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Die
Erfindung betrifft eine an einer Spindelbank einer Spinnmaschine
anordenbare, ein Abschirmelement aufweisende Spindel zur Aufnahme
eines Fadens in Form einer Fadenspule, nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Unter
dem Begriff des Spinnens im Sinne der Erfindung ist auch das Zwirnen
zu verstehen, wobei anstelle der Fadenaufnahme auch eine Fadenabgabe
von einer Fadenspule erfolgen und der Faden sowohl von einem Garn,
als auch von einem Zwirn gebildet werden kann.
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Abschirmelemente,
wie beispielsweise aus der DE-OS-36 13 163 bekannt, werden vor allem
bei schnell laufenden Spindeln eingesetzt, um sowohl die teilweise
erhebliche Geräuschbelastung
der Umgebung, als auch den Energieverbrauch aufgrund der Luftwirbel,
die sich rings um jede Fadenspule insbesondere durch abstehende
Härchen
des Fadens ergeben, herab zu setzen. Durch die Vereinigung der jeweiligen
Luftwirbel, die sich von Spindel zu Spindel weitertransportieren,
bildet sich auf beiden Seiten der Spinnmaschine in Längsrichtung
eine Luftströmung, die
ausserdem zur Folge haben kann, dass freie Faserenden auf dem erzeugten
Faden abgespreizt werden und infolgedessen ein unerwünscht haariger
Faden entsteht, wodurch der Luftwiderstand der jeweiligen Fadenspulen
weiter vergrössert
wird. Ein grosser Teil der Antriebsenergie der Spindeln wird auf
diese Weise zweckentfremdet gebunden. Vor allem bei grösseren Fadenspulendurchmessern
wirken sich diese negativen Effekte sowohl aufgrund der höheren Umfangsgeschwindigkeit,
als auch wegen der auf den Faden wirkenden ansteigenden Zentrifugalkraft nachteilig
auf die gesamte Energiebilanz des Verfahrens, die Belastung des
Personals und die Fadenqualität
aus.
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Bei
dem in der DE-OS-36 13 163 beschriebenen Abschirmelement für eine als
Kops ausgebildete Fadenspule auf einer Spindel einer Textilmaschine,
die mit einem auf einem Laufring laufenden Ringläufer arbeitet, wird der Teil
des Kopses umgeben, auf dem eine grössere Anzahl von Garnlagen übereinander
gewickelt ist und welcher insbesondere einen vorgegebenen Durchmesser
erreicht hat, während
der obere Teil des Kopses, auf dem eine zunehmend geringere Garnmenge
in Form eines konischen Wickels aufgewickelt ist, frei von dem Abschirmelement
gehalten wird, sodass eine gewisse Zugänglichkeit beim Anspinnen,
Doffen oder bei Fadenbruch gegeben ist. Der untere Teil des Kopses,
auf dem der dickere Teil des bereits ausgebildeten Garnwickels gebildet
ist, wird hingegen ständig
von dem Abschirmelement umgeben. Die Abschirmung ist in Form eines
Faltenbalgs oder eines Teleskoprohres unterhalb des Laufrings und
oberhalb des Antriebsriemens der Spindel ausgebildet und gemeinsam
mit dem Laufring auf- und abbewegbar. Kommt als Abschirmung ein
nicht verkürzbares
Zylinderrohr mit fest vorgegebener Höhe zum Einsatz, so muss an seiner
Unterkante mindestens ein Schlitz vorgesehen sein, welcher ein Hindurchtreten
des Antriebsriemens, der den an der Spindel oberhalb der Spindellagerung
angeordneten und bei abgesenkter Abschirmung von nämlicher
Abschirmung umgebenen Wirtel antreibt, ermöglicht. Da sowohl der Faltenbalg und
das Teleskoprohr, als auch das geschlitzte Zylinderrohr keine glatte,
gleichmässige
und geschlossene Innenfläche
aufweisen und kein konstanter Abstand zwischen der Kopsaussenfläche und
Abdeckungsinnenfläche
herrscht, kann kein strömungstechnisch
und somit energetisch optimaler Zustand erreicht werden.
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Die
DE 34 00 327 beschreibt
eine für
eine Glockenspinnvorrichtung vorgesehene Abschirmung, die den Elektromotor
und die als dessen Läuferwelle
ausgebildete Spindel gemeinsam umgibt, wobei die lichte Weite der
Abschirmung derart gross gewählt
ist, dass eine Auf- und Abbewegung des Spindel-Elektromotors innerhalb
derselben möglich ist.
Aufgrund des somit erforderlichen grossen Durchmessers der Abschirmung
ist der Abstand zwischen der Fadenspule und der Abschirmung derart gross,
dass sich der Wirkungsgrad am Spindelantrieb durch die Abschirmung
nur sehr eingeschränkt verbessern
lässt.
