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Die
Erfindung betrifft eine Unterwalze für Streckwerke von Spinnereimaschinen,
die aus mehreren, mittels Welle/Nabe-Verbindungen lösbar miteinander
verbundenen Abschnitten besteht, wobei die Welle/Nabe-Verbindungen
in axialen Bohrungen bzw. auf axialen Zapfen an den beiden Enden
der Abschnitte angeordnet sind und ineinander greifen und die jeweils
mehrere, umfangsverteilte, aufeinander abgestimmte Zylinder-Keilprofile
aufweisen, deren Rückenflächen von
gedachten Zylinderflächen
ausgehend allmählich
ansteigen und steil wieder auf diese abfallen und wobei auf den
axialen Zapfen Lagerflächen
für die
Streckwalze angeordnet sind.
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Eine
derartige Unterwalze ist aus
13 der
DE 42 09 153 C2 bekannt.
Beim gegenseitigen Verdrehen der Walzenabschnitte gleiten die Rückenflächen ihrer
Keilprofile aneinander auf und treten in festen Reibschluß. Dieser
Reibschluß erlaubt,
das Antriebsmoment vom jeweils antriebsseitigen Walzenabschnitt
auf den jeweils abtriebsseitigen Walzenabschnitt zu übertragen
und die Walzenabschnitte in ihrer axialen Lage zu fixieren.
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Eine
solche Unterwalze weist den Nachteil auch von Unterwalzen auf, deren
Abschnitte mittels Gewindeverschraubungen verbunden sind: Zum Entnehmen
eines einzelnen, bspw. beschädigten
Abschnittes muß die
Unterwalze auf ganzer Länge
aus ihren Lagern gehoben werden. Beim Aufdrehen eines Gewindes oder
beim Außer-Eingriff- Nehmen der Welle/Nabe-Verbindungen
muß die
Unterwalze nämlich
auf ihrer dem Getriebe abgewandten Länge zwischen der Austauschstelle
und ihrem Ende axial verschoben werden. Hierzu müssen im Falle der riemchenführenden
Mittelwalze die Spannvorrichtungen für die Unterriemchen ausgehängt werden.
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Der
Erfindung war die Aufgabe gestellt, bei Unterwalzen der eingangs
genannten Art das Auswechseln einzelner Abschnitte wesentlich zu
vereinfachen. Sie löst
diese Aufgabe durch die Merkmale im Kennzeichen des Hauptanspruches.
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Dadurch,
daß der
Durchmesser der auf dem Zapfen angeordneten Lagerfläche geringer
gewählt wird
als der der Bohrung und diese Bohrung so tief ausgeführt wird,
daß der
Zapfen einschließlich
der Lagerfläche
in die Bohrung eines benachbarten Abschnittes eingeschoben werden
kann, wird es möglich,
Zapfen und Bohrungen an den beiden Enden eines zu entnehmenden Abschnittes
außer
Eingriff zu bringen. Mit diesem Verschieben von Abschnitten kann
also ein zu entnehmender Abschnitt frei gegeben und ausgehoben werden,
ohne daß der
ganze Strang der Streckwalze aus seinen Lagern gehoben werden müßte.
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Wenn
die Zapfen an den Walzenabschnitten angeordnet sind, können die
Walzenabschnitte nicht weiter verschoben werden, als es der Länge einer Lagerfläche entspricht.
Damit die Zapfen dabei frei gegeben werden, können sie nicht länger sein
als die Lagerflächen.
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Die
Beschränkung
des möglichen
Durchmessers der Zapfen und ihrer Länge sowie die Höhe des zu übertragenden
Antriebsmomentes kann in manchen Fällen dazu führen, daß die Flächenpressung auf den Rückenflächen der
Keilprofile kritische Werte erreicht. Um dies zu vermeiden, sind
in Ausgestaltung der Erfindung gesonderte Lagerabschnitte vorgesehen,
die nur aus Zapfen und Lagerfläche
bestehen. Die Zapfen dieser Lagerabschnitte unterliegen im Grunde
keiner Längenbegrenzung,
da sie um mehr als die Länge
der Lagerfläche
in eine Bohrung eingeschoben werden können. Dies Ausführungsform
bietet darüber
hinaus weitere, weiter unten beschriebene Vorteile.
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In
der
CH 456 411 ist bereits
eine Streckwalzen-Kupplung beschrieben, die eine Hülse mit
Muttergewinde aufweist, über
die zwei Schraubenbolzen in zwei benachbarten Streckwalzenabschnitten
miteinander verbunden und die Streckwalzenabschnitte gekuppelt werden
können.
