CH699239A2 - Ringspinnmaschine. - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ringspinnmaschine mit zwei Maschinenseiten und mit an beiden Maschinenseiten angeordneten Spinnstellen, wobei die Ringspinnmaschine ein Maschinengestell, und an beiden Maschinenseiten jeweils einen Ringrahmen (4) und eine Spindelbank (3) enthält, wobei jeweils auf der Spindelbank (3) pro Spinnstelle eine Spindeleinheit (2) mit einer Spindelwelle, einem Spindelschaft (18) und einem Wirtel (10) angeordnet ist. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Ringspinnmaschine zwei Spindelantriebshauptwellen (14a) aufweist, wobei jeder Maschinenseite eine Spindelantriebshauptwelle (14a) zugeordnet ist, und die Spindeleinheiten (2) einer Maschinenseite das Drehmoment von der dieser Maschinenseite zugeordneten Spindelantriebshauptwelle abnehmen.

Description

  [0001]    Die Erfindung betrifft eine Ringspinnmaschine mit zwei Maschinenseiten und mit an beiden Maschinenseiten angeordneten Spinnstellen, wobei die Ringspinnmaschine ein Maschinengestell, und an beiden Maschinenseiten jeweils einen gemeinsamen Ringrahmen und eine gemeinsame Spindelbank enthält, und wobei jeweils auf der Spindelbank pro Spinnstelle eine Spindeleinheit mit einer Spindelwelle, einem Spindelschaft und einem Wirtel angeordnet ist.

  

[0002]    Bis heute ist es üblich, die Spindeln einer Ringspinnmaschine über einen zentralen Antriebmotor anzutreiben. Die Verteilung des Drehmomentes auf die einzelnen Spindeln erfolgt über eine zentrale, maschinenmittig verlaufende Antriebswelle, auch Tambourwelle genannt, welche sich in Längsrichtung der Spinnmaschine entlang der Spinnstellen erstreckt. Von der zentralen Tambourwelle wird über Treibriemen Drehmoment abgenommen und den Spindeln an den Spinnstellen zugeführt. Die Treibriemen werden dazu tangential oder teilumfänglich über Spindelwirtel an den Spindeln geführt. Ein bekanntes Antriebskonzept ist der so genannte 4-Spindel-Bandantrieb. Hier werden je zwei Spindeln pro Maschinenseite, also insgesamt vier Spindeln, über einen gemeinsamen Treibriemen und Riemenantriebsscheiben von der Tambourwelle angetrieben.

   Der Treibriemen erstreckt sich Folge dessen quer zur Maschinenlängsrichtung von einer ersten zu einer zweiten, gegenüberliegenden Maschinenseite. Eine Spanneinrichtung mit Umlenkrädern sorgt dafür, dass die Treibriemen immer eine gewisse Mindestspannung zwecks optimaler Drehmomentübertragung aufweisen.

  

[0003]    An den Spindeln sind so genannte Spindelbremsen vorgesehen, mittels welchen die zugehörige Spindel, z.B. zwecks Behebung eines Fadenbruchs, angehalten werden können. Die Spindelbremsen weisen Bremsflächen auf, welche gegen die Spindel gedrückt werden und so die Spindel stoppen. Der Treibriemen, welcher die anderen drei Spindeln weiter antreiben soll, wird hingegen nicht gestoppt sondern schleift einfach über den stillstehenden Wirtel hinweg. Die Rauigkeit der dem Wirtel zugewandten Riemchenoberfläche darf deshalb nicht allzu gross sein, weil es sonst zu einer übermässigen Abnutzung des Riemchens bzw. zu Überhitzungserscheinungen kommt. Eine kleinere Rauigkeit der Riemchenoberfläche bedeutet jedoch eine schlechtere Übertragung des Drehmoments.

  

[0004]    Ein wesentliches Ziel in der Weiterentwicklung von Ringspinnmaschinen ist die Einsparung von Betriebsenergie sowie die Reduktion von Verschleiss und die Verbesserung des Wirkungsgrades der Ringspinnmaschine im Allgemeinen. Insbesondere die Einsparung von Energiekosten ist ein Thema, welches bei steigenden Energiepreisen ebenfalls immer wichtiger wird.

  

[0005]    Der oben beschriebene zentrale Spindelantrieb weist hinsichtlich seiner Energieeffizienz einige Defizite auf. So liefert der zentrale Antriebsmotor herkömmlicher Ringspinnmaschinen mit Bandantrieb hohe Drehzahlen im Bereich von rund 3000 UpM (Umdrehungen pro Minute), welche über ein Übersetzungsgetriebe in eine tiefe Drehzahl der zentralen Tambourwelle im Bereich von 1900 UpM übersetzt wird. Zu den Spindeln hin wir die tiefe Drehzahl der zentralen Tambourwelle über die Riemenantriebsscheiben und den Spindelwirtel wieder auf eine hohe Drehzahl an der Spindelwelle im Bereich von 25 000 UpM zurückübersetzt. Es findet also eine Übersetzung in zwei Richtungen statt: nämlich von einer hohen Drehzahl zu einer tiefen Drehzahl und wieder zurück auf eine hohe Drehzahl.

   Die Übersetzung der Drehzahlen in vorgenannterweise ist äusserst ineffizient und führt zu erheblichen Energieverlusten. Ein weiterer Nachteil stellt die mit einer verhältnismässig geringen Drehzahl betriebene Tambourwelle dar. Da auf die Tambourwelle aufgrund der vergleichsweise kleinen Drehzahlen ein hohes Drehmoment greift, wirken entsprechend hohe Torsionskräfte auf die sich in der Regel über die gesamte Maschinenlänge erstreckende Tambourwelle. Die Tambourwelle muss daher insbesondere bei langen Spinnmaschinen mit bis zu 1'600 Spinnstellen entsprechend verstärkt ausgebildet werden, was wiederum zu einem hohen Wellendurchmesser und einer grösseren Schwungmasse führt.

