Spindel mit Elektromotorischen Einzelantrieb

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.

Beschreibung

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.

Ansprüche

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.

Zeichnung