EP0406720A1 - Spindel mit Elektromotorischen Einzelantrieb - Google Patents

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EP0406720A1
EP0406720A1 EP90112439A EP90112439A EP0406720A1 EP 0406720 A1 EP0406720 A1 EP 0406720A1 EP 90112439 A EP90112439 A EP 90112439A EP 90112439 A EP90112439 A EP 90112439A EP 0406720 A1 EP0406720 A1 EP 0406720A1
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EP
European Patent Office
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spindle
bearing
housing
receiving sleeve
flange
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP90112439A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Alfred Müller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ABB Asea Brown Boveri Ltd
ABB AB
Original Assignee
ABB Asea Brown Boveri Ltd
Asea Brown Boveri AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ABB Asea Brown Boveri Ltd, Asea Brown Boveri AB filed Critical ABB Asea Brown Boveri Ltd
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H1/00—Spinning or twisting machines in which the product is wound-up continuously
    • D01H1/14—Details
    • D01H1/20—Driving or stopping arrangements
    • D01H1/24—Driving or stopping arrangements for twisting or spinning arrangements, e.g. spindles
    • D01H1/244—Driving or stopping arrangements for twisting or spinning arrangements, e.g. spindles each spindle driven by an electric motor
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01H—SPINNING OR TWISTING
    • D01H7/00—Spinning or twisting arrangements
    • D01H7/02—Spinning or twisting arrangements for imparting permanent twist
    • D01H7/04—Spindles
    • D01H7/045—Spindles provided with flexible mounting elements for damping vibration or noise, or for avoiding or reducing out-of-balance forces due to rotation
    • D01H7/048—Spindles provided with flexible mounting elements for damping vibration or noise, or for avoiding or reducing out-of-balance forces due to rotation with means using plastic deformation of members

