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Dokumentenidentifikation DE102006017182B3 06.09.2007
Titel Verfahren und Antriebsanordnung zum Betreiben einer Webmaschine
Anmelder Lindauer Dornier GmbH, 88131 Lindau, DE
Erfinder Fried, Oliver, Dr., 88131 Lindau, DE;
Hotz, Jürgen, 88131 Bodolz, DE;
Laukamp, Thomas, 88131 Lindau, DE
DE-Anmeldedatum 12.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006017182
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 06.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 06.09.2007
IPC-Hauptklasse D03D 51/00(2006.01)A, F, I, 20060412, B, H, DE
IPC-Nebenklasse D03D 51/02(2006.01)A, L, I, 20060412, B, H, DE   
Zusammenfassung Die Webmaschine umfasst einen Hauptmotor, eine über eine erste schaltbare Kupplung mit dem Hauptmotor wirkverbindbare und vom Hauptmotor antreibbare Hauptantriebswelle der Webmaschine, sowie eine über eine zweite schaltbare Kupplung mit dem Hauptmotor wirkverbindbare und vom Hauptmotor antreibbare Zusatzschwungmasse. Zum Starten der Webmaschine wird zunächst nur die Zusatzschwungmasse vom damit wirkverbundenen Hauptmotor auf eine Betriebsnenndrehzahl beschleunigt.
Nachfolgend wird die Wirkverbindung zwischen Hauptmotor und Zusatzschwungmasse getrennt und der Hauptmotor wird auf Stillstand abgebremst. Danach wird der Hauptmotor mit der Hauptantriebswelle wirkverbunden und die Webmaschine über die Hauptantriebswelle auf die Betriebsnenndrehzahl beschleunigt. Nach dem Beschleunigen der Webmaschine wird die zuvor beschleunigte Zusatzschwungmasse mit den anderen Antriebselementen wirkverbunden.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Webmaschine mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie eine Antriebsanordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Beim Antrieb von Webmaschinen werden Zusatzschwungmassen eingesetzt, um Nenn- bzw. Betriebsdrehzahlen möglichst konstant zu halten. Innerhalb eines Webzykluses verändert sich das auf die Hauptantriebswelle der Webmaschine wirksame Massenträgheitsmoment und verursacht dadurch wechselnde Drehmomente und in weiterer Folge wechselnde Drehzahlen. Wechselnde Drehzahlen sind aus webtechnischen Gründen jedoch unerwünscht und sollten deshalb ausgeglichen werden. Am effektivsten lässt sich ein solcher Ausgleich mit mechanischen Schwungmassen erreichen.

Beim Startvorgang einer Webmaschine muss die Webmaschine jedoch innerhalb eines begrenzten Winkelbereichs mindestens auf eine Betriebsnenndrehzahl beschleunigt werden, damit z.B. beim ersten Webblattanschlag keine Anlaufstellen im Gewebe entstehen.

Die Beschleunigung einer Webmaschine mit Schwungmasse beim Startvorgang innerhalb des vorgegebenen Winkelbereiches ist jedoch mit einem Hauptmotor nicht mit vertretbarem Aufwand zu realisieren. Ein ausreichend starker Hauptmotor, der die Webmaschine mit Schwungmasse innerhalb des begrenzten Winkelbereiches auf Betriebsnenndrehzahl beschleunigt, würde zu hohe Anschaffungs- und Energiekosten verursachen und zudem einen zu großen Bauraum benötigen. Darüber hinaus wären die, unter anderem von der steuernden Leistungselektronik, zu realisierenden Leistungsspitzen nicht vertretbar.

Bekannte Antriebsanordnungen von Webmaschinen bestehen beispielsweise aus einem elektrischen Hauptmotor, der drehfest mit einer Rotationsschwungmasse verbunden ist und über eine elektromechanisch schaltbare Kupplungs-Bremseinheit mit der Hauptantriebswelle der Webmaschine verbunden wird. Damit lassen sich bestimmte Betriebsphasen, wie z.B. der Hochlauf und das Stillsetzen der Webmaschine vorteilhaft durchführen, indem der Motor und die Zusatzschwungmassen zeitlich versetzt zu den anderen Antriebselementen der Webmaschine beschleunigt oder abgebremst werden.

Eine derartige Antriebsanordnung ist beispielsweise in der DE 37 33 590 A1 beschrieben. Gemäß des darin beschriebenen Verfahrens wird zunächst der Hauptmotor mit Schwungmasse auf eine Drehzahl über der Betriebsnenndrehzahl beschleunigt und nachfolgend wird bei leerlaufendem Hauptmotor die Webmaschine eingekuppelt und von den Schwungmassen auf Betriebsnenndrehzahl beschleunigt. D.h. die Anwerfenergie für die Webmaschine wird im wesentlichen von elektrisch antreibbaren, an die Webmaschine kuppelbaren Schwungmassen aufgebracht. Bei den Kuppelvorgängen von zwei mit unterschiedlicher Drehzahl rotierenden Bauteilen entsteht ein Verschleiß, der sich z.B. im Hinblick auf die Wartungsintervalle negativ auswirkt. Des weiteren verhindert die große Schwungmasse mit ihrer Trägheit ein schnelles Abbremsen der Webmaschine durch den Antriebsmotor innerhalb eines begrenzten Winkelbereichs, was in vielen Situationen vorteilhaft bzw. erforderlich ist, so z.B. bei einem Notstop.

