EP2097568B1 - Bandwebmaschine mit elektrisch betriebenem antrieb - Google Patents

Description

Technisches Gebiet
• Die Erfindung betrifft eine Bandwebmaschine mit elektrisch betriebenem Antrieb, gemäss dem Oberbegriff nach Anspruch 1.
Stand der Technik
• Es ist üblich, in der Weberei Elektromotoren für den Antrieb der Hauptwelle einzusetzen, welche zum Antrieb zumindest einer der Bauteile wie Webblatt, Schusseintragsvorrichtung, Fachbildevorrichtung, Warenabzug und dergleichen dient.
• So ist es beispielsweise aus der CH 633 331 bekannt, mittels der Hauptwelle eine Fachbildevorrichtung, eine Schusseintragsvorrichtung, ein Webblatt und eine Wirknadel über entsprechende Getriebe anzutreiben.
• Für den Antrieb einer Jacquardmaschine oder einer Schaftmaschine ist auch schon vorgeschlagen worden, einen Direktantrieb zu verwenden, wie z.B. in der EP-A-0 743 383 oder später in der WO-A-2006/029993 . Als Antriebsmotor für den Direktantrieb wurde dort ein Torquemotor vorgeschlagen, der über eine Synchronisationseinrichtung mit der Hauptwelle gekoppelt ist, die von einem Asynchronmotor angetrieben wird. Ein Torquemotor zeichnet sich durch ein hohes Drehmoment aus, ermöglicht allerdings nur relativ kleine Drehzahlen von 600 U/min und maximal ca. 1000 U/min.
• Wenn höhere Drehgeschwindigkeiten eines Elektromotors erforderlich sind, so bietet sich zunächst einmal der Asynchronmotor an. Allerdings ist bei diesem das Standmoment recht klein und der Asynchronmotor lässt sich bei kleinen Drehzahlen, die für das Einrichten einer Bandwebmaschine erforderlich sind, nur schwer regeln. Aus den vorstehend erläuterten Gründen ist somit weder ein Torquemotor noch ein Asynchronmotor zum Antrieb der Hauptwelle einer Bandwebmaschine optimal einsetzbar.
Darstellung der Erfindung
• Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bandwebmaschine mit einer direkt angetriebenen Hauptwelle mit einem verbesserten Antrieb zu schaffen, der insbesondere die Nachteile des Torquemotors bzw. des Asynchronmotors nicht aufweist.
• Die Aufgabe wird durch eine Bandwebmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Dabei haben die Massnahmen der Erfindung zunächst zur Folge, dass ein Motor mit einem hohen Drehmoment zum Antreiben der Hauptwelle der Bandwebmaschine eingesetzt wird. Zwar ist das Drehmoment (Standmoment) des erfindungsgemäss vorgeschlagenen Motors etwas kleiner als das eines herkömmlichen Torquemotors, dafür können aber - durch konstruktive Massnahmen - problemlos Drehzahlen von 2000 bis ca. 10000 U/min erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist der Antrieb deshalb, weil das recht hohe Drehmoment bei einer Auslegung des Motors für praktisch alle erreichbaren Drehzahlen annährend gleich ist.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen der Bandwebmaschine mit einem Antrieb durch den Motor gemäss der vorliegenden Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben.
• Vorteilhaft ist es, wenn der Rotor direkt an der Hauptwelle angeflanscht ist. (Anspruch 2). Dadurch ergibt sich eine besonders einfache und Platz sparende Konstruktion, wobei insbesondere für den Motor keine eigenen Lager erforderlich sind. Konstruktiv ist es besonders vorteilhaft, wenn der Rotor permanent erregte Magnete aufweist (Anspruch 3) und der Motor eine Leiterplatte, einen Seitenschild und eine Statorplatte enthält, wobei der Stator über die Leiterplatte mit der Statorplatte verbunden ist und letztere über Distanzelemente, vorzugsweise über Distanzbolzen, an das Seitenschild montiert ist. (Anspruch 4).
• Besonders vorteilhaft ist es, einen Drehsensor und eine elektrische Regeleinrichtung zu verwenden. Die elektrische Regeleinrichtung wird dabei vorteilhafterweise so eingerichtet sein, dass das elektrische Drehfeld im Verhältnis von den Statorpolzahlen zu den Magnetpolen schneller dreht. (Anspruch 5)
• Eine optimal kompakte Bauform ermöglichen die Massnahmen von Anspruch 6, wenn die Hauptwelle durch den hohl ausgebildeten Stator hindurch geführt ist und einen Sensormagneten trägt, der mit dem Drehsensor zusammenwirkt, der dem Sensormagneten gegenüberliegend auf der Leiterplatte angeordnet ist.
• Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Sensordaten des Drehsensors der Webmaschine zur Verfügung gestellt werden, da sie durch den Direktantrieb auch Daten bezüglich der Maschinenposition sind (Anspruch 7).
• Die vorbenannten sowie die beanspruchten und in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschriebenen, erfindungsgemäss zu verwendenden Elemente unterliegen in ihrer Grösse, Formgestaltung, Materialverwendung und ihrer technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
• Ausführungsbeispiele einer Bandwebmaschine mit einem vorteilhaften Direktantrieb werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zeigen:

Figur 1

die Darstellung des Antriebs einer Bandwebmaschine gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, von der Seite;

Figur 2

eine Detaildarstellung des Motors gemäss Figur 1; und

Figur 3

eine Schnittdarstellung des Antriebsmotors nach Figur 2.

Wege zur Ausführung der Erfindung
• Ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung der vorliegenden Erfindung ist in den Figuren 1 bis 3 dargestellt. In Figur 1 ist eine Bandwebmaschine herkömmlicher Art mit einem Direktantrieb für die Hauptwelle 10 versehen, wobei die Hauptwelle 10 - im vorliegenden Ausführungsbeispiel - zum Antrieb der Kurvenscheiben 36, der Schussantriebswelle 38, der Wirknadelantriebswelle 40 und auch der Hilfsfadenantriebswelle 42 dient.
• Kernstück des Antriebs gemäss diesem Ausführungsbeispiel ist der in Figur 2 als Ganzes bezeichnete Motor 2. Dieser Motor 2 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor in asymmetrischer Vielpolausführung. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein aussen laufender Rotor 4 direkt an die Hauptwelle 10 der Bandwebmaschine angeflanscht. Der Rotor 4 besteht dabei aus einer Rotorglocke 16, die 14 daran angeordnete Dauermagnete 18 aufweist. Dem Rotor steht ein fester Stator 20 aus Blechpaketen mit 12 Wicklungen 22 gegenüber. Der Stator 20 ist dabei einerseits am Seitenschild 14 befestigt, andererseits mit Distanzelementen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit drei Distanzbolzen 30, mit einer Statorplatte 26 mechanisch verbunden. Zwischen dem Stator 20 und der Statorplatte 26 ist zudem eine Leiterplatte 24 angeordnet, die die notwendigen elektrischen Bauelemente für die elektrische Versorgung des Motors 2 trägt. Bei dem Motor 2 der vorliegenden Ausführungsbeispiels sind sämtliche 12 Statorzähne bewickelt, um einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen.
• Durch die Anordnung als Aussenläufer wird - wie in der Motorentechnik grundsätzlich bekannt - das Drehmoment um ca. einen Faktor 5 (für die hier angegebene Ausführung) gegenüber einem entsprechenden Innenläufer erhöht. Durch das Verhältnis zwischen der Zahl der Dauermagnete im Rotor und den Statorwicklungen von 14 zu 12 (also von 7 zu 6) rotiert die Rotorglocke 7 mal langsamer als das magnetische Feld und dadurch ist der Wirkungsgrad des Motors hoch. Selbstverständlich kann auch bei anderen Anforderungen und Drehzahl- bzw. Drehmomentverhältnissen ein anderes Verhältnis zwischen der Zahl der Dauermagnete im Rotor und den Statorwicklungen gewählt werden, wobei dem hier beschriebenen Prinzip der asymmetrischen Vielpolausführung zueigen ist, dass sich die Zahl der Magnetpole von der Zahl der Statornuten unterscheidet, vorzugsweise nach der Formel $$\mathrm{M}\mathrm{=}\left(\mathrm{S}\mathrm{*}\mathrm{k}\right)\mathrm{+}\mathrm{/}\mathrm{-}\mathrm{2}$$

