CH683924A5

CH683924A5 - Spinn- oder Zwirnspindel.

Info

Publication number: CH683924A5
Application number: CH138091A
Authority: CH
Inventors: Hans Braxmeier
Original assignee: Fritz Stahlecker Hans Stahleck
Priority date: 1990-08-08
Filing date: 1991-05-07
Publication date: 1994-06-15
Also published as: DE4121979A1; DE4121979C2; JP3035394B2; JPH04257327A

Description

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CH 683 924 A5

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Spinn- oder Zwirnspindel mit einem Spindelschaft, der mittels eines Halslagers und eines Fusslagers innerhalb eines Spindellagergehäuses gelagert ist, das unterhalb des Fusslagers mittels eines Verbindungselementes an einem das Spindellagergehäuse mit Abstand umgebenden Aussengehäuse gehalten ist, das mit Mitteln zum Befestigen an einer Spindelbank versehen ist, wobei das Verbindungselement mit einer einen auf Biegen federelastisch nachgiebigen Bereich definierenden Querschnittsverringerung versehen ist.

Obwohl mit modernen Maschinen und Fertigungsmethoden Spindeln oder Zwirnspindeln und ihre Lagerungen mit erhöhter Genauigkeit hergestellt werden können, ergeben sich Lärmprobleme ab Spindeldrehzahlen von ca. 17 000 min-1. Dabei gelten die Wälzkörper der Halslagerung als wesentliche Geräuschquelle. Schwingungen im Bereich des Halslagers werden als Körperschall über das Spindellagergehäuse, den Spindelflansch und die Spindelbank auf grossflächige Maschinenelemente übertragen, von denen dann die mechanischen Schwingungen in Schall umgewandelt werden. Dies gilt auch für eine Spindel der eingangs genannten Art, wie sie durch die DE-C 2 749 389 bekannt ist. Bei dieser Bauart ist ein Lagergehäuse vorgesehen, das ein Halslager und ein vollständiges Fusslager (sowohl ein radiales Lagerelement als auch ein axiales Lagerelement) aufnimmt und somit die gesamte Spindel auch in axialer Richtung hält. Das Lagergehäuse ist bei dieser Bauart dicht unterhalb des Halslagers an dem oberen Ende eines Zwischenrohres angebracht, das das Lagergehäuse in dem übrigen Bereich mit Abstand umgibt. Das Zwischenrohr ist unterhalb des Fusslagers mit seinem unteren Ende über ein Verbindungselement mit dem unteren Ende eines äusseren Lagerhauses verbunden, das mit Mitteln zum Befestigen an einer Spindelbank versehen ist und das das Zwischenrohr mit Abstand umgibt. Bei einem Ausführungs-beispiei weist das Bodenteil eine Einschnürung auf, um einen auf Biegen federelastischen Bereich zu schaffen. Die Zwischenräume zwischen Lagergehäuse und Zwischenrohr einerseits sowie zwischen dem Zwischenrohr und dem äusseren Lagergehäuse stehen über Öffnungen miteinander in Verbindung und sind mit Öl gefüllt, dessen Niveau sich über die halbe Höhe des äusseren Lagergehäuses erstreckt. Mit Hilfe dieses Öls sollen Schwingungen der Spindel gedämpft werden, so dass die Laufqualität der Spindel verbessert werden soll. Massnahmen zur Schallreduzierung sind bei dieser Spindel nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spinn- oder Zwirnspindel der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine deutliche Verringerung des Geräuschproblems erhalten wird.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Querschnittsverringerung als eine eine Körperschallübertragung einschränkende Diskontinuitätsstelle ausgebildet ist, die bezüglich der Biegesteifig-keit bei einer radialen Belastung am Halslager eine Federkonstante von 70 N/mm bis 300 N/mm aufweist, und dass in dem gegenüber dem Innenraum des Spindellagergehäuses abgetrennten Zwischenraum zwischen Spindellagergehäuse und Aussengehäuse ein Medium vorhanden ist, dessen Schallgeschwindigkeit kleiner als 500 m/s ist.

Aufgrund der Diskontinuitätsstelle wird die Körperschallübertragung schon innerhalb der Spindellagerung weitgehend unterbrochen, so dass die hochfrequenten Schwingungen, die später zu Schall werden, nur in geringem Masse auf das Aussengehäuse und von dort auf die Spindelbank und andere Maschinenteile weitergeleitet werden. Das Aussengehäuse selbst bewirkt ausserdem noch eine Abschirmung des von dem Spindellagergehäuse abgegebenen Schalls. Dabei ist auch vorgesehen, dass in dem Zwischenraum zwischen dem Spindellagergehäuse und dem Aussengehäuse kein Medium vorhanden ist, das in der Lage ist, in einem nennenswerten Umfang einen Körperschall zu übertragen.

