Verfahren zur Kettspannungssteuerung und Webmaschine mit Kettspannungsorgane

Abstract

 Zum Betrieb der Webmaschine werden ein oder mehrere Kett­spannungsorgane durch separate Antriebe einzelschussweise, frei ansteuerbar und mit Webmaschinendrehzahl betätigt. Damit kann die Kettspannung so moduliert werden, dass sowohl gefährliche Spannungsspitzen und Kettbrüche wie auch zu niedrige Spannungswerte vermieden werden. Die Webmaschine weist mindestens einen Servomotor (36, 37) auf als separaten Antrieb. Der mittels einer Steuerungs-Rege­lungsschaltung (88) angesteuerte Servomotor treibt über ein Untersetzungsgetriebe (62, 63) und Uebertragungselemente (131) das Kettspannungsorgan (53) an. Der Servomotor kann vorzugsweise bürstenlos und elektronisch kommutiert sein und einen Rotor geringer Massenträgheit und mit Permanentmagne­ten hoher Feldstärke aufweisen. Es werden Erhöhungen von Webleistung, Nutzeffekt und Gewebequalität, sowie erweiterte Gewebemusterungen erreicht.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kettspannungs­steuerung bei Webmaschinen und eine Webmaschine mit Kett­spannungsorganen zur Ausführung des Verfahrens. Die zentra­le Bedeutung der Kettspannung beim Weben wird z.B. von S. Schlichter: "Der Einfluss der einzelnen Maschinenelemen­te auf die Bewegungs- und Kraftverläufe in Kette und Schuss an Hochleistungswebmaschinen", Dissertation, Aachen, 1987, ausführlich diskutiert. Ein "guter" zeitlicher Kettspan­nungsverlauf ist Voraussetzung um brauchbare Gewebe zu erhalten. So muss die Kettspannung einerseits genügend gross sein, um beim Blattanschlag feste Bindungen zu ergeben und um eine Verklammerung loser Fäden jederzeit zu verhindern. Andererseits dürfen aber garnspezifische Maximalwerte zu keiner Zeit und an keinem Ort überschritten werden, um Kettfadenbrüche zu vermeiden. Gewebe- und Bindungsqualität wie auch Nutzeffekt und mögliche Webma­schinengeschwindigkeit hangen weitgehend vom Kettspan­nungsverlauf ab. Verschiedene Einflüsse bestimmen den Kettspannungsverlauf:
- zyklische Einflüsse infolge Fachwechsel und Blattan­schlag, abhängig von Webzyklen, Bindungs- und Muste­rungsrapport
- sporadische Einflüsse wie Relaxationseffekte bei Still­stand und Anlauf der Webmaschine sowie
- kontinuierliche Einflüsse z.B. mit dem Ablauf des Kettbaums.

[0002] Zur Sicherung des notwendigen Kettspannungsverlaufs wurden bisher passive, gefederte Spannbaumsysteme eingesetzt, zum Teil auch mechanisch fest mit dem Webmaschinenhauptantrieb gekoppelte Spannwalzen, wie beispielsweise in der US-PS 34 83 897 offenbart.

[0003] Um die steigenden Anforderungen bei schnellaufenden Webma­schinen wenigstens in Teilaspekten erfüllen zu können, wurden verschiedene Verbesserungen vorgeschlagen. Bei­spielsweise ein massarmes Spannbaumsystem nach EP-PS 0 109 472, um schädliche Phasenverschiebungen zu reduzieren, oder in DE-PS 35 32 798 eine Steuereinrichtung der Kettfadenspannung durch Lageverschiebung eines Streich­baums, um Anlaufstellen vermeiden zu können. Letzteres wird auch mit gesteuerten Kettablassvorrichtungen (Beispiel EP-PS 0 136 389) bezweckt. All diese bekannten Vorschläge können jedoch nur Verbesserungen in Teilaspekten und in sehr beschränktem Masse ergeben.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die bekannten Probleme im Zusammenhang mit den Kettspannungen zu überwinden und möglichst optimale Kettspannungsverläufe zu erzielen unter allen Bedingungen und in beliebigen Gewebemusterungen. Damit sollen im speziellen höhere Webmaschinengeschwindigkeiten und Leistungen, höhere Gewebequalität und Nutzeffekte, weniger Produktionsunter­brüche infolge von Fadenbrüchen und Verklammerungen und erweiterte Gewebemusterungsmöglichkeiten erreicht werden.

[0005] Verfahrensmässig wird diese Aufgabe beim Betrieb einer Web­maschine dadurch gelöst, dass die Kettspannung durch minde­stens einen separaten Antrieb über Kettspannungsorgane mo­duliert und dabei einzelschussweise und frei angesteuert wird. Dadurch kann die Kettspannung im Verlaufe eines jeden Zyklus optimal an alle gewünschten Bedingungen angepasst werden.

[0006] Vorteilhafterweise kann dabei der separate Antrieb durch eine Folge von Pulsen angesteuert werden, die in Bezug auf Amplitude, Pulsbreite, Nulllage und Phasenlage frei pro­grammierbar sind und welche auf die Webmaschinenzyklen und die Betriebsart der Webmaschine abgestimmt sind.

