DE19642471A1 - Offenend-Spinnvorrichtung mit einem einzelmotorisch angetriebenen Spinnrotor - Google Patents
Offenend-Spinnvorrichtung mit einem einzelmotorisch angetriebenen SpinnrotorInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Offenend-Spinnvorrichtung gemäß dem
Oberbegriff des Anspruches 1.
Bei der Weiterentwicklung von Offenend-Spinnmaschinen kommt es
neben der Verbesserung der Qualität der erzeugten Garne vor
allem auch darauf an, die Produktionsleistung derartiger
Textilmaschinen zu erhöhen.
Ausschlaggebend für die Produktionsleistung von Offenend-Rotorspinnmaschinen ist in erster Linie die Drehzahl des
Spinnrotors. Aus diesem Grunde wurden im Laufe der Jahre
verschiedene Antriebs- und Lagervarianten für Spinnrotoren
entwickelt, die es ermöglichen, Rotordrehzahlen von deutlich
über 100.000 U/min zu erreichen.
Bei der in der Praxis am häufigsten eingesetzten
Ausführungsform ist der Spinnrotor mit seinem Rotorschaft im
Zwickel zweier Stützscheibenpaare gelagert und wird durch einen
den Rotorschaft von oben beaufschlagenden Tangentialriemen
angetrieben. Die Achsen der Stützscheibenpaare sind dabei etwas
geschränkt, so daß eine auf das Rotorschaftende gerichtete
Kraftkomponente entsteht.
Die notwendige axiale Abstützung des Rotorschaftes erfolgt bei
diesen bekannten Rotorspinneinrichtungen vorzugsweise über ein
mechanisches Axiallager oder, wie beispielsweise in der
DE 40 22 562 A1 dargestellt, über ein Magnetlager.
Eine zumindest bezüglich der Lagerung des Rotorschaftes
vergleichbare Spinnvorrichtung ist in der DE 37 34 545 A1
beschrieben.
Diese Literaturstelle offenbart unter anderem eine Variante,
bei der die einzelnen Spinnrotoren nicht durch einen
gemeinsamen, maschinenlangen Tangentialriemen beaufschlagt,
sondern durch Einzelantriebe angetrieben werden. Das heißt, die
Rotorschäfte der einzelnen Spinnrotoren werden jeweils durch
eine von oben auf den Rotorschaft aufgesetzte Treibrolle
beaufschlagt, die über einen Elektromotor angetrieben ist.
Wenngleich in dieser Schrift dargelegt ist, daß mit einer
solchen Einrichtung Rotordrehzahlen < 150.000 u/min erreichbar
sind, konnte sich diese bekannte Einrichtung in der Praxis
nicht durchsetzen.
Einzelmotorische Antriebe für Spinnrotoren sind auch durch die
JP-A 60-224823 und die DE-OS 22 03 586 bekannt.
Die JP-A 60-224823 zeigt einen mit seinem Rotorschaft auf einer
Stützscheibenlagerung gelagerten Spinnrotor, wobei der
Rotorschaft im Bereich zwischen den Stützscheiben einen
elektrischen Antrieb aufweist. Das heißt, ein außen am
Rotorschaft festgelegter Läufer rotiert in einem Stator, der am
Lagerkörper der Stützscheibenlagerung bzw. am Spinnboxgehäuse
befestigt ist.
Die DE-OS 22 03 586 beschreibt eine ähnliche Einrichtung. Auch
hier wird der elektrische Einzelantrieb durch einen außen am
Rotorschaft festgelegten Läufer und einen am Spinnboxgehäuse
angeordneten stationären Stator gebildet.
Der Antrieb kann dabei entweder am Rotorschaftende oder, wie
bei der JP-A 60-224823, im Bereich zwischen den Stützscheiben
angeordnet sein.
