EP2097568A1 - Bandwebmaschine mit elektrisch betriebenem antrieb - Google Patents

Bandwebmaschine mit elektrisch betriebenem antrieb

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EP2097568A1
EP2097568A1 EP07720149A EP07720149A EP2097568A1 EP 2097568 A1 EP2097568 A1 EP 2097568A1 EP 07720149 A EP07720149 A EP 07720149A EP 07720149 A EP07720149 A EP 07720149A EP 2097568 A1 EP2097568 A1 EP 2097568A1
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ribbon loom
rotor
motor
main shaft
stator
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Textilma AG
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    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D35/00Smallware looms, i.e. looms for weaving ribbons or other narrow fabrics
    • DTEXTILES; PAPER
    • D03WEAVING
    • D03DWOVEN FABRICS; METHODS OF WEAVING; LOOMS
    • D03D51/00Driving, starting, or stopping arrangements; Automatic stop motions
    • D03D51/02General arrangements of driving mechanism

Definitions

  • the invention relates to a ribbon loom with electrically operated drive, according to the preamble of claim 1.
  • weaving electric motors for driving the main shaft, which is used to drive at least one of the components such as reed, weft insertion device, shedding device, fabric take-off and the like.
  • CH 633 331 it is known from CH 633 331 to drive by means of the main shaft a shedding device, a weft insertion device, a reed and a knitting needle via corresponding gear.
  • a direct drive For the drive of a jacquard machine or a dobby, it has also been proposed to use a direct drive, e.g. in EP-A-0 743 383 or later in WO-A-2006/029993.
  • a torque motor was proposed there, which is coupled via a synchronization device with the main shaft, which is driven by an induction motor.
  • a torque motor is characterized by a high torque, but allows only relatively low speeds of 600 U / min and a maximum of about 1000 U / min.
  • the object of the invention is to provide a ribbon loom with a directly driven main shaft with an improved drive, which in particular does not have the disadvantages of the torque motor or the asynchronous motor.
  • the object is achieved by a ribbon loom according to claim 1.
  • the measures of the invention initially result in that, a motor with a high torque for driving the main shaft of the ribbon loom is used.
  • the torque (stationary torque) of the motor proposed according to the invention is somewhat smaller than that of a conventional torque motor, rotational speeds of from 2000 to approximately 10,000 rpm can easily be achieved by constructive measures.
  • the drive is particularly advantageous because the quite high torque is almost equal for a design of the engine for virtually all achievable speeds.
  • the rotor is flanged directly to the main shaft. (Claim 2). This results in a particularly simple and space-saving design, in particular for the engine no separate bearings are required.
  • the rotor has permanently excited magnets (claim 3) and the motor contains a printed circuit board, a side plate and a stator plate, wherein the stator is connected to the stator plate via the printed circuit board and the latter via spacer elements, preferably via Spacer bolt, is mounted on the side plate. (Claim 4).
  • the electrical control device will be advantageously arranged so that the rotating electrical field rotates faster in the ratio of the Statorpollast to the magnetic poles. (Claim 5)
  • An optimally compact design allow the measures of claim 6, when the main shaft is passed through the hollow stator and carries a sensor magnet, which cooperates with the rotary sensor, which is arranged opposite the sensor magnet on the circuit board.
  • Figure 1 shows the representation of the drive of a ribbon loom according to a preferred embodiment of the present invention, from the side;
  • FIG 2 is a detailed view of the engine according to Figure 1;
  • FIG. 3 is a sectional view of the drive motor according to FIG. 2.
  • FIG. 1 An embodiment for carrying out the present invention is shown in Figures 1 to 3.
  • a ribbon loom of conventional type is provided with a direct drive for the main shaft 10, the main shaft being Ie 10 - in the present embodiment - to drive the cam 36, the weft drive shaft 38, the Wirknadelantriebswelle 40 and also the auxiliary thread drive shaft 42 is used.
  • the core of the drive is the motor 2 designated as a whole in FIG. 2.
  • This motor 2 is a brushless DC motor in asymmetrical multipole design.
  • an external rotor 4 is flanged directly to the main shaft 10 of the ribbon loom.
  • the rotor 4 consists of a rotor bell 16 which has 14 permanent magnets 18 arranged thereon.
  • the rotor is a fixed stator 20 made of laminated cores with 12 windings 22 opposite.
  • the stator 20 is on the one hand attached to the side plate 14, on the other hand mechanically connected with spacer elements, in the present embodiment with three spacer bolts 30, with a stator 26.
  • a circuit board 24 is also arranged, which carries the necessary electrical components for the electrical supply of the motor 2.
  • all 12 stator teeth are wound to achieve optimum efficiency.
  • the torque is increased by about a factor of 5 (for the embodiment stated here) compared to a corresponding internal rotor. Due to the ratio between the number of permanent magnets in the rotor and the stator windings of 14 to 12 (ie 7 to 6), the rotor bell rotates 7 times slower than the magnetic field and thus the efficiency of the motor is high.
  • the principle of the asymmetric Learnpolaus entry described here is that the number of magnetic poles from the number of stator differs, preferably according to the formula
  • the speed reduction is then 2 / M.
  • the motor 2 described here requires, as a brushless motor (electrically commutated motor), a control device which, in the present exemplary embodiment, is accommodated on the printed circuit board 24 and essentially consists of a rotary current bridge (rotary commutator).
  • the control is additionally applied to the data of a rotary sensor 32.
  • the rotation sensor 32 is arranged on the printed circuit board 24 and measures the phase position of the main shaft 10 by means of a sensor magnet 34 arranged on the end of the main shaft 10 with respect to the rotary sensor 32.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Looms (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)

