Beschreibung Verfahren zum Antreiben und Antrieb für eine Maschine Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Antreiben einer Maschine, die wenigstens ein Bauteil aufweist, das eine periodische Bewegung aus- führt, und die einen elektrischen Antriebsmotor enthält, dem entspre- chend der jeweilige Winkelposition gesteuert elektrische Energie zuge- führt wird, und einen Antrieb mit einem elektrischen Antriebsmotor und einer zugeordneten Steuerung.

Ein Verfahren und ein Antrieb der eingangs genannten Art sind aus der WO 99/27 426 bekannt. Da der Antriebsmotor an die Maschine ständig ein Drehmoment abgibt, das bevorzugt konstant gehalten wird, folgt der Antriebsmotor dem durch Trägheitsmomente der Maschine vorgegebe- nen Drehzahlverhalten. Wenn die Trägheitsmomente der Maschine zu einer Geschwindigkeitsreduzierung führen, so macht der Antriebsmotor das ebenso mit, wie wenn das Trägheitsmoment zu einer Erhöhung der Maschinengeschwindigkeit führt. Die Schwankungen der Drehge- schwindigkeit der Maschine werden dadurch vergrößert. Üblicherweise ist das für die Funktion der Maschine unschädlich, beispielsweise für die Funktion einer Webmaschine. Es kann jedoch die Gefahr bestehen, dass die Geschwindigkeiten und/oder die Beschleunigungen so hoch werden, dass die Gefahr von Beschädigungen auftritt. Außerdem kann die Gefahr auftreten, dass die Drehgeschwindigkeit der Maschine derart stark schwenkt, dass die Synchronisation verlorengeht, z. B. der Schuss- eintrag bei Luftdüsenwebmaschinen mit der Fachbildung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass die Schwankungen der Drehge- schwindigkeit reduziert werden, ohne dass der energetische Wirkungs- grad verschlechtert wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Zuführen elektrischer E- nergie zu dem Antriebsmotor in Phasen zunehmender Drehgeschwin- digkeit wesentlich reduziert oder unterbrochen wird.

Da die Stromzufuhr in Phasen zunehmender Geschwindigkeit wesent- lich reduziert oder unterbrochen wird, steigt insgesamt die Geschwindig- keit weniger an. Das geringere Ansteigen der Drehgeschwindigkeit be- wirkt dann auch, dass die Drehgeschwindigkeit nicht auf ganz so niedri- ge Werte absinkt, so dass insgesamt die Schwankungen der Drehge- schwindigkeit reduziert werden.

Bei einem Antrieb wird das Problem dadurch gelöst, dass die Steuerung mit Mitteln zum Erkennen von Phasen zunehmender Drehgeschwindig- keit und zum Reduzieren oder Unterbrechen der Energiezufuhr in diesen Phasen versehen ist.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und den Unteransprüchen.

Fig. 1 zeigt in schematischer Darstellung einen Antrieb für eine Webmaschine, der erfindungsgemäß gesteuert wird und Fig. 2 ein Diagramm zur Erläuterung des Verlaufs der Drehge- schwindigkeit der Maschine während einer Umdrehung und des Verlaufs der gesteuerten Zufuhr von elektrischer Energie zu dem Antriebsmotor.

Der in Fig. 1 dargestellte Antrieb einer Webmaschine enthält eine Steu- ereinheit 1, die einen Antriebsmotor 2 steuert. Der Antriebsmotor 2 treibt die Hauptantriebswelle 3 der Webmaschine an. Die Motorwelle 4 und die Hauptantriebswelle 3 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel einteilig ausgeführt. Die Hauptantriebswelle 3 ist mittels Lagern 5,6 in einem Rahmen 7 der Webmaschine gelagert.

Auf der Hauptantriebswelle 3 ist drehfest ein Schaltrad 8 angeordnet, das mit einem Antriebsrad 9 kämmt. Das Antriebsrad 9 ist drehfest auf einer Welle 10 angeordnet, die erste Antriebselemente 11 antreibt, bei- spielsweise Antriebselemente für Fachbildungsmittel. Das Schaltrad 8 kämmt außerdem mit einem zweiten Antriebszahnrad 12, das drehfest auf einer Antriebswelle 13 von zweiten Antriebselementen 14 angeord- net ist, die beispielsweise die Antriebselemente für eine Weblade und- bei Greiferwebmaschinen-die Antriebselemente der Greifer sind.

