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Die
Erfindung betrifft ein Wälzlager
einer Friktionsfalschdralleinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1, ein Antriebselement für
ein Wälzlager
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 8 sowie eine Einspannhülse für ein Wälzlager gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
13.
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Um
glatte, strukturlose Filamentgarne mit textilen Eigenschaften, wie
Kräuselung,
Bauschigkeit, Dehnbarkeit oder Elastizität, zu beaufschlagen oder diese
Eigenschaften an Garnen zu verstärken, werden
Texturierverfahren eingesetzt.
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Zu
den Texturierverfahren gehört
unter anderem das Falschdraht- oder Falschdrallverfahren. Die
DE 40 28 093 A1 beschreibt
einen Friktions-Falschdraller, der zum Falschzwirnen insbesondere
synthetischer Fäden
in Falschzwirnkräuselmaschinen
zum Einsatz kommt. Der Friktions-Falschdraller
umfaßt drei
parallele Wellen, die rotierend in einem Gestell mittels Kugellagern
gelagert und deren Achsen in den Eckpunkten eines gleichseitigen
Dreiecks angeordnet sind. Auf einer ersten Welle sitzt endseitig
ein Wirtel, über
den zum Antrieb dieser Welle ein Treibriemen geführt ist. Die Übertragung
der Drehbewegung von der somit als treibende Welle fungierenden ersten
Welle zu den beiden anderen Wellen erfolgt durch als Zahnriemen
ausgeführte
Treibriemen, die über
Zahnriemenscheiben der Wellen geführt sind. Des weiteren weist
der Friktions-Falschdraller Gruppen von Scheiben auf, die mit den
Wellen kraft- oder formschlüssig
verbunden sind. Die Wellenabstände und
die Scheibendurchmesser sind so ausgelegt, daß sich die jeweils zusammenwirkenden
Scheiben überlappen.
Durch die Überlappung
wird ein so genanntes Überlappungsdreieck
mit kreisbogenförmigen
Seiten gebildet. Zwischen den Seiten dieses Dreiecks wird der Faden
in seinem Lauf durch den Falschdraller zwischen den Scheibengruppen
zu einer Schraubenlinie verspannt und so mit der gewünschten
Eigenschaft beaufschlagt.
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Die
als treibende Welle fungierende Welle und die beiden weiteren angetriebenen
Wellen weisen jeweils unterschiedliche, von ihrer Antriebsfunktion
abhängige
Längen
auf. Dabei weist die treibende Welle die größte Länge der drei Wellen auf.
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Wellen
von Texturiervorrichtungen neigen ab einer bestimmten Drehzahl dazu,
zu schwingen. Eine Lösung
dieses Problems erfolgt dadurch, daß man die Welle, bei einem
zweireihigen Wälzlager
zumindest im Bereich einer Lagerreihe, in radialer Richtung elastisch
lagert. Die
DE 198
30 393 C1 zeigt eine Hülse
zur Aufnahme eines zweireihigen Wälzlagers, insbesondere für Texturiervorrichtungen,
die in den Bereichen der beiden Lagerreihen in radialer Richtung eine
unterschiedliche Steifigkeit besitzt. Auf ihrer Innenseite weist
die Hülse
eine elastische Innenhülle auf.
Die
DE 198 30 393
C1 zeigt eine Welle, die als treibende Welle fungiert.
Dazu sind endseitig auf der Welle eine Zahnriemenscheibe zum Antrieb
der weiteren Wellen der Texturiervorrichtung sowie ein Wirtel zum
Antrieb der Welle mittels eines Flachtreibriemens befestigt.
