DE4422420C2 - Spinnvorrichtung und Steuer- sowie Regeleinrichtung für die Spinnvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Spinnvorrichtung mit einer an einer drehbaren Spindel befestigten Spule zur Aufnahme des Fadens, mit einem, den ankommenden Fa­ den erfassenden, zentrisch zur Spule angeordneten Fadenführer, mit einem die Spule konzentrisch umgeben­ den, frei schwebend magnetisch gelagerten, rotations­ symmetrischen Element und mit einer mit dem Element ro­ tierenden, zweiten Fadenführung, die am rotationssymme­ trischen Element so angeordnet ist, daß sie den während der Rotation innen am Element anliegenden Faden von in­ nerhalb des rotationssymmetrischen Elements erfaßt, zur Spule führt und während der Relativbewegung zwischen Spule und Element auf diese aufwickelt. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Steuer- und eine Regel­ einrichtung für eine solche Spinnvorrichtung.

Die Spinnvorrichtung der eingangs bezeichneten Art ist aus der DE 41 03 369 A1 bekannt. Bei einer speziellen Ausführungsform wird vorgesehen, daß der Faden innen in dem Spinn- oder Zwirnring geführt ist, so daß dieser gleichzeitig als ein Ballonbegrenzer dient. In diesem Falle wird dann im Bereich des unteren Stirnendes ein ösenartiger Fadenführer vorgesehen, der ein nach innen ragendes Bauteil sein kann. Zur magnetischen Lagerung des Spinn- oder Zwirnrings wird ein axial passiv und radial aktives Magnetlager eingesetzt. Es wird ferner eine weitere Ausführungsform angegeben, bei der sich der Spinn- oder Zwirnring auf eine größere axiale Länge der Spule er­ streckt und zur Stabilisierung desselben über zwei in axialem Abstand angeordnete Magnetlager schwebend ge­ halten wird, wobei es sich bei beiden Magnetlagern um radial aktive Magnetlager handelt.

Mit dieser bekannten Spinnvorrichtung kann ein Teil der Probleme als gelöst angesehen werden, die allgemein beim Ringspinnen auftreten. Die Probleme ergeben sich im wesentlichen aus der Reibung zwischen Ring und dem üblicherweise verwendeten Läufer, der Belastung des Garnes durch kurzfristige Spannungsspitzen sowie Faden­ zugkräfte im Ballon (C. M. Bünger: "Rotierende Ringe beim Ringspinnen"/Fortschrittsberichte der VDI-Zeit­ schriften, Reihe 3, Nr. 93; D′dorf: VDI-Verlag 1984). Aus DE 37 41 432 A1 ist es bekannt, zur Unterdrückung des Ballons den Faden auf dem Außenmantel einer von Kugellagern gestützten Glocke zu führen. Durch Einsatz eines magnetisch gelagerten Ringes (des rotationssymmetrischen Elementes) mit Fadenführung wird bei der in DE 41 03 369 A1 angegebenen Spinnvorrichtung die Gleitreibung zwischen Ring und Läufer vermieden. Die Ausbildungsform mit dem zweifach gelagerten Spinn- oder Zwirnring verhindert zwar ein Verkanten des Ringes, ist jedoch aufwendig und teuer.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Spinnvorrichtung zu schaffen, die preisgünstig in der Herstellung und energiesparend im Betrieb ist sowie eine bessere Faden- bzw. Garnqualität ermöglicht. Die Aufgabe der Erfindung bezieht sich ferner auf eine Steuereinrichtung und eine Regeleinrichtung, die es erlauben, die Vorteile der Spinnvorrichtung gemäß der Erfindung optimal zu nutzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das rotationssymmetrische Element

• - rohrförmig ist und auf der dem ankommenden Faden zu­ gewandten Stirnseite außerhalb des Bereichs der Spule mit einem nach innen gerichteten Kragen verse­ hen ist,
• - an seinem die Spule umfassenden Teil mittels eines an sich bekannten, das Element umgebenden, radial aktiven, axial passi­ ven Magnetlager gehalten ist und
• - auf der dem ankommenden Faden zugewandten Stirnseite am Kragen mittels eines passiven radial stabilen, axial in­ stabilen Magnetlagers gehalten wird.
• - Sensoren (23) zur Erfassung der axialen Abweichungen des rotationssymmetrischen Elementes (3) von seiner Soll-Lage als Maß für die Faden­ zugkraft in Verbindung mit einer den Sensoren nach­ geschalteten elektronischen Einrichtung (24, 25), die die Signale der Sensoren aufnimmt, verstärkt und die Fadenzugkraft beeinflußt.

