbunden, dass z.B. ein notwendig werdendes Ein- oder Nachstellen oder ein notwendig werdendes Auswechseln der mit der Hauptantriebswelle 11 drehfest verbundenen Ankerscheibe 4c der Kupplungs-Brems-Kombination 4 kostengünstig durchführbar ist.
  • Figur 3 zeigt anhand vereinfachter bzw. schematischer Darstellung einen aus dem Stand der Technik bekannten Frequenzumrichter 13 für den Elektromotor 2 der erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1.
    Das speisende Netz 14, also das Versorgungsnetz, ist mit drei Leitern 14.1, 14.2 und 14.3 als dreisträngiges Drehstromnetz dargestellt. Die dem Frequenzumrichter 13 zugeordnete Einspeiseeinheit 15 wandelt die Netzspannung in eine Spannung mit einem in der Regel hohen Gleichspannungsanteil. Man spricht im Stand der Technik dann von einem Spannungszwischenkreis 16 oder auch Gleichspannungszwischenkreis. Die Einspeiseeinheit 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht in der Lage, elektrische Energie vom Spannungszwischenkreis 16 in das Versorgungsnetz 14 zurückzuspeisen. Eine solche nicht rückspeisefähige Einspeiseeinheit wird im Stand der Technik oft als sogenannte ungesteuerte B6-Brücke ausgeführt.
    Im Spannungszwischenkreis 16 ist zumeist eine Kapazität 17 vorgesehen, welche u.a. dazu dient, die Spannung im Spannungszwischenkreis 16 zu stabilisieren.
    Der Wechselrichter 18 schließlich wandelt die Spannung aus dem Spannungszwischenkreis 16 wieder in eine Wechsel- oder Drehspannung; d.h. man hat wieder ein Wechsel- bzw. Drehstromsystem 19, welches sich vor allem in Effektivspannung, Frequenz, Phasenlage und Strangzahl vom speisenden Netz 14 unterscheiden kann. In der Figur 3 ist es beispielsweise ein dreisträngiges Drehstromsystem 19.
    Das Drehstrom- bzw. Wechselstromsystem 19 dient dem Betreiben des Elektromotors 2. Soll der Elektromotor 2 und gegebenenfalls die Webmaschine stillgesetzt oder in ihrer Drehzahl verringert werden oder soll eine Drehrichtungsumkehr bewirkt werden, so muss ein Bremsvorgang erfolgen, bei dem kinetische Energie vom Elektromotor 2, gegebenenfalls von der Schwungmasse 3, den mitrotierenden Teilen 4b, 4c der Kupplungs-Brems-Kombination 4 bzw. der Webmaschine und gegebenenfalls weiterer nicht dargestellter Komponenten der Webmaschine über den Elektromotor 2 als Wandler (Generator) in elektrische Energie umgewandelt wird und als elektrische Energie über das Stromsystem 19 und den Wechselrichter 18 zum Spannungszwischenkreis 16 gelangt - sofern man den vorgenannten rotierenden Einrichtungen nicht die Zeit des Austrudelns über ihre Eigenverluste geben will oder kann.
    Die Einspeiseeinheit 15 kann diese Energie nicht an das speisende Netz 14 weitergeben und die Kapazität 17 kann diese Energie nur in bestimmten Maße aufnehmen, da sonst die Spannung im Spannungszwischenkreis 16 unzulässig hoch wird.
    Mittels eines Schalters 20, im Stand der Technik oft als Chopper oder Bremschopper bezeichnet, wird diese Energie stattdessen dem wenigstens einen elektrischen Bremswiderstand 21 zugeführt, der sie in Wärme umsetzt. Oft werden dabei die Längen von Ein- und Ausschaltzeiten des Schalters 20 unter Berücksichtigung des Niveaus der Spannung im Spannungszwischenkreis 16 festgelegt.
    Die kinetische Energie schon des Motors 2 selbst und der gegebenenfalls vorhandenen wenigstens einen Schwungmasse 3 ist jedoch sehr hoch. Bei häufigem Bremsen entsteht im Bremswiderstand 21 entsprechend viel Wärme. Der Bremswiderstand 21 muss daher entsprechend groß ausgeführt werden, um die Wärme auch an die Umgebung abstrahlen zu können. D.h. dass z.B. ein Schaltschrank, in dem der Bremswiderstand 21 installiert ist, muss entsprechend groß sein und/oder aufwendig gekühlt werden.