[0007] Durch Ansteuerung der Pulse mit einer Pulsdauer, welche kürzer ist als ein Webmaschinenzyklus, kann die Kettspan­nung auch nur in einem gewünschten Teilbereich eines Zyklus gezielt beeinflusst werden. Durch Ansteuerung je eines Pul­ses in mehreren Teilbereichen eines Webzyklus bzw. eines Schussrapports kann die Kettspannung entsprechend in den einzelnen Teilbereichen gezielt optimiert werden. Die Pulse sind dabei unter sich unabhängig ansteuerbar.

[0008] Durch kompensierende Pulse in den Teilbereichen der Web­maschinenzyklen, in denen Maximalwerte der Kettspannung auftreten, können diese Maximalwerte, z.B. unter einen ent­sprechend der Garnfestigkeit eingestellten Sollwert, redu­ziert werden. Damit können Kettfadenbrüche als eine Haupt­ursache von Produktionsunterbrechungen weitgehend vermieden und der Nutzeffekt entsprechend stark erhöht werden. In analoger Weise können bereichsweise auch Minimalwerte ange­hoben werden, so dass die Kettspannung nicht unter einen einstellbaren Sollwert absinkt, unter dem z.B. zu starke Verklammerungsneigung der Kettfäden auftritt.

[0009] Beim Betrieb einer Frottierwebmaschine mit Florbildungs­organen kann zusätzlich zur Kettspannungsmodulation auch mindestens ein Florbildungsorgan durch einen weiteren sepa­raten Antrieb betätigt und dabei einzelschussweise und frei angesteuert werden. Dies ermöglicht eine Verbesserung des Frottierwebens und der Florqualität.

[0010] Eine Webmaschine zur Ausführung des Verfahrens ist gekenn­zeichnet durch mindestens einen Servomotor als separaten Antrieb, welcher über ein Untersetzungsgetriebe und/oder Uebertragungselemente mit mindestens einem, die Kettspan­nung beeinflussenden Kettspannungsorgan gekoppelt ist, und wo der Servomotor mit einer Steuerungs- und Regelungsschal­tung mit einem Steuerungseingang verbunden und einzel­schussweise frei ansteuerbar ist. Vorzugsweise kann der Servomotor elektronisch kommutiert und bürstenlos sein und einen Rotor geringer Massenträgheit mit Permanentmagneten hoher Feldstärke aufweisen. Diese Bauart ergibt einen be­sonders hochdynamischen Antrieb, mit hohen Spitzen- und Dauerleistungen bei relativ geringen zu bewältigenden thermischen Verlustleistungen. Dadurch kann das erfindungs­gemässe Verfahren mit besonders hoher Präzision sowie bei hohen Drehzahlen und Webleistungen durchgeführt werden.

[0011] Weitere vorteilhafte Ausführungen, wie in den Unteransprü­chen beschrieben, können dabei Servomotoren mit Selten-Erden-Magneten und im speziellen mit Magneten aus Nd-Fe-B Verbindungen aufweisen. Deren besonders hohe Feld­stärken, sowohl absolut als auch auf ihr Gewicht bezogen, führen zu besonders hohen Motorleistungen und Webmaschinen­drehzahlen. Durch Kühlung des Servomotor-Stators kann auf einfache Art eine weitere Leistungssteigerung erreicht wer­den.

[0012] Die erfindungsgemässe Webmaschine kann beliebige angesteu­erte Kettspannungsorgane aufweisen. So kann das Kett­spannungsorgan z.B. eine zusätzliche Spannwalze sein, welche nur vom zugehörigen Servomotor angetrieben wird. Oder es kann das Kettspannungsorgan auch ein bestehendes Spannbaumsystem sein, das in einer Grundbewegung von Web­maschinenhauptmotor angetrieben wird und wo diese Grundbe­wegung durch den Servomotor nur zusätzlich moduliert und gesteuert wird. Damit kann die gleichbleibende Grundbewe­gung einen konstanten Fachausgleich liefern, während die Servomodulation alle wechselnden Bedingungen, z.B. ent­sprechend der Musterung, optimiert. Es kann das Kett­spannungsorgan auch an beiden Seitenwangen der Webmaschine durch je einen Servomotor symmetrisch angetrieben werden, wobei vorzugsweise beide Servomotoren zusammen von nur einer Motorsteuerung synchron angetrieben und gesteuert werden. Dies ergibt auch bei grossen Webbreiten absolut symmetrische Gewebe.

[0013] Durch ein Untersetzungsgetriebe mit einem Primärelement ge­ringer Massenträgheit auf der Motorwelle kann die hohe Dynamik des Servomotors bis auf das Kettspannungsorgan übertragen werden.

[0014] Es können mehrere Steuerungseingänge, Messeingänge und/oder Datenausgänge der Steuerungs-Regelungsschaltung sowie eine zugeordnete Rechnereinheit vorgesehen sein, wobei eine bi­direktionle Kommunikation mit der Webmaschine möglich ist. Dies ergibt eine noch universellere Steuerung und Regelung des Kettspannungsverlaufs und gleichzeitig können auch Be­triebsdaten zur Weiterverarbeitung und zur Optimierung von Gewebequalität, Maschinenleistung und Nutzeffekt aufberei­tet und geliefert werden.