Das radial aktive, axial passive Magnetlager, das das rotationssymmetrische Element an seinem unteren Teil umfaßt, kann beispielsweise ein Magnetlager sein, das das wenigstens teilweise aus ferromagnetischem Material bestehende Element in seiner Axialrichtung mittels eines ihn umgebenden, axial magnetisierten Permanentmagnetes schwebend hält und in radialer Rich­ tung mittels ringförmig um es herum angeordneter elek­ tromagnetischer Mittel stabilisiert. Diese elektromag­ netischen Mittel sind mittels einer elektronischen Re­ geleinrichtung erregbar, die mit Sensoren verbunden ist, die radiale Abweichungen des rotationssymmetri­ schen Elementes erfassen. Ein derartiges Magnetlager ist in der DE-PS 24 20 825 beschrieben.

Das radial stabile, axial instabile Magnetlager kann dagegen aus zwei ringförmigen, konzentrisch zur Achse der Spule angeordneten Permanentmagneten bestehen, von denen der eine am Kragen angebracht ist und somit mit dem Element mit rotiert und der andere, dem ersten ge­ genüberliegend, von außen fest angebracht ist.

Das rotationssymmetrische Element ist somit in axialer Richtung im axial instabilen Magnetlager federnd aufge­ hängt. Seine axiale Stabilität erhält es durch das Zu­ sammenspiel der beiden Magnetlager.

Die Sensoren zur Erfassung der axialen Abweichungen des rotationssymmetrischen Elementes dienen in Verbindung mit der nachgeschalteten elektronischen Einrichtung der Messung der Fadenzugkraft.

Der Kragen am oberen Teil des rotationssymmetrischen Elementes dient einerseits der Anbringung des oberen Magnetlagers, führt darüber hinaus aber auch zu einer Beruhigung der Luftzirkulation im Inneren des Elemen­ tes, was sich energiesparend auswirkt.

Der Energiespareffekt wird noch verstärkt bei einer sehr vorteilhaften Ausführungsform der Spinnvorrich­ tung, bei der die dem ankommenden Faden zugewandte Stirnseite des rotationssymmetrischen Elementes durch den Kragen bis auf eine zentrale, runde, den zentrisch zur Spule angeordneten Fadenführer bildende Aussparung geschlossen ist. Bei dieser topfformartigen Ausbildung des Elementes wird der zentrisch angeordnete Fadenfüh­ rer durch die zentrale Aussparung gebildet und rotiert daher mit dem Element mit. Die Reibung des Fadens am Fadenführer, wie sie bei feststehendem Fadenführer auf­ tritt, und die sich nicht nur negativ auf den Aufwickelvorgang, sondern auch auf den Vorgang des Spinnens (es entsteht ein störendes Drehmoment am Fa­ den) auswirkt, entfällt bei dieser erfindungsgemäßen Version des Elementes. Es verbleibt lediglich die aus der Längsbewegung des Fadens resultierende Reibung.

Die Drehung des Fadens, die sich aus dem Aufwickeln er­ gibt, pflanzt sich nunmehr unverfälscht in die Spinn­ zone fort. Daraus resultieren eine hohe Garnfestigkeit in der Spinnzone bei kleinem Garnspannungsniveau, höhe­ re Garndehnung, geringere Haarigkeit des Haares und schließlich auch geringere Fadenbruchzahlen.

Bei einer zweckmäßigen Ausführungsform ist das rotationssymmetrische Element, sich nach oben verjün­ gend, konisch gestaltet. Dabei wird angestrebt, die Spindel mit möglichst geringem Abstand zu umfassen. Der dadurch erzielte geringere, mittlere Durchmesser des Elementes wirkt sich infolge des geringeren Trägheits­ momentes energiesparend aus.

Eine sehr vorteilhafte Ausführungsform der Spinnvor­ richtung ist gemäß Anspruch 4 derart gestaltet, daß die axiale Relativbewegung zwischen rotationssymmetrischem Element und Spindel derart erfolgt, daß die Spindel beim Aufwickeln des Garnes in das rotationssymmetrische Element hineingeschoben wird.

