DE102019112737A1

DE102019112737A1 - Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsstelle einer Rotorspinnmaschine sowie Rotorspinnmaschine

Info

Publication number: DE102019112737A1
Application number: DE102019112737.8A
Authority: DE
Inventors: Milan Moravec; Jiri Sloupensky; Siegfried Silber; Andreas Josef Pröll; Peter Dirnberger
Original assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Current assignee: Maschinenfabrik Rieter AG
Priority date: 2019-05-15
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2020-11-19
Also published as: CN111945259B; CN111945259A

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsstelle (2) einer Rotorspinnmaschine (1) mit einem in einer zumindest radial wirkenden aktiven elektromagnetischen Lagerung (10) gelagerten Spinnrotor (3), der sich in einem Spinnbetrieb innerhalb der Lagerung (10) dreht, wobei eine radiale Position einer Rotorachse (9) des Spinnrotors (3) in Bezug auf wenigstens ein Lagerelement (12) der Lagerung (10) des Spinnrotors (3) elektromagnetisch eingestellt wird. Es wird vorgeschlagen, dass die Position der Rotorachse (9) des sich drehenden Spinnrotors (3), insbesondere abhängig von einem Betriebszustand der Arbeitsstelle (2), exzentrisch zu dem wenigstens einen Lagerelement (12) eingestellt wird. Weiterhin betrifft die Erfindung eine entsprechende Rotorspinnmaschine (1).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsstelle einer Rotorspinnmaschine mit einem in einer zumindest radial wirkenden aktiven elektromagnetischen Lagerung gelagerten Spinnrotor, der sich in einem Spinnbetrieb innerhalb der Lagerung dreht, wobei eine radiale Position einer Rotorachse des Spinnrotors in Bezug auf wenigstens ein Lagerelement der Lagerung des Spinnrotors elektromagnetisch eingestellt wird.
Weiterhin betrifft die Erfindung eine Rotorspinnmaschine mit wenigstens einer Arbeitsstelle mit einem in einer zumindest radial wirkenden elektromagnetischen Lagerung gelagerten Spinnrotor, der sich in einem Spinnbetrieb innerhalb der Lagerung dreht, wobei die Lagerung wenigstens ein Lagerelement und eine Steuerung aufweist, die ausgebildet ist, eine radiale Position einer Rotorachse des Spinnrotors in Bezug auf das wenigstens eine Lagerelement der Lagerung des Spinnrotors elektromagnetisch einzustellen.
Bekanntermaßen werden in einer Rotorspinnmaschine durch eine Rotation eines Spinnrotors mit sehr hoher Drehzahl Textilfasern zu Garnen verdichtet. Die Spinnrotoren sollten hierzu möglichst reibungsarm gelagert werden. Als besonders geeignet haben sich zu diesem Zweck magnetische Lagerungen erwiesen. Der sich drehende Rotor wird durch die magnetische Lagerung in der Schwebe gehalten und Berührungen mit anderen Bauteilen werden so während des Betriebs größtenteils vermieden. Dies dient in erster Line einer Reduktion von Reibungsverlusten und Verschleiß. Es sind passive magnetische Lagerungen bekannt, die ausschließlich Permanentmagnete aufweisen. Außerdem sind auch magnetische Lagerungen mit aktiven Elementen bekannt, bei denen das Maß einer magnetischen Kraft beispielswiese durch die Größe des Stromflusses durch die Spulen eines Elektromagneten beeinflusst werden kann.
Beispielsweise ist aus der DE 100 22 736 A1 eine Magnetlageranordnung für Offenend-Spinnvorrichtungen mit aktiv bestrombaren Aktoren bekannt. In dem in dieser Schrift beschriebenen Verfahren werden die Aktoren genutzt, um den Rotor in eine von den Permanentmagneten vorgegebene Betriebsstellung zu bringen. Anschließend wird der Strom in den Aktoren allerdings wieder gegen null geregelt und das Lager arbeitet passiv. Der vorliegenden Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die aktiven Elemente einer elektromagnetischen Lagerung auch während des Betriebs des Spinnrotors in vorteilhafter Weise genutzt werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es somit, die elektromagnetische Lagerung von Spinnrotoren zu verbessern.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren und eine Rotorspinnmaschine mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche.
Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft den Betrieb einer Arbeitsstelle einer Rotorspinnmaschine mit einem in einer zumindest radial wirkenden aktiven elektromagnetischen Lagerung gelagerten Spinnrotor. Der Spinnrotor dreht sich in einem Spinnbetrieb innerhalb der Lagerung. Eine radiale Position einer Rotorachse des Spinnrotors in Bezug auf wenigstens ein Lagerelement der Lagerung wird elektromagnetisch eingestellt. Es wird vorgeschlagen, dass die Position der Rotorachse des sich drehenden Spinnrotors, insbesondere abhängig von einem Betriebszustand der Arbeitsstelle, exzentrisch zu dem wenigstens einen Lagerelement eingestellt wird.