Die Hülse
ist von außen mittels
eines drehbaren Riffelfeldes, das über Nut und Feder mit der Hülse in Verbindung
steht oder mittels einer Schlüsselfläche an der
Hülse so
weit auf einen der Schraubenbolzen aufschraubbar, daß die Stoßstelle
zwischen den beiden benachbarten Streckwalzenabschnitten frei wird
und ein Streckwalzenabschnitt – wenn
auch seine gegenüberliegende Kupplung
so gelöst
ist – entnommen
werden kann. Diese Lösung
ist jedoch sowohl konstruktiv als auch bedientechnisch sehr aufwendig.
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Die
Rückenflächen der
Keilprofile werden durch Verdrehen der Abschnitte in kraftschlüssige Reibverbindung
gebracht. Dieser Reibschluß kann durch
Zurückdrehen
wieder gelöst
werden. Es hat sich gezeigt, daß das
Moment zum Lösen
des Reibschlusses nahezu gleich hoch ist wie das aufgewendete Moment
zu seinem Erreichen. Daher kann an den Streckwalzen beider Maschinenseiten
gleichsinnige Steigung der Keilflächen eingesetzt werden, auch
wenn der Drehsinn der Streckwalzen auf den beiden Maschinenseiten
entgegengesetzt ist und auf einer Maschinenseite demgemäß das Antriebsmoment
im Sinne des Lösens
des Reibschlusses wirkt.
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In
den Figuren der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
schematisch dargestellt. Es zeigen
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1 das Prinzip des Keilprofils
im Querschnitt durch eine Streckwalze;
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2 eine erste Ausführungsform
der Kupplungseinrichtung zweier Streckwalzenabschnitte in Ansicht,
teils geschnitten;
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3 eine Skizze zum Verdeutlichen
der Maßverhältnisse
der ineinander greifenden Durchmesser;
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4 einen Ausschnitt einer
Streckwalze in Betriebsstellung, teils geschnitten; 5 den Gegenstand der 4 in Stellung zum Entnehmen eines Streckwalzenabschnittes;
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6 und 7 andere Ausführungsformen der Kupplungseinrichtung
in Darstellung wie in 2.
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Ein
wesentliches Konstruktionselement der vorliegenden Erfindung sind
die Keilprofile der die Kupplungseinrichtung bildenden Welle/Nabe-Verbindung,
deren Ausbildung und Funktionsweise daher zunächst beschrieben werden soll.
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Wie
aus den 1 erkennbar,
besteht das Keilprofil 1 einer Welle 2 aus drei
um jeweils 120° gegeneinander
versetzte (Wellen-)Keilen 3 auf der Außenfläche der Welle, deren Rückenflächen 4 aus
einer gedachten Zylinderfläche 5 entgegen
dem Uhrzeigersinn bis zu einem Scheitel 6 ansteigen und dann
wieder steil auf die Zylinderfläche
abfallen. Entsprechend besteht das Keilprofil 7 auf der
Innenfläche
einer der Welle 2 zugeordneten Nabe 8 aus drei um
jeweils 120° gegeneinander
versetzte (Naben-)Keilen 9, deren Rückenflächen 10 aus einer
gedachten Zylinderfläche 11 im
Uhrzeigersinn nach innen bis zu einem Scheitel 12 ansteigen
und dann auch wieder steil auf die Zylinderfläche abfallen. Die Keile 3 und 9 bzw.
deren Rückenflächen 4 und 10 bilden
so aufeinander abgestimmte Keilflächenpaarungen mit gleicher,
aber gegensinniger Steigung.
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In
einer Fügestellung,
in der die Scheitel 6 bzw. 12 der Keilprofile 1 und 7 in
den Senken des jeweils anderen Keilprofils liegen, weisen die Rückenflächen 4 bzw. 10 der
Keile 3 und 9 einen Fügespalt auf, mittels dessen
Welle 2 und Nabe 8 ineinander gesteckt werden
können.
Beim Verdrehen der Nabe 8 entgegen dem Uhrzeigersinn nähern sich
die Rückenflächen 4 und 10 der
Keile 3 und 9 aneinander an bis sie sich berühren. Beim
weiteren Verdrehen erhöht
sich dann die Flächenpressung
zwischen den Rückenflächen 4 und 10 bis
zum Reibschluß und Festsitz.