Aus der DE 102 25 037 A1 ist eine Antriebsanordnungen für Webmaschinen mit separat angetriebener, zuschaltbarer Zusatzschwungmasse zum Konstanthalten einer Betriebsdrehzahl einer Webmaschine bekannt geworden. Mit der darin beschriebenen Antriebsanordnung kann auf die relativ teure und stark verschleißbehaftete Kupplungs-Bremseinheit verzichtet werden.

Der Nachteil dieser Erfindung ist jedoch ein erhöhter konstruktiver und wirtschaftlicher Aufwand dadurch, dass zwei gesonderte Antriebsmotoren erforderlich sind. Die beiden Motoren müssen zudem steuerungstechnisch aufeinander abgestimmt werden: Insbesondere der separate Antrieb für die Zusatzschwungmasse mit dazugehöriger Leistungselektronik erhöht den Aufwand für diese Art der Antriebsanordnung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine kostengünstige Antriebsanordnung mit Schwungmasse für eine Webmaschine zu schaffen, wobei sowohl auf eine aufwändige, verschleißbehaftete Kupplungs-Bremseinheit, als auch auf einen separaten Antrieb für eine Schwungmasse verzichtet wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 und durch eine Antriebsanordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 7 gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen sind in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen definiert.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Webmaschine in den Betriebszuständen des Anfahrens, des stationären Webbetriebs und des Abbremsens stehen ein Hauptmotor, die Hauptantriebswelle der Webmaschine und eine drehbare Zusatzschwungmasse miteinander in je nach Betriebszustand unterschiedlicher Wirkverbindung. Die unterschiedlichen Wirkverbindungen wird kupplungsbetätigt durch unterschiedliche Schaltzustände eingestellt.

Über mindestens zwei Schaltkupplungen kann wahlweise ein Betrieb mit den vier folgenden unterschiedlichen Schaltzuständen eingestellt werden:

  • a) der Hauptmotor ist nur mit der Zusatzschwungmasse gekuppelt;
  • b) der Hauptmotor ist nur mit der Hauptantriebswelle gekuppelt;
  • c) der Hauptmotor ist mit der Zusatzschwungmasse und zugleich mit der Hauptantriebswelle gekuppelt;
  • d) der Hauptmotor, die Zusatzschwungmasse und die Hauptantriebswelle sind sämtlich voneinander entkuppelt.

Die beiden Kupplungen sind unabhängig voneinander schaltbar. Jede Schaltkupplung kann ihrer jeweiligen Belastung entsprechend dimensioniert werden.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens kann über eine dritte Schaltkupplung zusätzlich zumindest folgender Schaltzustand eingestellt werden:

  • e) der Hauptmotor ist nur mit der Hauptantriebswelle gekuppelt und die Zusatzschwungmasse ist zugleich direkt mit der Hauptantriebswelle gekuppelt.

Auch die dritte Schaltkupplung ist unabhängig von den anderen Kupplungen schaltbar und kann entsprechend ihrer Belastung dimensioniert werden. So sind beispielsweise die durch die ungleichförmig übersetzenden Getriebeelemente der Webmaschine hervorgerufenen wechselnden Drehmomente, welche im stationären Webbetrieb auftreten und von der Zusatzschwungmasse kompensiert werden, deutlich höher, als das zum Starten und Stillsetzen der Webmaschine benötigte Drehmoment.

Dementsprechend wird beispielsweise die dritte Schaltkupplung derart dimensioniert, dass sie die hohen wechselnden Drehmomente im stationären Betrieb direkt zwischen Hauptantriebswelle und Zusatzschwungmasse aufnehmen kann. Die anderen Schaltkupplungen können dadurch kleiner und damit kostengünstiger dimensioniert werden. Des Weiteren ist es aus Gründen der mechanischen Ausfallsicherheit vorteilhaft, die auftretenden hohen wechselnden Drehmomente unter Vermeidung von Zwischengliedern in die Hauptantriebswelle bzw. in die Zusatzschwungmasse einzuleiten.

Nach einer bevorzugten Ausführung des Verfahrens gemäß Anspruch 3 wird beim Anfahren der Webmaschine zunächst im Schaltzustand a nur die Zusatzschwungmasse von dem damit wirkverbundenen Hauptmotor auf eine Drehzahl beschleunigt, die zumindest nahezu einer Betriebsdrehzahl entspricht.

Nachfolgend wird nach dem Trennen von Hauptmotor und Zusatzschwungmasse der Hauptmotor im Schaltzustand d zumindest nahezu auf Stillstand abgebremst und der Hauptmotor wird mit der Hauptantriebswelle zum Schaltzustand b wirkverbunden. Danach wird die Webmaschine über die Hauptantriebswelle mindestens nahezu auf die Betriebsdrehzahl beschleunigt und schließlich wird durch Übergang in den Schaltzustand c der Hauptmotor wieder mit der zuvor beschleunigten Zusatzschwungmasse wirkverbunden während er zugleich mit der Hauptantriebswelle wirkverbunden bleibt.