Üblicherweise beginnt der Aufwickelvorgang am unteren Teil der Spule, und Element und Spule bewegen sich der­ art, daß sich der Aufwickelvorgang nach oben fortsetzt. Die dabei wachsende Spule befindet sich außerhalb des rotationssymmetrischen Elementes, was zur Folge hat, daß die aerodynamischen Verluste mit zunehmender Länge und Durchmesser der Spule stark anwachsen.

Bei der Spinnvorrichtung gemäß Anspruch 4 dagegen ent­ steht die beim Aufwickelvorgang in Durchmesser und Länge wachsende Spule innerhalb des rotationssymmetri­ schen Elementes. Da Element und Spule in gleicher Dreh­ richtung mit nahezu gleicher Drehzahl rotieren, werden die aerodynamischen Verluste der Spule - im Vergleich zur üblichen Transportbewegung von Spule und Element während des Aufwickelvorganges - klein gehalten.

Zwar ist bereits dadurch, daß der Faden an der Innen­ seite des rotationssymmetrischen Elementes geführt wird und das Element als Ballonbegrenzer wirkt, die Reibung insgesamt verringert worden, da die Luftreibung an der Elementaußenseite kleiner ist als die Reibung eines ausgeprägten Fadenballons. Bei einer weiteren Ausfüh­ rungsform der Spinnvorrichtung gemäß der Erfindung, bei der das rotationssymmetrische Element von einem fest­ stehenden Schutzrohr umgeben ist, werden die Luftrei­ bungsverluste jedoch noch weiter gesenkt.

Dabei ist es zweckmäßig, daß auch das Schutzrohr auf der dem ankommenden Faden zugewandten Stirnseite mit einem nach innen gerichteten Kragen versehen ist, an dem das radial stabile, axial instabile Magnetlager be­ festigt ist.

Zweckmäßig ist ferner, daß der Luftspalt zwischen rota­ tionssymmetrischem Element und Schutzrohr eine Breite von nicht mehr als 2-10 mm aufweist.

Einer weiteren Verringerung der Luftreibung dient eine Version, bei der am Schutzrohr ein Anschlußstutzen für eine Absaugeinrichtung angebracht ist. Durch die Erzeugung von Unterdruck im Zwischenraum zwischen Ele­ ment und Schutzrohr werden die Luftreibungsverluste weiter gesenkt.

Da der Faden während des Spinnens an der Innenseite des rotationssymmetrischen Elementes und zugleich an der Innenkante der als Fadenführer wirkenden zentralen Aus­ sparung anliegt, hat sich eine Ausführungsform als zweckmäßig erwiesen, bei der zur Aufnahme des innerhalb des Elementes geführten Fadens ein zwischen den Fadenführern sich erstreckendes, an der Innenwand des Elementes angeordnetes Röhrchen vorgesehen ist. Diese Ausführungsform ermöglicht das Ansaugen des Garnendes durch das Röhrchen zur Erleichterung des Anspinnprozes­ ses. Es versteht sich von selbst, daß das rotationssym­ metrische Element, das zusätzlich das Röhrchen auf­ weist, auszuwuchten ist.

Während die Ausführungsform des rotationssymmetrischen Elementes mit dem Innenröhrchen ein leichtes Einfädeln des Fadens ermöglicht, berücksichtigt eine andere Al­ ternative den Vorgang des Anspinnens selbst: Ist der Fadenführer, der den Faden zur Spule führt, fest am Element angeordnet und weist entweder nur das Element oder nur die Spule einen Antrieb auf, so wird das je­ weils andere Teil beim Anspinnen über den Faden mitge­ zogen und so ebenfalls zur Rotation gebracht. In dieser Anspinnphase tritt eine zusätzliche, nicht erwünschte Zugkraft am Faden auf.

Zur Vermeidung dieser Fadenbelastung kann eine Ausfüh­ rungsform dienen, bei der der am rotationssymmetrischen Element angeordnete und den Faden zur Spule führende Fadenführer als am Innenumfang des Elementes umlaufen­ der Läufer ausgebildet ist. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für die Messung der Fadenzugkraft mittels der Sensoren und der nachgeschalteten elektronischen Einrichtung. Eine Relativbewegung zwi­ schen Läufer und rotationssymmetrischem Element tritt bei dieser Version nur während der Anspinnphase auf. Aufgrund seiner geringen Trägheit wird der Läufer der Rotation des angetriebenen Teils sehr schnell folgen, sich jedoch bei gleicher Rotationsgeschwindigkeit der beiden Teile relativ zum rotationssymmetrischen Element nicht mehr bewegen. Die Situation nach der Anspinnphase ist somit die gleiche wie bei einem am Element fest angeordneten Fadenführer, so daß sich während des Spinnens kein Unterschied zu der Ausführungsform des Elementes mit fest angeordnetem Fadenführer ergibt.