Durch Zurückdrehen
kann dieser Festsitz auch wieder gelöst werden. Es hat sich gezeigt,
daß das
Moment zum Lösen
dieses Festsitzes unter den Belangen des praktischen Einsatzes demjenigen
zu seinem Erreichen entspricht. Von diesem Merkmal wird in Ausführungsformen
der Erfindung Gebrauch gemacht. Um über die ganze Fläche der
aneinander liegenden Rückenflächen 4 und 10 gleichmäßige Pressung
zu erreichen, folgt die Steigung der Rückenflächen bevorzugt einer logarithmischen
Kurve.
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Es
versteht sich, daß in 1 die Höhen der Keile 3 und 9 der
Deutlichkeit halber stark überhöht dargestellt
sind. Der Anstieg der Rückenflächen 4, 10 der
Keile 3, 9 beträgt in der Regel zwischen 1:50
und 1:100. Der Fügespalt
liegt im 100stel-mm-Bereich und ist demnach so bemessen, daß nach einer
Drehung um einen geringen Winkel von bspw. 3° bis 5° der Reibschluß eintritt.
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Es
versteht sich auch, daß nur
eine Keilprofilpaarung oder auch mehr als zwei Keilprofilpaarungen
in gleichem gegenseitigem Abstand um den Umfang von Welle bzw. Nabe
verteilt sein können.
Drei Keilprofilpaarungen haben den Vorteil, Welle und Nabe einwandfrei
zueinander zu zentrieren.
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In 2 ist die Anwendung dieser
Welle/Nabe-Verbindung auf das Verbinden zweier Walzenabschnitte 13 einer
Streckwalze 14 dargestellt, die aus einer Vielzahl derartiger
Walzenabschnitte zusammen gesetzt ist. Die Walzenabschnitte 13 sind
am einen Ende mit einem Zapfen 15 versehen, der in seinem
inneren Bereich eine zylindrische Lagerfläche 16 aufweist und
auf seinem äußeren Bereich
das Keilprofil 1 der Welle trägt. Der Durchmesser der Lagerfläche 16 ist
erfindungsgemäß geringer
als der Durchmesser einer Bohrung 17, die am anderen Ende
der Walzenabschnitte 13 angeordnet sind und in die das
Keilprofil 7 der Nabe eingearbeitet ist. Diese Bohrung 17 ist
erfindungsgemäß so tief,
daß der Zapfen 15 und
die Lagerfläche 16 auf
voller Länge
in die Bohrung eingeschoben werden können.
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Um
dies zu ermöglichen,
muß die
Lagerung der Streckwalze 14 entfernt werden. Sie besteht
aus einer in einer Stanze 18 oder einem Lagerschlitten der
Stanze ruhenden Lagerschale 19 und aus in einem Käfig 20 geführten, nadelförmigen Wälzkörpern 21.
Wie aus 3 erkennbar,
ist der Innendurchmesser d19 der Lagerschale 19 geringfügig größer als
der Außendurchmesser
d13 des anstoßenden Bereiches des Walzenabschnittes 13,
so daß die
Lagerschale auf diesen Bereich des Walzenabschnittes aufschiebbar
ist. Dann ist der geteilte Käfig 20 der
Wälzkörper 21 zusammen
mit den Wälzkörpern entnehmbar.
Da die Lagerfläche 16 in
die mit Keilprofil 7 versehene Bohrung 17 einschiebbar
sein muß,
darf ihr Durchmesser d1 6 nicht
größer sein
als der Durchmesser einer Zylinderfläche, die den Scheiteln 12 des Keilprofils 7 der
Bohrung einbeschrieben ist. Die Wälzkörper 21 weisen daher
den Durchmesser d21 auf.
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In 4 sind vier Walzenabschnitte 13 eines Teilstücks einer
Streckwerks-Unterwalze 14 dargestellt, die aus einer Vielzahl
miteinander verbundener Walzenabschnitte 13 zusammen gesetzt
ist. Das feste, aber lösbare
Verbinden der Walzenabschnitte erfolgt mittels der im Vorstehenden
beschriebenen Welle/Nabe-Verbindung. Die Zapfen 15 der
Walzenabschnitte 13 sind in die Bohrungen 17 der
jeweils benachbarten Walzenabschnitte eingesteckt und durch Verdrehen
sind ihre Keilprofile 1 bzw. 7 in Reibschluß gebracht.