Bei dem bevorzugten Verfahren gemäß Anspruch 4 mit einer dritten Schaltkupplung sind zunächst die selben Anfahrschritte vorgesehen, wie in Anspruch 3 beschrieben, jedoch wird hier nach dem Beschleunigen der Webmaschine über die Hauptantriebswelle durch Übergang in den Schaltzustand e die zuvor beschleunigte Zusatzschwungmasse direkt mit der Hauptantriebswelle gekuppelt, während der Hauptantrieb mit der Hauptantriebswelle wirkverbunden bleibt.

Die "Anwerfenergie" für die Webmaschine wird gemäß der beiden vorgenannten Varianten des Verfahrens also nicht von einer Schwungmasse aufgebracht, sondern von dem in dieser Phase mit der Hauptantriebswelle verbundenen Hauptmotor.

Die nach dem Beschleunigen der Hauptantriebswelle auf nahezu die Betriebsnenndrehzahl wieder mit den anderen Antriebselementen verbundene Zusatzschwungmasse bewirkt eine Drehzahlstabilisierung zur Kompensation von wechselnden Drehmomenten im weiteren Betrieb. Im stationären Betrieb sind die Hauptantriebswelle und die als Drehzahlstabilisator wirkende Zusatzschwungmasse entweder direkt miteinander wirkverbunden oder über die beiden Schaltkupplungen und den Hauptmotor miteinander wirkverbunden.

Beim Kupplungsvorgang rotieren die zu verbindenden Bauteile zumindest nahezu mit der gleichen Drehzahl.

In einer weiteren bevorzugten Ausführung des Verfahrens wird beim Beschleunigen der Zusatzschwungmasse im Schaltzustand a für diese eine Drehzahl eingestellt, die über der Betriebsdrehzahl liegt.

Beim Beschleunigen der Hauptantriebswelle im Schaltzustand b wird der Übergang auf den Schaltzustand c oder, bei der Variante mit der dritten Schaltkupplung, auf den Schaltzustand e schon vorgenommen, bevor die Hauptantriebswelle die Betriebsnenndrehzahl erreicht hat, so dass ein geringer Teil der zum Erreichen der Betriebsnenndrehzahl der Hauptantriebswelle benötigen Energie aus der mit einer höheren Drehzahl als der Betriebsnenndrehzahl drehenden Zusatzschwungmasse abgeleitet wird.

Gemäß eines weiteren Aspektes der Erfindung wird zum Abbremsen und Stillsetzen der Webmaschine aus dem stationären Betrieb, in dem der Schaltzustand c bzw. e vorliegt, zunächst durch Abkuppeln der Zusatzschwungmasse der Schaltzustand b herbeigeführt und die Hauptantriebswelle wird durch den Hauptmotor bis mindestens nahe dem Stillstand abgebremst.

Der Hauptmotor kann auf diese Weise die Webmaschine innerhalb eines deutlich kleineren Winkelbereiches zum Stillstand abbremsen, als es bei Anordnungen möglich ist, bei denen mit der Webmaschine auch die mit vergleichsweise hoher kinetischer Energie behaftete Schwungmasse abgebremst wird.

Nach dem Abbremsen der Hauptantriebswelle auf mindestens nahe dem Stillstand wird bevorzugt der Schaltzustand d eingestellt, wobei die Hauptantriebswelle von dem Hauptmotor abgekuppelt und mit einem maschinenfesten Bauteil in Wirkverbindung gebracht wird.

Diese Maßnahme dient zum einen der Sicherheit der Bediener der Webmaschine, die dadurch vor unerwarteten Bewegungen der Webmaschinenteile während der Stillstandsphasen geschützt sind und zum anderen dazu, reproduzierbare nachfolgende Abläufe zu gewährleisten, indem die Webmaschine an einem definierten Drehwinkel festgehalten und von dort wieder gestartet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren entspricht einem Verfahren mit einem sogenannten Direktantrieb, der in Start- und Stopphasen masseerleichtert, d.h. ohne die abgekoppelte Schwungmasse, und im stationären Betrieb massebehaftet, d.h. mit angekoppelter Schwungmasse, betrieben wird.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist eine Antriebsanordnung einer Webmaschine vorgesehen, die einen Hauptmotor, eine vom Hauptmotor antreibbare und koaxial zur Rotorwelle des Hauptmotors angeordnete Hauptantriebswelle, sowie eine vom Hauptmotor antreibbare Zusatzschwungmasse umfasst.

Auf der Rotorwelle des Hauptmotors ist wenigstens ein Kupplungsmittel drehfest angeordnet. Das Kupplungsmittel ist über ein erstes Mitnehmerelement mit der Hauptantriebswelle drehfest verbindbar und über ein zweites Mitnehmerelement mit der Zusatzschwungmasse ebenfalls drehfest verbindbar. Das Kupplungsmittel kann dabei integraler Bestandteil der Rotorwelle sein, z.B. eine auf der Rotorwelle angeordnete Verzahnung oder Kupplungsklauen. Dementsprechend kann das erste und/oder das zweite Mitnehmerelement ein integraler Bestandteil der Hauptantriebswelle bzw. der Zusatzschwungmasse sein.