Spinnrotoren setzen sich in der Regel aus einer Rotortasse, in der das Garn hergestellt wird, und einem Schaft, der der Drehmomentübertragung und der Kopplung an die Lagerung dient, zusammen. Der Schaft kann in den Rotor beispielsweise eines antreibenden Elektromotors übergehen. Insbesondere sind Rotortasse und Schaft lösbar miteinander verbunden. Der Spinnrotor ist rotationssymmetrisch, wobei die Rotorachse das Zentrum dieser Rotationssymmetrie bildet. Idealerweise liegt der Schwerpunkt des Spinnrotors auf der Rotorachse. Der Spinnrotor ist in der Regel derart gelagert, dass er im Betriebszustand um die Rotorachse rotiert. Ein idealer Spinnrotor rotiert ohne Unwucht, d. h. stabil um eine ruhende Achse. In der Realität treten allerdings immer Unwuchten auf. Diese können einerseits dadurch verursacht werden, dass der Schwerpunkt des Spinnrotors beispielsweise durch eine herstellungsbedingte nicht ideale Massenverteilung nicht auf der Rotorachse liegt. Andererseits können auch die Verteilung der Fasern in der Rotortasse oder die durch die Garnerzeugung wirkenden Kräfte auf die Rotortasse zu Unwuchten führen. Unwuchten führen wiederum zu Vibrationen, die zu erhöhtem Verschleiß und erhöhtem Energieverbrauch von Spinnrotor und Lagerung führen.
Die erfindungsgemäße exzentrische Positionierung der Rotorachse des sich drehenden Spinnrotors in Bezug auf ein oder mehrere Lagerelemente führt zur Verringerung von Unwuchten und damit zur Verringerung ungewünschter Vibrationen. Die Lagerelemente der Lagerung sind ebenfalls insbesondere rotationssymmetrisch mit einem Mittelpunkt. Die exzentrische Positionierung der Rotorachse zu einem Lagerelement bedeutet, dass der Mittelpunkt des Lagerelements nicht auf der Rotorachse liegt. Der Spinnrotor dreht sich hierbei insbesondere nicht um die Rotorachse, sondern um eine von dieser abweichenden Rotationsachse.
Für verschiedene Betriebszustände der Arbeitsstelle können eventuell verschiedene exzentrische Positionierungen der Rotorachse vorteilhaft sein. Die Betriebszustände der Arbeitsstelle umfassen beispielsweise einen Spinnbetrieb und einen Reinigungsbetrieb. Für den Spinnbetrieb bei hohen Drehzahlen ist insbesondere die bereits beschriebene Verringerung ungewünschter Vibrationen vorteilhaft, wohingegen im Reinigungsbetrieb beispielsweise eine definierte radiale Auslenkung des Spinnrotors zur Maximierung einer Reinigungswirkung vorteilhaft ist.
Die Lagerelemente sind insbesondere als Lagerringe ausgebildet. Die Lagerung kann Elektromagnete und eventuell Permanentmagnete aufweisen. Die Position der Rotorachse kann beispielsweise durch eine Stromstärke in den Elektromagneten beeinflusst werden.
In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird die Position der Rotorachse des sich drehenden Spinnrotors exzentrisch zu mehreren Lagerelementen der Lagerung eingestellt, wobei insbesondere für jedes Lagerelement eine individuelle Exzentrizität eingestellt wird.
Mit Exzentrizität ist der Abstand zwischen dem Mittelpunkt des Lagerelements und der Rotorachse in einer zur Rotationsachse senkrechten und den Mittelpunkt des Lagerelements enthaltenden Ebene des Lagerelements gemeint. Die Exzentrizität kann für jedes Lagerelement gleich sein und die Rotorachse kann für jedes Lagerelement in dieselbe Richtung verschoben sein. Hierdurch ergibt sich eine Parallelverschiebung der Rotorachse, die insbesondere einer statischen Unwucht des Spinnrotors entgegenwirkt. Wie bereits beschrieben kann die Exzentrizität für jedes Lagerelement unterschiedlich sein und/oder die Rotorachse kann für jedes Lagerelement in verschiedene Richtungen verschoben sein. Hierdurch kann zusätzlich einer dynamischen Unwucht entgegengewirkt werden. Für eine stabile Lagerung des Spinnrotors können beispielsweise zwei Lagerelemente vorgesehen sein.
Trotz der exzentrischen Positionierung der Rotorachse kann es während des Spinnbetriebs zu Unwuchten und damit zu Vibrationen des Spinnrotors kommen. Es ist daher vorteilhaft, wenn eine durch eine Unwucht verursachte Vibration des Rotors durch die Lagerung aktiv gedämpft wird. Diese Dämpfung kann beispielsweise durch die Bestromung der Elektromagnete der Lagerung bewirkt werden. Besondere Bedeutung hat die Dämpfung, wenn der Rotor unterhalb einer für das System kritischen Drehzahl läuft bzw. wenn die kritische Drehzahl durchlaufen wird. Hier kann es ohne eine entsprechende Dämpfung und bei längerem Verweilen im Bereich der kritischen Drehzahl zur Resonanzkatastrophe und damit zu ernsthaften Schäden kommen.
