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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Webmaschine mit einer Vorrichtung
zum Betätigen
des Webmechanismus für
die Webmaschine, insbesondere eine Direktantriebs-Betätigungsvorrichtung.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Wie
bekannt, erfolgt die mechanische Betätigung einer Webmaschine herkömmlicherweise
mittels eines Hauptmotors, der mit einer Hauptwelle der Webmaschine
verbunden ist. Mit dem Begriff "Hauptwelle" wird daher die Welle
bezeichnet, die die Bewegung an die Hauptwebkomponenten der Webmaschine
liefert, wie beispielsweise das Fach und das Webblatt, die Greifer
oder die Schussfaden-Eintragsdüsen,
andere Vorrichtungen, wie beispielsweise die Schussfaden-Zufuhrvorrichtung,
Messer, Spannvorrichtungen und schließlich auch die Webmaschine.
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Normalerweise
kann die Webmaschine an die Hauptwelle eingerückt und ausgerückt werden und
außerdem
ist ein Sekundärmotor
vorgesehen, wobei dieser Motor durch eine entsprechende Kupplungsvorrichtung
mit der Webmaschine verbunden ist und der verwendet wird, um den
Schuss zu finden und die gesamte Webmaschine in einer langsamen Betriebsbedingung
zu bewegen. Genau um diese Anforderung zu erfüllen, ist es bekannt, ein Kupplungssystem
zu verwenden, das Kupplung, Bremse und Schwungrad zwischen dem Hauptmotor
und dem Webmechanismus und der Webmaschine umfasst.
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Es
wurde außerdem
vorgeschlagen, diese Grundstruktur erheblich zu vereinfachen, indem
der Sekundärmotor
und die Hauptkupplungsvorrichtung mit dem zugehörigen Schwungrad eliminiert
werden.
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Eine
bekannte Vorrichtung ist beispielsweise die in der
europäischen
Patentanmeldung 01112634.9 beschriebene, in der gelehrt
wird, einen einzigen Motor zu verwenden, der über einen kontinuierlichen
Antrieb mit der Webmaschine verbunden ist und der in der Lage ist,
mittels eines ein- und ausrückbaren
Getriebes auch die übrigen
Webkomponenten der Webmaschine anzutreiben.
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Diese
Lösungen
haben jedoch gewisse Nachteile. Insbesondere sind die Abmessungen
dieser Betätigungsvorrichtungen
erheblich und nehmen ihre eigene Stellung auf der Webmaschine ein,
die nicht anderweitig genutzt werden kann. Außerdem bringt die Bereitstellung
der Kupplungsvorrichtungen Auslegungs-, Herstellungs- und Wartungskosten
mit sich.
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Außerdem befindet
sich die Betätigungsvorrichtung
normalerweise an einer der beiden Seiten der Webmaschine und bring
daher Drehmomente nur an einem Ende auf: Das bedeutet, dass die
Drehmomente, die an den Übertragungsgliedern
der Webmaschine erzeugt werden, erheblich sind, insbesondere, wenn
letzteres relativ hoch ist. Diese Eigenschaft ist derart, dass die Übertragungswellen,
die sich über die
gesamte Höhe
der Webmaschine erstrecken (beispielsweise die Nockenwelle, die
das Fach betätigt) mit
den entsprechenden Abmessungen ausgelegt und auf geeignete Weise
unterstützt
werden müssen, d.h.
es müssen
große
Querschnitte (= mehr Material und höheres Gewicht) und eine Vielzahl
von Unterstützungen
verwendet werden, die die anderen Komponenten der Webmaschine stören.
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Außerdem erzeugen
die Winkelverformungen und Dehnungen dieser Wellen Winkelversatze der
Enden der Wellen und führen
zu abnormalen Verschiebungen der von diesen Wellen betätigten Webkomponenten.
Beispielsweise kann die Torsionskraft, die auf die das Fach betätigende
Nockenwelle wirkt, zu einer Verschiebungsdifferenz zwischen den
beiden Enden des Webblatts führen,
das sich als Folge nicht genau senkrecht zu den Kettfäden bewegt,
was unvermeidliche Webfehler verursacht.
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Das
Dokument
DE-19535333 beschreibt eine
Webmaschine gemäß der Präambel von
Anspruch 1.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Webmaschine
bereitzustellen, mit einer Anordnung der Vorrichtung zum Betätigen des Webmechanismus,
die die vorangehend beschriebenen Nachteile überwindet.
