DE19746124A1 - Antriebs- und Lagervorrichtung für eine Transportwalze für Textilfasern - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebs- und Lagervorrichtung für eine Transportwalze für Textilfasern, insbesondere für eine Einzugswalze einer Offenend-Spinnmaschine.

Die Einzugswalze einer Offenend-Spinnmaschine führt das zu verspinnende Fasermaterial der Maschine zu. Zum Transport des Fasermaterials sind relativ große Querkräfte notwendig. Bei rauhen Spinnereibedingungen können bei der Montage, dem Service oder der Bedienung der Maschine auch sporadisch große radiale und axiale Belastungen auftreten. Die Laufgenauigkeit der Einzugswalze entscheidet über die Qualität des erzeugten Garnes. Für das automatische Anspinnen ist ein unabhängiger Antrieb der Einzugswalze von anderen Teilen wie dem Rotoran­ trieb und der Auflöserwalze von sehr großem Vorteil. Bislang werden in der Regel die Einzugswalzen mehrerer Spinnboxen zentral mechanisch angetrieben. Eine individuelle Ansteuerung der einzelnen Einzugswalzen der Spinnboxen ist damit jedoch lediglich bedingt möglich. Mittels einer elektrisch gesteuer­ ten Bremskupplung läßt sich die Einzugswalze beim Anspinnvor­ gang starten und bei einem Fadenbruch außer Betrieb setzen. Eine solche Kupplung ermöglicht jedoch nur zwei Betriebszu­ stände: Lauf mit der Drehzahl des Zentralantriebes oder Still­ stand. Eine Drehzahlregulierung beispielsweise zum Anspinnen ist nicht möglich. Es wurden daher auch schon einzelmotorische Antriebe für die Einzugswalzen vorgeschlagen, die wesentlich flexibler sind und mit denen sich daher auch höhere Garnquali­ täten realisieren lassen. Bei den bekannten einzelmotorischen Antrieben ist jedoch entweder die Einzugswalze auf der An­ triebswelle des Motors gelagert, wodurch die in radialer und axialer Richtung auf die Einzugwalze einwirkenden Kräfte voll auf die Motorlagerung übertragen werden und deren Lebensdauer stark begrenzen, oder aber bei einer separaten Befestigung von Welle und Motor miteinander gekoppelt. Eine solche Abkopplung nimmt relativ viel Platz in Anspruch. Außerdem bleibt die Motorlagerung durch Querkräfte belastet. Die Schrittmotoren selbst sind dabei starr an der Maschine befestigt. Die Schwin­ gungsprobleme und die Lärmentwicklung im Resonanzbereich des Motors sind bei Maschinen mit 200 bis 300 Antriebseinheiten ein ernsthaftes Problem.

Zur Vermeidung dieser Nachteile schlägt die vorliegende Erfin­ dung eine Antriebs- und Lagervorrichtung für eine Transport­ walze für Textilfasern, insbesondere für eine Einzugswalze einer Offenend-Spinnmaschine vor, die erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Walze durch einen Elektromotor an­ getrieben ist, dessen Antriebswelle ihr Drehmoment auf die Transportwalze überträgt, wobei die Transportwalze in axialer und radialer Richtung an einem von der Antriebswelle des Mo­ tors mechanisch vollständig entkoppelten Vorrichtungsteil ge­ lagert ist. Hier dient also die Antriebswelle des Motors nicht gleichzeitig der Lagerung der Transportwalze. Bei der Drehmo­ mentübertragung zwischen Antriebswelle des Motors und Trans­ portwalze muß die Antriebswelle des Motors lediglich tangen­ tiale Kräfte aufnehmen, nicht jedoch auch die relativ starken radialen und axialen Kräfte, die auf die Transportwalze ein­ wirken. Die Motorlagerung wird daher nur wenig belastet und weist damit eine entsprechend große Lebensdauer auf. Vorteil­ hafterweise kann der Elektromotor ein Schrittmotor, insbeson­ dere ein Hybridschrittmotor sein, der sehr genau anzusteuern ist. Hybridschrittmotoren weisen außerdem sehr kleine Reak­ tionszeiten und ein großes Bremsmoment auf, was insbesondere bei einem Fadenbruch erforderlich ist. Die vorgeschlagenen An­ triebsvorrichtungen sind besonders platzsparend und lassen sich einfach auf einer Trägerplatte montieren. Hierbei ist es von Vorteil, daß der Motor in axialer und radialer Richtung elastisch an der Trägerplatte gelagert sein kann. Dadurch ist die Einstellung eines optimalen Schwingungsverhaltens des Mo­ tors bzw. der gesamten Einheit von Motor und Lagervorrichtung möglich. Es läßt sich damit eine äußerst hohe Laufruhe der Transportwalzen und der Motoren erzielen, was sich auch aku­ stisch durch einen nur geringen Lärmpegel bemerkbar macht. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung können der Motor und die Transportwalze gegenüberliegend auf verschiedenen Seiten der Trägerplatte gelagert sein. Die Transportwalze kann beispiels­ weise in axialer und radialer Richtung an einer in einer Boh­ rung der Trägerplatte verankerten Lagerhohlwelle gelagert sein. Bei einer ersten Variante der Ausgestaltung der An­ triebs- und Lagerungsvorrichtung kann die Antriebswelle des Motors dann durch die Bohrung in der Trägerplatte und durch die Lagerhohlwelle der Transportwalze hindurchgeführt und an ihrem Ende über Mitnehmerelemente mit dem Innenzylinder der Walze elastisch verbunden sein. Bei dieser Anordnung ist nur ein sehr geringer Platzbedarf für die Vorrichtung erforder­ lich. Die Transportwalze kann wälzgelagert auf der Lagerhohl­ welle umlaufen. Weitere Vorteile können dadurch erzielt wer­ den, daß die Lagerhohlwelle und die Transportwalze eine Ein­ heit bilden, die in axialer Richtung mittels Magneten an der Trägerplatte fixiert ist. Hierdurch gestaltet sich die Montage der Lagereinrichtung für die Transportwalze äußerst einfach.

