[0001] Die Erfindung betrifft eine Ringspinnmaschine mit zwei Maschinenseiten und mit an beiden Maschinenseiten angeordneten Spinnstellen, wobei die Ringspinnmaschine ein Maschinengestell, und an beiden Maschinenseiten jeweils einen gemeinsamen Ringrahmen und eine gemeinsame Spindelbank enthält, und wobei jeweils auf der Spindelbank pro Spinnstelle eine Spindeleinheit mit einer Spindelwelle, einem Spindelschaft und einem Wirtel angeordnet ist.
[0002] Bis heute ist es üblich, die Spindeln einer Ringspinnmaschine über einen zentralen Antriebmotor anzutreiben. Die Verteilung des Drehmomentes auf die einzelnen Spindeln erfolgt über eine zentrale, maschinenmittig verlaufende Antriebswelle, auch Tambourwelle genannt, welche sich in Längsrichtung der Spinnmaschine entlang der Spinnstellen erstreckt. Von der zentralen Tambourwelle wird über Treibriemen Drehmoment abgenommen und den Spindeln an den Spinnstellen zugeführt. Die Treibriemen werden dazu tangential oder teilumfänglich über Spindelwirtel an den Spindeln geführt. Ein bekanntes Antriebskonzept ist der so genannte 4-Spindel-Bandantrieb. Hier werden je zwei Spindeln pro Maschinenseite, also insgesamt vier Spindeln, über einen gemeinsamen Treibriemen und Riemenantriebsscheiben von der Tambourwelle angetrieben.
Der Treibriemen erstreckt sich Folge dessen quer zur Maschinenlängsrichtung von einer ersten zu einer zweiten, gegenüberliegenden Maschinenseite. Eine Spanneinrichtung mit Umlenkrädern sorgt dafür, dass die Treibriemen immer eine gewisse Mindestspannung zwecks optimaler Drehmomentübertragung aufweisen.
[0003] An den Spindeln sind so genannte Spindelbremsen vorgesehen, mittels welchen die zugehörige Spindel, z.B. zwecks Behebung eines Fadenbruchs, angehalten werden können. Die Spindelbremsen weisen Bremsflächen auf, welche gegen die Spindel gedrückt werden und so die Spindel stoppen. Der Treibriemen, welcher die anderen drei Spindeln weiter antreiben soll, wird hingegen nicht gestoppt sondern schleift einfach über den stillstehenden Wirtel hinweg. Die Rauigkeit der dem Wirtel zugewandten Riemchenoberfläche darf deshalb nicht allzu gross sein, weil es sonst zu einer übermässigen Abnutzung des Riemchens bzw. zu Überhitzungserscheinungen kommt. Eine kleinere Rauigkeit der Riemchenoberfläche bedeutet jedoch eine schlechtere Übertragung des Drehmoments.
[0004] Ein wesentliches Ziel in der Weiterentwicklung von Ringspinnmaschinen ist die Einsparung von Betriebsenergie sowie die Reduktion von Verschleiss und die Verbesserung des Wirkungsgrades der Ringspinnmaschine im Allgemeinen. Insbesondere die Einsparung von Energiekosten ist ein Thema, welches bei steigenden Energiepreisen ebenfalls immer wichtiger wird.
[0005] Der oben beschriebene zentrale Spindelantrieb weist hinsichtlich seiner Energieeffizienz einige Defizite auf. So liefert der zentrale Antriebsmotor herkömmlicher Ringspinnmaschinen mit Bandantrieb hohe Drehzahlen im Bereich von rund 3000 UpM (Umdrehungen pro Minute), welche über ein Übersetzungsgetriebe in eine tiefe Drehzahl der zentralen Tambourwelle im Bereich von 1900 UpM übersetzt wird. Zu den Spindeln hin wir die tiefe Drehzahl der zentralen Tambourwelle über die Riemenantriebsscheiben und den Spindelwirtel wieder auf eine hohe Drehzahl an der Spindelwelle im Bereich von 25 000 UpM zurückübersetzt. Es findet also eine Übersetzung in zwei Richtungen statt: nämlich von einer hohen Drehzahl zu einer tiefen Drehzahl und wieder zurück auf eine hohe Drehzahl.
Die Übersetzung der Drehzahlen in vorgenannterweise ist äusserst ineffizient und führt zu erheblichen Energieverlusten. Ein weiterer Nachteil stellt die mit einer verhältnismässig geringen Drehzahl betriebene Tambourwelle dar. Da auf die Tambourwelle aufgrund der vergleichsweise kleinen Drehzahlen ein hohes Drehmoment greift, wirken entsprechend hohe Torsionskräfte auf die sich in der Regel über die gesamte Maschinenlänge erstreckende Tambourwelle. Die Tambourwelle muss daher insbesondere bei langen Spinnmaschinen mit bis zu 1'600 Spinnstellen entsprechend verstärkt ausgebildet werden, was wiederum zu einem hohen Wellendurchmesser und einer grösseren Schwungmasse führt.
[0006] Der Einsatz von über Riemenantriebsscheiben und Umlenkrollen geführten Treibriemen zum Antreiben der Spindeln gemäss dem oben beschriebenen 4-Spindel-Bandantrieb führt ferner zu erheblichen Reibungsverlusten. Überdies führen ungünstige Reibungswerte der Riemchenoberfläche, wie sie wegen der Spindelbremse vorgegeben sind, zu einer suboptimalen Übertragung des Drehmomentes auf die Spindel. Ferner ist bei derart langen Treibriemen, wie sie beim 4-Spindel-Bandantrieb eingesetzt werden, immerhin sind diese rund 2.5 m lang, stets auf eine optimale Riemenspannung zu achten, da sonst Probleme mit dem Spindelantrieb und folglich mit der Spinnqualität auftreten.
[0007] Ein weiterer Nachteil der heutigen Lösung liegt ferner darin, dass der Spindelantrieb bei Fadenbruch nicht einzeln gestoppt werden kann. Vielmehr sorgt eine einfache Spindelbremse, dafür dass die Spindel blockiert wird und der Treibriemen über den still stehenden Wirtel schleift. Derartige Spindelbremsen führen zu unnötigem Verschleiss und Energieverbrauch.
[0008] Ein weiterer Aspekt im Rahmen der Energieeffizienz ist die so genannte Kopskapselung. Es ist bekannt, dass grosse Energieverluste durch die Luftmitnahme am sich drehenden Kops auftreten. Deshalb wurde schon vorgeschlagen, den Kops unterhalb des Ringrahmens einzukapseln. Auf diese Weise kann die Luftmitnahme am Kops reduziert und der Energieverbrauch erheblich gesenkt werden. Bei Ringspinnmaschinen mit herkömmlichem zentralen Spindelantrieb lässt sich jedoch eine solche Kopskapselung nicht ohne Neukonzeption des Spindelantriebs umsetzen. Dies, weil die Kapselung bekanntlich nicht über den Wirtel und den diesen umlaufenden Treibriemen geführt werden kann.
[0009] Die DE-A-19 702 678 schlägt daher vor die Spindel zwischen dem Wirtel und dem Spindelschaft um ein Zwischenstück zu verlängern, so dass eine Kopskapselung unterhalb des Ringrahmens mitgeführt werden kann, ohne dass diese mit ihrem unteren Endabschnitt bei Tiefstellung der Ringbank über den Wirtel verschoben wird. Bei dieser Lösung stellen sich jedoch hinsichtlich eines zentralen Spindelantriebes konstruktive Probleme. So muss die Spindelbank bei Verwendung einer verlängerten Spindel der genannten Art tiefer gelegt werden, damit der auf dem Spindelschaft bzw. der Garnhülse abgelegte Garnkörper einen gleich bleibenden Vertikalabstand vom Boden aufweist, und die Spinnstellen für das Bedienpersonal weiterhin auf einer geeigneten Höhe liegen.
Ein Tieferlegen der Spindelbank bedeutet jedoch auch ein Tieferlegen der zentralen Tambourwelle, damit eine sinnvolle Führung der Treibriemen gewährleistet ist.
[0010] Ausgehend von der genannten Problematik sind daher schon etliche Anstrengungen unternommen worden, an der Ringspinnmaschine anstelle eines zentralen Antriebs eine Vielzahl von Einzelspindelantrieben vorzusehen, d.h. jede Spindel verfügt über einen eigenen elektromotorischen Antrieb. Auf diese Weise wird die zentrale Tambourwelle hinfällig. Diesen bekannten Konzepten ist gemeinsam, dass der Elektromotor in die Spindel integriert ist, d.h. vereinfacht gesagt: der Rotor befindet sich an der Spindelwelle und der Stator in einem Gehäuseteil der Spindel. Grundsätzlich ist ein solches Antriebskonzept technisch umsetzbar. In der Praxis haben sich solche Antriebskonzepte jedoch als zu teuer und aufwändig erwiesen. So müssen beispielsweise mit entsprechendem Aufwand neuartige Spindeleinheiten mit integriertem Elektroantrieb entwickelt werden.