Nachteilig bei diesen Einrichtungen ist vor allem, daß ein
Wechseln der Spinnkomponenten ohne aufwendige Montagearbeiten
am Spinnaggregat nicht möglich ist, da derartig gestaltete
Spinnrotoren nicht, wie zum Beispiel bei über Tangentialriemen
angetriebenen Spinnrotoren üblich, problemlos nach vorne aus
dem Rotorgehäuse herausgenommen werden können.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der
Erfindung die Aufgabe zugrunde, einzelmotorisch angetriebene
Spinnvorrichtungen zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Einrichtung
gelöst, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der
Unteransprüche.
In Verbindung mit Offenend-Rotorspinneinrichtungen weisen
elektromotorische Einzelantriebe den prinzipiellen Vorteil auf,
daß eine konstruktionsbedingte Drehzahlbegrenzung, wie sie bei
tangentialriemenangetriebenen Spinneinrichtungen aufgrund der
maximal möglichen Riemengeschwindigkeit gegeben ist, nicht
auftritt. Das bedeutet, es sind deutliche Steigerungen der
Rotordrehzahlen gegenüber den heutigen Spinneinrichtungen
realisierbar.
Die erfindungsgemäße Ausbildung des Rotorschaftes als
Hohlwelle, mit einem gegenüber den bislang üblichen
Rotorschäften relativ deutlich vergrößerten Durchmesser, führt
dabei zu einem äußerst steifen Rotorschaft.
Diese erhöhte Steifigkeit des Rotorschaftes macht sich durch
eine höhere Eigenfrequenz des Spinnaggregates positiv
bemerkbar, so daß der kritische Drehzahlbereich derartiger
Offenend-Spinnvorrichtung deutlich über den Drehzahlbereichen
angesiedelt ist, die bislang als kritisch erkannt wurden.
Die Integration des Läufers des elektromotorischen
Einzelantriebes in den als Hohlwelle ausgebildeten Rotorschaft
wirkt sich außerdem vorteilhaft auf die Handhabung der
Spinnvorrichtung aus, da der Spinnrotor, wie von
Spinnaggregaten, die über einen Tangentialriemen beaufschlagt
werden, bekannt, leicht auswechselbar bleibt.
Das heißt, bei einem Partiewechsel, der beispielsweise auch
einen Wechsel der betreffenden Spinnaggregate zur Folge haben
kann oder wenn aufgrund von Verschleiß ein Spinnrotor
gewechselt werden muß, ist es nach wie vor leicht, den
Spinnrotor nach vorne aus dem Rotorgehäuse herauszuziehen.
Entsprechend treten auch beim Einbau des erfindungsgemäßen
Spinnrotors keine Schwierigkeiten auf, da der Rotorschaft
problemlos von vorne in die Stützscheibenlagerung einschiebbar
ist. Irgendwelche Werkzeuge oder aufwendige Montageaktionen
sind dazu nicht erforderlich.
Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der
Läufer der elektromotischen Einzelantriebe, wie im Anspruch 2
dargelegt, jeweils im Bereich des Rotorschaftendes in die
Hohlwelle integriert ist, so daß das Rotorschaftende im
Einbauzustand hinter der Stützscheibenlagerung liegt, da im
Bereich hinter der Stützscheibenlagerung der notwendige Raum
zum Festlegen des zugehörigen Stators vorhanden ist.
Eine Anfasung im Bereich des Rotorschaftendes, wie dies im
Anspruch 3 beschrieben ist, hat besonders beim Einbau der
Spinnvorrichtung in die Stützscheibenlagerung sowie beim
Einfädeln des Rotorschafts in den hinter der
Stützscheibenlagerung angeordneten Stator des
elektromotorischen Einzelantriebes Vorteile.
Vorzugsweise weist auch der Laufring der Andruckrolle, die
zwischen den Stützscheiben angeordnet ist und von oben auf den
Rotorschaft einwirkt, eine entsprechende Anfasung auf (Anspruch
4). Wie vorstehend bereits angedeutet, erleichtern derartige
Anfasungen das Einschieben des Rotorschaftes in die
Stützscheibenlagerung erheblich.