[0015] Bei Webmaschinen mit mindestens zwei Kettfadenscharen kön­nen jeder Kettfadenschar je ein Kettspannungsorgan mit einem zugehörigen Servomotor zugeordnet sein, welche von­einander unabhängig ansteuerbar sind. Damit kann der Kettspannunsverlauf jeder Kettfadenschar einzeln optimiert werden.

[0016] Im Prinzip können mehrere Kettspannungsorgane mit je ein oder zwei Servomotoren je unabhängig von der gleichen Steuerungs-Regelungsschaltung angesteuert werden und damit jedes Kettspannungsorgan unabhängig optimal auf das ge­wünschte Webresultat eingestellt werden.

[0017] Bei einer Frottierwebmaschine kann zusätzlich zum Kett­spannungsorgan und dessen Servoantrieb noch mindestens ein Florbildungsorgan mit einem zugeordneten weiteren Servo­motor vorgesehen sein, wobei die Ansteuerung dieses Servo­motors auf die Frottierbewegung abgestimmt ist. Damit kann auch die Florbildung zusätzlich beeinflusst und optimiert werden.

[0018] Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­spielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert.

[0019] Es zeigt:

Fig. 1 eine erfindungsgemässe Webmaschine mit Kett­spannungssteuerung;

Fig. 2 ein Kettspannungsorgan mit Spindelstange, Servomotor und Untersetzungsgetriebe;

Fig. 3a,b,c,d verschiedene Anordnungen von Kettspannungs­organen;

Fig. 4 ein Schaltschema einer erfindungsgemässen Webmaschine mit einer Steuerungs- und Rege­lungsschaltung;

Fig. 5 eine servobetriebene, massearme Kettspann­walze;

Fig. 6a,b,c,d,e Beispiele von Kettspannungsverläufen und gesteuerten Kettspannungspulsen;

Fig. 7 eine Frottierwebmaschine mit zwei Kettbäumen und Servosteuerung;

Fig. 8 ein Beispiel einer Kettspannungssteuerung mit konstanter Grundbewegung und Servo­modulation.

[0020] Fig. 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemässe Webmaschine mit einer Kettspannungssteuerung. Von einem Kettbaum 1 ver­läuft die Kette 7 über einen Spannbaum 4 zum Webfach 9 mit Schäften 14 und Webblatt 12. Das Gewebe 10 wird über einen Brustbaum 6 und eine Abzugwalze 18 auf einen Warenbaum 3 abgezogen. Die Kettspannungsvorrichtung 20 besteht aus einer Walze 21 als Kettspannungsorgan, einer Zahnstange 24 als Uebertragungselement, einer Untersetzungsstufe 63, einem Ritzel 62 auf der Welle eines Servomotors 36 und einer Steuerungs- und Regelungsschaltung 88. Durch An­steuerung des Servomotors kann die Kettspannungswalze 21 in Richtung 25 in beliebigem Rhythmus auf- und abbewegt wer­den. Durch diese Bewegung entsteht eine Verlängerung bzw. Verkürzung der Kette 7 und damit eine durch die Garnelasti­zität bestimmte Aenderung der Kettspannung. Durch entspre­chende zeitliche Ansteuerung des Servomotors kann so im Prinzip jede gewünschte Kettlängenänderung, bzw. jeder ge­wünschte Kettspannungsverlauf erzeugt werden. Mit einem Kettspannungs-Messgeber 52, welcher mit der Steuerungs- und Regelungsschaltung 88 verbunden ist, wird die resultierende Kettspannung laufend überwacht und in die optimale Kett­spannungssteuerung einbezogen.

[0021] Im besonderen kann die durch den Fachwechsel bedingte Kett­längenänderung durch die Kettspannungssteuerung 20 teil­weise oder ganz kompensiert werden. In Ergänzung zu beste­henden Spannbaumsystemen 4 wird nun durch die Kettspan­nungsvorrichtung 20 eine Möglichkeit geschaffen, die Kett­spannung immer dann zu beeinflussen, wenn die bekannten Spannbaumsysteme mit zunehmenden Drehzahlen immer weniger im Stande sind, einen einigermassen optimalen Kettspan­nungsverlauf zu gewährleisten. Die Kettspannungssteuerung kann aber auch in dem Spannbaumsystem 4 selber integriert werden bzw. dieses ersetzen (z.B. wie in Fig. 7).

[0022] Fig. 2 zeigt eine Kettspannungssteuerung mit einer radial gelagerten Spindelstange 27, welche das Kettspannungsorgan 21 ebenfalls linear auf- und abbewegt. Das Stirnrad 63 weist dazu eine auf dem Spindelgewinde 28 laufende Innen­verzahnung auf. Das Stirnrad 63 ist axial gelagert zur Abstützung der Kettkräfte.

[0023] Der Servomotor 36 weist eine Kühlvorrichtung 61 auf, wobei hier ein Ventilator längs des mit Kühlrippen versehenen Statorgehäuses des Servomotors Kühlluft zuführt.

