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Dokumentenidentifikation DE102004061351B3 09.03.2006
Titel Servohydraulischer Direktantrieb für Webschäfte
Anmelder Groz-Beckert KG, 72458 Albstadt, DE
Erfinder Münster, Bernhard, 72469 Meßstetten, DE
Vertreter Rüger und Kollegen, 73728 Esslingen
DE-Anmeldedatum 21.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004061351
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.03.2006
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.03.2006
IPC-Hauptklasse D03C 1/14(2006.01)A, F, I, ,  ,  ,   
IPC-Nebenklasse D03D 51/02(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      D03C 9/00(2006.01)A, L, I, ,  ,  ,      
Zusammenfassung Ein erfindungsgemäßer Schaftantrieb weist servohydraulische Antriebseinheiten (6, 7) auf, die vorzugsweise seitlich an den Webschaft (1) angeflanscht sind. Sie enthalten Wegmesssysteme, die in einem jeweils eigenen Lagerregelkreis die gewünschte Schaftposition einstellen. Beide Antriebseinheiten (6, 7) werden von einem gemeinsamen Führungssignal eines gemeinsamen Sollwertgenerators gesteuert. Es ergibt sich durch diese Art des Direktantriebs ein mechanisch steifer, schwingungsarmer und hinsichtlich der Anwendungsfälle hoch flexibler Schaftantrieb.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Schaftantrieb für Webschäfte von Webmaschinen.

Bei der Mehrzahl der gängigen Webmaschinen dienen Webschäfte der Fachbildung. Darunter wird das Auslenken von Kettfäden aus der Kettfadenebene heraus verstanden, was zum Eintrag des Schussfadens zur Herstellung der Webbindung erforderlich ist. Dazu sind die Kettfäden durch die Fadenaugen so genannter Weblitzen gezogen, die ihrerseits mit ihrer jeweiligen oberen und unteren Endöse auf einer Litzentragschiene sitzen. Die obere und die untere Litzentragschiene ist von einem rahmenartigen Gebilde getragen, das als Webschaft bezeichnet wird. Dieser Webschaft erstreckt sich über die gesamte Breite des herzustellenden Gewebes und muss in schneller Folge auf und ab bewegt werden. An die dazu vorgesehenen Antriebseinrichtungen werden hohe Anforderungen hinsichtlich der zu erbringenden Beschleunigungskräfte und der zu erzielenden Arbeitsgeschwindigkeiten gestellt.

Aus der DE 31 20 097 A1 ist der Antrieb von Webschäften durch Kolben-Zylinder-Aggregate bekannt. Diese weisen jeweils einen Zylinder mit einem darin verschiebbar gelagerten Kolben auf, der an beiden Stirnseiten jeweils mit einer Kolbenstange versehen ist. Diese erstreckt sich aus beiden Enden des Zylinders heraus. Die obere Kolbenstange ist über ein Zugmittel mit dem oberen Schaftstab des Webschafts verbunden, während die untere Kolbenstange über ein anderes Zugmittel mit dem unteren Schaftstab des Webschafts verbunden ist.

Diese Anordnung stößt bei höheren Arbeitsgeschwindigkeiten auf Schwierigkeiten.

Eine ähnliche Einrichtung ist aus der DE-OS 1813411 bekannt. Die zum Antrieb verwendeten hydraulischen oder pneumatischen Zylinder sind über eine Kurvenscheibe mechanisch gesteuert, die ein entsprechendes Speiseventil betätigt.

Diese Anordnung taugt nicht zur Erzielung hoher Arbeitsgeschwindigkeiten.

Aus der GB 591904 ist die Betätigung von Webschäften mittels Fluidzylinder bekannt, deren Kolbenstangen von unten her mit dem Webschaft verbunden sind und auf diesen einwirken. Die Fluidzylinder weisen jeweils lediglich eine Kolbenstange auf, die an einer Seite des Zylinders aus diesem heraustritt und mit dem Webschaft verbunden ist. Bei der Erzeugung der hin und her gehenden Bewegung kommt es zu einer schwingenden Belastung der Kolbenstange, bei der Zug und Druck einander abwechseln. Hinsichtlich der Druckbelastung ist eine steife insbesondere knickunempfindliche Auslegung der Kolbenstange erforderlich, was wiederum die beteiligten Massen erhöht und die Arbeitsgeschwindigkeit der Anordnung somit beschränkt.

In der DE 1802118 ist der Direktantrieb von Webschäften mittels unter Druck stehender Fluide vorgeschlagen worden. Dazu sind der obere und der untere Webschaft jeweils als I-Profil ausgebildet, dessen Steg einen seitlichen Schlitz eines Ovalrohres durchragt und dort abgedichtet gefasst ist. Das Ovalrohr dient als Fluidzylinder, in dem ein an dem Steg ausgebildeter, verbreiterter Abschnitt eine obere und eine untere Arbeitskammer abteilt. Durch Druckbeaufschlagung entweder der einen oder der anderen Kammer wird der gesamte Webschaft in der einen oder der anderen Richtung bewegt.

