DE102005048487A1 - Vorrichtung an einer Spinnereivorbereitungsmaschine, insbes. Karde, Reiniger, Strecke, Kämmmaschine o. dgl., mit mindestens einer elektromotorisch angetriebenen Walze - Google Patents
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Abstract
Bei einer Vorrichtung an einer Spinnereivorbereitungsmaschine, insbesondere Karde, Reiniger, Strecke, Kämmmaschine o. dgl., mit mindestens einer elektromotorisch angetriebenen Walze, die um ihre Längsachse drehbar gelagert ist, wird die Walze mit Hilfe von auf mindestens eine Walzenseitenfläche einwirkenden Kräfte eines elektromagnetischen Feldes in Drehbwegung versetzt. DOLLAR A Um auf einfache Weise eine wesentlich erhöhte Antriebs- bzw. Bremsleistung und einen hohen Drehmoment zu verwirklichen, ist eine elektromotorische Antriebseinrichtung mit einem Rotor und einem Stator vorhanden, die in die Walze bzw. in ein ortsfestes, der Walze zugeordnetes Maschinenelement integriert sind.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung an einer Spinnereivorbereitungsmaschine, inbes. Karde, Reiniger, Strecke, Kämmmaschine o. dgl., mit mindestens einer elektromotorisch angetriebenen Walze, die um ihre Längsachse drehbar gelagert ist, bei der die Walze mit Hilfe von auf mindestens eine Walzenseitenfläche einwirkenden Kräften eines elektromagnetischen Feldes in Drehbewegung versetzt wird.
- Bei einer bekannten Vorrichtung (
DE 28 22 172 A ) ist ein Trommelantrieb für eine Textilmaschine, insbesondere für eine Karde, vorgesehen. Der Antrieb weist eine ferromagnetische, leitfähige Ringscheibe auf, die „an wenigstens einer Seitenfläche der Trommel" angeordnet ist. Dieser Ringscheibe liegt ein Asynchron-Linearmotor gegenüber. Dieser Motor ist offensichtlich im Verhältnis zur senkrechten Achse der Trommel drehbar (neigbar) angebracht. Abhängig von der Neigung bzw. des „Neigungswinkels ϕ", soll eine Änderung der Trommeldrehzahl bewirkt werden. Mit dieser Einrichtung soll auch eine „Drehzahlregelung der Trommel" möglich sein. Nachteilig ist, dass für eine Regelung, da eine Drehzahländerung nur durch eine Änderung des Neigungswinkels der Linearmotoren möglich ist, eine Einrichtung zum automatischen Ein- bzw. Verstellen der Motoren erforderlich ist. Zusätzlich sind auch noch eine Möglichkeit zur Erfassung der tatsächlichen Drehzahl sowie ein entsprechendes Steuer- und Regelgerät notwendig. Besonders nachteilig ist, dass ein oder auch zwei „Linearmotoren" nicht in der Lage sind, die sehr hohe erforderliche Leistung und das unbedingt erforderliche Drehmoment aufzubringen. Insbesondere stört, dass elektrische Spulen nur im Bereich der Linearmotoren vorhanden sind. - Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die die genannten Nachteile vermeidet, die insbesondere auf einfache Art eine wesentlich erhöhte Leistung bzw. ein Drehmoment ermöglicht und eine Einstellung bzw. Änderung der Drehzahl erlaubt.
- Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1.
- Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden eine wesentlich erhöhte Antriebs- bzw. Bremsleistung und ein hohes Drehmoment auf einfache Weise verwirklicht. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass der Antrieb z. B. mittels eines Frequenzumformers sehr einfach in seiner Drehzahl geändert bzw. mit einer Drehzahlregelung ausgerüstet werden kann.
- Der die Trommel antreibende Motor ist direkt in das Seitenschild der Trommel und die Trommel selbst integriert. Dabei stellt das feststehende Seitenschild unter anderem den Stator und die Trommel den Rotor des Antriebsmotors dar. Die Motorfunktion wird dadurch realisiert, dass auf der Innenseite des Trommelmantels Permanentmagnete angebracht werden und am Seitenschild Spulenkörper mit aufgewickelten Spulen befestigt werden. Alle diese Spulen sind regelrecht miteinander verbunden und schließlich an eine Steuerung angeschlossen. Die Steuerung treibt einen Strom so durch die einzelnen Spulen, dass ein Drehfeld entsteht, welches die Trommel sich um ihre Achse drehen lässt.
