DE10200743A1

DE10200743A1 - Grundkörper für die Stützscheibe einer OE-Rotorlagerung

Info

Publication number: DE10200743A1
Application number: DE10200743A
Authority: DE
Inventors: Edmund Schuller; Manfred Knabel
Original assignee: Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG
Current assignee: Rieter Ingolstadt Spinnereimaschinenbau AG
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2003-07-24
Also published as: EP1327707B1; TW200301791A; DE50206879D1; EP1327707A1; ATE327360T1

Abstract

Es wird ein Grundkörper für eine Stützscheibe zur Lagerung eines Offenend-Spinnrotors vorgeschlagen, wobei der Grundkörper eine Nabe mit einer Bohrung zur Aufnahme einer Achse und einen Außenumfang zur Aufnahme eines Laufbelages besitzt. Der erfindungsgemäße Grundkörper zeichnet sich dadurch aus, daß der Grundkörper (1) durch Fließpressen hergestellt ist und nach dem Fließpressen einem Härtevorgang unterzogen worden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Grundkörper für eine Stützscheibe für die Lagerung eines Offenend-Spinnrotors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Zur Lagerung von Offenend-Spinnrotoren werden sogenannte indirekte Lagerungen eingesetzt, da die Spinnrotoren mit weit mehr als 100.000 Umdrehungen pro Minute betrieben werden. Die indirekten Lager zur radialen Lagerung des Spinnrotors bestehen aus vier Stützscheiben, die paarweise angeordnet sind und dabei jedes Paar einen Keilspalt bildet, wobei in dem ersten Keilspalt der Bereich des Rotorschaftendes aufgenommen ist, während im anderen Keilspalt der Bereich des Rotorschaftes gelagert ist, der den Rotortopf des Spinnrotors aufnimmt. Die Stützscheiben bilden also auf ihrer Umfangsfläche die Lauffläche, auf der der Spinnrotor mit seinem Rotorschaft abrollt.
Diese Lauffläche besteht aus einem Kunststoff, z. B. Polyurethan, oder Kautschuk. Der Laufbelag einer Stützscheibe wird dazu beispielsweise mittels Spritzgießen auf den Grundkörper aufgebracht. Durch die immer weiter steigenden Drehzahlen der Offenend-Spinnrotoren werden auch die Stützscheiben mit höherer Drehzahl betrieben, was insbesondere dazu führt, daß der Laufbelag stärker belastet wird und sich damit auch die Gefahr erhöht, daß er sich vom Grundkörper der Stützscheibe ablöst. Um dies zu verhindern, sind aus dem Stand der Technik Profilierungen am Außenumfang des Stützscheiben-Grundkörpers bekannt, wobei zusätzlich auch noch teilweise Bohrungen in axialer Richtung oder Nuten oder Kerben eingebracht werden, um den Laufbelag besser mit dem Stützscheiben-Grundkörper zu verbinden.
Diese Ausgestaltung des Umfangsbereiches des Stützscheiben- Grundkörpers erfordert allerdings einen hohen Fertigungsaufwand, da beispielsweise Bohrungen immer in einem zusätzlichen Arbeitsschritt eingebracht werden müssen, während der Grundkörper ansonsten beispielsweise durch Drehen aus einem Vollmaterial hergestellt wird. Bekannt ist es auch Stützscheiben-Grundkörper durch Fließpressen herzustellen.
Der Nachteil der bekannten Stützscheibengrundkörper ist, daß sie nur mit großem Bearbeitungsaufwand in ausreichender Qualität hergestellt werden können oder keine genügende Festigkeit aufweisen, so daß sich Befestigungsprobleme mit den sie tragenden Wellen ergeben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Grundkörper für eine Stützscheibe vorzuschlagen, der kostengünstig und mit wenigen Bearbeitungsschritten herstellbar ist und dabei gleichzeitig eine hohe Festigkeit aufweist, die es erlaubt, ihn sicher auf einer Achse eines Lagers zu befestigen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Stützscheibe mit einem Grundkörper gemäß der vorliegenden Erfindung gelöst. Dadurch, daß der Grundkörper durch Fließpressen hergestellt ist und nach dem Fließpressen einem Härtevorgang unterzogen worden ist, wird erreicht, daß der Grundkörper kostengünstig ist, sowie daß seine Formgebung mit ausreichender Passgenauigkeit herstellbar ist und darüber hinaus eine genügende Festigkeit aufweist, die es erlaubt, ihn mittels Achsen zu lagern und während des Betriebs formstabil zu bleiben.
