WO2006005295A1 - 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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WO2006005295A1
WO2006005295A1 PCT/DE2005/001133 DE2005001133W WO2006005295A1 WO 2006005295 A1 WO2006005295 A1 WO 2006005295A1 DE 2005001133 W DE2005001133 W DE 2005001133W WO 2006005295 A1 WO2006005295 A1 WO 2006005295A1
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drive unit
electric motor
loom
unit according
drive
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PCT/DE2005/001133
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Wilhelm Herrlein
Michael Lehmann
Manuel Renz
Dieter Mayer
Horst Hellmuth
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Lindauer Dornier Gesellschaft Mbh
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Publication date
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Priority to EP05760076A priority patent/EP1766119B1/de
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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 weaving machine with a variable 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 loom with such a drive unit and with sutrachn, wherein the drive of the shedding means selectively from a
  • Drive unit of the loom derived 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 loom further has a between the electric motor and the
  • Main drive shaft arranged, electromagnetically switchable clutch-brake combination and preferably arranged between the electric motor and the clutch brake combination additional flywheel.
  • Such a drive solution requires due to their open design a relatively large amount of space; the drive components are subject to a high degree of contamination and the operation of the loom in slow speed requires an additional electric motor drive with the necessary electronics and with gear means, usually a reduction gear.
  • a drive unit for a weaving machine 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.
  • Such, purely mechanically acting means for transmitting the engine torque to the here designated as the output shaft main shaft of the loom are not timely and therefore do not meet the requirements, as they meet known electromagnetically schaitbare clutch brake combinations for high-performance looms.
  • EP 0 514 959 B1 discloses a method and a device for driving a weaving machine in slow motion.
  • the slow running of a weaving machine is required, e.g. an occurring deficiency, e.g. a weft break occurring during the weaving process, immediately after its occurrence to fix.
  • the operating speed is reduced by suitable means to the speed 0 and at slow speed of the main drive motor, the inadequacy resolved. It is known in this context that during the slow running of the main drive motor whose excitation in function of the position, taking into account the load and / or the required speed of the driven Webmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschinenmaschine
  • the drive device mentioned here dispenses with a separate electromotive auxiliary drive for operating the loom in slow speed.
  • EP 0 726 345 A1 discloses 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 elements to be driven.
  • 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.
  • EP 0 953 073 B1 discloses a drive for a weaving machine, comprising a main drive shaft mounted in a machine frame and driven by means of an electromotive drive.
  • the motor shaft of the drive is arranged coaxially to the main drive shaft of the loom and connected directly to this.
  • 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 weaving machine and be able to operate the weaving machine 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 speed and direction, consisting of rotor and stator electric motor, preferably an additional flywheel, consisting of non-rotatable parts and rotatable parts, electromagnetically switchable clutch-brake combination, which is accommodated 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. If 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 preferably an asynchronous motor with squirrel cage rotor.
  • a power electronic actuator preferably in the manner of a frequency converter, operated, which frequency converter is then designed as a voltage source inverter.
  • Transducer generator
  • a feed unit is provided for feeding in the electrical energy during motor operation of the drive unit and for the regenerative power supply in regenerative operation of the drive unit, e.g. a feed-back unit separate from the feed-back unit or the feed unit is designed for the purpose of this power recovery grid regenerative.
  • the electric motor can be reversed, the coils of the electric motor having a winding which has at least two different pole pairs.
  • the independent claim 14 comprises shed forming means, a main drive shaft, at least one by means of a coupling brake combination on the main drive shaft detachable drive unit, which drive unit has at least one variable in speed and direction, consisting of rotor and stator electric motor and which preferably with an additional flywheel equipped.
  • the electric motor is operated with a power electronic actuator.
  • the power electronic actuator is preferably designed as a frequency converter and preferably apons 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. 2 shows the electromotive drive unit according to FIG. 1 decoupled from the loom
  • Figure 3 is a schematic representation of a known frequency converter in
  • Figure 4 is a schematic representation of a known frequency converter in conjunction with the electric motor of the drive unit of Figure 1, at
  • Waiver of switch (brake chopper) and electrical braking resistor according to Figure 3,
  • FIG. 5 is a schematic representation of a known frequency converter in conjunction with the electric motor of the drive unit of Figure 1 with the
  • Figure 6 shows the schematic representation of a known frequency converter in conjunction with the electric motor of the drive unit of Figure 1, with the possibility of waiving switch (brake chopper) and electrical braking resistor acc.
  • Figure 5 feed back electrical energy into the supply network.
  • FIG. Figure 1 there is an electric motor drive unit 1 for a weaving machine, which is only hinted here by a side wall 9, of a variable in 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 shown in Figures 3 to 6, fed via a frequency converter 13 with electrical energy.
  • the clutch-brake combination 4 enclosed by a so-called mounting bell 5, which in turn, seen in the direction of the motor bearing plate 7, is mounted by connecting means 10 with a housing 6 for the non-rotatably connected to the shaft of the electric motor 2 additional flywheel mass 3.
  • 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 according to the invention 1.
  • the feeding network 14, ie 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.
  • the inverter 18 converts the voltage from the voltage intermediate circuit 16 back to an alternating or rotary voltage; i.e.
  • the figure 3 it is for example a three-phase three-phase system 19.
  • the three-phase or AC system 19 is used to operate the electric motor 2.
  • 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.
  • 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. They cause the kinetic energy is significantly converted into engine heat.
  • 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 be, for example 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 13.
  • the feed unit 25 has the same function as the feed unit 15 in FIG. 3, but in contrast to the feed unit 25 in FIG. 5, it is also able to
  • Such feed units are state of the art and in power electronics often constructed like an inverter.
  • the kinetic energy described in Figure 3 can be fed back as electrical energy in the feeding network 24.
  • 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.
  • this can be enabled for the operator / operator, e.g. giving recommendations or it is done independently by means of control.
  • this can be completely dispensed with the switch 30 and the braking resistor 31; the arrangement in Figure 5 is then reduced by these two aforementioned components.
  • FIG. 6 shows a correspondingly reduced arrangement of a frequency converter 23.

