EP1184321A2 - Spulenrahmen für eine Kreuzspulen herstellende Textilmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Spulenrahmen (18) für eine Kreuzspulen (11) herstellende Textilmaschine (1), mit einer in den Spulenrahmen (18) integrierten Antriebseinrichtung (27), deren Elektromotor (35) zum Abbremsen der Kreuzspule (11) mit einem Bremsstrom beaufschlagbar ist, der ein gegensinnig zum Nennstrom gerichtetes Bremsmoment initiiert. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß innerhalb des Spulenrahmens (18) ein Kühlmittelkreislauf (36) angeordnet ist, der eine Abführung der Motorwärme des Elektromotors (35) der Antriebseinrichtung (27) ermöglicht. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Spulenrahmen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Spulenrahmen sind beispielsweise im Zusammenhang mit Spulvorrichtungen bekannt, die zur Herstellung von Kreuzspulen in den Wicklungsarten "Präzisionswicklung" beziehungsweise "Stufen-Präzisionswicklung" entwickelt wurden.

Die nachveröffentlichte DE 199 08 093.3 beschreibt beispielsweise eine Spulvorrichtung, bei der eine in einem Spulenrahmen gehalterte Kreuzspule durch einen in den Spulenrahmen integrierten Antriebsmotor direkt angetrieben wird. Die Kreuzspule liegt dabei auf einer sogenannten Andrückrolle, die selbst nicht angetrieben wird, auf.
Die Changierung des aufzuwickelnden Fadens erfolgt mittels eines fingerartigen Fadenführers, der von einem separaten Antrieb beaufschlagt wird.
Über eine entsprechende Steuereinrichtung können die beiden Antriebe dabei so angesteuert werden, daß sich stets ein definiert vorwählbares Windungsverhältnis einstellt.

Da eine Kreuzspule im Laufe einer Spulenreise öfter zum Stillstand gebracht werden muß, beispielsweise beim Auslaufen eines Vorlagekopses, bei einem Fadenbruch oder nach einem kontrollierten Fadenreinigerschnitt, verfügt die bekannte Spulvorrichtung außerdem über eine in den Spulenantrieb integrierte, pneumatisch beaufschlagbare Bremseinrichtung.

Diese bekannte Bremseinrichtung besteht aus einem am Statorgehäuse drehfest angeordneten Bremsbelag, an den eine als Bremsscheibe ausgebildete Anlagefläche eines Hülsenaufnahmetellers pneumatisch anpreßbar ist. Das dabei entstehende Bremsmoment bringt die Kreuzspule in kurzer Zeit zum Stillstand.

Die bekannte Spulvorrichtung weist allerdings eine Reihe von Nachteilen auf. Das heißt, sowohl die rotierende Bremsscheibe als auch der stationäre Bremsbelag unterliegen einem erheblichen Verschleiß und sind daher relativ wartungsintensiv.

Außerdem kann der anfallende Bremsstaub leicht in die axiale Gleitführung des Spulenantriebs sowie in die Lager des Elektromotors geraten und zu einem Ausfall dieser Bauteile führen.

Des weiteren sind, beispielsweise durch die DE 198 36 701 A1 Spulvorrichtungen bekannt, bei denen eine die Kreuzspule antreibende und gleichzeitig den Faden traversierende Nuttrommel nach dem Abheben der Kreuzspule elektrisch in den Stillstand gebremst wird.

Zu diesem Zweck wird der Antriebsmotor der Nuttrommel mit einem Bremsstrom beaufschlagt, der meistens ein Vielfaches des Nennstromes des Antriebsmotors beträgt.
Insbesondere, wenn große Kreuzspulen in kurzen Zeitabständen wiederholt abgebremst und beschleunigt werden müssen, werden diese Antriebsmotoren stark beansprucht.
Das heißt, derartige Antriebe sind, vor allem thermisch, erheblichen Belastungen ausgesetzt.

