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Die
Erfindung betrifft ein Axiallager gemäß dem Oberbegriff des Anspruches
1.
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Magnetische
Axiallager für
OE-Spinnrotoren sind im Prinzip bekannt und beispielsweise in der nachveröffentlichten
DE 197 29 191 A1 beschrieben.
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Das
Magnetaxiallager gemäß
DE 197 29 191 A1 weist
eine mit dem Spinnrotor umlaufende Rotorlagerkomponente und eine
im Lagergehäuse
der Offenend-Spinnvorrichtung stationär angeordnete Statorlagerkomponente
auf. Die Rotorlagerkomponente besteht dabei aus drei rotorschaftendseitig
angeordneten, bezüglich
ihrer Abmessungen und Positionierung optimierten, ferromagnetischen
Ringansätzen, während die
Statorlagerkomponente durch zwei zwischen Polscheiben eingeschlossenen
Permanentmagnetringe gebildet wird, deren magnetische Ausrichtung
so gewählt
ist, daß sich
gleichsinnige Pole der Permanentmagnetringe gegenüberstehen.
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Derartig
ausgebildete Magnetaxiallager sind nicht nur nahezu verschleiß und wartungsfrei
sondern, insbesondere im Zusammenhang mit axialschubfrei gelagerten
Spinnrotoren, auch bei Drehzahlen weit über 100.000 min–1 ausreichend
steif.
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Nachteilig
bei solchen Konstruktionen ist allerdings, daß durch die fest in das Lagergehäuse integrierte
Statorlagerkomponente auch die Lage des Spinnrotors auf der Stützscheibenlagerung
fest vorgegeben ist. Das heißt,
bei einer derartigen Ausbildung besteht keine Möglichkeit, im Bedarfsfall die axiale
Lage des Spinnrotors auf der Stützscheibenlagerung
zu korrigieren.
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Des
Weiteren ist durch die
DE
195 42 079 A1 ein magnetisches Axiallager für eine Offenend-Spinnmaschine
bekannt, das eine umlaufende Magnetlagerkomponente aufweist, die
lösbar
am Rotorschaft des Spinnrotors festgelegt und zwischen zwei Magnetlagerteilen
einer Statorlagerkomponente angeordnet ist. Zur Montage oder Demontage
der umlaufenden Magnetlagerkomponente kann das hintere Magnetlagerteil
der Statorlagerkomponente ausgebaut werden.
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Das
heißt,
bei der Montage des Spinnrotors wird der Spinnrotor zunächst mit
seinem Rotorschaft von vorne in das Axiallagergehäuse eingeschoben und
durchgreift dabei das bereits montierte, vordere stationäre Magnetlagerteil.
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Anschließend wird
von hinten die rotierbare Magnetlagerkomponente in das Axiallagergehäuse eingeführt und
am Rotorschaft fixiert. Zum Abschluss wird das hintere stationäre Magnetlagerteil
montiert, das in einem Schraubeinsatz festgelegt ist.
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Über den
Schraubeinsatz kann dabei lediglich die Lage des hinteren stationären Magnetlagerteils
und damit die axiale Dimensionierung des Axiallagers geändert werden
bzw. die Breite der Luftspalte zwischen den stationären Magnetlagerteilen
und der rotierbaren Magnetlagerkomponente eingestellt werden.
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Die
Breite der Luftspalte hat dabei Einfluss auf die Härte des
magnetischen Axiallagers.
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Da
das vordere Magnetlagerteil der Statorlagerkomponente stets unverrückbar in
einer vorgegebenen Position angeordnet bleibt, ist auch bei diesem bekannten
Axiallager eine definierte Einstellung der Arbeitsposition des Spinnrotors,
insbesondere eine definierte axiale Positionierung des im Lagerzwickel einer
Stützscheibenlagerung
abgestützten
Spinnrotor nicht möglich.
