ANTRIEBSEINHEIT FÜR EINE WEBMASCHINE UND WEBMASCHINE MIT EINER SOLCHEN ANTRIEBSEINHEIT

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für eine Webmaschine mit einem in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen Elektromotor, mit vorzugsweise einer Zusatz-Schwungmasse und mit einer elektromagnetisch schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination.

[0002] Die Erfindung betrifft ferner eine Webmaschine mit einer solchen Antriebseinheit und mit Fachbildemitteln, wobei der Antrieb der Fachbildemittel wahlweise von einer Antriebseinheit der Webmaschine abgeleitet oder ein separater Antrieb ist, mit einer Hauptantriebswelle und wobei die Hauptantriebswelle mit der Antriebseinheit verbunden ist. Die Antriebseinheit besitzt wenigstens einen in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen Elektromotor.
Die Webmaschine besitzt ferner eine zwischen dem Elektromotor und der Hauptantriebswelle angeordnete, elektromagnetisch schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination und vorzugsweise eine zwischen dem Elektromotor und der Kupplungs-Bremskombination eingeordnete Zusatz-Schwungmasse.

[0003] Bei vorbekannten Antriebslösungen für Webmaschinen treibt ein elektromotorischer Antrieb über Keilriemen eine als Riemenscheibe ausgebildete Schwung masse an, die mit Hilfe einer elektromagnetischen Kupplungs-Brems-Kombination auf die Hauptantriebswelle der Webmaschine aufgekuppelt wird und somit eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem elektromotorischen Antrieb und der Hauptantriebswelle herstellt.
Eine solche Antriebslösung erfordert aufgrund ihrer offenen Gestaltung einen relativ hohen Bauraum; die Antriebskomponenten unterliegen einem hohen Verschmutzungsgrad und das Betreiben der Webmaschine im Langsamlauf erfordert einen zusätzlichen elektromotorischen Antrieb mit der hierfür notwendigen Elektronik und mit getrieblichen Mitteln, in der Regel einem Untersetzungsgetriebe.

[0004] Aus DE-OS 1 808 469 ist ein Antriebsaggregat für eine Webmaschine bekannt, welches Antriebsaggregat gestatten soll, die Webmaschine nach einem Stillstand rasch auf Betriebsdrehzahl zu bringen und kleine Parallelitätsunstimmigkeiten des Motors bzw. dessen Schwungradscheibe oder des Bremsringes aufzunehmen.

[0005] Dazu ist die Kupplungsscheibe über eine Mitnehmerscheibe mit einer axial unverschiebbaren Abtriebswelle drehfest verbunden und zur Übertragung des Drehmomentes sind einerseits an der Kupplungsscheibe und andererseits an der Abtriebswelle befestigte, elastisch deformierbare Übertragungsmittel vorgesehen. Derartige, rein mechanisch wirkende Mittel zur Übertragung des Motordrehmomentes auf die hier als Abtriebswelle bezeichnete Hauptwelle der Webmaschine sind nicht zeitgemäß und genügen daher nicht den Anforderungen, wie sie bekannte elektromagnetisch schaltbare Kupplungs-Bremskombinationen für Hochleistungs-Webmaschinen erfüllen.

[0006] Aus EP 0 514 959 B1 ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Antreiben einer Webmaschine im Langsamlauf bekannt. Der Langsamlauf einer Webmaschine ist erforderlich, um z.B. eine auftretende Unzulänglichkeit, z.B. einen während des Webprozesses auftretenden Schussfadenbruch, unmittelbar nach dessen Auftreten zu beheben. Dazu wird die Betriebsdrehzahl durch geeignete Mittel auf die Drehzahl 0 reduziert und bei Langsamlauf des Hauptantriebmotors die Unzulänglichkeit behoben. Bekannt ist in diesem Zusammenhang, dass während des Langsamlauf des Hauptantriebsmotors dessen Erregung in Funktion der Position, unter Berücksichtigung der Belastung und/oder der erforderlichen Geschwindigkeit der anzutreibenden Webmaschinenteile ausgeführt wird.
Die hier erwähnte Antriebsvorrichtung verzichtet auf einen separaten elektromotorischen Zusatzantrieb zum Betreiben der Webmaschine im Langsamlauf.

