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Die
Erfindung betrifft einen Offenend-Spinnrotor mit einer Rotortasse
und einem Rotorschaft, über den die Rotortasse antreibbar
ist, wobei die Rotortasse und der Rotorschaft lösbar miteinander verbunden
sind und dazu der Rotorschaft eine Bohrung aufweist, ein Wellenstumpf
drehfest mit der Rotortasse verbunden ist und der Wellenstumpf in die
Bohrung einführbar ist.
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Die
meisten der zur Zeit in der Textilindustrie eingesetzten Offenend-Rotorspinnmaschinen
weisen Spinnrotoren auf, die mit ihrem Rotorschaft in den Lagerzwickeln
einer sogenannten Stützscheibenlagerung gelagert sind und
dabei über einen maschinenlangen Tangentialriemen angetrieben
werden.
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Diese
Spinnrotoren, bei denen der Rotorschaft und die Rotortasse üblicherweise über
einen Presssitz nahezu unlösbar miteinander verbunden sind,
können bei Bedarf, zum Beispiel bei Verschleiß, von
vorne durch das geöffnete Rotorgehäuse ein- bzw.
ausgebaut werden.
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Des
Weiteren sind, beispielsweise durch die
EP 0 972 868 A2 , einzelmotorisch
angetriebene Spinnrotoren bekannt, die mit ihrem Rotorschaft in
einer Magnetlageranordnung abgestützt sind.
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Die
Magnetlageranordnung besteht dabei aus einer vorderen und einer
hinteren Lagerstelle, wobei diese Lagerstellen ihrerseits jeweils über
sich axial gegenüberstehende Permanentmagnetringe verfügen.
Einer dieser Permanentmagnetringe ist dabei jeweils am Stator festgelegt,
während der andere Permanentmagnetring mit dem Rotorschaft
umläuft. Zusätzlich sind mechanische Fanglager vorgesehen, die
den Rotorschaft bei einem Versagen der magnetischen Lagerung abstützen.
Schädigungen des Spinnrotors und seines Antriebes können
so weitestgehend vermieden werden.
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Da
der Ein- oder Ausbau derartig gelagerter Spinnrotoren einen nicht
unerheblichen Montageaufwand erfordert, ist bei diesen Spinnrotoren
die Rotortasse jeweils lösbar mit dem Rotorschaft verbunden. Das
heißt, die Rotortasse kann bei Bedarf, zum Beispiel bei
einem Verschleiß oder bei einem Partiewechsel ausgebaut
bzw. ausgewechselt werden, ohne dass dabei auch der Rotorschaft
mit ausgebaut werden muss.
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Die
DE 100 24 020 A1 offenbart
eine Kupplungsvorrichtung, über die die Rotortasse und
der Rotorschaft lösbar miteinander verbunden sind. Die Kupplungsvorrichtung
besteht dabei aus einer Magneteinrichtung zur axialen Arretierung
der Rotortasse am Rotorschaft sowie einer mechanischen Verdrehsicherung.
Diese Verdrehsicherung besteht vorzugsweise aus einer mit dem Rotorschaft
fest verbundenen Aufnahmehülse, in der ein Innenmehrkant
angeordnet ist und einem Außenmehrkant an der Rotortasse,
der im Einbauzustand mit dem Innenmehrkant korrespondiert. Diese
formschlüssige Verdrehsicherung hat sich in der Praxis
bewährt. Ihre Herstellung gestaltet sich jedoch recht aufwendig.
Außerdem ist der Einbau der Rotortasse nur in einer bestimmten Winkelstellung
möglich.
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Eine
andere Kupplungseinrichtung im Zusammenhang mit einer Stützscheibenlagerung
ist in der
EP 0 808
923 A1 beschrieben. Diese bekannte Kupplungseinrichtung
ist nach Art einer Klipsverbindung aufgebaut, wobei ein Teil der
Klipsverbindung an der Rotortasse und das andere Teil am Rotorschaft
angeordnet sind. Wenigstens ein Teil der Klipsverbindung wird dabei
durch ein elastisches Element beaufschlagt. Das elastische Element soll
dabei aus einem Kunststoff bestehen und mit einem Teil der Klipsverbindung
sowie je nach Ausführung entweder mit dem Rotorschaft oder
der Rotortasse mittels Kleben nicht lösbar verbunden sein.