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Insbesondere
ist vorgesehen, die Reihe von Komponenten, die den Webmaschinen-Betätigungsmechanismus
bilden, zu vereinfachen, um das Trägheitsphänomen zu verringern (und so,
unter anderem, die Ansprechgeschwindigkeit während den Anlauf- und Anhaltetransienten
zu erhöhen);
die Symmetrie der allgemeinen strukturellen Anordnung sicherzustellen,
insbesondere der aufgebrachten und Widerstandslasten, um die Strukturantwort
der Webmaschine auf die dynamischen Aktionen zu optimieren; und
die Abmessungen und die strukturelle Komplexität zu verringern, um außerdem Kosteneinsparungen
zu erreichen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die
vorangehend erwähnten
Aufgaben werden mittels einer Webmaschine mit einer Betätigungsvorrichtung
erfüllt,
deren Hauptmerkmale in den begleitenden Hauptansprüchen beschrieben sind.
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Weitere
Aspekte der Erfindung werden in den Nebenansprüchen hervorgehoben.
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Die
Webmaschine gemäß der Erfindung
wird mit zwei Betätigungssystemen
bereitgestellt, die mechanisch unabhängig sind, jedoch während des
Betriebs jeweils für
den Webmechanismus bzw. die Webmaschine koordiniert werden. Jedes
Betätigungssystem
umfasst einen unabhängigen
Motor, der von einer Steuereinheit gesteuert wird, die die gesamte
Webmaschine verwaltet. Insbesondere wird der synchronisierte Betrieb
der beiden Motoren über eine
elektrische Achse gesteuert. Falls notwendig, ist eine mechanische
Sicherheitsvorrichtung (zur Klarheit in den Zeichnungen nicht abgebildet)
vorhanden und in der Lage, im Fall einer Fehlfunktion einzugreifen,
um unter allen Umständen
zu verhindern, dass die Desynchronisierung zwischen Webmechanismus und
Webmaschine einen als gefährlich
erachteten Wert übersteigt,
um die Beschädigung
des (gewebten) Artikels und/oder der Maschine zu vermeiden. Die
getrennte Aufteilung der Antriebssysteme auf die beiden Systeme
(Webmechanismus und Webmaschine) wird außerdem mit einer vorteilhaften
Abwandlung der strukturellen Anordnung der Webmaschine kombiniert:
Der mit dem Webmechanismus verbundene Hauptmotor ist gemäß der Erfindung mittig
in der Webmaschine angeordnet, um das Drehmoment gleichmäßig auf
beide Seiten der Webmaschine zu verteilen und auf gleichmäßige und
ausgeglichene Weise sowohl das Schlepphebelsystem für die Bewegung
des Fachs als auch die Paare von Schussfaden-Eintragsmechanismen (beispielsweise die
Paare von Greifern) zu betätigen.
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Gemäß einem
vorteilhaften Merkmal der Erfindung ist der Hauptmotor über einen
Direktantrieb mittels der Hauptwelle mit dem Webmechanismus verbunden,
wodurch die Notwendigkeit einer elektromechanischen Kupplungsvorrichtung
und allfälliger zugehöriger Rädergetriebe
eliminiert wird. Dieses vorteilhafte Ergebnis rührt von der Tatsache her, dass keine
Notwendigkeit mehr besteht, den Webmechanismus und die Webmaschine
unter Verwendung des selben Motors zu betätigen, was statt dessen eine Einrichtung
zum Ausrücken
des Getriebes erfordern würde.
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Gemäß dieser
vorteilhaften Ausführungsform
wird ein zweiter unabhängiger
Motor bereitgestellt, wobei der Motor ausschließlich der Betätigung der
Webmaschine zugewiesen ist und über
eine elektrische Achse mit dem ersten Motor verbunden ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
der erste Motor mit der Hauptwelle (vom Motor angetriebene Welle)
integriert, wobei letztere mit der Rotationsachse dieses Motors
zusammenfällt.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
charakteristische Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung
werden sich dennoch deutlicher aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung
bei Betrachtung zusammen mit den begleitenden Zeichnungen ergeben,
wobei:
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1 eine
schematische Ansicht der mechanischen Hauptkomponenten einer Greiferwebmaschine
mit einem Logikdiagramm der gegenseitig voneinander abhängigen Zusammenhänge ist;
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2 eine
der von 1 ähnliche Ansicht in Bezug auf
eine Luftwebmaschine ist; und
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3 eine
perspektivische Ansicht des gemäß der Erfindung
in der Mitte der Webmaschine eingesetzten Hauptmotors ist.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Wie
in 1 gezeigt, umfasst eine Greiferwebmaschine eine
Webmaschine 1, die mit der Querbewegung der Kettfäden in Wechselwirkung steht
und daher das Weben des gebildeten Stoffs erzeugt und einen Webmechanismus,
der, je nach Situation, ein Fach 2 ein Paar Schussfaden-Eintragsgreifer 3a–3b und
weiteres Zubehör
umfasst, wie beispielsweise die Zufuhrvorrichtung 4, Messer
(nicht abgebildet) und andere Komponenten.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung werden der Webmechanismus und die Webmaschine von
zwei unabhängigen
Betätigungsmotoren M1 bzw. M2 betrieben.