Diese Anordnung beruht auf einer speziellen Schaftgeometrie und erweist sich somit in der Praxis meist als nicht praktikabel.

Aus der DE 24 52 631 C2 ist es bekannt, den Stickrahmen einer Stickmaschine durch Hydraulikmotoren anzutreiben, die mit dem Stickrahmen unmittelbar verbunden sind. Die Hydraulikmotoren sind durch Steuerventile gesteuert, die ihrerseits als Mehrwegeventile ausgebildet und durch elektrische Schrittschaltmotoren betätigt sind.

Die Druckschrift bekundet weiter, dass es an sich bekannt sei, die Ventile zur Steuerung der Hydraulikmotoren in dem Regelkreis eines so genannten Folgewerks anzuordnen, das aufgrund eines Soll/Ist-Vergleichs eine den Stickrahmen einstellende Stellgröße erzeugt. Dabei wird davon ausgegangen, dass die gewünschte Verstellbewegung durch eine analoge elektrische Größe bzw. eine elektrische Spannung vorgegeben wird und der Vergleich dieser Sollwertgröße mit dem Istwert zu einem das elektrohydraulische Regelventil beeinflussenden Impuls führt. Der Hydraulikmotor wird entsprechend der Größe und der Richtung dieses Impulses in Bewegung gesetzt, wobei das anschließend notwendige Stillsetzen durch einen erneuten Vergleich der Größen von Soll- und Istwert eingeleitet wird. Um ausgehend davon höhere Arbeitsgeschwindigkeiten zu erzielen, wird vorgeschlagen, die Positionsregelung zu verlassen und die Positionierung des Stickrahmens mittels Hydraulikzylindern zu erzielen, die über Schrittmotoren gesteuert sind.

Ausgehend davon hat es sich der Erfinder zum Ziel gesetzt, einen Antrieb für einen Webschaft zu schaffen, der sich auf einfache Weise steuern lässt und hohe Arbeitsgeschwindigkeiten gestattet.

Diese Aufgabe wird von den Schaftantrieben nach Anspruch 1 und 15 gelöst:

Der erfindungsgemäße Schaftantrieb weist gemäß Anspruch 1 zumindest einen doppelt wirkenden Hydraulikzylinder auf, dessen Kolbenstange an beiden Seiten aus dem Hydraulikzylinder herausragt. Beide Enden der Kolbenstange sind mit dem Webschaft unmittelbar oder über einen entsprechenden starren Zwischenträger verbunden. Damit werden die aus dem Stand der Technik zur Übertragung der Stellbewegung meist genutzten Zugmittel überflüssig. Im Vergleich zu Hydraulikantrieben, die zur Verbindung zwischen Hydraulikantrieb und dem Webschaft Gelenkketten mit Hebeln, Laschen und dergleichen angewendet haben, bietet die starre bzw. die direkte Anbindung sowohl des oberen als auch des unteren Endes der Kolbenstange des Hydraulikantriebs an den Webschaft den Vorzug, eine höhere Arbeitsgeschwindigkeit erreichen zu können. Die Kolbenstangen können relativ schlank ausgeführt werden. Die mit dem hydraulischen Antrieb verbundenen Massenträgheitskräfte lassen sich somit minimieren. Die starre Verbindung bzw. die statisch bestimmte Anbindung zwischen den Enden der Kolbenstangen und dem Webschaft schließt die Ausbildung von Trenn- oder Verbindungsstellen zwischen der Kolbenstange und dem Webschaft nicht aus. Jedenfalls aber sind in dem Kraftübertragungsweg weder biegsame oder gelenkige Zugmittel, gelenkig gelagerte Laschen oder dergleichen vorhanden.

Obwohl der Hydraulikzylinder prinzipiell auch z.B. unterhalb des Webschafts angeordnet sein kann, ist er vorzugsweise seitlich neben einer Seitenstütze desselben angeordnet. Dies ergibt kurze Kraftübertragungswege und führt somit zu einer entsprechend steifen und somit hochdynamisch bewegbaren Gesamtanordnung. Bevorzugterweise sind beide Kolbenstangen nur auf Druck beansprucht, d.h. sie sind als Schubglieder ausgebildet. Die Kraftübertragung erfolgt an beiden Kolbenstangen eines Zylinders jeweils nur schiebend. Die obere Kolbenstange drückt den Webschaft beim Aufwärtshub nach oben während die untere Kolbenstange den Webschaft beim Abwärtshub nach unten beschleunigt. Dies ergibt einen besonders kompakten Aufbau.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind entsprechende Hydraulikzylinder an beiden Seitenstützen des Webschafts angeordnet. Diese werden synchron angesteuert, so dass der Schaft eine Linearbewegung ausführt. Unterstützend können, zumindest bei sehr breiten Webschäften, ein oder mehrere zusätzliche hydraulische Antriebseinheiten vorgesehen sein, die vorzugsweise unterhalb des Webschafts angeordnet und mit dem unteren Schaftstab verbunden sind. Vorzugsweise sind solche Zusatzantriebe an Stellen angeordnet, an denen die Schaftstäbe durch Mittelverbinder untereinander verbunden sind. Dies vermindert dynamische Schaftdurchbiegungen.