Die Fabrikation solcher Spindeleinheiten ist entsprechend teuer, da es sich um eine Spezialanfertigung handelt, welche nur im Bereich Ringspinnen anwendbar ist, und dementsprechend in vergleichsweise geringer Stückzahl hergestellt würde.
[0011] Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, eine Ringspinnmaschine vorzuschlagen, mit welcher die Nachteile der oben beschriebenen Antriebskonzepte ausgeräumt werden, und mit welcher ein hohes Mass an Flexibilität bewahrt wird. Dies bei gleichzeitiger Reduktion der Fertigungskosten.
[0012] Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Spinnmaschine zwei Spindelantriebshaupt-wellen aufweist, wobei jeder Maschinenseite eine Spindelantriebshauptwelle zugeordnet ist, und die Spindeleinheiten einer Maschinenseite das Drehmoment von der dieser Maschinenseite zugeordneten Spindelantriebshauptwelle abnehmen.
[0013] Die beiden Spindelantriebshauptwellen erstrecken sich dabei in Maschinenlängsrichtung entlang der Spinnstellen. Sie sind zweckmässig seitlich der Maschinenmitte bei der zugehörigen Maschinenseite angeordnet. Die Ringspinnmaschine ist zweckmässig im Bereich der Spinnstellen spiegelsymmetrisch aufgebaut, mit jeweils in Längsrichtung der Spinnmaschine verlaufenden, einander gegenüberliegenden, ersten und zweiten Maschinenseiten, wobei die Symmetrieachse in Maschinenlängsrichtung durch die Maschinenmitte verläuft.
[0014] Unter Wirtel ist in diesem Zusammenhang jener Teil der Spindeleinheit zu verstehen, über welchen der Treibriemen geführt wird, und über welchen die Drehmomentübertragung vom Treibriemen auf die Spindelwelle erfolgt. Der Wirtel der Spindel kann oberhalb und vorzugsweise unterhalb der Spindelbank angeordnet sein. Der Wirtel kann z.B. einen Durchmesser von 15 mm aufweisen. Da der Wirtel gemäss vorliegender Erfindung bevorzugt kein Halslager mehr umgibt, kann dieser einen entsprechend kleineren Durchmesser als herkömmliche Wirtel aufweisen. Der Wirtel ist jeweils bevorzugt auf der Höhe der Hauptwellenachse des Spindelantriebs angeordnet.
[0015] Vorzugsweise ist jeder Spindelantriebshauptwelle mindestens ein Antrieb, insbesondere ein Elektromotor, zugeordnet, mittels welchem die dazugehörige Spindelantriebshauptwelle angetrieben wird. Gemäss einer ersten möglichen Ausführung wird jede Spindelantriebshauptwelle jeweils nur von einem Antrieb, welcher z. B. an einem der Maschinenenden, d.h. am Maschinenkopf oder Maschinenfuss, angeordnet ist, angetrieben. Gemäss einer zweiten Ausführung sind die beiden Spindelantriebshauptwellen jeweils von genau zwei Antrieben, welche jeweils an beiden Maschinenenden, also im Maschinenkopf und Maschinenfuss, angeordnet sind, angetrieben. Die Spindelantriebshauptwellen können aber jeweils auch von mehr als zwei Antrieben angetrieben werden.
Ferner ist es auch denkbar, dass ein Antrieb zwischen dem Maschinenfuss und Maschinenkopf, z.B. mittig in der Spinnmaschine, angeordnet ist und eine zu beiden Seiten wegführende Spindelantriebshauptwelle einer Maschinenseite antreibt. Es ist ferner auch denkbar, dass die Spindelantriebshauptwelle in Maschinenlängsrichtung unterbrochen ist, wobei bei den Unterbrechungen, d.h. am entsprechenden Ende der Welle Antriebsmotoren angeordnet sein können, welche die Spindelantriebshauptwelle antreiben.
[0016] Der Antrieb ist bevorzugt ein Direktantrieb. Unter Direktantrieb ist ein Antrieb zu verstehen, bei welchem die Motorwelle und die Spindelantriebshauptwelle direkt verbunden sind. Der Motor wird so ausgelegt, dass er direkt die Drehzahl der Spindelantriebshauptwelle liefert, so dass auf ein Übersetzungsgetriebe verzichtet werden kann. D.h. der Spindelantrieb enthält keine Übersetzungsgetriebe bzw. Vorgelege.
[0017] Der Direktantrieb sieht bevorzugt nur eine Übersetzungsrichtung zu den Spindeln hin vor. Besonders bevorzugt ist vom Spindelmotor zu den Spindeln hin nur eine Übersetzung im Verhältnis von vorzugsweise 1:2,8 vorgesehen. So weist z.B. der Spindelantrieb bevorzugt eine Drehzahl von rund 9000 UpM auf, welche entsprechend der Drehzahl der Spindelantriebshauptwelle entspricht. Diese Drehzahl wird z.B. über ein Riementreibelement und den Wirtel auf eine Spindeldrehzahl von 25 000 UpM übersetzt. Die Spindelantriebe werden also bei wesentlich höheren Drehzahlen betrieben als der bisherige zentrale Spindelantrieb. Demzufolge wird weniger Drehmoment auf die Spindelantriebshauptwelle übertragen, so dass das Problem mit den Torsionskräften beseitigt wird.
Da nun weniger Drehmoment auf die Spindelantriebshauptwelle wirkt, kann diese mit einem entsprechend kleineren Durchmesser ausgelegt werden. Die Schwungmasse und somit der Energieverbrauch wird dadurch verringert.
[0018] Der Direktantrieb weist weitere Vorteile gegenüber dem bis anhin gewählten Antrieb auf. So entfallen bei einem Verzicht auf ein Getriebe die Getriebekosten. Es tritt zudem weniger Verschleiss auf. Ölverluste können ferner vermieden und die Lärmbelastung gesenkt werden. Im Weiteren beansprucht der Direktantrieb weniger Platz und zeichnet sich durch eine höhere Systemsteifigkeit aus. Der integrierte Antrieb sorgt weiter für eine kompakte Bauweise. Ferner wird beim Direktantrieb eine hohe Leistungsdichte und Dynamik erreicht.
[0019] Die Spindelantriebshauptwellen einer Ringspinnmaschine sind gegenüber der zentralen Tambourwelle herkömmlicher Ringspinnmaschine wesentlich tiefer angeordnet. So sind die Spindelantriebshauptwellen bevorzugt auf einer Höhe von 360 mm bis 400 mm, insbesondere von 370 mm bis 390 mm über dem Boden angeordnet. Entsprechend kann auch die Spindelbank tiefer an der Ringspinnmaschine angeordnet werden. Durch die tiefere Positionierung der Spindelantriebshauptwellen wird ferner mehr Platz für den Absaugkanal geschaffen. Die Tieferlegung der Spindelantriebshauptwellen wird unter anderem dadurch ermöglicht, dass kein Bandspannapparat mehr vorgesehen werden muss und überdies ein Riemen nicht mehr vier Spindeln antreiben muss. Ferner liegen die Wirtel jeweils um die Länge des Zwischenelementes tiefer als die Wirtel von herkömmlichen Ringspinnmaschinen mit Bandantrieb.
[0020] In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist jeder Spindel ein Treibriemen zugeordnet, welcher über die dazugehörige Spindelantriebshauptwelle oder ein, konzentrisch um die Spindelantriebshauptwelle angeordnetes, und mit dieser mit rotierendes Riementreibelement, z.B. eine Treibscheibe bzw. ein balliger Treibkörper, sowie um den Wirtel der Spindel geführt ist. Auf diese Weise wird das Drehmoment von der Spindelantriebshauptwelle auf die Spindel übertragen. Das Riementreibelement ist entsprechend drehfest mit der Spindelantriebshauptwelle verbunden und bildet eine Riemenführungsfläche aus, über welche der vorgespannte Treibriemen von der Spindelantriebshauptwelle angetrieben wird. Das Riementreibelement ist bevorzugt ein, rotationssymmetrisch um die Spindelantriebshauptwelle angeordnetes Bauteil.
[0021] Pro Spindeleinheit ist ein Treibriemen sowie Riementreibelement vorgesehen. Das Riementreibelement weist zweckmässig eine zylindrische Riemenführungsfläche auf, deren Durchmesser grösser ist der Durchmesser der Spindelantriebshauptwelle. Die Solldrehzahl der Spindelantriebswelle, nach welcher der dazugehörige Antrieb ausgelegt ist, sowie das Durchmesserverhältnis von Riementreibelement zur Spindelantriebswelle und der Wirteldurchmesser sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass der Spindelriemen die Spindel mit einer bestimmten Solldrehzahl von z.B. 20 000 bis 25 000 UpM antreibt.