Es entsteht in axialer Richtung ein Schnappmechanismus. Auch das Lösen der Transportwalze aus der Vorrichtung sowie gegebe­ nenfalls ein Austausch des Motors ist dann besonders einfach. Das mindestens eine Mitnehmerelement kann elastisch mit der Antriebswelle des Motors oder dem Innenzylinder der Transport­ walze verbunden sein. Die Elastizität sollte dabei in radialer und axialer Richtung hoch, in tangentialer Richtung jedoch gering sein. Hierdurch ist bei einer guten Drehmomentübertra­ gung dennoch eine verbesserte schwingungsmäßige Entkoppelung zwischen Antriebswelle des Motors und Transportwalze gegeben. Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung ist, daß beide Lagersy­ steme durch zwei mechanisch entkoppelte Achsen der Transport­ walze und der Antriebswelle des Motors, die sich radial und axial gegenseitig nicht belasten, unabhängig voneinander ar­ beiten. Anstelle der direkten Drehmomentübertragung zwischen Antriebswelle und Transportwalze kann die Antriebswelle des Motors ihr Drehmoment auch über ein Getriebe auf die Trans­ portwalze übertragen. Das Getriebe kann dabei so ausgelegt werden, daß dafür keine zusätzlichen Lagerstellen benötigt werden. Der Einsatz eines Getriebes hat den Vorteil, daß die Drehzahl-Drehmoment-Charakteristik des Schrittmotors besser ausgenutzt werden kann. Durch eine entsprechende Wahl der Übersetzung kann die Schrittauflösung des Antriebes noch ein­ mal verkleinert werden. Dadurch lassen sich Standard-1,8°-Schritt­ motoren im Voll- oder Halbschrittbetrieb verwenden. Dies wiederum ermöglicht eine einfache Gestaltung der Ansteue­ rung. Die kleineren Drehmomente dieser Schrittmotoren erfor­ dern außerdem einen geringeren Leistungsbedarf. Das Getriebe zur Übertragung des Drehmomentes kann dabei in der Lagerhohl­ welle für die Transportwalze integriert sein.

Bei einer dritten Ausgestaltung der Antriebs- und Lagervor­ richtung können der Motor und die Transportwalze an einer gemeinsamen, in einer Bohrung der Trägerplatte verankerten Lagerhohlwelle gelagert sein, die beiderseits über die Träger­ platte vorsteht. Separate Motorlager entfallen hier also, wodurch sich eine Entschärfung der Lebensdauerproblematik ergibt.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich nicht nur für Einzugswalzen von Offenend-Spinnmaschinen sondern generell für alle Anwendungen, bei denen ein Faserband mit relativ kleiner Geschwindigkeit entsprechend gesteuert zugeführt werden muß. Die mit der Transportwalze zusammenwirkende Auflöserwalze und der Faserkanal oder eine Gegendruckwalze können dabei eben­ falls an einer gemeinsamen Trägerplatte gelagert sein. Die Transportwalze ist vorteilhafterweise als Riffelwalze ausge­ staltet. Durch eine entsprechende Anpassung der Schrittauflö­ sung des Motors an die Riffelung der Transportwalze läßt sich eine optimale Zufuhr des Fasermaterials erzeugen. Die Schrittauflösung beträgt dabei ein Mehrfaches der Auflösung der Riffelung der Riffelwalze.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele einer er­ findungsgemäßen Antriebs- und Lagervorrichtung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1, 1a einen zentralen Längsschnitt durch eine erste Vorrichtung mit direktem Antrieb einer Transportwalze;