Die Längsausdehnung des rotationssymmetrischen Elemen­ tes ermöglicht es, dieses mit einem elektromotorischen Antrieb zu versehen. Dessen alleiniger Einsatz - und nicht zusätzlich auch der Antrieb der Spindel - ist da­ bei insofern von Vorteil, als die Spindel wegen ihres geringeren Umfanges und Gewichtes ein geringeres Träg­ heitsmoment hat als das rotationssymmetrische Element, so daß die Fadenzugkraft in der Anspinnphase geringer ist als beim alleinigen Antrieb der Spindel.

Die mittels der Sensoren gewonnene Kenntnis der Dynamik der Fadenzugkraft während des Betriebs der Spinnvor­ richtung ermöglicht eine Minimierung der Fadenbelastung insbesondere dann, wenn auch, also zusätzlich zum An­ trieb der Spindel, ein elektromotorischer Antrieb für das rotationssymmetrische Element vorgesehen ist.

Mittels einer Steuereinrichtung, die technische Mittel zur Durchführung eines Programmes aufweist, das die üb­ licherweise während eines Betriebszyklus eintretende Änderung der Fadenzugkraft berücksichtigt, werden dementsprechend sich verändernde Antriebsmomente von rotationssymmetrischem Element und Spindel bewirkt.

Das Steuerprogramm enthält die mittels der Sensoren zur Messung der Fadenzugkraft erlangte Kenntnis der üblicherweise beim Anspinnen und während der Spinnphase (hier beispielsweise durch das sich verändernde Drehmo­ ment der Spule) sich verändernden Fadenzugkräfte, die durch entsprechende Veränderung der Antriebsmomente von Spindel und/oder rotationssymmetrischem Element gering gehalten werden können.

Die Regeleinrichtung wird zweckmäßigerweise ebenso wie die Steuereinrichtung eingesetzt bei einer Spinnvor­ richtung, bei der sowohl die Spindel als auch das Ele­ ment einen elektromotorischen Antrieb aufweisen. Sie ist gekennzeichnet durch eine elektronische Einrich­ tung, die zur Stabilisierung und ggf. Änderung der Fa­ denzugkraft die Meßsignale der Sensoren zur Messung der Fadenzugkraft als Führungsgröße einsetzt und dement­ sprechend die Antriebsmomente von Spindel und/oder ro­ tationssymmetrischem Element verändert.

Ausführungsformen der Spinnvorrichtung gemäß der Erfin­ dung werden in der Zeichnung schematisch dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Spinnvorrichtung mit magnetisch gela­ gertem rotationssymmetrischen Element und mitrotierendem, zentrisch angeordneten Fa­ denführer;

Fig. 2 eine Spinnvorrichtung gemäß Bild 1 mit Schutzrohr;

Fig. 3 eine Spinnvorrichtung mit magnetisch gela­ gertem rotationssymmetrischen Element mit innerem Röhrchen;

Fig. 4 eine Spinnvorrichtung mit an den Durchmes­ ser der Spindel angepaßtem rotationssymme­ trischem Element aus Stahl;

Fig. 5 eine Spinnvorrichtung gemäß Bild 2 mit Schutzrohr und zusätzlichem elektromotori­ schem Antrieb des rotationssymmetrischen Elementes;

Fig. 6 eine Spinnvorrichtung mit Meßeinrichtung zur Ermittlung der Fadenzugkraft (bestehend aus Sensoren und nachgeschalteter elektro­ nischer Einrichtung);

Fig. 7 eine Spinnvorrichtung gemäß Bild 1 mit elektromotorischem Antrieb von rotations­ symmetrischem Element und Spindel sowie Schutzrohr und mit Regeleinrichtung;

Fig. 8 eine Spinnvorrichtung gemäß Bild 1 mit zu­ sätzlichem elektromotorischem Antrieb des rotationssymmetrischen Elementes durch das Elektromagnetsystem der Radialstabilisie­ rungseinrichtung des radial aktiven Magnet­ lagers;

Fig. 9 eine Spinnvorrichtung gemäß Bild 1, bei der die axiale Relativbewegung zwischen rotationssymmetrischem Element und Spindel derart erfolgt, daß die Spindel beim Auf­ wickeln des Garnes in das Element hineinge­ schoben wird.