[0007] Bekannt ist des weiteren aus EP 0 726 345 A1 ein Antrieb für eine Webmaschine mit einem Hauptantriebsmotor, der mittels eines Getriebes mit ersten anzutreibenden Elementen und mit zweiten anzutreibenden Elementen verbunden ist. Unter erste anzutreibende Elemente werden im wesentlichen die Fachbildeelemente verstanden, die als Schaftmaschine, als Exzentermaschine, als Jacquardmaschine oder als eine andere Art von Fachbildemitteln ausgebildet sind.
Zu den zweiten anzutreibenden Elementen zählen hier im wesentlichen die Weblade und - im Falle von Greiferwebmaschinen - die Greiferantriebe.
Innerhalb des erwähnten Getriebes ist ein Schaltzahnrad angeordnet, das derart in unterschiedliche Schaltpositionen verstellbar ist, dass in einer Schaltposition eine Antriebsverbindung zwischen dem Hauptantriebsmotor und den ersten und zweiten anzutreibenden Elementen besteht und dass in einer anderen Schaltposition die Antriebsverbindung zu den ersten oder zweiten anzutreibenden Elementen unterbrochen ist.

[0008] Schließlich ist aus EP 0 953 073 B1 ein Antrieb für eine Webmaschine bekannt, umfassend eine in einem Maschinenrahmen gelagerte Hauptantriebswelle, die mittels eines elektromotorischen Antriebs angetrieben ist. Die Motorwelle des Antriebs ist dabei koaxial zur Hauptantriebswelle der Webmaschine angeordnet und mit dieser direkt verbunden.

[0009] Vorbekannte Antriebsiösungen, die als sogenannte Direktantriebe wirksam sind, verzichten auf eine elektromagnetisch schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination zwischen elektromotorischem Antrieb und Hauptantriebswelle der Webmaschine.

[0010] Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine in geschlossener und kompakter Bauweise ausgeführte, drehzahlveränderliche elektromotorische Hochleistungs-Antriebseinheit für eine Webmaschine zu schaffen, welche mittels einer elektromagnetisch schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination auf die Hauptantriebswelle der Webmaschine kuppelbar ist.

[0011] Die Antriebseinheit soll dabei in der Lage sein, die Webmaschine innerhalb eines Zeitraumes von einem Webzyklus auf eine vorgebbare Betriebsdrehzahl zu beschleunigen und umgekehrt soll die Webmaschine aus einer Betriebsdrehzahl innerhalb eines Webzyklus zum Stillstand gebracht werden können, also auf die Betriebsdrehzahl 0 heruntergebremst werden.
Ferner soll die Antriebseinheit Schwankungen in der Betriebsdrehzahl der Webmaschine weitestgehend vermeiden und geeignet sein, die Webmaschine unter Verzicht auf einen separaten elektromotorischen Antrieb mit zugehöriger elektronischer Steuerung und getrieblichen Mitteln im Langsamlauf zu betreiben.
Die Antriebseinheit soll darüber hinaus Wartungsarbeiten, insbesondere an der Kupplungs-Brems-Kombination zulassen, ohne dass ein nennenswerter Montageaufwand an der Antriebseinheit erforderlich wird.

[0012] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.