  

[0006]    Der Einsatz von über Riemenantriebsscheiben und Umlenkrollen geführten Treibriemen zum Antreiben der Spindeln gemäss dem oben beschriebenen 4-Spindel-Bandantrieb führt ferner zu erheblichen Reibungsverlusten. Überdies führen ungünstige Reibungswerte der Riemchenoberfläche, wie sie wegen der Spindelbremse vorgegeben sind, zu einer suboptimalen Übertragung des Drehmomentes auf die Spindel. Ferner ist bei derart langen Treibriemen, wie sie beim 4-Spindel-Bandantrieb eingesetzt werden, immerhin sind diese rund 2.5 m lang, stets auf eine optimale Riemenspannung zu achten, da sonst Probleme mit dem Spindelantrieb und folglich mit der Spinnqualität auftreten.

  

[0007]    Ein weiterer Nachteil der heutigen Lösung liegt ferner darin, dass der Spindelantrieb bei Fadenbruch nicht einzeln gestoppt werden kann. Vielmehr sorgt eine einfache Spindelbremse, dafür dass die Spindel blockiert wird und der Treibriemen über den still stehenden Wirtel schleift. Derartige Spindelbremsen führen zu unnötigem Verschleiss und Energieverbrauch.

  

[0008]    Ein weiterer Aspekt im Rahmen der Energieeffizienz ist die so genannte Kopskapselung. Es ist bekannt, dass grosse Energieverluste durch die Luftmitnahme am sich drehenden Kops auftreten. Deshalb wurde schon vorgeschlagen, den Kops unterhalb des Ringrahmens einzukapseln. Auf diese Weise kann die Luftmitnahme am Kops reduziert und der Energieverbrauch erheblich gesenkt werden. Bei Ringspinnmaschinen mit herkömmlichem zentralen Spindelantrieb lässt sich jedoch eine solche Kopskapselung nicht ohne Neukonzeption des Spindelantriebs umsetzen. Dies, weil die Kapselung bekanntlich nicht über den Wirtel und den diesen umlaufenden Treibriemen geführt werden kann.

  

[0009]    Die DE-A-19 702 678 schlägt daher vor die Spindel zwischen dem Wirtel und dem Spindelschaft um ein Zwischenstück zu verlängern, so dass eine Kopskapselung unterhalb des Ringrahmens mitgeführt werden kann, ohne dass diese mit ihrem unteren Endabschnitt bei Tiefstellung der Ringbank über den Wirtel verschoben wird. Bei dieser Lösung stellen sich jedoch hinsichtlich eines zentralen Spindelantriebes konstruktive Probleme. So muss die Spindelbank bei Verwendung einer verlängerten Spindel der genannten Art tiefer gelegt werden, damit der auf dem Spindelschaft bzw. der Garnhülse abgelegte Garnkörper einen gleich bleibenden Vertikalabstand vom Boden aufweist, und die Spinnstellen für das Bedienpersonal weiterhin auf einer geeigneten Höhe liegen.

   Ein Tieferlegen der Spindelbank bedeutet jedoch auch ein Tieferlegen der zentralen Tambourwelle, damit eine sinnvolle Führung der Treibriemen gewährleistet ist.

  

[0010]    Ausgehend von der genannten Problematik sind daher schon etliche Anstrengungen unternommen worden, an der Ringspinnmaschine anstelle eines zentralen Antriebs eine Vielzahl von Einzelspindelantrieben vorzusehen, d.h. jede Spindel verfügt über einen eigenen elektromotorischen Antrieb. Auf diese Weise wird die zentrale Tambourwelle hinfällig. Diesen bekannten Konzepten ist gemeinsam, dass der Elektromotor in die Spindel integriert ist, d.h. vereinfacht gesagt: der Rotor befindet sich an der Spindelwelle und der Stator in einem Gehäuseteil der Spindel. Grundsätzlich ist ein solches Antriebskonzept technisch umsetzbar. In der Praxis haben sich solche Antriebskonzepte jedoch als zu teuer und aufwändig erwiesen. So müssen beispielsweise mit entsprechendem Aufwand neuartige Spindeleinheiten mit integriertem Elektroantrieb entwickelt werden.

   Die Fabrikation solcher Spindeleinheiten ist entsprechend teuer, da es sich um eine Spezialanfertigung handelt, welche nur im Bereich Ringspinnen anwendbar ist, und dementsprechend in vergleichsweise geringer Stückzahl hergestellt würde.

  

[0011]    Aufgabe vorliegender Erfindung ist es daher, eine Ringspinnmaschine vorzuschlagen, mit welcher die Nachteile der oben beschriebenen Antriebskonzepte ausgeräumt werden, und mit welcher ein hohes Mass an Flexibilität bewahrt wird. Dies bei gleichzeitiger Reduktion der Fertigungskosten.

  

[0012]    Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Spinnmaschine zwei Spindelantriebshaupt-wellen aufweist, wobei jeder Maschinenseite eine Spindelantriebshauptwelle zugeordnet ist, und die Spindeleinheiten einer Maschinenseite das Drehmoment von der dieser Maschinenseite zugeordneten Spindelantriebshauptwelle abnehmen.

  

[0013]    Die beiden Spindelantriebshauptwellen erstrecken sich dabei in Maschinenlängsrichtung entlang der Spinnstellen. Sie sind zweckmässig seitlich der Maschinenmitte bei der zugehörigen Maschinenseite angeordnet. Die Ringspinnmaschine ist zweckmässig im Bereich der Spinnstellen spiegelsymmetrisch aufgebaut, mit jeweils in Längsrichtung der Spinnmaschine verlaufenden, einander gegenüberliegenden, ersten und zweiten Maschinenseiten, wobei die Symmetrieachse in Maschinenlängsrichtung durch die Maschinenmitte verläuft.

  

[0014]    Unter Wirtel ist in diesem Zusammenhang jener Teil der Spindeleinheit zu verstehen, über welchen der Treibriemen geführt wird, und über welchen die Drehmomentübertragung vom Treibriemen auf die Spindelwelle erfolgt. Der Wirtel der Spindel kann oberhalb und vorzugsweise unterhalb der Spindelbank angeordnet sein. Der Wirtel kann z.B. einen Durchmesser von 15 mm aufweisen. Da der Wirtel gemäss vorliegender Erfindung bevorzugt kein Halslager mehr umgibt, kann dieser einen entsprechend kleineren Durchmesser als herkömmliche Wirtel aufweisen. Der Wirtel ist jeweils bevorzugt auf der Höhe der Hauptwellenachse des Spindelantriebs angeordnet.