Bei dieser Antriebsanordnung werden die wechselnden Drehmomente im stationären Webbetrieb von der Hauptantriebswelle indirekt an die Zusatzschwungmasse abgeleitet, nämlich über das erste Mitnehmerelement, das Kupplungsmittel und über das zweite Mitnehmerelement.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Hauptantriebswelle über eine schaltbare Kupplung direkt mit der Zusatzschwungmasse drehfest verbindbar ist. Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich die hohen wechselnden Drehmomente im stationären Webbetrieb von der Hauptantriebswelle direkt an die Zusatzschwungmasse abzuleiten bzw. von der Zusatzschwungmasse ausgleichen zu lassen, ohne die weiteren Antriebselemente zu belasten.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Antriebsanordnung ist das erste Mitnehmerelement derart ausgebildet und angeordnet, dass die Hauptantriebswelle entweder mit dem Kupplungsmittel oder mit einem maschinenfesten Bauteil der Webmaschine drehfest verbindbar ist. Die Doppelfunktion des ersten Mitnehmerelementes schafft zusätzlich eine Haltebremse für die Hauptantriebswelle der Webmaschine.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung definiert die Ausführung und Anordnung der kuppelnden Einzelteile der Antriebsanordnung. Das Kupplungsmittel ist vorzugsweise eine koaxial auf der Rotorwelle des Hauptmotors angeordnete Kupplungsscheibe und das erste und das zweite Mitnehmerelement sind als Ankerscheiben ausgebildet, wobei beide Ankerscheiben koaxial zur Kupplungsscheibe angeordnet sind und mit der Kupplungsscheibe reibschlüssig verbindbar sind.

Gemäß noch einer weiteren bevorzugten Ausführung der Erfindung ist das erste, als Ankerscheibe ausgebildete und koaxial zur Kupplungsscheibe angeordnete Mitnehmerelement wahlweise mit der Kupplungsscheibe oder mit einem maschinenfesten Teil der Webmaschine drehfest verbindbar. Die drehfeste Verbindung kann entweder reibschlüssig oder formschlüssig ausgeführt sein.

In Verbindung mit formschlüssigen Verbindungen sind auch Mittel zur Synchronisation der Drehgeschwindigkeiten der zu verbindenden Kupplungsteile einsetzbar.

Die Antriebsanordnung mit der dritten Kupplung ermöglicht auch einen Betrieb in einem Schaltzustand, bei dem der Hauptmotor mit der Zusatzschwungmasse und zugleich mit der Hauptantriebswelle gekuppelt ist und die Zusatzschwungmasse zugleich direkt mit der Hauptantriebswelle gekuppelt ist.

Die vorliegende Erfindung umfasst des Weiteren eine Webmaschine, die durch eine der vorgenannten Antriebsanordnungen gekennzeichnet ist.

Die Erfindung und weitere sich ergebende Vorteile werden nachstehend anhand von mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert.

In den anliegenden Zeichnungen sind die Antriebsanordnungen jeweils in der Betriebsphase „stationärer Betrieb" dargestellt.

Es zeigen:

1: eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit indirekter Drehmomentübertragung zwischen Hauptantriebswelle und Zusatzschwungmasse;

2: die Schnittdarstellung einer Ausführung der ersten erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit indirekter Drehmomentübertragung zwischen Hauptantriebswelle und Zusatzschwungmasse;

3: eine schematische Darstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit direkter Drehmomentübertragung zwischen Hauptantriebswelle und Zusatzschwungmasse;

4: die Schnittdarstellung einer Ausführung der zweiten erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit direkter Drehmomentübertragung zwischen Hauptantriebswelle und Zusatzschwungmasse.

5: die Schnittdarstellung einer weiteren Ausführung der zweiten erfindungsgemäßen Antriebsanordnung mit direkter Drehmomentübertragung zwischen Hauptantriebswelle und Zusatzschwungmasse und mit einer federbetätigten Haltebremse.

Die in 1 schematisch dargestellte Antriebsanordnung zeigt den Hauptmotor 1 mit seiner Rotorwelle 2 und zwei drehfest auf der Rotorwelle befestigte Kupplungsmittel 2.1. Das eine Kupplungsmittel 2.1 ist schaltbar mit dem ersten Mitnehmerelement 3.1 wirkverbunden, welches Mitnehmerelement 3.1 drehfest mit der Zusatzschwungmasse 3 verbunden ist.

Das andere Kupplungsmittel 2.1 ist schaltbar mit dem zweiten Mitnehmerelement 4.1 wirkverbunden, welches Mitnehmerelement 4.1 drehfest mit der Hauptantriebswelle 4 verbunden ist. Die Hauptantriebswelle 4 treibt die einzelnen Funktionsgruppen der Webmaschine 8 an, wie z.B. die Schussfadeneintragselemente, die Fachbildemittel und das Webblatt.