Fig. 2 einen zentralen Längsschnitt durch eine zweite Vorrichtung mit direktem Antrieb der Transportwalze;

Fig. 3 einen zentralen Längsschnitt durch eine erste Vorrichtung mit Getriebeantrieb der Transportwalze;

Fig. 4 einen zentralen Längsschnitt durch eine zweite Vorrichtung mit Getriebeantrieb der Transportwalze;

Fig. 5 einen zentralen Längsschnitt durch eine dritte Vorrichtung mit Getriebeantrieb der Transportwalze;

Fig. 6 einen zentralen Längsschnitt durch eine erste Vorrichtung mit gemeinsamer Lager­ hohlwelle für Antriebsmotor und Transport­ walze;

Fig. 7 einen zentralen Längsschnitt durch eine zweite Vorrichtung mit gemeinsamer Lager­ hohlwelle für Antriebsmotor und Transport­ walze.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 zeigt eine Trägerplatte 10, auf deren einer Seite ein Schrittmotor 11 und auf deren gegenüber­ liegender Seite in gleicher Höhe eine Transportwalze 12 mit geriffelter Oberfläche angeordnet sind. Der Motor 11 ist über einen Flansch 13 mit der Trägerplatte 10 verbunden. Die Trä­ gerplatte 10 weist eine Bohrung 14 auf, in der eine Lagerhohl­ welle 15 für die Transportwalze 12 befestigt ist. Die Trans­ portwalze 12 läuft über Wälzlager 16, 17 auf der Lagerhohlwel­ le 15 um. Durch die Lagerhohlwelle 15 hindurch ist eine An­ triebswelle 18 des Motors 11 geführt. Der Außenring 28 der integrierten Lagerung 12, 16, 17 ist über einen Schiebesitz mit der Transportwalze 12 verbunden. Am Ende der Antriebswel­ le 18 ist ein dreiteiliges Mitnehmerelement 19, 20, 21 ange­ ordnet, das das Drehmoment der Antriebswelle 18 auf den Innen­ zylinder der Transportwalze 12 überträgt. Der Innere Teil 19 der Mitnehmerelemente ist an die beispielsweise abgeflachte Form der Antriebswelle angepaßt. Das Innerste der Mitnehmer­ elemente 20 ist dabei in radialer und axialer Richtung ela­ stisch ausgeführt. Der Flansch 13 des Motors 11 ist über ela­ stische Elemente 22 mit einem fest mit der Trägerplatte 10 verschraubten Verbindungsstück 23 verbunden. Die elastischen Elemente 22 sind auf ein optimales Schwingungsverhalten des Antriebes ausgelegt. Die Transportwalze 12 bildet mit der La­ gerhohlwelle 15 eine lösbare Einheit, wie Fig. 1a zeigt, und wird in axialer Richtung durch in der Trägerplatte 10 angeord­ nete Magnete 24 festgehalten. Fig. 1 zeigt außerdem eine Ge­ genwalze 25, hier eine Auflösewalze einer Offenend-Spinnma­ schine, sowie eine Faserzuführvorrichtung 26 und eine Ansteu­ ereinheit 27 für den Motor 11. Auch die Teile 25 und 27 sind an der Trägerplatte 10 befestigt. Wie Fig. 1a zeigt, dann die Transportwalze beispielsweise zur Nachschmierung der Lagerung leicht entfernt werden.

Fig. 2 zeigt einen vom Prinzip her ähnlichen Aufbau einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie der in Fig. 1 gezeigte. Eine Transportwalze 12' ist wieder über eine Lagerhohlwel­ le 15' an einer Trägerplatte 10' gelagert. Die Antriebswel­ le 18' des Motors 11' ist jetzt jedoch fest mit einem starren Mitnehmerelement 30 verbunden, das wiederum über eine elasti­ sche Verbindung 34 mit dem Innenzylinder der Transportwal­ ze 12' verbunden ist und das Drehmoment der Antriebswelle 18' des Motors 11' auf die Transportwalze 12' überträgt. Die ela­ stische Verbindung 34 übernimmt hier die Aufgabe der mechani­ schen Entkoppelung der Lagerung des Motors 11' und der Lage­ rung der Transportwalze 12' n axialer und radialer Richtung.