Solche Klebverbindungen werden nach mehrmaligem An- und Abbau der
Rotortasse unzuverlässig. Kunststoffe verlieren mit der
Zeit ihre Elastizität. Ein effizienter Austausch ist jedoch
aufgrund der Klebverbindungen nicht möglich.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die lösbare
Verbindung zwischen Rotorschaft und Rotortasse zu verbessern.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen
der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Zur
Lösung der Aufgabe weist der Wellenstumpf oder die Bohrung
eine Umfangsnut auf, in der ein Federelement so angeordnet ist,
dass es über die Umfangsnut hinausragt und dass das Federelement beim
Einführen des Wellenstumpfes in die Bohrung so gespannt
wird, dass es ein Drehmoment von dem Rotorschaft auf die Rotortasse überträgt,
wobei das Federelement mit der Rotortasse und dem Rotorschaft lösbar
verbunden ist.
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Das
Federelement wird also nicht durch eine Klebverbindung mit der Rotortasse
beziehungsweise mit dem Rotorschaft verbunden, sondern durch das Arretieren
in einer Umfangsnut. Damit ist also nicht nur die Verbindung von
Rotortasse und Rotorschaft lösbar, sondern auch das Federelement
ist leicht austauschbar. Es kann damit bei Verschleiß leicht
ausgetauscht werden. Die Federkraft ist zur Übertragung der
Kraft in radialer Richtung völlig ausreichend. Dazu ist
kein Formschluss erforderlich. Die Rotortasse beziehungsweise ihr
Wellenstumpf kann in jeder Winkelstellung in die Bohrung des Rotorschafts
eingeführt werden. Die erforderliche Umfangsnut ist leicht
zu fertigen. Das Federelement bewirkt außerdem eine Drehmomentbegrenzung.
Wenn bei einem Systemfehler das zulässige Drehmoment überschritten
wird, rutscht das Federelement einfach durch, und es kann größerer
Schaden verhindert werden. Das Federelement bildet hier das schwächste
Glied und wird damit als erstes beschädigt. Wie bereits oben
beschrieben, ist das Federelement jedoch leicht austauschbar.
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Zur
axialen Arretierung kann die bekannte Magneteinrichtung verwendet
werden. Es ist jedoch besonders vorteilhaft, dass das jeweils andere
Element zusätzlich eine Umfangsnut aufweist und die Umfangsnuten
des Wellenstumpfes und der Bohrung eine Umfangsnut so angeordnet
sind, dass sie im Zusammenwirken mit dem Federelement eine axiale
Arretierung der Rotortasse gegen den Rotorschaft ermöglichen.
Diese Konstruktion gestaltet sich besonders einfach. Die zusätzliche
Umfangsnut bedeutet keinen wesentlichen Mehraufwand. Der Platzbedarf ist
geringer, da die Magnetanordnung entfällt und für die
Nut kein zusätzlicher Platz erforderlich ist.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Federelement
als käfigartiges rotationssymmetrisches Gebilde ausgebildet
und weist an den Enden jeweils eine Hülse auf, und die Hülsen
sind durch in Richtung der Rotationsachse verlaufende in radialer
Richtung gewölbte Stege mit einander verbunden. Je nachdem,
in welcher Umfangsnut das Federelement axial fixiert wird, sind
die Stege nach innen oder außen gewölbt.
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Vorteilhafterweise
weisen die Hülsen in Richtung der Rotationsachse einen
Schlitz auf. So kann das Federelement leicht über den Wellenstumpf
bis in die Nut geschoben werden, beziehungsweise das Federelement
kann leicht in die Bohrung eingeführt werden.
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Vorteilhafterweise
besteht das Federelement aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise
einem Federstahl. Dieses Material garantiert eine lange Lebensdauer.