Abstract

Um bei einer Bandwebmaschine die Hauptwelle (10) direkt anzutreiben und dabei sowohl ein hohes Standdrehmoment wie auch grosse Drehzahlen zu ermöglichen, wird vorgeschlagen, als Antrieb einen bürstenlosen, als Aussenläufer ausgebildeten Gleichstrommotor (2) zu verwenden. Dieser Motor (2) weist einen Stator (20) mit Wicklungen (22) und einen Rotor (4) mit einer Rotorglocke (16) auf und ist als Gleichstrommotor mit asymmetrischer Vielpolausführung ausgebildet. Sein mit Dauermagneten (18) bestückter Rotor (4) ist ohne eigene Lagerstelle direkt mit der Hauptwelle (10) der Bandwebmaschine verbunden.

Description

Bandwebmaschine mit elektrisch betriebenem Antrieb
Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Bandwebmaschine mit elektrisch betriebenem Antrieb, gemäss dem Oberbegriff nach Anspruch 1.
Stand der Technik
Es ist üblich, in der Weberei Elektromotoren für den Antrieb der Hauptwelle einzusetzen, welche zum Antrieb zumindest einer der Bauteile wie Webblatt, Schusseintragsvorrichtung, Fachbildevorrichtung, Warenabzug und dergleichen dient.
So ist es beispielsweise aus der CH 633 331 bekannt, mittels der Hauptwelle eine Fachbildevorrichtung, eine Schusseintragsvorrichtung, ein Webblatt und eine Wirknadel über entsprechende Getriebe anzutreiben.
Für den Antrieb einer Jacquardmaschine oder einer Schaftmaschine ist auch schon vorgeschlagen worden, einen Direktantrieb zu verwenden, wie z.B. in der EP-A-O 743 383 oder später in der WO-A-2006/029993. Als Antriebsmotor für den Direktantrieb wurde dort ein Torquemotor vorgeschlagen, der über eine Synchronisationseinrichtung mit der Hauptwelle gekoppelt ist, die von einem Asynchronmotor angetrieben wird. Ein Torquemotor zeichnet sich durch ein hohes Drehmoment aus, ermöglicht allerdings nur relativ kleine Drehzahlen von 600 U/min und maximal ca. 1000 U/min.
Wenn höhere Drehgeschwindigkeiten eines Elektromotors erforderlich sind, so bietet sich zunächst einmal der Asynchronmotor an. Allerdings ist bei diesem das Standmoment recht klein und der Asynchronmotor lässt sich bei kleinen Drehzahlen, die für das Einrichten einer Bandwebmaschine erforderlich sind, nur schwer regeln. Aus den vorstehend erläuterten Gründen ist somit weder ein Torquemotor noch ein Asynchronmotor zum Antrieb der Hauptwelle einer Bandwebmaschine optimal einsetzbar. Darstellung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Bandwebmaschine mit einer direkt angetriebenen Hauptwelle mit einem verbesserten Antrieb zu schaffen, der insbesondere die Nachteile des Torquemotors bzw. des Asynchronmotors nicht aufweist.
Die Aufgabe wird durch eine Bandwebmaschine nach Anspruch 1 gelöst. Dabei haben die Massnahmen der Erfindung zunächst zur Folge, dass, ein Motor mit einem hohen Drehmoment zum Antreiben der Hauptwelle der Bandwebmaschine eingesetzt wird. Zwar ist das Drehmoment (Standmoment) des erfindungsge- mäss vorgeschlagenen Motors etwas kleiner als das eines herkömmlichen Torquemotors, dafür können aber - durch konstruktive Massnahmen - problemlos Drehzahlen von 2000 bis ca. 10000 U/min erreicht werden. Besonders vorteilhaft ist der Antrieb deshalb, weil das recht hohe Drehmoment bei einer Auslegung des Motors für praktisch alle erreichbaren Drehzahlen annährend gleich ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Bandwebmaschine mit einem Antrieb durch den Motor gemäss der vorliegenden Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 7 beschrieben.
Vorteilhaft ist es, wenn der Rotor direkt an der Hauptwelle angeflanscht ist. (Anspruch 2). Dadurch ergibt sich eine besonders einfache und Platz sparende Konstruktion, wobei insbesondere für den Motor keine eigenen Lager erforderlich sind. Konstruktiv ist es besonders vorteilhaft, wenn der Rotor permanent erregte Magnete aufweist (Anspruch 3) und der Motor eine Leiterplatte, einen Seiten- schild und eine Statorplatte enthält, wobei der Stator über die Leiterplatte mit der Statorplatte verbunden ist und letztere über Distanzelemente, vorzugsweise über Distanzbolzen, an das Seitenschild montiert ist. (Anspruch 4).
Besonders vorteilhaft ist es, einen Drehsensor und eine elektrische Regeleinrich- tung zu verwenden. Die elektrische Regeleinrichtung wird dabei vorteilhafterweise so eingerichtet sein, dass das elektrische Drehfeld im Verhältnis von den Statorpolzahlen zu den Magnetpolen schneller dreht. (Anspruch 5) Eine optimal kompakte Bauform ermöglichen die Massnahmen von Anspruch 6, wenn die Hauptwelle durch den hohl ausgebildeten Stator hindurch geführt ist und einen Sensormagneten trägt, der mit dem Drehsensor zusammenwirkt, der dem Sensormagneten gegenüberliegend auf der Leiterplatte angeordnet ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Sensordaten des Drehsensors der Webmaschine zur Verfügung gestellt werden, da sie durch den Direktantrieb auch Daten bezüglich der Maschinenposition sind (Anspruch 7).
