CH701482A2 - Spindellagerung. - Google Patents

Abstract

Lagerung einer Spindel (2) in einem Spindelgehäuse (5) mit einem Halslager und einem Fusslager. Die Lagerung ist durch eine Kombination aus einem Magnetlager (10, 11, 12) und einem Wälzlager (9) gebildet. Das Magnetlager (10, 11, 12) ist aus einem ersten an der Spindel (2) gehaltenen Magnetring (10), einem zweiten am Spindelgehäuse (5) gehaltenen Magnetring (1) und einem dritten am Spindelgehäuse (5) gehaltenen Magnetring (12) gebildet, wobei der erste Magnetring (10) zwischen dem zweiten Magnetring (11) und dritten Magnetring (12) angeordnet ist.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine Lagerung einer Spindel in einem Spindelgehäuse einer Spinnmaschine gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. Als Spinnmaschine im Sinne der Erfindung ist eine Ringspinnmaschine oder Zwirnmaschine oder eine andere Maschine aus der Spinnereitechnik zu verstehen, wobei die vorgeschlagene Lagerung für alle stehenden Bauarten von Spindeln einsetzbar ist.

[0002] Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Arten der Lagerung von Spindeln bekannt. Die heute gebräuchlichste Bauart der Lagerung einer Spindel setzt sich aus einem mechanischen Halslager in Kombination mit einem hydraulischen Fusslager zusammen. Als Halslager wird dabei das an derjenigen Seite der Spindel befindliche Lager bezeichnet, die zur Aufnahme eines Fadens vorgesehen ist. Als Fusslager wird das Lager bezeichnet, welches sich auf der dem Halslager gegenüber liegenden Seite der Spindel befindet. Das Halslager ist in seiner Konstruktion einem Wälzlager gleich aufgebaut oder es wird ein vorgefertigtes Wälzlager dazu eingesetzt. Beim Fusslager ist das Wellenende der Spindel kegelförmig ausgebildet und wird in einem Traglager gehalten welches mit Öl befüllt ist. Der Kegel und das Traglager sind derart aufeinander abgestimmt, dass sich bei Bewegung der Spindel zwischen dem Kegel und dem Traglager ein Ölfilm und dadurch ein hydraulisches Lager bildet. Bedingt durch die hohen Drehzahlen der Spindel ergeben sich entsprechend hohe Reibungskräfte in den Lagerungen, welche wiederum zu starken Erwärmungen der Komponenten führen. Nachteilig sind auch die notwendigen hohen Antriebsleistungen für die Spindeln und die hohen Herstellungskosten für die hydraulische Lagerung.

[0003] Eine weitere Bauart der Lagerung einer Spindel wird in der CH 337 432 vorgeschlagen. Die Spindel wird dabei auf einem kegelig geformten Traglager gelagert und durch eine radiale Magnetlagerung stabilisiert. Das Traglager bildet dabei das Fusslager. Gegenüber dem Fusslager ist auf der Spindel eine Schwungmasse in Form einer dicken Scheibe angeordnet. Diese ist von einem Zentriermagneten welcher als Elektromagnet ausgebildet ist umschlossen. Um ein einwandfreies Anlaufen der Spindel zu gewährleisten ist zwischen der Schwungmasse und dem Zentriermagneten eine nichtmagnetische Gleitschicht eingebaut, welche ein Kleben der Schwungmasse am Magneten verhindert. Die Anordnung hat den Nachteil, dass die gesamten Lagerkräfte durch das Traglager aufzunehmen sind und das Halslager nur eine Zentrierung der Spindel ermöglicht, die erst bei höheren Drehzahlen und somit auch höheren Zentrifugalkräften aktiv ist, nachdem sich die Spindel durch die Wirkung der Zentrifugalkräfte auf die Schwungmasse ausbalanciert hat.

[0004] Die Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden und eine stabile in sich geschlossene Lagerung der Spindel zu schaffen, welche eine Einstellung der Verteilung der Axialkräfte zwischen Fusslager und Halslager ermöglicht.

[0005] Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Bauart einer Spindellagerung mit den kennzeichnenden Merkmalen des unabhängigen Anspruchs. Die Aufgabe wird gelöst dadurch dass die Lagerung der Spindel in einem Spindelgehäuse mit einem Halslager und einem Fusslager vorgesehen wird, wobei die Lagerung durch eine Kombination aus einem Magnetlager und einem Wälzlager gebildet wird. Das Magnetlager wird aus mit zumindest drei Magnetringen gebildet, wobei ein erster an der Spindel gehaltener Magnetring, ein zweiter am Spindelgehäuse gehaltener Magnetring und ein dritter am Spindelgehäuse gehaltener Magnetring vorgesehen sind. Dabei wird der erste Magnetring zwischen dem zweiten Magnetring und dem dritten Magnetring angeordnet.