Besonders vorteilhaft besteht dazu der Grundkörper aus einer Aluminiumlegierung, die Magnesium und Silizium enthält, da diese besonders gut geeignet ist, durch Fließpressen in die gewünschte Form gebracht zu werden und darüber hinaus kann diese Legierung besonders vorteilhaft im Anschluß an die Formgebung besonders einfach und mit ausreichender Festigkeit gehärtet werden.
In vorteilhafter Weiterbildung enthält die Aluminiumlegierung Kupfer, wodurch erreicht wird, daß der Grundkörpers mit einem besonders großen Festigkeit hergestellt werden kann. Besonders günstig ist dabei ein Grundkörper, der kalt ausgehärtet ist, da dies zu besonders hoher Festigkeit führt. In weiterer besonders günstiger Weiterbildung der Erfindung ist der Grundkörper warm ausgehärtet, wodurch er eine hohe Festigkeit und darüber hinaus eine geringe Sprödigkeit und somit also besonders gute Gebrauchseigenschaften aufweist.
Dadurch, daß der Grundkörper wenigstens teilweise eine Festigkeit von wenigstens 220 N/mm² hat, wird sicher erreicht, daß er beispielsweise über ein Bohrung an einer Achse zuverlässig gelagert werden kann. Durch die Verwendung eines Grundkörpers mit einer Festigkeit von wenigstens 250 N/mm² ist es möglich, zur Lagerung eine Achse in eine Bohrung des Grundkörpers einzuführen, die vorteilhaft einen relativ geringen Durchmesser besitzt. Besonders günstig ist der Grundkörper mit eine Festigkeit zwischen 250 N/mm² und 350 N/mm² ausgestaltet, weil mit einem derartigen Grundkörper zuverlässig hohe Drehzahlen gefahren werden können, ohne daß Probleme an der Verbindung zwischen Grundkörper und der ihn lagernden Achse auftreten.
Besonders günstig ist der Grundkörper mit der erfindungsgemäßen Festigkeit wenigstens im Bereich seiner Nabe ausgestattet. In diesem Bereich treten die größten Belastungen, insbesondere durch das Lagermittel auf, so daß im Bereich der Nabe die Festigkeit von besonderer Bedeutung ist. In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung sind Grundkörper und Nabe einteilig ausgebildet, wodurch die Herstellung besonders einfach und kostengünstig ist.
Vorteilhaft besitzt der Grundkörper an seinem Außenumfang eine Profilierung, die wenigstens zum Teil durch Fließpressen hergestellt ist. Dadurch wird erreicht, daß die Profilierung besonders kostengünstig ausgebildet werden kann und gleichzeitig eine Formgebung der Profilierung ermöglicht werden kann, die mit anderen Herstellungsverfahren nur schwierig herzustellen ist. Vorteilhaft können dabei auch Hinterschneidungen an der Profilierung insbesondere durch Fließpressen realisiert werden. Durch die Ausbildung des Grundkörpers mittels des Fließpressens wird besonders vorteilhaft erreicht, daß der Grundkörper, bis auf die eventuell erforderliche Bearbeitung der Bohrung, komplett fertig hergestellt werden kann, was die Herstellungskosten senkt. Durch die symmetrische Ausgestaltung der Profilierung ergeben sich fertigungstechnische Vorteile sowie der besondere Vorteil, daß eine anschließende auf dem Grundkörper aufgebrachte Garnitur gleichmäßig am Grundkörper festgelegt werden kann.
Die Ausgestaltung der Profilierung mit einem radial außen angeordneten glockenkurvenförmigen Profil ergibt vorteilhaft ein leicht durch Fließpressen herzustellendes Profil radial am Außenumfang des Grundkörpers, das gleichzeitig besonders günstig ist für das Festlegen einer Garnitur und darüber hinaus dafür sorgt, daß beim Aufbringen einer Garnitur die Materialstärke der Garnitur bzw. des Belages der Stützscheibe insbesondere bei Ausgestaltung des Belages mit einer Rille immer konstant bleibt.