  

[0015]    Vorzugsweise ist jeder Spindelantriebshauptwelle mindestens ein Antrieb, insbesondere ein Elektromotor, zugeordnet, mittels welchem die dazugehörige Spindelantriebshauptwelle angetrieben wird. Gemäss einer ersten möglichen Ausführung wird jede Spindelantriebshauptwelle jeweils nur von einem Antrieb, welcher z. B. an einem der Maschinenenden, d.h. am Maschinenkopf oder Maschinenfuss, angeordnet ist, angetrieben. Gemäss einer zweiten Ausführung sind die beiden Spindelantriebshauptwellen jeweils von genau zwei Antrieben, welche jeweils an beiden Maschinenenden, also im Maschinenkopf und Maschinenfuss, angeordnet sind, angetrieben. Die Spindelantriebshauptwellen können aber jeweils auch von mehr als zwei Antrieben angetrieben werden.

   Ferner ist es auch denkbar, dass ein Antrieb zwischen dem Maschinenfuss und Maschinenkopf, z.B. mittig in der Spinnmaschine, angeordnet ist und eine zu beiden Seiten wegführende Spindelantriebshauptwelle einer Maschinenseite antreibt. Es ist ferner auch denkbar, dass die Spindelantriebshauptwelle in Maschinenlängsrichtung unterbrochen ist, wobei bei den Unterbrechungen, d.h. am entsprechenden Ende der Welle Antriebsmotoren angeordnet sein können, welche die Spindelantriebshauptwelle antreiben.

  

[0016]    Der Antrieb ist bevorzugt ein Direktantrieb. Unter Direktantrieb ist ein Antrieb zu verstehen, bei welchem die Motorwelle und die Spindelantriebshauptwelle direkt verbunden sind. Der Motor wird so ausgelegt, dass er direkt die Drehzahl der Spindelantriebshauptwelle liefert, so dass auf ein Übersetzungsgetriebe verzichtet werden kann. D.h. der Spindelantrieb enthält keine Übersetzungsgetriebe bzw. Vorgelege.

  

[0017]    Der Direktantrieb sieht bevorzugt nur eine Übersetzungsrichtung zu den Spindeln hin vor. Besonders bevorzugt ist vom Spindelmotor zu den Spindeln hin nur eine Übersetzung im Verhältnis von vorzugsweise 1:2,8 vorgesehen. So weist z.B. der Spindelantrieb bevorzugt eine Drehzahl von rund 9000 UpM auf, welche entsprechend der Drehzahl der Spindelantriebshauptwelle entspricht. Diese Drehzahl wird z.B. über ein Riementreibelement und den Wirtel auf eine Spindeldrehzahl von 25 000 UpM übersetzt. Die Spindelantriebe werden also bei wesentlich höheren Drehzahlen betrieben als der bisherige zentrale Spindelantrieb. Demzufolge wird weniger Drehmoment auf die Spindelantriebshauptwelle übertragen, so dass das Problem mit den Torsionskräften beseitigt wird.

   Da nun weniger Drehmoment auf die Spindelantriebshauptwelle wirkt, kann diese mit einem entsprechend kleineren Durchmesser ausgelegt werden. Die Schwungmasse und somit der Energieverbrauch wird dadurch verringert.

  

[0018]    Der Direktantrieb weist weitere Vorteile gegenüber dem bis anhin gewählten Antrieb auf. So entfallen bei einem Verzicht auf ein Getriebe die Getriebekosten. Es tritt zudem weniger Verschleiss auf. Ölverluste können ferner vermieden und die Lärmbelastung gesenkt werden. Im Weiteren beansprucht der Direktantrieb weniger Platz und zeichnet sich durch eine höhere Systemsteifigkeit aus. Der integrierte Antrieb sorgt weiter für eine kompakte Bauweise. Ferner wird beim Direktantrieb eine hohe Leistungsdichte und Dynamik erreicht.

  

[0019]    Die Spindelantriebshauptwellen einer Ringspinnmaschine sind gegenüber der zentralen Tambourwelle herkömmlicher Ringspinnmaschine wesentlich tiefer angeordnet. So sind die Spindelantriebshauptwellen bevorzugt auf einer Höhe von 360 mm bis 400 mm, insbesondere von 370 mm bis 390 mm über dem Boden angeordnet. Entsprechend kann auch die Spindelbank tiefer an der Ringspinnmaschine angeordnet werden. Durch die tiefere Positionierung der Spindelantriebshauptwellen wird ferner mehr Platz für den Absaugkanal geschaffen. Die Tieferlegung der Spindelantriebshauptwellen wird unter anderem dadurch ermöglicht, dass kein Bandspannapparat mehr vorgesehen werden muss und überdies ein Riemen nicht mehr vier Spindeln antreiben muss. Ferner liegen die Wirtel jeweils um die Länge des Zwischenelementes tiefer als die Wirtel von herkömmlichen Ringspinnmaschinen mit Bandantrieb.

  

[0020]    In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung ist jeder Spindel ein Treibriemen zugeordnet, welcher über die dazugehörige Spindelantriebshauptwelle oder ein, konzentrisch um die Spindelantriebshauptwelle angeordnetes, und mit dieser mit rotierendes Riementreibelement, z.B. eine Treibscheibe bzw. ein balliger Treibkörper, sowie um den Wirtel der Spindel geführt ist. Auf diese Weise wird das Drehmoment von der Spindelantriebshauptwelle auf die Spindel übertragen. Das Riementreibelement ist entsprechend drehfest mit der Spindelantriebshauptwelle verbunden und bildet eine Riemenführungsfläche aus, über welche der vorgespannte Treibriemen von der Spindelantriebshauptwelle angetrieben wird. Das Riementreibelement ist bevorzugt ein, rotationssymmetrisch um die Spindelantriebshauptwelle angeordnetes Bauteil.

  

[0021]    Pro Spindeleinheit ist ein Treibriemen sowie Riementreibelement vorgesehen. Das Riementreibelement weist zweckmässig eine zylindrische Riemenführungsfläche auf, deren Durchmesser grösser ist der Durchmesser der Spindelantriebshauptwelle. Die Solldrehzahl der Spindelantriebswelle, nach welcher der dazugehörige Antrieb ausgelegt ist, sowie das Durchmesserverhältnis von Riementreibelement zur Spindelantriebswelle und der Wirteldurchmesser sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass der Spindelriemen die Spindel mit einer bestimmten Solldrehzahl von z.B. 20 000 bis 25 000 UpM antreibt.