[0022] In Weiterbildung der Erfindung ist eine Kupplungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher die Spindeln individuell abgebremst und angehalten werden können. D.h. jeder Spinnstelle ist eine entsprechende Kupplungseinrichtung zugeordnet. Die Kupplungseinrichtungen sind bevorzugt bei der Spindelantriebshauptwelle angeordnet.
[0023] Eine Kupplungseinrichtung umfasst bevorzugt einen Schiebemechanismus sowie ein von der Rotationsbewegung der Spindelantriebshauptwelle entkoppeltes, insbesondere ruhendes bzw. stehendes Auflageelement. Die genannten Bauteile sind derart zueinander angeordnet und stehen derart miteinander in Wirkverbindung, dass der rotierende Treibriemen mittels Schiebemechanismus vom rotierenden Riementreibelement seitlich in Richtung der Hauptwellenachse auf das mittelbar oder unmittelbar neben dem Riementreibelement gelagerten Auflageelement geschoben werden kann, wodurch der Treibriemen nicht mehr angetrieben und die Spindel angehalten wird.
[0024] Der Schiebemechanismus kann ein Schiebeelement, z.B. in Form einer den Spindelriemen führenden Gabel, beinhalten, welches den Treibriemen seitlich führt. Ferner kann der Schiebemechanismus auch eine Hebeleinrichtung beinhalten, mittels welcher das Schiebelement z.B. von der Spinnstelle aus betätigt werden kann.
[0025] Das Auflageelement weist bevorzugt eine Auflagefläche für den Treibriemen mit einer dem Treibriemen entsprechenden Breite auf. Das Auflageelement weist bevorzugt einen Führungsabschnitt auf, welcher einem Kreisabschnitt entspricht, um welchen der Treibriemen um die Welle umgelenkt wird. Dieser Kreisabschnitt kann denselben Kreisdurchmesser aufweisen wie das Riementreibelement, so dass der Treibriemen mittels Schiebemechanismus praktisch horizontal, d.h. parallel zur Wellenachse unter Beibehaltung seiner Spannung seitlich auf das Auflageelement verschiebbar ist. Das Auflageelement kann jedoch auch einen geringeren (Kreis-) Durchmesser aufweisen als das Riementreibelement, so dass die Spannung des Treibriemens durch die seitliche Verschiebung auf das Auflageelement abnimmt.
Das Riementreibelement kann hierzu zum Auflageelement hin einen sich verjüngenden Abschnitt aufweisen, welcher zwischen Riemenführungsfläche und Auflageelement angeordnet ist und für eine Entspannung des Treibriemens bei einer Verschiebung zum Auflageelement hin sowie in Gegenrichtung eine Zunahme der Riemenspannung bewirkt. Der sich verjüngende Abschnitt kann eine kontinuierlich konische oder abgestufte Verjüngung aufweisen. Entsprechend ist die Entspannung bzw. Spannung des Treibriemens kontinuierlich oder gestuft. Die Entspannung ist dabei beispielsweise maximal so gross, dass der Treibriemen dem Auflageelement immer noch mit verminderter Riemenspannung an- bzw. aufliegt und von diesem gehalten wird.
[0026] Gemäss einer alternativen Ausführungsform der Kupplungseinrichtung kann auch gänzlich auf ein Auflageelement verzichtet werden. Das Riementreibelement weist hierzu neben der Riemenführungsfläche einen sich verjüngenden Abschnitt auf, welcher für eine Entspannung des Treibriemens bei einer Verschiebung von der Riemenführungsfläche weg sowie in Gegenrichtung, d.h. zur Riemenführungsfläche hin, für eine Zunahme der Riemenspannung sorgt. Die Entspannung des Treibriemens geht soweit, dass der Kraftschluss zwischen Riementreibelement und Treibriemen sich vollständig aufhebt und der Treibriemen entsprechend lose, d.h. entlastet um die Spindelantriebshauptwelle geführt ist, so dass dieser nicht mehr angetrieben wird.
Zusätzlich kann eine von der Rotationsbewegung der Spindelantriebshauptwelle entkoppelte, insbesondere ruhende bzw. stehende Halteeinrichtung vorgesehen sein, welche den losen Treibriemen von der rotierenden Spindelantriebshauptwelle fernhält und einen Kontakt mit dieser verhindert. Die Halteeinrichtung würde in diesem Fall wiederum dem Auflageelement entsprechen, wobei der Treibriemen hier ohne Spannung von der Halteeinrichtung gehalten wird.
[0027] Auch hier kann das Riementreibelement einen in Entlastungsrichtung bzw. zur Halteeinrichtung hin angeordneten, sich verjüngenden Abschnitt aufweisen, welcher für die Entspannung des Treibriemens bei einer seitlichen Verschiebung ggf zum Auflageelement hin sowie in Gegenrichtung, d.h. zur Riemenführungsfläche hin, eine Zunahme der Riemenspannung bewirkt. Der sich verjüngende Abschnitt kann eine kontinuierlich konische oder abgestufte Verjüngung vorsehen. Entsprechend ist die Entspannung bzw. Spannung des Treibriemens kontinuierlich oder gestuft.
[0028] Der Treibriemen selbst ist bevorzugt ein Flachriemen. Die Kraftübertragung erfolgt entsprechend über Reibschluss. Der Treibriemen kann jedoch auch anders ausgestaltet sein. Der Treibriemen weist bevorzugt einen hohen Reibungskoeffizienten auf. So soll der Treibriemen sowohl auf der auf der Hauptwelle geführten Riemenseite als auch auf der auf dem Wirtel geführten Riemenseite einen Reibungskoeffizienten von 0.5 bis 0.9 [micro], insbesondere von 0.7 [micro] aufweisen. Die auf dem Wirtel geführte Riemenseite weist also gegenüber den bisherig verwendeten Treibriemen einen wesentlich höheren Reibungskoeffizienten auf. Dies liegt daran, dass die bisherige Spindelbremse, bei welcher der Treibriemen über den stehenden Wirtel schleift und Reibungswärme erzeugt, entfällt.
[0029] Der Treibriemen weist bevorzugt eine Breite von 3 bis 20 mm, vorzugsweise von 3 bis 8 mm, insbesondere von maximal 5 mm auf. D.h. der Treibriemen gemäss vorliegender Erfindung ist wesentlich schmäler ausgebildet als bisherige Treibriemen. Dies rührt daher, dass die Kraftübertragung eine Funktion von der Riemenbreite und dem Reibfaktor zwischen Riemen und Antriebselement ist. Da nun besagter Reibfaktor höher ist, kann die Riemenbreite bei gleich bleibender Kraftübertragung entsprechend reduziert werden. Auch muss ein Riemen nicht mehr gleichzeitig vier Spindeln antreiben. Ferner kann bei gleich bleibenden Mitnahmewerten die Bandspannung des Riemens gegenüber herkömmlichen 4-Spindelbandantrieben herab gesetzt werden.
[0030] Der Treibriemen hat z. B. eine Länge von z.B. 30 bis 70 cm, insbesondere von 30 bis 45 cm. Der Achsabstand zwischen Spindelantriebshauptwelle und den Spindelwellen beträgt z.B. 15 bis 35 cm, insbesondere rund 20 cm. Da ein Treibriemen im Gegensatz zum 4-Spindel-Bandantrieb nur noch über eine Maschinenseite geführt ist, ist dieser wesentlich kürzer als bisherige Treibriemen, was mit ein Grund ist, dass nicht zwingend eine Bandspanneinrichtung benötigt wird.
[0031] Es können jedoch trotzdem Spannmittel vorgesehen sein, welche den Treibriemen Vorspannen und für eine gleichmässig Spannung des Treibriemens während des Betriebs und somit für eine gleichmässige Momentübertragung sorgen. Solche Spannmittel können z.B. mit Rückstelleelementen, wie Federn, gekoppelte Führungsräder sein. Grundsätzlich ist jedoch ein permanentes Nachspannen des Treibriemens wie oben erwähnt nicht notwendig, da ein Treibriemen nur eine einzige Spindel antreibt.
[0032] Der elektrische Antrieb ist bevorzugt ein Asynchronmotor, insbesondere ein 2-poliger Drehstrom-Asynchronmotor. Der Elektromotor kann gegenüber herkömmlichen Spindelmotoren mit einer niedrigeren Frequenz betrieben werden. Dadurch sinken die Energieverluste durch Wirbelströme. Der Elektromotor kann z. B. eine Leistung von 16 kW aufweisen. Die Elektromotoren der Spindelantriebshauptwellen werden bevorzugt über einen gemeinsamen Frequenzumrichter gesteuert.