Definitions

  • the invention relates to a spindle with a single electric motor drive for a spinning machine, which can be attached to a spindle bench and which has a shaft mounted in a bearing housing, which is connected in a rotationally fixed manner to a rotor, the associated stator of which is connected in a rotationally fixed manner to the bearing housing held on the spindle bench is.
  • the invention relates to a state of the art, as it results for example from EP application 0 304 869.
  • the invention has for its object to provide a spindle with a single electric motor drive with reduced resonances and natural vibrations.
  • the spindle shaft is mounted essentially only between the rotor and the upper free end of the spindle shaft and the bearing housing is held on the spindle bench by means of damping elements.
  • the bearing which is preferably designed as a combined radial and axial bearing, is preferably arranged in a recess in the spindle bank, the stator and its housing are placed from below over the rotor (connected to the lower spindle end in a rotationally fixed manner) and screwed to a flange or collar on the bearing housing. It is essential in both variants to interpose rubber-elastic damping elements between the fixed bearing part and the bearing housing.
  • the bearing 1 essentially comprises a shaft 1, which is mounted in its central section in a combined axial / radial bearing 2.
  • the bearing 2 is surrounded by a two-part bearing housing (inner 16 and outer bearing receiving sleeve 17) which has flanges 4 and 5 at both ends.
  • the bearing housing is fastened to a spindle bench 7 by means of screws 6.
  • an asynchronous rotor 8 is rotatably attached, which is constructed in the usual way, i.e. has a laminated core with a cage formed from rods and short-circuit rings, which is supported as a whole by an anchor sleeve 9 which is pressed onto the lower end of the spindle 1.
  • an asynchronous motor instead of an asynchronous motor, another type of motor can of course also be used.
  • the associated stator 10 has a laminated core 11 and a winding 12 which is inserted into the slots in the laminated core 11.
  • the stator 10 is inserted, preferably pressed, into a pot-shaped stator housing 13.
  • the stator housing 13 and thus the stator 10 are fastened to the lower flange 5 of the bearing housing 3 by means of screws 14.
  • the clear width of the bore 15 in the spindle bank 7 is dimensioned only a little larger than the maximum outer diameter of the stator housing 13. This allows the spindle 1, including all of its components, to be mounted from above.
  • the bearing housing 3 is essentially formed in two parts and consists of an inner bearing receiving sleeve 16, which is integrally connected at the lower end to the lower flange 5, and an outer bearing receiving sleeve 17 radially spaced from the bearing receiving sleeve. which carries the upper flange 4 at the upper end.
  • the outer bearing receiving sleeve 17 is provided at both ends with recesses 18, 19, one wall of which is axially parallel, while the other wall is inclined approximately 60 ° with respect to the spindle axis.
  • O-rings 20, 21 made of rubber-elastic material are inserted.
  • the mutual bracing of the outer 17 and inner bearing receiving sleeve 16 takes place by means of a pressure ring 22, which is either screwed onto the inner bearing receiving sleeve or, as in the example by a locking ring 23, which engages in an annular groove 24 on the inner bearing receiving sleeve 16.
  • stator 10 together with the housing 13 are decoupled from the spindle bench 7.
  • the O-rings 20, 21 also perform a spacing function.
  • the attachment of the stator 10 to the inner bearing receiving sleeve 16 has the additional advantage that inaccuracies in the spindle assembly do not influence the centering between the rotor 8 and the stator 10. There is also no streaking of the rotor 8 on the stator when the spindle drive is started up.
  • outer bearing shell which is designed as an elongated cylinder 25, simultaneously forms the inner bearing receiving sleeve (item 16 in FIG. 1). This is provided at the lower end with a flange 5 'to which the stator housing 13 and thus the stator 10 is screwed.
  • a tube piece 26 is fastened to the spindle bench 7 and fulfills the function of the bearing receiving sleeve 17 according to FIG. 1 or 2. Accordingly, it has indentations 18, 19 at both ends, the geometry of which was described in connection with FIG. 1.
  • FIG. 3 is functionally equivalent to the versions according to FIGS. 1 and 2; only the assembly is different:
  • the spindle 1 including the flanged stator housing 13 is inserted from below into the bore of the pipe section 26, the upper O-ring is pulled in.
  • the O-rings 20 and 21 are clamped evenly by means of the pressure ring 22.
  • this variant can also be used with a spindle according to FIG. 1. 4, in contrast to the previously described embodiments, essentially only the rotating part (essentially spindle 1 and rotor 8) is elastically supported and decoupled from the spindle bench 7.
  • These rubber rings are in turn vulcanized into the inner bore 30 of a double flange tube 31 with flanges 4 ⁇ and 5 ⁇ .
  • the double flange tube 31 ends at the upper end in a cylindrical extension 32 which is adapted to the bore 15 in the spindle bank 7.
  • stator 10 together with the housing 13 is attached to the lower flange 5 ⁇ by means of screws 14, the double flange tube itself to the upper flange 4 ⁇ by means of screws 6 on the spindle bench 7.
  • a locking ring 33 which engages in a groove 34 in the inner wall of the double flange tube and interacts with the projection 27a of the sleeve 27, secures the mutual axial position of bearing 2 (and thus spindle 1 and rotor 8) and double flange tube 31.
  • the double flange tube 31 can also be firmly connected to the spindle bench 7.
  • the upper flange 4 ⁇ is then omitted.
  • they are not vulcanized directly onto the inner bore 30 of the double flange tube 31, but rather onto the inner wall of a bushing.

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Abstract

Bei einer Spindel mit elektromotorischem Einzelantrieb für eine Spinnereimaschine ist der Antrieb (8, 10) am unteren Spindelende, das Lager (3) im mittigen Abschnitt angeordnet. Das Lager ist unter Zwischenschaltung von Dämpfungselementen (20, 21) an der Spindelbank (7) gehalten, der Stator (10) des Antriebs vorzugsweise am Gehäuse des Lagers (1) befestigt. Diese Anordnung vermindert Resonanzen und Eigenschwingungen der Spindel (1) durch Verschieben dieser Erscheinungen nach höheren Drehzahlen ausserhalb des normalen Betriebsrehzahlbereichs.