Die Hydraulikzylinder benachbarter Webschäfte können zu einem Zylinderblock zusammengefasst werden. Dieser baut relativ schmal und ermöglicht den Aufbau kompakter, schnell und dabei leise arbeitender Webmaschinen. Vorzugsweise wird der Zylinderblock des Hydraulikzylinders unmittelbar mit einem Ventilblock verbunden, so dass die zwischen den Ventilen und den Hydraulikzylindern vorhandenen Hydraulikleitungen kurz und steif ausgelegt werden können. Wie schon die direkte Anbindung der Kolbenstangenenden an den Zwischenträger bzw. die Seitenstützen, führt dies zu einer Reduzierung der Schwingungen, wodurch sich ein besseres Übertragungsverhalten zwischen der vorgegebenen Bewegungskurve und der von dem Webschaft dann tatsächlich ausgeführten Bewegung ergibt. Außerdem werden hohe Systemdrücke von beispielsweise 160 bar und ein niedriger maximaler Volumenstrom pro Zylinder von z.B. lediglich 60 l/min ermöglicht. Es sind Schusszahlen von über 1.000 pro Minute erzielbar.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Enden der Kolbenstange nicht direkt mit der Seitenstütze, sondern zunächst mit einem Zwischenträger verbunden. Dieser dient der zusätzlichen Führung des Webschafts und hält radial auf die Kolbenstangen einwirkende, womöglich von den Webschäften ausgehenden Kräfte von den Kolbenstangen und Hydraulikzylindern fern.

Die Kolbenstange kann direkt oder alternativ mittelbar z.B. über den Zwischenträger mit einer Wegmesseinrichtung verbunden sein, die die aktuelle Position des Schaftantriebs ständig misst und als Istwert an eine Regelschleife meldet. Die Steuereinrichtung kann diesen Istwert ständig mit einem Sollwert vergleichen und die Ventile des Ventilblocks so ansteuern, dass die Abweichung minimiert wird. Auf diese Weise ist ein echter hydraulischer Servoantrieb gebildet, durch den der Webschaft einem Führungssignal entsprechend linear verstellt wird. Durch entsprechende Vorgaben des Ansteuersignals, beispielsweise durch Rechnersteuerung, lassen sich somit nahezu beliebige Bewegungskurven vorgeben und realisieren. Beispielsweise lassen sich Bewegungskurven durchlaufen, bei denen die Beschleunigungsspitzen minimiert sind und bei denen somit mit niedrigen Schaftschwingungen zu rechnen ist.

Den beiden Antriebseinheiten sind vorzugsweise eigene Positionsregelkreise zugeordnet, die nach einem gemeinsamen Vorgabewert, ansonsten aber unabhängig voneinander arbeiten. Jeder Positionsregelkreis weist dazu seinen eigenen Wegsensor und seinen eigenen Regelverstärker auf. Zusätzlich kann eine Überwachungseinheit vorgesehen sein, die die Regelabweichungen beider Regelkreise überwacht und ein Signal erzeugt, wenn die Differenz der Regelabweichungen zu groß wird. Das Signal kann als Abschaltsignal dienen.

Des Weiteren ist es möglich, die Wegmesseinrichtung direkt mit dem Webschaft zu verbinden, um dessen Ist-Position, beispielsweise in einem mittleren Bereich, zu erfassen. Diese Maßnahme gestattet es, auftretenden Schaftschwingungen entgegen zu wirken.

Die Schaftbewegung kann auf einfache Weise mit dem Antrieb der Webmaschine synchronisiert werden, indem das Vorgabesignal zu der Arbeitsgeschwindigkeit der Webmaschine synchronisiert wird. Dadurch werden Schwankungen in der Betriebsdrehzahl der Webmaschine bei Maschinenstart, Maschinenstopp oder -langsamlauf automatisch berücksichtigt.

Weitere Einzelheiten vorteilhafter Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Beschreibung, der Zeichnung oder von Ansprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. Es zeigen:

1 eine Gruppe von Webschäften mit zugeordneten Schaftantrieben in perspektivischer vereinfachter Darstellung,

2 die Webschäfte nach 1 in Draufsicht,

3 eine Einzelheit aus 2 in einem anderen Maßstab,

4 die Schaftantriebe einer Seite der Webschäfte nach 1 in perspektivischer Darstellung,

5 die Schaftantriebe nach 4 in vertikal geschnittener Darstellung,

6 die Schaftantriebe nach 4 und 5 in Draufsicht,

7 die Steuereinrichtung zur Steuerung der Schaftantriebe in schematischer Darstellung.