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Diese
beiden Motoren sind außerdem
durch eine Steuereinheit 5, die entsprechend programmiert ist
und den Betrieb der gesamten Webmaschine verwaltet, über eine
elektrische Achse miteinander verbunden. In diesem Zusammenhang
muss darauf hingewiesen werden, dass die Steuereinheit 5 die
Funktion hat, dafür
zu sorgen, dass die beiden Motoren M1 und
M2, nicht nur während des normalen Betriebs, sondern
auch unter abnormalen oder transienten Bedingungen (Anlaufen und
Anhalten, Finden des Schusses, langsamer Vorwärts- und Rückwärtsbetrieb usw.), synchronisiert
sind. Das Erfassen der Stellung der beiden Motoren M1 und
M2 erfolgt mittels (Winkel-)Stellungsmesswandlern,
vorzugsweise Absolut-Referenz-Kodierern,
so dass die korrekte Synchronität
zwischen den beide Motoren auch nach einem Anhalten, auf das eine
Bewegung von nur einem der Motoren folgt, wieder hergestellt werden
kann.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung ist außerdem
der Hauptmotor M1 in einer im Wesentlichen
symmetrischen Lage in der Webmaschine angeordnet, wie in 1 und 2 deutlich
gezeigt. Der Motor M1 hat insbesondere zwei einander
gegenüberliegende
Leistungsabgangspunkte, von denen die einander gegenüberliegenden Abschnitte 6a und 6b einer
Hauptwelle der Webmaschine ausgehen.
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An
den äußeren bzw.
distalen Enden der beiden Wellenabschnitte 6a und 6b sind
außerdem
die Hauptlasten des Webmechanismus angebracht, beispielsweise Nocken-/Schlepphebelvorrichtungen 7a und 7b zum
Betätigen
der beiden Enden des Fachs 2, sowie Vorrichtungen 8a und 8b zum
Bewegen des Paars von Greifern 3a und 3b.
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In
den Figuren ist der Motor M1 mittels geeigneter
Stützträger S1 und S2 (3)
in einer mittigen Stellung am das Fach tragenden Querelement (nicht abgebildet)
angeordnet. Dieser Motor ist mit Lagerstützen geeigneter Größe zum Stützen der
beiden Abschnitte 6a und 6b des Hauptantriebsmotors
ausgestattet.
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Die
Abschnitte 6a und 6b der Hauptwelle haben eine
veränderliche
Länge,
je nach Höhe
der Webmaschine und sind mittels einer beliebigen mechanischen Verbindung
bekannten Typs mit dem genannten Motor verbunden.
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Das
von der Welle und den Haltern gebildete System muss in der Lage
sein, den durch das Drehmoment des Hauptmotors und die Widerstandslasten aufgebrachten
Torsions- und Biegelasten standzuhalten; außerdem dürfen in diesem System keine elastischen
Instabilitätsphänomene auftreten.
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Der
Motor ist intern mit einer motorgetriebenen Welle ausgestattet,
die eine geeignete Torsionssteifigkeit aufweist und basiert vorzugsweise
auf "bürstenloser" aber auch auf geschalteter
Reluktanz- oder Asynchrontechnologie.
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Die
motorgetriebene Welle kann in geringer Entfernung von den Enden
des Motors enden oder kann mindestens einen Abschnitt der einander
gegenüberliegenden
Abschnitte der Antriebswelle umfassen. Die Länge des Motors hängt außerdem vom zu
erzeugenden Drehmoment und der zulässigen Abmessung in Querrichtung
ab, die, wie man einsehen wird, möglichst klein sein muss.
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2 zeigt
eine Luftwebmaschine, die einen Hauptmotor M1 umfasst,
der entsprechend ausgelegt ist, um das notwendige Drehmoment auf
die das Fach 2 betätigende
Hauptwelle zu übertragen.