    Erfindungsgemäß ist deshalb, unter Nutzung eines Wechselrichters 18 vorgesehen, entweder eine Gleichstrombremsung oder eine Gegenstrombremsung oder eine Kurzschlussbremsung des Elektromotors 2 vorzunehmen, die außer den Elektromotor 2, die gegebenenfalls vorhandene wenigstens eine Schwungmasse 3, die mitrotierenden Teile 4b, 4c der Kupplungs-Brems-Kombination 4, gegebenenfalls die Webmaschine und gegebenenfalls weitere Komponenten entsprechend mit abbremst. Die Vorgehensweisen zur Gleichstrombremsung, zur Gegenstrombremsung und zur Kurzschlussbremsung selbst sind im Stand der Technik hinreichend beschrieben. Sie bewirken, dass die kinetische Energie maßgeblich in Motorenwärme umgesetzt wird. Der Bremswiderstand 21 und auch der Schalter 20 können entsprechend kleiner ausgelegt werden, ebenso die notwendige Abstrahlfläche für die Schaltschrankwärme. Die Anteile der in Wärme umgesetzten kinetischen Energie über den Bremswiderstand 21 und über eine Gleichstrombremsung oder Gegenstrombremsung oder Kurzschlussbremsung können im Verhältnis zueinander beeinflusst werden - vorzugsweise durch die Art der Ansteuerung des Wechselrichters 18 und des Schalters 20. Bei Bedarf kann dies dem Bediener/Betreiber ermöglicht werden, z.B. unter Angabe von Empfehlungen oder es erfolgt eigenständig durch Steuermittel. Gegebenenfalls kann auf den Schalter 20 und den Bremswiderstand 21 ganz verzichtet werden. Die Anordnung gem. Figur 3 reduziert sich dann um den Schalter 20 und den Bremswiderstand 21.
  • Figur 4 zeigt eine entsprechend reduzierte Anordnung eines Frequenzumrichters 13.
  • In Figur 5 hat die Einspeiseeinheit 25 die selbe Aufgabe wie die Einspeiseeinheit 15 in Figur 3, ist aber im Gegensatz zur Einspeiseeinheit 25 in figur 5 zudem in der Lage, Energie vom Spannungszwischenkreis 26 in das speisende Netz 24 zurückzuspeisen. Solche Einspeiseeinheiten sind Stand der Technik und in der Leistungselektronik oft wie ein Wechselrichter aufgebaut.
    So kann also die unter Figur 3 beschriebene kinetische Energie als elektrische Energie in das speisende Netz 24 zurückgespeist werden. Das bewirkt, dass der elektrische Bremswiderstand 31 und auch der Schalter 30 entsprechend kleiner ausgelegt werden können, ebenso die notwendige Abstrahlfläche für die Wärme des Schaltschrankes.
    Die Anteile der in Wärme umgesetzten kinetischen Energie über den Bremswiderstand 31 und die ins Versorgungsnetz 24 zurückgespeiste Energie können im Verhältnis zueinander beeinflusst werden - vorzugsweise durch die Art der Ansteuerung der Einspeiseeinheit 25 und des Schalters 30.
    Bei Bedarf kann dies dem Bediener/Betreiber ermöglicht werden, z.B. unter Angabe von Empfehlungen oder es erfolgt eigenständig durch Steuerungsmittel.
    Gegebenenfalls kann auf den Schalter 30 und den Bremswiderstand 31 ganz verzichtet werden; die Anordnung in Figur 5 reduziert sich dann um diese beiden vorgenannten Komponenten.
  • Figur 6 zeigt eine entsprechend reduzierte Anordnung eines Frequenzumrichters 23.