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Die
Varianten, die durch treibende Wellen und angetriebene Wellen, durch
maschinenseitigen Antrieb mit Flachtreibriemen für gemeinsamen Antrieb oder
Zahnriemen für
Einzelantrieb sowie durch elastische Einspannung oder starre Einspannung
der Wälzlager
entstehen, führen
zu einer beträchtlichen Typenvielfalt
der Lagerungen bei Texturiervorrichtungen. Die Typenvielfalt wirkt
sich dabei gerade bei den Hauptkomponenten des Wälzlagers, wie den Wellen und
den Außenringen,
aus. Abhängig
von der vorgesehenen Antriebsart und der vorgesehenen Betriebsdrehzahl
der Texturiervorrichtung wird der Zusammenbau oder sogar die Fertigung
einzelner Komponenten der Wälzlager
erst bei Vorliegen dieser Kriterien vorgenommen.
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Die
Anfertigung der verschiedenen Lagerwellenausführungen ist zeitaufwendig.
Die Lagerwellen benötigen
einen resistenten Überzug
gegen Schwingungskorrosion, der üblicherweise
als Verchromung ausgeführt
ist. Die Oberflächenbehandlung
wird in der Regel extern von Fachbetrieben ausgeführt. Dies
führt zur
Verlängerung
der Durchlaufzeit eines Fertigungsloses nicht nur durch die Oberflächenbehandlung
selbst, sondern auch durch die Transportwege beziehungsweise -zeiten.
Der Wunsch nach kurzen Lieferzeiten für die spezifische Ausführung des
jeweiligen Auftrages kann so, stückzahlabhängig, nicht
oder nicht immer erfüllt
werden.
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Wird
eine Bevorratung vorgenommen beziehungsweise die Stückzahl der
bevorrateten Komponenten in einem Ausmaß erhöht, daß auch Lieferwünsche nach
größeren Stückzahlen
kurzfristig erfüllt
werden können,
führt das
zu einer höheren
Kapitalbindung und höheren
Lagerkosten, wodurch die Gesamtkosten ansteigen. Die Lieferzeiten
hängen dann
im wesentlichen von der Dauer der Montage, aufbauend auf die jeweils
erforderliche Variante der Welle, ab. Die Einlagerung von vormontierten
Wälzlagerungen
führt zu
einer zusätzlichen
Kostensteigerung, da Kapitalbindung und Lagerkosten dadurch weiter
ansteigen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, eine kostengünstige Verkürzung der Lieferzeit von Wälzlagern für Friktionsfalschdralleinrichtungen
zu erreichen.
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Die
Aufgabe wird mit einem Wälzlager
nach Anspruch 1 erfüllt.
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Die
Unteransprüche
sind auf vorteilhafte Ausführungen
der Erfindung gerichtet.
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Das
zu komplettierende Wälzlager
aus Basiselementen für
alle Typvarianten inklusive der Lagerwelle mit einheitlicher Länge eignet
sich sowohl für starren
als auch für
elastischen Einbau und umfaßt alle
erforderlichen Bauteile zur Lagerabdichtung, zur Schmierung sowie
zur Befestigung der Texturierscheiben. Erst mit dem Hinzufügen der
jeweiligen Einspannhülse
und dem jeweiligen Antriebselement wird das Wälzlager auf eine Typvariante
eingeschränkt.
Diese übrigbleibenden
Montageschritte zur Komplettierung des Wälzlagers sind wenig aufwendig
und können
schnell und einfach durchgeführt werden.
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Mit
der Verminderung der Anzahl der für die Varianten der Wälzlager
erforderlichen Lagerwellenlängen
von drei auf eine Lagerwellenlänge
wird die Anzahl einer der zu bevorratenden Hauptkomponenten deutlich
gesenkt, Da nur noch eine einzige Länge von Lagerwellen benötigt wird,
können
auf diese Lagerwelle Basiselemente des Wälzlagers vormontiert werden,
die für
alle Typvarianten verwendbar ist. Damit ist entweder eine deutliche
Verminderung der Lagerhaltung bei gleicher Lieferfähigkeit
in bezug auf eine bestimmte Typvariante oder eine Steigerung der Lieferfähigkeit
erreichbar, da alle vorrätigen,
aus den Basiselemente vormontierten Wälzlagereinrichtungen für einen
beliebigen Lieferauftrag einsetzbar sind. Unter Lieferfähigkeit
wird hier die Fähigkeit
verstanden, eine bestimmte Stückzahl
liefern zu können.