[0013] Die Antriebseinheit für die Webmaschine umfasst einen in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor und Stator bestehenden Elektromotor, eine Zusatz-Schwungmasse, eine aus drehfesten Teilen und drehbeweglichen Teilen bestehende, elektromagnetisch schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination, die in einer Montageglocke aufgenommen ist.
Ein erstes Ende der Montageglocke ist über geeignete Vorkehrungen mit dem der Webmaschine zugewandten Lagerschild des Elektromotors verbunden.
Ein zweites Ende der Montageglocke ist über geeignete Vorkehrungen drehfest an einer Seitenwange der Webmaschine angeordnet.
Wenn hier eine Zusatz-Schwungmasse erwähnt ist, so kann diese darin bestehen, dass der Rotor des Elektromotors einen vergleichsweise großen Durchmesser mit einer vergleichsweise großen Masse aufweist, um die Funktion der aus dem Stand der Technik bekannten Schwungmasse zu übernehmen.
Die Zusatz-Schwungmasse kann also erfindungsgemäß integraler Bestandteil des Rotors sein.
Die Zusatz-Schwungmasse kann in weiterer Ausgestaltung der Erfindung ein zusätzliches Bauteil sein, das mit dem freien Ende der Welle des Rotors verbunden ist, und zwar derart, dass die Zusatz-Schwungmasse als rotationssymmetrischer Körper zwischen dem Elektromotor und der elektromagnetisch schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination angeordnet ist.
Die vorgenannten geeigneten Vorkehrungen zur Verbindung der Montageglocke mit dem Motoren-Lagerschild umfassen dabei Mittel, die als vollständige oder teilweise Umhausung der Zusatz-Schwungmasse ausgeprägt sind.
Die Zusatz-Schwungmasse als zusätzliches Bauteil kann auch als Lüfterrad zur Abführung der Motorwärme ausgebildet sein.
Der Elektromotor der Antriebseinheit ist gem. der Erfindung ein Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer.
Zur Änderung seiner Drehzahl wird der Elektromotor mit einem leistungselektronischen Stellglied, in Art eines Frequenzumrichters, betrieben, welcher Frequenzumrichter dann als Spannungszwischenkreisumrichter ausgebildet ist.
Soll der Elektromotor und gegebenenfalls die Webmaschine stillgesetzt oder in ihrer Drehzahl verringert werden oder soll eine Drehrichtungsumkehr erfolgen, so muss ein Bremsvorgang erfolgen, bei dem kinetische Energie des Elektromotors, der Zusatz-Schwungmasse, der mitrotierenden Teile der Kupplungs-Brems-Kombination, der Webmaschinen selbst und gegebenenfalls weiterer Komponenten über den dann als Wandler (Generator) wirksamen Elektromotor in elektrische Energie umgewandelt wird, die vorzugsweise über ein netzrückspeisefähiges leistungselektronisches Stellglied in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist wird.
Dabei ist zur Einspeisung der elektrischen Energie bei motorischem Betrieb der Antriebseinheit eine Einspeiseeinheit vorgesehen und für die Netzrückspeisung bei generatorischem Betrieb der Antriebseinheit z.B. eine von der Einspeiseeinheit separate Rückspeiseeinheit oder die Einspeiseeinheit ist zum Zweck dieser Netzrückspeisung netzrückcspeisefähig ausgeführt.
In einer besonderen erfindungsgemäßen Ausprägung ist der Elektromotor polumschaltbar, wobei die Spulen des Elektromotors eine Wicklung aufweisen, die wenigstens zwei verschiedene Polpaarzahlen besitzt.

[0014] Eine Webmaschine umfasst Fachbildemittel, eine Hauptantriebswelle, wenigstens eine mittels einer Kupplungs-Brems-Kombination auf die Hauptantriebswelle kuppelbare Antriebseinheit, welche Antriebseinheit wenigstens einen in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor und Stator bestehenden Elektromotor besitzt und welche vorzugsweise mit einer Zusatz-Schwungmasse ausgerüstet ist.
Der Elektromotor wird mit einem leistungselektronischen Stellglied betrieben. Das leistungselektronische Stellglied ist vorzugsweise als Frequenzumrichter ausgebildet und dabei vorzugsweise ein Spannungszwischenkreisumrichter, während das leistungselektronische Stellglied vorzugsweise netzrückspeisefähig ist, um die kinetische Energie aus dem Bremsvorgang der Webmaschine und deren drehangetriebenen Komponenten sowie aus der Antriebseinheit selbst über den als Wandler (Generator) wirksamen Elektromotor der Antriebseinheit als elektrische Energie in das elektrische Versorgungsnetz rückspeisen zu können.
Erfindungswesentlich im Hinblick auf die zu lösende Aufgabe ist nun, dass bei einer die vorgenannten Merkmale umfassenden Webmaschine der Rotor des Elektromotors, die drehbeweglichen Teile der elektromagnetisch schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination, die wenigstens eine Zusatz-Schwungmasse und die Hauptantriebswelle derart zueinander angeordnet sind, dass sie die selbe Rotationsachse besitzen.

[0015] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Antrieb der Fachbildemittel dabei entweder von der Hauptantriebswelle der Webmaschine abgeleitet sein oder die Fachbildemittel sind separat, z.B. mittels wenigstens eines eigenen Elektromotors angetrieben.

[0016] Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In den Zeichnungen zeigen:

Figur 1

eine elektromotorische Antriebseinheit mit Zusatz-Schwungmasse in gekuppeltem Zustand mit einer Webmaschine,

Figur 2

die elektromotorische Antriebseinheit nach Figur 1 von der Webmaschine entkuppelt,

Figur 3

die schematische Darstellung eines bekannten Frequenzumrichters in Verbindung mit dem Elektromotor der Antriebseinheit nach Figur 1,

Figur 4

die schematische Darstellung eines bekannten Frequenzumrichters in Verbindung mit dem Elektromotor der Antriebseinheit nach Figur 1, bei Verzicht auf Schalter (Bremschopper) und elektrischem Bremswiderstand nach Figur 3,

Figur 5

die schematische Darstellung eines bekannten Frequenzumrichters in Verbindung mit dem Elektromotor der Antriebseinheit nach Figur 1 mit der Möglichkeit, elektrische Energie in das Versorgungsnetz zurückzuspeisen und

Figur 6

die schematische Darstellung eines bekannten Frequenzumrichters in Verbindung mit dem Elektromotor der Antriebseinheit nach Figur 1, mit der Möglichkeit bei Verzicht auf Schalter (Bremschopper) und elektrischen Bremswiderstand gem. Figur 5 elektrische Energie in das Versorgungsnetz zurückzuspeisen.