Die zwischen den axial beabstandeten Stützscheiben der
Stützscheibenpaare von oben auf den Rotorschaft wirkende
Andruckscheibe wird einerseits durch ein Federelement, zum
Beispiel eine Zugfeder und andererseits durch eine
Dämpfungseinrichtung beaufschlagt (Anspruch 5). Die
Dämpfungseinrichtung gewährleistet dabei, daß die Andruckrolle
während des Spinnbetriebes weitestgehend schwindungsfrei an dem
im Zwickel der Stützscheibenlagerung umlaufenden Rotorschaft
anliegt und diesen dort zuverlässig fixiert.
Vorzugsweise ist, wie im Anspruch 6 offenbart, im Bereich des
Lagerarms der Andruckscheibe außerdem ein gegebenenfalls
einstellbarer Anschlag vorgesehen. Durch diesen Anschlag wird
der Federweg des Lagerarmes nach unten begrenzt, so daß
verhindert wird, daß die Andruckscheibe bei gezogenem
Spinnrotor zu weit durchfedern kann, was beim Wiedereinbau des
Rotorschaftes der Spinnvorrichtung in die Stützscheibenlagerung
zu erheblichen Schwierigkeiten führen würde.
Die im Anspruch 7 dargelegte Ausführungform ermöglicht
vorteilhafterweise den Einbau von Stützscheibenpaaren, deren
Lagerachsen parallel verlaufen, was sich beispielsweise
hinsichtlich des Verschleißes der Stützscheibenlaufringe
positiv auswirkt. Durch die leicht geschränkte Einbaulage der
Achse der Andruckscheibe ist trotzdem sichergestellt, daß der
Rotorschaft jederzeit an seinem endseitigen Axiallager anliegt,
was für einen einwandfreien Spinnprozeß erforderlich ist.
Das Axiallager kann dabei entweder als Permanentmagnetlager
(Anspruch 9) oder als Luftlager (Anspruch 8) ausgebildet sein.
Auch eine Kombination dieser beiden, an sich bekannten
Lagertypen, ist denkbar. Solche Lager weisen vor allen Dingen
den Vorteil auf, daß sie verschleißfrei arbeiten.
Ein Permanentmagnetlager bietet darüber hinaus noch den
Vorteil, daß derartige Lager während des Spinnprozesses keine
zusätzliche Energie zur Aufrechterhaltung der Lagerfunktion
benötigen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist eine
Ausführungsform vorgesehen, wie sie in Anspruch 10 dargelegt
ist. Durch die Verkürzung des axialen Abstandes der
Stützscheiben der Stützscheibenlagerung kann die Eigenfrequenz
der Spinnvorrichtung weiter erhöht werden, was beispielsweise
zu einer weiteren Steigerung der Rotordrehzahlen und damit zu
einer weiteren Erhöhung der Produktivität der Offenend-Rotorspinnmaschinen genutzt werden kann.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind dem nachfolgend anhand
der Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele entnehmbar.
Es zeigt:
Fig. 1 in Seitenansicht eine erste Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung,
Fig. 2 die Spinnvorrichtung nach Fig. 1, gemäß
Schnitt II-II,
Fig. 3 eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Spinnvorrichtung,
Fig. 4 die Einzelheit X gemäß der Fig. 3.
In Fig. 1 ist das Spinnorgan einer Rotorspinnvorrichtung 1
dargestellt. Das als Spinnrotor ausgebildete Spinnorgan
besteht, wie üblich, aus einer Rotortasse 2 sowie einem
Rotorschaft 3, der im Zwickel 25 einer Stützscheibenlagerung 4
umläuft.