[0033] Die Spindelantriebshauptwellen haben bevorzugt einen Durchmesser von 20 bis 35 mm, insbesondere 22 bis 26 mm. Die konzentrisch um die Spindelantriebshauptwellen angeordneten und den Treibriemen antreibenden Riementreibelement weisten bevorzugt einen Durchmesser von 30 bis 40 mm, insbesondere von 32 bis 36 mm auf.
[0034] Die Spindeleinheit selbst ist direkt oder indirekt auf der Spindelbank starr befestigt. In Weiterbildung der Erfindung ist am Ringrahmen ein sich von der Unterseite des Ringrahmens nach unten erstreckendes Ringrahmenrohr angeordnet, welches den Kops unterhalb des Ringrahmens umhüllt. Das Ringrahmenrohr umgibt dabei die Kopsführungsöffnung des Ringrahmens. Die Spindeleinheit enthält zwischen der Garnfesthalteeinrichtung und dem Wirtel ein Zwischenelement, welches derart ausgebildet ist, dass sich das Ringrahmenrohr in den tieferen Ringrahmenpositionen über das Zwischenelement schieben lässt, wobei das untere Ende des Ringrahmenrohres in der tiefsten Ringrahmenposition, bei der Erstellung der Garnklemmung bzw. Unterwindung vor dem Kopswechsel oberhalb des Wirtels zu liegen kommen.
[0035] Die Garnfesthalteeinrichtung ist eine Einrichtung zum Festhalten des vom Streckwerk kommenden Garns unterhalb des Kopses an der Spindel im Hinblick auf einen Kopswechsel. Die Garnfesthalteeinrichtung kann eine Unterwindeeinheit mit Unterwindeabschnitt oder eine Klemmeinrichtung mit Klemmspalt sowie mit einer zugehörigen Unterwindekrone sein. Die Garnfesthalteeinrichtung ist jeweils unterhalb des Spindelschaftes und oberhalb des Wirtels angeordnet.
[0036] Das Zwischenelement ist in seiner Längenausdehnung und in seinem Durchmesser vorzugsweise derart ausgebildet, dass sich das Ringrahmenrohr in den tieferen Ringrahmenpositionen über das Zwischenelement schieben lässt, wobei die Länge des Zwischenelements derart gewählt ist, dass das untere Ende des Ringrahmenrohres in der tiefsten Ringrahmenposition, bei der Erstellung der Garnklemmung bzw. der Unterwindung vor dem Kopswechsel oberhalb des Wirtels zu liegen kommen.
[0037] Die Länge Z des Zwischenelements beträgt bevorzugt wenigstens das 0.5-fache, bevorzugt wenigstens das 0.7 bis 0.9-fache der Länge L des Spindelschafts. Der Spindelschaft ist dabei jener Teil der Spindeleinheit, welcher die Kopshülse aufnimmt. Das Zwischenelement kann somit z. B. eine Länge von 250 bis 350 mm haben. Das Zwischenelement besteht vorteilhaft aus einem verlängerten Zwischenabschnitt der Spindelwelle. Das Zwischenelement bzw. die Spindelwelle kann einen Durchmesser von 5 bis 10 mm, insbesondere von 6 bis 7 mm aufweisen. Die Spindelwelle ist bevorzugt aus Stahl oder Aluminium. Die Spindelwelle kann eine Biege-Elastizität aufweisen, welche eine Auslenkung der freien Spindelspitze während des Spinnbetriebes von z.B. bis zu 1 mm erlaubt. Die Auslenkung der Spindelspitze wird durch die im Spinnbetrieb herrschenden Präzessionskräfte bewirkt.
D.h. durch die Biege-Elastizität des Zwischenelementes kann dieses durch entsprechende Auslenkung aus der Vertikalen Position Präzessionskräfte aufnehmen, so dass keine Präzessionskräfte auf die Spindellager wirken.
[0038] Die Spindeleinheit enthält ein oberes und unteres Spindellager, welche vorzugsweise Kugel- oder Wälzlager sind. Die beiden Lager sind in Abstand voneinander angeordnet.
[0039] Sie liegen beide bevorzugt unterhalb des Zwischenelementes bzw. unterhalb der Garnfesthalteeinrichtung sowie oberhalb des Wirtels bzw. oberhalb der Spindelbank.
[0040] Das obere und untere Spindellager werden bevorzugt von einem gemeinsamen, geschlossenen Lagergehäuse aufgenommen, welches auf diese Weise einen Abschnitt der Spindelwelle mit den beiden Spindellagern umschliesst.
[0041] Gemäss einer ersten Ausführungsform ist das untere Lager auf Höhe der Spindelbank bzw. auf der Befestigungshöhe der Spindeleinheit an der Spindelbank angeordnet. Das obere Spindellager ist bevorzugt oberhalb der Spindelbank angeordnet.
[0042] Gemäss einer zweiten Ausführungsform ist das untere Lager oberhalb der Spindelbank bzw. oberhalb der Befestigungshöhe der Spindelbank angeordnet. Das obere Spindellager ist entsprechend ebenfalls oberhalb der Spindelbank und oberhalb des unteren Lagers angeordnet.
[0043] Die Spindeleinheit ist bevorzugt über das Lagergehäuse auf der Spindelbank angebracht. Das Zwischenelement erstreckt sich dementsprechend vom Lagergehäuse bis zur Garnfesthalteeinrichtung bzw. bis zum Spindelschaft.
[0044] Die Spindeleinheit enthält gemäss einem weiteren Befestigungskonzept eine Aufnahmehülse, über welche, d.h. über deren Endababschnitt, die Spindeleinheit auf der Spindelbank befestigt ist. Das Lagergehäuse und das Zwischenelement sind von der Aufnahmehülse umgeben. Die Spindel ist über das Lagergehäuse an der Aufnahmehülse, insbesondere an deren Innenseite, befestigt. Zur Befestigung können elastische Befestigungsmittel zwischen Aufnahmehülse und Lagergehäuse vorgesehen sein, welche eine Bewegung der Einheit aus Spindelwelle, Lager, Lagergehäuse, Spindelschaft und Spindelwirtel gegenüber der Aufnahmehülse ermöglichen. Eine derartige Konstruktion wird beispielsweise in der DE-A-10 2005 040 902 in Fig. 1b und 1c dargestellt.
[0045] Die Spindeleinheit ist vorzugsweise derart ausgelegt und an die Spindelbank angebracht, dass der Wirtel unterhalb der Spindelbank zu liegen kommt. Hierzu enthält die Spindelbank jeweils einen Durchbruch oder Ausnehmung zum Hindurchführen des unteren Abschnittes der Spindeleinheit.
[0046] Zwecks Anpassung des Übersetzungsverhältnisses können Riementreibelemente und/oder Wirtel unterschiedlichen Durchmessers eingesetzt werden, welche in Bezug auf das Übersetzungsverhältnis eine optimale Drehmomentübertragung in einem bestimmten Drehzahlbereich von der Spindelantriebshauptwelle auf die Spindelwelle der Spindel ermöglichen.
[0047] Die erfindungsgemässe Spinnmaschine erlaubt eine effizientere Übertragung des Drehmomentes auf die Spindeln. Jede Spindel kann zusammen mit dem diese antreibenden Treibriemen gestoppt werden. Ferner erlaubt der Einsatz von Spindeleinheiten mit Zwischenelement die Verwendung einer Kopskapselung. Im Weiteren erlaubt das Zwischenelement, gemäss einer weiteren Funktion, eine bedingte seitliche Auslenkung des Spindeloberteils zum Ausgleich der Präzessionskräfte.
[0048] Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
<tb>Fig. 1a:<sep>einen Querschnitt durch die Spindeleinheit mit Spindelantrieb einer Ringspinnmaschine;
<tb>Fig. 1b:<sep>einen Detailausschnitt "A" aus der Fig. 1a;
<tb>Fig. 2:<sep>eine schematische Darstellung der Spindelantriebshauptwellen mit den dazugehörigen Antrieben;
<tb>Fig. 3:<sep>eine Darstellung einer Kupplungseinrichtung;
<tb>Fig. 4:<sep>einen Querschnitt durch Fig. 3entlang der Linie B-B;
<tb>Fig. 5:<sep>einen Ausschnitt aus einer weiteren Spindelantriebshauptwelle mit Kupplungseinrichtung.
[0049] Die Spindeleinheit 2 gemäss Fig. 1aund 1benthält einen Spindelschaft 18, eine Spindelwelle 11, ein in einem geschlossenen Spindellagergehäuse 21 untergebrachtes oberes und unteres Spindellager 22, 23, sowie unterhalb des Spindellagergehäuses 21 einen Wirtel 10, welcher drehfest mit der Spindelwelle 11 verbunden ist. Die Spindeleinheit 2 weist ferner zwischen dem Wirtel bzw. dem oberen Spindellager 22 und einer Garnklemmeinrichtung 8, 9 ein Zwischenelement auf, welches einem Teilabschnitt 11a der Spindelwelle 11 entspricht. Auf dem Spindelschaft 18 ist eine Garnhülse 19 aufgesetzt, auf welcher ein Garnkörper 20 abgelegt wird. Die Spindeleinheit 2 ist über das Spindellagergehäuse 21 starr auf einer Spindelbank 3 befestigt, wobei der Wirtel 10 unterhalb der Spindelbank 3 liegt.
