WO2007065391A2

WO2007065391A2 - Elektromotorischer antrieb einer weblade einer webmaschine sowie webmaschine mit einem derartigen antrieb

Info

Publication number: WO2007065391A2
Application number: PCT/DE2006/001985
Authority: WO
Inventors: Michael Lehmann; Hans-Joachim Holz; Valentin Krumm; Dieter Mayer; Dietmar Von Zwehl
Original assignee: Lindauer Dornier Gesellschaft Mbh
Priority date: 2005-12-06
Filing date: 2006-11-11
Publication date: 2007-06-14
Also published as: CN101341281A; DE102005058066A1; EP1958316A2; WO2007065391A3

Abstract

Es wird ein elektromotorischer Antrieb einer schwenkbeweglich gelagerten und webblatttragenden Weblade (5) einer Webmaschine sowie eine Webmaschine mit einem derartigen Antrieb beschrieben. Der Antrieb weist einen Scheibenläufermotor (1, 2) mit wenigstens einem Stator (1.1, 2.1) und wenigstens einem zumindest eine kreisförmige oder kreisringförmige Lauferscheibe (1.2, 2.2) aufweisenden Rotor auf. Die Läuferscheibe besitzt wenigstens einen konzentrischen Ring mit Magnetsegmenten oder mit Wicklungen darauf. Der Stator weist ebenfalls einen konzentrischen Ring auf, welcher der Läuferscheibe in axialer Richtung gegenüberliegend angeordnet ist, wobei der wenigstens eine Ring Magnetsegmente oder Wicklungen aufweist. Zumindest die Läuferscheibe ist in einem Gehäuse (7) des Scheibenläuf ermotors aufgenommen, wobei die Läuferscheibe und eine aus dem Gehäuse austretende Welle (1.3, 2.3) koaxial und drehfest miteinander verbunden sind. Bei der Webmaschine ist der elektromotorische Antrieb mit dem Scheibenläuf ermotor so angeordnet, dass eine einseitig aus dessen Gehäuse austretende Welle drehfest mit der Läuferscheibe verbunden ist, und wobei wenigstens ein Verbindungselement (1.4, 2.4) vorgesehen ist, über welches der Antrieb mit der Weblade (5) verbunden ist.

Description

Elektromotorischer Antrieb einer Weblade einer Webmaschine sowie Webmaschine mit einem derartigen Antrieb

Die Erfindung betrifft einen elektromotorischen Antrieb einer schwenkbeweglich gelagerten und ein Webblatt tragenden Weblade einer Webmaschine sowie eine Webmaschine mit einem derartigen Antrieb, wobei der elektromotorische Antrieb aus wenigstens einem Scheibenläufermotor mit Rotor und Stator besteht, wobei dessen Rotor aus wenigstens einer kreis- oder kreisringförmigen Läuferscheibe besteht. Aus der DE 100 21 520 A1 ist ein Drehantrieb für die Webblattstütze einer Webmaschine bekannt, in dem wenigstens eine Webblattstützwelle als Läufer eines Linear- Direktantriebes ausgebildet ist und der Läufer zwischen einem ersten und zweiten Stator unter Ausbildung eines Luftspaltes eine Schwenkbewegung ausführen kann. Der Läufer und die Statoren sind als Kreissegmente ausgebildet, auf deren zueinander gerichteten Flächen Sekundärteile und den Sekundärteilen gegenüberliegend Primärteile angeordnet sind. Derartig ausgebildete Drehantriebe zeichnen sich aufgrund der begrenzten Luftspaltfläche durch ein relativ niedriges Drehmoment bei jedoch hohem Massenträgheitsmoment aufgrund der notwendigen mechanischen Stabilität der als Läufer dienenden Webblattstütze aus. Das hohe Massenträgheitsmoment ist insofern von Nachteil, als das dem Anschlagen des Schussfadens an den Bindepunkt des herzustellenden Gewebes dienende Webblatt innerhalb eines Webzyklus die Drehrichtung des Rotors zweimal umkehren muss, nämlich ein erstes Mal, wenn das Webblatt aus der Schussfadenanschlagposition in seine hintere Endposition bewegt wird und ein zweites Mal, wenn das Webblatt aus der hinteren Endposition in die Schussfadenanschlagposition bewegt wird. Da für eine solche Drehrichtungsumkehr bei einer hohen Schussfadeneintragsleistung nur eine relativ geringe Zeit, nämlich wenige Millisekunden, zur Verfügung steht, ist es erforderlich, für die das Webblatt tragende Weblade einen elektromotorischen Antrieb vorzusehen, mit dem ein hohes Drehmoment bei niedrigem Massenträgheitsmoment realisierbar ist.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elektromotorischen Antrieb für die schwenkbeweglich gelagerte und ein Webblatt tragende Weblade einer Webmaschine vorzusehen, der ein hohes Drehmoment bei niedrigem Massenträgheitsmoment realisiert und eine Webmaschine mit einem derartigen elektromotorischen Antrieb für die Weblade zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Antrieb mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Webmaschine mit den Merkmalen gemäß Ansprüchen 16 und 17 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.

