DE102008016745B4

DE102008016745B4 - Lagereinrichtung für einen Spinnrotor

Info

Publication number: DE102008016745B4
Application number: DE102008016745.2A
Authority: DE
Inventors: Heinz-Georg Wassenhoven
Original assignee: Saurer Germany GmbH and Co KG
Current assignee: Saurer Spinning Solutions GmbH and Co KG
Priority date: 2008-04-02
Filing date: 2008-04-02
Publication date: 2014-04-03
Anticipated expiration: 2028-04-03
Also published as: DE102008016745A1

Abstract

Lagereinrichtung für einen Spinnrotor (3), dessen Rotortasse (26) mit hoher Drehzahl in einem Rotorgehäuse (2) umläuft und der mit seinem Rotorschaft (4) berührungslos in einer Magnetlageranordnung (5) abgestützt ist, wobei die Magnetlageranordnung (5) Permanentmagnetlagerkomponeten (33, 34; 43, 44), eine Mittenlageregelung (51) sowie Begrenzungslager (6, 7) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Begrenzungslager (7) der Magnetlageranordnung (5) als Wälzlager (9) ausgebildet ist, dessen innerer Lagerring (28) den Rotorschaft (4) mit Spiel umgibt und dessen äußerer Lagerring (29) in einer Lagerbuchse (18) festgelegt ist, die über ein Außengewinde (36) mit dem Rotorgehäuse (2) verbunden ist, wobei die Lagerbuchse (18) im Bereich eines Außengewindes (36) mit einer zusätzlichen, umlaufenden Nut (37) ausgestattet ist, mit der im Einbauzustand der Lagerbuchse (18) Gewindestifte (39) korrespondieren, die in Gewindebohrungen (40) des Rotorgehäuses (2) einschraubbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung für einen Spinnrotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Lagereinrichtungen für Spinnrotoren, die berührungslos in einer Magnetlageranordnung einer Offenend-Spinnvorrichtung abgestützt sind, sind im Prinzip bekannt und in verschiedenen Schutzrechtsanmeldungen ausführlich beschrieben.
In der DE 100 22 736 A1 ist beispielsweise eine Offenend-Spinnvorrichtung beschrieben, deren Spinnrotor mit seinem Rotorschaft sowohl axial als auch radial berührungslos magnetisch gelagert ist. Die Magnetlageranordnung dieser Offenend-Spinnvorrichtungen verfügt über Lagerstellen mit rotationssymmetrisch zur Rotorachse ausgebildeten Permanentmagnetkomponenten. Das heißt, jede der Lagerstellen der Magnetlageranordnung weist zwei axial beabstandet angeordnete Permanentmagnetpaare auf, die so angeordnet sind, dass sich jeweils ungleiche Magnetpole gegenüberstehen. Derartige mit Permanentmagneten ausgestattete Magnetlageranordnungen erfordern gegenüber rein aktiv geregelten Magnetlagern einen deutlich geringeren Steuerungsaufwand, sind aber bezüglich ihrer radialen dynamischen Stabilität etwas sensibel. Das bedeutet, jede Anregung des Lagersystems führt, wenn keine entsprechenden Maßnahmen ergriffen werden, zu unerwünschten, nur verhältnismäßig schwach gedämpften radialen Schwingungen.
Offenend-Spinnvorrichtungen mit permanentmagnetisch gelagerten Spinnrotoren verfügen deshalb über eine zusätzliche Schwingungsdämpfung, wie sie beispielsweise in der DE 100 32 440 A1 beschrieben ist. Das heißt, im Bereich der Lagerstellen der Magnetlageranordnung ist eine Sensorik zum Detektieren der jeweiligen radialen Lage des Rotorschaftes sowie eine Aktorik zum Korrigieren eventueller Fehllagen des Rotorschaftes angeordnet.
Solche Magnetlageranordnungen verfügen außerdem über eine elektromagnetische Mittenlageregelung mit wenigstens einer definiert bestrombaren Magnetspule, die dafür sorgt, dass der Spinnrotor während des Spinnbetriebes stets eine vorgegebene, axiale Mittenposition beibehält.