Die Abschirmung selbst, die entweder mit einer Glockenabschirmung
oder mit der Spindelbank gekoppelt ist, kann notwendigerweise für Arbeiten
an der Fadenspule, wie Beheben von Fadenbruch, oder zum Ersetzen
von vollen Ablagehülsen durch
leere Ablagehülsen,
geöffnet
werden, wobei die Abschirmung insbesondere aufklappbar ausgebildet
ist. Eine freie Zugänglichkeit
der Fadenspule und der Spindel bzw. der gesamten Spinnstelle ist
somit nur bedingt gegeben.
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Die
EP 485 880 zeigt eine Ummantelung
einer Spinnvorrichtung, insbesondere einer Glockenspinnvorrichtung,
die aus ineinander schiebbaren, einzelnen Hülsenelementen besteht. Die
Ummantelung ist an der Glockenhalterung gehalten und umgibt diese
im ineinander geschobenem Zustand, sodass die Spindel und somit
die Fadenspule frei zugänglich werden.
Im auseinander geschobenem Zustand wird die Fadenspule vollständig von
der Ummantelung umschlossen, wobei aufgrund der mindestens zwei Telekopelemente
der Ummantelung kein konstanter Abstand zwischen der Aussenfläche des
Fadenspule und der Ummantelungsinnenfläche besteht, so dass kein strömungstechnisch
optimaler Zustand erreicht werden kann. Ein weiterer Nachteil der
beschriebenen Vorrichtung besteht in der durch die Teleskopierbarkeit
notwendigen Komplexität
des Aufbaus und der insbesondere aufgrund von Verschmutzung durch
Textilfasern problematischen Störanfälligkeit.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Abschirmung einer
Spindel für
eine Spinnmaschine zur Aufnahme eines Fadens derart zu verbessern,
dass eine einfache Zugänglichkeit
der Spinnstelle – insbesondere
zum Anspinnen, Doffen oder bei Fadenbruch – möglich ist und durch Strömungswiderstände bedingte
Energieverluste an der Spindel möglichst
klein gehalten werden.
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Diese
Aufgabe wird durch die Verwirklichung der kennzeichnenden Merkmale
der unabhängigen Ansprüche gelöst. Merkmale,
die die Erfindung in alternativer oder vorteilhafter Weise weiterbilden,
sind den abhängigen
Ansprüchen
zu entnehmen.
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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 einen drehenden Schaft 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 einen Schaft, insbesondere
eine dort angeordnete Ablagehülse,
erfolgt. Dem Fachmann ist bekannt, dass solche Vorgänge vom
Grundsatz her beispielsweise auch mit Zwirnen, Umwindezwirnen, 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.
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Die
erfindungsgemässe
Spindel wird im folgenden allgemein in einem an eine Spindelbank
einer Spinnmaschine montierten Zustand beschrieben.
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Die
Spindel als Gesamteinheit umfasst einen antreibbaren Schaft, auf
dem ein zur Aufnahme eines Fadens bestimmter Aufnahmebereich vorgesehen ist.
Das Aufwinden des Fadens auf dem Aufnahmebereich erfolgt bevorzugt
in bekannter Weise durch Formen einer Fadenspule, die beispielsweise
als ein Kops ausgebildet ist, entweder auf ein Aufnahmeelement auf
dem Schaft, insbesondere auf eine aufgesteckte Ablagehülse, oder
direkt auf den Schaft, der im letzteren Fall herausnehmbar ausgestaltet
ist. Ferner ist es möglich,
dass mehrere Fäden
zu einer Fadenspule oder zu zwei axial versetzten Fadenspulen aufgewunden
werden. Der Schaft kann aus einer einzigen Welle oder aus mehreren,
insbesondere ineinander gesteckten oder verschraubten, zum Doffen der
Fadenspule trennbaren Wellen bestehen. Der Schaft ist rotierbar – insbesondere
schwimmend – in einer
Lagerhülse
gelagert, die 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 abbewegbares
Bauteil der Spinnmaschine zu verstehen, auf welchem die Spindel
angeordnet ist. Auf derjenigen, dem Aufnahmebereich in Bezug zur
Lagerhülse
gegenüberliegenden
Hälfte
des Schafts ist ein Antriebselement angeordnet, mittels welchem
der Schaft angetrieben werden kann. Somit befindet sich die Lagerung
zwischen dem Antriebselement und dem zur Aufnahme des Fadens vorgesehenen
Bereich. 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 dem Schaft drehfest verbunden ist
und dessen Stator wiederum mittel- oder unmittelbar drehfest mit
der Lagerhülse verbunden
ist, wobei es möglich
ist, dass die Lagerhülse
und der Stator eine gemeinsame Baugruppe bilden. In einer weiteren
bevorzugten Ausführungsform
erfolgt die Lagerung des gesamten Schafts ausschliesslich über die
Lagerhülse
mittels zweier Lagerreihen, wobei das insbesondere als Rotor ausgebildete
Antriebselement ausserhalb der Lageranordnung nahe an der antriebsseitigen
Lagerreihe angeordnet ist, so dass das Antriebselement fliegend
gelagert 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. Kommen
zur Lagerung Wälzlager
zum Einsatz, bildet die Lagerhülse
beispielsweise den gemeinsamen Lageraussenring, wobei auf dem Schaft Rillen
zur Wälzkörperaufnahme
ausgebildet und entsprechende Elemente zur Montierbarkeit des Lagers vorgesehen
sind. Alternativ ist es selbstverständlich unter anderem möglich, zwei
konventionelle Wälzlager
deren Aussenringe mit der Lagerhülse
und deren Innenringe mit dem Schaft verbunden sind, zu verwenden.