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Eine
als starres Element ausgebildete Einspannhülse ist ein sehr einfaches,
kostengünstig
herstellbares Bauteil zum Einsatz im unteren Drehzahlbereich der
Lagerwelle.
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Im
oberen Drehzahlbereich können,
in Abhängigkeit
von den geometrischen Abmessungen der Lagerwelle und der Bestückung der
Lagerwelle mit Texturierscheiben und Distanzhülsen, Schwingungen auftreten,
wenn die Eigenfrequenz des Wälzlagers
im Drehzahlbereich liegt. Eine elastische Einspannhülse wirkt
derartigen Schwingungen entgegen. Die elastische Einspannhülse kann
sowohl im unteren als auch im oberen Drehzahlbereich, also universell,
eingesetzt werden.
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Vorteilhaft
ist bei einer treibenden Lagerwelle das Antriebselement für den maschinenseitigen
Antrieb der treibenden Lagerwelle und das Antriebselement für die angetriebenen
Lagerwellen zu einem einstückigen
Antriebselement zusammengefaßt.
Auf diese Weise lassen sich Fertigungs- und Montageaufwand mindern.
Eine derartige Ausbildung verbessert den sicheren Sitz des Antriebselementes
auf dem Lagerwellenende.
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Eine
Ausbildung gemäß Anspruch
5 gewährleistet
einen präzisen,
schlupffreien Antrieb der treibenden Lagerwelle. Ein Riemenauflaufkonus
gemäß Anspruch
6 erleichtert die Montage des Antriebsriemens.
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Eine
Ausführung
des Antriebselementes gemäß Anspruch
7 ist für
einen Antrieb mittels eines Tangentialflachriemens geeignet, der
eine Vielzahl von Texturiereinrichtungen gemeinsam antreibt.
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Ein
Antriebselement gemäß einem
der Ansprüche
8 bis 10 läßt sich
kostengünstig
in Massenfertigung herstellen.
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Mit
einer Formpartie am Kopfende des Antriebselementes, die zum Beispiel
als Innenmehrkant oder als Schlitz ausgeführt sein kann, läßt sich
das Antriebselement und damit die Lagerwelle mit einem Drehmoment
beaufschlagen, das zum Gegenhalten beim Anziehen des Scheibenspannelementes
am entgegengesetzten Ende der Lagerwelle dient. Das Scheibenspannelement
kann eine Zylinderkopfschraube mit Unterlegscheibe sein, wie sie
beispielsweise aus der
DE
40 28 093 A1 bekannt ist. Die Formpartie wird ohne zusätzlichen
Arbeitsgang beim Anfertigen der Ausbildungen nach einem der Ansprüche 8 bis
10 durch eine entsprechende Ausführung des
Formwerkzeuges gebildet. In die Formpartie kann zum Gegenhalten
beim Anziehen des Scheibenspannelementes ein handelsübliches
Werkzeug, wie ein Schraubendreher oder ein Innensechskantschlüssel, eingeführt werden.
Ein Einbringen, zum Beispiel eines Schlitzes, in das Lagerwellenende
in einem separaten Arbeitsgang ist nicht mehr notwendig. Dadurch
wird ein Fertigungsvorgang eingespart.
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Wird
das Einspannelement gemäß Anspruch 12
ausgebildet und im Bereich der oberen Lagerabstützung mit axialen, kanalartigen
Ausnehmungen versehen, erlaubt dies eine genaue Abstimmung der radialen
Steifigkeit, besonders, wenn die Steifigkeit nur gering sein muß.