  

[0022]    In Weiterbildung der Erfindung ist eine Kupplungseinrichtung vorgesehen, mittels welcher die Spindeln individuell abgebremst und angehalten werden können. D.h. jeder Spinnstelle ist eine entsprechende Kupplungseinrichtung zugeordnet. Die Kupplungseinrichtungen sind bevorzugt bei der Spindelantriebshauptwelle angeordnet.

  

[0023]    Eine Kupplungseinrichtung umfasst bevorzugt einen Schiebemechanismus sowie ein von der Rotationsbewegung der Spindelantriebshauptwelle entkoppeltes, insbesondere ruhendes bzw. stehendes Auflageelement. Die genannten Bauteile sind derart zueinander angeordnet und stehen derart miteinander in Wirkverbindung, dass der rotierende Treibriemen mittels Schiebemechanismus vom rotierenden Riementreibelement seitlich in Richtung der Hauptwellenachse auf das mittelbar oder unmittelbar neben dem Riementreibelement gelagerten Auflageelement geschoben werden kann, wodurch der Treibriemen nicht mehr angetrieben und die Spindel angehalten wird.

  

[0024]    Der Schiebemechanismus kann ein Schiebeelement, z.B. in Form einer den Spindelriemen führenden Gabel, beinhalten, welches den Treibriemen seitlich führt. Ferner kann der Schiebemechanismus auch eine Hebeleinrichtung beinhalten, mittels welcher das Schiebelement z.B. von der Spinnstelle aus betätigt werden kann.

  

[0025]    Das Auflageelement weist bevorzugt eine Auflagefläche für den Treibriemen mit einer dem Treibriemen entsprechenden Breite auf. Das Auflageelement weist bevorzugt einen Führungsabschnitt auf, welcher einem Kreisabschnitt entspricht, um welchen der Treibriemen um die Welle umgelenkt wird. Dieser Kreisabschnitt kann denselben Kreisdurchmesser aufweisen wie das Riementreibelement, so dass der Treibriemen mittels Schiebemechanismus praktisch horizontal, d.h. parallel zur Wellenachse unter Beibehaltung seiner Spannung seitlich auf das Auflageelement verschiebbar ist. Das Auflageelement kann jedoch auch einen geringeren (Kreis-) Durchmesser aufweisen als das Riementreibelement, so dass die Spannung des Treibriemens durch die seitliche Verschiebung auf das Auflageelement abnimmt.

   Das Riementreibelement kann hierzu zum Auflageelement hin einen sich verjüngenden Abschnitt aufweisen, welcher zwischen Riemenführungsfläche und Auflageelement angeordnet ist und für eine Entspannung des Treibriemens bei einer Verschiebung zum Auflageelement hin sowie in Gegenrichtung eine Zunahme der Riemenspannung bewirkt. Der sich verjüngende Abschnitt kann eine kontinuierlich konische oder abgestufte Verjüngung aufweisen. Entsprechend ist die Entspannung bzw. Spannung des Treibriemens kontinuierlich oder gestuft. Die Entspannung ist dabei beispielsweise maximal so gross, dass der Treibriemen dem Auflageelement immer noch mit verminderter Riemenspannung an- bzw. aufliegt und von diesem gehalten wird.

  

[0026]    Gemäss einer alternativen Ausführungsform der Kupplungseinrichtung kann auch gänzlich auf ein Auflageelement verzichtet werden. Das Riementreibelement weist hierzu neben der Riemenführungsfläche einen sich verjüngenden Abschnitt auf, welcher für eine Entspannung des Treibriemens bei einer Verschiebung von der Riemenführungsfläche weg sowie in Gegenrichtung, d.h. zur Riemenführungsfläche hin, für eine Zunahme der Riemenspannung sorgt. Die Entspannung des Treibriemens geht soweit, dass der Kraftschluss zwischen Riementreibelement und Treibriemen sich vollständig aufhebt und der Treibriemen entsprechend lose, d.h. entlastet um die Spindelantriebshauptwelle geführt ist, so dass dieser nicht mehr angetrieben wird.

   Zusätzlich kann eine von der Rotationsbewegung der Spindelantriebshauptwelle entkoppelte, insbesondere ruhende bzw. stehende Halteeinrichtung vorgesehen sein, welche den losen Treibriemen von der rotierenden Spindelantriebshauptwelle fernhält und einen Kontakt mit dieser verhindert. Die Halteeinrichtung würde in diesem Fall wiederum dem Auflageelement entsprechen, wobei der Treibriemen hier ohne Spannung von der Halteeinrichtung gehalten wird.

  

[0027]    Auch hier kann das Riementreibelement einen in Entlastungsrichtung bzw. zur Halteeinrichtung hin angeordneten, sich verjüngenden Abschnitt aufweisen, welcher für die Entspannung des Treibriemens bei einer seitlichen Verschiebung ggf zum Auflageelement hin sowie in Gegenrichtung, d.h. zur Riemenführungsfläche hin, eine Zunahme der Riemenspannung bewirkt. Der sich verjüngende Abschnitt kann eine kontinuierlich konische oder abgestufte Verjüngung vorsehen. Entsprechend ist die Entspannung bzw. Spannung des Treibriemens kontinuierlich oder gestuft.

  

[0028]    Der Treibriemen selbst ist bevorzugt ein Flachriemen. Die Kraftübertragung erfolgt entsprechend über Reibschluss. Der Treibriemen kann jedoch auch anders ausgestaltet sein. Der Treibriemen weist bevorzugt einen hohen Reibungskoeffizienten auf. So soll der Treibriemen sowohl auf der auf der Hauptwelle geführten Riemenseite als auch auf der auf dem Wirtel geführten Riemenseite einen Reibungskoeffizienten von 0.5 bis 0.9 [micro], insbesondere von 0.7 [micro] aufweisen. Die auf dem Wirtel geführte Riemenseite weist also gegenüber den bisherig verwendeten Treibriemen einen wesentlich höheren Reibungskoeffizienten auf. Dies liegt daran, dass die bisherige Spindelbremse, bei welcher der Treibriemen über den stehenden Wirtel schleift und Reibungswärme erzeugt, entfällt.