Dieser Reibschluß überträgt nicht nur
das Antriebsmoment zum Drehen der Streckwerkswalze 14 vom
Antrieb über
deren ganze Länge, sondern
sichert die Walzenabschnitte 13 auch in axialer Richtung.
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Zum
Entnehmen des mittleren Walzenabschnittes 13 werden – wie in 5 dargestellt – die Lagerschalen 19 dieses
Walzenabschnittes und der beiden benachbarten Walzenabschnitte 13' und 13'' wie vorstehend beschrieben auf
diese aufgeschoben und die Wälzkörper-Käfige 20 mit
den Wälzkörpern 21 entnommen.
Dann werden die Walzenabschnitte 13, 13' und 13'' in dem Sinne verdreht, daß der Reibschluß der Keilprofile 1 und 7 auf
den Zapfen 15 und in den Bohrungen 17 dieser Walzenabschnitte
und auch noch der nächsten
benachbarten Walzenabschnitten 13x und 13y gelöst wird. Dabei legen sich dann
die steilen Flanken der Keile 3 und 9 der Keilprofile 1 und 7 aneinander,
so daß die
Fügespalte
erreicht werden, in denen die Walzenabschnitte axial verschoben
werden können.
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Nunmehr
werden die beiden Walzenabschnitte 13' und 13'' wie
durch die Pfeile angedeutet nach links bzw. rechts verschoben. Dabei
wird der Zapfen 15 des linken Walzenabschnittes 13' in die Bohrung 17 des
Walzenabschnittes 13x eingeschoben
und seine Bohrung 17 vom Zapfen 15 mittleren Walzenabschnittes 13 abgezogen.
Die Bohrung 17 der rechten Walzenabschnittes 13'' wird auf den Zapfen des Walzenabschnittes 13y aufgeschoben und sein Zapfen 15 aus
der Bohrung 17 des mittleren Walzenabschnittes 13 heraus
gezogen. Damit wird der mittlere Walzenabschnitt 13 frei
und kann wie durch den Pfeil abgedeutet nach oben ausgehoben werden.
Das Einsetzen eines Walzenabschnittes erfolgt in umgekehrtem Ablauf.
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In
der Ausführungsform
der Erfindung gemäß 6 sind zwischen den Walzenabschnitten 13 bolzenförmige Lagerabschnitte 22 eingefügt, die
in ihrem mittleren Bereich die zylindrische Lagerfläche 16 und
beidseits die das Wellen-Keilprofil 1 tragenden Zapfen 15 aufweisen.
Die Walzenabschnitte 13 enthalten hier an beiden Enden
nur Bohrungen 17 mit den Naben-Keilprofilen 7,
von denen jeweils mindestens eine die erfindungsgemäß größere Tiefe
aufweist.
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Bei
dieser Ausführungsform
brauchen zum Entnehmen eines Walzenabschnittes 13 nur die
Lagerteile 19, 20 und 21 von diesem Walzenabschnitt abgeschoben
bzw. entfernt zu werden. Nach Lösen des
Reibschlusses werden die mit diesem Walzenabschnitt 13 in
Eingriff stehenden Lagerabschnitte 22 in die benachbarten
Walzenabschnitte 13' und 13'' eingeschoben, wodurch der zu entnehmende
Walzenabschnitt frei wird und entnommen werden kann.
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Wie
aus 7 erkennbar, können diese
Lagerabschnitte 22' auch
so ausgebildet sein, daß sie am
einen Ende einen Zapfen 15 und am anderen Ende eine Bohrung 17 aufweisen.
Die Walzenabschnitte 13 enthalten bei dieser Ausführungsform
wie oben beschrieben entsprechend am einen Ende Zapfen 15 und
am anderen Ende Bohrungen 17, die erfindungsgemäß größere Tiefe
aufweisen. Diese Ausführungsform
weist aber wieder die Beschränkung auf,
die den kurzen Zapfen anhaften.
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Das
Entnehmen eines Walzenabschnittes 13 entspricht hier dem
vorstehend beschriebenen.
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Für die Wahl
des Steigungssinnes der Keilprofile 1 und 7 bzw.
deren Keile 3 und 9 oder deren Rückenflächen 4 und 10 ergeben
sich mehrere Möglichkeiten.