Erfindungsgemäß besteht der elektromotorische Antrieb aus wenigstens einem Scheibenläufermotor, dessen Rotor wenigstens eine als Kreisscheibe oder Kreisringscheibe ausgebildete Läuferscheibe aufweist, welche entweder wenigstens einen aus Magnetsegmenten bestehenden konzentrischen Ring, vorzugsweise aber mehrere beabstandet zueinander angeordnete derartige konzentrische Ringe, wobei die Magnetsegmente eines Ringes örtlich versetzt zu den Magnetsegmenten eines dazu benachbarten Ringes sind, oder wenigstens einen Ring mit Wicklungen aufweist, und dessen wenigstens ein Stator vorzugsweise kreis- oder kreisringförmig ausgebildet ist und in entsprechender Anordnung zur Läuferscheibe entsprechend entgegengesetzte, magnetische Mittel oder Wicklungen aufweist. Die wenigstens eine Läuferscheibe und vorzugsweise auch der wenigstens eine Stator sind dabei in einem Gehäuse des Scheibenläufermotors aufgenommen. Vorzugsweise ist das Gehäuse komplett geschlossen ausgebildet, damit die Funktionsfähigkeit des Scheibenläufermotors durch eintretende Verschmutzung, z.B. Flusen, nicht beeinträchtigt wird.

Des weiteren sind die Läuferscheibe und eine aus dem Gehäuse des Scheibenläufermotors austretende Welle koaxial und drehfest miteinander verbunden.

Vorzugsweise sind sowohl die Wicklungen auf der Läuferscheibe als auch die Wicklungen auf dem Stator mit Eisenkernen zur Führung des magnetischen Flusses ausgeführt. Eine Ausbildung ohne Eisenkerne ist jedoch auch möglich.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung besitzt der Scheibenläufermotor vorzugsweise einen zweiten Stator. Dieser Stator ist dann axial beabstandet vom ersten Stator in dem Gehäuse angeordnet. Zwischen den beiden Statoren ist die Läuferscheibe unter Ausbildung von einem ersten und einem zweiten Luftspalt positioniert.

In Abhängigkeit von der Bestromung der Wicklungen und der Ausführung der Läuferscheibe kann somit die Läuferscheibe mit dem ersten und dem zweiten Stator jeweils einen elektrisch und magnetisch eigenständigen Scheibenläufermotor bilden.

In einer solchen Ausführung kann der eine eigenständige Scheibenläufermotor der Webblattbewegung in Richtung des Bindepunktes des Gewebes und der andere eigenständige Scheibenläufermotor der Webblattbewegung in entgegengesetzter Richtung, d. h. weg vom Bindepunkt, dienen. Ebenso ist denkbar, dass beide eigenständige Scheibenläufermotoren zusammen das Webblatt in die eine und anschließend in die andere Richtung bewegen. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel bildet die Läuferscheibe zusammen mit dem ersten und dem zweiten Stator einen elektrisch und magnetisch eigenständigen Scheibenläufermotor, der in seiner Drehrichtung umkehrbar ist.

Gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung weist der Rotor des Scheibenläufermotors vorzugsweise mehr als eine Läuferscheibe auf, und der Scheibenläufermotor weist vorzugsweise auch mehr als einen Stator auf. In axialer Richtung können also jeweils ein Stator und eine Läuferscheibe abwechselnd hintereinander angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist bei einer Anzahl von n Läuferscheiben eine Anzahl von n+1 Statoren.

Der Stator kann als eigenständiges Element oder auch als integraler Teil des Gehäuses ausgebildet sein, d. h. Stator bzw. dessen Magnete können direkt am bzw. im Gehäuse angeordnet sein. Die Läuferscheibe ist in ihrem seitlichen Profil, d.h. bei Blickrichtung senkrecht zur Drehachse der Läuferscheibe, insbesondere zum Zwecke der Optimierung des Massenträgheitsmomentes, zum Außenumfang der Scheibe hin vorzugsweise sich verjüngend oder abgestuft ausgebildet. Zur axialen Stabilisierung der wenigstens einen Läuferscheibe innerhalb des Motorgehäuses ist die Läuferscheibe vorzugsweise mit wenigstens einem Stabilisierungssteg verbunden, welcher zwischen der Läuferscheibe und der aus dem Gehäuse des Scheibenläufermotors austretenden Welle eine starre Verbindung herstellt.

Der wenigstens eine Stabilisierungssteg übergreift dabei den wenigstens einen Stator berührungslos und achsparallel zur Welle und ist in der Welle fest verankert bzw. mit der Welle fest verbunden. In einer anderen Ausbildung wird wenigstens ein Stabilisierungssteg zur axialen Stabilisierung von mehreren Läuferscheiben eines Scheibenläufermotors derart verwendet, dass der Steg am Außenumfang der Läuferscheiben angreift, die Läuferscheiben starr verbindet und dabei ein oder mehrere Statoren in einem Bereich übergreift, in dem diese nicht von dem Gehäuse des Scheibenläufermotors erfasst sind. In einer weiteren bevorzugten Ausführung stellt der genannte Steg zudem eine starre Verbindung zu der aus dem Gehäuse des Scheibenläufermotors austretenden Welle her.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist eine Webmaschine mit einem elektromotorischen Antrieb für deren schwenkbeweglich gelagerte Weblade versehen, welcher aus wenigstens einem Scheibenläufermotor besteht, der eine einseitig aus dem Gehäuse des Scheibenläufermotors austretende Welle besitzt. Die Welle ist mit der Läuferscheibe drehfest verbunden und steht wiederum mit der Weblade über ein Verbindungselement in Wirkverbindung. Gemäß noch einem Aspekt der Erfindung ist eine Webmaschine mit einem elektromotorischen Antrieb für deren schwenkbeweglich gelagerte Weblade versehen, welcher eine beidseitig aus dem Gehäuse des Scheibenläufermotors austretende Welle aufweist. Mit dem jeweiligen Wellenende ist wenigstens eine Läuferscheibe drehfest verbunden, wobei die Welle auch hier durch Verbindungselemente mit der Weblade in Verbindung steht.

