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PATENTANSPRÜCHE
1. Elektromotorisch angetriebene Wickeleinheit, mit einem Wickelschaft (11) und mit einem drehfest an diesem befestigten Rotor (16) eines Elektromotors (17), wobei der Schaft (11) in zwei in einem Abstand voneinander in einem Gehäuse (14) angeordneten Lagern (12, 13) drehbar gelagert und mit dem einen seiner Enden (38) zur Aufnahme eines Wickelkörpers (39) aus dem Gehäuse (14) herausgeführt ist, wobei das Gehäuse (14) gegen Federwirkung taumelfähig bezüglich eines ortsfesten Teiles (36) mit diesem verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) einerends an dem einen Ende einer Traghülse (25) befestigt ist, die ihrerseits mit mehreren, paarweise im Umfangssinne angeordneten, je einen Teil des Umfanges der Traghülse (25) umspannenden, durchgehenden Schlitzen (27, 28) versehen ist,
wobei eine gerade Anzahl solcher Paare axial versetzt und benachbarte Paare gegenseitig um 90 verdreht angeordnet sind, und dass das andere Ende (33) der Traghülse (25) über mehrere, unter sich gleich ausgebildete, achsparallel zur Traghülse (25) verlaufende und in gleichmässigen Umfangsabständen an dieser verankerten Biegefeder-Stäbe (34) am ortsfesten Teil (36) befestigt ist.
2. Wickeleinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Traghülse (25) das Gehäuse (14) mit Spiel (26) umgibt.
3. Wickeleinheit nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (14) einerends durch einen umfangsseitig abstehenden Flansch (20) abgeschlossen ist, an dessen Randbereich (23) das eine Ende der Traghülse (25) befestigt ist.
4. Wickeleinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuse (14) der Ständer des als Asynchronmotor ausgebildeten Elektromotors (17) angeordnet ist, welcher dessen als Innenläufer ausgebildeten Rotor (16) umgibt.
5. Wickeleinheit nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte eine Ende (38) des Schaftes durch den umfangsseitig abstehenden Flansch (20) aus dem Gehäuse (14) herausgeführt ist.
6. Wickeleinheit nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vier Biegefeder-Stäbe (34) mitje einem kreisrunden oder quadratischen Querschnitt vorgesehen sind.
7. Wickeleinheit nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (14) und dem ortsfesten Teil (36) eine Dämpfungsvorrichtung (49, 51, 55, 56, 57) angeordnet ist, die sowohl auf translatorische als auch auf Taumel-Bewegungen des Gehäuses (14) anspricht.
8. Wickeleinheit nach einem der vorangehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende (41) des Schaftes (11) ebenfalls aus dem Gehäuse (14) herausgeführt ist und an diesem Ende wenigstens eine Riemenscheibe (42, 43) und eine der Drehzahlmessung und der Überwachung des Laufes des Schaftes dienende Geberscheibe (44) trägt.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektromotorisch angetriebene Wickeleinheit nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Mit einer solchen Wickeleinheit sind am ehesten elektromotorisch angetriebene Spinnspindeln vergleichbar. Bei bekannten Spinnspindeln dieser Art, bei denen allerdings der
Spindelschaft im wesentlichen lotrecht verläuft, sind lediglich Massnahmen getroffen worden, damit der Spindelschaft und mit ihm seine Lager und das Gehäuse, in denen die Lager eingebaut sind, in bezug auf die ortsfeste Spindelbank, auf denen die Spinnspindel montiert ist, gegen die Wirkung einer federnden Aufhängung und einer Dämpfungseinrichtung taumelfähig sind.
Damit wird bei den hohen, meist überkritischen Drehzahlen dieser Spinnspindeln erreicht, dass sich die geometrische Drehachse des drehenden Systems Spindelschaft/Garnkörper bei den unvermeidlichen Unwuchten des Garnkörpers entlang einer Kegelmantelfläche umläuft, so dass die tatsächliche Trägheitsachse des Systems Spindelschaft/Garnkörper möglichst lotrecht bleibt. Beispiele solcher bekannter Konstruktionen finden sich in den CH PS 388 824 und 389 464 beschrieben, wobei hier die Läufer des Elektromotors jeweils als Aussenläufer eines Asynchronmotors ausgebildet sind.
Es hat sich indessen gezeigt, dass sich die bekannten Spinnspindeln nicht zu Wickeleinheiten umfunktionieren lassen, namentlich dann nicht, wenn der zur Aufnahme des Wickelkörpers dienende Schaft im wesentlichen horizontal verlaufen soll, was beispielsweise bei Wickeleinheiten der Fall ist, die zum Aufwickeln von aus vorgeschalteten Spinndüsen austretenden Filamenten dienen.