[0024] Der Servomotor weist einen Rotor geringer Massenträgheit mit Permanentmagneten hoher Feldstärke, d.h. hoher Remanenz und hoher Entmagnetisierungsfeldstärke, auf. Geringe Mas­senträgheit des Rotors ermöglicht hohe Dynamik, und hohe Feldstärken ergeben grosse Motormomente und -leistungen, was zusammen eine hohe Webmaschinendrehzahl ergibt. Vor­teilhafte Magnetmaterialien sind dabei Selten-Erden-Magnete wie SmCo-Verbindungen und besonders auch Nd-Fe-B-Verbindun­gen. Durch den Einsatz von Permanentmagneten am Rotor des Servomotors entstehen ohmsche Verluste nur am Stator und nicht am Rotor des Motors. Die entstehende Verlustwärme kann hier leicht und in grösserem Umfange abgeführt werden, z.B. mittels Luft- oder Wasserkühlung des Stators. Dies ermöglicht eine weitere Leistungssteigerung des Servomotors auch bezüglich Ueberlastspitzen, besonders bei Anwendung von Neodym-Magneten.

[0025] Wie der Rotor des Servomotors sind auch Untersetzungsge­triebe und Uebertragungselemente auf möglichst geringe Mas­senträgheitsverluste ausgelegt. Dazu ist in Fig. 2 ein zweistufiges Untersetzungsgetriebe mit einem leichten Stirnradritzel 62 auf der Achse des Servomotors eingesetzt, das als Primärelement mit geringer Massenträgheit die Motor­drehzahl rasch herabsetzt, z.B. um einen Faktor 3 bis 5. Insgesamt wird dadurch der Motorleistungsanteil, der zum Beschleunigen der bewegten Teile, von Motorrotor über Untersetzungsgetriebe, Uebertragungselement bis zu Kett­spannungsorganen, benötigt wird,¨möglichst tief gehalten und damit die angestrebten sehr hohen Webmaschinen-Dreh­zahlen erst ermöglicht.

[0026] Die Figuren 3 zeigen verschiedene Anordnungen von Kett­spannungsorganen 21, 22, 23 mit unteren (16) und oberen (17) Führungsrollen, wobei die Kettspannungsorgane trans­latorisch (25) oder rotatorisch (26) bewegt werden. Die An­ordnung von Fig. 3a wirkt, wie in Fig. 1, symmetrisch be­züglich des Webfachs 9. Alle Kettfäden, also Hoch- und Tieffach Kettscharen, werden gleich stark beeinflusst. In Fig. 3b werden die Fächer asymmetrisch gesteuert. Wenn, je nach Bindung, bei einem Blattanschlag einzelne Schäfte im Hochfach bleiben, so können deren Kettfadenscharen 7h dann durch das Kettspannungsorgan (in Stellung 22a) relativ entspannt werden, während die übrigen Kettfäden 7g gleich­zeitig durch die Spannwalze 4 eine notwendige minimale Spannung erhalten. Zur optimalen Spannungssteuerung aller Kettfäden 7h und 7g kann zusätzlich auch die Spannwalze 4 servogesteuert sein (Bewegungsrichtung 26). Stellungen des Kettspannungsorgans zwischen 22b und 22c ergeben dagegen wieder eine im wesentlichen symmetrische Kettkraftsteuerung im Hochfach 7h und im Tieffach 7t. In Fig. 3c werden die Kettfäden durch zwei Kettspannungsorgane 21, 22 in zwei Scharen 40, 41 aufgeteilt. Damit kann jede Kettfadenschar, einzeln und unabhängig von der anderen, durch das zugeord­nete Kettspannungsorgan und dessen Servomotor optimal ange­steuert werden. Der gleiche Effekt kann auch mit dem walk­artigen Kettspannungsorgan 23 in Fig. 3d erreicht werden. Dazu wird das Organ 23 durch einen ersten Servomotor trans­latorisch in Richtung 25 bewegt. Ein zweiter Servomotor dreht das Organ 23 um seine Drehachse 29 in Richtung 26.

[0027] Fig. 4 zeigt ein Schaltschema einer erfindungsgemässen Web­maschine. Eine Steuerungs- und Regelungsschaltung 88 mit einem Steuerungseingang 89 besteht aus einer Frottiersteue­rung 74, welche einen Motorregler 76 ansteuert. Der Motor­regler 76 treibt den Servomotor 36 über einen an eine Spei­sung 73 angeschlossenen Leistungsteil 77 an. Der Motorreg­ler 76 ist zwecks Synchronisation mit einem Motorwinkel­geber 79 verbunden. Mit der Kettspannungssteuerung 74 kön­nen auch mehrere Servomotoren 36, 37 zur Betätigung mehre­rer Kettspannungsorgane unabhängig angesteuert werden (76, 77, 79 je a und b). Damit kann eine Steuerung der Auslen­kung (und somit der Kettspannung) in sehr kleinen Schritten von z.B. nur 0.1 mm erreicht werden. Die Kettspannungs­steuerung 74 ist mit dem Webmaschinenbus 82 und mit einem Webmaschinen-Kurbelwinkelgeber 81 zur absoluten Synchroni­sation der Motorsteuerung mit der Webmaschine, für Vor­wärts- und Rückwärtslauf, verbunden. Ueber den Webmaschinenbus 82 erfolgt weiter die Koordination mit dem Kettablass 84, der Schaftmaschinen-Fachsteuerung 86 und den weiteren Webmaschinenfunktionen wie Warenabzug und Farb­wechslersteuerung. Auch eine Anzeige-Bedienungseinheit 87 sowie verschiedene Messeingänge 83 (z.B. von Kettspannungs­messgebern) und Datenausgänge 90 sind an den Webmaschinen­bus 82 angeschlossen. Dadurch wird eine bidirektionale Kom­munikation des Webers mit der Kettspannungssteuerung ermög­licht, wie auch eine Verknüpfung mit einem zentralen Leit­system.