Fig. 3 zeigt eine Vorrichtung, bei der ein Motor 41 mit der Transportwalze 42 über ein Getriebe gekoppelt ist. Das Getrie­ be weist ein Ritzel 43 auf, das fest mit der Motorwelle 44 verbunden ist. Das Ritzel 43 greift in eine Innenverzahnung 45 einer Aufnahme 46 ein, die fest mit einer Welle 47 verbunden ist. Die Welle 47 ist an ihrem Ende drehfest mit einem Mit­ nahmeelement 48 verbunden, durch das das Drehmoment der Wel­ le 47 auf die Transportwalze 42 übertragen wird. Die Motorwel­ le 44 und die Welle 47 der Transportwalze 42 sind bei dieser Anordnung versetzt zueinander angeordnet. Die in Fig. 3 ge­ zeigte Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß keinerlei zusätz­ liche Lagerstellen für die Getriebeteile 43, 46 und 47 erfor­ derlich sind.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Getriebeantriebes zwi­ schen einem Motor 51 und einer Transportwalze 52 ist in Fig. 4 gezeigt. Hier ist die Transportwalze 52 fest mit einer Lager­ hohlwelle 53 verbunden, die über Wälzlager 54 auf einer Wel­ le 55 umläuft. Die Welle 55 ist fest an der Trägerplatte 50 montiert. Die Motorwelle 56 überträgt ihr Drehmoment über ein Ritzel 57 auf die Innenverzahnung eines Aufnahmeelementes 58, das fest mit der Lagerhohlwelle 53 verbunden ist. Der Motor 51 ist wieder über elastische Elemente 59 an der Trägerplatte befestigt, wodurch sich eine leicht radiale Verspannung der Getriebeelemente 57 und 58 erzeugen läßt. Diese leichte radia­ le Vorspannung gleicht das radiale Spiel der Lagerung aus. Dadurch sind die Antriebswelle 56 des Motors und die Trans­ portwalze 52 wieder weitgehend mechanisch entkoppelt. Auch hier sind also Lagerungen mit relativ großem radialen und axialen Spiel zulässig und damit eine preiswerte Konstruktion realisierbar. Gleiches gilt für die in Fig. 3 gezeigte Lösung mit Getriebe. Auch bei dieser Ausführungsform sind die Motor­ welle 56 und die Lager- und Antriebshülse 53 der Transportwal­ ze 52 gegeneinander versetzt angeordnet, so daß für die Monta­ ge und notwendige Servicearbeiten an der Vorrichtung ausrei­ chend Platz zur Verfügung steht.

Beim dritten Ausführungsbeispiel einer Getriebeverbindung zwi­ schen einem Motor 61 und einer Transportwalze 62 (Fig. 5) ragt die Antriebswelle 63 des Motors 61 in eine Aussparung 64 einer Welle 65, mit der die Transportwalze 62 fest verbunden ist. In der Aussparung 64 ist außerdem das Getriebe in Form eines Ritzels 66 und einer Innenverzahnung 67 an der Welle 65 unter­ gebracht. Die Welle 65 läuft in einer Aufnahme 68 für den Mo­ tor 61 um. Im Gegensatz zu den in den Fig. 3 und 4 gezeigten Vorrichtungen kann hier die Welle 65 sowie Wälzlager 69 zwi­ schen der Welle 65 und der Aufnahme 68 größer dimensioniert werden, wodurch die Lebensdauer der Vorrichtung erhöht werden kann. Die gezeigte Lagerung ist außerdem sehr platzsparend und stabil.

Fig. 6 und 7 zeigen jeweils Anordnungen, bei denen die Moto­ ren 71 bzw. 81 und die Transportwalzen 72 bzw. 82 an einer ge­ meinsamen Lagerhohlwelle 73 bzw. 83 gelagert sind. Die Lager­ hohlwellen 73 und 83 ragen hierzu beidseitig über die Träger­ platte 70, 80 vor. Bei der Vorrichtung nach Fig. 6 treibt die Motorwelle 74 über ein Mitnahmeelement 75 wieder direkt die Transportwalze 72 an. Die Welle 74 läuft dabei kugelgelagert am Innenzylinder der Lagerhohlwelle 73 um. Für die spielfreie Einstellung der Lagerung sind zwei Federn 76 vorgesehen. Durch entsprechendes Anziehen einer Mutter 77 am Ende der Antriebs­ welle 74 kann eine entsprechende Vorspannung erzeugt und au­ ßerdem auch der notwendige Druck für eine sichere Mitnahme des Verbindungselementes 75 erreicht werden. Wie in allen bisher gezeigten Beispielen ist auch hier wieder die Transportwal­ ze 72 in axialer Richtung durch Magnete 78 fixiert.