[0006] Die Erfindung kann grundsätzlich auf jeder Spinn- oder Zwirnmaschine angewendet werden, bei der mindestens ein Teil der Fasern im Querschnitt des Verfahrensprodukts eine echte Drehung besitzt und die Maschine daher eine drehende Spindel mit einem Bereich, der zur Aufnahme eines Fadens vorgesehen ist und auf dem über Kopf aufgewunden oder von der über Kopf abgezogen wird, aufweist. Im Folgenden werden jedoch nur Spinnmaschinen und Spinnvorgänge genannt, bei denen das Aufwinden auf eine Spindel, insbesondere eine dort angeordnete Ablagehülse, erfolgt. Dem Fachmann ist bekannt, dass solche Vorgänge vom Grundsatz her beispielsweise auch mit Zwirnen, Umwindzwirnen, Scheinzwirnen, Coregarn oder -zwirn, Effektgarn oder -zwirn und anderen Verfahrensvarianten und verfahrensabhängig sowohl in der beschriebenen wie auch in der entgegengesetzten Materialflussrichtung durchführbar sind. Weshalb unter dem Aufnehmen des Fadens im Rahmen der Erfindung auch eine Abgabe des Fadens zu verstehen ist.

[0007] Die erfindungsgemässe Lagerung einer Spindel wird im Folgenden allgemein in einem an eine Spindelbank einer Spinnmaschine montierten Zustand beschrieben.

[0008] Die Spindel umfasst einen zur Aufnahme eines Fadens bestimmten Aufnahmebereich. Das Aufwinden des Fadens auf dem Aufnahmebereich erfolgt bevorzugt in bekannter Weise durch Formen einer Fadenspule, die beispielsweise als ein Kops ausgebildet ist, auf ein Aufnahmeelement auf der Spindel, insbesondere auf eine aufgesteckte Ablagehülse. Ferner ist es möglich, dass mehrere Fäden zu einer Fadenspule oder zu zwei axial versetzten Fadenspulen aufgewunden werden. Die Spindel kann aus einer einzigen Welle oder aus mehreren, insbesondere ineinander gesteckten oder verschraubten, zum Doffen der Fadenspule trennbaren Wellen bestehen. Die Spindel ist rotierbar in einem Spindelgehäuse gelagert, das mittel- oder unmittelbar drehfest mit der Spindelbank der Spinnmaschine verbunden ist. Als Spindelbank sei allgemein ein gegenüber dem Grundkörper der Spinnmaschine in Abhängigkeit vom angewendeten Spinnverfahren feststehendes oder auf und ab bewegbares Bauteil der Spinnmaschine zu verstehen, auf welchem die Spindel angeordnet ist.

[0009] In einer ersten Ausführungsform ist auf derjenigen, dem Aufnahmebereich in Bezug zum Spindelgehäuse gegenüberliegender Hälfte der Spindel ein Antriebselement angeordnet, mittels welchem die Spindel angetrieben werden kann. Somit befindet sich die Lagerung zwischen dem Antriebselement und dem zur Aufnahme des Fadens vorgesehenen Bereich. In einer zweiten Ausführungsform ist ein Antriebselement auf der gleichen Hälfte der Spindel wie der Aufnahmebereich angeordnet. Dieses Antriebselement ist beispielsweise als ein, von einem Antriebsriemen der Spinnmaschine antreibbarer Wirtel oder als ein Rotor eines Elektromotors ausgebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besitzt die Spindel zum Antreiben des Schafts einen einzelelektromotorischen Antrieb, dessen Rotor, der in diesem Fall das Antriebselement bildet, mit der Spindel drehfest verbunden ist und dessen Stator wiederum mittel- oder unmittelbar drehfest mit dem Spindelgehäuse verbunden ist, wobei es möglich ist, dass das Spindelgehäuse und der Stator eine gemeinsame Baugruppe bilden. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Lagerung der Spindel mittels zweier Lagerungen, wobei das insbesondere als Rotor ausgebildete Antriebselement zwischen den Lagerungen angeordnet ist. Hierdurch wird ein kurzer Hebelarm zwischen Rotor und Lageranordnung erreicht, der sich positiv auf die Fluchtgenauigkeit des Rotors in Bezug auf den Stator auswirkt, wodurch sich ein hoher Wirkungsgrad bei steigender Lebensdauer des Antriebs erzielen lässt. Aus Gründen der Stabilität sind die Lagerungen bevorzugt gross beabstandet, wobei der axiale Abstand der beiden Lagerungen wesentlich - insbesondere um mindestens den Faktor drei - grösser ist als der Durchmesser der in den Lagerungen gelagerten Spindel. In einer möglichen Ausführungsform weist der einzelelektromotorische Antrieb einen derart geringen Durchmesser auf, dass er innerhalb des Spindelgehäuses untergebracht werden kann. Bevorzugt ist die Spindel an der Spindelbank mittels eines am Spindelgehäuse ausgeformten, beispielsweise das Spindelgehäuse umlaufenden Flansches, oder über den Stator des Antriebs befestigt, so dass die Befestigung der Spindel an der Spindelbank unterhalb der Lagerung oder gegebenenfalls unterhalb des Antriebs erfolgt. Somit ist ein langgestreckter, insbesondere vom Spindelgehäuse gebildeter Bereich zwischen der Spindelbankbefestigung und dem Aufnahmebereich des Schafts vorhanden. In einer Weiterbildung der Erfindung werden das Spindelgehäuse und gegebenenfalls auch der Antrieb von einer mit der Spindelbank verbundenen Lageraufnahmehülse radial beabstandet umgeben, die über radial und axial wirkende, distanzhaltende Dämpfungsglieder mit dem Spindelgehäuse entkoppelt verbunden ist. Durch die Entkopplung der rotierenden Elemente, der Lagerung und - bei einzelelektromotorischem Antrieb - des Stators von der Spindelbank verbessert sich das Schwingungsverhalten der Spindel, wodurch die Lagerung geschont wird, so dass die Lagerlebensdauer steigt, und sich höhere Spindeldrehzahlen erzielen lassen.