[0028] Die Steuerungs-Regelungsschaltung 88 enthält auch eine Rechnereinheit mit Speicher. Damit kann für beliebige von der Schaftsteuerung generierte Gewebemusterungen eine ent­sprechende einzelschussweise Optimierung der Kettspannungs­verläufte generiert, gespeicher und wieder abgerufen wer­den. Jedem Schuss eines Musterungsrapports wird dabei eine Kettspannungsmodulation zugeordnet.

[0029] Durch Einsatz eines Kettspannungs-Messgebers 52 (Fig. 1), welcher mit der Steuerungs- und Regelungsschaltung 88 ver­bunden ist, kann automatisch ein gewünschter vorgegebener optimaler Kettspannungsverlauf eingehalten werden.

[0030] Fig. 5 zeigt ein massearmes Spannwalzensystem 66, welches als Kettspannungsorgan eine Drehbewegung ausführt (gleich wie der Spannbaum 4 in Fig. 3b). Das Spannwalzensystem wird durch einen Servomotor 37 über ein Ritzel 62, eine Zwischen­stufe 63 und ein Zahnsegment 64 angetrieben. Es besteht aus einer steifen Stützwalze 67, einem leichten Pendelrohr 69 und Verbindungsstützen 68. Dies ergibt eine geringe Mas­senträgheit des Spannwalzensystems 66. Es können auch eine zusätzliche, einstellbare Vorspannfeder 71 und ein Dämpfer 72, auf die Spannwalze 66 wirkend, vorgesehen sein. Der Servomotor 37 wird dabei auch von der Kettspannungssteuerung 74 (Fig. 4) angesteuert, er hat jedoch eine eigene Motor­steuerung (76b, 77b, 79b). Bei einer Frottierwebmaschine kann ein solches massearmes Spannbaumsystem auch als Flor­spannbaum oder Florpendelwalze eingesetzt werden.

[0031] Die Florpendelwalze hat die Aufgabe, während des fast schlagartigen Aufschiebens des Flors beim Vollanschlag die Florkette entsprechend rasch und mit geringst möglicher Spannung nachzuliefern (dies vor allem bei Webladensteue­rung). Dazu muss sich die Florpendelwalze sehr rasch, ver­zögerungsfrei und leicht bewegen. Andererseits muss aber während der übrigen Zeit eine minimale Florkettspannung aufrechterhalten werden, um eine ungestörte Kettförderung ohne Fadenverkreuzungen sicherzustellen. Mit bisherigen gefederten Pendelwalzensystemen sind diese gegensätzlichen Anforderungen nur sehr beschränkt erfüllbar (Fig. 6e). Mit der erfindungsgemässen servomotorgesteuerten Spannwalze 66 nach Fig. 5 können nun aber diese gegensätzlichen Anforde­rungen erfüllt und optimale Kettspannungsverläufe für be­liebige Betriebsarten und Frottierrhythmen angesteuert wer­den.

[0032] Anhand der Figuren 6a bis d wird die erfindungsgemässe Kettspannungssteuerung in Beispielen erläutert. Es sind Verläufe von Kettspannungen F über mehrere Webzyklen Z und Bindungsrapporte hinweg in Funktion der Zeit dargestellt:
- Kettspannungsverläufe mit bisherigen Spannbaumsystemen 103, 106 bis 108, 111 bis 114, 124,
- auf modulierte, servogesteuerte Kettspannungspulse 100, 104, 109, 116 und
- resultierende servogesteuerte Kettspannungsverläufe 105, 110, 121 bis 123, 125.

[0033] Fig. 6a zeigt einen optimalen servogesteuerten Kettspan­nungspulsverlauf 100 zur Kompensation einer entsprechenden Kettlängenänderung bei Fachöffnung. Die optimale Kurve 100 ist vom Servomotor so angesteuert, dass deren Amplitude A, Pulsbreite B, Nullage U, Pulsdauer P und Phase I im Web­maschinenzyklus der Sollkompensation entsprechen. Durch ein bisheriges gefedertes Spannbaumsystem wird dagegen, vor allem bei hohen Webmaschinendrehzahlen, nur eine schlechte, "verschmierte" Kompensation entsprechend der Kurve 101 er­reicht. Infolge Massenträgheit entsteht eine Phasenver­schiebung dI und eine reduzierte Amplitude. Die bisherige Kompensation durch den Spannbaum weicht also um die Berei­che 102 und 120 vom optimalen Verlauf 100 ab. Dabei tritt anfangs eine um den Breich 102 erhöhte Kettspannung auf, wenn die träge Spannwalze der Fachbewegung nicht zu folgen vermag. Anschliessend überschwingt die Spannwalze mit einer dem Bereich 120 entsprechenden unerwünschten Entspannung der Kettfäden.