Die Stützscheibenlagerung 4 weist, wie bekannt, zwei
Stützscheibenpaare 5, 6 mit jeweils zwei axial beabstandeten
Stützscheiben 7 auf. Etwa mittig zwischen den Stützscheiben 7
ist eine Andruckscheibe 8 positioniert, deren Achse 24
bezüglich der Achse 22 des Rotorschaftes 3 geschränkt
angeordnet ist. Die Andruckscheibe 8 liegt auf dem Rotorschaft
3 und hält diesen sicher im Zwickel 25 der
Stützscheibenlagerung 4. Der Rotorschaft 3 wird durch die
aufliegende Andruckscheibe 8 außerdem in axialer Richtung
beaufschlagt und kommt dadurch an einem Axiallager 13 zur
Anlage.
Der Rotorschaft 3 ist als Hohlwelle 26 ausgebildet. Endseitig
weist der Rotorschaft einen elektromotorischen Einzelantrieb 9
auf.
Der elektromotorische Einzelantrieb 9 besteht dabei aus einem
am Spinnboxgehäuse 12 festgelegten Stator 10, der über
Energieleitungen 27 bestrombar ist sowie einem Läufer 11, der
in den als Hohlwelle 26 ausgebildeten Rotorschaft 3 der
Spinnvorrichtung 1 integriert ist. Der in den Rotorschaft 3
eingesetzte Läufer 11 kann dort entweder fest eingelassen oder
auswechselbar festgelegt sein.
Die axiale Abstützung des Rotorschaftes 3 der
Rotorspinnvorrichtung 1 erfolgt, wie üblich über ein
entsprechendes Axiallager 13, das beispielsweise, wie in Fig. 1
angedeutet, als Permanentmagnetlager 14 ausgebildet sein kann.
Die exakte Ausbildung und Wirkungsweise derartiger
Permanentmagnetlager 14 ist an sich bekannt und beispielsweise
in der DE 40 22 562 A1 recht ausführlich erläutert.
In einer alternativen Ausführungsform kann auf eine Schränkung
der Achsen der Stützscheibenlagerung 4 oder der Achse der
Andruckscheibe 8 auch ganz verzichtet und der Rotorschaft 3 auf
der Stützscheibenlagerung statt dessen rein magnetisch fixiert
werden. Eine solche Lagerung ist beispielsweise in der
DE 195 42 079 A1 beschrieben. Der Rotorschaft weist in diesem
Fall einen außenliegenden Magnetring auf, der in axialer
Richtung durch davor und dahinter positionierte, endsprechend
gepolte, stationäre Magnetringe beaufschlagt wird.
Anstelle der vorbeschriebenen Permanentmagnetlager 14 können
als Axiallager 13 auch, wie in Fig. 3 angedeutet, Luftlager 15
vorgesehen werden.
Solche Luftlager 15 sind im Zusammenhang mit
Rotorspinneinrichtungen prinzipiell bekannt. In der
DE-OS 24 33 712 ist beispielsweise ein schaftloser Spinnrotor
beschrieben, der in radialer Richtung über eine
elektromagnetische Lagerung gehalten wird und dessen Axiallager
als Luftlager ausgebildet ist.
Wie in Fig. 3 angedeutet und in Fig. 4 in größerem Maßstab
dargestellt, bestehen derartige Luftlager 15 im wesentlichen
aus einem Lagerkörper 28 mit Luftlagernuten 29, die über eine
Pneumatikleitung 21 z. B. an eine Druckluftquelle 20
angeschlossen sind. Die vorzugsweise labyrinthartig
angeordneten Luftlagernuten 29 korrespondieren mit
entsprechenden Lageransätzen 30 eines endseitig am Rotorschaft
3 befestigten Lagerelementes 31.
Wie bereits angedeutet, wird der Rotorschaft 3 der
Rotorspinnvorrichtung 1 während des Betriebes durch eine
Andruckrolle 8 im Zwickel 25 der Stützscheibenlagerung 4
gehalten. Die Andruckscheibe 8 wird dabei durch ein an ihrem
Lagerarm 16 angreifendes Federelement 17 in Richtung des
Pfeiles F beaufschlagt. Am Lagerarm 16 ist außerdem eine
Dampfungseinrichtung 18 angeordnet.