In 1 ist eine Gruppe von Webschäften veranschaulicht, zu denen ein Webschaft 1 gehört. Die Webschäfte tragen nicht weiter veranschaulichte Litzen und dienen an einer Webmaschine zur Fachbildung. Zu dem Webschaft 1 gehören ein oberer Schaftstab 2, ein unterer Schaftstab 3 und Seitenstützen 4, 5, die mit dem oberen und dem unteren Schaftstab 2, 3 einen rechteckigen Rahmen bilden. Dieser dient zur Aufnahme von nicht weiter veranschaulichten Weblitzen. Zum Antrieb des Webschafts 1 wie auch der weiteren, im Wesentlichen gleich ausgebildeten und nicht gesondert in Bezug genommenen Webschäfte dienen Antriebseinheiten 6, 7, die an die Seitenstützen 4, 5 des Webschafts 1 oder das jeweilige rechte und linke Ende 8, 9, 11, 12 der Schaftstäbe 2, 3 angeschlossen sind.

Die Antriebseinheiten 6, 7 sind zueinander spiegelsymmetrisch aufgebaut. Sie können auch identisch oder nahezu identisch oder ähnlich zueinander ausgebildet und lediglich spiegelsymmetrisch angeordnet sein. Die nachfolgende Beschreibung der Antriebseinheit 6 gilt deshalb entsprechend für die Antriebseinheit 7. Die Antriebseinheiten 6, 7 dienen in erster Linie dem Antrieb der Webschäfte, dabei aber auch deren Führung. Dazu wird auf 2 und 3 verwiesen. Die Webschäfte sind jeweils bezüglich der in den 2 und 3 vertikalen Kettfadenlaufrichtung relativ kurz (flach). Beispielsweise weisen sie eine in Kettfadenlängsrichtung gemessene Länge von nur 12 mm auf. Sie liegen flach aneinander an oder sind durch reibungsmindernde Distanzhalter oder Reiter in geringem Abstand zueinander gehalten. Die Seitenstützen 4 (und entsprechend auch die Seitenstützen 5) weisen an ihrer der Antriebseinheit 6 (bzw. 7) zugewandten Seite eine Führungsnut 13 auf, die sich vertikal über die außen liegende schmale Seite der Seitenstütze 4 erstreckt. Zur Führung der Seitenstütze 4 und somit des Webschafts 1 dient ein Führungselement 14. Dieses ist als Querträger ausgebildet, von dem sich eine Reihe Vorsprünge weg erstrecken. Jeder Vorsprung 15 erstreckt sich in die ihm zugeordnete Führungsnut 13 der jeweiligen Seitenstütze 4 und bildet somit mit dieser eine vertikale Gleitführung.

Das Führungselement 14 ist an eine seitliche Montagefläche eines Führungskörpers 16 angeflanscht, der seinerseits mit einem Zylinderblock 17 verbunden ist. Der Führungskörper 16 weist eine quaderförmige Grundform auf. An der dem Führungselement 14 zugewandten Seite weist er eine Reihe von vertikalen Führungskanälen 18 auf, die z.B., wie dargestellt, einen rechteckigen Querschnitt aufweisen. Sie dienen der verschiebbaren Führung von Führungsstangen 19, wie sie insbesondere aus 5, im Übrigen aber auch aus 1, 3, 4 und 6 ersichtlich sind. Jede Führungsstange 19 ist Teil eines Schlittens 21, der in dem Führungskanal 18 vertikal verschiebbar geführt ist. Es handelt sich hier um Gleitführungen. Es können allerdings auch Wälzkörperführungen, wie z.B. Rollenführungen zur Anwendung kommen.

Die Führungsstange 19 geht an ihrem oberen wie auch an ihrem unteren Ende jeweils in ein Anschlussstück 22, 23 über oder ist mit einem solchen verbunden. Das starre Anschlussstück 22, 23 weist an seiner der Seitenstütze 4 zugewandten Seite eine Kupplungseinrichtung 24, 25 auf, die zur Verbindung mit der Seitenstütze 4 oder den Enden 8, 9, 11, 12 der Schaftstäbe 2, 3 eingerichtet ist. An der von der Kupplungseinrichtung 24, 25 abliegenden Seite weisen die Anschlussstücke 22, 23 Vorsprünge 26, 27 auf, die zwischen einander eine weite Öffnung festlegen und aufeinander zu weisende, vorzugsweise zueinander parallel ausgerichtete Planflächen aufweisen. In der so begrenzten Ausnehmung ist der Zylinderblock 17 angeordnet. Die Länge der Führungsstange 19 und somit der Abstand der aufeinander zu weisenden Planflächen der Vorsprünge 26, 27 ist so bemessen, dass der Schlitten 21 an dem Führungskörper 16 einen zur Fachbildung ausreichenden Vertikalhub vollführen kann. Im Ausführungsbeispiel beträgt er beispielsweise 150 mm.