[0010] Unabhängig von der Ausführungsform der Lagerung der Spindel wird diese durch ein Halslager und ein Fusslager gebildet. Das Halslager befindet sich auf der Hälfte der Spindel welche den Aufnahmebereich trägt. Wohingegen sich das Fusslager auf der gegenüberliegenden Hälfte der Spindel befindet. Das Fusslager ist das, der Spindelbank näher gelegene Lager. Die Lagerung der Spindel erfolgt in einem Spindelgehäuse mit einem Halslager und einem Fusslager, wobei die Lagerung durch eine Kombination aus einem Magnetlager und einem Wälzlager gebildet ist. Das Magnetlager besteht aus einem ersten Magnetring welcher an der Spindel gehalten ist, einem zweiten Magnetring welcher am Spindelgehäuse gehalten ist und einem dritten Magnetring welcher ebenfalls am Spindelgehäuse gehalten ist. Dabei ist der erste Magnetring zwischen dem zweiten und dritten Magnetring angeordnet.

[0011] Um einen Einfluss eines magnetischen Feldes auf die Umgebung der Spindellagerung möglichst gering zu halten ist darauf zu achten, dass die Feldlinien des magnetischen Feldes innerhalb der Spindellagerung gefangen sind. Zu diesem Zweck sind Bauteile aus einem ferromagnetischen Werkstoff an geeigneter Stelle einzusetzen. Bei Verwendung von mehreren Ringmagneten innerhalb eines Magnetringes können die Feldlinien über ein Bauteil geleitet werden, welches die beiden Ringmagnete unmittelbar verbindet. Die Ringmagnete werden derart eingebaut, dass jeweils unterschiedliche Pole auf einer Ebene liegen und aufgrund dessen die Feldlinien von einem inneren Ringmagneten zu einem äusseren Ringmagneten laufen.

[0012] In einer weiteren Ausführung der Anordnung der Magnetringe werden diese vom Spindelgehäuse derart umschlossen, dass magnetische Feldlinien des Magnetlagers im Spindelgehäuse gefangen sind. Dadurch ergibt sich ein Magnetfeld mit geschlossenen Feldlinien, welche vom zweiten Magnetring über das Spindelgehäuse zum dritten Magnetring verlaufen. Um dies zu gewährleisten, ist das Spindelgehäuse zumindest teilweise aus einem ferromagnetischen Material hergestellt, beispielsweise Stahl, oder es sind Einsätze aus einem ferromagnetischen Werkstoff vorgesehen, welche in den Bereichen des Feldlinienverlaufs in das Spindelgehäuse eingesetzt sind. Das Spindelgehäuse wird an der Austrittsstelle der Spindel derart verschlossen oder abgedichtet, dass die Lagerung vor Schmutz geschützt ist.

[0013] In einer weiteren Ausführungsform sind die magnetischen Feldlinien dadurch geschlossen, dass sie über Feldlinieneinsätze geleitet werden. In den Magnetringen sind Feldlinieneinsätze eingearbeitet welche aus einem ferromagnetischen Material hergestellt sind. Durch die Feldlinieneinsätze werden die Feldlinien innerhalb der Magnetringe geführt und der Werkstoff für die Herstellung der Spindel oder des Spindelgehäuses kann unabhängig vom Magnetlager gewählt werden.

