DE2440455B2 - Antrieb fuer schnellaufende achsen oder wellen von spindeln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb für schnellaufende Achsen oder Wellen von Spindeln, bei denen sich an einem Ende der Welle ein Spinntopf mit radial verlaufender Wand befindet, der eine parallel verlaufende Wand des Gehäuses in einem Spaltabstand gegenüber liegt und bei der das andere Ende der Welle im Gehäuse mittels eines Spiralrillenkalottenlagers gelagert ist.

Eine Spindellagerung dieser Art ist aus der DT-OS 22 06 238 bekannt, wobei die Welle der Spindel in zwei Stützrollen gelagert ist, deren eine von einem Flachriemenantrieb angetrieben wird. Axial ist die Welle im Gehäuse mittels eines Spiralrillenlagers gelagert, wobei eine Kraft in Richtung auf das Lager mittels Magneten aufgebracht wird. Diese Magneten können dem Spinntopf gegenüberliegend angeordnet sein oder aber im Bereich des Sprialrillenkalottenlagers wirken.

Nachteilig ist, daß diese Art des Antriebs und der Lagerung neben einem hohen konstruktiven Aufwand und hohem Energieverbrauch im Betrieb sehr viel Lärm entwickelt. Nachteilig ist weiter bei der Anordnung von zahlreichen Spinnturbinen die ungleichmäßige Laufgeschwindigkeit der einzelnen Spinnturbinen, die durch einen unterschiedlichen Riemenschlupf verursacht wird, sowie ein Driften der Drehzahl durch den zentral angeordneten Asynchronmotor, mit welchem der Riementrieb üblicherweise angetrieben wird.

Für den direkten Antrieb der Tonwelle eines Tonbandgeräts ist es aus der DT-OS 15 38 749 bekannt, einen kollektorlosen Gleichstrommotor mit axialem Luftspalt zu verwenden, wobei ein ringförmiger Ständer vorgesehen ist, der Segmentwicklungen trägt, die in Abhängigkeit von einer Läuferstellungserfassungseinrichtung ansteuerbar sind. Der Läufer besteht dabei aus einer Scheibe, auf der Permanentmagnete, die in Richtung der Wellenachse magnetisiert sind, angeordnet sind.

Aus dem DT-Gbm 17 79 055 ist es bekannt, eine Statorwicklung aus Statorringwicklung auszubilden, wobei solche Antriebe als Zeitwerke oder Nachstellmotoren verwendet werden.

Die beiden letztgenannten Antriebe wurden bishe zur Lösung von Antriebsaufgaben verwendet, bei dene niedrige Drehzahlen auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen direkten Antrie für schnellaufende Achsen oder Wellen von Spinnturbi nen zu schaffen, der nur einen geringen Energiever brauch hat, geräuscharm arbeitet und eine axial Kraftwirkung der Welle auf das nur einseitig belastbar Spiralrillenlager sicherstellt.

Diese Aufgabe wird bei einem Antrieb für schneilau fende Achsen oder Wellen von Spindeln der eingang beschriebenen Art nach der Erfindung dadurch gelösi daß bei der Verwendung eines kollektorlosen Gleich Strommotors mit axialem Luftspalt mit einem Segment wicklungen, die in Abhängigkeit einer Läuferstellungs erfassungseinrichtung aussteuerbar sind, tragender ringförmigen Ständer und mit einem aus einer Scheibi mit darauf befestigten Permanentmagneten, die ir Richiung der WelJenacbse magnetisiert sind, bestehen den Läufer als Antriebsmotor, der ringförmige Ständei mit den diesen umgebenden Segmentwicklungen in dei radial verlaufenden Wand des Gehäuses angeordnet isl und der Läufer durch die radial verlaufende Wandung des Spinntopfes gebildet ist.