Bei Verwendung mehrerer derartiger Scheibenläufermotoren als elektromotorischen Antrieb für die Weblade einer Webmaschine ist vorzugsweise eine für alle Scheibenläufermotoren gemeinsame Welle vorhanden, die sich über die Länge der Weblade erstreckt. Zur Übertragung des Drehmoments der Scheibenläufermotoren auf die schwenkbeweglich gelagerte Weblade der Webmaschine sind Verbindungselemente vorgesehen, die einerseits drehfest mit der Welle und andererseits fest mit der Weblade verbunden sind. Im einfachsten Fall sind diese Verbindungselemente zur direkten Übertragung des Drehmomentes und der Drehbewegung einteilig und starr. Beispielsweise gegliederte Ausführungen sind auch möglich.

Anstelle der direkten Übertragung des Drehmoments von den Scheibenläufermotoren auf die Weblade ist vorzugsweise eine indirekte Übertragung des Drehmoments vorgesehen, und zwar dadurch, dass jeweils ein Getriebe zur Übertragung des Drehmoments der Scheibenläufermotoren auf die Weblade zwischen Motoren und Weblade angeordnet ist.

Als Getriebe werden vorzugsweise z.B. ein einstufiges Stirnradgetriebe oder ein Planetengetriebe eingesetzt. Dabei steht ein mit der Welle des betreffenden Scheibenläufermotors verbundenes erstes Übertragungsmittel mit dem betreffenden Getriebe in Wirkverbindung. Das Getriebe überträgt schließlich das Drehmoment über ein zweites Übertragungsmittel auf die Weblade. Vorzugsweise ist die als Rotor ausgebildete Läuferscheibe Teil eines Ferraris-Sensors, so dass bei diesem Antrieb die Relativbeschleunigung auf einfache Weise gemessen werden kann. Mit einem derartigen Sensor kann die Positioniersteifigkeit deutlich verbessert und auch die Schleppfehler deutlich minimiert werden. Mit einem derartigen Ferraris-Sensor bieten sich Vorteile dahingehend, dass ansonsten erforderliche hochauflösende insbesondere optische Messsysteme ersetzt werden können. Dies ist insoweit vorteilhaft, als optische Systeme stark schmutzempfindlich sind, ein System mit einem Ferraris-Sensor dagegen deutlich robuster ist und somit für einen Anwendungsfall in einer Umgebung wie beispielsweise einer Webmaschine vorteilhaft ist. Die Anwendung bei den Läuferscheiben ist deshalb vorteilhaft, weil bei den Ferraris-Sensoren bekanntermaßen Permanentmagnete in einem Metallstreifen bzw. Kreisring Spannungen induzieren, welche Wirbelströme hervorrufen. Geschwindigkeitsänderungen dv/dt verändern das von den Wirbelströmen erzeugte Magnetfeld, wodurch in Sensorspulen Spannungen induziert werden. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1 eine Weblade mit Webblatt in Antriebsverbindung mit einem ersten und einem zweiten Scheibenläufermotor mit jeweils einer Läuferscheibe und einem Stator; Figur 2 Anordnung entsprechend Figur 1 mit Scheibenläufermotoren mit jeweils einer Läuferscheibe und zwei Statoren;

Figur 3 Anordnung gem. Figur 2 mit einem die Läuferscheibe stabilisierenden

Steg;

Figur 4 einen Scheibenläufermotor mit zwei Läuferscheiben und drei Statoren mit Stabilisierungsstegen für die Läuferscheiben;

Figur 5 die Anordnung der Stabilisierungsstege an der Läuferscheibe gemäß

Schnittebene A - A in Figur 4;

Figur 6 eine Anordnung gemäß Figur 2, jedoch mit Einbindung eines Getriebes in die zwischen Scheibenläufermotor und Weblade vorhandene Verbindung;

Figur 7 eine Anordnung mit mehreren auf einer gemeinsamen Welle in Reihe angeordneten Scheibenläufermotoren mit einem aus zwei Läuferscheiben bestehenden Rotor und drei Statoren; Figur 8 die Verbindung von Webblatt/Webblattstütze über ein

Verbindungselement mit einer Motorwelle, bei Blickrichtung auf die Rotationsachse der Welle 1.3;

Figur 9 Verbindung entsprechend Figur 8 mit modifiziertem

Verbindungselement; Figur 10 ein Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 mit mechanischer Fixierung des jeweiligen Stators im Gehäuse; Figur 11a), b), ein Ausführungsbeispiel für den Stator (a)) und den Rotor (b)) eines erfindungsgemäßen Webblatt-Direktantriebes mit jeweiligen Schnittansichten;

Figur 12 a), b), c)ein Ausführungsbeispiel der Statoren und des Rotors eines erfindungsgemäßen Webblatt-Direktantriebes mit zwei Statoren a), c) und einem Rotor b) mit jeweiligen Schnittansichten; und

Figur 13 a), b) c) ein weiteres Ausführungsbeispiel der Statoren und des Rotors eines erfindungsgemäßen Webblatt-Direktantriebes mit zwei Statoren a), c) und einem Rotor b) mit jeweiligen Schnittansichten.

In Figur 1 ist ein aus zwei Scheibenläufermotoren 1 ;2 bestehender elektromotorischer Antrieb für die ein Webblatt 6 tragende Weblade 5 einer nicht dargestellten Webmaschine dargestellt.

Die Scheibenläufermotoren 1 ;2 besitzen jeweils einen Stator 1.1;2.1 und eine als Rotor ausgebildete Läuferscheibe 1.2;2.2. Stator und Läuferscheibe sind zusammen in einem Gehäuse 7 aufgenommen. Das Gehäuse 7 ist maschinenfest angeordnet. Jeder Scheibenläufermotor 1 ;2 besitzt eine Welle 1.3;2.3. Die betreffende Welle ist über Verbindungselemente 1.4;2.4 starr mit der zu verschwenkenden Weblade 5 verbunden. Die Läuferscheibe 1.2;2.2 jedes Scheibenläufermotors 1 ;2 ist in Form einer Vollkreisscheibe ausgebildet, siehe auch Schnittdarstellung A - A in Figur 5. Ebenso besitzt der Stator 1.1 ;2.1 die Form einer Vollkreisscheibe.