  

[0029]    Der Treibriemen weist bevorzugt eine Breite von 3 bis 20 mm, vorzugsweise von 3 bis 8 mm, insbesondere von maximal 5 mm auf. D.h. der Treibriemen gemäss vorliegender Erfindung ist wesentlich schmäler ausgebildet als bisherige Treibriemen. Dies rührt daher, dass die Kraftübertragung eine Funktion von der Riemenbreite und dem Reibfaktor zwischen Riemen und Antriebselement ist. Da nun besagter Reibfaktor höher ist, kann die Riemenbreite bei gleich bleibender Kraftübertragung entsprechend reduziert werden. Auch muss ein Riemen nicht mehr gleichzeitig vier Spindeln antreiben. Ferner kann bei gleich bleibenden Mitnahmewerten die Bandspannung des Riemens gegenüber herkömmlichen 4-Spindelbandantrieben herab gesetzt werden.

  

[0030]    Der Treibriemen hat z. B. eine Länge von z.B. 30 bis 70 cm, insbesondere von 30 bis 45 cm. Der Achsabstand zwischen Spindelantriebshauptwelle und den Spindelwellen beträgt z.B. 15 bis 35 cm, insbesondere rund 20 cm. Da ein Treibriemen im Gegensatz zum 4-Spindel-Bandantrieb nur noch über eine Maschinenseite geführt ist, ist dieser wesentlich kürzer als bisherige Treibriemen, was mit ein Grund ist, dass nicht zwingend eine Bandspanneinrichtung benötigt wird.

  

[0031]    Es können jedoch trotzdem Spannmittel vorgesehen sein, welche den Treibriemen Vorspannen und für eine gleichmässig Spannung des Treibriemens während des Betriebs und somit für eine gleichmässige Momentübertragung sorgen. Solche Spannmittel können z.B. mit Rückstelleelementen, wie Federn, gekoppelte Führungsräder sein. Grundsätzlich ist jedoch ein permanentes Nachspannen des Treibriemens wie oben erwähnt nicht notwendig, da ein Treibriemen nur eine einzige Spindel antreibt.

  

[0032]    Der elektrische Antrieb ist bevorzugt ein Asynchronmotor, insbesondere ein 2-poliger Drehstrom-Asynchronmotor. Der Elektromotor kann gegenüber herkömmlichen Spindelmotoren mit einer niedrigeren Frequenz betrieben werden. Dadurch sinken die Energieverluste durch Wirbelströme. Der Elektromotor kann z. B. eine Leistung von 16 kW aufweisen. Die Elektromotoren der Spindelantriebshauptwellen werden bevorzugt über einen gemeinsamen Frequenzumrichter gesteuert.

  

[0033]    Die Spindelantriebshauptwellen haben bevorzugt einen Durchmesser von 20 bis 35 mm, insbesondere 22 bis 26 mm. Die konzentrisch um die Spindelantriebshauptwellen angeordneten und den Treibriemen antreibenden Riementreibelement weisten bevorzugt einen Durchmesser von 30 bis 40 mm, insbesondere von 32 bis 36 mm auf.

  

[0034]    Die Spindeleinheit selbst ist direkt oder indirekt auf der Spindelbank starr befestigt. In Weiterbildung der Erfindung ist am Ringrahmen ein sich von der Unterseite des Ringrahmens nach unten erstreckendes Ringrahmenrohr angeordnet, welches den Kops unterhalb des Ringrahmens umhüllt. Das Ringrahmenrohr umgibt dabei die Kopsführungsöffnung des Ringrahmens. Die Spindeleinheit enthält zwischen der Garnfesthalteeinrichtung und dem Wirtel ein Zwischenelement, welches derart ausgebildet ist, dass sich das Ringrahmenrohr in den tieferen Ringrahmenpositionen über das Zwischenelement schieben lässt, wobei das untere Ende des Ringrahmenrohres in der tiefsten Ringrahmenposition, bei der Erstellung der Garnklemmung bzw. Unterwindung vor dem Kopswechsel oberhalb des Wirtels zu liegen kommen.

  

[0035]    Die Garnfesthalteeinrichtung ist eine Einrichtung zum Festhalten des vom Streckwerk kommenden Garns unterhalb des Kopses an der Spindel im Hinblick auf einen Kopswechsel. Die Garnfesthalteeinrichtung kann eine Unterwindeeinheit mit Unterwindeabschnitt oder eine Klemmeinrichtung mit Klemmspalt sowie mit einer zugehörigen Unterwindekrone sein. Die Garnfesthalteeinrichtung ist jeweils unterhalb des Spindelschaftes und oberhalb des Wirtels angeordnet.

  

[0036]    Das Zwischenelement ist in seiner Längenausdehnung und in seinem Durchmesser vorzugsweise derart ausgebildet, dass sich das Ringrahmenrohr in den tieferen Ringrahmenpositionen über das Zwischenelement schieben lässt, wobei die Länge des Zwischenelements derart gewählt ist, dass das untere Ende des Ringrahmenrohres in der tiefsten Ringrahmenposition, bei der Erstellung der Garnklemmung bzw. der Unterwindung vor dem Kopswechsel oberhalb des Wirtels zu liegen kommen.

  

[0037]    Die Länge Z des Zwischenelements beträgt bevorzugt wenigstens das 0.5-fache, bevorzugt wenigstens das 0.7 bis 0.9-fache der Länge L des Spindelschafts. Der Spindelschaft ist dabei jener Teil der Spindeleinheit, welcher die Kopshülse aufnimmt. Das Zwischenelement kann somit z. B. eine Länge von 250 bis 350 mm haben. Das Zwischenelement besteht vorteilhaft aus einem verlängerten Zwischenabschnitt der Spindelwelle. Das Zwischenelement bzw. die Spindelwelle kann einen Durchmesser von 5 bis 10 mm, insbesondere von 6 bis 7 mm aufweisen. Die Spindelwelle ist bevorzugt aus Stahl oder Aluminium. Die Spindelwelle kann eine Biege-Elastizität aufweisen, welche eine Auslenkung der freien Spindelspitze während des Spinnbetriebes von z.B. bis zu 1 mm erlaubt. Die Auslenkung der Spindelspitze wird durch die im Spinnbetrieb herrschenden Präzessionskräfte bewirkt.