Es ist durch die DE 21 06 898 A1 oder die DD-PS 214 114 zwar bekannt, thermisch hoch belastete Antriebseinrichtungen von Textilmaschinen mit Kühlrippen zu versehen und die Motorwärme über Konvektion und Strahlung an die Umgebung abzuführen oder, wie in der DE-PS 27 14 299 C2 beschrieben, derartige Antriebseinrichtungen durch permanente Beaufschlagung mit Druckluft zu kühlen.
Die bekannten Antriebseinrichtungen sind allerdings, insbesondere wenn entsprechende Leistungsdaten gefordert sind, recht sperrig und verhältnismäßig schwer und damit für eine Integration in den Spulenrahmen einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine nur sehr schlecht geeignet. Insbesondere wenn eine solche Antriebseinrichtung weit vorne am Spulenrahmen angeordnet ist, belastet sie während des Spulprozesses mit ihrem Gewicht die auf einer Andruckwalze abrollenden Kreuzspule.
Derartige im Bereich der Hülsenaufnahmeteller eines Spulenrahmens angeordneten Antriebseinrichtungen sollten daher möglichst leicht, aber dennoch leistungsstark sein.
Die erreichbare Leistungsstärke eines Elektromotors, z.B. eines elektronisch kommutierten Gleichstrommotors, ist jedoch maßgeblich von der Größe seines abführbaren Wärmestromes abhängig.

Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung daher die Aufgabe zugrunde, einen Spulenrahmen zu entwickeln, der den Einsatz relativ kleiner und damit leichter Antriebseinrichtungen mit großer Leistungsdichte ermöglicht, wobei eine ausreichend hohe Standfestigkeit der Antriebseinrichtungen gewährleistet bleiben muß.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Spulenrahmen gelöst, wie er im Anspruch 1 beschrieben ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Spulenrahmens hat insbesondere den Vorteil, daß die am Elektromotor entstehende Motorwärme sofort auf eine relativ große Kühlfläche verteilt wird. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß eine thermische Überlastung der relativ kleinen Antriebseinrichtungen, auch bei deren voller Beanspruchung, verhindert und zum Beispiel Sicherheitsabschaltungen aufgrund überhitzter Antriebe, die zu Wirkungsgradverlusten der Textilmaschinen führen, vermieden werden.

Wie im Anspruch 2 beschrieben, verfügt der Kühlmittelkreislauf über eine Wärmeaufnahmestrecke im Bereich des Elektromotors sowie eine im Verhältnis zur Wärmeaufnahmestrecke deutlich längere Kühlstrecke.
Die Kühlstrecke verläuft dabei entweder innerhalb eines der beiden Spulenrahmenarme oder innerhalb des kompletten Spulenrahmens.
In beiden Fällen wirkt die im Bereich der Kühlstrecke liegende Spulenrahmenwandung als Wärmetauscher, so daß ein großer Teil der entstehenden Motorwärme großflächig an die Umgebung abgeführt werden kann.

Der Kühlmittelkreislauf ist in bevorzugter Ausgestaltung, wie im Anspruch 3 dargelegt, als geschlossenes System ausgelegt. Das heißt, das Kühlmedium zirkuliert innerhalb des Systems ohne direkten Kontakt mit der Umgebung.

Vorzugsweise findet als Kühlmedium entweder, wie im Anspruch 5 beschrieben, eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, oder, wie im Anspruch 6 ausgeführt, ein Gas, vorzugsweise Luft, Verwendung.

In vorteilhafter Ausführungsform erfolgt die Zirkulation des Kühlmediums dabei aufgrund sogenannter freier Konvektion (Anspruch 4).
Das bedeutet, die aufgrund der Erwärmung des Kühlmediums im Bereich der Wärmeaufnahmestrecke auftretende Veränderung der Dichte des Kühlmediums verursachen innerhalb des Kühlkreislaufes eine Strömung, die die eingeleitete Motorwärme von der Wärmeaufnahmestrecke zu den Kühlstreckenabschnitten transportiert, wo sie über die Spulenrahmenwandung an die Umgebung abgeführt werden.