Anders als beim Stand der Technik gemäß DE 100 21 520 A1 ist hier das Verbindungselement 1.4;2.4 nicht selbst Bestandteil des Rotors; d.h. die als Rotor ausgebildete Läuferscheibe 1.2;2.2 muss nicht die Funktion einer Webblattstütze miterfüllen. Daraus ergeben sich zwei wesentliche Vorteile, nämlich erstens eine erhebliche Reduzierung des Massenträgheitsmomentes des Rotors, und zweitens sind Rotor und Stator durch ein umschließendes Gehäuse 7 gegenüber in Webereien üblicherweise anfallendem Faserflug, gegenüber hoher Luftfeuchtigkeit und gegenüber anderen Einflüssen abgeschirmt. Wie ferner aus Figur 1 ersichtlich ist, wird darauf verzichtet, die Welle 1.3;2.3 über die Läuferscheiben 1.2;2.2 hinaus bis in den Stator 1.1 ;2.1 zu führen und dort nochmals zu lagern. In Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist dies jedoch ebenfalls möglich.

Die als Rotor ausgebildeten Läuferscheiben sind, wie in Figur 1 schematisch dargestellt, beispielsweise an ihrem Außenumfang in dem Gehäuse 7 des Scheibenläufermotors gelagert, und zwar vorzugsweise durch geeignete Wälzlager 1.5;2.5 ist. Der Stator 1.1;2.1 ist drehfest (nicht dargestellt) in dem Gehäuse 7 befestigt.

Figur 2 zeigt einen elektromotorischen Antrieb mit ebenfalls einem ersten und zweiten Scheibenläufermotor 1 ;2, welcher ein gegenüber dem in Figur 1 dargestellten Scheibenläufermotor vergleichsweise größeres Drehmoment, bezogen auf das Massenträgheitsmoment, realisiert.

Während in Figur 1 lediglich ein Luftspalt 8 zwischen der Läuferscheibe 1.2 und dem Rotor 1.1 vorhanden ist, besitzen die Scheibenläufermotoren 1;2 in Figur 2 zwei Luftspalte 8. Gleiche Größenverhältnisse von Stator und Läuferscheibe vorausgesetzt, realisiert der Scheibenläufermotor 1;2 in Figur 2 circa das doppelte Drehmoment gegenüber den Scheibenläufermotor in Figur 1. Selbst wenn sich das Massenträgheitsmoment der Läuferscheibe 1.2;2.2 dabei auch verdoppeln würde, so ist das Gesamtmassenträgheitsmoment nicht doppelt so groß, weil der Anteil am Massenträgheitsmoment von Weblade 5 und Webblatt 6 sowie den Blattstützen im Wesentlichen wertmäßig gleich groß ist wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 1. Zudem muss sich das Massenträgheitsmoment der Läuferscheibe 1.2;2.2 nach Figur 2 gegenüber Figur 1 durchaus nicht verdoppeln, vor allem dann nicht, wenn die Statoren 1.1, 1.1.1;2.1 , 2.1.1 und die Läuferscheiben 1.2;2.2 elektrisch und magnetisch einen Scheibenläufermotor bilden. Der magnetische Kreis kann sich dann über die Läuferscheibe 1.2;2.2 und über die beiden Statoren 1.1 , 1.1.1 ;2.1, 2.1.1 schließen, d.h. der magnetische Rückschluss findet nicht in der Läuferscheibe statt. Die Läuferscheibe 1.2;2.2 beider Scheibenläufermotoren 1 ;2 kann dadurch relativ dünn und trägheitsarm ausgeführt werden, z.B. als eine mit Permanentmagneten oder als eine mit Eisenkernen und Wicklungen bestückte Kohlefaser-, Glasfaser- oder andere Leichtfaserscheibe.

In Figur 3 ist ein elektromotorischer Antrieb dargestellt, wie auch Figur 2 zeigt, mit dem Unterschied, dass die Läuferscheibe 1.2;2.2 mittels wenigstens einem Stabilisierungssteg 9 in Verbindung mit der Welle 1.3 steht. Der Stabilisierungssteg 9 verhindert bei Bestromung des Scheibenläufermotors 1 ;2 ein axiales Auslenken der zwischen den Statoren 1.1 , 1.1.1 ;2.1 , 2.1.1 positionierten Läuferscheiben 1.2;2.2. Der elektromagnetische Antrieb gemäß den Figuren 1 bis 7 zielt auf eine oszillierende schwenkbewegliche Bewegung der Weblade 5 mit Webblatt 6 ab, d.h. nach einem vorbestimmten Schwenkwinkel 13, der kleiner als 45° ist, siehe auch Figur 5, wird die Drehrichtung der Läuferscheibe 1.2;2.2 umgekehrt. Es ergibt sich die Möglichkeit einer Positionsstabilisierung der wenigstens einen Läuferscheibe 1.2;2.2, ohne dass der Stabilisierungssteg 9 mit den Fixierungselementen der Statoren 1.1 , 1.1.1 ;2.1 , 2.1.1 im Motorengehäuse 7 in Berührung kommt.