In der Ausführungsform
der 2, 4 und 5 erscheint
ein Steigungssinn zweckmäßig, bei dem das übertragene
Antriebsmoment bestrebt ist, den Reibschluß aufrecht zu erhalten. Je
nachdem, ob die Zapfen 15 auf den dem Getriebe abgewandten
oder zugewandten Ende der Walzenabschnitte angeordnet sind (und
demgemäß von der
Welle auf die Nabe oder von der Nabe auf die Welle getrieben wird),
ist dieser Steigungssinn unterschiedlich. Zum Lösen des Reibschlusses müssen die
vom Antriebsgetriebe weiter entfernten Walzenabschnitte dann rückwärts gedreht
werden.
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Wenn
identisch aufgebaute Walzenabschnitte 13 gleichsinnig im
Streckwerk auf der anderen Seite der Maschine eingesetzt werden,
ist das übertragene
Antriebsmoment – infolge
der gegenläufigen Drehrichtung
der Streckwalzen auf dieser Maschinenseite – bestrebt, den Reibschluß zu lösen. In
diesem Falle wird von der Tatsache Gebrauch gemacht, daß das Moment
zum Lösen
des Reibschlusses praktisch gleich hoch ist wie das Moment zu seinem Aufbau.
Der Reibschluß löst sich
also im Betrieb nicht, wenn das Antriebsmoment unterhalb des Anzugsmomentes
des Reibschlusses bleibt. Um den erforderlichen Reibschluß zu erreichen,
erfolgt das Anziehen der Walzenabschnitte daher mittels eines Momentenschlüssels.
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Es
ist natürlich
auch möglich,
die Streckwalze 14 auf der anderen Maschinenseite gewendet
einzubauen, also die Zapfen 15 dem Getriebe zugewandt.
In diesem Falle wird von der Nabe auf die Welle getrieben. Infolge
der entgegengesetzten Drehrichtung ist der Steigungssinn dann wieder
so, daß das übertragene
Moment bestrebt ist, den Reibschluß aufrecht zu erhalten.
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In
der Ausführungsform
der 5 und 6 ergibt sich eine einfache
Fertigung der Lagerabschnitte 22 dann, wenn deren Zapfen 15 von
beiden Seiten her gleich bearbeitet werden. Damit ergibt sich unterschiedlicher
Steigungssinn auf den beiden Zapfen 15 eines Lagerabschnittes 22.
Da am einen Ende eines Lagerabschnittes 22 von der Nabe
auf die Welle, am anderen Ende von der Welle auf die Nabe getrieben wird,
kann dieser Steigungssinn so gewählt
werden, daß das übertragene
Moment bestrebt ist, den Reibschluß aufrecht zu erhalten. Auf
der anderen Maschinenseite bieten sich dann die oben geschilderten
Lösungen
an.
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Es
ist jedoch auch möglich,
den beiden Zapfen 15 eines Lagerabschnitte 22 gleichen
Steigungssinn zu geben. In diesem Falle kann der Reibschluß aber nicht
durch Drehen der Walzenabschnitte 13 gelöst werden.
Vielmehr müssen
die Lagerabschnitte 22 neben ihrer Lagerfläche 16 eine
hier nicht dargestellte Schlüsselfläche aufweisen,
an der sie mittels eines Schlüssels
im Sinne des Lösens
des Reibschlusses gedreht werden können. Diese Ausführungsform
bietet den Vorteil, daß beim
Lösen eines Reibschlusses
nicht der ganze dem Getriebe abgewandte Walzenstrang gedreht werden
muß. Dies führt nämlich in
aller Regel zum Reißen
der Fäden
in diesem Bereich. Wenn die Streckwalzen am dem Antriebsgetriebe
abgewandten Streckwerksende durch ein Koppelgetriebe miteinander
verbunden sind, wie dies bei sehr langen Streckwerken üblich ist,
erfordert dies darüber
hinaus Eingriffe in dieses Koppelgetriebe.
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- 1
- Keilprofil
Welle
- 2
- Welle
- 3
- Keile
des Keilprofils 1
- 4
- Rückenflächen der
Keile 3
- 5
- gedachte
Zylinderfläche
der Keile 3
- 6
- Scheitel
der Keile 3
- 7
- Keilprofil
Nabe
- 8
- Nabe
- 9
- Keile
der Nabe 8
- 10
- Rückenfläche der
Keile 9
- 12
- Scheitel
der Keile 9
- 13
- Walzenabschnitt
- 14
- Streckwalze
- 15
- Zapfen
- 16
- Lagerfläche
- 17
- Bohrung
- 18
- Stanze
- 19
- Lagerschale
- 20
- Wälzkörper-Käfig
- 21
- Wälzkörper
- 22
- Lagerabschnitt