  • Auch bei Verwendung einer rückspeisefähigen Einspeiseeinheit 25 in Figur 5 und 6 und gegebenenfalls bei gleichzeitiger Verwendung von Schalter 30 und Bremswiderstand 31 kann zusätzlich oder alternativ mit Gleichstrombremsung oder Gegenstrombremsung oder Kurzschlussbremsung gearbeitet werden. Die Anteile der in Wärme umgesetzten kinetischen Energie über die Gleichstrombremsung oder die Gegenstrombremsung oder die Kurzschlussbremsung und über gegebenenfalls dem Bremswiderstand 31 und die ins Versorgungsnetz 24;29 zurückspeisende Energie können im Verhältnis zueinander beeinflusst werden - vorzugsweise durch die Art der Ansteuerung der Einspeiseeinheit 25 und des Wechselrichters 28 sowie gegebenenfalls des Schalters 30. Bei Bedarf kann dies dem Bediener/Betreiber ermöglicht werden, z.B. unter Angabe von Empfehlungen oder es erfolgt eigenständig durch Steuerungsmittel.

Claims (10)

  1. Antriebseinheit für eine Webmaschine,
    mit einem aus Rotor (2a) und Stator (2b) bestehenden Elektromotor (2),
    mit einer Zusatz-Schwungmasse (3), die drehfest mit der Welle des Elektromotors (2) verbunden ist, und
    mit einer aus drehfesten Teilen (4a) und drehbeweglichen Teilen (4b, 4c) bestehenden schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination (4), durch welche die Antriebseinheit auf die Hauptantriebswelle (11) der Webmaschine kuppelbar ist,
    wobei die Kupplungs-Brems-Kombination (4) in einer Montageglocke (5) aufgenommen ist, deren erstes Ende mit einem der Webmaschine zugewandten Lagerschild (7) des Elektromotors (2) und deren zweites Ende drehfest mit einer Seitenwange (9) der Webmaschine verbunden ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Merkmale vorgesehen sind:
    a) es ist eine elektromagnetisch schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination (4) vorgesehen;
    b) der Elektromotor (2) ist ein in Drehzahl und Drehrichtung veränderlicher Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer;
    c) die Montageglocke (5) ist über eine Umhausung (6) für die Zusatz-Schwungmasse (3) durch Verbindungsmittel (10) mit dem Lagerschild (7) des Elektromotors (2) verbunden;
    d) der Rotor (2a) des Elektromotors (2), die Zusatz-Schwungmasse (3), die drehbeweglichen Teile (4b, 4c) und die Hauptantriebswelle (11) der Webmaschine besitzen dieselbe Rotationsachse (12);
    e) der Elektromotor (2) wird mit einem leistungselektronischen Stellglied in der Art eines Frequenzumrichters (13, 23) betrieben, der als Spannungszwischenkreisumrichter ausgebildet ist, um unter Nutzung eines Wechselrichters (18) entweder eine Gleichstrombremsung oder eine Gegenstrombremsung oder eine Kurzschlussbremsung des Elektromotors (2) vorzunehmen.
  2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) polumschaltbar ist.
  3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das leistungselektronische Stellglied netzrückspeisefähig ist.
  4. Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Einspeisung bei motorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) als auch die Netzrückspeisung bei generatorischem Betrieb der Antriebseinheit über eine entsprechend ausgeführte Einspeiseeinheit (15, 25) erfolgen.
  5. Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung bei motorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) über eine erste Einspeiseeinheit erfolgt und die Netzrückspeisung bei generatorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) über eine zweite entsprechend als Rückspeiseeinheit ausgeführte Einheit erfolgt.
  6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der als Spannungszwischenkreisumrichter ausgebildete Frequenzumrichter (13, 23) über einen Schalter (20) mit einem Bremswiderstand (21) in Verbindung steht, dem bei generatorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) entstehende elektrische Energie zugeführt und in Wärme umgesetzt wird.
  7. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anteile der in Wärme umgesetzten kinetischen Energie über die Gleichstrombremsung oder die Gegenstrombremsung oder die Kurzschlussbremsung und über gegebenenfalls einen Bremswiderstand (31) und die ins Versorgungsnetz (24, 29) zurückzuspeisende Energie im Verhältnis zueinander beeinflusst werden können.
  8. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Schwungmasse (3) integraler Bestandteil des Rotors (2a) ist.
  9. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Schwungmasse (3) als Lüfterrad des Elektromotors ausgebildet und als zusätzliches Bauteil mit dem freien Ende der Welle des Rotors (2a) verbunden ist.
  10. Webmaschine mit einer Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9.
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