DE202004011035U1

DE202004011035U1 - Antriebseinheit für eine Webmaschine, Webmaschine und Webmaschinenverbund

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Publication number: DE202004011035U1
Application number: DE202004011035U
Authority: DE
Original assignee: Lindauer Dornier GmbH
Current assignee: Lindauer Dornier GmbH
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2014-07-16

Abstract

Antriebseinheit für eine Webmaschine mit einem in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor (2a) und Stator (2b) bestehenden Elektromotor (2), mit vorzugsweise einer Zusatz-Schwungmasse (3) und mit einer aus drehfesten Teilen (4a) und drehbeweglichen Teilen (4b, 4c) bestehenden schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination (4) sowie aus einer wenigstens die drehfesten Teile (Bremsteile) der Kupplungs-Brems-Kombination aufnehmenden Montageglocke (5), deren erstes Ende über eine Umhausung (6) durch Verbindungsmittel (10) mit dem der Webmaschine zugewandten Lagerschild (7) des Elektromotors (2) verbunden ist und deren zweites Ende durch geeignete Mittel (8) drehfest an der Webmaschine (9) angeordnet ist.

Description

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.
Die Erfindung betrifft ferner eine Webmaschine 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 wenigstens einen Antriebseinheit verbunden ist, wobei die Antriebseinheit wenigstens einen in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen Elektromotor besitzt, welcher Elektromotor mit einem als Frequenzumrichter ausgebildeten leistungselektronischen Stellglied betrieben wird, wobei der Frequenzumrichter ein Spannungszwischenkreisumrichter ist und wobei das leistungselektronische Stellglied netzrückspeisefähig ist, wobei ferner die Webmaschine eine zwischen dem Elektromotor und der Hauptantriebswelle angeordnete elektromagnetisch schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination aufweist und wobei die Antriebseinheit vorzugsweise eine Zusatz-Schwungmasse besitzt.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus einen Webmaschinenverbund,umfassend n Webmaschinen mit Fachbildemitteln, wobei der Antrieb der Fachbildemittel wahlweise von dem Hauptantrieb der Webmaschine abgeleitet oder ein separater Antrieb ist, wobei jede Webmaschine eine Hauptantriebswelle besitzt, wobei jede Webmaschine wenigstens eine mit der Hauptantriebswelle wirkverbindbare Antriebseinheit mit einem in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor und Stator bestehenden Elektromotor besitzt, welcher Elektromotor mit einem als Wechselrichter ausgebildeten leistungselektronischen Stellglied betrieben wird, welches Stellglied Bestandteil der Antriebseinheit ist, und wobei ferner zwischen dem Elektromotor und der Hauptantriebswelle eine elektromagnetisch schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination angeordnet ist.
Bei vorbekannten Antriebslösungen für Webmaschinen treibt ein elektromotorischer Antrieb über Keilriemen eine als Riemenscheibe ausgebildete Schwungmasse 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.
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.
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.
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.
Vorbekannte Antriebslösungen, die als sogenannten Direktantriebe wirksam sind, verzichten auf eine Kupplungs-Brems-Kombination zwischen elektromotorischem Antrieb und Hauptantriebswelle der Webmaschine.
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 Kupplungs-Brems-Kombination auf die Hauptantriebswelle der Webmaschine kuppelbar ist.
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.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1, 16, 19 und 24 gelöst.