- Die Ansprüche 2 bis 28 haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand von zeichnerisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.
- Es zeigt:
-
1 schematisch Seitenansicht im Schnitt einer Karde mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung, -
2 Teilschnitt I-I durch die Karde gemäß1 , -
3 Seitenansicht auf das ortsfeste Seitenschild, einen Teil des Maschinengestells und den Wanderdeckel der Karde gemäß1 , -
4a ein Seitenschild als Stator und die Trommel als Rotor, wobei die Permanentmagnete und die Spulen einander achsparallel gegenüberliegen, -
4b Schnitt II-II durch die Trommel gemäß4a , -
5 ein Seitenschild als Stator und die Trommel als Rotor, wobei die Permanentmagnete und die Spulen in radialer Richtung einander gegenüberliegen, -
6 ein Steuer- und Regelgerät für die Ansteuerung der elektromotorischen Antriebseinrichtung, -
7 ein Seitenschild als Stator und eine der Trommel seitlich zugeordnete Scheibe o. dgl. als Rotor, -
8 einen Ausschnitt aus einer Ausführung mit innenliegenden Permanentmagneten und außenliegenden Spulen und Anschluss der Spulen an eine Drehstromquelle, -
9a eine Ausführungsform mit je einem Gehäuse um den Rotor und um den Stator und -
9b Seitenansicht gemäß Schnitt III-III auf die Ausbildung nach9a . -
1 zeigt eine Karde, z. B. Trützschler Karde TC 03, mit Speisewalze1 , Speisetisch2 , Vorreißern3a ,3b ,3c , Trommel4 , Abnehmer5 , Abstreichwalze6 , Quetschwalzen7 ,8 , Vliesleitelement9 , Flortrichter10 , Abzugswalzen11 ,12 , Wanderdeckel13 mit Deckelumlenkrollen13a ,13b und Deckelstäben14 , Kanne15 und Kannenstock16 . Die Drehrichtungen der Walzen sind mit gebogenen Pfeilen gezeigt. Mit M ist der Mittelpunkt (Achse) der Trommel4 bezeichnet.4a gibt die Garnitur und4b gibt die Drehrichtung der Trommel4 an. Mit B ist die Drehrichtung des Wanderdeckels13 in Kardierstellung und mit C ist die Rücktransportrichtung der Deckelstäbe14 , mit27' ,27'' sind Festkardierelemente und mit26 ist eine Abdeckung unterhalb der Trommel4 bezeichnet. Der Pfeil A bezeichnet die Arbeitsrichtung. -
2 zeigt einen Teil der Trommel4 mit einer zylindrischen Fläche4f des Mantels4e und Trommelböden4c ,4d (radiale Tragelemente). Die Fläche4f ist mit einer Garnitur4a versehen, die in diesem Beispiel in der Form von Draht mit Sägezähnen vorgesehen ist. Der Sägezahndraht wird auf der Trommel4 aufgezogen, d. h. in dicht nebeneinanderliegenden Windungen zwischen (nicht dargestellten) Seitenflanschen umgewickelt, um eine mit Spitzen bestückte zylindrische Arbeitsfläche zu bilden. Auf der Arbeitsfläche (Garnitur) sollen möglichst gleichmäßig Fasern verarbeitet werden. Die Kardierarbeit wird zwischen den einander gegenüberliegenden Garnituren18 und4a geleistet. Sie wird wesentlich von der Lage der einen Garnitur gegenüber der anderen sowie dem Garniturabstand a zwischen den Spitzen der Zähne der beiden Garnituren18 und4a beeinflusst. Die Arbeitsbreite der Trommel4 ist für alle anderen Arbeitselemente der Karde maßgebend, insbesondere für die Wanderdeckel14 oder Festdeckel30' ,30'' (1 ), welche zusammen mit der Trommel4 die Fasern gleichmäßig über die ganze Arbeitsbreite kardieren. Um gleichmäßige Kardierarbeit über die ganze Arbeitsbreite leisten zu können, müssen die Einstellungen der Arbeitselemente (einschließlich von Zusatzelementen) über diese Arbeitsbreite eingehalten werden. Die Trommel4 selbst kann aber durch das Aufziehen