Durch die erfindungsgemäße Art des Antriebs wird sichergestellt, daß die Welle mit ihrem dem Spinntopl abgewandten Ende in das Spiralrillenkalottenlager hineingedrückt wird, so daß dieses nur in einer Richtung wirksame Lager ständig seine Funktion voll erfüllen kann. Darüber hinaus verlangt die bauliche Integration eines kollektorlosen Gleichstrommotors mit Konstruktionsteilen der Spindel nur vergleichsweise geringen konstruktiven Aufwand.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der nachfolgenden Figuren erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht der Lagerung und des Antriebs einer erfindungsgemäßen Spinnturbine,

F i g. 2 eine Draufsicht auf den Stator des Antriebs mit eingezeichnetem magnetischem Fluß.

Fig.3 eine Draufsicht auf den magnetischen Fluß in einem Rückschlußring,

Fig.4 die Anordnung von Sensoren für die elektronische Kommutierung des Antriebsmotors.

Fig. 1 zeigt eine in einem Gehäuse 2 gelagerte Spinnturbine 4 für open-end-Spinnen. Die Spinnturbine 4 besteht aus einem Spinntopf 6 mit radial verlaufender Wandung 8 und einer Achse 10, die in einem Radiallager 12 und einem Spiralrillenkalottenlager 14 gelagert ist. Zur Versorgung der Lager 12, 14 mit Schmiermittel befindet sich im Gehäuse 2 ein Ölvorrat 16, der mittels Gewindepumpen 18, 20 zu den Lagern transportiert wird.

Eine Gehäusewand 22 wird von der Achse 10 durchstoßen. Zur Abdichtung ist eine Viskodichtung 24 vorgesehen.

Im Bereich des Radiallagers 12 ist die Achse 10 mit Herringbone-Rillen versehen, die eine höhere spezifische Belastung des Lagers zulassen. Damit verringert sich gegenüber einem herkömmlichen Gleitlager die Reibleistung.

Das Lager 14 ist als sphärisches Spiralrillenkalottenlager ausgeführt, das bei Axialbelastungen auch Radiallasten aufnehmen kann. Achse 10 ist mit einer Kugel 26 verbunden, die an ihrer Oberfläche Spiralrillen 28 trägt. Bauteil 30 weist eine Kugelkalotte 32 auf.

Die Ölversorgung der beiden Lager 12, 14 erfolgt zwangsweise mittels der Gewindepumpen 18, 20.

Hierzu dient der ölvorrat 16, der mittels der Gewindepumpen 18, 20 an. die Lagerstellen gebracht wird. Im Stillstand der Achse 10 ist das Niveau des ölvorrats 16 unterhalb der Unterkante der Achse 10.

Bei schnellaufenden Wellen muß auf eine gleitende Dichtung verzichtet werden. Seim Ausführungsbeispiel der Erfindung ist deshalb eine Viskodichtung 24 vorgesehen. Bei Stillstand der We'le muß das Niveau des ölvorrats 16 unterhalb der Viskodichtung 24 liegen, damit kein öl aus dem Gehäuse 2 heraustropfen kann.

Der als Antrieb verwendete kollektorlose Gleichstrommotor 34 hat einen Permanentmagnetläufer, da bei sehr hohen Drehzahlen (z. B. 100 000 Umdrehungen pro Minute) die Anordnung einer Erregerwicklung auf dem Läufer nicht möglich ist Motoren mit Permanentmagnetläufer sind als Synchronmotoren und Gleichstrommotoren mit elektronischer Kommutierung bekannt. Synchronmotoren haben sowohl im Hochlauf als auch im Nennbetrieb Stabilitätsprobleme. Der erfindungsgemäß verwendete Gleichstrommotor mit elektronischer Kommutierung hat diesen Nachteil nicht.

Der kollektorlose Gleichstrommotor 34 besteht aus einem in der Gehäusewand 22 angeordneten ringförmigen Ständer 36 mit Segmentwicklungen 38, die deutlich in F i g. 2 zu sehen sind.