Die Spindeleinheit 2 ist hierzu mit dem Spindellagergehäuse 21 durch einen Durchbruch in der Spindelbank 3 geführt. Das untere Spindellager 23 ist auf der Höhe der Spindelbank positioniert. Die Spindelbank 3 weist im Weiteren eine zur Maschine hin weisende vertikale Rückwand 13 auf.
[0050] Das aus einem Streckwerk (nicht gezeigt) gelieferte Faserband 17 wird über ein, auf einem Ringrahmen 4 angeordneten bekannten System aus Ring 6 und Läufer 5 in bekannter Weise zu einem Garn eingedreht und zu einem Kops aufgewickelt.
[0051] Am Ringrahmen 4 ist ein, sich von unterhalb des Ringrahmens 4 abwärts erstreckendes Ringrahmenrohr 7 befestigt. D.h., das Ringrahmenrohr 7 ist unterhalb des Ringrahmens 4 an diesem befestigt. Wird der Ringrahmen 4 in eine untere Position geführt, z.B. zur Erstellung einer Unterwindung bzw. Garnklemmung, so schiebt sich das Ringrahmenrohr 7 über das Zwischenelement 11a.
[0052] Die Spindeleinheit 2 wird durch eine Spindelantriebshauptwelle 14a angetrieben. Die Spindelantriebshauptwelle 14a weist Riementreibelemente 15, über welche jeweils ein Treibriemen 16 kraftschlüssig geführt ist. Die Riementreibelemente 15 sind konzentrisch zur Spindelantriebshauptwelle 14a auf dieser angeordnet und mit dieser drehfest verbunden. Sie weisen einen grösseren Durchmesser auf als die Spindelantriebshauptwelle 14a. Über den Durchmesser der Riementreibelemente 15 lässt sich auch das Drehzahl-Übersetzungsverhältnis zur Spindelwelle bestimmen. Der Treibriemen 16 ist im Weiteren um den Wirtel 10 der Spindeleinheit 2 geführt. Auf diese Weise wird das Antriebsmoment der Spindelantriebshauptwelle 14a über den Treibriemen 16 und den Wirtel 10 auf die Spindelwelle 11 übertragen.
Da die Achsen der Spindelantriebshauptwelle 14a und der Spindelwelle 11 senkrecht zueinander liegen, wird der Treibriemen 16 verschränkt geführt. Pro Spinnstelle ist jeweils ein Treibriemen 16 vorgesehen.
[0053] Gemäss Fig. 2 enthält eine Ringspinnmaschine für jede Maschinenseite eine Spindelantriebshauptwelle 14a, 14b, welche jeweils über einen separaten Elektromotor 24a, 24b angetrieben werden. Die beiden Elektromotoren 24a, 24b werden über einen gemeinsamen Frequenzumrichter 25 angesteuert.
[0054] Die Fig. 1, 3 und 4stellen eine erfindungsgemässe Kupplungseinrichtung dar. Hierzu ist neben jedem Riementreibelement 15 ein, die Spindelantriebshauptwelle 14a teilweise umgebendes Auflageelement 33, auch Bremselement genannt, angeordnet. Das Auflageelement 33 ist direkt oder indirekt am Maschinengestell befestigt und von der Rotationsbewegung der Spindelantriebshauptwelle 14a entkoppelt. Im Gegensatz zum Riementreibelement 15 dreht sich also das Auflageelement 33 nicht mit der Spindelantriebshauptwelle 14a, sondern ist orts- und drehfest. Das Auflageelement 33 ist gemäss vorliegendem Ausführungsbeispiel in Form einer Bremsklammer ausgebildet. Diese kann z.B. U-förmig ausgebildet sein, wobei die Öffnung zum Spindelwirtel hin gerichtet ist.
Das Auflageelement 33 weist in dem die Spindelantriebshauptwelle umgebenden Abschnitt bevorzugt denselben Aussenumfang wie das Riementreibelement 15 auf, d.h. zumindest über jenen Abschnittsbereich, welcher neben den Abschnittsbereich des Riementreibelements 15 liegt, der den Treibriemen um die Hauptwelle 14a führt.
[0055] Die Kupplungseinrichtung weist ferner ein gabelförmiges Schiebeelement 23 sowie eine Hebeleinrichtung 22 zum Betätigen des Schiebeelementes 23 auf. Die Hebeleinrichtung 22 weist einen Hebel auf, welcher zur Spinnstelle hinführt, so dass der Kupplungsmechanismus durch das Spinnpersonal von der Spinnstelle aus einfach zu bedienen ist. Die Hebeleinrichtung 22 bzw. der Hebel stützt sich auf eine Rückwand 13 der Spindelbank 3 ab bzw. wird durch diese geführt.
[0056] Die Hebeleinrichtung 22, das Schiebelement 23 und das Auflageelement 33 wirken derart zusammen, dass sich durch Betätigen des Hebels das Schiebeelement 23 entlang der Hauptwellenachse verschiebt, wodurch der Treibriemen 16 seitlich, d.h. in Richtung Hauptwellenachse vom Riementreibelement 15 auf das Auflageelement 33 geschoben wird. Da der Treibriemen 16 vom Auflageelement 33 kein Drehmoment erhält, wird der Treibriemen 16 und somit die Spindelwelle 11 unmittelbar gestoppt. Das Auflageelement weist vorzugsweise keinen Freilauf auf, so dass der Treibriemen 16 über die Reibkräfte gestoppt wird. Damit der Stopp jedoch nicht allzu abrupt ausfällt, können Mittel vorgesehen sein, welche ein kurzzeitiges Nachlaufen des Treibriemens 16 auf dem Auflageelement 33 unterstützen.
Hierzu ist auf dem Auflageelement 33 gemäss spezieller Ausführungsform ein Stahlband 32 aufgebracht, welches sich gegenüber dem Auflageelement 33 begrenzt relativ verschieben lässt. Wird nun der Treibriemen 16 auf das Auflageelement 33 verschoben, so gleitet der Treibriemen 16 zusammen mit dem Stahlband 32 noch bedingt über das Auflageelement 33 weiter, bis die Haftreibung zwischen Auflageelement 33 und dem Stahlband 32 überhand nimmt und der Treibriemen 16 nach verzögerter Bremsung zum Stillstand kommt.
[0057] Auf der Spindelantriebshauptwelle 41 gemäss Fig. 5 ist ein Riementreibelement 42 in Form eines balligen Treibkörpers drehfest angeordnet. Das Riementreibelement 42 weist eine Riemenführungsfläche 45 auf, welche einen grösseren Durchmesser hat als die Hauptwelle 41 selbst. Der Treibriemen 44 wird bei Spindelbetrieb mittels Reibschluss auf dieser Führungsfläche 45 geführt. Zum Stoppen der Spindel wird der Treibriemen mittels Schiebeeinrichtung (nicht gezeigt) seitlich, d.h. in axialer Richtung über einen sich konisch verjüngenden Abschnitt 43 zum ruhenden Auflageelement 46 geführt (Pfeilrichtung). Da das Auflageelement 46 von der Rotation der Spindelantriebshauptwelle 41 entkoppelt ist und selbst nicht angetrieben wird, kommen der Treibriemen und somit die Spindel zum Stillstand.
Zur (Wieder-) Inbetriebnahme der Spindel wird der Treibriemen 44 einfach wieder in entgegen gesetzter Richtung seitlich auf die Riemenführungsfläche 45 geschoben. Das Auflageelement 46 kann als fixes Element, wie Klammer, ausgebildet sein, welches direkt oder indirekt am Maschinengestell befestigt ist und die Spindelantriebshauptwelle 41 kontaktlos über- bzw. umgreift.
[0058] Es versteht sich von selbst, dass die beschriebene Anordnung auch auf eine Spindeleinheit Anwendung findet, welche kein Zwischenelement 11a enthält.
The invention relates to a ring spinning machine with two sides of the machine and arranged on both sides of the machine spinning stations, the ring spinning machine, a machine frame, and on both sides of the machine in each case a common ring frame and a common spindle bank contains, and wherein in each case on the spindle bank per spinning unit with a spindle unit a spindle shaft, a spindle shaft and a whorl is arranged.
