DE102006030187A1

DE102006030187A1 - Lagereinrichtung für einen Spinnrotor

Info

Publication number: DE102006030187A1
Application number: DE102006030187A
Authority: DE
Inventors: Norbert Coenen
Original assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Current assignee: Oerlikon Textile GmbH and Co KG
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-06-30
Publication date: 2008-01-10
Also published as: WO2008000335A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung für einen Spinnrotor (3), der mit seinem Rotorschaft (4) berührungslos in einer Magnetlageranordnung (5) abgestützt ist, wobei die Magnetlageranordnung (5) Permanentmagnetlagerkomponenten (33, 34; 43, 44), eine Mittenlageregelung (51) sowie wenigstens ein Begrenzungslager (6) aufweist, das aus einer stationären Buchse (9) sowie einem mit dem Rotorschaft (4) umlaufenden Anschlag- und Führungsstift (27) besteht, und die Mittenlageregelung (51) über eine das Begrenzungslager (6) koaxial umfassende Sensorspule (30) und über wenigstens eine definiert bestrombare Magnetspule (35) verfügt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Anschlag- und Führungsstift (27) des Begrenzungslagers (6), der aus einem ferromagnetischen Material hergestellt und während des Spinnbetriebes durch einen Magnetfluss beaufschlagt ist, von einer aus einem nicht magnetischen Material gefertigten Buchse (9) des Begrenzungslagers (6) so umgeben ist, dass diese eine Abschirmung der Sensorspule (10) der Mittenlageregelung (51) gegenüber vom Anschlag- und Führungsstift (27) ausgehenden Rückwirkungen aufgrund magnetischer Streuflüsse bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung für einen Spinnrotor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Lagereinrichtungen für Spinnrotoren, die berührungslos in einer Magnetlageranordnung, beispielsweise einer Offenend-Spinnvorrichtung abgestützt sind, sind im Prinzip bekannt und in verschiedenen Schutzrechtsanmeldungen beschrieben.
In der DE 100 22 736 A1 ist beispielsweise eine Offenend-Spinnvorrichtung beschrieben, bei der der Spinnrotor mit seinem Rotorschaft sowohl axial als auch radial berührungslos magnetisch gelagert ist.
Die Magnetlageranordnung dieser Offenend-Spinnvorrichtungen verfügen dabei über Lagerstellen mit rotationssymmetrisch zur Rotorachse ausgebildeten Permanentmagnetkomponenten.
Das heißt, jede der Lagerstellen der Magnetlageranordnung weist zwei axial beabstandet angeordnete Permanentmagnetpaare auf, die so angeordnet sind, dass sich jeweils ungleiche Magnetpole gegenüberstehen.
Derartige mit Permanentmagneten ausgestattete Magnetlageranordnungen erfordern gegenüber rein aktiv geregelten Magnetlagern einen deutlich geringeren Steuerungsaufwand, sind allerdings bezüglich ihrer radialen dynamischen Stabilität etwas sensibel.
Das heißt, jede Anregung des Lagersystems führt, wenn keine entsprechenden Maßnahmen ergriffen werden, zu unerwünschten, nur verhältnismäßig schwach gedämpften radialen Schwingungen.
Die Offenend-Spinnvorrichtungen mit permanentmagnetisch gelagerten Spinnrotoren verfügen deshalb in der Regel über eine zusätzliche Schwingungsdämpfung, wie sie beispielsweise in der DE 100 32 440 A1 beschrieben ist.
Das heißt, im Bereich der Lagerstellen der Magnetlageranordnung ist eine Sensorik zum Detektieren der jeweiligen radialen Lage des Rotorschaftes sowie eine Aktorik zum Korrigieren eventueller Fehllagen des Rotorschaftes angeordnet.
Des Weiteren weisen diese bekannten Offenend-Spinnvorrichtungen eine elektromagnetische Mittenlageregelung mit wenigstens einer definiert bestrombaren Magnetspule auf, die dafür sorgt, dass der Spinnrotor während des Spinnbetriebes stets eine vorgegebene, axiale Mittenposition beibehält.
Die Sensoreinrichtung der Mittenlageregelung, der so genannte Axialsensor, ist dabei in der Regel im Bereich eines hinteren Begrenzungslagers angeordnet.