Die Antriebseinheit für die Webmaschine umfasst einen in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor und Stator bestehenden Elektromotor, vorzugsweise eine Zusatz-Schwungmasse, eine aus drehfesten Teilen und drehbeweglichen Teilen bestehende, schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination sowie eine die drehfesten Teile (Bremsseite) der Kupplungs-Brems-Kombination aufnehmende Montageglocke, deren erstes Ende über geeignete Vorkehrungen mit dem der Webmaschine zugewandten Lagerschild des Elektromotors verbunden ist und deren zweites Ende geeignete Vorkehrungen zur drehfesten Verbindung mit der Webmaschine besitzt.
Wenn hier vorzugsweise 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 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.
Zwecks Änderung der Drehrichtung ist der Elektromotor polumschaltbar, wobei die Spulen des Elektromotors eine Wicklung aufweisen, die wenigstens zwei verschiedene Polpaarzahlen besitzt.
Zum Beispiel zur Änderung seiner Drehzahl wird der Elektromotor mit einem leistungselektronischen Stellglied in Art eines Frequenzumrichters betrieben, der 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 Webmaschine selbst und gegebenenfalls weiterer Komponenten über den dann als Wandler (Generator) wirksamen Elektromotor in elektrische Energie umgewandelt wird, die über ein netzrückspeisefähiges leistungselektronisches Stellglied in das elektrische Versorgungsnetz eingespeist wird.
Dazu ist sowohl zur Einspeisung der elektrischen Energie bei motorischem Betrieb der Antriebseinheit als auch zur Netzrückspeisung bei generatorischem Betrieb der Antriebseinheit jeweils eine entsprechend ausgeführte Einspeiseeinheit vorgesehen.
Eine Webmaschine gem. dem unabhängigen Anspruch 16 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 als Frequenzumrichter ausgebildeten leistungselektronischen Stellglied betrieben. Der Frequenzumrichter ist dabei ein Spannungszwischenkreisumrichter und das leistungselektronische Stellglied ist netzrückspeisefähig, 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 bei einer die vorgenannten Merkmale umfassenden Webmaschine ist nun, dass der Rotor des Elektromotors, die drehbeweglichen Teile der Kupplungs-Brems-Kombination, die wenigstens eine Zusatz-Schwungmasse und die Hauptantriebswelle derart zueinander angeordnet sind, dass sie die selbe Rotationsachse besitzen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Antrieb der Fachbildemittel dabei entweder von der Hauptantriebswelle der Webmaschine abgeleitet sein oder die Fachbildemittel sind mittels wenigstens eines eigenen Elektromotors angetrieben.
Eine weitere erfindungsgemäße Lösung sieht vor, mehrere Webmaschinen mit den in Anspruch 16 angegebenen Merkmalen in einem energetischen Verbund, einen sogenannten Webmaschinenverbund, zu betreiben und dabei die Wechselrichter der Antriebseinheiten von mehreren Webmaschinen mit einem gemeinsamen elektrischen Spannungszwischenkreis zu verbinden.
Ferner ist für die Antriebseinheiten aller Webmaschinen eine gemeinsam genutzte netzrückspeisefähige Gleichrichter-Einspeiseeinheit vorgesehen, welche mit dem elektrischen Spannungszwischenkreis verbunden ist.
In einem energetischen Verbund von Webmaschinen kann ferner die Einspeisung elektrischer Energie bei motorischem Betrieb der Antriebseinheiten über eine erste gemeinsame Einspeiseeinheit erfolgen, welche mit einem elektrischen Spannungszwischenkreis verbunden ist, während die Netzrückspeisung bei generatorischem Betrieb der Antriebseinheiten über ein zweite Einspeiseeinheit erfolgt, die ebenfalls mit dem elektrischen Spannungszwischenkreis verbunden ist.
Ein weiterer energetischer Verbund von Webmaschinen mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 24 ist dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter der Antriebseinheiten von mehreren Webmaschinen mit einem gemeinsamen elektrischen Spannungszwischenkreis verbunden sind und dass für die Antriebseinheiten der Webmaschinen ein gemeinsam genutzter Bremswiderstand vorhanden ist, welcher über geeignete Mittel mit dem elektrischen Spannungszwischenkreis verbunden ist.