To date, it is common to drive the spindles of a ring spinning machine via a central drive motor. The distribution of the torque on the individual spindles via a central, machine centrally extending drive shaft, also called Tambourwelle, which extends in the longitudinal direction of the spinning machine along the spinning stations. Torque is removed from the central spool shaft via drive belts and fed to the spindles at the spinning stations. To do this, the drive belts are guided tangentially or partially circumferentially via spindle whorls on the spindles. A well-known drive concept is the so-called 4-spindle belt drive. Here are two spindles per machine side, so a total of four spindles, driven by a common drive belt and belt drive pulleys from the spool shaft.
As a result, the drive belt extends transversely to the machine longitudinal direction from a first to a second, opposite machine side. A tensioning device with deflecting wheels ensures that the drive belts always have a certain minimum tension for the purpose of optimum torque transmission.
On the spindles so-called spindle brakes are provided, by means of which the associated spindle, e.g. in order to remedy a thread break, can be stopped. The spindle brakes have braking surfaces which are pressed against the spindle and thus stop the spindle. The drive belt, which will continue to drive the other three spindles, however, is not stopped but simply drifts over the stationary whorl. The roughness of the Riemchenoberfläche facing the whorl may therefore not be too large, because otherwise it comes to excessive wear of the strap or overheating phenomena. A smaller roughness of the Riemchenoberfläche means, however, a worse transmission of torque.
An essential goal in the further development of ring spinning machines is the saving of operating energy and the reduction of wear and the improvement of the efficiency of the ring spinning machine in general. In particular, the saving of energy costs is a topic that is also becoming increasingly important with rising energy prices.
The central spindle drive described above has some deficits in terms of its energy efficiency. Thus, the central drive motor of conventional ring spinning machines with belt drive delivers high speeds in the range of about 3000 rpm (revolutions per minute), which is translated via a transmission gear in a low speed of the central spool shaft in the range of 1900 rpm. Towards the spindles we re-translated the low speed of the central spool shaft via the belt pulleys and the spindle whirlwind back to a high speed on the spindle shaft in the range of 25,000 rpm. So there is a translation in two directions: namely from a high speed to a low speed and back to a high speed.
The translation of the speeds in the aforementioned manner is extremely inefficient and leads to significant energy losses. Another disadvantage is the operated with a relatively low speed Tambourwelle. Since on the spool shaft due to the relatively low speeds high torque attacks, correspondingly high torsional forces act on the generally over the entire machine length extending Tambourwelle. The spool shaft must therefore be made correspondingly reinforced, especially in long spinning machines with up to 1,600 spinning stations, which in turn leads to a high shaft diameter and a larger flywheel.
The use of belt pulleys and pulleys guided drive belt for driving the spindles according to the 4-spindle belt drive described above also leads to significant friction losses. Moreover, unfavorable friction values of the belt surface, as dictated by the spindle brake, result in sub-optimal transmission of torque to the spindle. Furthermore, in such a long drive belt, as used in 4-spindle belt drive, after all, these are about 2.5 m long, always pay attention to an optimal belt tension, otherwise problems with the spindle drive and consequently with the spinning quality occur.
Another disadvantage of today's solution is also that the spindle drive can not be stopped individually at thread break. Rather, a simple spindle brake ensures that the spindle is blocked and the drive belt grinds over the stationary whorl. Such spindle brakes lead to unnecessary wear and energy consumption.
Another aspect in the context of energy efficiency is the so-called Kopskapselung. It is known that large energy losses occur due to the air entrainment on the rotating cop. Therefore, it has already been proposed to encapsulate the cop below the ring frame. In this way, the air entrainment can be reduced on the cop and the energy consumption can be significantly reduced. In ring spinning machines with conventional central spindle drive, however, such Kopskapselung can not be implemented without redesign of the spindle drive. This is because the encapsulation is known not on the whorl and this circulating drive belt can be performed.
DE-A-19 702 678 therefore proposes to extend the spindle between the whorl and the spindle shaft to an intermediate piece, so that a Kopskapselung can be carried below the ring frame, without that with its lower end portion at low position of the ring rail is moved over the whorl. In this solution, however, constructive problems arise with regard to a central spindle drive. Thus, the spindle bank must be lowered when using an extended spindle of the type mentioned, so that the stored on the spindle shaft or the yarn package has a consistent vertical distance from the ground, and the spinning stations for the operator continue to be at a suitable height.
However, lowering the spindle bank also means lowering the central spool shaft so that a sensible guidance of the drive belts is ensured.
Based on the above problem, therefore, quite a few efforts have been made to provide the ring spinning machine instead of a central drive, a plurality of single spindle drives, i. E. Each spindle has its own electromotive drive. In this way the central drum wave becomes obsolete. These known concepts have in common that the electric motor is integrated in the spindle, i. in simple terms, the rotor is located on the spindle shaft and the stator is located in a housing part of the spindle. Basically, such a drive concept is technically feasible. In practice, however, such drive concepts have proven to be too expensive and expensive. For example, new spindle units with integrated electric drive have to be developed with the corresponding expenditure.
The production of such spindle units is correspondingly expensive, since it is a custom-made, which is applicable only in the field of ring spinning, and would therefore be produced in relatively small numbers.
Object of the present invention is therefore to propose a ring spinning machine, with which the disadvantages of the drive concepts described above are eliminated, and with which a high degree of flexibility is maintained. This while reducing manufacturing costs.
The object is achieved in that the spinning machine has two main spindle drive shafts, each side of the machine is assigned a spindle drive main shaft, and the spindle units one side of the machine remove the torque from the spindle drive main shaft associated with this side of the machine.
The two main spindle drive shafts extend in the machine longitudinal direction along the spinning stations. They are expediently arranged laterally of the machine center at the associated machine side. The ring spinning machine is expediently constructed mirror-symmetrically in the region of the spinning stations, with each extending in the longitudinal direction of the spinning machine, opposite, first and second machine sides, wherein the axis of symmetry extends in the machine longitudinal direction through the machine center.
Under whelk in this context, that part of the spindle unit to understand, via which the drive belt is guided, and via which the torque transmission from the drive belt to the spindle shaft. The whorl of the spindle can be arranged above and preferably below the spindle bank. The whorled may e.g. have a diameter of 15 mm. Since the whorl according to the present invention preferably surrounds no neck stock more, this may have a correspondingly smaller diameter than conventional whorls. The whorl is in each case preferably arranged at the height of the main shaft axis of the spindle drive.
Preferably, each spindle drive main shaft is assigned at least one drive, in particular an electric motor, by means of which the associated spindle drive main shaft is driven. According to a first possible embodiment, each spindle drive main shaft is only one drive, which z. At one of the machine ends, i. on the machine head or machine foot, is arranged, driven. According to a second embodiment, the two main spindle drive shafts are each driven by exactly two drives, which are respectively arranged at both machine ends, ie in the machine head and machine foot. However, the spindle drive main shafts can each be driven by more than two drives.
Furthermore, it is also conceivable that a drive between the machine foot and machine head, e.g. is arranged centrally in the spinning machine, and drives a leading away to both sides spindle drive main shaft one side of the machine. It is also conceivable that the spindle drive main shaft is interrupted in the machine longitudinal direction, wherein at the interruptions, i. At the corresponding end of the shaft drive motors can be arranged, which drive the spindle drive main shaft.
The drive is preferably a direct drive. By direct drive is meant a drive in which the motor shaft and the spindle main shaft are directly connected. The motor is designed so that it directly delivers the speed of the spindle drive main shaft, so that can be dispensed with a transmission gear. That The spindle drive contains no transmission gear or countershaft.
The direct drive preferably provides only one direction of translation to the spindles ago. Particularly preferred is provided by the spindle motor to the spindles out only a ratio in the ratio of preferably 1: 2.8. Thus, e.g. the spindle drive preferably has a speed of about 9000 rpm, which corresponds to the rotational speed of the spindle drive main shaft. This speed is e.g. translated via a belt drive element and the whorl to a spindle speed of 25 000 rpm. The spindle drives are therefore operated at much higher speeds than the previous central spindle drive. As a result, less torque is transmitted to the spindle drive main shaft, so that the problem with the torsional forces is eliminated.
Since now less torque acts on the spindle drive main shaft, it can be designed with a correspondingly smaller diameter. The flywheel and thus the energy consumption is reduced.
The direct drive has further advantages over the hitherto selected drive. So omitted in a waiver of a transmission, the transmission costs. It also occurs less wear. Oil losses can also be avoided and the noise pollution reduced. Furthermore claimed the direct drive less space and is characterized by a higher system stiffness. The integrated drive further ensures a compact design. Furthermore, the direct drive achieves high power density and dynamics.
The spindle main drive shafts of a ring spinning machine are arranged substantially deeper compared to the central spool shaft conventional ring spinning machine. Thus, the spindle drive main shafts are preferably arranged at a height of 360 mm to 400 mm, in particular from 370 mm to 390 mm above the ground. Accordingly, the spindle bank can be arranged lower to the ring spinning machine. Due to the lower positioning of the spindle drive main shafts, more space is also created for the suction channel. The lowering of the spindle drive main shafts is among other things made possible by the fact that no more band tensioning device must be provided and moreover a belt no longer has to drive four spindles. Furthermore, the whorls are each lower by the length of the intermediate element than the whorls of conventional ring spinning machines with belt drive.