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Spindel mit elektromoto­rischem Einzelantrieb für eine Spinnereimaschine, die an ei­ner Spindelbank anbringbar ist und die einen in einem Lager­gehäuse gelagerten Schaft aufweist, der drehfest mit einem Rotor verbunden ist, dessen zugehöriger Stator drehfest mit dem an der Spindelbank gehaltenen Lagergehäuse verbunden ist. Mit diesem Oberbegriff nimmt die Erfindung Bezug auf einen Stand der Technik, wie er sich beispielsweise aus der EP-An­meldung 0 304 869 ergibt.
    • TECHNOLOGISCHER HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
  • Spindeln von modernen Ringspinnmaschinen mit elektromotori­schem Einzelantrieb sind in schwingungstechnischer Hinsicht komplexe Gebilde. Bedingt durch den Kopsaufbau ändert sich die schwingfähige Masse und damit die kritische Drehzahl der Spindel. Umwuchten treten auf. Diese führen zu erhöhten La­gerbelastungen und auch zu vertikalen Schwingbewegungen (Spindelhüpfen), wodurch insbesondere beim Ringspinnen der Kopsaufbau gestört werden kann.
  • Um derartige Schwingbewegungen zu eliminieren, wird in der EP-Anmeldung 0 304 869 vorgeschlagen, auf die Spindel einen in Richtung des Fusslagers wirkenden Zug auszuüben, z.B. durch axiale Versetzung des Stators gegenüber dem Rotor in Richtung des Fusslagers. Das Problem der kritischen Drehzah­len wird damit jedoch nicht gelöst.
    • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Auf­gabe zugrunde, eine Spindel mit elektromotorischem Einzelan­trieb mit verminderten Resonanzen und Eigenschwingungen zu schaffen.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass Spindelschaft im wesentlichen nur zwischen dem Rotor und dem oberen freien Ende des Spindelschafts gelagert ist und das Lagergehäuse über Dämpfungselemente an der Spindelbank gehal­ten ist.
    Bei einer ansonsten baugrössengleichen Spindel ändert sich die Massenverteilung des Rotationskörpers so grundlegend, dass die biegekritische Drehzahl hin zu höheren Drehzahlen steigt und weit über der normalen Betriebsdrehzahl liegt.
  • Das vorzugsweise als kombiniertes Radial- und Axiallager aus­gebildete Lager ist vorzugsweise in eine Ausnehmung in der Spindelbank angeordnet, der Stator samt seinem Gehäuse von unten über den (drehfest mit dem unteren Spindelende verbun­denen) Rotor gestülpt und an einen Flansch oder Bund am La­gergehäuse geschraubt. Wesentlich bei beiden Varianten ist die Zwischenschaltung gummielastischer Dämpfungselemente zwi­schen feststehendem Lagerteil und Lagergehäuse.
  • Weitere Einzelheiten der Erfindung und die daraus resultie­renden Vorteile ergeben sich aus den in der Zeichnung darge­stellten Ausführungsbeispielen.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Dabei zeigt:
    • Fig.1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer von oben in die Spindelbank einbaubaren Spindel teilweise in Schnittdarstellung;
    • Fig.2 eine Abwandlung von Fig. 1 mit einem kombinierten Radial-/Axiallager, das gleichzeitig als Motorträ­ger ausgebildet ist;
    • Fig.3 eine Variante von Fig. 2 mit einer fest mit der Spindelbank verbundenen äusseren Lageraufnahme­hülse;
    • Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer von unten in die Spindelbank einbaubaren Spindel teilweise in Schnittdarstellung.
    WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
  • Die Spindel mit elektromotorischem Einzelantrieb gemäss Fig. 1 umfasst im wesentlichen einen Schaft 1, der in seinem mit­tigen Abschnitt in einem kombinierten Axial-/Radiallager 2 gelagert ist. Das Lager 2 ist von einem zweiteiligen Lagerge­häuse (innere 16 und äussere Lageraufnahmehülse 17) umgeben, das an beiden Enden Flansche 4 und 5 aufweist. Das Lagerge­häuse ist mittels Schrauben 6 an einer Spindelbank 7 befe­stigt.
  • Am unteren Ende der Spindel 1 ist drehfest ein Asynchronrotor 8 angebracht, der in üblicher Weise aufgebaut ist, d.h. ein Blechpaket mit einem aus Stäben und Kurzschlussringen gebil­deten Käfig aufweist, das als ganzes von einer Ankerhülse 9 getragen ist, die auf das untere Ende der Spindel 1 aufge­presst ist. Anstelle eines Asynchronmotors kann selbstver­ständlich auch ein anderer Motortyp verwendet werden.
  • Der zugehörige Stator 10 besitzt ein Blechpaket 11 und eine Wicklung 12, die in Nuten des Blechpakets 11 eingelegt ist.
  • Der Stator 10 ist in ein topfförmiges Statorgehäuse 13 einge­schoben, vorzugsweise eingepresst. Die Befestigung des Sta­torgehäuses 13 und damit des Stators 10 am unteren Flansch 5 des Lagergehäuses 3 erfolgt mittels Schrauben 14.
  • Die lichte Weite der Bohrung 15 in der Spindelbank 7 ist nur wenig grösser bemessen als der maximale Aussendurchmesser des Statorgehäuses 13. Dies erlaubt die Montage der Spindel 1 einschliesslich aller ihrer Bestandteile von oben her.