Aus Gründen
der Stabilität
sind die Lagerreihen bevorzugt gross beabstandet, wobei der axiale
Abstand der beiden Lagerreihen wesentlich – insbesondere um mindestens
den Faktor drei – grösser ist
als der Durchmesser des in den Lagerreihen gelagerten Schafts. In
einer möglichen
Ausführungsform weist
der einzelelektromotorische Antrieb einen derart geringen Durchmesser
auf, dass er innerhalb des weiter unten beschriebenen Abschirmelements
oder sogar innerhalb der Lagerhülse
untergebracht werden kann. Bevorzugt ist die Spindel an der Spindelbank
mittels eines nahe dem antriebsseitigen Ende der Lagerhülse ausgeformten,
beispielsweise die Lagerhülse
umlaufenden Flanschs, 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
von der Lagerhülse
gebildeter Bereich zwischen der Spindelbankbefestigung und dem Aufnahmebereichs des
Schafts vorhanden. In einer Weiterbildung der Erfindung werden die
Lagerhülse
und gegebenenfalls auch der Antrieb von einer mit der Spindelbank verbundenen
Lageraufnahmehülse
radial beabstandet umgeben, die über
radial und axial wirkende, distanzhaltende Dämpfungsglieder mit der Lagerhülse 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 noch höhere
Spindeldrehzahlen erzielen lassen.
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Die
Spindel weist ausserdem ein Abschirmelement auf, das in einer Abschirmstellung
den Schaft im wesentlichen in dem Aufnahmebereich, der zur Aufnahme
des Fadens vorgesehenen ist, umgibt. Der aufgenommene Faden bildet
eine Fadenspule, die beispielsweise als ein Kops ausgebildet ist.
Das Abschirmelement hat eine im wesentlichen zylindrische Form und
ist insbesondere einstückig
mit einer glatten geschlossenen Innenzylinderfläche beispielsweise aus Kunststoff
ausgebildet. Versuche haben gezeigt, dass die durch Luftwiderstand
hervorgerufenen Verluste an der Fadenspule dann am geringsten sind,
wenn der Innendurchmesser des Abschirmelements – abhängig von der Art des aufzunehmenden Fadens – wenigstens
4 mm und höchstens
60 mm grösser
bemessen ist als der vorgegebene Aussendurchmesser einer Fadenspule
aus dem aufgenommenen Faden. Beste Ergebnisse werden je nach Faden
im Bereich von zirka 10 mm bis 20 mm und einer geschlossenen glatten
Mantelfläche
des Innenbereichs des Abschirmelements erzielt. Es ist möglich, die
Innenkontur des Abschirmelements zumindest in einem Teilabschnitt
der vorgegebenen Aussenkontur einer fertig aufgewickelten Fadenspule
anzupassen. Die Länge
des Abschirmelements ist in einer möglichen Ausführungsform
derart bemessen, dass die Abschirmung des gesamten Maximaldurchmesserbereichs
der Fadenspule ermöglicht
wird.
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Erfindungsgemäss erstrecken
sich der Schaft, die Lagerhülse
und gegebenenfalls der Antrieb und die allfällige Lageraufnahmehülse – insbesondere
oberhalb der Befestigung an der Spindelbank – derart längs und sind derart ausgebildet,
dass das Abschirmelement axial entlang dem Schaft über wenigstens
einen Teilabschnitt der Lagerhülse,
die allfällige
Lageraufnahmehülse
und gegebenenfalls den Antrieb und das Antriebselement verschiebbar ist.
Hierzu ist die Länge
des Abschirmelements bevorzug derart bemessen, dass die axiale Verschiebbarkeit
zumindest über
die Länge
des Maximaldurchmesserbereichs entlang der Fadenspulenachse möglich ist.
Durch das Verschieben des Abschirmelements zumindest über den
Schaft und die Lagerhülse in
Richtung zum Antrieb ist es insbesondere möglich, das Abschirmelement
in eine Zugangsstellung zu bringen, in welcher die Fadenspule im
wesentlichen auf der Länge
des gesamten Füllungshubs
der Spindel freigegeben wird, wodurch eine ungehinderte Manipulation
an der Spinnstelle, insbesondere zum Anspinnen, Doffen oder bei
Fadenbruch ermöglicht wird.