  

  
  mit M als Zahl der Magnetpole
  S als Zahl der Statornuten und
  k als natürliche Zahl (k= 1, 2, 3, 4....), hier mit k = 1.
• Dabei ist dann die Drehzahluntersetzung 2/M.
• Der hier beschriebene Motor 2 benötigt als bürstenloser Motor (elektrisch kommutierter Motor) eine Regeleinrichtung, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der Leiterplatte 24 untergebracht ist und im Wesentlichen aus einer Drehstrombrücke (Drehrichter) besteht. Die Regelung wird zusätzlich mit den Daten eines Drehsensors 32 beaufschlagt. Der Drehsensor 32 ist auf der Leiterplatte 24 angeordnet und misst die Phasenlage der Hauptwelle 10 mit Hilfe eines auf dem Ende der Hauptwelle 10 gegenüber dem Drehsensor 32 angeordneten Sensormagneten 34. Mit Hilfe der so gemessenen Phasenlage der Hauptwelle 10 und damit der Rotorglocke 16 in Bezug auf den Stator 20 ist das Drehfeld sowohl bei der elektrischen Kommutierung (allenfalls an Stelle einer Messung der Induktionsspannung) wie auch beim Einrichtbetrieb in der Regeleinrichtung regelbar. Damit wird vermieden, dass der Regler den Rotor blind - also im Sinne eines Drehfeld-Synchronmotors - auf eine gewisse Mindestdrehzahl beschleunigen muss, bis eine auslesbare Induktionsspannung im Stator zur Verfügung steht, mit dem der Regler die Regelung ausführen kann. Besonders vorteilhaft bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es aber, dass wegen der direkten mechanischen Verbindung zwischen dem Rotor 4 und der Hauptwelle 10 die Daten des Drehsensors nicht nur für den Regler, sondern auch für das Steuern und Regeln der Bandwebmaschine selbst verwendet werden können. Bezugszeichenliste

  2	Motor
  4	Rotor
  10	Hauptwelle
  12	Lagerstelle
  14	Seitenschild
  16	Rotorglocke
  18	Dauermagnete
  20	Stator aus Blechpaketen
  22	Wicklungen
  24	Leiterplatte
  26	Statorplatte
  28	Statorträger
  30	Distanzbolzen
  32	Drehsensor
  34	Sensormagnet
  36	Kurvenscheiben
  38	Schussantriebswelle
  40	Wirknadelantriebswelle
  42	Hilfsfadenantriebswelle

Claims (7)

1. Bandwebmaschine, die eine mit einem Antrieb verbundene Hauptwelle (10) aufweist, an der mindestens eine Schusseintragsnadel und mindestens ein Webblatt antriebsmässig angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen bürstenlosen, als Aussenläufer ausgebildeten Gleichstrommotor (2) mit einem Stator (20), mit Wicklungen (22) und einem Rotor (4) mit einer Rotorglocke (16) umfasst und der Gleichstrommotor (2) als Motor mit asymmetrischer Vielpolausführung ausgebildet ist, dessen Rotor (4) ohne eigene Lagerstelle direkt mit der Hauptwelle (10) der Bandwebmaschine verbunden ist.
2. Bandwebmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) direkt an der Hauptwelle (10) angeflanscht ist.
3. Bandwebmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mit permanenterregten Magneten (18) ausgebildet ist.
4. Bandwebmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (2) eine Leiterplatte (24), einen Seitenschild und eine Statorplatte (26) aufweist, wobei der Stator (20) über die Leiterplatte (24) mit der Statorplatte (26) verbunden ist und letztere über Distanzelemente, vorzugsweise über Distanzbolzen (30), an das Seitenschild montiert ist.
5. Bandwebmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Drehsensor (32) und durch eine elektrische Regeleinrichtung, die so eingerichtet ist, dass das elektrische Drehfeld im Verhältnis von den Statorpolzahlen zu den Magnetpolen schneller dreht.
6. Bandwebmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptwelle (10) durch den hohl ausgebildeten Stator (20) hindurch geführt ist und einen Sensormagneten (34) trägt, der mit dem Drehsensor (32) zusammenwirkt, der dem Sensormagneten (34) gegenüberliegend auf der Leiterplatte (24) angeordnet ist.
7. Bandwebmaschine nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehsensor (32) so eingerichtet ist, dass er Sensordaten über die Maschinenposition der Hauptwelle (10) der Bandwebmaschine zur Verfügung stellt.

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