DE102004000038A1

DE102004000038A1 - Schwingungsgemindertes Maschinenelement wie Walze oder Traverse

Info

Publication number: DE102004000038A1
Application number: DE102004000038A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Butter; Martina Dipl.-Ing. Haase
Original assignee: CETEX CHEMNITZER TEXTILMASCHIN; CETEX CHEMNITZER TEXTILMASCHINENENTWICKLUNG GGMBH
Current assignee: CETEX INSTITUT FUER TEXTIL- UND VERARBEITUNGSM, DE
Priority date: 2003-11-13
Filing date: 2004-11-05
Publication date: 2005-07-28

Abstract

Die Erfindung betrifft ein lang gestrecktes schwingungsgemindertes Maschinenelement wie eine Walze oder Traverse. DOLLAR A Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für lange Walzen und Traversen eine funktionssichere und preisgünstige Möglichkeit zur Schwingungsminderung zu finden. DOLLAR A Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Maschinenelement mit einem hohlen Innenprofil (4) versehen und der Zwischenraum zwischen Außenmantel (1) des Maschinenelementes und dem Innenprofil (4) zumindest auf einem Teil der Länge (L¶b¶) einen dämpfenden Füllstoff (6) enthält. DOLLAR A Die Erfindung ist an Be- und Verarbeitungsmaschinen anwendbar.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein langgestrecktes schwingungsgemindertes Maschinenelement wie eine Walze oder Traverse.
Be- und Verarbeitungsmaschinen wie beispielsweise Textilmaschinen oder Metallbearbeitungsmaschinen besitzen lange Traversen und Walzen, die durch die während des Betriebes auftretenden Kräfte und Momente zu Schwingungen angeregt werden. Insbesondere im Resonanzfall, also wenn Erregerkräfte mit gleicher Frequenz auftreten wie die Eigenfrequenzen der Maschinenelemente, sind die Schwingungsamplituden zum Teil unzulässig groß.
Zum Beispiel schwingt bei Mehrkopfstickmaschinen die alle Stickköpfe tragende Traverse bei einer Stichfrequenz, die der Eigenfrequenz der Traverse entspricht, unzulässig stark. Die Folge ist, dass die Positionierung zwischen Nadel und Greifer gestört ist und erhebliche Qualitätsmängel im Stickmuster auftreten. Im Extremfall kann es außerdem zu Beschädigungen von Nadeln und Greifern kommen.
Bei Wirkmaschinen schwingen beispielsweise die Warenabzugswalzen bei einer Drehzahl, die der Eigenfrequenz der Walze entspricht, unzulässig stark. Hierdurch kann die Warenabzugsgeschwindigkeit so stark schwanken, dass die Maschen unterschiedlich groß werden.
Bei Doppelteppichwebmaschinen wird die Florhöhe vom Abstand zweier Traversen zueinander bestimmt. Die impulsartigen Entspannungen des Teppichs im Moment des Webladenanschlages erregen beide Träger zu Schwingungen. Folge: Die Florhöhe ist nicht konstant.
Zur Schwingungsminderung sind Maßnahmen bekannt, jedoch bisher nur mit geringem Erfolg eingesetzt worden. Das sind unter anderem:

– Verminderung der Erregerkräfte,
– zusätzliche Abstützung in der Mitte der Träger oder Walzen,
– Sandfüllungen,
– im Inneren der schwingenden Maschinenelemente befindliche Schwingungstilger.