   D.h. durch die Biege-Elastizität des Zwischenelementes kann dieses durch entsprechende Auslenkung aus der Vertikalen Position Präzessionskräfte aufnehmen, so dass keine Präzessionskräfte auf die Spindellager wirken.

  

[0038]    Die Spindeleinheit enthält ein oberes und unteres Spindellager, welche vorzugsweise Kugel- oder Wälzlager sind. Die beiden Lager sind in Abstand voneinander angeordnet.

  

[0039]    Sie liegen beide bevorzugt unterhalb des Zwischenelementes bzw. unterhalb der Garnfesthalteeinrichtung sowie oberhalb des Wirtels bzw. oberhalb der Spindelbank.

  

[0040]    Das obere und untere Spindellager werden bevorzugt von einem gemeinsamen, geschlossenen Lagergehäuse aufgenommen, welches auf diese Weise einen Abschnitt der Spindelwelle mit den beiden Spindellagern umschliesst.

  

[0041]    Gemäss einer ersten Ausführungsform ist das untere Lager auf Höhe der Spindelbank bzw. auf der Befestigungshöhe der Spindeleinheit an der Spindelbank angeordnet. Das obere Spindellager ist bevorzugt oberhalb der Spindelbank angeordnet.

  

[0042]    Gemäss einer zweiten Ausführungsform ist das untere Lager oberhalb der Spindelbank bzw. oberhalb der Befestigungshöhe der Spindelbank angeordnet. Das obere Spindellager ist entsprechend ebenfalls oberhalb der Spindelbank und oberhalb des unteren Lagers angeordnet.

  

[0043]    Die Spindeleinheit ist bevorzugt über das Lagergehäuse auf der Spindelbank angebracht. Das Zwischenelement erstreckt sich dementsprechend vom Lagergehäuse bis zur Garnfesthalteeinrichtung bzw. bis zum Spindelschaft.

  

[0044]    Die Spindeleinheit enthält gemäss einem weiteren Befestigungskonzept eine Aufnahmehülse, über welche, d.h. über deren Endababschnitt, die Spindeleinheit auf der Spindelbank befestigt ist. Das Lagergehäuse und das Zwischenelement sind von der Aufnahmehülse umgeben. Die Spindel ist über das Lagergehäuse an der Aufnahmehülse, insbesondere an deren Innenseite, befestigt. Zur Befestigung können elastische Befestigungsmittel zwischen Aufnahmehülse und Lagergehäuse vorgesehen sein, welche eine Bewegung der Einheit aus Spindelwelle, Lager, Lagergehäuse, Spindelschaft und Spindelwirtel gegenüber der Aufnahmehülse ermöglichen. Eine derartige Konstruktion wird beispielsweise in der DE-A-10 2005 040 902 in Fig. 1b und 1c dargestellt.

  

[0045]    Die Spindeleinheit ist vorzugsweise derart ausgelegt und an die Spindelbank angebracht, dass der Wirtel unterhalb der Spindelbank zu liegen kommt. Hierzu enthält die Spindelbank jeweils einen Durchbruch oder Ausnehmung zum Hindurchführen des unteren Abschnittes der Spindeleinheit.

  

[0046]    Zwecks Anpassung des Übersetzungsverhältnisses können Riementreibelemente und/oder Wirtel unterschiedlichen Durchmessers eingesetzt werden, welche in Bezug auf das Übersetzungsverhältnis eine optimale Drehmomentübertragung in einem bestimmten Drehzahlbereich von der Spindelantriebshauptwelle auf die Spindelwelle der Spindel ermöglichen.

  

[0047]    Die erfindungsgemässe Spinnmaschine erlaubt eine effizientere Übertragung des Drehmomentes auf die Spindeln. Jede Spindel kann zusammen mit dem diese antreibenden Treibriemen gestoppt werden. Ferner erlaubt der Einsatz von Spindeleinheiten mit Zwischenelement die Verwendung einer Kopskapselung. Im Weiteren erlaubt das Zwischenelement, gemäss einer weiteren Funktion, eine bedingte seitliche Auslenkung des Spindeloberteils zum Ausgleich der Präzessionskräfte.

  

[0048]    Die Erfindung wird nun nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
<tb>Fig. 1a:<sep>einen Querschnitt durch die Spindeleinheit mit Spindelantrieb einer Ringspinnmaschine;


  <tb>Fig. 1b:<sep>einen Detailausschnitt "A" aus der Fig. 1a;


  <tb>Fig. 2:<sep>eine schematische Darstellung der Spindelantriebshauptwellen mit den dazugehörigen Antrieben;


  <tb>Fig. 3:<sep>eine Darstellung einer Kupplungseinrichtung;


  <tb>Fig. 4:<sep>einen Querschnitt durch Fig. 3entlang der Linie B-B;


  <tb>Fig. 5:<sep>einen Ausschnitt aus einer weiteren Spindelantriebshauptwelle mit Kupplungseinrichtung.

  

[0049]    Die Spindeleinheit 2 gemäss Fig. 1aund 1benthält einen Spindelschaft 18, eine Spindelwelle 11, ein in einem geschlossenen Spindellagergehäuse 21 untergebrachtes oberes und unteres Spindellager 22, 23, sowie unterhalb des Spindellagergehäuses 21 einen Wirtel 10, welcher drehfest mit der Spindelwelle 11 verbunden ist. Die Spindeleinheit 2 weist ferner zwischen dem Wirtel bzw. dem oberen Spindellager 22 und einer Garnklemmeinrichtung 8, 9 ein Zwischenelement auf, welches einem Teilabschnitt 11a der Spindelwelle 11 entspricht. Auf dem Spindelschaft 18 ist eine Garnhülse 19 aufgesetzt, auf welcher ein Garnkörper 20 abgelegt wird. Die Spindeleinheit 2 ist über das Spindellagergehäuse 21 starr auf einer Spindelbank 3 befestigt, wobei der Wirtel 10 unterhalb der Spindelbank 3 liegt.

   Die Spindeleinheit 2 ist hierzu mit dem Spindellagergehäuse 21 durch einen Durchbruch in der Spindelbank 3 geführt. Das untere Spindellager 23 ist auf der Höhe der Spindelbank positioniert. Die Spindelbank 3 weist im Weiteren eine zur Maschine hin weisende vertikale Rückwand 13 auf.