Der Zylinderblock 17 weist eine Anzahl von Zylinderbohrungen 28 auf, wobei die Anzahl der Zylinderbohrungen 28 der Anzahl der Vorsprünge 15 entspricht und mit der Anzahl von Schlitten 21 übereinstimmt. Die Zylinderbohrungen 28 sind vorzugsweise in zwei, wenn notwendig auch in mehreren Reihen zueinander versetzt angeordnet. Dadurch kann der Durchmesser einer einzelnen Zylinderbohrung 28 größer, als die Schaftbreite von 12 mm wie im Ausführungsbeispiel beispielhaft gezeigt, sein. Die Länge der Vorsprünge 26, 27 der Schlitten 21 ist dabei, wie aus 5 hervorgeht, so bemessen, dass beide Reihen von Zylinderbohrungen 28 überbrückt werden. Die Zylinderbohrungen 28 erstrecken sich parallel zu den Führungsstangen 19 und deren Führungskanälen 18. In jeder Zylinderbohrung 28 sitzt ein Kolben 29 abgedichtet und vertikal verschiebbar. Der Kolben 29 kommt im Ausführungsbeispiel mit einer einzigen Dichtung aus.

Der Kolben 29 ist mit einer Kolbenstange 31 verbunden, die sich durch den jeweiligen von dem Kolben 29 abgeteilten oberen und unteren Arbeitsraum 32, 33 hindurch erstreckt. Sie erstreckt sich außerdem durch an dem Zylinderblock 17 oben und unten angeordnete, die Arbeitsräume 32, 33 abschließende Abschlüsse 34, 35, die dazu geeignete Durchgangsöffnungen 36, 37 aufweisen. Vorzugsweise ist in den Durchgangsöffnungen 36, 37 jeweils eine hydrostatische Kolbenstangenlagerung vorgesehen. Diese ermöglicht eine hohe Kolbenstangengeschwindigkeit. Die Abdichtung erfolgt vorzugsweise über eine berührungsfreie Spaltdichtung. Dies minimiert Reibungseffekte.

Die Kolbenstange 31 weist an ihrem oberen wie auch an ihrem unteren Ende jeweils eine plane oder ganz leicht ballige Stirnfläche 38, 39 auf, die spielfrei an der Planfläche des jeweiligen Vorsprungs 26, 27 anliegt. Somit wird jede Bewegung des Kolbens 29 unmittelbar auf den Schlitten 21 übertragen.

An den Zylinderblock 17 ist ein Ventilblock 41 angeflanscht, der elektrisch (elektromagnetisch, elektromotorisch) gesteuerte Wegeventile 42 zur Druckbeaufschlagung und Entlastung der Arbeitsräume 32, 33 aufweist. Entsprechende Fluidkanäle 43, 44 sind unmittelbar in den Ventilblock 41 eingearbeitet. Sie können direkt in den Zylinderblock 17 münden oder, wie dargestellt, über kurze Verbindungsleitungen 45, 46 mit den Abschlüssen 34, 35 verbunden sein. Jedem Kolben 29 bzw. jeder Zylinderbohrung 28 ist dabei zumindest ein Wegeventil 42 zugeordnet.

Zur präzisen Erfassung der Bewegung des Kolbens 29 und insbesondere des Schlittens 21 ist eine Wegmesseinrichtung 47 vorgesehen. Zu dieser gehören eine Maßverkörperung 48, die beispielsweise mit dem Schlitten 21 verbunden sein kann. Sie wird mit dem Schlitten 21 gemeinsam bewegt und erstreckt sich durch eine entsprechende Bohrung des Führungskörpers 16. An diesem ist ein entsprechender zugeordneter Sensor 49 angeordnet (nur schematisch veranschaulicht in 7). Die Wegmesseinrichtung 47 liefert elektrische, analoge oder digitale Messwerte, die die jeweils aktuelle Position des Schlittens 21 kennzeichnet.

7 veranschaulicht das Hydrauliksystem des erfindungsgemäßen Schaftantriebs 1 schematisch am Beispiel der beiden, den Webschaft 1 antreibenden Hydraulikzylinder der Antriebseinheiten 6, 7. Zur Unterscheidung sind die der Seitenstütze 4 zugeordneten Elemente der Antriebseinheit 6 mit „a" und die der Seitenstütze 5 zugeordneten Elemente der Antriebseinheit 7 mit „b" indiziert, wobei Bezugnahme ohne Buchstabenindex gleichermaßen für beide Antriebseinheiten 6, 7 gelten. Als Bezugszahlen werden die vorstehend eingeführten Bezugszahlen verwendet.

Zur Steuerung der Hydraulikzylinder der Antriebseinheiten 6, 7 dient eine Steuereinrichtung 51, die einen eigenen Positionsregelkreis 52a, 52b für den jeweiligen Hydraulikzylinder der Antriebseinheit 6 und 7 aufweist. Beide Lageregelkreise 52 erhalten einen Vorgabe- oder Sollwert von einem Sollwertgenerator 53. Dieser ist über eine Leitung 54 mit der Webmaschine verbunden und erhält von dieser ein Taktsignal. Dieses kann ein kontinuierliches oder periodisches Signal sein und kennzeichnet die Arbeitsgeschwindigkeit der Webmaschine. Der Sollwertgenerator 53 erzeugt ein vorzugsweise zeitkontinuierliches Führungssignal als Sollwertsignal. Das Führungssignal ist eine Zeitfunktion, die die gewünschte Bewegung des Webschafts 1 abbildet. Im einfachsten Fall kann davon ausgegangen werden, dass die Zeitfunktion des Sollwerts mit der Zeitfunktion der gewünschten Schaftbewegung übereinstimmt.