In a preferred embodiment of the invention, each spindle is associated with a drive belt, which via the associated spindle drive main shaft or, arranged concentrically around the spindle drive main shaft, and with this with rotating belt drive element, e.g. a traction sheave or a spherical drive body, and is guided around the whorl of the spindle. In this way, the torque is transmitted from the spindle drive main shaft to the spindle. The belt drive element is correspondingly non-rotatably connected to the spindle drive main shaft and forms a belt guide surface, via which the prestressed drive belt is driven by the spindle drive main shaft. The belt drive element is preferably a rotationally symmetrical component arranged around the spindle drive main shaft.
Per spindle unit, a drive belt and belt drive element is provided. The belt drive element expediently has a cylindrical belt guide surface whose diameter is greater than the diameter of the spindle drive main shaft. The setpoint speed of the spindle drive shaft, after which the associated drive is designed, and the diameter ratio of belt drive element to the spindle drive shaft and the wharve diameter are matched to one another such that the spindle belt, the spindle with a certain target speed of e.g. 20,000 to 25,000 rpm drives.
In a further development of the invention, a coupling device is provided, by means of which the spindles can be braked and stopped individually. That Each spinning station is assigned a corresponding coupling device. The coupling devices are preferably arranged in the spindle drive main shaft.
A coupling device preferably comprises a sliding mechanism and a decoupled from the rotational movement of the spindle drive main shaft, in particular stationary or stationary support element. The said components are arranged to each other and are operatively connected to each other in such a way that the rotating drive belt can be pushed laterally in the direction of the main shaft axis by means of a sliding mechanism on the indirectly or immediately next to the belt drive element bearing support element, whereby the drive belt is no longer driven and the Spindle is stopped.
The sliding mechanism may comprise a sliding element, e.g. in the form of a fork belt leading the fork, which leads the belt laterally. Furthermore, the sliding mechanism may also include a lever means by which the sliding element is e.g. can be operated from the spinning station.
The support element preferably has a bearing surface for the drive belt with a width corresponding to the drive belt. The support element preferably has a guide section, which corresponds to a circular section around which the drive belt is deflected around the shaft. This circular section can have the same circular diameter as the belt drive element, so that the drive belt by means of a sliding mechanism practically horizontal, i. parallel to the shaft axis while maintaining its tension laterally on the support element is displaceable. However, the support element may also have a smaller (circular) diameter than the belt drive element, so that the tension of the drive belt decreases due to the lateral displacement on the support element.
For this purpose, the belt drive element can have a tapered section towards the support element, which section is arranged between the belt guide surface and the support element and causes an increase in the belt tension for a relaxation of the drive belt during a displacement towards the support element and in the opposite direction. The tapered portion may have a continuous conical or stepped taper. Accordingly, the relaxation or tension of the drive belt is continuous or stepped. The relaxation is, for example, at most so great that the drive belt the support element still with reduced belt tension on or rests and is held by this.
According to an alternative embodiment of the coupling device can also be dispensed with entirely on a support element. The belt drive element has for this purpose, in addition to the belt guide surface on a tapered portion, which for a relaxation of the drive belt in a displacement away from the belt guide surface and in the opposite direction, i. towards the belt guide surface, provides an increase in belt tension. The relaxation of the drive belt goes so far that the frictional connection between the belt drive element and the drive belt repeals itself completely and the drive belt accordingly loosely, i. relieved to the spindle drive main shaft is guided so that it is no longer driven.
In addition, a decoupled from the rotational movement of the spindle drive main shaft, in particular stationary or stationary holding device may be provided which keeps the loose drive belt of the rotating spindle drive main shaft and prevents contact with this. The holding device would in this case in turn correspond to the support element, wherein the drive belt is held here without tension by the holding device.
Again, the belt drive element arranged in a discharge direction or to the holding device down, have tapered portion, which for the relaxation of the drive belt in a lateral displacement, if necessary, to the support element and in the opposite direction, i. E. toward the belt guide surface, causes an increase in the belt tension. The tapered portion may provide a continuous conical or stepped taper. Accordingly, the relaxation or tension of the drive belt is continuous or stepped.
The drive belt itself is preferably a flat belt. The power transmission takes place accordingly via frictional engagement. However, the drive belt can also be designed differently. The drive belt preferably has a high coefficient of friction. Thus, the drive belt should have a friction coefficient of 0.5 to 0.9 [micro], in particular of 0.7 [micro], both on the belt side guided on the main shaft and on the belt side guided on the whorl. The run on the whorl belt side thus has a much higher coefficient of friction compared to the previously used drive belt. This is due to the fact that the previous spindle brake, in which the drive belt grinds over the standing whorl and generates frictional heat, is eliminated.
The drive belt preferably has a width of 3 to 20 mm, preferably from 3 to 8 mm, in particular of at most 5 mm. That The drive belt according to the present invention is designed substantially narrower than previous drive belts. This is because the power transmission is a function of the belt width and the friction factor between the belt and the drive element. Since now said friction factor is higher, the belt width can be reduced accordingly with constant power transmission. Also, a belt no longer has to drive four spindles simultaneously. Furthermore, with constant driving values, the belt tension of the belt can be lowered compared to conventional 4-spindle belt drives.
The drive belt has z. A length of e.g. 30 to 70 cm, in particular from 30 to 45 cm. The axial distance between the spindle drive main shaft and the spindle shafts is e.g. 15 to 35 cm, especially around 20 cm. Since a drive belt is guided in contrast to the 4-spindle belt drive only on one side of the machine, this is much shorter than previous drive belt, which is one reason that not necessarily a belt tensioner is needed.
However, it can still be provided tensioning means which bias the drive belt and ensure a uniform tension of the drive belt during operation and thus for a uniform torque transmission. Such tensioning means may e.g. be with return elements, such as springs, coupled guide wheels. Basically, however, a permanent tensioning of the drive belt as mentioned above is not necessary because a drive belt drives only a single spindle.
The electric drive is preferably an asynchronous motor, in particular a 2-pole three-phase asynchronous motor. The electric motor can be operated at a lower frequency compared to conventional spindle motors. This reduces the energy losses due to eddy currents. The electric motor may, for. B. have a power of 16 kW. The electric motors of the spindle drive main shafts are preferably controlled by a common frequency converter.
The spindle drive main shafts preferably have a diameter of 20 to 35 mm, in particular 22 to 26 mm. The belt drive elements arranged concentrically around the spindle drive main shafts and driving the drive belt preferably have a diameter of 30 to 40 mm, in particular of 32 to 36 mm.
The spindle unit itself is rigidly attached directly or indirectly to the spindle spindle. In a further development of the invention, a ring frame tube extending downwardly from the underside of the ring frame is arranged on the ring frame, which surrounds the cop beneath the ring frame. The ring frame tube surrounds the Kopsführungsöffnung the ring frame. The spindle unit contains between the Garnfesthalteeinrichtung and the whorl an intermediate element which is designed such that the ring frame tube can slide in the lower ring frame positions on the intermediate element, wherein the lower end of the ring frame tube in the lowest ring frame position, in the preparation of Garnklemmung or underwinding come to lie above the whorl before the cop change.
The Garnfesthalteeinrichtung is a device for holding the coming of the drafting yarn below the cop on the spindle with regard to a Kopswechsel. The Garnfesthalteeinrichtung may be an underwinding unit with underwinding section or a clamping device with nip and with an associated Unterwindekrone. The Garnfesthalteeinrichtung is respectively disposed below the spindle shaft and above the whorl.
The intermediate element is preferably formed in its longitudinal extent and in diameter such that the ring frame tube can slide in the lower ring frame positions on the intermediate element, wherein the length of the intermediate element is selected such that the lower end of the ring frame tube in the lowest ring frame position , come to lie in the creation of Garnklemmung or the underwinding before Kopswechsel above the whorl.
The length Z of the intermediate element is preferably at least 0.5 times, preferably at least 0.7 to 0.9 times the length L of the spindle shaft. The spindle shaft is that part of the spindle unit which receives the cop tube. The intermediate element can thus z. B. have a length of 250 to 350 mm. The intermediate element advantageously consists of an extended intermediate portion of the spindle shaft. The intermediate element or the spindle shaft may have a diameter of 5 to 10 mm, in particular from 6 to 7 mm. The spindle shaft is preferably made of steel or aluminum. The spindle shaft may have a bending elasticity which causes a deflection of the free spindle tip during the spinning operation of e.g. allowed up to 1 mm. The deflection of the spindle tip is caused by the precession forces prevailing in the spinning operation.