Die Wand 8 des Spinntopfes 6 ist als Läufer 40 ausgebildet. Zwischen dem ringförmigen Ständer 36 und dem Läufer 40 befindet sich ein Luftspalt 42. Der Läufer 40 besteht aus einzelnen Permanentmagneten 44, 44', die untereinander mittels einer Scheibe 46 verbunden sind. Die Scheibe 46 sorgt für den Magnetfeldrückfluß. Die Permanentmagnete 44, 44' sind in Richtung der Wellenachse 48 magnetisiert. Sie erzeugen ständig eine Zugkraft, die in Richtung auf die Kugelkalotte 32 gerichtet ist. Die stets vorhandene axiale Motorkraft sorgt somit dafür, daß das Spiralrillenkaloucnlager 14 ständig voll funktionsfähig ist.

Wie aus F i g. 1 hervorgehl, schließt sich somit das Magnetfeld des Läufers 40 über Permanentmagnet 44, Luftspalt 42, Statorring 36, Luftspalt 42'. Permanentmagnet 44' und Rückschlußscheibe 46. Letzleres ist auch aus F i g. 3 ersichtlich.

In vorteilhafter Weise sind die Permanentmagnete 44, 44' und die Scheibe 46 für den Magnetfeldrückfluß in den Spinntopf 6 integriert, so daß ein getrennter Motorläufer entfallen kann.

Die Ausführung der Ständerwicklung und die Elektronik für die Kommutierung des Wicklungsstromes gehören zum Stand der Technik.

Die Lage der Permanentmagnete 44, 44' zur Segmentwicklung des ringförmigen Ständers muß beim Gleichstrommotor mit elektronischer Kommutierung erfaßt werden. Dies kann /.. B. mit Sensoren erfolgen, die auf das rotierende Dauermagnetfeld ansprechen. Die magnetfeldabhängigen Sensoren werden jedoch auch vom Feld des Ständers beeinflußt und erschweren die Auswertung.

Die LäuferstellungserFassung kann auch mittels optischer Sensoren 50 (Fotowiderstand, Fotodiode, Fototransistor) ermöglicht werden. Hierbei sind die Sensoren 50 beispielsweise auf dem Mantel des Spinntopfes 6 angeordnet (F i g. 1).

Es ist auch möglich, die Wandung des Läufers 40 in Bereichen 41 zu schwärzen, wie es in ähnlicher Weise aus der US-PS 35 77 053 bekannt ist. Hierbei wirken die Sensoren 50 über einen Lichtleiter 52 und sind von der Wicklung des ringförmigen Ständers 36 entfernt angebracht. Vorteilhafterweise werden zwei um 90° versetzte Sensoren 50 angeordnet. Der Läufer 40 ist beispielsweise über einen Bereich von 180° geschwärzt.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Antrieb für schnellaufende Achsen oder Wellen von Spindeln, bei denen sich an einem Ende der Welle ein Spinntopf mit radial verlaufender Wand befindet, der eine parallel verlaufende Wand des Gehäuses in einem Spaltabstand gegenüber liegt und bei der das andere Ende der Welle im Gehäuse mittels eines Spiralrillenkalottenlagers gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Verwendung eines kollektorlosen Gleichstrommotors (34) mit axialem Luftspalt mit einem Segmentwicklungen, die in Abhängigkeit einer Läuferstellungserfassungseinrichtung aussteuerbar sind, tragenden ringförmigen Ständer (36) und mit einem aus einer Scheibe (46) mit darauf befestigten Permanentmagneten (44,44'), die in Richtung der Wellenachse (48) magnetisiert sind, bestehenden Läufer (40) als Antriebsmotor, der ringförmige Ständer (36) mit den diesen umgebenden Segmentwicklungen in der radial verlaufenden Wand des Gehäuses angeordnet ist und der Läufer (40) durch die radial verlaufende Wandung (8) des Spinntopfes (6) gebildet ist.