Die wesentlichen Merkmale der Erfindung sind zusammengefaßt den Ausführungsbeispielen gemäß Fig. 6, 7 und 8 entnehmbar.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist die an der Spindel 1 befestigte Spule 2 von dem topfförmig ausgestalteten rotationssymmetrischen Element 3 konzentrisch umgeben. An der unteren, offenen Stirnseite des Topfes 3 ist der Fadenführer 4 befestigt, der den Faden 5 zur Spule 2 führt. Dieser Fadenführer kann als Umlenköse die Form eines Hakens haben oder eine Bohrung sein. Die obere Stirnseite des Topfes 3 ist bis auf die zentrale Aussparung 6, die den zentrisch angeordneten Fadenfüh­ rer bildet, geschlossen.

Die Spindel 1 ist in einem konzentrisch zur Mittelachse an­ geordneten Fußlager 7 gelagert und mit einem elektromo­ torischen Antrieb 8 versehen.

Der Topf (bzw. das rotationssymmetrische Element) 3 ist ohne Antrieb frei schwebend magnetisch gelagert: Das untere, das rotationssymmetrische Element umfas­ sende, radial stabile, axial instabile Magnetlager 9 besteht aus ringförmig um das Element angeordneten elektromagnetischen Mitteln. Diese sind mittels einer elektronischen Regeleinrichtung (in der Zeichnung nicht dargestellt) erregbar, die mit Sensoren verbunden sind, die radiale Abweichungen des rotationssymmetrischen Elementes erfassen. Das rotationssymmetrische Element besteht hierzu in seinem unteren Teil 10 aus ferromag­ netischem Material. Die Lagerstatoreinheit ist auf der Topfbank 11 befestigt. Dieses Magnetlager entspricht der in der DE-PS 24 20 825 beschriebenen Lagerung.

Fußlager 7 und Topfbank 11 (und damit die mit der Topf­ bank fest verbundenen Teile) sind in vertikaler Rich­ tung bewegbar.

Das obere Magnetlager besteht aus der konzentrischen Kombination eines ringförmigen, am Kragen des Topfes 3 befestigten Permanentmagneten 12, einem feststehenden, ebenfalls ringförmigen Permanentmagneten 13 und einem Dämpfelement 14 aus nichtferromagnetischem, elektrisch gut leitendem Material, welches nach dem Prinzip der Wirbelstromdämpfung radiale Bewegungen des Topfendes dämpft. Dämpfelement 14 ist im Luftspalt zwischen den vorzugsweise in axialer Richtung magnetisierten Magneten 12 und 13 angeordnet und mit letzterem fest verbunden. Beide (Permanentmagnet 13 und Dämpf­ element 14) sind über eine - in der Zeichnung nicht dargestellte - mechanische Verbindung mit dem unteren Magnetlager 9 bzw. der Topfbank 11 verbunden.

Beim Spinnen des Garnes wird die sog. Lunte 15 als Aus­ gangsmaterial des Spinnprozesses vom Streckwerk 16 mit konstanter Liefergeschwindigkeit zur Spinnzone 17 transportiert. In vorhergehenden Arbeitsschritten war das Spinngut (z. B. Baumwolle) gesäubert und zu einem Faserband konstanten Querschnitts mit vorzugsweise parallel liegenden Fasern, der Lunte, präpariert wor­ den. In der Spinnzone 17 bewirkt das vom rotierenden Topf 3 auf das Garn 5 ausgeübte (mit dem Pfeil angege­ bene) Drehmoment die erwünschte Verdrehung der Fasern zu einem festen Garn 5. Dieses Garn wird durch den mit dem Topf mit rotierenden Fadenführer 6 auf die Drehachse geführt und bewegt sich im Innenraum des Topfes zur Umlenköse 4 (Fadenführer 4). Diese lenkt das Garn von der Kreisbahn um die Mittelachse tangential auf die Spule 2, auf welcher das Garn aufgewickelt wird, wobei die Wickelgeschwindigkeit im Mittel den gleichen Betrag wie die Liefergeschwindigkeit hat. Die Spindel wird dabei - wie allgemein üblich - während des Aufwickelns des Fadens aus dem rotationssymmetrischen Element herausgezogen.