des Garniturdrahtes, durch Fliehkraft oder durch den Kardierprozess bedingte Erwärmung deformiert werden. Die Wellenzapfen23a ,23b der Trommel4 sind in Lagern25a ,25b gelagert, die auf dem ortsfesten Maschinengestell24a ,24b angebracht sind. Der Durchmesser, z. B. 1250 mm, der zylindrischen Oberfläche4f , d. h. das Doppelte des Radius r1, ist ein wichtiges Maß der Maschine. Die Seitenschilder19a ,19b sind auf den beiden Maschinengestellen24a bzw.24b befestigt. An den Seitenschildern19a ,19b sind die Flexibelbögen17a bzw.17b befestigt. Die Umfangsgeschwindigkeit der Trommel4 beträgt z. B. 35 m/sec. - Nach
3 sind zwischen Vorreißer3 und Deckelumlenkrolle13a drei ortsfeste Festkardierelemente27a ,27b ,27c und nichtgarnierte Trommelverschalungselemente28a ,28b ,28c vorhanden. Die Festkardierelemente27 weisen eine Garnitur auf, die der Trommelgarnitur4a gegenüberliegt. Die Festkardierelemente27a bis27c sind über Schrauben und die Abdeckelemente28a bis28c über (nicht dargestellte) Schrauben an einem Verlängerungsbogen29a bis29b (in3 ist nur der Verlängerungsbogen29a auf einer Seite der Karde gezeigt) angebracht, der seinerseits auf jeder Seite der Karde am Kardenschild19a bzw.19b (in3 ist nur19a gezeigt) über Schrauben befestigt ist. Die Flexibelbögen17a ,17b (in3 ist nur17a gezeigt) sind über Schrauben am Seitenschild19a bzw.19b befestigt. Mit24a ist das Maschinengestell bezeichnet. - Nach den
4a ,4b sind in einem Seitenbereich der rotierenden Trommel4 eine Mehrzahl von Permanentmagneten30a bis30n und in einem Seitenbereich eines ortsfesten Seitenschildes19a eine Mehrzahl von elektromagnetischen Spulen31a bis31n angeordnet. Die Permanentmagneten30a bis30n und die Spulen31a bis31n liegen achsparallel einander gegenüber. Die elektromagnetischen Spulen31a bis31n sind an eine elektrische Stromquelle (sh.8 ) angeschlossen. Auf diese Weise bilden das Seitenschild mit den Spulen31a bis31n den Stator und die Trommel4 mit den Permanentmagneten30a bis30n des Rotor der elektromotorischen Antriebseinrichtung. -
5 stellt eine weitere mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Antriebes dar. Hierbei werden die Permanentmagneten30 auf der Seitenwand4c der Trommel angebracht. Die Spulen31 werden auf dem Seitenschild19a – gegenüber einer Ausführung gemäß der4a ,4b um 90° versetzt – angeordnet. - Die Permanentmagnete
30 und die Spulen31 liegen einander in achsialer Richtung gegenüber. -
6 zeigt eine vorteilhafte Steuerungskonfiguration für einen erfindungsgemäßen Antrieb. Die Ansteuerung der elektromagnetischen Antriebseinrichtung32 erfolgt durch ein Steuer- und/oder Regelgerät33 , z. B. einen Frequenzumrichter. Mit34 ist ein Gebersystem, mit35 ein Steuerungssystem und mit36 ein Bedien- und Anzeigegerät bezeichnet. -
7 zeigt eine Ausbildung gemäß5 mit einem Seitenschild19a einschließlich Spulen31 als Stator, wobei jedoch eine der Trommel4 seitlich zugeordnete rotierende Scheibe37 mit Permanentmagneten30 als Rotor vorhanden ist. Die Scheibe37 ist drehfest auf dem Wellenzapfen23a befestigt. - Die Scheibe
37 kann auch (in nicht dargestellter Weise) mit der Trommelseitenwand4c verbunden sein. - Nach