Des Weiteren weisen derartige Lagereinrichtungen in der Regel Begrenzungslager auf, die verhindern, dass es beim Auftreten von unkontrollierbaren Schwingungen oder bei einem Energieausfall zu einem körperlichen Kontakt zwischen rotierenden Permanentmagnetlagerkomponenten oder rotierenden Bauteilen des Spinnrotorantriebes und den zugehörigen stationären Bauteilen kommen kann, was zu erheblichen Schäden an den Magnetlageranordnungen und/oder am Spinnrotorantrieb führen würde. Bei der Magnetlageranordnung gemäß DE 100 22 736 A1 kommen als Begrenzungslager beispielsweise Gleitlagerbuchsen zum Einsatz, die aus einem Material gefertigt sind, das gute Notlaufeigenschaften aufweist. Der Innendurchmesser dieser beispielsweise aus Bronze gefertigten Gleitlagerbuchsen ist dabei so gewählt, dass der Rotorschaft einerseits während des Spinnbetriebes innerhalb des Begrenzungslagers frei rotieren kann, dass beim Auftreten von unkontrollierbaren Schwingungen oder bei einem Energieausfall der Rotorschaft aber an die Gleitlagerbuchse anläuft, wodurch zuverlässig verhindert wird, dass rotierende Permanentmagnetlagerkomponenten oder rotierende Bauteile des Spinnrotorantriebes mit stationären Bauteilen der Permanentmagnetlagerkomponenten oder des Spinnrotorantriebes in einen körperlichen Kontakt treten können.
Die Gleitlagerbuchse ist dabei vorzugsweise mittels Presssitz im Rotorgehäuse festgelegt oder über eine Schraubverbindung in einer Gewindeaufnahme des Rotorgehäuses positioniert und dann durch einen entsprechenden Klebstoff unlösbar fixiert.
Bei entsprechenden Versuchen hat sich allerdings herausgestellt, dass solche Gleitlagerbuchsen durch die in solchen Offenend-Spinnvorrichtungen üblichen Rotordrehzahlen von weit über 100000 U/min stark beansprucht und teilweise überfordert sind. Das heißt, die Gleitlagerbuchsen zeigten bereits nach relativ wenigen Einsatzfällen starke Verschleißerscheinungen und mussten gegen neue Gleitlagerbuchsen ausgetauscht werden. Nicht nur die mangelnde Standfestigkeit der Gleitlagerbuchse war unbefriedigend, sondern auch die Art der Befestigung der Gleitlagerbuchse im Rotorgehäuse gestaltete einen Austausch recht problematisch. Insbesondere die in das Rotorgehäuse eingeschraubte und dort durch eine Klebeverbindung unlösbar gesicherte Gleitlagerbuchse konnte nicht mehr aus dem Rotorgehäuse ausgebaut werden, mit der Folge, dass bei einem Schaden an der Gleitlagerbuchse das gesamte Rotorgehäuse getauscht werden musste, was nicht nur relativ kostspielig, sondern auch zeitaufwendig ist, da am Rotorgehäuse auch der Spinnrotorantrieb festgelegt ist, der dann ebenfalls zunächst ausgebaut werden musste.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lagereinrichtung für einen Spinnrotor, der mit seinem Rotorschaft berührungslos in einer Magnetlageranordnung abgestützt ist, derart zu modifizieren, dass das vordere Begrenzungslager einerseits gegenüber hohen Drehzahlen relativ unempfindlich und genau positionierbar ist sowie anderseits im Bedarfsfall leicht ausgewechselt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Lagereinrichtung gelöst, die die im Anspruch 1 beschriebenen Merkmale aufweist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Ausbildung einer Lagereinrichtung mit einem als Wälzlager ausgebildeten vorderen Begrenzungslager hat einerseits den Vorteil, dass solche Wälzlager relativ unempfindlich insbesondere gegenüber kurzfristig auftretenden hohen Drehzahlen sind, wobei durch die Art der Lagerung des Wälzlagers außerdem gewährleistet ist, dass ein defektes Begrenzungslager problemlos ausgetauscht werden kann. Das heißt, das Wälzlager ist erfindungsgemäß mit seinem äußeren Lagerring, vorzugsweise mittels Presssitz, in einer Lagerbuchse festgelegt, die ihrerseits über ein Außengewinde exakt und bei Bedarf leicht lösbar in einer entsprechenden Gewindeaufnahme des Rotorgehäuses positionierbar ist. Die Lagerbuchse weist dabei im Bereich ihres Außengewindes eine zusätzliche, umlaufende Nut auf, in die im Einbauzustand der Lagerbuchse Gewindestifte eingreifen, die in Gewindebohrungen des Rotorgehäuses einschraubbar sind.