In einer alternativen Ausführungsform wird der Wärmetransport innerhalb des Kühlmittelkreislaufes durch erzwungene Konvektion (Anspruch 7) unterstützt.
In diesem Fall ist innerhalb des Kühlmittelkreislaufes, in Abhängigkeit des eingesetzten Kühlmediums, entweder ein Lüfter angeordnet (Anspruch 9) oder eine Flüssigkeitspumpe vorgesehen (Anspruch 8).
Durch den Einsatz einer solchen zusätzlichen äußeren Kraftquelle kann die Zirkulation des Kühlmediums innerhalb des Kühlmittelkreislaufes gesteigert und damit die Kühlleistung der Einrichtung verbessert werden.

Wie im Anspruch 10 angedeutet, ist es außerdem auch möglich, den Kühlmittelkreislauf als sogenannten halb geschlossenen Kreislauf auszuführen.

Das heißt, über eine Injektordüse wird ständig oder tempörär Druckluft in den Kühlmittelkreislauf geblasen und damit die Zirkulation des Kühlmediums unterstützt.
Überschüssige Druckluft wird dabei durch eine entsprechende Entlüftungsbohrung am Spulenrahmen abgeführt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind einem nachfolgend anhand der Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiel entnehmbar.

Es zeigt:

Fig. 1

eine Seitenansicht einer Arbeitsstelle einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine,

Fig. 2

eine erste Ausführungsform eines Spulenrahmens mit integriertem Kühlmittelkreislauf,

Fig. 3

den Spulenrahmen gemäß Schnitt III-III der Figur 2,

Fig. 4

eine weitere Ausführungsform eines Spulenrahmens mit einem innerhalb des Kühlmittelkreislaufes angeordnetem Lüfter,

Fig. 5

den Spulenrahmen gemäß Schnitt V-V der Figur 4,

Fig. 6

einen Spulenrahmen mit einer innerhalb des Kühlmittelkreislaufes angeordneten Flüssigkeitspumpe,

Fig. 7

einen Spulenrahmen mit einem halb geschlossenen Kühlmittelkreislauf.

In Figur 1 ist in Seitenansicht schematisch eine insgesamt mit der Bezugszahl 1 gekennzeichnete Kreuzspulen herstellende Textilmaschine, im Ausführungsbeispiel ein Kreuzspulautomat, dargestellt.

Derartige Kreuzspulautomaten weisen üblicherweise zwischen ihren (nicht dargestellten) Endgestellen eine Vielzahl gleichartiger Arbeitsstellen, im vorliegenden Fall Spulstellen 2, auf.
Auf diesen Spulstellen 2 werden, wie bekannt und daher nicht näher erläutert, die auf einer Ringspinnmaschine gefertigten Spinnkopse 9 zu großvolumigen Kreuzspulen 11 umgespult.
Nach ihrer Fertigstellung werden die Kreuzspulen 11, zum Beispiel durch Verschwenken des Spulenrahmens 18 um die Schwenkachse 19, auf eine maschinenlange Kreuzspulen-Transporteinrichtung 21 überführt und zu einer maschinenendseitig angeordneten (nicht dargestellten) Spulenverladestation oder dergleichen transportiert.

Solche Kreuzspulautomaten 1 weisen üblicherweise außerdem eine Logistikeinrichtung in Form eines Spulen- und Hülsentransportsystems 3 auf.
Innerhalb dieser Logistikeinrichtung laufen, auf Transporttellern 8 in vertikaler Ausrichtung festgelegt, Spinnkopse 9 beziehungsweise Leerhülsen 34 um. Von dem bekannten Spulen- und Hülsentransportsystem 3 sind in Figur 1 lediglich die Kopszuführstrecke 4, die reversierend antreibbare Speicherstrecke 5, eine der zu den Spulstellen 2 führenden Quertransportstrecken 6 sowie die Hülsenrückführstrecke 7 dargestellt.

Die angelieferten Spinnkopse 9 werden dabei in der Abspulstellung 10, die sich im Bereich der Quertransportstrecke 6 an den Spulstellen 2 befindet, zu großvolumigen Kreuzspulen 11 umgespult.

Des weiteren verfügt ein solcher Kreuzspulautomat 1 über eine Zentralsteuereinheit 37, die über einen Maschinenbus 40 mit den separaten Spulstellenrechnern 39 der einzelnen Spulstellen 2 verbunden ist.