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Weitere
Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Figuren erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Wälzlager
aus Basiselementen, im Schnitt,
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2 eine
Schnittdarstellung des Wälzlagers
der 1 mit einer angetriebenen Lagerwelle, das mit
einer starren Einspannhülse
und einem Antriebselement komplettiert ist,
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3 eine
Schnittdarstellung des Wälzlagers
der 1 mit einer angetriebenen Lagerwelle, das mit
einer elastischen Einspannhülse
und einem Antriebselement komplettiert ist,
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4 eine
Schnittdarstellung des Wälzlagers
der 1 mit einer treibenden Lagerwelle, das mit einer
elastischen Einspannhülse
und einem Antriebselement für
maschinenseitigen Antrieb mittels Zahnriemen komplettiert ist,
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5 eine
Schnittdarstellung des Wälzlagers
der 1 mit einer treibenden Lagerwelle, das mit einer
elastischen Einspannhülse
und einem Antriebselement für
maschinenseitigen Antrieb mittels Flachriemen komplettiert ist,
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6 die
Einspannhülse
der 3 bis 5 in vergrößerter perspektivischer Darstellung.
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1 zeigt
die Lagerwelle 1 als Teil eines aus Basiselementen 2 bestehenden
Wälzlagers.
Das Wälzlager
seinerseits ist Teil einer Texturiervorrichtung. Das Wälzlager
umfasst Basiselemente 2, die eine zweireihige Lagerung
mit beidseitig überstehenden
Wellenenden bilden, wobei die Lagerwelle 1 auf der in der
Darstellung der 1 linken Seite zur Aufnahme
von Texturierscheiben und Distanzhülsen eingerichtet ist und auf
der anderen Wellenseite ein Antriebselement der Lagerung angeordnet
ist.
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Das
Wälzlager
aus Basiselementen 2 umfasst weiterhin zwei Kugelreihen 3, 4,
deren Kugeln 5, 6 jeweils in einer in die Lagerwelle 1 eingebrachten Laufbahn 7, 8 umlaufen.
Die Kugeln 5, 6 werden mit Hilfe zweier Kugelkäfige 9, 10 auf
gleichbleibenden Abstand zueinander gehalten und geführt. Mittels
der Kugelreihen 3, 4 ist die Lagerwelle 1 in
der Lagerhülse 11 drehbar
gelagert. Der zwischen Lagerwelle 1 und Lagerhülse 11 gebildete
Innenraum des Wälzlagers
aus Basiselementen 2 ist endseitig jeweils durch die Dichtungen 12, 13 gegenüber der
Umgebung abgedichtet. Die Lagerhülse 11 weist
eine Nachschmieröffnung 14 auf,
durch die Fett zum Nachschmieren eingebracht werden kann. Das Fett
wird mittels eines Fettschuhs 15, der von der Lagerhülse 11 in
seiner Position gehalten wird, im Innenraum des Wälzlagers
verteilt. Die Dichtung 13 wird durch einen Anschlagring 16 von
dem Bereich der Lagerwelle 1 getrennt, der für die Aufnahme
der Texturierscheiben und der Distanzhülsen ausgebildet ist.
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Das
in 2 gezeigte Wälzlager
umfasst neben den Basiselementen 2 eine starre Einspannhülse 17 sowie
ein Antriebselement 18 zum Antrieb der Lagerwelle 1 mittels
eines nicht dargestellten Zahnriemens. Die starre Einspannhülse 17 weist
eine Nachschmierbohrung 19 auf, die den Zugang zur Nachschmieröffnung 14 der
Lagerhülse 11 ermöglicht.
Auf das in der Darstellung der 2 rechte
freie Wellenende 20 der Lagerwelle 1 ist das Antriebselement 18 aufgesteckt,
das als Zahnriemenscheibe ausgebildet ist, und endseitig einen Innensechskant 21 aufweist.
Auf dem anderen Ende trägt
die Lagerwelle 1 aufmontierte Texturierscheiben, von denen eine
Scheibe 41 dargestellt ist. Die Scheibe 41 ist ebenso
wie die nicht dargestellten Scheiben mittels Distanzhülsen 42,
Unterlegscheibe 43 und Schraube 44 auf der Lagerwelle 1 fixiert.
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In
den Innensechskant
21 wird bei der Montage der Texturierscheiben
und der Distanzhülsen
ein Sechskantschlüssel
eingeführt.
