VORRICHTUNG ZUM BERUEHRUNGSLOSEN ANTRIEB EINES SCHUETZEN IM RIET EINER RUNDWEBMASCHINE |
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申请号 | EP10700254.5 | 申请日 | 2010-01-14 | 公开(公告)号 | EP2382346B1 | 公开(公告)日 | 2014-03-05 |
申请人 | Starlinger & Co Gesellschaft m.b.H.; | 发明人 | WAGNER, Nikolaus; | ||||
摘要 | |||||||
权利要求 | |||||||
说明书全文 | Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum berührungslosen Antrieb eines entlang einer kreisförmigen Umlaufbahn im Riet einer Rundwebmaschine bewegbaren Schützen, mit zumindest einem Permanentmagneten am Schützen und mit zumindest einem mit dem zumindest einen Permanentmagneten des Schützen in Wirkverbindung stehenden Magneten, der auf einem zur Umlaufbahn des Schützen konzentrisch bewegbaren Antriebselement angeordnet ist, wobei ein Luftspalt zwischen dem Schützen und dem Antriebselement gebildet ist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Vorrichtung ist aus dem Dokument Die Im Stand der Technik sind beispielsweise die folgenden Vorrichtungen zum berührungslosen Antrieb eines Schützen einer Rundwebmaschine bekannt:
Bei dieser Ausführung kann es allerdings nach dem Anfahren der Maschine, da nur mehr eine geringere Kraft zum Antrieb des Schützen erforderlich ist, vorkommen, dass der Schützen zu stark vom umlaufenden Permanentmagneten des Antriebselements abgestoßen wird und auf seiner Kreisbahn daher zu weit vorauseilt. Dazu bietet die Nachteilig ist an diesen beiden Ausführungen, dass die geometrische Gestaltung eines Luftspalts durch die notwendige Anordnung der Magneten am hinteren und gegebenenfalls auch vorderen Ende des Webschützens sowie der damit kooperierenden Magneten am Antriebselement, die hinter bzw. vor dem Webschützen, zumindest aber schräg dazu positioniert werden müssen, nicht so gelöst werden kann, dass die Gefahr ausgeschaltet wird, dass sich die durch den Luftspalt geführten Kettfäden an den Magneten verhängen. Abweisbügel am Gehäuse des Webschützen konnten dieses Problem zwar etwas lindern, gelöst wurde es dadurch aber nicht. Ein weiterer Nachteil an den bekannten Antriebsvorrichtungen für Webschützen ist, dass der Schützen trotz des magnetischen Antriebs nach wie vor auf Führungsrollen auf seiner Bahn im Riet läuft, die die durch den Luftspalt gezogenen Kettfäden überrollen. Neben der mechanischen Belastung der Bändchen und der notwendigen Wartungsarbeiten an den als Verschleißteile ausgebildeten Führungsrollen - insbesondere bei modernen Maschinen mit hoher Produktionskapazität, die sehr schnell umlaufende Webschützen und damit hohe Kräfte und Drehzahlen bedingen - besteht auch die Gefahr, dass sich Fäden an den Kanten der Magneten oder den Führungsrollen verhängen und von diesen beschädigt werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die bekannten Nachteile des Stands der Technik derartiger Antriebe von Webschützen zu überwinden. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer eingangs beschriebenen Webschützen-Antriebsvorrichtung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst. Besonders bevorzugte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Eine erfindungsgemäße Antriebsvorrichtung weist zumindest einen Permanentmagneten am Schützen sowie einen Magneten am umlaufenden Antriebselement auf, die miteinander in Wirkverbindung stehen und so gepolt sind, dass sie sich gegenseitig anziehen. Durch zumindest einen magnetischen Anziehungsabschnitt zwischen dem Schützen und dem Antriebselement, der vorzugsweise an der Unterseite des Schützen angeordnet ist, wird der Schützen bei Bewegung des umlaufenden Antriebselementes auf seiner Umlaufbahn im Riet mitbewegt. Die zwischen dem Schützen und dem Antriebselement wirkende magnetische Anziehung ist vorzugsweise normal zur Bewegungsrichtung des Schützen orientiert. Wird das Antriebselement bewegt, stellen sich ein Versatz und eine mit diesem Versatz einhergehende magnetische Kraft normal zur magnetischen Achse des Anziehungsabschnittes ein. Diese Scherkräfte im Anziehungsabschnitt treten schon bei geringem Schlupf zwischen Schützen und Antriebselement auf und stellen die eigentliche Antriebskraft dar. Der Luftspalt zwischen Schützen und Antriebselement kann geometrisch günstig und groß genug ausgestaltet werden, um eine sichere Führung der Kettbändchen durch den Luftspalt zu erzielen. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist weiters mindestens ein magnetischer Abstoßungsabschnitt zwischen dem Schützen und dem Antriebselement gebildet, umfassend zumindest einen am Schützen angeordneten Permanentmagneten und zumindest einen am Antriebselement angeordneten Magneten, die so gepolt sind, dass sie einander abstoßen. Dieser mindestens eine Abstoßungsabschnitt zwischen dem Antriebselement und dem Schützen bewirkt, dass normal zur Umlaufbahn des Schützen die magnetische Anziehungskraft des magnetischen Anziehungsabschnitts und die Gewichtskraft des Webschützen kompensiert wird, sodass ein freier Luftspalt zwischen Schützen und Antriebselement auch ohne Führungsrollen einstellbar ist. Es sei erwähnt, dass dieser Abstoßungsabschnitt zwischen dem Antriebselement und dem Schützen nicht die vom magnetischen Anziehungsabschnitt erzeugten Scherkräfte zwischen dem Schützen und dem Antriebselement aufhebt. Weiters sei erwähnt, dass bei dieser Ausführungsform der Erfindung der Webschützen Führungsrollen zur Kompensation von Fliehkräften vorgesehen sind. In einer besonders zweckmäßigen Ausführung der Erfindung weist der magnetische Anziehungsabschnitt - in Umlaufbahn des Schützen gesehen - hintereinander angeordnete, vorzugsweise streifenförmige, Permanentmagneten mit alternierender Polung am Schützen und hintereinander angeordnete, vorzugsweise streifenförmige, Magneten mit alternierender Polung am Antriebselement auf, wobei die Permanentmagneten des Schützen und die Magneten des Antriebselements einander paarweise gegenüberliegen und so gepolt sind, dass sich zwei gegenüberliegende Einzelmagneten des Schützen bzw. des Antriebselements jeweils anziehen. Durch die Ausführung mit mehreren Einzelmagneten mit alternierender Polung wird die magnetische Wirkverbindung verstärkt und der auftretende Versatz zwischen Schützen und Antriebselement begrenzt, da schon bei geringstem Schlupf größere Scherkräfte in Bewegungsrichtung übertragen werden. Zur optimalen Ausrichtung der Magnetfeldlinien im magnetischen Abschnitt empfiehlt sich die Befestigung der Einzelmagneten auf einer Rückschlussplatte. Eine sehr starke magnetische Wirkverbindung wird erzielt, wenn die Permanentmagneten des Schützen so angeordnet sind, dass ihre magnetischen Achsen zum Antriebselement weisen, und die Magneten des Antriebselements so angeordnet sind, dass ihre magnetischen Achsen zum Schützen weisen. In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung umfasst der zumindest eine magnetische Abstoßungsabschnitt zwischen Schützen und Antriebselement - in Umlaufbahn des Schützen gesehen - nebeneinander angeordnete, vorzugsweise streifenförmige, Permanentmagneten mit alternierender Polung am Schützen und nebeneinander angeordnete, vorzugsweise streifenförmige, Magneten mit alternierender Polung am Antriebselement, wobei die Permanentmagneten des Schützen und die Magneten des Antriebselements einander paarweise gegenüberliegen und so gepolt sind, dass sich zwei gegenüberliegende Einzelmagneten des Schützen bzw. des Antriebselements jeweils abstoßen. Zweckmäßig sind zwei magnetische Abstoßungsabschnitte zwischen dem Antriebselement und dem Schützen vorgesehen, die beispielsweise an den beiden Enden einer Längsseite des Schützen angeordnet sind und dazwischen, d.h. etwa in der Mitte der Länge des Schützen, der magnetische Anziehungsabschnitt angeordnet ist. Durch die Abfolge zweier magnetisch abstoßender Abschnitte und eines mittig gelegenen, magnetisch anziehenden Abschnittes wird eine stabile Planlage zwischen dem Schützen und dem bewegten Antriebselement