Der Antrieb des Topfes 3 erfolgt durch Fadenkräfte, die vom Garnstück zwischen Spule 2 und Fadenführer 4 auf den Topf übertragen werden. Die Drehzahl des Topfes stellt sich relativ zur Drehzahl der Spule automatisch ein und ist aufgrund des Garntransportes kleiner als die Drehzahl von Spule bzw. Spindel. Die Drehzahldiffe­ renz steigt mit zunehmender Liefergeschwindigkeit und sinkt mit wachsendem Spulendurchmesser.

Das Garn 5 wird auf der Spule durch gesteuerte axiale Relativbewegung zwischen Spule und Topf lagenweise ab­ gelegt. Diese Bewegung kann einerseits durch axiales Bewegen des Lagerstators 7 bei feststehendem Topf 3 er­ folgen oder durch axiales Bewegen der Topfbank 11 bei stillstehendem Lagertopf 7. Auch eine Überlagerung bei­ der Transportbewegungen ist möglich. Die erste Variante wird bevorzugt, weil hier die Fadenlänge zwischen dem mit rotierenden Fadenführer 6 und dem feststehenden Strickwerk 16 konstant bleibt. Bei den beiden anderen Varianten ändert sich diese Fadenlänge periodisch, was unerwünschte periodische Qualitätsschwankungen des Fa­ dens zur Folge hat.

Fig. 2 zeigt eine Ausführungsvariante der Spinnvorrichtung, die sich gegenüber der in Fig. 1 dargestellten lediglich durch das zusätzliche Schutzrohr 18 unterscheidet.

Das Schutzrohr 18 ist als geschlossenes, den Topf außen umgebendes Gehäuse gestaltet. Es bewirkt neben der Schutzfunktion eine Senkung des Lärmpegels und der Luftreibung am rotierenden Topf. Es kann ferner in einer nicht zeichnerisch dargestellten Variante zur Aufnahme von Notlauflagern für den Topf 3 genutzt wer­ den.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsvariante ist an der Innenwand des rotationssymmetrischen Elementes 3 ein Röhrchen 19 angebracht, in dem der Faden vom Fadenführer 6 bis zum Ende des Röhrchens, das dem Fadenführer 4 gemäß Fig. 1 oder 2 entspricht, und von diesem tangential zur Spule 2 geführt wird. Die Spindel 1 wird, wie bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform durch den Elektromotor 8 angetrieben, wobei der im Flügel 19 (Röhrchen 19) geführte Faden den Topf 3 mitnimmt.

Diese Ausführungsvariante ermöglicht das Ansaugen des Garnendes durch das Röhrchen 19 zur Erleichterung des Anspinnprozesses.

Der Kragen am oberen Ende des Elementes 3 ist nach oben gerichtet und bildet mit seinem oberen Abschluß den zentrisch angeordneten Fadenführer 6. Die Ausführung des oberen Magnetlagers entspricht der Ausführung gemäß Fig. 2.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform der Spinnvorrichtung, bei der das rotationssymmetrische Element 3 in seinem Durchmesser an den Durchmesser der Spindel 2 angenähert ist. Außerdem besteht Element 3 aus Stahl, so daß der separate Permanentmagnet 12 (der durch den oberen Teil des Elementes 3 ersetzt wird) entfällt.

Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsvariante geht von der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvarianten der Spinnvorrichtung aus. Zusätzlich ist auch für das rotationssymmetrische Element 3, das aus diesem Grunde ganz aus ferromagnetischem Material besteht, ein elektromagnetischer Antrieb, der Antrieb 20, vorgese­ hen. Beide Antriebe werden über einen gemeinsamen Generator 21 betrieben. Das rotationssymmetrische Element 3 ist zugleich Rotor für den elektromagnetischen Antriebsstator 20.

Eine derartige Magnetlagervariante ist in "K. Boden": "Wide-Gap, Electro-Permanentmagnetic Bearing System with Radial Transmission of Radial and Axial Forces" in "Magnetic Bearings", Proc. of the First Internat. Symp., ETH Zürich, 6.-8. Juni 1988, ed. G. Schweitzer, pp. 41-52, Springer Verlag Berlin - Heidelberg 1989" beschrieben.