[0017] Gem. Figur 1 besteht eine elektromotorische Antriebseinheit 1 für eine Webmaschine, die hier nur andeutungsweise durch eine Seitenwange 9 dargestellt ist, aus einem in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen Elektromotor 2, aus einer Zusatz-Schwungmasse 3 und aus einer elektromagnetisch schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination 4.
Der Elektromotor 2 wird, wie in den Figuren 3 bis 6 dargestellt, über einen Frequenzumrichter 13 mit elektrischer Energie gespeist.

[0018] Zum Erhalt einer geschlossenen und kompakten Bauweise der Antriebseinheit ist gem. der Erfindung die Kupplungs-Brems-Kombination 4 von einer sogenannten Montageglocke 5 umschlossen, die ihrerseits, in Richtung des Motorlagerschildes 7 gesehen, durch Verbindungsmittel 10 mit einer Umhausung 6 für die drehfest mit der Welle des Elektromotors 2 verbundene Zusatzschwungmasse 3 montiert ist.
Die Umhausung 6 ihrerseits ist dann über weitere Verbindungsmittel 10 mit dem Lagerschild 7 des Elektromotors 2 verbunden.
Der Aufbau und die Funktionsweise der elektromagnetisch schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination 4 als Verbindungsglied zwischen elektromotorischem Antrieb und der Webmaschine ist allgemein bekannt, so dass hier auf eine weitergehende Beschreibung verzichtet werden kann.
Ein erfindungswesentliches Merkmal des in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiels ist nun darin zu sehen, dass der Rotor 2a des Elektromotors 2, die drehbeweglichen Teile 4b, 4c der Kupplungs-Brems-Kombination 4, die Hauptantriebswelle 11 der Webmaschine 9 und die vorzugsweise vorhandene wenigstens eine Zusatz-Schwungmasse 3 die selbe Rotationsachse 12 besitzen und wobei der Elektromotor 2 zur Änderung seiner Drehzahl und Drehrichtung mit einem leistungselektronischen Stellglied in Verbindung steht.

[0019] Anhand des in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiels wird deutlich, dass auf einfache Weise und ohne nennenswerten Montageaufwand der elektromotorische Antrieb 2 von der sogenannten Bremsseite der Kupplungs-Brems-Kombination 4 trennbar ist.
Durch Lösen der ersten Verbindungsmittel 10 ist der Elektromotor 2 mit der Zusatz-Schwungmasse 3 leicht von der maschinenfest angeordneten Montageglocke 5 trennbar. Damit ist der Vorteil verbunden, dass z.B. ein notwendig werdendes Ein- oder Nachstellen oder ein notwendig werdendes Auswechseln der mit der Hauptantriebswelle 11 drehfest verbundenen Ankerscheibe 4c der Kupplungs-Brems-Kombination 4 kostengünstig durchführbar ist.

