CH692153A5 - Offenend-Spinnvorrichtung mit einem einzelmotorisch angetriebenen Spinnrotor. - Google Patents

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, sodass 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 4 022 562 A1 dargestellt, über ein Magnetlager.

Eine zumindest bezüglich der Lagerung des Rotorschaftes vergleichbare Spinnvorrichtung ist in der DE 3 734 545 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 60-224 823 und die DE-OS 2 203 586 bekannt.

Die JP-A 60-224 823 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 2 203 586 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 60-224 823, im Bereich zwischen den Stützscheiben angeordnet sein.

Nachteilig bei diesen Einrichtungen ist vor allem, dass ein Wechseln der Spinnkomponenten ohne aufwändige 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 zu Grunde, 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, sodass 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 aufwändige Montageaktionen sind dazu nicht erforderlich.

Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn der Läufer der elektromotorischen Einzelantriebe, wie im Anspruch 2 dargelegt, jeweils im Bereich des Rotorschaftendes in die Hohlwelle integriert ist, sodass 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 schwingungsfrei 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, sodass 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 Ausführungsform 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 4 022 562 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 19 542 079 A1 beschrieben. Der Rotorschaft weist in diesem Fall einen aussen liegenden Magnetring auf, der in axialer Richtung durch davor und dahinter positionierte, endsprechend gepolte, stationäre Magnetringe beaufschlagt wird.

An Stelle 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 2 433 712 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 Dämpfungseinrichtung 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, sodass 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 festlegbar 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, 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) 1/3 bis 1/2 der Gesamtlänge (L) des Rotorschaftes (3) entspricht.