In weiterer Ausgestaltung des energetischen Verbundes mehrerer Webmaschinen kann die wenigstens eine Rückspeiseeinheit oder der wenigstens eine Bremswiderstand so ausgelegt sein, dass die gleichzeitige Stillsetz-Bremsung von mehreren Webmaschinen aus maximaler Betriebsdrehzahl heraus möglich ist.
Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
In den Zeichnungen Zeigen:
1 eine elektromotorische Antriebseinheit mit Zusatz-Schwungmasse in gekuppeltem Zustand mit einer Webmaschine,
2 die elektromotorische Antriebseinheit nach 1 von der Webmaschine entkuppelt,
3 die schematische Darstellung eines bekannten Frequenzumrichters in Verbindung mit dem Elektromotor der Antriebseinheit nach 1,
4 die schematische Darstellung des bekannten Frequenzumrichters in Verbindung mit dem Elektromotor der Antriebseinheit nach 1, bei Verzicht auf Schalter (Bremschopper) und Bremswiderstand nach 3,
5 die schematische Darstellung des bekannten Frequenzumrichters in Verbindung mit dem Elektromotor der Antriebseinheit nach 1 mit der Möglichkeit, elektrische Energie in das Versorgungsnetz zurückzuspeisen und
6 die schematische Darstellung des bekannten Frequenzumrichters in Verbindung mit dem Elektromotor der Antriebseinheit nach 1, mit der Möglichkeit bei Verzicht auf Schalter (Bremschopper) und Bremswiderstand gem. 5 elektrische Energie in das Versorgungsnetz zurückzuspeisen.
Gem. 1 besteht eine elektromotorische Antriebseinheit 1 für eine Webmaschine 9, die hier nur andeutungsweise durch eine Seitenwange dargestellt ist, aus einem in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen Elektromotor 2, aus einer Zusatz-Schwungmasse 3 und aus einer Kupplungs-Brems-Kombination 4.
Der Elektromotor 2 wird, wie in den 3 bis 6 dargestellt, über einen Frequenzumrichter 13 mit elektrischer Energie gespeist.
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 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 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.
Anhand des in 2 dargestellten Ausführungsbeispiels wird deutlich, dass auf einfache Weise und ohne nennenswerte 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 Kupplungsbremskombination 4 kostengünstig durchführbar ist.
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 ist kostengünstig. Im Stand der Technik wird eine solche Ausführung oft als sogenannte ungesteuerte B6-Brücke bezeichnet.
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 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 9 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 9 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 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, was außer den Elektromotor 2, die gegebenenfalls vorhandene wenigstens eine Schwungmasse 3, die mitrotierenden Teile 4b, 4c der Kupplungs-Brems-Kombination 4, gegebenenfalls die Webmaschine 9 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 Motorwärme. 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. 3 reduziert sich dann um den Schalter 20 und den Bremswiderstand 21.
4 zeigt eine entsprechend reduzierte Anordnung eines Frequenzumrichters 13.
In 5 hat die Einspeiseeinheit 25 die selbe Aufgabe wie die Einspeiseeinheit 15 in 3, ist aber im Gegensatz zur Einspeiseeinheit 25 in 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 3 beschriebene kinetische Energie als elektrische Energie in das speisende Netz 24 zurückgespeist werden. Das bewirkt, dass der Bremswiderstand 31 und auch der Schalter 30 entsprechend kleiner ausgelegt werden können, ebenso die notwendige Abstrahlfläche für die Wärme des Elektromotors 2.
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 5 reduziert sich dann um diese beiden vorgenannten Komponenten.
6 zeigt eine entsprechend reduzierte Anordnung eines Frequenzumrichters 23.
Auch bei Verwendung einer rückspeisefähigen Einspeiseeinheit 25 in 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 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.