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Abstract

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine in geschlossener und kompakter Bauweise ausgeführte, drehzahlveränderliche elektromotorische Hochleistungs-Antriebseinheit für eine Webmaschine zu schaffen, welche mittels einer Kupplungs-Bremskombination auf die Hauptantriebswelle der Webmaschine kuppelbar ist. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Rotor (2a) eines Elektromotors (2), die drehbeweglichen Teile (4b,4c) der Kupplungs-Bremskombination (4), die Hauptantriebswelle (11) der Webmaschine und die vorzugsweise vorhandene wenigstens eine Zusatz-Schwungmasse (3) dieselbe Rotationsachse (12) besitzen.

Description

Antriebseinheit für eine Webmaschine und Webmaschine mit einer solchen
Antriebseinheit
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 Schwungmasse 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 schaitbare 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 Antriebslösungen, 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. Femer 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 der unabhängigen Patentansprüche 1 und 14 gelöst. Die Antriebseinheit für die Webmaschine umfasst einen in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor und Stator bestehenden Elektromotor, vorzugsweise 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 vorzugsweise ein Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer.
Zum Beispiel zur Änderung seiner Drehzahl wird der Elektromotor mit einem leistungselektronischen Stellglied, vorzugsweise 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 Webmaschine 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 netzrückspeisefähig 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 gem. dem unabhängigen Patentanspruch 14 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 Austrudeins 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