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Durch
die
DE 40 09 375 A1 oder
die
DE 39 14 777 A1 sind
Lageranordnungeen für
OE-Spinnrotoren bekannt, bei denen der Rotorschaft des Spinnrotors,
aufgrund der geschränkten
Anordnung der Stützscheibenpaare,
mit einer axialen Schubkomponente beaufschlagt wird. Die axiale
Schubkomponente wird durch ein rotorschaftendseitig angeordnetes
mechanisches Axiallager abgefangen, das eine rotierbar gelagerte
Kugel aufweist. Die Kugel stützt sich
dabei in einer Kalotte ab, deren axiale Position innerhalb des Lagergehäuses über einen
Stützbolzen
einstellbar ist.
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Ausgehend
vom vorgenannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein magnetisches Axiallager für axialschubfrei gelagerte Spinnrotoren
zu schaffen, das eine definierte axiale Positionierung, insbesondere
eines im Lagerzwickel einer Stützscheibenlagerung
umlaufenden Spinnrotors ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Einrichtung gelöst,
wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung des
Magnetaxiallagers mit einer Einstell- und Justiereinrichtung zur
Positionierung der Statorlagerkomponente gelingt es, die Vorteile
eines bei axialschubfreier Lagerung eines Spinnrotors einsetzbaren
magnetischen Axiallagers mit den Vorteilen eines axialschubbeaufschlagten
mechanischen Axiallagers zu verbinden und dabei deren Nachteile
zu vermeiden.
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Das
heißt,
obwohl ein schmiermittelloses, nahezu völlig wartungsfreies Axiallager
zum Einsatz kommt, ist auf relativ einfache Weise eine exakte Einstellung
der Spinnrotorposition im Lagerzwickel einer Stützscheibenlagerung möglich.
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Die
axiale Position eines im Lagerzwickel einer Stützscheibenlagerung rotierbar
gelagerten Spinnrotors kann daher im Bedarfsfall jederzeit, auch nachträglich, problemlos
korrigiert werden kann.
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Eine
solche nachträgliche
Lagekorrektur des Spinnrotors kann beispielsweise im Zusammenhang mit
dem Austausch eines Offenend-Spinnaggregates oder bei der Erstmontage
der Offenend-Spinnmaschine
erforderlich sein.
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Die
Statorlagerkomponente ist dabei in eine Lagerbuchse integriert,
die ihrerseits innerhalb eines Lagergehäuses linear verschiebbar gelagert
ist.
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Das
heißt,
die zwischen Polscheiben angeordneten Permanentmagnetringe sind
zwar starr in der Lagerbuchse festgelegt, können durch axiale Verlagerung
der Lagerbuchse bezüglich
des Lagergehäuses
jedoch ebenfalls leicht axial verlagert werden.
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Eine
Einrichtung, wie sie in den Ansprüchen 2 und 3 beschrieben ist,
gewährleistet
nicht nur, daß die
Lagerbuchse innerhalb des Lagergehäuses gegen Verdrehung gesichert,
linear jedoch verschiebbar bleibt, sondern bietet darüber hinaus
auch die Möglichkeit,
den axialen Verstellweg der Lagerbuchse und damit auch den Verstellweg
der stationären Magnetlagerkomponente
exakt zu begrenzen.
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Auf
diese Weise kann zuverlässig
verhindert werden, daß die
stationäre
Magnetlagerkomponente in eine Stellung verlagert wird, in der der
Spinnrotor an stehende Bauteile der Spinnbox anlaufen kann.
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In
vorteilhafter Ausführungsform
ist außerdem,
wie im Anspruch 4 dargelegt, vorgesehen, daß die Lagerbuchse durch eine
radial angreifende Klemmvorrichtung beaufschlagbar ist. Diese Klemmvorrichtung,
die vorzugsweise durch eine senkrecht von oben angreifende Klemmschraube
gebildet wird, sorgt dafür,
daß das
Lagerspiel, mit dem die Lagerbuchse in der zentralen Aufnahmebohrung
des Lagergehäuses
geführt
ist, während
des Spinnprozesses nach unten ausgeglichen wird.