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In
Verbindung mit einer bekannten magnetischen Lagerung des Rotorschafts
ist es besonders vorteilhaft, dass der Wellenstumpf in Verbindung
mit einer zwischen der Rotortasse und dem Rotorschaft angeordneten
stationären Buchse ein radiales Fanglager bildet. Konstruktionsbedingt
weist der Rotorschaft einen größeren Durchmesser
auf als der Wellenstumpf, da der Rotorschaft den Wellenstumpf aufnehmen
muss. Aufgrund des damit einhergehenden geringeren Umfangs des Wellenstumpfes
gegenüber dem Rotorschaft, tritt bei einer Berührung
im Fanglager eine deutlich geringere Gleitreibung auf, da die Umfangsgeschwindigkeit
bei gleicher Drehzahl entsprechend niedriger ist. Der Verschleiß im
Fanglager kann somit gesenkt und die Lebensdauer kann erhöht
werden.
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In
Verbindung mit dem beschriebenen Fanglager ist es weiter besonders
vorteilhaft, in der Bohrung einen Anschlag anzuordnen, der beim
Einführen des Wellenstumpfes die Bewegung des Wellenstumpfes
in axialer Richtung begrenzt. Durch einen solchen Anschlag wird
verhindert, dass man den Wellenstumpf über einen axialen
Arretierungspunkt des Federelementes hinausbewegt. Wenn kein Fanglager
zwischen der Rotortasse und dem Rotorschaft vorgesehen ist, kann
die Begrenzung der Bewegung beim Einführen des Wellenstumpfes
der Einfachheit halber durch das Anschlagen der Rotortasse gegen
den Rotorschaft erfolgen.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand in den Zeichnungen dargestellter
Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 einen
Spinnrotor mit einer Umfangsnut am Wellenstumpf der Rotortasse;
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2 einen
Spinnrotor mit einer Umfangsnut an der Bohrung des Rotorschafts;
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3 einen
Spinnrotor mit jeweils einer Umfangsnut am Wellenstumpf der Rotortasse
und an der Bohrung des Rotorschafts;
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4 einen
Spinnrotor mit einer Direktlagerung des Wellenstumpfes;
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5 ein
käfigartiges Federelement.
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Die
Erfindung wird vorzugsweise in Verbindung mit einem einzelmotorisch
angetriebenen und magnetisch gelagerten Spinnrotor eingesetzt. Ein solcher
Spinnrotor ist im Stand der Technik bekannt und zum Beispiel in
der oben zitierten
EP
0 972 868 A2 ausführlich beschrieben, so dass
an dieser Stelle auf eine erneute Darlegung des Antriebs und der
Lagerung verzichtet wird.
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Die 1 zeigt
eine erfindungsgemäße Ausbildung eines Spinnrotors 1.
Es ist hier die Rotortasse 2 mit ihrem Wellenstumpf 5 und
der Rotorschaft 3 mit der Bohrung 4 dargestellt.
Der Wellenstumpf 5 ist in die Bohrung 4 eingeführt.
Die Rotortasse 2 befindet sich also in ihrem Einbauzustand
und der Spinnrotor 1 ist betriebsbereit. Erfindungsgemäß weist
der Wellenstumpf eine Umfangsnut 6 auf, in der ein Federelement 8 angeordnet
ist. Durch das Einbringen in die Nut 6 ist das Federelement 8 sicher
mit dem Wellenstumpf 5 und der Rotortasse 3 verbunden
und bleibt trotzdem lösbar. Beim Einführen des
Wellenstumpfes 5 in die Bohrung 4 wird dem Federelement
eine Vorspannung auferlegt. So kann ein Drehmoment von dem angetrieben
Rotorschaft 3 auf die Rotortasse 2 übertragen
werden. Die axiale Arretierung erfolgt hier in bekannter Weise durch
den Magneten 15.
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Die 2 zeigt
eine andere Ausführung der vorliegenden Erfindung. Im Gegensatz
zu 1 weist hier die Bohrung 4 eine Umfangsnut 7 auf.
Der Wellenstumpf der Rotortasse 2 weist dagegen keine Nut
auf. Analog ist hier ein Federelement 8a in die Umfangsnut 7 eingebracht.