Mittels dieses Sechskantschlüssels
wird das Antriebselement
18 und damit die Lagerwelle
1 mit
einem Drehmoment beaufschlagt. Dieses Drehmoment wirkt dem Drehmoment entgegen,
das am anderen Wellenende
22 zum Anziehen einer Schraube
zur Halterung der Texturierscheiben und der Distanzhülsen aufgebracht
wird. Zur Aufnahme der Schraube dient die Gewindebohrung
23 am
Wellenende
22. Texturierscheiben und Distanzhülsen können zwischen
Schraube und Unterlegscheibe auf der einen Seite und dem Anschlagring
16 auf
der anderen Seite gehaltert werden. Derartige Gewindebohrungen sowie
Schrauben und Unterlegscheiben zur Halterung von Texturierscheiben und
Distanzhülsen
auf der Lagerwelle sind zum Beispiel aus der
DE 198 30 393 C1 sowie
der
DE 40 28 093 A1 bekannt.
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Das
Wälzlager
der 3 weist im Unterschied zum Wälzlager der 2 anstelle
der starren Einspannhülse 17 eine elastische
Einspannhülse 24 auf.
Die Lagerwelle 1 wird, wie beim Wälzlager der 2,
mittels des auf das Wellenende 20 aufgesteckten Antriebselementes 18 angetrieben.
Die Einspannhülse 24 weist
außen
eine metallische Hülse 25 und
innen eine elastische Innenhülle 26 aus
Gummi auf. Die Einspannhülse 24 umfaßt eine
Nachschmierbohrung 27 als Zugang zur Nachschmieröffnung 14 der
Lagerhülse 11.
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In
die elastische Innenhülle 26 der
Einspannhülse 24 ist
ein Armierungsring 28 aus Metall oder Kunststoff einvulkanisiert.
Die Lagerhülse 11 ist
im Bereich des Armierungsringes 28 mittels eines Preßsitzes
positioniert. Alternativ kann anstelle eines Preßsitzes ein Schiebesitz mit
Verklebung gewählt werden.
An ihrem anderen Ende weist die elastische Innenhülle 26 axial
verlaufende Ausnehmungen 29 auf, wie in 6 dargestellt.
Abhängig
von der Ausbildung des Armierungsringes 28 und der Ausnehmungen 29 kann
die radiale Steifigkeit und damit das radiale Dämpfungsverhalten ausgewählt werden.
Mit einer derartigen elastischen Einspannhülse 24 ausgerüstete Wälzlager
sind für
den Einsatz im oberen überkritischen
Drehzahlbereich erforderlich.
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Die
Lagerwelle
1 ist in der
3 sowie
auch in
4 und
5 aus Vereinfachungsgründen ebenso
wie die in der
DE
198 30 393 C1 dargestellte Welle ohne aufmontierte Texturierscheiben
und Distanzhülsen
gezeigt. Eine bekannte Texturiervorrichtung, in der auf Wellen montierte
Texturierscheiben dargestellt sind, ist in der
DE 40 28 093 A1 beschrieben.
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4 zeigt
ein Wälzlager,
das im Unterschied zum Wälzlager
der 3 anstelle des Antriebselementes 18 das Antriebselement 30 aufweist. Die
als treibende Welle ausgeführte
Lagerwelle 1 ist maschinenseitig antreibbar und dafür eingerichtet,
ihrerseits die beiden anderen Lagerwellen der Texturiervorrichtung
anzutreiben. Der maschinenseitige Antrieb erfolgt einzelmotorisch
mittels eines Zahnriemens. Der Zahnriemen wirkt mit einem Teil des
Antriebselementes 30 zusammen, der als Zahnriemenscheibe 31 ausgebildet
ist. Zur Erleichterung des Aufziehens des Zahnriemens bei der Herstellung
der Zahnriemenverbindung weist das Antriebselement 30 einen
Riemenauflaufkonus 32 auf.
