DE102009021647A1 - Shaft system for use in a chuck of a winding head - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Wellensystem (100) für den Einsatz in einem Spannfutter (110) eines Spulkopfes (120) zum Aufspulen von beispielsweise synthetischen Fäden, mit wenigstens einer Antriebs- oder Abtriebswelle (1) und wenigstens einer Achse (3) oder weiteren Welle, welche (3) koaxial zur Antriebs- oder Abtriebswelle (1) angeordnet ist, wobei wenigstens eines dieser Bauteile (1, 3) als Hohlwelle oder Hohlachse (3) ausgebildet und darin das andere Bauteil (1) zumindest teilweise aufgenommen sowie gegenüber der Hohlwelle oder Hohlachse (3) mittels wenigstens eines Lagers (4; 5) abgestützt ist. Gemäß der Erfindung ist hierbei vorgesehen, dass das Lager als Kugelrollenlager (4; 5) ausgebildet ist, welches radial innen an dem Außenumfang der drehbaren Welle (1) und radial außen an dem Innenumfang einer stillstehenden Achse (3) angeordnet ist.The invention relates to a shaft system (100) for use in a chuck (110) of a winding head (120) for winding, for example, synthetic threads, with at least one drive or output shaft (1) and at least one axle (3) or further shaft, which (3) is arranged coaxially to the drive or output shaft (1), wherein at least one of these components (1, 3) as a hollow shaft or hollow shaft (3) and therein the other component (1) at least partially received and with respect to the hollow shaft or Hollow shaft (3) by means of at least one bearing (4, 5) is supported. According to the invention, it is provided that the bearing is designed as a ball roller bearing (4; 5) which is arranged radially inward on the outer circumference of the rotatable shaft (1) and radially outside on the inner circumference of a stationary axle (3).
Description
Gebiet der ErfindungField of the invention
Die Erfindung betrifft ein Wellensystem für den Einsatz in einem Spannfutter eines Spulkopfes, mit wenigstens einer Antriebs- oder Abtriebswelle und wenigstens einer Achse oder weiteren Welle, welche koaxial zur Antriebs- oder Abtriebswelle angeordnet ist, wobei wenigstens eines dieser Bauteile als Hohlwelle oder Hohlachse ausgebildet und darin das andere Bauteil zumindest teilweise aufgenommen sowie gegenüber der Hohlwelle oder Hohlachse mittels wenigstens eines Lagers abgestützt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Spannfutter für Spulköpfe von Spinnmaschine sowie einen Spulkopf einer Spinnmaschine und eine Spinnanlagen für synthetische Fasern mit einem solchen Wellensystem.The The invention relates to a shaft system for use in a chuck of a winding head, with at least one drive or output shaft and at least one axis or further shaft, which is arranged coaxially with the drive or output shaft, wherein at least one of these components designed as a hollow shaft or hollow shaft and therein the other component at least partially received and opposite the hollow shaft or hollow axle supported by at least one bearing is. The invention further relates to a chuck for Spulköpfe of spinning machine and a winding head of a spinning machine and a spinning machine for synthetic fibers with a such shaft system.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Wellensysteme
der hier angesprochenen Art, wie sie beispielsweise in einem Spannfutter
eines Spulkopfes für eine Spinnmaschine für synthetische
Fasern zum Einsatz kommen, weisen zur Lagerung der Antriebs- oder
Abtriebswelle üblicherweise Rillenkugellager, Rollenlager
und/oder Spindellager auf. Aus der
Aufgrund der koaxial ineinander angeordneten Wellen eines solchen geschachtelten Wellensystems ist der für die Lagerung zur Verfügung stehende Bauraum in radialer Richtung sehr begrenzt. Sofern daher Rillenkugellager zum Einsatz kommen, ist die Tragzahl der für diesen begrenzten Bauraum passenden Lagergrößen zu gering. Die verwendbaren Rollenlager weisen dagegen eine zu kurze Fettgebrauchsdauer auf und müssen bereits nach kurzer Betriebsdauer ausgetauscht werden. Die Verwendung von Spindellagern zur Lagerung der Antriebs- oder Abtriebswelle ist zudem vergleichsweise teuer.by virtue of the coaxially nested waves of such a nested Wellensystems is the one available for storage standing space in the radial direction very limited. If so Deep groove ball bearings are used, the load capacity of the this limited space suitable bearing sizes too low. By contrast, the usable roller bearings are too short Grease service life and must already after a short period of use be replaced. The use of spindle bearings for storage The drive or output shaft is also relatively expensive.
