CH683924A5

CH683924A5 - Spinning or twisting spindle.

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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Beschreibung description

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. The invention relates to a spinning or twisting spindle with a spindle shaft, which is mounted by means of a neck bearing and a foot bearing within a spindle bearing housing, which is held below the foot bearing by means of a connecting element on an outer housing which surrounds the spindle bearing housing at a distance and which is fastened to a device by means of fastening Spindle bank is provided, wherein the connecting element is provided with a cross-sectional reduction defining a resiliently resilient area for bending.

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. Although spindles or twisted spindles and their bearings can be manufactured with increased accuracy using modern machines and production methods, noise problems arise from spindle speeds of approx. 17,000 min-1. The rolling elements of the neck bearing are considered to be an essential source of noise. Vibrations in the area of the neck bearing are transmitted as structure-borne noise via the spindle bearing housing, the spindle flange and the spindle bench to large-area machine elements, from which the mechanical vibrations are then converted into sound. This also applies to a spindle of the type mentioned at the outset, as is known from DE-C 2 749 389. In this type of construction, a bearing housing is provided which accommodates a neck bearing and a complete foot bearing (both a radial bearing element and an axial bearing element) and thus also holds the entire spindle in the axial direction. In this type of construction, the bearing housing is mounted just below the neck bearing at the upper end of an intermediate tube which surrounds the bearing housing in the remaining area at a distance. The lower end of the intermediate tube is connected at its lower end via a connecting element to the lower end of an outer warehouse, which is provided with means for fastening to a spindle bench and which surrounds the intermediate tube at a distance. In one embodiment example, the bottom part has a constriction in order to create a region which is resilient to bending. The spaces between the bearing housing and the intermediate tube on the one hand and between the intermediate tube and the outer bearing housing are connected to one another via openings and are filled with oil, the level of which extends over half the height of the outer bearing housing. With the help of this oil, vibrations of the spindle should be damped so that the running quality of the spindle should be improved. Noise reduction measures are not provided for this spindle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Spinn- oder Zwirnspindel der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine deutliche Verringerung des Geräuschproblems erhalten wird. The invention has for its object to design a spinning or twisting spindle of the type mentioned in such a way that a significant reduction in the noise problem is obtained.

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. This object is achieved in that the reduction in cross-section is designed as a discontinuity point which limits structure-borne noise transmission, and which has a spring constant of 70 N / mm to 300 N / mm with regard to the flexural rigidity under a radial load on the neck bearing, and in that compared to that Interior of the spindle bearing housing separated space between the spindle bearing housing and outer housing a medium is present, the speed of sound is less than 500 m / s.

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. Due to the discontinuity point, the structure-borne sound transmission is largely interrupted within the spindle bearing, so that the high-frequency vibrations that later become sound are only transmitted to the outer housing to a small extent, and from there to the spindle bench and other machine parts. The outer housing itself also shields the sound emitted by the spindle bearing housing. It is also provided that there is no medium in the space between the spindle bearing housing and the outer housing that is capable of transmitting structure-borne noise to a significant extent.

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. The constriction present in the connecting element in the known design according to DE-C 2 749 389 does not act as a discontinuity point by which the transmission of structure-borne noise is significantly limited. This is due to the fact that the space between the intermediate tube and the outer tube is also filled with oil in the area of the constriction, so that structure-borne noise is transmitted via this oil.

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 a further embodiment of the invention it is provided that the space between the spindle bearing housing and the outer housing is filled with grease at least in the area of the discontinuity point. This can further reduce noise. The same effect is obtained if the space between the spindle bearing housing and the outer housing is filled with an elastomer at least in the area of the discontinuity point.

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. In a further embodiment of the invention it is provided that the foot bearing is divided into a radial bearing element and an axial bearing element and that the axial bearing element is supported in the axial direction against the connecting element. This ensures that the spindle bearing housing is not loaded with tensile or compressive forces in its tubular area, but only with bending forces. As a result, more defined conditions can also be achieved with regard to the point of discontinuity.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform. Further features and advantages of the invention result from the following description of the embodiment shown in the drawing.

Die Zeichnung zeigt einen axialen Teil-Schnitt durch eine erfindungsgemässe Spinn- oder Zwirnspindel, die an einer Spindelbank angebracht ist. The drawing shows an axial partial section through an inventive spinning or twisting spindle which is attached to a spindle bench.