Durch solche Begrenzungslager wird verhindert, dass beim Auftreten von unkontrollierbaren Schwingungen oder bei einem Energieausfall rotierende Permanentmagnetlagerkomponenten oder rotierende Bauteile des Spinnrotorantriebes einen körperlichen Kontakt mit stationären Bauteilen eingehen können, was zu erheblichen Schäden an der Magnetlageranordnung und/oder am Spinnrotorantrieb führen würde.
Derartig ausgebildete Magnetlageranordnungen haben sich im Prinzip bewährt, als etwas problematisch hat sich bei diesen Einrichtungen allerdings herausgestellt, dass der durch die bestrombaren Magnetspulen initiierte Magnetfluss zu einer negativen Beeinflussung der Sensorspule der Mittenlageregelung führen kann.
Das heißt, der durch die Magnetspulen verursachte Magnetfluss kann zu Fehlern bei der Mittenlageregelung führen.
Ausgehend vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Offenend-Spinnvorrichtung zu entwickeln, bei der gewährleistet ist, dass die das hintere Begrenzungslager koaxial umfassende Sensorspule der Mittenlageregelung während des Spinnbetriebes gegenüber Einwirkungen, die aus der Bestromung der Magnetspulen der Mittenlageregelung resultieren, weitestgehend geschützt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die erfindungsgemäße Ausbildung einer Lagereinrichtung mit einer aus einem nicht magnetischen Material gefertigten Buchse des Begrenzungslagers hat den Vorteil, dass durch eine solche Buchse die hinter der Buchse positionierte Sensorspule auf relativ einfache und kostengünstige Weise gegenüber Rückwirkungen aus magnetischen Streuflüssen, die während des Spinnbetriebes durch die bestrombaren Magnetspulen der Mittenlageregelung verursacht werden, geschützt werden kann.
Das heißt, die Buchse aus einem nicht magnetischen Material schirmt die Sensorspule der Mittenlageregelung gegenüber dem Anschlag- und Führungsstift so ab, dass dessen Rückwirkung auf den Axialsensor zur Regelung der Mittenlage des Rotors aufgrund von Magnetflussänderungen im Anschlag- und Führungsstift deutlich minimiert wird.
Wie im Anspruch 2 dargelegt, ist in vorteilhafter Ausführungsform vorgesehen, dass die Buchse aus einer Kupferlegierung hergestellt ist.
Eine aus einer Kupferlegierung gefertigte Buchse stellt nicht nur eine gute magnetische Abschirmung für die Sensorspule dar, sondern ergibt in Verbindung mit einem vorzugsweise aus gehärtetem Stahl gefertigten Anschlag- und Führungsbolzen auch ein im Bedarfsfall robustes Begrenzungslager.
Als besonders vorteilhaft haben sich dabei Buchsen erwiesen, die, wie im Anspruch 3 dargelegt, aus einer Bronze gefertigt sind.
Solche Bronzen haben sich im Maschinenbau, insbesondere im Zusammenhang mit Gleitlagern, seit langem bewährt und zeichnen sich beispielsweise durch eine hohe Standfestigkeit aus.
In bevorzugter Ausführungsform ist die aus einer Bronze gefertigte Buchse dabei entweder, wie im Anspruch 4 beschrieben, in eine Halterung eingepresst, die der Positionierung der Sensorspule dient oder die Buchse wird gemeinsam mit der Sensorspule in eine entsprechende Halterung eingegossen (Anspruch 5).
In beiden Ausführungsformen ist auf relativ einfache Weise sicher zu stellen, dass die Buchse und die Sensorspule relativ zu einander eine vorgesehene Position einnehmen und diese zuverlässig beibehalten.
Wie im Anspruch 6 angedeutet, kommt als Gussmittel vorzugsweise ein Kunststoff zum Einsatz.
Kunststoffe, beispielsweise Kunstharze, haben sich im Maschinenbau beim Eingießen von Bauteilen als kostengünstig und langlebig erwiesen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Es zeigen:
1 schematisch in Seitenansicht eine Offenend-Spinnvorrichtung mit einem Spinnrotor, der einzelmotorisch angetrieben und über seinen Rotorschaft berührungslos in einer Magnetlageranordnung abgestützt ist,
2 in Seitenansicht, teilweise im Schnitt, einen Spinnrotor, der mit seinem Rotorschaft in den Lagerstellen einer Magnetlageranordnung abgestützt ist, wobei im Bereich der hinteren Lagerstelle, koaxial zu einer Sensorspule einer Mittenlageregelung, ein Begrenzungslager angeordnet ist, dessen Buchse erfindungsgemäß aus einem antimagnetischen Material gefertigt ist.