Eine derartig gesicherte Lagerbuchse, die das als Wälzlager ausgebildete Begrenzungslager aufnimmt, ist nicht nur zuverlässig und positionsgenau fixierbar, sondern bei Bedarf auch problemlos ausbaubar. Das bedeutet, im Fall eines defekten Wälzlagers kann durch einfaches Zurückdrehen der die Lagerbuchse im Rotorgehäuse fixierenden Gewindestifte die Lagerbuchse entsichert und dann mittels eines entsprechenden Werkzeuges leicht aus dem Rotorgehäuse herausgeschraubt werden.
Das beschädigte Wälzlager kann anschließend einfach aus der Lagerbuchse herausgepresst und beispielsweise durch ein neues Wälzlager ersetzt werden. Die mit einem neuen Wälzlager ausgestattete Lagerbuchse wird im Anschluss wieder in die Gewindebohrung des Rotorgehäuses eingeschraubt, positioniert und durch die Gewindestifte gesichert. Selbstverständlich ist es im Rahmen einer solchen Reparatur aber auch möglich, dass nicht nur das beschädigte Wälzlager, sondern sofort die ganze Lagerbuchse einschließlich des Wälzlagers gewechselt wird.
Durch die im Anspruch 2 beschriebene, zusätzliche, umlaufende, vorzugsweise V-förmige Nut ist nicht nur gewährleistet, dass die Gewindestifte die Lagerbuchse im Rotorgehäuse sicher gegen Verdrehen fixieren, sondern es wird auch verhindert, dass die Gewindestifte das Außengewinde der Lagerbuchse bei der Fixierung beschädigen. Eine solche Beschädigung des Außengewindes der Lagerbuchse würde nicht nur das Wechseln der Lagerbuchse erheblich erschweren, sondern könnte auch zu Schäden an der Gewindeaufnahme des Rotorgehäuses führen.
Wie im Anspruch 3 beschrieben, ist in vorteilhafter Ausführungsform vorgesehen, dass im Rotorgehäuse zwei Gewindebohrungen für die Gewindestifte vorgesehen sind, die bezüglich des Rotorschaftes jeweils auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. Durch eine solche Anordnung wird sichergestellt, dass die Lagerbuchse bei ihrer Fixierung durch die Gewindestifte gleichmäßig belastet wird. Das heißt, es wird verhindert, dass die Lagerbuchse in der Aufnahmebohrung eventuell etwas verkantet wird.
Gemäß Anspruch 4 ist in vorteilhafter Ausführungsform vorgesehen, dass das Rotorgehäuse aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt ist und die Lagerbuchse sowie die Gewindestifte aus Stahl gefertigt sind. Durch die Verwendung einer Leichtmetalllegierung, beispielsweise einer Aluminiumlegierung, kann das Rotorgehäuse kostengünstig und maßgenau im Spritzguss- oder Druckgussverfahren hergestellt werden. Für die Lagerbuchsen sowie die Gewindestifte empfiehlt sich als Material dagegen Stahl. Stahl ist bekanntlich ein kostengünstiger und haltbarer Werkstoff.
Wie im Anspruch 5 dargelegt, weisen die Gewindebohrungen, in die die Gewindestifte eingeschraubt sind, ein Innengewinde < M6 auf. Eine solche Gewindebohrung, die beispielsweise mit einem Gewinde M3 versehen ist, weist trotz relativ beschränkter Wandstärke des Rotorgehäuses noch eine ausreichend große Anzahl von Gewindewindungen auf, so dass eine sichere Fixierung der Lagerbuchse durch die Gewindestifte gewährleistet werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 schematisch in Seitenansicht eine Offenend-Spinnvorrichtung mit einem Spinnrotor, der einzelmotorisch angetrieben und über seinen Rotorschaft berührungslos in einer Magnetlageranordnung abgestützt ist, wobei der Rotorschaft während des Spinnbetriebs innerhalb eines vorderen und eines hinteren Begrenzungslagers rotiert,
2 in Seitenansicht sowie im Schnitt das erfindungsgemäße, als Wälzlager ausgebildete vordere Begrenzungslager, in einem größeren Maßstab,
3 die Lagerbuchse, in der das Wälzlager des vorderen Begrenzungslagers festgelegt ist, im Detail, teilweise im Schnitt.