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 The spinning or twisting spindle contains a spindle shaft (2) which is connected in a rotationally fixed manner to an upper spindle part, of which a whorl (7) is shown, and which is mounted in a spindle bearing housing (3). The bearing is carried out by means of a roller bearing (4), preferably with rollers, with which the spindle shaft (2) is in a bearing sleeve

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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 is mounted, which is pressed into the upper end of the spindle bearing housing (3). The lower end of the spindle shaft is supported with a foot bearing, which is a bearing sleeve as a radial bearing element

(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 (5), which is held by means of a centering sleeve (8), the upper end of which is held in the bearing sleeve. The thrust bearing is supplemented with a thrust bearing pin (6) on which the end of the spindle shaft (2) is supported in the axial direction. A damping spiral (9) is arranged between the centering sleeve (8) and the inner wall of the spindle bearing housing (3). The thrust bearing pin

(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. (6) is held in a connecting element (12) which is formed in one piece with the spindle bearing housing (3) and which connects the spindle bearing housing (3) below the foot bearing (5, 6) to the lower end of an outer housing (14). The thick-walled outer housing (14) is fastened to a spindle bench (20) in the region of its upper end. The outer housing (14) is provided in the area of its upper end with an external thread (16) onto which a nut (19) is screwed. Rings (17, 18) are arranged on both sides of the spindle bench (20), at least one of which has a flat face, so that the angular position of the spinning or twisting spindle (1) can be adjusted by rotating this ring, for example the ring (18).

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. The bottom (23) of the spindle bearing housing (3), which receives the thrust bearing pin (6) and which receives a bottom plate (10) supporting the damping spiral (9) in the axial direction, is, as already mentioned, in one piece with a connecting element (12) produced. The connecting element (12) has a cylindrical extension (13) which has a larger outer diameter than the bearing housing (3) and which is pressed from below into the outer housing (14), which leaves the spindle bearing housing (3) with a gap (21) surrounds. The extension (13) is provided with an annular groove in which a sealing ring (15) is inserted. The connecting element (12) forms a discontinuity point (11) between the bottom (23) of the spindle bearing housing (3) and the extension (13), with which the transmission of structure-borne noise is largely restricted. In the area of the discontinuity (11), the connecting element (12) has a bolt-like shape, its axial length being greater than its diameter. This bolt-shaped area is designed in such a way that, due to the shape and the material selected, radial rigidity in the area of the neck bearing (4) in the area of the discontinuity section (11) results in a bending stiffness that is preferably of the order of 100 in the spring constant N / mm results. Free cutting steel is used as the material for the spindle bearing housing (3) and the connecting element.

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. The interior of the bearing housing (3) is preferably filled with oil up to the upper end of the damping spiral (9). It is sealed to the outside so that no oil gets into the area of the intermediate space (21). In the space (21) there is a medium that is not suitable for the transmission of structure-borne noise. For example, there is only air under atmospheric pressure in the intermediate space (21). In other embodiments, it is provided that the intermediate space is preferably filled up to approximately two thirds of its height with a medium which is not able to transmit a structure-borne noise to any appreciable extent. Filling with fat proves to be particularly suitable. However, elastomers with corresponding properties are also suitable.

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. The outer housing (14) is designed so that it has a significantly higher mass than the spindle bearing housing (3). For this purpose, it is provided that its wall thickness is at least four times the wall thickness of the spindle bearing housing (3). It is also provided that the axial moment of inertia of the outer housing (14) is greater than the axial moment of inertia of the spindle bearing housing (3), preferably about 10 times.

Claims

1. Spinning or twisting spindle with a spindle shaft which is mounted by means of a neck bearing and a foot bearing within a spindle bearing housing, which is held below the foot bearing by means of a connecting element on an outer housing surrounding the spindle bearing housing at a distance, which is provided with means for fastening to a spindle bench The connecting element is provided with a cross-sectional reduction which defines a region which is resiliently resilient to bending, characterized in that the cross-sectional reduction is designed as a discontinuity point which limits structure-borne noise transmission and which has a spring constant of 70 with regard to the bending stiffness under a radial load on the neck bearing N / mm to 300 N / mm, and that in the space (21) separated from the interior of the spindle bearing housing (3) between the spindle bearing housing (3) and the outer housing (14), a medium is present, the Sch all speed is less than 500 m / s.

2. Spinning or twisting spindle according to claim 1, characterized in that the connecting element (12) is made in one piece with the spindle bearing housing (3).

3. Spinning or twisting spindle according to claim 1 or 2, characterized in that the area of the cross-sectional reduction has at least approximately the shape of a bolt, the length of which is greater than its diameter.

4. Spinning or twisting spindle according to one of claims 1 to 3, characterized in that the intermediate space (21) between the spindle bearing housing (3) and outer housing (14) is filled with a grease at least in the region of the discontinuity point (11).

5. Spinning or twisting spindle according to one of claims 1 to 3, characterized in that the intermediate space (21) between the spindle bearing housing (3) and outer housing (14) is filled at least in the region of the discontinuity point (11) with an elastomer.

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6. Spinning or twisting spindle according to one of claims 1 to 5, characterized in that the outer housing (14) has a higher axial moment of inertia than the spindle bearing housing (3).

7. spinning or twisting spindle according to one of claims 1 to 6, characterized in that the foot bearing is divided into a radial bearing element (5) and an axial bearing element (6), and that the axial bearing element (6) in the axial direction against the Connection element (12) is supported.

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