TECHNISCHES GEBIET
[0001] 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
[0002] 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.
[0003] 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
[0004] Ausgehend vom Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Spindel
mit elektromotorischem Einzelantrieb mit verminderten Resonanzen und Eigenschwingungen
zu schaffen.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] Weitere Einzelheiten der Erfindung und die daraus resultierenden Vorteile ergeben
sich aus den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
[0008] 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
[0009] 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.
[0010] 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.
[0011] Der zugehörige Stator 10 besitzt ein Blechpaket 11 und eine Wicklung 12, die in Nuten
des Blechpakets 11 eingelegt ist.
[0012] 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.
[0013] 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.
[0014] 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.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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).
[0018] 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.
[0019] 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.
[0020] Die Variante gemäss Fig. 3 ist den Ausführungen nach Fig. 1 und 2 funktionell gleichwertig;
lediglich die Montage ist unterschiedlich:
[0021] 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.
[0022] 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.
[0023] 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.
[0024] 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.
[0025] 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.
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.