8 ist eine Drehstromleitung mit Sternschaltung vorgesehen. Die Spulen31a bis31c sind über einen Umrichter42 an eine Drehstromquelle (Phasen L1, L2, L3) angeschlossen. Die Spulen31a bis31c (bzw. alle Spulen bis31n ) sind an dem Seitenschild19a z. B. durch Kleben o. dgl. befestigt. Die Permanentmagnete30a bis30c (bzw. alle Permanentmagnete bis30n ) sind an dem Seitenschild4cz . B. durch Kleben o. dgl. befestigt. Dadurch, dass die drei selbständigen Ströme in jeweils drei ortsfeste Magnetspulen geleitet werden und auf einer Achse die Permanentmagnete angebracht sind, wird über die Permanentmagnete die Trommel4 in Drehung versetzt (sh. Pfeil4b ). Durch die drei phasenverschobenen Wechselströme entsteht ein resultierendes Magnetfeld (Drehfeld), das sich zwischen den Spulen mit der Frequenz des Wechselstromes dreht. Der das Drehfeld erzeugende Dreiphasenstrom ist ein Drehstrom. - Nach den
9a ,9b ist das Gehäuse38 des Rotors, in dem sich über den gesamten Umfang Permanentmagnete30a bis30n befinden, fest mit der Trommel4 verbunden. Der Stator mit den elektrischen Spulen31a bis31n und deren Anschlüsse sind fest an das Seitenschild19a montiert. Zwischen dem Rotor und dem Stator besteht ein geringer Luftspalt40 . Mit39 ist das Gehäuse des Stators, mit41 sind Verbindungselemente bezeichnet. - Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist der die Trommel
4 antreibende Motor32 direkt in das Seitenschild19a der Trommel4 und die Trommel4 selbst integriert. Dabei stellt das feststehende Seitenschild19a u. a. den Stator und die Trommel4 den Rotor des Antriebsmotors dar (4a ,4b ,5 ). - Die Motorfunktion wird dadurch realisiert, dass auf der Innenseite im Randbereich des Trommelmantels
4 Permanentmagnete30a bis30n angebracht werden, am Seitenschild19a Spulenkörper31 bis31n mit aufgewickelten Spulen befestigt werden, alle diese Spulen nach bestimmten Regeln miteinander verbunden und schließlich an eine geeignete Steuerung angeschlossen werden. Die Steuerung treibt nun einen Strom so durch die einzelnen Spulen, dass ein Drehfeld entsteht, welches die Trommel4 sich um ihre Achse M drehen lässt. - Da der erfindungsgemäße Antrieb direkt in die bereits vorhandenen Maschinenelemente integriert ist, wird kein zusätzlicher Platz benötigt.
- Bei Bedarf kann der Antrieb auf beiden Seiten der Trommel
4 eingesetzt werden. Die Ansteuerung des Antriebs wird durch ein Steuer- bzw. Regelgerät33 , z. B. einen Frequenzumrichter, realisiert. Das Regel- bzw. Steuergerät33 wird so ausgebildet, dass es die Trommel4 sowohl in der Drehzahl steuern wie auch die Trommel4 gezielt wieder abbremsen kann. Die Trommel4 wird mit einem Gebersystem34 ausgerüstet, das dem Regel- bzw. Steuergerät33 Informationen über die aktuelle Position und Drehzahl der Trommel4 geben kann. - Nach den beschriebenen Ausbildungen kann die Trommel (
4a ,4b ,5 ) oder mit Hilfe einer mit der Trommel4 verbundenen Scheibe (6 ) eine Vielzahl von Permanentmagneten aufweisen, die den Rotor des Motors bilden. Eine andere Variante sieht vor, dass ein die Permanentmagneten tragender Rotor direkt mit der Trommel4 verbunden ist. - Zweckmäßig werden an dem Seitenschild
19a über den kompletten Umfang der Trommel4 eine Vielzahl von elektrischen Spulen angebracht. - Gemäß einer weiteren Ausbildung ist ein die Spulen tragender Stator direkt mit dem Seitenschild der Trommel
4 verbunden. - Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung kann mit Vorteil mittels eines Frequenzumformers sehr einfach in seiner Drehzahl geändert bzw. mit einer Drehzahlregelung versehen werden. Es werden keinerlei Mittel, die zur Drehzahländerung eine mechanische Lageänderung des Stators ermöglichen, benötigt.