That due to the bending elasticity of the intermediate element, this can absorb precession forces by corresponding deflection from the vertical position, so that no precession forces act on the spindle bearings.
The spindle unit includes an upper and lower spindle bearings, which are preferably ball or roller bearings. The two bearings are spaced apart.
They are both preferably below the intermediate element or below the Garnfesthalteeinrichtung and above the whorl and above the spindle bank.
The upper and lower spindle bearings are preferably received by a common, closed bearing housing, which encloses in this way a portion of the spindle shaft with the two spindle bearings.
According to a first embodiment, the lower bearing is arranged at the height of the spindle rail or at the mounting height of the spindle unit on the spindle bank. The upper spindle bearing is preferably arranged above the spindle rail.
According to a second embodiment, the lower bearing is arranged above the spindle rail or above the mounting height of the spindle rail. The upper spindle bearing is also arranged correspondingly above the spindle bank and above the lower bearing.
The spindle unit is preferably mounted on the bearing housing on the spindle bank. The intermediate element accordingly extends from the bearing housing to the Garnfesthalteeinrichtung or to the spindle shaft.
The spindle unit according to another fastening concept comprises a receiving sleeve, via which, i. E. via the Endababschnitt, the spindle unit is mounted on the spindle bank. The bearing housing and the intermediate element are surrounded by the receiving sleeve. The spindle is mounted on the bearing housing on the receiving sleeve, in particular on the inside thereof. For attachment elastic fastening means between receiving sleeve and bearing housing may be provided, which allow movement of the unit of the spindle shaft, bearing, bearing housing, spindle shaft and Spindelwirtel relative to the receiving sleeve. Such a construction is shown, for example, in DE-A-10 2005 040 902 in FIGS. 1b and 1c.
The spindle unit is preferably designed and attached to the spindle bank, that the whorl comes to lie below the spindle bank. For this purpose, the spindle bank each contains an opening or recess for passing the lower portion of the spindle unit.
For the purpose of adapting the transmission ratio belt drive elements and / or whorls of different diameters can be used, which allow in relation to the gear ratio optimum torque transmission in a certain speed range from the spindle drive main shaft to the spindle shaft of the spindle.
The inventive spinning machine allows a more efficient transmission of torque to the spindles. Each spindle can be stopped together with the driving belts driving them. Furthermore, the use of spindle units with intermediate element allows the use of a Kopskapselung. Furthermore, the intermediate element allows, according to a further function, a conditional lateral deflection of the spindle upper part to compensate for the precession forces.
The invention will now be explained in more detail with reference to drawings. Show it:
<Tb> FIG. 1a: <sep> a cross section through the spindle unit with spindle drive of a ring spinning machine;
<Tb> FIG. 1b: <sep> is a detail detail "A" of Fig. 1a;
<Tb> FIG. 2: <sep> a schematic representation of the spindle drive main shafts with the associated drives;
<Tb> FIG. 3: <sep> is an illustration of a coupling device;
<Tb> FIG. 4: <sep> is a cross section through Fig. 3 along the line B-B;
<Tb> FIG. 5: <sep> a section of another spindle drive main shaft with coupling device.
The spindle unit 2 according to Fig. 1a and 1benthält a spindle shaft 18, a spindle shaft 11, housed in a closed spindle bearing housing 21 upper and lower spindle bearings 22, 23, and below the spindle bearing housing 21 a whorl 10 which rotatably connected to the spindle shaft 11 is. The spindle unit 2 furthermore has, between the whorl or the upper spindle bearing 22 and a yarn clamping device 8, 9, an intermediate element which corresponds to a part section 11a of the spindle shaft 11. On the spindle shaft 18, a yarn sleeve 19 is placed, on which a package 20 is deposited. The spindle unit 2 is rigidly mounted on the spindle bearing housing 21 on a spindle bank 3, wherein the whorl 10 is below the spindle bank 3.
The spindle unit 2 is guided for this purpose with the spindle bearing housing 21 through an opening in the spindle bank 3. The lower spindle bearing 23 is positioned at the height of the spindle. The spindle bank 3 further has a vertical rear wall 13 pointing towards the machine.
The delivered from a drafting system (not shown) sliver 17 is screwed over a arranged on a ring frame 4 known system of ring 6 and rotor 5 in a known manner to a yarn and wound up in a Kops.
On the ring frame 4 is a, from below the ring frame 4 downwardly extending ring frame tube 7 is attached. That is, the ring frame tube 7 is attached below the ring frame 4 thereto. When the ring frame 4 is guided to a lower position, e.g. to create a underwinding or Garnklemmung, so the ring frame tube 7 slides over the intermediate element 11a.
The spindle unit 2 is driven by a spindle drive main shaft 14a. The spindle drive main shaft 14a has belt drive elements 15, via each of which a drive belt 16 is frictionally guided. The belt drive elements 15 are arranged concentrically to the spindle drive main shaft 14a on this and rotatably connected thereto. They have a larger diameter than the spindle drive main shaft 14a. About the diameter of the belt drive elements 15 can also determine the speed ratio to the spindle shaft. The drive belt 16 is further guided around the whorl 10 of the spindle unit 2. In this way, the drive torque of the spindle drive main shaft 14a is transmitted to the spindle shaft 11 via the drive belt 16 and the whorl 10.
Since the axes of the spindle drive main shaft 14a and the spindle shaft 11 are perpendicular to each other, the drive belt 16 is guided entangled. Per each spinning station a drive belt 16 is provided.
2, a ring spinning machine for each machine side includes a spindle drive main shaft 14a, 14b, which are each driven by a separate electric motor 24a, 24b. The two electric motors 24a, 24b are controlled via a common frequency converter 25.
1, 3 and 4stellen a coupling device according to the invention. For this purpose, in addition to each belt drive element 15, the spindle drive main shaft 14a partially surrounding support element 33, also called braking element arranged. The support element 33 is attached directly or indirectly to the machine frame and decoupled from the rotational movement of the spindle drive main shaft 14a. In contrast to the belt drive element 15, therefore, the support element 33 does not rotate with the spindle drive main shaft 14a, but is stationary and rotationally fixed. The support element 33 is formed according to the present embodiment in the form of a brake clamp. This can e.g. Be formed U-shaped, wherein the opening is directed towards the Spindelwirtel.
The support element 33 preferably has, in the section surrounding the spindle drive main shaft, the same outer circumference as the belt drive element 15, i. at least over that section area which is adjacent to the section area of the belt drive element 15 which guides the drive belt around the main shaft 14a.
The coupling device further comprises a fork-shaped sliding element 23 and a lever device 22 for actuating the sliding element 23. The lever device 22 has a lever which leads to the spinning position, so that the coupling mechanism is easy to operate by the spinning staff from the spinning station. The lever device 22 or the lever is supported on a rear wall 13 of the spindle spindle 3 or is guided by it.
The lever device 22, the sliding element 23 and the support element 33 cooperate in such a way that, by actuating the lever, the sliding element 23 shifts along the main shaft axis, whereby the drive belt 16 is displaced laterally, i. is pushed by the belt drive element 15 on the support element 33 in the direction of the main shaft axis. Since the drive belt 16 receives no torque from the support element 33, the drive belt 16 and thus the spindle shaft 11 is stopped immediately. The support element preferably has no freewheel, so that the drive belt 16 is stopped via the frictional forces. However, so that the stop does not turn off too abruptly, means may be provided which support a short-term running of the drive belt 16 on the support element 33.
For this purpose, a steel strip 32 is applied to the support element 33 according to the specific embodiment, which can be relatively limited relative to the support element 33 to move. Now, if the drive belt 16 is moved to the support member 33, the drive belt 16 slides along with the steel strip 32 still conditionally on the support member 33 until the static friction between the support member 33 and the steel strip 32 takes overhand and the drive belt 16 after delayed braking to a standstill comes.
On the spindle drive main shaft 41 according to FIG. 5, a belt drive element 42 is rotatably arranged in the form of a crowned drive body. The belt drive element 42 has a belt guide surface 45 which has a larger diameter than the main shaft 41 itself. The drive belt 44 is guided on this guide surface 45 during spindle operation by means of frictional engagement. To stop the spindle, the drive belt is moved laterally by means of a shifter (not shown), i. in the axial direction over a conically tapered section 43 to the resting support element 46 out (arrow). Since the support element 46 is decoupled from the rotation of the spindle drive main shaft 41 and is not driven itself, the drive belt and thus the spindle come to a standstill.
To (re) start up the spindle of the drive belt 44 is simply pushed back in the opposite direction laterally on the belt guide surface 45. The support element 46 may be formed as a fixed element, such as clamp, which is attached directly or indirectly to the machine frame and the spindle drive main shaft 41 contactless over or surrounds.
It goes without saying that the arrangement described also applies to a spindle unit which does not contain an intermediate element 11a.