In 1 ist die erfindungsgemäße Lagereinrichtung anhand einer Offenend-Spinnvorrichtung 1 dargestellt.
Die Offenend-Spinnvorrichtung 1 verfügt, wie üblich, über ein Rotorgehäuse 2, in dem die Spinntasse 26 eines Spinnrotors 3 mit hoher Drehzahl umläuft.
Der Spinnrotor 3 wird dabei durch einen elektromotorischen Einzelantrieb 18 beaufschlagt und ist mit seinem Rotorschaft 4 in einer Magnetlageranordnung 5 abgestützt.
Die Magnetlageranordnung 5 weist eine vordere Lagerstelle 32 mit Permanentmagnetlagerkomponenten 33, 34, eine hintere Lagerstelle 42 mit Permanentmagnetlagerkomponenten 43, 44, eine Mittenlageregelung 51 sowie wenigstens ein hinteres Begrenzungslager 6 auf.
In den Lagerstellen 32, 42 ist der Rotorschaft 4 sowohl radial als auch axial abgestützt.
Die Mittenlageregelung 51 besteht im Wesentlichen aus einem Axialsensor in Form einer Sensorspule 30, einer elektronischen Schaltungsanordnung 31 sowie wenigstens einer definiert bestrombaren Magnetspule 35, wobei, wie in 1 angedeutet, die Sensorspule 30 sowie die Magnetspule 35 über Signal- bzw. Steuerleitungen 36, 37 an die Schaltungsanordnung 31 angeschlossen sind.
Derartige Mittenlagenregelungen für den Spinnrotor sind im Zusammenhang mit Offenend-Rotorspinnvorrichtungen bekannt und beispielsweise in der DE 100 22 738 A1 relativ ausführlich beschrieben.
Das an sich nach vorne hin offene Rotorgehäuse 2, das über eine Absaugleitung 10 an eine Unterdruckquelle 11 angeschlossen ist, die den im Rotorgehäuse 2 notwendigen Spinnunterdruck erzeugt, ist während des Betriebes durch ein schwenkbar gelagertes Deckelelement 8 verschlossen.
In diesem Deckelelement 8 beziehungsweise in der entsprechenden Kanalplatte ist ein Kanalplattenadapter 12 angeordnet, der die Fadenabzugsdüse 13 sowie den Mündungsbereich eines Faserleitkanales 14 aufweist, wobei sich an die Fadenabzugsdüse 13 ein Fadenabzugsröhrchen 15 anschließt.
Das Deckelelement 8 ist um eine Schwenkachse 16 begrenzt drehbar gelagert und besitzt ein Auflösewalzengehäuse 17.
Außerdem weist das Deckelelement 8 rückseitige Lagerkonsolen 19, 20 zur Lagerung einer Auflösewalze 21 beziehungsweise eines Faserbandeinzugszylinders 22 auf.
Die Auflösewalze 21 wird entweder, wie im Ausführungsbeispiel dargestellt, im Bereich ihres Wirtels 23 durch einen umlaufenden, maschinenlangen Tangentialriemen 24 angetrieben oder durch einen (nicht dargestellten) Einzelantrieb beaufschlagt.
Auch der Antrieb des Faserbandeinzugszylinders 22 kann entweder, wie im Ausführungsbeispiel angedeutet, über eine Schnecken getriebeanordnung erfolgen, die auf eine maschinenlange Antriebswelle 25 geschaltet ist oder ebenfalls durch einen Einzelantrieb.
In 2 ist der mit seinem Rotorschaftes 4 in der Magnetlageranordnung 5 abgestützte Spinnrotor in einem größeren Maßstab dargestellt.
Wie ersichtlich, verfügt die Magnetlageranordnung 5 jeweils über eine vordere und eine hintere Lagerstelle 32 bzw. 42.
Die Lagerstelle 32 bzw. 42 weisen ihrerseits jeweils sowohl eine stationäre permanentmagnetische Lagerkomponente 33 bzw. 43 als auch eine mit dem Rotorschaft 4 umlaufende permanentmagnetische Lagerkomponente 34 bzw. 44 auf.
Des Weiteren ist endseitig des Rotorschaftes 5 jeweils ein hinteres Begrenzungslager 6 bzw. ein vorderes Begrenzungslager 7 angeordnet.