Die bei der bekannten Bauart nach der DE-C 2 749 389 vorhandene Einschnürung in dem Verbindungselement wirkt nicht als eine Diskontinuitätsstelle, durch die die Körperschallübertragung in nennenswerten Umfang eingeschränkt wird. Dies liegt darin begründet, dass der Zwischenraum zwischen dem Zwischenrohr und dem Aussenrohr auch im Bereich der Einschnürung durch Öl ausgefüllt ist, so dass über dieses Öl eine Körperschallübertragung erfolgt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass der Zwischenraum zwischen Spindellagergehäuse und Aussengehäuse wenigstens im Bereich der Diskontinuitätsstelle mit einem Fett ausgefüllt ist. Dadurch lässt sich die Geräuschbildung noch weiter reduzieren. Die gleiche Wirkung wird erhalten, wenn der Zwischenraum zwischen Spindellagergehäuse und Aussengehäuse wenigstens im Bereich der Diskontinuitätsstelle mit einem Elastomer ausgefüllt ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgesehen, dass das Fusslager in ein radiales Lagerelement und ein axiales Lagerelement unterteilt ist und dass das axiale Lagerelement in axialer Richtung gegen das Verbindungselement abgestützt ist. Dadurch wird erreicht, dass das Spindellagergehäuse in seinem rohrförmigen Bereich nicht mit Zugoder Druckkräften belastet ist, sondern nur mit Biegekräften. Dadurch lassen sich definiertere Verhältnisse auch bezüglich der Diskontinuitätsstelle erzielen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform.

Die Zeichnung zeigt einen axialen Teil-Schnitt durch eine erfindungsgemässe Spinn- oder Zwirnspindel, die an einer Spindelbank angebracht ist.

Die Spinn- oder Zwirnspindel enthält einen mit einem Spindeloberteil, von dem ein Wirtel (7) dargestellt ist, drehfest verbundenen Spindelschaft (2), der in einem Spindellagergehäuse (3) gelagert ist. Die Lagerung erfolgt mittels eines Wälzkorper, vorzugsweise Rollen, aufweisenden Halslagers (4), mit welchem der Spindelschaft (2) in einer Lagerhülse

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gelagert ist, die in das obere Ende des Spindellagergehäuses (3) eingepresst ist. Das untere Ende des Spindelschaftes ist mit einem Fusslager gelagert, das als radiales Lagerelement eine Lagerhülse

(5) aufweist, die mittels einer Zentrierhülse (8) gehalten ist, deren oberes Ende in der Lagerhülse gehalten ist. Das Spurlager wird mit einem Spurlagerbolzen (6) ergänzt, auf den sich das Ende des Spindelschaftes (2) in axialer Richtung abstützt. Zwischen der Zentrierhülse (8) und der Innenwandung des Spindellagergehäuses (3) ist eine Dämpfungsspirale (9) angeordnet. Der Spurlagerbolzen

(6) ist in einem Verbindungselement (12) gehalten, das einteilig mit dem Spindellagergehäuse (3) ausgebildet ist und das das Spindellagerhäuse (3) unterhalb des Fusslagers (5, 6) mit dem unteren Ende eines Aussengehäuses (14) verbindet. Das dickwandige Aussengehäuse (14) ist im Bereich seines oberen Endes an einer Spindelbank (20) befestigt. Das Aussengehäuse (14) ist im Bereich seines oberen Endes mit einem Aussengewinde (16) versehen, auf das eine Mutter (19) aufgeschraubt ist. Beidseits der Spindelbank (20) sind Ringe (17, 18) angeordnet, von denen wenigstens einer einen Planschlag aufweist, so dass die Winkellage der Spinn- oder Zwirnspindel (1) durch Verdrehen dieses Ringes, beispielsweise des Ringes (18) einstellbar ist.

Der Boden (23) des Spindellagerhäuses (3), der den Spurlagerbolzen (6) aufnimmt und der eine die Dämpfungsspirale (9) in axialer Richtung abstützende Bodenplatte (10) aufnimmt, ist, wie bereits erwähnt wurde, einteilig mit einem Verbindungselement (12) hergestellt. Das Verbindungselement (12) besitzt einen zylindrischen Fortsatz (13), der einen grösseren Aussendurchmesser als das Lagergehäuse (3) aufweist und der von unten in das Aussengehäuse (14) eingepresst ist, das das Spindellagergehäuse (3) unter Belassen eines Zwischenraumes (21) umgibt. Der Fortsatz (13) ist mit einer Ringnut versehen, in die ein Dichtungsring (15) eingelegt ist. Das Verbindungselement (12) bildet zwischen dem Boden (23) des Spindellagerhäuses (3) und dem Fortsatz (13) eine Diskontinuitätsstelle (11), mit welcher die Übertragung von Körperschall weitgehend eingeschränkt wird. In dem Bereich der Diskontinuitätsstelle (11) besitzt das Verbindungselement (12) eine bolzenförmige Gestalt, wobei seine axiale Länge grösser ist als sein Durchmesser. Dieser bolzenformige Bereich ist so gestaltet, dass sich aufgrund der Gestalt und des gewählten Materials bei einer radialen Belastung im Bereich des Halslagers (4) in dem Bereich der Diskontinuitäts-stelie (11) eine Biegesteifigkeit ergibt, die eine Federkonstante in der Grössenordnung von vorzugsweise 100 N/mm ergibt. Als Material für das Spindellagergehäuse (3) und das Verbindungselement wird ein Automatenstahl verwendet.