Die in 2 dargestellte Antriebsanordnung zeigt die Rotorwelle 2 des nicht dargestellten Hauptmotors 1 und ein drehfest auf der Rotorwelle 2 befestigtes Kupplungsmittel 2.1. Das Kupplungsmittel 2.1 umfasst eine Kupplungsnabe 2.11, eine starr damit verbundene erste Kupplungsscheibe 2.12 und eine drehfest mit der Kupplungsnabe verbundene zweite Membranfeder 2.13 mit Reibbelag 2.14.

Die erste Kupplungsscheibe 2.12 ist in der dargestellten Stellung mit einem drehfest auf der Hauptantriebswelle 4 befestigten ersten Mitnehmerelement 4.1 wirkverbunden. Das erste Mitnehmerelement 4.1 besteht aus einer Nabe 4.11, aus einer Membranfeder 4.12 und aus den Reibscheiben 4.13 und 4.14.

Zum Beschleunigen, Betreiben und Abbremsen der Hauptantriebswelle 4 durch den Hauptmotor 1 wird ein Kraftschluss zwischen der Rotorwelle 2 des Hauptmotors 1 und der Hauptantriebswelle 4 hergestellt. Dazu wird eine maschinenfest angeordnete Wicklung 6.2 bestromt. Die Wicklung 6.2 ist derart angeordnet, dass bei Bestromung der Wicklung 6.2 die Reibscheibe 4.13 des Mitnehmerelementes 4.1 gegen die Kraft der Membranfeder 4.12 an die Kupplungsscheibe 2.12 gepresst wird, und dass durch den so hergestellten Reibschluss eine Wirkverbindung zwischen Rotorwelle 2 und Hauptantriebswelle 4 hergestellt wird. Diese Kupplung entspricht in Aufbau und Funktion einer in der Fachwelt hinreichend bekannten Polreibungskupplung und ist deshalb hier nicht detaillierter beschrieben.

Im nicht dargestellten Stillstand der Antriebsanordnung gemäß 2 liegt die Reibscheibe 4.14 reibschlüssig an einem maschinenfesten Bauteil 6 an und verhindert so unbeabsichtigte Bewegungen der Hauptantriebswelle 4 und aller von der Hauptantriebswelle angetriebenen Bauteile. Der Reibschluss wird durch die Federkraft der Membranfeder 4.12 erreicht. Auf diese Weise wird die Funktion einer Haltebremse der Webmaschine in der erfindungsgemäßen Antriebsanordnung integriert.

Die Rotorwelle 2 ist in der dargestellten Stellung über die Kupplungsnabe 2.11, die zweite Membranfeder 2.13, über den Reibbelag 2.14 und über ein Mitnehmerelement 3.1 mit der Zusatzschwungmasse 3 wirkverbunden.

Der Kraftschluss dieser reibschlüssigen Verbindung wird erreicht, indem die maschinenfest angeordnete Wicklung 6.1 bestromt wird und dadurch den Reibbelag 2.14 auf das Mitnehmerelement 3.1 presst. Das Mitnehmerelement 3.1 ist als Scheibe mit Reibfläche ausgebildet und starr mit der Zusatzschwungmasse 3 verbunden.

Die Zusatzschwungmasse 3 ist mittels Wälzlagern 3.2 freidrehend auf der Rotorwelle 2 gelagert.

Die schematisch dargestellte Antriebsanordnung in 3 zeigt die Anordnung aus 1, die um die Kupplung 5 erweitert ist. Gemäß der Anordnung in 3 ist so ein direkter Kraftschluss zwischen der Hauptantriebswelle 4 und der Zusatzschwungmasse 3 über die Kupplung 5 möglich. Im stationären Betrieb werden über diese direkte Wirkverbindung die an der Hauptantriebswelle 4 wirkenden, wechselnden Drehmomente der Webmaschine auf die Zusatzschwungmasse 3 übertragen und von dieser kompensiert, sodass keine unzulässig hohen Drehzahlschwankungen auftreten.

Die 4 und 5 zeigen je eine Ausführung der Antriebsanordnung gemäß der schematischen Anordnung in 3, jeweils im stationären Betrieb. Dazu ist die Hauptantriebswelle 4 sowohl mit der Rotorwelle 2 und mit der Zusatzschwungmasse 3 wirkverbunden. Eine direkte Wirkverbindung zwischen Zusatzschwungmasse 3 und Rotorwelle 2 besteht in dieser Betriebsphase nicht.

In der Antriebsanordnung gemäß 4 ist zwischen koaxial zueinander angeordneter Rotorwelle 2 und Hauptantriebswelle 4 ein axial verschiebbares Kupplungsmittel 2.2 in Form einer Verbindungswelle angeordnet. Das Kupplungsmittel 2.2 wird mittels einer bearbeiteten Führungsfläche 2.21 in der Rotorwelle 2, welche ebenfalls eine Führungsfläche aufweist, radial geführt und ist mit einem auf der Mantelfläche angeordneten Zahnwellenprofil 2.22 versehen.