[0014] Die Halterungen der einzelnen Magnetringe am Spindelgehäuse respektive der Spindel sind derart gestaltet, dass sich zwischen den Magnetringen ein Luftspalt ergibt. Zwischen dem ersten Magnetring und dem zweiten Magnetring sowie zwischen dem ersten Magnetring und dem dritten Magnetring ist ein Luftspalt vorgesehen. Das Verhältnis des Luftspalts zur Polbreite eines Ringmagnetes beträgt 0,05 bis 0,3, bevorzugterweise 0,1 bis 0,2, besonders bevorzugt 0,15. Als Polbreite wird diejenige Breite bezeichnet, welche durch den Ringaussendurchmesser und den Ringinnendurchmesser begrenzt wird und der Breite der sich gegenüber stehenden Magnetpole entspricht.

[0015] Das Spindelgehäuse ist aus einem ersten und einem zweiten Teil aufgebaut, wobei die beiden Teile miteinander verbunden sind. Dabei ist das Wälzlager im ersten Teil des Spindelgehäuses gehalten. Das Magnetlager hingegen ist mit seinen verschiedenen Bestandteilen zu einem Teil im ersten Teil des Spindelgehäuses und zu einem anderen Teil im zweiten Teil des Spindelgehäuses gehalten. Der zweite Magnetring des Magnetlagers ist im ersten Teil und der dritte Magnetring des Magnetlagers im zweiten Teil des Spindelgehäuses befestigt. Die Verbindung des ersten Teils mit dem zweiten Teil des Spindelgehäuses ist derart ausgebildet ist, dass ein Abstand zwischen dem zweiten und dritten Magnetring des Magnetlagers einstellbar ist. Dies kann beispielsweise durch eine Schraubverbindung erreicht werden, bei der die beiden Teile des Spindelgehäuses ineinander geschraubt werden. Bei Erreichen einer bestimmten Einstellung kann die Schraubverbindung mit einer geeigneten Einrichtung gegen eine Verstellung während des Betriebes gesichert werden. Dazu eignen sich beispielsweise Kontermuttern, das Einsetzen von Stiften oder ein Anbringen von Schweisspunkten.

[0016] Bevorzugterweise sind in einer weiteren Ausführung die Halterungen der Magnetringe im Spindelgehäuse derart ausgeführt, dass eine Teilung des Spindelgehäuses nicht notwendig ist um eine Verstellung des Abstandes zwischen dem zweiten und dritten Magnetring zu ermöglichen. Dabei wird die Halterung des zweiten Magnetringes mit der Halterung des dritten Magnetringes verbunden. Eine Befestigung am Spindelgehäuse kann durch die Halterung des zweiten oder dritten Magnetringes erfolgen.

[0017] Für die Ausführung der einzelnen Magnetringe sind verschiedene konstruktive Lösungen möglich. Ein Magnetring kann als ein einzelner geschlossener Ringmagnet ausgeführt sein. Ein Magnetring kann aus 1 bis 12 Ringmagneten aufgebaut sein wobei diese beispielsweise über einen gemeinsamen Halter zu einem Magnetring zusammengefügt sind. Bei einer Anordnung von mehr als einem Ringmagneten zu einem Magnetring sind die einzelnen Ringmagneten mit einem radialen und/oder axialen Versatz zueinander konzentrisch zusammengefügt, wobei Ringmagnete mit einem radialen Versatz zueinander in axialer Richtung unterschiedlich und alternierend gepolt sind. Ein Zusammenfügen der einzelnen Ringmagneten in einem gemeinsamen Halter kann auf verschiedene Arten erfolgen, beispielsweise durch Verpressen, Verkleben oder Vergiessen. Eine Magnetisierung kann auch erst nach dem Zusammenfügen erfolgen.

[0018] Ebenfalls kann ein Magnetlager aus mehr als drei Magnetringen aufgebaut werden. Um eine Verstärkung der Tragfähigkeit der Lagerung oder eine geringere Ausdehnung der Lagerung konstruktiv zu ermöglichen, können beispielsweise ein weiterer Magnetring an der Spindel und ein weiterer Magnetring am Spindelgehäuse hinzugefügt werden.

[0019] Ein Ringmagnet kann durch mehrere Segmente gebildet sein, wobei die Segmente kreisförmig angeordnet sind. Die einzelnen Segmente müssen nicht einen geschlossenen Ring bilden. Es können beispielsweise vier Segmente vorgesehen werden, wobei ein einzelnes Segment einen Winkel von beispielsweise 80° einschliesst. Dadurch bleibt zwischen den einzelnen Segmenten eine Lücke bestehen, in ihrer Anordnung bilden vier solche Segmente aber ebenfalls einen Ringmagneten. Die Ringmagnete können als Permanentmagnete oder Elektromagnete ausgeführt sein.