Patentansprüche
1. Antriebseinheit für eine Webmaschine mit einem in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor (2a) und Stator (2b) bestehenden Elektromotor (2), mit vorzugsweise einer Zusatz-Schwungmasse (3), mit einer aus drehfesten Teilen
(4a) und drehbeweglichen Teilen (4b, 4c) bestehenden elektromagnetisch schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination (4), deren drehfeste Teile (Bremsteile) und deren drehbewegliche Teile in einer Montageglocke (5) aufgenommen sind, wobei ein erstes Ende der Montageglocke (5) direkt oder indirekt über eine Umhausung (6) durch Verbindungsmittel (10) mit dem der
Webmaschine zugewandten Lagerschild (7) des Elektromotors (2) verbunden ist, wobei ein zweites Ende der Montageglocke durch geeignete Mittel (8) mit einer Seitenwange (9) der Webmaschine verbunden ist und wobei der Elektromotor (2) zur Änderung seiner Drehzahl und Drehrichtung mit einem leistungselektronsichen Stellglied in Verbindung steht.
2. Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2a) einen solchen Durchmesser aufweist, um zugleich die Funktion der Zusatz- Schwungmasse (3) zu übernehmen.
3. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz- Schwungmasse (3) integraler Bestandteil des Rotors (2a) ist.
4. Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz- Schwungmasse (3) als zusätzliches Bauteil mit dem freien Ende der Welle des
Rotors (2a) verbunden ist.
5. Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz- Schwungmasse (3) in der zwischen Elektromotor (2) und Kupplungs-Brems- Kombination (4) vorhandenen Umhausung (6) angeordnet ist.
6. Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der
Elektromotor (2) ein Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer ist.
7. Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) polumschaltbar ist.
8. Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz- Schwungmasse (3) als Lüfterrad des Elektromotors (2) ausgebildet ist.
9. Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das leistungselektronische Stellglied ein Frequenzumrichter (13;23) ist.
10. Antriebseinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der
Frequenzumrichter (13;23) als Spannungszwischenkreisumrichter ausgebildet ist.
11. Antriebseinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das ieistungselektronische Stellglied netzrückspeisefähig ist.
12. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Einspeisung bei motorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) als auch die Netzrückspeisung bei generatorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) über eine entsprechend ausgeführte Einspeiseeinheit (15;25) erfolgen.
13. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung bei motorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) über eine erste als Einspeiseeinheit ausgeführte Einheit erfolgt und die Netzrückspeisung bei generatorischem Betrieb der Antriebseinheit (1 ) über eine zweite entsprechend als Rückspeiseeinheit ausgeführte Einheit erfolgt.
14. Webmaschine mit Fachbildemitteln, mit einer Hauptantriebswelle (11) und mit wenigstens einer mit der Hauptantriebswelle verbundenen Antriebseinheit (1), die wenigstens einen in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor
(2a) und Stator (2b) bestehenden Elektromotor (2) besitzt, welcher Elektromotor mit einem vorzugsweise als Frequenzumrichter (13;23) ausgebildeten leistungselektronischen Stellglied betrieben wird, wobei der Frequenzumrichter vorzugsweise ein Spannungszwischenkreisumrichter ist, wobei das leistungselektronische Stellglied netzrückspeisefähig ist, um kinetische Energie aus dem Bremsvorgang der Webmaschine als elektrische Energie in das elektrische Versorgungsnetz rückspeisen zu können, wobei ferner die Antriebseinheit (1) eine zwischen dem Elektromotor (2) und der Hauptantriebswelle (11) angeordnete, aus drehfesten Teilen (4a) und drehbeweglichen Teilen (4b,4c) bestehende, elektromagnetisch schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination (4) aufweist, wobei die Antriebseinheit (1) vorzugsweise eine Zusatz-Schwungmasse (3) besitzt und wobei der Rotor (2a) des Elektromotors (2), die drehbeweglichen Teile (4b,4c) der Kupplungs-Brems- Kombination (4), die Hauptantriebswelle (11) und die wenigstens eine Zusatz- Schwungmasse (3) die selbe Rotationsachse (12) besitzen.
15. Webmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Fachbildemittel von der Hauptantriebswelle (11 ) abgeleitet ist.
16. Webmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Fachbildemittel mittels wenigstens eines eigenen Aktors erfolgt.
17. Webmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor elektromechanischer Ausprägung ist und vorzugsweise aus einem Elektromotor besteht.
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