Aufgabe der ErfindungObject of the invention
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Wellensystem mit den eingangs genannten Merkmalen vorzuschlagen, welches trotz seines begrenzten Bauraums in radialer Richtung eine hohe radiale Tragfähigkeit aufweist und dessen Lagerung relativ kostengünstig ist. Ferner soll ein entsprechendes Spannfutter für eine Spinnmaschine sowie ein Spulkopf mit einem solchen Spannfutter vorgeschlagen werden.Of the Invention is based on the object, a shaft system with the above mentioned features, which despite its limited Space in the radial direction, a high radial load capacity and whose storage is relatively inexpensive. Furthermore, a corresponding chuck for a spinning machine and a winding head with such a chuck are proposed.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Wellensystem vorgeschlagen, welches die in Anspruch 1 genannten Merkmale aufweist. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den zugeordneten Unteransprüchen genannt.to Solution to the problem, a shaft system is proposed which has the features mentioned in claim 1. advantageous Further developments are mentioned in the associated subclaims.
Das erfindungsgemäße Wellensystem ist besonders für den Einsatz in einem Spannfutter eines Spinnmaschinen-Spulkopfes, insbesondere eines Hochgeschwindigkeits-Spulkopfes geeignet, wie sie beispielsweise bei Spinnvorrich tungen für die Chemiefaserherstellung verwendet werden. Das Wellensystem weist wenigstens eine Antriebs- oder Abtriebswelle und wenigstens eine Achse oder weitere Welle auf, welche koaxial bezüglich der Antriebs- oder Abtriebswelle angeordnet ist. Es ist dabei wenigstens eines dieser Bauteile als Hohlwelle oder Hohlachse ausgebildet und darin das andere Bauteil zumindest teilweise aufgenommen und stützt sich gegenüber der Hohlwelle oder Hohlachse mittels wenigstens eines Lagers ab. Eine solche Anordnung der Antriebs- oder Abtriebswelle gegenüber der Achse oder weiteren Welle wird im Sinne der Erfindung als geschachtelte Wellenanordnung oder geschachteltes Wellensystem bezeichnet. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass das wenigstens eine Lager als Kugelrollenlager ausgebildet ist.The Shaft system according to the invention is particularly for the use in a chuck of a spinning machine winding head, especially suitable for a high-speed winding head, such as For example, they Spinnvorrich lines for manmade fiber be used. The shaft system has at least one drive or output shaft and at least one axis or further shaft on which coaxial with respect to the drive or output shaft is arranged. It is at least one of these components as Hollow shaft or hollow shaft formed and therein the other component at least partially absorbed and supported the hollow shaft or hollow axle by means of at least one bearing. Such an arrangement of the drive or output shaft opposite the axis or further wave is nested within the meaning of the invention Shaft arrangement or nested wave system called. It is according to the invention provided that the at least one bearing as a ball roller bearing is trained.
Durch diese Konstruktion weist die Lagerung des Wellensystems eine deutlich höhere Tragfähigkeit in radialer Richtung als die bisher eingesetzten Lager auf, so dass ein Wellensystem mit relativ hoher Steifigkeit realisierbar ist. Aufgrund des schmäleren Wälzkörpers eines Kugelrollenlagers gegenüber den Kugeln eines herkömmlichen Kugellagers steht bei gleicher Lagerbreite mehr Fettraum zur Verfügung, so dass die Fettgebrauchsdauer einer solchen Lagerung insbesondere bei schnell drehenden geschachtelten Wellensystemen erheblich verlängert ist. Im Vergleich zur konventionellen Lagerung mittels Rillenkugellagern erlaubt der Einsatz von Kugelrollenlagern bei gleicher Baugröße die Realisierung radial höher belasteter Wellensysteme oder, sofern die Belastung gleichgroß ist, ein so genanntes Downsizing bestehender Konstruktionen.By This construction clearly shows the bearing of the shaft system higher load capacity in the radial direction than the previously used bearings, so that a shaft system with relatively high rigidity is feasible. Due to the narrower rolling element a ball roller bearing against the balls of a conventional Ball bearings is available with the same bearing width more grease space, so that the grease life of such storage in particular Significantly extended for fast rotating nested shaft systems is. Compared to conventional storage using deep groove ball bearings allows the use of ball roller bearings with the same size the realization of radially higher loaded shaft systems or, if the load is the same size, a so-called Downsizing existing constructions.