[0034] In Fig. 6b wird der bisherige Kettspannungsverlauf 103 durch mehrere Servopulse P1, P2, P3 so moduliert, dass ein optimierter Kettspannungsverlauf 105 entsteht. Durch die Pulse P1, P2 wird der Verlauf 105 unter einen, der Garn­festigkeit entsprechenden, vorgegebenen maximalen Sollwert Fmax geregelt. Durch den Puls 3 wird andererseits auch eine vorgegebene minimale Kettspannung Fmin nicht unterschrit­ten.

[0035] Der bisherige mittlere Kettspannungsverlauf 106 einer Kett­fadenschar in Fig. 6c zeigt ein Beispiel, bei dem diese Kettfadenschar im Zyklus 1 bei Blattanschlag im Hochfach verbleibt und daher hohe Spannungswerte aufweist. Im an­schliessenden Zyklus 2 schliesst das Fach wieder und die Kettspannungswerte bleiben tief. Dabei ist zu beachten, dass die Spannungen von einzelnen Kettfäden höhere maximale Werte 107 und tiefere Minimalwerte 108 erreichen als die mittleren Kettspannungswerte 106. Einzelne Fäden können also früher reissen und sich verklammern als aufgrund des mittleren Spannungsverlaufs 106 erwartet würde. Dies ist beim Vorgeben der Sollwerte Fmax und Fmin zu berücksichti­gen. Entsprechend werden die Pulse P4, P5, P6 der Servo­modulation 109 angesteuert, um einen gewünschten resultie­renden Kettspannungsverlauf 110 zu erzielen. Es ist weiter zu beachten, dass ganz kurzfristig, z.B. als Spannungs­spitze 126 beim Blattanschlag, höhere Kettspannungen (Fmaxk) zulässig sind als bei längerer Einwirkungsdauer, z.B. im Offenfach, was hier durch Puls P4 kompensiert wird.

[0036] Fig. 6d zeigt einen Bindungswechsel von einer 2:1-Kettköpper­bindung auf eine 1:1-Leinwandbindung. Also zuerst einen Schussrapport 3, wo abwechselnd immer eine Kettfadenschar bei Blattanschlag im Hochfach verbleibt und wo gleichzeitig die beiden anderen Fadenscharen schliessen bzw. wechseln. Im Zyklus 1 zeigt daher der Kettspannungsverlauf 111 der ersten Fadenschar (im Hochfach) hohe Werte, während die Spannungen der zweiten und dritten Fadenschar 112 und 113 tief bleiben. Der Spannungsverlauf 112 ist hoch in Zyklus 2 und 113 hoch in Zyklus 3. Die Servopulse 116 in Entlastungs­richtung werden immer auf die jeweilige Fadenschar im Hoch­fach gegeben, beispielsweise durch eine Anordnung der Kett­spannungsorgane gemäss Fig. 3b. Die resultierenden Kett­spannungen 121, 122, 123 bleiben dann alle unter Fmax. Dann erfolgt der Wechsel auf einen Zweischussrapport mit zwei Fadenscharen, welche bei Blattanschlag immer schliessen (jeder Schaft wechselt nach jedem Schuss), der mittlere Kettspannungsverlauf aller Kettfäden liegt unter Fmax. Die Servomodulation 116 wird entsprechend geändert in den Zyklen 4 und 5. Anschliessend könnten wieder eine 2:1- und eine 1:1-Bindung folgen. Dies ergäbe einen Gewebemuste­rungsrapport N von fünf Zyklen.

[0037] Fig. 6e zeigt den servooptimierten Verlauf einer Florkett­spannung 125 bei einem 3-Schuss-Frottierrhythmus. Dazu wird eine Florpendelwalze gemäss Fig. 5 vom Servomotor so ange­steuert, dass die Florkettspannung durch einen entsprechen­den Puls während des Polaufschubs 91 momentan auf einen fast beliebig kleinen Wert F1 von wenigen Gramm reduziert wird. Zwischen den Polaufschubphasen 91 wird die Spannung auf einen höheren, im wesentlichen konstanten Wert F2 ge­fahren, welcher dem Garn und den Betriebsparametern optimal angepasst werden kann. Während die erfindungsgemäss erzeug­te Kurve 125 einen optimalen Kettkraftverlauf aufweist, ist dies mit bisherigen Pendelwalzen, gemäss Kurve 124, nicht möglich. Dort können die minimale Kettkraft F1 und die op­timale Phasenlage und Pulsform bezüglich Polaufschub 91 nicht erreicht werden.