  

[0050]    Das aus einem Streckwerk (nicht gezeigt) gelieferte Faserband 17 wird über ein, auf einem Ringrahmen 4 angeordneten bekannten System aus Ring 6 und Läufer 5 in bekannter Weise zu einem Garn eingedreht und zu einem Kops aufgewickelt.

  

[0051]    Am Ringrahmen 4 ist ein, sich von unterhalb des Ringrahmens 4 abwärts erstreckendes Ringrahmenrohr 7 befestigt. D.h., das Ringrahmenrohr 7 ist unterhalb des Ringrahmens 4 an diesem befestigt. Wird der Ringrahmen 4 in eine untere Position geführt, z.B. zur Erstellung einer Unterwindung bzw. Garnklemmung, so schiebt sich das Ringrahmenrohr 7 über das Zwischenelement 11a.

  

[0052]    Die Spindeleinheit 2 wird durch eine Spindelantriebshauptwelle 14a angetrieben. Die Spindelantriebshauptwelle 14a weist Riementreibelemente 15, über welche jeweils ein Treibriemen 16 kraftschlüssig geführt ist. Die Riementreibelemente 15 sind konzentrisch zur Spindelantriebshauptwelle 14a auf dieser angeordnet und mit dieser drehfest verbunden. Sie weisen einen grösseren Durchmesser auf als die Spindelantriebshauptwelle 14a. Über den Durchmesser der Riementreibelemente 15 lässt sich auch das Drehzahl-Übersetzungsverhältnis zur Spindelwelle bestimmen. Der Treibriemen 16 ist im Weiteren um den Wirtel 10 der Spindeleinheit 2 geführt. Auf diese Weise wird das Antriebsmoment der Spindelantriebshauptwelle 14a über den Treibriemen 16 und den Wirtel 10 auf die Spindelwelle 11 übertragen.

   Da die Achsen der Spindelantriebshauptwelle 14a und der Spindelwelle 11 senkrecht zueinander liegen, wird der Treibriemen 16 verschränkt geführt. Pro Spinnstelle ist jeweils ein Treibriemen 16 vorgesehen.

  

[0053]    Gemäss Fig. 2 enthält eine Ringspinnmaschine für jede Maschinenseite eine Spindelantriebshauptwelle 14a, 14b, welche jeweils über einen separaten Elektromotor 24a, 24b angetrieben werden. Die beiden Elektromotoren 24a, 24b werden über einen gemeinsamen Frequenzumrichter 25 angesteuert.

  

[0054]    Die Fig. 1, 3 und 4stellen eine erfindungsgemässe Kupplungseinrichtung dar. Hierzu ist neben jedem Riementreibelement 15 ein, die Spindelantriebshauptwelle 14a teilweise umgebendes Auflageelement 33, auch Bremselement genannt, angeordnet. Das Auflageelement 33 ist direkt oder indirekt am Maschinengestell befestigt und von der Rotationsbewegung der Spindelantriebshauptwelle 14a entkoppelt. Im Gegensatz zum Riementreibelement 15 dreht sich also das Auflageelement 33 nicht mit der Spindelantriebshauptwelle 14a, sondern ist orts- und drehfest. Das Auflageelement 33 ist gemäss vorliegendem Ausführungsbeispiel in Form einer Bremsklammer ausgebildet. Diese kann z.B. U-förmig ausgebildet sein, wobei die Öffnung zum Spindelwirtel hin gerichtet ist.

   Das Auflageelement 33 weist in dem die Spindelantriebshauptwelle umgebenden Abschnitt bevorzugt denselben Aussenumfang wie das Riementreibelement 15 auf, d.h. zumindest über jenen Abschnittsbereich, welcher neben den Abschnittsbereich des Riementreibelements 15 liegt, der den Treibriemen um die Hauptwelle 14a führt.

  

[0055]    Die Kupplungseinrichtung weist ferner ein gabelförmiges Schiebeelement 23 sowie eine Hebeleinrichtung 22 zum Betätigen des Schiebeelementes 23 auf. Die Hebeleinrichtung 22 weist einen Hebel auf, welcher zur Spinnstelle hinführt, so dass der Kupplungsmechanismus durch das Spinnpersonal von der Spinnstelle aus einfach zu bedienen ist. Die Hebeleinrichtung 22 bzw. der Hebel stützt sich auf eine Rückwand 13 der Spindelbank 3 ab bzw. wird durch diese geführt.

  

[0056]    Die Hebeleinrichtung 22, das Schiebelement 23 und das Auflageelement 33 wirken derart zusammen, dass sich durch Betätigen des Hebels das Schiebeelement 23 entlang der Hauptwellenachse verschiebt, wodurch der Treibriemen 16 seitlich, d.h. in Richtung Hauptwellenachse vom Riementreibelement 15 auf das Auflageelement 33 geschoben wird. Da der Treibriemen 16 vom Auflageelement 33 kein Drehmoment erhält, wird der Treibriemen 16 und somit die Spindelwelle 11 unmittelbar gestoppt. Das Auflageelement weist vorzugsweise keinen Freilauf auf, so dass der Treibriemen 16 über die Reibkräfte gestoppt wird. Damit der Stopp jedoch nicht allzu abrupt ausfällt, können Mittel vorgesehen sein, welche ein kurzzeitiges Nachlaufen des Treibriemens 16 auf dem Auflageelement 33 unterstützen.

   Hierzu ist auf dem Auflageelement 33 gemäss spezieller Ausführungsform ein Stahlband 32 aufgebracht, welches sich gegenüber dem Auflageelement 33 begrenzt relativ verschieben lässt. Wird nun der Treibriemen 16 auf das Auflageelement 33 verschoben, so gleitet der Treibriemen 16 zusammen mit dem Stahlband 32 noch bedingt über das Auflageelement 33 weiter, bis die Haftreibung zwischen Auflageelement 33 und dem Stahlband 32 überhand nimmt und der Treibriemen 16 nach verzögerter Bremsung zum Stillstand kommt.