[0020] Figur 3 zeigt anhand vereinfachter bzw. schematischer Darstellung einen aus dem Stand der Technik bekannten Frequenzumrichter 13 für den Elektromotor 2 der erfindungsgemäßen Antriebseinheit 1.
Das speisende Netz 14, also das Versorgungsnetz, ist mit drei Leitern 14.1, 14.2 und 14.3 als dreisträngiges Drehstromnetz dargestellt. Die dem Frequenzumrichter 13 zugeordnete Einspeiseeinheit 15 wandelt die Netzspannung in eine Spannung mit einem in der Regel hohen Gleichspannungsanteil. Man spricht im Stand der Technik dann von einem Spannungszwischenkreis 16 oder auch Gleichspannungszwischenkreis. Die Einspeiseeinheit 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel nicht in der Lage, elektrische Energie vom Spannungszwischenkreis 16 in das Versorgungsnetz 14 zurückzuspeisen. Eine solche nicht rückspeisefähige Einspeiseeinheit wird im Stand der Technik oft als sogenannte ungesteuerte B6-Brücke ausgeführt.
Im Spannungszwischenkreis 16 ist zumeist eine Kapazität 17 vorgesehen, welche u.a. dazu dient, die Spannung im Spannungszwischenkreis 16 zu stabilisieren.
Der Wechselrichter 18 schließlich wandelt die Spannung aus dem Spannungszwischenkreis 16 wieder in eine Wechsel- oder Drehspannung; d.h. man hat wieder ein Wechsel- bzw. Drehstromsystem 19, welches sich vor allem in Effektivspannung, Frequenz, Phasenlage und Strangzahl vom speisenden Netz 14 unterscheiden kann. In der Figur 3 ist es beispielsweise ein dreisträngiges Drehstromsystem 19.
Das Drehstrom- bzw. Wechselstromsystem 19 dient dem Betreiben des Elektromotors 2. Soll der Elektromotor 2 und gegebenenfalls die Webmaschine stillgesetzt oder in ihrer Drehzahl verringert werden oder soll eine Drehrichtungsumkehr bewirkt werden, so muss ein Bremsvorgang erfolgen, bei dem kinetische Energie vom Elektromotor 2, gegebenenfalls von der Schwungmasse 3, den mitrotierenden Teilen 4b, 4c der Kupplungs-Brems-Kombination 4 bzw. der Webmaschine und gegebenenfalls weiterer nicht dargestellter Komponenten der Webmaschine über den Elektromotor 2 als Wandler (Generator) in elektrische Energie umgewandelt wird und als elektrische Energie über das Stromsystem 19 und den Wechselrichter 18 zum Spannungszwischenkreis 16 gelangt - sofern man den vorgenannten rotierenden Einrichtungen nicht die Zeit des Austrudelns über ihre Eigenverluste geben will oder kann.
Die Einspeiseeinheit 15 kann diese Energie nicht an das speisende Netz 14 weitergeben und die Kapazität 17 kann diese Energie nur in bestimmten Maße aufnehmen, da sonst die Spannung im Spannungszwischenkreis 16 unzulässig hoch wird.
Mittels eines Schalters 20, im Stand der Technik oft als Chopper oder Bremschopper bezeichnet, wird diese Energie stattdessen dem wenigstens einen elektrischen Bremswiderstand 21 zugeführt, der sie in Wärme umsetzt. Oft werden dabei die Längen von Ein- und Ausschaltzeiten des Schalters 20 unter Berücksichtigung des Niveaus der Spannung im Spannungszwischenkreis 16 festgelegt.
Die kinetische Energie schon des Motors 2 selbst und der gegebenenfalls vorhandenen wenigstens einen Schwungmasse 3 ist jedoch sehr hoch. Bei häufigem Bremsen entsteht im Bremswiderstand 21 entsprechend viel Wärme. Der Bremswiderstand 21 muss daher entsprechend groß ausgeführt werden, um die Wärme auch an die Umgebung abstrahlen zu können. D.h. dass z.B. ein Schaltschrank, in dem der Bremswiderstand 21 installiert ist, muss entsprechend groß sein und/oder aufwendig gekühlt werden.
Erfindungsgemäß ist deshalb, unter Nutzung eines Wechselrichters 18 vorgesehen, entweder eine Gleichstrombremsung oder eine Gegenstrombremsung oder eine Kurzschlussbremsung des Elektromotors 2 vorzunehmen, die außer den Elektromotor 2, die gegebenenfalls vorhandene wenigstens eine Schwungmasse 3, die mitrotierenden Teile 4b, 4c der Kupplungs-Brems-Kombination 4, gegebenenfalls die Webmaschine und gegebenenfalls weitere Komponenten entsprechend mit abbremst. Die Vorgehensweisen zur Gleichstrombremsung, zur Gegenstrombremsung und zur Kurzschlussbremsung selbst sind im Stand der Technik hinreichend beschrieben. Sie bewirken, dass die kinetische Energie maßgeblich in Motorenwärme umgesetzt wird. Der Bremswiderstand 21 und auch der Schalter 20 können entsprechend kleiner ausgelegt werden, ebenso die notwendige Abstrahlfläche für die Schaltschrankwärme. Die Anteile der in Wärme umgesetzten kinetischen Energie über den Bremswiderstand 21 und über eine Gleichstrombremsung oder Gegenstrombremsung oder Kurzschlussbremsung können im Verhältnis zueinander beeinflusst werden - vorzugsweise durch die Art der Ansteuerung des Wechselrichters 18 und des Schalters 20. Bei Bedarf kann dies dem Bediener/Betreiber ermöglicht werden, z.B. unter Angabe von Empfehlungen oder es erfolgt eigenständig durch Steuermittel. Gegebenenfalls kann auf den Schalter 20 und den Bremswiderstand 21 ganz verzichtet werden. Die Anordnung gem. Figur 3 reduziert sich dann um den Schalter 20 und den Bremswiderstand 21.