Besonders günstig ist die Ausgestaltung eines Grundkörpers, der am Außenumfang in axialer Richtung Durchbrechungen besitzt, die durch Fließpressen oder durch Stanzen hergestellt sind. Dadurch kann auf einfache Weise ein besonders vorteilhafter Grundkörper hergestellt werden, an dem besonders einfach und sicher eine Garnitur, das heißt ein Laufbelag, festgelegt werden kann. Insbesondere durch Stanzen sind diese Durchbrechungen besonders einfach und kostengünstig, auch in einem nachfolgenden Bearbeitungsprozess, herstellbar.
In weiterer besonders günstiger Ausgestaltung eines Grundkörpers für eine Stützscheibe gemäß der Erfindung ist dieser mit Markierungen versehen, die mittels Fließpressen oder Stanzen hergestellt sind. Mit Hilfe dieser Markierungen ist es besonders einfach möglich, die Drehzahl der Stützscheibe zu erfassen, wie dies insbesondere bei im Stand der Technik bekannten Anspinnverfahren erforderlich ist. Durch die Markierung, insbesondere wenn diese als Durchbrechung ausgebildet ist, die durch Fließpressen oder Stanzen hergestellt wurde, wird eine einfache Möglichkeit geschaffen, die Drehzahl der Stützscheibe zu messen, ohne daß an dieser weitere Maßnahmen vorgenommen werden müssen.
Besonders vorteilhaft, weil auch kostengünstig und wiederholgenau herstellbar, ist ein erfindungsgemäßer Grundkörper, der durch mehrere, beispielsweise einander zeitlich nachgeordnete, Bearbeitungsstufen, bestehend aus Fließpressen, hergestellt ist.
Besonders günstig eignen sich dazu zwei oder drei zeitlich einander nachgeordnete Bearbeitungsstufen, weil dadurch sichere Maßhaltigkeit und gleichzeitig feste und kostengünstige Grundkörper erzeugbar sind. Vorteilhaft kann der Grundkörper zusätzlich durch spanende Bearbeitung nachgearbeitet werden, insbesondere im Bereich der Bohrung, so daß nach dem Fließpressen die Bohrung zur Aufnahme einer Achse, insbesondere, mit sehr engen Toleranzen herstellbar ist. Dadurch daß der Grundkörper gemäß der Erfindung zwischen 55 mm und 80 mm im Durchmesser besitzt, vorzugsweise zwischen 60 mm und 75 mm, wird erreicht, daß die Nabe am Grundkörper in ausreichender Größe hergestellt werden kann und insbesondere auch, daß beim Fließpressen eine genügende Verformung stattfindet, so daß ein Verzug weitgehend verhindert wird.
In einer weiteren besonders günstigen Auslegung des Grundkörpers besitzt dieser einen Außendurchmesser, der im Verhältnis zum Durchmesser der Bohrung der Nabe zwischen 1,6 und 2,5 liegt, besonders günstig zwischen 1,8 und 2,3. Dadurch wird vorteilhaft sichergestellt, daß die Nabe in der Lage ist ausreichend Kraft beim Aufpressen auf eine Welle auszuüben, die ein sicheres Festlegen einer Stützscheibe mit ihrem Grundkörper an einer Achse gewährleistet.
Die vorteilhafte Ausgestaltung der Markierung als Durchbrechung ermöglicht zusätzliche Bauteilung zu einer Markierung der Stützscheibe einzusparen und dadurch diese kostengünstig auszubilden. Vorteilhaft wird beim Einsatz mehrerer Durchbrechungen Sorge getragen, daß diese vorzugsweise über 180° auf der Stützscheibe bzw. um deren Achse verteilt angeordnet sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand zeichnerischer Darstellungen beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Grundkörpers 1,
Fig. 2 eine Seitenansicht des Grundkörpers 1 von Fig. 1,
Fig. 3 den Schnitt B-B von Fig. 2,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine Vorstufe von Fig. 3,
Fig. 5 einen Schnitt durch einen Rohling,
Fig. 6 eine Seitenansicht eines Grundkörpers mit axialen Aussparungen am Außenumfang,
Fig. 7 eine Seitenansicht eines Grundkörpers mit vier Markierungen.
Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Grundkörpers 1 für eine Stützscheibe zur Lagerung eines Offenend- Spinnrotors. Der Grundkörper 1 besitzt eine Nabe 2, mit einer Bohrung 21, in die mit Hilfe eines Preßsitzes der Grundkörper 1 einer Stützscheibe im Betriebsfall auf einer Achse befestigt ist, die ihrerseits in Lagern, beispielsweise Wälzlagern, gelagert ist. Am Außenumfang des Grundkörpers besitzt dieser einer Profilierung 3 mit deren Hilfe auf dem Grundkörper 1 ein Garniturbelag (Laufbelag) befestigt ist. Die Profilierung dient dabei dazu, daß der beispielsweise mittels Spritzgießen aufgebrachte Garniturbelag in Hinterschneidungen 31 der Profilierung eingreifen kann, wodurch er, insbesondere in radialer Richtung, besonders sicher auf dem Grundkörper 1 befestigt ist. Der Grundkörper 1 besitzt einen Außendurchmesser G, die Nabe 2 einen äußeren Durchmesser N sowie die Bohrung 21 den Durchmesser B.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht des Grundkörpers 1 von Fig. 1. Um die Bohrung 21 ist die Nabe 2 angeordnet, wobei der Grundkörper 1 übergeht in die Profilierung 3, die am Außenumfang 11 des Grundkörpers 1 ausgebildet ist.