mit annähernd gleichbleibender Spaltbreite gewährleistet. Durch die vorgeschlagene Anordnung der Permanentmagneten des Webschützen und der Magneten des Antriebselements werden die anziehenden Magnetkräfte des Anziehungsabschnittes durch abstoßende Kräfte der Abstoßungsabschnitte kompensiert, wobei die vom Anziehungsabschnitt zwischen dem Antriebselement und dem Schützen erzeugten Scherkräfte nicht beeinträchtigt werden. Die Einzelmagneten sind flächig nebeneinander sowohl am Schützen, als auch am umlaufenden Antriebselement so angeordnet, dass sich jeweils zwei durch einen Luftspalt zwischen Schützen und Antriebselement getrennte, einander gegenüberliegende Einzelmagneten gegenseitig abstoßen. Durch die Ausführung mit mehreren Einzelmagneten mit alternierender Polung wird auch hier die Steifigkeit der magnetischen Wirkverbindung erhöht und es können bei Versatz größere Scherkräfte quer zur Bewegungsrichtung übertragen werden. Zur optimalen Ausrichtung der Magnetfeldlinien im magnetischen Abschnitt empfiehlt sich auch für den magnetischen Abschnitt mit gegenseitig abstoßender Wirkverbindung die Befestigung der Einzelmagneten auf einer Rückschlussplatte. Weiters ist es günstig, wenn die Permanentmagneten des Schützen so angeordnet sind, dass ihre magnetischen Achsen zum Antriebselement weisen, und die Magneten des Antriebselements so angeordnet sind, dass ihre magnetischen Achsen zum Schützen weisen. In einer Variante der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum berührungslosen Antrieb eines Schützen im Riet einer Rundwebmaschine ist mindestens ein magnetischer Abstoßungsabschnitt zwischen dem Schützen und dem Riet gebildet, umfassend zumindest einen am Schützen angeordneten Permanentmagneten und zumindest einen am Riet angeordneten Magneten, die so gepolt sind, dass sie einander abstoßen, wobei die Abstoßrichtung des Abstoßungsabschnitts zwischen dem Schützen und dem Riet der Abstoßrichtung des Abstoßungsabschnitts zwischen dem Schützen und dem Antriebselement entgegenwirkt. In dieser erfindungsgemäßen Variante können den Schützen vertikal, d.h. im rechten Winkel zu seiner Umlaufbahn abstützende, konventionelle, mechanisch wirkende Führungseinrichtungen des Schützen, beispielsweise Führungsräder oder -rollen, sowie die dazu korrespondierenden Führungsbahnen des Schützen am Riet gänzlich entfallen. Auch die Gewichtskräfte des Schützen werden von den magnetischen Abstoßungsabschnitten aufgenommen. Lediglich für die Kompensation der Fliehkräfte des Schützen sind noch mechanische Stützvorrichtungen (Räder am Schützen und eine Führungsbahn am Riet) vorgesehen, doch können in weiterer Fortbildung die Fliehkräfte durch Magneten am Schützen und entlang des Riets kompensiert werden. Für optimale magnetische Wirkverbindung ist vorgesehen, dass die Permanentmagneten des Schützen so angeordnet sind, dass ihre magnetischen Achsen zum Riet weisen, und die Magneten des Riets so angeordnet sind, dass ihre magnetischen Achsen zum Schützen weisen. Die vertikale Position des Schützen stellt sich in engen Grenzen in Abhängigkeit von den einander entgegenwirkenden magnetischen Abstoßungsabschnitten zwischen Antriebselement und Schützen bzw. zwischen Schützen und Riet, und vom veränderlichen Gewicht der im Schützen mitgeführten Fadenspule ein. Je weniger Produktionsunterbrechungen durch einen Spulenwechsel erforderlich sind, umso höher ist die Wirtschaftlichkeit derartiger Webmaschinen. Insbesondere bei modernen Rundwebmaschinen mit hoher Produktionsleistung hat die Größe der mitgeführten Fadenspule einen bedeutenden Einfluss auf die Wirtschaftlichkeit, weshalb immer größere Fadenspulen im Schützen Platz finden sollen. Da sich das Gewicht der Spule während des Betriebs der Rundwebmaschine ständig ändert, wird ein leichter werdender Schützen bei sonst konstant gehaltenen Betriebsbedingungen einen immer größer werdenden Luftspalt zum Magneten des Antriebselements einnehmen, bis wieder ein Gleichgewicht