[0021] Figur 4 zeigt eine entsprechend reduzierte Anordnung eines Frequenzumrichters 13.

[0022] In Figur 5 hat die Einspeiseeinheit 25 die selbe Aufgabe wie die Einspeiseeinheit 15 in Figur 3, ist aber im Gegensatz zur Einspeiseeinheit 25 in figur 5 zudem in der Lage, Energie vom Spannungszwischenkreis 26 in das speisende Netz 24 zurückzuspeisen. Solche Einspeiseeinheiten sind Stand der Technik und in der Leistungselektronik oft wie ein Wechselrichter aufgebaut.
So kann also die unter Figur 3 beschriebene kinetische Energie als elektrische Energie in das speisende Netz 24 zurückgespeist werden. Das bewirkt, dass der elektrische Bremswiderstand 31 und auch der Schalter 30 entsprechend kleiner ausgelegt werden können, ebenso die notwendige Abstrahlfläche für die Wärme des Schaltschrankes.
Die Anteile der in Wärme umgesetzten kinetischen Energie über den Bremswiderstand 31 und die ins Versorgungsnetz 24 zurückgespeiste Energie können im Verhältnis zueinander beeinflusst werden - vorzugsweise durch die Art der Ansteuerung der Einspeiseeinheit 25 und des Schalters 30.
Bei Bedarf kann dies dem Bediener/Betreiber ermöglicht werden, z.B. unter Angabe von Empfehlungen oder es erfolgt eigenständig durch Steuerungsmittel.
Gegebenenfalls kann auf den Schalter 30 und den Bremswiderstand 31 ganz verzichtet werden; die Anordnung in Figur 5 reduziert sich dann um diese beiden vorgenannten Komponenten.

[0023] Figur 6 zeigt eine entsprechend reduzierte Anordnung eines Frequenzumrichters 23.

[0024] Auch bei Verwendung einer rückspeisefähigen Einspeiseeinheit 25 in Figur 5 und 6 und gegebenenfalls bei gleichzeitiger Verwendung von Schalter 30 und Bremswiderstand 31 kann zusätzlich oder alternativ mit Gleichstrombremsung oder Gegenstrombremsung oder Kurzschlussbremsung gearbeitet werden. Die Anteile der in Wärme umgesetzten kinetischen Energie über die Gleichstrombremsung oder die Gegenstrombremsung oder die Kurzschlussbremsung und über gegebenenfalls dem Bremswiderstand 31 und die ins Versorgungsnetz 24;29 zurückspeisende Energie können im Verhältnis zueinander beeinflusst werden - vorzugsweise durch die Art der Ansteuerung der Einspeiseeinheit 25 und des Wechselrichters 28 sowie gegebenenfalls des Schalters 30. Bei Bedarf kann dies dem Bediener/Betreiber ermöglicht werden, z.B. unter Angabe von Empfehlungen oder es erfolgt eigenständig durch Steuerungsmittel.

Ansprüche

1. Antriebseinheit für eine Webmaschine,
mit einem aus Rotor (2a) und Stator (2b) bestehenden Elektromotor (2),
mit einer Zusatz-Schwungmasse (3), die drehfest mit der Welle des Elektromotors (2) verbunden ist, und
mit einer aus drehfesten Teilen (4a) und drehbeweglichen Teilen (4b, 4c) bestehenden schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination (4), durch welche die Antriebseinheit auf die Hauptantriebswelle (11) der Webmaschine kuppelbar ist,
wobei die Kupplungs-Brems-Kombination (4) in einer Montageglocke (5) aufgenommen ist, deren erstes Ende mit einem der Webmaschine zugewandten Lagerschild (7) des Elektromotors (2) und deren zweites Ende drehfest mit einer Seitenwange (9) der Webmaschine verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die folgenden Merkmale vorgesehen sind:

a) es ist eine elektromagnetisch schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination (4) vorgesehen;

b) der Elektromotor (2) ist ein in Drehzahl und Drehrichtung veränderlicher Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer;

c) die Montageglocke (5) ist über eine Umhausung (6) für die Zusatz-Schwungmasse (3) durch Verbindungsmittel (10) mit dem Lagerschild (7) des Elektromotors (2) verbunden;

d) der Rotor (2a) des Elektromotors (2), die Zusatz-Schwungmasse (3), die drehbeweglichen Teile (4b, 4c) und die Hauptantriebswelle (11) der Webmaschine besitzen dieselbe Rotationsachse (12);

e) der Elektromotor (2) wird mit einem leistungselektronischen Stellglied in der Art eines Frequenzumrichters (13, 23) betrieben, der als Spannungszwischenkreisumrichter ausgebildet ist, um unter Nutzung eines Wechselrichters (18) entweder eine Gleichstrombremsung oder eine Gegenstrombremsung oder eine Kurzschlussbremsung des Elektromotors (2) vorzunehmen.

2. Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) polumschaltbar ist.

3. Antriebseinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das leistungselektronische Stellglied netzrückspeisefähig ist.

4. Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Einspeisung bei motorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) als auch die Netzrückspeisung bei generatorischem Betrieb der Antriebseinheit über eine entsprechend ausgeführte Einspeiseeinheit (15, 25) erfolgen.

5. Antriebseinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung bei motorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) über eine erste Einspeiseeinheit erfolgt und die Netzrückspeisung bei generatorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) über eine zweite entsprechend als Rückspeiseeinheit ausgeführte Einheit erfolgt.

6. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der als Spannungszwischenkreisumrichter ausgebildete Frequenzumrichter (13, 23) über einen Schalter (20) mit einem Bremswiderstand (21) in Verbindung steht, dem bei generatorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) entstehende elektrische Energie zugeführt und in Wärme umgesetzt wird.

7. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Anteile der in Wärme umgesetzten kinetischen Energie über die Gleichstrombremsung oder die Gegenstrombremsung oder die Kurzschlussbremsung und über gegebenenfalls einen Bremswiderstand (31) und die ins Versorgungsnetz (24, 29) zurückzuspeisende Energie im Verhältnis zueinander beeinflusst werden können.

8. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Schwungmasse (3) integraler Bestandteil des Rotors (2a) ist.

9. Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Schwungmasse (3) als Lüfterrad des Elektromotors ausgebildet und als zusätzliches Bauteil mit dem freien Ende der Welle des Rotors (2a) verbunden ist.

10. Webmaschine mit einer Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9.

Claims

1. Drive unit for a weaving machine,
comprising an electric motor (2) consisting of a rotor (2a) and stator (2b),
comprising an additional centrifugal mass (3), which is connected to the shaft of the electric motor (2) in a rotationally locked manner, and
comprising a switchable coupling-brake combination (4) consisting of rotationally locked parts (4a) and rotatable parts (4b, 4c), by which coupling-brake combination the drive unit can be coupled to the main drive shaft (11) of the weaving machine,
wherein the coupling-brake combination (4) is received in a mounting dome (5), the first end of which is connected to a bearing shield (7) of the electric motor (2) and the second end of which is connected to a side wall (9) of the weaving machine in a rotationally locked manner,
characterized in that the following characteristics are provided:

(a) an electromagnetically switchable coupling-brake combination (4) is provided;

(b) the electric motor (2) is an asynchronous motor with cage rotor and having adjustable rotational speed and sense of rotation;

(c) the mounting dome (5) is connected via a casing (6) for the additional centrifugal mass (3) to the bearing shield (7) of the electric motor (2) by means of connecting means (10);

(d) the rotor (2a) of the electric motor (2), the additional centrifugal mass (3), the rotatable parts (4b, 4c) and the main drive shaft (11) of the weaving machine have the same rotational axis (12);

(e) the electric motor (2) is operated with a power electronic actuator of the kind of a frequency converter (13, 23), which is formed as a voltage source inverter, for performing, using an inverter (18), a DC injection braking or a regenerative braking or a short-circuit braking of the electric motor (2).

2. Drive unit according to claim 1, characterized in that the electric motor (2) is pole-changeable.

3. Drive unit according to claim 1 or 2, characterized in that the power electronic actuator can be used for current regeneration.

4. Drive unit according to claim 3, characterized in that the supply during the motor operation of the drive unit (1) as well as the current regeneration during the generator operation of the drive unit are performed via a correspondingly designed supply unit (15, 25).

5. Drive unit according to claim 3, characterized in that the supply during the motor operation of the drive unit (1) is performed via a first supply unit and the current regeneration during the generator operation of the drive unit (1) is performed via a second unit correspondingly formed as a current regeneration unit.

6. Drive unit according to any of the claims 1 to 5, characterized in that the frequency converter (13, 23) formed as a voltage source inverter is connected via a switch (20) to a braking resistor (21), to which energy created during the generator operation of the drive unit (1) is supplied and converted into heat.

7. Drive unit according to any of the claims 3 to 6, characterized in that the amount of the kinetic energy converted into heat via the DC injection braking or the regenerative braking or the short-circuit braking and, where appropriate, a braking resistor (31), and the energy to be supplied back into the power supply network (24, 29) can be influenced in their mutual relation.