Bei dieser aktiven Dämpfung hat die Lagerung einen bestimmten Energieverbrauch. Der Energieverbrauch ist von der Arbeit abhängig, die die Lagerung gegen die Vibration des Rotors verrichten muss. Dieser Energieverbrauch kann durch die Positionierung der Rotorachse und einer damit verbundenen Minimierung von Unwuchten bzw. Vibrationen optimiert werden.
Es ist daher von Vorteil, wenn im Spinnbetrieb der Arbeitsstelle die Position der Rotorachse des sich drehenden Spinnrotors derart exzentrisch zu dem wenigstens einen Lagerelement eingestellt wird, dass ein Energieverbrauch für die Lagerung und/oder einen Antrieb des Spinnrotors optimiert, insbesondere minimiert, wird.
Der Energieverbrauch der Lagerung und des Antriebs kann für den Betrieb einer Spinnerei mit mehreren Rotorspinnmaschinen und einer Vielzahl an Arbeitsstellen ein ernstzunehmender Kostenfaktor sein. Entsprechend besteht ein Bedarf nach einer größtmöglichen Effizienz. Eine Vibration des Rotors erzeugt ebenfalls einen erhöhten Energieverbrauch des Antriebs, da sich die Vibration aus der Bewegungsenergie des rotierenden Spinnrotors speist und der entsprechende Verlust vom Antrieb ausgeglichen werden muss. Der Energieverbrauch der Lagerung und/oder des Antriebs kann also als Maß für die Positionierung der Rotorachse herangezogen werden.
Weiterhin stellt es einen Vorteil dar, wenn in einem Reinigungsbetrieb der Arbeitsstelle die Position der Rotorachse des sich drehenden Spinnrotors derart exzentrisch zu dem wenigstens einen Lagerelement eingestellt wird, dass der Spinnrotor radial vibriert. Die Rotortasse des Spinnrotors muss regelmäßig gereinigt werden. Hierzu werden in der Regel Faserreste von einem Schaber entfernt. Eine gezielte Vibration des Spinnrotors kann hierbei die Reinigungswirkung verbessern. Durch eine entsprechende Positionierung der Rotorachse durch die Lagerung kann eine Unwucht und damit Vibration erzeugt werden. Im Reinigungsbetrieb ist die Drehzahl des Spinnrotors vorzugsweise wesentlich geringer als im Spinnbetrieb, womit die Vibration auch allgemein weniger stark ist und damit für den Verschleiß der Lagerung und des Spinnrotors unproblematisch ist.
Es ist vorteilhaft, wenn eine radiale und/oder axiale Position des Rotors von wenigstens einem Sensor erfasst wird. Insbesondere eine berührungslose Erfassung ist vorteilhaft. Einerseits können von dem wenigstens einen Sensor Vibrationen des Spinnrotors gemessen werden. Andererseits kann auch die Absolutposition des Spinnrotors ermittelt werden. Der Sensor kann als induktiver, kapazitiver, magnetischer oder optischer Wegsensor ausgebildet sein. Auch eine Ausführung als Wirbelstromsensor ist denkbar. Für eine dreidimensionale Positionierung der Rotorachse ist es vorteilhaft, wenn wenigstens zwei Sensoren vorgesehen sind. Wie bereits angedeutet können auch Elektromagneten der Lagerung als Sensor dienen, da sich durch eine Bewegung der Rotorachse eine Spannung und/oder ein Strom in den Spulen der Elektromagneten zumindest kurzzeitig verändern.
Vorteilhafterweise wird ein insbesondere durch eine Exzentrizität zwischen der Rotorachse und dem wenigstens einen Lagerelement verursachtes periodisches Sensorsignal von einem Bandstoppfilter gefiltert.
Periodische Sensorsignale werden in der Regel von Vibrationen des Rotors verursacht. Entsprechend muss die Lagerung eventuell dämpfend eingreifen, falls derartige Sensorsignale vorliegen. In bestimmten Fällen ist es allerdings vorteilhaft, ein Eingreifen der Lagerung zu verhindern. Dies ist beispielsweise bei nur geringfügigen Vibrationen, insbesondere bei einer Drehzahl weit oberhalb der kritischen Drehzahl, der Fall. Andererseits kann durch die exzentrische Positionierung der Rotorachse und der damit verbundenen Diskrepanz zwischen der geometrischen Rotorachse und der tatsächlichen Rotationsachse ein Sensorsignal entstehen, das scheinbar eine Vibration anzeigt, aber eigentlich von dem Umlaufen der Rotorachse um die Rotationsachse verursacht wird. Auch in diesem Fall kann ein aktives Eingreifen der Lagerung unterdrückt werden. Aus den genannten Gründen ist es von Vorteil, diese Sensorsignale durch ein entsprechendes Filter zu unterdrücken. Ein Bandstoppfilter zeichnet sich dadurch aus, dass ein bestimmter Frequenzbereich gleichmäßig ausgefiltert wird. Hierdurch kann ein zu filterndes Sensorsignal gut von anderen Sensorsignalen abgegrenzt werden. Die Filterung kann beispielsweise analog durch entsprechende elektrotechnische Bauteile aber auch durch einen digitalen Signalprozessor und geeignete Software erfolgen.