Zu der Steuereinrichtung 1 bzw. den Lageregelkreisen 52a, 52b gehören analoge oder digitale Differenzverstärker 55a, 55b, die an einem Eingang jeweils das Sollwertsignal und an einem anderen Eingang jeweils das von dem Sensor 49a, 49b gelieferte Istwertsignal erhalten. Das erzeugte Differenzsignal wird einem Regelverstärker 56a, 56b zugeführt. Das Reglerausgangssignal dient der Ansteuerung des Magnetventils 42a, 42b, das vorzugsweise als zweistufiges, hydraulisch vorgesteuertes Servoventil mit negativer Überdeckung und mechanischer Rückführung ausgebildet ist. Die Magnetventile 42a, 42b sind als Wegeventile ausgebildet, die die Kanäle 43, 44 absperren oder gleichsinnig oder alternativ überkreuz mit einer Druckquelle P oder einem Abfluss T verbinden. Als Druckquelle P dient vorzugsweise ein Konstantdrucksystem mit druckgeregelter Verstellpumpe nebst nicht weiter veranschaulichtem Hydrospeicher zur Deckung von Volumenstromspitzen zur Anwendung. Außerdem ist ein Ölkühler zur Abfuhr der in Folge energetischer Verluste entstehenden Verlustwärme vorgesehen.

Bei einer verfeinerten Ausführungsform kann der Sollwertgenerator dahingehend modifiziert sein, dass er z.B. abhängig von der Arbeitsgeschwindigkeit der Webmaschine den zeitlichen Verlauf des Sollwerts von der tatsächlich gewünschten Bewegungskurve des Webschafts abweichen lässt. Es wird von prädikativer Sollwertvorgabe gesprochen. Diese berücksichtigt die bei der jeweiligen Arbeitsgeschwindigkeit auftretenden Regelabweichungen und bemisst den jeweils aktuellen Sollwert so, dass unter Berücksichtigung der bei diesem Sollwert und der aktuellen Arbeitsgeschwindigkeit auftretende Regelfehler (Regelabweichung) der tatsächlich gewünschte Sollwert erreicht wird. Gewissermaßen wird der von dem Regler geschwindigkeitsabhängig erzeugte Schleppfehler zu dem Sollwert addiert.

Der insoweit beschriebene Schaftantrieb arbeitet wie folgt:

Der Webschaft 1 wird an seinen beiden Seitenstützen 4, 5 jeweils zumindest an einer Kupplungseinrichtung 24 oder auch mit zwei Kupplungseinrichtungen 24, 25 gefasst und definiert vertikal auf und ab geführt. Dazu dienen die Antriebseinheiten 6, 7, die für jeden Webschaft zumindest einen Hydraulikzylinder aufweisen. Zur Auslösung der Schaftbewegung erhält die Steuereinrichtung 51 an der Leitung 54 ein Führungssignal, das beispielsweise in Form eines die aktuelle Winkelposition der Webmaschinenhauptwelle kennzeichnenden elektrischen Signals vorliegen kann. Diesem Signal entsprechend erzeugt der Sollwertgenerator 53 Sollwerte für die voneinander unabhängig parallel zueinander arbeitenden Lageregelkreise 52a, 52b. Die dort vorhandenen Regler 56a, 56b bestimmen die vorliegende Abweichung zwischen dem Sollwert und dem von dem Sensor 49a, 49b gemessenen Istwert und liefern ein entsprechendes Steuersignal an die Magnetventile 42a, 42b. Diese beaufschlagen die Arbeitskammern 32a, 32b oder 33a, 33b so mit Druck, dass beide Kolben 29a, 29b in die gleiche gewünschte vertikale Sollposition verfahren werden. Über die Kolbenstangen 31a, 31b werden somit die Schlitten 21 der Antriebseinheiten 6, 7 synchron in die gewünschte Position verfahren und stellen dabei den Webschaft 1 in die gewünschte Position. Bei laufender Maschine ändert der Sollwertgenerator 53 den Sollwert permanent. Entsprechend folgen die Kolben 29a, 29b permanent diesem Sollwertsignal, wobei sie zu jedem Zeitpunkt in ihrer Position durch den Lageregelkreis 52a, 52b kontrolliert sind. Auf diese Weise wird die Fachbildung durch kontrolliertes Auf- und Ab-Fahren des Webschafts 1 bewirkt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform erzeugt der Sollwertgenerator sowohl in der oberen als auch in der unteren Endlage des Webschafts 1, die an sich als Ruhelage angesehen wird, eine Vertikalschwingung mit geringer Amplitude. Diese Vertikalschwingung verhindert sprungartige Änderungen der Schaftbeschleunigung, wie sie ansonsten beim Abbremsen des Schafts auf die Geschwindigkeit Null und dann bei Behalten der Geschwindigkeit Null auftreten würden. Diese Schaftschwingung im oberen und unteren Hubendebereich vermeidet somit das Auftreten von Stößen und somit von ungewollten Schwingungen in dem Webschaft.