Im Ergebnis dieser Maßnahmen konnten die Schwingungsminderungen nicht oder nur mit extremem Kostenaufwand realisiert werden.
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, für lange Walzen und Traversen eine funktionssichere und preisgünstige Möglichkeit zur Schwingungsminderung zu finden.
Diese Aufgabe wird durch die Erfindung gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale enthalten die Ansprüche 2 bis 7.
Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung von Walzen oder Traversen von Be- und Verarbeitungsmaschinen ist eine erhebliche, preisgünstige Verbesserung des Schwingungsverhaltens erzielbar. Mit der Erfindung ist es möglich, sowohl die Eigenfrequenz zu verändern und gezielt in einen günstigen Drehzahlbereich zu verschieben als auch die Dämpfung zu erhöhen und somit bei der verlagerten Resonanz auch die Amplitude zu vermindern. Dadurch wird erreicht, dass Arbeitselemente, die mit hoher Positioniergenauigkeit in Eingriff treten müssen, nicht durch unerwünschte Schwingungen zu Lageabweichungen gezwungen werden, die den Arbeitsprozess erheblich behindern oder in bestimmten Drehzahlbereichen unmöglich machen. Diese Verbesserung des Schwingungsverhaltens führt wiederum dazu, dass eine Leistungssteigerung der Maschine ermöglicht wird, indem sie in höheren Drehzahlbereichen betrieben werden kann, die vorher nicht zugänglich waren.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles näher beschrieben. Die zugehörigen Zeichnungen zeigen in
1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Walze,
2 einen Querschnitt durch eine Walze entsprechend 1 und in
3 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Traverse.
Die Erfindung wird zunächst anhand einer Walze gemäß 1 beschrieben. Die Walze besteht aus dem zylindrischen Außenmantel 1, in die zum Zwecke der Lagerung und des Antriebes Wellenstümpfe 2a; 2b eingesetzt sind. Die Wellenstümpfe 2a; 2b werden gehalten von den Zentrierscheiben 3a, 3b, 3c, 3d, die mit dem Außenmantel 1 z. B. durch Schweißen fest verbunden sind. Vorzugsweise überragen die Wellenstümpfe 2a; 2b jeweils die inneren Zentrierscheiben 3b bzw. 3c um einen geringen Betrag.
Im Inneren der Walze befindet sich erfindungsgemäß ein Innenprofil 4, an dem Zentrierelemente 5 befestigt sind. Diese sind zum Beispiel gemäß 2 rechtwinklig versetzt, um die Zentrierung des Innenprofils 4 bezüglich des Außenmantels 1 rotationssymmetrisch zu gewährleisten. In Abhängigkeit von der Länge der Walze 1 bzw. des Innenprofiles 4 können zwei oder mehr Gruppen von Zentrierelementen 5 angeordnet sein. Die Zentrierung des Innenprofiles 4 kann außerdem auch durch ein oben beschriebenes überkragendes Stück des Wellenstumpfes 2b unterstützt werden.
Das Innenprofil 4 besteht aus beliebigem dünnwandigem Material und kann kreisrund sein oder ein beliebiges Hohlprofil besitzen. Es begrenzt mit dem Außenmantel 1 einen Hohlraum mit definierter Größe, der erfindungsgemäß mit einem dämpfenden Füllstoff 6 ausgegossen wird. Als besonders geeignet hat sich hierbei eine Füllung aus einer Mineralgussmasse erwiesen. Die Befüllung des Hohlraumes erstreckt sich über eine Länge L_b, die vorzugsweise geringer ist als die Länge L_a des Maschinenelementes.
Durch Befüllung des Hohlraumes mit dem Füllstoff vergrößert sich die Masse. Dadurch sinkt die Eigenfrequenz und somit die Resonanzdrehzahl. Gleichzeitig wirkt der Füllstoff steifigkeitserhöhend, so dass die Eigenfrequenz ansteigt. Die tatsächliche Eigenfrequenz lässt sich aus den geometrischen Abmessungen und Werkstoffdaten unter Berücksichtigung des Durchmessers des Innenprofiles 4 und der Füllungslänge L_b berechnen und durch Wahl dieser Parameter gezielt verändern.
Der Füllstoff 6 haftet gut an der Innenseite des Außenmantels 1. Bei Resonanzzuständen muss sich daher der Füllstoff 6 sowie der Außenmantel 1 gemeinsam verbiegen bzw. tordieren. Die hohe Materialdämpfung des Füllstoffes 6 gegenüber Stahl oder anderen Metallen vermindert die Schwingungen. Im Resonanzfall, dessen Frequenz gezielt verschoben wurde, werden wesentlich kleinere Schwingungsamplituden als Restschwingung verbleiben.
3 stellt die Gestaltung einer Traverse mit beliebigem Querschnitt dar, die erfindungsgemäß mit dem Füllstoff ausgefüllt ist. Die Zentrierscheiben 3a bis 3d sowie die Zentrierelemente 5 sind dann dem Querschnitt des Außenmantels 1 entsprechend anzupassen.
Die Wellenstümpfe 2a, 2b entfallen in diesem Falle, so dass die Zentrierscheiben 3a bis 3d lediglich der Abgrenzung dienen.
Die Befüllung des Maschinenelementes erfolgt vorzugsweise in senkrechter Lage. Dazu wird bei einer Walze zunächst der Wellenstumpf 2b mit den Zentrierscheiben 3c und 3d eingesetzt. Anschließend wird das Innenprofil 4 mit den Zentrierelementen 5 montiert und auf diese Weise der mit dem Füllstoff ausgießbare Hohlraum erzeugt. Anschließend wird der Stumpf 2a mit den Zentrierscheiben 3a, 3b eingesetzt.

1: Außenmantel
2a,b: Wellenstumpf
3a-d: Zentrierscheibe
4: Innenprofil
5: Zentrierelement
6: Füllstoff
L_a: Länge des Maschinenelementes
L_b: Länge der Befüllung

Claims

Langgestrecktes schwingungsgemindertes Maschinenelement wie Walze oder Traverse, welches als Hohlkörper ausgebildet und ganz oder teilweise mit einer schwingungsdämpfenden Masse gefüllt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Maschinenelement mit einem hohlen Innenprofil (4) versehen und der Zwischenraum zwischen Außenmantel (1) des Maschinenelementes und dem Innenprofil (4) zumindest auf einem Teil der Länge (L_b) einen dämpfenden Füllstoff (6) enthält.
Maschinenelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstoff (6) eine Mineralgussmasse ist.
Maschinenelement nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das hohle Innenprofil (4) lediglich über den Längenbereich (L_b) des Maschinenelements erstreckt, der mit Füllstoff (6) gefüllt ist.
Maschinenelement nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das hohle Innenprofil (4) Zentrierelemente (5) aufweist, die sich zwischen dem Innenprofil (4) und dem Außenmantel (1) des Maschinenelementes erstrecken und das Innenprofil (4) in definierter Lage halten.
Maschinenelement nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mit Füllstoff (6) gefüllte Bereich einseitig durch eine an dem Außenmantel (1) anliegende Trennscheibe (3c) begrenzt ist.
Maschinenelement nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Trennscheiben (3a bis 3c) vorgesehen sind, welche im Bereich der Lagerenden einer Walze Wellenstümpfe (2a; 2b) in zentrierter Lage fixieren.
Maschinenelement nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an einer den mit Füllstoff (6) gefüllten Bereich begrenzenden Trennscheibe (3c) ein die Trennscheibe (3c) überragender Teil des Wellenstumpfes (2b) als Zentrierstück in das Innenprofil (4) eingreift.