Neben Kerb- oder Evolventenzahnprofilen können für die schaltbare Wellenverbindung beispielsweise auch Keil- oder Polygon-Wellenverbindungen eingesetzt werden.

In der dargestellten Position des Kupplungsmittels 2.2 ist das der Rotorwelle gegenüberliegende Ende des Kupplungsmittels 2.2 über das Zahnwellenprofil 2.22 mit einer in der Hauptantriebswelle angeordneten Innenverzahnung 4.2 im Eingriff. Dadurch steht die Rotorwelle 2 in drehfester Verbindung mit der Hauptantriebswelle 4 und es wird beispielsweise das Antriebsdrehmoment vom Hauptmotor 1 auf die Webmaschine 8 übertragen.

Zum Lösen der Wirkverbindung zwischen der Rotorwelle 2 und der Hauptantriebswelle 4 wird das Kupplungsmittel 2.2 axial in Richtung der Rotorwelle verschoben, bis das Zahnwellenprofil 2.22 des Kupplungsmittels 2.2 nicht mehr im Eingriff mit der Innenverzahnung 4.2 der Hauptantriebswelle 4 steht. Für die axiale Verschiebung des Kupplungsmittels 2.2 wird eine nicht dargestellte Aktorik vorgesehen, die z.B. mechanisch, pneumatisch, hydraulisch oder elektrisch betätigt wird.

Auf der Rotorwelle 2 ist des Weiteren das Kupplungsmittel 2.1 drehfest angeordnet. Das Kupplungsmittel 2.1 umfasst eine Kupplungsnabe 2.11 und eine drehfest damit verbundene Membranfeder 2.13 mit Reibbelag 2.14.

Der Reibbelag 2.14 wird in den entsprechenden Betriebsphasen, z.B. zum Beschleunigen der Zusatzschwungmasse während der Startphase, von einer maschinenfest angeordneten Wicklung 6.1 gegen eine drehfest mit der Zusatzschwungmasse 3 verbundene Kupplungsscheibe 3.3 gezogen. Dadurch wird ein Kraftschluss zwischen Hauptmotor 1 und Zusatzschwungmasse 3 hergestellt.

Die Zusatzschwungmasse 3 ist über ein Wälzlager 3.2 freidrehend auf der Hauptantriebswelle 4 gelagert.

Auf der in axialer Richtung dem Mitnehmerelement 3.3 gegenüberliegenden Seite der Zusatzschwungmasse 3 ist ein weiteres Mitnehmerelement 3.1 drehfest angeordnet. Über das Mitnehmerelement 3.1 ist die Zusatzschwungmasse 3 mit dem Mitnehmerelement 4.1 und damit mit der Hauptantriebswelle 4 wirkverbindbar. Wird die maschinenfest angeordnete Wicklung 6.2 bestromt, dann wird die Reibscheibe 4.13 des auf der Hauptantriebswelle 4 drehfest angeordneten Mitnehmerelementes 4.1 gegen die Federkraft der Membranfeder 4.12 an das Mitnehmerelement 3.1 gepresst und durch den so hergestellten Reibschluss wird eine Wirkverbindung zwischen der Zusatzschwungmasse 3 und der Hauptantriebswelle 4 erreicht.

Im nicht dargestellten stromlosen Zustand der Wicklung 6.2 ist die Wirkverbindung zwischen der Zusatzschwungmasse 3 und der Hauptantriebswelle 4 aufgehoben. Dies ist beispielsweise beim Abbremsen der Webmaschine 8 durch den Hauptmotor 1 der Fall.

Auch in der Antriebsanordnung gemäß 5 ist zwischen der Rotorwelle 2 des Hauptmotors 1 und der koaxial dazu angeordneten Hauptantriebswelle 4 ein axial verschiebbares Kupplungsmittel 2.2 in Form einer Verbindungswelle angeordnet. Das Kupplungsmittel 2.2 ist vergleichbar aufgebaut und angeordnet, wie das in 4 beschriebene Kupplungsmittel 2.2 und es erfüllt die gleichen Funktionen.

Im Vergleich zu der in 4 dargestellten Ausführung erfüllt das Kupplungsmittel 2.2 in der Ausführung gemäß 5 jedoch noch eine zusätzliche Funktion, nämlich die Betätigung einer auf der Hauptantriebswelle 4 drehfest angeordneten Haltebremse 7. Die Haltebremse 7 ist immer dann geöffnet, wenn die Rotorwelle 2 des Hauptmotors 1 in drehfester Verbindung mit der Hauptantriebswelle 4 der Webmaschine steht. Sobald diese Verbindung aufgehoben wird, ist die Haltebremse 7 betätigt durch die Federkraft einer Bremsfeder 7.3.