Unter einer Welle wird im Sinne der Erfindung ein Maschinenelement verstanden, welches zum Weiterleiten von Drehbewegungen und Drehmomenten sowie zur Lagerung von rotierenden Teilen dient. Unter einer Achse wird im Sinne der Erfindung ein Maschinenelement verstanden, welches zum Tragen und Lagern von drehbaren Bauteilen dient. Anders als die Welle, überträgt die Achse jedoch kein Drehmoment.Under For the purposes of the invention, a shaft is understood as a machine element, which for forwarding rotational movements and torques as well serves for the storage of rotating parts. Under an axis becomes For the purposes of the invention, a machine element understood, which for carrying and storing rotatable components. Different to the shaft, however, does not transmit the axle torque.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Kugelrollenlager einen einteiligen Käfig für die Kugelrollen aufweist. Dadurch ist das Wellensystem für hohe Drehzahlen besonders geeignet. Bevorzugt sollte dabei der Käfig als Stahlkäfig ausgebildet sein, da hierdurch der Käfig besonders stabil ausgebildet ist und insofern eine weitere Maßnahme zur Verbesserung der Lagerung, insbesondere bei besonders hohen Drehzahlen, realisiert ist.According to a first embodiment of the invention, it is provided that the ball roller bearing having a one-piece cage for the ball rolls. As a result, the shaft system is particularly suitable for high speeds. Preferably, the cage should be designed as a steel cage, as this way the cage is designed to be particularly stable and thus far a further measure to improve the storage, especially at very high speeds, is realized.
Nach einer dazu alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Kugelrollenlager einen Schnappkäfig für die Kugelrollen aufweist. Hierdurch ist eine Lagerung für niedrige bis mittlere Drehzahlen des Wellensystems kostengünstig realisiert. Ein Kostenvorteil ergibt sich dabei besonders, sofern nach einer Ausgestaltung der Erfindung der Schnappkäfig aus einem geeigneten Kunststoff, wie beispielsweise Polyamid besteht.To An alternative embodiment of the invention is provided, that the ball roller bearing a snap cage for having the ball rollers. This is a storage for low to medium speeds of the wave system cost realized. A cost advantage arises especially if according to one embodiment of the invention, the snap cage made of a suitable plastic, such as polyamide.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Kugelrollenlager radial innen an dem Außenumfang der drehbaren Welle und radial außen an dem Innenumfang einer stillstehenden Achse angeordnet ist.To A further embodiment of the invention provides that the ball roller bearing radially inward on the outer circumference of rotatable shaft and radially outward on the inner circumference of a stationary Axis is arranged.
Es bietet sich an, dass das Kugelrollenlager einen Druckwinkel zwischen etwa 5° und etwa 30° aufweist. Dadurch ist eine hohe Laufruhe der zu lagernden Antriebs- oder Abtriebswelle realisiert. Vorzugsweise sollte das Kugelrollenlager einen Druckwinkel von etwa 15° aufweisen. Hierdurch kann ein Betrieb des Wellensystems mit besonders hoher Laufruhe realisiert werden.It suggests that the ball roller bearing a pressure angle between about 5 ° and about 30 °. This is one high smoothness of the stored drive or output shaft realized. Preferably, the ball roller bearing should have a pressure angle of about 15 °. This allows operation of the shaft system be realized with very high smoothness.
Auf eine Verbesserung der Laufruhe zielt auch die Ausgestaltung der Erfindung, wonach das Kugelrollenlager axial vorgespannt ist.On An improvement in the smoothness also aims at the design of the Invention, according to which the ball roller bearing is axially biased.
Sofern das Wellensystem höchsten radialen Belastungen ausgesetzt ist, bietet es sich an, dass das Kugelrollenlager mehrreihig, beispielsweise zweireihig, ausgebildet ist.Provided the shaft system exposed to the highest radial loads is, it makes sense that the ball roller bearing multi-row, for example, two-row, is trained.
Gemäß einer anderen Variante kann vorgesehen sein, dass das Kugelrollenlager ohne gesonderten Innenring ausgebildet ist, und dass die radial innen angeordnete jeweilige Laufbahn für die Kugelrollen an der radial innen angeordneten drehbaren Welle ausgebildet ist.According to one Another variant may be provided that the ball roller bearing is formed without a separate inner ring, and that the radially inward arranged respective track for the ball rollers on the is formed radially inwardly arranged rotatable shaft.