Der Stabilisierungssteg 9 stellt eine starre Verbindung zwischen Rotor bzw. Läuferscheibe 1.2;2.2 und Welle 1.3;2.3 der Scheibenläufermotoren 1;2 her, so dass dadurch die Läuferscheibe 1.2;2.2 in ihrer Position gehalten und gegen Verbiegung geschützt ist. Die Anordnung der Stabilisierungsstege 9 ist möglich, da für die Bewegung der Weblade 5 nur eine oszillierende Bewegung in einem eingeschränkten Winkelbereich erforderlich ist. Wie oben angegeben, ist dieser Winkelbereich kleiner als 45°, ca. 20 bis 25°. Dadurch ist es möglich, den Stabilisierungssteg, vorzugsweise am Außenumfang der dünn ausgebildeten und damit ohne Stabilisierungssteg in Folge der Magnetkräfte auch leicht verbiegbaren Läuferscheibe, mit der diese Läuferscheibe tragenden Welle 1.3 des Rotors starr zu verbinden. Damit wird die Läuferscheibe derart gegenüber der Welle abgestützt, dass sie sich in axialer Richtung nicht deformieren kann. Der Luftspalt zwischen der Läuferscheibe und den Statoren kann damit während des Betriebs des Scheibenläufermotors konstant gehalten werden.

In bevorzugter Weise können mehr als ein Stabilisierungssteg 9 zwischen der Läuferscheibe 1.2;2.2 und der Welle 1.3;2.3 vorgesehen sein. Bei mehr als einer Läuferscheibe je Scheibenläufermotor 1;2 können die Stabilisierungsstege 9 auch lediglich die Läuferscheiben untereinander stabilisieren, wie dies beispielhaft und schematisch in den Figuren 4 und 5 dargestellt ist. Die Stabilisierungsstege 9 sind hier am Umfang der Läuferscheiben 1.2, 1.2.1 angeordnet und verbinden beide Läuferscheiben, indem die mittlere Statorscheibe 1.1.1 übergriffen wird.

Figur 5 zeigt gemäß der Linie A - A in Figur 4 die umfängliche Verteilung von drei baugleichen Stabilisierungsstegen 9.

In Figur 6 ist ein nach Figur 2 ausgebildeter elektromotorischer Antrieb dargestellt, dessen von den Scheibenläufermotoren 1 ;2 erzeugtes Drehmoment indirekt, und zwar über jeweils ein Getriebe 1.6;2.6, auf die Weblade 5 übertragen wird. Dazu ist in jedes das Drehmoment von der Welle 1.3;2.3 der Scheibenläufermotoren 1 ;2 übertragendes Verbindungselement 1.4;2.4 ein Getriebe 1.6;2.6 eingebunden, das z.B. als Stirnrad - oder Planetengetriebe ausgebildet sein kann.

Figur 7 zeigt eine Ausführungsform des elektromotorischen Antriebs, bei der mehr als zwei Scheibenläufermotoren vorgesehen sind. Hier besitzen alle Scheibenläufermotoren 1 bis 4 ein und dieselbe Welle 10, und jeder Scheibenläufermotor besitzt als Rotor zwei Läuferscheiben 1.2, 1.2.1 ; 2.2, 2.2.1 ; 3.2, 3.2.1 ; 4.2, 4.2.1 sowie drei Statoren 1.1 , 1.1.1 und 1.1.2; 2.1 , 2.1.1 und 2.1.2; 3.1 , 3.1.1 und 3.1.2; 4.1 , 4.1.1 und 4.1.2. Die Welle 10 kann selbstverständlich aus einzelnen Wellenabschnitten bestehen, zu deren Verbindung untereinander Elemente zwischen jeweils zwei benachbarten Scheibenläufermotoren 1 ,2;2,3 und 4,3 angeordnet sind, die z.B. gleichzeitig die Verbindungselemente 1.4, 2.4, 3.4 und 4.4 sind, die gemäß den vorangegangenen Figuren die Welle 10 mit der Weblade 5 verbinden.

Figur 8 und Figur 9 zeigen nochmals beispielhaft die Verbindung von Webblatt 6 und Webblattstütze 5 über eine Verbindung 1.4 mit einer Motorenwelle 1.3, dabei ist die Blickrichtung in Richtung der Rotationsachse von der Welle 1.3. Der in Figur 9 dargestellte Knick in der Fluchtung von 6 gegenüber 1.4 bewirkt, dass sich der Verschwenkbereich des Webblattes (vgl. Schwenkwinkel 13 in Fig. 5; üblicherweise ca. 20 bis 25°) gegenüber der Rotationsachse von 1.3 vor allem in Richtung 19.1 verschiebt. Da die Richtung 19.2 im Wesentlichen der Fließrichtung der Webware entsprechen kann, lässt sich so z.B. die in Figur 9 dargestellte Anordnung aus 1.3 und 1.4 zum Bindepunkt des Gewebes hin, also in Richtung 19.2, verschieben - und damit weg von den Fachbildeorganen (z.B. Schäfte oder Jacquard-Platinen). Dadurch gewinnt man Einbauraum für den Motor bzw. die Motoren.

Anstelle von der Welle 1.3 ist natürlich auch eine Welle 10 gemäß Figur 7 denkbar, die mehrere Antriebsmotoren für den Webblattantrieb miteinander verbindet.

Figur 10 zeigt am Beispiel der Anordnung aus Figur 1 eine hinsichtlich der mechanischen Fixierung der Statoren 1.1 ,1.2 bevorzugte Ausführung der Erfindung. Die Gehäuse 7 der Motoren 1, 2 sind jeweils fest mit einem maschinenfesten Bauteil 12 verbunden, z.B. einem Maschinenrahmen oder direkt mit dem Boden des Aufstellungsortes.

Die Statoren 1.1 , 2.1 sind ihrerseits fest mit dem jeweiligen Gehäuse 7 verbunden, z. B. mittels Verbindungselementen 11.