Diese Funktion wird dadurch erreicht, dass das Kupplungsmittel 2.2 an dem der Hauptantriebswelle 4 zugewandten Seite eine Schrägfläche 2.23 aufweist, welche beim axialen Verschieben des Kupplungsmittels 2.2 in Richtung der Hauptantriebswelle 4 auf das eine Ende eines Auslösehebels 7.1 der Haltebremse 7 aufläuft und diesen Auslösehebel 7.1 dadurch betätigt. Über das andere Ende des schwenkbar gelagerten Auslösehebels 7.1 wird beim axialen Verschieben des Kupplungsmittels 2.2 in Richtung der Hauptantriebswelle 4 eine axial verschiebbar auf der Hauptantriebswelle 4 gelagerte Bremsscheibe 7.2 verschoben.

Diese axiale Verschiebung der Bremsscheibe 7.2 gegen die Kraft einer Bremsfeder 7.3 bewirkt das Lösen der Haltebremse, weil dadurch der auf der Bremsscheibe 7.2 starr befestigte Reibbelag 7.4 von dem maschinenfesten Bauteil 6 getrennt wird.

Umgekehrt wird beim Trennen der direkten Wirkverbindung zwischen Rotorwelle 2 und Hauptantriebswelle 4 durch axiales Verschieben des Kupplungsmittels 2.2 in Richtung der Rotorwelle 2 der Auslösehebel 7.1 wieder entlastet und die Haltebremse 7 wird durch die Bremsfeder 7.3 wieder betätigt, sodass die Hauptantriebswelle 4 reibschlüssig mit dem maschinenfesten Bauteil 6 wirkverbunden ist.

1
Hauptmotor
2
Rotorwelle
2.1
Kupplungsmittel
2.11
Kupplungsnabe
2.12
Kupplungsscheibe
2.13
Membranfeder
2.2
Kupplungsmittel
2.21
Zahnwellenprofil
2.22
Führungsfläche
2.23
Schrägfläche
3
Zusatzschwungmasse
3.1
Mitnehmerelement
3.2
Wälzlager
3.3
Mitnehmerelement
4
Hauptantriebswelle
4.1
Mitnehmerelement
4.11
Nabe
4.12
Membranfeder
4.13
Reibscheibe
4.14
Reibscheibe
4.2
Innenverzahnung
5
Kupplung
6
Maschinenfestes Bauteil
6.1
Spule mit Halter
6.2
Spule mit Halter
7
Haltebremse
7.1
Auslösehebel
7.2
Bremsscheibe
7.3
Bremsfeder
7.4
Reibbelag
8
Webmaschine


Anspruch[de]
Verfahren zum Betreiben einer Webmaschine in den Betriebszuständen des Anfahrens, des stationären Webbetriebs und des Abbremsens, wobei ein Hauptmotor, die Hauptantriebswelle der Webmaschine und eine drehbare Zusatzschwungmasse miteinander in je nach Betriebszustand unterschiedlicher Wirkverbindung stehen und die unterschiedlichen Wirkverbindungen kupplungsbetätigt durch unterschiedliche Schaltzustände eingestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass

über mindestens zwei Schaltkupplungen wahlweise ein Betrieb mit den vier folgenden unterschiedlichen Schaltzuständen eingestellt werden kann:

a) der Hauptmotor (1) ist nur mit der Zusatzschwungmasse (3) gekuppelt;

b) der Hauptmotor (1) ist nur mit der Hauptantriebswelle (4) gekuppelt;

c) der Hauptmotor (1) ist mit der Zusatzschwungmasse (3) und zugleich mit der Hauptantriebswelle (4) gekuppelt;

d) der Hauptmotor (1), die Zusatzschwungmasse (3) und die Hauptantriebswelle (4) sind sämtlich voneinander entkuppelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass über eine dritte Schaltkupplung zusätzlich zumindest folgender Schaltzustand eingestellt werden kann:

e) der Hauptmotor (1) ist nur mit der Hauptantriebswelle (4) gekuppelt und die Zusatzschwungmasse (3) ist zugleich direkt mit der Hauptantriebswelle (4) gekuppelt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren der Webmaschine zunächst im Schaltzustand a nur die Zusatzschwungmasse (3) von dem damit wirkverbundenen Hauptmotor (1) auf eine Drehzahl beschleunigt wird, die zumindest nahezu einer Betriebsdrehzahl entspricht, dass sodann nach Trennen von Hauptmotor (1) und Zusatzschwungmasse (3) der Hauptmotor (1) im Schaltzustand d zumindest nahezu auf Stillstand abgebremst wird, dass nachfolgend der Hauptmotor (1) mit der Hauptantriebswelle (4) zum Schaltzustand b wirkverbunden wird und die Webmaschine über die Hauptantriebswelle (4) mindestens nahezu auf die Betriebsdrehzahl beschleunigt wird, und dass schließlich durch Übergang in den Schaltzustand c der Hauptmotor (1) mit der zuvor beschleunigten Zusatzschwungmasse (3) wirkverbunden wird, wobei der Hauptmotor (1) zugleich mit der Hauptantriebswelle (4) wirkverbunden bleibt. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass beim Anfahren der Webmaschine zunächst im Schaltzustand a nur die Zusatzschwungmasse (3) von dem damit wirkverbundenen Hauptmotor (1) auf eine Drehzahl beschleunigt wird, die zumindest nahezu einer Betriebsdrehzahl entspricht, dass sodann nach Trennen von Hauptmotor (1) und Zusatzschwungmasse (3) der Hauptmotor (1) im Schaltzustand d zumindest nahezu auf Stillstand abgebremst wird, dass nachfolgend der Hauptmotor (1) mit der Hauptantriebswelle (4) zum Schaltzustand b wirkverbunden wird und die Webmaschine über die Hauptantriebswelle (4) mindestens nahezu auf die Betriebsdrehzahl beschleunigt wird, und dass schließlich durch Übergang in den Schaltzustand e die zuvor beschleunigte Zusatzschwungmasse (3) direkt mit der Hauptantriebswelle (4) wirkverbunden wird, wobei der Hauptmotor (1) zugleich mit der Hauptantriebswelle (4) wirkverbunden bleibt. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass beim Beschleunigen der Zusatzschwungmasse im Schaltzustand a für diese eine Drehzahl eingestellt wird, die über der Betriebsdrehzahl liegt, und dass beim Beschleunigen der Hauptantriebswelle (4) im Schaltzustand b der Übergang auf den Schaltzustand c oder e schon dann vorgenommen wird, bevor die Hauptantriebswelle (4) die Betriebsnenndrehzahl erreicht hat, so dass ein geringer Teil der zum Erreichen der Betriebsnenndrehzahl der Hauptantriebswelle (4) benötigten Energie aus der mit einer höheren Drehzahl als der Betriebsnenndrehzahl drehenden Zusatzschwungmasse (3) abgeleitet wird. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbremsen und Stillsetzen der Webmaschine aus dem stationären Betrieb, in dem der Schaltzustand c vorliegt, zunächst durch Abkuppeln der Zusatzschwungmasse (3) der Schaltzustand b herbeigeführt und die Hauptantriebswelle (4) durch den Hauptmotor (1) bis mindestens nahe dem Stillstand abgebremst wird. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbremsen und Stillsetzen der Webmaschine aus dem stationären Betrieb, in dem der Schaltzustand e vorliegt, zunächst durch Abkuppeln der Zusatzschwungmasse (3) von der Hauptantriebswelle (4) der Schaltzustand b herbeigeführt und die Hauptantriebswelle (4) durch den Hauptmotor (1) bis mindestens nahe dem Stillstand abgebremst wird. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Abbremsen der Hauptantriebswelle (4) auf mindestens nahe dem Stillstand der Schaltzustand d eingestellt wird, wobei die Hauptantriebswelle (4) von dem Hauptmotor (1) abgekuppelt und mit einem maschinenfesten Bauteil in Wirkverbindung gebracht wird. Antriebsanordnung einer Webmaschine, welche Antriebsanordnung

– einen maschinenfest angeordneten Hauptmotor (1),

– wenigstens ein an der Rotorwelle (2) des Hauptmotors (1) drehfest angeordnetes Kupplungsmittel (2.1),

– eine vom Hauptmotor (1) antreibbare und koaxial zur Rotorwelle (2) des Hauptmotors angeordnete Hauptantriebswelle (4) und

– eine vom Hauptmotor (1) antreibbare Zusatzschwungmasse (3) umfasst,

dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel (2.1) mit der Hauptantriebswelle (4) über ein erstes Mitnehmerelement (4.1) drehfest und schaltbar verbindbar ist und dass das Kupplungsmittel (2.1) mit der Zusatzschwungmasse (3) über ein zweites Mitnehmerelement (3.1) drehfest und schaltbar verbindbar ist, sodass die Rotorwelle (2) unabhängig von der Verbindung zur Hauptantriebswelle (4) mit der Zusatzschwungmasse (3) schaltbar verbindbar ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptantriebswelle (4) über eine schaltbare Kupplung (5) direkt mit der Zusatzschwungmasse (3) drehfest verbindbar ist. Antriebsanordnung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Mitnehmerelement (4.1) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass die Hauptantriebswelle (4) entweder über das Kupplungsmittel (2.1) mit dem Hauptmotor (1) oder mit einem maschinenfesten Bauteil (6) der Webmaschine drehfest verbindbar ist. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel eine koaxial auf der Rotorwelle des Hauptmotors angeordnete Kupplungsscheibe ist und dass das erste und das zweite Mitnehmerelement als Ankerscheiben ausgebildet sind, wobei beide Ankerscheiben koaxial zur Kupplungsscheibe angeordnet sind und mit der Kupplungsscheibe reibschlüssig verbindbar sind. Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungsmittel eine koaxial auf der Rotorwelle des Hauptmotors angeordnete Kupplungsscheibe ist,

dass das zweite Mitnehmerelement als Ankerscheibe ausgebildet ist, die koaxial zur Kupplungsscheibe angeordnet ist und mit der Kupplungsscheibe reibschlüssig verbindbar ist.

und dass das erste Mitnehmerelement als Ankerscheibe ausgebildet und koaxial zur Kupplungsscheibe angeordnet ist, welche Ankerscheibe wahlweise mit der Kupplungsscheibe oder mit einem maschinenfesten Teil der Webmaschine drehfest verbindbar ist.
Webmaschine, gekennzeichnet durch eine Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 13.






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