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Um
ein derartiges axiales Verschieben des Abschirmelements zu ermöglichen,
weisen der Schaft und die den Schaft zumindest in einem Teilabschnitt
umgebende, den Schaft lagernde Lagerhülse eine – insbesondere oberhalb der
Befestigung an der Spindelbank – langgestreckte
Form auf, die ein Verschieben des Abschirmelements in Richtung zum Antrieb über den
Schaft und die Lagerhülse
ermöglicht,
wobei der Aussendurchmesser der Lagerhülse im Überlappungsbereich kleiner
bemessen ist als der Innendurchmesser des Abschirmelements. Ist
auch der Antrieb innerhalb der Lagerhülse angeordnet und/oder ist
der Aussendurchmesser des Antriebs kleiner als der Innendurchmesser
des Abschirmelements, so ist das Abschirmelement in einer möglichen
Ausführungsform
ebenfalls über
den Antrieb verschiebbar.
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Die
die axiale Verschiebbarkeit des Abschirmelements ermöglichende
Lagerung erfolgt beispielsweise, indem das Abschirmelement gleitend axial
verschiebbar auf der Aussenfläche
der Lagerhülse
oder der Lageraufnahmehülse,
gegebenenfalls unter Verwendung einer Gleithülse, gelagert ist. Hierbei
können
Mittel zum Halten des Abschirmelements in einer Abschirmstellung,
in welcher die Fadenspule abgeschirmt wird, und einer Zugangsstallung,
in welcher das Abschirmelement über
die Lagerhülse
verschoben ist, vorgesehen sein. Abhängig davon, ob Manipulationen
an einer oder mehreren Spinnstellen verfahrensbedingt vorgesehen
sind, sind Mittel zum axialen Verschieben des Abschirmelements oder zum
synchronen axialen Verschieben einer Vielzahl an Abschirmelementen
mehrerer Spindeln während des
Spinnvorgangs oder zum Verschieben des Abschirmelements von der
Abschirmstellung in die Zugangsstellung und umgekehrt vorgesehen.
Die Abschirmelemente können
auch in Gruppen und unabhängig
von der Gruppe einzeln bewegbar sein. Hierfür sind beispielsweise Mittel
zum einzelnen Entkuppeln mindestens einen Abschirmelements – beispielsweise
in Form einer Bajonett-, Schraub- oder Magnetverbindung – von den
Mitteln zum gemeinsamen synchronen axialen Verschieben vorgesehen, so dass
das zu entkuppelnde Abschirmelement – insbesondere manuell – von dem
synchronen axialen Verschieben der restlichen Abschirmelemente zumindest
temporär
ausschliessbar ist.
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Das
Abschirmelement ist in einer möglichen Weiterbildung
der Erfindung nicht nur axial verschiebbar, sondern auch rotierbar
um die Rotationsachse des Schafts. In diesem Fall wird das Abschirmelement
mit einer geringeren Drehzahl als der Schaft, beispielsweise mit
halber Drehzahl, angetrieben. Alternativ verfügt das Abschirmelement über keinen
eigenen Antrieb und ist derart leichtgängig gelagert, dass es durch
den rings um die Spindel strömenden
Luftstrom angetrieben wird. Durch diese Massnahmen ist es möglich, Energieverluste
an der Spindel weiter zu reduzieren. Die Lagerung erfolgt beispielsweise über ein
Luft- oder Magnetlager, aber auch andere Lagerarten können eingesetzt
werden.
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Die
erfindungsgemässe
Spindel eignet sich für
unterschiedlichste Spinn- und Zwirnverfahren, wie beispielsweise
das Flügel-,
das Trichter-, das Glocken-, das Schlingen-, das Umwinde- und das
Ringspinnen und/oder -zwirnen, sowohl mit und ohne Ballonbegrenzung
oder ballonlos, wobei sich bei der erfindungsgemässen Spindel im wesentlichen
lediglich Unterschiede bei der Betätigung und Dimensionierung
des Abschirmelements und den zugeordneten Mitteln zum axialen Verschieben
des Abschirmelements ergeben.
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Die
erfindungsgemässe
Vorrichtung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen schematisch
dargestellten konkreten Ausführungsbeispielen
rein beispielhaft näher
beschrieben, wobei auch auf weitere Vorteile der Erfindung eingegangen wird.
Im Einzelnen zeigen:
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1a eine
erste Ausführungsform
der Spindel für
eine Trichterspinnvorrichtung mit einem gleitend auf einer Gleithülse der
Lagerhülse
gelagerten Abschirmelement in Abschirmstellung und einem einzelelektromotorischen
Antrieb;
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1b die
erste Ausführungsform
mit dem Abschirmelement in Zugangsstellung;
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2 eine
zweite Ausführungsform
der Spindel mit einem Riemenantrieb;
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3 eine
dritte Ausführungsform
der Spindel für
eine Trichterspinnvorrichtung mit einer Lageraufnahmehülse und
einem Abschirmelement in Abschirmstellung;
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4 eine
vierte Ausführungsform
der Spindel für
eine Ringspinnvorrichtung mit einem gleitend auf einer Lageraufnahmehülse der
Lagerhülse
gelagerten Abschirmelement in Abschirmstellung; und
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5 eine
fünfte
Ausführungsform
der Spindel mit einem innerhalb der Lagerhülse angeordneten einzelelektromotorischen
Antrieb.