Dies deswegen, weil die Taumelfähigkeit des Schaftes allein nicht ausreicht, bei wachsendem Gewicht des Wickelkörpers kritische und überkritische Drehzahlen schadlos zu überstehen.
Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Wickeleinheit der eingangs genannten Art derart auszubilden, dass sie unabhängig davon, ob der Schaft vertikal oder horizontal verläuft, auch bei kritischen und überkritischen Drehzahlen im Stande ist, vergleichsweise schwere Wickelkörper in Drehung zu halten, ohne dass die unvermeidlichen Unwuchten im Wickelkörper die Wickeleinheit zu beschädigen vermöchten.
Zur Lösung dieser Aufgabe weist die vorgeschlagene Wickeleinheit die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 definierten Merkmale auf.
Während die durchgehenden Schlitze bzw. die zwischen den durchgehenden Schlitzen verbleibenden Stege in der Traghülse gewissermassen ein federndes Kreuzgelenk bilden und damit die Taumelfähigkeit des Gehäuses und damit auch des Schaftes gewährleisten, sorgen die Biegefeder-Stäbe, mit denen die Traghülse am ortsfesten Teil befestigt ist, dafür, dass das Gehäuse sich zusätzlich rein translatorisch quer zu seiner Achse bewegen kann. In der Tat bilden die Biegefeder-Stäbe ein räumliches Parallelogramm das federnd in Ruhelage vorgespannt ist.
Merkmale bevorzugter Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
Ein Ausführungsbeispiel der vorgeschlagenen Wickeleinheit ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt.:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Wickeleinheit mit horizontalem Schaft und
Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Wickeleinheit gemäss Fig. 1.
Die dargestellte Wickeleinheit 10 besitzt einen Wickelschaft 11, der in Kugellagern 12, 13 gelagert ist, die ihrerseits über ein Gehäuse 14 in bezug aufeinander starr verbunden sind. Zwischen den Kugellagern 12, 13 ist auf dem mittleren Abschnitt 15 des Schaftes 11 der als Innenläufer ausgebildete Kurzschlussläufer 16 eines mit Strom verlängerbaren Frequenz gespeisten Asynchronmotors 17 aufgezogen. Umgeben ist der Kurzschlussläufer 16 von einem drehfest im Gehäuse 16 verankerten und mit Wicklungen 19 versehenen Ständer 18. Das Gehäuse 14 ist an seinem in der Zeichnung rechts erscheinenden Ende durch einen umfangsseitig abstehenden Flansch 20 abgeschlossen, der, wie Fig. 1 zu entnehmen ist, mittels Innensechskantbolzen 21 mit der einen Stirnseite des hohlzylindrischen Körpers 22 des Gehäuses 14 ver
schraubt ist. Am umfangseitig abstehenden Rand 23 des Flansches 20 ist mit weiteren Innensechskantbolzen 24 (Fig.
1) die eine Stirnseite einer Traghülse 25 verschraubt. Diese umgibt den zylindrischen Körper 22 des Gehäuses 14 mit einem in Fig. 2 mit 26 bezeichneten Spiel.
Wie besonders aus der Fig. 1 deutlich ersichtlich ist, ist die Traghülse 26 mit zwei Paaren von durchgehenden Schlitzen 27, 28 versehen, wobei die Schlitze des einen Paares bezüglich jener des anderen Paares in Umfangsrichtung um
180 verdreht angeordnet sind. Jeder der Schlitze 27 und 28 umspannt etwas weniger als 1800 der Traghülse 25, so dass zwischen den Schlitzen 27 und 28 je zwei Stege 29 bzw. 30 verbleiben, die in der Art einer Biegefeder wirken, zumal sie in dem dünnwandigeren mittleren Abschnitt 31 der Traghülse ausgebildet sind, So mit ist der Flansch 20 und mit ihm das ganze Gehäuse 14 und der Schaft 11 bezüglich der Traghülse 25 taumelfähig, wobei die Taumelbewegung durch das Spiel 26 begrenzt ist und um ein Zentrum verläuft, das etwa auf der Höhe zwischen den beiden Paaren von Schlitzen 27 und 28 liegt und in Fig. 2 mit 32 bezeichnet ist.