[0020] In einer bevorzugten Ausführungsform der Lagerung ist dasjenige Lager als Wälzlager ausgeführt, welches in der Nähe des Antriebes der Spindel angeordnet ist. Bei einem Antrieb der Spindel welcher auf der dem Aufnahmebereich abgewandten Hälfte der Spindel angeordnet ist, wird das Fusslager als Wälzlager und das Halslager als Magnetlager ausgeführt. Im Falle einer Anordnung des Antriebs auf der Hälfte des Aufnahmebereichs wird das Fusslager als Magnetlager und das Halslager als Wälzlager ausgeführt ist.

[0021] Durch die vorgeschlagene Lagerung der Spindel mit einer Kombination aus einem Magnetlager und einem Wälzlager, wobei das Magnetlager durch zumindest drei voneinander beabstandet angeordneten Magnetringen gebildet wird. Das Magnetlager und das Wälzlager können radiale als auch axiale Kräfte abstützen, wobei eine axiale Belastung des Wälzlagers durch einen Abstand zwischen den Magnetringen eingestellt wird. Bei der Verwendung von Permanentmagneten kann die axiale Kraft welche durch das Lager aufgefangen wird durch eine Verkleinerung des Abstandes zwischen den Magnetringen erhöht werden. Wälzlager müssen aufgrund ihrer Bauweise für einen optimalen Betrieb immer unter einer bestimmten Belastung stehen. Durch die Einstellbarkeit des Magnetlagers kann ein optimaler Betriebspunkt für das Wälzlager erreicht werden.

[0022] Bei Einsatz von Elektromagneten können die Magnetkräfte durch Veränderung der elektrischen Versorgung beeinflusst werden, wodurch sich die Möglichkeit ergibt eine Verstellung der Kräfteverhältnisse während des Betriebes vorzunehmen und die Lagerbelastungen an die Betriebsverhältnisse anzupassen. Es kann damit auf die unterschiedlichen Belastungen bei vollem oder leerem Aufnahmebereich der Spindel eingegangen werden.

[0023] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von beispielhaften Ausführungen erklärt und durch Zeichnungen erläutert: <tb>Fig. 1<sep>Schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Lagerung einer Spindel in einer ersten Ausführungsform <tb>Fig. 2<sep>Schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Lagerung einer Spindel in einer zweiten Ausführungsform <tb>Fig. 3<sep>Schematische Darstellung eines Magnetlagers in einer weiteren Ausführungsform <tb>Fig. 4<sep>Schematische Darstellung eines Magnetlagers mit einer erfindungsgemässen Anordnung der Magnetringe <tb>Fig. 5<sep>Schematische Darstellung eines Magnetringes mit einer erfindungsgemässen Anordnung der Ringmagnete

[0024] Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Lagerung einer Spindel 2. Die Spindel 2 ist oberhalb der Spindelbank 1 angeordnet. Am von der Spindelbank 1 entfernteren Ende der Spindel 2 ist der Aufnahmebereich 3 für die Aufnahme eines Fadens oder einer fadenaufnehmenden Hülse vorgesehen. In der dem Aufnahmebereich 3 gegenüberliegenden Hälfte der Spindel 2 ist eine Antriebsvorrichtung 4 in Form eines elektromotorischen Einzelantriebs vorgesehen, beispielsweise ein elektromotorischer Einzelantrieb. Das Spindelgehäuse 5 ist auf der Spindelbank 1 befestigt. Die Spindel 2 ist im Spindelgehäuse 5 gelagert. Das Spindelgehäuse 5 ist aus einem ersten Teil 6 und einem zweiten Teil 7 zusammengesetzt. Die Verbindung 8 zwischen dem ersten Teil 6 und dem zweiten 7 des Spindelgehäuses 5 ist derart gestaltet, dass sie einstellbar ist. Der erste Teil 6 des Spindelgehäuses 5 kann mehr oder weniger in den zweiten Teil 7 des Spindelgehäuses 5 eingebracht werden, wodurch sich die Abstände zwischen den Magnetringen 10, 11, 12 ergeben. Das sich auf der Seite der Spindel 2 befindliche Lager welche den Aufnahmebereich 3 der Spindel 2 aufweist, wird als Halslager bezeichnet. Das auf der anderen Seite der Spindel 2 vorgesehene Lager ist das Fusslager. Fig. 1zeigt eine Lagerung der Spindel 2 mit einem als Wälzlager 9 vorgesehenen Fusslager. Die Spindel 2 wird im Fusslager axial und radial gestützt und drehbar gelagert. Die Lagerung ist derart ausgeführt, dass kein Anheben der Spindel 2 oder sonstige Vorkehrungen für die Anfahrphase der Spindel 2 vorzusehen sind. Als Halslager ist ein Magnetlager vorgesehen, welches durch drei Magnetringe 10, 11, 12 gebildet wird. Ein erster Magnetring 10 ist an der Spindel befestigt. Die Befestigung kann beispielsweise mittels eines Halters, durch Verpressen oder Verkleben vorgenommen werden. Ein zweiter Magnetring 11 ist oberhalb des ersten Magnetrings 10 angeordnet und am zweiten Teil 7 des Spindelgehäuses befestigt. Die Befestigungsart ist derart zu wählen, dass eine ortsfeste Verbindung zwischen dem Spindelgehäuse 7 und dem Magnetring 11 besteht, wobei eine Verstellbarkeit innerhalb der Befestigung durchaus von Nutzen sein kann. Ein dritter Magnetring 12 ist unterhalb des ersten Magnetrings 10 angeordnet und am ersten Teil 6 des Spindelgehäuses befestigt. Auch für den dritten Magnetring 12 ist die Befestigungsart derart zu wählen, dass eine ortsfeste Verbindung zwischen dem Spindelgehäuse 6 und dem Magnetring 12 besteht, wobei eine Verstellbarkeit innerhalb der Befestigung durchaus von Nutzen sein kann. Die drei Magnetringe sind in ihren magnetischen Eigenschaften derart angeordnet, dass sich die ungleichen Pole (Nord und Süd) jeweils gegenüberstehen, d.h. dass sich die Magnetringe gegenseitig anziehen. Dadurch ergeben sich die magnetischen Feldlinien 13 wie in Fig. 1gezeigt. Die Feldlinien 13 führen vom oberen äusseren Ende des zweiten Magnetrings 11 zum unteren äusseren Ende des dritten Magnetrings 12 und über das Spindelgehäuse 5 wieder zurück. Durch die konstruktive Ausbildung des Spindelgehäuses 5 ergibt sich ein geschlossenes magnetisches Feld.