[0038] Fig. 7 zeigt eine Frottierwebmaschine mit Gewebesteuerung, bei der die Gewebesteuerorgane, hier ein Spannbaum 4 und ein Brustbaum 6 als Florbildungsorgane durch Servomotoren 36, 37 angesteuert werden. Der Grundkettbaum 1 ist oben und der Florkettbaum 2, zwecks leichter Auswechselbarkeit, un­ten angeordnet. Bei der Gewebesteuerung erfolgt die Schlin­genbildung durch periodische Horizontalbewegungen des Gewe­bes mittels Brustbaum 6 und Breithalter 128, wodurch der Geweberand um den Gewebehub von der Webblatt-Anschlagstelle weggezogen wird. Die Webblattbewegung bleibt dabei unverän­dert. Die resultierende Florhöhe ist im wesentlichen pro­portional zum Gewebehub. Auf den Vollanschlag hin wird die Grundkette 7 durch Brustbaum mit Breithalter sowie Spann­walze 4 an die Blattanschlagstelle zurückgezogen, während gleichzeitig die Florkette 8 durch den leichten Florspann­baum 117 nicht zurückgezogen werden darf. Anschliessend müssen bis zum nächstfolgenden Teilanschlag Grundkette 7 und Florkette 8 gemeinsam um den, einer gewünschten Flor­höhe entsprechenden, Gewebehub rasch vorgeschoben werden.

[0039] Dazu müssen die beiden Spannbäume 4 und 117 die entspre­chenden Ketten 7 und 8 ebenso rasch nachlassen und gleich­zeitig die notwendigen Kettspannungswerte gewährleisten. Dieser rasche Kettvorschub um einen genau definierten Ge­webehub von z.B. 20 mm erfolgt in weniger als einem Web­zyklus T. Daraus ergeben sich je für beide Kettspannungen gegensätzliche Anforderungen in den verschiedenen Teilbe­reichen der Zyklen bzw. der Rapporte (Gewebevorschub nach Vollanschlag, Gewebrückzug vor Vollanschlag und dazwischen normale Kettablassgeschwindigkeit), um durch entsprechende Kettspannungspulse optimale Webeigenschaften und Gewebe­qualitäten zu erreichen.

[0040] Diese gegensätzlichen Anforderungen je an die Grund- und Florkettspannungen können mit den bisherigen gefederten Spannbaumsystemen auch hier nur sehr unzulänglich erfüllt werden. Die erfindungsgemässe Ausführung nach Fig. 7 kann diese Anforderungen jedoch weitgehend erfüllen. Dazu werden die Frottierelemente 4 und 6 separat durch je einen Servo­motor angetrieben. Der Brustbaum 6 wird dabei über einen Hebel 131 mit einer Drehachse 132 und einer Verzahnung 136 vom Servomotor 36 angetrieben, während die Spannwalze 4 über einen Hebel 140 von einem separat angesteuerten Servo­motor 37 betrieben wird. Die Kettkräfte 137 und 138 werden hier vorzugsweise von Vorspannfedern 141 und 142 aufgenom­men, welche auf die Hebel 131, 140 wirken. Die Federn 141 und 142 werden dabei so eingestellt, dass mittlere Kett­kraftwerte bei mittlerem Gewebehub durch deren Federkräfte gerade kompensiert sind. Bei der Ansteuerung der Spannwalze 4 wird hier auch noch der Fachausgleich integriert. Der Brustbaum 6 oder auch der Spannbaum 4 können über die Hebel 131, 140 einseitig seitlich oder auch in der Mitte ange­trieben werden. Durch mittigen Antrieb können asymmetrische Verwindungen, welche eine asymmetrische Gewebe- und Flor­bildung hervorrufen können, vermieden werden. Eine vorteilhafte, noch leistungsfähigere Ausführung kann aber auch zwei Servomotoren 38a, 38b aufweisen, welche je an einer Seitenwange 134a, b der Webmaschine angeordnet sind und über je einen Hebel den Brustbaum 6 bzw. die Spannwalze 4 synchron antreiben. Dann können beide Servomotoren 38a, b durch nur einen Motorregler 76 und einen Leistungsteil 77 betrieben werden. Zusätzlich kann auch der Florspannbaum 117 als sekundäres Florbildungsorgan, wie an Fig. 5 be­schrieben, durch einen weiteren unabhängigen Servomotor von der Gewebe- bzw. Frottiersteuerung 74 angesteuert werden.

[0041] Die erfindungsgemässe Servosteuerung der Kettspannungen kann auch auf eine Webmaschine mit einem Effektbaum an­stelle des Florkettbaums 2 der Frottierwebmaschine von Fig. 7 angewendet werden.

[0042] Fig. 8 zeigt ein Beispiel mit einem Kettspannungsorgan, das vom Webmaschinenhauptmotor in einer konstanten Grundbewe­gung angetrieben ist, wobei diese Grundbewegung durch einen Servomotor frei moduliert wird. Ein Spannbaum 4 ist auf einem einarmigen Hebel 144 drehbar gelagert. Der Hebel 144 ist an einen zweiarmigen Hebel 146 angelenkt, dessen ande­res Ende eine Verzahnung 32 trägt. Dessen mittiges Drehla­ger 147 ist im Webmaschinenrahmen ortsfest gehalten. Der Servomotor 36 bewegt, über ein Schneckenritzel 33 und die Verzahnung 32, den Hebel 146 und den Hebel 144, die Spann­walze 4. Das untere Ende von Hebel 144 ist über eine Kopp­lungsstange 148 und einen Exzenter 149 mit der Webmaschi­nenhauptmotorwelle 13 verbunden. Dadurch wird der Spannbaum 4 in einer fixen, zyklischen Grundbewegung 150 zwangsweise angetrieben. Diese kann näherungsweise einem gleichbleiben­den Fachausgleich entsprechen. Die eigentliche Optimierung der Kettspannung und deren Anpassung an Bindungswechsel erfolgt dann durch die einzelschussweise freie Modulation vom Servomotor 36 aus auf das obere Ende von Hebel 144.

