CN101218387B - 摩擦假捻机 - Google Patents

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Abstract

用于丝线卷曲变形的摩擦假捻机，具有许多摩擦锭子(1)，其中每个摩擦锭子(1)借助于两个轴向隔开一定距离的轴承(6，7)支承，第一轴承做成滚动轴承形式的固定轴承(6)而第二轴承做成磁性轴承形式的浮动轴承(7)，摩擦锭子(1)的第二轴承是磁性轴承。

Description

摩擦假捻机
技术领域
本发明涉及一种用于丝线卷曲变形的摩擦假捻机，其中多个摩擦锭子分别具有两个轴向相隔一定距离的轴承，其中一个轴承，亦即滚动轴承起固定轴承的作用，而第二个轴承起浮动轴承作用。
背景技术
例如由EP 0571580B1以及由DE 2936845A1已知用于丝线卷曲变形的摩擦假捻机，这种机器通过盘状摩擦元件在丝线上产生捻转。其目的是，提高原先光滑的单丝的总体积和/或弹性延伸。摩擦假捻机通常包括三个摩擦锭子，其旋转轴线按等边三角形的形式设置。各个摩擦锭子的驱动通常借助于皮带进行。为了改善对于高转速的适用性，可以设置两个具有不同性能的轴承，亦即一个固定轴承和一个带阻尼的浮动轴承，以支承摩擦锭子。因此特别是在高转速时出现共振是一个问题。
发明内容
本发明的目的是，提供一种用于丝线卷曲变形的摩擦假捻机，其特征是特别宽的可使用转速带。
按照本发明这个目的通过具有以下特征的摩擦假捻机实现。
按本发明的用于丝线卷曲变形的摩擦假捻机，具有许多摩擦锭子，其中每个摩擦锭子借助于两个轴向隔开一定距离的轴承支承，其中第一轴承设计成滚动轴承形式的固定轴承而第二轴承设计成浮动轴承，其特征为：摩擦锭子的第二轴承是磁性轴承。
这种用于丝线卷曲变形的机器具有许多，通常是三个摩擦锭子，它们分别借助于一起固定轴承作用的第一轴承和一轴向离它一定距离的第二浮动轴承支承。按照本发明第一轴承做成滚动轴承，特别是深沟球轴承，至少在小的程度上具有阻尼性能的第二轴承做成磁性轴承，这里磁性轴承朝向摩擦锭子的从支承区中悬伸出去的自由端。磁性轴承的特殊优点在于，旋转零件(这里是摩擦锭子的轴)的径向位置不完全固定，同时它特别适合于高转速，例如几10000转/分。
按照一种特别简单的结构，磁性轴承做成永久磁铁轴承。它要不以吸力要不以斥力工作。但是作为磁性轴承也可以采用有源的，亦即电磁式工作的磁性轴承。否则也可以通过例如在是无源磁性轴承的情况下仅仅对阻尼进行有源调节的方法，使有源和无源磁性轴承结合。
如果磁性轴承具有相对于摩擦锭子的旋转轴线倾斜放置的、界定轴承气隙的极表面，证明是有利的。通过极表面最好为30°至60°的倾斜布置使磁性轴承既在轴向又在径向具有导向性能。通过极表面之间气隙的大小，可以调整起摩擦锭子的浮动轴承作用的磁性轴承的阻尼和预紧性能。磁性轴承倾斜布置的极表面描绘一个圆锥面，其锥尖可以朝向或背向摩擦锭子的固定轴承。
按照一种特别优良的选择方案，磁性轴承的极表面由相互正交的、用于轴向或径向支承的分表面组成。因此可以相互独立地调整轴向和径向的支承性能、特别是阻尼性能。
按照一种优良的改进结构，摩擦锭子具有一内置的电动机驱动装置，其中电动机的转子和定子最好在轴向设置在滚动轴承和磁性轴承之间。电动机最好做成永磁电动机，但是也可以采用例如他激电动机。与摩擦锭子旋转固定地连接并优选做成深拉件的套适合于用来支承转子绕组或永久磁铁。
与摩擦锭子是直接电动机驱动还是例如通过皮带间接驱动无关，包围轴承的、有时也支承电动机的壳体可以特别经济地做成深拉件。相应地对于壳体盖以及连接件也一样，它们使得可以可旋转地支承摩擦锭子。所述连接件也可以和基本上圆柱形的壳体外壳或壳体盖做成一体。
构成磁性轴承的磁性轴承环以工艺特别合理的方式优选与摩擦锭子的轴或与不旋转的壳体件粘接。除了磁性轴承外还可以设置一机械式工作的阻尼装置。与磁性轴承不同，滚动轴承精确地固定摩擦锭子的轴的轴向和径向位置。在简单的结构中滚动轴承可以具有由钢组成的滚动体，特别是滚珠。但是由于质量小，采用带陶瓷滚动体的混合轴承特别有利。其中滚动轴承的外环由钢制成。在一种复杂的结构形式中可采用全陶瓷轴承作为固定轴承。
附图说明
下面借助于附图详细说明本发明的几个实施例。附图表示：
图1一摩擦假捻机摩擦锭子的第一个实施例，
图2一摩擦假捻机摩擦锭子的第二个实施例，
图3带一种可供选择实施形式的磁性轴承的摩擦假捻机的摩擦锭子，
图4带磁性轴承的摩擦锭子的另一个实施例，及
图5摩擦假捻机摩擦锭子的磁性轴承的局部详图。
具体实施方式
图1至5分别示意表示一未详细画出的用于丝线卷曲变形的摩擦假捻机的摩擦锭子1的一种实施形式。为了说明摩擦假捻机的原理性功能，参照EP 0571580B1及DE 2936845A1。单端支承在后面还要详细说明的支承区2内的摩擦锭子1的轴3具有多个摩擦盘4，其中在摩擦假捻机工作时多个摩擦锭子1的摩擦盘4相互重叠。