Die vorbenannten sowie die beanspruchten und in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschriebenen, erfindungsgemäss zu verwendenden Elemente unterliegen in ihrer Grosse, Formgestaltung, Materialverwendung und ihrer technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem jeweiligen Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele einer Bandwebmaschine mit einem vorteilhaften Direktantrieb werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben, dabei zei- gen:
Figur 1 die Darstellung des Antriebs einer Bandwebmaschine gemäss einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, von der Seite;
Figur 2 eine Detaildarstellung des Motors gemäss Figur 1; und
Figur 3 eine Schnittdarstellung des Antriebsmotors nach Figur 2.
Wege zur Ausführung der Erfindung
Ein Ausführungsbeispiel zur Durchführung der vorliegenden Erfindung ist in den Figuren 1 bis 3 dargestellt. In Figur 1 ist eine Bandwebmaschine herkömmlicher Art mit einem Direktantrieb für die Hauptwelle 10 versehen, wobei die Hauptwel- Ie 10 - im vorliegenden Ausführungsbeispiel - zum Antrieb der Kurvenscheiben 36, der Schussantriebswelle 38, der Wirknadelantriebswelle 40 und auch der Hilfsfadenantriebswelle 42 dient.
Kernstück des Antriebs gemäss diesem Ausführungsbeispiel ist der in Figur 2 als Ganzes bezeichnete Motor 2. Dieser Motor 2 ist ein bürstenloser Gleichstrommotor in asymmetrischer Vielpolausführung. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein aussen laufender Rotor 4 direkt an die Hauptwelle 10 der Bandwebmaschine angeflanscht. Der Rotor 4 besteht dabei aus einer Rotorglocke 16, die 14 daran an- geordnete Dauermagnete 18 aufweist. Dem Rotor steht ein fester Stator 20 aus Blechpaketen mit 12 Wicklungen 22 gegenüber. Der Stator 20 ist dabei einerseits am Seitenschild 14 befestigt, andererseits mit Distanzelementen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit drei Distanzbolzen 30, mit einer Statorplatte 26 mechanisch verbunden. Zwischen dem Stator 20 und der Statorplatte 26 ist zudem eine Leiterplatte 24 angeordnet, die die notwendigen elektrischen Bauelemente für die elektrische Versorgung des Motors 2 trägt. Bei dem Motor 2 der vorliegenden Ausführungsbeispiels sind sämtliche 12 Statorzähne bewickelt, um einen optimalen Wirkungsgrad zu erzielen.
Durch die Anordnung als Aussenläufer wird - wie in der Motorentechnik grundsätzlich bekannt - das Drehmoment um ca. einen Faktor 5 (für die hier angegebene Ausführung) gegenüber einem entsprechenden Innenläufer erhöht. Durch das Verhältnis zwischen der Zahl der Dauermagnete im Rotor und den Statorwicklungen von 14 zu 12 (also von 7 zu 6) rotiert die Rotorglocke 7 mal langsa- mer als das magnetische Feld und dadurch ist der Wirkungsgrad des Motors hoch. Selbstverständlich kann auch bei anderen Anforderungen und Drehzahlbzw. Drehmomentverhältnissen ein anderes Verhältnis zwischen der Zahl der Dauermagnete im Rotor und den Statorwicklungen gewählt werden, wobei dem hier beschriebenen Prinzip der asymmetrischen Vielpolausführung zueigen ist, dass sich die Zahl der Magnetpole von der Zahl der Statornuten unterscheidet, vorzugsweise nach der Formel
M = (S * k) +/- 2 mit M als Zahl der Magnetpole
S als Zahl der Statornuten und k als natürliche Zahl (k= 1, 2, 3, 4....), hier mit k = 1.
Dabei ist dann die Drehzahluntersetzung 2/M.
Der hier beschriebene Motor 2 benötigt als bürstenloser Motor (elektrisch kom- mutierter Motor) eine Regeleinrichtung, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel auf der Leiterplatte 24 untergebracht ist und im Wesentlichen aus einer Dreh- strombrücke (Drehrichter) besteht. Die Regelung wird zusätzlich mit den Daten eines Drehsensors 32 beaufschlagt. Der Drehsensor 32 ist auf der Leiterplatte 24 angeordnet und misst die Phasenlage der Hauptwelle 10 mit Hilfe eines auf dem Ende der Hauptwelle 10 gegenüber dem Drehsensor 32 angeordneten Sensormagneten 34. Mit Hilfe der so gemessenen Phasenlage der Hauptwelle 10 und damit der Rotorglocke 16 in Bezug auf den Stator 20 ist das Drehfeld sowohl bei der elektrischen Kommutierung (allenfalls an Stelle einer Messung der Induktionsspannung) wie auch beim Einrichtbetrieb in der Regeleinrichtung regelbar. Damit wird vermieden, dass der Regler den Rotor blind - also im Sinne eines Drehfeld-Synchronmotors - auf eine gewisse Mindestdrehzahl beschleunigen muss, bis eine auslesbare Induktionsspannung im Stator zur Verfügung steht, mit dem der Regler die Regelung ausführen kann. Besonders vorteilhaft bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel ist es aber, dass wegen der direkten mechanischen Verbindung zwischen dem Rotor 4 und der Hauptwelle 10 die Daten des Drehsensors nicht nur für den Regler, sondern auch für das Steuern und Re- geln der Bandwebmaschine selbst verwendet werden können.
_
Bezuαszeichenliste
2 Motor
4 Rotor
10 Hauptwelle
5 12 Lagerstelle
14 Seitenschild
16 Rotorglocke
18 Dauermagnete
20 Stator aus Blech paketen
10 22 Wicklungen
24 Leiterplatte
26 Statorplatte
28 Statorträger
30 Distanzbolzen
15 32 Drehsensor
34 Sensormagnet
36 Kurvenscheiben
38 Schussantriebswelle
40 Wirknadelantriebswelle 0 42 Hilfsfadenantriebswelle
5