An den dünnwandigeren, mittleren Abschnitt 31 der Traghülse 25 schliesst an der dem Flansch 20 abgekehrten Seite ein dickwandigerer Endabschnitt 33 an. Stirnseitig in diesen Abschnitt sind die einen Enden von vier Biegefeder Stäben 34 mit kreisrundem Querschnitt verschraubt, welche Stäbe 34 in gleichmässigen Umfangsabständen und parallel zueinander sowie zur Achse des (unausgelenkten) Schaftes 11 angeordnet sind. Die anderen Enden dieser Biegefeder-Stäbe 34 sind mittels einer Mutter 35 fest in einer Grundplatte 36 verankert. Durch ihre Biegsamkeit bilden die Biegefeder-Stäbe 34 ein räumliches Parallelogramm, das eine translatorische Bewegung der Traghülse 25 und damit auch das Gehäuse 14 parallel zu sich selbst, jedoch quer zur Achse des Schaftes 11 und nach allen Richtungen zulässt, allerdings gegen die Rückstellkraft, die von den Biegefeder-Stäben 34 selbst ausgeht.
Die Grundplatte 36 dient zur Befestigung der Einheit 10 an einen ortsfesten Teil (nicht dargestellt) einer Wikkelmaschine.
Wie der Fig. 2 zu entnehmen ist, durchsetzt der Schaft 11 den Flansch 20 und eine in diesem verschraubte Klemmhülse
37, die den Aussenkranz des Kugellagers 12 festklemmt, wo bei der frei abstehende Abschnitt 38 des Schaftes 11 zur Auf nahme eines Wickelkörpers, beispielsweise einer Spulenhülse
39 dient.
An der dem Flansch 20 abgekehrten Seite ist am Gehäuse 14 ein Gehäuse-Fortsatz 40 verschraubt der zur Aufnahme des anderen, ebenfalls aus dem Gehäuse 14 herausgeführten Endabschnittes 41 des Schaftes 11 dient. Auf diesem Endabschnitt 41 sind zwei verzahnte Riemenscheiben 42, 43 sowie eine Geberscheibe 44 aufgekeilt. Die Riemenscheiben 42, 43 umschlingende und durch Öffnungen 47, 48 im Gehäuse-Fortsatz 40 führende Zahnriemem 45, 46 dienen dazu, die Drehung des Schaftes 11 der dargestellten Einheit 10 mit jener benachbarter Einheiten zu synchronisieren. Die Geberscheibe 44, die an ihrem Umfang beispielsweise verzahnt sein oder abwechselnd helle und dunkle Felder aufweisen kann, wird dagegen durch nicht dargestellte Mittel, beispielsweise fotoelektrisch, abgetastet, um die tatsächliche Drehzahl des Schaftes 11 zu ermitteln.
Gestützt darauf und in Abhängigkeit des wachsenden Durchmessers des sich auf der Spulenhülse 39 bildenden Wickelkörpers wird dann die Frequenz des dem Asynchronmotor 17 zugeführten Stromes geregelt.
Dieser Strom wird mittels nicht dargestellter Leitern die Offnungen 14' des Gehäuses 14 durchsetzen, der Wicklung 19 zugeführt.
Der Gehäusefortsatz 40 endet in einem Rohrstutzen 49, an dessen Wurzel mittels einer Schelle 50 das eine Ende eines Schlauchstückes 51 aus Gummi oder ähnlichem Material festgeklemmt ist. Das andere Ende des Schlauchstückes 51 ist mittels einer weiteren Schelle 52 auf einem nabenartigen, an der Grundplatte 36 angeformten und von dieser abstehenden Fortsatz 53 festgespannt. Der Fortsatz 53 weist eine zentrale Bohrung 54 auf, in die das eine, verdickte Ende eines Federstabes 55 dicht eingepresst ist. Dieser Federstab 55 erstreckt sich in Richtung des Gehäuse-Fortsatzes 40 und ist mit seinem anderen, ebenfalls verdickten Ende in eine Hülse 56 eingepresst. Die Aussenseite der Hülse 46 ist von einem losen Wickel 57 einer Blattfeder umgeben, und die äussere Mantelfläche des Wickels 57 liegt satt an der Innenseite des Rohrstutzens 49 an.
Das Innere des Schlauchstückes 51 ist mit einem Öl gefüllt, das über den Zuführkanal 58 in der Grundplatte zugeführt wurde. Die Elemente 49, 55, 56 und
57 sind mithin vollständig in Ö1 getaucht und sie bilden zusammen mit dem Schlauchstück 51 eine Dämpfungsvorrichtung, die dämpfend sowohl auf die Taumelbewegung des Gehäuses 14 als auch auf dessen translatorische Bewegungen wirkt und verhindert, dass namentlich bei Erreichen von kri tischen Drehzahlen Resonanzerscheinungen auftreten.