Um das an der Hauptantriebswelle 3 wirkende Antriebsdrehmoment zu begrenzen, ist der Durchmesser des Schaltrades 8 kleiner als der Durchmesser der Antriebsräder 9,12. Das Antriebsrad 12 dreht sich pro Schusseintrag einmal. Das Antriebsrad 9 der Antriebselemente dreht sich in der gleichen Zeit beispielsweise nur um eine halbe Umdrehung, da die Fachbildungsmittel bei einem Schusseintrag nur einen halben Zyklus durchlaufen. Aus diesem Grund ist der Durchmesser des An- triebsrades 9 doppelt so groß wie der Durchmesser des Antriebsrades 12.

Das Lager 6 ist zwischen dem Webmaschinenrahmen 7 und einem mit Schrauben daran befestigten Flansch 24 angeordnet. Das Lager 5 be- findet sich zwischen einem Flansch 25, der Teil des Webmaschinen- rahmens 7 ist, und einem mit Schrauben daran befestigten Flansch 26.

Der Rotor 27 des Antriebsmotors 2 ist drehfest auf der Motorwelle 4 be- festigt, die-wie schon gesagt-einteilig mit der Hauptantriebswelle 3 ausgebildet ist. Der in einem Gehäuse 28 angeordnete Stator 29 des Antriebsmotors 2 ist mittels des Flansches 26 an dem Webmaschinen- rahmen 7 angebracht. Hierzu ist das Gehäuse 28 mit einem Gewinde versehen, das in ein Gewinde des Flansches 26 eingeschraubt ist. Der Flansch 26 hält den Stator 29 zentrisch zu dem Rotor 27. Das Gehäuse 28 weist ein zweites, mit einem Gewinde versehenes Ende auf, auf das ein mit einem Gewinde versehener Flansch 30 geschraubt ist, der die Stirnseite des Antriebsmotors 2 staubdicht abschließt. Bevorzugt wird als Antriebsmotor 2 ein schaltbarer Reluktansmotor eingesetzt, bei wel- chem in jeder Winkelposition eine bestimmte Wicklung an die Stromzu- fuhr angeschlossen werden kann, um eine gesteuerte elektrische Ener- gie zuzuführen, d. h. ein bezüglich Amplitude und Frequenz gesteuerten Strom.

Die Steuereinheit 1 enthält wenigstens einen Speicher 15 und eine Auswerteeinrichtung 16. An die Steuereinheit 1 sind eine Eingabeeinheit 31, eine Anzeigeeinheit 18 und ein Sensor 32 angeschlossen. Der Sen- sor 32 arbeitet mit einer Endcoderscheibe 33 zusammen, die auf der Motorwelle 4 angeordnet ist. Bei einer abgewandelten Ausführungsform sind die Endcoderscheibe 33 und der Sensor 32 auf der Hauptan- triebswelle 3 der Maschine angebracht. Mittels der Signale des Sensors 32 kann die Steuereinheit die Winkelposition und die Drehzahl der Mo- torwelle 4 bestimmen. Der Sensor 32 enthält beispielsweise einen Licht- sender 34 und einen auf der anderen Seite der Endcoderscheibe 33 an- geordneten Empfänger. Die Endcoderscheibe ist mit an definierten Stel- len vorgesehenen lichtdurchlässigen Stellen versehen, so dass Strahlen des Lichtsenders 34 dann zu dem Empfänger 35 gelangen. Selbstver- ständlich können auch Sensoren vorgesehen werden, die nach einem anderen Arbeitsprinzip arbeiten.

Die Zuführung von elektrischer Energie zu dem Antriebsmotor 2 wird von der Steuereinheit 1 mittels eines Steuerungssystems 17 gesteuert.

Das Steuerungssystem 17 ist beispielsweise eine elektronisch geregelte Stromquelle oder Leistungsstufe, die lastunabhängig Strom mit vorwähl- barer Amplitude und vorwählbarer Frequenz liefern kann.