1: Antriebseinheit
2: Elektromotor
2a: Rotor
2b: Stator
3: Zusatz-Schwungmasse
4: Kupplungs-Brems-Kombination
4a: drehfestes Teil
4b: drehbewegliches Teil
4c: drehbewegliches Teil
5: Montageglocke
6: Umhausung
7: Lagerschild
8: Mittel
9: Webmaschine
10: Verbindungsmittel
11: Hauptantriebswelle
12: Rotationsachse
13: Frequenzumrichter
14: speisendes Netz
15: Einspeiseeinheit
16: Spannungszwischenkreis
17: Kapazität
18: Wechselrichter
19: Wechsel- oder Drehstromsystem
20: Schalter
21: Bremswiderstand
23: Frequenzumrichter
24: speisendes Netz
25: Einspeiseeinheit
26: Spannungszwischenkreis
27: Kapazität
28: Wechselrichter
29: Wechsel- oder Drehstromsystem
30: Schalter
31: Bremswiderstand

Claims

Antriebseinheit für eine Webmaschine mit einem in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor (2a) und Stator (2b) bestehenden Elektromotor (2), mit vorzugsweise einer Zusatz-Schwungmasse (3) und mit einer aus drehfesten Teilen (4a) und drehbeweglichen Teilen (4b, 4c) bestehenden schaltbaren Kupplungs-Brems-Kombination (4) sowie aus einer wenigstens die drehfesten Teile (Bremsteile) der Kupplungs-Brems-Kombination aufnehmenden Montageglocke (5), deren erstes Ende über eine Umhausung (6) durch Verbindungsmittel (10) mit dem der Webmaschine zugewandten Lagerschild (7) des Elektromotors (2) verbunden ist und deren zweites Ende durch geeignete Mittel (8) drehfest an der Webmaschine (9) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2a) einen solchen Durchmesser aufweist, um zugleich die Funktion der Zusatz-Schwungmasse (3) zu übernehmen.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Schwungmasse (3) integraler Bestandteil des Rotors (2a) ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Schwungmasse (3) als zusätzliches Bauteil mit dem freien Ende der Welle des Rotors (2a) verbunden ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Schwungmasse (3) zwischen Elektromotor (2) und Kupplungs-Brems-Kombination (4) angeordnet ist.
Antriebseinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Schwungmasse (3) vollständig oder teilweise umhaust ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) ein Asynchronmotor mit Kurzschlussläufer ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (2) polumschaltbar ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatz-Schwungmasse (3) als Lüfterrad des Elektromotors (2) ausgebildet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Elektromotor (2) zur Änderung seiner Drehzahl mit einem leistungselektronischen Stellglied betrieben wird.
Antriebseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das leistungselektronische Stellglied ein Frequenzumrichter (13;23) ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzumrichter als Spannungszwischenkreisumrichter ausgebildet ist.
Antriebseinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das leistungselektronische Stellglied netzrückspeisefähig ist.
Antriebseinheit nach den Ansprüchen 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Einspeisung bei motorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) als auch Netzrückspeisung bei generatorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) über eine entsprechend ausgeführte Einspeiseeinheit (15;25) erfolgen.
Antriebseinheit nach den Ansprüchen 12 und 13, 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.
Webmaschine mit Fachbildemitteln, mit einer Hauptantriebswelle (11) und mit wenigstens einer mit der Hauptantriebswelle verbundenen Antriebseinheit (1), die wenigstens einen in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor (2a) und Stator (2b) bestehenden Elektromotor (2) besitzt, welcher Elektromotor mit einem als Frequenzumrichter (13;23) ausgebildeten leistungselektronischen Stellglied betrieben wird, wobei der Frequenzumrichter ein Spannungszwischenkreisumrichter ist und wobei das leistungselektronische Stellglied netzrückspeisefähig ist, wobei ferner die Webmaschine (9) eine zwischen dem Elektromotor (2) und der Hauptantriebswelle (11) angeordnete, aus drehfesten Teilen (4a) und drehbeweglichen Teilen (4b,4c) bestehende schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination (4) aufweist und wobei die Antriebseinheit (1) vorzugsweise eine Zusatz-Schwungmasse (3) besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2a) des Elektromotors (2), die drehbeweglichen Teile (4b,4c) der Kupplungs-Brems-Kombination (4), die Hauptantriebswelle (11) und die vorzugsweise vorhandene wenigstens eine Zusatz-Schwungmasse (3) die selbe Rotationsachse (12) besitzen.
Webmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Fachbildemittel von der Hauptantriebswelle (11) abgeleitet ist.
Webmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Fachbildemittel mittels wenigstens eines eigenen Aktors erfolgt.
Webmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor elektromechanischer Ausprägung ist und vorzugsweise aus einem Elektromotor besteht.