Ein weiteres charakteristisches Sensorsignal kann durch die Garnerzeugung und den Abzug des Garns aus der Rotortasse entstehen. Auch insbesondere für dieses Sensorsignal kann eine Filterung durch ein Bandstoppfilter vorteilhaft sein. Die Frequenz dieses Sensorsignals liegt oberhalb der Drehzahl des Spinnrotors. Allgemein sind weitere störende Frequenzen denkbar, durch deren Filterung die Funktion des Spinnprozesses nicht beeinträchtigt wird, aber eine Energieaufnahme durch die Lagerung reduziert werden kann.
Für eine noch bessere Abgrenzung des zu filternden Sensorsignals ist es von Vorteil, wenn das Bandstoppfilter ein Kerbfilter ist. Das Kerbfilter zeichnet sich dadurch aus, dass sich die maximale Filterwirkung genau bei einer bestimmten Frequenz entfaltet. Bei verschiedenen zu filternden Sensorsignalen mit unterschiedlichen Frequenzen ist es denkbar, mehrere Kerbfilter zu verwenden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das periodische Sensorsignal ausschließlich bei einer Drehzahl des Rotors oberhalb einer für den Rotor charakteristischen kritischen Drehzahl von dem Bandstoppfilter gefiltert wird. Eine Dämpfung von Vibrationen ist besonders unterhalb der kritischen Drehzahl bzw. beim Durchlaufen der kritischen Drehzahl wichtig, da die Vibrationen hier durch Resonanz besonders stark ausfallen können. Bei Drehzahlen insbesondere weit oberhalb der kritischen Drehzahl neigt das rotierende System dazu, sich selbst zu stabilisieren. Auf eine aktive Dämpfung kann somit mitunter verzichtet werden. Dies kann insbesondere mit der Filterung der entsprechenden Sensorsignale bewirkt werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens entspricht eine Frequenz des von dem Bandstoppfilter gefilterten Signals einer Drehzahl des Rotors und/oder eines Garnendes, das aus einer Rotortasse abgezogen wird. Insbesondere das bereits oben beschriebene Sensorsignal, das von der Diskrepanz zwischen der Rotorachse und der wahren Rotationsachse verursacht wird, besitzt genau die Frequenz, die der Drehzahl des Spinnrotors entspricht. Andererseits erzeugt das Garnende, das aus der Rotortasse abgezogen wird, ein Sensorsignal, dessen Frequenz oberhalb der Drehzahl des Spinnrotors liegt. Beide hier beschriebenen Sensorsignale können ohne eine Beeinträchtigung des Spinnprozesses herausgefiltert werden, womit ein Energieverbrauch der Lagerung reduziert werden kann. Drehzahl und Frequenz werden hierbei selbstverständlich in der gleichen Maßeinheit, beispielsweise s^-1, verglichen.
Die erfindungsgemäße Rotorspinnmaschine umfasst wenigstens eine Arbeitsstelle mit einem in einer zumindest radial wirkenden elektromagnetischen Lagerung gelagerten Spinnrotor. Der Spinnrotor dreht sich in einem Spinnbetrieb innerhalb der Lagerung. Die Lagerung weist wenigstens ein Lagerelement und eine Steuerung auf, die ausgebildet ist, eine radiale Position einer Rotorachse des Spinnrotors elektromagnetisch einzustellen. Für die Rotorspinnmaschine wird vorgeschlagen, dass die Position der Rotorachse des sich drehenden Spinnrotors, insbesondere abhängig von einem Betriebszustand der Arbeitsstelle, exzentrisch zu dem wenigstens einen Lagerelement ist.
Die erfindungsgemäße Rotorspinnmaschine ist insbesondere ausgebildet, das oben beschriebene Verfahren auszuführen. Die bereits beschriebenen Vorteile sind ebenfalls für die Rotorspinnmaschine gültig. Insbesondere ist es möglich, die Rotorachse des Spinnrotors derart exzentrisch zu positionieren, dass Unwuchten und dadurch verursachte Vibrationen minimiert werden. Auch ist damit, wie bereits beschrieben, eine Optimierung der Energieaufnahme der Lagerung und/oder eines Antriebs des Spinnrotors möglich. Die Rotorachse ist die von der Rotationssymmetrie des Spinnrotors festgelegte Achse. Daneben besteht eine Rotationsachse, die von der Drehung des Spinnrotors definiert wird.
In einem Reinigungsbetrieb der Arbeitsstelle kann die Rotorachse derart exzentrisch zu dem wenigstens einen Lagerelement der Lagerung positioniert sein, dass der Spinnrotor in kontrollierter Weise vibriert und damit eine Reinigung der Rotortasse erleichtert wird.