Der Innenraum des Lagergehäuses (3) ist vorzugsweise bis zum oberen Ende der Dämpfungsspirale (9) mit Öl gefüllt. Er ist nach aussen abgedichtet, so dass kein Öl in den Bereich des Zwischenraums (21) gelangt. In dem Zwischenraum (21) befindet sich ein Medium, dass nicht für eine Körperschallübertragung geeignet ist. Beispielsweise befindet sich in dem Zwischenraum (21) nur Luft unter Atmosphärendruck. Bei anderen Ausführungsformen wird vorgesehen, dass der Zwischenraum vorzugsweise bis etwa zwei Drittel seiner Höhe mit einem Medium gefüllt wird, das nicht in der Lage ist, in nennenswertem Umfang einen Körperschall weiterzuleiten. Als besonders geeignet erweist sich hierbei eine Füllung mit Fett. Jedoch sind auch Elastomere mit entsprechenden Eigenschaften geeignet.

Das Aussengehäuse (14) ist so ausgebildet, dass es eine deutlich höhere Masse als das Spindellagergehäuse (3) besitzt. Dazu wird vorgesehen, dass seine Wandstärke wenigstens das vierfache der Wandstärke des Spindellagergehäuses (3) beträgt. Ausserdem wird vorgesehen, dass das axiale Trägheitsmoment des Aussengehäuses (14) grösser als das axiale Trägheitsmoment des Spindellagergehäuses (3) ist, vorzugsweise um etwa das 10fache.

Claims

Patentansprüche

1. Spinn- oder Zwirnspindel mit einem Spindelschaft, der mittels eines Halslagers und eines Fusslagers innerhalb eines Spindellagergehäuses gelagert ist, das unterhalb des Fusslagers mittels eines Verbindungselementes an einem das Spindellagergehäuse mit Abstand umgebenden Aussengehäuse gehalten ist, das mit Mitteln zum Befestigen an einer Spindelbank versehen ist, wobei das Verbindungselement mit einer einen auf Biegen federelastisch nachgiebigen Bereich definierenden Querschnittsverringerung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsverringerung als eine eine Körperschallübertragung einschränkende Diskontinuitätsstelle (11) ausgebildet ist, die bezüglich der Biegesteifigkeit bei einer radialen Belastung am Halslager eine Federkonstante von 70 N/mm bis 300 N/mm aufweist, und dass in dem gegenüber dem Inneren des Spindellagergehäuses (3) abgetrennten Zwischenraum (21) zwischen Spindellagerhäuse (3) und Aussengehäuse (14) ein Medium vorhanden ist, dessen Schallgeschwindigkeit kleiner als 500 m/s ist.

2. Spinn- oder Zwirnspindel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (12) einteilig mit dem Spindellagergehäuse (3) hergestellt ist.

3. Spinn- oder Zwirnspindel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich der Querschnittsverringerung wenigstens annähernd die Gestalt eines Bolzens besitzt, dessen Länge grösser als sein Durchmesser ist.

4. Spinn- oder Zwirnspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (21) zwischen Spindellagergehäuse (3) und Aussengehäuse (14) wenigstens im Bereich der Diskontinuitätsstelle (11) mit einem Fett ausgefüllt ist.

5. Spinn- oder Zwirnspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenraum (21) zwischen Spindellagergehäuse (3) und Aussengehäuse (14) wenigstens im Bereich der Diskontinuitätsstelle (11) mit einem Elastomer ausgefüllt ist.

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6. Spinn- oder Zwirnspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Aussengehäuse (14) ein höheres axiales Trägheitsmoment als das Spindellagergehäuse (3) aufweist.

7. Spinn- oder Zwirnspindel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Fusslager in ein radiales Lagerelement (5) und ein axiales Lagerelement (6) unterteilt ist, und dass das axiale Lagerelement (6) in axialer Richtung gegen das Verbindungselement (12) abgestützt ist.

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