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In 1a und 1b wird
eine erste mögliche
Ausführungsform
der Spindel 1a dargestellt, wobei 1a ein
Abschirmelement 10 in Abschirmstellung A und 1b das
Abschirmelement 10 in Zugangsstellung Z zeigt. Im folgenden
werden beide Figuren gemeinsam beschrieben. Die Spindel 1a umfasst
einen langen Schaft 4, auf welchem ein Aufnahmebereich 9 zur
Aufnahme eines Fadens in Form einer hier als Kops ausgebildeten
Fadenspule 8, die auf einer auf den Schaft 4 gesteckten
Aufnahmehülse 24 erzeugt
wird, vorgesehen ist. Die Fadenspule 8 hat im fertigen
Zustand, wie in 1a und 1b dargestellt,
einen Maximaldurchmesserbereich 11, in welchem die grösste Anzahl
an Fadenlagen aufeinander liegen, mit einem Aussendurchmesser D11 und einer Länge L11.
Der Schaft 4 ist mittels zweier beabstandeter Wälzlager 18 in
einer Lagerhülse 3 gelagert.
Durch den im Verhältnis
zum dem Durchmesser D4 des in der Lagerhülse 3 befindlichen
Abschnitt des Schafts 4 grossen – über das Dreifache, insbesondere über das
Fünffache,
hier über
das Zehnfache betragenden – axialen
Abstand L18 der Lagerreihen der beiden Wälzlager 18 und
dem günstigen
Hebelarm ist es möglich,
den Schaft 4 im wesentlichen schwingungsfrei mit hohen
Drehzahlen anzutreiben. Zum einzelnen Antreiben des Schafts 4 besitzt
die Spindel 1a einen einzelelektromotorischen Antrieb 5 in
Form eines Elektromotors, dessen Rotor 6 sich direkt auf dem
Schaft 4 befindet und dessen Stator 7 in einem mehrteiligen
Antriebsgehäuse 25,
das mit der Lagerhülse 3 verbunden
ist, angeordnet ist. Somit ist der Rotor 6 fliegend gelagert.
Selbstverständlich
ist es möglich,
anstelle des einstückigen
Schafts 4, der hier eine Antriebs-, Lagerungs- und Fadenaufnahmefunktion
hat, mehrere miteinander verbundener Wellen zu verwenden, so dass
beispielsweise der Antrieb 5 vom Schaft 4 insbesondere
zu Wartungs- oder Reparaturzwecken entkoppelt werden kann. Auf dem
Antriebsgehäuse 25 ist
unterhalb der Lagerhülse 3 ein Flansch 19 zur
mittels Schrauben 20 erfolgenden Montage der Spindel 1a auf
einer Spindelbank 2 einer Spinnmaschine ausgeformt, so
dass sich die Lagerhülse 3 oberhalb
der Spindelbank 2 längs
hinauserstreckt. Zwischen dem Flansch 19 und der Spindelbank 2 befindet
sich ein Dämpfungselement 28 zur
Dämpfung
der gesamten Spindel. Im gezeigten Beispiel sind die Lagerhülse 3,
das Antriebsgehäuse 25 und
der ausgeformte Flansch 19 fest unmittelbar miteinander verbunden.
Diese Gesamteinheit gliedert sich somit in drei Funktionsabschnitte,
denn sie dient als Lagergehäuse
des Schafts 4, als Statorgehäuse des Antriebs 5 und
als Befestigung der gesamten Spindel 1a an der Spindelbank 2.
Es ist somit alternativ möglich,
anstelle einer mehrteiligen Ausbildung dieser Einheit ein einstückiges Teil,
das alle drei Funktionsabschnitte enthält, zu verwenden. Ausserdem
können
die Spindelbank 2 und die Lagerhülse 3 einstückig ausgebildet
sind. Daher sei darauf hingewiesen, dass im Rahmen dieser Anmeldung
unter einer Lagerhülse
eine den Schaft 4 zumindest teilweise umgebende und diesen
insbesondere mittels Wälz-, Gleit-,
Luft- oder Magnetlagerung lagernde Schaftumhüllung zu verstehen sei, die,
wie im gezeigten Ausführungsbeispiel,
von einem einzelnen Teil oder alternativ von einem reinen Funktionsabschnitt
eines Elements, das beispielsweise auch als Antriebs- oder Befestigungselement
dient, gebildet werden kann. Anstelle einer unmittelbaren drehfesten
Verbindung des Stators 7 mit der Lagerhülse 3 ist es beispielsweise
alternativ realisierbar, die Verbindung zwischen Stator 7 und
Lagerhülse 3 über die Spindelbank 2 herzustellen.
Im unmontierten Zustand der Spindel 1a auf der Spindelbank 2 sind
in diesem Fall Stator 7 und Lagerhülse 3 nicht verbunden.