Durch den Direktantrieb des Webschafts ohne Übertragungsglieder werden Schwingungen reduziert und die Bewegung des Antriebs nahezu unverfälscht auf den Webschaft 1 übertragen. Massenträgheits- und Reibungskräfte sowie durch Schwingungen verursachte Schleppfehler werden minimiert. Es kann ein Schaftpendeln im oberen und im unteren Endlagenbereich erzeugt werden, um die auftretenden Beschleunigungen zu minimieren. Dies führt zu geringerer Schaftbelastung und niedrigerem Energiebedarf. Der Schafthub ist einstellbar. Beispielsweise kann die Weite der Fachöffnung den jeweiligen für das spezielle Gewebe jeweils angemessenen Werten angepasst werden. Dies erfolgt durch entsprechende Eingabe von Werten an dem Sollwertgenerator 53.

Ein erfindungsgemäßer Schaftantrieb weist servohydraulische Antriebseinheiten 6, 7 auf, die vorzugsweise seitlich an den Webschaft 1 angeflanscht sind. Sie enthalten Wegmesssysteme, die in einem jeweils eigenen Lageregelkreis die gewünschte Schaftposition einstellen. Beide Antriebseinheiten 6, 7 werden von einem gemeinsamen Führungssignal eines gemeinsamen Sollwertgenerators gesteuert. Es ergibt sich durch diese Art des Direktantriebs ein mechanisch steifer, schwingungsarmer und hinsichtlich der Anwendungsfälle hoch flexibler Schaftantrieb.

1Webschaft 2, 3oberer, unterer Schaftstab 4, 5Seitenstützen 6, 7Antriebseinheiten 8, 9, 11, 12Ende 13Führungsnut 14Führungselement 15Vorsprung, Führungselement 16Führungskörper 17Zylinderblock, Zylinderkörper 18Führungskanäle 19Führungsstangen 21Schlitten, Zwischenträger 22, 23Anschlussstück 24, 25Kupplungs-, Verbindungseinrichtung 26, 27Vorsprünge 28Zylinderbohrungen 29Kolben 31Kolbenstange 32, 33Arbeitsräume 34, 35Abschlüsse 36, 37Durchgangsöffnungen 38, 39Stirnfläche 41Ventilblock 42Magnetventile (Wegeventil) 43, 44Fluidkanäle 45, 46Verbindungsleitungen 47Wegmesseinrichtung 48Maßverkörperung 49Sensor 51Steuereinrichtung 52Lageregelkreis 53Sollwertgenerator 54Leitung 55Differenzverstärker 56Regelverstärker PDruckquelle TAbfluss

Anspruch[de]
  1. Schaftantrieb für einen Webschaft (1) einer Webmaschine, mit zumindest einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder, der einen Zylinderkörper (17) mit einem oberen Abschluss (34) und mit einem unteren Abschluss (35) aufweist, wobei die Abschlüsse (34, 35) jeweils mit einer Durchgangsöffnung (36, 37) versehen sind,

    mit einer in dem Hydraulikzylinder vorgesehenen Zylinderbohrung (28), in der ein Kolben (29) verschiebbar gelagert ist, und

    mit einer mit dem Kolben (29) verbundenen Kolbenstange (31), die ein oberes Ende, das sich durch die Durchgangsöffnung (36) des oberen Abschlusses (34) erstreckt, und ein unteres Ende aufweist, das sich durch die Durchgangsöffnung (37) des unteren Abschlusses (35) hindurch erstreckt,