在所有实施例中整个支承区2被一壳体5包围。在壳体5内在背向摩擦盘4的一侧有一起固定轴承作用的滚动轴承6，它将轴3的轴向和径向位置精确固定在这个部位上。在支承区2的位于滚动轴承6对面的、亦即朝向摩擦锭子1自由端的一侧上，同样也在壳体5内，有另一个轴承，亦即一起浮动轴承作用的磁性轴承7。按图1和按图2的实施形式的区别主要在于，在所述的第一个实施例中在壳体5内附加地有一个电动机8，亦即一永磁电动机。在按图1的实施例中永磁转子9直接位于摩擦锭子1的轴3上。与此不同，转子9可以固定在一仅仅局部表示的、包围轴3的套10上。一径向包围转子9的、带有埋在壳体5内的绕组的定子用图形标记11表示。
与上述实施例不同，在按图2的实施例中不设置轴3自己的驱动装置。取而代之，轴3在背向摩擦盘4的一侧在端侧伸出壳体5，并在这个区域内携带一也称为锭盘的用于皮带传动的小齿轮12，用这种方式提供在摩擦假捻机内各个摩擦锭子1的特别简单的同步。而按图1的实施形式具有特别紧凑的结构以及取消一些封闭件特别是传动皮带的优点。
在两种实施形式中滚动轴承6都做成深沟球轴承。磁性轴承7具有所谓的倾斜磁性轴承的结构形式。这一方面使得轴承6、7之间可以轴向张紧，另一方面有一定的径向阻尼。在磁性轴承7的永磁的内环13和一同样是永磁的外环14之间作用斥力，亦即轴3通过磁性轴承7相对于壳体5受一朝摩擦锭子1自由端方向的载荷。磁性轴承7的两个轴承元件13、14具有极表面15、16，在它们之间形成一气隙17，极表面15、16描绘一圆锥台表面，并与轴3的旋转轴线A夹一45°的倾角α。磁性轴承7的阻尼特性可以通过适当地选择倾角α方便地控制。在安装摩擦锭子1时，可以通过适当地选择气隙17宽度来在磁性轴承7上形成一较硬的、亦即具有固定轴承性能的支承或较软的支承。其中气隙17调整得越窄，轴3借助于磁性轴承7的支承越硬。通过调整气隙17也可以控制摩擦锭子1的临界转速。
在图3中表示一个磁性轴承7，其圆锥形的极表面15、16与按图1和2的实施例相比朝相反的方向倾斜设置，使得锥尖朝向摩擦盘4。按图3的磁性轴承7的结构，如图所示，既可以与直接的电动机驱动装置8也可以(见图2)与摩擦锭子1的皮带传动装置组合。
壳体5由多个零件组成，亦即由一圆柱形的壳体外壳18以及一上壳体盖19和一下壳体盖20组成，全部壳体件18、19、20通过无切屑成形加工制造，在壳体盖19、20上一体地成形带有固定孔22的连接件21，固定装置21、22使得可以作为铰接件将摩擦锭子1可回转地支承在一未画出的锭子上部上。
按图4和5的实施例分别表示一带有设计成径向推力轴承的磁性轴承7的摩擦锭子1。除磁性轴承7之外，按图4的摩擦锭子1与按图1的实施例相同。径向推力磁性轴承7的每个极表面15、16具有不同的相互正交的分表面23、24，它们承受径向或轴向负荷。如由图5可见，例如旋转的轴承件13的分表面23、24的北极设置在固定的轴承件14的分表面23、24北极的对面，因此它是一种斥力磁力支承。
按图4的磁性轴承7与按图1至3的实施例不同，适合于用来承受两个方向的轴向力，这里磁环25嵌入磁性轴承7的两个平行的分表面24之间，形成两个平行的垂直于旋转轴线A的气隙17。代替电力直接驱动，按图4的摩擦锭子也可以例如用一牵引工具驱动装置驱动。
借助于磁性轴承7阻尼地支承的摩擦锭子1的工作范围达到从4000转/分以下直到22000转/分以上，用滚动轴承6作为固定轴承和用磁性轴承7作为浮动轴承的称为混合支承的支承特别适合于超临界运行，亦即用高于产生共振的临界转速的转速运行。此外特别是在带有内置电动机驱动装置8的实施形式中，摩擦锭子1的特征是，在高的可靠性的同时维护费用非常低。
图形标记表
1     摩擦锭子              2     支承区
3     轴                    4     摩擦盘
5     壳体                  6     固定轴承，滚动轴承
7     浮动轴承，磁性轴承    8     电动机
9     转子                  10    套
11    定子                  12    小齿轮
13    内环                  14    外环
15    极表面                16    极表面
17    气隙                  18    壳体外壳
19    壳体盖                20    壳体盖
21    连接件                22    固定孔
23    分表面                24    分表面
25    磁环
A     旋转轴线              α    倾角