  

[0057]    Auf der Spindelantriebshauptwelle 41 gemäss Fig. 5 ist ein Riementreibelement 42 in Form eines balligen Treibkörpers drehfest angeordnet. Das Riementreibelement 42 weist eine Riemenführungsfläche 45 auf, welche einen grösseren Durchmesser hat als die Hauptwelle 41 selbst. Der Treibriemen 44 wird bei Spindelbetrieb mittels Reibschluss auf dieser Führungsfläche 45 geführt. Zum Stoppen der Spindel wird der Treibriemen mittels Schiebeeinrichtung (nicht gezeigt) seitlich, d.h. in axialer Richtung über einen sich konisch verjüngenden Abschnitt 43 zum ruhenden Auflageelement 46 geführt (Pfeilrichtung). Da das Auflageelement 46 von der Rotation der Spindelantriebshauptwelle 41 entkoppelt ist und selbst nicht angetrieben wird, kommen der Treibriemen und somit die Spindel zum Stillstand.

   Zur (Wieder-) Inbetriebnahme der Spindel wird der Treibriemen 44 einfach wieder in entgegen gesetzter Richtung seitlich auf die Riemenführungsfläche 45 geschoben. Das Auflageelement 46 kann als fixes Element, wie Klammer, ausgebildet sein, welches direkt oder indirekt am Maschinengestell befestigt ist und die Spindelantriebshauptwelle 41 kontaktlos über- bzw. umgreift.

  

[0058]    Es versteht sich von selbst, dass die beschriebene Anordnung auch auf eine Spindeleinheit Anwendung findet, welche kein Zwischenelement 11a enthält.

Claims (10)

1. Ringspinnmaschine mit zwei Maschinenseiten und mit an beiden Maschinenseiten angeordneten Spinnstellen, wobei die Ringspinnmaschine ein Maschinengestell, und an beiden Maschinenseiten jeweils einen gemeinsamen Ringrahmen (4) und eine gemeinsame Spindelbank (3) enthält, und wobei jeweils auf der Spindelbank (3) pro Spinnstelle eine Spindeleinheit (2) mit einer Spindelwelle (11), einem Spindelschaft (18) und einem Wirtel (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringspinnmaschine zwei Spindelantriebshauptwellen (14a, 14b) aufweist, wobei jeder Maschinenseite eine Spindelantriebshauptwelle (14a, 14b) zugeordnet ist, und die Spindeleinheiten (2) einer Maschinenseite das Drehmoment von der dieser Maschinenseite zugeordneten Spindelantriebshauptwelle abnehmen.

2. Ringspinnmaschine nach Anspruch 1, wobei jeder Spindelantriebshauptwelle wenigstens ein Antrieb, insbesondere Elektromotor, zugeordnet ist, mittels welchem die dazugehörige Spindelantriebshauptwelle (14a, 14b) antreibbar ist.

3. Ringspinnmaschine nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Antrieb (24a, 24b) ein Direktantrieb ist.

4. Ringspinnmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2, wobei die Elektromotoren (24a, 24b) der beiden Spindelantriebshauptwellen (14a, 14b) über einen gemeinsamen Frequenzumrichter (25) gesteuerte Ansynchronmotoren sind.

5. Ringspinnmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei jeder Spindeleinheit (2) ein Treibriemen (16) zugeordnet ist, welcher über die dazugehörige Spindelantriebshauptwelle (14a) oder ein konzentrisch und drehfest zur Spindelantriebshauptwelle (14a) angeordnetes, und mit dieser mit rotierendes Riementreibelement (15) und den Wirtel (10) der Spindeleinheit (2) geführt ist, und auf diese Weise Drehmoment von der Spindelantriebshauptwelle (14a) auf die Spindelwelle (11) überträgt.

6. Ringspinnmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei bei der Spindelantriebshauptwelle (14a) eine Kupplungseinrichtung (22, 23, 33) angeordnet ist, mittels welcher sich die Spindeln individuell auskuppeln, abbremsen und anhalten lassen.

7. Ringspinnmaschine nach Anspruch 6, wobei die Kupplungseinrichtung (22, 23, 33) ein drehfest mit der Spindelantriebshauptwelle (14a) verbundenes und mit dieser mit rotierendes Riementreibelement (15) und einen Riemenschiebemechanismus (22, 23) enthält, wobei der Riemenschiebemechanismus (22, 23) derart mit dem Riementreibelement (15) in Wirkverbindung steht, dass der Treibriemen (16) von einer Treibposition auf dem Riementreibelement (15), in welcher der Treibriemen (16) von der Spindelantriebshauptwelle (14a) angetrieben wird, in Richtung der Spindelantriebshauptwellenachse in eine Stoppposition, in welcher der Kraftfluss zwischen Treibriemen (16) und Spindelantriebshauptwelle (14a) unterbrochen ist, und umgekehrt bringbar ist.

8. Ringspinnmaschine nach Anspruch 7, wobei die Kupplungseinrichtung (22, 23, 33) ein von der Rotation der Spindelantriebshauptwelle (14a) entkoppeltes Auflageelement enthält (33), wobei das Auflageelement (33) derart mit dem Riemenschiebemechanismus (22, 23) und dem Riementreibelement (15) in Wirkverbindung steht, dass der umlaufende Treibriemen (16) über den Riemenschiebemechanismus (22, 23) von der Treibposition auf dem Riementreibelement (15) in eine Stoppposition auf dem Auflageelement (33) verschiebbar ist.

9. Ringspinnmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei am Ringrahmen (4) ein sich von der Unterseite des Ringrahmens (4) nach unten erstreckendes Ringrahmenrohr (7) angeordnet ist, welches den Kops (20) unterhalb des Ringrahmens (4) umhüllt, und die Spindeleinheit (2) zwischen einer Garnfesthalteeinrichtung (9) und dem Wirtel (10) ein Zwischenelement (11a) enthält, wobei das Zwischenelement (11a) derart ausgebildet ist, dass sich das Ringrahmenrohr (7) in den tieferen Ringrahmenpositionen über das Zwischenelement (11a) schieben lässt, wobei das untere Ende des Ringrahmenrohres (7) in der tiefsten Ringrahmenposition, bei der Erstellung der Garnklemmung oder Unterwindung vor dem Kopswechsel oberhalb des Wirtels (10) zu liegen kommen.

10. Ringspinnmaschine nach Anspruch 8, wobei die Länge (Z) des Zwischenelements (11a) wenigstens das 0.5-fache, bevorzugt wenigstens das 0.7 bis 0.9-fache der Länge (L) des Spindelschaftes (18) beträgt und das Zwischenelement (11a) aus einem Zwischenabschnitt der Spindelwelle (11) besteht.