Zur Abschirmung desjenigen Teils des Schafts 4, der sich
ausserhalb der Lagerhülse 3 und
dem Antriebsgehäuse 25 befindet,
insbesondere des Aufnahmebereichs 9 zur Aufnahme des Fadens,
vor allem zur Abschirmung der Fadenspule 8, weist die Spindel
ein Abschirmelement 10 in Form einer zylindrischen einstückigen und
ringsum geschlossenen Hülse
auf, dessen Innendurchmesser d10 grösser als der
Aussendurchmesser D11 des Maximaldurchmesserbereichs 11 der
Fadenspule 8 ist, so dass das Abschirmelement 10 zur
Abschirmung der Fadenspule 8 von der Aussenwelt über die
Fadenspule 8 geschoben werden kann. Die axiale Verschiebbarkeit
wird durch den Pfeil 27 symbolisiert. Bevorzugt ist der
Innendurchmesser d10 des Abschirmelements 10 – abhängig von
der Art des aufzunehmenden Fadens – mindestens 4 mm, insbesondere
etwa 10 bis 20 mm, grösser
bemessen ist als der vorgegebene Aussendurchmesser D11 des
Maximaldurchmesserbereichs 11 der Fadenspule 8.
Der Aussendurchmesser D3 der Lagerhülse 3 ist
ausserdem kleiner als der Innendurchmesser d10 des
Abschirmelements 10, so dass das Abschirmelement 10 ebenfalls über die
Lagerhülse 3 geschoben
werden kann. Die Länge
L10 des Abschirmelements 10 sollte
mindestens so gross sein wie die Länge L11 des
Maximaldurchmesserbereichs 11 der Fadenspule 8,
so dass der gesamte Maximaldurchmesserbereich 11 selbst
bei fast vollständiger
Fadenspulenaufwicklung abschirmbar ist. Zur optimalen Abschirmung
ist die Länge
L10 des Abschirmelements 10 jedoch
wesentlich grösser
als die Länge
L11 des Maximaldurchmesserbereichs 11,
beispielsweise mindestens so gross wie die Länge L9 des
Aufnahmebereichs 9, so dass bevorzugt der gesamte Aufnahmebereich 9 zur
Aufnahme des Fadens abgeschirmt werden kann, um einerseits die Umgebung
akustisch zu entlasten, andererseits jedoch vor allem um die Erzeugung
eines begrenzten Luftströmungsfeldes
rings um die Fadenspule 8 innerhalb des Abschirmelementes 10 zu
ermöglichen. Im
Ausführungsbeispiel
ist die Länge
L10 derart bemessen, dass nahezu der gesamte
Aufnahmebereich 9 abgeschirmt werden kann und das Abschirmelement 10 ausserdem
auf einer Gleithülse 21,
die die Lagerhülse 3 umgibt,
bis zur maximalen Abschirmposition gleitend gelagert ist. Die Gleithülse 21 dient
zum Ausgleich der Durchmesserdifferenz zwischen dem Aussendurchmesser
D3 der Lagerhülse 3 und dem Innendurchmesser
d10 des Abschirmelements 10, um
eine – im
gezeigten Ausführungsbeispiels
mittelbare – in
axialer Richtung erfolgende Gleitlagerung des Abschirmelements 10 auf
der Aussenfläche 15 der
Lagerhülse 3 zu
ermöglichen.
Die Gleithülse 21 besteht
beispielsweise aus Teflon. Bei entsprechender Dimensionierung und
Ausgestaltung des Schafts 4, der Lagerhülse 3 und des Abschirmelements 10 kann
auf die Gleithülse 21 vollkommen verzichtet
werden. Die Längen
L10 und L3 von dem Abschirmelement 10 bzw.