[0025] Fig. 2 zeigt eine weitere Ausführungsform der Lagerung einer Spindel 2 in einem Spindelgehäuse 5. Im Unterschied zur in der Fig. 1 dargestellten Lagerung ist das Halslager als Wälzlager 9 und das Fusslager als Magnetlager 10, 11, 12 ausgeführt. Die Spindel 2 ist in einer Ausführungsform gezeigt, bei der die Antriebsvorrichtung in der Hälfte der Spindel 2 in Form eines Wirtels vorgesehen ist, wo sich der Aufnahmebereich 3 befindet. Der Aufbau des Magnetlagers 10, 11, 12 ist mit dem Magnetlager der Fig. 1 vergleichbar. Das Wälzlager 9 ist wie in Figur beschrieben ebenfalls eine Kombination aus einem Radiallager und einem Axiallager. Durch die Verstellung des Abstandes C zwischen dem zweiten Magnetring 11 und dem dritten Magnetring 12 mit Hilfe der Verbindung 8 kann der Abstand A zwischen den Magnetringen eingestellt werden. Der Abstand A beeinflusst zusammen mit der Polbreite B die axiale Belastung des Magnetlagers und damit auch des Wälzlagers 9.

[0026] Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung ein Magnetlager in einer weiteren Ausführungsform mit einem nicht geteilten Spindelgehäuse 5. Die Magnetringe 11,12 sind derart in das Spindelgehäuse 5 eingefügt, dass eine Teilung des Spindelgehäuses 5 nicht notwendig wird. Der zweite Magnetring 11 ist über den ersten Magnetring 10 hinweg mit dem dritten Magnetring 12 verbunden. Über diese Verbindung kann der Abstand C zwischen dem zweiten Magnetring 11 und dem dritten Magnetring 12 eingestellt werden. Durch den Abstand C und die Länge des ersten Magnetringes 10 ergibt sich der Luftspalt A zwischen dem ersten Magnetring 10 und dem zweiten Magnetring 11, respektive dem dritten Magnetring 12. Der zweite Magnetring 11 und der dritte Magnetring 12 sind jeweils mit zwei Ringmagneten 20 bestückt. Die Ringmagneten sind in einem Halter 26, 27 zusammengefügt. Aufgrund dieser Anordnung können die Feldlinien 13 des magnetischen Feldes über Feldlinieneinsätze 18 geleitet werden. Die Feldlinieneinsätze 18 sind in den Haltern 26, 27 der Magnetringe 11, 12 angeordnet auf der dem ersten Magnetring 10 abgewandten Seite der Ringmagnete 20. Der erste Magnetring 10 umfasst vier Ringmagnete 20 welche in einem Halter 25 zusammengefügt sind. Eine Verbindung der Ringmagnete 20 mit dem jeweiligen Halter 25, 26, 27 kann durch kleben, giessen, spritzen oder eine andere geeignete Verbindungstechnik gewährleistet werden.