[0043] Durch das erfindungsgemässe Verfahren und die entsprechen­den Webmaschinen wird effektiv ein neuer Freiheitsgrad für das Weben erschlossen, welchen bisherige Webmaschinen nicht aufweisen:

[0044] Die beliebige, freie Modulation der Kettspannungsverläufe und dadurch entsprechend erweiterte Musterungsmöglichkei­ten. Wie erläutert, ist dies zudem noch automatisierbar.

Ansprüche

1. Verfahren zur Kettspannungssteuerung bei Webmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass die Kett­spannung durch mindestens einen separaten Antrieb über Kettspannungsorgane moduliert und dabei einzelschuss­weise und frei angesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der separate Antrieb durch eine Folge von Pulsen ange­steuert wird, die in Bezug auf Amplitude, Pulsbreite, Nulllage und Phasenlage frei programmierbar sind und welche auf die Webmaschinenzyklen und die Betriebsart der Webmaschine abgestimmt sind.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Pulse mit einer Pulsdauer P angesteuert werden, welche kürzer ist als ein Webmaschinenzyklus T.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in mehreren Teilbereichen eines Schussrapports je ein Puls angesteuert wird, wobei diese Pulse unter sich unabhängig sind.

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Teilbereichen der Webmaschinenzyklen, in denen Maximalwerte der Kettspannung auftreten Pulse angesteu­ert werden, welche diese Maximalwerte, z.B. unter einen einstellbaren Sollwert, reduzieren.

6. Verfahren nach Anspruch 1 zum Betrieb einer Frottierweb­maschine mit Florbildungsorganen, dadurch gekennzeich­net, dass zusätzlich zur Kettspannungsmodulation auch mindestens ein Florbildungsorgan durch einen weiteren separaten Antrieb betätigt und dabei einzelschussweise und frei angesteuert wird.

7. Webmaschine zur Durchführung des Verfahrens nach An­spruch 1, gekennzeichnet durch mindestens einen Servo­motor (36, 37, 38) als separaten Antrieb, welcher über ein Untersetzungsgetriebe (62, 63, 64) und/oder Uebertragungselemente (24, 27, 131) mit mindestens einem die Kettspannung beeinflussenden Kettspannungsorgan (21, 22) gekoppelt ist, und wo der Servomotor mit einer Steuerungs- und Regelungsschaltung (88) mit einem Steuerungseingang (89) verbunden und einzelschussweise frei ansteuerbar ist.

8. Webmaschine nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch einen elektronisch kommutierten, bürstenlosen Servomotor, welcher einen Rotor geringer Massenträgheit mit Perma­nentmagneten hoher Feldstärke aufweist.

9. Webmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Servomotor (36, 37, 38) Selten-Erden-Magnete aufweist.

10. Webmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete aus Nd-Fe-B Verbindungen bestehen.

11. Webmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Servomotor einen gekühlten Stator (61) auf­weist.

12. Webmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kettspannungsorgan (66) direkt antreibbar nur mit dem Servomotor gekoppelt ist.

13. Webmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kettspannungsorgan in einer Grundbewegung vom Webmaschinen-Hauptmotor antreibbar ist, wobei diese Grundbewegung durch den Servomotor zusätzlich modulier­bar bzw. steuerbar ist.

14. Webmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Untersetzungsgetriebe mit einem Primärelement (33, 62) geringer Massenträgheit vorgesehen ist, welches mit der Motorwelle verbunden ist.

15. Webmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Steuerungseingänge (87, 89), Messeingänge (83, 85) und/oder Datenausgänge (90) der Steuerungs- und Regelungsschaltung sowie eine zugeordnete Rechnereinheit vorgesehen sind, wobei eine bidirektionale Kommunikation mit der Webmaschine möglich ist.

16. Webmaschine nach Anspruch 7 mit mindestens zwei Kett­fadenscharen, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kett­fadenschar je ein Kettspannungsorgan mit einem zuge­hörigen Servomotor zugeordnet ist, welche voneinander unabhängig ansteuerbar sind.

17. Webmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kettspannungsorgan an beiden Seitenwangen (134a, 134b) der Webmaschine durch je einen Servomotor (38a, 38b) symmetrisch antreibbar ist, wobei vorzugs­weise beide Servomotoren zusammen von nur einer Motor­steuerung (76) synchron angetrieben und gesteuert werden.

18. Frottierwebmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekenn­zeichnet, dass zusätzlich zum Kettspannungsorgan und dessen Servoantrieb auch mindestens ein Florbil­ dungsorgan (6, 128) mit einem zugeordneten weiteren Servomotor vorgesehen ist, wobei die Ansteuerung dieses Servomotors auf die Florbildung abgestimmt ist.

Zeichnung