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Das
heißt,
durch die Klemmvorrichtung wird die Statorlagerkomponente und damit
der Rotorschaft des Spinnrotors in Richtung der Lagerzwickel der
Stützscheibenlagerung
verlagert, was sich positiv auf den Lauf des Spinnrotors auswirkt.
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Auch
durch die Klemmschraube ist eine Begrenzung des maximalen Verstellweges
der Lagerbuchse möglich.
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Die
Klemmschraube greift in diesem Fall mit einem entsprechenden Führungsansatz
in eine langlochartige Ausnehmung der Lagerbuchse.
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Die
erfindungsgemäße Einstell-
und Justiereinrichtung des magnetischen Axiallagers kann verschiedene
Ausführungsformen
aufweisen.
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In
einer ersten vorteilhaften Ausbildung besitzt die Einstell- und Justiereinrichtung
einen im Lagergehäuse
geführten
Schraubenbolzen (Anspruch 5). Der Schraubenbolzen kann dabei beispielsweise im
Lagergehäuse
drehbar, jedoch axial fixiert, angeordnet sein und mit einem endseitig
angeordneten Gewindeansatz in einer entsprechenden Gewindebohrung
der Lagerbuchse laufen. Bei einer solchen Anordnung führt jede
Drehung des Schraubenbolzens zu einer sicheren axialen Verlagerung
der Lagerbuchse.
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In
kinematischer Umkehr der vorbeschriebenen Konstruktion kann der
Schraubenbolzen selbstverständlich
auch drehbar, jedoch axial fixiert, mit der Lagerbuchse verbunden
sein. In diesem Fall läuft
der Gewindebolzen mit einem Gewindeansatz in einer entsprechenden
Gewindebohrung des Lagergehäuses.
Auch eine solche Ausbildung führt
zu einer exakten Einstellmöglichkeit
für die
Statorlagerkomponente.
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Eine
vergleichbare, besonders vorteilhafte Ausführungsform ist im Anspruch
6 beschrieben.
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Der
Schraubenbolzen weist in diesem Fall endseitig jeweils Gewindeabschnitte
mit jeweils gegenläufigem
Gewinde, vorzugsweise Feingewinde, auf.
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Einer
der beiden gegenläufigen
Gewindeabschnitte korrespondiert dabei mit einer entsprechenden
Gewindebohrung im Lagergehäuse,
während der
andere Gewindeabschnitt in einer Gewindebohrung der Lagerbuchse
läuft.
Bei einer solchen Ausbildung führt
bereits eine geringfügige
Verdrehung des Schraubenbolzens zu einer wirkungsvollen Verlagerung
der Statorlagerkomponente.
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Eine
zweite alternative Ausführungsform
einer Einstell- und Justiereinrichtung für ein magnetisches Axiallager
ist im Anspruch 7 beschrieben.
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Die
Einstell- und Justiereinrichtung ist dabei als Exzenter ausgebildet.
Ein solcher Exzenter ist einerseits sehr robust und wartungsarm,
andererseits sind Exzenter bezüglich
ihrer Fertigung relativ kostengünstig.
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Der
Exzenter besitzt vorzugsweise einen Lagerzapfen sowie einen hierzu
exzentrisch angeordneten zylindrischen Schaltkörper.
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Der
Lagerzapfen, der die Drehachse des Exzenters bildet, ist in einer
entsprechenden Lagerbohrung des Lagergehäuses drehbar gelagert, während der
Schaltkörper
einen Bohrungsausschnitt im Führungskörper der
Lagerbuchse durchfaßt.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung sind den anhand der Zeichnungen erläuterten
Ausführungsbeispielen
entnehmbar.