Bei den Ausführungsformen der Erfindung mit mehr als einem Rotor je Motor und den Stabilisierungsstegen 9 zwischen den Rotoren ist bei der Anordnung der Stabilisierungsstegen 9 und der Verbindungselemente 11 darauf zu achten, dass sie im Zuge der Verschwenkbewegung um den Schwenkwinkel 13 des Webblattes (siehe auch Fig. 5) nicht kollidieren. Dies wird beispielsweise dadurch erreicht, dass man sich je Stator auf drei Verbindungselemente 11 und für die Rotorverbindung ebenfalls auf drei Stabilisierungsstege 9 beschränkt. Dabei sind sowohl die Stabilisierungsstege 9 ihrerseits im regelmäßigen 120°-Abstand um den Rotor angeordnet (siehe auch Fig. 5) als auch die Verbindungselemente 11 ihrerseits im regelmäßigen 120°-Abstand um den jeweiligen Stator. So können Rotor und Stator maximal fast 60° gegeneinander bewegt werden. Praktisch erforderlich sind aber nur. ca. 20-25°. Figur 11 zeigt eine Ausführungsform für den Stator a) und den Rotor b) eines Motors des erfindungsgemäßen Webblatt-Direktantriebes. Ein solcher Motor ist z. B. für die Ausführung des Antriebes nach Figur 1 geeignet.

Der in seiner Grundform scheibenförmige Stator 1.1 trägt einen aus acht kreisförmig nebeneinander angeordneten Wicklungen bestehenden Ring 20. Eine dieser Wicklungen ist mit 20.1 bezeichnet. Die ausgewiesenen Wicklungen 20.1 , 20.2 sowie alle weiteren Wicklungen des Ringes 20 können z.B. auch kreisförmig und dabei sich mit ihren Flächen teilweise überlappend angeordnet sein, wobei verschiedenste Ausführungsformen gebräuchlich sind. Ebenfalls können mehrere Ringe mit Wicklungen konzentrisch ineinander angeordnet sein.

In der Schnittdarstellung B - B sind die Wicklungen 20.1 und 20.2 des Ringes 20 dargestellt. Die Bereiche 16 dienen dem magnetischen Rückschluss.

Der in seiner Grundform scheibenförmige Rotor 1.2 in Figur 11 trägt einen Ring 14, bestehend aus segmentförmigen Permanentmagneten 14.1. Es sind acht solcher Magnetsegmente 14.1, 14.2 kreisförmig nebeneinander angeordnet. Sie wechseln in ihrer Polarität einander ab; mal zeigt bei zusammengebautem Motor der Nordpol N i n Richtung des Stators, beim nächsten Permanentmagneten ist es der Südpol S. In der Schnittdarstellung C - C sind von dem Ring 14 die Magnetsegmente 14.1 und 14.2 dargestellt. Die Bereiche 17 dienen dem magnetischen Rückschluss. In dieser Schnittdarstellung wurde auf die Darstellung der Polarität der Permanentmagnete verzichtet; es versteht sich, dass jeder Magnet neben seinem Nord- auch immer einen Südpol besitzt.

Es ist auch denkbar, U-förmige Permanentmagnete einzusetzen, deren N- und S-PoI dann entsprechend Figur 11 angeordnet sind; der magnetische Rückschluss erfolgt dann in diesen Magneten selbst.

Es können auch hier mehrere Ringe mit Magnetsegmenten konzentrisch ineinander angeordnet sein.

Figur 12 zeigt die Teile einer anderen möglichen Ausführungsform eines Motors des erfindungsgemäßen Webblatt-Direktantriebes, wobei dieser Motor über zwei Statoren 1.1, 1.1.1 a), c) und einen Rotor 1.2 b) verfügt. Ein solcher Motor ist z. B. für die Ausführung des Antriebes nach einer der Figuren 2, 3 oder 6 geeignet.

Der in seiner Grundform scheibenförmige erste Stator 1.1 trägt einen Ring 22, bestehend aus acht kreisförmig nebeneinander angeordneten Magnetsegmenten 22.1 , 22.2. Die Magnetsegmente sind Permanentmagnete. Sie wechseln in ihrer Polarität einander ab; einmal zeigt bei zusammengebautem Motor der Nordpol N in Richtung des Rotors, beim nächsten Permanentmagneten ist es der Südpol S. In der Schnittdarstellung D - D sieht man die Magnetsegmente 22.1 und 22.2 von dem Ring 22. Die Bereiche 16 dienen dem magnetischen Rückschluss. In dieser Schnittdarstellung wurde auf die Darstellung der Polarität der Magnetsegmente verzichtet; es versteht sich, dass jeder Magnet neben seinem Nord- auch immer einen Südpol besitzt. Der in seiner Grundform scheibenförmige zweite Stator 1.1.1 trägt einen Ring 23, bestehend aus acht kreisförmig nebeneinander angeordneten Magnetsegmenten 23.1, 23.2. Sie wechseln in ihrer Polarität einander ab; einmal zeigt bei zusammengebautem Motor der Nordpol N in Richtung des Rotors, beim nächsten der Permanentmagneten ist es der Südpol S. Dabei stehen sich bei zusammengebautem Motor immer entgegengesetzte Magnetpole der beiden Statoren 1.1 und 1.1.1 gegenüber, wobei sich zwischen den Statoren noch der Rotor 1.2 befindet.