Die elektromagnetische Lagerung kann Elektromagnete und eventuell Permanentmagnete aufweisen, wobei die Position der Rotorachse insbesondere mithilfe der Elektromagnete eingestellt werden kann. Weiterhin kann die Lagerung zur Dämpfung ungewünschter Bewegungen des Spinnrotors dienen.
Das Lagerelement kann im Wesentlichen radialsymmetrisch und insbesondere ringförmig sein. Ein Mittelpunkt des Lagerelements kann hierbei insbesondere auf einer Ebene liegen, die senkrecht zur Rotationsachse des Spinnrotors liegt. Der Antrieb des Spinnrotors ist beispielsweise als Elektromotor ausgebildet und ein Schaft des Spinnrotors dient eventuell gleichzeitig als Rotor des Elektromotors. Die Lagerung kann insbesondere zwei Lagerelemente aufweisen.
Das wenigstens eine Lagerelement und der Antrieb des Spinnrotors sind insbesondere derart angeordnet, dass der Mittelpunkt des Lagerelements auf der Rotationsachse des Spinnrotors liegt. Anders ausgedrückt liegen die Rotationsachse und die Rotorachse des Spinnrotors in der erfindungsgemäßen Rotorspinnmaschine aufgrund einer Exzentrizität zwischen der Rotorachse und dem wenigstens einen Lagerelement nicht übereinander, und es kommt zu einer Rotation der Rotorachse um die Rotationsachse.
Die Rotorspinnmaschine kann beispielsweise eine Vielzahl von Arbeitsstellen umfassen, wobei die Arbeitsstellen wiederum beispielsweise Auflösewalzen zum Auflösen von Faserbändern, Abzugswalzen, Spulwalzen und/oder Garnsensoren aufweisen. Zusätzlich zur elektromagnetischen Lagerung kann ein Gleit- oder Walzlager als Fanglager vorgesehen sein. Neben einer radialen Wirkung der elektromagnetischen Lagerung ist ebenfalls eine axiale Wirkung denkbar. Ebenfalls kann eine separate axiale Lagerung vorgesehen sein.
Es ist für die Rotorspinnmaschine von großem Vorteil, wenn die Steuerung mit einem Sensor zur Erfassung einer radialen und/oder axialen Position des Spinnrotors verbunden ist. Mit dem Sensor können beispielsweise Vibrationen des Rotors und/oder die Absolutposition der Rotorachse erfasst werden. Somit kann ein Sensorsignal des Sensors zur Regelung der Lagerung dienen. Es ist denkbar, dass mehrere Sensoren zur Positionserfassung des Spinnrotors vorgesehen sind. Wie bereits beschrieben, können auch die Elektromagnete der Lagerung beispielsweise zumindest zur Erfassung einer Positionsänderung des Spinnrotors verwendet werden.
Außerdem ist es von Vorteil, wenn die Steuerung wenigstens ein Bandstoppfilter oder einen digitalen Signalprozessor umfasst. Der digitale Signalprozessor soll hierbei ausgebildet sein zumindest die Funktion eines Bandstoppfilters abzubilden. Dies kann insbesondere mit einer entsprechenden Software bewirkt werden. Ein Bandstoppfilter zeichnet sich dadurch aus, dass Signale eines bestimmten Frequenzbereichs stark unterdrückt werden. Wie oben bereits beschrieben, kann es von Vorteil sein, bestimmte Signale, beispielsweise eines Positionssensors, herauszufiltern. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn diese Signale zur Regelung einer aktiven Dämpfung durch die Lagerung dienen. Eine Dämpfung von Vibrationen des Spinnrotors, insbesondere unterhalb oder nahe der für den Spinnrotor kritischen Drehzahl, kann der Vermeidung von Beschädigungen des Lagers und des Spinnrotors oder eines übermäßigen Verschleißes dieser Elemente dienen. Vibrationen zeigen sich beispielsweise durch periodische Sensorsignale des Positionssensors. Darüber hinaus kann es zu periodischen Sensorsignalen kommen, für die ein dämpfendes Eingreifen nicht oder nicht unbedingt notwendig ist. Ein derartiges Sensorsignal wird beispielsweise durch die erfindungsgemäße Exzentrizität des Spinnrotors und das damit verbundene Umlaufen der Rotorachse um die Rotationsachse verursacht. Auch geringfügige Vibrationen des Spinnrotors bei Drehzahlen weit oberhalb der kritischen Drehzahl können eventuell herausgefiltert werden. Darüber hinaus kann die Garnherstellung in der Rotortasse ein periodisches Sensorsignal erzeugen, das ebenfalls eventuell gefiltert werden kann.
Insbesondere kann das Bandstoppfilter als Kerbfilter ausgebildet sein, wobei eine zu filternde Frequenz beispielsweise der Drehzahl des Spinnrotors entspricht. Es ist ebenfalls denkbar, dass mehrere Kerbfilter zur Filterung bestimmter Frequenzen vorgesehen sind. Im Falle eines digitalen Signalprozessors kann mithilfe einer entsprechenden Software eine Filterung mehrerer Einzelfrequenzen erfolgen.