Die einzelnen Spulstellen 2 besitzen, wie bekannt und daher nur angedeutet, verschiedene Einrichtungen, die einen ordnungsgemäßen Betrieb dieser Arbeitsstellen ermöglichen.

In Figur 1 ist ein vom Spinnkops 9 zur Kreuzspule 11 laufender Faden mit der Bezugszahl 30, eine Saugdüse mit 12 sowie ein Greiferrohr mit 42 bezeichnet. Solche Spulstellen 2 verfügen außerdem über eine Spleißeinrichtung 13, eine Fadenspanneinrichtung 14, einen Fadenreiniger 15, eine Paraffiniereinrichtung 16, eine Fadenschneideinrichtung 17, einen Fadenzugkraftsensor 20 sowie einen Unterfadensensor 22.

Die insgesamt mit der Bezugszahl 24 gekennzeichnete Spulvorrichtung weist unter anderem einen Spulenrahmen 18 auf, der um eine Schwenkachse 19 beweglich gelagert ist. Der Spulenrahmen 18 kann, zum Beispiel zum Fertigen von konischen Kreuzspulen, außerdem um eine Achse 25 verschwenkt werden.

Während des Spulprozesses liegt die angetriebene Kreuzspule 11 mit ihrer Oberfläche auf einer Andrückrolle 26 auf und nimmt diese antriebslose Andrückrolle 26 über Reibschluß mit.

Der Antrieb der Kreuzspule erfolgt über eine drehzahlregelbare Antriebseinrichtung 27. Diese Beispielsweise als elektronisch kommutierbarer Gleichstrommotor 35 ausgebildete Antriebseinrichtung 27 ist, wie in den Figuren 2 bis 7 angedeutet, verschiebbar in einem Lagergehäuse 23 angeordnet, das an einen der Spulenrahmenarme 33 beziehungsweise 33' angeformt ist.

Zur Changierung des Fadens 30 während des Spulprozesses ist eine Fadenchangiereinrichtung 28 vorgesehen. Eine solche in Figur 1 nur angedeutete Changiereinrichtung ist beispielsweise in der DE 198 58 548 A1 ausführlich beschrieben.

Die Fadenchangiereinrichtung 28 besteht im wesentlichen aus einem fingerartig ausgebildeten Fadenführer 29, der, durch einen elektronischen Antrieb 31 beaufschlagt, den Faden 30 zwischen den beiden Stirnseiten der Kreuzspule 11 traversiert. Der Faden 30 gleitet während seiner Verlegung durch den Fadenführer 29 auf einem Führungslineal 32.

Die Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Spulenrahmen 18.
Wie dargestellt, ist in den Spulenrahmenarm 33 ein geschlossener Kühlmittelkreislauf 36 integriert, der aus einer Wärmeaufnahmestrecke 38 und einer in der Regel deutlich längeren Kühlstrecke 41 besteht.
Die Wärmeaufnahmestrecke 38 ist dabei im Bereich der Antriebseinrichtung 27 angeordnet und umgibt den Elektromotor 35 nahezu vollständig. An die Wärmeaufnahmestrecke 38 schließt sich, wie dargestellt, die Kühlstrecke 41 an, die zwei durch eine Zwischenwandung 43 getrennte Kanäle 44, 45 umfaßt. Innerhalb des Kühlmittelkreislaufes 36 zirkuliert, im Ausführungsbeispiel gemäß der Figuren 2 und 3 aufgrund freier Konvektion, ein Kühlmedium.
Die Strömungsrichtung dieses Kühlmediums, entweder einer Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser, oder eines Gases, zum Beispiel Luft, ist dabei durch Pfeile 46 angedeutet.
Das Kühlmedium führt die im Bereich der Wärmeaufnahmestrecke 38 aufgenommene Motorwärme im Bereich der Kühlstrecke 41 über die Wandungen des Spulenrahmenarmes 33 großflächig an die Umgebung ab und sorgt dabei dafür, das die Motortemperatur des vorzugsweise elektronisch kommutierten Gleichstrommotors 35 einen Grenzwert nicht überschreitet.