der Lagerhülse 3 verhalten sich
im Ausführungsbeispiel
derart, dass ein wesentlicher Teil des Abschirmelements 10 über die
Lagerhülse 3 geschoben
werden kann, so dass, wie in 1b gezeigt,
die Lagerhülse
in eine Zugangsstellung Z gebracht werden kann, in welcher der zur
Aufnahme des Fadens bestimmte Aufnahmebereich 9 – die Spinnstelle – möglichst
frei zugänglich
ist, so dass ein Manipulieren an der Spinnstelle, insbesondere zum
Anspinnen, bei Fadenbruch oder zum Doffen, möglich ist. Die Länge L3 der Lagerhülse 3 ist im dargestellten
Fall auch diejenige Länge, über welche sich
der von der Lagerhülse 3 ummantelte
Abschnitt des Schafts 4 vertikal über den Befestigungsabschnitt
der Spindelbank 2 längs
hinauserstreckt. Zum axialen Verschieben des Abschirmelements 10,
insbesondere von der Zugangsstellung Z zur Abschirmstellung A, sind
dem Abschirmelement 10 Mittel 16 zugeordnet, die
beispielsweise als Pneumatikzylinder ausgebildet sind. Da in einer
Spinnmaschine stets eine Vielzahl von Spindeln zum Einsatz kommt, ist
es zweckmässig,
die jeweiligen Abschirmelemente synchron verstellbar auszugestalten
und die Mittel 16 zum Verstellen entsprechend zu synchronisieren. Um
eine Manipulation – beispielsweise
bei Fadenbruch – an
einzelnen Spindeln zu ermöglichen,
wenn eine Gruppe oder alle Spindeln durch Abschirmelemente 10 synchron
verschlossen sind, sind Mittel 29 zum einzelnen Entkuppeln
mindestens eines Abschirmelements 10 von den Mitteln 16 zum
gemeinsamen synchronen axialen Verschieben vorgesehen, so dass ein
einzelnes Abschirmelement 10 – insbesondere manuell – unabhängig von
den restlichen Abschirmelementen zumindest temporär verschoben werden
kann. Daher kann die Verbindung zu den für die synchrone Bewegung vorgesehenen
Mitteln 16 auch lösbar,
insbesondere manuell lösbar
ausgebildet sein. Als derartige Mittel 29 zum einzelnen
Entkuppeln sind beispielsweise Magnet-, Bajonett-, Schraub- oder
andere Verschlussformen möglich. Das
Abschirmelement 10 kann dann manuell in die Zugangsstellung
Z gebracht werden. Die Spindel 4 des ersten Ausführungsbeispiels
ist Teil einer aus dem Stand der Technik bekannten Trichterspinnmaschine
mit einem Trichter 17, dessen grösster Aussendurchmesser D17 kleiner ist als der Innendurchmesser d10 des Abschirmelements 10, so dass
das Abschirmelement 10 auch zur zumindest teilweisen Abschirmung
des schnell drehenden Trichters 17, wie in 1a gezeigt,
verwendet werden kann. Da sich der Trichter 17 und das
Abschirmelement 10 nicht behindern, bedarf es keines axialen
Verschiebens des Abschirmelements 10 während des Spinnvorgangs. Beim
Schlingenspinnen, einem Verfahren, bei welchem sich unterhalb des
Trichters 17 eine über
den Trichterrad hinausragende Fadenschlinge bildet, wird das Abschirmelement 10 jedoch
kontinuierlich derart verstellt, dass ein konstanter Abstand in Achsrichtung
zwischen dem Unterrand des Trichters 17 und dem Oberrand
des Abschirmelements 10 besteht, damit sich die Schlinge
ungehindert ausformen kann. Alternativ ist beispielsweise in dem
Abschirmelement 10 eine Ausformung für die Schlinge ausgebildet.
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2 zeigt
eine zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemässen
Spindel 1a' mit
einem in Abschirmstellung A befindlichen Abschirmelement 10 und
einem Riemenantrieb. Die zweite Ausführungsform der Spindel 1a' gleicht bis
auf den Antrieb im wesentlichen der ersten Ausführungsform der Spindel 1a,
weshalb in der nachfolgenden Beschreibung lediglich auf die Unterschiede
im Antrieb eingegangen wird. Zur Beschreibung der restlichen Elemente
sei hiermit auf die Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels der Spindel 1a von 1a und 1b verwiesen.
Zum Antreiben des Schafts 4 ist anstelle des einzelelektomotorischen
Antriebs 5 der Spindel 1a von 1a und 1b unterhalb
der mittels des Flanschs 19 erfolgenden Befestigung der Spindel 1a' auf der Spindelbank 2 drehfest
ein Wirtel 30 als Antriebselement auf dem unteren Ende
des Schafts 4 befestigt. Der Wirtel 30 und somit
der Schaft 4 sind von einem Antriebsriemen 31 antreibbar,
der wiederum von einem nicht dargestellten Antrieb angetrieben wird.
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3 stellt
eine dritte, ebenfalls im konkreten Fall an einer Trichterspinnmaschine
angeordnete Ausführungsform
einer erfindungsgemässen
Spindel 1b dar, eine Weiterbildung des ersten Ausführungsbeispiels
mit der Spindel 1a. Die Lagerhülse 3 ist in einer,
selbige umgebenden, radial beabstandeten, insbesondere zylindrischen
Lageraufnahmehülse 12 angeordnet,
wobei die Lagerhülse 3 und
die Lageraufnahmehülse 12 über radial
und axial wirkende, distanzhaltende Dämpfungsglieder 13 miteinander entkoppelt
verbunden sind. Auf der Lageraufnahmehülse 12 ist ein Flansch 19 zur
Befestigung der Spindel 1b auf der Spindelbank 2 ausgeformt.