Die Begrenzungslager 6, 7 verhindern, dass, beispielsweise im Falle eines Systemabsturzes oder bei einer statischen bzw. dynamischen Überlastung des Spinnrotors 3, die Permanentmagnetlagerkomponenten 34, 44 des Rotorschaftes 4, an die Permanentmagnetlagerkomponenten 33, 43 des Stators anlaufen können.
Wie in 2 weiter angedeutet, ist im Bereich des hinteren Begrenzungslagers 6 ein als Sensorspule 30 ausgebildeter Axialsensor einer Mittenlageregelung 51 angeordnet.
Die zugehörige elektronische Schaltungseinrichtung trägt die Bezugszahl 31, während die ebenfalls zur Mittenlageregelung 51 zählende, definiert bestrombare Magnetspule mit der Bezugszahl 35 gekennzeichnet ist.
Das Begrenzungslager 6, das von der Sensorspule 30 konzentrisch umfasst wird, besteht aus einer Buchse 9, die in einer entsprechenden Halterung 38, in der auch die Sensorspule 30 festgelegt ist, positioniert ist sowie aus einem vorzugsweise stählernen Anschlag- und Führungsstift 27.
Während des Spinnbetriebes kommt es durch die bestrombare Magnetspule 35 unvermeidlich zu Änderungen des Magnetflusses im Anschlag- und Führungsstift 27, mit der Folge, dass sich auch die magnetischen Eigenschaften des Anschlag- und Führungsstiftes 27 ändern, was, wenn keine besonderen Maßnahmen ergriffen werden, negative Auswirkungen auf die axiale Lageregelung des Spinnrotors 3 hat.
Das heißt, ohne besondere Maßnahmen kann es am Ausgang des durch die Sensorspule 30 gebildeten Axialsensors der Mittenlageregelung 51 des Spinnrotors 3 zu schädlichen Signalveränderungen kommen.
Zur Vermeidung solcher negativen Auswirkungen auf die Mittenlageregelung 51 des Spinnrotors 3 wird die Sensorspule 30 des Axialsensors durch eine Buchse 9, die aus einem leitfähigen Material besteht, gegenüber dem Anschlag- und Führungsstift 27 abgeschirmt.
Als geeignetes Material für eine solche Buchse 9 eines Begrenzungslagers 6 haben sich beispielsweise Kupferlegierungen erwiesen.
Insbesondere Bronzen bilden in Verbindung mit einem ferromagnetischen, zum Beispiel stählernen Anschlag- und Führungsstift 27 nicht nur ein standfestes Begrenzungslager, sondern schirmen die Sensorspule 30 auch gut gegenüber Rückwirkungen auf den Anschlag- und Führungsstift 27 aufgrund magnetischer Streuflüsse beim Bestromen der Magnetspule 35 ab.

Claims

Lagereinrichtung für einen Spinnrotor (3), der mit seinem Rotorschaft (4) berührungslos in einer Magnetlageranordnung (5) abgestützt ist, wobei die Magnetlageranordnung (5) Permanentmagnetlagerkomponeten (33, 34; 43, 44), eine Mittenlageregelung (51) sowie wenigstens ein Begrenzungslager (6) aufweist, das aus einer stationären Buchse (9) sowie einem mit dem Rotorschaft (4) umlaufenden Anschlag- und Führungsstift (27) besteht, und die Mittenlageregelung (51) über eine das Begrenzungslager (6) koaxial umfassende Sensorspule (30) und über wenigstens eine definiert bestrombare Magnetspule (35) verfügt, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag- und Führungsstift (27) des Begrenzungslagers (6), der aus einem ferromagnetischen Material hergestellt und während des Spinnbetriebes durch einen Magnetfluss beaufschlagt ist, von einer aus einem nicht magnetischen Material gefertigten Buchse (9) des Begrenzungslagers (6) so umgeben ist, dass diese eine Abschirmung der Sensorspule (30) der Mittenlageregelung (51) gegenüber vom Anschlag- und Führungsstift (27) ausgehenden Rückwirkungen aufgrund magnetischer Streuflüsse bildet.
Lagereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (9) aus einer Kupferlegierung hergestellt ist.
Lagereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (9) aus einer Bronze gefertigt ist.
Lagereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (9) in eine Halterung (38) eingepresst ist, die der Positionierung der Sensorspule (30) dient.
Lagereinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (9) mit der Sensorspule (30) in eine Halterung (38) eingegossen ist.
Lagereinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Gussmittel ein Kunststoff zum Einsatz kommt.