Wenn der Antriebsmotor 2 so gesteuert wird, wie das in der WO 99/27 426 beschrieben ist, beispielsweise so, dass er ständig ein konstantes Drehmoment an die Maschine abgibt, so ergibt sich eine Drehgeschwin- digkeitsverlauf über 360° entsprechend der Kurve 50 in Fig. 2. Die Kurve 50 zeigt, dass die Drehgeschwindigkeit relativ stark schwankt. Dies liegt daran, dass der Antriebsmotor 2 dem von den Massenträgheitsmomen- ten der Maschine bestimmten Geschwindigkeitsverlauf folgt und diesen verstärkt. Diese Schwankungen der Drehgeschwindigkeit werden erfin- dungsgemäß dadurch verringert, dass die Zufuhr von Energie in den Phasen unterbrochen wird, in welchen die Drehgeschwindigkeit zu- nimmt. Dies sind die Scheitelpunkte A und B der Kurve 50. Das Wieder- einschalten der Energiezufuhr erfolgt an den Scheitelpunkten C und D, an welchen sich der Verlauf der Drehgeschwindigkeit wieder umkehrt, d. h. die Drehgeschwindigkeit wieder abnimmt. Der Verlauf der Energie- zufuhr ist in Fig. 2 mit einer Kurve 60 dargestellt. Die Drehzahischwan- kungen lassen sich dadurch erheblich reduzieren, wie mit der Kurve 70 in Fig. 2 dargestellt ist. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, erfolgt das Abschal- ten der Energiezufuhr zu den Scheitelpunkten A und B nicht abrupt, sondern mit einem abfallenden Verlauf. Dadurch wird ein sanfter, ruck- freier Übergang erhalten. Ebenso erfolgt das Wiedereinschalten der E- nergiezufuhr mit einem ansteigenden Verlauf, so dass auch hier sanfte Übergänge erhalten werden. Zweckmäßigerweise wird dabei vorgese- hen, dass das Abschalten der Energiezufuhr bereits begonnen wird, be- vor der Verlauf der Drehgeschwindigkeit nach der Kurve 50 die unteren Scheitelpunkte A und B erreicht. Ebenso wird zweckmäßig vorgesehen, dass auch das Wiedereinschalten der Energiezufuhr gestartet wird, be- vor die oberen Scheitelpunkte D und C erreicht werden. Hier ist anzu- merken, dass es nicht notwendig ist, dass das Unterbrechen der Ener- gieversorgung und das Wiedereinschalten exakt auf die Scheitelpunkte A, B, C und D abgestimmt ist. Selbst wenn hierbei Fehler auftreten, d. h. dass das Unterbrechen zu früh oder zu spät geschieht und auch das Wiedereinschalten zu früh oder zu spät geschieht, keine wesentlichen Fehler auftreten. Es wird dennoch eine deutlichere Verringerung der Schwankungen der Drehgeschwindigkeit erhalten. Da die Energiezufuhr dann unterbrochen wird, wenn die Drehgeschwindigkeit des Antriebsmo- tors 2 sich erhöht, wird es notwendig, dass dann mehr Energie zugeführt wird, wenn die Drehgeschwindigkeit sinkt, da insgesamt der Energie- verbrauch gleich ist, um eine bestimmte Durchschnittsgeschwindigkeit zu erhalten. Gemäß der Erfindung wird dabei weiter vorgesehen, dass die Energiezuführung auf einen Maximalwert begrenzt wird.

Um die Phasen zu erkennen, bei welchen die Drehgeschwindigkeit zu- nimmt, werden entsprechende Drehwinkel in der Steuerung abgespei- chert. Dies geschieht in der Weise, dass die Webmaschine eingeschal- tet und mit einer vorgegebenen Geschwindigkeit betrieben wird. Dann wird die Energiezufuhr vollständig unterbrochen, so dass dann die Ma- schinen mit ihrer"natürlichen"Drehgeschwindigkeit weiterläuft, d. h. mit einem Geschwindigkeitsverlauf ohne Energiezufuhr. Dieser Geschwin- digkeitsverlauf wird als eine Standardkurve oder Sollkurve für die"natür- liche"Drehgeschwindigkeit in einem Mikroprozessor abgespeichert. Da- mit sind in dem Mikroprozessor auch Daten abgespeichert, die die Scheitelpunkte A, B, C und D repräsentieren, in welchen sich der Ge- schwindigkeitsverlauf umkehrt, d. h. die Drehgeschwindigkeit zunimmt und wieder abnimmt.