Die Ausführungsbeispiele der Figuren 4, 5 und 6 unterscheiden sich von der vorbeschriebenen Ausführungsform im wesentlichen dadurch, daß nicht mehr nur ein Spulenrahmenarm als Kühlfläche dient, sondern nahezu der gesamte Spulenrahmen 18 als Wärmetauscher fungiert.
Das heißt, der Kühlmittelkreislauf 36 ist in beiden Spulenrahmenarmen 33, 33' sowie in der die Spulenrahmenarme verbindenden Spulenrahmentraverse angeordnet. Außerdem wird beim Ausführungsbeispiel der Figuren 4, 5 und 6 die Strömung 46 des Kühlmediums durch sogenannte erzwungene Konvektion unterstützt.
Das heißt, in den Kühlmittelkreislauf 36 ist, vorzugsweise im Bereich des Spulenrahmenarms 33', ein Strömungserzeuger 47, 49 eingeschaltet, der das Kühlmedium ständig beschleunigt.
Der Strömungserzeuger ist dabei entweder, wenn als Kühlmedium ein Gas eingesetzt ist, als Lüfter 47 ausgebildet (Fig. 4), der durch einen Antrieb 48 beaufschlagt wird oder, es ist, wenn als Kühlmedium eine Flüssigkeit Verwendung findet, eine Flüssigkeitspumpe 49 installiert (Fig. 6), die ebenfalls durch einen entsprechenden Antrieb 50 beaufschlagt wird.

Die Figur 7 zeigt einen Spulenrahmen 18 mit einem sogenannten halb geschlossenen Kühlmittelkreislauf 36.
Bei diesem halb geschlossenen Kühlmittelkreislauf 36 wird über eine Injektordüse 51, die beispielsweise im Bereich des Spulenrahmenarmes 33 angeordnet ist, permanent oder temporär Druckluft 52 in den Kühlkreislauf 36 geblasen, was zu einer erhöhten Zirkulation des Kühlmediums, in diesem Fall Luft, führt. Überschüssige Druckluft wird dabei über eine Entlüftungsbohrung 53 abgeführt, die beispielsweise im Bereich des Spulenrahmenarmes 33' angeordnet ist.

Claims (10)

1. Spulenrahmen einer Kreuzspulen herstellenden Textilmaschine, mit einer in den Spulenrahmen integrierten Antriebseinrichtung, deren Elektromotor zum Abbremsen der Kreuzspule mit einem Bremsstrom beaufschlagbar ist, der ein gegensinnig zum Nennstrom gerichtetes Bremsmoment initiert,
   dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Spulenrahmens (18) ein Kühlmittelkreislauf (36) angeordnet ist, der eine Abführung der Motorwärme des Elektromotors (35) ermöglicht.
2. Spulenrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelkreislauf (36) eine den Elektromotor (35) einschließende Wärmeaufnahmestrecke (38) sowie eine, wenigstens teilweise in einem Spulenrahmenarm (33) des Spulenrahmens (18) angeordnete Kühlstrecke (41) umfaßt.
3. Spulenrahmen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlmittelkreislauf (36) als geschlossenes System ausgebildet ist.
4. Spulenrahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein innerhalb des Kühlmittelkreislaufes (36) befindliches Kühlmedium durch die Motorwärme des Elektromotor (35) derart aufgeheizt wird, daß innerhalb des Kühlmittelkreislaufes (36) eine freie Konvektion des Kühlmediums stattfindet.
5. Spulenrahmen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium eine Flüssigkeit, vorzugsweise Wasser, Verwendung findet.
6. Spulenrahmen nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmedium ein Gas, vorzugsweise Luft, Verwendung findet.
7. Spulenrahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Kühlmittelkreislaufes (36) ein Strömungserzeuger (47, 49, 51) angeordnet ist, der eine erzwungene Konvektion des Kühlmediums auslöst.
8. Spulenrahmen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungserzeuger eine Flüssigkeitspumpe (49) zum Einsatz kommt.
9. Spulenrahmen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Strömungserzeuger ein Lüfter (47) Verwendung findet.
10. Spulenrahmen nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines halb geschlossenen Kühlmittelkreislaufes (36) eine Injektordüse (51) sowie eine Entlüftungsbohrung (53) angeordnet sind.

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