Webmaschinenverbund, umfassend n Webmaschinen mit Fachbildemitteln, wobei jede Webmaschine (9) eine Hauptantriebswelle (11) aufweist, wobei jede Webmaschine (9) wenigstens eine auf die Hauptantriebswelle (11) wirkende Antriebseinheit (1) mit einem in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor (2a) und Stator (2b) bestehenden Elektromotor (2) besitzt, welcher Elektromotor (2) mit einem als Wechselrichter (18;28) ausgebildeten leistungselektronischen Stellglied betrieben wird, welches Bestandteil der Antriebseinheit (1) ist, und wobei ferner zwischen dem Elektromotor (2) und der Hauptantriebswelle (11) eine aus drehfesten Teilen (4a) und drehbeweglichen Teilen (4b,4c) bestehende schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter (18;28) der Antriebseinheiten (1) von n Webmaschinen, wobei n > 1 ist, mit einem gemeinsamen elektrischen Spannungszwischenkreis (16;26) verbunden sind und dass für die Antriebseinheiten (1) der n Webmaschinen eine gemeinsam genutzte netzrückspeisefähige Gleichrichter-Einspeiseeinheit (15;25) vorhanden ist, welche mit dem elektrischen Spannungszwischenkreis (16,26) verbunden ist.
Webmaschinenverbund, umfassend n Webmaschinen mit Fachbildemitteln, wobei jede Webmaschine (9) eine Hauptantriebswelle (11) aufweist, wobei jede Webmaschine (9) wenigstens eine auf die Hauptantriebswelle (11) wirkende Antriebseinheit (1) mit einem in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor (2a) und Stator (2b) bestehenden Elektromotor (2) besitzt, welcher Elektromotor (2) mit einem als Wechselrichter (18;28) ausgebildeten leistungselektronischen Stellglied betrieben wird, welches Bestandteil der Antriebseinheit (1) ist, und wobei ferner zwischen dem Elektromotor (2) und der Hauptantriebswelle (11) eine aus drehfesten Teilen (4a) und drehbeweglichen Teilen (4b,4c) bestehende schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspeisung bei motorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) über eine erste Einspeiseeinheit erfolgt, welche mit einem elektrischen Spannungszwischenkreis verbunden ist und die Netzrückspeisung bei generatorischem Betrieb der Antriebseinheit (1) über eine zweite entsprechend als Rückspeiseeinheit ausgeführte Einheit erfolgt, die ebenfalls mit dem elektrischen Spannungszwischenkreis verbunden ist.
Webmaschinenverbund nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bremswiderstand vorhanden ist, der so ausgelegt ist, dass nur die gleichzeitige Stillsetz-Bremsung von m Webmaschinen aus maximaler Betriebsdrehzahl heraus möglich ist, wobei m 1 und m < n ist.
Webmaschinenverbund nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Fachbildemittel von der Hauptantriebswelle (11) abgeleitet ist.
Webmaschinenverbund nach Anspruch 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Fachbildemittel mittels wenigstens eines eigenen Aktors erfolgt.
Webmaschinenverbund nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor elektromechanischer Ausprägung ist und vorzugsweise aus einem Elektromotor besteht.
Webmaschinenverbund, umfassend n Webmaschinen mit Fachbildemitteln, wobei jede Webmaschine (9) eine Hauptantriebswelle (11) aufweist, wobei jede Webmaschine (9) wenigstens eine auf die Hauptantriebswelle (11) wirkende Antriebseinheit (1) mit einem in Drehzahl und Drehrichtung veränderlichen, aus Rotor (2a) und Stator (2b) bestehenden Elektromotor (2) besitzt, welcher Elektromotor (2) mit einem als Wechselrichter ausgebildeten leistungselektronischen Stellglied betrieben wird, welches Bestandteil der Antriebseinheit (1) ist, und wobei ferner zwischen dem Elektromotor (2) und der Hauptantriebswelle (1) eine aus drehfesten Teilen (4a) und drehbeweglichen Teilen (4b,4c) bestehende schaltbare Kupplungs-Brems-Kombination (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Wechselrichter der Antriebseinheiten (1) von n Webmaschinen, wobei n > 1 ist, mit einem gemeinsamen elektrischen Spannungszwischenkreis verbunden sind und dass für die Antriebseinheiten (1) der n Webmaschinen ein gemeinsam genutzter Bremswiderstand vorhanden ist, welcher über geeignete Mittel mit dem elektrischen Spannungszwischenkreis verbunden ist.
Webmaschinenverbund nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Bremswiderstand vorhanden ist, der so ausgelegt ist, dass nur die gleichzeitige Stillsetz-Bremsung von m Webmaschinen aus maximaler Betriebsdrehzahl heraus möglich ist, wobei m ≧ 1 und m < n ist.
Webmaschinenverbund nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Fachbildemittel von der Hauptantriebswelle (11) abgeleitet ist.
Webmaschinenverbund nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb der Fachbildemittel mittels wenigstens eines eigenen Aktors erfolgt.
Webmaschinenverbund nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor elektromechanischer Ausprägung ist und vorzugsweise aus einem Elektromotor besteht.