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Es
zeigt:
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1 schematisch
eine Offenend-Spinnvorrichtung mit einem durch ein magnetisches
Axiallager positionierten Spinnrotor, wobei das Axiallager eine
erfindungsgemäße Einstell-
und Justiereinrichtung besitzt,
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2 eine
Draufsicht auf die Lagerung eines Offenend-Spinnrotors, dessen Rotorschaft endseitig in
einem, eine erfindungsgemäße Einstell-
und Justiereinrichtung aufweisenden, magnetischen Axiallager abgestützt ist,
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3 eine
erste Ausführugsform
des in den 1 und 2 lediglich
angedeuteten magnetischen Axiallagers mit Einstell- und Justiereinrichtung,
im Schnitt,
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4 eine
weitere Ausführungsform
eines magnetischen Axiallagers mit einer Einstell- und Justiereinrichtung,
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5 eine
Lagerbuchse zur Aufnahme der Statorlagerkomponente, gemäß Ausführungsform 4.
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Das
in 1 dargestellte Offenend-Spinnaggregat trägt insgesamt
die Bezugszahl 1.
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Das
Spinnaggregat 1 verfügt,
wie üblich, über ein
Rotorgehäuse 2,
in dem die Spinntasse eines Spinnrotors 3 mit hoher Drehzahl
umläuft.
Der Spinnrotor 3 ist dabei mit seinem Rotorschaft 4 im Lagerzwickel
einer Stützscheibenlagerung 5 abgestützt und
wird durch einen maschinenlangen Tangentialriemen 6, der
durch eine Andrückrolle 7 angestellt wird,
beaufschlagt. Die axiale Fixierung des Rotorschaftes 4 auf
der Stützscheibenlagerung 5 erfolgt über ein
permanentmagnetisches Axiallager 18. Das magnetische Axiallager 18 weist
dabei eine erfindungsgemäße Einstell-
und Justiereinrichtung 35 auf. Verschiedene Ausführungsformen
einer solchen Einstell- und Justiereinrichtung 35 sind
in den 3 und 4 im Detail dargestellt.
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Wie
bekannt, ist das nach vorne hin an sich offene Rotorgehäuse 2 während des
Spinnbetriebes durch ein schwenkbar gelagertes Deckelelement 8, in
das eine (nicht näher
dargestellte) Kanalplatte mit einer Dichtung 9 eingelassen
ist, verschlossen. Das Rotorgehäuse 2 ist
außerdem über eine
entsprechende Absaugleitung 10 an eine Unterdruckquelle 11 angeschlossen,
die den im Rotorgehäuse 2 notwendigen
Spinnunterdruck erzeugt.
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Im
Deckelelement 8 ist ein Kanalplattenadapter 12 angeordnet,
der die Fadenabzugsdüse 13 sowie
den Mündungsbereich
des Faserleitkanales 14 aufweist. An die Fadenabzugsdüse 13 schließt sich, wie üblich, ein
Fadenabzugsröhrchen 15 an.
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Am
Deckelelement 8, das um eine Schwenkachse 16 begrenzt
drehbar gelagert ist, ist außerdem ein
Auflösewalzengehäuse 17 festgelegt.
Das Deckelelement 8 weist des weiteren rückseitig
Lagerkonsolen 19, 20 zur Lagerung einer Auflösewalze 21 beziehungsweise
eines Faserbandeinzugszylinders 22 auf. Die Auflösewalze 21 wird
dabei im Bereich ihres Wirtels 23 durch einen umlaufenden,
maschinenlangen Tangentialriemen 24 angetrieben, während der
(nicht dargestellte) Antrieb des Faserbandeinzugszylinders 22 vorzugsweise über eine
Schneckengetriebeanordnung erfolgt, die auf eine maschinenlange
Antriebswelle 25 geschaltet ist.
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Die 2 zeigt
die Lagerung eines Offenend-Spinnrotors 3 in Draufsicht.
Wie angedeutet, ist der aus einer Spinntasse 26 und einem
Rotorschaft 4 bestehende Spinnrotor 3 mit seinem
Rotorschaft 4 in den Lagerzwickeln einer insgesamt mit 5 bezeichneten
Stützscheibenlagerung
abgestützt.
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Derartige
Stützscheibenlagerungen 5 verfügen über zwei
Stützscheibenpaare 29, 30,
deren Achsen 31 parallel zueinander angeordnet sind. Die Stützscheibenpaare 29, 30 bilden
mit ihren Stützscheiben 29', 30' und 29'', 30'' Lagerzwickel
für den Rotorschaft 4.