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PATENT CLAIMS
1. Electric motor-driven winding unit, with a winding shaft (11) and with a rotor (16) of an electric motor (17) which is rotatably fastened thereon, the shaft (11) being arranged in two bearings (14) spaced apart from one another in a housing (14). 12, 13) rotatably mounted and with one of its ends (38) for receiving a winding body (39) out of the housing (14), the housing (14) being able to tumble against spring action with respect to a stationary part (36) characterized in that the housing (14) is fastened at one end to the one end of a support sleeve (25), which in turn has a plurality of continuous slots (27), which are arranged in pairs in the circumferential direction and each encompass part of the circumference of the support sleeve (25) , 28) is provided,
wherein an even number of such pairs are axially offset and adjacent pairs are mutually rotated by 90, and in that the other end (33) of the support sleeve (25) extends over a plurality of identical, axially parallel to the support sleeve (25) and at uniform circumferential distances is attached to this anchored spiral spring rods (34) on the stationary part (36).
2. Winding unit according to claim 1, characterized in that the support sleeve (25) surrounds the housing (14) with play (26).
3. winding unit according to claim 1 or 2, characterized in that the housing (14) is closed at one end by a circumferentially projecting flange (20), on the edge region (23) one end of the support sleeve (25) is attached.
4. Winding unit according to claim 1, characterized in that in the housing (14) the stator of the asynchronous motor designed as an electric motor (17) is arranged, which surrounds the rotor designed as an inner rotor (16).
5. winding unit according to claim 3, characterized in that said one end (38) of the shaft is led out through the circumferentially projecting flange (20) from the housing (14).
6. winding unit according to claim 1 or 2, characterized in that four spiral spring bars (34) are provided with each a circular or square cross-section.
7. winding unit according to claim 1, characterized in that between the housing (14) and the fixed part (36), a damping device (49, 51, 55, 56, 57) is arranged, both on translational and on wobble movements of the housing (14) responds.
8. winding unit according to one of the preceding claims, characterized in that the other end (41) of the shaft (11) is also led out of the housing (14) and at this end at least one pulley (42, 43) and one of the speed measurement and the encoder disc (44) is used to monitor the running of the shaft.
The present invention relates to an electric motor-driven winding unit according to the preamble of claim 1.
Such a winding unit is most comparable to spinning spindles driven by an electric motor. In known spinning spindles of this type, in which, however, the
Spindle shaft runs essentially perpendicular, only measures have been taken so that the spindle shaft and with it its bearings and the housing in which the bearings are installed, with respect to the stationary spindle bench on which the spinning spindle is mounted, against the action of a resilient Suspension and a damping device are tumble.
At the high, usually supercritical speeds of these spindles, the geometric axis of rotation of the rotating spindle shaft / package system rotates along a conical surface in the event of the inevitable imbalance of the package, so that the actual axis of inertia of the spindle shaft / package system remains as perpendicular as possible. Examples of such known constructions can be found in CH PS 388 824 and 389 464, where the rotor of the electric motor is designed as an external rotor of an asynchronous motor.
It has been shown, however, that the known spinning spindles cannot be converted into winding units, especially not if the shaft used to hold the winding body is to run essentially horizontally, which is the case, for example, with winding units used to wind up spinning nozzles connected upstream emerging filaments.
This is because the tumbling ability of the shaft alone is not sufficient to survive critical and supercritical speeds without damage as the weight of the winding body increases.
It is therefore an object of the invention to design a winding unit of the type mentioned at the outset in such a way that, regardless of whether the shaft runs vertically or horizontally, even at critical and supercritical speeds, it is able to keep comparatively heavy winding bodies in rotation without this the inevitable imbalances in the winding body could damage the winding unit.
To solve this problem, the proposed winding unit has the features defined in the characterizing part of patent claim 1.
While the continuous slots or the webs remaining between the continuous slots in the support sleeve form a resilient universal joint to a certain extent and thus ensure the tumbling ability of the housing and thus also of the shaft, the spiral spring bars with which the support sleeve is attached to the stationary part ensure for the fact that the housing can also move transversely to its axis in a purely translatory manner. In fact, the spiral spring bars form a spatial parallelogram that is spring-loaded in the rest position.
Features of preferred embodiments are defined in the dependent claims.
An embodiment of the proposed winding unit is explained below with reference to the drawing.
It shows.:
Fig. 1 is a perspective view of a winding unit with a horizontal shaft and
FIG. 2 shows a longitudinal section through the winding unit according to FIG. 1.