Durch diese Anordnung ist es möglich,
die gesamte Einheit aus Antrieb 5, Lagerhülse 3,
Schaft 4 und Fadenspule 8 von der Spindelbank 2 zu
entkoppeln, so dass Schwingungen, die sich durch hohe Drehzahlen
des Schafts 4 ergeben und während des Spinnvorgangs entstehen,
gedämpft
werden, wodurch extrem hohe Spindeldrehzahlen erreicht werden können und
die Gefahr des Aufschaukelns der Spindel verringert wird. Die Dämpfungsglieder 13 bestehen
beispielsweise aus gummielastischem Material oder Gummimetall-Elementen,
z.B. bestehend aus einem Stahlinnenring, einem Elastomer und einem
Stahlaussenring, und sind derart ausgebildet, dass die Lagerhülse 3 radial
und axial nach unten und/oder oben in Richtung zum und/oder vom
Antrieb gedämpft
gelagert ist. Die Dämpfungselemente
sind vorzugsweise auf Höhe
der Lagerreihen oder in deren Nähe
angebracht. Im gezeigten dritten Ausführungsbeispiel ist der Aussendurchmesser
D12 der Lageraufnahmehülse 12 kleiner als
der Innendurchmesser d10 des Abschirmelements 10,
so dass selbiges, wie im ersten Ausführungsbeispiel aus 1a und 1b, über die
Lageraufnahmehülse 12 und
somit über
die Lagerhülse 3 und
den Schaft 4 axial verschoben werden kann. In 3 ist
die Länge
L10 des Abschirmelements 10 jedoch
kürzer
als beim ersten Ausführungsbeispiel
von 1a und 1b und
entspricht etwa der Länge
des Aufnahmebereichs 9. Ausserdem erfolgt die Lagerung
des Abschirmelements 10 über die Mittel 16 zum
axialen verschieben. Alternativ wäre es möglich, das Abschirmelement 10 gleitend axial
verschiebbar auf der Aussenfläche 14 der
Lageraufnahmehülse 12 zu
lagern.
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In 4 wird
eine der Ausführungsform
von 3 ähnliche
Spindel 1c dargestellt, die jedoch nicht an einer Trichterspinnmaschine,
sondern an einer Ringspinnmaschine montiert ist. Als ein zumindest
mittelbar den Faden führendes
Element kommt ein in Achsrichtung bewegbarer Ringrahmen 23 mit einem
Ring 26 zum Einsatz, auf welchem sich ein Läufer 22,
durch den der Faden geführt
ist und der die Fadenspule 8 umlaufen kann, befindet. Das
Abschirmelement 10 ist fest oder gegebenenfalls lösbar mit
dem Ringrahmen 23 gekoppelt. Die Länge L10 des Abschirmelements 10 ist
derart bemessen, dass es im mit dem Ringrahmen 23 gekoppelten
Zustand im wesentlichen auf der gesamten Länge L11 des
Maximaldurchmesserbereichs 11 die Fadenspule 8 abschirmt,
wie in 4 gezeigt. Durch die langgestreckte Ausgestaltung
der oberhalb der Befestigung an der Spindelbank 2 angeordneten
Lageraufnahmehülse 12 kann
das Abschirmelement 10 über
die Lagerung verschoben werden, was beispielsweise bei Beginn des
Spinnvorgangs der Fall ist, wenn sich der Ringrahmen 26 in
unterster Position befindet, oder wenn das Abschirmelement 10 optional
von dem Ringrahmen 23 getrennt worden ist. Diese optionale
lösbare
Verbindung, die ein manuelles Verschieben des Abschirmelements 10 über die Lageraufnahmehülse 12 – insbesondere
zur besseren Zugänglichkeit
der Fadenspule 8 – ermöglicht,
findet beispielsweise mittels eines Bajonett-, Schraub- oder Magnetverbindungselements
statt.
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5 zeigt
eine fünfte
Ausführungsform – eine Variante
der ersten Ausführungsform
von 1a und 1b – in Form
einer Spindel 1d mit einem innerhalb der Lagerhülse 3 angeordneten
Antrieb 5. Die Lagerhülse 3 dient
somit ebenfalls als Antriebsgehäuse,
in welchem der Stator 7 untergebracht ist. Da das in 5 in
Zugangsstellung Z gezeigte Abschirmelement 10, das mittels
der Gleithülse 21 mittelbar
auf der Aussenfläche 15 der
Lagerhülse 3 gelagert
ist, somit nicht nur über
die Lagerhülse 3 axial
verschiebbar ist, sondern auch über
den Antrieb 5, der sich innerhalb der Lagerhülse 3 befindet,
kann die Gesamtlänge
der Spindel 1d reduziert werden, wodurch es denkbar ist,
die gesamte Spindel 1d einschliesslich des einzelelektromotorischen
Antriebs 5 und der Lagerung oberhalb der Spindelbank 2 anzuordnen.
Ein Dämpfungselement 28 dient
zur Entkopplung zwischen der Spindel 1d und der Spindelbank 2.
Durch den geringeren axialen Abstand der Wälzlager 18 ist das
Schwingungsverhalten bei dieser fünften Ausführungsform etwas ungünstiger
als bei den vorangegangenen Ausführungsformen,
jedoch ist die Herstellung des Lagers einfacher. Für eine Beschreibung
der restlichen Elemente der 5 sei auf
die Beschreibung der 1a und 1b verwiesen.