zwischen Gewichtskraft und Abstoßungskräften erreicht ist. Der Abstoßungsabschnitt zwischen Schützen und Riet wirkt dieser vertikalen Bewegung entgegen. Diese Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, um alle Kettfäden-berührenden Führungseinrichtungen zu eliminieren und gleichzeitig die dadurch entstehende Variabilität der vertikalen Schützposition und damit die Spaltbreite zwischen Schützen und Antriebselement bzw. Riet in einem engen Bereich zu halten. In einer einfachen, billigen und wartungsfrei betreibbaren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum berührungslosen Antrieb eines Schützen im Riet einer Rundwebmaschine sowie zur berührungslosen Positionierung des Schützen in vertikaler Richtung sind die Magneten am Antriebselement und/oder am Riet als Permanentmagneten ausgebildet. Die Spaltbreite zwischen Schützen und Antriebselement kann trotz veränderlicher Gewichtskräfte der Spule während des Betriebs noch exakter eingestellt und konstant gehalten werden, wenn die Magneten am Antriebselement und/oder am Riet als Elektromagneten ausgebildet sind, die, vorzugsweise mit einer geeigneten Steuerung versehen, die Bewegung des Schützen auf konstanter Umlaufbahn im Riet gewährleisten. Durch ein derartiges Wechselspiel von Permanentmagneten, die am umlaufenden Schützen entsprechend angeordnet sind, und beispielsweise am Antriebselement vorgesehenen Elektromagneten wird die Breite des Luftspalts zwischen dem Antriebselement und dem Schützen unabhängig von den Betriebsbedingungen konstant gehalten. Damit entfällt nicht nur der mechanische Antrieb des Schützen, der belastend für die Kettbändchen und verschleißanfällig ist, es können auch die mechanisch wirkenden Führungsvorrichtungen des Schützen wesentlich reduziert werden. Ein solcherart berührungslos angetriebener bzw. in Umlaufbahn gehaltener Schützen ist im Betrieb auch wesentlich leiser. Eine mechanische Belastung und Beschädigung der Kettfäden, die bei konventionellen Webmaschinen laufend vom mechanischen Antrieb und den Führungsvorrichtungen des Schützen überrollt werden, entfällt ebenfalls. Die Kettfäden des Gewebes kommen mit einem erfmdungsgemäßen Schützen in dieser Ausführungsform nicht mehr in Berührung. Die Erfindung wird nun anhand der Abbildungen von beispielhaften Ausführungsformen näher beschrieben. Es zeigen:
In In den Weiters sind bei dieser Ausführungsform der Erfindung zwei magnetische Abstoßungsabschnitte 13 zwischen dem Schützen 1 und dem Antriebselement 10 gebildet. Diese Abstoßungsabschnitte 13 umfassen jeweils - in Umlaufbahn 16 des Schützen 1 gesehen - nebeneinander angeordnete, streifenförmige, Permanentmagneten 9, 9' mit alternierender Polung am Schützen 1 und nebeneinander angeordnete, streifenförmige, Magneten 12, 12' mit alternierender Polung am Antriebselement 10. Die Permanentmagneten 9, 9' des Schützen 1 und die Magneten 12 des Antriebselements 10 liegen einander paarweise gegenüber und sind so gepolt, dass sich zwei gegenüberliegende Einzelmagneten 9, 9'. bzw. 12, 12' des Schützen bzw. des Antriebselements jeweils abstoßen. Durch diese Abstoßungsabschnitte 13 wird den anziehenden Kräften des Anziehungsabschnittes 14 und dem Gewicht des Schützen 1 entgegengewirkt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel stehen die magnetischen Achsen aller Magneten im wesentlichen normal auf die Umlaufbahn 16 des Schützens 1. Die In Die beiden Einzig die Stützrollen 3 sind zur Aufnahme der radial wirkenden Fliehkräfte noch vorhanden. Bei optimaler Anordnung der magnetischen Abschnitte bzw. bei Verwendung von Elektromagneten am Antriebselement bzw. am Riet können die auf den Schützen wirkenden Fliehkräfte ebenfalls vom angelegten Magnetfeld kompensiert werden. Auf die Stützrollen des Schützen werden dann im Betrieb keine Fliehkräfte mehr übertragen, die Stützrollen dienen somit nur mehr als Sicherheitseinrichtung beispielsweise bei einem Ausfall der Steuerung der Elektromagneten. |