Der in seiner Grundform scheibenförmige Rotor 1.2 trägt einen Ring 15, bestehend aus acht kreisförmig nebeneinander angeordneten Wicklungen 15.1 , 15.2. Sie können z.B. auch kreisförmig und dabei sich mit ihren Flächen teilweise überlappend angeordnet sein, wobei verschiedenste Ausführungsformen gebräuchlich sind. In der Schnittdarstellung E - E sieht man Wicklungen 15.1, 15.2 von dem Ring 15.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, dass sich bei zusammengebautem Motor jeweils entgegengesetzte Magnetpole beider Statoren 1.1 , 1.1.1 gegenüberstehen; zwischen diesen Magnetpolen vom ersten und zweiten Stator befindet sich der Rotor 1.2. D.h. die magnetischen Kreise schließen sich jeweils über Rotor und beide Statoren. Damit entfällt beim Rotor die Notwendigkeit eines magnetischen Rückschlusses. Er kann eisenlos ausgeführt werden. Er kann z.B. als Luftspulen -Rotor ausgeführt werden. Eine bekannte Ausführung ist z. B. in DE 102 08 564 A1 beschrieben.

Es ist auch denkbar, in einem oder beiden Statoren U-förmige Permanentmagneten einzusetzen, deren N- und S-PoI dann entsprechend Figur 12 angeordnet sind. Der magnetische Rückschluss erfolgt dann in diesen Magneten selbst.

Figur 13 zeigt eine weitere mögliche Ausführungsform des bzw. eines Motors des erfindungsgemäßen Webblatt-Direktantriebes, wobei dieser Motor über zwei Statoren 1.1, 1.1.1 a), c) und einen Rotor 1.2 b) verfügt. Ein solcher Motor ist z.B. für die Ausführung des Antriebes nach Figur 2 oder 3 oder 6 geeignet. Der in seiner Grundform scheibenförmige Stator 1.1 trägt einen aus acht kreisförmig nebeneinander angeordneten Wicklungen bestehenden Ring 20. Eine dieser Wicklungen ist mit 20.1 bezeichnet. Die ausgewiesenen Wicklungen 20.1, 20.2 sowie alle weiteren Wicklungen des Ringes 20 können z.B. auch kreisförmig und dabei sich mit ihren Flächen teilweise überlappend angeordnet sein, wobei verschiedenste Ausführungsformen gebräuchlich sind. Ebenfalls können mehrerer Ringe mit Wicklungen konzentrisch ineinander angeordnet sein.

In der Schnittdarstellung G - G sind die Wicklungen 20.1 und 20.2 des Ringes 20 dargestellt. Die Bereiche 16 dienen dem magnetischen Rückschluss.

Der in seiner Grundform scheibenförmige zweite Stator 1.1.1 trägt einen Ring 21 , bestehend aus acht kreisförmig nebeneinander angeordneten Wicklungen 21.1 , 21.2. In der Schnittdarstellung I - I sind die Wicklungen 21.1 und 21.2 des Ringes 21 dargestellt. Die Bereiche 18 dienen dem magnetischen Rückschluss. Die ausgewiesenen Wicklungen 21.1 , 21.2 sowie alle weiteren Wicklungen des Ringes 21 können z.B. auch kreisförmig und dabei sich mit ihren Flächen teilweise überlappend angeordnet sein, wobei verschiedenste Ausführungsformen gebräuchlich sind. Ebenfalls können mehrerer Ringe mit Wicklungen konzentrisch ineinander angeordnet sein.

Der in seiner Grundform scheibenförmige Rotor 1.2 in Figur 13 trägt einen Ring 24, bestehend aus segmentförmigen Permanentmagneten 24.1. Es sind acht solcher Magnetsegmente 24.1 , 24.2 kreisförmig nebeneinander angeordnet. Sie wechseln in ihrer Polarität einander ab; mal zeigt bei zusammengebautem Motor der Nordpol N eines Magnetsegments in Richtung des ersten Stators 1.1 und sein Südpol S in Richtung des zweiten Stators 1.1.1 , während bei einem unmittelbar benachbarten Magneten der Südpol S in Richtung des ersten Stators 1.1 und der Nordpol N in Richtung des zweiten Stators 1.1.1 zeigt. So schließen die magnetischen Kreise sich jeweils über Rotor und beide Statoren. Damit entfällt beim Rotor die Notwendigkeit eines magnetischen Rückschlusses. Er kann eisenlos ausgeführt werden.

In der Schnittdarstellung H - H sieht man von dem Ring 24 die Magnetsegmente 24.1 und 24.2. Es können auch hier mehrere Ringe mit Magnetsegmenten konzentrisch ineinander angeordnet sein.

Die Verwendung von leichten Materialen, wie z.B. Titan, Titanlegierungen, Magnesiumlegierungen, Metallschäume oder Kohle- oder Glasfaserverbundstoffe für alle beschriebenen bewegten Bauteile des Antriebes führt in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung zur weiteren Reduzierung des Massenträgheitsmomentes.

Das erzielbare Drehmoment des Antriebes lässt sich durch Kühlung der Bauteile und eine dadurch erhöhte Stromtragfähigkeit des Motors und der Stellglieder bis hin zur Anwendung der Supraleitung weiter erhöhen. Auch eine Reduzierung des je Drehmomenteneinheit bzw. Krafteinheit benötigten Stromes durch eine Erhöhung der Betriebsspannungsebene kann im Anwendungsfall zur Erhöhung des maximalen Drehmoments beitragen.

Als weitere Maßnahmen zur Optimierung des erfindungsgemäßen Webblattantriebes ist der Einsatz von Energiespeichern und die Optimierung des Bewegungsablaufes, z.B. durch Reduzierung der Bahnlänge oder der Minimierung von Rastphasen möglich, wobei die Minimierung der Rastphasen bis zu deren Wegfall gehen kann, d.h. nur noch die Umkehrpunkte in den Bewegungsendlagen vorhanden sind.