Weitere Vorteile der Erfindung sind in den nachfolgenden Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt:

1 eine erfindungsgemäße Rotorspinnmaschine mit mehreren Arbeitsstellen,
2 eine Ansicht eines Spinnrotors der erfindungsgemäßen Rotorspinnmaschine,
3a einen Schnitt durch den Spinnrotor der erfindungsgemäßen Rotorspinnmaschine,
3b eine Detailansicht des Spinnrotors im Bereich eines Lagerelements,
4a einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines Spinnrotors der erfindungsgemäßen Rotorspinnmaschine,
4b eine Detailansicht der weiteren Ausführungsform des Spinnrotors im Bereich eines Lagerelements,
5 ein periodisches Sensorsignal, das den Ort des Spinnrotors in Abhängigkeit der Zeit beschreibt.

Bei der nachfolgenden Beschreibung der Figuren werden für in den verschiedenen Figuren jeweils identische und/oder zumindest vergleichbare Merkmale gleiche Bezugszeichen verwendet. Die einzelnen Merkmale, deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise werden meist nur bei ihrer ersten Erwähnung ausführlich erläutert. Werden einzelne Merkmale nicht nochmals detailliert erläutert, so entspricht deren Ausgestaltung und/oder Wirkweise der Ausgestaltung und Wirkweise der bereits beschriebenen gleichwirkenden oder gleichnamigen Merkmale.
1 zeigt einen Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Rotorspinnmaschine 1 mit mehreren Arbeitsstellen 2. An den Arbeitsstellen 2 der Rotorspinnmaschine 1 wird in bekannter Weise durch das Verdichten von Fasern mit einem mit hoher Drehzahl rotierenden Spinnrotor 3 (siehe 2) Garn 4 erzeugt. Das Garn 4 wird aus der Rotortasse 5 (siehe 2) des Spinnrotors 3 abgezogen und auf Spulen 6 gewickelt. Die Arbeitsstellen 2 der Rotorspinnmaschine 1 können größtenteils unabhängig voneinander sein, beispielsweise indem jede Arbeitsstelle 2 Einzelantriebe für die angetriebenen Bauteile aufweist. Die erfindungsgemäße Rotorspinnmaschine 1 zeichnet sich durch die in den folgenden Figuren näher dargestellte Anordnung des Spinnrotors 3 aus.
2 zeigt eine Ansicht eines Spinnrotors 3, wie er in den Arbeitsstellen 2 der Rotorspinnmaschine 1 der 1 verbaut ist. Der Spinnrotor 3 besteht aus einer Rotortasse 5, in der die Garnherstellung erfolgt, und einem Schaft 7, der der Drehmomentübertragung dient. Die Rotortasse 5 und der Schaft 7 können insbesondere lösbar miteinander verbunden sein. Über den Schaft 7 ist der Spinnrotor 3 mit einem Antrieb 8 verbunden, der beispielsweise als Elektromotor ausgebildet ist. Der Schaft 7 kann ebenfalls als Rotor des Elektromotors ausgebildet oder mit diesem verbunden sein. Der Spinnrotor 3 ist formbedingt rotationssymmetrisch um eine Rotorachse 9.
Die Position des Spinnrotors 3 wird von einer elektromagnetischen Lagerung 10 bzw. deren Steuerung 11 bestimmt, wobei die Lagerung 10 beispielsweise zwei Lagerelemente 12 aufweist. Die Lagerelemente 12 können rotationssymmetrisch und insbesondere ringförmig sein. Die Lagerelemente 12 können Elektromagnete und eventuell Permanentmagnete aufweisen. Die Steuerung 11 kann insbesondere einen Strom durch Spulen der Elektromagnete steuern. Erfindungsgemäß ist die Rotorachse 9 des sich drehenden Spinnrotors 3 exzentrisch zu wenigstens einem der Lagerelemente 12 (siehe 3a).
3a zeigt einen Schnitt durch den Spinnrotor 3 und die Lagerung 10 aus 2. Die exzentrische Anordnung der Rotorachse 9 ist hier genauer dargestellt. Der Spinnrotor 3 rotiert um eine Rotationsachse 13, die von der Rotorachse 9 verschieden ist. Die Lagerelemente 12 sind rotationssymmetrisch mit jeweils einem Mittelpunkt 14, wobei die Mittelpunkte 14 auf der Rotationsachse 13 liegen. Jedes Lagerelement 12 weist eine zur Rotationsachse 13 senkrechte Ebene 15 auf, wobei die Lagerelemente 12 insbesondere spiegelsymmetrisch zu den Ebenen 15 sind. Die Mittelpunkte 14 liegen insbesondere sowohl auf den Ebenen 15 als auch auf der Rotationsachse 13. In diesem Beispiel ist eine Exzentrizität E (siehe 3b), also der Abstand zwischen dem Mittelpunkt 14 des Lagerelements 12 und der Rotorachse 9, für beide Lagerelemente 12 gleich. Auch die Richtung der Verschiebung zwischen der Rotorachse 9 und dem Mittelpunkt 14 des Lagerelements 12 ist für beide Lagerelemente 12 gleich. Hieraus ergibt sich eine Parallelverschiebung zwischen der Rotorachse 9 und der Rotationsachse 13.