In 1 ist schematisch eine Offenend-Spinnvorrichtung 1 dargestellt, deren Spinnrotor 3 mit seinem Rotorschaft 4 berührungslos in einer Magnetlageranordnung 5 abgestützt und durch einen elektromotorischen Einzelantrieb 48 beaufschlagbar ist. Die Offenend-Spinnvorrichtung 1 weist dabei, wie üblich, ein Rotorgehäuse 2 auf, in dem die Spinntasse 26 des Spinnrotors 3 mit hoher Drehzahl umläuft. Die Magnetlageranordnung 5 verfügt über eine vordere Lagerstelle 32 mit Permanentmagnetlagerkomponenten 33, 34 (2), eine hintere Lagerstelle 42 mit Permanentmagnetlagerkomponenten 43, 44, eine schematisch dargestellte Mittenlageregelung 51 sowie ein vorderes und ein hinteres Begrenzungslager 7 bzw. 6. In den Lagerstellen 32, 42 ist der Rotorschaft 4 sowohl radial als auch axial abgestützt.
Die Mittenlageregelung 51 besteht im Wesentlichen aus einem Axialsensor in Form einer Sensorspule 30, einer elektronischen Schaltungsanordnung 31 sowie wenigstens einer definiert bestrombaren Magnetspule 35. Derartige Mittenlagenregelungen für den Spinnrotor sind im Zusammenhang mit Offenend-Rotorspinnvorrichtungen bekannt und beispielsweise in der DE 100 22 736 A1 relativ ausführlich beschrieben.
Das nach vorne hin an sich offene Rotorgehäuse 2, das über eine Absaugleitung 10 an eine Unterdruckquelle 11 angeschlossen ist, die den für einen ordnungsgemäßen Spinnbetrieb notwendigen Spinnunterdruck erzeugt, ist während des Spinnbetriebes durch ein schwenkbar gelagertes Deckelelement 8 verschlossen.
In diesem Deckelelement 8 beziehungsweise in einer entsprechenden Kanalplatte ist ein Kanalplattenadapter 12 angeordnet, der die Fadenabzugsdüse 13 sowie den Mündungsbereich eines Faserleitkanals 14 aufweist, wobei sich an die Fadenabzugsdüse 13 ein Fadenabzugsröhrchen 15 anschließt. Das Deckelelement 8 ist um eine Schwenkachse 16 begrenzt drehbar gelagert und besitzt ein Auflösewalzengehäuse 17. Außerdem weist das Deckelelement 8 rückseitige Lagerkonsolen 19, 20 zur Lagerung einer Auflösewalze 21 beziehungsweise eines Faserbandeinzugszylinders 22 auf. Die Auflösewalze 21 wird entweder, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, im Bereich ihres Wirtels 23 durch einen umlaufenden, maschinenlangen Tangentialriemen 24 angetrieben oder durch einen (nicht dargestellten) Einzelantrieb beaufschlagt. Auch der Antrieb des Faserbandeinzugszylinders 22 kann entweder, wie im Ausführungsbeispiel angedeutet, über eine Schneckengetriebeanordnung erfolgen, die auf eine maschinenlange Antriebswelle 25 geschaltet ist oder der Faserbandeinzugszylinders 22 weist ebenfalls einen Einzelantrieb auf.
In 2 ist der mit seinem Rotorschaft 4 in der Magnetlageranordnung 5 abgestützte Spinnrotor 3 (nicht dargestellt) in einem größeren Maßstab dargestellt. Wie ersichtlich, verfügt die Magnetlageranordnung 5 jeweils über eine vordere und eine hintere Lagerstelle 32 bzw. 42. Die Lagerstellen 32 bzw. 42 weisen ihrerseits jeweils eine stationäre permanentmagnetische Lagerkomponente 33 bzw. 43 sowie eine mit dem Rotorschaft 4 umlaufende permanentmagnetische Lagerkomponente 34 bzw. 44 auf. Des Weiteren sind rotorschaftendseitig ein hinteres Begrenzungslager 6 und im Bereich des Rotorgehäuses 2 ein vorderes Begrenzungslager 7 angeordnet. Die Begrenzungslager 6, 7 verhindern, dass, beispielsweise im Falle eines Systemabsturzes oder bei einer statischen bzw. dynamischen Überlastung des Spinnrotors 3, die Permanentmagnetlagerkomponenten 34, 44 des Rotorschaftes 4 an die Permanentmagnetlagerkomponenten 33, 43 des Stators anlaufen können.