Claims (19)

1.用于丝线卷曲变形的摩擦假捻机，具有许多摩擦锭子(1)，其中每个摩擦锭子(1)借助于两个轴向隔开一定距离的轴承(6，7)支承，其中第一轴承设计成滚动轴承形式的固定轴承(6)而第二轴承设计成浮动轴承(7)，其特征为：摩擦锭子(1)的第二轴承是磁性轴承。
2.按权利要求1所述的摩擦假捻机，其特征为：摩擦锭子(1)具有一内置的电动机驱动装置(8)。
3.按权利要求2所述的摩擦假捻机，其特征为：电动机驱动装置(8)的转子(9)和定子(11)轴向设置在所述轴承(6，7)之间。
4.按权利要求2或3所述的摩擦假捻机，其特征为：电动机驱动装置(8)具有一永磁转子(9)。
5.按权利要求3所述的摩擦假捻机，其特征为：设有一用来支撑电动机驱动装置(8)转子(9)的、包围摩擦锭子(1)的轴(3)的套(10)。
6.按权利要求1所述的摩擦假捻机，其特征为：摩擦锭子(1)的轴承(6，7)安装在一深拉的壳体(5)内。
7.按权利要求6所述的摩擦假捻机，其特征为：壳体(5)具有至少一个做成深拉件的、与摩擦锭子(1)的旋转轴线(A)垂直地设置的盖(19，20)。
8.按权利要求7所述的摩擦假捻机，其特征为：所述盖(19，20)构成对于轴承(6，7)外环的支座。
9.按权利要求6所述的摩擦假捻机，其特征为：壳体(5)具有至少一个做成深拉件的固定装置(21，22)。
10.按权利要求1所述的摩擦假捻机，其特征为：滚动轴承设计成深沟球轴承。
11.按权利要求1所述的摩擦假捻机，其特征为：滚动轴承具有陶瓷滚动体。
12.按权利要求11所述的摩擦假捻机，其特征为：滚动轴承设计成全陶瓷轴承。
13.按权利要求1所述的摩擦假捻机，其特征为：磁性轴承具有轴承元件(13，14)，这些轴承元件与摩擦锭子(1)的轴(3)粘接。
14.按权利要求1所述的摩擦假捻机，其特征为：磁性轴承具有相对于摩擦锭子(1)的旋转轴线(A)倾斜设置的、界定一气隙(17)的极表面(15，16)。
15.按权利要求14所述的摩擦假捻机，其特征为：极表面(15，16)相对于摩擦锭子(1)旋转轴线(A)的倾角(α)至少为30°，最多为60°。
16.按权利要求14所述的摩擦假捻机，其特征为：磁性轴承具有轴承元件(13，14)，这些轴承元件具有相互正交的、用于轴向或径向支承的作为极表面(15，16)的分表面(23，24)。
17.按权利要求1所述的摩擦假捻机，其特征为：磁性轴承设计成有源磁性轴承。
18.按权利要求17所述的摩擦假捻机，其特征为：磁性轴承具有受调节的阻尼。
19.按权利要求6所述的摩擦假捻机，其特征为：磁性轴承具有轴承元件(13，14)，这些轴承元件与壳体(5)的不旋转的壳体件粘接。
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