Die Lagerelemente 12 der Lagerung 10 sind wiederum mit einer Steuerung 11 verbunden, die beispielsweise einen der Lagerung 10 zugeführten Strom steuert. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Steuerung 11 zusätzlich mit einem Sensor 16 zur Erfassung der Position des Spinnrotors 3 verbunden. Der Sensor 16 kann als induktiver, kapazitiver, magnetischer oder optischer Wegsensor ausgebildet sein. Auch eine Ausführung als Wirbelstromsensor ist denkbar. Das Sensorsignal des Sensors 16 kann zur Regelung der aktiven Lagerung 10 dienen. Die Steuerung 11 kann dabei auch als Regler, beispielsweise als PID-Regler, dienen.
Die Steuerung 11 kann ein Bandstoppfilter oder digitalen Signalprozessor 17 aufweisen. Der digitale Signalprozessor 17 ist hierbei insbesondere ausgebildet, die Funktion eines Bandstoppfilters 17 zu erfüllen. Der Bandstoppfilter oder digitale Signalprozessor 17 dient der Filterung ungewünschter Sensorsignale des Sensors 16 und/oder der Filterung von ungewünschten in der Lagerung 10 induzierten Signalen, falls diese wie oben beschrieben zur Positionsüberwachung des Spinnrotors 3 genutzt wird.
Eine Detailansicht der Umgebung eines Lagerelements 12 der 3a ist in 3b dargestellt. Es ist ein Abschnitt des Schafts 7 des Spinnrotors 3 und ein Lagerelement 12 der Lagerung 10 dargestellt. Der Spinnrotor 3 und dessen Schaft 7 sind exzentrisch zu dem Lagerelement 12 angeordnet. Die Exzentrizität E des Spinnrotors 3 in Bezug auf das Lagerelement 12 bemisst sich in dem Abstand zwischen dem Mittelpunkt 14 des Lagerelements 12 und der Rotorachse 9 des Spinnrotors 3 in der Ebene 15 des Lagerelements 12. Der Mittelpunkt 14 des Lagerelements 12 liegt auf der Rotationsachse 13, um die sich der Spinnrotor 3 dreht. Durch diese Anordnung und die dadurch verursachte Drehung der Rotorachse 9 um die Rotationsachse 13 entsteht ein periodisches Sensorsignal (siehe 5), das beispielsweise durch den Bandstoppfilter oder digitalen Signalprozessor 17 gefiltert werden kann.
4a zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Spinnrotor 3 in Bezug auf beide vorhandenen Lagerelemente 12 unterschiedlich exzentrisch angeordnet ist. Die Rotorachse 9 und die Rotationsachse 13 sind in diesem Beispiel nicht parallel. Sowohl die Richtung als auch der Betrag der Verschiebung der Rotorachse 9 ist für beide Lagerelemente 12 unterschiedlich. Es kann insbesondere in diesem Fall vorteilhaft sein, mehrere Sensoren 16 vorzusehen, um eine genaue Regelung der Lagerelemente 12 durch die Steuerung 11 zu gewährleisten.
In 4b ist die Detailansicht der Umgebung eines Lagerelements 12 aus 4a dargestellt. Die Exzentrizität E zwischen der Rotorachse 9 des Spinnrotors 3 und dem Mittelpunkt 14 des Lagerelements 12 in der Ebene 15 ist ähnlich wie die in 3b, allerdings sind die Rotorachse 9 und die Rotationsachse 13 in diesem Beispiel nicht parallel. Die Exzentrizität E ist in diesem Fall für beide Lagerelemente 12 unterschiedlich.
5 zeigt ein Beispiel für ein von dem Sensor 16 gemessenes und teilverarbeitetes Sensorsignal. Ein Ort x des Spinnrotors 3, bzw. einer dem Sensor 16 zugewandten Oberfläche des Spinnrotors 3, ist gegen eine Zeit t aufgetragen. Das Sensorsignal ist periodisch und beispielsweise sinus- bzw. kosinusförmig. Das dargestellte Sensorsignal kann beispielweise von einer ungedämpften Schwingung bzw. Vibration des Spinnrotors 3 verursacht werden. In diesem Fall kann ein dämpfendes Eingreifen der Lagerung 10 zur Verringerung von Verschleiß und Energieverbrauch vorteilhaft sein. Ebenfalls kann das derartige Sensorsignal aber auch von dem Umlauf der Rotorachse 9 um die Rotationsachse 13 verursacht werden. In diesem Fall entspricht die Frequenz des Sensorsignals der aktuellen Drehzahl des Spinnrotors 3. Ein Eingreifen der Lagerung 10 kann durch eine Filterung des Sensorsignals durch den Bandstoppfilter oder digitalen Signalprozessor 17 vermieden werden.