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Das
Antriebselement 30 umfaßt neben der Zahnriemenscheibe 31 einen
weiteren als Zahnriemenscheibe 33 ausgebildeten Teil zum
Antrieb der beiden anderen Lagerwellen der Texturiervorrichtung.
Wälzlager
mit angetriebenen Lagerwellen sind in 2 und 3 gezeigt.
Zum Gegenhalten beim Anziehen der Schrauben bei der Montage der
Texturierscheiben und der Distanzhülsen weist das Antriebselement 30 einen
Innensechskant 34 auf. Das Antriebselement 30 ist
einstückig
aus Kunststoff geformt. Das Antriebselement 30 kann als
Spritzgußteil, als
Sinterteil oder als Fließpreßteil ausgeführt sein.
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Im
Unterschied zum Wälzlager
der 4 zeigt das Wälzlager
der 5 anstelle des Antriebselementes 30,
das für
den Antrieb durch einen separaten Motor ausgeführt ist, ein Antriebselement 35 mit
einem Wirtel 36, das für
den maschinenseitigen Antrieb mittels eines Flachtreibriemens ausgebildet ist.
Das Antriebselement 35 ist auf das Wellenende 20 der
als treibende Welle wirkenden Lagerwelle 1 aufgesetzt.
Derartige Antriebe mittels Flachtreibriemen werden für den gemeinsamen
Antrieb mehrerer Texturiervorrichtungen, also dem Antrieb mehrerer treibender
Lagerwellen, eingesetzt. Das Antriebselement 35 umfaßt ebenso
wie das Antriebselement 30 einen als Zahnriemenscheibe 37 ausgebildeten
Teil zum Antrieb der beiden anderen nur angetriebenen Lagerwellen
der Texturiervorrichtung sowie einen Innensechskant 38.
Der Innensechskant 38 dient, wie bereits oben erläutert, dem
Gegenhalten bei der Montage der Texturierscheiben und der Distanzhülsen.
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6 zeigt
die Einspannhülse 34 in
gegenüber
den 3 bis 5 vergrößerter perspektivischer Darstellung,
um die Form der Ausnehmungen 29 in der elastischen Innenhülle 26 der
Einspannhülse 24 deutlich
erkennbar zu machen. Die Ausnehmungen 29 sind nur an einem
Kopfende angeordnet und weisen eine vorbestimmte Länge auf.
Die Ausnehmungen 29 sind so lang ausgebildet, daß sie in montiertem
Zustand der Einspannhülse 24 bis
in den Bereich der Kugeln 6 der Kugelreihe 4 reichen.
Zwischen den Ausnehmungen 29 der Innenhülle 26 bleiben Stützflächen 39 stehen.
In montiertem Zustand wird die zylinderförmige Innenhülle 26,
die aus Gummi besteht, von der metallischen Hülse 25 umschlossen
und liegt mit den Stützflächen 39 sowie
einem Teil der Innenfläche 40 auf
der Lagerhülse 11,
die äußeres Element
der Basiselemente 2 ist, auf. An dem den Ausnehmungen 29 gegenüberliegenden
Ende der Einspannhülse 24 ist,
in der 6 nicht erkennbar, ein Armierungsring 28 einvulkanisiert,
der gleichfalls auf der Lagerhülse 11 aufliegt.
Auf diese Weise sind die Kugelreihen 3 und 4 mit
unterschiedlicher Steifigkeit in der Hülse 25 gelagert. Je
nach Einsatzfall kann die Ausbildung der Ausnehmung 29 derart vorgenommen
werden, daß eine
genaue Abstimmung der radialen Steifigkeit dieser Lagerseite besonders
dann möglich
ist, wenn eine geringe Steifigkeit gefordert ist.
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Die
Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Im
Rahmen der Erfindung kann beispielsweise das Antriebselement 30 oder
das Antriebselement 35 aus zwei Einzelteilen zu einem vormontierten
Bauteil zusammengesetzt sein, das auf die Lagerwelle aufgeschoben
ist. Damit lassen sich die Kosten für die Herstellung eines Formwerkzeuges
senken.