Fig. 3 zeigt den Schnitt B-B von Fig. 2 des erfindungsgemäßen Grundkörpers 1. Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, besitzt die Nabe 2 um die linke Seite der Bohrung 21 einen kleineren Außendurchmesser als um die rechte Seite der Bohrung 21. Am Außenumfang 11 des Grundkörpers 1 ist die Profilierung 3 ausgebildet, die symmetrisch ausgestaltet ist. Sie besitzt also auf ihrer linken und ihrer rechten Seite je eine Hinterschneidung 31, in radialer Richtung betrachtet, sowie ein am Außenumfang angeordnetes glockenkurvenförmiges Profil 32. Der Grundkörper 1 von Fig. 3 ist durch zwei zeitlich einander nachgeordnete Bearbeitungsstufen hergestellt worden. Dabei wurde zunächst der Rohling 4 von Fig. 5 durch Fließpressen mit Hilfe eines Fließpreßwerkzeuges in die Form von Fig. 4 umgeformt. Im Anschluß daran wurde die Vorstufe 41 des Grundkörpers 1 durch einen nochmaligen Fließprozess, bei dem die radiale Profilierung angeformt wurde, umgeformt. Insbesondere wurde dabei das glockenkurvenförmige Profil 32 am Außenumfang 11 angeformt.
Fig. 6 zeigt einen erfindungsgemäße ausgestalteten Grundkörper 1 in der Seitenansicht, wobei die Profilierung 3, die in etwa ausgestaltet ist wie die von Fig. 4. Zusätzlich sind in axialer Richtung verlaufende Durchbrechungen 5 ausgebildet, die ausgestanzt wurden. Die Durchbrechungen 5 können dabei verschieden ausgestaltet sein, wobei verschiedene Ausgestaltungen normalerweise nicht an einem Grundkörper 1 ausgeführt sind. Es ist bei Fig. 6 ausnahmsweise der Fall, um verschiedene Durchbrechungen 5 darstellen zu können. Diese sind beispielsweise als am Außenumfang der Profilierung 3 offenen dreieckförmige Durchbrechungen 51 ausgebildet, oder in Form von wesentlichen kreisrunden ebenfalls am Außenumfang 11 offenen Durchbrechungen 52. Die Durchbrechungen 5, 51, 52 können auch durch Fließpressen hergestellt werden, zum Beispiel während der Ausformung der radialen Profilierung 3 am Außenumfang.
Fig. 7 zeigt einen erfindungsgemäß ausgestalteten Grundkörper 1, der mit Markierungen 6 versehen ist, die als Durchbrechungen 61 im Grundkörper (1) ausgebildet sind. Gleichmäßig über den Grundkörper 1 sind dabei vier Durchbrechungen 61, jeweils um 90° versetzt, angeordnet. Die Markierungen 6 sind dabei am Grundkörper 1 in radialer Richtung betrachtet zwischen der Nabe 2 und der Hinterschneidung 31 angeordnet.
Der in Fig. 1, 6 und 7 gezeigte Grundkörper 1 ist erfindungsgemäß nach dem Fließpressen zusätzlich noch einem Härteprozeß unterzogen worden. Als Verfahren zum Härten wurde erfindungsgemäß das Warmaushärten angewandt. Dabei ist der Grundkörper nach dem Fließpressen in einem Ofen auf eine Temperatur nahe dem Schmelzpunkt erwärmt worden, ca. 515°C ±10°C anschließend im Wasserbad abgeschreckt worden und danach im Warmluftofen bei ca. 170°C für mehrere Stunden (zwischen 8 Stunden und 12 Stunden) gelagert worden. Dadurch erhielt der Grundkörper seine erfindungsgemäße Härte von ca. 250 N/mm² bis 350 N/mm².
Der Werkstoff des Rohlings und damit auch des fertigen Grundkörpers 1 besteht erfindungsgemäß aus einer Aluminiumlegierung AlMgSi, vorzugsweise AlMgSi 1. Dieser läßt sich vorteilhaft sowohl leicht Fließpressen als auch Härten. Andere Werkstoffe, insbesondere andere Aluminiumlegierungen sind für einen erfindungsgemäßen Grundkörper ebenso einsetzbar, wenn sie die Anforderungen gemäß der Erfindung erfüllen.