8. Drive unit according to any of the claims 1 to 7, characterized in that the additional centrifugal mass (3) is an integral part of the rotor (2a).

9. Drive unit according to any of the claims 1 to 7, characterized in that the additional centrifugal mass (3) is formed as a fan rotor of the electric motor and is connected as an additional component to the free extremity of the shaft of the rotor (2a).

10. Weaving machine comprising a drive unit according to any of the claims 1 to 9.

Revendications

1. Unité de commande pour un métier à tisser, comprenant :

un moteur électrique constitué par un rotor (2a) et par un stator (2b) ;

une masse centrifuge supplémentaire (3) qui est reliée en antirotation à l'arbre du moteur électrique (2) ; et

une combinaison frein-embrayage commutable constituée par des éléments antirotatifs (4a) et par des éléments rotatifs (4b, 4c), par laquelle l'unité de commande peut venir s'accoupler à l'arbre de commande principal (11) du métier à tisser ;

la combinaison frein-embrayage (4) venant se loger dans une cloche de montage (5) dont la première extrémité est reliée à une flasque (7) du moteur électrique (2), tournée vers le métier à tisser, et dont la deuxième extrémité est reliée en antirotation à une joue latérale (9) du métier à tisser ;

caractérisée en ce qu'on prévoit les particularités suivantes :

a) on prévoit une combinaison frein-embrayage (4) commutable par voie électromagnétique ;

b) le moteur électrique (2) est un moteur asynchrone à vitesse de rotation et à sens de rotation variables, comprenant un rotor en court-circuit ;

c) la cloche de montage (5) est reliée via une enceinte (6) pour la masse centrifuge supplémentaire (3), par un moyen de liaison (10) à la flasque (7) du moteur électrique (2) ;

d) le rotor (2a) du moteur électrique (2), la masse centrifuge supplémentaire (3), les éléments rotatifs (4b, 4c) et l'arbre de commande principal (11) du métier à tisser possèdent le même axe de rotation (12) ;

e) le moteur électrique (2) est entraîné avec un organe de réglage pour l'électronique de puissance à la manière d'un convertisseur statique de fréquence (13, 23) qui est réalisé sous la forme d'un convertisseur statique de fréquence à circuit intermédiaire de tension pour pouvoir entreprendre, en utilisant un onduleur (18), soit un freinage par injection de courant continu, soit un freinage par contre-courant, soit un freinage par court-circuit, du moteur électrique (2).

2. Unité de commande selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moteur électrique (2) est du type à nombre de pôles variable.

3. Unité de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'organe de réglage pour l'électronique de puissance est capable d'alimenter le réseau en retour.

4. Unité de commande selon la revendication 3, caractérisée en ce que, aussi bien l'alimentation dans le cas d'un fonctionnement par moteur de l'unité de commande (1) que l'alimentation du réseau en retour dans le cas d'un fonctionnement par génératrice de l'unité de commande ont lieu via une unité d'alimentation (15, 25) réalisée de manière correspondante.

5. Unité de commande selon la revendication 3, caractérisée en ce que l'alimentation, dans le cas d'un fonctionnement par moteur de l'unité de commande (1) a lieu via une première unité d'alimentation et l'alimentation du réseau en retour dans le cas d'un fonctionnement par génératrice de l'unité de commande (1) a lieu via une deuxième unité réalisée de manière correspondante sous la forme d'une unité d'alimentation en retour.

6. Unité de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le convertisseur statique de fréquence (13, 23) réalisé sous la forme d'un convertisseur statique de fréquence à circuit intermédiaire de tension (13, 23) est relié via un commutateur (20) à une résistance de freinage (21) à laquelle est acheminée l'énergie électrique que l'on obtient lors d'un fonctionnement par génératrice de l'unité de commande (1), ladite énergie étant transformée en chaleur.

7. Unité de commande selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisée en ce que les proportions de l'énergie cinétique transformée en chaleur via le freinage par injection de courant continu ou le freinage par contre-courant ou le freinage par court-circuit et via le cas échéant une résistance de freinage (31) et l'énergie à alimenter en retour dans le réseau d'alimentation (24, 29) peuvent être influencées l'une par rapport à l'autre.

8. Unité de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la masse cinétique supplémentaire (3) fait partie intégrante du rotor (2a).

9. Unité de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que la masse cinétique supplémentaire (3) est réalisée sous la forme d'une roue de ventilateur du moteur électrique et est reliée, à titre de composant constitutif supplémentaire, à l'extrémité libre de l'arbre du rotor (2a).

10. Métier à tisser comprenant une unité de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.

Zeichnung