Claims

Patentansprüche

1. Elektromotorischer Antrieb einer schwenkbeweglich gelagerten und ein Webblatt

(6) tragenden Weblade (5) einer Webmaschine, mit wenigstens einem Scheibenläufermotor (1) mit wenigstens einem Stator und wenigstens einem zumindest eine kreisförmige oder kreisringförmige Läuferscheibe aufweisenden

Rotor, dadurch gekennzeichnet,

- dass die Läuferscheibe (1.2) wenigstens einen konzentrischen Ring (14, 15) mit Magnetsegmenten (14.1 , 14.2) oder mit Wicklungen (15.1 , 15.2) aufweist,

- dass der Stator (1.1) dem konzentrischen Ring (14, 15) der Läuferscheibe (1.2) in axialer Richtung gegenüberliegend wenigstens einen Ring (20, 21 , 22, 23) mit Magnetsegmenten (22.1 ,22.2, 23.1 , 23.2) oder mit Wicklu ngen (20.1 , 20.2, 21.1 , 21.2) aufweist,

- dass zumindest die Läuferscheibe (1.2) in einem Gehäuse (7) des

Scheibenläufermotors (1) aufgenommen ist und

- dass die Läuferscheibe (1.2) und eine aus dem Gehäuse (7) austretende Welle (1.3) koaxial und drehfest miteinander verbunden sind. 2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferscheibe (1.

2) in axialer Richtung zwischen einem ersten Stator (1.1) und einem zweiten Stator (1.1.1 ) angeordnet ist.

3. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferscheibe (1.2) in Abhängigkeit von der Wicklungsbestromung mit dem ersten und zweiten Stator

(1.1 , 1.1.1 ) jeweils einen elektrisch und magnetisch eigenständigen Scheibenläufermotor bildet.

4. Antrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der eine eigenständige Scheibenläufermotor für den Antrieb der Weblade (5) in der einen Richtung und der andere eigenständige Scheibenläufermotor für den Antrieb der Weblade (5) in der anderen Richtung vorgesehen ist.

5. Antrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferscheibe (1.2) in Abhängigkeit von der Wicklungsbestromung zusammen mit dem ersten und zweiten Stator (1.1 , 1.1.1 ) einen elektrisch und magnetisch eigenständigen Scheibenläufermotor ausbildet.

6. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferscheibe (1.2) in ihrer Drehrichtung umkehrbar ist.

7. Antrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Scheibenläufermotor zwei Läuferscheiben (1.2, 1.2.1, 2.2, 2.2.1 ) und drei Statoren (1.1, 1.1. 1) aufweist.

8. Antrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass in dem

Scheibenläufermotor in axialer Richtung jeweils ein Stator und eine Läuferscheibe einander abwechseln.

9. Antrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferscheiben (1.2, 1.2.1 , 2.2, 2.2.1) zur Axialstabilisierung mit wenigstens einem

Stabilisierungssteg (9) starr miteinander verbunden sind.

10. Antrieb nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferscheiben (1.2, 1.2.1 , 2.2, 2.2.1) zur Axialstabilisierung mit wenigstens einem Stabilisierungssteg (9) starr mit der Welle (1.3) verbunden sind.

11. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferscheibe (1.2) zu deren axialer Stabilisierung mit wenigstens einem Stabilisierungssteg (9) verbunden ist, welcher zwischen der Läuferscheibe (1.2) und der Welle (1.3) eine starre Verbindung herstellt.

12. Antrieb nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisierungssteg (9) zumindest einen Stator (1.1) achsparallel zur Welle (1.3) berührungslos übergreift.

13. Antrieb nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Stabilisierungssteg (9) am Außenumfang der Läuferscheibe (1.2) angreift.

14. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Läuferscheibe Teil eines Ferraris-Sensors ist.

15. Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Läuferscheibe(n) (1.2) aus hochfestem Material insbesondere Kohlefaser-, Glasfaser-verstärktem Kunststoff und in Leichtbauweise d ünn ausgebildet ist.

16. Webmaschine mit einem elektromotorischen Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 15, für eine schwenkbeweglich gelagerte Weblade (5), dadurch gekennzeichnet, dass der elektromotorische Antrieb wenigstens einen Scheibenläufermotor (1 ) umfasst, der eine einseitig aus dessen Gehäuse (7) austretende Welle (1.3) aufweist, auf welcher wenigstens eine Läuferscheibe (1.2) drehfest angeordnet ist und welche durch wenigstens ein Verbindungselement (1.4) mit der Weblade (5) verbunden ist.

17. Webmaschine mit einem elektromotorischen Antrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für eine schwenkbeweglich gelagerte Weblade (5), dadurch gekennzeichnet, dass der elektromotorische Antrieb wenigstens einen Scheibenläufermotor (1) umfasst, der eine beidseitig aus dessen Gehäuse (7) mit einem jeweiligen Wellenaustrittsende austretende Welle (1.3) aufweist, wobei jedes Wellenaustrittsende mit wenigstens einer Läuferscheibe (2.2, 2.2.1 ) drehfest und durch jeweils wenigstens ein Verbindungselement (2.4) mit der Weblade (5) verbunden ist.

18. Webmaschine nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als zwei Scheibenläufermotoren für die schwenkbeweglich gelagerte Weblade (5) vorhanden sind und auf einer gemeinsamen Welle (10) sitzen, die sich über die

Länge der Weblade erstreckt.

19. Webmaschine nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (1.4; 2.4) ein starres Verbindungselement ist.

20. Webmaschine nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (1.4; 2.4) ein Getriebe (1.6; 2.6) aufweist.

21. Webmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Stirnradgetriebe ist.

22. Webmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe ein Planetengetriebe ist.

23. Webmaschine nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine als Rotor ausgebildete Läuferscheibe Teil eines Ferraris- Sensors ist.