Claims

1. Grundkörper für eine Stützscheibe zur Lagerung eines Offenend- Spinnrotors, wobei der Grundkörper eine Nabe mit einer Bohrung zur Aufnahme einer Achse und einen Außenumfang zur Aufnahme eines Laufbelages besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) durch Fließpressen hergestellt ist und nach dem Fließpressen einem Härtevorgang unterzogen worden ist.

2. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) aus einer Aluminiumlegierung besteht, die Magnesium und Silizium enthält.

3. Grundkörper nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) aus einer Aluminiumlegierung besteht, die Kupfer enthält.

4. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) kalt ausgehärtet ist.

5. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Grundkörper (1) warm ausgehärtet ist.

6. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) wenigstens teilweise eine Festigkeit R_m von wenigstens 220 N/mm² hat.

7. Grundkörper nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) eine Festigkeit R_m von wenigstens 250 N/mm²

8. Grundkörper nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) eine Festigkeit zwischen 250 N/mm² und 350 N/mm² hat.

9. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) die Festigkeit wenigstens im Bereich seiner Nabe (2) hat.

10. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß Grundkörper (1) und Nabe (2) einteilig ausgebildet sind.

11. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) an seinem Außenumfang (11) mit einer Profilierung (3) versehen ist, die wenigstens zum Teil durch Fließpressen hergestellt ist.

12. Grundkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung (3) in radialer Richtung betrachtet eine Hinterschneidung (31) besitzt.

13. Grundkörper nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung (3) symmetrisch ausgebildet ist.

14. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 11 bis 13 dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung (3) radial außen ein glockenkurvenförmiges Profil (32) besitzt.

15. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß am Außenumfang (11) in axialer Richtung Durchbrechungen (5, 51, 52) vorgesehen sind, die durch Fließpressen und/oder durch Stanzen hergestellt sind.

16. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß am Grundkörper (1) eine Markierung (6) angebracht ist, die durch Fließpressen und/oder Stanzen hergestellt ist.

17. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) durch mehrere, vorzugsweise drei, zeitlich einander nachgeordnete Bearbeitungsstufen bestehend aus Fließpressen hergestellt ist.

18. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (21) nach dem Fließpressen durch spanende Bearbeitung bearbeitet ist.

19. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) einen Außendurchmesser (G) zwischen 55 mm und 80 mm, vorzugsweise zwischen 60 mm und 75 mm besitzt.

20. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des größten äußeren Durchmessers (N) der Nabe zu dem Durchmesser (B) der Bohrung der Nabe zwischen 1,6 und 2,5 vorzugsweise zwischen 1,8 und 2,3 beträgt.

21. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierung (6) als Durchbrechung ausgebildet ist.

22. Grundkörper nach einem oder mehreren der Ansprüche 16 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) mehrere Markierungen (6) besitzt, die vorzugsweise 180° zueinander versetzt angeordnet sind.

23. Grundkörper nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrechung in radialer Richtung betrachtet zwischen der Nabe (2) und der Hinterschneidung (31) angeordnet ist.