Wie in 2 weiter angedeutet, ist im Bereich des hinteren Begrenzungslagers 6 ein als Sensorspule 30 ausgebildeter Axialsensor einer Mittenlageregelung 51 angeordnet. Die zugehörige elektronische Schaltungseinrichtung trägt die Bezugszahl 31, während die ebenfalls zur Mittenlageregelung 51 zählende, definiert bestrombare Magnetspule mit der Bezugszahl 35 gekennzeichnet ist. Das hintere Begrenzungslager 6, das von der Sensorspule 30 konzentrisch umfasst wird, besteht aus einer Buchse 45, vorzugsweise einer Bronzebuchse, die in einer entsprechenden Halterung 38, in der auch die Sensorspule 30 festgelegt ist, sowie aus einem vorzugsweise stählernen Anschlag- und Führungsstift 27.
Das erfindungsgemäße vordere Begrenzungslager 7 verfügt über ein Wälzlager 9, dessen innerer Lagerring 28 den Rotorschaft 4 so mit Spiel umfasst, dass der Rotorschaft 4 während des Spinnbetriebes ohne Körperkontakt mit dem Lagerring 28 innerhalb des Wälzlagers 9 rotiert. Der äußere Lagerring 29 des Wälzlagers 9 ist in einer Lagerbuchse 18, vorzugsweise mittels Presssitz, festgelegt, die ein Außengewinde 36 aufweist. Über das Außengewinde 36, in das eine umlaufende, vorzugsweise V-förmige Nut 37 eingelassen ist, ist die Lagerbuchse 18 in einer Gewindeaufnahme 41 des Rotorgehäuses 2 passgenau festlegbar. Im Einbauzustand wird die Lagerbuchse 18 dabei durch Gewindestifte 39, die in Gewindebohrungen 40 einschraubbar sind, gesichert. Das heißt, in einem halsartigen, durch das geöffnete Rotorgehäuse gut zugängigen Ansatz 45 des Rotorgehäuses 2 sind auf sich gegenüberliegenden Seiten Gewindebohrungen 40 so angeordnet, dass die Gewindestifte 39 beim Einschrauben in die V-förmige Nut 37 der Lagerbuchse 18 fassen und diese dadurch, im Bedarfsfall leicht lösbar, sichern.

Claims

Lagereinrichtung für einen Spinnrotor (3), dessen Rotortasse (26) mit hoher Drehzahl in einem Rotorgehäuse (2) umläuft und der mit seinem Rotorschaft (4) berührungslos in einer Magnetlageranordnung (5) abgestützt ist, wobei die Magnetlageranordnung (5) Permanentmagnetlagerkomponeten (33, 34; 43, 44), eine Mittenlageregelung (51) sowie Begrenzungslager (6, 7) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das vordere Begrenzungslager (7) der Magnetlageranordnung (5) als Wälzlager (9) ausgebildet ist, dessen innerer Lagerring (28) den Rotorschaft (4) mit Spiel umgibt und dessen äußerer Lagerring (29) in einer Lagerbuchse (18) festgelegt ist, die über ein Außengewinde (36) mit dem Rotorgehäuse (2) verbunden ist, wobei die Lagerbuchse (18) im Bereich eines Außengewindes (36) mit einer zusätzlichen, umlaufenden Nut (37) ausgestattet ist, mit der im Einbauzustand der Lagerbuchse (18) Gewindestifte (39) korrespondieren, die in Gewindebohrungen (40) des Rotorgehäuses (2) einschraubbar sind.
Lagereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufende Nut (37) V-förmig ausgebildet ist.
Lagereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Rotorgehäuse (2) zwei Gewindebohrungen (40) vorgesehen sind, die bezüglich der Lagerbuchse (18) auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind.
Lagereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorgehäuse (2) aus einer Leichtmetalllegierung hergestellt ist und die Lagerbuchse (18) sowie die Gewindestifte (39) aus Stahl gefertigt sind.
Lagereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindebohrungen (40) ein Innengewinde < M6 aufweisen.