Die über
Achsen verbundenen Stützscheiben
sind dabei mit ihren Lagergehäusen 27, 28 auf
einer Lagerkonsole 32 festgelegt, die ihrerseits (in 2 nicht
dargestellt) am Spinnboxrahmen des Offenend-Spinnaggregates 1 befestigt
ist.
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Die
Lagerkonsole 32 ist im Bereich der Rotorachse 33,
zur Aufnahme eines Magnetaxiallager 18, als Lagergehäuse 34 ausgebildet.
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Das
Magnetaxiallager
18, das insbesondere in den
3 und
4 im
Detail dargestellt ist, weist, wie aus der
DE 197 29 191 bereits bekannt, eine
stationäre
Magnetlagerkomponente
36 sowie eine umlaufende Magnetlagerkomponente
37 auf.
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Die
stationäre
Magnetlagerkomponente 36 besteht dabei aus Permanentmagnetringen 38,
die zwischen Polscheiben 39 angeordnet und gemeinsam mit
diesen in einer Lagerbuchse 40 festgelegt sind.
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Die
umlaufende Magnetlagerkomponente 37 wird durch rotorschaftendseitig
angeordnete, ferromagnetische Ringansätze 41 gebildet.
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Die
Lagerbuchse 40 ist in einer zentralen Aufnahmebohrung 42 des
Lagergehäuses 34 axial verschiebbar
gelagert; ihre axiale Position innerhalb des Lagergehäuses 34 ist über eine
Einstell- und Justiereinrichtung 35 exakt
einstellbar.
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An
der Lagerbuchse 40 greifen außer der Einstell- und Justiereinrichtung 35,
noch eine Verdrehsicherung 43 sowie eine Klemmvorrichtung 46 an.
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Die
Verdrehsicherung 43 besteht dabei vorzugsweise aus einer
radial angeordneten Stellschraube 44, die mit einem Führungsansatz
in einer Axialnut 45 der Lagerbuchse 40 gleitet.
Durch die in die Axialnut 45 eingreifende Stellschraube 44 ist
die Lagerbuchse 40 einerseits zuverlässig gegen Verdrehung gesichert,
anderseits bleibt die axiale Verschiebbarkeit der Lagerbuchse 40 voll
bestehen. Die in die Axialnut 45 eingreifende Stellschraube 44 bietet
außerdem
die Möglichkeit
das Maß der
maximalen axialen Verlagerung der Lagerbuchse 40 innerhalb
des Lagergehäuses 34 vorzugeben.
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Die
der Verdrehsicherung 43 radial gegenüberliegend angeordnete Klemmvorrichtung 46 besteht
aus einer Klemmschraube 47, die radial auf die Lagerbuchse 40 anstellbar
ist.
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Das
heißt,
mittels der Klemmvorrichtung 46 kann die Lagerbuchse 40,
die mit Lagerspiel in der Aufnahmebohrung 42 des Lagergehäuses 34 gelagert
ist, geringfügig
nach unten verlagert werden. Diese Verlagerung der Lagerbuchse 40 führt auch
zu einer geringfügigen
Verlagerung der Statorlagerkomponente 36 in Richtung der
Lagerzwickel der Stützscheibenlagerung 5 und über die
damit verbundene Erhöhung
des Anpreßdruckes,
mit der der Spinnrotorschaft 4 auf den Stützscheiben 29', 29'', 30', 30'' aufliegt,
insgesamt zu einer Stabilisierung des Spinnprozesses.
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Die
Klemmschraube 47 der Klemmvorrichtung 46 kann
dabei direkt auf die Lagerbuchse 40 wirken oder in ein
(nicht dargestelltes) Langloch fassen, das in die Lagerbuchse 40 eingearbeitet
ist. In diesem Fall ist auch über
die Klemmvorrichtung 46 eine Begrenzung des maximalen Verstellweges
der Lagerbuchse 40 innerhalb des Lagergehäuses 34 möglich.