Bei der Vorrichtung nach Fig. 7 ist eine Welle 84 fest in einer Aufnahme 85 des Motors 81 montiert. Antriebsmagnete 86 des Motors 81 befinden sich im Einflußbereich des Erregungs­ feldes eines Stators 87 und nierenförmiger Statorwicklun­ gen 88. Über eine Aufnahme 89 wird das Drehmoment an die La­ gerhohlwelle 83 der Transportwalze 82 übertragen. Die axiale Anziehungskraft der Magnete 86 dient der axialen Einstellung der Lagerungen über eine Feder 90 für den geforderten spiel­ freien Lauf und der Mitnahme der Transportwalze 82.

Claims (15)

1. Antriebs- und Lagervorrichtung für eine Transportwalze für Textilfasern, insbesondere für eine Einzugswalze einer Offenend-Spinnmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (12, 12', 42, 52, 62, 72, 82) durch einen Elektromo­ tor (11, 11', 41, 51, 61, 71, 81) angetrieben ist, dessen Antriebswelle (18, 18', 44, 56, 63, 74, 84) ihr Drehmoment auf die Transportwalze (12, 12', 42, 52, 62, 72, 82) über­ trägt, wobei die Transportwalze (12, 12', 42, 52, 62, 72, 82) in axialer und radialer Richtung an einem von der An­ triebswelle (18, 18', 44, 56, 63, 74, 84) des Motors (11, 11', 41, 51, 61, 71, 81) mechanisch vollständig entkoppel­ ten Vorrichtungsteil (15, 15', 55, 65, 73, 83) gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Walze (12, 12', 42, 52, 62, 72, 82) durch einen Schrittmotor, insbesondere einen Hybridschrittmotor ange­ trieben ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß der Motor (11, 11', 51, 71, 81) und die Trans­ portwalze (12, 12', 52, 72, 82) an einer gemeinsamen Trä­ gerplatte (10, 10', 50, 70, 80) der Vorrichtung gelagert sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (11, 11', 51, 61, 71, 81) in axialer und radialer Richtung elastisch an der Trägerplat­ te (10, 10', 50, 70, 80) gelagert ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (11, 11', 51, 71, 81) und die Transportwalze (12, 12', 52, 72, 82) gegenüberliegend auf verschiedenen Seiten der Trägerplatte (10, 10', 50, 70, 80) gelagert sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportwalze (12, 12', 52, 72, 82) in axialer und radialer Richtung an einer in einer Bohrung der Trägerplatte (10, 10', 50, 70, 80) verankerten Lagerhohlwelle (15, 15', 53, 73, 83) gelagert ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (18, 18') des Motors (11, 11') durch die Lagerhohlwelle (15, 15') der Transportwalze (12, 12') hin­ durchgeführt und an ihrem Ende über Mitnehmerelemente (19, 20, 21; 30) mit dem Innenzylinder der Walze (12, 12') drehfest verbunden ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Transportwalze (12, 12') wälzgelagert auf der Lagerhohlwelle (15, 15') umläuft.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhohlwelle (15, 15') und die Transportwalze (12, 12') eine lösbare Einheit bilden, die in axialer Richtung mittels Magneten (24) an der Träger­ platte (10, 10') fixiert ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Mitnehmerelement (19, 30) elastisch mit der Antriebswelle (18, 18') des Motors oder dem Innen­ zylinder der Transportwalze (12, 12') verbunden ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (44, 56, 63) ihr Drehmoment über ein Getriebe (43, 46; 57, 58; 66, 68) auf die Transportwalze (42, 52, 62) überträgt.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe (43, 46; 57, 58; 66, 68) keine zusätzlichen Lagerstellen benötigt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (71, 81) und die Transport­ walze (72, 82) an einer gemeinsamen, in einer Bohrung der Trägerplatte (70, 80) verankerten Lagerhohlwelle (73, 83) gelagert sind, die beiderseits über die Trägerplat­ te (70, 80) vorsteht.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Transportwalze (12, 12', 42, 52, 62, 72, 82) eine Riffelwalze ist.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Schrittauflösung des Schrittmo­ tors (11, 11', 41, 51, 61, 71, 81) der Riffelung der Transportwalze (12, 12', 42, 52, 62, 72, 82) angepaßt ist.