Sofern zum Abstützen der Antriebs- oder Abtriebswelle gegen die wenigstens eine Achse oder weitere Welle wenigstens zwei Kugelrollenlager vorgesehen sind, liegen nach einer Ausgestaltung der Erfindung die Kugelrollenlager in X- oder O-Anordnung zueinander. Auch diese Maßnahme zielt darauf ab, auf das Wellensystem wirkende Kräfte in radialer und axialer Richtung standzuhalten, so dass das Wellensystem auch bei einer derartigen Beanspruchung eine ausreichende Lebensdauer hat.Provided for supporting the drive or output shaft against the at least one axle or further shaft at least two ball roller bearings are provided according to an embodiment of the invention, the Ball roller bearings in X or O arrangement to each other. Also this measure aims at acting on the shaft system forces in radial and axial direction to withstand, so that the shaft system even with such a stress sufficient life Has.
Es bietet sich an, dass die Kugelrollenlager eine Stützlagerung bezüglich der Antriebs- oder Abtriebswelle bilden. Dadurch ist das Axialspiel der Lagerung zur Sicherung einer optimalen Funktion entsprechend einstellbar bzw. eingestellt.It suggests that the ball roller bearings a support bearing form with respect to the drive or output shaft. Thereby is the axial play of the bearing to ensure an optimal function accordingly adjustable or adjusted.
Alternativ dazu kann es auch sein, dass die Kugelrollenlager in einer Fest-Loslagerung angeordnet sind.alternative It may also be that the ball roller bearings in a fixed-floating are arranged.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Hohlachse oder Hohlwelle sich mittels Dämpfungselemente gegenüber einer radial außen angeordneten hohlzylindrischen Halteachse abstütztTo A further embodiment of the invention provides that the hollow axle or hollow shaft by means of damping elements opposite a hollow cylinder arranged radially on the outside Supporting axis supports
Bevorzugt ist das erfindungsgemäße Wellensystem Bestandteil eines Spannfutters. Bevorzugt ist das Spannfutter ein Bestandteil eines Spulkopfes von Spinnmaschinen, vorzugsweise eines Hochgeschwindigkeits-Spulkopfes für die Chemiefaserherstellung. Bevorzugt findet ein solcher Spulkopf seinen Einsatz in Spinnanlagen für die Chemiefaserherstellung.Prefers is the shaft system according to the invention part a chuck. Preferably, the chuck is a component a winding head of spinning machines, preferably a high-speed winding head for the manufacture of man-made fibers. Preferably finds such Spulkopf its use in spinning plants for the manufacture of man-made fibers.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:The Invention will be described below with reference to the accompanying drawings explained in more detail in several embodiments. Showing:
Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description the drawings
Zur
Lagerung der Abtriebswelle
Erfindungsgemäß sind
die Wälzlager
Wie
insbesondere aus
Aufgrund
des enormen Gewichtszuwachses der Spulen beim Aufwickeln von Chemiefasern
und den angestrebten längeren Spannfuttern mit höheren Spulgeschwindigkeiten
sind höchste Anforderungen an die Tragfähigkeit
der Lagerung gestellt. Der Einsatz von Kugelrollenlagern zur Lagerung
der Abtriebswelle
Die erfindungsgemäße Lagerung mittels Kugelrollenlager bietet sich zum einen bei sämtlichen Wellensystemen mit koaxial ineinander angeordneten Wellen an, welche gegeneinander drehbar zu lagern sind. Darüber hinaus bietet sich ein solches Lagerungskonzept besonders bei Systemen mit höchsten Anforderungen an die radiale Tragfähigkeit und besonders schnell drehenden Abtriebswellen an.The Inventive storage by means of ball roller bearings offers itself on the one hand with all wave systems coaxial with each other arranged waves, which against each other are to be stored rotatably. In addition, offers a such storage concept especially for systems with highest Requirements for radial load capacity and especially fast rotating output shafts.
- 11
- Antriebswelle, AbtriebswelleDrive shaft, output shaft
- 22
- Abtriebselement, BuchseOutput element, Rifle
- 33
- Achse, TrägerbuchseAxis, support bushing
- 44
- Wälzlager, KugelrollenlagerRoller bearing, Ball Roller Bearings
- 55
- Wälzlager, KugelrollenlagerRoller bearing, Ball Roller Bearings
- 66
- Dämpfungselementdamping element
- 77
- Drehfeste AchseFixed rotation axis
- 88th
- Kugelrolleball roller
- 99
- Kugelrolleball roller
- 1010
- Kugelrolleball roller
- 1111
- Kugelrolleball roller
- 100100
- Wellensystemwave system
- 110110
- Spannfutterchuck
- 120120
- Spulkopfwinding head
- 130130
- SpulenDo the washing up
- 140140
- Kupplungclutch
- 150150
- Flanschflange
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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