Einer der Motoren ist ein Synchronantrieb, der andere ein Asynchronantrieb, so daß sich die zum Aufwinden des Fadens 5 auf die Spule 2 erforderliche Drehzahldifferenz zwanglos einstellen kann.

In einer in der Zeichnung nicht dargestellten Ausfüh­ rungsform kann der Antriebsmotor für die Spindel 1 auch entfallen. Der alleinige Antrieb des Topfes als Rotor des Antriebsstators 20, der so gestaltet sein kann, daß er nach Art eines Hysterese-Motors mit asynchronem Anlauf wirkt, reicht zur Durchführung des Spinnprozesses aus. Der Topf rotiert dann mit konstanter Drehzahl. Das Garn erfährt so eine entsprechend gleichmäßige Drehung. Die Spule 2 wird durch das Garn mitgeschleppt und eilt gegenüber dem Topf 3 nach. In dieser Variante sind die Fadenkräfte beim Anspinnvorgang relativ klein aufgrund des relativ kleinen Massenträgheitsmomentes von Spindel und leerer Spule.

Bei der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsvariante ist am Schutzrohr 18 ein Rohrstutzen 22 zum Anschluß an eine Pumpe dargestellt. Durch diese Einrichtung kann der Luftdruck im Ringspalt zwischen Element 3 und Schutzrohr 18 und damit die Luftreibungsverluste gesenkt werden.

Fig. 6 zeigt die Spinnvorrichtung mit einer Meßein­ richtung zur Ermittlung der Fadenzugkraft. Diese Meß­ einrichtung besteht aus den Sensoren 23 zur Erfassung der axialen Abweichungen des rotationssymmetrischen Elementes von seiner Soll-Lage und der angeschlossenen elektronischen Einrichtung 24. Die Sensoren 23 sind an einer Kante des aus ferromagnetischem Material beste­ henden Teils 10 des rotationssymmetrischen Elementes angebracht.

Im vorliegenden Falle ist die elektronische Einrichtung Teil der Elektronik des Magnetlagers, das sich ebenfalls der Signale der Sensoren 23 bedient. Das Lagersensorsystem hat damit in diesem Falle eine Doppelfunktion.

Fig. 7 zeigt die Ausführungsform der Spinnvorrichtung gemäß Fig. 5 zusätzlich mit der Meßeinrichtung gemäß Fig. 6. Die von den Sensoren 23 gelieferten Signale werden in einer elektronischen Einrichtung 25, die Teil der Meßeinrichtung, aber auch Regeleinrichtung ist, als Führungsgröße für die Regelung eingesetzt und dient dazu, die Fadenzugkraft durch Änderung des Antriebs­ drehmomentes der Antriebe 8 und/oder 20 und damit von Spindel 1 und/oder rotationssymmetrischem Element 3 zu minimieren.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform der Spinnvorrichtung, die sich - abgesehen von dem fehlenden Schutzrohr 18 - von der in Fig. 5 dargestellten Variante darin unterscheidet, daß anstelle des elektronischen Antriebs 20 das Magnetlagersystem das Antriebssystem bildet.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform der Spinnvorrichtung, die sich von der in Fig. 1 dargestellten Variante durch eine andere Relativbewegung von rotationssymmetrischem Element 3 und Spindel 1 während des Aufwickelvorganges unterscheidet. Das Garn wird auf die Spindel, an deren oberen Teil beginnend, aufgewickelt und die Spindel da­ bei in das rotationssymmetrische Element hineingescho­ ben.

Claims (13)

1. Spinnvorrichtung mit einer an einer drehbaren Spindel (1) befestigten Spule (2) zur Aufnahme des Fadens (5), mit einem, den ankommenden Faden erfassenden, zentrisch zur Spule angeordneten Fadenfüh­ rer (6), mit einem die Spule konzentrisch umgebenden, frei schwebend magnetisch gelagerten, rotationssymmetrischen Element (3) und mit einer mit dem Element rotierenden, zweiten Fadenführung (4), die am rotationssymmetrischen Element (3) so angeordnet ist, daß sie den während der Rotation innen am Element anliegenden Faden (5) von innerhalb des rotationssymmetrischen Elements erfaßt, zur Spule (2) führt und aufgrund der Relativbewegung zwischen Spule und Element (3) auf diese aufwickelt, dadurch gekennzeichnet, daß das rotationssymmetrische Element (3)