  • Zur schwingungsmässigen Entkopplung der Spindel 1 von der Spindelbank 7 ist das Lagergehäuse 3 im wesentlichen zweitei­lig ausgebildet und beteht aus einer inneren Lageraufnahme­hülse 16, die am unteren Ende mit dem unteren Flansch 5 ein­stückig verbunden ist, und einer von der Lageraufnahmehülse radial beabstandeten äusseren Lageraufnahmehülse 17, die am oberen Ende den oberen Flansch 4 trägt. Die äussere Lagerauf­nahmehülse 17 ist an beiden Enden mit Eindrehungen 18, 19 versehen, deren eine Wand achsparallel ist, während die an­dere Wand etwa 60° gegenüber der Spindelachse geneigt ist. In die durch die innere Hülse 16 und die beiden Eindrehungen 18, 19 gebildete Räume sind O-Ringe 20, 21 aus gummielastischem Material eingelegt. Die gegenseitige Verspannung der äusseren 17 und inneren Lageraufnahmehülse 16 erfolgt durch einen Druckring 22, der entweder auf die innere Lageraufnahmehülse geschraubt oder, wie im Beispielsfall durch einen Sicherungs­ring 23, der in eine Ringnut 24 an der inneren Lageraufnahme­hülse 16 eingreift.
  • Auf diese Weise sind neben allen rotierenden Teilen auch der Stator 10 samt Gehäuse 13 von der Spindelbank 7 entkoppelt. Dabei erfüllen neben der Dämpfung die O-Ringe 20, 21 auch Di­stanzierungsfunktion.
  • Die Befestigung des Stators 10 an der inneren Lageraufnahme­hülse 16 hat den zusätzlichen Vorteil, dass Ungenauigkeiten bei der Spindelmontage die Zentrierung zwischen Rotor 8 und Stator 10 nicht beeinflusssen. Auch tritt kein Streifen des Rotors 8 am Stator beim Hochfahren des Spindelantriebs auf.
  • Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, dass die gesamte Spindel von oben in die Spindelbank eingesetzt werden kann. Der prinzipielle Aufbau des Lagers 2 geht im wesentlichen aus den Figuren 2 und 3 hervor. Derartige Lager sind bekannt und können von Kugellagerherstellern z.T. schon mit Spindel bezo­gen werden (vgl. z.B. DE-Zeitschrift "mittex" 4/88, S. 67, Bild 2 und 3).
  • Nicht katalogmäsig lieferbar sind hingegen Lageranordnungen, wie sie in Fig. 2 und 3 beispielsweise verdeutlicht sind. Hier bildet die äussere, als langgestreckter Zylinder 25 aus­gebildete Lagerschale gleichzeitig die innere Lageraufnahme­hülse (Pos. 16 in Fig.1). Diese ist am unteren Ende mit einem Flansch 5′ versehen, an welchem das Statorgehäuse 13 und da­mit der Stator 10 angeschraubt ist. Die äussere Lageraufnah­mehülse 17, ihre Befestigung auf der Spindelbank 7 und ihre gummieleastische Abstützung auf dem Zylinder 25 über O-Ringe 20, 21 entspricht ansonsten der Fig. 1.
  • Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante ist anstelle der äusseren Lageraufnahmehülse 17 ein Rohrstück 26 an der Spin­delbank 7 befestigt, welches die Funktion der Lageraufnahme­hülse 17 gemäss Fig. 1 oder 2 erfüllt. Es weist demgemäss an beiden Enden Eindrehungen 18, 19 auf, deren Geometrie in Zu­sammenhang mit Fig. 1 beschrieben wurde.
  • Die Variante gemäss Fig. 3 ist den Ausführungen nach Fig. 1 und 2 funktionell gleichwertig; lediglich die Montage ist un­terschiedlich:
  • Die Spindel 1 incl. angeflanschtem Statorgehäuse 13 wird bei eingelegtem unterem O-Ring 20 von unten her in die Bohrung des Rohrstückes 26 eingefahren, der obere O-Ring aufgezo­gen.Mittels Druckring 22 werden die O-Ringe 20 und 21 gleichmässig verspannt.
  • Es versteht sich von selbst, dass diese Variante auch bei ei­ner Spindel nach Fig. 1 angewandt werden kann. Bei der Spin­del mit elektromotorischem Einzelantrieb nach Fig. 4 im Ge­gensatz zu den bisher beschriebenen Ausführungsformen im we­sentlichen nur der rotierende Teil (im wesentlichen Spindel 1 und Rotor 8) gummielastisch gegenüber der Spindelbank 7 abge­stützt und entkoppelt. In Fig. 4 ist das kombinierte Radial­/Axiallager 2 von einer Hülse 27 mit einem nach aussen wei­ senden Vorsprung 27a am unteren Ende umgeben, auf die an bei­den Enden Gummiringe 28, 29 aufvulkanisiert sind. Diese Gum­miringe sind ihrerseits in die Innenbohrung 30 eines Doppel­flanschrohres 31 mit Flanschen 4˝ und 5˝ einvulkanisiert. Das Doppelflanschrohr 31 endet am oberen Ende in einem der Boh­rung 15 in der Spindelbank 7 angepassten zylindrischen Fort­satz 32.
  • Der Stator 10 samt Gehäuse 13 ist am unteren Flansch 5˝ mit­tels Schrauben 14, das Doppelflanschrohr selbst am oberen Flansch 4˝ mittels Schrauben 6 an der Spindelbank 7 befe­stigt.
  • Ein Sicherungsring 33, der in eine Nut 34 in der Innenwandung des Doppelflanschrohres eingreift und mit dem Vorsprung 27a der Hülse 27 zusammenwirkt, sichert die gegenseitige axiale Lage von Lager 2 (und damit Spindel 1 und Rotor 8) und Dop­pelflanschrohr 31.
  • In Analogie zur Ausführungsform nach Fig. 3 kann das Doppel­flanschrohr 31 auch fest mit der Spindelbank 7 verbunden sein. Der obere Flansch 4˝ entfällt dann. Um ein Auswechseln der Gummiringe 28, 29 zu gewährleisten, sind diese nicht di­rekt auf der Innenbohrung 30 des Doppelflanschrohres 31 auf­vulkanisiert, sondern auf die Innenwandung einer Buchse.