Das Federelement 8a ist dabei, im Gegensatz zu dem Federelement 8,
welches nach außen gewölbt ist, nach innen gewölbt, damit
eine radiale Kraft auf den Wellenstumpf 5 der Rotortasse 2 ausgeübt
wird und ein Drehmoment übertragen kann. Bis auf die beschriebenen
Unterschiede sind die Spinnrotoren der 1 und 2 identisch
aufgebaut.
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Bei
dem in der 3 dargestellten Spinnrotor 1 weist
sowohl der Wellenstumpf 5 der Rotortasse 2 eine
Umfangsnut 6 auf, als auch die Bohrung 4 des Rotorschafts 3 eine
Umfangsnut 7a. Dieser Spinnrotor baut dabei auf dem Spinnrotor
gemäß der 1 auf, so
dass der Wellenstumpf 5 der Rotortasse 2 übereinstimmt.
Insbesondere sind die Umfangsnut 6 und das Federelement 8 identisch.
Beim Ausbau der Rotortasse 2 aus dem Rotorschaft 3 bleibt
also das Federelement 8 mit dem Wellenstumpf 5 verbunden. Zusätzlich
zu dem Wellenstumpf weist hier auch die Bohrung 4 eine
Umfangsnut 7a auf. Diese Umfangsnut 7a ist so
gestaltet, dass eine axiale Arretierung der Rotortasse 2 ermöglicht
wird.
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Gleichzeitig
bleibt die axiale Haltekraft überwindbar, so dass die Rotortasse 2 ausgetauscht
werden kann. Um beim Einführen des Wellenstumpfes 5 ein
Hinausschieben über den Arretierungspunkt des Federelementes 8 zu
verhindern, sind die Abmessungen so gewählt, dass die Rotortasse
mit Erreichen des Arretierungspunktes gegen den Rotorschaft anschlägt.
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Die 4 zeigt
eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die Kupplungseinrichtung
zwischen der Rotortasse 2 und dem Rotorschaft 3,
das heißt, das Federelement 8 sowie die Umfangsnuten 6 und 7a sind
mit dem Spinnrotor gemäß der 3 im
Wesentlichen identisch. Wie oben beschrieben, wird die Erfindung
vorzugweise zusammen mit einer magnetischen Lagerung verwendet,
wobei eine magnetische Lagerung üblicherweise zusätzlich über
mechanische Fanglager verfügt. Gemäß der
in der 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird
das Fanglager aus dem Wellenstumpf 5 und einer zwischen
dem Rotorschaft 3 und der Rotortasse 2 angeordneten
Buchse 9 gebildet. In der Bohrung 4 ist ein Anschlag 15 angeordnet,
der beim Einführen des Wellenstumpfes 5 die Bewegung
in axialer Richtung begrenzt und ein Hinausschieben über
den axialen Arretierungspunkt des Federelementes 8 verhindert.
Es wird ohne Verlängerung des Spinnrotors 1 eine
für die Stabilität ausreichende Eintauchtiefe des
Wellenstumpfes 5 in die Bohrung 4 erreicht. Der für
das Fanglager benötigte Platz wird durch den Wegfall des
axialen Haltemagneten generiert.
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Die 5 zeigt
eine mögliche Ausbildung des Federelementes 8.
Es handelt sich um ein in Bezug auf eine Rotationsachse 12 symmetrisches
käfigartiges Gebilde, welches aus einem Federstahl besteht.
An den Enden weist das Federelement jeweils eine Hülse 11 mit
einem Schlitz 14 auf. Die Hülsen 11 sind
durch in Richtung der Rotationsachse 12 verlaufende Stege 13 miteinander verbunden.
Die Stege 13 sind nach außen gewölbt.
Damit ist dieses Federelement 8 in den Ausführungsvarianten
gemäß der 1, 3 und 4 einsetzbar.
Für die Verwendung gemäß der 2 müssten
die Stege 13 nach innen gewölbt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0972868
A2 [0004, 0026]
- - DE 10024020 A1 [0007]
- - EP 0808923 A1 [0008]