The winding unit 10 shown has a winding shaft 11 which is mounted in ball bearings 12, 13 which in turn are rigidly connected with respect to one another via a housing 14. Between the ball bearings 12, 13, the short-circuit rotor 16, designed as an inner rotor, of an asynchronous motor 17 supplied with current that can be extended by current, is mounted on the central section 15 of the shaft 11. The short-circuit rotor 16 is surrounded by a stand 18 which is anchored in the housing 16 in a manner fixed against relative rotation and provided with windings 19. The housing 14 is closed at its end which appears on the right in the drawing by a flange 20 which projects on the circumference and which, as can be seen in FIG. 1, ver by means of hexagon socket bolts 21 with one end face of the hollow cylindrical body 22 of the housing 14
is screwed. At the peripheral edge 23 of the flange 20 projecting with further hexagon bolts 24 (Fig.
1) one end face of a support sleeve 25 is screwed. This surrounds the cylindrical body 22 of the housing 14 with a play designated 26 in FIG. 2.
As can be seen particularly clearly from FIG. 1, the support sleeve 26 is provided with two pairs of continuous slits 27, 28, the slits of one pair being circumferential around those of the other pair
180 are arranged twisted. Each of the slots 27 and 28 spans a little less than 1800 of the support sleeve 25, so that between the slots 27 and 28 two webs 29 and 30 remain, which act in the manner of a spiral spring, especially since they are in the thin-walled central section 31 of the support sleeve Are so formed with the flange 20 and with it the entire housing 14 and the shaft 11 with respect to the support sleeve 25, the wobble movement is limited by the game 26 and extends around a center that is approximately at the level between the two pairs of slots 27 and 28 and is designated 32 in FIG.
A thick-walled end section 33 adjoins the thin-walled, central section 31 of the support sleeve 25 on the side facing away from the flange 20. At the end in this section, one end of four spiral spring rods 34 with a circular cross section are screwed, which rods 34 are arranged at uniform circumferential distances and parallel to one another and to the axis of the (undeflected) shaft 11. The other ends of these spiral spring rods 34 are firmly anchored in a base plate 36 by means of a nut 35. Due to their flexibility, the spiral spring rods 34 form a spatial parallelogram, which allows a translational movement of the support sleeve 25 and thus also the housing 14 parallel to itself, but transversely to the axis of the shaft 11 and in all directions, but against the restoring force which starts from the spiral spring rods 34 themselves.
The base plate 36 serves to fasten the unit 10 to a stationary part (not shown) of a winding machine.
As can be seen from FIG. 2, the shaft 11 passes through the flange 20 and a clamping sleeve screwed therein
37, which clamps the outer rim of the ball bearing 12, where in the freely projecting section 38 of the shaft 11 to take on a bobbin, for example a coil tube
39 serves.
On the side facing away from the flange 20, a housing extension 40 is screwed to the housing 14 and serves to receive the other end section 41 of the shaft 11, which is also led out of the housing 14. Two toothed belt pulleys 42, 43 and a sensor pulley 44 are keyed onto this end section 41. Toothed belts 42, 43 wrapping around toothed belts 45, 46 passing through openings 47, 48 in housing extension 40 serve to synchronize the rotation of shaft 11 of illustrated unit 10 with that of neighboring units. In contrast, the encoder disk 44, which can be toothed on its circumference or can alternately have light and dark fields, is scanned by means not shown, for example photoelectrically, in order to determine the actual speed of the shaft 11.
The frequency of the current supplied to the asynchronous motor 17 is then regulated based on this and as a function of the increasing diameter of the winding former forming on the coil sleeve 39.
This current will pass through the openings 14 ′ of the housing 14 by means of conductors (not shown) and fed to the winding 19.
The housing extension 40 ends in a pipe socket 49, at the root of which is clamped by means of a clamp 50 the one end of a piece of hose 51 made of rubber or similar material. The other end of the tube piece 51 is clamped by means of a further clamp 52 on a hub-like extension 53 which is formed on the base plate 36 and protrudes therefrom. The extension 53 has a central bore 54, in which the one, thickened end of a spring bar 55 is pressed tightly. This spring rod 55 extends in the direction of the housing extension 40 and is pressed into a sleeve 56 with its other, likewise thickened end. The outside of the sleeve 46 is surrounded by a loose winding 57 of a leaf spring, and the outer lateral surface of the winding 57 lies snugly against the inside of the pipe socket 49.
The inside of the tube piece 51 is filled with an oil that was supplied via the supply channel 58 in the base plate. Elements 49, 55, 56 and
57 are therefore completely immersed in oil and together with the tube piece 51 they form a damping device which has a damping effect both on the wobbling movement of the housing 14 and on its translational movements and prevents resonance phenomena from occurring especially when critical speeds are reached.