Claims

Patentansprüche
1. Bandwebmaschine, die eine mit einem Antrieb verbundene Hauptwelle (10) aufweist, an der mindestens eine Schusseintragsnadel und mindes- tens ein Webblatt antriebsmässig angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb einen bürstenlosen, als Aussenläufer ausgebildeten Gleichstrommotor (2) mit einem Stator (20), mit Wicklungen (22) und einem Rotor (4) mit einer Rotorglocke (16) umfasst und der Gleichstrommotor (2) als Motor mit asymmetrischer Vielpolausführung ausge- bildet ist, dessen Rotor (4) ohne eigene Lagerstelle direkt mit der Hauptwelle (10) der Bandwebmaschine verbunden ist.
2. Bandwebmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) direkt an der Hauptwelle (10) angeflanscht ist.
3. Bandwebmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor mit permanenterregten Magneten (18) ausgebildet ist.
4. Bandwebmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Motor (2) eine Leiterplatte (24), einen Seitenschild und eine Statorplatte (26) aufweist, wobei der Stator (20) über die Leiterplatte (24) mit der Statorplatte (26) verbunden ist und letztere über Distanzelemente, vorzugsweise über Distanzbolzen (30), an das Seitenschild montiert ist.
5. Bandwebmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Drehsensor (32) und durch eine elektrische Regeleinrichtung, die so eingerichtet ist, dass das elektrische Drehfeld im Verhältnis von den Statorpolzahlen zu den Magnetpolen schneller dreht.
6. Bandwebmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptwelle (10) durch den hohl ausgebildeten Stator (20) hindurch geführt ist und einen Sensormagneten (34) trägt, der mit dem Drehsensor (32) zusammenwirkt, der dem Sensormagneten (34) gegenüberliegend auf der Leiterplatte (24) angeordnet ist.
7. Bandwebmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Drehsensor (32) so eingerichtet ist, dass er Sensordaten über die Maschinenposition der Hauptwelle (10) der Bandwebmaschine zur Verfügung stellt.
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