Danach wird die Maschine so gestartet, wie dies in der WO 99/27 420 beschrieben ist. Der Mikroprozessor steuert dabei die dem Antriebsmo- tor 2 zugeführte Energie so, dass der Verlauf der Drehgeschwindigkeit dem Standardverlauf entspricht. In dem Bereich der Scheitelpunkte A und B und bevorzugt mit einem Vorlauf wird die Energiezufuhr unterbro- chen. Die Winkelpositionen, zu welchen das Abschalten und später das Wiedereinschalten der Energiezufuhr endgültig festgelegt werden, kann mittels Überprüfen des Verlaufs der Drehgeschwindigkeit und mittels eines Vergleiches mit dem Standardverlauf korrigiert werden. Da jedoch die Energiezufuhr auf einen Maximalwert begrenzt ist, wird es zwangs- läufig Abweichungen zwischen dem Standardverlauf oder dem Sollver- lauf und dem tatsächlichen Verlauf oder Istverlauf der Drehgeschwindig- keit geben. Nach eine bevorzugten Ausführungsform wird die Steuerung deshalb so ausgelegt, dass nach einer gewissen Zeit des Webens der erhaltene Istverlauf der Drehgeschwindigkeit als neuer Sollverlauf ge- nommen wird. Damit wird dann eine exakte Einregelung auf diesen kor- rigierten Sollverlauf erhalten. Danach kann die Steuerung ohne weiteres auf das Verfahren übergehen, das in der WO 99/27 427 beschrieben worden ist. In diesem Fall werden die Daten so abgespeichert, dass der Antriebsmotor 2 nach einem vorgegebenen, an die Maschine abzuge- benden Drehmoment gesteuert wird. Zur Sicherheit kann dann auch noch vorgesehen werden, dass Geschwindigkeitsänderungen erfasst werden und dass dann, wenn ein Schwellwert der Geschwindigkeitsän- derungen überschritten wird, die Steuerung wieder auf die vorher erläu- terte Regelung der Geschwindigkeit übergeht. Dieses Vorgehen ist vor- teilhaft für den Mikroprozessor der Steuerung, da dieser nicht ständig die zuzuführenden Energiewerte berechnen muß, sondern abgespei- cherte Werte verwenden kann.

Selbstverständlich kann auch auf die vorstehend erläuterte Geschwin- digkeitsregelung verzichtet und nur die Steuerung nach dem abzuge- benden Drehmoment entsprechend der WO 99/27 426 mit der Maßgabe angewandt werden, dass in Phasen ansteigender Drehgeschwindigkeit die Energiezufuhr unterbrochen wird.

Um eine Reduzierung der Schwankung an Drehgeschwindigkeit zu er- halten, ist es nicht notwendig, in jeder Phase zunehmender Drehge- schwindigkeit das Zuführen elektrischer Energie zu unterbrechen. Eben- so ergibt sich schon eine Verringerung der Schwankungen, wenn das Zuführen von elektrischer Energie jeweils nur während eines Abschnit- tes einer Phase zunehmender Drehgeschwindigkeit unterbrochen wird und nicht während der gesamten Phase. Ebenso ist es umgekehrt auch nicht notwendig, dass immer und in allen Phasen abnehmenden Dreh- geschwindigkeit Energie zugeführt wird.

Wie in Fig. 2 mittels gepunkteten Linien 80 und 81 gezeigt ist, wird be- reits dann das angestrebte Ergebnis erzielt, wenn die Energiezufuhr zu den Scheitelpunkten A und B nicht vollständig unterbrochen sondern nur wesentlich reduziert wird, d. h. auf weniger als 20 % und vorzugsweise auf weniger als 10 % bis 5 %.