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Die
erfindungsgemäße Einstell-
und Justiereinrichtung 35 zur Verlagerung der Lagerbuchse 40 kann
dabei beispielsweise, wie in 3 angedeutet, durch
einen Schraubenbolzen 48 oder alternativ, wie in 4 gezeigt,
durch einen Exzenter 49 gebildet werden.
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Gemäß Ausführungsbeispiel 3 weist
die Einstell- und Justiereinrichtung 35 vorzugsweise einen
Schraubenbolzen 48 mit zwei Gewindeabschnitte 48' und 48''. Die Gewindeabschnitte 48' und 48'' weisen dabei jeweils gegenläufige Gewinde
auf.
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Das
heißt,
der Gewindeabschnitt 48'' besitzt zum
Beispiel ein linksgängiges
Feingewinde, das mit einer entsprechend ausgebildeten Gewindebohrung 50 in
der Lagerbuchse 40 korrespondiert während der Gewindeabschnitt 48' ein rechtsgängiges Gewinde
besitzt, das dann in einer entsprechenden, im Lagergehäuse 34 angeordneten
Gewindebohrung 51 läuft.
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Im
oder am nach außen
gerichteten Endbereich des Schraubenbolzens 48 ist außerdem eine (nicht
dargestellte) Anschlußeinrichtung
für ein
Werkzeug vorgesehen.
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Der
Schraubenbolzen 48 kann dann durch ein geeignetes Werkzeuges
definiert verdreht und damit die Lagerbuchse 40 mit der
Statorlagerkomponente 36 exakt in der gewünschten
Lage innerhalb des Lagergehäuses 34 positioniert
werden. Die eingestellte Position kann anschließend über die Kontermutter 52 zuverlässig gesichert
werden.
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Die 4 zeigt
eine weitere, alternative Ausführungsform
einer Einstell- und Justiereinrichtung 35 für ein magnetisches
Axiallager. Die axiale Verlagerung der Lagerbuchse 40 innerhalb
des Lagergehäuses 34 erfolgt
dabei über
einen Exzenter 49.
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Dieser
Exzenter 49 weist, wie angedeutet, einen Lagerzapfen 53 mit
einem endseitigen Gewinde 54 sowie einen zylindrischen
Schaltkörper 55 auf.
Die Mittelachse 56 des zylindrischen Schaltkörpers 55 ist dabei
gegenüber
der Mittelachse 57 des Lagerzapfens 53, der die
Drehachse des Exzenters 49 bildet, um das Maß e versetzt
angeordnet.
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Der
Schaltkörper 55 des
Exzenters 49 endet vorzugsweise in einem Kopf 58,
zum Beispiel Anschlußmöglichkeiten
für ein
Werkzeug oder dergleichen aufweist.
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Wie
in 5 dargestellt, durchfaßt der Schaltkörper 55 des
Exzenters 49 einen Bohrungsausschnitt 60 im Führungskörper 59 der
Lagerbuchse 40.
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Das
heißt,
durch den im Bohrungsausschnitt 60 gelagerten Schaltkörper 55 kann
die Drehbewegung des Exzenters 49 in eine Linearbewegung
umgesetzt werden, was zu einer axialen Verlagerung der Lagerbuchse 40 innerhalb
des Lagergehäuses 34 führt. Da
jede axiale Verlagerung der Lagerbuchse 40 auch zu einer
Verlagerung der Statorlagerkomponente 36 bezüglich der
Lagerbuchse 34 führt,
ist mit der vorbeschriebenen Einstell- und Justiereinrichtung 35 jederzeit
ein feinfühliges
axiales Positionieren des in den Lagerzwickeln der Stützscheibenlagerung 5 rotierbar
gelagerten Spinnrotors 3 möglich.
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Entscheidend
ist, daß das
magnetische Axiallager eine Einstell- und Justiereinrichtung aufweist, die
eine definierte Verlagerung einer in einem Lagergehäuse angeordneten Lagerbuchse,
in die eine Statorlagerkomponente integriert ist, ermöglicht.