[0027] Durch eine Bewegung D der Spindel 2 im Spindelgehäuse 5 kann der an der Spindel 2 befestigte erste Magnetring 10 innerhalb des Abstandes C zentriert werden.

[0028] Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Magnetlagers mit einer erfindungsgemässen Anordnung von drei Magnetringen 14, 15, 16. In einer ersten Darstellung sind drei Doppelmagnetringe 14, 15, 16 und in einer zweiten Darstellung sind zwei Doppelmagnetringe 15, 16 und ein Vierfachmagnetring 17 gezeigt. Jeweils der erste Magnetring 14, 17 ist drehfest mit der Spindel 2 verbunden. Der zweite Magnetring 15 und der dritte Magnetringe 16 auf beiden Seiten des ersten Magnetrings 14, 17 sind drehfest mit dem Spindelgehäuse 5 verbunden. Die einzelnen Ringmagnete 20 welche jeweils einen Magnetring 14, 15, 16, 17 bilden sind in einem Halter zusammengefügt, beispielsweise nach Fig. 3. Die Ringmagnete 20 sind in ihrer Anordnung radial und/oder axial voneinander beabstandet in ihrem jeweiligen Halter zusammengefügt. Dabei sind die in einem Halter eingebauten Ringmagnete 20 mit einem radialen Versatz zueinander in axialer Richtung unterschiedlich und alternierend gepolt N, S sind. Der Abstand C zwischen dem zweiten Magnetring 15 und dem dritten Magnetring 16 ist bestimmt durch die Länge des ersten Magnetrings 14, 17 und dem Luftspalt A. Der Luftspalt A wiederum steht in einem bestimmten Verhältnis zur Polbreite B der eingesetzten Ringmagnete 20.

[0029] Die Anordnung von Ringmagneten 20 in den einzelnen Magnetringen 14, 15, 16, 17 kann zur Verstärkung der Lagerung oder aus konstruktiven Gründen auf bis zu 12 Ringmagnete 20 pro Magnetring 14, 15, 16, 17 erweitert werden.

[0030] Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Querschnittes und einer Draufsicht eines ersten Magnetringes 17 in der Ausführung als Vierfachmagnetringes mit einer erfindungsgemässen Anordnung der Ringmagnete 20. Der Magnetring 17 besteht aus einem Halter 25 in Form einer Scheibe in welchen vier Ringmagnete 20 eingelassen sind. Die Ringmagnete 20 sind in den Halter 25 eingepasst und nötigenfalls in ihrer Position gesichert. Es sind auch andere Herstellungsverfahren denkbar, beispielsweise können die Ringmagnete 20 in den Halter 25 eingepresst oder eingegossen sein. Die Ringmagnete 20 sind aus jeweils zwei einzelnen Segmenten 21, 22, 23, 24 zusammengesetzt. Wobei jeweils zwei Segmente 21, 22 sich zu einem Ring zusammenfügen.

Legende

[0031] <tb>1<sep>Spinnbalken <tb>2<sep>Spindel <tb>3<sep>Aufnahmebereich <tb>4<sep>Antriebsvorrichtung <tb>5<sep>Spindelgehäuse <tb>6<sep>Erster Teil des Spindelgehäuses <tb>7<sep>Zweiter Teil des Spindelgehäuses <tb>8<sep>Verbindung von erstem und zweitem Teil des Spindelgehäuses <tb>9<sep>Wälzlager <tb>10<sep>Erster Magnetring <tb>11<sep>Zweiter Magnetring <tb>12<sep>Dritter Magnetring <tb>13<sep>Magnetische Feldlinien <tb>14, 15, 16<sep>Doppelmagnetring <tb>17<sep>Vierfachmagnetring <tb>18<sep>Feldlinieneinsatz <tb>20<sep>Ringmagnet <tb>21, 22<sep>Segmente eines äusseren Ringmagnetes <tb>23, 24<sep>Segmente eines inneren Ringmagnetes <tb>25<sep>Halter des ersten Magnetringes <tb>26<sep>Halter des zweiten Magnetringes <tb>27<sep>Halter des dritten Magnetringes <tb>A<sep>Luftspalt <tb>B<sep>Polbreite <tb>C<sep>Abstand zwischen zweitem und drittem Magnetring <tb>D<sep>Bewegung der Spindel

Claims (14)

1. Lagerung einer Spindel (2) in einem Spindelgehäuse (5) mit einem Halslager und einem Fusslager, wobei die Lagerung durch eine Kombination aus einem Magnetlager mit zumindest drei Magnetringen (10, 11, 12, 14, 15, 16, 17) und einem Wälzlager (9) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetlager aus einem ersten an der Spindel (2) gehaltenen Magnetring (10, 14, 17), einem zweiten am Spindelgehäuse (5) gehaltenen Magnetring (11, 15) und einem dritten am Spindelgehäuse (5) gehaltenen Magnetring (12, 16) gebildet ist, wobei der erste Magnetring (10, 14, 17) zwischen dem zweiten Magnetring (11, 15) und dritten Magnetring (12, 16) angeordnet ist.

2. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelgehäuse (5) das Magnetlager derart umschliesst, dass magnetische Feldlinien (13) des Magnetlagers im Spindelgehäuse (5) gefangen sind.

3. Lagerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Magnetringen (11, 12) Feldlinieneinsätze (18) derart vorgesehen sind, dass magnetische Feldlinien (13) des Magnetlagers in den Magnetringen (11, 12) gefangen sind.

4. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite und dritte Magnetring (11, 12) derart im Spindelgehäuse (5) gehalten sind, dass ein Abstand (C) zwischen dem zweiten und dritten Magnetring (11, 12, 15, 16) des Magnetlagers einstellbar ist.

5. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spindelgehäuse (5) aus einem ersten und einem zweiten Teil (6, 7) gebildet ist, wobei das Wälzlager (9) im ersten Teil (6) gehalten ist, der zweite Magnetring (11, 15) des Magnetlagers im ersten Teil (6) und der dritte Magnetring (12, 16) des Magnetlagers im zweiten Teil (7) gehalten sind, und dass eine Verbindung (8) des ersten Teils (6) mit dem zweiten Teil (7) des Spindelgehäuses(5) derart ausgebildet ist, dass ein Abstand (C) zwischen dem zweiten und dritten Magnetring (11, 12, 15, 16) des Magnetlagers einstellbar ist.

6. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Magnetring (10, 11, 12, 14, 15, 16, 17) aus einem Halter (25, 26, 27) und 1 bis 12 Ringmagneten (20) aufgebaut ist, wobei bei mehr als einem Ringmagneten (20) diese in einem Halter (25, 26, 27) mit einem radialen und/oder axialen Versatz zueinander konzentrisch angeordnet sind, wobei Ringmagnete (20) mit einem radialen Versatz zueinander in axialer Richtung unterschiedlich und alternierend gepolt sind.

7. Lagerung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ringmagnet (20) durch mehrere Segmente (21, 22) gebildet ist, wobei die Segmente (21, 22) kreisförmig angeordnet sind.

8. Lagerung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringmagnete (20) als Permanentmagnete oder Elektromagnete ausgeführt sind.

9. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem ersten Magnetring (10, 14, 17) und dem zweiten Magnetring (11, 15), und zwischen dem ersten Magnetring (10, 14, 17) und dem dritten Magnetring (12, 16) ein Luftspalt (A) vorgesehen ist, wobei das Verhältnis des Luftspalts (A) zu einer Polbreite (B) eines Ringmagnetes 0,05 bis 0,3 beträgt.

10. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fusslager als Wälzlager (9) und das Halslager als Magnetlager ausgeführt ist.

11. Lagerung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Fusslager als Magnetlager und das Halslager als Wälzlager (9) ausgeführt ist.

12. Verfahren zur Lagerung einer Spindel (2) in einem Spindelgehäuse (5) mit einem Halslager und einem Fusslager um radiale und axiale Kräfte abzustützen, wobei die Lagerung durch eine Kombination aus einem Magnetlager und einem Wälzlager (9) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetlager durch zumindest drei in einer Achsrichtung der Spindel (2) voneinander beabstandeten Magnetringen (10, 11, 12, 14, 15, 16, 17) gebildet wird und dass das Magnetlagerund das Wälzlager radiale und axiale Kräfte abstützen, wobei eine axiale Belastung des Wälzlagers durch einen Abstand (A) zwischen den Magnetringen (10, 11, 12, 14, 15, 16, 17) eingestellt wird.

13. Verfahren zur Lagerung einer Spindel (2) in einem Spindelgehäuse (5) mit einem Halslager und einem Fusslager um radiale und axiale Kräfte abzustützen, wobei die Lagerung durch eine Kombination aus einem Magnetlager und einem Wälzlager (9) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetlager durch zumindest drei in einer Achsrichtung der Spindel (2) voneinander beabstandeten Magnetringen (10, 11, 12, 14, 15, 16, 17) aus Elektromagneten gebildet wird und dass das Magnetlager und das Wälzlager radiale und axiale Kräfte abstützen, wobei eine axiale Belastung des Wälzlagers durch eine Änderung der elektrischen Versorgung der Elektromagneten eingestellt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Bewegung (D) der Spindel (2) in Achsrichtung eine Zentrierung eines mittleren Magnetringes (10, 14, 17) erfolgt.