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Abwandlungen im Rahmen der Patentansprüche sind ebenso möglich wie eine Kombination der Merkmale, auch wenn diese in unterschiedlichen Ausführungsbeispielen dargestellt und beschrieben sind.
Bezugszeichenliste

1: Rotorspinnmaschine
2: Arbeitsstelle
3: Spinnrotor
4: Garn
5: Rotortasse
6: Spule
7: Schaft
8: Antrieb
9: Rotorachse
10: Lagerung
11: Steuerung
12: Lagerelement
13: Rotationsachse
14: Mittelpunkt
15: Ebene
16: Sensor
17: Bandstoppfilter oder digitaler Signalprozessor
E: Exzentrizität
t: Zeit
x: Position

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 10022736 A1 [0004]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Arbeitsstelle (2) einer Rotorspinnmaschine (1) mit einem in einer zumindest radial wirkenden aktiven elektromagnetischen Lagerung (10) gelagerten Spinnrotor (3), der sich in einem Spinnbetrieb innerhalb der Lagerung (10) dreht, wobei eine radiale Position einer Rotorachse (9) des Spinnrotors (3) in Bezug auf wenigstens ein Lagerelement (12) der Lagerung (10) des Spinnrotors (3) elektromagnetisch eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet , dass die Position der Rotorachse (9) des sich drehenden Spinnrotors (3), insbesondere abhängig von einem Betriebszustand der Arbeitsstelle (2), exzentrisch zu dem wenigstens einen Lagerelement (12) eingestellt wird.
Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet , dass die Position der Rotorachse (9) des sich drehenden Spinnrotors (3) exzentrisch zu mehreren Lagerelementen (12) der Lagerung (10) eingestellt wird, wobei insbesondere für jedes Lagerelement (12) eine individuelle Exzentrizität (E) eingestellt wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass eine durch eine Unwucht verursachte Vibration des Rotors durch die Lagerung (10) aktiv gedämpft wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass im Spinnbetrieb der Arbeitsstelle (2) die Position der Rotorachse (9) des sich drehenden Spinnrotors (3) derart exzentrisch zu dem wenigstens einen Lagerelement (12) eingestellt wird, dass ein Energieverbrauch für die Lagerung (10) und/oder einen Antrieb (8) des Spinnrotors (3) optimiert, insbesondere minimiert, wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass in einem Reinigungsbetrieb der Arbeitsstelle (2) die Position der Rotorachse (9) des sich drehenden Spinnrotors (3) derart exzentrisch zu dem wenigstens einen Lagerelement (12) eingestellt wird, dass der Spinnrotor (3) radial vibriert.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass eine radiale und/oder axiale Position des Spinnrotors (3) von wenigstens einem Sensor (16) erfasst wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass ein insbesondere durch eine Exzentrizität (E) zwischen der Rotorachse (9) und dem wenigstens einen Lagerelement (12) verursachtes periodisches Sensorsignal von einem Bandstoppfilter (17) gefiltert wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass ein durch einen Garnabzug aus einer Rotortasse (5) des Spinnrotors (3) verursachtes periodisches Sensorsignal von einem Bandstoppfilter (17) gefiltert wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das Bandstoppfilter (17) ein Kerbfilter ist.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass das periodische Sensorsignal ausschließlich bei einer Drehzahl des Spinnrotors (3) oberhalb einer für den Spinnrotor (3) charakteristischen kritischen Drehzahl von dem Bandstoppfilter (17) gefiltert wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass eine Frequenz des von dem Bandstoppfilter (17) gefilterten Signals einer Drehzahl des Spinnrotors (3) und/oder eines Garnendes, das aus einer Rotortasse abgezogen wird, entspricht.
Rotorspinnmaschine (1) mit wenigstens einer Arbeitsstelle (2) mit einem in einer zumindest radial wirkenden elektromagnetischen Lagerung (10) gelagerten Spinnrotor (3), der sich in einem Spinnbetrieb innerhalb der Lagerung (10) dreht, wobei die Lagerung (10) wenigstens ein Lagerelement (12) und eine Steuerung (11) aufweist, die ausgebildet ist, eine radiale Position einer Rotorachse (9) des Spinnrotors (3) in Bezug auf das wenigstens eine Lagerelement (12) der Lagerung (10) des Spinnrotors (3) elektromagnetisch einzustellen, dadurch gekennzeichnet , dass die Position der Rotorachse (9) des sich drehenden Spinnrotors (3), insbesondere abhängig von einem Betriebszustand der Arbeitsstelle (2), exzentrisch zu dem wenigstens einen Lagerelement (12) ist.
Rotorspinnmaschine (1) gemäß dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuerung (11) mit einem Sensor (16) zur Erfassung einer radialen und/oder axialen Position des Spinnrotors (3) verbunden ist.
Rotorspinnmaschine (1) gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , dass die Steuerung (11) wenigstens ein Bandstoppfilter oder einen digitalen Signalprozessor (17) umfasst.