Claims (9)

1. Spindel mit elektromotorischem Einzelantrieb für eine Spinnereimaschine, die an einer Spindelbank (7) anbring­bar ist und die einen in einem Lagergehäuse (3) gelager­ten Schaft (1) aufweist, der drehfest mit einem Rotor (8) verbunden ist, dessen zugehöriger Stator (10) samt Statorgehäuse (13) drehfest mit dem an der Spindelbank (7) gehaltenen Lagergehäuse verbunden ist, dadurch ge­kennzeichnet, dass der Spindelschaft (1) im wesentlichen nur zwischen dem Rotor (8) und dem freien Ende der Spin­delschaften gelagert ist, und das Lagergehäuse (3) über Dämpfungselemente (20, 21; 28, 29) an der Spindelbank (7) gehalten ist.
2. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (13) über ein Befestigungsteil (31) starr mit der Spindelbank (7) verbunden ist, während das Lagergehäuse (3) im Befestigungsteil (31) über besagte Dämpfungselemente (28, 29) abgestützt ist (Fig. 4).
3. Spindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsteil als Doppelflanschrohr (31) mit ei­nem oberen (4˝) und einem unteren Flansch (5˝) ausgebil­det ist, wobei das Statorgehäuse (13) am unteren Flansch (5˝) und das Doppelflanschrohr (31) selbst über den obe­ren Flansch (4˝) an der Spindelbank (7) befestigt ist.
4. Spindel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Befestigungsteil ein mit der Spindelbank fest ver­bundenes Rohrstück mit einem Flansch (5˝) am unteren freien Ende ist.
5. Spindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Statorgehäuse (13) entweder unmittelbar am Lagerge­häuse (3) oder unter Zwischenschaltung einer inneren La­geraufnahmehülse (16) mittelbar am Lagergehäuse (3) be­festigt ist.
6. Spindel nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (16) das Lagergehäuse umgibt und einen Flansch (5) am unteren Ende aufweist.
7. Spindel nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die die innere Lageraufnahmehülse in einer äusseren La­geraufnahmehülse (17) unter Zwischenschaltung von gum­mielastischen Elementen (50, 21) gehalten ist.
8. Spindel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die äussere Lageraufnahmehülse einen Befestigungsflansch (4) zur Befestigung an der Spindelbank (7) aufweist oder die äussere Lageraufnahmehülse (17) fest mit der Spin­delbank (7) verbunden ist.
9. Spindel nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Lageraufnahmehülse (25) und die innere Lageraufnahmehülse einstückig angeführt sind und mit einem Befestigungsflansch (5′) für das Statorgehäuse (13) versehen ist.
EP90112439A 1989-07-04 1990-06-29 Spindel mit Elektromotorischen Einzelantrieb Withdrawn EP0406720A1 (de)

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CH2484/89 1989-07-04
CH248489 1989-07-04

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JP (1) JPH0345727A (de)

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