Über einen vorzugsweise einstellbaren Anschlag 19 kann außerdem
der Federweg F des Lagerarmes 16 derart begrenzt werden, daß
sichergestellt ist, daß im Bereich des Zwickels 25 stets
zumindest so viel Raum offen bleibt, daß problemlos der
Rotorschaft 3 einer Spinnvorrichtung 1 eingeschoben werden kann.
Die Achse 24 der Andruckscheibe 8 ist bezüglich der Mittelachse
22 des Rotorschaftes 3 leicht geschränkt angeordnet, so daß
während des Betriebes der Spinneinrichtung eine auf das
Rotorschaftende gerichtete Kraftkomponente K wirksam ist, die
den Rotorschaft 3 in Anlage am Axiallager 13 hält.
Die Ausführungsform gemäß der Fig. 3 unterscheidet sich von der
Ausführungsform gemäß Fig. 1 in erster Linie durch den Abstand
a der Stützscheiben 7. Der gegenüber dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 1 deutlich verringerte axiale Abstand a der
Stützscheiben 7 wirkt sich positiv auf das Schwingungsverhalten
der Einrichtung aus, das heißt, die Eigenfrequenz der
Rotorspinnvorrichtung 1 wird weiter erhöht, was zu einer
weiteren Steigerung der Spinnrotordrehzahlen und damit einer
Produktionssteigerung der Textilmaschine ausgenutzt werden
kann.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele, insbesondere nicht auf die Form und
Anordnung des Axiallagers beschränkt.
Das Axiallager könnte beispielsweise auch im Bereich der
Spinntasse 2 angeordnet sein, ohne daß dadurch der eigentliche
Erfindungsgedanke, der in der Ausbildung des Rotorschaftes als
Hohlwelle mit in die Hohlwelle integriertem Läufer liegt,
verlassen wird.
Claims (10)
1. Offenend-Spinnvorrichtung mit einem Spinnrotor, dessen
Rotorschaft im Zwickel zweier Stützscheibenpaare gelagert,
über ein Axiallager abgestützt und durch einen
elektromotorischen Einzelantrieb beaufschlagt ist, dessen
Stator am Spinnboxgehäuse festgelegbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotorschaft (3) als Hohlwelle (26) ausgebildet und
innerhalb der Hohlwelle (26) ein Läufer (11) eines
elektromotorischen Einzelantriebs (9) integriert ist.
2. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Läufer (11) des elektromotorischen
Einzelantriebs (9) im Bereich des Rotorschaftendes in der
Hohlwelle (26) festgelegt ist.
3. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Wandung der Hohlwelle (26) des
Rotorschaftes (3) endseitig eine Anfasung (32) aufweist.
4. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß im Bereich zwischen den Stützscheiben
(7) der Stützscheibenpaare (5, 6) eine den Rotorschaft (3)
in Richtung des Zwickels (25) der Stützscheibenpaare (5,
6) beaufschlagende Andruckscheibe (8) angeordnet ist,
deren Laufring eine Anfasung (33) aufweist.
5. Offenend-Spinnvorrichtung, nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Andruckscheibe (8) an einem
beweglich befestigtem Lagerarm (16) angeordnet ist und an
diesem Lagerarm (16) ein Federelement (17) sowie eine
Dämpfungseinrichtung (18) angreifen.
6. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Federweg (F) des Lagerarms (16)
durch einen Anschlag (19) begrenzt ist.
7. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Achse (24) der Andruckscheibe (8)
bezüglich der Achse (22) des Rotorschaftes (3) geschränkt
angeordnet ist.
8. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Axiallager (13) als Luftlager (14)
ausgebildet ist.
9. Offenend-Spinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das Axiallager (13) als
Permanentmagnetlager (15) ausgebildet ist.
10. Offenend-Spinnvorrichtung nach einem der vorherigen
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand
(a) der Stützscheiben (7) etwa 1/3 bis 1/2 der Gesamtlänge
(L) des Rotorschaftes (3) entspricht.
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