• - rohrförmig ist und auf der dem ankommenden Faden (5) zugewandten Stirnseite außerhalb des Bereichs der Spule (2) mit einem nach innen gerichteten Kragen versehen ist,
• - an seinem die Spule (2) umfassenden Teil mittels eines an sich bekannten, das Element umgebenden, radial aktiven, axial passiven Magnetlager (9) gehalten ist und
• - auf der dem ankommenden Faden (5) zugewandten Stirnseite am Kragen mittels eines passiven radial stabilen, axial instabilen Magnetlagers (12, 13, 14) gehalten wird,
• - Sensoren (23) zur Erfassung der axialen Abweichungen des rotationssymmetrischen Elementes (3) von seiner Soll-Lage als Maß für die Fadenzugkraft in Verbindung mit einer den Sensoren nachgeschalteten elektronischen Einrichtung (24, 25), die die Signale der Sensoren aufnimmt, verstärkt und die Fadenzugkraft beeinflußt.

2. Spinnvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem ankommenden Faden (5) zugewandte Stirnseite des rotationssymmetrischen Elemen­ tes (3) durch den Kragen bis auf eine zentrale, runde, den zentrisch zur Spule angeordneten Fadenführer (6) bildende Aussparung (6) geschlos­ sen ist.

3. Spinnvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das rotationssymmetrische Element (3), sich nach oben verjüngend, konisch gestaltet ist.

4. Spinnvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Relativbewegung zwischen rotationssymmetrischem Element (3) und Spin­ del (1) derart erfolgt, daß die Spindel beim Auf­ wickeln des Garnes in das rotationssymmetrische Element hineingeschoben wird.

5. Spinnvorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das rotationssymmetrische Element (3) von ei­ nem feststehenden Schutzrohr (18) umgeben ist.

6. Spinnvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Schutzrohr (18) auf der dem ankommenden Faden (5) zugewandten Stirnseite mit einem nach innen gerichteten Kragen versehen ist, an dem das radial stabile, axial instabile Magnetlager (12, 13, 14) befestigt ist.

7. Spinnvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen rotationssymmetrischem Ele­ ment (3) und Schutzrohr (18) ein Luftspalt einer Breite von 2-10 mm befindet.

8. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Schutzrohr (18) ein Anschlußstutzen (22) für eine Absaugeinrichtung angebracht ist.

9. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme des innerhalb des Elementes (3) geführten Fadens (5) ein zwischen den Fadenfüh­ rern (4 und 6) sich erstreckendes, an der In­ nenwandung des Elementes angeordnetes Röhr­ chen (19) vorgesehen ist.

10. Spinnvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der am rotationssymmetrischen Element (3) angeordnete und den Faden (5) zur Spule (2) füh­ rende Fadenführer (6) als am Innenumfang des Ele­ mentes umlaufender Läufer ausgebildet ist.

11. Spinnvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromotorischer Antrieb (20) für das rotationssymmetrische Element (3) vorgesehen ist.

12. Steuereinrichtung für eine Spinnvorrichtung mit einem elektromotorischen Antrieb gemäß An­ spruch 11, die zusätzlich einen elektromotori­ schen Antrieb für die Spindel aufweist, gekennzeichnet durch technische Mittel zur Durchführung eines Pro­ gramms, das die üblicherweise während eines Be­ triebszyklus eintretende Änderung der Faden­ zugkraft berücksichtigt und dementsprechend sich verändernde Antriebsmomente von rotationssymme­ trischem Element (3) und Spindel (2) bewirkt.

13. Regeleinrichtung für eine Spinnvorrichtung mit einem elektromotorischen Antrieb gemäß An­ spruch 11, die zusätzlich einen elektromotori­ schen Antrieb für die Spindel aufweist, gekennzeichnet durch eine elektronische Einrichtung (25), die zur Stabilisierung und ggf. Änderung der Fadenzug­ kraft die Meßsignale der Sensoren zur Messung der Fadenzugkraft (22 und 24) als Führungsgröße ein­ setzt und dementsprechend die Antriebsmomente von Spindel (2) und/oder rotationssymmetrischem Ele­ ment (3) verändert.