Die Steuereinheit 5 hat die Funktion, über eine elektrische Achse
die beiden Motoren M1 und M2 sowie
die Luftdüsenvorrichtung 10 zum
Eintragen der Schussfäden
zu koordinieren.
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Eine
derartige Anordnung hat zahlreiche Vorteile und ermöglicht,
dass die in der Präambel
beschriebenen Aufgaben erfüllt
werden können.
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Die
singuläre
Verteilung der Lasten auf die beiden Motoren und die Elimination
von Reduktionsstück,
elektromagnetischer Kupplung, Kupplungsbremse und Schwungrad bedeuten
im Hinblick auf Vereinfachung und Kosten sogar einen Vorteil.
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Außerdem ermöglicht die
Anordnung des Hauptwellenmotors im Schwerpunkt (in Bezug auf die
Widerstandslasten) eine drastische Verringerung der maximalen Drehmomente
an den Enden der Webmaschine mit einem deutlichen Vorteil bezüglich der
aufgebrachten Spannungen. Das ermöglicht als Folge, dass leichtere
Wellen verwendet werden können
und gegenüber
dem Stand der Technik eine Verringerung der Zahl von Halter und
Lager, so dass die Trägheitsphänomene der
Maschine verringert werden. Die Lager des Motors können vorteilhafterweise auch
die Funktion von Bankträgern
für die
Abtriebswelle ausüben.
Bei einer Webmaschine mit relativ geringer Höhe ist es wahrscheinlich, dass
die Halter der beiden Abschnitte der Hauptantriebswelle ausschließlich an
den Enden vorgesehen sind und die Mitte von den selben Lager der
motorgetriebenen Welle M1 gestützt werden,
wodurch die Beanspruchungen über
die Stützen
S1 und S2 an die
Webmaschine übertragen
werden.
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Schließlich trägt die symmetrische
Verteilung der Lasten auf die beiden Abschnitte der Hauptantriebswelle
dazu bei, den energetischen Wirkungsgrad der Maschine zu verbessern,
das gleichmäßige Anschlagen
des Stoffs sicherzustellen und die von den beiden Greifern ausgeführten Schussfaden-Förderungs-
und -Austauschvorgänge
auszugleichen.
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Wenn
sich der Motor im Schwerpunkt der Lasten befindet, werden an beiden
Enden der Webmaschine gleiche Spannungen und damit Dehnungen erhalten:
Dadurch wird ermöglicht,
dass das Fach auf vollkommen gleichmäßige Weise gesteuert werden
kann, ohne dass seine beiden Enden ungleichmäßige Verschiebungen erfahren
und dadurch wird der korrekte Betrieb ohne Webfehler sichergestellt.
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In
Bezug auf die Konstruktion kann als Folge der mittigen Lage des
Motors die elastische Verformungsenergie U jedes aus dem Motor M1 ragenden Wellenabschnitts drastisch verringert
werden, was zu einer starreren Übertragung
führt: U = ½ T2l/(JG)wobei
U = elastische Verformungsenergie; T = Drehmoment; l = Länge des
Wellenabschnitts; J = polares Trägheitsmoment;
G = Elastizitätsmodul
in Querrichtung.
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Die
mittige Lage des Motors führt
zu einer Verringerung des Winkels der elastischen Torsion der beiden
Abschnitte der Betätigungswelle – verglichen mit
einer Konfiguration, bei der der Motor auf einer Seite positioniert
ist – und
theoretisch einem Winkelversatz von null zwischen den beiden Betätigungsvorrichtungen
(der gemäß dem Stand
der Technik andernfalls merklich vorhanden ist, insbesondere während der
Anlauftransienten), was hilft, sicherzustellen, dass das Fach parallel
zum Baum und dem Schussfaden bleibt, insbesondere während der
Anlauf- und Anhaltetransienten, wodurch die Webfehler beim Anhalten
verringert werden.
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Es
versteht sich jedoch, dass die Erfindung nicht auf die vorangehend
veranschaulichten speziellen Konfigurationen beschränkt ist,
die nicht einschränkende
Beispiele des Umfangs der Erfindung gemäß den Ansprüchen bilden, sondern dass zahlreiche
Abwandlungen möglich
sind die alle im Kompetenzbereich eines Fachmanns liegen, ohne dadurch
vom Umfang der Erfindung gemäß den Ansprüchen abzuweichen.