- Die Erfindung wurde am Beispiel mit außenliegenden Permanentmagneten und innenliegenden Spulen erläutert. Bei gleicher Funktionsweise kann der Antrieb prinzipiell auch umgekehrt aufgebaut sein. D. h., dass der Rotor mit den Permanentmagneten innenliegt und der Stator mit den Spulen außen (sh.
8 ).
Claims (28)
- Vorrichtung an einer Spinnereivorbereitungsmaschine, insbes. Karde, Reiniger, Strecke, Kämmmaschine o. dgl., mit mindestens einer elektromotorisch angetriebenen Walze, die um ihre Längsachse drehbar gelagert ist, bei der die Walze mit Hilfe von auf mindestens eine Walzenseitenfläche einwirkenden Kräfte eines elektromagnetischen Feldes in Drehbewegung versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektromotorische Antriebseinrichtung (
32 ) mit einem Rotor und einem Stator vorhanden ist, die in die Walze (4 ;3a ,3b ,3c ;5 ;6 ) bzw. in ein ortsfestes, der Walze zugeordnetes Maschinenelement (19a ) integriert sind. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor in die Walze und der Stator in das Maschinenelement integriert sind.
- Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator in die Walze und der Rotor in das Maschinenelement integriert sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das ortsfeste Maschinenelement ein Seitenschild ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Walzenseitenfläche und dem Seitenschild ein Luftspalt vorhanden ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor eines Elektromotors direkt mit der Trommel und der Stator desselben direkt mit dem feststehenden Seitenschild verbunden ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der das Arbeitsorgan antreibende Elektromotor zum einen direkt in das anzutreibende Organ und zum anderen in das das Organ tragende Seitenschild integriert ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der antreibende Elektromotor in ein mit dem Elektromotor verbundes Element integriert ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der das Arbeitsorgan antreibende Elektromotor aus einer mit dem anzutreibenden Organ bzw. dessen Achse verbundenen Scheibe, auf der die Permanentmagneten des Motors angebracht sind, und dem das Organ tragende Seitenschild, auf dem elektrische Spulen befestigt sind, besteht.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Antriebsmotor gehörenden Permanentmagneten an der Innenseite des Trommelmantels angebracht sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Antriebsmotor gehörenden Permanentmagneten an der Seitenwand der Trommel angebracht sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Antriebsmotor gehörenden Permanentmagneten an einer mit dem Arbeitsorgan oder dessen Achse direkt verbundenen Scheibe o. ä. angebracht sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Antriebsmotor gehörenden elektrischen Spulen an dem das Arbeitsorgan tragenden Seitenschild angebracht sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor mit einem Frequenzumrichter betrieben wird.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die elektromotorische Antriebseinrichtung als elektromotorische Bremseinrichtung herangezogen wird.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor des Elektromotors direkt mit der Trommel und der Stator des Elektromotors direkt mit dem unbeweglichen Seitenschild verbunden sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine elektrische Antriebs- und/oder Bremseinrichtung der Walze und dem Maschinengestell unmittelbar zugeordnet ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebs- und/oder Bremseinrichtung in rotierende Bauteile der Walze und in das ortsfeste Maschinengestell integriert ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor und der Linearmotor einen Ständer und einen Läufer aufweisen.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass ein Spulensystem aus einer Mehrzahl von Spulen herangezogen wird.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, das ein Magnetsystem aus einer Mehrzahl von Magneten herangezogen wird.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnete Permanentmagnete sind.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein magnetisches Drehfeld vorhanden ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abbremsen ein Drehfeld in den Spulen erzeugt wird.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass beim Abbremsen in den Spulen Wechselspannungen entstehen.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umschalteinrichtung von der Antriebseinrichtung auf die Bremseinrichtung und umgekehrt vorhanden ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein Asynchronmotor ist.
- Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor ein bürstenloser Motor ist.
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