    wobei beide Enden jeweils direkt mit dem Webschaft (1) oder einem Zwischenträger (21) verbunden sind.
  2. Schaftantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder seitlich neben einer Seitenstütze (4, 5) des Webschafts (1) angeordnet ist.
  3. Schaftantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Webschaft (1) jeweils seitlich neben beiden Seitenstützen (4, 5) Hydraulikzylinder angeordnet sind.
  4. Schaftantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hydraulikzylinder zu einem Zylinderblock (17) zum Antrieb mehrerer Webschäfte zusammengefasst sind.
  5. Schaftantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder mit einem Ventilblock (41) verbunden ist, der elektrisch steuerbare Ventile (42) zur Steuerung der Druckbeaufschlagung des Kolbens (29) aufweist.
  6. Schaftantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (21) ein mittels einer Führungseinrichtung (18, 19) in einer Führungsrichtung verschiebbar gelagerter Schlitten ist, wobei die Führungsrichtung mit der Bewegungsrichtung des Kolbens (29) übereinstimmt.
  7. Schaftantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (21) mit zumindest einer Verbindungseinrichtung (24) zum Anschluss eines Webschafte (1) versehen ist.
  8. Schaftantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (24) mit zumindest einer Verbindungseinrichtung (24) zum Anschluss einer Seitenstütze (4, 5) eines Webschafts (1) versehen ist.
  9. Schaftantrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (18, 19) wenigstens ein Führungselement (15) zur Führung der Seitenstütze (4, 5) des Webschafts (1) aufweist.
  10. Schaftantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (31) mit einer Wegmesseinrichtung (47) verbunden ist, die ein der aktuellen Position der Kolbenstange (31) entsprechendes Signal abgibt.
  11. Schaftantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmesseinrichtung (47) mit dem Zwischenträger (21), der Seitenstütze (4, 5) oder dem Webschaft (1) verbunden ist.
  12. Schaftantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmesseinrichtung (47) und ein Ventilblock (41) an eine Steuereinrichtung (51) zur Steuerung des Schaftantriebs angeschlossen sind.
  13. Schaftantrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (51) eine Positionsregeleinrichtung (52) zur Regelung der aktuellen Schaftposition entsprechend eines zeitvarianten Vorgabesignals ist, wobei für jeden Hydraulikzylinder ein eigener Positionsregelkreis (52a, 52b) vorhanden ist.
  14. Schaftantrieb nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgabesignal zu der Arbeitsgeschwindigkeit der Webmaschine synchronisiert ist.
  15. Schaftantrieb für einen Webschaft (1) einer Webmaschine,

    mit zumindest einem doppeltwirkenden Hydraulikzylinder, der einen Zylinderkörper (17) mit zumindest einem Abschluss (34) aufweist, der mit einer Durchgangsöffnung (36) versehen ist,

    mit einem in einer Zylinderbohrung (28) des Hydraulikzylinders verschiebbar gelagerten Kolben (29),

    mit einer mit dem Kolben (29) verbundenen Kolbenstange (31), die ein sich durch die Durchgangsöffnung (36) des Abschlusses (34) erstreckendes Ende aufweist, das mit dem Webschaft (1) verbunden ist,

    mit einer Wegmesseinrichtung (47), die ein der aktuellen Position der Kolbenstange (31) entsprechendes Signal abgibt,

    mit einem Ventilblock (41) zur Steuerung der Druckbeaufschlagung des Kolbens (29), und

    mit einer an die Wegmesseinrichtung (47) und den Ventilblock (41) angeschlossenen Steuereinrichtung (51) zur Steuerung des Schaftantriebs.
  16. Schaftantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (51) eine Positionsregeleinrichtung (52) zur Regelung der aktuellen Schaftposition entsprechend eines zeitvarianten Vorgabesignals ist.
  17. Schaftantrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorgabesignal zu der Arbeitsgeschwindigkeit der Webmaschine synchronisiert ist.
  18. Schaftantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Hydraulikzylinder seitlich neben einer Seitenstütze (4, 5) des Webschafts (1) angeordnet ist.
  19. Schaftantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Hydraulikzylinder zu einem Zylinderblock (17) zum Antrieb mehrerer Webschäfte zusammengefasst sind.
  20. Schaftantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Webschaft (1) jeweils seitlich neben beiden Seitenstützen (4, 5) Hydraulikzylinder angeordnet sind.
  21. Schaftantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkörper (17) einen oberen Abschluss (34) und einen unteren Abschluss (35) aufweist, wobei die Abschlüsse (34, 35) jeweils mit einer Durchgangsöffnung (36, 37) versehen sind.
  22. Schaftantrieb nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die mit dem Kolben (29) verbundene Kolbenstange (31) ein oberes Ende, das sich durch die Durchgangsöffnung (36) des oberen Abschlusses (34) erstreckt, und ein unteres Ende aufweist, das sich durch die Durchgangsöffnung (37) des unteren Abschlusses (35) hindurch erstreckt, wobei beide Enden jeweils direkt mit dem Webschaft (1) oder einem Zwischenträger (21) verbunden sind.
  23. Schaftantrieb nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der Kolbenstange (31) mit dem Webschaft (1) oder einem Zwischenträger (21) starr verbunden sind.
  24. Schaftantrieb nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (21) ein mittels einer Führungseinrichtung (18, 19) in einer Führungsrichtung verschiebbar gelagerter Schlitten ist, wobei die Führungsrichtung mit der Bewegungsrichtung des Kolbens (29) übereinstimmt.
  25. Schaftantrieb nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (21) mit zumindest einer Verbindungseinrichtung (24) zum Anschluss eines Webschafts (1) versehen ist.
  26. Schaftantrieb nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenträger (21) mit zumindest einer Verbindungseinrichtung (24) zum Anschluss einer Seitenstütze (4, 5) eines Webschafts (1) versehen ist.
  27. Schaftantrieb nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungseinrichtung (18, 19) wenigstens ein Führungselement (15) zur Führung der Seitenstütze (4) des Webschafts (1) aufweist.
  28. Schaftantrieb nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmesseinrichtung mit dem Zwischenträger (21), der Seitenstütze (4) oder dem Webschaft (1) verbunden ist.
Es folgen 5 Blatt Zeichnungen






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